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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hörsystems sowie ein entsprechendes Hörsystem.
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Ein Hörsystem weist ist einer allgemeinsten Ausgestaltung eine Signalverarbeitung und einen Hörer auf, wobei der Hörer auch als Lautsprecher bezeichnet wird. Der Signalverarbeitung wird ein Eingangssignal zugeführt, welches dann durch die Signalverarbeitung modifiziert wird, sodass ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches also ein modifiziertes Eingangssignal ist. Beispielsweise wird das Eingangssignal mit einem bestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt. Im Folgenden werden das Eingangssignal und das Ausgangssignal allgemein jeweils auch als Signal bezeichnet. Das Ausgangssignal wird schließlich mittels des Hörers ausgegeben. Bei dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal handelt es sich um elektrische Signale. Der Hörer wandelt dann das Ausgangssignal in ein Schallsignal um.
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Optional weist das Hörsystem zusätzlich ein Mikrofon auf, welches das Eingangssignal erzeugt, indem ein oder mehrere Schallsignale aus der Umgebung aufgenommen werden und zu dem Eingangssignal umgewandelt werden. Ein solches Hörsystem mit einem zusätzlichen Mikrofon wird auch als Hörgerät bezeichnet und dient beispielsweise zur Versorgung einer hörgeschädigten Person, indem das Hörgerät genutzt wird, um Schallsignale aus der Umgebung zu verstärken und als verstärkte Schallsignale an die Person auszugeben.
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Bei Hörsystemen ist es möglich, anstelle einer einfachen, linearen Verstärkung eine nicht-lineare Verstärkung durchzuführen. Dies wird beispielsweise mit einem sogenannten Kompressor realisiert, welcher ein Kompressionsschema bereitstellt und anwendet, welches bei der Modifizierung des Eingangssignals, also bei der Erzeugung des Ausgangssignals den Verstärkungsfaktor geeignet einstellt. Das Verhalten des Kompressors, d.h. das Kompressionsschema ist definiert durch einen oder mehrere Parameter, genauer Kompressionsparameter.
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In der
US 7,773,763 B2 wird ein Hörgerät beschrieben, bei welchem verschiedene Programme mit verschiedenen Umgebungstypen assoziiert sind. Jedes Programm enthält bestimmte Werte für bestimmte Parameter des Hörgeräts, um in einer gegebenen Umgebung eine optimale Signalqualität zu erzielen. Das Hörgerät kann die aktuelle Umgebung klassifizieren, einem Umgebungstyp zuordnen und dann ein geeignetes Programm mit entsprechend optimalen Parametern auswählen.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Hörsystems sowie ein entsprechendes Hörsystems anzugeben. Insbesondere soll bei einem Hörsystem mit einer automatischen Verstärkungsregelung die Kompression verbessert werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch1 sowie durch ein Hörsystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren gelten sinngemäß auch für das Hörsystem und umgekehrt.
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Das Verfahren dient zum Betrieb eines Hörsystems und ist somit ein betriebsverfahren. Im Betrieb wird das Hörsystem von einem Nutzer getragen, insbesondere am, im oder hinter dem Ohr, also allgemein am Kopf und im Bereich eines oder beider Ohren. Zu einem gegebenen Zeitpunkt befinden sich das Hörsystem und der Nutzer in einer aktuellen akustischen Umgebung. Darunter wird verstanden, dass die Umgebung um den Nutzer und das Hörsystem herum zum aktuellen Zeitpunkt eine bestimmte akustische Kulisse bildet.
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Das Hörsystem weist eine Signalverarbeitung auf, welche aus einem Eingangssignal des Hörsystems ein Ausgangssignal des Hörsystems erzeugt, indem das Eingangssignal mit einem Verstärkungsfaktor verstärkt wird. Die Signalverarbeitung wirkt also als ein Verstärker. Die Signalverarbeitung ist vorzugsweise in das Hörsystem integriert. Vorzugsweise ist das Hörsystem ein Hörgerät, besonders bevorzugt ein Hörgerät zur Versorgung einer hörgeschädigten Person. Als Hörgerät weist das Hörsystem zumindest ein Mikrofon auf, welches akustische Signale, also Schallsignale aus der Umgebung aufnimmt und in ein Eingangssignal umwandelt. Das Hörsystem weist weiter einen Hörer auf, über welchen das Ausgangssignal, also das verstärkte Eingangssignal ausgegeben wird. Der Hörer wird auch als Lautsprecher bezeichnet.
