DE102013106967A1

DE102013106967A1 - Hörhilfe

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Publication number: DE102013106967A1
Application number: DE201310106967
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein selbsttestendes und individuell parametrisierbares Hörgerät sowie eine Vorrichtung zum Übertragen eines Audiosignals, mit mindestens einem Signaleingang (1, 1', 1'') zum Einspeisen eines Eingangssignals, einer Signalverarbeitungseinrichtung (4, 8, 9, 10, 24), die mittels einer parametrisierbaren Übertragungsfunktion (23) ein Ausgangssignal formt, das mittels eines Signalausgangs (7) an eine akustische Signalquelle abgebbar ist, mit einer Parametrisierungseinrichtung (4, 8), mit der durch Abgabe von Testsignalen in verschiedenen Frequenzen und Lautstärken und dem Empfang von Rückmeldungen ein Audiogramm (21) erstellt wird, aus dem eine an das Hörvermögen eines Anwenders angepasste Verstärkungsvorgabe (22) ermittelt wird, an welche die Übertragungsfunktion (23) durch die Wahl von Verstärkungsfaktoren mehrerer Filter (11 bis 20) der Signalverarbeitungseinrichtung (4, 8, 9, 10, 24) angepasst wird. Um die Parametrisierungseinrichtung derart weiterzubilden, dass eine verbesserte Anpassung der Übertragungsfunktion an die Verstärkungsvorgabe möglich ist, wird vorgeschlagen, dass die Verstärkungsfaktoren und die Filterfrequenzen der Filter (11 bis 20) iterativ ermittelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen eines Audiosignals, mit mindestens einem Signaleingang zum Einspeisen eines Eingangssignals, einer Signalverarbeitungseinrichtung, die mittels einer parametrisierbaren Übertragungsfunktion ein Ausgangssignal formt, das mittels eines Signalausgangs an eine akustische Signalquelle abgebbar ist, mit einer Parametrisierungseinrichtung, mit der durch Abgabe von Testsignalen in verschiedenen Frequenzen und Lautstärken und dem Empfang von Rückmeldungen ein Audiogramm erstellt wird, aus dem eine an das Hörvermögen eines Anwenders angepasste Verstärkungsvorgabe ermittelt wird, an welche die Übertragungsfunktion durch die Wahl von Verstärkungsfaktoren mehrerer Filter der Signalverarbeitungseinrichtung angepasst wird.
Eine Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art wird von der DE 32 05 685 C2 bzw. der DE 10 2006 015 497 B4 beschrieben.
Die Erfindung betrifft ein selbsttestendes und individuell parametrisierbares Hörgerät. Gegenüber dem Stand der Technik soll mit einer Parametrisierungseinrichtung das Hörvermögen des Anwenders in situ getestet werden. Dabei wird ein Audiogramm erstellt, aus dem eine Verstärkungsvorgabefunktion abgeleitet wird. Mit Hilfe digitaler Filter soll die Verstärkungsvorgabefunktionen nachgebildet werden. Die digitale Filterung findet in einem Signalprozessor statt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Parametrisierungseinrichtung derart weiterzubilden, dass eine verbesserte Anpassung der Übertragungsfunktion an die Verstärkungsvorgabe möglich ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass die Verstärkungsfaktoren und die Filterfrequenzen von Filtern iterativ ermittelt werden. Jeder der Filter ist durch seine Filterfrequenz, seinen Verstärkungsfaktor und seine Filtergüte charakterisiert. Bei dem digitalen Filter handelt es sich im Wesentlichen um einen Glockenfilter bzw. um einen Peak-Filter, ggf. aber auch um einen Bandpassfilter. Der Frequenzgang von Peak-Filtern hat einen symmetrischen Verlauf um eine Mittelfrequenz, die im Folgenden Filterfrequenz genannt wird. Bei der Mittelfrequenz hat das Peak-Filter die höchste Verstärkung. Beidseitig der Mittelfrequenz sinkt die Verstärkung mit zunehmendem Abstand von der Mittelfrequenz etwa gemäß einer Gauß'schen Verteilungsfunktion ab. Die Schmalheit der Glockenfunktion ist ein Maß