EP4642053A1 - Verfahren zur direktionalen signalverarbeitung für ein hörinstrument - Google Patents

Verfahren zur direktionalen signalverarbeitung für ein hörinstrument

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Publication number
EP4642053A1
EP4642053A1 EP25169231.5A EP25169231A EP4642053A1 EP 4642053 A1 EP4642053 A1 EP 4642053A1 EP 25169231 A EP25169231 A EP 25169231A EP 4642053 A1 EP4642053 A1 EP 4642053A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
orientation
sound source
dependent
input
vwk
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
EP25169231.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Homayoun KAMKAR-PARSI
Jens Hain
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 EP4642053A1 publication Critical patent/EP4642053A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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    • H04R25/40—Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R25/405—Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic by combining a plurality of transducers
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    • H04R25/40—Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic
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    • H04R2225/41—Detection or adaptation of hearing aid parameters or programs to listening situation, e.g. pub, forest
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    • H04R2225/43—Signal processing in hearing aids to enhance the speech intelligibility
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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
    • H04R2430/20—Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic

Definitions

  • the invention relates to a method for directional signal processing for a hearing instrument, wherein, based on a first input signal and a second input signal of the hearing instrument, an angular direction of a sound source relative to a frontal direction of a wearer of the hearing instrument is at least approximately detected.
  • an input signal is processed into an output signal, primarily through frequency-band-specific signal processing, and delivered to the ear of the hearing instrument's wearer, for example, via a loudspeaker.
  • This signal processing can also be specifically tailored to the wearer and, in particular, their audiological requirements, such as in hearing aids designed to address the wearer's hearing impairment.
  • the aforementioned signal processing often also occurs directionally in the sense that several input signals are processed into the output signal in such a way that sound from different spatial directions of the environment enters the output signal differently, i.e., sound from some spatial directions is suppressed, and sound from other spatial directions is amplified.
  • signal processing is usually based on specific models of an environmental situation, for example, that a sound source located in a frontal direction of the subject is generally considered relevant or a useful signal source, since it is assumed that the subject his focus will be on the sound sources relevant to him.
  • Another assumption for example, is to interpret noises from the rear hemisphere of the carrier, possibly depending on their spectrum, as background noise.
  • the invention is therefore based on the objective of providing a method by which an additional possibility is provided for a hearing instrument to evaluate sound sources in their relevance to a wearer of the hearing instrument.
  • a method for directional signal processing for a hearing instrument wherein a first input signal is generated from ambient sound by a first input transducer of the hearing instrument, and a second input signal is generated from the ambient sound by a second input transducer of the hearing instrument, wherein, based on the first input signal and the second input signal, the angular direction of a sound source relative to a first reference direction, in particular to a frontal direction of a wearer of the hearing instrument, is at least approximately detected, and wherein, based on the first input signal and the second input signal, the orientation direction of said sound source, in particular relative to a second reference direction, is at least approximately detected.
  • Advantageous and partly inventive embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
  • a hearing instrument generally includes any device designed to extract sound from an ambient environment by means of at least one
  • a hearing instrument is defined as a device that generates an electrical input signal, particularly using an acousto-electrical input converter; processes said input signal into an output signal by means of frequency-band-specific amplification and/or compression; and generates an audio signal from the output signal and delivers it to the ear of a user of this device, particularly by means of an electro-acoustic output converter (e.g., a loudspeaker, a so-called balanced metal case receiver, or bone conduction headphones).
  • an electro-acoustic output converter e.g., a loudspeaker, a so-called balanced metal case receiver, or bone conduction headphones.
  • a hearing instrument thus includes, in particular, headphones (e.g., "earbuds”), headsets, smart glasses with loudspeakers, etc., which are equipped with a corresponding input converter.
  • a hearing aid in the narrower sense is also considered a hearing instrument; that is, a device for treating a wearer's hearing impairment, in which the input signal is amplified and/or compressed, particularly in a frequency-band-dependent manner, during the processing of the input signal into the output signal in order to at least partially compensate for the wearer's hearing impairment by means of an output audio signal generated from the output signal.
  • the hearing instrument can also be designed as a binaural hearing system with a first local device and a second local device, in which case the hearing instrument may preferably also have (at least) two further input transducers, wherein the first and second input transducers are arranged in the first local device, and the two further input transducers are arranged in the second local device.
  • the applicability of the described method is generally independent of this.
  • a first or second input converter here includes, in particular, any device designed to generate a corresponding electrical signal from an audio signal.
  • preprocessing may also occur during the generation of the first or second input signal by the respective input converter, e.g., in the form of linear pre-amplification and/or A/D conversion.
  • the input signal generated accordingly is, in particular, an electrical signal whose Current and/or voltage fluctuations essentially represent the sound pressure fluctuations of the air.
  • the angular direction of a sound source relative to the wearer's frontal direction is understood to mean, in particular, that by wearing the hearing aid as intended on the head (even in the case of a binaural hearing system), especially on or in one ear (in the case of a monaural hearing aid), a clear relationship is established between the two input transducers and the wearer's frontal direction.
  • a clear relationship is established between the two input transducers and the wearer's frontal direction.
  • the orientation direction of a sound source is understood here to be, in particular, the direction in which the sound source emits its maximum sound energy, or in which the emission maximum of the sound energy of the sound source lies. In the case of a speaker as the sound source, this direction is normally equivalent to the speaker's frontal orientation. In the case of a loudspeaker, the orientation direction is usually defined by an axis of symmetry of the diaphragm arrangement (or diaphragms).
  • the orientation direction can be related to the first reference direction, preferably the frontal orientation of the wearer of the hearing instrument, as a vectorial direction (i.e., shifted towards the sound source), such that the vectors of the first and second reference directions are parallel.
  • the second reference direction is defined by the aforementioned angular direction. Due to the fixed relationship between the first and second reference directions, the definition of the second reference direction can preferably be chosen depending on a subsequent application, since all alternative definitions are equivalent to each other (except for a corresponding angular transformation).
  • Approximate recognition of the angular direction and/or orientation direction includes, in particular, specifying a plurality of at least three (and preferably more) discrete angle values as a possible range of values for the respective direction, determining the angle value that most closely corresponds to the actual angular direction or orientation direction, and outputting the angle value as the recognized angular direction or orientation direction.
  • At least approximate recognition means that the recognition of the respective direction can take place either in the aforementioned discrete angle values or continuously and, in particular, exactly (within the scope of the respective possibilities, which are determined in particular by any effects of discretization, sampling rates and finite computing and storage capacities, etc.).
  • the detection of the angle or orientation direction based on the first and second input signals includes, in particular, that the detection is performed directly on the signal components of the first and second input signals, i.e., that a corresponding angle-dependent filter (e.g., a notch filter) for detecting the direction in question is applied directly to the first and second input signals, and/or that a propagation delay difference of signal components is determined directly in the first and second input signals.
  • a shadowing effect of the head can also be taken into account for such a filter for detection, in particular by means of one or more head-related transfer functions, especially those dependent on the direction of travel.
  • the detection of the angle or orientation direction based on the first and second input signals also includes applying the filter used to detect the direction to a first intermediate signal and a second intermediate signal, and/or determining the propagation delay difference of signal components in the first and second intermediate signals.
  • the first intermediate signal is preferably derived solely from the first input signal (i.e., without signal components from the second input signal being directly incorporated into the second intermediate signal). (input), and the second intermediate signal preferably directly from the second input signal (i.e., preferably without signal contributions from the first input signal in the second intermediate signal).
  • the intermediate signals can be generated from the respective input signals via single-channel preprocessing.
  • the intermediate signals can be generated from the first and second input signals respectively via directional preprocessing, for example as forward and reverse cardioid signals.
  • the detection of the angular direction of the sound source can precede the detection of the orientation direction, or occur together with it.
  • a sound source By identifying the orientation of the sound source, which also includes the direction of maximum sound energy emission, and its relationship to the angular direction, it becomes easier to distinguish whether the sound source is a source of unwanted noise or a potential source of useful signal for the wearer.
  • a sound source can be interpreted as a source of unwanted noise if, due to its orientation (given a specific angular direction), only a small portion of the sound energy is emitted towards the wearer of the hearing instrument. This can be differentiated, for example, using appropriate angular thresholds originating from the sound source.
  • the orientation of the sound source is used to identify it as a relevant sound source for the carrier. This can also be determined using appropriate angular thresholds originating from the sound source. For example, it can be checked whether the orientation, relative to the angular direction (i.e., the, preferably inverse, angular direction of the sound source as a second reference direction), is greater than, for example, ⁇ 10°, ⁇ 22.5°, or ⁇ 45° (i.e., whether the magnitude of the deviation of the orientation from the angular direction is greater than 10°, 22.5°, or 45°, respectively).
  • the sound source is assumed to be essentially directed towards the wearer of the hearing system and is classified as a sound source relevant to the wearer.
  • the preferred method for identifying the sound source is a speaker. While the technique is generally applicable to other types of sound sources, it demonstrates particular advantages when dealing with a speaker who can move during a conversation and, in particular, change their orientation relative to the speaker.
  • the speaker can be identified as such based on spectral characteristics; that is, the sound containing their speech is recognized as speech based on characteristic spectral features (such as formants).
  • the speaker is then particularly favorably identified as a conversation partner of the carrier based on their orientation. This means, in particular, that the speaker identified as a relevant sound source is then also recognized as being in conversation with the carrier, especially as long as the orientation of said conversation partner is sufficiently aligned with the carrier.
  • the directionality of the sound from the sound source is determined, whereby the orientation of the sound source is only determined if the determined directionality does not fall below a lower limit. This prevents computing power from being wasted on detecting a relevant sound source if, for example, the sound source is only diffusely perceptible. Determining the directionality can be done, in particular, based on spectral characteristics of the sound, for example, by detecting a diffuse sound component.
  • the first region can preferably be chosen as the region [-67.5°, 67.5°], particularly preferably [-60°, 60°] with respect to the first reference direction or the frontal direction of the carrier.
  • the orientation direction is approximately detected by selecting from a plurality of, preferably at least three, discrete core orientation directions.
  • the orientation direction can also be detected by identifying one of three orientation areas: orientation direction facing the carrier, orientation direction past the carrier in front, or orientation direction past the carrier at the rear.
