EP2603018A1 - Hearing aid with speaking activity recognition and method for operating a hearing aid - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, selbsttätig zu erkennen, ob ein Träger der Hörvorrichtung gerade spricht oder nicht. Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer Hörvorrichtung, mittels welchem ebenfalls automatisch erkannt werden kann, ob der Träger der Hörvorrichtung selbst spricht. Unter einer Hörvorrichtung wird hier jedes im oder am Ohr tragbare, schallausgebende Gerät verstanden, insbesondere ein Hörgerät, ein Headset, Kopfhörer.The invention relates to a hearing device which is designed to automatically detect whether a wearer of the hearing device is currently speaking or not. The invention also includes a method for operating a hearing device, by means of which it can likewise be automatically detected whether the wearer of the hearing device speaks for himself. A hearing device is understood here to mean any sound-emitting device that can be worn in or on the ear, in particular a hearing device, a headset, headphones.
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.Hearing aids are portable hearing aids that are used to care for the hearing impaired. In order to meet the numerous individual needs, 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 (ITE), e.g. Concha hearing aids or canal hearing aids (ITE, CIC). The hearing aids listed by way of example are worn on the outer ear or in the ear canal. In addition, 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.
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
Bei vielen Hörvorrichtungen und insbesondere bei Hörgeräten ist man bemüht, die Höranstrengung so gering wie möglich zu halten, wenn Umgebungsschall über die Hörvorrichtung wahrgenommen wird. Hierzu kann vorgesehen sein, ein Sprachsignal in denjenigen spektralen Bändern, in welchen der Träger der Hörvorrichtung nur schlecht hört, zu verstärken. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Beamformer bereitzustellen, welcher sein Richtverhalten in der Weise anpasst, dass eine Hauptkeule des Beamformers stets in diejenige Richtung weist, aus welcher beispielsweise die Stimme eines Gesprächspartners des Trägers der Hörvorrichtung kommt. Solche Algorithmen müssen ihr Verhalten prinzipiell nicht ändern, wenn der Träger der Hörvorrichtung Stimmen unterschiedlicher Sprecher aus verschiedenen Richtungen wahrnehmen möchte. Die Verstärkung der unterschiedlichen Frequenzbänder in Abhängigkeit von dem Hörvermögen des Trägers der Hörvorrichtung kann in der Regel stets dieselbe bleiben, also unabhängig von den wechselnden Sprechern. Ein Beamformer muss lediglich schnell genug zwischen den Richtungen wechseln können, aus welchen die Stimmen der Sprecher abwechselnd kommen.In many hearing devices and in particular in hearing aids, efforts are made to keep the hearing effort as low as possible when ambient sound is perceived via the hearing device. For this purpose, it may be provided to amplify a speech signal in those spectral bands in which the wearer hears the hearing device only poorly. Another possibility is to provide a beamformer which adapts its straightening behavior in such a way that a main lobe of the beamformer always points in the direction from which, for example, the voice of a conversation partner of the wearer of the hearing device comes. In principle, such algorithms do not have to change their behavior if the wearer of the hearing device wishes to perceive voices from different speakers from different directions. The amplification of the different frequency bands as a function of the hearing of the wearer of the hearing device can usually always remain the same, that is independent of the changing speakers. A beamformer only has to be able to move quickly enough between the directions from which the speakers' voices alternate.
Anders sieht es in dem Fall aus, wenn der Träger der Hörvorrichtung selbst spricht. Der Träger nimmt seine eigene Stimme beispielsweise aufgrund einer Knochenschallübertragung stets anders wahr als die Stimme von Personen in seiner Umgebung. Wird nun durch die Hörvorrichtung die eigene Stimme des Trägers von einem Mikrofon als Luftschall erfasst und in der gleichen Weise prozessiert wie die Stimmen anderer Sprecher, so nimmt der Träger der Hörvorrichtung seine eigene Stimme verfremdet wahr. Im Falle eines Beamforming ist bei einer Sprachaktivität des Trägers der Hörvorrichtung nicht klar, wohin die Hauptkeule des Beamformers eigentlich zeigen soll. Diese Beispiele verdeutlichen, dass es bei einer Hörvorrichtung für viele Algorithmen von Vorteil ist, wenn bei der Verarbeitung des Audiosignals bekannt ist, ob gerade der Träger der Hörvorrichtung selbst spricht oder ob ein erfasster Schall aus einer Umgebung des Trägers von einer externen Schallquelle auf die Hörvorrichtung getroffen ist.The situation is different in the case when the wearer of the hearing device speaks for himself. The wearer always takes his own voice, for example because of a bone sound transmission different from the voice of people around him. If the listener's own voice is detected by a microphone as airborne sound and processed in the same way as the voices of other speakers by the hearing device, then the wearer of the hearing device perceives his own voice alienated. In the case of beamforming, it is unclear where the beamformer's main lobe should actually point at a voice activity of the wearer of the hearing device. These examples make it clear that it is advantageous for a hearing apparatus for many algorithms if, during the processing of the audio signal, it is known whether the wearer of the hearing apparatus is speaking or if a detected sound from an environment of the wearer is being transmitted from an external sound source to the hearing apparatus is taken.
