[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätesystems mit mindestens
zwei räumlich voneinander getrennt angeordneten Mikrofonen und diesen Mikrofonen zugeordneten
schallerzeugenden Ausgabeeinheiten, wie das insbesondere in binauralen Hörgerätesystemen
der Fall ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hörgerätesystem zur Durchführung
des Verfahrens.
[0002] Hörgeräte sollen als medizinische Hilfsmittel Patienten mit Hörschäden ein möglichst
naturgetreues Hörempfinden ermöglichen. Dabei ist dafür Sorge zu tragen, dass technisch
bedingte Störgeräusche möglichst vollständig unterdrückt werden. Zu derartigen Störgeräuschen
zählen insbesondere durch akustische Rückkopplungen bedingte Pfeiftöne. Derartige
akustische Rückkopplungen treten insbesondere bei Hörgerätesystemen auf, wenn diese
mit hoher Verstärkung arbeiten und haben ihre Ursache in rückkopplungsbedingten Oszillationen
einer bestimmten Frequenz (Feedback). Ein derart verursachtes Pfeifen ist teilweise
so laut, dass es selbst in der Umgebung eines Hörgeräteträgers als störend wahrgenommen
wird.
[0003] Ein rückkopplungsbedingtes Pfeifen kann immer dann auftreten, wenn Schall, der über
ein Mikrofon eines Hörgeräts aufgenommen wird, durch einen entsprechenden Verstärker
verstärkt und über eine schallerzeugende Ausgabeeinheit, also beispielsweise über
den Hörer eines Hörgerätes, wieder ausgegeben wird. Dabei gelangt der ausgegebene
Schall möglicherweise erneut zum Mikrofon und wird weiter verstärkt. Zum Auftreten
des rückkopplungsbedingten Pfeifens müssen diesbezüglich zwei Bedingungen erfüllt
sein. Die Schallverstärkung muss größer sein, als die Abschwächung des Schalls auf
dem Weg von der schallerzeugenden Ausgabeeinheit zurück zum Mikrofon. Außerdem muss
die Phasenverschiebung zwischen ursprünglich vom Mikrofon aufgenommenem Schall und
von der schallerzeugenden Ausgabeeinheit ausgesandtem Schall am Mikrofon 2Π oder einem
beliebigen Vielfachen davon entsprechen. Es sind vielfältige Möglichkeiten bekannt,
dem Auftreten rückkopplungsbedingten Pfeifens in Hörgeräten bzw. Hörgerätesystemen
durch Einflussnahme auf diese beiden Bedingungen entgegenzuwirken. Eine Möglichkeit
besteht in einer Begrenzung der Hörgeräteverstärkung, was jedoch insbesondere bei
einer stärkeren Schwerhörigkeit des Hörgeräteträgers die Funktion des Hörgerätesystems
insgesamt ad absurdum führt.
[0004] Es ist des Weiteren bekannt, die Schleifenverstärkung eines Hörgerätesystems oder
Hörgerätes, das ist das Produkt aus der Hörgerätverstärkung und der Abschwächung des
Rückkopplungspfades, während einer Anpassung des Hörgerätes durch eine Einstellung
sogenannter Notch-Filter (schmalbandige Sperrfilter) in Frequenzbereichen, in denen
mit einem Auftreten von rückkopplungsbedingten Oszillationen gerechnet wird, zu reduzieren.
Da sich jedoch insbesondere die Charakteristik des Rückkopplungspfades in teilweise
starker Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen einstellt, kann mit derartigen Notch-Filtern
das Auftreten einer akustischen Rückkopplung nicht sicher vermieden werden, da deren
Frequenzen nicht zuverlässig vorhergesehen werden können.
[0005] Es sind des Weiteren Verfahren bekannt, die durch eine dynamische Reduktion rückkopplungsbedingter
Oszillationen in der Lage sind, sich automatisch an unterschiedliche Rückkopplungssituationen
anzupassen und für eine entsprechende Unterdrückung derartiger Oszillationen sorgen
sollen. Es sind sogenannte Kompensationsalgorithmen bekannt, die mit Hilfe a-daptiver
Filter den Rückkopplungsanteil in einem Mikrofonsignal schätzen und durch Subtraktion
neutralisieren. Auf diese Weise wird die Hörgeräteverstärkung nicht beeinträchtigt
und steht in vollem Umfang für die Verstärkung von Nutzsignalen zur Verfügung. Eine
Schwachstelle bekannter Kompensationsverfahren bildet die Genauigkeit der Schätzung
des Anteils des Rückkopplungssignals. Sie eignen sich für die Separation breitbandiger
Eingangssignale von rückkopplungsbedingten Oszillationen. Tonale Eingangssignale werden
jedoch teilweise als rückkopplungsbedingte Oszillation interpretiert. Aufgrund einer
somit zwangsläufig fehlerhaften Schätzung des Rückkopplungsanteils im Mikrofonsignal
kann das eigentlich als Nutzsignal eingehende tonale Eingangssignal selbst subtrahiert
werden.
