DE19720651A1 - Hörgerät mit verschiedenen Baugruppen zur Aufnahme, Weiterverarbeitung sowie Anpassung eines Schallsignals an das Hörvermögen eines Schwerhörigen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hörgerät mit verschiedenen Bau­ gruppen zur Aufnahme, Weiterverarbeitung sowie Anpassung ei­ nes Schallsignals an das Hörvermögen eines Schwerhörigen, wo­ bei in dem Hörgerät eine digitale Signalverarbeitung vorge­ nommen wird, mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.

Bei extrem geringer Resthörigkeit eines Hörgeräteträgers ist das Hörvermögen meist derart ausgebildet, daß es in einem Frequenzbereich zwischen 1 kHz und 2 kHz einen Hochtonsteil­ abfall geben kann. In diesem Hochtonsteilabfall ist der Be­ reich zwischen der Hörschwelle und der Unbehaglichkeits­ schwelle sehr schmal, so daß selbst bei sehr hoher Verstär­ kung eines Audiosignals der für die Spracherkennung wichtige Bereich nicht befriedigend wahrgenommen werden kann. Anderer­ seits ist zu befürchten, daß die Verstärkung zu hoch ist und hierbei die Unbehaglichkeitsschwelle überschritten wird. Die Dynamik des Hörfeldes ist bei einem Normalhörenden ca. 100 dB und kann bei Schwerhörigen bis zu 10 dB zurückgehen. Die bis­ herigen Versuche, im Bereich des Hörfeldes eine Verstärkungs­ anpassung herbei zuführen, waren aufgrund der hohen Verstär­ kungen begleitet von unangenehmen Nebeneffekten z. B. von rückkopplungsbedingten Pfeiftönen oder anderweitigen akusti­ schen Störungen.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Hörge­ rät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei digitaler Signalverarbeitung eine wirkungsvolle Verstärkung ohne störende Nebeneffekte auch im Bereich des eingeengten Hörfeldes gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Hör­ geräts ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-13. Eine zu Patentanspruch 1 alternative nebengeordnete Lösung der Aufga­ be ergibt sich aus den Unteransprüchen 14-16.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein Pufferspei­ cher vorgesehen ist, der einen bestimmten Frequenzbereich in einen anderen Frequenzbereich verschiebt bzw. abbildet. Dabei weist der Pufferspeicher einzelne Speichersegmente zur Auf­ nahme von Informationen auf und die Ein- und Auslesefrequenz des Pufferspeichers unterscheidet sich um einen bestimmten Faktor. Ein Schallsignal, das in dem vom Schwerhörigen nicht mehr wahrnehmbaren Frequenzbereich liegt, wird also in einem von diesem gut wahrnehmbaren, insbesondere niederen Frequenz­ bereich verschoben. Der Schwerhörige kann also trotz des ur­ sprünglich hochfrequenten Audiosignals die Information den­ noch wahrnehmen.

Ferner ist es zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Ein- und Auslesefrequenz in einem rationalen Verhältnis zueinander stehen. Dies ergibt sich durch entsprechende Festlegung der Ein- sowie der Auslesefrequenz. Beispielsweise kann das Ver­ hältnis von Ein- zu Auslesefrequenz 3/2 betragen, womit die Eingangsfrequenz zur Ausgangsfrequenz um 3/2 reduziert wird.

Die Verschiebung des Frequenzbereichs erfolgt vorzugsweise um einen oder mehrere Oktavschritte. Einer klanglichen Verzer­ rung oder Störung des Audiosignals wird damit entgegenge­ wirkt.

Ferner kann es vorgesehen sein, daß die Audioinformation im Pufferspeicher höchstens um eine Zeit von 25 ms, insbesondere von 25 ms, zwischengespeichert wird, da sich andernfalls eine Erniedrigung der Sprachverständlichkeit ergeben würde. Diese zwischengespeicherte Zeit entspricht der Zeit, die die Information zwischen dem jeweiligen Einlesen und Auslesen im Pufferspeicher verbleibt. Eine längere zwischengespeicherte Zeit würde zwischen dem Einlesen und Auslesen ein Echo erge­ ben, was die Sprachverständlichkeit reduzieren würde.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß man dem Puf­ ferspeicher einen Hochpaß vorschaltet, da bei der Auswahl von höheren Frequenzen im Bereich des Pufferspeichers geringere Störeffekte auftreten. Die Ausfilterung der tiefen Frequenzen hat den Vorteil, daß die auftretenden Spannungssprünge im Be­ reich des Einlesens und Auslesens klein bleiben.

