EP3926983A2 - Hörsystem mit mindestens einem am kopf des nutzers getragenen hörinstrument sowie verfahren zum betrieb eines solchen hörsystems - Google Patents

Hörsystem mit mindestens einem am kopf des nutzers getragenen hörinstrument sowie verfahren zum betrieb eines solchen hörsystems Download PDF

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EP3926983A2
EP3926983A2 EP21179016.7A EP21179016A EP3926983A2 EP 3926983 A2 EP3926983 A2 EP 3926983A2 EP 21179016 A EP21179016 A EP 21179016A EP 3926983 A2 EP3926983 A2 EP 3926983A2
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EP
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audio signals
directional
hearing
adaptation speed
signal
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EP21179016.7A
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Gabriel Gomez
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Sivantos Pte Ltd
Original Assignee
Sivantos Pte Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sivantos Pte Ltd filed Critical Sivantos Pte Ltd
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    • H04R2430/20—Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic

Definitions

  • the invention relates to a hearing system for supporting the hearing ability of a user, with at least one hearing instrument worn on the head, in particular in or on an ear of the user.
  • the invention also relates to a method for operating such a hearing system.
  • a hearing instrument is generally referred to as an electronic device that supports the hearing ability of a person wearing the hearing instrument (hereinafter referred to as “wearer” or “user”).
  • the invention relates to hearing instruments which are set up to compensate for a hearing loss of a hearing-impaired user in whole or in part.
  • Such a hearing instrument is also referred to as a “hearing aid”.
  • hearing instruments that protect or improve the hearing ability of normal hearing users, for example to enable improved speech understanding in complex listening situations.
  • Hearing instruments in general, and hearing aids in particular, are mostly designed to be worn on the head, in particular on him or on one ear of the user, in particular as behind-the-ear devices referred to as BTE devices) or in-the-ear devices (also referred to as ITE devices after the English term "in the ear”).
  • BTE devices behind-the-ear devices
  • ITE devices in-the-ear devices
  • hearing instruments generally have at least one (acousto-electrical) input transducer, a signal processing unit (signal processor) and an output transducer.
  • the or each input transducer picks up airborne sound from the environment of the hearing instrument and converts this airborne sound into an input audio signal (ie an electrical signal that conveys information about the ambient sound).
  • This at least one input audio signal is also referred to below as a “recorded sound signal”.
  • the or each input audio signal is processed (ie modified with regard to its sound information) in order to support the hearing ability of the user, in particular to compensate for a hearing loss of the user.
  • the signal processing unit outputs a correspondingly processed audio signal (also referred to as “output audio signal” or “modified sound signal”) to the output transducer.
  • the output transducer is designed as an electro-acoustic transducer, which converts the (electrical) output audio signal back into airborne sound, this airborne sound - modified compared to the ambient sound - being emitted into the user's ear canal.
  • the output transducer also referred to as a “receiver”
  • the output transducer is usually integrated outside the ear in a housing of the hearing instrument.
  • the sound emitted by the output transducer is conducted into the ear canal of the user by means of a sound tube.
  • the output transducer can also be arranged in the auditory canal and thus outside the housing worn behind the ear.
  • Such hearing instruments are also referred to as RIC devices (after the English term “receiver in canal”).
  • Hearing instruments worn in the ear that are so small that they do not protrude beyond the auditory canal are also referred to as CIC devices (after the English term “completely in canal”).
  • the output transducer can also be designed as an electro-mechanical transducer which converts the output audio signal into structure-borne sound (vibrations), this structure-borne sound being emitted, for example, into the skull bone of the user.
  • structure-borne sound vibrations
  • hearing system denotes an individual device or a group of devices and possibly non-physical functional units which together provide the functions required for the operation of a hearing instrument.
  • the hearing system can consist of a single hearing instrument.
  • the hearing system can comprise two interacting hearing instruments for supplying the two ears of the user. In this case it is called a "binaural hearing system”.
  • the hearing system can comprise at least one further electronic device, for example a remote control, a charger or a programming device for the or each hearing device.
  • a control program in particular in the form of a so-called app, is often provided, this control program being designed to be implemented on an external computer, in particular a smartphone or tablet.
  • the external computer is usually not part of the hearing system itself, in so far as it is usually provided independently of the hearing system and also not by the manufacturer of the hearing system.
  • direction-dependent attenuation (beamforming) of the input audio signal is often used as part of the signal processing in a hearing system, by means of which the Components of the input audio signals originating from different directions are attenuated to different degrees in accordance with a predetermined directional characteristic.
  • the directional characteristic often has one or more directions of maximum attenuation, which are also referred to as notches.
  • corresponding damping units are sometimes designed to be adaptive. Such an adaptive beamformer varies its directional characteristic automatically in order to optimally dampen interfering noises.
  • the notch is aligned with a dominant noise source in order to dampen the sound component emanating from this noise source particularly effectively.
  • an adaptive beamformer In order to be able to follow sources of background noise that move relative to the user's head (e.g. passing motor vehicles), an adaptive beamformer is often implemented with a comparatively high adaptation speed.
  • a high adaptation speed is also important in order to be able to compensate for head movements of the user; because even a head movement of the user leads to the fact that the sources of background noise in the surroundings of the user - from the user's point of view - move relative to the user's head.
  • the adaptation speed is regularly dimensioned so high that the adaptive beamformer can automatically realign itself in the opposite direction to the head rotation when the head is rotated without any noticeable delay and thus maintains the alignment to a certain source of background noise during and after the head rotation.
  • a fluctuation of inherently static background noises caused by the adaptation of the direction-dependent attenuation can lead to an increased perception of these background noises and thus distract the user from concentrating on the actual useful signal.
  • Particularly disturbing effects can be caused in particular by the fact that the notch of an adaptive beamformer jumps back and forth between different sources of background noise.
  • off EP 2 908 550 B1 A known approach to at least partially remedying these problems is to detect a head movement of the user by means of an acceleration, direction or inclination sensor and to track the "viewing direction" of the beamformer (ie the directional lobe) in the opposite direction to the detected head movement.
  • the application is based on the object of improving an adaptive, direction-dependent attenuation used in the operation of a hearing system (to modify the sound signal picked up from the environment and output to the user in modified form) with a view to avoiding artifacts.
  • a direction-dependent attenuation is thus to be created which enables the user to hear better.
  • this object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claim 7.
  • the invention is generally based on a hearing system for supporting the hearing ability of a user, the hearing system having at least one on the head, in particular has hearing instrument worn in or on one ear of the user.
  • the hearing system in simple embodiments of the invention can consist exclusively of a single hearing instrument.
  • the hearing system comprises, in addition to the hearing instrument, at least one further component, e.g. a further (in particular similar) hearing instrument for supplying the other ear of the user, a control program (in particular in the form of an app) for execution on an external computer (in particular a smartphone) belonging to the user and / or at least one other electronic device, for example a remote control or a charger.
  • the hearing instrument and the at least one further component are in data exchange with one another in this case, the functions of data storage and / or data processing of the hearing system being divided between the hearing instrument and the at least one further component.
  • the hearing system has at least two input transducers, each of which is used to pick up a sound signal (in particular in the form of airborne sound) from the surroundings of the hearing instrument.
  • the at least two input transducers can be arranged in the same hearing instrument; especially when the hearing system only comprises a single hearing instrument. In the case of a binaural hearing system with two hearing instruments, the at least two input transducers can alternatively also be distributed over the two hearing instruments.
  • the hearing system further comprises signal processing, with a signal processing unit for processing (modifying) the recorded sound signal in order to support the hearing ability of the user, as well as an output converter for outputting the modified sound signal.
  • both hearing instruments preferably each have a signal processing unit and an output transducer.
  • the hearing system within the scope of the invention can, however, also have a hearing instrument for the second ear that does not have an output transducer itself, but only picks up sound and - with or without signal processing - to the hearing instrument of the first ear forwards.
  • Such so-called CROS or BiCROS instruments are used in particular for users with one-sided deafness.
  • the signal processing or a part thereof can also be outsourced from the hearing instrument or the hearing instruments to an external unit, for example an app running on a smartphone.
  • the signal processing of the hearing system preferably includes, in addition to the signal processing unit, a signal analysis unit which itself does not generate an audio signal to be output directly or indirectly to the user, but supports the function of the hearing system, in particular the signal processing unit, by analyzing audio signals or other sensor signals.
  • the or each hearing instrument of the hearing system is in particular in one of the designs described above (BTE device with internal or external output transducer, ITE device, e.g. CIC device, hearing implant, in particular cochlear implant, etc.) or as a hearable.
  • BTE device with internal or external output transducer ITE device, e.g. CIC device, hearing implant, in particular cochlear implant, etc.
  • both hearing instruments are preferably designed in the same way.
  • Each of the input transducers is in particular an acousto-electrical transducer which converts airborne sound from the environment into an electrical input audio signal.
  • the or each output transducer is preferably designed as an electro-acoustic transducer (earpiece), which in turn converts the audio signal modified by the signal processing unit into airborne sound.
  • the output transducer is designed to emit structure-borne noise or to directly stimulate the user's auditory nerve.
  • the at least two input transducers of the hearing system record a sound signal from the surroundings of the user and convert it into input audio signals.
  • the input audio signals are processed in a signal processing step to generate an output audio signal.
  • This output audio signal is output by means of the output transducer of the hearing instrument.
  • the input audio signals are fed directly (or indirectly after preprocessing) to a first adaptive beamformer, through which the input audio signals or the audio signals derived therefrom by the preprocessing (preprocessed Audio signals) are attenuated in a direction-dependent manner in accordance with a variable (first) directional characteristic with a predetermined (first) directional strength.
  • the first adaptive beamformer generates a first directional audio signal that is output directly (or indirectly after one or more further signal processing steps) as the modified audio signal for output to the user on the electro-acoustic converter.
  • the directional characteristic of the first adaptive beamformer is varied as a function of a predetermined (first) adaptation speed in such a way that the energy content of the first directed audio signal is minimized.
  • the “directional characteristic” of a beamformer generally refers to the dependence of the attenuation carried out by the beamformer on the sound components of the recorded sound signal as a function of the direction from which these sound components are received.
  • the deviation of the directional characteristic from the omnidirectional characteristic is expressed in particular in the fact that the direction-dependent attenuation of the associated adaptive beamformer has at least one local maximum.
  • This or each attenuation maximum of the directional characteristic is also referred to below as a “notch”, and the associated direction of maximum attenuation is also referred to as the “notch direction”.
  • the or each notch direction is defined in the form of an angle specification, for example relative to the viewing direction of the user.
  • the or each notch direction can also be specified as an abstract variable that is linearly or non-linearly correlated with the alignment of the associated notch, for example in the form of a weighting factor with which various basic directional signals (e.g. a cardioid Signal and an anti-cardioid signal, etc.) can be weighted, or in the form of a variable time delay with which different signal components are superimposed on one another to generate the directivity.
  • various basic directional signals e.g. a cardioid Signal and an anti-cardioid signal, etc.
  • the "directional strength" describes in general how much the directional characteristic of the associated adaptive beamformer deviates from an omnidirectional characteristic (that is, signal processing without directional dependence).
  • the directional strength of the first adaptive beamformer cannot be changed in certain embodiments of the invention. In this case, the directional strength is particularly implicitly determined by the functional structure or the design of the first adaptive beamformer.
  • the "adaptation speed” generally describes how quickly the associated adaptive beamformer adapts its directional characteristic to a change in the background noise (i.e. the spatial distribution of the noise sources and thus the sound components in the input audio signals).
  • the adaptation speed of the first adaptive beamformer cannot be changed.
  • the adaptation speed is particularly implicitly determined by the functional structure of the first adaptive beamformer.
  • At least one of the two above-described properties of the directional characteristic, namely the adaptation speed and / or the directional strength, of the first adaptive beamformer is not unchangeable, but is given to the first adaptive beamformer as a variable, i.e. as a variable parameter.
  • the adaptation speed or the directional strength of the first adaptive beamformer is set variably (preferably by the signal analysis unit described above) on the basis of an analysis of the input audio signals or the preprocessed audio signals.
  • the variability of the adaptation speed and / or the directivity of the first adaptive beamformer can effectively avoid artifacts of the type described above. This makes it possible, in particular, to temporarily increase the adaptation speed and thus the adaptability of the first adaptive beamformer when changes in the background noise require a substantial adaptation of the first beamformer. That way you can In particular, a perceptible delay in the adaptation of the first adaptive beamformer to a movement of a noise source relative to the head can be avoided. A similar effect is alternatively or additionally achieved by temporarily reducing the leveling strength.
  • the first adaptation speed can be set low in a static hearing situation, so that artificial fluctuations of useful signals or background noise due to small-scale adjustments of the directional characteristic of the first adaptive beamformer are avoided.
  • a comparatively high directional strength enables good attenuation of interfering noises and consequently good perception of the useful signal by the user and thus in particular facilitates speech understanding in communication between the user and another speaker.
  • the invention is based on the knowledge that the control of the adaptation speed and / or the directional strength of the first adaptive beamformer based on an analysis of the input audio signals or the preprocessed audio signals allows a particularly effective avoidance of artifacts of the directional attenuation.
  • the adaptation speed and / or the directivity of the first adaptive beamformer are preferably set as a function of a time stability of the input audio signals or the preprocessed audio signals (more precisely, as a function of a time stability of the background noise on which the input audio signals are based).
  • this is set to be low in particular in the case of high time stability (ie weak temporal change) of the respective audio signals and high in the case of low temporal stability (ie strong temporal change).
  • the directional characteristic of the first adaptive beamformer is adapted quickly in the case of a strongly changing background noise and slowly in the case of a weakly changing background noise.
  • this is set high, in particular when the respective audio signals are highly stable in terms of time (ie low temporal change) and low when the respective audio signals are not so stable (ie strong temporal change).
  • This has the result that the input audio signals or the preprocessed audio signals are directed strongly by the first adaptive beamformer when the background noise is slightly variable and weakly or even not at all when the background noise varies greatly.
  • a variable characterizing the background noise is derived, for example, from the input audio signals or the preprocessed audio signals.
  • the standard deviation of this variable or a quadratic mean value of the first time derivative of this variable over a sliding period is used as a measure of the time stability.
