VERFAHREN ZUR BINAURALEN SEITENWAHRNEHMUNG FÜR HÖRINSTRUMENTE

Beschreibung

[0001] 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 in am Kopf eines Hörgeräteträgers tragbaren Hörgeräten, eingesetzt werden. Unter seitlich soll dabei insbesondere rechts und links vom Kopf des Trägers einer binauralen Hörgeräteanordnung verstanden werden.

[0002] Konventionelle Richtwirkungsverfahren, die in Hörgeräten bisher zur Anwendung kommen, bieten die Möglichkeit, Signale bzw. Geräusche, die von vorne oder von hinten auf den Hörgeräteträger auftreffen, aus den übrigen Umgebungsgeräuschen herauszuheben, um so die Sprachverständlichkeit zu erhöhen. Sie bieten jedoch nicht die Möglichkeit, Signale bzw. Geräusche einer seitlichen Quelle, die von links oder rechts auftreffen, hervorzuheben.

[0003] Vorbekannte Hörgeräte bieten lediglich die Möglichkeit, solche 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 Pegeldifferenzen sein, d.h. dass der Pegel am dem Geräusch bzw. der Signalquelle zugewandten Ohr bzw. Hörgerät höher ist als am abgewandten Ohr bzw. Hörgerät.

[0004] 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.

[0005] 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 Mikrofonsignale erlaubt normalerweise eine gerichtete Empfindlichkeit der Mikrofonanordnung in eine gewünschte Richtung vorzugeben. Wird allerdings die Wellenlänge der akustischen Ursprungssignale 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.

[0006] In dem Dokument US 2003/147538 A1 ist ein Verfahren zum Unterdrücken von Windgeräuschen in Ausgangssignalen einer Mikrofonanordnung aus zwei Mikrofonen beschrieben. Hierzu werden zu den einzelnen Mikrofonsignalen Leistungswerte sowie eine Kohärenz zwischen den Mikrofonsignalen berechnet. Durch Vergleichen der Leistungswerte wird erkannt, ob ein Windgeräusch vorliegt. Um ein erkanntes Windgeräusch zu unterdrücken, wird ein Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von der Kreuzkorrelation und einer Schätzung der Störsignal-Leistung berechnet.

[0007] In einem wissenschaftlichen Fachartikel (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. IEEE WORKSHOP ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 18. Oktober 2009, Seiten 133-136) ist eine binaurale Mikrofonanordnung beschrieben, mittels welcher auf Grundlage eines Wiener-Filters Störgeräusche in Mikrofonsignalen unterdrückt werden können. Durch eine differenzielle Verarbeitung der Mikrofonsignale wird ein Störsignal geschätzt. Für die Berechnung des Wiener-Filter-Gains wird eine Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses auf Grundlage des "Decision-directed-Ansatzes" verwendet.

[0008] In dem Dokument EP 1 465 456 A2 ist eine binaurale Hörvorrichtung mit einem Filter zur Geräuschunterdrückung beschrieben. Zur Geräuschunterdrückung wird ein Wiener-Filter verwendet, dessen Gewichtungsfaktor aus der Kreuzkorrelation zwischen zwei Mikrofonsignalen und der Leistung der einzelnen Mikrofonsignale berechnet wird.

[0009] In einem wissenschaftlichen Fachartikel ("Microphone Arrays / Binarual Noise Suppression" In: James M. Kates: "Digital Hearing Aids", 1. Januar 2008, Plural Publishing, San Diego) sind mehrere unterschiedliche Filtertechniken betreffend das Reduzieren von Störgeräuschen in Mikrofonsignalen beschrieben. In einem Kapitel werden Mikrofonanordnungen für die differenzielle Verarbeitung eines Mikrofonsignals beschrieben. In einem weiteren Kapitel wird die binaurale Störgeräuschreduktion auf Grundlage einer Wiener-Filterung beschrieben. Das binaurale Wiener-Filter basiert auf der Berechnung der Kreuzkorrelation zwischen zwei Mikrofonsignalen und der Leistung der einzelnen Mikrofonsignale.

