DE10357800B3

DE10357800B3 - Hörgerät mit Störgeräuschunterdrückung und entsprechendes Störgeräuschunterdrückungsverfahren

Info

Publication number: DE10357800B3
Application number: DE10357800A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. Eggers; Volkmar Hamacher
Original assignee: Siemens Audioligische Technik GmbH
Current assignee: Sivantos GmbH
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: US7574012B2; DE502004012054D1; ES2358797T3; EP1542500A2; AU2004235586B2; EP1542500B1; US20050147266A1; AU2004235586A1; AU2004235586B9; EP1542500A3; DK1542500T3

Abstract

Nebenläufige Signalpfade am Hörgerät vorbei bewirken Störungen im Ohrkanal. Diese Störungen werden durch Schätzen eines Störsignals DOLLAR I1 aus dem gestörten Eingangssignal (X) von einem Mikrofon (2) und Beaufschlagen des Störsignals DOLLAR I2 mit einer Übertragungsfunktion DOLLAR I3, mit der der nebenläufige akustische Signalpfad nachgebildet wird, unter Bildung eines Störausgangssignals DOLLAR I4 sowie Verknüpfen eines Nutzausgangssignals von einer Signalverarbeitungseinrichtung (1) mit dem Störausgangssignal DOLLAR I5 kompensiert. Damit kann eine Störunterdrückung durch Richtmikrofonverschaltungen auch dann ermöglicht werden, wenn nebenläufige Signalpfade dies bei herkömmlichen Ansätzen nicht ermöglichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hörgerät mit einer Schätzeinrichtung zum Schätzen eines Nutzsignals aus einem gestörten Eingangssignal und einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des Nutzsignals zu einem Nutzausgangssignal. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Unterdrücken von Störgeräuschen an einem Hörgerät.

Hörgeschädigte leiden häufig unter einer verminderten Kommunikationsfähigkeit in Störlärm. Zur Verbesserung des Signal/Störgeräusch-Verhältnisses werden seit einiger Zeit Verfahren zur Störgeräuschreduktion eingesetzt. Hierzu wird in Hörgeräten mit Hilfe eines oder mehrerer Mikrofone das akustische Signal aufgenommen und elektrisch so verarbeitet, dass das Signal/Störgeräusch-Verhältnis verbessert wird und anschließend über einen Hörer im Ohrkanal ein entstörtes Signal ausgegeben werden kann.

Je nach Anbringung der Hörhilfe kann das akustische Signal aber auch direkt, d. h. nebenläufig zu einem elektrischen Verarbeitungspfad, in den Ohrkanal gelangen und so den gewünschten Einfluss der elektrischen Signalverarbeitung beeinträchtigen. Typische nebenläufige Signalpfade ergeben sich zum Beispiel bei Hörhilfen mit offener Versorgung oder bei Ohrpassstücken mit Entlüftungsbohrungen. Insbesondere ist bekannt, dass derartige nebenläufige Signalpfade die Störgeräuschunterdrückung basierend auf Richtmikrofonverfahren im tieffrequenten Bereich bis ca. 1 kHz stark beeinträchtigen können.

Ein gattungsgemäßes Hörgerät ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 198 13 512 A1 bekannt. Die Störgeräuschunter drückung erfolgt auch hier unter der genannten Beeinträchtigung.

Darüber hinaus beschreibt die Druckschrift EP 1 304 902 A1 ein Verfahren zur Störbefreiung eines redundanten akustischen Signals, bei dem die Intensität einer Störung geschätzt und ein Eingangssignalanteil in Abhängigkeit von der Intensität der Störung überblendet wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Hörgerät mit verbesserter Störgeräuschunterdrückung vorzuschlagen. Ebenso soll ein verbessertes Verfahren zur Störgeräuschunterdrückung bei Hörgeräten bereitgestellt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Hörgerät mit einer Schätzeinrichtung zum Schätzen eines Nutzsignals aus einem gestörten Eingangssignal und einer ersten Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des Nutzsignals zu einem Nutzausgangssignal, wobei mit der Schätzeinrichtung auch ein Störsignal aus dem gestörten Eingangssignal schätzbar ist. Weiterhin weist das Hörgerät eine zweite Signalverarbeitungseinrichtung auf, mit der die Übertragungsfunktion eines akustischen Pfads nachbildbar ist, die zum Beaufschlagen des Störsignals mit der Übertragungsfunktion unter Bildung eines Störausgangssignals geeignet ist. Anschließend wird eine Verknüpfungseinrichtung zum Verknüpfen des Nutzausgangssignals mit dem Störausgangssignal benötigt.

