EP2590437B1 - Periodisches Adaptieren einer Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung - Google Patents

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EP2590437B1
EP2590437B1 EP12190159.9A EP12190159A EP2590437B1 EP 2590437 B1 EP2590437 B1 EP 2590437B1 EP 12190159 A EP12190159 A EP 12190159A EP 2590437 B1 EP2590437 B1 EP 2590437B1
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EP
European Patent Office
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feedback
adaptation
activation
signal
step size
Prior art date
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EP12190159.9A
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French (fr)
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EP2590437A1 (de
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Sebastian Pape
Tobias Wurzbacher
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Sivantos Pte Ltd
Original Assignee
Siemens Medical Instruments Pte Ltd
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Publication date
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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
    • H04R25/45—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H04R25/453—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback electronically
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/02—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback

Definitions

  • the present invention relates to a method for adapting a feedback suppression device of a hearing device to a predetermined situation by activating an adaptation process of the feedback suppression device and performing the adaptation process of the feedback suppression device. Moreover, the present invention relates to a corresponding feedback suppression device.
  • hearing device here is understood to mean any device which can be worn in or on the ear and triggers a stimulus, 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 standard integrated into 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, 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
  • the present invention can be applied not only to hearing devices, but generally to audio systems that include at least one microphone for receiving ambient sound, subsequent signal processing of the microphone signal (e.g., gain), and output of the processed signal by a transducer (e.g. Speakers) to the environment.
  • a hearing aid is, for example, such an audio system.
  • feedback whistling A very unpleasant condition of such an audio system is so-called "feedback whistling".
  • acoustic feedback arises when the sound emitted by the transducer again enters through the microphone in the audio system and is amplified there again. This results in a closed loop (microphone-> gain-> transducer-> microphone, etc.), and feedback whistling occurs when the gain exceeds a certain threshold.
  • an adaptive filter models the time-variant impulse response g of the acoustic feedback path.
  • k represents the discrete time index
  • x the input signal of the feedback cancellation system
  • e mc an error signal defined by the difference of the microphone signal m and the feedback compensation signal c
  • ⁇ the adaptation parameter step size parameter and * a conjugate complex operation.
  • FIG. 2 played.
  • the representation of the time dependence (discrete time index k) is dispensed with.
  • a desired signal s is picked up by a microphone 10. This results in the microphone signal m.
  • a signal processor 11 further processes the signal. From the microphone signal m, a compensation signal c is subtracted, whereby an error signal e is obtained.
  • This error signal e is supplied to a main processing unit 12 (eg, including a filter bank).
  • a main processing unit 12 eg, including a filter bank
  • the output signal x of the main processing unit 12 is supplied to a converter (eg loudspeaker 13) and to a feedback compensator 14.
  • the feedback compensator 14 (FBC), together with its specific circuitry, constitutes a feedback compensation device. It has the transfer function h, which serves as an estimate of the acoustic path g from the loudspeaker 13 to the microphone 10.
  • the feedback compensator 14 is controlled by the error signal e.
  • the acoustic signal a reaches not only the eardrum of the user but is, as already indicated, fed back via the feedback path 15 to the microphone 10.
  • This feedback path 15 has the said transfer function g.
  • the parameter ⁇ is also called step size. With it, the adaptation speed of a filter can be controlled. A suitable, time-dependent control of the step size ⁇ is important for effective and stable feedback suppression. When ⁇ is large, the filter quickly adapts to changes in the position of the acoustic feedback path g, thereby preventing feedback whistles. Otherwise, if the step size is constantly too high, mis-adaptation to tonal signals (eg, music) may result.
  • tonal signals eg, music
  • ⁇ opt ⁇ E ⁇
  • the above formula helps to stabilize the adaptation, but it does not help to solve the above problem, to find a suitable step to avoid mis-adaptions.
  • the adaptation In a normal mode, the adaptation is "frozen" in that the step size ⁇ has a very small value. Adaptation is only allowed when the feedback detector becomes active, indicating a change in the acoustic feedback path (g). Consequently, the need for a new adaptation of the feedback suppression filter with the transfer function h is triggered by the temporal increase of the step size parameter ⁇ . On the one hand, freezing the adaptation guarantees stability (no mis-adaptions for tonal excitation signals) unless the feedback detector is activated in error. On the other hand - and this is a massive drawback - the feedback suppression device only adapts when the feedback detector becomes active at all.
