EP1655998B1

EP1655998B1 - Verfahren zur Erzeugung von Stereosignalen für getrennte Quellen und entsprechendes Akustiksystem

Info

Publication number: EP1655998B1
Application number: EP05110440.4A
Authority: EP
Inventors: Henning Dr. Puder
Original assignee: Siemens Audioligische Technik GmbH
Current assignee: Sivantos GmbH
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2025-11-08
Also published as: DE102004053790A1; EP1655998A2; US7831052B2; DK1655998T3; US20060120535A1; EP1655998A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Stereosignalen jeweils für mindestens zwei Schallquellen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Akustiksystem zur Erzeugung von Stereosignalen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Hörgeräte bzw. Hörhilfegeräte.
Ein Verfahren zur Erzeugung jeweils eines Monosignals beim Empfang mehrerer Schallquellen für jede von ihnen ist aus dem Aufsatz J. Benesty, Y. Huang: Adaptive Signal Processing: Applications in Real-World Problems, Springer-Verlag: Berlin, New York, Seiten 195-223, 2003 bekannt. Die dort vorgestellten BSS-Verfahren (Blind Source Separation = Blinde Quellentrennung) können räumlich getrennte aber zeitlich überlagerte Quellen trennen und einzeln wiedergeben. Ein derartiges BSS-Verfahren kann beispielsweise bei binauraler Versorgung oder speziell bei einem binauralen Richtmikrofon Verwendung finden, wobei je ein Mikrofonsignal vom rechten und linken Hörgerät genutzt wird.
Dokument US6704369 offenbart einen Signaltrennungsalgorithmus. Es findet jedoch nur eine Trennung der Signale statt, so dass als Resultat zwei Schätzsignale zur Verfügung stehen. Es werden auch geschätzte Monosignale für die jeweiligen Quellen zur Verfügung gestellt.
Ein bislang noch ungelöstes Problem besteht darin, dass das BSS-Verfahren für jede der getrennten Quellen nur ein Monosignal zur Verfügung stellt. Böte man dem Hörgeräteträger dieses Signal auf beiden Hörgeräten identisch an, könnte er die Quellen zwar sehr gut getrennt wahrnehmen, allerdings wäre deren räumliche Lokalisation nicht möglich. Hierzu müssten sich nämlich die rechts und links dargebotenen Signale durch die für natürliche Signale üblichen, interauralen Pegel- und Laufzeitdifferenzen unterscheiden.
Alternative Verfahren neben den BSS-Verfahren zur binauralen Richtmikrofonie zeigen eine sehr eingeschränkte Leistungsfähigkeit und kommen deshalb und auch wegen der bisher nicht vorhandenen, drahtlosen Verbindung zwischen Hörgeräten nicht zum Einsatz.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur besseren Wahrnehmbarkeit von getrennten Schallquellen vorzuschlagen. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Akustiksystem angegeben werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung von Stereosignalen jeweils für mindestens zwei abgetrennte Schallquellen, durch Ausführen einer Blinden Quellentrennung von mindestens zwei Mikrofonsignalen zur Gewinnung von Übertragungsfunktionen von Filtern einer ersten Filtereinrichtung, Ermitteln von Übertragungsfunktionen von Filtern einer zweiten Filtereinrichtung mit Hilfe der Übertragungsfunktionen der Filter der ersten Filtereinrichtung, wobei deren Übertragungsfunktionen jeweils dem Quotienten aus einem Leistungsdichtespektralanteil der jeweiligen Schallquelle und dem Gesamtleistungsdichtespektrum des jeweiligen Mikrofonsignals entsprechen, und Filtern der mindestens zwei Mikrofonsignale jeweils mit mindestens zwei Filtern der zweiten Filtereinrichtung, so dass für jedes Mikrofonsignal zwei Stereosignale gewonnen werden.