EP1962556A2 - Verfahren zur Verbesserung der räumlichen Wahrnehmung und entsprechende Hörvorrichtung - Google Patents
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- EP1962556A2 EP1962556A2 EP08101788A EP08101788A EP1962556A2 EP 1962556 A2 EP1962556 A2 EP 1962556A2 EP 08101788 A EP08101788 A EP 08101788A EP 08101788 A EP08101788 A EP 08101788A EP 1962556 A2 EP1962556 A2 EP 1962556A2
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- H04R25/55—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired
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- H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
Definitions
- the present invention relates to a method for the binaural supply of a human hearing by means of a binaural hearing device. Moreover, the present invention relates to a corresponding hearing aid for binaural care.
- a hearing device is understood to mean in particular a hearing device or a plurality of hearing aids as well as a headset or headphones.
- Hearing aids are portable hearing aids that are used to care for the hearing impaired.
- different types of hearing aids such as behind-the-ear hearing aids (BTE) and in-the-ear hearing aids (ITO), e.g. also Concha hearing aids or canal hearing aids (CIC), provided.
- BTE behind-the-ear hearing aids
- ITO in-the-ear hearing aids
- CIC canal hearing aids
- the hearing aids listed by way of example are worn on the outer ear or in the ear canal.
- bone conduction hearing aids, implantable or vibrotactile hearing aids are also available on the market. The stimulation of the damaged hearing takes place either mechanically or electrically.
- Hearing aids have in principle as essential components an input transducer, an amplifier and an output transducer.
- the input transducer is usually a sound receiver, z. As a microphone, and / or an electromagnetic receiver, for. B. an induction coil.
- the output transducer is usually used as an electroacoustic transducer, z. As miniature speaker, or as an electromechanical transducer, z. B. bone conduction, realized.
- the amplifier is usually integrated in a signal processing unit. The latter usually creates a surround sound mixing for a free field, which in a room naturally arising spatiality is destroyed. This basic structure is in FIG.
- a hearing aid housing 1 for carrying behind the ear, one or more microphones 2 for receiving the sound from the environment are installed.
- a signal processing unit 3 which is also integrated in the hearing aid housing 1, processes the microphone signals and amplifies them.
- the output signal of the signal processing unit 3 is transmitted to a loudspeaker or earpiece 4, which outputs an acoustic signal.
- the sound is optionally transmitted via a sound tube, which is fixed with an earmold in the ear canal, to the eardrum of the device carrier.
- the power supply of the hearing device and in particular of the signal processing unit 3 is carried out by a likewise integrated into the hearing aid housing 1 battery. 5
- a method for adapting a hearing aid with consideration of the head position is known.
- the starting point is that a "blind source separation" is used to separate the signals of spatially distributed sources.
- this requires a certain adaptation time, which would have to be waited for every movement again.
- a position determination is provided for determining the current position of the head of the hearing device wearer, so that the position of the head in a processing unit allows the relative change of the sound source positions to be taken into account quickly.
- the object of the present invention is therefore to propose a method and a corresponding hearing device with which an improved spatial perception is possible.
- this object is achieved by a method for the binaural supply of a human hearing by means of a binaural hearing device by receiving an input signal of the hearing device, processing the input signal to an output signal that leads to a spatial perception, and controlling at least one size of the input signal based Output signal of the hearing such that the spatial perception is changed.
- the invention provides a hearing aid for the binaural supply of a human hearing with a recording device for receiving an input signal of the hearing device, a processing device for generating an output signal that leads to a spatial perception, based on the input signal and a control device for controlling the processing device with respect at least one size of the output signal of Hearing apparatus such that the spatial perception is changed.
- the brain can be helped to separate different sources without having to suppress them. Rather, for example, by introducing processing blocks into the signal path, the spatial impression can be restored or desired spatial effects can be achieved.
- the input signal or signals are analyzed and / or classified, and the control is performed according to the classification result.
- the spatial perception can be influenced depending on certain types or types of input signals.
- Analyzing the input signal (s) may also include determining the reverberation of the input signal.
- the control then takes place according to the reverberation.
- the control can be done, for example, depending on the acoustic situation of a room.
- the analyzing may include separating sound sources, and controlling corresponding to the separated sound sources.
- the separation can be done by a directional microphone and / or a blind source separation algorithm. This makes it possible to control the spatial reproduction as a function of specific useful sound sources or noise sources.
- the analyzing may further include noise detection, and the controlling according to the noise component.
- the spatial reproduction independent of specific sound sources can be influenced as a whole depending on noise components.
- a level of the input signal can be detected, so that the control of the spatial reproduction can be performed depending on the detected level.
- a desired spatial perception can be achieved in a simple manner as a function of the volume.
