HÖRGERÄT UND VERFAHREN ZUM VERARBEITEN VON MIKROFONSIGNALEN IN EINEM HÖRGERÄT

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Hörgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 7. Die Erfindung ist zum Einsatz bei allen Arten von Hörgeräten vorgesehen. Besonders eignet sich die Erfindung jedoch für hochentwickelte Hörgeräte, die beispielsweise digitale Signalverarbeitungskomponenten aufweisen.

[0002] Aus der EP 802699 A2 sind ein Verfahren zum elektronischen Vergrößern des Abstandes zwischen zwei akustisch/elektrischen Wandlern sowie die Anwendung dieses Verfahrens bei einem Hörgerät bekannt. Dabei wird zunächst die Phasenverschiebung zwischen den von den akustisch/elektrischen Wandlern aufgenommenen Signalen ermittelt. Nachfolgend wird wenigstens eines der Signale einem Phasenschieber zugeführt.

[0003] Ein gattungsgemäßes Hörgerät ist aus der DE 43 27 901 C1 bekannt. Hier dient eine Signalverarbeitungseinheit dazu, durch eine geeignete Mischung von Signalen mehrerer Mikrofone eine vorbestimmte Richtcharakteristik zu erzielen. Die Eigenschaften dieser Richtwirkung sind jedoch fest vorgegeben. Es werden stets Signalanteile von seitlichen Signalquellen gedämpft und Signalanteile von vor oder hinter dem Hörgeräteträger angeordneten Signalquellen verstärkt.

[0004] Bei diesem Hörgerät ist daher nur eine geringe Flexibilität bei wechselnden Hörsituationen gegeben. Störgeräusche von Signalquellen hinter dem Hörgeräteträger werden nicht gedämpft. Der Dämpfungsmechanismus, der notwendigerweise auch die Nutzschallwiedergabe beeinträchtigt, ist ständig aktiv. Somit ist die Wiedergabequalität des Hörgeräts nicht optimal, wenn in einer Hörsituation keine Störschalldämpfung erforderlich ist.

[0005] Die Erfindung hat demgemäß die Aufgabe, die genannten Probleme zu vermeiden und ein Hörgerät sowie ein Verfahren zum Verarbeiten von Mikrofonsignalen in einem Hörgerät mit hoher Übertragungsqualität und Störgeräuschunterdrückung in einer Vielzahl von Hörsituationen bereitzustellen.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Hörgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.

[0007] Die Erfindung geht von der Grundidee aus, die Eigenschaften einer bestehenden richtungsabhängigen Verstärkung/Dämpfung entsprechend dem Ergebnis einer zusätzlichen Signalanalyse zu variieren. Damit läßt sich eine besonders gute Anpassung des erfindungsgemäßen Hörgeräts an unterschiedliche Hörsituationen verwirklichen. Beispielsweise kann die Richtung einer Störschallquelle bei der richtungsabhängigen Verstärkung/Dämpfung berücksichtigt werden, um eine gute Störungsbefreiung zu bieten. Falls kein nennenswerter Störschall vorliegt, kann dagegen die Störungsdämpfung ausgeschaltet werden, um Verzerrungen zu minimieren.

[0008] Im Sinne der Ansprüche setzt das Verändern einer Eigenschaft der richtungsabhängigen Verstärkung/Dämpfung eine auch ohne diese Veränderung bestehende Richtungsabhängigkeit der Verstärkung/Dämpfung voraus.

[0009] In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden bei der Richtungsanalyse die Stärken von Signalanteilen der Mikrofonsignale in mehreren vorgegebenen Richtungsklassen (Winkelbereichen) bestimmt. Dadurch kann die grobe Richtung des Hauptanteils einer Störschallquelle ermittelt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, die Richtung einer oder mehrerer Signalquelle(n) genauer zu bestimmen.

[0010] Zur Signalanalyse kann ein adaptives LMS-Filter verwendet werden, mit dem insbesondere Signalverzögerungen um ganzzahlige Vielfache einer Abtastperiode geschätzt werden. Die durch den Adaptionsvorgang ermittelten Koeffizienten des LMS-Filters können das Ergebnis der Richtungsanalyse beeinflussen oder (vollständig) bestimmen oder selbst dieses Ergebnis darstellen.

[0011] In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Signalanalyse können in bevorzugten Ausführungsformen unterschiedliche Signalverarbeitungsschritte durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Richtcharakteristik eines (virtuellen, durch Überlagerung der Mikrofonsignale gebildeten) Richtmikrofons geeignet verändert werden. Eine solche Veränderung kann insbesondere ein Ausrichten des Richtmikrofonpols sein. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein geeignetes Störbefreiungsverfahren ausgewählt werden.

[0012] Bevorzugt werden bei der Auswertung der Signalanalyse Gewichtungssignale erzeugt, die bestimmen, mit welchen Gewichtungsfaktoren die Ergebnisse unterschiedlicher Filter-, Störbefreiungs- und/oder Richtverfahren in das Ausgangssignal eingehen.

