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HINTERGRUND
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen digitale Hörgeräte. Insbesonders sieht die
Erfindung ein Verfahren in einem digitalen Hörgerät vor zum In-situ-Modellieren
der Wandler des Geräts
(d.h. Mikrofon(e) und Lautsprecher) unter Verwendung des digitalen
Hörgeräts als einen
Signalprozessor.
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2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN
TECHNIK
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Digitale
Hörgeräte sind
in diesem Gebiet bekannt. Diese Geräte bzw. Instrumente umfassen
typischerweise eine Vielzahl von Wandlern bzw. Transducern, einschließlich zumindest
ein Mikrofon und zumindest einen Lautsprecher. Einige Geräte umfassen
eine Vielzahl von Mikrofonen, wie ein vorderes Mikrofon und ein
hinteres Mikrofon, um ein gerichtetes Hören vorzusehen.
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Eine
Hörgeräteanpassungssoftware
wird oft während
der Anpassung derartiger Geräte
verwendet, um die Geräteeinstellungen
für einen
bestimmten Benutzer zu konfigurieren. Diese Software zeigt typischerweise
eine Information hinsichtlich des Geräts dem anpassenden Bediener
in der Form von Graphen an, die auf einem Personalcomputer angezeigt
werden. Die Graphen sind vorgesehen, die Leistung des Geräts mit den
aktuellen Einstellungen der Vorrichtung anzuzeigen. Um diese Leistungsgraphen
anzuzeigen, erfordert die Anpassungssoftware mathematische Modelle
der elektrischen Transferfunktion des Geräts in Verbindung mit elektroakustischen
Modellen des Mikrofons und des Lautsprechers.
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Herkömmlicherweise
werden die elektro-akustischen Modelle des Mikrofons und des Lautsprechers
unabhängig
von dem Anpassungsvorgang von Fachleuten abgeleitet. 2 ist
eine Blockdarstellung, die das herkömmliche Verfahren einer Charakterisierung
eines Mikrofons in einem digitalen Hörgerät zeigt. Hier ist das zu prüfende Mikrofon
(MUT – microphone
under test) mit einem Messgerät 108 verbunden
zum Messen der Spannungsausgabe aus dem Mikrofon. Die gemessene
Spannung wird an ein spezielles Test- und Messsystem 104 angelegt,
das ebenso mit einem Tonerzeuger 106 und einem externen
Lautsprecher 110 verbunden ist. In Betrieb steuert das
Test- und Messsystem 104 den Tonerzeuger 106 und
veranlasst ihn, einen bestimmten Frequenzbereich von Interesse abzudecken
bzw. zu überstreichen
(sweep), währenddessen
Messdaten aus dem Messgerät 108 aufgenommen
werden. Das Test- und Messsystem leitet dann ein elektro-akustisches
Modell 112 des MUT 102 unter Verwendung der Daten ab,
die von dem Messgerät 108 gesammelt
wurden.
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3 ist
eine Blockdarstellung, die das herkömmliche Verfahren der Charakterisierung
eines Lautsprechers in einem digitalen Hörgerät zeigt. Hier ist der zu prüfende Lautsprecher
(SUT – speaker
under test) mit dem Tonerzeuger 106 verbunden. Das Test-
und Messsystem 104 veranlasst den Tonerzeuger 106,
den SUT mit einem bekannten Signalpegel zu betreiben, während der
akustische Schalldruck, der von dem SUT entwickelt wird, von einem
Test-Mikrofon 102 und dem Pegelmessgerät 108 quantifiziert
wird. Unter Verwendung der von dem Pegelmessgerät 108 gesammelten
Daten leitet das Test- und Messsystem 104 dann das elektro-akustische Modell
für den
SUT 110 ab.
