WO2011101043A1 - Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente - Google Patents

Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente Download PDF

Info

Publication number
WO2011101043A1
WO2011101043A1 PCT/EP2010/059690 EP2010059690W WO2011101043A1 WO 2011101043 A1 WO2011101043 A1 WO 2011101043A1 EP 2010059690 W EP2010059690 W EP 2010059690W WO 2011101043 A1 WO2011101043 A1 WO 2011101043A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
microphone
signal
useful
level
noise
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/059690
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eghart Fischer
Original Assignee
Siemens Medical Instruments Pte. Ltd.
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 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. filed Critical Siemens Medical Instruments Pte. Ltd.
Priority to US13/579,985 priority Critical patent/US9167357B2/en
Priority to CN201080064966.1A priority patent/CN102783185B/zh
Priority to AU2010346385A priority patent/AU2010346385B2/en
Priority to DK10732915.3T priority patent/DK2537351T3/da
Priority to EP10732915.3A priority patent/EP2537351B1/de
Publication of WO2011101043A1 publication Critical patent/WO2011101043A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/40—Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R25/407—Circuits for combining signals of a plurality of transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2225/00—Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/43—Signal processing in hearing aids to enhance the speech intelligibility
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2410/00—Microphones
    • H04R2410/01—Noise reduction using microphones having different directional characteristics
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/20—Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R2430/21—Direction finding using differential microphone array [DMA]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/55—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired
    • H04R25/552—Binaural

