[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung mit einer Mikrofoneinrichtung
zum Aufnehmen eines Schallsignals, einer Empfangseinrichtung zum Aufnehmen eines elektrischen
oder elektromagnetischen Signals, einer Klassifikationseinrichtung zum Ermitteln einer
akustischen Situation aus den Signalen der Mikrofoneinrichtung und der Empfangseinrichtung
sowie einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten der Signale der Mikrofoneinrichtung
und der Empfangseinrichtung in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Klassifikationseinrichtung.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer
entsprechenden Hörvorrichtung. Unter einer Hörvorrichtung wird hier jedes im oder
am Ohr beziehungsweise Kopf tragbare Schall ausgebende Gerät, insbesondere ein Hörgerät,
ein Headset, Kopfhörer und dergleichen verstanden.
[0002] Hörgeräte sind tragbare Hörvorrichtungen, die zur Versorgung von Schwerhörenden dienen.
Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen, werden unterschiedliche
Bauformen von Hörgeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO), Hörgerät mit externem
Hörer (RIC: receiver in the canal) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO), z.B. auch Concha-Hörgeräte
oder Kanal-Hörgeräte (ITE, CIC), bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte
werden am Außenohr oder im Gehörgang getragen. Darüber hinaus stehen auf dem Markt
aber auch Knochenleitungshörhilfen, implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur
Verfügung. Dabei erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch
oder elektrisch.
[0003] Hörgeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler,
einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein
Schallempfänger, z. B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z.
B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler,
z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer,
realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert.
Dieser prinzipielle Aufbau ist in FIG 1 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts
dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 1 zum Tragen hinter dem Ohr sind ein oder mehrere
Mikrofone 2 zur Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit
3, die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 1 integriert ist, verarbeitet die Mikrofonsignale
und verstärkt sie. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen
Lautsprecher bzw. Hörer 4 übertragen, der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall
wird gegebenenfalls über einen Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang
fixiert ist, zum Trommelfell des Geräteträgers übertragen. Die Energieversorgung des
Hörgeräts und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine
ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5.
[0004] Moderne Hörgeräte verfügen meist über leistungsstarke Richtmikrofone, die vielfach
adaptiv und mehrkanalig realisiert sind. Zusätzlich können Richtmikrofone von Situationserkennungsalgorithmen
aktiviert und deaktiviert werden, um den Benutzer stets den vorteilhaftesten Mikrofonmodus
anzubieten.
[0005] Zur Klassifikation der akustischen Umgebung wird der Situationserkennung das Eingangssignal
des Hörgeräts zugeführt. Für die übliche Anwendung einer Hörhilfe im Alltag, bei der
das Eingangssignal ausschließlich vom hörgeräteeigenen Mikrofon gespeist wird, ist
die Funktionsweise einwandfrei. Probleme treten jedoch bei der Überlagerung von Mikrofonsignalen
mit zusätzlich, z.B. drahtlos eingespeisten Audiosignalen auf. In dieser Konstellation
arbeitet die Situationserkennungseinheit auf dem aus Mikrofon- und Audiosignal zusammengemischten
Signal und adaptiert anhand dessen die Mikrofoneinstellung. Die Situationserkennung
wird in diesem Fall mit einem wenig aussagekräftigen Signal gespeist und kann in Folge
dessen den Mikrofonmodus nicht korrekt der tatsächlichen Situation anpassen. Um dieser
Problematik einigermaßen gerecht zu werden, wird derzeit als Umgehungslösung der Mikrofonmodus
vielfach manuell von "automatisch" auf "omnidirektional" fixiert.
[0006] Aus der Druckschrift
EP 1 653 773 A2 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts bekannt. Das Hörgerät besitzt mehrere
Eingangsquellen wie Mikrofon, Telefonspule und dergleichen. Daneben weist das Hörgerät
eine Selektionseinheit, eine Signalverarbeitungseinheit und eine Klassifizierungseinheit
auf. In der Selektionseinheit werden eine oder mehrere aktive Quellen selektiert,
und in der Klassifikationseinheit werden auch Informationen im Zusammenhang mit der
ausgewählten bzw. den ausgewählten Quellen verarbeitet.
