EP2506254A1 - Verfahren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit mit einem Hörhilfegerät sowie Hörhilfegerät - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit mit einem Hörhilfegerät sowie Hörhilfegerät Download PDF

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EP2506254A1
EP2506254A1 EP12158846A EP12158846A EP2506254A1 EP 2506254 A1 EP2506254 A1 EP 2506254A1 EP 12158846 A EP12158846 A EP 12158846A EP 12158846 A EP12158846 A EP 12158846A EP 2506254 A1 EP2506254 A1 EP 2506254A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
frequency
input signal
hearing aid
electrical input
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Withdrawn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
EP12158846A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Pape
Maja Serman
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Medical Instruments Pte Ltd filed Critical Siemens Medical Instruments Pte Ltd
Publication of EP2506254A1 publication Critical patent/EP2506254A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/35—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using translation techniques
    • H04R25/353—Frequency, e.g. frequency shift or compression
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0316—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation by changing the amplitude
    • G10L21/0364—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation by changing the amplitude for improving intelligibility
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/06—Transformation of speech into a non-audible representation, e.g. speech visualisation or speech processing for tactile aids
    • G10L2021/065—Aids for the handicapped in understanding
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
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    • G10L21/0208—Noise filtering
    • G10L21/0264—Noise filtering characterised by the type of parameter measurement, e.g. correlation techniques, zero crossing techniques or predictive techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2225/00—Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/43—Signal processing in hearing aids to enhance the speech intelligibility

Definitions

  • the invention relates to a hearing aid and a method for operating a hearing aid with an input transducer for receiving an input signal and conversion to an electrical input signal, a signal processing unit for processing and frequency-dependent amplification of the electrical input signal and for generating an electrical output signal and an output transducer for converting the electrical output signal in a user perceived as an acoustic output signal output signal.
  • the maximum achievable with a hearing aid gain are usually limited by the required, small size of the devices and the small distance between the input transducer (especially microphone) and output transducer (especially listener). If the gain is too high, especially the extremely annoying feedback whistling occurs.
  • the feedback tendency of a hearing aid is frequency-dependent and usually affects the upper range of the transferable from a hearing aid frequency range.
  • a method for frequency transposition in a hearing aid and a hearing aid for performing a frequency transposition are from the document EP 1 441 562 A2 known.
  • the frequency transposition in particular the frequency shift, has two major disadvantages: on the one hand spectrally the destruction of the original spectral composition of certain consonants and other sounds and on the other - regarding the perception - the ability to differentiate different Frikative, significantly deteriorated.
  • a hearing aid in which a frequency analysis device classifies sounds and defines a transposition factor for a frequency transposition according to the frequencies occurring in the sounds.
  • a device for the reconstruction of speech components is provided in the hearing aid. For this purpose, each of their beginnings are stored for individual, recognized speech sounds, and the remaining remainder are discarded. By temporally stretched outputting of these voice beginnings then the actual frequency transposition is achieved.
  • Object of the present invention is to improve the understanding of speech in hearing loss, in which certain frequency ranges can not be perceived even at high volume.
  • a hearing aid device is understood to mean any device which provides or helps to provide an output signal perceptible by a user as an audible signal, and which has means which help or compensate for an individual hearing loss of the user.
  • this is a hearing aid that can be worn on the body or on the head, in particular on or in the ear, as well as being fully or partially implantable.
  • such devices are also included, whose primary purpose is not to compensate for hearing loss, such as consumer electronics (TVs, hi-fi systems, MP3 players, etc.), or communication devices (mobile phones, PDAs, headsets etc), which however have means to compensate for individual hearing loss.
  • a hearing aid generally includes an input transducer for receiving an input signal.
  • the input transducer is designed, for example, as a microphone which picks up an acoustic signal and converts it into an electrical input signal.
  • input transducers are also units into consideration, which have a coil or an antenna and receive an electromagnetic signal and convert it into an electrical input signal.
  • a hearing aid usually includes a signal processing unit for processing and frequency-dependent amplification of the electrical input signal.
  • a preferably digital signal processor (DSP) is used, whose operation can be influenced by means of programs or parameters which can be transmitted to the hearing aid.
  • the mode of operation of the signal processing unit can be adapted both to the individual hearing loss of a hearing aid wearer and to the current hearing situation in which the hearing aid is currently being operated.
  • the thus changed electrical input signal is finally fed to an output transducer.
  • This is usually designed as a handset, which converts the electrical output signal into an acoustic signal.
  • other embodiments are also possible here, e.g. an implantable output transducer that connects directly to an auditory ossicle and causes it to vibrate.
  • the basic idea of the invention is to detect specific features of the electrical input signal and to filter the transposed signal as a function of the detected specific features of the input signal.
  • the hearing aid according to the invention has corresponding means for detecting specific features of the electrical input signal and filter means for filtering the transposed signal.
  • the goal here is to provide certain characteristics of the input signal, possibly through the Frequency transposition lost to capture and at least partially restore in the transposed signal.