- At least one z. B. via an audio shoe externally fed signal if necessary, be detected in addition to a microphone signal, and the control carried out according to the detected signals.
- This can be achieved by specific spatial reproduction, for example, inductively fed signals in large lecture halls or churches a different spatial impression than in conventional microphone signals.
- the spatial perception influencing variables may be a distance of a source from the hearing device, a spatial direction of a source with respect to a predetermined zero-degree direction of the hearing device, a source location and / or a property of the room reverb. These parameters significantly affect spatial rendering.
- stereo signals are present.
- the invention can also be applied to methods that simulate the head-related, spatial transfer function.
- the hearing aids can also receive exactly the same signals (eg mono signals).
- the starting point for improving the spatial reproduction is that the algorithms present in a hearing aid (for example noise suppression) and the microphone positions can cause the naturally perceived sound to be alienated. Furthermore, the sources can be perceived very close to the head or even in the head, making it difficult to separate the sources while listening. Especially with the use of directional microphones, an improvement of the spatial reproduction may be necessary, because a directional microphone makes it possible to hide interference signals, but the sense of spatial perception is thereby also strongly negatively affected.
- the invention for improved spatial reproduction, it is therefore provided according to the invention to include one or more signal processing blocks in the signal path, possibly also in different channels or spatial signal parts, which influences one or more of the abovementioned target variables.
- the goal is either to restore a natural sound or to achieve certain virtual perceptions.
- FIG. 2 An example of a general structure of a hearing aid with such a signal processing block for improving the spatial perception is in FIG. 2 shown schematically.
- the processing unit 3 has a classifier 6, which provides a corresponding classification signal as an output signal.
- the signal processing unit 3 may optionally have further inputs.
- a signal H2 from a hearing aid on the other side of the head can be used as an input signal.
- a signal EQ from an external source can be used as an input signal.
- a signal from a stereo system can be coupled into the hearing aid via an audio shoe become.
- the output of signals of the processing unit 3 is optionally separated according to interference and useful signals.
- the signal processing unit 3 is followed by a directional microphone or BSS unit 7.
- This may provide a desired number of directional microphones or directional microphone settings.
- signals are separated by so-called “blind source separation" (BSS).
- the directional microphone or BSS unit 7 can also be arranged between the microphones 2 and the signal processing unit 3. Then the microphone signals or the signals of the external sources and signals of the other side are fed into the directional microphone.
- a directional microphone / BSS processing is not mandatory for the present invention, so that it may be possible to dispense with a corresponding processing unit.
- the BSS unit 7 is followed by a processing block 8 for spatial processing.
- this block can also have many other functions, as shown by FIG. 5 will be explained in more detail.
- the aim is to influence the interaural cross-correlation, possibly the interaural time difference for the direction perception or a suitable frequency response shaping.
- the processing of the signals is always carried out in this block 8 so that associated signals of the left and right side are changed in their spatial impression.
- the output signals of the spatial processing block 8 are mixed in a subsequent mixing unit 9 with corresponding weights.
- the mixing as well as the spatial processing is controlled by the control or signal processing unit 3 or its classifier 6.
- the output signal of the mixing unit 9 is supplied to the loudspeaker or receiver 4.
- control unit 3 as in the example of FIG. 2 is not mandatory.
- the parameters for the mixture and the spatial processing are then fixed.
- a very simple form of implementation can also be that only one signal each from left and right is processed and the mixture is eliminated.
- the hearing aid has at the signal input a microphone 10. Downstream is a signal processing 11, which has a classifier 12. In addition, the signal processing 11 is for the usual gain.
- the output signal of the signal processing 11 is branched to two filters or directional microphones 13, 14. In the one branch, a finite impulse response (FIR) filter 15 with constant amplitude response (all-pass) is furthermore provided. It ensures a certain phase shift of the signal.
- the signals of both branches are mixed in a mixer 16 and fed to a loudspeaker 17.
- the classifier 12 influences the phase shift of the FIR filter 15 and / or the mixing ratio in the mixer 16.
- the FIR filter 15 is in FIG. 4 shown in concrete.
- a digital input signal ES is multiplied in fixed predetermined time delay stages (z -1 ) with different coefficients K1, K2, K3 and K4.
- the sum of the individual signals leads to an output signal AS.
- z -1 time delay stages
- K1, K2, K3 and K4 coefficients K1, K2, K3 and K4.
- the sum of the individual signals leads to an output signal AS.
- a corresponding phase or time shift of the signal results. If the shift in the left ear signal is different from the right one, the perception of space is different. It can be z. B. the direction and / or distance perception can be influenced.
- the above-described inventive method for improving the spatial perceptibility or the corresponding Hearing devices / hearing aids thus lead, for example, to improved sound perception.