für die Güte. Ein Peak-Filter mit einer geringen Güte verstärkt auch weit von der Mittelfrequenz beabstandete Frequenzen. Ein Peak-Filter hoher Güte verstärkt nur unmittelbar der Mittelfrequenz benachbarte Frequenzen, besitzt also eine steile Filtercharakteristik. Beim iterativen Verfahren werden bevorzugt zeitlich nacheinander mehrere Filter, die insgesamt eine Filterbank ausbilden, festgelegt. Dies erfolgt im Wesentlichen dadurch, dass mit Hilfe des Signalprozessors der Vorrichtung eine Übertragungsfunktion mit der Verstärkungsvorgabe in Beziehung gesetzt wird. Dieses In-Beziehung-Setzen führt bei jedem Iterationsschritt zur Bestimmung der Filtercharakteristik eines weiteren Filters, nämlich dessen Filterfrequenz und dessen Verstärkungsfaktors. Iterativ wird auf diese Weise durch schrittweises Erhöhen der Anzahl der Filter die Übertragungsfunktion der Verstärkungsvorgabe angenähert. Die Iteration ist beendet, wenn die Übertragungsfunktion der Verstärkungsvorgabe in genügender Weise angenähert ist, bspw. wenn die maximale Abweichung oder eine gemittelte Abweichung einen Schwellwert unterschreitet. Der Schwellwert kann im Bereich der Hörschwelle liegen, bspw. 6 dB entsprechen. Die Bestimmung der Filterfrequenz und des Verstärkungsfaktors des bei jedem Iterationsschritt hinzugefügten Filters erfolgt durch eine Analyse der mit den bereits definierten Filtern erzeugten Übertragungsfunktion und insbesondere durch Bestimmung der Abweichung der Übertragungsfunktion von der Verstärkungsvorgabe. Dabei wird die Abweichung der Übertragungsfunktion von der Verstärkungsfunktion als frequenzabhängige Funktion ermittelt. Aus einer derartigen Abweichungsfunktion wird der Frequenzwert ermittelt, bei dem die Abweichung der Übertragungsfunktion von der Verstärkungsfunktion am größten ist. Diese Frequenz ist die Filterfrequenz eines hinzuzufügenden Filters. Der Verstärkungsfaktor wird aus der Höhe der Abweichung an der Filterfrequenz ermittelt. Es kann sich aber auch um einen Festwert handeln, der nicht von der an der Filterfrequenz ermittelten Abweichung von Übertragungsfunktion von Verstärkungsvorgabe abhängt. Der Verstärkungsfaktor kann so gewählt werden, dass er 20 bis 80% des Wertes beträgt, der erforderlich wäre, um durch eine Verstärkung des Eingangssignals an der Filterfrequenz die Verstärkungsvorgabe zu erreichen. Im einfachsten Fall beträgt der Verstärkungsfaktor 50% des erforderlichen Wertes. Die Verstärkungsfaktoren bereits definierter Filter können aber auch gemeinschaftlich abgesenkt oder angehoben werden, um eine mit den bereits definierten Glockenfiltern erzeugte Übertragungsfunktion in Richtung der Verstärkungsvorgabe abzusenken oder anzuheben. Im ersten Parametrisierungsschritt wird die Filterfrequenz eines ersten Glockenfilters bevorzugt durch die Ermittlung der Frequenz gewonnen, bei der die Verstärkungsvorgabe ihr Maximum hat. Da bis dahin noch kein Glockenfilter parametrisiert worden ist, ist die Übertragungsfunktion auf der Stufe dieser Parametrisierung eine konstante Funktion. In einem zweiten oder weiteren Parametrisierungsschritt wird die Filterfrequenz eines weiteren Glockenfilters durch die Ermittlung der Frequenz gewonnen, bei der die Abweichung der mit den bereits definierten Glockenfiltern erzeugten Übertragungsfunktionen von der Verstärkungsvorgabe am größten ist. Nach jeder Iteration und/oder nach der letzten Iteration kann eine Korrektur der Verstärkungsfaktoren vorgenommen werden, bei der die Verstärkungsfaktoren linear oder proportional oder einem anderweitigen Gesetz folgend abgesenkt oder erhöht werden. Das gemeinschaftliche Absenken oder Anheben der Verstärkungsfaktoren wird bevorzugt so vorgenommen, dass die minimale Verstärkung 0 dB beträgt. Es kann also mit Abschluss der Parametrisierung