Definitions

  • the invention relates to a method and system for improving the signal-to-noise ratio for output signals ei ⁇ ner microphone array of two or more microphones on the basis of laterally occurring from the microphone array acoustic useful signals.
  • Such a method and system can be used in particular in the head of a Hörieriträ ⁇ gers portable hearing aids in hearing instruments.
  • the term "lateral" should be understood to mean, in particular, right and left of the head of the wearer of a binaural hearing device arrangement.
  • Conventional directivity methods previously used in hearing aids are used, offer the possibility of signals or noise incident from the front or from behind the Hörge ⁇ councils carrier to single out from other ambient noise, so as to enhance speech intelligibility. However, they do not offer the possibility of signals and spacious a ⁇ cal a lateral source that hit from the left or right ⁇ to highlight.
  • Signal of the desired side is transmitted to both ears.
  • audio signals are transmitted from one ear to the other and played there.
  • the hearing aid wearer is presented with a mono signal, with the result that signal properties that make the localization of sound sources possible ('binaural cues') are lost.
  • signal characteristics may be interaural Pegeldif ⁇ preferences, for example, that is that the level of the noise or the signal source facing the ear or hearing aid is higher than at the ear remote from or hearing aid.
  • the differential processing by subtraction of the microphone signals normally allows a directional sensitivity of the microphone array in a desired direction to specify however, if the wavelength of the acoustic Ursprungssig ⁇ dimensional too low compared to the spatial distance of the microphones of the microphone assembly., thus, the spatial Origin of an original signal can only be determined ambiguous or ambiguous.
  • the object of the invention is to provide an improvement of the interference signal useful signal spacing in acoustic signals, taking into account a spatial direction of the signal source.
  • the invention solves the problem in that it is considered Klassi ⁇ cal noise reduction problem. It becomes a binaural in the manner described below
  • Interference signal and a binaural useful signal determined or ge ⁇ estimates which serve as input signals of a suitable filter such as a Wiener filter, in which preferably each frequency band, computes a gain and appli- sheet that is the same for both ear sides.
  • a suitable filter such as a Wiener filter, in which preferably each frequency band.
  • the interaural level differences are obtained, ie the localization of sound sources is made possible.
  • a basic idea of the invention is to process high and low frequency components (cutoff frequency in the range between 700 Hz and 1.5 kHz, eg approx. 1 kHz) differently.
  • filtering preferably also Wiener filtering, due to a differential pre-processing based on the calculation of a differential binaural directional microphone, wherein a is generated to the left and a right-pointing signal by the pre-processing, usually with oppositely facing cardioid characteristic (cardioid directional sensitive ⁇ compatibility).
  • This filtering is then applied separately to each of the Mik ⁇ rofonsignale the microphone assembly.
  • the advantage of, for example, over the use of omni-signals is that generated by the upstream directivity RESIZE ⁇ ßere differences between left and right side in a sense artificial, resulting in an increased noise suppression of signals that arrive from the to lower pushing direction , express.
  • a signal directed to the left and to the right is generated for the low or high frequency range, usually with oppositely directed cardioid characteristics (kidney-shaped direction-dependent sensitivity).
  • These respective court ⁇ ended signals are jeweili used as a basis for the estimation ⁇ ger lateral useful and background noise levels.
  • the per ⁇ ips useful and background noise levels are in turn used as the input parameters for the filtering, preferably Wiener filtering.
  • the a- kustica signals are divided into frequency bands, and the Filter ⁇ tion, preferably Wiener filtering, made specific for each of the frequency bands.
  • the filtering preferably Wiener filtering
  • the filtering is carried out in a direction-dependent manner.
  • the directional filtering can be done in a conventional manner.
  • it is determined as a useful signal level and / or as an interference signal level of one or more of the following parameter values or estimated: energy, power, Amplitu ⁇ de smoothed amplitude, average amplitude level.
  • Figure 1 Level of the left-side and right-side microphone for a circulating signal at 1 kHz
  • Figure 2 direction dependent attenuated signal at 1 kHz after application Wiener filter for the left-side and right-side microphone
  • Figure 3 Targeted differential directional microphone signal as well as respective Wiener-prefiltered ⁇ microphone signal for frequencies of 250 Hz and 500 Hz to the left (at 270 °)
  • Figure 4 Schematic representation of the method for Ver ⁇ improvement of the signal-to-noise ratio at binau- tral page perception
  • FIG. 1 shows the levels of the hearing device microphones or microphone arrangements of the left-hand side (provided with the reference symbol L2 in the figure) and the right-hand side (reference symbol LI) on the ear side a binaural hearing device arrangement for a circulating signal, ie for a positioned in the illustrated circumferential spatial directions signal source, shown at 1 kHz. It can be seen a difference of 6-10 dB, ie the level L2 of the left-side microphone or microphone arrangement is for a left-side signal (270 °) to 6-10 dB higher than the Pe ⁇ gel LI of the right-side microphone or microphone array; at higher frequencies, this level difference still increases.
  • the right signal LI is used as the background noise signal
  • the left L2 is used as the useful sound signal.
  • the input variables for filtering eg Wiener filtering
  • the respective useful signal and interference signal levels are determined or estimated from the useful signal and interference signal. These were used as input variables for a Wiener filter, ie:
  • Wiener filter useful signal level / (useful signal level + noise level)
  • the directional damping is shown, which results when applying the Wiener formula for a rotating (360 °) signal at 1 kHz. This results in the directional ⁇ dependent attenuated signal L4 for the left-side microphone or microphone array and L3 for the right-side microphone or microphone arrangement.
  • the binaural microphone distance at the head of a hearing aid wearer is small enough compared to the wavelength, spatial aliasing does not occur. Therefore, at low frequencies ( ⁇ 1.5 kHz or ⁇ 1 kHz) of the original acoustic signal with the microphone arrangement of a linksseiti ⁇ gene and a right-side microphone or microphone arrangement on the head of a hearing aid wearer, a conventional differential directional microphone, the "side” looks “or” hears ", are calculated.
  • the output signal of such a directional microphone could simply be used directly to produce a lateral directivity at low frequencies.
  • the directional signal thus determined could then be reproduced identically on both ears or hearing aids of the hearing device wearer. However, this would mean that the localization ability would be lost in this frequency range, since only a common output signal for both ear sides generated and would ⁇ offered. Therefore, instead of both a left and a right-pointing signal based on a convention ionel ⁇ len directional microphone is calculated, and these signals are depending on the desired useful signal is used as interference or Nutzschallsignal for subsequent filtering, preferably with a Wiener filter. This filter will then be applied separately to each of the microphone signals of the microphone array ⁇ , and not to the common calculated as the output of conventional directional microphone directional microphone signal.
  • FIG. 3 shows the effect of the above-explained auditory signal processing in low frequency ranges.
  • a left (at 270 °) left “listening” or “seeing” was calculated.
  • a directional left conventional differential directional microphone ⁇ fonsignal as a useful signal and a right-pointing as an interference signal initially calculated (solid lines in the figure) be ⁇ expects.
  • the directional microphone signals have the usual kidney / anti-kidney-shaped (cardioid / anticardioid, in short: card / anticard) directional sensitivity characteristics.
  • Wiener filter useful signal level / (useful signal level + noise level)
  • Such a Wiener filter was calculated for each frequency range (250 Hz and 500 Hz in the figure) for all spatial directions and was applied individually to each of the directional microphone signals. applies. Thereby, a Wiener-prefiltered directional sensitive ⁇ keits characteristic, which are represented in the figure by dashed lines L6 and L7 is obtained for each of the Richtmikrofonsigna ⁇ le.
  • the level differences largely remain (namely, a higher level of the left L7 compared to the right microphone signal L6) and thus a spatial allocation of the acoustic ⁇ original signal source for the hearing aid wearer remains possible.
  • the above-described filter methods for high and low frequency ranges can be used, for example, in head-worn hearing instruments individually for high or low frequencies. However, they can also be used in combination and complement each other over the entire frequency range of a head-worn hearing instrument in a particularly advantageous manner.
  • a binaural microphone assembly receives akusti ⁇ specific signals.
  • a microphone array comprising two microphones min ⁇ least, the left side or neurosciencesei- tig the head of a hearing aid wearer to wear a.
  • the respective microphone assembly may also in each case a plurality of microphones umfas ⁇ sen, which may allow, for example, a directional effect for the performance of forward and backward.
  • a lateral direction is determined, in which the highest sensitivity of the microphone arrangement is to be directed.
  • the direction can, for example, automatic ⁇ table depending on an acoustic analysis of the environmentssge- rausche or depending on a user input set who ⁇ the.
  • the direction of highest sensitivity that spatial direction is chosen in which the source of the acoustic useful signals is or is probably. In the present case, it is therefore also referred to as the useful signal direction. That in this
  • Direction located microphone or microphone assembly is analogously referred to herein as a useful signal microphone.
  • a lateral direction is determined in analogy to the step explained above, in which the lowest sensitivity of the microphone arrangement is to be directed. In the present case, it is therefore also referred to as interference signal direction and located in this direction microphone or microphone arrangement as a noise microphone.
  • step S4 a separation of the output signals of the microphones in a frequency range at high frequencies takes place above a limit frequency of at least 700 Hz, suspenderwei ⁇ se and 1 kHz, and a frequency range with low frequencies below a cutoff frequency of 1.5 kHz, possibly also 1 kHz.
  • step S5 the microphone signals are further processed in the high frequency range.
  • step S5 a useful signal level is determined or estimated depending on the output signal of the useful signal microphone.
  • step S6 an interference signal level is determined or estimated depending on the output signal of the interference ⁇ signal microphone.
  • a filter preferably Wiener filter
  • the signal levels as well as the filtering can be determined for the entire high frequency range. However, it may also be a decomposition into frequency bands within the high frequency range and the filtering can be done individually for each of the frequency bands.
  • step S7 the previously calculated filter is separately applied to the respective output signals of the right side and the left side microphone or microphone arrangement in the high frequency range.
  • step S8 the microphone signals of the low frequency range are processed further.
  • step S8 a conventional differential directional binaural microphone with high sensitivity in the useful signal direction is calculated, whereby a second useful signal is obtained.
  • step S9 a conventional differential Binau ⁇ rales directional microphone with a high sensitivity direction is calculated in the interference signal, whereby a second Störssignal is obtained.
  • step S10 a second useful signal level is determined or estimated depending on the second useful signal.
  • step S11 a second noise level is determined or estimated depending on the second interference signal.
  • a second filter preferably Wiener filter
  • the second signal levels as well as the filtering can be determined for the complete low frequency range. However, it can also be a division into frequency bands within the low frequency range and the filtering ⁇ tion can be done individually for each of the frequency bands.
  • the previously calculated filter is separately applied to the respective output signals of the right-side and the left-side microphone or microphone array in the low frequency range.
  • the filtered output signals of the microphones of both frequency ranges or, when further divided into frequency bands of all frequency bands are combined to form a filtered output signal of the binaural microphone arrangement.
  • amplification factor for the amplification of recorded with the microphones acoustic signals as a function of the estimated noise level and the ge ⁇ estimated useful signal level.
  • the output signals of the microphones are broken down into frequency bands, and the amplification factor is determined separately for one or more of the frequency bands.
  • the useful signal microphone is arranged on one of a hearing aid wearer on the right side and the interference signal microphone on a left side hearing aid or vice versa.
  • a further development additionally comprises the following steps:
  • Microphone is closer to the source of the useful acoustic signals than the other microphone
  • a relevant frequency range comprising frequencies of less than 1.5 kHz
  • the useful signal microphone is arranged on one of a hearing aid wearer on the right side and the interference signal microphone on a left side hearing aid or vice versa.
  • a gain in a low frequency range that includes frequencies less than 1.5 kHz, determined as in the immediately vorange ⁇ Henden sections explained, and is a gain in a high frequency region including frequencies higher than 700Hz, determined as explained in the preceding sections preceding sections.
  • the invention can be summarized as follows:
  • the invention relates to a method and system for improving the signal-to-noise ratio for output signals of a micro ⁇ fonanssen of two or more microphones on the basis of laterally occurring from the microphone array acoustic useful signals.
  • Such a method and system can be used in hearing instruments. ments, in particular hearing aids worn on the head of a hearing aid wearer.
  • the invention proposes to solve this problem, high and low frequency components (cutoff frequency in the range between 700 Hz and 1.5 kHz, eg about 1 kHz) to process differently.
  • a differential microphone signal directed to the left and to the right is generated in order to determine the levels of the lateral useful and interfering sound on the basis of these two directional signals. These levels are again used for Wiener filtering and each of the microphone signals individually subjected to Wiener filtering.
  • each of the microphone signals is individually subjected to Wiener filtering.
  • the methods can be used, for example, in head-worn hearing instruments individually for high or for low frequencies, but they can also be used in combination and complement each other in a particularly advantageous manner.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands bei Ausgangssignalen einer Mikrofonanordnung von zwei oder mehr Mikrofonen aufgrund von seitlich von der Mikrofonanordnung auftretenden akustischen Nutzsignalen. Ein solches Verfahren und System kann in Hörinstrumenten, insbesondere am Kopf eines Hörgeräteträgers tragbaren Hörgeräten, eingesetzt werden. Die Erfindung schlägt zur Lösung dieses Problems vor, hohe und tiefe Frequenzanteile (Grenzfrequenz im Bereich zwischen 700 Hz und 1,5 kHz, z.B. ca. 1 kHz) unterschiedlich zu verarbeiten. In tiefen Frequenzbereichen wird ein nach links und ein nach rechts gerichtetes differenzielles Mikrofonsignal erzeugt, um anhand dieser beiden gerichteten Signale die Niveaus des seitlichen Nutz- und Störschall zu ermitteln. Diese Niveaus werden wiederum für eine Wiener-Filterung verwendet und jedes der Mikrofonsignale einzeln der Wiener-Filterung unterzogen. Zusätzlich kann in hohen Frequenzbereichen der natürliche Kopfabschattungseffekt als Vorfilter zur Stör- und Nutzschallschätzung für eine anschließende Wiener-Filterung genutzt. Anschließend wird jedes der Mikrofonsignale einzeln der Wiener-Filterung unterzogen. Die Verfahren können z.B. in am Kopf zu tragenden Hörinstrumenten jeweils einzeln für hohe oder für niedrige Frequenzen eingesetzt werden, sie können jedoch auch in Kombination eingesetzt werden und ergänzen sich dabei in besonders vorteilhafter Weise.

