DE19844748A1 - Verfahren zum Bereitstellen einer Richtmikrofoncharakteristik und Hörgerät - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Bereitstellen einer Richtmikrofoncharakteristik weist die Schritte auf, mindestens zwei Eingangssignale (SF, SB) zu erzeugen und mindestens ein gegebenenfalls verzögertes Eingangssignal (SF, SB; SF, SBD) sowie mindestens ein Korrektursignal (C1; C2) zu verarbeiten, wobei das mindestens eine Korrektursignal (C1; C2) in einem adaptiven Verfahren in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnissignal (R1; R2) erzeugt wird. Ein Hörgerät weist entsprechende Merkmale auf. Die Erfindung bietet eine hohe Störgeräuschunterdrückung und hohe Übertragungsqualität für ein Nutzsignal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Richtmikrofoncharakteristik sowie ein Hörgerät. Die Erfindung kann für alle Anwendungen eingesetzt werden, bei denen Richt­ mikrofoneigenschaften benötigt werden. Besonders eignet sich die Erfindung jedoch zum Einsatz bei Hörgeräten, insbesondere für hochentwickelte Hörgeräte, die beispielsweise digitale Signalverarbeitungskomponenten aufweisen.

Die DE 41 01 933 A1 zeigt ein Steuergerät, bei dem Mikrofon­ signale zunächst mit Steuerparametern multipliziert und die Ergebnissignale dann aufsummiert werden. Die Steuerparameter werden von einem Rechenwerk in Abhängigkeit von einer vom Be­ nutzer vorgegebenen Richtcharakteristik berechnet. Dabei geht das Rechenwerk von einer theoretischen (idealisierten) Mo­ dellierung der akustischen Gegebenheiten aus. Abweichungen von diesen Annahmen in der Realität führen zu entsprechenden Ungenauigkeiten in dem erzeugten Ausgangssignal. Eine Anwen­ dung des Steuergerätes für Hörgeräte ist nicht offenbart.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die genannten Probleme zu ver­ meiden und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Richtmikro­ foncharakteristik sowie ein Hörgerät mit hoher Störgeräusch­ unterdrückung und hoher Übertragungsqualität für das Nutz­ signal in einer Vielzahl von unterschiedlichen und sich lau­ fend verändernden Hörsituationen bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Hörgerät mit den Merk­ malen des Anspruchs 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche be­ treffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung geht von der Grundidee aus, in einem adaptiven Verfahren mindestens ein Korrektursignal zu erzeugen, das mit einem oder mehreren Mikrofonsignalen oder verzögerten Mikro­ fonsignalen gemischt wird oder die Mischung von mindestens zwei der genannten Signale beeinflußt. Damit erhält das er­ findungsgemäße Verfahren bzw. Hörgerät adaptive Eigenschaf­ ten, die eine automatische Anpassung an eine gegebene Hör­ situation ermöglichen. Durch diese adaptiven Eigenschaften können insbesondere reale Abweichungen von einer theoreti­ schen Berechnung, zum Beispiel verursacht durch Unterschiede zwischen den Mikrofonen oder durch nicht-punktförmige Schall­ quellen oder durch bei der Berechnung verwendete Näherungs­ werte, ausgeglichen werden.

Im Ergebnis läßt sich durch die Erfindung beispielsweise eine sehr ausgeprägte Richtcharakteristik erzielen, also eine hohe Dämpfungswirkung für Signale aus vorbestimmten Winkelberei­ chen. Ferner kann durch die Erfindung die Übertragungsquali­ tät für Signalanteile aus anderen Winkelbereichen, die als Nutzsignale angesehen werden, optimiert werden. Überdies ver­ einfacht die Erfindung die Herstellung und Wartung von Hör­ geräten, da keine aufwendige Anpassung an die Eigenschaften der verwendeten Mikrofone oder an die baulichen Gegebenheiten des jeweiligen Hörgeräts (Übertragungsfunktion zwischen den Mikrofonen) erforderlich ist.

