EP1401242B1 - Feedbackkompensation für Hörgeräte mit Systemabstandsschätzung - Google Patents

Feedbackkompensation für Hörgeräte mit Systemabstandsschätzung Download PDF

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EP1401242B1
EP1401242B1 EP03021037A EP03021037A EP1401242B1 EP 1401242 B1 EP1401242 B1 EP 1401242B1 EP 03021037 A EP03021037 A EP 03021037A EP 03021037 A EP03021037 A EP 03021037A EP 1401242 B1 EP1401242 B1 EP 1401242B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
feedback
facility
reduction
input
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03021037A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1401242A3 (de
EP1401242A2 (de
Inventor
Torsten Dr. Niederdränk
Herve Schulz
Tom Weidner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audioligische Technik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Audioligische Technik GmbH filed Critical Siemens Audioligische Technik GmbH
Publication of EP1401242A2 publication Critical patent/EP1401242A2/de
Publication of EP1401242A3 publication Critical patent/EP1401242A3/de
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Publication of EP1401242B1 publication Critical patent/EP1401242B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • H04R25/45—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H04R25/453—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback electronically

Definitions

  • the present invention relates to a device for feedback compensation in hearing aids with a signal input device for receiving an input signal including a feedback signal, a feedback reduction device for adjustable reduction or attenuation of the feedback signal and a signal output device for outputting a signal output with reduced feedback signal. Moreover, the present invention relates to a corresponding method for feedback compensation.
  • the hearing aid gain is greater than the feedback attenuation, the feedback is noticeable by a whistling of the hearing aid, which is very unpleasant for the hearing aid wearer.
  • feedback compensation is not mandatory, but feedback compensation could still result in artifacts.
  • Another problem is when the feedback signal, for example, in a very tight earmold relatively small and the useful signal is relatively large. Such a constellation often leads to a misadaptation of the hearing device to the feedback paths, which may also result in artifacts.
  • a hearing aid with improved separation of noise signals known.
  • a variable high pass filter having a cutoff frequency that is variable in response to the feedback control signal applied via the control input of the filter, and a sensor with feedback filter, level detector, and smoothing loop, wherein the sensor and the high pass filter cooperatively define both a settling time and a trip time , which is smaller than the settling time, high-frequency low-frequency signals are attenuated in response to the past timing of the filtered signal, so as to attenuate high-amplitude steady low-frequency noise signals.
  • the cutoff frequency is slowly increased in the presence of high frequency low frequency noise, but rapidly decreased when the noise ceases.
  • the object of the present invention is to provide efficient feedback compensation while reducing the risk of artifact formation.
  • a device for feedback compensation in hearing aids having a signal input device (3) for receiving an input signal, which is influenced by feedback, a feedback reduction device (5, 12, 13, 14) for adjustable reduction, compensation or attenuation of the feedback and signal output means (1) for outputting a reduced feedback portion output signal, and estimating means (6 to 11) connected between said signal input means (3) and said feedback reducing means (5, 12, 13, 14) and with determining from the input signal an estimated value of a system distance defined by the distance of the loop gain of the feedback system to its predetermined stability limit, such that parameters of the feedback reduction device (5, 12, 13, 14) can be controlled on the basis of the estimated value.
  • the above object is further achieved according to the invention by a method for feedback compensation in hearing aids by receiving an input signal which is influenced by a feedback, adjustable reducing, compensating or attenuating the feedback and outputting a output signal with a reduced feedback component, as well as estimating a system separation achieved by the distance of the loop gain of the feedback system is defined to its predetermined stability limit, and controlling the reducing, compensating or damping of the feedback based on the estimated value.
  • the invention is based on the idea that the amplification of a hearing aid in each frequency range must be below a stability limit at which the coupling begins and the hearing aid wearer or patient perceives a whistle.
  • the distance from the amplification of the hearing aid (more precisely the product of the amplification of the hearing aid with the gain of the feedback) to a stability limit V stable is referred to as system distance.
  • the stability limit is usually referred to as the situation in which the product of the feedback gain or attenuation and the loop gain is equal to one.
  • the system spacing is very important for the performance of an adaptive feedback compensation filter, as it detects the signal-to-noise ratios (S / N) for the adaptation.
