DK2645743T3 - Høreindretning til en binaural forsyning og fremgangsmåde til tilvejebringelse af en binaural forsyning - Google Patents

Description

Høreindretning til en binaural forsyning og fremgangsmåde til tilvejebringelse af en binaural forsyning. Opfindelsen angår en høreindretning med en øredel, som skal bæres på et øre, og som omfatter flere mikrofoner og en signalbearbejdningsindretning. Den er indrettet til ud fra mikrofonernes mikrofonsignaler at tilvejebringe et høretelefonsignal til en høretelefon i øredelen ved hjælp af en mul-tikanal-signalbearbejdning af hvert mikrofonsignal. Til opfindelsen hører også en fremgangsmåde til tilvejebringelsen af en binaural forsyning ved hjælp af to på hvert sit øre båret øredele i en høreindretning. Ved en binaural forsyning af brugeren menes der her, at en øredels høretelefonsignal yderligere i afhængighed af i det mindste et mikrofonsignal fra en mikrofon tilføres en høretelefon, som befinder sig i den anden øredel.

Ved begrebet ’’høreindretning” forstås her ethvert i eller på øret bærbart lydudsendende apparat, især et høreapparat, et head set, en hovedtelefon og lignende. Høreapparater er bærbare høreindretninger, som tjener til forsyningen af tungt hørende. For at imødekomme de mange individuelle behov stilles der forskellige konstruktioner af høreapparater, såsom bag-øret-høreapparater (HdO), høreapparater med ekstern telefon (RIC; receiver i the canal) og i-øret-høreapparater (IdO), f.eks. også Concha-høreapparater eller kanal-høreapparater (ITE, CIC), til disposition. De eksempelvis anførte høreapparater bæres på det ydre øre eller i øregangen. Derudover står der på markedet imidlertid også knogleled-ningshørehjælp, implanterbare eller vibrotaktile hørehjælp til rådighed. Derved sker stimuleringen af den beskadigede hørelse enten mekanisk eller elektrisk.

Fra DE 10 2008 015 263 A1 kendes et høresystem til binaural forsyning af en bruger, og som omfatter to øredele med hver flere mikrofoner og en signalbearbejdningsindretning. Derudover indeholder hver øredel en beamforming-indret-ning og en sendeindretning til overføring af et signal til det andet høreapparat. Høreapparater har principielt som væsentlige komponenter en indgangsomformer, en forstærker og en udgangsomformer. Indgangsomformeren er i reglen en lydmodtager, f.eks. en mikrofon, og/elleren elektromagnetisk modtager, f.eks. en induktionsspole. Udgangsomformeren er for det meste realiseret som elektroakustisk omformer, f.eks. miniaturehøjttaler eller som elektromekanisk omformer, f.eks. knogleledningstelefon. Forstærkeren er traditionelt integreret i signalforarbejdningsenheden. Denne principielle opbygning er i figur 1 vist som et eksempel på et bag-øret-høreapparat. I høreapparathuset 1 til bæring bag øret er der indbygget en eller flere mikrofoner 2 til optagelse af lyden fra omgivelserne. En signalforarbejdningsenhed 3, som ligeledes er integreret i høreapparathuset 1, forarbejder mikrofonsignalerne og forstærker dem. Signalforarbejdningsenhedens 3 udgangssignal overføres til en højttaler eller telefon 4, som udsender et akustisk signal. Lyden overføres eventuelt via en lydslange, som er fikseret i øregangen med en autoplastik, til apparatbærerens trommehinde. Høreapparatets energiforsyning og især signalforarbejdningsenhedens 3 energiforsyning foregår ved hjælp af et ligeledes i høreapparathuset 1 integreret batteri 5.

Til bearbejdningen af mikrofonernes 2 lokale mikrofonsignaler har signalbearbejdningsindretningen 3 i reglen en multikanal-signalbearbejdning. Her bliver hvert mikrofonsignal opdelt i et antal kanaler, som har forskellige gennemsnitlige frekvenser. Opdelingen sker f.eks. ved hjælp af en filterbank eller en diskret Fou-rier-transformation (DFT). Således kan der i hver kanal forarbejdes en spektral andel af det respektive mikrofonsignal uafhængigt af dets øvrige spektrale andele.

Som vist i figur 1 kan et enkelt bag-øret-høreapparat eller mere generelt en øredel også omfatte flere mikrofoner 2. Disses mikrofonsignaler lader sig ved hjælp af en såkaldt beamforming kombinere til et orienteret udgangssignal, dvs. forskellige lydkanalers signalandele i brugerens omgivelser er ved det orienterede udgangssignal mere eller mindre kraftigt dæmpet, og det afhængigt af fra hvilken retning den respektive lyd rammer mikrofonarrangementet. Med andre ord foreligger der en retningsafhængig lydregistreringsfølsomhed, når mikrofonarrangementet er koblet ind efter en beamforming. Tilknytningsfunktionen, som beskriver lydregistreringsfølsomhedens afhængighed af lydens indfaldsvinkel, betegnes som retningskarakteristik. For i det følgende at kunne foretage en begrebsmæs sig afgrænsning til en binaural bearbejdning betegnes i det følgende en beamfor-ming, som udelukkende bearbejder mikrofonsignaler fra en enkelt øredels mikrofoner, som monaural beamforming, og dets udgangssignal som orienteret monaural signal.

