EP4593425A1 - Hörgerät sowie verfahren zur signalbearbeitung in einem hörgerät - Google Patents

Hörgerät sowie verfahren zur signalbearbeitung in einem hörgerät

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Publication number
EP4593425A1
EP4593425A1 EP25150850.3A EP25150850A EP4593425A1 EP 4593425 A1 EP4593425 A1 EP 4593425A1 EP 25150850 A EP25150850 A EP 25150850A EP 4593425 A1 EP4593425 A1 EP 4593425A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
level
output
processing unit
hearing aid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25150850.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manuel BUSCH
Thomas Pilgrim
Oliver Dressler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sivantos Pte Ltd
Original Assignee
Sivantos Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sivantos Pte Ltd filed Critical Sivantos Pte Ltd
Publication of EP4593425A1 publication Critical patent/EP4593425A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Electric hearing aids
    • H04R25/35—Electric hearing aids using translation techniques
    • H04R25/356—Amplitude, e.g. amplitude shift or compression
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Electric hearing aids
    • H04R25/50—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics
    • H04R25/505—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics using digital signal processing
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    • H04R3/00—Circuits for transducers
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/01—Aspects of volume control, not necessarily automatic, in sound systems
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/03—Synergistic effects of band splitting and sub-band processing

Definitions

  • the invention relates to a hearing aid with an input transducer, a signal processing unit, and an output transducer.
  • the signal processing unit comprises a filter bank for dividing an input signal into signal components in several different frequency bands, a processing unit for processing the signal components, and a synthesis unit for synthesizing the processed signal components into an output signal.
  • the invention further relates to such a signal processing method.
  • Such a hearing aid and method are EP 2 389 773 B1
  • This prior art addresses the problem that, at high input signal levels, i.e., with loud sound sources, the signal processing in the hearing aid can result in an excessively high signal level being output at the end of the signal processing, so that the signal output to the user is perceived as unpleasant.
  • High signal levels also lead to high energy consumption and high current peaks when the electrical signal is converted into an acoustic signal for the user. This, in turn, can impair the power supply and, for example, lead to voltage drops, which can cause the hearing aid to malfunction.
  • the signal level of an electrical input signal is determined before the input signal is fed to a filter bank and divided into different signal components in different frequency bands (frequency channels). Specifically, temporary loud noises, so-called transients, within the input signal are detected. Depending on whether transients are detected, the individual frequency bands (frequency channels) are used. a calculation and, if necessary, adjustment of an amplification factor.
  • the various signal components from the various channels are then combined in a summing unit and provided as an electrical output signal, which is then converted into an acoustic output signal by an output converter.
  • the invention is based on the object of providing improved signal limitation for loud input signals, in particular in the presence of the aforementioned transients.
  • a hearing aid with an input transducer, a signal processing unit, and an output transducer
  • the signal processing unit has a filter bank for dividing an input signal into several signal components in different frequency bands and thus into different channels, a processing unit for processing the signal components, and a synthesis unit for synthesizing the processed signal components into an output signal.
  • the output signal is then transmitted at least indirectly to the output transducer.
  • the signal processing unit further has a level detector, which is designed to determine a signal level based on the signal components and to output a level signal.
  • the level detector is arranged upstream of the synthesis unit.
  • a level limiter is provided, to which the level signal is transmitted and which is designed to limit the level of the output signal depending on the level signal.
  • the signal level is determined based on the signal components and thus only after the filter bank. This measure makes it possible to determine the signal level and thus whether signal limiting is necessary only after at least some signal processing steps have already been completed, allowing a more precise determination and assessment of whether the output signal level is too high.
  • the level limiter is located downstream of the synthesis unit and affects the output signal composed of the processed signal components.
  • the signal limiting is therefore broadband, meaning it affects the combined output signal and not just individual frequency bands. This prevents signal distortion due to different frequency-specific and thus channel-specific gain factors.
  • the level limiter is positioned downstream of the signal processing path and thus offset from the level detector in signal processing. Considering that a certain processing time is required for level detection, this ensures that level limiting occurs in a timely manner. The inherent delay in the (further) signal processing between the level detector and the level limiter is therefore appropriately exploited to reliably apply level limiting when the high level is present. Overall, this decouples level determination from level limiting in terms of time.
  • the signal processing unit is, in particular, a digital signal processing unit, which is specifically designed as a digital signal processor.
  • a filter bank generally refers to a processing unit which divides the electrical input signal fed to the signal processing unit into several frequency bands and thus into several frequency channels, with a signal part being analyzed and processed in each channel before the various signal parts are reassembled.
  • the processing unit for processing the signal components therefore has a channel-specific processing unit for each frequency band, and thus for each frequency channel.
  • Each of these channel-specific processing units typically has several channel-specific signal processing components, such as channel-specific filters or channel-specific amplifier components.
  • the filter bank typically transforms the input signal from the time domain to the frequency domain. Signal processing within the processing unit, and thus the processing of the signal components, therefore takes place in the frequency domain.
  • the (electrical) input signal is initially provided to the signal processing unit in the time domain, which is then transformed into the frequency domain by the filter bank.