eine Frequenz innerhalb des Frequenzgangs geben, bei der keine Verstärkung stattfindet. Es gibt vorzugsweise aber auch keine Frequenz, bei der eine Dämpfung vorgenommen wird. Die Vorrichtung besitzt bevorzugt zumindest zwei Audiokanäle, nämlich einen Linken und einen rechten Kanal, die individuell an das Hörvermögen des Anwenders angepasste Übertragungsfunktionen aufweisen. Die Vorrichtung kann mehrere Signaleingänge aufweisen, bspw. zum Anschluss eines Mikrophons, zum Anschluss einer HiFi-Quelle oder zum Anschluss eines Telefons. Jedem Signaleingang kann eine individuelle Übertragungsfunktion zugeordnet werden. Nachfolgend wird eine hinsichtlich ihrer Funktion optimierte Vorrichtung beschrieben. Die individuelle Übertragungsfunktion wird in einer Speichereinrichtung abgespeichert. Somit ist eine Nutzung der Vorrichtung als HiFi-Hörverstärker oder als Telefoniehilfe möglich. Beim HiFi-Einsatz deckt der Frequenzbereich 20 Hz bis 20.000 Hz pro Kanal ab. Das Audiogramm, welches für diese Nutzung aufgenommen wird, enthält Frequenzen zwischen 60 Hz und 10.000 Hz. Beim Telefonie-Einsatz ist das Frequenzspektrum auf das Frequenzband von 200 bis 4.000 Hz beschränkt. Das diesbezügliche Audiogramm erfasst Frequenzen zwischen 300 und 3.000 Hz. Bei der Aufnahme des Audiogramms wird zunächst die Grundlautstärke eingestellt. Um die Wiedergabekette der Ausgangsseite, also Kopfhörer mit evtl. vorhandenem Kopfhörerverstärker bzw. das Telefon-Headset optimal zu nutzen, wird zunächst eine individuell noch als erträglich empfundene Maximallautstärke eingestellt. Dieser Pegel ist der Bezugspunkt für ein dann für jeden Kanal getrennt aufzunehmendes Audiogramm. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen Mikroprozessor, der einen Programmspeicher aufweist, in dem ein Parametrisierungsprogramm gespeichert ist, mit dem zunächst die Grundlautstärke ermittelt wird. Das Programm des Mikroprozessors ist darüber hinaus so eingerichtet, dass es für das linke Ohr und für das rechte Ohr getrennt voneinander Audiogramme aufnehmen kann. Die Kommunikation des Mikroprozessors mit dem Anwender erfolgt über eine optische Anzeige, einen Display und eine Eingabe, bspw. einer Tastatur oder ein Tastenfeld eines Displays. Die Parametrisierungseinrichtung erzeugt über den Signalprozessor eine Anzahl von Testsignalen in verschiedenen Frequenzen und Lautstärken. Diese werden über Kopfhörer ausgegeben. Der Anwender gibt Rückmeldungen, wenn er das Testsignal hört. Testsignale werden der Reihe nach in den Frequenzen 60,125, 250, 500, 1000, 1.500, 2.000, 3.000, 4.000, 6.000, 8.000 und 10.000 Hz abgegeben. An diesen Punkten wird sowohl das linksseitige, als auch das rechtsseitige Hörvermögen des Anwenders erfasst. Die Tonerzeugung erfolgt dabei im Signalprozessor, und jede Frequenz wird beginnend mit einem unterhalb der Hörschwelle liegenden Ton in Schritten von 3 dB lauter abgegeben, bis der Anwender die Wahrnehmung der Frequenz quittiert. Die Ablaufsteuerung einschließlich Lautstärkesteigerung erfolgt im Steuerprozessor. Der Signalprozessor gibt einen Digitalwert ab, der in einen Analogwert umgewandelt wird, der wiederum von einem Ausgangsverstärker an den Kopfhörer übertragen wird. Bestätigt der Anwender die Wahrnehmung des Tones, wird der aktuelle Lautstärkewert in einem Speicher der Vorrichtung gespeichert. Um dem Anwender zu signalisieren, dass dieser Ton gespeichert worden ist, wird der Ton mit einer größeren Lautstärke nach dem Abspeichern ausgegeben. Es wird dann mit der nächsthöheren Frequenz fortgefahren. Durch die laute Ausgabe des erkannten Tones wird auch verhindert, dass z. B. Funkkopfhörer sich wegen eines fehlenden Signals abschalten. Sind die Frequenzmessungen abgeschlossen, so berechnet das Steuerungsprogramm der Parametrisierungseinrichtung