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DE102004041199B4 - Process and facility calculates damping factor for the damping of acoustic signals, multiplies first acoustic signal with damping value to generate output signal - Google Patents

Process and facility calculates damping factor for the damping of acoustic signals, multiplies first acoustic signal with damping value to generate output signal Download PDF

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DE102004041199B4
DE102004041199B4 DE200410041199 DE102004041199A DE102004041199B4 DE 102004041199 B4 DE102004041199 B4 DE 102004041199B4 DE 200410041199 DE200410041199 DE 200410041199 DE 102004041199 A DE102004041199 A DE 102004041199A DE 102004041199 B4 DE102004041199 B4 DE 102004041199B4
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Germany
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signal
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damping
signal power
damping factor
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE200410041199
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German (de)
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DE102004041199A1 (en
Inventor
Dietmar Ruwisch
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Analog Devices International ULC
Original Assignee
Individual
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
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    • H04M1/60Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers
    • H04M1/6016Substation equipment, e.g. for use by subscribers including speech amplifiers in the receiver circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

The invention concerns a process and the facility for the damping of acoustic signals. The process contains the following steps: - Obtaining a first acoustic signal s(t) and a second acoustic signal s(t-dt), which is delayed with a delay time dt compared to the first acoustic signal. - Generating a first signal power P1 from the first acoustic signal and a second signal power P2 from the second acoustic signal. - Determining the increase between the first and the second signal power. - Damping of the first acoustic signal s(t) with a damping factor B if the increase exceeds a threshold K, where the damping includes the following steps: - Determining the damping value A from the ratio of the first and the second signal power. - Generating the damping factor B through successive approximation of the damping value B from a start value to the damping value A. - Multiplying the first acoustic signal with the damping value to generate the output signal. - Independent claims are also included for; - (1) a device; - (2) a computer program product.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dämpfen von Schallsignalen.The The present invention relates to a method and an apparatus for steaming of sound signals.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Signalverarbeitung zum Eliminieren von akustischen Schocksignalen, um das Gehör zumindest eines Benutzers vor plötzlich einsetzenden lauten Signalen, den sogenannten Schocksignalen, durch geeignetes Dämpfen dieser Signale zu schützen.The The invention is in the field of signal processing for elimination of acoustic shock signals to the hearing of at least one user before suddenly onset of loud signals, the so-called shock signals suitable steaming to protect these signals.

Die Eliminierung von akustischen Schocksignalen erfährt insbesondere eine wachsende Bedeutung durch die Zunahme von oftmals mobilen Geräten, wie z. B. Mobiltelefonen oder anderen elektro-akustischen Geräten, bei denen akustische Signale für Benutzer ausgegeben werden, um den Benutzer vor Schäden durch Schocksignale, zu schützen. Insbesondere bei der Ausgabe der akustischen Signale über Kopfhörer, Ohrstecker oder dergleichen können die Schocksignale zu Schädigungen des Gehörs des Benutzers führen oder einfach nur unangenehm sein.The Elimination of acoustic shock signals in particular undergoes a growing Importance by the increase of often mobile devices, such as z. As mobile phones or other electro-acoustic devices, at which acoustic signals for Users are issued to protect the user from shock damage, to protect. Especially with the output of the acoustic signals via headphones, ear studs or the like can the shock signals to damage of hearing lead the user or just be uncomfortable.

Zur Vermeidung von Schocksignalen sind im Stand der Technik sogenannte Kompressoren bekannt, mit deren Hilfe ein Audiosignal gemäß einer vorgegebenen Kennlinie umso stärker abgeschwächt wird, je lauter es ist. Es hat sich dabei jedoch als nachteilig erwiesen, dass der Kompressor gemäß seiner Kennlinie nur lautstärkeabhängig arbeitet, und keine weiteren Kriterien eines potenziellen Schocksignals berücksichtigt werden, so dass Schocksignale nicht zuverlässig eliminiert werden.to Avoidance of shock signals are known in the art Compressors known by means of which an audio signal according to a given characteristic curve all the more attenuated the louder it is. It has, however, as a disadvantage proved that the compressor works according to its characteristic only depending on the volume, and no further criteria of a potential shock signal are considered so that shock signals are not reliably eliminated.

Andere bekannte Vorrichtungen verwenden zur Verminderung von Schocksignalen einfache, analoge Schaltungen. Aus der EP-A-1 383 298 ist beispielsweise ein mobiles Telekommunikationsendgerät bekannt, bei dem mit Hilfe einer einfachen analogen Filterschaltung und einem zweiten Lautsprecher ein Schallsignal erzeugt wird, das Schocksignale eines ersten Lautsprechers in einem Ohrstecker für den Benutzer eliminieren soll. Nachteilig ist dabei insbesondere, dass plötzlich auftretende Schocksignale durch solche Vorrichtungen nicht und auch nicht vollständig eliminiert werden können und es darüber hinaus zu Artefakten im resultierenden Ausgangsschallsignal kommt und somit insgesamt Schocksignale nicht zuverlässig eliminiert werden können.Other Known devices use to reduce shock signals simple, analog circuits. For example, EP-A-1 383 298 a mobile telecommunication terminal, in which by means of a simple analog filter circuit and a second loudspeaker a sound signal is generated, the shock signals of a first speaker in an ear stud for to eliminate the user. The disadvantage is in particular that suddenly occurring shock signals by such devices not and also not completely can be eliminated and it about it out comes to artifacts in the resulting output sound signal and thus total shock signals can not be reliably eliminated.

