EP2981099B1 - Method and device for suppressing feedback - Google Patents

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EP2981099B1
EP2981099B1 EP15178938.5A EP15178938A EP2981099B1 EP 2981099 B1 EP2981099 B1 EP 2981099B1 EP 15178938 A EP15178938 A EP 15178938A EP 2981099 B1 EP2981099 B1 EP 2981099B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
function
feedback
adaptive filter
hearing aid
impulse response
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.)
Active
Application number
EP15178938.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2981099A3 (en
EP2981099A2 (en
Inventor
Tobias Daniel Rosenkranz
Henning Puder
Tobias Wurzbacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sivantos Pte Ltd
Original Assignee
Sivantos 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 Sivantos Pte Ltd filed Critical Sivantos Pte Ltd
Publication of EP2981099A2 publication Critical patent/EP2981099A2/en
Publication of EP2981099A3 publication Critical patent/EP2981099A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2981099B1 publication Critical patent/EP2981099B1/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/45Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H04R25/453Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback electronically
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2225/00Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/41Detection or adaptation of hearing aid parameters or programs to listening situation, e.g. pub, forest
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2460/00Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2460/01Hearing devices using active noise cancellation

Definitions

  • the invention relates to a method for feedback suppression and a device for carrying out the method.
  • a feedback transfer function is estimated, coefficients of an adaptive filter are adjusted to suppress feedback and the adaptive filter is applied to a signal which is derived from an acoustic input signal of the acousto-electric converter.
  • Hearing aids are portable hearing devices that are used to care for the hard of hearing.
  • different types of hearing aids such as behind-the-ear hearing aids (BTE), hearing aids with an 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) provided.
  • BTE behind-the-ear hearing aids
  • RIC hearing aids with an external receiver
  • ITE in-the-ear hearing aids
  • ITE in-the-ear hearing aids
  • ITE concha hearing aids or canal hearing aids
  • CIC Canal hearing aids
  • the hearing aids listed as examples are worn on the outer ear or in the auditory canal.
  • Bone conduction hearing aids, implantable or vibrotactile hearing aids are also available on the market. The damaged hearing is stimulated either mechanically or electrically.
  • hearing aids have an input converter, an amplifier and an output converter as essential components.
  • the input transducer is typically an acousto-electric transducer, e.g. B. a microphone, and / or an electromagnetic receiver, z. B. an induction coil.
  • the output transducer is usually an electroacoustic transducer, e.g. B. miniature speakers, or as an electromechanical transducer, z. B. bone conduction headphones realized.
  • the amplifier is usually integrated into a signal processing device. The energy is usually supplied by a battery or a chargeable accumulator.
  • an acoustic signal will be transmitted as sound through the air, whether through a ventilation opening, a gap between the wall of the auditory canal and the hearing aid device or an earpiece of the hearing aid device or is transmitted inside the hearing aid device or as structure-borne noise via the hearing aid device itself.
  • the overall gain of a feedback loop which results from the signal processing in the hearing aid device and the damping on the feedback path between the output transducer and the microphone, is greater than 1, then with a suitable phase shift of a signal, especially if the phase shift is 0 or an integer multiple of 2 * Pi, oscillation can occur along this feedback loop, resulting in an uncomfortable howling sound for the wearer.
  • Various measures are known from the prior art for suppressing feedback noises in hearing aid devices.
  • One possibility is to provide an adaptive filter in the hearing aid device, the coefficients of which are derived from a response function of the feedback path that is determined in different ways.
  • the respective change in coefficients of the adaptive filter is determined by means of a mathematical method according to a normalized minimum deviation of the squared error (normalized least mean square, NMLS).
  • NMLS normalized least mean square
  • step size ⁇ is used for coefficients that have a larger time delay are assigned to be weighted with an exponential decay depending on the time delay. This is derived from the general knowledge that excitation of a damped oscillation decays exponentially over time. Since real impulse responses are made up of a large number of different damped oscillations with different decay times, there are deviations.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and a device in which feedback suppression is improved.
  • this object is achieved by a method according to claim 1 and by a device according to claim 3.
  • the method according to the invention relates to a method for reducing feedback in a hearing aid device.
  • the hearing aid device has an acousto-electrical converter, a signal processing device, a feedback suppression device and an electro-acoustic converter.
  • a first feedback transfer function is used at a first point in time determined.
  • the feedback transfer function forms feedback paths from the signal processing device via the electro-acoustic converter, an acoustic signal path from the electro-acoustic converter to the acousto-electric converter and via the acousto-electric converter back to the signal processing facility.
  • the acoustic signal path depends on the environment of the head and changes, for example, when the wearer moves.
  • the determination can include, for example, measuring different feedback transfer functions in a laboratory or also estimation using approximation methods such as NLMS when the hearing aid aid is operated on the wearer's ear.
  • a weighted mean value function is determined as a function of amplitude values of the first feedback transfer function.
  • an envelope function is formed for the amounts of the amplitudes or a function of the squares of the amplitudes smoothed using a low-pass filter or band-pass filter, which reflects an energy of the impulse response over a time delay in relation to the impulse excitation.
  • the impulse response parameters are resolved over a time delay with respect to the impulse excitation, i.e. different impulse response parameters are determined for different values for the time delay.
  • individual impulse response parameters are preferably determined as a function of different function values of the enveloping function for the amounts of the amplitudes or the function of the squared amplitudes smoothed by means of a low-pass filter or band-pass filter.
  • the impulse response parameters are determined from the weighted average function, which depends on the first feedback transfer function.
  • the weighted mean value function forms a weighted mean value over the first feedback transfer function and further feedback transfer functions, with the mean value being preferably formed point by point for the individual time delays after which the feedback functions are resolved.
  • the impulse response parameters preferably have a direct dependence on the impulse response of a feedback path on which is mapped by the first feedback transfer function or by a weighted average function of several feedback transfer functions.
  • the impulse response of a feedback path is given in particular by a time-resolved amplitude which has a signal excited in the feedback path by a test pulse.
  • a second feedback transfer function is estimated using an adaptive filter.
  • the estimation preferably takes place at a second, different point in time.
  • coefficients of the adaptive filter for suppressing a feedback signal are updated in a determined manner as a function of the weighted mean value function.
  • a current estimation function is formed from estimated values from the past and an estimate of the deviation of the estimated values from the past from the actual values.
  • an impulse response it is possible, for example, to take account of components with different delays in different coefficients.
  • the weighting of the change in the different coefficients can in turn be weighted as a function of empirical values that result from mean value functions of exemplary or past impulse responses.
  • the adaptation speed of the adaptive filter is the speed at which the adaptive filter reacts to changes in the feedback transfer function to be estimated and thus "adapts" it to the changes.
  • the adaptive filter reacts quickly to changes in the image to be mapped by the feedback transfer function Feedback path, whereby suggestions caused by the changes can be quickly suppressed.
  • the adaptive filter is more stable, so that due to the higher inertia in an output signal, audible artefacts can be better avoided by feedback suppression.
  • the function of the impulse response parameters for the adaptation speed is such that for time delays with regard to an impulse excitation, in which there is a comparatively strong impulse response of a feedback path on which the impulse response parameters are based, the adaptive filter quickly adapts to changes in the feedback path, while the adaptive Filter adapts more slowly to changes in the feedback path in the case of time delays with regard to an impulse excitation in which there is no significant impulse response of a feedback path on which the impulse response parameters are based.
  • the adaptive filter which estimates the second feedback transfer function using its coefficients, makes changes to the estimated feedback path particularly quickly where it has a high impulse response.
  • the impulse response parameters are not derived from the second feedback transfer function itself, but rather from the first feedback transfer function or a weighted mean value function, which should preferably be selected as a typical representative of a feedback transfer function that is possible in the given hearing situation with a corresponding feedback path, incorrect adaptation, for example due to tonal excitations in the feedback path, can be avoided, since the updating of the coefficients is no longer just from the error-prone estimate, but now also depends on an external reference.
  • the adaptive filter is applied to a signal which is derived from an acoustic input signal of the acousto-electric converter.
  • the adaptive filter it is conceivable to use the adaptive filter to filter out or suppress a feedback component from the acoustic signal in that the adaptive filter mixes the audio signal with a signal that is approximately identical to the feedback component and has an inverse sign.
  • the inventive method for determining the coefficients experiences from a past feedback transfer function in the form of weighting to determine a current set of coefficients it advantageously allows a faster and more accurate estimation of the current feedback transfer function and thus a more effective and more accurate suppression of feedback while reducing Artifacts caused by the feedback suppression.
  • the coefficients of the adaptive filter are advantageously adapted in such a way that rapid adaptation is ensured in those areas of the feedback impulse response which contain a great deal of energy, whereas areas with low energy are only subject to slow adaptation. Low-energy areas do not contribute to the risk of feedback-related howling, so it is important in these areas to ensure the greatest possible freedom from artefacts through slow adaptation.
  • Using an enveloping function ensures that that regions near zero crossings in the feedback impulse response do not falsely result in slow adaptation. Averaging over time ensures that short-term fluctuations do not lead to incorrect adaptations.
  • the hearing aid device according to the invention for carrying out the method shares the advantages of the method according to the invention.
  • a multiplicity of feedback transfer functions are determined at different points in time and the weighted mean value function is determined as a function of the multiplicity of feedback transfer functions.
  • the feedback suppression device prefferably forms an average value function from feedback transfer functions over a longer period of time or, in particular, to take into account feedback transfer functions with very different properties.
  • the first and second feedback transfer functions are determined by estimating the feedback transfer functions in the hearing aid device.
  • the hearing aid device can thus advantageously adapt to the wearer's environment during operation and offer him better functionality with less feedback and artifacts.
  • the first feedback transfer function is determined by measuring the feedback transfer functions.
  • Measurement advantageously makes it possible to detect specific hearing situations more precisely and also to provide an averaging function for the hearing aid device even before the wearer uses it for the first time, so that the wearer can use it without a training phase.
  • the feedback suppression device is implemented as part of the signal processing device, so that the signal processing device carries out the steps of the method.
  • the number of components in the hearing aid device can advantageously be reduced and synergies can be used when determining the coefficients, for example by accessing common data.
  • this is carried out in a plurality of disjunctive or partially overlapping frequency ranges.
  • the step continues with the step of determining a weighted averaging function, the second feedback transfer function being used together with the first feedback transfer function to form the weighted averaging function, and a new second feedback transfer function being estimated.
  • the adaptive filter and the increment can be continuously updated in an advantageous manner, so that fast convergence with few artefacts can be achieved even with changing feedback conditions.
  • the impulse response parameters are determined by a smoothing function of the amplitude amounts as a function of the first feedback transfer function.
  • the first feedback transfer function and a weighted mean value function of various feedback transfer functions are included as a function of the first feedback transfer function.
  • the feedback transfer function or the weighted mean value function is designed as an impulse response function, so that a smoothing function of the amplitude amounts represents a preferred temporal smoothing of the amounts of the impulse responses of the feedback path corresponding to the feedback transfer function at different time delays in relation to the impulse excitation.
  • the smoothing function is preferably in the form of an envelope of the amplitude values.
  • the envelope is preferably normalized with respect to a reference value dependent on the adaptive filter or with respect to a maximum value for the amplitude magnitudes.
  • the adaptation speed of the adaptive filter is reduced in this range for a monotonous decrease in the amplitude values in the argument of the smoothing function via the impulse response parameters.
  • the first feedback transfer function or the weighted mean value function, on which the impulse response parameters are based preferably represents a typical representative of a feedback transfer function that is possible in the given hearing situation with a corresponding feedback path from, this means that such a feedback path usually supplies correspondingly decreasing contributions to the feedback in this range. Accordingly, the adaptation speed in the estimation of the second feedback transfer function is also reduced for these areas.
  • this can result in the adaptation speed not being increased unnecessarily in these areas as a result of incorrect adaptation, for example due to a tonal excitation in the input signal, which could lead to unwanted artefacts in an output signal.
  • the coefficients of the adaptive filter are updated using an NLMS algorithm, the entries of a vector-valued step size of the NLMS algorithm for updating the coefficients of the adaptive filter being formed using the impulse response parameters, and the impulse response parameters using a smoothing function of the magnitudes of the amplitudes as a function of the first feedback transfer function.
  • An NLMS (“Normalized Least Mean Squares”) algorithm is a filter which is used particularly often to suppress feedback and which updates existing coefficients of the filter as a function of an output signal and an error signal via a step size.
  • the individual coefficients of the filter are then listed with their corresponding time order - i.e. the time delay with regard to an impulse excitation - applied to a signal derived from the input signal.
  • the step size for updating the coefficients as a vector based on the impulse response parameters, the step size with which each coefficient is updated for an adaptation to a change can be selected as a function of the impulse response in the feedback path, so that on the one hand the adaptation fast enough to capture sudden changes caused by excitations in the input signal, while avoiding artifacts.
  • the device according to the invention shares the advantages of the method according to the invention.
  • the hearing aid device 100 has an acousto-electrical converter 2, which converts a mechanical vibration, usually recorded as airborne sound d(k), into an electrical signal m(k).
  • the acousto-electric converter 2 is usually one or more microphones, usually capacitive and sometimes also micromechanically designed as a MEMS microphone made of silicon. It is conceivable that the signals from a plurality of microphones are interconnected as a microphone with a directional characteristic. In this case, the signal m(k) is preferably a signal with a directional characteristic.
  • the hearing aid device 100 also has a signal processing device 3, which is designed to amplify an incoming signal e(k), preferably in a frequency-dependent manner, so that a hearing impairment of a wearer can be compensated for and soft sounds below the wearer's hearing threshold are raised to a range above the wearer's hearing threshold .
  • the signal processing device 3 can have a filter bank, for example.
  • Conceivable additional functions of the signal processing device 3 are dynamic compression, classification of hearing situations, noise suppression, control of directional characteristics of the microphone, binaural signal processing if the hearing aid device 100 has a signal connection with a second hearing aid device 100 via a communication interface (not shown).
  • the hearing aid has an electro-acoustic converter 4, which is designed as a loudspeaker or earpiece.
  • the electro-acoustic converter 4 can be arranged in a housing behind the ear and the sound can be transmitted via a sound tube to an earpiece in the wearer's auditory canal. It is also conceivable with a behind-the-ear hearing aid that the electro-acoustic converter 4 is arranged in the ear canal of the wearer and receives a signal to be output via an electrical signal connection.
  • the hearing aid device 100 can also be an in-the-ear or CiC (complete in channel) hearing aid device, so that all components of the hearing aid device are arranged on or in the wearer's auditory canal.
  • the feedback path can be formed through the air, for example through a gap between the auditory canal and a seal of the auditory canal (e.g. an ear shell or an "ear dome") or as structure-borne noise transmission through a housing of the hearing aid device 100. A combination of both is also conceivable Ways.
  • the properties of the feedback path are also dependent on the surroundings of the wearer's head, for example a reflection on a wall or a car window or a telephone receiver close to the ear. Attenuation of the feedback path is strongly frequency-dependent. If the overall amplification via the electro-acoustic converter 4, the feedback path g(k), the acousto-electric converter 2 and the signal processing 3 is greater than 1, taking the phase into account, feedback whistling occurs.
  • the hearing aid device 100 has a feedback suppression device 6, which is shown in FIG Embodiment has an adaptive filter 7 and a mixer 8.
  • the adaptive filter 7 receives the input signal e(k) fed to the signal processing device 3 via a first signal line 11 and the signal x(k) output by the signal processing device via a second signal line 9 .
  • the adaptive filter 7 is connected to the signal processing device 3 via a third signal line 10 in order to detect its effect on the processing of the input signal e(k). This can be done, for example, by transmitting processing parameters.
  • the adaptive filter 7 processes the supplied signals to form a compensation signal c(k), which is mixed with the electrical signal m(k) via a mixer 8 in order to reduce feedback. More information on the type of generation of the compensation signal c(k) is provided below Fig.2 explained in more detail.
  • the feedback suppression unit 6 is not, as in 1 shown, is designed as separate function blocks 7 and 8, but only as program-controlled functions in the signal processing device 3, or as hardware-implemented circuits therein.
  • the adaptive filter 7 does not filter by generating a compensation signal c(k) and mixing it with the electrical signal m(k) in order to reduce a feedback signal through destructive interference, but rather as a subtractive filter itself in the signal path m (k) is provided.
  • the signals x(k) and e(k) can also be taken from the signal flow at different points without departing from the principle of the invention.
  • the adaptive filter 3 determines the influence of the signal processing device 3 itself by comparing the signals e(k) and x(k).
  • the adaptive filter 7 transmits all information about the function of the signal processing system 3 the signal connection 10 receives, but only one of the signals e(k) or x(k).
  • FIG. 2 shows an exemplary sequence of a method according to the invention on a hearing aid device 1 .
  • the feedback transfer function can be measured in a measuring box by a hearing aid acoustician or in a laboratory by measuring the wearer or an artificial head.
  • the feedback transfer function can be measured more accurately since the input and output signals can be externally detected and processed together. It is conceivable to represent typical listening environments, such as talking on a mobile phone or sitting in a car with your ear close to a window.
  • multiple feedback transfer functions are measured for typical environments.
  • the feedback transfer functions can be estimated in the hearing aid device itself when it is being worn, i.e. to be detected by the approximation functions explained in step S30 or S30'.
  • the feedback transfer functions recorded in this way advantageously have no influence from the measurement environment and can correspond to everyday situations of the wearer.
  • the x-axis shows the time in multiples of a sampling cycle, and the y-axis shows a normalized amplitude.
  • the x-axis indicates a time delay compared to an excitation pulse.
  • a weighted mean value function is determined from the detected first feedback transfer function as a function of amplitude values of the first feedback transfer function.
  • a plurality of impulse response parameters are determined as a function of amplitude values of the first feedback transfer function. If step S20' takes place as an alternative to step S20, then the impulse response parameters are determined directly from the feedback transfer function detected in step S10. If step S20′ takes place directly after step S20, then the impulse response parameters are determined from a weighted mean value function of a plurality of feedback transfer functions, which include the first feedback transfer function detected in step S10.
  • a mean value can take place in the sense of a temporal smoothing of the feedback transfer function, for example by forming an envelope of the positive amplitudes.
  • a low-pass or band-pass using a function of the square of the amplitude is also conceivable.
  • a mean can also be used in the sense of an arithmetic mean or other averaging, for example by adding formed from a plurality of function values of different feedback transfer functions and parts by the number of functions detected, provided that a plurality of feedback transfer functions were detected. This can be done, for example, by measuring or by iterating the method over a plurality of the feedback transfer functions.
  • other forms are also conceivable, such as weighting a function when averaging as a function of the age of the corresponding feedback transfer function.
  • the mean value function can already be calculated outside of the hearing aid device 100 in a measuring device and transmitted to the hearing aid device 100 . If, on the other hand, it is a feedback transfer function estimated in the hearing aid device 100, then the weighted mean value function is preferably determined in the hearing aid device 100, e.g. by the feedback suppression device 6.
  • a second feedback transfer function is estimated.
  • the adaptive filter 7 preferably models the time-dependent feedback transfer function as a time-dependent impulse response g(k) of the feedback path.
  • k indicates a discrete time scale
  • x is the input value of the feedback suppression device
  • is a step size that controls an adaptation speed of the filter
  • * denotes the complex conjugate of a value.
  • the coefficients of the adaptive filter for suppressing a feedback signal are adapted to the second feedback transfer function or, in other words, the feedback transfer function is modeled by the coefficients, with a change in the coefficients depending on the mean value function or the impulse response parameter being weighted.
  • a correction value is weighted with a weighting factor or an increment. In the embodiment shown, this weighting takes place via the increment ⁇ , which, as shown above, is included in the estimation of the feedback transfer function modeled by the coefficients.
  • the weighting factor is derived from the averaging function over the impulse response parameters. In the simplest case, it could be the value of an in 4 shown mean function itself.
  • the value of a weighting factor ⁇ (k) is then, for example, a function value of an in 4 shown function for the value k in the x-axis.
  • the adaptive filter is applied to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electric converter.
  • Derived is understood to mean any signal processing that is conceivable in a hearing aid device, such as A/D conversion, amplification, also frequency-dependent, formation of a directivity or other functions that are possible in the signal processing 3 .
  • the application of the filter is represented by the compensation signal c(k), which represents an estimated feedback signal and is added to the signal m(k) of the microphone with the opposite sign, so that ideally the signal of the adapted filter and the feedback component of the microphone signal m( k) cancel.
  • step S40 this is continued after step S40 with step S20, wherein the second feedback transfer function is used together with the first feedback transfer function to form the averaging function and a new second feedback transfer function is estimated in step S30.
  • steps S10 to S40 are each carried out in separate or only partially overlapping frequency bands, so that different feedback conditions in different frequencies can be optimally suppressed in each case.
  • a filter bank can be provided in the feedback suppression device 6 or a filter bank in the signal processing device 3 can also be used.
  • the adaptive filter supplies the feedback transfer function of the respective feedback path as a solution, to which an error term that depends on the autocorrelation of the input signal is added.
  • the behavior or the ability to react to changes in the feedback path, which the method allows, is shown in two diagrams in 6 shown.
  • the diagrams each show the system distance, which is defined as ⁇ g ( k ) - h ( k ) ⁇ / ⁇ g ( k ) ⁇ , plotted against a time axis scaled in seconds.
  • the system distance is a measure of the extent to which the coefficients h(k) of the adaptive filter correspond to the actual impulse response g(k) in the feedback path. A good match is characterized by values close to zero for the system distance.
  • the excitation underlying the feedback path is white noise.
  • a uniform step size ⁇ was used in each case when updating the coefficients h(k) of the adaptive filter.
  • the step width ⁇ was adapted to the impulse response of a typical feedback path over the individual coefficients in the manner described when updating the coefficients.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Rückkopplungsunterdrückung sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Rückkopplungsübertragungsfunktion geschätzt, Koeffizienten eines adaptiven Filters zur Unterdrückung einer Rückkopplung angepasst und das adaptive Filter auf ein Signal angewendet, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers abgeleitet wird.The invention relates to a method for feedback suppression and a device for carrying out the method. In the method according to the invention, a feedback transfer function is estimated, coefficients of an adaptive filter are adjusted to suppress feedback and the adaptive filter is applied to a signal which is derived from an acoustic input signal of the acousto-electric converter.

