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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung mit einer Signalverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung eines Eingangssignals zu einem Ausgangssignal und einer Modelliereinrichtung, in der ein perzeptives Modell implementiert ist, um psychoakustische Werte zur Ansteuerung der Signalverarbeitungseinrichtung zu erzeugen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Hörvorrichtung. Unter dem Begriff Hörvorrichtung wird hier insbesondere ein am Ohr tragbares Gerät, wie beispielsweise ein Hörgerät, ein Headset, Kopfhörer und dergleichen verstanden.
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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), Hinter-dem Ohr-Hörgeräte mit externem Hörer (RIC: RECEIVER IN THE CANAL) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO), z. B. auch Concha-Hörgeräte oder Kanal-Hörgeräte (ITE, CIC), bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder im Gehörgang getragen. Darüber hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen, implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder elektrisch.
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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 üblicherweise 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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Das Wesen der Hörgeräteversorgung sieht eine Voreinstellung des anzupassenden Hörsystems auf der Basis des Hörverlusts vor. Der weitere Verlauf der Hörgeräteanpassung ist geprägt von Feinanpassungsschritten auf Basis der Erfahrungsberichte des Hörgeräteträgers. In Abhängigkeit von der beschriebenen Situation versucht der Hörgeräteakustiker dann die subjektiven Höreindrücke des Schwerhörigen auf technische Parameter des Hörsystems zu übertragen. In der Regel ist es jedoch nicht möglich, die Parametrierung eines Hörsystems derart zu gestalten, dass das Hörsystem in allen Situationen den individuellen Hörwünschen des Schwerhörigen entspricht.
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Die Anpassung von Hörvorrichtungen bzw. Hörsystemen erfolgt bislang mit unterschiedlichsten Maßnahmen. So werden beispielsweise Potentiometer an Hörsystemen verwendet, mit denen der Schwerhörige die Möglichkeit hat, eine psychoakustische Dimension (Lautheit) in Abhängigkeit von der Situation selbständig anzupassen. Darüber hinaus ist auch die Verwendung von so genannten Multi-Memory-Geräten bekannt, die dem Hörgeräteträger die Möglichkeit geben, in Abhängigkeit von der akustischen Situation eine alternative Konfiguration des Hörsystems zu laden. In den Hörsystemen können aber auch Klassifikatoren implementiert sein, die die akustische Umgebung klassifizieren und anhand einer vom Hersteller vorgegebenen Logik automatisch die Parametrierung des Hörsystems anpassen. Darüber hinaus sind auch lernende Hörgeräte bekannt, die auf Basis von Benutzeränderungen selbstständig ihre Parametrisierung im Rahmen vorgegebener Toleranzen anpassen.
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Ferner offenbart die Druckschrift
US 2002/0111745 A1 ein tragbares Höranalysesystem. Dabei können Parameter einer Hörantwort durch Audiometer gewonnen werden. Eine Antwortvorhersage wird benutzt, um eine Grundeinstellung eines Hörgeräts durchzuführen.
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15 Des Weiteren beschreibt die Druckschrift
EP 0 661 905 A2 ein gattungsgemäßes Verfahren zur Anpassung eines Hörgeräts und ein entsprechendes Hörgerät. Mit einem perzeptiven Modell wird eine psychoakustische Größe, insbesondere die Lautheit, einerseits für eine Norm-Personengruppe und andererseits für ein einzelnes Individuum gewonnen. Auf der Grundlage der Differenz der beiden psychoakustischen Größen werden Stellangaben ermittelt, womit die Signalübertragung an einem Hörgerät ex situ konzipiert oder eingestellt wird bzw. in situ geführt wird.
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Außerdem ist in der Druckschrift
DE 103 08 483 A1 dargelegt, dass der Verstärkungsberechnung sowohl ein Lautheitsmodell als auch ein Sprachverständlichkeitmodell zugrunde gelegt werden kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anpassung einer Hörvorrichtung möglichst einfach zu gestalten und eine entsprechende Hörvorrichtung sowie ein diesbezügliches Verfahren vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Hörvorrichtung nach Anspruch 1.
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Die den Hörverlust abbildenden Daten können insbesondere Audiogrammdaten sein.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren nach Anspruch 8.
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In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, mit einem psychoakustischen Modell einer Hörschädigung Nenngrößen zu ermitteln, die die Signalverarbeitung steuern bzw. regeln.
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Vorzugsweise erhält die Modelliereinrichtung zur Erzeugung des Steuersignals eine Pegelinformation und/oder eine Klassifikationsinformation bezüglich des Eingangssignals. Hiermit lässt sich das perzeptive Modell entsprechend der aktuellen Hörsituation parametrisieren. In Wechselwirkung mit dem psychoakustischen Modell lässt sich somit die Signalverarbeitung in vorteilhafter Weise parametrisieren.
