EP1571880A2 - Hörgerät mit mehreren Mikrofonen und entsprechendes Signalerzeugungsverfahren - Google Patents

Hörgerät mit mehreren Mikrofonen und entsprechendes Signalerzeugungsverfahren Download PDF

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EP1571880A2
EP1571880A2 EP05101230A EP05101230A EP1571880A2 EP 1571880 A2 EP1571880 A2 EP 1571880A2 EP 05101230 A EP05101230 A EP 05101230A EP 05101230 A EP05101230 A EP 05101230A EP 1571880 A2 EP1571880 A2 EP 1571880A2
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    • H04R2410/00—Microphones
    • H04R2410/01—Noise reduction using microphones having different directional characteristics

Definitions

  • the present invention relates to a hearing aid with a first microphone for providing a first microphone signal, a second microphone for providing a second one Microphone signal and a signal processing device for Generating a hearing aid output signal from the first and the second microphone signal.
  • the concerns present invention a corresponding method for Generating a hearing aid output signal.
  • the inherent noise of the microphones in hearing aids limits the Dynamic range, especially when differential Directional microphone algorithms are used. These have to Result that at low frequencies the noise of the microphones is raised significantly.
  • the directivity for low frequencies is limited, as is known, for example, from "Threemicrophone instrument is designed to extend benefits of directionality", The Hearing Journal, October 2002, Vol. 55, No. 10, pages 38-45 only a directional microphone of the first order and for high frequencies a directional microphone of the second order calculated.
  • the attenuation of the interference signals which do not occur from the preferred direction, is lower for low frequencies.
  • the directivity is completely removed at low input levels, so that the noise caused by a directional microphone is eliminated.
  • the microphone characteristic in this case corresponds to an omnidirectional microphone.
  • the object of the present invention is therefore to a directional effect in the low-frequency range to ensure reduced noise and a corresponding Hearing aid or a corresponding method for generating a To provide hearing aid output signal.
  • a hearing aid with a first microphone means for providing a first Microphone signal, a second microphone device for Supplying a second microphone signal and a Signal processing device for generating a Hearing aid output signal from the first and the second Microphone signal, the first microphone device a Electret microphone and the second microphone device Includes silicon microphone.
  • the favorable noise behavior of the silicon microphones at low frequencies allows a better directivity (larger directivity index) with the same noise. In other words, there is less noise with the same directivity.
  • the signal quality at higher frequencies will not influenced because in this area the conventional electret microphone is used for signal recording.
  • first microphone device directly a high-pass filter downstream.
  • the microphone noise of the Electret microphone suppressed at low frequencies.
  • the signal processing device may be an adder include, with the optionally filtered Microphone signals are added. That way you can the two microphone signals in a relatively simple manner combine.
  • the Signal processing device for the first and the second Microphone signal in each case an analog / digital converter have, so that the two microphone signals digital can be combined with each other. This allows the Benefits of digital signal processing are used.
  • the first microphone device at least two electret microphones.
  • directional microphones of first order with two Electret microphones, directional microphones of the second order with three Electret microphones, etc. for the high-frequency range realize.
  • the second microphone device include at least two silicon microphones. Leave it Directional microphones of the first order, second order, etc. for realize the low frequency range.
  • the input components of a hearing aid according to the invention are outlined simplified.
  • the hearing aid has a silicon microphone SM and an electret microphone EM.
  • the output signal of the silicon microphone SM is fed to a low-pass filter TP.
  • the output signal of the electret microphone EM is in turn directed into a high-pass filter HP.
  • the cut-off frequency f G of both filters TP and HP is chosen to be approximately the same, so that, in a first approximation, a flat transmission function results for both filters together in the sum.
  • the two output signals of the filters TP and HP are added in an adder A.
  • the sum signal of the adder A is supplied to the further hearing aid signal processing SV.
  • the illustrated combination of the two types of microphone allows that the low frequencies of the silicon microphone SM and the high frequencies recorded by the electret microphone be the broadband hearing aid input signal for the Signal processing SV to produce.
  • the combination can take place analogously in the form of a crossover, or else be realized digitally.
  • For the digital Signal processing are analog to digital converter additionally required.
  • a directional microphone of the first or second order realize two or three such combined Silicon electret microphones each including high and low Lowpass and adder needed.

