CH711537A2

CH711537A2 - Method for determining and using a directional microphone filter of an ITE hearing aid and system for carrying out the method.

Info

Publication number: CH711537A2
Application number: CH01675/16A
Authority: CH
Inventors: Kuster Martin; Frei Christian
Original assignee: Sonova Ag
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2017-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und Verwendung eines Richtmikrofonsystemfilters (18) eines In-dem-Ohr-Hörgerätes (11) mit einer Custom-Schale (16), einem Faceplate (17) sowie einem vorderen Mikrofon (12) und einem hinteren Mikrofon (13). Das Verfahren umfasst eine Fitting-System-Trainingsphase, eine Fitting-System-Benutzungsphase und eine Hörgeräte-Benutzungsphase. In der Fitting-System-Trainingsphase wird eine Vielzahl L von Ohren, eine Vielzahl M von Hörgeräten sowie eine Vielzahl N von Direktivitäten bzw. deren Kombinationen ausgemessen bzw. simuliert. Für jede der L * M * N Kombinationen von Ohr, Hörgerät und Direktivität wird ein optimaler Filter (18) bestimmt. Ohrdaten, Hörgerätedaten, Direktivitätsdaten und zugehöriger optimaler Filter (18) bilden jeweils einen Trainingsdatensatz. Mit diesen Trainingsdatensätzen wird ein statistisches Modell trainiert. Dieses statistische Modell wird dann in der Fitting-System-Benutzungsphase verwendet, um für ein Hörgerät (11) bzw. einen bestimmten Benutzer allein aufgrund geometrischer Daten, d.h. ohne akustische Messungen, einen Satz optimaler Richtmikrofonsystemfilter (18) zu ermitteln.The invention relates to a method for detecting and using a directional microphone system filter (18) of an in-the-ear hearing device (11) with a custom shell (16), a faceplate (17) and a front microphone (12) and a rear microphone (13). The method includes a fitting system training phase, a fitting system usage phase, and a hearing aid usage phase. In the fitting system training phase, a plurality L of ears, a plurality M of hearing aids as well as a multiplicity N of directivities or their combinations are measured or simulated. For each of the L * M * N combinations of ear, hearing aid and directivity, an optimal filter (18) is determined. Ear data, hearing aid data, directivity data and associated optimal filter (18) each form a training data set. These training data sets train a statistical model. This statistical model is then used in the fitting system usage phase to provide for a hearing aid (11) or a particular user solely on the basis of geometric data, i. without acoustic measurements, to determine a set of optimal directional microphone system filters (18).

Description

Technisches GebietTechnical area

[0001] Die Erfindung betrifft das Gebiet der Hörgeräte. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Ermitteln und Verwenden mindestens eines Richtmikrofonfilters eines In-dem-Ohr-Hörgerätes. Ferner betrifft die Erfindung ein Fitting-System zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to the field of hearing aids. In particular, it relates to a method for determining and using at least one directional microphone filter of an in-the-ear hearing aid. The invention also relates to a fitting system for carrying out the method.

Stand der TechnikState of the art

[0002] Hörgeräte sind Geräte, welche dazu dienen den Hörverlust eines Schwerhörigen zu kompensieren und sein Hören zu verbessern. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Mikrofon, einem Verstärker und einem sogenannten Hörer (Lautsprecher) und werden an einem oder beiden Ohren des Schwerhörigen getragen. Ein Hörgerät alleine löst jedoch nicht zwingend alle Hörprobleme. Es ist wichtig, dass das Hörgerät richtig an den jeweiligen Benutzer angepasst ist. Unterschiedliche Benutzer haben einen unterschiedlichen Hörverlust, aber auch eine unterschiedliche Ohrgeometrie. Die Ohrgeometrie ist besonders relevant im Falle von sogenannten IdO-Hörgeräten. IdO steht für «In-dem-Ohr». Diese sind oft als sogenannte «Custom-Geräte» ausgeführt, d.h. Hörgeräte, die bzw. deren Schale für den jeweiligen Kunden individuell hergestellt werden. Hearing aids are devices which are used to compensate for the hearing loss of a hearing impaired and to improve his hearing. They essentially consist of a microphone, an amplifier and a so-called receiver (loudspeaker) and are worn on one or both ears of the hearing impaired. However, a hearing aid alone does not necessarily solve all hearing problems. It is important that the hearing aid is properly fitted to the individual user. Different users have different hearing loss, but also different ear geometry. The ear geometry is particularly relevant in the case of so-called ITE hearing aids. ITE stands for “in-the-ear”. These are often designed as so-called "custom devices", i.e. Hearing aids that are individually manufactured for each customer.

[0003] Für das Hören im Störschall werden Hörgeräte mit sogenannten Richtmikrofonen ausgestattet, wobei auch von einer Beamformer-Funktion gesprochen wird. Ein Richtmikrofon besteht typischerweise aus zwei einfacheren Mikrofonen, meist mit je nur einer Membran, deren Signale in geeigneter Weise kombiniert werden. Bei den einfacheren Mikrofonen kann sich zum Beispiel um zwei omnidirektionale Mikrofone handeln oder um ein omnidirektionales Mikrofon und ein Gradientenmikrofon. Die Signale können im Zeitbereich einfach durch Verzögern und Addieren oder Verzögern und Subtrahieren kombiniert werden, wobei die Verzögerung der Laufzeit des Schalles zwischen den beiden Mikrofonen entsprechen sollte. Bessere Resultate bei der Kombination der Signale erzielt man hingegen mit einem sogenannten Richtmikrofonfilter, im Folgenden auch kurz «Filter» genannt, welcher nicht nur dem Abstand zwischen den beiden Mikrofonen sondern auch ihrer individuellen spektralen Charakteristik und Position am Kopf bzw. im Ohr Rechnung trägt. For hearing in background noise, hearing aids are equipped with so-called directional microphones, which is also referred to as a beamformer function. A directional microphone typically consists of two simpler microphones, usually with only one membrane each, the signals of which are combined in a suitable manner. The simpler microphones can be, for example, two omnidirectional microphones or an omnidirectional microphone and a gradient microphone. The signals can be combined in the time domain simply by delaying and adding or delaying and subtracting, whereby the delay should correspond to the propagation time of the sound between the two microphones. Better results when combining the signals are achieved with a so-called directional microphone filter, in the following also called “filter” for short, which not only takes into account the distance between the two microphones but also their individual spectral characteristics and position on the head or in the ear.

[0004] Eine Möglichkeit, den Filter zu bestimmen, besteht darin, für beide Mikrofone die sogenannte HRTF zu bestimmen. HRTF steht für «Head-Related-Transfer-Funktion» bzw. «Kopf-Bezogene Übertragungsfunktion» oder auch «Aussenohr-Übertragungfunktion». Es kann hierbei auch der Begriff MLE verwendet werden. MLE steht für «Microphone-Location-Effekt» bzw. «Mikrofonpositionswirkung». Bei der HRTF handelt sich um die Übertragungsfunktion zwischen einer Referenzgrösse, wie z.B. dem Schall bei der Schallquelle oder dem Schall im Freifeld, und einem Punkt bzw. Ort am Kopf, in diesem Fall dem Ort des jeweiligen Mikrofones. Die Übertragungsfunktion ist komplex und abhängig von der Frequenz. Sie kann durch zwei Vektoren spezifiziert werden, einen mit dB-Werten bzw. Magnituden und einen mit Winkeln, welcher den Phasengang beschreibt. One way of determining the filter is to determine the so-called HRTF for both microphones. HRTF stands for “head-related transfer function” or “head-related transfer function” or “outer ear transfer function”. The term MLE can also be used here. MLE stands for “Microphone Location Effect” or “Microphone Position Effect”. The HRTF is the transfer function between a reference variable, such as the sound at the sound source or the sound in the free field, and a point or location on the head, in this case the location of the respective microphone. The transfer function is complex and depends on the frequency. It can be specified by two vectors, one with dB values or magnitudes and one with angles, which describes the phase response.

[0005] Bei den folgenden Patentliteraturangaben wird der Einfachheit halber das «et al.» jeweils weggelassen. In the following patent literature, for the sake of simplicity, the "et al." each omitted.

[0006] Die WO 2009/106 783 A1 von Guillon sowie die EP 1 836 876 A2 von Busson offenbaren die Ermittlung von HRTFs für eine Vielzahl von Richtungen aus den HRTFs für eine kleine Zahl von Richtungen. [0006] WO 2009/106 783 A1 by Guillon and EP 1 836 876 A2 by Busson disclose the determination of HRTFs for a multiplicity of directions from the HRTFs for a small number of directions.