Ferner wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Unterdrücken von Störgeräuschen an einem Hörgerät durch Schätzen eines Nutzsignals aus einem gestörten Eingangssignal und Verarbeiten des Nutzsignals zu einem Nutzausgangssignal, sowie Schätzen eines Störsignals aus dem gestörten Eingangssignal, Beaufschlagen des Störsignals mit einer Übertragungsfunktion, mit der ein akustischer Pfad nachgebildet wird, unter Bildung eines Störausgangssignals und Verknüpfen des Nutzausgangssignals mit dem Störausgangssignal.

Der akustische Pfad wird in der Regel in einem Ohrkanal an dem Hörgerät vorbeiführen. Dies ist eine verhältnismäßig kurze Strecke, so dass es wesentlich ist, mit der zweiten Signalverarbeitungseinrichtung möglichst rasch ein kompensierendes Signal aus dem geschätzten Störsignal zu erzeugen. Damit kann die Schalleinstreuung am Hörgerät vorbei zum Trommelfell soweit wie möglich kompensiert werden.

Die nachgebildete Übertragungsfunktion kann linear sein. Diese reduziert die Rechenzeit und optimiert somit die Störsignalkompensation. Darüber hinaus kann die Übertragungsfunktion aber auch zeitvariant sein, so dass beispielsweise das Verschieben des Hörgeräts im Ohrkanal berücksichtigt werden kann.

Ferner kann das Hörgerät einen akustischen Sensor aufweisen, welcher in dem in einen Ohrkanal eingesetzten Zustand des Hörgeräts an dem dem Trommelfell zugewandten Ende des Hörgeräts platzierbar oder platziert ist, so dass sein Signal zur dynamischen Variation der nachgebildeten Übertragungsfunktion der zweiten Signalverarbeitungseinrichtung verwendbar ist. Damit ist es möglich, den akustischen Zustand vor dem Trommelfell zur Anpassung der Übertragungsfunktion mit Hilfe einer Regelschleife zu berücksichtigen.

