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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen das Gebiet der Hörgeräte, insbesondere
digitale Hörhilfesysteme.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Übliche analoge
Hörhilfen
sehen einen frequenzabhängigen
Verstärkungsfaktor
und eine dynamische Bereichskompression vor, um eine Vielzahl von
Hörschwächen zu
kompensieren. Obwohl analoge Hörhilfen
in vielen Fällen
hilfreich sind, beklagen viele Benutzer analoger Hörhilfen
nach dem Stand der Technik über
geringe Leistungsfähigkeit.
Eine dieser Beanstandungen bezieht sich auf die Schwierigkeit, Sprache
in lauten Umgebungen, beispielsweise in Restaurants, zu verstehen.
Andere Beanstandungen betreffen Probleme hinsichtlich Rückkopplung
(insbesondere bei Hörhilfen
mit hohem Verstärkungsfaktor),
Schwierigkeiten bei der Schallokalisierung und im allgemeinen eine
mangelnde Klarheit hinsichtlich der Schallwahrnehmung.
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Die
Einführung
der digitalen Signalverarbeitung bietet die Möglichkeit, wesentliche Verbesserungen
hinsichtlich der Funktion von Hörhilfen
vorzusehen. Jedoch führen
die Vorgaben für
die Konstruktion eines digitalen Signalverarbeitungssystems, d.h.
ein erschwinglicher Preis, eine geringe Größe, um in eine übliche Hörhilfe zu
passen, eine breite Auswahl von Funktionen und ein unwesentlicher
Leistungsverbrauch, zu wesentlichen Einschränkungen für diese Hörhilfesysteme.
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Einige
digitale Verarbeitungssysteme erlauben Stereoverstärkung und
Stereofilterung. Das Verarbeiten von Schall durch zwei Ohren wird
als Stereo-Hören
bezeichnet. Bei Stereo-Hörhilfen
ist der von einem Stereoprozessor erzeugte Schall abhängig von
dem an beiden Ohren empfangenen Schall, nicht nur von dem an einem
Ohr empfangene Schall. Stereo- Hörhilfen
haben viele Vorteile. Die Lokalisierung des Schalls im Raum ist
beispielsweise ein weitgehend mit Stereophonie verbundenes Phänomen. Ein
von der rechten Seite eines Hörers
stammendes Schallereignis kommt zuerst an dem rechten Ohr an, da
sich dieses näher
an der Tonquelle befindet. Eine kurze Zeit später erreicht der Schall das
weiter entfernte linke Ohr. Dadurch wird ein interauraler (zwischen
den Ohren liegender) Unterschied hinsichtlich der Ankunftszeit des
Schalls an den beiden Ohren erzeugt. Das zuerst angeregte Ohr gibt
die Richtung an, von der der Ton stammt. Wie eventuell zu erwarten
ist, erhöht
sich der Betrag dieses interauralen Zeitunterschieds, wenn der Ort
der Schallquelle in Bezug auf die Blickrichtung des Benutzers von
vorne zu einer der Seiten des Benutzers hin ändert. Wenn der Schall von
einer Stelle direkt vor dem Benutzer stammt, ist die Weglänge zu beiden
Ohren gleich, und es ergibt sich kein interauraler Unterschied hinsichtlich
der Ankunftszeit des Schalls. Bei extremen Rechts- oder Linksrichtungen
ist der Unterschied für den
Benutzer zwischen der Weglänge
zu dem nahen Ohr und der Weglänge
zu dem fernen Ohr der größte, wodurch
sich der maximale interaurale Zeitunterschied ergibt.
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Für einige
Frequenzen kann der interaurale Zeitunterschied auch in eine interaurale
Phasendifferenz codiert werden, beispielsweise mittels komplexen
Phasenunterschieden. Eine allgemeine Beschreibung der interauralen
Phasendifferenz findet man in "Audiology,
The Fundamentals",
von Bess und Humes, 2. Ausgabe, 1995.
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Das
U.S. Patent 3,509,289 beschreibt ein Stereo-Hörhilfesystem, das einen über Kreuz
verbundenen AGC-Schaltkreis (AGC = automatische Verstärkungssteuerung)
umfaßt,
um die interaurale Pegeldifferenz zwischen kontralateral und ipsilateral einfallendem
Schall beizubehalten oder zu verbessern. Das System umfaßt erste
und zweite Verstärkungskanäle, wobei
der Verstärkungsfaktor
jedes Kanals mittels getrennter AGC-Schaltkreise invers mit dem
Ausgang des anderen Kanals variiert wird. Das System arbeitet ausschließlich analog.
Ferner erfordert dieses Patent, daß die zwei Kanäle über Kreuz
verbunden sind. Dementsprechend kann das System nicht als getrennte
Mono-Hörgeräte verwendet
werden, wenn die bidirektionale Kommunikationsvorrichtung nicht
in Betrieb ist.
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Die
Druckschrift WO 89/04583 beschreibt ein Hörhilfesystem, welches eine
digitale Signalverarbeitung verwendet, wobei ein Prozessor nicht
in der Nähe
des Ohres des Benutzers angeordnet ist. Ferner lehrt diese Druckschrift
die Verwendung eines einzigen Ohrstücks und kann nicht als Stereohörhilfe verwendet
werden.
