EP1465453A2 - Automatic adjustment of a directional microphone system with at least three microphones - Google Patents
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- EP1465453A2 EP1465453A2 EP04004215A EP04004215A EP1465453A2 EP 1465453 A2 EP1465453 A2 EP 1465453A2 EP 04004215 A EP04004215 A EP 04004215A EP 04004215 A EP04004215 A EP 04004215A EP 1465453 A2 EP1465453 A2 EP 1465453A2
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Definitions
- the invention relates to a method for automatic microphone matching in a directional microphone system with at least three omnidirectional microphones, being used to generate a directional characteristic two omnidirectional microphones each to one first or a second directional microphone of the first order are connected.
- the invention further relates to a directional microphone system with at least a first, a second and a third omnidirectional Microphone, the first and second omnidirectional Microphone to a first directional microphone first Order and the second and third omnidirectional microphone to a second first-order directional microphone are connected.
- WO 00/76268 A2 is a hearing aid with three omnidirectional Microphones known. Two microphones each by inverting and delaying that generated by a microphone Microphone signal and subsequent addition of both Microphone signals each formed a first-order directional microphone. Likewise, by delaying and inverting the formed by a directional microphone of the first order microphone signal and subsequent addition with one of another Directional microphone first-order microphone signal a directional microphone with directional characteristics of the second order (Second-order directional microphone).
- DE 198 22 021 A1 describes a hearing aid with automatic Microphone adjustment and a method for operating such Known hearing aid.
- the known hearing aid is a Difference element for subtracting mean values of the output signals the microphones and one the difference element downstream analysis / control unit for controlling the gain the output signal of at least one microphone is provided.
- the gain is regulated in such a way that that the mean values of the microphone signals are in agreement to be brought.
- the microphone adjustment only the amplitudes of the microphones adjusted.
- a disadvantage of the known methods for microphone matching with directional microphones is their insufficient effect in the case of microphone mismatches, which in particular through aging and Pollution effects are caused.
- the object of the present invention is therefore a method for automatic microphone adjustment in a directional microphone system and to specify a directional microphone system that without external assistance even during normal operation of the directional microphone system an adjustment of the amplitude response as well enable the phase response of the microphones of the directional microphone system.
- a directional microphone system with at least a first, a second and a third omnidirectional microphone, two omnidirectional Microphones to a first directional microphone of the first order and a second first-order directional microphone are connected, with level measuring devices for determining the time-averaged signal level that of the omnidirectional Microphones and that of the directional microphones of the first order generated microphone signals are present, one Amplitude control device for setting the amplitudes at at least two of the three from the omnidirectional microphones generated microphone signals depending on the determined Signal level is present and being a phase control device for adjusting the phase of at least one omnidirectional Microphone generated microphone signal depending that of the level measuring devices for directional microphones first order determined signal level is present.
- At least three omnidirectional Microphones can be directional microphones with directional characteristics second and higher order (directional microphones second and higher order) are formed.
- a first order directional microphone through electrical Interconnection of two first-order directional microphones is a directional microphone second order, etc.
- a microphone signal is usually inverted and delayed and to another microphone signal same order added.
- the invention provides a first step Amplitude adjustment of the omnidirectional microphones the microphone system generated before. For amplitude adjustment becomes a measure of the microphone signals the time-averaged sound field energy from the microphone signals won. The microphone signals are then compared in such a way that after the comparison, the time-averaged Sound field energy for all microphone signals at least approximately matches. As a measure of the time-averaged The signal level is preferably used for sound field energy. however other dimensions, e.g. the RMS value. A control or regulation of the respective measure of time obtained from a microphone signal averaged sound field energy. For example individual microphone signals multiplied by a factor or filtered. The amplification of the microphones can also be used downstream amplifiers can be changed.
- the first Method step or the entire method according to the invention can be narrowband in several channels or also perform broadband.
- the first process step causes that from a certain Set the amplitudes of the in the signal paths of the microphones Microphone signals are balanced.
- a second-order directional microphone system at least two first order directional microphones are required. These, in turn, can at least be connected in pairs three omnidirectional microphones.
- the amplitudes of the three omnidirectional microphones are as described above, compared in a first process step.
- the directional microphones become the first from the microphone signals Order a measure of the time-averaged sound field energy, e.g. the signal level, obtained and adjusted.
- the difference to the omnidirectional microphone signals here, however, the adjustment is not by an amplitude or Gain adjustment of the microphone signals of the directional microphones first order, but by phase shift at least one generated by an omnidirectional microphone Microphone signal.
- the phase of this microphone signal becomes like this varies long until the first order directional microphones in their Match the amplitude response as exactly as possible. Because the omnidirectional The amplitudes of microphones are already on top of each other are tuned, the amplitudes of the directional microphones are correct first order only exactly if the phase shift between two omnidirectional microphones, which interconnects to a first-order directional microphone system are match. This creates in her Signal transmission behavior largely symmetrical directional microphones first order.
- the invention offers the advantage that in a directional microphone system higher order required phase adjustment individual microphones on a relatively easy to implement Amplitude adjustment is fed back. Farther can the microphone balance during normal operation of the Directional microphone system. Beyond that too multiple signal sources available during microphone adjustment and be arranged anywhere in the room.
- the method can be analogous to higher directional microphone systems Order to be expanded.
- the procedure is also not up three omnidirectional microphones limited as signal inputs. So even with more than three omnidirectional Microphones Directional microphones of the first (and higher) order formed and be matched.
- the invention is carried out in usually not an absolute phase adjustment, but a relative one Phase adjustment for microphone pairs that form a Microphones of the next higher order are interconnected become.
- the process can be broadband or narrowband in only one frequency range or several parallel frequency channels be carried out.
- Directional microphone system makes it easier to carry out a procedure according to the invention. This is how the sound inlet openings are of the omnidirectional microphones advantageous on a straight line, with adjacent sound inlet openings each have the same distance from each other. Then have to e.g. differences in runtime caused by the geometry of the individual microphone signals for microphone adjustment are not excluded become. Since in the method according to the invention the time-averaged sound field energy from the microphone signals is determined and compared, runtime differences play no role that arise, for example, that a microphone with a related to a signal source a sound signal further ahead receives earlier than a microphone with one further back lying sound inlet opening.
- the procedure for matching the relative phase error between individual microphone pairs can be expanded to that also the absolute phase position of individual microphones or directional microphones aligned with the same order becomes. This is said to be without limitation to the general public adjusted according to the method described at the beginning First order directional microphones are described below.
- a first and a second directional microphone of the first order be compared according to the procedure described above. It is also assumed that in the rear area a hearing aid wearer, ie in the range between 90 ° and 270 ° related to the straight line of sight (0 ° direction) there is at least one source of interference, of which in real Ambient situations can almost always be assumed. Then the phase in the microphone signal of an omnidirectional Microphones of the first directional microphone in a restricted Value range changed so that the amplitude the microphone signal of the first directional microphone of the first order versus the amplitude of the microphone signal of the second Directional microphones of the first order reduced.
- the restricted The range of values for the phase shift is defined in such a way that the cut in the sensitivity of the directional microphone (Notch) due to the phase shift in the rear area remains between 90 ° and 270 °.
- the Phase set so that the amplitude of the microphone system of the first directional microphone of the first order a minimum in comparison to the amplitude of the second microphone signal Directional microphones of the first order.
- the notch in the first directional microphone system is set so that an interference signal (or interference signals) from the rear area is suppressed as best as possible.
