EP1962554A2 - Hörvorrichtung mit Störsignaltrennung und entsprechendes Verfahren - Google Patents

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EP1962554A2 EP08101558A EP08101558A EP1962554A2 EP 1962554 A2 EP1962554 A2 EP 1962554A2 EP 08101558 A EP08101558 A EP 08101558A EP 08101558 A EP08101558 A EP 08101558A EP 1962554 A2 EP1962554 A2 EP 1962554A2
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    • H04R5/04—Circuit arrangements, e.g. for selective connection of amplifier inputs/outputs to loudspeakers, for loudspeaker detection, or for adaptation of settings to personal preferences or hearing impairments

Definitions

  • the present invention relates to a hearing device for binaural supply of a user with at least one microphone for receiving an input sound, which has a useful sound and a noise. Moreover, the present invention relates to a corresponding method for binaural supply.
  • a hearing device is understood to mean, in particular, a hearing device, but also a headset, a headset and the like.
  • Hearing aids are portable hearing aids that are used to care for the hearing impaired.
  • different types of hearing aids such as behind-the-ear hearing aids (BTE) and in-the-ear hearing aids (ITO), e.g. also Concha hearing aids or canal hearing aids (CIC), provided.
  • BTE behind-the-ear hearing aids
  • ITO in-the-ear hearing aids
  • CIC canal hearing aids
  • the hearing aids listed by way of example are worn on the outer ear or in the ear canal.
  • bone conduction hearing aids, implantable or vibrotactile hearing aids are also available on the market. The stimulation of the damaged hearing takes place either mechanically or electrically.
  • Hearing aids have in principle as essential components an input transducer, an amplifier and an output transducer.
  • the input transducer is usually a sound receiver, z. As a microphone, and / or an electromagnetic receiver, for. B. an induction coil.
  • the output transducer is usually used as an electroacoustic transducer, z. As miniature speaker, or as an electromechanical transducer, z. B. bone conduction, realized.
  • the amplifier is usually integrated in a signal processing unit. This basic structure is in FIG. 1 shown using the example of a behind-the-ear hearing aid. In a hearing aid housing 1 for carrying behind the ear are one or more microphones 2 to Built-in sound recording from the environment.
  • a signal processing unit 3 which is also integrated in the hearing aid housing 1, processes the microphone signals and amplifies them.
  • the output signal of the signal processing unit 3 is transmitted to a loudspeaker or earpiece 4, which outputs an acoustic signal.
  • the sound is optionally transmitted via a sound tube, which is fixed with an earmold in the ear canal, to the eardrum of the device carrier.
  • the power supply of the hearing device and in particular of the signal processing unit 3 is carried out by a likewise integrated into the hearing aid housing 1 battery. 5
  • Modern hearing aids can often detect noise. The detection takes place, for example, based on the stationarity of signal components. Once the noise is detected, they can be suppressed by the respective noise canceling mechanism used. However, artifacts often occur during noise suppression. For example, so-called "musical tones" are created by taking out and taking in spectral components. Furthermore, many noise reduction algorithms alienate the signal, which suffers the sound quality.
  • EP 1 640 972 A1 a method of separating the speech of a user from ambient noise.
  • a device which is worn on the ear and has a first, outwardly directed microphone and a second inwardly directed into the ear canal microphone. From the two input signals can be obtained by blind source separation, a voice signal of the user to wirelessly transmit it to a receiver.
  • the object of the present invention is to improve the perception of useful sound in background noise.
  • a hearing device for binaural supply of a user with at least one microphone for receiving an input sound having a useful sound and noise, a Störsignalcommuninides for estimating the noise in the input sound and a signal processing means for providing a first output signal on the basis the noise estimate for the one ear of the user and a second output signal based on the noise estimate for the other ear of the user, wherein the second output signal is provided with a predetermined time offset from the first output signal.
  • the invention provides a method for binaurally supplying a user by receiving an input sound having useful sound and noise, estimating the noise in the input signal, and providing a first output signal based on the estimated noise for the one ear of the user and one second output signal based on the estimated noise for the other ear of the user, wherein the second output signal with respect to the first output signal is provided with a predetermined time offset.
  • the present invention is based on the idea of fundamentally treating interference signals differently than in conventional noise reduction methods.
  • the interference signal should not be removed from the overall signal. Instead, only the spatial localization of the interfering signal is changed. As a result, artifacts are avoided and the sound remains largely intact.
  • the interference signal estimation device preferably has a speech recognition unit, so that the interference signal can be estimated by subtracting a recognized speech signal as useful sound from the input sound.
  • the useful signal is estimated and indirectly the interference signal. This type of estimation of the interference signal is often advantageous if the useful signal is known.
  • the Störsignal inconvenienceinraum may be able to estimate in several frequency bands each a Störsignalanteil. By this bandwise interference signal treatment many times better results can be achieved.
  • the hearing device according to the invention may comprise a directional microphone, are damped with the noise components that do not come from a Nutzschallraum.
  • the hearing device according to the invention or the method according to the invention can also be combined with any other noise suppression measures. This results, for example, a conventional attenuation of a noise together with its spatial displacement.
  • a hearing aid wearer 10 perceives a useful signal 11, here a voice signal, from a useful signal direction.
  • the hearing aid wearer also hears an interference signal 12 from this useful signal direction.
  • speech intelligibility is severely limited in the present example.
  • FIG. 2 As usual in modern hearing aids, the noise is now through the in FIG. 2 Hearing aids, not shown, are estimated in different frequency bands. If a bias of the noise component is detected in a band by the estimation, a noise separation algorithm generates a time lag between the signals on the right and left sides. This results accordingly FIG. 3 a virtual local displacement of the noise source by an angle ⁇ . This means that the speech signal 11 is still perceived from the useful signal direction, but an estimated interference signal 12 'is perceived from another direction.
  • the temporal offset of the signals on the left and right ear by the left and right hearing aid thus leads to a shift in the spatial localization. This supports the separation of interference signal 12, 12 'and useful signal 11 in the central processing (auditory system), since the signal components are imaged in different regions of the auditory cortex (human hearing system).
  • the noise separation takes place without separate analysis in several frequency bands.
  • the separation takes place here from a known type of Useful signal.
  • a speech signal is separated from a residual signal by a broadband.
  • the detection of a speech signal is carried out by a speech recognition algorithm and the recognized speech signal is then subtracted from the total signal, resulting in a residual signal, ie an indirectly estimated noise signal results.
  • the separation of the speech signal from the residual signal now takes place in that the speech signal remains untouched in its spatial information, while the residual signal is shifted horizontally, for example, by 10 to 20 degrees horizontally.
  • the shift is effected as above by the time offset of the two signals intended for the left and the right ear.
  • the human brain is then able to better understand the speech signal because the noise is perceived from another direction.

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Abstract

Die Wahrnehmbarkeit eines Nutzsignals bei binauraler Versorgung eines Nutzers soll verbessert werden. Dazu wird eine Hörvorrichtung mit mindestens einem Mikrophon zur Aufnahme eines Eingangsschalls, der einen Nutzschall (11) und einen Störschall (12) aufweist, vorgeschlagen. Eine Störsignalschätzeinrichtung dient zum Schätzen des Störschalls (12) in dem Eingangsschall. Durch eine Signalverarbeitungseinrichtung wird ein erstes Ausgangssignal auf der Basis des geschätzten Störschalls für das eine Ohr des Nutzers (10) und ein zweites Ausgabesignal auf der Basis des geschätzten Störschalls für das andere Ohr des Nutzers (10) bereitgestellt. Das zweite Ausgabesignal wird gegenüber dem ersten Ausgabesignal mit einem vorgegebenen Zeitversatz versehen. Dadurch ergibt sich eine virtuelle örtliche Verschiebung der Störsignalquelle, so dass das Nutzsignal (11) besser wahrgenommen werden kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung zur binauralen Versorgung eines Nutzers mit mindestens einem Mikrophon zur Aufnahme eines Eingangsschalls, der einen Nutzschall und einen Störschall aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur binauralen Versorgung. Unter einer Hörvorrichtung wird hier insbesondere ein Hörgerät, aber auch ein Headset, ein Kopfhörer und dergleichen verstanden.
  • Hörgeräte sind tragbare Hörvorrichtungen, die zur Versorgung von Schwerhörenden dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen, werden unterschiedliche Bauformen von Hörgeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO), z.B. auch Concha-Hörgeräte oder Kanal-Hörgeräte (CIC), bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder im Gehörgang getragen. Darüber hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen, implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder elektrisch.
  • Hörgeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein Schallempfänger, z. B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z. B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Dieser prinzipielle Aufbau ist in FIG 1 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 1 zum Tragen hinter dem Ohr sind ein oder mehrere Mikrofone 2 zur Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 3, die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 1 integriert ist, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen Lautsprecher bzw. Hörer 4 übertragen, der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell des Geräteträgers übertragen. Die Stromversorgung des Hörgeräts und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5.
  • Moderne Hörgeräte können häufig Störgeräusche erkennen. Die Erkennung erfolgt beispielsweise anhand der Stationarität von Signalanteilen. Sobald die Störgeräusche erkannt sind, können sie durch den jeweils eingesetzten Störgeräuschunterdrückungsmechanismus unterdrückt werden. Bei der Störgeräuschunterdrückung treten jedoch häufig Artefakte auf. So entstehen beispielsweise so genannte "musical tones" durch das Heraus-und Hereinnehmen von spektralen Anteilen. Des Weiteren wird durch viele Störgeräuschreduktionsalgorithmen das Signal verfremdet, wodurch die Klangqualität leidet.
  • Den Artefakten und Signalverfremdungen ist man in aktuellen Hörgeräten bislang dadurch begegnet, dass man versucht hat, diese so weit wie möglich zu eliminieren bzw. zu unterdrücken. So erfolgte beispielsweise im Rahmen der Störgeräuschunterdrückung nur eine begrenzte Absenkung der Störgeräusche bzw. eine begrenzte Änderungsgeschwindigkeit der Dämpfung.
  • Aus dem Artikel von ANEMÜLLER, Jörn: "Blinde Quellentrennung als Vorverarbeitung zur robusten Sprecherkennung", in DAGA 2000, Oldenburg ist beschrieben, wie sich die Qualität der Spracherkennung durch "Blinde Quellentrennung" verbessern lässt. Dabei wird aus einem Eingangssignal, das mit zwei Mikrofonen aufgenommen wird, ein Störsignal ausgefiltert, so dass lediglich das gewünschte Sprachsignal bleibt.
  • Weiterhin beschreibt die Druckschrift EP 1 640 972 A1 ein Verfahren zur Trennung der Sprache eines Nutzers von Umgebungsgeräuschen. Hierzu wird ein Gerät genutzt, das am Ohr getragen wird und ein erstes, nach außen gerichtetes Mikrofon und ein zweites nach innen in den Ohrkanal gerichtetes Mikrofon besitzt. Aus den beiden Eingangssignalen lässt sich durch blinde Quellentrennung ein Sprachsignal des Nutzers gewinnen, um es drahtlos an einen Empfänger zu übertragen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Wahrnehmung von Nutzschall in Störschall zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Hörvorrichtung zur binauralen Versorgung eines Nutzers mit mindestens einem Mikrophon zur Aufnahme eines Eingangsschalls, der einen Nutzschall und einen Störschall aufweist, einer Störsignalschätzeinrichtung zur Schätzung des Störschalls in dem Eingangsschall und einer Signalverarbeitungseinrichtung zur Bereitstellung eines ersten Ausgabesignals auf der Basis der Störschallschätzung für das eine Ohr des Nutzers und eines zweiten Ausgabesignals auf der Basis der Störschallschätzung für das andere Ohr des Nutzers, wobei das zweite Ausgabesignal gegenüber dem ersten Ausgabesignal mit einem vorgegebaren Zeitversatz versehen ist.
  • Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zur binauralen Versorgung eines Nutzers durch Aufnehmen eines Eingangsschalls, der einen Nutzschall und einen Störschall aufweist, Schätzen des Störschalls in dem Eingangssignal und Bereitstellen eines ersten Ausgabesignals auf der Basis des geschätzten Störschalls für das eine Ohr des Nutzers und eines zweiten Ausgabesignals auf der Basis des geschätzten Störschalls für das andere Ohr des Nutzers, wobei das zweite Ausgabesignal gegenüber dem ersten Ausgabesignal mit einem vorgebbaren Zeitversatz versehen wird.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Gedanken, Störsignale grundsätzlich anders zu behandeln als bei üblichen Störgeräuschreduktionsverfahren. Das Störsignal soll nicht aus dem Gesamtsignal entfernt werden. Stattdessen wird nur die räumliche Lokalisation des Störsignals verändert. Hierdurch werden Artefakte vermieden und das Klangbild bleibt weitgehend erhalten.
  • Vorzugsweise besitzt die Störsignalschätzeinrichtung eine Spracherkennungseinheit, so dass das Störsignal dadurch schätzbar ist, dass ein erkanntes Sprachsignal als Nutzschall von dem Eingangsschall subtrahiert wird. Dabei wird also primär das Nutzsignal geschätzt und daraus indirekt das Störsignal. Diese Art der Schätzung des Störsignals ist häufig dann von Vorteil, wenn das Nutzsignal bekannt ist.
  • Die Störsignalschätzeinrichtung kann in der Lage sein, in mehreren Frequenzbändern jeweils einen Störsignalanteil zu schätzen. Durch diese bandweise Störsignalbehandlung sind vielfach bessere Resultate erzielbar.
  • Weiterhin kann die erfindungsgemäße Hörvorrichtung ein Richtmikrophon aufweisen, mit dem Störschallkomponenten dämpfbar sind, die nicht aus einer Nutzschallrichtung kommen. Die erfindungsgemäße Hörvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich aber auch mit beliebigen anderen Störgeräuschunterdrückungsmaßnahmen kombinieren. Dadurch ergibt sich beispielsweise eine übliche Dämpfung eines Störgeräuschs zusammen mit dessen räumlicher Verschiebung.
  • Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
    • FIG 1
    einen üblichen Aufbau eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik und
    FIG 2
    eine Skizze zur Wahrnehmung eines gestörten Sprach-signals und
    FIG 3
    eine Skizze zur Wahrnehmung des gestörten Sprach-signals nach einer virtuellen örtlichen Verschiebung der Störquelle.
  • Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
  • Entsprechend dem Beispiel von FIG 2 nimmt ein Hörgeräteträger 10 ein Nutzsignal 11, hier ein Sprachsignal, aus einer Nutzsignalrichtung wahr. Aus dieser Nutzsignalrichtung hört der Hörgeräteträger auch ein Störsignal 12. Dadurch ist die Sprachverständlichkeit im vorliegenden Beispiel stark eingeschränkt.
  • Wie bei modernen Hörgeräten üblich, wird nun das Störgeräusch durch die in FIG 2 nicht dargestellten Hörgeräte in verschiedenen Frequenzbändern geschätzt. Wird in einem Band durch die Schätzung ein Überwiegen des Störgeräuschanteils festgestellt, erzeugt ein Störgeräuschtrennungsalgorithmus einen zeitlichen Versatz zwischen den Signalen auf der rechten und der linken Seite. Hierdurch ergibt sich entsprechend FIG 3 eine virtuelle örtliche Verschiebung der Störsignalquelle um einen Winkel α. Dies bedeutet, dass das Sprachsignal 11 nach wie vor aus der Nutzsignalrichtung wahrgenommen wird, ein geschätztes Störsignal 12' jedoch aus einer anderen Richtung.
  • Der zeitliche Versatz der Signale am linken und rechten Ohr durch das linke und rechte Hörgerät führt also zu einer Verschiebung der räumlichen Lokalisation. Hierdurch wird die Separierung von Störsignal 12, 12' und Nutzsignal 11 in der zentralen Verarbeitung (auditorisches System) unterstützt, da die Signalanteile in verschiedenen Bereichen des auditorischen Kortex (menschliches Hörsystem) abgebildet werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Störgeräuschtrennung ohne separate Analyse in mehreren Frequenzbändern. Die Trennung erfolgt hier von einem bekannten Typ von Nutzsignal. So wird beispielsweise ein Sprachsignal von einem Restsignal breitbandig getrennt. Das Feststellen eines Sprachsignals erfolgt durch einen Spracherkennungsalgorithmus und das erkannte Sprachsignal wird anschließend von dem Gesamtsignal subtrahiert, wodurch sich ein Restsignal, also ein indirekt geschätztes Störsignal, ergibt. Die Trennung des Sprachsignals von dem Restsignal erfolgt nun dadurch, dass das Sprachsignal in seiner räumlichen Information unangetastet bleibt, während das Restsignal beispielsweise um 10 bis 20 Grad horizontal örtlich verschoben wird. Die Verschiebung erfolgt wie oben durch den zeitlichen Versatz der beiden für das linke und das rechte Ohr bestimmten Signale. Das menschliche Gehirn ist dann in der Lage, das Sprachsignal besser zu verstehen, da das Störgeräusch aus einer anderen Richtung wahrgenommen wird.

