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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frequenzkompression eines in ein Hörhilfegerät eingehenden Eingangssignals, bei dem eine Aufteilung eines von dem Hörhilfegerät übertragbaren Frequenzbereiches in mehrere Frequenzbänder erfolgt und bei dem wenigstens ein Quellfrequenzband in ein Zielfrequenzband überführt wird.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Hörhilfegerät zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
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Zum Ausgleich eines individuellen Hörverlustes eines Benutzers erfolgt in einem Hörhilfegerät gewöhnlich eine frequenzabhängige Verstärkung eines in das Hörhilfegerät eingehenden Eingangssignals. In der Regel ist der Dynamikbereich, d. h. der Bereich zwischen der Hörschwelle und der Unbehaglichkeitsschwelle, bei einem Schwerhörigen gegenüber einem Normalhörenden stark eingeschränkt. Deshalb führen moderne Hörhilfegeräte in der Regel mittels einer automatischen Verstärkungsregelung (AGC = automatic gain control) auch eine Dynamikkompression durch.
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Es gibt jedoch auch Hörverluste, bei denen durch eine reine frequenzabhängige Verstärkung eines akustischen Eingangssignals der Hörverlust nicht in einer befriedigenden Weise ausgeglichen werden kann. Beispiele hierfür sind Hörverluste mit toten Frequenzbereichen, in denen spektrale Komponenten des akustischen Eingangssignals auch durch eine hohe Verstärkung nicht hörbar gemacht werden können.
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Aus der
DE 10 2006 019 728 A1 ist ein Verfahren zum Einstellen einer Hörhilfevorrichtung bekannt, bei dem ein Anteil eines Eingangssignalspektrums bei einer ersten Frequenz verstärkt und zu einer zweiten Frequenz in Abhängigkeit von der Zeit verschoben wird, um einerseits eine hohe Spontanakzeptanz des Hörsystems durch ein zwischen zwei Adaptionsschritten nahezu unverfälschtes Klangbild des Hörsystems zu erreichen und andererseits den Lern- und Akklimatisationsprozess seitens des Hörgeschädigten an die neuen Frequenzmuster zu unterstützen.
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Eine Möglichkeit zur Lösung des zuletzt genannten Problems bietet die sog. Frequenzkompression. Dabei werden spektrale Komponenten innerhalb eines Quellfrequenzbereiches (typisch bei höheren Frequenzen) in einen Zielfrequenzbereich (typisch bei niedrigeren Frequenzen) verschoben. Im Unterschied zu den im Quellfrequenzbereich liegenden Signalanteilen des akustischen Eingangssignals können die in den Zielfrequenzbereich verschobenen Signalanteile in diesem Frequenzbereich durch Verstärkung für den betreffenden Benutzer hörbar gemacht werden.
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Ein bekanntes Verfahren zur Frequenzkompression sieht dabei folgende Verfahrensschritte vor:
- – Aufteilung eines von dem Hörhilfegerät übertragbaren Frequenzbereiches in mehrere Frequenzbänder (Kanäle),
- – Auswahl bestimmter Frequenzbänder oberhalb einer vorbestimmten Grenzfrequenz anhand eines Schallenergie-Kriteriums,
- – Überführen der ausgewählten Frequenzbänder in Zielfrequenzbänder anhand einer Kanalzuordnungsfunktion.
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Der Algorithmus sucht dabei oberhalb der Grenzfrequenz nach einer vorbestimmten Anzahl N an lokalen Energie-Maxima im Frequenzspektrum oberhalb der Grenzfrequenz. Die Breite eines Energie-Maximums über der Frequenz bleibt dabei unberücksichtigt. Es können ”schmale” Maxima auftreten, die nur in ein Frequenzband fallen. ”Breite” Maxima können sich auch über mehrere Frequenzbänder erstrecken. Es wird dann für ein lokales Energie-Maximum das Frequenzband ausgewählt, in dem es die größte Energie aufweist. Dieses Frequenzband wird dann gemäß der Kanalzuordnungsfunktion in einen anderen, üblicherweise tieferen Frequenzbereich verschoben.
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Nachteilig dabei ist, dass sich die Anzahl N nur schwer festlegen lässt. Wird N zu niedrig gewählt, ergeben sich Lücken im Zielfrequenzbereich. Wird N zu groß gewählt, wird es ausgewählte Frequenzbänder mit Energiemaxima geben, die in ein und dasselbe Zielfrequenzband verschoben werden müssen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lösung für das genannte Problem zu finden und eine bessere Zuordnung zwischen den Kanälen des Quellfrequenzbereiches und des Zielfrequenzbereiches zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Frequenzkompression mit den Verfahrensschritten gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Die Grundidee der Erfindung besteht darin, jeweils mehrere aneinandergrenzende Frequenzbänder des Quellfrequenzbereiches zu einer Gruppe von Frequenzbändern zusammenzufassen und aus jeder Gruppe von Frequenzbändern genau ein Frequenzband, das ”ausgewählte” Frequenzband oder ”Gewinner-Frequenzband” der Gruppe, auszuwählen und auf genau ein der jeweiligen Gruppe zugeordnetes Zielfrequenzband zu überführen. Vorzugsweise wird dabei aus jeder Gruppe von Frequenzbändern das Frequenzband ausgewählt, in dem das Energie-Maximum der betreffenden Gruppe liegt.