Erfindungswesentlich ist, daß die Verarbeitung mindestens ei­ nes Eingangssignals in Abhängigkeit von dem mindestens einen Korrektursignal erfolgt. Vorzugsweise ist die Verarbeitung eine additive oder subtraktive Mischung. Das oder die Korrek­ tursignal/e kann/können wahlweise als weitere/s Eingangssi­ gnal/e für die Mischung verwendet werden und/oder die Mi­ schung auf sonstige Weise beeinflussen. Insbesondere kann/­ können das/die Korrektursignal/e mindestens einen Gewich­ tungsfaktor oder Koeffizienten der Mischung beeinflussen.

In bevorzugten Ausführungsformen bildet das mindestens eine Ergebnissignal gleichzeitig ein Fehlersignal, das durch das adaptive Verfahren minimiert wird. Zu dieser Minimierung kann beispielsweise ein lineares Neuron eingesetzt werden. Vor­ zugsweise ist das Korrektursignal ein Signal, das sich durch Anwenden einer linearen Abbildung auf mindestens ein gegeben­ enfalls verzögertes Eingangssignal ergibt, wobei mindestens ein Koeffizient der linearen Abbildung adaptiert wird.

Vorzugsweise werden bei der Verarbeitung mehr als zwei Signa­ le gemischt. Der dazu verwendete Mischer kann entsprechend viele Eingänge aufweisen und aus mehreren Addierern oder Sub­ trahierern zusammengesetzt sein. Allgemein werden vorzugs­ weise Signale aus der Gruppe der Eingangssignale, der verzö­ gerten Eingangssignale und der Korrektursignale gemischt.

Die mindestens zwei Mikrofone sind vorzugsweise mit Abstand voneinander angeordnet. In bevorzugten Ausführungsformen weisen die Mikrofone ungefähr jeweils eine omnidirektionale Empfindlichkeit auf. Das Hörgerät kann insbesondere mehrere Mischer und mehrere adaptive Korrektureinheiten zum Erzielen unterschiedlicher Richtcharakteristiken aufweisen. Ferner können eine Gewichtungseinheit und/oder eine Mischeinheit vorgesehen sein.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, wobei jedes Merkmal der Vorrich­ tungsansprüche auch eine bevorzugte Weiterbildung des Verfah­ rens definiert und umgekehrt.

Ein Ausführungsbeispiel und mehrere Ausführungsalternativen der Erfindung werden nun unter Hinweis auf die schematischen Zeichnungen genauer beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1a und Fig. 1b ein Blockschaltbild eines erfindungsge­ mäßen Hörgerätes,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines linearen Neurons in der Schaltung von Fig. 1, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Hörsituation.

Der in Fig. 1a dargestellte Teil einer Hörgeräteschaltung weist eine an sich bekannte Mikrofoneinheit 10 auf, die zwei omnidirektionale Mikrofone 12, 14 und einen zweikanaligen, entzerrenden Vorverstärker 16 enthält. Die beiden Mikrofone 12, 14 sind mit einem Abstand von ungefähr 1,6 cm angeordnet. Dies entspricht ungefähr der Strecke, die Schall während ei­ ner Abtastperiode der Hörgeräteschaltung zurücklegt. Wenn das Hörgerät getragen wird, verläuft die Verbindungslinie zwi­ schen den Mikrofonen 12, 14 ungefähr in Blickrichtung des Hörgeräteträgers, wobei sich das erste Mikrofon 12 in Blick­ richtung vorne und das zweite Mikrofon 14 hinten befindet.

Der Vorverstärker 16 verstärkt und filtert ein vom ersten (vorderen) Mikrofon 12 stammendes erstes Mikrofonsignal MF, um daraus ein erstes Eingangssignal SF zu erhalten. Ebenso wird aus einem vom zweiten (hinteren) Mikrofon 14 stammenden zweiten Mikrofonsignal MB durch Filterung und Verstärkung ein zweites Eingangssignal SB erzeugt. Von einem (unerwünschten) Übersprechen im Vorverstärker 16 abgesehen, beeinflußt jedes Mikrofonsignal MF, MB nur das jeweils ihm zugeordnete Ein­ gangssignal SF bzw. SB.

Die beiden Eingangssignale SF, SB sind mit einer Gewichtungs­ einheit 18, einer Seitensignal-Reduktionseinheit 20 und einer Rücksignal-Reduktionseinheit 22 verbunden. Die Gewichtungs­ einheit 18 wertet die Eingangssignale SF, SB aus und erzeugt daraus drei Gewichtungssignale G1, G2, G3 und ein Gesamtge­ wichtungssignal GG.

