EP3110172A1 - Method for processing signals in a binaural hearing aid - Google Patents
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- EP3110172A1 EP3110172A1 EP16170740.1A EP16170740A EP3110172A1 EP 3110172 A1 EP3110172 A1 EP 3110172A1 EP 16170740 A EP16170740 A EP 16170740A EP 3110172 A1 EP3110172 A1 EP 3110172A1
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- H04R2430/01—Aspects of volume control, not necessarily automatic, in sound systems
Definitions
- the invention relates to a method for signal processing in a binaural hearing aid having a first hearing aid and a second hearing aid, wherein the first hearing aid has a first microphone for generating a first signal and a first sound generator, and wherein the second hearing aid, a second microphone for generating a second microphone Having signal and a second sound generator.
- a binaural hearing aid usually comprises one hearing aid per ear of the user, wherein in each of the two hearing aids are arranged in each case a microphone and an electro-acoustic transducer for generating sound. Due to their spacing, a directional characteristic can now be formed from the recording signals of the two microphones, with the directional characteristics in the respective output signal output to the electroacoustic transducer being different for both hearing aid devices in order to achieve better spatial perception.
- microphone used here and below is here understood as meaning both a single, then in particular substantially omnidirectional microphone, ie a single microphone, and a microphone which comprises a plurality of individual microphones, in particular two single microphones, and which such by interconnecting the single microphones already has a directional characteristic, that is a directional microphone. In other words, in the latter case, a hearing aid then has a monaural directional microphone system.
- the binaural directional characteristic can help to isolate the voice signals of individual interlocutors and thus for the user of the binaural hearing aid understanding of Speech signal, which comes from a specific target caller to improve. Interfering noise in the vicinity of the target call partner can be reduced as well as conversational contributions of other call partners, if they are not identified for the moment as the relevant useful signal. This is achieved in that the directional characteristic is aligned in a comparatively narrow angular range, for example with a total angular aperture of 90 degrees or even only 45 degrees, in the frontal direction of the user.
- the binaural directional characteristic Usually, for an adaptation of the binaural directional characteristic a precise knowledge of the position of the target sound source or the target call partner, or equivalent to this, the exact direction required from which the useful signal comes. For the operation of hearing aids this is usually assumed that the position of the target sound source is located in the frontal direction, ie approximately 0 degrees with respect to the viewing direction of the user.
- a binocular directional characteristic oriented at 0 degrees with an angle apparture of 90 degrees or even only 45 degrees now suppresses a large part of the background noise, which initially improves the signal-to-noise ratio for the useful signal originating from the target call partner.
- Such a listening situation which is generally referred to as a "cocktail party situation"
- a hearing device can always result for a user of a hearing device when a conversation is to be conducted in the presence of other persons who are themselves talking to one another.
- both the caller makes small movements, which in an angular range of up to 10 or even up to 20 Degree can lie.
- the user of the binaural hearing aid can perform by his gestures in conversation natural head movements, which can lead to similar angular deviations of his frontal direction with respect to the interlocutor. Due to these movements, the voice signal of the call partner can be appreciably attenuated in the conversation due to the narrow angular range of the directional characteristic.
- the hearing aid system comprises in particular a signal processing device for processing audio signals and a signal connection for transmitting a first audio signal from each hearing aid to the signal processing device.
- the signal processing device evaluates a signal component from the preferred direction with respect to the head of the carrier in the first audio signals, wherein the signal processing device generates a first binaural directional microphone signal with the first audio signals and adjusts its directional characteristic as a function of the evaluation. It is thereby avoided to suppress other useful signals, for example spoken contributions from a round of talks.
- a binaural hearing system comprising left and right hearing aids, with noise suppression, and a user interface
- the left and right hearing aid devices include at least two input units providing a representation of an input signal in the time domain in a number of frequency bands and time instances, and a noise cancellation system having a multi-channel "beamformer" connected to the input units and a directional one Signal generated.
- the wearer of the hearing system can specify a directivity with respect to a target signal via the user interface.
- the invention has for its object to provide a method for a binaural hearing aid, which prevents as quickly and efficiently as possible in a hearing situation with a main sound source against a background noise noise fluctuations in the signal level due to relative movements of the main sound source to a user of the binaural hearing aid.
- the above object is achieved by a method for signal processing in a binaural hearing aid with a first hearing aid and a second hearing aid, wherein the first hearing aid has a first microphone for generating a first signal and a first sound generator, wherein the second hearing aid a second microphone for Generation of a second signal and a second sound generator, wherein at least approximately a direction of a main sound source is determined based on the first signal and the second signal, wherein in a deviation of the direction of the main sound source from a frontal direction of the binaural hearing the respective main Sound source closer hearing aid as a local hearing aid and the main sound source farther away hearing aid are defined as remote hearing aid.
- the first signal with at least a first angle-dependent filter, ie using an angle-dependent filter factor, filtered, and thereby a filtered first signal is generated, based on the first signal and / or the second Signal and / or the direction of the main sound source is determined a matching coefficient, from the first signal and the filtered first signal on the basis of the adaptation coefficient, an adapted first signal is generated, and from the adjusted first signal and the second signal, a local directivity of one through the Sound generator of the local hearing aid to be output reproduced signal is determined.
- An at least approximate determination of the direction of the main sound source is to be understood here in particular as meaning that a plurality of angular ranges is determined or specified, and it is determined which of the angular ranges is to be assigned the direction of the main sound source.
- one of the angular ranges of the frontal direction of the binaural hearing device can be assigned, and thus comprise a zero angle of the angular scale, which is the basis of the division into the angular ranges.
- a deviation of the direction of the main sound source from the frontal direction of the binaural hearing aid in this case can be done by assigning the direction of the main sound source to a different angle range than that of the frontal direction.
- the frontal direction of the binaural hearing device is preferably to be defined via the plane of symmetry of the two hearing aid devices during operation when properly worn by the user.
- a frontal angular range and a right or left deviation range can be defined, so that the approximate determination of the direction of the main sound source in this case means to assign the main sound source either the frontal angular range or one of the two deviation ranges.
- Filtering the first signal with at least one angle-dependent first filter factor comprises, in particular, multiplying the first signal in a respective frequency band by an angle-dependent first filter factor.
- the first signal may also be convolved with a vector-valued filter factor in the time domain or in the frequency domain to produce the first filtered signal.
- the first signal is to be assigned to either the local hearing aid or the remote hearing aid, and the second signal to be assigned to the then remaining hearing aid.
- the adaptation coefficient in a local hearing aid indicates whether and, if appropriate, to what extent in the local hearing aid the first signal the second signal is to be adjusted by generating the first adjusted signal from the first signal and the first filtered signal.
- the first adjusted signal is formed, for example, by a mixture of the first signal and the first filtered signal, for example in the form of a weighted sum.
- the first adjusted signal will be formed by a convex sum of the first signal and the first filtered signal with the adaptation coefficient as the convexity parameter.
- the adaptation coefficient in this case is between 0 and 1, wherein for a value of 1, corresponding to a complete adaptation of the first signal, the first filtered signal is passed on directly, while for a value of 0 no adaptation takes place.
- the angle-dependent first filter factor takes into account the fact that in the case of a deviation of the direction of the main sound source from the frontal direction on the one hand, a minimum, due to the transit time difference time shift occurs between the first signal and the second signal. This shift can initially be approximated as a phase shift. Moreover, on the other hand, in the case of the angular deviation caused by the head of the user of the binaural hearing aid, shadowing effects occur, as a result of which the remote hearing aid device has a weaker signal level.
- the main sound source By filtering the first signal with the first filter factor, the phase difference and the volume differences between the first signal and the second signal for the direction of the main sound source are compensated, thereby first for the further signal processing in the local hearing aid due to the equalized level and the aligned phase in the first Signal and in the second signal the main sound source can be considered as a frontal source.
- the binaural directional pattern is usually very narrow towards the front aligned to the unwanted sound signals through the lower Sonic sensitivity in those directions, which did not consider that as a useful signal Speech signal of the interlocutor correspond to reduce.
- the binaural directional characteristic that is, the directional characteristic formed by signal components of the two microphones in the playback signal each one of the sound generator, based on the first adjusted signal and the second signal is formed, and in the two said signals defakto the directional deviation of the main sound source has been corrected from the frontal direction, a voice signal of a conversation partner in relative movements of the interlocutor with respect to the user of the binaural hearing aid is no longer mitigated by the narrow binaural radiation pattern.
- the playback signal still nachzubein accordingly to achieve the most realistic spatial perception of the signal of the main sound source.
- the approximate direction of the main sound source and / or the adaptation coefficient in at least one frequency band are determined based on the signal levels of the first signal and the second signal.
- this can be frequency bandwise, with only a subset of frequency bands being used for the final determination of the direction of the main sound source.
- a direction determination based on the differences in the level of the first signal and the second signal can be realized particularly easily and quickly.
- the signal level of the sum of the first Signal and the second signal can be used, if necessary, to be able to take into account phase cancellation effects.
