EP0788290B1 - Programmable hearing aid - Google Patents
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- EP0788290B1 EP0788290B1 EP19960101439 EP96101439A EP0788290B1 EP 0788290 B1 EP0788290 B1 EP 0788290B1 EP 19960101439 EP19960101439 EP 19960101439 EP 96101439 A EP96101439 A EP 96101439A EP 0788290 B1 EP0788290 B1 EP 0788290B1
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- EP
- European Patent Office
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- component
- signals
- frequency range
- module
- hearing aid
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
- H04R25/50—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics
- H04R25/505—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics using digital signal processing
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2225/00—Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
- H04R2225/41—Detection or adaptation of hearing aid parameters or programs to listening situation, e.g. pub, forest
Definitions
- the invention relates to a programmable hearing aid with a in its transmission properties between microphone and Handset adjustable to different transmission characteristics Amplifier and transmission part, being in the signal path several between the microphone (2) and the handset (3) Tapping points (5) for tapping signals (6, 6 ') are available are.
- EP-A-0 674 464 relates to a programmable hearing aid Fuzzy logic controller.
- This hearing aid has a control system being for automatic switching and adjustment to the respective environmental situation and the amplifier and Transmission controller assigned controller that is dependent of the particular surrounding situation Input variables a selection of those in the data carrier of the hearing aid stored parameter sets or of parameters for Change in transmission characteristics of the hearing aid performs.
- EP-A-0 674 464 and EP-A-0 712 263 concern the determination of hearing programs and signal processing parameters using fuzzy logic or using a neural structure, being in both cases from an evaluation of the input signal (s) in the time domain and the realization of the fuzzy logic or the neural Structure in analog circuitry is specified.
- EP-A-0 681 411 includes a programmable hearing aid one in its transmission properties between microphone and handset adjustable to different transmission characteristics Amplifier and transmission part known, wherein from the signal path between the microphone and the handset tapped at one or more tapping points and are fed to a module for generating control signals to control the signal processing in the hearing aid.
- the object of the invention is a hearing aid of the type mentioned kind of creating a largely automatic Selection of a respective hearing program or the automatic one Setting individual signal processing parameters by evaluation of the acoustic signal arriving in the hearing aid, with special possibilities of signal evaluation should be usable.
- a Module for selecting one or more tap signals available and is a module for transforming the selected one or more Tapping signals from the time domain to the frequency domain is available and a module for signal evaluation in the Frequency range transferred signals available in the frequency range is, the module for signal evaluation in the Frequency range transferred signals in the frequency range control signals generated to choose from in a the signal path assigned data storage parameters of the Amplifier and transmission part or to change the Amplifier and transmission characteristics to the amplifier and transfer part are dispensable.
- the hearing aid there is a signal evaluation provided that the incoming acoustic signal first is subjected to a spectral analysis and the actual Analysis then takes place in the frequency domain.
- the algorithms and rule sets for the analysis of the pre-processed Signals should be given or programmed as flexibly as possible his.
- the digital circuit technology offers Realization special advantages.
- the algorithms and rule sets are available alternatively mathematical calculation rules, fuzzy logic and neural structures.
- According to the invention is a better one Adaptation of the signal processing to the hearing damage continuous signal-dependent setting of the signal processing parameters possible.
- the hearing aid wearer relieved of this, carry out a hearing program switch yourself to have to.
- the hearing aid according to the invention shown schematically in FIG. 1 1 records 2 sound signals via a microphone. This Acoustic information is converted into electrical signals in the microphone implemented. After signal processing in a gain and transmission part 4 becomes the electrical signal fed to a receiver 3 as an output converter. With the hearing aid 1 is an analog signal processing in the amplifier and transmission part 4 provided. In doing so, the Signal path from one or more tapping points 5 analog Signals 6 tapped.
- a module 12 for selecting the tap signal 13 determines from which point in the signal path the signal is tapped and it then leads to an analog / digital converter 14. there it can either make this selection according to its own, in it implemented algorithm or according to an external control signal 18 meet.
- the digitized in the analog / digital converter 14 Signal 15 is then a module 7 for transformation of the signal or signals 15 from the time domain to the frequency domain fed.
- the data transformed in module 7 or signals 8 are then generated by a module 9 for signal evaluation processed in the frequency domain.
- the essential signal analysis and signal detection algorithms from, when determining the new signal processing parameters also system information of the hearing aid in the Selection decision can be included; e.g. about the position of controls or the respective battery charge level and by means 16 for detecting system states and by its output signals 17.
- control signals 10 generated in module 9 for selection of data memories stored in a signal path Parameters of the amplifier and transmission part or to change the amplifier and transmission characteristics deliverable to the amplifier and transmission part 4.
- the module 12 can be used to select one or more Tapping signals 13 control signals 18 of a control module 19 feedable, whereby the selection of the tap signals can be influenced is.
- the transformation of the tapped signal into the Frequency range happens e.g. according to the known methods the discrete Fourier transform or the Fast Fourier Transformation.
- the discrete Fourier transform or the Fast Fourier Transformation As a result of the transformation, the Amplitude and phase values of the signal on a selectable Number of support points available.
- module 9 for signal evaluation in the frequency domain with a Memory 20 in data exchange
- module 9 signals 21 outputs to the memory 20 and causes the memory to certain data 22 to the amplifier and transmission part 4 to deliver or take data 23 from memory 20, processed and as control signals 10 to the amplifier and transmission part 4 issues.
- a component 24 for normalizing the Amplitude values a component 25 for the formation of frequency-related Characteristics, a component 26 for the formation of temporal parameters, a component 27 for the formation of Similarity measures and a component 28 for determination of the hearing program to be activated.
- Mean values of amplitude values can also be weighted. Power of the signal in certain frequency ranges. Average rise / fall of the amplitude values in certain frequency ranges.
- the deviation of yours for each corner hearing situation Characteristic value set from the currently determined characteristic value set of acoustic environment determined. For example the absolute value for each situation comparison for each characteristic value the difference is determined and with a given Weighted factor. The sum of these weighted differences gives a measure of the similarity of the current situation with the respective corner listening situation. The weighting of the differences leads to deviations of different Characteristic values depending on their meaning more or less in the Calculate the similarity measure.