Die Seitensignal-Reduktionseinheit 20 erzeugt aus den Ein­ gangssignalen SF, SB ein erstes Ergebnissignal R1, in dem Signalanteile der beiden Eingangssignale SF, SB, die von ei­ ner zum Hörgerätebenutzer seitlichen Schallquelle stammen, weitgehend unterdrückt sind. Zu diesem Zweck weist die Sei­ tensignal-Reduktionseinheit 20 einen Mischer 24 und eine Kor­ rektureinheit 26 auf. Der Mischer 24 beinhaltet einen ersten und einen zweiten Subtrahierer 28, 30.

Der erste Subtrahierer 28 bildet die Differenz der beiden Eingangssignale SF, SB und erzeugt dadurch ein erstes angenä­ hertes Signal A1. In dem ersten angenäherten Signal A1 sind Anteile von seitlichen Störsignalquellen schon in gewissem Maße, aber noch nicht optimal unterdrückt. Die Dämpfung seit­ licher Signalanteile wird nun verbessert, indem ein von der Korrektureinheit 26 erzeugtes erstes Korrektursignal C1 mit­ tels des zweiten Subtrahierers 30 von dem ersten angenäherten Signal A1 abgezogen wird. Das so gewonnene erste Ergebnis­ signal R1 wird als Fehlersignal zur Korrektureinheit 26 rück­ gekoppelt. Die als lineares Neuron ausgebildete Korrekturein­ heit 26 erzeugt das erste Korrektursignal C1 unter anderem durch Multiplikation des zweiten Eingangssignals SB mit einem Faktor, der in einem adaptiven Verfahren zur Minimierung des Ergebnissignals R1 bestimmt wird.

Insgesamt bildet der Mischer 24 eine Linearkombination der unverzögerten Eingangssignale SF, SB sowie des ersten Korrek­ tursignals C1. Genauer gehen das erste Eingangssignal SF mit einem Gewichtungskoeffizienten +1 und das zweite Eingangs­ signal SB sowie das erste Korrektursignal C1 jeweils mit ei­ nem Gewichtungskoeffizienten -1 in das erste Ergebnissignal R1 ein. Während in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Gewichtungskoeffizienten fest vorgegeben sind, kann in Ausführungsalternativen der Mischer 24 so aufgebaut sein, daß die Gewichtungskoeffizienten durch das erste Korrektursignal 01 bestimmt werden. In diesem Fall braucht der Mischer 24 nur eine Linearkombination der beiden Eingangssignale SF, SB zu erzeugen.

Die Rücksignal-Reduktionseinheit 22 erzeugt ein zweites Er­ gebnissignal R2, in dem Signalanteile der Eingangssignale SF, SB, die von Störschallquellen hinter dem Hörgerätebenutzer stammen, gedämpft sind. Die Rücksignal-Reduktionseinheit 22 weist ein Verzögerungsglied 32, einen Mischer 34 und eine adaptive Korrektureinheit 36 auf, und der Mischer 34 ist aus zwei Subtrahierern 38, 40 gebildet.

Das zweite Eingangssignal SB wird von dem Verzögerungsglied 32 um eine Abtastperiode verzögert. Der erste Subtrahierer 38 bildet die Differenz zwischen dem ersten Eingangssignal SF und dem verzögerten zweiten Eingangssignal SBD und erzeugt ein zweites angenähertes Signal A2. Die Korrektureinheit 36 ist auch hier als lineares Neuron ausgestaltet, das in Abhän­ gigkeit von dem (unverzögerten) zweiten Eingangssignal SB und dem als Fehlersignal dienenden zweiten Ergebnissignal R2 in einem adaptiven Verfahren ein zweites Korrektursignal C2 er­ zeugt. Das zweite Korrektursignal C2 wird mittels des zweiten Subtrahierers 40 von dem zweiten angenäherten Signal A2 abge­ zogen, um das zweite Ergebnissignal R2 zu bilden.