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Das
Problem bei den vorhergehenden herkömmlichen Charakterisierungs-
und Modellierungsverfahren liegt darin, dass die spezialisierten
Einrichtungen, die zur Ableitung der Modelle erforderlich sind,
d.h. das Test- und Messsystem 104 und andere Einrichtungen,
sehr teuer sind und auch einen erfahrenen technischen Bediener erfordern.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Blockdarstellung eines beispielhaften
digitalen Hörgeräts mit einer
Vielzahl von Wandlern;
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2 ist
eine Blockdarstellung, die das herkömmliche Verfahren einer Charakterisierung
eines Mikrofons in einem digitalen Hörgerät zeigt;
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3 ist
eine Blockdarstellung, die das herkömmliche Verfahren einer Charakterisierung
eines Lautsprechers in einem digitalen Hörgerät zeigt;
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4 ist
eine Blockdarstellung, die ein Verfahren eines In-situ-Modellierens
von Wandlern gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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5 ist
eine Blockdarstellung, die ein weiteres Verfahren eines In-situ-Modellierens von
Wandlern gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
ist ein Verfahren für
das In-situ-Modellieren von Wandlern in einem digitalen Hörgerät vorgesehen.
In einem Ausführungsbeispiel
ist ein Personalcomputer mit einer Verarbeitungsvorrichtung in dem
digitalen Hörgerät verbunden
und konfiguriert die Verarbeitungsvorrichtung, als ein Pegel-Detektor und
ein interner Tonerzeuger zu arbeiten. Ein von dem Personalcomputer
erzeugtes Audiosignal wird von einem zu prüfenden Mikrofon (MUT – microphone
under test) in dem digitalen Hörgerät empfangen und
der Energiepegel des empfangenen Audiosignals wird von dem Pegel-Detektor
bestimmt. Zusätzlich
wird ein Audioausgabesignal, das von dem Tonerzeuger und einem zu
prüfenden
Lautsprecher (SUT – speaker
under test) in dem digitalen Hörgerät erzeugt
wird, von einem Mikrofon empfangen und der Energiepegel des Audioausgabesignals
wird von einem Pegelmessgerät
bestimmt. Die Energiepegel des empfangenen Audiosignals und des
Audioausgabesignals werden von dem Personalcomputer verwendet, um
ein elektroakustisches Modell des digitalen Hörgeräts zu erzeugen.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
konfiguriert der Personalcomputer die Verarbeitungsvorrichtung in
dem digitalen Hörgerät, um als
Pegel-Detektor zu arbeiten. Ein von dem Personalcomputer erzeugtes
Audiosignal wird von einem MUT in dem digitalen Hörgerät empfangen
und der Energiepegel des empfangenen Audiosignals wird von dem Pegel-Detektor
bestimmt. Dann wird auf das empfangene Audiosignal eine Verstärkung angewendet
und der Energiepegel des verstärkten
Audiosignals wird von dem Pegel-Detektor bestimmt. Der Personalcomputer
vergleicht die Energiepegel des empfangenen und des verstärkten Audiosignals
und passt die Verstärkung
so an, dass das digitale Hörgerät vorgegebene
Hörgerätecharakteristiken
erfüllt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Unter
Bezugnahme nun auf die Zeichnungen ist 1 ist
eine Blockdarstellung eines beispielhaften digitalen Hörgerätesystems 12.
Das digitale Hörgerätesystem 12 umfasst
mehrere externe Komponenten 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 und
vor zugsweise eine einzelne integrierte Schaltung (IC – integrated
circuit) 12A. Die externen Komponenten umfassen ein Paar
von Mikrofonen 24, 26, eine Tele-Spule 28,
ein Lautstärkesteuerungs-Potentiometer 24,
einen Speicher-Wähl-Umschalter 16,
Batterieanschlüsse 18, 22 und
einen Lautsprecher 20.
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Schall
wird von dem Paar von Mikrofonen 24, 26 empfangen
und in elektrische Signale umgewandelt, die über den FMIC-Eingang 12C und
den RMIC-Eingang 12D mit der IC 12A verbunden
sind. FMIC bezeichnet ein „vorderes
Mikrofon (front microphone)" und
RMIC bezeichnet ein „hinteres
Mikrofon (rear microphone)".
Die Mikrofone 24, 26 sind unter Vorspannung gesetzt
(biased) zwischen einem geregelten Spannungsausgang von den RREG-
und FREG-Pins 12B und den Masseknoten FGND 12F und
RGND 12G. Der geregelte Spannungsausgang auf FREG und RREG
wird intern an der IC 12A durch einen Regler 30 erzeugt.
