DE112016006126T5 - Okklusionsreduzierung und Rauschunterdrückung auf der Grundlage einer Dichtqualität - Google Patents

Okklusionsreduzierung und Rauschunterdrückung auf der Grundlage einer Dichtqualität Download PDF

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John Woodruff
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Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zur aktiven Rauschunterdrückung und Okklusionsreduzierung auf der Grundlage einer Dichtqualität eines im Ohr zu tragenden (ITE-) Moduls bereitgestellt, das in einen Ohrkanal eines Benutzers einzuführen ist. Ein anschauliches Verfahren umfasst Empfangen eines oder mehrerer akustischer Signale. Jedes der akustischen Signale repräsentiert mindestens ein Schallsignal, das eine Stimmenkomponente und/oder ein unerwünschtes Geräusch enthält. Die Stimmenkomponente kann die eigene Stimme des Benutzers miteinschließen. Eine Qualität einer Abdichtung eines Ohrkanals wird auf der Grundlage zumindest teilweise der akustischen Signale ermittelt. Wenn die Qualität der Abdichtung einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, wird eine Okklusionsreduzierung an den akustischen Signalen ausgeführt, um die Stimmenkomponente anzuheben. Wenn die Qualität der Abdichtung unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, wird eine aktive Rauschunterdrückung an den akustischen Signalen ausgeführt, um das unerwünschte Geräusch zu reduzieren.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung mit der Nummer 14/985 057, die am 30. Dezember 2015 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme miteingeschlossen ist.
  • GEBIET
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft generell die Audio-Verarbeitung und betrifft insbesondere Systeme und Verfahren zur Okklusionsreduzierung und zur aktiven Rauschauslöschung auf der Grundlage einer Dichtqualität.
  • HINTERGRUND
  • Ein System zur aktiven Rauschunterdrückung (ANR) in einer Audio-Einrichtung, die auf einem Ohrstück basiert kann verwendet werden, um Hintergrundgeräusche zu reduzieren. Das ANR-System kann ein Kompensationssignal erzeugen, das geeignet ist, Hintergrundgeräusche an einer Hörposition im Inneren des Ohrstücks bzw. der Hörmuschel auszulöschen. Das Kompensationssignal wird einem Audio-Wandler (beispielsweise einem Lautsprecher) zugeführt, der eine „Antigeräusch“-Schallwelle erzeugt. Die Antigeräusch-Schallwelle soll das Hintergrundgeräusch an der Hörposition über destruktive Interferenz abschwächen oder eliminieren, so dass nur die gewünschten Schallanteile verbleiben. Folglich führt eine Kombination der Antigeräusch-Schallwelle und das Hintergrundgeräusch an der Hörposition zu einem Auslöschen von beiden und somit zu einer Verringerung des Geräuschpegels bzw. des Rauschens.
  • Ein Okklusionseffekt tritt auf, wenn Ohrstücke einer Kopfgarnitur Ohrkanäle einer Person (eines Benutzers) abdichten. Die Person kann in unangenehmer Weise Klänge aus der eigenen Stimme hören, die durch Knochen übertragenden Schall hervorgerufen werden, der von dem Ohrkanal blockierenden Ohrstück reflektiert wird. Der Okklusionseffekt ist stärker ausgeprägt, wenn die Dichtung sehr gut ist. Der Okklusionseffekt bzw. Einschlusseffekt kann niedrige Frequenzen (für gewöhnlich unter 500 Hz) des Schalldrucks in dem Ohrkanal um 20 dB oder mehr anheben.
  • ÜBERBLICK
  • Dieser Überblick wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form einzuführen, die nachfolgend in der detaillierten Beschreibung angegeben sind. Dieser Überblick soll keine geschlossenen Merkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands angeben, und sie soll auch nicht als Hilfe bei der Festlegung des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
  • Es werden Verfahren und Systeme zur Okklusionsreduzierung und ANR auf der Basis einer Ermittlung einer Qualität einer Abdichtung bereitgestellt. Das Verfahren kann für ein gleichmäßigeres Leistungsvermögen einer Kopfgarnitur über unterschiedliche Dichtqualität hinweg bieten. Ein anschauliches Verfahren umfasst das Empfangen von akustischen Signalen bzw. Schallsignalen. Jedes der akustischen Signale repräsentiert mindestens ein erfasstes Geräusch mit mindestens einer Stimmkomponente bzw. Sprachkomponente und mit unerwünschten Rauschen bzw. Nebengeräuschen, wobei die Stimmenkomponente die Stimme eines Benutzers miteinschließt. Das anschauliche Verfahren umfasst ferner Ermitteln, auf der Grundlage zumindest teilweise der akustischen Signale, einer Qualität eines Abdichtens, das durch ein im Ohr zu tragendes Modul einer Kopfgarnitur bereitgestellt wird, in Bezug auf den Ohrkanal des Benutzers. Das anschauliche Verfahren schaltet in Abhängigkeit von der Dichtqualität zwischen verschiedenen Betriebsmodi um. Wenn beispielsweise die Qualität des Abdichtens über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, dann kann das Verfahren mit dem Ausführen einer Okklusionsreduzierung an den akustischen Signalen weitermachen, um die Stimmenkomponente zu verbessern. Wenn die Qualität des Abdichtens unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt, kann in dem Verfahren mit dem Ausführen einer aktiven Rauschunterdrückung (ANR) an den akustischen Signalen fortgefahren werden, um das unerwünschte Rauschen bzw. die unerwünschten Geräusche zu reduzieren.
  • Gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind die Schritte des Verfahrens zur Okklusionsreduzierung und dem ANR auf der Basis einer Qualität eines Abdichtens in einem nicht-flüchtigen maschinenlesbaren Medium gespeichert, das Befehle enthält, die bei Implementierung durch einen oder mehrere Prozessoren die genannten Schritte ausführen.