[0007] Darüber hinaus beschreibt die Patentschrift
DE 101 46 886 B4 ein Hörgerät mit automatischer Umschaltung auf Hörspulenbetrieb. Eine Steuereinrichtung
analysiert die von den Aufnehmern erhaltenen Signale und steuert bzw. schaltet die
Übertragungsfunktion zwischen den Aufnehmern und einem Lautsprecher. Parallel zu den
Signalen der Mikrofone werden die Signale der Induktionsaufnehmer zum Schalten oder
Steuern ausgenutzt. Eine Klassifikationseinrichtung untersucht, ob es sich bei dem
Induktionssignal und dem akustischen Signal jeweils um ein Nutzsignal handelt.
[0008] Des Weiteren offenbart die Druckschrift
DE 10 2007 008 738 A1 ein Verfahren zur Verbesserung der räumlichen Wahrnehmung. Das Eingangssignal wird
analysiert, wobei ein Separieren von Schallquellen erfolgt. Ebenso kann bei dem Analysieren
eine Signalklasse ermittelt werden, um das Hörgerät entsprechend zu steuern. Ferner
wird durch das Hörgerät mindestens ein extern eingespeistes Signal neben einem Mikrofonsignal
aufgenommen und das Hörgerät entsprechend gesteuert.
[0009] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Hörvorrichtung bereitzustellen,
mit der es möglich ist, eine akustische Situation zuverlässiger erkennen zu können,
wenn mehrere unterschiedliche Eingangssignale vorliegen. Darüber hinaus soll ein entsprechendes
Verfahren zum Betreiben einer Hörvorrichtung vorgeschlagen werden.
[0010] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Hörvorrichtung mit einer Mikrofoneinrichtung
zum Aufnehmen eines Schallsignals, einer Empfangseinrichtung zum Aufnehmen eines elektrischen
oder elektromagnetischen Signals, einer Klassifikationseinrichtung zum Ermitteln einer
akustischen Situation aus den Signalen der Mikrofoneinrichtung und der Empfangseinrichtung
sowie einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten der Signale der Mikrofoneinrichtung
und der Empfangseinrichtung in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Klassifikationseinrichtung,
wobei die Signale der Mikrofoneinrichtung und der Empfangseinrichtung der Klassifikationseinrichtung
für die Situationserkennung einzeln zur Verfügung gestellt sind.
[0011] Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben einer
Hörvorrichtung durch Aufnehmen eines Schallsignals, Aufnehmen eines elektrischen oder
elektromagnetischen Signals, Ermitteln einer akustischen Situation aus den aufgenommenen
Signalen und Verarbeiten der aufgenommenen Signale in Abhängigkeit von der ermittelten
akustischen Situation, wobei zum Ermitteln der akustischen Situation die aufgenommenen
Signale separat zur Verfügung gestellt werden.
[0012] In vorteilhafter Weise ist es durch die erfindungsgemäße Hörvorrichtung beziehungsweise
das erfindungsgemäße Verfahren möglich, akustische Situationen in Abhängigkeit von
den ein zelnen Eingangssignalen besser erkennen zu können. Insbesondere kann die Situationserkennung
separat in Abhängigkeit von Mikrofonsignalen und Audiosignalen, die elektromagnetisch
empfangen wurden, durchgeführt werden.
[0013] Vorzugsweise ist der Klassifikationseinrichtung eine Vorverarbeitungseinrichtung
vorgeschaltet, mit der anhand der Pegel ermittelbar ist, welches der aufgenommenen
Signale dominant ist, und mit der ein entsprechendes Steuersignal der Klassifikationseinrichtung
bereitstellbar ist. Durch den Pegel lässt sich zuverlässig die Dominanz eines Eingangssignals
erkennen, wodurch wiederum das dominierende Signal zu einer besseren Situationserkennung
analysiert werden kann.
[0014] Alternativ oder zusätzlich kann mit der Vorverarbeitungseinrichtung eine Korrelation
der aufgenommenen Signale ermittelt werden, so dass mit der Vorverarbeitungseinrichtung
auch ein entsprechendes Steuersignal der Klassifikationseinrichtung bereitstellbar
ist. Auch die Korrelation der aufgenommenen Signale gibt einen deutlichen Hinweis
auf die akustische Situation.
[0015] In der Vorverarbeitungseinrichtung kann für die Korrelationsanalyse eine Verzögerung
des Signals von der Mikrofoneinrichtung gemäß einer bekannten Verzögerung des Signals
von der Empfangseinrichtung vorkonfiguriert sein. Auf diese Weise lässt sich für die
Korrelationsanalyse rasch ein zuverlässiges Ergebnis ermitteln.