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Die
Tele-Spule 28 ist eine Vorrichtung, die in einem Hörgerät verwendet
wird, die magnetisch mit einem Telefonhörer verbunden wird und einen
Eingangsstrom erzeugt, der proportional zu dem Telefonsignal ist.
Der Eingangsstrom von der Tele-Spule 28 wird mit dem hinteren
Mikrofon-A/D-Umwandler 32B auf der IC 12A verbunden,
wenn der Schalter 76 mit dem „T"-Eingangs-Pin 12E verbunden
wird, was anzeigt, dass der Benutzer des Hörgeräts am Telefon spricht. Die
Tele-Spule 28 wird
verwendet, um eine akustische Rückkopplung
bzw. Feedback in das System zu verhindern, wenn am Telefon gesprochen wird.
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Das
Lautstärkesteuerungs-Potentiometer 14 ist
mit dem Lautstärkesteuerungseingang 12N der
IC verbunden. Dieser variable Resistor wird verwendet, um die Lautstärkeempfindlichkeit
des digitalen Hörgeräts einzustellen.
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Der
Speicher-Wähl-Umschalter 16 ist
zwischen der positiven Spannungsversorgung VB18 und dem Speicher-Wähl-Eingangs-Pin 12L verbunden.
Dieser Schalter 16 wird verwendet, um das digitale Hörgerätesystem 12 zwischen
einer Serie von Einstellungs-Konfigurationen hin- und herzuschalten. Zum
Beispiel kann die Vorrichtung vorher für eine Vielzahl von Umgebungseinstellungen
programmiert worden sein, wie ruhiges Zuhören, Musik hören, laute Umgebung,
usw. Für
jede dieser Einstellungen können
die Systemparameter der IC 12A für den bestimmten Benutzer optimal
konfiguriert worden sein. Durch wiederholtes Drücken des Umschalters 16 kann
der Benutzer durch die verschiedenen Konfigurationen durchschalten,
die in dem Nur-Lese-Speicher 44 der IC 12A gespeichert
sind.
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Die
Batterieanschlüsse 12K, 12H der
IC 12A sind vorzugsweise mit einer einzelnen 1.3-Volt-Zink-Luft-Batterie
verbunden. Diese Batterie liefert die primäre Energiequelle für das digitale
Hörgerätesystem.
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Die
letzte externe Komponente ist der Lautsprecher 20. Dieses
Element ist mit den Differentialausgängen bei den Pins 12J, 12I der
IC 12A verbunden und wandelt die verarbeiteten digitalen
Eingangssignale von den zwei Mikrofonen 24, 26 in
ein hörbares
Signal für
den Benutzer des digitalen Hörgerätesystems 12.
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Es
gibt viele Schaltungsblöcke
in der IC 12A. Eine primäre Schallverarbeitung in dem
System wird von einem Schallprozessor 38 und einem Richtungsprozessor
und Headroom-Expander 50 ausgeführt. Ein Paar von A/D-Umwandlern 32A, 32B ist
zwischen dem vorderen und dem hinteren Mikrofon 24, 26 und
dem Richtungsprozessor und Headroom-Expander 50 verbunden
und konvertiert die analogen Eingangssignale in die digitale Domäne für eine digitale
Verarbeitung. Ein einzelner D/A-Umwandler 48 konvertiert
die verarbeiteten digitalen Signale zurück in die analoge Domäne zur Ausgabe
durch den Lautsprecher. Andere Systemelemente umfassen einen Regulator 30,
eine Lautstärkensteuerungs-A/D 40, eine
Schnittstellen/System-Steuereinrichtung 42, einen EEP-ROM-Speicher 44,
eine Einschalt-Rückstell-Schaltung 46,
einen Oszillator/Systemtaktgeber 36, einen Summierer 71 und
eine Interpolator- und Spitzenunterdrückungsschaltung 70.
