EP1858289A1 - Hörvorrichtung mit Rückkopplungsdetektion und entsprechendes Verfahren - Google Patents
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- EP1858289A1 EP1858289A1 EP07106508A EP07106508A EP1858289A1 EP 1858289 A1 EP1858289 A1 EP 1858289A1 EP 07106508 A EP07106508 A EP 07106508A EP 07106508 A EP07106508 A EP 07106508A EP 1858289 A1 EP1858289 A1 EP 1858289A1
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- 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
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- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/02—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
Definitions
- the present invention relates to a hearing device having a signal input device, a signal output device, a modifiable signal processing device between the signal input device and the signal output device and having a feedback path from the signal output device to the signal input device, resulting in a resonance signal depending on the setting of the signal processing device. Moreover, the present invention relates to a corresponding method for detecting a feedback in a hearing device.
- a hearing device is in particular a hearing aid, but also a headset and the like.
- FIG 1 hearing aid An example of such an arrangement is shown schematically in FIG 1 hearing aid.
- the hearing aid can be reproduced as a digital system 1, which is located in a specific environment.
- the input forms, for example, a microphone 2.
- the recorded signal is amplified among other things and delivered via a handset 3 again.
- feedback whistling occurs when both the amplitude and phase conditions are met. Sound artifacts occur even when the above conditions are just barely fulfilled.
- the physical feedback path 4 is digitally modeled.
- the replica is done by means of a adaptive filter 5 fed by the listener signal.
- the receiver signal in turn comes from a hearing aid-internal signal processing unit 6, which receives the microphone signal and amplified among others. After filtering in the adaptive compensation filter, the listener signal is subtracted from the microphone signal in an adder 7.
- step size control An important component in the adaptive algorithm for compensation of the feedback path is its step size control. It indicates the speed with which the adaptive compensation filter 5 adapts to the physical feedback path 4. Since there is no meaningful compromise for a fixed step size, it must be adapted to the current situation in which the system is located. In principle, a large step size for a rapid adaptation of the adaptive compensation filter 5 to the physical feedback path 4 should be aimed for. A disadvantage of the large step size, however, is the generation of perceptible signal artifacts.
- the step size should be vanishingly small. If, on the other hand, a critical feedback situation occurs, the step size should become large. This ensures that the algorithm adapts the adaptive compensation filter 5 only if it differs significantly in its characteristic from the characteristic of the physical feedback path 4, ie if there is a need for post-adaptation. This requires a feedback detector.
- a method for feedback detection in a hearing aid is known.
- a frequency band is determined, a first signal level in the frequency band is determined, the signal is attenuated on a signal transmission path of the hearing device and a second signal level of the attenuated signal is determined in the frequency band.
- a feedback can be detected.
- level variations of the input signal it is difficult to determine the quantity of feedback.
- a further disadvantage is that an audible intervention in the forward signal path is to be expected and, moreover, only a slow detection of the feedback takes place, since the bands are ideally examined one after the other.
- the object of the present invention is thus to be able to reliably detect feedbacks of a hearing device.
- this object is achieved by a hearing device having a signal input device, a signal output device, a modifiable signal processing device between the signal input device and the signal output device and a feedback path from the signal output device to the signal input device, resulting in a corresponding resonance behavior of the hearing device as a function of the setting of the signal processing device and analyzing means for analyzing the resonance behavior in response to a modification of the signal processing means and for determining a feedback quantity representing a measure of the feedback from the analysis result.
- a method for analyzing a feedback in a hearing device whose signal processing setting together with the feedback causes a resonance behavior, by modifying the signal processing of the hearing device, analyzing of the resonance behavior in response to the modification of the signal processing and determining a feedback quantity representing a measure of the feedback from the analysis result.
- Input signals, output signals and feedback signals may, as mentioned above, be acoustic, electromagnetic, electrical, magnetic, etc. nature.
- the feedback determines the system characteristic of the entire system and the operating point as well as the self-resonance of the system will change as a result of a system change.
- a parameter of the signal processing device can be constantly automatically modified for the feedback detection. This requires no additional knowledge about the feedback situation, because the feedback measure is constantly determined.
- the hearing device may comprise a feedback estimation device which initiates the modification of the signal processing device if the feedback exceeds a predetermined extent in terms of quantity and / or quality.