  • a higher resolution i.e., a larger range of values for the orientation directions (with respect to the angular direction or the inverse angular direction)
  • a higher resolution i.e., a larger range of values for the orientation directions (with respect to the angular direction or the inverse angular direction)
  • more complex determination methods and, in particular, more complex calculations can be avoided.
  • first plurality of angle-dependent filters particularly two- or multi-channel filters, whose underlying angles cover at least a partial area of the room.
  • the first plurality of angle-dependent filters are each applied to the first and second input signals and/or to a first and second intermediate signal, which are derived from the first and second input signals, respectively.
  • a set of corresponding angle-dependent features is then determined, and the angular direction of the sound source is identified based on these angle-dependent features.
  • the angle-dependent features are quantitative features such that the features for different angular directions can be ordered according to their magnitude.
  • the angle-dependent filters "scan" the partial area of the room or the entire room, so that the angle corresponding to the respective feature can be determined as the angular direction based on a maximum or minimum of the angle-dependent features.
  • a sound level or a degree of attenuation of sound from a sound source arranged in the relevant angular direction is preferably determined.
  • the angle-dependent filters are particularly designed as notch filters, which are applied directly to the first and second input signals, or to a first and second intermediate signal derived from each of these, and effect a corresponding spatial filtering with the relevant angular range, so that a maximum emphasis or a maximum attenuation can be determined at one of the angles.
  • a second plurality of orientation-direction-dependent filters is provided for at least one angular direction, each corresponding to an orientation direction at said angular direction.
  • the second plurality of orientation-direction-dependent filters are applied to the first and second input signals and/or to the first and second intermediate signals, and a second set of corresponding orientation-direction-dependent features is determined from this.
  • the orientation direction is then recognized based on these orientation-direction-dependent features.
  • the orientation-direction-dependent features are quantitative features such that the features for different orientation directions can be ordered according to their magnitude.
  • the orientation-direction-dependent filters "scan" the space around the sound source at a given angular direction, so that, in particular, the orientation direction associated with the relevant feature can be determined based on a maximum or minimum of the orientation-direction-dependent features.
  • the degree of attenuation of sound from a sound source oriented in the relevant direction is determined as an orientation-direction-dependent characteristic.
  • the orientation-direction-dependent filters are particularly designed as notch filters. which are applied directly to the first and second input signals, or to a first and second intermediate signal derived from each of these.
  • a comparison signal generated by applying the relevant angle-dependent and/or orientation-direction-dependent filter to the first and second input signals and/or to the first and second intermediate signals, which is compared to a reference signal that preferably has an omnidirectional directional characteristic.
  • a comparison is particularly easy to implement, and the reference signal also provides a comparison value for the overall sound level as a reference for the attenuation by the respective filter.
  • the reference signal is derived solely from the first input signal. This ensures omnidirectional directional characteristics without further signal processing steps.
  • a plurality of discrete configurations are specified, each defined by an associated angular direction from a first plurality of discrete angular directions for the sound source and by an associated orientation direction from a second plurality of discrete orientation directions, wherein an orientation-direction-dependent filter is provided for each of the configurations, which is applied to the first and second input signals and/or to the first and second intermediate signals, and from this a corresponding orientation-direction-dependent feature for the respective configuration is determined, and wherein the orientation direction is recognized on the basis of the determined orientation-direction-dependent features.
  • each configuration is given by one of several possible angular directions and an associated orientation direction (especially with respect to the respective angular direction or inverse angular direction), where for each angular direction exactly one or more Multiple orientation directions (i.e., one configuration or multiple configurations for this angle) are possible.
  • This allows the overhead to be kept low by considering only a reduced number of configurations (compared to a potentially much larger number of configuration possibilities), providing appropriate filters, and determining the associated features.
  • an orientation-dependent head -related transfer function (ODHRTF)
  • each ODHRTF represents a transmission path for sound from the sound source, which is arranged at the relevant angular direction relative to the said orientation direction, and wherein the orientation-dependent filters are formed based on the respective corresponding ODHRTF.
  • the respective filter e.g., a notch filter, considers or preferably incorporates the corresponding ODHRTF from the sound source (given angular direction and orientation direction) to the first or second input transducer.
  • the ODHRTF represents an extension of the concept of the head-related transfer function (HRTF), which represents a transmission path for sound from a sound source arranged at a specific angle, but unlike the ODHRTF, does not depend on the orientation of the sound source.
  • HRTF head-related transfer function
  • the individual ODHRTFs are measured and/or simulated in a calibration beforehand (i.e., before the actual procedure).
  • the orientation direction is detected using an artificial neural network based on the orientation-direction-dependent features.
  • an artificial neural network e.g., a recurrent neural network.
  • the input data can be passed to a network (RNN) or similar, and the neural network outputs the orientation direction, determined at least approximately, as an output.
  • RNN network
  • simultaneous processing of the aforementioned input data is possible, leading to improved runtime.
  • a head-direction-related transfer function is provided, whereby input variables for the artificial neural network are used, which are derived from the first and/or second input signal filtered with the corresponding head-direction-related transfer function.
  • the invention further describes a hearing instrument comprising a first input converter for generating a first input signal from ambient sound, a second input converter for generating a second input signal from the ambient sound, and a signal processing unit, wherein the hearing instrument is configured to perform the method described above, and wherein in particular the signal processing unit is configured (by providing appropriate processor power and addressable working memory, as well as by program instructions) to perform the signal processing steps of the method described above.
  • the hearing instrument according to the invention shares the advantages of the method according to the invention.
  • the advantages stated for the method and for its further developments can be transferred analogously to the hearing instrument.
  • FIG. 1 A block diagram schematically depicts a hearing instrument 1, which has a first input transducer M1 and a second input transducer M2.
  • the first input transducer M1 and the second input transducer M2 are each represented by a corresponding microphone.
  • the first input transducer M1 is configured to generate a first input signal E1 from ambient sound 2 when the hearing instrument 1 is in operation.
  • the second input transducer M2 is configured to generate a second input signal E2 from ambient sound 2 when the hearing instrument 1 is in operation.
  • the first input signal E1 and the second input signal E2 are fed to a
  • the signal is fed to a signal processing unit 4, in which both input signals E1 and E2 are processed into an output signal A1, and in particular, are amplified and/or compressed in a frequency-band-specific manner.
  • This signal processing of the two input signals E1 and E2 into the output signal A1 is direction-dependent, meaning that in ambient sound, contributions from individual sound sources in different directions can be amplified to varying degrees. Furthermore, this signal processing can be tailored to the audiological requirements of a user of the hearing aid 1.
  • the hearing instrument 1 further comprises an output transducer L1, which is configured to generate an output sound signal 6 from the output signal A1.
  • the schematic representation of the hearing instrument 1 is shown in Figure 1 Figure 1 shows a so-called behind-the-ear (BTE) hearing aid with an earpiece 8 in which the output transducer L1 is located.
  • BTE behind-the-ear
  • the hearing instrument 1 can also be configured in various ways, in particular as an in-the-ear (ITE), in-the-canal (ITC), completely-in-the-canal (CIC), or receiver-in-the-canal (RIC) hearing aid, or even as an earphone not exclusively or primarily intended for the treatment of hearing loss.
  • ITE in-the-ear
  • ITC in-the-canal
  • CIC completely-in-the-canal
  • RIC receiver-in-the-canal
  • the hearing instrument 1 can also be configured as a binaural hearing system with a first local device and a second local device (not shown).
  • the hearing instrument 1 can also include two additional input transducers, with the two additional input transducers being located in the second local device. The applicability of the described method is generally independent of this configuration.
  • the schematic top view shows a listening situation of a user 10 of the hearing instrument 1.
  • the hearing instrument 1 can also be a binaural hearing system with a first local device 1a and a second local device 1b, where the two input transducers M1, M2 can be distributed between both local devices 1a, 1b (one input transducer M1, M2 in each local device 1a, 1b), or each local device 1a, 1b can have two input transducers M1, M2 (the input transducers for local device 1b). (not shown).
  • a first reference direction R1 can be defined for the intended use of the hearing instrument 1, which is preferably chosen in a frontal direction 12 of the wearer 10.
  • a sound source 16 represented by a speaker S1 is arranged at an angle ⁇ with respect to the first reference direction R1.
  • the hearing instrument 1 determines an orientation direction vw1 of the sound source 16 based on the first and second input signals E1, E2, in a manner to be described later. This direction is the direction in which the sound source 16 emits the maximum of its sound energy. For speaker 1 as sound source 16, this orientation direction vw1 is equivalent to the speaking or looking direction of speaker S1.
  • the orientation direction vw1 is preferably defined relative to a suitably chosen second reference direction R2.
  • the second reference direction R2 is chosen as the (reverse) angular direction ⁇ of the speaker S1, but can also be chosen to be identical to the first reference direction R1.
  • Figure 2 Another sound source 17 is shown, which is provided by another speaker S2. Speaker S2 is not looking towards the support 10, meaning his orientation vw2 is directed away from the support.
  • FIG. 3 The sequence of a method for determining the orientation direction vw1 of the sound source 16 is schematically illustrated in a block diagram.
  • the individual signal processing and/or signal analysis steps are preferably performed in the signal processing unit 14 of the hearing instrument 1, in particular on a suitably configured, preferably programmable, signal processor and/or on an application-specific circuit (e.g., an ASIC).
  • the first and second input signals E1, E2 can be used directly, i.e., spatial filters or similar devices can be used to detect the angular and/or
  • the orientation direction of the sound source 16 is applied directly to the first and second input signals.
  • the first and second input signals E1, E2 can also be further processed into at least two intermediate signals (not shown) (e.g., a cardioid and an anticardioid signal), while at least partially preserving their spatial information, and the aforementioned filters can be applied to these intermediate signals.
  • at least two intermediate signals e.g., a cardioid and an anticardioid signal
  • an angular direction ⁇ of the sound source 16 is determined based on the first and second input signals E1, E2.
  • This corresponds to determining a so-called "Direction of Arrival" (DoA) and can be achieved, for example, by determining time-of-arrival and/or level differences in the two input signals E1, E2, and/or by using spatial first filters F1 ( ⁇ j), which are applied to both input signals E1, E2 (or correspondingly derived intermediate signals) and which are designed as notch filters such that they exhibit maximum attenuation at an angle ⁇ j.