- Hearing program can be determined.
- the hearing program is activated for which the similarity measure between the corresponding corner situation and the current one acoustic situation has the greatest value. This must however, a switching hysteresis can be provided in Borderline situations a constant switching between two Avoid hearing programs.
- PN (pN1, pN2, pN3)
- pN1 (p11 * S1) + (p21 * S2) + (p31 * S3)
- pN2 (p12 * S1) + (p22 * S2) + (p32 * S3)
- FIG. 5 shows a module 9 for signal evaluation in the frequency domain provided, characterized by a component 24 for standardization of the amplitude values, a component 25 for formation of frequency-related parameters, a component 26 for formation of time parameters, a component 29 for fuzzification, a component 30 for inference formation, a Component 31 for defuzzification of the similarity measures and a component 28 for determining what is to be activated in each case Hearing program.
- the structure according to the invention is a module 9 for signal evaluation provided in the frequency domain, consisting of a Component 24 for normalizing the amplitude values, a component 25 for the formation of frequency-related parameters, one Component 26 for the formation of time parameters and a component 32 for realizing a neural structure to determine the hearing program to be activated.
- the module 9 can send signals 21 to one Output memory 20, which then data signals 22 to the amplifier and transmission part 4 for determining the one to be activated in each case Supplies hearing programs.
- Signal processing parameters can also determine each parameter for to be determined. Referring to the circuit diagrams of FIGS. 7 to 9, the determination of the individual is shown below Signal processing parameters through signal evaluation in Frequency range described, by determining the Parameters via mathematical functions, via fuzzy logic or through a neural structure.
- G 2 (n) [A 1 (n) + A 1 (n-1) * 0.5 + A 1 (n-2) * 0.2] * 0.3 + [A 2 (n) + A 2 (n-1) * 0.6 + A 2 (n-2) * 0.3] * 0.4 + [A 3 (n) + A 3 (n-1) * 0.6 + A 3 (n-2) * 0.4] * 0.5 + ⁇ ⁇ ⁇ [A 16 (n) + A 16 (n-1) * 0.5 + A 16 (n-2) * 0.2] * 0.3
Description
Die Erfindung betrifft ein programmierbares Hörgerät mit einem in seinen Übertragungseigenschaften zwischen Mikrofon und Hörer auf verschiedene Übertragungscharakteristika einstellbaren Verstärker- und Übertragungsteil, wobei in dem Signalpfad zwischen dem Mikrofon (2) und dem Hörer (3) mehrere Abgriffstellen (5) zum Abgreifen von Signalen (6, 6') vorhanden sind.The invention relates to a programmable hearing aid with a in its transmission properties between microphone and Handset adjustable to different transmission characteristics Amplifier and transmission part, being in the signal path several between the microphone (2) and the handset (3) Tapping points (5) for tapping signals (6, 6 ') are available are.
Bei einem aus der EP-B-0 064 042 bekannten Hörgerät sind in einem Hörgerätespeicher acht Parametersätze für unterschiedliche Übertragungscharakteristika für verschiedene Umgebungssituationen abgespeichert. Durch Betätigen eines Schalters können nacheinander die verschiedenen Parametersätze für die acht gespeicherten Programme abgerufen werden. Eine Steuereinheit steuert einen zwischen Mikrofon und Hörer eingeschalteten Signalprozessor, der dann eine erste, für eine vorgesehene Umgebungssituation bestimmte Übertragungsfunktion einstellt. Über den Schalter können jedoch die gespeicherten Signalübertragungsprogramme nur nacheinander abgerufen werden, bis nach Meinung des Hörgeräteträgers die gerade zur gegebenen Umgebungssituation passende Übertragungsfunktion gefunden ist. In dem bekannten programmierbaren Hörgerät werden demnach im allgemeinen mehrere, vom Benutzer wählbare Parametersätze, sogenannte Hörsituationen, abgespeichert. Jeder dieser Parametersätze stellt die sinnvoll aufeinander abgestimmte Einstellung aller Signalverarbeitungsparameter für eine bestimmte akustische Situation dar, z.B. in Ruhe, d.h. ohne störende Hintergrundgeräusche oder Gesprächsituation mit tieffrequentem Störgeräusch usw. Der Hörgeräteträger wählt die jeweils gewünschte Situation durch Betätigen einer Taste am Hörgerät aus. In a hearing aid known from EP-B-0 064 042, in a hearing aid memory eight parameter sets for different Transmission characteristics for different environmental situations stored. By operating a switch can the different parameter sets for the eight stored programs can be called up. A control unit controls one switched on between microphone and handset Signal processor, which is then a first, for an intended Certain transmission function. Via the switch, however, the stored signal transmission programs can only be accessed one after the other until, in the opinion of the hearing aid wearer, the one just given Suitable transfer function found in the surrounding situation is. Accordingly, in the known programmable hearing aid generally several user-selectable parameter sets, so-called listening situations. Everyone of these parameter sets represents the sensibly coordinated Setting of all signal processing parameters for represents a certain acoustic situation, e.g. at rest, i.e. with no annoying background noise or conversation low-frequency noise, etc. The hearing aid wearer chooses the desired situation by pressing a button on the hearing aid.
Die EP-A-0 674 464 betrifft ein programmierbares Hörgerät mit Fuzzy-Logik-Controller. Dieses Hörgerät hat ein Regelungssystem, wobei es für die automatische Umschaltung und Anpassung an die jeweilige Umgebungssituation einen dem Verstärker- und Übertragungsteil zugeordneten Controller aufweist, der in Abhängigkeit von die jeweilige Umgebungssituation kennzeichnenden Eingangsgrößen eine Auswahl der im Datenträger des Hörgerätes gespeicherten Parametersätze oder von Parametern zur Veränderung von Übertragungscharakteristiken des Hörgerätes vornimmt.EP-A-0 674 464 relates to a programmable hearing aid Fuzzy logic controller. This hearing aid has a control system being for automatic switching and adjustment to the respective environmental situation and the amplifier and Transmission controller assigned controller that is dependent of the particular surrounding situation Input variables a selection of those in the data carrier of the hearing aid stored parameter sets or of parameters for Change in transmission characteristics of the hearing aid performs.