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Der Verstärkungsfaktor wird durch eine automatische Verstärkungsregelung eingestellt, welche insbesondere ein Teil der Signalverarbeitung ist. Die automatische Verstärkungsregelung wird auch kurz als AGC (automatic gain control) bezeichnet. Unter „automatisch“ wird insbesondere verstanden, dass keine Nutzereingabe erforderlich ist, um die Verstärkungsregelung durchzuführen, dies geschieht vielmehr selbststätig im Betrieb. Zusätzlich zur automatischen Verstärkungsregelung weist das Hörsystem in einer geeigneten Ausgestaltung noch eine manuelle Verstärkungssteuerung auf, über welche der Nutzer nach Belieben den Verstärkungsfaktor zusätzlich beeinflussen kann.
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Die automatische Verstärkungsregelung weist einen Kompressor auf, welcher mit einem Kompressionsschema betreibbar ist, welches den Verstärkungsfaktor als Funktion eines Pegels des Eingangssignals, also des Eingangspegels definiert. Das Kompressionsschema gibt also an, bei welchem Eingangspegel welcher Verstärkungsfaktor verwendet wird. Ein Kennzeichen eines Kompressors ist nun, dass der Verstärkungsfaktor gerade nicht konstant ist, sondern dass der Kompressor zu einer nicht-linearen Verstärkung führt. Der Kompressor regelt insbesondere die Verstärkung durch die Signalverarbeitung in Abhängigkeit einer Regelgröße. Als Regelgröße wird beispielsweise der Eingangspegel verwendet oder alternativ der Ausgangspegel. Beide Varianten haben spezifische Vor- und Nachteile. Der jeweilige Pegel wird beispielsweise mittels eines Pegeldetektors gemessen, welcher zweckmäßigerweise ein Teil des Hörsystems ist.
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Allgemein weisen das Eingangssignal und das Ausgangssignal jeweils eine Dynamik auf, d.h. einen Pegel, welcher innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, welcher von einem minimalen zu einem maximalen Pegel reicht. Der Pegel des Eingangssignals wird auch als Eingangspegel bezeichnet, der Pegel des Ausgangssignals entsprechend als Ausgangspegel. Analog wird die Dynamik des Eingangssignals als Eingangsdynamik bezeichnet, die Dynamik des Ausgangssignals als Ausgangsdynamik. Die Dynamik des Ausgangssignals ist abhängig von der Dynamik des Eingangssignals sowie von der Modifikation durch die Signalverarbeitung. In bestimmten Anwendungsfällen ist wünschenswert, die Dynamik des Ausgangssignals zu begrenzen. Bei einem Hörgerät für eine hörgeschädigte Person wird die Dynamik zweckmäßigerweise an das gegenüber Normalhörenden reduzierte Hörvermögen der hörgeschädigten Person angepasst. Das reduzierte Hörvermögen beschränkt sich auf einen bestimmten Pegelbereich, welcher dann zweckmäßigerweise die Dynamik des Ausgangssignals definiert. Die Dynamik des Eingangssignals wird dann auf den Pegelbereich abgebildet, indem das Ausgangssignal mit einer entsprechend geeigneten Dynamik erzeugt wird, um insbesondere eine maximale Klangqualität zu erzielen.
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Im Betrieb wird das Hörsystem in einem bestimmten Programm betrieben, welchem ein Kompressionsschema zugeordnet ist. Durch das Programm ist also der Kompressor in einer vordefinierten Weise eingestellt, d.h. vorkonfiguriert. Das Programm und das Kompressionsschema sind zweckmäßigerweise auf die aktuelle akustische Umgebung abgestimmt, sodass sich eine optimale Ausgabe, d.h. Ausgabequalität ergibt. Der Kompressor wird also während des Betriebs in dem einen Programm mit dem zugehörigen Kompressionsschema betrieben.
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Ein Kerngedanke der Erfindung besteht nun insbesondere darin, dass zumindest ein Situationsparameter ermittelt wird, welcher die aktuelle akustische Umgebung charakterisiert, d.h. insbesondere quantifiziert oder qualifiziert. Dabei wird während des Betriebs in dem einen Programm das zugeordnete Kompressionsschema abhängig von dem Situationsparameter modifiziert, sodass der Kompressor mit einem modifizierten Kompressionsschema betrieben wird. Das durch das Programm für die aktuelle akustische Umgebung vorgegebene Kompressionsschema wird also situationsbezogen optimiert. Mit anderen Worten: das Kompressionsschema für die automatische Verstärkungsregelung wird situationsabhängig modifiziert. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass sich die akustische Umgebung ändern kann und dadurch das gewählte Kompressionsschema nicht mehr optimal ist, wobei die Änderung aber unter Umständen nicht hinreichend stark oder lang andauernd ist, um einen Wechsel des Programms zu rechtfertigen. Ein abrupter Wechsel des Kompressionsschemas wird dadurch vorteilhaft vermieden, vielmehr wird das eigentlich der Umgebung zugeordnete Kompressionsschema situationsabhängig angepasst und also sozusagen im Rahmen einer Feineinstellung weiterentwickelt oder fortgebildet. Dadurch ist auf für den Nutzer angenehme Weise die die Ausgabe des Hörsystems verbessert.
