DE102005043314B4

DE102005043314B4 - Verfahren zum Dämpfen von Störschall und entsprechende Hörvorrichtung

Info

Publication number: DE102005043314B4
Application number: DE200510043314
Authority: DE
Inventors: Eghart Fischer
Original assignee: Siemens Audioligische Technik GmbH
Current assignee: Sivantos GmbH
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2025-09-13
Also published as: DE102005043314A1

Abstract

Verfahren zum Dämpfen von Störschall in einer Hörvorrichtung durch
– Erfassen einer Hüllkurve (H, HT, HN) eines Eingangssignals,
– Ermitteln der Steilheit und/oder Höhe einer Flanke (SF) der Hüllkurve (H, HT, HN) und
– Dämpfen des Ausgangssignals der Hörvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Steilheit und/oder Höhe der Flanke (SF),
dadurch gekennzeichnet, dass
– eine Absenkung des Pegels des Ausgangssignals erst in unmittelbarer Nähe des nächsten Nulldurchgangs des Eingangssignals erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dämpfen von Störschall in einer Hörvorrichtung, insbesondere in einem Hörgerät. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Hörvorrichtung.
Bei Hörgeräteträgern besteht ein großes Problem darin, dass transiente Störschalle, die nur von kurzer Dauer sind, wie beispielsweise Geschirrklappern, knisterndes Papier und Ähnliches, zu einem verhältnismäßig hohen Pegel verstärkt werden. Daher werden diese transienten Störschalle meist als überlaut und sehr störend wahrgenommen.
Derzeit sind auf dem Markt keine Hörgeräte verfügbar, die einen Algorithmus besitzen, der speziell solche transienten Störschalle bekämpft. Die Gründe dafür sind, dass bei der Hörgeräteanwendung eine äußerst schnelle und starke Dämpfung des transienten Störschalls erfolgen muss. Außerdem muss die Dämpfung in Echtzeit, d. h. ohne dass das Ausgangssignal merklich verzögert wird, realisiert werden. Dies ist in der Regel jedoch mit hörbaren Artefakten verbunden, da die Geschwindigkeit der Regelung in den Bereich unterhalb einzelner Perioden des Zeitsignals von z. B. der Sprache fällt.
Die Dämpfung transienter Störschalle erfolgt durch Hörgeräte mit AGC (Automatic Gain Control) nur in unzureichender Weise. Mit einer AGC wird zwar eine schnelle, eingangspegelabhängige Regelung realisiert, aber diese greift umso stärker in das Signal ein, je höher der Pegel ist. Für kurze Signale, wie transiente Störschalle, ist dies jedoch nicht praktikabel.
Aus der Druckschrift DE 37 33 983 A1 ist ein Verfahren zum Dämpfen von Störschall in von Hörgeräten übertragenen Schallsignalen bekannt. Dabei werden Spektralverteilungen der Sig nale durch Fourieranalyse gewonnen. Die jeweilige Spektralverteilung wird über Filter in unterschiedliche Frequenzfenster aufgeteilt. Anschließend wird die zeitliche Veränderung der Spektralverteilung in dem jeweiligen Frequenzfenster festgestellt. Für die einzelnen Frequenzfenster wird somit die Hüllkurve der Spektralverteilungen über der Zeit überwacht. Abhängig von Steuersignalen in den einzelnen Frequenzfenstern werden die Amplituden der Störsignale in der jeweiligen Spektralverteilung abgesenkt. Die so „gereinigte" Spektralverteilung wird wieder in die Zeitebene zurückgeführt.
Darüber hinaus ist in der Druckschrift DE 694 17 445 T2 ein Verfahren zur Detektion und Erzeugung von Übergangsbedingungen in Tonsignalen beschrieben. Um Informationen aus der Form der Energieänderungen zu extrahieren, werden die Formen der Energieänderungen durch die Form eines Transientenimpulses des Signals dargestellt. Vorzugsweise wird eine Hüllkurvenerfassung verwendet. Weiterhin werden Steigung und/oder Steigungsänderung eines Teils der Vorderflanke registriert.
Ferner offenbart die Druckschrift DE 600 10 273 T2 ein mehrkanaliges cochleares Implantat mit neuraler Antworttelemetrie. Dabei wird die Hüllkurve eines Eingangssignals in dem cochlearen Implantat detektiert.
Des Weiteren ist aus der Druckschrift WO 01/52242 A1 ein Verfahren und ein Gerät zur Reduktion von Störschall bekannt. Dabei wird das Verhältnis einer Signalhüllkurve zu einer Geräuschhüllkurve benutzt, um eine Verstärkerfunktion einzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das es erlaubt, dass transiente Störschalle weniger störend wahrgenommen werden. Darüber hinaus soll eine entsprechende Hörvorrichtung angegeben werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Dämpfen von Störschall in einer Hörvorrichtung, insbesondere in einem Hörgerät, durch Erfassen einer Hüllkurve eines Eingangssignals, Ermitteln der Steilheit und/oder Höhe einer Flanke der Hüllkurve und Dämpfen des Ausgangssignals der Hörvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Steilheit und/oder Höhe der Flanke. Eine Absenkung des Pegels des Ausgangssignals wird erst in unmittelbarer Nähe der nächsten Nulldurchgänge des Eingangssignals durchgeführt. Auf diese Weise lassen sich Unstetigkeitsstellen vermeiden, die zu einem hörbaren „Knacks" führen.