  • the acoustic feedback path (g) changes only slightly (eg when passing through a door or when sitting in a couch). This usually leads to no feedback detection. Since there is no adaptation, the instantaneous transfer function h of the feedback cancellation system does not represent the current acoustic path (g), resulting in an audible, rougher sound quality. The reduced soundness will continue until the feedback detector becomes active, which is usually accompanied by a feedback whistle. As a countermeasure, the sensitivity of the feedback detector could be adjusted so that even minor changes in the acoustic path are detected. However, this leads to increased erroneous feedback detections and thus to more artifacts.
  • FIG. 3 A corresponding scenario is in FIG. 3 shown.
  • the block diagram shown is based essentially on that of FIG. 2 , Reference is made in this regard to the above description.
  • a feedback detector 16 FD
  • Step size control unit 17 SWS
  • the step size ⁇ is therefore not here as in the example of FIG. 2 controlled by the error signal e.
  • the feedback compensator 14 receives the error signal e as well as the step size control unit 17.
  • the latter receives the compensation signal c of the feedback capacitor 14 as a further input variable.
  • the US 2011/0164762 A1 describes a method for feedback suppression of an amplifier by phase shifting and a feedback suppression device.
  • the input signal is processed with an input frequency such that the output signal has the same amplitude, but an additional phase, which varies in particular temporally.
  • the US 2006/0008076 A1 describes an adaptive feedback suppression unit for amplifier systems installed in halls or auditoriums with a plurality of adaptive filters designed to update the respective filter coefficients in intervals of different lengths, the updating of the filter coefficients of the respective filter continuing to be periodic.
  • the US 2008/0279395 A1 discloses a method of feedback suppression in which an input signal is combined with a feedback signal estimated by a feedback estimator by an adder, and an input signal Frequency shift unit is supplied. At least a portion of this signal is subsequently amplified by an amplifier and combined with the unamplified output of the frequency shifting unit and output as an output.
  • the frequency shift unit is activated only from time to time, eg periodically.
  • the US 2007/0258579 A1 discloses a method for stereo reverberation cancellation for teleconferencing systems.
  • the object of the present invention is therefore to reduce artifacts in the automatic adaptation of feedback suppression devices.
  • this object is achieved by a method as in claim 1 and a corresponding device as in claim 5.
  • the adaptation process of the feedback suppression device is activated periodically. It can thus be ensured that adaptations of the feedback suppression system take place even in the case of minor path changes in which the feedback detector does not respond.
  • the adaptation is not always immediate, but at least in the foreseeable future.
  • an adaptive filter with a variable step size is adapted. This allows the adaptation to be carried out faster and less quickly as required.
  • the activation of the adaptation process takes place with a periodic activation signal which has more than two values, the values being changed as a function of a current hearing situation. Ie. the activation signal can also have several states (multiple discrete states) or even have a steady course. Thus, so-called soft decisions for the initiation of the adaptation process are possible.
  • the activation of the adaptation process can take place in that the step size is increased by leaps and bounds.
  • the erratic increase leads to a short mismatch, which initiates an immediate readjustment.
  • the adaptation process can also be activated by a feedback detector in parallel or independently of the periodic activation if a feedback is detected by it. As a result, it can also be adapted as required during a predetermined trigger period.
  • the duration of the on state or the time duration between two temporally successive individual states can be changed as a function of a current auditory situation.
  • a current hearing situation can be represented by a classification result of a classifier. Depending on this, then a "high” state and / or a "low” state is changed in its duration.
  • a frequency-shifting algorithm or a frequency-compression algorithm may be used to be started. This further improves the stability of the feedback suppression.
  • the feedback cancellation can be used in any audio system and in particular in any hearing device, especially in hearing aids.
  • the adaptation is frozen in known systems by the step size ⁇ is chosen to be very small for the adaptation.
  • the step size ⁇ is periodically set to a higher or predetermined high value. This increase in the step size independent of the current acoustic situation leads to a spontaneous readjustment of the feedback suppression. This means that the feedback suppression is transferred from a frozen state to an adaptation state.
  • This periodic triggering of the adaptation can be used in addition to or in parallel with existing step size control methods.
  • FIG. 4 A schematic block diagram of a system with inventive feedback suppression device is shown in FIG. 4 played. This figure also reproduces corresponding method steps for adapting the feedback suppression.
  • the basis is the system of FIG. 3 , It is with regard to the system according to the invention thus expressly to the description of FIG. 3 respectively.
  • FIG. 2 pointed. Same components have in FIG. 3 and in FIG. 4 The same reference numerals and they also exercise the same function, unless otherwise described.