- music can sound more lively.
- the brain is supported by the deliberately controlled different localization of the sources to be able to better separate the "competing" sources.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur binauralen Versorgung eines menschlichen Gehörs mithilfe einer binauralen Hörvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Hörvorrichtung zur binauralen Versorgung. Unter einer Hörvorrichtung wird hier insbesondere ein Hörgerät bzw. mehrere Hörgeräte sowie ein Headset oder Kopfhörer verstanden.
- Hörgeräte sind tragbare Hörvorrichtungen, die zur Versorgung von Schwerhörenden dienen. Um den zahlreichen individuellen Bedürfnissen entgegenzukommen, werden unterschiedliche Bauformen von Hörgeräten wie Hinter-dem-Ohr-Hörgeräte (HdO) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO), z.B. auch Concha-Hörgeräte oder Kanal-Hörgeräte (CIC), bereitgestellt. Die beispielhaft aufgeführten Hörgeräte werden am Außenohr oder im Gehörgang getragen. Darüber hinaus stehen auf dem Markt aber auch Knochenleitungshörhilfen, implantierbare oder vibrotaktile Hörhilfen zur Verfügung. Dabei erfolgt die Stimulation des geschädigten Gehörs entweder mechanisch oder elektrisch.
- Hörgeräte besitzen prinzipiell als wesentliche Komponenten einen Eingangswandler, einen Verstärker und einen Ausgangswandler. Der Eingangswandler ist in der Regel ein Schallempfänger, z. B. ein Mikrofon, und/oder ein elektromagnetischer Empfänger, z. B. eine Induktionsspule. Als Signaleingang kommt aber beispielsweise auch ein Audioschuh in Betracht, so dass z. B. Signale von einer Stereoanlage empfangen werden können. Der Ausgangswandler ist meist als elektroakustischer Wandler, z. B. Miniaturlautsprecher, oder als elektromechanischer Wandler, z. B. Knochenleitungshörer, realisiert. Der Verstärker ist üblicherweise in eine Signalverarbeitungseinheit integriert. Letztere stellt in der Regel eine Raumklangabmischung für ein Freifeld her, wodurch das in einem Raum natürlich entstehende Räumlichkeitsempfinden zerstört wird. Dieser prinzipielle Aufbau ist in
FIG 1 am Beispiel eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts dargestellt. In ein Hörgerätegehäuse 1 zum Tragen hinter dem Ohr sind ein oder mehrere Mikrofone 2 zur Aufnahme des Schalls aus der Umgebung eingebaut. Eine Signalverarbeitungseinheit 3, die ebenfalls in das Hörgerätegehäuse 1 integriert ist, verarbeitet die Mikrofonsignale und verstärkt sie. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 3 wird an einen Lautsprecher bzw. Hörer 4 übertragen, der ein akustisches Signal ausgibt. Der Schall wird gegebenenfalls über einen Schallschlauch, der mit einer Otoplastik im Gehörgang fixiert ist, zum Trommelfell des Geräteträgers übertragen. Die Stromversorgung des Hörgeräts und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5. - Durch traditionelle Hörgerätesignalverarbeitung und die Akustik bei Hörgeräten wird der natürliche Raumklang verändert bzw. die räumliche Wahrnehmung reduziert. Die Klangqualität leidet hierunter. Auch die Störgeräuschempfindung ist hiervon betroffen. Das Gehirn ist nämlich in der Lage, räumlich unterschiedlich wahrgenommene Quellen leichter zu trennen.
- Auf die Aspekte der räumlichen Wahrnehmung wird heute bei Hörgeräten kaum eingegangen. Es ist lediglich bekannt, dass Richtmikrofone Einfluss auf die räumliche Übertragungsfunktion nehmen und die Qualität des Signals hinsichtlich der natürlichen Wahrnehmung verschlechtern. Somit kann durch eine Reduzierung der Wirkung eines Richtmikrofons die räumliche Wahrnehmung verbessert werden, was aber gerade dem Einsatzzweck eines Richtmikrofons widerspricht.
- Aus dem Artikel von Anemüller, Jörn: "Blinde Quellentrennung als Vorverarbeitung zur robusten Spracherkennung", in DEGA 2000, Oldenburg ist beschrieben, wie "blinde Quellentrennung" zu einer verbesserten Spracherkennung beitragen kann. Hierbei wird ein Mischsignal von einer Nutz- und einer Störquelle mit mehreren Mikrofonen aufgenommen. Durch geeignete Filterung lassen sich dann die Signale der einzelnen Quellen separieren.