[0013] Die Mikrofone zum Erzeugen der Mikrofonsignale sind in bevorzugten Ausführungsformen in einem relativ geringen Abstand von höchstens 5 cm öder höchstens 2,5 cm oder ungefähr 1,6 cm voneinander angeordnet, wobei sich die Verbindungslinie zwischen den Mikrofonen mit einem Winkel von höchstens 45° oder höchstens 30° zur Blickrichtung des Hörgeräteträgers erstrecken kann oder ungefähr in dieser Blickrichtung liegen kann. Insbesondere kann ein gemeinsames Gehäuse für beide Mikrofone vorgesehen sein.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel und mehrere Ausführungsalternativen der Erfindung werden nun unter Hinweis auf die schematischen Zeichnungen genauer beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgerätes,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Signalanalyseeinheit in der Schaltung von Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines LMS-Filters in der Schaltung von Fig. 2, und

Fig. 4 und Fig. 5 je ein Diagramm der zeitlichen Veränderung von Koeffizientensignalen beziehungsweise eines Mikrofon- und eines Ausgangssignals in einem Signalbeispiel.

[0015] Die in Fig. 1 dargestellte Hörgeräteschaltung weist eine an sich bekannte Mikrofoneinheit 10 auf, die zwei omnidirektionale Mikrofone 12, 12' und einen zweikanaligen, entzerrenden Vorverstärker 14 enthält. Die beiden Mikrofone 12, 12' sind mit einem Abstand von ungefähr 1,6 cm angeordnet. Diese Entfernung entspricht ungefähr der Strecke, die Schall während einer Abtastperiode der Hörgeräteschaltung zurücklegt. Wenn das Hörgerät getragen wird, verläuft die Verbindungslinie zwischen den beiden Mikrofonen 12, 12' ungefähr in Blickrichtung des Hörgeräteträgers, wobei sich das erste Mikrofon 12 vorne und das zweite Mikrofon 12' hinten befindet. Die Mikrofoneinheit 10 erzeugt ein erstes und ein zweites Mikrofonsignal MIC1, MIC2, die von dem ersten bzw. dem zweiten Mikrofon 12, 12' stammen.

[0016] Die beiden Mikrofonsignale MIC1 und MIC2 werden einer Signalanalyseeinheit 16 und einer Signalverarbeitungseinheit 18 zugeführt. Die Signalanalyseeinheit 16 wertet die Mikrofonsignale MIC1, MIC2 aus und erzeugt daraus drei Gewichtungssignale G1, G2, G3 und ein Gesamtgewichtungssignal GG. Die Signalverarbeitungseinheit 18 besteht im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einer Seitensignal-Reduktionseinheit 20, einer Rücksignal-Reduktionseinheit 22 und einer Mischeinheit 24. Ein Ausgangssignal OUT der Signalverarbeitungseinheit 18 liegt an einer Wiedergabeeinheit 26 an und wird dort über einen Ausgangsverstärker 28 einem vorzugsweise elektroakustischen Wandler 30, zum Beispiel einem Lautsprecher, zugeführt.

[0017] Die Seitensignal-Reduktionseinheit 20 erhält die Mikrofonsignale MIC1, MIC2 und erzeugt daraus ein erstes geräuschreduziertes Signal R1, bei dem Signalanteile der beiden Mikrofonsignale MIC1, MIC2, die von einer zum Hörgerätebenutzer seitlichen Schallquelle stammen, weitgehend unterdrückt sind. Zu diesem Zweck weist die Seitensignal-Reduktionseinheit 20 einen Subtrahierer 32 auf, der die Differenz zwischen den beiden Mikrofonsignalen MIC1, MIC2 bildet. Das Differenzsignal und das zweite Mikrofonsignal MIC2 werden einer Ausgleichseinheit 34 zum Erzeugen des ersten geräuschreduzierten Signals R1 zugeleitet.

[0018] Im einfachsten Fall leitet die Ausgleichseinheit 34 lediglich das vom Subtrahierer 32 erhaltene Differenzsignal als erstes geräuschreduziertes Signal R1 weiter, wobei das zweite Mikrofonsignal MIC2 nicht berücksichtigt wird. In Ausführungsalternativen ist die Ausgleichseinheit 34 als Prädiktor ausgestaltet, um durch geeignete Mischung des Differenzsignals und des zweiten Mikrofonsignals MIC2 eine bessere Dämpfungswirkung für Signalanteile von seitlichen Signalquellen zu erreichen. Eine Seitensignal-Reduktionseinheit 20 mit einer derartigen Ausgleichseinheit 34 ist in der Anmeldung desselben Erfinders mit dem Titel "Verfahren zum Bereitstellen einer Richtmikrofoncharakteristik und Hörgerät" beschrieben.