[0010] In dem Dokument EP 2 104 377 A2 ist ein binaurales Hörsystem mit Teilbandsignalaustausch beschrieben. Tieffrequente Signalanteile werden auf die jeweils andere Hörvorrichtung übertragen, so dass zum Beispiel ein Beamforming-Algorithmus implementiert werden kann, der Signale von der jeweils anderen Hörvorrichtung nutzt.

[0011] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verbesserung des Störsignal-Nutzsignal-Abstands bei akustischen Signalen unter Berücksichtung einer Raumrichtung der Signal-Quelle anzugeben.

[0012] Die Erfindung nach Anspruch 1 löst die Aufgabe dadurch, dass es als klassisches Störgeräuschreduktionsproblem betrachtet wird. Es wird nach der unten beschriebenen Art und Weise ein binaurales Störsignal und ein binaurales Nutzsignal ermittelt bzw. geschätzt, die als Eingangssignale eines geeigneten Filters, d.h. eines Wiener-Filters, dienen, in welchem pro Frequenzband ein Verstärkungsfaktor berechnet und appliziert 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.

[0013] 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, d.h. 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 Empfindlichkeit).

[0014] Diese beiden nach links und nach rechts gerichteten Signale auf Basis eines konventionellen differenziellen Richtmikrofons werden als Basis für die Schätzung des Niveaus von seitlichem Nutz- und Störschall verwendet, wobei diese Schätzungen wiederum als Eingangsgrößen für die Filterung, d.h. Wiener-Filterung, verwendet werden.

[0015] Diese Filterung wird anschließend separat auf jedes der Mikrofonsignale der Mikrofonanordnung angewendet, und nicht auf das gemeinsame differenzielle Richtmikrofonsignal der binauralen Anordnung, das als Ausgangssignal des konventionellen Richtmikrofons berechnet wurde.

[0016] Der Vorteil z.B. gegenüber der Verwendung von omni-Signalen liegt darin, dass durch die vorgeschaltete Richtwirkung größere Unterschiede zwischen linker und rechter Seite gewissermaßen künstlich erzeugt werden, die sich in einer erhöhten Störschallunterdrückung von Signalen, die aus der zu unterdrückenden Richtung eintreffen, äußern.

[0017] Die Erfindung sieht vor, in tiefen Frequenzbereichen eine Vorfilterung anhand der Berechnung eines konventionellen differenziellen Richtmikrofon und anschließende Filterung, d.h.

[0018] Wiener-Filterung, wie vorangehend 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 Vorfilter zur Stör- und Nutzschallschätzung für eine anschließende Wienerfilterung zu nutzen.

[0019] 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 Kopfabschattungseffekt eine beträchtliche Dämpfung des Signals auf der abgewandten Seite bewirkt.

[0020] 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 wiederum werden als Eingangsgrößen für die Filterung, vorzugsweise Wiener-Filterung, verwendet werden.

[0021] Diese Filterung wird anschließend separat auf jedes der Mikrofonsignale der Mikrofonanordnung angewendet.

[0022] Der Vorteil z.B. gegenüber der Verwendung von omni-Signalen liegt darin, dass durch die vorgeschaltete Richtwirkung größere Unterschiede zwischen linker und rechter Seite gewissermaßen künstlich erzeugt werden, die sich in einer erhöhten Störschallunterdrückung von Signalen, die aus der zu unterdrückenden Richtung eintreffen, äußern.

[0023] Durch die jeweilige Vorverarbeitung wird für den tiefen bzw. hohen Frequenzbereich jeweils ein nach links und ein nach rechts gerichtetes Signal erzeugt, üblicherweise mit entgegengesetzt gerichteter Cardioid-Charakteristik (nierenförmige richtungsabhängige Empfindlichkeit). Diese jeweiligen gerichteten Signale werden als Grundlage für die Schätzung jeweiliger seitliche Nutz- und Störschall-Niveaus verwendet. Die jeweiligen 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.

[0024] Erfindugsgemäß werden die akustischen Signale in Frequenzbänder zerlegt, und die Filterung, d.h. Wiener-Filterung, spezifisch für jedes der Frequenzbänder vorgenommen.