[0007] Die WO 1997/25 834 A2 von Tucker offenbart eine Bibliothek von HRTFs. [0007] Tucker WO 1997/25 834 A2 discloses a library of HRTFs.

[0008] Die US 2006/056 638 von Schobben offenbart es bestimmte Frequenzbereiche einer HRTF am Individuum zu messen und andere im Labor. [0008] US 2006/056 638 from Schobben discloses measuring certain frequency ranges of an HRTF on an individual and others in the laboratory.

[0009] Die US 2003/138107 von Graig offenbart die Ermittlung einer HRTF. Mit einem rotierbaren Zollstock wird eine morphologische Vermessung des Ohres vorgenommen. Durch Anwenden eines statistischen Models wird aus der Morphologie die HRTF abgeleitet. US 2003/138107 to Graig discloses the determination of an HRTF. A morphological measurement of the ear is carried out with a rotatable folding rule. The HRTF is derived from the morphology by applying a statistical model.

[0010] Die DE 19 910 372 A1 von König offenbart die Vermessung einer Ohranatomie mit Laser, Ultraschall oder Mikrowellen-Scanning. Mit den Anatomiedaten, mit Hilfe einer Datenbank und durch Interpolation wird die HRTF bestimmt. DE 19 910 372 A1 by König discloses the measurement of an ear anatomy with laser, ultrasound or microwave scanning. The HRTF is determined with the anatomy data, with the help of a database and by interpolation.

[0011] Die EP 1 802 170 A2 von Kasanmascheff offenbart die Herstellung einer Otoplastik. Informationen, welche in den Scan-Daten fehlen, werden extrapoliert. Es wird ein akustische Modell erstellt, welches bei der Gestaltung der Otoplastik benutzt wird. [0011] EP 1 802 170 A2 from Kazanmascheff discloses the production of an otoplastic. Information that is missing in the scan data is extrapolated. An acoustic model is created which is used in the design of the otoplastic.

[0012] Die FR 2851 878 von Pernaux offenbart ein System zur Bestimmung einer HRTF. Mit einer Kamera werden zwei Fotos mit unterschiedlicher Perspektive von einer Person gemacht. Aus diesen wird ein 3D-Modell erstellt. Aus dem 3D-Model wird die HRTF ermittelt. [0012] FR 2851 878 by Pernaux discloses a system for determining an HRTF. A camera is used to take two photos of a person from different perspectives. A 3D model is created from these. The HRTF is determined from the 3D model.

[0013] Die EP 2 059 068 von Kiepfer offenbart die Erstellung eines 3D-Modells eines Hörgerätes sowie eines Kopfes eines potentiellen Nutzers. Diese Modelle werden dazu gebraucht, dem potentiellen Nutzer zu zeigen, wie das Hörgerät am Kopf aussieht. EP 2 059 068 by Kiepfer discloses the creation of a 3D model of a hearing aid and of a head of a potential user. These models are used to show the potential user what the hearing aid looks like on the head.

[0014] Die WO 2009/087 241 von Probst offenbart ein Hörgerätesystem bei dem Informationen für die Anpassung wie zum Beispiel die Abmessungen des Vents im Ohrstück gespeichert werden. [0014] WO 2009/087 241 by Probst discloses a hearing aid system in which information for the adjustment, such as the dimensions of the vent, is stored in the earpiece.

[0015] Die EP 1 558 058 von Widmer offenbart das Speichern von geometrischen Daten und das Verwenden dieser Daten beim initialen Fitting im Geschäft des Audiologen, zum Beispiel zum Schätzen eines «Microphone Location Effects». EP 1 558 058 by Widmer discloses the storage of geometric data and the use of this data during the initial fitting in the audiologist's shop, for example for estimating a “microphone location effect”.

[0016] Die EP 2 834 750 von Roth offenbart das Vervollständigen von Teilohrabdrücken basierend auf einer Vielzahl von Messungen verschiedener Ohren sowie Anwendung von statistischen Methoden. EP 2 834 750 by Roth discloses the completion of partial ear impressions based on a large number of measurements of different ears and the use of statistical methods.

[0017] Die US 8 588 441 von Kramer offenbart eine adaptive Anpassung von zwei Mikrofonen. Es werden dabei geschätzte und tatsächliche Richtungen miteinander verglichen. US 8 588 441 to Kramer discloses adaptive matching of two microphones. Estimated and actual directions are compared with one another.

[0018] Die EP 1 819 196 A1 von Meier offenbart eine Herstellung von Custom-Hörgeräten. Die Mikrofonöffnungen werden dabei so angeordnet, dass man eine maximale direktionale Selektivität erreicht. [0018] EP 1 819 196 A1 from Meier discloses the production of custom hearing aids. The microphone openings are arranged in such a way that maximum directional selectivity is achieved.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[0019] Es ist die der Patentanmeldung zugrundeliegende technische Aufgabe die Ermittlung eines Richtmikrofonfilters eines In-dem-Ohr-Hörgerätes zu vereinfachen und zu verbessern. Insbesondere soll die individuelle Ohr-Geometrie der Patienten bzw. End-Kunden berücksichtigt werden ohne dabei akustische Messungen in einem schallarmen Raum durchzuführen. The technical problem on which the patent application is based is to simplify and improve the determination of a directional microphone filter of an in-the-ear hearing aid. In particular, the individual ear geometry of the patient or end customer should be taken into account without performing acoustic measurements in a low-noise room.

[0020] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Ein statistisches Modell wird mit einer Vielzahl von Ohren, Hörgeräten, Direktivitäten und zugehörigen optimalen Filtern trainiert und dann später benutzt um aus Ohr-und Hörgerätegeometriedaten des jeweiligen Kunden optimale Filter abzuleiten. [0020] This object is achieved by the subject matter of claim 1. A statistical model is trained with a large number of ears, hearing aids, directives and associated optimal filters and is then used later to derive optimal filters from the ear and hearing aid geometry data of the respective customer.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0021] Fig. 1 zeigt den Kopf eines Hörgerätebenutzers in einem Schallfeld; Fig. 2 zeigt schematisch ein IdO-Hörgerät in einem Gehörgang; Fig. 3 zeigt die drei Phasen des erfindungsgemässen Verfahrens; Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm der Herstellung eines Custom-Hörgerätes; Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm der Ermittlung und Verwendung eines Richtmikrofonfilters eines In-dem-Ohr-Hörgerätes; Fig. 6 zeigt das Signalflussdiagramm eines zweistufigen Beamformers; Fig. 7 zeigt Diagramme verschiedener Direktivitäten; Fig. 8 zeigt eine tabellarische Darstellung zweier Filter.Fig. 1 shows the head of a hearing aid user in a sound field; 2 shows schematically an ITE hearing aid in an auditory canal; 3 shows the three phases of the method according to the invention; 4 shows a flow diagram of the manufacture of a custom hearing aid; 5 shows a flow diagram of the determination and use of a directional microphone filter of an in-the-ear hearing aid; 6 shows the signal flow diagram of a two-stage beamformer; Fig. 7 shows diagrams of various directives; 8 shows a tabular representation of two filters.

[0022] Die Figuren zeigen lediglich exemplarisch einige mögliche Ausführungsformen. Sie und ihre nun folgende Beschreibung sollen den Schutzumfang der Ansprüche nicht einschränken. The figures show some possible embodiments only by way of example. They and the description that follows are not intended to restrict the scope of protection of the claims.

Wege zur Ausführung der Erfindung und gewerbliche VerwendbarkeitWays of carrying out the invention and commercial utility

[0023] Fig. 1 zeigt den Kopf eines Hörgerätebenutzers 1 mit Ohren 2 in einem Schallfeld. Es gibt einen Nutzschall 3 sowie einen Störschall 4. Aufgabe des Richtmikrofonsystems ist es, den Nutzschall 3 gegenüber dem Störschall 4 hervorzuheben. Fig. 1 shows the head of a hearing aid user 1 with ears 2 in a sound field. There is a useful sound 3 and an interfering sound 4. The function of the directional microphone system is to emphasize the useful sound 3 in relation to the interfering sound 4.