Im Zusammenhang mit Hörgeräten ist als heutige Lösung für eine solche Eigenstimmerkennung (OVD - Own Voice Detection) bekannt, in einem Ohrstück eines Hörgeräts ein zusätzliches Mikrofon vorzusehen, dessen Schalleintrittsöffnung in das Innere des Ohrkanals weist. Durch Vergleichen des Signal des äußeren, regulären Mikrofon mit dem Signal des zusätzlichen Mikrofons kann erkannt werden, ob der Träger der Hörvorrichtung das Audiosignal selbst mit seiner Stimme erzeugt hat oder ob es sich um ein Audiosignal einer externen Schallquelle handelt. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass das Hörgerät sowohl mit einem zusätzlichen Mikrofon als auch mit der benötigten Schaltung zum Verarbeiten von dessen Mikrofonsignal ausgestattet sein muss, was die Herstellungskosten des Hörgeräts entsprechend erhöht. Zudem führt der Vergleich der beiden Mikrofonsignale nur dann zu verlässlichen Ergebnissen, wenn das Ohrstück des Hörgeräts fest im Gehörgang sitzt, so dass das innere Mikrofon ausreichend vom Umgebungsschall abgeschirmt ist. Ein Beispiel für ein solches Hörgerät geht aus der
In der
In der
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zuverlässige Eigenstimmerkennung für eine Hörvorrichtung bereitzustellen.An object of the present invention is to provide a reliable self-tuning recognition for a hearing device.
Die Aufgabe wird durch eine Hörvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.The object is achieved by a hearing device according to claim 1 and by a method according to claim 4. Advantageous developments of the invention are given by the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Hörvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind nicht auf einen Vergleich zweier unabhängig voneinander erfasster Audiosignale angewiesen. Stattdessen wird eine zuverlässige und robuste Eigensprechererkennung erzielt, indem von der Hörvorrichtung empfangene Audiosignale auf mehr als eine Analyseart darauf hin untersucht werden, ob sie auf eine Eigensprecheraktivität hindeuten. Die unterschiedlichen Analyseergebnisse werden dann in einem zweiten Schritt zusammengeführt, um aus den zusammengeführten Informationen eine zuverlässige Aussage darüber zu treffen, ob der Träger der Hörvorrichtung gerade spricht oder nicht. Das Risiko einer falschen Eigensprecherdetektion wird durch diese Fusion der unterschiedlichen Informationsquellen deutlich reduziert, da falsche Detektionsergebnisse, wie sie sich aufgrund lediglich einer einzelnen Analyse ergeben können, durch die Ergebnisse anderer Analysen kompensiert werden, die für eine spezielle Situation evtl. besser geeignet sind.The hearing device according to the invention and the method according to the invention are not dependent on a comparison of two independently detected audio signals. Instead, reliable and robust inter-speaker recognition is achieved by examining audio signals received by the hearing device for more than one type of analysis as to whether it is indicative of in-speaker activity. The different analysis results are then combined in a second step in order to make a reliable statement from the merged information as to whether the wearer of the hearing device is currently speaking or not. The risk of incorrect speech detection is significantly reduced by this fusion of different sources of information, since false detection results, which can result from only one single analysis, are compensated by the results of other analyzes that may be more appropriate for a particular situation.
