Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätesystems mit einem ersten Hörhilfegerät, das zum Erzeugen eines ersten Mikrofonsignals wenigstens ein erstes Mikrofon aufweist, und mit einem zweiten Hörhilfegerät, das zum Erzeugen eines zweiten Mikrofonsignals wenigstens ein zweites Mikrofon aufweist.

Akustische Rückkopplungen treten häufig bei Hörhilfegeräten auf, insbesondere wenn es sich um Hörhilfegeräte mit hoher Verstärkung handelt. Diese Rückkopplungen äußern sich in starken rückkopplungsbedingten Oszillationen einer bestimmten Frequenz (Feedback). Dieses "Pfeifen" ist in der Regel sowohl für den Hörgeräteträger als auch für Personen in seiner näheren Umgebung sehr unangenehm.

Feedback kann auftreten, wenn Schall, der über das Mikrofon des Hörhilfegerätes aufgenommen, durch einen Signalverstärker verstärkt und über den Hörer ausgegeben wird, wieder zum Mikrofon gelangt und erneut verstärkt wird. Damit es zum typischen "Pfeifen" - meist bei einer dominanten Frequenz - kommt, müssen jedoch zwei weitere Bedingungen erfüllt sein. Die sogenannte Schleifenverstärkung des Systems, d.h. das Produkt aus der Hörgeräteverstärkung und der Abschwächung des Rückkopplungspfades, muss größer als 1 sein. Darüber hinaus muss die Phasenverschiebung dieser Schleifenverstärkung einem beliebigen ganzzahligen Vielfachen von 360° entsprechen.

Der einfachste Ansatz zur Reduzierung rückkopplungsbedingter Oszillationen ist die dauerhafte Reduktion der Hörgeräteverstärkung, so dass die Schleifenverstärkung auch in ungünstigen Situationen unter dem kritischen Grenzwert bleibt. Der entscheidende Nachteil ist jedoch, dass durch diese Begrenzung die bei stärkerer Schwerhörigkeit erforderliche Hörgeräteverstärkung nicht mehr erreicht werden kann.

Andere Ansätze sehen eine Messung der Schleifenverstärkung während der Hörgeräteanpassung vor und reduzieren mit Hilfe sogenannter Notchfilter (schmalbandige Sperrfilter) die Hörgeräteverstärkung gezielt im kritischen Bereich. Da sich die Schleifenverstärkung im Alltagsleben jedoch ständig ändern kann, ist der Nutzen ebenfalls begrenzt.

Zur dynamischen Reduktion rückkopplungsbedingter Oszillationen sind eine Reihe von adaptiven Algorithmen vorgeschlagen worden, die sich automatisch auf die jeweilige Feedbacksituation einstellen und entsprechende Maßnahmen bewirken. Diese Verfahren lassen sich grob in zwei Klassen einteilen:

Die erste Klasse umfasst die sogenannten KompensationsAlgorithmen, die mit Hilfe adaptiver Filter den Feedbackanteil im Mikrofonsignal schätzen und durch Subtraktion neutralisieren und somit die Hörgeräteverstärkung nicht beeinträchtigen. Allerdings setzen diese Kompensationsverfahren unkorrelierte, d.h. idealerweise "weiße", Eingangssignale voraus. Tonale Eingangssignale, die immer eine hohe zeitliche Korrelation aufweisen, führen zu einer fehlerhaften Schätzung des Feedbackpfades, was dazu führen kann, dass irrtümlicherweise das tonale Eingangssignal selbst subtrahiert wird.

