DK3065417T3 - Fremgangsmåde til undertrykkelse af en interfererende støj i et akustisk system - Google Patents

Description

Beskrivelse [0001] Opfindelsen angår en fremgangsmåde til undertrykkelse afen interfererende støj i et akustisk system, hvilket akustiske system omfatter mindst en mikrofon og mindst en højtaler, hvilken mindst ene mikrofon genererer et inputsignal, og hvor den mindst ene højtaler genererer et akustisk signal, som delvist kobler tilbage til den mindst ene mikrofon.

[0002] I et akustisk system af den ovenfor beskrevne type, som det eksempelvis kan være tilvejebragt ved et høreapparat, kan der forekomme interfererende støj på grund af tilbagekobling. En akustisk tilbagekobling kan skyldes det faktum, at det akustiske signal der frembringes af højtaleren, delvist opfattes af mikrofonen og derved igen finder ind i det akustiske system. Inputsignalet der genereres af mikrofonen, forstærkes i det akustiske system, således at en signalkomponent ved tilbagekoblingen igen og igen forstærkes til en fløjtende interfererende støj inden for den lukkede sløjfe, der dannes af højtaleren, det akustiske signal som genereres af denne, mikrofonen og signalbehandlingen inden for det akustiske system, når forstærkningen ved signalbehandlingen inden for det akustiske system overstiger en bestemt tærskelværdi.

[0003] Sådan en interfererende støj kan reduceres eller endda elimineres af såkaldte tilbagekoblingsundertrykkende fremgangsmåder (’’feedback cancellers”). Til dette formål anvender den kendte teknik ofte adaptive feedback-cancellation-fremgangsmåder, i hvilke et adaptivt filter med filterkoefficienter h modellerer det tidsafhængige impulsrespons af den akustiske tilbagekoblingsvej. Et ofte anvendt eksempel på en forskrift til tilpasning af filterkoefficienterne h er givet ved "normalized least mean square" (NLMS)-algoritmen: h(k+l) = h(k) + μ e*(k)x(k)/|x(k)I2.

[0004] Her er k det diskrete tidsindeks, x er input i systemet til udslettelse af tilbagekoblingen, e = m-c er fejlsignalet, som er defineret som forskellen mellem det af mikrofonen genererede inputsignal m og kompensationssignalet c til kompensation af tilbagekoblingen, μ er den skridtlængden, over hvilken hastigheden af tilpasningen eller konvergensen styres, og * angiver den komplek- se konjugation.

[0005] I et realistisk akustisk system digitaliseres inputsignalet m først med en forholdsvis høj samplingfrekvens og omdannes derved til tidsdiskrete samplede værdier. Efterfølgende kombineres i hvert tilfælde et antal, for eksempel 128, af successive samplede værdier for at danne en såkaldt frame. Inden for en frame kan en spektralanalyse af inputsignalet nu gennemføres på basis af de samplede værdier, der danner framen, ved hjælp af Fourier-transformation. Til generering eller analyse af en næste frame forskydes det vindue, der skal betragtes, i retning af tidsaksen med nogle få samplede værdier, for eksempel 32, således at vinduerne for de respektive samplede værdier, der skal tages i betragtning for en frame, klart overlapper hinanden for tilstødende frames. Tidsindekset kan i dette tilfælde opfattes som et frame-indeks, hvorved det adaptive filter også kan anvendes i frekvensdomænet. I dette tilfælde er filterkoefficienterne h vektorer, hvis inddata hver svarer til et spektralt underbånd. Anvendelsen er dog ikke begrænset til dette tilfælde. Detaljer kan findes for eksempel i S. Haykin, "Adaptive Filter Theory" (Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1996) eller T. v. Waterschoot & M. Moonen, "Fifty years of acoustic feedback control: state of the art and future challenges" (Proc. IEEE, bind 99, nr. 2, feb. 2011, s. 288-327).

[0006] Det er nu et kendt problem, at korrelerede inputsignaler som eksempelvis kan genereres ved optagelse af musik eller endda aftale, kan resultere i divergens i et adaptivt filter, hvilket kan udløse en mindst delvis udslettelse af et målsignal. Dette kan frembringe mærkbare signalartefakter i outputsignalet, hvilket resulterer i en signifikant forringelse af lydkvaliteten. Den fløjtende interfererende støj, der frembringes ved akustisk tilbagekobling, har også en høj korrelation i de berørte signaler, især når der foreligger et korreleret målsignal, som optages og kobles tilbage gennem en højtaler efter gengivelsen. Hvis nu et adaptivt filter skal anvendes til at undertrykke den derved genererede interfererende støj, så kan signalkomponenter af målsignalet mindst delvist udslettes ved undertrykkelsen af det interferende signal fra tilbagekoblingen, hvilket har en negativ effekt på lydkvaliteten af outputsignalet.