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Wie
oben beschrieben, ist für
Stereohören notwendig,
daß ein
Prozessor Schall empfängt
oder Signale, die Schall darstellen, der an beiden Ohren erfaßt wird,
im Gegensatz zu einer Mono-Hörwahrnehmung,
die lediglich das Verarbeiten von Schall voraussetzt, der an einem
einzelnen Ohr empfangen wird. Es ist daher eine weitere Notwendigkeit
für eine digitale
Stereohörhilfe,
daß ein
digitaler Signalprozessor Signale empfängt, die Schall darstellen,
der an jedem Ohr empfangen wird.
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Daher
wird ein Hörhilfesystem
und ein Verfahren benötigt,
das einen digitalen Signalprozessor umfaßt, welcher klein genug ist,
um in eine übliche Hörhilfe hineinzupassen,
in einem Umfeld mit geringer Leistung arbeitet, das Empfangen von
Schalldarstellungen durch den digitalen Signalprozessor gestattet,
wobei der Schall an beiden Ohren empfangen wird, und eine Stereoausgabe
an beide Ohren eines Benutzers überträgt.
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Hörhilfe vor, welche die Merkmale
von Anspruch 1 aufweist.
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ABRISS DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist eine abnehmbare Hörhilfe mit
digitaler Stereoverarbeitung mit einem digitalen Signalprozessor
(DSP), zwei Mikrophonen, zwei Empfängern, einer bidirektionalen
Kommunikationsverbindung zwischen jedem Mikrophon/Empfänger und
dem digitalen Signalprozessor, einem Analog-/DigitalWandler und
einem Digital-/AnalogWandler, wie in Anspruch 1 definiert ist.
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In
den abhängigen
Ansprüchen
2 – 13
sind bevorzugte Ausführungen
definiert.
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In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung hat der Benutzer die Möglichkeit,
den digitalen Signalprozessor abzuschalten, indem entweder eine externe
digitale Verarbeitungseinheit physisch entfernt wird, oder indem
ein digitaler Prozessor abgeschaltet wird, um zu ermöglichen,
daß ein
analoger Prozessor eine Tonverstärkung
vorsieht. Der Benutzer hat ferner die Möglichkeit, aus einer Vielzahl
von digitalen Filtern/Kompressoren auszuwählen, welche Stereosignale
erzeugen, die dann an ein oder beide Ohren des Benutzers gesendet
werden. In einer zweiten Ausführung
umfaßt
jedes Hörelement
einen digitalen Signalprozessor und eine Kommunikationsverbindung
mit dem anderen Hörelement.
Zwei Beispiele für
die Kommunikationsverbindung sind ein elektrisches Kabel, das beide
Elemente verbindet, und ein elektromagnetisches Transceiversystem,
wobei jedes Hörelement
einen Transceiver umfaßt,
der ein Signal überträgt, welches
den Schall an einem Ohr des Benutzers darstellt, und ein Signal
empfängt, das
den Schall an dem anderen Ohr des Benutzers darstellt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Funktionsblockdiagramm
eines Hörhilfesystems
gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei ein Hörelement einen digitalen Prozessor
umfaßt.
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2 ist eine Darstellung eines
in 1 dargestellten Hörhilfesystems
gemäß einer
bevorzugten Ausführung.
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3 ist ein Funktionsblockdiagramm
eines Hörhilfesystems
gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei jedes Hörelement einen digitalen Prozessor
umfaßt.
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4 ist eine Darstellung des
in 3 gezeigten Hörhilfesystems
gemäß einer
bevorzugten Ausführung.
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5 ist ein Flußdiagramm,
welches das Verfahren der in den 1 bis 4 dargestellten, bevorzugten
Ausführung
beschreibt.
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6 ist ein Funktionsblockdiagramm
eines Hörhilfesystems
gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei ein digitaler Prozessor außerhalb
jedes Hörelements
vorgesehen ist und mit jedem Hörelement
physisch verbunden ist.
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7 ist ein Funktionsblockdiagramm
eines Hörhilfesystems
gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei ein digitaler Prozessor außerhalb
jedes Hörelements
vorgesehen ist.
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8 ist eine Darstellung einer
externen digitalen Verarbeitungseinheit gemäß einer bevorzugten Ausführung.
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9 ist ein Flußdiagramm,
welches das Verfahren der in den 6 bis 7 gezeigten bevorzugten Ausführung beschreibt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Im
folgenden wird eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die Figuren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen identische
oder in funktioneller Hinsicht gleiche Elemente angeben. Ferner
entspricht die erste Ziffer jedes Bezugszeichens der Figur, in der
das Bezugszeichen zuerst benutzt wird.
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1 ist ein Funktionsblockdiagramm
eines Hörhilfesystems 100 gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei jedes Hörelement 120 einen
digitalen Prozessor 106 umfaßt. An jedem Ohr eines Benutzers
ist ein Hörelement 120 angeordnet.
Für das
Hörelement 120 sind
drei übliche
Stellen vorgesehen: (1) hinter dem Ohr, (2) im Ohr und (3) im Ohrkanal.
Die vorliegende Erfindung arbeitet zumindest in diesen drei Positionen.
Jedoch ist in der bevorzugten Ausführung jedes Hörelement 120 hinter
dem Ohr eines Benutzers angeordnet. Jedes Hörelement 120 umfaßt ein Mikrophon 2,
einen Analog-/Digitalwandler 104 (A/D-Wandler), einen Digitalprozessor 106,
einen Digital-/Analogwandler (D/A-Wandler) und einen Empfänger 110.