Für eine automatische oder weitgehend automatische, von Eingangs- oder Meßsignalen abhängige Anpassung eines programmierbaren Hörgerätes wird in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 712 263 eine dem Signalpfad vom Mikrofon zum Hörer nebengeordnete neuronale Struktur vorgeschlagen, der ein Datenträger zugeordnet ist, wobei aus dem Signalpfad aus einer oder mehreren Abgriffstellen Signale abgegriffen und einem Modul zur Signalaufbereitung zugeführt werden und wobei die aufbereiteten Signale der neuronalen Struktur zuführbar sind, welche Steuersignale erzeugt, die zur Auswahl von in einem dem Signalpfad zugeordneten Datenspeicher gespeicherte Parameter des Verstärker- und Übertragungsteils oder zur Veränderung der Verstärker- und Übertragungscharakteristik an das Verstärker- und Übertragungsteil abgebbar sind.For an automatic or largely automatic, from input or measurement signals dependent adaptation of a programmable Hearing aid is used in the European patent application EP-A-0 712 263 the signal path from the microphone to the listener sibling neural structure suggested of a disk is assigned, whereby from the signal path from a or more tapping points tapped and one Module for signal processing are supplied and where the processed signals can be fed to the neural structure, which generates control signals to select from in one parameters stored in the data path associated with the signal path of the amplifier and transmission part or to change the amplifier and transmission characteristics to the Amplifier and transmission part are deliverable.
Die Vorschläge nach der EP-A-0 674 464 und EP-A-0 712 263 betreffen die Bestimmung von Hörprogrammen und Signalverarbeitungsparametern mittels Fuzzy-Logik bzw. mittels einer neuronalen Struktur, wobei in beiden Fällen von einer Auswertung des/der Eingangssignale(s) im Zeitbereich ausgegangen und wobei die Realisierung der Fuzzy-Logik bzw. der neuronalen Struktur in analoger Schaltungstechnik angegeben ist.The proposals according to EP-A-0 674 464 and EP-A-0 712 263 concern the determination of hearing programs and signal processing parameters using fuzzy logic or using a neural structure, being in both cases from an evaluation of the input signal (s) in the time domain and the realization of the fuzzy logic or the neural Structure in analog circuitry is specified.
Aus der EP-A-0 681 411 ist ein programmierbares Hörgerät mit einem in seinen Übertragungseigenschaften zwischen Mikrofon und Hörer auf verschiedene Übertragungscharakteristika einstellbaren Verstärker- und Übertragungsteil bekannt, wobei aus dem Signalpfad zwischen dem Mikrofon und dem Hörer aus einer oder mehreren Abgriffstellen Signale abgegriffen und einem Modul zugeführt werden zur Erzeugung von Steuersignalen zur Steuerung der Signalverarbeitung im Hörgerät.EP-A-0 681 411 includes a programmable hearing aid one in its transmission properties between microphone and handset adjustable to different transmission characteristics Amplifier and transmission part known, wherein from the signal path between the microphone and the handset tapped at one or more tapping points and are fed to a module for generating control signals to control the signal processing in the hearing aid.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hörgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine weitgehende automatische Auswahl eines jeweiligen Hörprogrammes oder das automatische Einstellen einzelner Sighalverarbeitungsparameter durch Auswertung des im Hörgerät eintreffenden akustischen Signals ermöglicht, wobei besondere Möglichkeiten der Signalauswertung nutzbar sein sollen.The object of the invention is a hearing aid of the type mentioned Kind of creating a largely automatic Selection of a respective hearing program or the automatic one Setting individual signal processing parameters by evaluation of the acoustic signal arriving in the hearing aid, with special possibilities of signal evaluation should be usable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Modul zur Auswahl eines oder mehrerer Abgriffsignale vorhanden ist und ein Modul zur Transformation des oder der ausgewählten Abgriffsignale vom Zeitbereich in den Frequenzbereich vorhanden ist und ein Modul zur Signalauswertung der in den Frequenzbereich überführten Signale im Frequenzbereich vorhanden ist, wobei das Modul zur Signalauswertung der in den Frequenzbereich überführten Signale im Frequenzbereich Steuersignale erzeugt, die zur Auswahl von in einem dem Signalpfad zugeordneten Datenspeicher gespeicherten Parametern des Verstärker- und Übertragungsteils oder zur Veränderung der Verstärker- und Übertragungscharakteristik an das Verstärker- und Übertragungsteil abgebbar sind.According to the invention this object is achieved in that a Module for selecting one or more tap signals available and is a module for transforming the selected one or more Tapping signals from the time domain to the frequency domain is available and a module for signal evaluation in the Frequency range transferred signals available in the frequency range is, the module for signal evaluation in the Frequency range transferred signals in the frequency range control signals generated to choose from in a the signal path assigned data storage parameters of the Amplifier and transmission part or to change the Amplifier and transmission characteristics to the amplifier and transfer part are dispensable.
Bei dem Hörgerät nach der Erfindung ist eine Signalauswertung vorgesehen, wonach das eintreffende akustische Signal zuerst einer Spektralanalyse unterzogen wird und wobei die eigentliche Analyse dann im Frequenzbereich stattfindet. Die Algorithmen und Regelsätze für die Analyse des so vorverarbeiteten Signals sollen möglichst flexibel vorgebbar bzw. programmierbar sein. Hierbei bietet die digitale schaltungstechnisehe Realisierung besondere Vorteile. Für die logische Implementierung der Algorithmen und Regelsätze bieten sich alternativ mathematische Berechnungsvorschriften, Fuzzy-Logik und neuronale Strukturen an. Nach der Erfindung ist eine bessere Anpassung der Signalverarbeitung an den Hörschaden durch fortlaufende signalabhängige Einstellung der Signalverarbeitungsparameter möglich. Gleichzeitig wird der Hörgeräteträger davon entlastet, selbst eine Hörprogrammumschaltung vornehmen zu müssen.In the hearing aid according to the invention there is a signal evaluation provided that the incoming acoustic signal first is subjected to a spectral analysis and the actual Analysis then takes place in the frequency domain. The algorithms and rule sets for the analysis of the pre-processed Signals should be given or programmed as flexibly as possible his. Here, the digital circuit technology offers Realization special advantages. For the logical implementation the algorithms and rule sets are available alternatively mathematical calculation rules, fuzzy logic and neural structures. According to the invention is a better one Adaptation of the signal processing to the hearing damage continuous signal-dependent setting of the signal processing parameters possible. At the same time, the hearing aid wearer relieved of this, carry out a hearing program switch yourself to have to.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind durch die Patentansprüche gekennzeichnet. Advantageous embodiments of the invention are due to the claims characterized.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.Further advantages and details of the invention are set out below based on the embodiments shown in the figures explained in more detail.