- a phase shift in the microphone signal of an omnidirectional microphone of the second directional microphone first order is set such that the two Directional microphones of the first order are adjusted again.
- the procedure described above can also do this be modified that the phase in the microphone signal one omnidirectional microphone of the first directional microphone only a little step in the direction is changed that the amplitude of the first directional microphone of the first order compared to the amplitude of the second directional microphone first Order reduced.
- the step size can be like this, for example be adjusted that with every step a shift des Notches by 2 °.
- the two Directional microphones of the first order again adjusted as described above. This procedure is repeated until the amplitude in the microphone signal of the first directional microphone first order compared to the amplitude of the microphone signal of the second directional microphone of the first order is only insignificant can be reduced. Both directional microphones are then optimal aligned to the interference signal or the interference signals.
- FIG. 1 shows one of three omnidirectional microphones 1, 2 and 3 built-in directional microphone system with directional characteristics second-order (second-order directional microphone system).
- the two omnidirectional microphones 1 and 2 form a first Directional microphone of the first order.
- This becomes omnidirectional Microphone 2 resulting microphone signal in one Delay element 4 is delayed and in an inverter 5 inverted before passing through the summer 8 to the microphone signal of the omnidirectional microphone 1 is added.
- the microphone signal of the omnidirectional microphone 3 delayed in a delay element 6, in an inverter 7 inverted and in a summer 9 to the microphone signal of the omnidirectional microphone 2 added.
- the omnidirectional Microphones 2 and 3 will also become Microphone signal from the two omnidirectional microphones 2 and 3 formed second directional microphone of the first order delayed in a delay element 10, in an inverter 11 inverted and finally in a summer 12 to the Microphone signal from the first and second omnidirectional Microphone formed first directional microphone of the first order added.
- FIG. 2 also shows a directional microphone system second order, which consists of only three omnidirectional Microphones 21, 22 and 23 is constructed and thereby in particular the limited space for use in one Hearing aid takes into account.
- a directional microphone system second order which consists of only three omnidirectional Microphones 21, 22 and 23 is constructed and thereby in particular the limited space for use in one Hearing aid takes into account.
- From the pair of microphones 21, 22 is delayed by the omnidirectional microphone 22 generated microphone signal and inverting in a delay and inverter unit 24 and subsequent summation to the microphone signal generated by the omnidirectional microphone 21 in the adder 25 a first directional microphone first Order formed.
- the microphone pair 22, 23 also forms by delaying and inverting that of the omnidirectional Microphone 23 generated microphone signal in the delay and inverter unit 26 and subsequent addition of the microphone signal generated by the omnidirectional microphone 22 in the summer 27 a second directional microphone first Order.
- the signal delays in the delay and inverter units 24 and 26 initially set the same.
- the amplitudes of the three omnidirectional Microphones 21, 22 and 23 generated generated microphone signals are to an amplitude control device 31. This controls existing in at least two of the three microphone signal paths Multipliers 32 and 33 so that deviations from the Microphone signals determined time-averaged signal levels be balanced. This makes the amplitude response of the three omnidirectional microphones 21, 22 and 23 aligned.
- the Control unit 36 controls a phase compensation filter 38, by the one phase shift in that of the omnidirectional Microphone 22 generated microphone signal set such that of the two level measuring devices 34 and 35 measured the same time-averaged signal levels become. This means that in the two microphone pairs existing phase error becomes equal (relative phase adjustment). By the same signal transmission behavior the two microphone pairs are therefore ideal for forming one Directional microphones are suitable. This can be done by the second directional microphone of the first order generated microphone signal delayed in the delay and inverter unit 39 and in the summer 40 to the microphone signal of the first Directional microphones of the first order can be added.
- the invention offers the advantage that the phase adjustment of the Microphones on an easy to implement amplitude adjustment was returned.
- the comparison can be under real Ambient conditions take place, with any number of sound sources may be present.
- a continuation of the inventive method sees before that after the microphone adjustment carried out so far the phase of that of the omnidirectional microphone 21 generated microphone signal by controlling the phase compensation unit 37 set by the control unit 36 in this way will that at the by the level meters 34 and 35 measured signal level of the directional microphones first Order of the signal levels of the first directional microphone opposite the signal level of the second directional microphone is reduced.
- this reduction is due to the fact that the notch of the first directional microphone of the first order, that means the incision in the directional characteristic that the Direction of least sensitivity shows better on the or those that exist in the respective environmental situation Is targeted.
- the phase variation is on limited a range of values so that the notch only in a certain angular range can be set, e.g. between 90 ° and 270 ° related to the straight line of sight a hearing aid wearer (0 ° direction).
- the Phase compensation unit 38 set so that the signal level the microphone signals of the directional microphones of the first order match again as closely as possible, i.e. the second Directional microphone of the first order is connected to the first directional microphone again first order adjusted.
- the procedure described last can be used to adjust the microphone be run through once, the phase shift is set in the specified range of values so that the signal level of the first directional microphone compared to the Signal level of the second directional microphone is minimal.
- the first Directional microphone is then optimal to the interference signals in the adapted to the special environmental situation and the second microphone is then updated accordingly. adversely however, this is the additional effort that is involved to determine the minimum. Therefore one sees alternative embodiment before that the notch of the first Directional microphones of first order gradually in small steps, e.g. 2 °, is rotated in the direction in which one Reduction of the signal level compared to the signal level of the Microphone signal of the second directional microphone of the first order results. Then the two directional microphones become first Aligned again as described at the beginning. This The procedure is repeated until at most a slight reduction in the signal level of the microphone signal of the first directional microphone of the first order can.
- this represents a continuously running cyclical Algorithm represents a three-stage control loop, with the Help the three omnidirectional microphones by amount and Phase can be compared. It can be a uniform one small step size or an adaptive step size used become. Realization of the phase compensation units can for example by term elements or digital Filters are done. A digital filter can be used broadband or different for different frequency ranges Achieve phase compensation.
- one of three omnidirectional Microphones formed second-order directional microphone system can also be used on directional microphone systems with more than three omnidirectional microphones and higher than second Order are transferred.
- FIG. 3 shows a hearing aid device 50 that can be worn behind the ear with a directional microphone system according to the invention.
- the hearing aid 50 includes a battery chamber 51 for arrangement a battery 52 for supplying power to the hearing aid 50, signal processing electronics 53 and an MTO switch 54 for switching off the hearing aid 50 (switch position 0) and to switch reception between the directional microphone system (switch position M) and one Telephone coil (switch position T).
- the directional microphone system of the hearing aid device 50 comprises three omnidirectional microphones 55, 56 and 57, each one Sound inlet opening 58, 59 and 60 is assigned.
- the Sound inlet openings 58-60 are in the exemplary embodiment arranged laterally on the hearing aid device 50. At least they lie approximately on a straight line 61 and point approximately equal distance from each other. Different from the one shown Embodiment could be the sound inlet openings 58-60 also - like hearing aids worn behind the ear usual - be arranged on the top of the housing.
- the microphone adjustment when the hearing aid device is worn take place in real environmental conditions. hereby are especially signs of pollution and aging the microphones 55-57 in the hearing aid 50 compensated.
- the hearing aid is for wearing the hearing aid 50 behind the ear 50 provided in a known manner with a carrying hook 62.
