EP1575335B1 - Übertragungssystem zum Senden von Signalen an ein Hörgerät und entsprechendes Verfahren - Google Patents

Übertragungssystem zum Senden von Signalen an ein Hörgerät und entsprechendes Verfahren Download PDF

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EP1575335B1
EP1575335B1 EP05101232A EP05101232A EP1575335B1 EP 1575335 B1 EP1575335 B1 EP 1575335B1 EP 05101232 A EP05101232 A EP 05101232A EP 05101232 A EP05101232 A EP 05101232A EP 1575335 B1 EP1575335 B1 EP 1575335B1
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envelope
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sound
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Eghart Fischer
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Sivantos GmbH
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Siemens Audioligische Technik GmbH
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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
    • H04R25/55—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired
    • H04R25/554—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired using a wireless connection, e.g. between microphone and amplifier or using Tcoils

Definitions

  • the present invention relates to a transmission system with a transmitting device and a hearing aid. Furthermore, the present invention relates to a method for operating a hearing device.
  • the source signal eg. B. an output signal of the hearing aid microphone of a conversation partner, who also carries a hearing aid, or the output signal of an audio device to transmit directly from this source to the hearing aid of the hearing aid wearer.
  • the possible transmission data rate of today's hearing aids that can be realized in the medium term is far below the necessary data rate, also for reasons of energy consumption.
  • FM systems are known with which electromagnetic signals can be transmitted to a hearing aid.
  • the transmitters used there are not hearing aids.
  • a hearing aid in which the handset is located outside of the hearing aid housing in an earmold.
  • the connection between an amplifier of the hearing aid and the handset is wireless.
  • a sound signal picked up by the microphone is converted into an electrical signal in a known manner and amplified by an amplifier.
  • the wirelessly transmitted signal is recorded with a corresponding receiver of the earmold and the recovered audio-frequency signals forwarded to the listener.
  • US 2003/0044034 A1 is a method and apparatus for conditioning of audio signals and for forwarding these signals to hearing aids known.
  • the transmitting device used in this case is suitable for sending signals to a hearing aid. It transmits speech, music or another audio signal. From the input signal an envelope is extracted, which is used for amplitude modulation of a transmission signal.
  • DE 43 27 901 C1 a method and apparatus for providing signals to a binaural hearing aid.
  • the two units to be worn in the ear are connected by radio with a control unit, in which, inter alia, an envelope coordination can be made.
  • the object of the present invention is thus to ensure an improved hearing of weak sound signals for hearing aid wearers.
  • this object is achieved by a transmission system according to claim 1.
  • the transmitting device with the signal processing means a plurality of envelopes in different frequency bands from the recorded sound signal be extracted.
  • the information to be transmitted can be reduced to a minimum.
  • the transmitting device can be configured as a hearing aid or as a wearable accessory.
  • a pocket hearing device or, for example, a ball-pen-shaped sound recording unit could be used as the transmitter.
  • the microphone device comprises a directional microphone.
  • the hearing aid wearer selectively hears a sound source, even if he has switched his hearing aid to omnidirectional operation.
  • the recorded sound signal is modulated in accordance with the envelope or the envelopes in the signal generating device. Even if the recorded sound signal then essentially corresponds to a noise signal, the envelope modulation can generate a thoroughly understandable signal. The better, of course, the recorded sound signal, the better the modulated signal in its sound quality.
  • the transmission power is advantageously chosen so that the electromagnetic envelope signals are transmitted only a few meters. Namely, at this distance, signals on the acoustic path, for example, in conventional conversation and typical environmental conditions are still perceptible.
  • the figure shows a sketch of the communication between two hearing aids HGS and HGE.
  • One of the two hearing aids HGS acts here as the transmitter and the other hearing aid HGE as the receiver.
  • a sound source Q outputs a sound signal qs.
  • This sound signal qs enters an electromagnetic path em and an acoustic path ak.
  • the electromagnetic path leads first to a microphone MS.
  • the output signal of the microphone MS is spectrally decomposed in a filter bank FB and with an envelope extractor HE envelopes are extracted from all frequency bands.