Ein Mikrophon 102 empfängt
ein Audiosignal bzw. Schall. Die vorliegende Erfindung verwendet
ein übliches
Mikrophon 102, beispielsweise Artikel Nr. EB 1863 (Richtmikrophon),
das kommerziell von Knowles Electronics, Inc. in Itaska, Illinois,
USA, erhältlich
ist. Das Mikrophon 102 wandelt das Audiosignal in ein unverarbeitetes
analoges Signal um. Das von dem Mikrophon 102A erzeugte
unverarbeitete analoge Signal wird über eine Kommunikationsverbindung 114 an den
A/D-Wandler 104A übertragen,
der in dem ersten Hörelements 120A vorgesehen
ist, und es wird ferner an den A/D-Wandler 104B übertragen,
der sich in dem zweiten Hörelement
befindet. In gleicher Weise wird das von dem Mikrophon 102B in
dem zweiten Hörelement 120B erzeugte
analoge Signal über
eine Kommunikationsverbindung 114 an den A/D-Wandler 104B in
dem zweiten Hörelement 120B sowie
an den A/D-Wandler 104A übertragen, der sich in dem
ersten Hörelement 120A befindet.
Daher ist der A/D-Wandler 104 entweder ein Stereo-A/D-Wandler 104 oder
eine Kombination von zwei einzelnen Signal-A/D-Wandlern, da zwei
analoge Signale von dem A/D- Wandler 104 empfangen werden.
In der bevorzugten Ausführung
ist der A/D-Wandler ein Stereo-A/D-Wandler (hier als A/D-Wandler 104 bezeichnet).
Die Kommunikationsverbindung ist vorzugsweise ein übliches
Kabel. Die unverarbeiteten analogen Signale werden in dem A/D-Wandler 104 in
digitale Signale umgewandelt. Der A/D-Wandler 104 erzeugt
ein unverarbeitetes digitales Signal, das an den digitalen Prozessor 106 übertragen
wird.
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Der
digitale Prozessor 106 empfängt das unverarbeitete digitale
Signal und verwendet zumindest eine von einer Vielzahl von Verarbeitungstechniken, um
ein verarbeitetes digitales Signal zu erzeugen, das ein verbessertes
Signal darstellt. Zwei dieser digitalen Signalverarbeitungstechniken
sind Stereo-Strahlformung zur Geräuschverminderung und dynamische
Bereichskompression. Verschiedene Stereo-Strahlformungstechniken
zur Geräuschverminderung
sind in der U.S. Patentanmeldung 08/123,503, "Noise Reduction System for Binaural Hearing
Aid" von Lindemann
et al., vom 17. September 1993, sowie in der U.S. Patentanmeldung 08/184,724, "Dynamic Intensity
Beamforming System for Noise Reduction in a Binaural Hearing Aid" von Lindemann et
al., vom 20. April 1994, beschrieben, wobei auf beide in deren Gesamtheit
Bezug genommen wird. Eine dynamische Bereichskompressionstechnik
ist in der U.S. Patentanmeldung "Digital Signal
Processing Hearing Aid" von
Melanson und Lindemann, vom 10. Oktober 1995 und in einem Artikel
von Waldhauer et al., "Full
Dynamic Range Multiband Compression in a Hearing Aid", The Hearing Journal,
Seiten 1 bis 4 vom September 1988, beschrieben, wobei auf beide
in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird. Ein Beispiel für den Aufbau
der Hörhilfesystemkomponenten,
einschließlich
Transceiver 302, A/D-Wandler 104, Digital-Prozessor 106, D/A-Wandler 108 und
Empfänger 110 ist
in der U.S. Patentanmeldung 08/123,499, "Binaural Hearing Aid" von Lindemann et al., vom 17. September
1993, beschrieben, auf die in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
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Die
digitale Strahlformungs-Verarbeitungstechnik dämpft Schall, dessen Quelle
nicht direkt vor dem Benutzer liegt, und verstärkt Schall, dessen Quelle direkt
vor dem Benutzer liegt, d.h. in der Richtung, in die der Benutzer
sieht. Im allgemeinen wird Schall an den Mikrophonen 102 empfangen,
die neben jedem Ohr des Benutzers angeordnet sind. Das Mikrophon
erzeugt ein analoges Signal, das Schall darstellt. Dieses Signal
wird durch einen digitalen Prozessor 106 in Frequenzbänder, d.h. 128 (Filter)-Frequenzbänder unterteilt.
Im Strahlformungsmodus vergleicht der digitale Prozessor 106 die
an jedem Ohr empfangenen Signale und verstärkt die digitale Darstellung
des Schalls, der von einer Stelle direkt vor dem Benutzer stammt,
und dämpft
die digitale Darstellung des verbleibenden Schalls.
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Der
digitale Prozessor 106 erzeugt ein verarbeitetes digitales
Signal, das von einem D/A-Wandler 108 empfangen
wird. Wenn der digitale Prozessor eine Stereo-Verarbeitung durchführt, stellt
das verarbeitete digitale Signal den gefilterten Schall dar, der an
dem Hörelement 120 vorliegt.
Der D/A-Wandler 108 wandelt das verarbeitete digitale Signal
in ein verarbeitetes analoges Signal um, das von einem Empfänger 110 empfangen
wird. Der Empfänger 110 wandelt
das verarbeitete analoge Signal in ein verarbeitetes Audiosignal
um, d.h. in Schall. Der Schall wird dann an das Ohr des Benutzers
gesendet.