Das Hörgerät kann des Weiteren eine Kopplungseinrichtung aufweisen, mit der das Nutzausgangssignal der ersten Signalverarbeitungseinrichtung an die zweite Signalverarbeitungseinrichtung zur Variation der nachgebildeten Übertragungsfunktion koppelbar ist. Bei einer Weiterentwicklung kann der Kopplungsfaktor der Kopplungseinrichtung im Hörgerätebetrieb eingestellt bzw. variiert werden. Dies ist vorteilhaft, wenn das Störsignal mit dem Nutzsignal stark korreliert ist, so dass eine übermäßige Dämpfung des Nutzsignals verhindert werden kann.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgeräts mit gegenphasiger Einspeisung eines geschätzten Störsignals gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ein Blockschaltbild eines Hörgeräts mit zusätzlicher Mikrofonrückkopplung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
3 ein Blockschaltbild eines Hörgeräts mit Variation der Störsignalübertragung in Abhängigkeit des Nutzsignals gemäß einer dritten Ausführungsform.
Die folgend geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Das in 1 schematisch dargestellte Hörgerät weist als zentralen Baustein eine Signalverarbeitungseinrichtung 1 auf. Diese nimmt die weitere Signalverarbeitung eines von dem Mikrofon oder den Mikrofonen 2 aufgenommenen und durch die Störgeräuschunterdrückungseinrichtung 3 von Störgeräuschen befreiten Nutzsignals vor. In der Störgeräuschunterdrückungseinrichtung 3 wird aus dem Eingangssignal vom Mikrofon 2 bzw. von den mehreren Mikrofonen ein Nutzsignal N ^ und ein Störsignal n ^ geschätzt. Während das geschätzte Nutzsignal N ^ in der Signalverarbeitungseinrichtung 1 weiterverarbeitet wird, wird das geschätzte Störsignal n ^ mit einer geschätzten Systemübertragungsfunktion Ĥ beaufschlagt.
Die Übertragungsfunktion Ĥ ergibt sich aus einem nebenläufigen, akustischen Signalpfad, der sich durch ein lineares akustisches System 5 mit einer Übertragungsfunktion H darstellen lässt. Die Eingangsgröße des nebenläufigen Signalpfads ist das gleiche akustische Signal x, das auch das Mikrofon 2 aufnimmt. Am Ende des nebenläufigen Signalpfads, d. h. im Ohrkanal erhält man das akustische Signal xH aufgrund der Multiplikation mit der Übertragungsfunktion H des linearen akustischen Systems 5. Dass es sich bei dem nebenläufigen Signalpfad um ein lineares akustisches System handelt, ist sicherlich eine vereinfachende Annahme, die den Zweck hat, die zur Schätzung bzw. Nachbildung des nebenläufigen Signal pfads eingesetzte Signalverarbeitungseinrichtung 4 möglichst einfach zu gestalten.
Das Ausgangssignal n ^Ĥ der Signalverarbeitungseinrichtung 4 mit der Übertragungsfunktion Ĥ stellt eine Schätzung des Störsignals xH dar, das über den nebenläufigen Signalpfad in den Ohrkanal gelangt. Dieses Signal n ^Ĥ wird von dem Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung 1 subtrahiert und damit durch den Hörer bzw. Lautsprecher 6 der Hörhilfe gegenphasig in den Ohrkanal eingespeist. Damit heben sich das Störsignal xH und das gegenphasige, geschätzte Störsignal n ^Ĥ im Ohrkanal auf und der nebenläufige Signalpfad ist kompensiert, soweit dies der Laufzeitunterschied zwischen dem akustischen Signalpfad und dem elektrischen Signalpfad erlaubt.
Das Hörgerät einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 schematisch wiedergegeben. Gegenüber der ersten Ausführungsform von 1 wird in der zweiten Ausführungsform berücksichtigt, dass das lineare akustische System 5' des nebenläufigen akustischen Signalpfads zeitvariant oder zumindest beim Entwurf der Hörhilfe nicht hinreichend gut bekannt ist. Daher wird die Übertragungsfunktion Ĥ der Signalverarbeitungseinrichtung 4' ebenfalls zeitvariant gestaltet. Zur Variation der Übertragungsfunktion Ĥ wird ein Mikrofon 7 oder anderer Sensor verwendet, der in den Ohrkanal einzuführen ist. Das durch das Mikrofon gewonnene Signal wird von dem geschätzten Signal n ^Ĥ subtrahiert, um ein Fehlersignal zur adaptiven Einstellung des Systems 4' mit der Übertragungsfunktion Ĥ zu gewinnen. Die adaptive Einstellung der Übertragungsfunktion Ĥ kann beispielsweise mit einem (N)LMS-Algorithmus (Normalised Least Mean Square) erfolgen, solange das geschätzte Störsignal
hinreichend unkorreliert mit dem Nutzsignal am Hörgeräteausgang ist.
Ist jedoch das geschätzte Störsignal n ^ mit dem Nutzsignal am Hörgeräteausgang zu einem gewissen Maße korreliert, so kann der Einfluss des Nutzsignals auf die Adaption des Filters bzw. der Signalverarbeitungseinrichtung 4' mit der Übertragungsfunktion Ĥ reduziert werden, indem das Nutzsignal mit einem geeignet gewählten System 8 mit der Kopplungsfunktion G gefiltert wird. Ein derartiges System ist in 3 in einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Zusätzlich zu dem System von 2 wird also das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung 1 von der Kopplungseinrichtung 8 abgegriffen und mit der Kopplungsfunktion G multipliziert. Das resultierende Signal wird von dem Mikrofonsignal des Mikrofons 7 im Ohrkanal und dem davon bereits subtrahierten geschätzten Störsignal
subtrahiert, so dass ein Fehlersignal der aktiven Störgeräuschunterdrückung erhalten wird. Dieses Fehlersignal wird zur Variation der Übertragungsfunktion Ĥ in der zeitvarianten Signalverarbeitungseinrichtung 4' verwendet. Somit kann verhindert werden, dass ein Nutzsignal, das über den nebenläufigen akustischen Signalpfad in den Ohrkanal gelangt, und dort als Störsignal interpretiert werden würde, gedämpft bzw. unterdrückt wird.
Die übrigen im Zusammenhang mit der Beschreibung der 2 und der 3 nicht erwähnten, aber dort dargestellten Komponenten entsprechen denjenigen von 1, so dass auf die dortige Beschreibung verwiesen wird.
Zusammenfassung ist somit festzustellen, dass das gegenphasig in den Ohrkanal eingespeiste Signal n ^Ĥ die Störsignalanteile xH des akustischen Signals x im Ohrkanal kompensiert. Insbesondere kann die Störunterdrückung durch Richtmikrofonverschaltungen auch dann ermöglicht werden, wenn nebenläufige Signalpfade dies bei herkömmlichen Ansätzen nicht ermöglichen.

