DK156799B - Fremgangsmaade og hoereapparat til kompensation af hoeredefekter - Google Patents

Description

DK 156799 B

- 1 -

Opfindelsen angâr en fremgangsmâde som angivet i indledningen til krav 1 og h0reapparater til ud0velse af denne fremgangsmâde· Et sâdant apparat er kendt fra tysk patentskrift 15 12 720.

Ved almindelige h0reapparater er det et problem at kunne tilpasse 5 apparatets karakteristika sa godt som mnligt til en tungh0rs individuelle h0reskader. H0reapparatforstærkernes elektriske egenskaber fast-lægges ved de ved kontruktionen anvendte byggeelementer og kan h0jst ændres i ringe omfang ved hjælp af udvendige regulatorer. Dette bety-der, at der mâ findes et stort antal h0reapparater, som f.ex. kun ad-10 skiller sig med hensyn til forstærkerens frekvensgang.

Hidtil var det derfor ikke muligt at finde en ensartet byggeform for h0reapparater. Pâ h0reapparatmarkedet findes der for tiden alene nogle hundrede modeller, som kun kan sorteres i klasser ved betragtning ud fra enkelte paramétré.

15 En yderligére typerække mâ tilpasses efter det ved forskellige arter af tungh0righed forandrede, fx. indsnævrede, dynamikomrâde af et sygt 0re. Disse h0reapparatforstærkere har yderligere reguleringskreds-10b, for at man skal kunne indstille h0reapparatets udgangsniveau efter de for det pâgældende 0re egnede grænser.

20 Ved en saarlig udformning, sâledes som den fx. er beskrevet i DE- offentligg0relsesskrift 23 16 939, kan der ske en tilpasning ved, at det af h0reapparatet overf0rte frekvensomrâde opdeles i mindst to del-omrâder, til hver af hvilke der h0rer en særskilt, af de andre fre-kvensomrâder uafhængigt virkende niveaustyring med et eller flere regu-25 leringskredsl0b. Ogsâ ved denne udformning kommer man til en omfangsrig sammenstilling af byggeelementer, sâ at man har vanskeligheder ved at opnâ den ved h0reapparater almindelige og 0nskelige kompakte udformning.

Opfindelsen gâr ud fra, at et h0reapparats transmissionsfunktion i 30 hovedsagen er bestemt ved egenskaberne af omsætterne, af forstærker-elektronikken og af de fysiske dimensioner af lydtilf0ringerne. De er bestemmende a) for frekvensgangen, 35 b) for indgangs-udgangsdynamikken og c) for indsvingningsforholdene.

DK 156799B

- 2 -

Ad a)

Et h0reapparats frekvensgang er givet ved valget af byggeelemen-terne i en konventionel h0reapparatforstærker. Hvis denne frekvensgang skal kunne pâvirkes ved hjælp af indstillingsorganer, er raulighederne i 5 h0reapparatet meget begrænsede pâ grund af de snævre pladsforhold. Den snssvre plads tillader praktisk taget kun en enkel klangblænde eller klangafbalacering. Effektiviteten af disse indstillingsorganer er be-grænset, da filterstejlheder pâ over 12 dB/oktav pâ grund af den kendte pladsmange1 ikke er raulige.

10

Ad b)

Et h0reapparats indgangs-udgangsdynamik skal kunne tilpasses sâ godt som muligt efter dynamikforholdene i det 0re, som skal forstærkes.

Hertil anvender man de kendte PC (Peak-Clipping)-begrænserkredsl0b og 15 AGC (Automatic Gain Control)-reguleringskredsl0b. De f0rstnaevnte er statiske reguleringsorganer, medens de sidstnasvnte er en dynamisk regu-lering. Hermed er vi ved det tredie punkt.

Ad c) 20 Enhver regulering er tidsafhængig. Den automatiske indstilling af forstærkningen sker ikke inertil0st.

De forannævnte punkter viser, at en "enhedsh0reapparat sf or s taarker" altsâ mâtte udvise aile de naevnte egenskaber. Antallet af indstillings-og reguleringsorganer ville ved de nutidige byggeelementer være sâle-25 des, at bygningen af et apparat, som fx. skal bæres bag 0ret, ville være umulig. Ved disse apparater kan pladsbehovet ikke opfyldes ved an-vendelse af forstærkere af kendt konstruktion og tilsvarende dimensio-nering.