  • particular characteristic features of a speech signal comprised by the input signal are detected as specific features of the electrical input signal. These are in particular characteristic features of certain parts of speech, such as characteristic features of certain sounds, consonants or fricatives. In addition, however, specific features of other signals encompassed by the input signal, for example music, can also be detected and filtering can be carried out as a function of these features. More generally, the object of the invention is to provide specific, i. certain or characteristic, features of the input signal, which are lost by the frequency transposition, subsequently retrieve by filter medium least partially recovered.
  • an energy distribution of the electrical input signal over the frequency is detected. This can for example be based on a spectral analysis of the input signal, in which for a certain frequency range to each frequency of the input signal, the signal level is determined. The aim of the subsequent filtering of the transposed signal is then to achieve a similar energy distribution in the output signal, where the corresponding energy maxima and minima are there at changed frequencies according to a frequency transposition rule.
  • Another embodiment of the invention provides to detect as specific features of the electrical input signal whose maxima and / or minima in dependence on the frequency. Again, then by an appropriate attitude the filter means the number and location of the maxima and minima mapped to the transposed frequency range.
  • a hearing aid with filter means for dividing the electrical input signal into a plurality of frequency bands (channels), wherein the processing and frequency-dependent amplification of the electrical input signal is at least partially parallel in the individual frequency bands, and with means for transmitting at least one in a first frequency band present signal in a second frequency band in the frequency transposition.
  • this channel-dependent or channel-wise frequency shift which in practice represents the method preferably used in comparison with frequency compression, the distribution of these variables in the output signal can vary greatly from the original energy distribution or distribution of the maxima and minima.
  • the specific features of the electrical input signal recorded according to the invention are then characteristic features of these sounds, in particular a characteristic form of the frequency spectrum, the energy distribution, etc.
  • a sound is generally a sound or sound produced by the human or animal voice.
  • a sound in the narrower sense is a definite one, produced by the stream of the breath (phonation current) at a certain position of the speech-tools Sound wave.
  • the generation and perception of sounds is the subject of phonetics.
  • a phoneme or phon is understood as the smallest phonetic unit of the spoken language.
  • consonant in the context of the invention is generally understood a sound whose articulation includes a narrowing of the vocal tract, so that the respiratory air flow is completely or partially blocked and there is audible turbulence (air turbulence). Consonants are inhibitor overcoming sounds. In particular, consonants within the meaning of the invention are not limited to the consonant letters (B, C, D, F, etc.).
  • the invention is intended to improve speech intelligibility, it is possible to limit the application of the invention to the periods in which a speech signal is present.
  • the spectral energy distribution of a detected sound or the distribution of the maxima and minima in the signal level is then detected and mapped to the corresponding distribution in the transposed signal.
  • the hearing aid according to the invention comprises means for transforming the input signal or a signal resulting therefrom into the frequency domain, wherein the signal processing takes place at least partially in the frequency domain.
  • sounds in particular consonants or fricatives, can be detected more easily in the frequency domain than in signal processing in the time domain.
  • some specific features of the input signal are easier to capture in the frequency domain than in the time domain.
  • the filtering by the filter means in the time domain.
  • narrowband filters can be used at the end of the signal processing performed by a given hearing aid contribute to the fact that a spectral distribution characteristic of certain sounds or fricatives is mapped onto the limited frequency range of the output signal.
  • FIG. 1 shows in a simplified block diagram the structure of a hearing aid according to the prior art.
  • Hearing aids have in principle as essential components one or more input transducers, an amplifier and an output transducer.
  • the input transducer is usually a sound receiver, z. As a microphone, or an electromagnetic receiver, for. B. an induction coil.
  • the output transducer is usually used as an electroacoustic transducer, z. As miniature speaker or handset, 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. 2 illustrated by the example of a behind-the-ear hearing aid 1.
  • a hearing aid housing 2 for carrying behind the ear two microphones 3 and 4 are installed for receiving the sound from the environment.
  • a signal processing unit 5 which is also integrated into the hearing aid housing 2, processes the microphone signals and amplifies them.
  • the output signal of the signal processing unit 5 is transmitted to a loudspeaker or earpiece 6, 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 hearing aid wearer.
  • the power supply of the hearing device and in particular of the signal processing unit 5 is effected by a likewise integrated into the hearing aid housing 2 battery. 7
  • FIG. 2 shows in a simplified block diagram a hearing aid according to the invention.
  • a microphone M receives an acoustic input signal ES and converts this into an electrical input signal.
  • the electrical input signal is first supplied to a filter bank FB, in which the electrical input signal is divided into frequency bands (channels). A division into 3 to 16 frequency bands is usual. But it is also a much larger number of frequency bands or even a transformation in the so-called. Frequency range possible.
  • the signals of the individual frequency bands are first fed to a signal analysis and control unit SAS for signal analysis.
  • This controls by the control signal S1 the combination of a plurality of frequency bands to a frequency band and the transposition of the resulting frequency band.
  • three output frequency bands are mapped to a target frequency band.
  • a synthesis filter bank SFB the transposed frequency bands are combined again.
