DE19948907A1 - Verfahren zur Signalverarbeitung in einer Hörhilfe sowie Hörhilfe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalverarbeitung in einer Hörhilfe, bei dem eine Auswahl von omnidirektionalen sowie direktionalen Mikrofonsignalen erfolgt, wobei sowohl die omnidirektionalen als auch die direktionalen Mikrofonsignale hinsichtlich ihres jeweiligen Gehalts an sprachspezifischer Information analysiert werden und eine Auswahl, welche Mikrofonsignale für die weitere Signalverarbeitung verwendet werden, in Abhängigkeit davon erfolgt, welche Mikrofonsignale mehr sprachspezifische Informationen enthalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signal­ verarbeitung in einer Hörhilfe gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Er­ findung eine Hörhilfe, in der das vorerwähnte Verfahren An­ wendung findet.

Die EP 0 499 699 B1 beschreibt ein Hörgerät mit einem omnidi­ rektionalen sowie direktionalen Mikrofon und einem Schalter, mittels dem die Mikrofone wahlweise jeweils einzeln oder pa­ rallel verbunden an den Verstärker anschließbar sind. Der Schalter ist ein elektronischer Schalter, welcher vom Benut­ zer mittels Fernbedienung betätigbar ist. Der Benutzer muß also die Entscheidung treffen, wann eine Umschaltung zu er­ folgen hat.

Ferner ist aus der EP 0 466 676 A2 ein Hörgerät mit Richtmi­ krofon bekannt, dessen Richtcharakteristik veränderbar ist, wobei die Veränderung der Richtcharakteristik in Abhängigkeit des Schallpegels erfolgt. Diesem bekannten Hörgerät haftet der Nachteil an, daß es Situationen gibt, in denen eine Richtwirkung trotz eingehender hoher Pegel nachteilig ist, zum Beispiel bei der Benutzung des Hörgeräts in einem fahren­ den Auto.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Hörhilfe der gattungsgemäßen Art zur Verfügung zu stellen, mit dem die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfin­ dungsgemäß erfolgt die Auswahl der jeweiligen Mikrofonsignale anhand des Gehalts an sprachspezifischer Information, so daß das Verfahren zur Signalverarbeitung gezielt nur bei Schall­ signalen mit sprachspezifischem Gehalt die direktionalen Mi­ krofonsignale auswählt, wohingegen bei sprachfremden Schall­ signalen (z. B. im fahrenden Auto) das Verfahren mit omnidi­ rektionalen Mikrofonsignalen durchgeführt wird. Hierdurch wird eine optimale Unterscheidung zwischen hervorzuhebenden Sprachsignalen und Störlärm und als Folge davon, eine opti­ male Verstärkung erzielt.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Analyse sowie die Auswahl der jeweiligen Mikrofonsignale kontinuierlich. Für den Schwerhö­ rigen ist die jeweilige Auswahl der Mikrofonsignale nicht er­ kennbar.

Die Auswahl kann gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dadurch erfolgen, daß in Abhängigkeit der Analyse der Mikrofonsignale zwischen Mikrofonen oder Zusammenschal­ tungen von Mikrofonen mit unterschiedlicher Richtcharakteri­ stik, insbesondere direktionaler und omnidirektionaler Richt­ charakteristik, umgeschaltet wird.

Alternativ hierzu kann auch eine Überblendung der omnidirek­ tionalen Mikrofonsignale durch die direktionalen Mikrofonsi­ gnale im Falle des Empfangs von Mikrofonsignalen mit sprach­ spezifischer Information erfolgen.

Bei dem Einsatz von digitalen Systemen zur Signalverarbeitung erfolgt die Überblendung vorzugsweise in Stufen.

Im Grundbetrieb, d. h. in dem Fall, in dem keine Schallsignale mit sprachspezifischer Information vorliegen, wird das Ver­ fahren unter Zugrundelegung der omnidirektionalen Mikrofon­ signale betrieben, was für den Schwerhörigen die Nutzung der Hörhilfe angenehmer macht.

Für die Durchführung der Analyse der Mikrofonsignale auf den Gehalt an sprachspezifischer Information hin können unter­ schiedliche Verfahren zum Einsatz kommen.

Zum Einsatz kommen kann zweckmäßigerweise eine Modulations­ analyse, bei der beispielsweise die Modulationsfrequenz, die Steigung der Einhüllenden, die Charakteristik des Nulldurch­ gangs oder die Modulationstiefe oder eine Kombination der vorstehenden Variablen analysiert wird.