ein Audiogramm. Das Audiogramm ist im Wesentlichen ein von der Frequenz abhängige Funktion, die in Form negativer Werte (dB-Werte) den Hörverlust des Anwenders gegenüber einer Standard-Hörschwelle erfasst. Diese Information wird in die erforderliche Verstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz umgerechnet. Die dabei errechnete Verstärkungsvorgabe charakterisiert den frequenzabhängigen Verstärkungsfaktor, der an der Frequenz erforderlich wäre, um den Hörverlust des Anwenders auszugleichen. Bei der Umrechnung wird auch unter Einbeziehung beider Kanäle des Stereosignals die Verstärkung so korrigiert, dass der Minimalwert der Verstärkung 0 dB beträgt. In einem weiteren Programmschritt des Steuerprogramms der Parametrisierungseinrichtung wird dann in einem iterativen Verfahren die Filterbank berechnet. Für jeden Hörkanal wird der erforderliche Frequenzgang mit einer Filterbank aus digitalen Filtern angenähert. Es handelt sich dabei um digitale Glockenfilter, deren Güte im Wesentlichen durch das Steuerprogramm festgelegt ist und von der Frequenz abhängt. Der Verstärkungsfaktor und die Mittelfrequenz, also die Filterfrequenz des Glockenfilters wird aber durch das Steuerprogramm in der oben beschriebenen Weise ermittelt. Im Anfangszustand hat die Filterbank einen geradlinigen Frequenzgang, da noch kein Glockenfilter definiert ist. Für die Frequenz der maximalen Abweichung zwischen dem aktuellen Frequenzgang der Filterbank und der erforderlichen Verstärkung wird ein Peak-Filter zur Filterbank hinzugefügt, welcher eine geeignete frequenzabhängige Güte und Verstärkung hat. Dies erzeugt eine um einen Digitalfilter ergänzte Filterbank. Mit dieser neuen Filterbank wird der Berechnungsvorgang wiederholt. Die Filterbank gilt als hinreichend angenähert, wenn die Abweichung zwischen Sollfrequenzgang und dem Frequenzgang der Filterbank den oben genannten Schwellwert, bspw. 6 dB unterschreitet. Die Filterbank wird dann in einer Speichereinrichtung abgespeichert. Für jeden Digitalfilter werden die Frequenz, die Güte und die Verstärkung abgespeichert. Dies erfolgt getrennt für das linke und das rechte Signal. Für die voneinander verschiedenen Nutzungszwecke können auch voneinander verschiedene Filterbänke abgespeichert werden. Zur Nutzung der Filterfunktion kann der Anwender über das Display den Speicherplatz wählen, der seine individuelle Hörkorrektur enthält bzw. die gewünschte Nutzung. Über die Bedienoberfläche wählt der Benutzer einen Audioprogrammspeicher aus. Die Daten der Filter, also Frequenz, Güte und Verstärker werden an den Signalprozessor gesendet. Dieser berechnet daraus die Koeffizienten der in dieser Umsetzung verwendeten IIR-Filter. Danach ist die Vorrichtung nutzbar. Ergänzend zur Frequenzanpassung kann durch die Filterbank aber auch eine einfache Klangeinstellung vorgenommen werden. Neben individueller Anpassung der Höhen oder Tiefen kann auch eine Ausgangspegelanpassung vorgenommen werden. Es wird als vorteilhaft angesehen, dass der Signalprozessor nicht nur zur digitalen Übertragung eines Eingangssignals in ein Ausgangssignal und Filterung des Eingangssignals mittels einer Übertragungsfunktion verwendet wird, sondern dass der Signalprozessor auch vom Mikroprozessor, also vom Steuerungsprogramm derart verwendet werden kann, um die Testsignale zu erzeugen. Darüber hinaus wird der Signalprozessor auch für die iterative Ermittlung der Verstärkungsfaktoren und der Filterfrequenzen der Glockenfilter verwendet. Die Ermittlung der Abweichungsfunktion, also der Differenz von Übertragungsfunktion und Verstärkungsvorgabe erfolgt über den Signalprozessor. Dieser erhält vom Mikroprozessor einen digitalen Frequenzwert, der als Eingangswert in einen Ausgangswert mit der aktuellen Übertragungsfunktion