  • the synthesis filter bank SFB performs an addition of the signals in the individual transposed frequency bands. The result is the transposed output signal TS.
  • signal processing for example final amplification, of the transposed output signal TS in a further signal processing unit SV2 continues to take place.
  • the resulting output signal AS is finally fed to a receiver R, which converts the output signal into an acoustic output signal converts, if necessary, the hearing of a user is supplied.
  • the signal analysis and control unit SAS of the hearing aid device 11 further comprises a sound-detector device by means of the sounds, in particular consonants, especially fricatives, are recognizable in the electrical input signal ES on the basis of their characteristic features. Certain sounds are characterized in particular by a special spectral energy distribution or a special relation of the maxima and minima of their signal levels as a function of the signal frequency. The signal analysis and control unit SAS also recognizes when the characteristic of a particular sound energy distribution or relation of the maxima and minima is destroyed by the special frequency transposition.
  • a control signal S2 is then generated and fed to the adjustable filter F, so that an output signal AS whose spectrum is similar to the spectrum of the input signal ES apart from the transposition into another frequency range is produced by the filter effect of the filter F controlled in this way. In particular, the number and order of the maxima and minima in the signal levels is restored.
  • the generation of the control signal S2 can also take place taking into account the transposed signal TS.
  • the synthesis filter bank SFB is suitably connected to the signal analysis and control unit SAS.
  • the control of the filter F is performed on the basis of the result of a comparison of the input signal ES with the transposed signal TS in the signal analysis and control unit SAS.
  • FIG. 3 illustrates the signal shaping in the frequency transposition with a hearing aid according to the invention according to FIG. 2 .
  • a graph D1 the spectrum of the input signal is indicative of a particular fricative present in the input signal at a particular time shown.
  • the characteristic shape of this fricative is lost with regard to the signal spectrum.
  • the graph D2 shows the spectrum of the fricative after the frequency transposition.
  • this is done by suppressing a certain frequency range in the transposed signal TS by the filter, so that again the special characteristic shape with two maxima and an intermediate minimum (see graph D3) is generated.
  • the acoustic impression of the fricative contained in the input signal is largely restored in the output signal.

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Abstract

Es soll das Verstehen von Sprache bei Hörverlusten verbessert werden, bei denen bestimmte Frequenzbereiche selbst bei hoher Lautstärke bzw. Verstärkung nicht mehr wahrgenommen werden können. Hierzu wird ein Hörhilfegerät (1; 11) sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) vorgeschlagen, bei denen eine Frequenztransposition eines in das Hörhilfegerät (1; 11) eingehenden Eingangssignals durchgeführt wird und bei denen spezifische Merkmale eines elektrischen Eingangssignals (ES) erfasst und das transponierte Signal in Abhängigkeit der erfassten spezifischen Merkmale des elektrischen Eingangssignals (ES) gefiltert werden. Hierfür verfügt das erfindungsgemäße Hörhilfegerät (1; 11) über entsprechende Mittel zum Erfassen spezifischer Merkmale des elektrischen Eingangssignals sowie über Filtermittel (F) zum Filtern des transponierten Signals. Ziel ist es dabei, bestimmte Eigenschaften des Eingangssignals, insbesondere charakteristische Signaleigenschaften von Frikativen, die möglicherweise durch die Frequenztransposition verloren gehen, zu erfassen und in dem transponierten Signal zumindest teilweise wiederherzustellen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hörhilfegerät sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes mit einem Eingangswandler zur Aufnahme eines Eingangssignals und Wandlung in ein elektrisches Eingangssignal, einer Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des elektrischen Eingangssignals und zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals und einem Ausgangswandler zur Wandlung des elektrischen Ausgangssignals in ein von einem Benutzer als akustisches Ausgangssignal wahrnehmbares Ausgangssignal.
  • Der mit einem Hörhilfegerät maximal erreichbaren Verstärkung sind in der Regel durch die geforderte, geringe Größe der Geräte sowie den geringen Abstand zwischen Eingangswandler (insbesondere Mikrofon) und Ausgangswandler (insbesondere Hörer) enge Grenzen gesetzt. Bei einer zu hohen Verstärkung tritt insbesondere das extrem störende Feedback-Pfeifen auf. Die Feedback-Neigung eines Hörhilfegerätes ist frequenzabhängig und betrifft zumeist den oberen Bereich des von einem Hörhilfegerät übertragbaren Frequenzbereiches.
  • Bei vielen Hörgeschädigten stellt sich daher das Problem, dass bestimmte Frequenzbereiche selbst bei einer Versorgung mit einem Hörhilfegerät nicht mehr ausreichend wahrgenommen werden können. Bei der Wahrnehmung von Sprache führt dies dazu, dass bestimmte Laute, insbesondere Konsonanten, die in Bezug auf Sprache Signalanteile im hochfrequenten Signalspektrum aufweisen, nicht richtig verstanden werden. Davon sind insbesondere sogenannte Frikative, die nach ihrer Artikulationsart benannten sind, betroffen, beispielsweise "s", "Sch", "v" oder "z".