Um diese Erkenntnis der Erfindung umzusetzen, weist die erfindungsgemäße Hörvorrichtung wenigstens zwei unabhängige Analyseeinrichtungen auf, von denen jede dazu ausgelegt ist, auf der Grundlage eines von der Hörvorrichtung empfangenen Audiosignals Daten zu gewinnen, die hier als Sprachaktivitätsdaten bezeichnet werden und von denen ausgegangen wird, dass sie von einer Sprecheraktivität des Trägers der Hörvorrichtung abhängig sind. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist unter einem Audiosignal hierbei ein elektrisches oder digitales Signal zu verstehen, welches Signalanteile im Audiofrequenzbereich aufweist. Jeder der Analyseeinrichtungen kann ein Audiosignal aus einer anderen Signalquelle zugeführt werden. Es kann aber auch ein und dasselbe Audiosignal mehreren Analyseeinrichtungen zugeführt werden. Beispiele für Quellen eines Audiosignals sind ein Mikrofon, ein Beamformer oder ein Körperschallsensor.In order to implement this knowledge of the invention, the hearing device according to the invention has at least two independent analysis devices, each of which is designed to obtain data, referred to herein as voice activity data, based on an audio signal received by the hearing device they are dependent on a speaker activity of the wearer of the hearing device. In the context of the invention, an audio signal is to be understood here as meaning an electrical or digital signal which has signal components in the audio frequency range. Each of the analysis devices can be supplied with an audio signal from another signal source. However, one and the same audio signal can also be supplied to a plurality of analysis devices. Examples of sources of an audio signal are a microphone, a beamformer or a structure-borne sound sensor.
Durch die Analyseeinrichtungen werden die Sprachaktivitätsdaten jeweils auf Grundlage eines anderen Analysekriteriums gewonnen, also beispielsweise in Abhängigkeit von einer Einfallsrichtung eines Umgebungsschalls, in Abhängigkeit von spektralen Werten eines Frequenzspektrums des Audiosignals, auf der Grundlage einer sprecherunabhängigen Sprachaktivitätserkennung oder in Abhängigkeit von einer binauralen Information, wie sie gewonnen werden kann, wenn an unterschiedlichen Seiten eines Kopfes des Trägers Audiodaten erfasst werden.The analysis facilities extract the voice activity data based on a different analysis criterion, that is, for example, depending on an incident direction of an ambient sound, as a function of spectral values of a frequency spectrum of the audio signal, based on speaker-independent voice activity recognition or in dependence on binaural information, as can be obtained when recorded on different sides of a head of the carrier audio data become.
Um nun aus den Sprachaktivitätsdaten der einzelnen Analyseeinrichtungen eine zuverlässige Aussage darüber treffen zu können, ob der Träger gerade spricht oder nicht, weist die erfindungsgemäße Hörvorrichtung eine Fusionseinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, die Sprachaktivitätsdaten von den Analyseeinrichtungen zu empfangen und auf der Grundlage der Sprachaktivitätsdaten die Eigensprechererkennung durchzuführen. Es kann hierbei ausreichend sein, dass die Fusionseinrichtung dazu ausgelegt ist zu erkennen, ob die Stimme des Trägers aktiv ist oder nicht. Es muss nur in wenigen Fällen die Identität des Trägers erkannt werden, z. B. bei der Verwendung spektraler Merkmale.In order to be able to make a reliable statement as to whether the wearer is currently speaking from the voice activity data of the individual analysis devices, the hearing device according to the invention has a fusion device which is designed to receive the voice activity data from the analysis devices and on the basis of the voice activity data to perform the self-speech recognition. It may be sufficient in this case that the fusion device is designed to recognize whether the voice of the wearer is active or not. It only needs to be recognized in a few cases, the identity of the carrier, for. When using spectral features.
Wie bereits beschrieben, können mehrere Audioquellen zum Bereitstellen von unterschiedlichen Audiosignalen verwendet werden. Besonders günstig lässt sich die erfindungsgemäße Hörvorrichtung jedoch herstellen, wenn nur diejenige Mikrofoneinrichtung benutzt wird, mittels welcher auch der auf den Träger treffende Umgebungsschall in das Nutzsignal umgewandelt wird, welches dem Träger der Hörvorrichtung in prozessierter Form dargeboten werden soll. Mit einer Mikrofoneinrichtung ist hierbei nicht unbedingt ein einzelnes Mikrofon gemeint. Es kann auch ein Mikrofonarray oder eine andere Anordnung aus mehreren Mikrofonen verwendet werden.As previously described, multiple audio sources can be used to provide different audio signals. However, the hearing device according to the invention can be produced in a particularly favorable manner if only that microphone device is used by means of which the ambient sound striking the carrier is also converted into the useful signal, which is to be presented to the wearer of the hearing device in processed form. With a microphone device this is not necessarily meant a single microphone. A microphone array or other arrangement of multiple microphones may also be used.