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen ein Verfahren zur Erzeugung von Stereosignalen jeweils für mindestens zwei abgetrennte Schallquellen, durch Ausführen einer Blinden Quellentrennung von mindestens zwei Mikrofonsignalen mit Hilfe einer ersten Filtereinrichtung zur Gewinnung zweier Monoausgangssignale und Filtern jedes der Monoausgangssignale jeweils mit mindestens zwei zweiten Filtern einer zweiten Filtereinrichtung, deren Übertragungsfunktionen aus den Übertragungsfunktionen der Filter der ersten Filtereinrichtung berechnet werden, so dass für jedes Monoausgangssignal zwei Stereosignale gewonnen werden. Dabei können die Übertragungsfunktionen von den Schallquellen zu den Mikrofonen berechnet und mit den Monoausgangssignalen multipliziert werden, woraus sich die Übertragungsfunktionen der zweiten Filter gewinnen lassen.
Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Akustiksystem zur Erzeugung von Stereosignalen jeweils für mindestens zwei getrennte Schallquellen, mit einer Mikrofoneinrichtung zur Bereitstellung von mindestens zwei Mikrofonsignalen, einer ersten Filtereinrichtung zur Blinden Quellentrennung der mindestens zwei Mikrofonsignale unter Gewinnung der Übertragungsfunktionen von Filtern der ersten Filtereinrichtung, einer zweiten Filtereinrichtung zum Filtern jedes der Mikrofonsignalen, so dass für jedes Mikrofonsignal zwei Stereosignale erzeugbar sind, und einer Recheneinrichtung zum Ermitteln der Übertragungsfunktionen von Filtern der zweiten Filtereinrichtung mit Hilfe der Übertragungsfunktionen der Filter der ersten Filtereinrichtung, wobei deren Übertragungsfunktionen jeweils dem Quotienten aus einem Leistungsdichtespektralanteil der jeweiligen Schallquelle und dem Gesamtleistungsdichtespektrum des jeweiligen Mikrofonsignals entsprechen.
Schließlich ist auch vorgesehen ein Akustiksystem zur Erzeugung von Stereosignalen jeweils für mindestens zwei getrennte Schallquellen, mit einer Mikrofoneinrichtung zur Bereitstellung von mindestens zwei Mikrofonsignalen, einer ersten Filtereinrichtung zur Blinden Quellentrennung der mindestens zwei Mikrofonsignale unter Gewinnung der Übertragungsfunktionen von Filtern der ersten Filtereinrichtung und zur Gewinnung zweier Monoausgangssignale, einer zweiten Filtereinrichtung zum Filtern jedes der Monoausgangssignale, so dass für jedes Monoausgangssignal zwei Stereosignale erzeugbar sind, und einer Recheneinrichtung zum Ermitteln der Übertragungsfunktionen von Filtern der zweiten Filtereinrichtung mit Hilfe der Übertragungsfunktionen der Filter der ersten Filtereinrichtung.
In vorteilhafter Weise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Akustiksystem die Schätzung der zu trennenden Signale zum Beispiel für jedes Hörgerät, Head-Set oder dergleichen möglich.
Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Filter durch Wiener-Filter realisiert. Diese können adaptiv gestaltet sein.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