umgewandelt wird. Aus dem abgespeicherten Wert der Verstärkungsvorgabe dieser Frequenz kann die Abweichung dieser Frequenz bestimmt werden. Indem schrittweise größere digitale Frequenzwerte dem Signalprozessor als Eingangsgrößen zugeführt werden, kann das Gesamt-Abweichungsspektrum aufgenommen werden. Aus dieser Abweichungsfunktion kann dann der Maximalwert bestimmt werden, um den nächsten Glockenfilter zu definieren. Es ist auch möglich, in einer gesonderten Betriebsart der Vorrichtung das Eingangssignal mit einer invertierten Übertragungsfunktion in ein Ausgangssignal umzuwandeln, um einer Person mit nicht verminderter Hörleistung das subjektive Hörempfinden eines mit verminderter Hörleistung hörenden Anwenders zu vermitteln.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild der Komponenten einer Vorrichtung zur Übertragung eines Audiosignals (Hörhilfe),
2 ein mit Hilfe einer Parametrisierungseinrichtung der Vorrichtung und mit Hilfe eines darin ablaufenden Steuerprogramms aufgenommenes Audiogramm 21,
3 eine aus dem Audigramm vom Steuerprogramm berechnete Verstärkungsvorgabe 22, die als Übertragungsfunktion erforderlich wäre, um den Hörverlust gemäß Audiogramm in 2 auszugleichen,
4 eine Darstellung gemäß 3, jedoch gestrichelt eine erste vorläufige Übertragungsfunktion 23 nach der Ermittlung der Filterparameter eines ersten digitalen Glockenfilters 11,
5 eine Darstellung gemäß 4, jedoch nach der Ermittlung der Filterparameter eines zweiten Glockenfilters 12,
6 eine Darstellung gemäß 5, jedoch nach weiteren vier Iterationsschritten, bei denen die Parameter von insgesamt sechs Glockenfiltern 11 bis 16 ermittelt worden sind,
7 eine Folgedarstellung zu 6, nach weiteren Iterationsschritten, bis zu denen insgesamt zehn Glockenfilter 11 bis 20 parametrisiert worden sind,
8 ein Ablaufdiagramm zur Parametrisierung der Glockenfilter 11 bis 20, und
9 ein Ablaufdiagramm zur Nutzung der Vorrichtung als Hörhilfe bei der Telefonie oder bei der HiFi-Anwendung.
Die 1 zeigt die wesentlichen Elemente eines Hörgerätes, einer Hörhilfe und somit einer Vorrichtung zum Übertragen eines Audiosignals. Die Vorrichtung besitzt einen Vorverstärker 2 zum Vorverstärken eines linken und eines rechten Audiosignals. Die Audiosignale können über die Signaleingänge, 1, 1' und 1'' in den Vorverstärker 2 eingespeist werden. Es kann sich dabei um die Signale eines Mikrofons, eines Telefons oder eines HiFi-Ausgangs handeln. Die vom Vorverstärker 2 verstärkten Signale werden mittels eines Analog/Digital-Wandlers 3 in 24 Bit, 48 kHz Digitalsignale umgewandelt. Diese Digitalsignale werden in einen Signalprozessor 4 eingespeist. Der Signalprozessor 4 ist in der Lage, die Eingangssignale mit einer frequenzabhängigen Übertragungsfunktion 23 zu verstärken. Die verstärkten Digitalsignale werden einem Digital-/Analog-Umwandler 5 zugeleitet. Die vom Digital-/Analog-Wandler erzeugten Analogsignale werden von einem Ausgangsverstärker 6 verstärkt an einen Signalausgang 7 abgegeben. Am Signalausgang 7 kann ein Kopfhörer angeschlossen werden. Bei dem Ausgangsverstärker 6 und bei dem Vorverstärker 2 kann es sich auch nur um einen reinen Impedanzwandler handeln.
Es ist ein Mikroprozessor 8 vorgesehen, mit dem der Signalprozessor 4 angesteuert werden kann. Im Mikroprozessor 8 läuft ein Steuerprogramm, mit dem innerhalb des Signalprozessors 4 digitale Glockenfilter 11 bis 20 eingestellt werden können. Hierzu übermittelt der Mikroprozessor 8 dem Signalprozessor 4 die Filterparameter, die Filterfrequenz, den Verstärkungsfaktor und die Filtergüte. Mit Hilfe dieser Glockenfilter 11 bis 20 erzeugt der Signalprozessor 4 eine Übertragungsfunktion 23. Die im Signalprozessor 4 digital nachgebildeten Glockenfilter 11 bis 20 haben die Charakteristik eines Glockenfilters.
