EP2373065B2 - Hörvorrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer omnidirektionalen Richtcharakteristik - Google Patents

Hörvorrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer omnidirektionalen Richtcharakteristik Download PDF

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EP2373065B2
EP2373065B2 EP11155306.1A EP11155306A EP2373065B2 EP 2373065 B2 EP2373065 B2 EP 2373065B2 EP 11155306 A EP11155306 A EP 11155306A EP 2373065 B2 EP2373065 B2 EP 2373065B2
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EP
European Patent Office
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microphone
signal
coupling
microphones
directivity
Prior art date
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EP11155306.1A
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EP2373065A1 (de
EP2373065B1 (de
Inventor
Georg-Erwin Arndt
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Sivantos Pte Ltd
Original Assignee
Sivantos Pte Ltd
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Sivantos Pte Ltd filed Critical Sivantos Pte Ltd
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Application granted granted Critical
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Publication of EP2373065B2 publication Critical patent/EP2373065B2/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
    • H04R25/40—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
    • H04R2225/00—Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/41—Detection or adaptation of hearing aid parameters or programs to listening situation, e.g. pub, forest
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2225/00—Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/43—Signal processing in hearing aids to enhance the speech intelligibility

Definitions

  • the invention relates to a hearing device.
  • hearing device is understood to mean in particular a hearing aid.
  • the term includes other portable acoustic devices such as headsets, headphones and the like.
  • 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), hearing aid with external receiver (RIC: receiver in the canal) and in-the-ear hearing aids (IDO), e.g. Concha hearing aids or canal hearing aids (ITE, CIC).
  • BTE behind-the-ear hearing aids
  • RIC hearing aid with external receiver
  • IDO in-the-ear hearing aids
  • ITE 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. This basic structure is in FIG. 1 shown using the example of a behind-the-ear hearing aid. In a hearing aid housing 1 for carrying behind the ear, one or more microphones 2, 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 the signal processing unit 3 is effected by a likewise integrated into the hearing aid housing 1 battery. 5
  • a sound usually produces a microphone signal in both microphones 2, 2 '.
  • the microphone signals differ depending on which direction the sound hits the device.
  • By combining the individual microphone signals into a single signal it is possible to achieve attenuation in the combined signal, which depends on the direction of incidence of the sound.
  • Such directional damping is called directivity or directional characteristic of the microphone assembly.
  • FIG. 2 shows a signal flow graph for a typical processing of microphone signals, as it can be performed to produce such a directivity by a corresponding device 10.
  • the device 10 comprises delay elements 20, 22. With a delay element, it is possible to generate an output signal which is modified with respect to an input signal in such a way that it would cause a delay of the signal by a time duration ⁇ i . This can be effected, for example, by changing a phase of spectral components of the signal.
  • the delay ⁇ i may, for example, be set to a duration that a sound needs to overcome the distance 36 of the microphones 2, 2 '.
  • the device 10 further comprises adders 24, 26, 28 for superimposing two signals each.
  • An input signal of a summer can be inverted before the overlay. In FIG. 2 such an inversion is indicated by a minus sign.
  • the device 10 comprises a multiplier 30 for scaling a signal. In the multiplier 30, the signal is multiplied by the factor a.
  • the output signal generated by the device 10 can be forwarded via an output 32 to a downstream device. This may be, for example, a digital-to-analog converter, which generates an analog signal for a listener, such as the handset 4.
  • a cardioid branch 34 the signals of the microphones 2 and 2 'are processed in such a way that a signal results at the adder 28 in which a directionally dependent attenuation results in a cardioid-shaped directional characteristic of the arrangement the microphones 2 and 2 'results.
  • a cardioid directional characteristic is typical of a first order differential microphone arrangement.
  • the cardioid directional characteristic is here oriented such that a signal of a sound propagating along a direction 38 is attenuated least. In the event that a user in the FIG. 1 worn hearing aid, the direction 38 corresponds to that of a sound that hits the front of the user from the front.
  • an anti-cardioid branch 40 effects a directional characteristic of an anti-cardioid. This means that a sound coming from the direction 38 on the front of the user is attenuated the most. On the other hand, a sound which propagates counter to the direction 38, that is to say hits the user from behind, produces the clearest signal in the branch 40.
  • Changing a directional characteristic in the device 10 between a cardioid directivity and an omnidirectional directivity may be very important to a user of a hearing aid.
  • a directional sound detection is preferably desired. If, on the other hand, it is important to be able to perceive sounds from all directions, it may be desirable for a user to be able to set an omnidirectional directional characteristic.
  • a microphone system with the in FIG. 2 shown construction is z. B. from the WO 2004/057914 A1 known
  • a method for operating a hearing aid in which different directional characteristics are adjustable.
  • the hearing aid has three microphones, which are connected in pairs to directional microphones of the first order. From two microphone units with directional characteristics of the first order then a microphone unit is formed with directivity second order.
  • a hearing system in which a noise reduction based on an adaptive filter unit is made possible.
  • the adaptive filter unit has a first input for a noisy useful signal and a second input for an estimate of the interference signal.
  • the input for the noisy useful signal can be coupled with different microphone devices.
  • the input for the interference signal can be coupled by means of the switching device with one of the microphone devices.
  • the adaptive filter unit scales the interference signal and subtracts it from the noisy useful signal in order to obtain an improved useful signal.
