DE602006000772T2

DE602006000772T2 - Hörinstrument

Info

Publication number: DE602006000772T2
Application number: DE200660000772
Authority: DE
Inventors: Andreas Von Buol; Andi Vonlanthen
Original assignee: Phonak AG
Current assignee: Sonova Holding AG
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: DE602006000772D1; CA2644994A1; EP1689210A3; WO2007128609A1; EP1689210B1; DK1689210T3; EP1689210A2; AU2007247342A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hörinstrument. Das Hörinstrument kann eine Hörhilfe, ein Kopfhörer, ein Ohrhörer, ein Gehörschutzinstrument, ein Kommunikationsinstrument oder ähnliches sein. Das Hörinstrument kann im oder nahe an einem Ohr des Nutzers getragen werden oder implantiert sein. Ferner betrifft die Erfindung einen Signalprozessor zur Verarbeitung von Audiosignalen in einem Hörinstrument, ein Verfahren zum Betreiben eines Hörinstrumentes und ein Verfahren zum Anpassen eines Hörinstruments.
Hintergrund der Erfindung
In US 5'278'912 und US 5'488'668 sind Audio-Kompressoren für die Verwendung in Hörhilfen offenbart. Solche Kompressoons-Systeme können verschiedene Frequenzbänder individuell bearbeiten.
In EP 0'590'903 B1 ist ein Ausgangs-Begrenzer für Hörhilfe-Verstärker offenbart.
In EP 0'836'363 B1 ist ein Lautheits-Begrenzer offenbart, mit Hilfe dessen die Lautheit eines zum menschlichen Ohr übertragenen Signals durch einen Hörapparat auf einen maximal akzeptierbaren Lautheitspegel begrenzt werden kann.
Dokument GB 2'074'817 offenbart ein Zweiweg-Gerät, mit welchem Nutzer in einer lauten Umgebung kommunizieren können. Das Instrument besteht aus einem Ohrstück mit drahtloser Verbindung zu einem entfernt angeordneten Modul. Über einen Vibrationsaufnehmer in dem Ohrstück, wird erfasst, ob der Träger am Sprechen ist. Ferner nimmt das entfernt angeordnete Modul mittels eines Empfangs-Schaltkreises Signale auf, die von einem anderen Nutzer übertragen werden. Die vom Empfangschaltkreis des anderen Nutzers empfangenen Signale werden drahtlos zum Ohrstück übertragen, welches die Signale des anderen Nutzers über einen Lautsprecher reproduziert. Wenn der Träger spricht (erfasst über den Vibrationsaufnehmer im Ohrstück), werden die Signale des anderen Nutzers (erfasst über einen Detektionsschaltkreis in dem entfernt angeordneten Modul und über den Lautsprecher in dem Ohrstück reproduziert) unterdrückt.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Hörinstrument zu schaffen, welches eine verbesserte Leistung in lauten Umgebungen oder bei hohen Schalldruckpegeln (SPLs) hat.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen in ein Hörinstrument nützlichen Signalprozessor bereitzustellen, der fortschrittliche Merkmale aufweist und eine verbesserte Leistung ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Hörinstruments bereitzustellen, insbesondere ein Verfahren, welches eine verbesserte Leistung des Hörinstrumentes in lauten Umgebungen oder bei hohen Schalldruckpegeln ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Anpassen eines Hörinstruments bereitzustellen, insbesondere ein Verfahren, welches eine verbesserte Leistung des Hörinstrumentes in lauten Umgebungen oder bei hohen Schalldruckpegeln ermöglicht.
Ein Ziel der Erfindung ist, den Stromverbrauch eines Hörinstruments zu senken. Die Lebensdauer einer Stromversorgung eines Hörinstruments (typischerweise eine Batterie) kann verlängert werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine verbesserte akustische Leistung eines Hörinstruments zu erreichen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Wahrnehmung von Verzerrungen durch den Hörinstrument-Nutzer in einem Hörinstrument zu reduzieren.
Diese Ziele werden durch ein Hörinstrument, einen Signalprozessor und durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hörinstruments und durch ein Verfahren zum Anpassen eines Hörinstrumentes gemäss den Patentansprüchen erreicht.
Das erfindungsgemässe Hörinstrument ist ein Hörinstrument gemäss Anspruch 1.
In einer wichtigen Ausführungsform

– sind die Eingangssignale eintreffender akustischer Schall;
– ist der Eingangspegelbereich ein Anstieg des Eingangs-SPL-Bereich;
– ist der Anstieg des Eingangspegels ein Anstieg des Eingangs-SPL;
– ist das Absenken des Ausgangspegels ein Absenken des Ausgangs-SPL;

In anderen Ausführungsformen kann das Eingangssignal, z. B. ein elektromagnetisches Signal, z. B. ein Radiofrequenzsignal sein. In einem solchen Fall kann der Eingangswandler eintreffende Signale, welche bereits Audiosignale sind, in eine für die Verwendung in Hörinstrumenten taugliche Form von Audiosignalen umwandeln.
Aufgrund der Wichtigkeit und Vorteile der oben erwähnten wichtigen Ausführungsform, werden im Folgenden die Erfindung und mögliche Ausführungsformen bezüglich der genannten wichtigen Ausführungsform beschrieben. Dennoch kann die Beschreibung auch auf den breiteren Geltungsbereich der Erfindung angewendet werden. Durch Ersetzen (im Kopf) von „SPLs" durch „Pegel" und „akustischer Eingangs-Schall" durch „Eingangssignale" an den entsprechenden Stellen des nachstehenden Textes, ergeben sich die entsprechenden Beispiele und Beschreibungen für den breiteren Geltungsbereich der Erfindung.
Die Erfindung kann darin gesehen werden, dass für einen bestimmten Bereich von Eingangs-SPLs, die Eingangs-SPL-zur-Ausgangs-SPL-Charakteristik des Hörinstruments eine negative Steigung hat: In diesem Bereich ist der Ausgangs-SPL umso kleiner, je grösser der Eingangs-SPL ist.
Dadurch wird eine zusätzliche Art von Dynamik-Verarbeitung geschaffen, zusätzlich zur bekannten Expansion, Kompression und Limitierung.
Diese Art von Dynamik-Verarbeitung ist besonders in lauten Umgebungen nützlich. In lauten Umgebungen kann der SPL von Direktschall, d. h. von Schall, welcher sich als Schallwellen (akustische Wellen) von ausserhalb des Gehörkanals des Nutzers zum Trommelfell des Nutzers (oder anderen Abtastelements des Ohrs) ausbreitet, beträchtlich hoch sein. Dieser Direktschall-SPL kann vergleichbar oder sogar höher werden als Schall, welcher über das Hörinstrument zum Nutzer gelangt, wobei in diesem Fall der für den Nutzer über das Hörinstrument bereitgestellte Schall reduziert oder sogar verstummt werden kann.
In einer ersten Betrachtung der Erfindung, sind die Schallquelle des Direktschalls und die Schallquelle der Audiosignale innerhalb des Hörinstruments identisch. In diesem Fall kann das Reduzieren oder Verstummen des über das Hörinstrument dem Nutzer bereitgestellten Schalls zugunsten des Direktschalls geschehen, welcher dann teilweise oder vollständig den für den Nutzer über das Hörinstrument bereitgestellten Schall ersetzen kann.
In einer anderen möglichen Betrachtung der Erfindun, sind die Schallquelle des Direktschalls und die Schallquelle der Audiosignale innerhalb des Hörinstruments nicht identisch. In diesem Fall, kann das Reduzieren oder Verstummen des über das Hörinstrument dem Nutzer bereitgestellten Schalls, z. B. erreicht werden, um im Hörinstrument Energie zu sparen, wenn der Nutzer sowieso nicht in der Lage wäre, den ausgehenden akustischen Schall richtig wahrzunehmen, weil der Direktschall zu laut ist (Maskierung von ausgehendem akustischen Schall aus dem Hörinstrument durch Direktschall). Wenn der Nutzer, beispielsweise ein lautes Rockkonzert besucht und in der Zwischenzeit einen Telefonanruf auf sein Mobiltelefon erhält, kann die Stimme im Mobiltelefon, welche im Hörinstrument durch eine Telefonspule im Hörinstrument empfangen wird, unterdrückt werden (wahlweise in bestimmten Frequenzbändern), wann immer die Rockmusik besonders laut ist (wahlweise in den bestimmten Frequenzbändern).
