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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung mit mehreren Eingangskanaleinrichtungen
jeweils zum Aufnehmen und Vorverarbeiten eines Eingangssignals sowie
zum Ausgeben eines jeweiligen Kanalsignals und einer zentralen Recheneinrichtung
zur Verarbeitung von mehreren Kanalsignalen der Eingangskanaleinrichtungen.
Darüber
hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren
zum Steuern einer Hörvorrichtung
mit mehreren Eingangskanälen.
Unter dem Begriff Hörvorrichtung
wird hier insbesondere ein Hörgerät verstanden.
Darüber
hinaus fallen unter den Begriff aber auch andere tragbare und nicht
tragbare akustische Geräte
mit mehreren Eingangskanälen.
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Hörgeräte sind
tragbare Hörvorrichtungen, die
zur Versorgung von Schwerhörenden
dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen,
werden unterschiedliche Bauformen von Hörgeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO),
In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO),
Concha-Hörgeräte usw.
bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder
im Gehörgang getragen.
Darüber
hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen,
implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei
erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder
elektrisch.
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Hörgeräte besitzen
prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und
einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein
Schallempfänger, z.
B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z.
B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer
Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer
Wandler, z. B. Knochenleitungshörer,
realisiert. Der Verstärker
ist üblicher weise
in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Dieser prinzipielle Aufbau
ist in 1 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 1 zum
Tragen hinter dem Ohr sind ein oder mehrere Mikrofone 2 zur
Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 3,
die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 1 integriert
ist, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal
der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen Lautsprecher
bzw. Hörer 4 übertragen,
der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen
Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell
des Geräteträgers übertragen.
Die Stromversorgung des Hörgeräts und insbesondere
die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine
ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte
Batterie 5.
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Moderne
Hörgeräte verfügen in der
Regel über
mehreren Eingangskanäle.
Unter anderem können
Eingangskanäle
vorgesehen sein über
ein Mikrofon, eine Telefonspule, ein Richtmikrofon, einen Audioschuh
und einen digitalen Eingang. In Zukunft ist zu erwarten, dass noch
weitere Eingangskanäle
beispielsweise für
Bluetooth, Drahtloskommunikation zwischen Hörgeräten etc. hinzukommen. Welcher dieser
Eingangskanäle
der jeweils optimale ist, ist situationsabhängig. Ist beispielsweise in
der Umgebung, in der sich der Hörgeräteträger befindet,
eine Induktionsschleife vorhanden, so wäre hier optimalerweise die
Telefonspule als Eingangskanal zu wählen.
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Bislang
musste der jeweilige Eingangskanal meist manuell eingestellt werden.
Gerade für ältere und
auch sehr junge Hörgeräteträger stellt
dies häufig
ein großes
Problem dar. Eine Verbesserung dieser Situation stellt eine spezielle
mechanische Lösung dar,
bei der ein Audioschuh an das Hörgerät angesteckt
wird. Sobald er angesteckt ist, wird er auch als Eingangskanal gewählt. Ein
weiteres Beispiel der Automatisierung stellt das automatische Einschalten
einer Telefonspule mit Hilfe eines Reed-Relais dar, sobald ein magnetisches
Nahfeld des Telefons auf das Reed-Relais einwirkt.
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Darüber hinaus
wird in der Druckschrift
EP
1 484 942 A2 eine automatische Umschaltung zwischen einer
Telefonspule und einem Mikrofon mit Hilfe einer Signalklassifikation
beschrieben. Ferner offenbart die Patentschrift
EP 0 989 775 B1 ein Hörgerät mit einer
Einrichtung zur Signalqualitätsüberwachung.
Die Überwachungseinrichtung
ermittelt die Signalqualität
des jeweiligen Tonsignals beispielsweise durch Vergleich mit einem
für das
betreffende Tonsignal spezifischen Referenzwert. Weiterhin wird
die Möglichkeit
aufgezählt,
in die künstlich
erzeugten induktiven, infraroten, Funksignale usw. eine Kennung einzufügen, die
von der Überwachungseinrichtung mit
geringem technischen Aufwand erfasst werden kann und die angibt,
dass das betreffende Signal eine geeignete Signalqualität aufweist.
Es wird also die Signalqualität
jeweils aus dem Signal selbst ermittelt. Dies stellt grundsätzlich eine
Lösung
des oben geschilderten Problems dar, aber es ergeben sich Schwierigkeiten,
wenn beispielsweise beim Telefonieren mit der Telefonspule gearbeitet
wird, gleichzeitig ein lautes Störgeräusch über die
Mikrofone eingebracht wird und nur anhand des Pegels des jeweiligen
Kanals entschieden werden soll, ob es sich um ein Nutzsignal handelt.