  • the rate at which a moving average value is exceeded or not reached (mean crossing rate) or the rate at which the first derivative of this value changes sign can be used as a measure of the time stability of the input audio signals or the preprocessed audio signals are used.
  • a second adaptive beamformer with a (second) variable directional characteristic is used to characterize the background noise. Like the first adaptive beamformer, this second adaptive beamformer is applied directly or indirectly to the input audio signals in order to generate a second directional audio signal.
  • the directional characteristic of the second adaptive beamformer is set with a - preferably constant - (second) adaptation speed in such a way that the energy content of the second directional audio signal is minimized.
  • the second directional characteristic is preferably characterized by at least one variable maximum direction Attenuation (notch direction).
  • the second directed audio signal is not included in the modified audio signal to be output to the user.
  • the second adaptive beamformer is therefore only used in this case for the purpose of signal analysis.
  • the second directed audio signal is only used as a control variable for energy minimization, and not for signal processing for output to the user.
  • the adaptation speed of the second adaptive beamformer is selected in particular such that it does not fall below the adaptation speed of the first adaptive beamformer and at least temporarily exceeds it.
  • the second adaptive beamformer is therefore always designed to adapt quickly, so that it can adapt to changes in the background noise without significant delay.
  • the directional characteristic of this second adaptive beamformer (in particular a notch direction possibly assigned to this directional characteristic) thus forms a measure of the variability of the background noise on which the input audio signals are based.
  • the first adaptive beamformer either always adapts slowly or alternates between slow and fast adaptation.
  • the adaptation speed and / or the directional strength of the first adaptive beamformer are set variably as a function of the change in the second directional characteristic (that is, the directional characteristic of the second adaptive beamformer).
  • a parameter for the temporal change in the second directional characteristic and thus as a measure for the variability of the background noise for example, a sliding square mean value of the first time derivative of a notch direction assigned to the second directional characteristic is determined.
  • the adaptation speed of the first adaptive beamformer is increased compared to a basic value and / or the directivity of the first adaptive beamformer is decreased compared to a basic value if and as long as the aforementioned parameter exceeds a predetermined threshold value.
  • the adaptation speed and / or the directional strength of the first adaptive beamformer are preferably set as a function of the deviation of the second directional characteristic from the first directional characteristic, in particular as a function of the deviation of a (second) notch direction assigned to the second directional characteristic from a (first) notch direction assigned to the first directional characteristic.
  • the adaptation speed of the first adaptive beamformer is increased and / or the directivity of the first adaptive beamformer is decreased if and as long as the above-described deviation of the notch directions exceeds a predetermined threshold value.
  • each of the multiple adaptive (analysis) beamformers is oriented towards a different dominant noise source in the user's surroundings.
  • the first adaptive beamformer preferably has a frequency dependency, that is to say it modifies different frequency components of the input audio signal or of the preprocessed audio signals in an individual manner.
  • the input audio signals or the preprocessed audio signals are each divided into different frequency channels, the directional characteristic (in particular the or each notch direction) of the first adaptive beamformer for each frequency channel is individually adapted.
  • the adaptation speed and / or the directional strength of the first adaptive beamformer are specified as a frequency-dependent variable (e.g.
  • the directional characteristic of the first adaptive beamformer is adapted at different speeds for different frequencies, if necessary, or so that the directivity of the first adaptive beamformer is possibly differently pronounced for different frequencies.
  • At least one noise component originating from a noise source is identified in the input audio signals or the preprocessed audio signals and analyzed with regard to its spectral composition. Specifically, an interference frequency range is determined that corresponds to this interference noise component.
  • the adaptation speed and / or the directional strength of the first adaptive beamformer are specified uniformly (i.e. with the same value) within the interference frequency range. In this way it is avoided that the first beamformer is adapted in different ways for different frequency components of one and the same background noise, which could lead to a tonal distortion and / or artificial fluctuation of the background noise.
  • the hearing system according to the invention is generally set up to automatically carry out the method according to the invention described above.
  • the hearing system comprises the first adaptive beamformer (as described above).
  • the hearing system further comprises an adaptivity control which is set up to variably set the adaptation speed and / or the directivity of the first adaptive beamformer based on an analysis of the input audio signals or preprocessed audio signals.
  • the setup of the hearing system for the automatic implementation of the method according to the invention is of a programming and / or circuitry nature.
  • the hearing system according to the invention thus comprises programming means (Software) and / or circuitry (hardware, for example in the form of an ASIC) which automatically carry out the method according to the invention when the hearing system is in operation.
  • the program-technical or circuit-technical means for performing the method can in this case be arranged exclusively in the hearing instrument (or the hearing instruments) of the hearing system.
  • the programming or circuitry means for performing the method are distributed among the hearing instrument or the hearing aids and at least one further device or a software component of the hearing system.
  • programming means for performing the method are distributed to the at least one hearing instrument of the hearing system and to a control program installed on an external electronic device (in particular a smartphone).
  • the external electronic device is usually not itself part of the hearing system.
  • the adaptivity control is set up to set the adaptation speed and / or the directivity of the first adaptive beamformer as a function of the time stability of the input audio signals.
  • the adaptivity control for analyzing the input audio signals or the preprocessed audio signals (ie for characterizing the underlying background noise) and for determining the adaptation speed and / or the directivity of the first adaptive beamformer comprises a second adaptive beamformer or a cascade of further adaptive ones (especially those that are coupled to one another) Beamformer as described above.
  • the adaptivity control is set up in particular to vary the adaptation speed and / or the directivity of the first adaptive beamformer of the change in the (respective) directional characteristic of the second beamformer (and possibly the further adaptive beamformer) and / or depending on the deviation of the directional characteristics of the adaptive beamformer.
  • the first adaptive beamformer preferably has a frequency-dependent directional characteristic (as described above), in particular an individually adapted directional characteristic for a plurality of frequency channels.
  • the adaptivity control is preferably set up to specify the adaptation speed and / or the directional strength of the first adaptive beamformer as a frequency-dependent variable, for setting the adaptation speed and / or the directional strength of the first adaptive beamformer, a noise component in the input audio signals originating from a noise source or in the identify preprocessed audio signals, determine an interference frequency range corresponding to the interference noise component, and uniformly specify the adaptation speed and / or the directivity of the first adaptive beamformer in the interference frequency range.
  • Fig. 1 shows a hearing system 2, which here consists of a single hearing aid 4, ie a hearing instrument set up to support the hearing ability of a hearing-impaired user.
  • the hearing aid 4 is a BTE hearing aid that can be worn behind an ear of a user.
  • the hearing system 2 comprises a second hearing aid, not expressly shown, for supplying the second ear of the user, which, with regard to its structure, is particularly similar to that in Fig. 1 Hearing aid 4 shown corresponds.
  • the hearing aid 4 comprises two microphones 6 as acoustoelectric input transducer and a receiver 8 (receiver) as an electroacoustic output transducer within a housing 5.
  • the hearing aid 4 further comprises a battery 10 and signal processing in the form of a signal processor 12.
  • the signal processor 12 preferably comprises both a programmable subunit (for example a microprocessor) and a non-programmable subunit (for example an ASIC).
  • the signal processor 12 is supplied with an electrical supply voltage U from the battery 10.
  • the microphones 6 each record an airborne sound from the surroundings of the hearing aid 4.
  • the microphones 6 convert the sound into an (input) audio signal I1 or I2, which contains information about the recorded sound.
  • the input audio signals I1, I2 are fed within the hearing aid 4 to the signal processor 12, which modifies these input audio signals I1, I2 to support the hearing ability of the user.
  • the signal processor 12 outputs an output audio signal O, which contains information about the processed and thus modified sound, to the listener 8.
  • the earpiece 8 converts the output sound signal O into a modified airborne sound.
  • This modified airborne sound is transmitted via a sound channel 14, which connects the earpiece 8 to a tip 16 of the housing 5, and via a flexible sound tube (not explicitly shown) which connects the tip 16 to an earpiece inserted into the ear canal of the user Transferred to the user's ear canal.
  • the structure of the signal processing is in Fig. 2 shown in more detail. It can be seen from this that the signal processing of the hearing system 2 is divided into two functional components, namely a signal processing unit 18 and a signal analysis unit 20.
  • the signal processing unit 18 is used to generate the output audio signal O from the input audio signals I1, I2 of the microphones 6 or from this, derived from preprocessing and therefore preprocessed audio signals I1, I2 '.
  • the input audio signals I1, I2 of the microphones 6 are fed directly to the signal processing unit 18.
  • the input audio signals I1, I2 of the microphones 6 are first fed to a preprocessing unit 22, which then derives the preprocessed audio signals I1, I2 therefrom and feeds them to the signal conditioning unit 18.
  • the input audio signals I1, I2 are preferably time-delayed from one another to form the preprocessed audio signals I1, I2 superimposed so that the two preprocessed audio signals I1, I2 correspond to a cardioid signal and an anti-cardioid signal.
  • the signal processing unit 18 comprises a number of signal processing processes 24 which the input audio signals I or - in the example according to Figure 2 Process the internal audio signals I1, I2 successively and thereby modify them in order to generate the output audio signal O and thus to compensate for the hearing loss of the user.
  • At least one of these signal conditioning processes 24 is assigned at least one signal conditioning parameter P in each case.
  • the or each signal processing parameter P is a one-dimensional variable (binary variable, natural number, floating point number, etc.) or a multidimensional variable (array, function, etc.), its value the mode of operation of the respectively assigned signal application process 24 is parameterized (ie influenced).
  • Signal conditioning parameters P can switch the respectively assigned signal conditioning process 24 on or off, continuously or gradually strengthen or weaken the effect of the respectively assigned signal conditioning process 24, define time constants for the respective signal conditioning process 24, etc.
  • some of the signal conditioning parameters P are made available to the signal conditioning processes 24 from a parameterization unit 26.
  • the signal conditioning processes 24 include an - in Fig. 2 shown in more detail - first adaptive beamformer 28, which is set up to receive the input audio signals I1, I2 (or, as in Fig. 2 shown, to attenuate the preprocessed audio signals I1, I2 ') depending on the direction according to a variable (first) directional characteristic and in this way to generate a first directional audio signal R1.
  • the weighting factor a1 determines a notch direction in which - viewed relative to the head of the user - the direction-dependent attenuation of the beamformer 28 has a (local) maximum.
  • the weighting factor a1 thus represents a measure for the notch direction of the beamformer 28 and is therefore equated conceptually with this notch direction in the following.
  • the weighting factor a1 is varied in an adaptation step by the beamformer 28 in a control method in such a way that the energy content of the directional audio signal R1 is minimized (this self-regulation of the beamformer 28 is shown in FIG Fig. 2 shown schematically by feeding back the audio signal R1 to the beamformer 28).
  • the energy minimization described ensures that interference from a room area behind the user's head is suppressed as well as possible.
  • the directed audio signal R1 output by the beamformer 28 is further processed by the further signal processing processes 24, as a result of which the output audio signal O is generated.
  • the beamformer 28 is preferably formed by a software module.
  • a first adaptation speed v1 is variably predefined for the beamformer 28 as the signal processing parameter P.
  • This adaptation speed v1 is determined in the signal analysis unit 20 by a functional unit referred to as adaptivity control 30, which is preferably implemented in software.
  • the adaptivity control 30 comprises a second adaptive beamformer 32 and an evaluation module 34.
  • the second adaptive beamformer 32 preferably corresponds to the first adaptive beamformer 28.
  • the second adaptive beamformer 32 is thus set up in the manner described above to transmit the input audio signals I1, I2 (or, as in Fig. 2 shown, to attenuate the preprocessed audio signals I1 ', I2') depending on the direction according to a (second) variable directional characteristic and in this way a second directional signal To generate R2.
  • the directional characteristic of the beamformer 32 preferably has a notch direction which is characterized by a variable weighting factor a2.
  • the weighting factor a2 (and thus the notch direction) are varied by the beamformer 32 with an adaptation speed v2 in such a way that the energy content of the directed audio signal R2 is minimized.
  • the beamformer 32 In contrast to the beamformer 28, the beamformer 32 is not used to generate the output audio signal O output to the user, but only to analyze the background noise on which the input signals I1, I2 are based.
  • the audio signal R2 is therefore not processed further, but only fed back to the beamformer 32 for the purpose of self-regulation. Instead, the beamformer 32 outputs the weighting factor a2 indicating the notch direction (and thus indirectly the arrangement of the most dominant noise sources in the vicinity of the user) to the evaluation module 34 as the analysis result.
  • the time stability (or - to put it the other way round - the temporal variability) of the weighting factor a2 and thus the background noise are evaluated, for example by forming a sliding square time mean value over the first time derivative of the weighting factor a2.
  • the evaluation module 34 varies the adaptation speed v1 for the first adaptive beamformer 28 as a function of this variable.
  • the evaluation module 34 varies the adaptation speed v1 in binary between a comparatively low base value and a comparatively increased value.
  • the evaluation module 34 sets the adaptation speed v1 to the basic value if and as long as the mean value described above does not exceed a predetermined threshold value (which indicates that the background noise cannot or only slightly changes).
  • the first beamformer 28 thus adapts only slowly in this case, as a result of which artifacts as a result of the adaptation are largely avoided. Otherwise, that is, if and as long as the mean value exceeds the threshold value due to a significant change in the background noise and the weighting factor a2, the adaptation speed v1 is increased relative to the base value, so that the first adaptive beamformer changes 28 can adapt quickly (especially without a perceptible delay) to the changed hearing situation.
  • the second adaptive beamformer 32 is designed to be fast-adapting.
  • the adaptation speed v2 is selected (preferably as a constant) in such a way that it never falls below the variable adaptation speed v1 of the first adaptive beamformer 28 (v2 v1).
  • a directional strength s of the first adaptive beamformer 28 can preferably also be varied.
  • the variation of the directional strength s is implemented, for example, in that the weighted sum according to Eq. 1 is mixed to varying degrees with an omnidirectional audio signal A derived from the input audio signals I1, I2 (which the beamformer 28 according to FIG Fig. 2 is optionally supplied as an additional input variable).
  • the directional strength s is reduced by the evaluation module 34 compared to a predetermined basic value if and for as long as - in particular on the basis of the above-described exceeding of the threshold value - a strong variability of the background noise is determined.