[0019] Die Rücksignal-Reduktionseinheit 22 weist ähnlich wie die Seitensignal-Reduktionseinheit 20 einen Subtrahierer 36 und eine Ausgleichseinheit 38 auf, die ein zweites geräuschreduziertes Signal R2 erzeugt. In dem zweiten geräuschreduzierten Signal R2 sind diejenigen Anteile der Mikrofonsignale MIC1, MIC2 unterdrückt, die von Signalquellen hinter dem Hörgeräteträger stammen. Der positive Eingang des Subtrahierers 36 ist an das erste Mikrofonsignal MIC1 angeschlossen, während der negative (zu subtrahierende) Eingang über ein Verzögerungsglied 40, das eine Verzögerung um eine Abtastperiode bewirkt, mit dem Mikrofonsignal MIC2 verbunden ist. Auch bei der Rücksignal-Reduktionseinheit 22 kann die Ausgleichseinheit 38 im einfachsten Fall das Differenzsignal des Subtrahierers 36 als zweites geräuschreduziertes Signal R2 unverändert weiterleiten. Alternativ kann die Rücksignal-Reduktionseinheit 22 mit einer als Prädiktor ausgestalteten Ausgleichseinheit 38 versehen sein, wie sie in der im vorhergehenden Absatz erwähnten Anmeldung detailliert beschrieben ist.

[0020] Die Mischeinheit 24 weist drei Gewichtungsverstärker 42, 44, 46 auf, von denen der erste das erste Mikrofonsignal MIC1 mit dem Gewichtungssignal G3 multipliziert, der zweite das erste geräuschreduzierte Signal R1 mit dem Gewichtungssignal G2, und der dritte das zweite geräuschreduzierte Signal R2 mit dem Gewichtungssignal G1. Die Gewichtungssignale G1, G2, G3 werden somit als Verstärkungswerte (gain-Werte) verwendet. Die Ausgangssignale der Gewichtungsverstärker 42, 44, 46 werden von einem Summierer 48 addiert. Das Ausgangssignal des Summierers 48 wird von einem weiteren Gewichtungsverstärker 50 mit dem Gesamtgewichtungssignal GG multipliziert, um das Ausgangssignal OUT der Mischeinheit 24 (und der gesamten Signalverarbeitungseinheit 18) zu erhalten.

[0021] Der genauere Aufbau der Signalanalyseeinheit 16 ist in Fig. 2 dargestellt. Das erste Mikrofonsignal MIC1 liegt als Eingangssignal X an einem LMS-Filter 52 (LMS = least mean square) an. Das gefilterte Ausgangssignal Y des LMS-Filters 52 ist mit dem negativen Eingang eines Subtrahierers 54 verbunden. Das Mikrofonsignal MIC2 liegt über ein Verzögerungsglied 56, das eine Verzögerung von drei Abtastperioden bereitstellt, an dem positiven Eingang des Subtrahierers 54 an, und das von dem Subtrahierer 54 gebildete Differenzsignal wird dem LMS-Filter 52 als Fehlersignal E zugeführt. In Formelschreibweise gilt somit für jeden Abtastzeitpunkt t:

wobei e(t) der Fehlerwert des Fehlersignals E zum Zeitpunkt t ist, y(t) der Ausgangswert des LMS-Filters 52 zum Zeitpunkt t und mic2(t-3) der Wert des zweiten Mikrofonsignals MIC2 zum Zeitpunkt t-3 (drei Zeittakte vor dem Zeitpunkt t).

[0022] Ein Koeffizientenvektor-Signal

des LMS-Filters 52 liegt an einem Demultiplexer 58 an. Das Koeffizientenvektor-Signal

überträgt für jeden Abtastzeitpunkt t einen Koeffizientenvektor

(t), der fünf Werte k0(t), k1(t), k2(t), k3(t), k4(t) für die Filterkoeffizienten (Taps) enthält. In Formelschreibweise gilt damit:

[0023] Der Demultiplexer 58 ermittelt aus dem Koeffizientenvektorsignal

fünf Koeffizientensignale K0, K1, K2, K3, K4, die den Werteverlauf des jeweils entsprechenden Koeffizienten angeben. Die drei "mittleren" Koeffizientensignale K1, K2, K3 enthalten, wie unten noch genauer beschrieben wird, Informationen über die räumliche Anordnung der Signalquellen relativ zum Hörgeräteträger. Diese Zuordnung der Filterkoeffizienten ist das Ergebnis der Verzögerung des zweiten Mikrofonsignals MIC2 um drei Zeiteinheiten durch das Verzögerungsglied 56. Die Übertragung der Koeffizientenvektoren und der Filterkoeffizienten in dem Koeffizientenvektor-Signal

erfolgt im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel seriell mittels eines geeigneten Protokolls, auf das der Demultiplexer 58 abgestimmt ist. In Ausführungsvarianten werden die Koeffizienten auf andere Weise, insbesondere parallel oder teils parallel und teils seriell, übertragen.

[0024] Eine Normierungseinheit 60 normiert die drei Koeffizientensignale K1, K2, K3 und erzeugt daraus die Gewichtungssignale G1, G2, G3 sowie das Gesamtgewichtungssignal GG.

[0025] Fig. 3 veranschaulicht den inneren Aufbau des LMS-Filters 52. Das Eingangssignal X liegt an einem Puffer 62 an, der ein Eingangsvektor-Signal

erzeugt. Für jeden Abtastzeitpunkt t wird durch das Eingangsvektor-Signal

ein Eingangsvektor

(t) ausgedrückt, der die Werte des Eingangssignals X an den jeweils fünf vorhergehenden Abtastzeitpunkten enthält. Es gilt also:

wobei x(t) den Wert des Eingangssignals X zum Abtastzeitpunkt t angibt.