Die Vorrichtung enthält eine Mensch-/Maschinen-Schnittstelle 9, 10 in Form einer optischen Ausgabe 9, nämlich eines Displays und einer Eingabe 10, nämlich einer Tastatur. Es kann sich auch um eine kombinierte Ein-/Ausgabeeinrichtung in Form eines Touchscreens handeln.
Die Vorrichtung besitzt darüber hinaus eine Speichereinrichtung 24, in der die für mehrere Übertragungsfunktionen 23 erforderlichen Filterparameter abgespeichert sind. Über die I/O-Schnittstellen 9, 10 kann auf den Speicher 24 zugegriffen werden. Im Speicher 24 können Übertragungsfunktionen für verschiedene Nutzungsarten und/oder für verschiedene Anwender abgespeichert werden. Die Übertragungsfunktionen 23 für den linken und den rechten Kanal werden getrennt voneinander abgespeichert.
Im Speicher 24 ist auch das Betriebssystem der Vorrichtung abgespeichert, sowie ein Steuerprogramm, mit welchem die Filterbank mit Hilfe der I/O-Schnittstelle 9, 10 und des Audioausgangs 7 parametrisierbar ist.
Die einzelnen Schritte der Parametrisierung zeigt die 7.
In einem ersten Schritt wird ein Audiogramm aufgenommen. Hierzu werden an Stützstellen mit unterschiedlichen Frequenzen, nämlich 60 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1.000 Hz, 1.500 Hz, 2.000 Hz, 3.000 Hz, 4000 Hz, 6.000 Hz, 8.000 Hz und 10.000 Hz jeweils Testtöne am Signalausgang 7 abgegeben. Diese Testtöne werden vom Signalprozessor 4 generiert. Hierzu erhält der Signalprozessor 4 vom Mikroprozessor 8 die programmgesteuerte Anweisung, einen Ton mit zunächst sehr geringer Lautstärke abzugeben, die unterhalb der allgemeinen Hörschwelle liegt. Die Lautstärke des Tons wird dann schrittweise um 3 dB erhöht, bis der am Kopfhörer lauschende Anwender den Ton wahrnimmt und in der Eingabeeinrichtung 10 eine Quittiertaste drückt. Sodann wird dieser Ton noch einmal laut ausgegeben. Schrittweise werden so die Lautstärkepegel ermittelt, bei denen die Hörschwelle des Anwenders erreicht ist. Das diesbezügliche Audiogramm stellt die Kurve 21 in der 2 dar.
In einem weiteren Schritt wird dann aus dem Audiogramm vom Steuerprogramm die in der 3 dargestellte Verstärkungsvorgabe 22 berechnet, die im Wesentlichen eine vertikale Spiegelung der in 2 dargestellten Kurve ist. Sie gibt wieder, mit welchem Verstärkungsfaktor eine bestimmte Frequenz verstärkt werden muss, damit der Hörverlust des Anwenders ausgeglichen wird.
Mit Hilfe von in einem weiteren Schritt zu definierenden Glockenfiltern 11 bis 20 wird im Signalprozessor 4 eine Übertragungsfunktion 23 erzeugt. Die Definition der Glockenfilter 11 bis 20 erfolgt in einem iterativen Verfahren, bei dem der Mikroprozessor bei jedem Iterationsschritt eine Abweichungsfunktion A ermittelt, die der Abweichung einer vorläufigen Übertragungsfunktion 23 von der Verstärkungsvorgabe 22 entspricht.
Beim einem ersten Schritt des iterativen Verfahrens ist noch kein Glockenfilter definiert, so dass die Übertragungsfunktion ein konstanter Wert ist. Die Abweichungsfunktion ist in diesem Fall somit die Verstärkungsvorgabe 22 an sich. In der 3 ist mit A der größte Wert der Verstärkungsvorgabe 22 eingezeichnet. An dieser Position wird der erste Glockenfilter 11 gesetzt. Im vorliegenden Fall hat er die Filterfrequenz von 10 kHz. Der Verstärkungsfaktor ist hier die Hälfte des Wertes, der erforderlich wäre, um die Übertragungsfunktion 23 an der Filterfrequenz des Filters 11 auf den Wert der Verstärkungsvorgabe 22 zu bringen. Die gestrichelte Linie 23 zeigt die mit dem Glockenfilter 11 generierte Übertragungsfunktion. Die gepunktete Linie deutet den Verlauf des Glockenfilters im Bereich unter 10 kHz an.