[0006] Es ist des Weiteren bekannt, Algorithmen einzusetzen, die nach der Detektion von
scheinbar rückkopplungsbedingten Oszillationen aktiv werden. Dabei wird das Mikrofonsignal
kontinuierlich überwacht. Nach Detektion einer auf eine Rückkopplung hindeutenden
Oszillation wird die Verstärkung des Hörgerätes soweit reduziert, dass die Schleifenverstärkung
unter eine kritische Grenze sinkt. Diese Reduktion der Verstärkung kann durch Absenkung
der Verstärkung innerhalb eines bestimmten Frequenzkanals erfolgen oder die Aktivierung
eines entsprechenden Sperrfilters beinhalten. Nachteilig bei derartigen Verfahren
ist jedoch ebenfalls, dass herkömmliche Oszillationsdetektoren nicht zwischen rückkopplungsbedingten
Oszillationen einerseits und tonalen schmalbandigen Eingangssignalen andererseits
unterscheiden können. Im Ergebnis können tonale schmalbandige Eingangssignale die
zur Unterdrückung rückkopplungsbedingter Oszillationen vorgesehenen Algorithmen aktivieren
und dadurch ihre Verstärkung selbst unterdrücken helfen.
[0007] Es ist des Weiteren bekannt, insbesondere in binauralen Hörgerätesystemen durch einen
Vergleich eingehender Mikrofonsignale zur Unterscheidung zwischen rückkopplungsbedingten
Oszillationen sowie diesen Oszillationen teilweise ähnlichen Nutzsignalen beizutragen
(
DE 10110258C1). Dabei wird von der Annahme ausgegangen, dass in binauralen Systemen zum einen die
Verstärkung der einzelnen Hörgerätekomponenten aufgrund der Anpassung an individuelle
Hörschäden unterschiedlich eingestellt sein wird und sich andererseits durch relativ
geringe Abweichungen der Anordnung der Hörgerätekomponenten am Ohr ihres Trägers sowie
durch zahlreiche Umgebungsbedingungen in der Nähe des Hörgeräteträgers unterschiedlich
starke Abschwächungen der einzelnen Rückkopplungspfade ergeben werden. Aus diesem
Grunde ist nicht damit zu rechnen, dass spontan auftretende rückkopplungsbedingte
Oszillationen an beiden Hörgerätekomponenten bei der gleichen Frequenz auftreten.
Ein eingehendes Nutzsignal wird dagegen stets nahezu gleichzeitig und mit gleicher
Frequenz an beiden Komponenten eines binauralen Hörgerätesystems anliegen. Durch einen
Vergleich der generierten Mikrofonsignale über eine sogenannte Kohärenzanalyse wird
versucht, Signale mit hoher Kohärenz als Nutzsignale zu interpretieren und Signale
mit geringer Kohärenz als rückkopplungsbedingte Oszillationen zu deuten. Ein Nachteil
dieses Verfahrens besteht jedoch darin, dass bei einem konstanten Auftreten rückkopplungsbedingter
Oszillationen an einer Komponente eines binauralen Hörgerätesystems diese nach kurzer
Zeit über die schallerzeugende Ausgabeeinrichtung auch in das Mikrofon der anderen
Komponente des binauralen Hörgerätesystems eingekoppelt werden, wenn der durch die
rückkopplungsbedingten Oszillationen erzeugte Schall ausreichend laut durch die oszillierende
Komponente abgestrahlt wird. Eine Kohärenzanalyse ergibt für derart generierte Signale
zwangsläufig einen hohen Kohärenzgrad. Dadurch werden diese Signale als eingehende
Nutzsignale interpretiert. Die Fehlinterpretation führt dazu, dass keinerlei Maßnahmen
zur Unterdrückung des rückkopplungsbedingten Pfeifens unternommen werden.
[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit zum Betrieb
eines Hörgerätesystems anzugeben, wobei rückkopplungsbedingte Oszillationen sicher
erkannt und vermieden werden sollen, ohne dabei die Funktionalität des Hörgerätesystems
spürbar einschränken zu müssen.
[0009] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, die
Ansprüche 2 bis 9 geben vorteilhafte Ausgestaltungen eines derartigen Verfahrens an,
Anspruch 10 betrifft ein Hörgerätesystem, welches zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignet ist und die Ansprüche 11 bis 21 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen
eines derartigen Hörgerätesystems.