[0024] Fig. 2 zeigt schematisch ein IdO-Hörgerät 11 in einem Gehörgang 10 mit einem Trommelfell 9. Das Hörgerät weist ein vorderes Mikrofon 12 und ein hinteres Mikrofon 13 auf. In einer Signalverarbeitungseinheit 14 werden die Signale der beiden Mikrofone unter zur Hilfenahme eines Filters 18 kombiniert. Über den Hörer 15 wird der Schall dann dem in den Gehörgang 10 abgegeben. 2 shows schematically an ITE hearing aid 11 in an auditory canal 10 with an eardrum 9. The hearing aid has a front microphone 12 and a rear microphone 13. In a signal processing unit 14, the signals from the two microphones are combined with the aid of a filter 18. The sound is then emitted into the ear canal 10 via the earpiece 15.

[0025] Fig. 3 zeigt die drei Phasen des erfindungsgemässen Verfahrens. In einer ersten Phase 21 wird die Fitting-Software trainiert. Dieses Training kann zum Beispiel beim Hersteller der Hörgeräte erfolgen. In einer zweiten Phase 22 wird die Fitting-Software benutzt, zum Beispiel durch einen Akustiker (Hearing Care Professional). Hierbei werden optimale Filter ermittelt und im Hörgerät gespeichert. In einer dritten Phase 23 wird das Hörgerät vom Endkunden, d.h. dem schwerhörigen Menschen, im täglichen Leben benutzt. 3 shows the three phases of the method according to the invention. In a first phase 21 the fitting software is trained. This training can take place, for example, at the hearing aid manufacturer. In a second phase 22, the fitting software is used, for example by an acoustician (hearing care professional). Here, optimal filters are determined and stored in the hearing aid. In a third phase 23 the hearing aid is provided by the end customer, i.e. the hard of hearing, used in daily life.

[0026] Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm der Herstellung eines IdO-Hörgerätes. In einem ersten Schritt 24 wird ein Ohrabdruck genommen. Dies kann zum Beispiel durch Einspritzen einer Silikonmasse erfolgen. Zuvor wird zum Schutz des Trommelfells ein Baumwoll-Damm bzw. Otoblock<®>eingesetzt. Der Abdruck umfasst vorzugsweise nicht nur den Gehörgang, sondern auch die Ohrhöhlung bzw. Concha. Die ausgehärtete Silikonmasse wird entnommen und in einem zweiten Schritt 25 gescannt. Es gibt jedoch auch Systeme, mit denen direkt das Ohr gescannt wird, wie zum Beispiel das Aura 3D Ear Scanning System der Firma Lantos Technologies. Bestimmte bzw. fehlende Daten der Ohrgeometrie können auch durch Interpolation oder Extrapolation hinzugefügt bzw. rekonstruiert werden. In einem dritten Schritt 26 wird das Hörgerät modelliert, d.h. es wird passend zu den geometrischen Daten des Ohrs die Otoplastik eines Hörgerätes gestaltet. Die geometrischen Daten der Otoplastik, werden im Schritt 27 zur Herstellung des Hörgerätes bzw. seines Gehäuses, z.B. durch 3D-Druck verwendet. Ferner werden die geometrischen Daten des Ohrs und des Hörgerätes im Schritt 28 dazu benutzt, einen oder mehrere Filter zu ermitteln. Diese werden dann im Schritt 29 im Hörgerät gespeichert. Fig. 4 shows a flow chart of the production of an ITE hearing aid. In a first step 24 an ear impression is taken. This can be done, for example, by injecting a silicone compound. A cotton dam or Otoblock <®> is used beforehand to protect the eardrum. The impression preferably includes not only the auditory canal but also the ear cavity or concha. The hardened silicone mass is removed and scanned in a second step 25. However, there are also systems with which the ear is scanned directly, such as the Aura 3D Ear Scanning System from Lantos Technologies. Certain or missing data of the ear geometry can also be added or reconstructed by interpolation or extrapolation. In a third step 26 the hearing aid is modeled, i.e. the otoplastic of a hearing aid is designed to match the geometric data of the ear. The geometrical data of the otoplastic are used in step 27 to manufacture the hearing aid or its housing, e.g. used by 3D printing. Furthermore, the geometric data of the ear and of the hearing aid are used in step 28 to determine one or more filters. These are then stored in the hearing aid in step 29.

[0027] Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm der Ermittlung und Verwendung eines Richtmikrofonfilters eines In-dem-Ohr-Hörgerätes. In einer ersten Phase, dem Training 31, wird das Fitting-System trainiert. In einer zweiten Phase, dem Fitting 32, wird das Fitting-System verwendet. In einer dritten Phase, der Benutzung 33, wird das Hörgerät benutzt. Fig. 5 shows a flow chart of the determination and use of a directional microphone filter of an in-the-ear hearing aid. In a first phase, training 31, the fitting system is trained. In a second phase, the fitting 32, the fitting system is used. In a third phase, use 33, the hearing aid is used.

[0028] Training des Fitting-Systems: Das Training 31 des Fitting-Systems wird typischerweise vom Hersteller der Hörgeräte durchgeführt. Training of the fitting system: The training 31 of the fitting system is typically carried out by the manufacturer of the hearing aids.

[0029] Ohren: Es werden eine Vielzahl L von Ohren 34 ausgemessen. Eine angemessene Zahl L sind ca. 50 Ohren. Die Ohren sollten möglichst repräsentativ für die Bevölkerung sein, d.h. es sollten Ohren verschiedener Geschlechter, Altersklassen und Ethnien sein. Das Ausmessen der Ohren kann durch Abdrucknahme erfolgen. Es kann jedoch auch durch Scanning mit einem Computertomographen erfolgen. Das Resultat sind dreidimensionale geometrische Daten. Ears: A plurality L of ears 34 are measured. A reasonable number L is around 50 ears. The ears should be as representative as possible of the population, i.e. it should be ears of different genders, ages, and ethnicities. The ears can be measured by taking an impression. However, it can also be done by scanning with a computer tomograph. The result is three-dimensional geometric data.

[0030] Hörgeräte: Für jedes der L Ohren wird eine Zahl M von Hörgeräten 35 modelliert. Eine angemessene Zahl M sind ca. 5 Hörgeräte. Diese unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihre Grösse, d.h. es kann fünf unterschiedliche Grössen geben (z.B. CIC, Mini Canal, In-the-Canal, Half Shell, Füll Shell). Die Geräte können unterschiedliche grosse Batterien haben, z.B. 10er, 312er, 13er. Ferner können sie mit oder ohne Wireless-Funktion ausgestaltet sein, welche ebenfalls zusätzlich Platz beansprucht. Hearing aids: a number M of hearing aids 35 is modeled for each of the L ears. A reasonable number M is around 5 hearing aids. These differ essentially in their size, i.e. There can be five different sizes (e.g. CIC, Mini Canal, In-the-Canal, Half Shell, Füll Shell). The devices can have batteries of different sizes, e.g. 10s, 312s, 13s. Furthermore, they can be designed with or without a wireless function, which also takes up additional space.

[0031] Direktivitäten: Der Begriff «Direktivität» bezeichnet im vorliegenden Dokument die Richtcharakteristik oder -Wirkung eines Mikrofonsystems, d.h. wie stark Schalle aus den verschiedenen Richtungen (z.B. von vorne und von der Seite) verstärkt bzw. unterdrückt werden. Es kann auch der Begriff «Muster» oder «Pattern» verwendet werden, optional mit dem Vorsatz «Beamformer-». Das Fitting-System unterstützt eine Anzahl N von Direktivitäten 36. Die Anzahl Q der vom Hörgerät unterstützen Direktivitäten 44 kann gleich oder auch kleiner sein. Eine angemessene Zahl N sind drei. Die Direktivität eines Filters kann mit einem sogenannten Polar-Plot oder Polar-Pattern beschrieben werden. Der Plot zeigt eine Funktion in Abhängigkeit eines Winkels: P(0). Siehe hierzu auch Fig. 7 . Typische Direktivitäten sind: Kardioide nach vorne (Front-Kardioide), Kardioide nach hinten (Back-Kardioide), Hyper-Kardioide und Super-Kardioide. Directivities: The term "directivity" in the present document describes the directional characteristic or effect of a microphone system, i.e. how much sound from different directions (e.g. from the front and from the side) is amplified or suppressed. The term “Muster” or “Pattern” can also be used, optionally with the prefix “Beamformer-”. The fitting system supports a number N of directives 36. The number Q of directives 44 supported by the hearing aid can be the same or also smaller. A reasonable number N is three. The directivity of a filter can be described with a so-called polar plot or polar pattern. The plot shows a function as a function of an angle: P (0). See also FIG. 7 in this regard. Typical directives are: front cardioids, back cardioids, hyper cardioids, and super cardioids.