  • Zum Ausgleich der genannten Hörverluste ist es bekannt, die betroffenen Frequenzbereiche in andere Frequenzbereiche zu transponieren, die besser wahrgenommen werden können. Bei der Durchführung einer derartigen Frequenztransposition unterscheidet man hauptsächlich zwei Verfahren: bei der Frequenzverschiebung wird ein Frequenzbereich (z.B. 4 kHz - 6 kHz) in einen anderen Frequenzbereich (z.B. 2 KHz - 4 kHz) verschoben. Im Unterschied hierzu ergibt sich bei der Frequenzkompression die Frequenz des Ausgangssignals durch Multiplikation der Frequenz des Eingangssignals mit einem Faktor (z.B. 0,75). Häufig erfolgt eine Frequenzkompression jedoch nicht bei 0 Hz beginnend, sondern erst oberhalb einer bestimmten (Kniepunkt) Frequenz, z.B. 2 kHz.
  • Verfahren zur Frequenztransposition in einem Hörhilfegerät sowie ein Hörhilfegerät zur Durchführung einer Frequenztransposition sind aus der Druckschrift EP 1 441 562 A2 bekannt.
  • Die Frequenztransposition, insbesondere die Frequenzverschiebung, hat zwei wesentliche Nachteile: einerseits spektral die Zerstörung der ursprünglichen spektralen Zusammensetzung bestimmter Konsonanten und anderer Laute und andererseits - die Wahrnehmung betreffend - wird die Fähigkeit, unterschiedliche Frikative unterscheiden zu können, wesentlich verschlechtert.
  • Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Sprachsignalverarbeitung bekannt, durch die Vokale oder Konsonanten in einem Sprachsignal erkannt werden können. Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 691 05 154 T2 ein derartiges Verfahren, bei dem ein Sprachsignalspektrum analysiert wird zur Bestimmung von Spitzen- und Mittelwerten, die zum Erkennen von Vokalen und Konsonanten mit bestimmten Schwellenwerten verglichen werden.
  • Auch aus der Druckschrift US 2009/0112594 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem auf Grundlage akustischer Modelle zwischen vor- und nachvokalischen Konsonanten unterschieden wird.
  • In der Druckschrift US 5 014 319 ist ein Hörgerät beschrieben, bei welchem eine Frequenzanalyseeinrichtung Laute klassifiziert und entsprechend der in den Lauten vorkommenden Frequenzen einen Transponierfaktor für eine Frequenztransposition festlegt. Um zu vermeiden, dass durch die Frequenztransposition einzelne Sprachlaute unterdrückt werden und hierdurch Nutzinformationen verloren gehen, ist bei dem Hörgerät eine Einrichtung zur Rekonstruktion von Sprachkomponenten vorgesehen. Hierzu werden zu einzelnen, erkannten Sprachlauten jeweils deren Anfänge gespeichert, und der verbleibende Rest jeweils verworfen. Durch zeitlich gedehntes Ausgeben dieser Sprachlautanfänge wird dann die eigentliche Frequenztransposition erreicht.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verstehen von Sprache bei Hörverlusten, bei denen bestimmte Frequenzbereiche selbst bei hoher Lautstärke nicht mehr wahrgenommen werden können, zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Hörhilfegerät mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes mit den in Patentanspruch 10 genannten Verfahrensschritten gelöst.
  • Unter einem Hörhilfegerät gemäß der Erfindung wird jedes Gerät verstanden, welches ein von einem Benutzer als akustisches Signal wahrnehmbares Ausgangssignal liefert oder dazu beiträgt, ein solches Ausgangssignal zu liefern, und das über Mittel verfügt, die zum Ausgleich eines individuellen Hörverlustes des Benutzers dienen oder beitragen. Insbesondere handelt es sich dabei um ein am Körper oder am Kopf, insbesondere am oder im Ohr, tragbares sowie ganz oder teilweise implantierbares Hörgerät. Es sind jedoch auch solche Geräte mit umfasst, deren vorwiegender Zweck nicht im Ausgleich eines Hörverlustes liegt, beispielsweise Geräte der Unterhaltungselektronik (Fernsehgeräte, Hifi-Anlagen, MP3-Player etc), oder Kommunikationsgeräte (Mobiltelefone, PDAs, Headsets etc), die jedoch über Mittel zum Ausgleich eines individuellen Hörverlustes verfügen.