  • the envelope signals are fed to a transmitter S, which transmits the envelopes h electromagnetic to the receiving-side hearing aid HGE or its receiver E.
  • the source signal qs is applied with an interfering sound n, which changes or destroys the envelope of the useful signal qs.
  • the sum signal qs + n is received by the microphone ME of the hearing aid HGE.
  • the output signal of the microphone ME is also divided into frequency bands in a filter bank FB.
  • an envelope restorer HR With the aid of an envelope restorer HR, the original envelope of the source signal qs is restored as far as possible by using the envelopes received by the receiver E. This restored signal is forwarded as output signal as with restored envelope to a receiver H of the receiving-side hearing aid, so that a corresponding acoustic signal can be output.
  • the transmitter S can be made relatively weak. Suffice it a transmission range in which the hearing aid wearer can at least still receive a portion of the sound energy emitted by the sound source in a direct way. Typically, a range of less than 10 m is sufficient for this purpose.
  • the transmitter thus transmits only the envelope h of the emitted signal possibly frequency-specific in several bands to the receiver, which in turn impresses its directly received, acoustic signal spectrum containing direct sound components, and thus represents the signal emitted by the sound source Q much better as that of the receiver's hearing aid HGE recorded on the transmission line noisy direct sound signal.
  • the data rate for the electromagnetic transmission of some envelopes can be significantly reduced in this way compared to an otherwise necessary data rate for the transmission of a full audio signal.
  • a reduction of the data rate by a factor of 40 to 400 can certainly be achieved with this type of transmission, since here a sampling frequency of 100 Hz is generally sufficient for the envelope transmission.
  • a sampling frequency of 100 Hz is generally sufficient for the envelope transmission.
  • the microphone MS of the transmitting side hearing aid HGS may be the conventional hearing aid microphone, or better, an additional bone conduction microphone that can receive the speech signal without interference.
  • the transmitting unit need not be designed as a hearing aid. Rather, it is also possible to integrate the envelope transmitter according to the invention in any accessory. This can then be in the vicinity of a sound source, z. B. on the TV, in the middle of a conference table, etc., place or wear on the body.
  • the envelope transmitter may be in the form of a pen and worn in a shirt pocket.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Übertragungssystem mit einer Sendevorrichtung und einem Hörgerät. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hörgeräts.
  • In gewissen Situationen ist es für einen Hörgeräteträger nicht ausreichend, wenn er nur die akustisch empfangenen Signale verstärkt dargeboten bekommt. Für den Hörgeräteträger ist es dann nicht möglich, das Signal dieser Schallquelle zu hören bzw. zu verstehen. In diesen Fällen wäre es angebracht, das Quellsignal, z. B. ein Ausgangssignal des Hörgerätemikrofons eines Gesprächspartners, der ebenfalls ein Hörgerät trägt, oder das Ausgangssignal eines Audiogeräts, direkt von dieser Quelle zum Hörgerät des Hörgeräteträgers zu übertragen. Die mögliche Sende-Datenrate heutiger und mittelfristig realisierbarer Hörgeräte liegt jedoch - auch aus Gründen des Energieverbrauchs - weit unterhalb der dafür nötigen Datenrate.
  • In diesem Zusammenhang sind FM-Systeme bekannt, mit denen elektromagnetische Signale zu einem Hörgerät übertragen werden können. Bei den dort verwendeten Sendern handelt es sich jedoch nicht um Hörgeräte.
  • Aus der Druckschrift DE 35 08 830 A1 ist ein Hörgerät bekannt, bei dem sich der Hörer außerhalb des Hörgerätegehäuses in einer Otoplastik befindet. Die Verbindung zwischen einem Verstärker des Hörgeräts und dem Hörer erfolgt drahtlos. Ein von dem Mikrofon aufgenommenes Schallsignal wird in bekannter Weise in ein elektrisches Signal umgewandelt und mit einem Verstärker verstärkt. Das drahtlos übermittelte Signal wird mit einem entsprechenden Empfänger der Otoplastik aufgenommen und die gewonnen tonfrequenten Signale an den Hörer weitergeleitet.