[0032] Filter: Beim Filter handelt es sich um einen komplexen Vektor, der für eine Anzahl Frequenzen (z.B. 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 6 kHz und 8 kHz) jeweils eine Magnitude (z.B. in dB) und eine Phase (z.B. in Grad, Rad) bzw. Verzögerung oder Zeit (z.B. in µs) definiert. Bei einer Ausführung sind 32 Frequenzen vorgesehen. Der Filter für eine Front-Kardioiden-Charakteristik wird im vorliegenden Dokument mit HCf bezeichnet. Siehe auch Fig. 8 . Filter: The filter is a complex vector that applies to a number of frequencies (e.g. 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 6 kHz and 8 kHz), respectively a magnitude (eg in dB) and a phase (eg in degrees, rad) or delay or time (eg in µs) are defined. In one embodiment, 32 frequencies are provided. The filter for a front cardioid characteristic is referred to in the present document as HCf. See also FIG. 8.

[0033] Filterbestimmung: Für jede Kombination von Ohr 34, Hörgerät 35 und Direktivität 36 wird nun eine Filterbestimmung 38 durchgeführt, was insgesamt zu L * M * N (nach Möglichkeit) optimalen Filtern 58 führt. Die Filterbestimmung kann Simulationen, Messungen und Berechnungen umfassen. Die Variante mit Simulation, ohne Messung ist bevorzugt. Es wird vorzugsweise das Schallfeld in einem schalltoten Raum simuliert, und zwar, in Abhängigkeit der angestrebten Direktivität für unterschiedliche Schallquellenpositionen. Insbesondere wird dabei der Schall an den zwei oder mehr Mikrofonöffnungen ermittelt. Siehe hierzu auch den Absatz «HRTF» weiter unten. Filter determination: A filter determination 38 is now carried out for each combination of ear 34, hearing aid 35 and directivity 36, which leads overall to L * M * N (if possible) optimal filters 58. The filter determination can include simulations, measurements and calculations. The variant with simulation, without measurement is preferred. The sound field is preferably simulated in an anechoic room, specifically, depending on the desired directivity for different sound source positions. In particular, the sound is determined at the two or more microphone openings. See also the “HRTF” section below.

[0034] Filterbestimmung für eine Kardioide nach vorne, i.e. HCf: Für dieses ergibt sich der Filter aus der HRTF für das vordere und hintere Mikrofon bei einer Beschallung von 180°, d.h. von hinten, gemäss folgender Formel. Filter determination for a cardioid forward, i.e. HCf: For this, the filter results from the HRTF for the front and rear microphone with a sound exposure of 180 °, i.e. from behind, according to the following formula.

[0035] Filterbestimmung für eine Kardioide nach hinten, i.e. HCb: Für dieses ergibt sich der Filter aus der HRTF für das vordere und hintere Mikrofon bei einer Beschallung von 0°, d.h. von vorne, gemäss folgender Formel: Filter determination for a cardioid backwards, i.e. HCb: For this, the filter results from the HRTF for the front and rear microphone with a sound exposure of 0 °, i.e. from the front, according to the following formula:

[0036] Filterbestimmung für eine omnidirektionale Direktivität: Diese ist trivial. Der Filter ist einfach «Null». Filter determination for an omnidirectional directivity: This is trivial. The filter is simply «zero».

[0037] HRTF: Die Abkürzung HRTF steht für «Head Related Transfer Function». Eine HRTF kann gemessen werden, indem in einem schalltoten oder reflexionsarmen Raum mit einer Schallquelle in einem bestimmten (grösseren) Abstand vom Kopf der Unterschied zwischen dem Schall an einem Hörgerätemikrofon und dem Schall bei der Schallquelle (oder dem Schall im Freifeld oder einer anderen Referenz) ermittelt wird. Vorzugsweise erfolgt HRTF-Bestimmung jedoch nicht mittels Messung sondern mittels Simulation. Vorzugsweise wird die HRTF für alle Mikrofone (typischerweise zwei) und eine Vielzahl von Schalleinfallsrichtungen bestimmt, insbesondere für Schall von vorne (0°), Schall von der Seite (90/270°) und Schall von hinten (180°). Die Spezifikation einer HRTF kann wie beim Filter durch einen komplexen Vektor erfolgen. Wenn die HRTF für zwei Mikrofone bekannt ist, so lässt sich auch die differenzielle Übertragungsfunktion zwischen den beiden Mikrofonen berechnen. Bisweilen wird bei der HRTF auch nur die Magnitude angegeben, was für die vorliegende Anwendung in der Regel nicht reicht. Die HRTF kann sowohl für die Filterberechnung als auch für die Einstellung der frequenz- und lautstärkenabhängige Verstärkungssteuerung (das sogenannte «Gain-Modell») verwendet werden. Siehe Absatz «Weitere Anwendungen des statistischen Modells» weiter unten. HRTF: The abbreviation HRTF stands for “Head Related Transfer Function”. An HRTF can be measured by calculating the difference between the sound at a hearing aid microphone and the sound at the sound source (or the sound in the free field or another reference) in an anechoic or anechoic room with a sound source at a certain (greater) distance from the head. is determined. However, HRTF is preferably determined not by means of measurement but by means of simulation. The HRTF is preferably determined for all microphones (typically two) and a large number of directions of sound incidence, in particular for sound from the front (0 °), sound from the side (90/270 °) and sound from the rear (180 °). As with the filter, the specification of an HRTF can be done by a complex vector. If the HRTF is known for two microphones, then the differential transfer function between the two microphones can also be calculated. Sometimes only the magnitude is given for the HRTF, which is usually not enough for the present application. The HRTF can be used both for filter calculation and for setting the frequency and volume-dependent gain control (the so-called "gain model"). See paragraph «Other uses of the statistical model» below.

[0038] Merkmalsextraktion: Zur Verbesserung der Effizienz beim Training und der Benutzung des statistischen Modells können die geometrischen Daten vorverarbeitet werden. Eine derartige Vorverarbeitung ist eine sogenannte Merkmals-Extraktion 37 bzw. 43. In einer Ausführung werden fünf verschiedene Merkmale extrahiert. Feature extraction: the geometric data can be preprocessed to improve the efficiency of training and the use of the statistical model. Such preprocessing is a so-called feature extraction 37 or 43. In one embodiment, five different features are extracted.

[0039] Beispiele für Merkmale: Bei den Merkmalen kann es sich um für Menschen nachvollziehbare Merkmale, wie die Länge des Gehörgangs, den Durchmesser des Gehörgangs, den Durchmesser der Concha (Ohrhöhlung), das Volumen der Concha, die Fläche der Concha-Öffnung die Länge des Hörgerätes und die Tiefe der Mikrofone im Ohr handeln. Es können jedoch auch technische Merkmale extrahiert werden, welche dahingehend optimiert werden die Variabilität zwischen den verschiedenen Geometrien der verschiedenen Menschen und Hörgerätebauformen am besten abzudecken bzw. zu charakterisieren. Man spricht hierbei auch von einer sogenannten Hauptkomponentenanalyse. Examples of features: The features can be traits that can be understood by humans, such as the length of the auditory canal, the diameter of the auditory canal, the diameter of the concha (ear cavity), the volume of the concha, the area of the concha opening Length of the hearing aid and the depth of the microphones in the ear. However, technical features can also be extracted, which are optimized in order to best cover or characterize the variability between the different geometries of the different people and hearing aid designs. One speaks here of a so-called principal component analysis.

[0040] Statistisches Modell: Beim statistischen Modell handelt es sich vorzugsweise um ein «Bayesian Model Averaging». Es sind aber auch andere Modelle denkbar, wie zum Beispiel eine «Stepwise Regression» bzw. schrittweise Regressionsanalyse, eine Diskriminanzanalyse, eine lineare Korrelation oder eine nichtlineare Korrelation. Statistical model: The statistical model is preferably a “Bayesian Model Averaging”. However, other models are also conceivable, such as a “stepwise regression” or step-by-step regression analysis, a discriminant analysis, a linear correlation or a nonlinear correlation.