Zweckmäßigerweise kann für die Analyse auch ein neuronales Netz eingesetzt werden, welches vorab auf sprachspezifische Merkmale trainiert wurde.

Die Analyse kann ferner unter Anwendung einer sogenannten Fuzzy-Logik erfolgen, bei der sprachspezifische Parameter an­ hand empirischer Erkenntnisse in Form von Fuzzy-Mengen fest­ gelegt und anhand ebenfalls unter Zugrundelegung empirischer Erkenntnisse definierter Fuzzy-Regeln bestimmt werden.

Die Analyse kann ferner mittels eines Spracherkennungsalgo­ rithmus erfolgen.

Weiterhin kann zur Analyse eine Richtungsanalyse des eintref­ fenden Schallsignals vorgenommen werden.

Anspruch 11 betrifft eine erfindungsgemäße Hörhilfe, in der das vorerwähnte Verfahren realisierbar ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführung ist die Hörhilfe dadurch gekennzeichnet, daß als Auswahleinrichtung eine Analyseein­ heit vorgesehen ist, die die omnidirektionalen Mikrofonsi­ gnale und die direktionalen Mikrofonsignale hinsichtlich ih­ res jeweiligen Gehalts an sprachspezifischer Information ana­ lysiert, die Analyseergebnisse vergleicht und anhand des Ver­ gleichsergebnisses diejenigen Mikrofonsignale auswählt, die mehr sprachspezifische Informationen enthalten.

Durch die Verwendung eines Differenzglieds, welches die Si­ gnale des ersten Mikrofons von den Signalen des zweiten Mi­ krofons subtrahiert, können auch zwei omnidirektionale Mikro­ fone direktional, d. h. als Richtmikrofon, betrieben werden.

Die Umschaltung zwischen den jeweiligen Signalen erfolgt zweckmäßigerweise über eine Umschalteinheit. Alternativ hierzu kann auch eine Überblendung erfolgen, die zweckmäßi­ gerweise durch ein Summierglied realisiert wird. In diesem Summierglied werden die omnidirektionalen Signale sowie die direktionalen Signale summiert und der weiteren Signalverar­ beitung zugeführt.

Die Ansprüche 15 bis 20 betreffen zweckmäßige Ausgestaltun­ gen, mit denen eine Analyse der Mikrofonsignale auf den sprachspezifischen Informationsgehalt hin durchgeführt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Hörhilfe der Erfindung ist vorgesehen, daß diese zur binauralen Versorgung zwei Hör­ hilfegeräte mit jeweils wenigstens einem Mikrofon umfaßt, wo­ bei der Signalverarbeitungseinheit wenigstens ein Mikrofonsi­ gnal zugeführt ist, das von einem Mikrofon oder einer Zusam­ menschaltung von Mikrofonen mit wenigstens einem Mikrofon ei­ ner zweiten, auf der anderen Seite des Kopfes getragenen Hör­ hilfe ausgeht.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfah­ rens gemäß der Erfindung in einer Hörhilfe, wobei die omnidi­ rektionalen Signale mit direktionalen Signalen überblendbar sind sowie

Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung, bei der zwischen omnidirektionalen und direktionalen Signalen umgeschaltet wird.

Bezugsziffer 1 in Fig. 1 bezeichnet eine Schaltung für den Einsatz in einer Hörhilfe, z. B. Hörgerät oder Implantat, mit einem ersten Mikrofon 2 sowie einem zweiten Mikrofon 3. Das erste Mikrofon 2 ist ein omnidirektionales Mikrofon, d. h. be­ sitzt Kugelcharakteristik. Das zweite Mikrofon 3 ist eben­ falls ein omnidirektionales Mikrofon.

Zur Erzielung direktionaler Signale 5 werden die von den bei­ den Mikrofonen 2, 3 erzeugten Signale in einem Differenzglied 7 subtrahiert. Parallel hierzu werden die vom ersten Mikrofon 2 stammenden Signale der Signalverarbeitung zugeführt.

