DE102009043775A1 - Hearing device i.e. combined hearing and tinnitus masker device, adjusting method, involves analyzing speech signal for recognizing emotional state of user and adjusting parameter of hearing device as function of recognized emotional state - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Hörvorrichtung, insbesondere eines Hörgerätes und/oder Tinnitus-Maskers. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Hörvorrichtung mit wenigstens einer Signalquelle zum Bereitstellen eines Quellsignals, einer Signalverarbeitungseinheit zum Verarbeiten des Quellsignals in Abhängigkeit wenigstens eines automatisch einstellbaren Parameters und zum Erzeugen eines elektrischen Ausgangssignals, einem Ausgangswandler zur Wandlung des elektrischen Ausgangssignals in ein akustisches Ausgangssignal, einem Eingangswandler zur Aufnahme eines akustischen Eingangssignals und Wandlung in ein elektrisches Eingangssignal und einer Signalanalyseeinheit zur Analyse des elektrischen Eingangssignals und zur automatischen Einstellung des Parameters in Abhängigkeit eines Analyseergebnisses.The invention relates to a method for adjusting a hearing device, in particular a hearing aid and / or tinnitus masker. Furthermore, the invention relates to a corresponding hearing device with at least one signal source for providing a source signal, a signal processing unit for processing the source signal in response to at least one automatically adjustable parameter and for generating an electrical output signal, an output transducer for converting the electrical output signal into an acoustic output signal, an input transducer for receiving an acoustic input signal and conversion into an electrical input signal and a signal analysis unit for analyzing the electrical input signal and for automatically adjusting the parameter as a function of an analysis result.
Viele Benutzer von Hörgeräten wollen oder können von sich aus die Signalverarbeitung durch das Hörgerät nicht an die aktuelle Hörsituation anpassen, sondern erwarten, dass sich ein Hörgerät automatisch ”optimal”' einstellt. Eine ”optimale” Einstellung hängt aber von einer Vielzahl an Faktoren ab.Many users of hearing aids do not want to or can not adapt the signal processing by the hearing aid to the current hearing situation, but expect that a hearing aid automatically "optimal" 'sets. However, an "optimal" setting depends on a variety of factors.
Zur Anpassung eines Hörgerätes an die aktuelle Hörsituation stehen dem Benutzer heute verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Meist sind auf den Hörgeräten selbst Schalter vorhanden, mit denen die Lautstärke verändert oder die Programmauswahl getroffen werden kann. Weiterhin bieten viele Hersteller Fernbedienungen mit erweiterten Einstellmöglichkeiten (Lautstärke, Klang etc). Um dem Wunsch der Nutzer nach einer automatischen Nachführung der Einstellungen an die momentane Hörsituation nachzukommen, werden Klassifikatoren verwendet, die das Mikrofonsignal analysieren, um daraus abzuschätzen, in welcher Hörsituation sich der Benutzer gerade befindet. Die Signalverarbeitung wird dann automatisch an die erkannte Hörsituation angepasst.To adapt a hearing aid to the current hearing situation, the user has various options available today. Usually, there are switches on the hearing aids themselves with which the volume can be changed or the program selection can be made. Furthermore, many manufacturers offer remote controls with advanced settings (volume, sound, etc). In order to meet the desire of the users for an automatic tracking of the settings to the current listening situation, classifiers are used, which analyze the microphone signal in order to estimate from which listening situation the user is currently located. The signal processing is then automatically adapted to the detected hearing situation.
Weiter gibt es in letzter Zeit Hörgeräte, die versuchen, Nutzerpräferenzen zu erkennen (Lernfähigkeit), wenn der Benutzer in bestimmten Hörsituationen sein Hörgerät manuell nachgeregelt hat. Allerdings liegt die Wiedererkennung der Hörsituation hier bislang bei der Programmauswahl, was wiederum eine Benutzeraktion voraussetzt, oder dem vom Klassifikator analysierten Eingangssignal, woraus der eigentliche Nutzerwunsch nur erraten werden kann.Furthermore, there are recently hearing aids that try to recognize user preferences (learning ability) when the user has manually readjusted his hearing aid in certain listening situations. However, the recognition of the hearing situation is up to now in the program selection, which in turn requires a user action, or the input signal analyzed by the classifier, from which the actual user request can only be guessed.