[0041] Training des statistischen Modells: Für jede Direktivität gibt es ein separates statistische Modell 39. Ferner kann für jede Frequenz eine separates Modell vorgesehen sein. Der «Schatten» des Rechtecks soll anzeigen, dass es sich um mehrere Modelle handelt. Ein Trainingsdatensatz besteht aus geometrischen Daten 55 eines Ohres, geometrischen Daten 56 eines Hörgerätes (oder den daraus extrahierten Merkmalen 57), einem optimalen Filter 58 und der Direktivität 53 bzw. 54 für welche der Filter 58 bestimmt wurde. Es gibt also insgesamt L * M * N Trainingsdatensätze, zum Beispiel 50 Ohren * 5 Bauformen * 3 Direktivitäten = 750 Datensätze. Das jeweilige statistische Modell 39 soll basierend auf geometrischen Daten 55, 56 bzw. den daraus extrahierten Merkmalen 57 den passenden Filter 59 ermitteln. Die vom zu trainierenden Modell vorgeschlagenen Filter 59 werden mit den zuvor bestimmten optimalen Filtern 58 verglichen, bzw. eine Differenz 60 zwischen optimalem Filter 58 und Modellfilter 59 wird ermittelt und das Modell dahingehend angepasst, dass die Differenz 60 über alle L * M Trainingsdatensätze für die jeweilige Direktivität hinweg minimal wird. Training of the statistical model: there is a separate statistical model 39 for each directivity. Furthermore, a separate model can be provided for each frequency. The «shadow» of the rectangle is intended to indicate that there are several models. A training data set consists of geometric data 55 of an ear, geometric data 56 of a hearing aid (or the features 57 extracted therefrom), an optimal filter 58 and the directivity 53 or 54 for which the filter 58 was determined. So there are a total of L * M * N training data sets, for example 50 ears * 5 designs * 3 directives = 750 data sets. The respective statistical model 39 is intended to determine the appropriate filter 59 based on geometric data 55, 56 or the features 57 extracted therefrom. The filters 59 suggested by the model to be trained are compared with the previously determined optimal filters 58, or a difference 60 between optimal filter 58 and model filter 59 is determined and the model is adapted so that the difference 60 over all L * M training data sets for the respective directivity becomes minimal.

[0042] Verifizieren des statistischen Modells: Die Verifikation des Modells sollte mit Trainingsdatensätzen erfolgen, welche beim Training nicht benutzt wurden. Die optimalen Filter und die mit dem Modell ermittelten werden verglichen. Verification of the statistical model: The verification of the model should take place with training data sets which were not used during training. The optimal filters and those determined with the model are compared.

[0043] Training-Ergebnisdaten: Bei den Training-Ergebnisdaten 61 kann es sich um mehrere Vektoren und/oder Matrizen handeln. Die Daten bilden einen Teil der Fitting-Software bzw. werden mit der Fitting-Software an die einzelnen Akustiker verteilt. Es ist auch denkbar verbesserte Training-Ergebnisdaten zum Herunterladen anzubieten. Die Daten können auch mittels einer Datenbank verwaltet werden. Training result data: The training result data 61 can be a number of vectors and / or matrices. The data form part of the fitting software or are distributed to the individual acousticians with the fitting software. It is also conceivable to offer improved training result data for download. The data can also be managed using a database.

[0044] Benutzung des Fitting-Systems: Die Benutzung des Fitting-Systems bzw. das Fitting 32 erfolgt typischerweise durch einen Akustiker unter Beisein des End-Kunden. Use of the fitting system: The fitting system or the fitting 32 is typically used by an acoustician in the presence of the end customer.

[0045] Abdrucknahme: Der Akustiker führt, wie bereits in Bezugnahme auf Fig. 4 genauer beschrieben, beim Kunden einen Ohrabdrucknahme 40 zur Herstellung eines Abdruckes bzw. Ermittlung von Abdruckdaten 62 durch. Impression taking: As already described in more detail with reference to FIG. 4, the acoustician takes an ear impression 40 at the customer's premises in order to produce an impression or to determine impression data 62.

[0046] Herstellung des Hörgerätes: Die Herstellung 30 des Hörgerätes 42 erfolgt typischerweise in der Fabrik und nicht beim Akustiker. Der Ohrabdruck wird hierzu zum Hersteller geschickt und dort gescannt. Ferner wird beim Hersteller eine Modellierung 41 durchgeführt zur Ermittlung von Otoplastikdaten 63, wobei der Akustiker vorgibt, was für eine Leistungs- und Baugrössenklasse resultieren soll. Die Modellierung 41 erfolgt mit einer Schalen-Modellierungs-Software, zum Beispiel der RSM (Rapid Shell Modelling) der Firmen Phonak und Materialise. Der Modellierer versucht dabei die Otoplastik bzw. das Faceplate so zu gestalten, dass das Hörgerät 42 möglichst nicht auffällt und dass die Mikrofone möglichst horizontal zueinander angeordnet sind. Basierend auf den Otoplastikdaten wird dann das Hörgerät 42 hergestellt und an den Akustiker geschickt. Die aus der Modellierung 41 resultierenden Daten 64 werden an die Fitting Software übermittelt, zum Beispiel übers Internet, mittels eines Servers und/oder durch Speichern im Hörgerät 42 (in einem «Tuning File») oder in einem dem Hörgerät 42 beigelegten Speichermedium. Siehe hierzu auch die oben angegebenen Veröffentlichungen Probst und Widmer. Production of the hearing aid: The production 30 of the hearing aid 42 typically takes place in the factory and not by the acoustician. The ear impression is sent to the manufacturer and scanned there. Furthermore, a modeling 41 is carried out at the manufacturer to determine otoplastic data 63, the acoustician specifying what is to result in a performance class and size class. The modeling 41 takes place with a shell modeling software, for example RSM (Rapid Shell Modeling) from Phonak and Materialize. The modeler tries to design the otoplastic or the faceplate in such a way that the hearing aid 42 is as invisible as possible and that the microphones are arranged as horizontally as possible to one another. The hearing aid 42 is then manufactured based on the otoplastic data and sent to the acoustician. The data 64 resulting from the modeling 41 are transmitted to the fitting software, for example via the Internet, by means of a server and / or by storage in the hearing aid 42 (in a “tuning file”) or in a storage medium enclosed with the hearing aid 42. See also the publications Probst and Widmer cited above.

[0047] Fitting des Hörgerätes: Beim Fitting 32 stellt der Akustiker primär die auf den Hörverlust des End-Kunden abgestimmte frequenz- und lautheitsabhängige Verstärkung ein. Hinzu kommt nun das Ermitteln und Speichern von Filtern für Q verschiedene Direktivitäten. Im Fitting-System erfolgt ein Merkmalsextraktion 43 analog zur Merkmalsextraktion 37 beim Training 31. Alternativ kann die Merkmalsextraktion auch schon beim Hersteller erfolgen. Resultate 65 der Extraktion werden dem statistischen Modell 45 zugeführt. Nun wird für jede der Q Direktivitäten ein passender Filter 67 berechnet. Die Q Direktivitäten beim Fitting sind gleich oder eine Untermenge der N Direktivitäten beim Training. Die Q Filter 67 werden im Schritt 46 in den nicht flüchtigen Speicher des Hörgerätes geschrieben (Fitting-Memory). Fitting the hearing aid: With the fitting 32, the acoustician primarily sets the frequency and loudness-dependent amplification tailored to the hearing loss of the end customer. In addition, there is now the determination and storage of filters for Q different directives. In the fitting system, a feature extraction 43 takes place analogously to the feature extraction 37 during training 31. Alternatively, the feature extraction can also take place at the manufacturer. Results 65 of the extraction are fed to the statistical model 45. A suitable filter 67 is now calculated for each of the Q directives. The Q directives in fitting are the same as or a subset of the N directives in training. The Q filters 67 are written into the non-volatile memory of the hearing aid in step 46 (fitting memory).

[0048] Fitting-System: Dieses besteht in der Regel aus einem Computer mit Windows Betriebssystem und einer Hardware zur Kommunikation mit dem Hörgerät, zum Beispiel ein Noah-Link-Gerät und/oder ein Bluetooth Dongle. Es erlaubt das Auslesen von Daten aus dem Hörgerät, sowie das Schreiben von Daten ins Hörgerät. Vorzugsweise ist der Computer ans Internet angeschlossen. Dies erlaubt es, Modellierungsdaten 64 vom Hörgerätehersteller ans Fitting-System zu übermitteln. Es ist auch denkbar, das statistische Modell beim Hersteller anzuwenden und statt der Modellierungsdaten 64 direkt die Daten der Filter 67 zu schicken. Fitting system: This usually consists of a computer with Windows operating system and hardware for communication with the hearing aid, for example a Noah-Link device and / or a Bluetooth dongle. It allows data to be read from the hearing aid and data to be written into the hearing aid. The computer is preferably connected to the Internet. This allows modeling data 64 to be transmitted from the hearing aid manufacturer to the fitting system. It is also conceivable to use the statistical model at the manufacturer and to send the data from the filters 67 directly instead of the modeling data 64.