  • Aus der Druckschrift US 2003/0044034 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Audio-Signalen und zur Weiterleitung dieser Signale an Hörhilfegeräte bekannt. Die dabei eingesetzte Sendevorrichtung eignet sich zum Senden von Signalen an ein Hörgerät. Es wird Sprache, Musik oder ein anderes Audiosignal übertragen. Von dem Eingangssignal wird eine Hüllkurve extrahiert, die zur Amplitudenmodulation eines Übertragunganignals verwendet wird.
  • Darüber hinaus beschreibt die Druckschrift DE 43 27 901 C1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Signalen für ein binaurales Hörgerät. Hierbei sind die beiden im Ohr zu tragenden Einheiten per Funk mit einer Bedieneinheit verbunden, in der unter anderem eine Hüllkurvenkoordination vorgenommen werden kann.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein verbessertes Hören von schwachen Schallsignalen für Hörgeräteträger zu gewährleisten.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Übertragungssystem nach Anspruch 1.
  • Darüber hinaus ist entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgesehen ein Verfahren nach Anspruch 6.
  • In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, ein datenarmes Hüllkurvensignal anstelle des gesamten Audiosignals zu übertragen und das Spektrum des Rest-Direktschalls zur Gewährleistung einer akzeptablen Klangqualität zu nutzen.
  • Vorzugsweise können in der erfindungsgemäßen Sendevorrichtung mit der Signalverarbeitungseinrichtung mehrere Hüllkurven in verschiedenen Frequenzbändern aus dem aufgenommenen Schallsignal extrahiert werden. Somit lassen sich die zu übertragenden Informationen auf ein Minimum reduzieren.
  • Die Sendevorrichtung kann als Hörgerät oder als am Körper tragbares Accessoire ausgestaltet sein. Konkret könnte also ein Taschenhörgerät oder beispielsweise eine kugelschreiberförmige Schallaufnahmeeinheit als Sender eingesetzt werden.
  • Sehr vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung, bei der die Mikrofoneinrichtung ein Richtmikrofon umfasst. Damit ist es möglich, dass der Hörgeräteträger gezielt eine Schallquelle hört, auch wenn er sein Hörgerät auf omnidirektionalen Betrieb geschaltet hat.
  • Empfangsseitig wird in der Signalerzeugungseinrichtung das aufgenommene Schallsignal entsprechend der Hüllkurve oder den Hüllkurven moduliert. Selbst wenn das aufgenommene Schallsignal dann im Wesentlichen einem Rauschsignal entspricht, kann durch die Hüllkurvenmodulation ein durchaus verständliches Signal erzeugt werden. Je besser natürlich das aufgenommene Schallsignal ist, desto besser ist auch das modulierte Signal in seiner Klangqualität.
  • Aufgrund der geringen notwendigen Datenrate ist eine Übertragung von Hörgerät zu Hörgerät möglich. Dabei wird die Sendeleistung vorteilhafterweise so gewählt, dass die elektromagnetischen Hüllkurvensignale lediglich wenige Meter übertragen werden. In diesem Abstand sind nämlich auch Signale über den akustischen Pfad beispielsweise bei üblicher Konversation und typischen Umgebungsbedingungen noch wahrnehmbar.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die einen Signalflussplan eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems darstellt.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • In der Figur ist die Kommunikation zwischen zwei Hörgeräten HGS und HGE skizzenhaft dargestellt. Eines der beiden Hörgeräte HGS wirkt hierbei als Sender und das andere Hörgerät HGE als Empfänger.
  • Eine Schallquelle Q gibt ein Schallsignal qs aus. Dieses Schallsignal qs tritt einen elektromagnetischen Weg em und einen akustischen Weg ak an. Der elektromagnetische Weg führt zunächst zu einem Mikrofon MS. Das Ausgangssignal des Mikrofons MS wird in einer Filterbank FB spektral zerlegt und mit einem Hüllkurvenextraktor HE werden aus sämtlichen Frequenzbändern Hüllkurven extrahiert. Die Hüllkurvensignale werden einem Sender S zugeführt, der die Hüllkurven h elektromagnetische an das empfangsseitige Hörgerät HGE bzw. dessen Empfänger E überträgt.