  • the hearing device has a microphone arrangement of at least a first and a second microphone and a device for generating a directivity of the microphone arrangement.
  • the first microphone may be coupled to a first input of the device and the second microphone coupled to a second input of the device.
  • the means for coupling are designed such that the first microphone can be coupled to both inputs at the same time.
  • the microphone arrangement may comprise more than two microphones.
  • the means for coupling are configured to couple each of the microphones to a respective input of the device.
  • the means for coupling are additionally designed to also couple the second microphone with both inputs.
  • This has the advantage that the omnidirectional directivity either can be effected with the first or with the second microphone. Depending on which of the two microphones is covered, for example, by hair, then the other microphone can be used. Furthermore, it is possible to continuously fade between a directional characteristic with a high directivity, ie a pronounced directional selectivity, and the omnidirectional directional characteristic.
  • the phases of the signals in individual channels of an analysis-synthesis filter bank arrangement are always changed in the same way by the device for generating the directivity. It is thus possible to provide omnidirectional sound detection in one channel and directional sound detection in, for example, a spectrally adjacent channel.
  • the phase of the microphone signal is also changed by the means for generating the directivity, it is ensured that the individual channels can be combined artifact-free in the synthesis filter bank.
  • the means for coupling makes it possible to selectively interrupt a signal path from the second microphone to the device for generating the directional characteristic. Then there is no disturbance of the microphone signal of the first microphone by an overlay with the microphone signal of the second microphone.
  • the interruption is optional, i. the second microphone can be coupled to generate a directional characteristic at any time again with the device.
  • the means for coupling comprise a delay element, via which the first microphone can be coupled to the second input. This compensates for an influence of delay elements within the device, which can produce directivity. This results in the advantage that in the hearing device according to the invention, the device for generating the directivity can be the same as they are used in hearing aids from the prior art. There is no need to provide any special equipment.
  • a particular advantage results when the delay element is a part of the device itself. Then, no additional delay element needs to be provided, but a delay element already provided by the device for generating the directivity is used. This results in a particularly easy to implement hearing device according to the invention.
  • the means for coupling preferably comprise at least one means for multiplying an amplitude of a microphone signal by a weighting factor.
  • the weighting factor can also be a complex number.
  • This combination of the weighting factors has the advantage that, for effecting an omnidirectional directional characteristic, a proportion of the respective microphone signals in an output signal of the device can be varied steplessly without resulting in undesired side effects or artifacts. Such a side effect may be, for example, an undesirably loud output signal at the output of the device.
  • the hearing device according to the invention is also developed in an advantageous manner, when the means for coupling a weighting of an amplitude of a microphone signal and / or a delay of the microphone signal is a function of a frequency of the microphone signal.
  • This has the advantage that a ratio of a distance of the microphones to a wavelength of a sound can be taken into account by which the microphone signals are caused.
  • FIG. 3 shows a signal flow graph for signal processing, which can be performed in a hearing aid, such as a behind-the-ear hearing aid.
  • the hearing aid has an arrangement of two microphones 2, 2 ', which in their operation in the Figures 1 and 2 correspond represented microphones. Because of this, are in FIG. 3 the microphones 2 and 2 'provided with the same reference numerals. In the FIG. 3 shown microphones 2, 2 'may be microphones without their own directional characteristic, ie a sound then causes in each of the microphones 2, 2' a microphone signal which is independent of a direction from which the sound hits the respective microphone.
  • the hearing aid also has a device 10 for generating a directivity of the arrangement of the two microphones 2 and 2 '.
  • the device 10 may be provided, for example, as a signal processing program in the signal processing unit of the hearing device.
  • the device 10 corresponds in its operation in connection with FIG. 2 explained device. Because of this, are in FIG. 3 Elements which elements of in FIG. 2 correspond to the device shown, with the same reference numerals as in FIG. 2 Mistake.
  • the means 42 comprise summers 44, 46 and multipliers 48, 50, 52, 54.
  • the microphone 2 is coupled to the summer 44 via the multiplier 48. With the multiplier 48, the microphone signal of the microphone 2 can be weighted with a weighting factor b.
  • the summer 44 is coupled to the input 12 of the device 10.
  • the means 42 also comprise the delay element 20 of the device 10.
  • An output of the delay element 20 is coupled to the summer 46 via the multiplier 54.
  • the multiplier 54 By the multiplier 54, the output signal of the delay element 20 is weighted with a weighting factor e.
  • the summer 46 is coupled to input 14 of the device 10.
  • the means 42 may each comprise a plurality of further elements, which in FIG. 3 are not shown in detail.
  • they may each comprise a microphone preamplifier and an analog-to-digital converter.
  • the means 42 make it possible, by adjusting the factors b, c, d and e, to produce an omnidirectional directional characteristic of the arrangement of the microphones 2, 2 '.
  • the following settings are possible:
  • the microphone 2 is coupled to both inputs 12, 14. It is directly coupled to the input 12. With the input 14, the microphone 2 is coupled via the delay element 20. The microphone 2 ', however, is not coupled to the device 10.
  • the delay ⁇ i of the delay element 20 may correspond to a transit time of a sound signal between the two microphones 2 and 2 '. Then there is a delay of the signals at the two inputs 12 and 14, as it also results when the in FIG. 2 shown microphone assembly, a sound signal from the direction 38 hits the microphone assembly.