  • the step size of an adaptive feedback compensator can be adapted to the system spacing or the stability reserve for improved adaptation behavior. It makes a clear difference whether the feedback compensator should adapt in the supercritical case or in the subcritical case.
  • the system spacing is estimated by detecting a first signal component and a second signal component of the input signal, forming an estimated signal for the second signal component in particular by means of a model from the first signal component and determining the estimated value from the difference between the estimated signal and the second signal component.
  • a model-based estimate of the system distance can be made and the function of a feedback compensator can be controlled or adjusted. If, for example, a very large system distance is detected, ie a very stable situation in which there is no feedback, then, for example, the feedback compensator is switched off or its parameters changed (eg extremely slow adaptation times). As a result, unnecessary artifacts can be avoided, even with critical input signals.
  • the function of the feedback compensator can be changed, for example, to a significantly increased adaptation speed. This would allow a faster adaptation and thus feedback suppression.
  • the estimation of the system distance can be based on a model, eg for speech. Conveniently, the input signal is decomposed into a high-frequency first signal component and a low-frequency second signal component. With two-channel devices, these signal components are already present.
  • the low-frequency signal components are generally not affected by the feedback, corresponding characteristics of the input signal, such as amplitude, modulation depth, etc., can be determined from the low-frequency signal component without the influence of a feedback disturbs.
  • the high-frequency components of the input signal can then be idealized from the characteristics of the low-frequency components without feedback.
  • a comparison between the estimated high-frequency signal component and the actual high-frequency signal component leads to the system distance with which the feedback compensation can be performed variably.
  • FIG. 1 concretely stated.
  • the feedback waveform is shown.
  • the output signal of a receiver 1 of a hearing device is fed back via a feedback path 2 to the microphone 3 of the hearing aid.
  • a useful signal for example speech, is fed into the microphone 3.
  • a hearing aid signal processing 4 amplifies the microphone signal to the output to the handset or loudspeaker 1.
  • a feedback compensator 5 simulates the feedback path 2 and subtracts the result from the input signal of the microphone 3, whereby the feedback path 2 is attenuated.
  • the feedback compensator 5 is constantly active and can lead to artifacts in hearing aids with a small feedback path, such as hearing aids with cross-connection or closed supply.
  • the operation of the feedback compensator 5 according to FIG. 2 to control in the simplest case on and off.
  • a estimation unit which estimates the system distance, so that the feedback compensator 5 is activated only at very low or negative Sytemabstand.
  • the estimating device consists of a high-pass filter 6 and a low-pass filter 7. These are connected in parallel to the usual signal path between the microphone 3 and hearing aid signal processing 4 and decompose the output signal of the microphone 3, ie the input signal of the hearing aid, into a high-frequency and a low-frequency component.
  • a feature extraction unit 8 or 9 is connected in each case.
  • the features obtained from the feature extraction unit 9 are linked to model data of a model 10 and the resulting data are compared in an evaluation unit 11 with the data of the feature extraction unit 8.
  • the comparison result is a measure of the system distance with which the feedback compensator 5 is driven.
  • the function of the estimation unit can be described as follows:
  • the input signal of the hearing aid is divided by the high-pass filter 6 and the low-pass filter 7 into a high-frequency part and a low-frequency part.
  • the threshold between high frequency and low frequency is chosen so that the usually occurring couplings are arranged in the high frequency range. For example, the threshold is 1.5 kHz.
  • the low-pass signal is examined in feature extraction unit 9 for salient features. Examples of such features are energy content in the frequency band, signal-to-noise ratio, etc. It is assumed that the signal in the low-frequency range is undisturbed, ie not affected by feedback. With the aid of the model 10, which reproduces, for example, the typical frequency response of a speech signal, the characteristics of the associated high-pass signal are estimated from the features of the low-pass signal and forwarded to the evaluation unit or the comparator 11. In parallel, the actual features of the high-pass signal in the feature extraction unit 8 are determined and also passed to the comparator 11. There, the actual features of the high-pass signal are compared with the estimated features of the high-pass signal.
  • the feedback compensator 5 can be switched off or operated minimized in its effect.
  • the estimated signal does not match the actual signal, then feedback can be assumed.
  • the corresponding feedback signal can be obtained, for example, from the difference between the two spectra of the estimated and the actual signal. If now through the feedback the system distance became too low or negative, the feedback compensator 5 can be activated. In the event, however, that the system distance is still large enough, for example more than 3 dB, the feedback compensator 5 also does not need to be activated here.