  • the synthesis unit converts the signal from the frequency domain to the time domain. Therefore, the output signal is provided in the time domain following the synthesis unit.
  • the level detector By arranging the level detector before the synthesis unit and the level limiter after the synthesis unit, the fact that a certain processing time (delay) is required for the transformation from the frequency domain to the time domain is exploited, which is used for the level determination and especially to ensure that the level limitation takes place reliably at the desired time.
  • the level detector is arranged downstream of at least one signal processing part of the processing unit. This ensures that within the processing unit and thus in particular within the processing in the frequency domain, at least one and preferably several signal processing steps have been carried out before the level determination is carried out.
  • one of these signal processing parts is a (channel-specific) amplifier part and the level determination only takes place downstream of such a channel-specific amplifier part.
  • the level detector is arranged directly upstream of the synthesis unit.
  • the level detector is thus arranged downstream of the complete signal processing of the signal components.
  • the level detector is therefore arranged downstream of the final signal processing component of the processing unit.
  • the level limiter is arranged downstream of an output processing unit designed to process the output signal output by the synthesis unit.
  • This output processing unit is generally a signal processing unit downstream of the synthesis unit, which therefore performs, in particular, signal processing of the already composed electrical output signal.
  • filtering and/or scaling of the signal in the time domain takes place.
  • the level detector and the level limiter are directly connected to each other, so that during operation the level signal is transmitted directly from the level detector to the level limiter.
  • Direct connection or direct transmission means that no further processing units for signal processing are installed on the signal path for the level signal; in particular, the direct and immediate connection eliminates any signal delay.
  • the level detector is connected to the Level limiters are therefore directly connected via a simple, direct signal line, such as a printed circuit board. This ensures the fastest possible signal transmission to the level limiter.
  • an input signal processing unit is further arranged upstream of the filter bank, which is designed to process the input signal upstream of the filter bank.
  • an initial signal processing is performed in the time domain before the division into the various frequency bands is performed.
  • filtering and/or scaling in the time domain takes place.
  • supplementary signal processing steps for the respective overall signal in the time domain are carried out both on the input side and on the output side of the processing unit and thus before and after the signal processing in the frequency domain.
  • the level detector and the level limiter are configured such that the level signal correlates with the signal level and such that, particularly after a threshold value for the signal level is exceeded, the level of the output signal is increasingly limited as the signal level increases.
  • the level signal therefore also contains information about the level of the signal level determined by the level detector. In particular, continuous adjustment of the limit is provided, or alternatively, adjustment of the limit in discrete steps.
  • a fixed, predetermined limit specifically a fixed limiting factor
  • the determination of a signal level based on the channel-specific signal components in the frequency domain is generally known.
  • the individual signal components in the various channels are analyzed and evaluated. Specifically, for example, a channel-specific signal level is determined and This is checked for exceedance of a channel-specific limit.
  • the level detector has a channel-specific level detector for each channel.
  • a level signal to limit the level of the output signal is output when the channel-specific limit value is exceeded in a channel.
  • the level detector is designed to estimate a broadband signal level based on the signal components. This means that a common, expected signal level is determined based on several, and in particular all, signal components, which is present in the composite output signal after the synthesis unit and before the level limiter, and especially before the output signal processing unit.
  • FIG. 1 shows, using a simplified block diagram, an example of signal processing in a hearing aid.
  • a hearing aid 2 shown in the figure is designed, in particular, as a hearing aid device that is designed and configured to compensate for user-specific hearing impairments.
  • Such a hearing aid 2 is adapted to the user-specific hearing impairments of a specific user through an adaptation process, for example, by a hearing aid acoustician. For this purpose, the values of various setting parameters are appropriately adjusted.
  • the hearing aid 2 generally comprises an input transducer 4, a digital signal processing unit 6, and an output transducer 8.
  • An electrical, digital input signal E is generally provided via the input transducer 4 at the input of the signal processing unit 6.
  • This digital input signal E is processed by the signal processing unit 6 and made available at the output of the signal processing unit 6 as a digital output signal A and transmitted to the output transducer 8.
  • Input transducer 4 and/or output transducer 8 are typically, but not necessarily, electroacoustic transducers that convert an acoustic signal into an electrical signal and vice versa.
  • input transducer 4 is a microphone
  • output transducer 8 is a receiver/speaker.
  • the input signal E is first subjected to a first signal processing step in an input processing unit 10. This first signal processing step occurs in the time domain.
  • a processing unit 12 is arranged downstream, in which signal processing takes place in the frequency domain.
  • the processing unit 12 has a filter bank 14 on the input side, which divides the input signal E, in particular the processed input signal E' provided by the input processing unit 10, into several signal parts Sf in different frequency bands or frequency channels.
  • a respective frequency channel is in the Figure 1 represented by a respective line within the processing unit 12.
  • the processing unit 12 itself, in turn, has several signal processing sections 16 that apply various signal processing functions to the signal.
  • one of these signal processing sections 16 is designed as an amplifier section.
  • Each signal processing section 16 is typically divided into channel-specific signal processing sections, preferably identical to one another.