Es zeigen:
Das in Figur 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Hörgerät
1 nimmt über ein Mikrofon 2 Schallsignale auf. Diese
akustische Information wird im Mikrofon in elektrische Signale
umgesetzt. Nach einer Signalbearbeitung in einem Verstärkungs-
und Übertragungsteil 4 wird das elektrische Signal
einem Hörer 3 als Ausgangswandler zugeführt. Bei dem Hörgerät
nach Figur 1 ist eine analoge Signalverarbeitung im Verstärker-
und Übertragungsteil 4 vorgesehen. Dabei werden aus dem
Signalpfad aus einer oder mehreren Abgriffstellen 5 analoge
Signale 6 abgegriffen.The hearing aid according to the invention shown schematically in FIG. 1
1
Ein Modul 12 zur Auswahl des Abgriffsignals 13 legt fest, von
welchem Punkt im Signalpfad das Signal abgegriffen wird und
führt es sodann einem Analog/Digital-Umsetzer 14 zu. Dabei
kann es diese Auswahl entweder gemäß einem eigenen, in ihm
implementierten Algorithmus oder gemäß einem externen Steuersignal
18 treffen. Das im Analog/Digital-Umsetzer 14 digitalisierte
Signal 15 wird anschließend einem Modul 7 zur Transformation
des bzw. der Signale 15 vom Zeitbereich in den Frequenzbereich
zugeführt. Die im Modul 7 transformierten Daten
oder Signale 8 werden daraufhin durch ein Modul 9 zur Signalauswertung
im Frequenzbereich weiterverarbeitet. Hier laufen
die wesentlichen Signalanalyse- und Signalerkennungsalgorithmen
ab, wobei bei der Ermittlung der neuen Signalverarbeitungsparameter
auch Systeminformationen des Hörgerätes in die
Auswahlentscheidung mit einbezogen werden können; z.B. über
die Position von Bedienelementen oder den jeweiligen Batterieladezustand
und durch ein Mittel 16 zur Erfassung von Systemzuständen
sowie durch dessen Ausgangssignale 17. Dabei
sind die im Modul 9 erzeugten Steuersignale 10 zur Auswahl
von in einem dem Signalpfad zugeordneten Datenspeicher gespeicherten
Parametern des Verstärker- und Übertragungsteils
oder zur Veränderung der Verstärker- und Übertragungscharakteristik
an das Verstärker- und Übertragungsteil 4 abgebbar.
Gemäß Figur 1 sind dem Modul 12 zur Auswahl eines oder mehrerer
Abgriffsignale 13 Steuersignale 18 eines Steuermoduls 19
zuführbar, wodurch die Auswahl der Abgriffsignale beeinflußbar
ist.A
Falls nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 bei einem digitalen
Hörgerät 1' in dem Verstärker- und Übertragungsteil
4' im Signalpfad eine digitale Signalverarbeitung erfolgt,
wird kein eigener Analog/Digital-Umsetzer für die Signalanalyse
benötigt. Statt dessen kann das bereits digitale Signal
6' aus dem Signalpfad abgegriffen und für die Signalanalyse
weiterverarbeitet werden. Das abgegriffene digitale Signal 6'
wird nach dem Modul 12 zur Auswahl eines oder mehrerer Abgriffsignale
als digitales Abgriffsignal 13' dem Modul 7 zur
Transformation des Signals in den Frequenzbereich zugeführt.
Die weitere Signalanalyse kann, wie oben beschrieben, ablaufen.If according to the embodiment of Figure 2 in a digital
Hearing aid 1 'in the amplifier and transmission part
4 'digital signal processing takes place in the signal path,
does not become a separate analog / digital converter for signal analysis
needed. Instead, the already
Die Transformation des jeweils abgegriffenen Signals in den Frequenzbereich geschieht z.B. nach den bekannten Verfahren der diskreten Fouriertransformation oder der Fast Fourier Transformation. Als Ergebnis der Transformation stehen die Amplituden- und Phasenwerte des Signals an einer wählbaren Anzahl von Stützstellen bereit.The transformation of the tapped signal into the Frequency range happens e.g. according to the known methods the discrete Fourier transform or the Fast Fourier Transformation. As a result of the transformation, the Amplitude and phase values of the signal on a selectable Number of support points available.
