EP1489884B1 - Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes sowie Hörhilfegerät mit einem Mikrofonsystem, bei dem unterschiedliche Richtcharakteristiken einstellbar sind - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes sowie Hörhilfegerät mit einem Mikrofonsystem, bei dem unterschiedliche Richtcharakteristiken einstellbar sind Download PDF

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EP1489884B1
EP1489884B1 EP04013165A EP04013165A EP1489884B1 EP 1489884 B1 EP1489884 B1 EP 1489884B1 EP 04013165 A EP04013165 A EP 04013165A EP 04013165 A EP04013165 A EP 04013165A EP 1489884 B1 EP1489884 B1 EP 1489884B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microphone
signal
hearing aid
signal level
directional
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04013165A
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English (en)
French (fr)
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EP1489884A3 (de
EP1489884A2 (de
Inventor
Eghart Fischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audioligische Technik GmbH
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Publication date
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Publication of EP1489884A3 publication Critical patent/EP1489884A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/43—Electronic input selection or mixing based on input signal analysis, e.g. mixing or selection between microphone and telecoil or between microphones with different directivity characteristics
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/40—Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R25/407—Circuits for combining signals of a plurality of transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2410/00—Microphones
    • H04R2410/01—Noise reduction using microphones having different directional characteristics

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hearing aid with a microphone system, a signal processing unit and an output transducer, wherein the microphone system comprises at least two microphone units from which emit microphone signals and the directional characteristics of different order, and wherein the directional characteristic of the microphone system during operation of the hearing aid changed is. Furthermore, the invention relates to a hearing aid for performing the method.
  • the transmission parameters of the hearing aid are automatically varied.
  • the classification may have an influence on the mode of operation of noise suppression algorithms as well as on the microphone system.
  • an omnidirectional directional characteristic directional characteristic of zero order
  • a clear directivity of the microphone system directivity of the first or higher order.
  • To generate the directional characteristic gradient microphones are used or interconnected several omnidirectional microphones with each other.
  • Such microphone systems show a frequency-dependent transmission behavior, in which a significant drop to low frequencies is recorded.
  • the noise behavior of the microphones is independent of frequency and slightly amplified compared to an omnidirectional microphone.
  • the high-pass frequency response of the microphone system must be balanced by amplifying the low frequencies.
  • the noise in the low frequency range is also amplified and, under certain circumstances, clearly and disturbingly audible, while quiet noises are obscured by the noise.
  • a hearing aid with at least two microphones for forming a directional microphone system known.
  • characteristic values of the signals of both microphones are detected via a comparison element, a control element and an adjusting element and adjusted to one another in case of deviation.
  • a hearing aid is known with a signal processing unit and at least two microphones, which are interconnected to form directional microphone systems of different order, the directional microphone systems in turn are interconnected in dependent on the frequency of the votes of the microphones microphone signals weighting.
  • the cut-off frequency between adjacent frequency bands, in which a different weighting of the microphone signals is provided can be set.
  • From the EP 0 942 627 A2 is a hearing aid with directional microphone system with a signal processing device, a handset and a plurality of microphones known whose output signals for generating an individual directional microphone characteristic via delay means and the signal processing means in different weighting are interconnected.
  • the preferred direction of reception (main direction) can be set individually in adaptation to a present hearing situation.
  • a hearing aid with an omnidirectional microphone and a directional microphone first or higher order known.
  • the microphone signal of the directional Microphones are amplified in the range of low signal frequencies in amplitude and matched to the microphone signal of the omnidirectional microphone.
  • an equalizer is provided in the microphone signal path of the directional microphone, which raises the microphone signal in the lower frequency range.
  • Both the microphone signal of the omnidirectional microphone and the microphone signal of the directional microphone are finally fed to a switching unit. In a first switching position of the switching unit, the omnidirectional microphone and in a second switching position of the switching unit, the directional microphone is connected to a hearing aid amplifier.
  • the switching unit can automatically switch depending on the signal level of a microphone signal.
  • a disadvantage of the known hearing aid devices with a directional microphone system is that when switching between different directional characteristics of the microphone system or in a rapid transition from a directional characteristic to another level jumps and thus artefacts are caused.
  • the object of the present invention is to avoid artifacts in a hearing aid with rapid changes in the directional characteristic of the microphone system.
  • This object is achieved in a method for operating a hearing aid with a microphone system, a signal processing unit and an output transducer, wherein the microphone system comprises at least two microphone units from which emit microphone signals and the directional characteristics of different order, and wherein the directional characteristic of the microphone system during operation of the hearing aid can be changed, achieved by microphone units outgoing with directional characteristics of different order outgoing microphone signals are adjusted in their signal levels, wherein at least one microphone unit, the signal level of the microphone unit outgoing microphone signal is equalized to the signal level of a reference signal.
  • the object is in a hearing aid for performing the method with a microphone system, a signal processing unit and an output transducer, wherein the microphone system comprises at least two microphone units from which emit microphone signals and the directional characteristics have different order, and wherein the directional characteristic of the microphone system during operation of the Hearing aid device is variable, solved by means for equalizing the signal level of at least one outgoing microphone unit of a microphone signal to the signal level of a reference signal.
  • the hearing aid according to the invention comprises a microphone system with at least two microphones in order to realize directional characteristics zeroth and first order. Preferably, however, more than two microphones are present, so that directional characteristics of second and higher order are possible.
  • the hearing aid device comprises a signal processing unit for processing and frequency-dependent amplification of the microphone signal generated by the microphone system.
  • the signal output is usually carried out by an acoustic output signal by means of a handset.
  • other types of output transducers are also known, e.g. Generate vibrations.