  • the individual first filters F1 ( ⁇ j) can then "scan" the space by varying the angular argument ⁇ j.
  • the angular direction ⁇ can optionally be checked in a process step V2, based on the angular direction ⁇ , whether the sound source 16 is located in a first region 18, which occupies the front hemisphere 14.
  • the first region 18 can, in particular, be defined by a symmetrical angular range [-y,y] around the frontal direction 12, where ⁇ is preferably selected from the (semi-open) interval [45°, 90°], and especially preferably from the interval [60°, 80°].
  • the subsequent process steps can then, in particular, only be carried out if the sound source 16 is located in the first region 18, i.e., if the angular direction ⁇ lies within the angular range [-y,y].
  • the directionality d of the sound from the sound source 16 can be determined, for example, based on spectral features in the input signals E1, E2.
  • the subsequent process steps can then only be carried out if the distance d of the Sound source 16 does not fall below a predetermined lower limit (not shown).
  • an orientation direction vw1 is determined for the sound source 16.
  • orientation-direction-dependent second filters F2 ( ⁇ , vwk) are provided in a first intermediate step V4.1 for the determined angular direction ⁇ . That is, different sets of second filters F2 ( ⁇ i, vwk), F2 ( ⁇ j, vwk) exist for different angular directions ⁇ i, ⁇ j.
  • an orientation-direction-dependent ODHRTF ( ⁇ , vwk, M1/M2) from the sound source 16 arranged in the angular direction ⁇ to the first or second input transducer M1, M2 can be used in particular.
  • the second filters F2 ( ⁇ , vwk) are applied to the first and second input signals E1, E2 for the individual orientation directions vwk (application ° of the second filter F2 to the set ⁇ E1, E2 ⁇ of input signals), and, if necessary, normalized via a reference signal N1.
  • the first or the second input signal E1, E2 can be used directly as the reference signal N1.
  • the orientation direction vw1 can also be determined by a suitably trained artificial neural network DNN (dashed signal path), which receives as input the input signals E1, E2 filtered with the orientation direction-dependent ODHRTF ( ⁇ , vwk, M1/M2), and outputs the orientation direction vw1 as a result.
  • DNN dashed signal path
  • FIG. 4 The diagram schematically depicts several configurations in a conversational situation involving the subject 10 in a top-down view.
  • Each configuration is defined by a speaker S1, S2, S3 and their specific orientation vw1, vw2, vw3.
  • Speaker S1 sits diagonally opposite the subject 10 at a table 20, facing forward in their own frontal direction 22 (and thus their orientation vw1 is not directed towards the subject 10, but runs parallel to the subject 10's frontal direction 12; first configuration).
  • Speaker S2 sits next to the subject 10 with their gaze and thus their orientation vw2 directed towards Speaker S1 (second configuration).
  • Speaker S3 stands diagonally behind the subject 10, with their orientation vw3 directed towards the subject 10 (third configuration).
  • Speakers S1, S2, and S3 speak at different times, sometimes interrupting each other.
  • FIG. 5 is now for the procedure according to Figure 3 the effect of individual second filters F2 applied to the individual configurations according to Figure 4
  • the diagram in the upper left shows the output values of the second filter for each of the three configurations K1, K2, and K3 (i.e., with respect to the speaker in the given angular direction and orientation), applied to the first and second input signals, plotted against a time axis.
  • the first filter for configuration K3 produces a faint but perceptible minimum up to a time just before 6 seconds
  • the second filter for configuration K2 produces a noticeable minimum.
  • speaker S1 of the first configuration is active up to a time just before 6 seconds
  • speaker S2 of the second configuration is active thereafter.
  • the corresponding result is shown against the time axis in the second diagram (top right).
  • a third diagram (lower left), the output values of the second filter for each of the three configurations K1, K2, and K3 are plotted against the time axis.
  • the second filter for configuration K3 yields a clear minimum up to a point just before 6 seconds, whereas after this point, the second filter for configuration K2 yields a clear minimum.
  • speaker S3 of the third configuration is active up to a point just before 6 seconds, and speaker S2 of the second configuration is active thereafter.
  • the corresponding result is shown against the time axis in the fourth diagram (lower right).
  • the speaker S1 has an orientation vw1 of 0° relative to the second reference direction R2, which is defined by the (inverse) angle ⁇ .
  • the speaker S1 has an orientation vw2 of 45° and vw3 of 90° relative to the second reference direction R2.
  • the speaker S1 has an orientation vw1 of 0° relative to the second reference direction R2.
  • the speaker S1 has an orientation vw2 of 45° or vw3 of 90° relative to the second reference direction R2.
  • the speaker S1 has an orientation vw1 of 0° relative to the second reference direction R2, which is defined by the (inverse) angle ⁇ .
  • the speaker S1 has an orientation vw2 of 45° and vw3 of -45° relative to the second reference direction R2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur direktionalen Signalverarbeitung für ein Hörinstrument (1), wobei durch einen ersten Eingangswandler (M1) des Hörinstruments (1) aus einem Umgebungsschall (2) ein erstes Eingangssignal (E1) erzeugt wird, und durch einen zweiten Eingangswandler (M2) des Hörinstruments (1) aus dem Umgebungsschall (2) ein zweites Eingangssignal (E2) erzeugt wird, wobei anhand des ersten Eingangssignals (E1) und des zweiten Eingangssignals (E2) eine Winkelrichtung (α) einer Schallquelle (16, 17) relativ zu einer ersten Referenzrichtung (R1), insbesondere zu einer Frontalrichtung (12) eines Trägers (10) des Hörinstrumentes (1), wenigstens näherungsweise erkannt wird, und wobei anhand des ersten Eingangssignals (E1) und des zweiten Eingangssignals (E2) eine Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) der besagten Schallquelle (16, 17), insbesondere relativ zu einer zweiten Referenzrichtung (R2), wenigstens näherungsweise erkannt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur direktionalen Signalverarbeitung für ein Hörinstrument, wobei anhand eines ersten Eingangssignals und eines zweiten Eingangssignals des Hörinstrumentes eine Winkelrichtung einer Schallquelle relativ zu einer Frontalrichtung eines Trägers des Hörinstrumentes wenigstens näherungsweise erkannt wird.
  • In Hörinstrumenten, insbesondere in Hörgeräten im engeren Sinn, wird ein Eingangssignal durch eine insbesondere frequenzbandspezifische Signalverarbeitung zu einem Ausgangssignal verarbeitet, und einem Gehör eines Trägers des Hörinstrumentes zugeführt, etwa mittels eines Lautsprechers. Die Signalverarbeitung kann hierbei zusätzlich speziell auf den Träger und insbesondere seine audiologischen Anforderungen abgestimmt sein, etwa bei Hörgeräten im engeren Sinn zur Versorgung einer Hörschwäche des Trägers.
  • Die besagte Signalverarbeitung erfolgt oftmals auch direktional in dem Sinne, dass mehrere Eingangssignale zum Ausgangssignal in einer Weise verarbeitet werden, dass Schall aus unterschiedlichen Raumrichtungen der Umgebung unterschiedlich in das Ausgangssignal eingeht, d.h., dass Schall aus manchen Raumrichtungen unterdrückt wird, und Schall aus anderen Raumrichtungen hingegen angehoben wird.
  • Für eine derartige Richtmikrofonie werden der Signalverarbeitung meist bestimmte Modelle einer Umgebungssituation zugrunde gelegt, etwa, dass eine Schallquelle, welche in einer Frontalrichtung des Trägers liegt, grundsätzlich als relevant bzw. eine Nutzsignalquelle betrachtet wird, da angenommen wird, dass der Träger seinen Blick auf die für ihn relevanten Schallquellen ausrichten wird. Eine weitere Annahme ist bspw., Geräusche aus dem hinteren Halbraum des Trägers, ggf. abhängig von ihrem Spektrum, grundsätzlich als Störgeräusche zu interpretieren.
  • Gerade in komplexen Gesprächssituationen mit mehreren Gesprächspartnern, insbesondere in einer Umgebung mit vielen zusätzlichen Störgeräuschen (z.B. in einem Restaurant o.ä., sog. "Cocktail-Party"-Hörsituation) kommt eine derartige Signalverarbeitung jedoch an ihre Grenzen, da hierfür die Unterscheidung von für den Träger relevanten und irrelevanten Schallsignalen oftmals zu grob bzw. zu unpräzise ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mittels dessen für ein Hörinstrument eine zusätzliche Möglichkeit bereitgestellt wird, Schallquellen in ihrer Relevanz für einen Träger des Hörinstrumentes zu bewerten.
  • Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur direktionalen Signalverarbeitung für ein Hörinstrument, wobei durch einen ersten Eingangswandler des Hörinstruments des Hörinstruments aus einem Umgebungsschall ein erstes Eingangssignal erzeugt wird, und durch einen zweiten Eingangswandler des Hörinstruments aus dem Umgebungsschall ein zweites Eingangssignal erzeugt wird, wobei anhand des ersten Eingangssignals und des zweiten Eingangssignals eine Winkelrichtung einer Schallquelle relativ zu einer ersten Referenzrichtung, insbesondere zu einer Frontalrichtung eines Trägers des Hörinstrumentes wenigstens näherungsweise erkannt wird, und wobei anhand des ersten Eingangssignals und des zweiten Eingangssignals eine Orientierungsrichtung der besagten Schallquelle, insbesondere relativ zu einer zweiten Referenzrichtung, wenigstens näherungsweise erkannt wird. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Als ein Hörinstrument ist hierbei generell jedwede Vorrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, aus einem Umgebungsschall mittels wenigstens eines insbesondere akusto-elektrischen Eingangswandlers ein elektrischen Eingangssignal zu erzeugen, besagtes Eingangssignal durch eine insbesondere frequenzbandspezifische Verstärkung und/oder Kompression zu einem Ausgangssignal zu verarbeiten, und aus dem Ausgangssignal ein Schallsignal zu erzeugen und dieses einem Gehör eines Trägers dieser Vorrichtung zuzuführen, insbesondere mittels eines elektro-akustischen Ausgangswandlers (bspw. ein Lautsprecher, ein sog. Balanced Metal Case Receiver, aber auch ein Knochenleithörer). Unter einem Hörinstrument sind also insbesondere ein Kopfhörer (z.B. als "Earbud"), ein Headset, eine Datenbrille mit Lautsprecher, etc. umfasst, welche mit einem entsprechenden Eingangswandler ausgestatte sind. Als ein Hörinstrument ist aber auch ein Hörgerät im engeren Sinne umfasst, also ein Gerät zur Versorgung einer Hörschwäche des Trägers, in welchem bei der Verarbeitung des Eingangssignals zum Ausgangssignal ersteres insbesondere frequenzbandabhängig verstärkt und/oder komprimiert wird, um mittels eines aus dem Ausganssignal erzeugten Ausgangsschallsignals benutzerspezifisch die Hörschwäche des Trägers zumindest teilweise zu kompensieren.
