RU2185710C2 - Method and acoustic transducer for electronic generation of directivity pattern for acoustic signals - Google Patents

Method and acoustic transducer for electronic generation of directivity pattern for acoustic signals Download PDF

Info

Publication number
RU2185710C2
RU2185710C2 RU2000106528/28A RU2000106528A RU2185710C2 RU 2185710 C2 RU2185710 C2 RU 2185710C2 RU 2000106528/28 A RU2000106528/28 A RU 2000106528/28A RU 2000106528 A RU2000106528 A RU 2000106528A RU 2185710 C2 RU2185710 C2 RU 2185710C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
output
unit
signals
spectral
Prior art date
Application number
RU2000106528/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000106528A (en
Inventor
Йозеф МАЙЗАНО (CH)
Йозеф МАЙЗАНО
Вернер ХОТТИНГЕР (CH)
Вернер ХОТТИНГЕР
Original Assignee
Фонак Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фонак Аг filed Critical Фонак Аг
Publication of RU2000106528A publication Critical patent/RU2000106528A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2185710C2 publication Critical patent/RU2185710C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/40Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R25/407Circuits for combining signals of a plurality of transducers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/50Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics
    • H04R25/505Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics using digital signal processing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: acoustics; beam generation by acoustic signals. SUBSTANCE: predetermined gain characteristic between received electric signal Sr and acoustic signals depending on direction (θ) wherefrom mentioned acoustic signals arrive at two acoustical- electrical transducers 1, 2 spaced apart are shaped so that repeated relatively delayed signal (A10) is found from output signals of transducers and in compliance with assumed transducer delay. In the process one (S1) out of output signals is filtered off so that transient characteristic of filtration is controlled depending on relatively delayed signal (A12). Output filtration signal 14 is used as received electric signal (Sr). EFFECT: improved frequency response, reduced size, enhanced signal-to-noise ratio. 30 cl, 26 dwg, 1 tbl

Description

Настоящее изобретение в общем относится к так называемому методу "формирования луча" по акустическим сигналам. The present invention generally relates to the so-called "beamforming" method by acoustic signals.

Использование направленных акустоэлектрических преобразований и особенно таких микрофонов является одним из наиболее эффективных способов улучшения отношения сигнал/шум в аудиосистемах. Известен способ реализации направленных микрофонов с использованием матрицы микрофонных ячеек и временной задержки, а также наложения выходных сигналов таких ячеек, который называют методом "задержки и суммирования". The use of directional acoustoelectric transformations and especially such microphones is one of the most effective ways to improve the signal-to-noise ratio in audio systems. A known method for the implementation of directional microphones using a matrix of microphone cells and a time delay, as well as superimposing the output signals of such cells, which is called the method of "delay and summation".

Этот известный принцип с двумя всенаправленными микрофонными ячейками показан на фиг.1. Всенаправленные микрофоны 1 и 2 расположены друг от друга на расстоянии р. Выходной сигнал микрофонов, соответствующий сигналу A1, задерживается во времени на величину времени τ, при этом задержанный во времени сигнал, соответствующий А1, накладывается в блоке 3 наложения на незадержанный выходной сигнал А2 микрофона 2. На выходе блока 3 наложения формируется результирующий выходной сигнал Аr с усилением в зависимости от характеристики угла θ падения, как показано на фиг.2, для одной рассматриваемой частоты

Figure 00000002
Таким образом, время τ задержки обычно выбирают равным отношению расстояния р и скорости звука с. Такое расположение приводит в итоге к кардиодной характеристике направленности первого порядка (фиг.2). Можно показать, что амплитуда результирующего сигнала Аr, пропорциональна синусу частоты
Figure 00000003
сигнала и расстоянию р. Максимальное усиление в направлении 180o цели происходит на частоте fr=с/(4р). При расстоянии р, равном 12 нм, частота fr становится приблизительно равной 7 кГц.This known principle with two omnidirectional microphone cells is shown in FIG. Omni-directional microphones 1 and 2 are located at a distance p. The output signal of the microphones corresponding to the signal A 1 is delayed in time by the amount of time τ, while the time-delayed signal corresponding to A 1 is superimposed in the overlay unit 3 on the unavailable output signal A 2 of the microphone 2. At the output of the overlay unit 3, the resulting output signal A r with gain depending on the characteristic of the angle of incidence θ, as shown in FIG. 2, for one frequency under consideration
Figure 00000002
Thus, the delay time τ is usually chosen equal to the ratio of the distance p and the speed of sound c. This arrangement ultimately leads to a cardioid characteristic of the directivity of the first order (figure 2). It can be shown that the amplitude of the resulting signal A r is proportional to the sine of the frequency
Figure 00000003
signal and distance p. The maximum gain in the direction of 180 o target occurs at a frequency f r = s / (4P). At a distance p equal to 12 nm, the frequency f r becomes approximately equal to 7 kHz.

При расположении более одного устройства с двойной ячейкой (фиг.1) в шахматном порядке и наложении результирующих сигналов Аr от более чем одного устройства со сдвоенной ячейкой можно получить кардиодную характеристику направленности высокого порядка.With the location of more than one device with a double cell (Fig. 1) in a checkerboard pattern and superposition of the resulting signals A r from more than one device with a double cell, one can obtain a high-order cardiodic directivity characteristic.

На фиг. 3 показана известная схема устройства, при которой реализуются кардиодные характеристики направленности второго порядка (фиг.4). Таким образом, можно получить более узкий луч ("диаграмму направленности"). Чем выше порядок направленного микрофонного устройства, тем выше становится индекс направленности и усиления на частоте fr, и тем круче будет загиб для нижней и высокой частот и выше число нежелательных боковых лепестков. Что касается определения индекса направленности, то можно сослаться на речевую связь 20 (1996), 229-240, "Микрофонные матричные системы для громкоговорящей связи", Гарри У. Елко ("Microphone array systems for hands-free telecommunications" Garry W. Eiko).In FIG. 3 shows a known device diagram in which second-order cardioid directivity characteristics are realized (FIG. 4). Thus, a narrower beam ("radiation pattern") can be obtained. The higher the order of the directional microphone device, the higher the directivity and gain index at the frequency f r , and the steeper the bend for low and high frequencies and the higher the number of unwanted side lobes. Regarding the determination of the directivity index, you can refer to voice communication 20 (1996), 229-240, “Microphone array systems for hands-free telecommunications” Garry W. Eiko .

На фиг. 5 показана зависимость коэффициента усиления от частотной характеристики первой и второй кардиодных характеристик направленности для угла падения θ = 180°. Из него ясно видны высокочастотные и низкочастотные загибы.In FIG. 5 shows the dependence of the gain on the frequency response of the first and second cardioid directivity characteristics for the angle of incidence θ = 180 ° . High-frequency and low-frequency bends are clearly visible from it.

Такие методы формирования луча хорошо известны и реализованы с использованием обработки аналоговых сигналов, например, в патентах US-A-2237298, US-A-4544927, US-A-4703506, US-A-5506908, или с использованием цифровой обработки сигналов во временной или частотной области, например, в патентах ЕР-А-0381498 (временная область) или в патенте US-A-5581620 (частотная область). Such beamforming methods are well known and implemented using the processing of analog signals, for example, in patents US-A-2237298, US-A-4544927, US-A-4703506, US-A-5506908, or using digital signal processing in time or frequency domain, for example, in patents EP-A-0381498 (time domain) or in US-A-5581620 (frequency domain).

Методы формирования, реализованные с помощью любых из этих подходов, имеют следующие недостатки:
a) Результирующий сигнал затухает на низких частотах, что приводит к низкому отношению сигнал-шум.
Formation methods implemented using any of these approaches have the following disadvantages:
a) The resulting signal attenuates at low frequencies, resulting in a low signal-to-noise ratio.

b) Индекс направленности очень чувствителен к согласованию отдельных микрофонных ячеек, особенно на низких частотах. b) The directivity index is very sensitive to the matching of individual microphone cells, especially at low frequencies.

c) Расстояние р между микрофонными ячейками должно быть большим (>12 мм) для диапазона звуковых частот. c) The distance p between the microphone cells should be large (> 12 mm) for the sound frequency range.

d) Диапазон частот с высоким коэффициентом усиления в направлении цели является слишком маленьким, как хорошо видно из фиг.5. d) The frequency range with a high gain in the direction of the target is too small, as can be clearly seen from FIG.

e) Направленность значительно зависит от числа микрофонных ячеек и таким образом от сложности всей установки. e) Directivity greatly depends on the number of microphone cells and thus on the complexity of the entire installation.

f) В результате высокой направленности за счет увеличения числа ячеек появляется больше нежелательных боковых лепестков. f) As a result of high directivity, more unwanted side lobes appear due to an increase in the number of cells.

Для устранения некоторых из этих недостатков предложено несколько методов. Several methods have been proposed to address some of these shortcomings.

В патенте WO 95/20305 (Е. Линдеманн (E.Lindemann)) предложена адаптивная система для уменьшения шума и использования в стереофоническом слуховом аппарате. Она обнаруживает мощность принятых сигналов для отделения желательных сигналов от нежелательных. WO 95/20305 (E. Lindemann) proposes an adaptive system for noise reduction and use in a stereo hearing aid. It detects the strength of the received signals to separate desired signals from unwanted ones.

Предложена решетка микрофонных ячеек с "широкой стороной", то есть направление на цель перпендикулярно оси, проходящей от одного микрофона к другому, в противоположность расположению "в линию", соответствующему, например, фиг.1 и принципам настоящего изобретения. A grid of microphone cells with a “wide side” is proposed, that is, a direction to the target perpendicular to an axis passing from one microphone to another, as opposed to being “in line”, corresponding, for example, to FIG. 1 and the principles of the present invention.

Раскрытое устройство является громоздким (>5 см), поэтому оно не пригодно для слухового аппарата, предназначенного для одного уха. The disclosed device is bulky (> 5 cm), so it is not suitable for a hearing aid designed for one ear.

Два равных лепестка диаграммы направленности вырабатываются в направлении цели и в противоположном направлении. Two equal lobes of the radiation pattern are generated in the direction of the target and in the opposite direction.

В таком слуховом аппарате между левой и правой слуховой системой должно быть предусмотрено подсоединение, что делает слуховой аппарат неудобным. Кроме того, как описано тем же самым автором в работе "Формирователь луча в нелинейной частотной области с двумя микрофонами для уменьшения шума в слуховом аппарате" 1995 ("Two microphone non-linear frequency domain beam former for hearing aid noise reduction" 1995, IEEE ASSP Workshop on applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, October 15-18, Mohonk, New Paltz, New York), такое формирование луча ("диаграммы направленности") является эффективным только приблизительно до 2 кГц и приводит к искажениям необходимых сигналов. In such a hearing aid, a connection must be provided between the left and right hearing systems, which makes the hearing aid inconvenient. In addition, as described by the same author in Two Microphone Non-linear Frequency Domain Beam former for hearing aid noise reduction 1995, IEEE ASSP Workshop on applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, October 15-18, Mohonk, New Paltz, New York), such beamforming ("radiation patterns") is effective only up to about 2 kHz and leads to distortion of the necessary signals.

В патенте US-A-4653102 предлагается использовать два направленных микрофона, нацеленных на цель, и третий микрофон, нацеленный в противоположном направлении. Сигнал третьего микрофона, предположительно содержащего только шум, используется для формирования характеристики двух основных микрофонов. Этот метод, очевидно, имеет недостаток внутри реверберирующих помещений, где необходимый сигнал отражается от стен, пола, потолка и мебели, и поэтому рассматривается как шум. Кроме того, этот метод является неудобным, так как требует использования по меньшей мере трех микрофонов. US-A-4,653,102 proposes the use of two directional microphones aimed at a target, and a third microphone aimed in the opposite direction. The signal of the third microphone, presumably containing only noise, is used to formulate the characteristics of the two main microphones. This method, obviously, has a disadvantage inside reverberating rooms where the necessary signal is reflected from walls, floors, ceilings and furniture, and therefore is considered as noise. In addition, this method is inconvenient, since it requires the use of at least three microphones.