[0026] Die Eingangsvektoren

(t) werden von einem Vektormultiplizierer 64 in einer Matrixoperation mit dem jeweils aktuellen Koeffizientenvektor

(t) des Koeffizientenvektor-Signals

multipliziert, um den (skalaren) Ausgangswert y(t) des Ausgangssignals Y zum Taktzeitpunkt t zu erhalten. In Formelschreibweise gilt somit:

wobei _^T den Transpositionsoperator darstellt. Mit anderen Worten bildet das in Fig. 3 gezeigte LMS-Filter 52, das sich als FIR-Filter (FIR = finite impulse response) mit fünf Koeffizienten klassifizieren läßt, als Ausgangswert y(t) eine Linearkombination aus den mit den Koeffizienten k0(t) - k4(t) gewichteten Werten des Eingangssignals X zu den letzten fünf Abtastzeitpunkten:

[0027] Ein Elementquadrierer 66 erzeugt das elementweise Quadrat der Signalvektoren

(t), und ein Elementsummierer 68 dient zum Aufsummieren der quadrierten Elemente. Zu der so erhaltenen Summe wird mittels eines Addierers 70 eine kleine positive Konstante C (Größenordnung 10^-10) addiert, die von einem Konstantenerzeuger 72 stammt. Das Ergebnis liegt als (skalarer) Divisor an einem Skalardividierer 74 an. Der Dividend ist das Skalarprodukt aus dem aktuellen Fehlerwert e(t) des Fehlersignals E und einem Ausgangsvektor eines Skalarmultiplizierers 76. Dieser Ausgangsvektor entsteht durch Skalarmultiplikation des Eingangsvektors ü(t) mit einer Adaptionskonstante µ.

[0028] Der Ergebnisvektor des Skalardividierers 74 wird von einem Vektoraddierer 78 zu dem aktuellen Koeffizientenvektor

(t) hinzugezählt. Ein Verzögerungsglied 80 gibt das Ergebnis erst einen Taktzeitpunkt später als adaptierter Koeffizientenvektor

(t+1) des Koeffizientenvektor-Signals

aus. Insgesamt erhält man somit:

[0029] Durch die in Fig. 3 gezeigte Schaltung wird ein LMS-Algorithmus implementiert, der durch ein stochastisches Gradientenverfahren die Filterkoeffizienten k0(t) - k4(t) so annähert (adaptiert), daß das Fehlersignal E möglichst weitgehend minimiert wird. Eine genauere Erklärung zu diesem Algorithmus ist in Kapitel 9 (Seiten 365-372) des Buches "Adaptive Filter Theory" von Simon Haykin, 3. Auflage, Prentice-Hall, 1996, enthalten.

[0030] Beim Betrieb des Hörgerätes befindet sich, wie bereits erwähnt, das erste Mikrofon 12 um etwa 1,6 cm in Blickrichtung des Hörgeräteträgers vor dem zweiten Mikrofon 12'. Bei einer in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel angenommenen Abtastfrequenz von 20 kHz entspricht dies ungefähr der Strecke, die Schall in einer Abtastperiode (50 µs) zurücklegt. In Ausführungsalternativen sind andere Abtastfrequenzen und entsprechend andere Abstände vorgesehen, oder es werden die theoretisch optimalen Abstände nicht exakt eingehalten. In Experimenten sind auch bei Abweichungen von bis zu 25 % relativ gute Ergebnisse erzielt worden.

[0031] Ein Signal S0 von einer Nutzschallquelle, die sich in Blickrichtung des Hörgeräteträgers befindet (Winkel 0°), wird wegen des Mikrofonabstands beispielsweise zum Abtastzeitpunkt t beim vorderen Mikrofon 12 und zum Abtastzeitpunkt t+1 beim hinteren Mikrofon 12' eintreffen. Bei einem Signal S2 von einer Störschallquelle, die sich hinter dem Hörgeräteträger befindet (Winkel 180°), sind die Verhältnisse umgekehrt. Ein Signal S1 von einer seitlichen Störschallquelle (Winkel 90°) trifft ungefähr gleichzeitig bei beiden Mikrofonen 12, 12' ein und wirkt sich daher auch gleichzeitig auf die Mikrofonsignale MIC1, MIC2 aus. Insgesamt gilt:

und

[0032] Bei den obigen Formeln bezeichnet mic1(t) den Wert des Signals MIC1 zum Abtastzeitpunkt t. Entsprechendes gilt für die Signale MIC2, S0, S1, S2.

[0033] Durch Einsetzen der Formel (8) in die Formel (1) erhält man:

und weiteres Einsetzen der Formel (5) in Formel (9) ergibt:

[0034] Da, wie aus Fig. 2 ersichtlich, x(t) = mic1(t) für alle Abtastzeitpunkte t gilt, erhält man aus Formel (10) durch fünfmaliges Einsetzen von Formel (7) schließlich:

[0035] Durch den Algorithmus des LMS-Filters 52 wird der Wert e(t) minimiert. Bei diesem Minimierungsvorgang steigt k3(t), dessen Term als einziger den Summanden s0(t-4) aufweist, mit zunehmender Intensität des Signals S0 (Winkel 0°) an. Entsprechend ist der Betrag des Filterkoeffizienten k2(t) ein Indikator für den Anteil des Signals S1 (Winkel 90°) in den Mikrofonsignalen MIC1, MIC2, und der Betrag des Filterkoeffizienten k1(t) zeigt den Signalanteil von S2 (Winkel 180°) an. Die Werte aller anderer Filterkoeffizienten streben gegen Null.