Ved en binaural beamforming kombineres derimod mikrofonsignaler med hinanden, hvoraf i det mindste et blev registreret på brugerens ene øre og et på brugerens andet øre. I stedet for mikrofonsignalerne selv kan ved binaural beamforming også signaler, som afledes fra disse mikrofonsignaler, bearbejdes. Da mikrofonerne fra forskellige øredele har en meget større afstand (ca. 17 cm) end mikrofonerne i den enkelte øredel (ca. 1 til 2 cm), lader der sig tilsvarende danne andre retningskarakteristikker ved hjælp af den binaurale beamforming. Især den orienterede registrering af dybfrekvente signalandele lettes herved. Retningskarakteristikkerne lader sig derved særlig godt danne retningsselektivt, hvis beam-formingen gennemføres i en multikanal-filterbanks enkelte kanaler. Her anvendes der i reglen kanalantal på mere end 16. For nu at kunne kombinere mikrofonsignaler fra begge øredele i en binaural beamforminger en overføring af signalerne til en fælles signalbearbejdningsindretning nødvendig. Hertil er det kendt at overføre et audiosignal i form af et tidssignal imellem to øredele via et kabel eller via en radioforbindelse, såsom Bluetooth, fra en øredel til den anden. I den anden øredel kan så ved hjælp af dennes multikanal-signalbearbejdnings-indretning det modtagne signal kombineres med de lokale mikrofonsignaler. Ved de overføringsteknikker, som står til rådighed i dag, er det et problem, at deres båndbredde er således begrænset, at mikrofonsignaler fra flere mikrofoner ikke kan overføres hurtigt nok. Det kan kun et enkelt tidssignal. For eksempel kan der per overføringsretning kun udveksles et enkelt mikrofonsignal imellem øredelene. Til den binaurale beamformings retningskarakteristik betyder dette så, at de har en aksesymmetri, hvorved symmetriaksen forløber vinkelret på den retning, hvori der ses ligefrem, dvs. igennem brugerens to ører. Vil man altså gerne modtage lydsignalet fra en kilde, som befinder sig foran brugeren med så stor som muligt følsomhed, indebærer dette, at også lydsignalet fra en kilde, som befinder sig bag brugeren, modtages med samme følsomhed. For at omgå denne uønskede virkning kan der først og fremmest fremstilles et orienteret monauralt signal ved hjælp af en monaural beamforming i hver øredel, hvorved signalet fra den bag brugeren værende lydkilde dæmpes i forhold til det fra lydkilden, der befinder sig foran brugeren. Disse orienterede monaurale signaler kan så overføres til den binaurale beamformning. Til den monaurale beamforming kan ligeledes den nævnte multikanal-signalbearbejdning udnyttes. Under alle omstændigheder fremkommer der ved en sådan foran indkoblet signalbearbejdning en tidsmæssig forsinkelse af signalet, som i reglen ligger i området fra ca. 6 ms.

Overfører man nu et sådant orienteret monauralt signal via den nævnte overføringsindretning, og beregner man så også det ønskede binaurale høresignal i den anden signalbearbejdningsindretning, kan der totalt set forekomme en signalforhaling, som kan ligge i området fra ca. 18 ms (2*6 ms + 6 ms overføringstid).

Til høreindretninger, som præsenterer en bruger for en lyd fra omgivelserne via mikrofon, er en sådan total forsinkelse ikke acceptabel. Brugeren vil f.eks. ved skrivning på en computer høre tastaturtasternes klikken til enhver tid 18 ms, efter at han/hun har trykket tasten ned. Denne tidsforsinkelse vil generelt føles generende, da der ikke længere føles nogen taktil-akustisk kobling. I et sådant tilfælde tilstræbes en tidsforskydning, som ligger i området fra 10 ms, hvilket imidlertid rent faktisk kun kan opnås med meget enkle systemer til audiosignalbearbejd-ning.

Fra WO 2007/128825 A1 kendes et binauralt høreapparatsystem, som har en mellem-øre-overføringsfunktion og en heraf afhængig baggrundsstøjundertryk-ning. EP 2 431 973 A1 angår en indretning og en fremgangsmåde til forbedring af audiokvaliteten ved hjælp af en mikrofon-samling. Denne indretning har enheder til opdeling og sammenføjning af frekvensbånd fra mikrofonernes signaler.

Skriftet GOMEZ P ET AL: "Time-domain steering of a differential beamformer for speech enhancement and source separation", SIGNAL PROCESSING, 2002 6TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON AUG. 26-30, 2002, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE Bd. 1, 26. August 2002 (2002-08-26), side 338-341, XP010627993, ISBN: 978-0-7803-7488-1 angår styringen af en beamformer af første orden under anvendelse af en teknik i tidsdomænerne til minimering af et afvigelsessignal i det relevante vinkelområde.

