DE10361954A1

DE10361954A1 - Hörsystem und Verfahren zur Einrichtung eines solchen, sowie entsprechende Computerprogramme und entsprechende computerlesbare Speichermedien

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Publication number: DE10361954A1
Application number: DE10361954A
Authority: DE
Inventors: Oliver Klammt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: EP1702495A1; DE10361954B4; WO2005064990A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hörsystem und ein Verfahren zur Einrichtung eines solchen sowie entsprechende Computerprogramme und entsprechende computerlesbare Speichermedien, wobei z. B. das Hörsystem insbesondere einsetzbar ist als hochwertiges Hörgerät beispielsweise zur Rekonstitution des Hörvermögens bei Altersschwerhörigkeit. Hierzu wird vorgeschlagen, dass das Hörsystem mindestens einen Modul zur Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen, wie beispielsweise Mikrophon, Vorverstärker und/oder Endstufe, und zur Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems durch wenigstens teilweisen Ausgleich von über- und/oder unterbetonten Spektren, wie beispielsweise Frequenz- und/oder Dynamikspektren (Retimbre matching/Timbre matching), in mindestens einer Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve des Nutzers (Probanden) aufweist. DOLLAR A Um die akustische Wahrnehmung eines Probanden zu erfassen, müssen er und das einstellende System (d. h. einschließlich eines beteiligten, unterstützenden Einstellers) im akustischen Sinn die gleiche Sprache sprechen (gleich Kommunikationsgrundlage). Hierzu wird das charakteristische Schallspektrum des Probanden nachgestellt. Die akustische Wahrnehmung des einstellenden Systems, insbesondere die akustische Wahrnehmung eines beteiligten, unterstützenden Einstellers, wird dazu ebenfalls kompensiert. Diese ist zuerst einzustellen, um die erforderliche Objektivität zu gewährleisten!

Description

Die Erfindung betrifft ein Hörsystem und ein Verfahren zur Einrichtung eines solchen, sowie entsprechende Computerprogramme und entsprechende computerlesbare Speichermedien, wobei z. B. das Hörsystem insbesondere einsetzbar ist als hochwertiges Hörgerät beispielsweise zur Rekonstitution des Hörvermögens bei Altersschwerhörigkeit.
Herkömmliche Hörsysteme sind dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalverarbeitung oberhalb der 8 kHz Grenze nicht implementiert ist. Dass dies nicht angestrebt ist, sieht man in einschlägiger und weiterführender Literatur aktuellen Datums, die immer auf die gleichen Erkenntnisse hinweist, wie zum Beispiel die Unwichtigkeit der höheren Frequenzen um Sprachverständlichkeit zu gewährleisten. Durch eine derartige Einschränkung des Frequenzbereichs wird aber gerade die Sprachverständlichkeit stark beeinträchtigt.
Ebenso wird herkömmlicherweise die akustische Wahrnehmungskurve, die für Hörgeräte verwendet wird, durch Messen von zehn bis zwanzig unterschiedlichen Frequenzen gewonnen. Auch die Beschränkung auf eine so geringe Anzahl von Frequenzen ist nachteilig, da selbst schmalbandige Frequenzlöcher oder Frequenzüberbetonungen zu einem unausgewogenem Frequenzgang führen und auch einen äußerst unangenehmen Klangeindruck hinterlassen (Kammfiltereffekt, Frequenzverdeckung).
Des weiteren gibt es Versuche, Umgebungsgeräusche mit Hilfe von Algorithmen zu entfernen. Dabei wird jedoch die Spektralzerlegung des Signals mit zu wenigen Bändern vorgenommen, und der Audiobereich von Sprache nach oben begrenzt. Aus diesem Grunde sind die Ergebnisse unbefriedigend. Durch die eingebaute Sprachsynthese klingen die Signale alles andere als natürlich und können somit kaum als Sprache Interpretiert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Hörsystem und ein Verfahren zur Einrichtung eines solchen, sowie entsprechende Computerprogramme und entsprechende computerlesbare Speichermedien bereitzustellen, welche die erwähnten Nachteile beheben und insbesondere eine verbesserte Sprachverständlichkeit gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Ansprüchen 1, 13, 22, 23, 24, 25, 30, 31, 32, 38, 39, 41 und 42 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein Hörsystem nach der Erfindung ist dadurch ausgezeichnet, dass das Hörsystem mindestens einen Modul zur Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen, wie beispielsweise Mikrophon, Vorverstärker und/oder Endstufe, und zur Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems durch wenigstens teilweisen Ausgleich von über- und/oder unterbetonten Spektren, wie beispielsweise Frequenz- und/oder Dynamikspektren, (Retimbre matching/Timbre matching) in mindestens einer Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve des Nutzers (Probanden) aufweist.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, dass das Hörsystem jeweils einen eigenen Modul zur Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen und einen eigenen Modul zur Kompensation der Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hörsystems ist vorgesehen, dass der (die) Modul(e) derart eingerichtet ist (sind), dass durch die Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen und/oder die Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) das Schallspektrum der Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) an eine oder mehrere vorgebbare Zielkurven angeglichen wird. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn der (die) Modul(e) derart eingerichtet ist (sind), dass im Ergebnis der Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen und der Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) das Schallspektrum der Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) bei einem Frequenzsweep ein lineares Verhalten aufweist. Das entspräche dann einer idealen akustischen Wahrnehmung bzw. einer vollkommenen Rekonstitution des Hörvermögens.

Da die Ohren jedes Menschen ein unterschiedliches Wahrnehmungsverhalten aufweisen, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hörsystems vorgesehen, dass das Hörsystem für jedes Ohr jeweils mindestens einen Modul zur Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen und zur Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) umfaßt, wobei ein Ausgleich von über- und/oder unterbetonten Spektren (Retimbre matching/Timbre matching) für Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurven des entsprechenden Ohres erfolgt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hörsystems weist zusätzlich einen Modul zur nutzerbezogenen Abgleichung der kompensierten Signale auf, denn es hat sich gezeigt, dass das kompensierte Signal stufenweise an die ideale Wahrnehmungskurve angeglichen werden sollte, um Reizüberflutung und zu starke Hörgewohnheitsveränderungen für den jeweiligen speziellen Nutzer (Probanden) zu umgehen. Diese nutzerbezogene Abgleichung kann dadurch unterstützt werden, dass das Hörsystem eine Bibliothek von auf den Nutzer (Probanden) abgestimmten Parametern umfasst, wobei die Parameter beispielsweise eine Reizüberflutung des Nutzers (Probanden) verhindern und/oder Schallverdeckungen im Wahrnehmungssystem des Nutzers (Probanden) kompensieren. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hörsystems ist vorgesehen, dass das Hörsystem Mittel zur Einstellung von Parametern aufweist. Damit kann eine Anpassung des Hörsystems an die Hörgewohnheiten des Nutzers (Probanden), die sich während der Nutzung des Hörsystems durchaus ändern können, leicht geändert und angepasst werden.