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Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung kann indirekt über einen Hörer und ein Sondenmikrofon der Hörvorrichtung zur Modelliereinrichtung übertragen werden. Auf diese Weise kann auch die Übertragungsfunktion des Hörers bzw. Lautsprechers der Hörvorrichtung für die Steuerung der Signalverarbeitungseinrichtung berücksichtigt werden. Alternativ kann das akustische Ausgangssignal des Hörgerätes in geeigneter Weise modelliert werden und dem psychoakustischen Modell in digitaler Form zugeführt werden.
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Insbesondere können die psychoakustischen Werte die Lautheit, Angenehmheit, Schärfe, Rauhigkeit oder die Höranstrengung betreffen. Grundsätzlich können natürlich auch beliebige andere psychoakustische Dimensionen zur Anpassung bzw. Steuerung der Hörvorrichtung herangezogen werden.
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Besonders vorteilhaft ist das ständige Nachführen eines oder mehrerer Parameter der Signalverarbeitungseinrichtung durch die Modelliereinrichtung. Dadurch kann die Hörvorrichtung stets individuell an die aktuelle Hörsituation angepasst werden. Dabei betreffen der oder die mehreren Parameter beispielsweise die Verstärkung, die Kompression, die Richtmikrofoncharakteristik oder die Störgeräuschbefreiung der Hörvorrichtung.
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Mit der Modelliereinrichtung werden also mehrere psychoakustische Werte gewonnen und jeweils mit Sollwerten verglichen und anschließend die entsprechenden Differenzwerte gewichtet zu einer Fehlergröße zusammengefasst wobei die Signalverarbeitungseinrichtung derart gesteuert oder geregelt wird, dass die Fehlergröße minimiert wird. Auf diese Weise wird ein mehrdimensionaler Raum an psychoakustischen Größen zur Steuerung bzw. Regelung der Hörvorrichtung eingesetzt. Dabei können die Sollwerte über ein Potentiometer der Hörvorrichtung oder eine Fernbedienung der Hörvorrichtung durch den Benutzer verändert werden. Alternativ werden die Sollwerte vom Audiologen vorgegeben, gegebenenfalls auch in Multi-Programm-Geräten.
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Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
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1 den prinzipiellen Aufbau eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik und
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2 ein Blockschaltdiagramm eines erfindungsgemäßen Hörgeräts.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Entsprechend dem Beispiel von 2 ist ein erfindungsgemäßes Hörgerät mit mindestens einem Mikrofon 10 ausgestattet, das ein Eingangssignal für eine Signalverarbeitungseinheit 11 liefert. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 11 wird einem Lautsprecher bzw. Hörer 12 zugeführt. Die Signalverarbeitungseinheit 11 ist in bekannter Weise beispielsweise hinsichtlich Verstärkung, Filterung etc. parametrierbar. Die Parametrierung bzw. Programmierung erfolgt beispielsweise im Rahmen einer Anpassung. Im vorliegenden Beispiel dient eine Modelliereinrichtung 13 zum automatischen Parametrieren der Signalverarbeitungseinheit 11. Die Modelliereinrichtung 13 verfügt über ein perzeptives Modell, das unten näher erläutert wird. Grundsätzlich dient das perzeptive Modell dazu, das Ausgangssignal des Hörgeräts in subjektive Wahrnehmungsdimensionen (z. B. Lautheit und Angenehmheit) umzusetzen. Diese psychoakustischen Größen werden dann dazu verwendet, die Signalverarbeitungseinheit 11 anzusteuern. Im einfachsten Fall wird daher das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 11 abgegriffen und der Modelliereinrichtung 13 zur Verfügung gestellt. Dabei bleibt jedoch die Übertragungsfunktion des Hörers 12 unberücksichtigt. In erster Näherung kann die Übertragungsfunktion des Hörers und der nachfolgenden akustischen Ankopplung modelliert werden. Will man diese Übertragungsfunktion bei der Gewinnung der psychoakustischen Größe ebenfalls berücksichtigen, so muss beispielsweise in den Ohrkanal ein Sondenmikrofon 14 für die Messung eingeführt werden, um die tatsächliche Schallsituation vor dem Trommelfell exakt zu vermessen. Der alternative Abgriff des Ausgangssignals ist in 2 gestrichelt eingezeichnet.