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Abstract

Der Dynamikbereich von Hörgeräten soll verbessert werden. Daher wird eine Kombination aus einem Silizium-Mikrofon (SM) und einem Elektretmikrofon (EM) für den Hörgeräteeingang eingesetzt. Damit können die tiefen Frequenzen von dem Silizium-Mikrofon (SM) und die hohen Frequenzen von dem Elektretmikrofon (EM) aufgenommen werden, um ein breitbandiges Hörgeräte-Eingangssignal zu erzeugen. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil eines Silizium-Mikrofons ausnutzen, das bei niedrigen Frequenzen ein geringeres Eigenrauschen besitzt als ein herkömmliches Elektretmikrofon.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hörgerät mit einem ersten Mikrofon zum Liefern eines ersten Mikrofonsignals, einem zweiten Mikrofon zum Liefern eines zweiten Mikrofonsignals und einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen eines Hörgeräteausgangssignals aus dem ersten und dem zweiten Mikrofonsignal. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Erzeugen eines Hörgeräteausgangssignals.
Das Eigenrauschen der Mikrofone in Hörgeräten beschränkt den Dynamikbereich, insbesondere wenn differentielle Richtmikrofonalgorithmen eingesetzt werden. Diese haben zur Folge, dass bei tiefen Frequenzen das Rauschen der Mikrofone deutlich angehoben wird. Je höher die Ordnung des Richtmikrofons gewählt wird, desto gravierender wird dieser Effekt, denn bekanntermaßen fällt die Übertragungsfunktion eines Richtmikrofon zweiter Ordnung mit drei Mikrofonen zu niedrigen Frequenzen hin rascher ab als die Übertragungsfunktion eines Richtmikrofons erster Ordnung mit zwei Mikrofonen. Folglich müssen die tiefen Frequenzen bei einem Richtmikrofon zweiter Ordnung mehr nachverstärkt werden als die tiefen Frequenzen bei einem Richtmikrofon erster Ordnung, so dass das Signal/Rausch-Verhältnis bei tiefen Frequenzen für ein Richtmikrofon zweiter Ordnung ungünstiger ist.
Bislang wird die Richtwirkung für tiefe Frequenzen beschränkt, wie dies beispielsweise bekannt ist aus "Threemicrophone instrument is designed to extend benefits of directionality", The Hearing Journal, Oktober 2002, Bd. 55, Nr. 10, Seiten 38 bis 45. Dabei wird unterhalb einer bestimmten Grenzfrequenz nur ein Richtmikrofon erster Ordnung und für hohe Frequenzen ein Richtmikrofon zweiter Ordnung berechnet.
Dadurch ist für tiefe Frequenzen auch die Dämpfung der Störsignale, die nicht aus der Vorzugsrichtung einfallen, geringer. Um das Rauschen für den Hörgeräteträger zu reduzieren, wird deshalb bei leisen Eingangspegeln die Richtwirkung ganz weggenommen, so dass das durch ein Richtmikrofon hervorgerufene Rauschen wegfällt. Die Mikrofoncharakteristik entspricht in diesem Fall einem omnidirektionalen Mikrofon.
Aus der nicht vorveröffentlichten Druckschrift DE 103 16 287 B3 ist ein Richtmikrofonsystem für Hörgeräte bekannt. Ein derartiges Mikrofonsystem kann auf Silicium-Mikromechanik basieren. Alternativ könnte ein Elektret-Kondensatormikrofon benutzt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Richtwirkung auch im tieferfrequenten Bereich bei reduziertem Rauschen zu gewährleisten und ein entsprechendes Hörgerät bzw. ein entsprechendes Verfahren zum Erzeugen eines Hörgeräteausgangssignals bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Hörgerät mit einer ersten Mikrofoneinrichtung zum Liefern eines ersten Mikrofonsignals, einer zweiten Mikrofoneinrichtung zum Liefern eines zweiten Mikrofonsignals und einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen eines Hörgeräteausgangssignals aus dem ersten und dem zweiten Mikrofonsignal, wobei die erste Mikrofoneinrichtung ein Elektretmikrofon und die zweite Mikrofoneinrichtung ein Silizium-Mikrofon umfasst.
Das günstige Rauschverhalten der Silizium-Mikrofone bei tiefen Frequenzen erlaubt eine bessere Richtwirkung (größerer Directivity-Index) bei gleichem Rauschen. Anders ausgedrückt kommt es zu einem geringeren Rauschen bei gleicher Richtwirkung. Die Signalqualität bei höheren Frequenzen wird nicht
beeinflusst, weil in diesem Bereich das herkömmliche Elektretmikrofon zur Signalaufnahme verwendet wird.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Hörgerät der ersten Mikrofoneinrichtung unmittelbar ein Hochpassfilter nachgeschaltet. Auf diese Weise wird das Mikrofonrauschen des Elektretmikrofons bei niedrigen Frequenzen unterdrückt.
Ebenso günstig ist es, wenn der zweiten Mikrofoneinrichtung unmittelbar ein Tiefpassfilter nachgeschaltet wird. Dadurch wird die weniger positive Übertragungscharakteristik des Silizium-Mikrofons ausgeblendet.
Die Signalverarbeitungseinrichtung kann einen Addierer umfassen, mit dem die gegebenenfalls gefilterten Mikrofonsignale addiert werden. Auf diese Weise lassen sich die beiden Mikrofonsignale auf relativ einfache Weise kombinieren. Darüber hinaus kann die Signalverarbeitungseinrichtung für das erste und das zweite Mikrofonsignal jeweils einen Analog/Digital-Wandler aufweisen, so dass die beiden Mikrofonsignale digital miteinander kombiniert werden können. Hierdurch können die Vorzüge der digitalen Signalverarbeitung genutzt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Mikrofoneinrichtung mindestens zwei Elektretmikrofone. Somit lassen sich Richtmikrofone erster Ordnung mit zwei Elektretmikrofonen, Richtmikrofone zweiter Ordnung mit drei Elektretmikrofonen usw. für den Hochtonbereich realisieren.
In gleicher Weise kann die zweite Mikrofoneinrichtung mindestens zwei Silizium-Mikrofone umfassen. Damit lassen sich Richtmikrofone erster Ordnung, zweiter Ordnung usw. für den Tieftonbereich realisieren.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgeräts darstellt.
Die nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
In der Figur sind die Eingangskomponenten eines erfindungsgemäßen Hörgeräts vereinfacht skizziert. Demnach besitzt das Hörgerät ein Silizium-Mikrofon SM und ein Elektretmikrofon EM. Das Ausgangssignal des Silizium-Mikrofons SM wird einem Tiefpassfilter TP zugeführt. Das Ausgangssignal des Elektretmikrofons EM wird seinerseits in ein Hochpassfilter HP geleitet. Die Grenzfrequenz fG beider Filter TP und HP ist etwa gleich hoch gewählt, so dass sich in erster Näherung in der Summe eine flach ausgebildete Übertragungsfunktion für beide Filter zusammen ergibt. Die beiden Ausgangssignale der Filter TP und HP werden in einem Addierer A addiert. Das Summensignal des Addierers A wird der weiteren Hörgerätesignalverarbeitung SV zugeführt.
Mit diesem Aufbau kann ausgenützt werden, dass Silizium-Mikrofone bei niedrigen Frequenzen ein geringes Eigenrauschen besitzen, während sie bei höheren Frequenzen schlechter abschneiden als herkömmliche Elektretmikrofone. Die dargestellte Kombination der beiden Mikrofontypen ermöglicht, dass die tiefen Frequenzen von dem Silizium-Mikrofon SM und die hohen Frequenzen von dem Elektretmikrofon aufgenommen werden, um das breitbandige Hörgeräte-Eingangssignal für die Signalverarbeitung SV zu erzeugen. Die Kombination kann analog in Form einer Frequenzweiche erfolgen, oder aber digital realisiert werden. Für die digitale Signalverarbeitung sind entsprechend Analog/Digital-Konverter zusätzlich erforderlich.
Um ein Richtmikrofon erster oder zweiter Ordnung zu realisieren werden zwei bzw. drei solcher kombinierten Silizium-Elektret-Mikrofone jeweils einschließlich Hoch- und Tiefpass sowie Addierer benötigt.