Um auf eine durch die Fusionseinrichtung erkannte Sprecheraktivität des Trägers angemessen reagieren zu können, weist eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hörvorrichtung eine Anpassungseinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, eine Betriebsweise der Hörvorrichtung zu verändern, falls der Träger spricht. Insbesondere kann hier vorgesehen sein, dass ein Übertragungsverhalten der Hörvorrichtung angepasst wird, um dem Träger der Hörvorrichtung einen neutralen Klangeindruck von seiner eigenen Stimme zu vermitteln. Hierbei hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, einen niederfrequenten Anteil des Nutzsignals zu dämpfen, um die als Okklusionseffekt bekannte verzerrte Wahrnehmung der eigenen Stimme zu vermeiden. Im Zusammenhang mit einer ausrichtbaren Beamformingeinrichtung wird zweckmäßigerweise deren Richtverhalten angepasst. So ist es insbesondere günstig, das selbsttätige Ausrichten der Richtcharakteristik zu blockieren, während die Stimme des Trägers aktiv ist.In order to be able to react appropriately to a speaker activity of the wearer recognized by the fusion device, a particularly expedient further development of the hearing device according to the invention has an adaptation device which is complementary thereto is designed to change an operation of the hearing device, if the carrier speaks. In particular, it can be provided here that a transmission behavior of the hearing device is adapted in order to convey to the wearer of the hearing device a neutral sound impression of his own voice. It has proven to be particularly useful to attenuate a low-frequency component of the useful signal in order to avoid the known as occlusion effect distorted perception of one's own voice. In connection with an alignable beam-forming device, its straightening behavior is expediently adapted. Thus, it is particularly favorable to block the automatic alignment of the directional characteristic while the voice of the wearer is active.
Durch die Erfindung wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer Hörvorrichtung bereitgestellt. Gemäß dem Verfahren werden mittels wenigstens zweier Analyseeinrichtungen unabhängig voneinander jeweils Sprachaktivitätsdaten gewonnen, d.h. Daten, die von einer Sprecheraktivität eines Trägers der Hörvorrichtung abhängig sind. Die Sprachaktivitätsdaten der Analyseeinrichtungen werden mittels einer Fusionseinrichtung kombiniert. Auf der Grundlage dieser kombinierten Sprachaktivitäten dann zusammenfassend überprüft, ob der Träger spricht oder nicht.The invention also provides a method for operating a hearing device. According to the method, voice activity data is obtained independently of each other by means of at least two analyzers, i. Data dependent on speaker activity of a wearer of the hearing device. The voice activity data of the analyzers are combined by means of a fusion device. On the basis of these combined language activities then reviewed in summary whether the carrier speaks or not.
Die Analyse des Audiosignals durch die einzelnen Analyseeinrichtungen und die Sprachaktivitätserkennung durch die Fusionseinrichtung können dabei auf zahlreiche unterschiedliche Weisen geschehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es dabei in vorteilhafter Weise, die unterschiedlichsten Analysemethoden frei zu kombinieren und sie für eine zuverlässige und robuste Gesamtaussage über die Sprachaktivität zu kombinieren.So kann vorgesehen sein, dass durch wenigstens eine der Analyseeinrichtungen eine Merkmalsextraktion durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass in Abhängigkeit von dem Audiosignal Merkmalswerte ermittelt werden, wie etwa eine Einfallsrichtung eines Schalls, welcher das Audiosignal hervorgerufen hat, oder eine Halligkeit des Audiosignals. Bei den Merkmalen kann es sich auch um eine bestimmte Repräsentation einzelner Segmente des Audiosignals handeln, wie etwa spektrale oder cepstrale Koeffizienten, Koeffizienten eine linearen Prädiktion (LPC - Linear Prediction Coefficients). Als abstraktere Merkmale sind beispielsweise das Geschlecht des Sprechers (männliche oder weibliche Stimme) oder das Ergebnis einer Phonemanalyse (Vokal, Frikativ, Plosiv) denkbar.The analysis of the audio signal by the individual analysis devices and the speech activity detection by the fusion device can be done in many different ways. The method according to the invention advantageously makes it possible to freely combine the most varied analysis methods and to combine them for a reliable and robust overall statement about the speech activity. Thus it can be provided that feature extraction is performed by at least one of the analysis devices. This means that feature values are determined in dependence on the audio signal, such as an incident direction of a sound which has caused the audio signal or a reverberation of the audio signal. At the features it may also be a specific representation of individual segments of the audio signal, such as spectral or cepstral coefficients, coefficients linear prediction (LPC). As a more abstract characteristics, for example, the gender of the speaker (male or female voice) or the result of a phoneme analysis (vocal, fricative, plosive) are conceivable.