Дополнительное внимание вызывают патенты US-A-5400409 и 5539859. Additional attention is given to patents US-A-5400409 and 5539859.

В качестве примера известных методов, формирующих диаграммы направленности в патенте US-5539859, предложен метод, в котором характеристика приема регистрируется на том направлении, откуда падает звуковая волна с самой высокой энергией на пару микрофонов, и рассматривается в звуковой среде. Принципиальным моментом является то, что весь звук, падающий с направлений, отличных от направлений звука с самой высокой энергией, рассматривается как шум, и его прием отменяется. As an example of known methods that generate radiation patterns in US Pat. No. 5,539,859, a method is proposed in which the reception characteristic is recorded in the direction from which the sound wave with the highest energy falls onto a pair of microphones and is considered in a sound medium. The fundamental point is that all sound falling from directions other than the directions of sound with the highest energy is considered as noise, and its reception is canceled.

Тем самым аналого-цифровое преобразование и последующее преобразование временной области в частотную выполняется над выходными сигналами двух микрофонов. Используя знание о фиксированном взаимном расстоянии между двумя микрофонами, от которого зависит разность фаз спектра падающего сигнала, можно определить взаимную фазировку и таким образом направление падения звуковых сигналов с самой высокой энергией, то есть, направление на источник звука с самой высокой энергией в пределах акустического окружения. Сигналы, приходящие с этого направления, усиливаются посредством фазового сдвига и суммирования, подобно методу автокорреляции, посредством чего сигналы, падающие под другими углами падения, подавляются как шум. Thus, the analog-to-digital conversion and the subsequent conversion of the time domain into the frequency domain is performed on the output signals of two microphones. Using the knowledge of a fixed mutual distance between two microphones, on which the phase difference of the spectrum of the incident signal depends, one can determine the mutual phasing and thus the direction of incidence of sound signals with the highest energy, that is, the direction to the sound source with the highest energy within the acoustic environment . Signals coming from this direction are amplified by phase shift and summation, similar to the autocorrelation method, whereby signals incident at other incidence angles are suppressed as noise.

Благодаря этому методу распределение энергии в звуковой среде улавливает избирательность приема, и невозможно свободно выбрать или предварительно выбрать максимальную характеристику приема, например, в направлении, откуда должен поступать избирательно звук, независимо от его относительной энергии. Одной областью, где такая избирательность, независимо от распределения энергии внутри звукового окружения будет иметь очевидное преимущество, является метод вспомогательного прослушивания. Thanks to this method, the distribution of energy in a sound environment captures the selectivity of reception, and it is not possible to freely select or pre-select the maximum response characteristic, for example, in the direction from which the sound should selectively come, regardless of its relative energy. One area where such selectivity, regardless of the distribution of energy within the sound environment will have an obvious advantage, is the auxiliary listening method.

Задача настоящего изобретения заключается в выполнении способа электронного формирования предварительно определенной характеристики усиления в зависимости от направления, с которого поступают акустические сигналы по меньшей мере в два пространственно разнесенных акустоэлектрических преобразователя и соответствующее устройство акустического датчика, с которым необходимо использовать только небольшое число микрофонов или микрофонных ячеек и которое таким образом является реализацией, являющейся маленьким компактным направленным преобразователем или микрофоном. Таким образом, предпочтительное устройство, согласно настоящему изобретению, представляет собой слуховой аппарат, и в особенности слуховой аппарат, предназначенный для одного уха. An object of the present invention is to perform a method of electronically generating a predetermined gain characteristic depending on the direction from which acoustic signals are supplied to at least two spatially separated acoustoelectric transducers and a corresponding acoustic sensor device with which only a small number of microphones or microphone cells are to be used, and which is thus an implementation, which is a small compact directional m transducer or microphone. Thus, a preferred device according to the present invention is a hearing aid, and in particular a hearing aid intended for one ear.

Другая задача заключается в выполнении такого способа и устройства с хорошей частотной характеристикой в диапазоне звуковых частот, например в пределах 0,1-10 кГц. Another task is to perform such a method and device with a good frequency response in the range of sound frequencies, for example in the range of 0.1-10 kHz.

Другая задача настоящего изобретения заключается в выполнении такого способа и устройства, который позволяет получить реализацию с высоким отношением сигнал/шум без нежелательных боковых лепестков и с легко изменяемой формой диаграммы направленности, например для акустического увеличения. Another objective of the present invention is to implement such a method and device that allows to obtain an implementation with a high signal to noise ratio without undesirable side lobes and with an easily changeable radiation pattern, for example, for acoustic magnification.

Эти и другие задачи реализуются с помощью способа изобретения, который содержит этапы: периодически определяют из сигналов, зависящих от акустических сигналов, соответствующий взаимный сигнал задержки, соответствующий задержке при приеме по меньшей мере в двух преобразователях, подвергают сигнал, зависящий от выходного сигнала по меньшей мере двух преобразователей для фильтрации с помощью характеристики передачи фильтрации, и управляют характеристикой передачи фильтрации в зависимости от взаимного сигнала задержки, дополнительно используют сигнал, который зависит от выходного сигнала фильтрации, в качестве электрического сигнала приема. These and other tasks are implemented using the method of the invention, which includes the steps of: periodically determining from the signals depending on the acoustic signals, the corresponding mutual delay signal corresponding to the delay when receiving at least two transducers, they subject the signal depending on the output signal at least two converters for filtering using the filtering transmission characteristic, and controlling the filtering transmission characteristic depending on the mutual delay signal, further and polzujut signal which depends on the output signal filtering as electrical reception signal.

Для выполнения вышеупомянутых задач устройство акустического датчика изобретения содержит по меньшей мере два акустоэлектрических преобразователя, размещенных на предварительно определенном взаимном расстоянии в направлении цели, блок обнаружения временной задержки, который имеет по меньшей мере два входа и выход, причем его входы соответственно подсоединены в рабочем состоянии к выходам двух преобразователей, посредством чего блок обнаружения временной задержки вырабатывает выходной сигнал в зависимости от временной задержки акустических сигналов, падающих по меньшей мере на два пространственно разнесенных преобразователя, предпочтительно блок преобразования временной области в частотную область, вырабатывающий выходной сигнал из блока обнаружения временной задержки в частной области, блок взвешивания предварительно определенной характеристикой взвешивания и с входом и выходом, при этом вход подсоединяется в рабочем состоянии к выходу блока обнаружения временной задержки и принимает сигнал от указанного выхода блока обнаружения временной задержки в режиме частотной области с помощью блока фильтрации с управляемой характеристикой передачи, которая имеет по меньшей мере один вход, вход управления и выход, и после этого вход подсоединяется в рабочем состоянии по меньшей мере к одному из выходов по меньшей мере двух преобразователей, предпочтительно через по меньшей мере один преобразователь временной области в частотную область, при этом вход управления подсоединен в рабочем состоянии к выходу блока взвешивания, блок фильтрации, вырабатывающий выходной сигнал в зависимости от своего входного сигнала и его характеристика передачи, которой управляют с помощью сигнала (предпочтительно спектрального сигнала), который подается на управляющий вход блока фильтрации, причем это взвешивание (предпочтительно спектральное взвешивание) полученного в результате сигнала зависит от выходного сигнала блока обнаружения временной задержки и характеристики взвешивания блока взвешивания. To accomplish the above tasks, the acoustic sensor device of the invention comprises at least two acoustoelectric transducers located at a predetermined mutual distance in the direction of the target, a time delay detection unit that has at least two inputs and an output, and its inputs are respectively connected in working condition to the outputs of two converters, whereby the time delay detection unit generates an output signal depending on the time delay acoustic signals incident on at least two spatially separated transducers, preferably a time-domain to frequency-domain converting unit generating an output signal from a time-delay detection unit in a private area, a weighing unit with a predetermined weighing characteristic and with input and output, while the input is connected in working condition to the output of the time delay detection unit and receives a signal from the specified output of the time delay detection unit in having a frequency domain using a filtering unit with a controlled transmission characteristic that has at least one input, a control input and an output, and then the input is connected in working condition to at least one of the outputs of at least two converters, preferably through at least at least one converter of the time domain into the frequency domain, while the control input is connected in working condition to the output of the weighing unit, a filtering unit generating an output signal depending on its input one signal and its transmission characteristic, which is controlled by a signal (preferably a spectral signal) that is supplied to the control input of the filtering unit, and this weighting (preferably spectral weighting) of the resulting signal depends on the output signal of the time delay detection unit and the block weighing characteristic weighing.