Description

Beschreibung
Verfahren zur binauralen Seitenwahrnehmung für Hörinstrumente Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands bei Ausgangssignalen ei¬ ner Mikrofonanordnung von zwei oder mehr Mikrofonen aufgrund von seitlich von der Mikrofonanordnung auftretenden akustischen Nutzsignalen. Ein solches Verfahren und System kann in Hörinstrumenten, insbesondere in am Kopf eines Hörgeräteträ¬ gers tragbaren Hörgeräten, eingesetzt werden. Unter seitlich soll dabei insbesondere rechts und links vom Kopf des Trägers einer binauralen Hörgeräteanordnung verstanden werden. Konventionelle Richtwirkungsverfahren, die in Hörgeräten bisher zur Anwendung kommen, bieten die Möglichkeit, Signale bzw. Geräusche, die von vorne oder von hinten auf den Hörge¬ räteträger auftreffen, aus den übrigen Umgebungsgeräuschen herauszuheben, um so die Sprachverständlichkeit zu erhöhen. Sie bieten jedoch nicht die Möglichkeit, Signale bzw. Geräu¬ sche einer seitlichen Quelle, die von links oder rechts auf¬ treffen, hervorzuheben.
Vorbekannte Hörgeräte bieten lediglich die Möglichkeit, sol- che seitlichen Signale dadurch etwas zu betonen, dass das
Signal der gewünschten Seite auf beide Ohren übertragen wird. Dazu werden Audiosignale von einer Ohrseite zur anderen übertragen und dort abgespielt. Dadurch wird dem Hörgeräte-Träger jedoch ein Mono-Signal dargeboten, was zur Folge hat, dass Signal-Eigenschaften, die die Lokalisation von Schallquellen möglich machen (,binaural cues ' ) verlorengehen. Solche Signal-Eigenschaften können beispielsweise interaurale Pegeldif¬ ferenzen sein, d.h. dass der Pegel am dem Geräusch bzw. der Signalquelle zugewandten Ohr bzw. Hörgerät höher ist als am abgewandten Ohr bzw. Hörgerät.
Die Berechnung eines konventionellen differenziellen Richtmikrofons ist keine uneingeschränkt anwendbare Lösung, unter anderem da bei Signalen mit hohen Frequenzanteilen wegen des sogenannten „spatial aliasing" kein differentielles Richtmikrofon ohne räumliche Mehrdeutigkeiten möglich ist. Solche räumlichen Mehrdeutigkeiten, d.h. die nicht mehr eindeutige Zuordenbarkeit der räumlichen Herkunft eines Signals, entstehen, wenn man rechtes und linkes Mikrofonsignal eines akustischen Ursprungssignals voneinander subtrahiert. Die differenzielle Verarbeitung durch Subtraktion der Mikrofon- signale erlaubt normalerweise eine gerichtete Empfindlichkeit der Mikrofonanordnung in eine gewünschte Richtung vorzugeben. Wird allerdings die Wellenlänge der akustischen Ursprungssig¬ nale im Vergleich zum räumlichen Abstand der Mikrofone der Mikrofonanordnung zu gering, so kann die räumliche Herkunft eines Ursprungssignals nur noch zweideutig oder mehrdeutig bestimmt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verbesserung des Störsignal-Nutzsignal-Abstands bei akustischen Signalen unter Berücksichtung einer Raumrichtung der Signal-Quelle anzugeben .
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass es als klassi¬ sches Störgeräuschreduktionsproblem betrachtet wird. Es wird nach der unten beschriebenen Art und Weise ein binaurales
Störsignal und ein binaurales Nutzsignal ermittelt bzw. ge¬ schätzt, die als Eingangssignale eines geeigneten Filters, z.B. eines Wiener-Filters, dienen, in welchem vorzugsweise pro Frequenzband ein Verstärkungsfaktor berechnet und appli- ziert wird, der für beide Ohrseiten gleich groß ist. Durch das Anwenden des gleichen Verstärkungsfaktors für beide Ohren werden die interauralen Pegeldifferenzen erhalten, d.h. die Lokalisation von Schallen bzw. Schallquellen wird ermöglicht. Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, hohe und tiefe Frequenzanteile (Grenzfrequenz im Bereich zwischen 700 Hz und 1,5 kHz, z.B. ca. 1 kHz) unterschiedlich zu verarbeiten. Für tiefe Frequenzbereiche erfolgt eine Filterung, vorzugsweise ebenfalls Wiener-Filterung, aufgrund einer differenziellen Vorverarbeitung anhand der Berechnung eines differenziellen binauralen Richtmikrofons, wobei durch die Vorverarbeitung ein nach links und ein nach rechts gerichtetes Signal erzeugt wird, üblicherweise mit entgegengesetzt gerichteter Cardioid- Charakteristik (nierenförmige richtungsabhängige Empfindlich¬ keit) .
Diese beiden nach links und nach rechts gerichteten Signale auf Basis eines konventionellen differenziellen Richtmikro¬ fons werden als Basis für die Schätzung des Niveaus von seit¬ lichem Nutz- und Störschall verwendet, wobei diese Schätzun¬ gen wiederum als Eingangsgrößen für die Filterung, vorzugsweise Wiener-Filterung, verwendet werden.
Diese Filterung wird anschließend separat auf jedes der Mik¬ rofonsignale der Mikrofonanordnung angewendet, und nicht auf das gemeinsame differenzielle Richtmikrofonsignal der binau¬ ralen Anordnung, das als Ausgangssignal des konventionellen Richtmikrofons berechnet wurde.
Der Vorteil z.B. gegenüber der Verwendung von omni-Signalen liegt darin, dass durch die vorgeschaltete Richtwirkung grö¬ ßere Unterschiede zwischen linker und rechter Seite gewisser- maßen künstlich erzeugt werden, die sich in einer erhöhten Störschallunterdrückung von Signalen, die aus der zu unterdrückenden Richtung eintreffen, äußern.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, in tiefen Fre- quenzbereichen eine Vorfilterung anhand der Berechnung eines konventionellen differenziellen Richtmikrofon und anschließende Filterung, vorzugsweise Wiener-Filterung, wie vorange¬ hend erläutert vorzunehmen und in hohen Freqzenzbereichen (Grenzfrequenz im Bereich zwischen 700 Hz und 1,5 kHz, z.B. ca. 1 kHz) den natürlichen Kopfabschattungseffekt als Vorfil¬ ter zur Stör- und Nutzschallschätzung für eine anschließende Wienerfilterung zu nutzen. Die Ermittlung der Stör- und Nutzschallschätzung unter Ausnutzung des Kopfabschattungseffekts erfolgt folgendermaßen: Das der gewünschten Seite zugewandte monaurale Signal wird als Nutzsignalschätzung verwendet, das der abgewandten Seite als Störsignalschätzung. Dies ist möglich, da insbesondere bei höheren Frequenzen (>700 Hz bzw. >1 kHz) der Kopfabschat- tungseffekt eine beträchtliche Dämpfung des Signals auf der abgewandten Seite bewirkt. Diese beiden nach links und nach rechts gerichteten Signale auf Basis eines durch Kopfabschattung vorgefilterten Signals werden als Basis für die Schätzung des Niveaus von seitlichem Nutz- und Störschall verwendet, und diese Schätzungen wieder¬ um werden als Eingangsgrößen für die Filterung, vorzugsweise Wiener-Filterung, verwendet werden.
Diese Filterung wird anschließend separat auf jedes der Mik¬ rofonsignale der Mikrofonanordnung angewendet. Der Vorteil z.B. gegenüber der Verwendung von omni-Signalen liegt darin, dass durch die vorgeschaltete Richtwirkung grö¬ ßere Unterschiede zwischen linker und rechter Seite gewissermaßen künstlich erzeugt werden, die sich in einer erhöhten Störschallunterdrückung von Signalen, die aus der zu unter- drückenden Richtung eintreffen, äußern.
Durch die jeweilige Vorverarbeitung wird für den tiefen bzw. hohen Frequenzbereich jeweils ein nach links und ein nach rechts gerichtetes Signal erzeugt, üblicherweise mit entge- gengesetzt gerichteter Cardioid-Charakteristik (nierenförmige richtungsabhängige Empfindlichkeit). Diese jeweiligen gerich¬ teten Signale werden als Grundlage für die Schätzung jeweili¬ ger seitliche Nutz- und Störschall-Niveaus verwendet. Die je¬ weiligen Nutz- und Störschall-Niveaus werden wiederum als Eingangsgrößen für die Filterung, vorzugsweise Wiener- Filterung, verwendet. Durch die Kombination des jeweiligen Filterungs-Verfahrens für hohe und für tiefe Frequenzbereiche kann damit eine Filterung über den gesamten Frequenzbereich erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die a- kustischen Signale in Frequenzbänder zerlegt, und die Filte¬ rung, vorzugsweise Wiener-Filterung, spezifisch für jedes der Frequenzbänder vorgenommen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die Filte- rung, vorzugsweise Wiener-Filterung, richtungsabhängig vorgenommen. Die richtungsabhängige Filterung kann nach herkömmlicher Art und Weise vorgenommen werden.