- the value of an angle-dependent second filter factor may be selected for at least a left deviation angle, a zero angle and a right deviation angle, from the first signal and the second signal, a signal to be multiplied for alignment with the second filter factor is, whereby in each case an aligned signal is generated, from the difference of the aligned signal and the other signal, an angle-dependent interference power are determined, and from the sum of the aligned signal and the other signal, an angle-dependent overall performance are determined from the angle-dependent interference power and A normalized angle-dependent interference power can be determined for the angle-dependent overall power, and based on a comparison of the normalized angle-dependent interference powers at least for the left-hand deviation angle, zero angle and the right deviation angle, the approximate direction of the main sound source and / or an adjustment coefficient are determined.
- angle-dependent interference power and the angle-dependent overall power are preferably to be calculated as an absolute value or absolute square of the difference or the sum of the aligned signal and the respective other signal.
- the direction of a main sound source can then be identified as the direction in which the normalized angle-dependent interference power is minimal.
- this can also be done for several angular ranges than three, however, for most applications, a distinction between the frontal region and two left- or right-symmetrically distributed deviation ranges is sufficient.
- a frequency band-dependent direction parameter is determined in each case in a plurality of frequency bands based on the comparison of the normalized angle-dependent interference powers at least for the left deviation angle, the zero angle and the right deviation angle, the approximate direction of the main sound source is determined from the frequency band-dependent directional parameters. This can be done for example by an optionally weighted average of the directional parameters.
- the determination of the direction of the main sound source is performed only in those frequency bands in which a significant directional dependence of the sound signal of the main sound source is to be expected.
- the first filter factor for generating the first filtered signal and the second filter factor preferably have the same frequency dependence with respect to the respective frequency band and the same angle dependence at least for the left deviation angle, the zero angle and the right deviation angle. This means that to adapt the first signal to the second signal, ie for angle-dependent alignment, filter factors with the same functional dependence are used as for determining the direction of the main sound source.
- a first filtered signal and based on this a first adjusted signal is generated, with increasing frequency of the frequency band for generating the first filtered signal for the first filter factor of the angle in the direction of Main sound source increases monotonically.
- a monotonic increase includes, in particular, that the angle used for the first filter factor can be chosen to be constant for a plurality of consecutive frequency bands, with a smaller angle selected for the group of low frequency bands for the first filter factor, and for a group higher frequency bands select a larger angle for the first filter factor.
- the first filter factor is in each case of the magnitude .ltoreq.1. This is particularly favorable in the case where the first signal, which is to be adapted to the second signal by means of the first filter factor, is formed by the signal of the local hearing aid.
- the signal recorded by the microphone of the remote hearing aid has a lower volume level due to shadowing effects by the user's head. This is done by a represents the first filter factor whose amount ⁇ 1 is selected.
- the first filtered signal is not boosted by the filtering process.
- the selection of whether to select the signal of the microphone of the local hearing aid or the signal of the microphone of the removed hearing aid as the first signal to be adapted to the second signal may be made particularly dependent on the current hearing situation.
- it is preferable to adapt the "local signal" to the "distant signal” since, in this case, the level of the signal is not further increased by the adaptation process, whereby supersaturation can be avoided.
- a compensation of a volume and a phase difference is made in the playback signal of the local hearing aid on the basis of the first angle-dependent filter factor and / or the adaptation coefficient, if the first signal is generated by the microphone of the local hearing aid.
- the local hearing aid will effectively provide the "local signal" with the phase and volume reference of the remote hearing aid.
- this referencing to the remote hearing aid is to be compensated in order to obtain the most realistic possible spatial perception of the user of the hearing aid.
- the invention further mentions a binaural hearing device having a first hearing aid device and a second hearing aid device, wherein the first hearing aid device has a first microphone for generating a first signal and a first sound generator, the second hearing aid device having a second microphone of a second signal and a second sound generator, and at least one signal processing unit configured to perform the above-described method.
- the advantages mentioned for the method and its developments can hereby be transferred mutatis mutandis to the binaural hearing aid.
- FIGS. 1a to 1c The influence of the movements of a user of the binaural hearing aid in a conversation, or the movements of his interlocutor on the signal level of the speech signal of the interlocutor is in FIGS. 1a to 1c shown.
- FIG. 1 a shows a user 1 of a binaural hearing device 2 who is in a conversation with a conversation partner 4.
- the interlocutor 4 is positioned in the frontal direction 6 of the user 1.
- the narrow directional characteristic 8 of the binaural hearing aid objections of other interlocutors 10 to 13 of user 1 are barely perceived.
- Figure 1 b the main interlocutor 4 of the user 1 has slightly moved aside, for example, as a result of a relief movement.
- FIG. 2 schematically the flow of a method 20 for signal processing in a binaural hearing aid 2 is shown in a block diagram.
- the binaural hearing device 2 comprises a first hearing aid device 22 and a second hearing aid device 24, each of which includes a microphone, not shown in the drawing.
- the microphone of the first hearing aid 22 generates a first signal 26 from sound
- the microphone of the second hearing aid 24 correspondingly generates a second signal 28.
- the second hearing aid device 24 closer to the interlocutor 4 is defined as a local hearing aid device 36, while the first hearing aid device 22 further from the interlocutor 4 is defined as a remote hearing aid device 38.
- the first signal 26 is multiplied by a first filter factor 40 in the local hearing aid device 36, whereby a first filtered signal 42 is first generated.
- an adaptation coefficient 44 is determined on the basis of the direction of the conversation partner 4, and then a first adapted signal 46 is generated from the first signal 26, the first filtered signal 42 and the adaptation coefficient 44.
- the first adjusted signal 46 is formed, for example, as a weighted superposition of the first filtered signal 42 and the first signal 26, wherein the adjustment coefficient 44 is used for weighting.
- the first adjusted signal 46 and the second signal 28 are now used to form the directional characteristic 48, which the reproduced signal 50 to be outputted via the sound generator of the local hearing aid 36 has to be exhibited in the respective frequency band.
- FIG. 3 is an alternative embodiment of the method 20 according to FIG. 2 shown.
- the local hearing aid device 36 is assigned to the first hearing aid device 22, while the remote hearing aid device 38 is to be assigned to the second hearing aid device 24.
- the first signal 26 is adapted to the second signal 28 by multiplying the first signal 26 by a first filter factor 40, whereby a filtered first signal 42 is generated, which by means of the adaptation coefficient 40, which in the direction detection 30th determined, is used to form the first matched signal 46.
- This first adjusted signal 46 now enters the forming directivity 48 with the second signal 28 as an input variable.
- the adaptation of the first signal 26 with respect to the reference of the remote hearing aid device 38 is effected by means of the adaptation coefficient 44 and the first filter factor 40 on the reproduction signal 50 a compensation 52 of the volume and the phase difference in order to restore the spatial perception as possible.
- Fig. 4 is shown in a block diagram an approximate direction determination 30 for the speech signal of a conversation partner not shown.
- a left deviation angle 56a, a zero angle 56b and a right deviation angle 56c are given, whereby the space in front of the user is divided into three angular ranges.
- the zero angle 56b and the right deviation angle 56c angle-dependent second filter parameters 40a, 40b, 40c are respectively predetermined in a frequency band 39. These can in this case have the same angular dependence in the respective frequency band 39 as the first filter parameter 40. From the first signal 26 and the second signal 28 one, in this case the first signal 26 is selected, which aligns with the other one, ie here with the second signal 28 is.
- first the first signal 26 for each of said angles 56a, 56b, 56c is multiplied by the respective second filter parameter 40a, 40b, 40c, whereby an angle-dependent aligned signal 60a, 60b, 60c is formed in each case.
- an angle-dependent interference power 62a, 62b, 62c and an angle-dependent overall power 64a, 64b, 64c are now formed from the aligned signal 60a, 60b, 60c with the second signal by difference or summation.
- the angle-dependent interference power 62a, 62b, 62c is respectively normalized by dividing the associated total angularly-dependent power 64a, 64b, 64c thereover, whereby for each of the angles 56a, 56b, 56c a normalized angle-dependent interference power 66a is obtained from the first signal 26 and the second signal 28 , 66b, 66c.
- the normalized angle-dependent interference powers 66a, 66b, 66c are now compared with each other.
- the orientation of the first signal 26 on the second signal 28 is such that a sound, which respectively comes from the direction of the angle used for the alignment 56a, 56b, 56c, due to the difference formation leads to no significant angle-dependent interference power 62a, 62b, 62c. Therefore, a direction parameter 68, which is used for approximate direction determination for the speech signal of the interlocutor, can be determined from the angle of left deviation angle 56a, zero angle 56b and right deviation angle 56c, for which the normalized angle-dependent interference power 66a, 66b, 66c is minimal.
- the direction parameter 68 can be used in the relevant frequency band on the one hand directly to determine the adaptation coefficient 44, and on the other direction direction parameters 68 of multiple frequency bands 39 are averaged to use this, the voice signal of the caller, which represents the main sound signal for the user 1, one of the three attributed angle.
- Fig. 5a-c is in a top view in each case the conversation situation Fig. 1 ac and the adjustments of the directional characteristics 8, 48 to the movements of the Interlocutor 4 or shown to the movements of the user 1.
- Fig. 5a is the conversation partner 4 head-on to the user, an adjustment of the directional characteristics 8 is not necessary.
- Fin Fig. 5b has the interlocutor 4 a slight sideways movement completed.
- the local directional characteristic 48 of the local hearing aid 36 follows this movement, while the directional characteristic 8 of the remote hearing aid 38 remains aligned in the frontal direction 6.