Hörhilfegeräte sind tragbare Hörvorrichtungen, die zur Versorgung von Schwerhörenden dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen, werden unterschiedliche Bauformen von Hörhilfegeräten 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 devices that are used to care for the hard of hearing. In order to meet the numerous individual needs, different types of hearing aids such as behind-the-ear hearing aids (BTE), hearing aids with an 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) provided. The hearing aids listed as examples are worn on the outer ear or in the auditory canal. Bone conduction hearing aids, implantable or vibrotactile hearing aids are also available on the market. The damaged hearing is stimulated either mechanically or electrically.

Hörgeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein akustoelektrischer Wandler, 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 Signalverarbeitungseinrichtung integriert. Die Energieversorgung erfolgt üblicherweise durch eine Batterie oder einen aufladbaren Akkumulator.In principle, hearing aids have an input converter, an amplifier and an output converter as essential components. The input transducer is typically an acousto-electric transducer, e.g. B. a microphone, and / or an electromagnetic receiver, z. B. an induction coil. The output transducer is usually an electroacoustic transducer, e.g. B. miniature speakers, or as an electromechanical transducer, z. B. bone conduction headphones realized. The amplifier is usually integrated into a signal processing device. The energy is usually supplied by a battery or a chargeable accumulator.

Wegen der großen räumlichen Nähe zwischen dem Mikrofon und dem elektroakustischen Ausgangswandler besteht immer die Gefahr, dass ein akustisches Signal als Schall durch die Luft, sei es über eine Entlüftungsöffnung, einen Spalt zwischen der Wand des Gehörgangs und dem Hörhilfegerät bzw. einem Ohrstück des Hörhilfegeräts oder im Inneren des Hörhilfegeräts oder auch als Körperschall über das Hörhilfegerät selbst übertragen wird. Ist dabei die Gesamtverstärkung einer Rückkopplungsschleife, die sich aus der Signalverarbeitung in dem Hörhilfegerät und der Dämpfung auf dem Rückkopplungspfad zwischen Ausgangswandler und Mikrofon ergibt, grösser als 1, so kann sich bei geeigneter Phasenverschiebung eines Signals, insbesondere wenn die Phasenverschiebung 0 oder ganzzahlige Vielfache von 2* Pi beträgt, entlang dieser Rückkopplungsschleife eine Oszillation ergeben, die sich für den Träger als ein unangenehmes Pfeifen äußert.Because of the close spatial proximity between the microphone and the electroacoustic output transducer, there is always a risk that an acoustic signal will be transmitted as sound through the air, whether through a ventilation opening, a gap between the wall of the auditory canal and the hearing aid device or an earpiece of the hearing aid device or is transmitted inside the hearing aid device or as structure-borne noise via the hearing aid device itself. If the overall gain of a feedback loop, which results from the signal processing in the hearing aid device and the damping on the feedback path between the output transducer and the microphone, is greater than 1, then with a suitable phase shift of a signal, especially if the phase shift is 0 or an integer multiple of 2 * Pi, oscillation can occur along this feedback loop, resulting in an uncomfortable howling sound for the wearer.