[0007] Fra EP 2 503 795 A2 kendes en fremgangsmåde til drive et binauralt høreapparat med en tilbagekoblingsundertrykkelsesindretning, hvor et Pre-Whitening-Filter af et første høreapparat styres som funktion af et signal fra et andet høreapparat.

[0008] I DE 2013 207 403 B3 beskrives en fremgangsmåde til styring af en tilpasningsskridtlængde af et adaptivt filter af en høreindretning, for hvillken et outputsignal til styring af et adaptivt filter frekvensforskydes. I dette tilfælde anvendes en autokorrelationsværdi af et inputsignalet som en funktion af frekvensforskydningen til at styre tilpasningsskridtlængden.

[0009] I EP 2 736 271 A1 beskrives et system til estimering af et tilbagekoblings-interfererende signal, i hvilket et outputsignal frekvensforskydes. Det frekvensforskudte outputsignal tilføres derefter som et inputdata til et adaptivt filter til undertrykkelse af et interfererende signal og til en algoritme til justering af filterparameteren for det adaptive filter.

[0010] Opfindelsen har derfor til formål at tilvejebringe en fremgangsmåde til undertrykkelse af en interfererende støj, der er forårsaget af akustisk tilbagekobling, hvilken fremgangsmåde tillader anvendelsen af et adaptivt filter og samtidigt har den højest mulige lydkvalitet i outputsignalet.

[0011] Det nævnte formål opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde til undertrykkelse af en interfererende støj i et akustisk system, der omfatter mindst en mikrofon og mindst en højtaler, hvilken mindst ene mikrofon genererer et inputsignal, og hvilken mindst ene højtaler genererer et akustisk signal, der delvist kobler tilbage til den mindst ene mikrofon, hvor et første mellemsignal dannes langs en primær signalvej som en funktion af inputsignalet, og et outputsignal dannes ud fra det første mellemsignal ved en frekvensforvrængning, hvilket outputsignal kobles ud af den primære signalvej ind i en signaltilbagekoblingsvej, hvor et andet mellemsignal dannes i signaltilbagekoblingsvejen fra outputsignalet ved en dekorrelator, som anvendes som inputdata til et adaptivt filter, der frembringer et kompensationssignal, og hvilket kompensationssignal tilføres til kompensationen af inputsignalet, hvor derfra inputsignalet og/ellerfra det kompenserede inputsignal dannes et tredje mellemsignal, som anvendes som et inputdata til det adaptive filter, og hvor outputsignalet tilføres til den mindst ene højtaler til gengivelse.

Fordelagtige og delvist opfinderiske udførelsesformer er angivet i de afhængige krav og beskrivelsen nedenfor.

[0012] Outputsignalet kan især også anvendes som et yderligere inputdata for det adaptive filter, hvor det andet mellemsignal og det tredje mellemsignal anvendes i det adaptive filter til bestemmelse af filterkoefficienter, ved hjælp af hvilke outputsignalet filtreres og kompensationssignalet derved genereres.

[0013] Opfindelsen er baseret på følgende overvejelser: En reduktion i skridtlængden p af et anvendeligt adaptivt filter ville have den konsekvens, at i tilfælde af et korreleret inputsignal divergerer filteret meget langsommere, således at uønskede artefakter i outputsignalet vil kunne reduceres eller blive uhørlige. Reduktionen af skridtlængden kunne for eksempel altid finde sted, når et korreleret eller tonalt inputsignal registreres. En ulempe ved en sådan fremgangsmåde er dog, at enhver ændring i den akustiske tilbagekoblingsvej, medens det korrelerede signal registreres, ikke kan spores hurtigt nok til at undgå tilbagekobling af interfererende støj på grund af begrænsninger af filtertilpasningsevnen som følge af den reducerede skridtlængde p. Skridtlængden skal derfor altid ses som en afvejning mellem lydkvalitet og evnen til at reagere på ændringer i den akustiske tilbagekoblingsvej.