Opfindelsen bar til opgave ved en fremgangsmâde if01ge indlednin-30 gen til krav 1 at angive et enkelt fremgangsmâdeforl0b, som har en konstruktion, som kan anbringes i smâ apparater, og som samtidig er meget effektivt realiserbar med bensyn til de h0reskader, som skal kompense-res. Denne opgave 10ses if01ge opfindelsen ved de i krav l's kendeteg-nende del angivne foranstaltninger. Et h0reapparat til ud0velse af 35 fremgangsmâden kan udf ormes som angivet i krav 5.

DK 156799B

- 3 -

Ved princippet if01ge opfindelsen, dvs. ved den ved hjælp af et regneværk foretagne indstilling eller pâvirkning, dvs. ændring, af h0-reapparaters transmissionsfunktion, kan der pâ enkel mâde opnâs en til-pasning efter n0dvendighederne ved et h0reapparat. Denne udformning g0r 5 det muligt at lagre de frekvensgangen og dynamikforholdene bestemmende paramétré i form af talværdier i tilsvarende lagerpladser. I modsætning til de kendte elektroniske foretærkerh0reapparater kan de ny apparater betegnes som digital- eller datamath0reapparater. Ved disse opnâr man desuden ogsâ den fordel/ at paramétré, som er indlæst i et lager, og 10 som bestemmer et h0reapparats transmissionsfunktion, ogsâ kan ændres pâny, dvs. at man ikke er bundet til en speciel forstærkerudformning. Opfindelsen tilvejebringer et enhedsh0reapparat, ved hvilket aile n0d-vendige transmissionsfunktioner efter afsluttet montage kan indstilles pâ det færdige apparat.

15 Et dertil anvendeligt lager kan være sâledes indrettet, at det f0rst oplades ved tilpasningen af h0reapparatet til et sygt 0re. Dette kan ske en gang for aile eller kan ved anvendelse af hensigtsmæssige slettelige lagre ændres efter behov. I amerikansk sprogbrug betegnes sâdanne lagre som "erasable programmable read only memory" og i kort 20 form "EPROM". En omfangsrig foranderlighed af tilpasningen af h0reap-parater er navnlig af betydning for efterkorrekturer af karakteristika.

Et if0lge opfindelsen anvendeligt lager b0r fx. hâve form af de kendte mikroprocessorer, sâledes som de fx. er beskrevet i reklametryk-sagen "DAC-76" Technical Spécifications July 1976 fra firmaet Précision 25 Monolithics Inc., 1500 Space Park Drive, Santa Clara, California 95050.

Ved denne udformning kan et lager ogsâ indbygges i et pâ kroppen bâret h0reapparat og drives deri. Et h0reapparats transmissionsforhold, som afhænger af egenskaberne af omsætterne, dvs. mikrofon og telefon, samt af forstærkeren, dvs. apparatets transmissionsfunktion (karakteristik), 30 der fx. fremkommer ved h0reapparatets udgang som en optagen frekvens, og/eller forholdet mellem indgangs- og udgangsniveauet, pâvirkes if01ge opfindelsen ved hjælp af et regneværk sâledes, at indgangssignalerne ændres i retning af en kompensation af en h0reskade, fx. tilpasning efter en ændret h0ref01somhed over for optrasdende frekvénser. fx. et 35 smallere gennemgangsbând, og en tilpasning efter ændret dynamik. Régné-

DK 156799B

- 4 - værket b0r derfor yderligere omfatte et lager. En 0vre grænse for an-talles af lagerpladser er givet ved den udkrævede 0vre graenefrekvens af det overf0rte lavfrekvensbând. If01ge opfindelsen er det muligt at æn-dre aile ankommende lydsignaler pâ 0nsket mâde sâledes, at den til-5 stræbte aendrede transmissionsfunktion opnâs. De forarbejdelige signaler tilvejebringes pâ den ved h0reapparater sædvanlige mâde, idet det fra mikrofonen kommende signal tilf0res til en forstærker og et lavpasfil-ter. det sâledes forbehandlede signal tilf0res derefter til en analog-digital-omformer og omsættes til signaler, som i et regneværk kan bear-10 bejdes med en regneoverf0ringsfunktion H(z). I dette værk kan være lagret de paramétré, som skal bestemme systemets transmissionsforhold.