  • both the signal at the input 12 and the signal 14 at the setting 1 on the microphone signal of the microphone 2 is based. This is for example advantageous if the hearing aid is slipped on the ear of a user and thus the microphone 2 'is shaded , In such a case, an omnidirectional directivity with the device 10 alone no longer effect.
  • an omnidirectional directivity can be provided.
  • the factors b, c, d and e can be set to any desired values.
  • the factor a can also be set to values other than zero and one.
  • an adjustment of the values can be done automatically depending on environmental parameters.
  • the factors of the multipliers are then adjusted adaptively, e.g. depending on other control parameters during operation of the hearing aid.
  • the delay ⁇ i and the factors a, b, c, d and e may be provided as a function of a frequency. This results in a correspondingly different processing for signal components of different frequencies.
  • adjustable coupling of the microphones with the inputs of the device 10 can provide an omnidirectional directivity in a particularly reliable manner. But also a conventional processing of the signals is possible.
  • Frequency-dependent processing can be enabled, for example, by subband processing, in which the microphone signals are broken down into individual frequency channels.
  • means 10 for generating a directional effect may also have a different arrangement of delay elements, summers and multipliers as well as further elements. Then, directional characteristics other than a cardioid directivity can be generated.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung Unter dem Begriff Hörvorrichtung wird hier insbesondere ein Hörgerät verstanden. Darüber hinaus fallen unter den Begriff aber auch andere tragbare akustische Geräte wie Headsets, Kopfhörer und dergleichen.
  • 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), Hörgerät mit externem Hörer (RIC: receiver in the canal) und In-dem-Ohr-Hörgeräte (IdO), z.B. auch Concha-Hörgeräte oder Kanal-Hörgeräte (ITE, 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. 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. 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, 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 Energieversorgung des Hörgeräts und insbesondere die der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt durch eine ebenfalls ins Hörgerätegehäuse 1 integrierte Batterie 5.
  • Bei einer Anordnung von Mikrofonen, wie sie beispielsweise durch die Mikrofone 2 und 2' in dem Beispiel von FIG 1 gebildet ist, ruft ein Schall in der Regel in beiden Mikrofonen 2, 2' ein Mikrofonsignal hervor. Die Mikrofonsignale unterscheiden sich dabei in Abhängigkeit davon, aus welcher Richtung der Schall auf die Anordnung trifft. Indem die einzelnen Mikrofonsignale zu einem einzigen Signal kombiniert werden, lässt sich bei dem kombinierten Signal eine Dämpfung erreichen, welche von der Einfallsrichtung des Schalls abhängt. Eine solche richtungsabhängige Dämpfung wird Richtwirkung oder Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung genannt.
  • FIG 2 zeigt einen Signalflussgraphen zu einer typischen Verarbeitung von Mikrofonsignalen, wie sie zum Erzeugen einer solchen Richtwirkung durch eine entsprechende Einrichtung 10 durchgeführt werden kann.
  • Die Einrichtung 10 umfasst Verzögerungselemente 20, 22. Mit einem Verzögerungselement lässt sich ein Ausgangssignal erzeugen, das bezüglich eines Eingangssignals derart verändert ist, wie es eine Verzögerung des Signals um eine Zeitdauer τi bewirken würde. Dies kann beispielsweise durch eine Veränderung einer Phase von spektralen Komponenten des Signals bewirkt werden. Die Verzögerung τi kann beispielsweise auf eine Dauer eingestellt sein, die ein Schall braucht, um den Abstand 36 der Mikrofone 2, 2' zu überwinden.
  • Die Einrichtung 10 umfasst des Weiteren Summierer 24, 26, 28 zum Überlagern von jeweils zwei Signalen. Ein Eingangssignal eines Summierers lässt sich vor der Überlagerung dabei invertieren. In FIG 2 ist eine solche Invertierung durch ein Minuszeichen angedeutet. Des Weiteren umfasst die Einrichtung 10 einen Multiplizierer 30 zum Skalieren eines Signals. Bei dem Multiplizierer 30 wird das Signal dazu mit dem Faktor a multipliziert. Das durch die Einrichtung 10 erzeugte Ausgangssignal kann über einen Ausgang 32 an eine nachgeschaltete Einrichtung weitergeleitet werden. Dies kann beispielsweise ein Digital-Analog-Wandler sein, der ein analoges Signal für einen Hörer, wie dem Hörer 4, erzeugt.
  • Zum Erzeugen der Richtwirkung werden bei der Einrichtung 10 in einem unteren Signalzweig, einem Kardioidenzweig 34, die Signale der Mikrofone 2 und 2' derart verarbeitet, dass sich an dem Summierer 28 ein Signal ergibt, bei dem eine richtungsabhängige Dämpfung eine kardioidenförmige Richtcharakteristik der Anordnung aus den Mikrofonen 2 und 2' ergibt. Eine solche Kardioiden-Richtcharakteristik ist typisch für eine differenzielle Mikrofonanordnung erster Ordnung. Die Kardioiden-Richtcharakteristik ist hier derart orientiert, dass ein Signal eines Schalls, welcher sich entlang einer Richtung 38 ausbreitet, am geringsten gedämpft wird. Für den Fall, dass ein Benutzer das in FIG 1 gezeigte Hörgerät trägt, entspricht die Richtung 38 derjenigen eines Schalls, welcher frontal von vorne auf den Benutzer trifft.