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Die 2 ist eine Darstellung eines
Hörhilfesystems 200 von 1. Das Hörhilfesystem 200 umfaßt ein Hörelement 120,
eine Kommunikationsverbindung 114, eine übliche Tonröhre 206 und
eine übliche
Ohrform 208. Das Hörelement 120 umfaßt ein Mikrophon 102,
eine Stromversorgung 204, beispielsweise eine Batterie,
einen Empfänger 110 und einen
digitalen Wandler/Prozessor (DCP) 210, der einen A/D-Wandler 104,
einen Digitalprozessor 106 und einen D/A-Wandler 108 umfaßt. Die
Arbeitsweise des Hörhilfesystems 200 der 2 wird nun mit Bezug auf
die 5 beschrieben. In
das Hörelement 120 tritt
Schall ein, der von dem Mikrophon 102 empfangen 502 wird.
Das Mikrophon 102 wandelt 504 den Schall in ein
unverarbeitetes analoges Signal um, das an den DCP 210 gesendet
wird. Anfänglich wandelt 504 der
DCP 210 das unverarbeitete analoge Signal in ein unverarbeitetes
digitales Signal um. Daraufhin legt 506 der DCP 210 fest,
ob er ein Stereo- oder ein Monosignal erzeugt. Typischerweise ist diese
Feststellung 506 ein Ergebnis einer Entscheidung eines
Benutzers. Wenn ein Monosignal angefordert ist, wandelt 508 der
DCP 210 das unverarbeitete analoge Signal in ein unverarbeitetes
digitales Signal um. Dieses unverarbeitete digitale Signal enthält typischerweise
keine Daten, die für
Schall repräsentativ
sind, welche von dem anderen Hörelement empfangen
werden. Das unverarbeitete digitale Signal wird von dem DCP 210 durch
eine digitale Monosignalverarbeitung verarbeitet 510 und
erzeugt ein verarbeitetes digitales Signal. Ein Beispiel für eine digitale
Monosignalverarbeitungstechnik ist in dem Artikel "Full Dynamic Range
Multiband Compression in a Hearing Aid" von Waldhauer et al., The Hearing Journal,
vom September 1988 Seiten 1 bis 4, beschrieben, auf den oben in
dessen Gesamtheit Bezug genommen wurde. Das verarbeitete digitale
Signal wird von dem DCP 210 in ein verarbeitetes analoges
Signal umgewandelt 522 und dann von dem Empfänger 110 in
ein verarbeitetes Audiosignal umgewandelt 524. Das Audiosignal
wird durch die Tonröhre 206 an
die Ohrform 208 und in das Ohr des Benutzers gesendet.
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Wenn
der Benutzer die Erzeugung eines Stereosignals wünscht, wird das unverarbeitete
analoge Signal von dem ersten Hörelement 120A an
das zweite Hörelement 120B übertragen,
und das unverarbeitete analoge Signal von dem zweiten Hörelement 120B wird
an das erste Hörelement 120A übertragen.
Die unverarbeiteten analogen Signal stellen die an beiden Hörelementen 120 empfangenen
Signale dar. Die unverarbeiteten analogen Signale werden in dem
DCP 210 in unverarbeitete digitale Signale umgewandelt 516.
Der DCP 210 führt
dann mit den unverarbeiteten digitalen Signalen eine digitale Stereosignalverarbeitung
durch, um verarbeitete digitale Signale zu erzeugen. Bei einer bevorzugten
Ausführung
enthalten beide Hörelemente 120 die
gleichen DCPs 210. Daher müssen in dieser Ausführung die verarbeiteten
digitalen Signale in dem ersten Hörelement 120A nicht
an das zweite Hörelement 120B gesendet
werden. Dementsprechend stellen die verarbeiteten digitalen Signale
den Stereoschall dar, der von dem Ohr, an welchem das erste Hörelement 120A angeordnet
ist, empfangen werden soll. Im zweiten Hörelement 120B stellen
die verarbeiteten digitalen Signale den Stereoschall dar, der von
dem Ohr empfangen werden soll, an dem das zweite Hörelement 120B angeordnet
ist. Der DCP 210 wandelt die verarbeiteten digitalen Signale
in ein verarbeitetes analoges Signal um. Die verarbeiteten analogen Signale
werden dann von dem Empfänger
in ein Audiosignal umgewandelt. Das Audiosignal, d.h. der Schall,
wird über
die Tonröhre 206 und
die Ohrform 208 in das Ohr, wie oben beschrieben, übertragen.
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In
einer alternativen Ausführung
sind die von dem digitalen Prozessor der bevorzugten Ausführung durchgeführten Funktionen
auf beide digitale Prozessoren 106A, 106B aufgeteilt.
Das heißt,
daß einige
der Funktionen von dem digitalen Prozessor 106A in dem
ersten Hörelement. 120A durchgeführt werden,
und die verbleibenden Funktionen von dem digitalen Prozessor 106B in
dem zweiten Hörelement 120B.
Die Vorteile eines solchen Systems sind unter anderem die Verringerung
der Größe, des
Stromverbrauchs und der Verarbeitungszeit, die von jedem digitalen
Prozessor benötigt
wird. Viele verschiedene Schemata zur Funktionsaufteilung können implementiert
werden. Diese Schemata umfassen das Durchführen von Filterfunktionen in
dem ersten digitalen Prozessor 106A und das Durchführen von Kompressions-
und Vergleichsfunktionen in dem zweiten digitalen Prozessor 106B.