  • Ein Hörhilfegerät umfasst in der Regel einen Eingangswandler zur Aufnahme eines Eingangssignals. Der Eingangswandler ist beispielsweise als Mikrofon ausgebildet, das ein akustisches Signal aufnimmt und in ein elektrisches Eingangssignal wandelt. Als Eingangswandler kommen jedoch auch Einheiten in Betracht, die eine Spule oder eine Antenne aufweisen und die ein elektromagnetisches Signal aufnehmen und in ein elektrisches Eingangssignal wandeln. Ferner umfasst ein Hörhilfegerät üblicherweise eine Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des elektrischen Eingangssignals. Zur Signalverarbeitung im Hörhilfegerät dient ein vorzugsweise digitaler Signalprozessor (DSP), dessen Arbeitsweise mittels auf das Hörhilfegerät übertragbarer Programme oder Parameter beeinflussbar ist. Dadurch lässt sich die Arbeitsweise der Signalverarbeitungseinheit sowohl an den individuellen Hörverlust eines Hörhilfegeräteträgers als auch an die aktuelle Hörsituation anpassen, in der das Hörhilfegerät gerade betrieben wird. Das so veränderte elektrische Eingangssignal ist schließlich einem Ausgangswandler zugeführt. Dieser ist in der Regel als Hörer ausgebildet, der das elektrische Ausgangssignal in ein akustisches Signal wandelt. Jedoch sind auch hier andere Ausführungsformen möglich, z.B. ein implantierbarer Ausgangswandler, der direkt mit einem Gehörknöchelchen verbunden ist und dieses zu Schwingungen anregt.
  • Die Grundidee der Erfindung besteht darin, spezifische Merkmale des elektrischen Eingangssignals zu erfassen und das transponierte Signal in Abhängigkeit der erfassten spezifischen Merkmale des Eingangssignals zu filtern. Hierfür verfügt das erfindungsgemäße Hörhilfegerät über entsprechende Mittel zum Erfassen spezifischer Merkmale des elektrischen Eingangssignals sowie über Filtermittel zum Filtern des transponierten Signals. Ziel ist es dabei, bestimmte Eigenschaften des Eingangssignals, die möglicherweise durch die Frequenztransposition verloren gehen, zu erfassen und in dem transponierten Signal zumindest teilweise wiederherzustellen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden als spezifische Merkmale des elektrischen Eingangssignals insbesondere charakteristische Merkmale eines von dem Eingangssignal umfassten Sprachsignals erfasst. Dabei handelt es sich insbesondere um charakteristische Merkmale bestimmter Sprachanteile, wie beispielsweise charakteristische Merkmale bestimmter Laute, Konsonanten oder Frikative. Daneben können aber auch spezifische Merkmale anderer von dem Eingangssignal umfasster Signale, beispielsweise von Musik, erfasst werden und eine Filterung in Abhängigkeit dieser Merkmale erfolgen. Ganz allgemein besteht das Ziel der Erfindung darin, spezifische, d.h. bestimmte bzw. charakteristische, Merkmale des Eingangssignals, die durch die Frequenztransposition verloren gehen, nachträglich durch Filtermittel wenigsten zum Teil wieder zurückzugewinnen.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird als spezifisches Merkmal eines elektrischen Eingangssignals, insbesondere eines von dem elektrischen Eingangssignal umfassten Sprachsignals, eine Energieverteilung des elektrischen Eingangssignals über der Frequenz erfasst. Diese kann beispielsweise auf einer Spektralanalyse des Eingangssignals basieren, bei der für einen bestimmten Frequenzbereich zu jeder Frequenz des Eingangssignals der Signalpegel ermittelt wird. Ziel der anschließenden Filterung des transponierten Signals ist es dann, eine ähnliche Energieverteilung in dem Ausgangssignal zu erreichen, wobei dort die entsprechenden Energiemaxima und -Minima bei gemäß einer Frequenztranspositionsvorschrift geänderten Frequenzen liegen.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, als spezifische Merkmale des elektrischen Eingangssignals dessen Maxima und/oder Minima in Abhängigkeit der Frequenz zu erfassen. Auch hier wird dann durch eine entsprechende Einstellung der Filtermittel die Anzahl und Lage der Maxima und Minima auf den transponierten Frequenzbereich abgebildet.
  • Die Vorteile der Erfindung zeigen sich besonders deutlich bei einem Hörhilfegerät mit Filtermitteln zur Aufteilung des elektrischen Eingangssignals in mehrere Frequenzbänder (Kanäle), wobei die Verarbeitung und frequenzabhängige Verstärkung des elektrischen Eingangssignals zumindest teilweise parallel in den einzelnen Frequenzbändern erfolgt, und mit Mitteln zum Übertragen wenigstens eines in einem ersten Frequenzband vorhandenen Signals in ein zweites Frequenzband bei der Frequenztransposition. Insbesondere bei dieser kanalabhängigen bzw. kanalweisen Frequenzverschiebung, die in der Praxis gegenüber der Frequenzkompression die bevorzugt verwendete Methode darstellt, kann es zu einer von der ursprünglichen Energieverteilung bzw. Verteilung der Maxima und Minima stark abweichenden Verteilung dieser Größen in dem Ausgangssignal kommen. Dadurch wird - ohne Anwendung der Erfindung - insbesondere das Sprachverstehen bei einem in dem Eingangssignal enthaltenen Sprachsignal wesentlich erschwert.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein erfindungsgemäßes Hörhilfegerät zum Erfassen spezifischer Merkmale des elektrischen Eingangssignals eine Laut-Detektor-Einrichtung, mittels der Laute, insbesondere Konsonanten oder Frikative, in dem elektrischen Eingangssignal erkennbar sind und die Filterung in Abhängigkeit eines erkannten Lautes erfolgt. Bei den erfindungsgemäß erfassten spezifischen Merkmalen des elektrischen Eingangssignals handelt es sich dann um charakteristische Merkmale dieser Laute, insbesondere eine charakteristische Form des Frequenzspektrums, der Energieverteilung etc.