Zur Unterdrückung von Rückkopplungsgeräuschen in Hörhilfegeräten sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Maßnahmen bekannt. Eine Möglichkeit ist es, ein adaptives Filter in dem Hörhilfegerät vorzusehen, dessen Koeffizienten aus einer auf unterschiedliche Weise ermittelten Antwortfunktion des Rückkopplungspfades abgeleitet werden. Dabei wird die jeweilige Änderung von Koeffizienten des adaptiven Filters mittels eines mathematischen Verfahrens nach einer normierten minimalen Abweichung des quadratischen Fehlers (normalized least mean square, NMLS) bestimmt. Dabei wird die Geschwindigkeit, mit der sich der adaptive Filter anpassen kann durch eine Schrittweite µ beeinflusst. Ist die Schrittweite groß, kann der adaptive Filter schnell folgen, ist die Schrittweite klein, so bildet der Filter die Eingangsfunktion gei geringen Änderungen besser ab.Various measures are known from the prior art for suppressing feedback noises in hearing aid devices. One possibility is to provide an adaptive filter in the hearing aid device, the coefficients of which are derived from a response function of the feedback path that is determined in different ways. In this case, the respective change in coefficients of the adaptive filter is determined by means of a mathematical method according to a normalized minimum deviation of the squared error (normalized least mean square, NMLS). The speed with which the adaptive filter can adapt is influenced by an increment μ. If the step size is large, the adaptive filter can follow quickly; if the step size is small, the filter maps the input function better with small changes.

Aus der Veröffentlichung C. Antweiler, A. Schiffer und M. Dörbecker, "Accoustic Echo Control with Variable Individual Step Size", Proc. IWAENC, Seiten 15 bis 18, Norwegen, 1995 ist es beispielsweise bekannt, die Schrittweite µ jeweils für Koeffizienten, die einer größeren Zeitverzögerung zugeordnet sind, mit einem exponentiellen Abfall in Abhängigkeit von der Zeitverzögerung zu gewichten. Dies ist aus der allgemeinen Erkenntnis abgeleitet, dass eine Anregung einer gedämpften Schwingung mit der Zeit exponentiell abfällt. Da sich reale Impulsantworten aus einer Vielzahl unterschiedlicher gedämpfter Schwingungen mit unterschiedlichen Abklingzeiten zusammensetzen, ergeben sich Abweichungen.From the publication Antweiler C, Schiffer A and Dörbecker M, "Accoustic Echo Control with Variable Individual Step Size", Proc. IWAENC, pages 15 to 18, Norway, 1995 it is known, for example, that the step size μ is used for coefficients that have a larger time delay are assigned to be weighted with an exponential decay depending on the time delay. This is derived from the general knowledge that excitation of a damped oscillation decays exponentially over time. Since real impulse responses are made up of a large number of different damped oscillations with different decay times, there are deviations.

Aus der Druckschrift US 6,876,751 B1 ist ein Verfahren zur Reduktion von Rückkopplungen in einem Hörhilfegerät bekannt. Ein adaptives Filter, das den Rückkopplungspfad näherungsweise nachbildet, wird mittels des sogenannten Normalized Least-Mean-Square (NLMS) Algorithmus aktualisiert. Dabei wird die Schrittweite des NLMS Algorithmus auf der Grundlage der kombinierten Signalleistung des Fehlersignals und des Eingangssignals des adaptiven Filters gesteuert.From the pamphlet US 6,876,751 B1 a method for reducing feedback in a hearing aid device is known. An adaptive filter that approximates the feedback path is updated using the so-called Normalized Least Mean Square (NLMS) algorithm. The step size of the NLMS algorithm is controlled based on the combined signal power of the error signal and the input signal of the adaptive filter.

Aus der Druckschrift Benesti, Sondhi, Huang, Handbook of Speech Processing, Kapitel 6.6.4, Seite 114, Springer Verlag, 2008 ist es bekannt, einen Koeffizienten mit einem Faktor zu gewichten, der proportional zu einem vorhergehenden Wert desselben Koeffizienten ist. Ändert sich jedoch der Rückkopplungspfad und damit die Impulsantwort, so konvergiert das adaptive Filter für Koeffizienten mit vormals kleinen Werten langsam.From the pamphlet Benesti, Sondhi, Huang, Handbook of Speech Processing, Chapter 6.6.4, page 114, Springer Verlag, 2008 it is known to weight a coefficient by a factor proportional to a previous value of the same coefficient. However, if the feedback path and thus the impulse response changes, the adaptive filter slowly converges for coefficients with previously small values.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der eine Rückkopplungsunterdrückung verbessert ist.The object of the present invention is therefore to provide a method and a device in which feedback suppression is improved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 3.According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 1 and by a device according to claim 3.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Rückkopplungen in einem Hörhilfegerät. Das Hörhilfegerät weist einen akusto-elektrischen Wandler, eine Signalverarbeitungseinrichtung, eine Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung und einen elektro-akustischen Wandler auf.The method according to the invention relates to a method for reducing feedback in a hearing aid device. The hearing aid device has an acousto-electrical converter, a signal processing device, a feedback suppression device and an electro-acoustic converter.

In einem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine erste Rückkopplungsübertragungsfunktion zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt. Die Rückkopplungsübertragungsfunktion bildet Rückkopplungspfade von der Signalverarbeitungseinrichtung über den elektro-akustischen Wandler, einen akustischen Signalpfad von dem elektro-akustischen Wandler zu dem akusto-elektrischen Wandler und über den akusto-elektrischen Wandler zurück zu der Signalverarbeitungseinrichtung ab. Der akustische Signalpfad, hängt von der Umgebung des Kopfes ab und ändert sich beispielsweise, wenn der Träger sich bewegt. Das Ermitteln kann beispielsweise ein Messen unterschiedlicher Rückkopplungsübertragungsfunktionen in einem Labor oder auch Schätzen mittels Näherungsverfahren wie NLMS im Betrieb der Hörgerätehilfe am Ohr des Trägers umfassen.In a step of the method according to the invention, a first feedback transfer function is used at a first point in time determined. The feedback transfer function forms feedback paths from the signal processing device via the electro-acoustic converter, an acoustic signal path from the electro-acoustic converter to the acousto-electric converter and via the acousto-electric converter back to the signal processing facility. The acoustic signal path depends on the environment of the head and changes, for example, when the wearer moves. The determination can include, for example, measuring different feedback transfer functions in a laboratory or also estimation using approximation methods such as NLMS when the hearing aid aid is operated on the wearer's ear.

In einem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine gewichtete Mittelwertsfunktion in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion bestimmt. Dazu wird eine einhüllende Funktion für die Beträge der Amplituden gebildet oder eine mittels Tiefpass oder Bandpass geglättete Funktion der Amplitudenquadrate, die eine Energie der Impulsantwort über eine Zeitverzögerung in Bezug auf die Impulsanregung widerspiegelt.In one step of the method according to the invention, a weighted mean value function is determined as a function of amplitude values of the first feedback transfer function. For this purpose, an envelope function is formed for the amounts of the amplitudes or a function of the squares of the amplitudes smoothed using a low-pass filter or band-pass filter, which reflects an energy of the impulse response over a time delay in relation to the impulse excitation.

Insbesondere sind die Impulsantwort-Parameter über eine Zeitverzögerung in Bezug auf die Impulsanregung aufgelöst, d.h., zu verschiedenen Werten für die Zeitverzögerung werden verschiedene Impulsantwort-Parameter bestimmt. Einzelne Impulsantwort-Parameter werden dabei bevorzugt in Abhängigkeit von unterschiedlichen Funktionswerten der einhüllenden Funktion für die Beträge der Amplituden oder der mittels Tiefpass oder Bandpass geglätteten Funktion der Amplitudenquadrate bestimmt. Insbesondere werden die Impulsantwort-Parameter aus der gewichteten Mittelwertfunktion bestimmt, welche von der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion abhängt. Die gewichtete Mittelwertfunktion bildet in diesem Fall einen gewichteten Mittelwert über die erste Rückkopplungsübertragungsfunktion und weitere Rückkopplungsübertragungsfunktionen, wobei bevorzugt die Mittelwertbildung punktweise zu den einzelnen Zeitverzögerungen erfolgt, nach welchen die Rückkopplungsfunktionen aufgelöst sind.In particular, the impulse response parameters are resolved over a time delay with respect to the impulse excitation, i.e. different impulse response parameters are determined for different values for the time delay. In this case, individual impulse response parameters are preferably determined as a function of different function values of the enveloping function for the amounts of the amplitudes or the function of the squared amplitudes smoothed by means of a low-pass filter or band-pass filter. In particular, the impulse response parameters are determined from the weighted average function, which depends on the first feedback transfer function. In this case, the weighted mean value function forms a weighted mean value over the first feedback transfer function and further feedback transfer functions, with the mean value being preferably formed point by point for the individual time delays after which the feedback functions are resolved.

Die Impulsantwort-Parameter weisen bevorzugt eine unmittelbare Abhängigkeit von der Impulsantwort eines Rückkopplungspfades auf, welcher durch die erste Rückkopplungsübertragungsfunktion oder durch eine gewichtete Mittelwertsfunktion mehrerer Rückkopplungsübertragungsfunktionen abgebildet wird. Die Impulsantwort eines Rückkopplungspfades ist hierbei insbesondere gegeben durch eine zeitaufgelöste Amplitude, welche ein im Rückkopplungspfad durch einen Testimpuls angeregtes Signal aufweist.The impulse response parameters preferably have a direct dependence on the impulse response of a feedback path on which is mapped by the first feedback transfer function or by a weighted average function of several feedback transfer functions. In this case, the impulse response of a feedback path is given in particular by a time-resolved amplitude which has a signal excited in the feedback path by a test pulse.

In einem anderen Schritt des Verfahrens wird eine zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion mittels eines adaptiven Filters geschätzt. Vorzugsweise erfolgt das Schätzen zu einem zweiten, unterschiedlichen Zeitpunkt. Dabei werden Koeffizienten des adaptiven Filters zur Unterdrückung eines Rücckopplungssignals in Abhängigkeit von der gewichteten Mittelwertsfunktion bestimmt aktualisiert.In another step of the method, a second feedback transfer function is estimated using an adaptive filter. The estimation preferably takes place at a second, different point in time. In this case, coefficients of the adaptive filter for suppressing a feedback signal are updated in a determined manner as a function of the weighted mean value function.

Beispielsweise wird in einem Schätzverfahren eine aktuelle Schätzfunktion aus Schätzwerten der Vergangenheit und einer Schätzung der Abweichung der Schätzwerte der Vergangenheit von den wirklichen Werten gebildet. Zum Schätzen einer Impulsantwort ist es beispielsweise möglich, jeweils Anteile mit unterschiedlicher Verzögerung in unterschiedlichen Koeffizienten zu berücksichtigen. Die Gewichtung der Änderung in den unterschiedlichen Koeffizienten kann wiederum abhängig durch Erfahrungswerte, die sich aus Mittelwertsfunktionen beispielhafter oder vergangener Impulsantworten ergeben, gewichtet werden.For example, in an estimation method, a current estimation function is formed from estimated values from the past and an estimate of the deviation of the estimated values from the past from the actual values. In order to estimate an impulse response, it is possible, for example, to take account of components with different delays in different coefficients. The weighting of the change in the different coefficients can in turn be weighted as a function of empirical values that result from mean value functions of exemplary or past impulse responses.

