DE2526034B2 - Hoerhilfeverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur elektronischen Hörhilfe oder ähnliche Anwendungen, die insbesondere geeignet sind die Sprach/Geräusch-Unterscheidung zu verbessern.

Die am meisten verbreitete Art der Schwerhörigkeit ist der sogenannte sensorisch-neurale Hörverlust, wobei das innere Ohr einen Teil seiner Fähigireit veiliert, die schwächeren Anteile der Sprachsignale aufzunehmen und außerdem einen Teil der Fähigkeit verliert, normale Unterscheidungen zwischen einigen Frequenzkomponenten zu treffen, auch wenn diese eine ausreichende Intensität haben, um für Personen ohne sensorisch-neuralen Hörverlust hörbar zu seia Normalerweise sind diese Verluste der Hörfähigkeit für hohe Schallfrequenzen (oberhalb von rund 2000 Hertz) ausgeprägter als für niedrigere (unterhalb von rund 2000 Hertz). Das sensorisch-neural schwerhörige Ohr bewirkt darüber hinaus, daß Schallereignisse großer Intensität als übermäßig laut empfunden werden. Verzerrungen, die im gesunden Innenohr, welches die sensorisch-neuralen Rezeptoren enthält, nicht gebildet werden, treten offenbar in dem sensorisch-neural schwerhörigen Ohr auf und vermindern die normale Fähigkeit zwischen verschiedenen Sprachklängen zu unterscheiden.

Es gibt eine große Zahl von elektronischen Hörhilfen, welche Mittel bieten, um die Sprachsignalintensität, die das innere Ohr erreicht, zu vergrößern und auf diese Weise die abgeschwächten Klänge dem schwerhörigen Ohr hörbar zu machen. Diese Hörhilfen, die zwar für diejenigen Personen von Nutzen sind, die unter einer Schwerhörigkeit vom sogenannten leitenden Typ leiden, helfen bei sensorisch-neuraler Schwerhörigkeit wegen der vorgenannten Verminderung des Unterscheidungsvermögens wenig. Dazu kommen die Innenohrverzerrungen und übertriebenen Lautstärken, die auftreten, wenn die Schallverstärkung gleichermaßen auf die lauten und leisen Anteile der Sprachsignale unterschiedlicher Intensität angewandt wird, um die schwachen Klänge für das sensorisch-neurale Ohr hörbar zu machen. Beispielsweise enthält ein Wort wie »Schau« die Konsonanten »sch«, die sehr viel leiser klingen als der vokale Klang »au«. Eine Hörhilfe, die alle Klänge gleichermaßen oder linear ausreichend verstärkt, so daß die leisere »sch«-Komponente, genannt Phonem, für das sensorisch-neurale Ohr hörbar wird, kann gleichzeitig den »au«-Anteil des Wortes außerordentlich laut werden lassen und dabei Verzerrungen im Innenohr hervorrufen, mit der Tendenz die Verständlichkeit des Sprachsignals zu verringern. Außerdem ist es wichtig, darauf hinzuweisen, daß die leiseren Phoneme zu Zeitdauern tendieren, die von ungefähr 0.01 bis zu weniger als 0,5 Sekunden reichen. Es ist in Übereinstimmung mit der Erfindung herausgefunden worden, daß der relativ geringe Amplitudenunterschied ausgenutzt werden kann, der zwischen Anteilen des Sprachsignals und den relativ kurz andauernden Sprachanteilen der Phoneme besteht — insbesondere bei den Phonemen geringerer Intensität —, um die hier beschriebenen Verbesserungen zu erzielen.

Bei den Versuchen, die Nachteile von Hörhilfen mit linearer Verstärkung zu überwinden, sind hin und wieder automatische nichtlineare oder Kompressions-Verstärkungssteuersysteine benutzt worden, wobei die Intensität der Sprachsignale über eine kurze Zeitperiode gemittelt wird und diese Information automatisch herangezogen wird, um den Verstärkungsfaktor des Verstärkers einzustellen. Wenn der Pegel zu gering ist, wird der Verstärkungsfaktor um einen Anteil vergrößert, der proportional dem Betrag ist, um den die mutiere Eingangsspannung (bezogen auf eine bestimmte Zeitdauer) unter einen vorgegebenen Pegel fällt Dieses Verfahren wird dynamische Bereichskompression genannt Es ist dabei äußerst schwierig, bei Sprachsignalen zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen, da die Signalpegel von einem Sprachlaut zum anderen sehr stark wechseln. Eine Veränderung der Verstärkung ohne eine entsprechende Bestimmung der mittleren Umhüllenden bewirkt eine Verzerrung der Wellenform des Signals und setzt deshalb dessen Verständlichkeit herab. Kurz gesagt tendiert ein automatisches Verstärkungssteuerungssystem, das mehr oder weniger kontinuierlich (oder zu häufig) den Verstärkungsfaktor verändert dahin, Verzerrungen zu erzeugen und wird deshalb im Ergebnis die Sprachsignale nicht immer verständlicher machen, wie es von E.Trinder in »An Atlempt to Correct Speech Discrimination Loss in Cochlear Deafness by Graded Instantaneous Compression«. Sound. Vol. 5, pp. 62 — 67. (1972)« beschrieben worden ist. Auf der anderen Seite setzt das Aufrechterhalten eines gegebenen Verstärkungsfaktors über einen zu langen Zeitraum ebenfalls die Verständlichkeit der Sprachsignale herab, weil die Einstellung des Verstärkungsfaktors für solche signifikanten Anteile der Sprachphoneme ungeeignet ist. in denen die Pegeländerungen sehr schnell verlaufen.