[0036] Wenn beispielsweise nur Signale aus 0° und aus 90° zur Blickrichtung des Hörgerätebenutzers eintreffen, gilt s2(t) = 0 für alle Abtastzeitpunkte t. Aus Formel (11) ergibt sich somit:

[0037] In diesem Fall ist zu erwarten, daß durch die Adaption die Koeffizienten k2(t) (entsprechend dem Anteil s1(t-3)) und k3(t) (entsprechend dem Anteil s0(k-4)) anwachsen, während die anderen Koeffizienten gegen Null streben. Bei Signalen aus 0° und 180° ergibt sich aus entsprechenden Gründen ein relativ hoher Pegel der Koeffizientensignale K1 und K3 und ein geringer Pegel des Koeffizientensignals K2. Die folgende Tabelle faßt die Ergebnisse für unterschiedliche Hörsituationen nochmals zusammen:

Signalanteile aus ...	K1	K2	K3	G1	G2	G3
0°	klein	klein	groß	klein	klein	groß
90°	klein	groß	klein	klein	groß	klein
180°	groß	klein	klein	groß	klein	klein
0° und 90°	klein	groß	groß	klein	groß	groß
0° und 180°	groß	klein	groß	groß	klein	groß

[0038] Wie aus der Tabelle ebenfalls ersichtlich ist, entsprechen die Gewichtungssignale G1, G2, G3 stets den Koeffizientensignalen K1, K2, K3. Der Unterschied ist nur, daß die Gewichtungssignale G1, G2, G3 durch die Normierungseinheit 60 auf eine gewünschte Summe (beispielsweise G1 + G2 + G3 = 1) normiert wurden, wobei der Normierungsfaktor in das Gesamtgewichtungssignal GG eingeht. Ferner können Unterschiede der Gewichtungssignale G1, G2, G3 vergrößert ("gespreizt") werden. In Ausführungsalternativen dienen dagegen die Koeffizientensignale K1, K2, K3 unmittelbar als Gewichtungsfaktoren. Die Normierungseinheit 60 und der Gewichtungsverstärker 50 können dann entfallen.

[0039] Ein großer Gewichtungsfaktor G1 hat zur Folge, daß das zweite geräuschreduzierte Signal R2, bei dem ein Störsignalanteil aus 180° weitgehend reduziert ist, einen großen Anteil an dem Ausgangssignal OUT erhält. Entsprechend beeinflußt bei einem großen Gewichtungsfaktor G2 das erste geräuschreduzierte Signal R1 weitgehend das Ausgangssignal OUT. Bei einem großen Gewichtungsfaktor G3 wirkt sich schließlich das erste Mikrofonsignal MIC1 in hohem Maße auf das Ausgangssignal OUT aus.

[0040] Insgesamt ermittelt somit die Signalanalyseeinheit die Intensitäten oder Stärken von Signalanteilen der Mikrofonsignale MIC1, MIC2 in den Winkelbereichen in Blickrichtung des Hörgeräteträgers, quer zur Blickrichtung und hinter dem Hörgeräteträger. Die Gewichtungsfaktoren G1, G2, G3 entsprechen den ermittelten Intensitätswerten. In Abhängigkeit von diesen Werten werden entweder Signale aus 90° bzw. 180° als Störsignale klassifiziert und weitgehend unterdrückt, oder das erste Mikrofonsignal MIC1 wird "durchgeschaltet", wenn durch die Richtungsanalyse ermittelt wurde, daß weder aus 90° noch aus 180° nennenswerte (Stör-)signalanteile vorliegen.

[0041] Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Koeffizientensignale K1 (Linie -*―*-), K2 (Linie -+―+-) und K3 (Linie ―) in einem realistischen Experiment mit einer Nutzsignalquelle aus 0° und einer Störsignalquelle aus 90° (je ein Sprachsignal). Die Abszissenachse stellt den Bereich von 0 bis 10 Sekunden dar. Der Wert des Koeffizientensignals K2 (90°-Indikator) ist erwartungsgemäß stets deutlich höher als der Wert des Koeffizientensignals K1 (180°-Indikator).

[0042] Das erste Mikrofonsignal MIC1 und das Ausgangssignal OUT für das in diesem Experiment verwendete Signalbeispiel sind in Fig. 5 gezeigt. Insbesondere im Zeitabschnitt zwischen 7,3 bis 8,1 Sekunden enthält das Mikrofonsignal MIC1 hauptsächlich Störsignalanteile. Es ist ersichtlich, daß diese Anteile im Ausgangssignal OUT weitgehend unterdrückt sind.