  • a synthesis unit 18 is arranged, in which the various signal components Sf are recombined to form a common output signal A, A ⁇ .
  • the output signal emitted by the synthesis unit is designated by the reference symbol A ⁇ .
  • the processing unit 12 further comprises a level detector 20, which is designed to determine a particularly broadband signal level P. Based on the signal level P determined by the level detector 20, the latter outputs a level signal Sp.
  • the output signal A ⁇ output by the synthesis unit 18 is transmitted to an output processing unit 22, in which further signal processing takes place, now again in the time domain.
  • dashed areas I, II, III are shown within the signal processing unit, with the input-side area I and the output-side area III marking the signal processing in the time domain and the area II arranged in between marking the signal processing in the frequency domain.
  • a level limiter 24 is arranged downstream of the output processing unit 22. This is, in particular, part of a power amplifier not shown in detail here.
  • the level signal Sp is transmitted directly from the level detector 20 to the level limiter 24.
  • the level limiter 24 limits the level of the output signal A provided at the output of the signal processing unit 6 and transmitted to the output converter 8, if necessary.
  • the output signal A is then converted by the output converter 8, in particular a loudspeaker, preferably into an acoustic output signal and presented to the user.
  • the level detector 20 determines a broadband signal level P on the basis of several of the signal parts Sf, in particular on the basis of all signal parts Sf. This is generally a measure of an expected signal level in the output signal A' output by the processing unit 12 at its output.
  • channel-specific signal levels of the individual signal components SF are determined and fused to form the signal level P.
  • the broadband signal level in the frequency domain is generated primarily by summing the linear signal powers (partial powers) of all frequency bands (squared magnitudes of the signal components Sf). Preferably, a correction factor is applied to each partial power at the output of the filter bank, preferably with a constant band overlap between the subbands. After summation, the broadband level is determined, for example, by taking the logarithm of the total linear signal power. This procedure is also known in the technical literature as a "modified periodogram.”
  • the level signal Sp is sent to the level limiter 24 as an indication that the limit value has been exceeded.
  • the level signal Sp correlates with the determined signal level P, i.e., it contains information about the actual level of the determined signal level P.
  • the limitation applied by the level limiter 24 when the limit value is exceeded correlates with the signal level P, i.e., the limitation increases continuously with increasing signal level P.

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Abstract

Das Hörgerät (2) weist einen Eingangswandler (4), eine Signalverarbeitungseinheit (6) sowie einen Ausgangswandler (8) auf, wobei die Signalverarbeitungseinheit (6) eine Filterbank (14) zum Aufteilen eines Eingangssignals (E, E') in mehrere Signalteile (Sf) in unterschiedlichen Frequenzbändern, eine Bearbeitungseinheit (12) zur Bearbeitung der Signalteile (Sf) sowie eine Syntheseeinheit (18) zur Synthese der bearbeiteten Signalteile (Sf) zu einem Ausgangssignals (A, A') aufweist. Zur Begrenzung eines des Pegels eines Ausgangssignals (A), ist ein Pegeldetektor (20) vor der Syntheseeinheit (18) angeordnet ist, welcher zur Ermittlung eines Signalpegels (P) auf Basis der Signalteile (Sf) sowie zur Abgabe eines Pegelsignals (Sp) ausgebildet ist. Ein Pegelbegrenzer (24), an dem das Pegelsignal (Sp) übermittelt wird, ist nachfolgend zu der Syntheseeinheit (18) angeordnet, und ist zur Begrenzung des Pegels des Ausgangssignals (A) in Abhängigkeit des Pegelsignals (Sp) ausgebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hörgerät mit einem Eingangswandler, einer Signalverarbeitungseinheit sowie mit einem Ausgangswandler, wobei die Signalverarbeitungseinheit eine Filterbank zum Aufteilen eines Eingangssignals in Signalteile in mehreren unterschiedlichen Frequenzbändern, eine Bearbeitungseinheit zur Bearbeitung der Signalteile sowie eine Syntheseeinheit zur Synthese der bearbeiteten Signalteile zu einem Ausgangssignal aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Verfahren zur Signalbearbeitung.
  • Ein derartiges Hörgerät sowie Verfahren sind aus EP 2 389 773 B1 zu entnehmen. Dieser Stand der Technik sowie auch die vorliegende Erfindung befassen sich mit dem Problem, dass bei hohen Eingangs-Signalpegeln, also bei lauten Schallquellen es durch die Signalverarbeitung im Hörgerät dazu kommen kann, dass ein zu hoher Signalpegel am Ende der Signalverarbeitung ausgegeben wird, sodass das an den Benutzer ausgegebene Signal von diesem als unangenehm empfunden wird. Hohe Signalpegel führen darüber hinaus auch zu einem hohen Energiebedarf und zu hohen Stromspitzen, wenn das elektrische Signal in ein akustisches Signal für den Benutzer umgewandelt wird. Dies kann wiederum zu einer Beeinträchtigung der Energieversorgung und beispielsweise zu Spannungseinbrüchen führen, die Fehlfunktionen des Hörgeräts nach sich ziehen können.