  • a microphone unit with a directional pattern of first order can be realized for example by a single gradient microphone or the electrical interconnection of two omnidirectional microphones.
  • DI directivity index
  • KEMAR a standard research dummy
  • Directional microphones of the second and higher order have DI values of 10 dB and more, which are advantageous for better speech intelligibility, for example. If a hearing aid device contains a microphone system with, for example, three omnidirectional microphones, microphone units with directional characteristics of zeroth to second order can be realized on this basis at the same time by suitable interconnection of the microphones.
  • a single omnidirectional microphone represents a zeroth-order microphone unit. If two microphone omnidirectional microphones, the microphone signal of a microphone delayed, inverted and added to the microphone signal of the other microphone, creating a first-order microphone unit. If, in turn, the microphone signal of a microphone unit is delayed, inverted and added to the microphone signal of the second microphone unit of the first order in the case of two microphone units of the first order, the result is a microphone unit with a directional characteristic of second order. In this way - depending on the number of omnidirectional microphones - microphone units of any order can be realized.
  • a microphone system comprises microphone units of different order, it is possible to switch between different directional characteristics, for example by switching on or off one or more microphones. Furthermore, by means of a suitable electrical connection of the microphone units, it is also possible to produce any desired mixed forms between the directional characteristics of different order. For this purpose, the microphone signals of the microphone units are weighted differently and added before they are further processed and amplified in the signal processing unit of the hearing aid. Thus, a continuous, smooth transition between different directional characteristics can be realized, which can avoid disturbing artifacts when switching.
  • an equalization of the signal levels of the microphone signals emanating from microphone units of different order advantageously takes place. This makes it possible to switch between the microphone signals or to quickly change the weighting of the individual microphone signals while simultaneously processing several microphone signals, without causing level jumps and associated artifacts.
  • a sudden change in the directional characteristic can e.g. caused by switching to another listening program. In this case, the program change can both be triggered manually as well as done due to an automatic situation detection by the hearing aid.
  • a rapid change in the directional characteristic takes place in particular when the hearing aid detects sudden noise.
  • the forward directional microphone is switched or the weight of the microphone signal emitted by the directional microphone relative to the weight of the omnidirectional microphone outgoing microphone signal increases.
  • the signal level of the microphone units of different order outgoing microphone signals normalized.
  • the reference signal used is, for example, the signal level of an omnidirectional microphone.
  • the signal level of a directional microphone and in particular the signal level of the directional microphone with the largest directivity is used as the reference signal.
  • the signal levels of the microphone signals emanating from the different microphone units are adjusted to the signal level of the reference signal.
  • the microphone signal to be processed is usually first divided into Frecruenzb.
  • the output signals of the individual microphones are divided into individual frequency bands.
  • the microphone signals in the individual frequency bands for the production of microphone units with directional characteristics of different order are interconnected.
  • Another embodiment of the invention provides that initially microphone units are provided which differ with respect to their directional characteristics, in order subsequently to subdivide the output signals of these microphone units into frequency bands.
  • the frequency-dependent, different weighting of the microphone signals of the microphone units of different order or the switching between different orders then advantageously takes place in these frequency bands, wherein preferably both the weights of the microphone signals of different microphone units in a frequency band and the weights of the emanating from a microphone microphone signals are independently adjustable in different frequency bands.
  • the normalization of the signal level then take place in the individual frequency bands.
  • the procedure is basically the same as in the previously described approximation of the signal level of the microphone signals emanating from different microphone units. The only difference is that the alignment does not take place over the entire bandwidth of the acoustic input signal, but is limited to only one frequency band.
  • the equalization then takes place in parallel in all frequency bands into which the input signal to be processed is divided.
  • the invention can be applied to all known hearing aid types with a directional microphone system, for example, in behind the ear portable hearing aids, in the ear portable hearing aids, implantable hearing aids or Taschenbuch confusetechnikn.
  • the hearing aid according to the invention may also be part of a plurality of devices for supplying a hearing aid comprising comprehensive hearing aid system, e.g. Part of a hearing aid system with two worn on the head hearing aids for binaural care or part of a hearing aid system, consisting of a portable on the head device and a wearable processor unit.
  • FIG. 1 shows the simplified block diagram of a hearing aid with two omnidirectional microphones 1 and 2.
  • the microphone signals generated by the microphones 1 and 2 are first signal pre-processing units 3 and 4, respectively. In these, for example, a pre-amplification and A / D conversion of the electrical output signals of the microphones take place.
  • a directional microphone unit 1, 2 having the directional characteristic of the first order arises from the microphones 1 and 2. from which the microphone signal R1 emerges.
  • the factor is calculated from the quotient of the signal level of the microphone signal R1 generated by the directional microphone 1, 2 in the counter and the signal level of the microphone signal R0 in the denominator produced by the omnidirectional microphone 1.
  • the microphone signal R1 of the microphone unit 1, 2 formed from the microphones 1 and 2 and the microphone signal R0 of the omnidirectional microphone 1 multiplied by the calculated factor are weighted and summed differently in the weighting unit 11.
  • the sum of the weights always yields 1.
  • the output signal of the weighting unit 11 is fed to a signal processing unit 12 for further processing and frequency-dependent amplification. Subsequently, the processed signal is converted back into an acoustic signal by a receiver 13 and delivered to an auditory canal of a hearing aid wearer.
  • the hearing aid shown has the advantage that in this by a shift of the weights in the weighting unit 11 and a hard switching can be changed quickly between different directional characteristics without this level jumps and associated audible distortions are caused by the change in the directional characteristic.
