DE102010025918A1

DE102010025918A1 - Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts und Hörgerät mit variabler Frequenzverschiebung

Info

Publication number: DE102010025918A1
Application number: DE102010025918A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Pape; Dr. Wurzbacher Tobias
Original assignee: Siemens Medical Instruments Pte Ltd
Current assignee: Sivantos Pte Ltd
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-07-03
Also published as: EP2550811A1; US8848953B2; DE102010025918B4; DK2550811T3; WO2012001010A1; US20130108094A1; EP2550811B1

Abstract

Die Erfindung gibt ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts (1) und ein Hörgerät (1) mit mindestens einem Hörer (4) an, die eine feste zweite Frequenzverschiebung (18) eines den Hörer (4) versorgenden elektrischen Hörersignals (12) oder eines vorgebbaren Frequenzbereichs des Hörersignals (12) und eine variable erste Frequenzverschiebung (19) des Hörersignals (12) oder eines vorgebbaren Frequenzbereichs des Hörersignals (12) umfassen. Die erste Frequenzverschiebung (19) wird in Abhängigkeit auftretender Rückkopplungen verändert. Die Erfindung bietet den Vorteil einer Frequenzverschiebung, die Rückkopplungen wirksam vermeidet, wobei aber Artefakte der Frequenzverschiebung minimiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts und ein Hörgerät mit einer variablen zweiten Frequenzverschiebung eines Hörersignals.
Ein häufiges Problem bei Hörgeräten ist die Rückkopplung zwischen dem Ausgang des Hörgeräts und dem Eingang, die sich als Pfeifen störend bemerkbar macht. 1 zeigt das Prinzip einer akustischen Rückkopplung. Ein Hörgerät 1 weist ein Mikrofon 2 auf, das ein akustisches Nutzsignal 10 aufnimmt, in ein elektrisches Mikrofonsignal 11 umwandelt und an eine Signalverarbeitungseinheit 3 abgibt. In der Signalverarbeitungseinheit 3 wird das Mikrofonsignal 11 u. a. aufbereitet, verstärkt und als elektrisches Hörersignal 12 an einen Hörer 4 abgegeben. Im Hörer 4 wird das elektrische Hörersignal 12 wieder in ein akustisches Ausgangssignal 13 gewandelt und an das Trommelfell 7 eines Hörgeräteträgers abgegeben.
Das Problem besteht nun darin, dass ein Teil des akustischen Ausgangssignals 13 über einen akustischen Rückkopplungspfad 14 zum Eingang des Hörgeräts 1 gelangt, wo es sich mit dem Nutzsignal 10 überlagert und als Summensignal vom Mikrofon 2 aufgenommen wird. Bei einer ungünstigen Phasenlage und Amplitude des rückgekoppelten Ausgangssignals kommt es zu dem störenden Rückkopplungspfeifen. Insbesondere bei einer offenen Hörgeräteversorgung ist die Dämpfung der akustischen Rückkopplung gering, wodurch das Problem verschärft wird.
Zur Lösung stehen seit einiger Zeit adaptive Systeme zur Rückkopplungsunterdrückung zur Verfügung. Dazu wird der akustische Rückkopplungspfad 14 im Hörgerät 1 digital nachgebildet. Die Nachbildung erfolgt beispielsweise mittels eines adaptiven Kompensationsfilters 5, das von dem Hörersignal 12 gespeist wird. Nach einer Filterung im Kompensationsfilter 5 wird ein gefiltertes Kompensationssignal 15 vom Mikrofonsignal 11 subtrahiert. Im Idealfall wird die Wirkung des akustischen Rückkopplungspfads 14 dadurch aufgehoben und es entsteht ein rückkopplungsfreies Eingangssignal 16 für die Signalverarbeitungseinheit 3.
Für eine effektive Rückkopplungsunterdrückung ist eine Regelung bzw. Anpassung von Filterkoeffizienten des adaptiven Kompensationsfilters 5 erforderlich. Dazu wird mit Hilfe einer Detektionseinheit 6 das Mikrofonsignal 11 ausgewertet und auf mögliche Rückkopplungen untersucht. Durch die Regelung bzw. Anpassung der Filterkoeffizienten können aber auch Artefakte entstehen, da bei einem nicht optimal eingestellten adaptiven Kompensationsfilter 5 zusätzliche Signalkomponenten erzeugt werden oder ein Rückkopplungspfeifen auftritt. In der EP 1 033 063 B1 ist ein Hörgerät mit einer Rückkopplungsunterdrückung offenbart, wobei zur Verbesserung der Rückkopplungsunterdrückung zwei parallel arbeitende adaptive Kompensationsfilter eingesetzt werden.
