[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frequenzverzerrung eines Audiosignals, wobei
auf verschiedene Signalanteile des Audiosignals eine unterschiedliche Verzerrung der
Frequenzen angewandt wird und hierdurch ein frequenzverzerrtes Signal erzeugt wird.
[0002] Für den Betrieb von akustischen Systemen, durch welche im weitesten Sinne Schallsignale
der Umgebung elektrisch verstärkt widergegeben werden, also beispielsweise auch für
den Betrieb von Hörgeräten, spielt die Kontrolle einer akustischen Rückkopplung oftmals
eine zentrale Rolle. Die akustische Rückkopplung kann hierbei dann auftreten, wenn
ein vom akustischen System erzeugtes Ausgangsschallsignal teilweise in einen Eingangswandler
des akustischen Systems einkoppelt, welcher zur Aufnahme des Schallsignals der Umgebung
und zur entsprechenden Erzeugung eines elektrischen Eingangssignals vorgesehen ist.
Signalanteile des Ausgangsschallsignals können in diesem Fall erneut durch das akustische
System elektrisch verstärkt werden, sodass hierdurch im Ausgangsschallsignal Störgeräusche
gebildet werden, welche mögliche Nutzsignale im Schallsignal der Umgebung bis zu deren
Unhörbarkeit völlig überlagern können. Im elektrischen Signalweg des akustischen Systems
ist deswegen häufig eine Unterdrückung oder Kompensation einer akustischen Rückkopplung
vorgesehen. Eine derartige Kompensation geschieht dabei oftmals mittels eines adaptiven
Filters, welchem das fertig verstärkte Ausgangssignal, aus dem das Ausgangsschallsignal
erzeugt wird, als Eingangsgröße zugeführt wird. Daraus wird ein Kompensationssignal
erzeugt, das dem noch unverstärkten Eingangssignal zur Kompensation der Rückkopplung
zugeführt wird. Die Kontrolle des adaptiven Filters erfolgt hierbei meist über ein
Fehlersignal, welches aus der Differenz von Eingangssignal und Kompensationssignal
gebildet wird.
[0003] Hierfür wird das fertig verstärkte Ausgangssignal im akustischen System oftmals einer
Frequenzverzerrung unterzogen, wodurch das Ausgangssignal vom Eingangssignal dekorreliert
wird, sodass ein Auftreten der beschriebenen Signalauslöschung weitgehend vermieden
werden kann. Die Frequenzverzerrung wird hierbei je nach Art des Schallsignals der
Umgebung meist nur auf einen bestimmten Frequenzbereich des verstärkten Signals angewandt,
wofür letzteres bei einer gegebenen Teilungsfrequenz in einen zu verzerrenden Signalanteil
und einen nicht zu verzerrenden Signalanteil gefiltert wird.
[0004] Um dabei das Auftreten von Artefakten im Ausgangssignal möglichst zu unterdrücken,
wird die Teilungsfrequenz meist an eine ermittelte akustische Rückkopplung angepasst.
Die Implementierung der Teilungsfrequenz erfolgt hierbei üblicherweise über Hochpass-
und Tiefpassfilter, welche im akustischen System zu einer zusätzlichen Latenz führen.
[0005] Die
EP 2 244 491 B2 nennt ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätes, welches die Aufteilung eines Eingangssignals
in einen hoch- und einen niederfrequenten Signalanteil vorsieht, wobei auf den hochfrequenten
Signalanteil eine Frequenzverzerrung angewandt wird. Hierbei wird eine Grenzfrequenz
für die Aufteilung in den hoch- und den niederfrequenten Signalanteil mittels einer
Analyse des Eingangssignals derart bestimmt, dass Artefakte in einem Ausgangssignal,
welches anhand des niederfrequenten und des frequenzverzerrten hochfrequenten Signalanteils
gebildet wird, möglichst reduziert werden.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Frequenzverzerrung
eines Audiosignals anzugeben, welche die Latenz möglichst minimieren soll und dabei
die Bildung von Artefakten möglichst unterdrücken soll.
[0007] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Frequenzverzerrung
eines Audiosignals, wobei das Audiosignal in eine Mehrzahl an vorgegebenen Frequenzbändern
aufgeteilt wird, wobei durch je zwei unmittelbar benachbarte Frequenzbänder jeweils
eine Bandgrenzfrequenz festgelegt wird, wobei anhand des Audiosignals (unmittelbar
oder mittelbar) ein erstes Frequenzband und ein unmittelbar über dem ersten Frequenzband
liegendes zweites Frequenzband bestimmt werden, und wobei auf Signalanteile im ersten
Frequenzband eine unterschiedliche Verzerrung der Frequenzen angewandt wird als auf
Signalanteile im zweiten Frequenzband. Hierdurch (d.h. aus den beiden unterschiedlich
frequenzverzerrten Signalanteilen) wird ein frequenzverzerrtes Signal erzeugt. Vorteilhafte
und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
und in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
[0008] Insbesondere ist das frequenzverzerrte Signal in der Frequenz-Domäne gegeben.
[0009] Unter einem Audiosignal ist hierbei generell ein elektrisches Signal umfasst, dessen
Signalverlauf als Träger von akustischen Informationen dienen kann, und welches durch
einen geeigneten Ausgangswandler in ein entsprechendes Schallsignal gewandelt werden
kann. Die Aufteilung des Audiosignals in eine Mehrzahl an vorgegebenen Frequenzbändern
erfolgt hierbei beispielsweise mittels einer Filterbank. Die Vorgabe der einzelnen
Frequenzbänder, insbesondere der Bandcharakteristiken der einzelnen Frequenzbänder
wie zum Beispiel die jeweilige Mittenfrequenz und/oder Bandweite, erfolgt hierbei
beispielsweise durch eine übergeordnete Anwendung, in welcher das Audiosignal Verwendung
findet. Die übergeordnete Anwendung ist beispielsweise durch einen Signalverarbeitungsprozess
in einem Hörgerät gegeben. In diesem Fall erfolgt die Vorgabe der einzelnen Frequenzbänder
insbesondere anhand der Anforderungen für die frequenzbandweise Signalverarbeitung
im Hörgerät.
[0010] Zwei Frequenzbänder sind insbesondere dann als unmittelbar benachbart anzusehen,
wenn zwischen den beiden charakteristischen Frequenzen, welche jeweils die Position
eines Frequenzbandes im Frequenzraum festlegen, keine weitere charakteristische Frequenz
eines anderen Frequenzbandes gelegen ist. Als eine derartige charakteristische Frequenz
wird insbesondere eine Mittenfrequenz eines Frequenzbandes oder eine Maximumsfrequenz
des Betragsfrequenzgangs herangezogen. Die Bandgrenzfrequenz zweier unmittelbar benachbarter
Frequenzbänder ist vorzugsweise so festzulegen, dass hieraus in dem Frequenzbereich,
in welchem die beiden betreffenden Frequenzbänder benachbart sind, also insbesondere
in einem möglichen Überlappungsbereich, Information über das Filterverhalten jedes
der beiden betreffenden Frequenzbänder geliefert wird. Insbesondere wird die Bandgrenzfrequenz
als diejenige Frequenz bestimmt, für welche die beiden unmittelbar benachbarten Frequenzbänder
denselben Betragsfrequenzgang aufweisen, oder als arithmetischer oder geometrischer
Mittelwert zwischen den die beiden unmittelbar benachbarten Frequenzbänder bestimmenden
charakteristischen Frequenzen.