- Darüber hinaus ist aus der Druckschrift
DE 103 51 509 A1 ein Verfahren zur Adaption eines Hörgeräts unter Berücksichtigung der Kopfposition bekannt. Ausgangspunkt ist, dass eine "blinde Quellentrennung" verwendet wird, um die Signale räumlich verteilter Quellen zu trennen. Dies bedarf in einem Hörgerät jedoch einer gewissen Adaptionszeit, die bei jeder Bewegung erneut abgewartet werden müsste. Um dies zu vermeiden, wird eine Positions bestimmung sein richtung zur Bestimmung der aktuellen Position des Kopfes des Hörgeräteträgers vorgesehen, so dass mithilfe der Position des Kopfes in einer Verarbeitungseinheit die relative Änderung der Schallquellenpositionen rasch berücksichtigt werden können. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eine entsprechende Hörvorrichtung vorzuschlagen, mit denen eine verbesserte räumliche Wahrnehmung möglich ist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur binauralen Versorgung eines menschlichen Gehörs mit Hilfe einer binauralen Hörvorrichtung durch Aufnehmen eines Eingangssignals der Hörvorrichtung, Verarbeiten des Eingangssignals zu einem Ausgangssignal, das zu einer räumlichen Wahrnehmung führt, und Steuern mindestens einer Größe des auf dem Eingangssignal basierenden Ausgangssignals der Hörvorrichtung derart, dass die räumliche Wahrnehmung verändert wird.
- Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen eine Hörvorrichtung zur binauralen Versorgung eines menschlichen Gehörs mit einer Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines Eingangssignals der Hörvorrichtung, einer Verarbeitungseinrichtung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das zu einer räumlichen Wahrnehmung führt, auf der Basis des Eingangssignals und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Verarbeitungseinrichtung bezüglich mindestens einer Größe des Ausgangssignals der Hörvorrichtung derart, dass die räumliche Wahrnehmung verändert wird.
- In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, Teile einer "zerstörten Räumlichkeit" wiederherzustellen bzw. nachzubilden. Durch gezielte Verwendung von virtueller, räumlicher Abbildung kann das Gehirn unterstützt werden, verschiedene Quellen zu trennen, ohne dass diese unterdrückt werden müssten. Vielmehr kann beispielsweise durch Einbringung von Verarbeitungsblöcken in den Signalpfad der räumliche Eindruck wiederhergestellt oder gewünschte räumliche Effekte erzielt werden.
- Vorzugsweise wird das oder die Eingangssignale analysiert und/oder klassifiziert, und das Steuern erfolgt entsprechend dem Klassifikationsergebnis. Dadurch kann die räumliche Wahrnehmung in Abhängigkeit bestimmter Typen oder Arten von Eingangssignalen beeinflusst werden.
- Das Analysieren des oder der Eingangssignale kann auch ein Bestimmen der Halligkeit des Eingangssignals umfassen. Das Steuern erfolgt dann entsprechend der Halligkeit. Damit kann die Steuerung beispielsweise in Abhängigkeit der akustischen Situation eines Raums erfolgen.
- Weiterhin kann das Analysieren ein Separieren von Schallquellen umfassen, und das Steuern entsprechend den separierten Schallquellen erfolgen. Speziell kann das Separieren durch ein Richtmikrofon und/oder einen Blinde-Quellentrennung-Algorithmus erfolgen. Hierdurch lässt sich die räumliche Wiedergabe in Abhängigkeit bestimmter Nutzschallquellen oder Störschallquellen steuern.
- Das Analysieren kann ferner eine Störgeräuschdetektion umfassen, und das Steuern entsprechend dem Störgeräuschanteil erfolgen. Damit kann die räumliche Wiedergabe unabhängig von konkreten Schallquellen pauschal in Abhängigkeit von Störgeräuschanteilen beeinflusst werden.
- Bei dem Analysieren kann außerdem ein Pegel des Eingangssignals ermittelt werden, so dass sich das Steuern der räumlichen Wiedergabe in Abhängigkeit von dem ermittelten Pegel durchführen lässt. Dadurch ist auf einfache Weise in Abhängigkeit der Lautstärke eine gewünschte räumliche Wahrnehmung erzielbar.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann durch die Hörvorrichtung mindestens ein z. B. über einen Audioschuh extern eingespeistes Signal gegebenenfalls neben einem Mikrofonsignal festgestellt werden, und das Steuern entsprechend den festgestellten Signalen erfolgen. Damit lässt sich durch spezifische räumliche Wiedergabe beispielsweise bei induktiv eingespeisten Signalen in großen Hörsälen oder Kirchen ein anderer räumlicher Eindruck erzielen als bei üblichen Mikrofonsignalen.
