[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch
1, eine Vorrichtung nach demjenigen von Anspruch 23 sowie ein Hörgerät nach Anspruch
39.
Definitionen
[0002] Unter einer psycho-akustischen Wahrnehmungsgrösse wird eine Grösse verstanden, welche
nichtlinear, durch individuelle Gesetzmässigkeiten der Wahrnehmung, aus physikalisch-akustischen
Grössen, wie Frequenzspektrum, Schalldruckpegel, Phasenlage, Zeitverlauf etc., gebildet
werden.
[0003] Bis heute bekannte Hörgeräte verändern physikalische, akustische Signalgrössen so,
dass ein mit dem Hörgerät ausgestattetes, gehörgeschädigtes Individuum verbessert
hört. Die Anpassung des Hörgerätes erfolgt dabei durch Einstellung physikalischer
Uebertragungsgrössen, wie von frequenzabhängiger Verstärkung, Pegelbegrenzung etc.,
bis das Individuum mit dem Hörgerät im Rahmen der dargebotenen Möglichkeiten befriedigt
ist.
[0004] Obwohl es bekannt ist, wozu auf die angefügten Literaturstellen verwiesen sei, dass
die menschliche akustische Wahrnehmung komplexen psycho-akustisch individuellen Bewertungen
folgt, wurden diese bekannten Phänomene zur Optimierung eines Hörgerätes bis anhin
nicht ausgenutzt.
[0005] Damit konnten mit vorbekannten Hörgeräten, im wesentlichen nur gemittelt über alle
in der Praxis vorkommenden akustischen Reizsignale, befriedigende Korrekturen vorgenommen
werden; gegenseitige Beeinflussungen von Signalgrössen der akustischen Reizsignale
konnten, wenn überhaupt, nur unbefriedigend berücksichtigt werden. Nichtlineare Phänomene
der psycho-akustischen Wahrnehmung, wie insbesondere Lautheit mit Lautheitssummation,
Frequenz- und Zeitmaskierung, blieben unberücksichtigt.
[0006] Aus der EP-A-0 535 425 ist es bekannt, eine psycho-akustische Wahrnehmungsgrösse,
nämlich die Lautheit, bei verschiedenen, einzelnen Testfrequenzen sowohl an einer
Norm wie auch bei einer hörbehinderten Person, einem Individuum, zu quantifizieren.
Durch Vergleich ergibt sich der individuelle Hörverlust. An einem Hörgerät wird aus
einem momentan auftretenden, beliebig breitbandigen akustischen Signal ein "Ersatz"-Sinuston
gebildet, mit einer Frequenz und Amplitude, die Funktion der Gesamtenergie des momentan
auftretenden akustischen Signales sind. Der Schallpegel des Ersatztones wird als "Lautheit"
bezeichnet. Es wird weiter das Spektrum des akustischen Tones geglättet, kategorisiert
und so korrigiert, dass es die gleiche Energie aufweist wie der "Ersatz"-Sinuston.
In Funktion der an der Norm bei diskreten Frequenzen quantifizierten Lautheit sowie
des korrigierten geglätteten Spektrums wird die Anpassung des Hörgerätes vorgenommen.
[0007] Ausgehend von einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung bzw. einem Hörgerät letztgenannter
Art setzt sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine individuelle Gehörkorrektur
unter weitgehenderer Berücksichtigung der psycho-akustischen Wahrnehmung zu realisieren.
[0008] Dies wird an einem Verfahren eingangs genannter Art bei dessen Ausführung nach dem
Kennzeichen von Anspruch 1 erreicht, bei einer Vorrichtung obgenannter Art bei deren
Realisierung nach dem Kennzeichen von Anspruch 23 bzw. bei einem Hörgerät nach dem
Wortlaut von Anspruch 39.
[0009] Bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den Ansprüchen
2 bis 22 spezifiziert, der erfindungsgemässen Vorrichtung in den Ansprüchen 24 bis
38 und des erfindungsgemässen Hörgerätes in Anspruch 40.
[0010] Wie ersichtlich werden wird, kann die erfindungsgemässe Vorrichtung als Anpassgerät
separat vom Hörgerät konzipiert sein. Sie umfasst aber auch Stellvorkehrungen am Hörgerät,
um die berücksichtigte Wahrnehmungsgrösse für das Individuum zu korrigieren.
[0011] Die in den Ansprüchen definierte erfindungsgemässe Vorrichtung, das erfindungsgemässe
Verfahren und das erfindungsgemässe Hörgerät werden anschliessend beispielsweise anhand
von Figuren erläutert.
[0012] Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch, eine Quantifizierungseinheit zur Quantifizierung einer individuell wahrgenommenen,
psycho-akustischen Wahrnehmungsgrösse;
- Fig. 2
- schematisch, in Form eines Blockdiagrammes, ein grundsätzliches Vorgehen;
- Fig. 3
- in Abhängigkeit des Schallpegels, die wahrgenommene Lautheit der Norm (N) sowie eines
schwerhörigen Individuums (I) in einem kritischen Frequenzband k;
- Fig. 4
- in Form eines Funktionsblock-Signalflussdiagrammes, eine erste Ausführungsvariante
einer erfindungsgemässen Vorrichtung, nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitend,
womit erfindungsgemäss Stellgrössen für die Uebertragung eines Hörgerätes ermittelt
werden;
- Fig. 5
- anhand einer Darstellung analog zu Fig. 3, eine vereinfachte graphische Darstellung
des mit der Vorrichtung gemäss Fig. 4 vorgenommenen erfindungsgemässen Vorgehens;
- Fig. 6a
- vereinfacht, das Vorgehen nach Fig. 5, mit in
- Fig. 6b
- vereinfachter Darstellung des resultierenden Verstärkungsverlaufes in einem betrachteten
kritischen Frequenzband, einzustellen am Uebertragungsverhalten eines erfindungsgemässen
Hörgerätes, das in
- Fig. 6c
- in seinem prinzipiellen Aufbau betreffs Uebertragungsstrecke dargestellt ist;
- Fig. 7
- eine ausgehend von der Anordnung nach Fig. 4 weiterentwickelte Anordnung, bei der
das in Fig. 4 implementierte Lautheitsmodell verfeinert implementiert ist;
- Fig. 8
- in Analogie zu Fig. 5, graphisch vereinfacht, das Verarbeitungsvorgehen an der Vorrichtung
gemäss Fig. 7;
- Fig. 9
- über der Frequenzachse, schematisch, kritische Frequenzbänder der Norm und beispielsweise
eines Individuums (a) mit einer beispielsweise resultierenden Korrekturverstärkungsfunktion
(b), schallpegel- und frequenzabhängig, für einen einem betrachteten kritischen Frequenzband
entsprechenden Hörgerät-Uebertragungskanal;
- Fig. 10
- analog zur Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 4, deren Weiterentwicklung zur Mitberücksichtigung
beim Individuum bezüglich der Norm veränderter kritischer Frequenzbandbreiten;
- Fig. 11
- in Analogie zur Darstellung von Fig. 10, eine erfindungsgemässe Vorrichtung, mittels
welcher "in situ" ein erfindungsgemässes Hörgerät betreffs Uebertragungsverhalten
eingestellt wird;
- Fig.12a) und b)
- je in Form eines Funktionsblock-Signalflussdiagrammes, die Struktur erfindungsgemässer
Hörgeräte, woran die Uebertragung einer psycho-akustischen Grösse korrigierend gesteuert
wird, insbesondere die Lautheitsübertragung;
- Fig. 13
- eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Hörgerätes, woran die Vorkehrungen
der Vorrichtung nach Fig. 11 sowie diejenigen nach Fig. 12a) kombiniert am Hörgerät
implementiert sind;
- Fig. 14
- als Beispiel ausgehend von einer erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig. 11, deren
Weiterentwicklung zur Mitberücksichtigung des Klangempfindens eines Individuums;
- Fig. 15
- ausgehend von der Darstellung eines erfindungsgemässen Hörgerätes nach Fig. 12b),
eine bevorzugte Realisationsform, bei der die Korrekturübertragung einer psycho-akustischen
Wahrnehmungsgrösse, am bevorzugten Beispiel der Lautheit, im Frequenzbereich aufbereitet
wird;
- Fig. 16
- ausgehend von der Darstellung eines erfindungsgemässen Hörgerätes nach Fig. 15, dessen
Weiterentwicklung zur Mitberücksichtigung einer weiteren psycho-akustischen Wahrnehmungsgrösse,
nämlich der Frequenzmaskierung;
- Fig. 17
- schematisch, das Frequenzmaskierungsverhalten der Norm und eines schwerhörenden Individuums
mit daraus sich ergebendem, qualitativ dargestelltem, zu realisierendem Korrekturverhalten
an einem erfindungsgemässen Hörgerät nach Fig. 16;
- Fig. 18
- anhand einer Frequenz/Pegelcharakteristik, das Vorgehen zur Eruierung des Frequenzmaskierungsverhaltens
eines Individuums;
- Fig. 19
- in Form eines Funktionsblock-Signalflussdiagrammes eine Messanordnung zur Durchführung
des Ermittlungsverfahrens, wie anhand von Fig. 18 erläutert;
- Fig. 20
- über der Zeitachse einem Individuum präsentierte Signale bei der Eruierung, wie sie
anhand von Fig. 18 erläutert wurde;
- Fig. 21
- ausgehend von einem erfindungsgemässen Hörgerät mit der in Fig. 15 bzw. 16 dargestellten
Struktur, dessen Weiterentwicklung zur Mitberücksichtigung des Zeitmaskierungsverhaltens
als eine weitere psychoakustische Wahrnehmungsgrösse;
- Fig. 22
- das vereinfachte Blockdiagramm eines erfindungsgemässen Hörgerätes, welches wie das
in Fig. 21 dargestellte als weitere psycho-akustische Wahrnehmungsgrösse das Zeitmaskierungsverhalten
berücksichtigt, aber in anderer Ausführungsform;
- Fig. 23
- die am erfindungsgemässen Hörgerät gemäss Fig. 22 vorgesehene Zeitmaskierungs-Korrektureinheit;
- Fig. 24
- schematisch, das Zeitmaskierungsverhalten der Norm und eines Individuums als Beispiel
zur Erläuterung daraus resultierender Korrekturmassnahmen, um mit einem erfindungsgemässen
Hörgerät das Zeitmaskierungsverhalten eines Individuums auf dasjenige der Norm zu
korrigieren;
- Fig. 25
- schematisch, über der Zeitachse, bei der Eruierung des Zeitmaskierungsverhaltens einem
Individuum zu präsentierende Signale.
Psycho-akustische Wahrnehmung, insbesondere Lautheit und deren Quantifizierung
[0013] Die Lautheit "L" ist eine psycho-akustische Grösse, welche angibt, wie "laut" ein
Individuum ein präsentiertes akustisches Signal empfindet.
[0014] Die Lautheit hat eine eigene Masseinheit; ein sinusförmiges Signal der Frequenz 1kHz,
bei einem Schalldruckpegel von 40dB-SPL, erzeugt eine Lautheit von 1 "Sone". Ein Sinus
der gleichen Frequenz mit einem Pegel von 50dB-SPL wird genau doppelt so laut wahrgenommen;
die entsprechende Lautheit beträgt also 2 Sone.
[0015] Bei natürlichen akustischen Signalen, welche immer breitbandig sind, stimmt die Lautheit
nicht mit der physikalisch übertragenen Energie des Signals überein. Es erfolgt psycho-akustisch
im Ohr eine Bewertung des eintreffenden akustischen Signals in einzelnen Frequenzbändern,
den sogenannten kritischen Bändern. Die Lautheit ergibt sich aus einer bandspezifischen
Signalverarbeitung und einer bandübergreifenden Ueberlagerung der bandspezifischen
Verarbeitungsresultate, bekannt unter dem Begriff "Lautheitssummation". Diese Grundlagen
wurden von E. Zwicker, "Psychoakustik", Springer-verlag Berlin, Hochschultext, 1982,
ausführlich beschrieben.
[0016] Betrachtet man nun die Lautheit als eine der wesentlichsten, die akustische Wahrnehmung
bestimmenden psycho-akustischen Grössen, so stellt sich die vorliegende Erfindung
zur Aufgabe, ein Verfahren und hierfür geeignete Vorrichtungen vorzuschlagen, womit
ein an ein Individuum anzupassendes Hörgerät so eingestellt werden kann, dass die
akustische Wahrnehmung des Individuums mindestens in erster Näherung derjenigen einer
Norm, nämlich der Normalhörenden, entspricht.
[0017] Eine Möglichkeit, die individuell empfundene Lautheit auf ausgewählte akustische
Signale als weiter verwertbare Grösse überhaupt zu erfassen, ist die in Fig. 1 schematisch
dargestellte, beispielsweise aus O. Heller, "Hörfeldaudiometrie mit dem Verfahren
der Kategorienunterteilung", Psychologische Beiträge 26, 1985, oder V. Hohmann, "Dynamikkompression
für Hörgeräte, Psychoakustische Grundlagen und Algorithmen", Dissertation UNI Göttingen,
VDI-Verlag, Reihe 17, Nr. 93, bekannte Methode. Dabei wird einem Individuum I ein
akustisches Signal A präsentiert, das an einem Generator 1 bezüglich spektraler Zusammensetzung
und übertragenem Schalldruckpegel S verstellbar ist. Das Individuum I bewertet bzw.
"kategorisiert" mittels einer Eingabeeinheit 3 das momentan gehörte akustische Signal
A gemäss z.B. dreizehn Lautheitsstufen bzw. - kategorien, wie in Fig. 1 dargestellt,
welchen Stufen numerische Gewichte, beispielsweise von 0 bis 12, zugeordnet werden.
[0018] Mit diesem Vorgehen ist es möglich, die empfundene individuelle Lautheit zu messen,
d.h. zu quantifizieren, jedoch nur punktuell bezüglich gegebener akustischer Signale,
womit solche Messungen vorerst nicht ermöglichen, auf die individuell wahrgenommene
Lautheit zu schliessen, welche bei natürlichen, breitbandigen Signalen wahrgenommen
wird.
[0019] Wenn im folgenden als die psycho-akustische Wahrnehmung beeinflussende Grösse primär
die Lautheit betrachtet wird, so deshalb, weil diese Grösse die psycho-akustische
Wahrnehmung akustischer Signale massgeblich bestimmt. Wie weiter unten ausgeführt
werden wird, kann aber das erfindungsgemässe Vorgehen durchaus auch für die Berücksichtigung
weiterer psychoakustischer Grössen eingesetzt werden, wie beispielsweise für die Berücksichtigung
der Grösse "Maskierungsverhalten im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich".
[0020] In Fig. 2 ist vorerst, schematisch, das Grundprinzip beim nachfolgend detaillierter
beschriebenen, bevorzugten erfindungsgemässen Vorgehen dargestellt.
[0021] Von der Norm, N, wird mittels normierter akustischer Signale A
o eine psycho-akustische Wahrnehmungsgrösse, wie insbesondere die Lautheit L
N, ermittelt und mit den Werten dieser Grösse, entsprechend L
I eines Individuums, bei denselben akustischen Signalen A
o, verglichen. Aus der Differenz entsprechend ΔL
NI werden Stellangaben ermittelt, welche direkt stellend auf ein Hörgerät einwirken
oder anhand welcher, manuell, ein Hörgerät eingestellt wird. Die Ermittlung von L
I erfolgt am Individuum ohne Hörgerät oder mit noch nicht angepasstem, gegebenenfalls
fortschreitend angepasstem Hörgerät.