Die zweite Klasse beinhaltet die Algorithmen, die erst dann aktiv werden, wenn rückkopplungsbedingte Oszillationen vorhanden sind. Sie beinhalten im Allgemeinen einen Mechanismus zur Detektion von Oszillationen, der das Mikrofonsignal kontinuierlich überwacht. Werden Feedback-typische Oszillationen detektiert, wird die Hörgeräteverstärkung so weit reduziert, dass die Schleifenverstärkung unter die kritische Grenze sinkt. Die Verstärkungsreduktion kann z.B. durch Absenkung eines Frequenzkanals oder durch Aktivierung eines geeigneten schmalbandigen Sperrfilters (Notchfilter) erfolgen. Nachteilig dabei ist, dass die Oszillationsdetektoren prinzipiell nicht zwischen tonalen Eingangssignalen und Feedbackpfeifen unterscheiden können. Das Resultat ist, dass tonale Eingangssignale für Feedbackoszillationen gehalten und dann unzulässigerweise durch den Reduktionsmechanismus (z.B. Notchfilter) im Pegel abgesenkt werden.

Bei den Kompensationsalgorithmen werden häufig dekorrelierend wirkende Verzögerungsglieder in die Signalverarbeitungskette eingebracht, um zu verhindern, dass tonale Signalabschnitte mit einer für Sprachsignale charakteristischen Länge nicht merklich angegriffen werden. Allerdings sind aufgrund von E-choeffekten und Irritationen durch desynchronisierte visuelle und auditive Informationen nur Verzögerungen im Millisekundenbereich zulässig. Daher kann beispielsweise die Reduktion von Musiksignalen, die häufig über einen deutlich längeren Zeitraum korreliert sind, nicht vermieden werden. Eine weitere Gegenmaßnahme besteht darin, die Adaption des Filters so zu verlangsamen, dass alle relevanten tonalen Nutzsignale nicht angegriffen werden. Allerdings hat dies auch zur Konsequenz, dass das Kompensationsfilter rapiden Änderungen des Feedbackpfades nicht mehr schnell genug folgen kann, so dass für eine gewisse Zeit rückkopplungsbedingte Oszillationen entstehen und erst dann wieder verschwinden, wenn sich der Feedbackpfad stabilisiert hat und das Filter wieder ausreichend genug adaptiert ist. Den negativen Folgen der Fehldetektion von Oszillationsdetektoren begegnet man dadurch, dass die resultierende Verstärkungsabsenkung nur im begrenzten Maße stattfindet, so dass irrtümlich für rückkopplungsbedingte Oszillationen gehaltene tonale Nutzsignale (z.B. Alarmsignale) noch hörbar bleiben. Dies birgt allerdings die Gefahr, dass im Feedbackfall die Verstärkungsabsenkung nicht ausreicht, um die kritische Grenze zu unterschreiten und damit das "Pfeifen" zu beseitigen.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Funktionsweise sämtlicher adaptiver Feedbackreduktionsverfahren durch Eingangssignale, die einen durch dominante Sinussignalanteile geprägten tonalen Charakter aufweisen (z.B. Triangeltöne, Alarmsignale), beeinträchtigt werden. Dies führt häufig zu inakzeptablen Klangverschlechterungen des Eingangssignals.

Aus DE 693 27 992 T2 ist eine Rückkopplungsunterdrückungsanordnung mit adaptiver Filterung für eine Hörprothese bekannt, welche in einer speziellen Ausführungsform zwei Mikrofone aufweist. Eine Detektion von Oszillationen wird nicht durchgeführt.

Aus der US 6,072,884 A ist eine Vorrichtung zum Unterdrücken von Rückkopplungen bekannt, welche ebenfalls zwei Mikrofone aufweist. Eine Detektion bzw. ein Vergleich von Oszillationen wird nicht durchgeführt.

Aus der DE 199 22 133 A1 ist ein Hörhilfsgerät mit einem Oszillationsdetektor bekannt. Dieses Gerät weist nur ein Mikrofon auf, so dass ein Vergleich mehrerer Mikrofonsignale nicht möglich ist.

Aus der WO 99/43185 A1 ist ein binaurales digitales Hörgerätesystem mit zwei am Kopf tragbaren Hörgeräten bekannt. Ein in einem Hörhilfegerät des Hörgerätesystems gewonnenes Mikrofonsignal wird auch auf das jeweils andere Hörhilfegerät übertragen und in diesem weiter verarbeitet. Es erfolgt somit in beiden Hörgeräten eine parallele Verarbeitung der in beiden Hörgeräten erzeugten Mikrofonsignale.

