EP3796676B1 - Method for operating a hearing aid and hearing aid - Google Patents

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EP3796676B1
EP3796676B1 EP20193254.8A EP20193254A EP3796676B1 EP 3796676 B1 EP3796676 B1 EP 3796676B1 EP 20193254 A EP20193254 A EP 20193254A EP 3796676 B1 EP3796676 B1 EP 3796676B1
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EP
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signal
stationarity
noise ratio
component
noise
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Homayoun KAMKAR-PARSI
Jens Hain
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Sivantos Pte Ltd
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Sivantos Pte Ltd
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hearing aid and to a hearing aid.
  • a hearing aid is generally used to output sound to a hearing aid user.
  • a hearing aid has a microphone with which sound from the environment, i.e. ambient sound, is recorded. This generates an electrical input signal, which is fed to a signal processor for further processing. This then generates an electrical output signal, which is output to the user as sound via a hearing aid receiver.
  • a hearing aid is typically worn by the user in or on the ear.
  • a special design of a hearing aid is a hearing aid designed to compensate for a hearing deficit of a hearing-impaired user.
  • the input signal is modified in the signal processing based on an individual audiogram of the user and is typically amplified in order to compensate for the hearing deficit.
  • the behavior of the hearing aid is usually characterized by one or more operating parameters, which can be adjusted depending on the situation in order to ensure the best possible hearing experience in different environmental situations.
  • An important parameter for this is the signal-to-noise ratio of the environment, i.e. the ratio of useful signal to interference signal.
  • a useful signal is a signal that is of interest to the user and is therefore output to them as clearly as possible. should be suppressed, for example the voice of a speaker with whom the user is talking.
  • An interference signal is a signal that should be suppressed because it covers the useful signal and thus negatively affects its intelligibility. Examples of interference signals are so-called "babble noise", background noise, other speakers with whom the user is not talking, and environmental or machine noises.
  • the signal-to-noise ratio is not easily accessible because the levels of the useful component and the noise component must be determined separately in order to then determine their ratio. However, since useful signals and noise signals are present at the same time, they overlap and are recorded together by the microphone. The input signal therefore usually contains both a useful component and a noise component. Separating these two components for the purpose of calculating the signal-to-noise ratio is not easily possible. An approximate calculation using other quantities that are more easily accessible can be highly error-prone.
  • a noise reduction system comprising: a signal input for receiving a digital audio input signal comprising a target signal and a noise signal, a first signal-to-noise ratio estimator configured to determine respective first signal-to-noise ratio estimates of a plurality of subband signals based on respective subband noise estimate signals and respective subband signals, a second signal-to-noise ratio estimator configured to filter the plurality of first signal-to-noise ratio estimates of the plurality of subband signals with respective time-varying low-pass filters to obtain respective second signal-to-noise ratio estimates of the plurality of subband signals.
  • the object of the invention to provide an improved method for operating a hearing aid and a corresponding hearing aid.
  • the determination of the signal-to-noise ratio in the environment should be improved.
  • the estimation should be carried out in particular without an explicit separation of useful part and noise part.
  • the object is achieved according to the invention by a method with the features according to claim 1 and by a hearing aid with the features according to claim 13.
  • Advantageous embodiments, further developments and variants are the subject of the subclaims.
  • the statements in connection with the method also apply mutatis mutandis to the hearing aid and vice versa. If method steps are described below, advantageous embodiments for the hearing aid result in particular from the fact that it is designed to carry out one or more of these method steps.
  • the method is used to operate a hearing aid and is therefore an operating method.
  • the hearing aid is worn in particular by a user in or on the ear and used to output ambient sound.
  • the hearing aid has a microphone by means of which ambient sound is recorded and converted into an input signal.
  • the microphone is preferably an omnidirectional microphone, i.e. not a directional microphone, and thus in particular has no preferred direction for recording sound.
  • the input signal is preferably an omnidirectional signal.
  • the ambient sound is an acoustic signal.
  • the input signal is an electrical signal.
  • the input signal has a useful component and an interference component.
  • the useful component is a signal that is of interest to the user and should therefore be output to them as clearly as possible.
  • the interference component is a signal that should be suppressed because it covers the useful component and thus negatively influences its intelligibility.
  • the hearing aid also preferably has a signal processing system to which the input signal is fed for further processing. The signal processing then generates an electrical output signal, which is output to the user as sound via a hearing aid receiver.
  • the method determines the stationarity of the input signal.
  • the hearing aid and in particular its signal processing expediently have a stationarity detector to which the input signal is fed and which outputs the stationarity.
  • Stationarity is generally understood to be a measure of the variability of a signal over time. A signal that changes little over time has a higher stationarity than a signal that changes more significantly in comparison.
  • the stationarity of a signal in general is measured, for example, by measuring the temporal change of a frequency spectrum of the signal and then deriving a value for the stationarity from this. The less and the slower the frequency spectrum changes, the higher the stationarity.
  • the signal, specifically its frequency spectrum is examined for one or more predetermined characteristics and the stationarity is determined depending on the presence or severity of these characteristics.
  • a signal-to-noise ratio of the input signal is determined depending on a scaling factor, preferably continuously.
  • the signal-to-noise ratio is also referred to as SNR for short.
  • the signal-to-noise ratio is a measure of the relative proportions of the useful component and the interference component in the entire input signal and thus also in the ambient sound.
  • the scaling factor is determined depending on stationarity, namely using a function which specifies the scaling factor depending on the stationarity of the input signal.
  • the function is stored, for example, in a memory of the hearing aid, specifically the signal processing.
  • the function preferably has a value range of 0 to 1 for the scaling factor, particularly preferably from 0.5 to 1. In other words: the function preferably returns a value in the range of 0 to 1, particularly preferably from 0.5 to 1. Other value ranges are also possible and suitable in principle.
  • the signal-to-noise ratio is used when operating the hearing aid to adjust it to the situation and thus to make it as optimal as possible.
  • an operating parameter of the hearing aid is set depending on the signal-to-noise ratio.
  • the signal-to-noise ratio is preferably smoothed before use, e.g. by means of a temporal, particularly rolling, averaging.
  • An essential aspect of the invention is the stationarity-dependent scaling factor, which is used to determine the signal-to-noise ratio depending on the stationarity of the input signal. In this way, the determination of the signal-to-noise ratio is significantly more precise and an improved setting of the hearing aid is achieved.
  • the invention is based on the assumption that the input signal contains both a useful component and a noise component and that these two components are initially not available separately for calculating the signal-to-noise ratio. Therefore, the signal-to-noise ratio is determined, or more precisely estimated, based on the input signal.
  • the signal-to-noise ratio determined using the method does not necessarily correspond to the
  • the signal-to-noise ratio determined does not necessarily correspond to the actual signal-to-noise ratio, but represents an estimate. In other words, the signal-to-noise ratio is calculated approximately, especially without precise knowledge of the useful component and the interference component.
  • the directionality of the hearing aid is set depending on the signal-to-noise ratio.
  • Directionality generally refers to focusing the hearing aid on a specific listening direction while attenuating or masking out other directions.
  • a beamformer is used for this, which has a directional lobe with an adjustable width.
  • the width of the directional lobe is now set depending on the signal-to-noise ratio. The lower the signal-to-noise ratio, the smaller the width is set, so that only signals that come from a specific direction and are predominantly useful signals are output to the user. This blocks out interference signals from other directions.
  • the signal-to-noise ratio is estimated and the stationarity of the input signal is also taken into account, so that the estimate of the signal-to-noise ratio is improved overall.
  • the stationarity gives the estimate an additional dimension, so to speak, which enables differentiation and classification of the environmental situation. Applied specifically to the use case described above as an example, this means: If the noise component is low, but the useful component is very loud, the stationarity of the input signal is low overall, whereas in the case of a loud noise component, the stationarity is high in comparison. Despite a similar level, situations with very different actual signal-to-noise ratios can then be reliably distinguished and the environment is correctly classified.
  • the estimated signal-to-noise ratio is adjusted accordingly using the scaling factor and then corresponds more closely to the actual signal-to-noise ratio. Aside from the explicitly mentioned use case, any setting of the hearing aid that is carried out depending on the signal-to-noise ratio is therefore significantly improved.
  • E S+N is the input level, which is composed of the useful component S (signal) and the noise component N (noise).
  • the scaling factor is designated sc, the estimated noise component N_est.
  • the scaled, estimated noise component therefore corresponds to sc*N_est.
  • Both the input level and the estimated noise component are derived directly from the input signal, in particular without knowledge of the useful component and the noise component taken separately, i.e. there is no separation of the noise component and the useful component.
  • this formula only provides positive values for the signal-to-noise ratio, measured in dB. In other words, cases with a negative signal-to-noise ratio (in dB) cannot be represented.
  • the scaling factor in the denominator is omitted and the estimated useful component in the numerator is simply divided by the estimated noise component. Using the scaling factor in the denominator does lead to an additional offset, but this is small. On the other hand, using the scaling factor in the denominator advantageously simplifies handling and implementation of the calculation, since only two variables are then required to calculate the signal-to-noise ratio, namely the input level and the scaled, estimated noise component.
  • the scaling factor allows the signal-to-noise ratio to be determined more precisely and estimated with less error. If the useful component is larger than the noise component, it is advisable to make no correction or only a small correction using the scaling factor. However, the smaller the useful component is compared to the noise component, the higher the stationarity of the input signal overall and the more it is dominated by the noise component. Here, a stronger compensation is required in order to represent a negative signal-to-noise ratio if necessary. Accordingly, a larger scaling factor is applied with greater stationarity, so that the estimate of the useful component, which is expressed by the numerator (S + N - sc*N_est), is corrected downwards more.
  • the hearing aid preferably has a first level meter, with which the input level is determined, and a second level meter, in particular a separate one, with which the estimated noise component is determined.
  • the input signal is therefore fed to two different level meters.
  • the level meters are in particular parts of the signal processing.
  • the input level is measured with one level meter, the noise component in the input signal is estimated with the other level meter, with the second level meter being set in such a way that it primarily measures the level of the noise component, i.e. responds less strongly to the useful component than to the noise component.
  • the two level meters are therefore configured differently in order to carry out different level measurements on the same signal, namely the input signal.
  • the signal-to-noise ratio is then determined using only two level measurements and one stationarity measurement on the input signal. In an advantageous further development, one or more further measurements are added.
  • the estimated noise component is determined using a level meter that is operated with two asymmetrical time constants.
  • This level meter is in particular the previously mentioned second level meter for determining the estimated noise component.
  • a particularly advantageous design is one in which the level meter, i.e. in particular the second level meter, is operated with a settling time (attack) that is longer than the release time of the level meter.
  • a level meter with a slow settling time and a fast release time is also referred to as a "minimum tracker”.
  • the settling time and the release time are each a time constant of the level meter. Due to the settling time being longer than the release time, a corresponding inertia is realized when the level meter responds, which means that the useful component, which is assumed to be less stationary or even non-stationary compared to the interference component, contributes less to the level measurement than the interference component, which is assumed to be stationary compared to the useful component.
  • the function which specifies the scaling factor depending on the stationarity of the input signal is preferably designed in such a way that a larger scaling factor is determined with greater stationarity of the input signal. In other words: for greater stationarity, the function returns a larger scaling factor. This is based on the consideration that the useful part is rather non-stationary compared to the noise component and vice versa, that the noise component is rather stationary compared to the useful component. A greater stationarity therefore indicates a poorer, ie lower, signal-to-noise ratio. With greater stationarity of the input signal, the proportion of the useful component in the input signal is therefore smaller, so that a larger correction is required, which is then implemented by the larger scaling factor. In a particularly simple embodiment, the function is linear or alternatively linear in sections and otherwise constant.
  • the function is stored, for example, as a calculation rule or as a table in a memory of the hearing aid, especially the signal processing.
  • the function is specified by means of a calibration measurement.
  • an actual signal-to-noise ratio is determined for various ratios of a useful component and a noise component and this is compared with the calculated signal-to-noise ratio.
  • a known noise component is mixed with a known useful component to obtain an input signal whose actual noise component and actual useful component are thus known.
  • the estimated noise component is also determined, in particular as provided for in the method. This is now repeated for several different signal-to-noise ratios.
  • the stationarity of the input signal is also determined for each signal-to-noise ratio, so that overall the scaling factor is represented as a function of stationarity.
  • the noise component itself does not necessarily have to be stationary, but can also be non-stationary and, like the input signal as a whole, has a fundamentally variable stationarity.
  • An example of a noise component with low stationarity is so-called "babble noise”.
  • An example of a noise component with high stationarity is so-called long-term average speech spectrum, or LTASS for short.
  • the scaling factor is therefore determined on the one hand depending on a first stationarity, namely the stationarity of the input signal as a whole, and on the other hand also depending on a second stationarity, namely the stationarity of the noise component.
  • the stationarity of the noise component itself is not necessarily measured specifically, but is expediently determined indirectly by determining an input dynamic of the input signal and then assuming that the stationarity of the noise component is greater with lower input dynamics.
  • the stationarity of the noise component is suitably determined by assuming that below a threshold value for an input dynamic of the input signal, a stationary noise source is present and the noise component is thus stationary, i.e. has a certain stationarity.
  • the function is adapted depending on the stationarity of the disturbance component in such a way that the function returns a larger scaling factor for a lower stationarity of the disturbance component, i.e. the scaling factor is corrected upwards so that the scaled, estimated disturbance component is larger with decreasing stationarity and the underestimation of the disturbance component is corrected.
  • the stationarity of the noise component is determined in a suitable embodiment by analyzing the temporal dynamics of the input signal (i.e. the input dynamics), namely by determining a maximum level and a minimum level of the input signal and comparing them with one another.
  • a third and a fourth level meter are expediently used, to which the input signal is fed.
  • the third level meter measures the maximum level
  • the fourth level meter measures the minimum level, or vice versa.
  • the two level meters are expediently operated with asymmetrical time constants on the one hand and with time constants that are opposite to one another on the other. This means that the level meter that measures the maximum level is operated with a short settling time and a long decay time, and the level meter that measures the minimum level is operated conversely with a long settling time and a short decay time.
  • the difference between or the ratio of the maximum level and the minimum level is then determined.
  • the maximum level and the minimum level are preferably determined continuously within a concurrent time interval.
  • the stationarity of the noise component is advantageously determined based on the input signal without having to know the noise component itself.
  • This takes advantage of the fact that, especially with a low actual signal-to-noise ratio, a higher stationarity of the noise component leads to a lower difference between the maximum level and the minimum level. In other words: the smaller the difference, the higher the stationarity for a given signal-to-noise ratio.
  • the statements apply analogously when using the ratio of maximum level and minimum level.
  • the ratio or the difference are used in one embodiment directly as a measure of the stationarity of the disturbance component.
  • the function for the scaling factor is adapted depending on the stationarity of the interference component by selecting the function for the scaling factor from at least two basic functions depending on the stationarity of the interference component. Depending on the stationarity, one of several basic functions is therefore selected in order to obtain a scaling factor that is optimal depending on the environmental situation.
  • two basic functions are present, a first basic function for stationary or predominantly stationary interference components and a second basic function for non-stationary or predominantly non-stationary interference components.
  • the stationarity of the interference component is first determined, in particular from the input signal as already described.
  • one of the basic functions is then selected and used as a function to determine the scaling factor.
  • the basic function for stationary or predominantly stationary interference components is switched over or faded over as soon as an input dynamic of the input signal falls below a predetermined threshold value, i.e. is sufficiently low.
  • the function for the scaling factor is adapted depending on the stationarity of the disturbance component by mixing the function from several basis functions and depending on the stationarity of the disturbance component.
  • two basis functions are available for this purpose and the function is determined by mixing the two basis functions with one another in a mixing ratio that depends on the stationarity of the disturbance component. This enables a particularly smooth transition when using different basis functions.
  • the basic functions are conveniently designed as previously described.
  • the hearing aid especially its signal processing, has a mixer in a suitable design to which the scaling factors from several basic functions are fed.
  • the mixer then mixes these scaling factors in an appropriate mixing ratio depending on the stationarity and then outputs a scaling factor itself, which is finally multiplied by the estimated noise component in order to determine the scaled, estimated noise component.
  • the calibration measurement described above is conveniently applied analogously to determine various basis functions.
  • the calibration measurement is then carried out not only for different signal-to-noise ratios, but several times for different signal-to-noise ratios, using a noise component with a different stationarity in each case.
  • the calibration measurement is carried out twice, once with a noise component with low stationarity and once with a noise component with high stationarity, so that the calibration measurement provides two corresponding basis functions.
  • the hearing aid has several frequency channels, so that the input signal is divided between these several frequency channels.
  • the frequency channels can then be individually modified by the signal processing.
  • the frequency channels are in particular combined again for output.
  • a filter bank is used, for example, to divide them between the various frequency channels.
  • the hearing aid has in particular at least 2, preferably at least 3 frequency channels and preferably 8 to 128 frequency channels.
  • a design with 48 frequency channels is suitable, for example.
  • the input signal extends over a certain frequency range, in particular the audible frequency range from 20 Hz to 20 kHz or a subrange of it, preferably from 100 Hz to 12 kHz.
  • the signal-to-noise ratio is now determined either over the entire frequency range of the input signal or only over a partial range.
  • the hearing aid has several frequency channels as described and the signal-to-noise ratio is calculated for each frequency channel of a subset of the frequency channels as described above, so that several signal-to-noise ratios result, from which an average is then formed, which is an averaged signal-to-noise ratio, which is also referred to as a global signal-to-noise ratio.
  • a separate, local signal-to-noise ratio is determined separately, so to speak.
  • the average is formed in particular by means of an averaging unit of the hearing aid, specifically the signal processing.
  • the number of frequency channels preferably covers a single, contiguous frequency range, but this is not mandatory.
  • the determination of the signal-to-noise ratio does not necessarily have to be carried out completely for each of the frequency channels separately. Rather, it is sufficient that individual calculations, determinations, determinations or measurements are carried out frequency-dependently, i.e. for individual frequency channels, with other calculations, determinations, determinations or measurements then being carried out globally, i.e. not frequency-dependently.
  • the input level is determined frequency-dependently and thus separately for each individual frequency channel, but the estimated interference component is determined globally based on the summed input level of all frequency channels.
  • the stationarity of the input signal is determined as a function of frequency, averaged and then the scaling factor is determined and the input level and the estimated noise component are determined globally.
  • a design in which the estimated noise component is not determined globally but as a function of frequency is also suitable.
  • a particularly useful design is one in which the number of frequency channels covers a frequency range of up to 1.5 kHz, i.e. only low frequencies are taken into account when estimating the signal-to-noise ratio.
  • the idea behind this is that the frequency range mentioned is more relevant to the user's perception of volume than other frequency ranges.
  • variants in which other frequency ranges are covered alternatively or in addition are also possible and suitable.
  • an operating parameter of the hearing aid is set depending on the estimated signal-to-noise ratio.
  • the operating parameter is a parameter of a beamformer, e.g. a directionality or a width of a beamformer's directional lobe, or a parameter of noise reduction, e.g. an attenuation factor or a filter frequency or a filter frequency band of a filter.
  • the improved determination of the signal-to-noise ratio also improves the setting of the operating parameter and the operation of the hearing aid as a whole. For example, the width of the directional lobe of a beamformer is reduced for larger signal-to-noise ratios, i.e. a spatial filter is narrowed in order to achieve a focus by means of which noise components from the environment are suppressed.
  • the hearing aid is preferably a hearing aid for compensating a hearing deficit of a hearing-impaired user.
  • the input signal is modified in the signal processing based on an individual audiogram of the user by means of a modification unit and in particular amplified in order to compensate for the hearing deficit.
  • the method described is, however, Can also be used advantageously with other hearing aids, e.g. headphones, headsets, telephones, smartphones and the like.
  • One or more of the described functions or process steps are implemented in the hearing aid and specifically in its signal processing, particularly in terms of programming or circuitry, or a combination thereof.
  • the signal processing is designed to carry out one or more of the described functions or process steps, for example as a microprocessor or as an ASIC, or as a combination thereof.
  • Fig.1 an embodiment of a hearing aid 2 is shown.
  • a variant of the hearing aid 2 is shown in Fig.8 shown.
  • the hearing aid 2 has a microphone 4, by means of which ambient sound is recorded and converted into an input signal I.
  • the microphone 4 is an omnidirectional microphone, so that the input signal I is an omnidirectional signal.
  • the Input signal I has a useful component S (signal) and a noise component N (noise).
  • hearing aid 2 has a signal processing unit 6, to which the input signal I is fed for further processing.
  • Signal processing unit 6 generates an electrical output signal O, which is output to the user as sound via a receiver 8 of hearing aid 2.
  • hearing aid 2 is specifically a hearing aid 2 for compensating for a hearing deficit of a hearing-impaired user. Accordingly, input signal I is modified in signal processing unit 6 based on an individual audiogram of the user by means of a modification unit 10 and in particular amplified in order to compensate for the hearing deficit.
  • the concepts described here can also be applied to other hearing aids.
  • a stationarity st_I of the input signal I is determined.
  • the hearing aid 2 has a stationarity detector 12, to which the input signal I is fed and which outputs the stationarity st_I.
  • Stationarity is generally understood to be a measure of the variability of a signal over time.
  • a signal-to-noise ratio SNR of the input signal I is determined depending on a scaling factor sc.
  • the signal-to-noise ratio SNR is a measure of the relative proportions of the useful component S and the noise component N in the entire input signal I and thus also in the ambient sound.
  • the scaling factor sc is determined depending on the stationarity, namely using a function F, which specifies the scaling factor sc depending on the stationarity st_I of the input signal I. Two examples of such a function F are given in the Fig.2 and 5 shown.
  • the signal-to-noise ratio SNR is determined, or more precisely estimated, based on the input signal I.
  • the signal-to-noise ratio SNR determined using the method does not necessarily correspond to the actual signal-to-noise ratio SNR_t, but represents an estimate.
  • the Fig. 3, 4 , 6 and 7 show comparisons of the estimated signal-to-noise ratio SNR with the actual signal-to-noise ratio SNR_t, where Determination of the estimated signal-to-noise ratio SNR in the Fig. 3 and 4 the function F from Fig.2 and was used to determine the estimated signal-to-noise ratio SNR in the Fig.6 and 7 the function F from Fig.5 .
  • the estimated signal-to-noise ratio SNR is used, for example, to set an operating parameter P of the hearing aid 2.
  • the operating parameter P is, for example, a parameter of a beamformer or a parameter of a noise reduction.
  • the signal-to-noise ratio SNR is then calculated by forming a difference between the input level E and the scaled, estimated noise component sc*N_est and by calculating the signal-to-noise ratio SNR as the ratio of the difference to the scaled, estimated noise component sc*N_est.
  • Both the input level E and the estimated noise component N_est are derived directly from the input signal I, without knowledge of the useful component S and the noise component N. A separation of noise component N and useful component S does not occur.
  • the numerator in the above formula corresponds to an estimated useful component, the denominator to an estimated noise component, so that an estimated signal-to-noise ratio (SNR) is calculated overall.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the formula given also makes it possible to display a negative signal-to-noise ratio (SNR).
  • the scaling factor sc in the denominator is omitted in the formula mentioned and the estimated useful component in the numerator is simply divided by the estimated noise component N_est.
  • the hearing aid 2 has a first level meter 14, with which the input level E is determined, and a separate, second level meter 16, with which the estimated noise component N_est is determined.
  • the input signal I is therefore fed to two different level meters 14, 16.
  • the noise component N in the input signal E is estimated with the second level meter 16, in that the second level meter 16 is set in such a way that it primarily measures the level of the noise component N, i.e. responds less strongly to the useful component S.
  • the two level meters 14, 16 are therefore configured differently in order to carry out different level measurements on the input signal I.
  • the second level meter 16 is operated here with two asymmetrical time constants, namely with an attack time that is longer than a release time.
  • the second level meter 16 is therefore also referred to as a "minimum tracker".
  • the functions F in the Fig.2 and 5 which each specify the scaling factor sc depending on the stationarity st_I, are designed in such a way that with greater stationarity st_I of the input signal E a larger scaling factor sc is determined.
  • the stationarity st_I is plotted horizontally and decreases from left to right.
  • the scaling factor sc is plotted vertically and increases from bottom to top.
  • the functions F reflect the idea that with greater stationarity st_I the proportion of the useful part S in the input signal E is smaller, so that a larger correction is required, which is then implemented by the larger scaling factor sc.
  • the functions F shown here as examples are generally designed in a step-like or ramp-like manner and run approximately linearly on a middle section and otherwise predominantly constant on side sections.
  • the two explicitly shown functions F of the Fig.2 and 5 differ on the one hand in terms of the value range for the scaling factor sc and on the other hand in terms of the position of the middle section, i.e. in which value range for the stationarity st_I the respective function F is approximately linear.
  • the function F for the scaling factor sc has a value range from 0.51 to 0.8.
  • the function F for the scaling factor sc has a value range of 0.59 to 0.95 and is overall higher than the function F in Fig.2 .
  • the function F in Fig.2 was determined by means of a calibration measurement as described in Fig. 3 and 4 The same applies to the function F of the Fig.5 regarding the Fig.6 and 7 .
  • the actual signal-to-noise ratio SNR_t is first determined for different ratios of a useful signal S and an interference signal N, which is given in the Fig. 3, 4 , 6 and 7 is plotted horizontally and is given in dB.
  • the actual signal-to-noise ratio SNR_t is then compared with the signal-to-noise ratio SNR calculated according to the above formula and with the respective function F.
  • the calculated signal-to-noise ratio SNR is shown in the Fig.
  • FIG. 3 Shown are several point clouds W, in Fig.3 Specifically 11 pieces, one of which is marked with a circle. Also in the Fig.4 and 7 11 point clouds are visible in each case, Fig.6 In contrast, only 10.
  • the point clouds W were in a respective of the Fig. 3, 4 , 6 , 7 the same useful signal S is used and the average level of the interference signal N is gradually increased.
  • a respective point cloud W is obtained by plotting the signal-to-noise ratios SNR, SNR_t for different points in time, whereby the level for the useful signal S fluctuates over time, since the useful signal S is, for example, speech, which varies accordingly over time.
  • Fig.4 shows, the signal-to-noise ratio SNR for low stationary noise components N is reduced to a low, actual signal-to-noise ratio SNR_t is increasingly overestimated, whereas the estimate for stationary noise component N is very good, as Fig.3 show the Fig.6 and 7 show an inverse result when applying the function F according to Fig.5 .
  • Fig.7 shows, the estimation of the signal-to-noise ratio SNR for non-stationary noise components N is very good, as Fig.6 shows that the signal-to-noise ratio SNR is underestimated for stationary noise components N.
  • the scaling factor is determined according to the function F of the Fig.5 , which is optimized for non-stationary disturbance components N, is chosen to be significantly larger than according to the function F in Fig.2 , which is optimized for stationary noise components N.
  • a single function F is used for the scaling factor sc.
  • several different basis functions B are used, which are optimized for noise components N with different stationarity st_N.
  • the function F for the scaling factor sc is then adjusted depending on a stationarity st_N of the disturbance component N by mixing the function F from several basis functions B and depending on the stationarity st_N.
  • two basis functions B are present and the function F is determined by mixing the two basis functions B in a mixing ratio that depends on the stationarity st_N. This ensures a smooth transition when using different basis functions B.
  • the two functions F of the Fig. 2 and 5 each used as a basis function B.
  • the hearing aid 2 has Fig.8 a mixer 18, to which the scaling factors sc from several basis functions B are fed.
  • the mixer 18 then mixes these scaling factors sc depending on the stationarity st_N in an appropriate mixing ratio and then outputs a scaling factor sc itself, which is finally multiplied by the estimated disturbance component N_est in order to determine the scaled, estimated disturbance component sc*N_est.
  • the function F for the scaling factor sc is adapted depending on the stationarity st_N of the noise component N by selecting the function F for the scaling factor sc from at least two basis functions B, for example the one shown in the Fig.2 and 5 shown functions F.
  • the hearing aid 2 has several frequency channels, not explicitly shown here, so that the input signal I is divided between these several frequency channels.
  • the signal-to-noise ratio SNR is then determined in the same way for some or all of the other frequency channels.
  • the frequency channels are combined again for output.
  • a filter bank is used, for example, to divide the signals between the different frequency channels.
  • the signal-to-noise ratio SNR is determined, for example, for each frequency channel, a subset of the frequency channels is calculated as described above, resulting in several signal-to-noise ratios SNR, from which an average is then formed in an averaging unit, which is an averaged signal-to-noise ratio SNR, which is also referred to as the global signal-to-noise ratio SNR.
  • a separate, local signal-to-noise ratio SNR is determined separately, so to speak.
  • SNR the signal-to-noise ratio
  • not all frequency channels are explicitly taken into account, but some frequency channels are omitted by only taking into account a subset of the frequency channels.
  • the subset of the frequency channels covers a frequency range up to 1.5 kHz, i.e. only low frequencies are taken into account when estimating the signal-to-noise ratio SNR.
  • the determination of the signal-to-noise ratio SNR does not necessarily have to be carried out completely for each of the frequency channels separately, rather it is sufficient that individual calculations, determinations, determinations or measurements are carried out frequency-dependently, ie for individual frequency channels, with other calculations, determinations, determinations or measurements then being carried out globally, ie not frequency-dependently.
  • the stationarity st_I of the input signal I is determined frequency-dependently and only for a subset of the frequency channels, averaged and then the scaling factor sc is determined.
  • the input level E and the estimated noise component N_est are determined globally or frequency-dependently.
  • the stationarity st_N of the noise component N is determined in the embodiments shown by analyzing the temporal dynamics of the input signal I, namely by determining a maximum level Emax and a minimum level Emin of the input signal I and comparing them with each other. For example, the difference between or the ratio of the maximum level Emax and the minimum level Emin is determined. In this way, the stationarity st_N is determined without having to explicitly know the noise component N. This takes advantage of the fact that, especially with a low actual signal-to-noise ratio SNR_t, a higher stationarity st_N of the noise component N leads to a lower difference between maximum level Emax and minimum level Emin.
  • the function F is then adjusted in such a way that with a larger difference a lower stationarity st_N is assumed and therefore a correspondingly adjusted scaling factor sc is used.
  • a third and fourth level meter 20 are used, which are fed the input signal I and which determine the maximum level Emax and the minimum level Emin and thus also the stationarity st_N.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts sowie ein Hörgerät.The invention relates to a method for operating a hearing aid and to a hearing aid.