Краткое описание чертежей
Другие задачи, преимущества и специфические варианты осуществления настоящего изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает функциональную блок-схему размещения направленного микрофона с двумя ячейками, в соответствии с принципом, известным из уровня техники "задержки и суммирования";
фиг. 2 изображает кардиодную характеристику усиления первого порядка из известного уровня техники по фиг.1;
фиг. 3 изображает отличие схемы устройства, соответствующей методу "задержки и суммирования" для реализации характеристики второго порядка от схемы устройства, известной из предшествующего уровня техники по фиг.1;
фиг. 4 изображает кардиодную характеристику усиления второго порядка, которая реализована с помощью схемы устройства, известного из предшествующего уровня техники по фиг.3;
фиг.5 изображает харектеристику усиления устройства в зависимости от частоты, согласно фиг. 1 или 3, при угле падения для максимального усиления акустических сигналов;
фиг.6 изображает упрощенную функциональную блок-схему устройства в соответствии с изобретением, работающим согласно способу в соответствии с изобретением, и дополнительно показывает последовательность обработки сигналов;
фиг. 7 изображает в соответствии с фиг.6 первую предпочтительную форму реализации устройства в соответствии с изобретением, которое работает согласно способу в соответствии с изобретением;
фиг. 8 изображает дополнительную предпочтительную форму реализации блока обнаружения временной задержки устройства в соответствии с изобретением, которое работает в соответствии со способом изобретения по фиг.6;
фиг.9 изображает график в полярных координатах сигналов в соответствии с вариантом осуществления по фиг.8 для объяснения работы блока сравнения, который предусмотрен в варианте осуществления по фиг.8;
фиг. 10 изображает диаграмму результатов сравнения в зависимости от угла падения акустического сигнала, согласно варианту осуществления по фиг.8;
фиг.11 изображает предпочтительную форму реализации сигнала, полученного в результате наложения, которая зависит от угла падения акустического сигнала в варианте осуществления по фиг.8;
фиг. 12 изображает в представлении, соответствующем фиг.10, диаграмму результатов сравнения, которые реализованы согласно предпочтительному варианту осуществления и являются итоговой зависимостью по фиг.11;
фиг.13 изображает схематически в полярных координатах зависимость сигналов, полученных в результате наложения, от угла падения акустических сигналов и от частоты, которая реализуется согласно варианту осуществления по фиг.8;
фиг. 14 изображает предпочтительную форму реализации варианта осуществления по (фиг.8) с дополнительным подавлением частотной зависимости, которая показана на фиг.13;
фиг. 15 изображает в представлении, соответствующем фиг.13, зависимость нормированного сигнала, полученного в результате наложения, согласно варианту осуществления (фиг.14) от функции частоты первой предпочтительной нормализации;
фиг.16 изображает представление, соответствующее фиг.15, реализованное с помощью функции частоты второй предпочтительной нормализации, согласно варианту осуществления по фиг.14;
фиг. 17 изображает первую (сплошная линия) и вторую (пунктирная линия) форму предпочтительной реализации амплитудной характеристики фильтра согласно варианту осуществления (фиг.6 или 7);
фиг. 18а изображает влияние амплитудной характеристики фильтра в зависимости от амплитудной характеристики передачи, согласно фиг.17 (сплошная линия), на выходной сигнал блока обнаружения задержки, который выполнен согласно варианту осуществления (фиг.6 или 7);
фиг.18b изображает выходной сигнал блока обнаружения временной задержки, который проходит через амплитудный фильтр с переходной характеристикой, соответствующей фиг. 17 (сплошная линия) и реализованный, согласно варианту осуществления (фиг.6 или 7);
фиг. 19 изображает спектр акустического сигнала, который преобразовывают в электрический и вводят в фильтр с управляемой частотой, который осуществляется с помощью настоящего изобретения (фиг.6);
фиг. 20 изображает принятый электрический сигнал, который реализуется с помощью характеристики амплитудного фильтра, в соответствии с фиг. 17 (сплошная линия), и сигнала приема, который представлен на фиг.19 в варианте осуществления изобретения по фиг.6;
фиг. 21 изображает результирующую зависимость усиления от угла падения акустического сигнала, который реализуется посредством характеристики амплитудного фильтра по фиг.17 (сплошная и пунктирная линии);
фиг. 22 изображает коэффициент усиления в зависимости от характеристики угла падения, как представлено в вариантах осуществления по фиг.6 или фиг.8, 14 изобретения, осуществляя использование характеристики амплитудного фильтра с характером изменения спектральной амплитудной передачи от максимум до минимума;
фиг. 23 изображает упрощенную сигнальную/функциональную блок-схему дополнительного предпочтительного варианта осуществления изобретения;
фиг.24 изображает функциональную схему с прохождением сигнала для работы в дополнительном режиме реализации блока обнаружения временной задержки (фиг.6) и
фиг.25 изображает функциональную схему с прохождением сигнала для работы в дополнительном режиме реализации блока обнаружения временной задержки, согласно методу (фиг.8 или фиг.14).
Brief Description of the Drawings
Other objectives, advantages and specific embodiments of the present invention is illustrated by reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 depicts a functional block diagram of a two-cell directional microphone in accordance with a principle known in the art of “delay and sum”;
FIG. 2 shows a first-order cardioid gain characteristic of the prior art of FIG. 1;
FIG. 3 shows the difference between a device circuit corresponding to the “delay and sum” method for realizing a second-order characteristic from a device circuit known from the prior art in FIG. 1;
FIG. 4 depicts a second-order cardioid gain characteristic that is implemented using a circuit of a device known in the art of FIG. 3;
5 depicts a gain characteristic of a device as a function of frequency, according to FIG. 1 or 3, at an angle of incidence for maximum amplification of acoustic signals;
6 depicts a simplified functional block diagram of a device in accordance with the invention, operating according to the method in accordance with the invention, and further shows a signal processing sequence;
FIG. 7 shows, in accordance with FIG. 6, a first preferred embodiment of a device in accordance with the invention, which operates according to the method in accordance with the invention;
FIG. 8 depicts an additional preferred embodiment of a time delay detection unit of a device in accordance with the invention that operates in accordance with the method of the invention of FIG. 6;
Fig.9 depicts a graph in polar coordinates of the signals in accordance with the embodiment of Fig.8 to explain the operation of the comparison unit, which is provided in the embodiment of Fig.8;
FIG. 10 is a graph of comparison results versus angle of incidence of an acoustic signal according to the embodiment of FIG. 8;
11 depicts a preferred form of implementation of the signal obtained by overlay, which depends on the angle of incidence of the acoustic signal in the embodiment of FIG.
FIG. 12 depicts in a view corresponding to FIG. 10 a diagram of the comparison results that are realized according to the preferred embodiment and are the final dependence of FIG. 11;
Fig.13 schematically depicts in polar coordinates the dependence of the signals obtained as a result of the superposition on the angle of incidence of the acoustic signals and on the frequency that is realized according to the embodiment of Fig.8;
FIG. 14 depicts a preferred embodiment of the embodiment of FIG. 8 with further suppression of the frequency dependence, which is shown in FIG. 13;
FIG. 15 shows in a view corresponding to FIG. 13 the dependence of the normalized signal obtained as a result of the overlay according to the embodiment (FIG. 14) as a function of the frequency function of the first preferred normalization;
Fig.16 depicts a view corresponding to Fig.15, implemented using the frequency function of the second preferred normalization, according to the embodiment of Fig.14;
FIG. 17 depicts a first (solid line) and a second (dashed line) form of a preferred implementation of the amplitude characteristic of a filter according to an embodiment (FIG. 6 or 7);
FIG. 18a shows the effect of the amplitude characteristic of the filter depending on the amplitude characteristic of the transmission, according to FIG. 17 (solid line), on the output of the delay detection unit, which is made according to the embodiment (FIG. 6 or 7);
Fig. 18b depicts the output signal of the time delay detection unit, which passes through an amplitude filter with a transition characteristic corresponding to Fig. 17 (solid line) and implemented according to an embodiment (FIG. 6 or 7);
FIG. 19 depicts a spectrum of an acoustic signal that is converted into an electric signal and introduced into a filter with a controlled frequency, which is carried out using the present invention (FIG. 6);
FIG. 20 depicts a received electrical signal, which is realized by means of an amplitude filter characteristic, in accordance with FIG. 17 (solid line), and a reception signal, which is shown in FIG. 19 in the embodiment of FIG. 6;
FIG. 21 depicts the resulting dependence of the gain on the angle of incidence of the acoustic signal, which is realized by the characteristic of the amplitude filter of FIG. 17 (solid and dashed lines);
FIG. 22 depicts the gain depending on the characteristic of the angle of incidence, as presented in the embodiments of FIGS. 6 or 8, 14 of the invention, using the characteristics of the amplitude filter with the nature of the change in spectral amplitude transmission from maximum to minimum;
FIG. 23 is a simplified signal / functional block diagram of a further preferred embodiment of the invention;
Fig.24 depicts a functional diagram with the passage of the signal to work in an additional mode of implementation of the detection unit time delay (Fig.6) and
Fig.25 depicts a functional diagram with the passage of the signal to work in an additional implementation mode of the detection unit time delay, according to the method (Fig.8 or Fig.14).

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
На фиг. 6 показаны в виде функциональной блок-схемы совместно с принципиальными схемами обработки сигнала способ и устройство в соответствии с изобретением.
Detailed Description of a Preferred Embodiment
In FIG. 6 are shown in the form of a functional block diagram together with the signal processing circuit diagrams of the method and apparatus in accordance with the invention.

По меньшей мере два акустоэлектрических преобразователя 1 и 2, в частности, микрофоны или микрофонные ячейки, находятся на предварительно определенном расстоянии р друг от друга по оси а. Акустические сигналы IN принимают с помощью преобразователей 1 и 2, так как они падают с различных пространственных направлений θ. Акустические сигналы IN имеют спектр частот, который изменяется во времени. Выходные сигналы преобразователя 1, S1(t, ω) и преобразователя 2, S2(t, ω) формируются в виде электрических сигналов на выходе преобразователей 1 и 2. Благодаря взаимному расстоянию р двух передатчиков 1 и 2, которое предпочтительно меньше 5 см, предпочтительно в пределах 0,5 и 1,5 см, в особенности для датчика в соответствии с изобретением, который является слуховым аппаратом для одного уха, и как показано с помощью двух соответствующих указательных схем, расположенных ниже функциональной блок-схемы (фиг.6), акустические сигналы IN падают на преобразователи 1 и 2 с задержкой dt во времени, которую можно выразить с помощью разности фаз Δφω на каждой специальной частоте ω в виде
Δφω = ω•dtω, где (1)
dtω = p/c cosθω. (2)
Если источник акустического сигнала IN является точечным источником, то задержка dtω во времени становится равной для всех спектральных компонент на частоте ω. Выходные сигналы S1 и S2 преобразователей 1 и 2 подсоединяются в рабочем состоянии к соответствующим входам блока 10 обнаружения временной задержки, который вырабатывает выходной сигнал А10, соответствующий спектральному распределению задержек dtω во времени, которые являются, как было объяснено выше, функцией от угла падения θ, под которым соответствующие частотные компоненты падают на преобразователи 1 и 2 и таким образом фактически под углом θω. На фиг.6 исключительно в качестве примера также показан возможный спектр выходного сигнала А10. Этот спектр изменяется во времени в соответствии с изменением времени падающего акустического сигнала IN. Выходной сигнал А10 блока 10 обнаружения временной задержки вводится в блок 12 взвешивания. Так как спектр dtω с соответствующими спектральными амплитудами А10 вводится в блок 12 взвешивания с предварительно выбранной переходной характеристикой W взвешивания, то в определенный момент времени в виде выходного сигнала А12 это приводит к спектральному сигналу W(ω), который также показан на фиг.6. А12 получают из соответствующего взвешивания спектральных амплитуд А10 в соответствии с характеристикой W. Как показывает А10 в соответствии с dtω, с какого направления θω падает каждая частотная компонента акустического сигнала IN, то ее специфическое взвешивание посредством функции W является нулевым по сравнению с предварительно определенным, в каком из направлений θω падения будет усиливаться или ослабляться этот сигнал. Таким образом, блок 12 взвешивания определяет со своей характеристикой W вид диаграммы направленности ("форму луча").
At least two acoustoelectric transducers 1 and 2, in particular microphones or microphone cells, are located at a predetermined distance p from each other along the axis a. The acoustic signals IN are received using transducers 1 and 2, since they fall from different spatial directions θ. Acoustic signals IN have a frequency spectrum that varies over time. The output signals of the transducer 1, S 1 (t, ω) and the transducer 2, S 2 (t, ω) are formed in the form of electrical signals at the output of the transducers 1 and 2. Due to the mutual distance p of the two transmitters 1 and 2, which is preferably less than 5 cm , preferably between 0.5 and 1.5 cm, in particular for a sensor in accordance with the invention, which is a hearing aid for one ear, and as shown by two corresponding indicating circuits located below the functional block diagram (Fig.6 ), the acoustic signals IN fall on the transform ers 1 and 2 with a delay time dt which can be expressed by the phase difference Δφ ω at each specified frequency ω as
Δφ ω = ω • dt ω , where (1)
dt ω = p / c cosθ ω . (2)
If the source of the acoustic signal IN is a point source, then the time delay dt ω becomes equal for all spectral components at the frequency ω. The output signals S 1 and S 2 of the converters 1 and 2 are connected in working condition to the corresponding inputs of the time delay detection unit 10, which generates an output signal A 10 corresponding to the spectral distribution of the delays dt ω in time, which are, as explained above, a function of angle of incidence θ, at which the corresponding frequency components fall on the converters 1 and 2 and thus in fact at an angle θ ω . 6 only by way of example also shows a possible spectrum of the output signal A 10 . This spectrum changes in time in accordance with the change in time of the incident acoustic signal IN. The output signal A 10 of the time delay detection unit 10 is input to the weighing unit 12. Since the spectrum dt ω with the corresponding spectral amplitudes A 10 is introduced into the weighing unit 12 with the preselected weighing transition characteristic W, at a certain point in time in the form of the output signal A 12 this leads to the spectral signal W (ω), which is also shown in FIG. .6. A 12 is obtained from the corresponding weighting of the spectral amplitudes A 10 in accordance with the characteristic W. As A 10 shows in accordance with dt ω , from which direction θ ω each frequency component of the acoustic signal IN falls, its specific weighting by the function W is zero in comparison with a predefined in which of the directions θ ω of incidence this signal will amplify or weaken. Thus, the weighing unit 12 determines with its characteristic W the type of radiation pattern (“beam shape”).