In Fig. 1b ist eine von den Signalen SF, R1, R2, G3, G2, G1 und GG versorgte Mischeinheit 42 gezeigt, die ein Ausgangs­ signal OUT erzeugt. Die Mischeinheit 42 weist drei Gewich­ tungsverstärker 44, 46, 48 auf, von denen der erste das erste Eingangssignal SF mit dem Gewichtungssignal G3 multipliziert, der zweite das erste Ergebnissignal R1 mit dem Gewichtungs­ signal G2, und der dritte das zweite Ergebnissignal R2 mit dem Gewichtungssignal G1. Die Gewichtungssignale G1, G2, G3 werden somit als Verstärkungswerte (gain-Werte) verwendet. Die Ausgangssignale der Gewichtungsverstärker 44, 46, 48 wer­ den von einem Summierer 50 addiert. Das Ausgangssignal des Summierers 50 wird von einem weiteren Gewichtungsverstärker 52 mit dem Gesamtgewichtungssignal GG multipliziert, um das Ausgangssignal OUT der Mischeinheit 42 zu erhalten.

Das Ausgangssignal OUT liegt an einer Wiedergabeeinheit 54 an und wird dort über einen Ausgangsverstärker 56 einem vorzugs­ weise elektroakustischen Wandler 58, zum Beispiel einem Laut­ sprecher, zur Wiedergabe an den Hörgerätebenutzer zugeführt.

In Fig. 2 ist der Aufbau eines linearen Neurons genauer ge­ zeigt. Je ein solches lineares Neuron bildet die Korrektur­ einheiten 26 und 36. Das lineare Neuron erhält ein Eingabe­ signal X und ein Fehlersignal E und erzeugt ein Ausgabesignal Y. Bei den Korrektureinheiten 26 und 36 dient jeweils das zweite Eingangssignal SB als Eingabesignal X, das Ergebnis­ signal R1 bzw. R2 dient als Fehlersignal E, und das Ausgabe­ signal Y bildet das Korrektursignal C1 bzw. C2.

Das lineare Neuron weist einen Addierer 60 auf, der das Aus­ gabesignal Y als Summe zweier Summandensignale V, W bildet. Das erste Summandensignal V ist das Ausgangssignal eines Ver­ zögerungsgliedes 62, das ein Signal von einem Addierer 64 er­ hält. Über ein weiteres Verzögerungsglied 66 ist der Ausgang der Addierers 64 ferner an einen seiner Eingänge rückgekop­ pelt. Der andere Eingang des Addierers 64 ist an einen Kon­ stantenmultiplizierer 68 angeschlossen, der seinerseits das Fehlersignal E mit einem konstanten Faktor µ multipliziert. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt µ = 0,015.

Das Ausgangssignal des Konstantenmultiplizierers 68 wird fer­ ner von einem Multiplizierer 70 mit dem Eingabesignal X mul­ tipliziert. Das Multiplikationsergebnis dient als ein Summand für einen Addierer 72, dessen Ausgangssignal über ein Verzö­ gerungsglied 74 als zweiter Summand rückgekoppelt wird. Fer­ ner dient das von einem weiteren Verzögerungsglied 76 um eine Abtastperiode verzögerte Ausgangssignal des Addierers 72 als Gewichtungssignal G für einen Multiplizierer 78. Der Multi­ plizierer berechnet das zweite Summandensignal W für den Ad­ dierer 60 als Produkt aus dem Gewichtungssignal G und dem Eingabesignal X.

Insgesamt erzeugt somit das lineare Neuron eine lineare Ab­ bildung des Eingabesignals X mit einem durch das erste Sum­ mandensignal V bestimmten additiven Koeffizienten und einem durch das Gewichtungssignal G bestimmten multiplikativen Koeffizienten. Diese Koeffizienten werden durch das lineare Neuron so adaptiert, daß der Wert des Fehlersignals E mög­ lichst gering wird. Eine genauere Erklärung zu linearen Neu­ ronen sowie allgemein zu adaptiven Filterverfahren ist auf den Seiten 4-2 bis 4-6 und 4-9 bis 4-22 des Buches "Neural Network Toolbox - For Use with MATLAB" von Howard Demuth und Mark Beale, The Math Works, Inc., 24 Prime Park Way, Natick, MA 01760-1500, USA, enthalten, dessen Inhalt hiermit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.