[0022] Die Lautheit selbst ist aber eine Grösse, die ihrerseits von mehreren Variablen abhängt.
Damit ist einerseits die Anzahl Messungen, die an einem Individuum vorgenommen werden
muss, um auch nur genähert genügend Information zu erhalten, mit den Stelleingriffen
am Hörgerät, für alle in natürlicher Umgebung vorkommenden breitbandigen Signale,
die erwünschte Wahrnehmungskorrektur vornehmen zu können, gross. Anderseits ist die
Korreliertheit erfasster Grössenunterschiede zu Stelleingriffen am Uebertragungsverhalten
eines Hörgerätes nicht eindeutig und äusserst komplex.
[0023] Damit wird nun in bevorzugter Art und Weise vorerst eine Reduktion der am Individuum
vorzunehmenden Messungen angestrebt und dadurch nach einer Lösung gesucht, welche
es erlaubt, aus Messresultaten am Individuum und deren Vergleich mit Normresultaten
relativ einfach auf die notwendigen Stelleingriffe zu schliessen.
[0024] Grundsätzlich wird hierzu ein quantifizierendes Modell der Wahrnehmungsgrösse, insbesondere
der Lautheit, eingesetzt. In ein derartiges Modell soll mit jeglicher Art akustischer
Signale eingegangen werden können; mindestens genähert resultiert die entsprechende
gesuchte Grösse. Anderseits soll mit relativ wenigen Messungen das Modell identifizierbar
sein, das für das Individuum Gültigkeit hat. Die Identifizierung soll abgebrochen
werden können, wenn das Modell in vorgebbarem Umfange identifiziert ist.
[0025] Ein solches quantifizierendes Modell einer psycho-akustischen Wahrnehmungsgrösse
muss dabei nicht durch einen geschlossenen mathematischen Ausdruck gegeben sein, sondern
kann durchaus durch eine mehrdimensionale Tabelle definiert sein, woraus mit den jeweilig
vorherrschenden Frequenz- und Schallpegelverhältnissen eines realen akustischen Signals
als Variable die empfundene Wahrnehmungsgrösse abgerufen werden kann.
[0026] Obwohl durchaus verschiedene mathematische Modelle für die Lautheit denkbar sind,
wurde erfindungsgemäss erkannt, dass das sich an Zwicker anlehnende Modell gemäss
A. Leijon, "Hearing Aid Gain for Loudness-Density Normalization in Cochlear Hearing
Losses with Impaired Frequency Resolution", Ear and Hearing, Vol. 12, Nr. 4, 1990,
vorzüglich für die hier angestrebten Ziele eignet. Es lautet:

[0027] Darin bezeichnen:
- k:
- Laufparameter mit 1 ≤ k ≤ ko, Numerierung der Anzahl ko berücksichtigter kritischer Bänder;
- CBk:
- spektrale Breite des betrachteten kritischen Bandes mit der Nummer k;
- αk:
- Anstieg einer linearen Approximation der in Kategorien skalierten Lautheitsempfindung
bei logarithmischem Auftrag des Pegels eines präsentierten sinusförmigen oder schmalbandigen
akustischen Signals, dessen Frequenz circa bandmittig des betrachteten kritischen
Bandes CBk liegt;
- Tk:
- Hörschwelle beim erwähnten Sinussignal;
- Sk:
- den mittleren Schalldruckpegel eines präsentierten akustischen Signals im betrachteten
kritischen Frequenzband CBk.
[0028] Wie daraus ersichtlich, bilden die bandspezifischen, mittleren Schalldruckpegel S
k die ein präsentiertes akustisches Signal definierenden Modellvariablen, die die momentane
spektrale Leistungsdichteverteilung festlegen. Die spektrale Breite der betrachteten
kritischen Bänder CB
k, die lineare Approximation der Lautheitsempfindung, α
k, sowie die Hörschwelle T
k sind Parameter des Modells bzw. der mathematischen Simulationsfunktion nach (1).
[0029] Es wurde nun weiter erkannt, dass an diesem Modell die Parameter α
k, T
k, CB
k, sich einerseits relativ einfach mittels relativ weniger akustischer Tests an Individuen
ermitteln lassen und dass diese Koeffizienten auch relativ einfach mit Uebertragungsgrössen
an einem Hörgerät korreliert sind und damit durch Stelleingriffe an einem Hörgerät
für ein Individuum veränderbar sind.
[0030] Die Modellparameter α
k, T
k und CB
k sind an der Norm N, d.h. für normalhörende Personen, bestimmt worden.
[0031] Die lineare Approximation der Lautheit in Kategorien pro Anstieg des mittleren Schalldruckes
S
k in dB in den jeweiligen kritischen Bändern CB
N der Norm wird in der Literatur, beispielsweise in E. Zwicker, "Psychoakustik", für
alle Bänder als gleich angegeben.
[0032] In Fig. 3 ist mit dem Verlauf L
kN der Lautheitsverlauf der Norm in Funktion des Schallpegels S
k eines in einem jeweiligen kritischen Band k liegenden präsentierten akustischen Signals,
aufgenommen wie anhand von Fig. 1 erläutert wurde, dargestellt. Präsentiert wird ein
sinusförmiges Signal oder ein schmalbandiges Rauschsignal. Wie daraus ersichtlich,
repräsentiert der Parameter α
N die Steigung einer linearen Approximation bzw. Regressionsgeraden dieses Verlaufes
L
kN bei höheren Schallpegeln, d.h. bei Schalldruckpegeln von 40 bis 120dB-SPL, wo auch
die akustischen Nutzsignale überwiegend auftreten. Dies wird auch nachfolgend als
"Grosssignalverhalten" bezeichnet. Wie erwähnt, kann bei der Norm dieser Anstieg in
jedem der Frequenzbänder als gleich, α
N, angenommen werden.
[0033] Betrachtung von Fig. 3 mit Blick auf das mathematische Modell nach (1) zeigt aber
auch, dass Nichtberücksichtigen der Pegelabhängigkeit der Verlaufssteilheit von L
kN, d.h. Approximation dieses Verlaufes mit einer Regressionsgeraden, nur zu einem Modell
erster Näherung führen kann. Das Modell wird dann genauer, wenn in jedem kritischen
Band, schalldruckpegelabhängig, die Parameterwerte eingesetzt werden, also α
N = α
N(S
k), d.h. wenn in jedem Band k α
kN(
Sk) =

gesetzt wird.
[0034] Im Unterschied zum Parameter α
N ist die Hörschwelle T
kN auch bei der Norm und bereits in erster Näherung in jedem kritischen Frequenzband
CB
kN unterschiedlich und ist nicht a priori identisch mit dem 0dB-Schalldruckpegel. Der
typische Hörschwellenverlauf der Norm wird durch ISO R226 (1961) genau festgelegt.
[0035] Im weiteren sind die Bandbreiten der kritischen Bänder CB
kN für die Norm sowie ihre Anzahl k
o in ANSI, American National Standard Institute, American National Standard Methods
for the Calculation of the Articulation Index, Draft WG S. 3.79, Mai 1992, V2.1, normiert.
[0036] Damit ist, zusammengefasst, das bevorzugterweise eingesetzte mathematische Lautheitsmodell
nach (1) für die Norm bekannt.
[0037] Wie ohne weiteres einsehbar, können zwischen der wahrgenommenen Lautheit von Individuen
und derjenigen der statistisch ermittelten Norm grosse Abweichungen auftreten. Insbesondere
kann bei von der Norm abweichenden Individuen I, insbesondere Schwerhörigen, für jedes
kritische Frequenzband ein spezifischer Koeffizient α
kI ermittelt werden; weiter ergeben sich Abweichungen zur Norm selbstverständlich bezüglich
Hörschwelle T
kI und Breite der kritischen Bänder CB
kI.
[0038] Leijon hat ein Vorgehen beschrieben, welches es erlaubt, aus den Hörschwellen T
kI von Individuen die weiteren bandspezifischen Koeffizienten bzw. Modellparameter α
kI und CB
kI abzuschätzen. Die Schätzungsfehler sind jedoch bei Betrachtung individueller Fälle
meistens gross. Trotzdem kann aber bei der Identifikation individueller Lautheitsmodelle
von geschätzten, z.B. aus diagnostischen Informationen geschätzten Parametern ausgegangen
werden. Dadurch wird der zu treibende Aufwand und damit die Belastung des Individuums
drastisch verringert.
Messtechnische Bestimmung der Koeffizienten αkI, CBkI und TkI
[0039] Wie bereits angetönt, ist in Fig. 3 die Lautheit L, aufgenommen mit einer Kategorienskalierung
nach Fig. 1, als Funktion des mittleren Schalldruckpegels in dB-SPL für ein sinusförmiges
oder schmalbandiges Signal der Frequenz f
k in einem betrachteten kritischen Band der Nummer k abgetragen. Wie weiter erwähnt
wurde, nimmt die Lautheit L
N der Norm in der gewählten Darstellung nichtlinear mit dem Signalpegel zu, der Steigungsverlauf
wird in erster Näherung bei Normalhörenden für alle kritischen Bänder mit der in Fig.
3 am Verlauf N eingetragenen Regressionsgeraden mit der Steigung α
N in [Kategorien pro dB-SPL] wiedergegeben.
[0040] Aus dieser Darstellung ist ohne weiteres ersichtlich, dass der Modellparameter α
N einer nichtlinearen Verstärkung entspricht, für Normalhörende in jedem kritischen
Band gleich, jedoch bei Individuen, mit α
kI, in jedem Frequenzband zu bestimmen. Durch die Gerade mit der Steigung α
k wird die nicht-lineare Lautheitsfunktion im Band k durch eine Regressionsgerade approximiert.
[0041] In Fig. 3 bezeichnet L
kI typischerweise den Verlauf der Lautheit L
I Schwerhöriger in einem Band k.
[0042] Wie aus dem Vergleich der Kurven L
kN und L
kI ersichtlich, weist die Kurve eines Schwerhörigen einen grösseren Offset zum Nullpunkt
auf und verläuft steiler als die Kurve der Norm. Der grössere Offset entspricht einer
erhöhten Hörschwelle T
kI, das Phänomen der grundsätzlich steileren Lautheitskurve wird als Lautheit-recruitment
bezeichnet und entspricht einem erhöhten α-Parameter.
[0043] Es ist bekannt, Hörschwellen grundsätzlich durch klassische Schwellenaudiometrie
zu bestimmen. Es ist aber durchaus möglich, auch im Sinne der Schwellenaudiometrie,
an Individuen die Hörschwellen T
kI mit einer Anordnung gemäss Fig. 1 durch Schwellendetektion zwischen unhörbar und
hörbar zu erfassen. Dabei müssen aber um den Schwellwert herum grössere Fehler in
Kauf genommen werden. Im folgenden wird davon ausgegangen, dass die jeweiligen Hörschwellen
T
kI, eben durch Audiometrie, bereits erfasst und bekannt sind.
[0044] Bezugnehmend auf den verbleibenden Modellparameter nach (1), die Breite der jeweiligen
kritischen Bänder CB
kI, kann ausgeführt werden, dass das Vorhandensein mehrerer derartiger Bänder erst bei
der psycho-akustischen Verarbeitung breitbandiger Audiosignale wirksam wird, d.h.
bei breitbandigen Signalen, deren Spektrum in mindestens zwei sich benachbarten kritischen
Bändern liegt. Bei Schwerhörigen ist typisch eine Verbreiterung der kritischen Bänder
feststellbar, wodurch auch nach (1) primär die Lautheitssummation beeinträchtigt wird.
[0045] Zur Bestimmung der Bandbreite der kritischen Bänder sind verschiedene Messmethoden
beschrieben worden. Diesbezüglich kann verwiesen werden auf B.R. Glasberg & B.C.J.
Moor, "Derivation of the auditory filter shapes from notched-noise data", Hearing
Research, 47, 1990; P. Bonding et al., "Estimation of the Critical Bandwidth from
Loudness Summation Data", Scandinavian Audiolog, Vol. 7, Nr. 2, 1978; V. Hohmann,
"Dynamikkompression für Hörgeräte, Psychoakustische Grundlagen und Algorithmen", Dissertation
UNI Göttingen, VDI-Verlag, Reihe 17, Nr. 93. Die Messung der Lautheitssummation mit
spezifischen Breitbandsignalen gemäss letzterwähnter Literaturstelle, sowohl bei Normal-
wie auch bei Schwerhörigen, eignet sich gut zur experimentellen Messung der jeweiligen
Bandbreiten der kritischen Bänder.
[0046] Somit kann festgehalten werden, dass:
- die individuellen αkI-Parameter sich aus den Regressionsgeraden gemäss Fig. 1 ermitteln lassen,
- die individuellen Hörschwellen TkI sich durch Schwellenaudiometrie bestimmen lassen,
- die individuellen Bandbreiten CBkI der kritischen Bänder sich, wie in obgenannter Literatur angegeben, bestimmen lassen,
wobei
- diese Grössen für die Norm, d.h. für die Normalhörenden, bekannt und normiert sind.
[0047] Allerdings sind die individuelle Aufnahme der Lautheits- bzw. Skalierungskurven L
kI gemäss Fig. 3 zur nachmaligen Bestimmung der Modellparameter α
kI und gegebenenfalls T
kI und das bekannte Vorgehen zur Ermittlung der Breite der kritischen Bänder CB
kI derart zeitaufwendig, dass sie, ausser im Rahmen wissenschaftlicher Untersuchungen,
einem zur Abklärung seines Wahrnehmungsverhaltens anwesenden Individuum kaum zugemutet
werden können.
[0048] Ein bevorzugtes Vorgehen soll deshalb anhand von Fig. 4 erläutert werden.
[0049] Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass bei Einsatz normakustischer schmalbandiger
Signale A
o, welche im wesentlichen zentriert in den kritischen Frequenzbändern CB
N liegen, die für das Individuum noch unbekannten Modellparameter CB
kI ohne untolerierbare Fehler den bekannten CB
kN gleichgesetzt werden können.
[0050] Im weiteren wird davon ausgegangen, dass die Hörschwellen T
kI des Individuums I in einer anderen Messumgebung mittels klassischer Schwellenaudiometrie
bestimmt wurden, wird doch ein bezüglich Gehörverhalten abzuklärendes Individuum in
den allermeisten Fällen erst einer solchen Untersuchung unterzogen. Daraus ist ersichtlich,
dass zur Identifikation des individuellen Lautheitsmodells, seiner individuellen Parametrisierung,
primär die T
kI und α
kI beizuziehen sind.
[0051] Gemäss Fig. 4 werden dem Individuum I, wie dargestellt z.B. über Kopfhörer, elektrisch
oder mittels eines elektrisch-akustischen Wandlers, in den Frequenzbändern CB
Nk liegende schmalbandige normakustische Normsignale A
ok zugeführt. Beispielsweise über eine Eingabeeinheit 5 gemäss Fig. 1 bewertet und quantifiziert
das Individuum I die wahrgenommene Lautheit, L
S(A
ok).