Der Direktschall breitet sich teilweise über den Kopf des Nutzers (Knochen) und teilweise über den Gehörkanal des Nutzers aus. Der letztere Teil ist umso grösser, je weniger der Gehörkanal blockiert ist. Er kann besonders gross sein, z. B. im Falle von grossen Öffnungen („vents") und im Fall eines Hörinstruments mit einer offenen Anpassung (Offen-Kanal-Instrument). Eine Öffnung („vent") ist eine Kanalähnliche Öffnung in einem im Gehörkanal getragenen Teil des Hörinstruments, welcher üblicherweise für den Ausgleich von Druckunterschieden zwischen der Innenseite des Gehörkanals und der Aussenseite gedacht ist. Die Erfindung kann auch in Verbindung mit einer geschlossen Anpassung und/oder mit einer sehr kleinen oder einer möglicherweise blockierten Öffnung („vent") verwendet werden. In diesem Fall ist die Schwächung des Direktschalls üblicherweise ungefähr 30 dB bis 40 dB.
Es ist möglich, „Direktschall" als Schall zu beschreiben, welcher akustisch den elektrischen Pfad im Hörinstrument umgeht.
Audiosignale sind elektrische Signale (analog und/oder digital), welche aus einem akustischen Schall (Schallwellen) über eine Umwandlung und möglicherweise weitere Verarbeitung erhalten werden, d. h. sie reproduzieren Schall.
Der eintreffende akustische Schall ist üblicherweise Schallwellen in der Umgebung, in welcher der Nutzer des Hörinstruments sich befindet.
Der Eingangswandler ist typischerweise ein mechanischelektrischer Wandler, insbesondere ein Mikrophon. Das Hörinstrument kann selbstverständlich mehr als einen Eingangswandler beinhalten, z. B. zwei oder drei.
Der Ausgangswandler ist typischerweise ein elektrischmechanischer Wandler, insbesondere ein Lautsprecher, auf dem Gebiet der Hörhilfen auch „Receiver” genannt.
Der Signalprozessor ist üblicherweise ein digitaler Signalprozessor (DSP), möglicherweise in Form eines Software-programmierten Prozessors umgesetzt, kann aber analog oder analog-digital hybrid sein. Der Prozessor ist in einer einfachen Form im wesentlichen ein Verstärker, wobei „verstärken" auch dämpfen beinhalten kann.
Die Audiosignale, welche durch den Signalprozessor verarbeitet werden, sind von den Audiosignalen abgeleitet, welche durch den Eingangswandler von dem eintreffenden akustischen Schall abgeleitet werden.
Die Audiosignale, welche durch den Ausgangswandler umgewandelt werden, werden von dem Ausgang des Signalprozessors abgeleitet.
Der ausgehende akustische Schall soll dem Nutzer präsentiert werden. Präziser ausgedrückt soll der ausgehende akustische Schall einem Abtastelement eines Ohrs des Hörinstrument-Nutzers präsentiert werden. Das Abtastelement ist üblicherweise ein Trommelfell; es kann ein Teil des Innenohrs sein, insbesondere ein Teil der Cochlea (Hörschnecke) (insbesondere wenn das Hörinstrument ein Implantat ist oder aufweist).
Der genannte Teil des eintreffenden akustischen Schalls kann mit dem eintreffenden akustischen Schall identisch sein oder, präziser ausgedrückt, mit dem Teil, welcher durch den Eingangswandler umgewandelt wird. Oder dieser Teil kann durch einen bestimmten Frequenzbereich oder durch eine bestimmte Klasse von Signalen, welche in einem Klassifizierungsprozess erhalten werden, oder anders definiert werden. Klassifizierung ist wohlbekannt, z. B. auf dem Gebiete der Hörhilfen, und erlaubt akustische Ereignisse nicht nur bezüglich deren Frequenzspektrum zu klassifizieren, sondern auch, z. B. bezüglich deren Zeitstruktur (Impuls-artige Schalle gegenüber konstanten oder sich wiederholenden Schallen).
Im Wesentlichen gilt dasselbe für den Teil des ausgehenden akustischen Schalls: Er kann identisch mit dem ausgehenden akustischen Schall (wie er durch den Ausgangswandler gewandelt wurde), oder er kann ein Teil sein, welcher durch einen bestimmten Frequenzbereich oder durch eine bestimmte Signalklasse, welche durch einen Klassifizierungsprozess erhalten wird, definiert wird oder durch anderes.
In einer Ausführungsform, gibt es ein SPL, oberhalb dessen die Ausgabe mindestens eines Teils des ausgehenden akustischen Schalls verstummt (vollständig unterdrückt) wird. Dies erlaubt Energie zu sparen, insbesondere Energie, die vom Ausgangswandler verbraucht wird. Die Energieeinsparung kann insbesondere hoch sein, wenn der Teil des ausgehenden akustischen Schalls tiefe Frequenzen aufweist oder daraus besteht (üblicherweise unterhalb 300 Hz oder unterhalb 100 Hz).
In einer Ausführungsform hat der Bereich des Eingangs-SPL einen unteren Grenzwert, bezeichnet als Eingangs-Schwellwert SPL. Insbesondere kann der Bereich des Eingangs-SPL vom Eingangs-Schwellwert SPL bis zu höheren SPLs reichen; der Bereich kann zu hohen SPLs hin offen sein.
Der Eingangs-Schwellwert SPL kann aufgrund verschiedener Kriterien und Erfordernissen ausgewählt werden:
In einer Ausführungsform wird der Eingangs-Schwellwert SPL so ausgewählt, dass ein SPL einer Überlagerung von ausgehendem akustischen Schall und Direktschall nahe dem Trommelfell des Nutzers (oder anderen Abtastelement des Ohrs) unter dem Unverträglichkeitspegel UCL des Nutzers ist. Es ist auch möglich, auf die Schmerzgrenze anstelle des UCL für das Definieren oder Anpassen der Verstärkungskurve des Hörinstruments Bezug zu nehmen. Der UCL ist üblicherweise im Bereich zwischen 100 dB und 120 dB, kann aber im Bereich von 80 dB und 140 dB sein. Es ist möglich, die Eingangs-SPL-zur-Ausgangs-SPL-Charakeristik derart zu wählen, dass der SPL der Überlagerung bei keinem Eingangs-SPL den UCL erreicht oder überschreitet, mindestens nicht solange wie der SPL des Direktschalls allein den UCL nicht überschreitet. Für eine Unterdrückung des Direktschalls wird auf eine spezielle Ausführungsform Bezug genommen, wie sie unten beschrieben ist (in der detaillierten Beschreibung).
In einer Ausführungsform ist der Eingangs-Schwellwert SPL ein Eingangs-Schwellwert SPL, für welchen der entsprechende Ausgangs-SPL (von dem genannten Teil des ausgehenden akustischen Schalls) in dB abzüglich des entsprechenden SPL des Direktschalls nahe dem Trommelfell des Nutzers (oder anderes Abtastelement des Ohrs) in dB kleiner oder gleich +6 dB (oder +3 dB) ist. D. h. die negative Steigung des Eingangs-SPL-zur-Ausgangs-SPL-Charakeristik des Hörinstruments einsetzen kann, sobald der Direktschall nur ein bisschen leiser als der ausgehende akustische Schall des Hörinstruments ist. Das Einsetzen der negativen Steigung kann bei kleineren Differenzen stattfinden (Ausgangs-SPL in dB abzüglich Direktschall SPL in dB), z. B. wenn Direktschall und ausgehender akustischer Schall des Hörinstruments gleich sind (0 dB Differenz) oder wenn der Direktschall etwas lauter als der ausgehende akustische Schall ist (z. B. –6 dB Differenz), oder wenn der Direktschall sogar lauter als das ist. Und die negative Steigung kann für jegliche Differenz zwischen den genannten Differenzen festgelegt werden. Eine solche Wahl der Einsetzens der negativen Steigung ermöglicht üblicherweise, den Direktschalls gut auszunutzen und eine vernünftige Menge an Energie einzusparen. Je kleiner der Eingangs-Schwellwert SPL verglichen mit dem SPL des Direktschalls gewählt wird, umso kleiner kann die negative Steigung der Eingangs-SPL-zur-Ausgangs-SPL-Charakteristik des Hörinstruments gewählt werden, was es ermöglicht, eine bemerkbare Reduktion der Lautstärke mit ansteigendem Eingangs-SPL zu verhindern. Auf diese Weise kann das Auftreten von störenden Lautstärke-Veränderungen nahe oder oberhalb des Eingangs-Schwellwerts SPL (d. h. beim Einsetzen der negativen Steigung oder innerhalb des Bereichs der negativen Steigung) verhindert werden.