[0043] Während bisher die Funktion des erfindungsgemäßen Hörgeräts und Verfahrens anhand der in Fig. 1 bis Fig. 3 beispielhaft dargestellten Schaltung beschrieben wurde, sind in Ausführungsalternativen andere Implementierungen möglich. Insbesondere können die Funktionen der Schaltung ganz oder teilweise durch Programmodule eines Digitalprozessors, zum Beispiel eines digitalen Signalprozessors, realisiert werden. Die Schaltung kann ferner als digitale oder analoge Schaltung oder in unterschiedlichen Mischformen zwischen diesen Extremen aufgebaut sein.

[0044] In weiteren Ausführungsalternativen wird das Ergebnis der Richtungsanalyse auf andere Weise zur Signalverarbeitung ausgewertet. Zum Beispiel können die Koeffizientensignale K1, K2, K3 auch zur zeitvarianten Ansteuerung von beispielsweise drei fest vorgegebenen Richtmikrofoncharakteristiken mit Polen bei 90°, 135° und 180° verwendet werden.

[0045] Ferner sind Ausführungsvarianten vorgesehen, in denen eine "intelligente" Bestimmung von Stör- und Nutzsignalanteilen vorgenommen wird (etwa mittels der Normierungseinheit 60). Während im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Signalanteil in Blickrichtung (0°) stets als Nutzsignalanteil angesehen wurde, kann beispielsweise bei Vorhandensein des Signals S1 aus 90° und gleichzeitigem Nicht-Vorhandensein des Signals S0 aus 0° das Signal S1 nun als Nutzsignal angesehen und nicht mehr unterdrückt werden.

Ansprüche

1. Hörgerät mit:

- Einer Mikrofoneinheit (10), die zum Erzeugen von mindestens zwei Mikrofonsignalen (MIC1, MIC2) mindestens zwei Mikrofone (12, 12') aufweist,

- Einer Signalverarbeitungseinheit (18), um mindestens ein Ausgangssignal (OUT) zu erzeugen, bei dem Signalanteile der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) richtungsabhängig verstärkt und/oder gedämpft sind,

- Einer Wiedergabeeinheit (26) zum Ausgeben des mindestens einen Ausgangssignals (OUT),

- Einer Signalanalyseeinheit (16), um eine Richtungsanalyse der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) vorzunehmen und die Richtung einer Störschällquelle zu bestimmen,

dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (18) dazu eingerichtet ist, eine Störgeräuschunterdrückung durch Ausführung wenigstens einer der Maßnahmen

- Ändern der Richtcharakteristik

- Auswahl eines Filterverfahrens

- Auswahl eines Störbefreiungsverfahrens

in Abhängigkeit von der durch die Signalanalyseeinheit (16) vorgenommenen Richtungsanalyse und Bestimmung der Richtung einer Störschallquelle zu erreichen.

2. Hörgerät nach Anspruch 1, wobei die Signalanalyseeinheit (16) dazu eingerichtet ist, bei der Richtungsanalyse der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) die Stärken von Signalanteilen der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) in mehreren Richtungsklassen (0°, 90°, 180°) zu bestimmen.

3. Hörgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Signalanalyseeinheit (16) ein adaptives Filter, insbesondere ein LMS-Filter (52), aufweist, dessen Filterkoeffizienten (k0(t), k1(t), k2(t), k3(t), k4(t)) das Ergebnis der Richtungsanalyse zumindest beeinflussen.

4. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Signalverarbeitungseinheit (18) mindestens eine Reduktionseinheit (20, 22) aufweist, um aus den Mikrofonsignalen (MIC1, MIC2) je ein geräuschreduziertes Signal (R1, R2) zu bestimmen, in dem Signalanteile je einer vorbestimmten Richtung gedämpft sind.

5. Hörgerät nach Anspruch 4, wobei die Signalverarbeitungseinheit (18) eine Mischeinheit (24) aufweist, um das mindestens eine geräuschreduzierte Signal (R1, R2) und gegebenenfalls mindestens ein weiteres Signal (MIC1) in Abhängigkeit von durch die Signalanalyseeinheit (16) vorgegebenen Gewichtungssignalen (G1, G2, G3, GG) zu mischen.

6. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mikrofoneinheit (10) zwei Mikrofone (12, 12') aufweist, deren Abstand höchstens 5 cm und vorzugsweise höchstens 2,5 cm beträgt.

7. Verfahren zum Verarbeiten von Mikrofonsignalen (MIC1, MIC2) mehrerer Mikrofone (12, 12') in einem Hörgerät, mit den Schritten:

- Verarbeiten der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2), wobei Signalanteile der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) richtungsabhängig verstärkt und/oder gedämpft werden, um mindestens ein Ausgangssignal (OUT) zu erzeugen,

- Ausgeben des mindestens einen Ausgangssignals (OUT),

- Durchführen einer Richtungsanalyse der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2), wobei bei der Richtungsanalyse der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) die Richtung einer Störschallquelle bestimmt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass zur Störgeräuschunterdrückung weiterhin wenigstens einer der folgenden Schritte:

- Ändern der Richtcharakteristik

- Auswahl eines Filterverfahrens

- Auswahl eines Störbefreiungsverfahrens

in Abhängigkeit von der durch die Signalanalyseeinheit (16) vorgenommenen Richtungsanalyse und Bestimmung der Richtung einer Störschallquelle durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei der Richtungsanalyse der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) die Stärken von Signalanteilen der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) in mehreren Richtungsklassen (0°, 90°, 180°) bestimmt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei zur Richtungsanalyse der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) ein adaptives Filter, insbesondere ein LMS-Filter, (52) verwendet wird, und daß die Filterkoeffizienten (k0(t), k1(t), k2 (t) , k3(t), k4(t)) das Ergebnis der Richtungsanalyse zumindest beeinflussen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Schritt des Verarbeitens der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) den folgenden Teilschritt aufweist:

- Bestimmen mindestens eines geräuschreduzierten Signals (R1, R2), in dem Signalanteile je einer vorbestimmten Richtung gedämpft sind, aus den Mikrofonsignalen (MIC1, MIC2).

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Verarbeitens der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) den weiteren Teilschritt aufweist:

- Mischen des mindestens einen geräuschreduzierten Signals (R1, R2) und gegebenenfalls mindestens eines weiteren Signals (MIC1) in Abhängigkeit von bei der bei der Richtungsanalyse der Mikrofonsignale (MIC1, MIC2) ermittelten Gewichtungssignalen (G1, G2, G3, GG).

Claims

1. A hearing aid comprising:

- a microphone unit (10), having at least two microphones (12, 12') for emitting at least two microphone signals (MIC1, MIC2),

- a signal processing unit (18) to generate at least one output signal (OUT), in which signal parts of the microphone signals (MIC1, MIC2) are amplified or attenuated depending on the signal direction,

- a reproduction unit (26) for emitting the at least one output signal (OUT)

- a signal analysis unit (16) to undertake the directional analysis of the microphone signals (MIC1, MIC2) and to determine the direction of a noise signal source,

Characterized in that the signal processing unit (18) is set up to achieve noise suppression by executing one of the following measures

- Modifying the directional characteristic

- Selection of a filter method

- Selection of a noise reduction method

Depending on the directional analysis to determine the direction of a noise signal source conducted by the signal analysis unit (16)

2. A hearing aid in accordance with Claim 1, with the signal analysis unit being set up, on directional analysis of the microphone signals (MIC1, MIC2), to determine the intensities of the signal components of the microphone signals (MIC1, MIC2) in a plurality of directional classes (0°, 90°, 180°).

3. A hearing aid in accordance with Claim 1 or Claim 2, with the signal analysis unit (16) featuring an adaptive filter, especially an LMS filter (52), of which the filter coefficients (k0(t), k1(t), k2(t), k3(t), k4(t)) at least influence the result of the directional analysis.

4. A hearing aid in accordance with one of the Claims 1 to 3, in which the signal processing unit (18) comprises at least one reduction unit (20, 22) which determines a noise reduced signal (R1, R2) from the microphone signals (MIC1, MIC2) wherein signal components of said microphone signals in a predetermined direction are attenuated.

5. A hearing aid in accordance with Claim 5, wherein the signal processing unit (18) features a mixing unit (24) for mixing the at least one noise-reduced signal (R1, R2) and where necessary at least one further signal (MIC1) depending on weighting signals (G1, G2, G3, GG) specified by the signal analysis unit (16).

6. A hearing aid in accordance with one of the claims 1 to 5, with the microphone unit (10) featuring two microphones (12, 12') spaced at most 5 cm and preferably 2.5 cm from each other.

7. Method for processing microphone signals (MIC1, MIC2) of a number of microphones (12, 12') in a hearing aid, with the following steps:

- processing the microphone signals (MIC1, MIC2), with signal components of the microphone signals (MIC1, MIC2) being directionally amplified and/or attenuated to generate at least one output signal (OUT)

- output of the at least one output signal

- conducting a directional analysis of the microphone signals (MIC1, MIC2), with the direction of a noise signal source being determined in the directional analysis of the microphone signals (MIC1, MIC2),

Characterized in that, to execute the noise suppression, at least one of the following measures

- Modifying the directional characteristic

- Selection of a filter method

- Selection of a noise reduction method

is further executed, depending on the directional analysis, to determine the direction of a noise signal source conducted by the signal analysis unit (16).

8. Method in accordance with Claim 7 or Claim 8, with, on directional analysis of the microphone signals (MIC1, MIC2), the intensities of the signal components of the microphone signals (MIC1, MIC2) being determined in a plurality of directional classes (0°, 90°, 180°).

9. Method in accordance with Claim 7 or Claim 9, with, for directional analysis of the microphone signals (MIC1, MIC2), an adaptive filter, especially an LMS filter (52) being used, and with the filter coefficients (k0(t), k1(t), k2(t), k3(t), k4(t)) at least influencing the result of the directional analysis.

10. Method in accordance with one of the Claims 7 to 9, with the step of processing the microphone signals (MIC1, MIC2) featuring the following substeps:

- Determining from the microphone signals (MIC1, MIC2) at least one noise-reduced signal (R1, R2) in which signal components of at least one predetermined direction are attenuated.