Eine hohe Korrelation zwischen Nutzsignal 10 und Rückkopplungssignal 14 stellt für eine optimale Rückkopplungsunterdrückung ein großes Problem dar, weil durch die Korrelation auch Eingangssignalkomponenten angegriffen werden und Fehladaptionen des Kompensationsfilters auftreten.
Eine Lösung dieses Problems wird in der nachveröffentlichten DE 10 2010 006 154 A1 offenbart. Ein Nutzsignal wird von einem rückgekoppelten Störsignal dekorreliert, indem die Frequenzen des Ausgangssignals eines Hörgeräts und damit die Frequenzen des rückgekoppelten Signals gegenüber den Frequenzen des Nutzsignals verschoben werden.
Leider verursachen die Frequenzverschiebungen bzw. -verzerrungen auch deutlich wahrnehmbare Artefakte. Eine Verzerrung bei tiefen Frequenzen ist in der Regel nicht möglich, da das menschliche Gehör im tiefen Frequenzbereich sehr empfindlich auf Verzerrungen reagiert. Daher werden meist nur die hohen Frequenzen verschoben. Trotzdem kann es dabei zu einer hörbaren „Verstimmung” des Nutzsignals kommen.
Wesentlich unangenehmer sind Überlagerungsartefakte, bei denen ein in den Frequenzen verschobenes Signal und ein unverschobenes Signal gleichzeitig wahrgenommen werden, was bei tonalen Signalen zu einer deutlichen Modulation bzw. Schwebung oder einer Rauhigkeit führt. Nahezu unvermeidlich sind akustische Überlagerungen, die durch den Zufluss von Direktschall, beispielsweise durch das Vent, erfolgen.
Abhängig von der Frequenzverschiebung werden diese Überlagerungen als Amplitudenmodulation oder als Signalrauhigkeit wahrgenommen. In allen beschriebenen Fällen sind die Überlagerungen störend, besonders wenn es sich bei einem Eingangssignal um Musik oder allgemeiner um tonale Signale handelt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu überwinden und ein Verfahren und ein dazugehöriges Hörgerät anzugeben, die Artefakte aufgrund einer Frequenzverschiebung verringern.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Verfahren und dem Hörgerät der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung beansprucht ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts mit mindestens einem Hörer. In Abhängigkeit auftretender Rückkopplungen wird das Hörersignal oder ein vorgebbarer Frequenzbereich des Hörersignals um eine variable erste Frequenzverschiebung verändert. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass gerade soviel Frequenzverschiebung vorhanden ist, um „musical noise” zu vermeiden, aber Artefakte der Frequenzverschiebung minimal sind. Dadurch kann sehr schnell auf Rückkopplungen reagiert werden und eine Rückkopplungsunterdrückung ist sehr stabil.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann um eine feste zweite Frequenzverschiebung das Hörersignal oder ein vorgebbarer Frequenzbereichs des Hörersignals verändert werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens kann die variable erste Frequenzverschiebung in Abhängigkeit der Größe auftretender Rückkopplungen erhöht werden.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens kann eine Änderung einer variablen Adaptionsgeschwindigkeit einer Rückkopplungsunterdrückung des Hörgeräts in Abhängigkeit der auftretenden Rückkopplungen umfassen.
Des Weiteren kann die variable Adaptionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Größe der auftretenden Rückkopplungen erhöht werden.
Die Erfindung gibt auch ein Hörgerät mit einer Detektionseinheit zur Erkennung von Rückkopplungen und mit mindestens einem Hörer an. Das Hörgerät umfasst außerdem eine Frequenzverschiebeeinheit, die die Frequenzen eines den Hörer versorgenden elektrischen Hörersignals oder einen vorgebbaren Frequenzbereich des Hörersignals um einen festen zweiten Wert und einen variablen ersten Wert verschiebt. Der erste Wert ist in Abhängigkeit auftretender Rückkopplungen veränderbar.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Detektionseinheit den ersten Wert in Abhängigkeit der Größe auftretender Rückkopplungen erhöhen.
In einer Weiterbildung kann die Detektionseinheit unter Verwendung des ersten Werts die Frequenzverschiebeeinheit ansteuern.