Fra regneværket fâs derefter et signal, som ved tilf0rsel til en yderligere digital-analog-omformer kan omdannes sâledes, at det eventuelt efter passage af en udgangsforstærker kan tilf0res til en udgangsomfor-15 mer, fx. en indstikningsh0jttaler til forsyning af et sygt 0re med derefter afpasset lyd.

Indstillingen af regneværkets transmissionsfunktion kan fx· ske ved hjælp af en lagermultiplekser. Dette er som bekendt et byggelement, ved hvilket det er muligt at udvælge flere lagerpladser over kun en 20 ledning. Som styrest0rrelse kan anvendes selve de ankommende signaler. Konstateringen af parametrene sker som nævnt ved .hjælp af et audiome-ter. I en idéal udformning kan de i et audiometer udfundne mâlest0rrel-ser f0res direkte over en lagermultiplekser til pâvirkning direkte ind i regneværkets lager.

25 Fra DK-patentans0gning 1097/67 er det kendt at filtrere et ana- logsignal (fx. et talesignal) digitalt, idet der til dette formâl sker en midlertidig omformning til et digitalsignal. Desuden kendes allerede klangomformere og h0reapparater fra fx. FR-offentligg0relsesskrift 2 142 807, US-patentskrift 3.681.756 samt fra IEEE, Journal of Solid 30 State Circuits, Vol. SC-10 No. 6, Dec. 1975, New York, siderne 472 -479, og Radio Mentor Electronic 42 (1976) Hæfte 1, siderne 23 - 26, hvilke klangomformere og h0reapparater arbejder digitalt. Disse kendte klangomformere og h0reapparater danner og lagrer imidlertid ikke paramétré til h0reapparater af den foreliggende art pâ basis af et audio-35 gram i form af digitalværdier i h0reapparatet, sâledes at der muligg0-

DK 156799 B

- 5 - res en direkte sammenligning mellera disse digitalværdier og de fra det akustiske signal udvundne digitalværdier med henblik pâ tilpasning ef-ter den tungh0res behov. De er derfor principielt forskellige fra den foreliggende opfindelse.

5 Yderligere enkeltheder og fordele ved opfindelsen fremgâr af den f01gende beskrivelse af de pâ tegningen viste udf0relseseksempler, idet fig. 1 viser et blokdiagram af et if01ge opfindelsen udformet h0reapparat og 10 fig. 2 den hertil benyttede digitale transmissionsfunktion H(z).

Fig. 1 viser et blokdiagram af et h0reapparat med diskret signal-forarbejdning. De,t omfatter som indgangslydomformer ne mikrofon 1 af 15 kendt udf0relse, som er suppleret med en forstasrker 2. Som energikilder kan der ved anvendelse af kendte TTL-byggeelementer benyttes sâdanne med 5 V forsyningsspænding, og ved CMOS-byggeelementer kan spændingen sænkes til 1,5 V. Energibehovet ligger altsâ inden for en ogsâ ved h0-reapparater acceptabel ramme.

20 De if0lge opfindelsen anvendte forstærkere 2 arbejder samtidig som lavpasfilter 3, sâ at der til den efterf0lgende analog-digital-omformer 4 fremkommer et begrænset signal. Dette signais 0vre grænsefrekvens b0r vaere mindre end halvdelen af aftastningsfrekvensen. Det kendte aftast-ningstheorem siger, at aftastningsfrekvensen b0r være mindst dobbelt sâ 25 stor som den h0jeste forekommende signalfrekvens. Overholdes dette ikke, optraeder den som aliasing kendte effekt, dvs. h0jere frekvensbe-standdele spejles omkring knaakfrekvensen. Alt efter arten af den anvendte analog-digital-omformer beh0ves der inden omformningen yderligere et ikke særligt vist holdekredsl0b, som holder signalet stabilt i 30 den til omformningen n0dvendige tid.

