EP1705952A2 - Hörvorrichtung und Verfahren zur Windgeräuschunterdrückung - Google Patents

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EP1705952A2
EP1705952A2 EP06111371A EP06111371A EP1705952A2 EP 1705952 A2 EP1705952 A2 EP 1705952A2 EP 06111371 A EP06111371 A EP 06111371A EP 06111371 A EP06111371 A EP 06111371A EP 1705952 A2 EP1705952 A2 EP 1705952A2
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Andre Steinbuss
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    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/50—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics
    • H04R25/502—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics using analog signal processing
    • H—ELECTRICITY
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    • H04R2410/00—Microphones
    • H04R2410/07—Mechanical or electrical reduction of wind noise generated by wind passing a microphone

Definitions

  • the present invention relates to a hearing device, in particular a hearing aid, with a microphone device which generates a specific wind noise signal in a wind, and a loudspeaker device. Moreover, the present invention relates to a corresponding method for operating a hearing device.
  • the microphones used on hearing aids for subsequent signal processing are usually positioned at an exposed point in order to ensure optimal sound pickup. Due to this placement, the microphones are prone to wind noise, which are perceived by the hearing aid wearer due to a disturbing, low-frequency rumble and drastically complicate communication in this acoustic situation.
  • An alternative way to reduce the low-frequency, wind-generated, rumble is to digitally suppress the wind noise after being picked up by the microphone or microphones. This is the switch from the multi-microphone operation to the omnibus operation and a significant reduction in the hearing aid gain in the lower channels is common. As with this actuator usually with Working very short time constants and large rule depths, clear artifacts are audible not only for normal hearing. Rather, the sound quality and speech intelligibility suffer greatly, while the wind noise usually remain audible with a reduced level.
  • a corresponding method is for example from the document DE 100 45 197 C1 known.
  • the method comprises an analysis of the output signals of at least two microphones of a hearing aid or a hearing aid system for the detection of wind noise. If there are wind noises, a signal processing unit of the hearing aid or of the hearing aid system and / or the signal paths of the microphones are adapted accordingly for their reduction. This can be done, for example, by switching from directional to omnidirectional operation, by filtering, adjusting the regulation times, switching off the microphones or reducing or closing the sound inlets.
  • the publication DE 299 16 891 U1 describes a tinnitus masking and hearing aid device which is portable in the concha of the pinna.
  • inner ear noises are covered by the signal of a noise generator.
  • the object of the present invention is to increase the hearing comfort of a hearing device, especially in windy conditions.
  • this object is achieved by a hearing device with a microphone device which generates a specific wind noise signal in a wind, and a loudspeaker device and an analysis device for analyzing a microphone signal according to the presence or the strength of the wind noise signal and a noise generator for generating a noise signal for presentation the speaker device in dependence on the Wind noise signal, so that the wind noise signal is at least partially hidden.
  • the invention provides a method for operating a hearing device, in particular a hearing aid, by recording a microphone signal, analyzing the microphone signal for the presence or the strength of a predefined wind noise signal and presenting a noise signal in response to the wind noise signal, so that the wind noise signal at least partially obscured becomes.
  • the idea of the invention is to produce the known wind noise artificially for the hearing aid wearer to him on the one hand to convey a natural hearing, and on the other hand to exploit the characteristic of this soft noise signal to mask occurring artifacts.
  • an artificial signal is thus generated to the optionally already pre-filtered useful signal and exploited its psychoacoustic perception to mask artifacts and remnants of the signal-related wind noise.
  • the noise generator is realized by a digital tone generator.
  • a digital tone generator As a result, any noise signals that come very close to natural wind noise can be generated.
  • the noise generator can also be formed by a microphone already present in the hearing aid or an existing A / D converter. This reduces the number of components installed in the hearing aid.
  • the hearing device according to the invention via a damping device for damping the specific Wind noise signal has, so that the noise generator generates the noise signal in response to the muted wind noise signal.
  • the wind noise is first reduced as much as possible in terms of data technology in order then to mask it with noise.