Ein weiterer Nachteil der automatischen Kompressions-Verstärkungssteuersysteme ist, daß während solcher Zeiträume, in denen eine Pause des Eingangssignals auftritt, die Verstärkungssteuerung kontinuierlich auf einen Maximalwert heraufgesetzt wird, so daß der Benutzer der Hörhilfe den — normalerweise niedrigen — Geräuschanteil beanstandet, der am Eingang vorhanden oder der Elektronik der Hörhilfe eingeprägt ist. Eis soll darauf hingewiesen werden, daß bei der vorliegenden Erfindung — wie es weiter unten beschrieben ist — eine automatische nichtlinear-lineare Verstärkungssteuereinheit benutzt wird, die die Fähigkeit hat in gewissem Grade zwischen Sprachsignalen und Hintergrundgeräuschen zu unterscheiden und auf dieser Grundlage d>e Verstärkung des Systems entsprechend einzustellen, d. h. übertriebene Verstärkung von schwachen Geräuschanteilen zu verhindern.

Es soll auch festgestellt werden, daß eine gewisse Verminderung der Verzerrungen, die bei automatischer Verstärkungskompression auftreten, durch die Anwendung von voneinander unabhängigen automatiscnen Kompressions-Verstärkungssteuerungen. die auf unterschiedliche Anteile des Sprachspektrums einwirken, erzielt werden kann. Der Betrag wird für jeden Anteil so eingestellt daß es dem Grad und der Art der Schwerhörigkeit, der ein bestimmtes Ohr mit einer sensorisch-neuralen Schwerhörigkeit unterworfen ist, am meisten entgegen kommt. Derartige automatische Verstärkungskompressionen von Sprachfrequenzanteilen sind beispielsweise von E. V i 11 c h u r in »Signal Processing to Improve Speech Intelligibility in Perceptive Deafness«, J. Acoust. Soc. Am 53, 1647-1657, (1973) beschrieben worden. Während diese Technik die Sprachverständlichkeit für Personen mit sensorisch-neuraler Schwerhörigkeit verbessert, ermöglicht sie keine Unterscheidung zwischen schwachen Sprachanteilen und schwachen Geräuschanteilen, wobei zwar eine heraufgesetzte Verstärkung für die Sprachanteile, nicht aber für die Geräuschanteile — wie bei der vorliegenden Erfindung — bewirkt wird.

Es ist bekannt, daß Personen, die Hörhilfen mit

Mikrophonen benutzen, die entweder als nichtgerichtete oder als sogenannte gerichtete an dem oder in der Nähe des Kopfes des Hörers angebracht sind, Schwierigkeiten mit der Sprachverständlichkeit haben, wenn sie in einer Konferenz oder in einer Situation sind, bei der mehrere Sprach- oder konkurrierende Auditoriumssignale den Hörer ungefähr gleichzeitig erreichen. Diese Schwierigkeit kann zum Teil durch eine Ausrichtung der Mikrophone des Hörers überwunden werden, insbesondere wenn sie von dem genannten gerichteten Typ sind, wie er beispielsweise in der US-PS 37 70 911 beschrieben ist, so daß diese das gewünschte Signal in größerem Maße auffangen als die aus akustischen Gründen hervorgerufenen unerwünschten Signale. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der Hörer ein Mikrophon näher an der Quelle des gewünschten Signals placiert, wodurch die Intensität dieses Signals bei dem Mikrophon im Vergleich zu den anderen vorhandenen Signalen zunimmt. In vielen gesellschaftlichen Umgebungen könnte dieses in angemessener Weise ohne auffällige Bewegungen auf Seiten des Hörers, der eine derartige Hörhilfe mit einem beweglichen Mikrophon benutzt, erreicht werden.

Ein bekanntes Problem bei Hörhilfen, die darauf ausgerichtet sind, für Personen mit einem ungewöhnlich starken Verlust an Hörfähigkeit eine große Signalverstärkung zu erzeugen, ist, daß ein Teil des Ausgangssignals von den Ohrhörern der Hörhilfe entweder durch Luft oder über mechanische Wege auf das Mikrophon der Hörhilfe zurückgekoppelt wird. Diese Rückkopplung bewirkt eine zyklische Wiederverstärkung oder Schwingung, die zu einer vollständigen Übersteuerung der Hörhilfe und zu einem Jaulen führt das nutzlos und für den Benutzer störend ist. Ein Verfahren zur Reduzierung einer verwandten Schwingung bei den anderen Anforderungen und Bedürfnissen von Rufsystemen, die in hallenden Räumen betrieben werden, ist durch M. R. Schroeder in »Improvement of Acoustic-Feedback Stability by Frequency Shifting« J. Acoust. Soc 36. 1718-1724. (1964) beschrieben worden.