Skriftet BOGAERT,DOCLO,MOONEN,WOUTERS: "Speech enhancement with multichannel Wiener filter techniques in multimicrophone binaural hearing aids", JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETYOF AMERICA, Bd. 125, Nr. 1, 31. Januar 2009 (2009-01-31), side 360-371, XP002702378, USA beskriver talefor-bedringen ved hjælp af Wiener-filter-teknikker i binaurale hørehjælpeapparater med flere mikrofoner.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et høreapparat med en binaural beamforming, som har en lav tidsforsinkelse.

Dette opnås ved hjælp af en høreindretning ifølge krav 1 samt en fremgangsmåde ifølge krav 11. Fordelagtige udførelsesformer for opfindelsen er angivet i underkravene.

Ved høreindretningen ifølge opfindelsen er der i en øredel, som skal bæres på et øre, og som er indrettet til forarbejdning af flere mikrofoners mikrofonsignaler, ved siden af den egentlige i og for sig kendte med flere kanaler indrettede signalbearbejdningsindretning yderligere tilvejebragt en forarbejdningsindretning, som her betegnes beamforming-indretningen, samt en sendeindretning. Beamfor-ming-indretningen adskiller sig fra den med flere kanaler indrettede signalbearbejdningsindretning ved, at den ud fra mikrofonsignalerne kan fremstille et orienteret udgangssignal og hertil har en signalbearbejdning, som har færre kanaler end den med flere kanaler forsynede signalbearbejdningsindretning. I øredelen fremstilles der altså et orienteret monauralt signal på basis af blot en kanal eller i det mindste færre kanaler. Sendeindretningen er indrettet til at udsende dette orienterede udgangssignal som elektrisk eller elektromagnetisk signal fra den første øredel. For eksempel kan udgangssignalet overføres til en anden øredel på brugerens andet øre, hvorved det så kan udnyttes til en binaural forsyning. På samme måde kan naturligvis også den anden øredel omfatte flere mikrofoner samt en beamforming-indretning og en sendeindretning ligesom den første øredel. De to øredele er så hensigtsmæssigt indrettet til at overføre deres respektive orienterede udgangssignaler via deres sendeindretning til den respektive anden øredel, og så hver for sig på basis af sine egne mikrofoners mikrofonsignaler og det fra den anden øredel modtagne signal fremstille et orienteret høretelefonsignal ved hjælp af den beskrevne binaurale beamforming, hvorved det orienterede høretelefonsignal kan udleveres til den lokale dvs. dens egen høretelefon. Med en udlevering af høretelefonsignalet ved hjælp af en høretelefon menes der herved enten fremstillingen af en lyd eller også, som det f.eks. er tilfældet med et cochlear-implantat, fremstillingen af elektriske impulser. De her beskrevne fremgangsmåder til fremstillingen af det orienterede høretelefonsignal svarer til de trin, som er givet ved hjælp af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Opfindelsen har den fordel, at det orienterede udgangssignal, som udsendes via sendeindretningen, kan fremstilles med en tydeligere lavere signalforhaling end det er muligt ved hjælp af den med mange kanaler indrettede signalbearbejdningsindretning. En betydelig del af forhalingen skyldes nemlig signalanalysen ved hjælp af f.eks. en analyse-filterbank eller den efter forarbejdningen nyttige signalsyntese ved hjælp af en syntese-filterbank. Signalforhalingen er herved afhængig af den spektrale opløsning af filterbankene, da det til en smalbåndet forarbejdning (kanaler med mindre båndbredde) er nødvendigt med tilsvarende længere analyse- henholdsvis syntesefiltre. Ved hjælp af en øredels beamforming-indretning bliver det muligt at omgå flerkanalsignalbearbejdningsindretnin-gen og alligevel tilvejebringe et orienteret udgangssignal til den respektive anden øredel. I opfindelsens sammenhæng skal der her under flerkanalsignalbearbejdningen forstås, atflerkanalsignalbearbejdningsenheden har flere end 16, især 48, kanaler. For at opnå den beskrevne fordel ifølge opfindelsen har beamforming-enhe-den derimod fortrinsvis 16 eller færre end 16, især 4, kanaler. Der er også mulighed for en enkel kanalbearbejdning i dette tilfælde.

Til en særlig lav signalforhaling opdeles hensigtsmæssigt hvert mikrofonsignal igennem beamforming-indretningen på beamforming-indretningens kanaler ved hjælp af et filter. I tilfælde af en tokanalbearbejdning gennemføres filtreringen hensigtsmæssigt ved hjælp af et lavpasfilter og et højpasfilter. Ved flere kanaler tilvejebringes der tilsvarende et eller flere båndpasfiltre. En særlig effektiv og forhalingssvag filtrering opnås ved det her anvendte lave kanalantal ved hjælp af en periodefiltrering.

Anderledes end ved en filterbank bearbejdes ved beamforming-indretningen fortrinsvis hvert mikrofonsignal i perioden uden en underafsøgning. Med andre ord bibeholdes en afsøgningshastighed, som mikrofonsignalerne har ved en indgang til beamforming-indretningen (f.eks. 12 kHz eller 16 kHz) også efter en respektiv opdeling af mikrofonsignalerne på beamforming-indretningens kanaler. Ved hjælp af mikrofonerne og den efterfølgende beamforming-indretning dannes der således totalt set en tidssignal baseret retningsmikrofonindretning. Denne har den fordel, at til syntetiseringen af det orienterede udgangssignal skal de enkelte kanalers signaler ganske enkelt overlejres additivt. Især er det ikke nødvendigt med nogen op-sampling (højafsøgning).