  • Gemäß der EP 2 389 773 B1 wird ein Signalpegel eines elektrischen Eingangssignals ermittelt, bevor das Eingangssignal einer Filterbank zugeführt und dort in verschiedene Signalteile in unterschiedlichen Frequenzbändern (Frequenzkanäle) aufgeteilt wird. Speziell werden vorübergehende laute Geräusche, sogenannte Transienten, innerhalb des Eingangssignals ermittelt. In Abhängigkeit, ob Transienten erkannt werden, erfolgt in den einzelnen Frequenzbändern (Frequenzkanälen) eine Berechnung und gegebenenfalls eine Anpassung eines Verstärkungsfaktors. Anschließend werden die verschiedenen Signalteile der verschiedenen Kanäle in einem Summierer zusammengefügt und als ein elektrisches Ausgangssignal bereitgestellt, welches dann in einem Ausgangswandler zu einem akustischen Ausgangssignal umgewandelt wird.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Signalbegrenzung bei lauten Eingangssignalen, insbesondere beim Vorliegen von den zuvor erwähnten Transienten bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Hörgerät mit einem Eingangswandler, einer Signalverarbeitungseinheit sowie mit einem Ausgangswandler, wobei die Signalverarbeitungseinheit aufweist eine Filterbank zum Aufteilen eines Eingangssignals in mehrere Signalanteile in unterschiedlichen Frequenzbändern und damit in unterschiedliche Kanälen, eine Bearbeitungseinheit zur Bearbeitung der Signalteile sowie eine Syntheseeinheit zur Synthese der bearbeiteten Signalanteile zu einem Ausgangssignal. Das Ausgangssignal wird dann zumindest mittelbar an den Ausgangswandler übermittelt. Die Signalverarbeitungseinheit weist weiterhin einen Pegeldetektor auf, welcher zur Ermittlung eines Signalpegels auf Basis der Signalteile sowie zur Abgabe eines Pegelsignals ausgebildet ist. Der Pegeldetektor ist dabei vor der Syntheseeinheit angeordnet. Weiterhin ist ein Pegelbegrenzer vorgesehen, an dem das Pegelsignal übermittelt wird und welcher zur Begrenzung des Pegels des Ausgangssignals in Abhängigkeit des Pegelsignals ausgebildet ist.
  • Die Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Signalbearbeitung insbesondere in einem solchen Hörgerät, bei dem
    • ein Eingangssignal in mehrere Signalteile in unterschiedlichen Frequenzbänder aufgeteilt wird,
    • die Signalteile bearbeitet werden,
    • die bearbeiteten Signalteile zu einem Ausgangssignal zusammengefügt werden,
    • ein Signalpegel auf Basis der Signalteile ermittelt und darauf basierend ein Pegelsignal erzeugt wird,
    • ein Pegel des Ausgangssignals auf Basis des Pegelsignals begrenzt wird.
  • Hervorzuheben ist, dass der Signalpegel auf Basis der Signalteile und damit erst nach der Filterbank ermittelt wird. Durch diese Maßnahme besteht die Möglichkeit, die Bestimmung des Signalpegels und damit die Ermittlung, ob eine Signalbegrenzung erforderlich ist, erst dann durchzuführen, wenn bereits zumindest einige Schritte bei der Signalbearbeitung erfolgt sind, sodass eine genauere Bestimmung und Abschätzung erfolgen kann, ob ein zu hoher Pegel im Ausgangssignal vorliegt.
  • Weiterhin ist hervorzuheben, dass der Pegelbegrenzer nachfolgend zur Syntheseeinheit angeordnet ist und auf das aus den bearbeiteten Signalteilen zusammengefügte Ausgangssignal einwirkt. Die Signalbegrenzung erfolgt daher insofern breitbandig, als dass die Signalbegrenzung auf das kombinierte, zusammengesetzte Ausgangssignal wirkt und nicht etwa lediglich auf einzelne Frequenzbänder. Hierdurch wird eine Signalverzerrung aufgrund unterschiedlicher frequenzspezifischer und damit kanalspezifische Verstärkungsfaktoren vermieden.
  • Der Pegelbegrenzer ist insgesamt bezüglich eines Signalverarbeitungspfades nachfolgend und damit in der Signalverarbeitung zeitversetzt gegenüber dem Pegeldetektor angeordnet. Unter Berücksichtigung, dass für die Pegeldetektion eine gewisse Verarbeitungszeit erforderlich ist, wird hierdurch sichergestellt, dass die Pegelbegrenzung rechtzeitig erfolgt. Die inhärente Verzögerung bei der (weiteren) Signalbearbeitung zwischen Pegeldetektor und Pegelbegrenzer wird daher in geeigneter Weise ausgenutzt, um die Pegelbegrenzung zuverlässig dann vorzunehmen, wenn der hohe Pegel anliegt. Insgesamt ist dadurch die Pegelbestimmung von der Pegelbegrenzung zeitlich entkoppelt.