11. Method in accordance with Claim 10, with the step of processing the microphone signals (MIC1, MIC2) featuring the following further substep:

- Mixing the at least one noise-reduced signal (R1, R2) and if necessary at least one further signal (MIC1,) depending on the weighting signals (G1, G2, G3, GG) determined during the directional analysis of the microphone signals (MIC1, MIC2).

Revendications

1. Prothèse auditive avec :

- une unité à microphones (10), qui comporte au moins deux microphones (12, 12') pour produire au moins deux signaux de microphones (MIC1 MIC2),

- une unité de traitement de signal (18) pour produire au moins un signal de sortie (OUT) dans lequel des composantes des signaux de microphones (MIC1, MIC2) sont amplifiées et/ou affaiblies en fonction de la direction,

- une unité de reproduction (26) pour délivrer le ou les signaux de sortie (OUT),

- une unité d'analyse de signal (16) pour effectuer une analyse de direction des signaux de microphones (MIC1, MIC2) et pour déterminer la direction d'une source de son parasite,

   caractérisée par le fait que l'unité de traitement de signal (18) est conçue pour obtenir une suppression de bruit parasite en prenant au moins l'une des mesures suivantes :

- modification de la caractéristique directive,

- sélection d'un procédé de filtrage,

- sélection d'un procédé d'élimination de parasite,

en fonction d e l'analyse de direction effectuée par l'unité d'analyse de signal (16) et de la détermination de la direction d'une source de son parasite.

2. Prothèse auditive selon la revendication 1, dans laquelle l'unité d'analyse de signal (16) est conçue pour déterminer lors de l'analyse de direction des signaux de microphones (MIC1, MIC2) les intensités de composantes des signaux de microphones (MIC1, MIC2) dans plusieurs classes de directions (0°, 90°, 180°).

3. Prothèse auditive selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle l'unité d'analyse de signal (16) comporte un filtre adaptatif, notamment un filtre LMS (52), dont les coefficients de filtre (k0 (t), k1 (t), k2 (t), k3 (t), k4 (t)) influencent au moins le résultat de l'analyse de direction.

4. Prothèse auditive selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'unité de traitement de s ignal ( 18) c omporte au moins une unité de réduction (20, 22) pour déterminer à partir des signaux de microphones (MIC1, MIC2) à chaque fois un signal à bruit réduit (R1, R2) dans lequel des composantes de signal à chaque fois d'une direction prédéterminée sont affaiblies.

5. Prothèse auditive selon la revendication 4, dans laquelle l'unité de traitement de signal (18) comporte une unité de mélange (24) pour mélanger le ou les signaux à bruit réduit (R1, R2) et éventuellement au moins un autre signal (MIC1) en fonction de signaux de pondération (G1, G2, G3, GG) prescrits par l'unité d'analyse de signal (16).

6. Prothèse auditive selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'unité à microphones (10) comporte deux microphones (12, 12') distants de 5 cm au maximum et de préférence de 2,5 cm au maximum.

7. Procédé de traitement de signaux de microphones (MIC1, MIC2) de plusieurs microphones (12, 12') dans une prothèse auditive, comprenant les étapes suivantes :

- traitement des signaux de microphones (MIC1, MIC2), des composantes des signaux de microphones (MIC1, MIC2) étant amplifiées et/ou affaiblies en fonction de la direction pour produire au moins un signal de sortie (OUT),

- délivrance du ou des signaux de sortie (OUT),

- exécution d'une analyse de direction des signaux de microphones (MIC1, MIC2), la direction d'une source de son parasite étant déterminée lors de l'analyse de direction des signaux de microphones (MIC1, MIC2),

   caractérisé par le fait qu'on exécute aussi pour la suppression de bruit parasite au moins l'une des étapes suivantes :

- modification de la caractéristique directive,

- sélection d'un procédé de filtrage,

- sélection d'un procédé d'élimination de parasite,

en fonction de l'analyse de direction effectuée par l'unité d'analyse de signal (16) et de la détermination de la direction d'une source de son parasite.

8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel on détermine lors de l'analyse de direction des signaux de microphones (MIC1, MIC2) les intensités de composantes des signaux de microphones (MIC1, MIC2) dans plusieurs classes de directions (0°, 90°, 180°).

9. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel on utilise pour l'analyse de direction des signaux de microphones (MIC1, MIC2) un filtre adaptatif (52), notamment un filtre LMS, et dans lequel les coefficients d e filtre (k0 (t), k1 (t), k2 (t), k3 (t), k4 (t)) influencent au moins le résultat de l'analyse de direction.

10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel l'étape du traitement des signaux de microphones (MIC1, MIC2) comporte l'étape partielle suivante :

- détermination au moins d'un signal à bruit réduit (R1, R2), dans lequel des composantes de signal à chaque fois d'une direction prédéterminée sont affaiblies, à partir des signaux de microphones (MIC1, MIC2).

11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'étape du traitement d es s ignaux d e microphones (MIC1, MIC2) comporte l'autre étape partielle suivante :

- mélange du ou des signaux à bruit réduit (R1, R2) et éventuellement au moins d'un autre signal (MIC1) en fonction de signaux de pondération (G1, G2, G3, GG) déterminés lors de l'analyse de direction des signaux de microphones (MIC1, MIC2).

Zeichnung