Vorteilhafterweise kann eine Frequenzverschiebung für ver­ schiedene Frequenzbänder im zugeordneten Pufferspeicher band­ selektiv erfolgen. Beispielsweise wird in einem Frequenzbe­ reich eine Verschiebung um eine Oktave, in einem anderen Fre­ quenzbereich eine Verschiebung um nur eine halbe Oktave vor­ genommen. Dadurch wird mit Vorteil erreicht, daß der jeweili­ ge mehr oder weniger wahrnehmbare Frequenzbereich in den für den Schwerhörigen optimalen Frequenzbereich verschoben wird.

Um die Störungen bei der Frequenzverschiebung zu minimieren, wird vorzugsweise an Stellen gleicher Signalhöhe ein- und ausgelesen. Auf diese Art werden negative Beeinflussungen aufgrund auftretender Spannungssprünge zusätzlich vermieden.

Ferner können zwei Pufferspeicher vorgesehen sein, die bei­ spielsweise parallel zueinander geschaltet sind, wobei der eine Pufferspeicher zunächst vollgeschrieben und analysiert wird und der andere Pufferspeicher dann so gesteuert wird, daß das Ein- und Auslesen an Stellen gleicher Signalhöhe stattfindet. Stellen gleicher Signalhöhe sind beispielsweise die Nulldurchgänge oder Stellen gleicher erster Ableitung der Schallwelle.

Eine vorteilhafte Signalverarbeitung kann auch in der Überla­ gerung des verschobenen Frequenzbereichs mit dem Grundsignal liegen. Die in den vorhergehenden Ansprüche beschriebene Fre­ quenzverschiebung wird dabei also lediglich unterstützend bei der Signalbearbeitung in einem Hörgerät eingesetzt, wobei das Grundsignal erhalten bleibt. Sofern dieses Signal zum Origi­ nalsignal hinzugemischt wird, sollte die Verschiebung ledig­ lich um eine Oktave oder um Oktavschritte vorgenommen werden, da es andernfalls zu Beeinträchtigungen des Sprachverständ­ nisses kommen könnte.

Der Pufferspeicher kann als Ringpuffer ausgebildet sein. Vor­ teilhafterweise weist der Ringpuffer Ein- und Auslesezeiger auf, wobei die Frequenzverschiebung durch das Verhältnis der Anzahl von Ein- zu Auslesezeigern festgelegt wird. Somit ge­ hen im Ringpuffer keine Daten verloren, denn sämtliche Infor­ mationen, die über die Einlesezeiger in den Ringpuffer flie­ ßen, werden über die Auslesezeiger wieder ausgegeben. Außer­ dem ist es möglich, durch die Anzahl von Ein- und Auslesezei­ gern eine exakte Frequenzanpassung vorzunehmen.

Schließlich kann am Hörgerät eine Schnittstelle für eine ex­ terne Programmiereinheit angebracht sein, um eine Konfigura­ tion und die Eingabe von Ein- und Ausgabegeschwindigkeit vor­ zunehmen. Dazu schließt sich an die Schnittstelle eine Steu­ ereinheit an, welche direkt mit dem Ringpuffer versehen ist.

Die Steuereinheit steuert also mit den eingegebenen Informa­ tionen die Arbeitsweise des Ringpuffers. Mit Hilfe dieser An­ ordnung ist es also möglich, die Wirkungsweise des Ringpuf­ fers flexibel einzustellen.

Es ist auch möglich, zwischen Steuereinheit und Schnittstelle ein Speichermittel zu schalten, welches die über die externe Programmiereinheit eingegebenen Informationen abspeichert und bei Bedarf an die Steuereinheit weitergibt.

Eine zweite Möglichkeit der Frequenzverschiebung arbeitet mittels Fouriertransformation, die eine Verschiebung von Spektrallinien mit äquidistanten Frequenzabständen erzeugt. Bei einer solchen Transformation sind alle Spektrallinien z. B. 400 Hz voneinander entfernt.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Fouriertransforma­ tion um eine diskrete Fouriertransformation oder auch eine Fast-Fouriertransformation.