[0010] Die Erfindung betrifft die Kernprobleme der Rückkopplungsvermeidung: Erkennungssicherheit
bzw. Artefaktvermeidung, Adaptionsgeschwindigkeit und optimale Parameterfindung für
Algorithmen zur Unterdrückung, Vermeidung oder Kompensation von rückkopplungsbedingten
Oszillationen.
[0011] Die Erfindung kann bei allen Hörgerätesystemen angewendet werden, die über mindestens
zwei Mikrofone und mindestens zwei schallerzeugende Ausgabeeinheiten verfügen. Entsprechend
der Erfindung werden Mikrofonsignale von mindestens zwei zu einander beabstandet angeordneten
Mikrofonen verglichen. Durch eine Analyse und den Vergleich der Mikrofonsignale oder
daraus abgeleiteter Signale ist eine Unterscheidung zwischen rückkopplungsbedingten
Oszillationen und Nutzsignalen möglich, auch wenn diese Nutzsignale den rückkopplungsbedingten
Oszillationen bezüglich des Kohärenzmaßes ähneln.
[0012] Gegenstand der Erfindung ist somit ein vorzugsweise binaurales Verfahren zur Rückkopplungsunterdrückung,
das unter anderem zur Steuerung eines adaptiven Kompensationsfilters im Frequenzbereich,
in dem rückkopplungsbedingte Oszillationen festgestellt werden, genutzt werden kann,
wobei das Verfahren nicht auf Basis einer Kohärenzfunktion arbeitet, sondern von einem
intelligenten frequenzabhängigen Leistungsvergleich der Mikrofonsignale beider Hörgeräte
ausgeht. Diese Vorgehensweise zeigt sich dem bekannten Kohärenzverfahren deutlich
überlegen. Das ist unter anderem dadurch bedingt, dass einerseits Mikrofonsignale
durch Kopfabschattungseffekte in manchen Frequenzkomponenten inkohärent sein können,
auch wenn sie nicht auf rückkopplungsbedingte Oszillationen zurückzuführen sind, was
zu unerwünschten Signaldämpfungen führt. Andererseits sind bei auftretendem Rückkopplungspfeifen
nach kurzer Zeit ausgerechnet die Frequenzkomponenten, bei denen Rückkopplungen auftreten,
besonders kohärent, da sie von beiden Mikrofonen empfangen werden können. Ursache
ist die akustische Kopplung zwischen den Hörgeräten, die durch Kopfabschattungseffekte
nicht vollkommen ausgeschlossen wird.
[0013] Die Erfindung betrifft folglich ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätesystems
mit mindestens zwei räumlich voneinander getrennt angeordneten Mikrofonen und diesen
Mikrofonen zugeordneten schallerzeugenden Ausgabeeinheiten, bei dem durch Vergleich
der Mikrofonsignale oder daraus abgeleiteter Signale rückkopplungsbedingte Oszillationen
detektiert und bei erkannten rückkopplungsbedingten Oszillationen Maßnahmen zur Reduzierung
der rückkopplungsbedingten Oszillationen eingeleitet werden, wobei der Vergleich der
Mikrofonsignale oder daraus abgeleiteten Signale einen frequenzselektiven Leistungsvergleich
umfasst.
[0014] Durch den frequenzselektiven Leistungsvergleich wird mindestens ein quantitatives
bzw. quantitativ auswertbares Signal generiert, das rückkopplungsbedingte Oszillationen
und deren Frequenz anzeigt. Vorteilhafterweise erfolgt das, indem der frequenzselektive
Leistungsvergleich so durchgeführt wird, dass die Differenz der Spektren der beiden
Mikrofonsignale gebildet, diese Differenz einer Offset-Korrektur unterzogen und bezüglich
eines Schwellwertes bewertet wird. Die Bewertung bezüglich des Schwellwertes erfolgt
beispielsweise so, dass Werte unterhalb des Schwellwertes abgeschnitten werden, während
Werte oberhalb des Schwellwertes unverfälscht in eine weitere Signalverarbeitung einfließen.
[0015] Die erfindungsgemäße Vorgehensweise beinhaltet eine Normierung der Spektralwerte
auf die Leistung und dadurch die Einbeziehung der spektralen Umgebung der Oszillationsfrequenzen
in deren Bewertung.