- An acoustic input signal fed to the hearing aid 50 is used in microphones 55-57 in electrical input signals converted in the signal processing electronics 53 processed and finally in a receiver 63 in one acoustic signal converted back and by the carrying hook 62 and an associated sound tube (not shown) supplied to the hearing aid wearer's hearing.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Mikrofonabgleich bei einem Richtmikrofonsystem mit wenigstens drei omnidirektionalen Mikrofonen, wobei zum Erzeugen einer Richtcharakteristik jeweils zwei omnidirektionale Mikrofone zu einem ersten bzw. einem zweiten Richtmikrofon erster Ordnung verschaltet sind.The invention relates to a method for automatic microphone matching in a directional microphone system with at least three omnidirectional microphones, being used to generate a directional characteristic two omnidirectional microphones each to one first or a second directional microphone of the first order are connected.
Ferner betrifft die Erfindung ein Richtmikrofonsystem mit wenigstens einem ersten, einem zweiten und einem dritten omnidirektionalen Mikrofon, wobei das erste und das zweite omnidirektionale Mikrofon zu einem ersten Richtmikrofon erster Ordnung und das zweite und das dritte omnidirektionale Mikrofon zu einem zweiten Richtmikrofon erster Ordnung miteinander verschaltet sind.The invention further relates to a directional microphone system with at least a first, a second and a third omnidirectional Microphone, the first and second omnidirectional Microphone to a first directional microphone first Order and the second and third omnidirectional microphone to a second first-order directional microphone are connected.
Hörgeschädigte leiden häufig unter einer verminderten Kommunikationsfähigkeit in Störlärm. Zur Verbesserung des Signal/Störgeräusch-Verhältnisses werden seit einiger Zeit Richtmikrofonanordnungen eingesetzt, deren Nutzen für den Hörgeschädigten unumstritten ist. Die Ausgrenzung von rückwärtig empfangenen Störsignalen sowie die Fokussierung auf frontal einfallende Schalle ermöglichen eine bessere Verständigung in Alltagssituationen.Hearing impaired people often suffer from reduced communication skills in noise. To improve the signal / noise ratio have been around for some time Directional microphone arrangements used, the benefits for the Hearing impaired is undisputed. The exclusion from the back received interference signals and the focus on Frontal incident sounds enable better communication in everyday situations.
Aus der WO 00/76268 A2 ist ein Hörgerät mit drei omnidirektionalen Mikrofonen bekannt. Aus jeweils zwei Mikrofonen wird durch Invertierung und Verzögerung des von einem Mikrofon erzeugten Mikrofonsignals und anschließende Addition beider Mikrofonsignale jeweils ein Richtmikrofon erster Ordnung gebildet. Ebenso kann durch Verzögerung und Invertierung des von einem Richtmikrofon erster Ordnung gebildeten Mikrofonsignals und anschließende Addition mit einem von einem weiteren Richtmikrofon erster Ordnung gebildeten Mikrofonsignal ein Richtmikrofon mit Richtcharakteristik zweiter Ordnung (Richtmikrofon zweiter Ordnung) gebildet werden.From WO 00/76268 A2 is a hearing aid with three omnidirectional Microphones known. Two microphones each by inverting and delaying that generated by a microphone Microphone signal and subsequent addition of both Microphone signals each formed a first-order directional microphone. Likewise, by delaying and inverting the formed by a directional microphone of the first order microphone signal and subsequent addition with one of another Directional microphone first-order microphone signal a directional microphone with directional characteristics of the second order (Second-order directional microphone).
Insbesondere bei Richtmikrofonen höherer Ordnung tritt das Problem auf, dass die Systeme äußerst sensibel gegenüber Verstimmungen der Übertragungsfunktion der Mikrofone nach Betrag und Phase sind, die z.B. durch Alterungs- als auch durch Verschmutzungseffekte hervorgerufen werden. Während bei der Anwendung von Richtmikrofonen erster Ordnung in Hörgeräten oftmals eine Amplitudenabstimmung der Mikrofone ausreichend ist, muss bei Richtmikrofonen höherer Ordnung die Phasenlage der einzelnen Mikrofone ebenfalls sehr genau aufeinander abgestimmt sein.This occurs in particular with directional microphones of a higher order Problem on that the systems are extremely sensitive to upsets the transfer function of the microphones by amount and phase are e.g. due to aging as well as pollution effects are caused. While in use of first-order directional microphones often in hearing aids an amplitude adjustment of the microphones is sufficient, for higher order directional microphones, the phase position of the individual microphones are also very precisely coordinated his.
Aus der DE 198 22 021 A1 ist ein Hörgerät mit automatischem Mikrofonabgleich sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Hörgerätes bekannt. Bei dem bekannten Hörgerät ist ein Differenzelement zur Subtraktion von Mittelwerten der Ausgangssignale der Mikrofone und eine dem Differenzelement nachgeschaltete Analyse-/Regeleinheit zur Regelung der Verstärkung des Ausgangssignals mindestens eines Mikrofons vorgesehen. Die Regelung der Verstärkung erfolgt dabei derart, dass die Mittelwerte der Mikrofonsignale in Übereinstimmung gebracht werden. Bei dem Mikrofonabgleich werden lediglich die Amplituden der Mikrofone abgeglichen.DE 198 22 021 A1 describes a hearing aid with automatic Microphone adjustment and a method for operating such Known hearing aid. In the known hearing aid is a Difference element for subtracting mean values of the output signals the microphones and one the difference element downstream analysis / control unit for controlling the gain the output signal of at least one microphone is provided. The gain is regulated in such a way that that the mean values of the microphone signals are in agreement to be brought. The microphone adjustment only the amplitudes of the microphones adjusted.
Aus der DE 199 18 883 C1 ist ein Hörhilfegerät mit Richtmikrofoncharakteristik bekannt. Bei dem Hörhilfegerät werden zum Amplituden- und/oder Phasenabgleich zweier omnidirektionaler Mikrofone den Mikrofonen nachgeschaltete Hochpässe in ihren unteren Grenzfrequenzen angepasst. Dabei wird jeweils die untere Grenzfrequenz des einen Mikrofons durch einen dem Mikrofon nachgeschalteten Hochpass der Grenzfrequenz des anderen Mikrofons angeglichen. DE 199 18 883 C1 describes a hearing aid with directional microphone characteristics known. In the hearing aid are for Amplitude and / or phase alignment of two omnidirectional Microphones downstream of the microphones in their high passes adjusted lower limit frequencies. The lower one Cutoff frequency of one microphone through one of the microphone downstream high pass of the cutoff frequency of the other Microphones adjusted.