Med hensyn til typen af beamforming, som den, der gennemføres i hver af beamforming-indretningens kanaler på basis af de tilsvarende signalandele af hvert mikrofonsignal har en anvendelse af en differentiel beamforming i hver kanal vist sig særlig hensigtsmæssig. Til en implementering henvises der her til den kendte teknik, da de differentielle beamformere er kendte i mange forskellige former.

Den i en kanal tilvejebragte beamformer i beamforming-indretningen kan herved være adaptivt indrettet ligesom en adaptiv Griffiths-og-Jim-beamformer. En adaptiv beamformer har den fordel, at beamforming-indretningen kan drives uafhængigt af flerkanalsignalbearbejdningsindretningen.

Til reduceringen af beregningsbesværet i en øredel kan der ved beamforming-indretningen være tilvejebragt en beamformer i en kanal, hvor en retningskarakteristik kan indstilles via en indstillingsparameter udefra i forhold til beamforming-indretningen. Denne form betegnes her en styret beamformer. Herved kan indstillingsparameteren indstilles ved hjælp af signalbearbejdningsindretningen. Denne udførelsesform har den fordel at i den styrede beamformer er det ikke nødvendigt med nogen beregninger til adapteringen af retningskarakteristikken til en momentan høresituation. I stedet herfor kan der anvendes informationer og beregningsresultater fra signalbearbejdningsindretningens flerkanalbearbejdning i beamforming-indretningen. Således kan i en videreudvikling af høreindretningen en adaptiv beamformer være tilvejebragt i i det mindste en kanal i flerkanalsignalbearbejdningsindretnin-gen. Denne kan så benyttes til en bearbejdning af de lokale mikrofonsignaler i sammenhæng med den egentlige binaurale beamforming. Ved forekomsten af i det mindste en sådan adaptiv beamformer i flerkanalsignalbearbejdningsindret-ningen kan derfor indstillingsparameteren i i det mindste en styrbar beamformer i beamforming-indretningen indstilles på en værdi, som beregnes ud fra en indstillingsparameter i forbindelse med den i det mindste ene adaptive beamformer. For eksempel kan ved en 48-kanal-signalbearbejdningsindretning på den ene side og en f.eks. 4-kanal-beamforming-indretning på den anden side beregnes en gennemsnitsværdi ud fra indstillingsparametrenes værdier for retningskarakteristikken fra hver 12 adaptive beamformere i signalbearbejdningsindretningen. Denne gennemsnitsværdi anvendes så som værdien for indstillingsparameteren i en styrbar beamformer i beamforming-indretningen.

Eksempler på overførlige indstillingsparametre er herved den i en kanal benyttede tilpasningsfaktor, hvormed et mikrofonsignals niveau tilpasses på en sådan måde det andet mikrofonsignals niveau, at enslydende lyd også repræsenteres som digitale signaler med samme amplitude. Forskelle kan herved opnås ved hjælp af mikrofonernes fremstillingstolerancer, ved hjælp af forskelle i bearbejdningen af signalerne, således som det f.eks. kan forekomme som følge af komponenternes temperatursvingninger, eller som følge af mikrofonernes placering på hovedet. En anden vigtig indstillingsparameter er retningslinjen for retningen af den laveste følsomhed. Dette følsomhedsminimum (Notch) angiver fra hvilken retning et signal skal ramme øredelen, således at den påvirkes med den største dæmpning i det orienterede signal. Denne retning er særlig vigtig til skjulingen af lyden fra en støjkilde.

Som nævnt ovenfor kan ved høreindretningen ifølge opfindelsen to øredele udveksle monaurale orienterede signaler. Hertil er der så i hver øredel tilvejebragt en modtageindretning til en elektrisk eller elektromagnetisk signalmodtagelse af et indgangssignal. Via denne modtageindretning kan det orienterede signal i en beamforming-indretning modtages af dennes sendeindretning. Med modtageindretningen og sendeindretningen kan der dreje sig om i og for sig fra den kendte teknik kendte komponenter til en forbindelse af to øredele. Signalet kan naturligvis også modtages fra en anden kilde.

Opfindelsen omfatter også videreudviklinger af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, som har træk, som her beskrives i forbindelse med høreindretningen ifølge opfindelsen. Som følge heraf beskrives de tilsvarende videreudviklinger af fremgangsmåden ifølge opfindelsen ikke endnu en gang her. I det følgende beskrives opfindelsen endnu en gang ved hjælp af et konkret udførelseseksempel. Hertil viser: figur 1 en skematisk afbildning af en måde, hvorpå et kendt bag-øret-høreapparat er konstrueret, figur 2 et skematisk blokdiagram over en foretrukken udførelsesform for høreindretningen ifølge opfindelsen, og figur 3 et skematisk blokdiagram over en kendt høreindretning.