  • Bei der Signalverarbeitungseinheit handelt es sich insbesondere um eine digitale Signalverarbeitungseinheit, welche speziell als ein digitaler Signalprozessor ausgebildet ist. Unter Filterbank wird vorliegend allgemein eine Verarbeitungseinheit verstanden, welche das der Signalverarbeitungseinheit zugeführte elektrische Eingangssignal in mehrere Frequenzbänder und damit in mehrere Frequenzkanäle aufteilt, wobei in jedem Kanal ein Signalteil analysiert und bearbeitet wird, bevor die verschiedenen Signalteile wieder zusammengesetzt werden.
  • Die Bearbeitungseinheit zur Bearbeitung der Signalteile weist daher für jedes Frequenzband und damit für jeden Frequenzkanal eine kanalspezifische Bearbeitungseinheit auf. Jede dieser kanalspezifischen Bearbeitungseinheiten weist dabei typischerweise mehrere kanalspezifische Signalbearbeitungsteile auf, beispielsweise kanalspezifische Filter oder auch kanalspezifische Verstärkerteile.
  • Durch die Filterbank erfolgt üblicherweise eine Transformation des Eingangssignals von einem Zeitbereich in einen Frequenzbereich. Die Signalbearbeitung innerhalb der Bearbeitungseinheit und damit die Bearbeitung der Signalteile erfolgt daher im Frequenzbereich.
  • Allgemein wird der Signalverarbeitungseinheit das (elektrische) Eingangssignal zunächst im Zeitbereich bereitgestellt, welches also dann durch die Filterbank in den Frequenzbereich transformiert wird. Durch die Syntheseeinheit erfolgt schließlich wiederum eine Umwandlung vom Frequenzbereich in den Zeitbereich. Nachfolgend zur Syntheseeinheit wird daher das Ausgangssignal im Zeitbereich bereitgestellt.
  • Durch die Anordnung des Pegeldetektors vor der Syntheseeinheit und des Pegelbegrenzers nach der Syntheseeinheit wird ausgenutzt, dass für die Transformation vom Frequenzbereich in den Zeitbereich eine gewisse Bearbeitungszeit (Delay) erforderlich ist, welche für die Pegelbestimmung und speziell dazu ausgenutzt wird, dass die Pegelbegrenzung zum gewünschten Zeitpunkt zuverlässig erfolgt.
  • In bevorzugter Ausbildung ist der Pegeldetektor nachfolgend zu zumindest einem Signalbearbeitungsteil der Bearbeitungseinheit angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass innerhalb der Bearbeitungseinheit und damit insbesondere innerhalb der Bearbeitung im Frequenzbereich bereits zumindest ein und vorzugsweise mehrere Signalbearbeitungsschritte erfolgt sind, bevor die Pegelbestimmung durchgeführt wird.
  • In bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei einem dieser Signalbearbeitungsteile um einen (kanalspezifischen) Verstärkerteil und die Pegelbestimmung erfolgt erst nachfolgend zu einem solchen kanalspezifischen Verstärkerteil.
  • Insgesamt wird hierdurch sichergestellt, dass die Bestimmung des Signalpegels auf Basis von bereits bearbeiteten Signalteilen erfolgt, sodass eine möglichst zuverlässige Abschätzung und Bestimmung erfolgen kann, ob im Ausgangssignal ein zu hoher Pegel zu erwarten ist.
  • Bevorzugt ist der Pegeldetektor unmittelbar vor der Syntheseeinheit angeordnet. Der Pegeldetektor ist insofern nachfolgend zu der vollständigen Signalbearbeitung der Signalteile angeordnet. Der Pegeldetektor ist daher nachfolgend zu dem letzten Signalbearbeitungsteil der Bearbeitungseinheit angeordnet.
  • Der Pegelbegrenzer ist in bevorzugter Ausgestaltung nachfolgend zu einer Output-Bearbeitungseinheit angeordnet, die zur Bearbeitung des von der Syntheseeinheit ausgegebenen Ausgangssignals ausgebildet ist. Bei dieser Output- Bearbeitungseinheit handelt es sich allgemein um eine der Syntheseeinheit nachgelagerte Signalverarbeitungseinheit, die also insbesondere eine Signalbearbeitung des bereits zusammengesetzten elektrischen Ausgangssignals vornimmt. Im Rahmen dieser Output-Signalverarbeitungseinheit erfolgt beispielsweise eine Filterung und/oder Skalierung des Signals im Zeitbereich.
  • In bevorzugter Weiterbildung sind der Pegeldetektor und der Pegelbegrenzer direkt miteinander verbunden, sodass also im Betrieb das Pegelsignal unmittelbar vom Pegeldetektor zum Pegelbegrenzer übermittelt wird. Unter direkt miteinander verbunden bzw. unmittelbare Übertragung wird hierbei verstanden, dass auf dem Signalpfad für das Pegelsignal keine weiteren Bearbeitungseinheiten zur Signalbearbeitung angebracht sind, insbesondere erfolgt durch die direkte und unmittelbare Verbindung keine Signalverzögerung. Der Pegeldetektor ist mit dem Pegelbegrenzer daher durch eine direkte, einfache Signalleitung, beispielsweise Leiterbahn unmittelbar verbunden. Hierdurch wird eine möglichst schnelle Signalübertragung an den Pegelbegrenzer erreicht.