Aus der DE 198 49 739 A1 sind ein Hörgerät sowie ein adaptives Verfahren zum Abgleich der Mikrofone eines Richtmikrofonsystems in dem Hörgerät bekannt. Um eine unerwünschte Fälschung der Richtmikrofoncharakteristik bei einem Richtmikrofonsystem mit wenigstens zwei Mikrofonen durch nicht aufeinander abgestimmte Mikrofone zu vermeiden, werden Kennwerte der Signale beider Mikrofone über ein Vergleichselement, ein Regelelement und ein Stellelement erfasst und bei einer festgestellten Abweichung aneinander angeglichen.DE 198 49 739 A1 describes a hearing aid and an adaptive device Method for matching the microphones of a directional microphone system known in the hearing aid. An unwanted fake the directional microphone characteristic in a directional microphone system with at least two microphones by not on each other Avoiding matched microphones becomes characteristic values the signals of both microphones via a comparison element Control element and a control element detected and at a determined Deviation adjusted to each other.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren zum Mikrofonabgleich bei Richtmikrofonen ist deren unzureichende Wirkung bei Mikrofon-Fehlabstimmungen, die insbesondere durch Alterungs- und Verschmutzungseffekte hervorgerufenen werden.A disadvantage of the known methods for microphone matching with directional microphones is their insufficient effect in the case of microphone mismatches, which in particular through aging and Pollution effects are caused.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum automatischen Mikrofonabgleich bei einem Richtmikrofonsystem sowie ein Richtmikrofonsystem anzugeben, die ohne äußeres Zutun auch während des normalen Betriebes des Richtmikrofonsystems eine Anpassung des Amplitudengangs als auch des Phasengangs der Mikrofone des Richtmikrofonsystems ermöglichen.The object of the present invention is therefore a method for automatic microphone adjustment in a directional microphone system and to specify a directional microphone system that without external assistance even during normal operation of the directional microphone system an adjustment of the amplitude response as well enable the phase response of the microphones of the directional microphone system.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Mikrofonabgleich bei einem Richtmikrofonsystem mit wenigstens drei omnidirektionalen Mikrofonen, wobei zum Erzeugen einer Richtcharakteristik jeweils zwei omnidirektionale Mikrofone zu einem ersten bzw. einem zweiten Richtmikrofon erster Ordnung verschaltet sind, mit folgenden Verfahrensschritten:
- Abgleichen der Amplituden der von den omnidirektionalen Mikrofonen erzeugten Mikrofonsignale,
- Abgleichen der Amplituden der von den Richtmikrofonen erster Ordnung erzeugten Mikrofonsignale durch Phasenverschiebung wenigstens eines von einem der drei omnidirektionalen Mikrofone erzeugten Mikrofonsignale.
- Matching the amplitudes of the microphone signals generated by the omnidirectional microphones,
- Matching the amplitudes of the microphone signals generated by the first-order directional microphones by phase shifting at least one of the microphone signals generated by one of the three omnidirectional microphones.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Richtmikrofonsystem mit wenigstens einem ersten, einem zweiten und einem dritten omnidirektionalen Mikrofon, wobei jeweils zwei omnidirektionale Mikrofone zu einem ersten Richtmikrofon erster Ordnung und einem zweiten Richtmikrofon erster Ordnung miteinander verschaltet sind, wobei Pegelmesseinrichtungen zum Ermitteln der zeitlich gemittelten Signalpegel der von den omnidirektionalen Mikrofonen und der von den Richtmikrofonen erster Ordnung erzeugten Mikrofonsignale vorhanden sind, wobei eine Amplitudensteuereinrichtung zum Einstellen der Amplituden bei wenigstens zwei der drei von den omnidirektionalen Mikrofonen erzeugten Mikrofonsignale in Abhängigkeit der ermittelten Signalpegel vorhanden ist und wobei eine Phasensteuereinrichtung zum Einstellen der Phase des von wenigstens einem omnidirektionalen Mikrofon erzeugten Mikrofonsignals in Abhängigkeit der von den Pegelmesseinrichtungen bei den Richtmikrofonen erster Ordnung ermittelten Signalpegel vorhanden ist.The task is also solved by a directional microphone system with at least a first, a second and a third omnidirectional microphone, two omnidirectional Microphones to a first directional microphone of the first order and a second first-order directional microphone are connected, with level measuring devices for determining the time-averaged signal level that of the omnidirectional Microphones and that of the directional microphones of the first order generated microphone signals are present, one Amplitude control device for setting the amplitudes at at least two of the three from the omnidirectional microphones generated microphone signals depending on the determined Signal level is present and being a phase control device for adjusting the phase of at least one omnidirectional Microphone generated microphone signal depending that of the level measuring devices for directional microphones first order determined signal level is present.
Durch elektrische Verschaltung wenigstens dreier omnidirektionaler Mikrofone können Richtmikrofone mit Richtcharakteristiken zweiter und höherer Ordnung (Richtmikrofone zweiter und höherer Ordnung) gebildet werden. Insbesondere lässt sich durch elektrische Verschaltung zweier omnidirektionaler Mikrofone ein Richtmikrofon erster Ordnung, durch elektrische Verschaltung zweier Richtmikrofone erster Ordnung ein Richtmikrofon zweiter Ordnung usw. aufbauen. Bei der elektrischen Verschaltung wird üblicherweise ein Mikrofonsignal invertiert und zeitlich verzögert und zu einem weiteren Mikrofonsignal gleicher Ordnung addiert.By electrical connection at least three omnidirectional Microphones can be directional microphones with directional characteristics second and higher order (directional microphones second and higher order) are formed. In particular, through electrical connection of two omnidirectional microphones a first order directional microphone, through electrical Interconnection of two first-order directional microphones is a directional microphone second order, etc. With the electrical Interconnection, a microphone signal is usually inverted and delayed and to another microphone signal same order added.
Die Erfindung sieht in einem ersten Verfahrensschritt eine Amplitudenanpassung der von den omnidirektionalen Mikrofonen des Mikrofonsystems erzeugten Mikrofonsignale vor. Zur Amplitudenanpassung wird bei den Mikrofonsignalen jeweils ein Maß der zeitlich gemittelten Schallfeldenergie aus den Mikrofonsignalen gewonnen. Die Mikrofonsignale werden dann derart abgeglichen, dass nach dem Abgleich die zeitlich gemittelte Schallfeldenergie bei allen Mikrofonsignalen zumindest näherungsweise übereinstimmt. Als Maß der zeitlich gemittelten Schallfeldenergie dient vorzugsweise der Signalpegel. Jedoch können auch andere Maße, z.B. der RMS-Wert, herangezogen werden. Zum Abgleich kann eine Steuerung oder Regelung des jeweils aus einem Mikrofonsignal gewonnenen Maßes der zeitlich gemittelten Schallfeldenergie erfolgen. Beispielsweise werden einzelne Mikrofonsignale mit einem Faktor multipliziert oder gefiltert. Weiterhin kann auch die Verstärkung bei den Mikrofonen nachgeschalteten Verstärkern verändert werden. Der erste Verfahrensschritt bzw. das gesamte Verfahren gemäß der Erfindung lässt sich schmalbandig in mehreren Kanälen oder auch breitbandig durchführen.The invention provides a first step Amplitude adjustment of the omnidirectional microphones the microphone system generated before. For amplitude adjustment becomes a measure of the microphone signals the time-averaged sound field energy from the microphone signals won. The microphone signals are then compared in such a way that after the comparison, the time-averaged Sound field energy for all microphone signals at least approximately matches. As a measure of the time-averaged The signal level is preferably used for sound field energy. however other dimensions, e.g. the RMS value. A control or regulation of the respective measure of time obtained from a microphone signal averaged sound field energy. For example individual microphone signals multiplied by a factor or filtered. The amplification of the microphones can also be used downstream amplifiers can be changed. The first Method step or the entire method according to the invention can be narrowband in several channels or also perform broadband.
Der erste Verfahrensschritt bewirkt, dass ab einer bestimmten Stelle in den Signalpfaden der Mikrofone die Amplituden der Mikrofonsignale abgeglichen sind.The first process step causes that from a certain Set the amplitudes of the in the signal paths of the microphones Microphone signals are balanced.