Aus der DE 19922133 A1 ist ein Hörhilfsgerät mit einem Oszillationsdetektor sowie ein Verfahren zur Feststellung von Oszillationen in einem Hörhilfsgerät bekannt. Dabei werden digitalisierte Abtastwerte in aufeinander folgenden Perioden des Eingangssignals ermittelt und ein Langzeitmittelwert sowie ein Kurzzeitmittelwert hiervon gebildet. Aus dem Vergleich des Langzeitmittelwertes mit dem Kurzzeitmittelwert kann auf das Vorhandensein rückkopplungsbedingter Oszillationen geschlossen werden.

Aus der WO 00/19605 A1 ist ein System zur Unterdrückung von Feedback in Hörgeräten bekannt, bei dem die Feedback-Unterdrückung jeweils lediglich auf ein von Feedback betroffenes Frequenzband beschränkt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätesystems anzugeben, bei dem rückkopplungsbedingte Oszillationen vermieden werden, ohne dabei die Klangqualität merklich zu verschlechtern.

Die Aufgabe für das Verfahren wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Verfahrensvarianten sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet.

Die Erfindung kann bei allen gängigen Hörhilfegeräte-Typen angewendet werden, beispielsweise bei hinter dem Ohr tragbaren Hörhilfegeräten, in dem Ohr tragbaren Hörhilfegeräten oder implantierbaren Hörhilfegeräten. Dabei wird zur Versorgung eines Schwerhörigen ein aus mehreren Geräten bestehendes Hörgerätesystem eingesetzt, z.B. ein Hörgerätesystem mit zwei am Kopf getragenen Hörgeräten zur binauralen Versorgung. Die Mikrofonsignale, die zum Erkennen rückkopplungsbedingter Oszillationen analysiert werden, gehen dabei von unterschiedlichen Geräten aus.

Bei der Erfindung werden Mikrofonsignale in zwei voneinander beabstandeten Hörhilfegeräten erzeugt. Dabei muss wenigstens ein Mikrofon so angeordnet sein, dass es rückkopplungsbedingte Oszillationen eines Hörhilfegerätes nicht oder allenfalls in stark abgeschwächter Form aufnimmt. Nutzsignale sollen von den betreffenden Mikrofonen jedoch in ähnlicher Weise aufgenommen werden. Durch Analyse und Vergleich der Mikrofonsignale oder daraus abgeleiteter Signale ist eine Unterscheidung zwischen rückkopplungsbedingten Oszillationen und Nutzsignalen mit hoher Sicherheit möglich. Insbesondere unterscheiden sich dann auch bei tonalen Nutzsignalen die von den Mikrofonen erzeugten Mikrofonsignale kaum, so dass diese als Nutzsignale erkannt werden. Im Unterschied hierzu werden durch die Anordnung der Mikrofone rückkopplungsbedingte Signale von den Mikrofonen stark unterschiedlich aufgenommen, so dass diese aus dem Vergleich der Mikrofonsignale als rückkopplungsbedingt erkannt und durch geeignete Maßnahmen reduziert werden können.