  • the signal analysis unit 20 contains, in addition to the adaptivity control 30 and preferably in addition to other functions for sound analysis that are not explicitly shown here, optionally a classifier 36, which is generated in a conventional manner by analyzing the input audio signals I1, I2 (or, as in Fig. 2 shown, the preprocessed audio signals I1, I2 ') analyzes the current listening situation with regard to its similarity to a plurality of typical listening situation classes (such as "speech", "speech with background noise” or "music”) and outputs a corresponding classification signal K.
  • a classifier 36 which is generated in a conventional manner by analyzing the input audio signals I1, I2 (or, as in Fig. 2 shown, the preprocessed audio signals I1, I2 ') analyzes the current listening situation with regard to its similarity to a plurality of typical listening situation classes (such as "speech", "speech with background noise” or "music") and outputs a corresponding classification signal K.
  • the classification signal K is supplied on the one hand to the parameterization unit 26, which in a conventional manner, depending on the classification signal K, enables a selection between different hearing programs, i.e. different, each of the parameter sets of the signal processing parameters P optimized for one of the typical hearing situation classes.
  • the classification signal K is also fed to the evaluation module 34 of the adaptivity control 30 and here influences the determination of the adaptation speed v1 and / or the directional strength s.For example, the values between which the adaptation speed v1 and / or the directional strength s is varied are again dependent changed by the classification signal K.
  • Fig. 3 an alternative embodiment of the hearing system 2 is shown.
  • the evaluation module 34 in the execution according to Fig. 3 in addition to the weighting factor a2 of the beamformer 32, the weighting factor a1 of the beamformer 28 is also supplied.
  • the evaluation module 34 here analyzes the variability of the background noise on which the input audio signals I1, I2 and the audio signals I1, I2 'are based, by comparing the weighting factors a1 and a2. A large deviation of the rapidly changing weighting factor a1 from the slowly changing weighting factor a2 in the basic state is seen as an indication of a significant change in the background noise.
  • the evaluation module 34 increases the adaptation speed v1 and / or reduces the directional strength s if and as long as the difference between the weighting factors a1 and a2 exceeds a predetermined threshold value.
  • the adaptivity control 30 here comprises at least one further adaptive beamformer 28, which generates a further directional audio signal R3 and, due to an energy minimization of this audio signal R3, an assigned further weighting factor a3 (as a measure for a variable notch direction of the beamformer 38 ) varies.
  • An adaptation speed v3 assigned to the beamformer 38 and preferably given constant has, in an expedient embodiment variant, a value which is below the adaptation speed v2 and in particular corresponds exactly or approximately to the basic value of the adaptation speed v1.
  • the further adaptive beamformer 38 is thus designed to adapt slowly compared to the second adaptive beamformer 32, with both beamformers 32 and 38 preferably setting the respective weighting factor a2 and a3 independently of one another (a coupling of the beamformers 32 and 38, as they in Fig. 4 is indicated on the basis of the supply of the weighting factor a2 to the beamformer 38, is preferably not provided in this embodiment variant).
  • the variability of the background noise on which the input audio signals I1, I2 and the preprocessed audio signals I1, I2 'are based is determined by the evaluation module 34 in a manner analogous to the exemplary embodiment according to FIG Fig. 3 determined on the basis of the deviation of the weighting factors a2 and a3 of the beamformer 32 and 38.
  • the adaptation speeds v2 and v3 of the beam formers 32 and 38 are selected to be exactly or approximately the same, so that both beam formers 32 and 38 adapt quickly.
  • the beam formers 26 and 38 are preferably - as in FIG Fig. 4 indicated - coupled with one another, so that a different setting of the weighting factors a2 and a3 is forced. This coupling ensures that the beamformers 26 and 38 adjust to different dominant noise sources in the user's surroundings.
  • the variability of the background noise on which the input audio signals I1, I2 and the preprocessed audio signals I1, I2 'are based is in this case preferably analogous to the exemplary embodiment according to the evaluation module 34 in this case Fig.
  • the adaptation speed v1 is in particular increased and / or the directional strength s is reduced if the condition for increasing the adaptation speed v1 or decreasing the directional strength s is met for at least one of the weighting factors a2 and a3.
  • the classifier 36 is optionally also in accordance with the exemplary embodiments Fig. 3 and 4th present and not shown in these figures merely for the sake of clarity.
  • the signal processing in the signal conditioning unit 18 preferably takes place in a frequency-resolved manner in a plurality of (for example 64) frequency channels.
  • the input audio signals I1, I2 are thereby, preferably before being fed to the preprocessing unit 22, by a (in the Figs. 2 to 4 Analysis filter bank (not explicitly shown) is divided into frequency components, which are processed individually in the frequency channels and then in a (in the Figs. 2 to 4 Synthesis filter bank can also be combined to form the output audio signal O, which is also not explicitly shown.
  • the first adaptive beamformer 28 is set up to attenuate the frequency components of the input audio signals I1, I2 or of the preprocessed audio signals I1, I2 'carried in the frequency channels, in each case individually depending on the direction.
  • the directional characteristic of the beamformer 28 and the assigned notch direction or the weighting factor a1 thus also have a frequency dependency.
  • the weighting factor a1 and / or the directional strength s are preferably in each case specified as a vector which has an assigned individual value for each frequency channel.
  • the directional characteristic of the beamformer 28 is preferably also adapted individually for each frequency channel.
  • the adaptation speed v1 is thus also preferably specified as a vector which has an assigned individual value for each frequency channel.
  • the adaptivity control 30 is preferably set up to convert frequency channels that carry essential frequency components of a dominant interfering noise with regard to the adaptation speed v1 and / or the directional strength s to couple.
  • the adaptivity control In other words, 30 specifies the adaptation speed v1 and / or the directivity s uniformly (ie with the same value) for those frequency channels which carry essential frequency components of a dominant background noise.
  • the second adaptive beamformer 32 (and, if applicable, the third adaptive beamformer 38) are also constructed analogously to the beamformer 28 in such a way that they transmit the frequency components of the input audio signals I1, I2 or the preprocessed audio signals I1, I1, which are carried in the frequency channels. Attenuate I2 'individually depending on the direction. The background noise is thus analyzed in a frequency-resolved manner by the second adaptive beamformer 32 (and possibly the third adaptive beamformer 38).
  • the directed audio signal R2 (or R3 in each case) output by the second adaptive beamformer 32 (and possibly the third adaptive beamformer 38) is inverted in an inverter 40 and then in a multiplier 42 is multiplied by the omnidirectional audio signal A.
  • This signal processing is in Fig. 5 shown by way of example for an embodiment of the adaptivity control 30, which is analogous to FIG Fig. 4 includes both the second adaptive beamformer 32 and the third adaptive beamformer 38.
  • the multiplication of the omnidirectional audio signal A with the inverted, directional audio signal R2 (or R3) results in an audio signal R2 '(or R3') in which the dominant background noise that leads to the second adaptive beamformer 32 (or possibly the third adaptive beamformer 38) was selectively filtered out, is being selectively amplified.
  • the audio signal R2 '(or, if applicable, R3') is now fed to the evaluation module 34, which analyzes the spectral composition of the audio signal R2 '(or, if applicable, R3') and determines an interference frequency range corresponding to the respective interfering noise.
  • the frequency channels in this interference frequency range are coupled by the evaluation module 34 with regard to the adaptivity of the first adaptive beamformer 28 by the evaluation module 34 uniformly specifying the values of the adaptation speed v1 and / or the directional strength s corresponding to these frequency channels: For example, the Adaptation speed v1 for all coupled frequency channels increased compared to the basic value and / or the directional strength s decreased for all coupled frequency channels compared to the basic value, if and as long as (from the evaluation module 34 according to Fig. 2 or 4 evaluation of the weighting factor a2 or the weighting factors a2 and a3) shows that the condition for increasing the adaptation speed v1 or decreasing the directional strength s is fulfilled for at least one of the coupled frequency channels.
  • Fig. 6 shows a further embodiment of the hearing system 2, in which it comprises control software in addition to the hearing aid 4 (or two hearing aids of this type for supplying the two ears of the user).
  • This control software is referred to below as hearing app 44.
  • the hearing app 44 is in the in Fig. 5 shown example installed on a smartphone 46.
  • the smartphone 46 itself is not part of the hearing system 2. Rather, the smartphone 46 is only used by the hearing app 44 as a resource for storage space and computing power.
  • the hearing aid 4 and the hearing app 46 exchange data via a wireless data transmission connection 48 when the hearing system 2 is in operation.
  • the data transmission connection 48 is based, for example, on the Bluetooth standard.
  • the hearing app 44 accesses a Bluetooth transceiver of the smartphone 46 in order to receive data from the hearing device 4 and to send data to it.
  • the hearing aid 4 for its part comprises a Bluetooth transceiver (not explicitly shown) in order to send data to the hearing app 44 and to receive data from this app.
  • Fig. 6 are parts of the Figures 2 to 5
  • the signal processing shown (for example the adaptivity control 30) is not implemented in the signal processor 12 of the hearing aid 4, but rather in the hearing app 44.

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Abstract

Es wird ein Hörsystem (2) zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers angegeben, das mindestens ein an dem Kopf des Nutzers getragenes Hörinstrument (4) umfasst. Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb des Hörsystems (2) angegeben. Mittels mindestens zweier Eingangswandler (6) des Hörsystems (4) wird ein Schallsignal aus einer Umgebung des Nutzers aufgenommen und in Eingangs-Audiosignale (I1, I2) umgewandelt. Die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) werden in einem Signalaufbereitungsschritt zur Erzeugung eines Ausgangs-Audiosignals (O) verarbeitet, das mittels eines Ausgangswandlers (8) des Hörinstruments (4) ausgegeben wird. In dem Signalaufbereitungsschritt werden die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder daraus durch eine Vorverarbeitung abgeleitete Audiosignale (I1', I2') mittels eines adaptiven Beamformers (28) nach Maßgabe einer variablen Richtcharakteristik mit einer Richtstärke (s) richtungsabhängig gedämpft, um ein gerichtetes Audiosignal (R1) zu erzeugen. Die Richtcharakteristik wird dabei mit einer vorgegebenen Adaptionsgeschwindigkeit (v1) derart variiert, dass der Energieinhalt des gerichteten Audiosignals (R1) minimiert wird. Die Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) werden aufgrund einer Analyse der Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder der vorverarbeiteten Audiosignale (I1', I2') variabel eingestellt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Hörsystem zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers, mit mindestens einem an dem Kopf, insbesondere in oder an einem Ohr des Nutzers getragenen Hörinstrument. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Hörsystems.
  • Als Hörinstrument wird allgemein ein elektronisches Gerät bezeichnet, dass das Hörvermögen einer das Hörinstrument tragenden Person (die nachfolgend als "Träger" oder "Nutzer" bezeichnet ist) unterstützt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Hörinstrumente, die dazu eingerichtet sind, einen Hörverlust eines hörgeschädigten Nutzers ganz oder teilweise zu kompensieren. Ein solches Hörinstrument wird auch als "Hörgerät" bezeichnet. Daneben gibt es Hörinstrumente, die das Hörvermögen von normalhörenden Nutzern schützen oder verbessern, zum Beispiel in komplexen Hörsituationen ein verbessertes Sprachverständnis ermöglichen sollen.
  • Hörinstrumente im Allgemeinen, und Hörgeräte im Speziellen, sind meist dazu ausgebildet, am Kopf und hier insbesondere ihn oder an einem Ohr des Nutzers getragen zu werden, insbesondere als Hinter-dem-Ohr-Geräte (nach dem englischen Begriff "behind the ear" auch als BTE-Geräte bezeichnet) oder In-dem-Ohr-Geräte (nach dem englischen Begriff "in the ear" auch als ITE-Geräte bezeichnet). Im Hinblick auf ihre interne Struktur weisen Hörinstrumente regelmäßig mindestens einen (akusto-elektrischen) Eingangswandler, eine Signalverarbeitungseinheit (Signalprozessor) und einen Ausgangswandler auf. Im Betrieb des Hörinstruments nimmt der oder jeder Eingangswandler einen Luftschall aus der Umgebung des Hörinstruments auf und wandelt diesen Luftschall in ein Eingangs-Audiosignal (d. h. ein elektrisches Signal, dass eine Information über den Umgebungsschall transportiert) um. Dieses mindestens eine Eingangs-Audiosignal ist nachfolgend auch als "aufgenommenes Schallsignal" bezeichnet. In der Signalverarbeitungseinheit wird das oder jedes Eingangs-Audiosignal aufbereitet (d. h. hinsichtlich seiner Schallinformation modifiziert), um das Hörvermögen des Nutzers zu unterstützen, insbesondere um einen Hörverlust des Nutzers auszugleichen. Die Signalverarbeitungseinheit gibt ein entsprechend aufbereitetes Audiosignal (auch als "Ausgangs-Audiosignal" oder "modifiziertes Schallsignal" bezeichnet) an den Ausgangswandler aus.
  • In den meisten Fällen ist der Ausgangswandler als elektro-akustischer Wandler ausgebildet, der das (elektrische) Ausgangs-Audiosignal wieder in einen Luftschall umwandelt, wobei dieser - gegenüber dem Umgebungsschall modifizierte - Luftschall in den Gehörgang des Nutzers abgegeben wird. Bei einem hinter dem Ohr getragenen Hörinstrument ist der auch als "Hörer" ("Receiver") bezeichnete Ausgangswandler meist außerhalb des Ohrs in einem Gehäuse des Hörinstruments integriert. Der von dem Ausgangswandler ausgegebene Schall wird in diesem Fall mittels eines Schallschlauchs in den Gehörgang des Nutzers geleitet. Alternativ hierzu kann der Ausgangswandler auch in dem Gehörgang, und somit außerhalb des hinter dem Ohr getragenen Gehäuses, angeordnet sein. Solche Hörinstrumente werden (nach dem englischen Begriff "receiver in canal") auch als RIC-Geräte bezeichnet. Im Ohr getragene Hörinstrumente, die so klein dimensioniert sind, dass sie nach außen über den Gehörgang nicht hinausstehen, werden (nach dem englischen Begriff "completely in canal") auch als CIC-Geräte bezeichnet.
  • In weiteren Bauformen kann der Ausgangswandler auch als elektro-mechanischer Wandler ausgebildet sein, der das Ausgangs-Audiosignal in Körperschall (Vibrationen) umwandelt, wobei dieser Körperschall zum Beispiel in den Schädelknochen des Nutzers abgegeben wird. Ferner gibt es implantierbare Hörinstrumente, insbesondere Cochlea-Implantate, und Hörinstrumente, deren Ausgangswandler den Hörnerv des Nutzers direkt stimulieren.