  • Andere anschauliche Ausführungsformen der Offenbarung und weitere Aspekte ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Es werden Ausführungsformen beispielhaft und ohne Beschränkungen in den Figuren der begleitenden Zeichnungen dargestellt, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:
    • 1 eine Blockansicht eines Systems und einer Umgebung ist, in der das System gemäß einer anschaulichen Ausführungsform verwendet wird.
    • 2 eine Blockansicht einer Kopfgarnitur ist, die zum Implementieren der vorliegenden Technik gemäß einer anschaulichen Ausführungsform geeignet ist.
    • 3 eine Blockansicht ist, die ein System zur Ausführung einer Okklusionsreduzierung und einer aktiven Rauschunterdrückung auf der Grundlage einer Ermittlung einer Dichtqualität gemäß einer anschaulichen Ausführungsform zeigt.
    • 4 ein Flussdiagramm ist, das Schritte eines Verfahrens zur Ausführung einer Okklusionsreduzierung oder einer aktiven Rauschunterdrückung auf der Grundlage einer Ermittlung einer Dichtqualität gemäß einer anschaulichen Ausführungsform zeigt.
    • 5 ein Beispiel eines Computersystems darstellt, das zum Implementieren von Ausführungsformen der offenbarten Technik verwendet werden kann.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Technik stellt Systeme und Verfahren für die Okklusionsreduzierung und ANR auf der Grundlage einer Ermittlung einer Qualität eines Abdichtens bereit, womit Probleme bewältigt oder im Wesentlichen vermieden werden können, die mit unbequemen Geräuschen in einem Ohrkanal in Zusammenhang stehen. Ausführungsformen der vorliegenden Technik können in jeder Audio-Einrichtung, die auf einem Ohrstück bzw. einer Hörmuschel beruht, eingesetzt werden, die ausgebildet ist, Audio-Signale zu empfangen und/oder bereitzustellen, ohne auf folgende einschränken zu wollen: Funktelefone, MP3-Abspielgeräte, Telefon-Handgarnituren, Hörhilfen und Kopfgarnituren. Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Technik mit Verweis auf die Funktion eines Funktelefons beschrieben sind, ist die vorliegenden Technik in einer beliebigen Audio-Einrichtung praktizierbar.
  • Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Okklusionsreduzierung und ANR auf der Grundlage einer Ermittlung einer Qualität eines Abdichtens das Empfangen akustischer Signale. Das Verfahren kann für ein einheitliches Leistungsvermögen einer Kopfgarnitur im Zusammenhang mit unterschiedlichen Dichtqualitäten sorgen. Für das anschauliche Verfahren repräsentiert jedes der akustischen Signale mindestens ein erfasstes Geräusch. Das erfasste Geräusch kann eine Stimmenkomponente und unerwünschtes Rauschen enthalten. Die Stimmenkomponente kann die Sprache bzw. Stimme eines Benutzers beinhalten.
  • Das Verfahren umfasst ferner Ermitteln, auf der Grundlage zumindest teilweise der akustischen Signale, zumindest der Qualität eines Abdichtens eines Ohrkanals. Wenn die Qualität der Abdichtung über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, dann geht das anschauliche Verfahren weiter mit dem Ausführen einer Okklusionsreduzierung bzw. Einschlussreduzierung an den akustischen Signalen, um die Stimmenkomponente zu verbessern. Wenn alternativ die Qualität des Abdichtens unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, dann geht das anschauliche Verfahren weiter mit dem Ausführen einer ANR an den akustischen Signalen, um die unerwünschten Geräusche bzw. das unerwünschte Rauschen zu reduzieren.
  • Unter Verweis auf 1 wird nun eine Blockansicht eines anschaulichen Systems 100 gezeigt, das für die Ausführung einer Okklusionsreduzierung und einer ANR geeignet ist, und es wird eine entsprechende Umgebung gezeigt. Das anschauliche System 100 umfasst mindestens ein internes Mikrofon bzw. Innenmikrofon 106, ein externes Mikrofon bzw. aus Mikrofon 108, einen digitalen Signalprozessor (DSP) 112 und eine Drahtlos-Schnittstelle oder verdrahtete Schnittstelle 114. Das Innenmikrofon 106 ist im Inneren eines Ohrkanals eines Benutzers angeordnet und ist von der äußeren akustischen Umgebung 102 relativ gut abgeschirmt. Das Außenmikrofon 108 liegt außerhalb des Ohrkanals des Benutzers 104 und unterliegt der Einwirkung der äußeren akustischen Umgebung 102. In einigen Ausführungsformen umfasst das anschauliche System 100 einen Beschleunigungsmesser 120. Der Beschleunigungsmesser 120 liegt im Inneren des Ohrkanals des Benutzer 104.
  • In diversen Ausführungsformen sind die Mikrofone 106 und 108 analog oder digital. In jedem Falle werden die Ausgangssignale aus den Mikrofonen in ein synchronisiertes Pulsecodemodulations-(PCM)-Format bei einer geeigneten Abtastfrequenz umgewandelt und dem Eingangsanschluss des DSP 112 zugeleitet. Die Signale Xin und Xex bezeichnen Signale, die entsprechend durch das Innenmikrofon 106 und das Außenmikrofon 108 erfasst werden.
  • Der DSP 112 führt geeignete Signalverarbeitungsaufgaben aus, um die Qualität der Mikrofonsignal Xin und Xex in einigen Ausführungsformen zu verbessern. Das Ausgangssignal des DSP 112, das als Aussendesignal (sout) bezeichnet wird, wird zu einem gewünschten Ziel übertragen, beispielsweise zu einem Netzwerk oder einer übergeordneten Einrichtung 116 (Signal, das als sout-aufwärts bezeichnet ist), wobei diese über eine Funkschnittstelle oder verdrahtete Schnittstelle 114 erfolgt.