Ein weiteres Aufteilungsschema umfaßt die Verwendung eines einzelnen
digitalen Prozessors 106 in dem ersten Hörelement 120A und
das Anordnen der Stromversorgung 204 in dem zweiten Hörelement 120B.
In einem weiteren Aufteilungsschema umfaßt jedes Hörelement 120 einen
digitalen Prozessor 106 mit voller Funktionalität. Jedoch
führt nicht
jeder Prozessor alle Funktionen bezüglich aller Signale durch,
statt dessen verarbeitet jeder Prozessor nur einen Teil des Si gnals;
beispielsweise verarbeitet der erste digitale Prozessor 106A alle
geradzahligen Filterbänder, während der
zweite digitale Prozessor 106B alle ungeraden Filterbänder verarbeitet.
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In
einigen der oben genannten alternativen Ausführungen führt keiner der digitalen Prozessoren 106 alle
notwendigen Funktionen bezüglich
aller Signale durch. Daher müssen
die zwei Hörelemente 120 die
Möglichkeit
haben, miteinander zu kommunizieren, nachdem die Signale von dem
digitalen Prozessor 106 verarbeitet sind. Um diese Voraussetzung
zu erfüllen,
verbindet eine digitale bidirektionale Kommunikationsverbindung 116,
die in der 1 dargestellt
ist, den digitalen Prozessor 106A in dem ersten Hörelement 120A mit
dem digitalen Prozessor 106B in dem zweiten Hörelement 120B.
Daher tauschen die digitalen Prozessoren 106 verarbeitete
Informationen aus, beispielsweise überträgt der erste digitale Prozessor 106A verarbeitete
Signale, die gerade Filterbänder
darstellen an den zweiten digitalen Prozessor 106B, und
der zweite digitale Prozessor 106B überträgt die verarbeiteten Signale,
welche die ungeraden Filterbänder
darstellen, an den ersten digitalen Prozessor 106A. Wenn
die Aufteilung der Funktionen so ausgeführt ist, daß einige Funktionen bezüglich aller
Signale von dem ersten digitalen Prozessor 106A durchgeführt werden
und die verbleibenden Funktionen durch den zweiten digitalen Prozessor 106B durchgeführt werden, überträgt der zweite
digitale Prozessor 106B die unverarbeiteten digitalen Signale
an den ersten digitalen Prozessor 106A. Nach der Verarbeitung
dieser Signale überträgt der erste
digitale Prozessor die teilverarbeiteten Signale an den zweiten
digitalen Prozessor 106B zur Verarbeitung. Die vollständig verarbeiteten
Signale werden dann zurück
an den ersten digitalen Prozessor 106A übertragen.
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Die 3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines
Hörhilfesystems 300 gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, in der jedes Hörelement einen digitalen Prozessor
umfaßt.
Im Gegensatz zu dem in der 1 dargestellten
Hörhilfesystems 100 umfaßt jedes
Hörelement 304 in
einer alternativen Ausführung
der vorliegenden Erfindung, welche in der 3 dargestellt ist, einen elektromagnetischen
Transceiver 302, der oben beschrieben ist. Ferner umfaßt jedes
Hörelement 304 die
folgenden Komponenten: ein Mikrophon 102, einen A/D-Wandler 104,
einen digitalen Prozessor 106, einen D/A-Wandler 108 und
einen Empfänger 110.
Diese Komponenten sind oben detaillierter beschrieben. Die Hörelemente 304 arbeiten
in der gleichen Weise wie die Hörelemente 120,
welche oben anhand der 1 beschrieben
sind. Ein Unterschied hinsichtlich des Betriebs besteht darin, daß die unverarbeiteten und
die verarbeiteten analogen Signale mittels elektromagnetischer Signale
von dem ersten Hörelement 304A an
das zweite Hörelement 304B übertragen werden,
d.h., ohne eine physische Verbindung, statt einer Übertragung
eines Signals über
eine physische Kommunikationsverbindung 114, 116.
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Die 4 ist eine Darstellung eines
Hörelements 304,
das in der 3 beschrieben
ist. Die Funktionsweise des Hörhilfesystems 300 wird
nun mit Bezug auf die 5 beschrieben.
Das Hörelement 304 empfängt 502 ein
Audiosignal, d.h., Schall. Das Audiosignal wird durch das Mikrophon 102 in
ein unverarbeitetes analoges Signal umgewandelt 504. Der
DCP 210 stellt fest 506, ob er ein Stereo- oder Monosignal
erzeugen soll. Typischerweise ist diese Feststellung 506 ein
Ergebnis einer Entscheidung durch den Benutzer. Wenn ein Monosignal
erwünscht ist,
wird der Transceiver 302 nicht verwendet; statt dessen
wandelt 508 der DCP 210 das unverarbeitete analoge
Signal in ein unverarbeitetes digitales Signal um. Dieses unverarbeitete
digitale Signal enthält
typischerweise keine Daten, die Schall darstellen, der von dem anderen
Hörelement
empfangen wird. Der DCP 210 verarbeitet 510 das
unverarbeitete digitale Signal mittels einer digitalen Monosignalverarbeitung und
erzeugt ein verarbeitetes digitales Signal, wie oben beschrieben.