Bei diesem Verfahren wird das Signal in der Luft, das durch das Mikrophon aufgenommen wird, durch bekannte Modulationstechniken entweder aufwärts oder abwärts um ungefähr 5 bis 10 Hertz verschoben, bevor es an die akustischen Ausgangsübertrager oder Lautsprecher der Rufanlage abgegeben wird. Diese Frequenzverschiebung ist einerseits nicht ausreichend, um die Hörqualität des Signals zu beeinträchtigen, insbesondere, wenn es sich um Sprachsignale handelt, die von Lautsprechern übertragen werden, andererseits gestattet es aber die Verwendung von Signalpegeln, die ohne Verursachung von Rückkopplungsschwingungen um 10 dB über denjenigen liegen, die ohne Anwendung der Frequenzverschiebung möglich wären. Dieses Frequenz-Umsetzungsverfahren ist in richtig angepaßter Ausführung, bisher nicht zur Unterdrückung oder Reduzierung sowohl der mechanischen Kopplung als auch der akustischen Rückkopplung durch Luft die bei derartigen Hörhilfen auftreten können, angewendet worden. Es soll in der Tat darauf hingewiesen werden, daß bei im- oder Am-Ohr-Hörhilfen. bei denen das Mikrophon und der Ohrhörer in demselben Gehäuse untergebracht oder mechanisch über Röhren bzw Drähte verbunden sind, die bei hoher Verstärkung vorhandenen Schwingungen öfter durch mechanische als durch von Luft übertragene Schwingungen verursacht werden. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Verschiebung der Frequenzen, die vom Ohrhörer abgestrahlt werden, in beträchtlichem Maße dazu beiträgt, ein Ansteigen der Vibrationen in der mechanischen Verbindung zwischen Ohrhörer und Mikrophon zu verhindern. Diese Gefahr besteht dann, wenn der Verstärkungsfaktor des Verstärkers der Hörhilfe zyklisch immer wieder auf dieselbe Eingangs/ Ausgangs-Frequenz einwirkt. Kurz gesagt kann auf diese Weise nicht das Eingangssignal zu sich selbst addiert werden, nachdem es durch die Hörhilfe verstärkt und zurückgekoppelt wurde, was normalerweise eine Schwingung erzeugen würde, da das Signal jedesmal, wenn es das Hörhilfesystem passiert, in seiner Frequenz verändert wird und damit eine Wellenform

ij oder Rückkopplung erhält, die nicht beständig in Phase mit der Eingangswellenform ist, wie es — innerhalb bestimmter Grenzen — für die Schwingungsfähigkeit des Systems notwendig ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur elektronischen Hörhilfe sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das nicht von den obengenannten Beschränkungen und Nachteilen der bekannten Techniken betroffen ist und darüber hinaus eine verbesserte Unterscheidung von Geräusch- und Sprachsignalen ermöglicht, was insbesondere bei Problemen der sensorisch-neuralen Schwerhörigkeit und ähnlichen Problemen von Nutzen ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptpatentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhaft ist die allgemeine Anwendbarkeit des Verfahrens für Sprachübertragungs- oder ähnlichen Einrichtungen für einen weiten Anwendungsbereich, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung in den I Jnteransprüchen angegeben sind.

Durch die Erfindung ist eine unverzögerte Arbeitsweise mit einer besonderen automatischen Verstärkungssteuersignal-Verarbeitung möglich, wobei sowohl das Über-alles-Signal als auch einzelne Anteile des Sprachspektrums in einer Weise verarbeitet werden, die optimal auf die Bedürfnisse der einzelnen sensorisch-neural schwerhörigen Ohren angepaßt werden können, welche unter Hördefekten verschiedenen Grades und verschiedener Form — was die Abhängigkeit von der Frequenz betrifft — leiden. Die erfindungsgemäße Hörhilfe bietet Mittel zum Zufügen eines oder mehrerer fester Heraufsetzungen der linearen Verstärkung bezüglich Anteilen des Sprachsig nals, die vorgegebene Pegel unterschreiten, bezogen auf die Verstärkung derjenigen Anteile, die die genannten Pegel überschreiten. Der Betrag der heraufgesetzten Verstärkungen und die vorgegebenen Pegel, unterhalb derer sie eingefügt werden, können getrennt für alle verschiedenen Anteile, die aus dem Sprachspektrum

SS herausgefiltert wurden, festgelegt werden. Darüber hinaus wird nach der Erfindung automatisch zwischen solchen Signalen unterschieden, die Sprachlaute bilden, und solchen Anteilen, welche aus Hintergrundgeräuschen bestehea Im Gegensatz zu den Geräuschanteilen werden dabei die Sprachanteile einer zusätzlichen Verstärkung unterworfen.

Die Erfindung bietet auch die Möglichkeit eines sogenannten beidohrigen Hörens, wobei die Signalbehandlung für jedes Ohr des Hörers unterschiedlich sein

*5 kann, und bietet darüber hinaus, falls gewünscht die Möglichkeit der Aufnahme eines Stereosignals über zwei Mikrophone, um diejenige Information nutzbar zu machen, die in der Phasendifferenz der Sprach- und

anderen Signale liegt, die an den beiden Mikrophonen vorliegen. In diesem Fall wird je ein Mikrophon im Aufnahmebereich eines jeden Ohres angebracht. Weiterhin ist es möglich, ein zusätzliches entferntes Mikrophon vorzusehen, das zur Aufnahme von Signalen an Punkten benutzt werden kann, die weiter als üblich vom Benutzer entfernt, d. h. näher an der Klangquelle, gelegen sind. Mittels der Erfindung ist auch eine elektronische Frequenzverschiebung des durch das Mikrophon aufgenommenen Signals möglich, so daß sich das von den Ohrhörern abgegebene Signal hinsichtlich der Frequenz (um ungefähr 10 Hertz) von demjenigen unterscheidet, das von dem Mikrophon entweder durch die Luft oder über mechanische Einwirkungen aufgenommen wurde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer nichtlinear-linearen Verstärkungssteuereinrichtung (NLGC) für ein System gemäß F ig. 1.