Vorteilhafter Weise wird als Nutzsignal-Niveau und/oder als Störsignal-Niveau einer oder mehrere der folgenden Parameterwerte ermittelt bzw. abgeschätzt: Energie, Leistung, Amplitu¬ de, geglättete Amplitude, gemittelte Amplitude, Pegel.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Vorteile sind den abhängigen Patentansprüchen und den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung zu entnehmen. Es zeigen:
Fig 1 : Pegel des linkseitigen und rechtsseitigen Mikrofons für ein umlaufendes Signal bei 1 kHz
Fig 2: Richtungsabhängig gedämpftes Signal bei 1 kHz nach Anwendung Wiener-Filter für das linksseitige und rechtsseitige Mikrofon
Fig 3: Gerichtetes differenzielles Richtmikrofonsignal sowie jeweiliges Wiener-vorgefiltertes Mikrofon¬ signal für Frequenzen von 250 Hz und 500 Hz nach links (bei 270°)
Fig 4 : Schematische Darstellung des Verfahrens zur Ver¬ besserung des Signal-Rausch-Abstands bei binau- raler Seitenwahrnehmung
In Figur 1 sind die Pegel der Hörgeräte-Mikrofone bzw. - Mikrofonanordnungen der linken (in der Figur mit dem Bezugszeichen L2 versehen) und rechten (Bezugszeichen LI) Ohrseite einer binauralen Hörgeräte-Anordnung für ein umlaufendes Signal, d.h. für eine in den dargestellten umlaufenden Raumrichtungen positionierte Signal-Quelle, bei 1 kHz dargestellt. Es ist eine Differenz von 6-10 dB zu erkennen, d.h. der Pegel L2 des linksseitigen Mikrofons bzw. Mikrofonanordnung ist für ein linksseitiges Signal (270°) um 6-10 dB höher als der Pe¬ gel LI des rechtsseitigen Mikrofons bzw. Mikrofonanordnung; bei höheren Frequenzen steigt diese Pegeldifferenz noch an. Wird nun z.B. ein Hören nach links (270°) gewünscht, so wird das rechte Signal LI als Störschall-Signal verwendet, das linke L2 als Nutzschall-Signal. Auf Basis dieses Störschall- und Nutzschall-Signals können sodann die Eingangsgrößen für eine Filterung, z.B. eine Wiener-Filterung, abgeschätzt wer- den.
Für die Wiener-Filterung werden aus dem Nutzsignal und Störsignal jeweilige Nutzsignal- und Störsignal-Niveaus ermittelt bzw. geschätzt. Diese wurden als Eingangsgrößen für ein Wie- ner-Filter verwendet, also:
Wiener-Filter = Nutzsignal-Niveau / (Nutzsignal-Niveau + Störsignal-Niveau) In Figur 2 ist die richtungsabhängige Dämpfung dargestellt, die sich bei Anwendung der Wiener-Formel für ein umlaufendes (360°) Signal bei 1 kHz ergibt. Es ergibt sich das richtungs¬ abhängig gedämpfte Signal L4 für das linksseitige Mikrofon bzw. Mikrofonanordnung und L3 für das rechtsseitige Mikrofon bzw. Mikrofon-Anordnung.
Es ist im Vergleich mit der vorangegangenen Figur zu erkennen, dass die interauralen Pegeldifferenzen erhalten bleiben. Signale von der rechten Seite werden als Störsignale betrach- tet und abgesenkt, Signale von links bleiben ungedämpft. Der räumliche Eindruck, d.h. die Signal-Information woher die Signale jeweils kommen, bleibt erhalten, da die Pegeldiffe¬ renzen erhalten bleiben. Treffen Signale von beiden Seiten ein, erfolgt eine Absenkung je nach Verhältnis von Nutz- und Störschall-Abschätzung gemäß der bekannten Wiener-Formel.
Wie vorangehend beschrieben wird vorgeschlagen, sich den na- türlichen Kopfabschattungseffekt zunutze macht, um die durch den Kopfabschattungseffekt vorgefilterten Signale als Stör- und Nutzschall-Signale für die Ermittlung der Eingangsgrößen eines auf einem Filter , z.B. Wiener Filter, basierten Störgeräuschbefreiungsansatzes zu verwenden. Da der Kopfabschat- tungseffekt bei hohen Frequenzen (>700 Hz bzw. >1 kHz) besonders ausgeprägt ist, zu tieferen Frequenzen hin jedoch immer weiter abnimmt, ist dieses Verfahren besonders für Frequenzen oberhalb 1 kHz vorteilhaft anwendbar. Für tiefe Frequenzen (<1,5 kHz bzw. <1 kHz) ist wegen des zu geringen Kopfabschattungseffekt die vorangehend erläuterte Lösung nicht optimal anwendbar. In tiefen Frequenzbereichen kann ergänzend das nachfolgend beschriebene Verfahren verwen¬ det werden, das auch separat und ausschließlich eingesetzt werden kann.
Da für tiefe Frequenzen (<1,5 kHz bzw. <1 kHz) gilt, dass der binaurale Mikrofonabstand am Kopf eines Hörgeräteträgers im Vergleich zur Wellenlänge klein genug ist, entstehen keine räumlichen Mehrdeutigkeiten (,spatial aliasing'). Daher kann bei tiefen Frequenzen (<1,5 kHz bzw. <1 kHz) des akustischen Ursprungssignals mit der Mikrofonanordnung eines linksseiti¬ gen und eines rechtsseitigen Mikrofons bzw. Mikrofonanordnung am Kopf eines Hörgeräteträgers ein konventionelles differen- tielles Richtmikrofon, das zur Seite „schaut" bzw. „hört", berechnet werden.
Das Ausgangssignal eines solchen Richtmikrofons könnte zwar einfach direkt verwendet werden, um eine seitliche Richtwir- kung bei tiefen Frequenzen zu erzeugen. Das derart ermittelte gerichtete Signal könnte dann identisch an beiden Ohren bzw. Hörgeräten des Hörgeräteträgers wiedergegeben werden. Dies hätte allerdings zur Folge, dass die Lokalisationsfähigkeit in diesem Frequenzbereich verloren ginge, da j a nur ein gemeinsames Ausgangssignal für beide Ohrseiten erzeugt und dar¬ geboten würde. Daher wird stattdessen sowohl ein nach links als auch ein nach rechts gerichtetes Signal auf Basis eines konventionel¬ len Richtmikrofons berechnet, und diese Signale werden je nach gewünschter Nutzsignalrichtung als Stör- bzw. Nutzschallsignal für eine anschließende Filterung, vorzugsweise mit Wiener-Filter, verwendet. Dieser Filter wird sodann separat auf jedes der Mikrofonsignale der Mikrofonanordnung ange¬ wendet, und nicht etwa auf das gemeinsame als Ausgangssignal des konventionellen Richtmikrofons berechnete Richtmikrofonsignal .
In Figur 3 ist die Wirkung der vorangehend erläuterten Hörsignalverarbeitung in tiefen Frequenzbereichen dargestellt. Dazu wurde für Frequenzen von 250 Hz L8 und 500 Hz L5 wurde ein links (bei 270°) links gerichtetes „hören" oder „sehen" berechnet. Im Rahmen der Vorfilterung wurde zunächst ein nach links gerichtetes konventionelles differenzielles Richtmikro¬ fonsignal als Nutzsignal und ein nach rechts gerichtetes als Störsignal berechnet (durchgezogene Linien in der Figur) be¬ rechnet. Die gerichteten Mikrofonsignale haben die übliche nieren-/antinieren-förmige (cardioid/anticardioid, kurz auch: card/anticard) richtungsabhängige Empfindlichkeits- Charakteristik.
Aus dem Nutzsignal und Störsignal wurden Nutzsignal- und Störsignal-Niveaus ermittelt bzw. geschätzt. Diese wurden als Eingangsgrößen für ein Wiener-Filter verwendet, also:
Wiener-Filter = Nutzsignal-Niveau / (Nutzsignal-Niveau + Störsignal-Niveau)
Ein solches Wiener-Filter wurde für jeden Frequenzbereich (in der Figur also 250 Hz und 500 Hz) für alle Raumrichtungen berechnet und auf jedes der Richtmikrofonsignale einzeln ange- wendet. Dadurch ergibt sich für jedes der Richtmikrofonsigna¬ le eine Wiener-vorgefilterte richtungsabhängige Empfindlich¬ keits-Charakteristik, die in der Figur durch strichlierte Linien L6 und L7 dargestellt sind.
In der Figur ist erkennbar, dass in Störsignal-Richtung (also rechts, 90°) eine höhere Dämpfung als in Nutzsignal-Richtung (also links, 270°) erzielt wird. Zudem ist ersichtlich, dass die Pegel-Unterschiede weitgehend erhalten bleiben (nämlich ein höherer Pegel des linken L7 im Vergleich zum rechten Mikrofonsignal L6) und damit eine räumliche Zuordnung des akus¬ tischen Ursprungssignals für den Hörgeräteträger weiterhin möglich bleibt. Die vorangehend beschriebenen Filter-Verfahren für hohe und tiefe Frequenzbereiche können z.B. in am Kopf zu tragenden Hörinstrumenten jeweils einzeln für hohe oder für niedrige Frequenzen eingesetzt werden. Sie können jedoch auch in Kombination eingesetzt werden und ergänzen sich dabei über den gesamten Frequenz-Bereich eines am Kopf zu tragenden Hörinstruments in besonders vorteilhafter Weise.
In Figur 4 ist das vorangehend erläuterte Verfahren zur Ver¬ besserung des Signal-Rausch-Abstands bei binauraler Seiten- Wahrnehmung schematisch dargestellt.