Ein Verfahren und System zum Schutz vor akustischen Schocksignalen ist in der nachveröffentlichten EP 1 471 767 A2 beschrieben. Hierbei wird ein auf der Musteranalyse basierender Ansatz auf ein Eingangssignal angewendet, um eine Merkmalsextraktion durchzuführen. Ein dem Signalraum des Eingangssignals entsprechender Parameterraum wird identifiziert. Zur Erkennung eines akustischen Schockereignisses wird eine regelbasierter Entscheidungsansatz auf den Parameterraum angewendet. In Anwendung eines solchen Verfahrens können intelligente Schallbegrenzer schnell und genau akustische-Schocksignale erkennen und beseitigen.A method and system for protection against acoustic shock signals is in the post-published EP 1 471 767 A2 described. Here, a pattern analysis based approach is applied to an input signal to perform feature extraction. A parameter space corresponding to the signal space of the input signal is identified. To detect an acoustic shock event, a rule-based decision-making approach is applied to the parameter space. Using such a technique, intelligent sound limiters can quickly and accurately detect and eliminate acoustic shock signals.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dämpfen von Schallsignalen anzugeben, die auch plötzlich einsetzende Schocksignale sicher und zuverlässig eliminieren, ohne dass hierfür ein großer Aufwand an Speicherbedarf und Rechenleistung erforderlich ist.It is therefore an object of the invention, a method and an apparatus for steaming of sound signals indicating the sudden onset of shock signals safe and reliable eliminate without this a large Expenditure on memory requirements and computing power is required.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 10 und ein Computerprogramm nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.According to the invention this Task by a method according to claim 1 and a device according to Claim 10 and a computer program according to claim 11. advantageous Further developments of the invention are defined in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Dämpfen von Schallsignalen reagiert sehr schnell auf plötzlich einsetzende laute Signale, deren Leistungsanstieg einen vorgegebenen Schwellwerk K übersteigt. Diese, den Schwellwert K übersteigenden Signale werden vom Verfahren als Schocksignale erkannt. Tritt ein entsprechend schnell ansteigendes Schocksignal auf, wird es so stark gedämpft, dass seine Lautstärke dem Signalpegel vor Einsetzen des Schocksignals entspricht. Auf diese Weise werden die als Schocksignale bekannten Knallgeräusche, wie z. B. plötzliches lautes Knacken oder andere plötzliche kurzzeitige Schocksignale effektiv eliminiert.The inventive method for steaming of sound signals react very quickly to sudden onset of loud signals, whose power increase exceeds a predetermined threshold K. These, exceeding the threshold K Signals are recognized by the method as shock signals. Occurs according to rapidly rising shock signal, it gets so strong steamed, that its volume corresponds to the signal level before the onset of the shock signal. On This way, the known as shock signals popping sounds, such as z. B. sudden loud cracking or other sudden effectively eliminates short-term shock signals.

Das Verfahren ist zweckmäßiger Weise als digitale Signalverarbeitung implementiert. Dabei stellt das Verfahren geringe Anforderungen an Speicherbedarf und Rechenleistung, so dass das Verfahren bereits auf preiswerten Mikrokontrollern implementierbar ist. Bei einer solchen Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem gewöhnlichen Mikroprozessor ist das Audio- bzw. Schallsignal s(t) ein digitales, zeitdiskretes Signal, das durch Analog-Digital-Wandlung aus einem analogen Zeitsignal gewonnen wurde. Der Begriff Schallsignal wird daher, wenn nichts anderes angegeben ist, gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl für das analoge Zeitsignal als auch das entsprechende digitale, zeitdiskrete Signal verstanden.The method is expediently implemented as digital signal processing. The method makes low demands on memory requirements and computing power, so that the method can already be implemented on inexpensive microcontrollers. In such an implementation of the invention Method on a common microprocessor, the audio signal s (t) is a digital, discrete-time signal, which was obtained by analog-to-digital conversion of an analog time signal. The term sound signal is therefore understood, unless otherwise stated, according to the present invention, both for the analog time signal and the corresponding digital discrete-time signal.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein erstes Schallsignal s(t) und ein gegenüber dem ersten Schallsignal um eine Verzögerungszeit Δt versetztes zweites Schallsignal s(t – Δt) erfasst. Aus den ersten und zweiten Schallsignalen werden mit Hilfe von Fensterfunktionen jeweils eine erste und eine zweite mittlere Signalleistungen P1 und P2 ermittelt. Die Fensterfunktionen definieren dabei die Art der zeitlichen Mittelung bei der Bestimmung der mittleren Signalleistungen. Eine mögliche Fensterfunktion ist dabei z. B. ein Rechteckfenster mit einer Länge L und einer Höhe 1/L, mit dem eine Signalleistung gemäß dem arithmetischen Mittel ermittelbar ist. Besonders zweckmäßig ist als Fensterfunktion ein sogenanntes Exponentialfenster, das sich in einer erfindungsgemäßen analogen Vorrichtung als einfacher Tiefpass bzw. in einer erfindungsgemäßen digitalen Vorrichtung als rekursives Mittel realisieren lässt.According to one Aspect of the invention is a first sound signal s (t) and a relation to the first sound signal offset by a delay time .DELTA.t second sound signal s (t - .DELTA.t) detected. From the first and second sound signals are using window functions in each case a first and a second average signal powers P1 and P2 determined. The window functions define the type the time averaging in determining the average signal power. A possible Window function is z. B. a rectangular window with a length L and a height 1 / L, with which a signal power in accordance with the arithmetic mean can be determined is. Especially useful as a window function a so-called exponential window, which is in an analog invention Device as a simple low pass or in a digital invention Device can be realized as a recursive means.