Sowohl die direktionalen Signale 5 als auch die omnidirektio­ nalen Signale 6 werden einer Analyseeinheit 4 zugeführt, die die omnidirektionalen Mikrofonsignale 6 und die direktionalen Mikrofonsignale 5 hinsichtlich ihres jeweiligen Gehalts an sprachspezifischer Information, wie z. B. Modulationsfrequenz, Steigung der Einhüllenden, Chrakteristik des Nulldurchgangs, Modulationstiefe oder eine Kombination der vorerwähnten Para­ meter, analysiert, anschließend die Resultate der Analyse vergleicht und anhand des Vergleichsergebnisses über die je­ weiligen, im Signalpfad befindlichen Multiplizierer werden diejenigen Mikrofonsignale stärker gewichtet, die mehr sprachspezifische Information enthalten. Bei der Ausgestal­ tung gemäß Fig. 1 werden demzufolge beim Auftreten von Sprachsignalen die direktionalen Signale 5 über den Multipli­ zierer 9 stärker gewichtet. Anschließend werden die direktio­ nalen Signale 5 sowie die omnidirektionalen Signale 6 in einem Summierglied 8 aufsummiert und der weiteren Signalver­ arbeitung zugeführt.

Die Analyse hinsichtlich des Gehalts an sprachspezifischer Information erfolgt bezüglich der direktionalen Signale 5 bzw. omnidirektionalen Signale 6 jeweils separat, was durch die beiden in Fig. 1 wiedergegebenen Blöcke A, B versinn­ bildlicht wird.

Wird z. B. vom Mikrofon 3 ein sprachbedingtes Schallsignal empfangen, gelangen die entsprechenden, daraus resultierenden Signale in die Analyseeinheit 4, welche über den Block A den Multiplizierer 10 ansteuert. Hierdurch erfolgt aufgrund des Summierglieds 8 eine Überblendung von den omnidirektionalen Signalen 6 auf die direktionalen Signale 5.

Die Analyse der eingehenden Signale durch die Analyseeinheit 4 erfolgt kontinuierlich. Gleiches gilt für den Vergleich der Analyseresultate.

Sobald keine sprachspezifischen Signale mehr empfangen wer­ den, blendet die Schaltung wieder auf die omnidirektionalen Signale 6 über.

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens bzw. der Schaltung für die erfindungsge­ mäße Hörhilfe.

Im Falle dieser Ausgestaltung erfolgt keine Überblendung der Signale 5 bzw. 6, sondern ein Umschalten über eine Umschalt­ einheit 11 in Abhängigkeit des Ergebnisses der Analyse der direktionalen Signele 5 sowie omnidirektionalen Signale 6.

Die vorstehende Analyse kann verschiedenartig ausgebildet sein. Die Analyse kann in Form einer (nicht dargestellten) Modulationsanalyse vorgenommen werden, wie sie in der sprach­ sensitiven Signalverarbeitung bei Hörgeräten bereits verwen­ det wird.

Alternativ hierzu kann auch ein (nicht dargestelltes) neuro­ nales Netz verwendet werden, welches unter Festlegung einer Mehrzahl sprachspezifischer Parameter unter Heranziehung von Erfahrungssätzen trainiert wurde und so in der Lage ist, Si­ gnale mit sprachspezifischer Information aus Störlärmsignalen herauszufiltern.

Weiterhin kann auch ein (nicht dargestellter) Spracherken­ nungs-Algorithmus einschließlich Recheneinheit für die Ana­ lyse eingesetzt werden, der die empfangenen Signale nach dem Vorhandensein sprachspezifischer Parameter analysiert.

Die Analyse kann auch durch die Verwendung einer (nicht dar­ gestellten) Fuzzy-Logik vorgenommen werden, wobei unter Her­ anziehung empirischer Erkenntnisse Fuzzy-Mengen sowie Fuzzy- Regeln verstellt werden, aus denen sich Rückschlüsse auf das Vorhandensein bestimmter vorgegebener Parameter ziehen las­ sen.

Schließlich kann auch eine (nicht dargestellte) Richtungsana­ lyse des eintreffenden Schallsignals für die Analyse der Si­ gnale auf einen sprachspezifischen Informationsgehalt erfol­ gen.

Die vorstehende Erfindung läßt sich besonders gut unter Ein­ satz digitaler Signalverarbeitungstechnik realisieren.

Claims (21)

