[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätes, wobei im Hörgerät
aus einem Schallsignal der Umgebung ein erstes richtungsabhängiges Signal und ein
zweites richtungsabhängiges Signal erzeugt werden, wobei anhand des ersten richtungsabhängigen
Signals und des zweiten richtungsabhängigen Signals ein Adaptionskoeffizient für eine
Überlagerung des ersten richtungsabhängigen Signals mit dem zweiten richtungsabhängigen
Signal zur Störgeräusch-Unterdrückung bestimmt wird, und wobei ein Ausgangssignal
durch eine Überlagerung des ersten richtungsabhängigen Signals mit dem zweiten richtungsabhängigen
Signal gebildet wird.
[0002] In Hörgeräten ist eines der am häufigsten auftretenden Probleme, für bestimmte Hörsituationen
das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) zu verbessern. Dies wird oftmals mittels richtungsabhängiger
Signalverarbeitungs-Algorithmen erreicht. Hierbei wird häufig davon ausgegangen, dass
im Schallsignal der Umgebung, welches in das Hörgerät eingeht, eine stark lokalisierte
Nutzsignalkomponente präsent ist, beispielsweise in Form von Gesprächsbeiträgen eines
Gesprächspartners. Diese Nutzsignalkomponente wird nun mittels richtungsabhängiger
Signale im Hörgerät gegenüber einem als Rauschsignal angenommen Hintergrund abgegrenzt,
wobei jedoch auch das Rauschsignal eine erhebliche Richtungsabhängigkeit aufweisen
kann. Generell verwenden die genannten Algorithmen dabei oftmals eine Selbstoptimierung,
wobei die Richtcharakteristik eines richtungsabhängigen Signals so adaptiert wird,
dass der Einfluss von Störsignalen aus derjenigen Richtung minimiert wird, in welcher
ihr Beitrag am größten ist. Üblicherweise geschieht dies durch eine Minimierung der
Signalleistung eines entsprechenden Richtsignals.
[0003] In einem differenziellen Richtmikrofon erster Ordnung mit nur einem Adaptionskoeffizienten
wird oftmals ein richtungsabhängiges Ausgangssignal durch eine Linearkombination eines
vorwärts gerichteten Kardioids mit einem rückwärts gerichteten Kardioid erreicht.
Eine Veränderung der Richtcharakteristik kann dabei über den Adaptionskoeffizienten
erreicht werden, welcher den Beitrag des rückwärts gerichteten Kardioids bestimmt.
Hierdurch können die Beiträge von Störgeräuschquellen, welche bezüglich der Vorwärtsrichtung
des Hörgerätes in einem weiten Raumwinkelbereich liegen können, reduziert werden.
Dies gilt jedoch nicht für eine Störgeräuschquelle, welche in Vorwärtsrichtung und
somit in der "Kerbe" des rückwärtsgerichteten Kardioids positioniert ist.
[0004] Für eine stationäre Störgeräuschquelle, welche in der hinteren Hemisphäre positioniert
ist, und eine zeitgleich anwesende nicht-stationäre Nutzsignalquelle in der vorderen
Hemisphäre (außerhalb der "Kerbe" des rückwärts gerichteten Kardioids) muss ein Algorithmus
zur Adaption des Richtsignals an die Hörsituation unterschiedliche Beiträge von beiden
Schallquellen zur Signalleistung berücksichtigen. Weist dabei das nicht-stationäre
Signal der Nutzsignalquelle ein hinreichend hohes SNR auf, so variiert der Adaptionskoeffizient
mit der Signalleistung des Nutzsignals. Hierdurch kann jedoch die Abschwächung des
stationären Störgeräusches beeinträchtigt werden, sodass im Ausgangssignal das eigentlich
stationäre Störgeräusch als ein in Abhängigkeit von der Anwesenheit des nicht-stationären
Nutzsignals fluktuierendes Geräusch mit eingeht (Co-Modulierung). Ist dabei das Nutzsignal
ein Sprachsignal, kann hierdurch neben der Sprachqualität auch die Sprachverständlichkeit
beeinträchtigt werden.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätes
anzugeben, durch welches ein stationäres Störgeräusch unter möglichst geringer Beeinflussung
durch ein nicht-stationäres Nutzsignal unterdrückt werden kann.
[0006] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb
eines Hörgerätes, wobei im Hörgerät aus einem Schallsignal der Umgebung ein erstes
richtungsabhängiges Signal und ein zweites richtungsabhängiges Signal erzeugt werden,
wobei anhand des ersten richtungsabhängigen Signals und des zweiten richtungsabhängigen
Signals ein erster Adaptionskoeffizient für eine erste Überlagerung des ersten richtungsabhängigen
Signals mit dem zweiten richtungsabhängigen Signal zur Störgeräusch-Unterdrückung
mit einer ersten Reaktionszeit bestimmt wird, und wobei anhand des ersten richtungsabhängigen
Signals und des zweiten richtungsabhängigen Signals ein zweiter Adaptionskoeffizient
für eine zweite Überlagerung des ersten richtungsabhängigen Signals mit dem zweiten
richtungsabhängigen Signal zur Störgeräusch-Unterdrückung mit einer zweiten Reaktionszeit
bestimmt wird. Hierbei ist vorgesehen, dass anhand des ersten Adaptionskoeffizienten
und des zweiten Adaptionskoeffizienten ein Ausgangs-Adaptionskoeffizient zur Bildung
eines Ausgangssignals durch eine Überlagerung des ersten richtungsabhängigen Signals
und des zweiten richtungsabhängigen Signals bestimmt wird. Vorteilhafte und teils
für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche
und der nachfolgenden Beschreibung.