[0016] Weiterhin kann in der Klassifikationseinrichtung eine Entscheidungsmatrix implementiert
sein, um anhand eines von der Vorverarbeitungseinrichtung gewonnenen Signals das Ausgangssignal
der Klassifikationseinrichtung zu ermitteln. Hierdurch kann ohne Rechenaufwand eine
Entscheidung anhand der ermittelten akustischen Situation getroffen werden.
[0017] Ferner kann die Signalverarbeitungseinrichtung eine Richtmikrofonsteuereinheit, eine
Störgeräuschbefreiungseinheit und eine Rückkopplungseinheit aufweisen, wobei bei Dominanz
des Signals der Empfangseinrichtung gegenüber dem Signal der Mikrofoneinrichtung von
den drei Einheiten lediglich die Störgeräuschbefreiungseinheit und die Rückkopplungseinheit
entsprechend der ermittelten akustischen Situation adaptiert werden. Dominiert also
beispielsweise das elektromagnetische empfangene Audiosignal, so ist es von Vorteil,
wenn die Mikrofoneinrichtung fest auf Omnidirektionalbetrieb geschaltet wird, damit
der Nutzer aus allen Richtungen ansprechbar bleibt.
[0018] Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann die Klassifikationseinrichtung bei
Dominanz des Signals der Empfangseinrichtung das Signal der Mikrofoneinrichtung in
vorbestimmten Zeitabständen zum Ermitteln der akustischen Situation heranziehen. Dadurch
wird die Situationserkennung weiter verfeinert, denn es wird nicht nur das jeweils
dominante Signal zur Situationserkennung herangezogen.
[0019] Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass, wenn keines der beiden aufgenommenen Signale
dominiert, das Signal der Mikrofoneinrichtung von der Klassifikationseinrichtung für
die Ermittlung der akustischen Situation herangezogen wird. Damit wird dem Grundsatz
Rechnung getragen, dass für die Situationserkennung die natürliche akustische Umgebung
vorrangig ist.
[0020] Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert,
in denen zeigen:
- FIG 1
- den prinzipiellen Aufbau eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik und
- FIG 2
- ein Blockschaltdiagramm einer erfindungsgemäßen Hörvorrichtung.
[0021] Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen
der folgenden Erfindung dar.
[0022] Gemäß dem Beispiel von FIG 2, das die Signalverarbeitung eines erfindungsgemäßen
Hörgeräts symbolisiert, ist eine Mikrofoneinrichtung mit hier zwei Mikrofonen 10 und
11 vorgesehen. Die Signale beider Mikrofone 10, 11 werden miteinander verknüpft, so
dass sich ein Signal m der Mikrofoneinrichtung ergibt. Darüber hinaus verfügt das
Hörgerät beispielsweise über eine Telefonspule 12 und einen Audioeingang 13. Selbstverständlich
können auch weitere elektrische beziehungsweise elektromagnetische Eingänge vorgesehen
sein. Diese Empfangskomponenten 12, 13 werden hier unter dem Begriff "Empfangseinrichtung"
subsumiert. Von dieser Empfangseinrichtung, d.h. also von den elektrischen beziehungsweise
elektromagnetischen Empfängern, wird mindestens ein Signal e bereitgestellt.
[0023] Das Signal m der Mikrofoneinrichtung sowie das Signal e der Empfangseinrichtung wird
einer Vorverarbeitungseinrichtung 13 zugeführt. Diese besitzt beispielsweise einen
Pegelmesser, um festzustellen, welches der beiden Signale m oder e den höheren Pegel
besitzt. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorverarbeitungseinrichtung 14 auch eine
Korrelationsanalyse durchführen, mit der eine Korrelationsgröße zwischen den beiden
Signalen m und e ermittelt werden kann. Die Vorverarbeitungseinrichtung 14 reicht
die Signale m und e an eine Klassifikationseinrichtung 15 weiter und liefert ihr entsprechend
ihrer Pegel beziehungsweise Korrelationsgröße ein zusätzliches Steuersignal s. In
der Klassifikationseinrichtung erfolgt dann anhand des Steuersignals s praktisch die
Situationserkennung dadurch, dass gemäß einer vorgegebenen Logik eines der beiden
Signale m oder e einer nachgeschalteten Signalverarbeitungseinheit 16 zugeführt wird.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 16 wir anhand des Klassifikationsergebnisses beziehungsweise
der Situationserkennung zusätzlich gesteuert beziehungsweise adaptiert, weshalb die
Klassifikationseinrichtung 15 der Signalverarbeitungseinrichtung 16 ein zusätzliches
Steuersignal c zur Verfügung stellen kann. Letztlich wird das Ausgangssignal a der
Klassifikationseinrichtung 15 durch die Signalverarbeitungseinrichtung 16 verstärkt
an einen Hörer 17 geliefert.