Выходной сигнал А12 поступает в блок 14 фильтрации с управляемой переходной характеристикой фильтрации. В нем каждая спектральная линия спектра, которая зависит от времени, выходного сигнала S1(t, ω) усиливается или ослабляется в соответствии с управляющим спектром Wω•A10ω. Таким образом, блок 14 является блоком фильтрации для входного сигнала S1, при котором изменяется переходная характеристика, которая управляется с помощью А12. В зависимости от вида блока 14 фильтра блок 12 взвешивания в общем случае производит вычисление регулировки характеристики фильтра, которые определяют коэффициенты в зависимости от А10.The output signal A 12 enters the filtering unit 14 with a controlled transient response of the filtering. In it, each spectral line of the spectrum, which depends on time, of the output signal S 1 (t, ω) is amplified or attenuated in accordance with the control spectrum W ω • A 10ω . Thus, block 14 is a filtering block for the input signal S 1 , at which the transient response is changed, which is controlled by A 12 . Depending on the type of filter unit 14, the weighing unit 12 generally calculates the adjustment of the filter characteristics, which determine the coefficients depending on A 10 .

Таким образом, вдоль каналов 10 и 12 определяют с помощью передаточных функций W взвешивания, на какие пространственные направления θ будут производиться "нацеливания". В блоке 14 фильтрации эта информация о формировании луча подается в электрический аналог S1 акустического сигнала IN, таким образом получая выходной сигнал Sr(t, ω), который представляет сформированный принятый сигнал.Thus, along the channels 10 and 12, it is determined, using the transfer functions W of the weighting, which spatial directions θ will be “targeted”. In the filtering unit 14, this beamforming information is supplied to the electrical analog S 1 of the acoustic signal IN, thereby obtaining an output signal S r (t, ω) that represents the generated received signal.

С помощью регулировки передаточной функции W взвешивания за счет подачи сигнала Cw управления на вход C12 управления можно регулировать форму луча и, таким образом реализовать акустическое увеличение.By adjusting the transfer function W of the weighing by supplying a control signal C w to the control input C 12 , it is possible to adjust the beam shape and thus realize acoustic magnification.

Как показано пунктирной линией, полезной может быть управляемая фильтрация, выполняемая в блоке 14, для двух выходных сигналов преобразователя. As shown by the dashed line, the controlled filtering performed in block 14 can be useful for the two output signals of the converter.

На фиг. 7 показана первая предпочтительная форма реализации принципа изобретения (фиг. 6). Выходные сигналы S1 и S2 преобразуются первыми из аналоговой в цифровую форму в соответствующих аналого-цифровых преобразователях 16 и 17. Цифровые выходные сигналы соответствующих преобразователей 16 и 17 вводятся в соответствующие комплексные преобразователи 18 и 19 временной области в частотную область.In FIG. 7 shows a first preferred embodiment of the principle of the invention (FIG. 6). The output signals S 1 and S 2 are converted first from analog to digital in the corresponding analog-to-digital converters 16 and 17. The digital output signals of the respective converters 16 and 17 are input into the corresponding complex time domain converters 18 and 19 into the frequency domain.

Выходные спектры S1(t, ω) и S2(t, ω) преобразователей 18, 19 вводятся в блок 10' обнаружения спектральной временной задержки. Блок 10' вычисляет в соответствии с формулой (1) спектр разности фаз Δφω, разделенный на соответствующую частоту ω,, что приводит в результате к спектру А10' выходного сигнала в соответствии с временной задержкой dtω, как было объяснено со ссылкой на фиг.6. Выходной сигнал (А10') блока 10' обнаружения временной задержки дополнительно обрабатывается, как было объяснено со ссылкой на фиг.6, с помощью блока 12 фильтрации со взвешиванием и блока 14 с управляемой фильтрацией. В таблице приведены примеры того, как работает блок 10'. Из спектрально-фазового распределения φ1n сигнала S1 и φ2n сигнала S2 вычисляют временную задержку dtω для каждой спектральной линии в пределах интересующего спектрального диапазона (см.таблицу в конце описания).The output spectra S 1 (t, ω) and S 2 (t, ω) of the transducers 18, 19 are input to the spectral time delay detection unit 10 '. Block 10 'calculates in accordance with formula (1) the phase difference spectrum Δφ ω divided by the corresponding frequency ω ,, resulting in the output signal spectrum A 10 ' in accordance with the time delay dt ω , as explained with reference to FIG. .6. The output signal (A 10 ′) of the time delay detection unit 10 ′ is further processed, as explained with reference to FIG. 6, by means of a weighted filtering unit 12 and a controlled filtering unit 14. The table shows examples of how unit 10 'works. From the spectral-phase distribution φ 1n of the signal S 1 and φ 2n of the signal S 2, the time delay dt ω is calculated for each spectral line within the spectral range of interest (see table at the end of the description).

Для того чтобы извлечь информацию о фазе φ из двух сигналов S1 и S2 блоков 18 и 19 преобразования временной области в частотную область, выполняют комплексную (действительную и мнимую) операцию.In order to extract phase information φ from two signals S 1 and S 2 of blocks 18 and 19 converting the time domain into the frequency domain, a complex (real and imaginary) operation is performed.

Вторая предпочтительная форма реализации настоящего изобретения и особенно та, которая относится к реализации блока 10 обнаружения временной задержки, будет объяснена с помощью фиг.8 и 9. A second preferred embodiment of the present invention, and especially one that relates to the implementation of the time delay detection unit 10, will be explained using FIGS. 8 and 9.

Выходной сигнал одного из преобразователей, например преобразователя 1, S1(t, ω), подается в блок 20 временной задержки, в котором в первой форме этой реализации сигнал S1 задерживается во времени с помощью предварительно определенной, не зависящей от частоты временной задержки τ.
Таким образом, возвращаясь снова к фиг.1, сигнал S1 соответствует сигналу А1. Выходной сигнал блока 20 временной задержки таким образом соответствует сигналу А1' (фиг.1).
The output signal of one of the converters, for example, converter 1, S 1 (t, ω), is supplied to the time delay unit 20, in which, in the first form of this implementation, the signal S 1 is delayed in time using a predetermined time frequency τ independent of .
Thus, returning again to FIG. 1, signal S 1 corresponds to signal A 1 . The output signal of the time delay unit 20 thus corresponds to the signal A 1 (FIG. 1).

Сигнал временной задержки, соответствующий А1', накладывается на выходной сигнал S2(t, ω), который поступает из преобразователя 2 в блок 23 наложения, который соответствует блоку 3 (фиг.1), таким образом получая в результате выходной сигнал, соответствующий Ar(t, ω) (фиг.1). Как показано выше и как было объяснено со ссылкой на фиг.1, выходной сигнал Ar(t, ω) зависит от направления θ падения акустического сигнала, соответствующего лучу кардиоды первого порядка (фиг.2), функция кардиоды которого никогда не изменяется от частоты ω. Выходной сигнал Аr блока 23 наложения и, например, выходной сигнал S2(t, ω), который поступает из преобразователя 2, вводится в блок 25 выработки отношения, который является блоком сравнения.The time delay signal corresponding to A 1 ′ is superimposed on the output signal S 2 (t, ω), which is supplied from the converter 2 to the overlay unit 23, which corresponds to the block 3 (FIG. 1), thereby obtaining an output signal corresponding to Ar (t, ω) (Fig. 1). As shown above and as explained with reference to FIG. 1, the output signal Ar (t, ω) depends on the direction θ of the incidence of the acoustic signal corresponding to the beam of the first-order cardiodes (FIG. 2), the cardio function of which never changes with frequency ω. The output signal A r of the overlay unit 23 and, for example, the output signal S 2 (t, ω), which comes from the transducer 2, is input to the ratio generating unit 25, which is a comparison unit.

Для понимания функционирования блока 25 для выработки отношения приводится ссылка на фиг.9. На фиг.9 показана характеристика ослабления кардиоды выходного сигнала Аr на специфической спектральной частоте ω1. Под специфически рассматриваемым углом θo падения выходной сигнал Аr блока 23 наложения представляет собой Aro1) со значением амплитуды (показаны на фиг.9). Одновременно при этой рассматриваемой частоте ω1 и этим рассматриваемым углом θo падения амплитуда сигнала S2 равна A2o1), которая также показана на фиг. 9. Следует подчеркнуть, что так как амплитуда А изменяется, то и пропорционально изменяется амплитуда Аro. Таким образом, отношение Аro к A2o (фиг. 9) показывает угол θo падения. В блоке 25 деления (фиг.8) для каждой амплитуды спектральной составляющей формируется отношение Аr к Аro, откуда получают спектр сигнала на выходе блока 25 деления со спектром отношения. Таким образом, спектр А10 (фиг.6) становится спектром отношения амплитуд, который тем не менее показывает угол θ падения, при котором каждая частотная составляющая спектра акустического сигнала падает по отношению к оси двух преобразователей (см. фиг.6). На фиг.8 блок, обозначенный пунктирной линией, показывает блок 10 обнаружения задержки (фиг.6). Дополнительная обработка сигнала выполняется, как было объяснено выше, посредством фиг.6, то есть через блок 12 взвешивания и блок 14 управляемой фильтрации.To understand the functioning of block 25 for generating a relationship, reference is made to FIG. 9. Figure 9 shows the attenuation characteristic of the cardiodes of the output signal A r at a specific spectral frequency ω 1 . At a specifically considered angle of incidence θ o, the output signal A r of the overlay unit 23 is A ro1 ) with an amplitude value (shown in FIG. 9). At the same time, at this frequency of interest ω 1 and this angle of incidence θ o considered, the amplitude of the signal S 2 is equal to A 2o1 ), which is also shown in FIG. 9. It should be emphasized that since the amplitude A 2o changes, the amplitude A ro also changes proportionally. Thus, the ratio of A ro to A 2o (Fig. 9) shows the angle θ o of incidence. In the division block 25 (Fig. 8), for each amplitude of the spectral component, a ratio A r to A ro is formed, from where the signal spectrum is obtained at the output of the division block 25 with the ratio spectrum. Thus, the spectrum A 10 (Fig.6) becomes the spectrum of the amplitude ratio, which nevertheless shows the angle of incidence θ, at which each frequency component of the spectrum of the acoustic signal falls relative to the axis of the two transducers (see Fig.6). In Fig. 8, a block indicated by a dashed line shows a delay detection unit 10 (Fig. 6). Additional signal processing is performed, as explained above, by means of FIG. 6, that is, through the weighing unit 12 and the controlled filtering unit 14.

В этом варианте осуществления можно выполнить преобразование временной области в частотную область на выходной стороне блока 12 сравнения. In this embodiment, it is possible to perform the conversion of the time domain to the frequency domain on the output side of the comparison unit 12.

Таким образом, выходной сигнал отношения блока 25 представляет собой измерение временной задержки dtω и вводится в блок 12 взвешивания.Thus, the output signal of the ratio of block 25 is a measurement of the time delay dt ω and is input to the weighing block 12.

На фиг. 10 показан график отношения Аr к А0 как функция от θ при специфической частоте ω1.
Это отношение амплитуд показано для τ в блоке 20 (фиг.8), которое выбирается равным
τ = p/c,
где р - расстояние между передатчиками 1 и 2 и с - скорость звука.
In FIG. 10 shows a graph of the ratio of A r to A 0 as a function of θ at a specific frequency ω 1 .
This ratio of amplitudes is shown for τ in block 20 (Fig. 8), which is chosen equal to
τ = p / c,
where p is the distance between transmitters 1 and 2 and c is the speed of sound.