  • In gewissen Ausführungsformen wird ein Signal durch das Netzwerk oder die übergeordnete Einrichtung 116 aus einer geeigneten Quelle (beispielsweise über die drahtlose Funkschnittstelle oder verdrahtete Schnittstelle 114) empfangen. Dieses wird als das Empfangssignal (rin) bezeichnet (gekennzeichnet als rin-Abwärtsverbindung in dem Netzwerk oder der übergeordneten Einrichtung 116). Das Empfangssignal kann über die Funkschnittstelle oder die verdrahte Schnittstelle 114 dem DSP 112 für die Verarbeitung zugeleitet werden. Das resultierende Signal, das als das Empfangsausgangssignal (rout) bezeichnet ist, wird über einen Digital-Analog-Wandler (DAC) 110 in ein analoges Signal umgewandelt und wird dann einem Lautsprecher 118 zugeführt, um es dem Benutzer zur Verfügung zu stellen. In einigen Ausführungsformen liegt der Lautsprecher 118 in dem gleichen Ohrkanal 104 wie das Innenmikrofon 106. In anderen Ausführungsformen liegt der Lautsprecher 118 in dem Ohrkanal, der dem Ohrkanal 104 gegenüberliegt. In dem Beispiel der 1 ist der Lautsprecher 118 in dem gleichen Ohrkanal 104 wie das Innenmikrofon 106 angeordnet; daher ist gegebenenfalls eine akustische Echoauslöscheinheit (AEC) erforderlich, um die Rückkopplung des empfangenen Signals zu dem anderen Ende zu verhindern. Wenn optional keine weitere Verarbeitung des empfangenen Signals erforderlich ist, dann kann das Empfangssignal (rin) dem Lautsprecher 118 ohne den Weg über den DSP 112 zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen enthält das Empfangssignal rin einen Audio-Anteil (beispielsweise Musik), die für den Benutzer präsentiert wird.
  • 2 zeigt eine anschauliche Kopfgarnitur 200, die zum Implementieren von Verfahren der vorliegenden Offenbarung geeignet ist. Die Kopfgarnitur 200 beinhaltet ein oder mehrere anschauliche im Ohr zu tragende (ITE) Module 202 und hinter dem Ohr zu tragende (BTE) Module 204 und 206 für jedes Ohr eines Benutzers. Das eine oder die mehreren ITE-Module 202 sind so ausgebildet, dass sie in Ohrkanäle des Benutzers einführbar sind. Die BET-Module 204 und 206 sind so ausgebildet, dass sie hinter den Ohren des Benutzers (oder anderweitig in der Nähe des Ohres) platzierbar sind. In einigen Ausführungsformen tritt die Kopfgarnitur 200 mit übergeordneten Einrichtungen über eine drahtlose Funkverbindung in Verbindung. Die drahtlose Funkverbindung kann beispielsweise mit einem Standard mit Bluetooth mit geringer Energie (BLE), mit einem anderen Bluetooth 802.11 oder einem anderen geeigneten Drahtlos-Standard verträglich sein und kann auf diverse Arten im Hinblick auf Datensicherheit verschlüsselt sein. Die anschauliche Kopfgarnitur 200 ist ein nichtbeschränkendes Beispiel und es können andere Varianten zur Umsetzung der vorliegenden Technik eingesetzt werden, die lediglich ein im Ohr zu tragendes „Ohrstück“ zu haben.
  • In diversen Ausführungsformen beinhalten das eine oder die mehreren ITE-Module 202 das Innenmikrofon 106 und den einen oder die mehreren Lautsprecher 118 (in 1 gezeigt), die alle in Bezug auf die Ohrkanäle nach innen zeigen. Das eine oder die mehreren ITE-Module 202 können eine akustische Isolation bzw. Schallisolation zwischen dem einem oder den beiden Ohrkanälen 104 und der äußeren akustischen Umgebung 102 bereitstellen. In einigen Ausführungsformen enthalten das eine oder die mehreren ITE-Module 202 zumindest einen Beschleunigungsmesser 120 (ebenfalls in 1 gezeigt).
  • In einigen Ausführungsformen beinhalten die BTE-Module 204 und 206 jeweils mindestens ein Außenmikrofon 108 (ebenfalls in 1 gezeigt). Das BTE-Modul 204 kann einen DSP 112 wie in 1 gezeigt, ein oder mehrere Steuerknöpfe und eine Bluetooth-Funkverbindung zu übergeordneten Geräten aufweisen. In gewissen Ausführungsformen beinhaltet das BTE 206 eine geeignete Batterie mit einer Ladeschaltung.
  • Das System und die Kopfgarnitur aus 1 und 2 sind detaillierter in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 14/853 947 mit dem Titel „Microphone Signal Fusion“ offenbart, die am 14. September 2015 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme für alle Zwecke miteingeschlossen ist.
  • In gewissen Ausführungsformen ist die Abdichtung durch das eine oder die mehreren ITE-Module 202 ausreichend gut, um Schallwellen zu isolieren, die aus der äußeren akustischen Umgebung 102 stammen. Wenn jedoch gesprochen oder gesungen wird, kann ein Benutzer seine eigene Stimme hören, die von dem einen oder der mehreren ITE-Modulen 202 in den entsprechenden Ohrkanal zurückreflektiert wird. Der Klang der Stimme des Benutzers ist verzerrt, da bei der Übertragung durch das Knochengerüst des Benutzers die hohen Frequenzen der Stimme deutlich abgeschwächt werden, und somit ergibt sich eine deutlich geringere effektive Bandbreite im Vergleich zu einem Stimmensignal, das über Luft geleitet wird. Folglich kann der Benutzer hauptsächlich die tiefen Frequenzen der Stimme hören.