  • This damping device may for example have an adaptive filter.
  • the microphone device may comprise a plurality of microphones, which are switchable in response to the wind noise signal from a directional operation in an omnidirectional operation or vice versa. In this way, the number of wind noise sources can be reduced on the input side.
  • lower channels for lower frequencies can be automatically damped or reduced in the presence of a wind noise signal.
  • the wind noise less disturbing effect and the masking of the remaining wind noise can be achieved by a noise lower level.
  • a microphone M of a hearing aid shown schematically in the FIG is exposed to a wind, so that turbulence on the Mirkofonmembran lead to a so-called "rumble" R.
  • This rumble R is characterized by the fact that it has high levels in the low-frequency range.
  • the output signal of the microphone M is fed to a processing unit VE capable of causing the rumble R, d. h., The signal-related wind noise to dampen. This is achieved, for example, by reducing the gain in the low-frequency range.
  • the processing unit can also switch the microphone mode, for example, from the directional mode to the omnibus mode, so that the noise components decrease.
  • the signal-dampened wind noise at the output of the processing unit VE manifests itself as a bubbling B on the handset H of the hearing aid.
  • the level L of the bubbling B is below the level L of the rumble R, so that the bubbling B is less disturbing than the rumble R. Nevertheless, the bubbling B is a residual disturbance.
  • bubbling B is an unnatural noise
  • the noise N is generated by a noise generator RG.
  • a noise generator RG This means that in addition to the change of the microphone mode and the gain reduction in the low-frequency range, a technically generated, quiet noise signal is mixed to the existing useful signal to mask the audible artifacts and remnants of the wind noise caused by the algorithms.
  • the hearing aid wearer thus primarily perceives the artificially generated noise, since the bubbling B is obscured by the noise N.
  • the artificial noise N is perceived as less disturbing, as it corresponds to the natural perception of wind rather than bubbling B.
  • noise sources both digital sources such as tone generators on the hearing aid chip, as well as noise sources at the entrance of the hearing aid (microphones, A / D converter) are conceivable. Latter could be used as a noise source, for example, if the parameterization of the microphone noise suppression by an adaptive filter, eg. As a modified "WindNoiseCanceller", are changeable.

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Abstract

Artefakte, die durch die Signalverarbeitung bei der Reduktion von Windgeräuschen entstehen, sollen in ihrer Störwirkung reduziert werden. Daher ist vorgesehen, ein Mikrofonsignal nach dem Vorhandensein oder der Stärke eines vordefinierten Windgeräuschsignals (R) zu analysieren und gegebenenfalls das Windgeräuschsignal (B) zu reduzieren. Zu dem reduzierten Windgeräuschsignal (B) soll ein Rauschsignal (N) in Abhängigkeit von dem Windgeräuschsignal dargeboten werden, so dass das Windgeräuschsignal zumindest teilweise verdeckt wird. Das resultierende Signal (B + N) empfindet der Hörgeräteträger als weniger störend.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung, insbesondere ein Hörgerät, mit einer Mikrofoneinrichtung, die bei einem Wind ein spezifisches Windgeräuschsignal erzeugt, und einer Lautsprechereinrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Hörvorrichtung.
  • Die an Hörgeräten verwendeten Mikrofone für eine nachfolgende Signalverarbeitung sind in aller Regel an exponierter Stelle positioniert, um eine optimale Schallaufnahme zu gewährleisten. Durch diese Platzierung sind die Mikrofone anfällig für Windgeräusche, welche vom Hörgeräteträger durch ein störendes, tieffrequentes Rumpeln wahrgenommen werden und eine Kommunikation in dieser akustischen Situation drastisch erschweren.