- Die die räumliche Wahrnehmung beeinflussenden Größen können eine Distanz einer Quelle von der Hörvorrichtung, eine Raumrichtung einer Quelle bezüglich einer vorgegebenen Null-Grad-Richtung der Hörvorrichtung, ein Quellenort und/oder eine Eigenschaft des Raumhalls sein. Diese Parameter beeinflussen die räumliche Wiedergabe wesentlich.
- Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
- FIG 1
- den prinzipiellen Aufbau eines Hörgeräts mit seinen wesentlichen Komponenten;
- FIG 2
- ein Blockschaltdiagramm eines erfindungsgemäßen Hörgeräts;
- FIG 3
- ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgeräts mit FIR-Filter;
- FIG 4
- ein Schaltbild eines FIR-Filters (finite impulse response) und
- FIG 5
- Realisierungsformen des Verarbeitungsblocks für räumliche Wahrnehmung.
- Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
- Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es zahlreiche Eigenschaften binaural präsentierter Audiosignale gibt, welche die räumliche Wahrnehmung beeinflussen. Aus der Audiotechnik sind verschiedene Verfahren bekannt, die bei vorhandenem Stereosignal diese Eigenschaften so beeinflussen, dass eine gewünschte Wahrnehmung erzielt wird. Zielvariablen dabei sind unter anderem:
- die Distanz der Quelle (n) vom Hörer; sie beeinflusst unter anderem das Verhältnis zwischen Direktschall und Reflexionen sowie die Ausprägung der ersten Wellenfront.
- die wahrgenommene Stereobreite; diese entspricht dem Raumwinkel, über den die Schallquellen verteilt sind.
- die Lokalisation der Quelle (n); dies entspricht der genauen Ortsbestimmung einer Quelle anhand von Winkel und Abstand.
- die Eigenschaften des Raumhalls; so lässt sich beispielsweise leiser Nachhall aus dem Signal entfernen.
- Für die Erfindung ist es jedoch nicht zwingend Voraussetzung, dass Stereosignale vorliegen. Vielmehr kann die Erfindung auch auf Verfahren angewandt werden, welche die kopfbezogene, räumliche Übertragungsfunktion nachbilden. Die Hörgeräte können auch exakt die gleichen Signale (z. B. Monosignale) bekommen.
- Ausgangspunkt der Verbesserung der räumlichen Wiedergabe ist, dass es durch die in einem Hörgerät vorhandenen Algorithmen (z. B. Störgeräuschbefreiung) und die Mikrofonpositionen dazu kommen kann, dass der natürlicherweise wahrgenommene Klang verfremdet wird. Weiterhin können die Quellen sehr nahe am Kopf oder gar im Kopf wahrgenommen werden, was eine Trennung der Quellen beim Hören schwierig macht. Speziell bei der Verwendung von Richtmikrofonen kann eine Verbesserung der räumlichen Wiedergabe notwendig sein, denn ein Richtmikrofon ermöglicht es zwar, Störsignale auszublenden, aber die Räumlichkeitsempfindung wird dadurch in der Regel auch stark negativ beeinflusst.
- Zur verbesserten räumlichen Wiedergabe ist erfindungsgemäß daher vorgesehen, einen oder mehrere Signalverarbeitungsblöcke in den Signalpfad, gegebenenfalls auch in unterschiedlichen Kanälen oder räumlichen Signalteilen, einzubeziehen, welche einen oder mehrere der oben genannten Zielvariablen beeinflusst. Ziel ist es dabei entweder ein natürliches Klangbild zu restaurieren oder bestimmte virtuelle Wahrnehmungen zu erzielen.