  • Bei der Einrichtung 10 bewirkt ein Anti-Kardioidenzweig 40 eine Richtcharakteristik einer Anti-Kardioide. Dies bedeutet, dass ein aus der Richtung 38 frontal auf den Benutzer treffender Schall am stärksten gedämpft wird. Dagegen ruft ein Schall, welcher sich entgegen der Richtung 38 ausbreitet, also von hinten auf den Benutzer trifft, das deutlichste Signal im Zweig 40 hervor.
  • Durch Auswählen eines Werts für den Faktor a ist es möglich, den Einfluss des Zweigs 40 auf das Signal am Ausgang 32 zu bestimmen. Wird der Faktor a auf einen Wert von Null, d.h. a=0, gesetzt, hat der Anti-Kardioidenzweig 40 keinen Einfluss auf das Ausgangssignal. Dann wird durch die Einrichtung 10 für die Anordnung aus den Mikrofonen 2 und 2' insgesamt eine Kardioiden-Charakteristik erzeugt. Wird der Faktor a dagegen auf einen Wert von Eins gesetzt, gelangen zusätzlich Signale über den Zweig 40 zum Ausgang 32. In diesem Fall ist es bei der Anordnung der Mikrofone 2, 2' egal, aus welcher Richtung der Schall kommt. Ein Signal eines Schalls wird dann immer gleich stark gedämpft. Diese Art von Richtcharakteristik wird omnidirektional genannt.
  • Das Verändern einer Richtcharakteristik bei der Einrichtung 10 zwischen einer Kardioiden-Richtcharakteristik und einer omnidirektionalen Richtcharakteristik kann für einen Benutzer eines Hörgeräts sehr wichtig sein. Um sich auf ein Gespräch mit einer Person konzentrieren zu können, welche vor dem Benutzer steht und deren Stimme deshalb aus der Richtung 38 kommt, ist bevorzugt eine gerichtete Schallerfassung erwünscht. Kommt es dagegen darauf an, Geräusche aus allen Richtungen gut wahrnehmen zu können, kann es für einen Benutzer wünschenswert sein, eine omnidirektionale Richtcharakteristik einstellen zu können. Ein Mikrofonsystem mit dem in FIG 2 gezeigten Aufbau ist z. B. aus der WO 2004/057914 A1 bekannt
  • Die am Beispiel der Einrichtung 10 in FIG 2 erläuterte Wirkungsweise einer Einrichtung zum Erzeugen einer Richtwirkung beruht allerdings stets auf der Annahme, dass ein Schall ungehindert zu allen Mikrofonen der Mikrofonanordnung gelangen kann. Insbesondere bei Hörgeräten ist dies aber nicht immer der Fall. Beispielsweise kann es vorkommen, dass Haare eines Benutzers eine Zugangsöffnung zu einem der Mikrofone abdecken. Dann gelangt der Schall nur gedämpft zu diesem Mikrofon. Dadurch ergibt sich eine veränderte Richtcharakteristik für die Zweige 34 und 40. Es ist somit nicht mehr in der gewünschten Weise möglich, durch Einstellen des Faktors a die Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung zwischen einer Kardioiden-Richtcharakteristik und einer omnidirektionalen Richtcharakteristik umzuschalten. Dabei kann es insbesondere vorkommen, dass die omnidirektionale Richtwirkung aufgrund einer Abdeckung eines der Mikrofone 2 oder 2' nicht mehr erzeugt werden kann. Durch die Dämpfung des Schalls an einem der Mikrofone können sich beispielsweise bei der Überlagerung von Signalen in den Summierern 24 oder 26 andere Überlagerungseffekte als die vorgesehenen ergeben.
  • Ein weiterer Nachteil kann sich ergeben, wenn das Hörgerät an einem Ohr des Benutzers verrutscht. Dann sind die Mikrofone bezüglich des Kopfes des Benutzers nicht mehr in der vorgesehenen Weise ausgerichtet. Dies kann zu einer Abschattung eines der Mikrofone führen, wodurch Schall ebenfalls nur gedämpft zu diesem Mikrofon gelangt.
  • Aus der Druckschrift EP 1 489 882 A3 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfegeräts bekannt, bei dem unterschiedliche Richtcharakteristiken einstellbar sind. Das Hörhilfegerät weist drei Mikrofone auf, die paarweise zu Richtmikrofonen erster Ordnung zusammengeschaltet sind. Aus zwei Mikrofoneinheiten mit Richtcharakteristik erster Ordnung wird dann eine Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik zweiter Ordnung gebildet.
  • In dem Dokument WO 2008/071236 A2 ist ein Hörsystem beschrieben, bei dem eine Störgeräuschreduktion auf der Grundlage einer adaptiven Filtereinheit ermöglicht ist. Die adaptive Filtereinheit weist einen ersten Eingang für ein verrauschtes Nutzsignal und einen zweiten Eingang für eine Schätzung des Störsignals auf. Mittels einer Umschalteinrichtung kann der Eingang für das verrauschte Nutzsignal mit unterschiedlichen Mikrofoneinrichtungen gekoppelt werden. Als eine mögliche Mikrofoneinrichtung ist auch ein Beamformer vorgesehen. Auch der Eingang für das Störsignal kann mittels der Umschalteinrichtung mit einer der Mikrofoneinrichtungen gekoppelt werden. Durch die adaptive Filtereinheit wird das Störsignal skaliert und von dem verrauschten Nutzsignal subtrahiert, um ein verbessertes Nutzsignal zu erhalten.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Hörvorrichtung eine Funktionsweise dahingehend zu verbessern, dass auch bei einer unvorhergesehenen Lage von Mikrofonen einer Mikrofonanordnung der Hörvorrichtung eine omnidirektionale Richtwirkung der Mikrofonanordnung ermöglicht ist.