[0007] Unter einem ersten richtungsabhängigen Signal bzw. einem zweiten richtungsabhängigen
Signal ist hierbei insbesondere ein elektrisches Signal zu verstehen, welches für
ein gegebenes Testschallsignal mit gleich bleibendem Schalldruck und somit fester
Lautstärke eine von der Richtung der Schallquelle des Testschallsignals abhängige
Empfindlichkeit aufweist. Dies bedeutet insbesondere, dass eine Raumrichtung existiert,
in welcher das Testschallsignal zu einem maximalen Signalpegel im ersten bzw. zweiten
richtungsabhängigen Signal führt, sowie, dass wenigstens eine weitere Raumrichtung
existiert, für welche das Testschallsignal zu einem minimalen Signalpegel im entsprechenden
richtungsabhängigen Signal führt. Die Raumrichtungen maximaler und minimaler Empfindlichkeit
des ersten richtungsabhängigen Signals unterscheiden sich hierbei von den Raumrichtungen
jeweils maximaler und minimaler Empfindlichkeit des zweiten richtungsabhängigen Signals.
Bevorzugt sind dabei das erste richtungsabhängige Signal und das zweite richtungsabhängige
Signal derart ausgestaltet, dass ihre Richtungen maximaler und minimaler Empfindlichkeit
zueinander spiegelbildlich angeordnet sind, und somit die Richtung maximaler Empfindlichkeit
für das erste richtungsabhängige Signal mit der Richtung minimaler Empfindlichkeit
des zweiten richtungsabhängigen Signals zusammenfällt und umgekehrt. Besonders bevorzugt
wird in der Richtung minimaler Empfindlichkeit des ersten und/oder des zweiten richtungsabhängigen
Signals ein Schallsignal vollständig unterdrückt, sodass entsprechend im ersten und/oder
zweiten richtungsabhängigen Signal ein Schallsignal aus der Richtung der jeweils minimalen
Empfindlichkeit keinen Pegelbeitrag liefert.
[0008] Die erste Überlagerung und/oder die zweite Überlagerung sind hierbei bevorzugt von
der Form F + α · B, wobei F und B das erste bzw. zweite richtungsabhängige Signal
bezeichnen und α den ersten bzw. zweiten Adaptionskoeffizienten. Der erste bzw. zweite
Adaptionskoeffizient gibt somit den Grad des Anteils des zweiten richtungsabhängigen
Signals in der ersten bzw. zweiten Überlagerung an. Die Bestimmung des ersten Adaptionskoeffizienten
und des zweiten Adaptionskoeffizienten kann hierbei in vorgegebenen Zeitabständen
wiederholt werden, wodurch der erste bzw. zweite Adaptionskoeffizient jeweils aktualisiert
werden. Die Zeitabstände für diese Aktualisierungen sind dabei gegeben durch erste
bzw. zweite Reaktionszeit. Dies hat insbesondere zur Folge, dass eine zu einem bestimmten
Zeitpunkt eintretende Veränderung im Schallsignal sich jeweils erst bei der nächsten
Aktualisierung mit der entsprechenden Reaktionszeit auf den jeweiligen Adaptionskoeffizienten
auswirken kann.
[0009] Der erste Adaptionskoeffizient wird hierbei so bestimmt, dass durch die entsprechende
erste Überlagerung des ersten richtungsabhängigen Signals mit dem zweiten richtungsabhängigen
Signal ein Störgeräusch, insbesondere ein nicht-stationäres Störgeräusch, besonders
effizient unterdrückt wird. Hierfür wird nun angenommen, dass eine Schallquelle eines
Nutzsignals in der Richtung maximaler Empfindlichkeit des ersten richtungsabhängigen
Signals liegt. Störgeräusche, insbesondere nicht-stationäre, welche nun aus einer
anderen Raumrichtung zum Hörgerät gelangen, können dann infolge der zum ersten richtungsabhängigen
Signal unterschiedlichen Richtcharakteristik des zweiten richtungsabhängigen Signals
durch die erste Überlagerung unterdrückt werden. Für den Fall, dass die Richtung maximaler
Empfindlichkeit des ersten richtungsabhängigen Signals mit der Richtung minimaler
Empfindlichkeit des zweiten richtungsabhängigen Signals zusammenfällt, kann dabei
als Kriterium für eine möglichst effiziente Unterdrückung von Störgeräuschen, welche
nicht aus der Richtung der maximalen Empfindlichkeit des ersten richtungsabhängigen
Signals kommen, insbesondere die minimale Gesamtleistung des aus der ersten Überlagerung
resultierenden Signals herangezogen werden. Vergleichbares gilt für die zweite Überlagerung.
Vorteilhafterweise liegt dabei die Richtung maximaler Empfindlichkeit des ersten richtungsabhängigen
Signals beim bestimmungsgemäßen Tragen des Hörgerätes in der Frontalrichtung des Benutzers
des Hörgerätes.
[0010] Die erste Reaktionszeit kann nun derart gewählt werden, dass die erste Überlagerung
mit dem ersten Adaptionskoeffizienten auf nicht-stationäre Störgeräusche hinreichend
schnell reagiert, und somit der erste Adaptionskoeffizient für eine Unterdrückung
dieser Störgeräusche besonders geeignet ist. Über eine geeignete Wahl der zweiten
Reaktionszeit kann nun erreicht werden, dass die zweite Überlagerung mit dem zweiten
Adaptionskoeffizienten besonders stationäre Störgeräusche unterdrückt, während die
zweite Überlagerung auf erheblich nicht-stationäre Störgeräusche langsamer reagiert.
Die zweite Reaktionszeit kann hierfür statisch um einen vorgegebenen Faktor größer
als die erste Reaktionszeit gewählt werden, oder auch dynamisch in Abhängigkeit des
ersten und des zweiten richtungsabhängigen Signals ermittelt werden. Hierbei ist insbesondere
der Fall umfasst, dass, wenn anhand des ersten und des zweiten richtungsabhängigen
Signals das Vorhandensein eines erheblich nicht-stationären Störgeräusch-Anteils erkannt
wird, eine Aktualisierung des zweiten Adaptionskoeffizienten bis zum Ende dieses nicht-stationären
Störgeräusch-Anteils ausgesetzt wird. Somit wird die zweite Reaktionszeit von der
Dauer des nicht-stationären Störgeräusch-Anteils abhängig gemacht.