In einer Ausführungsform wird der Eingangs-Schwellwert SPL gleich einem Eingangs-SPL ausgewählt, der innerhalb von 6 dB (oder 3 dB) gleich seinem zugehörigen Ausgangs-SPL ist. Auf diese Weise, wird das Einsetzen der negativen Steigung in einem Bereich gewählt, in dem die (SPL-bezogene) Verstärkung des Hörinstruments ungefähr eins entspricht.
In einer Ausführungsform wird der Eingangs-Schwellwert SPL kleiner als oder gleich einem maximalen Eingangs-SPL (MPI) gewählt, wobei der Eingangswandler dazu neigt, für Eingangs-SPLs des mindestens einen Teiles des eintreffenden akustischen Schalls oberhalb des maximalen Eingangs-SPL verzerrte Eingangs-Audiosignale hervorzubringen. D. h. der Eingangs-Schwellwert SPL wird derart gewählt, dass verhindert werden kann, dass der Nutzer Verzerrungen wahrnimmt, welche daher stammen, dass der Eingangswandler zu hohen SPLs ausgesetzt wird. Der Ausgangs-SPL für (mutmasslich) verzerrte Schalle kann verstummt oder so tief gewählt werden, dass verzerrte Schallteile von anderen Schallteilen (von ausgehendem akustischen Schall und/oder Direktschall) maskiert werden. Die Wahrnehmungen von Verzerrungen können vermieden werden, und eine verbesserte akustische Leistung wird erreicht.
Analog wird in einer Ausführungsform der Eingangs-Schwellwert SPL derart gewählt, dass als Ausgangs-SPL des genannten mindestens einen Teils des ausgehenden akustischen Signals, höchstens ein maximaler Ausgangs-SPL (MPO) erreicht wird, wobei der Ausgangswandler dazu neigt, verzerrten ausgehenden akustischen Schall für Ausgangs-SPLs des genannten mindestens einem Teil des ausgehenden akustischen Schalls oberhalb des maximalen Ausgangs-SPL hervorzubringen. D. h. der Eingangs-Schwellwert SPL wird derart gewählt, dass verhindert werden kann, dass der Nutzer Verzerrungen wahrnimmt, welche davon herstammen, dass dem Ausgangswandler zuviel SPL abverlangt wird. Verzerrung kann verhindert werden, und eine verbesserte akustische Leistung wird erreicht.
Das Kombinieren dieser beiden Verzerrungs-minimierenden Ausführungsformen führt zu einem praktisch Verzerrungsfreien Hörinstrument.
In einer Ausführungsform wird das Absenken im Ausgangs-SPL derart gewählt, dass ein SPL einer Überlagerung des ausgehenden akustischen Schalls und Direktschalls nahe dem Trommelfell des Nutzers (oder anderen Abtastelement des Ohrs), innerhalb ±6 dB, insbesondere innerhalb ±3 dB, eine Konstante ist für Eingangs-SPLs des genannten mindestens einen Teils des eintreffenden akustischen Schalls oberhalb des Eingangs-Schwellwert SPL, soweit der entsprechende SPL des Direktschalls nicht grösser als die genannte Konstante ist, wobei der Direktschall eintreffender akustischer Schall ist, welcher das Trommelfell des Nutzers erreicht (oder anderes Abtastelement des Ohrs). Mit anderen Worten ist der SPL der Überlagerung des Direktschalls und des aus dem Hörinstrument ausgehenden Schalls für Eingangs-SPLs oberhalb des Eingangs-Schwellwerts SPL ungefähr konstant, mindestens insofern wie der Direktschall nicht zu laut ist, d. h. lauter als die genannte Konstante. Wenn der Direktschall lauter als die Konstante ist, ist es trotzdem möglich, und zwar mit Hilfe der unten beschriebenen speziellen Ausführungsform (in der detaillierten Beschreibung), den SPL der Überlagerung für noch höhere Eingangs-SPL konstant zu halten, d. h. die Intervallgrösse, innerhalb welchem der SPL der Überlagerung ungefähr konstant ist, kann erweitert werden.
Üblicherweise ist für alle Eingangs-SPLs des genannten mindestens einen Teiles des eintreffenden akustischen Schalls oberhalb des Eingangs-Schwellwerts SPL der zugehörige Ausgangs-SPL des genannten mindestens eines Teiles des ausgehenden akustischen Signals so gross wie, insbesondere kleiner als, der grösste Ausgangs-SPL von all denjenigen Ausgangs-SPLs, von denen jeder einem Eingangs-SPL des genannten mindestens eines Teiles des eintreffenden akustischen Schalls entspricht der gleich oder unterhalb des Eingangs-Schwellwerts SPL ist. Mit anderen Worten ist üblicherweise der höchste Ausgangs-SPL aller Ausgangs-SPL-Werte, welche zu einem Eingangs-SPL oberhalb des Eingangs-SPL-Schwellwerts gehören, kleiner als der höchste Ausgangs-SPL aller Ausgangs-SPL-Werte, welche zu einem Eingangs-SPL unterhalb des Eingangs-Schwellwerts SPL gehören.
In einer Ausführungsform nimmt der Ausgangs-SPL des genannten mindestens eines Teils des ausgehenden akustischen Schalls mit zunehmendem Eingangs-SPL des genannten mindestens einen Teils des eintreffenden akustischen Schalls für alle Eingangs-SPLs des genannten mindestens einen Teils des eintreffenden akustischen Schalls oberhalb des Eingangs-Schwellwerts SPL ab. Mit anderen Worten gibt es dort keinen Anstieg des Ausgangs-SPL oberhalb eines bestimmten Eingangs-SPL (des Eingangs-Schwellwerts SPL).
Die oben erwähnte negative Steigung der Eingangs-SPL-zur-Ausgangs-SPL-Charakteristik des Hörinstruments ist üblicherweise nur vom Eingangs-SPL abhängig (oder, was dazu äquivalent ist, von einer Grösse, die vom Eingangs-SPL abhängt, aber nicht nur allein von anderen Grössen, wie einem Signal-Rausch-Verhältnis oder einem Klassifikations-Resultat.
In einer Ausführungsform ist das Hörinstrument ein Offen-Kanal-Instrument. In diesem Fall ist die Menge des Direktschalls ziemlich hoch, sodass mit Hilfe der Erfindung die akustische Leistung und der Energieverbrauch bedeutend verbessert werden kann. Der Nutzer kann den Direktschall ausnutzen.
In einer Ausführungsform ist das Hörinstrument eine Hörhilfe. Durch die Erfindung kann die akustische Leistung und der Stromverbrauch bedeutend verbessert werden, da Hörhilfen meist hohe Verstärkungen und hohe Ausgangs-SPLs leisten müssen, und die Erfindung ermöglicht es, bei hohen Eingangs-SPLs den Ausgangs-SPL zu reduzieren, welchen das Hörinstrument zu leisten hat.
In einer Ausführungsform wird der genannte mindestens eine Teil der eintreffenden akustischen Signale durch Filterung in mindestens einem ersten Frequenzbereich erreicht.
In einer Ausführungsform wird der genannte mindestens eine Teil des ausgehenden akustischen Signals durch Filterung in mindestens einem zweiten Frequenzbereich erreicht.
Die oben erwähnte negative Steigung des Eingangs-SPL-zur-Ausgangs-SPL-Charakteristik des Hörinstruments kann individuell für verschiedene Frequenzbereiche (Frequenzbänder) eingesetzt werden. Diese können vorbestimmt oder Frequenzbänder automatisch ausgewählt werden.
Die oben erwähnte Filterung kann eine Bandpass-Filterung, Hochpass-Filterung, Tiefpass-Filterung oder eine andere sein, in welchem Fall der Frequenzbereich die Frequenzen bestimmt, welche passieren dürfen; oder es kann eine Bandstopp-Filterung oder ähnliches sein, in welchem Fall der Frequenzbereich Frequenzen bestimmt, welche zurückgewiesen werden.
