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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hörer oder ein Headset.
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Sowohl Hörer wie beispielsweise Ohrhörer oder Kopfhörer als auch Headsets werden typischerweise nicht nur in einer ruhigen Umgebung, sondern auch in einer lärmerfüllten Umgebung verwendet. Dies kann jedoch sowohl die Sprachverständlichkeit als auch das Hörempfinden bzw. die Qualität der Wiedergabe empfindlich stören.
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US 7,039,195 zeigt einen Ohrkanalhörer mit einem innenliegenden Mikrofon, einem Außenmikrofon und einer Elektronikeinheit, welche mit dem Innenmikrofon gekoppelt ist. Die Elektronikeinheit weist eine Analyseeinheit zum Erzeugen eines Kompensationssignals für eine aktive Lärmkompensation auf. Die aktive Lärmkompensation basiert auf den von dem Innen- oder Außenmikrofon aufgezeichneten Audiosignalen. Das Signal von dem Innenmikrofon wird einer signalabhängigen Filterung unterzogen, um eine gute Rekonstruktion eines Sprachsignals vorzusehen. Dazu wird das Signal des Innenmikrofons analysiert, und basierend auf dieser Analyse wird einer der zur Verfügung stehenden Filter verwendet.
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In der prioritätsbegründenden deutschen Patentanmeldung hat das Deutsche Patent- und Markenamt die folgenden Dokumente recherchiert:
US 6,415,034 B1 ,
US 7,039,195 B1 ,
US 2010/9061564 A1 ,
US 2010/0272281 A1 und
US 2010/0278352 A1 .
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US 2009/016541 A1 zeigt einen Hörer mit einem Gehäuse, einer Abdichteinheit, einem Außenmikrofon, einem Innenmikrofon und einer Signalverarbeitungseinheit.
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US 2010/0061564 A1 zeigt ein Headset mit einem Gehäuse, einer Abdichteinheit, einem Innenmikrofon und einem Außenmikrofon sowie eine Signalverarbeitungseinheit.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hörer oder ein Headset vorzusehen, welches eine verbesserte Sprachkommunikation oder Audiowiedergabe auch in einer lärmerfüllten Umgebung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Hörer oder Headset gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Somit wird ein Hörer oder ein Headset mit einem Gehäuse und einer Abdichteinheit, die dazu ausgestaltet ist, einen Ohrkanal abzudichten, vorgesehen. Der Hörer oder das Headset weist ferner ein Innenmikrofon zum Erfassen eines durch Knochenschall erzeugten Audiosignals im Ohrkanal, ein Außenmikrofon zum Erfassen eines Audioschalls, das ein Störschallfeld und ein über Luftschall übertragenes Sprachsignal aufweist und eine Signalverarbeitungseinheit auf, welche mit dem Innenmikrofon und dem Außenmikrofon zur Signalverarbeitung des von dem Außenmikrofon erfassten Audiosignals und zum Addieren des signalverarbeiteten Signals des Audiomikrofons zu einem Audiosignal von dem Innenmikrofon verbunden ist. Die Signalverarbeitungseinheit ist dazu ausgestaltet, eine Bandpassfilterung oder eine Hochpassfilterung des Audiosignals des Außenmikrofons durchzuführen und das addierte Signal als Ausgangssignal auszugeben.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Signalverarbeitungseinheit einen Bandpass zum Bandpassfiltern des Audiosignals des Außenmikrofons auf. Der Übertragungsbereich des Bandpasses ist dabei oberhalb des Frequenzspektrums des am Innenmikrofon erfassten Audiosignals.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Hörer bzw. das Headset einen Sprachaktivitätsdetektor zum Weiterleiten der addierten Audiosignale des Außenmikrofons und des Innenmikrofons auf, wenn eine Sprachaktivität in dem Audiosignal des Innenmikrofons detektiert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Hörer bzw. das Headset ein Bedienelement auf, wobei das durch das Außenmikrofon aufgezeichnete Audiosignal insbesondere ungefiltert ausgegeben wird, wenn das Bedienelement betätigt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Hörer bzw. das Headset eine Öffnung in dem Gehäuse auf, um einen Druckausgleich zwischen einem Ohrkanal und der Außenwelt zu ermöglichen.
