| Dokumentenidentifikation |
DE102005009892B3 26.10.2006 |
| Titel |
Messverfahren sowie Messanordnung für adaptive Richtmikrofone |
| Anmelder |
Siemens Audiologische Technik GmbH, 91058 Erlangen, DE |
| Erfinder |
Hamacher, Volkmar, 91077 Neunkirchen, DE; Puder, Henning, Dr., 91052 Erlangen, DE |
| Vertreter |
Berg, P., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 80339 München |
| DE-Anmeldedatum |
01.03.2005 |
| DE-Aktenzeichen |
102005009892 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
26.10.2006 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
26.10.2006 |
| IPC-Hauptklasse |
H04R 29/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
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| IPC-Nebenklasse |
H04R 25/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
G01H 17/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
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| Zusammenfassung |
Das Adaptionsvermögen eines adaptiven Richtmikrofons (1) soll auf einfache Weise bestimmt werden. Hierfür werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei denen das adaptive Richtmikrofon (1) gleichzeitig aus unterschiedlichen Richtungen von mehreren Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) beschallt wird, wobei die Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) zueinander orthogonale Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) abgeben. Dadurch können die Signalanteile der Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) aus dem von dem Richtmikrofon (1) abgegebenen Mikrofonsignal (y(k)) separiert und die frequenz- und richtungsabhängigen Dämpfungen für die einzelnen Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) bestimmt werden.
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| Beschreibung[de] |
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Adaptive Richtmikrofone sind Mikrofone, die in der Lage sind, sich
während des laufenden Betriebs an unterschiedliche Umgebungssituationen anzupassen.
Dabei wird zumeist das Ziel verfolgt, von einer Nutzschallquelle abgegebenen Nutzschall
möglichst gut zu empfangen und weiterzuleiten, während der von einer oder
mehreren Störschallquellen ausgehende Störschall in dem von dem adaptiven
Richtmikrofon abgegebenen Ausgangssignal möglichst gut gedämpft werden
soll.
Aus der WO 00/19770 A1 ist ein Hörgerät mit einem adaptiven
Richtmikrofon bekannt, bei dem die richtungsabhängige Verstärkung/Dämpfung
entsprechend dem Ergebnis einer Signalanalyse variiert werden kann.
Die Messung des Adaptionsvermögens adaptiver Richtmikrofone ist
schwierig und kompliziert, da zur Bestimmung der Dämpfung verschiedener Störquellen
diese zur Messung nicht einzeln aktiv sein können, sondern alle gleichzeitig
aktiv sein müssen. Sonst würde sich das adaptive Richtmikrofon jeweils
nach der einen gerade aktiven Störquelle ausrichten.
Bisher wurde dieses Problem zumeist so gelöst, dass Hersteller
ihre Eigenentwicklung getestet haben, indem sie für eine gegebene Situation
das Richtmikrofon adaptieren ließen, die Adaption dann „eingefroren"
haben und anschließend die Möglichkeit nutzten, das nun statische Richtmikrofon
mit einer rotierbaren Quelle zu vermessen und deren winkelabhängige Dämpfung
zu bestimmen. Dies ist allerdings nur möglich, wenn man Zugriff auf den Richtmikrofon-Algorithmus
hat. Für Benchmark-Test werden bisher hauptsächlich Sprachverständlichkeitstests
mit Probanden durchgeführt, die sehr aufwändig sind.
Aus der DE 199 27 278 C1
ist eine Messanordnung bekannt, mit der ein Hörgerät, das ein Richtmikrofon
aufweist, gleichzeitig aus unterschiedlichen Richtungen beschallt werden kann. Das
Ausgangssignal des Richtmikrofons ist einer Mess- und Auswerteeinheit zugeführt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine
Messanordnung anzugeben, mittels derer die Messung des Adaptionsvermögens adaptiver
Richtmikrofone erleichtert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1
sowie eine Messanordnung gemäß Anspruch 7 gelöst.