In einer Ausführungsform sind die ersten und zweiten Frequenzbereiche identisch, und insbesondere bestimmen beide entweder Frequenzen, die zurückgewiesen werden, oder die Frequenzen, die passieren dürfen.
In einer möglichen Ausführungsform, in welcher die Teile des eintreffenden/ausgehenden Schalls Frequenzbänder sind, ist der Signalprozessor derart ausgelegt, dass es für eine Vielzahl (üblicherweise zwischen 3 und 15) von Frequenzbändern, einen Bereich des Eingangspegels (SPL) des Teils des eintreffenden Signals innerhalb des zugehörigen Frequenzbands existiert, in welchem Teil ein Anstieg des Eingangspegels (SPL) des Teils des eintreffenden Signals innerhalb des zugehörigen Frequenzbands zu einem Absenken des Ausgangs-Pegels (SPL) vom Teil des ausgehenden akustischen Schalls innerhalb des zugehörigen Frequenzbands führt. Mit anderen Worten kann eine negative Steigung der Eingangs-SPL-zur-Ausgangs-SPL-Charakeristik des Hörinstruments für jedes einer Vielzahl von Frequenzbändern angewendet werden. Es ist möglich, die Bereiche des Eingangspegels (SPL) und die Pegel der Eingangs-Schwellwerte (SPLs) für verschiedene Frequenzbänder voneinander unabhängig auszuwählen.
Der Signalprozessor für das Verarbeiten von Audiosignalen in einem Hörinstrument hat eine nicht-lineare Eingangspegel-Ausgangspegel-Charakteristik, welche einen Bereich des Eingangspegels, in welchem ein Anstieg des Eingangspegels einem Absenken des Ausgangspegels entspricht. Im Hinblick auf eine Eingangspegel-Verstärkungs-Charakteristik des Signalprozessors gibt es einen Bereich des Eingangspegels, in welchem ein Anstieg im Eingangspegel einem überproportionalen Absenken der Verstärkung (Steigung < –1) entspricht.
Die Vorteile des Signalprozessors entsprechen den Vorteilen des zugehörigen Hörinstruments.
Das Verfahren zum Betreiben eines Hörinstruments weist die Schritte von Anspruch 19 auf.
Das Verfahren zum Anpassen des Hörinstruments, welches einen Eingangswandler zur Wandlung eines eintreffenden akustischen Schalls in ein Audiosignal aufweist, weist den Schritt zum „Einstellen eines Parameters eines Signalprozessors des Hörinstruments" auf, wobei der Prozessor derart ausgelegt ist, dass es einen Bereich des Eingangs-SPL von mindestens einem Teil des eintreffenden akustischen Schalls gibt, in welchem ein Anstieg im Eingangs-SPL von mindestens einem Teil des eintreffenden akustischen Schalls zu einem Absenken im Ausgangs-SPL von mindestens einem Teil des ausgehenden akustischen Schalls führt.
Der Parameter kann einer der folgenden Gruppe sein, welche aufweist:

– einen Eingangs-Schwellwert SPL, welcher den Bereich des Eingangs-SPL begrenzt;
– einen Eingangs-SPL, oberhalb dessen der Ausgang von mindestens einem Teil des ausgehenden akustischen Schalls verstummt wird;
– ein Parameter eines Parametersatzes, welcher beschreibt, in welchem Ausmass und/oder in welcher Form das genannte Absenken im Augangs-SPL von mindestens einem Teil des ausgehenden akustischen Schalls von dem Anstieg im Eingangs-SPL des mindestens einen Teils des eintreffenden akustischen Schalls abhängig ist.

Die Vorteile der Verfahren entsprechen den Vorteilen der entsprechenden Vorrichtungen.
Es ist zu erwähnen, dass die Erfindung üblicherweise dynamische Verarbeitung von Wunschsignalen (Nutzsignale; im Gegensatz zu Geräuschen = unerwünschte Signale) oder solche Signale zuzüglich Geräuschen betrifft. Aber üblicherweise betrifft es nicht ausschliesslich Geräusche (= Signale, welche Geräusche darstellen), obwohl es im allgemeinen für jede Art von Signal oder Geräusch verwendet werden kann. Mit anderen Worten wird das überproportionale Verstärkungsoder-Pegel-Absenken nicht nur ausschliesslich für Signale verwendet, welche (vorwiegend) als Geräusch oder unerwünschte Signale betrachtet werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile gehen aus den abhängigen Ansprüchen und den Figuren hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Untenstehend wird die Erfindung mit Hilfe von Beispielen und den eingefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben. Die Figuren zeigen:
1: Schematisch, ein Hörinstrument in einem Gehörkanal;
2: schematisch, eine SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik, wie aus dem Stand der Technik bekannt;
3: schematisch, eine SPL-bezogene Eingangs-Verstärkungs-Charakteristik, wie aus dem Stand der Technik bekannt, welche der SPL-bezogenen Eingangs-Ausgangs-Charakteristik von 2 entspricht;
4: eine erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik;
5: eine erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Verstärkungs-Charakteristik, welche der SPL-bezogenen Eingangs-Ausgangs-Charakertistik von 4 entspricht;
6: eine erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik;
7: eine erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Verstärkungs-Charakteristik, welche der SPL-bezogenen Eingangs-Ausgangs-Charakteristik von 6 entspricht;
8: eine erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik;
9: eine erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik;
10: eine erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik;
11: schematisch, ein Blockdiagramm eines Hörinstruments;
12: eine Pegel-bezogene Eingangs-Verstärkungs-Charakteristik eines erfindungsgemässen Signalprozessors;
13: schematisch, ein Blockdiagramm eines Hörinstrumentes;
14: schematisch, ein Blockdiagramm eines Hörinstrumentes.
Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Liste der Bezugszeichen zusammengefasst. Allgemein werden ähnlichen oder ähnlichfunktionierenden Teilen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gegeben. Die beschriebenen Ausführungsformen sind als Beispiele zu verstehen und sollen die Erfindung nicht einschränken.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt schematisch ein Hörinstrument in einem Gehörkanal 80 eines Nutzers des Hörinstruments 1. Das Hörinstrument 1 weist einen Eingangswandler 11, üblicherweise ein Mikrophon, einen Signalprozessor 15, üblicherweise ein digitaler Signalprozessor DSP, und einen Ausgangswandler 19, üblicherweise ein Lautsprecher, auf. Der Signalprozessor 15 ist zwischen dem Eingangswandler 11 und dem Ausgangswandler 19 wirkverbunden.
Das Hörinstrument 1 in 1 ist ein Im-Ohr-Instrument (ITC), insbesondere ein Vollständig-im-Kanal-Instrument (CIC). Trotzdem ist die Erfindung auch auf Hinter-dem-Ohr-Instrumente (BTE), implantierte Instrumente oder andere anwendbar.
Im Fall, welcher in 1 gezeigt ist, ist einer oder sind beide Wandler 11, 19 ausserhalb des Gehörkanals 80, z. B. nahe der Ohrmuschel des Nutzers angeordnet.
Eintreffender akustischer Schall 2, üblicherweise aus der den Nutzer umgebenden Umgebung, hat nahe dem Eingangswandler 11 einen Schalldruckpegel SPL_in und wird durch den Eingangswandler 11 in Audiosignale 21 umgewandelt. Diese Audiosignale werden, nach optionaler weiterer Prozessierung, in den Signalprozessor 15 eingespeist, in welchem eine Verstärkung stattfindet, wie unten besprochen werden wird. Der Begriff Verstärkung ist in einem allgemeinen Sinn zu verstehen und beinhaltet auch Abschwächung; sie kann als „Dynamik-Verarbeitung" angesehen werden, und der Signalprozessor 15 kann als Verstärker oder Dynamik-Prozessor angesehen werden.
Der Signalprozessor 15 gibt verarbeitete Audiosignale 25 aus, welche, nach optionaler weiterer Prozessierung, in den Ausgangswandler 19 eingespeist werden, wo sie in ausgehenden akustischen Schall 3 umgewandelt werden. Dieser ausgehende akustische Schall hat einen SPL, der als SPL_out dargestellt ist und auf das Trommelfell 90 des Nutzers trifft, so dass der Nutzer wahrnehmen kann, was durch das Hörinstrument 1 ausgegeben wurde.