[0014] En anden mulighed for at løse problemerne med et adaptivt filter for et stærkt korreleret inputsignal, ligger i en mulig dekorrelation af inputsignalet (såkaldt "pre-whitening"). Da kun korrelerede inputsignaler forårsager problemer med tilpasningen i det adaptive filter, kan en sådan dekorrelation i første omgang løse problemet. En sådan dekorrelation er ofte implementeret afen lineær prædiktion (’’linear predictor”). For et korreleret inputsignal fortages derved en forudsigelse af en eller flere fremtidige samplinger af signalet som en funktion af tidligere observerede samplinger af signalet. Denne forudsigelse subtraheres derefter fra det faktiske inputsignal. Resultatet af denne subtraktion kaldes prædiktionsfejlsignalet ("residual signal"). For eksempel er et sinusformet signal fuldstændigt deterministisk og derfor perfekt forudsigeligt. I dette tilfælde vil det residuale signal være nul for en tilsvarende prædiktionstilordning.

[0015] I tilfælde afen lineær prædiktion kan prædiktionsfejlsignalet skrives som

hvor s(k) repræsenterer samplingen af inputsignaler til prædiktionen ved tidspunktet k, a(i) betegner filterkoefficienten af dekorrelationen og P tilordningen af prædiktionen. Det således frembragte prædiktionsfejlsignal er generelt af kompleks værdi.

[0016] Interfererende støj der er forårsaget af tilbagekobling, har også signifikant korrelerede signalkomponenter. Hvis en dekorrelation påføres et sådant signal, er signalstyrken af det resulterende prædiktionsfejlsignal meget lav. For en genanvendelse i et adaptivt filter ville dette betyde, at det adaptive filter ikke er aktiveret af frekvensen af den ved tilbagekobling, genererede interfererende støj. Filteret kan således ikke foretage nogen justering af den akustiske tilbagekoblingsvej ved denne frekvens, hvorved den interfererende støj forbliver så længe, indtil den akustiske tilbagekoblingsvej ændres.

[0017] Til at estimere filterkoefficienterne for dekorrelationen ved hjælp af lineær prædiktion findes forskellige fremgangsmåder, for eksempel NLMS-algoritmen og Lewinson-Durbin-rekursionen. Ved sidstnævnte løses den følgende matrixligning rekursivt: a = R 'r , hvor vektoren a indeholder koefficienterne a(i), og matrixen R og vektoren r betegner autokorrelationsmatrixen henholdsvis autokorrelationsvektoren. Begge størrelser dannes af autokorrelationerne r (j ) = E{s (k) s (k-j ) }, hvor den forventede værdi E for stationære signaler kun afhænger af tidsforskydningen j. Den forventede værdi kan f.eks. tilnærmes ved rekursive midler.

[0018] For ikke-stationære signaler, f.eks. tale, er autokorrelationsværdierne tidsafhængige og foretrækkes derfor bestemt gentagne gange. De fleste ikke-stationære signaler kan dog betragtes som næsten stationære inden for et tidsvindue af en bestemt varighed. Længden af dette tidsvindue afhænger af, i hvilken grad signalet ikke er stationært. Tilpasningshastigheden af et filter eller en estimator, som beregner autokorrelationsværdierne for et inputsignal, spiller en vigtig rolle i dette tilfælde: jo hurtigere estimatoren, desto bedre vil de ikke-stationære signaler kunne følges, hvilket forbedrer en dekorrelation af et inputsignal. For at kunne behandle et ikke-stationært signal til dekorrelation inden for et kort tidsvindue som stationært, kræver det en estimator der er så hurtig som mulig. Dette gælder også for de dekorrelationer, der bruger en anden fremgangsmåde. For eksempel reguleres tilpasningshastigheden og dermed evnen til at dekorrelere ikke-stationære signaler over skridtlængden i NLMS-algoritmen.