Alternativ oder zusätzlich zum Absenken des Pegels in der Nähe des nächsten Nulldurchgangs wird das Dämpfen in Abhängigkeit von dem momentanen oder mittleren Pegel des Ausgangssignals der Hörvorrichtung begrenzt. Dadurch kann eine zu starke Regelung vermieden werden, bei der die Höhe der durchzuführenden Absenkung überschätzt wird.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt eine Hörvorrichtung, insbesondere ein Hörgerät, mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Hüllkurve eines Eingangssignals, einer Datenverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln der Steilheit und/oder Höhe der Flanke der Hüllkurve und einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen des Ausgangssignals der Hörvorrichtung in Abhängigkeit von der durch die Datenverarbeitungseinrichtung ermittelten Steilheit und/oder Höhe der Flanke. Auch hier erfolgt das Absenken des Pegels des Ausgangssignals erst in unmittelbarer Nähe eines Nulldurchgangs des Eingangssignals und/oder das Dämpfen in Abhängigkeit von dem momentanen der mittleren Pegel des Ausgangssignals.
In vorteilhafter Weise ist es damit möglich, sehr konkret einzelne transiente Störschalle zu dämpfen. Mit Hilfe der Hüllkurve lassen sich diese transienten Störschalle sicher erkennen und entsprechend gezielt dämpfen. Die vorliegende Erfindung grenzt sich dahingehend von einer AGC ab, als dass nicht das Ergebnis einer Pegelmessung ausgewertet wird, sondern dass zunächst allein das bloße Auftreten einer Hüllkurvenflanke, die steil genug ansteigt (und damit praktisch verzögerungsfrei gemessen werden kann) ausreicht, um den Vorgang des Absenkens des Eingangssignals auszulösen.
Ein weiterer Unterschied zu einer AGC besteht darin, dass der nach dem Auftreten der Flanke sich einstellende Singalpegel irrelevant ist, da zu diesem Zeitpunkt (nämlich nach der Flanke) schon keine Dämpfung mehr erfolgen soll, während bei einer AGC über eine Pegel Ein-/Ausgangskennlinie üblicherweise eine Abbildung lauter Pegel auf leisere („Dynamikkompression") stattfindet.
Vorzugsweise wird das Ausgangssignal umso stärker gedämpft, je steiler und/oder höher die Flanke ist. Nachgewiesenermaßen werden sehr steile und hohe Flanken als unangenehm empfunden, so dass es günstig ist, diese umso stärker zu dämpfen, je steiler und höher sie sind.
Zusätzlich zu der Steilheit und Höhe der Flanke kann ein mittlerer Grundpegel des Eingangssignals erfasst werden, so dass das Ausgangssignal auch in Abhängigkeit von dem Grundpegel gedämpft werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Ausgangssignal umso weniger gedämpft wird, je höher dieser Grundpegel ist. Dadurch kann vermieden werden, dass beim Auftreten eines transienten Störschalls der Grundpegel kurzfristig stark abgesenkt wird.
Das erfindungsgemäße Dämpfen des Störschalls kann in unterschiedlichen Frequenzbändern separat anhand der jeweiligen Hüllkurven durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 den Zeitverlauf eines ersten Eingangssignals;
2 die Verstärkung zu dem Eingangssignal von 1;
3 das Ausgangssignal zu den Signalverläufen von 1 und 2;
4 den Zeitverlauf eines zweiten Eingangssignals;
5 eine zu dem Eingangssignal von 4 gehörende Verstärkung; und
6 das Ausgangssignal zu den Signalverläufen von 4 und 5.
Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In einem Hörgerät wird entsprechend 1 das dort dargestellte Eingangssignal registriert. Zu diesem Eingangssignal wird die Hüllkurve H durch einen entsprechenden Hüllkurvendetektor ermittelt. Der Verlauf der Hüllkurve H des Eingangssignals wird ständig hinsichtlich Steilheit und Höhe von aufsteigenden Flanken analysiert. Sobald die Hüllkurve H eine gewisse Steilheit überschreitet, kann sie nicht zu einem Sprachsignal gehören, da Sprachsignale üblicherweise keine extrem steil aufsteigenden Flanken enthalten.