  • Um diesem Problem zu begegnen wurde einerseits versucht, den Wind mechanisch vor dem Auftreffen auf dem Mikrofonmembran zu hindern. Gängig dabei ist der Einsatz von sogenannten "Jets" an den Tragehaken der Hörgeräte bei Hinter-dem-Ohr-Hörgeräten. Der Einsatz von Gittern oder Filterelementen, z. B. aus Schaumstoff, über den Einlassöffnungen der Mikrofone zur Verhinderung von Verwirbelungen der Luft auf der Mikrofonmembran ist sowohl bei Hinter-dem-Ohr- als auch bei Indem-Ohr-Hörgeräten möglich.
  • Eine alternative Möglichkeit, das tieffrequente, durch Wind erzeugte, Rumpeln zu reduzieren besteht darin, die Windgeräusche, nachdem sie von dem Mikrofon oder den Mikrofonen aufgenommen wurden, digital zu unterdrücken. Dazu ist das Umschalten vom Mehrmikrofonbetrieb auf den Omnibetrieb und eine deutliche Absenkung der Hörgeräteverstärkung in den unteren Kanälen gebräuchlich. Da an dieser Steller in der Regel mit sehr kurzen Zeitkonstanten und großen Regeltiefen gearbeitet wird, sind deutliche Artefakte nicht nur für Normalhörende hörbar. Vielmehr leiden die Klangqualität und die Sprachverständlichkeit stark, während die Windgeräusche in aller Regel mit reduziertem Pegel hörbar bleiben.
  • Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 100 45 197 C1 bekannt. Dabei umfasst das Verfahren eine Analyse der Ausgangssignale wenigstens zweier Mikrofone eines Hörhilfegeräts oder eines Hörgerätesystems zur Erkennung von Windgeräuschen. Sind Windgeräusche vorhanden, so werden zu deren Reduzierung eine Signalverarbeitungseinheit des Hörhilfegeräts oder des Hörgerätesystems und/oder die Signalpfade der Mikrofone entsprechend angepasst. Dies kann beispielsweise über ein Umschalten von einem direktionalen auf einen omnidirektionalen Betrieb, über ein Filtern, ein Anpassen der Regelzeiten, ein Abschalten der Mikrofone oder ein Verkleinern oder Schließen der Schalleinlässe geschehen.
  • Die Druckschrift DE 299 16 891 U1 beschreibt ein Tinnitus-Maskier- und Hörhilfegerät, welches in der Concha der Ohrmuschel tragbar ist. Bei diesem Tinnitus-Maskier- oder Hörhilfegerät werden innere Ohrgeräusche durch das Signal eines Rauschgenerators überdeckt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Hörkomfort einer Hörvorrichtung speziell bei Wind zu erhöhen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Hörvorrichtung mit einer Mikrofoneinrichtung, die bei einem Wind ein spezifisches Windgeräuschsignal erzeugt, und einer Lautsprechereinrichtung, sowie einer Analyseeinrichtung zum Analysieren eines Mikrofonsignals nach dem Vorhandensein oder der Stärke des Windgeräuschsignals und einem Rauschgenerator zum Erzeugen eines Rauschsignals zur Darbietung über die Lautsprechereinrichtung in Abhängigkeit von dem Windgeräuschsignal, so dass das Windgeräuschsignal zumindest teilweise verdeckt wird.
  • Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Verfahren zum Betreiben einer Hörvorrichtung, insbesondere eines Hörgeräts, durch Aufnehmen eines Mikrofonsignals, Analysieren des Mikrofonsignals nach dem Vorhandensein oder der Stärke eines vordefinierten Windgeräuschsignals und Darbieten eines Rauschsignals in Abhängigkeit von dem Windgeräuschsignal, so dass das Windgeräuschsignal zumindest teilweise verdeckt wird.
  • Da Windgeräusche auch für Normalhörende durchaus hörbar sind, jedoch in Form eines weichen Rauschens auftreten und nicht wie im Hörgerät als tieffrequentes Rumpeln, besteht der erfindungsgemäße Gedanke darin, das bekannte Windgeräusch künstlich für den Hörgeräteträger zu erzeugen, um ihm einerseits einen natürlichen Höreindruck zu vermitteln, und andererseits die Charakteristik dieses weichen Rauschsignals zur Maskierung auftretender Artefakte auszunutzen. In vorteilhafter Weise wird somit zu dem gegebenenfalls bereits vorgefilterten Nutzsignal ein künstliches Signal erzeugt und dessen psychoakustische Wahrnehmung ausgenutzt, um Artefakte und Reste des signaltechnisch bedingten Windgeräuschs zu maskieren.