  • a suitable model 10 is stored for the respective current hearing situation, such as, for example, speech at rest, music, etc.
  • the appropriate model should be determined in real time and used for the estimation.
  • FIG. 3 Another embodiment of the feedback compensator control according to the invention is shown in FIG. 3 shown.
  • the hearing aid is already designed for multi-channel internal data processing. This means that the input signal, ie the output signal of the microphone 3, is split by the filters 6 and 7 into frequency bands. A feedback compensation takes place in the present case only in the high-pass signal.
  • a hearing aid signal processing 41, 42 is provided in each case. In front of the receiver 1, the signals of the two channels are added.
  • the estimation unit 8 to 11 After the input signal is already divided into several channels, the estimation unit 8 to 11 only needs to continue with the respective feature extraction.
  • the further signal processing is analogous to the embodiment of FIG. 2 ,
  • FIG. 4 Another embodiment of the present invention is in FIG. 4 played.
  • the hearing aid features not like in the case of FIG. 2 via a feedback compensator 5, but via a gain or compression control 12. With it, the gain or the compression of the hearing aid can be varied. In the event that the system distance is too low, either by the useful signal or the feedback signal, the amplification of the hearing aid can be reduced so far that it works again stable.
  • the necessary system spacing is provided by the comparator 11 as in the previous examples. Incidentally, the entire estimation unit 6 to 11 corresponds to that of the embodiment according to FIG. 2 ,
  • FIG. 5 an embodiment of the present invention is shown, which is essentially a combination of the embodiments of the Figures 3 and 4 equivalent.
  • the internally dual-channel hearing aid is freed of feedback signals by a gain control 12 in the high frequency channel.
  • FIG. 6 Another embodiment is in FIG. 6 shown.
  • the structure of the hearing aid corresponds to that of FIG. 2 or from FIG. 4 ,
  • the feedback is detected here in the input signal by a feedback or oscillation detector 13.
  • a notch filter control 14 utilizes the output signal of the oscillation detector 13 and thus controls a narrowband or notch filter 15. Since a hearing aid coupling becomes noticeable due to a resonance peaking and corresponding whistling, it can also be largely suppressed by a notch filter 15.
  • the notch filter 15 is connected between the hearing aid signal processing 4 and the handset 1 for this purpose.
  • the notch filter control 14 also uses the system distance from the comparator 11.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückkopplungskompensation bei Hörgeräten mit einer Signaleingangseinrichtung zur Aufnahme eines Eingangssignals einschließlich eines Rückkopplungssignals, einer Rückkopplungsverminderungseinrichtung zur einstellbaren Reduktion oder Dämpfung des Rückkopplungssignals und einer Signalausgangseinrichtung zur Ausgabe eines Ausgangssignals mit reduziertem Rückkopplungssignal. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Rückkopplungskompensation.
  • Bei Hörgeräten findet häufig eine ungewünschte Rückkopplung (Feedback) des vom Hörer abgestrahlten Audiosignals zu dem Mikrofon des Hörgeräts statt. Diese Rückkopplung erfolgt über unterschiedliche Rückkopplungspfade (Feedbackpfade). Ein derartiger Pfad ist z.B. die Schallübertragung in Luft, wenn das Ohrpassstück eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts oder aber ein Indem-Ohr-Hörgerät undicht ist. Ein weiterer Rückkopplungspfad besteht unter Umständen über die Knochen des Hörgeräteträgers zurück zum Hörgerät.
  • Wenn die Hörgeräteverstärkung größer als die Feedback-Dämpfung ist, macht sich die Rückkopplung durch ein Pfeifen des Hörgeräts bemerkbar, das für den Hörgeräteträger sehr unangenehm ist. Bei stabilen Systemen, bei denen die Hörgeräteverstärkung kleiner als die Feedback-Dämpfung ist, ist eine Feedbackkompensation nicht zwingend notwendig, eine dennoch durchgeführte Feedbackkompensation könnte unter Umständen zu Artefakten führen.
  • Ein weiteres Problem besteht, wenn das Feedbacksignal z.B. bei einem sehr dichten Ohrpassstück verhältnismäßig klein und das Nutzsignal relativ groß ist. Eine derartige Konstellation führt häufig zu einer Fehladaption des Hörgeräts an die Rückkopplungspfade, wodurch sich ebenfalls Artefakte ergeben können.