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Darüber hinaus
beschreibt die Druckschrift
DE 102 11 364 A1 das Abschalten von Signalverarbeitungsvorrichtungen
eines Hörgeräts. Zur
Senkung des Stromverbrauchs besitzt das Hörgerät eine interne oder externe
Hörgerätesignalquelle
mit einer Signalleitung zum Übertragen
eines Signals an einen Hörgeräteverstärker und
einer Steuereinrichtung zum An- und Abschalten der Hörgerätesignalquelle. Eine Überwachungslogik
dient zum Überwachen
der Signalleitung und Liefern eines Schaltsignals an die Steuereinrichtung,
so dass die Hörgerätesignalquelle auf
der Grundlage des Schaltsignals an- und abschaltbar ist. Die Selbstabschaltung
erfolgt durch Reduzieren des Abschlusswiderstands.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Signalqualität bei mehreren
Eingangskanälen
automatisch besser einzustellen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Hörvorrichtung
mit mehreren Eingangskanaleinrichtungen jeweils zum Aufnehmen und
Vorverarbeiten eines Eingangssignals sowie zum Ausgeben eines jeweiligen
Kanalsignals und einer zentralen Recheneinrichtung zur Verarbeitung
von mehreren Kanalsignalen der Eingangskanaleinrichtungen, wobei
mindestens eine der mehreren Eingangskanaleinrichtungen durch die
zentrale Recheneinrichtung in Abhängigkeit von mindestens zwei
der mehreren Kanalsignale steuerbar ist.
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Darüber hinaus
wird erfindungsgemäß bereitgestellt
ein Verfahren zum Steuern einer Hörvorrichtung mit mehreren Eingangskanälen durch
Aufnehmen und Vorverarbeiten eines Eingangssignals in jedem der
mehreren Eingangskanäle
und Ausgeben eines jeweiligen Kanalsignals von jedem der mehreren
Eingangskanäle,
sowie Variieren mindestens eines der Kanalsignale der mehreren Eingangskanäle in Abhängigkeit
von mindestens zwei der mehreren Kanalsignale der mehreren Eingangskanäle.
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In
vorteilhafter Weise wird somit erreicht, dass für die Steuerung der Eingangskanäle nicht
nur ein einziges Signal, sondern mehrere oder alle Signale berücksichtigt
werden. Hierdurch lässt
sich die Signalqualität
deutlich steigern.
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Vorzugsweise
ist mindestens eine Eingangskanaleinrichtung oder mindestens eine
Komponente davon durch die zentrale Recheneinrichtung in Abhängigkeit
von den mehreren Kanalsignalen abschaltbar. Auf diese Weise kann
erreicht werden, dass nur diejenigen Komponenten der Eingangskanäle eingeschaltet
sind und Strom verbrauchen, die einen signifikanten Beitrag zum
Nutzsignal bringen.
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Bei
einer weiteren günstigen
Ausführungsform
wird jedes Kanalsignal durch die zentrale Recheneinrichtung in Abhängig keit
von den mehreren Kanalsignalen gewichtet. Damit kann eine frequenz- und
zeitspezifische Gewichtung der Eingangskanäle unter Berücksichtigung
der Wechselwirkung der einzelnen Kanäle untereinander erfolgen.
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Des
Weiteren kann von der zentralen Recheneinrichtung eine Güte jedes
der Kanalsignale oder von jeder der mehreren Eingangskanaleinrichtungen
eine Güte
des jeweiligen Kanalsignals ermittelt werden, so dass die Güten zur
Steuerung der mindestens einen Eingangskanaleinrichtung verwendet
werden können.
Somit können
in die Steuerung der Eingangskanäle
Klassifikatorergebnisse, Signal-Rauschabstände, Sprecherverifikationen,
Modulationsspektren etc. über
einen entsprechenden Gütewert
einfließen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in
denen zeigen:
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1 einen
schematischen Aufbau eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts;
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2 ein
Blockschaltdiagramm der prinzipiellen Signalverarbeitung eines erfindungsgemäßen Hörgeräts und
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3 ein
Blockschaltdiagramm eines Eingangskanals von 1 im Detail.
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Die
nachfolgend näher
geschilderten Ausführungsbeispiele
stellen bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar.
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Das
in 2 wiedergegebene prinzipielle Blockschaltbild
eines Hörgeräts zeigt
mehrere Eingangskanäle
IN1, IN2, IN3, INn. Daran angeschlossen ist jeweils eine entsprechende
Vorverarbeitungseinheit AW1, AW2, AW3, ..., AWn zur Analyse und Gewichtung
der Ausgangssignale der Eingangskanäle IN1, IN2, IN3, ..., INn.
Die korrespondierenden Audiosignale sind mit durchgezogenen Linien
beziehungsweise Pfeilen gezeichnet.