  • Der Begriff "Hörsystem" bezeichnet ein einzelnes Gerät oder eine Gruppe von Geräten und ggf. nicht-körperlichen Funktionseinheiten, die zusammen die im Betrieb eines Hörinstruments erforderlichen Funktionen bereitstellen. Das Hörsystem kann im einfachsten Fall aus einem einzelnen Hörinstrument bestehen. Alternativ hierzu kann das Hörsystem zwei zusammenwirkende Hörinstrumente zur Versorgung der beiden Ohren des Nutzers umfassen. In diesem Fall wird von einem "binauralen Hörsystem" gesprochen. Zusätzlich oder alternativ kann das Hörsystem mindestens ein weiteres elektronisches Gerät, zum Beispiel eine Fernbedienung, ein Ladegerät oder ein Programmiergerät für das oder jedes Hörgerät umfassen. Bei modernen Hörsystemen ist oft anstelle einer Fernbedienung oder eines dedizierten Programmiergerätes ein Steuerprogramm, insbesondere in Form einer sogenannten App, vorgesehen, wobei dieses Steuerprogramm zur Implementierung auf einem externen Computer, insbesondere einem Smartphone oder Tablet, ausgebildet ist. Der externe Computer ist dabei regelmäßig selbst kein Teil des Hörsystems, insofern als er in der Regel unabhängig von dem Hörsystem und auch nicht von dem Hersteller des Hörsystems bereitgestellt wird.
  • Zur Dämpfung von Störgeräuschen im Betrieb eines Hörsystems, und somit insbesondere zur Verbesserung des Sprachverständnisses in der Kommunikation zwischen dem Nutzer und einem anderen Sprecher, wird im Rahmen der Signalverarbeitung in einem Hörsystem häufig richtungsabhängige Dämpfung (Beamforming) des Eingangs-Audiosignals eingesetzt, mittels der die aus verschiedenen Richtungen stammenden Anteile der Eingangs-Audiosignale nach Maßgabe einer vorgegebenen Richtcharakteristik verschieden stark gedämpft werden. Häufig weist die Richtcharakteristik eine oder mehrere Richtungen maximaler Dämpfung auf, die auch als Notch bzw. Notches bezeichnet sind. In modernen Hörsystemen sind entsprechende Dämpfungseinheiten (Beamformer) mitunter adaptiv ausgestaltet. Ein solcher adaptiver Beamformer variiert seine Richtcharakteristik selbsttätig, um Störgeräusche optimiert zu dämpfen. Insbesondere wird dabei gegebenenfalls die Notch auf eine dominante Störgeräuschquelle ausgerichtet, um den von dieser Störgeräuschquelle ausgehenden Schallanteil besonders effektiv zu dämpfen.
  • Um Störgeräuschquellen, die sich relativ zum Kopfe des Nutzers bewegen (z.B. vorbeifahrenden Kraftfahrzeugen), folgen zu können, wird ein adaptiver Beamformer häufig mit einer vergleichsweise hohen Adaptionsgeschwindigkeit realisiert. Eine hohe Adaptionsgeschwindigkeit ist weiterhin auch wichtig, um Kopfbewegungen des Nutzers ausgleichen zu können; denn auch eine Kopfbewegung des Nutzers führt dazu, dass sich die in der Umgebung des Nutzers befindlichen Störgeräuschquellen - aus Sicht des Nutzers - relativ zu dessen Kopf bewegen. Die Adaptionsgeschwindigkeit wird dabei regelmäßig so hoch dimensioniert, dass sich der adaptive Beamformer bei einer Kopfdrehung von selbst ohne merkliche Verzögerung gegenläufig zu der Kopfdrehung neu ausrichten kann und somit die Ausrichtung auf eine bestimmte Störgeräuschquelle während und nach der Kopfdrehung beibehält.
  • Nachteiligerweise neigen solche schnell-adaptierende Beamformer aber häufig bei dynamischen Hörsituationen zur Erzeugung von negativen Effekten (Artefakten), die von dem Nutzer als unnatürlich empfunden werden. Da nämlich durch die richtungsabhängige Dämpfung neben dem Geräusch der zu dämpfenden Störgeräuschquelle stets auch andere Schallanteile beeinflusst werden - insbesondere in Frequenzbereichen, in denen das Störgeräusch nur schwach oder gar nicht vorhanden ist - kann die Adaptierung der richtungsabhängigen Dämpfung zu einer wahrnehmbaren Fluktuation von Nutzsignalen oder Hintergrundgeräuschen in dem an den Nutzer ausgegebenen Schallsignal führen. Solche Artefakte können das Hörempfinden des Nutzers unter ungünstigen Umständen erheblich beeinträchtigen und im Extremfall sogar eine Verschlechterung des Sprachverständnisses (anstelle der gewünschten Verbesserung) verursachen. Insbesondere kann eine durch die Adaptierung der richtungsabhängigen Dämpfung verursachte Fluktuation von an sich statischen Hintergrundgeräuschen zu einer erhöhten Wahrnehmung dieser Hintergrundgeräusche führen und somit den Nutzer von der Konzentration auf das eigentliche Nutzsignal ablenken. Besondere störende Effekte können insbesondere dadurch verursacht werden, dass die Notch eines adaptiven Beamformers zwischen verschiedenen Störgeräuschquellen hin- und herspringt.
  • Ein z.B. aus EP 2 908 550 B1 bekannter Ansatz, diese Probleme zumindest teilweise zu beheben, besteht darin, eine Kopfbewegung des Nutzers mittels eines Beschleunigungs- Richtungs- oder Neigungssensors zu detektieren und die "Blickrichtung" des Beamformers (d.h. die Richtkeule) gegenläufig zu der detektierten Kopfbewegung nachzuführen. Alternativ hierzu ist aus EP 2 908 550 B1 bekannt, die Adaptionsgeschwindigkeit eines adaptiven Beamformers zu erhöhen, wenn mittels des Sensors eine Kopfbewegung des Nutzers detektiert wird. Beide Ansätze ermöglichen, den Beamformer in Abwesenheit von Kopfdrehungen mit einer vergleichsweise geringen Adaptionsgeschwindigkeit auszugestalten, so dass in dieser Situation das Risiko von Artefakten der vorstehen beschriebenen Art verringert wird.
  • Diese Ansätze helfen aber jedenfalls nicht gegen Artefakte der adaptiven richtungsabhängigen Dämpfung, die durch unabhängig von dem Kopf des Nutzers bewegte Störgeräuschquellen (z.B. vorbeifahrende Kraftfahrzeuge) verursacht werden.
  • Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Betrieb eines Hörsystems (zur Modifikation des aus der Umgebung aufgenommenen und in modifizierter Form an den Nutzer auszugebenden Schallsignals) eingesetzte adaptive richtungsabhängige Dämpfung in Hinblick auf die Vermeidung von Artefakten zu verbessern. Es soll somit eine richtungsabhängige Dämpfung geschaffen werden, die ein verbessertes Hörempfinden des Nutzers ermöglicht.
  • Bezüglich eines Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich eines Hörgerätesystems wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 7. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen oder Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
  • Die Erfindung geht allgemein aus von einem Hörsystem zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers, wobei das Hörsystem mindestens ein am Kopf, insbesondere in oder an einem Ohr des Nutzers getragenes Hörinstrument aufweist. Wie vorstehend beschrieben, kann das Hörsystem in einfachen Ausführungen der Erfindung ausschließlich aus einem einzigen Hörinstrument bestehen. In einer anderen Ausführung der Erfindung umfasst das Hörsystem zusätzlich zu dem Hörinstrument mindestens eine weitere Komponente, z.B. ein weiteres (insbesondere gleichartiges) Hörinstrument zur Versorgung des anderen Ohrs des Nutzers, ein Steuerprogramm (insbesondere in Form einer App) zur Ausführung auf einem externen Computer (insbesondere einem Smartphone) des Nutzers und/oder mindestens ein weiteres elektronisches Gerät, z.B. eine Fernbedienung oder ein Ladegerät. Das Hörinstrument und die mindestens eine weitere Komponente stehen in diesem Fall miteinander in Datenaustausch, wobei Funktionen der Datenspeicherung und/oder Datenverarbeitung des Hörsystems unter dem Hörinstrument und der mindestens einen weiteren Komponente aufgeteilt sind.
  • Das Hörsystem weist mindestens zwei Eingangswandler auf, die zur Aufnahme jeweils eines Schallsignals (insbesondere in Form von Luftschall) aus einer Umgebung des Hörinstruments dienen. Die mindestens zwei Eingangswandler können in demselben Hörinstrument angeordnet sein; insbesondere dann, wenn Hörsystem nur ein einziges Hörinstrument umfasst. Bei einem binauralen Hörsystem mit zwei Hörinstrumenten können die mindestens zwei Eingangswandler alternativ auch auf die beiden Hörinstrumente verteilt sein.
  • Das Hörsystem umfasst weiterhin eine Signalverarbeitung, mit einer Signalaufbereitungseinheit zur Aufbereitung (Modifizierung) des aufgenommenen Schallsignals, um das Hörvermögen des Nutzers zu unterstützen, sowie einen Ausgangswandler zur Ausgabe des modifizierten Schallsignals. Bei einem binauralen Hörsystem weisen bevorzugt beide Hörinstrumente jeweils eine Signalaufbereitungseinheit und einen Ausgangswandler auf. Anstelle eines zweiten Hörinstruments mit Eingangswandler, Signalaufbereitungseinheit und Ausgangswandler kann das Hörsystem im Rahmen der Erfindung für das zweite Ohr allerdings auch ein Hörinstrument aufweisen, das selbst keinen Ausgangswandler hat, sondern nur Schall aufnimmt und - mit oder ohne Signalverarbeitung - an das Hörinstrument des ersten Ohrs weiterleitet. Solche sogenannten CROS- oder BiCROS-Instrumente werden insbesondere bei Nutzern mit einseitiger Taubheit eingesetzt. Ferner können im Rahmen der Erfindung die Signalaufbereitung oder ein Teil derselben auch aus dem Hörinstrument oder den Hörinstrumenten in eine externe Einheit, z.B. eine in einem Smartphone ablaufende App ausgelagert sein. Die Signalverarbeitung des Hörsystems umfasst vorzugsweise neben der Signalaufbereitungseinheit eine Signalanalyseeinheit, die selbst kein unmittelbar oder mittelbar an den Nutzer auszugebendes Audiosignal erzeugt, aber durch Analyse von Audiosignalen oder sonstigen Sensorsignalen die Funktion des Hörsystems, insbesondere der Signalaufbereitungseinheit, unterstützt.
  • Das oder jedes Hörinstrument des Hörsystems liegt insbesondere in einer der eingangs beschriebenen Bauformen (BTE-Gerät mit internem oder externem Ausgangswandler, ITE-Gerät, z.B. CIC-Gerät, Hörimplantat, insbesondere Cochlea-Implantat, etc.) oder als Hearable vor. Im Falle eines binauralen Hörsystems sind vorzugsweise beide Hörinstrumente gleichartig ausgebildet.
  • Bei jedem der Eingangswandler handelt es sich insbesondere um einen akusto-elektrischen Wandler, der einen Luftschall aus der Umgebung in ein elektrisches Eingangs-Audiosignal umwandelt. Der oder jeder Ausgangswandler ist vorzugsweise als elektro-akustischer Wandler (Hörer) ausgebildet, der das von der Signalaufbereitungseinheit modifizierte Audiosignal wiederum in einen Luftschall umwandelt. Alternativ ist der Ausgangswandler zur Abgabe eines Körperschalls oder zur direkten Stimulierung des Hörnervs des Nutzers ausgebildet.
  • Im Zuge des Verfahrens wird mit den mindestens zwei Eingangswandlern des Hörsystems ein Schallsignal aus einer Umgebung des Nutzers aufgenommen und in Eingangs-Audiosignale umgewandelt. Die Eingangs-Audiosignale werden in einem Signalaufbereitungsschritt zur Erzeugung eines Ausgangs-Audiosignals verarbeitet. Dieses Ausgangs-Audiosignal wird mittels des Ausgangswandlers des Hörinstruments ausgegeben. In dem Signalaufbereitungsschritt werden die Eingangs-Audiosignale unmittelbar (oder mittelbar nach einer Vorverarbeitung) einem ersten adaptiven Beamformer zugeführt, durch den die Eingangs-Audiosignale oder die durch die Vorverarbeitung daraus abgeleiteten Audiosignale (vorverarbeitete Audiosignale) nach Maßgabe einer variablen (ersten) Richtcharakteristik mit einer vorgegebenen (ersten) Richtstärke richtungsabhängig gedämpft werden. Der erste adaptive Beamformer erzeugt dabei ein erstes gerichtetes Audiosignal, das unmittelbar (oder mittelbar nach einem oder mehreren weiteren Signalaufbereitungsschritten) als das modifizierte Audiosignal zur Ausgabe an den Nutzer an den elektro-akustischen Wandler ausgegeben wird.
  • In einem Adaptionsschritt wird die Richtcharakteristik des ersten adaptiven Beamformers in Abhängigkeit einer vorgegebenen (ersten) Adaptionsgeschwindigkeit derart variiert, dass der Energieinhalt des ersten gerichteten Audiosignals minimiert wird.
  • Als "Richtcharakteristik" eine Beamformers wird allgemein die Abhängigkeit der durch den Beamformer vorgenommene Dämpfung von Schallanteilen des aufgenommenen Schallsignals in Abhängigkeit von der Richtung, aus der diese Schallanteile empfangen werden, bezeichnet.
  • Die Abweichung der Richtcharakteristik von der omnidirektionalen Charakteristik äußert sich dabei insbesondere darin, dass die richtungsabhängige Dämpfung des zugehörigen adaptiven Beamformers mindestens ein lokales Maximum aufweist. Dies oder jedes Dämpfungsmaximum der Richtcharakteristik wird dabei nachfolgend auch als "Notch" bezeichnet, die zugehörige Richtung maximaler Dämpfung auch als "Notch-Richtung".