Das verarbeitete digitale Signal wird von dem DCP 210 in
ein verarbeitetes analoges Signal umgewandelt 522 und daraufhin
von dem Empfänger 110 in
ein Audiosignal umgewandelt 524. Das Audiosignal wird durch
die Tonröhre 206 an
die Ohrform 208 und in das Ohr des Benutzers gesendet.
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Wenn
der Benutzer die Erzeugung eines Stereosignals wünscht, wird das unverarbeitete
analoge Signal, das bei dem ersten Hörelement 120A vorliegt,
mittels des Transceivers 306 über den nicht-physischen Kommunikationsweg 310 an
das zweite Hörelement 120B übertragen 514.
In gleicher Weise wird das unverarbeitete analoge Signal, ausgehend
von dem aktuellen Hörelement 120,
von dem zweiten Hörelement 120B mittels
des Transceivers 302A über
den nicht-physischen Kommunikationsweg 310 empfangen. Das
unverarbeitete analoge Signal stellt den Schall dar, der an beiden
Hörelementen 120 empfangen
wird. Das unverarbeitete analoge Signal wird in dem DCP 210 in
ein unverarbeitetes digitales Signal umgewandelt 516. Danach
führt der DCP 210 eine
digitale Stereosignalverarbeitung bezüglich des unverarbeiteten digitalen
Signals durch, um ein verarbeitetes digitales Signal zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführung
enthalten beide Hörelemente 120 die
gleichen DCPs 210. Daher muß in dieser Ausführung das
in dem ersten Hörelement 120A verarbeitete
digitale Signal nicht an das zweite Hörelement 120B gesendet
werden. Dementsprechend ist es nicht notwendig, daß das in
den zweiten Hörelementen 120B verarbeitete
digitale Signal an das erste Hörelement 120A gesendet
wird. Daher stellt das von dem digitalen Prozessor 106A erzeugte verarbeitete
digitale Signal den Stereoschall dar, der von dem Ohr empfangen
werden soll, an dem das erste Element 120A angeordnet ist.
In dem zweiten Hörelement 120B stellt
das verarbeitete Signal den Stereoschall dar, der von dem Ohr empfangen
werden soll, an dem das zweite Hörelement 120B angeordnet
ist. Der DCP 210 wandelt 522 das verarbeitete digitale
Signal in ein verarbeitetes analoges Signal um. Das verarbeitete
analoge Signale wird von dem Empfänger 110 in ein Audiosignal
umgewandelt 524. Das Audiosignal, d.h. der Schall, wird über die
Tonröhre 206 und
die Ohrform 208, wie oben beschrieben, an das Ohr übertragen.
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Alternative
Ausführungen
des Hörelements 304 mit
einem Transceiver 302 umfassen für die Funktionen des digitalen
Prozessors 106 andere Schemata der Aufteilung, als diejenigen,
welche oben mit Bezug auf 1 beschrieben
wurden. In diesen alternativen Ausführungen werden zwischen den
Hörelementen 120 Signale über den
Transceiver 302 mittels elektromagnetischer Signale übertragen, anstatt
der Verwendung einer Kommunikationsverbindung 114, 116.
Ferner ist jeder Transceiver 302 über eine interne digitale Verbindung 316 mit
jedem digitalen Prozessor 106 verbunden, so daß die verarbeiteten
digitalen Signale zwischen den Hörelementen 120 übertragen
werden können.
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In
einer weiteren alternativen Ausführung
ist die Kommunikationsverbindung 114, 116, 310 digital ausgeführt und überträgt das unverarbeitete
und das verarbeitete digitale Signal von jedem Hörelement 120 an das
andere Hörelement 120.
Dementsprechend ist die Kommunikationsverbindung 114 in 1 in dieser Ausführung mit
dem Ausgang der A/D-Wandler 104A, 104B verbunden.
Ein weiterer Vorteil dieser alternativen Ausführung ist, daß statt
eines Stereo-A/D-Wandlers 104 nur ein A/D-Wandler für einzelne
Signale notwendig ist, da jedes unverarbeitete analoge Signal in
ein digitales Signal umgewandelt wird, bevor es zu dem anderen Hörelement 120 übertragen
wird. In der Ausführung,
welche in 3 beschrieben
wird, empfängt
der Transceiver, beispielsweise 302A, die unverarbeiteten
digitalen Signale von dem A/D-Wandler 104A und überträgt die unverarbeiteten
digitalen Signale an den Transceiver 302B in dem zweiten
Hörelement 120B sowie an
den digitalen Prozessor 106A in dem ersten Hörelement 120A.
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Die 6 ist ein Funktionsblockdiagramm eines
Hörhilfesystems 600 gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, in der ein digitaler Prozessor außerhalb
jedes Hörelements 120 vorgesehen
ist und physisch mit jedem Hörelement 120 verbunden
ist. Das Hörhilfesystem 600 umfaßt eine
externe digitale Verarbeitungseinheit 602, zwei Hörelemente 604A, 604B und
eine Kommunikationsverbindung 614. Jedes Hörelement
umfaßt
ein Mikrophon 102, einen üblichen Analogprozessor 606 und einen
Empfänger 110,
wie oben beschrieben. Die externe digitale Verarbeitungseinheit
umfaßt
einen A/D-Wandler 104, einen digitalen Prozessor 106 und einen
D/A-Wandler 108. Übliche
analoge Prozessoren können
einfache Frequenzfilterung sowie dynamische Mehrband-Bereichskomprimierung
durchführen.