In Schritt Sl nimmt eine binaurale Mikrofonanordnung akusti¬ sche Signale auf. Eine solche Mikrofonanordnung umfasst min¬ destens zwei Mikrofone, je eines linksseitig oder rechtssei- tig am Kopf eines Hörgeräteträgers zu tragen. Die jeweilige Mikrofonanordnung kann auch jeweils mehrere Mikrofone umfas¬ sen, die beispielsweise eine Richtwirkung für die Wahrnehmung nach vorne und nach hinten ermöglichen können. In Schritt S2 wird eine seitliche Richtung festgelegt, in welche die höchste Empfindlichkeit der Mikrofonanordnung ge¬ richtet sein soll. Die Richtung kann beispielsweise automa¬ tisch abhängig von einer akustischen Analyse der Umgebungsge- rausche oder abhängig von einer Nutzereingabe festgelegt wer¬ den. Als Richtung höchster Empfindlichkeit wird diejenige Raumrichtung gewählt, in der die Quelle der akustischen Nutzsignale liegt oder vermutlich liegt. Vorliegend wird sie da- her auch als Nutzsignal-Richtung bezeichnet. Das in dieser
Richtung gelegene Mikrofon bzw. Mikrofonanordnung wird analog dazu vorliegend auch als Nutzsignal-Mikrofon bezeichnet.
In Schritt S3 wird analog zum vorangehend erläuterten Schritt eine seitliche Richtung festgelegt, in welcher die geringste Empfindlichkeit der Mikrofonanordnung gerichtet sei soll. Vorliegend wird sie daher auch als Störsignal-Richtung und das in dieser Richtung gelegene Mikrofon oder Mikrofonanordnung als Störsignal-Mikrofon bezeichnet.
In Schritt S4 erfolgt eine Zerlegung der Ausgangssignale der Mikrofone in einen Frequenzbereich mit hohen Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz von mindestens 700 Hz, möglicherwei¬ se auch 1 kHz, und einen Frequenzbereich mit tiefen Frequen- zen unterhalb einer Grenzfrequenz von 1,5 kHz, möglicherweise auch 1 kHz .
In den Schritten S5 bis S7 werden die Mikrofon-Signale im ho¬ hen Frequenzbereich weiter verarbeitet. In Schritt S5 wird abhängig von dem Ausgangssignal des Nutzsignal-Mikrofons ein Nutzsignal-Niveau ermittelt bzw. abgeschätzt.
In Schritt S6 wird abhängig von dem Ausgangssignal des Stör¬ signal-Mikrofons ein Störsignal-Niveau ermittelt bzw. abge- schätzt.
In Schritt S6 wird unter Verwendung des vorangehend ermittel¬ ten Nutzsignal-Niveaus und Störsignal-Niveaus ein Filter, vorzugsweise Wiener Filter, berechnet. Die Signal-Niveaus so- wie die Filterung können für den kompletten hohen Frequenzbereich ermittelt werden. Es kann jedoch auch eine Zerlegung in Frequenzbänder innerhalb des hohen Frequenzbereichs erfolgen und die Filterung kann individuell für jedes der Frequenzbänder erfolgen.
In Schritt S7 wird der zuvor errechnete Filter separat auf die jeweiligen Ausgangssignale des rechtsseitigen und des linksseitigen Mikrofons bzw. Mikrofonanordnung im hohen Frequenzbereich angewendet.
In den Schritten S8 bis S13 werden die Mikrofon-Signale des tiefen Frequenzbereichs weiterverarbeitet. In Schritt S8 wird ein konventionelles differenzielles binaurales Richtmikrofon mit hoher Empfindlichkeit in Nutzsignal-Richtung berechnet, wodurch ein zweites Nutzsignal erhalten wird. In Schritt S9 wird ein konventionelles differenzielles binau¬ rales Richtmikrofon mit hoher Empfindlichkeit in Störsignal- Richtung berechnet, wodurch ein zweites Störssignal erhalten wird . In Schritt S10 wird abhängig von dem zweiten Nutzsignal ein zweites Nutzsignal-Niveau ermittelt bzw. abgeschätzt.
In Schritt Sil wird abhängig von dem zweiten Störsignal ein zweites Störsignal-Niveau ermittelt bzw. abgeschätzt.
In Schritt S12 wird unter Verwendung des vorangehend ermit¬ telten zweiten Nutzsignal-Niveaus und zweiten Störsignal- Niveaus ein zweites Filter, vorzugsweise Wiener Filter, be¬ rechnet. Die zweiten Signal-Niveaus sowie die Filterung kön- nen für den kompletten tiefen Frequenzbereich ermittelt werden. Es kann jedoch auch eine Zerlegung in Frequenzbänder innerhalb des tiefen Frequenzbereichs erfolgen und die Filte¬ rung kann individuell für jedes der Frequenzbänder erfolgen. In Schritt S13 wird der zuvor errechnete Filter separat auf die jeweiligen Ausgangssignale des rechtsseitigen und des linksseitigen Mikrofons bzw. Mikrofonanordnung im tiefen Frequenzbereich angewendet. In Schritt S14 werden die gefilterten Ausgangssignale der Mikrofone beider Frequenzbereiche bzw. bei weiterer Zerlegung in Frequenzbänder sämtlicher Frequenzbänder zu einem gefil- terten Ausgangssignal der binauralen Mikrofonanordnung zusammengeführt .
Eine in den Figuren nicht eigens dargestellte Ausführungsva¬ riante des Verfahrens umfasst die nachfolgend aufgeführten Schritte:
- aufnehmen von akustischen Nutzsignalen mit mindestens zwei Mikrophonen, wobei ein Mikrophon der Quelle der akustischen Nutzsignale näher ist als das andere Mikrophon,
- festlegen eines der Quelle näher gelegenen Mikrophons als Nutzsignal-Mikrophon und eines von der Quelle weiter entfernten Mikrophons als Störsignal-Mikrophon,
- festlegen eines relevanten Frequenzbereichs, der Frequenzen von höher als 700Hz umfasst ,
- ermitteln eines Störsignal-Niveaus in dem relevanten Fre- quenzbereich in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Stör¬ signal-Mikrophons,
- ermitteln eines Nutzsignal-Niveaus in dem relevanten Fre¬ quenzbereich in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Nutz¬ signal-Mikrophons, und
- bestimmen eines Verstärkungsfaktors für die Verstärkung von mit den Mikrophonen aufgenommenen akustischen Signalen in Abhängigkeit von dem geschätzten Störsignal-Niveau und dem ge¬ schätzten Nutzsignal-Niveau. In einer Weiterbildung werden die Ausgangssignale der Mikrophone in Frequenzbänder zerlegt, und der Verstärkungsfaktor wird jeweils separat für ein oder mehrere der Frequenzbänder bestimmt . In einer weiteren Weiterbildung wird der Verstärkungsfaktor (Wiener) bestimmt gemäß der Formel Verstärkungsfaktor (Wiener) = Nutzsignal-Niveau / (Nutzsignal-Niveau + Störsignal- Niveau) . In einer weiteren Weiterbildung ist das Nutzsignal-Mikrophon an einem von einem Hörgeräteträger rechtsseitig und das Störsignal-Mikrophon an einem linksseitig zu tragenden Hörgerät bzw. umgekehrt angeordnet.
In einer weiteren Weiterbildung wird als Nutzsignal-Niveau und/oder als Störsignal-Niveau eines oder mehrere der folgen¬ den geschätzt: Energie, Leistung, Amplitude, geglättete Amp- litude, gemittelte Amplitude, Pegel.
Eine weitere Weiterbildung umfasst zusätzlich die folgenden Schritte :
- aufnehmen von akustischen Nutzsignalen mit einer Mikrophon- anordnung umfassend mindestens zwei Mikrophone, wobei ein
Mikrophon der Quelle der akustischen Nutzsignale näher ist als das andere Mikrophon,
- festlegen eines der Quelle näher gelegenen Mikrophons als Nutzsignal-Mikrophon und eines von der Quelle weiter entfern- ten Mikrophons als Störsignal-Mikrophon,
- festlegen eines relevanten Frequenzbereichs, der Frequenzen von kleiner als 1,5kHz umfasst,
- ermitteln eines Störsignals durch differenzielle Verarbei¬ tung der Ausgangssignale der Mikrophonanordnung, bei der eine in der Richtung des der Quelle näher angeordneten Mikrophons geringere Empfindlichkeit als in der entgegengesetzen Rich¬ tung erzielt wird,
- in dem relevanten Frequenzbereich ermitteln eines Störsignal-Niveaus in Abhängigkeit von dem Störsignal,
- ermitteln eines Nutzsignals durch differenzielle Verarbei¬ tung der Ausgangssignale der Mikrophonanordnung, bei der eine in der Richtung des der Quelle näher angeordneten Mikrophons höhere Empfindlichkeit der Mikrophonanordnung als in der ent¬ gegengesetzen Richtung erzielt wird,
- in dem relevanten Frequenzbereich ermitteln eines Nutzsignal-Niveaus in Abhängigkeit von dem Nutzsignal, und