Die Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Filters ist hierbei definitionsgemäß die Geschwindigkeit, mit der das adaptive Filter auf Änderungen der zu schätzenden Rückkopplungsübertragungsfunktion reagiert und somit diese auf die Änderungen hin "adaptiert". Bei einer hohen Adaptionsgeschwindigkeit reagiert das adaptive Filter schnell auf Veränderungen im durch die Rückkopplungsübertragungsfunktion abzubildenden Rückkopplungspfad, wodurch Anregungen, welche durch die Änderungen bedingt sind, schnell unterdrückt werden können. Bei einer geringen Adaptionsgeschwindigkeit ist jedoch das adaptive Filter stabiler, so dass infolge der höheren Trägheit in einem Ausgangssignal hörbare Artefakte durch die Rückkopplungsunterdrückung besser vermieden werden können. Indem die Koeffizienten des adaptiven Filters derart aktualisiert werden, dass die Adaptionsgeschwindigkeit durch eine Funktion der Impulsantwort-Parameter gebildet wird, lässt sich das Adaptionsverhalten über die Impulsantwort-Parameter steuern.By definition, the adaptation speed of the adaptive filter is the speed at which the adaptive filter reacts to changes in the feedback transfer function to be estimated and thus "adapts" it to the changes. With a high adaptation speed, the adaptive filter reacts quickly to changes in the image to be mapped by the feedback transfer function Feedback path, whereby suggestions caused by the changes can be quickly suppressed. With a low adaptation speed, however, the adaptive filter is more stable, so that due to the higher inertia in an output signal, audible artefacts can be better avoided by feedback suppression. By updating the coefficients of the adaptive filter in such a way that the adaptation speed is formed by a function of the impulse response parameters, the adaptation behavior can be controlled via the impulse response parameters.

Insbesondere ist dabei die Funktion der Impulsantwort-Parameter für die Adaptionsgeschwindigkeit derart, dass für Zeitverzögerungen bezüglich einer Impulsanregung, bei welchen eine vergleichsweise starke Impulsantwort eines den Impulsantwort-Parametern zugrunde liegenden Rückkopplungspfades vorliegt, das adaptive Filter schnell auf Änderungen im Rücckopplungspfad adaptiert, während das adaptive Filter bei Zeitverzögerungen bezüglich einer Impulsanregungen, bei welchen keine nennenswerte Impulsantwort eines den Impulsantwort-Parametern zugrunde liegenden Rückkopplungspfades vorliegt, langsamer auf Änderungen im Rückkopplungspfad adaptiert. Dies wird beispielsweise erreicht, indem als Impulsantwort-Parameter eine monotone Funktion der zeitlich geglätteten Amplitudenbeträge der Impulsantwort im zugrundeliegenden Rückkopplungspfad herangezogen wird, und die Adaptionsgeschwindigkeiten bei unterschiedlichen Zeitverzögerungen bezüglich einer Impulsanregung jeweils durch dieselbe monotone Funktion des entsprechenden Impulsantwort-Parameters gebildet werden.In particular, the function of the impulse response parameters for the adaptation speed is such that for time delays with regard to an impulse excitation, in which there is a comparatively strong impulse response of a feedback path on which the impulse response parameters are based, the adaptive filter quickly adapts to changes in the feedback path, while the adaptive Filter adapts more slowly to changes in the feedback path in the case of time delays with regard to an impulse excitation in which there is no significant impulse response of a feedback path on which the impulse response parameters are based. This is achieved, for example, by using a monotonic function of the time-smoothed amplitude amounts of the impulse response in the underlying feedback path as the impulse response parameter, and the adaptation speeds at different time delays with regard to an impulse excitation are each formed by the same monotonic function of the corresponding impulse response parameter.

Hierdurch wird erreicht, dass das adaptive Filter, welches durch seine Koeffizienten die zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion schätzt, Änderungen am geschätzten Rückkopplungspfad insbesondere dort besonders schnell vornimmt, wo dieser eine hohe Impulsantwort aufweist. Indem hierbei die Impulsantwort-Parameter nicht aus der zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktion selbst, sondern anhand der ersten Rücckopplungsübertragungsfunktion oder einer gewichteten Mittelwertfunktion ermittelt werden, welche bevorzugt als ein typischer Repräsentant einer in der gegebenen Hörsituation mit entsprechendem Rückkopplungspfad möglichen Rückkopplungsübertragungsfunktion auszuwählen ist, kann eine Fehladaptation, beispielsweise aufgrund von tonalen Anregungen im Rückkopplungspfad, vermieden werden, da die Aktualisierung der Koeffizienten nicht mehr nur von der ja fehlerbehafteten Schätzung, sondern nun auch von einer externen Referenz abhängt.The result of this is that the adaptive filter, which estimates the second feedback transfer function using its coefficients, makes changes to the estimated feedback path particularly quickly where it has a high impulse response. In that the impulse response parameters are not derived from the second feedback transfer function itself, but rather from the first feedback transfer function or a weighted mean value function, which should preferably be selected as a typical representative of a feedback transfer function that is possible in the given hearing situation with a corresponding feedback path, incorrect adaptation, for example due to tonal excitations in the feedback path, can be avoided, since the updating of the coefficients is no longer just from the error-prone estimate, but now also depends on an external reference.

In einem anderen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das adaptive Filter auf ein Signal angewendet, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers abgeleitet wird. Beispielsweise ist es denkbar, mittels des adaptiven Filters einen Rückkopplungsanteil aus dem akustischen Signal herauszufiltern oder zu unterdrücken, in-dem das adaptive Filter dem Audiosignal ein zu dem Rückkopplungsanteil annähernd identisches Signal mit inversem Vorzeichen zumischt.In another step of the method according to the invention, the adaptive filter is applied to a signal which is derived from an acoustic input signal of the acousto-electric converter. For example, it is conceivable to use the adaptive filter to filter out or suppress a feedback component from the acoustic signal in that the adaptive filter mixes the audio signal with a signal that is approximately identical to the feedback component and has an inverse sign.

Indem das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Koeffizienten Erfahrungen aus einer vergangenen Rückkopplungsübertragungsfunktion in der Form der Gewichtung zur Bestimmung eines aktuellen Koeffizientensatzes verwendet, erlaubt es auf vorteilhafte Weise eine schnellere und genauere Schätzung der aktuellen Rückkopplungsübertragungsfunktion und damit eine effektivere und genauere Unterdrückung von Rückkopplungen unter Verringerung von Artefakten durch die Rückkopplungsunterdrückung. In vorteilhafter Weise werden die Koeffizienten des adaptiven Filters so angepasst, dass eine schnelle Adaption in solchen Bereichen der Rückkopplungsimpulsantwort gewährleistet ist, welche viel Energie beinhalten, wohingegen Bereiche mit niedriger Energie nur einer langsamen Adaption unterliegen. Bereiche mit niedriger Energie tragen nicht zur Gefahr von rückkopplungsbedingtem Pfeifen bei, somit ist es in diesen Bereichen wichtig, durch eine langsame Adaption für eine weitestgehende Artefaktfreiheit zu sorgen. Durch Verwendung einer einhüllenden Funktion ist sichergestellt, dass Bereiche in der Nähe von Nulldurchgängen in der Rückkopplungsimpulsantwort nicht fälschlicherweise zu einer langsamen Adaption führen. Durch eine zeitliche Mittelung ist sichergestellt dass kurzfristige Fluktuationen nicht zu Fehladaptionen führen.By using the inventive method for determining the coefficients experiences from a past feedback transfer function in the form of weighting to determine a current set of coefficients, it advantageously allows a faster and more accurate estimation of the current feedback transfer function and thus a more effective and more accurate suppression of feedback while reducing Artifacts caused by the feedback suppression. The coefficients of the adaptive filter are advantageously adapted in such a way that rapid adaptation is ensured in those areas of the feedback impulse response which contain a great deal of energy, whereas areas with low energy are only subject to slow adaptation. Low-energy areas do not contribute to the risk of feedback-related howling, so it is important in these areas to ensure the greatest possible freedom from artefacts through slow adaptation. Using an enveloping function ensures that that regions near zero crossings in the feedback impulse response do not falsely result in slow adaptation. Averaging over time ensures that short-term fluctuations do not lead to incorrect adaptations.

Das erfindungsgemäße Hörhilfegerät zur Ausführung des Verfahrens teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.The hearing aid device according to the invention for carrying out the method shares the advantages of the method according to the invention.

Weitere vorteilhafte Fortbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vielzahl von Rückkopplungsübertragungsfunktionen zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt und die gewichtete Mittelwertsfunktion wird in Abhängigkeit von der Vielzahl der Rückkopplungsübertragungsfunktionen bestimmt.In a conceivable embodiment of the method according to the invention, a multiplicity of feedback transfer functions are determined at different points in time and the weighted mean value function is determined as a function of the multiplicity of feedback transfer functions.

So ist es vorteilhafter Weise denkbar, dass die Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung über einen längeren Zeitraum aus Rückkopplungsübertragungsfunktionen eine Mittelwertsfunktion bildet oder insbesondere Rückkopplungsübertragungsfunktionen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften berücksichtigt.It is thus advantageously conceivable for the feedback suppression device to form an average value function from feedback transfer functions over a longer period of time or, in particular, to take into account feedback transfer functions with very different properties.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ermitteln der ersten und zweiten Rücckopplungsübertragungsfunktionen durch ein Schätzen der Rücckopplungsübertragungsfunktionen in dem Hörhilfegerät.In one possible embodiment of the method according to the invention, the first and second feedback transfer functions are determined by estimating the feedback transfer functions in the hearing aid device.

Auf vorteilhafte Weise kann so das Hörhilfegerät sich im Betrieb an die Umgebung des Trägers anpassen und ihm eine bessere Funktionalität mit weniger Rückkopplung und Artefakten bieten.The hearing aid device can thus advantageously adapt to the wearer's environment during operation and offer him better functionality with less feedback and artifacts.

In einer denkbaren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ermitteln der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion durch ein Messen der Rückkopplungsübertragungsfunktionen.In a conceivable embodiment of the method, the first feedback transfer function is determined by measuring the feedback transfer functions.

Auf vorteilhafte Weise ermöglicht es ein Messen, bestimmte Hörsituationen genauer zu erfassen und auch für das Hörhilfegerät schon vor der ersten Nutzung durch den Träger eine Mittelwertsfunktion bereitzustellen, sodass eine Nutzung für den Träger ohne Trainingsphase möglich wird.Measurement advantageously makes it possible to detect specific hearing situations more precisely and also to provide an averaging function for the hearing aid device even before the wearer uses it for the first time, so that the wearer can use it without a training phase.

In einer denkbaren Ausführungsform des Verfahrens ist die Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung als Teil der Signalverarbeitungseinrichtung implementiert, sodass die Signalverarbeitungseinrichtung die Schritte des Verfahrens ausführt.In a conceivable embodiment of the method, the feedback suppression device is implemented as part of the signal processing device, so that the signal processing device carries out the steps of the method.

Auf vorteilhafte Weise kann so die Anzahl der Bauelemente des Hörhilfegeräts reduziert werden und Synergien bei dem Bestimmen der Koeffizienten genutzt werden, beispielsweise durch Zugriff auf gemeinsame Daten.In this way, the number of components in the hearing aid device can advantageously be reduced and synergies can be used when determining the coefficients, for example by accessing common data.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dieses in einer Mehrzahl von disjunkten oder teilweise überlappenden Frequenzbereichen ausgeführt.In a conceivable embodiment of the method according to the invention, this is carried out in a plurality of disjunctive or partially overlapping frequency ranges.

Das ermöglicht es dem Hörhilfegerät, auf unterschiedliche Rückkopplungsbedingungen bei unterschiedlichen Frequenzen zu reagieren und das Verfahren daran anzupassen. Beispielsweise sind wegen höherer Dämpfung einer angeregten Schwingung bei hohen Frequenzen kürzere Filterlängen denkbar oder bei niedrigeren Frequenzen eine geringere Abtastrate.This enables the hearing aid device to react to different feedback conditions at different frequencies and to adapt the method to them. For example, because of higher damping of an excited oscillation at high frequencies, shorter filter lengths are conceivable, or a lower sampling rate at lower frequencies.

In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird nach Schritt Anwenden des adaptiven Filters mit Schritt Bestimmen einer gewichteten Mittelwertsfunktion fortgefahren, wobei die zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion gemeinsam mit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion zur Bildung der gewichteten Mittelwertsfunktion verwendet wird und eine neue zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion geschätzt wird.In one possible embodiment of the method, after the step of applying the adaptive filter, the step continues with the step of determining a weighted averaging function, the second feedback transfer function being used together with the first feedback transfer function to form the weighted averaging function, and a new second feedback transfer function being estimated.