  • Insbesondere kann das Hörinstrument auch als ein binaurales Hörsystem mit einem ersten lokalen Gerät und einem zweiten lokalen Gerät ausgestaltet sein, wobei in diesem Fall das Hörinstrument bevorzugt auch noch (wenigstens) zwei weitere Eingangswandler aufweisen kann, wobei der erste und der zweite Eingangswandler im ersten lokalen Gerät angeordnet sind, und die beiden weiteren Eingangswandler im zweiten lokalen Gerät angeordnet sind. Die Anwendbarkeit des beschriebenen Verfahrens ist hiervon generell unabhängig.
  • Unter einem ersten bzw. zweiten Eingangswandler ist hierbei insbesondere jedwede Vorrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, aus einem Schallsignal ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen. Insbesondere kann bei der Erzeugung des ersten bzw. zweiten Eingangssignals durch den jeweiligen Eingangswandler auch eine Vorverarbeitung erfolgen, z.B. in Form einer linearen Vorverstärkung und/oder einer A/D-Konvertierung. Das entsprechend erzeugte Eingangssignal ist dabei insbesondere durch ein elektrisches Signal gegeben, dessen Strom- und/oder Spannungsschwankungen im Wesentlichen die Schalldruck-Schwankungen der Luft repräsentieren.
  • Unter einer Winkelrichtung einer Schallquelle relativ zu einer Frontalrichtung des Trägers ist hierbei insbesondere zu verstehen, dass durch das bestimmungsgemäße Tragen des Hörinstrumentes am Kopf (auch im Fall eines binauralen Hörsystems als Hörinstrument), insbesondere an bzw. in einem Ohr (im Fall eines monauralen Hörinstrumentes), eine eindeutige Relation zwischen den beiden Eingangswandlern und der Frontalrichtung des Trägers hergestellt wird. Mittels einer entsprechenden direktionalen Verarbeitung der beiden Eingangssignale kann somit, etwa über Laufzeitunterschiede entsprechender Signalanteile im ersten und zweiten Eingangssignal, erkannt werden, in welcher Winkelrichtung eine Schallquelle angeordnet ist, wobei der Winkel hierbei bezogen wird auf die erste Referenzrichtung, welche ihrerseits gegeben ist durch die beschriebene Frontalrichtung, oder anhand dieser definiert werden kann.
  • Unter einer Orientierungsrichtung der Schallquelle ist hierbei insbesondere eine Richtung zu verstehen, in welche die Schallquelle ihre maximale Schallenergie emittiert, bzw. in welcher das Emissionsmaximum der Schallenergie der Schallquelle liegt. Bei einem Sprecher als Schallquelle ist diese Richtung im Normalfall mit der Frontalrichtung des Sprechers gleichzusetzen. Bei einem Lautsprecher ist die Orientierungsrichtung meist durch eine Symmetrieachse der Anordnung der Membran(en) gegeben. Die Orientierungsrichtung kann hierbei insbesondere bezogen werden auf die erste Referenzrichtung, also bevorzugt auf die Frontalrichtung des Trägers des Hörinstrumentes, als vektorieller Richtung (also zur Schallquelle hin verschoben), sodass die Vektoren der ersten und der zweiten Referenzrichtung parallel sind. Bevorzugt ist die zweite Referenzrichtung aber durch die besagte Winkelrichtung gegeben. Durch das feste Verhältnis zwischen erster und zweiter Referenzrichtung kann jedoch die Definition der zweiten Referenzrichtung bevorzugt von einer nachfolgenden Anwendung abhängig gewählt werden, da alle alternativen Definitionen zueinander äquivalent sind (bis auf eine entsprechende Winkeltransformation).
  • Unter einer näherungsweisen Erkennung der Winkelrichtung und/oder der Orientierungsrichtung ist hierbei insbesondere umfasst, dass eine Mehrzahl von mindestens drei (und bevorzugt mehr) diskreten Winkelwerten als möglicher Wertebereich für die jeweilige Richtung vorgegeben wird, und derjenige Winkelwert als bestimmt wird, welchem die reale Winkelrichtung bzw. Orientierungsrichtung am nächsten kommt, und der Winkelwert als erkannte Winkel- bzw. Orientierungsrichtung ausgegeben wird.
  • Unter einer wenigstens näherungsweisen Erkennung ist hierbei zu verstehen, dass die Erkennung der jeweiligen Richtung entweder in besagten diskreten Winkelwerten oder auch kontinuierlich und insbesondere exakt erfolgen kann (im Rahmen der jeweiligen Möglichkeiten, welche insbesondere durch jegliche Effekte von Diskretisierung, Sampleraten und endlichen Rechen- sowie Speicherkapazitäten etc. bedingt sind).
  • Die Erkennung der Winkel- bzw. Orientierungsrichtung anhand des ersten und des zweiten Eingangssignals umfasst hierbei insbesondere, dass die Erkennung direkt an den Signalanteilen des ersten und des zweiten Eingangssignals durchgeführt wird, d.h., dass ein entsprechendes, winkelabhängiges Filter (z.B. ein Kerbfilter) zur Erkennung der betreffenden Richtung direkt auf das erste und das zweite Eingangssignal angewandt wird, und/oder eine Laufzeitdifferenz von Signalbeiträgen direkt im ersten und zweiten Eingangssignal ermittelt wird. Bevorzugt kann für ein solches Filter zur Erkennung auch eine Abschattungswirkung des Kopfes berücksichtigt werden, insbesondere mittels einer oder mehrerer insbesondere orientierungsrichtungsabhängiger kopfbezogener Übertragungsfunktionen.
  • Die Erkennung der Winkel- bzw. Orientierungsrichtung anhand des ersten und des zweiten Eingangssignals umfasst jedoch auch, dass das besagte Filter zur Erkennung der betreffenden Richtung auf ein erstes Zwischensignal und ein zweites Zwischensignal angewandt wird, und/oder die Laufzeitdifferenz von Signalbeiträgen im ersten und zweiten Zwischensignal ermittelt wird. Das erste Zwischensignal wird hierbei bevorzugt nur vom ersten Eingangssignal abgeleitet (also ohne, dass Signalbeiträge des zweiten Eingangssignals direkt ins zweite Zwischensignal eingehen), und das zweite Zwischensignal bevorzugt direkt vom zweiten Eingangssignal (also vorzugsweise ohne Signalbeiträge des ersten Eingangssignals im zweiten Zwischensignal).
  • Die Zwischensignale können dabei durch einkanalige Vorverarbeitung aus den jeweiligen Eingangssignalen erzeugt werden. Die Zwischensignale können jedoch auch jeweils durch direktionale Vorverarbeitung aus dem ersten und dem zweiten Eingangssignal erzeugt werden, etwa als vorwärts- und rückwärtsgerichtetes Cardioid-Signal.
  • Die Erkennung der Winkelrichtung der Schallquelle kann hierbei der Erkennung der Orientierungsrichtung vorgelagert sein, oder auch gemeinsam mit dieser erfolgen.
  • Durch die Erkennung der Orientierungsrichtung der Schallquelle, welche insbesondere auch eine Richtung der maximalen Emission der Schallenergie beinhaltet, sowie dem Bezug zur Winkelrichtung, wird eine Unterscheidung vereinfacht, ob es sich bei der Schallquelle um eine Störgeräuschquelle oder eine mögliche Nutzsignalquelle für den Träger handelt. Insbesondere kann eine Schallquelle somit dann als Störgeräuschquelle interpretiert werden, wenn infolge ihrer Orientierungsrichtung (bei gegebener Winkelrichtung) lediglich geringere Teile der Schallenergie in Richtung des Trägers des Hörinstrumentes emittiert werden. Dies kann etwa über entsprechende Winkelschranken, ausgehend von der Schallquelle, etc. unterschieden werden.
  • Bevorzugt wird dabei anhand der Orientierungsrichtung der Schallquelle diese als eine für den Träger relevante Schallquelle erkannt. Auch dies kann anhand entsprechende Winkelschranken, ausgehend von der Schallquelle, erkannt werden. So kann z.B. überprüft werden, ob die Orientierungsrichtung, bezogen auf die Winkelrichtung (also der, vorzugsweise inversen, Winkelrichtung der Schallquelle als zweiter Referenzrichtung), mehr als z.B. (±) 10° oder mehr als z.B. (±) 22,5° oder mehr als (±) 45° beträgt (d.h., ob der Betrag der Abweichung der Orientierungsrichtung von der Winkelrichtung mehr als 10°, bzw. 22,5° bzw. 45° beträgt).
  • Wenn dies für die gesetzte Schranke nicht der Fall ist, und die Abweichung also kleiner ist, so ist die Schallquelle als im Wesentlichen auf den Träger des Hörsystems ausgerichtet angenommen, und wird als für den Träger relevante Schallquelle eingestuft.
  • Bevorzugt wird hierbei als besagte Schallquelle ein Sprecher erkannt. Das Verfahren ist grundsätzlich auch auf andere Arten von Schallquellen anwendbar, jedoch entfaltet es gerade im Kontext eines Sprechers als Schallquelle, welcher sich während eines Gespräches bewegen und insbesondere seine Orientierung bzgl. des Trägers ändern kann, seine besonderen Vorteile. Der Sprecher kann insbesondere anhand von spektralen Merkmalen als solcher erkannt werden, d.h., der seine Sprachbeiträge beinhaltende Schall wird anhand von charakteristischen spektralen Merkmalen (wie z.B. Formanten) als Sprache erkannt.