При выборе τ, равным р/с, и как видно из функции луча кардиоды (фиг.2), ослабление сигнала или затухание для θ, равным приблизительно 0o, становится очень высоким.When choosing τ equal to p / s, and as can be seen from the cardiodes beam function (FIG. 2), the signal attenuation or attenuation for θ equal to approximately 0 o becomes very high.

Таким образом, в этой области угла θ падения любой выбор шума в А2 согласно S2 (фиг.8) будет искажать результат сравнения, полученный в блоке 25. Эту проблему можно устранить с помощью выбора задержки τ, которая отличается и предпочтительно больше, чем р/с.Thus, in this region of the angle θ of incidence, any choice of noise in A 2 according to S 2 (Fig. 8) will distort the comparison result obtained in block 25. This problem can be eliminated by choosing the delay τ, which is different and preferably more than r / s.

На фиг. 11 показан график результирующей кардиоды для τ =1,2 р/с, тогда как фиг. 12 показывает аналогично фиг.10 график амплитуды Аr, поделенной на амплитуду А2.In FIG. 11 shows a graph of the resulting cardiodes for τ = 1.2 p / s, while FIG. 12 shows, similarly to FIG. 10, a graph of amplitude A r divided by amplitude A 2 .

Кроме того, следует отметить, что функция кардиоды, которая показана на фиг.2, 9 и 11, является действительной только для одной рассматриваемой специфической частоты. Действительно, рассматривая различные частоты, кардиода изменяется так, как показано на фиг.13, на котором амплитуда А выходного сигнала блока 23 наложения (фиг.8) показана для р=12 мм, задержка τ =42 мс и для частот 0,5, 1, 2, 4 и 7,2 кГц. Из этого графика в полярных координатах хорошо видна функциональная зависимость частоты от усиления кардиоды. Хотя такой зависимостью можно пренебречь в первом приближении, в предпочтительной форме реализации способа изобретения необходимо, как показано на фиг.8, учитывать такую зависимость. Таким образом, предпочтительная форма реализации метода (фиг.8) показана на фиг.14. В этом случае те же самые позиции используются как и на фиг.7 и 8. Выходные сигналы преобразователей 1 и 2 преобразовываются в цифровую форму с помощью соответствующих аналого-цифровых преобразователей 16, 17, и результирующий цифровой сигнал преобразователя 1 зедерживается во времени на временную задержку τ, которая намного больше отношения р/с. Выходной сигнал S2 преобразователя 2 дополнительно преобразовывается в частотную область с помощью блока 18' преобразования линейного (некомплексного) времени в частотную область, тогда как выходной сигнал Аr блока 23 наложения преобразовывается в частотную область в блоке 19' преобразования линейного времени в частотную область. Частотная зависимость на графике в полярных координатах (фиг. 13) учитывается с помощью блока 30 нормализатора, который в действительности является фильтром. В первом варианте осуществления переходная характеристика фильтра выбирается пропорциональной 1/ω. Это приводит к частотной зависимости графика в полярных координатах, как показано на фиг.15, для тех же самых значений расстояния и частоты, как показано на фиг.13.In addition, it should be noted that the cardio function, which is shown in FIGS. 2, 9 and 11, is valid for only one specific frequency in question. Indeed, considering the different frequencies, the cardiode changes as shown in Fig. 13, in which the amplitude A of the output signal of the overlay unit 23 (Fig. 8) is shown for p = 12 mm, delay τ = 42 ms, and for frequencies 0.5, 1, 2, 4 and 7.2 kHz. From this graph in polar coordinates, the functional dependence of the frequency on the gain of the cardiodes is clearly visible. Although this dependence can be neglected to a first approximation, in a preferred form of implementing the method of the invention it is necessary, as shown in Fig. 8, to take into account such a dependence. Thus, a preferred embodiment of the method (Fig. 8) is shown in Fig. 14. In this case, the same positions are used as in Figs. 7 and 8. The output signals of the converters 1 and 2 are digitized using the corresponding analog-to-digital converters 16, 17, and the resulting digital signal of the converter 1 is delayed by a time delay τ, which is much larger than the p / s ratio. The output signal S 2 of the converter 2 is further converted to the frequency domain using the linear (non-complex) time conversion unit 18 ′ to the frequency domain, while the output signal A r of the overlay unit 23 is converted to the frequency domain in the linear time to frequency domain conversion unit 19 ′. The frequency dependence on the graph in polar coordinates (Fig. 13) is taken into account using block 30 of the normalizer, which is actually a filter. In the first embodiment, the transient response of the filter is selected proportional to 1 / ω. This leads to the frequency dependence of the graph in polar coordinates, as shown in Fig. 15, for the same distance and frequency values, as shown in Fig. 13.

Видно, что хорошее согласование достигается для маленьких углов θ и частот вплоть до приблизительно 4 кГц. При частоте 4 кГц девиация (отклонение) составляет приблизительно 10% при θ = 0°.
Кроме того, даже улучшенная функция нормализации или характеристика фильтрации в блоке 30 (фиг.14) достигается в случае, когда характеристика фильтра выбирается в виде функции 1/sin(ω). Результат показан на фиг.16. Характеристики достаточно хорошо согласуются при частотах 0,5-4 кГц. Другим преимуществом этого метода нормализации является улучшенная чувствительность в обратном направлении. Эту улучшенную чувствительность можно использовать для формирования адаптированного луча, то есть для избирательного подавления источников шума с задней стороны.
It can be seen that good agreement is achieved for small angles θ and frequencies up to about 4 kHz. At a frequency of 4 kHz, the deviation (deviation) is approximately 10% at θ = 0 ° .
In addition, even an improved normalization function or filtering characteristic in block 30 (Fig. 14) is achieved when the filter characteristic is selected as a function 1 / sin (ω). The result is shown in FIG. The characteristics are in good agreement with the frequencies of 0.5-4 kHz. Another advantage of this normalization method is improved sensitivity in the opposite direction. This improved sensitivity can be used to form an adapted beam, that is, to selectively suppress noise sources from the rear.

Для специалистов очевидно, что такую нормализацию можно выполнить также при траектории сигнала 1-23 и/или 2-23. For specialists, it is obvious that such normalization can also be performed with a signal path of 1-23 and / or 2-23.

В этом варианте осуществления (фиг.14) крайне предпочтительно, чтобы использовались только одномерные комплексные преобразователи 18',19' временной области в частотную область и некомплексные преобразователи, как и в варианте осуществления (фиг.7). In this embodiment (FIG. 14), it is highly preferred that only one-dimensional complex time domain converters 18 ′, 19 ′ to the frequency domain and non-complex converters are used, as in the embodiment (FIG. 7).

На фиг. 24 показано в виде блок-схемы, что сигнал A10(dtω) можно также выработать в качестве выходного сигнала блока 60 сравнения, в которой, с одной стороны, подается выходной сигнал из всенаправленного преобразователя 61, который имеет одинаковые коэффициенты усиления своей акустоэлектрической приемной характеристики по существу независимо от угла θ падения, и выходной сигнал из направленного преобразователя 62 с выбранной и сформированной диаграммой направленности приемной характеристикой. Согласно фиг.25, временную задержку τ можно выполнить непосредственно с помощью одного из преобразователей.In FIG. 24 shows in block diagram form that the signal A 10 (dt ω ) can also be generated as an output signal of a comparison unit 60, in which, on the one hand, an output signal is supplied from an omnidirectional transducer 61, which has the same gain of its acoustoelectric receiver the characteristics are essentially independent of the angle of incidence θ, and the output signal from the directional converter 62 with the selected and formed radiation pattern receiving characteristic. According to Fig.25, the time delay τ can be performed directly using one of the converters.

Тем самым в варианте осуществления (фиг.25), так же как и фиг.8, τ можно выбрать равным нулю. Thus, in the embodiment (FIG. 25), as in FIG. 8, τ can be selected equal to zero.

С помощью фиг. 23 объясняется дополнительный предпочтительный вариант осуществления, особенно реализующий блок 10 обнаружения временной задержки (фиг. 6). Выходные сигналы преобразователей 1 и 2 первыми преобразуются с помощью соответствующих аналого-цифровых преобразователей 16 и 17 и затем с помощью соответствующих преобразователей 18, 19 временной области окончательно в частотную область. Один сигнал в качестве примера S2 преобразованных выходных сигналов преобразователей, которые после преобразования временной области в частотную область можно представить в виде спектра точек S, преобразовывается в свои комплексно-сопряженные точки в блоке 50 преобразования. На выходе этого блока 50 вырабатываются комплексно-сопряженные точки S * . Этот спектр S*2 и точечный спектр S1 умножаются для образования спектра S3 скалярного произведения в блоке 52 умножения. Можно показать, что точки S спектра S3 имеют фазовый угол по отношению к действительной оси, равной Δφω.
Таким образом, мнимая часть указателя S от S3 становится равной.
Using FIG. 23, a further preferred embodiment is explained, especially implementing the time delay detection unit 10 (FIG. 6). The output signals of the converters 1 and 2 are first converted using the corresponding analog-to-digital converters 16 and 17 and then, using the corresponding converters 18, 19 of the time domain, finally to the frequency domain. One signal as an example of S 2 converted output signals of the converters, which after converting the time domain into the frequency domain can be represented as a spectrum of points S , is converted to its complex conjugate points in the conversion unit 50. At the output of this block 50, complex conjugate points S are generated * . This spectrum S * 2 and the point spectrum S 1 are multiplied to form the spectrum S 3 of the scalar product in the multiplication unit 52. It can be shown that the points S 3ω of the spectrum of S 3 have a phase angle with respect to the real axis equal to Δφ ω .
Thus, the imaginary part of the pointer S from S 3 becomes equal.

Ιμ (Σ) = |S|sin (Δφω| (3)
Δφω = ω•(p/c)•cos(θ) (4)
В соответствии с фиг.23, блок 53 преобразования формирует мнимую часть указателей S, и дополнительно блок 54 формирует амплитуды |S| этих указателей.
Ιμ (Σ ) = | S | sin (Δφ ω | (3)
Δφ ω = ω • (p / c) • cos (θ) (4)
In accordance with Fig. 23, the conversion unit 53 forms the imaginary part of the pointers S , and in addition, the block 54 generates the amplitudes | S | these pointers.

Для малых значений Δφω синус в (3) можно аппроксимировать непосредственно с помощью Δφω, так что в результате из (3) получают
Im(S) = |S•S * |ω•(p/c)•cos(θ) (3)
Таким образом и так как выполнено с помощью блока 55, деление мнимых частей Im (S) указателей S спектра S3 с помощью соответствующих значений скалярного произведения, соответствующего |S|, приводит в результате к выходному сигналу, который соответствует Δφω. Как уже объяснено с помощью фиг. 7, Δφω дополнительно делят в блоке 56 на соответствующую частоту ω указателя. Полученный в результате сигнал равен А10 (фиг.6) или А10' (фиг. 7).
For small values of Δφ ω, the sine in (3) can be approximated directly using Δφ ω , so that as a result, from (3) we obtain
Im (S ) = | S • S * | ω • (p / c) • cos (θ) (3)
Thus, and since it is performed using block 55, dividing the imaginary parts Im (S ) of the pointers S 3ω of the spectrum S 3 using the corresponding values of the scalar product corresponding to | S | results in an output signal that corresponds to Δφ ω . As already explained with reference to FIG. 7, Δφ ω is further divided in block 56 by the corresponding pointer frequency ω. The resulting signal is equal to A 10 (Fig.6) or A 10 '(Fig. 7).