Die Kompensation der Schallwahrnehmungsverzerrungen kann vorteilhaft unterstützt werden, wenn das Hörsystem Mittel der künstlichen Intelligenz wie beispielsweise neuronale Netze und/oder regelbasierte Systeme umfasst.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hörsystems ist so ausgebildet, dass das der Kompensation der in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsysteme dienende reziproke Schallspektrum und die reziproke, individuell erfasste Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve des Nutzers (Probanden) durch virtuelle Multiplikation (Faltung im Zeitbereich) miteinander verknüpft werden. Durch eine sol-che Verknüpfung wird der Rechenaufwand reduziert. Das ist insbesondere für eine verzögerungsfreie Kompensation der von dem Hörsystem übertragenen akustischen Signale von Bedeutung.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Hörsystems ist darin zu sehen, dass das Hörsystem Software-Komponenten umfaßt. Dies erleichtert die Anpassung des Hörsystems an die Bedürfnisse des Nutzers, da eine Nachstellung von Parametern bei einer Implementierung in Software leicht vorgenommen werden kann. Eine Überprüfung oder ein Austausch der Software ist ebenfalls einfach zu bewerkstelligen. Hierfür weist das erfindungsgemäße Hörsystem Schnittstellen für die Pflege und/oder den Austausch von Software auf.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hörsystems ist vorgesehen, dass das Hörsystem als Hardwarelösung realisiert ist. Das hat gegenüber einer Software-Realisierung den Vorteil, dass die Verarbeitung der akustischen Signale bei der Kompensation der in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen und der Kompensation der Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) sehr schnell erfolgt.

Zur Einrichtung, insbesondere zur Kalibrierung, eines Hörsystems, wobei das Hörsystem mindestens einen Schallwandler bestehend aus wenigstens einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem AD/DA Wandler einer Endstufe und einem Lautsprecher (Ohrhörer) sowie mindestens einen Modul zur Anpassung von durch das Mikrophon empfangenen Schallspektren an die Hörempfindlichkeit eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems umfasst, wird vorteilhafterweise ein Verfahren angewandt, welches folgende Schritte umfasst:

– automatische Kompensation verfälschender Einflüsse des (der) Schallwandler(s) des Hörsystems auf die Übertragung von Schallspektren durch Auswertung des reziproken Schallspektrums des (der) Schallwandler(s), wobei die Auswertung mit Hilfe von vorgebbaren charakteristischen Schallspektren erfolgt,
– Simulation der Hörempfindlichkeit des Nutzers (Probanden) des Hörsystems, durch Nachstellung des charakteristischen Schallspektrums (wie beispielsweise Amplitudengang, Frequenzspektrum o.ä.) des Nutzers (Probanden),
– automatische Kalibrierung des Moduls (der Module) derart, dass das (die) aus der durch die Kompensation des verfälschenden Einflusses des (der) Schallwandler(s) und die Nachstellung der Hörempfindlichkeit erfolgten Bearbeitung der Schallspektren resultierende(n) charakteristische(n) Schallspektrum (Schallspektren) an vorgebbare Zielwerte angeglichen wird (werden).

Im Ergebnis dieser Einrichtung des Hörsystems wird das Schallspektrum der Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve des Nutzers (Probanden) des Hörsystems an die vorgegebenen Zielwerte angeglichen. Vorteilhafterweise werden dabei als Zielwerte die Werte eines Schallspektrums vorgegeben, wobei das Schallspektrum bei einem Frequenzsweep ein lineares Verhalten aufweist.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hörsystems ist vorgesehen, dass eine Kompensation der Schallwahrnehmungsverzerrung des Nutzers (Probanden) vorgenommen wird, indem die gemessenen Wahrnehmungsempfindlichkeitswerte mit Hilfe von Filterbearbeitung und/oder Dynamikbearbeitung und ermittelten über- und/oder unterbetonten Frequenzen reziprok ausgeglichen und angepaßt werden. Vorzugsweise erfolgt die Filterbearbeitung mit mindestens Q = 100.

Besonders gute Ergebnisse bei der Kompensation der Schallwahrnehmungsverzerrung des Nutzers (Probanden) werden erreicht, wenn die Angleichung der gemessenen Wahrnehmungsempfindlichkeitswerte für den gesamten Bereich der Wahrnehmungsempfindlichkeitskurve erfolgt und/oder die Angleichung der gemessenen Wahrnehmungs empfindlichkeitswerte derart erfolgt, dass das charakteristische Schallspektrum am Ende bei einem Frequenzsweep ein lineares Verhalten aufweist.

Die bereits erwähnte Reizüberflutung wird insbesondere auch vermieden, indem nach Erreichen der Linearität die Intensität in kritischen Bereichen, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 4 kHz, um einen vorgebbaren Betrag, vorzugsweise um ca. 5 dB, wieder abgesenkt wird. In einer bevorzugten Ausführunmgsform ist außerdem vorgesehen, dass eine individuelle, subjektive Anpassung der Kompensation erfolgt, indem Frequenzen, auf welche der Nutzer (Proband) besonders empfindlich reagiert, ermittelt und eine entsprechende Gesamtlautstärke eingestellt wird. Dabei ist es sinnvoll, eine stufenweise Angleichung vorzunehmen.

Die Einrichtung des Hörsystems kann besonders gut auf den Nutzer (Probanden) abgestimmt werden, wenn die Einrichtung des Hörsystems durch einen Einsteller im Dialogverfahren unterstützt wird.

Eine Anordnung zur Einrichtung, insbesondere zur Kalibrierung, eines Hörsystems, wobei das Hörsystem mindestens einen Schallwandler bestehend aus wenigstens einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem AD/DA Wandler einer Endstufe und einem Lautsprecher (Ohrhörer) sowie mindestens einen Modul zur Anpassung von durch das Mikrophon empfangenen Schallspektren an die Hörempfindlichkeit eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems umfasst, ist vorteilhafterweise so eingerichtet, dass sie mindestens einen Prozessor und/oder Chip umfasst, der (die) derart eingerichtet ist (sind), dass ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21 durchführbar ist.

Ein Computerprogramm zur Einrichtung, insbesondere zur Kalibrierung, eines Hörsystems, wobei das Hörsystem mindestens einen Schallwandler bestehend aus wenigstens einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem AD/DA Wandler einer Endstufe und einem Lautsprecher (Ohrhörer) sowie mindestens einen Modul zur Anpassung von durch das Mikrophon empfangenen Schallspektren an die Hörempfindlichkeit eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems umfasst, ermöglicht es einer Datenverarbeitungseinrichtung, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21 durchzuführen.

Um die Einrichtung, insbesondere die Kalibrierung, eines Hörsystems zu realisieren, wobei das Hörsystem mindestens einen Schallwandler bestehend aus wenigstens einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem AD/DA Wandler einer Endstufe und einem Lautsprecher (Ohrhörer) sowie mindestens einen Modul zur Anpassung von durch das Mikrophon empfangenen Schallspektren an die Hörempfindlichkeit eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems umfasst, wird vorteilhafterweise ein computerlesbares Speichermedium eingesetzt, auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21 durchzuführen.

Zur Verbesserung der akustischen Wahrnehmung unter Verwendung eines Hörsystems wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch ausgezeichnet ist, dass der verfälschende Einfluß von in dem Hörsystem verwendeten Schallwandlern auf die Übertragung von Schall automatisch kompensiert wird durch Auswertung des reziproken Schallspektrums des (der) Schallwandler(s) und Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) des Hörsystems durch wenigstens teilweisen Ausgleich von über- und/oder unterbetonten Spektren in der (den) Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) automatisch kompensiert werden (Retimbre matching/Timbre matching).