  • In diesem Zusammenhang ist aus der Patentschrift DE 39 27 765 C2 ein Hörgerät mit verbesserter Abtrennung von Rauschsignalen bekannt. Mit einem variablen Hochpassfilter mit einer Abschneidefrequenz, die in Abhängigkeit vom über den Steuereingang des Filters zugeführten Rückkopplungs-Steuersignal variierbar ist, und mit einem Sensor mit Rückkopplungsfilter, Pegeldetektor und Glättungskreis, wobei der Sensor und das Hochpassfilter zusammenwirkend sowohl eine Einregelzeit als auch eine Auslösezeit definieren, die kleiner ist als die Einregelzeit, werden niederfrequente Signale mit hoher Amplitude in Abhängigkeit vom vergangenen zeitlichen Verlauf des gefilterten Signals gedämpft, und zwar so, dass stetige niederfrequente Rauschsignale mit hoher Amplitude gedämpft werden. Hierzu wird die Abschneidefrequenz bei Vorhandensein von niederfrequentem Rauschen mit hoher Amplitude langsam erhöht, jedoch schnell erniedrigt, wenn das Rauschen aufhört.
  • Aus der internationalen Druckschrift WO 01/06812 A1 ist eine Vorrichtung zur Rückkopplungsunterdrückung für Hörgeräte bekannt, bei der die Stabilität des Rückgekoppelten Systems aus der Bandbreite des Eingangssignals geschätzt wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine leistungsfähige Rückkopplungskompensation zur Verfügung zu stellen, wobei die Gefahr der Artefaktbildung vermindert ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Rückkopplungskompensation bei Hörgeräten mit einer Signaleingangseinrichtung (3) zur Aufnahme eines Eingangssignals, das durch eine Rückkopplung beeinflusst ist, einer Rückkopplungsverminderungseinrichtung (5, 12, 13, 14) zur einstellbaren Reduktion , Kompensation oder Dämpfung der Rückkopplung und einer Signalausgangseinrichtung (1) zur Ausgabe eines Ausgangssignals mit reduziertem Rückkopplungsanteil, sowie einer Schätzeinrichtung (6 bis 11), die zwischen die Signaleingangseinrichtung (3) und die Rückkopplungsverminderungseinrichtung (5, 12, 13, 14) geschaltet ist und mit der aus dem Eingangssignal ein Schätzwert eines Systemabstandes, der durch den Abstand der Kreisverstärkung des rückgekoppelten Systems zu seiner vorgegebenen Stabilitätsgrenze definiert ist, ermittelbar ist, so dass Parameter der Rückkopplungsverminderungseinrichtung (5, 12, 13, 14) anhand des Schätzwerts steuerbar sind.
  • Die oben genannte Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Rückkopplungskompensation bei Hörgeräten durch Aufnehmen eines Eingangssignals, das durch eine Rückkopplung beeinflusst ist, einstellbares Reduzieren, Kompensieren oder Dämpfen der Rückkopplung und Ausgeben eines Ausgangssignals mit reduziertem Rückkopplungsanteil, sowie Schätzen eines Systemabstands, der durch den Abstand der Kreisverstärkung des rückgekoppelten Systems zu seiner vorgegebenen Stabilitätsgrenze definiert ist, und Steuern des Reduzierens, Kompensierens oder Dämpfens der Rückkopplung anhand des Schätzwerts.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, dass die Verstärkung eines Hörgeräts in jedem Frequenzbereich unterhalb einer Stabilitätsgrenze liegen muss, bei der die Kopplung einsetzt und der Hörgeräteträger beziehungsweise Patient ein Pfeifen wahrnimmt. Der Abstand von der Verstärkung des Hörgeräts (genauer dem Produkt der Verstärkung des Hörgeräts mit der Verstärkung des Feedbacks) zu einer Stabilitätsgrenze Vstabil wird als Systemabstand bezeichnet. Als Stabilitätsgrenze wird üblicherweise diejenige Situation bezeichnet, bei der das Produkt aus Rückkopplungsverstärkung beziehungsweise -dämpfung und Kreisverstärkung gleich Eins ist.