- the feedback estimation device may comprise an oscillation detector, with which a resonant frequency of the system can be determined, which is specifically analyzed by the analysis device. The oscillation detector estimates the feedback situation based on occurring oscillations before the detailed feedback detection. Only when feedback has already occurred is a modification of the signal processing carried out, in which the danger of audibility is always present.
- a phase modification, a propagation time modification and / or an amplitude modification of a signal to be processed is performed for the feedback detection in the signal processing device.
- Such system modifications are easy to perform.
- the signal processing is switched between at least two states, or there is a continuous fading between the states.
- the analysis of the resonance behavior, in particular the resonance frequency, can then be easily synchronized with the respective switching or fading time.
- the hearing device according to the invention may have a feedback compensation filter whose adaptation step size depends on the feedback size of the analysis device. This measure again reduces the audibility of the compensation.
- the basic prerequisite for feedback detection using a system modification is that the system modification itself is not heard.
- the system is modified only when there is already a suspicion of a feedback situation.
- a suspicion is z. B. justified when using a traditional oscillation detector one or more harmonic signals are detected in the system.
- the system is modified once inaudibly. For example, the phase in the closed loop of the system is rotated once and defined into a new characteristic.
- the advantage of the non-permanent modification is that a system modification only has to be effective on suspicion.
- the system behaves otherwise as before the introduction of a modification module, or any remaining change is static, d. H. unchanging in time.
- interactions with other system components occurring in an overall arrangement can be avoided.
- this may mean that unwanted, time-variant interactions of modulated signal components from the hearing aid and unmodulated signal components via a Ventzufluß be avoided.
- the system properties are inaudibly switched between two or more states or continuously faded over.
- the resulting responses to the harmonic signal characteristic indicate feedback whistles, i. H. to a (supercritical) feedback situation. If the signal characteristic does not change, only useful spectral components are present, ie. H. there is no feedback situation and consequently no feedback is detected.
- the adaptation step size of the compensation filter is set. If a modification is detected, the increment is incremented. This can be done for a certain fixed time or for the time frame in which feedback is detected. Otherwise, it takes on a small value.
- the step size control can map this intensity to a step size according to a function to be defined.
- FIG. 2 shows a concrete embodiment of a hearing device according to the invention.
- the hearing device can in turn be represented as a digital system 10.
- a microphone 11 of the digital system 10 receives a useful signal and a feedback signal from a handset 12 of the digital system 10.
- the feedback from the handset 12 to the microphone 11 is via the physical feedback path 13 located in the environment of the digital system.
- the microphone output signal is supplied to a processing unit 14 within the digital system 10.
- the output signal of the processing unit 14 is further processed in a plurality of system modules 151, 152, 15N arranged in parallel. Their output signals in turn are selected in a cross-fade unit 16 for transmission as a receiver signal to the handset 12.
- a crossfade may occur so that both system module output signals are presented in a changing ratio at short notice.
- the receiver signal is fed back via an adaptive compensation filter 17 to the microphone output signal and thereby subtracted in an adder 18 from the microphone output signal.
- the resulting difference signal is fed on the one hand to the processing unit 14 as an input signal and on the other hand is tapped off in an analysis point A by an oscillation detector 19. This controls the crossfade device 16. Furthermore, the signal of the analysis point A is tapped by a modification detector 20 which controls the adaptation step size of the compensation filter 17.
- the system modules 151, 152, 15N describe different modules that can optionally be integrated into the system.
- Each system module represents a separate additional one Component or part of the signal processing of the entire system.
- each system module may also be part of the processing unit 14.
- Each module 151, 152, 15N individually defines a specific system characteristic. However, when integrating another module into the signal processing, i. H. in the system no audible change in system behavior.
- the oscillation detector 19 When an oscillation is detected by the oscillation detector 19, the currently integrated system module is superimposed or switched over to the next one. If there is feedback whistling, this will change in a manner consistent with the system change after the system module has been changed in frequency and / or amplitude and / or phase. This change in resonance behavior will be detected by the modification detector 20 and will initiate a corresponding feedback compensation.
- a single system module can be used, which is controllable in its characteristics. The transition is then performed within this module, for example by changing the parameters.
- the analysis point A does not necessarily have to lie at the point shown in the example of FIG. Rather, each point within the digital system 10 can be used to detect a change in the resonance behavior of the overall system.