- Ein Beispiel eines generellen Aufbaus eines Hörgeräts mit einem derartigen Signalverarbeitungsblock zur Verbesserung der räumlichen Wahrnehmung ist in
FIG 2 schematisch wiedergegeben. Wie in dem Beispiel vonFIG 1 sind eines oder mehrere Mikrofone 2 an eine Signalverarbeitungseinheit 3 angeschlossen. Letztere dient hier praktisch als Verarbeitungs- und Steuereinrichtung. Als Analyseeinrichtung besitzt die Verarbeitungseinheit 3 einen Klassifikator 6, der ein entsprechendes Klassifikationssignal als Ausgangssignal bereitstellt. Neben den Mikrofoneingangssignalen kann die Signalverarbeitungseinheit 3 gegebenenfalls weitere Eingänge besitzen. So kann beispielsweise ein Signal H2 von einem Hörgerät auf der anderen Seite des Kopfes als Eingangssignal genutzt werden. Weiterhin lässt sich ein Signal EQ von einer externen Quelle als Eingangssignal nutzen. So kann beispielsweise ein Signal einer Stereoanlage über einen Audioschuh in das Hörgerät eingekoppelt werden. Die Ausgabe von Signalen der Verarbeitungseinheit 3 erfolgt gegebenenfalls getrennt nach Stör- und Nutzsignalen. - In dem Beispiel von
FIG 2 ist der Signalverarbeitungseinheit 3 eine Richtmikrofonie- bzw. BSS-Einheit 7 nachgeschaltet. Hierdurch werden unter Umständen eine gewünschte Anzahl von Richtmikrofonen bzw. Richtmikrofoneinstellungen bereitgestellt. Optional erfolgt hier eine Trennung der Signale durch so genannte "blinde Quellentrennung" (Blind Source Separation; BSS). Die Richtmikrofonie- bzw. BSS-Einheit 7 kann auch zwischen den Mikrofonen 2 und der Signalverarbeitungseinheit 3 angeordnet sein. Dann werden die Mikrofonsignale bzw. die Signale der externen Quellen und Signale der anderen Seite in die Richtmikrofonie eingespeist. Eine Richtmikrofon/BSS-Verarbeitung ist für die vorliegende Erfindung jedoch nicht zwingend, so dass gegebenenfalls auf eine entsprechende Verarbeitungseinheit verzichtet werden kann. - In dem Beispiel von
FIG 2 ist der BSS-Einheit 7 ein Verarbeitungsblock 8 für die räumliche Verarbeitung nachgeschaltet. Dieser Block kann neben einer FIR-Filterung auch zahlreiche andere Funktionen besitzen, wie dies anhand vonFIG 5 näher erläutert werden wird. Ziel ist jeweils die Beeinflussung der interauralen Kreuzkorrelation, eventuell der interauralen Zeitdifferenz für die Richtungswahrnehmung oder eine geeignete Frequenzgangformung. Die Verarbeitung der Signale erfolgt in diesem Block 8 stets so, dass zusammengehörige Signale der linken und rechten Seite in ihrem räumlichen Eindruck verändert werden. - Die Ausgangssignale des Blocks 8 für die räumliche Verarbeitung werden in einer anschließenden Mischeinheit 9 mit entsprechenden Gewichten gemischt. Gesteuert wird das Mischen wie auch die räumliche Verarbeitung durch die Steuer- bzw. Signalverarbeitungseinheit 3 bzw. deren Klassifikator 6. Das Ausgangssignal der Mischeinheit 9 wird dem Lautsprecher bzw. Hörer 4 zugeführt.
- Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass die Verwendung einer Steuereinheit 3, wie sie in dem Beispiel von
FIG 2 vorgesehen ist, nicht zwingend ist. Die Parameter für die Mischung und die räumliche Verarbeitung sind dann fest vorgegeben. Weiterhin kann eine sehr einfache Realisierungsform auch darin bestehen, dass nur je ein Signal von links und rechts verarbeitet wird und die Mischung entfällt. - So kann es beispielsweise günstig sein, in Abhängigkeit des Signaltyps eine Distanzerhöhung vorzunehmen. Dies gelingt bei einem Hörgerät erfindungsgemäß beispielsweise durch den in
FIG 2 schematisch wiedergegebenen Aufbau. Das Hörgerät besitzt am Signaleingang ein Mikrofon 10. Nachgeschaltet ist eine Signalverarbeitung 11, die einen Klassifikator 12 besitzt. Daneben dient die Signalverarbeitung 11 für die übliche Verstärkung. Das Ausgangssignal der Signalverarbeitung 11 wird zu zwei Filtern oder Richtmikrofonen 13, 14 verzweigt. In dem einen Zweig ist weiterhin ein FIR-Filter 15 (finite impulse response) mit konstantem Amplitudengang (Allpass) vorgesehen. Es sorgt für eine bestimmte Phasenverschiebung des Signals. Die Signale beider Zweige werden in einem Mischer 16 gemischt und einem Lautsprecher 17 zugeführt. Der Klassifikator 12 beeinflusst die Phasenverschiebung des FIR-Filters 15 und/oder das Mischungsverhältnis in dem Mischer 16. - Das FIR-Filter 15 ist in
FIG 4 konkret dargestellt. Ein digitales Eingangssignal ES wird in fest vorgegebenen Zeitverzögerungsstufen (z-1) mit unterschiedlichen Koeffizienten K1, K2, K3 und K4 multipliziert. Die Summe der Einzelsignale führt zu einem Ausgangssignal AS. Je nach Wahl der Koeffizienten ergibt sich eine entsprechende Phasen- bzw. Zeitverschiebung des Signals. Wenn die Verschiebung des Signals am linken Ohr anders ist als am rechten, führt dies zu einer anderen Räumlichkeitswahrnehmung. Dabei kann z. B. die Richtungs- und/oder Distanzwahrnehmung beeinflusst werden. - Im Folgenden wird anhand mehrerer Beispiele dargestellt, wie die räumliche Wiedergabe in Abhängigkeit von bestimmten Parametern der Hörvorrichtung bzw. des Hörgeräts verbessert werden kann. Dazu wird der entsprechende Parameter dargestellt und jeweils angegeben, wie sich die räumliche Wiedergabe, durch Verändern einer der oben genannten Zielvariablen verändern lässt:
- 1. Klassifikation des Eingangssignals
- a) Einstellung der Verfahren mittels eines Klassifikators
- i) Distanzerhöhung in Abhängigkeit des Signaltyps (z. B. Musik oder Sprache); sie lässt sich mithilfe des Aufbaus von
FIG 2 erzielen, wie dies oben bereits geschildert wurde. - ii) Stereobreitenerhöhung in Abhängigkeit des Signaltyps (z. B. Musik oder Sprache); sie lässt sich bei binauraler Versorgung durch entsprechend unterschiedlichen Versatz des linken und rechten Signals erreichen.