Während bei der Anwendung von Richtmikrofonen erster Ordnung oftmals eine Amplitudenabstimmung der Mikrofone ausreichend ist, muss bei Richtmikrofonen höherer Ordnung die Phasenlage der einzelnen Mikrofone ebenfalls berücksichtigt werden. Dabei ist weniger die absolute Phasenlage der Mikrofonsignale, sondern vielmehr deren relative Phasenverschiebung zueinander von Interesse.While using first order directional microphones often an amplitude adjustment of the microphones is sufficient phase direction must be higher for directional microphones of the individual microphones are also taken into account. there is less the absolute phase of the microphone signals, but rather their relative phase shift to each other of interest.
Zur Ausbildung eines Richtmikrofonsystems zweiter Ordnung sind wenigstens zwei Richtmikrofone erster Ordnung erforderlich. Diese wiederum können durch paarweise Verschaltung wenigstens dreier omnidirektionaler Mikrofone aufgebaut sein. Die Amplituden der drei omnidirektionalen Mikrofone werden, wie oben beschrieben, in einem ersten Verfahrensschritt abgeglichen. In einem zweiten Verfahrensschritt werden die Amplituden der Richtmikrofone erster Ordnung abgeglichen. Auch hierzu wird aus den Mikrofonsignalen der Richtmikrofone erster Ordnung ein Maß der zeitlich gemittelten Schallfeldenergie, z.B. der Signalpegel, gewonnen und abgeglichen. Im Unterschied zu den omnidirektionalen Mikrofonsignalen erfolgt hierbei der Abgleich allerdings nicht durch eine Amplitudenoder Verstärkungseinstellung der Mikrofonsignale der Richtmikrofone erster Ordnung, sondern durch Phasenverschiebung wenigstens eines von einem omnidirektionalen Mikrofon erzeugten Mikrofonsignals. Die Phase dieses Mikrofonsignals wird so lange variiert, bis die Richtmikrofone erster Ordnung in ihrem Amplitudengang möglichst exakt übereinstimmen. Da die omnidirektionalen Mikrofone in ihren Amplituden bereits aufeinander abgestimmt sind, stimmen die Amplituden der Richtmikrofone erster Ordnung nur dann exakt überein, wenn die Phasenverschiebung zwischen jeweils zwei omnidirektionalen Mikrofonen, die zu einem Richtmikrofonsystem erster Ordnung verschaltet sind, übereinstimmen. Dadurch entstehen in ihrem Signalübertragungsverhalten weitgehend symmetrische Richtmikrofone erster Ordnung.For the formation of a second-order directional microphone system at least two first order directional microphones are required. These, in turn, can at least be connected in pairs three omnidirectional microphones. The amplitudes of the three omnidirectional microphones are as described above, compared in a first process step. In a second step, the amplitudes the directional microphones of the first order. Also the directional microphones become the first from the microphone signals Order a measure of the time-averaged sound field energy, e.g. the signal level, obtained and adjusted. The difference to the omnidirectional microphone signals here, however, the adjustment is not by an amplitude or Gain adjustment of the microphone signals of the directional microphones first order, but by phase shift at least one generated by an omnidirectional microphone Microphone signal. The phase of this microphone signal becomes like this varies long until the first order directional microphones in their Match the amplitude response as exactly as possible. Because the omnidirectional The amplitudes of microphones are already on top of each other are tuned, the amplitudes of the directional microphones are correct first order only exactly if the phase shift between two omnidirectional microphones, which interconnects to a first-order directional microphone system are match. This creates in her Signal transmission behavior largely symmetrical directional microphones first order.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass der bei einem Richtmikrofonsystem höherer Ordnung erforderliche Phasenabgleich einzelner Mikrofone auf einen verhältnismäßig einfach zu realisierenden Amplitudenabgleich zurückgeführt wird. Weiterhin kann der Mikrofonabgleich während des normalen Betriebs des Richtmikrofonsystems erfolgen. Darüber hinaus dürfen auch mehrere Signalquellen während des Mikrofonabgleichs vorhanden und beliebig im Raum angeordnet sein.The invention offers the advantage that in a directional microphone system higher order required phase adjustment individual microphones on a relatively easy to implement Amplitude adjustment is fed back. Farther can the microphone balance during normal operation of the Directional microphone system. Beyond that too multiple signal sources available during microphone adjustment and be arranged anywhere in the room.
Das für ein Richtmikrofonsystem zweiter Ordnung beschriebene Verfahren kann analog auch auf Richtmikrofonsysteme höherer Ordnung erweitert werden. Das Verfahren ist ferner nicht auf drei omnidirektionale Mikrofone als Signaleingänge beschränkt. So können auch bei mehr als drei omnidirektionalen Mikrofonen Richtmikrofone erster (und höherer) Ordnung gebildet und abgeglichen werden. Durch die Erfindung erfolgt in der Regel kein absoluter Phasenabgleich, sondern ein relativer Phasenabgleich bei Mikrofonpaaren, die zur Bildung eines Mikrofons der nächsthöheren Ordnung miteinander verschaltet werden. Das Verfahren kann breitbandig oder auch schmalbandig in nur einem Frequenzbereich oder mehreren parallelen Frequenzkanälen ausgeführt werden.That described for a second order directional microphone system The method can be analogous to higher directional microphone systems Order to be expanded. The procedure is also not up three omnidirectional microphones limited as signal inputs. So even with more than three omnidirectional Microphones Directional microphones of the first (and higher) order formed and be matched. The invention is carried out in usually not an absolute phase adjustment, but a relative one Phase adjustment for microphone pairs that form a Microphones of the next higher order are interconnected become. The process can be broadband or narrowband in only one frequency range or several parallel frequency channels be carried out.
Ein in Bezug auf die äußere Geometrie symmetrisch aufgebautes Richtmikrofonsystem erleichtert die Durchführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung. So befinden sich die Schalleintrittsöffnungen der omnidirektionalen Mikrofone vorteilhaft auf einer Geraden, wobei benachbarte Schalleintrittsöffnungen jeweils den gleichen Abstand zueinander aufweisen. Dann müssen z.B. durch die Geometrie bedingte Laufzeitunterschiede der einzelnen Mikrofonsignale zum Mikrofonabgleich nicht herausgerechnet werden. Da bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die zeitlich gemittelte Schallfeldenergie aus den Mikrofonsignalen ermittelt und abgeglichen wird, spielen Laufzeitunterschiede keine Rolle, die beispielsweise dadurch entstehen, dass ein Mikrofon mit einer in Bezug auf eine Signalquelle weiter vorne liegenden Schalleintrittsöffnung ein Schallsignal früher empfängt als ein Mikrofon mit einer weiter hinten liegenden Schalleintrittsöffnung.A symmetrical one with regard to the external geometry Directional microphone system makes it easier to carry out a procedure according to the invention. This is how the sound inlet openings are of the omnidirectional microphones advantageous on a straight line, with adjacent sound inlet openings each have the same distance from each other. Then have to e.g. differences in runtime caused by the geometry of the individual microphone signals for microphone adjustment are not excluded become. Since in the method according to the invention the time-averaged sound field energy from the microphone signals is determined and compared, runtime differences play no role that arise, for example, that a microphone with a related to a signal source a sound signal further ahead receives earlier than a microphone with one further back lying sound inlet opening.