Zusätzlich zu einem entfernten Mikrophon 5 sind in F i g. 1 als typische Aufnahmequellen für den Signaleingang zwei Mikrophone 6 und 7 wiedergegeben, wobei das System auch mit einem einzigen Mikrophon arbeiten würde. Obwohl die Mikrqphone ungerichtet sein können, werden vorzugsweise Richtmikrophone verwendet, wie sie beispielsweise in der US-PS 37 70 911 beschrieben sind. Eines der Mikrophone ist normalerweise in der Nähe des rechten Ohres und ein anderes in der Nähe des linken Ohres angebracht. Ihre Signale werden am Eingang der automatischen Verstärkungssteuerschaltung AGC zugeführt. Das zusätzliche entfernte Mikrophon 6 kann am Handgelenk des Benutzers getragen werden, so daß es als Armbanduhr oder Armreifen erscheint und durch eine entsprechende Bewegung der Hand und des Armes näher an die gewünschte Signalquelle herangebracht werden kann. Es kann aber auch in einem — nicht dargestellten — schreibgerätähnlichen Gehäuse eingebaut sein, das beispielsweise auf einem Konferenztisch niedergelegt werden kann und über ein einziehbares Kabel mit dem Verstärker der Hörhilfe verbunden ist. Die Verstärker, Batterien und dazugehörigen Elektroniken der Vorrichtung können darüber hinaus in einem Gehäuse untergebracht sein, das in einer Tasche der Bekleidung des Benutzers getragen wird oder an seinem Körper bzw. der Kleidung in irgendeiner anderen bequemen Weise befestigt ist

Die AGC-Schaltung dient in erster Linie dazu, das Ober-alles-Signal auf einen für die Filter- und anschließenden automatischen Verstärkungssteuerprozesse ausreichenden Intensitätspegel einzustellen, so daß die nachfolgenden Systeme einerseits nicht übersteuert werden, andererseits aber einen für eine gute Signalübertragung ausreichenden Pegel erhalten Im aligemeinen haben die schwächeren Sprachklänge bei der normalen Umgangssprache in einer Entfernung von ungefähr 1 m vom Sprecher einen Pegel von 20 dB. entsprechend 0,002 Mikrobar. Die intensiveren Sprachanteile der normalen Umgangssprache liegen ungefähr bei 6OdB. Bei einem Sprachsignal, das mit einer gleichmäßigen und bei Konversation üblichen Anstrengung geäußert wird liegt daher der Dynamikbereich bei ungefähr 4OdB. Wenn der Zuhörer aber dem Sprecher näher ist oder wenn der Sprecher mit außergewöhnlicher Anstrengung spricht, kann der Pegel des Sprachsignals bis ungefähr 100 dB ansteigen.

Der AGC-Kreis wird so eingestellt, daß er eine Verstärkungsminderung erzeugt, wenn die Einhüllende des Signals einen vorgegebenen Pegel (typischerweise 60 dB) für ungefähr 0,001 Sekunden überschreitet. Auf der anderen Seite nimmt das System automatisch seinen normalen Verstärkungszustand an, sobald der Pegel der Einhüllenden für ungefähr 0,02 Sekunden unter einen

ίο vorgegebenen Wert (typischerweise 6OdB) fällt. Das Signal wird dann zwischen einem Eingangspegel zwischen 20 und 60 dB im wesentlichen linear verarbeitet. Die Herabsetzungen der Verstärkung durch die automatische Verstärkungssteuerung (AGC) sind proportional dem Maße, in dem die Einhüllende der Sprachsignale (gemittelt über ungefähr 0.001 Sekunden) einen Pegel überschreitet, der dem in diesem Punkt des Systems entspricht, wenn das Eingangssignal der Mikrophone bei einem Sprachpegel von ungefähr 50 dB

zo liegt. Auf diese Weise stellt die AGC die mittlere Verstärkung so ein, daß Sprachsignale von einer Intensität oberhalb von 5OdB bei den Mikrophonen in ein für die Filter und die dazugehörigen nachfolgenden Elektronikkomponenten optimalen Bereich gebracht werden, wie es im folgenden beschrieben ist.