  • FIG. 2 Another embodiment of the invention shows FIG. 2 , Also in this a microphone system with two omnidirectional microphones 21 and 22 is present.
  • a signal preprocessing of the relevant microphone signal such as a preamplification and A / D conversion takes place, and in the circuit unit 25, the microphone signal generated by the microphone 22 is delayed and inverted and in the summer 26 to the microphone signal R0 'of the microphone 21 adds, resulting in the microphone signal R1' emerges.
  • both the microphone signal R0 'emanating from the omnidirectional microphone 21 and the microphone signal R1' generated by the directional microphone unit 21, 22 are available for further processing.
  • the microphone signals are now divided into frequency bands, which in order to improve the clarity in the embodiment, only a division into two frequency bands takes place, whereas in practice a division in eight and more frequency bands in hearing aids is common.
  • the microphone signal R0 'of the omnidirectional microphone 21 is fed to a filter bank 27 and the microphone signal R1' to the directional microphone unit 21, 22 to a filter bank 28.
  • From the filter bank 27 go the microphone signals R0A 'and R0B' and from the filter bank 28, the microphone signals R1A 'and R1B' out.
  • the outputs of the filter banks 27 and 28 are each connected to a level detector 29, 30, 31, 32.
  • the signal levels of the relevant microphone signals R0A ', R0B' or R1A ', R1B' are determined in the respective frequency band. Subsequently, the signal level of the microphone signal R0 'of the omnidirectional microphone 21 is adjusted to the signal level of the microphone signal R1' of the directional microphone unit 21, 22 in the respective frequency band.
  • the factor required for the respective frequency band results from the quotient of the signal level of the microphone signal R1A 'or R1B' of the directional microphone 21, 22 in the counter and the signal level of the microphone signal R0A 'or R0B' of the omnidirectional microphone 21 in FIG Denominator. Circuit units 33 and 34 are provided for determining the equalization factor.
  • the multiplication of the respective microphone signal R0A 'or R0B' with the calculated factor then takes place in the multiplier 35 or 36.
  • the (normalized) microphone signals adjusted for the respective frequency band are finally fed to signal processing units 37 and 38 in which the microphone signals are weighted differently and be summed or in which is switched between the different microphone signals.
  • a frequency-dependent further processing and amplification of the microphone signals to compensate for the individual hearing loss of a hearing aid wearer can take place in the signal processing units 37 and 38.
  • the separate frequency channels are recombined in the summer 39, the output signal of which is fed to a signal processing unit 40 in which, for example, a signal end amplification and D / A conversion takes place.
  • a conversion of the electrical output signal into an acoustic output signal takes place in a receiver 41.
  • the invention provides that outgoing microphone signals from microphone units with directional characteristics of different order outgoing microphone signals in their signal levels. The switching or cross-fading is then always between microphone signals with the same signal level, so that no level jumps occur due to the switching or cross-fading.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes mit einem Mikrofonsystem, einer Signalverarbeitungseinheit und einem Ausgangswandler, wobei das Mikrofonsystem wenigstens zwei Mikrofoneinheiten umfasst, von denen Mikrofonsignale ausgehen und die Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung aufweisen, und wobei die Richtcharakteristik des Mikrofonsystems während des Betriebes des Hörhilfegerätes veränderbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Hörhilfegerät zur Durchführung des Verfahrens.
  • In modernen Hörhilfegeräten finden Einrichtungen zur Klassifikation von Hörsituationen Verwendung. Je nach Hörsituation werden die Übertragungsparameter des Hörhilfegerätes automatisch variiert. Dabei kann die Klassifikation u.a. Einfluss haben auf die Wirkungsweise von Störgeräuschunterdrückungsalgörithmen als auch auf das Mikrofonsystem. So wird beispielsweise je nach erkannter Hörsituation gewählt (diskret umgeschaltet bzw. kontinuierlich übergeblendet) zwischen einer omnidirektionalen Richtcharakteristik (Richtcharakteristik nullter Ordnung) und einer deutlichen Richtwirkung des Mikrofonsystems (Richtcharakteristik erster oder höherer Ordnung). Zur Erzeugung der Richtcharakteristik werden Gradientenmikrofone verwendet oder mehrere omnidirektionale Mikrofone elektrisch miteinander verschaltet. Derartige Mikrofonsysteme zeigen ein frequenzabhängiges Übertragungsverhalten, bei dem ein deutlicher Abfall zu tiefen Frequenzen zu verzeichnen ist. Das Rauschverhalten der Mikrofone ist dagegen frequenzunabhängig und gegenüber einem omnidirektionalen Mikrofon geringfügig verstärkt. Zum Erreichen eines natürlichen Klangeindrucks muss der Hochpassfrequenzgang des Mikrofonsystems durch Verstärkung der tiefen Frequenzen ausgeglichen werden.
  • Dabei wird das im tiefen Frequenzbereich vorhandene Rauschen ebenfalls verstärkt und unter Umständen deutlich und störend hörbar, während leise Geräusche vom Rauschen verdeckt werden.
  • Aus der DE 198 49 739 A1 ist ein Hörgerät mit wenigstens zwei Mikrofonen zur Bildung eines Richtmikrofonsystems bekannt. Um eine unerwünschte Verfälschung der Richtmikrofoncharakteristik durch nicht aufeinander abgestimmte Mikrofone zu vermeiden, werden Kennwerte der Signale beider Mikrofone über ein Vergleichselement, ein Regelelement und ein Stellelement erfasst und bei Abweichung einander angeglichen.