- the system module switching can be repeated at a certain time interval as long as Oscillation detector 19 responds.
- the oscillation detector 19 merely detects whether there is oscillation without knowing the frequency of the oscillation.
- the modification detector 20 must undirectedly analyze the total signal for signal changes after fading from one system module to the next.
- the oscillation detector 19 also determines the oscillation frequency (s) and transmits them to the modification detector 20. This can then specifically analyze this frequency (s) in the transition from one system module to the next. This is to expect a more robust behavior of the system.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung mit einer Signaleingangseinrichtung, einer Signalausgangseinrichtung, einer modifizierbaren Signalverarbeitungseinrichtung zwischen der Signaleingangseinrichtung und der Signalausgangseinrichtung und mit einem Rückkopplungspfad von der Signalausgangseinrichtung zu der Signaleingangseinrichtung, durch den sich in Abhängigkeit von der Einstellung der Signalverarbeitungseinrichtung ein Resonanzsignal ergibt. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Detektieren einer Rückkopplung bei einer Hörvorrichtung. Eine derartige Hörvorrichtung ist insbesondere ein Hörgerät, aber auch ein Headset und dergleichen.
- Bestehen in einem Signalverarbeitungssystem zwischen den Eingängen und den Ausgängen Kopplungen (z. B. akustisch, elektromagnetisch, elektrisch, magnetisch usw.), besteht die Gefahr, dass Rückkopplungseffekte auftreten. Ein Beispiel für eine solche Anordnung ist ein in FIG 1 schematisch wiedergegebenes Hörgerät. Das Hörgerät kann als digitales System 1 wiedergegeben werden, das sich in einer bestimmten Umgebung befindet. Den Eingang bildet beispielsweise ein Mikrofon 2. Das aufgenommene Signal wird unter anderem verstärkt und über einen Hörer 3 wieder abgegeben. Über einen physikalischen Rückkopplungspfad 4 erfolgt eine akustische Kopplung von dem Hörer 3 zurück zum Mikrofon 2. In Folge der Rückkopplung tritt Rückkopplungspfeifen auf, wenn sowohl die Amplituden-, als auch die Phasenbedingung erfüllt ist. Klangartefakte treten auch dann schon auf, wenn obige Bedingungen nur knapp erfüllt sind.
- Zur Unterdrückung der Rückkopplungseffekte ist eine Methode bekannt, bei der der physikalische Rückkopplungspfad 4 digital nachgebildet wird. Die Nachbildung erfolgt mittels eines adaptiven Filters 5, das von dem Hörersignal gespeist wird. Das Hörersignal wiederum stammt von einer hörgeräteinternen Signalverarbeitungseinheit 6, die das Mikrofonsignal aufnimmt und unter anderem verstärkt. Nach der Filterung in dem adaptiven Kompensationsfilter wird das Hörersignal von dem Mikrofonsignal in einem Addierer 7 subtrahiert.
- Somit existieren in dem System zwei Pfade, einmal der physikalisch existierende Rückkopplungspfad 4 und einmal der über das adaptive Filter 5 nachgebildete, digitale Kompensationspfad. Da die resultierenden Signale beider Pfade am Eingang des Geräts voneinander subtrahiert werden ist im Idealfall die Wirkung des physikalischen Rückkopplungspfads 4 aufgehoben.
- Eine wichtige Komponente im adaptiven Algorithmus zur Kompensation des Rückkopplungspfads ist dessen Schrittweitensteuerung. Sie gibt an, mit welcher Geschwindigkeit sich das adaptive Kompensationsfilter 5 an den physikalischen Rückkopplungspfad 4 anpasst. Da es keinen sinnvollen Kompromiss für eine fest eingestellte Schrittweite gibt, muss diese an die jeweils aktuelle Situation, in der sich das System befindet, angepasst werden. Prinzipiell ist eine große Schrittweite für eine schnelle Anpassung des adaptiven Kompensationsfilters 5 an den physikalischen Rückkopplungspfad 4 anzustreben. Nachteilig bei der großen Schrittweite ist jedoch die Erzeugung von wahrnehmbaren Signalartefakten.