[0016] An Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig.1
- ein binaurales Hörgerätesystem, das zur erfindungsgemäßen Vermeidung von rückkopplungsbedingten
Oszillationen geeignet ist;
- Fig. 2
- die Spektren der Mikrofonsignale der beiden Komponenten des binauralen Hörgerätesystems;
- Fig. 3
- ein Differenzspektrum der Mikrofonsignale der beiden Komponenten des binauralen Hörgerätesystems;
- Fig. 4
- ein durch eine Offset-Korrektur bereinigtes Differenzspektrum der Mikrofonsignale
der beiden Komponenten des binauralen Hörgerätesystems; und
- Fig. 5
- ein durch einen Schwellwertvergleich bereinigtes Differenzspektrum der Mikrofonsignale
der beiden Komponenten des binauralen Hörgerätesystems.
[0017] Fig. 1 zeigt ein binaurales Hörgerätesystem, das zur erfindungsgemäßen Vermeidung
von rückkopplungsbedingten Oszillationen geeignet ist. Dieses besteht aus zwei baugleichen
ohrnah zu tragenden Komponenten, die jede über ein Mikrofon 1, 11, eine Signalverarbeitungseinheit
2, 12 sowie einen Lautsprecher 3, 13 verfügen. Mikrofon 1, 11, Signalverarbeitungseinheit
2, 12, und Lautsprecher 3, 13 bilden eine Signalverstärkungsstrecke, wobei in der
Signalverarbeitungseinheit 2, 12 Verstärkerbaugruppen und andere Signalverarbeitungskomponenten
integriert sein können, über die verschiedene Algorithmen zur Signalverarbeitung realisiert
werden können. Eingehende Mikrofonsignale werden verstärkt an den Lautsprecher 3,
13 weitergeleitet. Gelangt Schall, der über den Lautsprecher 3, 13 ausgegeben wird,
wieder zum Mikrofon 1, 11, so können auf beiden Seiten des binauralen Hörgerätesystems
rückkopplungsbedingte Oszillationen (Feedback) entstehen. Eingehende Mikrofonsignale
werden des Weiteren jeweils einer Vergleichseinheit 4, 14 zugeleitet. Zwischen den
Vergleichseinheiten 4, 14 besteht eine Kommunikationsverbindung 10, die vorzugsweise
drahtlos ausgelegt ist. Über diese Kommunikationsverbindung 10 können bei den jeweiligen
Vergleichseinheiten 4, 14 eingehende Mikrofonsignale zur jeweils anderen Vergleichseinheit
14, 4 übermittelt werden, wodurch jeweils die Signale beider Mikrofone 1, 11 Eingangssignale
für die Vergleichseinheiten 4, 14 liefern. Die Vergleichseinheiten 4, 14 sind so ausgelegt,
dass sie anhand eines Vergleiches eingehender Mikrofonsignale oder daraus abgeleiteter
Signale rückkopplungsbedingte Oszillationen detektieren können, wobei sie zumindest
einen frequenzselektiven Leistungsvergleich der beiden Mikrofonsignale durchführen
können. Ergänzend können Algorithmen für die Durchführung weiterer Vergleichsoperationen
in den Vergleichseinheiten 4, 14 angelegt sein. Zum Kern der Erfindung gehört, dass
die Vergleichseinheiten 4, 14 über die technischen Möglichkeiten verfügen, aus dem
frequenzselektiven Leistungsvergleich mindestens ein rückkopplungsbedingte Oszillationen
und deren Frequenz anzeigendes quantitatives Signal zu generieren, was beispielsweise
dadurch erfolgt, dass die Differenz der Spektren der beiden Mikrofonsignale gebildet,
diese Differenz einer Offset-Korrektur unterzogen und bezüglich eines Schwellwertes
bewertet wird. Die ohrnah zu tragenden Komponenten des erfindungsgemäßen Hörgerätesystems
umfassen des Weiteren je eine Steuereinheit 5, 15, der das auf diese Weise generierte
und rückkopplungsbedingte Oszillation anzeigende quantitative Signal zugeleitet wird.
Die Steuereinheit 5, 15 ist so angelegt, dass sie wiederum Ausgangssignale generieren
kann, welche zur Einstellung adaptiver Filteralgorithmen genutzt werden können. Die
Signalpfade zwischen den Signalverarbeitungseinheiten 2, 12 und den zugeordneten Lautsprechern
3, 13 sind im vorliegenden Beispiel in mehrere parallele Pfade aufgeteilt, über die
jeweils ein bestimmtes Frequenzband übertragen wird. In diese Signalpfade sind jeweils
weitere Signalverarbeitungseinheiten 6, 16, 7, 17, 8, 18 integriert, deren Wirkung
im Wesentlichen in der Ausführung von Algorithmen zur Unterdrückung rückkopplungsbedingter
Oszillationen besteht. Werden also von der Steuereinheit 5, 15 anhand des quantitativen
Signals der Vergleichseinheit 4, 14 rückkopplungsbedingte Oszillationen detektiert,
so wird von der Steuereinheit 5, 15 mindestens ein Ausgangssignal generiert, das wiederum
mindestens ein adaptives Kompensationsfilter zur Reduzierung rückkopplungsbedingter
Oszillationen anpasst, um eine optimale Unterdrückung der rückkopplungsbedingten Oszillationen
zu gewährleisten. Die Vergleichseinheit 4, 14 und die Steuereinheit 5, 15 bilden im
Sinne der Erfindung Mittel zur Identifizierung rückkopplungsbedingter Oszillationen.