  • 3 ist eine Blockansicht, die ein System 300 zur Ausführung einer Okklusionsreduzierung und ANR auf der Grundlage einer Ermittlung einer Dichtqualität gemäß einer anschaulichen Ausführungsform zeigt. Das anschauliche System 300 umfasst ein Dichtqualitäts-Ermittlungsmodul 310, ein aktives Rauschunterdrückungs-(ANR-) Modul 320 und ein Okklusionsreduziermodul 300. Die Module des Systems 300 können als Befehle eingerichtet werden, die in einem Speicher gespeichert sind und von mindestens einem Prozessor, beispielsweise dem DSP 112, ausgeführt werden. In gewissen Ausführungsformen sind mindestens einige der Befehle, die die Funktion der Module 310-330 ausführen, in einem Speicher gespeichert und werden von mindestens einem Prozessor des Netzwerks oder der übergeordneten Einrichtung 116 ausgeführt.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Okklusionsreduziermodul 330 ausgebildet, das Signal xin zumindest des Innenmikrofons zu empfangen und eine aktive Okklusionsreduzierung auszuführen. Die aktive Okklusionsreduzierung kann verwendet werden, um einige Komponenten der verzerrten Stimme auszulöschen, so dass ein natürlicher Stimmenklang im Inneren des Ohrkanals 104 wiederhergestellt wird. Die verzerrte Stimme wird durch das Innenmikrofon im Inneren des Ohrkanals erfasst. Die aktive Okklusionsreduzierung erzeugt auf der Grundlange des Signals xin des Innenmikrofons ein erstes Signal. Wenn das erste Signal durch den Lautsprecher 118 wiedergegeben wird, löscht es einige tiefe Frequenzen (beispielsweise dort, wo die Verzerrung aufgrund des Knochenskeletts auftritt) der verzerrten Stimme aus und aufgrund dessen wird die Stimmenqualität, die durch die Ausbreitung durch das Skelett erzeugt wird, angehoben.
  • In anderen Ausführungsformen wird das ANR-Modul 320 verwendet, um unerwünschtes Rauschen bzw. unerwünschte Geräusche von außen (im Weiteren auch als Hintergrundrauschen bzw. Hintergrundgeräusche bezeichnet) zur reduzieren, das bzw. die durch das Außenmikrofon 108 aus der äußeren akustischen Umgebung 102 erfasst wird bzw. werden. Das ANR-Modul 320 empfängt ein Signal xex, das von dem Außenmikrofon 108 erfasst wird. Das ANR-Modul 320 erzeugt auf der Grundlage des Signals xex ein zweites Signal. Wenn das zweite Signal durch den Lautsprecher 118 wiedergegeben wird, löscht es in dem Ohrkanal 104 das unerwünschte Rauschen bzw. die unerwünschten Geräusche aus dem Außenbereich aus.
  • In diversen Ausführungsformen kann die Okklusionsreduzierung mittels der Verwendung einer Rauschauslöschung mit begrenzter Bandbreite ausgeführt werden, da bei der Ausbreitung durch menschliches Gewebe die hohen Frequenzen der Stimme des Benutzers wesentlich abgeschwächt werden und somit eine deutlich schmälere effektive Bandbreite im Vergleich zu einer Stimme vorliegt, die über Luft geleitet wird. Somit kann die Bandbreite der Rauschunterdrückung für die Okklusionsreduzierung von dem Bereich zwischen 100 Hz und 1 KHz beispielsweise eingeschränkt werden.
  • In diversen Ausführungsformen beruht das Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus für die Okklusionsreduzierung (beispielsweise unter Anwendung des Okklusionsreduziermoduls 330) und dem zweiten Betriebsmodus für die ANR (beispielsweise unter Anwendung des ANR-Moduls 320) auf der Ermittlung der Qualität des Abdichtens des Ohrkanals. In diversen Ausführungsformen ist das Dichtqualitäts-Ermittlungsmodul 310 ausgebildet, die Qualität des Abdichtens zu ermitteln, indem das Signal xex, das von dem Außenmikrofon 108 erfasst wird, mit dem Signal xin, das von dem Innenmikrofon 106 erfasst wird, verglichen wird. Wenn das Signal xin, Rauschkomponenten enthält, die ähnlich zu den Rauschkomponenten des Signals xex, sind, dann zeigt dies an, dass das Außengeräusch im Inneren der Ohrmuschel gemäß diversen Ausführungsformen gehört wird, was ein Zeichen einer schlechten Dichtqualität ist. Die Qualität des Abdichtens des Ohres kann durch eine Vielzahl geeigneter Verfahren ermittelt werden, wozu ein Vergleich des Innenmikrofons und des Außenmikrofons gehört, ohne auf dieses Verfahren einschränken zu wollen. Ein anschauliches System, das zur Ermittlung der Dichtqualität geeignet ist, ist beispielsweise detailliert in der US-Patentanmeldung mit der Nummer XX/XXX XXX beschrieben mit dem Titel " Audio Monitoring and Adaptation Using Headset Microphones Inside of User's Ear Canal", die eingereicht wurde am ____, und deren Offenbarung für alle Zwecke durch Bezugnahme miteingeschossen ist.