- the speech signal of the call partner is still well detected by the local directional characteristic 48, while due to the shift with respect to the directional characteristic 8 of the remote hearing aid 38 in the playback signal, the speech signal is attenuated.
- FIG. 5c shows Fig. 5c in which now the user 1 has slightly rotated his frontal direction 6 with respect to the interlocutor 4.
- the local directional characteristic 48 of the local hearing aid does not follow this rotation, but rather remains aligned with the interlocutor 4, so that the voice signal thereof does not recover any attenuation in the playback signal of the local hearing aid 36.
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Abstract
Die Erfindung nennt ein Verfahren (20) zur Signalverarbeitung in einem binauralen Hörgerät (2) mit einem ersten Hörhilfegerät (22) und einem zweiten Hörhilfegerät (24), wobei das erste Hörhilfegerät (22) ein erstes Mikrofon zur Erzeugung eines ersten Signals (26) und einen ersten Schallerzeuger aufweist, wobei das zweite Hörhilfegerät (24) ein zweites Mikrofon zur Erzeugung eines zweiten Signals (28) und einen zweiten Schallerzeuger aufweist, wobei anhand des ersten Signals (26) und des zweiten Signals (28) wenigstens näherungsweise eine Richtung (30) einer Haupt-Schallquelle (32) ermittelt wird, wobei bei einer Abweichung der Richtung (30) der Haupt-Schallquelle (32) von einer Frontalrichtung (6) des binauralen Hörgerätes (2) das jeweils der Haupt-Schallquelle (32) näher gelegene Hörhilfegerät (36) als lokales Hörhilfegerät (36) und das der Haupt-Schallquelle (32) weiter entfernt gelegene Hörhilfegerät (38) als entferntes Hörhilfegerät (38) definiert werden, wobei im lokalen Hörhilfegerät (36) wenigstens in einem Frequenzband (39) das erste Signal (26) mit wenigstens einem winkelabhängigen ersten Filterfaktor (40) gefiltert wird, und hierdurch ein erstes gefiltertes Signal (42) erzeugt wird, anhand des ersten Signals (26) und/oder des zweiten Signals (28) und/oder der Richtung (30) der Haupt-Schallquelle (32) ein Anpassungskoeffizient (44) bestimmt wird, aus dem ersten Signal (26) und dem ersten gefilterten Signal (42) anhand des Anpassungskoeffizienten (44) ein erstes angepasstes Signal (46) erzeugt wird, und aus dem ersten angepassten Signal (46) und dem zweiten Signal (28) eine lokale Richtcharakteristik (48) eines durch den Schallerzeuger des lokalen Hörhilfegeräts (36) auszugebenden Wiedergabesignals (50) bestimmt wird.The invention specifies a method (20) for signal processing in a binaural hearing device (2) with a first hearing aid device (22) and a second hearing aid device (24), the first hearing aid device (22) having a first microphone for generating a first signal (26). and a first sound generator, wherein the second hearing aid (24) has a second microphone for generating a second signal (28) and a second sound generator, wherein based on the first signal (26) and the second signal (28) at least approximately one direction ( 30) of a main sound source (32) is determined, wherein in a deviation of the direction (30) of the main sound source (32) from a frontal direction (6) of the binaural hearing aid (2) each of the main sound source (32) closer located hearing aid (36) as a local hearing aid (36) and the main sound source (32) further remote hearing aid (38) are defined as remote hearing aid (38), wobe i) in the local hearing aid device (36) at least in one frequency band (39) the first signal (26) is filtered with at least one angle-dependent first filter factor (40), thereby producing a first filtered signal (42), on the basis of the first signal (26 ) and / or the second signal (28) and / or the direction (30) of the main sound source (32) an adaptation coefficient (44) is determined from the first signal (26) and the first filtered signal (42) Adjustment coefficients (44) a first adjusted signal (46) is generated, and from the first adjusted signal (46) and the second signal (28) a local directional characteristic (48) of a reproduced by the sound generator of the local hearing aid (36) reproduction signal (50 ) is determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalverarbeitung in einem binauralen Hörgerät mit einem ersten Hörhilfegerät und einem zweiten Hörhilfegerät, wobei das erste Hörhilfegerät ein erstes Mikrofon zur Erzeugung eines ersten Signals und einen ersten Schallerzeuger aufweist, und wobei das zweite Hörhilfegerät ein zweites Mikrofon zur Erzeugung eines zweiten Signals und einen zweiten Schallerzeuger aufweist.The invention relates to a method for signal processing in a binaural hearing aid having a first hearing aid and a second hearing aid, wherein the first hearing aid has a first microphone for generating a first signal and a first sound generator, and wherein the second hearing aid, a second microphone for generating a second microphone Having signal and a second sound generator.
Ein binaurales Hörgerät umfasst üblicherweise je ein Hörhilfegerät pro Ohr des Benutzers, wobei in jedem der beiden Hörhilfegeräte jeweils ein Mikrofon und ein elektro-akustischer Wandler zur Schallerzeugung angeordnet sind. Aus den Aufnahmesignalen der beiden Mikrofone kann nun aufgrund ihrer Beabstandung eine Richtcharakteristik gebildet werden, wobei für beide Hörhilfegeräte die Richtcharakteristiken im jeweils an den elektro-akustischen Wandler ausgegebenen Ausgabesignal verschieden sein können, um so eine bessere räumliche Wahrnehmung zu erzielen. Unter dem hier und im Folgenden verwendeten Begriff eines Mikrofons ist hierbei sowohl ein einzelnes, dann insbesondere im Wesentlichen omnidirektionales Mikrofon, also ein Einzelmikrofon, zu verstehen, als auch ein Mikrofon, welches eine Mehrzahl von Einzelmikrofonen, insbesondere zwei Einzelmikrofone, umfasst, und welches als solches durch Zusammenschalten der Einzelmikrofone bereits eine Richtcharakteristik aufweist, also ein Richtmikrofon ist. Mit anderen Worten weist in letzterem Fall ein Hörhilfegerät dann ein monaurales Richtmikrofonsystem auf.A binaural hearing aid usually comprises one hearing aid per ear of the user, wherein in each of the two hearing aids are arranged in each case a microphone and an electro-acoustic transducer for generating sound. Due to their spacing, a directional characteristic can now be formed from the recording signals of the two microphones, with the directional characteristics in the respective output signal output to the electroacoustic transducer being different for both hearing aid devices in order to achieve better spatial perception. The term "microphone" used here and below is here understood as meaning both a single, then in particular substantially omnidirectional microphone, ie a single microphone, and a microphone which comprises a plurality of individual microphones, in particular two single microphones, and which such by interconnecting the single microphones already has a directional characteristic, that is a directional microphone. In other words, in the latter case, a hearing aid then has a monaural directional microphone system.
In einer Gesprächssituation mit mehreren Gesprächspartnern, welche den Benutzer eines Hörgeräts in verschiedener Richtung umgeben, kann bei einem merklichen Geräuschpegel in der Umgebung eine Anpassung der binauralen Richtcharakteristik dazu beitragen, die Sprachsignale einzelner Gesprächspartner zu isolieren und somit für den Benutzer des binauralen Hörgeräts das Verständnis des Sprachsignals, welches von einem bestimmten Ziel-Gesprächspartner stammt, zu verbessern. Interferierendes Rauschen in der Nähe des Ziel-Gesprächspartners kann dabei ebenso reduziert werden wie Gesprächsbeiträge anderer Gesprächspartner, falls diese für den Moment nicht als das relevante Nutzsignal identifiziert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Richtcharakteristik in einem vergleichsweise schmalen Winkelbereich, beispielsweise mit einer totalen Winkelapertur von 90 Grad oder gar nur 45 Grad, in Frontalrichtung des Benutzers ausgerichtet wird.In a conversation situation with several interlocutors, which surrounds the user of a hearing aid in different directions, with a noticeable noise level in the environment adjusting the binaural directional characteristic can help to isolate the voice signals of individual interlocutors and thus for the user of the binaural hearing aid understanding of Speech signal, which comes from a specific target caller to improve. Interfering noise in the vicinity of the target call partner can be reduced as well as conversational contributions of other call partners, if they are not identified for the moment as the relevant useful signal. This is achieved in that the directional characteristic is aligned in a comparatively narrow angular range, for example with a total angular aperture of 90 degrees or even only 45 degrees, in the frontal direction of the user.