Diese können, wie im vorliegenden Beispiel dargestellt, durch weitere Mittel zur Detektion
rückkopplungsbedingter Oszillationen ergänzt bzw. unterstützt werden, insbesondere
mit Oszillationsdetektoren 9, 19 kombiniert betrieben werden. Die Eigenschaft des
von der Vergleichseinheit 4, 14 ausgegebenen Signals als rückkopplungsbedingte Oszillationen
und deren Frequenz anzeigendes quantitatives Signal bietet des Weiteren den Vorteil,
dass die Anpassung der in den Signalverarbeitungseinheiten 6, 16, 7, 17, 8, 18 enthaltenen
Algorithmen schnell und zielführend, beispielsweise durch eine Erhöhung der Schrittweite,
erfolgen kann. Fehlanpassungen, die beispielsweise zu einer Überkompensation rückkopplungsbedingter
Oszillationen führen würden, können so sicher vermieden werden.
[0018] Fig. 2 bis 5 zeigt die Spektren der Mikrofonsignale, wobei dabei auf der x-Achse
die Frequenzen in Form von Frequenzanteilen dargestellt, wobei die Frequenzanteile
0 bis 60 einen Frequenzspektrum von 0 bis 10kHz entsprechen.
[0019] Fig. 2 zeigt die Spektren der Mikrofonsignale der beiden Komponenten des binauralen
Hörgerätesystems. In diesen Spektren sind die Leistungswerte schmalen Frequenzbändern
zugeordnet, die die Abtastfrequenzen bei der Erfassung der Spektren umgeben. Auf diese
Weise erhält man eine quasikontinuierliche Hüllkurve, welche den Frequenzverlauf der
anliegenden Mikrofonsignale gut repräsentiert, was Nutzsignale und rückkopplungsbedingte
Oszillationen gleichermaßen betrifft.
[0020] Grundgedanke bei der vorliegenden Erfindung ist, dass sich Rückkopplungen wegen ihrer
Schmalbandigkeit als Spitzenwerte im Spektrum bemerkbar machen, die - vorausgesetzt,
dass nicht auf beiden Seiten Rückkopplungen zur gleichen Zeit und bei denselben Frequenzen
auftreten, was sehr unwahrscheinlich ist - nur ausgeprägt auf einer der beiden Seiten
des binauralen Hörgerätesystems zu beobachten sind. Da die beiden Komponenten des
binauralen Hörgerätesystems über eine Kommunikationsverbindung verfügen, können die
Spektren untereinander ausgetauscht werden, was unter Nutzung entsprechender Vergleichsoperationen
ein Herausfiltern solcher Spitzenwerte, beispielsweise über eine Differenzbildung
der Spektren, ermöglicht, da die Spektren ansonsten eine starke Ähnlichkeit aufweisen.
Diese Ähnlichkeit ist dadurch bedingt, dass die beiden Komponenten eines binauralen
Hörgerätesystems im Wesentlichen ähnlichen Hörsituationen ausgesetzt sind, die sich
nur in Bezug auf die Ausrichtung der einzelnen Komponenten des Hörgerätesystems zur
jeweiligen Schallquelle und damit verbundene Kopfabschattungseffekte unterscheiden.
Durch diese Kopfabschattung tritt allerdings - abhängig von der Einfallsrichtung des
Schalls - eine Leistungsdifferenz zwischen den beiden Spektren auf, die in Form eines
unterschiedlichen, zeitlich veränderlichen und unbekannten Offsets sichtbar wird.
[0021] Im vorliegenden Beispiel ist eine Situation dargestellt, in der vom Mikrofon der
rechten Komponente des binauralen Hörgerätesystems im Mittel höhere Pegel bei nahezu
allen analysierten Frequenzen ausgegeben werden. Das deutet darauf hin, dass die Quelle
des empfangenen Schalls rechts vom Hörgeräteträger angeordnet ist. Im Spektrum der
linken Komponente sind bei grundsätzlicher Ähnlichkeit zum Spektrum der rechten Komponente
zwei auffällige Spitzenwerte erkennbar, die bei knapp 20 Frequenzanteile und etwas
oberhalb von 30 Frequenzanteile liegen. Zumindest der Spitzenwert unterhalb von 20
Frequenzanteile ist in abgeschwächter Form im Spektrum der rechten Komponente des
Hörgerätesystems nachweisbar. Eine Kohärenzanalyse würde in diesem Fall in diesem
Frequenzbereich ein hohes Maß an Kohärenz feststellen und auf eine Schallquelle schließen,
die ein Nutzsignal erzeugt, welches entsprechend verstärkt werden soll.