- bestimmen eines Verstärkungsfaktors für die Verstärkung von mit den Mikrophonen aufgenommenen akustischen Signalen in Ab- hängigkeit von dem Störsignal-Niveau und dem Nutzsignal- Niveau, wobei der Verstärkungsfaktor separat auf jedes Aus¬ gangssignal der Mikrophonanordnung angewendet wird. In einer weiteren Weiterbildung werden die Ausgangssignale der Mikrophone in Frequenzbänder zerlegt, und der Verstärkungsfaktor wird jeweils separat für ein oder mehrere der Frequenzbänder bestimmt. In einer weiteren Weiterbildung wird der Verstärkungsfaktor (Wiener) bestimmt gemäß der Formel Verstärkungsfaktor (Wiener) = Nutzsignal-Niveau / (Nutzsignal-Niveau + Störsignal- Niveau) . In einer weiteren Weiterbildung ist das Nutzsignal-Mikrophon an einem von einem Hörgeräteträger rechtsseitig und das Störsignal-Mikrophon an einem linksseitig zu tragenden Hörgerät bzw. umgekehrt angeordnet. In einer weiteren Weiterbildung wird als Nutzsignal-Niveau und/oder als Störsignal-Niveau eines oder mehrere der folgen¬ den geschätzt: Energie, Leistung, Amplitude, geglättete Amp¬ litude, gemittelte Amplitude, Pegel. In einer weiteren Weiterbildung wird ein Verstärkungsfaktor in einem tiefen Frequenzbereich, der Frequenzen von kleiner als 1,5kHz umfasst, bestimmt wie in den unmittelbar vorange¬ henden Abschnitten erläutert, und wird ein Verstärkungsfaktor in einem hohen Frequenzbereich, der Frequenzen von höher als 700Hz umfasst, bestimmt wie in den den vorangehenden Abschnitten vorangestellten Abschnitten erläutert.
Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands bei Ausgangssignalen einer Mikro¬ fonanordnung von zwei oder mehr Mikrofonen aufgrund von seitlich von der Mikrofonanordnung auftretenden akustischen Nutzsignalen. Ein solches Verfahren und System kann in Hörinstru- menten, insbesondere am Kopf eines Hörgeräteträgers tragbaren Hörgeräten, eingesetzt werden. Die Erfindung schlägt zur Lösung dieses Problems vor, hohe und tiefe Frequenzanteile (Grenzfrequenz im Bereich zwischen 700 Hz und 1,5 kHz, z.B. ca. 1 kHz) unterschiedlich zu verarbeiten. In tiefen Frequenzbereichen wird ein nach links und ein nach rechts gerichtetes differenzielles Mikrofonsignal erzeugt, um anhand dieser beiden gerichteten Signale die Niveaus des seitlichen Nutz- und Störschall zu ermitteln. Diese Niveaus werden wie- derum für eine Wiener-Filterung verwendet und jedes der Mikrofonsignale einzeln der Wiener-Filterung unterzogen. Zusätzlich kann in hohen Frequenzbereichen der natürliche Kopfab- schattungseffekt als Vorfilter zur Stör- und Nutzschallschät¬ zung für eine anschließende Wiener-Filterung genutzt. An- schließend wird jedes der Mikrofonsignale einzeln der Wiener- Filterung unterzogen. Die Verfahren können z.B. in am Kopf zu tragenden Hörinstrumenten jeweils einzeln für hohe oder für niedrige Frequenzen eingesetzt werden, sie können jedoch auch in Kombination eingesetzt werden und ergänzen sich dabei in besonders vorteilhafter Weise.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands bei seitlich auftretenden akustischen Nutzsignalen umfassend die Schritte:
- aufnehmen von akustischen Signalen mit mindestens zwei Mikrofonen, wobei ein Mikrofon der Quelle der akustischen Signale näher ist als das andere Mikrofon,
- festlegen einer räumlichen Richtung als Nutzsignal-Richtung und einer räumlichen Richtung als Störsignal-Richtung,
- ermitteln eines Störsignals durch differenzielle Verarbei¬ tung der Ausgangssignale der Mikrofonanordnung, bei der eine in der Nutzsignal-Richtung geringere Empfindlichkeit als in der Störsignal-Richtung erzielt wird,
- ermitteln eines Nutzsignals durch differenzielle Verarbei¬ tung der Ausgangssignale der Mikrofonanordnung, bei der eine in der Nutzsignal-Richtung höhere Empfindlichkeit der Mikro¬ fonanordnung als in der Störsignal-Richtung erzielt wird,
- ermitteln eines Störsignal-Niveaus in Abhängigkeit von dem Störsignal,
- ermitteln eines Nutzsignal-Niveaus in Abhängigkeit von dem Nutzsignal, und
- bestimmen eines Verstärkungsfaktors für die Verstärkung von mit den Mikrofonen aufgenommenen akustischen Signalen in Ab- hängigkeit von dem Störsignal-Niveau und dem Nutzsignal- Niveau .
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den weiteren Schritt:
- festlegen eines relevanten Frequenzbereichs, der Frequenzen von kleiner als 1,5 kHz umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den weiteren Schritt:
- festlegen eines relevanten Frequenzbereichs, der Frequenzen von kleiner als 1 kHz umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, umfassend den weiteren Schritt: - ermitteln des Nutzsignal-Niveaus in dem relevanten Fre¬ quenzbereich .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, umfassend den weiteren Schritt:
- ermitteln des Störsignal-Niveaus in dem relevanten Fre¬ quenzbereich .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfas- send die weiteren Schritte:
- festlegen des der Quelle näher gelegenen Mikrofons als Nutzsignal-Mikrofon und des von der Quelle weiter entfernten Mikrofons als Störsignal-Mikrofon,
- ermitteln eines zweiten Störsignal-Niveaus in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Störsignal-Mikrofons,
- ermitteln eines zweiten Nutzsignal-Niveaus in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Nutzsignal-Mikrofons, und
- bestimmen eines Verstärkungsfaktors für die Verstärkung von mit den Mikrofonen aufgenommenen akustischen Signalen in Ab- hängigkeit von dem zweiten Störsignal-Niveau und dem zweiten Nutzsignal-Niveau .
7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend den weiteren Schritt:
- festlegen eines zweiten relevanten Frequenzbereichs, der Frequenzen von höher als 700 Hz umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend den weiteren Schritt:
- festlegen eines zweiten relevanten Frequenzbereichs, der Frequenzen von höher als 1 kHz umfasst.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, umfassend den weiteren Schritt:
- ermitteln des zweiten Nutzsignal-Niveaus in dem zweiten relevanten Frequenzbereich.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend den weiteren Schritt: WO 2011/101043 -,„ PCT/EP2010/059690
- ermitteln des zweiten Störsignal-Niveaus in dem zweiten relevanten Frequenzbereich.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfas- send den weiteren Schritt:
- anwenden des Verstärkungsfaktors separat auf jedes Aus¬ gangssignal der Mikrofonanordnung.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die weiteren Schritte:
- zerlegen der Ausgangssignale der Mikrofone in Frequenzbänder, und
- bestimmen des Verstärkungsfaktors jeweils separat für ein oder mehrere der Frequenzbänder.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den weiteren Schritt
- bestimmen des Verstärkungsfaktors richtungsabhängig.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verstärkungsfaktor (Wiener) bestimmt wird gemäß der Formel Verstärkungsfaktor (Wiener) = Nutzsignal-Niveau / (Nutzsignal-Niveau + Störsignal-Niveau) .
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nutzsignal-Mikrofon an einem von einem Hörgeräteträger rechtsseitig und das Störsignal-Mikrofon an einem von einem Hörgeräteträger linksseitig zu tragenden Hörgerät bzw. umgekehrt angeordnet sind.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Nutzsignal-Niveau und/oder als Störsignal-Niveau einer oder mehrere der folgenden Parameterwerte ermittelt wird: E- nergie, Leistung, Amplitude, geglättete Amplitude, gemittelte Amplitude, Pegel.
PCT/EP2010/059690 2010-02-19 2010-07-07 Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente WO2011101043A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/579,985 US9167357B2 (en) 2010-02-19 2010-07-07 Method for the binaural left-right localization for hearing instruments
CN201080064966.1A CN102783185B (zh) 2010-02-19 2010-07-07 用于助听设备的双耳侧面感知的方法
AU2010346385A AU2010346385B2 (en) 2010-02-19 2010-07-07 Method for the binaural left-right localization for hearing instruments
DK10732915.3T DK2537351T3 (da) 2010-02-19 2010-07-07 Fremgangsmåde til den binaurale laterale opfattelse for høreinstrumenter
EP10732915.3A EP2537351B1 (de) 2010-02-19 2010-07-07 Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10154096 2010-02-19
EP10154096.1 2010-02-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011101043A1 true WO2011101043A1 (de) 2011-08-25