1. Verfahren zur Signalverarbeitung in einer Hörhilfe mit ei­ ner Signalverarbeitungseinheit und wenigstens zwei Mikrofo­ nen, wobei von den Mikrofonen oder zusammengeschalteten Mi­ krofonen Mikrofonsignale ausgehen und sich die Mikrofone oder Zusammenschaltungen von Mikrofonen hinsichtlich ihrer Richt­ charakteristik unterscheiden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Signalverarbeitungs­ einheit wenigstens zwei Mikrofonsignale zugeführt werden, die jeweils von einem Mikrofon oder einer Zusammenschaltung von Mikrofonen ausgehen, wobei die Mikrofonsignale hinsichtlich ihres jeweiligen Gehalts an sprachspezifischer Information analysiert werden und wobei eine Auswahl, welche Mikrofonsi­ gnale für die weitere Signalverarbeitung verwendet werden, in Abhängigkeit davon erfolgt, welche Mikrofonsignale mehr sprachspezifische Informationen enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Analyse sowie Auswahl der Mikrofonsignale kontinuierlich erfolgen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Analyse der Mikrofonsignale zwischen Mikrofonen oder Zusam­ menschaltungen von Mikrofonen mit unterschiedlicher Richtcha­ rakteristik, insbesondere direktionaler und omnidirektionaler Richtcharakteristik umgeschaltet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Analyse der Mikrofonsignale eine Überblen­ dung zwischen den Mikrofonsignalen erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Überblendung in Stufen erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Grundbetrieb der Hörhilfe die Mikrofonsignale eines omnidi­ rektionalen Mikrofons für die weitere Signalverarbeitung aus­ gewählt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Analyse der sprachspezifischen Information eine Modulations­ analyse vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Analyse mittels eines neuronalen Netzes erfolgt, welches auf sprachspezifische Merkmale trainiert wurde.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Analyse unter Anwendung einer Fuzzy-Logik erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Analyse mittels eines Spracherkennungsalgorithmus erfolgt.

11. Hörhilfe zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.

12. Hörhilfe nach Anspruch 11 mit einem ersten Mikrofon (2) zur Erzeugung von omnidirektionalen Mikrofonsignalen (6), mit einem zweiten Mikrofon (3) zur Erzeugung von direktionalen Mikrofonsignalen (5) und mit einer Auswahleinrichtung zur Auswahl der omnidirektionalen oder direktionalen Mikrofonsi­ gnale, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswahleinrichtung eine Analyseeinheit (4) vorgesehen ist, die die omnidirektionalen Mikrofonsignale (6) und die direktionalen Mikrofonsignale (5) hinsichtlich ihres jeweili­ gen Gehalts an sprachspezifischer Information analysiert, die Analyseergebnisse vergleicht und anhand des Vergleichsergeb­ nisses diejenigen Mikrofonsignale auswählt, die mehr sprach­ spezifische Information enthalten.

13. Hörhilfe nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erste Mikrofon (2) ein omnidirektionales Mikrofon ist, das zweite Mikrofon (3) eben­ falls ein omnidirektionales Mikrofon ist und zur Erzeugung der direktionalen Mikrofonsignale (5) ein Differenzglied (7) die Signale des ersten Mikrofons (2) von den Signalen des zweiten Mikrofons (3) subtrahiert.

14. Hörhilfe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinheit (11) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit der Analyse eine Um­ schaltung zwischen den omnidirektionalen Signalen (6) und den direktionalen Signalen (5) vornimmt.

15. Hörhilfe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Summierglied (8) vorgesehen ist, in dem die omnidirektionalen Signale (6) und die direktionalen Signale (5) summiert und der weiteren Si­ gnalverarbeitung zugeführt werden, das erste Mikrofon (2) über einen ersten Multiplizierer (9), das zweite Mikrofon (3) über einen zweiten Multiplizierer (10) mit dem Summierglied (8) verbunden sind und der erste Multiplizierer (9) sowie der zweite Multiplizierer (10) über die Analyseeinheit (4) betätigbar sind.

16. Hörhilfe nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ana­ lyseeinheit (4) eine Modulationsanalyseeinheit umfaßt.

17. Hörhilfe nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ana­ lyseeinheit (4) ein neuronales Netz ist, das auf sprachspezi­ fische Merkmale trainiert wurde.

18. Hörhilfe nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ana­ lyseeinheit (4) eine Rechefleinheit mit einem Spracherkennungsalgorithmus umfaßt.

19. Hörhilfe nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ana­ lyseeinheit (4) eine Fuzzy-Logik umfaßt.

20. Hörhilfe nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ana­ lyseeinheit (4) eine Schallrichtungsanalyse-Einheit umfaßt.

21. Hörhilfe nach Anspruch 11, die zur binauralen Versorgung zwei Hörhilfegeräte mit jeweils wenigstens einem Mikrofon um­ faßt, wobei der Signalverarbeitungseinheit wenigstens ein Mi­ krofonsignal zugeführt ist, das von einem Mikrofon oder einer Zusammenschaltung von Mikrofonen mit wenigstens einem Mikro­ fon einer zweiten, auf der anderen Seite des Kopfes getrage­ nen Hörhilfe ausgeht.