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Das Sondenmikrofon 14 kann auch dazu verwendet werden, um den einfachen Abgriff des Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinheit 11 gewissermaßen zu justieren. Hierzu genügt eine einmalige Messung mit dem Sondenmikrofon, so dass der Unterschied zwischen beiden Abgriffen festgestellt und im Modell der Modelliereinrichtung berücksichtigt werden kann. Mit diesem korrigierten Modell kann dann anschließend weitergearbeitet werden, ohne das Sondenmikrofon 14 weiter zu gebrauchen.
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Das perzeptive Modell in der Modelliereinrichtung 13 wird dadurch individualisiert, dass der Hörverlust, z. B. beschrieben durch das Audiogramm des Schwerhörenden, über eine Programmierbuchse 15 der Modelliereinrichtung 13 zur Verfügung gestellt wird. Die Modelliereinrichtung 13 generiert nun anhand des perzeptiven Modells und des Audiogramms auf der Basis des Ausgangssignals von der Signalverarbeitungseinheit 11 oder dem Sondenmikrofon 14 ein Steuersignal S für die Signalverarbeitungseinheit 11, so dass diese entsprechend parametriert wird.
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Optional kann vorgesehen sein, dass die Modelliereinrichtung 13 von einem Pegelmesser 16 mit einem Pegelsignal von dem Eingangssignal der Signalverarbeitungseinheit 11 versorgt wird. Alternativ oder zusätzlich klassifiziert ein Klassifikator 17 das Eingangssignal und liefert der Modelliereinrichtung 13 ein entsprechendes Klassifikationssignal. Mit dem Eingangspegelsignal und/oder dem Klassifikationssignal lässt sich durch die Modelliereinrichtung 13 ein differenzierteres Steuersignal S gewinnen. Alternativ werden die Signale des optionalen Pegelmessers 16 bzw. des optionalen Klassifikators an Stelle der Modelliereinrichtung 13 der Signalverarbeitungseinheit 11 zugeführt.
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Erfindungsgemäß ist somit das oben geschilderte Problem der vereinfachten Anpassung einer Hörvorrichtung bzw. eines Hörgeräts dadurch gelöst, dass zusätzlich zu den vielfältigen Algorithmen auf dem Chip eines Hörgeräts ein einziges perzeptives Modell einer Hörschädigung implementiert wird. Der Rechenaufwand für die Modellierung ist somit geringer, weshalb die in
2 beispielhaft dargestellte Schaltung auch in einem Hörgerät implementiert werden kann, was bei den Verfahren gemäß der genannten Druckschrift
EP 0 661 905 A2 kaum möglich ist.
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Perzeptive Modelle, die sich für die Implementierung eignen, sind bereits beispielsweise unter den Namen „PEMO-Q, PHAQM, MCHI” bekannt. Notwendige Größen für eine Prozessierung der Modelle sind in der Regel Angaben über den Hörverlust (tonaudiometrischer Hörverlust) sowie ein „Audiostream”, d. h. eine Hörerausgabe.
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Auf der Basis dieser Daten liefern also perzeptive Modelle Angaben über psychoakustische Dimensionen wie beispielsweise Lautheit, Angenehmheit, Schärfe und Rauhigkeit. Darüber hinaus sind auch weitere psychoakustische Größen denkbar, wie z. B. Höranstrengung, subjektive Sprachverständlichkeit oder Übertragungsqualität.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ständig eine Optimierung eines Verbundes von ausgewählten Kenngrößen durchgeführt und die Parameter werden entsprechend fortdauernd adaptiv angepasst. So wird beispielsweise die Lautheit in einem vorgegebenen Stellbereich gehalten. Dies ist beispielsweise durch Aufstellen einer gemeinsamen Fehlerfunktion aus den gewichteten Kenngrößen gemäß nachfolgender Gleichung möglich: error(t) = g1·(LH(t) – LH opt)^2 + g2·(HA(t) – HA opt) + g3· ...
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Dabei bedeuten:
LH, LH opt: Lautheit, bzw. optimale Lautheit (1. Kenngröße)
HA, HA opt: Höranstrengung bzw. optimale Höranstrengung (2. Kenngröße)
g1, g2, g3, ... individuelle Gewichtung des Beitrags dieser Kenngrößen zum Gesamtfehler
(t): akt. Zeitpunkt
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Ziel ist es nun, basierend auf der Minimierung dieser Fehlerfunktion die zu optimierenden Parameter (Verstärkung, Kompression, Richtmikrofon, Störgeräuschbefreiung etc.) ständig adaptiv nachzuführen. Mit der Gewichtung kann die Wichtigkeit einer Kenngröße bei der Optimierung berücksichtigt werden. Die Summe aller Gewichte ergibt immer den Wert 1.