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Die 8(b) ist eine Darstellung
einer externen digitalen Verarbeitungseinheit 602 nach 6. Die externe digitale
Verarbeitungseinheit 602 umfaßt einen A/D-Wandler 104,
einen digitalen Prozessor 106 und einen D/A-Wandler, wie
oben beschrieben. Ferner umfaßt
die externe digitale Verarbeitungseinheit 602 eine Stromversorgung 204,
beispielsweise eine Batterie und zwei Steuerschalter: Lautstärke 802 und
Modus 804. Der Lautstärkeschalter 802 steuert
die Stärke
des verarbeiteten Signals. Der Modusschalter 804 erlaubt
dem Benutzer, einfach zwischen den Verarbeitungsmodi des digitalen
Prozessors 106 zu wählen.
Beispiele der Verarbeitungsmodi umfassen: (1) Geräuschverringerungsmodus;
(2) Zwei-Band/Zehn-Band-Kompressionsmodus;
und (3) Hochpaß-
oder Tiefpaß-Frequenzanwort-Modus. Die
Kommunikationsverbindung kann Kabel umfassen, die ein "Halsband" um den Hals eines
Benutzers bilden, an dem sich die Kommunikationsverbindung 614 teilt,
vorzugsweise an der Rückseite
des Halses des Benutzers, um jedes Hörelement 604 mit der
externen digitalen Verarbeitungseinheit 602 zu verbinden.
Die externe digitale Verarbeitungseinheit weist eine geringe Größe auf,
d.h., ungefähr
1 Zoll (2,54 cm) Länge,
1,5 Zoll (3,81 cm) Höhe
und 0,375 Zoll (ca. 0,95 cm) Tiefe. Dementsprechend ist darauf abgezielt,
daß die
externe digitale Verarbeitungseinheit 602 als "Medaillon" auf der Brust eines
Benutzers getragen werden kann, während dieses durch die Kommunikationsverbindungskabel 614 um
den Hals des Benutzers getragen wird. Daher kann die externe digitale
Verarbeitungseinheit 602 unauffällig hinter dem Hals oder am
Rücken
des Benutzers getragen werden, wobei eine Kommunikationsverbindung 614 die externe
digitale Verarbeitungseinheit mit jedem Hörelement 604 verbindet.
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Anhand
der 9 ist die Technik
zum Betrieb eines Hörhilfesystems 600 nach
der 6 dargestellt. Die
Mikrophone 102A, 102B empfangen 902 Audiosignale.
Die Mikrophone 102A, 102B sind in ihren jeweiligen
Hörelementen 604A, 604B bei
jedem Ohr des Benutzers angeordnet. Die Mikrophone 102A, 102B wandeln 904 das
Audiosignal in ein analoges Signal um. Eine Steuerung (nicht gezeigt)
in jedem Element 604 ermittelt, ob die externe digitale Verarbeitungseinheit 602 mit
den Hörelementen 604 verbunden
ist, und ob der Benutzer eine digi tale Stereoverarbeitung gewählt hat.
Wenn beide Voraussetzungen nicht erfüllt sind, überträgt jedes Hörelement 604 die unverarbeiteten
analogen Signale an einen internen analogen Prozessor 606.
Der analoge Prozessor 606 verarbeitet 908 die
Signale und überträgt 928 ein
Signal an den Empfänger 110.
Der Empfänger 110 wandelt 932 die
verarbeiteten analogen Signale in verarbeitete Audiosignale um,
die an das Ohr des Benutzers ausgegeben werden.
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Es
ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß ein Benutzer den digitalen
Prozessor 106 überbrücken kann
und statt dessen den konventionellen analogen Prozessor 606 verwenden
kann. Wie oben behandelt, ist ein Hörhilfesystem mit digitaler
Verarbeitung im Vergleich zu einem Hörhilfesystem mit analoger Verarbeitung
effektiver, wenn ein Benutzer sich in einer geräuschvollen Umgebung befindet.
Jedoch sind digitale Verarbeitungssysteme nicht immer notwendig
oder erwünscht.
Die vorliegende Erfindung bietet dem Benutzer die Möglichkeit,
das Verarbeitungssystem, welches benutzt werden soll, auszuwählen, d.h.,
analog oder digital. Ferner kann die externe digitale Verarbeitungseinheit 602 von
den Hörelementen 604 abgenommen
werden und ist daher nicht notwendig, wenn nur eine analoge Verarbeitung
erwünscht
ist. Die Kommunikationsverbindung 614 kann einfach von
dem Hörelement 604 entkoppelt
werden, ohne die Leistungsfähigkeiten
der analogen Verarbeitung des Hörelements 604 zu
verschlechtern.