  • Wenn in diversen Ausführungsformen die ANR in Reaktion auf die Ermittlung ausgeführt wird, wonach das Abdichten des Ohrkanals von geringer Qualität ist, dann können Beschleunigungsdaten aus dem Beschleunigungsmesser 120, der in dem einen oder dem mehreren ITE-Modulen 202 angeordnet ist, verwendet werden, um zwischen der Stimme des Benutzers und einem Hintergrundgeräusch in dem Außenmikrofonsignal xex zu unterscheiden. Beispielsweise kann der Beschleunigungsmesser verwendet werden, um Signale (beispielsweise die Bewegung des Kopfs des Benutzers) zu erfassen, die darauf hindeuten, dass der Benutzer spricht. Wenn in diversen Ausführungsformen ermittelt wird, dass der Benutzer spricht, dann reduziert das ANR-Modul 320 Geräusche bzw. Rauschen derart, dass das Hintergrundrauschen reduziert oder ausgelöscht wird, ohne die Stimmenkomponenten der Stimme des Benutzers in einer Weise zu reduzieren, die zu einer Verzerrung führen würden. Das heißt, das Hintergrundrauschen in dem empfangenen akustischen Signal wird in diversen Ausführungsformen auf eine Weise unterdrückt, die nicht zu einer Verzerrung des Teils des akustischen Signals führt, der die Stimme des Benutzers repräsentiert. Ein anschauliches Audio-Verarbeitungssystem, das zum Ausführen dieses abgewogenen Verhaltens zwischen Rauschauslöschung und Stimmqualität geeignet ist, ist detaillierter in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 12/832 901 erläutert (nunmehr das US-Patent mit der Nummer 8 473 287) mit dem Titel " Method for Jointly Optimizing Noise Reduction and Voice Quality in a Mono or Multi-Microphone System", die am 8. Juli 2010 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit für alle Zwecke durch Bezugnahme miteingeschlossen ist.
  • Obwohl in 3 separate Module für ANR und die Okklusionsreduzierung gezeigt sind, kann das ANR-Modul 320 ausgebildet sein, ANR und die Rauschauslöschung für die Okklusionsreduzierung auszuführen.
  • In gewissen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren ITE-Module 202 eine mechanische Belüftung aufweisen. Die mechanische Belüftung kann ein elektroaktives Polymer beinhalten. Die mechanische Belüftung kann so ausgebildet sein, dass sie zur Erzeugung einer besseren Abdichtung verschließbar ist. In Reaktion auf die Ermittlung, dass ein Abdichten des Ohrs von guter Qualität ist (beispielsweise liegt die Qualität des Abdichtens über einem vorbestimmten Schwellenwert) und dass die Stimme des Benutzers im Inneren des Ohrkanals verzerrt klingt, kann die mechanische Belüftung geöffnet werden, so dass die Stimme des Benutzers, die sich im Inneren des Ohrkanals 104 ausbreitet, sich außerhalb des einen oder der mehreren ITE-Module 202 ausbreitet. Wenn die mechanische Belüftung offen ist, kann die verzerrte Stimme des Benutzers an dem Ohrkanal gegebenenfalls weniger zurückgeworfen werden, so dass der unbequeme Klang, der sich für den Benutzer ergibt, reduziert wird. Gleichzeitig werden durch das Öffnen der mechanischen Belüftung, die nicht nur die unverzerrte Stimme des Benutzers von außen einlässt, sondern auch Hintergrundrauschen bzw. Hintergrundgeräusche in das Innere des Ohrkanals eindringen lässt, die äußeren akustischen Signale eingelassen. Es kann eine aktive Rauschunterdrückung ausgeführt werden, um gerade diese Hintergrundgeräusche auszulöschen, so dass das Öffnen der mechanischen Belüftung keine zusätzlichen äußeren Hintergrundgeräusche hervorruft, die von dem Benutzer gehört werden. Beispielsweise und ohne einschränkend zu sein, kann die mechanische Belüftung aktiviert werden, wenn der Benutzer einen Telefonanruf beginnt. In gewissen Ausführungsformen wird die mechanische Belüftung aktiviert, wenn die Dichtqualität über einem Schwellenwert liegt und die Sprache (beispielsweise aus Lautsprechern, die nicht den Benutzer repräsentieren) erfasst wird, während ein externes Geräusch vorhanden ist und der Benutzer Musik hört, ohne selbst zu sprechen oder zu singen. Die mechanische Belüftung kann auch aktiv den Luftdruck in dem Ohr reduzieren, so dass für den Benutzer ein höheres Maß an Bequemlichkeit geboten wird.
  • Ein anschauliches Audio-Verarbeitungssystem, das zur Ausführung einer Rauschauslöschung und/oder einer Rauschunterdrückung geeignet ist, ist detaillierter in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 12/832 901 (nun die US-Patentnummer 8 473 287), erläutert mit dem Titel „Method for Jointly Optimizing Noise Reduction and Voice Quality in a Mono or Multi-Microphone System“, die am 8. Juli 2010 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit für alle zwecke durch Bezugnahme miteingeschlossen ist. Als Beispiel und ohne Beschränkung sind Rauschunterdrückungsverfahren auch beschrieben in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 12/215 980 (nunmehr die US-Patentnummer 9 185 487) mit dem Titel „System and Method for Providing Noise Suppression Utilizing Null Processing Noise Subtraction“, die am 30. Juni 2008 eingereicht wurde, und in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 11/699 732 (nunmehr die US- Patentnummer 8 194 880) beschrieben mit dem Titel „System and Method for Utilizing Omni-Directional Microphones for Speech Enhancement“, die am 29. Januar 2007 eingereicht wurde, wobei beide jeweils in ihrer Gesamtheit hierin durch Bezugnahme miteingeschlossen sind.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines Verfahrens 400 beschreibt, um eine Okklusionsreduzierung oder ANR auf der Grundlage einer Ermittlung einer Dichtqualität gemäß diversen anschaulichen Ausführungsformen auszuführen. Das anschauliche Verfahren 400 beginnt mit der Ermittlung einer Qualität des Abdichtens eines Ohrkanals eines Benutzers, der mit einem in dem Ohr zu tragenden (ITE) Modul versehen ist, das darin eingeführt ist, wobei dies im Block 402 erfolgt. In einigen Ausführungsformen kann die Qualität des Abdichtens auf der Grundlage einer Differenz des Signals xex, das von dem Außenmikrofon 108 erfasst wird, und des Signals xin, das von dem Innenmikrofon 106 erfasst wird, ermittelt werden. Wenn das Signal xin Komponenten enthält, die ähnlich zu Komponenten des Signals xex sind, dann zeigt dies an, dass die Außengeräusche von dem Innenmikrofon (beispielsweise in dem ITE-Modul) im Inneren des Ohrkanals erfasst werden.