Genauso kann es zweckmäßig sein, durch die Analyseeinrichtung bereits eine vorläufige Aussage darüber zu treffen, ob der Träger der Hörvorrichtung gerade spricht. Dies geschieht in Form eines Wahrscheinlichkeitswertes (Werte zwischen null und eins). Es kann aber auch bereits als so genannte harte oder binäre Entscheidung (spricht oder spricht nicht) geschehen. Letzteres kann durch eine Analyseeinrichtung ermöglicht sein, die als Klassifikator fungiert und hierzu auf der Grundlage eines Klassifikationskriteriums überprüft, ob der Träger spricht oder nicht. Solche Klassifikationskriterien sind aus dem Stand der Technik beispielsweise im Zusammenhang mit einer so genannten sprecherunabhängigen Voice-Activity-Detection (VAD) an sich bekannt und verfügbar.In the same way, it may be expedient to make a provisional statement by the analysis device as to whether the wearer of the hearing device is currently speaking. This happens in the form of a probability value (values between zero and one). But it can already happen as a so-called hard or binary decision (speaks or does not speak). The latter may be enabled by an analyzer which acts as a classifier and checks for this on the basis of a classification criterion whether the bearer speaks or not. Such classification criteria are known and available from the prior art, for example in connection with a so-called speaker-independent voice activity detection (VAD).
Liegen nun Sprachaktivitätsdaten mehrerer Analyseeinrichtungen vor, so wird, je nach Art der Sprachaktivitätsdaten, gemäß einem Aspekt der Erfindung durch die Fusionseinrichtung eine Gewichtung der einzelnen Sprachaktivitätsdaten durchgeführt. Diese Gewichtung ist dann dabei davon abhängig, von welcher Analyseeinrichtung die jeweiligen Sprachaktivitätsdaten stammen. Durch die Gewichtung wird hier in vorteilhafter Weise erreicht, dass je nach aktueller Situation eine Analyseeinrichtung, von der bekannt ist, dass sie in dieser Situation erwartungsgemäß nur unzuverlässige Daten liefert, weniger Einfluss auf das Entscheidungsergebnis erhält als eine bekanntermaßen in der Situation zuverlässig arbeitende Analyseeinrichtung. Dabei sind für diese Gewichtungen entweder trainierbare oder untrainierbare Ausführungsformen realisierbar. Die gewichteten Sprachaktivitätsdaten lassen sich schließlich miteinander verknüpfen, wodurch sich die bereits beschriebene Informationsfusion ergibt.If voice activity data of several analysis devices are present, then, depending on the type of voice activity data, according to one aspect of the invention, a weighting of the individual voice activity data is performed by the fusion device. This weighting then depends on which analysis device the respective voice activity data came from. The weighting here advantageously achieves that, depending on the current situation, an analysis device which is known to deliver only unreliable data in this situation as expected obtains less influence on the decision result than an analysis device known to function reliably in the situation. In this case, either trainable or untrainable embodiments can be realized for these weightings. The weighted voice activity data can be finally connect, resulting in the already described information fusion.
Besonders einfach lassen sich Sprachaktivitätsdaten unterschiedlicher Analyseeinrichtungen kombinieren, wenn durch die Sprachaktivitätsdaten bereits eine Vorentscheidung über die Sprecheraktivität vorliegt. Dann kann beispielsweise durch die Fusionseinrichtung eine Mehrheitsentscheidung getroffen werden, die etwas darüber aussagt, ob durch die Analyseeinrichtungen zusammen die Sprecheraktivität angezeigt wird.Voice activity data from different analysis devices can be combined particularly easily if the voice activity data already provides a preliminary decision about the speaker activity. Then, for example, a majority decision may be made by the fusion device that says something about whether the speaker activity is being displayed by the analysis devices together.
Eine andere zweckmäßige Form der Datenfusion besteht darin, aus den so genannten Softentscheidungen von Sprachaktivitätsdetektoren einen Mittelwert zu berechnen. Solche Sprachaktivitätsdetektoren können dazu in wenigstens zwei Analyseeinrichtungen z.B. mit unterschiedlicher Parametrierung bereitgestellt sein.Another convenient form of data fusion is to calculate an average from the so-called soft decisions of voice activity detectors. Such voice activity detectors may be used in at least two analysis devices e.g. be provided with different parameters.