So kann auf vorteilhafte Weise eine permanente Aktualisierung des adaptiven Filters und der Schrittweite erfolgen, sodass auch bei sich ändernden Rückkopplungsbedingungen eine schnelle Konvergenz mit geringen Artefakten erreicht werden kann.In this way, the adaptive filter and the increment can be continuously updated in an advantageous manner, so that fast convergence with few artefacts can be achieved even with changing feedback conditions.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Impulsantwort-Parameter durch eine glättende Funktion der Amplitudenbeträge in Abhängigkeit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt. Als Abhängigkeit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ist die erste Rückkopplungsübertragungsfunktion sowie eine gewichtete Mittelwertsfunktion verschiedener Rückkopplungsübertragungsfunktionen umfasst. Insbesondere ist hierbei die Rückkopplungsübertragungsfunktion bzw. die gewichtete Mittelwertfunktion als Impulsantwortfunktion ausgebildet, so dass eine glättende Funktion der Amplitudenbeträge eine bevorzugt zeitliche Glättung der Beträge der Impulsantworten des der Rücckopplungsübertragungsfunktion entsprechenden Rückkopplungspfades zu verschiedenen Zeitverzögerungen in Bezug auf die Impulsanregung darstellt. Bevorzugt ist die glättende Funktion hierbei als eine Einhüllende der Amplitudenbeträge ausgebildet. Bevorzugt ist die Einhüllende bezüglich eines vom adaptiven Filter abhängigen Referenzwertes oder bezüglich eines Maximalwertes für die Amplitudenbeträge normiert. Durch eine bevorzugt zeitliche Glättung einer Funktion der Amplitudenbeträge, welche den Impulsantwort-Parametern zugrunde liegt, kann erreicht werden, dass ein Impulsantwort-Parameter nicht durch einen zufällig auf die entsprechende Zeitverzögerung fallenden Nulldurchgang einer oszillierenden Amplitude mit starken Absolutwerten im entsprechenden Bereich beeinflusst wird und somit eine Adaptionsgeschwindigkeit nicht fälschlicherweise für die entsprechende Zeitverzögerung zu gering gewählt werden würde.In a preferred embodiment of the method, the impulse response parameters are determined by a smoothing function of the amplitude amounts as a function of the first feedback transfer function. The first feedback transfer function and a weighted mean value function of various feedback transfer functions are included as a function of the first feedback transfer function. In particular, the feedback transfer function or the weighted mean value function is designed as an impulse response function, so that a smoothing function of the amplitude amounts represents a preferred temporal smoothing of the amounts of the impulse responses of the feedback path corresponding to the feedback transfer function at different time delays in relation to the impulse excitation. The smoothing function is preferably in the form of an envelope of the amplitude values. The envelope is preferably normalized with respect to a reference value dependent on the adaptive filter or with respect to a maximum value for the amplitude magnitudes. By preferably smoothing a function of the amplitude magnitudes over time, on which the impulse response parameters are based, it can be achieved that an impulse response parameter is not influenced by a zero crossing of an oscillating amplitude with strong absolute values in the corresponding range that coincidentally falls on the corresponding time delay an adaptation speed would not erroneously be chosen too low for the corresponding time delay.

In einer weiter zweckmäßigen Ausführungsform wird für eine monotone Abnahme der Amplitudenbeträge im Argument der glättenden Funktion über die Impulsantwort-Parameter die Adaptionsgeschwindigkeit des adaptiven Filters in diesem Bereich verringert.In a further expedient embodiment, the adaptation speed of the adaptive filter is reduced in this range for a monotonous decrease in the amplitude values in the argument of the smoothing function via the impulse response parameters.

Die erste Rückkopplungsübertragungsfunktion bzw. die gewichtete Mittelwertsfunktion, welche den Impulsantwort-Parametern zugrunde liegt, stellt bevorzugt einen typischen Repräsentanten einer in der gegebenen Hörsituation mit entsprechendem Rückkopplungspfad möglichen Rückkopplungsübertragungsfunktion dar. Nehmen in einer solchen für einen bestimmten Bereich der Zeitverzögerung bezüglich einer Impulsanregung die Amplitudenbeträge monoton ab, bedeutet dies, dass ein derartiger Rückkopplungspfad üblicherweise in diesem Bereich entsprechend abnehmende Beiträge zur Rückkopplung liefert. Dementsprechend wird auch die Adaptionsgeschwindigkeit in der Schätzung der zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktion für diese Bereiche reduziert.The first feedback transfer function or the weighted mean value function, on which the impulse response parameters are based, preferably represents a typical representative of a feedback transfer function that is possible in the given hearing situation with a corresponding feedback path from, this means that such a feedback path usually supplies correspondingly decreasing contributions to the feedback in this range. Accordingly, the adaptation speed in the estimation of the second feedback transfer function is also reduced for these areas.

In vorteilhafter Weise kann hierdurch erreicht werden, dass infolge einer Fehladaptation, beispielsweise durch eine tonale Anregung im Eingangssignal, nicht fälschlicherweise in diesen Bereichen die Adaptionsgeschwindigkeit unnötig erhöht wird, was zu unerwünschten Artefakten in einem Ausgangssignal führen könnte.Advantageously, this can result in the adaptation speed not being increased unnecessarily in these areas as a result of incorrect adaptation, for example due to a tonal excitation in the input signal, which could lead to unwanted artefacts in an output signal.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante werden die Koeffizienten des adaptiven Filters mittels eines NLMS-Algorithmus aktualisiert, wobei die Einträge einer vektorwertigen Schrittweite des NLMS-Algorithmus zur Aktualisierung der Koeffizienten des adaptiven Filters anhand der Impulsantwort-Parameter gebildet werden, und wobei die Impulsantwort-Parameter anhand einer glättenden Funktion der Amplitudenbeträge in Abhängigkeit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt werden.In a further advantageous embodiment variant, the coefficients of the adaptive filter are updated using an NLMS algorithm, the entries of a vector-valued step size of the NLMS algorithm for updating the coefficients of the adaptive filter being formed using the impulse response parameters, and the impulse response parameters using a smoothing function of the magnitudes of the amplitudes as a function of the first feedback transfer function.

Ein NLMS-Algorithmus ("Normalized Least Mean Squares") ist ein zur Unterdrückung von Rückkopplungen besonders oft eingesetztes Filter, welches bestehende Koeffizienten des Filters in Abhängigkeit eines Ausgangssignals und eines Fehlersignals über eine Schrittweite aktualisiert. Die einzelnen Koeffizienten des Filters werden hiernach mit ihrer entsprechenden Zeitordnung - also der Zeitverzögerung bezüglich einer Impulsanregung - auf ein vom Eingangssignal abgeleitetes Signal angewandt. Indem die Schrittweite zur Aktualisierung der Koeffizienten als ein Vektor anhand der Impulsantwort-Parameter gebildet wird, kann die Schrittweite, mit welcher jeder Koeffizient für eine Adaptierung auf eine Änderung aktualisiert wird, in Abhängigkeit von der Impulsantwort im Rückkopplungspfad gewählt werden, so dass einerseits die Adaptierung schnell genug erfolgt, um plötzliche Änderungen durch Anregungen im Eingangssignal zu erfassen, andererseits aber Artefakte vermieden werden können.An NLMS ("Normalized Least Mean Squares") algorithm is a filter which is used particularly often to suppress feedback and which updates existing coefficients of the filter as a function of an output signal and an error signal via a step size. The individual coefficients of the filter are then listed with their corresponding time order - i.e. the time delay with regard to an impulse excitation - applied to a signal derived from the input signal. By forming the step size for updating the coefficients as a vector based on the impulse response parameters, the step size with which each coefficient is updated for an adaptation to a change can be selected as a function of the impulse response in the feedback path, so that on the one hand the adaptation fast enough to capture sudden changes caused by excitations in the input signal, while avoiding artifacts.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.The device according to the invention shares the advantages of the method according to the invention.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.The properties, features and advantages of this invention described above, and the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings.

Es zeigen:

Fig. 1
eine beispielhafte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hörhilfegeräts in Funktionsblöcken;
Fig. 2
ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
Fig. 3
ein Diagramm mit beispielhaften Impulsantworten von Rückkopplungspfaden;
Fig. 4
ein Diagramm mit beispielhaften Mittelwertsfunktionen zu den Impulsantworten;
Fig. 5.
ein Diagramm mit beispielhaften Gewichtungskoeffizienten;
Fig. 6
zwei Diagramme die vergleichsweise Reaktionsfähigkeit einer Adaptation mit vektorwertigen Schrittweiten; und
Fig. 7
ein Diagramm die vergleichsweise Stabilität einer Adaptation mit vektorwertigen Schrittweiten.
Show it:
1
an exemplary schematic representation of a hearing aid device according to the invention in functional blocks;
2
a schematic flowchart of a method according to the invention
3
a diagram with exemplary impulse responses of feedback paths;
4
a diagram with exemplary mean value functions for the impulse responses;
figure 5
a diagram with exemplary weighting coefficients;
6
two diagrams of the comparative responsiveness of an adaptation with vector-valued step sizes; and
7
a diagram of the comparative stability of an adaptation with vector-valued step sizes.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Hörhilfegerät 100 als schematische Darstellung in Funktionsblöcken. Das erfindungsgemäße Hörhilfegerät weist einen akusto-elektrischen Wandler 2 auf, der eine mechanische Schwingung, üblicherweise als Luftschall d(k) aufgenommen, in ein elektrisches Signal m(k) umwandelt. Üblicherweise handelt es sich bei dem akusto-elektrischen Wandler 2 um ein oder mehrere Mikrofone, meist kapazitiv und teilweise auch als MEMS-Mikrofon aus Silizium mikromechanisch ausgebildet. Es ist dabei denkbar, dass die Signale mehrerer Mikrofone als Mikrofon mit Richtcharakteristik zusammengeschaltet sind. In diesem Fall handelt es sich bei dem Signal m(k) bevorzugter Weise um ein Signal mit Richtcharakteristik. 1 shows a hearing aid device 100 according to the invention as a schematic representation in functional blocks. The hearing aid device according to the invention has an acousto-electrical converter 2, which converts a mechanical vibration, usually recorded as airborne sound d(k), into an electrical signal m(k). The acousto-electric converter 2 is usually one or more microphones, usually capacitive and sometimes also micromechanically designed as a MEMS microphone made of silicon. It is conceivable that the signals from a plurality of microphones are interconnected as a microphone with a directional characteristic. In this case, the signal m(k) is preferably a signal with a directional characteristic.

Das Hörhilfegerät 100 weist weiterhin eine Signalverarbeitungseinrichtung 3 auf, die ausgelegt ist, ein eingehendes Signal e(k) vorzugsweise frequenzabhängig zu verstärken, sodass eine Hörschwäche eines Trägers ausgeglichen werden kann und leise Töne unterhalb der Hörschwelle des Träger in einen Bereich oberhalb dessen Hörschwelle angehoben werden. Dazu kann die Signalverarbeitungseinrichtung 3 beispielsweise eine Filterbank aufweisen.The hearing aid device 100 also has a signal processing device 3, which is designed to amplify an incoming signal e(k), preferably in a frequency-dependent manner, so that a hearing impairment of a wearer can be compensated for and soft sounds below the wearer's hearing threshold are raised to a range above the wearer's hearing threshold . For this purpose, the signal processing device 3 can have a filter bank, for example.

Denkbare weitere Funktionen der Signalverarbeitungseinrichtung 3 sind Dynamikkompression, Klassifizierung von Hörsituationen, Rauschunterdrückung, Steuerung von Richtcharakteristiken des Mikrofons, binaurale Signalverarbeitung, wenn das Hörhilfegerät 100 über eine nicht dargestellte Kommunikationsschnittstelle mit einem zweiten Hörhilfegerät 100 in Signalverbindung steht.Conceivable additional functions of the signal processing device 3 are dynamic compression, classification of hearing situations, noise suppression, control of directional characteristics of the microphone, binaural signal processing if the hearing aid device 100 has a signal connection with a second hearing aid device 100 via a communication interface (not shown).