- iii) Zumischen von Hall in Abhängigkeit der Klasse; das Mischen und Steuern mithilfe des Klassifikators lässt sich ähnlich dem Prinzip von
FIG 2 durchführen.
- i) Distanzerhöhung in Abhängigkeit des Signaltyps (z. B. Musik oder Sprache); sie lässt sich mithilfe des Aufbaus von
- b) Hallabängigkeit (Feststellung mit dem Klassifikator oder einer anderen geeigneten Analyseeinheit)
- i) Distanzerhöhung in Abhängigkeit der Verhalltheit des Signals (z. B. wenn das Signal verhallt ist, soll die Distanzerweiterung geringer ausfallen);
- ii) Stereobreitenerhöhung in Abhängigkeit der Verhalltheit des Signals (z. B. wenn das Signal verhallt ist, soll die Stereoverbreitung geringer ausfallen);
- iii) Zumischung von Hall in Abhängigkeit des im Signal detektierten Hallanteils
- c) Virtuelles auditorisches Display
- i) Klassenabhängige Verschiebung eines Signals in eine Raumrichtung (z. B. Verschiebung eines Störgeräuschs nach hinten);
- ii) Beliebige Kombination des Verfahrens 1.c.i mit einem oder mehreren Verfahren von 1.a und/oder 1.b
- a) Einstellung der Verfahren mittels eines Klassifikators
- 2. Richtmikrofon oder separierte Signale
- a) Richtungsfilterung mittels eines Richtmikrofons und darauf folgende Veränderung der Quellendistanz je nach Richtung statt einer reinen Unterdrückung (mehrere Richtcharakteristiken müssten parallel gerechnet werden).
- b) Veränderung der Quellendistanz von Signalen, welche mithilfe eines Blinde-Quellentrennung-Algorithmus (blind source separation: BSS) gewonnen wurden, unter Umständen in Abhängigkeit der Quellenrichtung und/oder Distanz.
- c) Kombination der Verfahren von 2.a und/oder 2.b mit einem oder mehreren der Verfahren aus 1.
- 3. Extern eingespeiste Signale
Neben dem bzw. den Mikrofonsignalen können auch andere Signale beispielsweise elektromagnetisch in die Hörvorrichtung/das Hörgerät eingekoppelt werden. Eine unterschiedliche Behandlung der Mikrofonsignale und der elektrisch eingespeisten Signale kann zu einer Verbesserung der räumlichen Wiedergabe führen. So könnten beispielsweise die Mikrofonsignale weiter entfernt oder nach hinten geblendet werden, wenn ein extern eingespeistes Signal (Telefon, Stereoanlage, FM-Anlage, etc.) vorliegt. - 4. Störanteil der Geräuschbefreiung
Statt den Störanteil zu unterdrücken, kann er in einer einstellbaren Distanz bzw. Richtung dem Signal wieder zugemischt werden. Auch dies kann mit einer ähnlichen Schaltungsstruktur erfolgen, wie sie inFIG 2 dargestellt ist. - 5. Pegelabhängigkeit
Entsprechend einer weiteren zusätzlichen oder alternativen Option wird die Stärke der Wirksamkeit der Verfahren in Abhängigkeit des Signalpegels eingestellt. Dies lässt sich einfach durch einen entsprechenden Pegelmesser realisieren, der in der Regel ohnehin vorhanden ist. - 6. Benutzersteuerung
Entsprechend einer weiteren Option kann vorgesehen sein, dass der Benutzer die Wirksamkeit der Algorithmen beispielsweise mithilfe einer Fernbedienung manuell steuert. Damit wäre eine manuelle oder halbautomatische Steuerung möglich. - 7. Binaurale Verfahren
Die Parameter der Verfahren werden nach einer Analyse der Signale für das rechte und das linke Ohr eingestellt. Hierzu ist beispielsweise eine drahtlose Kopplung von Hörgeräten notwendig. - Der Verarbeitungsblock 8 für die räumliche Verarbeitung (vergleiche
FIG 2 ) kann entsprechend dem Beispiel vonFIG 5 auf unterschiedliche Weise realisiert werden. So kann dieser Block eines oder mehrere der folgenden Elemente aufweisen: - a) ein FIR-Filter 81 (finite impulse response) wie in dem Beispiel der
FIG 3 und 4 ; - b) ein IIR-Filter 82 (infinite impulse response), das rekursiv ausgebildet ist;
- c) eine Kreuzgliedstruktur 83, wodurch zwei Signale R, L durch kreuzweises Verknüpfen mit den Gewichten G1, G2, G12 und G21 zu Ausgangssignalen Rout und Lout werden;
- d) ein zeitvariantes Filter 84, wodurch eine Zeitverschiebung des Signals erfolgt und
- e) einen stochastischen Dekorrelator 85 zur Trennung von Störgeräuschen.