Aus der Druckschrift
Ferner ist aus der Offenlegungsschrift
Aus den Druckschriften
Für die Tinnitus-Retraining-Therapie werden von der Industrie Tinnitus-Masker bereitgestellt. Diese erzeugen in der Regel ein weißes Rauschen, das von einem Hörgeräteakustiker mittels einer geeigneten Anpasssoftware noch hinsichtlich seiner Lautstärke und spektralen Färbung konfiguriert und somit an die individuellen Bedürfnisse eines Betroffenen angepasst werden kann. Ziel der Anpassung ist es dabei, den Tinnitus bestmöglich zu maskieren bei gleichzeitig möglichst geringem Pegel des Maskierung-Signals.Tinnitus maskers are provided by the industry for tinnitus retraining therapy. These usually generate a white noise, which can be configured by a hearing care professional by means of suitable fitting software still in terms of its volume and spectral coloring and thus adapted to the individual needs of a person affected. The aim of the adaptation is to best mask the tinnitus while at the same time the lowest possible level of the masking signal.
Das Tinnitus-Geräusch, kann jedoch in seiner Lautstärke und seinem Klang variieren, z. B. bei Lärmbelastung oder Stress in seiner Lautstärke ansteigen. In diesem Fall wird der Tinnitus nicht mehr durch das vorkonfigurierte Masker-Signal verdeckt, sondern ist für den Tinnitus-Patienten hörbar, möglicherweise störend, und stellt für einen Hörgeräteträger in einer ohnehin anspruchsvollen Situation eine zusätzliche Belastung dar. Das Therapiegerät, der Tinnitus-Masker, scheint in der Wahrnehmung des Tinnitus-Patienten nicht zu funktionieren.The tinnitus noise, however, may vary in volume and sound, e.g. B. in noise or stress in volume increase. In this case, the tinnitus is no longer obscured by the preconfigured masker signal, but is audible to the tinnitus patient, possibly disturbing, and represents an additional burden for a hearing aid wearer in an already demanding situation. The therapy device, the tinnitus masker , does not seem to work in the perception of the tinnitus patient.
Bekannte am Markt befindliche Systeme verfügen über Lautstärkesteller und der Benutzer kann in kritischen Hörsituation manuell die Lautstärke des Maskierungssignals nachführen.Known on-market systems have volume controls and the user can manually track the volume of the masking signal in critical listening situations.
Aus der Druckschrift
Im Forschungsbereich Mustererkennung ist das Thema ”Erkennung von emotionalen Benutzerzuständen mit Hilfe akustischer und linguistischer Merkmale (multimodale Erkennung des Aufmerksamkeitsfokus)” im Moment ein Themen-Schwerpunkt. Erste Anwendungen sind bereits auf dem Markt erhältlich, beispielsweise die Skype-Erweiterung ”KishKish” oder das ”Voice Stress Analysis System” der Stadtverwaltung von London detektieren Lügen in Telefongesprächen.In the field of pattern recognition the topic "Recognition of emotional user states with the help of acoustic and linguistic features (multimodal recognition of attention focus)" is currently a topic focus. First applications are already available on the market, for example the Skype extension "KishKish" or the "Voice Stress Analysis System" of the City of London detect lies in telephone conversations.
In der Wissenschaft hat sich die Ansicht durchgesetzt, dass es sechs primäre Emotionen gibt: Freude, Traurigkeit, Angst, Wut, Überraschung und Ekel. Darüber hinaus lassen sich noch weitere abgeleitete Emotionen unterscheiden. Aktuelle Verfahren trennen sprecherunabhängig (d. h. ohne sprecherspezifisches Training) bis zu 20 Gemütszustände.In science, the view has prevailed that there are six primary emotions: joy, sadness, fear, anger, surprise and disgust. In addition, other derived emotions can be distinguished. Current procedures separate speaker-independent (that is, without speaker-specific training) up to 20 mental states.