  • In dem Entscheidungsblock 404 wird eine Entscheidung auf der Grundlage der Qualität des Abdichtens des Ohrkanals getroffen. Wenn die Qualität des Abdichtens über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, dann geht in diesem Beispiel das Verfahren 400 weiter, indem die Okklusionsreduzierung im Block 406 ausgeführt wird. Wenn alternativ die Qualität des Abdichtens unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, dann führt in diesem Beispiel das Verfahren 400 eine ANR im Block 408 aus. Der vorbestimmte Schwellenwert kann auf der Grundlage von beispielsweise der Differenz zwischen dem von dem Außenmikrofon 108 erfassten Signal xex und dem von dem Innenmikrofon 106 erfassten Signal xin, ermittelt werden, wenn die Differenz über einer gewissen Schwelle liegt, die anzeigt, dass das Abdichten derart ist, dass Außengeräusche, die das Außenmikrofon 108 erfasst, durch das Innenmikrofon 106 aufgrund des Abdichtens nicht erfasst werden. In einigen Ausführungsformen kann der vorbestimmte Schwellenwert eine Tabelle von Werten oder eine andere Beziehung sein, sodass etwa eine kontinuierliche Änderung, beispielsweise einschließlich einer Mischung aus Okklusionsreduzierung und ANR für gewisse Werte, erfolgt, anstatt das lediglich zwischen Okklusionsreduzierung und ANR umgeschaltet wird.
  • 5 zeigt ein anschauliches Computersystem 500, das zur Implementierung einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Das Computersystem 500 der 5 kann im Zusammenhang mit der Eigenschaften von Rechensystemen, Netzwerken, Servern oder Kombinationen davon eingerichtet werden. Das Computersystem 500 der 5 umfasst einen oder mehrere Prozessoreinheiten 510 und einen Hauptspeicher 520. Der Hauptspeicher 520 speichert teilweise Befehle und Daten zur Ausführung durch die eine oder die mehreren Prozessoreinheiten 510. Der Hauptspeicher 520 speichert in diesem Beispiel während des Betriebs den ausführbaren Code. Das Computersystem 500 der 5 umfasst ferner einen Massendatenspeicher, eine tragbare Speichereinrichtung 540, Ausgabegeräte 550, Benutzereingabegeräte 560, ein grafisches Anzeigesystem 570 und Peripheriegeräte 580.
  • Die in 5 gezeigten Komponenten sind so gezeigt, dass sie durch einen einzigen Bus 590 verbunden sind. Die Komponenten können jedoch über eine oder mehrere Datentransporteinrichtungen verbunden sein. Die eine oder die mehreren Prozessoreinheiten 510 und der Hauptspeicher 520 sind über einen lokalen Mikroprozessorbus verbunden, und der Massendatenspeicher 530, das eine oder die mehreren Peripheriegeräte 580, die tragbare Speichereinrichtung 540 und das grafische Anzeigesystem 570 sind über einen oder mehrere Eingangs/Ausgangs-(I/O) Busse verbunden.
  • Der Massendatenspeicher 530, der als magnetisches Laufwerk, Halbleiterlaufwerk oder ein optisches Diskettenlaufwerk eingerichtet sein kann, ist eine nicht-flüchtige Speichereinrichtung zur Speicherung von Daten und Befehlen zur Verwendung durch den einen oder die mehreren Prozessoreinheiten 510. Der Massendatenspeicher 530 speichert die Systemsoftware zum Implementieren von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zum Zwecke des Einladens dieser Software in den Hauptspeicher 520.
  • Die tragbare Speichereinrichtung 540 arbeitet in Verbindung mit einem tragbaren nicht-flüchtigen Speichermedium, etwa einem Flash-Laufwerk, einer Diskette, einer Kompaktdiskette, einer digitalen Videodiskette oder einer Sprecheinrichtung für den universellen seriellen Bus (USB), um Daten und Code in das Computersystem 500 der 5 einzuspeisen oder daraus auszulesen. Die Systemsoftware zur Implementierung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist auf einem derartigen tragbaren Medium gespeichert und wird über die tragbare Speichereinrichtung 540 dem Computersystem 500 zugeführt.
  • Die Benutzereingabegeräte 560 können einen Bereich einer Benutzerschnittstelle bereitstellen. Die Benutzereingabegeräte 560 können ein oder mehrere Mikrofone, eine alphanummerische Tasteneinheit, etwa eine Tastatur, zum Einspeisen von alphanummerischen Zeichen und anderen Informationen, oder eine Zeigereinrichtung, etwa eine Maus, einen Spurverfolgungsball, einen Stift oder Zeigerrichtungstasten miteinschließen. Die Benutzereingabegeräte 560 können ferner einen berührungsempfindlichen Bildschirm umfassen. Des Weiteren beinhaltet das in 5 gezeigte Computersystem 500 Ausgabegeräte 550. Zu geeigneten Ausgabegeräten 550 gehören Lautsprecher, Drucker, Netzwerkschnittstellen und Bildschirmgeräte.
  • Das grafische Anzeigesystem 570 umfasst eine Flüssigkristallanzeige (LCD) oder eine andere geeignete Anzeigeeinrichtung. Das grafische Anzeigesystem 570 ist ausgebildet, Textinformation und grafische Information zu empfangen und die Information für die Ausgabe zu der Anzeigeeinrichtung aufzubereiten.