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Vorliegend erfolgt eine Kompression insbesondere nicht alleinig in Abhängigkeit des Eingangspegels oder des Ausgangspegels, vielmehr wird der automatischen Verstärkungseinheit vorzugsweise zusätzlich der Situationsparameter zugeführt und als zusätzliche Steuer- oder Regelgröße verwendet.
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Der Situationsparameter wird vorzugsweise mittels eines Detektors ermittelt. Der Detektor ist vorzugsweise ein Teil des Hörsystems. In einer Alternative wird der Situationsparameter bezüglich des Hörsystems extern ermittelt und an das Hörsystem übertragen, z.B. über eine Datenverbindung.
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Die Modifikation innerhalb eines gegebenen Programms ist letztlich eine spezielle Anpassung des Programms selbst auf individuelle Abweichungen der aktuellen akustischen Umgebung von einer bei der Erstellung des Programms prognostizierten, idealisierten Umgebung oder auch Standardumgebung. Ein Problem beim Betrieb eines Hörsystems besteht insbesondere darin, dass in verschiedenen Umgebungen unterschiedliche Situationen gleichzeitig vorliegen, welche sich gegenseitig ausschließende Programme erfordern. Ein besonders wichtiger Fall ist das Vorhandensein von Sprache in der Umgebung. Um diese Sprache für den Nutzer maximal verständlich zu machen, wird zweckmäßigerweise ein Programm eingestellt, welches die Sprachverständlichkeit verbessert. Hierbei ist die wirklichkeitsgetreue Wiedergabe von anderen Schallsignalen oder Geräuschen von untergeordneter Bedeutung, sondern es soll vorrangig Sprache für den Nutzer erkennbar gemacht werden. Hierzu wird insbesondere ein spezielles, auf maximale Sprachverständlichkeit ausgelegtes Kompressionsschema eingestellt und verwendet. Andersherum wird in einer Umgebung ohne Sprache zweckmäßigerweise eine möglichst realitätsnahe Wiedergabe der akustischen Umgebung angestrebt, es soll also eine möglichst gute Klangqualität erzielt werden. Unter möglichst guter Klangqualität wird insbesondere verstanden, dass ein Hörschaden des Nutzers möglichst optimal ausgeglichen wird, also eine maximale Hörverlustkompensation durchgeführt wird. Dies ist besonders wichtig bei Musik, welche durch ein Kompressionsschema zur verbesserten Sprachverständlichkeit unter Umständen stark verzerrt wird. Gleiches gilt für andere Schallsignale in der Umgebung, welche mitunter derart stark verzerrt werden, dass diese für den Nutzer nicht mehr erkennbar sind und nicht mehr zugeordnet werden können. Zu besonderen Problemen führt dies, wenn sowohl Sprache als auch andere Schallsignale in der Umgebung vorhanden sind, wenn die akustische Umgebung also allgemein mehrere unterschiedliche Schallsignale umfasst, welchen unterschiedliche Programme zur optimalen Ausgabe zugeordnet sind. Hier ist grundsätzlich ein Kompromiss derart möglich, dass ein Programm verwendet wird, welches nicht lediglich in einer Richtung optimiert ist, sondern vielmehr versucht, alle Schallsignale zumindest teilweise geeignet wiederzugeben. Dabei wird jedoch deutlich, dass dann keine der Schallquellen optimal ausgegeben wird, dass also mit einem solchen Programm vor allem Sprache niemals optimal verständlich ist.
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Vorliegend wird dieses Problem umgangen, indem innerhalb des Programms eine Feineinstellung des Kompressionsschemas erfolgt. Das Kompressionsschema wird situationsabhängig modifiziert, indem zumindest ein Situationsparameter und zweckmäßigerweise mehrere Situationsparameter insbesondere wiederkehrend ermittelt wird bzw. werden, um zu gegebener Zeit eine optimale Einstellung des Kompressors zu gewährleisten. Somit erfolgt eine situationsspezifische Anpassung des Kompressors. Der Situationsparameter wird in einer geeigneten Ausgestaltung vom Hörsystem selbst ermittelt.