[0019] Problemet med, at et korreleret målsignal til det adaptive filter for at slette en interfererende støj der er betinget af tilbagekobling, først foretrækkes de-korreleret, men ved en dekorrelation af det adaptive filter ikke længere er aktiveret ved frekvenserne af den ved tilbagekobling forårsagede interfererende støj, ville kun kunne omgås ved, at en sådan interfererende støj detekteres i et første trin, og afhængigt af en sådan detektion udelades, i dette tilfælde dekorrelationen, i et andet trin. Dette har dog flere praktiske ulemper: For det første er en sådan detektion i praksis altid fejlbehæftet. Især, hvis flere frekvenser ligger tæt på hinanden, bliver de aktiveret af den akustiske tilbagekobling, kan disse muligvis ikke undertrykkes tilstrækkeligt på grund af utilstrækkelig spek-tralopløsning under detektionen. Desuden kræver en sådan fremgangsmåde altid først mindst en vis udvikling af en interferende støj, der er betinget af tilbagekobling, for at omgå den tilsvarende signalbehandlingsblok af dekorrelationen ved dens detektion. Det betyder, at et internt signal i det akustiske system aldrig er helt frit for tilbagekobling, men indeholder signalkomponenter af interfererende støj op til tærskelværdien af detektionen. Dette er dog uønsket af hensyn til lydkvaliteten.

[0020] En anden mulighed kan være at bestemme filterkoefficienterne for dekorrelationen i et andet akustisk system og at overføre disse filterkoefficienter kontinuerligt mellem de deltagende akustiske systemer til tilpasning. Denne mulighed vil især blive givet i et binaural høreapparatsystem. Ovennævnte ide ville være baseret på antagelsen om, at lydsignalerne fra miljøet der er optaget af de respektive akustiske systemer, har en høj grad af lighed, men den støj der skyldes tilbagekobling i et enkelt system, påvirker kun det enkelte akustiske system. Da en ved tilbagekobling fremkaldt interferende støj ved en given frekvens højst sandsynligt kun vil forekomme i ét akustisk system, kan filterkoefficienterne for dekorrelationen, som bestemmes i et andet akustisk system, betragtes som et godt estimat for dekorrelationen af målsignalet i det af tilbagekoblingen berørte akustisk system. Til dette er der dog først behov for tilstedeværelsen af et yderligere akustisk system, hvilket ofte ikke er tilfældet. Endvidere kan der som følge af overførslen ske en tidsforsinkelse af filterkoefficienterne, således at de ikke længere er opdaterede, når de modtages i det respektive andet akustiske system, eller på grund af den rumlige indretning af de involverede akustiske systemer, udgør de respektive filterkoefficienter ikke et tilstrækkeligt godt skøn for det respektive andet system. Dette kan f.eks. forekomme i et binaural høreapparatsystem på grund af skyggeeffekter forårsaget af brugerens hoved.

[0021] I modsætning hertil foreslår opfindelsen først at underkaste et outputsignal fra det akustiske system som skal føres ind i en signaltilbagekoblingsvej, for en frekvensforvrængning, og derefter at dekorrelere den. Især kan en tidsafhængig frekvensforvrængning herved anvendes. Normalt har interfererende støj der er forårsaget af tilbagekobling, et næsten perfekt sinusformet signal. På grund af frekvensforvrængningen er denne form gået tabt. Hvis f.eks. en tidsafhængigt frekvensforskydning vælges for frekvensforvrængningen, følger signalerne af den interfererende støj denne frekvensforskydning.

[0022] Autokorrelationsværdierne for frekvensforvrængede signaler falder med tiltagende tidsafstand, så tidsvinduet, hvor den ved tilbagekobling forårsagede interfererende støj kan betragtes som stationær, forkortes. Det er således muligt at implementere en dekorrelation, således at den ikke tilpasser sig den interfererende støj fra tilbagekoblingen. Tidsvinduet, hvori signaler kan betragtes som stationære, vælges fortrinsvis således, at tilbagekoblingen ved frekvensforvrængningen af den interfererende støj ikke betragtes som stationær på grund af de allerede faktisk ikke-stationære signalkomponenter af et målsignal. Således tilpasses dekorrelationen ikke til den interfererende støj, men kun til signalkomponenterne af målsignalet, som dekorreleres. I det dekorrelerede signal er de ikke-stationære korrelerede signal komponenter nu fjernet, som de forekommer i optagelsen aftale, men ikke de ved tilbagekobling forårsagede signalkomponenter. Det dekorrelerede signal tilføres nu som et mellemsignal til det adaptive filter, som kan generere et kompensationssignal der er baseret på det ved tilbagekoblingen forårsagede interferende signal, som føres tilbage til den primære signalvej til undertrykkelse af den interfererende støj.