Die vorangehend beschriebenen Weiterbildungen der Analyseeinrichtungen und der Fusionseinrichtung beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäße Hörvorrichtung als auch auf das erfindungsgemäße Verfahren.The further developments of the analysis devices and the fusion device described above relate both to the hearing device according to the invention and to the method according to the invention.
Im Folgenden wird die Erfindung noch einmal genauer anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
- FIG 1
- eine schematische Darstellung eines Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik und
- FIG 2
- eine schematische Darstellung einer Hörvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hörvorrichtung.
- FIG. 1
- a schematic representation of a hearing aid according to the prior art and
- FIG. 2
- a schematic representation of a hearing device according to an embodiment of the hearing device according to the invention.
Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.The examples illustrate preferred embodiments of the invention.
In
Die Mikrofoneinrichtung 18 kann ein oder mehrere Mikrofone aufweisen. In
Bei der Hörvorrichtung 10 ist vorgesehen, dass für den Fall, dass der Schall 12 von einer externen Schallquelle, beispielsweise einem Gesprächspartner des Geräteträgers oder einer Musikquelle stammt, die das Nutzsignal durch eine Signalverarbeitung 30 in der Weise verarbeitet wird, dass der Geräteträger ein an sein Hörvermögen angepasstes Ausgangsschallsignal 14 wahrnimmt.In the case of the
Für den Fall, dass der Träger der Hörvorrichtung 10 selbst spricht, singt oder andere Geräusche mit seiner Stimme erzeugt, die er nicht nur über die Hörvorrichtung 10, sondern auch z.B. durch Knochenschall mit seinem Gehör wahrnimmt, wird die Signalverarbeitung 30 in einen Modus umgeschaltet, durch welchen dem Träger ein neutraler Klangeindruck der eigenen Stimme vermittelt wird, wenn er diese zusätzlich auch über die Hörvorrichtung 10 wahrnimmt. Die hierzu durch die Signalverarbeitung 30 durchzuführenden Maßnahmen sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt.In the event that the wearer of the
Um die Signalverarbeitung 30 zwischen den beiden Modi umzuschalten, wird durch die Verarbeitungseinrichtung 20 das im Folgenden näher erläuterte Verfahren durchgeführt. Das Verfahren ermöglicht es, zuverlässig auf der Grundlage des Umgebungsschalls 12 zu erkennen, ob es sich bei dem Umgebungsschall 12 um die eigene Stimme des Trägers der Hörvorrichtung 10 handelt oder nicht. Das Verfahren verlässt sich dabei nicht auf akustische Merkmale einer einzelnen Informationsquelle. Ein Signal einer solchen einzelnen Quelle wäre mit einer zu großen Varianz behaftet, so dass eine verlässliche Aussage über die Sprecheraktivität nur durch eine Glättung des Signals über einen langen Zeitraum hin erreicht werden könnte. Damit könnte die Verarbeitungseinrichtung 20 nicht auf schnelle Wechsel zwischen der Stimme des Trägers der Hörvorrichtung 10 einerseits und der Stimme einer anderen Person reagieren. In anderen akustischen Szenarien, in welchen der Umgebungsschall 12 mit wechselnden Anteilen sowohl die Stimme des Trägers als auch Umgebungsgeräusche enthält, könnte auf der Grundlage einer einzigen Quelle für akustische Merkmale überhaupt keine zuverlässige Entscheidung getroffen werden.In order to switch the
Aus diesem Grund sind bei der Verarbeitungseinrichtung 20 mehrere Analyseeinrichtungen 32, 34, 36, 38 bereitgestellt, die unabhängige Informationsquellen betreffend die Sprecheraktivität des Trägers der Hörvorrichtung darstellen. Die hier gezeigten vier Analyseeinrichtungen 32 bis 38 stellen nur eine beispielhafte Konfiguration einer Verarbeitungseinrichtung dar. Die Analyseeinrichtungen 32 bis 38 können beispielsweise durch ein oder mehrere Analyseprogramme für einen digitalen Signalprozessor bereitgestellt sein.For this reason, a plurality of