[0022] Eine physikalische Erklärung der dargestellten Form der Spektren lässt sich jedoch
auch anhand des Auftretens rückkopplungsbedingter Oszillationen in der linken Komponente
des binauralen Hörgerätesystems liefern. Diese rückkopplungsbedingten Oszillationen
sind aufgrund der Einstellungen der linken Hörgerätekomponente mit einem so starken
Pfeifen verbunden, dass dieses Pfeifen vom Mikrofon der rechten Hörgerätekomponente
erfasst und in nennenswerter Form zum Spektrum des Mikrofonsignals innerhalb der rechten
Komponente des Hörgerätesystems beiträgt, ohne selbst zu rückkopplungsbedingten Oszillationen
zu führen. Durch eine erfindungsgemäße Analyse der beiden Spektren lässt sich dieser
Fall zweifelsfrei detektieren.
[0023] Fig. 3 zeigt ein Differenzspektrum der Mikrofonsignale der beiden Komponenten des
binauralen Hörgerätesystems, wobei die Differenzbildung willkürlich so vollzogen wurde,
dass das Spektrum der rechten Komponente des Hörgerätesystems vom Spektrum der linken
Komponente des Hörgerätesystems abgezogen wurde. Dementsprechend ergibt sich gemäß
der beschriebenen Hörsituation in fast allen Frequenzbereichen ein negativer Wert
des Differenzsignals. Dieser Trend wird lediglich durch die beiden beschriebenen Spitzenwerte
bei knapp 20 Frequenzanteile und etwas oberhalb von 30 Frequenzanteile durchbrochen.
[0024] Da der Offset, der sich im Differenzspektrum durch die überwiegend negativen Werte
des Differenzsignals abzeichnet, einen breitbandigen Charakter hat, kann er durch
Abzug des Medians der Spektralwerte effizient herausgerechnet werden und führt so
nicht zur falschen Erkennung von Rückkopplungen.
[0025] Fig. 4 zeigt ein durch die soeben beschriebene Offset-Korrektur bereinigtes Differenzspektrum
der Mikrofonsignale der beiden Komponenten des binauralen Hörgerätesystems. In diesem
bereinigten Spektrum treten die beiden Spitzenwerte bei knapp 20 Frequenzanteile und
etwas oberhalb von 30 Frequenzanteile noch deutlicher hervor. Das ermöglicht die Festlegung
eines Schwellwertes, oberhalb dessen im Differenzspektrum von einem Vorliegen von
rückkopplungsbedingten Oszillationen ausgegangen werden kann.
[0026] Fig. 5 zeigt ein durch einen Schwellwertvergleich bereinigtes Differenzspektrum der
Mikrofonsignale der beiden Komponenten des binauralen Hörgerätesystems. Alle unterhalb
des Schwellwertes liegenden Werte innerhalb des Differenzspektrums sind auf Null gesetzt,
während die oberhalb des Schwellwertes liegenden Werte entsprechend der tatsächlich
ermittelten Leistungsdifferenz im jeweiligen Frequenzbereich ausgegeben werden. Bei
geeigneter Wahl des Schwellwertes kann so jeder Peak eines derart bereinigten Differenzspektrums
als sicheres Indiz für das Auftreten rückkopplungsbedingter Oszillationen bewertet
werden und zur Auslösung entsprechender Unterdrückungsmechanismen genutzt werden,
um das Auftreten rückkopplungsbedingter Oszillationen schnell und sicher zu verhindern.
[0027] Das durch die Spektrenauswertung erfindungsgemäß generierte Differenzsignal bietet
die Möglichkeit einer spektral selektiven Erkennung von rückkopplungsbedingten Oszillationen
und bildet gleichzeitig einen quantitativ auswertbaren Parameter, der auf unterschiedliche
Weise in Steuerungen automatischer Algorithmen zur Rückkopplungsunterdrückung einbezogen
werden kann. Beispielsweise kann die Adaptionsgeschwindigkeit eines adaptiven Verfahrens
zur Rückkopplungsunterdrückung (frequency domain NLMS-Algorithmus) im Frequenzbereich,
in dem entsprechende Rückkopplungen detektiert wurden, kurzzeitig selektiv bei den
Frequenzkomponenten erhöht werden. Da die Erkennungssicherheit für rückkopplungsbedingte
Oszillationen sehr gut ist und die Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit nur selektiv
erfolgt, treten praktisch keine hörbaren Signalverzerrungen auf.