Des Weiteren kann das Hörgerät ein adaptives Kompensationsfilter zur Unterdrückung von Rückkopplungen umfassen. Dessen variable Adaptionsgeschwindigkeit ändert sich in Abhängigkeit der durch die Detektionseinheit erfassten Rückkopplungen.
In einer Weiterbildung kann sich die variable Adaptionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Größe der erfassten Ruckkopplungen erhöhen.
Außerdem kann die Detektionseinheit die variable Adaptionsgeschwindigkeit ermitteln.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:
1: ein Blockschaltbild eines Hörgeräts mit einer adaptiven Rückkopplungsunterdrückung gemäß Stand der Technik,
2: Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Hörgeräts mit variabler Frequenzverschiebung und
3: Blockschaltbild eines Hörgeräts mit einer Frequenzverschiebeeinheit.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Hörgeräts. Schritt 100 gibt eine ununterbrochen aktive Rückkopplungsdetektion an, die aus einem Mikrofonsignal des Hörgeräts Rückkopplungen erkennen und deren Größe bzw. Intensität ermitteln kann. Ein einen Hörer des Hörgeräts versorgendes elektrisches Hörersignal oder ein vorgebbarer Frequenzbereich des Hörersignals wird zur Unterdrückung von schwachen Rückkopplungen im Schritt 101 (= zweite Frequenzverschiebung) derart frequenzverschoben, dass nahezu keine Artefakte hörbar werden.
Überschreiten die detektierten Rückkopplungen einen Schwellwert, werden im Schritt 102 die Frequenzen des Hörersignals oder ein Frequenzbereich des Hörersignals zusätzlich verschoben (= erste Frequenzverschiebung). Die auftretenden Rückkopplungen werden zum Preis von hörbaren Artekfakten wirksam unterdrückt. Zusätzlich wird in dem Schritt 103 bei Auftreten von Rückkopplungen entsprechend ihrer Stärke die Adaptionsgeschwindigkeit eines adaptiven Rückkopplungs-Kompensationsfilters erhöht. Zum Preis von hörbaren Artefakten wird die Rückkopplungsunterdrückung dadurch ebenfalls verbessert.
Unterschreiten die Rückkopplungen den Schwellwert oder werden sie geringer, wird im Schritt 104 die erste Frequenzverschiebung aufgehoben bzw. zurückgenommen oder aber lediglich entsprechend der noch verbleibenden Rückkopplung reduziert. Ebenfalls wird die erhöhte Adaptionsgeschwindigkeit im Schritt 105 zurückgenommen oder der neuen Rückkopplungssituation angepasst.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgeräts 1 mit einem Mikrofon 2 zur Umwandlung von Schallwellen in ein elektrisches Mikrofonsignal 11, von dem ein Kompensationssignal 15, das einen Rückkopplungspfad zwischen einem Hörer 4 und dem Mikrofon 2 nachbildet, subtrahiert wird. Das so erhaltene Summensignal wird als Eingangssignal 16 einer Signalverarbeitungseinheit 3 des Hörgeräts 1 zugeführt. Die Signalverarbeitungseinheit 3 modifiziert und verstärkt das Eingangssignal 16 und gibt ein modifiziertes und verstärktes Hörersignal 12 ab. Zur Reduktion von Rückkopplungen wird das Hörersignal einer Frequenzverschiebeeinheit 17 zugeführt, die die Frequenzen des Hörersignals 12 verschiebt. Die Frequenzverschiebeeinheit 17 gibt ein frequenzverschobenes Hörersignal 21 an den Hörer 4 ab, der das elektrische frequenzverschobene Hörersignal 21 in ein akustisches Ausgangssignal umwandelt.
Das Kompensationssignal 15 wird von einem adaptiven Kompensationsfilter 5 aus dem Hörersignal 12 und dem Eingangssignal 16 gebildet. Für eine effektive Rückkopplungsunterdrückung ist eine Regelung bzw. Anpassung von Filterkoeffizienten des adaptiven Kompensationsfilters 5 erforderlich. Dazu wird mit Hilfe einer Detektionseinheit 6 das Mikrofonsignal 11 ausgewertet und auf mögliche Rückkopplungen untersucht. Erfindungsgemäß wird eine Adaptionsgeschwindigkeit 20 des Kompensationsfilters 5 erhöht, wenn eine Rückkopplung detektiert wird. Die Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit 20 ist abhängig von der Stärke der detektierten Rückkopplung.