Fig. 3 zeigt beispielhaft den Betrieb eines Hörgerätes in einer Hörsituation, bei der sich eine Nutzschallquelle 80, die ein Nutzsignal F erzeugt, ungefähr in Blickrichtung des Hörgeräteträgers (Winkel 0°) befindet. Eine seitliche Stör­ schallquelle 82 ist seitlich des Hörgeräteträgers (Winkel 90°) angeordnet und erzeugt ein erstes Störsignal L. Ein zweites Störsignal B stammt von einer hinteren Störsignal­ quelle 84, die in einem Winkel von 180° zur Blickrichtung des Benutzers angeordnet ist.

Die beiden Mikrofone 12, 14 sind in Fig. 3 als senkrechte Li­ nien mit je einem Anschluß für die Mikrofonsignale MF bzw. MB dargestellt. Die gestrichelten Kreise symbolisieren die je­ weils kugelförmige (omnidirektionale) Empfindlichkeitscharak­ teristik der Mikrofone 12, 14. Durch die beiden gekrümmten Pfeile wird eine akustische Übertragungsfunktion U zwischen dem vorderen und dem hinteren Mikrofon 12, 14 angedeutet.

Wie bereits erwähnt, sind die Mikrofone 12, 14 ungefähr in einer Linie mit der Blickrichtung des Hörgeräteträgers in einem Abstand von etwa 1,6 cm angeordnet. Bei einer in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel angenommenen Abtast­ frequenz von 20 kHz entspricht dies ungefähr der Strecke, die Schall in einer Abtastperiode (50 µs) zurücklegt. In Ausfüh­ rungsalternativen sind andere Abtastfrequenzen und entspre­ chend andere Abstände vorgesehen, oder es werden die theore­ tisch optimalen Abstände nicht exakt eingehalten. In Experi­ menten sind bei Abweichungen von bis zu 25% relativ gute Ergebnisse erzielt worden.

Wegen des Mikrofonabstands trifft das Nutzsignal F beispiels­ weise zum Abtastzeitpunkt k bei dem vorderen Mikrofon 12 und zum Abtastzeitpunkt k+1 bei dem hinteren Mikrofon 14 ein. Auf dem Weg zwischen den beiden Mikrofonen wird das Nutzsignal F gemäß der Übertragungsfunktion U beeinflußt. Bei dem zweiten Störsignal B sind die Verhältnisse umgekehrt. Das erste Stör­ signal L trifft ungefähr gleichzeitig bei beiden Mikrofonen 12, 14 ein, und zwar ein erster Anteil L1 des Störsignals L bei dem Mikrofon 12 und ein zweiter Anteil L2 des Störsignals L bei dem Mikrofon 14. Insgesamt gilt:

MF(k) = F(k) + L1(k) + U(B(k-1)) (1)

MB(k) = U(F(k-1)) + L2(k) + B(k) (2)

Bei den obigen und allen weiteren Formeln bezeichnet ein Aus­ druck, der aus einem Signalnamen und einem in Klammern fol­ genden Abtastzeitpunkt gebildet ist, den Wert des genannten Signals zum angegebenen Abtastzeitpunkt.

In guter Näherung kann angenommen werden, daß die Übertra­ gungsfunktion U ein konstanter Übertragungsfaktor u ist und daß L1 = L und L2 = h.L für eine Konstante h gelten. Typi­ scherweise sind u ≈ 1 und h ≈ 1. Ferner wird angenommen, daß der Vorverstärker 16 die Mikrofonsignale nicht wesentlich beeinflußt und somit MF = SF und MB = SB gilt. Auf Grundlage dieser Annahmen ergibt sich aus (1) und (2):

SF(k) = F(k) + L(k) + u.B(k-1) (3)

SB(k) = u.F(k-1) + h.L(k) + B(k) (4)

Es soll nun eine Hörsituation betrachtet werden, bei der nur seitliche Störgeräusche eintreffen, also B = 0 gilt. Solche Störgeräusche sollen durch die Seitensignal-Reduktionseinheit 20 im ersten Ergebnissignal R1 möglichst weitgehend unter­ drückt werden. Als erstes angenähertes Signal A1 wird durch den Subtrahierer 28 die Differenz SF-SB berechnet. Durch Einsetzen von (3) und (4) zusammen mit der oben genannten An­ nahme B(k) = 0 für alle k ergibt sich:

A1(k) = F(k) - u.F(k-1) + (1-h) L(k) (5).