Die erste und die zweite mittlere Signalleistung P1 und P2 unterscheiden sich durch den zeitlichen Versatz Δt zwischen ersten und zweiten Schallsignal, aus denen die Signalleistungen erzeugt werden. Ein Signal wird als Schocksignal erkannt, wenn die Steigung der mittleren Signalleistung (P1 – P2)/Δt einen einstellbaren Schwellwert K überschreitet. Ein als Schocksignal erkanntes Schallsignal s(t) wird erfindungsgemäß um einen Dämpfungsfaktor B gedämpft. Zur Bestimmung des Dämpfungsfaktors B wird ein vorläufiger Dämpfungswert A zweckmäßigerweise als Quadratwurzel des Quotienten der mittleren Signalleistungen P1 und P2 berechnet. Der Dämpfungswert A stellt dabei den Wert dar, um den das Schocksignal zu dämpfen ist, um einen Signalpegel wie vor Einsetzen des Schocksignals zu erreichen. Da jedoch eine plötzliche starke Dämpfung des Schallsignals zu Artefakten im Ausgangssignal und damit unangenehmen Hörgeräuschen führen kann, wird ein abruptes Aufschalten des Dämpfungswertes A auf das Schallsignal vermieden. Vielmehr wird erfindungsgemäß der auf das Schallsignal angewendete Dämpfungsfaktor B mit einer vorzugsweise einstellbaren Schrittweite dem Dämpfungswert A angenähert. Der so bestimmte Dämpfungsfaktor B wird zur Erzeugung des Ausgangssignals mit dem Schallsignal s(t) multipliziert.The first and second mean signal power P1 and P2 differ by the time offset Δt between the first and second Sound signal from which the signal powers are generated. One Signal is detected as a shock signal when the slope of the middle Signal power (P1 - P2) / Δt an adjustable threshold K exceeds. A sound signal s (t) recognized as a shock signal according to the invention is a damping factor B steamed. To determine the damping factor B becomes a preliminary Attenuation value A expediently as the square root of the quotient of the mean signal powers P1 and P2 calculated. The attenuation value A represents the value by which the shock signal is to be damped, to achieve a signal level as before the onset of the shock signal. However, as a sudden strong damping the sound signal to artifacts in the output signal and thus unpleasant Can cause auditory noise, becomes an abrupt onset of the attenuation value A to the sound signal avoided. Rather, according to the invention on the sound signal applied damping factor B with a preferably adjustable step size the attenuation value A approximated. The so determined damping factor B is used to generate the output signal with the sound signal s (t) multiplied.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfahren Schocksignale, die im Vergleich zu Knallgeräuschen über längere Zeit anhalten, wie z. B. von Signalhörnern oder Hupen erzeugte Schocksignale, eine Signalbehandlung, die sich in zwei Varianten unterteilen lässt. In der ersten Variante wird das Schocksignal über seine gesamte Dauer gedämpft und damit praktisch unhörbar gemacht. Da jedoch insbesondere bei Warnsignalen, wie z. B. Signalen von Signalhörnern oder Hupen, diese vollständige Elimination jedoch unter Umständen unerwünscht und für den Benutzer gefährlich sein kann, da er diese Signale durchaus wahrnehmen soll, ist für diese Fälle die zweite Variante vorgesehen, gemäß der die Dämpfung des Schocksignals im Laufe der Zeit reduziert wird. Die Reduzierung der Dämpfung wird vorzugsweise durch eine einfache Parameteränderung erzielt, so dass das Signal im Laufe der Zeit für den Benutzer wahrnehmbar wird, jedoch der schädliche, rasche Signalanstieg eliminiert oder zumindest abgemildert wird. Gemäß der zweiten Variante bleibt also das Schocksignal hörbar, es wird lediglich die Geschwindigkeit der Lautstärkenzunahme reduziert.According to one preferred embodiment The invention experienced shock signals compared to blasts over a long time stop, such as B. signal horns or horns generated shock signals, a signal treatment that is can be divided into two variants. In the first variant, the shock signal is attenuated over its entire duration and thus practically inaudible made. However, since in particular with warning signals, such. B. signals of signal horns or horns, this whole Elimination, however, under certain circumstances undesirable and for the user dangerous because he is supposed to be able to perceive these signals is for them Cases the second variant provided according to the damping the shock signal is reduced over time. The reduction the damping is preferably achieved by a simple parameter change, so that the Signal over time for the user becomes perceptible, but the harmful, rapid signal rise eliminated or at least mitigated. According to the second variant remains so the shock signal audible, it only reduces the speed of the volume increase.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.Further embodiments The invention will be explained with reference to the accompanying drawings.