FIG 1: ein Signalmodell und BSS-Verfahren gemäß dem Stand der Technik;
FIG 2: ein erfindungsgemäßes Verarbeitungsschema entsprechend einer ersten Ausführungsform zur Bereitstellung einer binauralen Ausgabe bzw. Stereoausgabe und
FIG 3: ein erfindungsgemäßes Verarbeitungsschema entsprechend einer zweiten Ausführungsform zur Bereitstellung einer binauralen Ausgabe bzw. Stereoausgabe.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Zur Realisierung eines binauralen Richtmikrofons mit Stereo- bzw. binauraler Wiedergabe wird ein BSS-Verfahren verwendet. Allgemein können BSS-Verfahren anhand von FIG 1 erläutert werden. Hierzu wird nochmals auf den Aufsatz von J. Benesty und Y. Huang hingewiesen. Dementsprechend wird die Signalübertragung von zwei Signalquellen zu zwei Mikrofonen durch das Signalmodell SIG beschrieben. Die weitere Verarbeitung von den Mikrofonen zum Ausgang wird durch ein BSS-Modell BSS dargestellt.
Entsprechend dem Signalmodell SIG werden die Signale s1(k) der ersten Signalquelle und die Signale s2(k) der zweiten Signalquelle jeweils zu beiden Mikrofonen übertragen, wobei k Abtastzeitpunkte darstellt. Die Übertragungsfunktionen im Spektralbereich für die einzelnen Übertragungswege können durch Signalmodellfilter H_ij(Ω) symbolisiert werden. An den Mikrofonen werden die Signale der beiden Signalquellen additiv zu den Mikrofonsignalen x1(k) und x2(k) überlagert.
Um nun die einzelnen Signalanteile wieder aufzutrennen, wird das BSS-Modell entsprechend FIG 1 angewandt. Dabei wird mit Hilfe von adaptiven BSS-Filtern W_ij(Ω) aus den Mikrofonsignalen x1(k) und x2(k) für jede Quelle jeweils ein Monoausgangssignal y1(k) und y2(k) ermittelt. Auch hier liefert jedes der beiden Mikrofonsignale einen Beitrag zum jeweiligen Ausgangssignal.
Für BSS gilt zunächst folgender Zusammenhang zwischen den Signalmodellfiltern H_ij(Ω) und den adaptiven BSS-Filtern W_ij(Ω) : $[\begin{matrix} Y 1 (Ω) \\ Y 2 (Ω) \end{matrix}] = [\begin{matrix} W_{11} (Ω) & W_{12} (Ω) \\ W_{21} (Ω) & W_{22} (Ω) \end{matrix}] [\begin{matrix} H_{11} (Ω) & H_{12} (Ω) \\ H_{21} (Ω) & H_{22} (Ω) \end{matrix}] [[\begin{matrix} S 1 (Ω) \\ S 2 (Ω) \end{matrix}]] = [\begin{matrix} c_{1} (Ω) & 0 \\ 0 & c_{2} (Ω) \end{matrix}] [[\begin{matrix} S 1 (Ω) \\ S 2 (Ω) \end{matrix}]]$
BSS-Verfahren bestimmen nun die Filter-Werte W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω) und W₂₂(Ω). Unbekannt sind die Signalmodell-Filter H₁₁(Ω), H₁₂(Ω), H₂₁(Ω) und H₂₂(Ω) und die (komplexen) Gewichtungen c₁(Ω) und c₂(Ω) der Signale nach Trennung. Man kann die obige Matrix-Gleichung nun nach H₁₁(Ω), H₁₂(Ω), H₂₁(Ω) und H₂₂(Ω) auflösen. Daraus ergibt sich: $H_{11} (Ω) = \frac{c_{1} (Ω) W_{22} (Ω)}{W_{11} (Ω) W_{22} (Ω) - W_{21} (Ω) W_{12} (Ω)} = c_{1} (Ω) {\tilde{H}}_{11} (Ω)$
$H_{21} (Ω) = \frac{c_{1} (Ω) W_{21} (Ω)}{W_{21} (Ω) W_{12} (Ω) - W_{11} (Ω) W_{22} (Ω)} = c_{1} (Ω) {\tilde{H}}_{21} (Ω)$
$H_{12} (Ω) = \frac{c_{2} (Ω) W_{12} (Ω)}{W_{21} (Ω) W_{12} (Ω) - W_{11} (Ω) W_{22} (Ω)} = c_{2} (Ω) {\tilde{H}}_{12} (Ω)$
$H_{22} (Ω) = \frac{c_{2} (Ω) W_{11} (Ω)}{W_{11} (Ω) W_{22} (Ω) - W_{21} (Ω) W_{12} (Ω)} = c_{2} (Ω) {\tilde{H}}_{22} (Ω)$
Ziel ist es, Stereosignale zu erhalten, die zum rechten und linken Hörgerät übertragen werden und beim Hörgeräteträger eine räumliche Wahrnehmung erlauben.
Nachfolgend werden nun zwei Verfahren vorgestellt, mit denen es möglich ist, die gewünschten binauralen Signale für beide getrennten Quellen zu berechnen.