[0025] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die Filterung, d.h. Wiener-Filterung, richtungsabhängig vorgenommen. Die richtungsabhängige Filterung kann nach herkömmlicher Art und Weise vorgenommen werden.

[0026] Vorteilhafter Weise wird als Nutzsignal-Niveau und/oder als Störsignal-Niveau einer oder mehrere der folgenden Parameterwerte ermittelt bzw. abgeschätzt: Energie, Leistung, Amplitude, 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 Mikrofonsignal für Frequenzen von 250 Hz und 500 Hz nach links (bei 270°)

Fig 4:

Schematische Darstellung des Verfahrens zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands bei binauraler Seitenwahrnehmung

[0027] In Figur 1 sind die Pegel der Hörgeräte-Mikrofone bzw. - Mikrofonanordnungen der linken (in der Figur mit dem Bezugszeichen L2 versehen) und rechten (Bezugszeichen L1) 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 Pegel L1 des rechtsseitigen Mikrofons bzw. Mikrofonanordnung; bei höheren Frequenzen steigt diese Pegeldifferenz noch an.

[0028] Wird nun z.B. ein Hören nach links (270°) gewünscht, so wird das rechte Signal L1 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 werden.

[0029] Für die Wiener-Filterung werden aus dem Nutzsignal und Störsignal jeweilige Nutzsignal- und Störsignal-Niveaus ermittelt bzw. geschätzt. Diese wurden als Eingangsgrößen für ein Wiener-Filter verwendet, also:

[0030] 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 richtungsabhängig gedämpfte Signal L4 für das linksseitige Mikrofon bzw. Mikrofonanordnung und L3 für das rechtsseitige Mikrofon bzw. Mikrofon-Anordnung.

[0031] Es ist im Vergleich mit der vorangegangenen Figur zu erkennen, dass die interauralen Pegeldifferenzen erhalten bleiben. Signale von der rechten Seite werden als Störsignale betrachtet und abgesenkt, Signale von links bleiben ungedämpft. Der räumliche Eindruck, d.h. die Signal-Information woher die Signale jeweils kommen, bleibt erhalten, da die Pegeldifferenzen erhalten bleiben. Treffen Signale von beiden Seiten ein, erfolgt eine Absenkung je nach Verhältnis von Nutz- und Störschall-Abschätzung gemäß der bekannten Wiener-Formel.

[0032] Wie vorangehend beschrieben wird vorgeschlagen, sich den natürlichen Kopfabschattungseffekt zunutze zu machen, 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 Kopfabschattungseffekt 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.

[0033] 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 verwendet werden, das auch separat und ausschließlich eingesetzt werden kann.

[0034] 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 linksseitigen und eines rechtsseitigen Mikrofons bzw. Mikrofonanordnung am Kopf eines Hörgeräteträgers ein konventionelles differentielles Richtmikrofon, das zur Seite "schaut" bzw. "hört", berechnet werden.

[0035] Das Ausgangssignal eines solchen Richtmikrofons könnte zwar einfach direkt verwendet werden, um eine seitliche Richtwirkung 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 ja nur ein gemeinsames Ausgangssignal für beide Ohrseiten erzeugt und dargeboten würde.

[0036] Daher wird stattdessen sowohl ein nach links als auch ein nach rechts gerichtetes Signal auf Basis eines konventionellen 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 angewendet, und nicht etwa auf das gemeinsame als Ausgangssignal des konventionellen Richtmikrofons berechnete Richtmikrofonsignal.

[0037] 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 Richtmikrofonsignal als Nutzsignal und ein nach rechts gerichtetes als Störsignal berechnet (durchgezogene Linien in der Figur) berechnet. Die gerichteten Mikrofonsignale haben die übliche nieren-/antinieren-förmige (cardioid/anticardioid, kurz auch: card/anticard) richtungsabhängige Empfindlichkeits-Charakteristik.