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Die Erfindung betrifft den Gedanken, einen Hörer bzw. ein Headset mit einem Innenmikrofon und einem Außenmikrofon vorzusehen, wobei die Audiosignale des Außenmikrofons einer Bandpassbegrenzung unterzogen und mit den Audiosignalen von dem Innenmikrofon addiert werden. Damit können die in dem Audiosignal des Innenmikrofons nicht vorhandenen Komponenten eines Audiosignals durch diejenigen Komponenten des Audiosignals vom Außenmikrofon ergänzt werden, die in dem Audiosignal des Innenmikrofons nicht vorhanden sind. Somit kann ein Hörer oder ein Headset mit einer verbesserten Sprachverständlichkeit bzw. mit einer verbesserten Verständlichkeit der Audiosignale erreicht werden.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hörers bzw. eines Headsets gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
- 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und
- 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Hörers bzw. eines Headsets gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Hörers bzw. eines Headsets gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hörers bzw. eines Headsets gemäß einem ersten Ausführungsbeisplel. Der Hörer bzw. das Headset 100 weist ein Außenmikrofon 110, ein Innenmikrofon 120, eine Abdichtung oder eine Abdichteinheit 130, optional ein Außengehäuse 140, optional einen Wiedergabewandler 150, optional ein Bedienelement 160 und optional eine Öffnung 170 im Gehäuse 140 auf. Der Hörer bzw. das Headset 100 weist ferner eine Signalverarbeitungseinheit 300 auf, welche die erfassten Audiosignale von dem Innenmikrofon 120 und dem Außenmikrofon 110 empfängt und ein Ausgangssignal an den Wiedergabewandler 150 ausgibt.
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Optional kann der Hörer bzw. das Headset eine Öffnung 170 in dem Gehäuse 140 aufweisen, um einen Druckausgleich zwischen einem Ohrkanal 200 des Anwenders und der Außenwelt vorzusehen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Hörer bzw. das Headset 100 als Ohrkanalhörer bzw. Headset ausgestaltet sein, so dass zumindest ein Teil des Hörers bzw. des Headsets in einem Ohrkanal 200 des Anwenders eingeführt wird. Hierbei kann eine Abdichtung 130 derart vorgesehen sein, dass der Ohrkanal zumindest im Wesentlichen abgedichtet ist, wenn der Hörer bzw. das Headset zumindest teilweise in den Ohrkanal eingeführt wird.
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Das Außenmikrofon 110 erfasst ein Störschallfeld 500. Die Abdichteinheit 130 ist dazu ausgestaltet, den Ohrkanal akustisch zumindest teilweise abzudichten und kann z. B. am offenen Ende des Ohrkanals 200 vorgesehen werden. Damit befindet sich das Innenmikrofon 120 in dem akustisch nach außen abgedichteten Bereich in dem Ohrkanal 200.
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Ferner kann optional ein Bedienelement 160 vorgesehen sein, welches dazu ausgestaltet ist, eine sogenannte „Talk-Through“-Funktionalität vorzusehen, d. h. das von dem Außenmikrofon 110 aufgezeichnete Audiosignal wird an den Wiedergabewandler weitergeleitet. Dies kann beispielsweise ohne eine weitere Signalverarbeitung des erfassten Audiosignals erfolgen.
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2 zeigt ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Signalverarbeitungseinheit 300 weist eine Eingangseinheit 310, optional einen Schalter 320, eine Addiereinheit 330, optional einen Voice Activity Detector VAD bzw. einen Sprachaktivitätsdetektor 340 auf, welcher mit dem Schalter 320 verbunden ist. Ferner weist die Signalverarbeitungseinheit einen Verstärker 350 auf, welcher einerseits mit der Eingangseinheit 310 und andererseits mit einem Wiedergabewandler 150 gekoppelt sein kann. Ein Innenmikrofon 120 kann über einen optionalen Verstärker 380 mit der Addiereinheit 330 verbunden sein. Ein Außenmikrofon 110 kann über einen optionalen Verstärker 390 mit einer optionalen Analyseeinheit 370 verbunden sein. Die Analyseeinheit ist wiederum mit einem Bandpassfilter 360 verbunden, und der Bandpassfilter 360 Ist wiederum mit der Addiereinheit 330 verbunden.
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Die Addiereinheit 330 dient somit dazu, das bandpassgefilterte Audiosignal von dem Außenmikrofon 110 und das Audiosignal von dem Innenmikrofon 120 zu addieren. Hierbei wird das Audiosignal des Außenmikrofons 110 einer Audioverarbeitung (Bandpassfilterung) unterzogen.
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Die Signalverarbeitungseinheit 300 ist dabei dazu ausgestaltet, sowohl das Audiosignal des Außenmikrofons 110 als auch das Audiosignal des Innenmikrofons 120 zu empfangen und zu addieren, wobei die Audiosignale unterschiedlich verarbeitet werden. Die von dem Innenmikrofon 120 erfassten Audiosignale sind aufgrund der Anordnung im Ohrkanal bereits tiefpassgefiltert, d. h. höhere Frequenzen werden somit nicht durch das Innenmikrofon 120 erfasst.
