EP2009955B1 - Hörvorrichtung mit passiver, eingangspegelabhängiger Geräuschreduktion - Google Patents

Hörvorrichtung mit passiver, eingangspegelabhängiger Geräuschreduktion Download PDF

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EP2009955B1
EP2009955B1 EP08104366.3A EP08104366A EP2009955B1 EP 2009955 B1 EP2009955 B1 EP 2009955B1 EP 08104366 A EP08104366 A EP 08104366A EP 2009955 B1 EP2009955 B1 EP 2009955B1
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noise reduction
signal processing
level
signal
hearing
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EP2009955A2 (de
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Sebastian Pape
Heike Dr. Heuermann
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Sivantos Pte Ltd
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Siemens Medical Instruments Pte Ltd
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
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    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/50—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics
    • H04R25/505—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics using digital signal processing

Definitions

  • the present invention relates to a hearing device with a signal processing channel, in which a noise reduction device is integrated. Moreover, the present invention also relates to a method for reducing noise in such hearing devices.
  • the term hearing device is understood here to mean a device that can be worn on the ear, in particular a hearing device, a headset, headphones 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. Concha hearing aids or canal hearing aids (ITE, CIC).
  • BTE behind-the-ear hearing aids
  • ITO in-the-ear hearing aids
  • ITE 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
  • Noise reduction algorithms are used to suppress disturbing noises or to reduce their level. Especially very quiet noises are then often lowered completely below the hearing threshold. This leads to an unnatural sound impression. For a natural listening experience, however, it is desirable, even if quiet sounds are not completely lost, d. H. not be lowered below the hearing threshold.
  • the US 2004/0252852 A1 describes a method by which the ratio of speech signal to background noise in hearing aids can be improved.
  • a weight function is determined as a function of the noise signals in the binaural signals.
  • a volume level is adjusted for the left and right ear.
  • the object of the present invention is therefore to propose a hearing device in which, although a noise reduction takes place, but still as natural a sound pattern is maintained.
  • a corresponding method for reducing noise in hearing devices should be provided.
  • this object is achieved by a hearing device with a first signal processing channel, in which a noise reduction device is integrated, comprising a second signal processing channel having the same input as the first signal processing channel and in which no noise reduction device, but a level limiting device is integrated, and an adder, with which the output signals of both signal processing channels are summable to a total output signal, wherein the noise reduction is passive and has no active level-dependent control with a decision threshold at which the noise reduction is to be turned off.
  • a method for reducing noise in hearing devices by processing an input signal in a first signal processing channel including noise reduction, processing the input signal in a second signal processing channel without noise reduction but with level limiting and adding the output signals of the two signal processing channels to a total output signal, wherein the noise reduction is passive and has no active level dependent control with a decision threshold at which the noise reduction is to be turned off.
  • the noise reduction is passive input level dependent. Even very quiet noises are then not lowered below the hearing threshold and are therefore not lost.
  • the two signal processing channels are realized on a single chip. This allows a reliable signal processing allow for the implementation of only little space is required.
  • Each of the two signal processing channels can be divided into several frequency channels. As a result, the level limitation and the noise reduction can be made frequency-dependent.
  • the level limiting device has an increasing compression characteristic over the entire effective range.
  • the natural hearing impression can be maintained even better, because louder noises are always presented louder than quiet noises.
  • FIG. 2 symbolically shows the structure of a signal processing unit of a hearing device according to the invention.
  • the signal of a processing unit 10 is supplied in a first channel K1 of a noise reduction unit 11 for noise reduction.
  • the output signal of the signal processing unit 10 is supplied to a level limiter 12 in a second channel K2. This limits the output levels to a predetermined level.
  • the level limiter 12 is provided with a characteristic to limit the high level to a fixed maximum level, it is also possible that the characteristic curve slightly rises after the kink, realizing not a hard limit but some compression. Also one Such compression should be understood here by the term "level limitation".
  • the output signals of the channels K1 and K2 are added in an adder 13 to form a total output signal SG.
  • the signal of the signal processing unit 10 is thus divided into two channels K1 and K2 before the noise reduction.
  • a noise reduction with the noise reduction unit 11 takes place in a conventional manner.
  • No noise reduction takes place in the second channel K2.
  • the signal is limited or compressed only in dynamics to a defined very low output level by the level limiter 12.
  • the noise-reduced signal and the level-limited signal are added again. This means that a noise signal with at least a reduced level is included in the output signal SG in any case. Quiet noises up to the characteristic bending point of the level limiter 12 are even accepted undamped into the output signal SG.
  • FIG. 2 Processing shown can be performed in parallel in multiple frequency channels. As a result, depending on the user's request, high-frequency and low-frequency noises or noise components can be attenuated individually.
  • the noise reduction is thus partially bypassed with a level-limited channel.
  • This makes it possible to realize a passive input-level-dependent noise reduction, since noises with a very low level are hardly reduced, whereas noises with a high level are correspondingly reduced.
  • This makes it possible that quiet signals can be heard again despite the noise reduction.
  • there is no need for active, level-dependent control with a decision threshold since the noise reduction in the two channels is passive.
  • the fact that no active decision-level control is necessary leads to the further advantage of completely calm, natural sound. The listener thus gets the chance to get used to soft sounds and, like the normal hearing, to hide them in the perception. For thresholded algorithms, this effect does not occur because the quiet sounds are not always present.
  • the addition of the signals from two channels does not lead to switching problems and thus to a natural sound.
  • the first channel K1 with the noise reduction masks the second channel K2 without noise reduction.
  • the second channel K2 is audible, the first channel K1, however, no longer.
  • Another advantage of this two-channel processing is that it may be possible to achieve a greater noise reduction, which in the first channel also suppresses loud noises below the threshold of hearing, without having to accept that this causes quieter details to disappear (in altogether quiet passages). In noisy environments, however, the noise reduction takes full effect and the second channel is masked.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung mit einem Signalverarbeitungskanal, in den eine Geräuschreduktionseinrichtung integriert ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Reduzieren von Störgeräuschen bei derartigen Hörvorrichtungen. Unter dem Begriff Hörvorrichtung wird hier ein am Ohr tragbares Gerät, insbesondere ein Hörgerät, ein Headset, 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 (ITE, 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.
  • Geräuschreduktionsalgorithmen dienen dazu, störende Geräusche zu unterdrücken bzw. in ihrem Pegel zu reduzieren. Speziell sehr leise Geräusche werden dann oft komplett unter die Hörschwelle gesenkt. Dies führt zu einem unnatürlichen Höreindruck. Für einen natürlichen Höreindruck ist es hingegen wünschenswert, wenn auch leise Geräusche nicht vollständig verloren gehen, d. h. nicht unter die Hörschwelle gesenkt werden.
  • Zur Lösung dieses Problems besteht die Möglichkeit, die Geräuschreduktion bei leisen Umgebungspegeln auszuschalten. Das manuelle Ausschalten der Geräuschreduktion wäre sehr unkomfortabel. Beim automatischen Ausschalten besteht jedoch das Problem, die Schwelle festzulegen, an der die Geräuschreduktion ausgeschaltet werden soll. Außerdem kommt es bei Pegeln genau um diese Schwelle herum zu einem sehr unruhigen Klangbild.
  • Aus der Druckschrift EP 1 307 072 A2 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts bekannt, bei dem durch Ein- und Ausschaltvorgänge hervorgerufene störende akustische Effekte vermieden werden sollen. Dabei ist speziell auch das Ein- und Ausschalten von Algorithmen angesprochen, die die Reduktion von Störsignalen betreffen.
  • Die US 2004/0252852 A1 beschreibt ein Verfahren, mit dem das, Verhältnis von Sprachsignal zu Hintergrundgeräusch bei Hörgeräten verbessert werden kann. Dazu wird eine Gewichtsfunktion in Abhängigkeit von den Rauschsignalen in den binauralen Signalen bestimmt. Abhängig von dieser Gewichtsfunktion wird ein Lautstärkepegel für das linke und das rechte Ohr angepasst.
  • Aus der EP 1 326 479 A2 ist ein Verfahren zur Reduzierung des Rauschens in Sprachsignalen für Hörgeräte bekannt. Hierbei wird das Eingangssignal parallel mit zwei Rauschunterdrückungsalgorithmen bearbeitet, wobei mit einem ersten Algorithmus ein Hilfssignal erzeugt wird, mit dem eine Verstärkungseinheit gesteuert wird, die dem zweiten Algorithmus nachgeordnet ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden besteht somit darin, eine Hörvorrichtung vorzuschlagen, bei der zwar eine Geräuschreduktion erfolgt, aber dennoch ein möglichst natürliches Klangbild erhalten bleibt. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Verfahren zum Reduzieren von Störgeräuschen bei Hörvorrichtungen bereitgestellt werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Hörvorrichtung mit einem ersten Signalverarbeitungskanal, in den eine Geräuschreduktionseinrichtung integriert ist, umfassend einen zweiten Signalverarbeitungskanal, der den gleichen Eingang wie der erste Signalverarbeitungskanal besitzt und in den keine Geräuschreduktionseinrichtung, aber eine Pegelbegrenzungseinrichtung integriert ist, und eine Additionseinrichtung, mit der die Ausgangssignale beider Signalverarbeitungskanäle zu einem Gesamtausgangssignal addierbar sind, wobei die Geräuschreduktion passiv ist und keine aktive pegelabhängige Steuerung mit einer Entscheidungsschwelle, an der die Geräuschreduktion ausgeschaltet werden soll, besitzt.
  • Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Reduzieren von Störgeräuschen bei Hörvorrichtungen durch Verarbeiten eines Eingangssignals in einem ersten Signalverarbeitungskanal einschließlich Geräuschreduktion, Verarbeiten des Eingangssignals in einem zweiten Signalverarbeitungskanal ohne Geräuschreduktion aber mit Pegelbegrenzung und Addieren der Ausgangssignale der beiden Signalverarbeitungskanäle zu einem Gesamtausgangssignal, wobei die Geräuschreduktion passiv ist und keine aktive pegelabhängige Steuerung mit einer Entscheidungsschwelle, an der die Geräuschreduktion ausgeschaltet werden soll, besitzt.
  • Durch die zweikanalige Verarbeitung ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass die Geräuschreduktion passiv eingangspegelabhängig erfolgt. Auch sehr leise Geräusche werden dann nicht unter die Hörschwelle gesenkt und gehen also nicht verloren.
  • Vorzugsweise sind die beiden Signalverarbeitungskanäle auf einem einzigen Chip realisiert. Hierdurch lässt sich eine zuverlässige Signalverarbeitung ermöglichen, für deren Implementierung nur wenig Bauraum notwendig ist.
  • Jeder der beiden Signalverarbeitungskanäle kann in mehrere Frequenzkanäle unterteilt sein. Dadurch kann die Pegelbegrenzung und die Geräuschreduktion frequenzabhängig gestaltet werden.
  • Entsprechend einer speziellen Ausführungsform weist die Pegelbegrenzungseinrichtung im gesamten Wirkungsbereich eine steigende Kompressionskennlinie auf. Damit kann der natürliche Höreindruck noch besser erhalten bleiben, denn lautere Geräusche werden stets lauter dargeboten als leise Geräusche.
  • Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
    • FIG 1
    den prinzipiellen Aufbau eines Hörgeräts mit seinen wesentlichen Komponenten gemäß dem Stand der Technik und
    FIG 2
    ein Blockschaltbild der Signalverarbeitungseinheit einer erfindungsgemäßen Hörvorrichtung.
  • Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
  • FIG 2 zeigt symbolisch den Aufbau einer Signalverarbeitungseinheit einer erfindungsgemäßen Hörvorrichtung. Das Signal einer Verarbeitungseinheit 10 wird in einem ersten Kanal K1 einer Geräuschreduktionseinheit 11 zur Störgeräuschreduktion zugeführt. Parallel hierzu wird das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 10 in einem zweiten Kanal K2 einem Pegelbegrenzer 12 zugeführt. Dieser begrenzt die Ausgangspegel auf ein vorgegebenes Maß. In dem Beispiel von FIG 2 ist der Pegelbegrenzer 12 zwar mit einer Kennlinie versehen, mit der hohe Pegel auf einen festen Maximalpegel begrenzt werden, aber es ist ebenso möglich, dass die Kennlinie nach dem Knick geringfügig ansteigt, wodurch nicht eine harte Begrenzung, sondern eine gewisse Kompression realisiert wird. Auch eine derartige Kompression soll hier unter dem Begriff "Pegelbegrenzung" verstanden werden können.
  • Die Ausgangssignale der Kanäle K1 und K2 werden in einem Addierer 13 zu einem Gesamtausgangssignal SG addiert.
  • Das Signal der Signalverarbeitungseinheit 10 wird also vor der Geräuschreduktion in zwei Kanäle K1 und K2 aufgeteilt. In dem ersten Kanal K1 erfolgt auf herkömmliche Weise eine Geräuschreduktion mit der Geräuschreduktionseinheit 11. Im zweiten Kanal K2 erfolgt keine Geräuschreduktion. Hier wird das Signal lediglich in der Dynamik auf einen definierten sehr niedrigen Ausgangspegel durch den Pegelbegrenzer 12 begrenzt bzw. komprimiert. Anschließend werden das geräuschreduzierte Signal und das pegelbegrenzte Signal wieder addiert. Dies bedeutet, dass in dem Ausgangssignal SG auf alle Fälle ein Geräuschsignal mit zumindest verringertem Pegel enthalten ist. Leise Geräusche bis zu dem Kennlinienknickpunkt des Pegelbegrenzers 12 werden sogar ungedämpft in das Ausgangssignal SG übernommen.