  • In bevorzugter Weiterbildung ist weiterhin vor der Filterbank eine Input-Signalverarbeitungseinheit angeordnet, die zur Bearbeitung des Eingangssignals vor der Filterbank ausgebildet ist. Es erfolgt hierbei also insbesondere eine erste Signalbearbeitung noch im Zeitbereich, bevor die Aufteilung in die verschiedenen Frequenzbändern vorgenommen wird. Im Rahmen dieser Input-Signalverarbeitungseinheit erfolgt beispielsweise eine Filterung und/oder Skalierung im Zeitbereich.
  • Bevorzugt erfolgen daher sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Ausgangsseite der Bearbeitungseinheit und damit vor und nach der Signalbearbeitung im Frequenzbereich ergänzende Signalbearbeitungsschritte für das jeweilige Gesamtsignal im Zeitbereich.
  • Bevorzugt sind der Pegeldetektor und der Pegelbegrenzer derart ausgebildet, dass das Pegelsignal zum Signalpegel korreliert und dass, insbesondere nach Überschreiten eines Grenzwertes für den Signalpegel, mit zunehmendem Signalpegel eine zunehmende Begrenzung des Pegels des Ausgangssignals erfolgt. In diesem Fall enthält daher das Pegelsignal auch eine Information über die Höhe des durch den Pegeldetektor bestimmten Signalpegels. Insbesondere ist eine kontinuierliche Anpassung der Begrenzung vorgesehen oder alternativ auch eine Anpassung der Begrenzung in diskreten Stufen.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante hierzu ist beispielsweise ab Überschreiten eines Grenzwertes für den Signalpegel eine feste, vorgegebene Begrenzung, speziell ein fester Begrenzungsfaktor eingestellt.
  • Die Bestimmung eines Signalpegels auf Basis der kanalspezifischen Signalteile im Frequenzbereich ist grundsätzlich bekannt. Typischerweise werden hierzu die einzelnen Signalteile in den verschiedenen Kanälen analysiert und ausgewertet. Speziell wird beispielsweise jeweils ein kanalspezifischer Signalpegel bestimmt und dieser wird auf die Überschreitung eines insbesondere kanalspezifischen Grenzwertes überprüft. Der Pegeldetektor weist hierbei beispielsweise für jeden Kanal einen kanalspezifischen Pegeldetektor auf.
  • Ein Pegelsignal zur Begrenzung des Pegels des Ausgangssignals wird beispielsweise bereits dann ausgegeben, wenn in einem Kanal der kanalspezifische Grenzwert überschritten wird.
  • In bevorzugter Ausgestaltung ist der Pegeldetektor zur Abschätzung eines Breitband-Signalpegels auf Basis der Signalteile ausgebildet. Hierunter wird verstanden, dass auf Basis von mehreren und insbesondere von allen Signalteilen ein gemeinsamer, zu erwartender Signalpegel ermittelt wird, welcher nach der Syntheseeinheit und vor dem Pegelbegrenzer und speziell vor der Output-Signalverarbeitungseinheit im zusammengesetzten Ausgangssignal vorliegt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt anhand einer vereinfachten Blockbild-Darstellung beispielhaft eine Signalverarbeitung in einem Hörgerät.
  • Ein in der Figur dargestelltes Hörgerät 2 ist insbesondere als ein Hörhilfegerät ausgebildet, welches zur Kompensation von nutzerspezifischen Hörschäden ausgebildet und konfiguriert ist. Ein derartiges Hörgerät 2 wird durch einen Adaptionsprozess, beispielsweise bei einem Hörgeräteakustiker, an nutzerspezifische Hördefekte eines bestimmten Benutzers angepasst. Hierzu werden die Werte von verschiedenen Einstellparameter geeignet justiert.
  • Das Hörgerät 2 weist allgemein einen Eingangswandler 4, eine digitale Signalverarbeitungseinheit 6 sowie eine Ausgangswandler 8 auf. Über den Eingangswandler 4 wird allgemein ein elektrisches, digitales Eingangssignal E am Eingang der Signalverarbeitungseinheit 6 bereitgestellt. Dieses digitale Eingangssignal E wird durch die Signalverarbeitungseinheit 6 aufbereitet und am Ausgang der Signalverarbeitungseinheit 6 als digitales Ausgangssignal A zur Verfügung gestellt und an den Ausgangswandler 8 übermittelt.
  • Bei dem Eingangswandler 4 und/oder dem Ausgangswandler 8 handelt es sich in der Regel, jedoch nicht zwingend um elektroakustische Wandler, die ein akustisches Signal in ein elektrisches Signal umwandeln und umgekehrt. Speziell handelt es sich bei dem Eingangswandler 4 um ein Mikrofon und bei dem Ausgangswandler 8 um einen Receiver/Lautsprecher.
  • In dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Eingangssignal E zunächst in einer Input-Bearbeitungseinheit 10 einer ersten Signalbearbeitung unterzogen. Diese erste Signalbearbeitung erfolgt im Zeitbereich.