[0024] Um also eine verbesserte Situationserkennung zu erreichen, werden der Situationserkennungseinheit
(z.B. der Klassifikationseinrichtung 15) akustische und elektrische Eingangssignale
m und e separat zur Verfügung gestellt. Zusätzlich findet im Vorfeld eine unabhängige
Prüfung der Eingangssignale m und e statt, z.B. wie erwähnt nach Kriterien wie Pegel
oder Korrelation. Für eine Korrelationsanalyse kann vorteilhafter Weise die Verzögerung
eines Audiosignals, z.B. verursacht durch Verarbeitungselemente einer Drahtlosübertragungsstrecke,
vorkonfiguriert werden.
[0025] Durch dieses separate Analysieren der verschiedenen Eingangssignale können akustische
Situationen sicherer erkannt werden. Z.B. kann die akustische Situation "Fernsehen"
daran erkannt werden, dass neben der akustischen Übertragung eine zusätzliche ähnlich
starke Drahtlosübertragung stattfindet und beide Signale miteinander korreliert sind.
Ebenso kann beispielsweise die akustische Situation "Musikübertragung in leiser Umgebung"
(z.B. Joggen im Wald mit Musikunterhaltung per Funk) sicher dadurch erkannt werden,
dass das elektromagnetische Eingangssignal einen deutlich höheren Pegel aufweist als
das Mikrofonsignal und beide Signale nicht korreliert sind.
[0026] Die Situationserkennung kann über eine Entscheidungsmatrix dahingehend konfiguriert
werden, welches Signal für die Situationserkennung heranzuziehen ist. Eine derartige
Entscheidungsmatrix könnte folgendermaßen aussehen:
|
Audio |
Mikrofon |
Richtmikrofon |
|
X |
Störgeräusch |
X |
X |
Soundsmoothing |
X |
X |
Rückkopplung |
X |
X |
[0027] Diese Entscheidungsmatrix bedeutet, dass für den Fall, dass das Audiosignal überwiegt,
das Richtmikrofon nicht eingeschaltet wird, aber eine Adaption hinsichtlich Störgeräusch,
Soundsmoothing und Rückkopplung erfolgt. Überwiegt hingegen das Mikrofonsignal, so
wird zusätzlich auch das Richtmikrofon eingeschaltet.
[0028] Die Entscheidungsmatrix kann in Form von Software beispielsweise durch einen Akustiker
konfigurierbar sein. Alternativ kann die Entscheidungsmatrix auch fest vorgegeben
werden.
[0029] Für den Fall, dass das Mikrofonsignal dominiert und der Hörgeräteträger das Audiosignal
nur begleitend nutzt, erfolgt also die Situationserkennung vorzugsweise ausschließlich
anhand des Mikrofonsignals. Dominiert hingegen das Audiosignal, arbeitet die Situationserkennungseinheit
ausschließlich auf der Basis des Audiosignals. Entsprechend dem obigen Beispiel wird
dann zwar die Geräuschbefreiung und die Rückkopplungseinheit adaptiert, das Mikrofon
wird aber auf den Omnidirektionalbetrieb gesetzt, um Ansprechbarkeit des Nutzers aus
allen Richtungen zu gewährleisten. Alternativ zu der festen Einstellung in den Omnidirektionalbetrieb
kann das Mikrofon bei Dominanz des Audiosignals anhand des unabhängig bereitstehenden
Mikrofonsignals eingestellt werden. Dazu wird beispielsweise das Mikrofonsignal in
längeren Zeitabständen kurzzeitig der Situationserkennung zugeführt und die Umgebung
klassifiziert. Nach einer Entscheidung arbeitet die Klassifikationseinheit weiter
mit dem dominierenden Audiosignal.
[0030] Sind die Pegel beider Signale m und e der Mikrofoneinrichtung 10, 11 und der Empfangseinrichtung
12,13 annähernd gleich, und es liegt zusätzlich eine hohe Korrelation beider Signale
vor, ist es vorteilhaft, wenn die Situationserkennung primär anhand des Mikrofonsignals
durchgeführt wird.