[0023] Inputsignalet tidsdiskretiseres fordelagtigt, hvorved der som det adaptive filter anvendes en "least mean square"-algoritme (LMS). I dette tilfælde benyttes outputsignalet fortrinsvis som referencesignalet, og fejlsignalet for LMS-filteret dannes ved forskellen mellem inputsignalet og kompensationssignalet. Den specificerede fremgangsmåde er særlig fordelagtig ved anvendelsen af en LMS-algoritme i det adaptive filter, da frekvensforvrængningen af outputsignalet løser de divergensproblemer, der opstår ved anvendelsen afen LMS-algoritme til adaptiv filtrering af interfererende signaler, som er betinget af tilbagekobling.

[0024] Det viser sig at være yderligere fordelagtigt, hvis skridtlængden i LMS-algoritmen normaliseres over det andet mellemsignal. Denne procedure betegnes også som "normalized least mean square" (NLMS). En sådan normalisering forbedrer konvergensegenskaberne af algoritmen. De optimale filterkoefficienter er generelt givet ved løsningen af filterligningen ved hjælp af et Wiener-filter. På grund af de statiske egenskaber og den begrænsede konverteringstid kan dette dog sædvanligvis ikke bruges, hvorfor estimater anvendes til filterkoefficienterne fra Wiener-filteret, idet estimaterne i idealtilfældet konvergerer imod Wiener-løsningen. I tilfælde afen LMS-algoritme til estimering af filterkoefficienten, som er optimal i forhold til et Wiener-filter, kan en for stor skridtlængde p i nærheden af den optimale løsning forværre konvergensen, da en relativt grov bevægelse omkring den optimale løsning finder sted i opløsningsrummet på grund af itera-tionstrinnene. Ved normalisering afskridtlængden og dermed overgangen til NLMS forfines bevægelsen i nærheden af de optimale filterkoefficienter, hvorved en overdreven fjernelse af den optimale opløsning i opløsningsrummet forhindres i de individuelle iterationstrin.

[0025] Hensigtsmæssigt opnås frekvensforvrængningen til dannelse af outputsignalet fra det første mellemsignal ved hjælp af et frekvensforskydning. Især anvendes derved en tidsafhængig frekvensforskydning. Dette giver mulighed for at indstille dekorrelationens tilpasningshastighed til frekvensforskydningen og dermed effektivt udelukke de frekvensforskudte signalkomponenter af den fra dekorrelationen ved den akustiske tilbagekobling forårsagede interfererende støj. En frekvensforvrængning kan imidlertid også ske ved en fasemodifikation, en frekvenstransposition eller ikke-lineær transformation. Også i dette tilfælde indstilles tilpasningshastigheden af dekorrelationen fortrinsvis på den respektive grad af frekvensforvrængningen.

[0026] Det viser sig at være yderligere fordelagtigt, hvis outputsignalet til dannelse af det andet mellemsignal ved hjælp af et lineært prædiktionsfilter dekor-releres. Filterkoefficienterne fordet lineære prædiktionsfilter skal fortrinsvis bestemmes ved hjælp af en Levinson-Durbin-rekursion eller ved hjælp af en LMS-eller NLMS-algoritme. Fordelen ved et lineært prædiktionsfilter er, at kun lineære ligningssystemer skal løses, hvilket begrænser den numeriske kompleksitet for det respektive filterproblem. Specielt kan inputsignalet eller det kompenserede inputsignal også dekorreleres ved hjælp af et lineært prædiktionsfilter og anvendes til at danne det tredje mellemsignal, som tilføres som inputdata til det adaptive filter.

[0027] I dette tilfælde anvendes tidsafhængige autokorrelationsværdier af outputsignalet og/eller et fejlsignal der er baseret på inputsignalet fortrinsvis til filterkoefficienterne i det lineære prædiktionsfilter. Især kan autokorrelationsværdierne anvendes til en Levinson-Durbin-algoritme. Overvejelsen af tidsafhængigheden af autokorrelationsværdierne muliggør en afstemning af dekorrelationen til graden af frekvensforvrængning ved det passende valg af et tilsvarende tidsvindue, hvorefter autokorrelationsværdierne igen bestemmes.

[0028] Særligt foretrukket er filterkoefficienterne af især hvert lineært prædiktionsfilter tilpasset som en funktion af dekorrelationsstyrken af frekvensforvrængningen. Dette indebærer især, at tidsvinduet, i hvilket signaler kan betragtes som stationære, afhænger af dekorrelationsstyrken af frekvensforvrængningen. I tilfælde af en Levinson-Durbin-algoritme kan dette eksempelvis ske ved hjælp afen gentagen tilpasning af autokorrelationsværdierne i de nævnte tidsintervaller, hvorfra filterkoefficienterne skal bestemmes igen. I tilfælde afen NLMS-algoritme kan skridtlængden tilsvarende justeres i de angivne tidsintervaller.