  • Aus der WO 00/76268 A2 ist ein Hörhilfegerät bekannt mit einer Signalverarbeitungseinheit und mindestens zwei Mikrofonen, die zur Bildung von Richtmikrofonsystemen unterschiedlicher Ordnung miteinander verschaltbar sind, wobei die Richtmikrofonsysteme ihrerseits in von der Frequenz der von den Mikrofonen abgegebenen Mikrofonsignale abhängiger Gewichtung miteinander verschaltbar sind. In Abhängigkeit des Ergebnisses einer Signalanalyse kann die Grenzfrequenz zwischen benachbarten Frequenzbändern, bei denen eine unterschiedliche Gewichtung der Mikrofonsignale vorgesehen ist, eingestellt werden.
  • Aus der EP 0 942 627 A2 ist ein Hörgerät mit Richtmikrofon-System mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, einem Hörer und mehreren Mikrofonen bekannt, deren Ausgangssignale zur Erzeugung einer individuellen Richtmikrofoncharakteristik über Verzögerungseinrichtungen und die Signalverarbeitungseinrichtung in unterschiedlicher Gewichtung miteinander verschaltbar sind. Bei dem Richtmikrofon-System kann die bevorzugte Empfangsrichtung (Hauptrichtung) in Anpassung an eine vorliegende Hörsituation individuell eingestellt werden.
  • Aus der US 5,524,056 ist ein Hörgerät mit einem omnidirektionalen Mikrofon und einem direktionalen Mikrofon erster oder höherer Ordnung bekannt. Das Mikrofonsignal des direktionalen Mikrofons wird im Bereich niedriger Signalfrequenzen in seiner Amplitude verstärkt und dem Mikrofonsignal des omnidirektionalen Mikrofons angeglichen. Zur Erzeugung eines möglichst linearen Frequenzgangs ist in dem Mikrofonsignalpfad des direktionalen Mikrofons ein Equalizer vorgesehen, der das Mikrofonsignal im unteren Frequenzbereich anhebt. Sowohl das Mikrofonsignal des omnidirektionalen Mikrofons als auch das Mikrofonsignal des direktionalen Mikrofons sind schließlich einer Umschalteinheit zugeführt. In einer ersten Schaltstellung der Umschalteinheit ist das omnidirektionale Mikrofon und in einer zweiten Schaltstellung der Umschalteinheit das direktionale Mikrofon mit einem Hörgeräte-Verstärker verbunden. Die Umschalteinheit kann in Abhängigkeit des Signalpegels eines Mikrofonsignals automatisch umschalten.
  • Nachteilig bei den bekannten Hörhilfegeräten mit einem Richtmikrofonsystem ist, dass beim Umschalten zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken des Mikrofonsystems bzw. bei einem schnellen Übergang von einer Richtcharakteristik auf eine andere Pegelsprünge und damit Artefakte hervorgerufen werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Hörhilfegerät Artefakte bei schnellen Änderungen der Richtcharakteristik des Mikrofonsystems zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes mit einem Mikrofonsystem, einer Signalverarbeitungseinheit und einem Ausgangswandler, wobei das Mikrofonsystem wenigstens zwei Mikrofoneinheiten umfasst, von denen Mikrofonsignale ausgehen und die Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung aufweisen, und wobei die Richtcharakteristik des Mikrofonsystems während des Betriebes des Hörhilfegerätes veränderbar ist, dadurch gelöst, dass von Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung ausgehende Mikrofonsignale in ihren Signalpegeln angeglichen werden, wobei wenigstens einer Mikrofoneinheit der Signalpegel des von der Mikrofoneinheit ausgehenden Mikrofonsignals dem Signalpegel eines Referenzsignals angeglichen wird.
  • Ferner wird die Aufgabe bei einem Hörhilfegerät zur Durchführung des Verfahrens mit einem Mikrofonsystem, einer Signalverarbeitungseinheit und einem Ausgangswandler, wobei das Mikrofonsystem wenigstens zwei Mikrofoneinheiten umfasst, von denen Mikrofonsignale ausgehen und die Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung aufweisen, und wobei die Richtcharakteristik des Mikrofonsystems während des Betriebes des Hörhilfegerätes veränderbar ist, gelöst durch Mittel zur Angleichung des Signalpegels wenigstens eines von einer Mikrofoneinheit ausgehenden Mikrofonsignals an den Signalpegel eines Referenzsignals.
  • Das erfindungsgemäße Hörhilfegerät umfasst ein Mikrofonsystem mit mindestens zwei Mikrofonen, um Richtcharakteristiken nullter und erster Ordnung realisieren zu können. Vorzugsweise sind jedoch mehr als zwei Mikrofone vorhanden, so dass auch Richtcharakteristiken zweiter und höherer Ordnung möglich sind. Weiterhin umfasst das Hörhilfegerät eine Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des von dem Mikrofonsystem erzeugten Mikrofonsignals. Die Signalausgabe erfolgt üblicherweise durch ein akustisches Ausgangssignal mittels eines Hörers. Es sind aber auch andere Arten von Ausgangswandlern bekannt, die z.B. Vibrationen erzeugen.