[0011] Im Rahmen der Erfindung wird anhand des Audiosignals zunächst eine (erste) Zielfrequenz
bestimmt, die eine gewünschte Grenze zwischen zwei Frequenzbereichen mit unterschiedlicher
Verzerrung angibt. Anhand dieser Zielfrequenz werden dann mittelbar das erste und
zweite Frequenzband bestimmt. Da die Zielfrequenz aus Eigenschaften des Audiosignals
abgeleitet ist, fällt diese Zielfrequenz nur in Ausnahmefällen exakt mit einer der
Bandgrenzfrequenzen zusammen. In der Regel ist sie von der nächsten Bandgrenzfrequenz
mehr oder weniger beabstandet.
[0012] Die erste Zielfrequenz wird dabei insbesondere im Rahmen der übergeordneten Anwendung
des Audiosignals bestimmt, z.B. im Fall eines Signalverarbeitungsprozesses in einem
Hörgerät in Abhängigkeit von einer im Hörgerät auftretenden Erforderlichkeit frequenzverzerrter
Signale in einem bestimmten Frequenzbereich. In diesem Zusammenhang wird die erste
Zielfrequenz bevorzugt derart bestimmt, dass sie den Anforderungen an die gewünschte
Frequenzverzerrung des Audiosignals durch die übergeordnete Anwendung besonders gut
gerecht wird, so dass insbesondere die erste Zielfrequenz für die übergeordnete Anwendung
des Audiosignals hinsichtlich der Frequenzverzerrung einen kritischen Wert darstellt,
an welchem geeigneterweise eine Änderung der Frequenzverzerrung des Audiosignals bevorzugt
zu erfolgen hat. Im Fall eines Signalverarbeitungsprozesses in einem Hörgerät als
übergeordnete Anwendung ist eine derartige kritische Frequenz für die Frequenzverzerrung
beispielsweise gegeben durch eine zu unterdrückende akustische Rückkopplung am Hörgerät,
welche bevorzugt in einem möglichst kleinen Frequenzbereich durchzuführen ist, wobei
im Rahmen der Unterdrückung der akustischen Rückkopplung eine Frequenzverzerrung angewandt
wird. Als kritische Frequenz ist in diesem Fall beispielsweise die minimale Frequenz
gewählt, für welche eine Unterdrückung einer akustischen Rückkopplung erforderlich
ist, um in der aus dem akustischer Rückkopplungspfad und der Signalverarbeitung gebildeten
geschlossenen Schleife eine Gesamtverstärkung kleiner als eins zu gewährleisten.
[0013] Die Bestimmung des ersten Frequenzbandes und des unmittelbar über dem ersten Frequenzband
liegenden zweiten Frequenzbandes erfolgt vorzugsweise allein anhand der ersten Zielfrequenz,
beispielsweise, indem als erstes Frequenzband und unmittelbar darüber liegendes zweites
Frequenzband diejenigen unmittelbar benachbarten Frequenzbänder ausgewählt werden,
deren Bandgrenzfrequenz insbesondere unmittelbar unter der ersten Zielfrequenz liegt,
das heißt, dass also insbesondere zwischen der ersten Zielfrequenz und der darunter
liegenden Bandgrenzfrequenz, an welcher das erste Frequenzband und das zweite Frequenzband
benachbart sind, keine weitere Bandgrenzfrequenz anderer Frequenzbänder mehr liegt.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung werden zusätzlich zu der ersten Zielfrequenz
auch noch weitere Parameter herangezogen. Beispielsweise werden die jeweiligen Signalanteile
in den einzelnen Frequenzbändern mitberücksichtigt, und somit als erstes Frequenzband
und zweites Frequenzband nur solche Frequenzbänder zugelassen werden, für deren Signalanteile
ein vorgegebener Maximalpegel nicht überschritten wird. Ist in diesem Fall im Rahmen
der übergeordneten Anwendung des Audiosignals die erste Zielfrequenz als eine hinsichtlich
der Frequenzverzerrung maximale kritische Frequenz definiert, so erfolgt eine Berücksichtigung
der Signalpegel beispielsweise derart, dass zwei benachbarte Frequenzbänder mit einer
Bandgrenzfrequenz unterhalb der ersten Zielfrequenz ermittelt werden, deren Signalanteile
den vorgegebenen Maximalpegel nicht überschreiten.
[0014] Optional erfolgen zwischen der Aufspaltung des Audiosignals in die Frequenzbänder
und der vorstehend beschriebenen Frequenzverzerrung weitere Signalverarbeitungsschritte,
z.B. eine frequenzbandspezifische Verstärkung der in den einzelnen Frequenzbändern
geführten Signalanteile. Dies bedeutet, dass die Signalanteile im ersten Frequenzband
bzw. im zweiten Frequenzband, auf welche die voneinander unterschiedliche Verzerrung
von Frequenzen anzuwenden ist, nicht zwingend identisch sind zu den Signalanteilen
des Audiosignals bei der Aufteilung in die einzelnen Frequenzbänder. Zusätzlich oder
alternativ können solche weiteren Signalverarbeitungsschritte der Frequenzverzerrung
auch nachgeschaltet sein.
[0015] Vorzugsweise bleibt dabei die jeweilige Verzerrung der Frequenzen nicht nur auf die
Signalanteile des ersten Frequenzbandes bzw. des zweiten Frequenzbandes beschränkt,
sondern kann sich jeweils auch auf weitere, von der Bandgrenzfrequenz zwischen dem
ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband weiter entfernt gelegene Frequenzbänder
mit erstrecken. Dies umfasst insbesondere den Fall, dass auf Signalanteile in allen
niederen Frequenzbändern bis einschließlich dem ersten Frequenzband eine bestimmte
Verzerrung von Frequenzen angewandt wird, und auf Signalanteile aller hohen Frequenzbänder
ab dem einschließlich zweiten Frequenzband aufwärts jeweils eine zur vorigen Verzerrung
unterschiedliche Verzerrung der Frequenzen angewandt wird. Die "unterschiedliche Frequenzverzerrung"
der Signalanteile in dem ersten bzw. zweiten Frequenzband (und gegebenenfalls weiteren
jeweils zugehörigen Frequenzbändern) umfasst dabei insbesondere auch den Fall, dass
die Signalanteile in einem dieser beiden Frequenzbänder (und gegebenenfalls den zugehörigen
weiteren Frequenzbändern) nicht verzerrt wird, so dass die Ausgangsfrequenz dieses
Frequenzbandes oder dieser Frequenzbänder der jeweiligen Eingangsfrequenz entspricht.
[0016] Soll ein Audiosignal frequenzabhängig verzerrt werden, kann nun somit eine im Rahmen
der übergeordneten Anwendung des Audiosignals erfolgende Aufteilung in einzelne Frequenzbänder
für die besagte Frequenzverzerrung genutzt werden, so dass für die Implementierung
der Frequenzabhängigkeit der Frequenzverzerrung selbst die bereits vorhandene Infrastruktur
der übergeordneten Anwendung des Audiosignals genutzt werden kann. Dies wirkt einerseits
in der übergeordneten Anwendung ressourcensparend, und spart andererseits einen zusätzlichen,
für die Aufteilung der Frequenzen zur Frequenzverzerrung eigenständigen Filterprozess,
wodurch zusätzliche Latenzen vermieden werden.