In der Frequenzverschiebeeinheit 17 werden die Frequenzen des Hörersignals 12, oder ein Teil der Frequenzen des Hörersignals 12, um einen festen zweiten Wert 18 verschoben, der durch die Detektionseinheit 6 vorgegeben werden kann. Der zweite Wert 18 wird so klein gewählt, dass schwache Rückkopplungen unterdrückt werden, aber Artefakte noch nahezu unhörbar sind. Bei stärkeren Rückkopplungen wird durch die Detektionseinheit 6 ein variabler erster Wert 19 an die Frequenzverschiebeeinheit 17 übertragen. Das Hörersignal 12 oder ein auswählbarer Frequenzbereich des Hörersignals 12 wird nun zusätzlich um den ersten Wert 19 frequenzverschoben. Durch den variablen ersten Wert 19 werden die Frequenzen des Hörersignals 12 situationsbedingt verschoben, je stärker die Rückkopplung desto stärker die Frequenzverschiebung. Tritt keine oder eine kleinere Rückkopplung auf, wird der erste Wert 19 verringert oder sogar Null, d. h. die Frequenzverschiebung wird reduziert. Ebenfalls wird die Adaptionsgeschwindigkeit 20 wieder verringert.
Bezugszeichenliste

1: Hörgerät
2: Mikrofon
3: Signalverarbeitungseinheit
4: Hörer
5: adaptives Kompensationsfilters
6: Detektionseinheit
7: Trommelfell
10: Nutzsignal
11: Mikrofonsignal
12: Hörersignal
13: Ausgangssignal
14: Rückkopplungspfad
15: Kompensationssignal
16: Eingangssignal
17: Frequenzverschiebeeinheit
18: zweiter Wert
19: erster Wert
20: variable Adaptionsgeschwindigkeit
21: frequenzverschobenes Hörersignal
100: Rückkopplungsdetektion
101: zweite Frequenzverschiebung
102: erste Frequenzverschiebung
103: Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit
104: Rücknahme der ersten Frequenzverschiebung
105: Rücknahme der Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1033063 B1 [0005]
DE 102010006154 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts (1) mit mindestens einem Hörer (4), gekennzeichnet durch: – eine variable erste Frequenzverschiebung (102) des Hörersignals (12) oder eines vorgebbaren Frequenzbereichs des Hörersignals (12), die in Abhängigkeit auftretender Rückkopplungen verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: – eine feste zweite Frequenzverschiebung (101) eines den Hörer (4) versorgenden elektrischen Hörersignals (12) oder eines vorgebbaren Frequenzbereichs des Hörersignals (12).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die variable erste Frequenzverschiebung (102) in Abhängigkeit der Größe auftretender Rückkopplungen erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch: – eine Änderung (103) einer variablen Adaptionsgeschwindigkeit einer Rückkopplungsunterdrückung des Hörgeräts (1) in Abhängigkeit der auftretenden Rückkopplungen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Adaptionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Größe der auftretenden Rückkopplungen erhöht wird.
Hörgerät (1) mit einer Detektionseinheit (6) zur Erkennung von Rückkopplungen und mit mindestens einem Hörer (4), gekennzeichnet durch: – eine Frequenzverschiebeeinheit (17), die die Frequenzen eines den Hörer (4) versorgenden elektrischen Hörersignals (12) oder einen vorgebbaren Frequenzbereich des Hörersignals (12) um einen variablen ersten Wert (19) verschiebt, wobei der erste Wert (19) in Abhängigkeit auftretender Rückkopplungen veränderbar ist.
Hörgerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Frequenzverschiebeeinheit (17) die Frequenzen des elektrischen Hörersignals (12) oder der vorgebbare Frequenzbereich des Hörersignals (12) um einen festen zweiten Wert (18) verschiebbar sind.
Hörgerät (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (6) den ersten Wert (19) in Abhängigkeit der Größe auftretender Rückkopplungen erhöht.
Hörgerät (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (6) unter Verwendung des zweiten Werts (19) die Frequenzverschiebeeinheit (17) ansteuert.
Hörgerät (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch: – ein adaptives Kompensationsfilter (5) zur Unterdrückung von Rückkopplungen, dessen variable Adaptionsgeschwindigkeit (20) sich in Abhängigkeit der durch die Detektionseinheit (6) erfassten Rückkopplungen ändert.
Hörgerät (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die variable Adaptionsgeschwindigkeit (20) in Abhängigkeit der Größe der erfassten Rückkopplungen erhöht.
Hörgerät (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (6) die variable Adaptionsgeschwindigkeit (20) ermittelt.