  • Als Richtcharakteristik nullter Ordnung im Sinne der Erfindung ist eine omnidirektionale Richtcharakteristik zu verstehen, die beispielsweise von einem einzelnen, nicht mit weiteren Mikrofonen verschalteten omnidirektionalen Mikrofon hervorgeht. Eine Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik erster Ordnung (Richtmikrofon erster Ordnung) kann beispielsweise durch ein einzelnes Gradientenmikrofon oder die elektrische Verschaltung zweier omnidirektionaler Mikrofone realisiert werden. Mit Richtmikrofonen erster Ordnung ist ein theoretisch erreichbarer Maximalwert des Direktiviti-Index (DI) von 6 dB (Hyperniere) zu erreichen. In der Praxis erhält man am KEMAR (einer Standardforschungspuppe) bei optimaler Lage der Mikrofone und bestem Abgleich der von den Mikrofonen erzeugten Signale DI-Werte von 4-4,5 dB. Richtmikrofone zweiter und höherer Ordnung weisen DI-Werte von 10 dB und mehr auf, die beispielsweise für eine bessere Sprachverständlichkeit vorteilhaft sind. Enthält ein Hörhilfegerät ein Mikrofonsystem mit beispielsweise drei omnidirektionalen Mikrofonen, so können auf dieser Basis durch geeignete Verschaltung der Mikrofone gleichzeitig Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristiken nullter bis zweiter Ordnung realisiert werden.
  • Ein einzelnes omnidirektionales Mikrofon stellt für sich eine Mikrofoneinheit nullter Ordnung dar. Wird bei zwei omnidirektionalen Mikrofonen das Mikrofonsignal eines Mikrofons verzögert, invertiert und zu dem Mikrofonsignal des anderen Mikrofons addiert, so entsteht eine Mikrofoneinheit erster Ordnung. Wird wiederum bei zwei Mikrofoneinheiten erster Ordnung das Mikrofonsignal einer Mikrofoneinheit verzögert, invertiert und zu dem Mikrofonsignal der zweiten Mikrofoneinheit erster Ordnung addiert, so ergibt sich eine Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik zweiter Ordnung. Auf diese Weise lassen sich - abhängig von der Anzahl omnidirektionaler Mikrofone - Mikrofoneinheiten beliebiger Ordnung realisieren.
  • Umfasst ein Mikrofonsystem Mikrofoneinheiten unterschiedlicher Ordnung, so kann zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken umgeschaltet werden, z.B. durch An- oder Ausschalten eines oder mehrerer Mikrofone. Weiterhin können durch eine geeignete elektrische Verschaltung der Mikrofoneinheiten auch beliebige Mischformen zwischen den Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung erzeugt werden. Hierzu werden die Mikrofonsignale der Mikrofoneinheiten unterschiedlich gewichtet und addiert, bevor sie in der Signalverarbeitungseinheit des Hörhilfegerätes weiter verarbeitet und verstärkt werden. So kann ein kontinuierlicher, gleitender Übergang zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken realisiert werden, wodurch sich störende Artefakte beim Umschalten vermeiden lassen.
  • Häufig ist jedoch ein allmählicher Übergang zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken nicht sinnvoll, z.B. wenn auf plötzlich einsetzenden Störlärm reagiert werden soll. Um diesen zu unterdrücken, muss entweder "hart" umgeschaltet oder sehr schnell übergeblendet werden. Dadurch werden bei herkömmlichen Hörhilfegeräten störende Artefakte erzeugt.
  • Bei dem Hörhilfegerät gemäß der Erfindung erfolgt vorteilhaft eine Angleichung der Signalpegel der von Mikrofoneinheiten unterschiedlicher Ordnung ausgehenden Mikrofonsignale. Dadurch wird es möglich, zwischen den Mikrofonsignalen umzuschalten bzw. bei der gleichzeitigen Verarbeitung mehrerer Mikrofonsignale die Gewichtung der einzelnen Mikrofonsignale schnell zu ändern, ohne dass dabei Pegelsprünge und damit verbundene Artefakte hervorgerufen werden. Ein plötzlicher Wechsel der Richtcharakteristik kann z.B. durch das Umschalten auf ein anderes Hörprogramm verursacht werden. Dabei kann der Programmwechsel sowohl manuell ausgelöst werden als auch aufgrund einer automatischen Situationserkennung durch das Hörhilfegerät erfolgen. Eine schnelle Veränderung der Richtcharakteristik erfolgt insbesondere dann, wenn das Hörhilfegerät plötzlich auftretenden Störlärm erkennt. Wird beispielsweise in der Hörsituation "Gespräch" plötzlich einsetzender Störlärm von der Seite oder von hinten durch das omnidirektionale Mikrofon erfasst, so wird auf das nach vorne gerichtete direktionale Mikrofon umgeschaltet bzw. das Gewicht des von dem direktionalen Mikrofon ausgehenden Mikrofonsignals gegenüber dem Gewicht des von dem omnidirektionalen Mikrofon ausgehenden Mikrofonsignals erhöht.
  • Um bei einem Hörhilfegerät gemäß der Erfindung Pegelsprünge beim Umschalten bzw. bei einem schnellen Wechsel der Richtcharakteristik zu vermeiden, werden die Signalpegel der von Mikrofoneinheiten unterschiedlicher Ordnung ausgehenden Mikrofonsignale normiert. Als Referenzsignal dient z.B. der Signalpegel eines omnidirektionalen Mikrofons. Vorzugsweise wird jedoch der Signalpegel eines direktionalen Mikrofons und insbesondere der Signalpegel des direktionalen Mikrofons mit der größten Richtwirkung als Referenzsignal herangezogen. Die Signalpegel der von den unterschiedlichen Mikrofoneinheiten ausgehenden Mikrofonsignale werden dem Signalpegel des Referenzsignals angeglichen. Beim Umschalten zwischen unterschiedlichen Mikrofoneinheiten bzw. einer Veränderung der Gewichtung der Mikrofonsignale, wobei die Summe der Gewichte vorzugsweise stets 1 ergibt, erfolgt so immer ein Übergang zwischen Mikrofonsignalen mit gleichem Signalpegel. Durch eine Veränderung der Richtcharakteristik verursachte Pegelsprünge und daraus resultierende Umschaltartefakte werden somit verhindert.
