DE3733983A1 - Verfahren zum daempfen von stoerschall in von hoergeraeten uebertragenen schallsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dämpfen von Störschall in von Hörgeräten übertragenen Schallsignalen nach dem Oberbegriff des Haupt­ anspruchs.

Stand der Technik

Bei der Übertragung von Schallsignalen über Hörgeräte besteht das Problem, daß sowohl Störschall als auch Nutzschall, also Sprache und Signale, verstärkt werden, wodurch die Hörqualität stark beeinträchtigt wird. Auch die Verwendung von geregelten Tonblenden und 2-Kanalverstärkern unterschiedlicher Verstärkung oder Kompression brachte hinsichtlich der Dämpfung von Störschall keine befriedigende Lösung.

In einem Vortrag von Shinji MIYAZAKI und Akimsa ISHIDA anläßlich des medizinisch-technischen Weltkongresses in Helsinki (XIV ICMBE AND VII ICMP, ESPOO, FINLAND 1985, Seiten 1117, 1118) wurde ein Verfahren zum Erkennen von Signal­ hörnern im Straßenverkehr beschrieben, bei dem das Tonspektrum des Verkehrsgeräusches und des Signalhorns erfaßt wird und aufgrund ihrer unterschiedlichen Charakteristika wird das Signalhorn herausgefiltert und beispiels­ weise durch eine optische Anzeige für Hörge­ schädigte sichtbar gemacht.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Dämpfen von Störschall in von einem Hörgerät übertragenen Schallsignalen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zu schaffen, mit dem eine gezielte Ausblendung des Störschalls ohne oder mit nur geringer Beeinflussung des Nutzschalls über alle Frequenz­ bereiche möglich ist.

Lösung und erzielbare Vorteile

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptan­ spruchs durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß am Ausgang des Hörgerätes Schallsignale geliefert werden, die keine oder nur in geringem Maße ungewollte Störsignale enthalten. Zusätzlich wird die Neigung zu Rückkopplungen vermindert, wodurch das stark störende Pfeifen vermieden wird. Weiterhin wird trotz des synthetischen Aufbaus der Sprache aus den "gereinigten", d.h. bearbeiteten Spektralverteilungen der Originalsprecherklang reproduziert, so daß eine Sprechererkennung möglich ist.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich. Insbesondere können auch gewollte Störsignale zugemischt werden, die aus dem Nutz- und Störeingangs­ signal gewonnen werden und in vorgegebener Weise bearbeitet werden, so daß beispielsweise Warnsignale weiterhin im Ausgangssignal des Hörgerätes enthalten sind. Bei dem synthe­ tischen Aufbau der Sprache kann gleichzeitig eine Frequenztransposition von 20% oder mehr vorgenommen werden, wodurch eine Rückkopplung sicher vermieden wird.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Zuhilfenahme eines in der einzigen Figur dargestellten Blockschaltbildes in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Das Verfahren basiert auf der Erkenntnis, daß üblicherweise Störgeräusche ein anderes zeitliches Verhalten haben als Sprache. Die Störgeräusche ändern sich mit der Zeit entweder extrem schnell, beispielsweise beim Hinwerfen eines Bleistiftes, oder extrem langsam, zum Beispiel allgemeines Umgebungsgeräusch, z.B. Verkehr, während die Sprache und Störgeräusche auch hinsichtlich ihres Musters, d.h. die Amplitude und der Frequenz, zumindest teilweise unter­ schiedlich, zum Beispiel liegt die Sprache im Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 8 kHz, während Störgeräusche auch darüber- oder darunterliegende Frequenzen aufweisen. Die Amplitude, Frequenz und insbesondere die zeitliche Veränderung können als Kriterien zur Erkennung und Unterscheidung der Sprache und des Störgeräusches verwendet werden.