Family

ID=43661934

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/059690 WO2011101043A1 (de) 2010-02-19 2010-07-07 Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente
PCT/EP2010/059686 WO2011101042A1 (de) 2010-02-19 2010-07-07 Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/059686 WO2011101042A1 (de) 2010-02-19 2010-07-07 Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9167358B2 (de)
EP (2) EP2537351B1 (de)
CN (2) CN102783185B (de)
AU (2) AU2010346385B2 (de)
DK (1) DK2537351T3 (de)
WO (2) WO2011101043A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2974084B1 (de) 2013-03-12 2020-08-05 Hear Ip Pty Ltd Rauschverminderungsverfahren und -system

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011101043A1 (de) * 2010-02-19 2011-08-25 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente
EP2699020B1 (de) * 2012-08-17 2016-04-13 Sivantos Pte. Ltd. Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Verstärkungsfaktors eines Hörhilfegeräts
DE102013201043B4 (de) 2012-08-17 2016-03-17 Sivantos Pte. Ltd. Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Verstärkungsfaktors eines Hörhilfegeräts
KR102186307B1 (ko) * 2013-11-08 2020-12-03 한양대학교 산학협력단 양이 보청기의 빔-포밍 시스템 및 그 방법
JP6204618B2 (ja) 2014-02-10 2017-09-27 ボーズ・コーポレーションＢｏｓｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 会話支援システム
US10412549B2 (en) 2014-11-25 2019-09-10 Huawei Technologies Co., Ltd. Orientation method, device, and system
CN104867499A (zh) * 2014-12-26 2015-08-26 深圳市微纳集成电路与系统应用研究院 一种用于助听器的分频段维纳滤波去噪方法和系统
DE102015211747B4 (de) * 2015-06-24 2017-05-18 Sivantos Pte. Ltd. Verfahren zur Signalverarbeitung in einem binauralen Hörgerät
US10507137B2 (en) 2017-01-17 2019-12-17 Karl Allen Dierenbach Tactile interface system
CN109218920B (zh) * 2017-06-30 2020-09-18 华为技术有限公司 一种信号处理方法、装置及终端