Das AGC-Ausgangssignal wird zunächst einer Fre quenzumset/.schaltung FS und anschließend den Schaltungsteilen 1, 2, 3 und 4 der Hörhilfe zugeführt, wie es aus F i g. 1 ersichtlich ist. In einem derartigen Frequenzumsetzer wird mittels üblicher HF-Modulations-und-Demodulationstechniken, wie sie beispielsweise in dem Artikel von Schroeder dargestellt sind, das Frequenzspektrum der durch das Mikrophon aufgenommenen Signale um ungefähr 10 Hertz verschoben. Entsprechend wird das Frequenzspektrum, das von den Ohrhörern der Hörhilfe ausgeh'., aus seiner ursprünglichen Stellung, die es während der Aufnahme durch das Mikrophon eingenommen hat. verschoben. Dadurch wird der erzielbare Pegel des Ausgangssignals um ungefähr 1OdB über denjenigen Pegel angehoben, der erreicht werden kann, ohne daß eine akustische Rückkopplung zwischen den Ohrhörern und Mikrophonen eine Schwingung in den Verstärkern der Hörhilfe verursacht. Es soll weiterhin festgestellt werden. daC dieser Frequenzumsetzvorgang ebenfalls dazu beiträgt die Vibrationen, welche durch die mechanische Verbin dung zwischen Ohrhörern) und Mikrophon(en) dei Hörhilfe entstehen können, wirksam herabzusetzen Letztere können bei ausreichender Stärke ebenfalls ein< Schwingung und eine Übersteuerung der Hörhilfi verursachen.

Das Signa! aus der automatischen V'erstärkungssteu ereinrichtung (AGC) bzw. des Frequenzumsetzers F- (wenn vorhanden) wird den Schaltungsteilen 1 bis 4 de Hörhilfe, wie in F i g-1 dargestellt, zugeführt und dot weiter verarbeitet. Der Schaltungsteil 1 ist für ei breites Frequenzband durchlässig, während jeder de Schaltungsteiie 2 bis 4 ein Schmalbandfilter fii verschiedene aneinander anschließende Bänder enthäl wie es weiter unten näher erläutert ist. Der Schaltung: teil 1 gibt das Breitbandsignal mit einer Bandbreite vo ungefähr 200 bis 7000 Hertz an den Hörer weiter, wob Pegelkorrekturen mittels der Verstärker mit verände barem Verstärkungsfaktor IA. Iß. LE und R durchgeführt werden können. Zu diesem Breitband; gnal werden die Ausgangssignale der Schaltungsteile bis 4 hinzugefügt weiche im wesentlichen dieseil» Funktionen erfüllen, jedoch hinsichtlich verschieden

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Gesichtspunkte individuell einstellbar sind. Der Zweck dieser Schaltungsteile besteht darin. Sprach- oder tndere akustische Signale in relativ schmale Frequenzminder aufzutrennen oder zu filtern, so daß die Jeweiligen Bänder hinsichtlich der Amplitude und Verstärkung auf eine Weise verarbeitet werden können, 4\e die Verständlichkeit von Sprache und anderen #kustischen Signalen für Personen mit sensorisch-neu-(aler Schwerhörigkeit heraufsetzt. Wie oben angegeben, hat das unter sensorisch-neuraler Schwerhörigkeit leidende Ohr in bestimmten (gewöhnlich den höheren) frequenzgebieten einen nutzbaren Dynamikbereich ton ungefähr 1OdB einerseits zwischen Pegeln, die ■nhörbar sind, und andererseits zwischen Pegel, die das Ohr übersteuern, wohingegen der nutzbare Dynamikbe-Heich des gesunden Ohres über 6OdB beträgt. In anderen Frequenzbereichen kann der Dynamikbereich trößer oder kleiner sein, was jeweils von der esonderen Form der Beschädigung der sensorischneu-Halen Rezeptoren des Innenohrs abhängt. Der Sinn der Schaltungsteile 2 bis 4 besteht darin, die verschiedenen Sprachfrequenzbänder zu einem Grad und auf eine Weise zu beeinflussen, die am besten für die Wörcharakteristiken eines bestimmten Ohres, das unter lensorisch-neuraler Schwerhörigkeit leidet, geeignet ist. wobei diese in besonderer Weise verarbeiteten Frequenzbänder dem normalen Breitbandsignal, das durch den Schaltungsteil 1 übertragen wird, zugesetzt werden, wie es aus F i g. 1 ersichtlich ist. Dabei ist es lelbstverständlich, daß für bestimmte Typen von unter «ensoriseh-neuraler Schwerhörigkeit leidenden Ohren mehr oder auch weniger als vier Schaltungsteile benötigt werden können, oder aber daß die Bandbreiten eines oder mehrerer der angegebenen Schaltungsteile verändert werden können bzw.. daß die Verarbeitung «nit nichtlinearer Verstärkungssteuerung, die weiter ■ntcn beschrieben werden wird, in vorbestimmten Schaltungsteilen außer Funktion gesetzt wird.

Die nachfolgende Beschreibung der Funktion des Schaltungsteils 4 in F i g. 1 ist als Beispie! ausreichend, um auch die Funktionen der Schaltungsteile 2 und 3 zu erläutern, wobei sich diese hinsichtlich der Frequenzbänder, der Amplitudenpegel auf die die Verstärkung insbesondere eingestellt ist, und hinsichtlich der nachfolgenden Verstärkungseinstellungen von dem beschriebenen Schaltungsteil unterscheiden können.