[0038] Aus dem Nutzsignal und Störsignal wurden Nutzsignal- und Störsignal-Niveaus ermittelt bzw. geschätzt. Diese wurden als Eingangsgrößen für ein Wiener-Filter verwendet, also:

[0039] 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 angewendet. Dadurch ergibt sich für jedes der Richtmikrofonsignale eine Wiener-vorgefilterte richtungsabhängige Empfindlichkeits-Charakteristik, die in der Figur durch strichlierte Linien L6 und L7 dargestellt sind.

[0040] 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 akustischen Ursprungssignals für den Hörgeräteträger weiterhin möglich bleibt.

[0041] 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.

[0042] In Figur 4 ist das vorangehend erläuterte Verfahren zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands bei binauraler Seitenwahrnehmung schematisch dargestellt.

[0043] In Schritt S1 nimmt eine binaurale Mikrofonanordnung akustische Signale auf. Eine solche Mikrofonanordnung umfasst mindestens zwei Mikrofone, je eines linksseitig oder rechtsseitig am Kopf eines Hörgeräteträgers zu tragen. Die jeweilige Mikrofonanordnung kann auch jeweils mehrere Mikrofone umfassen, die beispielsweise eine Richtwirkung für die Wahrnehmung nach vorne und nach hinten ermöglichen können.

[0044] In Schritt S2 wird eine seitliche Richtung festgelegt, in welche die höchste Empfindlichkeit der Mikrofonanordnung gerichtet sein soll. Die Richtung kann beispielsweise automatisch abhängig von einer akustischen Analyse der Umgebungsgeräusche oder abhängig von einer Nutzereingabe festgelegt werden. Als Richtung höchster Empfindlichkeit wird diejenige Raumrichtung gewählt, in der die Quelle der akustischen Nutzsignale liegt oder vermutlich liegt. Vorliegend wird sie daher auch als Nutzsignal-Richtung bezeichnet. Das in dieser Richtung gelegene Mikrofon bzw. Mikrofonanordnung wird analog dazu vorliegend auch als Nutzsignal-Mikrofon bezeichnet.

[0045] 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.

[0046] In Schritt S4 erfolgt eine Zerlegung der Ausgangssignale der Mikrofone in einen Frequenzbereich mit hohen Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz von mindestens 700 Hz, möglicherweise auch 1 kHz, und einen Frequenzbereich mit tiefen Frequenzen unterhalb einer Grenzfrequenz von 1,5 kHz, möglicherweise auch 1 kHz.

[0047] In den Schritten S5 bis S7 werden die Mikrofon-Signale im hohen Frequenzbereich weiter verarbeitet. In Schritt S5 wird abhängig von dem Ausgangssignal des Nutzsignal-Mikrofons ein Nutzsignal-Niveau ermittelt bzw. abgeschätzt.

[0048] In Schritt S6 wird abhängig von dem Ausgangssignal des Störsignal-Mikrofons ein Störsignal-Niveau ermittelt bzw. abgeschätzt.

[0049] In Schritt S6 wird unter Verwendung des vorangehend ermittelten Nutzsignal-Niveaus und Störsignal-Niveaus ein Filter, vorzugsweise Wiener Filter, berechnet. Die Signal-Niveaus sowie 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.

[0050] 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.

[0051] 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.

[0052] In Schritt S9 wird ein konventionelles differenzielles binaurales Richtmikrofon mit hoher Empfindlichkeit in Störsignal-Richtung berechnet, wodurch ein zweites Störsignal erhalten wird.

[0053] In Schritt S10 wird abhängig von dem zweiten Nutzsignal ein zweites Nutzsignal-Niveau ermittelt bzw. abgeschätzt.

[0054] In Schritt S11 wird abhängig von dem zweiten Störsignal ein zweites Störsignal-Niveau ermittelt bzw. abgeschätzt.

[0055] In Schritt S12 wird unter Verwendung des vorangehend ermittelten zweiten Nutzsignal-Niveaus und zweiten Störsignal-Niveaus ein zweites Filter, vorzugsweise Wiener Filter, berechnet. Die zweiten Signal-Niveaus sowie die Filterung können für den kompletten tiefen Frequenzbereich ermittelt werden. Es kann jedoch auch eine Zerlegung in Frequenzbänder innerhalb des tiefen Frequenzbereichs erfolgen und die Filterung kann individuell für jedes der Frequenzbänder erfolgen.