Weiterhin weist das Hörhilfegerät einen elektro-akustischen Wandler 4 auf, der als Lautsprecher oder Hörer ausgeführt ist. Der elektro-akustische Wandler 4 kann bei einem Hinterdem-Ohr-Hörhilfegerät 100 in einem Gehäuse hinter dem Ohr angeordnet sein und den Schall über einen Schallschlauch an ein Ohrstück im Gehörgang des Trägers übertragen werden. Denkbar ist bei einem HdO-Hörgerät auch, dass der elektro-akustische Wandler 4 in dem Gehörgang des Trägers angeordnet ist und über eine elektrische Signalverbindung ein auszugebendes Signal erhält. Schließlich kann es sich bei dem Hörhilfegerät 100 auch um ein In-dem-Ohr oder CiC-(complete in channel) Hörhilfegerät handeln, sodass alle Komponenten des Hörhilfegeräts an oder in dem Gehörgang des Trägers angeordnet sind.Furthermore, the hearing aid has an electro-acoustic converter 4, which is designed as a loudspeaker or earpiece. In the case of a behind-the-ear hearing aid device 100, the electro-acoustic converter 4 can be arranged in a housing behind the ear and the sound can be transmitted via a sound tube to an earpiece in the wearer's auditory canal. It is also conceivable with a behind-the-ear hearing aid that the electro-acoustic converter 4 is arranged in the ear canal of the wearer and receives a signal to be output via an electrical signal connection. Finally, the hearing aid device 100 can also be an in-the-ear or CiC (complete in channel) hearing aid device, so that all components of the hearing aid device are arranged on or in the wearer's auditory canal.

Zwischen dem elektro-akustischen Wandler 4 und dem akusto-elektrischen Wandler 2 besteht immer ein Rückkopplungspfad g(k), über den akustische Energie zurück zu dem akusto-elektrischen Wandler 2 übertragen werden kann. Der Rückkopplungspfad kann durch die Luft ausgebildet sein, zum Beispiel durch einen Spalt zwischen Gehörgang und einer Abdichtung des Gehörgangs (z.B. einer Ohrschale oder einem "Ear-Dome") oder auch als Körperschallübertragung durch ein Gehäuse des Hörhilfegeräts 100. Denkbar ist auch eine Kombination beider Wege. Dabei sind die Eigenschaften des Rückkopplungspfades auch von der Umgebung eines Kopfes des Trägers abhängig, beispielsweise von einer Reflexion an einer Wand oder einem Autofenster oder auch einem Telefonhörer in Ohrnähe. Eine Dämpfung des Rückkopplungspfades ist dabei stark frequenzabhängig. Ist die Gesamtverstärkung über elektro-akustischen Wandler 4, den Rückkopplungspfad g(k), den akusto-elektrischen Wandler 2 und die Signalverarbeitung 3 größer als 1 unter der Berücksichtigung der Phase, so tritt ein Rückkopplungspfeifen auf.There is always a feedback path g(k) between the electro-acoustic converter 4 and the acousto-electric converter 2 via which acoustic energy can be transmitted back to the acousto-electric converter 2 . The feedback path can be formed through the air, for example through a gap between the auditory canal and a seal of the auditory canal (e.g. an ear shell or an "ear dome") or as structure-borne noise transmission through a housing of the hearing aid device 100. A combination of both is also conceivable Ways. The properties of the feedback path are also dependent on the surroundings of the wearer's head, for example a reflection on a wall or a car window or a telephone receiver close to the ear. Attenuation of the feedback path is strongly frequency-dependent. If the overall amplification via the electro-acoustic converter 4, the feedback path g(k), the acousto-electric converter 2 and the signal processing 3 is greater than 1, taking the phase into account, feedback whistling occurs.

Um ein derartiges Rückkopplungspfeifen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren, weist das Hörhilfegerät 100 eine Rücckopplungsunterdrückungseinrichtung 6 auf, die in der dargestellten Ausführungsform einen adaptiven Filter 7 und einen Mischer 8 aufweist. Das adaptive Filter 7 erhält über eine erste Signalleitung 11 das der Signalverarbeitungseinrichtung 3 zugeführte Eingangssignal e(k) und über eine zweite Signalleitung 9 das von der Signalverarbeitungseinrichtung ausgegebene Signal x(k). Weiterhin steht das adaptive Filter 7 über eine dritte Signalleitung 10 mit der Signalverarbeitungseinrichtung 3 in Verbindung, um deren Wirkung zur Verarbeitung des Eingangssignals e(k) zu erfassen. Dies kann beispielsweise durch eine Übermittlung von Verarbeitungsparametern geschehen.In order to prevent or at least reduce such feedback whistling, the hearing aid device 100 has a feedback suppression device 6, which is shown in FIG Embodiment has an adaptive filter 7 and a mixer 8. The adaptive filter 7 receives the input signal e(k) fed to the signal processing device 3 via a first signal line 11 and the signal x(k) output by the signal processing device via a second signal line 9 . Furthermore, the adaptive filter 7 is connected to the signal processing device 3 via a third signal line 10 in order to detect its effect on the processing of the input signal e(k). This can be done, for example, by transmitting processing parameters.

Das adaptive Filter 7 verarbeitet die zugeführten Signale zu einem Kompensationssignal c(k), das über einen Mischer 8 dem elektrischen Signal m(k) zugemischt wird, um eine Rückkopplung zu reduzieren. Näheres zur Art des Erzeugung des Kompensationssignals c(k) ist im Folgenden zur Fig.2 näher erläutert.The adaptive filter 7 processes the supplied signals to form a compensation signal c(k), which is mixed with the electrical signal m(k) via a mixer 8 in order to reduce feedback. More information on the type of generation of the compensation signal c(k) is provided below Fig.2 explained in more detail.

Es ist anzumerken, dass insbesondere die Aufteilung von Funktionalitäten in der Fig. 1 nur beispielhaft ist. Es ist ebenso denkbar, dass die Rückkopplungsunterdrückungseinheit 6 nicht wie in Fig. 1 dargestellt, als eigene Funktionsblöcke 7 und 8 ausgeführt ist, sondern lediglich als programmgesteuerte Funktionen in der Signalverarbeitungseinrichtung 3, oder auch als hardware-implementierte Schaltungen darin. Auch ist es denkbar, dass das adaptive Filter 7 nicht filtert, indem es ein Kompensationssignal c(k) erzeugt und dem elektrischen Signal m(k) zumischt, um durch destruktive Interferenz ein Rückkopplungssignal zu reduzieren, sondern als subtraktives Filter selbst in dem Signalpfad m(k) vorgesehen ist. Auch können die Signale x(k) und e(k) an unterschiedlichen Stellen dem Signalfluss entnommen werden, ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen. Denkbar ist beispielsweise, dass das adaptive Filter 3 den Einfluss der Signalverarbeitungseinrichtung 3 durch Vergleich der Signale e(k) und x(k) selbst ermittelt. Ebenso ist es aber auch denkbar, dass das adaptive Filter 7 alle Informationen zur Funktion der Signalverarbeitung 3 über die Signalverbindung 10 erhält, dafür aber nur eines der Signale e(k) oder x(k).It should be noted that in particular the division of functionalities in the 1 is only exemplary. It is also conceivable that the feedback suppression unit 6 is not, as in 1 shown, is designed as separate function blocks 7 and 8, but only as program-controlled functions in the signal processing device 3, or as hardware-implemented circuits therein. It is also conceivable that the adaptive filter 7 does not filter by generating a compensation signal c(k) and mixing it with the electrical signal m(k) in order to reduce a feedback signal through destructive interference, but rather as a subtractive filter itself in the signal path m (k) is provided. The signals x(k) and e(k) can also be taken from the signal flow at different points without departing from the principle of the invention. It is conceivable, for example, for the adaptive filter 3 to determine the influence of the signal processing device 3 itself by comparing the signals e(k) and x(k). However, it is also conceivable that the adaptive filter 7 transmits all information about the function of the signal processing system 3 the signal connection 10 receives, but only one of the signals e(k) or x(k).

Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem Hörhilfegerät der Fig. 1. 2 shows an exemplary sequence of a method according to the invention on a hearing aid device 1 .

In einem Schritt S10 wird eine erste Rückkopplungsübertragungsfunktion zu einem ersten Zeitpunkt auf einem Rückkopplungspfad von der Signalverarbeitungseinrichtung 3 über den elektro-akustischen Wandler 4, einen akustischen Signalpfad g(k) von dem elektro-akustischen Wandler 4 zu dem akusto-elektrischen Wandler 2 und über den akusto-elektrischen Wandler 2 zurück zu der Signalverarbeitungseinrichtung 3 erfasst.In a step S10, a first feedback transfer function at a first point in time on a feedback path from the signal processing device 3 via the electro-acoustic converter 4, an acoustic signal path g(k) from the electro-acoustic converter 4 to the acousto-electric converter 2 and via the acousto-electric converter 2 back to the signal processing device 3 is detected.

Dabei ist es denkbar, dass die Rückkopplungsübertragungsfunktion bei einem Hörgeräteakustiker in einer Messbox gemessen werden oder in einem Labor durch Messung am Träger oder einem Kunstkopf. In diesen Ausführungsformen kann die Rückkopplungsübertragungsfunktion genauer gemessen werden, da jeweils Eingangs-und Ausgangssignal extern erfasst und miteinander verarbeitet werden können. Es ist dabei denkbar, typische Hörumgebungen darzustellen, wie Telefonieren mit einem Mobiltelefon oder Sitzen in einem Auto mit dem Ohr in der Nähe einer Scheibe.It is conceivable for the feedback transfer function to be measured in a measuring box by a hearing aid acoustician or in a laboratory by measuring the wearer or an artificial head. In these embodiments, the feedback transfer function can be measured more accurately since the input and output signals can be externally detected and processed together. It is conceivable to represent typical listening environments, such as talking on a mobile phone or sitting in a car with your ear close to a window.

Vorzugsweise werden mehrere Rückkopplungsübertragungsfunktionen für typische Umgebungen gemessen.Preferably, multiple feedback transfer functions are measured for typical environments.

Ebenso ist es aber auch denkbar, dass die Rückkopplungsübertragungsfunktionen in dem Hörhilfegerät selbst beim Tragen geschätzt, d.h. durch zu Schritt S30 bzw. S30' erläuterte Näherungsfunktionen erfasst werden. Die so erfassten Rückkopplungsübertragungsfunktionen weisen auf vorteilhafte Weise keinen Einfluss der Messumgebung auf und können alltäglichen Situationen des Trägers entsprechen.However, it is also conceivable for the feedback transfer functions to be estimated in the hearing aid device itself when it is being worn, i.e. to be detected by the approximation functions explained in step S30 or S30'. The feedback transfer functions recorded in this way advantageously have no influence from the measurement environment and can correspond to everyday situations of the wearer.

Fig. 3 stellt zwei beispielhafte Impulsantworten als mögliche Darstellungsform einer Rückkopplungsübertragungsfunktion dar. Dabei sind Impulsantwort und Rückkopplungsübertragungsfunktion in dem Sinne äquivalent zueinander, dass jeweils die eine mittels mathematischer Verfahren aus der anderen eindeutig abgeleitet werden kann. In der x-Achse ist die Zeit in Vielfachen eines Abtastzyklus angegeben, in der y-Achse eine normierte Amplitude. Dabei gibt die x-Achse eine Zeitverzögerung gegenüber einem Anregungsimpulses an. 3 shows two exemplary impulse responses as a possible form of representation of a feedback transfer function equivalent to each other in the sense that one can be clearly derived from the other using mathematical methods. The x-axis shows the time in multiples of a sampling cycle, and the y-axis shows a normalized amplitude. The x-axis indicates a time delay compared to an excitation pulse.

In einem Schritt S20 wird aus der erfassten ersten Rückkopplungsübertragungsfunktionen eine gewichtete Mittelwertsfunktion in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion bestimmt. In einem Schritt S20' wird eine Mehrzahl von Impulsantwort-Parametern in Abhängigkeit von Amplitudenbeträgen der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt. Erfolgt der Schritt S20' alternativ zum Schritt S20, so werden die Impulsantwort-Parameter direkt aus der in Schritt S10 erfassten Rückkopplungsübertragungsfunktion ermittelt. Erfolgt der Schritt S20' unmittelbar im Anschluss zum Schritt S20, so werden die Impulsantwort-Parameter aus einer gewichteten Mittelwertfunktion mehrerer Rückkopplungsübertragungsfunktionen ermittelt, welche die in Schritt S10 erfasste erst Rückkopplungsübertragungsfunktion umfassen.In a step S20, a weighted mean value function is determined from the detected first feedback transfer function as a function of amplitude values of the first feedback transfer function. In a step S20', a plurality of impulse response parameters are determined as a function of amplitude values of the first feedback transfer function. If step S20' takes place as an alternative to step S20, then the impulse response parameters are determined directly from the feedback transfer function detected in step S10. If step S20′ takes place directly after step S20, then the impulse response parameters are determined from a weighted mean value function of a plurality of feedback transfer functions, which include the first feedback transfer function detected in step S10.