  • Bei modernen Hörhilfegeräten wird das zu verarbeitende Mikrofonsignal üblicherweise zunächst in Frecruenzbänder unterteilt. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden bei einer Ausführungsform zunächst die Ausgangssignale der einzelnen Mikrofone in einzelne Frequenzbänder unterteilt. Anschließend werden die Mikrofonsignale in den einzelnen Frequenzbändern zur Erzeugung von Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung miteinander verschaltet. Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zunächst Mikrofoneinheiten bereitgestellt werden, die sich hinsichtlich ihrer Richtcharakteristik unterscheiden, um anschließend die Ausgangssignale dieser Mikrofoneinheiten in Frequenzbänder zu unterteilen. Auch die von der Frequenz abhängige, unterschiedliche Gewichtung der Mikrofonsignale der Mikrofoneinheiten unterschiedlicher Ordnung oder das Umschalten zwischen unterschiedlichen Ordnungen erfolgt dann vorteilhaft in diesen Frequenzbändern, wobei vorzugsweise sowohl die Gewichte der Mikrofonsignale unterschiedlicher Mikrofoneinheiten in einem Frequenzband als auch die Gewichte der von einer Mikrofoneinheit ausgehenden Mikrofonsignale in unterschiedlichen Frequenzbändern unabhängig voneinander einstellbar sind. Bei einem Hörhilfegerät gemäß der Erfindung kann die Normierung der Signalpegel dann auch in den einzelnen Frequenzbändern erfolgen. Die Vorgehensweise ist dabei prinzipiell die gleiche wie bei der zuvor beschriebenen Angleichung der Signalpegel der von unterschiedlichen Mikrofoneinheiten ausgehenden Mikrofonsignale. Ein Unterschied besteht lediglich darin, dass die Angleichung nicht über die gesamte Bandbreite des akustischen Eingangssignals erfolgt, sondern lediglich auf ein Frequenzband beschränkt ist. Vorzugsweise erfolgt die Angleichung dann parallel in allen Frequenzbändern, in die das zu verarbeitende Eingangssignal aufgeteilt ist.
  • Die Erfindung kann bei allen bekannten Hörhilfegeräte-Typen mit einem Richtmikrofonsystem angewendet werden, beispielsweise bei hinter dem Ohr tragbaren Hörhilfegeräten, in dem Ohr tragbaren Hörhilfegeräten, implantierbaren Hörhilfegeräten oder Taschenhörhilfegeräten. Weiterhin kann das Hörhilfegerät gemäß der Erfindung auch Teil eines mehrere Geräte zur Versorgung eines Schwerhörigen umfassenden Hörgerätesystems sein, z.B. Teil eines Hörgerätesystems mit zwei am Kopf getragenen Hörhilfegeräten zur binauralen Versorgung oder Teil eines Hörgerätesystem, bestehend aus einem am Kopf tragbaren Gerät und einer am Körper tragbaren Prozessoreinheit.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
    Es zeigen:
    • Figur 1 das Blockschaltbild eines Hörhilfegerätes mit einem Mikrofonsystem, bei dem eine Angleichung des Signalpegels der von Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristik unterschiedlicher Ordnung erzeugten Mikrofonsignale vorgesehen ist,
    • Figur 2 das Blockschaltbild eines Hörhilfegerätes, bei dem gegenüber dem Hörhilfegerät gemäß Figur 1 zusätzlich die Aufteilung der Mikrofonsignale in Frequenzbänder (Kanäle) vorgesehen ist.
  • Figur 1 zeigt das vereinfachte Blockschaltbild eines Hörhilfegerätes mit zwei omnidirektionalen Mikrofonen 1 und 2. Die von den Mikrofonen 1 und 2 erzeugten Mikrofonsignale sind zunächst Signalvorverarbeitungseinheiten 3 und 4 zugeführt. In diesen kann beispielsweise eine Vorverstärkung und A/D-Wandlung der elektrischen Ausgangssignale der Mikrofone erfolgen. Durch Verzögerung und Invertierung des von dem omnidirektionalen Mikrofon 2 erzeugten Mikrofonsignals in der Schaltungseinheit 5 und anschließende Summation mit dem von dem Mikrofon 1 ausgehenden Mikrofonsignal R0 in dem Summierer 6 entsteht aus den Mikrofonen 1 und 2 eine direktionale Mikrofoneinheit 1,2 mit Richtcharakteristik erster Ordnung, aus der das Mikrofonsignal R1 hervorgeht. Gemäß der Erfindung befinden sich in den Mikrofonsignalpfaden des Mikrofons 1 und der aus den Mikrofonen 1 und 2 gebildeten Mikrofoneinheit 1, 2 Pegeldetektoren 7 bzw. 8, mittels derer die Signalpegel der jeweiligen Mikrofonsignale R0 bzw. R1 bestimmt werden können. Aus den so ermittelten Signalpegeln wird in der Schaltungseinheit 9 ein Multiplikator errechnet, der den Signalpegel des von dem omnidirektionalen Mikrofon 1 ausgehenden Mikrofonsignals R0 dem Signalpegel der aus den Mikrofonen 1 und 2 gebildeten direktionalen Mikrofoneinheit 1, 2 angleicht. Die Multiplikation des von dem Mikrofon 1 ausgehenden Mikrofonsignals R0 mit dem errechneten Faktor erfolgt in einem Multiplizierer 10. Zur Angleichung der beiden Mikrofonsignale R0 und R1 errechnet sich der Faktor aus dem Quotienten des Signalpegels des von dem direktionalen Mikrofon 1, 2 erzeugen Mikrofonsignals R1 im Zähler und dem Signalpegel des von dem omnidirektionalen Mikrofon 1 erzeugen Mikrofonsignals R0 im Nenner. In Abhängigkeit des eingestellten Hörprogramms bzw. der jeweiligen Umgebungssituation wird das Mikrofonsignal R1 der aus den Mikrofonen 1 und 2 gebildeten Mikrofoneinheit 1,2 und das mit dem errechneten Faktor multiplizierten Mikrofonsignal R0 des omnidirektionalen Mikrofons 1 in der Gewichtungseinheit 11 unterschiedlich gewichtet und summiert. Vorzugsweise ergibt dabei die Summe der Gewichte stets 1. Durch die Angleichung (Normierung) der Mikrofonsignale R0 und R1 gemäß der Erfindung kann nun eine schnelle Änderung der Richtcharakteristik erfolgen, ohne dass hierdurch Pegelsprünge und damit störbare Artefakte erzeugt werden. Schließlich ist das Ausgangssignal der Gewichtungseinheit 11 zur Weiterverarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung einer Signalverarbeitungseinheit 12 zugeführt. Anschließend wird das verarbeitete Signal durch einen Hörer 13 in ein akustisches Signal zurück gewandelt und in einen Gehörgang eines Hörgeräteträgers abgegeben.