- Für einen weit unterkritischen Rückkopplungsfall soll die Schrittweite verschwindend klein sein. Tritt dagegen eine kritische Rückkopplungssituation auf, soll die Schrittweite groß werden. Damit ist gewährleistet, dass der Algorithmus nur dann das adaptive Kompensationsfilter 5 anpasst, wenn dieses sich in seiner Charakteristik nennenswert von der Charakteristik des physikalischen Rückkopplungspfads 4 unterscheidet, d. h. wenn Bedarf zur Nachadaption besteht. Hierzu bedarf es eines Rückkopplungsdetektors.
- Aus der Patentschrift
DE 199 04 538 C1 ist ein Verfahren zur Rückkopplungserkennung in einem Hörgerät bekannt. Dabei wird ein Frequenzband bestimmt, ein erster Signalpegel in dem Frequenzband ermittelt, das Signal auf einer Signalübertragungsstrecke des Hörgeräts gedämpft und ein zweiter Signalpegel des gedämpften Signals in dem Frequenzband ermittelt. Auf der Basis der ermittelten ersten und zweiten Signalpegel lässt sich eine Rückkopplung erkennen. Bei Pegelschwankungen des Eingangssignals ist es jedoch schwierig, die Quantität der Rückkopplung zu bestimmen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass ein hörbarer Eingriff in den Vorwärtssignalpfad zu erwarten ist und außerdem nur eine langsame Detektion der Rückkopplung erfolgt, da die Bänder idealerweise nacheinander untersucht werden. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, Rückkopplungen einer Hörvorrichtung sicher erkennen zu können.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Hörvorrichtung mit einer Signaleingangseinrichtung, einer Signalausgangseinrichtung, einer modifizierbaren Signalverarbeitungseinrichtung zwischen der Signaleingangseinrichtung und der Signalausgangseinrichtung und einem Rückkopplungspfad von der Signalausgangseinrichtung zu der Signaleingangseinrichtung, durch den sich in Abhängigkeit von der Einstellung der Signalverarbeitungseinrichtung ein entsprechendes Resonanzverhalten der Hörvorrichtung ergibt, sowie einer Analyseeinrichtung zum Analysieren des Resonanzverhaltens in Abhängigkeit von einer Modifikation der Signalverarbeitungseinrichtung und zum Bestimmen einer Rückkopplungsgröße die ein Maß für die Rückkopplung darstellt, aus dem Analyseergebnis.
- Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Detektieren einer Rückkopplung bei einer Hörvorrichtung, deren Signalverarbeitungseinstellung zusammen mit der Rückkopplung ein Resonanzverhalten bedingt, durch Modifizieren der Signalverarbeitung der Hörvorrichtung, Analysieren des Resonanzverhaltens in Abhängigkeit von der Modifikation der Signalverarbeitung und Bestimmen einer Rückkopplungsgröße, die ein Maß für die Rückkopplung darstellt, aus dem Analyseergebnis.
- Eingangssignale, Ausgangssignale und Rückkopplungssignale können wie eingangs erwähnt, akustischer, elektromagnetischer, elektrischer, magnetischer, etc. Natur sein. In jedem Fall bestimmt die Rückkopplung die Systemeigenschaft des gesamten Systems und der Arbeitspunkt sowie die Eigenresonanz des Systems wird sich durch eine Systemänderung verändern.
- Ein Parameter der Signalverarbeitungseinrichtung kann für die Rückkopplungsdetektion ständig automatisch modifiziert werden. Damit bedarf es keiner zusätzlichen Kenntnis über die Rückkopplungssituation, denn das Rückkopplungsmaß wird ständig ermittelt.
- Alternativ kann die Hörvorrichtung eine Rückkopplungsschätzeinrichtung aufweisen, welche das Modifizieren der Signalverarbeitungseinrichtung dann anstößt, wenn die Rückkopplung hinsichtlich Quantität und/oder Qualität ein vorbestimmtes Maß überschreitet. Insbesondere kann die Rückkopplungsschätzeinrichtung einen Oszillationsdetektor umfassen, mit dem eine Resonanzfrequenz des Systems bestimmbar ist, welche gezielt von der Analyseeinrichtung analysiert wird. Durch den Oszillationsdetektor wird vor der detaillierten Rückkopplungsdetektion die Rückkopplungssituation anhand auftretender Oszillationen eingeschätzt. Erst bei bereits eingetretener Rückkopplung wird eine Modifikation der Signalverarbeitung durchgeführt, bei der stets die Gefahr der Hörbarkeit gegeben ist.