[0029] Den beskrevne funktionelle afhængighed af tidsintervallerne eller det stationære tidsvindue kan det påvirkes, hvilke signalkomponenter der stadig opfattes som stationære af dekorrelationen, således at signalkomponenterne af det interfererende signal, som påvirkes af frekvensforvrængningen, ikke dekor-releres. En dekorrelation, der har et for kort "stationært tidsvindue", kunne også opfatte signalkomponenter af et frekvensforvrænget oprindeligt monofrekvens-signal som stationært og derfor dekorrelere det. Dette undgås ved at tilpasse indretningens tilpasningshastighed til graden af frekvensforvrængning, især til dennes egen dekorrelationsstyrke. Hvis for eksempel en tidsafhængig frekvensforskydning vælges, udføres denne fortrinsvis hurtigere, end signalerne til dekorrelationen i tidsvinduet der betragtes som stationære.

[0030] I en yderligere fordelagtig udførelsesform for opfindelsen er filterkoefficienterne for især hvert lineært prædiktionsfilter der er tilpasset som funktion af en overføringsfunktion af en model af det akustiske system, hvilket omfatter den mindst ene mikrofon og mindst en højtaler, der gengiver det korrigerede outputsignal. Især kan tidsintervallerne for tilpasningen af filterkoefficienterne afhænge af dekorrelationsstyrken af frekvensforvrængningen. Overføringsfunktionen kan hermed indeholde de specifikke egenskaber ved det akustiske system, f.eks. forstærkningsværdier i individuelle underbånd. I en sådan model kan, i det mindste implicit ved koefficienter for overføringsfunktionen, også sandsynligheden indgå for at en tilbagekobling forårsager interfererende støj ved en bestemt frekvens. Hvis en aktivering ved tilbagekobling er meget sandsynlig eller ligger over en forudbestemt sandsynlighedsgrænse, kan tilpasningshastigheden af dekorrelationen reduceres for at sikre, at de frekvensforvrængede dele af det oprindeligt monofrekvente interferende signal ikke betragtes som stationære og bliver meddekorreleret. Hvis tilbagekobling er usandsynlig, kan tidsvinduet til tilpasning af dekorrelationen forkortes, så tonale signalkomponenter, f.eks. genereret ved stemmeoptagelse, hurtigt registreres og dekorreleres.

[0031] Opfindelsen tilvejebringer endvidere et akustisk system der omfatter: mindst en mikrofon til generering af et inputsignal, mindst en højtaler til gengivelse af et outputsignal og en styreenhed, hvilket system er konfigureret til at undertrykke en interferende støj som følge af tilbagekobling af outputsignalet, der gengives ved den mindst ene højtaler ind i inputsignalet, som genereres af den mindst ene mikrofon, ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåde. Især er det akustiske system designet som et høreapparat og med fordel som en høreapparatenhed. Fordelene ved fremgangsmåden og dens videreudvikling kan overføres analogt til det akustiske system.

[0032] En udførelsesform for opfindelsen vil blive forklaret mere detaljeret under henvisning til en tegning. Her vises i hvert enkelt tilfælde skematisk i:

Fig. 1 et blokdiagram over proceduren for en fremgangsmåde til undertryk kelse af en interfererende støj i et akustisk system og Fig. 2 et blokdiagram over en yderligere udførelsesform for fremgangsmå den ifølge Fig. 1.

[0033] Tilsvarende dele og størrelser er i alle figurer tilvejebragt de med samme henvisningstal.