[0017] Erfindungsgemäß wird als erstes Frequenzband dasjenige Frequenzband bestimmt, dessen
obere Bandgrenzfrequenz durch die insbesondere unmittelbar unterhalb der ersten Zielfrequenz
gelegene Bandgrenzfrequenz gebildet wird. Die meisten üblichen Implementierungen einer
Aufteilung eines Audiosignals in eine Mehrzahl an vorgegebenen Frequenzbändern sind
derart gestaltet, dass die resultierenden Frequenzbänder jeweils einen Betragsfrequenzgang
mit einem definierten Maximum und/oder ohne lokale Minima aufweisen. Für ein gegebenes
Frequenzband wird insbesondere der Bereich zwischen den beiden Bandgrenzfrequenzen
zu den jeweils unmittelbar benachbarten Frequenzbändern als der Bereich des Frequenzbandes
angeben, in welchen üblicherweise konstruktionsbedingt der Betrags-frequenzgang sein
Maximum aufweist und/oder der Betragsfrequenzgang größer ist als jenseits einer der
Bandgrenzfrequenzen. Dieser Bereich wird nun insbesondere als der Kernbereich des
Frequenzbandes identifiziert. Durch die vorgeschlagene Bestimmung des ersten Frequenzbandes
als das Frequenzband, dessen obere Bandgrenzfrequenz durch die unmittelbar unterhalb
der ersten Zielfrequenz gelegene Bandgrenzfrequenz gebildet wird, wird erreicht, dass
für die beschriebene Ausgestaltung der Frequenzbänder die erste Zielfrequenz im Kernbereich
des zweiten Frequenzbandes liegt.
[0018] Wird die erste Zielfrequenz im Rahmen der übergeordneten Anwendung des Audiosignals
als eine minimale Frequenz bestimmt, für welche eine bestimmte Art von Frequenzverzerrung
gewünscht wird, so kann durch die genannte Auswahl und die damit einhergehende Einordnung
der ersten Zielfrequenz in den Kernbereich des zweiten Frequenzbandes durch eine entsprechende
Frequenzverzerrung des zweiten Frequenzbandes im Rahmen der Erfindung vorteilhaft
erreicht werden, dass dieser gewünschten Minimaleigenschaft der ersten Zielfrequenz
in jedem Fall Rechnung getragen wird.
[0019] Zweckmäßigerweise wird zu einem Zeitpunkt nach dem Bestimmen des ersten und zweiten
Frequenzbandes anhand des Audiosignals anstelle des ersten Frequenzbands ein hiervon
verschiedenes drittes Frequenzband bestimmt. Auf Signalanteile in diesem dritten Frequenzband
wird dabei eine unterschiedliche Verzerrung der Frequenzen angewandt als auf Signalanteile
in einem dem dritten Frequenzband unmittelbar benachbarten (insbesondere unmittelbar
darüberliegenden) Frequenzband.
[0020] In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung wird dabei anhand des Audiosignals
zunächst anstelle der ersten Zielfrequenz eine zweite Zielfrequenz bestimmt. Anhand
dieser Zielfrequenz wird dann mittelbar das dritte Frequenzband bestimmt. Auch die
zweite Zielfrequenz fällt in der Regel nicht mit einer der Bandgrenzfrequenzen zusammen,
sondern ist von der nächsten Bandgrenzfrequenz regelmäßig mehr oder weniger beabstandet.
[0021] Die Bestimmung des dritten Frequenzbandes (und dabei gegebenenfalls auch die Bestimmung
der zweiten Zielfrequenz) erfolgen hierbei insbesondere durch eine laufende, periodische
oder ereignisgesteuerte Aktualisierung im Rahmen der für das Audiosignal übergeordneten
Anwendung. Die Verzerrung von Frequenzen von Signalanteilen in dem dritten Frequenzband
oder dem unmittelbar benachbarten Frequenzband erfolgen dabei insbesondere analog
zur oben beschriebenen Form der Verzerrung der Frequenzen von Signalanteilen im ersten
bzw. zweiten Frequenzband. Mit anderen Worten wird die Grenze zwischen zwei hinsichtlich
der Frequenzverzerrung unterschiedlichen Frequenzbereichen in Abhängigkeit von dem
Audiosignal verschoben, indem Frequenzbänder zwischen unterschiedlichen Arten der
Frequenzverzerrung umgeschaltet werden.
[0022] Insbesondere kann hierbei eine zunächst wie vorbeschrieben bezüglich der Signalanteile
im ersten Frequenzband und im zweiten Frequenzband eingestellte Verzerrung der Frequenzen
durch eine bloße Verschiebung des Anwendungsbereiches hin zum dritten Frequenzband
und dem unmittelbar über dem dritten Frequenzband liegenden Frequenzband erreicht
werden. Die Anpassung der Verzerrung von Frequenzen an die zweite Zielfrequenz, welche
in der genannten Weise einem anderen Frequenzband und somit einer anderen Bandgrenzfrequenz
zuzuordnen ist als die erste Zielfrequenz, erlaubt es, auf geänderte Anforderungen
an die Frequenzverzerrung des Audiosignals in der übergeordneten Anwendung zu reagieren,
also beispielsweise auf Veränderungen einer zu unterdrückenden Rückkopplung bei der
Signalverarbeitung in einem Hörgerät.
[0023] Vorzugsweise wird hierbei überprüft, ob die zweite Zielfrequenz unmittelbar oberhalb
der oberen Begrenzungsfrequenz eines weiteren, vom ersten Frequenzband verschiedenen
Frequenzbandes liegt, wobei in Abhängigkeit dieser Überprüfung das weitere Frequenzband
als das dritte Frequenzband bestimmt wird, und wobei auf die Signalanteile im dritten
Frequenzband eine unterschiedliche Verzerrung der Frequenzen angewandt wird als auf
die Signalanteile des unmittelbar über dem dritten Frequenzband liegenden Frequenzbandes.
Hierdurch wird die zweite Zielfrequenz derart dem dritten Frequenzband zugeordnet,
dass der Kernbereich des unmittelbar über dem dritten Frequenzband liegenden Frequenzbandes
die zweite Zielfrequenz umfasst. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die
zweite Zielfrequenz anhand des Audiosignals nach den Anforderungen der übergeordneten
Anwendung als eine Minimalfrequenz für eine gewünschte Frequenzverzerrung bestimmt
wird. Die Einordnung der zweiten Zielfrequenz in den Kernbereich des Frequenzbandes
unmittelbar oberhalb des dritten Frequenzbandes und die entsprechende Anwendung der
gewünschten Frequenzverzerrung zumindest auf das besagte Frequenzband und gegebenenfalls
auf weitere Frequenzbänder oberhalb und ausschließlich des dritten Frequenzbandes
trägt dann dieser Minimaleigenschaft der zweiten Zielfrequenz Rechnung.