  • Die Aufgabe wird durch eine Hörvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hörvorrichtung sind durch die Unteransprüche gegeben.
  • Die erfindungsgemäße Hörvorrichtung weist eine Mikrofonanordnung aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Mikrofon sowie eine Einrichtung zum Erzeugen einer Richtwirkung der Mikrofonanordnung auf. Durch Mittel zum Koppeln kann das erste Mikrofon mit einem ersten Eingang der Einrichtung und das zweite Mikrofon mit einem zweiten Eingang der Einrichtung gekoppelt werden. Die Mittel zum Koppeln sind dabei derart ausgelegt, dass das erste Mikrofon zugleich mit beiden Eingängen gekoppelt werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Hörvorrichtung ergibt sich der Vorteil, dass eine omnidirektionale Richtcharakteristik bereits allein auf Grundlage eines Signals des ersten Mikrofons erzeugt werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Hörvorrichtung kann die Mikrofonanordnung selbstverständlich mehr als zwei Mikrofone umfassen. Dann sind die Mittel zum Koppeln entsprechend dazu ausgelegt, jedes der Mikrofone mit einem jeweiligen Eingang der Einrichtung zu koppeln. Die Mittel zum Koppeln sind zusätzlich dazu ausgelegt, auch das zweite Mikrofon zugleich mit beiden Eingängen zu koppeln. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die omnidirektionale Richtcharakteristik entweder mit dem ersten oder mit dem zweiten Mikrofon bewirkt werden kann. Abhängig davon, welches der beiden Mikrofone beispielsweise durch Haare abgedeckt ist, kann dann das andere Mikrofon verwendet werden. Des Weiteren ist es möglich, kontinuierlich zwischen einer Richtcharakteristik mit einer hohen Direktivität, d.h. einer stark ausgeprägten Richtungsselektivität, und der omnidirektionalen Richtcharakteristik überzublenden.
  • Beim Erzeugen der omnidirektionalen Richtcharakteristik mittels des einzelnen, ersten Mikrofons wird dessen Signal wie auch bei der gerichteten Schallerfassung über die Einrichtung zum Erzeugen der Richtwirkung geführt. Dadurch ist dem prozessierten Signal die Übertragungscharakteristik dieser Einrichtung sowohl bei der gerichteten als auch bei der ungerichteten Schallerfassung aufgeprägt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass diejenigen Einrichtungen, die der Einrichtung zum Erzeugen der Richtwirkung nachgeschaltet sind, nicht in Abhängigkeit davon angepasst werden müssen, ob der Schall gerichtet oder ungerichtet erfasst wird.
  • Indem die Signale stets über die Einrichtung zum Erzeugen der Richtwirkung geführt sind, werden auch die Phasen der Signale in einzelnen Kanälen einer Analyse-Synthese-Filterbankanordnung durch die Einrichtung zum Erzeugen der Richtwirkung stets in gleicher Weise verändert. Es ist somit möglich, in einem Kanal eine omnidirektionale Schallerfassung und beispielsweise in einem spektral unmittelbar benachbarten Kanal eine gerichtete Schallerfassung bereitzustellen. Indem bei der omnidirektionalen Schallerfassung mittels des einzelnen ersten Mikrofons die Phase des Mikrofonsignals ebenfalls von der Einrichtung zum Erzeugen der Richtwirkung verändert wird, ist sichergestellt, dass die einzelnen Kanäle in der Synthese-Filterbank artefaktfrei miteinander kombiniert werden können.
  • Würde die Einrichtung zum Erzeugen der Richtwirkung dagegen für die omnidirektionale Schallerfassung einfach überbrückt, könnte es beim Umschalten zu einem Knacken oder ähnlichen Artefakten kommen.
  • Bei den Mitteln zum Koppeln ist ermöglicht, einen Signalpfad vom zweiten Mikrofon zu der Einrichtung zum Erzeugen der Richtcharakteristik wahlweise unterbrechen zu können. Dann kommt es zu keiner Störung des Mikrofonsignals des ersten Mikrofons durch eine Überlagerung mit dem Mikrofonsignal des zweiten Mikrofons. Die Unterbrechung ist dabei wahlweise, d.h. das zweite Mikrofon kann zum Erzeugen einer Richtcharakteristik jederzeit wieder mit der Einrichtung gekoppelt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Hörvorrichtung umfassen die Mittel zum Koppeln ein Verzögerungselement, über welches das erste Mikrofon mit dem zweiten Eingang koppelbar ist. Dadurch wird ein Einfluss von Verzögerungselementen innerhalb der Einrichtung, durch die sich die Richtwirkung erzeuge lässt, kompensiert. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass bei der erfindungsgemäßen Hörvorrichtung die Einrichtung zum Erzeugen der Richtwirkung die gleiche sein kann, wie sie auch bei Hörgeräten aus dem Stand der Technik verwendet werden. Es muss keine spezielle Einrichtung bereitgestellt werden.