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Insbesondere kann hierdurch vorteilhaft der oben beschriebene Zielkonflikt zwischen Sprachverständlichkeit und Klangqualität aufgelöst werden. Hierzu gibt der Situationsparameter in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung an, ob Sprache in der Umgebung vorhanden ist oder nicht und das Kompressionsschema wird zugunsten von Sprachverständlichkeit modifiziert, falls Sprache vorhanden ist, und ansonsten zugunsten von Klangqualität. Es wird also von vornherein insbesondere ein Programm eingestellt, welches hinsichtlich einer maximalen Klangqualität optimiert ist. Im Fall von Sprache wird dann die Sprachverständlichkeit priorisiert und das Programm, speziell das Kompressionsschema derart modifiziert, dass sich eine maximale Sprachverständlichkeit ergibt. Die Modifikation wird dabei zweckmäßigerweise nur solange beibehalten, wie auch Sprache vorhanden ist. Die Modifikation erfolgt dabei automatisch, es wird vorteilhaft keine Nutzereingabe benötigt. Der Nutzer braucht auch nicht eine spezielles Sprachprogramm oder Klang- oder Musikprogramm auszuwählen. Es wird somit direkt auf die aktuelle akustische Umgebung reagiert, ein Umweg über eine Programmauswahl ist nicht notwendig. Das Programm ist also nicht statisch, sondern aufgrund der durchgeführten Modifikation in Abhängigkeit des Situationsparameters dynamisch. Dadurch ist gewährleistet, dass der Nutzer grundsätzlich eine maximale Klangqualität erfährt, jedoch in Situationen mit Sprache eine maximale Sprachverständlichkeit. Um zu ermitteln, ob Sprache vorhanden ist, ist der Detektor zweckmäßigerweise ein Sprachdetektor, welcher insbesondere das Eingangssignal auf das Vorhandensein von Sprache untersucht.
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Das Kompressionsschema definiert das Verhalten des Kompressors im Betrieb und ist definiert durch einen oder mehrere Parameter, genauer Kompressionsparameter, insbesondere einen Kompressionsschwellwert, auch als Kniepunkt bezeichnet, ein Kompressionsverhältnis, kurz auch als Kompression bezeichnet, eine Einschaltzeit, auch als attack bezeichnet, und eine Ausschaltzeit, auch als release bezeichnet. Die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit des Kompressors werden auch jeweils als Zeitkonstante bezeichnet. Vorzugsweise wird also das Kompressionsschema modifiziert, indem zumindest ein Parameter des Kompressionsschemas verändert wird, wobei der Parameter ausgewählt ist aus einer Menge von Parametern, umfassend: eine Einschaltzeit, eine Ausschaltzeit, ein Kniepunkt, ein Kompressionsverhältnis.
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Kompressionsschemata zur Maximierung der Klangqualität und der Sprachverständlichkeit sind grundsätzlich bekannt. Für eine maximale Klangqualität wird beispielsweise eine im Ergebnis möglichst lineare Verstärkung angestrebt, sodass das Kompressionsschema erst für hohe Eingangspegel eine Kompression durchführt, wohingegen für niedrige und mittlere Eingangspegel keine Kompression erfolgt und hierzu das Kompressionsverhältnis insbesondere 1 beträgt. Ein Kniepunkt, welcher den Übergang zu einem größeren Kompressionsverhältnis markiert ist dann vergleichsweise hoch angeordnet, d.h. im Vergleich zu einem Kniepunkt eines Kompressionsschemas für maximale Sprachverständlichkeit. Hier wird beispielsweise derjenige Pegelbereich des Eingangssignals, welcher Sprache enthält möglichst auf den vom Nutzer hörbaren Pegelbereich abgebildet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Situationsparameter ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis der aktuellen akustischen Umgebung und insbesondere des Eingangssignals, sodass das Kompressionsschema abhängig von dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis der aktuellen akustischen Umgebung modifiziert wird. Das Kompressionsschema wird also abhängig von der relativen Stärke von Störgeräuschen gegenüber einem Nutzsignal, also einem Schallsignal, welches der Nutzer wahrnehmen will, in der Umgebung eingestellt. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass bei einem hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnis das Nutzsignal bereits hinreichend verständlich für den Nutzer ist und dann zugunsten der Klangqualität eine lediglich geringe Kompression notwendig ist und entsprechend durchgeführt wird. Andersherum liegt bei einem geringen Signal-zu-Rausch-Verhältnis eine stark gestörte Umgebung vor, sodass das Kompressionsschema speziell hierauf angepasst modifiziert wird, um das Nutzsignal gegenüber den Störsignalen zu verstärken und dadurch für den Nutzer verständlicher zu machen. Als Detektor für das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird zweckmäßigerweise ein Rauschdetektor verwendet, welchem insbesondere das Eingangssignal zugeführt wird, anhand dessen dann das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Umgebung bestimmt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ein Verhältnis aus einem Signal, welches von einem Sprecher stammt, und einem Rauschen, welches von einer oder mehrerer anderer Schallquellen in der Umgebung stammt. Die anderen Schallquellen sind beispielsweise andere Menschen, z.B. ein Publikum, oder Geräte, z.B. ein Fahrzeug, in welchem sich der Nutzer und der Sprecher befinden. Dabei weist das Kompressionsschema zwei Zeitkonstanten auf, nämlich eine Einschaltzeit und eine Ausschaltzeit. Im Falle eines negativen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses wird nun zumindest eine der Zeitkonstanten reduziert und umgekehrt wird im Falle eines positiven Signal-zu-Rausch-Verhältnisses die zumindest eine der Zeitkonstanten erhöht. Vorzugsweise werden im Falle eines negativen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses beide Zeitkonstanten reduziert und umgekehrt werden im Falle eines positiven Signal-zu-Rausch-Verhältnisses dann auch beide Zeitkonstanten erhöht. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass Umgebungen mit einem negativen Signal-zu-Rausch-Verhältnis für den Nutzer sehr anstrengend sind. Der Nutzer profitiert in einer solchen Situation insbesondere von Lücken im Eingangssignal, d.h. von kurzen Zeitabschnitten, in welchen das Rauschen sehr gering ist, wobei unter kurz insbesondere eine Länge von höchstens einer Sekunde verstanden wird. Diese Lücken werden zweckmäßigerweise durch die situationsabhängige Modifikation des Kompressionsschemas mit entsprechend schnellen Zeitkonstanten verstärkt. Unter schnell wird in diesem Zusammenhang insbesondere eine Zeitkonstante von höchstens 100ms verstanden. Dieses Vorgehen verbessert die Sprachverständlichkeit bei starkem Rauschen, führt aber zu einer schlechteren Klangqualität, weshalb bei entsprechend geringem Rauschen auf dieses Vorgehen verzichtet wird und stattdessen vergleichsweise lange Zeitkonstanten gewählt werden, insbesondere Zeitkonstanten von länger als 100ms, sodass die Kompression insgesamt schwächer ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Situationsparameter eine Umgebungsklasse, sodass das Kompressionsschema abhängig von der Umgebungsklasse modifiziert wird, wobei die Umgebungsklasse insbesondere ausgewählt ist aus einer Menge von Klassen, umfassend: Sprache, Musik, Störgeräusch. Der Situationsparameter wird hierbei insbesondere mittels eines Detektors ermittelt, welcher als Klassifikator ausgebildet ist. Der Klassifikator ist zweckmäßigerweise ein Teil der Signalverarbeitung und bestimmt die Umgebungsklasse insbesondere anhand des Eingangssignals. Ist die Umgebungsklasse Musik, wird das Kompressionsschema eher konservativ modifiziert, d.h. es wird weniger komprimiert als z.B. bei Sprache. Bei Sprache wird das Kompressionsschema dann auf eine maximale Sprachverständlichkeit hin modifiziert. Dies findet vorteilhafte Anwendung bei einem Konzert oder ähnlichen Umgebungen, in denen keine Sprache vorhanden ist. Das Kompressionsschema wird dann hinsichtlich einer möglichst wirklichkeitsgetreuen Wiedergabe von Musik, Rhythmen und Melodien modifiziert, also wird also insbesondere eine im Ergebnis für den Nutzer möglichst lineare Verstärkung angestrebt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Situationsparameter ein Bewegungsmuster, sodass das Kompressionsschema abhängig von einer Bewegung des Hörsystems modifiziert wird, wobei das Bewegungsmuster insbesondere ausgewählt ist aus einer Menge von Bewegungsmustern, umfassend: eine Ruheposition, eine Gehbewegung, eine Laufbewegung, eine Fahrt. Das Bewegungsmuster wird insbesondere mittels eines Detektors ermittelt, welcher als ein Bewegungssensor ausgebildet ist, vorzugsweise mittels eines Beschleunigungssensors. Hierbei wird insbesondere unterschieden zwischen Bewegung und Ruhe. Die Bewegung wird zweckmäßigerweise weiter unterteilt in verschiedene Arten der Bewegung, z.B. der Geschwindigkeit nach. Beispielsweise wird erkannt, ob der Nutzer still steht, geht oder in einem Auto fährt. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass allgemein in unterschiedlichen Umgebungssituationen die Sprachverständlichkeit unterschiedlich wichtig ist und daher das Kompressionsschema zweckmäßigerweise abhängig vom bewegungszustand oder -verhalten des Nutzers modifiziert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Situationsparameter eine Stationarität der aktuellen akustischen Umgebung und insbesondere des Eingangssignals, sodass das Kompressionsschema abhängig von der Stationarität der aktuellen akustischen Umgebung modifiziert wird. Zur Ermittlung der Stationarität wird zweckmäßigerweise ein Stationaritätsdetektor verwendet, welchem insbesondere das Eingangssignal zugeführt wird, anhand dessen dann die Stationarität ermittelt wird. Die Stationarität ist insbesondere ein Maß für die Dynamik einer oder mehrerer Schallquellen der Umgebung, d.h. ein Maß für die zeitliche Änderung des Pegels dieser Schalquelle oder Schallquellen. Die Stationarität gibt also die Dynamik des zeitabhängigen Pegels an.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Situationsparameter eine Diffusheit der aktuellen akustischen Umgebung, sodass das Kompressionsschema abhängig von der Diffusheit der aktuellen akustischen Umgebung modifiziert wird. Zur Ermittlung der Diffusheit wird zweckmäßigerweise ein Diffusheitsdetektor verwendet, welchem insbesondere das Eingangssignal zugeführt wird, anhand dessen dann die Diffusheit ermittelt wird. Die Diffusheit ist der oben beschriebenen Stationarität insofern ähnlich, als dass die Diffusheit ein Maß für eine Variation des Pegels in der Umgebung ist, nun aber nicht zeitabhängig, sondern ortsabhängig. Die Diffusheit gibt also an, wie gerichtet die Umgebung ist, ob also Schallsignale aus einer bestimmten Richtung auf den Nutzer zu kommen, also gerichtet, oder gleichmäßig aus allen Richtungen, also diffus. Die Diffusheit gibt also die Dynamik des richtungsabhängigen Pegels an. Ein räumlich sehr homogener Pegel führt also zu einer hohen Diffusheit.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Situationsparameter eine Entfernung des Hörsystems, insbesondere eines ggf. vorhandenen Mikrofons zu einer Schallquelle, insbesondere zu einem Sprecher, in der aktuellen akustischen Umgebung, sodass das Kompressionsschema abhängig von der Entfernung modifiziert wird. Die Entfernung wird insbesondere mittels eines Entfernungsmessers als Detektor ermittelt. Da das Hörsystem vom Nutzer getragen wird entspricht die Entfernung zwischen Hörsystem und Schallquelle auch der Entfernung zwischen Nutzer und Schallquelle. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass weiter entfernte Schallquellen üblicherweise schlechter verständlich sind und daher das Kompressionsschema in diesem Fall zweckdienlicherweise für eine höhere Sprachverständlichkeit modifiziert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Situationsparameter eine Nachhallzeit der aktuellen akustischen Umgebung, sodass das Kompressionsschema abhängig von der Nachhallzeit modifiziert wird, wobei das Kompressionsschema zwei Zeitkonstanten aufweist, nämlich eine Einschaltzeit und eine Ausschaltzeit, wobei die Nachhallzeit wiederkehrend ermittelt wird und im Falle einer Vergrößerung der Nachhallzeit die zumindest eine der Zeitkonstanten erhöht wird und umgekehrt im Falle einer Verringerung der Nachhallzeit reduziert wird. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass in Umgebungen mit starkem Hall eine schnelle Kompression, also kurze Zeitkonstanten eher nachteilig sind. Die Nachhallzeit wird zweckmäßigerweise mittels eines Detektors ermittelt, welchem das Eingangssignal zugeführt wird, sodass der Detektor die Nachhallzeit anhand einer Analyse des Eingangssignals bestimmt.
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Besonders vorteilhaft ist auch eine Kombination der oben beschriebenen unterschiedlichen Konzepte. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung werden dann mehrere Situationsparameter ermittelt und zur Steuerung der automatischen Verstärkungsregelung verwendet. In einer geeigneten Ausgestaltung wird der gleiche Situationsparameter mittels mehrerer gleichartiger oder unterschiedliche Detektoren redundant ermittelt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das eine Programm ein Universalprogramm und das Hörsystem wird ausschließlich mittels des einen Programms betrieben wird. Es wird also auf eine Ausgestaltung mit unterschiedlichen Programmen, welche jeweils speziell auf unterschiedliche Umgebungen angepasst und optimiert sind verzichtet. Stattdessen erfolgt eine Anpassung an eine veränderte akustische Umgebung alleinig auf dem Weg des situationsabhängig modifizierten Kompressionsschemas. Der Situationsparameter wird hierbei insbesondere direkt der automatischen Verstärkungsregelung zugeführt und zur Steuerung des Verstärkungsfaktors verwendet. Vorzugsweise wird hierbei auch auf die Möglichkeit einer manuellen Verstärkungseinstellung verzichtet. Alle Anpassungen werden ausgehend von dem Universalprogramm automatisch und situationsabhängig durchgeführt, indem das Kompressionsschema in Abhängigkeit des Situationsparameters modifiziert wird.