Vorzugsweise erfolgt der Ausgleich von über- und/oder unterbetonten Frequenzen in der (den) Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) derart, dass im Ergebnis der Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schallwandlern und der Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) das Schallspektrum der Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) bei einem Frequenzsweep ein lineares Verhalten aufweist.

Da in der Regel die Ohren eines Menschen – auch eines „gesunden" – nicht gleich sind, sondern vielmehr jedes eine eigene Schallwahrnehmungsverzerrung aufweist, sieht das Verfahren zur Verbesserung der akustischen Wahrnehmung vor, dass die Schallwahrnehmungsverzerrungen eines oder beider Ohren des Nutzers (Probanden) kompensiert werden, wobei im Falle der Kompensation der Schallwahrnehmungsverzerrungen für beide Ohren die Kompensation auf Basis zweier Wahrnehmungsempfindlichkeitskurven erfolgt, deren jede für jeweils ein Ohr einzeln ermittelt wurde.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbesserung der akustischen Wahrnehmung ist vorgesehen, dass zur Verbesserung der Schallwahrnehmung eine digitale Bibliothek von auf den Nutzer (Probanden) abgestimmten Parametern verwendet wird, wobei die Parameter beispielsweise eine Reizüberflutung des Nutzers (Probanden) verhindern und/oder Spektralverdeckungen im Wahrnehmungssystem des Nutzers (Probanden) kompensieren.

Die Verbesserung der Schallwahrnehmung kann ebenfalls durch Mittel der künstlichen Intelligenz wie beispielsweise neuronale Netze und/oder regelbasierte Systeme unterstützt werden.

Ein Computerprogramm zur Verbesserung der Schallwahrnehmung nach der Erfindung ermöglicht es einer Datenverarbeitungseinrichtung, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Verbesserung der Schallwahrnehmung unter Verwendung eines Hörsystems gemäß einem der Ansprüche 25 bis 29 durchzuführen.

Um eine Verbesserung der Schallwahrnehmung unter Verwendung eines Hörsystems zu realisieren, wird vorteilhafterweise ein computerlesbares Speichermedium eingesetzt, auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Verbesserung der Schallwahrnehmung unter Verwendung eines Hörsystems gemäß einem der Ansprüche 25 bis 29 durchzuführen

Ein Verfahren zur Erkennung von charakteristischen Schallspektren aus einer Schallquelle, unter Verwendung von mindestens einer Datenverarbeitungseinrichtung, nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Schallspektrum der Schallquelle über Schallwandler und/oder auf computerlesbaren Speichermedien sowie charakteristische Schallparameter der zu erkennenden charakteristischen Schallspektren, wie beispielsweise Amplitudenspektren, Frequenzspektren, Dynamikspektren, Schnelleverlauf, Angaben zu Hauptamplituden, Harmonischen und/oder Ein- und/oder Ausschwingzeiten, auf computerlesbaren Speichermitteln bereitgestellt werden, mittels Spektralanalyse unter Verwendung der charakteristischen Schallparameter das Schallspektrum der Schallquelle ausgewertet und die zu erkennenden charakteristischen Schallspektren automatisch erkannt werden. Durch dieses Vorgehen wird erreicht, dass alle in der komplexen Schallquelle enthaltenen charakteristischen Schallspektren bei einem Frequenzsweep (vorzugsweise mindestens 20 bis 20000 Hz) ein lineares Verhalten aufweisen, d.h. „gehört" werden.

Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass auch bei Schallspektren der Schallquelle, die auf computerlesbaren Speichermedien vorliegen, eine Kompensation der bei der Aufnahme der Schallquelle verwendeten Schallwandler vorgenommen werden kann. Hierzu müßten jedoch die akustischen Eigenschaften dieser Schallwandler bekannt sein. Diese Kompensation wird jedoch nur in seltenen Fällen notwendig sein, da letztlich diese verfälschenden Einflüsse auch durch den Angleich an die Zielkurve(n) ausgeglichen werden.

Das Verfahren zur Erkennung von charakteristischen Schallspektren aus einer Schallquelle kann insbesondere genutzt werden, um Nutzsignale und/oder Störsignale (Störgeräusche) und/oder Einzelinstrumente aus einer komplexen Schallquelle wie z.B. einem Musikstück zu erkennen und/oder zu trennen und/oder herauszufiltern und/oder zu optimieren (zu verbessern), indem erkannte charakteristische Schallspektren bearbeitet werden, indem folgende Schritte ausgeführt werden:

– im Falle der Bereitstellung der Schallspektren der Schallquelle über Schallwandler automatische Kompensation verfälschender Einflüsse des (der) Schallwandler(s) auf die Übertragung von Schallspektren durch Auswertung des reziproken Schallspektrums des (der) Schallwandler(s),
– automatische Bearbeitung von erkannten charakteristischen Schallspektren derart, dass das (die) nach der Kompensation des verfälschenden Einflusses des (der) Schallwandler(s) vorliegende(n) charakteristische(n) Schallspektrum (Schallspektren) an vorgebbare Zielwerte angeglichen wird (werden).

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bearbeitung von erkannten charakteristischen Schallspektren folgendes umfaßt:

– Trennung eines oder mehrerer erkannter charakteristischer Schallspektren von anderen in der Schallquelle enthaltenen charakteristischen Schallspektren,
– Herausfilterung eines oder mehrerer erkannter charakteristischer Schallspektren aus der Schallquelle und/oder
– Optimierung eines oder mehrerer erkannter charakteristischer Schallspektren.

Auch das Schallspektrum der Schallquelle selbst kann als zu erkennendes und/oder zu bearbeitendes charakteristisches Schallspektrum angesehen werden, das durch das vorstehend beschriebene Verfahren bearbeitet – insbesondere optimiert – werden kann. Somit können komplexe Schallquellen, wie beispielsweise komplexe Musikstücke, mit Hilfe dieses Verfahrens optimiert (verbessert) werden.

Die Zielkurve(n) können selbstverständlich je nach Art der Bearbeitung speziell vorgegeben werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Ermittlung der Schallspektren der Schallquelle und/oder der Schallspektren der zu erkennenden und/oder zu bearbeitenden charakteristischen Schallspektren ein Verfahren angewendet wird, welches folgende Schritte umfaßt:

– automatische Kompensation von verfälschenden Einflüssen von für die Aufnahme der Schallquelle und/oder der charakteristischen Schallspektren verwendeten Schallwandlern auf die Übertragung von Schall durch Auswertung des reziproken Schallspektrums des (der) Schallwandler(s) und
– automatische Bearbeitung des Schallspektrums der Schallquelle und/oder der charakteristischen Schallspektren derart, dass das (die) nach der Kompensation des verfälschenden Einflusses des (der) Schallwandler(s) vorliegende(n) Schallspektrum (Schallspektren) an vorgebbare Zielwerte angeglichen wird (werden).

Auch in diesem Falle erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Erkennung und/oder Trennung und/oder Herausfilterung und/oder Optimierung der charakteristischen Schallspektren durch Mittel der künstlichen Intelligenz wie beispielsweise neuronale Netze und/oder regelbasierte Systeme unterstützt wird.