1 zeigt eine derartige steile Flanke SF, deren Steilheit einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Wird dieses Überschreiten bei der fortlaufenden Analyse registriert, so wird auch die Höhe dieser Flanke festgestellt.
Ausgelöst durch die steile Flanke SF wird gemäß 2 die Verstärkung des Signals reduziert. Mit anderen Worten, das Signal nach der steilen Flanke wird entsprechend gedämpft. Die Dämpfung erfolgt umso stärker, je steiler und höher die Flanke ist. Anderseits wird umso weniger gedämpft, je höher der momentane Grundpegel ohne Störimpuls des Signals ist. Bei hohem Grundpegel ist nämlich im Allgemeinen ein transienter Störimpuls auch weniger störend. Im vorliegenden Fall ist der Grundpegel verhältnismäßig gering, so dass die Dämpfung im Anschluss an die steile Flanke relativ hoch ist. Aus der maximalen Dämpfung ergibt sich die in 2 wiedergegebene minimale Verstärkung VM, die dazu führt, dass das Ausgangssignal zum Störzeitpunkt im Wesentlichen den über einen längeren Zeitraum gemittelten Pegel bzw. Langzeitpegel besitzt.
Aus dem Eingangssignal gemäß 1 und der Verstärkung gemäß 2 ergibt sich das in 3 dargestellte Ausgangssignal. Es ist zu erkennen, dass zum Zeitpunkt der steilen Flanke SF des Eingangssignals im Ausgangssignal keine derartige Flanke auftritt, sondern der Pegel dort im Wesentlichen auf dem Niveau des Langzeitpegels LP gehalten wird.
In 4 ist ein weiteres Eingangssignal dargestellt, das im Wesentlichen aus einem kurzen transienten Störschall TS und einem Nutzsignal NS mit gleichem Maximalpegel besteht. Für beide Schallanteile sind gestrichelt die jeweiligen Hüllkurven HT und HN eingezeichnet. Das Nutzsignal NS besitzt im Wesentlichen die gleiche steile Flanke wie das transiente Signal TS. Daher erfolgt bei beiden Signalen zum Zeitpunkt des Auftretens der steilen Flanke eine entsprechende Dämpfung, wie dies in 5 dargestellt ist. Die durch die Flanke hervorgerufene Dämpfung ist wie auch in 2 nur von geringer Dauer.
In 6 ist wiederum das resultierende Ausgangssignal dargestellt. Die Dämpfung des transienten Störschalls TS führt dazu, dass ein transientes Ausgangssignal TA von geringem Pegel entsteht. Bei dem plötzlich auftretenden Signal NS wird der Anfang stark gedämpft und nach kurzer Zeit erfolgt keine weitere Dämpfung, so dass das in 6 dargestellt Nutzausgangssignal NA entsteht. Das anfänglich kurz gedämpfte Ausgangssignal wirkt sich jedoch für den Hörgeräteträger nicht störend aus.
Bei der vorgestellten Regelung bzw. Steuerung des Ausgangssignalpegels können zwei Probleme auftreten: Eine zu schnelle Regelung und eine zu starke Regelung. Eine zu schnelle Regelung macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn beispielsweise aufgrund eines hochfrequenten transienten Störimpulses eine Absenkung eines Signals herbeigeführt wird, das auch noch niederfrequente Anteile enthält. Dies kann dazu führen, dass genau bei einem Maximum der sinusartigen niederfrequenten Schwingung innerhalb weniger Abtastungen (Samples) eine Absenkung erfolgt. Eine Unstetigkeitsstelle („Sprung") im Signalverlauf wäre die Folge, welche als „Knacks" hörbar wäre. Dieses Problem lässt sich dadurch entschärfen, dass eine Absenkung erst in der Nähe der nächsten auftretenden Nulldurchgänge des Signals zugelassen wird. Die gesamte Absenkung kann in mehreren Schritten jeweils bei einem Nulldurchgang erfolgen. Dadurch erhält man statt eines großen Sprunges an der Stelle eines Signalmaximums mehrere Knicke in der Signalform in der Nähe der folgenden Nulldurchgänge, die wesentlich weniger hörbar sind.
Eine zu starke Regelung führt darüber hinaus zu folgender Problematik: Da die Absenkung des Pegels extrem schnell vonstatten gehen muss, muss zunächst die Stärke der Absenkung im Voraus geschätzt werden. Das kann dazu führen, dass die Höhe der Absenkung überschätzt wird. Die Folge wären sogenannte „Löcher" in der Hüllkurve des Signals, die dadurch entstehen, dass über zu lange Zeit zu stark abgesenkt wird.
Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass die anzuwendende Dämpfung auf das Ausgangssignal begrenzt wird, und zwar abhängig vom momentanen Pegel des Ausgangssignals. Dies bedeutet, dass, wie in 2 dargestellt ist, ein minimaler Verstärkungspegel VM bestehen bleibt. Das Ausgangssignal wird also nur soweit gedämpft, dass sein Wert nicht unterhalb eines Pegels fällt, der einem Mittel über eine vergleichsweise längere Messzeit entspricht.