Все блоки 50, 52, 53, 54, 55 и 56 предпочтительно реализованы в одном блоке вычислителя. All blocks 50, 52, 53, 54, 55 and 56 are preferably implemented in one block of the calculator.

Вернемся обратно к обобщенной блок-схеме фиг.6, описывающей различные возможности реализации блока 10 детектора задержки. Let us return to the generalized block diagram of FIG. 6, describing various implementation possibilities of the delay detector unit 10.

Посредством фиг. 17-22 дополнительно объяснено на специфическом примере эффект блока 12 амплитудной фильтрации и блока 14 управляемой фильтрации. By means of FIG. 17-22, the effect of the amplitude filtering unit 12 and the controlled filtering unit 14 is further explained by a specific example.

На фиг.17 показаны примеры двух характеристик сигналов взвешивания блока 12. Согласно характеристики I, каждая dtω амплитуда спектральной линии сигнала А10 (см. фиг.6) ослабляется до нуля, если такая амплитуда приходится ниже или выше предварительно определенных значений dtmin,ω, dtmas,ω и устанавливается равной "единица", если такая амплитуда спектральной составляющей находится в пределах этих двух значений.17 shows examples of two characteristics of the weighing signals of block 12. According to characteristic I, each dt ω the amplitude of the spectral line of signal A 10 (see FIG. 6) is attenuated to zero if this amplitude falls below or above the predetermined dt min values , ω , dt mas, ω and is set equal to "unity" if such an amplitude of the spectral component is within these two values.

Такой выбор функции W взвешивания приводит в результате к спектру A12 выходного сигнала, как показано на фиг.18а и 18b.Such a selection of the weighting function W results in a spectrum A 12 of the output signal, as shown in FIGS. 18a and 18b.

Фиг.18а и 18b понятны специалистам без дополнительного объяснения. Figa and 18b understandable to specialists without further explanation.

Фиг.19 показывает пример спектра сигнала S1. В блоке 14 управляемой фильтрации все спектральные линии S1(фиг.b) усиливаются на значение 1, соответствующее A12, или обнуляются соответственно до нулевого значения A12. В результате это приводит к спектру Sr (фиг.20) в качестве спектра выходного сигнала блока 14 управляемой фильтрации (фиг.6). Если функция I взвешивания (фиг.17) используется в методе, согласно фиг.7, то форма луча, который показан на фиг.21, выглядит в виде выделенных линий. Если используется амплитудная характеристика, как показано II на фиг.17, это приводит в результате к характеристике, которая показана на фиг.21 пунктирной линией.Fig. 19 shows an example of a spectrum of a signal S 1 . In the controlled filtering unit 14, all spectral lines S 1 (Fig. B) are amplified by a value 1 corresponding to A 12 , or zeroed to zero value A 12 , respectively. As a result, this leads to a spectrum S r (FIG. 20) as the spectrum of the output signal of the controlled filtering unit 14 (FIG. 6). If the weighting function I (Fig. 17) is used in the method according to Fig. 7, then the beam shape, which is shown in Fig. 21, looks like highlighted lines. If an amplitude response is used, as shown II in FIG. 17, this results in a characteristic that is shown in FIG. 21 with a dashed line.

На фиг. 22 показан результирующий луч, если по аналогии по фиг.17 и с точки зрения фиг.8 и 9, все значения отношений, которые превышают (А12)mах, отбрасываются. Это реализовано с помощью амплитудной характеристики фильтра, которая также показана на фиг.22.In FIG. 22 shows the resulting beam, if, by analogy with FIG. 17 and from the point of view of FIGS. 8 and 9, all values of ratios that exceed (A 1 / A 2 ) max are discarded. This is implemented using the amplitude response of the filter, which is also shown in FIG.

На фиг.22 отношение А12 обозначено r(ω).
Специалистам ясно, что только примеры изобретения были описаны с помощью чертежей. Например, можно использовать более двух преобразователей или микрофонов, расположенных линейно, на плоскости или в виде пространственной матрицы. Кроме того, вместо всенаправленных микрофонов можно использовать однонаправленные. Формирование луча в соответствии с изобретением можно также выполнить с помощью комбинаций функций из двух или более микрофонов. Специалистам будет также ясно, что можно реализовать детектор с задержкой многими другими способами. Кроме того, нормализацию, которая была объяснена с помощью блока 30 нормализатора (фиг.14), можно легко сделать при осуществлении преобразования временной области в частотную область только после аналого-цифровых преобразователей 16 и 17 и выполнения частотных специфических матриц или таблиц временных задержек τω
22, the ratio A 1 / A 2 is designated r (ω).
Those skilled in the art will appreciate that only examples of the invention have been described using the drawings. For example, you can use more than two transducers or microphones located linearly, on a plane or in the form of a spatial matrix. In addition, unidirectional microphones can be used instead of omnidirectional. The beam forming in accordance with the invention can also be performed using combinations of functions from two or more microphones. It will also be clear to those skilled in the art that a delayed detector can be implemented in many other ways. In addition, the normalization, which was explained using the normalizer block 30 (Fig. 14), can be easily done by converting the time domain to the frequency domain only after analog-to-digital converters 16 and 17 and performing frequency-specific matrices or time delay tables τ ω .about

Claims (30)