[0024] In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Verzerrung von Frequenzen
jeweils gegeben durch eine Verschiebung um einen über die Frequenz hinweg konstanten
Betrag und/oder einen zeitabhängig modulierten Frequenzwert. Insbesondere ist hierbei
der zeitabhängig modulierte Frequenzwert über die Frequenz hinweg konstant. Eine auf
die Signalanteile des ersten Frequenzbandes in unterschiedlicher Weise anzuwendende
Verzerrung von Frequenzen als auf die Signalanteile des zweiten Frequenzbandes wird
dann insbesondere durch einen Unterschied in dem konstanten Betrag erreicht. Insbesondere
kann dabei für die Signalanteile eines der beiden Frequenzbänder, bevorzugt des ersten
Frequenzbandes, der Betrag der Frequenzverschiebung im Rahmen der Erfindung auch Null
sein, so dass die betreffenden Frequenzen effektiv nicht verschoben werden.
[0025] Die Frequenzverzerrung ist in der Frequenzdomäne mit einer zeitabhängigen Phasenmodifikation
des frequenzverzerrten Signalanteils korreliert. Konkret wird der in den betroffenen
Frequenzbändern jeweils geführte Signalanteil insbesondere mit einem komplexwertigen
Zeiger e
iΔt multipliziert, wodurch die Frequenzverzerrung erzielt wird. Die Größe Δ kennzeichnet
hier die Stärke der Frequenzverzerrung für das jeweilige Frequenzband. Die Größe t
bezeichnet die Zeit. Sofern Δ für mehrere Frequenzbänder gleich ist, kommt sich dies
einer konstanten Frequenzverschiebung dieser Frequenzbänder gleich. Bevorzugt wird
hierbei eine Änderung der auf den Signalanteil in einem Frequenzband anzuwendenden
Frequenzverzerrung stets derart vorgenommen, dass durch diese Änderung der Frequenzverzerrung
die Phase des frequenzverzerrten Signalanteils nicht oder nur in einem einen Grenzwert
unterschreitenden Ausmaß springt (d.h. sich sprunghaft ändert). In besonders zweckmäßiger
Ausführung der Erfindung wird die Änderung der Frequenzverzerrung dabei nur bei einem
Nulldurchgang oder in einer vorgegebenen Umgebung eines Nulldurchgangs der mit der
Verzerrung korrelierten Phasenmodifikation vorgenommen. Die Änderung der Frequenzverzerrung
erfolgt somit nur dann, wenn sich der vorstehend beschriebene Zeiger e
iΔt der Phasenmodifikation auf oder in der Nähe der reellen Achse der komplexen Zahlenebene
befindet (d.h. für Δ·t ≈ 0,2π,4π.... und e
iΔt ≈ 1).
[0026] Auf diese Weise werden bei der Änderung der Frequenzverzerrung hörbare Artefakte
(z.B. "Knackgeräusche") in dem frequenzverzerrten Signal vorteilhaft vermieden.
[0027] Insbesondere wird für eine Änderung einer auf die Signalanteile in einem Frequenzband
anzuwendenden Verzerrung der Frequenzen die Phasenmodifikation der betreffenden Signalanteile
überprüft, wobei eine Änderung der Frequenzverzerrung nur bei oder in der Umgebung
des Nulldurchgangs der Phasenmodifikation zugelassen wird. Unter einer Änderung einer
auf die Signalanteile in einem Frequenzband anzuwendenden Verzerrung ist hierbei insbesondere
eine Änderung derart umfasst, dass sich in Folge einer Aktualisierung der ersten Zielfrequenz
hin zu einer zweiten Zielfrequenz für Signalanteile von Frequenzbändern, deren Kernbereich
jeweils zumindest teilweise zwischen der ersten Zielfrequenz und der zweiten Zielfrequenz
liegt, die anzuwendende Verzerrung von Frequenzen ändert.
[0028] Die Änderung kann hierbei auch in einem vollständigen Zu- bzw. Abschalten einer Frequenzverzerrung
für eines oder mehrere Frequenzbänder bestehen. Das Abschalten der Frequenzverzerrung
äußert sich numerisch darin, dass der die Frequenzverzerrung präsentierende Zeiger
e
iΔt in einen Phasenmodifikationsterm vom Wert 1 übergeht. Dieser Übergang würde erkanntermaßen
dann zu hörbaren Artefakten führen, wenn der Zeiger e
iΔt zum Zeitpunkt des Abschaltens einen von 1 deutlich abweichenden Wert aufweist. Um
derartige Artefakte zu vermeiden, wird das Abschalten der Frequenzverzerrung in der
vorteilhaften Ausführung der Erfindung nur zu Zeitpunkten zugelassen, bei denen der
Betrag des die Phasenmodifikation repräsentierenden Produktterms Δ·t einen vorgegebenen
Grenzwert von z.B π/8 oder sogar π/16 unterschreitet.
[0029] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das erste Frequenzband
zusätzlich mit einem Tiefpassfilter gefiltert, und/oder das zweite Frequenzband zusätzlich
mit einem Hochpassfilter gefiltert. Die jeweilige Filterung erfolgt hierbei insbesondere
an der Bandgrenzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband.
Hierdurch kann der Überlapp zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband
verringert werden. Für Signalkomponenten aus dem Bereich des Überlapps zwischen dem
ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband führt die jeweils unterschiedliche
Verzerrung von Frequenzen von Signalanteilen des ersten Frequenzbandes und des zweiten
Frequenzbandes bei einer anschließenden Synthese und Rücktransformation des frequenzverzerrten
Signals von der Frequenzdomäne in die Zeitdomäne zu einer Überlagerung von zwei unterschiedlich
frequenzverzerrten Beiträgen derselben Signalkomponente. Hierdurch kann es zu hörbaren
Artefakten und/oder Schwebungen kommen. Eine Verringerung des Überlapps genau in dem
Bereich, in welchem die Signalanteile jeweils unterschiedlichen Frequenzverzerrungen
der einzelnen Frequenzbänder ausgesetzt sind, führt nun dazu, dass derartige doppelte
Beiträge mit unterschiedlicher Frequenzverzerrung, welche ursprünglich von derselben
Signalkomponente stammen, erheblich unterdrückt werden können. Vorzugsweise wird dabei
das Tiefpassfilter nur auf das erste Frequenzband angewandt und/oder das Hochpassfilter
nur auf das zweite Frequenzband angewandt. Hierdurch kann die zusätzliche Latenz,
welche durch das Tiefpassfilter und/oder das Hochpassfilter entsteht, auf einen kleinen
Frequenzbereich beschränkt werden.
[0030] Bevorzugt wird hierbei die Bandgrenzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und
dem zweiten Frequenzband mittels der Filtercharakteristik des Tiefpassfilters und/oder
mittels der Filtercharakteristik des Hochpassfilters von dem durch die Aufteilung
der Frequenzbänder vorgegebenen Wert zu der ersten Zielfrequenz hin verschoben. Vorzugsweise
weist hierfür das Hochpassfilter eine größere Flankensteilheit auf als das Tiefpassfilter.