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Der
Schallprozessor 38 umfasst vorzugsweise einen Vorfilter 52,
einen Breitband-Doppel-Detektor 54,
einen Bandteilungsfilter 56, eine Vielzahl von Schmalband-Kanal-Verarbeitungs-
und Doppel-Detektoren 58A – 58D, einen Summierungsblock 60,
einen Nachfilter 62, einen Notch-Filter 64, eine
Lautstärkesteuerungsschaltung 66,
eine AGC(automatic gain control)-Ausgabe-Schaltung 68,
eine Squelch-Schaltung 72 und einen Tonerzeuger 74.
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In
Betrieb verarbeitet das digitale Hörgerätesystem 12 digitale
Töne wie
folgt. Analoge Audiosignale, die von dem vorderen und dem hinteren
Mikrofon 24, 26 empfangen werden, werden mit dem
vorderen und dem hinteren A/D-Umwandler 32A, 32B verbunden,
die vorzugsweise Sigma-Delta-Modulatoren gefolgt von Dezimierungsfiltern
sind, welche die analogen Audioeingaben von den zwei Mikrofonen
in äquivalente
digitale Audiosignale konvertieren. Es ist zu beachten, dass, wenn
ein Benutzer des digitalen Hörgerätesystems
am Telefon spricht, der hintere A/D-Umwandler 32B mit dem
Tele-Spulen-Eingang „T" 12E über den
Schalter 76 verbunden ist. Sowohl der vordere als auch
der hintere A/D-Umwandler 32A, 32B werden
mit dem Ausgabetaktsignal von dem Oszillator/Systemtaktgeber 36 getaktet (im
Folgenden detaillierter beschrieben). Dieses selbe Ausgabetaktsignal
ist auch mit dem Schallprozessor 38 und dem D/A-Umwandler 48 verbunden.
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Die
vorderen und hinteren digitalen Schallsignale von den zwei A/D-Umwandlern 32A, 32B sind mit
dem Richtungsprozessor und Headroom-Expander 50 verbunden.
Der hintere A/D-Umwandler 32B ist mit dem Prozessor 50 über den
Schalter 75 verbunden. In einer ersten Position verbindet
der Schalter 75 die digitale Aus gabe des hinteren A/D-Umwandlers 32B mit
dem Prozessor 50 und in einer zweiten Position verbindet
der Schalter 75 die digitale Ausgabe des hinteren A/D-Umwandlers 32B mit
dem Summierungsblock 71 zum Zweck einer Kompensierung einer
Okklusion.
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Eine
Okklusion ist die Verstärkung
der eigenen Stimme des Benutzers in dem Ohrkanal. Das hintere Mikrofon
kann in den Ohrenkanal hinein gesetzt werden, um dieses von dem
Okklusionseffekt erzeugte unerwünschte
Signal zu empfangen. Der Okklusionseffekt wird normalerweise reduziert
durch Einsetzen eines mechanischen Luftloches bzw. Ventils in das
Hörgerät. Dieses
Luftloch kann jedoch ein Oszillationsproblem verursachen, da das
Lautsprechersignal durch die Luftöffnung zurück zu dem/den Mikrofon(en)
rückkoppelt.
Ein weiteres Problem, das mit einem herkömmlichen Luftloch verbunden
ist, ist eine reduzierte Niederfrequenzantwort (was zu einer reduzierten
Tonqualität
führt).
Eine weitere Einschränkung
tritt auf, wenn die direkte Verbindung von Umgebungstönen zu einer
schlechten Richtungsleistung führt,
insbesondere bei den niedrigen Frequenzen. Das in 1 gezeigte
System löst
diese Probleme durch Ausgleichen der unerwünschten Signale, die von dem
hinteren Mikrofon 26 empfangen werden, durch Rückkoppeln
des hinteren Signals von dem A/D-Umwandler 32B an die Summierungsschaltung 71.
Die Summierungsschaltung 71 subtrahiert dann das unerwünschte Signal
von dem verarbeiteten zusammengesetzten Signal, um dadurch den Okklusionseffekt
zu kompensieren.
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Der
Richtungsprozessor und Headroom-Expander 50 umfasst eine
Kombination aus Filter- und Verzögerungselementen,
die, wenn sie auf die zwei digitalen Eingangssignale angewendet
werden, eine einzelne richtungsempfindliche Antwort bilden. Diese richtungsempfindliche
Antwort wird derart erzeugt, dass die Verstärkung des Richtungsprozessors 50 ein
Maximalwert für
Töne ist,
die von dem vorderen Mikrofon 24 kommen, und ein Minimalwert
für Töne ist,
die von dem hinteren Mikrofon 26 kommen.