  • Nachfolgend ist eine Bearbeitungseinheit 12 angeordnet, in der eine Signalbearbeitung im Frequenzbereich erfolgt. Die Bearbeitungseinheit 12 weist hierzu eingangsseitig eine Filterbank 14 auf, die das Eingangssignal E, insbesondere das von der Input-Bearbeitungseinheit 10 bereitgestellte bearbeitete Eingangssignal E' in mehrere Signalteile Sf in unterschiedlichen Frequenzbändern bzw. Frequenzkanälen aufteilt. Ein jeweiliger Frequenzkanal ist in der Figur 1 durch eine jeweilige Linie innerhalb der Bearbeitungseinheit 12 dargestellt. Innerhalb der Bearbeitungseinheit 12 erfolgt daher eine frequenzspezifische bzw. kanalspezifische Bearbeitung des Eingangssignals E, E' im Frequenzbereich.
  • Die Bearbeitungseinheit 12 selbst wiederum weist mehrere Signalverarbeitungsteile 16 auf, die verschiedene Signalbearbeitungsfunktionen auf das Signal anwenden. Insbesondere ist eines dieser Signalverarbeitungteile 16 als ein Verstärkerteil ausgebildet. Ein jeweiliges Signalverarbeitungsteil 16 ist üblicherweise in vorzugsweise zueinander identische kanalspezifische Signalverarbeitungsteile aufgeteilt.
  • Nachfolgend zu der Bearbeitungseinheit 12 ist eine Syntheseeinheit 18 angeordnet, in der die verschiedenen Signalteile Sf wieder zu einem gemeinsamen Ausgangssignal A, A` zusammengefügt werden. Das von der Syntheseeinheit abgegebene Ausgangssignal ist vorliegend mit dem Bezugszeichen A` versehen.
  • Die Bearbeitungseinheit 12 weist weiterhin einen Pegeldetektor 20 auf, welcher zur Bestimmung eines insbesondere breitbandigen Signalpegels P ausgebildet ist. Auf Basis des vom Pegeldetektor 20 bestimmten Signalpegels P gibt dieser ein Pegelsignal Sp ab.
  • Das von der Syntheseeinheit 18 ausgegebene Ausgangssignal A` wird im Ausführungsbeispiel an eine Output-Bearbeitungseinheit 22 übermittelt, in der eine weitere Signalbearbeitung, nunmehr wiederum im Zeitbereich erfolgt.
  • In der FIG sind innerhalb der Signalverarbeitungseinheit drei gestrichelte Bereiche I, II, III dargestellt, wobei der eingangsseitige Bereich I sowie der ausgangsseitige Bereich III die Signalverarbeitung im Zeitbereich und der dazwischen angeordnete Bereich II die Signalverarbeitung im Frequenzbereich markiert.
  • Nachfolgend zu der Output-Bearbeitungseinheit 22 ist ein Pegelbegrenzer 24 angeordnet. Dieser ist insbesondere Teil eines hier nicht näher dargestellten Endverstärkers. Das Pegelsignal Sp wird vom Pegeldetektor 20 unmittelbar an den Pegelbegrenzer 24 übermittelt. Durch den Pegelbegrenzer 24 erfolgt bei Bedarf eine Begrenzung des Pegels des am Ausgang der Signalverarbeitungseinheit 6 bereitgestellten und an den Ausgangswandler 8 übermittelten Ausgangssignals A.
  • Das Ausgangssignal A wird anschließend vom Ausgangswandler 8, insbesondere einem Lautsprecher, vorzugsweise in ein akustisches Ausgangssignal umgewandelt und dem Benutzer dargeboten.
  • Der Pegeldetektor 20 bestimmt auf Basis mehrerer der Signalteile Sf, insbesondere auf Basis aller Signalteile Sf einen breitbandigen Signalpegel P. Dieser ist allgemein ein Maß für einen zu erwartenden Signalpegel im von der Bearbeitungseinheit 12 an ihrem Ausgang ausgegebenen Ausgangssignal A'.
  • Zur Bestimmung des Signalpegels P werden insbesondere kanalspezifische Signalpegel der einzelnen Signalteile SF ermittelt und zum Signalpegel P fusioniert.
  • Der breitbandige Signalpegel im Frequenzbereich wird insbesondere durch Addition der linearen Signalleistungen (Teilleistungen) aller Frequenzbänder (Betragsquadrat der Signalteile Sf) erzeugt. Bevorzugt wird hierbei bei einer vorzugsweise konstanten Bandüberlappung zwischen den Teilbändern am Ausgang der Filterbank auf jede Teilleistung ein Korrekturfaktor appliziert. Nach der Addition wird der Breitbandpegel beispielsweise durch logarithmieren der linearen Gesamtsignalleitung ermittelt. Dieses Vorgehen ist in der Fachliteratur auch unter dem Begriff "modifiziertes Periodogramm" bekannt.
  • Liegt der derart ermittelte Signalpegel P oberhalb eines vorgegebenen, gegebenenfalls benutzerspezifischen Grenzwertes, so wird das Pegelsignal Sp als Indiz für ein Überschreiten des Grenzwertes an den Pegelbegrenzer 24 abgegeben.