Ved det i det følgende beskrevne eksempel udgør de beskrevne komponenter i høreindretningen hver for sig enkelte af høreindretningens træk, som skal betragtes uafhængige af hinanden, og som også hver for sig uafhængigt af hinanden videreudvikler høreindretningen og dermed også skal betragtes enkeltvis eller samlet i den viste kombination som en bestanddel af opfindelsen. I figur 2 er der vist en øredel 10 af en høreindretning, og som en bruger af høreindretningen bærer på et øre. Ved øredelen 10 kan det f.eks. dreje sig om et bag-øret-høreapparat eller et i-øret-høreapparat. Øredelen 10 har to mikrofoner 12, hvis signaler bearbejdes af en digital signalprocessor 14 (DSP). Signalprocessoren 14 modtager endvidere et enkanal-tidssignal via en elektronisk modtageindretning 16. Tidssignalet overføres til modtageren 16 via en dataforbindelse 18, f.eks. et kabel, en radioforbindelse eller en infrarød forbindelse, fra en yderligere øredel 2, som brugeren bærer på sit andet øre. Signalprocessoren 14 fremstiller ud fra de lokale mikrofoners 12 mikrofonsignaler M1, M2 og det fra modtageren 16 modtagne modtagesignal E1 et høretelefonsignal H1, som sendes som lydsignal fra en høretelefon 22 i øredelen 10 i en øregang i det øre, hvor brugeren bærer øredelen 10. Med hensyn til høretelefonen 22 kan det også dreje sig om en elektrisk udleveringsenhed i et cochlear-implantat.

Til fremstillingen af høretelefonsignalet H1 transformeres mikrofonsignalerne M1, M2 og modtagesignalet E1, som udgør respektive tidssignaler, fra perioden eller tidsområdet TD (Time Domain) til et frekvensområde FD (Frequency Domain) ved hjælp af en flerkanalsignalbearbejdningsindretnings V frekvensanalyseind-retning 24. Med hensyn til frekvensanalyseindretningen 24 kan det f.eks. dreje sig om en filterbank eller en Fourier-transformation. Til det foreliggende eksempel antages det, at hvert af signalerne M1, M2 opdeles totalt set til et antal CH kanaler ved hjælp af frekvensanalyseindretningen 24, hvorved antallet CH af kanaler f.eks. kan være CH = 48. Ved hjælp af transformationen ved hjælp af frekvensanalyseindretningen 24 forhales mikrofonsignalerne M1, M2 og modtagesignalet E1 med en forhaling D1, som f.eks. kan udgøre D1 = 3 ms. De transformerede mikrofonsignaler M1, M2 kombineres i hver af kanalerne i frekvensområdet FD ved hjælp af hver en beamformer (totalt vist som beamformer 26) til orienterede delbåndsignaler. Ved hjælp af de totalt set CH beamformere 26 fremstilles der på grundlag af mikrofonernes 12 mikrofonsignaler M1, M2 og dermed i frekvensområdet FD et monauralt orienteret signal S1. Dette og det transformerede indgangssignal E1 kombineres ved hjælp af binaurale beamformere 28 i hver kanal i frekvensområdet FD til et orienteret binauralt signals B1 delbåndsignaler. Med hensyn til beamformerne 26, 28 kan det dreje sig om kendte adaptive frekvens-område-beamformere, hvorved der med hensyn til beamformerne 28 udnyttes den kendsgerning, at en rumlig afstand imellem mikrofonerne 12 på den ene side og mikrofonerne (ikke vist), ved hjælp af hvilke indgangssignalets E1 signaler dannes, er større end imellem mikrofonerne 12. Via en omskifter 30 kan brugeren af høreindretningen vælge, om han/hun ønsker at få tilført det orienterede binaurale høretelefonsignal B1 eller en synteseindretnings 30 orienterede monau-rale signal S1. Ved hjælp af synteseindretningen 30 kombineres de enkelte delbåndsignaler (totalt set CH styk) til et periodesignal, høretelefonsignalet H1. Med hensyn til synteseindretningen 30 kan det f.eks. dreje sig om en syntesefilterbank eller en omvendt Fourier-transformation. Ved hjælp af syntesen opnås en yderligere signalforhaling D2, som f.eks. kan udgøre D2 = 3 ms.

Totalt set udgør dermed en total signalforhaling D, som opnås ved bearbejdningen af mikrofonsignalerne M1, M2 og indgangssignalet E1 til høretelefonsignalet H1, mindst D = D1 + D2, altså ved de foreliggende eksempler gælder der mere realistisk D > 6 ms.

Ved hjælp af høredelen 10 fremstilles et yderligere orienteret monauralt signal S2, som overføres fra en sendeindretning 32 i øredelen 10 til den anden øredel 20. Denne overføring kan ligesom i tilfældet med forbindelsen 18 ligeledes foregå via en dataforbindelse 18’ i elektrisk eller elektromagnetisk form. Det orienterede monaurale signal S2 fremstilles derved ved hjælp af periode-beamformer-indret-ningen 34 (TD-Dir-Mic - Time Domain Directional Microphone), som er forskellig fra signalbearbejdningen V, af de lokale mikrofoners 12 mikrofonsignaler M1, M2.

Til forskel fra det orienterede monaurale signal S1, som fremstilles af den spek-trale signalbearbejdning V i frekvensområdet FD, fremstilles det orienterede monaurale signal S2 udelukkende ved hjælp af en forarbejdning af mikrofonsignalerne M1, M2 i perioden TD, således at der ved hjælp af denne forarbejdning ikke forårsages nogen signifikant signalforhaling på grund af en transformation. Med andre ord kan signalet S2 uden total forhalingen D af øredelen 10 udleveres via sendeindretningen 32.