Wenn man die aus einem Musikstück herausgefilterten und/oder optimierten Einzelinstrumente weiterverwenden will – z.B. in Musikstudios als Samples –, so ist es vorteilhaft, wenn die erkannten und/oder getrennten und/oder herausgefilterten und/oder optimierten Schallspektren, insbesondere die aus einem Musikstück getrennten und/oder herausgefilterten und/oder optimierten Einzelinstrumente, über Mittel zur Datenausgabe ausgegeben und/oder auf Speichermedien gespeichert werden. Das gleiche gilt im übrigen, wenn man Störsignale (Störgeräusche) oder sonstige Schallspektren aus einer Schallquelle als Samples weiterverwenden will (z.B. Sprache, Plattenknistern, Knackser, Rauschen etc.).

Eine Anordnung zur Erkennung von Schallspektren aus einer Schallquelle ist vorteilhafterweise so eingerichtet, dass sie mindestens einen Prozessor und/oder Chip umfasst, der (die) derart eingerichtet ist (sind), dass ein Verfahren zur Erkennung von Schallspektren aus einer Schallquelle gemäß einem der Ansprüche 32 bis 36 durchführbar ist.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm zur Erkennung von Schallspektren aus einer Schallquelle ermöglicht es einer Datenverarbeitungseinrichtung, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Erkennung von charakteristischen Schallspektren und/oder Signalen aus einer Schallquelle gemäß einem der Ansprüche 32 bis 36 durchzuführen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Computerprogramm als Plug In realisiert ist.

Um ein Verfahren zur Erkennung von charakteristischen Schallspektren und/oder Signalen aus einer Schallquelle zu realisieren, wird vorteilhafterweise ein computerlesbares Speichermedium eingesetzt, auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Erkennung von charakteristischen Schallspektren und/oder Signalen aus einer Schallquelle gemäß einem der Ansprüche 32 bis 36 durchzuführen.

Die oben erwähnten Computerprogramme können beispielsweise (gegen Gebühr oder unentgeltlich, frei zugänglich oder passwortgeschützt) downloadbar in einem Daten- oder Kommunikationsnetz bereitgestellt werden. Die so bereitgestellten Computerprogramme können dann durch ein Verfahren nutzbar gemacht werden, bei dem ein Computerprogramm nach einem der Ansprüche 23, 30, 39 oder 40 aus einem elektronischen Datennetz, wie beispielsweise aus dem Internet, auf eine an das Datennetz angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung heruntergeladen wird.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

1: Darstellung einer akustischen Wahrnehmungskurve: gemessene Hörempfindlichkeitswerte und die daraus entstandenen charakteristischen Schallspektren (Amplituden und Frequenz etc.);

2: Diagramm der nachgestellten Hörempfindlichkeit (Analyzerbild mit logarithmischer Darstellung) zur Erfassung und Nachbau des akustischen Ist-Wahrnehmungszustandes des Probanden;

3: Veranschaulichung der Verbesserung der akustischen Wahrnehmung für das rechte Ohr;

4: Veranschaulichung der akustischen Wahrnehmungskurve des Probanden (rechtes Ohr) nach der ersten Stufe der Anpassung;

5: Veranschaulichung der akustischen Wahrnehmungskurve des Probanden (rechtes Ohr) nach der letzten Stufe der Anpassung (siehe unten: „Die Verbesserung der Wahrnehmung");

6: schematische Darstellung der Einrichtung eines Hörsystems mit Unterstützung eines Einstellers.

Wenn man feststellt, dass im menschlichen auditiven Signalfluß bestimmte signalverarbeitende Einheiten nicht mehr innerhalb normaler Parameter funktionieren, werden diese in der Regel komplett durch technische Hörsysteme ersetzt. Man sollte bei einem solchen Hörsystem davon ausgehen, dass bei einer 100%igen Kompensation des Wahrnehmungsdefekts eine enorm hohe Anzahl von digitalen Signalmanipulationen implementiert ist. Das wird einem vor allem dann bewusst, wenn man am Anfang des 21. Jahrhunderts die kommerzielle Markteinführung der DVD auf Grund der hochwertigen Konservierung und Darstellung von Infor mationen aus dem Ton- und Bildbereich beobachtet. Durch die hohe technische Auflösung wird dort erreicht, feinste Nuancen wahrnehmbar zu machen und dies wird von den Kunden auch gewünscht. Die Erfindung sieht deshalb vor, eine ebenso hohe Auflösung und feinste Verarbeitung der Signale dem Hörsystem zu Grunde zu legen. Technisch bedeutet das, einen Frequenzbereich von mindestens 20 bis 20000 Hz mit einer Auflösung von mind. 24 Bit zu digitalisieren. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im ersten Schritt der Verarbeitungskette eine Spektralanalyse (FFT) des Signals in äußerst kurzen Zeitabständen vorgenommen, die vorzugsweise mind. 50 Stützstellen mit unterschiedlicher Bandbreite errechnet. Erst jetzt ist das Hörsystem in der Lage, das Maß der Verstärkungen einzelner Frequenzen bzw. Frequenzbänder und die danach ggf. notwendige Dynamikkompensation (frequenzabhängig) zu erkennen und zu verändern. Abschließend wird diese dreidimensionale (Zeit, Amplitude und Frequenz) manipulierte Signalmatrix in ein Zeitsignal zurücktransformiert (IFFT) und analog gewandelt. Die systembedingten Fehler des Mikrofons, des Vorverstärkers, der AD/DA Wandler, der Endstufe und des Ohrhörers werden dabei selbstverständlich ebenfalls kompensiert. Ein solches Hörsystem muss den Signalfluß in Echtzeit verarbeiten, damit eine Verzögerung der Wahrnehmung gegenüber der Realität (Latenzzeit) vermieden wird. Für manche Einsatzbereiche des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbesserung der akustischen Wahrnehmung, beispielsweise in der Studiotechnik, kann es auch vorteilhaft sein, mit dem weiter hinten detailliert beschriebenen Verfahren zur Verbesserung der akustischen Wahrnehmung solch ein Hörsystem stationär an einem geeigneten Computer virtuell zu simulieren.

Die Erfassung des akustischen Ist-Wahrnehmungszustands

In der Nachrichtentechnik ist es üblich, Systeme mit Hilfe eines Dirac-Stoßes zu spezifizieren. Praktischerweise wird dies mit der so genannten Impulsantwort eines Systems dargestellt. Die Ergebnisse im Schallspektrum sind bei einem Frequenzsweep innerhalb dessen Bandbreite der Impulsantwort gleich.