Die Analyseeinrichtungen 32 bis 38 erzeugen in Abhängigkeit von dem Nutzsignal der Mikrofoneinrichtung 18 Ausgangssignale, welche Daten bzgl. der Sprachaktivität des Hörgeräteträgers d. h. Sprachaktivitätsdaten 40, 42, 44, 46 enthalten. Die Sprachaktivitätsdaten 40 bis 46 werden von einer Fusionseinrichtung 48 fusioniert (FUS - Fusion), das heißt sie werden zu einem einzigen Signal kombiniert, welches anzeigt, ob die Stimme des Trägers aktiv ist (OVA - Own Voice Active), oder ob sie nicht aktiv ist (OVNA - Own Voice not Active). Das Ausgangssignal der Fusionseinrichtung 48 bildet ein Steuersignal der Signalverarbeitung 30, durch welches die Signalverarbeitung 30 zwischen den beiden beschriebenen Modi hart umgeschaltet oder weich umgeblendet wird.The
Generell ist zu den Analysekriterien der Analyseeinrichtung 32 bis 38 anzumerken, dass der Fachmann auf der Grundlage einfacher Versuche zu einem konkreten Modell einer Hörvorrichtung auf einfache Weise geeignete Analysekriterien finden kann, um zwischen einem Umgebungsschall 12, der von der Stimme des Trägers der Hörvorrichtung 10 selbst erzeugt wird, und einen Umgebungsschall 12, der von Schallquellen aus der Umgebung des Trägers stammt, unterscheiden zu können. Im Folgenden sind beispielhafte mögliche Ausgestaltungen der Analyseeinrichtungen 32 bis 38 beschrieben, die sich als besonders zweckmäßig erwiesen hat. Durch die Analyseeinrichtung 32 kann beispielsweise eine Auswertung einer räumlichen Information durchgeführt werden, wie sie auf der Grundlage mehrerer Mikrofonkanäle (MC - Multi Channel) in an sich bekannter Weise gewonnen werden können. Hierdurch kann beispielsweise eine Einfallrichtung 50 ermittelt werden, aus welcher der Umgebungsschall 12 auf die Mikrofoneinrichtung 18 oder zumindest einige von deren Mikrofone 24 bis 28 trifft.In general, it should be noted with respect to the analysis criteria of the
Durch die Analyseeinrichtung 34 kann beispielsweise eine spektrale Auswertung auf der Grundlage eines einzelnen Mikrofonkanals (SC - Single Channel) erfolgen. Solche Analysen sind ebenfalls an sich aus dem Stand der Technik bekannt und beruhen beispielsweise auf der Auswertung einer Signalleistung in einzelnen spektralen Bändern des Audiosignals. Eine mögliche spektrale Information besteht in einer Sprecherverifikation. Durch eine solche Sprecherverifikation wird eine "Eins aus N" Sprechererkennung durchgeführt, d. h. es wird ein ganz bestimmter Sprecher aus mehreren möglichen Sprechern erkannt. Sie kann beispielsweise anhand einer spektralen Charakteristik des zu erkennenden Sprechers, also hier des Trägers der Hörvorrichtung 10, durchgeführt werden.By the
Durch die Analyseeinrichtung 36 kann beispielsweise eine sprecherunabhängige Sprachaktivitätsdetektion (VAD) auf der Grundlage eines einzelnen Mikrofonkanals durchgeführt werden. Durch die Analyseeinrichtung 38 kann aus mehreren Mikrofonkanälen eine binaurale Information gewonnen werden, wie sie im Unterschied zu einem Mikrofonarray auch mit weiter beabstandeten Mikrofonen gewonnen werden kann.For example, speaker-independent voice activity detection (VAD) may be performed by the
Die Ausgabesignale der einzelnen Analyseeinrichtungen 32 bis 38, d.h. die Sprachaktivitätsdaten 40 bis 46, können je nach Analyseart die extrahierte Information in unterschiedlicher Weise repräsentieren. Zweckmäßige Formen sind die Ausgabe von Merkmalen in Form von diskreten realen Zahlen, die Ausgabe von Wahrscheinlichkeiten (also etwa realen Zahlen zwischen null und eins) oder sogar die Ausgabe von konkreten Entscheidungen zur Sprecheraktivität (also evtl. binäre Ausgaben von null oder eins). Bei den Wahrscheinlichkeiten kann es sich beispielsweise um Likelihoodwerte handeln. In
Durch die Fusionseinrichtung 48 wird eine Auswertung der Sprachaktivitätsdaten 40 bis 46 durchgeführt, die letztlich für die Steuerung der Signalverarbeitung 30 entscheidend ist. Bei der Fusionseinrichtung 48 kann es sich beispielsweise um ein Programm oder einen Programmabschnitt eines digitalen Signalprozessors handeln.By means of the