Ein Teil des eintreffenden akustischen Schalls 2, welcher sich als akustischer Schall zum Trommelfell des Benutzers ausbreitet, wird als „Direktschall" 4 bezeichnet. Dieser Direktschall 4 ist hauptsächlich aus Schallwellen gebildet, welche innerhalb des Gehörkanals 80 und durch den Gehörkanal 80 wandern, aber auch aus Schallwellen, welche durch Knochen des Kopfes des Benutzers geleitet werden. Die Schallwellen, welche durch die Luft in den Gehörkanal 80 wandern, können z. B. durch eine Öffnung („vent") des Hörinstruments 1 wandern, oder werden kaum oder nur wenig durch das Hörinstrument 1 beeinflusst, wenn das Hörinstrument 1 ein Offen-Kanal-Instrument ist. Der SPL des Direktschalls 4 nahe vom Trommelfell 90 wird als SPL_direct bezeichnet.
Im Hörkanal 80 nahe vom Trommelfell 90, interferieren der Direktschall 4 und der vom Hörinstrument 1 ausgehende Schall, und ihre Überlagerung, welche in 1 als gepunktete Linien dargestellt ist, hat einen als SPL SPL_sum bezeichneten SPL.
Häufig ist der Gehörkanal 80 stark durch das Hörinstrument 1 blockiert, hauptsächlich um eine Rückkopplung der ausgehenden akustischen Schallwellen 3 zum Eingangswandler 11 zu verhindern. Aber zumindest bei hohen Eingangs-SPLs SPL_in sind ein wenig Austreten von Direktschall 4 und dessen Wahrnehmung unvermeidlich. Im Fall von grossen Öffnungen („vents") und Offen-Kanal-Instrumenten (offene Anpassung) ist der Anteil von Direktschall 4 beträchtlich.
2 zeigt schematisch eine SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik, wie es aus dem Stand der Technik bekannt sein könnte. Die SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik beschreibt den Ausgangs-SPL SPL_out als Funktion des Eingangs-SPL SPL_in. Die SPLs sind in dB angeben, wie es in dem technischen Gebiet üblich ist.
Die bekannte Dynamik-Verarbeitung umfasst Expansion „Exp.", lineare Bereiche „Lin.", Kompression „Compr." und Limitierung „Lim.". Expansion kann helfen, schwache Signale zu unterdrücken; in einem linearen Bereich ist die Verstärkung konstant; Kompression reduziert die Dynamik und kann bei einer Anpassung an die eingeschränkten Dynamik-Wahrnehmungsfähigkeiten des Nutzers behilflich sein; und Limitierung beschränkt die maximale Ausgangsleistung eingeschränkt, um z. B. das Überschreiten des Grenzwerts des Hörinstruments für verzerrungsfreie Ausgangsleistung oder die Zuführung von unangenehm lauten Signalen an den Benutzer zu vermeiden.
3 zeigt schematisch eine SPL-bezogene Eingangs-Verstärkungs-Charakteristik, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sein könnte, und welche der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik von 2 entspricht. Die Eingangs-Verstärkungs-Charakteristik beschreibt die SPL-bezogene Verstärkung des Hörinstruments als eine Funktion von SPL_in. Die Verstärkungen sind in dB angegeben, wie es in dem technischen Gebiet üblich ist.
Im Bereich der Expansion „Exp." ist die Steigung der Eingangs-Verstärkungs-Charakteristik grösser als null; im linearen Bereich, ist die Steigung null; im Kompressionsbereich ist sie zwischen null und –1; und im Limitierungs-Bereich ist sie –1.
4 und 5 zeigen, in der gleichen Weise wie 2 und 3, eine erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik und eine erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Verstärkungs-Charakteristik, welche der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik von 4 entspricht.
In einem Eingangs-SPL-Bereich ΔSPL_in, welcher von einem als SPL_in,tresh bezeichneten Eingangs-Schwellwert SPL, zu höheren Eingangs-SPLs reicht, sinkt SPL_out mit ansteigendem SPL_in (4). In 5 manifestiert sich dies in einer Steigung kleiner als –1.
In 4 ist eine gestrichelte Linie gezeichnet, welche SPL_sum als eine Funktion von SPL_in dargestellt. Diese Kurve ist eine unter gewissen Annahmen berechnete Kurve über die Menge an Direktschall. Die Form der Kurve, welche SPL_out als Funktion von SPL_in beschreibt, ist im Fall von 4 derart gewählt, dass SPL_sum als Funktion von SPL_in einen Bereich (innerhalb von ΔSPL_in) aufweist, in welchem sie konstant ist. Die Grösse dieses Bereichs wurde ziemlich gross gemacht, durch maximales Reduzieren von SPL_out bei einem als SPL_in,mute bezeichneten Eingangs-SPL, d. h. durch totales Verstummen der Ausgangsleistung des Hörinstrumentes dort. Es ist zu beachten, dass SPL_sum mit höheren Eingangs-SPLs ansteigen wird, da SPL_direct (üblicherweise proportional) mit SPL_in ansteigt (in 4 nicht gezeigt).
In 5 kann gesehen werden, dass, oberhalb SPL_in,tresh, die Steigung der Verstärkung tiefer als –1 ist und die Verstärkung bei SPL_in,mute rapide abnimmt (gegen minus unendlich). Die gestrichelte Kurve in 5 entspricht der gestrichelten Kurve in 4 und stellt die effektive Verstärkung dar, welche SPL_sum in Betracht zieht, d. h. die Überlagerung des Ausgangs des Hörinstruments und des Direktschalls.
6 und 7 zeigen ein anderes Beispiel von möglichen SPL-bezogenen Ausgangs- und entsprechenden Verstärkungs-Kurven gemäss der Erfindung. Der Hauptunterschied zwischen den Kurven von 4, 5 und von 6, 7 ist, dass die Kurven in den 4, 5, mindestens innerhalb ΔSPL_in, eher flach sind, indessen bestehen die Kurven in den 6, 7 aus einer Anzahl ziemlich gerader (ziemlich linearer) Segmente.
Die Form der Kurven, auch ausserhalb des Bereichs ΔSPL_in, kann auf verschiedene Arten ausgewählt werden. Ein wichtiger Parameter (oder Parametersatz) für die Erfindung beschreibt, wo ΔSPL_in angeordnet werden soll, d. h. beschreibt den auszuwählenden ΔSPL_in. Insbesondere kann der tiefere Eingangs-SPL, ab welchem ΔSPL_in beginnt (SPL_in,tresh), aufgrund verschiedener Aspekte ausgewählt werden, von denen manche unten diskutiert werden werden.
8 zeigt eine weitere erfindungsgemässe mögliche SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik auf die gleiche Weise wie 4 und 6. Eine gestrichelte Kurve, welche angibt, wo SPL_in = SPL_out zutrifft, d. h. wo Verstärkung = 0 dB erfüllt ist, wird auch gezeigt. Der Wert von SPL_in,tresh ist derart gewählt worden, dass er kleiner als (oder höchstens gleich) einem Wert SPL_in,max ist, oberhalb welchem der Eingangswandler dazu neigt, verzerrte Signale hervorzubringen. Der Wert SPL_in,max wird manchmal auch als maximale Eingangsleistung MIP bezeichnet. Dementsprechend können verzerrte Signale mit Hilfe der Erfindung gedämpft oder sogar verstummt werden.
Ausserdem ist der Wert von SPL_in,tresh derart gewählt worden, dass der entsprechende Ausgangswert (und eigentlich alle Ausganswerte SPL_out) unterhalb (oder höchstens gleich) einem Wert SPL_out,max sind, oberhalb welchem der Ausgangswandler zu Verzerrungen neigt.
Ausserdem ist der Wert von SPL_in,tresh gemäss 8 gleich dem erwähnten Wert SPL_in,low-gain gewählt worden, welcher innerhalb einiger dB (wie gezeigt innerhalb ungefähr 5 dB) gleich dessen entsprechendem Ausgang-SPL, als SPL_{out,low gain} bezeichnet, ist. Ein weiteres Beispiel für einen SPL_{out,low gain} ist SPL_in,zero
gain, welcher (innerhalb 0 dB) gleich dessen entsprechendem Ausgangs-SPL ist, als SPL_{out,zero-gain} bezeichnet.