Claims

Verfahren zum Dämpfen von Störschall in einer Hörvorrichtung durch – Erfassen einer Hüllkurve (H, HT, HN) eines Eingangssignals, – Ermitteln der Steilheit und/oder Höhe einer Flanke (SF) der Hüllkurve (H, HT, HN) und – Dämpfen des Ausgangssignals der Hörvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Steilheit und/oder Höhe der Flanke (SF), dadurch gekennzeichnet, dass – eine Absenkung des Pegels des Ausgangssignals erst in unmittelbarer Nähe des nächsten Nulldurchgangs des Eingangssignals erfolgt.
Verfahren zum Dämpfen von Störschall in einer Hörvorrichtung durch – Erfassen einer Hüllkurve (H, HT, HN) eines Eingangssignals, – Ermitteln der Steilheit und/oder Höhe einer Flanke (SF) der Hüllkurve (H, HT, HN) und – Dämpfen des Ausgangssignals der Hörvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Steilheit und/oder Höhe der Flanke (SF), dadurch gekennzeichnet, dass – das Dämpfen in Abhängigkeit von dem momentanen oder mittleren Pegel des Ausgangssignals der Hörvorrichtung begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausgangssignal umso stärker gedämpft wird, je steiler und/oder höher die Flanke (SF) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei zusätzlich ein mittlerer Grundpegel (LP) des Eingangssignals erfasst wird, und das Ausgangssignal umso weniger gedämpft wird, je höher dieser Grundpegel ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das in mehreren Frequenzbändern separat durchgeführt wird.
Hörvorrichtung mit – einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Hüllkurve (H, HT, HN) eines Eingangssignals, – einer Datenverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln der Steilheit und/oder Höhe einer Flanke (SF) der Hüllkurve (H, HT, HN) und – einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen des Ausgangssignals der Hörvorrichtung in Abhängigkeit von der durch die Datenverarbeitungseinrichtung ermittelten Steilheit und/oder Höhe der Flanke (SF), dadurch gekennzeichnet, dass – durch die Dämpfungseinrichtung eine Absenkung des Pegels des Ausgangssignals bis zum Erreichen eines Nulldurchgangs des Eingangssignals verzögerbar ist.
Hörvorrichtung mit – einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Hüllkurve (H, HT, HN) eines Eingangssignals, – einer Datenverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln der Steilheit und/oder Höhe einer Flanke (SF) der Hüllkurve (H, HT, HN) und – einer Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen des Ausgangssignals der Hörvorrichtung in Abhängigkeit von der durch die Datenverarbeitungseinrichtung ermittelten Steilheit und/oder Höhe der Flanke (SF), dadurch gekennzeichnet, dass – durch die Dämpfungseinrichtung das Dämpfen in Abhängigkeit von dem momentanen oder mittleren Pegel des Ausgangssignals der Hörvorrichtung begrenzbar ist.
Hörvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Ausgangssignal durch die Dämpfungseinrichtung umso stärker dämpfbar ist, je steiler und/oder höher die Flanke (SF) ist.
Hörvorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei mit der Erfassungseinrichtung zusätzlich ein mittlerer Grundpegel (LP) des Eingangssignals erfassbar ist und mit der Dämpfungseinrichtung das Ausgangssignal umso weniger dämpfbar ist, je höher dieser Grundpegel ist.
Hörvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, mit der in verschiedenen Frequenzbändern jeweils die Steilheit und/oder Höhe einer Flanke einer Hüllkurve ermittelbar und eine entsprechende Dämpfung durchführbar ist.