  • FIG. 4 shows that in the signal processing device 11 of the hearing device, an additional activation device 18 is located. Its output signal is supplied to the step size controller 17.
  • the activation device 18 is formed in the simplest case so that it is a periodic binary signal 19 with unchanged structure. This binary signal 19 has only two different states, namely an on state (eg "high”) and an off state (eg "low”). As soon as the activation signal 19 is in the on state or on an edge from the off state to the on state, the step size ⁇ in the step size control 17 for the feedback compensator 14 (jump) is increased significantly.
  • the activation device 18 can also be designed such that it generates other activation signals 20, 21. It can generate only one of these activation signals 19 to 21 or even several of them.
  • activation signal 20 in which the signal period is variable, and called the activation signal 21, which is not purely binary and can also assume intermediate values.
  • the activation device 18 is actuated by other components of the signal processing device 11 in order to change the activation signal to be output as a function of current signal processing variables. Such driving possibilities are in FIG. 4 not shown.
  • the activation signal (activation trigger) for the step size ⁇ z. B. is "low” (OFF state)
  • the feedback suppression device remains in the frozen state.
  • the activation signal is "high”
  • the filter adapts to the feedback suppression device so that it adapts to the current acoustic feedback situation (g).
  • the periodic enable signal is in a "low” state and the feedback detector 16 becomes active, the step size ⁇ is also adapted.
  • the step size control of the feedback suppression device is thus triggered periodically.
  • the filter coefficients are renewed from time to time, which softens the frozen state somewhat.
  • the feedback detector it is not absolutely necessary for the feedback detector to detect a corresponding feedback event.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Adaptieren einer Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung einer Hörvorrichtung an eine vorgegebene Situation durch Aktivieren eines Adaptionsvorgangs der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung und Durchführen des Adaptionsvorgangs der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung. Unter dem Begriff Hörvorrichtung wird hier jedes im oder am Ohr tragbare, einen Hörreiz auslösende 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.
  • Die vorliegende Erfindung kann nicht nur für Hörvorrichtungen, sondern generell für Audiosysteme angewandt werden, die mindestens ein Mikrofon zur Aufnahme von Umgebungsschall, eine nachfolgende Signalverarbeitung des Mikrofonsignals (z. B. Verstärkung) und eine Ausgabe des verarbeiteten Signals durch einen Wandler (z. B. Lautsprecher) an die Umgebung aufweisen. Ein Hörgerät ist beispielsweise ein derartiges Audiosystem.
  • Ein sehr unangenehmer Zustand eines solchen Audiosystems ist sogenanntes "Rückkopplungspfeifen". In bekannter Weise entsteht nämlich akustische Rückkopplung, wenn der vom Wandler abgegebene Schall erneut durch das Mikrofon in das Audiosystem eintritt und dort wieder verstärkt wird. Es ergibt sich dabei eine geschlossene Schleife(Mikrofon-> Verstärkung-> Wandler-> Mikrofon usw.), und Rückkopplungspfeifen tritt auf, wenn die Verstärkung einen gewissen Schwellwert übersteigt.
  • Das unerwünschte Pfeifen kann durch eine Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung reduziert oder gar eliminiert werden. Bei bekannten Rückkopplungsunterdrückungssystemen modelliert ein adaptives Filter die zeitvariante Impulsantwort g des akustischen Rückkopplungspfads. Ein gängiges Beispiel für eine Adaptionsregel zum Aktualisieren von Filterkoeffizienten h ist ein normalisierter NLMS-Algorithmus (normalisiertes kleinstes Fehlerquadrat): h ⁢ k + 1 = h k + μ e * k x k / x * k x k .