[0011] Insbesondere werden hierbei die erste Überlagerung und die zweite Überlagerung dazu
gebildet, den ersten Adaptionskoeffizienten und den zweiten Adaptionskoeffizienten
mit den entsprechenden Reaktionszeiten zu bestimmen, ohne dass dabei jedoch jeweils
ein auszugebendes Signal erzeugt wird, welches in irgendeiner Weise im Hörgerät weiter
verarbeitet würde. Ein solches weiter zu verwendendes Signal für die Signalverarbeitung
im Hörgerät stellt jedoch das Ausgangssignal dar, welches durch eine Überlagerung
des ersten richtungsabhängigen Signals und des zweiten richtungsabhängigen Signals
anhand des Ausgangs-Adaptionskoeffizienten gebildet wird. Der Ausgangs-Adaptionskoeffizient
wird hierbei anhand des ersten Adaptionskoeffizienten und des zweiten Adaptionskoeffizienten
derart gebildet, dass das aus der Überlagerung gemäß dem Ausgangs-Adaptionskoeffizienten
resultierende Ausgangssignal einerseits infolge der wenigstens mittelbaren Abhängigkeit
vom ersten Adaptionskoeffizienten eine hinreichende Unterdrückung nicht-stationärer
Störgeräusch-Anteile aufweist, wobei durch die entsprechende, wenigstens mittelbare
Abhängigkeit vom zweiten Adaptionskoeffizienten die Co-Modulierung stationärer Störgeräusch-Anteile
verringert wird.
[0012] Wird dabei der erste Adaptionskoeffizient derart ermittelt, dass die erste Überlagerung
nicht-stationärer Störgeräusch-Anteile optimal unterdrückt, so wird durch die Abweichung
des Ausgangs-Adaptionskoeffizienten vom ersten Adaptionskoeffizienten eine hinsichtlich
der nicht-stationären Störgeräusch-Anteile nicht optimale Unterdrückung in Kauf genommen.
Durch die infolge des Anteils des zweiten Adaptionskoeffizienten am Ausgangs-Adaptionskoeffizient
reduzierte Co-Modulierung stationärer Störgeräusch-Anteile, also insbesondere durch
eine verringerte Anhebung eines Rauschhintergrundes während der mittels des ersten
Adaptionskoeffizienten aktivierten Unterdrückung der nicht-stationären Störgeräusch-Anteile,
wird dabei eine Verbesserung des SNR erreicht, wodurch insgesamt das Hörempfinden
und insbesondere die Sprachverständlichkeit verbessert wird.
[0013] Vorteilhafterweise ist die zweite Reaktionszeit größer als die erste Reaktionszeit.
Insbesondere ist die zweite Reaktionszeit wenigstens um einen Faktor 2 größer als
die erste Reaktionszeit. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei einem nicht-stationären
Störgeräusch im Schallsignal zunächst der erste Adaptionskoeffizient angepasst wird.
Im Fall, dass dabei die zweite Reaktionszeit dynamisch ermittelt wird, bleibt hier
durch die Differenz, welche sich zwischen der zweiten Reaktionszeit und der ersten
Reaktionszeit ergibt, noch ausreichend Zeit für die erforderlichen Signalverarbeitungsprozesse
einer derartigen dynamischen Anpassung. Im Fall, dass die zweite Reaktionszeit nicht
dynamisch ermittelt wird, sondern statisch fest vorgegeben ist, kann die zweite Reaktionszeit
insbesondere um einen Faktor von 4 bis 64 größer sein als die erste Reaktionszeit.
[0014] Günstigerweise wird die zweite Reaktionszeit zur Bestimmung des zweiten Adaptionskoeffizienten
in Abhängigkeit des ersten richtungsabhängigen Signals und des zweiten richtungsabhängigen
Signals bestimmt. Insbesondere bedeutet dies, dass anhand des ersten richtungsabhängigen
Signals und des zweiten richtungsabhängigen Signals ein Vorhandensein einer nicht-stationären
Störsignal-Komponenten im Schallsignal der Umgebung ermittelt wird, und die zweite
Reaktionszeit in Abhängigkeit vom Vorhandensein einer solchen Störgeräusch-Komponente
eingestellt wird. Insbesondere kann dabei bei einem festgestellten Vorhandensein einer
nicht-stationären Störgeräusch-Komponente die zweite Reaktionszeit dynamisch auf ein
ermitteltes Ende dieser Störgeräusch-Komponente eingestellt werden. Dies bedeutet
insbesondere, dass zunächst bei einem ermittelten Vorhandensein der besagten Störgeräusch-Komponente
eine Aktualisierung des zweiten Adaptionskoeffizienten so lange ausgesetzt wird, bis
ein Ende der Störgeräusch-Komponente anhand des ersten richtungsabhängigen Signals
und des zweiten richtungsabhängigen Signals ermittelt wird. Erst dann wird eine Aktualisierung
des zweiten Adaptionskoeffizienten wieder aufgenommen. Hierdurch kann sichergestellt
werden, dass der zweite Adaptionskoeffizient nicht durch nicht-stationäre Störgeräusch-Anteile
beeinflusst wird, und die entsprechende zweite Überlagerung im Wesentlichen nur für
eine Störgeräusch-Unterdrückung von stationären Störgeräuschen wirksam ist. Während
die Aktualisierung des zweiten Adaptionskoeffizienten ausgesetzt wird, kann insbesondere
der zuletzt aktuelle Wert für den zweiten Adaptionskoeffizienten bis zu einer erneuten
Aktualisierung weiter verwendet werden.
[0015] Als vorteilhaft erweist es sich hierbei, wenn die zweite Reaktionszeit zur Bestimmung
des zweiten Adaptionskoeffizienten anhand einer Differenz zwischen der Signalleistung
und einer Grundrauschleistung für das erste richtungsabhängige Signal und/oder anhand
einer Differenz zwischen der Signalleistung und einer Grundrauschleistung für das
zweite richtungsabhängige Signal bestimmt wird. Als Grundrauschleistung des ersten
bzw. zweiten richtungsabhängigen Signals ist dabei insbesondere die Signalleistung
eines Grundrauschens zu verstehen, welches in einem gesonderten Abschätzungsprozess
ermittelt wurde. Insbesondere wird hierfür das Grundrauschen als im Wesentlichen stationär
angenommen, sodass im Rahmen der relevanten Zeitskalen nicht-stationäre Störgeräusch-Anteile
keinen nennenswerten Beitrag zum jeweiligen Grundrauschen liefern. In diesem Fall
liefert ein nicht-stationäres Störgeräusch zwar einen erheblichen Beitrag zur Signalleistung,
nicht jedoch zur Grundrauschleistung in einem der beiden richtungsabhängigen Signale.