Ein Hörgerät dient allgemein zur Ausgabe von Schall an einen Nutzer des Hörgeräts. Hierzu weist ein Hörgerät zunächst ein Mikrofon auf, mit welchem Schall aus der Umgebung, d.h. Umgebungsschall, aufgenommen wird. Dadurch wird ein elektrisches Eingangssignal erzeugt, welches zur weiteren Bearbeitung einer Signalverarbeitung zugeführt wird. Diese erzeugt dann ein elektrisches Ausgangssignal, welches über einen Hörer des Hörgeräts an den Nutzer als Schall ausgegeben wird. Ein Hörgerät wird typischerweise vom Nutzer im oder am Ohr getragen.A hearing aid is generally used to output sound to a hearing aid user. To do this, a hearing aid has a microphone with which sound from the environment, i.e. ambient sound, is recorded. This generates an electrical input signal, which is fed to a signal processor for further processing. This then generates an electrical output signal, which is output to the user as sound via a hearing aid receiver. A hearing aid is typically worn by the user in or on the ear.

Eine spezielle Ausgestaltung eines Hörgeräts ist ein Hörgerät zum Ausgleich eines Hördefizits eines hörgeschädigten Nutzers. Bei einem solchen Hörgerät wird das Eingangssignal in der Signalverarbeitung anhand eines individuellen Audiogramms des Nutzers modifiziert und dabei typischerweise verstärkt, um das Hördefizit auszugleichen.A special design of a hearing aid is a hearing aid designed to compensate for a hearing deficit of a hearing-impaired user. In such a hearing aid, the input signal is modified in the signal processing based on an individual audiogram of the user and is typically amplified in order to compensate for the hearing deficit.