[0034] I Fig. 1 er sekvensen af en fremgangsmåde 1 til undertrykning af en interfererende støj g i et akustisk system 2 vist skematisk i et blokdiagram. Det akustiske system 2, der er givet her ved hjælp af et høreapparat 3, for eksempel en høreapparatenhed, omfatter en mikrofon 4 og en højtaler 6. Det mikrofonsignal m, der optages af mikrofonen 4, føres til en signalbehandlingsenhed 10 i en primær signalvej 8, hvor det blandt andet forstærkes. Ved enden af den primære signalvej 8 udgives et outputsignal xs til mikrofonen 4, der genererer et akustisk signal p fra outputsignalet xs. En del af det akustiske signal p, der genereres af højtaleren 6, registreres igen af mikrofonen 4 som tilbagekobling fb og finder således sin vej ind i mikrofonsignalet m. På grund af tilbagekoblingen fb bliver signalkomponenterne af det akustiske signal p i mikrofonsignalet m tilført igen til signalbehandlingsenheden 10 og yderligere forstærket der. Den gentagne forstærkning, videregivelse og optagelse i en lukket proces genererer interfererende støj g i form af næsten monofrekvent fløjten. For at undertrykke den interfererende støj g er signaltilbagekoblingsvejen 16 tilvejebragt.

[0035] For signaltilbagekoblingsvejen 16 kobles outputsignalet xs ud af den primære signalvej 8 og føres til en dekorrelator 18. Dekorrelatoren 18 er dannet af et lineært prædiktionsfilter 20.

[0036] I den primære signalvej 8 udsender signalbehandlingsenheden 10 et første mellemsignal x, som omdannes af en frekvensforvrængning 22 i outputsignalet xs. Frekvensforvrængningen 22 som opnås i det foreliggende tilfælde ved hjælp af et frekvensforskydning 23, har den konsekvens, at det lineære prædiktionsfilter 20 ikke dekorrelerer signalkomponenterne der svarer til den interfererende støj g, men kun signalkomponenter af et målsignal. Fra det lineære prædiktionsfilter 20 udgives et andet mellemsignal xw som inputdata til et adaptivt filter 24. Det adaptive filter 24 genererer fra outputsignalet xs et kompensationssignal c, der trækkes fra mikrofonsignalet m for at kompensere for den interfererende støj g. Herved lukkes signaltilbagekoblingsvejen 16.

[0037] Til genereringen af kompensationssignalet c forsynes det adaptive filter 24 med et yderligere mellemsignal ew som et inputsignal. Dette tredje mellemsignal ew er dannet af fejlsignalet e, som stammer fra mikrosignalet m der er kompenseret af kompensationssignalet c. Fejlsignalet e er nu også dekorreleret af et lineært prædiktionsfilter 26, og det dekorrelerede fejlsignal ew tilføres som et andet inputdata til det adaptive filter 24. Fra det dekorrelerede fejlsignal ew og det andet mellemsignal xw beregnes koefficienterne h i en filterblok 28 i det adaptive filter 24, hvorfra en signalblok 30 i det adaptive filter sammen med outputsignalet xs genererer kompensationssignalet c.

[0038] Ved frekvensforskydningen 23 sikres det, at det lineære prædiktionsfilter 20 ikke dekorrelerer nogen af signalkomponenterne der er associeret med den interfererende støj g, hvorved det adaptive filter 24 ikke længere kompenserer disse med kompensationssignalet c. Længden af det stationære tidsvindue T for de lineære prædiktionsfiltre 20, 26 og dermed deres tilpasningshastighed styres derved som en funktion af frekvensforskydningen 23. En styreenhed 32 i høreapparatet 3 udfører derved alle de angivne fremgangsmådetrin.

[0039] I Fig. 2 er en lille modifikation af fremgangsmåden 1 vist i det i Fig. 1 viste blokdiagram. Her dannes i det akustiske system 2, altså især i et høreapparat 3, for eksempel i en høreapparatenhed, det dekorrelerede fejlsignal ew, som tilføres til det adaptive filter som inputdata, af et inputsignal mw der er dekorreleret i det lineære prædiktionsfilter 26, og af et dekorreleret kompensationssignal cw. Det dekorrelerede kompensationssignal cw dannes derved i filterblokken 28 af det adaptive filter fra det fejlsignal ew, der er dekorreleret i det lineære prædiktionsfilter 26, og det andet mellemsignal xw som er givet af outputsignalet xs, der er dekorreleret i det lineære prædiktionsfilter 20. Længden af det stationære tidsvindue T for de lineære prædiktionsfiltre 20, 26 og dermed deres tilpasningshastighed bestemmes herved af en tilpasningskontrol 34, i hvilken graden df af frekvensforskydningen 23, forstærkningen n af signalbehandlingsenheden 10 i individuelle underbånd og en ikke nærmere vist overføringsfunktion af det akustiske system 2 er input og anvendes til at bestemme tidsvinduet T. Ligeledes kan en model af den akustiske tilbagekoblingsvej fb bestemt af filterkoefficienterne h også anvendes, således at indpasningshastigheden af de- korrelationen i de lineære prædiktionsfiltre 20, 26 også bestemmes som en funktion af tilbagekoblingen, der er estimeret af denne model. Anvendelsen af en sådan tilpasningskontrol 34 er ikke begrænset til formen af signaltilbagekoblingsvejen 16, der er vist i Fig. 2, men kan i princippet anvendes i forskellige udførelsesformer, især i udførelsesformen der er vist i Fig. 1.