Das erste Korrektursignal C1 der Korrektureinheit 26 ergibt sich aus dem zweiten Eingangssignal SB gemäß der linearen Ab­ bildung C1(k) = V(k) + G(k).SB(k), die durch den Multiplizie­ rer 78 und den Addierer 60 des linearen Neurons (Fig. 3) be­ rechnet wird. Im folgenden wird der additive Anteil V(k) ver­ nachlässigt. Der Gewichtungskoeffizient G(k) wird durch einen Faktor g abgekürzt. Durch Einsetzen von (4) in die in diesem Absatz angegebene Gleichung für das Signal 01 erhält man:

C1 (k) = g.u.F(k-1) + g.h.L (k) (6).

Durch den zweiten Subtrahierer 30 wird die Differenz R1 = A1-C1 gebildet. Durch Einsetzen von (5) und (6) ergibt sich:

R1(k) = F(k) - (u+g.u).F(k-1) + (1-h-g.h).L(k) (7).

Der durch die Korrektureinheit 26 implementierte Algorithmus eines linearen Neurons minimiert durch Adaption von g den Wert des als Fehlersignal zurückgeführten Signals R1. Im be­ sten Fall wird der Faktor 1-h-g.h des seitlichen Störsignals L auf Null reduziert, so daß dieses Störsignal völlig aus dem ersten Ergebnissignal R1 verschwindet. In diesem Fall gilt g = (1-h)/h. Durch Einsetzen der beiden genannten Gleichungen in (7) erhält man als optimales Ergebnissignal R1_opt:

R1_opt(k) = F(k) - (u + (1-h).u/h).F(k-1) (8)

Wegen h ≈ 1 ist schließlich der Faktor 1-h nahezu Null, so daß sich (8) in guter Näherung auch R1_opt(k) = F(k) - u.F(k-1) schreiben läßt. Wie aus dieser Gleichung ersichtlich ist, wird durch die Seitensignal-Reduktionseinheit 20 das seitli­ che Störsignal L unterdrückt, während das Nutzsignal F zwar beeinflußt, nicht jedoch ausgelöscht wird. Insgesamt simu­ liert somit die Seitensignal-Reduktionseinheit 20 die Eigen­ schaften eines Richtmikrofons mit hoher Dämpfung bei ±90° und guten Signalübertragungseigenschaften bei 0° (und 180°).

Im folgenden wird die Funktionsweise der Rücksignal-Reduk­ tionseinheit 22 anhand einer Hörsituation untersucht, bei der nur Störgeräusche aus einer 180°-Richtung eintreffen. Es gilt somit L = 0. Hier berechnet der Subtrahierer 38 das zweite angenäherte Signal A2 als Differenz des ersten Eingangssi­ gnals SF und des um eine Taktperiode verzögerten zweiten Ein­ gangssignals SBD. Man erhält durch Einsetzen von (3) und (4):

A2(k) = F(k) - u.F(k-2) + (u-1).B(k-1) (9).

Analog zur bereits beschriebenen Korrektureinheit 26 erzeugt die im vorliegenden Fall aktive Korrektureinheit 36 das zwei­ te Korrektursignal C2 gemäß der linearen Abbildung C2(k) = V(k) + G(k).SB(k). Wiederum wird der additive Anteil V(k) vernachlässigt, und der Gewichtungskoeffizient G(k) wird durch den Faktor g abgekürzt. Durch Einsetzen von (4) erhält man:

C2(k) = g.u.F(k-1) + g.B(k) (10).

Das durch den zweiten Subtrahierer 40 berechnete zweite Er­ gebnissignal R2 kann durch Einsetzen von (9) und (10) wie folgt ausgedrückt werden:

R2(k) = F(k) - g.u.F(k-1) - u.F(k-2)
= g.B(k) + (u-1).B(k-1) (11).

Es gilt u ≈1, so daß (11) durch die folgende Gleichung ange­ nähert werden kann:

R2(k) = F(k) - g.F(k-1) - F(k-2) - g.B(k) (12).