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Die
Ausgangssignale der Vorverarbeitungseinheiten AW1 bis AWn werden
in einer anschließenden
Summationseinrichtung S frequenzspezifisch und gewichtet aufsummiert.
Das resultierende Summensignal wird in einem digitalen Signalprozessor DSP
analysiert und weiter verarbeitet. Ausgangssignal des digitalen
Signalprozessors DSP ist ein Audiosignal, das an den Hörer beziehungsweise
Receiver R geschickt wird. Aus dem Summensignal gewinnt der digitale
Signalprozessor DSP weiterhin Steuersignale, die an die Eingangskanaleinrichtungen
IN1 bis INn beziehungsweise die Vorverarbeitungseinheiten AW1 bis
AWn rückgekoppelt
werden. Im vorliegenden Beispiel werden die rückgekoppelten Steuersignale,
die gepunktet eingezeichnet sind, zunächst zu der entsprechenden
Eingangskanaleinrichtung IN1 bis INn geschickt und von dort an die
zugehörige
Vorverarbeitungseinheit AW1 bis AWn.
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In 3 ist
der Signalverlauf in einem Eingangskanal bis zum digitalen Signalprozessor
DSP im Detail dargestellt. Die Eingangskanaleinrichtung IN besteht
gemäß diesem
Beispiel aus einem AD-Wandler ADC, der gegebenenfalls eine weitere Signalvorverarbeitung
beinhaltet. Außerdem
besitzt die Eingangskanaleinrichtung IN eine Steuerlogik SL, die
beispielsweise den AD-Wandler ADC zum Ausschalten ansteuert.
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Nach
der Eingangskanaleinrichtung IN wird das Audiosignal wie in 3 über eine
Analyse- und Gewichtungseinheit AW zu der Summationsschaltung S
und weiter zu dem digitalen Signalprozessor DSP geführt. In
Abhängigkeit
von dem Summationssignal koppelt der digitale Signalprozessor DSP
ein Steuersignal an die Steuerlogik SL der Eingangskanaleinrichtung
IN zurück.
Da die Steuerlogik SL in dem gewählten
Beispiel auch die Analyse- und Gewichtungseinheit AW ansteuert,
ist es möglich,
diese beiden Einheiten ADC und/oder AW in Abhängigkeit des Summationssignals
durch den digitalen Signalprozessor DSP abzuschalten. Alternativ
kann die Steuerlogik der Analyse- und Gewichtungseinheit AW in Abhängigkeit
von dem Rückkopplungssignal ein
Gewichtungssignal oder ein entsprechendes Steuer signal zuschicken.
Für den
Fall, dass eine der Komponenten SL, ADC und AW abgeschaltet wurden,
besitzt die Steuerlogik SL einen zusätzlichen Eingang, über den
ein Steuersignal, das beispielsweise in dem Eingangsaudiosignal
enthalten ist, aufgenommen werden kann. Damit ist es beispielsweise möglich, die
Steuerlogik SL beziehungsweise die von ihr ausgeschalteten Komponenten
ADC und/oder AW wieder zu „wecken".
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise der in den 2 und 3 dargestellten
Signalverarbeitungseinheiten ausführlich dargelegt. Von wesentlicher
Bedeutung ist die Rückwirkung
von dem digitalen Signalprozessor DSP, der die zentrale Recheneinheit
des Hörgeräts darstellt,
zu den peripheren Eingangskanälen.
Dies bedeutet, dass die Entscheidung, welcher Kanal mit welchem
Gewicht versehen oder abgeschaltet wird, kein reiner Bottom-up-Prozess
(z. B. Schwellenlogik), sondern auch ein Top-down-Prozess ist.
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Auf
dem DSP wird eine frequenz- und zeitspezifische Gewichtung der Eingangskanäle mit Hilfe
einerseits der Informationen, die nur im DSP vorliegen (nicht am
Eingangskanal) und andererseits einer Verknüpfung von Informationen über einzelne Kanäle durchgeführt. Diese
Art des Ermittelns von Gewichten in Abhängigkeit von mehreren Eingangskanälen und
zentraler Information steht im Gegensatz zu einer Ermittlung von
Gewichten allein aufgrund einer Schwellenlogik, die nur Informationen des
betreffenden, einzelnen Eingangskanals auswerten kann.
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In
jedem Frequenzband und Eingangskanal wird ein zeitvariantes Maß für die Güte des Eingangskanals
berechnet. Entsprechend seiner Güte
wird jeder Eingangskanal zeitabhängig
gewichtet und mit den anderen Eingangskanälen „gemischt" (addiert). Gegebenenfalls kann durch
Vergleich der Güten
der verschiedenen Kanäle
der „beste
Kanal" bestimmt werden.