Claims (8)

  1. Hörvorrichtung zur binauralen Versorgung eines Nutzers (10) mit
    - mindestens einem Mikrophon zur Aufnahme eines Eingangsschalls, der einen Nutzschall (11) und einen Störschall (12) aufweist, und
    - einer Störsignalschätzeinrichtung zur Schätzung des Störschalls (12) in dem Eingangsschall,
    gekennzeichnet durch
    - einen Signalverarbeitungseinrichtung zur Bereitstellung eines ersten Ausgabesignals aus der Störschallschätzung für das eine Ohr des Nutzers (10) und eines zweiten Ausgabesignals aus der Störschallschätzung für das andere Ohr des Nutzers (10), wobei das zweite Ausgabesignal gegenüber dem ersten Ausgabesignal mit einem vorgebbaren Zeitversatz versehen ist.
  2. Hörvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Störsignalschätzeinrichtung eine Spracherkennungseinrichtungseinheit aufweist, so dass das Störsignal (12) dadurch schätzbar ist, dass ein erkanntes Sprachsignal als Nutzschall (11) von dem Eingangssignal subtrahiert wird.
  3. Hörvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Störsignalschätzeinrichtung in der Lage ist, in mehreren Frequenzbändern jeweils einen Störsignalanteil zu schätzen.
  4. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Richtmikrophon aufweist, mit dem Störschallkomponenten dämpfbar sind, die nicht aus einer Nutzschallrichtung kommen.
  5. Verfahren zur binauralen Versorgung eines Nutzers (10) durch
    - Aufnehmen eines Eingangsschalls, der einen Nutzschall (11) und einen Störschall (12) aufweist, und
    - Schätzen des Störschalls (12) in dem Eingangssignal,
    gekennzeichnet durch
    - Bereitstellen eines ersten Ausgabesignals auf der Basis des geschätzten Störschalls (12') für das eine Ohr des Nutzers (10) und eines zweiten Ausgabesignals auf der Basis des geschätzten Störschalls (12') für das andere Ohr des Nutzers (10), wobei das zweite Ausgabesignal gegenüber dem ersten Ausgabesignal mit einem vorgebbaren Zeitversatz versehen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei in dem Eingangssignal ein Sprachsignal durch eine Spracherkennung als Nutzschall (11) erkannt und das Störsignal (12) dadurch geschätzt wird, dass das erkannte Sprachsignal von dem Eingangsschall subtrahiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei in mehreren Frequenzbändern jeweils ein Störsignalanteil geschätzt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei Störschallkomponenten, die nicht aus einer Nutzschallrichtung kommen, durch ein Richtmikrophon gedämpft werden.
EP08101558A 2007-02-22 2008-02-13 Hörvorrichtung mit Störsignaltrennung und entsprechendes Verfahren Withdrawn EP1962554A3 (de)

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EP08101558A Withdrawn EP1962554A3 (de) 2007-02-22 2008-02-13 Hörvorrichtung mit Störsignaltrennung und entsprechendes Verfahren

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EP (1) EP1962554A3 (de)
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