    Figure imgb0001
  • In dieser Gleichung repräsentiert k den diskreten Zeitindex, x das Eingangssignal des Rückkopplungsunterdrückungssystems, e=m-c ein durch die Differenz des Mikrofonsignals m und das Rückkopplungskompensationssignal c definiertes Fehlersignal, µ den Schrittweitenparameter zur Steuerung der Adaptionsgeschwindigkeit und * eine konjugiert komplexe Operation. Ein Blockdiagramm hierzu ist in FIG 2 wiedergegeben. Der Einfachheit halber ist auf die Darstellung der Zeitabhängigkeit (diskreter Zeitindex k) verzichtet. Ein gewünschtes Signal s wird von einem Mikrofon 10 aufgenommen. Es resultiert das Mikrofonsignal m. Eine Signalverarbeitungseinrichtung 11 verarbeitet das Signal weiter. Von dem Mikrofonsignal m wird ein Kompensationssignal c subtrahiert, wodurch ein Fehlersignal e erhalten wird. Dieses Fehlersignal e wird einer Hauptverarbeitungseinheit 12 (z. B. einschließlich einer Filterbank) zugeführt. Das Ausgangssignal x der Hauptverarbeitungseinheit 12 (SP) wird zum einen einem Wandler (z. B. Lautsprecher 13) und zum anderen einem Rückkopplungskompensator 14 zugeführt. Der Rückkopplungskompensator 14 (FBC) stellt zusammen mit seiner spezifischen Verschaltung eine Rückkopplungskompensationseinrichtung dar. Er besitzt die Übertragungsfunktion h, welche als Schätzwert für den akustischen Pfad g vom Lautsprecher 13 zu dem Mikrofon 10 dient. Der Rückkopplungskompensator 14 gibt das Kompensationssignal c=h*x aus. Darüber hinaus wird der Rückkopplungskompensator 14 mit Hilfe des Fehlersignals e gesteuert.
  • Das akustische Signal a erreicht nicht nur das Trommelfell des Nutzers sondern wird, wie bereits angedeutet, über den Rückkopplungspfad 15 zum Mikrofon 10 rückgekoppelt. Dieser Rückkopplungspfad 15 besitzt die genannte Übertragungsfunktion g.
  • Nähere Hinweise hierzu finden sich beispielsweise in S. Haykin, Adaptive Filter Theory Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1996, sowie in Toon van Waterschoot und Marc Moonen, "Fifty years of acoustic feedback control: state of the art and future challenges", Proc. IEEE, Band 99, Nr. 2, Feb. 2011, Seiten 288-327.
  • Der Parameter µ wird auch als Schrittweite bezeichnet. Mit ihm kann die Adaptionsgeschwindigkeit eines Filters gesteuert werden. Eine geeignete, zeitabhängige Steuerung der Schrittweite µ ist für eine wirksame und stabile Rückkopplungsunterdrückung wichtig. Wenn µ groß ist, adaptiert sich das Filter rasch an Situationsänderungen des akustischen Rückkopplungspfads g, wodurch Rückkopplungspfeifen verhindert wird. Andernfalls, wenn die Schrittweite ständig zu hoch ist, kann eine Fehladaption gegenüber tonalen Signalen (z. B. Musik) die Folge sein.
  • Es gibt mehrere Konzepte, die Schrittweite µ in geeigneter Weise zu steuern. Bei allen Konzepten müssen jedoch Kompromisse gemacht werden. Im Folgenden werden zwei bekannte Konzepte vorgestellt:
    • a) Optimale Schrittweitenschätzung
  • Durch Treffen von einigen Vereinfachungen wird unter gewissen Voraussetzungen eine theoretische, optimale Schrittweite µ wie folgt bestimmt: µ opt∼=E{|c|2}/E{|e|2},
    wobei E { } den Erwartungswert-Operator bedeutet. Obige Formel hilft, die Adaption zu stabilisieren, aber sie hilft nicht, das obige Problem zu lösen, eine geeignete Schrittweite zur Vermeidung von Fehladaptionen zu finden. In der Praxis sind nämlich die Voraussetzungen, die für die Herleitung obiger Schätzung notwendig sind, nicht erfüllt (z. B. die Annahme von unkorrelierten Hörer- und Mikrofonsignalen sowie die Annahme dass der unbekannte akustische Rückkopplungspfad die Übertragungsfunktion g=0 hat). Aufgrund dieser Mängel ergeben sich Funktionsstörungen.
    • b) Durch Rückkopplungsdetektor getriggerte Adaption
  • In einem Normalmodus ist die Adaption "eingefroren", indem die Schrittweite µ einen sehr kleinen Wert besitzt. Adaption ist nur erlaubt, wenn der Rückkopplungsdetektor aktiv wird, was auf eine Veränderung des akustischen Rückkopplungspfads (g) hindeutet. Folglich wird die Notwendigkeit einer Neuadaption des Rückkopplungsunterdrückungsfilters mit der Übertragungsfunktion h durch den zeitlichen Anstieg des Schrittweitenparameters µ getriggert. Einerseits garantiert das Einfrieren der Adaption Stabilität (keine Fehladaptionen für tonale Anregungssignale), solange der Rückkopplungsdetektor nicht irrtümlich aktiviert wird. Andererseits - und dies ist ein massiver Nachteil - adaptiert die Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung nur, wenn der Rückkopplungsdetektor überhaupt aktiv wird. In der Praxis kann es oft vorkommen, dass sich der akustische Rückkopplungspfad (g) nur geringfügig ändert (z. B. beim Hindurchtreten durch eine Tür oder beim Setzen in eine Couch). Dies führt in der Regel zu keiner Rückkopplungsdetektion. Da es zu keiner Adaption kommt, stellt die momentane Übertragungsfunktion h des Rückkopplungsunterdrückungssystems nicht den aktuellen akustischen Pfad (g) dar, was zu einer hörbaren, raueren Schallqualität führt. Die reduzierte Klangschärfe wird solange andauern, bis der Rückkopplungsdetektor aktiv wird, was üblicherweise von einem Rückkopplungspfeifen begleitet wird. Als Gegenmaßnahme könnte die Empfindlichkeit des Rückkopplungsdetektors angepasst werden, sodass auch geringfügige Änderungen des akustischen Pfads erkannt werden. Dies führt aber zu vermehrten fehlerhaften Rückkopplungsdetektionen und damit zu mehr Artefakten.