Wenn man das menschliche akustische Wahrnehmungssystem als Übertragungssystem (Wandler) versteht, besitzt auch dieses eine individuelle Impulsantwort, die bei jedem Menschen anders aussieht (auch bei einem „gesunden" Ohr) und ist somit nicht bekannt. Es bietet sich also an, um die linearen Wahrnehmungsverzerrungen zu ermitteln, die Ohren (getrennt voneinander, da es sich um Einzelsysteme handelt), mit Hilfe eines kalibrierten Oszillators, mit einzelnen definierten stehenden Sinustönen über einen Schallabstrahler (vorzugsweise Kopfhörer, InEar System o.ä., da hierdurch eine optimale Kanaltrennung erreicht wird und vorwiegend Direktschall auftritt), der mindestens im Bereich von 20 bis 20000 Hz kompensiert ist (vgl. H₅(f) in 6), zu beschallen. Der Proband gibt bei langsam wachsender Amplitude den Wahrnehmungszeitpunkt bekannt. Wichtig und neu ist hierbei, dass diese Einzeltonmessungen in sehr feinen Frequenzabständen (mind. 100 Frequenzen), die akustisch sinnvoll verteilt sind, und diese innerhalb der natürlichen Bandbreite des akustischen Wahrnehmungssystems liegen, also mind. 20 bis 20000 Hz, erfolgen. Das Ergebnis ist ein sehr genaues charakteristisches Schallspektrum der jeweiligen akustischen Wahrnehmung. In 1 wird ein solches Schallspektrum eines gemessenen, sehr schwerhörigen Probanden (rechtes Ohr) gezeigt, wie es in der Erfindung aufgenommen und weiterverwendet wird. Die Körperschallwahrnehmung ist hierbei nicht von der rein akustischen Wahrnehmung getrennt. Da bisher bei akustischen Wahrnehmungsmessungen diese hohe Spektralselektivität nicht praktiziert wurde, konnten wichtige vorhandene Frequenzlöcher und Überbetonungen nicht erfasst, erkannt und ausgeglichen werden. Die in einschlägiger Literatur als allgemein gültige Hörkurve (akustische Wahrnehmungskurve des Menschen) verwendete Kurve, beruht auf eben den oben genannten Unzulänglichkeiten der Messung und Spektralselektivität und weist dadurch die erwähnten Nachteile auf.

Die Erzeugung von Sprachverständlichkeit

Das Wort Sprachverständlichkeit wird heutzutage dazu gebraucht, um technische Hörsysteme zu bewerten. Genauer betrachtet, bedeutet dies allerdings wesentlich mehr: Um die akustische Wahrnehmung eines Probanden zu erfassen, müssen er und das einstellende System (d.h. einschließlich eines beteiligten, unterstützenden Einstellers) im akustischen Sinn die gleiche Sprache sprechen (gleiche Kommunikationsgrundlage). Hierbei ist es unerlässlich das charakteristische Schallspektrum des Probanden genauestens nachzustellen (vgl. H₃ in 6). Eine solche nachgestellte Hörempfindlichkeit zur Erfassung und Nachbau des akustischen Ist-Wahrnehmungszustandes des Probanden ist in 2 wiedergegeben. Die akustische Wahrnehmung des einstellenden Systems, insbesondere die akustische Wahrnehmung eines beteiligten, unterstützenden Einstellers, muß dazu ebenfalls kompensiert werden, und ist natürlich zuerst einzustellen, um die erforderliche Objektivität zu gewährleisten! Das schließt eine Anpassung bzw. Änderung der bisherigen Hörgewohnheiten und ggf. eine entsprechende Gewöhnungsphase ein (vgl. H₄(f) in 6). Der Einsteller, der das akustische Wahrnehmungsverhalten des Probanden (vgl. H₃ in 6) seinem kompensierten Schallwandler (vgl. H₂(f) in 6) voranstellt, hat nun die Möglichkeit, die gleiche akustische Wahrnehmung, wie der Proband, zu empfinden. (Die Vorgehensweise entspricht der weiter unten [„Die Verbesserung der akustischen Wahrnehmung"] beschriebenen Vorgehensweise für das Kompensationssystem H₆(f), allerdings ohne Senke bei 2 bis 4 kHz. Dabei ist es wichtig, dass der Einsteller zuerst mit seiner Kompensation vertraut sein muß, oder sein akustisches Wahrnehmungssystem genau kennen muß.) Das heißt, dass Schall nun jeglicher Art – das ist die ,Quelle' in 6 –, zum Bsp. Musik, Sprache oder Audiofiles, vom Einsteller gleich wahrgenommen wird, wie vom Probanden selbst (vgl. 6 „gleiche Sprache zwischen Einsteller und Probanden"). Falls natürliche Sprache oder Musik über ein Mikrophon (im Hörgerät) registriert wird, ist zusätzlich eine Kompensation des mechanischen Dämpfungsverhaltens des Schallwandlers (Mikrophon) vorzunehmen (vgl. H₁ in 6); wird als Quelle ein Audiofile verwendet, ist eine solche Kompensation nicht notwendig. Subjektive akustische Wahrnehmungsempfindungen des Probanden können nun bewertet werden und Einfluss finden, denn Einsteller und Proband kommunizieren jetzt auf der gleichen Ebene (s. unten). Somit bleibt das Verhältnis von subjektiver und objektiver akustischer Wahrnehmung als Voraussetzung für eine wirkliche Sprachverständlichkeit gewährleistet.

Die Verbesserung der akustischen Wahrnehmung

Die gemessenen akustischen Wahrnehmungsempfindlichkeitswerte des Probanden werden nun u.a. mit Hilfe feinster Filterbearbeitung (bis mind. Q = 100) und dem Erkennen über- und unterbetonter Spektren, gesehen auf die gesamte akustische menschliche Wahrnehmungsempfindlichkeitskurve (natürliche Bandbreite des akustischen Wahrnehmungssystems, von mindestens 20 bis 20000 Hz) („gute und schlechte" Frequenzen) reziprok ausgeglichen und angepasst. Damit wird die Kompensation der linearen akustischen Wahrnehmungsverzerrungen u.a. unter Berücksichtigung „guter und schlechter" Frequenzen vorgenommen (sogenanntes Retimbre matching/Timbre matching). Am Ende weist das charakteristische Schallspektrum bei einem Frequenzsweep (vorzugsweise mindestens 20 bis 20000 Hz) ein lineares Verhalten auf. Für diese Bearbeitung und zur Kontrolle ist die optische Darstellung mit Hilfe eines ausreichend feinen Analyzers (mind. 50 Stützstellen) als vorteilhaft zu empfehlen. Ist die Linearität erreicht, wird der Bereich, vorzugsweise von 2 bis 4 kHz, um einen vorgebbaren Betrag, vorzugsweise um ca. 5 dB, wieder abgesenkt. Das Ergebnis dieser Schritte (im folgenden O.K. OverEar Hearing System Wahrnehmungskurve genannt) ist in 5 dargestellt.

Das nun vorliegende Kompensationssystem H₆(f) (vgl. 6) wird dem Ohr des Probanden über den kompensierten (vgl. H₅(f) 6) Schallwandler zugänglich gemacht. Das entspricht einer virtuellen Multiplikation der in 2 und 3 dargestellten Kurven (Faltung im Zeitbereich). Diese Kompensation wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung des Hörsystems nun mit Hilfe von diversen Nutzsignalen (Sprache, Musik) subjektiv abgeglichen, um eine optimale Gesamtlautstärke einzustellen oder (extreme) Frequenzen, auf die der Proband besonders empfindlich reagiert, zu ermitteln (vgl. H₇(f) 6). Voraussetzung ist hierbei, dass der Einsteller nun ebenfalls über diese Kompensationen (H₆(f) und H₇(f)) des Probanden mithört (vgl. 6).