Dies hat zur Folge, dass der Bereich, in welchem eine gewünschte Frequenzverzerrung
angewandt wird, und welcher über die Verzerrung von Frequenzen von Signalanteilen
in einzelnen Frequenzbändern erreicht wird, durch die Verschiebung der Bandgrenzfrequenz
zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband und den damit einhergehenden
veränderten Betragsfrequenzgang der betreffenden Frequenzbänder besser angepasst werden
kann an eine im Rahmen der übergeordneten Anwendung des Audiosignals gewünschte oder
erforderte Frequenzverschiebung, wie sie durch die erste Zielfrequenz begrenzt wird.
[0031] Vorteilhafterweise wird die Verzerrung von Frequenzen nur auf Signalteile von Frequenzbändern
auf einer Seite der Bandgrenzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten
Frequenzband angewandt. Dies ist einerseits signalverarbeitungstechnisch besonders
einfach zu realisieren. Andererseits kommt es in vielen Anwendungen darauf an, eine
Frequenzverzerrung auf einen möglichst kleinen Bereich des Audiosignals anzuwenden,
wobei durch Randbedingungen andererseits ein Minimalbereich für eine Frequenzverzerrung
des Audiosignals vorgegeben wird. In diesem Fall wird die Verzerrung von Frequenzen
nur auf Signalanteile derjenigen Frequenzbänder angewandt, in welchem eine Frequenzverzerrung
als erwünscht oder erforderlich angesehen wird.
[0032] Eine Verkörperung der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Unterdrückung einer
akustischen Rückkopplung in einem akustischen System, wobei ein Eingangswandler des
akustischen Systems aus einem Schallsignal der Umgebung ein Eingangssignal erzeugt,
wobei anhand des Eingangssignals ein Zwischensignal erzeugt wird, welches einer Signalverarbeitung
mit einer Filterbank zur frequenzbandweisen Aufteilung des Zwischensignals zugeführt
wird, wobei aus einem frequenzverzerrten Signal ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches
durch einen Ausgangswandler des akustischen Systems in ein Ausgangsschallsignal umgewandelt
wird, wobei anhand des frequenzverzerrten Signals eine durch ein Einkoppeln des Ausgangsschallsignals
in den Eingangswandler auftretende akustische Rückkopplung im akustischen System unterdrückt
wird, und wobei auf das Zwischensignal das vorbeschriebene erfindungsgemäße Verfahren
zur Frequenzverzerrung angewandt wird, und hierdurch das frequenzverzerrte Signal
erzeugt wird. Als akustisches System sind hierbei insbesondere ein Hörgerät sowie
Systeme zur Aufnahme, Verstärkung und Wiedergabe von Schallsignalen aus der Studio-
und/oder Bühnentechnik umfasst.
[0033] Unter einem Eingangswandler ist allgemein ein akusto-elektrischer Wandler umfasst,
welcher dazu eingerichtet ist, dass Schallsignal der Umgebung in ein entsprechendes
elektrisches bzw. elektro-magnetisches Signal umzuwandeln, also beispielsweise ein
Mikrofon. Unter einem Ausgangswandler ist generell ein elektro-akustischer Wandler
umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, aus einen elektrischen und/oder elektro-magnetischen
Signal ein Ausgangsschallsignal zu erzeugen, also beispielsweise ein Lautsprecher
oder ein Schallerzeuger zur Knochenschallleitung. Unter einer Signalverarbeitung ist
hierbei insbesondere eine Aufbereitung des Eingangssignals oder eines vom Eingangssignal
abgeleiteten Signals zu verstehen, also insbesondere eine frequenzbandabhängige Verstärkung
und/oder Rauschunterdrückung.
[0034] Unter einer Erzeugung des Zwischensignals anhand des Eingangssignals ist hierbei
insbesondere zu verstehen, dass die Signalverarbeitung ein vom Eingangssignal unmittelbar
abhängendes Signal empfängt, also beispielsweise das Eingangssignal, welches zur Kompensation
einer akustischen Rückkopplung um ein Kompensationssignal korrigiert wurde. Die Anwendung
des Verfahrens zur Frequenzverzerrung auf das Zwischensignal kann dann insbesondere
derart erfolgen, dass das Zwischensignal an der Filterbank der Signalverarbeitungseinheit
in einzelne vorgegebene Frequenzbänder aufgeteilt wird, und nach einer frequenzbandabhängigen
Aufbereitung der Signalanteile in den einzelnen Frequenzbändern durch die Signalverarbeitung
die unterschiedliche Verzerrung von Frequenzen auf die weiterverarbeiteten Signalanteile
im ersten Frequenzband bzw. im zweiten Frequenzband angewandt wird, um so das frequenzverzerrte
Signal zu erzeugen. Aus diesem wird anschließend das Ausgangssignal u.a. durch die
Synthese der einzelnen Frequenzband-Komponenten erzeugt. Die Unterdrückung der Rückkopplung
kann dann durch ein adaptives Filter anhand des frequenzverzerrten Signals, also insbesondere
auch durch das Ausgangssignal als Führungsgröße des adaptiven Filters, über ein entsprechendes
Kompensationssignal erreicht werden.
[0035] Die für das Verfahren zur Frequenzverzerrung eines Audiosignals und seine Weiterbildungen
angegebenen Vorteile können dabei sinngemäß auf das Verfahren zur Unterdrückung einer
akustischen Rückkopplung in einem akustischen System übertragen werden.
[0036] Die Erfindung bezieht sich zudem auf ein Hörgerät, umfassend einen Eingangswandler
zur Erzeugung eines Eingangssignals aus einem Schallsignal der Umgebung, und eine
Signalverarbeitungseinheit mit einer Filterbank zur Aufteilung eines vom Eingangssignal
abgeleiteten Audiosignals anhand des Eingangssignals und einer Steuereinheit, welche
dazu eingerichtet ist, das vorbeschriebene Verfahren zur Verzerrung eines Audiosignals
durchzuführen. Die für das Verfahren und für seine Weiterbildung angegebenen Vorteile
können hierbei sinngemäß auf das Hörgerät übertragen werden. Insbesondere sind die
Signalverarbeitungseinheit, Filterbank Teile der Steuereinheit. In diesem Fall ist
das Audiosignal ein Zwischensignal in der Steuereinheit.
[0037] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher
erläutert. Hierbei zeigen jeweils schematisch:
- FIG. 1
- in einem Blockdiagramm ein Verfahren zur Unterdrückung einer akustischen Rückkopplung
in einem Hörgerät,
- FIG. 2
- in einem Blockdiagramm ein Verfahren zur Frequenzverzerrung nach FIG. 1,
- FIG. 3
- den Frequenzgang einer Filterbank im Verfahren nach FIG. 2, und
- FIG. 4
- den durch Hochpass- und Tiefpassfilter angepassten Frequenzgang zweier benachbarter
Frequenzbänder in der Filterbank nach FIG. 3.