Das Verhalten des Hörgeräts ist üblicherweise durch einen oder mehrere Betriebsparameter charakterisiert, welche situationsabhängig einstellbar sind, um in verschiedenen Umgebungssituationen ein möglichst optimales Hörerlebnis zu gewährleisten. Um das Hörgerät situationsabhängig einzustellen, ist es erforderlich, die Umgebungssituation zu charakterisieren oder zu klassifizieren. Ein wichtiger Parameter hierfür ist das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Umgebung, d.h. das Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal. Ein Nutzsignal ist ein Signal, welches für den Nutzer von Interesse ist und daher möglichst deutlich an diesen ausgegeben werden soll, beispielsweise die Stimme eines Sprechers, mit welchem der Nutzer sich unterhält. Ein Störsignal ist hingegen ein Signal, welches unterdrückt werden soll, da es das Nutzsignal überdeckt und somit dessen Verständlichkeit negativ beeinflusst. Beispiele für Störsignale sind sogenannter "babble noise", Hintergrundgeräusche, andere Sprecher, mit welchen der Nutzer sich nicht unterhält sowie Umwelt- oder Maschinengeräusche.The behavior of the hearing aid is usually characterized by one or more operating parameters, which can be adjusted depending on the situation in order to ensure the best possible hearing experience in different environmental situations. In order to adjust the hearing aid depending on the situation, it is necessary to characterize or classify the environmental situation. An important parameter for this is the signal-to-noise ratio of the environment, i.e. the ratio of useful signal to interference signal. A useful signal is a signal that is of interest to the user and is therefore output to them as clearly as possible. should be suppressed, for example the voice of a speaker with whom the user is talking. An interference signal, on the other hand, is a signal that should be suppressed because it covers the useful signal and thus negatively affects its intelligibility. Examples of interference signals are so-called "babble noise", background noise, other speakers with whom the user is not talking, and environmental or machine noises.

Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist nicht ohne Weiteres zugänglich, da zu dessen Berechnung die Pegel des Nutzanteils und des Störanteils separat ermittelt werden müssen, um anschließend deren Verhältnis zu bestimmen. Da Nutzsignale und Störsignale aber gleichzeitig vorliegen, überlagern sich diese und werden vom Mikrofon gemeinsam aufgenommen. Im Eingangssignal ist somit üblicherweise sowohl ein Nutzanteil als auch ein Störanteil vorhanden. Eine Trennung dieser beiden Anteile zwecks Berechnung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses ist nicht ohne Weiteres möglich. Eine näherungsweise Berechnung mittels anderer Größen, welche besser zugänglich sind, ist unter Umständen stark fehlerbehaftet.The signal-to-noise ratio is not easily accessible because the levels of the useful component and the noise component must be determined separately in order to then determine their ratio. However, since useful signals and noise signals are present at the same time, they overlap and are recorded together by the microphone. The input signal therefore usually contains both a useful component and a noise component. Separating these two components for the purpose of calculating the signal-to-noise ratio is not easily possible. An approximate calculation using other quantities that are more easily accessible can be highly error-prone.

In der WO 2015/189261 A1 wird ein Rauschunterdrückungssystem beschrieben, umfassend: einen Signaleingang zum Empfang eines digitalen Audioeingangssignals, das ein Zielsignal und ein Rauschsignal umfasst, einen ersten Signal-Rausch-Verhältnis-Schätzer, der konfiguriert ist zum Bestimmen jeweiliger erster Signal-Rausch-Verhältnis-Schätzungen einer Vielzahl von Unterbandsignalen basierend auf jeweiligen Unterband-Rauschschätzsignalen und jeweiligen Unterbandsignalen, einen zweiten Signal-Rausch-Verhältnis-Schätzer, der zum Filtern der Vielzahl von ersten Signal-Rausch-Verhältnis-Schätzungen der Vielzahl von Unterbandsignalen mit jeweiligen zeitvariablen Tiefpassfiltern konfiguriert ist, um jeweilige zweite Signal-Rausch-Verhältnis-Schätzungen der Vielzahl von Unterbandsignalen.In the WO 2015/189261 A1 describes a noise reduction system comprising: a signal input for receiving a digital audio input signal comprising a target signal and a noise signal, a first signal-to-noise ratio estimator configured to determine respective first signal-to-noise ratio estimates of a plurality of subband signals based on respective subband noise estimate signals and respective subband signals, a second signal-to-noise ratio estimator configured to filter the plurality of first signal-to-noise ratio estimates of the plurality of subband signals with respective time-varying low-pass filters to obtain respective second signal-to-noise ratio estimates of the plurality of subband signals.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts anzugeben sowie ein entsprechendes Hörgeräts. Speziell soll die Bestimmung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses in der Umgebung verbessert werden. Insbesondere soll eine möglichst gute Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses vorgenommen werden. Die Schätzung soll insbesondere ohne eine explizite Trennung von Nutzanteil und Störanteil auskommen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Hörgerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für das Hörgerät und umgekehrt. Sofern nachfolgend Verfahrensschritte beschrieben werden, ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen für das Hörgerät insbesondere dadurch, dass dieses ausgebildet ist, einen oder mehrere dieser Verfahrensschritte auszuführen.Against this background, it is an object of the invention to provide an improved method for operating a hearing aid and a corresponding hearing aid. In particular, the determination of the signal-to-noise ratio in the environment should be improved. In particular, the best possible estimate of the Signal-to-noise ratio. The estimation should be carried out in particular without an explicit separation of useful part and noise part. The object is achieved according to the invention by a method with the features according to claim 1 and by a hearing aid with the features according to claim 13. Advantageous embodiments, further developments and variants are the subject of the subclaims. The statements in connection with the method also apply mutatis mutandis to the hearing aid and vice versa. If method steps are described below, advantageous embodiments for the hearing aid result in particular from the fact that it is designed to carry out one or more of these method steps.

Das Verfahren dient zum Betrieb eines Hörgeräts und ist demnach ein Betriebsverfahren. Während des Verfahrens wird das Hörgerät insbesondere von einem Nutzer im oder am Ohr getragen und zur Ausgabe von Umgebungsschall genutzt. Das Hörgerät weist ein Mikrofon auf, mittels welchem Umgebungsschall aufgenommen wird und in ein Eingangssignal umgewandelt wird. Das Mikrofon ist vorzugsweise ein omnidirektionales Mikrofon, d.h. kein Richtmikrofon, und weist somit insbesondere keine Vorzugsrichtung zur Aufnahme von Schall auf. Analog hierzu ist das Eingangssignal vorzugsweise ein omnidirektionales Signal. Der Umgebungsschall ist ein akustisches Signal. Das Eingangssignal ist ein elektrisches Signal. Das Eingangssignal weist einen Nutzanteil und einen Störanteil auf. Der Nutzanteil ist ein Signal, welches für den Nutzer von Interesse ist und daher möglichst deutlich an diesen ausgegeben werden soll. Der Störanteil ist hingegen ein Signal, welches unterdrückt werden soll, da es den Nutzanteil überdeckt und somit dessen Verständlichkeit negativ beeinflusst. Das Hörgerät weist weiterhin vorzugsweise eine Signalverarbeitung auf, welcher das Eingangssignal zur weiteren Bearbeitung zugeführt wird. Die Signalverarbeitung erzeugt dann ein elektrisches Ausgangssignal, welches über einen Hörer des Hörgeräts an den Nutzer als Schall ausgegeben wird.The method is used to operate a hearing aid and is therefore an operating method. During the method, the hearing aid is worn in particular by a user in or on the ear and used to output ambient sound. The hearing aid has a microphone by means of which ambient sound is recorded and converted into an input signal. The microphone is preferably an omnidirectional microphone, i.e. not a directional microphone, and thus in particular has no preferred direction for recording sound. Analogously, the input signal is preferably an omnidirectional signal. The ambient sound is an acoustic signal. The input signal is an electrical signal. The input signal has a useful component and an interference component. The useful component is a signal that is of interest to the user and should therefore be output to them as clearly as possible. The interference component, on the other hand, is a signal that should be suppressed because it covers the useful component and thus negatively influences its intelligibility. The hearing aid also preferably has a signal processing system to which the input signal is fed for further processing. The signal processing then generates an electrical output signal, which is output to the user as sound via a hearing aid receiver.

Bei dem Verfahren wird eine Stationarität des Eingangssignals bestimmt. Hierzu weist das Hörgerät und insbesondere dessen Signalverarbeitung zweckmäßigerweise einen Stationaritätsdetektor auf, welchem das Eingangssignal zugeführt wird und welcher die Stationarität ausgibt. Unter Stationarität wird allgemein ein Maß für die Variabilität eines Signals im Verlauf der Zeit verstanden. Ein Signal, welches sich mit der Zeit wenig ändert, weist eine höhere Stationarität auf als ein Signal, welches sich im Vergleich dazu stärker ändert. Die Stationarität eines Signals allgemein wird beispielsweise dadurch gemessen, dass die zeitliche Änderung eines Frequenzspektrums des Signals gemessen wird und daraus dann ein Wert für die Stationarität abgeleitet wird. Je weniger und je langsamer sich das Frequenzspektrum ändert, desto höher ist die Stationarität. Alternativ oder zusätzlich wird das Signal, speziell dessen Frequenzspektrum, auf ein oder mehrere vorgegebene Merkmale untersucht und abhängig vom Vorliegen oder von der Ausgeprägtheit dieser Merkmale die Stationarität bestimmt.The method determines the stationarity of the input signal. For this purpose, the hearing aid and in particular its signal processing expediently have a stationarity detector to which the input signal is fed and which outputs the stationarity. Stationarity is generally understood to be a measure of the variability of a signal over time. A signal that changes little over time has a higher stationarity than a signal that changes more significantly in comparison. The stationarity of a signal in general is measured, for example, by measuring the temporal change of a frequency spectrum of the signal and then deriving a value for the stationarity from this. The less and the slower the frequency spectrum changes, the higher the stationarity. Alternatively or additionally, the signal, specifically its frequency spectrum, is examined for one or more predetermined characteristics and the stationarity is determined depending on the presence or severity of these characteristics.

Bei dem Verfahren wird ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Eingangssignals abhängig von einem Skalierungsfaktor bestimmt, vorzugsweise fortlaufend. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird kurz auch lediglich als SNR bezeichnet. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist ein Maß für die relativen Anteile des Nutzanteils und des Störanteils im gesamten Eingangssignal und somit auch im Umgebungsschall. Der Skalierungsfaktor wird stationaritätsabhängig bestimmt, nämlich anhand einer Funktion, welche den Skalierungsfaktor in Abhängigkeit der Stationarität des Eingangssignals angibt. Die Funktion ist beispielsweise in einem Speicher des Hörgeräts, speziell der Signalverarbeitung, hinterlegt. Die Funktion weist für den Skalierungsfaktor vorzugsweise einen Wertebereich von 0 bis 1 auf, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1. Mit anderen Worten: die Funktion gibt vorzugsweise einen Wert im Bereich von 0 bis 1 zurück, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1. Andere Wertebereiche sind grundsätzlich auch möglich und geeignet.In the method, a signal-to-noise ratio of the input signal is determined depending on a scaling factor, preferably continuously. The signal-to-noise ratio is also referred to as SNR for short. The signal-to-noise ratio is a measure of the relative proportions of the useful component and the interference component in the entire input signal and thus also in the ambient sound. The scaling factor is determined depending on stationarity, namely using a function which specifies the scaling factor depending on the stationarity of the input signal. The function is stored, for example, in a memory of the hearing aid, specifically the signal processing. The function preferably has a value range of 0 to 1 for the scaling factor, particularly preferably from 0.5 to 1. In other words: the function preferably returns a value in the range of 0 to 1, particularly preferably from 0.5 to 1. Other value ranges are also possible and suitable in principle.

Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird im Betrieb des Hörgeräts dazu genutzt, dieses situationsabhängig und somit möglichst optimal einzustellen. Mit anderen Worten: abhängig vom Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird ein Betriebsparameter des Hörgeräts eingestellt. Vorzugsweise wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis vor einer Verwendung noch geglättet, z.B. mittels einer zeitlichen, insbesondere rollierenden Mittelwertbildung.The signal-to-noise ratio is used when operating the hearing aid to adjust it to the situation and thus to make it as optimal as possible. In other words: an operating parameter of the hearing aid is set depending on the signal-to-noise ratio. The signal-to-noise ratio is preferably smoothed before use, e.g. by means of a temporal, particularly rolling, averaging.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist der stationaritätsabhängige Skalierungsfaktor, durch dessen Verwendung das Signal-zu-Rausch-Verhältnis abhängig von der Stationarität des Eingangssignals bestimmt wird. Auf diese Weise ist die Bestimmung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses deutlich präziser und es wird eine verbesserte Einstellung des Hörgeräts realisiert.An essential aspect of the invention is the stationarity-dependent scaling factor, which is used to determine the signal-to-noise ratio depending on the stationarity of the input signal. In this way, the determination of the signal-to-noise ratio is significantly more precise and an improved setting of the hearing aid is achieved.

Die Erfindung geht zunächst davon aus, dass im Eingangssignal sowohl ein Nutzanteil als auch ein Störanteil enthalten sind und dass diese beiden Anteile zunächst nicht getrennt zur Berechnung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses zur Verfügung stehen. Daher wird vorliegend das Signal-zu-Rausch-Verhältnis anhand des Eingangssignals bestimmt, genauer gesagt geschätzt. Das mit dem Verfahren bestimmte Signal-zu-Rausch-Verhältnis entspricht also nicht zwingend dem fahren bestimmte Signal-zu-Rausch-Verhältnis entspricht also nicht zwingend dem tatsächlichen Signal-zu-Rausch-Verhältnis, sondern stellt eine Schätzung dar. Mit anderen Worten: das Signal-zu-Rauschverhältnis wird insbesondere ohne genaue Kenntnis des Nutzanteils und des Störanteils näherungsweise errechnet.The invention is based on the assumption that the input signal contains both a useful component and a noise component and that these two components are initially not available separately for calculating the signal-to-noise ratio. Therefore, the signal-to-noise ratio is determined, or more precisely estimated, based on the input signal. The signal-to-noise ratio determined using the method does not necessarily correspond to the The signal-to-noise ratio determined does not necessarily correspond to the actual signal-to-noise ratio, but represents an estimate. In other words, the signal-to-noise ratio is calculated approximately, especially without precise knowledge of the useful component and the interference component.

Umgebungen mit einem hohen Störanteil sind typischerweise entsprechend laut, d.h. das entsprechende Eingangssignal weist einen hohen Pegel auf. Bei einem solch hohen Pegel ist häufig, jedoch nicht zwingend, der Störanteil relativ zum Nutzanteil groß, sodass also das Signal-zu-Rausch-Verhältnis gering ist. In erster Näherung kann somit durch eine einfache Pegelmessung am Eingangssignal eine grobe Einschätzung des wahrscheinlich vorliegenden Signal-zu-Rausch-Verhältnisses gewonnen werden. Dieser Ansatz ist jedoch problematisch, da auch Situationen möglich sind, in welchen der Störanteil gering ist, der Nutzanteil selbst jedoch demgegenüber sehr laut. Dann ist zwar das Signal-zu-Rausch-Verhältnis hoch, der Pegel jedoch auch, sodass die Einschätzung anhand der einfachen Pegelmessung entsprechend fehlerhaft ist.Environments with a high level of interference are typically loud, i.e. the corresponding input signal has a high level. At such a high level, the interference component is often, but not necessarily, large relative to the useful component, so that the signal-to-noise ratio is low. As a first approximation, a simple level measurement of the input signal can therefore provide a rough estimate of the likely signal-to-noise ratio. However, this approach is problematic because situations are also possible in which the interference component is low, but the useful component itself is very loud in comparison. In this case, the signal-to-noise ratio is high, but so is the level, so that the assessment based on the simple level measurement is correspondingly incorrect.