Praktischerweise hat sich gezeigt, dass das kompensierte Signal stufenweise an die O.K. OverEar Hearing System Wahrnehmungskurve (5) angeglichen werden sollte, um Reizüberflutung und zu starke Hörgewohnheitsveränderungen zu umgehen. Damit erreicht man eine sogenannte erste Stufe der O.K. OverEar Wahrnehmungskurve. Eine aus der virtuellen Multiplikation (Faltung im Zeitbereich) der in 2 und 3 dargestellten Kurven resultierende erste Stufe wird beispielhaft in 4 gezeigt. 4 zeigt somit wie der Proband bei der ersten Stufe nach der Anpassung, auf dem rechten Ohr hört. In den Stufen zwei und drei werden die noch fehlenden Spektren im Hoch- und Tieftonbereich angeglichen, einzelne Über- oder Unterbetonungen der Frequenzen im gesamten Schallspektrum durch Retimbre matching bzw. Timbre matching weiter ausgeglichen, im Frequenzbereich von vorzugsweise 2 bis 4 Khz, um einen vorgebbaren Betrag, vorzugsweise um 5 db, wieder abgesenkt und dann komplett gegen digital Null dbfs (full scale = 100 db) angehoben (5). Das entspricht dann der perfekten akustischen Wahrnehmung bzw. Rekonstitution des Hörvermögens bei Altersschwerhörigkeit bzw. perfekte Optimierung einzelner und/oder komplexer Schallereignisse (wie z.B. Einzelinstrumentoptimierung, Sprachoptimierung, Gesangsoptimierung, oder Optimierung eines komplexen Musikstücks genauso, wie Nutzsignal- und/oder Störsignaloptimierung(en)), die man durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält.

Ein begleitendes Hörtraining beschleunigt die stufenweise Kompensation zum optimalen Hörempfinden.

Durch die virtuelle Multiplikation (Faltung im Zeitbereich) der oben genauer spezifizierten, reziproken und individuell erfassten akustischen Wahrnehmungskurve des Probanden mit dem charakteristischen Schallspektrum des Schallwahrnehmungssystems des Probanden wird die Frequenzverdeckung auf ein Minimum reduziert und kann somit der Interpretationseinheit des Gehirns in vollem Umfang und höchster Durchsichtigkeit bereitgestellt werden. Geschädigte Wandlerhärchen im Ohr können durch neben liegende Härchen ausgeglichen werden (Frequenztrans formation, Retimbre matching/Timbre matching), somit können nun wieder Frequenzen wahrgenommen werden, die vorher durch fehlende Abtastung, praktisch nicht wahrgenommen wurden. Um dem Probanden die oben beschriebene Wahrnehmungsoptimierung weiter zugänglich zu machen, könnte man beispielsweise ein Hörgerät entwickeln, dass die Übertragungssysteme H₅(f), H₆(f) und H₇(f) implementiert hat. Eine Kompensation von genutztem Mikrofon, der Endstufe und allen weiteren fehlerbehafteten Schall- und Signalsystemen muss dann ebenfalls gegeben sein.

Für die Wahrnehmungsforschung in diesem Bereich eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, Dynamikverhalten und Störgeräuschunterdrückung des menschlichen akustischen Wahrnehmungssystems zu untersuchen.

Weiterhin ermöglicht es die Erfindung, Einzelinstrumente, Nutzsignale und/oder Störgeräusche selbst aus einer komplexen Schallquelle (z.B. eines Musikstücks) zu erkennen, zu trennen und/oder herauszufiltern und/oder komplexe Schallquellen selbst zu optimieren. Dies kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Plug Ins oder auch mit einer entsprechenden Realisierung als externe Hardware automatisiert werden. Anstelle des Probanden steht dann das Einzelinstrument, Nutzsignale und/oder Störgeräusche und/oder komplexe Schallereignisse (z.B. ein komplexes Musikstück) und der subjektive Abgleich wird automatisch und/oder von einem Einsteller vorgenommen. Auch können so Nutzsignale und/oder Störgeräusche in großem Maße erkannt, getrennt, herausgefiltert, eliminiert und/oder optimiert werden. Hierfür bedarf es in einem ersten Schritt des oben näher erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens, welches bei der Einstellung von Hörsystemen genutzt wird. In diesem Schritt wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung von Hörsystemen ein charakteristisches Schallspektrum der (komplexen) Schallquelle (z.B. eines Musikstücks) (dessen „Hörkurve") generiert. In einem zweiten Schritt wird durch ein erfindungsgemäßes Plug In ein Einzelinstrument, Nutzsignal und/oder Störgeräusch erkannt, getrennt und/oder herausgefiltert und/oder ein komplexes Schallereignis optimiert. Hierzu umfaßt das Plug In eine Bibliothek mit den wesentlichen Schall- und/oder Klangcharakteristiken des zu erkennenden, zu trennenden, herauszufilternden und/oder zu optimierenden Einzelinstruments. Anstelle eines Einzelinstruments können auch mehrere Einzelinstrumente, Nutzsignale und/oder Störgeräusche erkannt, herausgetrennt, -gefiltert und/oder optimiert werden. Deshalb ist es sinnvoll, eine Bibliothek zu verwenden, welche die wesentlichen Schall- und/oder Klangcharakteristiken einer Vielzahl von zu erkennenden, zu trennenden, herauszufilternden und/oder zu optimierenden Einzelinstrumenten, Nutzsignalen, Störgeräuschen und/oder komplexen charakteristischen Schallereignissen umfaßt. Insbesondere wird hierzu eine Bibliothek angelegt, welche beispielsweise die Frequenzen der charakteristischen Hauptamplituden, zugehörige Harmonische und/oder charakteristische Ein- bzw. Ausschwingzeiten eines oder mehrerer Einzelinstrumente, Nutzsignale, Störgeräusche und/oder komplexen Schallereignissen enthält. In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist eine Bibliothek vorgesehen, welche charakteristische Muster von Einzelinstrumenten, Nutzsignalen und/oder Neben- oder Störgeräuschen und/oder komplexen charakteristischen Schallereignissen enthält. Eine Spektralanalyse (z.B. FFT) erkennt anhand dieser Bibliothek die entsprechenden Einzelinstrumente, Nutzsignale und/oder Störgeräusche in einer (komplexen) Schallquelle (z.B. einem Musikstück) und/oder ermittelt anhand dieser Bibliothek die Optimierung eines komplexen oder einzelenen Schallereignisses. Um die Bibliothek des Plug Ins anzulegen, bedarf es zum einen eines genauen Betrachtens sowie spezieller Kenntnisse über das Schwingungsverhalten, den Schnelleverlauf, die Frequenzspektren die Dynamikspektren und/oder den Obertonbereich einzelner Schallerzeuger (Instrumente, Sprache, Störgeräusche usw., die sich mit obigem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung von Hörsystemen ermitteln lassen.) und zum anderen, des richtigen Umgangs mit Stör- bzw. Nutzsignalen bei Schallverdeckungen („gute und schlechte" Frequenzen, Retimbre matching/Timbre matching, vgl. oben „Die Verbesserung der akustischen Wahrnehmung"). Dabei können Teile des Störsignals dem Nutzsignal im subjektiven Verhältnis zum Nutzsignal (abhängig vom Nutzsignal) zugeführt und anschließend beide Signale optimiert werden. Am Ende steht ein optimiertes, für die akustische Wahrnehmung natürliches Nutzsignal (Einzelinstrument, Sprache, Gesang, etc.), welches mit Hilfe des erfindungsgemäßen Plug In aus einem komplexen Schallereignis erkannt, getrennt und/oder herausgefiltert (entfernt, extrahiert) und/oder optimiert wurde. Beachtenswert ist hierbei, daß bei Anwendung dieses Verfahrens kein Noise-Filter benötigt wird.