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Der
Headroom-Expander-Teil des Prozessors 50 weitet den dynamischen
Bereich der A/D-Umwandlung signifikant aus, was für eine Hi-Fi-Audiosignalverarbeitung
sehr wichtig ist. Dies geschieht durch dynamisches Anpassen der
Betriebspunkte der A/D-Umwandler 32A/32B. Der
Headroom-Expander 50 passt
die Verstärkung
vor und nach der A/D-Umwandlung an, so dass die gesamte Verstärkung unverändert bleibt,
aber der intrinsische dynamische Bereich des A/D-Umwandlungsblocks 32A/32B wird
auf den Pegel des verarbeiteten Signals optimiert.
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Die
Ausgabe aus dem Richtungsprozessor und Headroom-Expander 50 ist
mit dem Vorfilter 52 in dem Schallprozessor 38 verbunden,
der ein Universalfilter zur Vorkonditionierung des Schallsignals vor
allen weiteren Signalverarbeitungsschritten ist. Diese „Vorkonditionierung" kann viele Formen
aufweisen und kann in Kombination mit einer entsprechenden „Nachkonditionierung" in dem Nachfilter 62 verwendet
werden, um spezielle Effekte zu erzeugen, die nur für eine bestimmte
Klasse von Benutzern geeignet sind. Zum Beispiel kann der Vorfilter 52 konfiguriert
werden, die Übertragungsfunktion
des Mittelohres des Benutzers zu imitieren, wodurch das Tonsignal
tatsächlich
in den „Cochlear-Bereich" versetzt wird. Signalverarbeitungsalgorithmen
zur Korrektur einer Hörbeeinträchtigung
basierend auf beispielsweise eines Verlustes innerer Haarzellen
oder eines Verlustes äußerer Haarzellen
können
von dem Schallprozessor 38 angewendet werden. Anschließend kann
der Nachfilter 62 mit der umgekehrten Antwort des Vorfilters 52 konfiguriert
werden, um das Tonsignal zurück
aus dem „Cochlear-Bereich" in den „akustischen
Bereich" zu wandeln.
Selbstverständlich
können
andere Vorkonditionierungs-/Nachkonditionierungs-Konfigurationen
und entsprechende Signalverarbeitungsalgorithmen verwendet werden.
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Das
vorkonditionierte digitale Tonsignal wird dann mit dem Bandteilungsfilter 56 verbunden,
der vorzugsweise eine Bank von Filtern mit variablen Eckfrequenzen
und Durchlassbandverstärkungen umfasst.
Diese Filter werden verwendet, um das einzelne Eingangssignal in
vier getrennte Frequenzbänder
zu teilen. Die vier von dem Bandteilungsfilter 56 ausgegebenen
Signale sind vorzugsweise phasengleich, so dass, wenn sie in dem
Summierungsblock 60 zusammen summiert werden, nach der
Kanalverarbeitung Nullen oder Spitzen in dem zusammengesetzten Signal
(aus dem Summierungsblock) minimiert werden.
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Eine
Kanalverarbeitung der vier getrennten Frequenzbänder aus dem Bandteilungsfilter 56 wird durch
eine Vielzahl von Kanalverarbeitungs-/Doppel-Detektor-Blöcke 58A – 58D erreicht.
Obwohl in 1 vier Blöcke gezeigt
werden, sollte offensichtlich sein, dass mehr als vier (oder weniger
als vier) Frequenzbänder
in dem Bandteilungsfilter 56 erzeugt werden können und
somit können
mehr oder weniger als vier Kanalverarbeitungs-/Doppel-Detektor-Blöcke 58A – 58D mit
dem System verwendet werden.
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Jeder
der Kanalverarbeitungs-/Doppel-Detektor-Blöcke 58A – 58D sieht
eine AGC(automatic gain control)-Funktion vor, die eine Komprimierung und
Verstärkung
auf dem verarbeiteten bestimmten Frequenzband (Kanal) vorsieht.