Das oben genannte Problem sei nachfolgend anhand eines konkreten Anwendungsfalls beschrieben: in einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird eine Direktionalität des Hörgeräts abhängig vom Signal-zu-Rausch-Verhältnis eingestellt. Direktionalität bezeichnet allgemein ein Fokussieren des Hörgeräts auf eine bestimmte Hörrichtung unter Abschwächung oder Ausblendung anderer Richtungen. Hierzu wird beispielsweise ein Beamformer verwendet, welcher eine Richtkeule aufweist, mit einer einstellbaren Breite. Die Breite der Richtkeule wird nun abhängig vom Signal-zu-Rausch-Verhältnis eingestellt. Je niedriger das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist, desto kleiner wird die Breite eingestellt, sodass nur noch Signale an den Nutzer ausgegeben werden, welche aus einer bestimmten Richtung stammen und überwiegend Nutzsignale sind. Dadurch werden Störsignale aus anderen Richtungen ausgeblendet. Falls nun ein einzelner Sprecher in einer ansonsten leisen Umgebung sehr laut spricht, wird jedoch aufgrund des hohen Pegels eine geringe Breite und somit eine hohe Direktionalität eingestellt, obwohl dies an sich nicht notwendig ist. Dadurch gehen Signale außerhalb der Richtkeule verloren, obwohl diese vorteilhaft zu einem insgesamt natürlicheren Hörerlebnis beitragen würden, ohne die Verständlichkeit des Nutzanteils zu stark zu beeinträchtigen.The above problem is described below using a specific application: in a practical design, the directionality of the hearing aid is set depending on the signal-to-noise ratio. Directionality generally refers to focusing the hearing aid on a specific listening direction while attenuating or masking out other directions. For example, a beamformer is used for this, which has a directional lobe with an adjustable width. The width of the directional lobe is now set depending on the signal-to-noise ratio. The lower the signal-to-noise ratio, the smaller the width is set, so that only signals that come from a specific direction and are predominantly useful signals are output to the user. This blocks out interference signals from other directions. If a single speaker speaks very loudly in an otherwise quiet environment, a small width and thus a high directionality is set due to the high level, although this is not actually necessary. This means that signals outside the directional lobe are lost, although this is beneficial for an overall more natural listening experience. without impairing the comprehensibility of the useful part too much.

Vorliegend wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis geschätzt und dabei zusätzlich die Stationarität des Eingangssignals berücksichtigt, sodass die Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses insgesamt verbessert ist. Die Schätzung erhält mit der Stationarität sozusagen eine zusätzliche Dimension, welche eine Unterscheidung und Klassifikation der Umgebungssituation ermöglicht. Konkret angewandt auf den oben beispielhaft beschriebenen Anwendungsfall bedeutet dies: Falls der Störanteil gering ist, der Nutzanteil allerdings sehr laut, ist die Stationarität des Eingangssignals insgesamt gering, wohingegen im Fall eines lauten Störanteils die Stationarität im Vergleich dazu hoch ist. Trotz eines ähnlichen Pegels, können dann Situationen mit stark unterschiedlichem tatsächlichem Signal-zu-Rausch-Verhältnis zuverlässig unterschieden werden und die Umgebung wird korrekt klassifiziert. Das geschätzte Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird entsprechend mittels des Skalierungsfaktors angepasst und entspricht dann eher dem tatsächlichen Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Abseits des explizit genannten Anwendungsfalls, ist somit jegliche Einstellung des Hörgeräts, welche abhängig vom Signal-zu-Rausch-Verhältnis durchgeführt wird, deutlich verbessert.In this case, the signal-to-noise ratio is estimated and the stationarity of the input signal is also taken into account, so that the estimate of the signal-to-noise ratio is improved overall. The stationarity gives the estimate an additional dimension, so to speak, which enables differentiation and classification of the environmental situation. Applied specifically to the use case described above as an example, this means: If the noise component is low, but the useful component is very loud, the stationarity of the input signal is low overall, whereas in the case of a loud noise component, the stationarity is high in comparison. Despite a similar level, situations with very different actual signal-to-noise ratios can then be reliably distinguished and the environment is correctly classified. The estimated signal-to-noise ratio is adjusted accordingly using the scaling factor and then corresponds more closely to the actual signal-to-noise ratio. Aside from the explicitly mentioned use case, any setting of the hearing aid that is carried out depending on the signal-to-noise ratio is therefore significantly improved.

Wie das Signal-zu-Rausch-Verhältnis konkret errechnet wird, ist für das grundlegende Konzept zunächst nicht wesentlich, vielmehr kommt es zunächst nur darauf an, dass die Stationarität berücksichtigt wird. Hinsichtlich der Berechnung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses wird eine Ausgestaltung verwendet, bei welcher ein Eingangspegel des Eingangssignals gemessen wird und bei welcher ein geschätzter Störanteil des Eingangssignals bestimmt wird. Der geschätzte Störanteil wird mit dem Skalierungsfaktor multipliziert, sodass sich ein skalierter, geschätzter Störanteil ergibt. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird dann errechnet, indem eine Differenz aus dem Eingangspegel und dem skalierten, geschätzten Störanteil gebildet wird und indem das Signal-zu-Rausch-Verhältnis als Verhältnis der Differenz zum skalierten, geschätzten Störanteil errechnet wird. Dieses Vorgehen wird durch die nachfolgende Formel ausgedrückt: SNR = E-sc*N_est / sc*N_est = S+N-sc*N_est / sc*N_est

Figure imgb0001
How the signal-to-noise ratio is calculated in concrete terms is not essential for the basic concept, but rather it is only important that stationarity is taken into account. With regard to the calculation of the signal-to-noise ratio, a design is used in which an input level of the input signal is measured and in which an estimated noise component of the input signal is determined. The estimated noise component is multiplied by the scaling factor to produce a scaled, estimated noise component. The signal-to-noise ratio is then calculated by forming a difference between the input level and the scaled, estimated noise component and by calculating the signal-to-noise ratio as the ratio of the difference to the scaled, estimated noise component. This procedure is expressed by the following formula: SNR = E-sc*N_est / sc*N_est = S+N-sc*N_est / sc*N_est
Figure imgb0001

Dabei ist E = S+N der Eingangspegel, welcher zusammengesetzt ist aus dem Nutzanteil S (signal) und dem Störanteil N (noise). Der Skalierungsfaktor ist mit sc bezeichnet, der geschätzte Störanteil mit N_est. Der skalierte, geschätzte Störanteil entspricht demnach sc*N_est.E = S+N is the input level, which is composed of the useful component S (signal) and the noise component N (noise). The scaling factor is designated sc, the estimated noise component N_est. The scaled, estimated noise component therefore corresponds to sc*N_est.

Sowohl der Eingangspegel als auch der geschätzte Störanteil werden direkt aus dem Eingangssignal abgeleitet, insbesondere ohne Kenntnis des Nutzanteils und des Störanteils für sich genommen, d.h. eine Trennung von Störanteil und Nutzanteil erfolgt nicht.Both the input level and the estimated noise component are derived directly from the input signal, in particular without knowledge of the useful component and the noise component taken separately, i.e. there is no separation of the noise component and the useful component.

Grundsätzlich ist es möglich, das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu bestimmen, indem das Verhältnis von Eingangspegel zu geschätztem Störanteil berechnet wird, sodass der Eingangspegel als Näherung für den tatsächlichen Nutzanteil verwendet wird und der geschätzte Störanteil als Näherung für den tatsächlichen Störanteil: SNR = E / N_est = S + N / N_est

Figure imgb0002
In principle, it is possible to determine the signal-to-noise ratio by calculating the ratio of input level to estimated noise component, so that the input level is used as an approximation for the actual useful component and the estimated noise component is used as an approximation for the actual noise component: SNR = E / Nest = S + N / Nest
Figure imgb0002

Für einen gegenüber dem Störanteil sehr geringen Nutzanteil, d.h. für S ≪ N, und unter der Annahme, dass der Störanteil in etwa dem geschätzten Störanteil entspricht, d.h. N ≈ N_est, liefert diese Formel lediglich positive Werte für das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, gemessen in dB. Mit anderen Worten: Fälle mit einem negativen Signal-zu-Rausch-Verhältnis (in dB) können nicht dargestellt werden.For a very small useful component compared to the noise component, i.e. for S ≪ N, and assuming that the noise component is approximately equal to the estimated noise component, i.e. N ≈ N_est, this formula only provides positive values for the signal-to-noise ratio, measured in dB. In other words, cases with a negative signal-to-noise ratio (in dB) cannot be represented.

Die Darstellung eines negativen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses ist hingegen möglich in einer vorteilhaften Ausgestaltung, bei welcher vom Eingangssignal der geschätzte Störanteil zunächst subtrahiert wird: SNR = S + N N_est / N_est

Figure imgb0003
The representation of a negative signal-to-noise ratio is, however, possible in an advantageous embodiment in which the estimated noise component is first subtracted from the input signal: SNR = S + N Nest / Nest
Figure imgb0003

Zusätzlich wird zweckmäßigerweise der stationaritätsabhängige Skalierungsfaktor angewendet, um den Anteil und Einfluss des geschätzten Störanteils einzustellen, sodass sich die oben bereits genannte Formel ergibt: SNR = S + N sc * N_est / sc * N_est

Figure imgb0004
In addition, the stationarity-dependent scaling factor is conveniently applied to adjust the proportion and influence of the estimated disturbance component, resulting in the formula already mentioned above: SNR = S + N sc * Nest / sc * Nest
Figure imgb0004

In einer ebenfalls geeigneten Variante wird der Skalierungsfaktor im Nenner ausgelassen und der geschätzte Nutzanteil im Zähler wird lediglich durch den geschätzten Störanteil geteilt. Die Verwendung des Skalierungsfaktors im Nenner führt zwar zu einem zusätzlichen Offset, welcher jedoch gering ist. Demgegenüber steht eine vorteilhaft vereinfachte Handhabung und Implementierung der Berechnung durch die Verwendung des Skalierungsfaktors im Nenner, da dann zur Berechnung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses lediglich zwei Größen benötigt werden, nämlich der Eingangspegel und der skalierte, geschätzte Störanteil.In another suitable variant, the scaling factor in the denominator is omitted and the estimated useful component in the numerator is simply divided by the estimated noise component. Using the scaling factor in the denominator does lead to an additional offset, but this is small. On the other hand, using the scaling factor in the denominator advantageously simplifies handling and implementation of the calculation, since only two variables are then required to calculate the signal-to-noise ratio, namely the input level and the scaled, estimated noise component.

Durch den Skalierungsfaktor lässt sich das Signal-zu-Rausch-Verhältnis genauer bestimmen und mit geringerem Fehler schätzen. Falls der Nutzanteil größer ist als der Störanteil, wird zweckmäßigerweise keine oder lediglich eine geringe Korrektur mittels des Skalierungsfaktors vorgenommen. Je geringer jedoch der Nutzanteil gegenüber dem Störanteil ist, desto höher ist die Stationarität des Eingangssignals insgesamt und desto mehr ist dieses vom Störanteil dominiert. Hier wird ein stärkerer Ausgleich benötigt, um gegebenenfalls auch ein negatives Signal-zu-Rausch-Verhältnis darzustellen. Entsprechend wird mit größerer Stationarität ein größerer Skalierungsfaktor angewendet, sodass die Schätzung des Nutzanteils, welcher durch den Zähler (S + N - sc*N_est) ausgedrückt wird, stärker nach unten korrigiert wird.The scaling factor allows the signal-to-noise ratio to be determined more precisely and estimated with less error. If the useful component is larger than the noise component, it is advisable to make no correction or only a small correction using the scaling factor. However, the smaller the useful component is compared to the noise component, the higher the stationarity of the input signal overall and the more it is dominated by the noise component. Here, a stronger compensation is required in order to represent a negative signal-to-noise ratio if necessary. Accordingly, a larger scaling factor is applied with greater stationarity, so that the estimate of the useful component, which is expressed by the numerator (S + N - sc*N_est), is corrected downwards more.

Bevorzugterweise weist das Hörgerät einen ersten Pegelmesser auf, mit welchem der Eingangspegel bestimmt wird, und einen insbesondere separaten, zweiten Pegelmesser, mit welchem der geschätzte Störanteil bestimmt wird. Das Eingangssignal wird demnach zwei unterschiedlichen Pegelmessern zugeführt. Die Pegelmesser sind insbesondere Teile der Signalverarbeitung. Mit dem einen Pegelmesser wird der Eingangspegel gemessen, mit dem anderen Pegelmesser wird der Störanteil im Eingangssignal geschätzt, indem der zweite Pegelmesser derart eingestellt ist, dass dieser vorrangig den Pegel des Störanteils misst, also auf den Nutzanteil weniger stark anspricht als auf den Störanteil. Die beiden Pegelmesser sind demnach unterschiedlich konfiguriert, um an dem gleichen Signal, nämlich dem Eingangssignal, unterschiedliche Pegelmessungen durchzuführen. Insgesamt werden somit zur Bestimmung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses lediglich zwei Pegelmesser und ein Stationaritätsdetektor benötigt, welchen jeweils lediglich das Eingangssignal zugeführt wird. In einer zweckmäßigen und besonders einfachen Ausgestaltung wird dann das Signal-zu-Rausch-Verhältnis lediglich mittels zweier Pegelmessungen und einer Stationaritätsmessung am Eingangssignal ermittelt. In einer vorteilhaften Weiterbildung kommen noch ein oder mehrere weitere Messungen hinzu.The hearing aid preferably has a first level meter, with which the input level is determined, and a second level meter, in particular a separate one, with which the estimated noise component is determined. The input signal is therefore fed to two different level meters. The level meters are in particular parts of the signal processing. The input level is measured with one level meter, the noise component in the input signal is estimated with the other level meter, with the second level meter being set in such a way that it primarily measures the level of the noise component, i.e. responds less strongly to the useful component than to the noise component. The two level meters are therefore configured differently in order to carry out different level measurements on the same signal, namely the input signal. Overall, only two level meters and one stationarity detector are required to determine the signal-to-noise ratio, each of which is fed with only the input signal. In a practical and particularly simple embodiment, the signal-to-noise ratio is then determined using only two level measurements and one stationarity measurement on the input signal. In an advantageous further development, one or more further measurements are added.

In einer geeigneten Ausgestaltung wird der geschätzte Störanteil mit einem Pegelmesser bestimmt, welcher mit zwei asymmetrischen Zeitkonstanten betrieben wird. Dieser Pegelmesser ist insbesondere der zuvor genannte zweite Pegelmesser zur Bestimmung des geschätzten Störanteils. Durch die Verwendung eines solchen asymmetrischen Pegelmessers wird die Pegelmessung am Eingangssignal verzerrt und auf den Störanteil fokussiert.In a suitable embodiment, the estimated noise component is determined using a level meter that is operated with two asymmetrical time constants. This level meter is in particular the previously mentioned second level meter for determining the estimated noise component. By using such an asymmetrical level meter, the level measurement on the input signal is distorted and focused on the noise component.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei welcher der Pegelmesser, d.h. insbesondere der zweite Pegelmesser, mit einer Einschwingzeit (attack) betrieben wird, welche größer ist als eine Ausschwingzeit (release) des Pegelmessers. Ein solcher Pegelmesser mit langsamer Einschwingzeit und schneller Ausschwingzeit wird auch als "minimum tracker" bezeichnet. Die Einschwingzeit und die Ausschwingzeit sind jeweils eine Zeitkonstante des Pegelmessers. Durch die im Vergleich zur Ausschwingzeit größere, d.h. längere Einschwingzeit ist beim Ansprechen des Pegelmessers eine entsprechende Trägheit realisiert, welche dazu führt, dass der Nutzanteil, welcher im Vergleich zum Störanteil als weniger stationär oder sogar als nicht-stationär angenommen wird, zur Pegelmessung weniger beiträgt als der Störanteil, welcher als stationär im Vergleich zum Nutzanteil angenommen wird.A particularly advantageous design is one in which the level meter, i.e. in particular the second level meter, is operated with a settling time (attack) that is longer than the release time of the level meter. Such a level meter with a slow settling time and a fast release time is also referred to as a "minimum tracker". The settling time and the release time are each a time constant of the level meter. Due to the settling time being longer than the release time, a corresponding inertia is realized when the level meter responds, which means that the useful component, which is assumed to be less stationary or even non-stationary compared to the interference component, contributes less to the level measurement than the interference component, which is assumed to be stationary compared to the useful component.

Die Funktion, welche den Skalierungsfaktor in Abhängigkeit der Stationarität des Eingangssignals angibt, ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass mit größerer Stationarität des Eingangssignals ein größerer Skalierungsfaktor bestimmt wird. Mit anderen Worten: für eine größere Stationarität gibt die Funktion einen größeren Skalierungsfaktor zurück. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass der Nutzanteil eher nicht-stationär ist im Vergleich zum Störanteil und umgekehrt, dass der Störanteil eher stationär ist im Vergleich zum Nutzanteil. Eine größere Stationarität indiziert somit ein schlechteres, d.h. geringeres Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Mit größerer Stationarität des Eingangssignals ist demnach der Anteil des Nutzanteils am Eingangssignal geringer, sodass eine größere Korrektur erforderlich ist, welche durch den größeren Skalierungsfaktor dann realisiert ist. In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist die Funktion linear oder alternativ abschnittsweise linear und ansonsten konstant.The function which specifies the scaling factor depending on the stationarity of the input signal is preferably designed in such a way that a larger scaling factor is determined with greater stationarity of the input signal. In other words: for greater stationarity, the function returns a larger scaling factor. This is based on the consideration that the useful part is rather non-stationary compared to the noise component and vice versa, that the noise component is rather stationary compared to the useful component. A greater stationarity therefore indicates a poorer, ie lower, signal-to-noise ratio. With greater stationarity of the input signal, the proportion of the useful component in the input signal is therefore smaller, so that a larger correction is required, which is then implemented by the larger scaling factor. In a particularly simple embodiment, the function is linear or alternatively linear in sections and otherwise constant.