Durch das die Korrektureinheit 36 bildende lineare Neuron wird das Gewichtungssignal G (entsprechend dem Faktor g in Gleichung (12)) so adaptiert, daß der Wert des Signals R2 minimal wird. Im vorliegenden Fall nähert sich durch die Adaption der Faktor g dem Wert Null an. Dadurch fällt der Störsignalanteil in Gleichung (12) weg, während ein Nutz­ signalanteil erhalten bleibt. Es ergibt sich das folgende optimale Ergebnissignal R2_optt:

R2_opt(k) = F(k) - F(k-2) (13)

Insgesamt wird somit durch die Rücksignal-Reduktionseinheit 22 eine Richtcharakteristik mit hoher Dämpfung für Signale im Winkelbereich um 180° und geringer Dämpfung für Signale aus anderen Richtungen bereitgestellt.

Beim Betrieb des Hörgerätes werden die Ergebnissignale R1 und R2 auf die gerade beschriebene Weise von den Reduktionsein­ heiten 20 und 22 ermittelt. Diese Signale sowie das erste Eingangssignal SF werden von der Mischeinheit 42 entsprechend den Gewichtungsfaktoren G1 bis G3 und GG kombiniert. Ein großer Gewichtungsfaktor G1 hat zur Folge, daß das zweite Er­ gebnissignal R2 einen großen Anteil an dem Ausgangssignal OUT erhält. Entsprechend beeinflußt bei einem großen Gewichtungs­ faktor G2 das erste Ergebnissignal R1 weitgehend das Aus­ gangssignal OUT. Bei einem großen Gewichtungsfaktor G3 wirkt sich schließlich das erste Eingangssignal SF in hohem Maße auf das Ausgangssignal OUT aus. Der Gesamtgewichtungsfaktor GG bestimmt insgesamt den Pegel des Ausgangssignals OUT.

Die Gewichtungsfaktoren G1 bis G3 und GG werden von der Ge­ wichtungseinheit 18 ermittelt. Beispielsweise kann die Ge­ wichtungseinheit 18 die Intensitäten oder Stärken von Signal­ anteilen der Eingangssignale SF, SB in den Winkelbereichen in Blickrichtung des Hörgeräteträgers, quer zur Blickrichtung und hinter dem Hörgeräteträger bestimmen und die Gewichtungs­ faktoren G1, G2, G3 entsprechend den ermittelten Intensitäts­ werten festlegen. Eine genaue Beschreibung einer derartigen Gewichtungseinheit 18 ist in der Anmeldung desselben Erfin­ ders mit dem Titel "Hörgerät und Verfahren zum Verarbeiten von Mikrofonsignalen in einem Hörgerät" enthalten, deren Inhalt hiermit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird. In einer besonders einfachen Ausführungsalternative werden die Gewichtungsfaktoren G1 bis G3 und GG vom Hörgerä­ tebenutzer manuell (mittels einer Fernbedienung) eingestellt. Die Gewichtungseinheit 18 ist dann im wesentlichen ein Fern­ bedienungsempfänger und braucht die Eingangssignale SF, SB nicht auszuwerten.

Während bisher die Funktion des erfindungsgemäßen Hörgeräts und Verfahrens anhand der in Fig. 1a, Fig. 1b und Fig. 2 beispielhaft dargestellten Schaltung beschrieben wurde, sind in Ausführungsalternativen andere Implementierungen möglich. Insbesondere können die Mischer 24, 34 anders aufgebaut sein und zum Beispiel Mittel zum gleichzeitigen Mischen von mehr als zwei Signalen enthalten. Ferner können Komponenten des in Fig. 2 dargestellten linearen Neurons, insbesondere der Mul­ tiplizierer 78 und der Addierer 60, in die Mischer 24, 34 eingegliedert sein. In diesem Fall kann das Gewichtungssignal G und/oder das erste Summandensignal V als Korrektursignal zur adaptiven Beeinflussung der von den Mischern 24, 34 er­ zeugten Ergebnissignale R1, R2 dienen. Durch eine geeignete Wahl von Mischparametern und Verzögerungszeiten sind schließ­ lich andere Richtcharakteristiken als die oben beschriebenen implementierbar, zum Beispiel solche, die eine maximale Dämpfung bei 45° oder 135° aufweisen.

In Ausführungsvarianten der Erfindung können die Funktionen der Schaltung nach Fig. 1a, Fig. 1b und Fig. 2 oder der im vorhergehenden Absatz beschriebenen Abwandlungen ganz oder teilweise durch Programmodule eines Digitalprozessors, zum Beispiel eines digitalen Signalprozessors, realisiert werden. Die Schaltung kann ferner als digitale oder analoge Schaltung oder in unterschiedlichen Mischformen als teils digitale und teils analoge Schaltung aufgebaut sein.