Durch einen Vergleich der Differenz zwischen Signalleistung und Grundrauschleistung
für das erste richtungsabhängige Signal mit der Differenz zwischen Signalleistung
und Grundrauschleistung für das zweite richtungsabhängige Signal kann zudem festgestellt
werden, ob es sich bei dem nicht-stationären Beitrag um das angenommene Nutzsignal,
also beispielsweise ein Sprachsignal eines Gesprächspartners in einer Frontalrichtung
zum Benutzer, oder um ein seitliches nicht-stationäres Störgeräusch handelt.
[0016] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Zielwert für eine Signalleistung
des Ausgangssignals vorgegeben, wobei der Ausgangs-Adaptionskoeffizient derart bestimmt
wird, dass die tatsächliche Signalleistung des Ausgangssignals eine minimale Abweichung
vom Zielwert aufweist. Insbesondere kann die Bestimmung des Ausgangs-Adaptionskoeffizienten
dabei iterativ erfolgen. Für den Fall, dass der erste Adaptionskoeffizient anhand
einer minimalen Signalleistung des aus der ersten Überlagerung resultierenden Signals
ermittelt wird, kann die erste Überlagerung hinsichtlich der zu einem bestimmten Zeitpunkt
vorliegenden Störgeräusche - stationärer oder nicht-stationärer Natur - als optimal
aufgefasst werden. Eine Überlagerung des ersten richtungsabhängigen Signals mit dem
zweiten richtungsabhängigen Signal anhand eines vom ersten Adaptionskoeffizienten
abweichenden Adaptionskoeffizienten ist in diesem Sinne nicht mehr optimal. Um in
diesem Fall ein deterministisch implementierbares Kriterium für eine Bestimmung des
Ausgangs-Adaptionskoeffizienten anhand des ersten und des zweiten Adaptionskoeffizienten
vorliegen zu haben, wird nun vorgeschlagen, für die Signalleistung des aus der entsprechenden
Überlagerung resultierenden Ausgangssignals einen Zielwert als ein solches Kriterium
vorzugeben. Insbesondere kann der Zielwert dabei in einem festen Verhältnis der Signalleistungen
aus der ersten und der zweiten Überlagerung oder einem vorgegebenen Pegelabstand zum
o. g. Minimalwert der Signalleistung stehen. Der vorgegebene Pegelabstand kann dabei
beispielsweise 2 bis 3 dB betragen. Auf diese Weise kann, wenn der erste und der zweite
Adaptionskoeffizient bereits ermittelt worden sind, der Ausgangs-Adaptionskoeffizient
anhand jener so eingestellt werden, dass dann die Signalleistung des Ausgangssignals
dem Zielwert entspricht oder von diesem eine minimale Abweichung aufweist, falls im
Rahmen der vorgegebenen Werte der Zielwert nicht erreichbar ist.
[0017] Günstigerweise wird ein momentaner Wert des Ausgangs-Adaptionskoeffizienten durch
eine Linearkombination des ersten Adaptionskoeffizienten und des zweiten Adaptionskoeffizienten
gebildet. Insbesondere ist hierbei eine konvexe Linearkombination zu verstehen, sodass
sich also die beiden zu verwendenden Linearfaktoren zu 1 addieren und beide ein positives
Vorzeichen aufweisen. Eine einfache Linearkombination ist rechnerisch besonders einfach
zu implementieren, was den Zeitaufwand bei der Signalverarbeitung zur Erzeugung des
Ausgangssignals verringert, und im Rahmen der Anforderung an die Verbesserung des
SNR ausreichend gute Resultate liefert.
[0018] Bevorzugt wird im Hörgerät aus dem Schallsignal durch ein erstes Mikrofon ein erstes
Mikrofonsignal erzeugt und durch ein zweites Mikrofon ein zweites Mikrofonsignal erzeugt,
wobei das erste richtungsabhängige Signal und/oder das zweite richtungsabhängige Signal
anhand des ersten Mikrofonsignals und des zweiten Mikrofonsignals erzeugt werden.
Unter einem ersten Mikrofon bzw. einem zweiten Mikrofon ist hier generell ein elektroakustischer
Wandler zu verstehen, welcher dazu eingerichtet ist, aus einem Schallsignal ein elektrisches
Signal zu erzeugen. Insbesondere werden hierbei das erste richtungsabhängige Signal
und/oder das zweite richtungsabhängige Signal jeweils aus dem ersten Mikrofonsignal
und dem zweiten Mikrofonsignal gebildet. In vielen Hörgerätesystemen, auch bei binauralen
Hörgerätesystemen, liegen lokal oftmals nur zwei Mikrofone vor, sodass entsprechende
richtungsabhängige Signale im Hörgerät lokal aus zwei Mikrofonsignalen gebildet werden.
Bei einem binauralen Hörgerätesystem kann anschließend noch eine Weiterverarbeitung
der lokalen richtungsabhängigen Signale für eine Verbesserung der Richtwirkung erfolgen.
Für den Fall, das lokal nur zwei Mikrofonsignale in einem Hörgerät vorliegen, liefert
das vorgeschlagene Verfahren eine besonders wirksame Unterdrückung von nicht-stationären
Störgeräuschen bei gleichzeitiger Reduzierung eines stationären Hintergrundrauschens.
[0019] Günstigerweise werden hierbei das erste richtungsabhängige Signal und/oder das zweite
richtungsabhängige Signal anhand einer zeitverzögerten Überlagerung des ersten Mikrofonsignals
mit dem zweiten Mikrofonsignal erzeugt. Bevorzugt wird hierbei für die Zeitverzögerung
in der Überlagerung die akustische Laufzeitdifferenz zwischen dem ersten Mikrofon
und dem zweiten Mikrofon herangezogen. Dies ist ein besonders einfach zu implementierendes
und dennoch effizientes Verfahren für die Erzeugung eines richtungsabhängigen Signals,
wenn die zugrundeliegenden Mikrofonsignale von richtungsunabhängigen Mikrofonen stammen.