- Die oben dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbesserung der räumlichen Wahrnehmbarkeit bzw. die entsprechenden Hörvorrichtungen/Hörgeräte führen also beispielsweise zu einer verbesserten Klangwahrnehmung. So kann beispielsweise Musik lebendiger klingen. Insbesondere wird das Gehirn durch die bewusst gesteuerte unterschiedliche Lokalisation der Quellen dahingehend unterstützt, die "konkurrierenden" Quellen besser trennen zu können.
Claims (13)
- Verfahren zur binauralen Versorgung eines menschlichen Gehörs mit Hilfe einer binauralen Hörvorrichtung durch- Aufnehmen eines Eingangssignals der Hörvorrichtung,- Verarbeiten des Eingangssignals zu einem Ausgangssignal, das zu einer räumlichen Wahrnehmung führt, und- Steuern mindestens einer Größe des auf dem Eingangssignal basierenden Ausgangssignals der Hörvorrichtung derart, dass die räumliche Wahrnehmung verändert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Eingangssignal analysiert wird, und das Steuern entsprechend dem Analyseergebnis erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Analysieren ein Bestimmen der Verhalltheit des Eingangssignals umfasst, und das Steuern entsprechend der Verhalltheit erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Analysieren ein Separieren von Schallquellen umfasst, und das Steuern entsprechend den separierten Schallquellen erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Separieren durch ein Richtmikrofon (13, 14) und/oder einen Blinde-Quellentrennung-Algorithmus erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Analysieren eine Störgeräuschdetektion umfasst, und das Steuern entsprechend dem Störgeräuschanteil erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei beim Analysieren eine Signalklasse oder ein Pegel des Eingangssignals ermittelt wird, und das Steuern in Abhängigkeit von der Klassifikation oder dem ermittelten Pegel erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Hörvorrichtung mindestens ein extern eingespeistes Signal neben einem Mikrofonsignal aufgenommen wird, und das Steuern entsprechend dem aufgenommenen Signal erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die die räumliche Wahrnehmung beeinflussende Größe eine Distanz einer Quelle von der Hörvorrichtung, eine Raumrichtung einer Quelle bezüglich einer vorgegebenen Null-Grad-Richtung der Hörvorrichtung, ein Quellenort und/oder eine Eigenschaft des Raumhalls ist.
- Hörvorrichtung zur binauralen Versorgung eines menschlichen Gehörs mit- einer Aufnahmeeinrichtung (2) zum Aufnehmen eines Eingangssignals der Hörvorrichtung,- einer Verarbeitungseinrichtung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das zu einer räumlichen Wahrnehmung führt, auf der Basis des Eingangssignals und- einer Steuereinrichtung (3) zum Steuern der Verarbeitungseinrichtung bezüglich mindestens einer Größe des Ausgangssignals der Hörvorrichtung derart, dass die räumliche Wahrnehmung verändert wird.
- Hörvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Verarbeitungseinrichtung einen Klassifikator (6) umfasst, dessen Klassifikationsergebnis der Steuereinrichtung (3) zum Steuern zugeführt wird.
- Hörvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Verarbeitungseinrichtung zum Separieren von Quellen ein Richtmikrofon und/oder eine Blinde-Quellentrennungseinheit (7) aufweist.
- Hörvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Hörvorrichtung mehrere Eingangskanäle aufweist und die Steuereinrichtung (3) in Abhängigkeit von der Signalstärke eines oder mehrerer der Eingangskanäle steuerbar ist.
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