Beispielsweise aus der Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, die automatischen Einstellmöglichkeiten für eine Hörvorrichtung zu verbessern.The object of the invention is to improve the automatic adjustment options for a hearing device.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch eine Hörvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 gelöst.This object is achieved by a method with the method steps according to claim 1. Furthermore, the object is achieved by a hearing device with the features according to claim 9.
Unter einem Sprachsignal im Sinne der Erfindung wird dabei allgemein ein durch die menschliche Stimme erzeugtes Signal verstanden. Darunter fallen neben der reinen Sprache auch sonstige durch die Stimme erzeugte menschliche Laute, Gesang etc.In the context of the invention, a speech signal is generally understood to be a signal generated by the human voice. These include not only the pure language but also other human sounds, vocals etc. generated by the voice.
Bei der Hörvorrichtung gemäß der Erfindung handelt es sich insbesondere um ein Hörgerät. Dieses weist wenigstens ein Mikrofon zur Aufnahme eines akustischen Eingangsignals und Wandlung in ein elektrisches Eingangssignal auf. Das Mikrofon ist dabei die Signalquelle im Sinne der Erfindung. Vorzugsweise ist das Mikrofon als Richtmikrofon ausgebildet zum richtungsabhängigen Empfang akustischer Eingangssignale. Es kann aus mehreren Einzel-Mikrofonen aufgebaut sein und auch das elektrische Eingangssignal kann mehrere parallele Einganssignale umfassen, die ggf getrennt weiterverarbeitet werden können. Das elektrische Eingangssignal (Quellsignal) wird in einer Signalverarbeitungseinheit zum Ausgleich eines individuellen Hörverlustes des Benutzers verarbeitet und verstärkt. Die Signalverarbeitung erfolgt dabei vorteilhaft in Abhängigkeit der aktuellen Hörumgebung, in der das Hörgerät betrieben wird.The hearing device according to the invention is in particular a hearing aid. This has at least one microphone for receiving an acoustic input signal and conversion into an electrical input signal. The microphone is the signal source in the context of the invention. Preferably, the microphone is designed as a directional microphone for direction-dependent reception of acoustic input signals. It can be made up of a plurality of individual microphones and also the electrical input signal can comprise a plurality of parallel input signals, which can optionally be further processed separately. The electrical input signal (source signal) is processed and amplified in a signal processing unit to compensate for an individual hearing loss of the user. The signal processing is advantageously carried out as a function of the current listening environment in which the hearing aid is operated.
Ferner kann es sich bei der Hörvorrichtung gemäß der Erfindung auch um einen Tinnitus-Masker handeln. Dieser umfasst als Signalquelle einen Signalgenerator zum Erzeugen eines Quellsignals oder einen Speicher, in dem das Quellsignal gespeichert ist und zur Weiterverarbeitung ausgelesen werden kann. Auch dabei hängt die Signalverarbeitung des Quellsignals vorteilhaft von einstellbaren Parametern ab.Furthermore, the hearing device according to the invention may also be a tinnitus masker. This comprises as a signal source a signal generator for generating a source signal or a memory in which the source signal is stored and can be read out for further processing. Again, the signal processing of the source signal depends advantageously on adjustable parameters.
Die bei einer Hörvorrichtung gemäß der Erfindung einstellbaren Parameter betreffen insbesondere Einstellungen bezüglich der Lautstärke, des Klangs oder des Frequenzgangs. Daneben ist jedoch noch eine Vielzahl weiterer Einstellungen möglich, beispielsweise ob Filter wirksam werden oder nicht, ob ein Richtmikrofon zugeschaltet wird etc.The adjustable parameters in a hearing device according to the invention relate in particular to adjustments in terms of volume, sound or frequency response. In addition, however, a variety of other settings is possible, for example, whether filters are effective or not, whether a directional microphone is switched on, etc.