Üblicherweise ist für ein Anpassen der binauralen Richtcharakteristik eine präzise Kenntnis der Position der Ziel-Schallquelle bzw. des Ziel-Gesprächspartners, oder gleichbedeutend hierzu, der exakten Richtung erforderlich, aus welcher das Nutzsignal kommt. Für den Betrieb von Hörgeräten wird hierbei meist angenommen, dass die Position der Ziel-Schallquelle in Frontalrichtung, also näherungsweise 0 Grad bezüglich der Blickrichtung des Benutzers gelegen ist. Eine auf 0 Grad ausgerichtete binaurale Richtcharakteristik mit einer Winkelappartur von 90 Grad oder auch nur 45 Grad unterdrückt nun einen Großteil der Hintergrundgeräusche, wodurch zunächst das Signal-Zu-Rausch-Verhältnis für das vom Ziel-Gesprächspartner stammende Nutzsignal verbessert wird. Des Weiteren werden auch Sprachsignale anderer Gesprächspartner außerhalb des Winkelbereichs, in welchem die Richtcharakteristik eine hohe Schallempfindlichkeit aufweist, entsprechend unterdrückt. Eine derartige Hörsituation, welche im Allgemeinen als "Cocktail-Party-Situation" bezeichnet wird kann sich für einen Benutzer eines Hörgeräts immer dann ergeben, wenn ein Gespräch im Beisein anderer Personen, die selbst untereinander Gespräche führen, geführt werden soll.Usually, for an adaptation of the binaural directional characteristic a precise knowledge of the position of the target sound source or the target call partner, or equivalent to this, the exact direction required from which the useful signal comes. For the operation of hearing aids this is usually assumed that the position of the target sound source is located in the frontal direction, ie approximately 0 degrees with respect to the viewing direction of the user. A binocular directional characteristic oriented at 0 degrees with an angle apparture of 90 degrees or even only 45 degrees now suppresses a large part of the background noise, which initially improves the signal-to-noise ratio for the useful signal originating from the target call partner. Furthermore, voice signals of other call partners outside of the angular range, in which the directional characteristic has a high sensitivity to noise, are correspondingly suppressed. Such a listening situation, which is generally referred to as a "cocktail party situation", can always result for a user of a hearing device when a conversation is to be conducted in the presence of other persons who are themselves talking to one another.
In einer normalen Gesprächssituation nimmt sowohl der Gesprächspartner kleine Bewegungen vor, welche in einem Winkelbereich von bis zu 10 oder gar bis zu 20 Grad liegen können. Ebenso kann auch der Benutzer des binauralen Hörgeräts durch seine Gestik im Gespräch natürliche Kopfbewegungen durchführen, welche zu ähnlichen Winkelabweichungen seiner Frontalrichtung bezüglich des Gesprächspartners führen können. Durch diese Bewegungen kann im Gespräch aufgrund der engen Winkelappartur der Richtcharakteristik das Sprachsignal des Gesprächspartners merklich abgeschwächt werden. Da insbesondere Kopfbewegungen des Benutzers des binauralen Hörgeräts während einer Gesprächssituation oftmals rasch und für den Benutzer selbst kaum wahrnehmbar sind, und hierdurch Schwankungen im Signalpegel des binauralen Hörgeräts entsprechend kurzfristig sind, kann die Hörwahrnehmung durch den Benutzer erheblich beeinträchtigt werden, und insbesondere aufgrund der durch die Schwankungen im Schallpegel erforderlichen höheren Konzentration gar als unangenehm empfunden werden.In a normal conversation situation, both the caller makes small movements, which in an angular range of up to 10 or even up to 20 Degree can lie. Likewise, the user of the binaural hearing aid can perform by his gestures in conversation natural head movements, which can lead to similar angular deviations of his frontal direction with respect to the interlocutor. Due to these movements, the voice signal of the call partner can be appreciably attenuated in the conversation due to the narrow angular range of the directional characteristic. Since, in particular, head movements of the user of the binaural hearing device during a conversation situation are often barely perceptible to the user himself, and thus fluctuations in the signal level of the binaural hearing device are correspondingly short-term, the perception of hearing by the user can be significantly impaired, and in particular due to the Fluctuations in the sound level required higher concentration even be perceived as unpleasant.
Aus der
In der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein binaurales Hörgerät ein Verfahren anzugeben, welches in einer Hörsituation mit einer Haupt-Schallquelle vor einem geräuschhaltigen Hintergrund Schwankungen im Signalpegel aufgrund von Relativbewegungen der Haupt-Schallquelle zu einem Benutzer des binauralen Hörgeräts möglichst schnell und effizient unterbindet.The invention has for its object to provide a method for a binaural hearing aid, which prevents as quickly and efficiently as possible in a hearing situation with a main sound source against a background noise noise fluctuations in the signal level due to relative movements of the main sound source to a user of the binaural hearing aid.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Signalverarbeitung in einem binauralen Hörgerät mit einem ersten Hörhilfegerät und einem zweiten Hörhilfegerät, wobei das erste Hörhilfegerät ein erstes Mikrofon zur Erzeugung eines ersten Signals und einen ersten Schallerzeuger aufweist, wobei das zweite Hörhilfegerät ein zweites Mikrofon zur Erzeugung eines zweiten Signals und einen zweiten Schallerzeuger aufweist, wobei anhand des ersten Signals und des zweiten Signals wenigstens näherungsweise eine Richtung einer Haupt-Schallquelle ermittelt wird, wobei bei einer Abweichung der Richtung der Haupt-Schallquelle von einer Frontalrichtung des binauralen Hörgerätes das jeweils der Haupt-Schallquelle näher gelegene Hörhilfegerät als lokales Hörhilfegerät und das der Haupt-Schallquelle weiter entfernt gelegene Hörhilfegerät als entferntes Hörhilfegerät definiert werden.The above object is achieved by a method for signal processing in a binaural hearing aid with a first hearing aid and a second hearing aid, wherein the first hearing aid has a first microphone for generating a first signal and a first sound generator, wherein the second hearing aid a second microphone for Generation of a second signal and a second sound generator, wherein at least approximately a direction of a main sound source is determined based on the first signal and the second signal, wherein in a deviation of the direction of the main sound source from a frontal direction of the binaural hearing the respective main Sound source closer hearing aid as a local hearing aid and the main sound source farther away hearing aid are defined as remote hearing aid.
Hierbei ist vorgesehen, dass im lokalen Hörhilfegerät wenigstens in einem Frequenzband das erste Signal mit wenigstens einem ersten winkelabhängigen Filter, also unter Anwendung eines winkelabhängigen Filterfaktors, gefiltert wird, und hierdurch ein gefiltertes erstes Signal erzeugt wird, anhand des ersten Signals und/oder des zweiten Signals und/oder der Richtung der Haupt-Schallquelle ein Anpassungskoeffizient bestimmt wird, aus dem ersten Signal und dem gefilterten ersten Signal anhand des Anpassungskoeffizienten ein angepasstes erstes Signal erzeugt wird, und aus dem angepassten ersten Signal und dem zweiten Signal eine lokale Richtcharakteristik eines durch den Schallerzeuger des lokalen Hörhilfegeräts auszugebenden Wiedergabesignals bestimmt wird. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.It is provided that in the local hearing aid at least in a frequency band, the first signal with at least a first angle-dependent filter, ie using an angle-dependent filter factor, filtered, and thereby a filtered first signal is generated, based on the first signal and / or the second Signal and / or the direction of the main sound source is determined a matching coefficient, from the first signal and the filtered first signal on the basis of the adaptation coefficient, an adapted first signal is generated, and from the adjusted first signal and the second signal, a local directivity of one through the Sound generator of the local hearing aid to be output reproduced signal is determined. Advantageous and partly in itself inventive embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Unter einem wenigstens näherungsweisen Ermitteln der Richtung der Haupt-Schallquelle ist hierbei insbesondere zu verstehen, dass eine Mehrzahl an Winkelbereichen bestimmt oder vorgegeben wird, und dass ermittelt wird, welchem der Winkelbereiche die Richtung der Haupt-Schallquelle zuzuordnen ist. Insbesondere kann hierfür einer der Winkelbereiche der Frontalrichtung des binauralen Hörgeräts zugeordnet werden, und somit einen Nullwinkel der Winkelskala umfassen, welche der Einteilung in die Winkelbereiche zugrunde liegt. Eine Abweichung der Richtung der Haupt-Schallquelle von der Frontalrichtung des binauralen Hörgeräts kann in diesem Fall durch ein Zuordnen der Richtung der Haupt-Schallquelle zu einem anderen Winkelbereich als dem der Frontalrichtung entsprechenden erfolgen. Dabei ist die Frontalrichtung des binauralen Hörgeräts bevorzugt über die Symmetrieebene der beiden Hörhilfegeräte im Betrieb bei einem ordnungsgemäßen Tragen durch den Benutzer zu definieren.An at least approximate determination of the direction of the main sound source is to be understood here in particular as meaning that a plurality of angular ranges is determined or specified, and it is determined which of the angular ranges is to be assigned the direction of the main sound source. In particular, for this purpose, one of the angular ranges of the frontal direction of the binaural hearing device can be assigned, and thus comprise a zero angle of the angular scale, which is the basis of the division into the angular ranges. A deviation of the direction of the main sound source from the frontal direction of the binaural hearing aid in this case can be done by assigning the direction of the main sound source to a different angle range than that of the frontal direction. In this case, the frontal direction of the binaural hearing device is preferably to be defined via the plane of symmetry of the two hearing aid devices during operation when properly worn by the user.