  • Die oder jede Notch-Richtung ist in zweckmäßiger Ausführung der Erfindung in Form einer Winkelangabe, beispielsweise relativ zu der Blickrichtung des Nutzers, definiert. Alternativ kann die oder jede Notch-Richtung aber auch als - mit der Ausrichtung der zughörigen Notch linear oder nicht-linear korrelierte - abstrahierte Größe angegeben sein, beispielsweise in Form eines Wichtungsfaktors, mit dem zur Einstellung gängiger adaptiver Beamformer verschiedene Grundrichtsignale (z.B. ein Cardioid-Signal und ein Anti-Cardioid-Signal, etc.) gewichtet werden, oder in Form einer variablen Zeitverzögerung, mit der verschiedene Signalanteile zur Erzeugung der Richtwirkung einander überlagert werden.
  • Die "Richtstärke" beschreibt allgemein, wie stark die Richtcharakteristik des zugehörigen adaptiven Beamformer von einer omnidirektionalen Charakteristik (also einer Signalverarbeitung ohne Richtungsabhängigkeit) abweicht. Die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers ist in bestimmten Ausführungen der Erfindung unveränderlich. In diesem Fall ist die Richtstärke insbesondere implizit durch den funktionalen Aufbau oder die Auslegung des ersten adaptiven Beamformers festgelegt.
  • Die "Adaptionsgeschwindigkeit" beschreibt allgemein, wie schnell der zugehörige adaptive Beamformer seine Richtcharakteristik an eine Änderung der Geräuschkulisse (also der räumlichen Verteilung der Geräuschquellen und somit der Schallanteile in den Eingangs-Audiosignalen) anpasst. In bestimmten Ausführungen der Erfindung ist die Adaptionsgeschwindigkeit des ersten adaptiven Beamformers unveränderlich. In diesem Fall ist die Adaptionsgeschwindigkeit insbesondere implizit durch den funktionalen Aufbau des ersten adaptiven Beamformers festgelegt.
  • Erfindungsgemäß ist nun aber zumindest eine der beiden vorstehenden beschriebenen Eigenschaften der Richtcharakteristik, nämlich die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke, des ersten adaptiven Beamformers nicht unveränderlich, sondern wird dem ersten adaptiven Beamformer als Variable, mithin als veränderlicher Parameter vorgegeben. Die Adaptionsgeschwindigkeit bzw. die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers wird dabei (vorzugsweise durch die vorstehend beschriebene Signalanalyseeinheit) aufgrund einer Analyse der Eingangs-Audiosignale oder der vorverarbeiteten Audiosignale variabel eingestellt.
  • Durch die Variabilität der Adaptionsgeschwindigkeit und/oder der Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers können Artefakte der vorstehend beschriebenen Art effektiv vermieden werden. So wird insbesondere ermöglicht, die Adaptionsgeschwindigkeit und somit die Anpassungsfähigkeit des ersten adaptiven Beamformers vorübergehend zu erhöhen, wenn Änderungen der Geräuschkulisse eine wesentliche Anpassung des ersten Beamformers erfordern. Auf diese Weise kann insbesondere eine wahrnehmbare Verzögerung der Anpassung des ersten adaptiven Beamformers an eine Bewegung einer Geräuschquelle relativ zum Kopf vermieden werden. Ein ähnlicher Effekt wird alternativ oder zusätzlich durch vorübergehende Reduzierung der Richtstärke erzielt. Andererseits kann die erste Adaptionsgeschwindigkeit aber in statischen Hörsituation niedrig eingestellt werden, so dass künstliche Fluktuationen von Nutzsignalen oder Hintergrundgeräuschen aufgrund von kleinskaligen Anpassungen der Richtcharakteristik des ersten adaptiven Beamformers vermieden werden. Eine vergleichsweise hohe Richtstärke ermöglicht in diesem Fall eine gute Dämpfung von Störgeräuschen und mithin eine gute Wahrnehmung des Nutzsignals durch den Nutzer und erleichtert somit insbesondere das Sprachverständnis in der Kommunikation zwischen dem Nutzer und einem anderen Sprecher. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass die Steuerung der Adaptionsgeschwindigkeit und/oder der Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers aufgrund einer Analyse der Eingangs-Audiosignale oder der vorverarbeiteten Audiosignale eine besonders effektive Vermeidung von Artefakten der richtungsabhängigen Dämpfung zulässt.
  • Die beiden vorstehend beschriebenen Maßnahmen, also die Variation der Adaptionsgeschwindigkeit des ersten adaptiven Beamformers einerseits und die Variation der Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers andererseits tragen grundsätzlich unabhängig voneinander zur Erzielung dieses Effekts bei. Diese Maßnahmen können daher im Rahmen der Erfindung losgelöst voneinander eingesetzt werden, indem entweder nur die Adaptionsgeschwindigkeit oder nur die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers variiert werden. In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens werden aber sowohl die Adaptionsgeschwindigkeit als auch die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers variiert.
  • Vorzugsweise werden die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers in Abhängigkeit von einer Zeitstabilität der Eingangs-Audiosignale oder der vorverarbeiteten Audiosignale (genauer gesagt in Abhängigkeit von einer Zeitstabilität der den Eingangs-Audiosignalen zugrundeliegenden Geräuschkulisse) eingestellt. Bei Varianten des Verfahrens, bei denen die Adaptionsgeschwindigkeit des ersten adaptiven Beamformers variiert wird, wird diese insbesondere bei hoher Zeitstabilität (d.h. schwacher zeitlicher Veränderung) der jeweiligen Audiosignale niedrig und bei geringer Zeitstabilität (d.h. starker zeitlicher Veränderung) hoch eingestellt. Dies führt dazu, dass die Richtcharakteristik des ersten adaptiven Beamformers bei stark veränderlicher Geräuschkulisse schnell und bei schwach veränderlicher Geräuschkulisse langsam adaptiert wird. Bei Varianten des Verfahrens, bei denen die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers variiert wird, wird diese insbesondere bei hoher Zeitstabilität (d.h. geringer zeitlicher Veränderung) der jeweiligen Audiosignale hoch und bei geringer Zeitstabilität (d.h. starker zeitlicher Veränderung) niedrig eingestellt. Dies führt dazu, dass die Eingangs-Audiosignale oder die vorverarbeiteten Audiosignale durch den ersten adaptiven Beamformer bei gering veränderlicher Geräuschkulisse stark und bei stark veränderlicher Geräuschkulisse schwach oder sogar gar nicht gerichtet werden. Zur Bestimmung der Zeitstabilität wird beispielweise aus den Eingangs-Audiosignalen oder den vorverarbeiteten Audiosignalen eine die Geräuschkulisse charakterisierende Größe abgeleitet. Als Maß für die Zeitstabilität wird dabei beispielsweise die Standardabweichung dieser Größe oder ein quadratischer Mittelwert der ersten zeitlichen Ableitung dieser Größe über einen gleitenden Zeitraum herangezogen. Alternativ oder zusätzlich können auch die Rate, mit der ein gleitender Mittelwert dieser Größe über- bzw. unterschritten wird (Mean Crossing Rate) oder die Rate, mit der die erste Ableitung dieser Größe das Vorzeichen wechselt, als Maß für die Zeitstabilität der Eingangs-Audiosignale oder die vorverarbeiteten Audiosignale herangezogen werden.
  • Zur Charakterisierung der Geräuschkulisse wird in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ein zweiter adaptiver Beamformer mit einer (zweiten) variablen Richtcharakteristik herangezogen. Dieser zweite adaptive Beamformer wird - ebenso wie der erste adaptive Beamformer - unmittelbar oder mittelbar auf die Eingangs-Audiosignale angewendet, um ein zweites gerichtetes Audiosignal zu erzeugen. Die Richtcharakteristik des zweiten adaptiven Beamformers wird hierbei mit einer- vorzugsweise konstanten - (zweiten) Adaptionsgeschwindigkeit so eingestellt, dass der Energieinhalt des zweiten gerichteten Audiosignals minimiert wird. Wie schon im Fall der ersten Richtcharakteristik wird die zweite Richtcharakteristik vorzugsweise charakterisiert durch mindestens eine variable Richtung maximaler Dämpfung (Notch-Richtung). Das zweite gerichtete Audiosignal geht in einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung allerdings nicht in das an den Nutzer auszugebende modifizierte Audiosignal ein. Der zweite adaptive Beamformer wird somit in diesem Fall nur zum Zweck der Signalanalyse eingesetzt. Das zweite gerichtete Audiosignal wird dabei nur als Regelgröße für die Energieminimierung verwendet, und nicht für die Signalaufbereitung zur Ausgabe an den Nutzer.
  • Die Adaptionsgeschwindigkeit des zweiten adaptiven Beamformers ist insbesondere derart gewählt, dass sie die Adaptionsgeschwindigkeit des ersten adaptiven Beamformers nicht unterschreitet und zumindest zeitweise übertrifft. Der zweite adaptive Beamformer ist also stets schnell-adaptierend ausgelegt, so dass er sich an Änderungen der Geräuschkulisse ohne signifikante Verzögerung anpassen kann. Die Richtcharakteristik dieses zweiten adaptiven Beamformers (insbesondere eine dieser Richtcharakteristik ggf. zugeordnete Notch-Richtung) bildet somit ein Maß für die Veränderlichkeit der den Eingangs-Audiosignalen zugrundeliegenden Geräuschkulisse. Im Vergleich zu dem zweiten adaptiven Beamformer adaptiert der erste adaptive Beamformer entweder immer langsam oder wechselt zwischen langsamer und schneller Adaption.
  • In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens werden die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers in Abhängigkeit von der Änderung der zweiten Richtcharakteristik (also der Richtcharakteristik des zweiten adaptiven Beamformers) variabel eingestellt. Als Kenngröße für die zeitliche Änderung der zweiten Richtcharakteristik und somit als Maß für die Veränderlichkeit der Geräuschkulisse wird dabei beispielsweise ein gleitender quadratischer Mittelwert der ersten zeitlichen Ableitung einer der zweiten Richtcharakteristik zugeordneten Notch-Richtung ermittelt. Beispielsweise werden die Adaptionsgeschwindigkeit des ersten adaptiven Beamformers gegenüber einem Grundwert erhöht und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers gegenüber einem Grundwert erniedrigt, wenn und solange die vorstehend genannte Kenngröße einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
  • Alternativ oder zusätzlich hierzu werden vorzugsweise die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers in Abhängigkeit von der Abweichung der zweiten Richtcharakteristik von der ersten Richtcharakteristik eingestellt, insbesondere in Abhängigkeit von der Abweichung einer der zweiten Richtcharakteristik zugeordneten (zweiten) Notch-Richtung von einer der ersten Richtcharakteristik zugeordneten (ersten) Notch-Richtung. Beispielsweise werden die Adaptionsgeschwindigkeit des ersten adaptiven Beamformers erhöht und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers erniedrigt, wenn und solange die vorstehend beschriebene Abweichung der Notch-Richtungen einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
  • In einer Weiterentwicklung der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante werden anstelle des einen zweiten adaptiven Beamformers zur Analyse der Eingangs-Audiosignale oder der vorverarbeiteten Audiosignale und somit zur Einstellung der ersten Adaptionsgeschwindigkeit und/oder der ersten Richtstärke mehrere adaptive Beamformer einsetzt, die vom Aufbau, der Funktionsweise (sowie optional auch von der Auslegung) her insbesondere dem zweiten adaptiven Beamformer entsprechen. Diese mehreren adaptiven (Analyse-)Beamformer sind dabei insbesondere untereinander gekoppelt, so dass eine unterschiedliche Ausrichtung ihrer jeweils zugeordneten Richtcharakteristiken (und ggf. der zugehörigen Notch-Richtungen) erzwungen wird. Somit wird insbesondere erreicht, dass sich jeder der mehreren adaptiven (Analyse-)Beamformer auf eine andere dominante Geräuschquelle in der Umgebung des Nutzers ausrichtet. Durch eine solche Kaskade von Analyse-Beamformern können die den Eingangs-Audiosignalen zugrundeliegende Geräuschkulisse und Änderungen dieser Geräuschkulisse mit hoher Präzision analysiert werden.
  • Vorzugsweise hat der erste adaptive Beamformer eine Frequenzabhängigkeit, modifiziert also verschiedene Frequenzanteile der Eingangs-Audiosignal oder der vorverarbeiteten Audiosignale in jeweils individueller Weise. Insbesondere werden die Eingangs-Audiosignale oder die vorverarbeiteten Audiosignale jeweils in verschiedene Frequenzkanäle aufgeteilt, wobei die Richtcharakteristik (insbesondere die oder jede Notch-Richtung) des ersten adaptiven Beamformers für jeden Frequenzkanal individuell adaptiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden dabei auch die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers als frequenzabhängige Größe (z.B. als Vektor mit jeweils einem Eintrag für jeden Frequenzkanal oder als kontinuierliche frequenzabhängige Funktion) vorgegeben, so dass die Richtcharakteristik des ersten adaptiven Beamformers für verschiedene Frequenzen ggf. unterschiedlich schnell adaptiert wird bzw. so dass die Richtwirkung des ersten adaptiven Beamformers für verschiedene Frequenzen ggf. unterschiedlich stark ausgeprägt ist.
  • Zur frequenzabhängigen Einstellung der Adaptionsgeschwindigkeit und/oder der Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers wird dabei mindestens ein von einer Störgeräuschquelle ausgehender Störgeräuschanteil in den Eingangs-Audiosignalen oder den vorverarbeiteten Audiosignalen identifiziert und hinsichtlich seiner spektralen Zusammensetzung analysiert. Konkret wird ein Stör-Frequenzbereich ermittelt, der diesem Störgeräuschanteil entspricht. Die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers werden dabei innerhalb des Stör-Frequenzbereichs einheitlich (d.h. mit gleichem Wert) vorgegeben. Auf diese Weise wird vermieden, dass der erste Beamformer für verschiedene Frequenzanteile ein und desselben Störgeräuschs in unterschiedlicher Weise adaptiert wird, was zu einer klanglichen Verzerrung und/oder künstlichen Fluktuation des Störgeräuschs führen könnte.
  • Das erfindungsgemäße Hörsystem ist allgemein zur automatischen Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Das Hörsystem umfasst hierzu den ersten adaptiven Beamformer (wie vorstehend beschrieben). Das Hörsystem umfasst weiterhin eine Adaptivitätssteuerung, die dazu eingerichtet ist, die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers aufgrund einer Analyse der Eingangs-Audiosignale oder vorverarbeitete Audiosignale variabel einzustellen.