  • Beide Steuerungsverfahren für die Schrittweite µ können natürlich miteinander genutzt werden. Ein entsprechendes Szenario ist in FIG 3 dargestellt. Das dargestellte Blockdiagramm basiert im Wesentlichen auf dem von FIG 2. Es wird diesbezüglich auf die obige Beschreibung verwiesen. Zusätzlich zu dem System von FIG 2 ist hier in die Signalverarbeitungseinrichtung 11 ein Rückkopplungsdetektor 16 (FD) integriert, der das Mikrofonsignal m aufnimmt. Sein Ausgangssignal wird einer Schrittweitensteuerungseinheit 17 (SWS) zugeführt, mit der die Schrittweite µ bei der Adaption des Rückkopplungskompensators 14 gesteuert wird. Die Schrittweite µ wird hier also nicht wie in dem Beispiel von FIG 2 anhand des Fehlersignals e gesteuert. Als zusätzliche Eingangsgröße erhält der Rückkopplungskompensator 14 das Fehlersignal e ebenso wie die Schrittweitensteuerungseinheit 17. Letztere erhält als weitere Eingangsgröße das Kompensationssignal c des Rückkopplungskondensators 14.
  • Der Nutzer eines derartigen Rückkopplungsunterdrückungssystems muss jedoch mit einem Kompromiss leben. Entweder akzeptiert er eine raue Schallqualität bei nicht detektierten Pfadänderungen, oder er akzeptiert falsche Rückkopplungsdetektionen mit dem Risiko von Fehladaptionen, was zu tonalen Störungen oder anderen Verarbeitungsartefakten führt.
  • Die US 2011/0164762 A1 beschreibt ein Verfahren zur Rückkopplungsunterdrückung eines Verstärkers durch Phasen- bzw. Frequenzverschiebung und eine Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung. Dabei wird das Eingangssignal mit einer Eingangsfrequenz derart verarbeitet, dass das Ausgangssignal die gleiche Amplitude, jedoch eine zusätzliche Phase, die insbesondere zeitlich variiert, hat.
  • Die US 2006/0008076 A1 beschreibt eine adaptive Rückkopplungsunterdrückungseinheit für in Hallen oder Auditorien installierte Verstärkersysteme mit einer Mehrzahl an adaptiven Filtern, die so ausgestaltet sind, dass die Aktualisierung der jeweiligen Filterkoeffizienten in unterschiedlich langen Zeitintervallen erfolgt, wobei die Aktualisierung der Filterkoeffizienten des jeweiligen Filters weiterhin periodisch erfolgt.
  • Die US 2008/0279395 A1 offenbart ein Verfahren zur Rückkopplungsunterdrückung, bei dem ein Eingangssignal mit einem durch eine Rückkopplungsschätzeinrichtung geschätzten Rückkopplungssignal durch einen Addierer kombiniert und einer Frequenzverschiebungseinheit zugeführt wird. Zumindest ein Teil dieses Signals wird im Anschluss durch einen Verstärker verstärkt und mit dem unverstärkten Ausgangssignal der Frequenzverschiebungseinheit kombiniert und als Ausgangssignal ausgegeben. Die Frequenzverschiebungseinheit wird dabei nur von Zeit zu Zeit, z.B. periodisch, aktiviert.
  • Die US 2007/0258579 A1 offenbart ein Verfahren zur Stereo-Hall-Auslöschung für Telekonferenz-Systeme.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, Artefakte bei der automatischen Adaption von Rückkopplungsunterdrückungseinrichtungen zu vermindern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren wie in Anspruch 1 und eine entsprechende Einrichtung wie in Anspruch 5.