Das Verfahren zum Abgleich des relativen Phasenfehlers zwischen einzelnen Mikrofon-Pärchen lässt sich dahingehend erweitern, dass auch die absolute Phasenlage einzelner Mikrofone bzw. Richtmikrofone mit jeweils gleicher Ordnung angeglichen wird. Dies soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit bei nach dem eingangs beschriebenen Verfahren abgeglichenen Richtmikrofonen erster Ordnung im Folgenden beschrieben werden.The procedure for matching the relative phase error between individual microphone pairs can be expanded to that also the absolute phase position of individual microphones or directional microphones aligned with the same order becomes. This is said to be without limitation to the general public adjusted according to the method described at the beginning First order directional microphones are described below.
Ein erstes sowie ein zweites Richtmikrofon erster Ordnung seien nach dem eingangs beschriebenen Verfahren abgeglichen. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass im rückwärtigen Bereich eines Hörgeräteträgers, also im Bereich zwischen 90° und 270° bezogen auf die Geradeaus-Blickrichtung (0° - Richtung) wenigstens eine Störquelle vorhanden ist, wovon in realen Umgebungssituationen fast immer ausgegangen werden kann. Dann wird die Phase in dem Mikrofonsignal eines omnidirektionalen Mikrofons des ersten Richtmikrofons in einem eingeschränkten Wertebereich so verändert, dass sich die Amplitude des Mikrofonsignals des ersten Richtmikrofons erster Ordnung gegenüber der Amplitude des Mikrofonsignals des zweiten Richtmikrofons erster Ordnung verringert. Der eingeschränkte Wertebereich der Phasenverschiebung ist dabei so festgelegt, dass der Einschnitt der Empfindlichkeit des Richtmikrofons (Notch) durch die Phasenverschiebung in dem rückwärtigen Bereich zwischen 90° und 270° verbleibt. Vorzugsweise wird die Phase so eingestellt, dass die Amplitude des Mikrofonsystems des ersten Richtmikrofons erster Ordnung ein Minimum im Vergleich zu der Amplitude des Mikrofonsignals des zweiten Richtmikrofons erster Ordnung aufweist. Physikalisch bedeutet dies, dass dann der Notch bei dem ersten Richtmikrofonsystem so eingestellt ist, dass ein Störsignal (bzw. Störsignale) aus dem rückwärtigen Bereich bestmöglich unterdrückt wird. Nachfolgend werden die beiden Richtmikrofone erster Ordnung wieder abgeglichen, indem auch bei dem zweiten Richtmikrofon erster Ordnung eine Phasenverschiebung in dem Mikrofonsignal eines omnidirektionalen Mikrofons des zweiten Richtmikrofons erster Ordnung derart eingestellt wird, dass die beiden Richtmikrofone erster Ordnung wieder abgeglichen sind.A first and a second directional microphone of the first order be compared according to the procedure described above. It is also assumed that in the rear area a hearing aid wearer, ie in the range between 90 ° and 270 ° related to the straight line of sight (0 ° direction) there is at least one source of interference, of which in real Ambient situations can almost always be assumed. Then the phase in the microphone signal of an omnidirectional Microphones of the first directional microphone in a restricted Value range changed so that the amplitude the microphone signal of the first directional microphone of the first order versus the amplitude of the microphone signal of the second Directional microphones of the first order reduced. The restricted The range of values for the phase shift is defined in such a way that the cut in the sensitivity of the directional microphone (Notch) due to the phase shift in the rear area remains between 90 ° and 270 °. Preferably the Phase set so that the amplitude of the microphone system of the first directional microphone of the first order a minimum in comparison to the amplitude of the second microphone signal Directional microphones of the first order. Physically means this is that the notch in the first directional microphone system is set so that an interference signal (or interference signals) from the rear area is suppressed as best as possible. Below are the two first order directional microphones adjusted again by using the second directional microphone first order a phase shift in the microphone signal of an omnidirectional microphone of the second directional microphone first order is set such that the two Directional microphones of the first order are adjusted again.
Die oben beschriebene Vorgehensweise kann auch dahingehend abgewandelt werden, dass die Phase in dem Mikrofonsignal eines omnidirektionalen Mikrofons des ersten Richtmikrofons lediglich einen kleinen Schritt in der Richtung verändert wird, dass sich die Amplitude des ersten Richtmikrofons erster Ordnung gegenüber der Amplitude des zweiten Richtmikrofons erster Ordnung verringert. Die Schrittweite kann zum Beispiel so eingestellt werden, dass mit jedem Schritt eine Verschiebung des Notches um 2° erfolgt. Anschließend werden die beiden Richtmikrofone erster Ordnung wieder wie oben beschrieben abgeglichen. Dieses Vorgehen wird so lange wiederholt, bis sich die Amplitude in dem Mikrofonsignal des ersten Richtmikrofons erster Ordnung gegenüber der Amplitude des Mikrofonsignals des zweiten Richtmikrofons erster Ordnung nur noch unwesentlich verringern lässt. Beide Richtmikrofone sind dann optimal auf das Störsignal bzw. die Störsignale ausgerichtet.The procedure described above can also do this be modified that the phase in the microphone signal one omnidirectional microphone of the first directional microphone only a little step in the direction is changed that the amplitude of the first directional microphone of the first order compared to the amplitude of the second directional microphone first Order reduced. The step size can be like this, for example be adjusted that with every step a shift des Notches by 2 °. Then the two Directional microphones of the first order again adjusted as described above. This procedure is repeated until the amplitude in the microphone signal of the first directional microphone first order compared to the amplitude of the microphone signal of the second directional microphone of the first order is only insignificant can be reduced. Both directional microphones are then optimal aligned to the interference signal or the interference signals.
Diese Vorgehensweise führt zu einem Abgleich der absoluten Phasenlage der omnidirektionalen Mikrofone. Auch dieser Phasenabgleich ist vorteilhaft auf einen verhältnismäßig einfach zu realisierenden Amplitudenabgleich zurückgeführt.This procedure leads to a comparison of the absolute Phase position of the omnidirectional microphones. This phase adjustment too is advantageous to a relatively simple returned to the amplitude adjustment to be realized.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen:
- Figur 1
- ein Richtmikrofonsystem zweiter Ordnung nach dem Stand der Technik,
Figur 2- ein Richtmikrofonsystem gemäß der Erfindung und
- Figur 3
- ein hinter dem Ohr tragbares Hörhilfegerät mit einem Richtmikrofonsystem gemäß der Erfindung.
- Figure 1
- a second-order directional microphone system according to the prior art,
- Figure 2
- a directional microphone system according to the invention and
- Figure 3
- a behind the ear portable hearing aid with a directional microphone system according to the invention.