Entsprechend der Fig. 1 werden Sprache und Stör­ geräusche als analoges Signal vom Mikrophon 1 empfangen, dessen Ausgangssignale von dem Analog-Digitalwandler 2 in digitale Signale umgesetzt werden. Die Spektralverteilungen der Signale werden durch Fourieranalyse bei 3 gewonnen. Die jeweilige Spektralverteilung wird über Filter 4 in unterschiedliche Frequenz­ fenster aufgeteilt, wobei die Genauigkeit umso besser wird je mehr Filter 4 vorgesehen sind. Anschließend wird bei 5 die zeitliche Veränderung der Spektralverteilung in dem jeweiligen Frequenzfenster festgestellt, in dem beispiels­ weise über Differenzierglieder oder dergleichen die erste Ableitung nach der Zeit gebildet wird. Für die einzelnen Frequenzen bzw. Frequenz­ fenster wird somit die Hüllkurve der Spektral­ verteilungen über die Zeit überwacht. In den anschließenden Vergleichseinheiten 7, die als logische Schaltkreise aufgebaut sein können, wird die Information gewonnen, wie schnell oder wie langsam die Spektralwerte sich in den einzelnen Frequenzfenstern ändern, wobei die Änderungswerte mit in dem Speicher 6 abge­ legten Grenzwerten verglichen werden, die vorher über Versuche und Analysen hinsichtlich unterschiedlichster Sprachsignale und Stör­ signale bestimmt wurden. Durch den Vergleich der Spektralverteilungsänderungen mit den vorgegebenen Grenzwerten wird festgestellt, welche Signale Sprachsignale und welche Signale Störsignale sind. Die Vergleichseinheiten 7 liefern abhängig von dem Vergleich Steuer­ signale an eine steuerbare Frequenz- und Amplitudenfiltereinheit 8, die als Eingangs­ signale die Spektralverteilungen der Fourieranalyse 3, d.h. die Spektralverteilungen der Nutz- und Störsignale erhält. Abhängig von den Steuersignalen in den einzelnen Frequenz­ fenstern werden die Amplituden der Störsignale in der jeweiligen Spektralverteilung abge­ senkt und/oder die Grenzfrequenzen verschoben. Die so "gereinigte" Spektralverteilung wird bei 9 wieder in die Zeitebene zurückgeführt, d.h. in synthetische Sprachsignale umgewandelt, die aber weiterhin zumindest teilweise die individuellen Spracheigenschaften besonders bezüglich des Klanges des Sprechenden enthalten. Anschließend wird die bekannte Signalver­ arbeitung 10 vorgenommen, die in einer Ver­ stärkung, Kompression, Begrenzung oder in Ton­ blenden bestehen kann. Die Sprachsignale, die immer noch als Digitalsignale ausgebildet sind, werden in dem Digital-Analogwandler 11 in analoge Signale und über den Lautsprecher 12 in akustische Sprachsignale umgewandelt.

Zusätzlich zu der beschriebenen Überwachung nach der zeitlichen Änderung der Spektralver­ teilungen in den einzelnen Frequenzfenstern kann, wie oben erwähnt, eine Überwachung der Amplitude der Spektralverteilungen selbst vorgenommen werden. Dazu wird die Spektral­ verteilung wieder in unterschiedliche Frequenzfenster aufgeteilt, wobei dieselben Filter 4 wie bei der Überwachung nach der zeit­ lichen Veränderung verwendet werden können. In den Vergleichseinheiten 13 werden die Amplitudenwerte der Spektralverteilung in den einzelnen Frequenzfenstern mit in einem Speicher 14 gespeicherten Schwellenwerte verglichen und abhängig von dem Vergleich werden Steuer­ signale erzeugt, die ebenfalls zur Steuerung der steuerbaren Frequenz-Amplitudenfiltereinheit 8 verwendet werden. Die Schwellenwerte im Speicher 14 sind durch vorausgehende Untersuchun­ gen und Versuche unterschiedlichster Sprach- und Störsignale bestimmt worden. Die Schwellenwerte haben eine absolute Komponente entsprechend Umgangsspache als auch eine relative, die die Sprecherlautstärke (entspricht auch Sprecher­ entfernung) und auch den Sprecherklang (hohe- tiefe Stimme) berücksichtigt. Die relative Komponente wird sowohl durch eine Rückführung der Gesamtlautstärke als auch aus den einzelnen Frequenzfenstern gesteuert (gestrichelte Linie).