  • Auf seinem akustischen Weg ak wird das Quellsignal qs mit einem Störschall n, der die Hüllkurve des Nutzsignals qs verändert bzw. zerstört, beaufschlagt. Das Summensignal qs + n wird vom Mikrofon ME des Hörgeräts HGE aufgenommen. Das Ausgangssignal des Mikrofons ME wird ebenfalls in einer Filterbank FB in Frequenzbänder zerlegt. Mit Hilfe eines Hüllkurvenrestaurators HR wird die ursprüngliche Hüllkurve des Quellsignals qs soweit wie möglich wieder hergestellt, indem die vom Empfänger E empfangenen Hüllkurven verwendet werden. Dieses restaurierte Signal wird als Ausgangssignal as mit wiederhergestellter Hüllkurve an einen Hörer H des empfangsseitigen Hörgeräts weitergeleitet, so dass ein entsprechendes akustisches Signal ausgegeben werden kann.
  • Um ein Ausgangssignal as hoher Klangqualität zu erzielen, ist es notwendig, dass zumindest ein Teil des Quellsignals qs über den akustischen Weg ak übertragen wird. Daher kann der Sender S verhältnismäßig schwach ausgelegt werden. Es genügt eine Sendereichweite, in der der Hörgeräteträger zumindest noch einen Teil der von der Schallquelle abgegebenen Schallenergie auf direktem Wege empfangen kann. Typischerweise ist hierfür eine Reichweite von unter 10 m ausreichend.
    Der Sender überträgt somit nur die Hüllkurve h des abgegebenen Signals eventuell frequenzspezifisch in mehreren Bändern zum Empfänger, der diese wiederum seinem direkt empfangenen, akustischen Signal-Spektrum, das Direktschall-Anteile enthält, aufprägt und so das von der Schallquelle Q abgegebene Signal wesentlich besser repräsentiert als das vom Empfängerhörgerät HGE aufgenommene, auf der Übertragungsstrecke verrauschte Direktschall-Signal.
  • Die Datenrate für die elektromagnetische Übertragung einiger Hüllkurven kann auf diese Weise gegenüber einer ansonsten notwendigen Datenrate für die Übertragung eines vollen AudioSignals deutlich vermindert werden. Eine Reduzierung der Datenrate um den Faktor 40 bis 400 kann bei dieser Art von Übertragung durchaus erzielt werden, da hier eine Abtastfrequenz von 100 Hz für die Hüllkurvenübertragung in aller Regel ausreichend ist. Aus der Sprachsynthese ist nämlich bekannt, dass der allergrößte Teil der Information der Sprache in einigen wenigen frequenzspezifischen Hüllkurven enthalten ist. Man kann diese Hüllkurven - wie bereits erwähnt - beispielsweise Bandpass-Rauschsignalen aufprägen und so wieder verständliche Sprache erzeugen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Klangqualität dadurch wesentlich verbessert, dass man auf Original-Frequenzanteile aus dem Spektrum des Quellsignals zurückgreifen kann.
  • Das Mikrofon MS des sendeseitigen Hörgeräts HGS kann das konventionelle Hörgerätemikrofon oder besser ein zusätzliches Knochenleitungsmikrofon sein, das das Sprachsignal ohne Störung aufnehmen kann.
  • Wie oben bereits angedeutet wurde, muss die Sendeeinheit nicht als Hörgerät ausgestaltet sein. Vielmehr ist es auch möglich, den erfindungsgemäßen Hüllkurvensender in ein beliebiges Accessoire zu integrieren. Dieses lässt sich dann in der Nähe einer Schallquelle, z. B. auf dem Fernseher, in der Mitte eines Konferenztisches etc., platzieren oder am Körper tragen. So kann beispielsweise der Hüllkurvensender die Form eines Schreibstifts besitzen und in einer Hemdtasche getragen werden.