Die Erfindung ist anhand eines vorteilhaften Ausführungsbei­ spiels in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zei­ gen:

Fig. 1 ein stark vereinfachtes Prinzipschaltbild des er­ findungsgemäßen Hörhilfegerätes,

Fig. 2 die Darstellung der Signalwelle vor dem Hochpaß (Fig. 2a) sowie nach dem Hochpaß (Fig. 2b)

Fig. 3 eine Signalwelle mit sich entsprechenden Ein- so­ wie Auslesestellen a bzw. b.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Hörge­ rät 1 nimmt über ein Mikrofon 5 Schallsignale auf. Diese Schallsignale werden im Mikrofon 5 in elektrische Signale um­ gewandelt. In einem sich dem Mikrofon 5 nicht näher darge­ stellten anschließenden Verstärker werden die elektrischen Ausgangssignale des Mikrofons 5 verstärkt. Daran anschließend werden die so aufbereiteten Signale in einem A/D-Wandler 2 in digitale Form umgewandelt. An den A/D-Wandler 2 schließt sich ein Ringpuffer 3 an, der einen bestimmten Frequenzbereich in einen anderen Frequenzbereich verschiebt bzw. abbildet. Der Ringpuffer 3 weist einzelne Speichersegmente 4 auf, die der Aufnahme von Informationen dienen. Ferner sind in dem bei­ spielhaft dargestellten Ringpuffer 3 zwei Einlesezeiger 8 so­ wie drei Auslesezeiger 9 angeordnet. Dabei legt das Verhält­ nis der Anzahl von Ein- 8 zu Auslesezeiger 9 die Größe der Frequenzverschiebung fest. Die Ein- und Auslesefrequenz des Ringpuffers 3 unterscheiden sich dabei um einen bestimmten Faktor. Ferner stehen die Ein- und Auslesefrequenz zueinander in einem rationalen Verhältnis, das in dem vorliegenden Bei­ spiel 3/2 beträgt. Der Ringpuffer 3 ist dabei so ausgelegt, daß keine Daten verlorengehen. An den Ringpuffer 3 schließt sich ein D/A-Wandler 7 an, um die verschobenen digitalen Fre­ quenzen wieder in analoge Signale umzuwandeln. Die elek­ trisch-akustische Wandlung der Signale erfolgt schließlich im Hörer 6. Der D/A-Wandler 7 kann zusammen mit dem Hörer 6 auch durch einen digitalen Schallwandler ersetzt werden, der ohne explizite Analogwandlung arbeitet. Das Hörgerät 1 wird von einer Batterie 10 betrieben.

Die Verschiebung des Frequenzbereichs erfolgt vorzugsweise um mindestens einen Oktavschritt, so daß eine möglichst verzer­ rungsfreie Wiedergabe des Audiosignals gewährleistet ist.

Das Audiosignal im Ringpuffer 3 wird höchstens um eine Zeit von 23 ms bis 28 ms, insbesondere von 25 ms zwischengespei­ chert, um ein Echo zwischen den Ein- und Auslesezeigern zu vermeiden, was die Sprachverständlichkeit ansonsten erheblich verschlechtern würde. Diese zwischengespeicherte Zeit ent­ spricht der Zeit zwischen einem Einlesezeiger 8 und einem Auslesezeiger 9 des Ringpuffers 3.

Es ist auch möglich, vor den Ringpuffer 3 einen - in der Zeichnung nicht näher dargestellten - Hochpaß vorzuschalten, um die tiefen Frequenzen auszufiltern. In den Fig. 2a und 2b ist die Wirkung des Hochpasses veranschaulicht. Ein hoher Spannungssprung 12, wie er in Fig. 2a dargestellt ist, kann durch die Herausfilterung der tiefen Frequenzen nicht mehr stattfinden. Es kann höchstens noch ein Spannungssprung 11, wie er in Fig. 2b dargestellt ist, auftreten. Dadurch wird die Sprachverständlichkeit weniger beeinträchtigt.

Eine noch weiter optimierte Frequenzanpassung wird dadurch erreicht, daß die Frequenzverschiebung für verschiedene Fre­ quenzbänder in jeweils zugeordneten Pufferspeichern bandse­ lektiv erfolgt.

Zur Vermeidung von negativen Beeinflussungen hinsichtlich auftretender Sprünge kann noch zusätzlich zu dem ersten Ring­ puffer 3 ein weiterer Ringpuffer vorgesehen sein, der so ein­ gestellt ist, daß das Ein- und Auslesen an Stellen gleicher Signalhöhe a bzw. b stattfindet. Solche Stellen gleicher Si­ gnalhöhe a bzw. b sind zur Verdeutlichung in Fig. 3 darge­ stellt.