  • Besonders bevorzugt wird dann der Sprecher anhand der Orientierungsrichtung als ein Gesprächspartner des Trägers erkannt. Dies bedeutet insbesondere, dass der als relevante Schallquelle erkannte Sprecher dann auch als mit dem Träger im Gespräch befindlich erkannt wird, insbesondere solange die Orientierungsrichtung des besagten Gesprächspartners hinreichend auf den Träger ausgerichtet ist.
  • Günstigerweise wird eine Direktionalität des Schalls der Schallquelle ermittelt, wobei die Orientierungsrichtung der Schallquelle nur dann ermittelt wird, wenn die ermittelte Direktionalität einen unteren Grenzwert nicht unterschreitet. Hierdurch kann verhindert werden, dass Rechenleistung zur Erkennung einer relevanten Schallquelle verschwendet wird, wenn z.B. die Schallquelle nur diffus wahrnehmbar ist. Das Ermitteln der Direktionalität kann insbesondere anhand von spektralen Merkmalen des Schalls erfolgen, bspw. anhand einer Erkennung eines diffusen Schallanteils.
  • Zweckmäßigerweise wird erfasst, ob die Schallquelle in einem ersten Bereich liegt, welcher im vorderen Halbraum des Trägers belegen ist, wobei die Erkennung der Orientierung der Schallquelle nur durchgeführt wird, wenn die Schallquelle im ersten Bereich liegt. Hierdurch kann verhindert werden, dass Rechenleistung zur Erkennung einer relevanten Schallquelle verschwendet wird, wenn die Schallquelle in einem für den Träger a priori als irrelevant anzunehmenden Raumbereich liegt. Der erste Bereich kann hierbei bevorzugt gewählt werden als der Bereich [-67,5°, 67,5°], besonders bevorzugt [-60°, 60°] bezogen auf die erste Referenzrichtung bzw. die Frontalrichtung des Trägers.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die näherungsweise Erkennung der Orientierungsrichtung durch eine Auswahl aus einer Mehrzahl an, bevorzugt mindestens drei, diskreten Kern-Orientierungsrichtungen. Die Erkennung der Orientierungsrichtung kann hierbei insbesondere auch derart erfolgen, dass einer aus drei Orientierungsbereichen erkannt wird: Orientierungsrichtung dem Träger zugewandt, Orientierungsrichtung am Träger vorne vorbeigerichtet, Orientierungsrichtung hinten am Träger vorbeigerichtet. Für die Feststellung, ob eine Schallquelle für den Träger Relevanz hat, ist eine höhere Auflösung, also mit einem größeren Wertebereich der Orientierungsrichtungen (bzgl. der Winkelrichtung bzw. der inversen Winkelrichtung) oftmals nicht erforderlich. Somit kann auf eine komplexere Ermittlung und insbesondere auch auf komplexere Rechenoperationen verzichtet werden.
  • Als weiter vorteilhaft erweist es sich, wenn eine erste Mehrzahl an insbesondere zwei- bzw. mehrkanaligen winkelabhängigen Filtern bereitgestellt wird, deren zugrunde liegende Winkel wenigstens einen Teilbereich des Raumes überdecken, wobei die erste Mehrzahl an winkelabhängigen Filtern jeweils auf das erste und das zweite Eingangssignal und/oder auf ein erstes und ein zweites Zwischensignal angewandt werden, welche jeweils vom ersten bzw. zweiten Eingangssignal abgeleitet werden, und hieraus eine Menge entsprechender winkelabhängiger Merkmale ermittelt wird, und wobei die Winkelrichtung der Schallquelle anhand der winkelabhängigen Merkmale erkannt wird. Insbesondere sind dabei die winkelabhängigen Merkmale quantitative Merkmale derart, dass die Merkmale zu verschiedenen Winkelrichtungen der Größe nach geordnet werden können. Die winkelabhängigen Filter "scannen" dabei den Teilbereich des Raumes bzw. den ganzen Raum, sodass anhand eines Maximums oder Minimums der winkelabhängigen Merkmale der zum betreffenden Merkmal zugehörige Winkel als Winkelrichtung ermittelt werden kann.
  • Als winkelabhängiges Merkmal wird dabei bevorzugt ein Schallpegel oder ein Grad einer Abschwächung eines Schalls von einer Schallquelle ermittelt, welche in der betreffenden Winkelrichtung angeordnet ist. Die winkelabhängigen Filter sind dabei insbesondere als Kerbfilter ("notch-filter") ausgestaltet, welche direkt auf das erste und das zweite Eingangssignal, oder auf ein hiervon jeweils abgeleitetes erstes und zweites Zwischensignal angewandt werden, und eine entsprechende räumliche Filterung mit dem betreffenden Winkelbereich bewirken, sodass eine maximale Hervorhebung oder eine maximale Abschwächung zu einem der Winkel ermittelt werden kann.
  • In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung wird für wenigstens eine Winkelrichtung eine zweite Mehrzahl an orientierungsrichtungsabhängigen Filtern bereitgestellt, welche jeweils einer Orientierungsrichtung bei der besagten Winkelrichtung entsprechen, wobei die zweite Mehrzahl an orientierungsrichtungsabhängigen Filtern jeweils auf das erste und das zweite Eingangssignal und/oder auf das erste und das zweite Zwischensignal angewandt werden, und hieraus eine zweite Menge entsprechender orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale ermittelt wird, und wobei die Orientierungsrichtung anhand der besagten orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale erkannt wird. Insbesondere sind dabei die orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale quantitative Merkmale derart, dass die Merkmale zu verschiedenen Orientierungsrichtungen der Größe nach geordnet werden können.
  • Die orientierungsrichtungsabhängigen Filter "scannen" dabei den Raum um die Schallquelle zu gegebener Winkelrichtung, sodass insbesondere anhand eines Maximums oder Minimums der orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale die zum betreffenden Merkmal zugehörige Orientierungsrichtung ermittelt werden kann.
  • Bevorzugt wird dabei als orientierungsrichtungsabhängiges Merkmal ein Grad einer Abschwächung eines Schalls von einer Schallquelle ermittelt, welche in der betreffenden Orientierungsrichtung ausgerichtet ist. Die orientierungsrichtungsabhängigen Filter sind dabei insbesondere als Kerbfilter ("notch-filter") ausgestaltet, welche direkt auf das erste und das zweite Eingangssignal, oder auf ein hiervon jeweils abgeleitetes erstes und zweites Zwischensignal angewandt werden.
  • Besonders bevorzugt wird dabei für den Grad der Abschwächung ein Vergleichssignal, welches durch eine Anwendung des betreffenden winkelabhängigen und/oder orientierungsrichtungsabhängigen Filters auf das erste und das zweite Eingangssignal und/oder auf das erste und das zweite Zwischensignal generiert wird, mit einem Referenzsignal verglichen wird, welches vorzugsweise eine omnidirektionale Richtcharakteristik aufweist. Ein derartiger Vergleich lässt sich besonders einfach implementieren, zudem liefert das Referenzsignal eine Vergleichsgröße für den gesamten Schallpegel als Bezugsgröße für die Abschwächung durch das jeweilige Filter.
  • Insbesondere wird dabei das Referenzsignal nur vom ersten Eingangssignal abgeleitet. Hierdurch kann die omnidirektionale Richtcharakteristik ohne weitere Signalverarbeitungsschritte sichergestellt werden.
  • Günstigerweise wird eine Mehrzahl an diskreten Konfigurationen vorgegeben, welche jeweils durch eine zugehörige Winkelrichtung aus einer ersten Mehrzahl an diskreten Winkelrichtungen für die Schalquelle sowie durch eine zugehörige Orientierungsrichtung aus einer zweiten Mehrzahl an diskreten Orientierungsrichtungen gegeben ist, wobei für jede der Konfigurationen ein orientierungsrichtungsabhängiges Filter bereitgestellt wird, welches jeweils auf das erste und das zweite Eingangssignal und/oder auf das erste und das zweite Zwischensignal angewandt wird, und hieraus ein entsprechendes orientierungsrichtungsabhängiges Merkmal für die jeweilige Konfiguration ermittelt wird, und wobei die Orientierungsrichtung anhand der ermittelten orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale erkannt wird.
  • Dies bedeutet insbesondere: Es werden nur eine bestimmte Anzahl an als relevant erachteten, möglichen Konfigurationen überprüft, wobei jede Konfiguration gegeben ist durch eine von mehreren möglichen Winkelrichtung und eine zugehörige Orientierungsrichtung (insbesondere bezogen auf die jeweilige Winkelrichtung bzw. inverse Winkelrichtung), wobei zu einer Winkelrichtung genau eine oder auch mehrere Orientierungsrichtungen (also eine Konfiguration oder mehrere Konfigurationen bei dieser Winkelrichtung) vorliegen können. Dies erlaubt es, den Overhead gering zu halten, indem lediglich eine reduzierte Anzahl an Konfigurationen (gegenüber einer potentiell weitaus größeren Anzahl an Möglichkeiten der Konfiguration) überhaupt betrachtet werden, und entsprechende Filter bereitgestellt sowie die zugehörigen Merkmale ermittelt werden müssen.
  • Zweckmäßigerweise wird für jede Orientierungsrichtung zu einer gegebenen Winkelrichtung eine kopfrichtungsbezogene Übertragungsfunktionen (Orientation Dependent Head Related Transfer Function, ODHRTF) bereitgestellt, wobei jede der ODHRTFs einen Übertragungsweg für Schall von der Schallquelle repräsentiert, welche in einer betreffenden Winkelrichtung mit der besagten Orientierungsrichtung angeordnet ist, und wobei die orientierungsrichtungsabhängigen Filter jeweils gebildet werden anhand der jeweils zugehörigen ODHRTF. Dies bedeutet insbesondere, dass das jeweilige Filter, z.B. als Kerbfilter, die zugehörige ODHRTF von der Schallquelle (bei gegebener Winkelrichtung und gegebener Orientierungsrichtung) hin zum ersten bzw. zweiten Eingangswandler berücksichtigt bzw. bevorzugt beinhaltet. Hierdurch wird eine präzise Abbildung der räumlichen Propagation des Schalls von der Schallquelle zum jeweiligen Eingangswandler sichergestellt, sodass für das Filter räumliche Verzerrungseffekte, die zu einer unpräzisen Bestimmung der Winkel- bzw. Orientierungsrichtung führen könnten, bestmöglich vermieden werden. Die ODHRTF stellt hierbei eine Erweiterung des Konzeptes der kopfbezogenen Transferfunktion (Head Related Transfer Function, HRTF) dar, welche einen Übertragungsweg für Schall von einer Schallquelle repräsentiert, die in einer bestimmten Winkelrichtung angeordnet ist, jedoch anders als die ODHRTF nicht von der Orientierungsrichtung der Schallquelle abhängt. Bevorzugt werden die einzelnen ODHRTFs vorab (also vor dem eigentlichen Verfahren) in einer Kalibrierung gemessen und/oder simuliert.