  • Der Systemabstand ist für die Leistung eines adaptiven Feedbackkompensationsfilters sehr wichtig, da er die Signal-Rausch-Verhältnisse (S/N) für die Adaption erkennen lässt. Die Schrittweite eines adaptiven Feedbackkompensators kann für ein verbessertes Adaptionsverhalten an den Systemabstand beziehungsweise die Stabilitätsreserve angepasst werden. Es macht einen deutlichen Unterschied, ob der Feedbackkompensator im überkritischen Fall oder im unterkritischen Fall adaptieren soll.
  • In vorteilhafter Weise erfolgt das Schätzen des Systemabstands durch Erfassen eines ersten Signalanteils und eines zweiten Signalanteils des Eingangsignals, Bilden eines Schätzsignals für den zweiten Signalanteil insbesondere mittels eines Modells aus dem ersten Signalanteil und Ermitteln des Schätzwertes aus dem Unterschied von Schätzsignal und zweitem Signalanteil. Damit kann beispielsweise eine modellbasierte Schätzung des Systemabstands vorgenommen werden und die Funktion eines Feedbackkompensators gesteuert beziehungsweise angepasst werden. Wird beispielsweise ein sehr großer Systemabstand erkannt, also eine sehr stabile Situation, in der kein Feedback vorliegt, so wird beispielsweise der Feedbackkompensator abgeschaltet oder seine Parameter verändert (z.B. extrem langsame Adaptionszeiten). Dadurch können unnötige Artefakte auch bei kritischen Eingangssignalen vermieden werden. Andererseits kann bei deutlich verringertem oder sogar negativem Systemabstand (Instabilität) die Funktion des Feedbackkompensators z.B. zu einer deutlich erhöhten Adaptionsgeschwindigkeit verändert werden. Dadurch wäre eine schnellere Adaption und damit Feedbackunterdrückung möglich. Insgesamt bietet die Kenntnis des Systemabstands die Möglichkeit, die Wirkung und Funktionsweise des Feedbackkompensators besser und genauer auf die jeweiligen akustischen Bedingungen abzustimmen und anzupassen. Die Schätzung des Systemabstands kann basierend auf einem Modell, z.B. für Sprache erfolgen. Günstigerweise wird das Eingangssignal in einen hochfrequenten ersten Signalanteil und einen niederfrequenten zweiten Signalanteil zerlegt. Bei zweikanaligen Geräten liegen diese Signalanteile bereits vor. Da bei Hörgeräten die niederfrequenten Signalanteile in der Regel nicht vom Feedback betroffen sind, können entsprechende Merkmale des Eingangssignals wie beispielsweise Amplitude, Modulationstiefe etc. aus dem niederfrequenten Signalanteil ermittelt werden, ohne dass sich der Einfluß eines Feedbacks störend bemerkbar macht. Mit Hilfe eines Modells lassen sich dann die hochfrequenten Anteile des Eingangssignals aus den Merkmalen der niederfrequenten Anteile idealisiert ohne Feedback schätzen. Ein Vergleich zwischen dem geschätzten hochfrequenten Signalanteil und dem tatsächlichen hochfrequenten Signalanteil führt zum Systemabstand, mit dem die Feedbackkompensation variabel durchgeführt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
    • FIG 1
    ein Blockschaltbild eines Feedbackkompensationsfilters gemäß dem Stand der Technik;
    FIG 2
    ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Feedbackkompensators mit vom Systemabstand geführter Schrittweitensteuerung;
    FIG 3
    ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Teilband-Feedbackkompensators mit vom Systemabstand geführter Schrittweitensteuerung;
    FIG 4
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Verstärkungs- und/oder Kompressionssteuerung auf Basis des Systemabstands;
    FIG 5
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Verstärkungs- und/oder Kompressionssteuerung auf Basis des Systemabstands bei Mehrkanalgeräten; und
    FIG 6
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Feedbackunterdrückung durch ein adaptives Notchfilter unter Berücksichtigung des Systemabstands.
  • Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Vor der Darstellung eines Ausführungsbeispiels sei jedoch der gegenwärtige Stand der Technik eines Hörgeräts mit einem Feedback-Kompensationsfilter an einem Beispiel entsprechend FIG 1 konkret dargelegt. In FIG 1 ist insbesondere der Rückkopplungssignalverlauf wiedergegeben. Das Ausgangssignal eines Hörers 1 eines Hörgeräts wird über einen Feedbackpfad 2 an das Mikrofon 3 des Hörgeräts zurückgekoppelt. Neben dem Feedbacksignal wird auch ein Nutzsignal, z.B. Sprache, in das Mikrofon 3 eingespeist. Eine Hörgerätesignalverarbeitung 4 verstärkt das Mikrofonsignal zum Ausgang an den Hörer beziehungsweise Lautsprecher 1.
  • Ein Feedbackkompensator 5 bildet den Feedbackpfad 2 nach und subtrahiert das Resultat vom Eingangssignal des Mikrofons 3, womit der Feedbackpfad 2 gedämpft wird. Der Feedbackkompensator 5 ist ständig aktiv und kann bei Hörgeräten mit kleinem Feedbackpfad, wie beispielsweise Hörgeräten mit Cross-Verbindung oder geschlossener Versorgung zu Artefakten führen.
  • Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die Wirkungsweise des Feedbackkompensators 5 gemäß FIG 2 zu steuern, im einfachsten Fall an- und abzuschalten. Zur Steuerung wird eine Schätzeinheit verwendet, die den Systemabstand schätzt, so dass der Feedbackkompensator 5 erst bei sehr geringem oder negativem Sytemabstand aktiviert wird. Die Schätzeinrichtung besteht aus einem Hochpassfilter 6 und einem Tiefpassfilter 7. Diese sind parallel zu dem üblichen Signalpfad zwischen Mikrofon 3 und Hörgerätsignalverarbeitung 4 geschaltet und zerlegen das Ausgangssignal des Mikrofons 3, d.h. das Eingangssignal des Hörgeräts, in einen hochfrequenten und einen niederfrequenten Anteil. Im Anschluß an den Hochpassfilter 6 und den Tiefpassfilter 7 ist jeweils eine Merkmalsextraktionseinheit 8 beziehungsweise 9 geschaltet. Die aus der Merkmalsextraktionseinheit 9 gewonnenen Merkmale werden mit Modelldaten eines Modells 10 verknüpft und die resultierenden Daten werden in einer Auswerteeinheit 11 mit den Daten der Merkmalsextraktionseinheit 8 verglichen. Das Vergleichsergebnis ist ein Maß für den Systemabstand, mit dem der Feedbackkompensator 5 angesteuert wird.
  • Die Funktion der Schätzeinheit kann wie folgt beschrieben werden: Das Eingangssignal des Hörgeräts wird durch den Hochpassfilter 6 und den Tiefpassfilter 7 in einen hochfrequenten und einen niederfrequenten Anteil zerlegt. Die Schwelle zwischen Hochfrequenz und Niederfrequenz wird dabei so gewählt, dass die üblicherweise auftretenden Kopplungen im Hochfrequenzbereich angeordnet sind. Beispielsweise liegt die Schwelle bei 1,5 kHz.
  • Das Tiefpasssignal wird in der Merkmalsextraktionseinheit 9 nach herausragenden Merkmalen untersucht. Beispiele derartiger Merkmale sind Energieinhalt im Frequenzband, Signal-Rausch-Abstand etc. Es wird vorausgesetzt, dass das Signal im niederfrequenten Bereich ungestört ist, d.h. von einer Rückkopplung nicht betroffen ist. Mit Hilfe des Modells 10, das beispielsweise den typischen Frequenzgang eines Sprachsignals wiedergibt, werden aus den Merkmalen des Tiefpasssignals die Merkmale des dazugehörigen Hochpasssignals geschätzt und an die Auswerteeinheit beziehungsweise den Vergleicher 11 weitergeleitet. Parallel hierzu werden die tatsächlichen Merkmale des Hochpasssignals in der Merkmalsextraktionseinheit 8 ermittelt und ebenfalls zu dem Vergleicher 11 geleitet. Dort werden die tatsächlichen Merkmale des Hochpasssignals mit den geschätzten Merkmalen des Hochpasssignals verglichen. Stimmen die Merkmale des tatsächlichen und des geschätzten Signals überein, d.h. das Spektrum des geschätzten Signals entspricht dem des tatsächlichen Signals, so liegt kein Feedback vor, und der Feedbackkompensator 5 kann abgeschaltet oder in seiner Wirkung minimiert betrieben werden. Stimmt dagegen das geschätzte Signal mit dem tatsächlichen Signal nicht überein, so kann von einer Rückkopplung ausgegangen werden. Das entsprechende Rückkopplungssignal kann beispielsweise aus der Differenz der beiden Spektren des geschätzten und des tatsächlichen Signals gewonnen werden. Falls nun durch das Feedback der Systemabstand zu gering oder negativ wurde, kann der Feedbackkompensator 5 aktiviert werden. Für den Fall jedoch, dass der Systemabstand nach wie vor groß genug ist, z.B. mehr als 3 dB, braucht der Feedbackkompensator 5 auch hier nicht aktiviert zu werden.