Beamforming-indretningen 34 kan alligevel omfatte flere end en kanal til bearbejdningen. Et antal ch af beamforming-indretningens 34 kanaler er imidlertid mindre end antallet CH af forarbejdningsindretningens V kanaler. For eksempel kan det ved beamforming-indretningen 34 være fastsat, at hvert af mikrofonsignalerne M1, M2 opdeles ved hjælp af et lavpas, to båndpas og et højpas i totalt ch = 4 kanaler med forskellige middelfrekvenser. I hver af de ch kanaler tilvejebringes der til beamforming-indretningen 34 en beamformer, især en differentiel beamformer til en periodebeamforming, således som det i og for sig kendes fra den kendte teknik. Der skal ikke være tilvejebragt en beamformer i hver kanal. Således kan der f.eks. til den lavpas filtrerede andel af mikrofonsignalerne M1, M2 udledes en beamformer, da en beamforming til lave frekvenser ved hjælp af de forholdsvis tæt ved hinanden anbragte mikrofoner 12 (i området af f.eks. mindre end 4 cm) under visse omstændigheder ikke kan være virkningsfuld.

Signalerne bearbejdes i beamforming-indretningen 34 som periodesignaler, dvs. der foregår ikke den såkaldte Downsampling. Derfor kan de enkelte af beamforming-indretningens 34 delbåndsignaler kombineres ved hjælp af additiv overlejring uden en yderligere signalforhaling til det orienterede monaurale signal S2.

Med hensyn til beamforming-indretningens 34 beamformere kan det dreje sig om adaptive beamformere. Fortrinsvis anvendes er imidlertid styrede beamformere, hvis retningskarakteristik er indstillelig via styreparametre, som kan opgives på forhånd uden for beamforming-indretningen 34. Ved det i figur 2 viste eksempel kan der til beamforming-indretningen 34 opgives ch indstillingsparametre par til indstillingen af hver beamformers retningskarakteristikker i beamforming-indret-ningens 34 CH kanaler. Parametrene PAR beregnes af en omregningsindretning 36 ud fra beamformernes 26 retningsparametre PAR (MAP - mapping). Drejer det sig ved beamformerne 26 om adaptive beamformere tilpasses disses retningsparametre PAR ved hjælp af tilsvarende optimeringsalgoritmer på i og for sig kendt måde til den rumlige placering af nytte- og støjkilder.

Ved afbildningsindretningen 36 kan det f.eks. være fastsat, at der til en bestemt af beamforming-indretningens 34 kanaler tages hensyn til de af beamforming-indretningens 26 kanaler, som tilsammen dækker samme frekvensområde som beamforming-indretningens 34 kanaler. Til alle disse kanaler kan der så udlæses beamformerens 26 indstillingsparametre fra afbildningsindretningen 36, og deraf, f.eks. ved beregning af middelværdien, beregnes indstillingsparameterværdien for den tilsvarende af beamforming-indretningens 34 kanals beamformer. Hvorledes afbildningen af de PAR indstillingsværdier påvirker de par indstillingsværdier er f.eks. afhængig af høreindretningens konkrete konstruktion og kan bestemmes ved hjælp af enkle eksperimenter. Ud over middelværdidannelsen er det f.eks. også tænkeligt med en beregning af en geometrisk middelværdi eller udvælgelsen af en enkelt bestemt indstillingsparameterværdi. Sidstnævnte kan f.eks. være hensigtsmæssig, hvis der i en bestemt kanal konstateres særlig stor signalydelse.

Det orienterede binaurale signal S2, som overføres fra sendeindretningen 32 via dataforbindelsen 18’, udgør et indgangssignal i den anden øredel 20 ligesom indgangssignalet E1 ved øredelen 10. I den anden øredel 20 er der på tilsvarende måde tilvejebragt en beamforming-indretning 34’ til en periodebeamforming, hvoraf modtagesignalet E1 fremkommer. Øredelens 20 beamforming-indretning 34’ kan drives på samme måde som beamforming-indretningen 34 i øredelen 10. Tilsvarende danner denne beamforming-indretnings 34’ udgangssignal et mo-nauralt signal, som modtages som indgangssignalet E1 via dataforbindelsen 18 fra modtageindretningen 16.

Valget af antallet ch af beamforming-indretningernes 34 og 34’ kanaler udgør en afstemning imellem den ved hjælp af beamforming-indretningen 34 forårsagede signalforhaling og muligheden for at kunne indstille forskellige retningskarakteristikker for forskellige frekvensers signalandele. Ved det foreliggende eksempel med ch = 4 kanaler er det ved hjælp af beamforming-indretningen 34, 34’ muligt at reducere den ved hjælp af beamforming-indretningen 34, 34’ forårsagede signalforhaling til 1 ms.