  • Ein Laut ist allgemein ein Geräusch oder ein Klang, hervorgerufen durch die menschliche oder tierische Stimme. In der allgemeinen Sprachwissenschaft ist ein Laut im engeren Sinn eine definierte, mit dem Strom des Atems (Phonationsstrom) bei bestimmter Stellung der Sprechwerkzeuge hervorgebrachte Schallwelle. Die Erzeugung und Wahrnehmung von Lauten ist Gegenstand der Phonetik. Ein Sprachlaut bzw. Phon wird dort als kleinste phonetische Einheit der gesprochenen Sprache verstanden.
  • Unter einem Konsonant im Sinne der Erfindung wird allgemein ein Laut verstanden, dessen Artikulation eine Verengung des Stimmtraktes beinhaltet, so dass der Atemluftstrom ganz oder teilweise blockiert wird und es zu hörbaren Turbulenzen (Luftwirbelungen) kommt. Konsonanten sind Hemmnis überwindende Laute. Insbesondere sind Konsonanten im Sinne der Erfindung nicht auf die Konsonantenbuchstaben (B, C, D, F etc) beschränkt.
  • Da die Erfindung insbesondere zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit beitragen soll, ist es möglich, die Anwendung der Erfindung auf die Zeitabschnitte zu beschränken, in denen ein Sprachsignal vorhanden ist. Durch die Erfindung wird dann die spektrale Energieverteilung eines erkannten Lautes bzw. die Verteilung der Maxima und Minima im Signalpegel erfasst und auf die entsprechende Verteilung im transponierten Signal abgebildet.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Hörhilfegerät Mittel zur Transformation des Einganssignals oder eines daraus hervorgehenden Signals in den Frequenzbereich, wobei die Signalverarbeitung zumindest teilweise im Frequenzbereich erfolgt. Im Frequenzbereich können insbesondere Laute, insbesondere Konsonanten bzw. Frikative, einfacher erkannt werden als bei einer Signalverarbeitung im Zeitbereich. Auch manche spezifischen Merkmale des Eingangssignals lassen sich im Frequenzbereich leichter erfassen als im Zeitbereich.
  • Weiterhin erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Filterung durch die Filtermittel im Zeitbereich. Insbesondere können schmalbandige Filter am Ende der von einem betreffenden Hörhilfegerät ausgeführten Signalverarbeitung dazu beitragen, dass eine für bestimmte Laute bzw. Frikative charakteristische Spektralverteilung auf den eingeschränkten Frequenzbereich des Ausgangssignals abgebildet wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    ein Hörhilfegerät gemäß dem Stand der Technik im stark vereinfachten Blockschaltbild,
    Figur 2
    ein Blockschaltbild eines Hörhilfegerätes gemäß der Erfindung,
    Figur 3
    ein Spektrum eines Eingangssignals bei einer Frequenztransposition mit einem Hörhilfegerät gemäß der Erfindung.
  • Figur 1 zeigt im stark vereinfachten Blockschaltbild den Aufbau eines Hörhilfegerätes nach dem Stand der Technik. Hörhilfegeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen oder mehrere Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein Schallempfänger, z. B. ein Mikrofon, oder ein elektromagnetischer Empfänger, z. B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher bzw. Hörer, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Dieser prinzipielle Aufbau ist in Figur 2 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgerätes 1 dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 2 zum Tragen hinter dem Ohr sind zwei Mikrofone 3 und 4 zur Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 5, die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 2 integriert ist, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 5 wird an einen Lautsprecher bzw. Hörer 6 übertragen, der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell des Hörgeräteträgers übertragen. Die Energieversorgung des Hörgerätes und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 5 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 2 integrierte Batterie 7.
  • Figur 2 zeigt im stark vereinfachten Blockschaltbild ein Hörhilfegerät gemäß der Erfindung. Dabei nimmt ein Mikrofon M ein akustisches Eingangssignal ES auf und wandelt dieses in ein elektrisches Eingangssignal. Das elektrische Eingangssignal ist zunächst einer Filterbank FB zugeführt, in der das elektrische Eingangssignal in Frequenzbänder (Kanäle) eingeteilt wird. Üblich ist eine Einteilung in 3 bis 16 Frequenzbänder. Es ist aber auch eine weitaus größere Anzahl an Frequenzbändern oder sogar eine Transformation in den sog. Frequenzbereich möglich.