Durch die Erfindung wird es möglich, das Adaptionsvermögen
eines adaptiven Richtmikrofons in verhältnismäßig einfacher Weise
und unter wirklichkeitsnahen Bedingungen zu testen. So können unterschiedliche
adaptive Richtmikrofone miteinander verglichen werden. Weiterhin lassen sich Parameteränderungen
bei einem adaptiven Richtmikrofon umgehend hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das
Adaptionsvermögen überprüfen.
Die Erfindung baut auf der Möglichkeit auf, Schallsignale zu
erzeugen und gleichzeitig von mehreren Schallquellen abzugeben, die sehr verschieden,
das heißt unähnlich zueinander sind. Diese Schallsignale werden dann von
dem Richtmikrofon erfasst, welches ein Ausgangssignal liefert. Eine Auswerteeinheit
liefert dann die Signalanteile der von den einzelnen Schallquellen stammenden Schallsignale
aus dem Ausgangssignal des adaptiven Richtmikrofons. Daraus lässt sich die
frequenz- und richtungsabhängige Dämpfung für jedes der Schallsignale
ermitteln.
Zur gleichzeitigen Messung der Dämpfung mehrerer Schallsignale
aus verschiedenen Richtungen sind die verwendeten Schallsignale vorzugsweise zumindest
weitgehend orthogonal zueinander. Bei orthogonalen Signalen, deren Generierung dem
Fachmann bekannt ist, sind die erwünschten Erfordernisse für die Schallsignale
realisiert: Die Schallsignale sind unabhängig voneinander, sie lassen sich
aus einem gemeinsamen Mikrofonsignal wieder separieren und sie können einen
breiten Frequenzbereich abdecken, so dass auch in schmalen Frequenzbändern
Signalanteile eines jeden Schallsignals vorhanden sind.
Die Schallsignale mit den genannten Erfordernissen lassen sich entweder
direkt mittels geeigneter Signalgeneratoren generieren, beispielsweise als „pseudo
noise" – Sequenzen, oder aber mittels komplementärer Filter aus einem
Schallsignal erzeugen.
Zur Messung eines adaptiven Richtmikrofons für ein Hörgerät
sollten die Schallquellen den von einem Hörgerät übertragenen Frequenzbereich,
typisch zwischen 10 Hz und 10 kHz, zumindest weitgehend abdecken. Darüber hinaus
sollten bei einer parallelen Signalverarbeitung in dem betreffenden Hörgerät
in mehreren Frequenzbändern in jedem Frequenzband mehrere Signalfrequenzen
der von den Schallquellen ausgehenden Schallsignale liegen. Nur so lässt sich
ein umfassender Funktionstest für das adaptive Richtmikrofon gewährleisten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Dabei zeigen:
1 Eine Messanordnung zur Beschallung eines adaptiven
Richtmikrofons,
2 ein Äquivalentes System und
3 eine Messanordnung für zwei Schallquellen im
Blockschaltbild.
1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
zur Messung des Adaptionsvermögens eines adaptiven Richtmikrofons
1. Dieses befindet sich an einem Ohr eines Probanden 2 und wird
aus unterschiedlichen Richtungen von den Schallquellen Q1-Q4 beschallt. Im Ausführungsbeispiel
sind dies die Geradeaus-Blickrichtung (0°), die 90°-Richtung, die 120°-Richtung
und die 180°-Richtung. Die Schallquellen Q1-Q4 in den genannten Positionen
liefern die Schallsignale x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k). Das adaptive Richtmikrofon
1 empfängt die Schallsignale und liefert das Ausgangssignal y(k).