1) Berechnung der Stereo- bzw. binauralen Signale mit Hilfe von Wiener-Filtern

Entsprechend der ersten Methode nach FIG 2 werden die Wiener-Filter für das BSS-Verfahren berechnet. Die Ausgangssignale y1(k) und y2(k) des BSS-Verfahrens werden für die weitere Verarbeitung nicht mehr benötigt. Es werden jedoch die Filter W_ij(Ω) der BSS mit i = 1,2 und j = 1,2 verwendet. Aus den Filterwerten Wij(Ω) werden Nachbearbeitungsfilter G_ij(Ω) mit i=1,2 und j=1,2 berechnet, wie dies in FIG 2 durch den Pfeil vom Filter BSS zum Filter G angedeutet ist.
Durch das Filter G werden nun das linke Mikrofonsignal x1(k) und das rechte Mikrofonsignal x2(k) gefiltert, so dass sich die Stereoausgangssignale z1links(k), z1rechts(k), z2links(k) und z2rechts(k) für die binaurale Versorgung bzw. Stereoversorgung ergeben. Das linke Mikrofonsignal x1(k) wird hierfür durch die Filtereinheiten G₁₁(Ω) und G₁₂(Ω) gefiltert. Dementsprechend wird das rechte Mikrofonsignal x2(k) durch die Filtereinheiten G₂₁(Ω) und G₂₂(Ω) gefiltert, um die Stereosignale der einzelnen Schallquellen für den rechten Kanal zu erhalten.
Nutzt man obige Gleichungen, können die Leistungsdichtespektren S_x1x1(Ω) und S_x2x2(Ω) der beiden Mikrofonsignale x1(k) und x2(k) folgendermaßen geschrieben werden: $S_{x 1 x 1} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} {|c_{1} (Ω)|}^{2} S_{s 1 s 1} (Ω) + {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2} {|c_{2} (Ω)|}^{2} S_{s 2 s 2} (Ω)$
$S_{x 2 x 2} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2} {|c_{1} (Ω)|}^{2} S_{s 1 s 1} (Ω) + {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} {|c_{2} (Ω)|}^{2} S_{s 2 s 2} (Ω)$
Dabei bedeuten S_s1s1(Ω) und S_s2s2(Ω) die Leistungsdichtespektren der beiden Signalquellen.
Löst man diese Gleichungen nun nach den unbekannten Werten S_s1s1(Ω)|c₁(Ω)| ² und S_s2s2 (Ω)|c₂(Ω)| ² auf, ergibt sich: $S_{s 1 s 1} (Ω) {|c_{1} (Ω)|}^{2} = \frac{S_{x 1 x 1} (Ω) {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} - S_{x 2 x 2} (Ω) {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2}}{{|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} - {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2}}$
$S_{s 2 s 2} (Ω) {|c_{2} (Ω)|}^{2} = \frac{S_{x 2 x 2} (Ω) {|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} - S_{x 1 x 1} (Ω) {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2}}{{|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} - {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2}}$
Somit können die Anteile der Leistungsdichtespektren der Mikrofonsignale folgendermaßen berechnet werden:

1. Leistungsdichtespektrenanteil von s1(k) in x1(k): $P_{11} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} {|c_{1} (Ω)|}^{2} S_{s 1 s 1} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} \frac{S_{x 1 x 1} (Ω) {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} - S_{x 2 x 2} (Ω) {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2}}{{|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} - {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2}}$
2. Leistungsdichtespektrenanteil von s2(k) in x1(k): $P_{12} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2} {|c_{2} (Ω)|}^{2} S_{s 2 s 2} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2} \frac{S_{x 2 x 2} (Ω) {|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} - S_{x 1 x 1} (Ω) {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2}}{{|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} - {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2}}$
3. Leistungsdichtespektrenanteil von s1(k) in x2(k): $P_{21} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2} {|c_{1} (Ω)|}^{2} S_{s 1 s 1} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2} \frac{S_{x 1 x 1} (Ω) {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} - S_{x 2 x 2} (Ω) {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2}}{{|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} - {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2}}$
4. Leistungsdichtespektrenanteil von s2(k) in x2(k): $P_{22} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} {|c_{2} (Ω)|}^{2} S_{s 2 s 2} (Ω) = {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} \frac{S_{x 2 x 2} (Ω) {|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} - S_{x 1 x 1} (Ω) {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2}}{{|{\tilde{H}}_{11} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{22} (Ω)|}^{2} - {|{\tilde{H}}_{21} (Ω)|}^{2} {|{\tilde{H}}_{12} (Ω)|}^{2}}$