Es kann natürlich vorkommen, daß Werte der in der (komplexen) Schallquelle (z.B. einem Musikstück) eingesetzten realen Einzelinstrumente, Nutzsignale, Störgeräusche und/oder komplexe Schallquellen selbst von den charakteristischen Werten (z. B. Frequenzen der Hauptamplituden und/oder Schall-/Klangoptimierungsparameter zur Optimierung von Schallereignissen) abweichen. Um auch solche Situationen behandeln zu können, ist in einer speziellen Ausführungsform vorgesehen, ein lernendes Plug In einzusetzen. Ein solches Plug In kann beispielsweise mit einem neuronalen Netz ausgestattet sein. Darüber hinaus kann der Einsatz des erfindungsgemäßen Plug Ins durch einen Bediener im Dialogverfahren unterstützt werden.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführungsform nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Anordnung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

H₁(f): Mechanisches Dämpfungsverhalten des Schallwandlers
: nach außen, wenn die Quelle das Schallfeld des
: Probanden darstellt (Bsp.: Mikrofon in Hörgerät). Bei
: Verwendung von synthetischen Schallquellen nicht
: notwendig.
H₂(f): reziprokes charakteristisches Schallspektrum
: (Frequenzgang etc.) des Schallwandlers (Kopfhörer des
: Einstellers)
H₃(f): nachgestellte Hörempfindlichkeit des Probanden
H₄(f): Kompensation der akustischen Wahrnehmung des
: Einstellers
H₅(f): reziprokes charakteristisches Schallspektrum
: (Frequenzgang etc.) des Schallwandlers (Kopfhörer des
: Probanden)
H₆(f): Kompensationssystem des Probanden mit feinster
: Filtertechnik (vgl. Verbesserung der Wahrnehmung)
H₇(f): subjektive Angleichung des Probanden (Gesamt
: intensität von H₆(f) evtl. leichte Frequenz
: gangkorrektur in kritischen Bereichen wegen
: Reizüberflutung, vgl. Verbesserung der Wahrnehmung)