[0028] Das erfindungsgemäß generierte Differenzsignal kann auch benutzt werden, um die Dämpfung
von Frequenzkomponenten, in denen Rückkopplungen erkannt werden, zu erhöhen, was genau
in dem Maße erfolgt, dass die Rückkopplungen verschwinden. Das bildet gegenüber dem
Einsatz von Notch-Filtern den Vorteil, dass keine Frequenz komplett eliminiert wird.
Auch für die automatische Anpassung der Dämpfungseigenschaften ist der quantitative
Aussagegehalt des frequenzabhängigen Differenzsignals ein erheblicher Vorteil.
Eine Kombination beider Verfahren ist auch möglich und führt zu einer schnellen Unterdrückung
von Rückkopplungen ohne Nutzsignalverzerrungen.
[0029] Da bei den Verfahren geglättete Leistungsschätzungen zwischen den Hörgeräten verglichen
werden können, die stark unterabgetastet werden können, kann man bereits mit einer
Datenrate in der Größenordnung 1kBit/sec eine hohe Detektionssicherheit erzielen,
was sich durch effektive Codierungen noch reduzieren lässt. Auch dies ist ein Vorteil
gegenüber Verfahren zur Unterdrückung rückkopplungsbedingter Oszillationen auf der
Basis von Kohärenzanalysen, bei denen die unverarbeiteten und ungeglätteten Spektralwerte
ausgetauscht werden müssen, auf deren Basis dann die Kohärenz bestimmt wird. Hierzu
ist eine wesentlich höhere Datenrate nötig.
[0030] Der Vorteil der Erfindung liegt in der Eröffnung eines robusten binauralen Verfahrens
zur Rückkopplungsunterdrückung, das auf dem Vergleich der spektralen Leistungen der
Hörgerätekomponenten an beiden Kopfseiten beruht. Die Detektion von Rückkopplungen
kann beispielsweise sowohl zur Adaptionssteuerung als auch zur kurzzeitigen selektiven
Dämpfung verwendet werden. Dabei ist sichergestellt, dass Rückkopplungen effektiv
unterdrückt werden.
[0031] Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
um eine Vielzahl an Varianten erweiterbar. Beispielsweise können zum Erkennen rückkopplungsbedingter
Oszillationen auch mehr als zwei Mikrofonsignale miteinander verglichen werden. Weiterhin
kann die Signalverarbeitung bei einem Hörgerätesystem gemäß der Erfindung parallel
in mehreren Kanälen der Signalverarbeitungseinheiten erfolgen. Der Vergleich von Mikrofonsignalen
bzw. die Generierung eines rückkopplungsbedingte Oszillationen und deren Frequenz
anzeigenden quantitativen Signals durch den frequenzselektiven Leistungsvergleich
kann dann ebenfalls parallel in mehreren Kanälen erfolgen. Maßnahmen zur Reduzierung
erkannter rückkopplungsbedingter Oszillationen sind dann vorteilhafterweise ebenfalls
nur auf die betreffenden Kanäle beschränkt. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße
frequenzselektive Leistungsvergleich von Mikrofonsignalen kontinuierlich oder in Abhängigkeit
bestimmter Parameter, zum Beispiel in Abhängigkeit von einem eingestellten Hörprogramm
oder der aktuellen Lautstärkeneinstellung des Hörgerätesystems nur zeitweilig erfolgen.
1. Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätesystems mit mindestens zwei räumlich voneinander
getrennt angeordneten Mikrofonen (1, 11) und diesen Mikrofonen zugeordneten schallerzeugenden
Ausgabeeinheiten (3, 13), bei dem durch Vergleich der Mikrofonsignale oder daraus
abgeleiteter Signale rückkopplungsbedingte Oszillationen detektiert und bei erkannten
rückkopplungsbedingten Oszillationen Maßnahmen zur Reduzierung der rückkopplungsbedingten
Oszillationen eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der Mikrofonsignale oder daraus abgeleiteten Signale einen frequenzselektiven
Leistungsvergleich umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den frequenzselektiven Leistungsvergleich mindestens ein rückkopplungsbedingte
Oszillationen und deren Frequenz anzeigendes quantitatives Signal generiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der frequenzselektive Leistungsvergleich durchgeführt wird, indem die Differenz der
Spektren der beiden Mikrofonsignale gebildet, diese Differenz einer Offset-Korrektur
unterzogen und bezüglich eines Schwellwertes bewertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das rückkopplungsbedingte Oszillationen und deren Frequenz anzeigende quantitative
Signal genutzt wird, um mindestens einen Algorithmus zur Unterdrückung rückkopplungsbedingter
Oszillationen einzustellen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem rückkopplungsbedingte Oszillationen und deren Frequenz anzeigenden quantitativen
Signal eine Schrittweite für die Einstellung des Algorithmus zur Unterdrückung rückkopplungsbedingter
Oszillationen abgeleitet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein adaptives Kompensationsfilter zur Reduzierung rückkopplungsbedingter
Oszillationen genutzt wird, das bei erkannten rückkopplungsbedingten Oszillationen
angepasst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des adaptiven Kompensationsfilters automatisch unter Nutzung des rückkopplungsbedingte
Oszillationen und deren Frequenz anzeigenden quantitativen Signals erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mikrofonsignal auf das Vorhandensein von Oszillationen untersucht
wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkannten rückkopplungsbedingten Oszillationen die Hörgeräteverstärkung reduziert
wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitung in mehreren parallelen Kanälen erfolgt und dass bei erkannten
rückkopplungsbedingten Oszillationen mindestens ein Algorithmus zur Unterdrückung
rückkopplungsbedingter Oszillationen in dem Kanal genutzt wird, in dem die rückkopplungsbedingten
Oszillationen auftreten.
11. Hörgerätesystem mit mindestens zwei räumlich voneinander getrennt angeordneten Mikrofonen
(1, 11) und diesen Mikrofonen zugeordneten schallerzeugenden Ausgabeeinheiten (3,
13), welches über Mittel (4, 10, 14) verfügt, aus einem Vergleich der Mikrofonsignale
oder daraus abgeleiteter Signale rückkopplungsbedingte Oszillationen zu detektieren
und bei erkannten rückkopplungsbedingten Oszillationen Maßnahmen zur Reduzierung der
rückkopplungsbedingten Oszillationen einzuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (4, 10, 14) für den Vergleich der Mikrofonsignale oder daraus abgeleiteter
Signale Mittel für einen frequenzselektiven Leistungsvergleich umfassen.
12. Hörgerätesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (4, 14) vorhanden sind, die durch den frequenzselektiven Leistungsvergleich
mindestens ein rückkopplungsbedingte Oszillationen und deren Frequenz anzeigendes
quantitatives Signal generieren können.
13. Hörgerätesystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (4, 14) vorhanden sind, die frequenzselektive Leistungsvergleiche durchführen
können, indem die Differenz der Spektren der beiden Mikrofonsignale gebildet, diese
Differenz einer Offset-Korrektur unterzogen und bezüglich eines Schwellwertes bewertet
wird.
14. Hörgerätesystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5, 15) vorhanden sind, die das rückkopplungsbedingte Oszillationen und deren
Frequenz anzeigende quantitative Signal auswerten können, um mindestens einen Algorithmus
zur Unterdrückung rückkopplungsbedingter Oszillationen einzustellen.
15. Hörgerätesystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5, 15) vorhanden sind, die aus dem rückkopplungsbedingte Oszillationen und
deren Frequenz anzeigenden quantitativen Signal eine Schrittweite für die Einstellung
eines Algorithmus zur Unterdrückung rückkopplungsbedingter Oszillationen ableiten
können.
16. Hörgerätesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Anordnung (6, 7, 8, 16, 17, 18) vorhanden ist, die als adaptives
Kompensationsfilter zur Reduzierung rückkopplungsbedingter Oszillationen wirkt, das
bei erkannten rückkopplungsbedingten Oszillationen angepasst wird.
17. Hörgerätesystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5, 15) vorhanden sind, die eine automatische Anpassung des mindestens einen
adaptiven Kompensationsfilters (6, 7, 8, 16, 17, 18) unter Nutzung des rückkopplungsbedingte
Oszillationen und deren Frequenz anzeigenden quantitativen Signals bewirken.
18. Hörgerätesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (9, 19) vorhanden sind, die ausgelegt sind, mindestens ein Mikrofonsignal
auf das Vorhandensein von Oszillationen zu untersuchen.
19. Hörgerätesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (6, 7, 8, 16, 17, 18) vorhanden sind, die bei erkannten rückkopplungsbedingten
Oszillationen die Hörgeräteverstärkung reduzieren.
20. Hörgerätesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Vergleichseinheiten (4, 14) in den Komponenten des Hörgerätesystems umfasst sind,
die über eine Kommunikationsverbindung (10) miteinander Daten austauschen können.
21. Hörgerätesystem nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Vergleichseinheiten (4, 14) in den Komponenten des Hörgerätesystems umfasst sind,
die über eine drahtlose Kommunikationsverbindung (10) miteinander Daten austauschen
können.