Die vier Wiener-Filter zur Extraktion der Signalanteile von S1(Ω) und S2(Ω) aus den Mikrofonsignalen X1(Ω) und X2(Ω) ergeben sich somit zu:

1. Berechnung des Signalanteils von S1(Ω) im ersten Mikrofon: Applikation des folgenden Filters auf das Signal X1(Ω): $G_{11} (Ω) = \frac{P_{11} (Ω)}{S_{x 1 x 1} (Ω)}$
2. Berechnung des Signalanteils von S2(Ω) im ersten Mikrofon: Applikation des folgenden Filters auf das Signal X1(Ω): $G_{12} (Ω) = \frac{P_{12} (Ω)}{S_{x 1 x 1} (Ω)}$
3. Berechnung des Signalanteils von S1(Ω) im zweiten Mikrofon: Applikation des folgenden Filters auf das Signal X2(Ω) : $G_{21} (Ω) = \frac{P_{21} (Ω)}{S_{x 2 x 2} (Ω)}$
4. Berechnung des Signalanteils von S2(Ω) im zweiten Mikrofon: Applikation des folgenden Filters auf das Signal X2(Ω) : $G_{22} (Ω) = \frac{P_{22} (Ω)}{S_{x 2 x 2} (Ω)}$

Alle notwendigen Größen, d. h. die Filterwerte W_ij(Ω), aus denen die Werte H̃_ij(Ω) berechnet werden, sowie die Leistungsdichtespektren S_x1x1(Ω) und S_x2x2(Ω) stehen zu jedem Zeitpunkt zur Verfügung oder können instantan geschätzt werden.
Bei dieser Anwendung der Wiener-Filterung treten nicht die bekannten Artefakte auf, wie sie von klassischen Geräuschreduktionsverfahren bekannt sind, da alle notwendigen Leistungsdichtespektren instantan geschätzt werden können. Sie müssen nicht geglättet geschätzt werden bzw. eine Aussetzung der Schätzung während bestimmter Zeitabschnitte ist nicht nötig.

2) Direkte Berechnung der Stereo- bzw. binauralen Ausgangssignale basierend auf den Monoausgangssignalen des BSS-Verfahrens und der geschätzten Filterwerte W_ij(Ω)

Alternativ können nach FIG 3 die binauralen Signalanteile bzw. Stereosignalanteile z1links(k) bzw. z1rechts(k), z21inks(k) und z2rechts(k) auch folgendermaßen direkt mit Hilfe der Ausgangssignale des BSS-Verfahrens, y1(k) und y2(k), sowie der implizit beim BSS-Verfahren geschätzten Filterwerte W_ij(Ω) berechnet werden:

1. Berechnung des Signalanteils von S1(Ω) im ersten Mikrofon: $S 1 (Ω) H_{11} (Ω) = \frac{Y 1 (Ω)}{c_{1} (Ω)} c_{1} (Ω) {\tilde{H}}_{11} (Ω) = Y 1 (Ω) {\tilde{H}}_{11} (Ω) = \frac{Y 1 (Ω) W_{22} (Ω)}{W_{11} (Ω) W_{22} (Ω) - W_{21} (Ω) W_{12} (Ω)}$
2. Berechnung des Signalanteils von S1(Ω) im zweiten Mikrofon: $S 1 (Ω) H_{21} (Ω) = \frac{Y 1 (Ω)}{c_{1} (Ω)} c_{1} (Ω) {\tilde{H}}_{21} (Ω) = Y 1 (Ω) {\tilde{H}}_{21} (Ω) = \frac{Y 1 (Ω) W_{21} (Ω)}{W_{21} (Ω) W_{12} (Ω) - W_{11} (Ω) W_{22} (Ω)}$
3. Berechnung des Signalanteils von S2(Ω) im ersten Mikrofon: $S 2 (Ω) H_{12} (Ω) = \frac{Y 2 (Ω)}{c_{2} (Ω)} c_{2} (Ω) {\tilde{H}}_{12} (Ω) = Y 2 (Ω) {\tilde{H}}_{12} (Ω) = \frac{Y 2 (Ω) W_{12} (Ω)}{W_{21} (Ω) W_{12} (Ω) - W_{11} (Ω) W_{22} (Ω)}$
4. Berechnung des Signalanteils von S2(Ω) im zweiten Mikrofon: $S 2 (Ω) H_{22} (Ω) = \frac{Y 2 (Ω)}{c_{2} (Ω)} c_{2} (Ω) {\tilde{H}}_{22} (Ω) = Y 2 (Ω) {\tilde{H}}_{22} (Ω) = \frac{Y 2 (Ω) W_{11} (Ω)}{W_{11} (Ω) W_{22} (Ω) - W_{21} (Ω) W_{12} (Ω)}$