Die Grundidee der Erfindung besteht nun allgemein darin, die Einstellung des Parameters in Abhängigkeit des emotionalen Zustandes des Benutzers der Hörvorrichtung zu betreiben. Dabei wird der augenblickliche emotionale Zustand anhand eines von dem Benutzer ausgehenden Sprachsignals festgestellt. Dies hat den Vorteil, dass wenigstens ein Mikrofon zur Aufnahme eines akustischen Eingangssignals bei Hörvorrichtungen üblich ist und daher in der Regel kein weiterer Sensor zur Aufnahme des Sprachsignals erforderlich ist. Sensoren zur Aufnahme biometrischer Daten (Blutdruck, Puls etc) des Benutzers sind hingegen bei Hörvorrichtungen unüblich und erfordern daher einen zusätzlichen Hardware-Aufwand. Ferner ist es bei einer einstückig und zum Tragen am oder im Ohr ausgebildeten Hörvorrichtungen schwierig, mit einem in die jeweilige Hörvorrichtung integrierten Sensor biometrische Daten zu erfassen, da diesbezügliche Messungen am oder im Ohr schwierig sind. Beispielsweise können Blutdruck oder Puls nur dann gemessen werden, wenn der Sensor mit einem bestimmten Druck auf das Gewebe des Benutzers gepresst wird. Dies kann bei einer bei Hörvorrichtungen üblichen, längeren Tragedauer schnell unangenehm für den Benutzer werden.The basic idea of the invention is now generally to operate the setting of the parameter as a function of the emotional state of the user of the hearing device. In this case, the instantaneous emotional state is determined on the basis of a voice signal emitted by the user. This has the advantage that at least one microphone is usual for receiving an acoustic input signal in hearing devices and therefore usually no further sensor for receiving the speech signal is required. Sensors for recording biometric data (blood pressure, pulse, etc.) of the user, however, are unusual in hearing devices and therefore require additional hardware effort. Further, with a hearing aid formed in one piece and worn on or in the ear, it is difficult to acquire biometric data with a sensor integrated into the respective hearing device, since measurements on or in the ear are difficult. For example, blood pressure or pulse can only be measured if the sensor is pressed with a certain pressure on the tissue of the user. This can quickly become uncomfortable for the user in a hearing aid devices, longer wearing time.
Bei der Realisierung der Erfindung kann auf bekannte Algorithmen zur Sprachanalyse zurückgegriffen werden. Dabei gilt es zunächst, bei einem in das Hörhilfegerät eingehenden Sprachsignal die eigene Stimme des Benutzers zu detektieren. Auch dabei kann auf bekannte Algorithmen zurückgegriffen werden. Sind mehrere Sprachsignal-Quellen vorhanden, so können diese vorteilhaft durch einen Algorithmus zur blinden Quellentrennung (Blind Source Separation, BSS) getrennt werden, sodass eine nur auf dem von dem Benutzer abgegebenen Sprachsignal basierende Analyse zum Erkennen des emotionalen Zustandes erfolgen kann.In the implementation of the invention can be made of known algorithms for speech analysis. In this case, it is first necessary to detect the user's own voice in the case of a voice signal entering the hearing aid device. Here, too, can be used on known algorithms. If a plurality of speech signal sources are present, they can advantageously be separated by a Blind Source Separation (BSS) algorithm so that an analysis based on the speech signal emitted by the user can be used to detect the emotional state.
In welcher Weise bestimmte Parameter infolge eines bestimmten erkannten emotionalen Zustandes geändert werden, wird vorteilhaft bei der Programmierung der Hörvorrichtung, beispielsweise bei einem Hörgeräteakustiker, festgelegt. Wird beispielsweise eine sehr entspannte eigene Stimme erkannt, wird das Gerät leiser gestellt oder ein spezielles Programm für ”Ruhe” ausgewählt, um die entspannte Stimmung zu unterstützen. Werden dagegen anhand einer erregten oder aggressiven Stimme Anspannung bzw. Stress festgestellt, wird die Verstärkung anhoben oder es werden ZEN-Klänge zur Beruhigung eingespielt, sofern der Benutzer das möchte. The manner in which certain parameters are changed as a result of a particular detected emotional state is advantageously determined during the programming of the hearing device, for example with a hearing aid acoustician. For example, if a very relaxed own voice is detected, the device is turned down or a special program for "rest" selected to support the relaxed mood. If, on the other hand, tension or stress is detected by means of an excited or aggressive voice, the amplification is boosted or ZEN sounds are played in for reassurance, if the user so wishes.