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Das erfindungsgemäße Hörsystem weist eine Signalverarbeitung auf, welche ausgebildet ist zur Durchführung eines Verfahrens wie vorstehend beschrieben. Weiterhin weist das Hörsystem einen Hörer auf, zur Ausgabe eines Ausgangssignals.
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Vorzugsweise ist das Hörsystem als Hörgerät ausgebildet und weist ein oder mehrere Mikrofone auf, zur Erzeugung des Eingangssignals. Das Hörgerät ist beispielsweise ein BTE-, ITE- oder RIC-Gerät. Das Hörgerät weist ein Gehäuse auf, in welchem das Mikrofon untergebracht ist. Vorzugsweise ist in dem Gehäuse auch die Signalverarbeitung angeordnet. Zweckmäßigerweise ist in dem Gehäuse eine Batterie angeordnet, zur Energieversorgung des Hörgeräts. Der Hörer ist entweder in dem Gehäuse untergebracht oder über eine Zuleitung, insbesondere ein Kabel, mit dem Gehäuse verbunden. Das Hörgerät ist entweder monaural ausgebildet, mit nur einem einzigen Gehäuse, oder binaural, mit zwei Gehäusen, welche jeweils ein oder mehrere Mikrofone aufweisen und welche jeweils einen Hörer aufweisen oder mit einem solchen verbunden sind. Die Gehäuse des binauralen Hörgeräts werden dann auf unterschiedlichen Seiten des Kopfes des Nutzers getragen.
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Das Vorhandensein eines Mikrofons ist bei dem Hörsystem nicht zwingend, sodass in einer geeigneten Ausgestaltung das Hörsystem kein Mikrofon aufweist und z.B. als ein Kopfhörer ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
- 1 ein Hörsystem,
- 2 ein Blockschaltbild des Hörsystems.
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1 zeigt ein Hörsystem 2, welches vorliegend als ein Hörgerät ausgebildet ist, genauer als ein RIC-Gerät, welches von einem insbesondere hörgeschädigten Nutzer hinter dem Ohr getragen wird. Als Hörgerät weist das Hörsystem 2 im Ausführungsbeispiel ein oder mehrere und hier zwei Mikrofone 4 auf, zur Erzeugung eines Eingangssignals E aus Schallsignalen aus der Umgebung. Das Vorhandensein eines Mikrofons 4 ist jedoch nicht zwingend, sodass in einer Variante das Hörsystem 2 kein Mikrofon aufweist und z.B. ein Kopfhörer ist. Weiter weist das Hörsystem 2 eine Signalverarbeitung 6 und einen Hörer 8 auf sowie zur Energieversorgung und eine Batterie 10 auf. Das Hörsystem 2 weist vorliegend zudem ein Gehäuse 12 auf, in welchem die Mikrofone 4, die Signalverarbeitung 6 und die Batterie 10 angeordnet sind. Der Hörer 8 ist über eine Zuleitung 14 mit dem Gehäuse verbunden und in 1 in ein Ohrstück integriert, welches in das Ohr des Nutzers eingeführt wird.
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Im Betrieb wandeln die Mikrofone 4 die Schallsignale in der Umgebung in ein Eingangssignal E um, welches der Signalverarbeitung 6 zugeführt wird und durch diese modifiziert wird. Auf diese Weise wird durch die Signalverarbeitung 6 ein Ausgangssignal A erzeugt, welches also ein modifiziertes Eingangssignal E ist. Vorliegend wird das Eingangssignal E mit einem bestimmten Verstärkungsfaktor V verstärkt. Das Ausgangssignal A, also das verstärkte Eingangssignal E wird schließlich mittels des Hörers 8 an den Nutzer ausgegeben. Bei dem Eingangssignal E und dem Ausgangssignal A handelt es sich jeweils um elektrische Signale. Der Hörer 8 wandelt dann das Ausgangssignal A in ein Schallsignal um.
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Das Hörsystem 2 ist entweder monaural ausgebildet oder binaural. Ein binaurales Hörsystem 2 weist dann beispielsweise zwei Gehäuse 12 mit den zugehörigen Komponenten wie in 1 gezeigt auf, wobei die Signalverarbeitung 6 nicht in beiden Fällen identisch sein muss.