D?s Bandpaßfilter des Schaltungsteils 4 trennt die Energie &es Frequenzbandes von 2500 bis 7000 Hertz aus dem Gesamtspektrum des Signals heraus. Das Ausgangssignai dieses Bandpaßfilters wird anschließend durch eine nichtlinear-lineare Verstärkungssteuerschaltung (NLGC) geleitet Der Anteil de? Signalkompression wird so eingestellt, daß er an den Verlust der den Dynamikbereich betreffenden Hörfähigkeit für Klänge im Frequenzband von 2500 bis 7000 Hertz angepaßt ist Die NLGC-Schaltung arbeitet in der Weise, daß em zusätzlicher Anteil von Signalenergie dem Signa! im Frequenzband von 2500 bis 7000 Hertz zugesetzt wird, wenn das Signal für einen Zeitraum von ungefähr 0,05 Sekunden einen vorgegebenen Pegel unterschreitet

Das Ausgangssignal dieser Λ/LGC-Schaltung wird anschließend auf getrennten Wegen, die die Verstärker 4.A und 45 enthalten, falls es notwendig ist weiter verstärkt, um mögliche Unterschiede der Empfindlichkeit zwischen dem linken und rechten Ohr des Benutzers auszugleichen.

Die Schaltungsteile 2 und 3 werden ebenfalls individuell getrennt so eingestellt, daß sie, falls notwendig, den Grad der Kompression des Dynamikbereiches bewirken, welche am besten geeignet ist, um die Aufnahme und Verständlichkeit von Signalen — insbesondere Sprachsignalen — zu optimieren, wie es durch die Anteile der verschiedenen jeweiligen Frequenzbänder von 750 bis 1500 Hertz und von 1500 b's 2500 Hertz bestimmt wird. Die Ausgangssignale dieser drei Schaltungsteile weiden dann ebenfalls paarweise aufgeteilt und über Widerstandsnetzwerke mit dem Breitbandsignal des Schaltungsteils 1 zusammengesetzt, um dem Benutzer dargeboten zu werden, wobei jeweils alle Rechtes- und Linkes-Ohr-Wege der /vXGC-Ausgangssignale miteinander verbunden sind.

Es versteht sich, daß die bestimmte Zahl von Filterteilen und die angegebenen Grenzfrequcn/en in F i g. 1 lediglich beispielhaften Charakter haben. Entsprechend den verschiedenen Anwendungsgebieten der Erfindung können mehr oder weniger verschiedene Schaltungsteile und auch verschiedene Grenzfrequenzen benutzt werden. Weiterhin ist die Verwendung verschiedener Ausgangsverstärker IA B bis 4A B für jedes einzelne Ohr vielfach nicht notwendig, da die beiden Ohren einer Person, die unter sensorisch-neuraler Schwerhörigkeit leidet, vielfach eine gleiche Charakteristik zeigen. Die zusammengefaßten Signale werden über je einen weiteren Verstärker mit veränderbarem Verstärkungsfaktor den Ohrhörern Lt und REfür das linke bzw. das rechte Ohr zugeleitet.

Die nichtlineare-lineare Verstärkerschaltung (NLGQ mit ihrer Sprache-Geräusch-Unterscheidungsfunktion entsprechend der Erfindung, die eine Ausführungsform haben kann, wie sie in Fig.2 dargestellt ist, soll im Zusammenhang mit dem Schaltungsteil 4 von Fig-1

erläutert werden. In Fig. 2 bleibt das Tor Γ" geschlossen und die entsprechenden Zeitanteile des Signals werden direkt einem Ausgang 8 zugeführt wenn die Einhüllende des Eingangssignals zwischen 50 und 6OdB liegt oder größer ist, wobei durch einen

Verstärker B keine Emphasis oder zusätzliche Verstärkung bewirkt wird. Sobald die Einhüllende des Eingangssignals einen Wert erreicht, der anzeigt daß das Eingangssignal unterhalb von 5OdB gefallen ist, öffnet das Tor 1'", und das Signal, welches durch den

Verstärker B im Vergleich zu dem Pegel im Weg A heraufgesetzt wurde, wird mittels eines Additionsteils 9 dem Signal im Weg A zugefügt wobei vorausgesetzt wird, daß das Tor 2" ebenfalls geöffnet ist Das Tor 2" wird mittels einer Anstiegs- und Abfallzeitsteuerang 2"

geöffnet sobald die Einhüllende des Signals oberhalb der als Beispiel genannten 50 dB liegt Wenn jedoch das Signal den Wert 5OdB für mehr als 05 Sekandes unterschreitet schließt das Tor 2", wodurch verhisdert wird, daß weitere die Verstärkung heraufsetzende

Signalanteile über das Tor 1 den Weg A erreiche» Dementsprechend wird die zusätzliche Emphasis ode Verstärkung, die dem Signal mittels des Verstärkers ί erteilt wird, nicht zu dem Signal im Weg A hinzugesetzt Der Verstärker B ist so einstellbar, daß der Anteä da

zusätzlichen Verstärkung, die dem Signal relativ zu de«

Pegel in den Weg A erteilt wird, veränderlich ist um des

Notwendigkeiten verschiedener Grade von Schwerfeö·

rigkeit optimal entgegen zu kommea

Ein Gleichrichter R, ein Verstärker 12' und Elemente

r und 2' einer Anstiegs- und Abfallzeitsteuerung tSforec die folgenden Funktionen aus: Der Gleichrichter K Steffi ein Mittel dar, um die negativen Anteile des Signals i« eine kontinuierliche positive Spannung zu verwandele