  • Insbesondere korreliert das Pegelsignal Sp mit dem ermittelten Signalpegel P, enthält also Informationen über die tatsächliche Höhe des ermittelten Signalpegels P. Die vom Pegelbegrenzer 24 bei Überschreitung des Grenzwertes vorgenommene Begrenzung korreliert mit dem Signalpegel P, d. h. die Begrenzung nimmt mit zunehmendem Signalpegel P insbesondere kontinuierlich zu.
  • Insgesamt ist hierdurch eine geeignete und zuverlässige sowie schnelle Begrenzung des Pegels des Ausgangssignals A im Falle von Transienten oder allgemein eines hohen Eingangspegels erreicht.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Hörgerät
    4
    Eingangswandler
    6
    Signalverarbeitungseinheit
    8
    Ausgangswandler
    10
    Input-Bearbeitungseinheit
    12
    Bearbeitungseinheit
    14
    Filterbank
    16
    Signalbearbeitungsteil
    18
    Syntheseeinheit
    20
    Pegeldetektor
    22
    Output-Bearbeitungseinheit
    24
    Pegelbegrenzer
    E
    Eingangssignal
    E'
    Eingangssignal am Eingang der Bearbeitungseinheit 12
    A
    Ausgangssignal
    A'
    Ausgangssignal am Ausgang der Bearbeitungseinheit 12
    Sf
    Signalteil
    Sp
    Pegelsignal
    I, III
    Signalverarbeitung im Zeitbereich
    II
    Signalverarbeitung im Frequenzbereich

Claims (10)

  1. Hörgerät (2) mit einem Eingangswandler (4), einer Signalverarbeitungseinheit (6) sowie einem Ausgangswandler (8), wobei die Signalverarbeitungseinheit (6) eine Filterbank (14) zum Aufteilen eines Eingangssignals (E, E') in mehrere Signalteile (Sf) in unterschiedlichen Frequenzbändern, eine Bearbeitungseinheit (12) zur Bearbeitung der Signalteile (Sf) sowie eine Syntheseeinheit (18) zur Synthese der bearbeiteten Signalteile (Sf) zu einem Ausgangssignals (A, A') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pegeldetektor (20) vor der Syntheseeinheit (18) angeordnet ist, welcher zur Ermittlung eines Signalpegels (P) auf Basis der Signalteile (Sf) sowie zur Abgabe eines Pegelsignals (Sp) ausgebildet ist und dass weiterhin ein Pegelbegrenzer (24) nachfolgend zu der Syntheseeinheit (18) angeordnet ist, an dem das Pegelsignal (Sp) übermittelt wird und welcher zur Begrenzung des Pegels des Ausgangssignals (A) in Abhängigkeit des Pegelsignals (Sp) ausgebildet ist.
  2. Hörgerät (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor (20) nachfolgend zu zumindest einem Signalbearbeitungsteil (16) der Bearbeitungseinheit (12) angeordnet ist.
  3. Hörgerät (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor (20) unmittelbar vor der Syntheseeinheit (18) angeordnet ist.
  4. Hörgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegelbegrenzer (24) nachfolgend zu einer Output-Bearbeitungseinheit (22) angeordnet ist, die zur Bearbeitung des von der Syntheseeinheit (18) bereitgestellten Ausgangssignals (A') ausgebildet ist.
  5. Hörgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor (20) und der Pegelbegrenzer (24) direkt zur unmittelbaren Übertragung des Pegelsignals (Sp) miteinander verbunden sind.
  6. Hörgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Filterbank (14) eine Input-Bearbeitungseinheit (10) angeordnet ist, die zur Bearbeitung des Eingangssignals (E) vor der Filterbank (14) ausgebildet ist.
  7. Hörgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor (20) und der Pegelbegrenzer (24) derart ausgebildet sind, dass das Pegelsignal (Sp) zum Signalpegel (P) korreliert, und dass mit zunehmendem Signalpegel (P) eine zunehmende Begrenzung des Pegels des Ausgangssignals (A) erfolgt.
  8. Hörgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor (20) zur Abschätzung eines Breitband-Signalpegels (P) auf Basis der Signalteile (Sf) ausgebildet ist.
  9. Verfahren zur Signalbearbeitung in einem Hörgerät (2) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
    - ein Eingangssignal (E, E') in mehrere Signalteile (Sf) in unterschiedlichen Frequenzbändern aufgeteilt wird,
    - die Signalteile (Sf) bearbeitet werden,
    - die bearbeiteten Signalteile (Sf) zu einem Ausgangssignal (A, A') zusammengefügt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein Signalpegel (P) auf Basis der Signalteile (Sf) ermittelt und darauf basierend ein Pegelsignal (Sp) erzeugt wird,
    - ein Pegel des Ausgangssignals (A) auf Basis des Pegelsignals (Sp) begrenzt wird.
  10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Ermittlung des Signalpegels (P) unmittelbar vor der Zusammenfügung der Signalteile (Sf) erfolgt.
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