Somit werden die Ausgangssignale des BSS-Verfahrens y1(k), y2(k) (Y1(Ω) und Y2(Ω) im Spektralbereich) durch die Filtereinrichtung H̃ weiterverarbeitet. Dies bedeutet, dass das Monoausgangssignal y1(k) betreffend die Signalquelle S₁ durch die Filter H̃₁₁(Ω) und H̃₂₁(Ω) gefiltert wird, so dass sich die Stereosignale z1links(k) und z1rechts(k) für die Signalquelle S₁ ergeben. Analog wird das Monoausgangssignal y2(k) durch die beiden Filter H̃ ₁₂ (Ω) und H̃ ₂₂ (Ω) gefiltert, so dass sich die Stereoausgangssignale z21inks(k) und z2rechts(k) für die Signalquelle S₂ ergeben.
Es werden also die beim BSS-Verfahren implizit geschätzten Filter W_ij(Ω) zur Berechnung der Filter H_ij(Ω) genutzt, die die Übertragungsfunktionen von den Quellen zu den Mikrofonen beschreiben. Multipliziert man diese entsprechend den obigen Gleichungen mit den geschätzten Monosignalen Y1(Ω) und Y2(Ω), erhält man die gewünschten binauralen Signale. Diese Berechnung ist möglich, da die zur Ermittlung der Filterwerte H_ij(Ω) und der Quellsignale S1(Ω) und S2(Ω) fehlenden Ausgleichsfaktoren c1 und c2 sich bei der Multiplikation gerade aufheben.

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Stereosignalen jeweils für mindestens zwei abgetrennte Schallquellen, umfassend
- Ausführen einer Blinden Quellentrennung (BSS) von mindestens zwei Mikrofonsignalen (x1(k), x2(k)) zur Gewinnung von Übertragungsfunktionen von Filtern einer ersten Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)),
gekennzeichnet durch
- Ermitteln von Übertragungsfunktionen von Filtern einer zweiten Filtereinrichtung (G₁₁(Ω), G₁₂(Ω), G₂₁(Ω), G₂₂(Ω)) mit Hilfe der Übertragungsfunktionen der Filter der ersten Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)), wobei deren Übertragungsfunktionen jeweils dem Quotienten aus einem Leistungsdichtespektralanteil (P₁₁(Ω), P₁₂(Ω), P₂₁(Ω), P₂₂(Ω)) der jeweiligen Schallquelle und dem Gesamtleistungsdichtespektrum (S_x1x1(Ω), S_x2x2(Ω)) des jeweiligen Mikrofonsignals (x1(k), x2(k)) entsprechen, und

- Filtern der mindestens zwei Mikrofonsignale (x1(k), x2(k)) jeweils mit mindestens zwei Filtern der zweiten Filtereinrichtung (G₁₁(Ω), G₁₂(Ω), G₂₁(Ω), G₂₂(Ω)), so dass für jedes Mikrofonsignal (x1(k), x2(k)) zwei Stereosignale (z1links(k), z1rechts(k), z2links, z2rechts(k)) gewonnen werden.
Verfahren zur Erzeugung von Stereosignalen jeweils für mindestens zwei abgetrennte Schallquellen, umfassend
- Ausführen einer Blinden Quellentrennung (BSS) von mindestens zwei Mikrofonsignalen (x1(k), x2(k)) mit Hilfe einer ersten Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)) zur Gewinnung zweier Monoausgangssignale (y1(k), y2(k)) und gekennzeichnet durch