9 zeigt eine andere mögliche erfindungsgemässe SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakeristik in der gleichen Weise wie 5 und 7. In diesem Fall ist der Wert von SPL_in,tresh derart gewählt worden, dass er kleiner als (oder höchstens gleich) einem Unverträglichkeitspegel (UCL) ist. Die Wahrnehmung von Schall mit einem SPL oberhalb des UCL ist für einen Nutzer unangenehm oder sogar schmerzhaft (insbesondere wenn die Schmerzschwelle erreicht oder überschritten wird).
Mit Hilfe der gestrichelten Pfeile, wird ein wichtiger Punkt der Erfindung in 9 visualisiert: Dort existiert der Eingangs-SPL-Bereich ΔSPL_in, in welchem ein Anstieg δ⁺SPL_in in ein Absenken δ^–SPL_out im Ausgangs-SPL resultiert (oder einem solchen entspricht).
10 zeigt eine weitere erfindungsgemässe mögliche SPL-bezogene Eingangs-Ausgangs-Charakteristik in der gleichen Weise wie 4, 6 und 8. Anstatt aus ziemlich linearen Segmenten zu bestehen, ist die Kurve ziemlich flach. In 10 zeigt eine gestrichelte Linie den SPL von Direktschall SPL_direct. Es ist eine Annahme einer 12.5 dB-Dämpfung des Direktschalls bezogen auf den eintreffenden akustischen Schall getroffen worden.
In 10 wurde der Wert von SPL_in,tresh als ein Eingangs-SPL ausgewählt, für welchen der entsprechende Ausgangs-SPL (SPL_out) in dB abzüglich des entsprechenden Ausgangs-SPL (SPL_direct) des Direktschalls nahe vom Trommelfell des Nutzers in dB kleiner oder gleich +6 dB ist. Der SPL_in,tresh könnte auch so gewählt werden, dass diese Differenz kleiner als oder gleich 0 dB ist, oder kleiner als oder gleich –6 dB. Im dargestellten Fall ist die Differenz ungefähr +2.5dB.
Des weiteren ist in 10 dargestellt, dass der Wert von SPL_in,tresh auch derart ausgewählt wurde, dass (wie in 8 dargestellt) Verzerrungen minimiert werden (siehe SPL_in,max und SPL_out,max). Wie in 10 gesehen werden kann, ist es nicht notwendig, dass es dort ein SPL_mute gibt, bei dem (und üblicherweise oberhalb) dessen der Ausgang des Hörinstrument vollständig unterdrückt wird.
In einem einfachen Fall der Erfindung ist es möglich, grundsätzlich das ganze Audiosignal 21 (aus dem Eingangswandler 11 wie ausgegeben) und dieses ganze Audiosignal 21 im DSP 15 (vgl. 1) zu verstärken oder zu dämpfen. Dennoch ist es nicht notwendigerweise, dass das Audiosignal, welches den SPL_in aufweist, wie er in 4 bis 10 dargestellt ist, das gleiche sein muss wie das Audiosignal, welches im Signalprozessor dynamikprozessiert wird. D. h. in den genannten 4 bis 10, können die y-Achse und die x-Achse auf (verschiedene oder gleiche) Teile des durch den Eingangswandler 11 erhaltene Audiosignals 21 Bezug nehmen.
Beispielsweise ist es, wie in 11 gezeigt, möglich einen Teil des Audiosignals, z. B. diesen Teil, welcher in einem bestimmten Frequenzbereich liegt, für die x-Achse zu verwenden und einen anderen Teil, z. B. das ganze Audiosignal 21, gemäss diesem Teil dynamisch zu verarbeiten. In 11 wird das (optional bereits prozessierte) Audiosignal 21 in einen Bandpassfilter 155 gespeist, welcher nur Frequenzen in einem Bereich von f1 bis f2 durchpassieren lässt. Der Audiosignal-Ausgang aus dem Bandpassfilter 155, gekennzeichnet mit 22, wird in eine Steuerung 17 eingespeist, welcher ein Teil des Signalprozessors 15 sein kann. Die Steuerung 17 speist ein Steuerungssignal (gestrichelter Pfeil) in die Signalprozessoreinheit 15 ein. Das ganze Audiosignal 21, welches auch in den Signalprozessor 15 eingespeist wird, wird dann im Signalprozessor 15 entsprechend dem Steuerungssignal dynamikprozessiert. D. h. wenn der Pegel des bandgefilterten Audiosignals 22 einen bestimmten Schwellwert erreicht oder überschreitet (entsprechend dem SPL_in,tresh), wird die Amplitude des ganzen Audiosignals 21 reduziert. Ob andere Teile ausserhalb der Frequenzbereiche f1 bis f2 sehr hohe (oder tiefe) Amplituden haben oder nicht, wird die dynamische Verarbeitung und die Verstärkung im Signalprozessor 15 in diesem Fall nicht beeinflussen.
12 zeigt eine mögliche erfindungsgemässe Pegelbezogene Eingangs-Verstärkungs-Charakteristik eines Signalprozessors. Sie zeigt den funktionalen Zusammenhang zwischen einer Verstärkung (in dB) des Signalprozessors (als Gain_DSP bezeichnet, um sie von der SPL-bezogenen Verstärkungen von 3, 5 und 7 zu unterscheiden) und einem Eingangspegel I_in (in dB). I_in könnte in mV, mA oder bits oder anderen Einheiten angegeben werden. Mit Bezug auf 11 könnte der Eingangspegel I_in das Steuerungssignal sein, welches von der Steuerung 17 in den Signalprozessor 15 eingespeist wird, d. h. es hängt nur vom Pegel im Frequenzbereich f1 bis f2 ab. Die entsprechende Gain_DSP wird aber nicht nur für die Verarbeitung des Audiosignals 22 (im Frequenzbereich f1 bis f2) verarbeitet werden, sondern für die Verarbeitung des (ganzen) Audiosignals 21. Oberhalb eines Eingangspegels I_in,tresh wird die Verstärkung_DSP mit einer Steigung von kleiner als –1 abnehmen, oder mit anderen Worten, ein Anstieg im Eingangspegel I_in (des Audiosignals 22) wird in ein Absenken im Ausgangspegel (des Audiosignals 21) resultieren.
Eine weitere Art die Erfindung umzusetzen, ist in der 13 skizziert. 13 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines Hörinstruments. In diesem Fall teilt ein Bandtrennfilter 150 das Audiosignal 21 in eine Anzahl von Audiosignalen auf, drei wie in 13 dargestellt ist, welche den Frequenzbändern f1 bis f2, f2 bis f3 bzw. f3 bis f4 entsprechen. Ein (partieller) Signalprozessor 151, 152 bzw. 153, wird die Dynamik des jeweiligen (partiellen) Audiosignals verarbeiten. D. h. wenn ein I_mute im Frequenzbereich f1 bis f2 erreicht wird, wird die Gain_DSP für das Verarbeiten des Audiosignals im Frequenzbereich f1 bis f2 stark reduziert werden. Die Verstärkungskurven (und Parameter wie I_in,tresh, I_mute, ...) für verschiedene partielle Signale können identisch oder individuell sein.
Die Ausgänge der (partiellen) Signalprozessoren 151, 152, 153 werden zu einem Summensignal addiert, welches in den Ausgangswandler 19 gespeist und in einen akustischen Ausgangsschall 3 umgewandelt wird.
Eine sogar noch komplexere und vielseitigere Ausführungsform ist in 14 gezeigt. Wie in 13 wird das Audiosignal 21 in eine Anzahl von partiellen Signalen (z. B. drei, möglich mindestens 5, mindestens 8 mögliche oder mehr) aufgeteilt, welche Frequenzbändern entsprechen. Die so erhaltenen Signale werden in (partielle) Signalprozessoren 151, 152, 153 und in eine Steuerung 17 eingespeist. Die Ausgänge der (partiellen) Signalprozessoren werden addiert und in einen (optionalen) Signalprozessor 154 eingespeist. Das aufsummierte Signal, welches eigentlich jede Linearkombination der partiellen Signale sein kann, wird auch in die Steuerung 17 eingespeist (welche ein Teil des Signalprozessors 15 sein kann). Das aus dem Signalprozessor 154 ausgehende Audiosignal wird (nach optionaler weiteren Verarbeitung) in den Ausgangswandler 19 eingespeist.