  • Die Signale der einzelnen Frequenzbänder sind zur Signalanalyse zunächst einer Signalanalyse- und Steuereinheit SAS zugeführt. Diese steuert durch das Steuersignal S1 die Zusammenfassung jeweils mehrerer Frequenzbänder zu einem Frequenzband und die Transposition des resultierenden Frequenzbandes. Im Ausführungsbeispiel werden dabei jeweils drei Ausgangsfrequenzbänder auf ein Zielfrequenzband abgebildet. Anschließend erfolgt eine parallele Verarbeitung der transponierten Frequenzbänder in einer Signalverarbeitungseinheit SV1, insbesondere zum Ausgleich des individuellen Hörverlustes eines Benutzers. In einer Synthesefilterbank SFB werden die Transponierten Frequenzbänder wieder zusammengefasst. Im einfachsten Fall erfolgt durch die Synthesefilterbank SFB eine Addition der Signale in den einzelnen transponierten Frequenzbändern. Es entsteht das transponierte Ausgangssignal TS. Gegebenenfalls erfolgt weiterhin eine Signalverarbeitung, z.B. Endverstärkung, des transponierten Ausgangssignals TS in einer weiteren Signalverarbeitungseinheit SV2. Das resultierende Ausgangssignal AS wird schließlich einem Hörer R zugeführt, der das Ausgangssignal in ein akustisches Ausgangssignal wandelt, das ggf. dem Gehör eines Benutzers zugeführt wird.
  • Die Signalanalyse- und Steuereinheit SAS des Hörhilfegerätes 11 gemäß dem Ausführungsbeispiel umfasst ferner eine Laut-Detektor-Einrichtung, mittels der Laute, insbesondere Konsonanten, insbesondere Frikative, in dem elektrischen Eingangssignal ES anhand ihrer charakteristischen Merkmale erkennbar sind. Bestimmte Laute zeichnen sich insbesondere durch eine besondere spektrale Energieverteilung bzw. eine besondere Relation der Maxima und Minima ihrer Signalpegel in Abhängigkeit der Signalfrequenz aus. Die Signalanalyse- und Steuereinheit SAS erkennt ferner, wenn die für einen bestimmten Laut charakteristische Energieverteilung bzw. Relation der Maxima und Minima durch die spezielle Frequenztransposition zerstört wird. Es wird dann ein Steuersignal S2 erzeugt und dem einstellbaren Filter F zugeführt, so dass durch die so gesteuerte Filterwirkung des Filters F ein Ausgangssignal AS erzeugt wird, dessen Spektrum dem Spektrum des Eingangssignals ES - abgesehen von der Transposition in einen anderen Frequenzbereich - ähnlich ist. Insbesondere wird die Anzahl und Reihenfolge der Maxima und Minima in den Signalpegeln wieder hergestellt.
  • Im Ausführungsbeispiel kann die Erzeugung des Steuersignals S2 auch unter Berücksichtigung des transponierten Signals TS erfolgen. Hierzu ist die Synthesefilterbank SFB in geeigneter Weise mit der Signalanalyse- und Steuereinheit SAS verbunden. Insbesondere erfolgt die Steuerung des Filters F auf Grundlage des Ergebnisses eines Vergleichs des Eingangssignals ES mit dem Transponierten Signal TS in der Signalanalyse- und Steuereinheit SAS.
  • Figur 3 veranschaulicht die Signalformung bei der Frequenztransposition mit einem erfindungsgemäßen Hörhilfegerät gemäß Figur 2. Zunächst ist in einem Schaubild D1 das Spektrum des Eingangssignals für einen bestimmten, zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Eingangssignal vorhandenen Frikativ dargestellt. Durch eine Frequenztransposition, bei der jeweils mehrere Frequenzbänder zu einem Frequenzband zusammengefasst und transponiert werden, geht hinsichtlich des Signalspektrums die charakteristische Form dieses Frikativs verloren. Hierzu gibt das Schaubild D2 das Spektrum des Frikativs nach der Frequenztransposition wieder. Durch eine erfindungsgemäße Filterung des Transponierten Signals wird jedoch die charakteristische Form des Spektrums weitgehend wiederhergestellt. Im Ausführungsbeispiel geschieht dies dadurch, dass durch den Filter ein bestimmter Frequenzbereich im transponierten Signal TS unterdrückt wird, so dass wieder die spezielle charakteristische Form mit zwei Maxima und einem dazwischen liegenden Minimum (vgl. Schaubild D3) erzeugt wird. Dadurch wird in dem Ausgangssignal der akustische Eindruck des in dem Eingangssignal enthaltenen Frikativs weitgehend wiederhergestellt.

Claims (18)

  1. Hörhilfegerät (1; 11), umfassend wenigstens
    - einen Eingangswandler (3, 4; M) zur Aufnahme eines Eingangssignals und Wandlung in ein elektrisches Eingangssignal (ES),
    - eine Signalverarbeitungseinheit (5; SV1, SV2) zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des elektrischen Eingangssignals (ES) und zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals (AS) und
    - einen Ausgangswandler (6; R) zur Wandlung des elektrischen Ausgangssignals (AS) in ein von einem Benutzer als akustisches Ausgangssignal wahrnehmbares Ausgangssignal,
    - Mittel zur Durchführung einer Frequenztransposition und zum Erzeugen eines transponierten Signals,
    - Mittel zum Erfassen spezifischer Merkmale des elektrischen
    Eingangssignals,
    gekennzeichnet durch
    - Filtermittel zum Filtern des transponierten Signals, wobei die Filterung in Abhängigkeit der erfassten spezifischen Merkmale des elektrischen Eingangssignals erfolgt.