Claims (8)

  1. Übertragungssystem umfassend
    - eine Sendevorrichtung zum Senden von Signalen an ein Hörgerät (HGE) mit
    o einer ersten Mikrofoneinrichtung (MS) zum Aufnehmen eines ersten Schallsignals (qs) und
    o einer Sendeeinrichtung (S) zum Senden eines elektromagnetischen Signals (h),
    o einer Signalverarbeitungseinrichtung (FB, HE) zum Extrahieren einer Hüllkurve aus dem aufgenommenen Schallsignal (qs) und Bereitstellen eines Hüllkurvensignals für die Sendeeinrichtung, so dass das Hüllkurvensignal (h) elektromagnetisch übertragbar ist, sowie
    - ein Hörgerät (HGE) mit
    o einer zweiten Mikrofoneinrichtung (ME) zum Aufnehmen eines zweiten Schallsignals (qs + n),
    o einer Empfangseinrichtung (E) zum Empfangen des elektromagnetischen Signals (h), das die Hüllkurve des ersten Schallsignals (qs), auf dem das von der zweiten Mikrofoneinrichtung (ME) aufgenommene zweite Schallsignal (qs + n) basiert, umfasst, und
    o einer Signalerzeugungseinrichtung (FB, HR) zum Erzeugen eines Hörgeräteausgangssignals (as) aus dem aufgenommenen zweiten Schallsignal (qs + n) von der zweiten Mikrofoneinrichtung (ME) und der Hüllkurve von der Empfangseinrichtung (E), wobei
    o in der Signalerzeugungseinrichtung (FB, HR) das aufgenommene zweite Schallsignal (qs + n) entsprechend der Hüllkurve modulierbar ist.
  2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, wobei mit der Signalverarbeitungseinrichtung (FB, HE) mehrere Hüllkurven in verschiedenen Frequenzbändern extrahierbar sind.
  3. Übertragungssystem nach Anspruch 2, wobei in der Signalerzeugungseinrichtung (FB, HR) die mehreren Hüllkurven für verschiedene Frequenzbänder zum Erzeugen des Hörgeräteausgangssignals verwertbar sind.
  4. Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sendevorrichtung als Hörgerät (HGS) oder als am Körper tragbares Accessoire ausgestaltet ist.
  5. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Mikrofoneinrichtung (MS) ein Richtmikrofon umfasst.
  6. Verfahren zum Betreiben eines Hörgeräts (HGE) durch
    - Aufnehmen eines ersten Schallsignals (qs),
    - Extrahieren (HE) einer Hüllkurve aus dem aufgenommenen ersten Schallsignal (qs) und Bereitstellen eines Hüllkurvensignals (h),
    - elektromagnetisches Senden (S) des Hüllkurvensignals (h) an das Hörgerät (HGE),
    - Aufnehmen eines zweiten Schallsignals (qs + n) durch das Hörgerät (HGE),
    - Empfangen des elektromagnetisch gesendeten Hüllkurvensignals (h), das die Hüllkurve des ersten Schallsignals (qs), auf dem das aufgenommene zweite Schallsignal (qs + n) basiert, umfasst, durch das Hörgerät (HGE) und
    - Erzeugen eines Hörgeräteausgangssignals (as) aus dem aufgenommenen zweiten Schallsignal (qs + n) und der Hüllkurve,
    - wobei das aufgenommene zweite Schallsignal (qs + n) entsprechend der Hüllkurve moduliert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei aus dem aufgenommenen ersten Schallsignal (qs) mehrere Hüllkurven in verschiedenen Frequenzbändern extrahiert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die mehreren Hüllkurven für verschiedene Frequenzbänder beim Erzeugen des Hörgeräteausgangssignals (as) berücksichtigt werden.
EP05101232A 2004-03-05 2005-02-18 Übertragungssystem zum Senden von Signalen an ein Hörgerät und entsprechendes Verfahren Not-in-force EP1575335B1 (de)

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