  • Mit dieser Steuerung des Feedbackkompensators ist eine robustere Adaption des Hörgeräts an einen Feedbackpfad 2 möglich. Außerdem sorgt die Reduzierung der Aktivität des Feedbackkompensators 5 für weniger Artefakte.
  • Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit dieser Feedbackkompensatorsteuerung ist, dass für die jeweilig aktuelle Hörsituation wie beispielsweise Sprache in Ruhe, Musik etc. ein geeignetes Modell 10 hinterlegt ist. Das jeweilig passende Modell sollte in Echtzeit ermittelt und für die Schätzung verwendet werden.
  • Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feedbackkompensatorsteuerung ist in FIG 3 dargestellt. Das Hörgerät ist bereits für eine mehrkanalige interne Datenverarbeitung ausgelegt. Dies bedeutet, dass das Eingangssignal, d.h. das Ausgangssignal des Mikrofons 3, durch die Filter 6 und 7 in Frequenzbänder zerlegt wird. Eine Feedbackkompensation findet im vorliegenden Fall lediglich in dem Hochpasssignal statt. In jedem der Kanäle ist jeweils eine Hörgeräte-Signalverarbeitung 41, 42 vorgesehen. Vor dem Hörer 1 werden die Signale der beiden Kanäle addiert.
  • Nachdem das Eingangssignal bereits in mehrere Kanäle aufgeteilt ist, braucht die Schätzeinheit 8 bis 11 lediglich mit der jeweiligen Merkmalsextraktion fortzufahren. Die weitere Signalverarbeitung erfolgt analog zu dem Ausführungsbeispiel von FIG 2.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in FIG 4 wiedergegeben. In diesem Fall verfügt das Hörgerät nicht wie im Fall von FIG 2 über einen Feedbackkompensator 5, sondern über eine Verstärkungs- beziehungsweise Kompressionssteuerung 12. Mit ihr kann die Verstärkung beziehungsweise die Kompression des Hörgeräts variiert werden. Für den Fall, dass der Systemabstand zu gering ist, sei es durch das Nutzsignal oder das Feedbacksignal, kann die Verstärkung des Hörgeräts soweit reduziert werden, dass es wieder stabil arbeitet. Der notwendige Systemabstand wird wie in den vorhergehenden Beispielen von dem Vergleicher 11 geliefert. Im Übrigen entspricht die gesamte Schätzeinheit 6 bis 11 der des Ausführungsbeispiels gemäß FIG 2.
