DE102006025403B3 - Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems - Google Patents

Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems Download PDF

Info

Publication number
DE102006025403B3
DE102006025403B3 DE200610025403 DE102006025403A DE102006025403B3 DE 102006025403 B3 DE102006025403 B3 DE 102006025403B3 DE 200610025403 DE200610025403 DE 200610025403 DE 102006025403 A DE102006025403 A DE 102006025403A DE 102006025403 B3 DE102006025403 B3 DE 102006025403B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
modulation
signal
signal processing
processing system
difference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200610025403
Other languages
English (en)
Inventor
Josef Chalupper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audioligische Technik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Audioligische Technik GmbH filed Critical Siemens Audioligische Technik GmbH
Priority to DE200610025403 priority Critical patent/DE102006025403B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006025403B3 publication Critical patent/DE102006025403B3/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00Monitoring arrangements; Testing arrangements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

Es soll ein Analyseverfahren bereitgestellt werden, um die Klangqualität eines Audiogeräts und insbesondere eines Hörgeräts objektiv beurteilen zu können. Hierzu ist vorgesehen, ein Originalsignal aufzunehmen und daraus ein erstes Modulationsspektrum (mo) zu gewinnen. Das Originalsignal wird außerdem in einem nichtlinearen Signalverarbeitungssystem, z. B. einem Kompressionssystem, verarbeitet und aus dem verarbeiteten Signal wird ein zweites Modulationsspektrum (mk) gewonnen. Aus den Wechselanteilen, z. B. den Harmonischen (h1, h2), der Differenz der beiden Modulationsspektren (mo, mk) wird ein Qualitätswert über die Signalverarbeitung des nichtlinearen Signalverarbeitungssystems gewonnen. Damit lässt sich beispielsweise die Klangqualität eines Hörgeräts beurteilen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems eines Audiogeräts. Insbesondere ist das Signalverarbeitungssystem Teil einer Hörvorrichtung wie beispielsweise eines Hörgeräts, eines Headsets oder eines Kopfhörers. Mit dem vorgestellten Verfahren kann aber auch die Klangqualität eines Fernsehapparats untersucht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird hier jedoch speziell anhand der Dynamikkompression eines Hörgeräts erläutert.
  • Die Dynamikkompression wird benötigt, um Signale mit hoher Dynamik, d. h. einem großen Unterschied zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Pegel, an Übertragungskanäle mit kleinerer Dynamik, d. h. einem kleineren Unterschied zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Pegel, anzupassen. Diese Dynamikkompression wird nicht nur beispielsweise im Rundfunk, sondern auch bei Hörgeräten eingesetzt. Da es sich hierbei um ein nichtlineares Verfahren handelt, treten insbesondere bei schnellen Regelzeitkonstanten bei der Hörgeräteverstärkung hörbare Verzerrungen auf, die zu einer Verminderung der Klangqualität führen. Das Problem ist, diesen perzeptiven Befund messtechnisch objektiv zu erfassen, um eine schnelle und einfache Beurteilung der resultierenden Klangqualität durchführen zu können.
  • Um den Modulationsgrad von akustischen Signalen in Abhängigkeit der Frequenz erkennen zu können, wird bekanntermaßen eine sogenannte Modulationsspektralanalyse durchgeführt. Dadurch können beispielsweise Sprachsignale von transienten Signalen oder Rauschsignalen unterschieden werden.
  • Aus der DE 198 21 273 A1 ist ein Messverfahren zur gehörrichtigen Qualitätsbewertung von Audiosignalen bekannt. Dieses Verfahren bewertet die Störungen eines Audiosignals durch Vergleich mit einem ungestörten Referenzsignal. Außerdem wird die subjektiv empfundene Signalqualität bewertet. Dazu wird als Ausgangsgröße die Modulationsdifferenz benutzt, die sich durch Normierung des Betrages der Differenz der Modulation eines Test- und eines Referenzsignals auf die Modulation des Referenzsignals ergibt. Die Modulationsdifferenz wird über Zeit und Filterbänder gemittelt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verarbeitungsqualität eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems eines Audiogeräts besser untersuchen zu können.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems eines Audiogeräts durch Aufnehmen eines Originalsignals, Gewinnen eines ersten Modulationsspektrums aus dem Originalsignal, Verarbeiten des Originalsignals in dem nichtlinearen Signalverarbeitungssystem zum Erhalt eines Verarbeitungssignals, Gewinnen eines zweiten Modulationsspektrums aus dem Verarbeitungssignal und Ermitteln eines Qualitätswerts über die Signalverarbeitung des nichtlinearen Signalverarbeitungssystems aus einem Wechselanteil der Differenz der beiden Modulationsspektren.