  • Die Peripheriegeräte 580 können eine beliebige Art von Geräten für die Computerunterstützung umfassen, um ein Computersystem eine zusätzliche Funktion zu verleihen.
  • Die in dem Computersystem 500 der 5 bereitgestellten Komponenten sind solche, wie sie typischerweise in Computersystemen angetroffen werden, die zur Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet sind und eine breite Kategorie derartiger Computerkomponenten repräsentieren sollen, die im Stand der Technik bekannt sind. Daher kann das Computersystem 500 der 5 ein Personalcomputer (PC), ein Hand-Computersystem, ein Telefon, ein mobiles Computersystem, ein Arbeitsplatzrechner, ein Tablett-Rechner, ein Phablet-Rechner, ein Mobiltelefon, einen Server, ein Minicomputer, ein Großrechner, ein am Körper tragbares Gerät oder ein anderes Computersystem sein. Der Computer kann ferner unterschiedliche Buskonfigurationen, vernetzte Plattformen, Plattformen mit mehreren Prozessoren und dergleichen miteinschließen. Es können diverse Betriebssysteme verwendet werden, wozu gehören: UNIX, LINUX, WINDOWS, MAC OS, PALM OS, QNX ANDROID, IOS, CHROME, TIZEN und andere geeignete Betriebssysteme.
  • Die Verarbeitung für diverse Ausführungsformen kann in Software eingerichtet sein, die auf Fernzugriff bzw. auf einer Cloud basiert. In einigen Ausführungsformen ist das Computersystem 500 als ein Rechenumgebung mit Fernzugriff bzw. Cloud eingerichtet, etwa in Form einer virtuellen Maschine, die in einer Rechen-Cloud arbeitet. In anderen Ausführungsformen kann das Computersystem 500 selbst eine Cloud-basierte Rechenumgebung sein, in der die Funktionen des Computersystems 500 in verteilter Weise ausgeführt werden. Daher kann das Computersystem 500, wenn es als eine Rechen-Cloud aufgebaut ist, mehrere Recheneinrichtungen in diversen Formen enthalten, wie dies detaillierter nachfolgend beschrieben ist.
  • Im Allgemeinen ist eine Rechenumgebung auf Cloud-Basis eine Ressource, die typischerweise die Rechenleistung einer großen Gruppe aus Prozessoren (etwa innerhalb eines Netz-Servers) vereinigt und/oder die Speicherkapazität einer großen Gruppe aus Computerspeichern oder Speichereinrichtungen kombiniert. Systeme, die Cloud-basierte Ressourcen haben, können entweder ausschließlich durch ihre Besitzer benutzt werden, oder derartige Systeme erlauben auch den Zugriff von außen für Benutzer, die Anwendungen in der Rechen-Infrastruktur verteilen, um den Vorteil großer Rechenressourcen oder Speicherressourcen zu nutzen.
  • Die Cloud kann beispielsweise durch ein Netzwerk aus Netz-Servern gebildet sein, die mehrere Recheneinrichtungen, etwa das Computersystem 500, umfassen, wobei jeder Server (oder zumindest mehrere davon) einen Prozessor und/oder Speicherressourcen bereitstellt. Diese Server können die Aufgaben, die von mehreren Benutzern bereitgestellt werden (beispielsweise Cloud-Ressourcenkunden oder andere Benutzer) verwalten. Typischerweise stellt jeder Benutzer Ansprüche im Hinblick auf Arbeitsauslastung an die Cloud, die manchmal in Echtzeit deutlich variiert. Die Art und das Ausmaß dieser Änderungen hängt typischerweise von der Art des Geschäfts ab, das mit dem Benutzer im Zusammenhang steht.
  • Die vorliegende Technik ist zuvor mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Daher sollen andere Varianten in Bezug auf die anschaulichen Ausführungsformen die vorliegende Offenbarung mitabgedeckt sein.

Claims (22)

  1. BEANSPRUCHT IST:
  2. Ein Verfahren zur Audio-Verarbeitung, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen akustischer Signale, wobei jedes akustische Signal mindestens ein erfasstes Geräusch repräsentiert, das eine Stimmenkomponente und/oder ein unerwünschtes Geräusch enthält; Ermitteln, auf der Grundlage zumindest teilweise der akustischen Signale, einer Qualität eines Abdichtens eines Ohrkanals eines Benutzers, das durch ein in dem Ohr zu tragendes Modul einer Kopfgarnitur bereitgestellt wird; wenn die Qualität des Abdichtens über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Ausführen einer Okklusionsreduzierung an den akustischen Signalen zur Anhebung der Stimmenkomponente; und wenn die Qualität des Abdichtens unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Ausführen einer aktiven Rauschunterdrückung (ANR) an den akustischen Signalen zur Reduzierung des unerwünschten Geräusches.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stimmenkomponente die Stimme des Benutzers miteinschließt.
  4. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die akustischen Signale ein erstes akustisches Signal, das außerhalb des Ohrkanals erfasst wird, und ein zweites akustisches Signal, das im Inneren des Ohrkanals erfasst wird, enthalten; und das Ermitteln der Qualität des Abdichtens umfasst: Vergleichen des ersten akustischen Signals mit dem zweiten akustischen Signal.
  5. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Okklusionsreduzierung umfasst: Ausführen einer aktiven Rauschauslöschung für eine begrenzte Bandbreite der akustischen Signale.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei die begrenzte Bandbreite in einem Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 1 kHz liegt.
  7. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Schwellenwert eine Tabelle von Werten derart ist, dass die Okklusionsreduzierung und die ANR auf einer kontinuierlich variierenden Basis als eine Funktion des vorbestimmten Schwellenwerts ausgeführt werden.