Claims

Hörgerät mit – einer Schätzeinrichtung (3) zum Schätzen eines Nutzsignals (N ^) aus einem gestörten Eingangssignal (x) und – einer ersten Signalverarbeitungseinrichtung (1) zum Verarbeiten des Nutzsignals (N ^) zu einem Nutzausgangssignal, dadurch gekennzeichnet, dass – mit der Schätzeinrichtung (3) auch ein Störsignal (n ^) aus dem gestörten Eingangssignal (x) schätzbar ist und das Hörgerät weiterhin aufweist – eine zweite Signalverarbeitungseinrichtung (4, 4'), mit der die Übertragungsfunktion (H) eines akustischen Pfads nachbildbar ist, zum Beaufschlagen des Störsignals (n ^) mit der nachgebildeten Übertragungsfunktion (Ĥ) unter Bildung eines Störausgangssignals (n ^Ĥ) und – eine Verknüpfungseinrichtung zum Verknüpfen des Nutzausgangssignals mit dem Störausgangssignal (n ^Ĥ).
Hörgerät nach Anspruch 1, wobei der akustische Pfad in einem Ohrkanal an dem Hörgerät vorbeiführt.
Hörgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die nachgebildete Übertragungsfunktion (Ĥ) linear ist.
Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nachgebildete Übertragungsfunktion (Ĥ) zeitvariant ist.
Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen akustischen Sensor (7) aufweist, welcher in dem in einen Ohrkanal eingesetzten Zustand des Hörgeräts an der dem Trommelfell zugewandten Ende des Hörgeräts platzierbar oder platziert ist, so dass sein Signal zur dynamischen Variation der nachgebildeten Übertragungsfunktion (Ĥ) der zweiten Signalverarbeitungseinrichtung (4, 4') verwendbar ist.
Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Kopplungseinrichtung (8) aufweist, mit der das Nutzausgangssignal der ersten Signalverarbeitungseinrichtung (1) an die zweite Signalverarbeitungseinrichtung (4, 4') zur Variation der nachgebildeten Übertragungsfunktion (Ĥ) koppelbar ist.
Hörgerät nach Anspruch 6, wobei ein Übertragungsfaktor (G) der Kopplungseinrichtung (8) im Hörgerätebetrieb einstellbar ist.
Verfahren zum Unterdrücken von Störgeräuschen an einem Hörgerät durch – Schätzen eines Nutzsignals (N ^) aus einem gestörten Eingangssignal (x) und – Verarbeiten des Nutzsignals (N ^) zu einem Nutzausgangssignal, gekennzeichnet durch – Schätzen eines Störsignals (n ^) aus dem gestörten Eingangssignal (x), – Beaufschlagen des Störsignals (n ^) mit einer Übertragungsfunktion (Ĥ), mit der ein akustischer Pfad nachgebildet wird, unter Bildung eines Störausgangssignals (n ^Ĥ) und – Verknüpfen des Nutzausgangssignals mit dem Störausgangssignal (n ^Ĥ).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei zwischen Hörgerät und Trommelfell in einem Ohrkanal ein akustisches Signal aufgenommen wird, das zur dynamischen Variation der nachgebildeten Übertragungsfunktion (Ĥ) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Nutzausgangssignal zur Variation der nachgebildeten Übertragungsfunktion (Ĥ) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Koppeln des Nutzausgangssignals zur Variation der nachgebildeten Übertragungsfunktion (Ĥ) mit einem einstellbaren Kopplungsfaktor (G) erfolgt.