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Wenn
ein Benutzer die digitale Stereoverarbeitungsfunktion verwendet, überträgt 914 jedes
Hörelement 604A, 604B die
unverarbeiteten analogen Signale an den A/D-Wandler 101 in
der externen digitalen Verarbeitungseinheit 604 über die
Kommunikationsverbindung 614. Das für die Kommunikationsverbindung
verwendete Material ist oben bezüglich der
Kommunikationsverbindung 114 in 1 beschrieben. Der A/D-Wandler 104 empfängt 916 die unverarbeiteten
analogen Signale und wandelt 918 diese Signale in unverarbeitete
digitale Signale um. Die unverarbeiteten digitalen Signale werden
an den digitalen Prozessor 106 übertragen. Der digitale Prozessor 106 führt 920 mit
den unverarbeiteten digitalen Signalen eine digitale Stereosignalverarbeitung durch,
um verarbeitete digitale Signale zu erzeugen. Einige Beispiele für digitale
Verarbeitungstechniken sind oben beschrieben. Die verarbeiteten
digitalen Signale werden an den D/A-Wandler 108 übertragen und
in analoge Signale umgewandelt 924. Wie oben beschrieben,
sind die verarbeiteten analogen Signale stereo. Das heißt, daß sich die
an jedes Ohr gesendeten, verarbeiteten analogen Signale voneinander unterscheiden
und von Audiosignalen abhängen,
die von beiden Ohren empfangen werden. Die stereo verarbeiteten
analogen Signale werden an den Empfänger, der in jedem Hörelement 604 vorge sehenen ist, übertragen 926.
Der Empfänger 110 empfängt 928 die
analogen Signale und wandelt 932 die verarbeiteten analogen
Signale in verarbeitete Audiosignale um, die in das Ohr des Benutzers übertragen werden.
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Die 7 ist ein Funktionsblockdiagramm eines
Hörhilfesystems 700 nach
einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung, in der ein digitaler Prozessor 106 extern
zu jedem Hörelement angeordnet
ist und eine elektromagnetische Kommunikationsverbindung 110 verwendet.
Das Hörhilfesystem 700 umfaßt zwei
Hörelemente 704A, 704B und
eine externe digitale Verarbeitungseinheit 702. Jedes Hörelement 704 umfaßt ein Mikrophon 102,
einen analogen Prozessor 606, einen Empfänger 110 und
einen Transceiver 706. Diese Komponenten sind oben beschrieben.
Die externe digitale Verarbeitungseinheit umfaßt einen Transceiver 706C,
einen A/D-Wandler 104, einen Digitalprozessor 106 und
einen D/A-Wandler 108.
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Die 8(a) ist eine Darstellung
der externen digitalen Verarbeitungseinheit 702 gemäß der in 7 beschriebenen Ausführung. Die
externe digitale Verarbeitungseinheit 702 umfaßt einen
Transceiver 706, einen A/D-Wandler 104, einen
digitalen Prozessor 106 und einen D/A-Wandler 108,
wie oben beschrieben. Ferner umfaßt die externe digitale Verarbeitungseinheit 702 eine
Stromversorgung 204, einen Lautstärkeschalter 802 und
einen Modusschalter 804. Diese zusätzlichen Elemente sind oben
mit Bezug auf 8(b) beschrieben.
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Die
in der 7 dargestellte
Arbeitsweise des Hörhilfesystems 700 gleicht
der Arbeitsweise des Hörhilfesystems 600,
das in 6 dargestellt
ist und oben mit Bezug auf die 9 beschrieben
ist. Ein Unterschied liegt darin, daß die Kommunikation zwischen
jedem Hörelement 704A, 704B und
der externen digitalen Verarbeitungseinheit 702 durch eine elektromagnetische Übertragung
mittels der Transceiver 706 durchgeführt wird. Da die externe digitale Verarbeitungseinheite 702 nicht
physisch mit den Hörelementen 704 verbunden
sein muß,
kann die externe digitale Verarbeitungseinheit unauffällig und
komfortabel an einer Vielzahl von Stellen aufbewahrt werden, beispielsweise
in einer Anzugtasche oder an einem Gürtel.
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In
einer alternativen Ausführung
eines Hörhilfesystems
mit einer externen digitalen Verarbeitungseinheit kann die Kommunikationsverbindung 614, 310 digital
sein. Dies wird ermöglicht,
indem ein A/D-Wandler 104 und ein D/A-Wandler 108 in
jedem Hörelement 604, 704 vorgesehen
sind, anstatt in der externen digitalen Verarbeitungseinheit 602, 702.
In der Ausführung
mit der physischen Kommunikationsverbindung 614 empfängt der
A/D-Wandler 604 die unverarbeiteten analogen Signale von
dem Mikrophon 102. Der A/D-Wandler 204 wandelt
die analogen Signale in digitale Signale um, die über die
Kommunikationsverbindung mittels einer Steuerung (nicht gezeigt)
gesendet werden. In gleicher Weise werden diese verarbeiteten digitalen
Signale an jedes Hörelement 604 zurückübertragen,
nachdem der digitale Prozessor 106 die verarbeiteten digitalen
Signale in der externen digitalen Verarbeitungseinheit 602 erzeugt.
Danach werden die verarbeiteten digitalen Signale durch den D/A-Wandler
108 in dem Hörelement 604 in
verarbeitete analoge Signale umgewandelt, bevor sie an den Empfänger 110 gesendet werden.
In der Ausführung
mit einer elektromagnetischen Kommunikationsverbindung 710 ist
der A/D-Wandler 104 in jedem Hörelement 704 zwischen dem
Mikrophon 102 und dem Transceiver 706 angeordnet.
Der D/A-Wandler 108 ist zwischen dem Transceiver 706 und
dem Empfänger 110 angeordnet.
Die Transceiver 706A, 706B, 796C steuern
alle Signalübertragungen
und Signalempfangsvorgänge,
die von deren zugeordneten Komponenten ausgehen und an diese gerichtet
sind.