Insbesondere können hierbei auch ein frontaler Winkelbereich sowie ein rechter bzw. linker Abweichungsbereich definiert werden, sodass die näherungsweise Bestimmung der Richtung der Hauptschallquelle in diesem Fall bedeutet, die Haupt-Schallquelle entweder dem frontalen Winkelbereich oder einem der beiden Abweichungsbereiche zuzuordnen. Unter einer Filterung des ersten Signals mit wenigstens einem winkelabhängigen ersten Filterfaktor ist insbesondere umfasst, in einem betreffenden Frequenzband das erste Signal mit einem winkelabhängigen ersten Filterfaktor zu multiplizieren. Ebenso kann das erste Signal jedoch auch mit einem vektorwertigen Filterfaktor im Zeitbereich oder im Frequenzbereich gefaltet werden, um das erste gefilterte Signal zu erzeugen.In particular, in this case also a frontal angular range and a right or left deviation range can be defined, so that the approximate determination of the direction of the main sound source in this case means to assign the main sound source either the frontal angular range or one of the two deviation ranges. Filtering the first signal with at least one angle-dependent first filter factor comprises, in particular, multiplying the first signal in a respective frequency band by an angle-dependent first filter factor. Likewise, however, the first signal may also be convolved with a vector-valued filter factor in the time domain or in the frequency domain to produce the first filtered signal.
Für die Bestimmung des Anpassungskoeffizienten in einem Frequenzband ist das erste Signal entweder dem lokalen Hörhilfegerät oder dem entfernten Hörhilfegerät zuzuordnen, und das zweite Signal dem dann verbleibenden Hörhilfegerät zuzuordnen. Der Anpassungskoeffizient in einem lokalen Hörhilfegerät gibt an, ob und gegebenenfalls in welchem Maß im lokalen Hörhilfegerät das erste Signal an das zweite Signal anzupassen ist, indem aus dem ersten Signal und dem ersten gefilterten Signal das erste angepasste Signal erzeugt wird. Hierfür wird das erste angepasste Signal beispielsweise durch eine Mischung des ersten Signals und des ersten gefilterten Signals, z.B. in Form einer gewichteten Summe, gebildet. Insbesondere wird das erste angepasste Signal durch eine konvexe Summe des ersten Signals und des ersten gefilterten Signals mit dem Anpassungskoeffizienten als Konvexitätsparameter gebildet werden. Der Anpassungskoeffizient liegt in diesem Fall zwischen 0 und 1, wobei für einen Wert von 1, entsprechend einer vollständigen Anpassung des ersten Signals, das erste gefilterte Signal direkt weitergegeben wird, während für einen Wert von 0 keine Anpassung erfolgt.For the determination of the adaptation coefficient in a frequency band, the first signal is to be assigned to either the local hearing aid or the remote hearing aid, and the second signal to be assigned to the then remaining hearing aid. The adaptation coefficient in a local hearing aid indicates whether and, if appropriate, to what extent in the local hearing aid the first signal the second signal is to be adjusted by generating the first adjusted signal from the first signal and the first filtered signal. For this purpose, the first adjusted signal is formed, for example, by a mixture of the first signal and the first filtered signal, for example in the form of a weighted sum. In particular, the first adjusted signal will be formed by a convex sum of the first signal and the first filtered signal with the adaptation coefficient as the convexity parameter. The adaptation coefficient in this case is between 0 and 1, wherein for a value of 1, corresponding to a complete adaptation of the first signal, the first filtered signal is passed on directly, while for a value of 0 no adaptation takes place.
Der winkelabhängige erste Filterfaktor, mit welchem das erste Signal gefiltert wird, um das erste gefilterte Signal zu erzeugen, trägt hierbei der Tatsache Rechnung, das im Fall einer Abweichung der Richtung der Haupt-Schallquelle von der Frontalrichtung einerseits eine minimale, durch die Laufzeitdifferenz bedingte Zeitverschiebung zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal auftritt. Diese Verschiebung kann zunächst als eine Phasenverschiebung approximiert werden. Zudem treten andererseits im genannten Fall der Winkelabweichung durch den Kopf des Benutzers des binauralen Hörgeräts Abschattungseffekte auf, wodurch das entfernte Hörhilfegerät einen schwächeren Signalpegel aufweist. Durch die Filterung des ersten Signals mit dem ersten Filterfaktor werden die Phasendifferenz und die Lautstärkenunterschiede zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal für die Richtung der Hauptschallquelle kompensiert, wodurch zunächst für die weitere Signalverarbeitung im lokalen Hörhilfegerät aufgrund des angeglichenen Pegels und der angeglichenen Phase im ersten Signal und im zweiten Signal die Haupt-Schallquelle als eine frontale Quelle betrachtet werden kann.The angle-dependent first filter factor, with which the first signal is filtered to produce the first filtered signal, takes into account the fact that in the case of a deviation of the direction of the main sound source from the frontal direction on the one hand, a minimum, due to the transit time difference time shift occurs between the first signal and the second signal. This shift can initially be approximated as a phase shift. Moreover, on the other hand, in the case of the angular deviation caused by the head of the user of the binaural hearing aid, shadowing effects occur, as a result of which the remote hearing aid device has a weaker signal level. By filtering the first signal with the first filter factor, the phase difference and the volume differences between the first signal and the second signal for the direction of the main sound source are compensated, thereby first for the further signal processing in the local hearing aid due to the equalized level and the aligned phase in the first Signal and in the second signal the main sound source can be considered as a frontal source.
In einer Hörsituation des Benutzers des binauralen Hörgeräts, in welcher ein Sprachsignal eines Gesprächspartners möglichst klar wiedergegeben werden soll, während Hintergrundgeräusche wie andere Sprachsignale möglichst zu unterdrücken sind, wird die binaurale Richtcharakteristik meist sehr schmal nach vorne hin ausgerichtet, um die unerwünschten Schallsignale durch die geringere Schallempfindlichkeit in jenen Richtungen, welche nicht dem als Nutzsignal betrachteten Sprachsignal des Gesprächspartners entsprechen, zu reduzieren. Dadurch, dass nun die binaurale Richtcharakteristik, also die anhand von Signalanteilen der beiden Mikrofone gebildete Richtcharakteristik im Wiedergabesignal jeweils eines der Schallerzeuger, anhand des ersten angepassten Signals und des zweiten Signals geformt wird, und in den beiden genannten Signalen defakto die Richtungsabweichung der Haupt-Schallquelle von der Frontalrichtung korrigiert wurde, wird ein Sprachsignal eines Gesprächspartners bei Relativbewegungen des Gesprächspartners bezüglich dem Benutzer des binauralen Hörgeräts nicht mehr durch die schmale binaurale Richtcharakteristik abgeschwächt.In a hearing situation of the user of the binaural hearing aid, in which a voice signal of a conversation partner should be reproduced as clearly as possible while suppressing background noise like other speech signals, the binaural directional pattern is usually very narrow towards the front aligned to the unwanted sound signals through the lower Sonic sensitivity in those directions, which did not consider that as a useful signal Speech signal of the interlocutor correspond to reduce. Characterized in that now the binaural directional characteristic, that is, the directional characteristic formed by signal components of the two microphones in the playback signal each one of the sound generator, based on the first adjusted signal and the second signal is formed, and in the two said signals defakto the directional deviation of the main sound source has been corrected from the frontal direction, a voice signal of a conversation partner in relative movements of the interlocutor with respect to the user of the binaural hearing aid is no longer mitigated by the narrow binaural radiation pattern.
Bei solchen Relativbewegungen, wie sie durch kurzfristige Kopfbewegungen des Benutzers des binauralen Hörgeräts oder durch spontane Gesten des Gesprächspartners entstehen können, wird vereinfacht gesagt der Gesprächspartner durch die Anpassung des ersten Signals an das zweite Signal jeweils immer "in die Frontalrichtung zurückgeholt". Ein besonderer Vorteil liegt hierbei darin, dass das Anpassen des ersten Signals an das zweite Signal, durch welches die Auswirkungen der Relativbewegungen zwischen dem Benutzer und einem Gesprächspartner korrigiert werden, unabhängig vom Ausbilden der binauralen Richtcharakteristik erfolgen kann, und somit deren Algorithmus nicht beeinflusst.In such relative movements, as may arise from short-term head movements of the user of the binaural hearing aid or by spontaneous gestures of the interlocutor, is simply said the other party by the adaptation of the first signal to the second signal always "retrieved" in the frontal direction. A particular advantage here lies in the fact that the adaptation of the first signal to the second signal, by which the effects of the relative movements between the user and a call partner are corrected, can take place independently of the formation of the binaural directional characteristic, and thus does not affect their algorithm.
Gegebenenfalls ist nach Bildung der binauralen Richtcharakteristik im lokalen Hörgerät aus dem ersten angepassten Signal und dem zweiten Signal das Wiedergabesignal noch entsprechend nachzubearbeiten, um eine möglichst realistische räumliche Wahrnehmung des Signals der Haupt-Schallquelle zu erreichen.Optionally, after the formation of the binaural directional characteristic in the local hearing aid from the first adjusted signal and the second signal, the playback signal still nachzubearbeiten accordingly to achieve the most realistic spatial perception of the signal of the main sound source.