Gewöhnlich handelt es sich bei der Schallquelle Q1 in 0°-Richtung
um die Nutzschallquelle. Das von dieser Schallquelle Q1 ausgehende Schallsignal
X1(k) ist demnach das Nutzschallsignal. Dann handelt es sich bei den drei anderen
Schallquellen Q2 bis Q4 um Störschallquellen, deren Schallsignale x2(k) bis
x4(k) in dem Ausgangssignal y(k) des adaptiven Richtmikrofons 1 gegenüber
dem Nutzschallsignal möglichst gut unterdrückt sein sollen.
Zwar wird in der Praxis die Nutzschallquelle – wie oben beschrieben
– gewöhnlich in 0°-Richtung zu dem adaptiven Richtmikrofon angeordnet
werden, die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Spezialfall beschränkt. Prinzipiell
kann eine Nutzschallquelle in beliebiger Richtung zu dem adaptiven Richtmikrofon
1 angeordnet sein. Ebenso verhält es sich mit der oder den Störschallquellen,
die vorzugsweise ebenfalls in beliebigen Richtungen zu dem adaptiven Richtmikrofon
1 positioniert werden können.
2 zeigt schematisch ein äquivalentes System zu
der in 1 dargestellten Messanordnung. Als Eingangsgrößen
in das System liegen die Schallsignale x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) vor. Diese
werden mit den Übertragungsfunktionen H1, H2, H3 und H4 von dem adaptiven Richtmikrofon
1 übertragen, woraus nach Addition der resultierenden Signale schließlich
das Ausgangssignal y(k) hervorgeht. Ziel ist es, die Übertragungsfunktionen
H1-H4 und damit die individuellen frequenzabhängigen Dämpfungen zu bestimmen.
Die Messung wird vorzugsweise mit zumindest nahezu orthogonalen „pseudo
noise" – Sequenzen als Schallsignale x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) durchgeführt.
Ein Fehler, der durch die nicht vollständige Orthogonalität der Schallsignale
entsteht, wird gesondert herausgerechnet. Die Dämpfungen H1, H2, H3 und H4
werden schließlich durch Kreuzkorrelation des Ausgangssignals y(k) mit den
Schallsignalen x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) bestimmt.
Alternativ kann die Messung auch mit Schallsignalen x1(k), x2(k),
x3(k) und x4(k) durchgeführt werden, die mit komplementären Kammfiltern
gefiltert wurden. Durch die Kammfilterung regt jede Quelle unterschiedliche Frequenzkomponenten
des feinmaschig aufgeteilten Frequenzspektrums an. Für Komponenten, die die
Schallquellen anregen, kann ihre Dämpfung durch das adaptive Richtmikrofon
bestimmt werden. Die Dämpfung über das gesamte Spektrum kann denn extrapoliert
werden.
3 zeigt eine Messanordnung für 2 Schallquellen
für die Messung mit komplementären Kammfiltern im Blockdiagramm. Dabei
wird ein Anregungssignal AS zwei Kammfiltern KF1 und KF2 zugeführt, um die
Schallsignale x1(k) und x2(k) zu erzeugen. Wie aus den Diagrammen D1 und D2 ersichtlich
ist, decken die Schallsignale x1(k) und x2(k) ein breites Frequenzspektrum ab, wobei
bei jeder Frequenz zumindest im Wesentlichen immer nur eines der beiden Signale
einen hohen Signalpegel aufweist. Die beiden Schallsignale x1(k) und x2(k) sind
zumindest näherungsweise orthogonal. Sie werden von einem adaptiven Richtmikrofon
1 gemäß 1 unterschiedlich übertragen,
dargestellt durch die Übertragungsfunktionen H1 und H2. Am Ausgang des adaptiven
Richtmikrofons liegt das Summensignal y(k) an, ersichtlich aus dem Diagramm D3 in
3. Auch dieses Mikrofon-Ausgangssignal y(k) wird mittels
zweier komplementärer Kammfilter KF1 und KF2 aufgespaltet, so dass aus dem
Mikrofon-Ausgangssignal y(k) die Signalanteile der beiden Schallsignale x1(k) und
x2(k) in dem Mikrofon-Ausgangssignal y(k) sichtbar werden. Die Diagramme D4 und
D5 zeigen die Übertragungskennlinien für die beiden Schallsignale x1(k)
bzw. x2(k). Dabei weist das aus dem Schallsignal x2(k) hervorgehende Signal über
weite Teile des betrachteten Frequenzbereiches eine stärkere Dämpfung
auf als das aus dem Schallsignal x1(k) hervorgehende Signal. x2(k) wird somit durch
das adaptive Richtmikrofon stärker gedämpft als x1(k).