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Die Erfindung betrifft den Gedanken, dass diejenigen Frequenzanteile, welche prinzipbedingt nicht durch das Innenmikrofon 120 erfasst werden können (z. B. weil sich das Innenmikrofon in dem akustisch nach außen abgedichteten Bereich des Ohrkanals befindet), durch das Außenmikrofon 110 erfasst und mit den Signalen von dem Innenmikrofon 120 kombiniert werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Audiosignale des Außenmikrofons 110 in dem Bandpassfilter 360 bandpassbegrenzt. Dies ist vorteilhaft, weil somit insbesondere tieffrequente Störanteile (Umgebungslärm, Windgeräusche) hierdurch unterdrückt bzw. reduziert werden können.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Sprachaktivitätsdetektor 340 vorgesehen werden, welcher den Schalter 320 lediglich bei Erkennung einer Sprachaktivität schaltet, so dass nur bei Vorhandensein einer Sprachaktivität auch die aufgezeichneten Audiosignale des Außen- und Innenmikrofons 110, 120 an den Wiedergabewandler 150 weitergegeben werden.
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Optional kann die Analyseeinheit 370 vorgesehen sein und kann dazu dienen, das Störschallfeld 150, welches von dem Außenmikrofon 110 erfasst worden ist, zu analysieren und die Bandpasseinheit 360 entsprechend des erfassten Störschallfeldes 500 zu adaptieren. Damit kann beispielsweise bei einer leisen und windstillen Umgebung die Bandpassbegrenzung anders ausgestaltet sein als bei einer lauten und/oder windigen Umgebung. Bei einer leisen und windstillen Umgebung kann die Durchlasskurve des Bandpasses 360 entsprechend sowohl breiter als auch höher ausgewählt werden, während in einer lauten Umgebung die Durchlasskurve schmalbandig und die Amplitude begrenzt sein kann.
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Gemäß der Erfindung kann der Hörer bzw. das Headset als ein Ohrkanalhörer bzw. Ohrkanalheadset ausgestaltet sein. Hierbei kann das Gehäuse des Hörers bzw. des Headsets zusammen mit der Abdichtung 130 den Ohrkanal 200 eines Hörers akustisch abdichten.
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Die Signalverarbeitungseinheit 300 kann sowohl in dem Gehäuse des Hörers als auch extern zu dem Gehäuse des Hörers bzw. des Headsets vorgesehen sein. Die Eingangseinheit 310 kann als eine Kommunikationseinheit zur drahtgebundenen oder drahtlosen Verbindung mit einem Kommunikationsgerät 600 vorgesehen sein.
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Gemäß der Erfindung ist der Übertragungsbereich des Bandpassfilters 360 für das Audiosignal des Außenmikrofons 110 in einem Bereich gewählt, welcher nicht durch die durch das Innenmikrofon 120 erfassten Audiosignale bereitgestellt wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Hörer bzw. das Headset zwei Gehäuse mit jeweils einem Wiedergabewandler auf, so dass eine Stereowiedergabe und eine binaurale Aufnahme möglich ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Hörer bzw. das Headset eine aktive Lärmkompensationseinheit auf, weiche das Audiosignal des Innenmikrofons 120, das Audiosignal des Außenmikrofons 110 oder die Summe dieser beiden Audiosignale zur aktiven Lärmkompensation verwendet.
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Das Audiosignal des Außenmikrofons 110 kann beispielsweise bei Betätigung des Bedienelementes 160 ungefiltert oder mit einer reduzierten Filterung an den Wiedergabewandler 140 ausgegeben werden, um somit eine sogenannte „Talk-Through“-Funktionalität zu implementieren.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Innenmikrofon 120 zur Bestimmung des Pegels im Ohrkanal genutzt werden, so dass eine Dosimeter-Funktionalität ermöglicht wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das durch das Außenmikrofon 120 aufgezeichnete Audiosignal dazu verwendet, die Wiedergabe des Signals im Wiedergabewandler 150 entsprechend dem Störpegel wiederzugeben, so dass eine störpegelabhängige Wiedergabe ermöglicht wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Gehäuse des Hörers bzw. des Headsets eine durchgängige Öffnung 170 auf, um einen Druckausgleich zwischen dem Ohrkanal 200 und der Außenwelt zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung wird das durch das Innenmikrofon 120 aufgezeichnete Audiosignal zur Kommunikation verwendet, wobei dieses Audiosignal durch signalverarbeitetes Audiosignal des Außenmikrofons verbessert bzw. adaptiert wird, um ein natürlich klingendes Audiosignal vorzusehen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Hörers bzw. eines Headsets gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Hörer bzw. das Headset gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann auf dem Hörer bzw. dem Headset gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von 1 beruhen. Der Hörer bzw. das Headset 100 weist ein Außenmikrofon 110, ein Innenmikrofon 120, optional eine Abdichtung 130, optional ein Außengehäuse 140 und optional einen Wiedergabewandler 150 auf. Die Ausgangssignale des Innen- und Außenmikrofons 120, 110 werden an eine Signalverarbeitungseinheit 300 weitergeleitet.