Die Funktion ist beispielsweise als Rechenvorschrift oder als Tabelle in einem Speicher des Hörgeräts, speziell der Signalverarbeitung hinterlegt.The function is stored, for example, as a calculation rule or as a table in a memory of the hearing aid, especially the signal processing.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Funktion mittels einer Eichmessung vorgegeben. Bei der Eichmessung wird für verschiedene Verhältnisse von einem Nutzanteil und einem Störanteil ein tatsächliches Signal-zu-Rausch-Verhältnis bestimmt und dieses mit dem errechneten Signal-zu-Rausch-Verhältnis verglichen. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird vorzugsweise mit der oben genannten Formel errechnet, sodass dann der Skalierungsfaktor als Variable verbleibt und bestimmt wird, insbesondere gemäß folgender oder einer ähnlichen Formel: sc = S + N / N_est * S/N + 1

Figure imgb0005
In a practical embodiment, the function is specified by means of a calibration measurement. During the calibration measurement, an actual signal-to-noise ratio is determined for various ratios of a useful component and a noise component and this is compared with the calculated signal-to-noise ratio. The signal-to-noise ratio is preferably calculated using the formula mentioned above, so that the scaling factor then remains as a variable and is determined, in particular according to the following or a similar formula: sc = S + N / Nest * S/N + 1
Figure imgb0005

Es wird also ein bekannter Störanteil mit einem bekannten Nutzanteil gemischt, um ein Eingangssignal zu erhalten, dessen tatsächlicher Störanteil und tatsächlicher Nutzanteil somit bekannt sind. Dann wird das tatsächliche Signal-zu-Rausch-Verhältnis gemäß SNR = S/N bestimmt und mit dem Ergebnis der Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses verglichen und daraus der Skalierungsfaktor ermittelt. Logischerweise wird auch der geschätzte Störanteil ermittelt, insbesondere wie im Verfahren vorgesehen. Dies wird nun für mehrere verschiedene Signal-zu-Rausch-Verhältnisse wiederholt. Die Stationarität des Eingangssignals wird für jedes Signal-zu-Rausch-Verhältnis ebenfalls bestimmt, sodass insgesamt der Skalierungsfaktor als Funktion der Stationarität dargestellt wird.A known noise component is mixed with a known useful component to obtain an input signal whose actual noise component and actual useful component are thus known. The actual signal-to-noise ratio is then determined according to SNR = S/N and compared with the result of the estimation of the signal-to-noise ratio, and the scaling factor is determined from this. Logically, the estimated noise component is also determined, in particular as provided for in the method. This is now repeated for several different signal-to-noise ratios. The stationarity of the input signal is also determined for each signal-to-noise ratio, so that overall the scaling factor is represented as a function of stationarity.

Der Störanteil an sich muss allerdings nicht zwangsläufig stationär sein, sondern kann auch nicht-stationär sein und weist wie das Eingangssignal insgesamt eine grundsätzlich variable Stationarität auf. Ein Beispiel für einen Störanteil mit geringer Stationarität ist sogenannter "babble noise". Ein Beispiel für einen Störanteil mit hoher Stationarität sind sogenannte langzeitgemittelte Sprachspektren, kurz LTASS (long-term average speech spectrum). Je nach Stationarität des Störanteils liefert die verfahrensgemäße Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses unter Umständen unterschiedliche Ergebnisse, obwohl das tatsächliche Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR = S/N eigentlich dasselbe ist. Die Ergebnisse weichen typischerweise insbesondere umso mehr ab, umso geringer das tatsächliche Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist. Somit ergibt sich insgesamt das Problem, dass besonders bei einem Eingangssignal, bei welchem der Nutzanteil im Vergleich zum Störanteil gering ist und bei welchem der Störanteil eine geringe Stationarität aufweist, der Nutzanteil überschätzt wird und die verfahrensgemäße Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses vom tatsächlichen Signal-zu-Rausch-Verhältnis abweicht, nämlich insbesondere zu hoch ist, d.h. das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird überschätzt. Dies hängt insbesondere mit der Schätzung des geschätzten Störanteils zusammen, da bei dessen Bestimmung mit dem oben beschriebenen Pegelmesser vorrangig stationäre Anteile berücksichtigt werden. Ein stark nicht-stationärer Störanteil wird somit nur unvollständig oder gar nicht erfasst, sodass der Störanteil mit abnehmender Stationarität desselben zunehmen unterschätzt wird. Dieses Problem wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch gelöst, dass die Funktion für den Skalierungsfaktor abhängig von einer Stationarität des Störanteils angepasst wird. Der Skalierungsfaktor wird demnach einerseits abhängig von einer ersten Stationarität, nämlich der Stationarität des Eingangssignals insgesamt, bestimmt und andererseits zusätzlich auch abhängig von einer zweiten Stationarität, nämlich der Stationarität des Störanteils. Dabei wird die Stationarität des Störanteils an sich nicht zwingend konkret gemessen, sondern zweckmäßigerweise indirekt bestimmt, indem eine Eingangsdynamik des Eingangssignals bestimmt wird und dann angenommen wird, dass mit geringerer Eingangsdynamik die Stationarität des Störanteils größer ist. Mit anderen Worten: die Stationarität des Störanteils wird geeigneterweise dadurch bestimmt, dass unterhalb eines Schwellwerts für eine Eingangsdynamik des Eingangssignals angenommen wird, dass ein stationärer Störer vorliegt und der Störanteil somit stationär ist, also eine bestimmte Stationarität aufweist.However, the noise component itself does not necessarily have to be stationary, but can also be non-stationary and, like the input signal as a whole, has a fundamentally variable stationarity. An example of a noise component with low stationarity is so-called "babble noise". An example of a noise component with high stationarity is so-called long-term average speech spectrum, or LTASS for short. Depending on the stationarity of the noise component, the procedural estimate of the signal-to-noise ratio may produce different results, although the actual signal-to-noise ratio SNR = S/N is actually the same. The results typically deviate more, the lower the actual signal-to-noise ratio is. This results in the overall problem that, particularly with an input signal in which the useful component is small compared to the noise component and in which the noise component has low stationarity, the useful component is overestimated and the procedural estimate of the signal-to-noise ratio deviates from the actual signal-to-noise ratio, in particular it is too high, i.e. the signal-to-noise ratio is overestimated. This is particularly related to the estimation of the estimated noise component, since when determining it with the level meter described above, stationary components are primarily taken into account. A strongly non-stationary noise component is therefore only recorded incompletely or not at all, so that the noise component is increasingly underestimated as its stationarity decreases. This problem is solved in an advantageous embodiment by adjusting the function for the scaling factor depending on the stationarity of the noise component. The scaling factor is therefore determined on the one hand depending on a first stationarity, namely the stationarity of the input signal as a whole, and on the other hand also depending on a second stationarity, namely the stationarity of the noise component. The stationarity of the noise component itself is not necessarily measured specifically, but is expediently determined indirectly by determining an input dynamic of the input signal and then assuming that the stationarity of the noise component is greater with lower input dynamics. In other words, the stationarity of the noise component is suitably determined by assuming that below a threshold value for an input dynamic of the input signal, a stationary noise source is present and the noise component is thus stationary, i.e. has a certain stationarity.

Vorteilhafterweise wird die Funktion abhängig von der Stationarität des Störanteils derart angepasst, dass die Funktion für eine geringere Stationarität des Störanteils einen größeren Skalierungsfaktor zurückgibt, d.h. der Skalierungsfaktor wird nach oben hin korrigiert, sodass der skalierte, geschätzte Störanteil mit abnehmender Stationarität größer ist und die Unterschätzung des Störanteils korrigiert wird.Advantageously, the function is adapted depending on the stationarity of the disturbance component in such a way that the function returns a larger scaling factor for a lower stationarity of the disturbance component, i.e. the scaling factor is corrected upwards so that the scaled, estimated disturbance component is larger with decreasing stationarity and the underestimation of the disturbance component is corrected.

Die Stationarität des Störanteils wird in einer geeigneten Ausgestaltung bestimmt, indem die zeitliche Dynamik des Eingangssignals (d.h. die Eingangsdynamik) analysiert wird, nämlich indem ein Maximalpegel und ein Minimalpegel des Eingangssignals ermittelt und miteinander verglichen werden. Hierzu werden zweckmäßigerweise ein dritter und ein vierter Pegelmesser verwendet, welchen das Eingangssignal zugeführt wird. Der dritte Pegelmesser misst den Maximalpegel, der vierte Pegelmesser misst dagegen den Minimalpegel, oder umgekehrt. Hierzu werden die beiden Pegelmesser zweckmäßigerweise einerseits jeweils mit asymmetrischen Zeitkonstanten betrieben und andererseits mit im Vergleich zueinander entgegengesetzten Zeitkonstanten. Darunter wird verstanden, dass der Pegelmesser, welcher den Maximalpegel misst, mit einer geringen Einschwingzeit und einer großen Ausschwingzeit betrieben wird und der Pegelmesser, welcher den Minimalpegel misst, umgekehrt mit einer großen Einschwingzeit und einer geringen Ausschwingzeit.The stationarity of the noise component is determined in a suitable embodiment by analyzing the temporal dynamics of the input signal (i.e. the input dynamics), namely by determining a maximum level and a minimum level of the input signal and comparing them with one another. For this purpose, a third and a fourth level meter are expediently used, to which the input signal is fed. The third level meter measures the maximum level, while the fourth level meter measures the minimum level, or vice versa. For this purpose, the two level meters are expediently operated with asymmetrical time constants on the one hand and with time constants that are opposite to one another on the other. This means that the level meter that measures the maximum level is operated with a short settling time and a long decay time, and the level meter that measures the minimum level is operated conversely with a long settling time and a short decay time.

Beispielsweise wird dann die Differenz zwischen oder das Verhältnis von dem Maximalpegel und dem Minimalpegel ermittelt. Der Maximalpegel und der Minimalpegel werden vorzugsweise fortlaufend innerhalb eines mitlaufenden Zeitintervalls bestimmt. Auf diese Weise wird vorteilhaft die Stationarität des Störanteils anhand des Eingangssignals ermittelt, ohne den Störanteil selbst kennen zu müssen. Dabei wird ausgenutzt, dass speziell bei niedrigem tatsächlichem Signal-zu-Rausch-Verhältnis eine höhere Stationarität des Störanteils zu einer niedrigeren Differenz zwischen Maximalpegel und Minimalpegel führt. Mit anderen Worten: je geringer die Differenz, desto höher die Stationarität für ein gegebenes Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Die Ausführungen gelten analog bei Verwendung des Verhältnisses von Maximalpegel und Minimalpegel. Das Verhältnis oder die Differenz werden in einer Ausgestaltung direkt als Maß für die Stationarität des Störanteils verwendet.For example, the difference between or the ratio of the maximum level and the minimum level is then determined. The maximum level and the minimum level are preferably determined continuously within a concurrent time interval. In this way, the stationarity of the noise component is advantageously determined based on the input signal without having to know the noise component itself. This takes advantage of the fact that, especially with a low actual signal-to-noise ratio, a higher stationarity of the noise component leads to a lower difference between the maximum level and the minimum level. In other words: the smaller the difference, the higher the stationarity for a given signal-to-noise ratio. The statements apply analogously when using the ratio of maximum level and minimum level. The ratio or the difference are used in one embodiment directly as a measure of the stationarity of the disturbance component.

Besonders zweckmäßig ist die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Funktionen, welche für Störanteile mit unterschiedlicher Stationarität optimiert sind.It is particularly useful to use several different functions which are optimized for disturbances with different stationarities.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird die Funktion für den Skalierungsfaktor abhängig von einer Stationarität des Störanteils angepasst, indem die Funktion für den Skalierungsfaktor abhängig von der Stationarität des Störanteils aus wenigstens zwei Basisfunktionen ausgewählt wird. Je nach Stationarität wird demnach eine von mehreren Basisfunktionen ausgewählt, um einen je nach Umgebungssituation optimalen Skalierungsfaktor zu erhalten. In einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel sind zwei Basisfunktionen vorhanden, eine erste Basisfunktion für stationäre oder überwiegend stationäre Störanteile und eine zweite Basisfunktion für nicht-stationäre oder überwiegend nicht-stationäre Störanteile. Im Rahmen des Verfahrens wird zunächst die Stationarität des Störanteils bestimmt, insbesondere wie bereits beschrieben aus dem Eingangssignal. Je nach Stationarität wird dann eine der Basisfunktionen ausgewählt und als Funktion verwendet, um den Skalierungsfaktor zu bestimmen. Vorzugsweise wird auf die Basisfunktion für stationäre oder überwiegend stationäre Störanteile umgeschaltet oder übergeblendet, sobald eine Eingangsdynamik des Eingangssignals einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, also hinreichend gering ist.In an expedient embodiment, the function for the scaling factor is adapted depending on the stationarity of the interference component by selecting the function for the scaling factor from at least two basic functions depending on the stationarity of the interference component. Depending on the stationarity, one of several basic functions is therefore selected in order to obtain a scaling factor that is optimal depending on the environmental situation. In a particularly simple embodiment, two basic functions are present, a first basic function for stationary or predominantly stationary interference components and a second basic function for non-stationary or predominantly non-stationary interference components. As part of the method, the stationarity of the interference component is first determined, in particular from the input signal as already described. Depending on the stationarity, one of the basic functions is then selected and used as a function to determine the scaling factor. Preferably, the basic function for stationary or predominantly stationary interference components is switched over or faded over as soon as an input dynamic of the input signal falls below a predetermined threshold value, i.e. is sufficiently low.

Alternativ zur oben genannten, diskreten Auswahl aus mehreren Basisfunktionen, wird in einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung die Funktion für den Skalierungsfaktor abhängig von einer Stationarität des Störanteils angepasst, indem die Funktion aus mehreren Basisfunktionen und in Abhängigkeit von der Stationarität des Störanteils zusammengemischt wird. Hierzu sind in einer geeigneten Ausgestaltung zwei Basisfunktionen vorhanden und die Funktion wird bestimmt, indem die beiden Basisfunktionen in einem Mischverhältnis miteinander gemischt werden, welches abhängig ist von der Stationarität des Störanteils. Dadurch ist ein besonders weicher Übergang bei der Verwendung unterschiedlicher Basisfunktionen realisiert. Die Basisfunktionen sind zweckmäßigerweise wie zuvor bereits beschrieben ausgebildet.As an alternative to the above-mentioned discrete selection from several basis functions, in an equally advantageous embodiment the function for the scaling factor is adapted depending on the stationarity of the disturbance component by mixing the function from several basis functions and depending on the stationarity of the disturbance component. In a suitable embodiment, two basis functions are available for this purpose and the function is determined by mixing the two basis functions with one another in a mixing ratio that depends on the stationarity of the disturbance component. This enables a particularly smooth transition when using different basis functions. The basic functions are conveniently designed as previously described.

Zum Mischen der Basisfunktionen weist das Hörgerät, speziell dessen Signalverarbeitung, in einer geeigneten Ausgestaltung einen Mischer auf, welchem die Skalierungsfaktoren aus mehreren Basisfunktionen zugeführt werden. Der Mischer mischt dann diese Skalierungsfaktoren abhängig von der Stationarität in einem entsprechenden Mischverhältnis und gibt dann selbst einen Skalierungsfaktor aus, welcher schließlich mit dem geschätzten Störanteil multipliziert wird, um den skalierten, geschätzten Störanteil zu ermitteln.To mix the basic functions, the hearing aid, especially its signal processing, has a mixer in a suitable design to which the scaling factors from several basic functions are fed. The mixer then mixes these scaling factors in an appropriate mixing ratio depending on the stationarity and then outputs a scaling factor itself, which is finally multiplied by the estimated noise component in order to determine the scaled, estimated noise component.