Bevorzugt werden die näherungsweise Richtung der Haupt-Schallquelle und/oder der Anpassungskoeffizient in wenigstens einem Frequenzband anhand der Signalpegel des ersten Signals und des zweiten Signals ermittelt. Insbesondere kann dies frequenzbandweise erfolgen, wobei für die abschließende Bestimmung der Richtung der Haupt-Schallquelle nur eine Untermenge an Frequenzbändern herangezogen wird. Eine Richtungsbestimmung anhand der Unterschiede des Pegels des ersten Signals und des zweiten Signals lässt sich besonders einfach und schnell realisieren. Insbesondere kann auch der Signalpegel der Summe des ersten Signals und des zweiten Signals herangezogen werden, um gegebenenfalls Phasenauslöschungseffekte mit berücksichtigen zu können.Preferably, the approximate direction of the main sound source and / or the adaptation coefficient in at least one frequency band are determined based on the signal levels of the first signal and the second signal. In particular, this can be frequency bandwise, with only a subset of frequency bands being used for the final determination of the direction of the main sound source. A direction determination based on the differences in the level of the first signal and the second signal can be realized particularly easily and quickly. In particular, the signal level of the sum of the first Signal and the second signal can be used, if necessary, to be able to take into account phase cancellation effects.
Alternativ dazu kann in wenigstens einem Frequenzband der Wert eines winkelabhängigen zweiten Filterfaktors wenigstens für einen linken Abweichungswinkel, einen Nullwinkel und einen rechten Abweichungswinkel vorgegeben werden, aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal ein Signal ausgewählt werden, welches zur Ausrichtung mit dem zweiten Filterfaktor zu multiplizieren ist, wodurch jeweils ein ausgerichtetes Signal erzeugt wird, aus der Differenz des ausgerichteten Signals und des jeweils anderen Signals eine winkelabhängige Interferenzleistung ermittelt werden, und aus der Summe des ausgerichteten Signals und des jeweils anderen Signals eine winkelabhängige Gesamtleistung ermittelt werden, aus der winkelabhängigen Interferenzleistung und der winkelabhängigen Gesamtleistung eine normierte winkelabhängige Interferenzleistung ermittelt werden, und anhand eines Vergleichs der normierten winkelabhängigen Interferenzleistungen wenigstens für den linken Abweichungswinkel, den Nullwinkel und den rechten Abweichungswinkel die näherungsweise Richtung der Haupt-Schallquelle und/oder ein Anpassungskoeffizient ermittelt werden.Alternatively, in at least one frequency band, the value of an angle-dependent second filter factor may be selected for at least a left deviation angle, a zero angle and a right deviation angle, from the first signal and the second signal, a signal to be multiplied for alignment with the second filter factor is, whereby in each case an aligned signal is generated, from the difference of the aligned signal and the other signal, an angle-dependent interference power are determined, and from the sum of the aligned signal and the other signal, an angle-dependent overall performance are determined from the angle-dependent interference power and A normalized angle-dependent interference power can be determined for the angle-dependent overall power, and based on a comparison of the normalized angle-dependent interference powers at least for the left-hand deviation angle, zero angle and the right deviation angle, the approximate direction of the main sound source and / or an adjustment coefficient are determined.
Die Vorgabe des zweiten Filterfaktors für einen linken Abweichungswinkel, einen Nullwinkel und einen rechten Abweichungswinkel entspricht dabei der Aufteilung des Raumes in drei Winkelbereiche, wobei die Richtung der Haupt-Schallquelle näherungsweise durch eine Einordnung in einen der drei Winkelbereiche bestimmt wird. Diese Einordnung wird nun wie folgt durchgeführt:
- In dem das ausgewählte Signal mit dem zweiten Filterfaktor -jeweils wenigstens für den linken Abweichungswinkel, den Nullwinkel und den rechten Abweichungswinkel - multipliziert wird, wird es entlang des jeweils des anderen Signals ausgerichtet. Diese Ausrichtung erfolgt dabei derart, dass für denjenigen Winkel, welcher als Parameter in den winkelabhängigen zweiten Filterfaktor eingeht, die beiden Signale keinen nennenswerten Phasen- und Lautstärkeunterschiede aufweisen. Bildet man nun aus dem ausgerichteten Signal und dem jeweils anderen Signal die Differenz, so wird ein Schallsignal aus derjenigen Richtung, welche als Winkelparameter in den zweiten Filterfaktor eingeht, näherungsweise ausgelöscht. Für diesen Winkel liegt die winkelabhängige Interferenzleistung nahe Null.
- By multiplying the selected signal by the second filter factor, at least for the left deviation angle, the zero angle and the right deviation angle, respectively, it is aligned along the respective other signal. This alignment takes place in such a way that for the angle which enters into the angle-dependent second filter factor as a parameter, the two signals have no appreciable phase and volume differences. If one then forms the difference from the aligned signal and the respective other signal, then a sound signal from that direction, which becomes as Angular parameter enters the second filter factor, approximately extinguished. For this angle, the angle-dependent interference power is close to zero.
Um nun die winkelabhängige Interferenzleistung für die drei genannten Winkelbereiche miteinander vergleichen zu können, ist diese vorher noch über die Gesamtleistung zu normieren, welche durch das Summensignal aus dem angepassten Signal und dem jeweils anderen Signal gebildet wird. Die winkelabhängige Interferenzleistung und die winkelabhängige Gesamtleistung sind dabei bevorzugt als Betrag oder Betragsquadrat der Differenz bzw. der Summe des ausgerichteten Signals und des jeweils anderen Signals zu berechnen.In order to be able to compare the angle-dependent interference power for the three angular ranges mentioned above, it is necessary to normalize this beforehand over the total power which is formed by the sum signal from the adapted signal and the respective other signal. The angle-dependent interference power and the angle-dependent overall power are preferably to be calculated as an absolute value or absolute square of the difference or the sum of the aligned signal and the respective other signal.
Die Richtung einer Haupt-Schallquelle kann dann als diejenige Richtung identifiziert werden, in welcher die normierte winkelabhängige Interferenzleistung minimal ist. A priori lässt sich dies auch für mehrere Winkelbereiche als drei durchführen, jedoch ist für die meisten Anwendungszwecke eine Unterscheidung zwischen dem Frontalbereich und zwei links- bzw. rechts symmetrisch verteilten Abweichungsbereichen ausreichend.The direction of a main sound source can then be identified as the direction in which the normalized angle-dependent interference power is minimal. A priori, this can also be done for several angular ranges than three, however, for most applications, a distinction between the frontal region and two left- or right-symmetrically distributed deviation ranges is sufficient.
Als weiter vorteilhaft erweist es sich hierbei, wenn in einer Mehrzahl von Frequenzbändern jeweils anhand des Vergleichs der normierten winkelabhängigen Interferenzleistungen wenigstens für den linken Abweichungswinkel, den Nullwinkel und den rechten Abweichungswinkel ein Frequenzband-abhängiger Richtungsparameter bestimmt wird, wobei die näherungsweise Richtung der Haupt-Schallquelle aus den Frequenzband-abhängigen Richtungsparametern ermittelt wird. Dies kann beispielsweise durch einen gegebenenfalls gewichteten Mittelwert der Richtungsparameter erfolgen. Bevorzugt wird die Bestimmung der Richtung der Haupt-Schallquelle nur in denjenigen Frequenzbändern durchgeführt, in welchen eine nennenswerte Richtungsabhängigkeit des Schallsignals der Haupt-Schallquelle zu erwarten ist. Durch das Heranziehen von Richtungsparametern aus mehreren Frequenzbändern können Fehler in der Richtungsbestimmung, welche beispielsweise aufgrund von Fluktuationen entstehen können, ausgeglichen bzw. minimiert werden.It proves to be further advantageous here if a frequency band-dependent direction parameter is determined in each case in a plurality of frequency bands based on the comparison of the normalized angle-dependent interference powers at least for the left deviation angle, the zero angle and the right deviation angle, the approximate direction of the main sound source is determined from the frequency band-dependent directional parameters. This can be done for example by an optionally weighted average of the directional parameters. Preferably, the determination of the direction of the main sound source is performed only in those frequency bands in which a significant directional dependence of the sound signal of the main sound source is to be expected. By using directional parameters from several frequency bands, errors in the direction determination, which can arise due to fluctuations for example, can be compensated or minimized.