Figur 1 zeigt ein aus drei omnidirektionalen Mikrofonen 1, 2
und 3 aufgebautes Richtmikrofonsystem mit Richtcharakteristik
zweiter Ordnung (Richtmikrofonsystem zweiter Ordnung). Die
beiden omnidirektionalen Mikrofone 1 und 2 bilden ein erstes
Richtmikrofon erster Ordnung. Hierbei wird das aus dem omnidirektionalen
Mikrofon 2 hervorgehende Mikrofonsignal in einem
Verzögerungselement 4 verzögert und in einem Inverter 5
invertiert, bevor es durch den Summierer 8 zu dem Mikrofonsignal
des omnidirektionalen Mikrofons 1 addiert wird. Ebenso
wird auch das Mikrofonsignal des omnidirektionalen Mikrofons
3 in einem Verzögerungselement 6 verzögert, in einem Inverter
7 invertiert und in einem Summierer 9 zu dem Mikrofonsignal
des omnidirektionalen Mikrofons 2 addiert. Wie bei den omnidirektionalen
Mikrofonen 2 und 3 wird anschließend auch das
Mikrofonsignal des aus den beiden omnidirektionalen Mikrofonen
2 und 3 gebildeten zweiten Richtmikrofons erster Ordnung
in einem Verzögerungselement 10 verzögert, in einem Inverter
11 invertiert und schließlich in einem Summierer 12 zu dem
Mikrofonsignal des aus dem ersten und dem zweiten omnidirektionalen
Mikrofon gebildeten ersten Richtmikrofon erster Ordnung
addiert. Bei dem so gebildeten Richtmikrofonsystem zweiter
Ordnung lässt sich die genaue Ausprägung der Richtcharakteristik,
die in einem Richtdiagramm veranschaulicht werden
kann, durch unterschiedliche Einstellungen der Signalverzögerungen
in den Verzögerungselementen 4, 6 und 10 variieren.FIG. 1 shows one of three
Ebenso wie Figur 1 zeigt auch Figur 2 ein Richtmikrofonsystem
zweiter Ordnung, das aus lediglich drei omnidirektionalen
Mikrofonen 21, 22 und 23 aufgebaut ist und dadurch insbesondere
den beengten Platzverhältnissen für die Anwendung in einem
Hörhilfegerät Rechnung trägt. Aus dem Mikrofonpaar 21, 22
wird durch Verzögerung des von dem omnidirektionalen Mikrofon
22 erzeugten Mikrofonsignals und Invertierung in einer Verzögerungs-
und Invertereinheit 24 und anschließende Summation
zu dem von dem omnidirektionalen Mikrofon 21 erzeugten Mikrofonsignal
in dem Summierer 25 ein erstes Richtmikrofon erster
Ordnung gebildet. Ebenso bildet auch das Mikrofonpaar 22, 23
durch Verzögerung und Invertierung des von dem omnidirektionalen
Mikrofon 23 erzeugten Mikrofonsignals in der Verzögerungs-
und Invertereinheit 26 und anschließende Addition des
von dem omnidirektionalen Mikrofon 22 erzeugten Mikrofonsignals
in dem Summierer 27 ein zweites Richtmikrofon erster
Ordnung. Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
sind die Signalverzögerungen in den Verzögerungs- und Invertereinheiten
24 und 26 zunächst gleich eingestellt. In einem
ersten Verfahrensschritt des Verfahrens gemäß der Erfindung
werden zunächst die Amplituden der von den drei omnidirektionalen
Mikrofonen 21, 22 und 23 erzeugten Mikrofonsignale abgeglichen.
Hierzu werden in den Pegelmesseinrichtungen 28, 29
und 30 zunächst die zeitlich gemittelten Signalpegel aus den
Mikrofonsignalen gewonnen. Die gemessenen Signalpegel sind
einer Amplitudensteuereinrichtung 31 zugeführt. Diese steuert
in wenigstens zwei der drei Mikrofonsignalpfade vorhandene
Multiplikatoren 32 und 33, so dass Abweichungen der aus den
Mikrofonsignalen ermittelten zeitlich gemittelten Signalpegel
ausgeglichen werden. Dadurch ist der Amplitudengang der drei
omnidirektionalen Mikrofone 21, 22 und 23 angeglichen. Nachfolgend
werden auch die zeitlich gemittelten Signalpegel der
von den beiden Richtmikrofonen erster Ordnung erzeugten Mikrofonsignale
durch Pegelmesseinrichtungen 34 und 35 gewonnen.
Diese Signalpegel sind einer Steuereinheit 36 zugeführt. Die
Steuereinheit 36 steuert ein Phasenkompensationsfilter 38,
durch das eine Phasenverschiebung in dem von dem omnidirektionalen
Mikrofon 22 erzeugten Mikrofonsignal derart eingestellt
wird, dass von den beiden Pegelmesseinrichtungen 34
und 35 die gleichen zeitlich gemittelten Signalpegel gemessen
werden. Dies bedeutet, dass der in den beiden Mikrofonpaaren
vorliegende Phasenfehler gleich groß wird (relativer Phasenabgleich).
Durch das gleiche Signalübertragungsverhalten sind
die beiden Mikrofonpaare daher bestens zur Bildung eines
Richtmikrofons zweiter Ordnung geeignet. Hierzu kann das von
dem zweiten Richtmikrofon erster Ordnung erzeugte Mikrofonsignal
in der Verzögerungs- und Invertereinheit 39 verzögert
und in dem Summierer 40 zu dem Mikrofonsignal des ersten
Richtmikrofons erster Ordnung addiert werden.Like FIG. 1, FIG. 2 also shows a directional microphone system
second order, which consists of only three
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass der Phasenabgleich der Mikrofone auf einen einfach zu realisierenden Amplitudenabgleich zurückgeführt wurde. Der Abgleich kann unter realen Umgebungsbedingungen erfolgen, wobei beliebig viele Schallquellen vorhanden sein dürfen.The invention offers the advantage that the phase adjustment of the Microphones on an easy to implement amplitude adjustment was returned. The comparison can be under real Ambient conditions take place, with any number of sound sources may be present.
Eine Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht
vor, dass im Anschluss an den bislang durchgeführten Mikrofonabgleich
die Phase des von dem omnidirektionalen Mikrofon
21 erzeugten Mikrofonsignals durch Steuerung der Phasenkompensationseinheit
37 durch die Steuereinheit 36 derart eingestellt
wird, dass sich bei dem durch die Pegelmesseinrichtungen
34 und 35 gemessenen Signalpegel der Richtmikrofone erster
Ordnung der Signalpegel des ersten Richtmikrofons gegenüber
dem Signalpegel des zweiten Richtmikrofons verringert. A continuation of the inventive method sees
before that after the microphone adjustment carried out so far
the phase of that of the
Physikalisch kommt diese Verringerung dadurch zustande, dass
der Notch des ersten Richtmikrofons erster Ordnung, das
heißt, der Einschnitt in der Richtcharakteristik, der die
Richtung der geringsten Empfindlichkeit zeigt, besser auf den
oder die in der jeweiligen Umgebungssituation vorhandenen
Störer ausgerichtet ist. Die Phasenvariation ist dabei auf
einen Wertebereich beschränkt, so dass auch der Notch nur in
einem bestimmten Winkelbereich eingestellt werden kann, z.B.
zwichen 90° und 270° bezogen auf die Geradeaus-Blickrichtung
eines Hörgeräteträgers (0°-Richtung). Anschließend wird die
Phasenkompensationseinheit 38 so eingestellt, dass die Signalpegel
der Mikrofonsignale der Richtmikrofone erster Ordnung
wieder möglichst genau übereinstimmen, d.h., das zweite
Richtmikrofon erster Ordnung wird wieder an das erste Richtmikrofon
erster Ordnung angepasst.Physically, this reduction is due to the fact that
the notch of the first directional microphone of the first order, that
means the incision in the directional characteristic that the
Direction of least sensitivity shows better on the
or those that exist in the respective environmental situation
Is targeted. The phase variation is on
limited a range of values so that the notch only in
a certain angular range can be set, e.g.