Die Steuerung 17 stellt für alle (partiellen) Signalprozessoren 151 bis 154 Steuerungssignale (gestrichelte Pfeile) zur Verfügung. Da die Steuerung 17 alle oben-erwähnten Audiosignale empfängt, ist es möglich, jedweden Algorithmus für das Erzeugen der Steuerungssignale auf diese anzuwenden. Beispielsweise kann das Ausführungsbeispiel von 13 umgesetzt werden durch Nicht-Verwendung eines Signalprozessors 154 (konstante Verstärkung) und unter Versorgen (Steuern) jedes der anderen Signalprozessoren 151, 152, 153 mit demjenigen Pegel in dem Frequenzbereich, mit welchem dieser gespeist wird, als Eingangssignal I_in.
Auch kann die Ausführungsform von 11 umgesetzt werden. Z. B. durch Umgehung der partiellen Signalprozessoren 151, 152, 153 (konstante Verstärkung) und Versorgen (Steuern) von Signalprozessor 154 einzig mit dem Pegel im Frequenzbereich f1 bis f2 als Eingangssignal I_in.
Als weiteres Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, den Eingangspegel in dem benachbarten Frequenzband (in benachbarten Frequenzbändern) in Betracht zu ziehen und dementsprechend ein Teil des entsprechenden Pegels dem (partiellen) Signalprozessor 151, 152 bzw. 153 einzuspeisen.
Es ist lohnenswert zu bemerken, dass bei Verwendung von Frequenzfilterung vorbestimmte Frequenzen oder automatisch ausgewählte Frequenzen (und Frequenzbereiche) benutzt werden können.
Neben einer Verwendung von Frequenzfilterung für das Aufteilen von Audiosignalen, ist es auch möglich, andere Wege zur Klassifizierung von Audiosignalen zu verwenden. Derartige sind auf dem Gebiet der Hörhilfen bekannt. Z. B. Klassifizierung in Abhängigkeit der Zeitstruktur der Audiosignale.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe welcher das Problem von übermässigem den Nutzer störendem Direktschall gelöst werden kann, wird das Hörinstrument phasenumgekehrten Schall oder „Antischall" generieren, d. h. akustische Wellen mit Phasenumkehr. Der Direktschall wird mindestens teilweise unterdrückt werden, wenn er sich mit dem Schall mit Phasenumkehr überlagert. Dementsprechend wird der Direktschall einen abgesenkten SPL haben. Um Direktschall zu unterdrücken, muss ein den Direktschall repräsentierendes Audiosignal beschafft werden. Dies kann das Audiosignal 21 sein (vgl. 1) oder ein Signal, welches mit Hilfe eines mechanisch-elektrischen Wandlers, welcher im Gehörkanal 80 lokalisiert ist, vorzugsweise nahe zum Trommelfell 90 (vgl. 1), erhalten wurde. Dieses Audiosignal wird verarbeitet (inklusive dessen Umkehrphase) und in einen elektrisch-mechanischen Wandler eingespeist. Die daraus resultierenden akustischen Schallwellen mit Phasenumkehr werden nahe vom Trommelfell 90 des Nutzers (vgl. 1) ausgegeben, wo sie sich mit dem Direktschall überlagern. Aufgrund destruktiver Interferenz ist der resultierende SPL kleiner als SPL_direct. Trotzdem ist es möglich, eine negative Steigung der Eingangs-SPL-zur-Ausgangs-SPL-Charakteristik des Hörinstruments ohne Schall-Erzeugung („Antischall") zum Unterdrücken von Direktschall durch destruktive Interferenz zu erreichen, wie oben gezeigt worden ist.
Ein Vorteil dieser speziellen Ausführungsform ist, dass Nutzer von Hörinstrumenten vor übermässigem Umgebungs-Schall geschützt werden können. In manchen Umgebungen, wie z. B. bei Rockkonzerten oder bei Baustellen, kann der Umgebungs-Schall so laut sein, dass der Direktschall störend oder gar schmerzhaft ist (SPL_direct > UCL). Dies kann insbesondere bei Offen-Kanal-Instrumenten oder Hörinstrumenten mit grossen Öffnungen der Fall sein. Wenn SPL_direct gross ist, ist es sehr vorteilhaft, SPL_direct durch Hinzufügen von Schall mit Phasenumkehr abzusenken.
Demzufolge kann das Hörinstrument einerseits als Hörhilfe oder Kommunikationsinstrument oder dergleichen funktionieren und andererseits als Gehörschutz (unter Verwendung des Schalls mit Phasenumkehr).
Insbesondere ist es möglich mit Hilfe der speziellen Ausführungsform, den Schall mit Phasenumkehr zum Erreichen eines vergrösserten SPL_in-Bereichs zu verwenden, in welchem SPL_sum nicht ansteigt. Dieser SPL_in-Bereich ist bezogen darauf, was ohne Gegenphasenschall (vgl. 4 und 6) erreicht werden kann, vergrössert.
Die Erzeugung und Verwendung von Schall mit Phasenumkehr ist in EP 1 499 159 A2 und in WO 2005/052911 detaillierter beschrieben.

1: Hörinstrument, Hörhilfe
11: Eingangswandler, mechanisch-elektrischer Wandler, Mikrophon
15: Signalprozessor, DSP, nicht-linearer Verstärker
150: Filter, Bandtrennfilter
151, 152,: 153, 154 (partieller) Signalprozessor, nichtlinearer Verstärker
155: Filter, Bandpassfilter
17: Steuerung
19: Ausgangswandler, elektrisch-mechanischer Wandler, Lautsprecher, "Receiver"
2: eintreffender akustischer Schall, eintreffende Schallwellen, Umgebungsschall
21, 22: Audiosignale
25: Audiosignale, prozessierte Audiosignale
3: ausgehender akustischer Schall, ausgehende akustische Schallwellen
4: Direktschall
80: Gehörkanal
90: Abtastelement des Ohrs, Trommelfell
Comer.: Kompression (weniger als proportional absinkende Verstärkung)
Exp.: Expansion (ansteigende Verstärkung)
f1, f2, f3, f4: Frequenzen
Gain: SPL-bezogene Verstärkung des Hörinstruments
Gain_DSP: Pegel-bezogene Verstärkung des Signalprozessors
Gain_eff: SPL-bezogene effektive Verstärkung, Hörinstrument-Verstärkung-und-Direktschall berücksichtigende SPL-bezogene Verstärkung
I_in: Eingangspegel
I_in,tresh: Eingangs-Schwellwert-Pegel
I_in,mute: Eingangspegel, oberhalb welchem der Ausgang verstummt
Lim.: Limitierung (proportional absinkende Verstärkung)
Lin.: linearer Bereich (konstante Verstärkung)
SPL: Schalldruckpegel
SPL_in: Eingangspegel SPL, SPL der akustischen Schallwellen, welche in den Eingangswandler eintreten
SPL_in,max: maximaler Eingangs-SPL (MPI), Grenzwert für Verzerrung im Eingangswandler
SPL_in,low-gain: Eingangs-SPL, welcher innerhalb 6 dB oder 3 dB gleich seinem entsprechenden Ausgangs-SPL SPL _out,low-gain
SPL_in,tresh: Eingangs-Schwellwert SPL
SPL_in,mute: Eingangs-SPL, oberhalb welchem Ausgang stumm ist
SPL_in,zero-gain: Eingangs-SPL, welcher gleich seinem entsprechenden Ausgangs-SPL SPL_{out,zero-gain} ist.