[0052] Entsprechend der Kanal- bzw. Bandzugehörigkeit des Signals A
ok wird über eine Selektionseinheit 7 aus einer Normspeichereinheit 9 die zugehörige
Normbandbreite CB
kN und der Parameter α
N ausgangsseitig bereitgestellt. Das dem Schalldruckpegel des Signals A
ok entsprechende elektrische Signal S
e(A
ok) wird gemeinsam mit der zugehörigen Bandbreite CB
kN einer Recheneinheit 11 zugeführt, welche, nach dem bevorzugten mathematischen Lautheitsmodell
nach (1), einen Lautheitswert L'(A
ok) berechnet, und zwar aus S
e, CB
kN, α
N und dem, wie vorgängig erwähnt, vorausbestimmten, in einer Speichereinheit 13 abgespeicherten
Hörschwellenwert T
kI.
[0053] Anhand von Fig. 5 soll dargestellt werden, welche Lautheit L' die Recheneinheit 11
aufgrund dieser vorgegebenen Parameter berechnet. Aufgrund des Einsetzens der Hörschwelle
T
kI des Individuums und des Parameters α
N der Norm wird an der Recheneinheit 11 beim gegebenen Schallpegel, entsprechend S
e des Signals A
ok, ein Lautheitswert L' ermittelt, wie er einer Skalierungsfunktion N' entspricht,
welche durch die Regressionsgerade mit α
N und dem Hörschwellenwert T
kI in erster Näherung definiert ist.
[0054] Gemäss Fig. 4 wird weiter ausgangsseitig der Recheneinheit 11 dieser Lautheitswert
L' an einer Vergleichseinheit 15 mit dem Lautheitswert L
I von der Eingabeeinheit 5 verglichen. Die ausgangsseitig der Vergleichseinheit 15
erscheinende Differenz Δ(L', L
I) wirkt auf eine Inkrementierungseinheit 17. Der Ausgang der Inkrementierungseinheit
17 wird an einer Ueberlagerungseinheit 19 dem der Recheneinheit 11 von der Speichereinheit
9 zugeführten α
N-Parameter vorzeichenrichtig überlagert. Die Inkrementierungseinheit 17 inkrementiert
somit das Signal entsprechend α
N so lange entsprechend der Inkrementzahl n um Inkremente Δα, bis die ausgangsseitig
der Vergleichseinheit 15 erscheinende Differenz ein vorgebbares Mindestmass erreicht
oder unterschreitet.
[0055] Mit Blick auf Fig. 5 heisst dies, dass α
N am Verlauf N' so lange verändert wird, bis der an der Einheit 11 berechnete Lautheitswert
L' im geforderten Masse mit dem Lautheitswert L
I übereinstimmt. Damit hat die Recheneinheit 11, ausgehend vom Verlauf N', die Regressionsgerade
der Individuum-Skalierungskurve I gefunden.
[0056] Das Ausgangssignal der Vergleichseinheit 15 in Fig. 4 wird an einer Komparatoreinheit
21 mit einem einstellbaren Signal Δr entsprechend einem vorgebbaren, maximalen Fehler
- als Abbruchkriterium - verglichen. Wenn das ausgangsseitig der Vergleichseinheit
15 erscheinende Differenzsignal Δ(L',L
I) den Wert Δr erreicht, wird, wie schematisch dargestellt, durch Oeffnen des Schalters
Q
1 sowie Schliessen des Schalters Q
2 einerseits die Inkrementierung von α abgebrochen, anderseits der dann erreichte α-Wert
entsprechend

an den Ausgang der Messanordnung ausgegeben; es gilt:

[0057] Damit ist mit geforderter Genauigkeit entsprechend Δr im betrachteten kritischen
Frequenzband k der Parameter α
kI des Indivuums gefunden.
[0058] Durch Festlegen des Abbruchkriteriums Δr so, dass die α
kI-Identifikation praxisgerechten Genauigkeitsanforderungen genügt, wird das Verfahren
optimal kurz bzw. nur so lang wie nötig.
[0059] In Fig. 6a ist, in Analogie zu Fig. 5, nochmals die Skalierungsfunktion N der Norm
und I eines schwerhörigen Individuums dargestellt. Bei einem gegebenen Schalldruckpegel
S
kx muss demnach eine Verstärkung G
x am Hörgerät vorgesehen sein, damit das Individuum mit dem Hörgerät die Lautheit L
x wie die Norm N wahrnimmt. In Fig. 6a sind, in Abhängigkeit verschiedener, beispielsweise
eingetragener Schalldruckpegel S
kx, mehrere am Hörgerät vorzusehende Verstärkungswerte G
x eingetragen.
[0060] In Fig. 6b ist der aus den Betrachtungen von Fig. 6a resultierende Verstärkungsverlauf
in Abhängigkeit von S
k dargestellt, wie er an einem dem kritischen Frequenzband k entsprechenden Uebertragungskanal
am Hörgerät, wie dies in Fig. 6c dargestellt ist, zu realisieren ist. Aus den wie
anhand von Fig. 4 und 5 erläutert ermittelten Parametern T
kI und α
kI bzw. den Unterschieden T
kN -T
kI bzw. nΔα wird der in Fig. 6b heuristisch und schematisch dargestellte nichtlineare
Verstärkungsverlauf G
k(S
k) ermittelt.
[0061] Das geschilderte Vorgehen wird optimalerweise in jedem kritischen Frequenzband k
wiederholt. Dabei muss pro kritisches Frequenzband und bei Approximation mit einer
Regressionsgeraden nur ein normakustisches Signal dem Individuum präsentiert werden;
weitere können gegebenenfalls zur Ueberprüfung der gefundenen Regressionsgeraden eingesetzt
werden.
[0062] Aus den Betrachtungen, insbesondere zu den Fig. 4 bis 6, ist nun aber ohne weiteres
ersichtlich, dass das vorgeschlagene Verfahren sich durch einfache Erweiterung auf
beliebig genaue Näherung erweitern lässt. Eine Erhöhung der mit einem Hörgerät erreichten
Genauigkeit, mit der ein Individuum dieselbe Lautheitswahrnehmung hat wie die Norm,
lässt sich mit Blick auf Fig. 5 dadurch erreichen, dass grundsätzlich die Skalierungskurven
durch mehrere Regressionsgeraden im Sinne eines Regressionspolygons stückweise approximiert
werden.
[0063] Das anhand der Fig. 4 bis 6 beschriebene Vorgehen beruht im wesentlichen darauf,
die jeweilige individuelle oder Normskalierungskurve N bzw. I als erste Näherung nur
durch ein Paar Regressionsgeraden, nämlich für tiefe Schalldruckpegel und für hohe
Schalldruckpegel, zu approximieren.
[0064] Dies entspricht auch der Näherung, womit das Simulationsmodell nach (1) die jeweiligen
Skalierungskurven in den kritischen Frequenzbändern berücksichtigt.
[0065] Das bevorzugterweise verwendete Modell nach (1) wird dadurch beliebig genauer (1*),
dass anstelle der pegelunabhängigen Parameter α
k schalldruckpegelabhängige α
k(S
k) eingesetzt werden. In (1) wird dabei α
k durch α
k(S
k) ersetzt.
[0066] Dieses ausgehend von den Darlegungen zu den Fig. 4 bis 6 erweiterte Vorgehen soll
anhand der Fig. 7 und 8 erläutert werden.
[0067] In Fig. 7 sind die analog zu den Funktionsblöcken von Fig. 4 wirkenden Funktionsblöcke
mit den gleichen Positionsziffern versehen.
[0068] In Fig. 8 ist in Analogie zu Fig. 5 die Skalierungskurve N der Norm und eines Individuums
I dargestellt. Im Unterschied zur Näherung nach Fig. 5 wird die Skalierungskurve N
durch schalldruckpegelabhängige Steilheitsparameter α
N(S
k) approximiert, d.h. durch einen Polygonzug an Stützwerten S
kx der Kurve N. Diese schalldruckpegelabhängigen Parameter α
N(S
k) werden als bekannt vorausgesetzt, indem sie bei den vorgegebenen Stützwerten S
kx aus den bekannten Skalierungskurven N der Norm ohne weiteres ermittelbar sind.
[0069] In Analogie zu den Betrachtungen von Fig. 5 wird, durch die Anordnung nach Fig. 7
vorerst unter Berücksichtigung der individuellen Hörschwelle T
kI, weiterhin als bekannt vorausgesetzt, die um den individuellen Hörschwellenwert T
kI versetzte Kurve N' gebildet, an welcher weiterhin die schalldruckpegelabhängigen
Normparameter α
N(S
k) gelten. Letztere werden so lange verändert, bis die Kurve N' sich mit geforderter
Genauigkeit an die Skalierungskurve I des Individuums anschmiegt. Es sind so viele
Pegelwerte S
kx am Individuum mindestens zu bewerten, wie die erwünschte Anzahl zur Approximation
eingesetzter Approximationstangenten angibt.
[0070] Aus den jeweiligen notwendigen Aenderungen der nun schalldruckpegelabhängigen Parameter
α
N(S
k) wird, mit Blick auf Fig. 6b, der genauere Verlauf der am Hörgerät kanalspezifisch
einzustellenden schalldruckpegelabhängigen Verstärkungen ermittelt.
[0071] Hierzu ist gemäss Fig. 7 in der Speichereinheit 9, nebst den Bandbreiten der kritischen
Frequenzbänder CB
kN, ein Satz schalldruckpegelabhängiger Steigungsparameter α
N(S
k) abgespeichert. Es werden dem Individuum I wiederum normakustische, schmalbandige,
in den jeweiligen kritischen Bändern liegende Signale präsentiert, aber, im Unterschied
zum Vorgehen gemäss Fig. 4, pro kritisches Frequenzband auf verschiedenen Schalldruckpegeln
S
kx.
[0072] Die individuellen Lautheitsbewertungen für diese normakustischen Signale unterschiedlicher
Schalldruckpegel werden vorzugsweise in einer Zwischenspeichereinheit 6 abgelegt.
Durch diese abgelegten Lautheits-Wahrnehmungswerte ist, mit Blick auf Fig. 8, die
Skalierungskurve I des Individuums durch Stützwerte festgehalten.
[0073] Von der Speichereinheit 9 werden die dem betrachteten kritischen Frequenzband zugeordnete
Bandbreite CB
kN sowie der Satz schalldruckpegelabhängiger α-Parameter der Recheneinheit 11 zugeführt,
nebst der vorgängig ermittelten, individuellen, bandspezifischen Hörschwelle T
kI.
[0074] Wie bereits anhand von Fig. 4 erläutert wurde und hier nur noch vereinfacht dargestellt,
bestimmt die Frequenz des normakustischen Signals das betrachtete kritische Frequenzband
k, und entsprechend werden die hierfür relevanten Werte aus der Speichereinheit 9
abgerufen. Bevorzugterweise wird weiter die Folge F sich folgender Schalldruckpegelwerte
S
kx in einer Speichereinrichtung 10 abgespeichert. Sobald die individuellen Lautheits-Wahrnehmungswerte
aufgenommen und in Speichereinheit 6 abgelegt sind, wird auch die Folge der abgespeicherten
Schalldruckpegelwerte S
kx von Speichereinheit 10 der Recheneinheit 11 zugespiesen, womit letztere, gemäss Fig.
8, die Skalierungskurve N' berechnet, aus dem Hörschwellenwert T
kI, der Bandbreite CB
kN sowie den schalldruckpegelabhängigen Steilheitswerten α
N(S
kx), und mithin ermittelt, welche Lautheitswerte nach der Kurve N' von Fig. 8 bei den
eingesetzten Schalldruckpegeln S
kx zu erwarten wären.
[0075] An der Vergleichseinheit 15 werden nun, mit Blick auf Fig. 8, alle schalldruckpegelabhängigen
Differenzwerte Δ ermittelt, und durch gegebenenfalls unterschiedliche inkrementelle
Verstellung der schalldruckpegelabhängigen Normparameter α
N(S
kx) durch die Inkrementierungseinheit 17 und an der Ueberlagerungseinheit 19, wie dies
durch Δ'α dargestellt ist, werden die schalldruckpegelabhängigen Koeffizienten so
lange verändert und damit der Verlauf der errechneten Kurve N', bis eine genügende
Annäherung der Kurve N' an die Kurve I erzielt ist.
[0076] Hierzu wird wiederum die ausgangsseitig der Vergleichseinheit 15 erscheinende Differenz,
hier im Sinne eines schalldruckpegelabhängigen Differenzverlaufes zwischen den Kurven
S und veränderter Kurve N' gemäss Fig. 8, bezüglich Unterschreiten eines vorgegebenen
Maximalbereiches - als Abbruchkriterium - beurteilt, und sobald die genannten Abweichungen
einen SOLL-Wertverlauf unterschreiten, wird, analog zu Fig. 4, einerseits der Optimierungs-
bzw. Inkrementierungsvorgang abgebrochen, anderseits werden die an der Recheneinheit
11 anstehenden schalldruckpegelabhängigen α-Parameter ausgegeben, welche den Tangentensteigungswerten
an der individuellen Skalierungskurve I entsprechen, also α
kI(S
kx) oder die Δ'α
kI(S
kx).
[0077] Aus diesen schalldruckpegelabhängigen Werten wird, in Analogie zu Fig. 6b und 6c,
die dem spezifischen kritischen Frequenzband zugeordnete nichtlineare Verstärkungsfunktion
am Hörgerät ermittelt und daran eingestellt.
[0078] Damit wurde gezeigt, wie mit beliebiger Genauigkeit die notwendige schalldruckpegelabhängige,
nichtlineare Verstärkung der Hörgerät-Uebertragung in einem Kanal, der dem jeweils
betrachteten kritischen Frequenzband entspricht, ermittelt und zur Einstellung dieses
Kanals eingesetzt wird.
[0079] Dabei wurde in erster Näherung davon ausgegangen, dass für die individuelle Wahrnehmung
eines schmalbandigen Signals die Breite des jeweiligen kritischen Frequenzbandes irrelevant
ist, was aber, wie sich aus (1) ergibt, nur genähert stimmt.
[0080] Relevant wird aber die Breite der kritischen Bänder CB
k für die Lautheits-Wahrnehmung des Individuums dann, wenn die präsentierten normakustischen
Signale Spektren aufweisen, die in zwei oder mehr kritischen Frequenzbändern liegen,
weil dann Lautheitssummation nach (1) bzw. (1*) eintritt.
[0081] Bisher wurde gefunden, dass Abweichungen der bandspezifischen Parameter α und T eines
Individuums von der Norm durch Stellen der nichtlinear pegelabhängigen Verstärkung
an den kritischen Frequenzbändern zugeordneten Kanälen eines Hörgerätes kompensiert
werden können. Wie erwähnt wurde, weicht die Breite der kritischen Frequenzbänder
individuell, insbesondere bei Schwerhörigen, von derjenigen der Norm ab, die kritischen
Frequenzbänder Schwerhöriger sind üblicherweise breiter als die entsprechenden der
Norm.