  • Das gezeigte Hörhilfegerät bietet den Vorteil, dass bei diesem durch eine Verschiebung der Gewichte in der Gewichtungseinheit 11 bzw. ein hartes Umschalten schnell zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken gewechselt werden kann, ohne dass hierbei Pegelsprünge und damit verbundene hörbare Verzerrungen durch die Veränderung der Richtcharakteristik hervorgerufen werden.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Figur 2. Auch bei diesem ist ein Mikrofonsystem mit zwei omnidirektionalen Mikrofonen 21 und 22 vorhanden. In den beiden Signalvorverarbeitungseinheiten 23 und 24 erfolgt jeweils eine Signalvorverarbeitung des betreffenden Mikrofonsignals, z.B. eine Vorverstärkung und A/D-Wandlung, und in der Schaltungseinheit 25 wird das von dem Mikrofon 22 erzeugte Mikrofonsignal verzögert und invertiert und in dem Summierer 26 zu dem Mikrofonsignal R0' des Mikrofons 21 addiert, woraus das Mikrofonsignal R1' hervorgeht. Damit stehen zur Weiterverarbeitung sowohl das von dem omnidirektionalen Mikrofon 21 ausgehende Mikrofonsignal R0' als auch das von der direktionalen Mikrofoneinheit 21, 22 erzeugte Mikrofonsignal R1' zur Verfügung. Anders als in dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel werden die Mikrofonsignale nun jedoch in Frequenzbänder aufgeteilt, wobei zur Verbesserung der Übersichtlichkeit im Ausführungsbeispiel nur eine Aufteilung in jeweils zwei Frequenzbänder erfolgt, wohingegen in der Praxis eine Aufteilung in acht und mehr Frequenzbänder bei Hörhilfegeräten üblich ist. Zur Aufteilung ist das Mikrofonsignal R0' des omnidirektionalen Mikrofons 21 einer Filterbank 27 und das Mikrofonsignal R1' der direktionalen Mikrofoneinheit 21, 22 einer Filterbank 28 zugeführt. Aus der Filterbank 27 gehen die Mikrofonsignale R0A' sowie R0B' und aus der Filterbank 28 die Mikrofonsignale R1A' sowie R1B' hervor. Die Ausgänge der Filterbänke 27 und 28 sind jeweils mit einem Pegeldetektor 29, 30, 31, 32 verbunden. In den Pegeldetektoren 29, 30, 31, 32 werden die Signalpegel der betreffenden Mikrofonsignale R0A', R0B' bzw. R1A', R1B' in dem jeweiligen Frequenzband ermittelt. Anschließend wird der Signalpegel des Mikrofonsignals R0' des omnidirektionalen Mikrofons 21 dem Signalpegel des Mikrofonsignals R1' der direktionalen Mikrofoneinheit 21, 22 in dem jeweiligen Frequenzband angeglichen. Auch hierbei ergibt sich für das jeweilige Frequenzband der zur Angleichung erforderliche Faktor aus dem Quotienten des Signalpegels des Mikrofonsignals R1A' bzw. R1B' des direktionalen Mikrofons 21, 22 im Zähler und des Signalpegels des Mikrofonsignals R0A' bzw. R0B' des omnidirektionalen Mikrofons 21 im Nenner. Zur Ermittlung des Angleichungsfaktors sind Schaltungseinheiten 33 und 34 vorhanden. Die Multiplikation des jeweiligen Mikrofonsignals R0A' bzw. R0B' mit dem errechneten Faktor erfolgt dann in dem Multiplizierer 35 bzw. 36. Die für das jeweilige Frequenzband angeglichenen (normierten) Mikrofonsignale sind schließlich Signalverarbeitungseinheiten 37 bzw. 38 zugeführt, in denen die Mikrofonsignale unterschiedlich gewichtet und summiert werden bzw. in denen zwischen den unterschiedlichen Mikrofonsignalen umgeschaltet wird. Vorteilhaft kann in den Signalverarbeitungseinheiten 37 und 38 auch eine frequenzabhängige Weiterverarbeitung und Verstärkung der Mikrofonsignale zum Ausgleich des individuellen Hörverlustes eines Hörgeräteträgers erfolgen. Schließlich werden die getrennten Frequenzkanäle in dem Summierer 39 wieder zusammengeführt, dessen Ausgangssignal einer Signalverarbeitungseinheit 40 zugeführt ist, in der beispielsweise eine Signalendverstärkung und D/A-Wandlung erfolgt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Umwandlung des elektrischen Ausgangssignals in ein akustisches Ausgangssignal in einem Hörer 41.