  2. Hörhilfegerät (1; 11) nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Erfassen dazu ausgelegt sind, eine Energieverteilung des elektrischen Eingangssignals über der Frequenz zu erfassen.
  3. Hörhilfegerät (1; 11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel zum Erfassen dazu ausgelegt sind, Maxima und/oder Minima des elektrischen Eingangssignals in Abhängigkeit der Frequenz zu erfassen.
  4. Hörhilfegerät (1; 11) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend
    - Filtermittel (FB) zur Aufteilung des elektrischen Eingangssignals (ES) in mehrere Frequenzbänder, wobei die Verarbeitung und frequenzabhängige Verstärkung des elektrischen Eingangssignals (ES) zumindest teilweise parallel in den einzelnen Frequenzbändern erfolgt,
    - Mittel zum Übertragen wenigstens eines in einem ersten Frequenzband vorhandenen Signals in ein zweites Frequenzband bei der Frequenztransposition.
  5. Hörhilfegerät (1; 11) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Laut-Detektor-Einrichtung, mittels der Laute, insbesondere Konsonanten bzw. Frikative, in dem elektrischen Eingangssignal (ES) erkennbar sind, wobei die Filterung in Abhängigkeit charakteristischer Merkmale eines erkannten Lautes erfolgt.
  6. Hörhilfegerät (1; 11) nach Anspruch 5, wobei die Erkennung der Laute durch Erfassen der Verteilung von Maxima und Minima des elektrischen Eingangssignals über der Frequenz erfolgt und wobei die Filtermittel derart einstellbar sind, dass eine Verteilung von Maxima und Minima in dem elektrischen Ausgangssignal in Abhängigkeit der Verteilung der Maxima und Minima in dem elektrischen Eingangssignal erfolgt.
  7. Hörhilfegerät (1; 11) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Wirkung der Filtermittel zeitlich begrenzbar ist und die Filtermittel wenigstens im Wesentlichen für die Dauer eines erkannten Lautes wirken.
  8. Hörhilfegerät (1; 11) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend Mittel zur Transformation des Einganssignals oder eines daraus hervorgehenden Signals in den Frequenzbereich, wobei die Signalverarbeitung zumindest teilweise im Frequenzbereich erfolgt.
  9. Hörhilfegerät (1; 11) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Filterung durch die Filtermittel im Zeitbereich erfolgt.
  10. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) mit folgenden Verfahrensschritten:
    - Aufnahme eines Eingangssignals und Wandlung in ein elektrisches Eingangssignal (ES),
    - Verarbeitung und frequenzabhängige Verstärkung des elektrischen Eingangssignals (ES) und Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals (AS),
    - Wandlung des elektrischen Ausgangssignals (AS) in ein von einem Benutzer als akustisches Ausgangssignal wahrnehmbares Ausgangssignal,
    - Durchführung einer Frequenztransposition und Erzeugen eines transponierten Signals,
    - Erfassen spezifischer Merkmale des elektrischen Eingangssignals,
    gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt
    - Filtern des transponierten Signals in Abhängigkeit der erfassten spezifischen Merkmale des Eingangssignals.
  11. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) nach Anspruch 10, wobei eine Energieverteilung des elektrischen Eingangssignals über der Frequenz erfasst wird.
  12. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) nach Anspruch 10 oder 11, wobei Maxima und/oder Minima des elektrischen Eingangssignals in Abhängigkeit der Frequenz erfasst werden.
  13. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    - wobei das elektrische Eingangssignal in mehrere Frequenzbänder aufgeteilt und zumindest teilweise parallel in den einzelnen Frequenzbändern verarbeitet und frequenzabhängig verstärkt wird, und
    - wobei bei der Frequenztransposition wenigstens ein in einem ersten Frequenzband vorhandenes Signal in ein zweites Frequenzband übertragen wird.
  14. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei Laute, insbesondere Konsonanten bzw. Frikative, in dem elektrischen Eingangssignal (ES) erkannt werden und die Filterung in Abhängigkeit eines erkannten Lautes erfolgt.
  15. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) nach Anspruch 14, wobei die Laute unter Berücksichtigung der Verteilung von Maxima und Minima des elektrischen Eingangssignals über der Frequenz erkannt werden und das transponierte Signal derart gefiltert wird, dass eine Verteilung von Maxima und Minima in dem elektrischen Ausgangssignal in Abhängigkeit der Verteilung der Maxima und Minima in dem elektrischen Eingangssignal erfolgt.
  16. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Wirkung der Filtermittel zeitlich begrenzt wird und die Filterung wenigstens im Wesentlichen für die Dauer eines erkannten Lautes erfolgt.
  17. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei das Einganssignal oder ein daraus hervorgehendes Signal in den Frequenzbereich transformiert wird und die Signalverarbeitung zumindest teilweise im Frequenzbereich erfolgt.
  18. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes (1; 11) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei die Filterung im Zeitbereich erfolgt.
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