  • In vorteilhafter Weise wird also der Adaptionsvorgang der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung periodisch aktiviert. Damit kann gewährleistet werden, dass selbst bei geringfügigen Pfadänderungen, bei denen der Rückkopplungsdetektor nicht anspricht, Adaptionen des Rückkopplungsunterdrückungssystems stattfinden. Die Adaption erfolgt jedoch nicht immer unmittelbar, aber zumindest in einem absehbaren Zeitraum.
  • Bei dem Adaptionsvorgang wird ein adaptives Filter mit einer veränderbaren Schrittweite adaptiert. Damit lässt sich die Adaption je nach Bedarf rascher und weniger rasch durchführen.
  • Das Aktivieren des Adaptionsvorgangs erfolgt mit einem periodischen Aktivierungssignal, das mehr als zwei Werte aufweist, wobei die Werte in Abhängigkeit von einer aktuellen Hörsituation verändert werden. D. h. das Aktivierungssignal kann auch mehrere Zustände aufweisen (mehrere diskrete zustände) oder sogar einen stetigen Verlauf besitzen. Damit sind sogenannte weiche Entscheidungen für das Anstoßen des Adaptionsvorgangs möglich.
  • Hierbei kann das Aktivieren des Adaptionsvorgangs dadurch erfolgen, dass die Schrittweite sprunghaft erhöht wird. Die sprunghafte Erhöhung führt zu einer kurzen Fehlanpassung, wodurch eine sofortige Neuanpassung initiiert wird.
  • Der Adaptionsvorgang kann parallel bzw. unabhängig von dem periodischen Aktivieren auch von einem Rückkopplungsdetektor aktiviert werden, wenn von ihm eine Rückkopplung detektiert wird. Dadurch kann auch während einer vorgegebenen Triggerperiode bei Bedarf adaptiert werden.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsform kann die Zeitdauer des Einzustands oder die Zeitdauer zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Einzuständen in Abhängigkeit von einer aktuellen Hörsituation verändert werden. Insbesondere kann eine aktuelle Hörsituation durch ein Klassifikationsergebnis eines Klassifikators repräsentiert werden. In Abhängigkeit davon wird dann ein "high"-Zustand und/oder ein "low"-Zustand in seiner Zeitdauer verändert.
  • Darüber hinaus kann mit dem Aktivieren des Adaptionsvorgangs der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung ein Frequenzverschiebungsalgorithmus oder ein Frequenzkompressionsalgorithmus gestartet werden. Hierdurch lässt sich die Stabilität der Rückkopplungsunterdrückung weiter verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
    • FIG 1
    den prinzipiellen Aufbau eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik;
    FIG 2
    ein Blockdiagramm zu einer einfachen Rückkopplungsunterdrückung gemäß dem Stand der Technik;
    FIG 3
    ein Blockdiagramm zu einer Rückkopplungsunterdrückung mit Schrittweitensteuerung gemäß dem Stand der Technik; und
    FIG 4
    ein Blockdiagramm zu einer Rückkopplungsunterdrückung mit periodischer Aktivierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • Die Rückkopplungsunterdrückung, wie sie unten beschrieben ist, kann in jedem Audiosystem und insbesondere in jeder Hörvorrichtung, vor allem auch in Hörgeräten, genutzt werden.
  • In dem eingangs beschriebenen Normalmodus ist die Adaption bei bekannten Systemen eingefroren, indem die Schrittweite µ für die Anpassung sehr klein gewählt wird. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass die Schrittweite µ periodisch auf einen höheren bzw. vorgegebenen hohen Wert gesetzt wird. Diese Erhöhung der Schrittweite unabhängig von der jeweiligen aktuellen akustischen Situation führt zu einer spontanen Neuanpassung der Rückkopplungsunterdrückung. Dies bedeutet, dass die Rückkopplungsunterdrückung von einem eingefrorenen Zustand in einen Adaptionszustand übergeführt wird. Dieses periodische Triggern bzw. Anstoßen der Adaption kann zusätzlich oder parallel zu bestehenden Schrittweitensteuerverfahren eingesetzt werden.
  • Ein schematisches Blockdiagramm eines Systems mit erfindungsgemäßer Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung ist in FIG 4 wiedergegeben. Diese Figur gibt auch entsprechende Verfahrensschritte zum Adaptieren der Rückkopplungsunterdrückung wieder. Die Basis bildet das System von FIG 3. Es wird hinsichtlich des erfindungsgemäßen Systems also ausdrücklich auf die Beschreibung von FIG 3 bzw. FIG 2 hingewiesen. Gleiche Komponenten besitzen in FIG 3 und in FIG 4 gleiche Bezugszeichen und sie üben auch, sofern nicht anders beschrieben, die gleiche Funktion aus.