  • Ein besonderer Vorteil ergibt sich dabei, wenn das Verzögerungselement ein Bestandteil der Einrichtung selbst ist. Dann muss kein zusätzliches Verzögerungselement bereitgestellt werden, sondern es wird ein bereits durch die Einrichtung zum Erzeugen der Richtwirkung bereitgestelltes Verzögerungselement verwendet. Dies ergibt eine besonders einfach zu realisierende erfindungsgemäße Hörvorrichtung.
  • Die Mittel zum Koppeln umfassen bevorzugt wenigstens eine Einrichtung zum Multiplizieren einer Amplitude eines Mikrofonsignals mit einem Gewichtungsfaktor. Der Gewichtungsfaktor kann dabei auch eine komplexe Zahl sein. Durch eine Einrichtung zum Multiplizieren oder Multiplizierer ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, durch Einstellen eines entsprechenden Gewichtungsfaktors einen Grad einer Kopplung eines Mikrofons mit einem der Eingänge durch Einstellen des Gewichtungsfaktors festzulegen. Eine vollständige Entkopplung ergibt sich dabei, wenn der Gewichtungsfaktor gleich Null ist.
  • Unter einer teilweisen Kopplung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass das Mikrofonsignal eines Mikrofons mit einem Gewichtungsfaktor b gewichtet wird, der zwischen Null und Eins liegt, das heißt es gilt 0<b<1. Ist dieses Mikrofon über die Mittel zum Koppeln zugleich mit mehreren Eingängen der Einrichtung zum Erzeugen der Richtcharakteristik gekoppelt und ist zusätzlich auch das zweite Mikrofon ebenfalls mit mehreren Eingängen gekoppelt, so ergibt sich ein Vorteil, wenn das zweite Mikrofon mit einem Gewichtungsfaktor c gewichtet wird und dabei c=1-b gilt. Durch diese Verknüpfung der Gewichtungsfaktoren ergibt sich der Vorteil, dass zum Bewirken einer omnidirektionalen Richtcharakteristik ein Anteil der jeweiligen Mikrofonsignale in einem Ausgangssignal der Einrichtung stufenlos verändert werden kann, ohne dass es dabei zu unerwünschten Nebeneffekten oder Artefakten kommt. Ein solcher Nebeneffekt kann beispielsweise ein unerwünscht lautes Ausgangssignal am Ausgang der Einrichtung sein.
  • Die erfindungsgemäße Hörvorrichtung wird auch in vorteilhafter Weise weitergebildet, wenn bei den Mitteln zum Koppeln eine Gewichtung einer Amplitude eines Mikrofonsignals und/oder eine Verzögerung des Mikrofonsignals eine Funktion einer Frequenz des Mikrofonsignals ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Verhältnis eines Abstands der Mikrofone zu einer Wellenlänge eines Schalls berücksichtigt werden kann, durch welchen die Mikrofonsignale hervorgerufen werden.
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Dazu zeigt:
    • FIG 1
    eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Hinter-dem-Ohr-Hörgeräts gemäß dem Stand der Technik;
    FIG 2
    einen Signalflussgraphen einer Signalverarbeitung in einem Hörgerät, durch welche eine Richtwirkung einer Mikrofonanordnung gemäß dem Stand der Technik bewirkt wird; und
    FIG 3
    einen Signalflussgraphen einer Signalverarbeitung, wie er sich bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hörvorrichtung ergibt.
  • FIG 3 zeigt einen Signalflussgraphen zu einer Signalverarbeitung, die in einem Hörgerät, beispielsweise einem Hinter-dem-Ohr-Hörgerät, durchgeführt werden kann.
  • Das Hörgerät weist eine Anordnung aus zwei Mikrofonen 2, 2' auf, die in ihrer Funktionsweise den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Mikrofonen entsprechen. Aus diesem Grund sind in FIG 3 die Mikrofone 2 und 2' mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die in FIG 3 gezeigten Mikrofone 2, 2' können Mikrofone ohne eigene Richtcharakteristik sein, d.h. ein Schall bewirkt dann in jedem der Mikrofone 2, 2' ein Mikrofonsignal, welches unabhängig von einer Richtung ist, aus welcher der Schall auf das jeweilige Mikrofon trifft.
  • In dem in FIG 3 gezeigten Beispiel weist das Hörgerät auch eine Einrichtung 10 zum Erzeugen einer Richtwirkung der Anordnung aus den beiden Mikrofonen 2 und 2' auf. Die Einrichtung 10 kann beispielsweise als Signalverarbeitungsprogramm in der Signalverarbeitungseinheit des Hörgeräts bereitgestellt sein. Die Einrichtung 10 entspricht in ihrer Funktionsweise der im Zusammenhang mit FIG 2 erläuterten Einrichtung. Aus diesem Grund sind in FIG 3 Elemente, welche Elementen der in FIG 2 gezeigten Einrichtung entsprechen, mit denselben Bezugszeigen wie in FIG 2 versehen.