- Filtern jedes der Monoausgangssignale (y1(k), y2(k)) jeweils mit mindestens zwei zweiten Filtern einer zweiten Filtereinrichtung (H̃₁₁(Ω), H̃₁₂(Ω), H̃₂₁(Ω), H̃₂₂(Ω)), deren Übertragungsfunktionen aus den Übertragungsfunktionen der Filter der ersten Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)) berechnet werden, so dass für jedes Monoausgangssignal (y1(k), y2(k)) zwei Stereosignale (z1links(k), z1rechts(k), z2links, z2rechts(k)) gewonnen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und/oder zweiten Filter Wiener-Filter sind.
Akustiksystem zur Erzeugung von Stereosignalen jeweils für mindestens zwei getrennte Schallquellen,
umfassend
- eine Mikrofoneinrichtung zur Bereitstellung von mindestens zwei Mikrofonsignalen (x1(k), x2(k)),

- eine erste Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)) zur Blinden Quellentrennung (BSS) der mindestens zwei Mikrofonsignale unter Gewinnung der Übertragungsfunktionen von Filtern der ersten Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)),
gekennzeichnet durch

- eine zweite Filtereinrichtung (G₁₁(Ω), G₁₂(Ω), G₂₁(Ω),
G₂₂(Ω)) zum Filtern jedes der Mikrofonsignalen (x1(k), x2(k)), so dass für jedes Mikrofonsignal (x1(k), x2(k)) zwei Stereosignale (z1links(k), z1rechts(k), z2links, z2rechts(k)) erzeugbar sind und

- eine Recheneinrichtung zum Ermitteln der
Übertragungsfunktionen von Filtern der zweiten Filtereinrichtung (G₁₁(Ω), G₁₂(Ω), G₂₁(Ω), G₂₂(Ω)) mit Hilfe der Übertragungsfunktionen der Filter der ersten Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)), wobei deren Übertragungsfunktionen jeweils dem Quotienten aus einem Leistungsdichtespektralanteil (P₁₁(Ω), P₁₂(Ω), P₂₁(Ω), P₂₂(Ω)) der jeweiligen Schallquelle und dem Gesamtleistungsdichtespektrum (S_x1x1(Ω), S_x2x2(Ω)) des jeweiligen Mikrofonsignals (x1(k), x2(k)) entsprechen.
Akustiksystem zur Erzeugung von Stereosignalen jeweils für mindestens zwei getrennte Schallquellen, umfassend
- eine Mikrofoneinrichtung zur Bereitstellung von mindestens zwei Mikrofonsignalen (x1(k), x2(k)),

- eine erste Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)) zur Blinden Quellentrennung (BSS) der mindestens zwei Mikrofonsignale unter Gewinnung der Übertragungsfunktionen von Filtern der ersten Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)) und zur Gewinnung zweier Monoausgangssignale (y1(k), y2(k)),
gekennzeichnet durch

- eine zweite Filtereinrichtung (H̃11(Ω), H̃12(Ω) , H̃21(Ω), H̃22(Ω)) zum Filtern jedes der Monoausgangssignale (y1(k), y2(k)), so dass für jedes Monoausgangssignal (y1(k), y2(k)) zwei Stereosignale (z1links(k), z1rechts(k), z2links, z2rechts(k)) erzeugbar sind, und

- eine Recheneinrichtung zum Ermitteln der
Übertragungsfunktionen von Filtern der zweiten Filtereinrichtung (H̃₁₁(Ω), H̃₁₂(Ω), H̃₂₁(Ω), H̃₂₂(Ω)) mit Hilfe der Übertragungsfunktionen der Filter der ersten Filtereinrichtung (W₁₁(Ω), W₁₂(Ω), W₂₁(Ω), W₂₂(Ω)).
Akustiksystem nach Anspruch 4 oder 5, das als Hörgerät ausgestaltet ist.
Akustiksystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die ersten und/oder zweiten Filter Wiener-Filter sind.