Zusammen mit den Schaltbildern der Figuren 3 bis 6 wird im folgenden die Bestimmung des Hörprogrammes durch Signalauswertung im Frequenzbereich beschrieben, und zwar die Bestimmung des Hörprogramms durch eine mathematische Berechnungsvorschrift, über ein Fuzzy-Logik-Regelwerk oder mit Hilfe einer neuronalen Struktur. Hierbei muß zuerst die akustische Umgebungssituation analysiert und klassifiziert werden. Dabei wird sich im allgemeinen ergeben, daß sie einer Mischung der den Hörprogrammen zugrunde liegenden Hörsituationen (= Eck-Hörsituationen) entspricht. Dementsprechend muß entschieden werden, welches der abgespeicherten Hörprogramme aktiviert werden soll oder wie aus den abgespeicherten Hörprogrammen ein geeignetes Mittelwert-Hörprogramm gewonnen werden soll.Together with the circuit diagrams of Figures 3 to 6 is in following the determination of the hearing program by signal evaluation described in the frequency domain, namely the determination the hearing program through a mathematical calculation rule, via a fuzzy logic set of rules or with the help of a neural structure. The acoustic first Environmental situation can be analyzed and classified. there will generally result that they are a mixture of the hearing situations on which the hearing programs are based (= corner hearing situations) equivalent. Accordingly, it must be decided which of the saved hearing programs is activated or how from the stored hearing programs a suitable mean hearing program should be obtained.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Figur 3 steht
das Modul 9 zur Signalauswertung im Frequenzbereich mit einem
Speicher 20 in Datenaustausch, wobei das Modul 9 Signale 21
an den Speicher 20 abgibt und den Speicher dazu veranlaßt,
bestimmte Daten 22 an das Verstärker- und Übertragungsteil 4
abzugeben oder Daten 23 dem Speicher 20 entnimmt, verarbeitet
und als Steuersignale 10 an das Verstärker- und Übertragungsteil
4 abgibt.According to an advantageous embodiment according to Figure 3 stands
the
Zur Bestimmung der Hörsituation über mathematische Funktionen
weist das Modul 9 zur Signalauswertung im Frequenzbereich,
wie Figur 4 zeigt, eine Komponente 24 zur Normierung der
Amplitudenwerte, eine Komponente 25 zur Bildung von frequenzbezogenen
Kenngrößen, eine Komponente 26 zur Bildung von
zeitlichen Kenngrößen, eine Komponente 27 zur Bildung von
Ähnlichkeitsmaßzahlen und eine Komponente 28 zur Bestimmung
des jeweils zu aktivierenden Hörprogrammes auf.To determine the listening situation using mathematical functions
has the
Da die Situationsanalyse unabhängig von der absoluten Lautheit des zu untersuchenden Signals sein soll, findet im ersten Verarbeitungsschritt eine Normierung der Amplitudenwerte statt. Eine Möglichkeit hierzu ist, den Faktor zu ermitteln, mit dem der größte Amplitudenwert multipliziert werden muß, um einen vorgegebenen Maximalwert anzunehmen. Anschließend werden alle Amplitudenwerte mit diesem Faktor multipliziert.Because the situation analysis is independent of the absolute Loudness of the signal to be examined should take place in first processing step a normalization of the amplitude values instead of. One way to do this is to determine the factor by which the largest amplitude value is multiplied must assume a predetermined maximum value. Subsequently all amplitude values are multiplied by this factor.
Da für die weitere Auswertung nicht die Amplitudenwerte alleine, sondern Kenngrößen, die ihr Verhältnis zueinander beschreiben, benötigt werden, müssen diese gebildet werden. Beispiele hierfür sind:Since the amplitude values alone are not used for further evaluation, but parameters that describe their relationship to each other, needed, they must be formed. Examples for this are:
Mittelwerte von Amplitudenwerten. Diese können darüber hinaus
gewichtet sein.
Leistung des Signals in bestimmten Frequenzbereichen.
Durchschnittlicher Anstieg/ Abfall der Amplitudenwerte in bestimmten
Frequenzbereichen. Mean values of amplitude values. These can also be weighted.
Power of the signal in certain frequency ranges.
Average rise / fall of the amplitude values in certain frequency ranges.
Die genaue Berechnung dieser jeweils benötigten Zwischengrößen ist Bestandteil des gesamten Analysealgorithmus.The exact calculation of these intermediate sizes required in each case is part of the entire analysis algorithm.
Da neben den bisher zur Verfügung stehenden, jeweils für ein
Zeitintervall der Fouriertransformation gültigen Größen auch
deren zeitlicher Verlauf für die Signalanalyse von Bedeutung
ist, werden als nächstes zusätzliche zeitliche Kenngrößen aus
den bisherigen Kenngrößen und Amplitudenwerten ermittelt.
Beispiele hierfür sind:Since, in addition to the variables available up to now, each of which is valid for a time interval of the Fourier transformation, their temporal course is also important for the signal analysis, additional temporal parameters are then determined from the previous parameters and amplitude values.
Examples for this are:
Summen, zum Teil auch gewichtet, von Kenngrößen zu verschiedenen Zeitpunkten.Totals, sometimes also weighted, from parameters to different ones Times.
Differenzen, zum Teil auch gewichtet, von Kenngrößen zu verschiedenen Zeitpunkten.Differences, sometimes also weighted, from parameters to different ones Times.
Mittelwerte von Kenngrößen zu verschiedenen Zeitpunkten.Average values of parameters at different times.
Durchschnittlicher Anstieg/ Abfall von Kenngrößen innerhalb eines bestimmten zeitlichen Intervalls.Average increase / decrease in parameters within a certain time interval.
Im nächsten Schritt muß ermittelt werden, wie ähnlich die aktuelle akustische Situation den vorgegebenen Hörsituationen (=Eck-Hörsituationen) ist.The next step is to determine how similar the current one is acoustic situation to the given listening situations (= Corner listening situations).
Hierzu wird für jede Eck-Hörsituation die Abweichung ihres Kennwertsatzes von dem aktuell ermittelten Kennwertsatz der akustischen Umgebungssituation bestimmt. Bespielsweise wird für jeden Situationsvergleich für jeden Kennwert der Absolutwert der Differenz ermittelt und mit einem vorzugebenden Faktor gewichtet. Die Summe dieser gewichteten Differenzen ergibt ein Maß für die Ähnlichkeit der aktuellen Situation mit der jeweiligen Eck-Hörsituation. Die Gewichtung der Differenzen führt dabei dazu, daß Abweichungen verschiedener Kennwerte je nach ihrer Bedeutung mehr oder weniger in die Berechnung des Ähnlichkeitsmaßes eingehen.For this, the deviation of yours for each corner hearing situation Characteristic value set from the currently determined characteristic value set of acoustic environment determined. For example the absolute value for each situation comparison for each characteristic value the difference is determined and with a given Weighted factor. The sum of these weighted differences gives a measure of the similarity of the current situation with the respective corner listening situation. The weighting of the differences leads to deviations of different Characteristic values depending on their meaning more or less in the Calculate the similarity measure.