Eine Komprimierung der Kanalsignale ermöglicht, dass leisere Töne mit einer
höheren
Verstärkung
verstärkt
werden können als
lautere Töne,
für welche
die Verstärkung
komprimiert wird. Auf diese Weise kann der Benutzer des Systems
den vollen Umfang von Tönen
hören,
da die Schaltungen 58A – 58D den vollen Umfang
eines normalen Hörens
in den reduzierten dynamischen Bereich des individuellen Benutzers
komprimieren als eine Funktion des Hörverlusts des individuellen Benutzers
in dem bestimmten Frequenzband des Kanals.
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Die
Kanalverarbeitungs-Blöcke 58A – 58D können konfiguriert
werden, ein Doppel-Detektor-Durchschnitts-Erfassungsschema bei der
Komprimierung der Eingangssignale einzusetzen. Dieses Doppel-Erfassungsschema
umfasst sowohl langsame als auch schnelle Anstiegs-/Abfall(attack/release)-Verfolgungsmodule,
die eine schnelle Antwort auf Transienten (in dem schnellen Verfolgungsmodul)
ermöglichen,
während
sie ein störendes
Pumpen des Eingangssignals (in dem langsamen Verfolgungsmodul) verhindern,
die nur eine schnelle Zeitkonstante erzeugen würde. Die Ausgaben des schnellen
und des langsamen Verfolgungsmoduls werden verglichen und die Komprimierungsparameter
werden dann demgemäß angepasst.
Das Komprimierungsverhältnis,
die Kanalverstärkung,
unter und obere Schwellen (zurück
zu linearem Punkt) und die schnellen und langsamen Zeitkonstanten
(für die schnellen
und langsamen Verfolgungsmodule) können unabhängig programmiert werden und
in dem Speicher 44 gespeichert werden für jeden Block der Kanalverarbeitungs-Blöcke 58A – 58D.
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1 zeigt auch einen Kommunikationsbus 59,
der eine oder mehrere Verbindungen zum Anschluss der Vielzahl von
Kanalverarbeitungs-Blöcken 58A – 58D umfassen
kann. Dieser Inter-Kanal-Kommunikationsbus 59 kann verwendet
werden, um eine Information zwischen der Vielzahl von Kanalverarbeitungs-Blöcken 58A – 58D zu
kommunizieren, so dass jeder Kanal (Frequenzband) den „Energie"-Pegel (oder ein
anderes Maß)
von den anderen Kanalverarbeitungs-Blöcken berücksichtigen kann. Vorzugsweise
berücksichtigt
jeder Kanalverarbeitungs-Block 58A – 58D den „Energie"-Pegel von den höheren Frequenzkanälen. Zusätzlich kann
der „Energie"-Pegel von dem Breitband-Detektor 54 von
jedem der relativ schmalen Kanalverarbeitungs-Blöcke 58A – 58D bei
der Verarbeitung ihrer individuellen Eingangssignale verwendet werden.
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Nachdem
die Kanalverarbeitung abgeschlossen ist, werden die vier Kanalsignale
von dem Summierungsblock 60 summiert, um ein zusammengesetztes
Signal zu bilden. Dieses zusammengesetzte Signal wird dann mit dem
Nachfilter 62 ver banden, der eine Nachverarbeitungsfilterfunktion
anwenden kann, wie oben diskutiert. Nach der Nachverarbeitung wird
auf das zusammengesetzte Signal dann ein Notch-Filter 64 angewendet,
der ein schmales Band von Frequenzen dämpft, das in dem Frequenzbereich
einstellbar ist, in dem Hörgeräte zum Oszillieren
neigen. Dieser Notch-Filter 64 wird verwendet, um ein Feedback
bzw. eine Rückkopplung
zu reduzieren und ein unerwünschtes „Pfeifen" der Vorrichtung
zu verhindern. Vorzugsweise kann der Notch-Filter 64 eine
dynamische Transferfunktion umfassen, welche die Tiefe des Notch
bzw. Schlitzes basierend auf der Größe des Eingangssignals verändert.
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Nach
dem Notch-Filter 64 wird das zusammengesetzte Signal mit
einer Lautstärkesteuerungsschaltung 66 verbunden.