Claims

Hörsystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem mindestens einen Modul – zur Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen, wie beispielsweise Mikrophon, Vorverstärker und/oder Endstufe, und – zur Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems durch wenigstens teilweisen Ausgleich von über- und/oder unterbetonten Spektren, wie beispielsweise Frequenz- und/oder Dynamikspektren, (Retimbre matching/Timbre matching) in mindestens einer Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve des Nutzers (Probanden) aufweist.
Hörsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Modul(e) derart eingerichtet ist (sind), dass durch die Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen und/oder die Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) das Schallspektrum der Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) an eine oder mehrere vorgebbare Zielkurven angeglichen wird.
Hörsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Modul(e) derart eingerichtet ist (sind), dass im Ergebnis der Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen und der Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) das Schallspektrum der Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) bei einem Frequenzsweep ein lineares Verhalten aufweist.
Hörsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem für jedes Ohr jeweils mindestens einen Modul zur Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsystemen und zur Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) umfaßt, wobei ein Ausgleich von über- und/oder unterbetonten Spektren (Retimbre matching/Timbre matching) für Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurven des entsprechenden Ohres erfolgt.
Hörsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem zusätzlich einen Modul zur nutzerbezogenen Abgleichung der kompensierten Signale aufweist.
Hörsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Kompensation der in dem Hörsystem verwendeten Schall- und/oder Signalsysteme dienende reziproke Schallspektrum und die reziproke, individuell erfasste Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve des Nutzers (Probanden) durch virtuelle Multiplikation miteinander verknüpft werden.
Hörsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem eine Bibliothek von auf den Nutzer (Probanden) abgestimmten Parametern umfasst, wobei die Parameter beispielsweise eine Reizüberflutung des Nutzers (Probanden) verhindern und/oder Schallverdeckungen im Wahrnehmungssystem des Nutzers (Probanden) kompensieren.
Hörsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem Mittel zur Einstellung von Parametern aufweist.
Hörsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem Mittel der künstlichen Intelligenz wie beispielsweise neuronale Netze und/oder regelbasierte Systeme umfasst.
Hörsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem Software-Komponenten umfaßt.
Hörsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem Schnittstellen für die Pflege und/oder den Austausch von Software aufweist.
Hörsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörsystem als Hardwarelösung realisiert ist.
Verfahren zur Einrichtung, insbesondere zur Kalibrierung, eines Hörsystems, wobei das Hörsystem mindestens einen Schallwandler bestehend aus wenigstens einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem AD/DA Wandler einer Endstufe und einem Lautsprecher (Ohrhörer) sowie mindestens einen Modul zur Anpassung von durch das Mikrophon empfangenen Schallspektren an die Hörempfindlichkeit eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems umfasst, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – automatische Kompensation verfälschender Einflüsse des (der) Schallwandler(s) des Hörsystems auf die Übertragung von Schallspektren durch Auswertung des reziproken Schallspektrums des (der) Schallwandler(s), wobei die Auswertung mit Hilfe von vorgebbaren charakteristischen Schallspektren erfolgt, – Simulation der Hörempfindlichkeit des Nutzers (Probanden) des Hörsystems, durch Nachstellung des charakteristischen Schallspektrums des Nutzers (Probanden), – automatische Kalibrierung des Moduls (der Module) derart, dass das (die) aus der durch die Kompensation des verfälschenden Einflusses des (der) Schallwandler(s) und die Nachstellung der Hörempfindlichkeit erfolgten Bearbeitung der Schallspektren resultierende(n) charakteristische(n) Schallspektrum (Schallspektren) an vorgebbare Zielwerte angeglichen wird (werden).
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Zielwerte die Werte eines Schallspektrums vorgegeben werden, wobei das Schallspektrum bei einem Frequenzsweep ein lineares Verhalten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensation der Schallwahrnehmungsverzerrung des Nutzers (Probanden) vorgenommen wird, indem die gemessenen Wahrnehmungsempfindlichkeitswerte mit Hilfe von Filterbearbeitung und/oder Dynamikbearbeitung und ermittelten über- und/oder unterbetonten Frequenzen reziprok ausgeglichen und angepaßt werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filterbearbeitung mit mindestens Q = 100 erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Angleichung der gemessenen Wahrnehmungsempfindlichkeitswerte für den gesamten Bereich der Wahrnehmungsempfindlichkeitskurve erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Angleichung der gemessenen Wahrnehmungsempfindlichkeitswerte derart erfolgt, dass das charakteristische Schallspektrum am Ende bei einem Frequenzsweep ein lineares Verhalten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der Linearität die Intensität in kritischen Bereichen, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 4 kHz, um einen vorgebbaren Betrag, vorzugsweise um ca. 5 dB, wieder abgesenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine individuelle, subjektive Anpassung der Kompensation erfolgt, indem Frequenzen, auf welche der Nutzer (Proband) besonders empfindlich reagiert, ermittelt und eine entsprechende Gesamtlautstärke eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung des Hörsystems durch einen Einsteller im Dialogverfahren unterstützt wird.
Anordnung mit mindestens einem Prozessor und/oder Chip, der (die) derart eingerichtet ist (sind), dass ein Verfahren zur Einrichtung, insbesondere zur Kalibrierung, eines Hörsystems, wobei das Hörsystem mindestens einen Schallwandler bestehend aus wenigstens einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem AD/DA Wandler einer Endstufe und einem Lautsprecher (Ohrhörer) sowie mindestens einen Modul zur Anpassung von durch das Mikrophon empfangenen Schallspektren an die Hörempfindlichkeit eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems umfasst, gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21 durchführbar ist.
Computerprogramm, das es einer Datenverarbei- tungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Einrichtung, insbesondere zur Kalibrierung, eines Hörsystems, wobei das Hörsystem mindestens einen Schallwandler bestehend aus wenigstens einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem AD/DA Wandler einer Endstufe und einem Lautsprecher (Ohrhörer) sowie mindestens einen Modul zur Anpassung von durch das Mikrophon empfangenen. Schallspektren an die Hörempfindlichkeit eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems umfasst, gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21 durchzuführen.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Einrichtung, insbesondere zur Kalibrierung, eines Hörsystems, wobei das Hörsystem mindestens einen Schallwandler bestehend aus wenigstens einem Mikrophon, einem Vorverstärker, einem AD/DA Wandler einer Endstufe und einem Lautsprecher (Ohrhörer) sowie mindestens einen Modul zur Anpassung von durch das Mikrophon empfangenen Schallspektren an die Hörempfindlichkeit eines Nutzers (Probanden) des Hörsystems umfasst, gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21 durchzuführen.
Verfahren zur Verbesserung der akustischen Wahrnehmung unter Verwendung eines Hörsystems, dadurch gekennzeichnet, daß der verfälschende Einfluß von in dem Hörsystem verwendeten Schallwandlern auf die Übertragung von Schall automatisch kompensiert wird durch Auswertung des reziproken Schallspektrums des (der) Schallwandler(s) und Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) des Hörsystems durch wenigstens teilweisen Ausgleich von über- und/oder unterbetonten Spektren in der (den) Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) automatisch kompensiert werden (Retimbre matching/Timbre matching).
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleich von über- und/oder unterbetonten Frequenzen in der (den) Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) derart erfolgt, dass im Ergebnis der Kompensation von in dem Hörsystem verwendeten Schallwandlern und der Kompensation von Schallwahrnehmungsverzerrungen des Nutzers (Probanden) das Schallspektrum der Schallwahrnehmungsempfindlichkeitskurve(n) des Nutzers (Probanden) bei einem Frequenzsweep ein lineares Verhalten aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwahrnehmungsverzerrungen eines oder beider Ohren des Nutzers (Probanden) kompensiert werden, wobei im Falle der Kompensation der Schallwahrnehmungsverzerrungen für beide Ohren die Kompensation auf Basis zweier Wahrnehmungsempfindlichkeitskurven erfolgt, deren jede für jeweils ein Ohr einzeln ermittelt wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Schallwahrnehmung eine digitale Bibliothek von auf den Nutzer (Probanden) abgestimmten Parametern verwendet wird, wobei die Parameter beispielsweise eine Reizüberflutung des Nutzers (Probanden) verhindern und/oder Spektralverdeckungen im Wahrnehmungssystem des Nutzers (Probanden) kompensieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Schallwahrnehmung Mittel der künstlichen Intelligenz wie beispielsweise neuronale Netze und/oder regelbasierte Systeme eingesetzt werden.
Computerprogramm, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Verbesserung der Schallwahrnehmung unter Verwendung eines Hörsystems gemäß einem der Ansprüche 25 bis 29 durchzuführen.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Verbesserung der Schallwahrnehmung unter Verwendung eines Hörsystems gemäß einem der Ansprüche 25 bis 29 durchzuführen
Verfahren zur Erkennung von charakteristischen Schallspektren aus einer Schallquelle, unter Verwendung von mindestens einer Datenverarbeitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schallspektrum der Schallquelle über Schallwandler und/oder auf computerlesbaren Speichermedien sowie charakteristische Schallparameter der zu erkennenden charakteristischen Schallspektren, wie beispielsweise Amplitudenspektren, Frequenzspektren, Schnelleverlauf, Angaben zu Hauptamplituden, Harmonischen und/oder Ein- und/oder Ausschwingzeiten, auf computerlesbaren Speichermitteln bereitgestellt werden, mittels Spektralanalyse unter Verwendung der charakteristischen Schallparameter das Schallspektrum der Schallquelle ausgewertet und die zu erkennenden charakteristischen Schallspektren automatisch erkannt werden.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß erkannte charakteristische Schallspektren bearbeitet werden, indem folgende Schritte ausgeführt werden: – im Falle der Bereitstellung der Schallspektren der Schallquelle über Schallwandler automatische Kompensation verfälschender Einflüsse des (der) Schallwandler(s) auf die Übertragung von Schallspektren durch Auswertung des reziproken Schallspektrums des (der) Schallwandler(s), – automatische Bearbeitung von erkannten charakteristischen Schallspektren derart, dass das (die) nach der Kompensation des verfälschenden Einflusses des (der) Schallwandler(s) vorhiegende(n) charakteristische(n) Schallspektrum (Schallspektren) an vorgebbare Zielwerte angeglichen wird (werden).
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung von erkannten charakteristischen Schallspektren folgendes umfaßt: – Trennung eines oder mehrerer erkannter charakteristischer Schallspektren von anderen in der Schallquelle enthaltenen charakteristischen Schallspektren, – Herausfilterung eines oder mehrerer erkannter charakteristischer Schallspektren aus der Schallquelle und/oder – Optimierung eines oder mehrerer erkannter charakteristischer Schallspektren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Schallspektren der Schallquelle und/oder der Schallspektren der zu erkennenden und/oder zu bearbeitenden charakteristischen Schallspektren ein Verfahren angewendet wird, welches folgende Schritte umfaßt: – automatische Kompensation von verfälschenden Einflüssen von für die Aufnahme der Schallquelle und/oder der charakteristischen Schallspektren verwendeten Schallwandlern auf die Übertragung von Schall durch Auswertung des reziproken Schallspektrums des (der) Schallwandler(s) und – automatische Bearbeitung des Schallspektrums der Schallquelle und/oder der charakteristischen Schallspektren derart, dass das (die) nach der Kompensation des verfälschenden Einflusses des (der) Schallwandler(s) vorliegende(n) Schallspektrum (Schallspektren) an vorgebbare Zielwerte angeglichen wird (werden).
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die erkannten und/oder bearbeiteten Schallspektren über Mittel zur Datenausgabe ausgegeben und/oder auf Speichermedien gespeichert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung und/oder Bearbeitung der charakteristischen Schallspektren durch Mittel der künstlichen Intelligenz wie beispielsweise neuronale Netze und/oder regelbasierte Systeme unterstützt wird.
Anordnung mit mindestens einem Prozessor und/oder Chip, der (die) derart eingerichtet ist (sind), dass ein Verfahren zur Erkennung von Schallspektren aus einer Schallquelle gemäß einem der Ansprüche 32 bis 37 durchführbar ist.
Computerprogramm, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Erkennung von charakteristischen Schallspektren und/oder Signalen aus einer Schallquelle gemäß einem der Ansprüche 32 bis 37 durchzuführen.
Computerprogramm nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das Computerprogramm als Plug In realisiert ist.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Erkennung von charakteristischen Schallspektren und/oder Signalen aus einer Schallquelle gemäß einem der Ansprüche 32 bis 37 durchzuführen.
Verfahren, bei dem ein Computerprogramm nach einem der Ansprüche 23, 30, 39 oder 40 aus einem elektronischen Datennetz, wie beispielsweise aus dem Internet, auf eine an das Datennetz angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung heruntergeladen wird.