Diese Vorgehensweise läßt sich einfach mathematisch beschreiben,
wie an folgendem Beispiel gezeigt wird. Dabei wird von 3
Eck-Hörsituationen mit je 3 Kennwerten ausgegangen.
g1, g2, g3 stellen die Gewichtungsfaktoren der einzelnen Kennwerte dar.This procedure can easily be described mathematically, as shown in the following example. 3 corner hearing situations with 3 characteristic values each are assumed.
g1, g2, g3 represent the weighting factors of the individual parameters.
Nachdem nun ein Ähnlichkeitsmaß für die aktuelle akustische Situation mit jeder Eck-Hörsituation vorliegt, muß das zu aktivierende Hörprogramm bestimmt werden. Im einfachsten Fall wird das Hörprogramm aktiviert, für welches das Ähnlichkeitsmaß zwischen korrespondierender Eck-Situation und aktueller akustischer Situation den größten Wert besitzt. Hierbei muß allerdings eine Schalthysterse vorgesehen werden, um in Grenzsituationen ein beständiges Umschalten zwischen zwei Hörprogrammen zu vermeiden.Now that there is a similarity measure for the current acoustic Situation with every corner hearing situation must be activated Hearing program can be determined. In the simplest case the hearing program is activated for which the similarity measure between the corresponding corner situation and the current one acoustic situation has the greatest value. This must however, a switching hysteresis can be provided in Borderline situations a constant switching between two Avoid hearing programs.
Neben dieser einfachen Lösung besteht die Möglichkeit, das zu aktivierende Hörprogramm aus den abgespeicherten Hörprogrammen zu berechnen und zwar so, daß für jeden Parameter ein Mittelwert gebildet wird, der die einzelnen Ähnlichkeitsmaße zwischen aktueller Situation und Eck-Situationen widerspiegelt.In addition to this simple solution, there is an option to do so activating hearing program from the stored hearing programs to be calculated in such a way that a for each parameter Mean value is formed of the individual similarity measures between current situation and corner situations.
Beispielsweise könnte dies dadurch geschehen, daß jeder Parameter der Eck-Situationen mit dem zugehörigen Ähnlichkeitsmaß multipliziert wird, diese Größen dann addiert werden und anschließend der erhaltene Wert durch die Summe der Ähnlichkeitsmaße dividiert wird. Hierdurch ergäbe sich für jeden Parameter eine Art "interpolierter Mittelwert".For example, this could be done by having each parameter the corner situations with the corresponding measure of similarity is multiplied, these quantities are then added and then the value obtained by the sum of the similarity measures is divided. This would result for every parameter a kind of "interpolated average".
Auch dieses Verfahren läßt sich einfach mathematisch beschreiben,
wie an folgendem Beispiel gezeigt wird. Dabei wird
von 3 Hörprogrammen mit je 3 Signalverarbeitungsparametern
ausgegangen.
Zu berechnendes Hörprogramm: PN = ( pN1, pN2, pN3 )
Berechnung der Signalverarbeitungsparameter des einzustellenden
Hörprogramms:
Es kann vorteilhaft sein, statt einer mathematischen Ausführung die Berechnung der Ähnlichkeitsmaßzahlen mit Hilfe von Fuzzy-Logik zu realisieren. Die Vorteile von Fuzzy-Logik gegenüber einem geschlossenen mathematischen Ansatz bestehen darin, daß auch nichtlineare Zusammenhänge einfach beschrieben und bearbeitet werden können, wie sie z.B. am Rand von zulässigen Wertebereichen auftreten können. Selbst einander zum Teil widersprechende Werte von Eingangsgrößen können sinnvoll miteinander verarbeitet werden. Hierzu werden, wie oben beschrieben, ebenfalls die Schritte Normierung, Bildung von frequenzbezogenen Kenngrößen und Bildung von zeitlichen Kenngrößen vollzogen. Zur Berechnung der Ähnlichkeitsmaßzahlen werden nun aber die relevanten Amplitudenwerte und Kenngrößen den Schritten Fuzzyfizierung, Inferenz und Defuzzyfizierung unterzogen. Als Ergebnis stehen dann ebenfalls Ähnlichkeitsmaßzahlen zur Verfügung, die für jede Eck-Hörsituation deren Ähnlichkeit mit der aktuellen akustischen Umgebungssituation beschreiben. Die Ermittlung des zu aktivierenden Hörprogrammes geschieht dann in gleicher Weise wie oben beschrieben.It can be advantageous instead of a mathematical implementation the calculation of the similarity measures using Realize fuzzy logic. The advantages of fuzzy logic over have a closed mathematical approach in that even non-linear relationships are simply described and can be edited, e.g. at the edge of permissible value ranges can occur. Even each other partially contradicting values of input variables can processed meaningfully together. For this, how described above, also the steps of standardization, education of frequency-related parameters and formation of temporal Characteristics accomplished. To calculate the similarity measures but now the relevant amplitude values and parameters the steps of fuzzification, inference and defuzzification subjected. The result is also similarity measures available for every corner hearing situation their similarity to the current acoustic environment describe. The determination of the to be activated The hearing program then happens in the same way as above described.
Zur Bestimmung der Hörsituation über Fuzzy-Logik ist gemäß
Figur 5 ein Modul 9 zur Signalauswertung im Frequenzbereich
vorgesehen, gekennzeichnet durch eine Komponente 24 zur Normierung
der Amplitudenwerte, eine Komponente 25 zur Bildung
von frequenzbezogenen Kenngrößen, eine Komponente 26 zur Bildung
von zeitlichen Kenngrößen, eine Komponente 29 zur Fuzzyfizierung,
eine Komponente 30 zur Inferenzbildung, eine
Komponente 31 zur Defuzzyfizierung der Ähnlichkeitsmaßzahlen
und eine Komponente 28 zur Bestimmung des jeweils zu aktivierenden
Hörprogrammes.To determine the listening situation using fuzzy logic is according to
Figure 5 shows a
Für die Bestimmung der Hörsituation über eine neuronale
Struktur ist gemäß der Erfindung ein Modul 9 zur Signalauswertung
im Frequenzbereich vorgesehen, bestehend aus einer
Komponente 24 zur Normierung der Amplitudenwerte, einer Komponente
25 zur Bildung von frequenzbezogenen Kenngrößen, einer
Komponente 26 zur Bildung von zeitlichen Kenngrößen und
einer Komponente 32 zur Realisierung einer neuronalen Struktur
zur Bestimmung des jeweils zu aktivierenden Hörprogrammes.