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Zu
den zentral ausgewerteten Informationen zur Berechnung der Güte zählt beispielsweise
ein Klassifikatorergebnis. Demzu folge werden in bestimmten Situationen
immer die gleichen Eingangskanäle
benutzt. So wird beispielsweise in der Hörsituation „Musik" die Verwendung eines Richtmikrofons oder
einer Telefonspule unwahrscheinlich. Weitere Informationen zur Berechnung
der Güte
kann der Signal-Rauschabstand (SNR) liefern. Je kleiner dieser ist,
desto geringer ist die Güte.
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Auch
eine Sprecherverifikation kann zur Ermittlung der Güte herangezogen
werden. Wird ein bevorzugter Sprecher erkannt, was individuell trainierbar
ist, erhöht
dies die Güte.
Des Weiteren können
auch Informationen aus dem Modulationsspektrum zur Berechnung der
Güte beitragen.
Je stärker die
Modulationen sind, desto höher
ist die jeweilige Güte.
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Eine
zeitabhängige
Gewichtung wird zentral in dem digitalen Signalprozessor DSP berechnet.
In der Steuerlogik SL jedes Eingangskanals werden die zentralen
Entscheidungen mit den peripheren (z. B. Schwellenkriterium) verknüpft.
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Vorrangiges
Ziel insbesondere bei Hörgeräten ist
es, Strom einzusparen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht
werden, dass die oben aufgezählten
kanalspezifischen Informationen durch eine breitbandige Signalanalyse
ermittelt werden. Somit kann auf eine Filterbank verzichtet werden,
die erheblich Strom verbraucht.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Stromeinsparung besteht darin, Eingangskanäle oder Komponenten davon,
die nicht wesentlich zum Nutzsignal beitragen, abzuschalten. Beispielsweise
kann ein Kanal oder eine Komponente dann abgeschaltet werden, wenn
eine vorgegebene Schwelle nicht überschritten wird.
Andernfalls, wenn die Schwelle überschritten wird,
wird das entsprechende Signal einfach durchgereicht.
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Das
Abschalten nicht benötigter
Komponenten wie AD-Wandler, Signalanalyseeinheit, Demodulationseinheit
etc. lässt
sich entsprechend dem vorliegenden Beispiel durch die Steuerlogik
SL realisieren. Hierzu kann eine mechanische Logik eingesetzt werden,
die beispielsweise in dem Einsteckmechanismus eines Audioschuhs
realisiert sein kann. Beim Einstecken des Audioschuhs wird dann
z. B. der AD-Wandler und die Signalanalyseeinheit eingeschaltet.
Alternativ oder zusätzlich
kann die Steuerlogik eine analoge Schwellenlogik aufweisen, mit
der es möglich
ist, nur die diejenigen Kanäle
zu aktivieren, deren Signale eine bestimmte Amplitude übersteigen.
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Die
Steuerlogik zum Abschalten bestimmter Komponenten kann aber auch
eine Klassifikatorsteuerung beinhalten. Hierdurch ist es möglich, in
bestimmten Situationen immer die gleichen Eingangskanäle zu benutzen.
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Kanäle beziehungsweise
Komponenten davon können
nur soweit abgeschaltet werden, dass stets eine Reaktivierung möglich ist.
Hierzu lässt
sich ein Aktivierungscode (wake-up-bit) in dem Audiosignal oder
in dem Steuersignal von dem DSP verwenden.
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Durch
das zeitabhängige
Gewichten wird ein abruptes Umschalten vermieden und statt dessen entlang
der Zeit- oder Frequenzachse zwischen den verschiedenen Kanälen umgeblendet.
So kann beispielsweise das Umblenden zu einem bestimmten Zeitpunkt
nur auf ein Frequenzband beschränkt
sein, wobei in diesem Frequenzband von einer ersten Quelle, d. h.
von einem ersten Eingangskanal, auf eine zweite Quelle, d. h. einen
zweiten Eingangskanal übergeblendet
wird.
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In
vorteilhafter Weise ergibt sich somit jederzeit und vollautomatisch
ein optimaler Klang und/oder ein optimiertes Sprachverstehen durch
die erfindungsgemäße Auswahl
der Eingangskanäle. Außerdem kann
durch das erfindungsgemäße Handhaben
der Eingangskanäle
eine volle Kompatibilität zu
zukünftigen
externen Signalquellen hergestellt werden. Als weiterer Vorteil
ergibt sich der niedrige Stromverbrauch, der durch das automatische
Abschalten von Komponenten erzielt werden kann. Schließlich kann
mit der erfindungsgemäßen Steuerung
beziehungsweise Regelung, insbesondere durch die Signalanaly se mit
SNR-Schätzung
und Sprecherverifikation ein individuell optimaler Eingangskanal
bestimmt werden.