1a1b zeigen ein prinzipielles Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 1a - 1b show a schematic flow diagram of a method according to another embodiment of the invention.

2a2b zeigen ein prinzipielles Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2a - 2 B show a basic flowchart of a method according to an embodiment of the invention.

3 zeigt beispielhaft eine Fensterfunktion F(t) mit deren Hilfe eine mittlere Signalleistung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugbar ist. 3 shows by way of example a window function F (t) by means of which a mean signal power can be generated according to the method according to the invention.

Ein Grundgedanke der Erfindung ist es, Schocksignale anhand eines plötzlich einsetzenden starken Leistungsanstieges zu erkennen. Dazu wird von einem empfangenen Eingangsschallsignal ein erstes Schallsignal s(t) und ein gegenüber dem ersten Schallsignal um eine Verzögerunszeit Δt versetztes zweites Schallsignal s(t – Δt) erfasst und von diesen Schallsignalen die jeweilige Signalleistung P1 und P2 erzeugt.One The basic idea of the invention is to provide shock signals based on a sudden onset strong performance increase. This is received from a Input sound signal a first sound signal s (t) and one opposite to the first sound signal offset by a delay time .DELTA.t second sound signal s (t - .DELTA.t) detected and of these sound signals, the respective signal power P1 and P2 generated.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Signalleistungen P1 und P2 als erste und zweite mittlere Signalleistung mit Hilfe einer jeweiligen Fensterfunktion F1(t) und F2(t) ermittelt. Die Fensterfunktionen sind dabei wie in 3 dargestellt als Exponentialfenster ausgeführt und erfüllen die Nebenbedingung

Figure 00060001
. Die ersten und zweiten mittleren Signalleistungen werden dann anhand der Formeln
Figure 00060002
ermittelt. Die jeweils um die Verzögerungszeit Δt versetzten Fensterfunktionen F1(t) und F2(t) definieren dabei die Art der zeitlichen Mittelung bei der Bestimmung der mittleren Signalleistungen. Zur Erzeugung der Signalleistungen P1 und P2 können daher auch andere geeignete Fensterfunktionen verwendet werden.According to one embodiment of the invention, the signal powers P1 and P2 are the first and second average signal power using a respective window function F1 (t) and F2 (t) determined. The window functions are as in 3 shown as an exponential window and fulfill the constraint
Figure 00060001
, The first and second average signal powers are then calculated using the formulas
Figure 00060002
determined. The window functions F1 (t) and F2 (t) offset by the delay time Δt in each case define the type of time averaging in the determination of the average signal powers. Therefore, other suitable window functions can be used to generate the signal powers P1 and P2.

Mit Bezug auf 1a und 1b wird nun ein Verfahren zum Dämpfen von Schallsignalen anhand eines Ablaufdiagramms 100 genauer beschrieben. Zunächst wird ein Schallsignal s zu einem Zeitpunkt t als erstes Schallsignal s(t) sowie um die Verzögerungszeit Δt versetzt als zweites Schallsignal s(t – Δt) erfasst erfolgt eine Initialisierung der Größen Dämpfungswert A, Dämpfungsfaktor B und Haltewert P3 sowie der Parameter Schwellwert K, Verzögerungszeit Δt, untere Leistungsschwelle M, sowie der ersten, zweiten und dritten Schrittweite S1, S2, S3 wie in Schritt 10 angegeben. Im Schritt 20 wird daraufhin die erste Signalleistung P1 aus dem ersten Schallsignal (Schritt 21) und die zweite mittlere Signalleistung P2 aus dem zweiten Schallsignal (Schritt 22) jeweils mit Hilfe der Fensterfunktionen F1(t) und F2(t) erzeugt. In Schritt 30 wird geprüft, ob der Haltewert gleich 0 ist. Ist dies der Fall, ist aktuell kein gültiger Haltewert gespeichert und das Verfahren fährt in Schritt 50 mit der Bestimmung der Steigung zwischen der ersten und zweiten Signalleistung durch Bestimmung des Ausdrucks (P1 – P2)/Δt und der Prüfung fort, ob die Steigung den einstellbaren Schwellwert K überschreitet. Ist dies nicht der Fall, liegt gemäß dem Verfahren kein Schocksignal vor, und der Dämpfungswert A und der Haltewert P3 werden auf ihre Initialisierungswerte gesetzt. Ist die Steigung jedoch größer als der Schwellwert K, erkennt das Verfahren ein Schocksignal und verzweigt zu Schritt 60, in dem der Wert der zweiten Signalleistung P2 als neuer Haltewert P3 zwischengespeichert und im nächsten Schritt 70 der Dämpfungswert A als Quadratwurzel des Quotienten aus erster Signalleistung und Haltewert gemäß folgender Formel berechnet wird:

Figure 00070001
Regarding 1a and 1b Now, a method for attenuating sound signals will be explained with reference to a flowchart 100 described in more detail. First, a sound signal s at a time t as the first sound signal s (t) and offset by the delay time .DELTA.t detected as a second sound signal s (t - .DELTA.t) takes place an initialization of the sizes attenuation value A, damping factor B and hold value P3 and the parameter threshold K. , Delay time .DELTA.t, lower power threshold M, and the first, second and third step size S1, S2, S3 as in step 10 specified. In step 20 is then the first signal power P1 from the first sound signal (step 21 ) and the second average signal power P2 from the second sound signal (step 22 ) are respectively generated by means of the window functions F1 (t) and F2 (t). In step 30 it is checked whether the hold value is 0. If this is the case, no valid hold value is currently stored and the method continues in step 50 by determining the slope between the first and second signal powers by determining the term (P1-P2) / Δt and checking whether the slope exceeds the adjustable threshold K. If this is not the case, there is no shock signal according to the method, and the attenuation value A and the hold value P3 are set to their initialization values. However, if the slope is greater than the threshold K, the method detects a shock signal and branches to step 60 in which the value of the second signal power P2 is temporarily stored as a new hold value P3 and in the next step 70 the attenuation value A is calculated as the square root of the quotient of the first signal power and the holding value according to the following formula:
Figure 00070001

In den nachfolgenden Schritten wird nun der später auf das Schallsignal angewendete Dämpfungsfaktor B mit einer einstellbaren Schrittweite dem Dämpfungswert A so angenähert, dass zum einen Artefakte verhindert oder zumindest vermindert werden und zum anderen eine möglichst schnelle Dämpfung des Schocksignals erreicht wird. Bei fallendem Dämpfungsfaktor B wird daher eine größere Schrittweite S2 zur Annäherung an den Dämpfungswert A gewählt, gegenüber einer kleineren Schrittweite S1 zur Annäherung bei steigendem Dämpfungsfaktor. Damit wird erreicht, dass die Dämpfung bei schnell ansteigenden Schocksignalen ausreichend schnell wirksam wird.In The following steps will now be applied to the sound signal later damping factor B with an adjustable increment the damping value A approximated that on the one hand prevents or at least reduces artifacts and on the other hand one as possible fast damping the shock signal is reached. With falling damping factor B is therefore a larger increment S2 for approach to the attenuation value A chosen, across from a smaller increment S1 to approach with increasing damping factor. This ensures that the damping with fast rising shock signals sufficiently fast effective becomes.

Weiterhin wird sichergestellt, dass bei steigendem Dämpfungsfaktor (Schrittweite S1) der Dämpfungsfaktor B den Dämpfungswert A nicht überschreitet und dass bei fallendem Dämpfungsfaktor (Schrittweite S2) der Dämpfungsfaktor B den Dämpfungswert A nicht unterschreitet. Der so bestimmte Dämpfungsfaktor B wird in Schritt 90 mit dem Schallsignal s(t) multipliziert, um so ein gedämpftes Ausgangssignal zu erhalten.Furthermore, it is ensured that with increasing damping factor (step size S1), the damping factor B does not exceed the damping value A and that when the damping factor (step S2) decreases, the damping factor B does not fall below the damping value A. The thus determined damping factor B is in step 90 multiplied by the sound signal s (t) so as to obtain a damped output signal.

Erfindungsgemäß beginnt anschließend der Durchlauf des Verfahrens von vorne. In Schritt 30 wird dabei nach erfolgter Erzeugung der mittleren Signalleistungen in Schritt 20 geprüft, ob der Haltewert P3 einen von Null verschiedenen Wert hat, also ob ein Haltewert in Schritt 60 gespeichert wurde, der die Existenz eines Schocksignals anzeigt. Ist dies der Fall, wird das Leistungsanstiegskriterium (Schritt 50) zur Erkennung eines Schocksignals nicht geprüft, stattdessen verzweigt das Verfahren zu Schritt 40, in dem die aktuelle erste Signalleistung P1 mit dem Haltewert P3 und einer unteren Leistungsschwelle M verglichen wird. Ergibt die Prüfung, dass P1 kleiner P3 oder P1 kleiner M ist, ist gemäß dem Verfahren das Schocksignal vorüber, und der Haltewert P3 wird auf Null gesetzt. Anderenfalls erkennt das Verfahren, dass das Schocksignal noch andauert, und der Dämpfungswert A wird mit dem neuen Wert der ersten Signalleistung P1 in Schritt 70 aktualisiert. Anschließend wird wie vorbeschrieben der auf das Schallsignal anzuwendende Dämpfungsfaktor B an den neuen Dämpfungswert A angenähert.According to the invention then begins the passage of the process from the front. In step 30 This is after the generation of the average signal power in step 20 checks whether the hold value P3 has a value other than zero, that is, whether a hold value in step 60 which indicates the existence of a shock signal. If so, the performance increase criterion (step 50 ) is not checked to detect a shock signal, instead the method branches to step 40 in which the current first signal power P1 is compared with the hold value P3 and a lower power threshold M. If the test proves that P1 is less P3 or P1 less than M, then according to the method, the shock signal is over and the hold value P3 is set to zero. Otherwise, the method recognizes that the shock signal is still ongoing, and the attenuation value A becomes the new value of the first signal power P1 in step 70 updated. Subsequently, as described above, the damping factor B to be applied to the sound signal is applied to the new one Attenuation value A approximated.