  • Vorzugsweise ist der Rauschgenerator durch einen digitalen Tongenerator realisiert. Dadurch lassen sich beliebige Rauschsignale, die dem natürlichen Windgeräusch sehr nahe kommen, erzeugen.
  • Der Rauschgenerator kann aber auch durch ein bereits im Hörgerät vorhandenes Mikrofon oder einen bereits vorhandenen A/D-Wandler gebildet werden. Dadurch lässt sich die Anzahl der im Hörgerät verbauten Komponenten reduzieren.
  • Besonders vorteilhaft ist, wenn die erfindungsgemäße Hörvorrichtung über eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung des spezifischen Windgeräuschsignals verfügt, so dass der Rauschgenerator das Rauschsignal in Abhängigkeit von dem gedämpften Windgeräuschsignal erzeugt. Dadurch wird das Windgeräusch zunächst soweit wie möglich datentechnisch reduziert, um es anschließend mit einem Rauschen zu maskieren.
  • Diese Dämpfungseinrichtung kann beispielsweise ein adaptives Filter aufweisen. Damit können die gerätespezifischen Windgeräusche, aber auch Windgeräuschkomponenten, die durch das individuell spezifische Tragen der Hörvorrichtung durch den Nutzer erzeugt werden, soweit wie möglich zielgerichtet zu unterdrücken.
  • Die Mikrofoneinrichtung kann mehrere Mikrofone aufweisen, die in Abhängigkeit des Windgeräuschsignals von einem Richtbetrieb in einen omnidirektionalen Betrieb oder umgekehrt schaltbar sind. Auf diese Weise lässt sich die Zahl der Windgeräuschquellen eingangsseitig reduzieren.
  • Bei einer speziellen Ausgestaltung der oben dargestellten Dämpfungseinrichtung können bei Vorliegen eines Windgeräuschsignals automatisch untere Kanäle für tiefere Frequenzen gedämpft bzw. reduziert werden. Damit wirken sich die Windgeräusche weniger störend aus und die Maskierung des restlichen Windgeräuschs kann durch ein Rauschen geringeren Pegels erreicht werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgeräts darstellt.
  • Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
  • Ein Mikrofon M eines Hörgeräts, schematisch dargestellt in der FIG, ist einem Wind ausgesetzt, so dass Verwirbelungen auf der Mirkofonmembran zu einem sogenannten "Rumpeln" R führen. Dieses Rumpeln R zeichnet sich dadurch aus, dass es hohe Pegelanteile im tieffrequenten Bereich besitzt.
  • Das Ausgangssignal des Mikrofons M wird einer Verarbeitungseinheit VE zugeführt, die in der Lage ist, das Rumpeln R, d. h., das signaltechnisch bedingte Windgeräusch, zu dämpfen. Dies gelingt beispielsweise durch Verstärkungsreduktion im tieffrequenten Bereich. Darüber hinaus kann die Verarbeitungseinheit auch den Mikrofonmodus beispielsweise vom Richtbetrieb in den Omnibetrieb wechseln, so dass die Rauschanteile abnehmen.
  • Das signaltechnisch gedämpfte Windgeräusch am Ausgang der Verarbeitungseinheit VE macht sich am Hörer H des Hörgeräts als Blubbern B bemerkbar. Wie aus der FIG zu entnehmen ist, liegt der Pegel L des Blubberns B unter dem Pegel L des Rumpelns R, so dass das Blubbern B weniger störend wirkt als das Rumpeln R. Dennoch geht von dem Blubbern B eine Reststörung aus.