Idet modtagesignalet E1 og tilsvarende også det orienterede monaurale signal S2 tilvejebringes med en sådan mindre forhaling er det muligt at den totale forhaling, som opnås ved driften af de binaurale beamformere 28 i høreindretningen kun øges lidt i sammenligning med den totale forhaling D. Hvis man antager, at overførslen via forbindelserne 18, 18’ varer yderligere 6 ms, opnås der en total forhaling på D’ = D1 + D2 + 6 ms + 1 ms = 13 ms i det foreliggende eksempel.

For endnu en gang at tydeliggøre den ved hjælp af opbygningen ifølge opfindelsen af høreindretningen beskrevne fordel er der i figur 3 igen vist en øredel 38 til en binaural forsyning. Den er, som den skulle være opbygget ved en kendt høre-indretning. For at forenkle sammenligningen er i figur 3 elementer, som med hensyn til deres funktionsmåde svarer til elementer i høreindretningen i figur 2, forsynet med samme henvisningstal som i figur 2. Ved øredelen 38 er det muligt i frekvensområdet FD ved hjælp af beamformerne 26 at fremstille en spektral højt opløsende beamforming og herved et orienteret monauralt signal S1 i frekvensområdet FD. Skal dette orienterede monaurale signal S1 ikke kun anvendes til lokale binaurale beamformere 28 men også som indgangssignal til en yderligere øredel, skal signalet S1 transformeres tilbage til perioden TD med en syntetiseringsindretning 30, således at det kan overføres af en anden sendeindretning 16 til den anden øredel. Således har det af sendeindretningen 16 til den anden øredel sendte signal allerede en forhaling D = D1 + D2. Tilsvarende modtages der via en modtageindretning 16 et indgangssignal, som ligeledes blev fremstillet af den anden øredel med dennes højt spektralt opløsende forarbejdning og ligeledes allerede har en signalforhaling D = D1 + D2. Dette monaurale orienterede indgangssignal i den anden øredel skal sammen med mikrofonernes 12 mikrofonsignaler transformeres ved hjælp af en analyseindretning 24 til frekvensområdet FD for at kunne bearbejdes af de binaurale omformere 28. Da nu det via modtageindretningen 16 modtagne signal allerede har en signalforhaling D = D1 + D2, skal det af mikrofonsignalerne 12 opnåede signal S1 forhales ved hjælp af en forhalingsindretning 40 med netop denne forhaling D1 + D2 for at synkronisere de binaurale beamformeres 28 to indgangssignaler. Ved hjælp af den yderligere benyttede forhaling ved hjælp af forhalingsindretningen 40 opnås der imidlertid hermed totalt set ved fremstillingen af et høretelefonsignal H1 af mikrofonernes 12 mikrofonsignaler og det via modtageindretningen 16 fra den anden øredel modtagne signal en total forhaling D’ = 2*D1 + 2*D2. Tilføjer man nu en overgangstid på 1 ms, fremkommer der heraf en total forhaling D’ = 12 ms. Hertil kommer også overføringstiden, som ligesom hidtil anslås til 6 ms. En bruger af denne høreindretning vil altså f.eks. under skrivningen på en computer føle den indledningsvis nævnte generende tidsforskydning.

Ved hjælp af den i figur 2 viste høreindretning er det derimod muligt i øredelen 10 at tilvejebringe et orienteret signal S2 til overføringen til den anden øredel uden den som følge af transformationen til frekvensområdet FD forårsagede signalforhaling. Samtidigt holdes det yderligere beregningsbesvær til tilvejebringelsen af signalet S1 forholdsvis lavt, idet der fra beamformerne 26, ligesom det til den flerkanal-bearbejdning af de lokale mikrofonsignaler M1, M2 uden videre er nødvendigt, benyttes indstillingsparametrene til indstillingen af beamforming-ind-retningens 34 beamformere.

Ved kombineringen og afbildningen af beamformernes 26 indstillingsparametre på de i beamforming-indretningens 34 beamformeres indstillingsparametre er det ikke længere nødvendigt at tilvejebringe adaptive beamformere i beamforming-indretningen 34, således at der i beamforming-indretningen 34 ikke skal iværksættes tilsvarende beregningsbesvær. Beamforming-indretningen 34 er fjernstyret næsten ligesom ved hjælp af beamformerne 26.

Totalt set kan det hermed konstateres, at en yderligere signalforhaling ved tilvejebringelsen af et signal til en binaural forsyning ved hjælp af en yderligere lav-forhalende perioderetningsmikrofonforarbejdning ved hjælp af beamforming-ind-retningen 34 kan blive mulig. Der undgås derved yderligere beregningsbesvær ved at den ligeledes frekvensområderetningsmikrofonforarbejdning, som adapterer selvstændigt, anvendes til styringen af perioderetningsmikrofonbearbejdnin-gen, idet indstillingsparametrene overføres i denne periode ved hjælp af afbildningsindretningen 36.