Dabei kann gemäß Figur 6 das Modul 9 Signale 21 an einen
Speicher 20 abgeben, der dann Datensignale 22 an das Verstärker-
und Übertragungsteil 4 zur Bestimmung des jeweils zu aktivierenden
Hörprogrammes liefert.For the determination of the hearing situation via a neural
The structure according to the invention is a
Es kann vorteilhaft sein, zur Bestimmung des Hörprogrammes eine neuronale Struktur einzusetzen, weil es dann möglich ist, auch empirisch gewonnenes gelerntes" Entscheidungswissen zu implementieren, selbst wenn dieses nicht explizit formuliert werden kann. Hierzu werden, wie bereits beschrieben, ebenfalls die Schritte Normierung, Bildung von frequenzbezogenen Kenngrößen und Bildung von zeitlichen Kenngrößen vollzogen. Die Amplitudenwerte und Zwischenvariablen werden nun auf die Eingänge einer neuronalen Struktur gegeben. Entsprechend dem in seiner Struktur festgelegten Übertragungsverhalten stellen die an seinen Ausgängen dann anliegenden Werte einen Code dar, der das zu aktivierende Hörprogramm auswählt. Eine weitere Berechnung des zu aktivierenden Hörprogramms, wie bei den Ausführungen der Figuren 4 und 5, ist in diesem Fall also nicht erforderlich.It can be advantageous to determine the hearing program to use a neural structure because then it's possible is also empirically acquired "decision making knowledge to implement, even if this is not explicit can be formulated. As already described, likewise the steps of standardization, formation of frequency-related Parameters and formation of time parameters completed. The amplitude values and intermediate variables are now given to the inputs of a neural structure. Corresponding the transmission behavior defined in its structure then place those at its exits Values a code representing the hearing program to be activated selects. Another calculation of the hearing program to be activated, as in the embodiments of Figures 4 and 5 not necessary in this case.
Statt einen kompletten Satz von Signalverarbeitungsparametern (Hörprogramm) zu bestimmen, kann auch jeder Parameter für sich bestimmt werden. Unter Bezugnahme auf die Schaltbilder der Figuren 7 bis 9 wird im folgenden die Bestimmung einzelner Signalverarbeitungsparameter durch Signalauswertung im Frequenzbereich beschrieben, und zwar durch Ermittlung der Parameter über mathematische Funktionen, über Fuzzy-Logik oder über eine neuronale Struktur.Instead of a complete set of signal processing parameters (Hearing program) can also determine each parameter for to be determined. Referring to the circuit diagrams of FIGS. 7 to 9, the determination of the individual is shown below Signal processing parameters through signal evaluation in Frequency range described, by determining the Parameters via mathematical functions, via fuzzy logic or through a neural structure.
Um die Signalverarbeitungsparameter nach einer mathematischen
Berechnungsvorschrift zu bestimmen, muß ebenfalls, wie bereits
beschrieben, eine Normierung der Amplitudenwerte vorgenommen
werden. Anschließend wird in einer Komponente 33 zur
Bestimmung der einzelnen Signalverarbeitungsparameter für jeden
zu bestimmenden Parameter der Wert nach einer Formel berechnet,
z.B. nach:
Hierbei bedeutet: :
- G2
- den zu berechnenden Parameter, hier z.B. die
Verstärkung im Kanal 2. - Ai(...)
- den i-ten Amplitudenwert der Fourieranalyse.
- (n), (n-1), ...
- kennzeichnet, daß es sich um den jeweiligen Wert im Zeitintervall n, n-1, ... der Fourieranalyse handelt.
- G 2
- the parameter to be calculated, here for example the gain in
channel 2. - A i (...)
- the i-th amplitude value of the Fourier analysis.
- (n), (n-1), ...
- indicates that it is the respective value in the time interval n, n-1, ... of the Fourier analysis.
Es kann vorteilhaft sein, statt über eine mathematische Vorschrift
die Berechnung der Signalverarbeitungsparameter mit
Hilfe von Fuzzy-Logik zu realisieren. Die Vorteile von Fuzzy-Logik
gegenüber einem geschlossenen mathematischen Ansatz bestehen
darin, daß auch nichtlineare Zusammenhänge einfach beschrieben
und bearbeitet werden können, wie sie z.B. am Rand
von zulässigen Wertebereichen auftreten können. Selbst einander
zum Teil widersprechende Werte von Eingangsgrößen können
sinnvoll miteinander verarbeitet werden. Hierzu werden ebenfalls
die Schritte Normierung 24, Bildung von frequenzbezogenen
Kenngrößen 25 und Bildung von zeitlichen Kenngrößen 26
vollzogen. Zur Berechnung der Parameterwerte werden nun aber
mittels der Modul-Komponenten 34, 35, 36 die relevanten
Amplitudenwerte und Kenngrößen den Schritten Fuzzyfizierung,
Inferenz und Defuzzyfizierung unterzogen. Als Ergebnis stehen
dann die benötigten Parameterwerte zur Verfügung. It can be advantageous instead of using a mathematical rule
the calculation of the signal processing parameters with
Realize with the help of fuzzy logic. The benefits of fuzzy logic
against a closed mathematical approach
in that even non-linear relationships are simply described
and can be edited, e.g. on the edge
of permissible value ranges can occur. Even each other
partially contradicting values of input variables can
processed meaningfully together. This will also
the steps of
Schließlich kann es vorteilhaft sein, zur Bestimmung der Parameter
eine neuronale Struktur einzusetzen. Dadurch wird es
möglich, auch empirisch gewonnenes, gelerntes Entscheidungswissen
zu implementieren, selbst wenn dieses nicht explizit
formuliert werden kann. Hierzu werden, wie beschrieben, ebenfalls
die Schritte Normierung, Bildung von frequenzorientierten
Kenngrößen und Bildung von zeitlichen Kenngrößen vollzogen.