  • Da das Blubbern B ein unnatürliches Geräusch ist, versucht man nun, mit einem Addierer A ein Rauschen N dem Blubbern B aufzuaddieren. Das Rauschen N wird durch einen Rauschgenerator RG erzeugt. Dies bedeutet, dass zusätzlich zu dem Wechsel des Mirkofonmodus und der Verstärkungsreduktion im tieffrequenten Bereich ein technisch erzeugtes, leises Rauschsignal zu dem vorhandenen Nutzsignal gemischt wird, um die von den Algorithmen verursachten, hörbaren Artefakte und Überreste des Windgeräusches zu maskieren. Der Hörgeräteträger nimmt also in erster Linie das künstlich erzeugte Rauschen wahr, da das Blubbern B durch das Rauschen N verdeckt wird. Das künstliche Rauschen N wird als weniger störend empfunden, da es der natürlichen Wahrnehmung von Wind eher entspricht, als das Blubbern B.
  • Als Rauschquellen sind sowohl digitale Quellen wie Tongeneratoren auf dem Hörgerätechip, als auch Rauschquellen am Eingang des Hörgeräts (Mikrofone, A/D-Wandler) denkbar. Letztere könnten beispielsweise dann als Rauschquelle verwendet werden, wenn die Parametrisierung der Mikrofonrauschunterdrückung durch ein adaptives Filter, z. B. einen modifizierten "WindNoiseCanceller", veränderbar sind.

Claims (12)

  1. Hörvorrichtung mit
    - einer Mikrofoneinrichtung (M), die bei einem Wind ein spezifisches Windgeräuschsignal (B) erzeugt, und
    - einer Lautsprechereinrichtung (H), gekennzeichnet durch
    - eine Analyseeinrichtung zum Analysieren eines Mikrofonsignals nach dem Vorhandensein oder der Stärke des Windgeräuschsignals (B) und
    - einen Rauschgenerator (RG) zum Erzeugen eines Rauschsignals (N) zur Darbietung über die Lautsprechereinrichtung (H) in Abhängigkeit von dem Windgeräuschsignal (B), so dass das Windgeräuschsignal (B) zumindest teilweise verdeckt wird.
  2. Hörvorrichtung nach Anspruch 1,
    wobei der Rauschgenerator (RG) ein digitaler Tongenerator ist.
  3. Hörvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei der Rauschgenerator (RG) ein Mikrofon oder einen A/D-Wandler umfasst.
  4. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung des spezifischen Windgeräuschsignals aufweist, so dass der Rauschgenerator (RG) das Rauschsignal (N) in Abhängigkeit von dem gedämpften Windgeräuschsignal (B) erzeugt.
  5. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Dämpfungseinrichtung ein adaptives Filter aufweist.
  6. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Mikrofoneinrichtung (M) mehrere Mikrofone aufweist, die in Abhängigkeit des Windgeräuschsignals (B) von einem Richtbetrieb in einen omnidirektionalen Betrieb oder umgekehrt schaltbar sind.
  7. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei mit der Dämpfungseinrichtung bei Vorliegen eines Windgeräuschsignals automatisch untere Kanäle für tiefere Frequenzen reduzierbar sind.
  8. Hörvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die als Hörgerät ausgestaltet ist.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Hörvorrichtung, insbesondere eines Hörgeräts, durch
    - Aufnehmen eines Mikrofonsignals, gekennzeichnet durch
    - Analysieren des Mikrofonsignals nach dem Vorhandensein oder der Stärke eines vordefinierten Windgeräuschsignals und
    - Darbieten eines Rauschsignals (N) in Abhängigkeit von der Stärke des Windgeräuschsignals, so dass das Windgeräuschsignal zumindest teilweise verdeckt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    wobei das Windgeräuschsignal zusätzlich signaltechnisch gedämpft wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
    wobei in Abhängigkeit des Windgeräuschsignals von einem Richtbetrieb in einen omnidirektionalen Betrieb oder umgekehrt geschaltet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 9 und 10,
    wobei Artefakte durch die signaltechnische Windgeräuschreduktion teilweise oder ganz durch das dargebotene Rauschsignal (N) verdeckt werden.
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