  • In FIG 5 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, das im Wesentlichen einer Kombination der Ausführungsbeispiele der Figuren 3 und 4 entspricht. Das intern zweikanalig arbeitende Hörgerät wird durch eine Verstärkungssteuerung 12 im Hochfrequenzkanal von Feedbacksignalen befreit.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in FIG 6 dargestellt. Im Wesentlichen entspricht der Aufbau des Hörgeräts dem von FIG 2 beziehungsweise von FIG 4. Das Feedback wird jedoch hier im Eingangssignal durch einen Feedback- beziehungsweise Oszillationsdetektor 13 detektiert. Eine Notchfiltersteuerung 14 verwertet das Ausgangssignal des Oszillationsdetektors 13 und steuert damit ein Schmalband- beziehungsweise Notchfilter 15. Da sich eine Hörgerätekopplung durch eine Resonanzüberhöhung und entsprechendes Pfeifen bemerkbar macht, kann sie auch durch ein Notchfilter 15 größtenteils unterdrückt werden. Das Notchfilter 15 ist hierzu zwischen die Hörgerätesignalverarbeitung 4 und den Hörer 1 geschaltet. Als Steuersignal verwendet die Notchfiltersteuerung 14 ebenfalls den Systemabstand aus dem Vergleicher 11.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Rückkopplungskompensation bei Hörgeräten mit
    einer Signaleingangseinrichtung (3) zur Aufnahme eines Eingangssignals, das durch eine Rückkopplung beeinflusst ist,
    einer Rückkopplungsverminderungseinrichtung (5, 12, 13, 14) zur einstellbaren Reduktion , Kompensation oder Dämpfung der Rückkopplung und
    einer Signalausgangseinrichtung (1) zur Ausgabe eines Ausgangssignals mit reduziertem Rückkopplungsanteil,
    gekennzeichnet durch
    eine Schätzeinrichtung (6 bis 11), die zwischen die Signaleingangseinrichtung (3) und die Rückkopplungsverminderungseinrichtung (5, 12, 13, 14) geschaltet ist und mit der aus dem Eingangssignal ein Schätzwert eines Systemabstandes, der durch den Abstand der Kreisverstärkung des rückgekoppelten Systems zu seiner vorgegebenen Stabilitätsgrenze definiert ist, ermittelbar ist, so dass Parameter der Rückkopplungsverminderungseinrichtung (5, 12, 13, 14) anhand des Schätzwerts steuerbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mit der Schätzeinrichtung (6 bis 11) ein erster Signalanteil und zweiter Signalanteil aus dem Eingangssignal erfassbar, ein Schätzsignal für den zweiten Signalanteil insbesondere mittels eines Modells aus dem ersten Signalanteil erstellbar und der Schätzwert aus dem Unterschied des Schätzsignals und des zweiten Signalanteils ermittelbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Signalanteil einem hochfrequenten Anteil des Eingangssignals und der zweite Signalanteil einem niederfrequenten Anteil des Eingangssignals entspricht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei Merkmale aus den Signalanteilen zur Weiterverarbeitung extrahierbar sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rückkopplungsverminderungseinrichtung (5, 12, 13, 14) einen Feedbackkompensator (5) umfasst.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Rückkopplungsverminderungseinrichtung (5, 12, 13, 14) eine Verstärkungs-/Kompressionssteuerung (12) für ein Hörgerät umfasst.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Rückkopplungsverminderungseinrichtung (5, 12, 13, 14) mindestens einen Oszillationsdetektor (13) und mindestens eine Schmalbandfiltereinrichtung (14) zur Unterdrückung von Schwingungen auf der Grundlage des Schätzwertes aufweist.
  8. Verfahren zur Rückkopplungskompensation bei Hörgeräten durch
    Aufnehmen eines Eingangssignals, das durch eine Rückkopplung beeinflusst ist,
    einstellbares Reduzieren, Kompensieren oder Dämpfen der Rückkopplung und
    Ausgeben eines Ausgangssignals mit reduziertem Rückkopplungsanteil,
    gekennzeichnet durch
    Schätzen eines Systemabstands, der durch den Abstand der Kreisverstärkung des rückgekoppelten Systems zu seiner vorgegebenen Stabilitätsgrenze definiert ist, und
    Steuern des Reduzierens, Kompensierens oder Dämpfens der Rückkopplung anhand des Schätzwerts.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Schätzen erfolgt durch die Schritte des Erfassens eines ersten Signalanteils und eines zweiten Signalanteils des Eingangssignals, des Bildens eines Vorhersagesignals für den zweiten Signalanteil aus dem ersten Signalanteil insbesondere mittels eines Modells und des Ermittelns des Schätzwertes aus dem Unterschied von Vorhersagesignal und zweitem Signalanteil.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Signalanteil einem hochfrequenten Anteil des Eingangssignals und der zweite Signalanteil einem niederfrequenten Anteil des Eingangssignals entspricht.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei nach dem Erfassen des ersten und zweiten Signalanteils ein Extrahieren von Signalmerkmalen aus den Signalanteilen zur Weiterverarbeitung stattfindet.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Reduzieren oder Dämpfen des Rückkopplungssignals durch adaptive Feedbackkompensation erfolgt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Reduzieren oder Dämpfen des Rückkopplungssignals durch Steuerung der Verstärkung/Kompression eines Hörgeräts erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Reduzieren oder Dämpfen des Rückkopplungssignals durch Detektieren einer Schwingung und schmalbandiges Ausfiltern dieser Schwingung erfolgt.
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