Die weiter oben beschriebene Eichmessung wird zweckmäßigerweise analog angewendet, um verschiedene Basisfunktionen zu bestimmen. Die Eichmessung wird dann nicht nur für verschiedene Signal-zu-Rausch-Verhältnisse ausgeführt, sondern mehrfach für verschiedene Signal-zu-Rausch-Verhältnisse, wobei jeweils ein Störanteil mit einer anderen Stationarität verwendet wird. In einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel wird die Eichmessung zweimal durchgeführt, einmal mit einem Störanteil mit geringer Stationarität und einmal mit einem Störanteil mit hoher Stationarität, sodass die Eichmessung zwei entsprechende Basisfunktionen liefert.The calibration measurement described above is conveniently applied analogously to determine various basis functions. The calibration measurement is then carried out not only for different signal-to-noise ratios, but several times for different signal-to-noise ratios, using a noise component with a different stationarity in each case. In a particularly simple embodiment, the calibration measurement is carried out twice, once with a noise component with low stationarity and once with a noise component with high stationarity, so that the calibration measurement provides two corresponding basis functions.

In einer geeigneten Ausgestaltung weist das Hörgerät mehrere Frequenzkanäle auf, sodass das Eingangssignal auf diese mehreren Frequenzkanäle aufgeteilt wird. Die Frequenzkanäle sind dann einzeln von der Signalverarbeitung modifizierbar. Zur Ausgabe werden die Frequenzkanäle insbesondere wieder zusammengeführt. Zur Aufteilung auf die verschiedenen Frequenzkanäle wird beispielsweise eine Filterbank verwendet. Insgesamt weist das Hörgerät insbesondere wenigstens 2, bevorzugt wenigstens 3 Frequenzkanäle auf und vorzugsweise 8 bis 128 Frequenzkanäle. Geeignet ist beispielsweise eine Ausgestaltung mit 48 Frequenzkanälen.In a suitable embodiment, the hearing aid has several frequency channels, so that the input signal is divided between these several frequency channels. The frequency channels can then be individually modified by the signal processing. The frequency channels are in particular combined again for output. A filter bank is used, for example, to divide them between the various frequency channels. In total, the hearing aid has in particular at least 2, preferably at least 3 frequency channels and preferably 8 to 128 frequency channels. A design with 48 frequency channels is suitable, for example.

Das Eingangssignal erstreckt sich über einen bestimmten Frequenzbereich, insbesondere den hörbaren Frequenzbereich von 20 Hz bis 20 kHz oder einen Teilbereich davon, vorzugsweise von 100 Hz bis 12 kHz. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird nun entweder über den gesamten Frequenzbereich des Eingangssignals ermittelt oder lediglich über einen Teilbereich.The input signal extends over a certain frequency range, in particular the audible frequency range from 20 Hz to 20 kHz or a subrange of it, preferably from 100 Hz to 12 kHz. The signal-to-noise ratio is now determined either over the entire frequency range of the input signal or only over a partial range.

In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung weist das Hörgerät wie beschrieben mehrere Frequenzkanäle auf und das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird für jeden Frequenzkanal einer Teilanzahl der Frequenzkanäle wie zuvor beschrieben errechnet, sodass sich mehrere Signal-zu-Rausch-Verhältnisse ergeben, aus welchen dann ein Mittelwert gebildet wird, welcher ein gemitteltes Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist, welches auch als globales Signal-zu-Rausch-Verhältnis bezeichnet wird. Für jeden der Teilanzahl der Frequenzkanäle wird sozusagen separat ein eigenes, lokales Signal-zu-Rausch-Verhältnis ermittelt. Bei der Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses werden somit explizit nicht alle Frequenzkanäle berücksichtigt, sondern einige Frequenzkanäle ausgelassen, indem lediglich eine Teilanzahl der Frequenzkanäle berücksichtigt wird. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses auf die relevanteren Frequenzkanäle zu beschränken und somit den Betrieb des Hörgeräts weiter zu optimieren. Der Mittelwert wird insbesondere mittels einer Mittelwerteinheit des Hörgeräts, speziell der Signalverarbeitung, gebildet. Die Teilanzahl der Frequenzkanäle deckt vorzugsweise einen einzelnen, zusammenhängenden Frequenzbereich ab, dies ist jedoch nicht zwingend. Geeignet ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher mehrere gemittelte Signal-zu-Rausch-Verhältnisse ermittelt werden, nämlich für unterschiedliche Frequenzbereiche.In a particularly useful embodiment, the hearing aid has several frequency channels as described and the signal-to-noise ratio is calculated for each frequency channel of a subset of the frequency channels as described above, so that several signal-to-noise ratios result, from which an average is then formed, which is an averaged signal-to-noise ratio, which is also referred to as a global signal-to-noise ratio. For each of the subsets of frequency channels, a separate, local signal-to-noise ratio is determined separately, so to speak. When estimating the signal-to-noise ratio, not all frequency channels are explicitly taken into account, but some frequency channels are omitted by only taking into account a subset of the frequency channels. This advantageously makes it possible to limit the estimation of the signal-to-noise ratio to the more relevant frequency channels and thus further optimize the operation of the hearing aid. The average is formed in particular by means of an averaging unit of the hearing aid, specifically the signal processing. The number of frequency channels preferably covers a single, contiguous frequency range, but this is not mandatory. A design in which several averaged signal-to-noise ratios are determined, namely for different frequency ranges, is also suitable.

Die Bestimmung des Signal-zu-Rauschverhältnisses muss nicht zwingend vollständig für jeden der Frequenzkanäle separat vorgenommen werden, vielmehr ist es ausreichend, dass einzelne Berechnungen, Bestimmungen, Ermittlungen oder Messungen frequenzabhängig, d.h. für einzelne Frequenzkanäle vorgenommen werden, wobei andere Berechnungen, Bestimmungen, Ermittlungen oder Messungen dann global, d.h. nicht frequenzabhängig vorgenommen werden. Beispielsweise wird der Eingangspegel frequenzabhängig und somit separat für jeden einzelnen Frequenzkanal ermittelt, der geschätzte Störanteil wird jedoch global anhand des summierten Eingangspegels aller Frequenzkanäle ermittelt. In einer anderen beispielhaften und geeigneten Variante wird die Stationarität des Eingangssignals frequenzabhängig bestimmt, gemittelt und dann der Skalierungsfaktor bestimmt und der Eingangspegel sowie der geschätzte Störanteil werden demgegenüber global ermittelt. Geeignet ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher der geschätzte Störanteil nicht global, sondern frequenzabhängig bestimmt wird.The determination of the signal-to-noise ratio does not necessarily have to be carried out completely for each of the frequency channels separately. Rather, it is sufficient that individual calculations, determinations, determinations or measurements are carried out frequency-dependently, i.e. for individual frequency channels, with other calculations, determinations, determinations or measurements then being carried out globally, i.e. not frequency-dependently. For example, the input level is determined frequency-dependently and thus separately for each individual frequency channel, but the estimated interference component is determined globally based on the summed input level of all frequency channels. In a In another exemplary and suitable variant, the stationarity of the input signal is determined as a function of frequency, averaged and then the scaling factor is determined and the input level and the estimated noise component are determined globally. A design in which the estimated noise component is not determined globally but as a function of frequency is also suitable.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Teilanzahl der Frequenzkanäle einen Frequenzbereich bis 1,5 kHz, d.h. es werden lediglich niedrige Frequenzen bei der Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses berücksichtigt. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass der genannte Frequenzbereich für die Wahrnehmung von Lautstärke durch den Nutzer relevanter ist, als andere Frequenzbereiche. Möglich und ebenfalls geeignet sind aber auch Varianten, bei welchen alternativ oder zusätzlich andere Frequenzbereiche abgedeckt werden.A particularly useful design is one in which the number of frequency channels covers a frequency range of up to 1.5 kHz, i.e. only low frequencies are taken into account when estimating the signal-to-noise ratio. The idea behind this is that the frequency range mentioned is more relevant to the user's perception of volume than other frequency ranges. However, variants in which other frequency ranges are covered alternatively or in addition are also possible and suitable.

Wie bereits angedeutet, wird abhängig vom geschätzten Signal-zu-Rausch-Verhältnis ein Betriebsparameter des Hörgeräts eingestellt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Betriebsparameter ein Parameter eines Beamformers, z.B. eine Direktionalität oder eine Breite einer Richtkeule des Beamformers, oder ein Parameter einer Störgeräuschreduktion, z.B. ein Dämpfungsfaktor oder eine Filterfrequenz oder ein Filterfrequenzband eines Filters. Durch die verbesserte Ermittlung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses sind auch die Einstellung des Betriebsparameters und der Betrieb des Hörgeräts insgesamt entsprechend verbessert. So wird beispielsweise die Breite der Richtkeule eines Beamformers für größere Signal-zu-Rausch-Verhältnisse verringert, d.h. ein räumlicher Filter wird verengt, um eine Fokussierung zu realisieren, mittels welcher Störanteile aus der Umgebung unterdrückt werden.As already indicated, an operating parameter of the hearing aid is set depending on the estimated signal-to-noise ratio. In a preferred embodiment, the operating parameter is a parameter of a beamformer, e.g. a directionality or a width of a beamformer's directional lobe, or a parameter of noise reduction, e.g. an attenuation factor or a filter frequency or a filter frequency band of a filter. The improved determination of the signal-to-noise ratio also improves the setting of the operating parameter and the operation of the hearing aid as a whole. For example, the width of the directional lobe of a beamformer is reduced for larger signal-to-noise ratios, i.e. a spatial filter is narrowed in order to achieve a focus by means of which noise components from the environment are suppressed.

Das Hörgerät ist bevorzugterweise ein Hörgerät zum Ausgleich eines Hördefizits eines hörgeschädigten Nutzers. Bei einem solchen Hörgerät wird das Eingangssignal in der Signalverarbeitung anhand eines individuellen Audiogramms des Nutzers mittels einer Modifikationseinheit modifiziert und dabei insbesondere verstärkt, um das Hördefizit auszugleichen. Das beschriebene Verfahren ist jedoch vorteilhaft auch auf andere Hörgeräte anwendbar, z.B. Kopfhörer, Headsets, Telefone, Smartphones und dergleichen.The hearing aid is preferably a hearing aid for compensating a hearing deficit of a hearing-impaired user. In such a hearing aid, the input signal is modified in the signal processing based on an individual audiogram of the user by means of a modification unit and in particular amplified in order to compensate for the hearing deficit. The method described is, however, Can also be used advantageously with other hearing aids, e.g. headphones, headsets, telephones, smartphones and the like.

Eine oder mehrere der beschriebenen Funktionen oder Verfahrensschritte sind in dem Hörgerät und speziell in dessen Signalverarbeitung insbesondere programmtechnisch oder schaltungstechnisch realisiert oder eine Kombination hiervon. Die Signalverarbeitung ist zur Durchführung eines oder mehrerer der beschriebenen Funktionen oder Verfahrensschritte beispielswiese als ein Mikroprozessor oder als ein ASIC ausgebildet oder als eine Kombination hiervon.One or more of the described functions or process steps are implemented in the hearing aid and specifically in its signal processing, particularly in terms of programming or circuitry, or a combination thereof. The signal processing is designed to carry out one or more of the described functions or process steps, for example as a microprocessor or as an ASIC, or as a combination thereof.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1
ein Hörgerät,
Fig. 2
eine Funktion für einen Skalierungsfaktor,
Fig. 3
ein tatsächliches und ein geschätztes Signal-zu-Rausch-Verhältnisses für einen stationären Störanteil,
Fig. 4
ein tatsächliches und ein geschätztes Signal-zu-Rausch-Verhältnisses für einen nicht-stationären Störanteil,
Fig. 5
eine Variante der Funktion aus Fig. 2,
Fig. 6
ein tatsächliches und ein geschätztes Signal-zu-Rausch-Verhältnisses für einen stationären Störanteil,
Fig. 7
ein tatsächliches und ein geschätztes Signal-zu-Rausch-Verhältnisses für einen nicht-stationären Störanteil,
Fig. 8
eine Variante des Hörgeräts aus Fig. 1.
In the following, embodiments of the invention are explained in more detail with reference to a drawing. In each case, the following schematically shows:
Fig.1
a hearing aid,
Fig.2
a function for a scaling factor,
Fig.3
an actual and an estimated signal-to-noise ratio for a stationary noise component,
Fig.4
an actual and an estimated signal-to-noise ratio for a non-stationary noise component,
Fig.5
a variant of the function Fig.2 ,
Fig.6
an actual and an estimated signal-to-noise ratio for a stationary noise component,
Fig.7
an actual and an estimated signal-to-noise ratio for a non-stationary noise component,
Fig.8
a variant of the hearing aid Fig.1 .

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Hörgerät 2 dargestellt. Eine Variante des Hörgeräts 2 ist in Fig. 8 gezeigt. Während eines Verfahrens zum Betrieb wird des Hörgeräts 2 wird dieses von einem nicht dargestellten Nutzer im oder am Ohr getragen und zur Ausgabe von Umgebungsschall genutzt. Das Hörgerät 2 weist ein Mikrofon 4 auf, mittels welchem Umgebungsschall aufgenommen wird und in ein Eingangssignal I umgewandelt wird. Das Mikrofon 4 ist hier ein omnidirektionales Mikrofon, sodass das Eingangssignal I ein omnidirektionales Signal ist. Das Eingangssignal I weist einen Nutzanteil S (signal) und einen Störanteil N (noise) auf. Das Hörgerät 2 weist in den gezeigten Beispielen eine Signalverarbeitung 6 auf, welcher das Eingangssignal I zur weiteren Bearbeitung zugeführt wird. Die Signalverarbeitung 6 erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal O, welches über einen Hörer 8 des Hörgeräts 2 an den Nutzer als Schall ausgegeben wird. Vorliegend ist das Hörgerät 2 speziell ein Hörgerät 2 zum Ausgleich eines Hördefizits eines hörgeschädigten Nutzers. Entsprechend wird das Eingangssignal I in der Signalverarbeitung 6 anhand eines individuellen Audiogramms des Nutzers mittels einer Modifikationseinheit 10 modifiziert und dabei insbesondere verstärkt, um das Hördefizit auszugleichen. Die hier beschriebenen Konzepte sind jedoch auch auf andere Hörgeräte anwendbar.In Fig.1 an embodiment of a hearing aid 2 is shown. A variant of the hearing aid 2 is shown in Fig.8 shown. During a method for operating the hearing aid 2, it is worn by a user (not shown) in or on the ear and used to output ambient sound. The hearing aid 2 has a microphone 4, by means of which ambient sound is recorded and converted into an input signal I. The microphone 4 is an omnidirectional microphone, so that the input signal I is an omnidirectional signal. The Input signal I has a useful component S (signal) and a noise component N (noise). In the examples shown, hearing aid 2 has a signal processing unit 6, to which the input signal I is fed for further processing. Signal processing unit 6 generates an electrical output signal O, which is output to the user as sound via a receiver 8 of hearing aid 2. In the present case, hearing aid 2 is specifically a hearing aid 2 for compensating for a hearing deficit of a hearing-impaired user. Accordingly, input signal I is modified in signal processing unit 6 based on an individual audiogram of the user by means of a modification unit 10 and in particular amplified in order to compensate for the hearing deficit. However, the concepts described here can also be applied to other hearing aids.

Im Betrieb des Hörgeräts 2 wird eine Stationarität st_I des Eingangssignals I bestimmt. Hierzu weist das Hörgerät 2 einen Stationaritätsdetektor 12 auf, welchem das Eingangssignal I zugeführt wird und welcher die Stationarität st_I ausgibt. Unter Stationarität wird allgemein ein Maß für die Variabilität eines Signals im Verlauf der Zeit verstanden.During operation of the hearing aid 2, a stationarity st_I of the input signal I is determined. For this purpose, the hearing aid 2 has a stationarity detector 12, to which the input signal I is fed and which outputs the stationarity st_I. Stationarity is generally understood to be a measure of the variability of a signal over time.