und der Verstärker 12' ist einstellbar, so daß er ein Mittel darstellt, um die gleichgerichteten Signale des kontinuierlichen Pegels einzustellen, welcher den Anstiegs- und Abfallzeitsteuerelementen 1' und 2' zugeführt wird. Entsprechend kann, in Abhängigkeit von den Bedürfnissen des Benutzers, während einer bestimmten Situation der Signal-Geräusch-Verhältnisse der kontinuierliche Signalpegel des Gleichrichters R heraufgesetzt oder vermindert werden, so daß die Anstiegs- und Abfallzeitsteuerungen 1' und 2', welche die Tore 1'" und 2" beeinflussen und welche so eingestellt werden, daß sie bei bestimmten Spannungen ansprechen, durch verschiedene Pegel der kontinuierlichen Signale an den Eingängen der Mikrophone aktiviert werden. Daher stellt der Verstärker 1" ein Mittel dar, das dazu dient, die Tore durch kleinere oder größere Eingangssignale anzusteuern, je nachdem wie es für die Personen mit verschiedenen Graden der sensorisch-neuralen Schwerhörigkeit von Vorteil ist.

Der Sinn der beschriebenen Funktion der beiden Tore ist, den schwächeren Signalanteilen von kleinerer Dauer (kleiner als 0,5 Sekunden) eine zusätzliche Verstärkung oder Emphasis, verglichen mit den starken Signalanteilen des Sprachsignals, zukommen zu lassen. Diese zusätzliche Verstärkung soll jedoch nicht jenen Hintergrundgeräuschen zuteil werden, die eine relativ kleine Intensität haben und gewöhnlich weniger zeitabhängig sind als das Sprachsignal Dieses Hintergrundgeräusch kann beispielsweise bei einem Pegel von 50 dB sehr viel langer anstehen als 0,5 Sekunden und ist insbesondere für solche Personen störend, welche Hörhilfen benutzen, die eine automatische Verstärkungskompression aufweisen, die automatisch den ■eltriven Anteil dieser Hintergrundgeräusche heraufsev·..

Es versteht sich von selbst, daß für einige Arten von Sprache oder anderen Signalen die Anstiegs- und Abfallzeiten, die die Funktion der Tore Γ" und 2" beeinflussen, gegenüber denjenigen, welche in F i g. 2 angegeben sind, verändert werden können, um optimale Ergebnisse zu erhalten. Es soll weiterhin darauf hingewiesen werden, daß das hier beschriebene A/LGC-System auch unabhängig von Hörhilfen für alle diejenigen Anwendungen verwendbar ist, bei denen es gewünscht wird, eine relative Emphasis oder Deemphasis für verschiedene Anteile von elektronischen Signalen zu bewirken, welche in dynamischer Weise ihre Intensität auf gewissermaßen vorhersehbare Weise verändern, so daß die Anwendung auch für solche Signalverarbeitungssysteme möglich ist, bei denen ähnliche Eigenschaften gewünscht werden.

Als Schaltungselemente der Tore Γ" und 2" kämen beispielsweise Feldeffekttransistoren (FET), wie sie von M a 1 ν i η ο in »Electronic Principles«, Mc G r a w Hill, New York, 1973 beschrieben sind, in Betracht. Die Anstiegs- und Abfallzeitsteuerschaltungen Γ und 2' können aus Operationsverstärkern bestehen, welche mit geeigneten kapazitiven und ohmschen Rückkopplungselementen versehen sind, wie es in derselben Veröffentlichung beschrieben ist. Eine Realisierung der Schaltungen ist auf vielfältige Weise möglich. Es ist hier inwesentlichen das grundsätzliche Prinzip dargestelli worden, wobei es dem Fachmann überlassen ist entsprechende Bauelemente zu finden, welche die füi die Realisierung der Erfindung notwendigen Funktio nen ausführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Hörhilfeverfahren, gekennzeichnet durch die Schritte: Einstellung des Ober-alles-intensitätspegels von Sprachsignalen auf im wesentlichen lineare Verstärkung über einen vorgegebenen Intensitätsbereich, Filterung der Signale mit eingestellter Intensität über eine Anzahl von Frequenz-Filterwegen (Schaltungsteile 1 bis 4), von denen einer für das breite Band der Sprachsignalfrequenzen durchlässig ist, während die anderen für aufeinanderfolgende aneinander anschließende schmale Bänder, die innernalb des breiten Bandes liegen, durchlässig sind, getrennte Herabsetzung des dynamischen Bereiches der Intensitätspegel in jedem der anderen Filterwege (Schaltungsteile 2 bis 4), entsprechend Anteilen von Sprachsignalen, die für kurze Augenblicke hinsichtlich ihrer Intensität in den entsprechenden schmalen Bändern schwanken, wobei sie sich von den stationäreren Anteilen des Hintergrundgeräusches und stationären Signalen unterscheiden, sowie Zusammensetzung der Signale von den einzelnen Wegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale eines jeden Weges aufgeteilt werden und einem Paar weiterer Wege für das linke und das rechte Ohr zugeführt werden, wobei die Signalzusammensetzung als getrennte Zusammensetzung der weiteren Wege für das linke und das rechte Ohr erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß voneinander unabhängige Pegeleinstellungen in jedem Weg vor der Zusammensetzung vorgenommen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Sprachsignale von einem Paar Rechtes- und Linkes-Ohr-akustischer Aufnahmebereiche und einem weiteren Aufnahmebereich, der der Sprachquelle näher gelegen ist, erhalten werden und daß diese zusammengesetzt werden, bevor die Über-alles-lntensitätspegeleinstellung erfolgt.

5. Hörhilfevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mikrophon-Aufnahmemittel (5 bis 7), automatische Verstärkungssteuermittel (AGC), die mit den Aufnahmemitteln (5 bis 7) verbunden sind, zur Einstellung der Ober-alles-Intensitätspegels der Sprachsignale mit im wesentlichen linearer Verstärkung über einen vorgegebenen Intensitätsbereich, so eine Anzahl von Filterwegen (Schaltungsteile 1 bis 4), die mit den automatischen Verst irkungsteuermittcln (4GC) verbunden sind, enthaltend einen ersten Weg (Schaltungjteil 1) mit Breitband-Filtermitteln für die Sprachsignalfrequenzen und eine Anzahl von weiteren Filterwegen (Schaltungsteile 2 bis 4), die Bandpaßfilter enthalten, für aufeinanderfolgende, Ineinander anschließende schmale Bänder innerhalb Äes breiten Bandes, eine Anzahl von Sprach-Getiusch-Unterscheidungsmitteln (NLGC), wobei tines mit jeder der Anzahl von weiteren Filterwegen (Schaltungsteile 2 bis 4) verbunden ist, um auf jedem Filterweg getrennt den Dynamikbereich der Signal-Intensitätspegel, die den Sprachsignalanteilen, die in Ihrer Intensität für kurze Augenblicke in den zugeordneten schmalen Bändern schwanken, entsprechen, herabzusetzen, als sie sich von den stationären Anteilen des Hintergrundgeräusches und den stationären Signalen unterscheiden, sowie Mittel zur Zusammensetzung der Signale von den Wegen.

6. Hörhilfevornchtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zusammensetzen Paare von Ltokes- und Rechtes-Ohr-Wegen enthalten, wobei jedes Paar vom Ausgang der Breitbandfiltennittel und den Ausgängen der Anzahl von Sprach-Geräusch-Unterscheidungsmitteln (NLGC) abgeht und alle Rechtes-Ohr-Wege und alle Linkes-Ohr-Wege miteinander verbunden sind.

7. Hörhilfevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Paare von Wegen Verstärkungsmittel (IA B bis 4Λ, B) mit getrennt veränderbarem Verstärkungsfaktor sowie ohmsche Oberlagerungsnetzwerke aufweisen.

8. Hörhilfevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß zusätzliche Verstärkermitte! mit veränderlichem Verstärkungsfaktor am Ausgang jedes der miteinander verbundenen Rechtesund Linkes-Ohr-Wege vorgesehen sind, die unabhängig von den Verstärkermitteln mit getrennt einstellbarem Verstärkungsfaktor bedienbar sind.

9. Hörhilfevornchtung nach \nspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Sprache-Geräusch-Unterscheidungsmittel (NLGC) ein paar SignaU erarbeitungswege aufweist, die mit den entsprechenden BandpaßfiUer-Mitteln (Schaltungsteile 2 bis 4) verbunden sind, wobei einer der Wege Tormittel (t"\ 2") und Anstiegs- und Abfallzeit-Steuermittel (V, 2') zur Steuerung der Tormittel (V". 2") enthält, um eine Verstärkungsanhebung über den anderen Verarbeitungsweg (B) für, im Vergleich zu den Anteilen mit großer Intensität des Sprachsignals, schwächeren kurz andauernden Anteile des Signals zu bewirken, ohne eine zusätzliche Verstärkung der Hintergrundgeräusche mit relativ geringer Intensität zu erzeugen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophonaufnahmemittel Rechtes- und Linkes-Ohr-Mikrophone (δ und 7) aufweisen, sowie ein entferntes Mikrophon (5), das auf der der Sprachquelle näherliegende Bereiche einstellbar ist, wobei alle Mikrophone (5 bis 7) mit den Mitteln zur automatischen Verstärkungssteuerung (A GC) verbunden sind.

11. Hörhilfevornchtung, gekennzeichnet durch die Kombination von Rechtes- und Linkes-Ohr-Mikrophonaufnahmemitteln, entfernten Mikrophonaufnahmemitteln, die auf der der Sprachquelle näherliegende Bereiche einstellbar sind, und allgemeine automatische Verstärkungssteuermittel (AGC), die zum Erhalten der zusammengesetzten Eingangssignale mit allen genannten Mikrophonmitteln (5 bis 7) verbunden sind.

12. Hörhilfevornchtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Frequenzumsetzmiitel (FS) vorgesehen sind, die mit den automatischen Verstärkungssteuermitteln (AGC) verbunden sind, um Frequenzen, die durch die Mikrophon-Aufnahmemittel (5 bis 7) und damit verbundene mechanische Vibrationsverbindungen aufgenommen worden sind, umzusetzen, wobei die Frequenzumsetzmittel (FS) Modulationsmittel zur Modulation mit einer Frequenz und Demodulation mit einer anderen Frequenz aufweisen.