Bei einem Hörgerätesystem mit zwei Hörhilfegeräten zur binauralen Versorgung kann der Vergleich zwischen einem Mikrofonsignal oder einem daraus abgeleiteten Signal des einen Hörhilfegerätes mit einem Mikrofonsignal oder einem daraus abgeleiteten Signal des zweiten Hörhilfegerätes erfolgen. Nutzsignale werden dann von den beiden Mikrofonen in etwa gleich aufgenommen und rückkopplungsbedingte Oszillationen, die an einem Hörhilfegerät entstehen, werden von dem anderen Hörhilfegerät nicht erfasst. Zur Signalübertragung ist zwischen den Hörhilfegeräten ein Signalpfad vorgesehen. Dabei erfolgt die Signalübertragung drahtlos Um den zur Datenübertragung erforderlichen Energiebedarf möglichst gering zu halten, wird erfindungsgemäß nicht direkt das Mikrofonsignal übertragen, sondern daraus abgeleitete spezifische Kenngrößen des Mikrofonsignals, die zum Erkennen von Oszillationen relevant sind. Dies sind im Rahmen des Patentes die Oszillationsfrequenzen des Mikrofonsignals und die Signalstärke bei den jeweiligen Oszillationsfrequenzen.
Treten in beiden Hörhilfegeräten eines Hörgerätesystems gleichzeitig Rückkopplungen auf, so werden sich diese dennoch unterscheiden. Die Unterschiede können einerseits durch unterschiedliche Verstärkungseinstellungen und Frequenzgänge der Hörhilfegeräte, bedingt durch eine meist unterschiedliche Ausprägung der Hörschäden an den beiden Ohren, verursacht werden. Andererseits verursachen individuelle Varianzen der Rückkopplungspfade der Ohren, z.B. durch unterschiedlichen Sitz der Hörgeräte, unterschiedliche Oszillationen. Weiterhin werden auch Gerätetoleranzen dazu beitragen, dass sich in zwei unterschiedlichen Hörhilfegeräten gleichzeitig auftretende rückkopplungsbedingte Oszillationen unterscheiden. Dies bedeutet also, dass mit großer Wahrscheinlichkeit rückkopplungsbedingte Oszillationen bei den einzelnen Hörhilfegeräten bei unterschiedlichen Frequenzen auftreten. Ein tonales Nutzsignal, z.B. ein Sinussignal, erscheint dagegen auf beiden Seiten bei derselben Frequenz. Wird also auf einer Seite eine Oszillation detektiert, so handelt es sich nur dann um ein Rückkopplungssignal, wenn aus dem Mikrofonsignal des anderen Hörhilfegerätes keine Oszillation bei dieser Frequenz detektiert wird. Lässt sich dagegen auf beiden Hörhilfegeräten eine Oszillation bei derselben Frequenz feststellen, so handelt es sich mit großer Sicherheit um ein sinusförmiges Eingangssignal.

Wurden aus dem Vergleich von aus den Mikrofonsignalen abgeleiteten spezifischen Kenngrößen der Mikrofonsignale rückkopplungsbedingte Oszillationen erkannt, so bildet die Reduzierung der Hörgeräteverstärkung eine Möglichkeit, diese zu unterdrücken. Erfolgt die Signalverarbeitung in einem Hörhilfegerät in mehreren parallelen Kanälen einer Signalverarbeitungseinheit, so kann gemäß einer Variante der Erfindung die Hörgeräteverstärkung lediglich in den Frequenzkanälen reduziert werden, in denen rückkopplungsbedingte Oszillationen vorhanden sind.

Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung rückkopplungsbedingter Oszillationen bildet die Erfindung darin, diese mittels schmalbandiger Filter, deren Grenzfrequenzen in etwa mit den Oszillationsfrequenzen übereinstimmen, zu beseitigen. Die Filter können z.B. als Notchfilter ausgeführt sein. Reicht ein Notchfilter nicht aus, so werden bei erneuter Detektion von Oszillationen weitere Notchfilter bei der jeweiligen Frequenz aktiviert.

Wird bei einem Hörhilfegerät ein adaptives Filter zur Reduzierung rückkopplungsbedingter Oszillationen verwendet, so wird gemäß einer Variante der Erfindung bei erkannten rückkopplungsbedingten Oszillationen das adaptive Kompensationsfilter angepasst. Beispielsweise können die Betriebsparameter des Filters derart geändert werden, dass eine Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit erfolgt. Umgekehrt wird die Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Kompensationsfilters reduziert, wenn keine rückkopplungsbedingten Oszillationen detektiert werden. Dieses Prinzip lässt sich analog auch auf frequenzbereichsbasierte Kompensationsfilter anwenden. Die Regelung der Adaptionsgeschwindigkeit kann vorteilhaft frequenzspezifisch erfolgen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die Figur zwei Hörhilfegeräte, zwischen denen zum Erkennen rückkopplungsbedingter Oszillationen ein Signalaustausch vorgesehen ist.