  • Vorteilhafterweise wird die Orientierungsrichtung anhand der orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale mittels eines künstlichen neuronalen Netzes erkannt. Dies bedeutet, dass die orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale als Eingangsgrößen an ein künstliches neuronales Netz, z.B. ein Recurrent Neural Network (RNN) o.ä., übergeben werden, und das neuronale Netz die wenigstens näherungsweise ermittelte Orientierungsrichtung als Ausgangsgröße ausgibt. Hierbei kann insbesondere eine zeitgleiche Verarbeitung der besagten Eingangsgrößen erfolgen, was zu einer Verbesserung der Runtime führt.
  • Günstigerweise wird dabei für jede Orientierungsrichtung zu einer gegebenen Winkelrichtung eine bzw. die kopfrichtungsbezogene Übertragungsfunktionen bereitgestellt, wobei Eingangsgrößen für das künstliche neuronale Netz verwendet werden, welche anhand des mit der zugehörigen kopfrichtungsbezogenen Übertragungsfunktion gefilterten ersten und/oder zweiten Eingangssignals abgeleitet werden. Dies ermöglicht einerseits eine Berechnung der Orientierungsrichtung mittels eines dazu besonders geeigneten künstlichen neuronalen Netzes, da diese Art von Aufgaben selbst durch kleinere künstliche neuronale Netze vergleichsweise effizient durchführbar ist, und diese zudem mit vergleichsweise geringem Trainingsaufwand (da nur geringe Parameteranzahl bei kleinen künstlichen neuronalen Netzen) für besagte Aufgabe eingerichtet werden können. Andererseits kann hierbei der Prozess der Signalverarbeitung zur Erkennung der Orientierungsrichtung durch die Verwendung akustischer Merkmale wie bspw. der wie beschrieben gefilterten Eingangssignale als Eingangsgrößen merklich verkürzt werden. Die Erfindung nennt weiter ein Hörinstrument, umfassend einen ersten Eingangswandler zur Erzeugung eines ersten Eingangssignals aus einem Umgebungsschall, einen zweiten Eingangswandler zur Erzeugung eines zweiten Eingangssignals aus dem Umgebungsschall, und eine Signalverarbeitungseinheit, wobei das Hörinstrument dazu eingerichtet ist, das vorbeschriebene Verfahren durchzuführen, und wobei insbesondere die Signalverarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist (durch entsprechende Ausstattung mit Prozessorleistung und durch diese adressierbaren Arbeitsspeicher, sowie durch Programmbefehle), die Signalverarbeitungsschritte des vorbeschriebenen Verfahrens durchzuführen.
  • Das erfindungsgemäße Hörinstrument teilt die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die für das Verfahren und für seine Weiterbildungen angegebenen Vorteile können hierbei sinngemäß auf das Hörinstrument übertragen werden.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen jeweils schematisch:
    • Fig. 1
    in einem Blockschaltbild ein Hörinstrument,
    Fig. 2
    in einer Draufsicht eine Hörsituation eines Trägers des Hörinstruments nach Fig. 1 mit einem Sprecher als Schallquelle
    Fig. 3
    in einem Blockdiagramm den Ablauf eines Verfahrens zum Bestimmen einer Orientierungsrichtung des Sprechers nach Fig. 2,
    Fig. 4
    in einer Draufsicht mehrere Konfigurationen, welche jeweils durch spezifisch orientierte Sprecher um den Träger des Hörinstruments nach Fig. 1 gegeben sind,
    Fig. 5
    in einem Diagramm die Wirkung einzelner Filter für das Verfahren nach Fig. 3, angewandt auf eine Konfiguration nach Fig. 4,
    Fig. 6
    jeweils in der Draufsicht verschiedene mögliche Konfigurationen zu drei unterschiedlichen Winkelrichtungen eines Sprechers.
  • Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In Figur 1 ist schematisch in einem Blockschaltbild ein Hörinstrument 1 dargestellt, welches einen ersten Eingangswandler M1 und einen zweiten Eingangswandler M2 aufweist. Der erste Eingangswandler M1 und der zweite Eingangswandler M2 sind hierbei jeweils durch entsprechende Mikrofone gegeben. Der erste Eingangswandler M1 ist dazu eingerichtet, im Betrieb des Hörinstrumentes 1 aus einem Umgebungsschall 2 ein erstes Eingangssignal E1 zu erzeugen. Entsprechend ist der zweite Eingangswandler M2 dazu eingerichtet, im Betrieb des Hörinstrumentes 1 aus dem Umgebungsschall 2 ein zweites Eingangssignal E2 zu erzeugen. Das erste Eingangssignal E1 und das zweite Eingangssignal E2 werden einer Signalverarbeitungseinheit 4 zugeführt, in welcher beide Eingangssignale E1, E2 zu einem Ausgangssignal A1 verarbeitet werden, und dabei insbesondere frequenzbandspezifisch verstärkt und/oder komprimiert werden, wobei die besagte Signalverarbeitung der beiden Eingangssignale E1, E2 zum Ausgangssignal A1 insbesondere richtungsabhängig erfolgt, d.h., im Umgebungsschall können Beiträge einzelner Schallquellen aus unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedlich stark verstärkt werden. Überdies kann besagte Signalverarbeitung insbesondere gemäß audiologischer Anforderungen eines Trägers des Hörinstrumentes 1 erfolgen.
  • Das Hörinstrument 1 weist weiter einen Ausgangswandler L1 auf, welcher dazu eingerichtet ist, aus dem Ausgangssignal A1 ein Ausgangsschallsignal 6 zu erzeugen. Die schematische Darstellung des Hörinstrumentes 1 in Figur 1 zeigt ein sog. Behind-The-Ear-Hörgerät (BTE) mit einem Ohrstück 8, in welchem der Ausgangswandler L1 angeordnet ist, jedoch ist das Hörinstrument 1 auch als eine Bauform denkbar, insbesondere als ein In-The-Ear-Hörgerät (ITE), ein In-The-Canal-Hörgerät (ITC), ein Completely-In-the-Canal-Hörgerät (CIC), ein Receiver-In-the-Canal-Hörgerät (RIC), oder insbesondere auch als ein nicht ausschließlich bzw. nicht primär für die Versorgung einer Hörschwäche vorgesehener Ohrhörer. Insbesondere kann das Hörinstrument 1 auch als ein binaurales Hörsystem mit einem ersten lokalen Gerät und einem zweiten lokalen Gerät (nicht dargestellt) ausgestaltet sein. In diesem Fall kann das Hörinstrument 1 insbesondere auch noch zwei weitere Eingangswandler aufweisen, wobei die beiden weiteren Eingangswandler im zweiten lokalen Gerät angeordnet sind. Die Anwendbarkeit des beschriebenen Verfahrens ist hiervon generell unabhängig.
  • In Figur 2 ist schematisch in einer Draufsicht eine Hörsituation eines Trägers 10 des Hörinstrumentes 1 dargestellt. Das Hörinstrument 1 kann hierbei auch durch ein binaurales Hörsystem mit einem ersten lokalen Gerät 1a und einem zweiten lokalen Gerät 1b gegeben sein, wobei die beiden Eingangswandler M1, M2 auf beide lokalen Geräte 1a, 1b verteilt sein können (je ein Eingangswandler M1, M2 in jedem lokalen Gerät 1a, 1b), oder jedes lokale Gerät 1a, 1b zwei Eingangswandler M1, M2 aufweisen kann (die Eingangswandler für das lokale Gerät 1b sind nicht dargestellt). Durch die Anordnung der beiden Eingangswandler M1, M2 im Hörinstrument 1 kann für das bestimmungsgemäße Tragen des Hörinstrumentes 1 eine erste Referenzrichtung R1 definiert werden, welche vorzugsweise in einer Frontalrichtung 12 des Trägers 10 gewählt wird. In einem vorderen Halbraum 14 ist in einer Winkelrichtung α bezüglich der ersten Referenzrichtung R1 eine Schallquelle 16 angeordnet, welche durch einen Sprecher S1 gegeben ist. Um nun erkennen zu können, ob es sich bei der Schallquelle 16 um eine für den Träger 10 relevante Schallquelle handelt, und somit beim Sprecher S1 um einen Gesprächspartner des Trägers 10 handelt, wird durch das Hörinstrument 1 anhand des ersten und des zweiten Eingangssignals E1, E2 in noch zu beschreibender Weise eine Orientierungsrichtung vw1 der Schallquelle 16 ermittelt, in welche die Schallquelle 16 das maximum ihrer Schallenergie emittiert. Für den Sprecher 1 als Schallquelle 16 ist diese Orientierungsrichtung vw1 gleichbedeutend mit der Sprech- bzw. Blickrichtung des Sprechers S1.
  • Die Orientierungsrichtung vw1 ist hierbei bevorzugt relativ zu einer geeignet zu wählenden zweiten Referenzrichtung R2 definiert. Vorliegend ist die zweite Referenzrichtung R2 gewählt als die (umgekehrte) Winkelrichtung α des Sprechers S1, kann aber insbesondere auch zur ersten Referenzrichtung R1 identisch gewählt werden. In Figur 2 ist noch eine weitere Schallquelle 17 eingezeichnet, welche durch einen weiteren Sprecher S2 gegeben ist. Der Sprecher S2 hat seine Blickrichtung nicht auf den Träger 10 ausgerichtet, womit seine Orientierungsrichtung vw2 vom Träger weggerichtet ist.