[0031] Das geschilderte Ausführungsbeispiel lässt somit für den Hörgeräteträger den Vorteil
erkennen, dass die Situationserkennung mit einem "reinen" Signal frei von Überlagerungseffekten
durchgeführt wird. Außerdem kann die Korrelation mehrere Signale zu der Situationserkennung
beitragen. Die Situationserkennung wird damit deutlich zuverlässiger.
[0032] Zusätzlich ergibt sich für den Hörgeräteträger der Vorteil, dass die Adaption des
Richtmikrofons bei dominanten Audiosignalen nicht auf dem Audiosignal basiert, sondern
auf Basis des Mikrofons, das die tatsächliche akustische Situation charakterisiert.
1. Hörvorrichtung mit
- einer Mikrofoneinrichtung (10, 11) zum Aufnehmen eines Schallsignals,
- einer Empfangseinrichtung (12, 13) zum Aufnehmen eines elektrischen oder elektromagnetischen
Signals,
- einer Klassifikationseinrichtung (15) zum Ermitteln einer akustischen Situation
aus den Signalen (m, e) der Mikrofoneinrichtung und der Empfangseinrichtung sowie
- einer Signalverarbeitungseinrichtung (16) zum Verarbeiten der Signale der Mikrofoneinrichtung
(10, 11) und der Empfangseinrichtung (12, 13) in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal
(a) der Klassifikationseinrichtung (15),
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Signale (m, e) der Mikrofoneinrichtung (10, 11) und der Empfangseinrichtung
(12, 13) der Klassifikationseinrichtung (15) für die Situationserkennung einzeln zur
Verfügung gestellt sind.
2. Hörvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Klassifikationseinrichtung (15) eine Vorverarbeitungseinrichtung
(14) vorgeschaltet ist, mit der anhand der Pegel ermittelbar ist, welches der aufgenommenen
Signale dominant ist, und mit der ein entsprechendes Steuersignal (s) der Klassifikationseinrichtung
(15) bereitstellbar ist.
3. Hörvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Klassifikationseinrichtung (15) eine
Vorverarbeitungseinrichtung (14) vorgeschaltet ist, mit der eine Korrelation der aufgenommenen
Signale ermittelbar ist, und mit der ein entsprechendes Steuersignal (s) der Klassifikationseinrichtung
(15) bereitstellbar ist.
4. Hörvorrichtung nach Anspruch 3, wobei in der Vorverarbeitungseinrichtung (14) für
die Korrelationsanalyse eine Verzögerung des Signals von der Mikrofoneinrichtung (10,
11) gemäß einer bekannten Verzögerung des Signals von der Empfangseinrichtung (12,
13) vorkonfiguriert ist.
5. Hörvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in der Klassifikationseinrichtung
(15) eine Entscheidungsmatrix implementiert ist, um anhand eines von der Vorverarbeitungseinrichtung
(14) gewonnenen Signals (s) das Ausgangssignal (a) der Klassifikationseinrichtung
(15) zu ermitteln.
6. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung
(16) eine Richtmikrofonsteuereinheit, eine Störgeräuschbefreiungseinheit und eine
Rückkopplungseinheit aufweist, und wobei bei Dominanz des Signals (e) der Empfangseinrichtung
(12, 13) gegenüber dem Signal (m) der Mikrofoneinrichtung (10, 11) von den drei Einheiten
lediglich die Störgeräuschbefreiungseinheit und die Rückkopplungseinheit entsprechend
der ermittelten akustischen Situation adaptiert werden.
7. Hörvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Klassifikationseinrichtung
(15) bei Dominanz des Signals (e) der Empfangseinrichtung (12, 13) das Signal (m)
der Mikrofoneinrichtung (10, 11) in vorbestimmten Zeitabständen zum Ermitteln der
akustischen Situation heranzieht.
8. Hörvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei, wenn keines der beiden aufgenommenen
Signale (m, e) dominiert, das Signal (m) der Mikrofoneinrichtung (10, 11) von der
Klassifikationseinrichtung (15) für die Ermittlung der akustischen Situation herangezogen
wird.
9. Verfahren zum Betreiben einer Hörvorrichtung durch
- Aufnehmen eines Schallsignals,
- Aufnehmen eines elektrischen oder elektromagnetischen Signals,
- Ermitteln einer akustischen Situation aus den aufgenommenen Signalen und
- Verarbeiten der aufgenommenen Signale in Abhängigkeit von der ermittelten akustischen
Situation,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zum Ermitteln der akustischen Situation die aufgenommenen Signale separat zur Verfügung
gestellt werden.