- Vorzugsweise wird für die Rückkopplungsdetektion in der Signalverarbeitungseinrichtung eine Phasenmodifikation, eine Laufzeitmodifikation und/oder eine Amplitudenmodifikation eines zu verarbeitenden Signals durchgeführt. Derartige Systemmodifikationen lassen sich einfach ausführen.
- Vorzugsweise wird die Signalverarbeitung zwischen mindestens zwei Zuständen umgeschaltet, oder es findet ein kontinuierliches Überblenden zwischen den Zuständen statt. Die Analyse des Resonanzverhaltens, insbesondere der Resonanzfrequenz, lässt sich dann leicht mit dem jeweiligen Umschalt- beziehungsweise Überblendzeitpunkt synchronisieren.
- Die erfindungsgemäße Hörvorrichtung kann ein Rückkopplungskompensationsfilter aufweisen, dessen Adaptionsschrittweite von der Rückkopplungsgröße der Analyseeinrichtung abhängt. Durch diese Maßnahme wird wiederum die Hörbarkeit der Kompensation reduziert.
- Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
- FIG 1
- ein Signalverarbeitungssystem mit Rückkopplung gemäß dem Stand der Technik und
- FIG 2
- eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Rückkopplungsdetektors
- Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
- Ein System, das sich aufgrund des Rückkopplungspfades an beziehungsweise über der Koppelgrenze befindet, verändert das zu verarbeitende Signal beziehungsweise ist instabil und oszilliert.
- Im Fall eines linearen, zeitinvarianten Systems sagt die Systemtheorie Oszillationen an einer oder mehreren Frequenzen voraus. Diese harmonischen Schwingungen sind nicht a priori von Schwingungen zu unterscheiden, die in einer anderen Betrachtung als Nutzeingangssignal auf ein stabiles System gegeben werden. Wird das instabile System jedoch in seiner Eigenschaft definiert geändert, äußert sich dies in der Änderung des Resonanzverhaltens des Systems und damit in der Änderung des harmonischen Signals (Signale). Änderungen in einem harmonischen Signal, die mit der definierten Änderung des Systemverhaltens korrelieren, weisen demnach auf eine Rückkopplungssituation hin. Ein Detektor kann das Signalverhalten entsprechend beobachten und im Rückkopplungsfall ansprechen.
- Grundsätzliche Voraussetzung für die Rückkopplungsdetektion mit Hilfe einer Systemmodifikation ist, dass die Systemmodifikation selbst nicht gehört wird.
- Entsprechend einer ersten einfachen Ausführungsform wird im digitalen Teil des Gesamtsystems eine ständig arbeitende Modifikationseinheit betrieben, wobei die genaue Positionierung keine Rolle spielt. Sobald Signale mit entsprechenden Modifikationen als Folge der Systemmodifikation des Systems auftreten, liegt eine Rückkopplungssituation vor und ist beispielsweise anhand einer Veränderung der Resonanzfrequenz detektierbar. Als Systemmodifikationen kommen beispielsweise in Frage:
- Phasenmodifikation: Die Phase eines Signals wird gemäß einem bestimmten zeitlichen Profil modifiziert, z. B. linear vorwärts, linear rückwärts gedreht, linear vorwärts und rückwärts oszillierend gedreht, usw.
- Laufzeitmodifikation (eng verknüpft mit der Phasenmodifikation)
- Amplitudenmodifikation: z. B. die zeitliche Einhüllende wird sinusförmig moduliert.
- Gemäß einer weiterentwickelten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das System erst dann modifiziert, wenn bereits der Verdacht auf Vorliegen einer Rückkopplungssituation besteht. Ein Verdacht ist z. B. begründet, wenn mittels eines traditionellen Oszillationsdetektors ein oder mehrere harmonische Signale im System erkannt werden. In diesem Fall wird das System einmalig unhörbar modifiziert. Beispielsweise wird die Phase in der geschlossenen Schleife des Systems einmalig und definiert in eine neue Charakteristik gedreht. Somit ändert sich einmalig und detektierbar die Resonanzeigenschaft des Systems, insbesondere die Eigenresonanzfrequenz. Dies äußert sich dadurch, dass das übliche bei Resonanz auftretende Pfeifen der Hörvorrichtung sich in der Tonlage ändert.