[0082] Eine einfache Messmethode für die Lage bzw. die Grenzen der kritischen Frequenzbänder
wird von P. Bonding et al., "Estimation of the Critical Bandwidth from Loudness Summation
Data", Scandinavian Audiolog, Vol. 7, Nr. 2, 1978, beschrieben. Hierzu wird die Bandbreite
präsentierter normakustischer Testsignale stetig vergrössert, und ein Individuum skaliert,
wie beschrieben wurde, die wahrgenommene Lautheit. Der mittlere Schalldruckpegel wird
dabei konstant gehalten. Dort, wo das Individuum eine spürbare Zunahme der Lautheit
wahrnimmt, liegt die Grenze zwischen zwei kritischen Frequenzbändern, weil dann Lautheitssummation
eintritt.
[0083] Wesentlich ist mithin die Ermittlung der Breite der kritischen Frequenzbänder CB
kI für individuelle Lautheits-Wahrnehmungskorrektur auf breitbandige akustische Signale
hin, d.h. wenn Lautheitssummation auftritt. Aus dem Bekanntsein der von der Norm abweichenden
Frequenzbandgrenzen wird, nun frequenzabhängig, die nichtlineare Verstärkung G von
Fig. 6b in den jeweiligen, den kritischen Bändern zugeordneten Hörgerätkanälen verändert,
insbesondere in Frequenzbereichen, die am Individuum nicht dem gleichen kritischen
Band wie bei der Norm zuzuordnen sind.
[0084] Dies soll, vereinfacht und heuristisch, anhand der Fig. 9a und 9b erläutert werden.
[0085] In Fig. 9a sind, über der Frequenzachse f, für die Norm N beispielsweise kritische
Frequenzbänder CB
k und CB
k+1 eingezeichnet. Darunter sind in gleicher Darstellung für ein Individuum I die teilweise
verbreiterten, entsprechenden Bänder eingetragen.
[0086] Die bis anhin gefundenen, nichtlinearen Verstärkungen wurden kanalspezifisch bzw.
bandspezifisch mit Bezug auf die kritischen Bandbreiten der Norm ermittelt. Bei Berücksichtigung
der kritischen Bandbreiten des Individuums ist aus Fig. 9a ersichtlich, dass beispielsweise
der schraffierte Bereich Δf beim Individuum in das verbreiterte kritische Band k fällt,
während er bei der Norm in das Band k+1 fällt. Dies heisst aber, dass, mit dem bisherigen
Bezug auf die kritischen Bandbreiten der Norm, Signale z.B. im schraffierten Frequenzbereich
Δf am Individuum verstärkungskorrigiert werden müssen.
[0087] Wenn somit, gemäss Fig. 9b, Signale, welche an einem Hörgerätekanal übertragen werden,
der dem kritischen Frequenzband k der Norm entspricht, mit der vorgängig anhand von
Fig. 6b erläuterten, nichtlinearen pegelabhängigen Verstärkungsfunktion G
k(S
k) verstärkt werden, so müssen Signale im Ueberlagerungsbereich Δf, d.h. frequenzabhängig,
zusätzlich angehoben oder gegebenenfalls abgesenkt werden.
[0088] Aus Kenntnis der wie gezeigt ermittelten kanalspezifischen, nichtlinear pegelabhängigen
Verstärkungen G
k(S
k) in den jeweiligen kritischen Frequenzbändern und der Kenntnis der Abweichungen der
kritischen Frequenzbänder CB
kI des Individuums von denjenigen CB
kN der Norm ist es möglich, diese Abweichungen frequenzabhängig durch die Verstärkungen
G
k(S
k,f) an den Hörgerätekanälen zu kompensieren.
[0089] Selbstverständlich ist es ohne weiteres möglich, alle das Modell nach (1) definierenden
Parameter α, T und CB für die Norm und für ein Individuum experimentell zu bestimmen
und direkt aus Abweichungen dieser Koeffizienten auf Korrekturstelleingriffe am Hörgerät
zu schliessen. Allerdings bedingt ein solches Vorgehen die kanalspezifische Ausmessung
des Individuums, was, wie erwähnt wurde, kaum für klinische Anwendungen in Frage kommt.
[0090] Ausgehend vom Vorgehen gemäss den Fig. 4 bzw. 7, ist in Fig. 10 eine Weiterentwicklung
als Funktionsblock-Signalflussdiagramm dargestellt, bei welchem die Parameter α
k und CB
k mit einem einzigen Verfahren bestimmt werden können. Es wird nicht mehr nur jeweils
ein kritisches Band nach dem anderen gemäss den Fig. 4 bzw. 7 untersucht, sondern
auch, mit breitbandigen akustischen Signalen, die Lautheitssummation erfasst und damit
die Breite der individuellen kritischen Bänder als Variable durch Optimierung mitbestimmt.
[0091] In einer Speichereinheit 41 sind die Simulationsmodellparameter der Norm, nämlich
α
N, CB
kN, abgespeichert sowie in bevorzugter Ausführungsform nicht die Hörschwellen T
kN der Norm, sondern die vorab durch Audiometrie ermittelten, aus einer Speichereinheit
43 übernommenen Hörschwellen T
kI des zu untersuchenden Individuums.
[0092] Einem Individuum werden von einem hier nicht mehr dargestellten Generator breitbandige,
kritische Bänder übergreifende Signale A
Δk akustisch präsentiert. Die ihnen entsprechenden elektrischen Signale in Fig. 10,
ebenfalls mit A
Δk bezeichnet, werden einer frequenzselektiven Leistungsmesseinheit 45 zugeführt. An
der Einheit 45 werden entsprechend den kritischen Frequenzbändern der Norm, frequenzselektiv,
die kanalspezifischen mittleren Leistungen ermittelt und ausgangsseitig ein Satz derartiger
Leistungswerte S
Δk ausgegeben. Kanalspezifisch und spezifisch zum jeweils präsentierten Signal A
Δk (A-Nr.) werden diese Signale in einer Speichereinheit 47 abgelegt. Bei Präsentation
jeweils eines der Signale A
Δk werden alle in der Speichereinheit 41 abgespeicherten Koeffizienten vorerst unverändert,
über eine noch zu beschreibende Einheit 49 an der Recheneinheit 51, einem Rechenmodul
53 zugeführt, ebenso die dem vorherrschenden Signal A
Δk entsprechenden Leistungssignale S
Δk. Das Rechenmodul 53 berechnet aus den Normparametern α
N, CB
kN sowie den Individuums-Hörschwellenwerten T
kI, unter Berücksichtigung der Lautheitssummation, die Lautheit L' nach (1), welche
sich für die Norm ergäbe, wenn letztere Hörschwellen (T
kI) aufwiese wie das Individuum.
[0093] Für jedes präsentierte Signal A
Δk wird, dem Signal zugeordnet, der berechnete Wert L'
N in einer Speichereinheit 55 ausgangsseitig des Rechenmoduls 53 abgelegt. Jedes präsentierte
akustische breitbandige (Δk) Signal A
Δk wird, wie anhand der Fig. 4 bzw. 7 beschrieben wurde, bezüglich Lautheits-Wahrnehmung
vom Individuum bewertet bzw. kategorisiert, das Bewertungssignal L
I, wiederum den jeweiligen präsentierten akustischen Signalen A
Δk zugeordnet, in einer Speichereinheit 57 abgelegt. Sowohl bei der Ermittlung von L'
N wie auch bei der Ermittlung von L
I ist die Lautheitssummation rechnerisch bzw. durch das Individuum aufgrund der Breitbandigkeit
Δk der präsentierten Signale A
Δk berücksichtigt.
[0094] Nach Präsentation einer gegebenen Anzahl von Signalen A
Δk ist in der Speichereinheit 55 die entsprechende Anzahl Werte L'
N abgespeichert, ebenso in der Speichereinheit 57 die entsprechende Anzahl L
I-Werte.
[0095] Nun wird die Präsentation akustischer Signale vorerst abgebrochen, das Individuum
nicht mehr länger belastet. Alle sich zugeordneten L'
N- und L
I-Werte, die, je über den Nummern der vormals präsentierten akustischen Signale A
Δk abgetragen, je einen Verlauf bilden, werden einer Vergleichseinheit 59 an der Recheneinrichtung
51 zugeführt, welche den Differenzverlauf Δ(L'
N, L
I) ermittelt. Dieser Differenzverlauf wird der Parameter-Modifikationseinheit 49 zugeführt,
prinzipiell ähnlich dem Regeldifferenzsignal in einem Folgeregelkreis.
[0096] Die Parameter-Modifikationseinheit 49 variiert für alle kritischen Frequenzbänder
die Startwerte α
N, CB
kN, nicht jedoch die T
kI-Werte, unter gleichzeitiger jeweiliger Neuberechnung des aktualisierten L'
N-Wertes so lange, bis das Differenzverlaufsignal Δ(L'
N, L
I) innerhalb eines vorgebbaren Minimalverlaufes verläuft, was an der Einheit 61 überprüft
wird.
[0097] Falls das Abbruchkriterium ΔR noch nicht erreicht wird, müssen weitere akustische
Signale A
Δk verarbeitet werden.
[0098] Mithin werden am Simulationsmodell nach (1) mit den individuellen Hörschwellen T
kI die als Startwerte eingegebenen Normparameter α
N und CB
kN, unter Berücksichtigung der jeweils aus Speicher 47 abgerufenen, den kanalspezifischen
Schalldruckwerten entsprechenden Signalen S
Δk nach vorgegebenen Suchalgorithmen, so lange variiert, bis eine maximal noch zulässige
Abweichung zwischen dem L'
N- und dem L
I-Verlauf erreicht ist.
[0099] Wird an einer Komparatoreinheit 61 das Erreichen eines vorgegebenen Maximalabweichungskriteriums
ΔR durch die ausgangsseitig der Einheit 59 auftretende Differenz Δ(L'
N, L
I) registriert, so wird der Suchprozess abgebrochen; die ausgangsseitig der Modifikationseinheit
49 anliegenden α- und CB-Werte entsprechen denjenigen, welche, in (1) eingesetzt,
für die präsentierten akustischen Signale A
Δk optimal mit den individuell wahrgenommenen Werten L
I übereinstimmende Lautheitswerte ergeben: Durch Variierung der Normparameter wurden
wiederum die individuellen ermittelt.
[0100] Aus den ausgangsseitig der Modifikationseinheit 49 bei Suchabbruch anstehenden Parameterwerten
und ihrer Differenz zu den Startwerten α
N und CB
kN werden Stellgrössen ermittelt, um an den den kritischen Frequenzbändern entsprechenden
frequenzselektiven Kanälen des Hörgerätes die Verstärkungsfunktionen einzustellen.
[0101] Wie ersichtlich wurde, handelt es sich beim beschriebenen Vorgehen eigentlich um
das Aufsuchen einer Minimalstelle einer mehrvariablen Funktion. In den meisten Fällen
werden dabei mehrere Sätze geänderter Parameter zum Erfüllen des mit ΔR angegebenen
Minimumkriteriums führen. Das beschriebene Verfahren kann mithin zum Erhalt mehrerer
derartiger Lösungsparametersätze führen, wobei zum dann physikalischen Stellen des
Hörgerätes diejenigen Sätze eingesetzt werden, welche sich physikalisch sinnvoll und
zum Beispiel am einfachsten realisieren lassen.
[0102] Lösungsparametersätze, die von vorneherein ausgeschlossen werden können, die beispielsweise
zu nur äusserst schwer oder nicht realisierbaren Verstärkungsverläufen an den jeweiligen
Kanälen des Hörgerätes führen würden, können durch entsprechende Vorgaben an der Modifikationseinheit
49 von vorneherein ausgeschlossen werden.
[0103] Eine Verkürzung des Suchprozesses kann im weiteren, z.B. für schwerhörige Individuen,
dadurch erreicht werden, dass anstelle der Normparameter α
N bzw. CB
kN die aus den individuellen Hörschwellen T
kI für Schwerhörige geschätzten α
kI- bzw. CB
kI-Werte als Suchstartwerte in der Speichereinheit 41 abgelegt werden, insbesondere
dann, wenn von vorneherein Schwerhörigkeit des Individuums feststeht.
[0104] Selbstverständlich kann die Recheneinheit 51 auch die erwähnten Speichereinrichtungen
Hardware-mässig integriert umfassen; ihre in Fig. 10 gestrichelt dargestellte Abgrenzung
ist beispielsweise zu verstehen, umfassend insbesondere das Rechenmodul 53 und die
Koeffizientenmodifikationseinheit 49.
[0105] Die bis anhin beschriebenen Vorgehen nach den Fig. 4, 7 bzw. 10 eignen sich vornehmlich
für die Einstellung eines Hörgerätes ex situ. Wohl können die ermittelten Stellgrössen
direkt elektronisch auf ein Hörgerät in situ übertragen werden, wobei aber der tatsächliche
Vorteil einer in situ-Anpassung, nämlich die Berücksichtigung der grundsätzlichen
Gehörbeeinflussung durch ein Hörgerät, nicht berücksichtigt wird: Zuerst werden ohne
Hörgerät alle Stellgrössen ermittelt, und dann wird, ohne weitere akustische Signalpräsentation,
dessen Einstellung vorgenommen.
[0106] Wenn man allerdings die grundsätzlichen Betrachtungen im Zusammenhang mit den Fig.
4, 7 und 10 überdenkt, so ist ersichtlich, dass die im Zusammenhang insbesondere mit
der ex situ-Einstellung eines Hörgerätes gemachten Ueberlegungen sich ohne weiteres
auf die "on-line"-Einstellung eines Hörgerätes in situ übertragen lassen. Anstelle
dass, wie bisher beschrieben, ein vorgegebenes Lautheitsmodell entsprechend dem Simulationsmodell
mit vorgegebenen Parametern an dasjenige eines Individuums oder gegebenenfalls umgekehrt
angepasst wird und schliesslich daraus Stellgrössen für das Hörgerät ermittelt werden,
ist es ohne weiteres möglich, das Hörgerät in situ so lange zu verstellen, bis die
vom Individuum wahrgenommene Lautheit mit der Norm übereinstimmt.
[0107] Dabei ist es durchaus möglich, die Bewertung der Lautheitswahrnehmung durch das Individuum
dazu einzusetzen zu ermitteln, ob eine vorgenommene inkrementelle Parameteränderung
am Hörgerät, in Analogie zu Fig. 4 bzw. 7, eine Veränderung der Lautheitswahrnehmung
gegen die Lautheit der Norm hin oder von ihr weg ergibt. Allerdings sollte vermieden
werden, dass ein Individuum durch die Hörgerätanpassung in unzumutbarer Weise zeitlich
und konzentrationsmässig zu stark belastet wird.
[0108] Mit Blick auf das anhand von Fig. 10 erläuterte Vorgehen ist nun aber ersichtlich,
dass sich dieses optimal für die in situ-Hörgerätanpassung eignet. Die dazu bevorzugte
Vorgehensweise soll anhand von Fig. 11 erläutert werden, worin Funktionsblöcke, die
denjenigen von Fig. 10 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Das Vorgehen entspricht mit den nachfolgend beschriebenen Unterschieden dem anhand
von Fig. 10 erläuterten.
[0109] Die akustischen Signale A
Δk werden dem System Hörgerät HG mit eingangs- und ausgangsseitigen Wandlern 63 und
65 und Individuum I zugeführt, welch letzteres mit der Bewertungseinheit 5 die wahrgenommenen
L
I-Werte in den Speicher 57 lädt.