SPL_direct: SPL des Direktschalls
SPL_out: Ausgangs-SPL, SPL akustischer Schallwellen, welche den Ausgangswandler verlassen
SPL_out,low-gain: siehe SPL_in,low-gain
SPL_low,max: maximaler Ausgangs-SPL (MPO), Grenzwert für Verzerrung im Ausgangswandler
SPL_{out,zero-gain}: Ausgangs-SPL, welcher gleich seinem entsprechenden Eingangs-SPL SPL_in,zero-gain ist
SPL_sum: SPL einer Überlagerung von ausgehendem akustischen Schall und Direktschall nahe dem Trommelfell des Nutzers (oder anderem Abstastelement des Ohrs)
UCL: Unverträglichkeitspegel
δ⁺SPL_in: Anstieg des Eingangs-SPL
δ^–SPL_out: Absenken des Ausgangs-SPL
ΔSPL_in: Eingangspegel-Bereich
ΔSPL_in: Eingangs-SPL-Bereich

Claims

Hörinstrument (1), von einem Hörinstrumentnutzer zu tragen, aufweisend – einen Eingangswandler (11) zum Wandeln von Eingangssignalen in Audiosignale (21); – einen Signalprozessor (15; 151, 152, 153, 154) zum Prozessieren der Audiosignale (21) oder davon abgeleiteter Audiosignale und zum Ausgeben der so gewonnenen prozessierten Audiosignale (25); – einen Ausgangswandler (19) zum Wandeln der prozessierten Audiosignale (25) oder davon abgeleiteter Audiosignale in ausgehenden akustischen Schall (3); dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor so ausgelegt ist, dass es einen Eingangspegelbereich mindestens eines Teiles des Eingangssignales gibt, in dem ein Anstieg des Eingangspegels des mindestens einen Teiles des Eingangssignales in einem Absenken des Ausgangspegels von mindestens einem Teil des ausgehenden akustischen Schalles resultiert.
Hörinstrument (1) gemäss Anspruch 1, wobei – die Eingangssignale eintreffender akustischer Schall (2) sind; – der Eingangspegelbereich ein Eingangs-SPL-Bereich (ΔSPL_in) ist; – der Anstieg des Eingangspegels ein Anstieg (δ⁺SPL_in) des Eingangs-SPL (SPL_in) ist; – das Absenken des Ausgangspegels ein Absenken (δ^–SPL_out) des Ausgangs-SPL (SPL_out) ist; wobei SPL für Sound Pressure Level, also Schalldruckpegel steht.
Hörinstrument (1) gemäss Anspruch 2, wobei innerhalb des Eingangspegelbereiches (ΔSPL_in) ein Eingangs-SPL (SPL_in,mute) existiert, oberhalb dessen der Ausgang mindestens eines Teiles des ausgehenden akustischen Schalles verstummt.
Hörinstrument (1) gemäss Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei sich der Eingangspegelbereich (ΔSPL_in) von einem Eingangs-Schwellwert-SPL (SPL_in,thresh) zu höheren SPLs erstreckt.
Hörinstrument (1) gemäss Anspruch 4, wobei das Absenken (δ^–SPL_out) des Ausgangspegels derart gewählt ist, dass ein SPL (SPL_sum) einer Überlagerung des ausgehenden akustischen Schalles (3) mit Direktschall (4) nahe dem Trommelfell (90) des Nutzers für Eingangspegel (SPL_in) des mindestens einen Teiles des eintreffenden akustischen Schalles oberhalb des Eingangs-Schwellwert-SPL (SPL_in,thresh) innerhalb ±6 dB, insbesondere innerhalb ±3 dB, eine Konstante ist, sofern der entsprechende SPL (SPL_direct) des Direktschalles (4) nicht grösser als diese Konstante ist, wobei der Direktschall (4) eintreffender akustischer Schall ist, der das Trommelfell (90) des Nutzers erreicht.
Hörinstrument (1) gemäss Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei für alle Eingangs-SPL (SPL_in) des mindestens einen Teiles des eintreffenden akustischen Schalles oberhalb des Eingangs-Schwellwert-SPL (SPL_in,thresh) der jeweils entsprechende Ausgangs-SPL (SPL_out) des mindestens einen Teiles des ausgehenden akustischen Schalles höchstens so gross ist und insbesondere kleiner ist als der grösste Ausgangs-SPL (SPL_out) all jener Ausgangs-SPL (SPL_out), die jeweils einem Eingangs-SPL (SPL_in) des mindestens einen Teiles des eintreffenden akustischen Schalles gleich dem oder unterhalb des Eingangs-Schwellwert-SPL (SPL_in,thresh) entsprechen.
Hörinstrument (1) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Eingangs-Schwellwert-SPL (SPL_in,thresh) derart gewählt ist, dass ein SPL (SPL_sum) einer Überlagerung des ausgehenden akustischen Schalles (3) mit Direktschall (4) nahe dem Trommelfell (90) des Nutzers unterhalb des Unverträglichkeitspegels (UCL) des Nutzers liegt, wobei der Direktschall (4) eintreffender akustischer Schall ist, der das Trommelfell (90) des Nutzers erreicht.
Hörinstrument (1) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Eingangs-Schwellwert-SPL (SPL_in,thresh) ein Eingangs-SPL ist, dessen korrespondierender Ausgangs-SPL in dB abzüglich des entsprechenden Direktschalls (4) nahe dem Trommelfell (90) des Nutzers in dB kleiner oder gleich +6 dB beträgt, wobei der Direktschall (4) eintreffender akustischer Schall ist, der das Trommelfell (90) des Nutzers erreicht.
Hörinstrument (1) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Eingangs-Schwellwert-SPL (SPL_in,thresh) gleich einem Eingangs-SPL (SPL_in,low-gain) gewählt ist, der innerhalb von 6 dB gleich seinem entsprechenden Ausgangs-SPL (SPL_out,low-gain) ist.
Hörinstrument (1) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei der Eingangswandler (11) für Eingangs-SPL des mindestens einen Teiles des eintreffenden akustischen Schalles (2) oberhalb eines maximalen Eingangs-SPL (SPL_in,max) zur Erzeugung verzerrter Eingangs-Audiosignale neigt, und wobei der Eingangs-Schwellwert-SPL (SPL_in,thresh) kleiner oder gleich diesem maximalen Eingangs-SPL (SPL_in,max) ist.
Hörinstrument (1) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei der Ausgangswandler (19) für Ausgangs-SPL (SPL_out) des mindestens einen Teiles des ausgehenden akustischen Schalles oberhalb eines maximalen Ausgangs-SPL (SPL_out,max) zur Erzeugung verzerrten ausgehenden akustischen Schalles neigt, und wobei der Eingangs-Schwellwert-SPL (SPL_in,thresh) derart gewählt ist, dass als Ausgangs-SPL (SPL_out) des mindestens einen Teiles des ausgehenden akustischen Schalles höchstens dieser maximale Ausgangs-SPL (SPL_out,max) erreicht wird.
Hörinstrument (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, das ein Offen-Kanal-Instrument ist.
Hörinstrument (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, das ein Hörgerät ist.
Hörinstrument (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der mindestens eine Teil der Eingangssignale die Eingangssignale sind, die durch den Eingangswandler (11) gewandelt sind.
Hörinstrument (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der mindestens eine Teil des ausgehenden akustischen Schalles (3) der ausgehende akustische Schall (3) ist, wie er durch den Ausgangswandler (19) gewandelt ist.
Hörinstrument (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der mindestens eine Teil der Eingangssignale durch Filterung in mindestens einem ersten Frequenzbereich (f1...f2) gewonnen ist.
Hörinstrument (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der mindestens eine Teil des ausgehenden akustischen Schalles (3) durch Filterung in mindestens einem zweiten Frequenzbereich (f1...f2) erstellt ist.
Hörinstrument (1) gemäss Anspruch 16 und 17, wobei der erste und der zweite Frequenzbereich identisch sind.
Verfahren zum Betreiben eines Hörinstrumentes (1), aufweisend die Schritte – Empfangen von Eingangssignalen (2); – Wandeln der Eingangssignale (2) in Audiosignale (21); Prozessieren der Audiosignale (21) oder davon abgeleiteter Audiosignale, um prozessierte Audiosignale (25) zu erhalten; – Wandeln der prozessierten Audiosignale (25) oder davon abgeleiteter Audiosignale in ausgehenden akustischen Schall (3), der einem Nutzer des Hörinstrumentes (1) dargeboten werden soll; dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessieren beinhaltet: – Verändern eines Pegels von aus den Eingangssignalen (2) gewonnen Audiosignalen in der Art, dass ein Anstieg des Eingangspegels des mindestens einen Teiles der Eingangssignale (2) in einem Absenken des Ausgangspegels von mindestens einem Teil des ausgehenden akustischen Schalles (3) resultiert.
Verfahren gemäss Anspruch 19, wobei das Hörinstrument (1) ein Hörgerät ist.