[0020] Besonders bevorzugt weist hierbei das erste richtungsabhängige Signal eine Richtungsabhängigkeit
in Form eines ersten Kardioids auf, welches in einer ersten Richtung ausgerichtet
ist, und/oder das zweite richtungsabhängige Signal eine Richtungsabhängigkeit in Form
eines zweiten Kardioids, welches in einer zweiten Richtung ausgerichtet ist. Ein kardioid-förmiges
Signal zeichnet sich dadurch aus, dass die Richtung minimaler Empfindlichkeit der
Richtung maximaler Empfindlichkeit entgegengesetzt ist. Dies ist beispielsweise für
Signale, deren Richtcharakteristik ein Superkardioid oder ein Hyperkardioid bildet,
nicht der Fall. Zudem wird ein Schallsignal aus der Richtung der minimalen Empfindlichkeit
im Idealfall bei einer kardioid-förmigen Richtcharakteristik vollständig unterdrückt.
Die Symmetrie zwischen der Richtung der maximalen und der minimalen Empfindlichkeit
erlaubt es somit, Berechnungen für die erste und die zweite Überlagerung zur Störgeräusch-Unterdrückung
besonders einfach zu halten, da zudem von der Richtung minimaler Empfindlichkeit zur
Richtung maximaler Empfindlichkeit eine streng monotone Zunahme der Empfindlichkeit
stattfindet. Besonders bevorzugt liegt in diesem Fall die erste Richtung der zweiten
Richtung entgegengesetzt.
[0021] Vor dem Hintergrund, dass in einem Richtsignal mit kardioid-förmiger Richtcharakteristik
Schallsignale aus der Richtung der minimalen Empfindlichkeit im Idealfall vollständig
unterdrückt werden, kann hierdurch die Berechnung des ersten und des zweiten Adaptionskoeffizienten
noch weiter vereinfacht werden, da das erste richtungsabhängige Signal als auf die
Nutzsignalquelle gerichtete Referenz angenommen werden kann, und in diesem Fall -
wenn das zweite, kardioid-förmige richtungsabhängige Signal entgegen des ersten richtungsabhängigen
Signals ausgerichtet ist - eine Störgeräusch-Unterdrückung durch das zweite richtungsabhängige
Signal keinen Einfluss auf den Beitrag des Nutzsignals hat. Somit kann zur Bestimmung
des ersten bzw. zweiten Adaptionskoeffizienten für eine möglichst effiziente Störgeräusch-Unterdrückung
einfach eine minimale Signalleistung im aus der ersten bzw. zweiten Überlagerung resultierenden
Signal gefordert werden, ohne dass dies einen Einfluss auf den Beitrag Nutzsignals
hat.
[0022] Die Erfindung nennt weiter ein Hörgerät mit einem ersten Mikrofon und einem zweiten
Mikrofon zur Erzeugung eines ersten richtungsabhängigen Signals und eines zweiten
richtungsabhängigen Signals sowie mit einer Steuereinheit, welche dazu eingerichtet
ist, das vorbeschriebene Verfahren durchzuführen. Die für das Verfahren und seine
Weiterbildungen angegebenen Vorteile können dabei sinngemäß auf das Hörgerät übertragen
werden.
[0023] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher
erläutert. Hierbei zeigen jeweils schematisch:
- FIG. 1
- in einer Draufsicht die Abschwächung eines gerichteten Störsignals mittels einer Überlagerung
zweier Richtsignale in einem Hörgerät, und
- FIG. 2
- in einem Blockdiagramm den Ablauf eines Verfahrens zur Abschwächung gerichteter Störsignale
in einem Hörgerät.
[0024] Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
[0025] In Fig. 1 ist schematisch in einer Draufsicht ein Benutzer 1 eines Hörgerätes 2 gezeigt.
Der Benutzer 1 befindet sich hierbei in einer Gesprächssituation mit einem Gesprächspartner
4, der bzgl. des Benutzers 1 in dessen Frontalrichtung 6 positioniert ist. In nicht
näher dargestellter Weise werden nun im Hörgerät 2 ein erstes richtungsabhängiges
Signal 8f (gestrichelte Linie) und ein zweites richtungsabhängiges Signal 8r (gepunktete
Linie) gebildet, deren Richtcharakteristik jeweils durch ein Kardioid gegeben ist.
Die Kardioid-förmige Richtcharakteristik des ersten richtungsabhängigen Signals 8f
hat zur Folge, dass für Schallsignale aus der Frontalrichtung 6 eine maximale Empfindlichkeit
vorliegt und somit Schallsignale aus dieser Richtung maximal in das erste richtungsabhängige
Signal 8f eingehen, während Schallsignale aus der zur Frontalrichtung 6 entgegengesetzten
Rückwärtsrichtung 10 idealerweise im ersten richtungsabhängigen Signal 8f vollständig
unterdrückt werden. Das zweite richtungsabhängige Signal 8r weist eine zum ersten
richtungsabhängigen Signal 8f entgegengesetzte Richtungsabhängigkeit auf, sodass in
das zweite richtungsabhängige Signal 8r Schallsignale aus der Rückwärtsrichtung 10
maximal eingehen, während Schallsignale aus der Frontalrichtung 6 idealerweise vollständig
unterdrückt werden.
[0026] Störgeräusche 12a, 12b, 12c, welche nicht aus der Frontalrichtung 6 kommen, können
nun im Hörgerät 2 durch eine Überlagerung des ersten richtungsabhängigen Signals 8f
mit dem zweiten richtungsabhängigen Signal 8r der Form F + α · B abgeschwächt werden,
wobei F und B das erste bzw. zweite richtungsabhängige Signal 8f, 8r sind und α ein
entsprechend zu wählender Adaptionskoeffizient ist. Hierbei wird ausgenutzt, dass
die Nutzsignalquelle, also hier der Gesprächspartner 4, als in Frontalrichtung 6 angenommen
wird, und somit ihre Beiträge im zweiten richtungsabhängigen Signal 8r vollständig
unterdrückt werden, und deshalb nur durch das erste richtungsabhängige Signal 8f in
das aus der Überlagerung resultierende Signal F + α · B Eingang finden. Der Beitrag
des zweiten richtungsabhängigen Signals 8r ist somit im resultierenden Signal so über
den Adaptionskoeffizienten α anzupassen, dass das resultierende Signal einen minimalen
Signalpegel aufweist, da nicht zuletzt infolge des bei einer Variation von α unveränderlichen
Beitrages des Nutzsignals aus der Frontalrichtung 6 (s.o.) sicher gestellt wird, dass
die Abschwächung der Signalkomponenten, welche nicht aus der Frontalrichtung 6 kommen,
maximal ist.