  • In Figur 3 ist schematisch anhand eines Blockdiagramms der Ablauf eines Verfahrens zur o.g. Bestimmung der Orientierungsrichtung vw1 der Schallquelle 16 dargestellt. Die einzelnen Signalverarbeitungs- bzw. Signalanalyseschritte sind hierbei bevorzugt in der Signalverarbeitungseinheit 14 des Hörinstrumentes 1 auszuführen, insbesondere auf einem entsprechend eingerichteten, vorzugsweise programmierbaren Signalprozessor und/oder auf einem hierfür anwendungsspezifisch eingerichteten Schaltkreis (bspw. einer ASIC). In den einzelnen Analyseschritten können hierbei das erste und das zweite Eingangssignal E1, E2 direkt verwendet werden, d.h., räumliche Filter o.ä. zum Erkennen der Winkel- und/oder Orientierungsrichtung der Schallquelle 16 werden direkt auf das erste und das zweite Eingangssignal angewandt. Das erste und das zweite Eingangssignal E1, E2 können aber, unter wenigstens teilweiser Erhaltung ihrer räumlichen Information, auch zu wenigstens zwei Zwischensignalen (nicht dargestellt) weiterverarbeitet werden (etwa zu einem Cardioid- und einem Anticardioid-Signal), und besagte Filter auf diese Zwischensignale angewandt werden.
  • In einem ersten Verfahrensschritt V1 wird anhand des ersten und des zweiten Eingangssignals E1, E2 eine Winkelrichtung α der Schallquelle 16 ermittelt. Dies entspricht dem Ermitteln einer sog. "Direction of Arrival" (DoA), und kann etwa durch ein Ermitteln von Laufzeit- und/oder Pegelunterschieden in den beiden Eingangssignalen E1, E2 erfolgen, und/oder anhand von räumlichen ersten Filtern F1 (αj), welche auf beide Eingangssignale E1, E2 (oder entsprechend hiervon abgeleitete Zwischensignale) angewandt werden, und welche als Kerbfilter so ausgestaltet sind, dass sie bei einem Winkel αj eine maximale Abschwächung aufweisen. Die einzelnen ersten Filter F1 (αj) können nun über eine Variation des Winkelargumentes αj den Raum "scannen".
  • Ist die Winkelrichtung α ermittelt, kann optional in einem Verfahrensschritt V2 anhand der Winkelrichtung α überprüft werden, ob sich die Schallquelle 16 in einem ersten Bereich 18 befindet, welcher im vorderen Halbraum 14 belegen ist. Der erste Bereich 18 kann hierbei insbesondere durch einen symmetrischen Winkelbereich [-y,y] um die Frontalrichtung 12 definiert sein, wobei γ bevorzugt auszuwählen ist aus dem (halboffenen) Intervall [45°, 90°[, besonders bevorzugt aus dem Intervall [60°, 80°]. Die nachfolgenden Verfahrensschritte können dann insbesondere nur dann ausgeführt werden, wenn die Schallquelle 16 im ersten Bereich 18 liegt, d.h., wenn die Winkelrichtung α im Winkelbereich [-y,y] liegt.
  • Weiter kann in einem ebenfalls optionalen Verfahrensschritt V3 eine Direktionalität d des Schalls der Schallquelle 16 bestimmt werden, etwa anhand spektraler Merkmale in den Eingangssignalen E1, E2. Die nachfolgenden Verfahrensschritte können dann insbesondere nur dann ausgeführt werden, wenn die Entfernung d der Schallquelle 16 eine vorgegebene Untergrenze (nicht eingezeichnet) nicht unterschreitet.
  • Im nächsten Verfahrensschritt V4 wird nun für die Schallquelle 16 eine Orientierungsrichtung vw1 ermittelt. Hierfür werden, für die ermittelte Winkelrichtung α, in einem ersten Zwischenschritt V4.1 orientierungsrichtungsabhängige zweite Filter F2 (α, vwk) bereitgestellt, d.h., zu unterschiedlichen Winkelrichtungen αi, αj existieren unterschiedliche Sätze an zweiten Filtern F2 (αi, vwk), F2 (αj, vwk). Für die zweiten Filter F2 kann hierbei insbesondere eine orientierungsrichtungsabhängige ODHRTF (α, vwk, M1/M2) von der in der Winkelrichtung α angeordneten Schallquelle 16 zum ersten bzw. zweiten Eingangswandler M1, M2 herangezogen werden. In einem nächsten Zwischenschritt V4.2 werden für die die einzelnen Orientierungsrichtungen vwk die zweiten Filter F2 (α, vwk) auf das erste und das zweite Eingangssignal E1, E2 angewandt (Anwendung ° des zweiten Filters F2 auf die Menge {E1, E2} der Eingangssignale), und ggf. noch über ein Referenzsignal N1 normiert. Als das Referenzsignal N1 kann hierbei insbesondere direkt das erste oder das zweite Eingangssignal E1, E2 verwendet werden.
  • Abschließend wird in einem Zwischenschritt V4.3 über die einzelnen Orientierungsrichtungen vwk das Minimum der wie besagt mit den jeweiligen zweiten Filtern F2 (α, vwk) gefilterten und mit dem Referenzsignal N1 normierten Eingangssignale E1, E2 gebildet, und das zugehörige Argument arg min als Orientierungsrichtung vw1 der Schalquelle 16 bestimmt. Die Bestimmung kann hierbei insbesondere näherungsweise erfolgen, dass nämlich nur eine begrenzte Anzahl an Orientierungsrichtungen vwk überprüft wird (z.B. k=1...3 oder k= 1...5). Insbesondere kann dabei die Orientierungsrichtungen vw1 auf die (umgekehrte) Winkelrichtung α bezogen sein, sodass als Wertebereich der Orientierungsrichtung für k =1..3 nur die Ergebnisse "auf den Träger ausgerichtet" (vw1 = α bzw. 180° + α), "vorne am Träger vorbei ausgerichtet", "hinter dem Träger vorbei ausgerichtet" definiert sind.
  • Die Orientierungsrichtung vw1 kann auch durch ein entsprechend trainiertes künstliches neuronales Netz DNN bestimmt werden (gestrichelter Signalpfad), welches als Eingangsgrößen die mit den orientierungsrichtungsabhängigen ODHRTF (α, vwk, M1/M2) gefilterten Eingangssignale E1, E2 empfängt, und als Ergebnis die Orientierungsrichtung vw1 ausgibt.
  • In Figur 4 ist schematisch in einer Draufsicht mehrere Konfigurationen in einer Gesprächssituation des Trägers 10 dargestellt, wobei jede dieser Konfigurationen durch einen Sprecher S1, S2, S3 und seine konkrete Orientierungsrichtung vw1, vw2, vw3 gegeben ist. Während ein Sprecher S1 dem Träger 10 an einem Tisch 20 schräg gegenüber sitzt, jedoch in seiner eigenen Frontalrichtung 22 nach vorne blickt (und somit seine Orientierungsrichtung vw1 nicht auf den Träger 10 ausgerichtet ist, sondern parallel zu dessen Frontalrichtung 12 läuft; erste Konfiguration), sitzt ein Sprecher S2 neben dem Träger 10 mit seinem Blick und somit seiner Orientierungsrichtung vw2 auf den Sprecher S1 gerichtet (zweite Konfiguration). Schräg hinter dem Träger 10 steht ein Sprecher S3, mit seiner Orientierungsrichtung vw3 auf den Träger 10 ausgerichtet (dritte Konfiguration). In einer realen, lebhaften Gesprächssituation sprechen die Sprecher S1, S2, S3 dabei zu unterschiedlichen Zeitpunkten, teils auch mit gegenseitigem Unterbrechen.
  • In Figur 5 ist nun für das Verfahren nach Figur 3 die Wirkung einzelner zweiter Filter F2 angewandt auf die einzelnen Konfigurationen nach Figur 4 dargestellt. In einem ersten Diagramm links oben sind für die drei Konfigurationen K1, K2, K3 die jeweiligen Ausgangsgrößen des zweiten Filters der jeweiligen Konfiguration (also bzgl. des Sprechers in der gegebenen Winkelrichtung und mit seiner Orientierungsrichtung), angewandt auf das erste und das zweite Eingangssignal, gegen eine Zeitachse angetragen. Wie man erkennen kann, liefert das erste Filter für die Konfiguration K3 bis zu einem Zeitpunkt knapp vor 6 s ein knappes, aber wahrnehmbares Minimum, wohingegen nach diesem Zeitpunkt das zweite Filter für die Konfiguration K2 ein erkennbares Minimum liefert. Dies deutet darauf hin, dass bis zum Zeitpunkt knapp vor 6 s der Sprecher S1 der ersten Konfiguration aktiv ist, und danach der Sprecher S2 der zweiten Konfiguration aktiv ist. Das entsprechende Resultat ist im zweiten Diagramm (rechts oben) gegen die Zeitachse dargestellt.
  • In einem dritten Diagramm links unten sind für die drei Konfigurationen K1, K2, K3 erneut die jeweiligen Ausgangsgrößen des zweiten Filters der jeweiligen Konfiguration gegen die Zeitachse angetragen. Wie man erkennen kann, liefert das zweite Filter für die Konfiguration K3 bis zu einem Zeitpunkt knapp vor 6 s ein klares Minimum, wohingegen nach diesem Zeitpunkt das zweite Filter für die Konfiguration K2 ein klares Minimum liefert. Dies deutet darauf hin, dass bis zum Zeitpunkt knapp vor 6 s der Sprecher S3 der dritten Konfiguration aktiv ist, und danach der Sprecher S2 der zweiten Konfiguration aktiv ist. Das entsprechende Resultat ist im vierten Diagramm (rechts unten) gegen die Zeitachse dargestellt.
  • In Figur 6 sind zu drei unterschiedlichen Winkelrichtungen α des Sprechers S1 (bezogen auf die Frontalrichtung 12 des Trägers 10) jeweils verschiedene mögliche Konfigurationen hinsichtlich der Orientierungsrichtung vw1-3 gezeigt.