  • Die Mikrofone 2 und 2' sind mit Eingängen 12, 14 der Einrichtung 10 über Mittel 42 zum Koppeln der Mikrofone 2, 2' mit den Eingängen 12, 14 gekoppelt. Die Mittel 42 umfassen Summierer 44, 46 und Multiplizierer 48, 50, 52, 54. Das Mikrofon 2 ist über den Multiplizierer 48 mit dem Summierer 44 gekoppelt. Mit dem Multiplizierer 48 lässt sich das Mikrofonsignal des Mikrofons 2 mit einem Gewichtungsfaktor b gewichten. Das Mikrofon 2' ist über den Multiplizierer 50 mit dem Summierer 44 gekoppelt, wobei sich mit dem Multiplizierer 50 das Mikrofonsignal des Mikrofons 2' mit einem Faktor c gewichten lässt. Der Summierer 44 ist mit dem Eingang 12 der Einrichtung 10 gekoppelt. Das Mikrofon 2' ist über den Multiplizierer 52 mit dem Summierer 46 gekoppelt, wobei der Multiplizierer 52 das Mikrofonsignal mit einem Gewichtungsfaktor d gewichtet.
  • Die Mittel 42 umfassen auch das Verzögerungselement 20 der Einrichtung 10. Ein Ausgang des Verzögerungselements 20 ist dabei über den Multiplizierer 54 mit dem Summierer 46 gekoppelt. Durch den Multiplizierer 54 wird das Ausgangssignal des Verzögerungselements 20 mit einem Gewichtungsfaktor e gewichtet. Der Summierer 46 ist mit Eingang 14 der Einrichtung 10 gekoppelt.
  • Die Mittel 42 können jeweils eine Vielzahl von weiteren Elementen umfassen, welche in FIG 3 nicht näher dargestellt sind. Beispielsweise können sie jeweils einen Mikrofonvorverstärker und einen Analog-Digital-Wandler umfassen.
  • Bei den Mitteln 42 ist es ermöglicht, durch Einstellen der Faktoren b, c, d und e eine omnidirektionale Richtcharakteristik der Anordnung aus den Mikrofonen 2, 2' zu erzeugen. Beispielsweise sind folgende Einstellungen möglich:
    • Einstellung 1: b=1; c=0; d=0; e=1:
  • Das Mikrofon 2 ist mit beiden Eingängen 12, 14 gekoppelt. Dabei ist es mit dem Eingang 12 direkt gekoppelt. Mit dem Eingang 14 ist das Mikrofon 2 über das Verzögerungselement 20 gekoppelt. Das Mikrofon 2' ist dagegen nicht mit der Einrichtung 10 gekoppelt. Die Verzögerung τi des Verzögerungselements 20 kann einer Laufzeit eines Schallsignals zwischen den beiden Mikrofonen 2 und 2' entsprechen. Dann ergibt sich eine Verzögerung der Signale an den beiden Eingängen 12 und 14, wie sie sich auch ergibt, wenn bei der in FIG 2 gezeigten Mikrofonanordnung ein Schallsignal aus der Richtung 38 auf die Mikrofonanordnung trifft.
  • Im Unterschied zu der in FIG 2 gezeigten Anordnung beruht allerdings sowohl das Signal am Eingang 12 als auch das Signal 14 bei der Einstellung 1 auf dem Mikrofonsignal des Mikrofons 2. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn das Hörgerät am Ohr eines Benutzer verrutscht ist und dadurch das Mikrofon 2' abgeschattet wird. In einem solchen Fall lässt sich eine omnidirektionale Richtwirkung mit der Einrichtung 10 allein nicht mehr bewirken. Durch Entkoppeln des Mikrofons 2' und Koppeln des Mikrofons 2 mit beiden Eingängen 12, 14 der Einrichtung 10 gemäß der Einstellung 1 kann dagegen eine omnidirektionale Richtwirkung bereitgestellt werden.
    • Einstellung 2: b=0; c=1; d=0; e=1:
  • Dies ergibt eine vergleichbare Funktionsweise des Hörgeräts wie die Einstellung 1, wobei jedoch hier das Mikrofon 2' mit den Eingängen 12, 14 gekoppelt ist, während das Mikrofon 2 von der Einrichtung 10 entkoppelt ist.
    • Einstellung 3: b=1; c=0; d=1; e=0:
  • Durch diese Einstellung ergibt sich durch die Mittel 42 dieselbe Kopplung, wie sie auch durch die Koppelelemente 16, 18 bei der in FIG 2 gezeigten Struktur bewirkt werden. Mit anderen Worten ist es mit dem Mittel 42 auch möglich, die Einrichtung 10 in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise zu betreiben.
    • Weitere Einstellungen:
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, die Faktoren b, c, d und e auf beliebige Werte einzustellen. Auch der Faktor a kann natürlich auf andere Werte als Null und Eins eingestellt werden.
  • Genauso kann eine Anpassung der Werte beispielsweise automatisch in Abhängigkeit von Umgebungsparametern erfolgen. Mit anderen Worten werden die Faktoren der Multiplizierer dann adaptiv eingestellt, z.B. in Abhängigkeit von anderen Kontrollparametern während eines Betriebs des Hörgeräts.
  • Durch Einstellen eines Werts 0≤b≤1 und c=1-b kann sichergestellt werden, dass zwischen einer omnidirektionalen Richtcharakteristik auf Grundlage eines einzelnen Mikrofons einerseits und einer gerichteten Schallerfassung, beispielsweise mit einer Kardioiden-Richtcharakteristik, manuell oder automatisch übergeblendet werden kann, ohne dass es zu störenden Artefakten im Ausgangsignal kommt.