Weiter wird ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR des Eingangssignals I abhängig von einem Skalierungsfaktor sc bestimmt. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR ist ein Maß für die relativen Anteile des Nutzanteils S und des Störanteils N im gesamten Eingangssignal I und somit auch im Umgebungsschall. Der Skalierungsfaktor sc wird stationaritätsabhängig bestimmt, nämlich anhand einer Funktion F, welche den Skalierungsfaktor sc in Abhängigkeit der Stationarität st_I des Eingangssignals I angibt. Zwei Beispiele für eine solche Funktion F sind in den Fig. 2 und 5 gezeigt.Furthermore, a signal-to-noise ratio SNR of the input signal I is determined depending on a scaling factor sc. The signal-to-noise ratio SNR is a measure of the relative proportions of the useful component S and the noise component N in the entire input signal I and thus also in the ambient sound. The scaling factor sc is determined depending on the stationarity, namely using a function F, which specifies the scaling factor sc depending on the stationarity st_I of the input signal I. Two examples of such a function F are given in the Fig.2 and 5 shown.

Vorliegend wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR anhand des Eingangssignals I bestimmt, genauer gesagt geschätzt. Das mit dem Verfahren bestimmte Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR entspricht also nicht zwingend dem tatsächlichen Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR_t, sondern stellt eine Schätzung dar. Die Fig. 3, 4, 6 und 7 zeigen Vergleiche des geschätzten Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR mit dem tatsächlichen Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR_t, wobei bei der Bestimmung des geschätzten Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR in den Fig. 3 und 4 die Funktion F aus Fig. 2 verwendet wurde und bei der Bestimmung des geschätzten Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR in den Fig. 6 und 7 die Funktion F aus Fig. 5.In this case, the signal-to-noise ratio SNR is determined, or more precisely estimated, based on the input signal I. The signal-to-noise ratio SNR determined using the method does not necessarily correspond to the actual signal-to-noise ratio SNR_t, but represents an estimate. The Fig. 3, 4 , 6 and 7 show comparisons of the estimated signal-to-noise ratio SNR with the actual signal-to-noise ratio SNR_t, where Determination of the estimated signal-to-noise ratio SNR in the Fig. 3 and 4 the function F from Fig.2 and was used to determine the estimated signal-to-noise ratio SNR in the Fig.6 and 7 the function F from Fig.5 .

Das geschätzte Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR wird beispielsweise genutzt, um einen Betriebsparameter P des Hörgeräts 2 einzustellen. Der Betriebsparameter P ist z.B. ein Parameter eines Beamformers oder ein Parameter einer Störgeräuschreduktion.The estimated signal-to-noise ratio SNR is used, for example, to set an operating parameter P of the hearing aid 2. The operating parameter P is, for example, a parameter of a beamformer or a parameter of a noise reduction.

Wie das Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR konkret errechnet wird, ist für das grundlegende Konzept zunächst nicht wesentlich, vielmehr kommt es zunächst nur darauf an, dass die Stationarität st_l berücksichtigt wird. In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen wird speziell ein Eingangspegel E des Eingangssignals I gemessen und ein geschätzter Störanteil N_est des Eingangssignals I bestimmt. Der geschätzte Störanteil N_est wird mit dem Skalierungsfaktor sc multipliziert, sodass sich ein skalierter, geschätzter Störanteil sc*N_est ergibt. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR wird dann errechnet, indem eine Differenz aus dem Eingangspegel E und dem skalierten, geschätzten Störanteil sc*N_est gebildet wird und indem das Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR als Verhältnis der Differenz zum skalierten, geschätzten Störanteil sc*N_est errechnet wird. Dieses Vorgehen wird durch die nachfolgende Formel ausgedrückt: SNR = E-sc*N_est / sc*N_est = S+N-sc*N_est / sc*N_est

Figure imgb0006
How the signal-to-noise ratio SNR is calculated in concrete terms is not essential for the basic concept, but rather it is only important that the stationarity st_l is taken into account. In the embodiments shown here, an input level E of the input signal I is measured and an estimated noise component N_est of the input signal I is determined. The estimated noise component N_est is multiplied by the scaling factor sc, resulting in a scaled, estimated noise component sc*N_est. The signal-to-noise ratio SNR is then calculated by forming a difference between the input level E and the scaled, estimated noise component sc*N_est and by calculating the signal-to-noise ratio SNR as the ratio of the difference to the scaled, estimated noise component sc*N_est. This procedure is expressed by the following formula: SNR = E-sc*N_est / sc*N_est = S+N-sc*N_est / sc*N_est
Figure imgb0006

Sowohl der Eingangspegel E als auch der geschätzte Störanteil N_est werden direkt aus dem Eingangssignal I abgeleitet, ohne Kenntnis des Nutzanteils S und des Störanteils N. Eine Trennung von Störanteil N und Nutzanteil S erfolgt nicht.Both the input level E and the estimated noise component N_est are derived directly from the input signal I, without knowledge of the useful component S and the noise component N. A separation of noise component N and useful component S does not occur.

Der Zähler in obiger Formel entspricht einem geschätzten Nutzanteil, der Nenner einem geschätzten Störanteil, sodass insgesamt ein geschätztes Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR errechnet wird. Mit der angegebenen Formel ist vor Allem auch eine Darstellung eines negativen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses SNR möglich. In einer nicht gezeigten Variante wird in der genannten Formel der Skalierungsfaktor sc im Nenner ausgelassen und der geschätzte Nutzanteil im Zähler wird lediglich durch den geschätzten Störanteil N_est geteilt.The numerator in the above formula corresponds to an estimated useful component, the denominator to an estimated noise component, so that an estimated signal-to-noise ratio (SNR) is calculated overall. The formula given also makes it possible to display a negative signal-to-noise ratio (SNR). In a variant not shown, the scaling factor sc in the denominator is omitted in the formula mentioned and the estimated useful component in the numerator is simply divided by the estimated noise component N_est.

In den gezeigten Beispielen weist das Hörgerät 2 einen ersten Pegelmesser 14 auf, mit welchem der Eingangspegel E bestimmt wird, und einen separaten, zweiten Pegelmesser 16, mit welchem der geschätzte Störanteil N_est bestimmt wird. Das Eingangssignal I wird demnach zwei unterschiedlichen Pegelmessern 14, 16 zugeführt. Mit dem zweiten Pegelmesser 16 wird der Störanteil N im Eingangssignal E geschätzt, indem der zweite Pegelmesser 16 derart eingestellt ist, dass dieser vorrangig den Pegel des Störanteils N misst, also auf den Nutzanteil S weniger stark anspricht. Die beiden Pegelmesser 14, 16 sind demnach unterschiedlich konfiguriert, um an dem Eingangssignal I, unterschiedliche Pegelmessungen durchzuführen. Der zweite Pegelmesser 16 wird hier mit zwei asymmetrischen Zeitkonstanten betrieben, nämlich mit einer Einschwingzeit (attack), welche größer ist als eine Ausschwingzeit (release). Der zweite Pegelmesser 16 wird daher auch als "minimum tracker" bezeichnet.In the examples shown, the hearing aid 2 has a first level meter 14, with which the input level E is determined, and a separate, second level meter 16, with which the estimated noise component N_est is determined. The input signal I is therefore fed to two different level meters 14, 16. The noise component N in the input signal E is estimated with the second level meter 16, in that the second level meter 16 is set in such a way that it primarily measures the level of the noise component N, i.e. responds less strongly to the useful component S. The two level meters 14, 16 are therefore configured differently in order to carry out different level measurements on the input signal I. The second level meter 16 is operated here with two asymmetrical time constants, namely with an attack time that is longer than a release time. The second level meter 16 is therefore also referred to as a "minimum tracker".

Die Funktionen F in den Fig. 2 und 5, welche jeweils den Skalierungsfaktor sc in Abhängigkeit der Stationarität st_I angeben, sind derart ausgebildet, dass mit größerer Stationarität st_I des Eingangssignals E ein größerer Skalierungsfaktor sc bestimmt wird. In den Fig. 2 und 5 ist die Stationarität st_I horizontal aufgetragen und nimmt von links nach rechts betrachtet ab. Der Skalierungsfaktor sc ist vertikal aufgetragen und nimmt von unten nach oben hin zu. Die Funktionen F bilden die Überlegung ab, dass mit größerer Stationarität st_I der Anteil des Nutzanteils S am Eingangssignal E geringer ist, sodass eine größere Korrektur erforderlich ist, welche durch den größeren Skalierungsfaktor sc dann realisiert ist. Die hier beispielhaft gezeigten Funktionen F sind insgesamt stufenartig oder rampenartig ausgebildet und verlaufen hierzu auf einem Mittenabschnitt ungefähr linear und auf Seitenabschnitten ansonsten überwiegend konstant. Die beiden explizit gezeigten Funktionen F der Fig. 2 und 5 unterscheiden sich einerseits hinsichtlich des Wertebereiches für den Skalierungsfaktor sc und andererseits hinsichtlich der Position des Mittenabschnitts, also in welchem Wertebereich für die Stationarität st_I die jeweilige Funktion F näherungsweise linear verläuft. In Fig. 2 weist die Funktion F für den Skalierungsfaktor sc einen Wertebereich von 0,51 bis 0,8 auf. In Fig. 5 weist die Funktion F für den Skalierungsfaktor sc einen Wertebereich von 0,59 bis 0,95 auf und liegt insgesamt höher als die Funktion F in Fig. 2.The functions F in the Fig.2 and 5 , which each specify the scaling factor sc depending on the stationarity st_I, are designed in such a way that with greater stationarity st_I of the input signal E a larger scaling factor sc is determined. In the Fig.2 and 5 the stationarity st_I is plotted horizontally and decreases from left to right. The scaling factor sc is plotted vertically and increases from bottom to top. The functions F reflect the idea that with greater stationarity st_I the proportion of the useful part S in the input signal E is smaller, so that a larger correction is required, which is then implemented by the larger scaling factor sc. The functions F shown here as examples are generally designed in a step-like or ramp-like manner and run approximately linearly on a middle section and otherwise predominantly constant on side sections. The two explicitly shown functions F of the Fig.2 and 5 differ on the one hand in terms of the value range for the scaling factor sc and on the other hand in terms of the position of the middle section, i.e. in which value range for the stationarity st_I the respective function F is approximately linear. In Fig.2 the function F for the scaling factor sc has a value range from 0.51 to 0.8. In Fig.5 the function F for the scaling factor sc has a value range of 0.59 to 0.95 and is overall higher than the function F in Fig.2 .

Die Funktion F in Fig. 2 wurde mittels einer Eichmessung wie in den Fig. 3 und 4 illustriert ermittelt. Analoges gilt für die Funktion F der Fig. 5 bezüglich der Fig. 6 und 7. Bei der jeweiligen Eichmessung wird für verschiedene Verhältnisse von einem Nutzsignal S und einem Störsignal N zunächst das tatsächliche Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR_t bestimmt, welches in den Fig. 3, 4, 6 und 7 jeweils horizontal aufgetragen und in dB angegeben ist. Das tatsächliche Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR_t wird dann mit dem gemäß obiger Formel und mit der jeweiligen Funktion F errechneten Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR verglichen. Das errechnet Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR ist in den Fig. 3, 4, 6 und 7 jeweils vertikal aufgetragen und ebenfalls in dB angegeben. Gezeigt sind jeweils mehrere Punktwolken W, in Fig. 3 konkret 11 Stück, von welchen eine exemplarisch mit einem Kreis markiert ist. Auch in den Fig. 4 und 7 sind jeweils 11 Punktwolken Werkennbar, in Fig. 6 dagegen nur 10. Vorliegend wurde für die Punktwolken W in einer jeweiligen der Fig. 3, 4, 6, 7 das gleiche Nutzsignal S verwendet und der mittlere Pegel des Störsignals N schrittweise erhöht. Eine jeweilige Punktwolke W ergibt sich dadurch, dass die Signal-zu-Rausch-Verhältnisse SNR, SNR_t für verschiedene Zeitpunkte aufgetragen werden, wobei der Pegel für das Nutzsignal S zeitlich fluktuiert, da das Nutzsignal S z.B. Sprache ist, welche entsprechend zeitlich variiert.The function F in Fig.2 was determined by means of a calibration measurement as described in Fig. 3 and 4 The same applies to the function F of the Fig.5 regarding the Fig.6 and 7 . In the respective calibration measurement, the actual signal-to-noise ratio SNR_t is first determined for different ratios of a useful signal S and an interference signal N, which is given in the Fig. 3, 4 , 6 and 7 is plotted horizontally and is given in dB. The actual signal-to-noise ratio SNR_t is then compared with the signal-to-noise ratio SNR calculated according to the above formula and with the respective function F. The calculated signal-to-noise ratio SNR is shown in the Fig. 3, 4 , 6 and 7 each plotted vertically and also given in dB. Shown are several point clouds W, in Fig.3 Specifically 11 pieces, one of which is marked with a circle. Also in the Fig.4 and 7 11 point clouds are visible in each case, Fig.6 In contrast, only 10. In the present case, the point clouds W were in a respective of the Fig. 3, 4 , 6 , 7 the same useful signal S is used and the average level of the interference signal N is gradually increased. A respective point cloud W is obtained by plotting the signal-to-noise ratios SNR, SNR_t for different points in time, whereby the level for the useful signal S fluctuates over time, since the useful signal S is, for example, speech, which varies accordingly over time.

In den Fig. 3 und 6 wurde jeweils ein stationärer Störanteil S verwendet, nämlich sogenannte langzeitgemittelte Sprachspektren, kurz LTASS (long-term average speech spectrum). In dem Fig. 4 und 7 wurde dagegen ein nicht-stationärer Störanteil S, nämlich sogenannter "babble noise" verwendet. Aus den Figuren wird unmittelbar deutlich, dass die Funktion F der Fig. 2 besser geeignet ist für Störanteile S mit hoher Stationarität st_N und dass die Funktion F der Fig. 5 besser geeignet ist für Störanteile N mit niedriger Stationarität st_N. Wie Fig. 4 zeigt, wird das Signal-zu-Rauschverhältnis SNR für wenig stationäre Störanteile N hin zu einem geringen, tatsächlichen Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR_t zunehmend überschätzt, wohingegen die Schätzung für stationäre Störanteils N sehr gut ist, wie Fig. 3 zeigt. Die Fig. 6 und 7 zeigen ein umgekehrtes Ergebnis bei Anwendung der Funktion F gemäß Fig. 5. Wie Fig. 7 zeigt, ist die Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses SNR für nicht-stationäre Störanteile N sehr gut, wie Fig. 6 zeigt wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR bei stationären Störanteilen N unterschätzt.In the Fig.3 and 6 A stationary noise component S was used in each case, namely so-called long-term average speech spectra, or LTASS for short (long-term average speech spectrum). In the Fig.4 and 7 In contrast, a non-stationary noise component S, namely so-called "babble noise", was used. From the figures it is immediately clear that the function F of the Fig.2 is better suited for disturbance components S with high stationarity st_N and that the function F of the Fig.5 is better suited for disturbance components N with low stationarity st_N. How Fig.4 shows, the signal-to-noise ratio SNR for low stationary noise components N is reduced to a low, actual signal-to-noise ratio SNR_t is increasingly overestimated, whereas the estimate for stationary noise component N is very good, as Fig.3 show the Fig.6 and 7 show an inverse result when applying the function F according to Fig.5 . How Fig.7 shows, the estimation of the signal-to-noise ratio SNR for non-stationary noise components N is very good, as Fig.6 shows that the signal-to-noise ratio SNR is underestimated for stationary noise components N.