  8. Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Modul in dem ersten Modus arbeitet in Reaktion auf eine Ermittlung, wonach die Stimmenkomponente Qualitäten hat, die anzeigen, dass die Qualität des Abdichtens über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  9. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ANR umfasst: Unterscheiden zwischen der Stimmenkomponente und dem unerwünschten Geräusch; und Auslöschen des unerwünschten Geräuschs in den akustischen Signalen auf der Grundlage von Ergebnissen der Unterscheidung.
  10. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Unterscheidung auf Daten aus einem Beschleunigungsmesser beruht, der im Inneren des Ohrkanals liegt, wobei der Beschleunigungsmesser ein oder mehrere Signale bereitstellt, die anzeigen, dass der Benutzer spricht.
  11. Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei, wenn erkannt wird, dass der Benutzer spricht, die ANR ausgebildet ist, eine Verzerrung der Stimmenkomponenten, die die Stimme des Benutzers repräsentieren, zu begrenzen, während die ANR an den akustischen Signalen ausgeführt wird.
  12. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Okklusionsreduzierung umfasst: Aktivieren einer mechanischen Belüftung, so dass Schallwellen von außerhalb des Ohrkanals in den Ohrkanal eindringen, wobei die mechanische Belüftung in Reaktion auf eine Ermittlung aktiviert wird, wonach die Qualität des Abdichtens über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und Auslöschen von Rauschen in den Schallwellen.
  13. Ein System zur Audio-Verarbeitung, wobei das System umfasst: mindestens einen Prozessor zum Empfang akustischer Signale, wobei jedes akustische Signal mindestens ein erfasstes Geräusch repräsentiert, in welchem eine Stimmenkomponente und/oder ein unerwünschtes Geräusch enthalten sind; mindestens einen Prozessor zur Ermittlung einer Qualität eines Abdichtens eines Ohrkanals eines Benutzers, wobei das Abdichten durch ein im Ohr zu tragendes Modul einer Kopfgarnitur bereitgestellt wird, wobei das Ermitteln zumindest teilweise auf den akustischen Signalen beruht; wobei, wenn die Qualität des Abdichtens über einem bestimmten Schwellenwert liegt, mindestens ein Prozessor ausgebildet ist, eine Okklusionsreduzierung an den akustischen Signalen zur Anhebung der Stimmenkomponente auszuführen; und wenn die Qualität des Abdichtens unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt, mindestens ein Prozessor ausgebildet ist, eine aktive Rauschunterdrückung (ANR) an den akustischen Signalen zur Reduzierung des unerwünschten Geräusches auszuführen.
  14. Das System nach Anspruch 12, wobei die Stimmenkomponente die Stimme des Benutzers miteinschließt.
  15. Das System nach Anspruch 12, wobei: die akustischen Signale ein erstes akustisches Signal, das außerhalb des Ohrkanals erfasst wird, und ein zweites akustisches Signal, das im Inneren des Ohrkanals erfasst wird, enthalten; und die Qualität des Abdichtens durch Vergleich des ersten akustischen Signals mit dem zweiten akustischen Signal ermittelt wird.
  16. Das System nach Anspruch 12, wobei die Okklusionsreduzierung umfasst: Ausführen einer aktiven Rauschauslöschung für eine begrenzte Bandbreite der akustischen Signale, wobei die begrenzte Bandbreite in einem Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 1 KHz liegt.
  17. Das System nach Anspruch 12, wobei die Okklusionsreduzierung und die ANR durch ein Modul ausgeführt werden, das ausgebildet ist, auf der Grundlage der Ermittlung der Qualität des Abdichtens in einem ersten Modus zur Ausführung der Okklusionsreduzierung und in einem zweiten Modus zur Ausführung der ANR zu arbeiten.
  18. Das System nach Anspruch 16, wobei das Modul in dem ersten Modus arbeitet in Reaktion auf eine Ermittlung, wonach die Stimmenkomponente eine Verzerrung aufweist, die anzeigt, dass die Qualität des Abdichtens über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  19. Das System nach Anspruch 12, wobei die ANR umfasst: Unterscheiden zwischen der Stimmenkomponente und dem unerwünschten Geräusch; und Auslöschen des unerwünschten Geräusches in den akustischen Signalen auf der Grundlage von Ergebnissen der Unterscheidung.
  20. Das System nach Anspruch 18, wobei das Unterscheiden auf Daten aus einem Beschleunigungsmesser beruht, der im Inneren des Ohrkanals liegt, wobei der Beschleunigungsmesser zumindest eine Bewegung erfasst, die anzeigt, dass der Benutzer spricht.
  21. Das System nach Anspruch 12, wobei die Okklusionsreduzierung umfasst: Aktivieren einer mechanischen Belüftung, so dass Schallwellen von außerhalb des Ohrkanals in den Ohrkanal eindringen können, wobei die mechanische Belüftung in Reaktion auf eine Ermittlung aktiviert wird, wonach die Qualität des Abdichtens über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und Auslöschen von Rauschen in den Schallwellen.
  22. Ein nicht-flüchtiges computerlesbares Speichermedium mit Befehlen darin, die bei Ausführung durch mindestens einen Prozessor Schritte eines Verfahrens ausführen, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen akustischer Signale, wobei jedes akustische Signal mindestens ein erfasstes Geräusch repräsentiert, das eine Stimmenkomponente und/oder ein unerwünschtes Geräusch enthält; Ermitteln, auf der Grundlage zumindest teilweise der akustischen Signale, einer Qualität eines Abdichtens eines Ohrkanals eines Benutzers, das durch ein in dem Ohr zu tragendes Modul einer Kopfgarnitur bereitgestellt wird; wenn die Qualität des Abdichtens über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Ausführen einer Okklusionsreduzierung an den akustischen Signalen zur Anhebung der Stimmenkomponente; und wenn die Qualität des Abdichtens unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Ausführen einer aktiven Rauschunterdrückung (ANR) an den akustischen Signalen zur Reduzierung des unerwünschten Geräusches.
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