Claims (11)

1. Høreindretning til en binaural forsyning, omfattende: en første øredel (10), som skal bæres på et øre, og som har flere mikrofoner (12) og en første signalbearbejdningsindretning (V), som er indrettet til ud fra mikrofonernes (12) mikrofonsignaler (M1, M2) ved hjælp af en spektral flerkanalsignalbearbejdning af hvert af mikrofonsignalerne (M1, M2) at fremstille et lokalt høretelefonsignal (H1) til en høretelefon (22) i den første øredel (10), kendetegnet ved, at der i den første øredel (10) yderligere er tilvejebragt en beamforming-indret-ning (34) og en sendeindretning (32), hvorved beamforming-indretningen (34) er indrettet til af mikrofonsignalerne (M1, M2) at fremstille et orienteret udgangssignal (S2) ved hjælp af en signalbearbejdning, som omfatter færre spektrale kanaler end den første signalbearbejdningsindretning (V), og hvorved sendeindretningen (32) er indrettet til at sende det orienterede udgangssignal (S2) som elektrisk eller elektromagnetisk signal fra den første øredel (10).

2. Høreindretning ifølge krav 1, hvorved beamforming-indretningen (34) er indrettet til at opdele hvert af mikrofonsignalerne (M1, M2) på beamforming-indret-ningens (34) spektrale kanaler ved hjælp af en filtrering, især en periodefiltrering, med et lavpasfilter, et højpasfilter og fortrinsvis et eller flere båndpasfiltre.

3. Høreindretning ifølge krav 1 eller 2, hvorved beamforming-indretningen (34) er indrettet til at bearbejde hvert mikrofonsignal (M1, M2) i perioden eller tidsområdet (TD) uden en underafsøgning og hertil bibeholde en afsøgningshastighed, som mikrofonsignalerne (M1, M2) har ved en indgang til beamforming-indretningen (34), selv efter en henholdsvis den respektive opdeling af mikrofonsignalerne (M1, M2) på beamforming-indretningens (34) spektrale kanaler.

4. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved beamforming-ind-retningen (34) er indrettet til i hvert af deres spektrale kanaler ud fra heri indeholdte signalandele af hvert mikrofonsignal (M1, M2) at fremstille en tilsvarende andel af det orienterede udgangssignal (S2) ved hjælp af en differentiel beamfor-mer.

5. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved beamforming-ind-retningen (34) i i det mindste en spektral kanal har en adaptiv beamformer.

6. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved beamforming-ind-retningen (34) i i det mindste en spektral kanal har en styret beamformer, ved hvilken en retningskarakteristik til den spektrale kanal er indstillelig via en indstillingsparameter (par), og hvorved den første signalbearbejdningsindretning (V) er indrettet til at indstille indstillingsparameteren (par).

7. Høreindretning ifølge krav 6, hvorved signalbearbejdningsindretningen (V) i i det mindste en spektral kanal har en adaptiv beamformer (26), og er indrettet til at indstille indstillingsparameteren (par) i i det mindste en af beamforming-indret-ningens (34) styrbare beamformere på en værdi, som er beregnet ud fra i det mindste en af de adaptive beamformeres (26) indstillingsparametre (PAR).

8. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved den første øredel (10) har en modtageindretning (16) til en elektrisk eller elektromagnetisk signalmodtagelse af et indgangssignal (E1), og hvorved den første signalbearbejdningsindretning (V) er indrettet til på basis af mikrofonsignalerne (M1, M2) og indgangssignalet at danne det lokale høretelefonsignal (H1) som orienteret signal ved hjælp af binaural beamforming (28).

9. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved den første signalbearbejdningsenhed (V) omfatter flere end 16, især 48, spektrale kanaler (CH) og beamforming-indretningen har 16 eller færre end 16, især 4, spektrale kanaler (ch).

10. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, som omfatter en anden øredel (20), som skal bæres på det andet øre, hvorved den anden øredel har flere mikrofoner samt en beamforming-indretning (34’) og en sendeindretning ligesom den første øredel (10), hvorved de to øredele (10, 20) er indrettet til at overføre deres respektive orienterede udgangssignaler (S2) via deres sendeindretninger (32) til den respektive anden øredel (10, 20) og på basis af de respektive egne mikrofoners (12) mikrofonsignaler (M1, M2) og det respektive fra den anden øredel (20, 10) modtagne signal (E1) at fremstille et orienteret lokalt høresignal (H1) ved hjælp af binaural beamforming (28).

11. Fremgangsmåde til tilvejebringelse af en binaural forsyning ved hjælp af en høreindretnings to øredele (10, 20), som skal bæres på hvert sit øre, og som hver har en spektral signalbearbejdningsindretning (V) med et antal af spektrale kanaler (ch), med trinnene: - i hver øredel (10, 20) tilvejebringelse af et orienteret monauralt signal (S2) af mikrofonsignaler (M1, M2) fra øredelens (10, 20) mikrofoner (12) ved hjælp af en i øredelen (10, 20) værende beamforming-indretning (34, 34’), som har færre spektrale kanaler (ch) end øredelens signalbearbejdningsindretning (V), - udveksling af de orienterede monaurale signaler (S2) imellem øredelene (10, 20) ved hjælp af en elektrisk eller elektromagnetisk overføring (18, 18’), - i hver øredel (10, 20) fremstilling af et orienteret binauralt signal B1) ved kombinering af egne mikrofoners (12) mikrofonsignaler (M1, M2) og det modtagne orienterede monaurale signal (E1) ved hjælp af øredelens (10, 20) signalbearbejdningsindretning (V) og udlevering af det orienterede bi-naurale signal (B1) ved hjælp af øredelens (10, 20) høretelefon.