1. Способ электронного формирования предварительно определенной характеристики усиления между электрическим приемным сигналом Sr и акустическими сигналами в зависимости от направления θ, с которого поступают указанные акустические сигналы IN по меньшей мере в двух пространственно разнесенных акустоэлектрических преобразователях 1, 2, содержащий по меньшей мере в пределах предварительно определенного диапазона частот этапы: периодически определяют из выходных сигналов S1, S2 указанных акустоэлектрических преобразователей 1, 2 соответствующий сигнал dtω взаимной спектральной задержки в соответствии с задержками спектрального приема по меньшей мере в двух преобразователях, подвергают сигнал, зависящий от выходного сигнала S1 по меньшей мере одного 1 из по меньшей мере двух преобразователей 1, 2, спектральной фильтрации с помощью характеристики 14 спектральной фильтрации, осуществляют управление указанной характеристикой спектральной фильтрации в зависимости от указанного сигнала dtω, взаимной спектральной задержки, используют сигнал, который зависит от выходного сигнала фильтрации, в качестве электрического приемного сигнала Sr.1. A method of electronically generating a predetermined gain characteristic between an electric receiving signal S r and acoustic signals depending on the direction θ from which said acoustic signals IN come in at least two spatially separated acoustoelectric transducers 1, 2, containing at least within a predetermined frequency range steps: periodically determined from the output signals S 1 , S 2 of these acoustoelectric transducers 1, 2 respectively the dithering signal dt ω of the mutual spectral delay in accordance with the delays of the spectral reception in at least two converters is subjected to a signal depending on the output signal S 1 of at least one 1 of the at least two converters 1, 2, spectral filtering using characteristic 14 spectral filtering, control the specified spectral filtering characteristic depending on the specified signal dt ω , mutual spectral delay, use a signal that depends on the output signal filtering signal, as the electrical receiving signal S r . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап осуществления повторного определения из указанных выходных сигналов S1, S2, преобразованных в частотную область.2. The method according to p. 1, characterized in that it further comprises the step of re-determining from these output signals S 1 , S 2 converted to the frequency domain. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит этап, по которому подвергают сигнал, зависящий от выходного сигнала S1, фильтрации с преобразованием в частотную область.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that it comprises the step of subjecting the signal, depending on the output signal S 1 , to filtering with conversion to the frequency domain. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап повторного преобразования сигнала, который используется во временной области. 4. The method according to p. 3, characterized in that it further comprises the step of re-converting the signal that is used in the time domain. 5. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап периодического определения с помощью осуществления контроля разности фаз спектральных составляющих указанных выходных сигналов и деления разности фаз указанных спектральных составляющих, как контролируемых с помощью соответствующей частоты указанных спектральных составляющих. 5. The method according to one of paragraphs. 1-4, characterized in that it further comprises the step of periodically determining, by monitoring the phase difference of the spectral components of said output signals and dividing the phase difference of said spectral components as being controlled by the corresponding frequency of said spectral components. 6. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что осуществляют указанное определение с помощью этапов: обеспечивают один из по меньшей мере двух преобразователей с по меньшей мере приблизительно всенаправленной акустоэлектрической приемной характеристикой, обеспечивают один из по меньшей мере двух преобразователей с направленной, профилированной акустоэлектрической характеристикой, сравнивают сигналы, зависящие от выходных сигналов по меньшей мере двух преобразователей, и используют полученный в результате сигнал сравнения в качестве сигнала с взаимной задержкой. 6. The method according to one of paragraphs. 1-4, characterized in that the indicated determination is carried out using the steps of: providing one of at least two transducers with at least approximately omnidirectional acoustoelectric receiving characteristic, providing one of at least two transducers with a directional, profiled acoustoelectric characteristic, comparing signals depending on the output signals of at least two converters, and use the resulting comparison signal as a signal with mutual by holding. 7. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют определение с помощью следующих этапов: накладывают сигналы, зависящие от указанных выходных сигналов по меньшей мере двух преобразователей, посредством чего формируют результирующий сигнал и сравнивают указанный результирующий сигнал с по меньшей мере одним из указанных сигналов, которые зависят от указанных выходных сигналов. 7. The method according to one of paragraphs. 1-4, characterized in that it further carry out the determination using the following steps: superimpose signals depending on the specified output signals of at least two converters, whereby a resulting signal is generated and said resultant signal is compared with at least one of said signals depend on the specified output signals. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап осуществления задержки одного из зависимых сигналов перед наложением на предварительно определенное время, являющееся независимым от частоты или являющееся функцией от частоты. 8. The method according to p. 7, characterized in that it further comprises the step of delaying one of the dependent signals before applying it for a predetermined time, which is independent of frequency or a function of frequency. 9. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют определение с помощью следующих этапов: преобразовывают сигналы, зависящие от выходных сигналов по меньшей мере двух преобразователей в частотную область, формируют комплексно-сопряженные вектора одного из преобразуемых сигналов, умножают вектора других преобразуемых сигналов на комплексно-сопряженные вектора для получения векторов, полученных в результате умножения, формируют амплитуды векторов, полученных в результате умножения, формируют мнимые составляющие векторов из векторов, полученных в результате умножения, формируют отношение мнимых составляющих векторов и амплитуды, умноженные на соответствующую частоту, причем полученный в результате сигнал формирования отношения представляет собой соответствующий задержанный сигнал управления в спектральном представлении. 9. The method according to one of paragraphs. 1-4, characterized in that they further determine using the following steps: convert the signals depending on the output signals of at least two converters into the frequency domain, form the complex conjugate vectors of one of the converted signals, multiply the vectors of the other converted signals by complex conjugate vectors to obtain the vectors obtained as a result of multiplication, form the amplitudes of the vectors obtained as a result of multiplication, form the imaginary components of the vectors from the vector s obtained as a result of multiplication, form the ratio of the imaginary components of the vectors and the amplitudes multiplied by the corresponding frequency, and the resulting signal forming the ratio is the corresponding delayed control signal in the spectral representation. 10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап осуществления задержки с временной задержкой, который отличается от и предпочтительно больше чем отношение взаимного расстояния р по меньшей мере двух преобразователей 1, 2 и скорости с звука. 10. The method according to p. 8, characterized in that it further comprises the step of delaying with a time delay, which differs from and preferably is greater than the ratio of the mutual distance p of at least two transducers 1, 2 and the speed of sound. 11. Способ по одному из пп. 7-8 или 10, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап нормализации по меньшей мере одного из сигналов, полученных в результате сравнения сигнала, полученного в результате наложения, и по меньшей мере одного из зависимых сигналов с помощью функции 30 нормализации, зависящей от частоты. 11. The method according to one of paragraphs. 7-8 or 10, characterized in that it further comprises the step of normalizing at least one of the signals obtained by comparing the signal obtained as a result of the overlay and at least one of the dependent signals using the function 30 normalization, depending on the frequency. 12. Способ по одному из пп. 7-8, 10 или 11, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап осуществления сравнения с помощью спектрального формирования отношения амплитуд сигнала, полученного в результате наложения и по меньшей мере одного из зависимых сигналов. 12. The method according to one of paragraphs. 7-8, 10 or 11, characterized in that it further comprises the step of comparing using the spectral formation of the ratio of the amplitudes of the signal obtained by superimposing and at least one of the dependent signals. 13. Способ по одному из пп. 1-12, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап осуществления управления переходной характеристикой за счет того, что подвергают спектральному взвешиванию сигнал со спектральной задержкой и осуществляют управление переходной характеристикой посредством результата, полученного в результате спектрального взвешивания. 13. The method according to one of paragraphs. 1-12, characterized in that it further comprises the step of controlling the response due to the fact that the signal with spectral delay is subjected to spectral weighting and controlling the response by means of the result obtained by spectral weighting. 14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап осуществления регулировки предварительно определенной характеристики усиления посредством регулировки характеристики взвешивания для указанного взвешивания. 14. The method according to p. 13, characterized in that it further comprises the step of adjusting a predetermined gain characteristic by adjusting the weighting characteristic for the specified weighing. 15. Устройство акустического датчика, содержащее по меньшей мере два акустоэлектрических преобразователя 1, 2, расположенных на предварительно определенном взаимном расстоянии р, блок 10 обнаружения временной задержки по меньшей мере с двумя входами и выходом, причем его входы соответственно подсоединяются в рабочем состоянии к выходам по меньшей мере двух преобразователей 1, 2, при этом блок 10 обнаружения временной задержки вырабатывает выходной сигнал А10 в зависимости от временной задержки акустических сигналов IN, падающих по меньшей мере на два преобразователя 1, 2, блок 12 взвешивания с предварительно определенной характеристикой взвешивания и со входом и выходом, причем его вход подсоединен в рабочем состоянии к выходу блока 10 обнаружения временной задержки, блок 14 фильтрации с управляемой переходной характеристикой и по меньшей мере с одним входом, входом с управлением характеристики и выходом, причем его вход в рабочем состоянии подсоединен к выходу по меньшей мере одного из по меньшей мере двух преобразователей, при этом его вход управления подсоединен в рабочем состоянии к выходу блока 12 взвешивания, блок 14 фильтрации вырабатывает выходной сигнал Sr в зависимости от своего входного сигнала и характеристики, которой управляют с помощью сигнала A12, который подается на вход управления, который зависит от выходного сигнала блока обнаружения задержки, преобразованного с помощью характеристики взвешивания указанного блока взвешивания.15. An acoustic sensor device comprising at least two acoustoelectric transducers 1, 2 located at a predetermined mutual distance p, a time delay detection unit 10 with at least two inputs and an output, and its inputs are respectively connected in working condition to the outputs through at least two transducers 1, 2, while the time delay detection unit 10 generates an output signal A 10 depending on the time delay of the acoustic signals IN, which fall at least two transducers 1, 2, a weighing unit 12 with a predetermined weighing characteristic and with an input and an output, and its input is connected in working condition to the output of the time delay detection unit 10, a filtering unit 14 with a controlled transition characteristic and at least one input, input with characteristic control and output, and its input in working condition is connected to the output of at least one of at least two converters, while its control input is connected in working Toyan to the output 12 of weighing unit block 14 filtering produces S r output signal as a function of its input signal and the characteristics of which is controlled by a signal A 12, which is fed to the control input, which is dependent on the output signal of delay detection unit converted via weighing characteristics of the specified weighing unit. 16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что выход управления блока 14 фильтрации принимает выходной сигнал блока взвешивания в виде области частотной моды. 16. The device according to p. 15, characterized in that the control output of the filtering unit 14 receives the output signal of the weighing unit in the form of a frequency mode region. 17. Устройство по п. 15 или 16, отличающееся тем, что дополнительно содержит преобразователи временной области в частотную, подсоединенные друг к другу между по меньшей мере двумя преобразователями и блоком 10 обнаружения временной задержки, причем блок обнаружения является блоком обнаружения спектральной временной задержки. 17. The device according to p. 15 or 16, characterized in that it further comprises time-to-frequency-domain converters connected to each other between at least two converters and a time delay detection unit 10, the detection unit being a spectral time delay detection unit. 18. Устройство по одному из пп. 15-17, отличающееся тем, что один из по меньшей мере двух преобразователей является преобразователем по меньшей мере приблизительно с всенаправленной акустоэлектрической приемной характеристикой в блоке обнаружения временной задержки, содержит блок сравнения, причем его входы подсоединяются в рабочем состоянии к выходам по меньшей мере двух преобразователей, при этом выход блока сравнения подсоединен в рабочем состоянии к входу блока обнаружения временной задержки. 18. The device according to one of paragraphs. 15-17, characterized in that one of the at least two transducers is a transducer with at least approximately omnidirectional acoustoelectric receiving characteristic in the time delay detection unit, comprises a comparison unit, its inputs being connected in operation to the outputs of at least two transducers while the output of the comparison unit is connected in working condition to the input of the time delay detection unit. 19. Устройство по одному из пп. 15-17, отличающееся тем, что блок обнаружения временной задержки содержит блок наложения, причем его входы подсоединены в рабочем состоянии к выходам по меньшей мере двух преобразователей, при этом его выход подсоединен в рабочем состоянии к выходу блока обнаружения временной задержки. 19. The device according to one of paragraphs. 15-17, characterized in that the time delay detection unit comprises an overlay unit, wherein its inputs are connected in working condition to the outputs of at least two converters, while its output is connected in working condition to the output of the time delay detection unit. 20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что блок обнаружения временной задержки содержит блок 20 временной задержки со входом, который подсоединен в рабочем состоянии к выходу одного из преобразователей 1, и с выходом, который в рабочем состоянии подсоединен к одному входу блока 23 наложения, причем второй вход блока наложения подсоединен в рабочем состоянии к выходу второго из по меньшей мере двух преобразователей 2. 20. The device according to p. 19, characterized in that the time delay detection unit comprises a time delay unit 20 with an input that is connected in working condition to the output of one of the converters 1, and with an output that is in working condition connected to one input of the block 23 overlay, and the second input of the overlay unit is connected in working condition to the output of the second of at least two converters 2. 21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что выход блока наложения подсоединен в рабочем состоянии к одному выходу блока 25 сравнения, при этом второй его вход подсоединен в рабочем состоянии к выходу второго преобразователя 2, причем выход блока сравнения является выходом блока детектора спектральной задержки. 21. The device according to p. 20, characterized in that the output of the overlay unit is connected in working condition to one output of the comparison unit 25, while its second input is connected in working condition to the output of the second converter 2, and the output of the comparison unit is the output of the spectral detector unit delays. 22. Устройство по п. 20 или 21, отличающееся тем, что блок 20 временной задержки осуществляет задержку сигнала на величину, которая отличается от заданной на взаимное расстояние р преобразователей 1, 2, поделенная на скорость звука с. 22. The device according to p. 20 or 21, characterized in that the time delay unit 20 carries out a signal delay by an amount that differs from the set by the mutual distance p of the converters 1, 2, divided by the speed of sound c. 23. Устройство по одному из пп. 15-22, отличающееся тем, что блок обнаружения временной задержки содержит блок 30 нормализующего фильтра. 23. The device according to one of paragraphs. 15-22, characterized in that the time delay detection unit comprises a normalizing filter unit 30. 24. Устройство по одному из пп. 19-23, отличающееся тем, что блок сравнения является блоком, формирующим отношение, амплитуд соответствующих частотных составляющих, которые подаются на его входы. 24. The device according to one of paragraphs. 19-23, characterized in that the comparison unit is a unit that forms the ratio of the amplitudes of the corresponding frequency components that are supplied to its inputs. 25. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что блок 10 обнаружения временной задержки является блоком обнаружения спектральной временной задержкой и выполняет измерение Δφω спектральной разности фаз и деление спектральной разности фаз на соответствующую частоту ω.25. The device according to p. 15, wherein the time delay detection unit 10 is a spectral time delay detection unit and performs a measurement of the spectral phase difference Δφ ω and dividing the spectral phase difference by the corresponding frequency ω. 26. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что блок обнаружения временной задержки содержит блок вычисления с двумя входами, которые подсоединяются в рабочем состоянии к выходам по меньшей мере двух преобразователей, которые формируют комплексно-сопряженные векторы сигнала на одном из его входов, умножают комплексно-сопряженные векторы на соответствующие векторы сигналов, которые подаются на его второй вход, производят деление мнимой части векторов, полученных в результате умножения, на амплитуду векторов, полученных в результате умножения, дополнительно производят деление векторов, полученных в результате деления, на их соответствующую частоту и выводят в качестве выходного сигнала на его выходе полученные в результате указанного дополнительного деления векторы. 26. The device according to p. 25, characterized in that the time delay detection unit comprises a calculation unit with two inputs that are connected in working condition to the outputs of at least two converters that form the complex conjugate signal vectors at one of its inputs, multiplied complex conjugate vectors by the corresponding signal vectors, which are fed to its second input, divide the imaginary part of the vectors obtained as a result of multiplication by the amplitude of the vectors obtained as a result of multiplied In addition, the vectors obtained as a result of the division are additionally divided by their respective frequency and the vectors obtained as a result of this additional division are output as the output signal at its output. 27. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок 18' преобразования временной области в частотную область, который подсоединен между по меньшей мере одним из указанных выходов указанных по меньшей мере двух акустоэлектрических преобразователей и блоком 14 фильтрации. 27. The device according to p. 15, characterized in that it further comprises a block 18 'converting the time domain into the frequency domain, which is connected between at least one of these outputs of the at least two acoustoelectric transducers and the filtering unit 14. 28. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок 19' преобразования временной области в частотную область, который подсоединен между выходом блока 23 наложения и входом управления блока 14 фильтрации. 28. The device according to p. 20, characterized in that it further comprises a block 19 'converting the time domain into the frequency domain, which is connected between the output of the overlay unit 23 and the control input of the filtering unit 14. 29. Устройство по одному из пп. 15-28, отличающееся тем, что представляет собой слуховой аппарат, причем взаимное расстояние по меньшей мере двух преобразователей составляет предпочтительно 0,5 - 1,5 см и как максимум 4 см. 29. The device according to one of paragraphs. 15-28, characterized in that it is a hearing aid, and the mutual distance of at least two transducers is preferably 0.5 to 1.5 cm and at most 4 cm. 30. Устройство по одному из пп. 15-29, отличающееся тем, что блок взвешивания содержит вход управления для регулировки характеристики взвешивания указанного блока взвешивания. 30. The device according to one of paragraphs. 15-29, characterized in that the weighing unit contains a control input for adjusting the weighing characteristics of the specified weighing unit.
RU2000106528/28A 1997-08-20 1998-06-08 Method and acoustic transducer for electronic generation of directivity pattern for acoustic signals RU2185710C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP97114413A EP0820210A3 (en) 1997-08-20 1997-08-20 A method for elctronically beam forming acoustical signals and acoustical sensorapparatus
EP97114413.4 1997-08-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000106528A RU2000106528A (en) 2002-02-10
RU2185710C2 true RU2185710C2 (en) 2002-07-20

Family

ID=8227250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000106528/28A RU2185710C2 (en) 1997-08-20 1998-06-08 Method and acoustic transducer for electronic generation of directivity pattern for acoustic signals

