DE102008022533B3

DE102008022533B3 - Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts und Mikrofonsystem für ein Hörgerät

Info

Publication number: DE102008022533B3
Application number: DE102008022533A
Authority: DE
Inventors: Robert BÄUML; Jens Hain
Original assignee: Siemens Medical Instruments Pte Ltd
Current assignee: Sivantos Pte Ltd
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2028-05-08
Also published as: EP2129167B1; EP2129167A1; US8275162B2; DK2129167T3; US20090279724A1

Abstract

Die Erfindung gibt Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts und ein zugehöriges Mikrofonsystem mit mindestens zwei omnidirektionalen Mikrofonen (1, 2) an. Die Mikrofone (1, 2) geben Mikrofonsignale (R1, R2) ab und sind zur Bildung einer Richtcharakteristik elektrisch miteinander verschaltet. Aus dem unteren Frequenzbereich (RL1, RL2) der Mikrofonsignale (R1, R2) wird eine Dämpfung (D) des oberen Frequenzbereichs (RH1, RH2) der Mikrofonsignale (R1, R2) ermittelt. Dadurch entsteht der Eindruck eines breitbandigen Richtmikrofons.

Description

Die Erfindung betrifft ein im Patentanspruch 1 angegebenes Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts sowie ein im Patentanspruch 6 angegebenes Mikrofonsystem mit mindestens zwei Mikrofonsignale abgebenden omnidirektionalen Mikrofonen.
Das Sprachverhalten in störschallerfüllter Umgebung ist ein häufig genanntes Problem von Schwerhörigen, die hier ein bis zu 10 dB höheres Signal-Rausch-Verhältnis benötigen, um die gleiche Sprachverständlichkeit zu erreichen wie Normalhörende. Überdies geht bei einer Versorgung mit Hinter-dem-Ohr Hörgeräten die natürliche Richtwirkung des Außenohrs verloren. Somit sollte die Rehabilitation mit Hörgeräten nicht nur die individuelle Kompensation des Hörverlustes durch Verstärkung und Dynamikkompression sondern auch die Reduktion von Störgeräuschen umfassen, um in Situationen mit Störschall eine signifikante Verbesserung des Sprachverständnisses zu bewirken. Moderne digitale Hörgeräte besitzen Störgeräuschunterdrückungsverfahren, die den hörgerätespezifischen Anforderungen in Bezug auf Wirksamkeit, Klangqualität und Artefaktfreiheit genügen.
Richtmikrofone zählen dabei zu den seit Jahren etablierten Methoden der Störgeräuschunterdrückung und führen nachweislich zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit in Hörsituationen, in denen das Nutzsignal und die Störsignale aus unterschiedlichen Richtungen einfallen. In modernen Hörgeräten wird die Richtwirkung durch differentielle Verarbeitung zweier oder mehrerer benachbarter Mikrofone mit omnidirektionaler Charakteristik erzeugt. In „Störgeräuschreduktion bei Hörsystemen der Gegenwart”, Kapitel „Richtmikrofonsysteme”, 5. DGA Jahrestagung 2002 werden differentielle Systeme 1. und 2. Ordnung sowie Systeme mit adaptiver Richtcharakteristik beschrieben.
1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Richtmikrofonsystems 1. Ordnung mit zwei Mikrofonen 1, 2 im Abstand von etwa 10 bis 15 mm. Dadurch entsteht für Schallsignale die von vorne V kommen eine externe Verzögerung von T2 zwischen dem ersten und dem zweiten Mikrofon, welche beispielsweise dem Abstand der Mikrofone 1, 2 zueinander entspricht. Das Signal R2 des zweiten Mikrofons 2 wird um die Zeit T1 in der Verzögerungseinheit 3 verzögert, im Inverter 4 invertiert und mit dem Signal R1 des ersten Mikrofons 1 im ersten Addierer 5 addiert. Die Summe ergibt das Richtmikrofonsignal RA, das beispielsweise über eine Signalverarbeitung einem Hörer zugeführt werden kann. Die richtungsabhängige Empfindlichkeit entsteht im Wesentlichen aus einer Subtraktion des um die Zeit T2 verzögerten zweiten Mikrofonsignals R2 vom ersten Signal R1. Schallsignale von vorne V werden somit, nach geeigneter Entzerrung, nicht gedämpft, während beispielsweise Schallsignale von hinten S ausgelöscht werden. Aufbau und Wirkungsweise von Richtmikrofonsystemen für Hörgeräte sind zum Beispiel in der Patentschrift DE 103 31 956 B3 beschrieben.