[0110] Genau gleich, wie dies anhand von Fig. 10 erläutert wurde, wird, für jedes präsentierte
normakustische, breitbandige Signal A
Δk, im Speicher 57 der L
I-Wert abgespeichert. Mit den Leistungswerten S
Δk von der Speichereinheit 47 gemäss Fig. 10 und den Normparameterwerten aus der Speichereinheit
41 werden am Rechenmodul 53 nach (1) bzw. (1*) vorerst die Lautheitswerte L'
N, wie dies anhand von Fig. 10 erläutert wurde, berechnet und, spezifisch den präsentierten
Signalen A
Δk zugeordnet, in der Speichereinheit 55 abgelegt. Ueber die Vergleichseinheit 59 und
die Modifikationseinheit 49 werden anschliessend, wie dies beschrieben wurde, die
Normparameter aus der Speichereinheit 41 so lange modifiziert, bis sie, eingesetzt
in (1) bzw. (1*), mit vorgebbarer Genauigkeit L'
N-Werte ergeben, die den L
I-Werten in Speicher 57 entsprechen.
[0111] Es gilt dann:

und

[0112] Damit gilt aber auch:

[0113] Damit ist aber auch gefunden, dass, wenn das Hörgerät Eingangssignale mit einer Korrekturlautheit
L
Kor = L
Kor (± Δα
k, ± ΔCB
k, ΔT
k) überträgt, wobei ΔT
k = T
kI -T
kN gesetzt ist, das Gesamtsystem aus Hörgerät und Individuum eine Lautheit entsprechend
der Norm wahrnimmt.
[0114] Das Hörgerät HG weist, wie dies bereits anhand von Fig. 6c prinzipiell erläutert
wurde, eine Anzahl k
o frequenzselektiver Uebertragungskanäle K zwischen Wandler 63 und Wandler 65 auf.
Ueber eine entsprechende Schnittstelle sind Stellglieder für das Uebertragungsverhalten
der Kanäle an einer Stelleinheit 70 angeschlossen. Letzterer werden die vorgängig
als optimal ermittelten Anfangsstellgrössen SG
o zugespiesen.
[0115] Nachdem nun für eine vorgegebene Anzahl präsentierter normakustischer, breitbandiger
Signale A
Δk mittels des Rechenmoduls 53 und der Modifikationseinheit 49 die, ausgehend von den
Normparametern, geänderten Parameter α'
Nk, CB'
Nk ermittelt worden sind, mittels welchen, gemäss Fig. 8, die Skalierungskurven N' an
diejenigen des Individuums I mit noch unverstelltem Hörgerät HG angepasst worden sind,
wirken die gefundenen Parameteränderungen ± Δα
k, ± ΔCB
k, ± ΔT
k oder die Parameter α
N, T
kN, CB
kN und α
kI, T
kI, CB
kI über die Stellgrössen-Steuereinheit 70 so steuernd auf das Hörgerät, dass dessen
kanalspezifische Frequenz- und Amplitudenübertragungsverhalten bei den Signalen A
Δk, ausgangsseitig, die Korrekturlautheit L
Kor erzeugen.
[0116] Während beim Vorgehen nach Fig. 10 und mit Blick auf Fig. 8 die Parameter der Norm
so lange geändert wurden, bis die Skalierungskurven N' mit den Skalierungskurven I
übereinstimmen und hierzu die Hörschwellen T
kN nicht benötigt wurden, sondern erst für die Bestimmung der Verstärkungen an den Hörgerätekanälen
gemäss Fig. 6b, werden, gemäss Fig. 11, auch die Hörschwellen des Individuums, abgelegt
in Speicher 43, und die Normhörschwellen, abgelegt in Speicher 44, verwendet.
[0117] Aus den in Fig. 11 in Analogie zum Vorgehen nach Fig. 10 ermittelten Parameteränderungen,
um, gemäss Fig. 8, N' in I überzuführen, sowie aus den Differenzen der Hörschwellen
ermittelt, zusammengefasst, die Steuergrössen-Bestimmungseinheit 70 nach Fig. 11 Stellgrössenänderungen
ΔSG für das kanalspezifische Frequenz- und Amplitudenübertragungsverhalten des Hörgerätes
derart, dass die Skalierungskurven des Individuums I mit dem Hörgerät HG mit erwünschter
Genauigkeit an die Skalierungskurven N der Norm herangeführt werden:
[0118] Das Lautheitsverhalten des Hörgerätes bildet die intrinsische, d.h. "eigene" Lautheitswahrnehmung
des Individuums auf diejenige der Norm ab, die Lautheitswahrnehmung von Individuum
mit Hörgerät wird gleich derjenigen der Norm oder ist, bezogen auf die der Norm, vorgebbar.
[0119] Gegenüber einer "ex situ"-Einstellung des Uebertragungsverhaltens eines Hörgerätes
weist die beispielsweise anhand von Fig. 11 dargestellte "in situ"-Einstellung den
wesentlichen Vorteil auf, dass das physikalische "in situ"-Uebertragungsverhalten
des Hörgerätes und z.B. die mechanische Ohrbeeinflussung durch das Hörgerät mitberücksichtigt
werden.
[0120] In Fig. 12a) und b) sind zwei prinzipielle Realisationsvarianten eines erfindungsgemässen
Hörgerätes dargestellt, mittels vereinfachter Signalfluss-Funktionsblockdiagramme,
welche "ex situ", aber bevorzugt "in situ", wie beschrieben wurde, gestellt werden
können.
[0121] Das Hörgerät, wie in Fig. 12a) und b) dargestellt, soll, optimal eingestellt, empfangene
akustische Signale mit der Korrekturlautheit L
Kor an seinen Ausgang übertragen, so dass das System Hörgerät und Individuum eine Wahrnehmung
hat, die gleich derjenigen der Norm ist oder (ΔL in Fig. 12a) davon in vorgebbarem
Masse abweicht.
[0122] Gemäss Fig. 12a) sind an einem erfindungsgemässen Hörgerät, einem akustisch-elektrischen
Eingangswandler 63 nachgeschaltet, Kanäle 1 bis k
o vorgesehen, je einem kritischen Frequenzband CB
kN zugeordnet. Die Gesamtheit dieser Uebertragungskanäle bildet die Signalübertragungseinheit
des Hörgerätes.
[0123] Die Frequenzselektivität für die Kanäle 1 bis k
o wird durch Filter 64 realisiert. Jeder Kanal weist weiter eine signalverarbeitende
Einheit 66 auf, beispielsweise mit Multiplikatoren bzw. programmierbaren Verstärkern.
An den Einheiten 66 werden die nichtlinearen, vorgängig beschriebenen band- bzw. kanalspezifischen
Verstärkungen realisiert.
[0124] Ausgangsseitig wirken alle signalverarbeitenden Einheiten 66 auf eine Summationseinheit
68, die ihrerseits ausgangsseitig auf den elektrisch-akustischen Ausgangswandler 65
des Hörgerätes wirkt. Bis dahin stimmen die beiden Ausführungsvarianten gemäss den
Fig. 12a) und 12b) überein.
[0125] Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 12a), deren Prinzip nachfolgend "Korrekturmodell"
genannt sei, werden die ausgangsseitig des Wandlers 63 anstehenden gewandelten akustischen
Eingangssignale an einer Einheit 64a in ihr Frequenzspektrum gewandelt. Damit ist
die Grundlage geschaffen, die akustischen Signale, im Frequenzbereich, an einer Recheneinheit
53' dem Lautheitsmodell nach (1) oder (1*) zu unterziehen, parametrisiert mit den
wie vorgängig beschrieben gefundenen Korrekturparametern Δα
k, ΔCB
k, ΔT
k, also entsprechend der Korrekturlautheit L
KOR. An der Recheneinheit 53' werden die erwähnten kanalspezifischen Korrekturparameter
sowie die entsprechende Korrekturlautheit L
KOR in Stellsignale SG
66 gewandelt, womit die Einheiten 66 gestellt werden.
[0126] Die gemäss Fig. 11 dem Hörgerät gemäss Fig. 12a) zugeführten Grössen ΔSG entsprechen
mithin in dieser Ausführungsvariante im wesentlichen den kanalspezifischen Korrekturparametern.
Durch Steuern des Uebertragungsverhaltens des Hörgerätes über die Einheiten 66, in
Funktion der jeweils momentan anstehenden akustischen Eingangssignale und den entsprechend
gültigen Korrekturparametern, wird erreicht, dass das Hörgerät die erwähnten Eingangssignale
mit der Korrekturlautheit L
KOR überträgt. Damit nimmt das System Individuum mit Hörgerät die geforderte Lautheit
wahr, sei dies bevorzugterweise gleich der Norm oder diesbezüglich in vorgegebenem
Verhältnis.
[0127] Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 12b), welche im folgenden "Differenzmodell"-Variante
genannt sei, werden von den gewandelten akustischen Eingangssignalen sowie den elektrischen
Ausgangssignalen des Hörgerätes an Einheiten 64a die Spektren gebildet. An einer Recheneinheit
53a werden aufgrund der Eingangsspektren sowie der Lautheitsmodellparameter der Norm
N die momentanen Lautheitswerte berechnet, welche die Norm aufgrund der Eingangssignale
wahrnehmen würde. Analog werden an einer Recheneinheit 53b aufgrund der Ausgangssignalspektren
die Lautheitswerte berechnet, die das Individuum ohne Hörgerät, d.h. das intrinsische
Individuum, wahrnimmt. Hierzu werden der modellierenden Recheneinheit 53b die Modellparameter
des Individuums zugespiesen, die, wie vorgängig beschrieben, bestimmt wurden.
[0128] Ein Kontroller 116 vergleicht einerseits die durch Norm- und Individuummodellierung
ermittelten Lautheitswerte L
N und L
I sowie, kanalspezifisch, die Parameter des Normmodells und des Individuummodells und
gibt ausgangsseitig, entsprechend den ermittelten Differenzen, Stellsignale SG
66 an die Uebertragungseinheiten 66, derart, dass die modellierte Lautheit L
I gleich der momentan geforderten Normlautheit L
N wird.
[0129] Im Unterschied zur Korrekturmodell-Variante von Fig. 12a) ermittelt mithin gemäss
Fig. 12b) der Kontroller 116 erst die jeweils notwendige Korrekturlautheit L
KOR.
[0130] Auch bei der Differenzmodell-Variante nach Fig. 12b) wird die Hörgerät-Uebertragung
mit den Einheiten 66 so gestellt, dass die momentan anstehenden akustischen Signale
mit der Korrekturlautheit übertragen werden, so dass Modellierung der Lautheit an
den Ausgangssignalen, entsprechend dem Wahrnehmungsverhalten des Individuums (53b),
eine Lautheit ergibt, entsprechend der von der Norm wahrgenommenen oder diesbezüglich
in vorgebbarer Relation stehend.
[0131] Zusammenfassend kann mithin ausgeführt werden:
- dass, wie anhand der Fig. 1 bis 11 erläutert, ausgehend von einem gegebenen mathematischen
Norm-Lautheitsmodell, Parameteränderungen ermittelt werden, welche dem Lautheits-Empfindungsunterschied
von Norm und Individuum entsprechen. Damit sind Modellunterschiede und Individuummodell
bekannt.
- An einem Hörgerät wird dasselbe mathematische Modell vorgesehen.
- Das Lautheitsmodell am Hörgerät wird in Funktion der Parameterunterschiede (Δ) betrieben,
welche das Lautheitsmodell des Individuums demjenigen der Norm angleichen, wozu die
gefundenen Modell-Parameterunterschiede und/oder die Norm-Parameter und die Individuum-Parameter
dem Hörgerät zugespiesen werden.
- Am Hörgerätemodell wird im letzterwähnten Fall laufend überprüft, ob die aus den momentanen
Eingangssignalen nach dem Modell der Norm berechnete Lautheit auch der durch das Individuum-Modell
aufgrund der Ausgangssignale errechneten entspricht. Aufgrund der Modell-Parameterunterschiede
und gegebenenfalls der modellierten Lautheitsunterschiede wird die Uebertragung am
Hörgerät in regelndem Sinne so geführt, dass modellierte Lautheiten LI, LN in vorgebbare Relation kommen, vorzugsweise gleich werden.
[0132] Rückblickend, beispielsweise auf die Fig. 10 oder 11, ist es ohne weiteres ersichtlich,
dass die Funktionen der dort beschriebenen "ex situ"-Verarbeitungseinheiten, insbesondere
der Recheneinheiten 53, der Modifikationseinheiten 49 und 70, direkt von der Reglereinheit
71 am Hörgerät wahrgenommen werden können. Die Kombination des Vorgehens nach Fig.
11 mit einem Hörgerät nach Fig. 12 erfordert nämlich je Recheneinheiten, die beide
dasselbe Lautheitsmodell berechnen, zeitsequentiell mit anderen Parametern.
[0133] Eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Hörgerätes, kombiniert aus dem Vorgehen
nach Fig. 11 und der Struktur nach Fig. 12a), ist in Fig. 13 dargestellt. Es sind
für dieselben Funktionsblöcke dieselben Positionszeichen wie in Fig. 11 bzw. 12 verwendet.
Aus Uebersichtsgründen ist nur ein Kanal X des Hörgerätes dargestellt. Zu Beginn verbindet
eine Umschalteinheit 81 die Speichereinheit (41, 43, 44) gemäss Fig. 11, hier als
eine Einheit dargestellt, mit der Einheit 49. Eine Umschalteinheit 80 steht in dargestellter
Position, d.h. ist geöffnet, eine Umschalteinheit 84 ist vorerst ebenfalls in dargestellter
Position wirksam.
[0134] In diesen Schaltpositionen arbeitet die Anordnung exakt wie in Fig. 11 dargestellt
und in diesem Zusammenhang erläutert. Nach Durchlaufen des anhand von Fig. 11 erläuterten
Abgleichverfahrens werden die ermittelten Parameteränderungen Δα
k, ΔCB
k, ΔT
k, welche das individuelle Lautheitsmodell (I) in das Norm-Lautheitsmodell (N) überführen,
bei Inbetriebnahme des Hörgerätes durch Umschalten der Umschalteinheit 80 in die analog
zur Speichereinheit 41, 43, 44 wirkende Speichereinheit 41', 43', 44' geladen. Die
Umschalteinheit 81 wird auf den Ausgang letzterwähnter Speichereinheit umgeschaltet.
Gleichzeitig wird die Modifikationseinheit 49 desaktiviert (DIS), so dass sie direkt
die Daten aus der Speichereinheit 41' bis 44' unmodifiziert und bleibend der Recheneinheit
53c zuleitet.
[0135] Die Umschalteinheit 84 wird umgeschaltet, so dass nun der Ausgang an der Recheneinheit
53c, nun als Recheneinheit 53' gemäss Fig. 12a) wirkend, über die Stellgrössen-Steuereinheit
70a auf die Uebertragungsstrecke mit den Einheiten 66 des Hörgerätes wirkt. Vorzugsweise
wirken die ΔZ
k-Parameter Δα
k, ΔCB
k, ΔT
k, wie gestrichelt dargestellt, nebst L
KOR auf die Stellgrössen-Steuereinheit 70a.