Country Status (14)

Country Link
EP (2) EP0820210A3 (en)
JP (1) JP2001516196A (en)
KR (1) KR20010023076A (en)
CN (1) CN1267445A (en)
AT (1) ATE213581T1 (en)
AU (1) AU746584B2 (en)
CA (1) CA2301216C (en)
DE (1) DE69803933T2 (en)
DK (1) DK1005783T3 (en)
IL (1) IL134435A (en)
NZ (1) NZ502883A (en)
RU (1) RU2185710C2 (en)
TR (1) TR200000457T2 (en)
WO (1) WO1999009786A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550300C2 (en) * 2009-07-24 2015-05-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Audio signal beam forming
RU2667724C2 (en) * 2012-12-17 2018-09-24 Конинклейке Филипс Н.В. Sleep apnea diagnostic system and method for forming information with use of nonintrusive analysis of audio signals

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH693759A5 (en) * 1999-01-06 2004-01-15 Martin Kompis Apparatus and method for suppression of St oergeraeuschen.
CA2341255C (en) * 1999-02-05 2003-09-09 Topholm & Westermann Aps Hearing aid with beam forming properties
EP1035752A1 (en) * 1999-03-05 2000-09-13 Phonak Ag Method for shaping the spatial reception amplification characteristic of a converter arrangement and converter arrangement
WO2000076268A2 (en) * 1999-06-02 2000-12-14 Siemens Audiologische Technik Gmbh Hearing aid device, comprising a directional microphone system and a method for operating a hearing aid device
CA2421291A1 (en) * 2000-05-08 2001-11-15 Microbridge Technologies Inc. Gas flow sensor, speaker system and microphone
WO2002003754A1 (en) * 2000-07-03 2002-01-10 Nanyang Technological University Microphone array system
US7274794B1 (en) 2001-08-10 2007-09-25 Sonic Innovations, Inc. Sound processing system including forward filter that exhibits arbitrary directivity and gradient response in single wave sound environment
US7369669B2 (en) 2002-05-15 2008-05-06 Micro Ear Technology, Inc. Diotic presentation of second-order gradient directional hearing aid signals
US7286672B2 (en) 2003-03-07 2007-10-23 Phonak Ag Binaural hearing device and method for controlling a hearing device system
EP1326478B1 (en) 2003-03-07 2014-11-05 Phonak Ag Method for producing control signals and binaural hearing device system
US20040175008A1 (en) 2003-03-07 2004-09-09 Hans-Ueli Roeck Method for producing control signals, method of controlling signal and a hearing device
US8027495B2 (en) 2003-03-07 2011-09-27 Phonak Ag Binaural hearing device and method for controlling a hearing device system
DE10312065B4 (en) * 2003-03-18 2005-10-13 Technische Universität Berlin Method and device for separating acoustic signals
DE10313330B4 (en) 2003-03-25 2005-04-14 Siemens Audiologische Technik Gmbh Method for suppressing at least one acoustic interference signal and apparatus for carrying out the method
DE10331956C5 (en) 2003-07-16 2010-11-18 Siemens Audiologische Technik Gmbh Hearing aid and method for operating a hearing aid with a microphone system, in which different Richtcharaktistiken are adjustable
DE10334396B3 (en) * 2003-07-28 2004-10-21 Siemens Audiologische Technik Gmbh Electrical hearing aid has individual microphones combined to provide 2 microphone units in turn combined to provide further microphone unit with same order directional characteristic
US7212643B2 (en) 2004-02-10 2007-05-01 Phonak Ag Real-ear zoom hearing device
DK1443798T3 (en) * 2004-02-10 2006-10-09 Phonak Ag Hearing aid with zoom function for the ear of an individual
DE102004010867B3 (en) * 2004-03-05 2005-08-18 Siemens Audiologische Technik Gmbh Matching phases of microphones of hearing aid directional microphone involves matching second signal level to first by varying transition time of output signal from microphone without taking into account sound source position information
WO2005109951A1 (en) * 2004-05-05 2005-11-17 Deka Products Limited Partnership Angular discrimination of acoustical or radio signals
DE102006046638A1 (en) 2005-12-15 2007-06-21 Strothmann, Rolf, Dr.rer.nat. Rotor`s rotating condition determining device for e.g. three-phase electrical machine, has comparison and classification device determining rotation angle interval, which is defined for rotating condition, from voltage difference values
US8249284B2 (en) 2006-05-16 2012-08-21 Phonak Ag Hearing system and method for deriving information on an acoustic scene
WO2008061534A1 (en) 2006-11-24 2008-05-29 Rasmussen Digital Aps Signal processing using spatial filter
JP4962572B2 (en) * 2007-08-03 2012-06-27 富士通株式会社 Sound receiver
US8396234B2 (en) 2008-02-05 2013-03-12 Phonak Ag Method for reducing noise in an input signal of a hearing device as well as a hearing device
DK2088802T3 (en) 2008-02-07 2013-10-14 Oticon As Method for estimating the weighting function of audio signals in a hearing aid
DE102008046040B4 (en) * 2008-09-05 2012-03-15 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Method for operating a hearing device with directivity and associated hearing device
EP2192794B1 (en) 2008-11-26 2017-10-04 Oticon A/S Improvements in hearing aid algorithms
EP2262285B1 (en) 2009-06-02 2016-11-30 Oticon A/S A listening device providing enhanced localization cues, its use and a method
EP2306457B1 (en) 2009-08-24 2016-10-12 Oticon A/S Automatic sound recognition based on binary time frequency units
DK2352312T3 (en) 2009-12-03 2013-10-21 Oticon As Method for dynamic suppression of ambient acoustic noise when listening to electrical inputs
DK2629551T3 (en) 2009-12-29 2015-03-02 Gn Resound As Binaural hearing aid system
EP2372700A1 (en) 2010-03-11 2011-10-05 Oticon A/S A speech intelligibility predictor and applications thereof
EP2381700B1 (en) 2010-04-20 2015-03-11 Oticon A/S Signal dereverberation using environment information
WO2012010195A1 (en) 2010-07-19 2012-01-26 Advanced Bionics Ag Hearing instrument and method of operating the same
DK2439958T3 (en) 2010-10-06 2013-08-12 Oticon As Method for Determining Parameters of an Adaptive Sound Processing Algorithm and a Sound Processing System
EP2463856B1 (en) 2010-12-09 2014-06-11 Oticon A/s Method to reduce artifacts in algorithms with fast-varying gain
US20130294616A1 (en) 2010-12-20 2013-11-07 Phonak Ag Method and system for speech enhancement in a room
EP2503794B1 (en) 2011-03-24 2016-11-09 Oticon A/s Audio processing device, system, use and method
EP2519032A1 (en) 2011-04-26 2012-10-31 Oticon A/s A system comprising a portable electronic device with a time function
EP2528358A1 (en) 2011-05-23 2012-11-28 Oticon A/S A method of identifying a wireless communication channel in a sound system
DK2541973T3 (en) 2011-06-27 2014-07-14 Oticon As Feedback control in a listening device
DK2560410T3 (en) 2011-08-15 2019-09-16 Oticon As CHECK OUTPUT MODULE IN A HEARING INSTRUMENT
EP2563044B1 (en) 2011-08-23 2014-07-23 Oticon A/s A method, a listening device and a listening system for maximizing a better ear effect
DK2563045T3 (en) 2011-08-23 2014-10-27 Oticon As Method and a binaural listening system to maximize better ear effect
EP2574082A1 (en) 2011-09-20 2013-03-27 Oticon A/S Control of an adaptive feedback cancellation system based on probe signal injection
EP2584794A1 (en) 2011-10-17 2013-04-24 Oticon A/S A listening system adapted for real-time communication providing spatial information in an audio stream
EP2613566B1 (en) 2012-01-03 2016-07-20 Oticon A/S A listening device and a method of monitoring the fitting of an ear mould of a listening device
DK2613567T3 (en) 2012-01-03 2014-10-27 Oticon As Method for improving a long-term feedback path estimate in a listening device
CN104464739B (en) 2013-09-18 2017-08-11 华为技术有限公司 Acoustic signal processing method and device, Difference Beam forming method and device
CN112240909A (en) * 2020-09-30 2021-01-19 山东大学 Bridge inhaul cable broken wire sound signal acquisition system and method
CN112492475B (en) * 2020-11-30 2022-01-11 瑞声新能源发展(常州)有限公司科教城分公司 MEMS microphone and working control method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4884265A (en) * 1987-04-30 1989-11-28 Loral Corporation Digital demodulator for frequency-division-multiplexed signals
GB8724932D0 (en) * 1987-10-23 1987-11-25 Szeto L W M Analysing signals
US5473701A (en) * 1993-11-05 1995-12-05 At&T Corp. Adaptive microphone array

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
THE JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA, v. 91, N.3, MARCH 1992, XP002053435 U.S.A., p.1662-1676. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550300C2 (en) * 2009-07-24 2015-05-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Audio signal beam forming
RU2667724C2 (en) * 2012-12-17 2018-09-24 Конинклейке Филипс Н.В. Sleep apnea diagnostic system and method for forming information with use of nonintrusive analysis of audio signals

Also Published As

Publication number Publication date
EP1005783A1 (en) 2000-06-07
WO1999009786A1 (en) 1999-02-25
AU7544198A (en) 1999-03-08
DE69803933T2 (en) 2002-10-10
CA2301216A1 (en) 1999-02-25
NZ502883A (en) 2002-10-25
EP0820210A2 (en) 1998-01-21
ATE213581T1 (en) 2002-03-15
EP1005783B1 (en) 2002-02-20
TR200000457T2 (en) 2000-05-22
KR20010023076A (en) 2001-03-26
CA2301216C (en) 2004-07-13
IL134435A0 (en) 2001-04-30
JP2001516196A (en) 2001-09-25
IL134435A (en) 2004-03-28
CN1267445A (en) 2000-09-20
DK1005783T3 (en) 2002-05-21
EP0820210A3 (en) 1998-04-01
AU746584B2 (en) 2002-05-02
DE69803933D1 (en) 2002-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2185710C2 (en) Method and acoustic transducer for electronic generation of directivity pattern for acoustic signals
JP4732483B2 (en) Directional audio signal processing using oversampled filter banks
AU749652B2 (en) Method for electronically selecting the dependency of an output signal from the spatial angle of acoustic signal impingement and hearing aid apparatus
EP0720811B1 (en) Noise reduction system for binaural hearing aid
US6222927B1 (en) Binaural signal processing system and method
JP3521914B2 (en) Super directional microphone array
EP0740893B1 (en) Dynamic intensity beamforming system for noise reduction in a binaural hearing aid
EP1293104B1 (en) Fft-based technique for adaptive directionality of dual microphones
US6987856B1 (en) Binaural signal processing techniques
JP2004537944A6 (en) Directional audio signal processing using oversampled filter banks
US8275147B2 (en) Selective shaping of communication signals
WO2000030404A1 (en) Binaural signal processing techniques
US6603861B1 (en) Method for electronically beam forming acoustical signals and acoustical sensor apparatus
EP1232670B1 (en) A method for analyzing an acoustical environment and a system to do so
US7502479B2 (en) Method for analyzing an acoustical environment and a system to do so
US8477974B2 (en) Hearing device and method for producing an omnidirectional directional characteristic
KR101756751B1 (en) Sound processing system with function of directionality
Zhu et al. Robust frequency invariant beamforming with low sidelobe for speech enhancement
CA2390844A1 (en) A method for analyzing an acoustical environment and a system to do so
ULTRA et al. email address:{echau, hsheikh, rbrennan, tschneid}@ dspfactory. com

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20030609