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030147538A1 (en) 2002-02-05 2003-08-07 Mh Acoustics, Llc, A Delaware Corporation Reducing noise in audio systems
EP1465456A2 (de) 2003-04-03 2004-10-06 GN ReSound as Binaurales System zur Signalverbesserung
EP2104377A2 (de) * 2008-03-20 2009-09-23 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Hörsystem mit Teilbandsignalaustausch und entsprechendes Verfahren

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6778674B1 (en) 1999-12-28 2004-08-17 Texas Instruments Incorporated Hearing assist device with directional detection and sound modification
ATE511321T1 (de) 2005-03-01 2011-06-15 Oticon As System und verfahren zur bestimmung der direktionalität von schall mit einem hörgerät
US8249284B2 (en) * 2006-05-16 2012-08-21 Phonak Ag Hearing system and method for deriving information on an acoustic scene
US8483416B2 (en) * 2006-07-12 2013-07-09 Phonak Ag Methods for manufacturing audible signals
JP4293377B2 (ja) * 2006-11-22 2009-07-08 株式会社船井電機新応用技術研究所 音声入力装置及びその製造方法、並びに、情報処理システム
EP2364036A3 (de) * 2006-11-22 2011-09-28 Funai Electric Advanced Applied Technology Research Institute Inc. Spracheingabevorrichtung, Herstellungsverfahren dafür und Informationsverarbeitungssystem
ATE551692T1 (de) * 2008-02-05 2012-04-15 Phonak Ag Verfahren zur verringerung von rauschen in einem eingangssignal eines hörgeräts sowie ein hörgerät
EP2088802B1 (de) 2008-02-07 2013-07-10 Oticon A/S Verfahren zur Schätzung der Gewichtungsfunktion von Audiosignalen in einem Hörgerät
DE102008046040B4 (de) 2008-09-05 2012-03-15 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Verfahren zum Betrieb einer Hörvorrichtung mit Richtwirkung und zugehörige Hörvorrichtung
WO2010022456A1 (en) 2008-08-31 2010-03-04 Peter Blamey Binaural noise reduction
WO2011101043A1 (de) 2010-02-19 2011-08-25 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030147538A1 (en) 2002-02-05 2003-08-07 Mh Acoustics, Llc, A Delaware Corporation Reducing noise in audio systems
EP1465456A2 (de) 2003-04-03 2004-10-06 GN ReSound as Binaurales System zur Signalverbesserung
EP2104377A2 (de) * 2008-03-20 2009-09-23 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Hörsystem mit Teilbandsignalaustausch und entsprechendes Verfahren

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAMES M. KATES: "Digital Hearing Aids", 1 January 2008, PLURAL PUBLISHING, article "Microphone Arrays / Binarual Noise Suppression"
JAMES M. KATES: "Digital Hearing Aids", 1 January 2008, PLURAL PUBLISHING, San Diego, ISBN: 978-1-59756-317-8, article "Microphone Arrays / Binaural Noise Supression", XP002632569 *
JUNFENG LI ET AL.: "Two-stage binaural speech enhancement with wiener filter based on equalization-cancellation model", APPLICATIONS OF SIGNAL PROCESSING TO AUDIO AND ACOUSTICS, 2009. WASPAS'09, 18 October 2009 (2009-10-18), pages 133 - 136, XP031575098
JUNFENG LI ET AL: "Two-stage binaural speech enhancement with wiener filter based on equalization-cancellation model", APPLICATIONS OF SIGNAL PROCESSING TO AUDIO AND ACOUSTICS, 2009. WASPAA '09. IEEE WORKSHOP ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 18 October 2009 (2009-10-18), pages 133 - 136, XP031575098, ISBN: 978-1-4244-3678-1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2974084B1 (de) 2013-03-12 2020-08-05 Hear Ip Pty Ltd Rauschverminderungsverfahren und -system

Also Published As

Publication number Publication date
US20120321092A1 (en) 2012-12-20
CN102783185B (zh) 2015-07-29
CN102783184B (zh) 2015-11-25
AU2010346384A1 (en) 2012-08-23
EP2537351A1 (de) 2012-12-26
AU2010346385A1 (en) 2012-08-30
US20120321091A1 (en) 2012-12-20
US9167357B2 (en) 2015-10-20
AU2010346384B2 (en) 2014-11-20
EP2537351B1 (de) 2020-09-02
EP2537352A1 (de) 2012-12-26
WO2011101042A1 (de) 2011-08-25
AU2010346385B2 (en) 2014-06-19
DK2537351T3 (da) 2020-12-07
CN102783185A (zh) 2012-11-14
US9167358B2 (en) 2015-10-20
CN102783184A (zh) 2012-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2537351B1 (de) Verfahren zur binauralen seitenwahrnehmung für hörinstrumente
EP3451705B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum schnellen erkennen der eigenen stimme
EP2405673B1 (de) Verfahren zum Lokalisieren einer Audioquelle und mehrkanaliges Hörsystem
DE102010041740A1 (de) Verfahren zur Signalverarbeitung in einem Hörhilfegerät sowie Hörhilfegerät
EP3337189A1 (de) Verfahren zum bestimmen einer richtung einer nutzsignalquelle
EP3337188A1 (de) Verfahren zum betrieb eines hörgerätes
DE102012200745A1 (de) Verfahren und Hörvorrichtung zum Schätzen eines Bestandteils der eigenen Stimme
EP3926982A2 (de) Verfahren zur richtungsabhängigen rauschunterdrückung für ein hörsystem, welches eine hörvorrichtung umfasst
EP2595414B1 (de) Hörvorrichtung mit einer Einrichtung zum Verringern eines Mikrofonrauschens und Verfahren zum Verringern eines Mikrofonrauschens
DE102015211747B4 (de) Verfahren zur Signalverarbeitung in einem binauralen Hörgerät
EP2226795A1 (de) Hörvorrichtung und Verfahren zum Reduzieren eines Störgeräuschs für eine Hörvorrichtung
EP2200341B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes sowie Hörhilfegerät mit einer Quellentrennungseinrichtung
DE102015204253B4 (de) Verfahren zur frequenzabhängigen Rauschunterdrückung eines Eingangssignals sowie Hörgerät
DE10334396B3 (de) Hörhilfegerät sowie Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes mit einem Mikrofonsystem, bei dem unterschiedliche Richtcharakteristiken einstellbar sind
DE102008022533B3 (de) Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts und Mikrofonsystem für ein Hörgerät
EP2658289B1 (de) Verfahren zum Steuern einer Richtcharakteristik und Hörsystem
DE102013207161B4 (de) Verfahren zur Nutzsignalanpassung in binauralen Hörhilfesystemen
DE102018117558A1 (de) Adaptives nachfiltern
DE102013205790B4 (de) Verfahren zum Schätzen eines Nutzsignals und Hörvorrichtung
EP3772861A1 (de) Verfahren zur direktionalen signalverarbeitung für ein hörgerät
EP3048813B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur rauschunterdrückung basierend auf inter-subband-korrelation
EP1916872A2 (de) Differentielles Richtmikrofonsystem und Hörhilfsgerät mit einem solchen differentiellen Richtmikrofonsystem
DE102011087692B4 (de) Hörvorrichtung und Verfahren zur Verbesserung der Wahrnehmbarkeit eines Anteils eines Eingangssignals für einen Benutzer der Hörvorrichtung
DE202012013250U1 (de) System zur Schallanreicherung als Maßnahme zur Linderung von Tinnitus
DE202012013249U1 (de) System zur Schallanreicherung als Maßnahme zur Linderung von Tinnitus

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080064966.1

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10732915

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010732915

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010346385

Country of ref document: AU

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13579985

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010346385

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20100707

Kind code of ref document: A