[0136] Auf diese Art und Weise wird die im Hörgerät integrierte Lautheitsmodell-Recheneinheit
53c vorerst zur Ermittlung der zur Korrektur notwendigen Modellparameteränderungen
Δα
k, ΔCB
k, ΔT
k und dann, im Betrieb, zur zeitvariablen Führung der Uebertragungs-Stellgrössen des
Hörgerätes - entsprechend den momentanen akustischen Verhältnissen - eingesetzt.
Klangoptimierung
[0137] Die Bestimmung der Korrekturlautheits-Modellparameter am Hörgerät und damit der notwendigen
Stellgrössen für im allgemeinen nichtlineare kanalspezifische Verstärkungen, z.B.
für einen Schwerhörigen, erlaubt verschiedene Zielfunktionen, oder es können die gestellten
Lautheitsanforderungen als eine Zielfunktion, wie erwähnt wurde, mit unterschiedlichen
Sätzen von Korrekturlautheits-Modellparametern und mithin Stellgrössen ΔSG
66 erreicht werden.
[0138] Man versucht im allgemeinen, das Individuum, d.h. den Schwerhörigen, so zu rehabilitieren,
dass er wieder wie die Norm empfindet. Dieses Ziel wurde gemäss den bisherigen Erläuterungen
bezüglich Lautheit erreicht. Das Ziel, nämlich dass das Individuum mit dem Hörgerät
dieselbe Lautheitsempfindung wahrnimmt wie die Norm, muss aber nicht zwangsläufig
bereits das Optimum der individuellen Hörbedürfnisse, insbesondere klanglicher Art,
sein.
[0139] Man muss davon ausgehen, dass individuelle Abweichungen zum genannten Ziel, d.h.
zur Angleichung der Lautheit an die Isophonen durchschnittlich Normalhörender, in
der Praxis als optimaler empfunden werden, falls man überhaupt einen dies berücksichtigenden
Feinabgleich, nämlich Optimierung der Hörgeräteparameter auch für optimale akustische
Klangwahrnehmung, in Betracht ziehen will.
[0140] Erfahrungsgemäss werden sogenannte Klangparameter hauptsächlich mit dem Frequenzgang
des Hörgerätes in Verbindung gebracht. Im Bereich der hohen, mittleren und tiefen
Frequenzen sollte deshalb die Verstärkung manchmal angehoben und/oder abgesenkt werden
können, um den Wohlklang des Gerätes zu beeinflussen, wie das bei Hi-Fi-Systemen gebräuchlich
ist.
[0141] Wird aber an einem wie bis anhin beschrieben bezüglich Isophonen der Norm optimal
eingestellten Hörgerät die Verstärkung frequenzselektiv, also in bestimmten Uebertragungskanälen,
angehoben, so ändert sich damit die Korrekturlautheit.
[0142] Damit stellt sich die weitere Aufgabe, bei einem lautheitsoptimierten Hörgerät den
hierfür eingesetzten Korrekturparametersatz so zu ändern, dass einerseits das Klangempfinden
verändert wird, anderseits das vormals erreichte Ziel, nämlich individuelles Lautheitsempfinden
mit Hörgerät wie die Norm, beibehalten wird.
[0143] Aufgrund der mehrparametrigen Optimierungsaufgabe, die zur Erfüllung der Lautheitsanforderung
führt, können, wie vorgängig erwähnt wurde, mehrere Parametersätze zur Lösung führen,
d.h. es ist durchaus möglich, gezielt Parameter des Korrekturlautheitsmodells zu ändern
und Beibehalten der Lautheitsanforderung durch entsprechende Aenderung anderer Modellparameter
sicherzustellen.
[0144] Dies soll anhand von Fig. 14, ausgehend von Fig. 11, erläutert werden.
[0145] Fig. 14 zeigt die zusätzlich zu den Vorkehrungen von Fig. 11 zu treffenden Massnahmen;
die gleichen Funktionsblöcke, welche bereits in Fig. 11 aufgeführt und damit erläutert
wurden, weisen dieselben Positionsziffern auf.
[0146] Dabei ist selbstverständlich, dass die folgenden Erläuterungen auch für ein System
nach Fig. 13 gelten sowie für das Stellen der Hörgeräte nach den Fig. 12a), b). Aus
Uebersichtsgründen werden die vorzunehmenden Massnahmen jedoch ausgehend von Fig.
11 dargestellt.
[0147] Bezüglich Klangempfinden existieren Beurteilungskriterien, wie sie beispielsweise
von Nielsen beschrieben werden, nämlich scharf, schrill, dumpf, klar, hallig, um nur
einige zu nennen.
[0148] In Analogie zur Quantifizierung des Lautheitsempfindens bzw. zur Lautheitsskalierung,
wie sie anhand von Fig. 1 erläutert wurde, kann auch eine nach spezifischen Kategorien
gegliederte Klangempfindung numerisch skaliert werden, z.B. nach den erwähnten, von
Nielsen bekannten Kriterien. Nachdem nun gemäss Fig. 14 bzw. 11 das Hörgerät HG durch
Auffinden eines Korrekturparametersatzes (Δα
k, ΔCB
k, ΔT
k) so gestellt worden ist, dass das Individuum mit dem Hörgerät mindestens genähert
dieselbe Lautheitswahrnehmung hat wie die Norm, gibt das Individuum, beispielsweise
bei den gleichen präsentierten, breitbandigen normakustischen Signalen A
Δk, an einer Klangskalierungseinheit 90 sein Klangempfinden ein. An der Einheit 90 wird
jeder Klangkategorie ein numerischer Wert zugeordnet. An einer Differenzeinheit 92
wird das individuell quantifizierte Klangempfinden KL
I mit dem beispielsweise statistisch ermittelten Klangempfinden KL
N der Norm bei denselben akustischen Signalen A
Δk verglichen. Diese sind in einer Speichereinheit 94 abrufbar gespeichert.
[0149] Nun sind aber aus der Klangempfindungsaussage des Individuums bezüglich der spektralen
Zusammensetzung des von ihm empfundenen Signals direkt Schlüsse möglich. Ist beispielsweise
das Klangempfinden des Individuums mit dem lautheitsabgeglichenen Hörgerät beispielsweise
zu schrill, so ist ohne weiteres ersichtlich, dass die Verstärkung an mindestens einem
der hörfrequenten Kanäle des Hörgerätes HG zurückzunehmen ist. Die dadurch entstehende
Lautheitsänderung muss aber durch Eingriff auf an der Lautheitsbildung beteiligte
Kanäle, nämlich mit entsprechenden Verstärkungsänderungen, rückgängig gemacht werden,
um weiterhin das vormals erreichte Ziel nicht preiszugeben. Weicht also Klangempfindung
des Individuums mit lautheitsabgeglichenem Hörgerät von demjenigen der Norm ab, so
wird gemäss Fig. 14 eine Klangcharakterisierungseinheit 96, beispielsweise zwischen
Vergleichseinheit 59 und Parametermodifizierungs- bzw. -inkrementierungseinheit 49,
aktiviert, welche die Parametermodifikation an der Einheit 49 in ihrem Freiheitsgrad
beschränkt, d.h. einen oder mehrere der erwähnten Parameter, unabhängig von der an
Einheit 59 minimal erhaltenen Differenz, verändert und konstant hält.
[0150] Nun muss das in Fig. 11 bzw. 14 nicht mehr dargestellte Fehlerkriterium ΔR als Abbruchkriterium
gemäss Fig. 10 neuerdings erfüllt werden; bei Festhalten des erwähnten Parameters
werden über Einheit 59 die noch freien Parameter so lange geändert, bis wiederum der
Norm entsprechende Lautheit empfunden wird - L
I = L'
N -, aber nun mit geändertem Klang.
[0151] Die Klangcharakterisierungseinheit 96 wird dabei vorzugsweise mit einer Expertendatenbank
verbunden, in Fig. 14 schematisch bei 98 dargestellt, welcher die Information bezüglich
individueller Klangempfindungsabweichung von der Norm zugeführt wird. In der Expertendatenbank
98 sind beispielsweise Informationen gespeichert, wie
"schrill bei A
Δk ist die Folge von zuviel Verstärkung in den Kanälen Nr. ...."
[0152] Wird "schrill" empfunden, so wird, ausgehend von der Expertendatenbank und der Klangcharakterisierungseinheit
96, die Verstärkung in ein oder mehreren der höher frequenten Hörgerätekanäle zurückgenommen,
womit an der Vergleichseinheit 59 das Abbruchkriterium ΔR gemäss Fig. 10 nicht mehr
erfüllt ist und ein neuer Suchzyklus für die Korrekturmodellparameter einsetzt, jedoch
mit durch das Expertensystem vorgeschriebener Rücknahme der Verstärkung in höher frequenten
Hörgerätekanälen.
[0153] Eine spezifische Konstellation gleichzeitig vorherrschender Korrekturkoeffizienten
Δα
k, ΔCB
k und ΔT
k in einem betrachteten kritischen Frequenzband k kann als bandspezifischer Zustandsvektor
Z
k(Δα
k, ΔCB
k, ΔT
k) des Korrekturlautheitsmodells betrachtet werden. Die Gesamtheit aller bandspezifischen
Zustandsvektoren Z
k bildet den bandspezifischen Zustandsraum, der im hier betrachteten Fall dreidimensional
ist. Für jedes Klangmerkmal, das bei der Klangskalierung auftreten kann, sind bandspezifische
Zustandsvektoren Z
k primär verantwortlich, bei "schrill" und "dumpf" in hochfrequenten kritischen Bändern.
Dieses Expertenwissen muss als Regeln in der Klangcharakterisierungseinheit 96 bzw.
dem Expertensystem 98 abgelegt sein.
[0154] Sind die bandspezifischen Korrekturzustandsvektoren Z
k, welche ein Lautheitsempfinden des Individuums mit Hörgerät im wesentlichen gleich
demjenigen der Norm ergeben, wie vorgängig beschrieben wurde, gefunden, so muss zur
Klangveränderung mindestens in einem der kritischen Bänder ein geänderter Zustandsvektor
Z'
k gesucht werden. Dabei muss bei Veränderung des einen bandspezifischen Zustandsvektors
entweder dieser selbst so weiter verändert werden, dass die Lautheit gleich bleibt,
oder aber mindestens ein weiterer bandspezifischer Zustandsvektor muss hierzu mitverändert
werden. Damit ergeben sich die Parameter des Korrekturlautheitsmodells am Hörgerät,
ausgehend von den Parametern der Norm, aus einer ersten inkrementalen Aenderung "Δ"
zur normentsprechenden Lautheitsanpassung und aus zweiten inkrementalen Aenderungen
δ für den Klangabgleich.
[0155] Das Korrekturlautheitsmodell am Hörgerät, beispielsweise nach Fig. 12a), verwendet
mithin Parameter der Art


[0156] Bei jedem neu aufgefundenen oder angesteuerten bandspezifischen Zustandsvektor am
Hörgerätemodell, Z'
k, welcher dem Individuum eine neue Klangfarbe vermitteln soll, werden die entsprechenden
Stellgrössen gemäss Fig. 12a), 12b) bzw. 13 auf die Stellglieder an den Hörgerätekanälen
geschaltet und das Hörgerät dadurch neu eingestellt, worauf das Individuum bei weiterhin
der Norm entsprechender Lautheitsempfindung neuerlich die Klangqualität beurteilt
und entsprechend an der Einheit 90 gemäss Fig. 14 eingibt. Dieser Vorgang wird so
lange wiederholt, d.h. vorzeichenrichtig immer wieder neue δα
k, δCB
k und δT
k gesucht, bis das mit dem Hörgerät ausgerüstete Individuum die präsentierten akustischen
Signale zufriedenstellend wahrnimmt, z.B. auch dessen Klangqualität gleich beurteilt
wie die Norm.
[0157] Anstelle einer absoluten Aussage betreffs Klangqualität, welche sich beim oben beschriebenen
interaktiven Verfahren an der Aussage Normalhörender (Speicher 94) orientiert, haben
sich auch verschiedene iterativ vergleichende, relative Testverfahren, beispielsweise
nach Neuman und Levitt, für die Klangempfindungsoptimierung bewährt. So ist es durchaus
möglich, eine Vielzahl zusammengehörender kanalspezifischer Zustandsvektorsätze, welche
je die Lautheitskriterien erfüllen, wie erläutert wurde, zu berechnen, indem jedes
Mal, wenn das Abbruchkriterium ΔR nach Fig. 10 erreicht ist, ein neuer Rechenzyklus
ausgelöst wird, beispielsweise mit einem geänderten kanalspezifischen Zustandsvektor.
Das Individuum kann nachmals beispielsweise in einem systematischen Auswahlverfahren
aus den gefundenen, alle die Lautheitsanforderungen erfüllenden Sätzen von kanalspezifischen
Zustandsvektoren denjenigen Satz eruieren, der es klanglich optimal befriedigt.
[0158] In Fig. 15 ist, wiederum in Funktionsblockdarstellung, das erfindungsgemässe Hörgerät
gemäss Fig. 12b) (Modelldifferenz-Variante) in einer Form dargestellt, wie es bevorzugterweise
realisiert wird. Um den Ueberblick zu erleichtern, werden dabei dieselben Bezugszeichen
eingesetzt, wie sie für das erfindungsgemässe Hörgerät gemäss Fig. 12b) verwendet
wurden.
[0159] Das Ausgangssignal des Eingangswandlers 63 des Hörgerätes wird einer Zeit/Frequenztransformation
an einer Transformationseinheit TFT 110 unterworfen. Das resultierende Signal, im
Frequenzbereich, wird in der mehrkanaligen zeitvarianten Lautheitsfiltereinheit 112
mit den Kanälen 66 an die Frequenz/Zeitbereichs-FTT-Transformationseinheit 114 übertragen
und von dort, im Zeitbereich, an den Ausgangswandler 65, beispielsweise einen Lautsprecher
oder einen anderen Reiztransducer für das Individuum. An einem Rechenteil 53a wird
aus dem Eingangssignal im Frequenzbereich sowie den Norm-Modellparametern entsprechend
Z
kN die Normlautheit L
N berechnet.
[0160] Analog wird ausgangsseitig des Lautheitsfilters 112 die Individuumlautheit L
I berechnet. Die Lautheitswerte L
N und L
I werden der Kontrollereinheit 116 zugeführt. Die Kontrollereinheit 116 stellt am Lautheitsfilter
112 die Stellglieder, wie die Multiplikatoren 66a bzw. programmierbare Verstärker,
so, dass

wird.
[0161] Mit diesem erfindungsgemässen Hörgerät wird die individuelle Lautheit auf die Normlautheit
korrigiert, indem die Isophonen eines Individuums an diejenigen der Norm angeglichen
werden.
Lautheits-korrigierte Frequenzentmaskierung
[0162] Auch wenn mit dem erfindungsgemässen Hörgerät, wie beispielsweise in Fig. 15 dargestellt,
die Zielfunktion "Normlautheit" und gegebenenfalls auch Klangwahrnehmungsoptimierung
erzielt werden können, so ist doch die Verständlichkeit von Sprache noch nicht zwingend
optimal. Dies rührt vom Maskierungsverhalten des menschlichen Gehörs her, welches
bei einem geschädigten individuellen Gehör anders ist als bei der Norm. Das Frequenzmaskierungsphänomen
besagt, dass leise Töne in enger Frequenznachbarschaft von lauten Tönen ausgeblendet
werden, also zur Lautheitswahrnehmung nicht beitragen.