- Der Vorteil der nicht ständigen Modifikation besteht darin, dass eine Systemmodifikation nur noch bei Verdacht wirksam werden muss. Das System verhält sich ansonsten wie vor der Einführung eines Modifikationsmoduls, beziehungsweise eine eventuell verbleibende Änderung ist statisch, d. h. zeitlich unveränderlich. Somit können gegebenenfalls in einer Gesamtanordnung auftretende Wechselwirkungen mit anderen Systemkomponenten vermieden werden. Am Beispiel eines Hörgeräts kann dies bedeuten, dass unerwünschte, zeitvariante Wechselwirkungen von modulierten Signalkomponenten aus dem Hörgerät und unmodulierten Signalkomponenten über einen Ventzufluß vermieden werden.
- Allgemein werden bei Verdacht auf Vorliegen einer Rückkopplungssituation die Systemeigenschaften unhörbar zwischen zwei oder mehreren Zuständen umgeschaltet beziehungsweise kontinuierlich übergeblendet. Die daraus erfolgenden Reaktionen bezüglich der Charakteristik des harmonischen Signals weisen auf Rückkopplungspfeifen, d. h. auf eine (überkritische) Rückkopplungssituation hin. Ändert sich die Signalcharakteristik nicht, liegen nur Nutzspektralkomponenten vor, d. h. es liegt keine Rückkopplungssituation vor und es wird folglich kein Feedback detektiert.
- Aufgrund des Detektionsergebnisses wird die Adaptionsschrittweite des Kompensationsfilters eingestellt. Bei einer detektierten Modifikation wird die Schrittweite hochgesetzt. Dies kann für eine gewisse, fest vorgegebene Zeit oder für den Zeitrahmen, in dem Rückkopplung detektiert wird, geschehen. Ansonsten nimmt sie einen kleinen Wert an.
- Aus der detektierten Intensität der Systemänderung (z. B. Änderung der Resonanzfrequenz) lässt sich auf die Stärke der Rückkopplung schließen. Die Schrittweitensteuerung kann diese Intensität auf eine Schrittweite gemäß einer zu definierenden Funktion abbilden.
- FIG 2 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hörvorrichtung. Die Hörvorrichtung lässt sich wiederum als digitales System 10 darstellen. Ein Mikrofon 11 des digitalen Systems 10 nimmt ein Nutzsignal und ein Rückkopplungssignal von einem Hörer 12 des digitalen Systems 10 auf. Die Rückkopplung von dem Hörer 12 zu dem Mikrofon 11 erfolgt über den physikalischen Rückkopplungspfad 13, der in der Umgebung des digitalen Systems liegt.
- Das Mikrofonausgangssignal wird innerhalb des digitalen Systems 10 einer Verarbeitungseinheit 14 zugeführt. Das Ausgangssignal der Verarbeitungseinheit 14 wird in mehreren parallel angeordneten Systemmodulen 151, 152, 15N weiter verarbeitet. Deren Ausgangssignale wiederum werden in einer Überblendungseinheit 16 zur Weitergabe als Hörersignal an den Hörer 12 ausgewählt. Bei dem Wechsel von einem Systemmodulausgangssignal zum anderen kann eine Überblendung stattfinden, so dass kurzfristig beide Systemmodulausgangssignale in einem sich ändernden Verhältnis dargeboten werden.
- Das Hörersignal wird über ein adaptives Kompensationsfilter 17 zu dem Mikrofonausgangssignal rückgekoppelt und dabei in einem Addierer 18 von dem Mikrofonausgangssignal subtrahiert. Das resultierende Differenzsignal wird einerseits der Verarbeitungseinheit 14 als Eingangssignal zugeführt und andererseits in einem Analysepunkt A von einem Oszillationsdetektor 19 abgegriffen. Dieser steuert die Überblendungseinrichtung 16 an. Weiterhin wird das Signal des Analysepunkts A von einem Modifikationsdetektor 20 abgegriffen, der die Adaptionsschrittweite des Kompensationsfilters 17 steuert.
- Die Systemmodule 151, 152, 15N beschreiben unterschiedliche Module, die wahlweise in das System eingebunden werden können. Jedes Systemmodul repräsentiert eine separate zusätzliche Komponente oder ein Teil der Signalverarbeitung des Gesamtsystems. So kann jedes Systemmodul beispielsweise auch ein Teil der Verarbeitungseinheit 14 sein.
- Jedes Modul 151, 152, 15N für sich definiert eine bestimmte Systemcharakteristik. Es wird sich jedoch beim Einbinden eines anderen Moduls in die Signalverarbeitung, d. h. in das System keine hörbare Änderung des Systemverhaltens ergeben.
- Bei der Detektion einer Oszillation durch den Oszillationsdetektor 19 wird von dem aktuell eingebundenen Systemmodul zum nächsten übergeblendet oder umgeschaltet. Falls Rückkopplungspfeifen vorliegt, wird sich dieses nach dem Wechsel des Systemmoduls in Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phase in einer mit der Systemänderung konsistenten Weise ändern. Diese Änderung des Resonanzverhaltens wird der Modifikationsdetektor 20 feststellen und eine entsprechende Rückkopplungskompensation einleiten.
- Anstatt mehrere Systemmodule mit fester Charakteristik einzusetzen, kann alternativ auch ein einzelnes Systemmodul verwendet werden, das in seiner Charakteristik steuerbar ist. Die Überblendung wird dann innerhalb dieses Moduls beispielsweise durch Parameterveränderung vollzogen.
- Der Analysepunkt A muss nicht zwingend an der in dem Beispiel von FIG 2 gezeigten Stelle liegen. Vielmehr kann jeder Punkt innerhalb des digitalen Systems 10 dazu verwendet werden, eine Veränderung des Resonanzverhaltens des Gesamtsystems zu erfassen.
- Nachfolgend werden konkrete zeitliche Abfolgen von zwei Detektionssituationen dargestellt, wobei das System aus N=2 Modulen mit unterschiedlicher Phasencharakteristik besteht. Entsprechend einer ersten Situation liegt am Eingang ein Sinussignal, das System ist stabil und Feedbackpfeifen tritt nicht auf. Das System reagiert dann wie folgt:
- 1. Der Oszillationsdetektor 19 spricht an.
- 2. Es wird von dem Systemmodul 1 auf das Systemmodul 2 übergeblendet.
- 3. Der Modifikationsdetektor 20 erkennt keine Frequenzänderung der Oszillation.
- 4. Ergebnis: kein Feedback ist detektiert.
- 5. Es wird wieder zu Systemmodul 1 zurückgeblendet. (Alternativ kann das System auch mit Systemmodul 2 weiterarbeiten. Wenn der Oszillationsdetektor 19 erneut eine "Anfrage" startet, d. h. Rückkopplungspfeifen vermutet wird, kann von Systemmodul 2 nach Systemmodul 1 zurückgeschaltet werden. Auch dieser Übergang führt im Fall von Rückkopplungspfeifen wieder zu einer Änderung der Oszillationsfrequenz beziehungsweise im Fall von regulärem Eingangssignal zu keiner Änderung).
- Gemäß einer zweiten Detektionssituation liegt kein Sinussignal am Eingang an, das System ist instabil und Feedbackpfeifen tritt auf. Das System reagiert dann wie folgt:
- 1. Der Oszillationsdetektor 19 spricht an.
- 2. Es wird von dem Systemmodul 1 auf das Systemmodul 2 übergeblendet.
- 3. Der Modifikationsdetektor 20 erkennt, dass sich die Oszillationsfrequenz ändert.
- 4. Ergebnis: das harmonische Signal ist Ergebnis einer Instabilität, weswegen Feedback vorliegt.
- 5. Wie bei der obigen Situation kann das System mit dem Systemmodul 2 weiterarbeiten und erst bei Bedarf zurückblenden, oder aber es kann sofort nach der Rückkopplungsprüfung wieder zurückblenden.
- Um auch den Fall abzudecken, dass Rückkopplungspfeifen entsteht, nachdem beispielsweise ein Sinus als Nutzsignal auf das System gegeben wurde und bereits diese Oszillation als "Nicht-Rückkopplungspfeifen" erkannt wurde, kann die Systemmodul-Umschaltung in einem gewissen zeitlichen Intervall wiederholt werden, so lange der Oszillationsdetektor 19 anspricht.
- Entsprechend einer weiteren Ausführungsform detektiert der Oszillationsdetektor 19 lediglich, ob eine Oszillation vorliegt, ohne die Frequenz der Oszillation zu kennen. In diesem Fall muss der Modifikationsdetektor 20 ungerichtet das Gesamtsignal auf Signalveränderungen nach Überblenden von einem Systemmodul zum nächsten analysieren.