Die Lautstärkesteuerungsschaltung 66 empfängt einen
digitalen Wert von dem Lautstärkesteuerungs-A/D 40,
der den gewünschten Lautstärkepegel
anzeigt, der von dem Benutzer über das
Potentiometer 14 gesetzt wird, und verwendet diesen gespeicherten
digitalen Wert, um die Verstärkung
einer vorhandenen Verstärkerschaltung
zu setzen.
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Aus
der Lautstärkesteuerungsschaltung
wird das zusammengesetzte Signal mit dem AGC-Ausgabe-Block 68 verbunden.
Der AGC-Ausgabe-Block 68 ist ein Begrenzer (limiter) mit
hohem Komprimierungsverhältnis
und geringer Verzerrung, der verwendet wird, um zu verhindern, dass
pathologische Signale stark verzerrte Ausgabesignale aus dem Lautsprecher 20 verursachen,
die für
den Benutzer der Vorrichtung schmerzhaft und störend sein können. Das zusammengesetzte
Signal wird nach der AGC-Ausgabe-Schaltung 68 mit einer Squelch-Schaltung 72 verbunden,
die eine Expansion von Niedrig-Pegel-Signalen unter einer einstellbaren
Schwelle durchführt.
Die Squelch-Schaltung 72 verwendet zu diesem Zweck ein
Ausgabesignal aus dem Breitband-Detektor 54. Die Expansion
der Niedrig-Pegel-Signale dämpft
ein Rauschen von den Mikrofonen und anderen Schaltungen, wenn der
Eingangs-Signal/Rauschabstand gering ist, wodurch ein geringeres
Rauschsignal während
stiller Situationen erzeugt wird. Wie gezeigt, ist auch ein Tonerzeugerblock 74 mit
der Squelch-Schaltung 72 verbunden, der zur Kalibrierung
und zum Testen des Systems enthalten ist.
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Die
Ausgabe der Squelch-Schaltung 72 wird mit einem Eingang
des Summierungsblocks 71 verbunden. Der andere Eingang
in den Summierungsblock 71 kommt von dem Ausgang des hinteren A/D-Umwandlers 32B,
wenn sich der Schalter 75 in der zweiten Position befindet.
Diese zwei Signale werden in dem Summierungsblock 71 summiert
und an die Interpolator- und Spitzenunterdrückungsschaltung 70 weitergeleitet.
Diese Schaltung 70 arbeitet ebenso auf pathologischen Signalen,
aber sie arbeitet fast unverzögert
auf großen
Spitzensignalen und begrenzt eine hohe Verzerrung. Der Interpolator
verschiebt das Signal in der Frequenz nach oben als Teil des D/A-Prozesses
und dann wird das Signal gekappt (clipped), so dass die Verzerrungsprodukte nicht
zurück
in den Basisbandfrequenzbereich aliasen bzw. spiegeln.
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Die
Ausgabe der Interpolator- und Spitzenunterdrückungsschaltung 70 wird
von dem Schallprozessor 38 zu der D/A-H-Brücke 48 verbunden.
Diese Schaltung 48 wandelt die digitale Darstellung der
Eingangstonsignale in eine Pulsdichtemodulierte Darstellung mit
komplementären
Ausgaben um. Diese Ausgaben werden außerhalb des Chips verbunden über die
Ausgänge 12J, 12I mit
dem Lautsprecher 20, der die Ausgaben Tiefpaß-filtert
und ein akustisches Analog der Ausgabesignale erzeugt. Die D/A-H-Brücke 48 umfasst
einen Interpolator, einen digitalen Delta-Sigma-Modulator und eine
H-Brücke-Ausgabestufe.
Die D/A-H-Brücke 48 ist
auch mit dem Oszillator/Systemtaktgeber 36 verbunden und empfängt von
diesem das Taktsignal (im Folgenden beschrieben).