Die Art der "Fusion" der Aktivitätsdaten 40 bis 46 hängt dabei ebenfalls in hohem Maß von den verwendeten Analyseeinrichtungen 32 bis 38 sowie von der verwendeten Form der Sprachaktivitätsdaten 40 bis 46 (Merkmale, Wahrscheinlichkeiten oder Einzelentscheidungen) ab. Durch die Fusionseinrichtung 48 können die Sprachaktivitätsdaten beispielsweise parallel verarbeitet werden oder seriell oder auch in einem hybriden Ansatz.The type of "fusion" of the
Die Sprachaktivitätsdaten 40 bis 46 können dabei durch die Fusionseinrichtung 48 einer eingangsseitigen Gewichtung unterzogen werden. Geeignete Gewichte lassen sich beispielsweise mittels eines Trainingsprozesses auf der Grundlage von Trainingsdaten ermitteln, die zum Beispiel mittels eines Lautsprechers als Umgebungsschall 12 auf die Hörvorrichtung 10 abgestrahlt werden können. Mittels des Trainingsprozesses lassen sich die Gewichte dann beispielsweise in Form einer Kovarianzmatrix ermitteln, durch welche ein Zusammenhang zwischen den Sprachaktivitätsdaten 40 bis 46 einerseits und der zu treffenden, wahren Entscheidung (Träger spricht oder spricht nicht) beschrieben ist. Bei Verwendung einer Kovarianzmatix werden die Sprachaktivitätsdaten 40 bis 46 zweckmäßigerweise in Form eines Vektors an die Fusionseinrichtung 48 übertragen, in welchem die Zahlenwerte der Analyseergebnisse, beispielsweise die Wahrscheinlichkeiten, zusammengefasst sind. Über die Kovarianzmatrix können für den Fall, dass zwei oder mehr der Analyseeinrichtungen 32 bis 38 Merkmale X1, X2, X3, X4 als Sprachaktivitätsdaten 40 bis 46 erzeugen, daraus zusammengefasste Merkmale X gebildet werden, die dann in Bezug auf die Sprachaktivität des Trägers ausgewertet werden. Die Auswertung der Merkmale bzgl. der Sprecheraktivität kann beispielsweise auf der Grundlage einer an sich bekannten Methode aus dem Gebiet der Mustererkennung erfolgen.The
Eine weitere mögliche Auswertemethode der Fusionseinrichtung 48 ist eine Mehrheitsentscheidung, die beispielsweise auf der Grundlage von Einzelentscheidungen D1, D2, D3, D4 Analyseeinrichtungen 32 bis 38 geführt werden kann. Das Ergebnis ist dann eine Gesamtentscheidung D.Another possible evaluation method of the
Für den Fall, dass zwei oder mehr der Analyseeinrichtung 32 bis 38 Wahrscheinlichkeitswerte P1, P2, P3, P4 als Sprachaktivitätsdaten 40 bis 46 erzeugen, können diese Wahrscheinlichkeiten beispielsweise durch Berechnen eines Mittelwerts dieser Wahrscheinlichkeitswerte P1 bis P4 zu einer Gesamtwahrscheinlichkeit P zusammengefasst werden. Die Gesamtwahrscheinlichkeit P kann dann beispielsweise mit einem Schwellwert verglichen werden, um die abschließende Gesamtentscheidung D zu gewinnen.In the case where two or more of the
In Abhängigkeit von dem Ausgabesignal der Fusionseinrichtung 48 (OVA/OVNA) kann durch die Signalverarbeitung 30 beispielsweise ein Frequenzgang des Signalpfads eingestellt werden, wie er durch die Mikrofoneinrichtung 18, die Verarbeitungseinrichtung 20, die Signalverarbeitungseinrichtung 30 und den Hörer 22 gebildet wird. Beispielsweise können zur Vermeidung eines Okklusionseffekts tiefe Frequenzen des Audiosignals gedämpft werden. Genauso kann vorgesehen sein, dass ein Richtmikrofon bei Einsetzen der Stimme des Trägers nicht adaptiert wird, da es keinen Sinn macht, die Hauptkeule eines Beamformers von einer externen Quelle weg zu schwenken, wenn der Träger der Hörvorrichtung 10 spricht.Depending on the output signal of the fusion device 48 (OVA / OVNA), the
Insgesamt ist durch Beispiele gezeigt, wie eine robuste und zuverlässige Eigensprechererkennung in einer Hörvorrichtung bereitgestellt werden kann, ohne dass hierzu ein zusätzliches Mikrofon in dem Gehörgang 16 des Trägers der Hörvorrichtung 10 benötigt wird.Overall, it is shown by examples how a robust and reliable speech recognition can be provided in a hearing device without the need for an additional microphone in the
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