  • Die Differenz zwischen den beiden Modulationsspektren (Eingangsspektrum minus Ausgangsspektrum) kann einen erwünschten oder unerwünschten Effekt bedeuten. Ist die Differenz positiv oder besitzt einen vorgestimmten Modulationsfrequenzverlauf, so deutet dies in der Regel auf einen erwünschten Effekt hin. Ist hingegen die Differenz negativ (Ausgangsspektrum größer Eingangsspektrum) oder hat einen anderen Modulationsfrequenzverlauf, so weist dies gegebenenfalls auf einen unerwünschten Effekt hin. Mit Hilfe der Modulationsspektren lassen sich also erwünschte Effekte einer nichtlinearen Signalverarbeitung von unerwünschten Effekten trennen.
  • Speziell kann als nichtlineares Signalverarbeitungssystem ein Kompressionssystem oder ein Störgeräuschbefreiungssystem anhand der Modulationsspektren untersucht werden. Auf diese Weise können Verzerrungen ermittelt werden, die sich aus diesen beiden Systemen ergeben.
  • Wird das nichtlineare Signalverarbeitungssystem eines Hörgeräts analysiert, so kann als Qualitätswert die Klangqualität des Hörgeräts ermittelt werden. Es können so hörbare Signalverzerrungen bei Hörgeräten vermieden werden. Vorzugsweise ist das Originalsignal ein Sprachsignal. Das charakteristische Modulationsspektrum eines Sprachsignals eignet sich in besonderer Weise, um die Klangqualität eines Audiogeräts mit nichtlinearer Signalverarbeitung beurteilen zu können.
  • Speziell bei Sprache ist es günstig, die Modulationsspektralanalyse im Bereich von 0 bis 1000 Hz und insbesondere von 2 bis 200 Hz durchzuführen. In diesem Bereich sind Verzerrungen besonders kritisch, da sie sich auf die Sprachverständlichkeit auswirken.
  • Die Analyse des Originalsignals kann in mehreren Frequenzkanälen separat durchgeführt werden. Dies ist nicht nur dann günstig, wenn auch die Signalverarbeitung in den Frequenzkanälen unterschiedlich erfolgt.
  • Darüber hinaus können die Modulationsspektren durch eine Filterbank gewonnen werden. Dadurch lassen sich Spektralkomponenten im Zeitbereich ermitteln. Alternativ können die Modulationsspektren beispielsweise auch durch FFT gewonnen werden.
  • Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Qualitätswert auf der Basis von Harmonischen einer Modulationsfrequenz ermittelt. Treten beispielsweise zahlreiche Harmonische einer Hauptmodulationsfrequenz im Spektrum auf, ist dies ein Zeichen für starke Verzerrungen und somit mindere Klangqualität.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Qualitätswert auch auf der Basis einer Differenz eines geglätteten Abschnitts beziehungsweise eines spektralen Mittelwerts des zweiten Modulationsspektrums gegenüber dem ersten Modulationsspektrum ermittelt werden. Verschiebt sich nämlich ein Teilbereich des Spektrums anders als die übrigen Teilbereiche, so ist es ebenfalls ein Zeichen für Verzerrungen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
  • 1 eine Prinzipskizze zum Gewinnen eines Modulationsspektrums eines Originalsignals;
  • 2 eine Prinzipskizze zur Gewinnung eines Modulationsspektrums eines komprimierten Signals und
  • 3 ein Beispiel eines Modulationsspektrums eines Originalsignals und eines Modulationsspektrums eines komprimierten Signals.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • Zur Feststellung der Klangqualität eines Kompressionssystems eines Hörgeräts wird das durch das Kompressionssystem verarbeitete Signal vor dem Hintergrund des Originalsignals analysiert. Dazu werden zunächst beide Signale, das Originalsignal und das verarbeitete Signal einer Spektralanalyse unterzogen. Diese erfolgt beispielsweise mit einer gehörgerechten Filterbank, einer sogenannten „Gammatonfilterbank". Dabei werden für verschiedene Kanäle die jeweiligen Signalanteile erhalten. 1 zeigt hierzu schematisch eine Analysefilterbank fb, mit der aus einem Originalsignal O für n verschiedene Kanäle Originalsignalanteile o1, o2, ... on gewonnen werden. In jedem Kanal wird dann gegebenenfalls nach Zerlegung in Segmente das Modulationsspektrum durch eine Modulationsspektraleinheit ms berechnet. Dies erfolgt durch Hüllkurvenbildung und nochmalige Spektralanalyse, z. B. durch FFT oder wiederum eine gehörgerechte Modulationsfilterbank.
  • Das komprimierte Signal K wird in der gleichen Art und Weise durch die Analysefilterbank fb in n-Kanäle zerlegt. Dabei ergeben sich die komprimierten Signalanteile k1, k2, ... kn. Anschließend erfolgt auch hier für jeden Kanal die Berechnung eines Modulationsspektrums durch die Modulationsspektraleinheit ms.