[0163] Soll nun die Verständlichkeit weiter erhöht werden, so muss sichergestellt werden,
dass diejenigen spektralen Anteile, die bei der Norm unmaskiert vorliegen, also wahrgenommen
werden, auch beim gegebenenfalls geschädigten individuellen Gehör wahrgenommen werden,
welch letzteres sich meist durch ein verbreitertes Maskierungsverhalten auszeichnet.
Beim geschädigten Gehör wurden üblicherweise Frequenzkomponenten maskiert, welche
beim Normgehör unmaskiert sind.
[0164] Fig. 16 zeigt, ausgehend von der Darstellung des bisher beschriebenen erfindungsgemässen
Hörgerätes nach Fig. 15, eine Weiterentwicklung, bei der nebst der Lautheitskorrektur
des Individuums auch eine Maskierungskorrektur für ein schwerhörendes Individuum,
mithin eine Frequenzentmaskierung, vorgenommen wird. Dabei ist vorab festzuhalten,
dass durch Aenderung des Maskierungsverhaltens des Hörgerätes und mithin seines Frequenzübertragungsverhaltens
auch die Lautheitsübertragung ändert, womit jeweils nach Veränderung des Frequenzmaskierungsverhaltens
iterativ auch die Lautheitsübertragung neu erstellt werden muss.
[0165] Gemäss Fig. 16 wird das Eingangssignal des Hörgerätes im Frequenzbereich einer Norm-Maskierungsmodelleinheit
118a zugeführt, woran das Eingangssignal so maskiert wird wie bei der Norm. Wie das
Maskierungsmodell bestimmt wird, wird später erläutert.
[0166] Das Ausgangssignal des Hörgerätes im Frequenzbereich wird, analog, der Individuum-Maskierungsmodelleinheit
118b zugeführt, woran das Ausgangssignal des Hörgerätes dem Maskierungsmodell des
intrinsischen Individuums unterworfen wird. Die mit den Modellen N und I maskierten
Eingangs- und Ausgangssignale werden dem Maskierungskontroller 122 zugeführt und daran
verglichen. In Funktion der Vergleichsresultate greift der Kontroller 122 in regelndem
Sinne auf ein Maskierungsfilter 124 so lange ein, bis die Maskierung "Hörgerät-Uebertragung
und Individuum" derjenigen der Norm angeglichen ist.
[0167] Dem mehrkanaligen zeitvariablen Lautheitsfilter 112 ist das ebenso mehrkanalige zeitvariable
Maskierungsfilter 124 nachgeschaltet, welches in Funktion der am Maskierungskontroller
122 ermittelten Differenz, wie erwähnt, so gestellt wird, dass das normmaskierte Eingangssignal
an Einheit 118a gleich dem "Individuum+Hörgerät"-maskierten Ausgangssignal an Einheit
118b wird. Wenn nun über den Maskierungskontroller 122 und die Maskierungsfiltereinheit
124 das Uebertragungsverhalten des Hörgerätes verändert worden ist, stimmt im allgemeinen
die Korrekturlautheit L
KOR der Uebertragung nicht mehr mit der geforderten überein, und der Lautheitskontroller
116 stellt am Mehrkanal-zeitvariablen Lautheitsfilter 112 die Stellgrössen so nach,
dass der Kontroller 116 wieder gleiche Lautheiten L
I, L
N feststellt.
[0168] Maskierungskorrektur über Kontroller 122 und Lautheitsnachführung über Kontroller
116 erfolgen somit iterativ, wobei das eingesetzte Lautheitsmodell, definiert durch
die Zustandsvektoren Z
LN, Z
LI, unverändert bleibt. Erst wenn sowohl am Lautheitskontroller 116 wie auch am Maskierungskontroller
122 die durch iterative Abgleichung der Filter 112 bzw. 124 erzielten Uebereinstimmungen
innerhalb enger Toleranzen erreicht sind, wird das übertragene Signal an der Frequenz/-Zeit-Transformationseinheit
114 in den Zeitbereich rückgewandelt und an das Individuum übertragen.
[0169] Analog zum Lautheitsmodell ist das Frequenzmaskierungsmodell durch Zustandsvektoren
Z
FMN bzw. Z
FMI parametrisiert.
[0170] Anhand von Fig. 17 soll, ausgehend vom beispielsweise dargestellten Maskierungsverhalten
Normalhörender N, dasjenige schwerhörender Individuen I erläutert werden und, von
letzterem rückschreitend, die Maskierungskorrektur in stark vereinfachter Darstellung
erläutert werden.
[0171] Wenn gemäss der Darstellung N von Fig. 17 dem menschlichen Gehör ein statisches'akustisches
Signal, beispielsweise mit den dargestellten drei Frequenzkomponenten f
1-f
3, präsentiert wird, so ist jedem Frequenzanteil entsprechend seiner Lautheit eine
Maskierungskurve F
fx zugeordnet. Zur Klang- und Lautheitswahrnehmung des präsentierten breitbandigen Signals,
beispielsweise mit den Frequenzkomponenten f
1-f
3, tragen nur die jeweils über den Maskierungsgrenzen, entsprechend den F
f-Funktionen, überragenden Pegelanteile bei. Bei der dargestellten Konstellation nimmt
die Norm eine Lautheit wahr, an der die nicht maskierten Anteile L
f1N-L
f3N beitragen. Im wesentlichen sind die Steigungen m
unN und m
obN der Maskierungsverläufe F
f in erster Näherung frequenz- und pegelunabhängig, wenn, wie dargestellt, die Frequenzskalierung
in "bark", gemäss E. Zwicker (in kritischen Bändern), erfolgt.
[0172] Bei einem schwerhörenden Individuum I sind die Maskierungsverläufe F
f, was die Steigungen m anbelangt, verbreitert, und sie sind zudem angehoben. Dies
ist aus der Darstellung für ein schwerhörendes Individuum I unten in Fig. 17 ersichtlich,
gemäss welcher bei gleichen präsentierten akustischen Signalen mit den Frequenzkomponenten
f
1-f
3 die Komponente auf der Frequenz f
2 nicht wahrgenommen wird und damit auch zur wahrgenommenen Lautheit nichts beiträgt.
Gestrichelt ist in der Charakteristik I von Fig. 17 nochmals das Frequenzmaskierungsverhalten
der Norm N dargestellt.
[0173] Es geht nun darum, durch eine "Frequenzentmaskierungs-Filterung" an einem Hörgerät
für das Individuum I eine Filtercharakteristik zu realisieren, welche das Maskierungsverhalten
des Individuums auf dasjenige der Norm korrigiert. Dies wird, wie in Fig. 17 bei 126
prinzipiell dargestellt, in vorzugsweise jedem je einem kritischen Frequenzband zugeordneten
Kanal des Hörgerätes durch ein Filter realisiert, welche gesamthäft mit frequenzabhängiger
Verstärkung G' insbesondere die beim geschädigten Individuum ausmaskierten Frequenzanteile
so anheben, dass die gleichen Frequenzanteile wie bei der Norm gleichviel zur Klangwahrnehmung
und zur Lautheitsempfindung des Individuums beitragen. Die Korrektur der L
f1I-, L
f3I-Anteile auf die L
f1N-, L
f3N-Werte wird durch die Lautheitskorrektur - unterschiedliche T
kI, T
kN - erreicht.
[0174] Bei nicht stationären Signalen, d.h. wenn die Frequenzanteile des präsentierten akustischen
Signals in der Zeit variieren, variiert selbstverständlich auch die durch alle frequenzspezifischen
Maskierungskennlinien F
f gebildete Gesamtmaskierungsgrenze FMG über das gesamte Frequenzspektrum, womit das
Filter 126 bzw. die kanalspezifischen Filter zeitvariabel geführt werden müssen.
[0175] Das Frequenzmaskierungsmodell für die Norm ist aus E. Zwicker oder aus ISO/MPEG gemäss
Literaturangabe unten bekannt. Das jeweilig geltende individuelle Frequenzmaskierungsmodell
mit FMG
I muss aber erst bestimmt werden, um die individuell notwendige Korrektur, wie schematisch
mit dem Entmaskierungsfilter 126 in Fig. 17 dargestellt, vornehmen zu können.
[0176] Im weiteren werden am erfindungsgemässen Hörgerät Frequenzanteile, welche nach dem
Frequenzmaskierungsmodell der Norm maskiert werden, also zur Lautheit nichts beitragen,
gar nicht berücksichtigt, d.h. nicht übertragen.
[0177] Anhand von Fig. 18 soll nun erläutert werden, wie an einem Individuum das individuelle
Maskierungsmodell FMG
I ermittelt wird.
[0178] Schmalbandiges Rauschen R
o, bevorzugterweise zentriert bezüglich der Mittenfrequenz f
o eines kritischen Frequenzbandes CB
k der Norm oder, falls wie vorgängig beschrieben bereits bestimmt, des Individuums,
wird dem Individuum über Kopfhörer oder, und bevorzugterweise, über das bereits lautheitsoptimierte
Hörgerät präsentiert. Dem Rauschen R
o wird ein Sinussignal, vorzugsweise bei der Mittenfrequenz f
o, beigemischt, ebenso wie oberhalb und unterhalb des Rauschspektrums Sinussignale
bei f
un und f
ob. Diese Testsinussignale werden zeitsequentiell beigemischt. Durch Variation der Amplitude
der Signale auf f
un, f
o und f
ob wird ermittelt, wann das Individuum, dem das Rauschen R
o präsentiert wird, an diesem Rauschen eine Veränderung wahrnimmt. Die entsprechenden
Wahrnehmungsgrenzen, in Fig. 18 mit A
Wx bezeichnet, legen drei Punkte des Frequenzmaskierungsverhaltens F
foI des Individuums fest. Dabei werden bevorzugterweise vorab gewisse Abschätzungen eingesetzt,
um das Ermittlungsverfahren zu verkürzen. Die Maskierung bei der Mittenfrequenz f
o wird bei Schwerhörigen anfänglich auf -6dB geschätzt. Die Frequenzen f
un und f
ob werden um eine bis drei kritische Bandbreiten bezüglich f
o versetzt gewählt. Dieses Vorgehen wird vorzugsweise bei zwei bis drei verschiedenen
Mittenfrequenzen f
o durchgeführt, verteilt über den Hörbereich des Individuums, um in genügender Näherung
FMG
I, das Frequenzmaskierungsmodell des Individuums zu bestimmen bzw. dessen Parameter,
wie insbesondere m
obf, m
unf.
[0179] In Fig. 19 ist schematisch der Versuchsaufbau zur Ermittlung des Frequenzmaskierungsverhaltens
eines Individuums gemäss Fig. 18 dargestellt. An einem Rauschgenerator 128 werden
Rauschmittenfrequenz f
o. Rauschbandbreite B und die mittlere Rauschleistung A
N eingestellt. An einer Ueberlagerungseinheit 130 wird das Ausgangssignal des Rauschgenerators
128 mit den jeweiligen Testsinussignalen überlagert, welche an einem Sinusgenerator
132 eingestellt werden. Am Testsinusgenerator 132 sind Amplitude A
S, Frequenz f
S einstellbar. Der Testsinusgenerator 132 wird, wie anhand von Fig. 20 erläutert werden
wird, vorzugsweise getaktet betrieben, wozu er, beispielsweise über einen Taktgeber
134, zyklisch aktiviert wird. Ueber einen Verstärker 136 wird das Ueberlagerungssignal
dem Individuum über kalibrierte Kopfhörer oder, und bevorzugterweise, direkt über
das noch bezüglich Frequenzmaskierung zu optimierende Hörgerät gemäss Fig. 16 zugeführt.
[0180] Gemäss Fig. 20 werden dem Individuum, beispielsweise im Sekundentakt, die Rauschsignale
R
o dargeboten, und in einem der Rauschpakete wird das jeweilige Testsinussignal TS beigemischt.
Das Individuum wird gefragt, ob und, wenn ja, welches der Rauschpakete anders als
die übrigen klingt. Klingen für das Individuum alle Rauschpakete gleich, so wird die
Amplitude des Testsignals TS so lange erhöht, bis das entsprechende Rauschpaket anders
als die übrigen wahrgenommen wird, dann ist der zugehörige Punkt A
W auf der Frequenzmaskierungs-Kennlinie FMG
I gemäss Fig. 18 gefunden. Aus dem so ermittelten Maskierungsmodell des Individuums
und dem bekannten der Norm kann das Entmaskierungsmodell gemäss Block 126 von Fig.
17 ermittelt werden.
[0181] Mit Blick auf Fig. 16 wird am Block 118a eigentlich die SOLL-Maskierung je nach präsentiertem
akustischem Signal berechnet und über den Maskierungs-Kontroller 122 das Filter 124
in der Signalübertragungsstrecke so lange verstellt, bis die Maskierung daran und
am Individuum - Modell an 118b - das gleiche Resultat liefert, wie vom Führungsmaskierungsmodell
in Block 118a gefordert. Wie erwähnt, verändert sich mit der Frequenzmaskierungskorrektur
im allgemeinen auch die Lautheitsübertragung, so dass Lautheitsregelung und Frequenzmaskierungsregelung
abwechselnd so lange vorgenommen werden, bis beide Kriterien mit erforderter Genauigkeit
erfüllt sind, dann erst wird über Block 114 das "quasi momentan" vorliegende akustische
Signal in den Zeitbereich rückgewandelt und dem Individuum übermittelt.
[0182] An dieser Stelle muss im weiteren bemerkt werden, dass es durchaus möglich ist, anstelle
der tatsächlichen Ausmessung des individuellen Frequenzmaskierungsverhaltens letzteres
aus Audiogrammessungen und/oder der Lautheitsskalierung gemäss Fig. 3 mindestens abzuschätzen.
Wird zur Modellidentifikation des Individuums von angenäherten Schätzungen ausgegangen,
so wird das Identifikationsverfahren (Fig. 18 bis 20) wesentlich verkürzt.
Lautheitskorrigierte Zeitmaskierung
[0183] Auch wenn die Lautheit, welche ein Individuum mit dem Hörgerät wahrnimmt, mit der
von der Norm wahrgenommenen Lautheit übereinstimmt und zudem, wie beschrieben wurde,
das Frequenzmaskierungsverhalten des Systems Hörgerät mit Individuum dem Frequenzmaskierungsverhalten
der Norm angeglichen ist, was ebenfalls mit den vorbeschriebenen Massnahmen erreicht
wird, bleibt die Sprachverständlichkeit noch nicht optimal. Dies, weil das menschliche
Gehör als weitere psycho-akustische Wahrnehmungsgrösse auch ein Maskierverhalten in
der Zeit aufweist, das sich bei der Norm vom Zeitmaskierverhalten bei einem Individuum,
insbesondere einem schwerhörigen Individuum, unterscheidet.