[0038] Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
[0039] In Figur 1 ist schematisch in einem Blockdiagramm ein Verfahren 1 zur Unterdrückung
einer akustischen Rückkopplung g in einem akustischen System dargestellt. Das akustische
System ist vorliegend gegeben durch ein Hörgerät 2. Das Hörgerät 2 umfasst einen Eingangswandler
4, welcher aus einem Schallsignal 6 der Umgebung ein Eingangssignal 8 erzeugt, und
im vorliegenden Fall gegeben ist durch ein Mikrofon. Vom Eingangssignal 8 wird ein
Kompensationssignal 10 subtrahiert, welches in noch zu beschreibender Weise in einer
elektrischen Rückkopplungsschleife 12 erzeugt wird. Das aus dem Eingangssignal 8 und
dem Kompensationssignal 10 resultierende Zwischensignal 14 wird einer Signalverarbeitung
16 zugeführt, in welcher die für das Hörgerät 2 benutzerspezifischen Signalverarbeitungsprozesse
erfolgen (insbesondere eine frequenzband-abhängige Verstärkung des Zwischensignals
14). Hierfür umfasst die Signalverarbeitung 16 eine Filterbank 18, an welcher das
Zwischensignal in einzelne Frequenzbänder aufgeteilt wird, welche dann entsprechend
benutzerspezifisch verarbeitet werden. Die Signalverarbeitung 16 gibt nun ein frequenzbandweise
aufgelöstes verarbeitetes Signal 20 aus, auf welches in einem noch zu beschreibenden
Verfahren eine Frequenzverzerrung 22 angewandt wird. Das aus der Frequenzverzerrung
22 resultierende frequenzverzerrte Signal 24 in der Zeit-Frequenz-Domäne wird nun
an einer Synthesefilterbank 26 zu einem breitbandigen Ausgangssignal 28 in der Zeit-Domäne
umgewandelt, welches seinerseits durch einen Ausgangswandler 30 in ein Ausgangsschallsignal
32 umgewandelt wird. Der Ausgangswandler 30 ist im vorliegenden Fall gegeben durch
einen Lautsprecher.
[0040] Andererseits wird das Ausgangssignal 28 in die elektrische Rückkopplungsschleife
12 abgezweigt, und dort einem adaptiven Filter 34 zugeführt, welches als weitere Eingangsgröße
als ein Fehlersignal auch das Zwischensignal 14 empfängt, und hieraus das Kompensationssignal
10 zur Unterdrückung der akustischen Rückkopplung g erzeugt. Durch die Frequenzverzerrung
22 wird dabei das Ausgangssignal 28 vom Eingangssignal 8 und somit auch vom Zwischensignal
14 dekorreliert, sodass durch die erneute Eingabe des Fehlersignals 14 in das adaptive
Filter 34 letzteres nicht vollständig auf die tonalen Signalanteile des Ausgangssignals
28 adaptiert. Hierdurch kann eine Bildung von Artefakten im Ausgangssignal 28 und
somit im Ausgangsschallsignal 32 vermieden werden. Die Unterdrückung der akustischen
Rückkopplung g durch das Kompensationssignal 10 kann dabei insbesondere auf bestimmte
Frequenzbereiche beschränkt bleiben, d.h., das Kompensationssignal 10 weist in diesem
Fall nur für besagte Frequenzbänder, insbesondere für diejenigen, auf welche die Frequenzverzerrung
22 angewandt wurde, nennenswerte Signalanteile auf.
[0041] In FIG. 2 ist schematisch in einem Blockdiagramm der Ablauf eines Verfahrens 40 zur
Frequenzverzerrung 22 des Zwischensignals 14 nach FIG. 1 dargestellt. Das Zwischensignal
14 bildet hierbei das Audiosignal 42, welches als die für das Verfahren 40 relevante
Eingangsgröße fungiert. In einem ersten Schritt S1 wird anhand des Audiosignals 42
überprüft, in welchem Frequenzbereich eine akustische Rückkopplung g vom Ausgangswandler
30 zum Eingangswandler 8 des Hörgerätes 2 zu unterdrücken ist, und in welchem Frequenzbereich
zudem tonale Signalanteile im Audiosignal 42 vorliegen, die bei der Unterdrückung
der Rückkopplung im adaptiven Filter 34 ggf. zu Artefakten führen können. Die Überprüfung
hinsichtlich der zu unterdrückenden akustischen Rückkopplung g kann dabei durch das
adaptive Filter 34 erfolgen, hinsichtlich der Tonalität der Signalanteile vorzugsweise
durch die Signalverarbeitung 16. Anschließend wird in Abhängigkeit der Resultate dieser
Überprüfungen eine erste Zielfrequenz tf1 festgelegt. Die Zielfrequenz tf1 wird hierbei
insbesondere als die minimale Frequenz bestimmt, oberhalb derer eine Frequenzverzerrung
für eine wirksame Unterdrückung der akustischen Rückkopplung erforderlich ist.
[0042] In einem nächsten Schritt S2 wird nun das Audiosignal 42 an einer Filterbank 18 in
einzelne Frequenzbänder aufgeteilt. Der Schritt S2 kann zudem noch weitere Unterschritte
beinhalten, so beispielsweise eine frequenzband-abhängige Verarbeitung der Signalanteile
44 in den erzeugten Frequenzbändern, welche jedoch den Ablauf des Verfahrens 40 an
sich nicht beeinträchtigen.
[0043] In einem weiteren Schritt S3 wird nun auf Basis der ersten Zielfrequenz tf1 ein erstes
Frequenzband FB1 bestimmt. Das erste Frequenzband FB1 ist hierbei gegeben als dasjenige
Frequenzband, dessen obere Bandgrenzfrequenz durch die unmittelbar unterhalb der ersten
Zielfrequenz tf1 gelegenen Bandgrenzfrequenz gebildet wird, wobei die obere Bandgrenzfrequenz
gegeben ist durch diejenige Frequenz, an welcher der Betragsfrequenzgang des ersten
Frequenzbandes gleich dem Betragsfrequenzgang des Frequenzbandes unmittelbar über
dem ersten Frequenzband FB1. Das Frequenzband unmittelbar über dem ersten Frequenzband
FB1 wird als zweites Frequenzband FB2 festgelegt.
[0044] In einem nächsten Schritt S4 wird dann über das erste Frequenzband FB1 an dessen
Bandgrenzfrequenz zum zweiten Frequenzband FB2 ein Tiefpassfilter TP gelegt, und über
das zweite Frequenzband FB2 an derselben Bandgrenzfrequenz ein Hochpassfilter HP.
Hierdurch wird einerseits der Überlapp zwischen dem ersten Frequenzband FB1 und dem
zweiten Frequenzband FB2 weiter verringert, als es durch die Filterbank 18 vorgesehen
ist, andererseits kann durch eine asymmetrische Auslegung der Filtercharakteristiken
des Hochpassfilters HP und des Tiefpassfilters TP die Bandgrenzfrequenz leicht zu
der ersten Zielfrequenz tf1 hin verschoben werden.
[0045] Im Schritt S5 wird nun auf die Signalanteile 44 in allen Frequenzbändern von zweiten
Frequenzband FB2 an aufwärts eine Frequenzverzerrung 22 in der Form einer Frequenzverschiebung
46 um einen zeitlich konstanten Betrag Δ angewandt, während die Signalanteile 44 in
allen Frequenzbändern vom ersten Frequenzband FB1 an abwärts unverändert bleiben,
und so das frequenzverzerrte Signal 24 erzeugt. Das Verfahren 40 kehrt zudem mit der
Vorgabe des ersten Frequenzbandes FB1 zum Schritt S1 zurück, und aktualisiert laufend,
periodisch oder ereignisgesteuert die erste Zielfrequenz, um bei einer maßgeblichen
Veränderung der akustischen Rückkopplung g, welche dazu führt, dass die erste Zielfrequenz
tf1 außerhalb des ersten Frequenzbandes FB1 liegt, ein drittes Frequenzband FB3 zu
ermitteln, welches an die Stelle des ersten Frequenzbandes FB1 tritt, um das Verfahren
40 analog fortzuführen.