  • In 3 sind für einen einzigen Kanal das Modulationsspektrum mo des Originalsignals mit durchgezeichneter Linie und das Modulationsspektrum mk des komprimierten Signals K mit gestrichelter Linie dargestellt. Dabei ist der Modulationspegel über der Modulationsfrequenz aufgetragen. Die Kompression zeigt sich dadurch, dass das Modulationsspektrum mk des komprimierten Signals K gegenüber dem Modulationsspektrum mo des Originalsignals O nach unten verschoben ist. Die Verschiebung kann als Maß für die Kompression betrachtet werden.
  • Im Modulationsspektrum mk des komprimierten Signals K wird nun nach Verzerrungen gesucht. Kriterien für die Verzerrung sind zum einen Harmonische h1, h2 usw. zu speziellen Modulationsfrequenzen mf des Originalsignals. Je stärker Harmonische auftreten, desto größer ist die Verzerrung des komprimierten Signals.
  • Ein weiteres Kriterium bei der Suche nach Verzerrungen besteht darin, eine Energieerhöhung im Ausgangsmodulationsspektrum zu untersuchen. Befindet sich im Ausgangsmodulationsspektrum mk des komprimierten Signals mehr Energie (relativ zum „Gleichanteil", d. h. zu einem gemittelten Wert) als im Originalspektrum mo, so deutet dies auf Verzerrungen hin. In dem Beispiel von 3 ist die Differenz der beiden Modulationsspektren mk und mo im Bereich von 1 Hz größer als im Bereich von 100 Hz, auch wenn die Signale dort gemittelt werden.
  • Aus der Anzahl und Höhe der Harmonischen sowie der abweichenden Energieverteilungen der beiden Modulationsspektren kann ein Maß für die wahrnehmbaren Modulationsverzerrungen und damit für die Klangqualität abgeleitet werden. Ein guter Klang für das Audio- beziehungsweise Hörgerät ergibt sich bei wenig Verzerrungen.
  • In vorteilhafter Weise können somit erstmals Kompressionssysteme bezüglich der wahrnehmbaren Modulationsverzerrungen ana lysiert werden. Da diese die Klangqualität stark beeinflussen, wird dadurch eine objektive Messung der Klangqualität von Kompressionssystemen möglich. Wie eingangs erwähnt, lässt sich diese Analysemethode auch auf andere nichtlineare Signalverarbeitungsmethoden, wie beispielsweise Störgeräuschbefreiung, erweitern.
  • Speziell für Hörgeräte lässt sich damit eine Aussage über die Anpassungsqualität an einen Hörverlust treffen. Beispielsweise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt werden, ob das Hörgerät auch für hohe Frequenzen gut an den Hörverlust des Hörgeräteträgers angepasst ist.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems eines Audiogeräts durch – Aufnehmen eines Originalsignals (O), – Gewinnen eines ersten Modulationsspektrums (mo) aus dem Originalsignal (O), – Verarbeiten des Originalsignals (O) in dem nichtlinearen Signalverarbeitungssystem zum Erhalt eines Verarbeitungssignals, – Gewinnen eines zweiten Modulationsspektrums (mk) aus dem Verarbeitungssignal (K) und – Ermitteln eines Qualitätswerts über die Signalverarbeitung des nichtlinearen Signalverarbeitungssystems aus einem Wechselanteil der Differenz der beiden Modulationsspektren (mk, mo).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als nichtlineares Signalverarbeitungssystem ein Störgeräuschbefreiungssystem analysiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als nichtlineares Signalverarbeitungssystem ein Kompressionssystem analysiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das nichtlineare Signalverarbeitungssystem eines Hörgeräts analysiert wird und der Qualitätswert die Klangqualität des Hörgeräts betrifft.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Originalsignal (O) ein Sprachsignal ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Modulationsspektralanalyse im Bereich von 0 bis 1000 Hz und insbesondere von 2 bis 200 Hz erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyse in mehreren Frequenzkanälen separat erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Modulationsspektren (mk, mo) durch eine Filterbank (fb) gewonnen werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Qualitätswert auf der Basis von Harmonischen (h1, h2) einer Modulationsfrequenz (mf) ermittelt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Qualitätswert auf der Basis einer Differenz eines spektralen Mittelwerts des zweiten Modulationsspektrums (mk) gegenüber dem ersten Modulationsspektrum (mo) ermittelt wird.
DE200610025403 2006-05-31 2006-05-31 Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems Expired - Fee Related DE102006025403B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610025403 DE102006025403B3 (de) 2006-05-31 2006-05-31 Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610025403 DE102006025403B3 (de) 2006-05-31 2006-05-31 Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006025403B3 true DE102006025403B3 (de) 2007-08-16