Vorteilhaft hat die Hörvorrichtung gemäß der Erfindung durch die Auswertung der aus der eigenen Stimme ermittelten Emotionen neben der akustischen Situation, die schon jetzt durch den Klassifikator bewertet wird, ein zusätzliches Indiz, aus dem der wirkliche akustische Fokus des Benutzers geschätzt werden kann. Die Wahrscheinlichkeit steigt damit, dass die Hörvorrichtung dann automatisch so eingestellt wird, wie der Benutzer dies wünscht.Advantageously, the hearing device according to the invention by the evaluation of the determined from one's own voice emotions in addition to the acoustic situation, which is already evaluated by the classifier, an additional indication from which the real acoustic focus of the user can be estimated. The likelihood increases that the hearing device is then automatically adjusted as the user desires.
Die Signalanalyse zum Erkennen des aktuellen emotionalen Zustandes des Benutzers ist vorzugsweise lernfähig und trainierbar. Beispielsweise werden dem Algorithmus während einer Trainingsphase durch manuelle Benutzereingaben aktuelle emotionale Zustände vorgegeben, so dass der Algorithmus die Zuordnung im Laufe der Zeit lernt und unterschiedliche Zustände selbst immer besser unterscheiden kann. Bei der Stimmanalyse ist insbesondere die Tonlage von besonderer Bedeutung. Die Detektion des individuellen Gemütszustandes erfolgt – wie die Detektion der akustischen Umgebung – bevorzugt kontinuierlich.The signal analysis for detecting the current emotional state of the user is preferably adaptive and trainable. By way of example, current emotional states are given to the algorithm during a training phase by manual user input, so that the algorithm learns the assignment over time and can distinguish between different states even better. In voice analysis, the pitch is of particular importance. The detection of the individual mental state takes place - like the detection of the acoustic environment - preferably continuously.
Vorteilhaft verfügt die Hörvorrichtung über ein neuronales Netz zur Signalanalyse.Advantageously, the hearing device has a neural network for signal analysis.
Speziell bei einem Tinnitus-Masker besteht ein Vorteil der Erfindung darin, Anspannung und Stress als Tinnitus-Auslöser zu interpretieren und die Lautstärke des Masker-Signals diesbezüglich adaptiv nachzuführen. Wird der Gemütszustand ”Stress” detektiert, kann beispielsweise die Lautstärke des Masker-Signals adaptiv um × dB erhöht werden, um den Tinnitus wirksam zu verdecken. Zusätzlich kann eine Situationserkennungseinheit verwendet werden, um die Lautstärke des Masker-Signals adaptiv nachzuführen, wenn der Benutzer sich lange in lauter Umgebung befunden hat. Diese Anwendung berücksichtigt in ihrer bevorzugten Ausführung zusätzlich Werte aus einem Tonaudiogramm, insbesondere die Hör- und Unbehaglichkeitsschwelle, und schließt darauf basierend auf als ”laut” wahrgenommene Pegel. Vorteilhaft wird erst dann der Pegel des Tinnitus-Maskers nachgeführt, wenn die aktuelle akustische Situation von seinem Träger auch als ”laut” wahrgenommen wird.Especially with a tinnitus masker, an advantage of the invention is to interpret tension and stress as tinnitus triggers and adaptively adjust the volume of the masker signal in this regard. If the mental state "stress" is detected, for example, the volume of the masker signal can be adaptively increased by × dB in order to effectively mask the tinnitus. In addition, a situation recognizer may be used to adaptively adjust the volume of the masker signal when the user has been in a noisy environment for a long time. This application, in its preferred embodiment, additionally takes into account values from a tone audiogram, in particular the auditory and discomfort threshold, and concludes thereon based on levels perceived as "loud". Advantageously, the level of the tinnitus masker is tracked only when the current acoustic situation is perceived by its wearer as "loud".