[0056] 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.

[0057] In Schritt S14 werden die gefilterten Ausgangssignale der Mikrofone beider Frequenzbereiche bzw. bei weiterer Zerlegung in Frequenzbänder sämtlicher Frequenzbänder zu einem gefilterten Ausgangssignal der binauralen Mikrofonanordnung zusammengeführt.

[0058] 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.

[0059] In einer weiteren Weiterbildung wird als Nutzsignal-Niveau und/oder als Störsignal-Niveau eines oder mehrere der folgenden geschätzt: Energie, Leistung, Amplitude, geglättete Amplitude, gemittelte Amplitude, Pegel.

Ansprüche

1. Verfahren zur Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands bei seitlich auftretenden akustischen Nutzsignalen umfassend die Schritte:

- Aufnehmen (S1) von akustischen Signalen mit einem rechtsseitigen Mikrofon und einem linksseitigen Mikrofon einer binauralen Mikrofonanordnung,

- Festlegen eines ersten relevanten Frequenzbereichs und eines diesbezüglich höherfrequenten zweiten relevanten Frequenzbereiches, wobei eine Grenzfrequenz zwischen dem ersten relevanten Frequenzbereich und dem zweiten relevanten Frequenzbereich im Bereich zwischen 700 Hz und 1,5 kHz gewählt wird,

- Festlegen (S2, S3) einer räumlichen Richtung als Nutzsignal-Richtung und einer räumlichen Richtung als Störsignal-Richtung,

- Ermitteln (S9) eines binauralen Störsignals im ersten relevanten Frequenzbereich durch differenzielle Verarbeitung 13 von monauralen Ausgangssignalen (L1, L2) der binauralen Mikrofonanordnung, bei der eine in der Nutzsignal-Richtung geringere Empfindlichkeit als in der Störsignal-Richtung erzielt wird,

- Ermitteln (S8) eines binauralen Nutzsignals im ersten relevanten Frequenzbereich durch differenzielle Verarbeitung der monauralen Ausgangssignale (L1, L2) der binauralen Mikrofonanordnung, bei der eine in der Nutzsignal-Richtung höhere Empfindlichkeit der binauralen Mikrofonanordnung als in der Störsignal-Richtung erzielt wird,

- Ermitteln (S11) eines ersten Störsignal-Niveaus im ersten relevanten Frequenzbereich in Abhängigkeit von dem binauralen Störsignal,

- Ermitteln (S10) eines ersten Nutzsignal-Niveaus im ersten relevanten Frequenzbereich in Abhängigkeit von dem binauralen Nutzsignal,

- Festlegen (S2, S3) des der Quelle näher gelegenen Mikrofons der binauralen Mikrofonanordnung als Nutzsignal-Mikrofon und des von der Quelle weiter entfernten Mikrofons der binauralen Mikrofonanordnung als Störsignal-Mikrofon,

- Ermitteln (S6) eines monauralen zweiten Störsignal-Niveaus im zweiten relevanten Frequenzbereich in Abhängigkeit von dem monauralen Ausgangssignal (L1) des Störsignal-Mikrofons,

- Ermitteln (S5) eines monauralen zweiten Nutzsignal-Niveaus im zweiten relevanten Frequenzbereich in Abhängigkeit von dem monauralen Ausgangssignal (L2) des Nutzsignal-Mikrofons,

- Bestimmen (S12) eines ersten Verstärkungsfaktors für die Verstärkung der mit den Mikrofonen aufgenommenen akustischen Signale im ersten relevanten Frequenzbereich mittels eines ersten Wiener-Filters in Abhängigkeit von dem ersten Störsignal-Niveau und dem ersten Nutzsignal-Niveau, und eines zweiten Verstärkungsfaktors für die Verstärkung der mit den Mikrofonen aufgenommenen akustischen Signale im zweiten relevanten Frequenzbereich mittels eines zweiten Wiener-Filters in Abhängigkeit von dem zweiten Störsignal-Niveau und dem zweiten Nutzsignal-Niveau,
und