  • Die oberen Konfigurationen zeigen den Sprecher S1 in einer Winkelrichtung von α = 90° zur durch die Frontalrichtung 12 des Trägers 10 des Hörinstrumentes 1 gegebenen ersten Referenzrichtung R1. In der links gezeigten Konfiguration weist der Sprecher S1 eine Orientierungsrichtung vw1 von 0° bezogen auf die durch die (umgekehrte) Winkelrichtung α gegebene zweite Referenzrichtung R2 auf. In den daneben eingezeichneten Konfigurationen weist der Sprecher S1 bezogen auf die zweite Referenzrichtung R2 eine Orientierungsrichtung vw2 von 45° bzw. vw3 von 90° auf.
  • Die mittleren Konfigurationen zeigen den Sprecher S1 in einer Winkelrichtung von α = 45° zur ersten Referenzrichtung R1. In der links gezeigten Konfiguration weist der Sprecher S1 eine Orientierungsrichtung vw1 von 0° bezogen auf die zweite Referenzrichtung R2 auf. In den daneben eingezeichneten Konfigurationen weist der Sprecher S1 bezogen auf die zweite Referenzrichtung R2 eine Orientierungsrichtung vw2 von 45° bzw. vw3 von 90° auf.
  • Die unteren Konfigurationen zeigen den Sprecher S1 in einer Winkelrichtung von α = 0° zur ersten Referenzrichtung R1. In der untersten Konfiguration weist der Sprecher S1 eine Orientierungsrichtung vw1 von 0° bezogen auf die durch die (umgekehrte) Winkelrichtung α gegebene zweite Referenzrichtung R2 auf. In den darüber eingezeichneten Konfigurationen weist der Sprecher S1 bezogen auf die zweite Referenzrichtung R2 eine Orientierungsrichtung vw2 von 45° bzw. vw3 von -45° auf.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hörinstrument
    1a/b
    lokales Gerät (des Hörinstrumentes)
    2
    Umgebungsschall
    4
    Signalverarbeitungseinheit
    6
    Ausgangsschallsignal
    8
    Ohrstück
    10
    Träger
    12
    Frontalrichtung
    14
    vorderer Halbraum
    16
    Schallquelle
    17
    Schallquelle
    18
    erster Bereich
    20
    Tisch
    22
    Frontalrichtung
    A1
    Ausgangssignal
    DNN
    künstliches neuronales Netz
    E1/2
    erstes/zweites Eingangssignal
    F1
    (winkelabhängiges) erstes Filter
    F2
    (orientierungsrichtungsabhängiges) zweites Filter
    L1
    Ausgangswandler
    K1-3
    Ausgangsgröße des zweiten Filters (für Konfiguration 1-3)
    M1/2
    erster/zweiter Eingangswandler
    N1
    Referenzsignal
    R1/2
    erste/zweite Referenzrichtung
    S1-3
    Sprecher
    V1-4
    Verfahrensschritt
    V4.1-3
    Zwischenschritt
    vw1-3, vwk
    Orientierungsrichtung
    α, αj
    Winkelrichtung

Claims (17)

  1. Verfahren zur direktionalen Signalverarbeitung für ein Hörinstrument (1),
    - wobei durch einen ersten Eingangswandler (M1) des Hörinstruments (1) aus einem Umgebungsschall (2) ein erstes Eingangssignal (E1) erzeugt wird, und durch einen zweiten Eingangswandler (M2) des Hörinstruments (1) aus dem Umgebungsschall (2) ein zweites Eingangssignal (E2) erzeugt wird,
    - wobei anhand des ersten Eingangssignals (E1) und des zweiten Eingangssignals (E2) eine Winkelrichtung (α) einer Schallquelle (16, 17) relativ zu einer ersten Referenzrichtung (R1), insbesondere zu einer Frontalrichtung (12) eines Trägers (10) des Hörinstrumentes (1), wenigstens näherungsweise erkannt wird, und
    - wobei anhand des ersten Eingangssignals (E1) und des zweiten Eingangssignals (E2) eine Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) der besagten Schallquelle (16, 17), insbesondere relativ zu einer zweiten Referenzrichtung (R2), wenigstens näherungsweise erkannt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    wobei anhand der Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) der Schallquelle (16, 17) diese als eine für den Träger (10) relevante Schallquelle erkannt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    wobei als besagte Schallquelle (16, 17) ein Sprecher (S1-3) erkannt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, rückbezogen auf Anspruch 2,
    wobei der Sprecher (S1-3) anhand der Orientierungsrichtung (vw1-3) als ein Gesprächspartner des Trägers (10) erkannt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei eine Direktionalität (d) des Schalls der Schallquelle (16, 17) erkannt wird, und
    wobei die Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) der Schallquelle (16, 17) nur dann ermittelt wird, wenn die erkannte Direktionalität (d) einen unteren Grenzwert nicht unterschreitet.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei erfasst wird, ob die Schallquelle (16, 17) in einem ersten Bereich (18) liegt, welcher im vorderen Halbraum (14) des Trägers (10) belegen ist, und wobei die Erkennung der Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) der Schallquelle (16, 17) nur durchgeführt wird, wenn die Schallquelle (16, 17) im ersten Bereich (14) liegt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die näherungsweise Erkennung der Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) durch eine Auswahl aus einer Mehrzahl an, bevorzugt mindestens drei, diskreten Kern-Orientierungsrichtungen erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei eine erste Mehrzahl an winkelabhängigen Filtern (F1) bereitgestellt wird, deren zugrunde liegende Winkel (αj) wenigstens einen Teilbereich des Raumes überdecken,
    wobei die erste Mehrzahl an winkelabhängigen Filtern (F1) jeweils auf das erste und das zweite Eingangssignal (E1, E2) und/oder auf ein erstes und ein zweites Zwischensignal angewandt werden, welche jeweils vom ersten bzw. zweiten Eingangssignal (E1, E2) abgeleitet werden, und hieraus eine Menge entsprechender winkelabhängiger Merkmale ermittelt wird, und wobei die Winkelrichtung (α) der Schallquelle (16, 17) anhand der winkelabhängigen Merkmale erkannt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei für wenigstens eine Winkelrichtung (α) eine zweite Mehrzahl an orientierungsrichtungsabhängigen Filtern (F2) bereitgestellt wird, welche jeweils einer Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) bei der besagten Winkelrichtung (α) entsprechen,
    wobei die zweite Mehrzahl an orientierungsrichtungsabhängigen Filtern (F2) jeweils auf das erste und das zweite Eingangssignal (E1, E2) und/oder auf das erste und das zweite Zwischensignal angewandt werden, und hieraus eine zweite Menge entsprechender orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale ermittelt wird, und
    wobei die Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) anhand der besagten orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale erkannt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei eine Mehrzahl an diskreten Konfigurationen vorgegeben wird, welche jeweils durch eine zugehörige Winkelrichtung (α) aus einer ersten Mehrzahl an diskreten Winkelrichtungen (αj) für die Schalquelle (16, 17) sowie durch eine zugehörige Orientierungsrichtung (vw1-3) aus einer zweiten Mehrzahl an diskreten Orientierungsrichtungen (vwk) gegeben ist,
    wobei für jede der Konfigurationen ein orientierungsrichtungsabhängiges Filter (F2) bereitgestellt wird, welches jeweils auf das erste und das zweite Eingangssignal (E1, E2) und/oder auf das erste und das zweite Zwischensignal angewandt wird, und hieraus ein entsprechendes orientierungsrichtungsabhängiges Merkmal für die jeweilige Konfiguration ermittelt wird, und wobei die Orientierungsrichtung (vw1) anhand der ermittelten orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale erkannt wird
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10,
    wobei für jede Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) zu einer gegebenen Winkelrichtung (α) eine kopfrichtungsbezogene Übertragungsfunktionen (ODHRTF) bereitgestellt wird,
    wobei jede der kopfrichtungsbezogenen Übertragungsfunktionen (ODHRTF) einen Übertragungsweg für Schall von der Schallquelle (16, 17) repräsentiert, welche in einer betreffenden Winkelrichtung (α) mit der besagten Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) angeordnet ist, und wobei die orientierungsrichtungsabhängigen Filter (F2) jeweils gebildet werden anhand der jeweils zugehörigen kopfrichtungsbezogenen Übertragungsfunktion (ODHRTF).
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
    wobei als winkelabhängiges und/oder orientierungsrichtungsabhängiges Merkmal ein Grad einer Abschwächung eines Schalls von einer Schallquelle (16, 17) ermittelt wird, welche in der betreffenden Winkelrichtung (α) angeordnet und/oder in der zugehörigen Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) ausgerichtet ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    wobei für den Grad der Abschwächung ein Vergleichssignal (N1), welches durch eine Anwendung des betreffenden winkelabhängigen und/oder orientierungsrichtungsabhängigen Filters (F1, F2) auf das erste und das zweite Eingangssignal (E1, E2) und/oder auf das erste und das zweite Zwischensignal generiert wird, mit einem Referenzsignal (N1) verglichen wird, welches vorzugsweise eine omnidirektionale Richtcharakteristik aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13,
    wobei das Referenzsignal (N1) nur vom ersten Eingangssignal (E1) abgeleitet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14,
    wobei die Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) anhand der orientierungsrichtungsabhängigen Merkmale mittels eines künstlichen neuronalen Netzes (DNN) erkannt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15,
    wobei für jede Orientierungsrichtung (vw1-3, vwk) zu einer gegebenen Winkelrichtung (α) eine bzw. die kopfrichtungsbezogene Übertragungsfunktionen (ODHRTF) bereitgestellt wird, und
    wobei Eingangsgrößen für das künstliche neuronale Netz (DNN) verwendet werden, welche anhand des mit der zugehörigen kopfrichtungsbezogenen Übertragungsfunktion (ODHRTF) gefilterten ersten und/oder zweiten Eingangssignals (E1, E2) abgeleitet werden.
  17. Hörinstrument (1), umfassend
    - einen ersten Eingangswandler (M1) zur Erzeugung eines ersten Eingangssignals (E1) aus einem Umgebungsschall (2),
    - einen zweiten Eingangswandler (M2) zur Erzeugung eines zweiten Eingangssignals (E2) aus dem Umgebungsschall (2), und
    - eine Signalverarbeitungseinheit (4),
    wobei das Hörinstrument (1) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
EP25169231.5A 2024-04-22 2025-04-08 Verfahren zur direktionalen signalverarbeitung für ein hörinstrument Pending EP4642053A1 (de)

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