- Entsprechend einer alternativen Ausführungsform bestimmt der Oszillationsdetektor 19 auch die Oszillationsfrequenz(en) und übermittelt diese dem Modifikationsdetektor 20. Dieser kann dann speziell diese Frequenz(en) beim Überblenden von einem Systemmodul zum nächsten analysieren. Hierdurch ist ein robusteres Verhalten des Systems zu erwarten.
Claims (14)
- Hörvorrichtung mit- einer Signaleingangseinrichtung (11),- einer Signalausgangseinrichtung (12),- einer modifizierbaren Signalverarbeitungseinrichtung (14, 151, 152, 15N, 16) zwischen der Signaleingangseinrichtung und der Signalausgangseinrichtung und- einem Rückkopplungspfad (13) von der Signalausgangseinrichtung (11) zu der Signaleingangseinrichtung (12), durch den sich in Abhängigkeit von der Einstellung der Signalverarbeitungseinrichtung ein entsprechendes Resonanzverhalten der Hörvorrichtung ergibt,
gekennzeichnet durch- eine Analyseeinrichtung (20) zum Analysieren des Resonanzverhaltens in Abhängigkeit von einer Modifikation der Signalverarbeitungseinrichtung (14, 151, 152, 15N, 16) und zum Bestimmen einer Rückkopplungsgröße die ein Maß für die Rückkopplung darstellt, aus dem Analyseergebnis. - Hörvorrichtung nach Anspruch 1, wobei Eingangssignale, Ausgangssignale und Rückkopplungssignale akustischer Natur sind.
- Hörvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, wobei Eingangssignale, Ausgangssignale und Rückkopplungssignale elektromagnetischer Natur sind.
- Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Parameter der Signalverarbeitungseinrichtung (14, 151, 152, 15N, 16) ständig automatisch modifiziert wird.
- Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Rückkopplungsschätzeinrichtung aufweist, welche das Modifizieren der Signalverarbeitungseinrichtung (14, 151, 152, 15N, 16) dann anstößt, wenn die Rückkopplung hinsichtlich Quantität und/oder Qualität ein vorbestimmtes Maß überschreitet.
- Hörvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Rückkopplungsschätzeinrichtung einen Oszillationsdetektor (19) umfasst, mit dem eine Resonanzfrequenz des Systems bestimmbar ist, welche gezielt von der Analyseeinrichtung (20) analysiert wird.
- Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (14, 151, 152, 15N, 16) eine Phasenmodifikation, eine Laufzeitmodifikation und/oder eine Amplitudenmodifikation eines zu verarbeitenden Signals erlaubt.
- Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (14, 151, 152, 15N, 16) zwischen mindestens zwei Zuständen umschaltbar oder kontinuierlich überblendbar ist.
- Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Rückkoppelungskompensationsfilter (17) aufweist, dessen Adaptionsschrittweite von der Rückkopplungsgröße der Analyseeinrichtung (20) abhängt.
- Verfahren zum Detektieren einer Rückkopplung bei einer Hörvorrichtung, deren Signalverarbeitungseinstellung zusammen mit der Rückkopplung ein Resonanzverhalten bedingt, durch- Modifizieren der Signalverarbeitung der Hörvorrichtung,- Analysieren des Resonanzverhaltens in Abhängigkeit von der Modifikation der Signalverarbeitung und- Bestimmen einer Rückkopplungsgröße, die ein Maß für die Rückkopplung darstellt, aus dem Analyseergebnis.
- Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Parameter der Signalverarbeitung erst dann für die Analyse des Resonanzverhaltens modifiziert wird, wenn die Rückkopplung hinsichtlich Quantität und/oder Qualität ein vorbestimmtes Maß überschreitet.
- Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine Resonanzfrequenz bestimmt wird, welche dann gezielt in Abhängigkeit von dem Modifizieren und der Rückkopplung analysiert wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Modifizieren durch Umschalten oder kontinuierliches Überblenden der Signalverarbeitung zwischen mindestens zwei Zuständen erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei eine Rückkopplungskompensation mit einem adaptierbaren Filter (17) durchgeführt wird, dessen Adaptionsgeschwindigkeit von der Rückkopplung abhängt.
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