[0027] Für das Störgeräusch 12a kann dies über eine einfache Wahl α = 0 erreicht werden,
sodass in diesem Fall das resultierende Signal gleich dem ersten richtungsabhängigen
Signal 8f ist, und das Störgeräusch 12a in diesem vollständig unterdrückt wird. Für
die Störgeräusche 12b, 12c ist eine nicht-triviale Wahl von α erforderlich, wobei
der Betrag von α für das Störgeräusch 12b kleiner zu wählen ist, als im Fall der Unterdrückung
des Störgeräusches 12c, da für das Störgeräusch 12b bereits eine deutlich stärkere
Abschwächung durch das erste richtungsabhängige Signal 8f erreicht wird, und somit
mittels des zweiten richtungsabhängigen Signals 8r nur eine kleinere Anpassung erforderlich
ist, als dies für das Störgeräusch 12c der Fall ist, welches aus der vorderen Hemisphäre
des Benutzers 2 kommt, und somit in das erste richtungsabhängige Signal 8f wesentlich
stärker eingeht.
[0028] Tritt nun eines der Störgeräusche 12b, 12c in nicht-stationärer Weise auf, also beispielsweise
mit Zeitintervallen erheblicher Signalbeiträge gefolgt von Zeitintervallen ohne jegliche
Signalaktivität, wie es bei gesprochener Sprache oftmals der Fall ist, so führt dies
zu entsprechenden Fluktuationen im Adaptionskoeffizienten α. Um eine wirksame Unterdrückung
der Störgeräusche 12b, 12c sicherzustellen, ist der Adaptionskoeffizient α in hinreichend
kurzen Zeitabständen zu aktualisieren. Im Fall, dass nun eines der beiden Störgeräusche
12b, 12c, also beispielsweise 12c, ein erheblich nicht-stationäres Verhalten aufweist,
jedoch das andere Störgeräusch 12b im Wesentlichen stationär ist, oder alternativ
oder auch zusätzlich dazu, ein stationäres Grundrauschen vorliegt, führt die Schwankung
im Adaptionskoeffizienten α, welche durch die Schwankungen im Pegel des Störgeräuschs
12c begründet ist, dazu, dass in Abhängigkeit von der Aktivität des Störgeräusches
12c das stationäre Störgeräusch 12b und/oder das stationäre Grundrauschen mehr oder
weniger Eingang in das aus der Überlagerung resultierende Signal finden. Im Fall,
dass nur ein stationäres Hintergrundrauschen zusätzlich zum nicht-stationären Störgeräusch
12c vorliegt, kann dies sogar dazu führen, dass eine nicht-triviale Überlagerung nur
dann erfolgt, wenn das Störgeräusch 12c gerade aktiv ist, wodurch im resultierenden
Signal durch die stationären Störgeräusch-Anteile im zweiten richtungsabhängigen Signal
8b das Rauschen zunimmt, und sich hierdurch das SNR verschlechtert.
[0029] Dieses Problem soll nun durch ein Verfahren 20 unterbunden werden, welches im Blockdiagramm
in Fig. 2 dargestellt ist. Im Hörgerät 2 wird aus dem Schallsignal 22 der Umgebung
mittels eines ersten Mikrofons 24a ein erstes Mikrofonsignal 26a erzeugt, und mittels
eines zweiten Mikrofons 24b ein zweites Mikrofonsignal 26b erzeugt. Das zweite Mikrofonsignal
26b wird hierbei einerseits um das Zeitintervall T verzögert, sodass hierdurch ein
zeitverzögertes zweites Mikrofonsignal 28b gebildet wird, welches vom ersten Mikrofonsignal
26a subtrahiert wird, sodass hierdurch das erste richtungsabhängige Signal 8f gebildet
wird. Auf gleiche Weise wird das erste Mikrofonsignal 26a zusätzlich um das Zeitintervall
T verzögert, und hierdurch das erste zeitverzögerte Mikrofonsignal 28a gebildet, welches
vom zweiten Mikrofonsignal 26b subtrahiert wird und hierdurch das zweite richtungsabhängige
Signal 8r gebildet wird. Das erste richtungsabhängige Signal 8f und das zweite richtungsabhängige
Signal 8r weisen hierbei jeweils die kardioid-förmigen Richtcharakteristiken gemäß
Fig. 1 auf.
[0030] In einem ersten Adaptionsblock 30 wird mit einer ersten Reaktionszeit t1 anhand des
ersten richtungsabhängigen Signals 8f und des zweiten richtungsabhängigen Signals
8r ein erster Adaptionskoeffizient a1 für eine entsprechende Überlagerung des ersten
richtungsabhängigen Signals 8f mit dem zweiten richtungsabhängigen Signal 8r bestimmt.
Die erste Reaktionszeit t1 ist hierbei bevorzugt so zu wählen, dass der erste Adaptionsblock
den ersten Adaptionskoeffizienten a1 derart bestimmt, dass durch eine entsprechende
Überlagerung F + α1 · B ein nicht-stationäres Störgeräusch im Schallsignal 22 besonderes
effizient unterdrückt wird. Dies erfolgt insbesondere, indem hinsichtlich der Reaktionszeit
t1 ein aus einer solchen Überlagerung resultierendes Signal eine minimale Signalleistung
aufweist.
[0031] In einem zweiten Adaptionsblock 32 wird nun mit einer zweiten Reaktionszeit t2 anhand
des ersten richtungsabhängigen Signals 8f und des zweiten richtungsabhängigen Signals
8r ein zweiter Adaptionskoeffizient a2 für eine entsprechende Überlagerung des ersten
richtungsabhängigen Signals 8f mit dem zweiten richtungsabhängigen Signal 8r bestimmt.