Die untere Leistungsschwelle M dient im Schritt 40 dazu, einen "dead lock" zu vermeiden, der ansonsten eintreten könnte, wenn der Haltewert P3 extrem niedrig ist, also ein Schocksignal aus nahezu völliger Stille heraus eintritt. Fällt dann der Schallpegel nach dem Ende des Schocksignals nicht mehr unter das Niveau des Haltewerts P3, z. B. wenn es auf Grund von Umgebungsgeräuschen nicht mehr so still wird wie vor dem Schocksignal, würde ansonsten nie auf "Schocksignal zu Ende" erkannt. Um diesen "dead lock" zu vermeiden wird zusätzlich geprüft, ob die erste Signalleistung zumindest wieder unter den Wert von M gefallen ist. Ist dieses zusätzliche "M-Kriterium" erfüllt, wird auch bei kleinem Haltewert P3 der Zustand, dass ein Schocksignal vorliegt beendet, so dass kein diesbezüglicher "dead lock" auftreten kann. Bei der unteren Leistungsschwelle M handelt es sich dabei um einen einstellbaren Wert der bevorzugterweise fest z. B. in dem verwendeten Mikrokontroller gespeichert ist und anhand der zu erwartenden Signale und den Systemeigenschaften eingestellt ist.The lower power threshold M is used in the step 40 to avoid a "dead lock", which could otherwise occur if the hold P3 is extremely low, so a shock signal from almost complete silence occurs. Then falls the noise level after the end of the shock signal is no longer below the level of the holding value P3, z. B. if it is not as quiet due to ambient noise as before the shock signal, otherwise would never be detected on "shock signal to end". In order to avoid this "dead lock", it is additionally checked whether the first signal power has at least fallen below the value of M again. If this additional "M criterion" is met, even with a small holding value P3, the state that a shock signal is present is terminated, so that there can be no corresponding "dead lock". In the lower power threshold M is an adjustable value of preferably fixed z. B. is stored in the microcontroller used and is set based on the expected signals and the system properties.

Wenn vom Verfahren erkannt wird, dass das Schocksignal vorüber ist, weil der Haltewert P3 auf Null gesetzt worden ist, ist keine Dämpfung des Schallsignals mehr nötig, so dass der Dämpfungswert A auf 1 gesetzt wird. In weiteren Durchläufen wird in Schritt 50 wiederum geprüft, ob das Kriterium für den Beginn eines Schocksignals vorliegt, um wenn nötig, das Schallsignal erneut zu dämpfen.If it is detected by the method that the shock signal is over because the hold value P3 has been set to zero, damping of the sound signal is no longer necessary, so that the damping value A is set to 1. In further runs will be in step 50 again checked whether the criterion for the beginning of a shock signal is present in order, if necessary, to attenuate the sound signal again.

In den 2a und 2b wird ein Ablaufdiagramm 200 einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die alternative Ausführungsform stimmt dabei jedoch weitgehend mit der mit Bezug auf 1a und 1b geschilderten Ausführungsform überein, wobei identische Bezugszeichen identische Verfahrensschritte bezeichnen. In der alternativen Ausführungsform gemäß 2 wird bei anhaltendem Schocksignal ("Nein"-Zweig nach Schritt 40) der Dämpfungswert nicht durch erneute Berechnung in Schritt 70 aktualisiert, sondern es wird direkt zu Schritt 80 verzweigt, in dem der Dämpfungswert stattdessen schrittweise mit einer dritten Schrittweite S3 auf den Wert 1 erhöht wird, so dass ein länger anhaltendes Schocksignal zwar zunächst gedämpft wird, mit fortschreitender Zeit jedoch seine Originallautstärke annimmt und somit lang anhaltende Schocksignale, wie z. B. eine Sirene, für den Benutzer hörbar werden, durch die anfängliche Dämpfung jedoch das plötzliche Einsetzen eines lauten Signals verhindert wird.In the 2a and 2 B becomes a flowchart 200 an alternative embodiment of the method according to the invention. However, the alternative embodiment is largely the same as with reference to FIG 1a and 1b described embodiment, wherein identical reference numerals denote identical method steps. In the alternative embodiment according to 2 If the shock signal persists ("No" branch after step 40 ) the attenuation value is not recalculated in step 70 but it gets straight to step 80 branched, in which the attenuation value is instead increased stepwise with a third step S3 to the value 1, so that a longer-lasting shock signal is initially attenuated, however, as time progresses assumes its original volume and thus long-lasting shock signals such. As a siren, for the user are audible, however, the initial attenuation, the sudden onset of a loud signal is prevented.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein zuverlässiges und einfaches Dämpfen aller Arten von Schocksignalen, die insbesondere über Signalverarbeitungseinrichtungen mit Lautsprecher, Kopfhörer, Ohrstecker oder ähnlich an den Benutzer weitergeleitet werden. Durch das Verfahren werden dabei unangenehme und möglicherweise zu kurzfristigen oder langfristigen Hörschäden führende, plötzlich einsetzende laute Signale gedämpft, wobei durch schrittweise Annäherung des auf das Signal wirkenden Dämpfungsfaktors an den Dämpfungswert eine schonende Dämpfung erreicht und unerwünschte Artefakte vermieden werden.The inventive method allows a reliable one and easy steaming all types of shock signals, in particular via signal processing equipment with speakers, headphones, studs or similar be forwarded to the user. By the procedure will be doing unpleasant and possibly leading to short-term or long-term hearing damage, sudden onset of loud signals steamed, being through gradual approximation of the damping factor acting on the signal the attenuation value a gentle damping achieved and unwanted Artifacts are avoided.