Die 4 zeigt den zweiten Schritt der Parametrisierung, nämlich die Ermittlung der Filterfrequenz des zweiten Glockenfilters 12. Es handelt sich hierbei um die Frequenz, bei der die Verstärkervorgabe 22 die größte Abweichung von der Übertragungsfunktion 23 hat. Dies ist etwa bei 2,1 kHz der Fall. Der Verstärkungsfaktor des zweiten Glockenfilters 12 wird aus der Hälfte des Abstandswertes A gewonnen.
Die 5 zeigt die Übertragungsfunktion 23, die durch die beiden Glockenfilter 11 und 12 erzeugt wird. Der größte Abstand der Verstärkervorgabe 22 von der Übertragungsfunktion 23 liegt hier etwa bei 4 kHz. Dort wird in einem nächsten Iterationsschritt ein weiterer Filter gesetzt. In diesem Iterationsschritt werden auch die Verstärkungsfaktoren der bereits definierten Glockenfilter 11 und 12 modifiziert. Sie werden gemeinschaftlich angehoben, um die Übertragungsfunktion 23 nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ an die Verstärkungsvorgabe 22 anzupassen.
Die 6 zeigt eine Übertragungsfunktion 23 nach weiteren vier Iterationsschritten, bei denen vier weitere Glockenfilter 13, 14, 15 und 16 parametrisiert worden sind. Auch hier wurde schrittweise durch Ermittlung des größten Abstandes zwischen Übertragungsfunktion 23 und Verstärkervorgabe 22 eine Frequenz ermittelt, zu der der jeweils neue Glockenfilter parametrisiert worden ist.
Die 7 zeigt die Übertragungsfunktion 23, nachdem insgesamt zehn Glockenfilter 11 bis 20 definiert worden sind. Die Verstärkungsfaktoren der Glockenfilter 11 bis 20 kann proportional derart abgesenkt oder angehoben werden, dass die mittlere Abweichung der Übertragungsfunktion 23 von der Verstärkungsvorgabe 22 einen unteren Schwellwert unterschreitet bzw. 0 dB beträgt. Dies hat zur Folge, dass die Übertragungsfunktion 23 im Ausführungsbeispiel bei Frequenzen unterhalb von 500 Hz etwas höher ist als die Verstärkungsvorgabe 22 und bei Frequenzen oberhalb etwa 500 Hz etwas niedriger ist als die Verstärkungsvorgabe. Durch die Bestimmung ergänzender Glockenfilter kann die maximale Abweichung von Übertragungsfunktion 23 von der Verstärkungsvorgabe 22 aber minimiert werden. Die Erreichung dieses Minimums ist dann eine Austrittsbedingung, um die Iteration zu beenden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bei der Parametrisierung die gesamte Hörkette mit berücksichtigt. Die Parametrisierung erfolgt mit Hilfe des Signalprozessors 4, der als Antwort auf eine Frequenzvorgabe vom Mikroprozessor 8 die Übertragungsfunktion 23 generiert, die das Steuerungsprogramm mit der Verstärkungsvorgabe 22 in Beziehung setzt, um zunächst die Filterfrequenz eines Glockenfilter 11 bis 20 zu bestimmen und dann seinen Verstärkungsfaktor. Es ist von Vorteil, wenn die Filter und insbesondere die Filterfrequenzen völlig frei wählbar sind. Sie brauchen dann nicht aus einer vorgegebenen Anzahl von Glockenfiltern ausgewählt werden. Jeder Glockenfilter kann bei der Iteration also auf die Frequenz gesetzt werden, bei der die Abweichung von Verstärkungsvorgabe 22 und Übertragungsfunktion 23 maximal ist.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Signaleingang
2: Vorausverstärker
3: A/D-Wandler
4: Signalprozessor
5: DA-Wandler
6: Ausgangsverstärker
7: Signalausgang
8: Mikroprozessor
9: Anzeigeeinrichtung
10: Eingabeeinrichtung
11: Filter
12: Glockenfilter
13: Glockenfilter
14: Glockenfilter
15: Glockenfilter
16: Glockenfilter
17: Glockenfilter
18: Glockenfilter
19: Glockenfilter
20: Glockenfilter
21: Audiogramm
22: Verstärkungsvorgabe
23: Übertragungsfunktion
24: Speicher
1': Signaleingang
1'': Signaleingang
A: Abstandswert

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

DE 3205685 C2 [0002]