Die Amplitudenwerte und Zwischenvariablen werden dann in
einer Modul-Komponente 37 auf die Eingänge einer neuronalen
Struktur gegeben. Entsprechend dem in seiner Struktur festgelegten
Übertragungsverhalten stellen die dann an seinen Ausgängen
anliegenden Werte die Einstellwerte der Signalverarbeitungsparameter
dar.Finally, it can be advantageous to determine the parameters
to use a neural structure. It will
possible, also empirically gained, learned decision knowledge
to implement, even if this is not explicit
can be formulated. For this purpose, as described, also
the steps of standardization, formation of frequency-oriented
Characteristics and formation of temporal characteristics accomplished.
The amplitude values and intermediate variables are then in
a
Claims (13)
- Programmable hearing aid (1, 1') with an amplifier and transmitter element (4, 4') the transmission properties of which can be adjusted between microphone (2) and earpiece (3) to different transmission characteristics, whereby a plurality of scan points (5) are present in the signal path between the microphone (2) and the earpiece (3) to scan signals (6, 6'), characterized in that one module (12) is present to select one or a plurality of scan signals at one or a plurality of scan points and one module (7) is present to transform the selected scan signal(s) from the time range to the frequency range and one module (9) is present in the frequency range to evaluate the signals (8) transferred to the frequency range, whereby the module (9) for evaluating the signals (8) transferred to the frequency range is set up to generate control signals (10) in the frequency range, which can be output to the amplifier and transmitter element (4) to select parameters of the amplifier and transmitter element stored in a data storage unit (11) assigned to the signal path or to change or to change the amplifier and transmitter element characteristics.
- Hearing aid according to Claim 1,
characterized in that in the case of an amplifier and transmitter element (4) for analog signal processing, a plurality of scan points (5) are present for analog signals (6), whereby the module (12) for selecting one or a plurality of scan signals selects one or a plurality of scan signals and then converts the selected scan signal(s) (13) by means of an analog/digital converter (14), whereby the resulting digital signal(s) (15) is/are fed to the module (7) for transforming the selected scan signal(s) from the time range to the frequency range. - Hearing aid according to Claim 1,
characterized in that in the case of an amplifier and transmitter element (4') for digital signal processing a plurality of scan points (5) are present for digital signals (6'), whereby the module (12) for selecting one or a plurality of scan signals selects one or a plurality of scan signals and whereby the selected digital scan signal(s) (13') is/are fed directly to the module (7) for transforming the selected scan signal(s) from the time range to the frequency range. - Hearing aid according to one of Claims 1 to 3,
characterized in that in the frequency range means (16) are present for identifying the system status of the hearing aid (1, 1'), the output signals (17) of which can be fed to the module (9) for evaluating the signals transferred to the frequency range, whereby said output signals (17) can be taken into account when generating the control signals (10). - Hearing aid according to one or a plurality of Claims 1 to 4,
characterized in that control signals (18) from a control module (19) can be fed to the module (12) for selecting one or a plurality of scan signals (13, 13') and the selection of the scan signal(s) can be influenced by this. - Hearing aid according to Claim 1,
characterized in that the transformation of the signals from the time range to the frequency range can be effected in a manner known per se according to the discrete Fourier transformation or the fast Fourier transformation or according to a discrete cosine transformation or a discrete wavelet transformation. - Hearing aid according to one or a plurality of Claims 1 to 6,
characterized in that the module (9) for evaluating the signals (8) transferred to the frequency range exchanges data in the frequency range with a storage unit (20), whereby in the frequency range the module (9) for evaluating the signals (8) transferred to the frequency range outputs signals (21) to the storage unit (20) and prompts the storage unit to output specific data (22) to the amplifier and transmitter element (4) or takes data (23) from the storage unit (20), processes it and outputs it as control signals (10) to the amplifier and transmitter element (4). - Hearing aid according to one or a plurality of Claims 1 to 7,
characterized in that in the frequency range the module (9) for evaluating the signals (8) transferred to the frequency range comprises a component (24) to standardize the amplitude values, a component (25) to create frequency-related characteristic variables, a component (26) to create temporal characteristic variables, a component (27) to calculate similarity criteria and a component (28) to determine the hearing program to be activated in each instance. - Hearing aid according to one or a plurality of Claims 1 to 7,
characterized in that in the frequency range the module (9) for evaluating the signals (8) transferred to the frequency range comprises a component (24) to standardize the amplitude values, a component (25) to create frequency-related characteristic variables, a component (26) to create temporal characteristic variables, a component (29) to fuzzify, a component (30) to create inferences, a component (31) to defuzzify the similarity criteria and a component (28) to determine the hearing program to be activated in each instance. - Hearing aid according to one or a plurality of Claims 1 to 7,
characterized in that in the frequency range the module (9) for evaluating the signals (8) transferred to the frequency range comprises a component (24) to standardize the amplitude values, a component (25) to create frequency-related characteristic variables, a component (26) to create temporal characteristic variables and a component (32) to provide a neuronal structure to determine the hearing program to be activated in each instance. - Hearing aid according to one or a plurality of Claims 1 to 7,
characterized in that in the frequency range the module (9) for evaluating the signals (8) transferred to the frequency range comprises a component (24) to standardize the amplitude values and a component (33) to determine the individual signal processing parameters according to a predefined mathematical calculation. - Hearing aid according to one or a plurality of Claims 1 to 7,
characterized in that in the frequency range the module (9) for evaluating the signals (8) transferred to the frequency range comprises a component (24) to standardize the amplitude values, a component (25) to create frequency-related characteristic variables, a component (26) to create temporal characteristic variables, a component (34) to fuzzify, a component (35) to create inferences and a component (36) to defuzzify the individual signal processing parameters to be output. - Hearing aid according to one or a plurality of Claims 1 to 7,
characterized in that in the frequency range the module (9) for evaluating the signals (8) transferred to the frequency range comprises a component (24) to standardize the amplitude values, a component (25) to create frequency-related characteristic variables, a component (26) to create temporal characteristic variables and a component (37) to provide a neuronal structure to determine the individual signal processing parameters.
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