Family

ID=38266222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610025403 Expired - Fee Related DE102006025403B3 (de) 2006-05-31 2006-05-31 Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006025403B3 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19821273A1 (de) * 1998-05-13 1999-12-02 Deutsche Telekom Ag Meßverfahren zur gehörrichtigen Qualitätsbewertung von Audiosignalen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19821273A1 (de) * 1998-05-13 1999-12-02 Deutsche Telekom Ag Meßverfahren zur gehörrichtigen Qualitätsbewertung von Audiosignalen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006051071B4 (de) Pegelabhängige Geräuschreduktion
EP1595427B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur separierung von schallsignalen
EP1647972B1 (de) Verbesserung der Verständlichkeit von Sprache enthaltenden Audiosignalen
DE102006042059B4 (de) Tonsammelvorrichtung mit Bündelung, Tonsammelverfahren mit Bündelung und Speicherprodukt
DE69509555T2 (de) Verfahren zur veränderung eines sprachsignales mittels grundfrequenzmanipulation
DE69617069T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Geräuschverminderung
EP1386307B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines qualitätsmasses eines audiosignals
DE19703228A1 (de) Verfahren zur Verstärkung von Eingangssignalen eines Hörgerätes sowie Schaltung zur Durchführung des Verfahrens
EP2244491B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Hörvorrichtung und Hörvorrichtung mit einer Frequenzweiche
EP0912974A1 (de) Verfahren zur verringerung von störungen eines sprachsignals
WO2002032208A2 (de) Verfahren zur bestimmung einer akustischen umgebungssituation, anwendung des verfahrens und ein hörhilfegerät
EP2437394A1 (de) Verfahren zur Signalverarbeitung in einem Hörhilfegerät sowie Hörhilfegerät
EP2200341A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes sowie Hörhilfegerät mit einer Quellentrennungseinrichtung
EP1052881B1 (de) Hörhilfsgerät mit Oszillationsdetektor sowie Verfahren zur Feststellung von Oszillationen in einem Hörhilfsgerät
WO2001047335A2 (de) Verfahren zur elimination von störsignalanteilen in einem eingangssignal eines auditorischen systems, anwendung des verfahrens und ein hörgerät
DE102006025403B3 (de) Verfahren zum Analysieren eines nichtlinearen Signalverarbeitungssystems
EP2437520B1 (de) Hörhilfegerät zur Frequenzkompression
DE69904453T2 (de) Signalverarbeitungsverfahren zur analyse von sprachsignal-transienten
DE102004044565B4 (de) Verfahren zur Begrenzung des Dynamikbereichs von Audiosignalen und Schaltungsanordnung hierzu
DE102016109202A1 (de) Erkennungsvorrichtung, Empfangsvorrichtung und Erkennungsverfahren
DE10137685C1 (de) Verfahren zum Erkennen des Vorliegens von Sprachsignalen
DE10137395C1 (de) Verfahren zur Unterdrückung von Störschall
DE10139309B4 (de) Verfahren zur Unterdrückung von Störschall
DE102011083736B4 (de) Verstärkungseinstellung bei einem Hörhilfegerät
WO2002071731A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der sprachqualität auf transparenten telekommunikations-übertragungswegen

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: FDST PATENTANWAELTE FREIER DOERR STAMMLER TSCH, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIVANTOS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AUDIOLOGISCHE TECHNIK GMBH, 91058 ERLANGEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: FDST PATENTANWAELTE FREIER DOERR STAMMLER TSCH, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee