EP2362687A2 - Hörvorrichtung mit parallel betriebenen Rückkopplungsreduktionsfiltern und Verfahren - Google Patents

Hörvorrichtung mit parallel betriebenen Rückkopplungsreduktionsfiltern und Verfahren Download PDF

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EP2362687A2
EP2362687A2 EP11150808A EP11150808A EP2362687A2 EP 2362687 A2 EP2362687 A2 EP 2362687A2 EP 11150808 A EP11150808 A EP 11150808A EP 11150808 A EP11150808 A EP 11150808A EP 2362687 A2 EP2362687 A2 EP 2362687A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
feedback
filter coefficients
hearing
coefficients
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11150808A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2362687A3 (de
Inventor
Sebastian Pape
Stefan Petrausch
Tobias Wurzbacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sivantos Pte Ltd
Original Assignee
Siemens Medical Instruments Pte Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Medical Instruments Pte Ltd filed Critical Siemens Medical Instruments Pte Ltd
Publication of EP2362687A2 publication Critical patent/EP2362687A2/de
Publication of EP2362687A3 publication Critical patent/EP2362687A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/45Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H04R25/453Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback electronically

Definitions

  • the present invention relates to a hearing device having a signal processing device for processing an input signal to an output signal and a feedback compensation device for compensating a feedback based on the input signal and the output signal. Moreover, the present invention relates to a corresponding method for compensating a feedback in a hearing device.
  • the term hearing device is understood here to mean any sound-emitting device which can be worn on or in 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), hearing aid with external receiver (RIC: receiver in the canal) and in-the-ear hearing aids (IDO), e.g. Concha hearing aids or canal hearing aids (ITE, CIC).
  • BTE behind-the-ear hearing aids
  • RIC hearing aid with external receiver
  • IDO 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.
  • FIG. 1 shown using the example of a behind-the-ear hearing aid.
  • a hearing aid housing 1 for carrying behind the ear one or more microphones 2 for receiving the sound from the environment are installed.
  • 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 the signal processing unit 3 is effected by a likewise integrated into the hearing aid housing 1 battery. 5
  • Hearing aids generally experience more or less strong feedback during operation. Feedback occurs both via acoustic paths and via electromagnetic paths. Acoustic feedback occurs, for example, when the sound is fed back from a hearing aid speaker to the microphone of the hearing aid. Electromagnetic feedback can be done, for example, from the speaker to another signal processing component by inductive means.
  • the feedback for the hearing aid wearer is imperceptible. However, if the gain in the hearing aid is set sufficiently high, then feedback can be quite disturbing. If the sound amplified by the hearing aid, as mentioned, a path back to the microphones of the hearing aid and is amplified again, this can lead to shrill-sounding and / or echoing artifacts.
  • Modern hearing systems are capable of estimating any feedback paths and producing corresponding filters to reduce or suppress the feedback signals. This results in the so-called feedback compensators (feedback cancler).
  • feedback cancler feedback cancler
  • estimating the feedback path i. H. adapting the particular filter within the hearing aid for some time during which typical feedback whistling or other artifacts occur, for example due to adaptation errors.
  • the adaptation of a filter is done step by step.
  • a so-called step size control is used to adjust the adaptation speed of the feedback compensation device.
  • the step size is increased for a certain period of time and then hardered to avoid disturbance of the useful signal by the feedback compensation means. In either case, however, a feedback whistle or other measurable artifact must occur before a targeted countermeasure can be taken.
  • From the publication DE 600 04 539 T2 is a hearing aid with a method for suppressing feedback known.
  • the hearing aid has two adaptive filters.
  • From the publication EP 0 930 801 B1 is a hearing aid with a two-filter circuit for suppressing feedback known.
  • the object of the present invention is thus to reduce or compensate for feedbacks in hearing devices as effectively and as quickly as possible.
  • the first filter is in FIR filter and the second filter is an IIR filter.
  • the coefficients obtained by an adaptive FIR filter must then be converted for an IIR filter.
  • An IIR filter usually requires much less computation time than a corresponding FIR filter.
  • all the filters of the feedback compensation device which can be operated in parallel may be FIR filters. This has the advantage that the coefficients of an adaptive FIR filter can be easily transferred to a parallel FIR filter.
  • the set of filter coefficients in the feedback compensation device is automatically rewritable with a new set of filter coefficients as soon as the new set of filter coefficients has been selected more frequently than the old one. This also implies an adaptation process with regard to changing feedback situations.
  • the feedback compensation device may also comprise a comparator with which the output signal of the one Filter is determined for the selection having the lowest feedback estimate signal strength. It is particularly advantageous if the feedback compensation device has a measuring unit for measuring the signal energy of the output signal of each filter, and the comparator, the signal energies are fed to the decision. In this way, it can be safely decided which filter or set of filter coefficients is the most effective one for the current feedback situation.
  • a plurality of sets of filter coefficients are storable in the feedback compensation means, and the second filter is operable based on one of the plurality of sets of filter coefficients.
  • a suitable set of filter coefficients can be selected for the second filter, for example based on a classification of the listening situation, or several second filters parallel to the first filter can be operated simultaneously with the different sets of filter coefficients to obtain the best filter or set to choose from filter coefficients.
  • the set of filter coefficients is preferably stored when the respective feedback situation is constant for at least a predetermined period of time. In this way it can be achieved that storage of feedback situations of short duration and thus rapid switching back and forth between several filters is avoided.
  • the set of filter coefficients is advantageously stored when the associated feedback situation occurs with a predetermined minimum frequency.
  • the respective sets filter coefficients are stored.
  • FIG. 2 a signal processing system of a hearing aid or a hearing device is shown schematically.
  • the hearing aid has a microphone 10 for providing an input signal and a handset or speaker 11 which converts an output signal into a corresponding output sound.
  • the input signal of the microphone 10 is processed by a signal processing device 12 to the output signal.
  • the output sound of the loudspeaker 11 reaches the microphone 10 of the hearing aid via an acoustic feedback path 13.
  • the feedback path 13 has the transfer function H.
  • the feedback is at least partially compensated in a known manner by an adaptive filter 14.
  • This adaptive filter 14 estimates the feedback transfer function H with a transfer function ⁇ 0 .
  • the adaptive filter 14 in the present context represents a first filter of the feedback compensation device. Its input is supplied by the output signal of the signal processing device 12. The output of the adaptive filter 14 is applied to a subtractor 15 which subtracts the output signal e 0 of the adaptive filter 14 from the input signal of the microphone 10. The output signal e 0 of the adaptive filter 14 thus represents an estimate of the fed back via the feedback path 13 signal and thus an estimate of the disturbance or error signal.
  • the adaptive filter 14 is operated after the subtractor 15, d. H. the feedback-adjusted useful signal, and adapted from the output signal of the signal processing device 12.
  • an adaptation unit 16 is provided, which calculates, for example, from the two signals mentioned the smallest mean square error.
  • another filter 17 is now provided parallel to the adaptive filter 14, and an additional filter 18 is also provided in parallel.
  • further parallel filters may be provided in the hearing device.
  • the filters 17 and 18, which process in parallel with the adaptive filter 14, each receive as input signal as well as the adaptive filter 14 the output signal of the signal processing device 12. Dashed arrows indicate in the FIG. 2 indicated that the filters 17 and 18 may receive sets of filter coefficients directly or after a corresponding conversion from the adaptive filter 14.
  • the output signals e 1 and e 2 are provided.
  • the output signals are also provided by other filters which are also parallel to the filters 14, 17 and 18 (in FIG FIG. 2 not shown).
  • the subtracter 15 uses the corresponding filter output e 0 , e 1 or e 2 (feedback estimation signals).
  • All filters 14, 17 and 18 are always operated in parallel. Ie. one of these filters is actually used for the feedback compensation, while the others run along only for the sake of comparison and therefore can be referred to as so-called shadow filters.
  • each estimation path has a memory in which a set of filter coefficients can be stored. Depending on the respective feedback situation, the corresponding path is then selected and applied. The remaining paths are then shadow paths or shadow filters.
  • the system must be in accordance with FIG. 2 go through an initialization phase.
  • the filling is similar to a so-called logbook, in which events are recorded continuously.
  • filter coefficients corresponding to the feedback situations that have occurred are recorded in the memories of the filters.
  • two possible options are presented according to which the coefficient memories can be filled. The two options can be realized individually or in combination with each other.
  • a set of relevant feedback paths is preferably measured in situ during a fitting process by an acoustician.
  • relevant feedback paths arise, for example, when telephoning when the phone is held in front of the ear, or when putting on the hat when the arm or hand is held in front of the ear.
  • the measured feedback paths, ie the filter coefficient sets determined for the relevant feedback paths are stored in an internal memory of the hearing aid, ie the feedback path log.
  • the hearing aid operates in a conventional feedback adaptation mode. If a stable, d. H.
  • the associated filter i.e., the set of filter coefficients
  • the feedback path is stable can be determined by different methods. For example, there is a stable feedback path when no feedback is detected over a period of time. However, it is also possible to speak of a stable feedback path if the same measured path or filter coefficient sets occur very frequently.
  • the logbook or the coefficient memories will have a certain number of entries.
  • the number of entries is naturally limited. In this case, entries can be overwritten if other entries or filters appear more relevant than already entered. For example, filters that are never or rarely used (filter coefficient sets) can be removed from the logbook and recorded more frequently. It is therefore a "dynamic logbook".
  • the initial phase is followed by the operating phase of the hearing device.
  • the hearing system uses the logbook entries. For example, there may be n logbook entries. Based on this, at least one and a maximum of n filters with the filter coefficients of the logbook will run as a shadow filter parallel to the currently used filter. This means that, in addition to the adaptive filter, at least one further filter is operated in parallel. Either this shadow filter is also an adaptive filter or not adaptive filter. However, only one of these put into operation filter contributes to the actual signal path of the hearing. This means that only the output signal of a single one of these filters 14, 17, 18 is subtracted from the input signal of the microphone 10.
  • a comparator 19 is used. At the comparator 19 outputs of all filters 14, 17, 18, 20 are connected, wherein the filter with the reference numeral 20 is an n-th filter of the hearing device.
  • the individual filters 17, 18 and 20 are equipped with the filter coefficients of the logbook.
  • a single, second filter may be provided, in which different filter coefficient sets, which are stored in the logbook, can be read.
  • the comparator 19 now checks which signal path (with the adaptive filter 14 or one with a shadow filter 17, 18, 20) has the lowest feedback signal strength. This can be done for example by measuring the output energy of the respective filter. Alternatively or additionally, the impulse responses of the filters or errors or deviations between the microphone signal and an output signal of one of the filters can also be evaluated. If a filter can be determined that is significantly better than the current one, this better filter is used for the signal path of the hearing aid.
  • the adaptive filter can always be the active filter.
  • the adaptive filter is usually a finite impulse response (FIR) filter which requires more filter coefficients than a comparable IIR filter.
  • the logbook contains an entry for both situations - the closed auditory canal and the slightly opened auditory canal - the feedback compensation can take place much more rapidly.
  • the feedback compensation system instead of triggering a new adaptation, the feedback compensation system only has to switch between the two filters. However, it remains open to adapt after switching to respond to small changes in the feedback path. However, this too is faster than performing a completely new adaptation.
  • the hearing device according to the invention thus optionally has a self-learning algorithm which generates a logbook with different feedback paths (dynamic logbook). This not only helps to speed up the adaptation time, but at best to compensate for the feedback in whole or in part before even a whistle is perceived.

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Abstract

Es soll eine wirksame Rückkopplungskompensation mit verkürzter Adaptionszeit bereitgestellt werden. Daher wird eine Hörvorrichtung und insbesondere ein Hörgerät mit einer Signalverarbeitungseinrichtung (12) zum Verarbeiten eines Eingangssignals zu einem Ausgangssignal und einer Rückkopplungskompensationseinrichtung zum Reduzieren von Rückkopplungsartefakten anhand des Eingangssignals und des Ausgangssignals vorgeschlagen. Die Rückkopplungskompensationseinrichtung weist ein adaptives, erstes Filter (14) auf, mit dem für eine vorgegebene Rückkopplungssituation ein Satz Filterkoeffizienten ermittelbar ist. Darüber hinaus ist die Rückkopplungskompensationseinrichtung zum Speichern des Satzes Filterkoeffizienten ausgebildet. Sie weist außerdem mindestens ein zweites Filter (17, 18) auf, das unmittelbar parallel zu dem ersten Filter (14) auf der Basis des gespeicherten Satzes Filterkoeffizienten betreibbar ist. Das adaptive, erste Filter (14) ist fortlaufend an eine aktuelle Rückkopplungssituation adaptierbar und die Rückkopplungskompensationseinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie automatisch in der aktuellen Rückkopplungssituation entweder das erste oder das zweite Filter auswählt. Damit bedarf es in der Regel nur eines einfachen Umschaltens, aber nicht einer vollständigen Adaption.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung mit einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten eines Eingangssignals zu einem Ausgangssignal und eine Rückkopplungskompensationseinrichtung zum Kompensieren einer Rückkopplung anhand des Eingangssignals und des Ausgangssignals. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Kompensieren einer Rückkopplung bei einer Hörvorrichtung. Unter dem Begriff Hörvorrichtung wird hier jedes am oder im Ohr tragbare schallausgebende 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), Hörgerät mit externem Hörer (RIC: receiver in the canal) 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 Energieversorgung des Hörgeräts und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5.
  • Bei Hörgeräten tritt generell während des Betriebs mehr oder weniger starke Rückkopplung (Feedback) auf. Rückkopplung entsteht sowohl über akustische Pfade als auch über elektromagnetische Pfade. Akustische Rückkopplung tritt beispielsweise auf, wenn der Schall von einem Hörgerätelautsprecher an das Mikrofon des Hörgeräts zurückgekoppelt wird. Elektromagnetische Rückkopplung kann beispielsweise von dem Lautsprecher zu einer anderen Signalverarbeitungskomponente auf induktivem Wege erfolgen.
  • In der Regel ist die Rückkopplung für den Hörgeräteträger nicht wahrnehmbar. Ist jedoch die Verstärkung im Hörgerät ausreichend hoch eingestellt, so können sich Rückkopplungen durchaus störend bemerkbar machen. Findet der durch das Hörgerät verstärkte Schall, wie erwähnt, einen Pfad zurück zu den Mikrofonen des Hörgeräts und wird erneut verstärkt, so kann dies zu schrill klingenden und/oder hallenden Artefakten führen.
  • Moderne Hörsysteme sind in der Lage, etwaige Rückkopplungspfade zu schätzen und entsprechende Filter zu erzeugen, um die Rückkopplungssignale zu reduzieren bzw. zu unterdrücken. Daraus ergeben sich die sog. Rückkopplungskompensationseinrichtungen (feedback cancler). Ungünstigerweise benötigt das Schätzen des Rückkopplungspfads, d. h. das Adaptieren des jeweiligen Filters innerhalb des Hörgeräts etwas Zeit, während der ein typisches Rückkopplungspfeifen oder andere Artefakte beispielsweise aufgrund von Adaptionsfehlern auftreten.
  • Die Adaption eines Filters erfolgt schrittweise. Gewöhnlich wird eine sog. Schrittweitensteuerung genutzt, um die Adaptionsgeschwindigkeit der Rückkopplungskompensationseinrichtung einzustellen. Wenn Rückkopplung detektiert wird, wird die Schrittweite für eine gewisse Zeitspanne erhöht und dann wieder harabgesetzt, um eine Störung des Nutzsignals durch die Rückkopplungskompensationseinrichtung zu vermeiden. In jedem Fall muss jedoch ein Rückkopplungspfeifen oder ein anderer messbarer Artefakt auftreten, bevor eine gezielte Gegenmaßnahme ergriffen werden kann.
  • Aus der Druckschrift DE 600 04 539 T2 ist eine Hörhilfe mit einem Verfahren zur Unterdrückung von Rückkopplungen bekannt. Die Hörhilfe weist zwei adaptive Filter auf. Aus der Druckschrift EP 0 930 801 B1 ist eine Hörgerät mit einer zwei Filter umfassenden Schaltung zur Unterdrückung von Rückkopplungen bekannt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, Rückkopplungen bei Hörvorrichtungen möglichst effektiv und rasch zu reduzieren bzw. zu kompensieren.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Hörvorrichtung mit
    • einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten eines Eingangssignals zu einem Ausgangssignal und
    • einer Rückkopplungskompensationseinrichtung zum Kompensieren von Rückkopplungsartefakten anhand des Eingangssignals und des Ausgangssignals, wobei
    • die Rückkopplungskompensationseinrichtung ein adaptives, erstes Filter aufweist, mit dem für eine vorgegebene Rückkopplungssituation ein Satz Filterkoeffizienten ermittelbar ist,
    • die Rückkopplungskompensationseinrichtung zum Speichern des Satzes Filterkoeffizienten ausgebildet ist,
    • die Rückkopplungskompensationseinrichtung mindestens ein zweites Filter aufweist, das unmittelbar parallel zu dem ersten Filter auf der Basis des gespeicherten Satzes Filterkoeffizienten betreibbar ist,
    • das adaptive, erste Filter fortlaufend an eine aktuelle Rückkopplungssituation adaptierbar ist und
    • die Rückkopplungskompensationseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie automatisch in der aktuellen Rückkopplungssituation entweder das erste oder das zweite Filter auswählt.
  • Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Kompensieren einer Rückkopplung bei einer Hörvorrichtung durch
    • Verarbeiten eines Eingangssignals zu einem Ausgangssignal,
    • Reduzieren von Rückkopplungsartefakten anhand des Eingangssignals und des Ausgangssignals, wobei
    • ein adaptives, erstes Filter bereitgestellt wird, mit dem für eine vorgegebene Rückkopplungssituation ein Satz Filterkoeffizienten ermittelt wird,
    • der Satz Filterkoeffizienten in der Hörvorrichtung gespeichert wird,
    • mindestens ein zweites Filter bereitgestellt wird, das unmittelbar parallel zu dem ersten Filter auf der Basis des gespeicherten Satzes Filterkoeffizienten betrieben wird,
    • das adaptive, erste Filter fortlaufend an eine aktuelle Rückkopplungssituation adaptiert wird und
    • automatisch in der aktuellen Rückkopplungssituation entweder das erste oder das zweite Filter zum Reduzieren der Rückkopplungsartefakte ausgewählt wird.
  • In vorteilhafter Weise ist es durch die mehreren parallel betriebenen Filter möglich, das in der jeweiligen Situation wirksamste für die Signalverarbeitung auszuwählen. Das Auswählen kann rascher erfolgen als ein aufwändiger Adaptionsprozess.
  • Vorzugsweise ist das erste Filter in FIR-Filter und das zweite Filter ein IIR-Filter. Die von einem adaptiven FIR-Filter gewonnenen Koeffizienten müssen dann für ein IIR-Filter umgerechnet werden. Ein IIR-Filter benötigt in der Regel wesentlich weniger Rechenzeit als ein korrespondierendes FIR-Filter.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform können alle parallel betreibbaren Filter der Rückkopplungskompensationseinrichtung FIR-Filter sein. Dies hat den Vorteil, dass die Koeffizienten eines adaptiven FIR-Filters einfach auf ein paralleles FIR-Filter übertragen werden können.
  • Des Weiteren kann es günstig sein, wenn der Satz Filterkoeffizienten in der Rückkopplungskompensationseinrichtung automatisch mit einem neuen Satz Filterkoeffizienten überschreibbar ist, sobald der neue Satz Filterkoeffizienten häufiger ausgewählt wurde als der alte. Damit findet auch ein Adaptionsprozess im Hinblick auf verändernde Rückkopplungssituationen statt.
  • Die Rückkopplungskompensationseinrichtung kann außerdem einen Komparator aufweisen, mit dem das Ausgangssignal desjenigen Filters für die Auswahl ermittelbar ist, das die geringste Rückkopplungsschätzsignalstärke aufweist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rückkopplungskompensationseinrichtung eine Messeinheit zum Messen der Signalenergie des Ausgangssignals jedes Filters aufweist, und dem Komparator die Signalenergien zur Entscheidung zugeführt werden. Auf diese Weise kann sicher entschieden werden, welches Filter oder welcher Satz Filterkoeffizienten für die aktuelle Rückkopplungssituation das bzw. der wirksamste ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform sind in der Rückkopplungskompensationseinrichtung mehrere Sätze von Filterkoeffizienten speicherbar, und das zweite Filter ist auf der Basis eines der mehreren Sätze von Filterkoeffizienten betreibbar. Damit kann für das zweite Filter ein geeigneter Satz Filterkoeffizienten ausgesucht werden, beispielsweise anhand einer Klassifikation der Hörsituation, oder es können mehrere zu dem ersten Filter parallele zweite Filter mit den verschiedenen Sätzen von Filterkoeffizienten gleichzeitig betrieben werden, um das beste Filter bzw. den besten Satz von Filterkoeffizienten auszusuchen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Reduzieren einer Rückkopplung wird der Satz Filterkoeffizienten vorzugsweise dann gespeichert, wenn die jeweilige Rückkopplungssituation für mindestens eine vorgegebene Zeitspanne konstant ist. Hierdurch lässt sich erreichen, dass ein Speichern von Rückkopplungssituationen kurzer Dauer und somit ein rasches Hin- und Herschalten zwischen mehreren Filtern vermieden wird.
  • Ferner wird der Satz der Filterkoeffizienten vorteilhafterweise dann gespeichert, wenn die zugehörige Rückkopplungssituation mit einer vorgegebenen Mindesthäufigkeit auftritt. Somit lässt sich erreichen, dass nur für wirklich charakteristische Rückkopplungssituationen auch die jeweiligen Sätze Filterkoeffizienten gespeichert werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
  • FIG 1
    ein Prinzipschaltbild eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik;
    FIG 2
    ein Blockschaltbild der Signalverarbeitung eines erfindungsgemäßen Hörgeräts und
    FIG 3
    ein schematisches Blockschaltbild zur Auswahl eines geeigneten Filters.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • In FIG 2 ist ein Signalverarbeitungssystem eines Hörgeräts bzw. einer Hörvorrichtung schemenhaft dargestellt. Das Hörgerät besitzt ein Mikrofon 10 zum Liefern eines Eingangssignals und einen Hörer bzw. Lautsprecher 11, der ein Ausgangssignal in einen entsprechenden Ausgangsschall wandelt. Das Eingangssignal des Mikrofons 10 wird durch eine Signalverarbeitungseinrichtung 12 zu dem Ausgangssignal verarbeitet. Der Ausgangsschall des Lautsprechers 11 erreicht über einen akustischen Rückkopplungspfad 13 das Mikrofon 10 des Hörgeräts. Der Rückkopplungspfad 13 besitzt die Übertragungsfunktion H.
  • Die Rückkopplung wird in bekannter Weise durch ein adaptives Filter 14 zumindest teilweise kompensiert. Dieses adaptive Filter 14 bildet nach bzw. schätzt die Rückkopplungsübertragungsfunktion H mit einer Übertragungsfunktion 0 . Das adaptive Filter 14 stellt im vorliegenden Zusammenhang ein erstes Filter der Rückkopplungskompensationseinrichtung dar. Sein Eingang wird gespeist durch das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung 12. Der Ausgang des adaptiven Filters 14 wird an einen Subtrahierer 15 gelegt, der das Ausgangssignal e0 des adaptiven Filters 14 von dem Eingangssignal des Mikrofons 10 subtrahiert. Das Ausgangssignal e0 des adaptiven Filters 14 stellt also eine Schätzung des über den Rückkopplungspfad 13 rückgekoppelten Signals und damit eine Schätzung des Stör- bzw. Fehlersignals dar.
  • Das adaptive Filter 14 wird in Abhängigkeit von dem Differenzsignal nach dem Subtrahierer 15, d. h. dem rückkopplungsbereinigten Nutzsignal, und von dem Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung 12 adaptiert. Hierzu ist eine Adaptionseinheit 16 vorgesehen, die beispielsweise aus den beiden genannten Signalen das kleinste mittlere Fehlerquadrat berechnet.
  • Erfindungsgemäß ist nun parallel zu dem adaptiven Filter 14 ein weiteres Filter 17 und ebenso parallel ein noch weiteres Filter 18 vorgesehen. Darüber hinaus können noch weitere parallele Filter in der Hörvorrichtung vorgesehen sein. Die parallel zu dem adaptiven Filter 14 prozessierenden Filter 17 und 18 erhalten jeweils als Eingangssignal ebenso wie das adaptive Filter 14 das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung 12. Mit gestrichelten Pfeilen ist in der FIG 2 angedeutet, dass die Filter 17 und 18 Sätze von Filterkoeffizienten direkt oder nach einer entsprechenden Umrechnung von dem adaptiven Filter 14 erhalten können. Von den beiden Filtern 17 und 18 werden die Ausgangssignale e1 und e2 bereitgestellt. Gegebenenfalls werden auch von anderen Filtern die ebenfalls zu den Filtern 14, 17 und 18 parallel sind, die Ausgangssignale bereitgestellt (in FIG 2 nicht dargestellt). Je nachdem, welches der Filter 14, 17 und 18 die besten Rückkopplungskompensationseigenschaften besitzt (die Rückkopplungsartefakte sind am geringsten), verwendet der Subtrahierer 15 das entsprechende Filterausgangssignal e0, e1 oder e2 (Rückkopplungsschätzsignale).
  • Sämtliche Filter 14, 17 und 18 werden stets parallel betrieben. D. h. eines dieser Filter wird für die Rückkopplungskompensation tatsächlich genutzt, während die anderen nur vergleichshalber mitlaufen und daher als sog. Schattenfilter bezeichnet werden können.
  • Ziel ist es nun, möglichst rasch ein bestens wirksames Filter für die Rückkopplungskompensation bereitzustellen, und im besten Fall ein Rückkopplungspfeifen vollständig zu vermeiden. Daher werden mit den verschiedenen Filtern mehrere relevante Rückkopplungsschätzpfade bereitgestellt. Jeder Schätzpfad besitzt einen Speicher, in dem ein Satz Filterkoeffizienten abgelegt werden kann. In Abhängigkeit von der jeweiligen Rückkopplungssituation wird dann der entsprechende Pfad ausgewählt und angewandt. Die übrigen Pfade sind dann Schattenpfade bzw. Schattenfilter.
  • Zunächst muss das System gemäß FIG 2 eine Initialisierungsphase durchlaufen. Dies bedeutet, dass am Anfang die Filterspeicher sämtlicher Filter leer sind und gefüllt werden müssen. Das Füllen erfolgt ähnlich einem sog. Logbuch, bei dem Ereignisse fortlaufend aufgezeichnet werden. Im vorliegenden Fall werden in den Speichern der Filter Filterkoeffizienten entsprechend den Rückkopplungssituationen, die aufgetreten sind, aufgezeichnet. Nachfolgend werden zwei mögliche Optionen vorgestellt, gemäß denen die Koeffizientenspeicher gefüllt werden können. Die beiden Optionen können einzeln oder in Kombination miteinander realisiert werden.
  • Gemäß der ersten Option wird ein Satz relevanter Rückkopplungspfade vorzugsweise in-situ während eines Anpassprozesses von einem Akustiker gemessen. Derartige relevante Rückkopplungspfade entstehen beispielsweise beim Telefonieren, wenn das Telefon vor das Ohr gehalten wird, oder beim Hutaufsetzen, wenn der Arm bzw. die Hand vor das Ohr gehalten wird. Die gemessenen Rückkopplungspfade, d. h. die für die relevanten Rückkopplungspfade ermittelten Filterkoeffizientensätze, werden in einem internen Speicher des Hörgeräts, d. h. dem Rückkopplungspfad-Logbuch, gespeichert.
  • Gemäß der zweiten Option arbeitet das Hörgerät in einem üblichen Rückkopplungsadaptionsmodus. Wenn ein stabiler, d. h. sich längere Zeit nicht ändernder Rückkopplungspfad gefunden worden ist, wird der zugehörige Filter (d. h. der Satz Filterkoeffizienten) in das Rückkopplungs-Logbuch geschrieben. Ob der Rückkopplungspfad stabil ist, kann mit unterschiedlichen Methoden ermittelt werden. Es liegt beispielsweise ein stabiler Rückkopplungspfad vor, wenn über einen bestimmten Zeitraum kein Rückkoppeln festgestellt wird. Es kann aber auch von einem stabilen Rückkopplungspfad gesprochen werden, wenn der gleiche gemessene Pfad bzw. die gleichen Filterkoeffizientensätze sehr häufig auftreten.
  • Nach einer Weile wird das Logbuch bzw. die Koeffizientenspeicher eine gewisse Anzahl an Einträgen aufweisen. Die Anzahl der Einträge ist naturgemäß begrenzt. Dabei können Einträge überschrieben werden, wenn andere Einträge bzw. Filter relevanter erscheinen als bereits eingetragene. So können beispielsweise nie oder kaum benutzte Filter (Filterkoeffizientensätze) aus dem Logbuch herausgenommen und häufiger verwendete aufgenommen werden. Es handelt sich also um ein "dynamisches Logbuch".
  • An die Initialisierungsphase schließt sich die Betriebsphase der Hörvorrichtung an. In dieser Betriebsphase greift das Hörsystem auf die Logbuch-Einträge zurück. Es können beispielsweise n Logbuch-Einträge vorhanden sein. Basierend darauf wird mindestens eines und maximal n Filter mit den Filterkoeffizienten des Logbuchs als Schattenfilter parallel zu dem aktuell benutzten Filter laufen. Dies bedeutet, dass neben dem adaptiven Filter mindestens noch ein weiteres Filter parallel betrieben wird. Entweder ist dieses Schattenfilter auch ein adaptives Filter oder ein nicht adaptives Filter. Es liefert jedoch nur eines dieser in Betrieb genommenen Filter einen Beitrag zum eigentlichen Signalpfad der Hörvorrichtung. Dies bedeutet, dass nur das Ausgangssignal eines einzigen dieser Filter 14, 17, 18 von dem Eingangssignal des Mikrofons 10 subtrahiert wird.
  • Es muss also in der Hörvorrichtung entschieden werden, welches Filter in der aktuellen Rückkopplungssituation eingesetzt wird. Hierzu wird gemäß dem Beispiel von FIG 3 ein Komparator 19 verwendet. An dem Komparator 19 sind Ausgänge sämtlicher Filter 14, 17, 18, 20 angeschlossen, wobei das Filter mit dem Bezugszeichen 20 ein n-tes Filter der Hörvorrichtung ist. Die einzelnen Filter 17, 18 und 20 sind mit den Filterkoeffizienten des Logbuchs ausgestattet. Alternativ kann neben dem adaptiven, ersten Filter 14 auch nur ein einziges, zweites Filter vorgesehen sein, in das verschiedene Filterkoeffizentensätze, die in dem Logbuch gespeichert sind, einlesbar sind.
  • Der Komparator 19 prüft nun, welcher Signalpfad (der mit dem adaptiven Filter 14 oder einer mit einem Schattenfilter 17, 18, 20) die niedrigste Rückkopplungssignalstärke besitzt. Dies kann beispielsweise durch Messen der Ausgangsenergie der jeweiligen Filter erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können auch die Impulsantworten der Filter oder Fehler bzw. Abweichungen zwischen dem Mikrofonsignal und einem Ausgangssignal eines der Filter ausgewertet werden. Wenn ein Filter ermittelt werden kann, das signifikant besser als das aktuelle ist, wird dieses bessere Filter für den Signalpfad der Hörvorrichtung angewendet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die Filterkoeffizienten des adaptiven Filters mit denjenigen eines aktuell verwendeten Filters (wenn diese ein Schattenfilter ist) zu überschreiben. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Koeffizienten eines Logbucheintrags hinsichtlich der Rückkopplungskompensation wirksamer sind. In diesem Fall kann das adaptive Filter immer das aktive Filter sein.
  • Wenn die Rückkopplungspfade bzw. die entsprechenden Sätze von Filterkoeffizienten in dem Logbuch abgespeichert sind, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform möglich, den Rechenaufwand der Schattenfilter durch Einsatz effizienterer Implementationen von Schattenfiltern, z. B. IIR-Filter (Infinite Impulse Response) oder dergleichen zu reduzieren. Das adaptive Filter ist üblicherweise ein FIR-Filter (Finite Impulse Response), welches mehr Filterkoeffizienten benötigt als ein vergleichbares IIR-Filter.
  • Nachfolgend wird kurz ein Beispiel anhand eines Hörgeräts für geschlossene Versorgung erläutert. Wenn das Ohrpassstück gut in den Gehörgang passt, ist das Hörgerät sehr robust gegen Rückkopplungen. Wenn der Hörgeräteträger jedoch seinen Mund bewegt, kann es vorkommen, dass der Gehörgang mit dem Ohrpassstück kleine Öffnungen bekommt, sodass für kurze Zeit Rückkopplungen auftreten. Bislang hat in dieser Situation das Rückkopplungskompensationssystem aufgrund der kurzen Rückkopplungsereignisse die Adaption begonnen. Die Zeit der Rückkopplungsereignisse ist jedoch zu kurz für eine gute Adaption. Der Ohrkanal mit dem Hörgerät ist nach der Mundbewegung wieder geschlossen, aber das Filter produziert in Folge der Fehladaption störende Artefakte. Wenn jedoch erfindungsgemäß das Logbuch einen Eintrag für beide Situationen enthält - den geschlossenen Gehörgang und den geringfügig geöffneten Gehörgang - , kann die Rückkopplungskompensation wesentlich rascher erfolgen. Anstelle eines Anstoßens einer neuen Adaption muss das Rückkopplungskompensationssystem nur zwischen beiden Filtern umschalten. Es bleibt jedoch unbenommen, auch nach dem Umschalten zu adaptieren, um auf kleine Änderungen im Rückkopplungspfad zu reagieren. Auch dies ist jedoch schneller als das Ausführen einer komplett neuen Adaption. Die erfindungsgemäße Hörvorrichtung weist somit gegebenenfalls einen selbstlernenden Algorithmus auf, der ein Logbuch mit unterschiedlichen Rückkopplungspfaden erzeugt (dynamisches Logbuch). Dies hilft nicht nur, die Adaptionszeit zu beschleunigen, sondern bestenfalls auch die Rückkopplung ganz oder teilweise zu kompensieren bevor überhaupt ein Pfeifen wahrnehmbar wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Hörgerätegehäuse
    2
    Mikrofon
    3
    Signalverarbeitungseinheit
    4
    Lautsprecher bzw. Hörer
    5
    Batterie
    10
    Mikrofon
    11
    Hörer/Lautsprecher
    12
    Signalverarbeitungseinrichtung
    13
    akustischer Rückkopplungspfad
    14
    adaptives Filter
    15
    Subtrahierer
    16
    Adaptionseinheit
    17
    weiteres Filter
    18
    weiteres Filter
    19
    Komparator
    20
    weiteres Filter
    e0, e1, e2
    Filterausgangssignale
    H, Ĥ 0 12n
    Übertragungsfunktionen

Claims (10)

  1. Hörvorrichtung mit
    - einer Signalverarbeitungseinrichtung (12) zum Verarbeiten eines Eingangssignals zu einem Ausgangssignal und
    - einer Rückkopplungskompensationseinrichtung zum Reduzieren von Rückkopplungsaktefakten anhand des Eingangssignals und des Ausgangssignals,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Rückkopplungskompensationseinrichtung ein adaptives, erstes Filter (14) aufweist, mit dem für eine vorgegebene Rückkopplungssituation ein Satz Filterkoeffizienten ermittelbar ist,
    - die Rückkopplungskompensationseinrichtung zum Speichern des Satzes Filterkoeffizienten ausgebildet ist,
    - die Rückkopplungskompensationseinrichtung mindestens ein zweites Filter (17) aufweist, das unmittelbar parallel zu dem ersten Filter (14) auf der Basis des gespeicherten Satzes Filterkoeffizienten betreibbar ist,
    - das adaptive, erste Filter (14) fortlaufend an eine aktuelle Rückkopplungssituation adaptierbar ist und
    - die Rückkopplungskompensationseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie automatisch in der aktuellen Rückkopplungssituation entweder das erste oder das zweite Filter auswählt.
  2. Hörvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Filter (14) ein FIR-Filter und das zweite Filter (17) ein IIR-Filter ist.
  3. Hörvorrichtung nach Anspruch 1, wobei alle parallel betreibbaren Filter (14, 17, 18, 20)der Rückkopplungskompensationseinrichtung FIR-Filter sind.
  4. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Satz Filterkoeffizienten in der Rückkopplungskompensationseinrichtung automatisch mit einem neuen Satz Filterkoeffizienten überschreibbar ist, wenn der neue Satz Filterkoeffizienten häufiger ausgewählt wurde als der alte.
  5. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückkopplungskompensationseinrichtung einen Komparator (19) aufweist, mit dem eines der parallel betreibbaren Filter (14, 17, 18, 20) automatisch auswählbar ist.
  6. Hörvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Rückkopplungskompensationseinrichtung eine Messeinheit zum Messen der Signalenergie des Ausgangssignals jedes Filters aufweist, und dem Komparator (19) die Signalenergien zur Entscheidung zugeführt werden.
  7. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Rückkopplungskompensationseinrichtung mehrere Sätze von Filterkoeffizienten speicherbar sind, und das zweite Filter auf der Basis eines der mehreren Sätze von Filterkoeffizienten betreibbar ist.
  8. Verfahren zum Kompensieren einer Rückkopplung bei einer Hörvorrichtung durch
    - Verarbeiten eines Eingangssignals zu einem Ausgangssignal,
    - Reduzieren von Rückkopplungsartefakten anhand des Eingangssignals und des Ausgangssignals,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein adaptives, erstes Filter (14) bereitgestellt wird, mit dem für eine vorgegebene Rückkopplungssituation ein Satz Filterkoeffizienten ermittelt wird,
    - der Satz Filterkoeffizienten in der Hörvorrichtung gespeichert wird,
    - mindestens ein zweites Filter (17) bereitgestellt wird, das unmittelbar parallel zu dem ersten Filter (14) auf der Basis des gespeicherten Satzes Filterkoeffizienten betrieben wird,
    - das adaptive, erste Filter (14) fortlaufend an eine aktuelle Rückkopplungssituation adaptiert wird und
    - automatisch in der aktuellen Rückkopplungssituation entweder das erste oder das zweite Filter zum Reduzieren der Rückkopplung ausgewählt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Satz Filterkoeffizienten dann gespeichert wird, wenn die jeweilige Rückkopplungssituation für mindestens eine vorgegebene Zeitspanne konstant ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Satz Filterkoeffizienten dann gespeichert wird, wenn die zugehörige Rückkopplungssituation in einer vorgegebenen Mindesthäufigkeit auftritt.
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