  • Die Einrichtung des Hörsystems zur automatischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist programmtechnischer und/oder schaltungstechnischer Natur. Das erfindungsgemäße Hörsystem umfasst also programmtechnische Mittel (Software) und/oder schaltungstechnische Mittel (Hardware, z.B. in Form eines ASIC), die im Betrieb des Hörsystems das erfindungsgemäße Verfahren automatisch durchführen. Die programmtechnischen bzw. schaltungstechnischen Mittel zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere der erste adaptive Beamformer und die Adaptivitätssteuerung, können hierbei ausschließlich in dem Hörinstrument (oder den Hörinstrumenten) des Hörsystems, angeordnet sein. Alternativ sind die programmtechnischen bzw. schaltungstechnischen Mittel zur Durchführung des Verfahrens auf das Hörinstrument bzw. die Hörgeräte sowie mindestens auf ein weiteres Gerät oder eine Softwarekomponente des Hörsystems verteilt. Beispielsweise sind programmtechnische Mittel zur Durchführung des Verfahrens auf das mindestens eine Hörinstrument des Hörsystems sowie auf ein auf einem externen elektronischen Gerät (insbesondere einem Smartphone) installiertes Steuerprogramm verteilt. Das externe elektronische Gerät ist dabei, wie vorstehend erwähnt, in der Regel selbst kein Teil des Hörsystems.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens korrespondieren mit entsprechenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hörsystems.
  • So ist die Adaptivitätssteuerung in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dazu eingerichtet, die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers in Abhängigkeit von der Zeitstabilität der Eingangs-Audiosignale einzustellen.
  • Vorzugsweise umfasst die Adaptivitätssteuerung zur Analyse der Eingangs-Audiosignale oder der vorverarbeiteten Audiosignale (d.h. zur Charakterisierung der zugrundeliegenden Geräuschkulisse) und zur Ermittlung der Adaptionsgeschwindigkeit und/oder der Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers einen zweiten adaptiven Beamformer oder eine Kaskade weiterer (insbesondere untereinander gekoppelter) adaptiver Beamformer, wie vorstehend beschrieben.
  • Die Adaptivitätssteuerung ist insbesondere dazu eingerichtet, die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers in Abhängigkeit von der Änderung der (jeweiligen) Richtcharakteristik des zweiten Beamformers (und ggf. der weiteren adaptiven Beamformers) und/oder in Abhängigkeit von der Abweichung der Richtcharakteristiken der adaptiven Beamformer variabel einzustellen.
  • Der erste adaptive Beamformer weist vorzugsweise eine frequenzabhängige Richtcharakteristik (wie vorstehend beschrieben) auf, insbesondere eine jeweils individuell adaptierte Richtcharakteristik für eine Mehrzahl von Frequenzkanälen. Die Adaptivitätssteuerung ist dabei bevorzugt dazu eingerichtet, die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers als frequenzabhängige Größe vorzugeben, zur Einstellung der Adaptionsgeschwindigkeit und/oder der Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers einen von einer Störgeräuschquelle ausgehenden Störgeräuschanteil in den Eingangs-Audiosignalen oder den vorverarbeiteten Audiosignalen zu identifizieren, einen dem Störgeräuschanteil entsprechenden Stör-Frequenzbereich zu ermitteln, und die Adaptionsgeschwindigkeit und/oder die Richtstärke des ersten adaptiven Beamformers in dem Störfrequenzbereich einheitlich vorzugeben.
  • Effekte und Vorteile der einzelnen Verfahrensvarianten sind auf die entsprechenden Varianten des Hörsystems übertragbar und umgekehrt.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    in einer schematischen Darstellung ein aus einem einzelnen Hörinstrument bestehendes Hörsystem in Form eines hinter einem Ohr eines Nutzers tragbaren Hörgeräts,
    Fig. 2 bis 4
    jeweils in einem schematischen Blockschaltbild den Aufbau einer Signalverarbeitung des Hörsystems aus Fig. 1 in drei alternativen Ausführungsformen,
    Fig. 5
    in Darstellung gemäß Fig. 2 bis 4 eine als Adaptivitätssteuerung bezeichnete Funktionseinheit der Signalverarbeitung des Hörsystems in einer weiteren Ausführungsform, und
    Fig. 6
    in Darstellung gemäß Fig. 1 eine alternative Ausführungsform des Hörsystems, in dem dieses ein Hörinstrument in Form eines hinter dem Ohr tragbaren Hörgeräts sowie ein in einem Smartphone implementiertes Steuerprogramm ("Hör-App") umfasst.
  • Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Fig. 1 zeigt ein Hörsystem 2, das hier aus einem einzelnen Hörgerät 4, d. h. einem zur Unterstützung des Hörvermögens eines hörgeschädigten Nutzers eingerichteten Hörinstrument, besteht. Bei dem Hörgerät 4 handelt es sich in dem hier dargestellten Beispiel um ein hinter einem Ohr eines Nutzers tragbares BTE-Hörgerät.
  • Optional, in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, umfasst das Hörsystem 2 ein nicht ausdrücklich dargestelltes zweites Hörgerät zur Versorgung des zweiten Ohrs des Nutzers, das hinsichtlich seines Aufbaus insbesondere dem in Fig. 1 dargestellten Hörgerät 4 entspricht.
  • Das Hörgerät 4 umfasst innerhalb eines Gehäuses 5 zwei Mikrofone 6 als akustoelektrische Eingangswandler sowie einen Hörer 8 (Receiver) als elektro-akustischen Ausgangswandler. Das Hörgerät 4 umfasst weiterhin eine Batterie 10 und eine Signalverarbeitung in Form eines Signalprozessors 12. Vorzugsweise umfasst der Signalprozessor 12 sowohl eine programmierbare Untereinheit (zum Beispiel einen Mikroprozessor) als auch eine nicht-programmierbare Untereinheit (zum Beispiel einen ASIC).
  • Der Signalprozessor 12 wird aus der Batterie 10 mit einer elektrischen Versorgungsspannung U versorgt.
  • Im Normalbetrieb des Hörgeräts 4 nehmen die Mikrofone 6 jeweils einen Luftschall aus der Umgebung des Hörgeräts 4 auf. Die Mikrofone 6 wandeln den Schall jeweils in ein (Eingangs-)Audiosignal I1 bzw. I2 um, das Information über den aufgenommenen Schall enthält. Die Eingangs-Audiosignale I1, I2 werden innerhalb des Hörgeräts 4 dem Signalprozessor 12 zugeführt, der diese Eingangs-Audiosignale I1, I2, zur Unterstützung des Hörvermögens des Nutzers modifiziert.
  • Der Signalprozessor 12 gibt ein Ausgangs-Audiosignal O, das Information über den verarbeiteten und somit modifizierten Schall enthält, an den Hörer 8 aus.
  • Der Hörer 8 wandelt das Ausgangs-Schallsignal O in einen modifizierten Luftschall um. Dieser modifizierte Luftschall wird über einen Schallkanal 14, der den Hörer 8 mit einer Spitze 16 des Gehäuses 5 verbindet, sowie über einen (nicht explizit gezeigten) flexiblen Schallschlauch, der die Spitze 16 mit einem in den Gehörgang des Nutzers eingesetzten Ohrstück verbindet, in den Gehörgang des Nutzers übertragen.
  • Der Aufbau der Signalverarbeitung ist in Fig. 2 in näherem Detail dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, dass die Signalverarbeitung des Hörsystems 2 in zwei funktionale Bestandteile gegliedert ist, nämlich in eine Signalaufbereitungseinheit 18 und eine Signalanalyseeinheit 20. Die Signalaufbereitungseinheit 18 dient zur Erzeugung des Ausgangs-Audiosignals O aus den Eingangs-Audiosignalen I1, I2 der Mikrofone 6 oder hieraus aus durch eine Vorverarbeitung abgeleiteten, mithin vorverarbeiteten Audiosignalen I1, I2'. Im erstgenannten Fall werden die Eingangs-Audiosignale I1, I2 der Mikrofone 6 der Signalaufbereitungseinheit 18 unmittelbar zugeführt. Im letztgenannten Fall, der beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist, werden die Eingangs-Audiosignale I1, I2 der Mikrofone 6 zunächst einer Vorverarbeitungseinheit 22 zugeführt, die hieraus dann die vorverarbeiteten Audiosignale I1, I2 ableitet und der Signalaufbereitungseinheit 18 zuführt.
  • In der Vorverarbeitungseinheit 22 werden die Eingangs-Audiosignale I1, I2 zur Bildung der vorverarbeiteten Audiosignale I1, I2 vorzugsweise einander zeitverzögert überlagert, so dass die beiden vorverarbeiteten Audiosignale I1, I2 einem Cardioid-Signal bzw. einem Anti-Cardioid-Signal entsprechen.
  • Die Signalaufbereitungseinheit 18 umfasst eine Anzahl von Signalaufbereitungsprozessen 24, die die Eingangs-Audiosignale I bzw. - im Beispiel gemäß Figur 2 - die internen Audiosignale I1, I2 sukzessive verarbeiten und dabei modifizieren, um das Ausgangs-Audiosignal O zu erzeugen, und somit den Hörverlust des Nutzers zu kompensieren.
  • Die Signalaufbereitungsprozesse 24 sind wahlweise in beliebiger Kombination in Form von (nicht-programmierbaren) Hardware-Schaltkreisen und/oder in Form von Software-Modulen (Firmware) in dem Signalprozessor 12 implementiert. Beispielsweise ist mindestens einer der Signalaufbereitungsprozesse 24 durch einen Hardware-Schaltkreis, mindestens ein weiterer der Signalaufbereitungsprozesse 24 durch ein Software-Modul und wiederum ein weiterer der Signalaufbereitungsprozesse 24 durch eine Kombination von Hardware- und Software-Bestandteilen gebildet. Die Signalaufbereitungsprozesse 24 umfassen beispielsweise
    • einen Prozess zur Störgeräusch- und/oder Rückkopplung-Unterdrückung,
    • einen Prozess zur dynamischen Kompression und
    • einen Prozess zur frequenzabhängigen Verstärkung basierend auf Audiogramm-Daten,
    • etc.
  • Mindestens einem dieser Signalaufbereitungsprozesse 24 (in der Regel allen Signalaufbereitungsprozessen 24 oder zumindest den meisten Signalaufbereitungsprozessen 24) ist dabei jeweils mindestens ein Signalaufbereitungsparameter P zugeordnet. Bei dem oder jedem Signalaufbereitungsparameter P handelt es sich um eine eindimensionale Variable (Binärvariable, natürliche Zahl, Fließkommazahl, etc.) oder eine mehrdimensionale Variable (Array, Funktion, etc.), deren Wert die Funktionsweise des jeweils zugeordneten Signalauftragsprozesses 24 parametriert (d. h. beeinflusst). Signalaufbereitungsparameter P können hierbei den jeweils zugeordneten Signalaufbereitungsprozess 24 an- oder ausschalten, die Wirkung des jeweils zugeordneten Signalaufbereitungsprozessen 24 kontinuierlich oder stufenweise verstärken oder abschwächen, Zeitkonstanten für den jeweiligen Signalaufbereitungsprozess 24 definieren, etc.
  • Beispielsweise umfassen die Signalaufbereitungsparameter P
    • die vorstehend genannten Audiogrammdaten oder hieraus abgeleitete frequenzspezifische Verstärkungsfaktoren für einen Prozess zur frequenzabhängigen Verstärkung,
    • eine Kennlinie für einen Prozess zur dynamischen Kompression,
    • eine Steuergröße zur kontinuierlichen Einstellung der Stärke eines Prozesses zur Störgeräusch- bzw. Rückkopplungsunterdrückung,
    • etc.
  • Jedenfalls ein Teil der Signalaufbereitungsparameter P wird den Signalaufbereitungsprozessen 24 aus einer Parametrierungseinheit 26 zur Verfügung gestellt.
  • Des Weiteren umfassen die Signalaufbereitungsprozesse 24 einen - in Fig. 2 näher dargestellten - ersten adaptiven Beamformer 28, der dazu eingerichtet ist, die Eingangs-Audiosignale I1, I2 (oder, wie in Fig. 2 dargestellt, die vorverarbeiteten Audiosignale I1, I2') nach Maßgabe einer variablen (ersten) Richtcharakteristik richtungsabhängig zu dämpfen und auf diese Weise ein erstes gerichtetes Audiosignal R1 zu erzeugen. Der Beamformer 28 erzeugt das Audiosignal R1, indem er die beiden zugeführten Audiosignale I1, I2' (im Beispiel gemäß Fig. 2 also ein Cardioid-Signal und ein Anti-Cardioid-Signal) einander gewichtet mit einem ersten Wichtungsfaktor a1 überlagert: R 1 = I 1 ʹ − a 1 ⋅ I 2 ʹ mit a = − 1 ; 1
    Figure imgb0001
  • Der Wichtungsfaktor a1 bestimmt dabei eine Notch-Richtung, in der - relativ zum Kopf des Nutzers gesehen - die richtungsabhängige Dämpfung des Beamformers 28 ein (lokales) Maximum aufweist. Der Wichtungsfaktor a1 stellt somit ein Maß für die Notch-Richtung des Beamformers 28 dar und wird daher im Folgenden begrifflich mit dieser Notch-Richtung gleichgesetzt. Zur Adaption der Richtcharakteristik werden in einem Adaptionsschritt der Wichtungsfaktor a1 durch den Beamformer 28 in einem Regelverfahren derart variiert, dass der Energieinhalt des gerichteten Audiosignals R1 minimiert wird (diese Selbstregelung des Beamformers 28 ist in Fig. 2 schematisch durch Rückführung des Audiosignals R1 an den Beamformer 28 dargestellt). Durch die beschriebene Energieminimierung wird erreicht, dass Störgeräusche aus einem Raumbereich hinter dem Kopf des Nutzers bestmöglich unterdrückt werden. Das von dem Beamformer 28 ausgegebene gerichtete Audiosignal R1 wird von den weiteren Signalverarbeitungsprozessen 24 weiterverarbeitet, wodurch das Ausgabe-Audiosignal O erzeugt wird. Der Beamformer 28 ist vorzugsweise durch ein Software-Modul gebildet.