Claims (7)

  1. Hörgerät mit
    einer ersten Mikrofoneinrichtung (EM) zum Liefern eines ersten Mikrofonsignals,
    einer zweiten Mikrofoneinrichtung (SM) zum Liefern eines zweiten Mikrofonsignals und
    einer Signalverarbeitungseinrichtung (SV, A) zum Erzeugen eines Hörgeräteausgangssignals aus dem ersten und dem zweiten Mikrofonsignal,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Mikrofoneinrichtung (EM) ein Elektretmikrofon und die zweite Mikrofoneinrichtung (SM) ein Silizium-Mikrofon umfasst.
  2. Hörgerät nach Anspruch 1, wobei der ersten Mikrofoneinrichtung (EM) unmittelbar ein Hochpassfilter (HP) nachgeschaltet ist.
  3. Hörgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweiten Mikrofoneinrichtung (SM) unmittelbar ein Tiefpassfilter (TP) nachgeschaltet ist.
  4. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (SV, A) einen Addierer (A) umfasst, mit dem die gegebenenfalls gefilterten Mikrofonsignale addierbar sind.
  5. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (SV, A) für das erste und das zweite Mikrofonsignal jeweils einen Analog/Digital-Wandler aufweist, so dass die beiden Mikrofonsignale digital miteinander kombinierbar sind.
  6. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Mikrofoneinrichtung (EM) mindestens zwei Elektretmikrofone umfasst.
  7. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Mikrofoneinrichtung (SM) mindestens zwei Silizium-Mikrofone umfasst.
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