[0049] Benutzung des Hörgerätes: Die Benutzung 33 des Hörgerätes erfolgt durch den Endkunden 47 im Alltag. Use of the hearing aid: The hearing aid is used 33 by the end customer 47 in everyday life.

[0050] Direktivitätswahl: Der Endkunde 47 kann zum Beispiel über eine Fernbedienung oder ein Smartphone eine Direktivitätswahl 48 durchführen. Alternativ kann die Direktivität auch durch eine Automatik gewählt werden, zum Beispiel, wenn die Situation Sprache im Störschall erkannt wird. Basierend auf der Wahl wird einer der gespeicherten Filter 68 aktiviert. Directivity selection: The end customer 47 can carry out a directivity selection 48 via a remote control or a smartphone, for example. Alternatively, the directivity can also be selected automatically, for example, if the situation of speech in the background noise is recognized. Based on the selection, one of the stored filters 68 is activated.

[0051] Signalverarbeitung: Die Signalverarbeitung 49 erfolgt typischerweise zumindest teilweise im Frequenzbereich. Hierfür werden die Signale mit einer FFT (schnelle Fouriertransformation) vom Zeit- in den Frequenzbereich überführt. Das Signal 71 des vorderen Mikrofons und das Signal 72 des hinteren Mikrofons wird basierend auf einer Formel bzw. mithilfe eines Filters kombiniert, woraus sich das Signal 73 ergibt, welches über einen Hörer 50 dem Benutzer 47 präsentiert wird. Signal processing: The signal processing 49 typically takes place at least partially in the frequency range. For this purpose, the signals are transferred from the time to the frequency domain using an FFT (fast Fourier transform). The signal 71 of the front microphone and the signal 72 of the rear microphone are combined based on a formula or with the aid of a filter, from which the signal 73 results, which is presented to the user 47 via a listener 50.

[0052] Fig. 6 zeigt das Signalflussdiagramm eines zweistufigen adaptiven Beamformers. Die Signale eines vorderen Mikrofons 81 und eines hinteren Mikrofons 82 werden in einer statischen Stufe 83 mit Hilfe der Filter HCb und HCf kombiniert. Man erhält so ein Signal Cf mit einer Front-Kardioiden-Charakteristik sowie ein Signal Cb mit einer Back-Kardioiden-Charakteristik. Diese Signale werden wiederum in einer adaptiven Stufe 84 mithilfe des Parameters β kombiniert. Der Parameter β hat einen Einfluss auf die Richtung der Nullstelle oder Nullstellen, d.h. die Richtung oder Richtungen für welche die Schalle maximal gedämpft werden sollen. 6 shows the signal flow diagram of a two-stage adaptive beamformer. The signals of a front microphone 81 and a rear microphone 82 are combined in a static stage 83 with the aid of the filters HCb and HCf. A signal Cf with a front cardioid characteristic and a signal Cb with a back cardioid characteristic are thus obtained. These signals are in turn combined in an adaptive stage 84 with the aid of the parameter β. The parameter β has an influence on the direction of the zero or zeros, i.e. the direction or directions for which the sound should be attenuated to the maximum.

[0053] Richtmikrofonsformel: Die Formel kann wie folgt lauten, wobei es diverse äquivalente Formeln gibt, welche sich zum Beispiel durch Wechsel der Vorzeichen, Vertauschen der Mikrofonsignale oder Berechnung im Zeitbereich statt im Frequenzbereich ergeben: Directional microphone formula: The formula can be as follows, whereby there are various equivalent formulas, which result, for example, from changing the signs, interchanging the microphone signals or calculating in the time domain instead of in the frequency domain:

[0054] S(k, n) = F(k, n) + H(k, n) * B(k, n) k ist der Index der Frequenz n ist der Index des Zeitrahmens H(k, n) ist der Filter F(k, n) ist das Signal des vorderen Mikrofons B(k, n) ist das Signal des hinteren Mikrofons S(k, n) ist das resultierende SignalS (k, n) = F (k, n) + H (k, n) * B (k, n) k is the index of the frequency n is the index of the time frame H (k, n) is the filter F (k, n) is the signal from the front microphone B (k, n) is the signal from the rear microphone S (k, n) is the resulting signal

[0055] Formel adaptiver Beamformer: Hierbei werden die Signale für Front- und ein Back-Kardioiden-Charakteristik wie in Fig. 6 gezeigt kombiniert, um für den Einfallswinkel der Störquelle eine maximale Dämpfung zu erhalten: SCf(k, n) = F(k, n) + HCf(k, n) * B(k, n) SCb(k, n) = F(k, n) + HCb(k, n) * B(k, n) S(k, n) = SCf(k, n) + β * SCb(k, n) + R(k, n) k ist der Index der Frequenz n ist der Index des Zeitrahmens HCf(k, n) ist der Filter für die Front-Kardioiden-Charakteristik HCb(k, n) ist der Filter für die Back-Kardioiden-Charakteristik F(k, n) ist das Signal des vorderen Mikrofons B(k, n) ist das Signal des hinteren Mikrofons SCf(k, n) ist das Signal für die Front-Kardioiden-Charakteristik SCb(k, n) ist das Signal für die Back-Kardioiden-Charakteristik β ist ein Parameter, mit welchem das adaptive Verhalten gesteuert wird R(k, n) ist eine Roll-off-Kompensation S(k, n) ist das resultierende SignalFormula adaptive beamformer: Here, the signals for front and back cardioid characteristics are combined as shown in FIG. 6 in order to obtain maximum attenuation for the angle of incidence of the interference source: SCf (k, n) = F (k, n) + HCf (k, n) * B (k, n) SCb (k, n) = F (k, n) + HCb (k, n) * B (k, n) S (k, n) = SCf (k, n) + β * SCb (k, n) + R (k, n) k is the index of the frequency n is the index of the time frame HCf (k, n) is the filter for the front cardioid characteristic HCb (k, n) is the filter for the back cardioid characteristic F (k, n) is the signal from the front microphone B (k, n) is the signal from the rear microphone SCf (k, n) is the signal for the front cardioid characteristic SCb (k, n) is the signal for the back cardioid characteristic β is a parameter with which the adaptive behavior is controlled R (k, n) is a roll-off compensation S (k, n) is the resulting signal

[0056] Fig. 7 zeigt Diagramme verschiedener Kardioiden-Direktivitäten, nämlich einer normalen Kardioide (α = 0.5), einer Super-Kardioide und einer Hyper-Kardioide (α = 0.25). Die Kardioiden-Direktivitäten lassen sich mit folgender Formel charakterisieren: GdB(Θ) = 20 * Log10[α + (1–α) * cos(Θ)] GdB ist die Dämpfung für einen bestimmten Winkel Θ ist der Winkel α gibt an, welcher Art die Kardioide sein soll7 shows diagrams of various cardioid directivities, namely a normal cardioid (α = 0.5), a supercardioid and a hypercardioid (α = 0.25). The cardioid directives can be characterized using the following formula: GdB (Θ) = 20 * Log10 [α + (1 – α) * cos (Θ)] GdB is the attenuation for a specific angle Θ is the angle α indicates which type the cardioid should be

[0057] Fig. 8 zeigt eine tabellarische Darstellung eines Front-Kardioiden-Filters und eines Back-Kardioiden-Filters, wobei es für jede Frequenz eine Phase und eine Magnitude gibt. 8 shows a tabular representation of a front cardioid filter and a back cardioid filter, there being a phase and a magnitude for each frequency.

[0058] Im Folgenden werden ohne explizite Bezugnahme auf die Figuren weitere Merkmale und Ausführungsvarianten beschrieben. Further features and design variants are described below without explicit reference to the figures.

[0059] Relevante Spektralbereiche: Das erfindungsgemässe statistische Modell führt bei mittleren Frequenzen zu den besten Resultaten. Bei tiefen Frequenzen gibt es nur geringe interindividuelle Unterschiede. Bei hohen Frequenzen (z.B. über 5 kHz) wiederum sind die interindividuellen Unterschiede so gross, dass eine auf Statistik basierende Schätzung keine brauchbaren Werte liefert. Es kann daher von Vorteil sein, für tiefe und/oder hohe Frequenzen einen Standardfilter zu benutzen oder einen Filter durch Extrapolation bzw. Fortsetzung zu bestimmen. Relevant spectral ranges: The statistical model according to the invention leads to the best results at medium frequencies. With low frequencies there are only minor interindividual differences. At high frequencies (e.g. above 5 kHz), on the other hand, the inter-individual differences are so great that an estimate based on statistics does not provide any useful values. It can therefore be advantageous to use a standard filter for low and / or high frequencies or to determine a filter by extrapolation or continuation.