Die zweite Reaktionszeit t2 ist dabei im vorliegenden Fall um mindestens einen Faktor
2 größer als die erste Reaktionszeit t1. Dies hat zur Folge, dass der zweite Adaptionsblock
32 auf Veränderungen im Schallsignal 22 langsamer reagiert als der erste Adaptionsblock
30, und somit eher dazu ausgelegt ist, verglichen mit dem ersten Adaptionsblock 30,
stationäre Störgeräusche durch eine Überlagerung F + α2 · B zu unterdrücken. Für erheblich
nicht-stationäre Störgeräusch-Anteile im Schallsignal 22 kann dann nämlich der Fall
eintreten, dass ein plötzlich auftretender Störgeräusch-Anteil durch eine Adaption
gemäß dem ersten Adaptionsblock 30 bereits unterdrückt würde, während eine Adaption
gemäß dem zweiten Adaptionsblock 32 im entsprechenden zweiten Adaptionskoeffizienten
α2 infolge der längeren zweiten Reaktionszeit t2 den Störgeräusch-Anteil noch gar
nicht berücksichtigt. Weitgehend stationäre Störgeräusche werden jedoch durch den
zweiten Adaptionsblock 32 immer ausreichend berücksichtig.
[0032] Zusätzlich wird in einem Halteblock 34 anhand des ersten richtungsabhängigen Signals
8f und des zweiten richtungsabhängigen Signals 8r ein Haltesignal 36 erzeugt, welches
für den Fall, dass im Schallsignal 22 nicht-stationäre Störgeräusch-Anteile vorliegen,
die Aktualisierung des zweiten Adaptionskoeffizienten a2 vollständig anhält. Dies
bedeutet, dass, wenn im Halteblock 34 nicht-stationäre Störgeräusch-Anteile im ersten
bzw. zweiten richtungsabhängigen Signal 8f, 8r erkannt werden, der Wert des zweiten
Adaptionskoeffizienten α2 nicht mehr weiter verändert wird, sondern auf den Wert zum
Zeitpunkt des Anhaltens verbleibt. Fortan wird nur noch der erste Adaptionskoeffizient
α1 weiterhin in Abhängigkeit der nicht-stationären Störgeräusch-Anteile aktualisiert.
Wenn im Halteblock 34 erkannt wird, dass keine nennenswerten nicht-stationären Störgeräusch-Anteile
mehr vorliegen, so wird an den zweiten Adaptionsblock 32 ein Wiederaufnahmesignal38
ausgegeben, auf welches hin im zweiten Adaptionsblock 32 der zweite Adaptionskoeffizient
α2 wieder mit der zweiten Reaktionszeit t2 aktualisiert wird. Die Entscheidung im
Halteblock 34, ob im Schallsignal 22 nicht-stationäre Störgeräusch-Anteile vorliegen,
also ob ein Haltesignal 36 oder ein Wiederaufnahmesignal 38 auszugeben ist, kann dabei
insbesondere über den Vergleich der Signalleistung mit der Grundrauschleistung jeweils
im ersten richtungsabhängigen Signal 8f und im zweiten richtungsabhängigen Signal
8r erfolgen. Liegt beispielsweise im zweite richtungsabhängigen Signal 8r nur eine
kleine Differenz zwischen der Eingangsleistung und der Grundrauschleistung vor, während
hingegen für das erste richtungsabhängige Signal 8f zwischen der Eingangsleistung
und der Grundrauschleistung eine erhebliche Differenz besteht, so ist davon auszugehen,
dass im Bereich des vorwärts gerichteten Kardioids, welches dem ersten richtungsabhängigen
Signal 8f entspricht, ein gerichtetes, nicht-stationäres Störgeräusch vorliegt. In
diesem Fall wird durch die Ausgabe eines Haltesignals 36 die Aktualisierung des zweiten
Adaptionskoeffizienten α2 im zweiten Adaptionsblock 32 vorübergehend angehalten, bis
das entsprechende nicht-stationäre Störgeräusch nicht mehr registriert wird.
[0033] Durch eine Linearkombination 40 des ersten Adaptionskoeffizienten α1 mit dem zweiten
Adaptionskoeffizienten α2 wird nun ein Ausgangs-Adaptionskoeffizient α-out gebildet.
Ein Ausgangssignal 42 wird dann aus dem ersten richtungsabhängigen Signal 8f und dem
zweiten richtungsabhängigen Signal 8r durch eine entsprechende Überlagerung der Form
F + α-out · B gebildet. Die Linearkombination 40 ist dabei von der Form

[0034] Für die Bestimmung des Parameters w wird hierbei ein Zielwert für die Signalleistung
des Ausgangssignals 42 vorgegeben. Dieser kann beispielsweise um 3 dB über demjenigen
Wert der Ausgangsleistung liegen, welche ein aus einer Überlagerung mit dem ersten
Adaptionskoeffizienten α1 resultierendes Ausgangssignal hätte, und somit minimal wäre.
Der Zielwert der Signalleistung des Ausgangssignals 42 stellt somit eine Randbedingung
dar, hinsichtlich derer der Parameter w relaxiert wird, um vom hinsichtlich einer
minimalen Ausgangsleistung optimalen ersten Adaptionskoeffizienten α1 durch die entsprechende
Linearkombination mit einem nicht optimalen zweiten Adaptionskoeffizienten α2 zum
Ausgangs-Adaptionskoeffizienten α-out zu gelangen, welcher letztendlich für die Überlagerung,
welche das Ausgangssignal 42 erzeugt, verwendet wird.
[0035] Durch das vorgeschlagene Vorgehen kann erreicht werden, dass bei nicht-stationären
Störgeräusch-Anteilen, insbesondere bei stark gerichteten, durch die letztendlich
angewandte Adaption weniger Anteile eines stationären Grundrauschens in das Ausgangssignal
42 moduliert werden, wenn gerade ein Beitrag des nicht-stationären Störsignals vorliegt.
Dies geschieht zum Preis einer nicht mehr optimalen Unterdrückung des nicht-stationären
Störsignals, was jedoch in Kauf genommen werden kann, da durch die verringerte Co-Modulierung
des stationären Rauschens dennoch ein besseres SNR und somit insbesondere eine verbesserte
Sprachverständlichkeit des Nutzsignals erreicht werden kann.