  • Als Signalaufbereitungsparameter P wird dem Beamformer 28 eine erste Adaptionsgeschwindigkeit v1 variabel vorgegeben. Diese Adaptionsgeschwindigkeit v1 wird in der Signalanalyseeinheit 20 durch eine als Adaptivitätssteuerung 30 bezeichnete Funktionseinheit bestimmt, die vorzugsweise software-technisch implementiert ist.
  • In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform umfasst die Adaptivitätssteuerung 30 einen zweiten adaptiven Beamformer 32 und ein Auswertemodul 34.
  • Der zweite adaptive Beamformer 32 entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktion vorzugweise dem ersten adaptiven Beamformer 28. Der zweite adaptive Beamformer 32 ist somit auf die vorstehend beschriebene Weise dazu eingerichtet, die Eingangs-Audiosignale I1, I2 (oder, wie in Fig. 2 dargestellt, die vorverarbeiteten Audiosignale I1', I2') nach Maßgabe einer (zweiten) variablen Richtcharakteristik richtungsabhängig zu dämpfen und auf diese Weise ein zweites gerichtetes Signal R2 zu erzeugen. Die Richtcharakteristik des Beamformers 32 weist vorzugsweise eine Notch-Richtung auf, die durch einen variablen Wichtungsfaktor a2 charakterisiert ist. Der Wichtungsfaktor a2 (und damit die Notch-Richtung) werden durch den Beamformer 32 mit einer Adaptionsgeschwindigkeit v2 derart variiert, dass der Energieinhalt des gerichteten Audiosignals R2 minimiert wird.
  • Im Gegensatz zu dem Beamformer 28 dient der Beamformer 32 nicht zur Erzeugung des an den Nutzer ausgegebenen Ausgangs-Audiosignals O, sondern nur zur Analyse der den Eingangssignalen I1, I2 zugrundeliegenden Geräuschkulisse. Das Audiosignal R2 wird daher nicht weiterverarbeitet, sondern nur zum Zweck der Selbstregelung an den Beamformer 32 zurückgeführt. Stattdessen gibt der Beamformer 32 als Analyseergebnis den die Notch-Richtung (und damit mittelbar die Anordnung der dominantesten Geräuschquellen in der Umgebung des Nutzers) anzeigenden Wichtungsfaktor a2 an das Auswertemodul 34 aus.
  • In dem Auswertemodul 34 wird in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 die Zeitstabilität (oder - umgekehrt ausgedrückt - die zeitliche Veränderlichkeit) des Wichtungsfaktors a2 und somit der Geräuschkulisse ausgewertet, beispielsweise indem ein gleitender quadratischer zeitlicher Mittelwert über die erste zeitliche Ableitung des Wichtungsfaktors a2 gebildet wird. In Abhängigkeit von dieser Größe variiert das Auswertemodul 34 die Adaptionsgeschwindigkeit v1 für den ersten adaptiven Beamformer 28. In einer einfachen aber zweckmäßigen Ausführungsvariante variiert das Auswertemodul 34 die Adaptionsgeschwindigkeit v1 dabei binär zwischen einem vergleichsweise niedrigem Grundwert und einem demgegenüber erhöhten Wert. Das Auswertemodul 34 setzt die Adaptionsgeschwindigkeit v1 dabei auf den Grundwert, wenn und solange der vorstehend beschriebene Mittelwert einen vorgegebenen Schwellwert nicht überschreitet (was anzeigt, dass die Geräuschkulisse nicht oder nur schwach veränderlich) ist. Der erste Beamformer 28 adaptiert somit in diesem Fall nur langsam, wodurch Artefakte infolge der Adaption weitgehend vermieden werden. Andernfalls, also wenn und solange aufgrund einer signifikanten Änderung der Geräuschkulisse und des Wichtungsfaktors a2 der Mittelwert den Schwellwert überschreitet, wird die Adaptionsgeschwindigkeit v1 relativ zu dem Grundwert erhöht, so dass sich der erste adaptive Beamformer 28 schnell (insbesondere ohne wahrnehmbare Verzögerung) an die geänderte Hörsituation anpassen kann.
  • Um die Geräuschkulisse mit hoher Präzision zu analysieren, ist der zweite adaptive Beamformer 32 schnell-adaptierend ausgebildet. Die Adaptionsgeschwindigkeit v2 ist dabei (vorzugsweise als Konstante) derart gewählt, dass sie die variable Adaptionsgeschwindigkeit v1 des ersten adaptiven Beamformers 28 zu keinem Zeitpunkt unterschreitet (v2 ≥ v1).
  • Zusätzlich oder alternativ zu der Adaptionsgeschwindigkeit v1 ist vorzugsweise auch eine Richtstärke s des ersten adaptiven Beamformers 28 variierbar. Die Variation der Richtstärke s wird dabei beispielsweise dadurch realisiert, dass die gewichtete Summe gemäß Glg. 1 in unterschiedlich starkem Maß mit einem aus den Eingangs-Audiosignalen I1, I2 abgeleiteten omnidirektionalen Audiosignal A gemischt wird (das dem Beamformer 28 gemäß Fig. 2 optional als zusätzliche Eingangsgröße zugeführt wird). Die Richtstärke s wird dabei durch das Auswertemodul 34 gegenüber einem vorgegebenen Grundwert reduziert, wenn und solange - insbesondere anhand der vorstehend beschriebenen Schwellwertüberschreitung - eine starke Veränderlichkeit der Geräuschkulisse festgestellt wird.
  • Wie aus Fig. 2 ferner entnehmbar ist, enthält die Signalanalyseeinheit 20 neben der Adaptivitätssteuerung 30 und vorzugsweise neben anderen, hier nicht explizit dargestellten Funktionen zur Schallanalyse optional einen Klassifikator 36, der in an sich üblicher Weise durch Analyse der Eingangs-Audiosignale I1, I2 (oder, wie in Fig. 2 dargestellt, der vorverarbeiteten Audiosignale I1, I2') die aktuelle Hörsituation in Hinblick auf ihre Ähnlichkeit mit einer Mehrzahl von typischen Hörsituationsklassen (wie z.B. "Sprache", "Sprache mit Hintergrundgeräusch" oder "Musik") analysiert und ein entsprechendes Klassifizierungssignal K ausgibt.
  • Das Klassifizierungssignal K wird einerseits der Parametrierungseinheit 26 zugeführt, die in an sich üblicher Weise in Abhängigkeit von dem Klassifizierungssignal K eine Auswahl zwischen verschiedenen Hörprogrammen, also verschiedenen, jeweils für eine der typischen Hörsituationsklassen optimierten Parametersätzen der Signalaufbereitungsparameter P trifft.
  • Andererseits wird das Klassifizierungssignal K auch dem Auswertemodul 34 der Adaptivitätssteuerung 30 zugeführt und beeinflusst hier die Bestimmung der Adaptionsgeschwindigkeit v1 und/oder der Richtstärke s. Beispielsweise werden die Werte, zwischen denen die Adaptionsgeschwindigkeit v1 und/oder der Richtstärke s variiert wird, wiederum in Abhängigkeit von dem Klassifizierungssignal K verändert.
  • In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform des Hörsystems 2 dargestellt. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist dem Auswertemodul 34 in der Ausführung gemäß Fig. 3 zusätzlich zu dem Wichtungsfaktor a2 des Beamformers 32 auch der Wichtungsfaktor a1 des Beamformers 28 zugeführt. Das Auswertemodul 34 analysiert hier die Veränderlichkeit der den Eingangs-Audiosignalen I1, I2 und den Audiosignalen I1, I2' zugrundeliegenden Geräuschkulisse, indem sie die Wichtungsfaktoren a1 und a2 vergleicht. Eine große Abweichung des schnell veränderlichen Wichtungsfaktors a1 von dem im Grundzustand langsam veränderlichen Wichtungsfaktor a2 wird dabei als Indiz auf eine wesentliche Änderung der Geräuschkulisse angesehen. Entsprechend setzt das Auswertemodul 34 die Adaptionsgeschwindigkeit v1 hoch und/oder die Richtstärke s herab, wenn und solange der Unterschied der Wichtungsfaktoren a1 und a2 einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
  • In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Hörsystems 2 dargestellt. Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 umfasst die Adaptivitätssteuerung 30 hier zusätzlich zu dem zweiten adaptiven Beamformer 28 mindestens einen weiteren adaptiven Beamformer 28, der ein weiteres gerichtetes Audiosignal R3 erzeugt und aufgrund einer Energieminimierung dieses Audiosignals R3 einen zugeordneten weiteren Wichtungsfaktor a3 (als Maß für eine veränderliche Notch-Richtung des Beamformers 38) variiert.
  • Eine dem Beamformer 38 zugeordnete und vorzugsweise konstant vorgegebene Adaptionsgeschwindigkeit v3 hat in einer zweckmäßigen Ausführungsvariante einem Wert, der die Adaptionsgeschwindigkeit v2 unterschreitet und insbesondere exakt oder näherungsweise dem Grundwert der Adaptionsgeschwindigkeit v1 entspricht. In diesem Fall ist der weitere adaptive Beamformer 38 somit im Vergleich zu dem zweiten adaptiven Beamformer 32 langsam adaptierend ausgebildet, wobei beide Beamformer 32 und 38 den jeweiligen Wichtungsfaktor a2 bzw. a3 vorzugsweise unabhängig voneinander einstellen (eine Kopplung der Beamformer 32 und 38, wie sie in Fig. 4 anhand der Zuführung des Wichtungsfaktors a2 zu dem Beamformer 38 angedeutet ist, ist bei dieser Ausführungsvariante vorzugsweise nicht vorgesehen). Die Veränderlichkeit der den Eingangs-Audiosignalen I1, I2 und den vorverarbeiteten Audiosignalen I1, I2' zugrundeliegenden Geräuschkulisse wird hierbei von dem Auswertemodul 34 analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 anhand der Abweichung der Wichtungsfaktoren a2 und a3 der Beamformer 32 und 38 bestimmt.
  • In einer alternativen Ausführungsvariante sind die Adaptionsgeschwindigkeiten v2 und v3 der Beamformer 32 und 38 exakt oder näherungsweise gleich gewählt, so dass beide Beamformer 32 und 38 schnell adaptieren. In diesem Fall sind die Beamformer 26 und 38 vorzugsweise - wie in Fig. 4 angedeutet - untereinander gekoppelt, so dass eine unterschiedliche Einstellung der Wichtungsfaktoren a2 und a3 erzwungen wird. Durch diese Kopplung wird sichergestellt, dass sich die Beamformer 26 und 38 auf unterschiedliche dominante Geräuschquellen in der Umgebung des Nutzers einstellen. Die Veränderlichkeit der den Eingangs-Audiosignalen I1, I2 und den vorverarbeiteten Audiosignalen I1, I2' zugrundeliegenden Geräuschkulisse wird hierbei von dem Auswertemodul 34 in diesem Fall vorzugsweise analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 anhand der Zeitstabilität der Wichtungsfaktoren a2 und a3 bestimmt. Die Adaptionsgeschwindigkeit v1 wird dabei insbesondere erhöht und/oder die Richtstärke s erniedrigt, wenn die Bedingung für die Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit v1 bzw. Erniedrigung der Richtstärke s für mindestens einen der Wichtungsfaktoren a2 und a3 erfüllt ist.
  • Der Klassifikator 36 ist optional auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 und 4 vorhanden und in diesen Figuren lediglich aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht mit dargestellt.
  • Vorzugsweise erfolgt die Signalverarbeitung in der Signalaufbereitungseinheit 18 frequenzaufgelöst in einer Mehrzahl von (z.B. 64) Frequenzkanälen. Die Eingangs-Audiosignale I1, I2 werden dabei, vorzugsweise noch vor der Zuführung zu der Vorverarbeitungseinheit 22, durch eine (in den Fig. 2 bis 4 nicht explizit dargestellte) Analyse-Filterbank jeweils in Frequenzanteile aufgeteilt, die in den Frequenzkanälen jeweils individuell aufbereitet und anschließend in einer (in den Fig. 2 bis 4 ebenfalls nicht explizit dargestellten) Synthese-Filterbank zu dem Ausgangs-Audiosignal O zusammengefasst werden.
  • Der erste adaptive Beamformer 28 ist hierbei dazu eingerichtet, die in den Frequenzkanälen geführten Frequenzanteile der Eingangs-Audiosignale I1, I2 oder der vorverarbeiteten Audiosignale I1, I2' jeweils individuell richtungsabhängig zu dämpfen. Somit weisen auch die Richtcharakteristik des Beamformers 28 und die zugeordnete Notch-Richtung bzw. der Wichtungsfaktor a1 eine Frequenzabhängigkeit auf. Vorzugsweise sind der Wichtungsfaktor a1 und/oder die Richtstärke s hierbei jeweils als Vektor vorgegeben, der für jeden Frequenzkanal einen zugeordneten individuellen Wert aufweist. Des Weiteren wird die Richtcharakteristik des Beamformers 28 vorzugsweise auch für jeden Frequenzkanal individuell adaptiert. Somit ist auch die Adaptionsgeschwindigkeit v1 vorzugsweise als Vektor vorgegeben, der für jeden Frequenzkanal einen zugeordneten individuellen Wert aufweist.
  • Um zu verhindern, dass ein von einer bestimmten Geräuschquelle stammendes Störgeräusch durch den Beamformer 28 infolge frequenzspezifisch unterschiedlicher Adaption der Richtcharakteristik wahrnehmbar verzerrt wird, ist die Adaptivitätssteuerung 30 vorzugsweise dazu eingerichtet, Frequenzkanäle, die wesentliche Frequenzanteile eines dominanten Störgeräuschs führen, hinsichtlich der Adaptionsgeschwindigkeit v1 und/oder der Richtstärke s zu koppeln. Die Adaptivitätssteuerung 30 gibt mit anderen Worten für diejenigen Frequenzkanäle, die wesentliche Frequenzanteile eines dominanten Störgeräuschs führen, die Adaptionsgeschwindigkeit v1 und/oder die Richtstärke s einheitlich (d.h. mit dem gleichen Wert) vor.