Je nach Stationarität st_N des Störanteils N liefert die verfahrensgemäße Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses SNR somit unter Umständen unterschiedliche Ergebnisse, obwohl das jeweils zugrundeliegende, tatsächliche Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR_t = S/N eigentlich dasselbe ist. Deutlich wird, dass besonders bei einem Eingangssignal I, bei welchem der Nutzanteil S im Vergleich zum Störanteil N gering ist und bei welchem der Störanteil N eine geringe Stationarität st_N aufweist, der Nutzanteil S überschätzt wird und die verfahrensgemäße Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses SNR zu hoch ist. Dies wird auch deutlich mit Blick auf den geschätzten Störanteil N_est. Bei dessen Bestimmung mit dem oben beschriebenen Pegelmesser 16 werden vorrangig stationäre Anteile berücksichtigt, sodass ein stark nicht-stationärer Störanteil N nur unvollständig oder gar nicht erfasst wird und der Störanteil N mit abnehmender Stationarität st_N desselben zunehmen unterschätzt wird. Dieses Problem wird vorliegend dadurch gelöst, dass die Funktion F für den Skalierungsfaktor sc abhängig von der Stationarität st_N des Störanteils N angepasst wird. Die Anpassung der Funktion F ist hier derart, dass diese für eine geringere Stationarität st_N des Störanteils N einen größeren Skalierungsfaktor sc zurückgibt, d.h. der Skalierungsfaktor sc wird mit abnehmender Stationarität st_N nach oben hin korrigiert. Dies wird beim Vergleich der Fig. 2 und 5 deutlich: der Skalierungsfaktor wird gemäß der Funktion F der Fig. 5, welche für nicht-stationäre Störanteile N optimiert ist, deutlich größer gewählt als gemäß der Funktion F in Fig. 2, welche für stationäre Störanteile N optimiert ist.Depending on the stationarity st_N of the noise component N, the method-based estimate of the signal-to-noise ratio SNR may therefore produce different results, although the underlying actual signal-to-noise ratio SNR_t = S/N is actually the same. It is clear that, particularly for an input signal I in which the useful component S is small compared to the noise component N and in which the noise component N has a low stationarity st_N, the useful component S is overestimated and the method-based estimate of the signal-to-noise ratio SNR is too high. This is also clear with regard to the estimated noise component N_est. When determining this using the level meter 16 described above, stationary components are primarily taken into account, so that a strongly non-stationary noise component N is only incompletely recorded or not recorded at all and the noise component N is increasingly underestimated as the stationarity st_N of the same decreases. This problem is solved here by adjusting the function F for the scaling factor sc depending on the stationarity st_N of the disturbance component N. The adjustment of the function F is such that it returns a larger scaling factor sc for a lower stationarity st_N of the disturbance component N, ie the scaling factor sc is corrected upwards with decreasing stationarity st_N. This is taken into account when comparing the Fig.2 and 5 clearly: the scaling factor is determined according to the function F of the Fig.5 , which is optimized for non-stationary disturbance components N, is chosen to be significantly larger than according to the function F in Fig.2 , which is optimized for stationary noise components N.

Bei dem Hörgerät 2 in Fig. 2 wird lediglich eine einzelne Funktion F für den Skalierungsfaktor sc verwendet. In der Variante des Hörgeräts 2 gemäß Fig. 8 dagegen werden mehrere unterschiedliche Basisfunktionen B verwendet, welche für Störanteile N mit unterschiedlicher Stationarität st_N optimiert sind. Bei dem Hörgerät 2 der Fig. 8 wird dann die Funktion F für den Skalierungsfaktor sc abhängig von einer Stationarität st_N des Störanteils N angepasst, indem die Funktion F aus mehreren Basisfunktionen B und in Abhängigkeit von der Stationarität st_N zusammengemischt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Basisfunktionen B vorhanden und die Funktion F wird bestimmt, indem die beiden Basisfunktionen B in einem Mischverhältnis miteinander gemischt werden, welches abhängig ist von der Stationarität st_N. Dadurch ist ein weicher Übergang bei der Verwendung unterschiedlicher Basisfunktionen B realisiert. Beispielsweise werden die beiden Funktionen F der Fig. 2 und 5 jeweils als eine Basisfunktion B verwendet.With hearing aid 2 in Fig.2 only a single function F is used for the scaling factor sc. In the variant of hearing aid 2 according to Fig.8 against it several different basis functions B are used, which are optimized for noise components N with different stationarity st_N. In the hearing aid 2 of the Fig.8 the function F for the scaling factor sc is then adjusted depending on a stationarity st_N of the disturbance component N by mixing the function F from several basis functions B and depending on the stationarity st_N. In the example shown, two basis functions B are present and the function F is determined by mixing the two basis functions B in a mixing ratio that depends on the stationarity st_N. This ensures a smooth transition when using different basis functions B. For example, the two functions F of the Fig. 2 and 5 each used as a basis function B.

Zum Mischen der Basisfunktionen B weist das Hörgerät 2 in Fig. 8 einen Mischer 18 auf, welchem die Skalierungsfaktoren sc aus mehreren Basisfunktionen B zugeführt werden. Der Mischer 18 mischt dann diese Skalierungsfaktoren sc abhängig von der Stationarität st_N in einem entsprechenden Mischverhältnis und gibt dann selbst einen Skalierungsfaktor sc aus, welcher schließlich mit dem geschätzten Störanteil N_est multipliziert wird, um den skalierten, geschätzten Störanteil sc*N_est zu ermitteln.To mix the basic functions B, the hearing aid 2 has Fig.8 a mixer 18, to which the scaling factors sc from several basis functions B are fed. The mixer 18 then mixes these scaling factors sc depending on the stationarity st_N in an appropriate mixing ratio and then outputs a scaling factor sc itself, which is finally multiplied by the estimated disturbance component N_est in order to determine the scaled, estimated disturbance component sc*N_est.

In einer nicht gezeigten Variante des Hörgeräts 2 wird die Funktion F für den Skalierungsfaktor sc abhängig von der Stationarität st_N des Störanteils N angepasst, indem die Funktion F für den Skalierungsfaktor sc aus wenigstens zwei Basisfunktionen B ausgewählt wird, beispielsweise den in den Fig. 2 und 5 gezeigten Funktionen F.In a variant of the hearing aid 2 (not shown), the function F for the scaling factor sc is adapted depending on the stationarity st_N of the noise component N by selecting the function F for the scaling factor sc from at least two basis functions B, for example the one shown in the Fig.2 and 5 shown functions F.

In einer möglichen Ausgestaltung weist das Hörgerät 2 mehrere, hier nicht explizit dargestellt Frequenzkanäle auf, sodass das Eingangssignal I auf diese mehreren Frequenzkanäle aufgeteilt wird. Die Bestimmung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses SNR erfolgt dann analog auch für einige oder alle der übrigen Frequenzkanäle. Zur Ausgabe werden die Frequenzkanäle wieder zusammengeführt. Zur Aufteilung auf die verschiedenen Frequenzkanäle wird beispielsweise eine Filterbank verwendet. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR wird beispielsweise für jeden Frequenzkanal einer Teilanzahl der Frequenzkanäle wie zuvor beschrieben errechnet, sodass sich mehrere Signal-zu-Rausch-Verhältnisse SNR ergeben, aus welchen dann in einer Mittelwerteinheit ein Mittelwert gebildet wird, welcher ein gemitteltes Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR ist, welches auch als globales Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR bezeichnet wird. Für jeden der Teilanzahl der Frequenzkanäle wird sozusagen separat ein eigenes, lokales Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR ermittelt. Bei der Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses SNR werden somit explizit nicht alle Frequenzkanäle berücksichtigt, sondern einige Frequenzkanäle ausgelassen, indem lediglich eine Teilanzahl der Frequenzkanäle berücksichtigt wird. Beispielsweise deckt die Teilanzahl der Frequenzkanäle einen Frequenzbereich bis 1,5 kHz ab, d.h. es werden lediglich niedrige Frequenzen bei der Schätzung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses SNR berücksichtigt.In one possible embodiment, the hearing aid 2 has several frequency channels, not explicitly shown here, so that the input signal I is divided between these several frequency channels. The signal-to-noise ratio SNR is then determined in the same way for some or all of the other frequency channels. The frequency channels are combined again for output. A filter bank is used, for example, to divide the signals between the different frequency channels. The signal-to-noise ratio SNR is determined, for example, for each frequency channel, a subset of the frequency channels is calculated as described above, resulting in several signal-to-noise ratios SNR, from which an average is then formed in an averaging unit, which is an averaged signal-to-noise ratio SNR, which is also referred to as the global signal-to-noise ratio SNR. For each of the subsets of the frequency channels, a separate, local signal-to-noise ratio SNR is determined separately, so to speak. When estimating the signal-to-noise ratio SNR, not all frequency channels are explicitly taken into account, but some frequency channels are omitted by only taking into account a subset of the frequency channels. For example, the subset of the frequency channels covers a frequency range up to 1.5 kHz, i.e. only low frequencies are taken into account when estimating the signal-to-noise ratio SNR.

Die Bestimmung des Signal-zu-Rauschverhältnisses SNR muss nicht zwingend vollständig für jeden der Frequenzkanäle separat vorgenommen werden, vielmehr ist es ausreichend, dass einzelne Berechnungen, Bestimmungen, Ermittlungen oder Messungen frequenzabhängig, d.h. für einzelne Frequenzkanäle vorgenommen werden, wobei andere Berechnungen, Bestimmungen, Ermittlungen oder Messungen dann global, d.h. nicht frequenzabhängig vorgenommen werden. Beispielsweise wird bei dem Hörgerät 2 in Fig. 2 die Stationarität st_I des Eingangssignals I frequenzabhängig und lediglich für eine Teilanzahl der Frequenzkanäle bestimmt, gemittelt und dann der Skalierungsfaktor sc bestimmt. Der Eingangspegel E sowie der geschätzte Störanteil N_est werden global oder frequenzabhängig ermittelt.The determination of the signal-to-noise ratio SNR does not necessarily have to be carried out completely for each of the frequency channels separately, rather it is sufficient that individual calculations, determinations, determinations or measurements are carried out frequency-dependently, ie for individual frequency channels, with other calculations, determinations, determinations or measurements then being carried out globally, ie not frequency-dependently. For example, in the hearing aid 2 in Fig.2 the stationarity st_I of the input signal I is determined frequency-dependently and only for a subset of the frequency channels, averaged and then the scaling factor sc is determined. The input level E and the estimated noise component N_est are determined globally or frequency-dependently.

Die Stationarität st_N des Störanteils N wird in den gezeigten Ausführungsbeispielen bestimmt, indem die zeitliche Dynamik des Eingangssignals I analysiert wird, nämlich indem ein Maximalpegel Emax und ein Minimalpegel Emin des Eingangssignals I ermittelt und miteinander verglichen werden. Beispielsweise wird die Differenz zwischen oder das Verhältnis von dem Maximalpegel Emax und dem Minimalpegel Emin ermittelt. Auf diese Weise wird die Stationarität st_N ermittelt, ohne den Störanteil N explizit kennen zu müssen. Dabei wird ausgenutzt, dass speziell bei niedrigem tatsächlichem Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR_t eine höhere Stationarität st_N des Störanteils N zu einer niedrigeren Differenz zwischen Maximalpegel Emax und Minimalpegel Emin führt. Die Funktion F wird dann derart angepasst, dass mit größerer Differenz eine geringere Stationarität st_N angenommen wird und daher ein entsprechend angepasster Skalierungsfaktor sc verwendet wird. Vorliegend werden ein dritter und vierter Pegelmesser 20 verwendet, welchen das Eingangssignal I zugeführt wird und welche den Maximalpegel Emax sowie den Minimalpegel Emin bestimmen und somit auch die Stationarität st_N.The stationarity st_N of the noise component N is determined in the embodiments shown by analyzing the temporal dynamics of the input signal I, namely by determining a maximum level Emax and a minimum level Emin of the input signal I and comparing them with each other. For example, the difference between or the ratio of the maximum level Emax and the minimum level Emin is determined. In this way, the stationarity st_N is determined without having to explicitly know the noise component N. This takes advantage of the fact that, especially with a low actual signal-to-noise ratio SNR_t, a higher stationarity st_N of the noise component N leads to a lower difference between maximum level Emax and minimum level Emin. The function F is then adjusted in such a way that with a larger difference a lower stationarity st_N is assumed and therefore a correspondingly adjusted scaling factor sc is used. In this case, a third and fourth level meter 20 are used, which are fed the input signal I and which determine the maximum level Emax and the minimum level Emin and thus also the stationarity st_N.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
HörgerätHearing aid
44
Mikrofonmicrophone
66
SignalverarbeitungSignal processing
88th
HörerListener
1010
ModifikationseinheitModification unit
1212
StationaritätsdetektorStationarity detector
1414
erster Pegelmesserfirst water level meter
1616
zweiter Pegelmessersecond level meter
1818
Mischermixer
2020
dritter und vierter Pegelmesserthird and fourth level meters
EE
EingangspegelInput level
EmaxEmax
MaximalpegelMaximum level
EminEmin
MinimalpegelMinimum level
FF
Funktionfunction
II
EingangssignalInput signal
NN
StöranteilNoise component
N_estNest
geschätzter Störanteilestimated interference
OO
AusgangssignalOutput signal
PP
BetriebsparameterOperating parameters
SS
NutzanteilUsable share
scsc
SkalierungsfaktorScaling factor
sc*N_estsc*N_est
skalierter, geschätzter Störanteilscaled, estimated noise component
SNRSNR
(geschätztes) Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR_ttatsächliches Signal-zu-Rausch-Verhältnis(estimated) signal-to-noise ratio SNR_actual signal-to-noise ratio
st_Ist_I
Stationarität des EingangssignalsStationarity of the input signal
st_Nst_N
Stationarität des StöranteilsStationarity of the disturbance component
WW
PunktwolkePoint cloud

Claims (13)

  1. Method for operating a hearing device (2),
    - wherein the hearing device (2) comprises a microphone (4) by means of which ambient sound is picked up and converted into an input signal (I) comprising a useful component (S) and an interference component (N),
    - wherein a stationarity (st_I) of the input signal (I) is determined, stationarity (st_I) being understood to mean a measure of the variability of a signal over time, a signal that changes little over time having higher stationarity than a signal that changes more sharply in comparison,
    - wherein an input level (E) of the input signal (I) is measured,
    - wherein an estimated interference component (N_est) of the input signal (I) is determined and is multiplied by a scaling factor (sc), resulting in a scaled, estimated interference component (sc*N_est),
    - wherein the scaling factor (sc) is determined according to stationarity, specifically on the basis of a function (F) that indicates the scaling factor (sc) according to the stationarity (st_I) of the input signal (I),
    - wherein a signal-to-noise ratio (SNR) of the input signal (I) is calculated by calculating a difference between the input level (E) and the scaled, estimated interference component (sc*N_est) and by calculating the signal-to-noise ratio (SNR) as a ratio of the difference in relation to the scaled, estimated interference component (sc*N_est) or merely in relation to the estimated interference component (N_est),
    - wherein the signal-to-noise ratio (SNR) is taken as a basis for setting an operating parameter (P) of the hearing device (2).
  2. Method according to Claim 1,
    - wherein the hearing device (2) comprises a first level meter (14), which is used to determine the input level (E), and a second level meter (16), which is used to determine the estimated interference component (N_est).
  3. Method according to either of Claims 1 and 2,
    - wherein the estimated interference component (N_est) is determined using a level meter (16) that is operated with two asymmetric time constants.
  4. Method according to Claim 3,
    - wherein the level meter (16) is operated with an attack that is greater than a release of the level meter (16).
  5. Method according to one of Claims 1 to 4,
    - wherein the function (F) is designed such that greater stationarity (st_I) results in a greater scaling factor (sc) being determined.
  6. Method according to one of Claims 1 to 5,
    - wherein the function (F) is predefined by means of a calibration measurement in which an actual signal-to-noise ratio (SNR_t) is determined for different ratios of a useful component (S) and an interference component (N) and said actual signal-to-noise ratio is compared with the calculated signal-to-noise ratio (SNR).
  7. Method according to one of Claims 1 to 6,
    - wherein the function (F) for the scaling factor (sc) is adapted according to a stationarity (st_N) of the interference signal (N).
  8. Method according to Claim 7,
    - wherein the stationarity (st_N) of the interference component (N) is determined by analysing the temporal dynamics of the input signal (I), specifically by determining a maximum level (Emax) and a minimum level (Emin) of the input signal (I) and comparing said levels with one another.
  9. Method according to the either of Claims 7 and 8,
    - wherein the function (F) for the scaling factor (sc) is selected from at least two basic functions (B) according to the stationarity (st_N) of the interference component (N).
  10. Method according to either of Claims 7 and 8,
    - wherein two basic functions (B) are available and the function (F) is determined by mixing the two basic functions (B) with one another in a mix ratio that is dependent on the stationarity (st_N) of the interference component (N).
  11. Method according to one of Claims 1 to 10,
    - wherein the hearing device (2) has multiple frequency channels,
    - wherein the signal-to-noise ratio (SNR) is calculated for each frequency channel in a subset of the frequency channels, resulting in multiple signal-to-noise ratios (SNR) that are then used to calculate a mean value, which is an averaged signal-to-noise ratio (SNR).
  12. Method according to one of Claims 1 to 11,
    - wherein the operating parameter (P) is a parameter of a beamformer or a parameter of a noise reduction system.
  13. Hearing device (2) designed to carry out a method according to one of Claims 1 to 12.
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