[0046] In FIG. 3 ist der Frequenzgang einer Filterbank 18 gegen eine Frequenz f aufgetragen.
Die einzelnen Frequenzbänder FB weisen dabei mit dem jeweils benachbarten Frequenzband
einen nicht vernachlässigbaren Überlapp OV auf, wobei zwei unmittelbar benachbarte
Frequenzbänder eine Bandgrenzfrequenz fL0 bis fL3 festlegen, welche gegeben ist durch
diejenige Frequenz, an der der Betragsfrequenzgang der beiden benachbarten Frequenzbänder
gleich groß ist. Gemäß Schritt S1 des Verfahrens 40 nach FIG. 2 wird nun die erste
Zielfrequenz tf1 vorgegeben, und anhand dieser das erste Frequenzband FB1 bestimmt
als dasjenige Frequenzband, dessen obere Bandgrenzfrequenz fL1 durch die unmittelbar
unterhalb der erste Zielfrequenz tf1 gelegene Bandgrenzfrequenz gebildet wird. Wie
oben beschrieben wird über das erste Frequenzband FB1 an der oberen Bandgrenzfrequenz
fL1 ein Tiefpassfilter TP gelegt, und über das zweite Frequenzband FB2 an derselben
Bandgrenzfrequenz fL1, welche also das zweite Frequenzband FB2 nach unten hin begrenzt,
ein Hochpassfilter HP gelegt. Hierdurch wird der Überlapp OV1 zwischen dem ersten
Frequenzband FB1 und dem zweiten Frequenzband FB2 verringert. Dadurch, dass die beiden
besagten Filter TP, HP nur auf jeweils ein Frequenzband angewandt werden, ist die
hierdurch gegebenenfalls erzeugte Latenz spektral auf die betreffenden Frequenzbänder
beschränkt. Um die zusätzliche Latenz möglichst gering zu halten, wird bevorzugt nur
eine komplexwertige Nullstelle (Filterordnung 1) eingefügt. Die Signalanteile des
Audiosignals 42 in den Frequenzbändern oberhalb der oberen Bandgrenzfrequenz fL1 des
ersten Frequenzbandes FB1, also in den Frequenzbändern ab FB2 an aufwärts, werden
dann um einen konstanten Betrag verschoben.
[0047] Ändert sich nach einer gewissen Zeit der akustische Rückkopplungspfad, welcher die
akustische Rückkopplung g im Hörgerät 2 nach FIG. 1 bedingt, so wird die erste Zielfrequenz
tf1 entsprechend zu einer an die Änderung angepasste zweiten Zielfrequenz tf2 aktualisiert.
Nun wird überprüft, ob die zweite Zielfrequenz tf2 weiterhin der Bandgrenzfrequenz
fL1 zischen dem ersten Frequenzband FB1 und dem zweiten Frequenzband FB2 entspricht,
also ob die Bandgrenzfrequenz fL1 auch die unmittelbar unterhalb der zweiten Zielfrequenz
tf2 gelegene Bandgrenzfrequenz bildet. In jenem Fall kann die Frequenzverschiebung
unverändert weiter auf die Signalanteile bevorzugt aller Frequenzbänder ab dem zweiten
Frequenzband FB2 an aufwärts angewandt werden (schraffierter Bereich).
[0048] Im vorliegenden Fall trifft dies jedoch nicht zu, die zweite Zielfrequenz liegt nun
oberhalb der Bandgrenzfrequenz fL3, welche ein vom ersten Frequenzband verschiedenes
Frequenzband nach oben hin zum unmittelbar benachbarten Frequenzband begrenzt. Das
von oben durch die Bandgrenzfrequenz fL3 begrenzte Frequenzband wird nun festgelegt
als drittes Frequenzband FB3, und nun die Frequenzverschiebung für Signalanteile bevorzugt
aller Frequenzbänder oberhalb und ausschließlich des dritten Frequenzbandes FB3 in
der bereits beschriebenen Weise, insbesondere unter Verwendung entsprechender Hochpass-
bzw. Tiefpassfilter an der Bandgrenzfrequenz fL3, durchgeführt (kreuzweise schraffierter
Bereich).
[0049] In FIG. 4 ist der Betragsfrequenzgang des ersten Frequenzbandes FB1 und des zweiten
Frequenzbandes FB2 nach FIG. 3 an deren Bandgrenzfrequenz fL1 gegen eine Frequenz
f aufgetragen. Die gepunkteten Linien zeigen dabei jeweils den Betragsfrequenzgang
der Frequenzbänder FB1, FB2, wie er im Bereich der Bandgrenzfrequenz fL1 durch die
übergeordnete Filterbank vorgegeben ist. Mittels eines Tiefpassfilters bzw. einer
Hochpassfilters angewandt auf das erste Frequenzband bzw. das zweite Frequenzband
lässt sich im Bereich der Bandgrenzfrequenz fL1 der Überlapp OV1 verringern (OV1 gestrichelte
Linien). Werden nun hierbei ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter mit unterschiedlichen,
insbesondere asymmetrischen Filtercharakteristiken verwendet, so kann zusätzlich zum
verringerten Überlapp OV1 auch die Bandgrenzfrequenz fL1 leicht zu einer angepassten
Bandgrenzfrequenz fL1' verschoben werden, beispielsweise in Richtung der ersten Zielfrequenz.
[0050] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert
und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt.
Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang
der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
[0051]
- 1
- Verfahren zur Unterdrückung einer Rückkopplung
- 2
- Hörgerät
- 4
- Eingangswandler
- 6
- Schallsignal
- 8
- Eingangssignal
- 10
- Kompensationssignal
- 12
- elektrische Rückkopplungsschleife
- 14
- Zwischensignal
- 16
- Signalverarbeitung
- 18
- Filterbank
- 20
- verarbeitetes Signal
- 22
- Frequenzverzerrung
- 24
- frequenzverzerrtes Signal
- 26
- Synthesefilterbank
- 28
- Ausgangssignal
- 30
- Ausgangswandler
- 32
- Ausgangsschallsignal
- 34
- adaptive Filter
- 40
- Verfahren zur Frequenzverzerrung
- 42
- Audiosignal
- 44
- Signalanteil
- 46
- Frequenzverschiebung
- FB
- Frequenzband
- FB1
- erstes Frequenzband
- FB2
- zweites Frequenzband
- FB3
- drittes Frequenzband
- fL0-fL3
- Bandgrenzfrequenz
- fL1'
- angepasste Bandgrenzfrequenz
- g
- akustische Rückkopplung
- HP
- Hochpassfilter
- OV
- Überlapp
- OV1
- Überlapp
- OV1'
- angepasster Überlapp
- S1-S5
- Verfahrensschritt
- TP
- Tiefpassfilter
- Δ
- konstanter Frequenzbetrag
1. Verfahren (40) zur Frequenzverzerrung (22) eines Audiosignals (42), wobei das Audiosignal
(42) in eine Mehrzahl an vorgegebenen Frequenzbändern (FB, FB1, FB2, FB3) aufgeteilt
wird, wobei durch je zwei unmittelbar benachbarte Frequenzbänder (FB1, FB2, FB3) jeweils
eine Bandgrenzfrequenz (fL0-fL3) festgelegt wird,
wobei anhand des Audiosignals (42) zunächst eine Zielfrequenz (tf1) für eine Grenze
zwischen zwei Frequenzbereichen mit unterschiedlicher Verzerrung (22) der Frequenzen
bestimmt wird, und wobei anhand der Zielfrequenz (tf1) ein erstes Frequenzband (FB1)
bestimmt wird,
wobei als erstes Frequenzband (FB1) dasjenige Frequenzband bestimmt wird, dessen obere
Bandgrenzfrequenz (fL1) durch die unterhalb der Zielfrequenz (tf1) gelegene Bandgrenzfrequenz
(fL1) gebildet wird,
wobei anhand des Audiosignals (42) ein unmittelbar über dem ersten Frequenzband (FB1)
liegendes zweites Frequenzband (FB2) bestimmt wird, und
wobei auf Signalanteile (44) im ersten Frequenzband (FB1) eine unterschiedliche Verzerrung
(22) der Frequenzen angewandt wird als auf Signalanteile (44) im zweiten Frequenzband
(FB2) und hierdurch ein frequenzverzerrtes Signal (24) erzeugt wird.