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Existiert eine analytische Beschreibung der Kenngrößen in Abhängigkeit der zu optimierenden Parameter, können direkt bekannte Optimierungsverfahren (z. B. LMS, RLS) genutzt werden, die Ableitungen der Kenngrößen nach den zu optimierenden Parametern nutzen. Ansonsten kann der Fehler auch direkt für jeden Parameter an dicht benachbarten Werten bestimmt werden und so die Richtung der bevorzugten Parameteränderung bestimmt werden.
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Die erfindungsgemäße Anpassung kann auch bei Multi-Memory-Geräten durchgeführt werden. In diesem Fall könnten unterschiedliche Programme eines Hörgeräts dahingehend angelegt werden, dass im Basisprogramm jeweils die psychoakustische Dimension „Angenehmheit” maximiert wird und in einem weiteren Programm eine andere Dimension wie „Höranstrengung” minimiert wird. Damit ist es nicht notwendig, jeweils andere Programme zu laden, sondern lediglich die Parametrierung der psychoakustischen Kontrolleinheit anzupassen. Der Benutzer kann in diesem Beispiel zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi über ein geeignetes Bedienelement, wie beispielsweise einem Druckknopf an dem Hörsystem, eine Fernbedienung, Voice Control etc. wechseln.
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Die Umschaltung der Betriebsmodi kann auch automatisch erfolgen. Dazu muss das Hörgerät für einen gewissen Zeitraum auf das Umschaltverhalten des Hörgeräteträgers in verschiedenen Betriebsmodi wie z. B. „Höranstrengung” trainiert werden, wobei das Hörgerät zusätzlich bestimmte Eigenheiten des Eingangssignals (z. B. Pegel, Modulationsgrad, Pitch, Forman den, ...) zu den Umschaltzeitpunkten registriert und damit das Umschaltverhalten mit der Charakteristik des Eingangssignals verknüpft. Mit der so antrainierten Lernfunktion kann das Hörgerät nach einer Lernperiode automatisch die Betriebsmodi abhängig vom Eingangssignal und den Anforderungen des Hörgeräteträgers umschalten.
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Neben dem Wechsel zwischen diskreten Betriebsmodi ist ferner denkbar, Schwellwerte bezüglich der psychoakustischen Parameter über ein Potentiometer oder eine Fernbedienung in feinerer Granularität nachzuführen. Diese Schwellwerte können einerseits vom Benutzer mittels eines geeigneten Eingabemediums direkt eingestellt werden oder über einen Lernalgorithmus individuell automatisch nachjustiert werden.
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Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es möglich, für das Nachführen der Parametrierung des Hörsystems weitere Kenngrößen hinzuzuziehen, wie dies oben im Zusammenhang mit 2 bereits angedeutet wurde. So kann beispielsweise die aktuell klassifizierte akustische Situation für die Nachführung verwendet werden. Insbesondere kann in einer erkannten Situation „Sprache in Störgeräusch” die Gewichtung stärker in Richtung minimale Höranstrengung gezogen werden, wohingegen in der Hörsituation „Musik” die Optimierung hinsichtlich maximaler Klanggüte im Vordergrund steht.
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Des Weiteren kann auch eine Historie der akustischen Situationen aus einem Datalogging für das Nachführen der Parametrierung des Hörsystems herangezogen werden.
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In dem obigen Beispiel ist das erfindungsgemäße Verfahren in einem Hörgerät implementiert. Es ist aber ebenfalls denkbar, das Verfahren auf einem weiteren Gerät zu implementieren, mit dem die notwendigen Daten ausgetauscht werden. Neben einer kabelgebundenen Lösung erfolgt der Datenaustausch gegebenenfalls drahtlos.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist somit eine automatische Steuerung eines Hörsystems durch psychoakustische Kenngrößen und nicht anhand statistischer, voroptimierter Einstellungen einer Situationserkennungseinheit möglich. Daraus ergeben sich mehrere Vorteile. Zum einen entfällt eine Grundeinstellung der Hörsysteme anhand einer präskriptiven Anpassformel, da das Hörsystem bzw. die Hörvorrichtung alle Parameter adaptiv nachführt, um das Ergebnis des perzeptiven Modells zu optimieren. Darüber hinaus verfolgt das Hörsystem jeweils das Ziel den indivduellen Hörverlust optimal zu versorgen, wogegen bisherige voroptimierte Ansätze den individuellen Schwerhörigen nur im Mittel zufrieden stellen. Prinzipiell wäre der Einsatz der vorliegenden Erfindung auch bei Normalhörenden denkbar, so dass sie beispielsweise von einem adaptiven Gehörschutz in lauten oder akustisch schwierigen Umgebungen profitieren könnten.