Fig. 4 zeigt zunächst zu jeder Impulsantwort eine Funktion, die durch normieren einer Funktion in Abhängigkeit von den Amplitudenbeträgen generiert wird. Die Funktionen haben daher nur noch positives Vorzeichen. Für die großen Amplituden am Beginn wird der Funktionswert gleich 1 gesetzt im Sinne einer Begrenzung. 4 shows a function for each impulse response that is generated by normalizing a function depending on the amplitude values. The functions therefore only have a positive sign. For the large amplitudes at the beginning, the function value is set equal to 1 in the sense of a limitation.

Ein Mittelwert kann im Sinne eines zeitlichen Glättens der Rückkopplungsübertragungsfunktion beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Einhüllende der positiven Amplituden gebildet wird. Denkbar ist auch ein Tiefpass oder Bandpass über eine Funktion der Amplitudenquadrate.A mean value can take place in the sense of a temporal smoothing of the feedback transfer function, for example by forming an envelope of the positive amplitudes. A low-pass or band-pass using a function of the square of the amplitude is also conceivable.

Ein Mittelwert kann zusätzlich im Sinne einer arithmetischen Mittelung oder anderen Mittelung zum Beispiel durch Addieren von mehreren Funktionswerten unterschiedlicher Rückkopplungsübertragungsfunktionen und Teilen durch die Anzahl der erfassten Funktionen gebildet werden, sofern mehrere Rückkopplungsübertragungsfunktionen erfasst wurden. Dies kann beispielsweise durch Messung oder durch eine Iteration des Verfahrens über eine Mehrzahl der Rückkopplungsübertragungsfunktionen erfolgen. Es sind aber auch andere Formen denkbar, wie das Gewichten einer Funktion bei der Mittelwertbildung in Abhängigkeit von dem Alter der korrespondierenden Rückkopplungsübertragungsfunktion.A mean can also be used in the sense of an arithmetic mean or other averaging, for example by adding formed from a plurality of function values of different feedback transfer functions and parts by the number of functions detected, provided that a plurality of feedback transfer functions were detected. This can be done, for example, by measuring or by iterating the method over a plurality of the feedback transfer functions. However, other forms are also conceivable, such as weighting a function when averaging as a function of the age of the corresponding feedback transfer function.

Handelt es sich bei der erfassten Rückkopplungsübertragungsfunktion des Schritts S10 um eine gemessene Funktion, so kann die Mittelwertsfunktion bereits außerhalb des Hörhilfegerätes 100 in einer Messvorrichtung errechnet und auf das Hörhilfegerät 100 übertragen werden. Handelt es sich hingegen um eine in dem Hörhilfegerät 100 geschätzte Rückkopplungsübertragungsfunktion, so wird die gewichtete Mittelwertsfunktion vorzugsweise in dem Hörhilfegerät 100, z.B. von der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung 6 bestimmt.If the detected feedback transfer function of step S10 is a measured function, then the mean value function can already be calculated outside of the hearing aid device 100 in a measuring device and transmitted to the hearing aid device 100 . If, on the other hand, it is a feedback transfer function estimated in the hearing aid device 100, then the weighted mean value function is preferably determined in the hearing aid device 100, e.g. by the feedback suppression device 6.

In einem Schritt S30 bzw. S30' des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion geschätzt.In a step S30 or S30' of the method according to the invention, a second feedback transfer function is estimated.

Vorzugsweise modelliert das adaptive Filter 7 die zeitabhängige Rückkopplungsübertragungsfunktion als zeitabhängige Impulsantwort g(k) des Rückkopplungspfades.The adaptive filter 7 preferably models the time-dependent feedback transfer function as a time-dependent impulse response g(k) of the feedback path.

Ein Beispiel für ein Schätzungsverfahren ist die Aktualisierung von Koeffizienten eines adaptiven Filters mittels des NLMS-Algorithmus. Aus einem Wert zu einem Zeitpunkt k wird nach der folgenden Formel der Wert zu einem Zeitpunkt k+1 geschätzt: h k + 1 = h k + μ e * k x k / x * k x k

Figure imgb0001
An example of an estimation method is updating coefficients of an adaptive filter using the NLMS algorithm. From a value at a time k, the value at a time k+1 is estimated using the following formula: H k + 1 = H k + µ e * k x k / x * k x k
Figure imgb0001

Dabei gibt k eine diskrete Zeitskala an, x ist der Eingangswert der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung, e = m - c ist das Fehlersignal, das als eine Differenz des Mikrofonsignals m und des Kompensationssignals c angeben ist, µ ist eine Schrittweite, die eine Anpassungsgeschwindigkeit des Filters steuert und * bezeichnet die komplex Konjugierte eines Wertes. Dabei sind h, x und µ Vektoren in einem Raum, dessen Dimensionalität durch die Länge des Filters bzw. die Anzahl der Koeffizienten gegeben ist: h(k) = [h0(k), h1(k), h2(k), ..., hN(k)], wobei N die Anzahl der Koeffizienten in dem Modell der geschätzten Funktion ist.In this case, k indicates a discrete time scale, x is the input value of the feedback suppression device, e=m−c is the error signal given as a difference of the microphone signal m and the compensation signal c, µ is a step size that controls an adaptation speed of the filter, and * denotes the complex conjugate of a value. Here h, x and µ are vectors in a space whose dimensionality is given by the length of the filter or the number of coefficients: h(k) = [h0(k), h1(k), h2(k), . .., hN(k)], where N is the number of coefficients in the model of the estimated function.

Siehe dazu auch:

  • S. Haykin, Adaptive Filter Theory. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1996 .
  • Toon van Waterschoot and Marc Moonen, "Fifty years of acoustic feedback control: state of the art and future challenges", Proc. IEEE, vol. 99, no. 2, Feb. 2011, pp. 288-327
See also:
  • S. Haykin, Adaptive Filter Theory. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1996 .
  • Toon van Waterschoot and Marc Moonen, "Fifty years of acoustic feedback control: state of the art and future challenges", Proc. IEEE, vol. 99, no. 2, Feb. 2011, pp. 288-327

Andere denkbare Verfahren zum Schätzen einer Rückkopplungsübertragungsfunktion sind:

  • LMS - Least mean squares
  • RLS - Recursive least squares
  • Affine Projection
Other conceivable methods for estimating a feedback transfer function are:
  • LMS - Least Mean Squares
  • RLS - Recursive least squares
  • Affine projection

Dabei werden die Koeffizienten des adaptiven Filters zur Unterdrückung eines Rückkopplungssignals an die zweite Rücckopplungsübertragungsfunktion angepasst oder mit anderen Worten die Rückkopplungsübertragungsfunktion durch die Koeffizienten modelliert, wobei eine Änderung der Koeffizienten in Abhängigkeit von der Mittelwertsfunktion bzw. der Impulsantwort-Parameter gewichtet wird. Zur Anpassung der Koeffizienten wird ein Korrekturwert mit einem Gewichtungsfaktor bzw. einer Schrittweite gewichtet. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt diese Gewichtung über die Schrittweite µ, die wie oben dargestellt bei der Schätzung der durch die Koeffizienten modellierten Rückkopplungsübertragungsfunktion eingehen. Der Gewichtungsfaktor wird aus der Mittelwertsfunktion über die Impulsantwort-Parameter abgeleitet. Im einfachsten Fall könnte es der Wert einer in Fig. 4 dargestellten Mittelwertsfunktion selbst sein. Der Wert eines Gewichtungsfaktors µ(k) ist dann beispielsweise ein Funktionswert einer in Fig. 4 dargestellten Funktion für den Wert k in der x-Achse.The coefficients of the adaptive filter for suppressing a feedback signal are adapted to the second feedback transfer function or, in other words, the feedback transfer function is modeled by the coefficients, with a change in the coefficients depending on the mean value function or the impulse response parameter being weighted. To adapt the coefficients, a correction value is weighted with a weighting factor or an increment. In the embodiment shown, this weighting takes place via the increment μ, which, as shown above, is included in the estimation of the feedback transfer function modeled by the coefficients. The weighting factor is derived from the averaging function over the impulse response parameters. In the simplest case, it could be the value of an in 4 shown mean function itself. The value of a weighting factor µ(k) is then, for example, a function value of an in 4 shown function for the value k in the x-axis.

Bevorzugter Weise wird jedoch wie in Fig. 5 eine Schrittweite aus der Mittelwertsfunktion der Fig. 4 abgeleitet. In Fig. 5 ist dazu anstelle einer linearen, normierten Skala bis 1 eine Skala gemäß dem 10er-Logarithmus log10 aufgetragen. Auf diese Weise ist der Dynamikbereich der Schrittweite wesentlich größer, sodass bei großen Werten der Impulsantwort in Fig. 3 eine schnelle Konvergenz erreicht wird, während bei kleinen werten eine hohe Genauigkeit bei der Anpassung und damit geringe Artefakte auftreten.Preferably, however, as in figure 5 an increment from the mean function of the 4 derived. In figure 5 instead of a linear, normalized scale to 1, a scale according to the logarithm of 10 log 10 is plotted. In this way, the dynamic range of the step size is much larger, so that for large values of the impulse response in 3 Fast convergence is achieved, while small values result in high adjustment accuracy and therefore low artefacts.

Denkbar ist es aber auch, dass in einem erfindungsgemäßen Verfahren das Schätzen der zweiten Rückkopplungsübertragungsfunktion getrennt von einer Gewichtung der Koeffizienten nacheinander erfolgt.However, it is also conceivable that in a method according to the invention the estimation of the second feedback transfer function takes place separately from a weighting of the coefficients one after the other.

Schließlich wird in einem Schritt S40 das adaptive Filter auf ein Signal angewandt, das von einem akustischen Eingangssignal des akusto-elektrischen Wandlers abgeleitet wird. Unter abgeleitet ist dabei jegliche, in einem Hörhilfegerät denkbare Signalverarbeitung zu verstehen, wie zum Beispiel A/D-Wandlung, Verstärkung, auch frequenzabhängig, Ausbilden einer Richtwirkung oder auch andere Funktionen, die in der Signalverarbeitung 3 möglich sind. In der Fig. 1 ist das Anwenden des Filters durch das Kompensationssignal c(k) dargestellt, das ein geschätztes Rückkopplungssignal darstellt und mit umgekehrten Vorzeichen zu dem Signal m(k) des Mikrofons addiert wird, sodass sich idealerweise das Signal des adaptierten Filters und der Rückkopplungsanteil des Mikrofonsignals m(k) aufheben.Finally, in a step S40, the adaptive filter is applied to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electric converter. Derived is understood to mean any signal processing that is conceivable in a hearing aid device, such as A/D conversion, amplification, also frequency-dependent, formation of a directivity or other functions that are possible in the signal processing 3 . In the 1 the application of the filter is represented by the compensation signal c(k), which represents an estimated feedback signal and is added to the signal m(k) of the microphone with the opposite sign, so that ideally the signal of the adapted filter and the feedback component of the microphone signal m( k) cancel.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird dieses nach Schritt S40 mit Schritt S20 fortgeführt, wobei die zweite Rückkopplungsübertragungsfunktion gemeinsam mit der ersten Rückkopplungsübertragungsfunktion zur Bildung der Mittelwertsfunktion verwendet wird und eine neue zweite Rücckopplungsübertragungsfunktion in Schritt S30 geschätzt wird.In a preferred embodiment of the method, this is continued after step S40 with step S20, wherein the second feedback transfer function is used together with the first feedback transfer function to form the averaging function and a new second feedback transfer function is estimated in step S30.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schritte S10 bis S40 jeweils in getrennten oder nur teilweise überlappenden Frequenzbändern ausgeführt, sodass unterschiedliche Rückkopplungsbedingungen in unterschiedlichen Frequenzen jeweils optimal unterdrückt werden können. Dazu kann beispielsweise eine Filterbank in der Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung 6 vorgesehen sein oder auch eine Filterbank in der Signalverarbeitungseinrichtung 3 genutzt werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention, steps S10 to S40 are each carried out in separate or only partially overlapping frequency bands, so that different feedback conditions in different frequencies can be optimally suppressed in each case. For this purpose, for example, a filter bank can be provided in the feedback suppression device 6 or a filter bank in the signal processing device 3 can also be used.