- Anwenden (S7, S13) des ersten Verstärkungsfaktors im ersten relevanten Frequenzbereich und des zweiten Verstärkungsfaktors im zweiten relevanten Frequenzbereich separat auf die jeweiligen Ausgangssignale (L1, L2) des rechtsseitigen Mikrofons und des linksseitigen Mikrofons der binauralen Mikrofonanordnung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den weiteren Schritt

- Bestimmen des ersten Verstärkungsfaktors richtungsabhängig.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und/oder zweite Verstärkungsfaktor bestimmt wird gemäß der Formel Verstärkungsfaktor = Nutzsignal-Niveau / (Nutzsignal-Niveau + Störsignal-Niveau).

4. 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.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Nutzsignal-Niveau und/oder als Störsignal-Niveau einer oder mehrere der folgenden Parameterwerte ermittelt wird: Energie, Leistung, Amplitude, geglättete Amplitude, gemittelte Amplitude, Pegel.

Claims

1. Method for improving the signal-to-noise difference for laterally impinging acoustic useful signals, comprising the steps:

- Recording (S1) of acoustic signals by a right-side microphone and a left-side microphone of a binaural microphone arrangement,

- Definition of a first relevant frequency range and a second relevant frequency range located at higher frequencies with respect to first relevant frequency range, wherein a limit frequency between the first relevant frequency range and the second relevant frequency range is chosen in the range between 700 Hz and 1.5 kHz,

- Definition (S2, S3) of a spatial direction as useful signal direction and a spatial direction as noise signal direction,

- Determination (S9) of a binaural noise signal in the first relevant frequency range by means of differential preprocessing of monaural output signals (L1, L2) of the binaural microphone arrangement, for which in the useful signal direction, a lower sensitivity than in the noise signal direction is achieved,

- Determination (S8) of a binaural useful signal in the first relevant frequency range by means of differential preprocessing of the monaural output signals (L1, L2) of the binaural microphone arrangement, for which in the useful signal direction, a higher sensitivity of the binaural microphone arrangement than in the noise signal direction is achieved,

- Determination (S 11) of a first noise signal level in the first relevant frequency range in dependence of the binaural noise signal,

- Determination (S10) of a first useful signal level in the first relevant frequency range in dependence of the binaural useful signal,

- Definition (S2, S3) of the microphone of the binaural microphone arrangement which is located closer to the source as the useful signal microphone, and of the microphone of the binaural microphone arrangement which is located more remotely as the noise signal microphone,

- Determination (S6) of a monaural second noise signal level in the second relevant frequency range in dependence of the monaural output signal (L1) of the noise signal microphone,

- Determination (S5) of a monaural second useful signal level in the second relevant frequency range in dependence of the binaural output signal (L2) of the useful signal microphone,

- Ascertainment (S12) of a first gain factor for the amplification of the acoustic signals being recorded with the microphones in the first relevant frequency range, by means of a first Wiener filter in dependence of the first noise signal level and the second noise signal level, and of a second gain factor for the amplification of the acoustic signals be recorded with the microphones in the second relevant frequency range, by means of a second Wiener filter in dependence of the second noise signal level and the second useful signal level, and

- Application (S7, S13) of the first gain factor in the first relevant frequency range and the second gain factor in the second relevant frequency range separately to the respective output signals (L1, L2) of the right-side microphone and the left-side microphone of the binaural microphone arrangement.

2. Method according to claim one, comprising further the step

- Direction-dependent ascertainment of the first gain factor.

3. The method according to one of the preceding claims, wherein the first and/or second gain factor is ascertained according to the formula gain factor = useful signal level / (useful signal level + noise signal level).

4. The method according to one of the preceding claims, wherein the useful signal microphone is arranged at a hearing aid to be worn by a hearing aid user at his right side, and the noise signal microphone is arranged at a hearing aid to be worn by a hearing aid user at his left side, or vice versa.

5. The method according to one of the preceding claims, wherein as a useful signal level and/or a noise signal level, one or more out of the following parameter values are determined:
Energy, power, amplitude, smoothest amplitude, average amplitude, level.