Bevorzugt weisen hierbei der erste Filterfaktor zur Erzeugung des ersten gefilterten Signals und der zweite Filterfaktor die gleiche Frequenzabhängigkeit bezüglich des jeweiligen Frequenzbands und wenigstens für den linken Abweichungswinkel, den Nullwinkel und den rechten Abweichungswinkel die gleiche Winkelabhängigkeit auf. Dies bedeutet, dass zur Anpassung des ersten Signals an das zweite Signal, also zur winkelabhängigen Ausrichtung, Filterfaktoren mit derselben funktionalen Abhängigkeit verwendet werden, wie zum Ermitteln der Richtung der Haupt-Schallquelle.In this case, the first filter factor for generating the first filtered signal and the second filter factor preferably have the same frequency dependence with respect to the respective frequency band and the same angle dependence at least for the left deviation angle, the zero angle and the right deviation angle. This means that to adapt the first signal to the second signal, ie for angle-dependent alignment, filter factors with the same functional dependence are used as for determining the direction of the main sound source.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird im lokalen Hörhilfegerät in einer Mehrzahl an Frequenzbändern jeweils ein erstes gefiltertes Signal und anhand diesem ein erstes angepasstes Signal erzeugt, wobei mit aufsteigender Frequenz des Frequenzbands zur Erzeugung des ersten gefilterten Signals für den ersten Filterfaktor der Winkel in Richtung der Haupt-Schallquelle jeweils monoton zunimmt. Unter einer monotonen Zunahme ist insbesondere umfasst, dass der Winkel, welcher für den ersten Filterfaktor verwendet wird, für mehrere aufeinanderfolgende Frequenzbänder konstant gewählt werden kann, wobei für eine Gruppe von niedrigen Frequenzbändern ein kleinerer Winkel für den ersten Filterfaktor gewählt wird, und für eine Gruppe von höheren Frequenzbändern ein größerer Winkel für den ersten Filterfaktor gewählt wird. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass die Richtungsabhängigkeit von Signalanteilen in niederen Frequenzbändern üblichermaßen geringer ist, so dass die Notwendigkeit einer winkelabhängigen Anpassung hier nicht so stark zum Tragen kommt wie in höheren Frequenzbändern, in welchen übliche Nutzsignalanteile eine deutlich höhere Richtungsabhängigkeit aufweist, der bevorzugt Rechnung getragen werden sollte.In an advantageous embodiment of the invention in the local hearing aid in a plurality of frequency bands respectively a first filtered signal and based on this a first adjusted signal is generated, with increasing frequency of the frequency band for generating the first filtered signal for the first filter factor of the angle in the direction of Main sound source increases monotonically. A monotonic increase includes, in particular, that the angle used for the first filter factor can be chosen to be constant for a plurality of consecutive frequency bands, with a smaller angle selected for the group of low frequency bands for the first filter factor, and for a group higher frequency bands select a larger angle for the first filter factor. This takes into account the fact that the directional dependence of signal components in lower frequency bands is usually lower, so that the need for an angle-dependent adaptation is not as significant here as in higher frequency bands, in which conventional useful signal components have a significantly higher directional dependence, which is preferred should be worn.
Zweckmäßigerweise ist der erste Filterfaktor jeweils vom Betrag ≤ 1. Dies ist insbesondere für den Fall günstig, dass das erste Signal, welches mittels des ersten Filterfaktors an das zweite Signal anzupassen ist, durch das Signal des lokalen Hörhilfegeräts gebildet wird. Das Signal, welches vom Mikrofon des entfernten Hörhilfegerätes aufgezeichnet wird, hat infolge von Abschattungseffekten durch den Kopf des Benutzers einen geringeren Lautstärkenpegel. Dies wird durch einen ersten Filterfaktor repräsentiert, dessen Betrag ≤ 1 gewählt wird. Das erste gefilterte Signal erfährt durch den Filterungsprozess keine Anhebung des Pegels. Die Auswahl, ob als das erste Signal, welches an das zweite Signal anzupassen ist, das Signal des Mikrofons des lokalen Hörhilfegeräts oder das Signal des Mikrofons des entfernen Hörhilfegeräts zu wählen ist, kann dabei insbesondere von der aktuellen Hörsituation abhängig gemacht werden. Gerade in geräuschreicher Umgebung ist bevorzugt das "lokale Signal" an das "entfernte Signal" anzupassen, da durch den Anpassungsprozess in diesem Fall der Pegel vom Signal nicht noch weiter angehoben wird, wodurch Übersättigung vermieden werden kann.Expediently, the first filter factor is in each case of the magnitude .ltoreq.1. This is particularly favorable in the case where the first signal, which is to be adapted to the second signal by means of the first filter factor, is formed by the signal of the local hearing aid. The signal recorded by the microphone of the remote hearing aid has a lower volume level due to shadowing effects by the user's head. This is done by a represents the first filter factor whose amount ≤ 1 is selected. The first filtered signal is not boosted by the filtering process. The selection of whether to select the signal of the microphone of the local hearing aid or the signal of the microphone of the removed hearing aid as the first signal to be adapted to the second signal may be made particularly dependent on the current hearing situation. Especially in a noisy environment, it is preferable to adapt the "local signal" to the "distant signal" since, in this case, the level of the signal is not further increased by the adaptation process, whereby supersaturation can be avoided.
Als weiter vorteilhaft erweist es sich, wenn im Wiedergabesignal des lokalen Hörgeräts anhand des ersten winkelabhängigen Filterfaktors und/oder des Anpassungskoeffizienten eine Kompensation einer Lautstärke und einer Phasendifferenz vorgenommen wird, wenn das erste Signal durch das Mikrofon des lokalen Hörhilfegeräts erzeugt wird. In diesem Fall der Anpassung wird im lokalen Hörhilfegerät effektiv das "lokale Signal" mit der Phasen- und Lautstärkenreferenz des entfernten Hörhilfegeräts versehen. Für das Wiedergabesignal des lokalen Hörhilfegeräts ist diese Referenzierung auf das entfernte Hörhilfegerät zu kompensieren, um beim Benutzer des Hörhilfegeräts eine möglichst realistische räumliche Wahrnehmung erhalten zu können.It proves to be further advantageous if a compensation of a volume and a phase difference is made in the playback signal of the local hearing aid on the basis of the first angle-dependent filter factor and / or the adaptation coefficient, if the first signal is generated by the microphone of the local hearing aid. In this case of adaptation, the local hearing aid will effectively provide the "local signal" with the phase and volume reference of the remote hearing aid. For the playback signal of the local hearing aid, this referencing to the remote hearing aid is to be compensated in order to obtain the most realistic possible spatial perception of the user of the hearing aid.
Die Erfindung nennt weiter ein binaurales Hörgerät mit einem ersten Hörhilfegerät und einem zweiten Hörhilfegerät, wobei das erste Hörhilfegerät ein erstes Mikrofon zur Erzeugung eines ersten Signals und einen ersten Schallerzeuger aufweist, wobei das zweite Hörhilfegerät ein zweites Mikrofon eines zweiten Signals und einen zweiten Schallerzeuger aufweist, und mit wenigstens einer Signalverarbeitungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, das vorbeschriebene Verfahren durchzuführen. Die für das Verfahren und seine Weiterbildungen genannten Vorteile können hierbei sinngemäß auf das binaurale Hörgerät übertragen werden.The invention further mentions a binaural hearing device having a first hearing aid device and a second hearing aid device, wherein the first hearing aid device has a first microphone for generating a first signal and a first sound generator, the second hearing aid device having a second microphone of a second signal and a second sound generator, and at least one signal processing unit configured to perform the above-described method. The advantages mentioned for the method and its developments can hereby be transferred mutatis mutandis to the binaural hearing aid.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen jeweils schematisch:
- Fig. 1 a-c
- in einer Draufsicht einen Benutzer eines binauralen Hörgerätes in einer Gesprächssituation mit einem Gesprächspartner,
- Fig. 2
- in einem Blockdiagram den Ablauf eines Verfahrens zur richtungsabhängigen Anpassung des Signale in einem binauralen Hörgerät für die Gesprächssituation nach
Fig. 1 , - Fig. 3
- in einem Blockdiagramm eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach
Fig. 2 , - Fig. 4
- in einem Blockdiagramm die näherungsweise Bestimmung der Richtung eines Gesprächspartners über eine winkelabhängige Interferenzleistung, und
- Fig.5a-c
- in einer Draufsicht angepasste Richtcharakteristiken eines binauralen Hörgeräts in der Gesprächssituation nach
Fig. 1 a-c .
- Fig. 1 ac
- in a plan view a user of a binaural hearing aid in a conversation with a conversation partner,
- Fig. 2
- in a block diagram the sequence of a method for direction-dependent adaptation of the signals in a binaural hearing aid for the conversation situation
Fig. 1 . - Fig. 3
- in a block diagram, a further embodiment of the method according to
Fig. 2 . - Fig. 4
- in a block diagram, the approximation of the direction of a call partner on an angle-dependent interference power, and
- 5a-c
- In a plan view adapted directional characteristics of a binaural hearing aid in the conversation situation
Fig. 1 ac ,
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are provided in all figures with the same reference numerals.