  • FIG 4 zeigt, dass in die Signalverarbeitungseinrichtung 11 der Hörvorrichtung eine zusätzliche Aktivierungseinrichtung 18 eingezeichnet ist. Ihr Ausgangssignal wird der Schrittweitensteuerung 17 zugeführt. Die Aktivierungseinrichtung 18 ist im einfachsten Fall so ausgebildet, dass sie ein periodisches binäres Signal 19 mit unveränderter Struktur bereitstellt. Dieses binäre Signal 19 weist nur zwei verschiedene Zustände, nämlich einen Einzustand (z. B. "high") und einen Auszustand (z. B. "low") auf. Sobald das Aktivierungssignal 19 im Einzustand ist, bzw. an einer Flanke vom Auszustand zum Einzustand, wird die Schrittweite µ in der Schrittweitensteuerung 17 für den Rückkopplungskompensator 14 (sprunghaft) deutlich erhöht.
  • Die Aktivierungseinrichtung 18 kann auch so ausgebildet sein, dass sie andere Aktivierungssignale 20, 21 erzeugt. Dabei kann sie nur eines dieser Aktivierungssignale 19 bis 21 oder auch mehrere davon erzeugen.
  • Stellvertretend für andere Aktivierungssignale sind hier das Aktivierungssignal 20, bei dem die Signalperiode veränderbar ist, und das Aktivierungssignal 21 genannt, das nicht rein binär ist und auch Zwischenwerte annehmen kann. Gegebenenfalls wird die Aktivierungseinrichtung 18 von anderen Komponenten der Signalverarbeitungseinrichtung 11 angesteuert, um das auszugebende Aktivierungssignal in Abhängigkeit von aktuellen Signalverarbeitungsgrößen zu verändern. Derartige Ansteuermöglichkeiten sind in FIG 4 nicht eingezeichnet.
  • Wenn in einem konkreten Ausführungsbeispiel das Aktivierungssignal (Aktivierungstrigger) für die Schrittweite µ z. B. "low" (Auszustand) ist, bleibt die Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung im eingefrorenen Zustand. Wenn das Aktivierungssignal hingegen "high" (Einzustand) ist, adaptiert das Filter der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung neu, sodass eine Anpassung an die aktuelle akustische Rückkopplungssituation (g) erfolgt. Wenn sich das periodische Aktivierungssignal in einem "low"-Zustand befindet und der Rückkopplungsdetektor 16 aktiv wird, wird die Schrittweite µ ebenfalls adaptiert.
  • Im Folgenden werden mehrere Möglichkeiten dargestellt, wie die Adaption der Rückkopplungsunterdrückung aktiviert bzw. die Schrittweite µ erhöht werden kann.
    1. a) Die Zeitdauer des "low"-Zustands und die Zeitdauer des "high"-Zustands sind entweder gleich oder voneinander verschieden. Beispielsweise kann das Aktivierungssignal die Struktur besitzen: 1 Sekunde "low", 1 Sekunde "high", 1 Sekunde "low", 1 Sekunde "high", etc. Entsprechend einem anderen Beispiel besitzt das Aktivierungssignal die Struktur: 5 Sekunden "low", 1 Sekunde "high", 5 Sekunden "low", 1 Sekunde "high", 5 Sekunden "low", etc.
    2. b) Die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden "high"-Zuständen (Periodendauer) und die Zeitdauer des "high"-Zustands selbst kann während des Betriebs entweder fest oder variabel sein. Die variable Zeitdauer kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Entscheidung des Rückkopplungsdetektors und/oder in Abhängigkeit von einer Klassifikation der aktuellen Hörsituation ermittelt werden (vergleiche Aktivierungssignal 20).
    3. c) Das periodische Aktivierungssignal ist so gestaltet (vergleiche Aktivierungssignal 21), dass eine sogenannte weiche Entscheidung möglich wird. Bei einer weichen Entscheidung erfolgt der Übergang der Schrittweite µ kontinuierlich, wodurch eine flexiblere und situationsangepasste Steuerung der Anpassgeschwindigkeit möglich wird.