Revendications

1. Méthode pour améliorer le rapport signal/bruit en cas de signaux acoustiques utiles se produisant latéralement, comprenant les étapes suivantes

- Enregistrement (S1) de signaux acoustiques avec un microphone de droite et un microphone de gauche d'un ensemble de microphone binaural,

- Définition d'une première gamme de fréquences pertinente et d'une deuxième gamme de fréquences pertinente à des fréquences plus élevées par rapport à la première gamme de fréquences pertinente, dans laquelle une fréquence limite entre la première gamme de fréquences pertinente et la deuxième gamme de fréquences pertinente est choisie dans la gamme comprise entre 700 Hz et 1,5 kHz,

- Définition (S2, S3) d'une direction spatiale comme la direction du signal utile et une direction spatiale comme la direction du signal parasite,

- Détermination (S9) d'un signal parasite binaural dans la première gamme de fréquences pertinente par traitement différentiel de signaux de sortie monauraux (L1, L2) de l'ensemble microphone binaural, dans lequel une sensibilité plus faible dans la direction du signal utile que dans la direction du signal parasite est obtenue,

- Détermination (S8) d'un signal binaural utile dans la première gamme de fréquences pertinente par traitement différentiel des signaux de sortie monauraux (L1, L2) de l'ensemble microphone binaural, dans lequel une sensibilité plus élevée de l'ensemble microphone binaural dans la direction du signal utile que dans la direction du signal parasite est obtenue,

- Détermination (S11) d'un premier niveau de signal parasite dans la première gamme de fréquences pertinente en fonction du signal parasite binaural,

- Détermination (S10) d'un premier niveau de signal utile dans la première gamme de fréquences pertinente en fonction du signal utile binaural,

- Définition (S2, S3) du microphone de l'ensemble microphone binaural situé le plus proche de la source comme étant le microphone de signal utile et du microphone de l'ensemble microphone binaural situé le plus éloigné de la source comme étant le microphone de signal parasite,

- Détermination (S6) d'un deuxième niveau de signal parasite monaural dans la deuxième gamme de fréquences pertinente en fonction du signal de sortie monaural (L1) du microphone de signal parasite,

- Détermination (S5) d'un deuxième niveau de signal utile monaural dans la deuxième gamme de fréquences pertinente en fonction du signal de sortie monaural (L2) du microphone de signal utile,

- Détermination (S12) d'un premier facteur de gain pour l'amplification des signaux acoustiques enregistrés avec les microphones dans la première gamme de fréquences pertinente au moyen d'un premier filtre de Wiener en fonction du premier niveau de signal parasite et du premier niveau de signal utile, et d'un deuxième facteur de gain pour l'amplification des signaux acoustiques enregistrés avec les microphones dans la deuxième gamme de fréquences pertinente au moyen d'un deuxième filtre de Wiener en fonction du deuxième niveau de signal parasite et du deuxième niveau de signal utile, et

- Application (S7, SI3) du premier facteur de gain dans la première gamme de fréquences pertinente et du deuxième facteur de gain dans la deuxième gamme de fréquences pertinente séparément aux signaux de sortie respectifs (L1, L2) du microphone de droite et du microphone de gauche de l'ensemble microphone binaural.

2. Méthode selon la revendication 1, comprenant l'étape supplémentaire

- Détermination du premier facteur de gain en fonction de la direction.

3. Méthode selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le premier et/ou le deuxième facteur de gain est déterminé selon la formule facteur de gain = niveau de signal utile / (niveau de signal utile + niveau de signal parasite).

4. Méthode selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le microphone de signal utile est disposé au niveau d'une prothèse auditive à porter par un utilisateur de prothèse auditive du côté droit, et le microphone de signal parasite est disposé au niveau d'une prothèse auditive à porter par un utilisateur de prothèse auditive du côté gauche, ou vice versa.

5. Méthode selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle, en tant que niveau de signal utile et/ou niveau de signal parasite, une ou plusieurs des valeurs de paramètres suivantes sont déterminées :
Énergie, puissance, amplitude, amplitude lissée, amplitude moyenne, niveau.

Zeichnung