[0040] Skønt opfindelsen er blevet illustreret og beskrevet i detaljer ved den foretrukne udførelsesform, er opfindelsen ikke begrænset til denne udførelsesform. Andre variationer kan udledes heraf af fagmanden uden at afvige fra omfanget af opfindelsen.

Claims (8)

1. Fremgangsmåde (1) til undertrykkelse afen interfererende støj (g) i et akustisk system (2), hvilket akustiske system (2) omfatter mindst én mikrofon (4) og mindst en højtaler (6), hvilken mindst ene mikrofon (4) genererer et input (m), og hvilken mindst ene højtaler (6) genererer et akustisk signal (p), der delvist kobler tilbage til den mindst ene mikrofon (4), hvor et første mellemsignal (x) dannes langs en primær signalvej (8) som en funktion af inputsignalet (m), og et outputsignal (xs) dannes ud fra det første mellemsignal (x) ved en frekvensforvrængning (22), hvilket outputsignal (xs) kobles ud af den primære signalvej (8) ind i en signaltilbagekoblingsvej (16), hvor et andet mellemsignal (xw) dannes i signaltilbagekoblingsvejen (16) fra outputsignalet (xs) ved en dekorrelator (18) ved hjælp af et lineært prædiktionsfilter (20), hvor filterkoefficienterne for den lineære prædiktionsfilteret (20) er tilpasset som en funktion af dekorrelationsstyrken af frekvensforvrængningen (22), hvilket andet mellemsignal (xw) anvendes som en indgangsværdi for et adaptivt filter (24), som genererer et kompensationssignal (c), og hvilket kompensationssignalet (c) tilføres til inputsignalet (m) for kompensation, hvor et tredje mellemsignal (ew) dannes ud fra inputsignalet (m) og/ellerfra det kompenserede inputsignal (e), som anvendes som en indgangsværdi for det adaptive filter, og hvor outputsignalet (xw) tilføres til den mindst ene højtaler (4) til gengivelse.

2. Fremgangsmåden (1) ifølge krav 1, hvor inputsignalet (m) tidsdiskretiseres, og hvor en algoritme for ’’least mean square” (LMS) anvendes som et adaptivt filter.

3. Fremgangsmåden (1) ifølge krav 2, hvor skridtlængden i LMS-algoritmen normaliseres over det andet mellemsignal (xw).

4. Fremgangsmåde (1) ifølge et af de foregående krav, hvor frekvensforvrængningen (22) til dannelse af outputsignalet (xs) fra det første mellemsignal (x) opnås ved en frekvensforskydning (23).

5. Fremgangsmåde (1) ifølge et af de foregående krav, hvor tidsafhængige autokorrelationsværdier af outputsignalet (xs) og/eller et fejlsignal (e) der er baseret på inputsignalet (m), anvendes til filterkoefficienterne for det lineære prædiktionsfilter (20).

6. Fremgangsmåde (1) ifølge et af de foregående krav, hvor filterkoefficienterne i det lineære prædiktionsfilter (20) er tilpasset som en funktion afen overføringsfunktion afen model af det akustiske system (2), som omfatter den mindst ene mikrofon (4) og mindst en højtaler (6), der gengiver det korrigerede outputsignal (xs).

7. Akustisk system (2) der omfatter: mindst en mikrofon (4) til generering af et inputsignal (m), mindst en højtaler (6) til gengivelse af et outputsignal (xs) og en styreenhed (32), hvilket system er konfigureret til at undertrykke en interfererende støj (g) som følge af tilbagekobling af outputsignalet (xs), der gengives ved den mindst ene højtaler (6) ind i inputsignalet (m), som genereres af den mindst ene mikrofon (4) ved en fremgangsmåde (1) ifølge et af de foregående krav.

8. Akustisk system (2) ifølge krav 7 der er udformet som et høreapparat (3), isærsom en høreapparatenhed.