Mit der zunehmenden Weiterentwicklung von Hörgeräten steigt auch der von den Hörgeräten zu verarbeitende, nutzbare Frequenzbereich. Wegen Abschattungen und Reflexionen der Schallwellen am Kopf des Hörgeräteträgers lässt die Richtwirkung von bekannten Richtmikrofonen stark nach, so dass akustisch breitbandige Störsignale, die eigentlich vom Richtmikrofon ausgelöscht werden sollten, nur im unteren Frequenzbereich unterdrückt werden. Dadurch klingt das Störsignal sehr hochpassartig. Dieser Effekt beeinträchtigt die subjektive Wahrnehmung des Hörgeräteträgers bzw. die Qualität des Richtmikrofons.
Die DE 103 27 890 A1 offenbart ein Verfahren und ein Hörhilfegerät mit einem Mikrofonsystem, bei dem unterschiedliche Richtcharakteristiken einstellbar sind.
Die DE 103 31 956 B3 gibt ebenfalls ein Hörhilfegerät und ein Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegeräts mit einem Mikrofonsystem an, bei dem unterschiedliche Richtcharakteristiken einstellbar sind.
In der WO 2007/096247 A1 wird ein Hörgerät offenbart, mit dem gleitend zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen geschaltet werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung diesen Nachteil zu überwinden und ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts sowie ein Mikrofonsystem anzugeben, welche eine subjektiv verbesserte Richtwirkung bieten.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Verfahren des unabhängigen Patentanspruchs 1 und dem Mikrofonsystem des unabhängigen Patentanspruchs 6 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts mit mindestens zwei omnidirektionalen, Mikrofonsignale abgebenden Mikrofonen angegeben. Die Mikrofone sind zur Bildung einer Richtcharakteristik elektrisch miteinander verschaltet und die verschalteten Mikrofone geben ein Signal mit Richtcharakteristik ab. Eine Dämpfung des oberen Frequenzbereichs der Mikrofonsignale wird aus einem Vergleich des Signals mit Richtcharakteristik und dem unteren Frequenzbereich eines Mikrofonsignals ermittelt. Dadurch wird eine Richtwirkung auch bei hohen Frequenzen erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform kann der obere Frequenzbereich eines Mikrofonsignals mit der Dämpfung beaufschlagt werden. Des Weiteren kann der gedämpfte obere Frequenzbereich eines Mikrofonsignals zu dem Signal mit Richtcharakteristik addiert werden. Dadurch entsteht der Eindruck eines breitbandigen Richtmikrofons.
In einer weiteren Ausführungsform kann der obere Frequenzbereich einer Kombination der Mikrofonsignale mit der Dämpfung beaufschlagt werden.
Vorteilhaft kann der gedämpfte obere Frequenzbereich der Kombination der Mikrofonsignale zu dem ungedämpften Signal mit Richtcharakteristik addiert werden. Dies kann in speziellen Umgebungssituationen zu verbesserten Ergebnissen führen.
Des Weiteren kann der obere Frequenzbereich des Signals mit Richtcharakteristik mit der Dämpfung beaufschlagt werden und der gedämpfte obere Frequenzbereich des Signals mit Richtcha rakteristik zu dem ungedämpften Signal mit Richtcharakteristik addiert werden.
Die Erfindung gibt auch ein Mikrofonsystem für ein Hörgerät mit mindestens einem ersten und einem zweiten omnidirektionalen Mikrofon an. Die Mikrofone geben Mikrofonsignale ab. Das Mikrofonsystem umfasst mindestens ein erstes Mittel, das die Mikrofonsignale in obere und untere Frequenzbereiche trennt, mindestens ein zweites Mittel, welches aus den unteren Frequenzbereichen der Mikrofonsignale ein Mikrofonsignal mit Richtcharakteristik bildet, ein drittes Mittel, welches aus einem Vergleich des unteren Frequenzbereichs des Mikrofonsignals des ersten Mikrofons mit dem Mikrofonsignal mit Richtcharakteristik eine Signaldämpfung ermittelt, und ein viertes Mittel, welches den oberen Frequenzbereich des Mikrofonsignals des ersten Mikrofons mit der ermittelten Signaldämpfung dämpft.
In einer Weiterbildung kann das erste Mittel eine Frequenzweiche, das zweite Mittel eine Richtmikrofoneinheit, das dritte Mittel ein Dämpfungsabschätzungsmodul und/oder das vierte Mittel ein einstellbares Dämpfungsglied umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Mikrofonsystem zusätzlich ein fünftes Mittel, welches den gedämpften oberen Frequenzbereich des Mikrofonsignals des ersten Mikrofons und das Mikrofonsignal mit Richtcharakteristik addiert, umfassen.
Vorzugsweise kann das fünfte Mittel einen Addierer umfassen.
Die Erfindung gibt auch ein Hörgerät mit einem erfindungsgemäßen Mikrofonsystem an.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:
1: ein Blockschaltbild eines Richtmikrofons gemäß Stand der Technik und
2: ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Mikrofonsystems.
2 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Hörgeräts mit einem Richtmikrofonsystem gemäß der Erfindung. Das Mikrofonsystem umfasst zwei omnidirektionale Mikrofone 1, 2. Die von den Mikrofonen 1, 2 ausgehenden Mikrofonsignale R1, R2 werden jeweils in einer Frequenzweiche 6 in obere und untere Frequenzbereiche RH1, RL1, RH2, RL2 aufgeteilt. Der obere Frequenzbereich RH1 des ersten Mikrofonsignals R1 wird einem regelbaren Dämpfungsglied 9 zugeführt. Der von der Frequenzweiche 6 ausgehende untere Frequenzbereich RL2 des zweiten Mikrofonsignals R2 wird in einer Verzögerungseinheit 3 um die Zeit T1 verzögert, durch einen Inverter 4 invertiert und in einem ersten Addierer 5 zu dem unteren Frequenzbereich RL1 des ersten Mikrofonssignals R1 addiert. Die Verzögerungseinheit 3, der Inverter 4 und der erste Addierer 5 bilden zusammen die Richtmikrofoneinheit 7. Der obere Frequenzbereich RH2 des zweiten Mikrofonsignals R2 wird verworfen.
Ein Signal RA mit Richtcharakteristik verlässt die Richtmikrofoneinheit 7 und wird einem Eingang einer Dämpfungsabschätzungseinheit 8 zugeführt. Der untere Frequenzbereich RL1 des ersten Mikrofonsignals R1 wird einem weiteren Eingang der Dämpfungsabschätzungseinheit 8 zugeführt. Durch Vergleich des Signals RA mit Richtcharakteristik und dem unteren Frequenzbereich RL1 des ersten Mikrofonsignals R1 mit Hilfe eines Schätzalgorithmus wird in der Dämpfungsabschätzungseinheit 8 eine Dämpfung D ermittelt. An einem Ausgang der Dämpfungsabschätzungseinheit 8 verlässt ein Dämpfungssignal D die Abschätzungseinheit 8 und wird einem Eingang des regelbaren Dämpfungsglieds 9 zugeführt.
Entsprechend dem Wert des Dämpfungssignals D wird der obere Frequenzbereich RH1 des ersten Mikrofonsignals R1 gedämpft. Der entsprechend dem Dämpfungssignal D gedämpfte obere Frequenzbereich RHD des ersten Mikrofonsignals R1 verlässt über einen Ausgang das Dämpfungsglied 9 und wird einem Eingang eines zweiten Addierers 10 zugeführt. Einem weiteren Eingang des zweiten Addierers 10 wird das Signal RA mit Richtcharakteristik zugeführt. Die beiden Signale RHD, RA werden im zweiten Addierer 10 summiert. Über einen Ausgang verlässt ein Summensignal HS den zweiten Addierer 10. Das Summensignal HS wird entweder direkt oder über eine nicht dargestellte digitale Signalverarbeitungseinheit einem Hörer 11 zugeführt.
Die erfindungsgemäße Anordnung bewirkt, dass der von Mikrofonen aufgenommene breitbandige Frequenzbereich in einen unteren und einen oberen Bereich getrennt wird. Im unteren Bereich arbeitet das differenzielle Richtmikrofon, während im oberen Bereich die geschätzte Dämpfung appliziert wird. Die geschätzte Dämpfung wird aus einem Vergleich des omnidirektionalen Signals und des durch das Richtmikrofon prozessierten Signals geschätzt und eventuell noch modifiziert. Die geschätzte Dämpfung wird im oberen Frequenzbereich appliziert, um den Eindruck eines breitbandigen Richtmikrofons zu erzeugen.
Da die meisten natürlichen Signale, wie Sprache oder Musik, sich von den unteren Frequenzen bis in die Höhen erstrecken, kann im unteren Frequenzbereich eine Schätzung für die Unterdrückung der dort anliegenden Signale durch das Richtmikrofon stattfinden. Die geschätzte Dämpfung, die bei hohen Frequenzen wirken soll, wird maßgeblich von dem Leistungsverhältnis direktional/omnidirektional abgeleitet. Zusätzlich kann aber auch über eine entsprechende Kennlinie Expertenwissen einfließen. Zur Vermeidung von Artefakten kann die geschätzte Dämpfung noch weiter modifiziert werden.
Da die hohen Frequenzen kaum zur Sprachverständlichkeit beitragen und von einem Hörgerätnutzer auch schlecht differenziert werden können, entsteht der subjektive Eindruck, dass das Richtmikrofon auch in den hohen Frequenzen arbeiten würde. Besonders auffällig ist dieser Effekt bei einem reinen Nutzsignal von vorne und einem reinem Störsignal von hinten. Dabei wird im Falle des Nutzsignals das Signal mit voller Lautstärke wiedergegeben, das reine Störsignal wird aber über den gesamten Frequenzbereich gedämpft.