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Theoretisch ist es für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausreichend, wenn lediglich eine Gruppe von Frequenzbändern gebildet wird, aus der ein Frequenzband in den Zielfrequenzbereich verschoben wird. Die Vorteile der Erfindung zeigen sich jedoch insbesondere dann, wenn zwei oder mehr Gruppen von Frequenzbändern gebildet werden.
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Vorteilhaft lässt sich das Verfahren in Verbindung mit einer Polyphasen-Filterbank einsetzen, die nur das komplex-wertige, analytische Signal (positiver Frequenzanteil einer Fourier-Transformation) in den Kanälen erzeugt.
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Durch die Erfindung ist die Anzahl N der von dem Quellfrequenzbereich in den Zielfrequenzbereich zu verschiebenden Frequenzbänder vorbestimmt. Ferner wird durch die Zusammenfassung nebeneinander liegender Frequenzbänder zu Gruppen von Frequenzbändern vermieden, dass mehrere Frequenzbänder aus dem Quellfrequenzbereich auf ein und dasselbe Zielfrequenzband verschoben werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein Hörgerät nach dem Stand der Technik im vereinfachten Blockschaltbild,
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2 die Einteilung einer Anzahl an Frequenzbändern in unterschiedliche Gruppen von Frequenzbändern, die Auswahl eines ausgewählten Frequenzbandes aus jeder Gruppe von Frequenzbändern und die Überführung des jeweils ausgewählten Frequenzbandes auf jeweils ein der betreffenden Gruppe zugeordnetes Zielfrequenzband gemäß der Erfindung,
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3 die Auswahl eines Frequenzbandes aus jeder Gruppe von Frequenzbändern und die Überführung des ausgewählten Frequenzbandes auf jeweils ein der betreffenden Gruppe zugeordnetes Zielfrequenzband, und
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4 ein Ablaufdiagramm bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt im stark vereinfachten Blockschaltbild beispielhaft den Aufbau eines Hörhilfegerätes, insbesondere eines hinter dem Ohr tragbaren Hörgerätes, nach dem Stand der Technik. Hörgeräte umfassen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein Schallempfänger, z. B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z. B. eine Induktionsspule. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher bzw. Hörer, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind in ein zum Tragen hinter dem Ohr vorgesehenes Hörgerätegehäuse 1 ein oder mehrere Mikrofone 2 zur Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 3, die sich ebenfalls in dem Hörgerätegehäuse 1 befindet, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen Lautsprecher bzw.
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Hörer 4 übertragen, der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell des Benutzers übertragen. Die Energieversorgung des Hörgerätes und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls in dem Hörgerätegehäuse 1 angeordnete Batterie 5.
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Aus 2 ist die Aufteilung des von einem Hörhilfegerät übertragbaren Frequenzbereiches in eine Vielzahl an Frequenzbändern ersichtlich. Im Ausführungsbeispiel ist die Breite der Frequenzbänder bei allen Frequenzbändern gleich (z. B. 200 Hz), was jedoch nicht notwendigerweise so sein muss. Bei der Frequenzkompression wird allgemein ein Quellfrequenzbereich S in einen Zielfrequenzbereich D abgebildet bzw. überführt. Unterhalb einer bestimmten Grenzfrequenz fc erfolgt im Ausführungsbeispiel keine Frequenzkompression und oberhalb der Grenzfrequenz fc wird jeweils eine bestimmte Anzahl nebeneinander liegender Frequenzbänder des Quellfrequenzbereiches zu einer Gruppe an Frequenzbändern zusammengefasst. Im Ausführungsbeispiel ist dies für die Gruppen G1, G2 und G3 dargestellt. Die Anzahl der Frequenzbänder innerhalb einer Gruppe kann zwischen den Gruppen variieren. Jeder Gruppe an Frequenzbändern G1, G2, G3 etc ist genau ein Zielfrequenzband D1, D2, D3 etc fest zugeordnet. Aus jeder Gruppe von Frequenzbändern G1, G2, G3 etc wird – z. B. für eine bestimmte Zeitdauer – ein bestimmtes Frequenzband (das ”Gewinner-Frequenzband”) ausgewählt, beispielsweise das Frequenzband, in dem der Signalanteil des Eingangssignals den höchsten Signalpegel im Vergleich zu den Signalanteilen in den anderen Frequenzbändern der Gruppe aufweist, und in das der Gruppe zugeordnete Zielfrequenzband verschoben. Im Ausführungsbeispiel wurden die Gewinner-Frequenzbänder W1, W2 und W3 wie gezeigt ausgewählt und in die Frequenzbänder D1, D2 und D3 verschoben. Die anderen, d. h. nicht ausgewählten Frequenzbänder jeder Gruppe werden nicht auf einen anderen Frequenzbereich abgebildet und daher zumindest aus Sicht des schwerhörigen Benutzers unterdrückt. Ggf. können nicht ausgewählte und damit unterdrückte Frequenzbänder auch aktiv unterdrückt, das heißt durch Filtermittel im Hörhilfegerät bezüglich des Eingangssignals gedämpft bzw. herausgefiltert werden. Ferner ist es möglich, dass Signalanteile des Eingangssignals im Ausgangssignal eines betreffenden Hörhilfegerätes dadurch unterdrückt sind, dass für die entsprechenden Signalanteile nach der Aufteilung in Frequenzbänder keine weitere Signalverarbeitung erfolgt.