Aus den resultierenden, in den Diagrammen D4 und D5 dargestellten
Übertragungskennlinien können auch die Übertragungsfunktionen H1
und H2 und damit die Dämpfung für die jeweilige Signalquelle bestimmt
werden.
Selbstverständlich lässt sich das gezeigte Prinzip
prinzipiell auf beliebig viele Schallquellen erweitern.
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| Anspruch[de] |
Verfahren zur Messung des Adaptionsvermögens eines adaptiven Richtmikrofons
(1), das aus wenigstens zwei Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) gleichzeitig
beschallt wird und ein Ausgangssignal (y(k)) liefert,
– wobei die Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) unterschiedliche Schallsignale
(x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) abgeben, derart, dass die in dem Ausgangssignal (y(k))
enthaltenen Signalanteile der von den Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) abgegebenen
Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) trennbar sind,
– wobei die Signalanteile getrennt werden,
– wobei aus den getrennten Signalanteilen die frequenz- und richtungsabhängige
Dämpfung für das jeweilige Schallsignal (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) bestimmt
wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die von den Schallquellen (Q1, Q2,
Q3, Q4) abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) zumindest näherungsweise
orthogonal zueinander sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die von den Schallquellen (Q1,
Q2, Q3, Q4) abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) durch Filterung
eines Anregungssignals (AS) mit komplementären Kammfiltern (KF1, KF2) erzeugt
werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die von den Schallquellen (Q1,
Q2, Q3, Q4) abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) von wenigstens
einem Signalgenerator derart generiert werden, dass ihre Kreuzkorrelationsfunktion
wenigstens im Wesentlichen Null ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das adaptive
Richtmikrofon (1) von einer ersten Schallquelle (Q1) aus der 0°-Richtung
beschallt wird und von einer zweiten Schallquelle (Q2) aus der 90°-Richtung
beschallt wird und von einer dritten Schallquelle (Q3) aus der 120°-Richtung
beschallt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das adaptive Richtmikrofon (1)
von einer vierten Schallquelle (Q4) aus der 180°-Richtung beschallt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 6 mit wenigstens zwei Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4), mittels derer ein adaptives
Richtmikrofon (1) gleichzeitig aus unterschiedlichen Richtungen beschallbar
ist, Mitteln zum Erzeugen von Schallsignalen (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) für
die Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4), wobei die Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k),
x4(k)) unähnlich zueinander sind, sowie mit Mitteln zum Aufnehmen und Auswerten
des von dem adaptiven Richtmikrofon (1) erzeugten Ausgangssignals (y(k)),
die derart ausgebildet sind, dass die in dem Ausgangssignal (y(k)) enthaltenen Signalanteile
der von den Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k),
x3(k), x4(k)) getrennt werden und aus den getrennten Signalanteilen die frequenz-
und richtungsabhängige Dämpfung für das jeweilige Schallsignal (x1(k),
x2(k), x3(k), x4(k)) bestimmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, die derart ausgebildet ist, dass das adaptive
Richtmikrofon (1) gleichzeitig aus der 0°-Richtung, der 90°-Richtung
und der 120°-Richtung beschallbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, die derart ausgebildet ist, dass das adaptive
Richtmikrofon (1) zusätzlich gleichzeitig auch aus der 180°-Richtung
beschallbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die von den
Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) gleichzeitig abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k),
x3(k), x4(k)) orthogonal zueinander sind.
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