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Die
Schnittstellen/System-Steuereinrichtung 42 ist zwischen
einem seriellen Datenschnittstellen-Pin 12M auf der IC 12 und
dem Schallprozessor 38 verbunden. Diese Schnittselle wird
verwendet, um mit einer externen Steuereinrichtung zum Zweck des Setzens
der Parameter des Systems zu kommunizieren. Diese Parameter können auf
dem Chip in dem EEPROM 44 gespeichert werden. Wenn eine „black-out"- oder „brown-out"-Bedingung auftritt, dann
kann die Einschalt-Rückstell-Schaltung 46 verwendet
werden, um der Schnittstellen/System-Steuereinrichtung 42 zu signalisieren,
das System in einen bekannten Zustand zu konfigurieren. Eine derartige
Bedingung kann zum Beispiel auftreten, wenn die Batterie ausfällt.
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4 ist
eine Blockdarstellung, die ein Verfahren eines In-situ-Modellierens
von Wandlern gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Hier wird statt des speziellen
Test- und Messsystems 104, das in den herkömmlichen Charakterisierungs-
und Modellierungsverfahren verwendet wird, ein Personalcomputer 128 eingesetzt. Der
Personalcomputer 128 ist mit einem Tonerzeuger 106 und
einem Pegelmessgerät 108 verbunden. Der
Personalcomputer 128 ist auch mit dem digitalen Hörgerät 12 über eine
externe Anschlussverbindung 130, wie einem seriellen Anschluss,
verbunden.
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In
dem digitalen Hörgerät befinden
sich das zu prüfende
Mikrofon (MUT – microphone
under test) 102 und der zu prüfende Lautsprecher (SUT – speaker
under test) 120. Ebenso ist in dem digitalen Hörgerät eine Verarbeitungsvorrichtung
enthalten, wie ein programmierbarer digitaler Signalprozessor (DSP) 122.
Diese Verarbeitungsvorrichtung 122 kann ähnlich zu
dem Schallprozessor 38 sein, der in 1 gezeigt
wird.
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Eine
auf dem Personalcomputer 128 laufende Software konfiguriert
den DSP 122, um als Pegel-Detektor (LD – level detector) 124 für ankommende
MUT-102-Signale
und als ein interner Tonerzeuger (TG – tone generator) 126 für den SUT 120 zu funktionieren.
Diese Software führt
dann die erforderlichen Frequenzabdeckungsmessungen (sweep) unter
Verwendung des externen Lautsprechers 110 und der MUT/LD-Kombination 102/124 in
dem digitalen Hörgerät 12 durch.
Die Software fuhrt auch die Frequenzabdeckungen (sweep) der TG/SUT-Kombination 126/120 durch
und misst mit dem externen Mikrofon 122 und dem Pegelmessgerät 108.
Durch Konfigurieren des DSPs 122 auf diese Weise kann der Personalcomputer
das kompliziertere Test- und Messsystem 104, das in den 2 und 3 gezeigt
wird, ersetzen und ermöglicht
einem nicht erfahrenen Bediener, die elektroakustischen Modelle 112 des
digitalen Hörgeräts 12 zu
erzeugen.
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5 ist
eine Blockdarstellung, die ein weiteres Verfahren eines In-situ-Modellierens von
Wandlern gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. In diesem Verfahren umfasst die Verarbeitungsvorrichtung 122 keinen
Tonerzeuger (TG – tone
generator) 126. Stattdessen wird die Funktion des TGs 126 erzielt durch
Verwendung des externen Lautsprechers 110, der von dem
MUT 102 gewandelt wird, und durch Anpassen der Verstärkung der
Schaltung derart, dass der Signalpegel, der an den SUT 120 geliefert
wird und von einem zusätzlichen
Pegel-Detektor 124 gemessen
wird, die vorgegebenen Hörgeräte-Charakteristiken
erfüllt.
Wiederum führt
die Software, die auf dem Personalcomputer 128 läuft, die
gewünschte Frequenzabdeckung
durch mit dem zusätzlichen Schritt
einer Anpassung der Verstärkung
an jedem Frequenzschritt.
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Diese
geschriebene Beschreibung verwendet Beispiele zur Offenbarung der
Erfindung, einschließlich
des besten Modus, und auch um Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen
und zu verwenden. Der patentierbare Umfang der Erfindung wird durch
die Ansprüche
definiert und kann andere Beispiele umfassen, die für Fachleute
erkennbar sind.