DE 102006015497 B4 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Übertragen eines Audiosignals, mit mindestens einem Signaleingang (1, 1', 1'') zum Einspeisen eines Eingangssignals, einer Signalverarbeitungseinrichtung (4, 8, 9, 10, 24), die mittels einer parametrisierbaren Übertragungsfunktion (23) ein Ausgangssignal formt, das mittels eines Signalausgangs (7) an eine akustische Signalquelle abgebbar ist, mit einer Parametrisierungseinrichtung (4, 8), mit der durch Abgabe von Testsignalen in verschiedenen Frequenzen und Lautstärken und dem Empfang von Rückmeldungen ein Audiogramm (21) erstellt wird, aus dem eine an das Hörvermögen eines Anwenders angepasste Verstärkungsvorgabe (22) ermittelt wird, an welche die Übertragungsfunktion (23) durch die Wahl von Verstärkungsfaktoren mehrerer Filter (11 bis 20) der Signalverarbeitungseinrichtung (4, 8, 9, 10, 24) angepasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaktoren und die Filterfrequenzen der Filter (11 bis 20) iterativ ermittelt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass schrittweise aus den Abweichungen (A) einer mit bereits definierten Filtern (11 bis 19) erzeugten Übertragungsfunktion (23) von der Verstärkungsvorgabe (22) die Filterfrequenz und der Verstärkungsfaktor jeweils eines weiteren Filters (12 bis 20) ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Parametrisierschritt die Filterfrequenz eines ersten Filters (11) durch Ermittlung der Frequenz gewonnen wird, bei der die Verstärkungsvorgabe (22) ihr Maximum hat.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten oder weiteren Parametrisierungsschritt die Filterfrequenz eines weiteren Filters (12 bis 20) durch Ermittlung der Frequenz gewonnen wird, bei der die Abweichung (A) der mit den bereits definierten Filtern erzeugten Übertragungsfunktion (23) von der Verstärkungsvorgabe (22) am größten ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkungsfaktor ein Wert definiert wird, der geringer ist als der Wert, der erforderlich wäre, um an der jeweiligen Filterfrequenz durch Verstärken des Eingangssignals den Wert der Verstärkungsvorgabe an dieser Stelle zu erreichen, wobei der definierte Wert insbesondere zwischen 20 und 80% oder bevorzugt etwa 50% des erforderlichen Wertes betragen kann.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Iteration abgebrochen wird, wenn eine maximale oder eine gemittelte Abweichung (A) der Übertragungsfunktion (23) von der Verstärkungsvorgabe (22) einen vorgegebenen Schwellwert, bspw. 6 dB, unterschreitet.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem oder mehreren Iterationsschritten die Verstärkungsfaktoren der von der Parametrisierungseinrichtung definierten Filter (12 bis 20) gemeinschaftlich angehoben oder abgesenkt werden, insbesondere bis die minimale Verstärkung der Übertragungsfunktion 0 dB ist, wobei die Verstärkungsfaktoren insbesondere proportional oder linear geändert werden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Audioübertragungskanäle vorgesehen sind, zu denen die Parametrisierungseinrichtung jeweils individuell an das Hörvermögen des Anwenders angepasste Übertragungsfunktionen (23) ermittelt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter (11 bis 20) voneinander verschiedene Filtergüten besitzen, wobei die Filtergüte insbesondere frequenzabhängig ist, und wobei insbesondere die Filtergüte hin zu höheren Frequenzen abnimmt und hin zu niedrigeren Frequenzen zunimmt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinrichtung (24) vorgesehen ist, in der die Filterparameter der beiden Audiokanäle getrennt voneinander abgespeichert sind, und/oder dass in der Seichereinrichtung (24) Audiogramme bzw. Filterparameter für voneinander verschiedene Anwender abgespeichert sind, und/oder dass in der Speichereinrichtung Filterparameter für voneinander verschiedene Nutzungszwecke abgespeichert sind, bspw. als HiFi-Hörverstärker oder als Telefoniehilfe.