Claims (13)

1. Verfahren zum Bereitstellen einer Richtmikrofoncharakte­ ristik, insbesondere bei einem Hörgerät, mit den Schritten:

• a) Erzeugen mindestens zweier Eingangssignale (SF, SB) in Abhängigkeit von je einem Mikrofonsignal (MF, MB) je eines Mikrofons (12, 14),
• b) Verarbeiten mindestens eines gegebenenfalls verzögerten Eingangssignals (SF, SB; SF, SBD) und mindestens eines Kor­ rektursignals (C1; C2), um mindestens ein Ergebnissignal (R1; R2) entsprechend der Richtmikrofoncharakteristik zu erzeugen, und
• c) Erzeugen des mindestens einen Korrektursignals (C1; C2) in einem adaptiven Verfahren in Abhängigkeit von dem minde­ stens einen Ergebnissignal (R1; R2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Ergebnissignal (R1; R2) als zu minimierendes Fehlersignal für das adaptive Verfahren dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) mindestens ein gegebenenfalls verzögertes Ein­ gangssignal (SF, SB; SF, SBD) und mindestens ein Korrektur­ signal (C1; C2) unter Verwendung vorbestimmter Gewichtungs­ koeffizienten gemischt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (C1; C2) durch Anwenden einer linearen Abbil­ dung auf mindestens ein gegebenenfalls verzögertes Eingangs­ signal (SB) erzeugt wird, wobei mindestens ein Koeffizient der linearen Abbildung in Abhängigkeit von dem mindestens ei­ nen Ergebnissignal (R1; R2) adaptiv beeinflußt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) mindestens zwei gegebenenfalls verzögerte Ein­ gangssignale (SF, SB; SF, SBD) unter Verwendung von Gewich­ tungskoeffizienten gemischt werden, die in Abhängigkeit von dem mindestens einen Korrektursignal (C1; C2) bestimmt wer­ den.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) mehrere Teilschritte ausgeführt werden, in denen jeweils zwei Signale aus der Gruppe der Eingangssignale (SF, SB), der verzögerten Eingangssignale (SBD) und der Korrektur­ signale (C1; C2) additiv oder subtraktiv gemischt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofone (12, 14) mit Abstand voneinander angeordnet sind und vorzugsweise jeweils eine Kugelcharakteristik aufweisen.

8. Hörgerät mit:

• - einer Mikrofoneinheit (10) mit mindestens zwei Mikrofo­ nen (12, 14) zum Erzeugen mindestens zweier Eingangssignale (SF, SB),
• - einem Mischer (24; 34) zum Verarbeiten mindestens eines gegebenenfalls verzögerten Eingangssignals (SF, SB; SF, SBD) und mindestens eines Korrektursignals (C1; C2), um mindestens ein Ergebnissignal (R1; R2) entsprechend der Richtmikrofon­ charakteristik zu erzeugen,
• - einer adaptiven Korrektureinheit (26; 36) zum Erzeugen des mindestens einen Korrektursignals (C1; C2) in einem adap­ tiven Verfahren in Abhängigkeit von dem mindestens einen Er­ gebnissignal (R1; R2).

9. Hörgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörgerät dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.

10. Hörgerät nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die adaptive Korrektureinheit (26; 36) ein lineares Neuron ist.

11. Hörgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörgerät mehrere Mischer (24, 34) und mehrere adaptive Kor­ rektureinheiten (26, 36) aufweist, um mehrere Ergebnissignale (R1, R2) zu erzeugen, bei denen Eingangssignalanteile aus un­ terschiedlichen Winkelbereichen gedämpft sind.

12. Hörgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörgerät eine Gewichtungseinheit (18) zum Erzeugen von Ge­ wichtungssignalen (G1, G2, G3, GG) und eine Mischeinheit (42) zum Mischen der Ergebnissignale (R1, R2) und gegebenenfalls mindestens eines Eingangssignals (SF, SB) in Abhängigkeit von den Gewichtungssignalen (G1, G2, G3, GG) aufweist.

13. Hörgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofone (12, 14) mit Abstand voneinander angeordnet sind und vorzugsweise jeweils eine Kugelcharakteristik aufweisen.