    • Zusammenfassend wird festgehalten:
  • Bei einem Hörhilfegerät mit einem Mikrofonsystem sollen beim Umschalten zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken entstehende Artefakte vermieden werden. Hierzu sieht die Erfindung vor, dass von Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung ausgehende Mikrofonsignale in ihren Signalpegeln angeglichen werden. Das Umschalten bzw. Überblenden erfolgt dann stets zwischen Mikrofonsignalen mit gleichem Signalpegel, so dass durch das Umschalten bzw. Überblenden keine Pegelsprünge entstehen.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegerätes mit einem Mikrofonsystem (1, 2; 21, 22), einer Signalverarbeitungseinheit (12, 40) und einem Ausgangswandler (13, 41), wobei das Mikrofonsystem (1, 2; 21, 22) wenigstens zwei Mikrofoneinheiten ((1; 1, 2), (21; 21, 22)) umfasst, von denen Mikrofonsignale (R0, R1; R0' R1') ausgehen und die Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung aufweisen, und wobei die Richtcharakteristik des Mikrofonsystems (1, 2; 21, 22) während des Betriebes des Hörhilfegerätes veränderbar ist, d a - durch gekennzeichnet , dass von Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung ausgehende Mikrofonsignale in ihren Signalpegeln angeglichen werden, wobei wenigstens einer Mikrofoneinheit (1; 21) der Signalpegel des von der Mikrofoneinheit (1; 21) ausgehenden Mikrofonsignals (R0; R0') dem Signalpegel eines Referenzsignals angeglichen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalpegel des Referenzsignals aus dem Signalpegel des Mikrofonsignals (R1; R1') einer der Mikrofoneinheiten (1, 2; 21, 22) hervorgeht oder diesem entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Signalpegel des Referenzsignals aus dem Signalpegel eines omnidirektionalen Mikrofons (1; 21) hervorgeht oder diesem entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge - kennzeichnet , dass der Signalpegel des Referenzsignals aus dem Signalpegel einer direktionalen Mikrofoneinheit (1, 2; 21, 22) hervorgeht oder diesem entspricht.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass der Signalpegel des Referenzsignals aus dem Signalpegel der direktionalen Mikrofoneinheit (1, 2; 21, 22) mit der größtmöglichen mit dem Mikrofonsystem (1, 2; 21, 22) erreichbaren Ordnung der Richtcharakteristik hervorgeht oder diesem entspricht.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da - durch gekennzeichnet, dass die Signälpegel der Mikrofonsignale (R0, R1; R0', R1') der Mikrofoneinheiten ((1; 1, 2), (21; 21, 22)) jeweils dem Signalpegel des Referenzsignals angeglichen werden und die Mikrofonsignale (R0, R1; R0' R1') der Mikrofoneinheiten ((1; 1, 2), (21; 21, 22)) unterschiedlich gewichtet und summiert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Summe der Gewichte stets eins beträgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Signalpegel der von den Mikrofoneinheiten ((1; 1, 2), (21; 21, 22)) unterschiedlicher Ordnung ausgehenden Mikrofonsignale (R0, R1; R0' R1') ermittelt werden, wobei eines der Mikrofonsignale (R1; R1') als Referenzsignal verwendet wird und wobei Faktoren bestimmt werden, so dass die Mikrofonsignale (R0; R0') der Mikrofoneinheiten (1; 21) durch Multiplikation mit dem jeweiligen Faktor in ihrem Signalpegel mit dem Signalpegel des Referenzsignals in Übereinstimmung gebracht werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Mikrofoneinheiten ((1; 1, 2), (21; 21, 22)) ausgehenden Mikrofonsignale (R0, R1; R0' R1') in mehrere Frequenzbänder eingeteilt werden und bei wenigstens einer Mikrofoneinheit (1; 21) in wenigstens einem Frequenzband der Signalpegel des von der Mikrofoneinheit (1; 21) ausgehenden Mikrofonsignals (R0; R0') dem Signalpegel eines Referenzsignals angeglichen wird.
  10. Hörhilfegerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Mikrofonsystem (1, 2; 21, 22), einer Signalverarbeitungseinheit (12, 40) und einem Ausgangswandler (13, 41), wobei das Mikrofonsystem (1, 2; 21, 22) wenigstens zwei Mikrofoneinheiten ((1; 1, 2), (21; 21, 22)) umfasst, von denen Mikrofonsignale (R0, R1; R0' R1') ausgehen und die Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung aufweisen, und wobei die Richtcharakteristik des Mikrofonsystems (1, 2; 21, 22) während des Betriebes des Hörhilfegerätes veränderbar ist, gekennzeichnet d u r c h Mittel zur Angleichung des Signalpegels wenigstens eines von einer Mikrofoneinheit ((1; 1, 2), (21; 21, 22)) ausgehenden Mikrofonsignals (R0, R1; R0', R1') an den Signalpegel eines Referenzsignals.
  11. Hörhilfegerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Mikrofoneinheiten ((1; 1, 2). (21; 21, 22)) nachgeschaltete Peaelmesseinrichtungen ((7, 8; 29, 30, 31, 32) sowie wenigstens eine Schaltungseinheit (9; 33, 34) zum Ermitteln eines Faktors sowie wenigstens einen Multiplizierer (10; 35, 36) zur Multiplikation eines Mikrofonsignals (R0; R0A', ROB') mit dem Faktor.
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