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In der Regel wird der aus dem ausgewählten Frequenzband W1, W2, W3 in das Zielfrequenzband verschobene Signalanteil dem ohnehin in dem Zielfrequenzband vorhandene Signalanteil des Eingangssignals überlagert. Dies kann durch eine einfache Addition beider Signale erfolgen, es kann jedoch auch ein bestimmtes Mischverhältnis bzw. eine unterschiedliche Gewichtung der Signale eingestellt werden. Dies kann sogar soweit gehen, dass z. B. der direkt aus dem Eingangssignal resultierende Signalanteil in dem betreffenden Frequenzband vollständig unterdrückt (herausgefiltert) wird und nur noch das aus dem Quellfrequenzbereich in das Zielfrequenzband verschobene Signal weiterverarbeitet wird.
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3 zeigt einen für die Erfindung relevanten Abschnitt eines Blockschaltbildes eines erfindungsgemäßen Hörhilfegerätes. Dieses umfasst wenigstens eine Filterbank zur Aufteilung eines von dem Hörhilfegerät übertragbaren Frequenzbereiches in eine Vielzahl an Frequenzbändern S. Ferner umfasst es Mittel zur Einteilung bestimmter Frequenzbänder in unterschiedliche Gruppen G1, G2, G3 etc von Frequenzbändern. Die Einteilung der Frequenzbänder kann beispielsweise durch Programmierung des Hörhilfegerätes festgelegt und an den individuellen Hörverlust eines Benutzers angepasst werden. Weiterhin umfasst ein erfindungsgemäßes Hörhilfegerät Mittel zur Auswahl eines Frequenzbandes W1, W2 etc aus jeder Gruppe G1, G2, G3 etc von Frequenzbändern in Abhängigkeit von den Signalanteilen eines in das Hörhilfegerät eingehenden Eingangssignals in den einzelnen Frequenzbändern der jeweiligen Gruppe G1, G2, G3 etc von Frequenzbändern. Zur Auswahl ist wenigstens eine Signalanalyse- und Auswerteeinheit AC1, AC2, etc im Hörhilfegerät vorhanden, die beispielsweise die Signalpegel und/oder in den einzelnen Kanälen vorhandene Energie bestimmt und das Frequenzband als ”Gewinner-Frequenzband” W1, W2 etc der jeweiligen Gruppe G1, G2, G3 etc festlegt, das für einen bestimmten Zeitraum den höchsten Signalpegel und/oder die größte Energie aufweist.
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Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Hörhilfegerät Mittel zum Überführen des jeweils ausgewählten Frequenzbands W1, W2 etc in ein bestimmtes Zielfrequenzband D1, D2, D3 etc. des Zielfrequenzbereiches D. Im Ausführungsbeispiel sind hierfür die Frequenzverschiebeeinheiten FS1 und FS2 vorhanden, die jeweils einen bestimmten Frequenzbereich in einen anderen Frequenzbereich verschieben bzw. überführen.
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4 veranschaulicht grafisch nochmals die bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführten Verfahrensschritte bei der Frequenzkompression eines in ein Hörhilfegerät eingehenden Eingangssignals:
In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt eine Aufteilung eines von dem Hörhilfegerät übertragbaren Frequenzbereiches in mehrere Frequenzbänder. Dadurch wird ein in das Hörhilfegerät eingehendes Eingangssignal in Signalanteile in den jeweiligen Frequenzbändern aufgespaltet. Nachfolgend werden in einem Verfahrensschritt S2 jeweils mehrere aneinandergrenzende Frequenzbänder zu wenigstens einer Gruppe von Frequenzbändern zusammengefasst. Darauf folgt in einem Verfahrensschritt S3 für jede Gruppe von Frequenzbändern eine Auswahl eines Frequenzbandes aus der jeweiligen Gruppe. Im anschließenden Verfahrensschritt S4 erfolgt eine Verschiebung des ausgewählten Frequenzbandes in ein der jeweiligen Gruppe zugeordnetes Zielfrequenzband. Die nicht ausgewählten Frequenzbänder einer jeden Gruppe werden nicht weiterverarbeitet und damit unterdrückt.