    4. d) Es besteht die Möglichkeit, die periodische Aktivierung mit anderen Stabilitätsmaßnahmen bei der Adaption zu kombinieren. Beispielsweise kann eine Frequenzverschiebung oder Frequenzkompression angeschaltet werden, wenn sich das periodische Trigger- bzw. Aktivierungssignal im "high"-Zustand befindet.
  • Erfindungsgemäß wird somit die Schrittweitensteuerung der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung periodisch angestoßen. Damit werden die Filterkoeffizienten von Zeit zu Zeit erneuert, wodurch der eingefrorene Zustand etwas aufgeweicht wird. Damit ist es nicht unbedingt notwendig, dass der Rückkopplungsdetektor ein entsprechendes Rückkopplungsereignis aufspürt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass während der meisten Zeit einer typischen Nutzung das periodische Aktivierungssignal in einem "low"-Zustand gehalten werden kann, sodass die Adaption eingefroren wird. Damit entstehen keine Verarbeitungs- oder Fehlanpassungs-Artefakte der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung.
  • Bei geringfügigen Änderungen des akustischen Pfads hatten bekannte Schrittweitensteuerungen den eingefrorenen Zustand nicht verlassen, was zu rauer, metallischer Schallqualität führt. Dieser Zustand wurde beibehalten, bis eine Änderung des akustischen Pfads so gravierend wurde, dass ein Rückkopplungsdetektor anschlug oder bis der Hörgeräteträger selbst mit seiner Hand eine Rückkopplung provozierte. Nur so konnte die Situation der mangelnden Anpassung behoben werden. Dies aber bedeutete, dass für die Situationsänderung ein Rückkopplungspfeifen unvermeidbar war. Mit der erfindungsgemäßen periodischen Aktivierung des Anpassvorgangs wird die Zeitspanne automatisch eingeschränkt, in der die Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung in dem unkomfortablen Zustand verweilt. Bei entsprechend kurzer Periode des Aktivierungssignals ist dieser unkomfortable Zustand vorüber, bevor der Träger der Hörvorrichtung sich der rauen Schallqualität überhaupt bewusst ist. Darüber hinaus verursacht die Neuadaption an die Änderung des akustischen Pfads durch die periodische Aktivierung kein zusätzliches Rückkopplungspfeifen wie früher. Die Reduktion der Häufigkeit von Rückkopplungspfeifen erhöht somit den Tragekomfort von Hörvorrichtungen und das Vertrauen in ein gut funktionierendes Instrument.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Adaptieren einer Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung einer Hörvorrichtung an eine vorgegebene Situation durch
    - periodisches Aktivieren eines Adaptionsvorgangs der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung und
    - Durchführen des Adaptionsvorgangs der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung, wobei bei dem Adaptionsvorgang ein adaptives Filter zum Adaptieren an Situationsänderungen eines akustischen Rückkopplungspfads (g) adaptiert wird, wobei das adaptive Filter eine veränderbare Schrittweite aufweist, die die Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Filters steuert,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Aktivieren mit einem periodischen, nicht rein binären Aktivierungssignal (21) erfolgt, das mehr als zwei Werte aufweist, und wobei die Werte in Abhängigkeit von einer aktuellen Hörsituation verändert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aktivieren dadurch erfolgt, dass die Schrittweite sprunghaft erhöht wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Adaptionsvorgang parallel zu dem periodischen Aktivieren von einem Rückkopplungsdetektor (16) aktiviert wird, wenn von ihm eine Rückkopplung detektiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem Aktivieren des Adaptionsvorgangs der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung ein Frequenzverschiebungsalgorithmus oder ein Frequenzkompressionsalgorithmus gestartet wird.
  5. Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung für eine Hörvorrichtung mit
    - einer Adaptionseinrichtung zum Adaptieren der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung an eine vorgegebene Situation und
    - einer Aktivierungseinheit (18) zum Aktivieren der Adaptionseinrichtung,
    - wobei die Adaptionseinrichtung mit der Aktivierungseinrichtung (18) periodisch aktivierbar ist,
    - wobei bei dem Adaptionsvorgang ein adaptives Filter zum Adaptieren an Situationsänderungen eines akustischen Rückkopplungspfads (g) adaptierbar ist, wobei das adaptive Filter eine veränderbare Schrittweite aufweist, die die Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Filters steuert,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Aktivierungseinheit (18) derart ausgebildet ist, dass das Aktivieren mit einem periodischen, nicht rein binären Aktivierungssignal (21) erfolgt, das mehr als zwei Werte aufweist, wobei die Werte in Abhängigkeit von einer aktuellen Hörsituation veränderbar sind.
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