[0060] Mikrofonanpassung (Microphone Matching): Bei einem Hörgerät mit zwei Omnimikrofonen wird vorzugsweise eine sogenannte Mikrofonanpassung durchgeführt. Damit werden Fertigungstoleranzen der Mikrofone ausgeglichen. Microphone Matching: In the case of a hearing aid with two omni microphones, what is known as microphone matching is preferably carried out. This compensates for manufacturing tolerances of the microphones.

[0061] Normalerweise erfolgt das in der Fabrik, wobei die Mikrofone gleichzeitig mit einem Prüfschall beschallt werden. Die Richtmikrofonsformel lautet für diesen Fall: S(k, n) = F(k, n) – H(k, n) * B(k, n) * D(k) D(k) ist der komplexe MikrofonanpassungsfilterThis is normally done in the factory, with the microphones being exposed to a test sound at the same time. The directional microphone formula for this case is: S (k, n) = F (k, n) - H (k, n) * B (k, n) * D (k) D (k) is the complex microphone matching filter

[0062] Gradientenmikrofon: Die Erfindung kann auch mit der Kombination eines Omni- und eines Gradientenmikrofons ausgeführt werden. Der erfindungsgemässe ermittelte Filter kann für diese Anwendung mit geringem Aufwand umgerechnet werden. Der Einsatz eines Gradientenmikrofons hat den Vorteil, dass keine Mikrofonanpassung erforderlich ist. Gradient microphone: The invention can also be carried out with the combination of an omni and a gradient microphone. The filter determined according to the invention can be converted for this application with little effort. The use of a gradient microphone has the advantage that no microphone adjustment is required.

[0063] Abstand zwischen den Mikrofonöffnungen: Vorzugsweise wird das System so konzipiert, dass es einen fixen Abstand zwischen den Mikrofonöffnungen gibt, insbesondere von 5 mm oder 7.5 mm. Dies hat den Vorteil, dass weniger Trainingsdaten erforderlich sind. Distance between the microphone openings: The system is preferably designed in such a way that there is a fixed distance between the microphone openings, in particular of 5 mm or 7.5 mm. This has the advantage that less training data is required.

[0064] Mikrofonarrays: Es können auch drei oder mehr Mikrofone vorgesehen sein. Das Konzept des Trainierens eines statistischen Modells lässt sich analog auch in diesem Fall anwenden. Allerdings müssen mehrere Filter bestimmt werden, welche gemäss folgender Formel angewandt werden können: S(k, n) = H1(k, n) * S1(k, n) + H2(k, n) * S2(k, n) + S3(k, n) S1(k, n), S2(k, n) und S3(k, n) sind Signale von drei Mikrofonen H1(k, n) und H2(k, n) sind FilterMicrophone arrays: three or more microphones can also be provided. The concept of training a statistical model can also be applied analogously in this case. However, several filters must be determined, which can be used according to the following formula: S (k, n) = H1 (k, n) * S1 (k, n) + H2 (k, n) * S2 (k, n) + S3 (k, n) S1 (k, n), S2 (k, n) and S3 (k, n) are signals from three microphones H1 (k, n) and H2 (k, n) are filters

[0065] Binaurales Richtmikrofon: Das der Erfindung zugrundeliegende Konzept lässt sich auch bei einem System mit Kommunikation zwischen einem rechten und einem linken Hörgerät anwenden. Hierbei kann eine Richtwirkung durch Kombination eines rechten und eines linken Mikrofonsignals erzielt werden. Es ist jedoch auch möglich, auf jeder Seite zunächst zwei Mikrofonsignale zu kombinieren, und diese zwei abgeleiteten Signale dann wiederum zu kombinieren. Falls zwischen den beiden Seiten zwei Audiokanäle übertragbar sind, so können auch alle vier Mikrofonsignale in auf einmal kombiniert werden, insbesondere wie oben für das Mikrofonarray angegeben. Binaural directional microphone: The concept on which the invention is based can also be used in a system with communication between a right and a left hearing aid. A directional effect can be achieved here by combining a right and a left microphone signal. However, it is also possible to first combine two microphone signals on each side and then combine these two derived signals in turn. If two audio channels can be transmitted between the two sides, all four microphone signals can also be combined at once, in particular as indicated above for the microphone array.

[0066] Ohrmuschel, Kopf und Torso: Gemäss der bisherigen Beschreibung wird das Modell nur mit Abdruckdaten des Gehörgangs (vorzugsweise inklusive Concha) trainiert. Die Qualität der Filter lässt sich weiter verbessern, wenn dem System auch Daten bezüglich Ohrmuschel (Pinna), Kopf und Torso zur Verfügung stehen. Diese Daten können insbesondere mittels Computertomographie für das Training ermittelt werden. Beim Fitting ist es möglich, Kopf und Ohr mit einer Kamera zu erfassen, insbesondere mit der Kamera eines Smartphones oder mit einer Tiefenkamera wie der des Microsoft Kinect Sensors. Generell ist ein Scanning mit Licht, Laser, Ultraschall, Mikrowellen und dergleichen möglich. Ferner besteht die Möglichkeit, Körpermerkmale auf Grund anderer Daten, wie zum Beispiel Geschlecht, Alter, Körpergrösse, Gewicht und Ethnie zu schätzen. Auricle, head and torso: According to the previous description, the model is trained only with impression data of the auditory canal (preferably including the concha). The quality of the filters can be further improved if the system also has data on the auricle (pinna), head and torso available. These data can be determined for training in particular by means of computed tomography. When fitting, it is possible to capture the head and ear with a camera, in particular with the camera of a smartphone or with a depth camera such as the Microsoft Kinect sensor. Scanning with light, laser, ultrasound, microwaves and the like is generally possible. It is also possible to estimate body characteristics on the basis of other data, such as gender, age, height, weight and ethnicity.

[0067] Zusätzliche Modellierungsresultate: Die klassische Modellierung liefert als Resultat eine geometrische Beschreibung der Otoplastik. Es ist jedoch auch möglich die Position der Otoplastik relativ zur geometrischen Beschreibung des Ohres anzugeben, so dass zum Beispiel eine möglicherweise nicht ganz horizontale Anordnung der Mikrofonöffnungen mit in die Berechnungen der Filter eingeht bzw. berücksichtigt wird. Additional modeling results: The classical modeling provides a geometric description of the otoplastic as a result. However, it is also possible to specify the position of the otoplastic relative to the geometric description of the ear, so that, for example, a possibly not entirely horizontal arrangement of the microphone openings is included or taken into account in the filter calculations.

[0068] HdO-Geräte: Die vorliegende Erfindung betrifft vor allem Hörgeräte, welche komplett im Ohr sind. Die Ideen lassen sich jedoch auch anwenden auf Hörgeräte, bei denen ein Teil, wie zum Beispiel die Batterie hinter dem Ohr angeordnet ist. Allerdings kommt der volle Nutzen nur bei Mikrofonen im Ohr zum Tragen. Bei Mikrofonen hinter dem Ohr, wie zum Beispiel bei Ex-Hörer-Geräten, sind die interindividuellen Unterschiede bei der Geometrie weniger gross. Eine Anpassung an die jeweilige Geometrie ist auch in diesem Fall möglich, aber weniger wirksam. BTE devices: The present invention relates above all to hearing aids which are completely in the ear. However, the ideas can also be applied to hearing aids in which a part, such as the battery, is arranged behind the ear. However, the full benefit only comes into play with microphones in the ear. In the case of microphones behind the ear, such as Ex-receiver devices, the inter-individual differences in geometry are less great. An adaptation to the respective geometry is also possible in this case, but less effective.

[0069] Alternativen zum statistischen Modell: Es ist auch denkbar ein Bibliothek aufzubauen, welche eine Vielzahl von Ohr- und Gerätegeometrien mit zugehörigen optimalen Filtern aufweist. Beim Fitting würde dann in dieser Bibliothek nach der Ohr- und Gerätegeometrie gesucht, welche derer des jeweiligen Kunden am Nächsten kommt (Klassifikationsansatz). Eine Weiterentwicklung dieser Lösung bestünde darin auch das Mischen verschiedener Klassen vorzusehen, wobei es eine Gewichtung proportional zur Ähnlichkeit geben kann. Alternatives to the statistical model: It is also conceivable to build a library which has a large number of ear and device geometries with associated optimal filters. When fitting, this library would then search for the ear and device geometry that comes closest to that of the respective customer (classification approach). A further development of this solution would also consist in mixing different classes, whereby there can be a weighting proportional to the similarity.