  • Die in FIG 2 dargestellte Verarbeitung kann parallel in mehreren Frequenzkanälen durchgeführt werden. Dadurch können je nach Wunsch des Nutzers hochfrequente und niederfrequente Geräusche bzw. Geräuschanteile individuell gedämpft werden.
  • Entsprechend dem erfindungsgemäßen Gedanken wird also die Geräuschreduktion teilweise mit einem pegelbegrenzten Kanal umgangen. Damit lässt sich eine passive eingangspegelabhängige Geräuschreduktion realisieren, denn Geräusche mit sehr niedrigem Pegel werden kaum reduziert, wohingegen Geräusche mit hohem Pegel entsprechend vermindert werden. Damit ist es möglich, dass leise Signale trotz der Geräuschreduktion wieder gehört werden können. Außerdem bedarf es keiner aktiven, pegelabhängigen Steuerung mit einer Entscheidungsschwelle, da die Geräuschreduktion in den zwei Kanälen passiv erfolgt. Die Tatsache, dass keine aktive Steuerung mit Entscheidungsschwelle notwendig ist, führt zu dem weiteren Vorteil eines völlig ruhigen, natürlichen Klangbilds. Der Hörer erhält somit die Chance, sich an leise Geräusche zu gewöhnen und sie, wie der Normalhörende auch, in der Wahrnehmung auszublenden. Bei schwellwertgesteuerten Algorithmen tritt dieser Effekt nicht ein, da die leisen Geräusche nicht ständig vorhanden sind.
  • Die Addition der Signale von zwei Kanälen führt, wie oben erwähnt, nicht zu Schaltproblemen und damit zu einem natürlichen Klangbild. Bei lauten Signalen maskiert der erste Kanal K1 mit der Geräuschreduktion den zweiten Kanal K2 ohne Geräuschreduktion. Bei leisen Signalen ist der zweite Kanal K2 hörbar, der erste Kanal K1 hingegen nicht mehr.
  • Ein weiterer Vorteil dieser zweikanaligen Verarbeitung besteht darin, dass unter Umständen eine stärkere Geräuschreduktion möglich ist, die in dem ersten Kanal auch lautere Geräusche unter die Hörschwelle drückt, ohne in Kauf nehmen zu müssen, dass dadurch leisere Details (in insgesamt leisen Passagen) verschwinden. In lauten Umgebungen kommt die Geräuschreduktion dann aber voll zum Tragen und der zweite Kanal wird maskiert.

Claims (7)

  1. Hörvorrichtung mit
    - einem ersten Signalverarbeitungskanal (K1), in den eine Geräuschreduktionseinrichtung (11) integriert ist,
    - einem zweiten Signalverarbeitungskanal (K2), der den gleichen Eingang wie der erste Signalverarbeitungskanal (K1) besitzt und in den keine Geräuschreduktionseinrichtung, aber eine Pegelbegrenzungseinrichtung (12) integriert ist, und
    - einer Additionseinrichtung (13), mit der die Ausgangssignale beider Signalverarbeitungskanäle (K1, K2) zu einem Gesamtausgangssignal (SG) addierbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Geräuschreduktion passiv ist und keine aktive pegelabhängige Steuerung mit einer Entscheidungsschwelle, an der die Geräuschreduktion ausgeschaltet werden soll, besitzt.
  2. Hörvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die beiden Signalverarbeitungskanäle (K1, K2) auf einem einzigen Chip realisiert sind.
  3. Hörvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der beiden Signalverarbeitungskanäle (K1, K2) in mehrere Frequenzkanäle unterteilt ist.
  4. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pegelbegrenzungseinrichtung (12) im gesamten wirkungsbereich eine steigende Kompressionskennlinie aufweist.
  5. Verfahren zum Reduzieren von Störgeräuschen bei Hörvorrichtungen durch
    - Verarbeiten eines Eingangssignals in einem ersten Signalverarbeitungskanal (K1) einschließlich Geräuschreduktion,
    - Verarbeiten des Eingangssignals in einem zweiten Signalverarbeitungskanal (K2) ohne Geräuschreduktion aber mit Pegelbegrenzung und
    - Addieren der Ausgangssignale der beiden Signalverarbeitungskanäle (K1, K2) zu einem Gesamtausgangssignal (SG), dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Geräuschreduktion passiv ist und keine aktive pegelabhängige Steuerung mit einer Entscheidungsschwelle, an der die Geräuschreduktion ausgeschaltet werden soll, besitzt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verarbeiten in den Signalverarbeitungskanälen (K1, K2) jeweils unterteilt in mehreren Frequenzkanälen erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Pegelbegrenzung im gesamten Wirkungsbereich durch eine steigende Kompressionskennlinie erfolgt.
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