Für den Benutzer ergibt sich aus dieser Applikation der Vorteil, dass der Tinnitus auch in kritischen Situationen weiterhin verdeckt bleibt, ohne das er an einem Bedienelement manuell Änderungen am System vornehmen muss und in unkritischen Situationen nicht stört. Ein weiterer Vorteil ist, dass, wenn das Gerät die Nutzerpräferenzen gelernt hat, keine weitere Benutzerinteraktion mehr nötig ist. Die Geräte können daher sehr klein (= unauffällig) gebaut werden, da weder Bedienelemente noch eine Wireless-Spule benötigt werden.For the user, this application has the advantage that the tinnitus remains concealed even in critical situations, without having to manually make changes to the system on a control element and does not disturb it in uncritical situations. Another advantage is that once the device has learned the user preferences, no further user interaction is needed. The devices can therefore be built very small (= inconspicuous), since neither controls nor a wireless coil are needed.
Der zeitliche Verlauf der Parameter-Änderung bei einer Hörvorrichtung gemäß der Erfindung hängt insbesondere von Erfahrungswerten und Aussagen des Benutzers ab, beispielsweise welcher Lärm bei welchem Pegel und welcher Exponationszeit wie lange ein bestimmtes Tinnitus-Geräusch nach sich zieht. Der nachgeführte Pegel des Masker-Signals bleibt vorzugsweise auch nach einer Änderung des Gemütszustandes oder der akustischen Situation noch für eine bestimmte Zeit bestehen und fällt danach erst langsam wieder auf den vordefinierten Pegel ab, um den in seiner Lautheit angestiegenen Tinnitus auch danach noch effektiv zu verdecken.The chronological course of the parameter change in a hearing device according to the invention depends in particular on empirical values and statements of the user, for example which noise at which level and which exposure time how long a specific tinnitus noise entails. The tracked level of the masker signal preferably remains even after a change in the state of mind or the acoustic situation for a certain time and then falls slowly back to the predefined level in order to conceal the increased tinnitus in his loudness even then effectively ,
Die Hörvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst vorzugsweise wenigstens eine am oder im Ohr tragbare Geräteeinheit. Es kann sich aber auch um ein System mit zwei jeweils an oder in einem Ohr des Benutzers tragbaren Geräteeinheiten handeln. Darüber hinaus kann sie auch eine nicht am oder im Ohr tragbare externe Geräteeinheit umfassen, beispielsweise eine Fernbedienung. Die Signalanalyse zum Erkennen des emotionalen Zustandes gemäß der Erfindung kann dabei auch vollständig oder teilweise in der externen Geräteeinheit erfolgen, wobei dann ein Steuersignal zur Anpassung eines betreffenden Parameters auf die am oder im Ohr tragbaren Geräteeinheiten übertragen wird.The hearing device according to the invention preferably comprises at least one device unit which can be worn on or in the ear. However, it can also be a system with two unit units, which can each be worn on or in one ear of the user. In addition, it may also include a non-portable or in-ear external device unit, such as a remote control. The signal analysis for detecting the emotional state according to the invention can also be carried out completely or partially in the external device unit, in which case a control signal for adapting a respective parameter is transmitted to the device units which can be worn on or in the ear.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. Showing:
Das HTM umfasst weiterhin einen Eigenstimmdetektor
Durch den gezeigten Verlauf der Lautstärke-Einstellung werden sprunghafte Änderungen, die zu Irritationen führen können, vermieden.The course of the volume setting shown avoids sudden changes that can lead to irritation.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0064042 A1 [0005] EP 0064042 A1 [0005]
- DE 102005046168 A1 [0006] DE 102005046168 A1 [0006]
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- EP 0820211 A1 [0011] EP 0820211 A1 [0011]
- EP 2063416 A1 [0014] EP 2063416 A1 [0014]
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