Der Einfluss der Bewegungen eines Benutzers des binauralen Hörgeräts in einem Gespräch, oder der Bewegungen seines Gesprächspartners auf den Signalpegel des Sprachsignals des Gesprächspartners ist in
In
In der Richtungserkennung 30 wird anhand der Richtung des Gesprächspartners 4 ein Anpassungskoeffizient 44 bestimmt, und anschließend aus dem ersten Signal 26, dem ersten gefilterten Signal 42 und dem Anpassungskoeffizienten 44 ein erstes angepasstes Signal 46 erzeugt. Das erste angepasste Signal 46 wird dabei beispielsweise als eine gewichtete Überlagerung aus dem ersten gefilterten Signal 42 und dem ersten Signal 26 gebildet, wobei der Anpassungskoeffizient 44 zur Wichtung herangezogen wird. Das erste angepasste Signal 46 und das zweite Signal 28 werden nun dazu verwendet die Richtcharakteristik 48 zu bilden, welche das Wiedergabesignal 50, das über den Schallerzeuger des lokalen Hörhilfegeräts 36 auszugeben ist, im betreffenden Frequenzband aufzuweisen hat.In the
In
In
Hierfür wird zunächst das erste Signal 26 für jeden der genannten Winkel 56a, 56b, 56c mit dem jeweiligen zweiten Filterparameter 40a, 40b, 40c multipliziert, wodurch jeweils ein winkelabhängiges ausgerichtetes Signal 60a, 60b, 60c gebildet wird. Für jeden der genannten Winkel 56a, 56b, 56c wird nun aus dem ausgerichteten Signal 60a, 60b, 60c mit dem zweiten Signal durch Differenz- bzw. Summenbildung eine winkelabhängige Intefrerenzleistung 62a, 62b, 62c und eine winkelabhängige Gesamtleistung 64a, 64b, 64c gebildet. Die winkelabhängige Interferenzleistung 62a, 62b, 62c wird jeweils durch Division der zugehörigen winkelabhängige Gesamtleistung 64a, 64b, 64c über diese normiert, wodurch für jeden der Winkel 56a, 56b, 56c aus dem ersten Signal 26 und dem zweiten Signal 28 eine normierte winkelabhängige Interferenzleistung 66a, 66b, 66c gewonnen wird.For this purpose, first the
Die normierten winkelabhängigen Interferenzleistungen 66a, 66b, 66c werden nun miteinander verglichen. Die Ausrichtung des ersten Signals 26 am zweiten Signal 28 ist derart, dass ein Schall, welcher jeweils aus der Richtung des für die Ausrichtung verwendeten Winkels 56a, 56b, 56c kommt, aufgrund der Differenzbildung zu keiner nennenswerten winkelabhängigen Interferenzleistung 62a, 62b, 62c führt. Daher kann ein Richtungsparameter 68, welcher zu einer näherungsweisen Richtungsbestimmung für das Sprachsignal des Gesprächspartners herangezogen wird, anhand desjenigen Winkels aus linkem Abweichungswinkel 56a, Nullwinkel 56b und rechtem Abweichungswinkel 56c ermittelt werden, für welchen die normierte winkelabhängige Interferenzleistung 66a, 66b, 66c minimal ist. Der Richtungsparameter 68 kann im betreffenden Frequenzband nun einerseits direkt zur Bestimmung des Anpassungskoeffizienten 44 herangezogen werden, und andererseits können Richtungsparameter 68 mehrerer Frequenzbänder 39 gemittelt werden, um hieraus das Sprachsignal des Gesprächspartners, welches für den Benutzer 1 das Haupt-Schallsignal darstellt, einem der drei genannten Winkel zuzuordnen.The normalized angle-
In
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt. 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 this embodiment. Other variations can be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
- 11
- Benutzeruser
- 22
- binaurales Hörgerätbinaural hearing aid
- 44
- Gesprächspartnerinterlocutor
- 66
- Frontalrichtungfrontal direction
- 88th
- Richtcharakteristikdirectivity
- 10-1310-13
- Gesprächspartnerinterlocutor
- 2020
- Verfahrenmethod
- 2222
- erstes Hörhilfegerätfirst hearing aid
- 2424
- zweites Hörhilfegerätsecond hearing aid
- 2626
- erstes Signalfirst signal
- 2828
- zweites Signalsecond signal
- 3030
- Richtungserkennungdirection recognition
- 3232
- Haupt-SchallquelleMain sound source
- 3434
- Winkelabweichungangular deviation
- 3636
- lokales Hörhilfegerätlocal hearing aid
- 3838
- entferntes Hörhilfegerätremote hearing aid
- 3939
- Frequenzbandfrequency band
- 4040
- erster Filterfaktorfirst filter factor
- 40a-c40a-c
- zweiter Filterfaktorsecond filter factor
- 4242
- erstes gefiltertes Signalfirst filtered signal
- 4444
- Anpassungskoeffizientadjustment coefficient
- 4646
- erstes angepasstes Signalfirst adjusted signal
- 4848
- lokale Richtcharakteristiklocal directional characteristic
- 5050
- WiedergabesignalPlayback signal
- 5252
- Kompensationcompensation
- 56a56a
- linker Abweichungswinkelleft deviation angle
- 56b56b
- Nullwinkelzero angle
- 56c56c
- rechter Abweichungswinkelright deviation angle
- 60a-c60a-c
- ausgerichtetes Signalaligned signal
- 62a-c62a-c
- winkelabhängige Interferenzleistungangle-dependent interference power
- 64a-c64a-c
- winkelabhängige Gesamtleistungangle-dependent overall performance
- 66a-c66a-c
- normierte winkelabhängige Interferenzleistungstandardized angle-dependent interference power
- 6868
- Richtungsparameterdirectional parameters
Claims (9)
wobei anhand des ersten Signals (26) und des zweiten Signals (28) wenigstens näherungsweise eine Richtung (30) einer Haupt-Schallquelle (32) ermittelt wird, wobei bei einer Abweichung der Richtung (30) der Haupt-Schallquelle (32) von einer Frontalrichtung (6) des binauralen Hörgerätes (2) das jeweils der Haupt-Schallquelle (32) näher gelegene Hörhilfegerät (36) als lokales Hörhilfegerät (36) und das der Haupt-Schallquelle (32) weiter entfernt gelegene Hörhilfegerät (38) als entferntes Hörhilfegerät (38) definiert werden,
wobei im lokalen Hörhilfegerät (36) wenigstens in einem Frequenzband (39)
wherein on the basis of the first signal (26) and the second signal (28) at least approximately a direction (30) of a main sound source (32) is determined, wherein in a deviation of the direction (30) of the main sound source (32) of a Frontalrichtung (6) of the binaural hearing aid (2) each of the main sound source (32) closer hearing aid device (36) as a local hearing aid (36) and the main sound source (32) further remote hearing aid (38) as a remote hearing aid (38) are defined
wherein in the local hearing aid device (36) at least in one frequency band (39)
wobei die näherungsweise Richtung der Haupt-Schallquelle (32) und/oder der Anpassungskoeffizient (44) in wenigstens einem Frequenzband (39) anhand der Signalpegel des ersten Signals (26) und des zweiten Signals (28) ermittelt wird.Method (20) according to claim 1,
wherein the approximate direction of the main sound source (32) and / or the adaptation coefficient (44) in at least one frequency band (39) is determined from the signal levels of the first signal (26) and the second signal (28).
wobei in wenigstens einem Frequenzband (39)
wherein in at least one frequency band (39)
wobei in einer Mehrzahl an Frequenzbändern (39) jeweils anhand des Vergleichs der normierten winkelabhängigen Interferenzleistungen (66a-c) wenigstens für den linken Abweichungswinkel (56a), den Nullwinkel (56b) und den rechten Abweichungswinkel (56c) ein Frequenzband-abhängiger Richtungsparameter (68) bestimmt wird, und
wobei die näherungsweise Richtung der Haupt-Schallquelle (32) aus den Frequenzband-abhängigen Richtungsparametern (68) ermittelt wird.Method (20) according to claim 3,
wherein at least for the left deviation angle (56a), the zero angle (56b) and the right deviation angle (56c), a frequency band-dependent direction parameter (68 ), and
wherein the approximate direction of the main sound source (32) is determined from the frequency band dependent directional parameters (68).
wobei der erste Filterfaktor (40) zur Erzeugung des ersten gefilterten Signals (42) und der zweite Filterfaktor (40a-c) die gleiche Frequenzabhängigkeit bezüglich des jeweiligen Frequenzbands (39), und wenigstens für den linken Abweichungswinkel (56a), den Nullwinkel (56b) und den rechten Abweichungswinkel (56c) die gleiche Winkelabhängigkeit aufweisen.Method (20) according to claim 3 or claim 4,
wherein the first filter factor (40) for generating the first filtered signal (42) and the second filter factor (40a-c) have the same frequency dependence with respect to the respective frequency band (39), and at least the left deviation angle (56a), the zero angle (56b ) and the right deviation angle (56c) have the same angular dependence.
wobei im lokalen Hörhilfegerät (36) in einer Mehrzahl an Frequenzbändern (39) jeweils ein erstes gefiltertes Signal (42) und anhand diesem ein erstes angepasstes Signal (46) erzeugt wird, und
wobei mit aufsteigender Frequenz des Frequenzbands (39) zur Erzeugung des ersten gefilterten Signals für den ersten Filterfaktor (40) der Winkel in Richtung der Haupt-Schallquelle (32) jeweils monoton zunimmt.Method (20) according to one of the preceding claims,
wherein in the local hearing aid (36) in a plurality of frequency bands (39) in each case a first filtered signal (42) and based on this a first adjusted signal (46) is generated, and
wherein with increasing frequency of the frequency band (39) for generating the first filtered signal for the first filter factor (40), the angle in the direction of the main sound source (32) in each case increases monotonically.
wobei der erste Filterfaktor (40) jeweils vom Betrag ≤ 1 ist.Method (20) according to one of the preceding claims,
wherein the first filter factor (40) is each of the amount ≤ 1.
wobei im Wiedergabesignal (50) des lokalen Hörhilfegerätes (36) anhand des ersten Filterfaktors (40) und/oder des Anpassungskoeffizienten (44) eine Kompensation (52) einer Lautstärke und einer Phasendifferenz vorgenommen wird, wenn das erste Signal (26) durch das Mikrofon des lokalen Hörhilfegerätes (36) erzeugt wird.Method (20) according to one of the preceding claims,
wherein in the playback signal (50) of the local hearing aid (36) based on the first filter factor (40) and / or the adjustment coefficient (44) a compensation (52) of a volume and a phase difference is made when the first signal (26) through the microphone the local hearing aid (36) is generated.
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