Die Figur zeigt zwei Hörhilfegeräte 11 und 11' mit je einem Mikrofon 12 bzw. 12', einer Signalverarbeitungseinheit 13 bzw. 13' und einem Hörer 14 bzw. 14'. Je ein Oszillationsdetektor 15 bzw. 15' überwacht das Mikrofonsignal kontinuierlich auf Oszillationen und bestimmt bei detektierten Oszillationen die Oszillationsfrequenzen. Zwischen den Hörhilfegeräten 11 und 11' existiert ein Signalpfad 17 zum Signalaustausch zwischen den Hörhilfegeräten, der drahtlos erfolgt. So erfolgt gemäß der Erfindung über den Signalpfad 17 ein Austausch der detektierten Oszillationsfrequenzen. In den Vergleichseinheiten 16 bzw. 16' werden die Oszillationsfrequenzen des betreffenden Hörhilfegerätes mit den Oszillationsfrequenzen des jeweils anderen Hörhilfegerätes verglichen. Bei übereinstimmenden Oszillationsfrequenzen handelt es sich mit großer Sicherheit nicht um rückkopplungsbedingte Oszillationen, sondern das Nutzsignal hat bei diesen Frequenzen einen stark tonalen Charakter. Wird dagegen in einem Hörhilfegerät eine Oszillation bei einer bestimmten Frequenz detektiert, bei der keine Oszillation in dem jeweils anderen Hörhilfegerät gemeldet wird, so handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um eine rückkopplungsbedingte Oszillation. Die Oszillationsfrequenz wird dann an die Steuereinheit 18 bzw. 18' weitergegeben. Diese Steuereinheit berechnet und aktiviert das zur vorliegenden Oszillationsfrequenz passende Notchfilter N1 bzw. N1', das dann gezielt bei der Frequenz, bei der die Oszillation detektiert worden ist, die Verstärkung reduziert. Die Schleifenverstärkung sinkt dadurch für einen schmalbandigen Frequenzbereich unter die kritische Grenze und die rückkopplungsbedingte Oszillation verschwindet. Da sehr schmalbandige Notchfilter verwendet werden können, beschränkt sich die Wirkung auf einen engen Frequenzbereich, so dass nennenswerte Verstärkungsverluste oder Klangeinbußen vermieden werden. Reicht ein Notchfilter nicht aus, so können bei erneuter Detektion von Oszillationen weitere Notchfilter N2 bis NN bzw. N2' bis NN' an den jeweiligen Frequenzen aktiviert werden.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern um eine Vielzahl an Varianten erweiterbar. Beispielsweise können zum Erkennen rückkopplungsbedingter Oszillationen auch die aus mehr als zwei Mikrofonsignalen abgeleiteten spezifischen Kenngrößen der Mikrofonsignale miteinander verglichen werden. Weiterhin kann die Signalverarbeitung bei einem Hörhilfegerät gemäß der Erfindung parallel in mehreren Kanälen der Signalverarbeitungseinheit erfolgen. Der Vergleich von aus den Mikrofonsignalen abgeleiteten spezifischen Kenngrößen der Mikrofonsignale kann dann ebenfalls parallel in mehreren Kanälen erfolgen. Maßnahmen zur Reduzierung erkannter rückkopplungsbedingter Oszillationen sind dann vorteilhaft nur auf die betreffenden Kanäle beschränkt. Darüber hinaus kann der Vergleich von aus den Mikrofonsignalen abgeleiteten spezifischen Kenngrößen der Mikrofonsignale kontinuierlich oder in Abhängigkeit bestimmter Parameter (z.B. des eingestellten Hörprogrammes oder der Lautstärkeneinstellung) nur zeitweilig erfolgen.