[0184] Während das Frequenzmaskierungsverhalten aussagt, dass, bei Vorliegen eines Spektralanteils
eines akustischen Signals mit hohem Pegel, gleichzeitig anliegende Spektralanteile
mit tiefen Pegeln und in enger Frequenznachbarschaft des Hochpegelanteils zur wahrgenommenen
Lautheit unter Umständen nichts beitragen, ergibt sich aus dem Maskierungsverhalten
in der Zeit, dass zeitlich nach dem Vorliegen eines lauten akustischen Signals leise
unter Umständen nicht wahrgenommen werden. Deshalb ist auch langsameres Sprechen für
die zeitliche Entmaskierung eines Schwerhörigen hilfreich.
[0185] In Analogie zu den weiter oben erkannten und gelösten Problemen betreffs Lautheit,
Klangoptimierung und Frequenzmaskierung, geht es mithin für eine weitere Erhöhung
der Verständlichkeit darum, Signalabschnitte, welche bei der Norm zeitunmaskiert sind,
mit Hilfe eines erfindungsgemässen Hörgerätes auch unmaskiert vom Individuum wahrnehmen
zu lassen.
[0186] Bei Berücksichtigung bzw. Korrektur des Zeitmaskierungsverhaltens an einem wie bis
anhin beschrieben konzipierten Hörgerät ist grundsätzlich zu bedenken, dass das bis
anhin beschriebene Vorgehen auf der Verarbeitung einzelner Spektren beruht. Wechselwirkungen
von sich zeitlich folgenden Spektren waren nicht zu berücksichtigen. Im Gegensatz
dazu ist bei der Berücksichtigung des Zeitmaskierungseffektes ein Kausalzusammenhang
herzustellen zwischen momentan anstehenden akustischen Signalen und zukünftigen anstehenden
akustischen Signalen. M.a.W. ist ein weiterentwickeltes, auch das Zeitmaskierungsverhalten
berücksichtigendes Hörgerät grundsätzlich mit zeitvariablen Zeitverzögerungsvorkehrungen
ausgerüstet, um die Auswirkungen eines vergangenen akustischen Signals auf ein nachmals
anstehendes berücksichtigen und steuern zu können. Dies besagt aber auch, dass die
Lautheitskorrektur und Frequenzmaskierungskorrektur, wie erwähnt auf Einzelspektren
beruhend, so in der Zeit mitzuschieben sind, dass zugehörige Ein- und Ausgangsspektren
zur Bildung der Lautheits- und Frequenzmaskierungskorrekturen zeitlich synchron bleiben.
[0187] Wiederum gilt dabei, dass eine Veränderung bzw. Korrektur der zeitlichen Signalabfolge,
die zu einer Zeitmaskierungskorrektur notwendig ist, die jeweils momentane Lautheit
verändert, womit die Lautheitskorrektur, wie bereits im Zusammenhang mit der Frequenzmaskierungskorrektur
ausgeführt wurde, nachgeführt werden muss.
[0188] In Fig. 21 ist, ausgehend von der vorbeschriebenen Hörgerätestruktur, insbesondere
nach Fig. 16, deren Modifikation zur Mitberücksichtigung von Zeitmaskierungskorrekturen
dargestellt. Nach der Zeit/Frequenz-Transformation an der Einheit 110 werden in der
Zeit sequentiell angefallene Signalspektren in einem Spektrum/Zeit-Puffer 140 abgelegt
(Wasserfall-Spektren-Darstellung). Wahlweise kann die Spektrum-über-Zeit-Darstellung
auch mit der Wigner-Transformation (s. Lit. 13, 14) berechnet werden. Mehrere zeitsequentiell
angefallene und abgespeicherte Eingangsspektren werden an der Norm-Lautheit-Recheneinrichtung
53'
a - für die einzelnen Spektren in der Frequenz analog zur Recheneinrichtung 53a von
Fig. 16 wirkend - verarbeitet und das L
N-Zeitbild der Kontrollereinheit 116a zugeführt.
[0189] Der Frequenz/Zeit-Rücktransformationseinheit 114 (Wigner-Rücktransformation bzw.
Wigner-Synthese) ist ein analog zum Puffer 140 wirkender Spektrum/Zeit-Puffer 142
vorgeschaltet.
[0190] Analog ermittelt eine weitere Recheneinrichtung 53'
b das Zeitbild der anhand der Spektren ermittelten L
I-Werte. Dieses Zeitbild wird mit dem Zeitbild der L
N-Werte am Kontroller 116a verglichen, und mit dem Vergleichsresultat wird eine Multikanal-Lautheitsfiltereinheit
112a mit gesteuert zeitvariabler Dispersion (Phasenschiebung, Zeitverzögerung) angesteuert.
Am Filter 112a wird mithin sichergestellt, dass das zeitliche Korrektur-Lautheitsbild
der Uebertragung mit dem Lautheitsbild des Individuums demjenigen der Norm entspricht.
[0191] Die in den Puffern 140 bzw. 142 abgelegten Spektren, die gesamthaft Signale über
eine vorgegebene Zeitspanne, beispielsweise von 20 bis 100msec, abbilden, werden weiter
Zeit- und Frequenz-Maskierungsmodellrechnern für die Norm 118'
a und das Individuum 118'
b zugeführt, die je mit den Norm- und Individuumparametern bzw. Zustandsvektoren parametrisiert
sind, Z
FM, Z
TM. Darin sind sowohl Frequenzmaskierungsmodell F
N, analog zu Fig. 16, wie auch Zeitmaskierungsmodell T
M implementiert. Die Ausgänge der Rechner 118'
a, 118'
b wirken auf eine Maskierungs-Kontrollereinheit 122a, welch letztere auf das Multikanal-Entmaskierungsfilter
124a wirkt, woran nun zusätzlich zu 124 von Fig. 16 auch die Dispersion zeitvariabel
steuerbar ist. Ueber die Modellierungsrechner 118'
a, 118'
b und die Kontrollereinheit 122a wird die Filtereinheit 124a so betreffs Frequenzübertragung
und Zeitverhalten gesteuert, dass das frequenz- und zeitkorrigiert maskierte zeitliche
Eingangsspektralbild mit dem individuell modellierten (118'
b) des Ausgangs-Zeitspektralbildes übereinstimmt.
[0192] Die Ansteuerung des Lautheitsfilters 112a und des Maskierungs-Korrekturfilters 124a
erfolgt dabei bevorzugterweise abwechselnd, bis beide zugeordneten Kontroller 116a
und 122a vorgegebene minimale Abweichungskriterien detektieren. Erst dann werden die
Spektren in der Puffereinheit 142 in richtiger Zeitsequenz an der Einheit 114 in den
Zeitbereich rückgewandelt und an das das Hörgerät tragende Individuum übertragen.
[0193] Fig. 21 zeigt eine Hörgerätestruktur, bei der Lautheitskorrektur, Frequenzmaskierungskorrektur
und Zeitmaskierungskorrektur an in den Frequenzbereich gewandelten Signalen erfolgt.
[0194] Eine technisch gegebenenfalls einfachere Ausführungsvariante gemäss Fig. 22 berücksichtigt
Zeitphänomene konsequent an Signalen im Zeitbereich und Phänomene bezüglich Frequenzgang
an Signalen im Frequenzbereich. Hierzu wird vor der Zeit/Frequenz-Transformationseinheit
110, welche gemäss der Ausführung von Fig. 16 vorzugsweise eine momentane Spektrumtransformation
ausführt, wie schematisch dargestellt, eine Zeitmaskierungs-Korrektureinheit 141 vorgeschaltet
oder, gegebenenfalls auch ergänzend oder ersetzend, zwischen Rücktransformationseinheit
114 und Ausgangstransducer 65, wie Lautsprecher, Stimulator, z.B. ein elektrodenstimuliertes
kochleares Implantat.
[0195] Zwischen den Transformationseinheiten 110 und 114 erfolgt die Signalverarbeitung
im Block 117 entsprechend der Verarbeitung zwischen 110 und 114 von Fig. 16.
[0196] Die in Fig. 22 mit 140 bezeichnete Zeitmaskierungs-Korrektureinheit ist in Fig. 23
detaillierter dargestellt. Sie umfasst eine Zeit-Lautheits-Modelleinheit 142, woran,
bevorzugterweise als Leistungsintegral, der Verlauf der Lautheit über der Zeit des
akustischen Eingangssignals verfolgt wird. Analog wird in einer weiteren Zeit-Lautheits-Modelleinheit
142 die momentane Lautheit des Signals im Zeitbereich vor seiner Wandlung an der Zeit/Frequenz-Transformationseinheit
110 ermittelt. Die Lautheitsverläufe in der Zeit des erwähnten Eingangssignals und
des erwähnten Ausgangssignals werden an einem (vereinfachten) Zeit-Lautheits-Kontroller
144 verglichen, und an einer Filtereinheit 146, nämlich im wesentlichen einer gain
control-Einheit GK, wird die Lautheit des Ausgangssignals, über der Zeit betrachtet,
derjenigen des Eingangssignals angeglichen.
[0197] Zur Durchführung der Zeitmaskierungskorrektur wird das Eingangssignal einer Zeitpuffereinheit
148 zugeführt, woran, gemäss W. Verhelst, M. Roelands, "An overlap-add technique based
on waveform similarity ...", ICASSP 93, S. 554-557, 1993, WSOLA-Algorithmen bzw.,
gemäss E. Moulines, F. Charpentier, "Pitch Synchronous Waveform Processing Techniques
for Text to Speech Synthesis Using Diphones", Speech Communication Vol. 9 (5/6), S.
453-467, 1990, PSOLA-Algorithmen eingesetzt werden.
[0198] An einer Norm-Zeitmaskierungs-Modelleinheit 150
N wird an den Eingangssignalen die noch zu beschreibende Norm-Zeitmaskierung modelliert,
an der weiteren Einheit 150
I, an den Ausgangssignalen der Zeitpuffereinheit 148, die individuelle Zeitmaskierung.
Die an den Signalen eingangsseitig und ausgangsseitig der Zeitpuffereinheit 148 modellierten
Zeitmaskierungen werden an einer Zeitmaskierungs-Kontrolleinheit 152 verglichen, und
entsprechend dem Vergleichsresultat wird an der Zeitpuffereinheit 148 über die erwähnten,
bevorzugterweise eingesetzten Algorithmen die Signalausgabe zeitlich gesteuert, d.h.
die Uebertragung über den Zeitpuffer 148 mit gesteuert zeitvariablem Dehnungsfaktor
bzw. -verzögerung.
[0199] Das Zeitmaskierungsverhalten der Norm ist wiederum aus E. Zwicker bekannt. Das Zeitmaskierungsverhalten
eines Individuums soll anhand der Fig. 24 erläutert werden.
[0200] Gemäss Fig. 24 wird, wenn der Norm über der Zeit t ein akustisches Signal A
1 präsentiert wird, ein zweites, nachfolgend präsentiertes akustisches Signal A
2 nur dann wahrgenommen, wenn sein Pegel über der gestrichelt eingetragenen Zeitmaskierungsgrenze
TMG
N liegt. Der Verlauf dieser Maskierungsgrenze beim Abklingen ist primär gegeben durch
den Pegel des momentan präsentierten akustischen Signals. Folgen sich Signale mit
verschiedener Lautheit, ergibt sich eine umhüllende TMG aller einzeln von den Signalen
ausgelösten TMGs.
[0201] In Fig. 24 ist unter Darstellung I bei gleichen präsentierten, schematisch dargestellten
akustischen Signalen A
1 und A
2 der Zeitmaskierungs-Grenzverlauf ZMG beispielsweise eines schwerhörenden Individuums
dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass beim Schwerhörigen u.U. das in der Zeit zweite
Signal A
2 gar nicht wahrgenommen wird. Strichpunktiert ist im Verlauf gemäss I wiederum das
beispielsweise angenommene Norm-Zeitmaskierungsverhalten TMG
N des Verlaufs N dargestellt. Aus der Differenz ist ersichtlich, dass es für eine Zeitmaskierungskorrektur
grundsätzlich darum geht, entweder das zweite Signal A
2 am Individuum so lange zu verzögern - mit dem Hörgerät -, bis seine individuelle
Zeitmaskierungsgrenze genügend weit abgefallen ist, oder aber darum, das Signal A
2 so zu verstärken, dass es auch beim Individuum über seiner Zeitmaskierungsgrenze
liegt.
[0202] Wenn im Verlauf N der wahrgenommene Bereich des Signals A
2 mit L bezeichnet ist, so ergibt sich bei letzterwähntem Vorgehen am Individuum, dass
A
2 so verstärkt werden muss, dass im besten Fall derselbe wahrgenommene Bereich L über
der Zeitmaskierungsgrenze des Individuums liegt.
[0203] In jedem Fall müssen, wie sich dies auch aus den Erläuterungen zu den Fig. 21 bis
23 ergibt, aus momentanen akustischen Signalverläufen, in der Zeit verschoben, Korrektureingriffe
vorgenommen werden, die zukünftig anfallende akustische Signale betreffen.
[0204] Die Abklingzeit T
AN der Zeitmaskierungsgrenze TMG
N an der Norm ist im wesentlichen unabhängig vom Pegel bzw. der Lautheit des die Zeitmaskierung
auslösenden Signals, gemäss Darstellung von Fig. 24 von A
1. Dies gilt genähert auch für Schwerhörige, so dass es in den meisten Fällen ausreicht,
pegelunabhängig, die Abklingzeit T
AI der Zeitmaskierungsgrenze TMG
I zu ermitteln.
[0205] Gemäss Fig. 25 wird zur Ermittlung der individuellen Zeitmaskierungsgrenzen-Abklingzeit
T
AI dem Individuum ein klickfrei einsetzendes und klickfrei aussetzendes schmalbandiges
Rauschsignal R
o präsentiert. Nach Aussetzen des Rauschsignals R
o wird ihm nach einer einstellbaren Pause T
Paus ein Testsinussignal mit Gauss-Umhüllender präsentiert. Durch Variation der Umhüllenden-Amplitude
und/oder der Pauszeit T
Paus wird ein Punkt entsprechend A
ZM der individuellen Zeitmaskierungsgrenze TMG
I ermittelt. Durch weitere Veränderungen der Pauszeit und/oder der Umhüllenden-Amplitude
des Testsignals werden zwei oder mehr Punkte der individuellen Zeitmaskierungsgrenze
ermittelt.
[0206] Dies erfolgt beispielsweise mit einer Versuchsanordnung, wie sie in Fig. 19 dargestellt
ist, wobei aber ein Testsinusgenerator 132 eingesetzt wird, welcher ein Gauss-umhülltes
Sinussignal abgibt. Das Individuum wird gefragt, bei welchem Wertepaar T
Paus und Amplitude der Gauss-Umhüllenden das Testsignal nach dem Rauschsignal gerade wahrgenommen
wird.
[0207] Auch hier kann das individuelle Maskierungsverhalten aber auch aus diagnostischen
Daten abgeschätzt werden, was eine massgebliche Reduktion der Zeit für die Identifikation
des individuellen Zeitmaskierungsmodells TMG
I ergibt. Wesentlicher Parameter dieses Modells ist, wie erwähnt, die Abklingzeit T
AN bzw. T
AI.
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14) Francoise Peyrin and Rémy Prost, A Unified Definition for the Discrete-Time, Discrete-Frequency,
and Discrete-Time/Frequency Wigner Distributions, S. 858 ff., IEEE Transactions on
Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. ASSP-34, No. 4, August 1986