  • Zu diesem Zweck sind vorzugsweise auch der zweite adaptive Beamformer 32 (und ggf. der dritte adaptive Beamformer 38) analog zu dem Beamformer 28 so aufgebaut, dass sie die in den Frequenzkanälen geführten Frequenzanteile der Eingangs-Audiosignale I1, I2 oder der vorverarbeiteten Audiosignale I1, I2' jeweils individuell richtungsabhängig dämpfen. Die Geräuschkulisse wird somit durch den zweiten adaptiven Beamformer 32 (und ggf. den dritten adaptiven Beamformer 38) frequenzaufgelöst analysiert.
  • Um die spektrale Zusammensetzung eines oder mehrerer dominanter Störgeräusche zu ermitteln, wird das von dem zweiten adaptiven Beamformer 32 (und ggf. dem dritten adaptiven Beamformer 38) ausgegebene gerichtete Audiosignal R2 (bzw. R3 jeweils) in einem Invertierglied 40 invertiert und anschließend in einem Multiplizierglied 42 mit dem omnidirektionalen Audiosignal A multipliziert. Diese Signalverarbeitung ist in Fig. 5 beispielhaft für eine Ausführungsform der Adaptivitätssteuerung 30 gezeigt, die analog zu Fig. 4 sowohl den zweiten adaptiven Beamformer 32 als auch den dritten adaptiven Beamformer 38 umfasst. Durch die Multiplikation des omnidirektionalen Audiosignals A mit dem invertierten, gerichteten Audiosignal R2 (bzw. R3) entsteht ein Audiosignal R2' (bzw. R3'), in dem das dominante Störgeräusch, das zu den zweiten adaptiven Beamformer 32 (bzw. ggf. den dritten adaptiven Beamformer 38) selektiv herausgefiltert wurde, gerade selektiv verstärkt wird. Das Audiosignal R2' (bzw. ggf. R3') wird nun dem Auswertemodul 34 zugeführt, das die spektrale Zusammensetzung des Audiosignals R2' (bzw. ggf. R3') analysiert und einen dem jeweiligen Störgeräusch entsprechenden Stör-Frequenzbereich ermittelt. Die in diesem Stör-Frequenzbereich liegenden Frequenzkanäle werden dabei durch das Auswertemodul 34 bezüglich der Adaptivität des ersten adaptiven Beamformers 28 gekoppelt, indem das Auswertemodul 34 die diesen Frequenzkanälen entsprechenden Werte der Adaptionsgeschwindigkeit v1 und/oder der Richtstärke s einheitlich vorgibt: Beispielsweise werden die Adaptionsgeschwindigkeit v1 für alle gekoppelten Frequenzkanäle gegenüber dem Grundwert erhöht und/oder die Richtstärke s für alle gekoppelten Frequenzkanäle gegenüber dem Grundwert erniedrigt, wenn und solange sich (aus der von dem Auswertemodul 34 gemäß Fig. 2 bzw. 4 vorgenommenen Auswertung des Wichtungsfaktors a2 oder der Wichtungsfaktoren a2 und a3) ergibt, dass für mindestens einen der gekoppelten Frequenzkanäle die Bedingung für die Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit v1 bzw. die Erniedrigung der Richtstärke s erfüllt ist.
  • Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Hörsystems 2, in der dieses zusätzlich zu dem Hörgerät 4 (oder zwei Hörgeräten dieser Art zur Versorgung der beiden Ohren des Nutzers) eine Steuer-Software umfasst. Diese Steuer-Software ist nachfolgend als Hör-App 44 bezeichnet. Die Hör-App 44 ist in dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel auf einem Smartphone 46 installiert. Das Smartphone 46 ist dabei selbst kein Teil des Hörsystems 2. Vielmehr wird das Smartphone 46 von der Hör-App 44 lediglich als Ressource für Speicherplatz und Rechenleistung genutzt.
  • Das Hörgerät 4 und die Hör-App 46 tauschen im Betrieb des Hörsystems 2 Daten über eine drahtlose Datenübertragungsverbindung 48 aus. Die Datenübertragungsverbindung 48 beruht beispielsweise auf dem Bluetooth-Standard. Die Hör-App 44 greift hierbei auf einen Bluetooth-Transceiver des Smartphones 46 zu, um Daten von dem Hörgerät 4 zu empfangen und Daten an dieses zu senden. Das Hörgerät 4 umfasst seinerseits einen (nicht explizit dargestellten) Bluetooth-Transceiver, um Daten an die Hör-App 44 zu senden und Daten von dieser App zu empfangen.
  • In der Ausführung gemäß Fig. 6 sind Teile der in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Signalverarbeitung (z.B. die Adaptivitätssteuerung 30) nicht in dem Signalprozessor 12 des Hörgeräts 4 implementiert, sondern vielmehr in der Hör-App 44.
  • Die Erfindung wird an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besonders deutlich, ist gleichwohl auf diese Ausführungsbeispiele aber nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele jeweils erläuterten Einzelmerkmale des Hörsystems und des zugehörigen Betriebsverfahrens im Rahmen der Ansprüche auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden, ohne von der Erfindung abzuweichen.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Hörsystem
    4
    Hörgerät
    5
    Gehäuse
    6
    Mikrofon
    8
    Hörer
    10
    Batterie
    12
    Signalprozessor
    14
    Schallkanal
    16
    Spitze
    18
    Signalaufbereitungseinheit
    20
    Signalanalyseeinheit
    22
    Vorverarbeitungseinheit
    24
    Signalaufbereitungsprozess
    26
    Parametrierungseinheit
    28
    (erster adaptiver) Beamformer
    30
    Adaptivitätssteuerung
    32
    (zweiter adaptiver) Beamformer
    34
    Auswertemodul
    36
    Klassifikator
    38
    (dritter adaptiver) Beamformer
    40
    Invertierglied
    42
    Multiplizierglied
    44
    Hör-App
    46
    Smartphone
    48
    Datenübertragungsverbindung
    a1
    (erster) Wichtungsfaktor
    a2
    (zweiter) Wichtungsfaktor
    a3
    (dritter) Wichtungsfaktor
    s
    Richtstärke
    v1
    (erste) Adaptionsgeschwindigkeit
    v2
    (zweite) Adaptionsgeschwindigkeit
    v3
    (dritte) Adaptionsgeschwindigkeit
    A
    (omnidirektionales) Audiosignal
    I1, I2
    Eingangs-Audiosignal
    I1', I2'
    (interne) Audiosignal
    K
    Klassifizierungssignal
    O
    Ausgangs-Audiosignal
    P
    Signalaufbereitungsparameter
    R1
    (erstes gerichtetes) Audiosignal
    R2
    (zweites gerichtetes) Audiosignal
    R3
    (drittes gerichtetes) Audiosignal
    U
    Versorgungsspannung

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Hörsystems (2) zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers, mit mindestens einem an dem Kopf, insbesondere in oder an einem Ohr des Nutzers getragenen Hörinstrument (4),
    - wobei mittels mindestens zweier Eingangswandler (6) des Hörsystems (4) ein Schallsignal aus einer Umgebung des Nutzers aufgenommen und in Eingangs-Audiosignale (I1, I2) umgewandelt wird,
    - wobei die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) in einem Signalaufbereitungsschritt zur Erzeugung eines Ausgangs-Audiosignals (O) verarbeitet werden,
    - wobei das Ausgangs-Audiosignal (O) mittels eines Ausgangswandlers (8) des Hörinstruments (4) ausgegeben wird,
    - wobei in dem Signalaufbereitungsschritt die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder daraus durch eine Vorverarbeitung abgeleitete Audiosignale (I1', I2') mittels eines ersten adaptiven Beamformers (28) nach Maßgabe einer ersten variablen Richtcharakteristik mit einer Richtstärke (s) richtungsabhängig gedämpft werden, um ein erstes gerichtetes Audiosignal (R1) zu erzeugen,
    - wobei in einem Adaptionsschritt die Richtcharakteristik ersten adaptiven Beamformers (28) mit einer ersten Adaptionsgeschwindigkeit (v1) derart variiert wird, dass der Energieinhalt des ersten gerichteten Audiosignals (R1) minimiert wird, und
    - wobei die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) aufgrund einer Analyse der Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder der vorverarbeiteten Audiosignale (I1', I2') variabel eingestellt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    wobei die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) in Abhängigkeit von einer Zeitstabilität der Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder der vorverarbeiteten Audiosignale (I1', I2') eingestellt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    - wobei zur Einstellung der ersten Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder der Richtstärke (s) für den ersten adaptiven Beamformer (28) ein zweiter adaptiver Beamformer (32) mit einer zweiten variablen Richtcharakteristik auf die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder die vorverarbeiteten Audiosignale (I1', I2') angewendet wird, um ein zweites gerichtetes Audiosignal (R2) zu erzeugen,
    - wobei die zweite variable Richtcharakteristik des zweiten adaptiven Beamformers (32) mit einer zweiten Adaptionsgeschwindigkeit (v2) so eingestellt wird, dass der Energieinhalt des zweiten gerichteten Audiosignals (R2) minimiert wird,
    - wobei die zweite Adaptionsgeschwindigkeit (v2) die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) nicht unterschreitet und zumindest zeitweise übertrifft.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    wobei die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) in Abhängigkeit von einer Änderung der zweiten Richtcharakteristik variabel eingestellt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
    wobei die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) in Abhängigkeit von einer Abweichung der zweiten Richtcharakteristik von der ersten Richtcharakteristik eingestellt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    - wobei die erste Richtcharakteristik frequenzabhängig ist, so dass verschiedene Frequenzanteile der Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder der vorverarbeiteten Audiosignale (I1', I2') in jeweils individueller Weise richtungsabhängig gedämpft werden,
    - wobei die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) für den ersten adaptiven Beamformer (28) als frequenzabhängige Größe vorgegeben werden,
    - wobei zur Einstellung der ersten Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder der Richtstärke (s) ein von einer Störgeräuschquelle ausgehender Störgeräuschanteil in den Eingangs-Audiosignalen (I1, I2) oder den vorverarbeiteten Audiosignalen (I1', I2') identifiziert wird,
    - wobei ein dem Störgeräuschanteil entsprechender Stör-Frequenzbereich ermittelt wird, und
    - wobei die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) in dem Störfrequenzbereich einheitlich vorgegeben werden.
  7. Hörsystem (2) zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers, mit mindestens einem an dem Kopf, insbesondere in oder an einem Ohr des Nutzers getragenen Hörinstrument (4),
    - wobei das Hörsystem (2) mindestens zwei Eingangswandler (6) aufweist, die dazu eingerichtet sind, ein Schallsignal aus einer Umgebung des Nutzers aufzunehmen und in Eingangs-Audiosignale (I1, I2) umzuwandeln,
    - wobei das Hörsystem (2) eine Signalaufbereitungseinheit (18) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) zur Erzeugung eines Ausgangs-Audiosignals (O) aufzubereiten,
    - wobei das Hörinstrument (4) einen Ausgangswandler (8) aufweist, der dazu einrichtet ist, das Ausgangs-Audiosignal (O) auszugeben,
    - wobei die Signalaufbereitungseinheit (18) einen ersten adaptiven Beamformer (28) umfasst, der dazu eingerichtet ist, die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder daraus durch eine Vorverarbeitung abgeleitete Audiosignale (I1', I2') nach Maßgabe einer ersten variablen Richtcharakteristik mit einer Richtstärke (s) richtungsabhängig zu dämpfen, um ein erstes gerichtetes Audiosignal (R1) zu erzeugen, und die erste Richtcharakteristik mit einer ersten Adaptionsgeschwindigkeit (v1) derart zu variieren, dass der Energieinhalt des ersten gerichteten Audiosignals (R1) minimiert wird,
    - wobei das Hörsystem (2) eine Adaptivitätssteuerung (30) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) aufgrund einer Analyse der Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder der vorverarbeiteten Audiosignale (I1', I2') variabel einzustellen.
  8. Hörsystem (2) nach Anspruch 7,
    wobei die Adaptivitätssteuerung (30) dazu eingerichtet ist, die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) in Abhängigkeit von einer Zeitstabilität der Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder der vorverarbeiteten Audiosignale (I1', I2') einzustellen.
  9. Hörsystem (2) nach Anspruch 7 oder 8,
    - wobei die Adaptivitätssteuerung (30) einen zweiten adaptiven Beamformer (32) mit einer zweiten variablen Richtcharakteristik umfasst, dem die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder die vorverarbeiteten Audiosignale (I1', I2') zugeführt sind,
    - wobei der zweite adaptive Beamformer (32) dazu eingerichtet ist, ein zweites gerichtetes Audiosignal (R2) zu erzeugen und die zweite variable Richtcharakteristik mit einer zweiten Adaptionsgeschwindigkeit (v2) so einzustellen, dass der Energieinhalt des zweiten gerichteten Audiosignals (R2) minimiert wird,
    - wobei die zweite Adaptionsgeschwindigkeit (v2) die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) nicht unterschreitet und zumindest zeitweise übertrifft.
  10. Hörsystem (2) nach Anspruch 9,
    wobei die Adaptivitätssteuerung (30) dazu eingerichtet ist, die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) in Abhängigkeit von einer Änderung der zweiten Richtcharakteristik variabel einzustellen.
  11. Hörsystem (2) nach Anspruch 9 oder 10,
    wobei die Adaptivitätssteuerung (30) dazu eingerichtet ist, die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) in Abhängigkeit von einer Abweichung der zweiten Richtcharakteristik von der ersten Richtcharakteristik einzustellen.
  12. Hörsystem (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
    - wobei die erste Richtcharakteristik frequenzabhängig ist, so dass verschiedene Frequenzanteile der Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder der vorverarbeiteten Audiosignale (I1', I2') in unterschiedlicher Weise richtungsabhängig gedämpft werden,
    - wobei die Adaptivitätssteuerung (30) dazu eingerichtet ist,
    - die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) als frequenzabhängige Größe vorzugeben,
    - zur Einstellung der ersten Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder der Richtstärke (s) einen von einer Störgeräuschquelle ausgehenden Störgeräuschanteil in den Eingangs-Audiosignalen (I1, I2) oder den vorverarbeiteten Audiosignalen (I1', I2') zu identifizieren,
    - einen dem Störgeräuschanteil entsprechenden Stör-Frequenzbereich zu ermitteln, und
    - die erste Adaptionsgeschwindigkeit (v1) und/oder die Richtstärke (s) in dem Störfrequenzbereich einheitlich vorzugeben.
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