Anwendungsgebiete der Erfindung reichen daher von der Schocksignaleliminierung in elektronischen Diktiergeräten oder bei der Sprachübertragung in Telekommunikationseinrichtungen bis hin zum Einsatz in Beschallungsanlagen aller Art.application areas The invention therefore extends from the shock signal elimination in electronic dictation machines or in voice transmission in telecommunications equipment to use in public address systems all kinds.

Eine Implementierung der ertindungsgemäßen Verfahren erfolgt dabei zweckmäßiger Weise in geeigneten Signalverarbeitungsvorrichtungen. Solche Signalverarbeitungsvorrichtungen umfassen geeignete Datenverarbeitungssysteme und insbesondere Mikroprozessor und -kontroller basierte Systeme oder DSP (Digitale Signal Prozessor) -Systeme auf denen das Verfahren als Programmcode in einem Speicher implementiert ist. Alternativ sind auch reine Hardwarelösungen, z. B. in einem FPGA oder ASIC zur Implementierung des Verfahrens von der Erfindung umfasst.A Implementation of the inventive method takes place expedient manner in suitable signal processing devices. Such signal processing devices include appropriate data processing systems and in particular microprocessor and controller based systems or DSP (Digital Signal Processor) -Systems on which the procedure as program code in a memory is implemented. Alternative are also pure hardware solutions, z. In an FPGA or ASIC for implementing the method of the invention.

Weiterhin sind von der Erfindung sämtliche Kombinationen der in den Ansprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale und Ausführungsbeispielen als zur Erfindung gehörig anzusehen.Farther are all of the invention Combinations of the claims and the description and drawings disclosed features and embodiments as belonging to the invention to watch.

P1P1
erste Signalleistungfirst signal power
P2P2
zweite Signalleistungsecond signal power
P3P3
Haltewerthold
F(t)F (t)
Fensterfunktionwindow function
F1(t)F1 (t)
erste Fensterfunktionfirst window function
F2(t)F2 (t)
zweite Fensterfunktionsecond window function
s(t)s (t)
erstes Schallsignalfirst sound signal
s(t – Δt)s (t - Δt)
zweites Schallsignalsecond sound signal
Δt.delta.t
Verzögerungszeit bzw. zeitlicher VersatzDelay Time or time offset
LL
Länge eines Rechteckfensters als FensterfunktionenLength of one Rectangular window as window functions
KK
Schwellwertthreshold
BB
Dämpfungsfaktordamping factor
AA
Dämpfungswert attenuation value
S1S1
erste Schrittweitefirst increment
S2S2
zweite Schrittweitesecond increment
S3S3
dritte Schrittweitethird increment
MM
einstellbare untere Leistungsschwelleadjustable lower power threshold
tt
Zeitbasis der Signalabtastungtime basis the signal sample

Claims (11)