Eine Alternative der Frequenzanpassung könnte darin bestehen, den verschobenen Frequenzbereich mit dem ursprünglichen Grundsignal zu überlagern, so daß die spezielle Signalverar­ beitung lediglich unterstützend zum Grundsignal vorgenommen wird.

Damit die Funktionsart des Ringpuffers 3 flexibel eingestellt werden kann, ist am Hörgerät 1 eine Schnittstelle 15 vorgese­ hen, um Informationen (Konfiguration, Ein- und Auslesege­ schwindigkeit) von einer externen Programmiereinheit an ein Speichermittel 15 zu liefern. Diese gespeicherten Informatio­ nen stellen schließlich über eine Steuereinheit 14 die ge­ wünschte Wirkungsweise des Ringpuffers 3 ein.

Anstelle des in Fig. 1 dargestellten Ringpuffers 3 kann auch beispielsweise eine Recheneinheit zur Durchführung einer Fou­ riertransformation vorgesehen sein, die eine Verschiebung von Spektrallinien mit äquidistanten Frequenzabständen erzeugt. Dabei kann es sich entweder um eine diskrete Fouriertransfor­ mation oder um eine Fast-Fouriertransformation handeln.

Claims (16)

1. Hörgerät mit verschiedenen Baugruppen zur Aufnahme, Wei­ terverarbeitung sowie Anpassung eines Schallsignals an das Hörvermögen eines Schwerhörigen, wobei in dem Hörgerät eine digitale Signalverarbeitung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Puffer­ speicher vorgesehen ist, der einen bestimmten Frequenzbereich in einen anderen Frequenzbereich verschiebt bzw. abbildet, wobei der Pufferspeicher einzelne Speichersegmente (4) zur Aufnahme von Informationen aufweist und sich die Einlese- und Auslesefrequenz des Pufferspeichers um einen bestimmten Fak­ tor unterscheidet.

2. Hörgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlese­ frequenz und Auslesefrequenz zueinander in einem rationalen Verhältnis stehen.

3. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschie­ bung des Frequenzbereichs um mindestens einen Oktavschritt erfolgt.

4. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Audioin­ formation im Pufferspeicher höchstens um eine Zeit von 23 ms bis 28 ms, insbesondere von 25 ms, zwischengespeichert wird.

5. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Puffer­ speicher ein Hochpaß vorgeschaltet ist.

6. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fre­ quenzverschiebung in unterschiedlichen Frequenzbändern in zu­ geordneten Pufferspeichern bandselektiv erfolgt.

7. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Stellen gleicher Signalhöhe (a, b) ein- und ausgelesen wird.

8. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pufferspeicher zunächst vollgeschrieben wird und ein weiterer Pufferspeicher vorgesehen ist, der so gesteuert wird, daß das Ein- und Auslesen an Stellen gleicher Signalhöhe (a, b) stattfindet.

9. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verscho­ bene Frequenzbereich mit dem Grundsignal überlagert wird.

10. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Puffer­ speicher ein Ringpuffer (3) vorgesehen ist.

11. Hörgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringpuf­ fer (3) sowohl Einlese- (8) als auch Auslesezeiger (9) auf­ weist und das Verhältnis der Anzahl von Einlesezeiger (8) zu Auslesezeiger (9) oder umgekehrt die Verschiebung des Fre­ quenzbereichs festlegt.

12. Hörgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer­ einheit (13) mit dem Ringpuffer (3) verbunden ist und über eine Schnittstelle (15) für eine externe Programmiereinheit programmierbar ist.

13. Hörgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer­ einheit (13) ein Speichermittel (14) vorgeschaltet ist, an welches sich die Schnittstelle (15) für eine externe Program­ miereinheit anschließt.

14. Hörgeräte mit verschiedenen Baugruppen zur Aufnahme, Weiterverarbeitung sowie Anpassung eines Schallsignals an das Hörvermögen eines Schwerhörigen, wobei in dem Hörgerät eine digitale Signalverarbeitung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Fouriertransformation eine Verschiebung von Spektrallinien mit äquidistanten Frequenzabständen erzeugbar ist.

15. Hörgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Fouriertransformation um eine diskrete Fouriertransforma­ tion handelt.

16. Hörgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Fouriertransformation um eine Fast-Fouriertransformation handelt.