between 90 ° and 270 ° related to the straight line of sight
a hearing aid wearer (0 ° direction). Then the
Die zuletzt beschriebene Vorgehensweise kann zum Mikrofonabgleich einmal durchlaufen werden, wobei die Phasenverschiebung in dem vorgegebenen Wertebereich so eingestellt wird, dass der Signalpegel des ersten Richtmikrofons gegenüber dem Signalpegel des zweiten Richtmikrofons minimal wird. Das erste Richtmikrofon ist dann optimal an die Störsignale in der speziellen Umgebungssituation angepasst und das zweite Mikrofon wird anschließend entsprechend nachgeführt. Nachteilig dabei ist allerdings der zusätzliche Aufwand, der betrieben werden muss, um das Minimum festzustellen. Daher sieht eine alternative Ausführungsform vor, dass der Notch des ersten Richtmikrofons erster Ordnung schrittweise in kleinen Schritte, z.B. 2°, in der Richtung gedreht wird, in der sich eine Verringerung des Signalpegels gegenüber dem Signalpegel des Mikrofonsignals des zweiten Richtmikrofons erster Ordnung ergibt. Anschließend werden die beiden Richtmikrofone erster Ordnung wieder wie eingangs beschrieben abgeglichen. Diese Vorgehensweise wird so lange wiederholt, bis allenfalls noch eine geringe Verringerung des Signalpegels des Mikrofonsignals des ersten Richtmikrofons erster Ordnung erreicht werden kann. The procedure described last can be used to adjust the microphone be run through once, the phase shift is set in the specified range of values so that the signal level of the first directional microphone compared to the Signal level of the second directional microphone is minimal. The first Directional microphone is then optimal to the interference signals in the adapted to the special environmental situation and the second microphone is then updated accordingly. adversely however, this is the additional effort that is involved to determine the minimum. Therefore one sees alternative embodiment before that the notch of the first Directional microphones of first order gradually in small steps, e.g. 2 °, is rotated in the direction in which one Reduction of the signal level compared to the signal level of the Microphone signal of the second directional microphone of the first order results. Then the two directional microphones become first Aligned again as described at the beginning. This The procedure is repeated until at most a slight reduction in the signal level of the microphone signal of the first directional microphone of the first order can.
Insgesamt stellt dieser kontinuierlich ablaufende zyklische Algorithmus einen dreistufigen Regelkreis dar, mit dessen Hilfe die drei omnidirektionalen Mikrofone nach Betrag und Phase abgeglichen werden können. Es kann eine gleichförmige kleine Schrittweite oder auch eine adaptive Schrittweite verwendet werden. Die Realisierung der Phasenkompensationseinheiten kann beispielsweise durch Laufzeitglieder oder digitale Filter erfolgen. Mittels digitaler Filter lässt sich eine breitbandige oder auch für verschiedene Frequenzbereiche unterschiedliche Phasenkompensation erreichen.Overall, this represents a continuously running cyclical Algorithm represents a three-stage control loop, with the Help the three omnidirectional microphones by amount and Phase can be compared. It can be a uniform one small step size or an adaptive step size used become. Realization of the phase compensation units can for example by term elements or digital Filters are done. A digital filter can be used broadband or different for different frequency ranges Achieve phase compensation.
Vorzugsweise wird der zuletzt beschriebene absolute Phasenabgleich der Mikrofone nur dann durchgeführt, wenn die Signalpegel in der augenblicklichen Umgebungssituation einen bestimmten Schwellenwert überschreiten. Dann kann in der Regel davon ausgegangen werden, dass auch Störsignale vorhanden sind. Dies stellt jedoch keinen Nachteil dar, da in Umgebungssituationen mit nur sehr geringen Signalpegeln eine Richtwirkung und dadurch erlangte Störgeräuschbefreiung ohnehin nur von untergeordneter Bedeutung sind.The last described absolute phase adjustment is preferred of the microphones only performed when the signal level a certain one in the current environmental situation Exceed threshold. Then usually assume that interference signals are also present are. However, this is not a disadvantage, since in environmental situations with only very low signal levels Directionality and thereby achieved noise reduction anyway are only of minor importance.
Das für das Ausführungsbeispiel eines aus drei omnidirektionalen Mikrofonen gebildeten Richtmikrofonsystems zweiter Ordnung kann analog auch auf Richtmikrofonsysteme mit mehr als drei omnidirektionalen Mikrofonen und höherer als zweiter Ordnung übertragen werden.That for the embodiment one of three omnidirectional Microphones formed second-order directional microphone system can also be used on directional microphone systems with more than three omnidirectional microphones and higher than second Order are transferred.
Figur 3 zeigt ein hinter dem Ohr tragbares Hörhilfegerät 50
mit einem Richtmikrofonsystem gemäß der Erfindung. Das Hörhilfegerät
50 umfasst eine Batteriekammer 51 zur Anordnung
einer Batterie 52 zur Spannungsversorgung des Hörhilfegerätes
50, eine Signalverarbeitungselektronik 53 und einen MTO-Schalter
54 zum Ausschalten des Hörhilfegerätes 50 (Schaltstellung
0) sowie zum Ein- und Umschalten des Empfangs zwischen
dem Richtmikrofonsystem (Schaltstellung M) und einer
Telefonspule (Schaltstellung T). FIG. 3 shows a hearing aid device 50 that can be worn behind the ear
with a directional microphone system according to the invention. The hearing aid
50 includes a
Das Richtmikrofonsystem des Hörhilfegerätes 50 umfasst drei
omnidirektionale Mikrofone 55, 56 und 57, denen jeweils eine
Schalleintrittsöffnung 58, 59 bzw. 60 zugeordnet ist. Die
Schalleintrittsöffnungen 58-60 sind im Ausführungsbeispiel
seitlich an dem Hörhilfegerät 50 angeordnet. Sie liegen zumindest
näherungsweise auf einer Geraden 61 und weisen in etwa
gleichen Abstand zueinander auf. Anders als in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel könnten die Schalleintrittsöffnungen
58-60 auch - wie bei hinter dem Ohr tragbaren Hörhilfegeräten
üblich - an der Gehäuseoberseite angeordnet sein.The directional microphone system of the hearing aid device 50 comprises three
Gemäß der Erfindung kann bei dem hinter dem Ohr tragbaren Hörhilfegerät 50 der Mikrofonabgleich bei getragenem Hörhilfegerät in realen Umgebungsbedingungen erfolgen. Hierdurch werden insbesondere Verschmutzungs- sowie Alterungserscheinungen der Mikrofone 55-57 bei dem Hörhilfegerät 50 ausgeglichen.According to the invention can be worn behind the ear Hearing aid device 50 the microphone adjustment when the hearing aid device is worn take place in real environmental conditions. hereby are especially signs of pollution and aging the microphones 55-57 in the hearing aid 50 compensated.
Zum Tragen des Hörhilfegerätes 50 hinter dem Ohr ist das Hörhilfegerät
50 in bekannter Weise mit einem Tragehaken 62 versehen.
Ein dem Hörhilfegerät 50 zugeführtes akustisches Eingangssignal
wird in den Mikrofonen 55-57 in elektrische Eingangssignale
umgewandelt, in der Signalverarbeitungselektronik
53 verarbeitet und schließlich in einem Hörer 63 in ein
akustisches Signal zurückverwandelt und durch den Tragehaken
62 und einem damit verbundenen Schallschlauch (nicht dargestellt)
dem Gehör des Hörgeräteträgers zugeführt.The hearing aid is for wearing the hearing aid 50 behind the ear
50 provided in a known manner with a carrying
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