[0036] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert
und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt.
Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang
der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
[0037]
- 1
- Benutzer
- 2
- Hörgerät
- 4
- Gesprächspartner
- 6
- Frontalrichtung
- 8f
- erstes richtungsabhängiges Signal
- 8r
- zweites richtungsabhängiges Signal
- 10
- Rückwärtsrichtung
- 12a-c
- Störgeräusch
- 20
- Verfahren
- 22
- Schallsignal
- 24a/b
- erstes/zweites Mikrofon
- 26a/b
- erstes/zweites Mikrofonsignal
- 28a/b
- erstes/zweites zeitverzögertes Mikrofonsignal
- 30
- erster Adaptionsblock
- 32
- zweiter Adaptionsblok
- 34
- Halteblock
- 36
- Haltesignal
- 38
- Wiederaufnahmesignal
- 40
- Linearkombination
- 42
- Ausgangssignal
- α1
- erster Adaptionskoeffizient
- α2
- zweiter Adaptionskoeffizient
- α-out
- Ausgangs-Adaptionskoeffizient
- T
- Zeitintervall
- t1
- erste Reaktionszeit
- t2
- zweite Reaktionszeit
1. Verfahren (20) zum Betrieb eines Hörgerätes,
- wobei im Hörgerät aus einem Schallsignal (22) der Umgebung ein erstes richtungsabhängiges
Signal (8f) und ein zweites richtungsabhängiges Signal (8r) erzeugt werden,
- wobei anhand des ersten richtungsabhängigen Signals (8f) und des zweiten richtungsabhängigen
Signals (8r) ein erster Adaptionskoeffizient (α1) für eine erste Überlagerung (30)
des ersten richtungsabhängigen Signals (8f) mit dem zweiten richtungsabhängigen Signal
(8r) zur Störgeräusch-Unterdrückung mit einer ersten Reaktionszeit (t1) bestimmt wird,
- wobei anhand des ersten richtungsabhängigen Signals (8f) und des zweiten richtungsabhängigen
Signals (8r) ein zweiter Adaptionskoeffizient (α2) für eine zweite Überlagerung (32)
des ersten richtungsabhängigen Signals (8f) mit dem zweiten richtungsabhängigen Signal
(8r) zur Störgeräusch-Unterdrückung mit einer zweiten Reaktionszeit (t2) bestimmt
wird,
- wobei anhand des ersten Adaptionskoeffizienten (α1) und des zweiten Adaptionskoeffizienten
(α2) ein Ausgangs-Adaptionskoeffizient (α-out) zur Bildung eines Ausgangssignals (42)
durch eine Überlagerung des ersten richtungsabhängigen Signals (8f) und des zweiten
richtungsabhängigen Signals (8r) bestimmt wird.
2. Verfahren (20) nach Anspruch 1,
wobei die zweite Reaktionszeit (t2) größer ist als die erste Reaktionszeit (t1).
3. Verfahren (20) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
wobei die zweite Reaktionszeit (t2) zur Bestimmung des zweiten Adaptionskoeffizienten
(α2) in Abhängigkeit des ersten richtungsabhängigen Signals (8f) und des zweiten richtungsabhängigen
Signals (8r) bestimmt wird.
4. Verfahren (20) nach Anspruch 3,
wobei die zweite Reaktionszeit (t2) zur Bestimmung des zweiten Adaptionskoeffizienten
(α2) anhand einer Differenz zwischen der Signalleistung und einer Grundrauschleistung
für das erste richtungsabhängige Signal (8f) und/oder anhand einer Differenz zwischen
der Signalleistung und einer Grundrauschleistung für das zweite richtungsabhängige
Signal (8r) bestimmt wird.
5. Verfahren (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein Zielwert für eine Signalleistung des Ausgangssignals (42) vorgegeben wird,
und wobei der Ausgangs-Adaptionskoeffizient (α-out) derart bestimmt wird, dass die
Signalleistung des Ausgangssignals (42) eine minimale Abweichung vom Zielwert aufweist.
6. Verfahren (20) einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein momentaner Wert des Ausgangs-Adaptionskoeffizienten (α-out) durch eine Linearkombination
(40) des ersten Adaptionskoeffizienten (α1) und des zweiten Adaptionskoeffizienten
(α2) gebildet wird.
7. Verfahren (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei im Hörgerät (2) aus dem Schallsignal (22) durch ein erstes Mikrofon (24a) ein
erstes Mikrofonsignal (26a) erzeugt wird, und durch ein zweites Mikrofon (24b) ein
zweites Mikrofonsignal (26b) erzeugt wird, und
wobei das erste richtungsabhängige Signal (8f) und/oder das zweite richtungsabhängige
Signal (8r) anhand des ersten Mikrofonsignals (26a) und des zweiten Mirkofonsignals
(26b) erzeugt werden.
8. Verfahren (20) nach Anspruch 7,
wobei das erste richtungsabhängige Signal (8f) und/oder das zweite richtungsabhängige
Signal (8r) anhand einer zeitverzögerten Überlagerung des ersten Mikrofonsignals (26a)
mit dem zweiten Mikrofonsignal (26b) erzeugt werden.
9. Verfahren (20) nach Anspruch 8,
wobei das erste richtungsabhängige Signal (8f) eine Richtungsabhängigkeit in Form
eines in einer ersten Richtung (6) ausgerichteten ersten Kardioids aufweist, und/oder
wobei das zweite richtungsabhängige Signal (8r) eine Richtungsabhängigkeit in Form
eines in einer zweiten Richtung (10) ausgerichteten zweiten Kardioids aufweist.
10. Verfahren (20) nach Anspruch 9,
wobei die erste Richtung (6) zur zweiten Richtung (10) entgegengesetzt ist.
11. Hörgerät (2) mit einem ersten Mikrofon (24a) und einem zweiten Mikrofon (24b) zur
Erzeugung eines ersten richtungsabhängigen Signals (8f) und eines zweiten Richtungsabhängigen
Signals (8r) sowie mit einer Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, das Verfahren
(20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.