Bei der Unterdrückung von Rückkopplung mittels eines adaptiven Filters kann eine Anregung in Form eines tonalen Eingangssignals zu einer Fehladaptierung führen. Im Beispiel des zitierten NLMS-Algorithmus liefert das adaptive Filter als Lösung die Rückkopplungsübertragungsfunktion des jeweils vorliegenden Rückkopplungspfads, zu welcher ein Fehlerterm hinzuaddiert wird, der von der Autokorrelation des Eingangssignals abhängt. Infolge der vergleichsweise hohen Autokorrelation eines tonalen Eingangssignals lässt sich in diesem Fall eine Fehladaptation auf die Anregung in Form des tonalen Eingangssignals hin mit herkömmlichen Mitteln meist nicht hinreichend unterdrücken.When suppressing feedback using an adaptive filter, an excitation in the form of a tonal input signal can lead to incorrect adaptation. In the example of the cited NLMS algorithm, the adaptive filter supplies the feedback transfer function of the respective feedback path as a solution, to which an error term that depends on the autocorrelation of the input signal is added. As a result of the comparatively high autocorrelation of a tonal input signal, in this case it is usually not possible to adequately suppress incorrect adaptation to the excitation in the form of the tonal input signal using conventional means.

Das beschriebene Verfahren liefert nun hierfür eine zufriedenstellende Lösung. Fehladaptierungen infolge von Anregungen im Eingangssignal sind maßgeblich unterdrückt, während die Adaptionsgeschwindigkeit für übliche Veränderungen im Rücckopplungspfad dennoch ausreichend hoch ist. Es wird also eine hohe Stabilität der Rückkopplungsunterdrückung erreicht, welche eine verbesserte Klangqualität aufweist, ohne dass dabei die Reaktionsfähigkeit bezüglich Änderungen im Rückkopplungspfad beeinträchtigt wird. Es ist somit nicht mehr notwendig, einen ausgleichenden Kompromiss zwischen der Klangqualität und der Anpassungsfähigkeit an Änderungen im Rückkopplungspfad zu wählen.The method described now provides a satisfactory solution for this. Misadaptations as a result of excitations in the input signal are significantly suppressed, while the adaptation speed for normal changes in the feedback path is nevertheless sufficiently high. A high stability of the feedback suppression is thus achieved, which has an improved sound quality, without impairing the responsiveness with regard to changes in the feedback path. It is thus no longer necessary to make a balancing trade-off between sound quality and the ability to adapt to changes in the feedback path.

Das Verhalten bzw. die Reaktionsfähigkeit bezüglich Änderungen im Rückkopplungspfad, welche das Verfahren erlaubt, ist anhand zweier Diagramme in Fig. 6 dargestellt. Die Diagramme zeigen jeweils die Systemdistanz, welche definiert ist als ∥g(k)- h(k)∥/∥g(k)∥, aufgetragen gegen eine in Sekunden skalierte Zeitachse. Die Systemdistanz ist hierbei ein Maß dafür, inwieweit die Koeffizienten h(k) des adaptiven Filters der wirklichen Impulsantwort g(k) im Rückkopplungspfad entsprechen. Eine gute Entsprechung ist charakterisiert durch Werte nahe Null für die Systemdistanz. Die Anregung, welche dem Rückkopplungspfad zugrunde liegt, besteht in weißem Rauschen. Für den oberen Graphen wurde bei der Aktualisierung der Koeffizienten h(k) des adaptiven Filters jeweils eine einheitliche Schrittweite µ verwendet. Für den unteren Graphen wurde bei den Aktualisierungen der Koeffizienten die Schrittweite µ in beschriebener Weise über die einzelnen Koeffizienten hinweg an die Impulsantwort eines typischen Rücckopplungspfades angepasst.The behavior or the ability to react to changes in the feedback path, which the method allows, is shown in two diagrams in 6 shown. The diagrams each show the system distance, which is defined as ∥ g ( k ) - h ( k )∥/∥ g ( k )∥ , plotted against a time axis scaled in seconds. The system distance is a measure of the extent to which the coefficients h(k) of the adaptive filter correspond to the actual impulse response g(k) in the feedback path. A good match is characterized by values close to zero for the system distance. The excitation underlying the feedback path is white noise. For the top graph, a uniform step size μ was used in each case when updating the coefficients h(k) of the adaptive filter. For the lower graph, the step width μ was adapted to the impulse response of a typical feedback path over the individual coefficients in the manner described when updating the coefficients.

Nach 2,5 Sekunden findet eine instantane Veränderung im Rücckopplungspfad statt. Anhand des jeweiligen Diagramms kann abgelesen werden, dass die Reaktionsfähigkeit auf diese Änderung im Rückkopplungspfad durch die Verwendung individueller Schrittweiten für die unterschiedlichen Koeffizienten h(k) des adaptiven Filters nicht beeinträchtigt wird, obwohl hierdurch für einen Großteil der Koeffizienten die Schrittweite erheblich verkleinert wird. Dies liegt daran, dass die besagte Verkleinerung der Schrittweite - und somit die Verringerung der Reaktionsfähigkeit des Filters - für Koeffizienten erfolgt, welche Bereiche einer geringen Impulsantwort in einem typischen Rückkopplungspfad repräsentieren, und deshalb nur unwesentlich zum Gesamtverhalten des Rückkopplungspfades beitragen.After 2.5 seconds there is an instantaneous change in the feedback path. From the respective diagram it can be read that the responsiveness to this change in the feedback path is not impaired by the use of individual step sizes for the different coefficients h(k) of the adaptive filter, although this significantly reduces the step size for a large part of the coefficients. This is because said reduction in step size - and hence reduction in filter responsiveness - occurs for coefficients which represent areas of low impulse response in a typical feedback path and therefore contribute only insignificantly to the overall performance of the feedback path.

Die Verbesserung der Stabilität der Rückkopplungsunterdrückung, also insbesondere die Verringerung von Fehladaptierungen, durch die Aktualisierung der Koeffizienten h(k) des adapativen Filters mittels individueller Schrittweiten wird anhand des Diagramms in Fig. 7 deutlich: Erneut ist hier gegen eine in Sekunden skalierte Zeitachse die Systeminstanz aufgetragen, wobei die drei dargestellten Szenarien gegeben sind durch: Den klassischen NLMS-Algorithmus und eine Aktualisierung der Koeffizienten mit konstanter Schrittweite (obere Linie 18), eine Aktualisierung der Koeffizienten durch individuelle, jedoch nicht zeitabhängige Schrittweiten (mittlere Linie 19), und eine Aktualisierung der Koeffizienten durch individuelle, zeitabhängige Schrittweiten in Abhängigkeit eines durch gewichtete Mittelwertbildung "gelernten" Rückkopplungspfades (untere Linie 20).The improvement in the stability of the feedback suppression, i.e. in particular the reduction in incorrect adaptations, by updating the coefficients h(k) of the adaptive filter using individual step sizes is illustrated using the diagram in 7 clear: Again, the system instance is plotted against a time axis scaled in seconds, with the three scenarios presented being given by: the classic NLMS algorithm and updating the coefficients with a constant increment (upper line 18), updating the coefficients using individual, but not time-dependent step sizes (middle line 19), and an update of the coefficients by individual, time-dependent step sizes depending on a feedback path "learned" by weighted averaging (lower line 20).

Im ersten Fall treten, wie sich anhand der durchdie obere Linie 18 dargestellten Systeminstanz erkennen lässt, während der gesamten Zeitspanne erhebliche Fehladaptierungen auf. Der Mittelwert für die Systemdistanz ist 0,98. Durch die individuellen Schrittweiten, welche für den zweiten Fall (mittlere Linie 19) verwendet werden, konnten die Fehladaptierungen erheblich reduziert werden, die mittlere Systemdistanz weist einen Wert von 0,40 auf. Durch eine Anpassung der individuellen Schrittweiten an dem "gelernten" Rückkopplungspfad, wie sie im dritten Szenario (untere Linie 20) vorgenommen wird, konnten die Fehladaptierungen noch einmal weiter reduziert werden, wobei der Mittelwert für die Systeminstanz nun nur noch 0,14 beträgt. Die einzige schwere Fehladaptierung, hervorgerufen durch eine drastische Veränderung im Rückkopplungspfad, findet sich hier bei einem Zeitpunkt von ca. 4,3 Sekunden. Die Systemdistanz, welche die Fehladaptierungen repräsentiert, kann jedoch an diesen Zeitpunkt für die anderen beiden Szenarien aus Skalierungsgründen durch das Diagramm der Fig. 7 gar nicht mehr wiedergegeben werden. Es wird somit deutlich, dass das vorgeschlagene Verfahren die Stabilität bei der Unterdrückung der Rückkopplung erheblich verbessert.In the first case, as can be seen from the system instance represented by the top line 18, significant misadaptations occur throughout the period. The mean for the system distance is 0.98. The individual increments used for the second case (middle line 19) significantly reduced the incorrect adaptations, the mean system distance has a value of 0.40. By adapting the individual increments to the "learned" feedback path, as is done in the third scenario (lower line 20), the incorrect adaptations could be further reduced, with the mean value for the system instance now being only 0.14. The only serious misadaptation, caused by a drastic change in the feedback path, is found here at a point in time of about 4.3 seconds. However, the system distance, which represents the misadaptations, can be adjusted to this point in time for the other two scenarios for scaling reasons using the diagram of 7 cannot be reproduced at all. It is thus clear that the proposed method significantly improves the stability when suppressing the feedback.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (5)

  1. A method for reducing feedback in a hearing aid device (100), the hearing aid device (100) comprising an acousto-electric transducer (2), a signal processing device (3), a feedback suppression device (6) and an electro-acoustic transducer (4), the method comprising the steps of:
    (S10) determining an impulse response function of a first feedback transfer function on a feedback path from the signal processing device (3) via the electro-acoustic transducer (4), an acoustic signal path from the electro-acoustic transducer (4) to the acousto-electric transducer (2) and via the acousto-electric transducer (2) back to the signal processing device (3);
    (S20) determining a weighted average function in dependence on amplitude absolute values of the impulse response function of the first feedback transfer function, wherein as the weighted average function, an envelope function for the absolute values of the amplitudes is formed, or a low-pass or band-pass smoothed function of the amplitude squares of the impulse response function reflecting an energy of an impulse response over a time delay with respect to an impulse excitation;
    (S30) estimating a second feedback transfer function of the feedback path by means of an adaptive filter (7), wherein vector-valued coefficients h(k)= [h0(k), h1(k), h2(k), ..., hN(k)] of the adaptive filter (7) of length N are updated depending on the weighted average function, wherein, for a time k for an adaptation of the vector-valued coefficients h(k) → h(k+1) of the adaptive filter, a respective correction value is weighted with a step size µ, wherein the step size µ is given by a vector of length N which depends on the weighted average value function;
    (S40) applying the adaptive filter (7) to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electric transducer (2) in order to reduce a feedback.
  2. The method according to claim 1, wherein the method is carried out in a plurality of disjoint or only partially overlapping frequency ranges.
  3. A hearing aid device, the hearing aid device (100) comprising an acousto-electric transducer (2), a signal processing device (3), a feedback suppression device (6) and an electro-acoustic transducer (4), wherein the hearing aid device (100) is adapted to:
    determine an impulse response function of a first feedback transfer function on a feedback path from the signal processing device (3) via the electro-acoustic transducer (4), an acoustic signal path from the electro-acoustic transducer (4) to the acousto-electric transducer (2) and via the acousto-electric transducer (2) back to the signal processing device (3);
    determine a weighted average function as a function of amplitude absolute values of the impulse response function of the first feedback transfer function, wherein as the weighted average function, an envelope function for the absolute values of the amplitudes is formed, or a low-pass or band-pass smoothed function of the amplitude squares of the impulse response function reflecting an energy of an impulse response over a time delay with respect to an impulse excitation;
    estimate a second feedback transfer function of the feedback path by means of an adaptive filter (7), determine vector-valued coefficients h(k)= [h0(k), h1(k), h2(k), ... hN(k)] of the adaptive filter (7) of length N as a function of the weighted average function, wherein for a time k for an adaptation of the vector-valued coefficients h(k) → h(k+1) of the adaptive filter, a respective correction value is weighted with a step size µ, wherein the step size µ is given by a vector of length N which depends on the weighted average function;
    apply the adaptive filter (7) to a signal derived from an acoustic input signal of the acousto-electric transducer (2) in order to reduce a feedback.
  4. The hearing aid device according to claim 3, wherein the feedback suppression device (6) is part of the signal processing device (3).
  5. The hearing aid device according to any one of claims 3 or 4, wherein the hearing aid apparatus is configured to determine another weighted average function after applying the adaptive filter, wherein the second feedback transfer function is used together with the first feedback transfer function to form the weighted average function, and the hearing aid device is adapted to estimate a new second feedback transfer function.
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