Til analog-digital-omformeren 4 er tilsluttet en yderligere med H(z) betegnet blok 5. I denne blok 5 pâvirkes signalet, der foreligger som indgangssignal U(z), pâ en sâdan mâde, at udgangssignalet Y(z) er produktet af ü(z) og H(z).

35 U(z) kan direkte være den ved ugangen fra analog-digital-omforme-

DK 156799 B

- 6 - ren 4 frembragte talf01ge. Den kan dog ogsâ, navnlig hvis der tilsigtes en dynamikpâvirkning, være en modificeret talf01ge, som giver en til-svarende modificeret indgangs-udgangskarakteristik med begrænsning. En mulighed for at opnâ indgangs-udgangskarakteristikken ville være at 5 multiplicere indgangsværdien med karakteristikværdien. En anden, i di-gitalteknikken saarlig hurtig mâde ville være at opfatte det af analog--digital-omformeren 4 frembragte tal som adresse for et lager. Udgangs-værdien stâr sâ i den med adressen angivne lagerplads. Denne frem-gangs mâde er særlig hurtig og kraever ved ord pâ 8 bit kun 256 lager-10 pladser.

Til realisering af funktionen indeholder blokken 5 lagre, multi-plicerere og adderere. Hvis det samtidigt pâses, at multiplicerenes regnetid er tilstrækkelig hurtig, kan aile multiplikationer 10be i tidsmultipleks over en mnltiplicerer. Der beh0ver sâ ikke at findes en 15 særskilt mnltiplicerer for hver raultiplikation.

Hvis man n0jes med en 0vre bândbredde af signalet pâ 6 kHz, fâs en aftastningsfrekvens pâ mindst 12 kHz.Ved en faktor ved 2,3 fâs en af-tastningsfrekvens pâ 13,8 kHz eller en tid pâ 72,5 psec. mellem to vær-dier af talf01gen ü(z). Til raultiplikation og addition af to tal med 8 20 bit er tider pâ 115 msec. mulige. Dette betyder, at en enkelt imxltipli-kator og additionsled kan udf0re 630 operationer i tiden mellem to af-tastningsværdier. Det vil sige at transmissionsfunktionen ved denne ud-formning kan hâve indtil 630 poler og nulsteder.

Til udgangen Y(z) fra transmissionsfunktionen H(z), dvs. blokken 25 5, er tilsluttet en digital-analog-omformer 6, som omdanner det diskre- te signal til et kontinuerligt. Dette signal tilf0res over en udgangs-forstærker 7 til en hovedtelefon 8.

De apparatets udgangsforhold bestemmende paramétré beh0ver ikke at fastlægges allerede ved apparatets fremstilling. De kan bestemmes f0rst 30 ved tilpasningen af apparatet eEter et h0reskadet ore, dvs. pâ de tids-punkt, hvor ladningen af lagrene f0rst beh0ver at finde sted. Hertil kan som regel tjene en over en ledning 11 (fig. 2) tilsluttet lager-multiplekser, som er vist i blokdiagrammet og betegnet med 12 (fig. 2).

Denne lagerraultiplekser 12 muligg0r seriel indlæsning af parametervær-35 dierne i blokken 5. Disse parametervserdier kan bestemmes optimalt pâ

DK 156799B

- 7 - grundlag af audiometrisk konstaterede karakteristika for det 0re, for hvilket apparatet skal anvendes.

I fig. 2 er lager-regneenhedens blok 5 til forklaring af dens funktion vist forst0rret og forsynet med enkeltheder. Forbindelsespunk-5 terne 9 og 10 antyer de to tils lutninger til omformeme 4 og 6 i fig.