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In 2 ist das Hörsystem 2 als ein Blockschaltbild gezeigt. Die Signalverarbeitung 6 weist einen Verstärker 16 auf, welchem das Eingangssignal E zugeführt wird und welcher dieses dann verstärkt und als Ausgangssignal A an den Hörer 8 weitergibt. Die Verstärkung im Verstärker 16 erfolgt mit einem Verstärkungsfaktor V, welcher durch eine automatische Verstärkungsregelung eingestellt wird. Diese weist hierzu einen Kompressor 18 auf. Das Hörsystem 2 wird nun in einem Programm betrieben, welchem ein bestimmtes Kompressionsschema zugeordnet ist, mit welchem der Kompressor 18 während des Betriebs in dem einen Programm betrieben wird. Das jeweilige Kompressionsschema definiert den Verstärkungsfaktor V als Funktion eines Pegels des Eingangssignals E. Die Funktion ist durch diverse Parameter charakterisiert, vorliegend z.B. durch einen oder mehrere Kniepunkte, ein oder mehrere Kompressionsverhältnisse, eine Einschaltzeit (attack), eine Ausschaltzeit (release) oder eine Kombination hiervon.
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Zusätzlich wird ein Situationsparameter S ermittelt, welcher die aktuelle akustische Umgebung charakterisiert und welcher dann während des Betriebs in dem einen Programm genutzt wird, um das zugeordnete Kompressionsschema zu modifizieren. Der Kompressor 18 wird dann abhängig von dem Situationsparameter S mit einem modifizierten Kompressionsschema betrieben. Zur Ermittlung des Situationsparameters S in ein Detektor 20 angeordnet, welcher hier ein Teil des Hörsystems 2 ist. Der Detektor 20 ist allgemein mit der Signaleinheit 6 und speziell mit der automatischen Verstärkungsregelung verbunden, hier konkret mit dem Kompressor 18.
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Der Detektor 20 ist beispielsweise ein Sprachdetektor, welcher ermittelt, ob Sprache in der Umgebung vorhanden ist. Alternativ ermittelt der Detektor 20 als Situationsparameter S ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis in der Umgebung. Hierzu wird in einer geeigneten Ausführung das Eingangssignal E dem Detektor 20 zugeführt, sodass dieser als Situationsparameter S das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Eingangssignals E ermittelt. Alternativ ist der Detektor 20 ein Klassifikator, welcher beispielsweise anhand des Eingangssignals E die Umgebung einer bestimmten Umgebungsklasse zuordnet. Alternativ ist der Detektor 20 ein Bewegungsdetektor, beispielsweise ein Beschleunigungssensor, welcher ein Bewegungsmuster als Situationsparameter S ermittelt. Der Bewegungsdetektor ermittelt beispielsweise, ob sich der Nutzer bewegt oder nicht oder wie schnell sich der Nutzer bewegt oder in welche Richtung oder eine Kombination hiervon. Alternativ ist der Detektor 20 ein Stationaritätsdetektor, welcher die Stationarität der Umgebung ermittelt, d.h. wie zeitliche Dynamik der Schallsignale der Umgebung. Hierzu wird dem Detektor 20 beispielsweise das Eingangssignal E zugeführt, dessen Stationarität, also dessen zeitliche Veränderung der Detektor 20 dann ermittelt und als Situationsparameter S ausgibt. Alternativ ist der Detektor 20 ein Diffusheitsdetektor, welcher die Diffusheit der Umgebung ermittelt, d.h. wie räumliche Verteilung der Schallsignale in der Umgebung. Hierzu wird dem Detektor 20 beispielsweise das Eingangssignal E zugeführt, dessen Gerichtetheit, also dessen räumliche Pegelverteilung der Detektor 20 dann ermittelt und als Situationsparameter S ausgibt. Alternativ ist der Detektor 20 ein Entfernungsmesser, welcher die Entfernung des Hörsystems 2 zu einer Schallquelle in der Umgebung bestimmt und diese Entfernung dann als Situationsparameter S ausgibt. Alternativ ermittelt der Detektor 20 die Nachhallzeit in der Umgebung, z.B. anhand einer Analyse des Eingangssignals E. In einer nicht gezeigten Variante sind mehrere gleiche oder verschiedene der oben genannten Detektoren 20 kombiniert.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Hörsystem
- 4
- Mikrofon
- 6
- Signalverarbeitung
- 8
- Hörer
- 10
- Batterie
- 12
- Gehäuse
- 14
- Zuleitung
- 16
- Verstärker
- 18
- Kompressor
- 20
- Detektor
- A
- Ausgangssignal
- E
- Eingangssignal
- S
- Situationsparameter
- V
- Verstärkungsfaktor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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