Es ist nicht immer erwünscht, daß der Störschall völlig ausgeblendet wird, beispielsweise sollen Warnsignale, die als Störschall erkannt werden, weiterhin übertragen werden oder ein Geräusch­ pegel sollte vorhanden sein, um Isolationsgefühlen entgegenzutreten. In diesem Fall kann eine zusätzliche Störschallverarbeitung vorgesehen sein. Dazu werden die von den Vergleichsein­ heiten 7, 13 erkannten Störsignale herausge­ filtert und ebenfalls bearbeitet, wobei vorge­ gebene Vergleichswerte für die gewünschten Stör­ signale, beispielsweise die Warnsignale, ebenfalls in einem Speicher abgelegt sind. Die erwünschten Störsignale werden aus der Störsignalspektral­ verteilung herausgefiltert und hinsichtlich ihrer Frequenz und/oder Amplitude bearbeitet. Die Störsignalspektralverteilung wird dann der "gereinigten" Spektralverteilung am Ausgang des Filters 8 hinzuaddiert.

Die mit der Umwandlung der Spektralverteilungen in synthetische Schallsignale wird eine Frequenz­ transposition vorgenommen, die 20% und mehr betragen kann, wodurch eine Rückkopplung ver­ mieden wird.

Die Fourieranalyse 3 und ihre Produktion in synthetische Schallsignale kann unter Verwendung eines Mikroprozessors vorgenommen werden. Auch die Berechnung der ersten Ableitung für die Über­ wachung der zeitlichen Veränderung und der Ver­ gleich bzw. die Unterscheidung nach Stör- oder Nutzsignal können mittels eines Mikroprozessors durchgeführt werden, wobei selbstverständlich auch einige logische Schaltkreise vorgesehen sein können.

Claims (9)

1. Verfahren zum Dämpfen von Störschall gegenüber Sprache in von Hörgeräten übertragenen Schallsignalen, die von einem Mikrophon erfaßt und verstärkt und/oder komprimiert und/oder begrenzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßten Schallsignale digitalisiert werden und ihre Spektralverteilungen bestimmt werden, daß die zeitlichen Ver­ änderungen der Spektralverteilungen in einer Mehrzahl von Frequenzfenstern über­ wacht und mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden und daß abhängig von dem Vergleich Steuersignale erzeugt werden, die die Amplitude der Spektralverteilungen und/oder die Grenzfrequenzen in den jeweiligen Frequenzfenstern verändern und daß die veränderten Spektralverteilungen in synthetische Schallsignale umgewandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spektralverteilungen über eine Fourieranalyse gewonnen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der Spektralverteilungen der Schallsignale in einer Mehrzahl von Frequenzfenstern mit bekannten Amplitudenwerten der Sprache verglichen werden und daß abhängig von dem Vergleich die Amplitude der Spektralverteilun­ gen und/oder die Grenzfrequenzen in den je­ weiligen Frequenzfenstern gesteuert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Frequenzen unter 100 Hz und über 8 kHz unterdrückt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Um­ wandlung der Spektralverteilungen in synthetische Schallsignale eine Frequenz­ transposition vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Frequenztransposition von ≧ 20% vorgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vorgegebene und/oder ausgewählte Störschallspektralver­ teilungen mit den veränderten Spektralver­ teilungen addiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus den Spektralverteilungen des Nutz- und Störschalls bestimmte Stör­ schallspektralverteilungen ausgefiltert werden und als vorgegebene Störschallspektral­ verteilungen verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Umwandlung der veränderten Spektralverteilungen bzw. der veränderten Spektralverteilungen mit vorgegebenen Störschallspektralverteilungen in synthetische Schallsignale die an sich bekannte Verarbeitung hinsichtlich Verstärkung, Kompression, Begrenzung oder Tonblenden vorgenommen wird.