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Gemäß der Erfindung werden das innen- und Außenmikrofon 120, 110 dazu verwendet, ein Sprachsignal eines Trägers zu erfassen. Das Sprachsignal eines Trägers des Headsets oder des Hörers kann hierbei auf zwei unterschiedlichen Wegen zum eigenen Gehör des Trägers gelangen. Zum Einen gelangt das Sprachsignal bzw. die Stimme des Sprechers vom Sprachtrakt 1 des Sprechers über den Mund und das Außenschallfeld 500 über die Pinner und den Ohrkanal 2 zum Trommelfell des Trägers. Andererseits gelangt das Sprachsignal des Sprechers über eine Körperschallleitung direkt zum Ohrkanal 2, der mechanisch angeregt wird und ein Schallfeld erzeugt, welches wiederum zum Trommelfell gelangt. Ein in dem Sprachtrakt 1 erzeugtes Sprachsignal gelangt über einen Luftschallweg A zu dem Außenmikrofon 110, wo dieses Sprachsignal erfasst wird. Zusätzlich zum Sprachsignal zeichnet das Außenmikrofon 110 ein Störfeld 500 auf. Dieses Störfeld 500 kann auf Störgeräuschen und Windturbulenzen beruhen.
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Über den zweiten Schallweg B gelangt das Sprachsignal über den Knochenschallweg B zum Ohrkanal 200 und regt die Wandung des Ohrkanals an. Das Innenmikrofon 120 kann das entsprechende Signal erfassen. Das durch das Innenmikrofon 120 erfasste Schallsignal gelangt lediglich durch die Knochenschallleitung zum Ohrkanal 200. Durch das Vorsehen einer Abdichtung bzw. Dichteinheit 130 am äußeren Ende des Ohrkanals wird der Ohrkanal 200 akustisch nach außen abgedichtet. Somit wird verhindert, dass der Störschall 500 oder das Sprachsignal A in den Ohrkanal 200 gelangt und durch das Innenmikrofon 120 erfasst wird. Durch die Abdichtung bzw. die Dichteinheit 130 wird eine passive Dämpfung erreicht.
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Die Ausgangssignale des Außenmikrofons 110 und des Innenmikrofons 120 können in der Signalverarbeitungseinheit 300 einer Signalverarbeitung unterzogen werden und anschließend addiert werden.
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4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ohrhörers bzw. eines Headsets gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In 4 wird insbesondere der Signalfluss des Sprachsignals über den Luftschallweg A und den Knochenschallweg B dargestellt. Hierbei kann ein von einem Sprachtrakt 1 erzeugtes Sprachsignal über den Luftschallweg A zu dem Außenmikrofon 110 gelangen. Das Ausgangssignal des Außenmikrofons 110 wird in einer Hochpassfilterung in einem Hochpass HP unterzogen, sodass eine Wandbegrenzung erfolgt. Das Ausgangssignal des Hochpassfilters HP wird einem Summierer S zugeführt.
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Über den Knochenschallweg B gelangt ein im Sprachtrakt 1 erzeugtes Sprachsignal über den Schädel in den Ohrkanal 200 und wird dort durch das Innenmikrofon 120 erfasst. Das Ausgangssignal des Innenmikrofons 120 wird dem Summierer S zugeführt, der die Signale über den Luftschallweg A mit den Signalen über den Knochenschallweg B addiert bzw. summiert.
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Optional kann der Hochpass HP und der Summierer S Teil der Signalverarbeitungseinheit 300 sein.
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Erfindungsgemäß wird ein Sprachsignal eines Sprechers über zwei unterschiedliche Schallwege (Luftschallweg A, Knochenschallweg B) jeweils zu einem Innenmikrofon und einem Außenmikrofon zugeführt. Die Ausgangssignale des Innen- und Außenmikrofons können unterschiedlich gewichtet und anschließend addiert werden, um ein Gesamtsprachsignal zu erzeugen.
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Das Innenmikrofon 120 nimmt nur die tieffrequenten Komponenten des Sprachsignals des Trägers auf, da lediglich der über den Knochenschallweg B übertragene Schall von dem Innenmikrofon 120 erfasst wird. Der Störschall des Störschallfeldes 500 wird durch das Innenmikrofon 120 nur in einem geringen Umfang erfasst, da durch die Abdichteinheit 130 eine passive Dämpfung vorgesehen werden kann. Das Innenmikrofon 120 dient dazu, ein durch den Knochenschallweg B erzeugtes Luftschallsignal im Ohrkanal 200 zu erfassen.
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Das Außenmikrofon 110 nimmt hingegen sowohl das Störschallfeld 500 als auch das Sprachsignal über den Luftschallweg A auf. Anschließend wird hier eine Hochpassfilterung durchgeführt und die Signale des Innen- und Außenmikrofons werden kombiniert.