1: erstes Mikrofon
2: zweites Mikrofon
3: Verzögerungseinheit
4: Inverter
5: erster Addierer
6: Frequenzweiche
7: Richtmikrofoneinheit
8: Dämpfungsabschätzungseinheit
9: regelbares Dämpfungsglied
10: zweiter Addierer
11: Hörer/Lautsprecher
D: Dämpfungssignal
R1: erstes Mikrofonsignal
R2: zweites Mikrofonsignal
RA: Signal mit Richtcharakteristik
RHD: gedämpfter oberer Frequenzbereich des ersten Mikrofonsignals R1
RH1: oberer Frequenzbereich des ersten Mikrofonsignals R1
RH2: oberer Frequenzbereich des zweiten Mikrofonsignals R2
RL1: unterer Frequenzbereich des ersten Mikrofonsignals R1
RL2: unterer Frequenzbereich des zweiten Mikrofonsignals R2

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts mit mindestens zwei omnidirektionalen, Mikrofonsignale (R1, R2) abgebenden Mikrofonen (1, 2), wobei die Mikrofone (1, 2) zur Bildung einer Richtcharakteristik elektrisch miteinander verschaltet sind und die verschalteten Mikrofone (1, 2) ein Signal (RA) mit Richtcharakteristik abgeben, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfung (D) des oberen Frequenzbereichs (RH1, RH2) der Mikrofonsignale (R1, R2) aus einem Vergleich des Signals (RA) mit Richtcharakteristik und dem unteren Frequenzbereich (RL1) eines Mikrofonsignals (R1) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Frequenzbereich (RH1) eines Mikrofonsignals (R1) mit der Dämpfung (D) beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gedämpfte obere Frequenzbereich (RHD) eines Mikrofonsignals (R1) zu dem Signal (RA) mit Richtcharakteristik addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Frequenzbereich einer Kombination der Mikrofonsignale (R1, R2) mit der Dämpfung (D) beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gedämpfte obere Frequenzbereich der Kombination der Mikrofonsignale zu dem ungedämpften Signal (RA) mit Richtcharakteristik addiert wird.
Mikrofonsystem für ein Hörgerät mit mindestens einem ersten und einem zweiten, Mikrofonsignale (R1, R2) abgebenden omnidirektionalen Mikrofon (1, 2), gekennzeichnet durch mindestens ein erstes Mittel (6), das die Mikrofonsignale (R1, R2) in obere und untere Frequenzbereiche (RH1, RH2, RL1, RL2) trennt, mindestens ein zweites Mittel (7), welches aus den unteren Frequenzbereichen (RL1, RL2) der Mikrofonsignale (R1, R2) ein Mikrofonsignal (RA) mit Richtcharakteristik bildet, ein drittes Mittel (8), welches aus einem Vergleich des unteren Frequenzbereichs (RL1) des Mikrofonsignals (R1) des ersten Mikrofons (1) mit dem Mikrofonsignal (RA) mit Richtcharakteristik eine Signaldämpfung (D) ermittelt, und ein viertes Mittel (9), welches den oberen Frequenzbereich (RH1) des Mikrofonsignals (R1) des ersten Mikrofons (1) mit der ermittelten Signaldämpfung (D) dämpft.
Mikrofonsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel (6) eine Frequenzweiche, das zweite Mittel (7) eine Richtmikrofoneinheit, das dritte Mittel (8) ein Dämpfungsabschätzungsmodul und/oder das vierte Mittel (9) ein einstellbares Dämpfungsglied umfasst.
Mikrofonsystem nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch ein fünftes Mittel (10), welches den gedämpften oberen Frequenzbereich (RHD) des Mikrofonsignals (R1) des ersten Mikro fons (1) und das Mikrofonsignal (RA) mit Richtcharakteristik addiert.
Mikrofonsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Mittel (10) einen zweiten Addierer umfasst.
Hörgerät mit einem Mikrofonsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9.