2. Verfahren (40) nach Anspruch 1,
wobei als erstes Frequenzband (FB1) dasjenige Frequenzband bestimmt wird, dessen obere
Bandgrenzfrequenz (fL1) durch die unmittelbar unterhalb der Zielfrequenz (tf1) gelegene
Bandgrenzfrequenz (fL1) gebildet wird.
3. Verfahren (40) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
wobei zu einem Zeitpunkt nach dem Bestimmen des ersten Frequenzbandes (FB1) anhand
des Audiosignals (42) ein von dem ersten Frequenzband (FB1) verschiedenes drittes
Frequenzband (FB3) bestimmt wird, und
wobei auf Signalanteile (44) im dritten Frequenzband (FB3) eine unterschiedliche Verzerrung
(22) der Frequenzen angewandt wird als auf Signalanteile (44) in einem dem dritten
Frequenzband (FB3) unmittelbar benachbarten Frequenzband.
4. Verfahren (40) nach Anspruch 3,
wobei zur Bestimmung des dritten Frequenzbandes (FB3) zunächst anhand des Audiosignals
(42) eine von der ersten Zielfrequenz (tf1) verschiedene zweite Zielfrequenz (tf2)
bestimmt wird, und wobei anhand der zweiten Zielfrequenz (tf2) das dritte Frequenzband
(FB3) bestimmt wird.
5. Verfahren (40) nach Anspruch 4,
wobei überprüft wird, ob die zweite Zielfrequenz (tf2) unmittelbar oberhalb der oberen
Bandgrenzfrequenz (fL3) eines weiteren, vom ersten Frequenzband (FB1) verschiedenen
Frequenzbandes (FB3) liegt,
wobei in Abhängigkeit dieser Überprüfung das weitere Frequenzband als das dritte Frequenzband
(FB3) bestimmt wird, und
wobei auf die Signalanteile (44) im dritten Frequenzband (FB3) eine unterschiedliche
Verzerrung (22) der Frequenzen angewandt wird als auf die Signalanteile (44) des unmittelbar
über dem dritten Frequenzband (FB3) liegenden Frequenzbandes.
6. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Verzerrung (22) von Frequenzen jeweils gegeben ist durch eine Verschiebung
(46) um einen über die Frequenz hinweg konstanten Betrag (Δ) und/oder einen zeitabhängig
modulierten Frequenzwert.
7. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Änderung der auf den Signalanteil (44) in einem Frequenzband (FB2) anzuwendenden
Verzerrung (22) der Frequenzen stets derart vorgenommen wird, dass durch die Änderung
der Frequenzverzerrung die Phase des frequenzverzerrten Signalanteils (44) nicht oder
nur in einem einen Grenzwert unterschreitenden Ausmaß springt.
8. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Änderung der auf den Signalanteil (44) in einem Frequenzband (FB2) anzuwendenden
Verzerrung (22) der Frequenzen nur in einem Nulldurchgang oder in einer vorgegebenen
Umgebung eines Nulldurchgangs einer mit der Verzerrung korrelierten Phasenmodifikation
des frequenzverzerrten Signalanteils (44) vorgenommen wird,
9. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste Frequenzband (FB1) zusätzlich mit einem Tiefpassfilter (TP) gefiltert
wird, und/oder
wobei das zweite Frequenzband (FB2) zusätzlich mit einem Hochpassfilter (HP) gefiltert
wird.
10. Verfahren (40) nach Anspruch 9,
wobei die Bandgrenzfrequenz (fL1) zwischen dem ersten Frequenzband (FB1) und dem zweiten
Frequenzband (FB2) mittels der Filtercharakteristik des Tiefpassfilters (TP) und/oder
mittels der Filtercharakteristik des Hochpassfilters (HP) von dem durch die Aufteilung
der Frequenzbänder (FB, FB1, FB2, FB3) vorgegebenen Wert zu der ersten Zielfrequenz
(tf1) hin verschoben wird.
11. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Verzerrung (22) von Frequenzen nur auf Signalanteile (44) von Frequenzbändern
(FB2, FB3) auf einer Seite der Bandgrenzfrequenz (fL1) zwischen dem ersten Frequenzband
(FB1) und dem zweiten Frequenzband (FB2) angewandt wird.
12. Verfahren (1) zur Unterdrückung einer akustischen Rückkopplung (g) in einem akustischen
System (2),
wobei ein Eingangswandler (4) des akustischen Systems (2) aus einem Schallsignal (6)
der Umgebung ein Eingangssignal (8) erzeugt,
wobei anhand des Eingangssignals (8) ein Zwischensignal (14) erzeugt wird, welches
einer Signalverarbeitung (16) mit einer Filterbank (18) zur frequenzbandweisen Aufteilung
des Zwischensignals (14) zugeführt wird,
wobei aus einem frequenzverzerrten Signal (24) ein Ausgangssignal (28) erzeugt wird,
welches durch einen Ausgangswandler (30) des akustischen Systems (2) in ein Ausgangsschallsignal
(32) umgewandelt wird,
wobei anhand des frequenzverzerrten Signals (24) eine durch ein Einkoppeln des Ausgangsschallsignals
(32) in den Eingangswandler (4) auftretende akustische Rückkopplung (g) im akustischen
System (2) unterdrückt wird, und
wobei auf das Zwischensignal (14) das Verfahren (40) zur Frequenzverzerrung (22) nach
einem der vorhergehenden Ansprüche angewandt wird, und hierdurch das frequenzverzerrte
Signal (24) erzeugt wird.
13. Hörgerät (2), umfassend einen Eingangswandler (4) zur Erzeugung eines Eingangssignals
(8) aus einem Schallsignal (6) der Umgebung, eine Signalverarbeitungseinheit (16)
mit einer Filterbank (18) zur Aufteilung eines vom Eingangssignal (8) abgeleiteten
Audiosignals (42) anhand des Eingangssignals (8) und eine Steuereinheit, welche dazu
eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.