[0070] Weitere Anwendungen eines statistischen Modells: Es ist auch möglich, die Rückkopplungsschwelle (ThFB) oder den Positionierungseffekt der Mikrofone (MLE) basierend auf einem trainierten statistischen Modell und geometrischen Daten des jeweiligen End-Kunden zu schätzen. Diese Daten können bei der Definition der frequenz- und lautheitsabhängigen Verstärkung verwendet werden. Further applications of a statistical model: It is also possible to estimate the feedback threshold (ThFB) or the positioning effect of the microphones (MLE) based on a trained statistical model and geometric data of the respective end customer. This data can be used in defining the frequency and loudness dependent gain.

[0071] Das Richtmikrofon wird gemäss der Erfindung an die Biologie des Benutzers angepasst. Es kann daher auch als «bionisches Richtmikrofon» oder «Bionic Beamformer» bezeichnet werden. According to the invention, the directional microphone is adapted to the biology of the user. It can therefore also be referred to as a “bionic directional microphone” or a “bionic beamformer”.

[0072] Obwohl die Ansprüche ein Verfahren bzw. ein System für dessen Durchführung betreffen, wird hiermit darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch in Form eines oder mehrerer Computerprogrammprodukte beansprucht werden kann, welche Programmbefehle zur Ausführung der angegebenen Schritte umfassen und für die Ausführung basierend auf diversen Geräten bzw. Gerätekombinationen geeignet sind, wie zum Beispiel PCs, digitalen Hörgeräten, Telefonen, Smartphones, Fernbedienungen und Tablet-Computern. Although the claims relate to a method and a system for carrying it out, it is hereby pointed out that the invention can also be claimed in the form of one or more computer program products which include program instructions for carrying out the specified steps and are based on various devices or device combinations are suitable, such as PCs, digital hearing aids, telephones, smartphones, remote controls and tablet computers.

Claims

1. A method for detecting and using at least one directional microphone filter (18) of a hearing aid (11) of the in-the-ear type for an ear (2) of a user (1,47), which hearing aid (11) at least one front microphone (12) and a rear microphone (13), the method comprising a fitting system training phase (21, 31), a fitting system usage phase (22, 32) and a hearing aid usage phase (23, 33), wherein the fitting system training phase (21, 31) comprises the steps of: 1a) providing a number (L) of training ears (34) and / or such descriptive geometric data; 1b) providing a number (M) of training hearing aids (35) and / or such descriptive geometric data; 1c) providing a number (N) of directivities (36), each describing a desired directional microphone characteristic; 1d) determining a plurality (L x M x N) of training data sets (54, 55, 56, 58), each comprising data (55) relating to a training ear (34), data (56) relating to a training hearing aid (35), data concerning a directivity (36) and data relating to a matching optimal directional microphone filter (58); 1e) training a statistical model (39) with the plurality (L x M x N) of training data sets (54, 55, 56, 58); 1f) storing training result data (61) from the fitting system training phase (21, 31); wherein the fitting system usage phase (22, 30, 32) comprises the steps of: 2a) generating hearing aid user data (62) by removing an ear impression of an ear (40) of a hearing device user (47); 2b) generating model data (63, 64) by digitally modeling an earmold (16) using the hearing aid user data (62); 2c) producing (42) the earmold (16) based on the model data (63, 64); 2d) configuring a statistical model (45) with the training result data (61); 2e) for one or more directivities (44), respectively determining a directional microphone filter (67) using the model data (64) and the statistical model (45); 2f) storing (46) the thus determined at least one directional microphone filter (67) in the hearing aid (11). wherein the hearing aid usage phase (33) comprises the steps of: 3a) selecting (48) a directivity (70) by a hearing device user (47) or an automatic device; 3b) activating a directional microphone filter (68) associated with the selected directivity (70); 3c) determining a resulting sound signal (73) based on a signal (71) of the front microphone (12), a signal (72) of the rear microphone (13) and the directional microphone filter (68).

2. The method according to claim 1, wherein the training of the statistical model (39) according to step 1e) further comprises the following steps: - before using each training data set (54, 55, 56, 58), extraction (37) of first features (57) from the data (55) relating to the training ear (34) and the data (56) relating to the training hearing aid (35); - using the extracted first features (57) while training the statistical model (39). Wherein the determination of a directional microphone filter (67) according to step 2e) further comprises the following steps: Before using the statistical model (45), extracting (43) second features (65) from the model data (64); - using the extracted second features (65) in determining the directional microphone filter (67);

3. The method according to claim 2, wherein the first and / or second features comprise at least one of the following: - Anatomical features; - A volume of an ear cavity; - An area of an ear cavity; - a height of an ear cavity; - a width of an ear cavity; A length of an ear canal (10); - An average diameter of an ear canal (10); - A length of the hearing aid (11); - A distance between microphones (12, 13) of the hearing aid (11); An angle between a microphone axis and a horizontal; A depth of a microphone (12, 13) in an ear canal (10); A position of a microphone (12, 13); - A distance of a hearing aid (11) from an eardrum (9).

4. The method according to one of the preceding claims, wherein the statistical model (39, 45) is based on at least one of the following methods or has one of the following features: Bayesian model selection; Stepwise regression analysis; discriminant analysis; Linear correlation; Nonlinear correlation; Neural network; Separate models for each frequency; Extra and / or interpolation of geometric data; At least L = 30 ears; At least M = 5 hearing aids; Various hearing device positions; Different sound incidence directions, in particular from the front, from behind and / or from the side.

5. The method according to one of the preceding claims, wherein a directional microphone filter (58, 59, 67) or its determination has one or more of the following features: Determining a HRTF for a front microphone (12); - determining a HRTF for a rear microphone (13); - Determining a HRTF for a sound from the front (0 °), from the back (180 °) and / or from a lateral direction; - Determining a transfer function between a front and a rear microphone (12, 13). - One or more complex functions depending on the frequency; A magnitude and a phase or delay; A complex vector or two vectors; - Stored in the non-volatile memory (14) of the hearing aid (11).

6. The method of claim 1, wherein determining the plurality of training data sets includes: at least one of Determining acoustic transfer functions between different locations by acquiring geometric data and a simulation based on that data; - Determining acoustic transfer functions between different locations by means of measurement, in particular in a sound-deadening or low reflection space and / or with a KEMAR; Determining a HRTF for the front and / or the rear microphone (12, 13), in particular for different directions of incidence of the sound; - Determining a transfer function between the front and the rear microphone (12, 13).

The method of one of the preceding claims, wherein determining the plurality (L x M x N) of training records (54, 55, 56, 58) and / or determining the user data (62) further comprises at least one of the following steps : - Detecting an ear, head and / or torso geometry using computer tomography; - Detecting an ear geometry with a camera, in particular a smartphone; - Detecting an ear geometry with a depth camera; Detecting or scanning an ear geometry by means of laser, ultrasound and / or microwaves; - Production of an ear impression by filling an ear canal (10) and in particular an ear cavity (Concha) with an impression mass, in particular of silicone; - scanning an ear impression; - Detecting the head and / or torso geometry by manual measurement and / or a depth camera; - Detecting user properties, in particular gender, age, height, weight and / or ethnicity, by measuring and / or questioning.

8. The method according to one of the preceding claims, wherein the model data (64) are used in addition to a directional microphone filter determination for the front microphone (12) and / or the rear microphone (13) data concerning a microphone positioning effect (MLE) and / or data determine a feedback threshold (ThFB), these data (MLE, ThFB) are stored in the hearing aid and used in the frequency and volume-dependent gain control.

The method of any of the preceding claims, wherein one or more of the following directivities (36) are provided: - a front cardioid characteristic; - A back cardioid characteristic; - A hyper-cardioid characteristic; - A super cardioid characteristic; - Omni-directional.

10. A fitting system for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising: A training result data memory (61) from a fitting system training phase (21, 31); - means for receiving and storing model data (64) relating to an ear geometry and hearing aid geometry with respect to a user (1, 47); - means for determining from the training result data (61) and the model data (64) at least one directional microphone filter (67), said means comprising a statistical model (45); - means for storing the data of the at least one directional microphone filter (67) in a hearing aid (11) (46).