  • Durch die Mittel 42 zum Koppeln der Mikrofone 2, 2' mit den Eingängen 12, 14 ist es ermöglicht, lediglich eines der beiden Mikrofone an beide Eingänge der Einrichtung 10 zu koppeln. Anstelle von unterschiedlichen Mikrofonsignalen wird nun eine direktive Verarbeitung von Amplitude und Phase von Signalen in der Einheit 10 auf Grundlage eines einzigen Mikrofonsignals durchgeführt. Dadurch ist sichergestellt, dass auch dann eine omnidirektionale Richtwirkung der Anordnung aus den Mikrofonen 2 und 2' bewirkt werden kann, wenn eines der beiden Mikrofone verdeckt ist oder das Hörgerät verrutscht ist.
  • Bei den Mitteln 42 und der Einrichtung 10 können die Verzögerung τi und die Faktoren a, b, c, d und e als eine Funktion einer Frequenz bereitgestellt sein. Dann ergibt sich für Signalanteile unterschiedlicher Frequenz eine entsprechend unterschiedliche Verarbeitung.
  • Durch eine frequenzabhängige und über die Faktoren b, c, d und e einstellbare Kopplung der Mikrofone mit den Eingängen der Einrichtung 10 lässt sich eine omnidirektionale Richtcharakteristik in besonders zuverlässiger Weise bereitstellen. Genauso ist aber auch eine konventionelle Verarbeitung der Signale möglich.
  • Eine frequenzabhängige Verarbeitung kann beispielsweise durch Subband-Verarbeitung ermöglicht werden, bei welcher die Mikrofonsignale in einzelne Frequenzkanäle aufgegliedert werden.
  • Die in FIG 3 gezeigte Einrichtung 10 zum Erzeugen einer Richtwirkung kann natürlich auch eine andere Anordnung von Verzögerungselementen, Summierern und Multiplizierern sowie weiteren Elemente aufweisen. Dann können andere Richtcharakteristiken als eine Kardioiden-Richtcharakteristik erzeugt werden.
  • Durch das Beispiel ist gezeigt, wie ein günstiger Kompromiss bei der Erfüllung der folgenden Anforderungen mithilfe der erfindungsgemäßen Hörvorrichtung ermöglicht ist:
    • Bereitstellen einer Richtwirkung einer Mikrofonanordnung;
    • Ermöglichen einer großen Verstärkung der Mikrofonsignale;
    • Vermeiden von Verrauschung durch die Signalverarbeitung; und
    • Anpassen einer Signalverarbeitung an die Geometrie der Mikrofonanordnung.
  • Insbesondere ist eine Möglichkeit gezeigt, auch bei unvorhergesehenen Verhältnissen bei der Schallerfassung eine omnidirektionale Richtwirkung einer Mikrofonanordnung sicherzustellen.

Claims (5)

  1. Hörvorrichtung mit
    - einer Mikrofonanordnung aus wenigstens einem ersten (2) und einem zweiten Mikrofon (2'),
    - einer Einrichtung (10) zum Erzeugen einer Richtwirkung der Mikrofonanordnung, und
    - Mitteln (42) zum Koppeln des ersten Mikrofons (2) mit einem ersten Eingang (12) der Einrichtung (10) und zum Koppeln des zweiten Mikrofons (2') mit einem zweiten Eingang (14) der Einrichtung (10), wobei
    - die Mittel (42) zum Koppeln dazu ausgelegt sind, das erste Mikrofon (2) zugleich mit beiden Eingängen (12, 14) der Einrichtung (10) zu koppeln,
    - die Mittel (42) zum Koppeln zusätzlich dazu ausgelegt sind, das zweite Mikrofon (2') zugleich mit beiden Eingängen (12, 14) zu koppeln,
    - durch die Mittel (42) zum Koppeln ermöglicht ist, einen Signalpfad vom zweiten Mikrofon (2') zur Einrichtung (10) zum Erzeugen der Richtcharakteristik wahlweise zu unterbrechen, und
    - die Mittel (42) zum Koppeln ein Verzögerungselement (20) umfassen, über welches das erste Mikrofon (2) mit dem zweiten Eingang (14) koppelbar ist.
  2. Hörvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement (20) ein Bestandteil der Einrichtung (10) zum Erzeugen einer Richtwirkung ist.
  3. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (42) zum Koppeln wenigstens eine Einrichtung (48, 50, 52, 54) zum Multiplizieren einer Amplitude eines Mikrofonsignals mit einem Gewichtungsfaktor (b, c, d, e) aufweisen.
  4. Hörvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (42) zum Koppeln dazu ausgelegt sind, ein Mikrofonsignal des ersten Mikrofons (2) mit einem Gewichtungsfaktor b zu gewichten, wobei 0<b<1 gilt, und ein Mikrofonsignal des zweite Mikrofons (2') mit einem Gewichtungsfaktor c, wobei c = 1-b gilt.
  5. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Mitteln zum Koppeln eine Gewichtung einer Amplitude eines Mikrofonsignals und/oder eine Verzögerung des Mikrofonsignals eine Funktion einer Frequenz des Mikrofonsignals ist.
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