1. Blokken 5 har desuden en tilslutning 11, gennem hvilken den 0nskede transiaissionsfunktions paramétré indf0res. En saarlig n0jagtig tilpas-ning kan ske ved, at man bringer audiogrammet i en for blokken 5 læse-lig form og derefter indlæser denne over en multiplekser 12 i blokken 5 10 pâ den ved regnere kendte mâde. Multiplekser en 12 kalder lagerstedeme, dvs. i det foreliggende tilfælde f0rst lagerstedet 13 og derefter vide-re til 16, i den 0nskede rækkef01ge. Derefter sker pâ tilsvarende mâde indlæsningen i stederne 17-19. Denne indlæsning af parametrene aQ til an og b^ til bm er antydet med pilene 20-26. n og m stâr her hver for 15 fire tilsvarende fire paramétré, efter hvilke der i det foreliggende tilfælde kan ske en tilstrækkelig forarbejdning af indgangssignalet. Endvidere indeholder blokken 5 signaldelere 27-32. Ved hjælp af cirkler 33-41 er antydet funktionssteder, i hvilke de fra 9 henholdsvis 27-32 kommende signaler bearbejdes i overensstemmelse med parametrerne 13-19.

20 Over de som cirkler 40 og 41 viste koblingssteder kan sâ fremkomme et udgangssignal. U(z) ved 10, der, som ovenfor antydet, pâ i og for sig kendt mâde er aendret regnerisk i overensstemmelse med de indlæste paramétré. Dette signal kan sâ behandles og tilf0res til 0ret pâ den i fig.

1 angivne, ved h0reapparater almindelige mâde.

25 Lageret, dvs. stederne 13-19 kan udformes sâledes, at det kan slettes ved hjælp af ultraviolet lys eller ad elektrisk vej. Dermed frembyder opfindelsen et universelt anvendeligt byggeelement til h0re-apparatfremstillingen.

Ved den nye metode til signalomformningen i h0reapparatet, dvs.

30 ved den diskrete signalforarbejdning, bliver det muligt at udforme transmissionsfunktionen H(z) sâledes, at der kan forarbejdes flere ind-gangssignaler, fx. fra to optagermikrofoner. Dermed kan de (to) indgan-ge korreleres med hinanden, og der opnâs et udgangssignal, som udviser et vaesentligt h0jere signal/st0jforhold, end det er muligt med kun en 35 enkelt signalvej.

Claims (7)

1. Fremgangsmâde til indstilling af frekvensgangen og/eller dynamik-forholdet i et h0reapparat, som skal overf0re et analogt lydsignal, hvorhos paramétré, som fastsætter frekvensgangen og/eller dynamikfor-holdet, bestemmes audiometrisk fra et audiogram, kendetegnet 5 ved, at parametrene lagres i form af digitale talværdier i passende la-gerceller i h0reaparatet, og at det til overf0ring bestemte analoge lydsignal omdannes til et digitalt signal, som derefter i et regnevaark ændres i afhængighed af de lagrede paramétré, og at det digitale signal derpâ tilbagedannes til et analogt elektrisk signal og omsæbtes 10 til lyd pâ den ved h0reapparater kendte mâde.

2. Fremgangsmâde if01ge krav 1, kendetegnet ved, at ind-læsningen af regnerprogrammets paramétré sker over en. lagermultiplek-ser.

3. Fremgangsmâde if01ge krav 2, kendetegnet ved, at 15 audiogrammet bringes pâ en for regnevasrket læsbar form og overf0res via lagermultiplekseren til lagerpladserne.

4. Fremgangsmâde if01ge ethvert af kravene 1 -3, kendetegnet ved, at flere indgangssignaler (mikrofon, telefonspoler, etc.) korreleres med hinanden i regneværket. 20

5. H0reapparat til ud0velse af fremgangsmâden if01ge krav 1, ken detegnet ved en mikrofon (1) som indgangssignalkilde, der er tilsluttet til en med et lavpasfilter (3) forsynet forstærker (2), ef-ter hvilken f01ger en analog-digital-omformer (4), som er forbundet med en regneværksblok (5), som omfatter lagerpladser til lagring af de som 25 digitale tal foreliggende paramétré samt en indretning til asndring af det digitale signal i afhaengighed af de lagrede paramétré, og til hvis udgang er tilsluttet en digital-analog-omformer (6), der udmunder i en udgangsforstærker (7), til hvilken der som udgangsomformer er tilsluttet en hovedtelefon (8). 30

6. H0reapparat if01ge krav 5, kendetegnet ved, at regne- værksblokken (5) er et fx. i form af en mikroprocessor integreret byg-geelement.

7. H0reapparat if01ge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at - 9 - DK 156799 E det i regneværksblokken (5) til programmering benyttede lager er slet-teligt. 5