Verfahren zum Dämpfen von Schallsignalen, umfassend die Schritte: – Erfassen eines ersten Schallsignals s(t) und eines gegenüber dem ersten Schallsignal um eine Verzögerungszeit Δt versetzten zweiten Schallsignals s(t – Δt); – Erzeugen einer ersten Signalleistung P1 aus dem ersten Schallsignal und einer zweiten Signalleistung P2 aus dem zweiten Schallsignal; – Bestimmen der Steigung zwischen der ersten und der zweiten Signalleistung; – Dämpfen des ersten Schallsignals s(t) um einen Dämpfungsfaktor B, wenn die Steigung einen Schwellwert K überschreitet; wobei der Schritt des Dämpfens ferner die Schritte umfaßt: – Ermitteln eines Dämpfungswertes A aus dem Verhältnis von erster zu zweiter Signalleistung; – Erzeugen des Dämpfungsfaktors B durch schrittweise Annäherung des Dämpfungsfaktors B von einem Startwert an den Dämpfungswert A; und – Multiplizieren des ersten Schallsignals mit dem Dämpfungsfaktor zur Erzeugung eines Ausgangssignals.A method of attenuating sound signals comprising the steps: - To capture a first sound signal s (t) and one with respect to the first sound signal offset by a delay time Δt second sound signal s (t-Δt); - Produce a first signal power P1 from the first sound signal and a second signal power P2 from the second sound signal; - Determine the slope between the first and the second signal power; - steaming the first sound signal s (t) by a damping factor B when the slope exceeds a threshold K; in which the step of stewing further comprising the steps of: - Determine an attenuation value A out of proportion from first to second signal power; - Generate the damping factor B by gradual approach the damping factor B from a starting value to the damping value A; and - Multiply of the first sound signal with the damping factor for generation an output signal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Signalleistung eine erste und eine zweite mittlere Signalleistung ist und jeweils die Form aufweist:
Figure 00120001
F1(t) und F2(t) eine erste und eine zweite Fensterfunktion mit jeweils der Nebenbedingung
Figure 00120002
und t die Zeitbasis ist.
The method of claim 1, wherein the first and second signal powers are first and second mean signal power and each have the form:
Figure 00120001
F1 (t) and F2 (t) a first and a second window function, each with the constraint
Figure 00120002
and t is the time base.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steigung die Form: (P1 – P2)/Δt aufweist, und für den Fall, dass die Steigung den Schwellwert K überschreitet, die Signalleistung P2 als gültiger Haltewert P3 gespeichert wird.Method according to one of claims 1 or 2, wherein the slope form: (P1 - P2) / Δt, and for the case that the slope exceeds the threshold K, the signal power P2 as valid Hold value P3 is stored. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Dämpfung die Form:
Figure 00130001
The method of claim 3, wherein the damping is of the form:
Figure 00130001
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Schritte erneut durchlaufen werden und das Verfahren vor dem Dämpfen weiterhin umfaßt: – Prüfen ob ein gültiger Haltewert P3 gespeichert ist, nachdem die Signalleistungen P1, P2 erzeugt wurden; – Vergleichen der ersten Signalleistung P1 mit dem Haltewert P3 und einer unteren Leistungsschwelle M, wenn ein gültiger Haltewert gespeichert ist; – Für den Fall, dass P1 < P3 oder P1 < M ist: Setzen des Haltewertes P3 auf einen ungültigen Wert und des Dämpfungswerts A auf „1"; – Für den Fall, dass weder P1 < P3 noch P1 < M: Ermitteln des aktuellen Dämpfungswertes A mit dem aktuellen Wert der ersten Signalleistung P1.Method according to one of claims 3 or 4, wherein the steps to go through again and continue the process before steaming comprising: - Check if a valid Hold P3 is stored after the signal powers P1, P2 were generated; - To compare the first signal power P1 with the hold value P3 and a lower one Power threshold M, if a valid Hold value is stored; - In case P1 <P3 or P1 <M: Set the Hold value P3 to an invalid Value and the damping value A to "1"; - In the case, that neither P1 <P3 P1 <M: determine the current attenuation value A with the current value of the first signal power P1. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: – Setzen des Dämpfungswerts A auf „1" und des Haltewerts P3 auf "0", – wenn P1 < P3 oder P1 < M; oder – wenn (P1 – P2)/Δt kleinergleich dem Schwellwert K ist.The method of claim 5, further comprising: - Put the attenuation value A to "1" and the hold value P3 to "0", If P1 <P3 or P1 <M; or - if (P1 - P2) / Δt are the same the threshold K is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Erzeugen des Dämpfungsfaktors die Schritte umfaßt: – Vergleichen des Dämpfungsfaktors B mit dem Dämpfungswert A; – für den Fall, dass B <= A und zugleich B + S1 < A, wobei S1 eine erste Schrittweite ist: Erhöhen von B um S1; – für den Fall, dass B > A und zugleich B – S2 > A, wobei S2 eine zweite Schrittweite ist: Vermindern von B um S2; und – für die verbleibenden Fälle, dass B <= A und zugleich B + S1 >= A sowie B > A und zugleich B – S2 <= A: Setzen von B auf den Wert von A.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the generating the damping factor the steps include: - To compare the damping factor B with the attenuation value A; - in the case, that B <= A and at the same time B + S1 <A, where S1 is a first step size: increasing B by S1; - in the case, that B> A and at the same time B - S2> A, where S2 is a second one Increment is: decreasing B by S2; and - for the remaining ones Cases, that B <= A and at the same time B + S1> = A and B> A and at the same time B - S2 <= A: setting of B to the value of A. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Schrittweite S1 kleiner als die zweite Schrittweite S2 ist.The method of claim 7, wherein the first step size S1 is smaller than the second step S2. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei für den Fall, dass ein gültiger Haltewert P3 gespeichert und weder P1 < P3 noch P1 < M ist, der aktuelle Dämpfungswert A nicht aus den Signalleistungen, sondern wie folgt ermittelt wird: – Annähern des Dämpfungswertes A um eine dritte Schrittweite S3 an den Wert "1".Method according to one of claims 5 to 8, wherein in the case that a valid Hold P3 stored and neither P1 <P3 nor P1 <M, the current attenuation value A is not determined from the signal powers, but as follows: - Approaching the attenuation value A by a third step S3 to the value "1". Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Apparatus for carrying out the method according to one the claims 1 to 9. Computerprogramm enthaltend Programmcode, der bei Ausführung auf einem Datenverarbeitungssystem ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführt.Computer program containing program code included in execution on a data processing system, a method according to a the claims 1 to 9 performs.
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