EP3926981A1 - Hörsystem mit mindestens einem am kopf des nutzers getragenen hörinstrument sowie verfahren zum betrieb eines solchen hörsystems - Google Patents

Hörsystem mit mindestens einem am kopf des nutzers getragenen hörinstrument sowie verfahren zum betrieb eines solchen hörsystems Download PDF

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EP3926981A1
EP3926981A1 EP21175324.9A EP21175324A EP3926981A1 EP 3926981 A1 EP3926981 A1 EP 3926981A1 EP 21175324 A EP21175324 A EP 21175324A EP 3926981 A1 EP3926981 A1 EP 3926981A1
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EP
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hearing
notch direction
notch
user
hearing system
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EP21175324.9A
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Gabriel Gomez
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Sivantos Pte Ltd
Original Assignee
Sivantos Pte Ltd
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Publication date
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    • H04R2225/55—Communication between hearing aids and external devices via a network for data exchange
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    • H04R2225/00—Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/61—Aspects relating to mechanical or electronic switches or control elements, e.g. functioning
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    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/20—Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic

Definitions

  • the invention relates to a hearing system for supporting the hearing ability of a user, with at least one hearing instrument worn on the head, in particular in or on an ear of the user.
  • the invention also relates to a method for operating such a hearing system.
  • a hearing instrument is generally referred to as an electronic device that supports the hearing ability of a person wearing the hearing instrument (hereinafter referred to as “wearer” or “user”).
  • the invention relates to hearing instruments which are set up to compensate for a hearing loss of a hearing-impaired user in whole or in part.
  • Such a hearing instrument is also referred to as a “hearing aid”.
  • hearing instruments that protect or improve the hearing ability of normal hearing users, for example to enable improved speech understanding in complex listening situations.
  • Hearing instruments in general, and hearing aids in particular, are mostly designed to be worn on the head, in particular on him or on one ear of the user, in particular as behind-the-ear devices referred to as BTE devices) or in-the-ear devices (also referred to as ITE devices after the English term "in the ear”).
  • BTE devices behind-the-ear devices
  • ITE devices in-the-ear devices
  • hearing instruments generally have at least one (acousto-electrical) input transducer, a signal processing unit (signal processor) and an output transducer.
  • the or each input transducer picks up airborne sound from the surroundings of the hearing instrument and converts this airborne sound into an input audio signal (ie an electrical signal that transports information about the surrounding sound).
  • This at least one input audio signal is as follows also referred to as “recorded sound signal”.
  • the or each input audio signal is processed (ie modified with regard to its sound information) in order to support the hearing ability of the user, in particular to compensate for a hearing loss of the user.
  • the signal processing unit outputs a correspondingly processed audio signal (also referred to as “output audio signal” or “modified sound signal”) to the output transducer.
  • the output transducer is designed as an electro-acoustic transducer, which converts the (electrical) output audio signal back into airborne sound, this airborne sound - modified compared to the ambient sound - being emitted into the user's ear canal.
  • the output transducer also referred to as a “receiver”
  • the output transducer is usually integrated outside the ear in a housing of the hearing instrument.
  • the sound emitted by the output transducer is conducted into the ear canal of the user by means of a sound tube.
  • the output transducer can also be arranged in the auditory canal and thus outside the housing worn behind the ear.
  • Such hearing instruments are also referred to as RIC devices (after the English term “receiver in canal”).
  • Hearing instruments worn in the ear that are so small that they do not protrude beyond the auditory canal are also referred to as CIC devices (after the English term “completely in canal”).
  • the output transducer can also be designed as an electro-mechanical transducer which converts the output audio signal into structure-borne sound (vibrations), this structure-borne sound being emitted, for example, into the skull bone of the user.
  • structure-borne sound vibrations
  • hearing system denotes an individual device or a group of devices and possibly non-physical functional units which together provide the functions required for the operation of a hearing instrument.
  • the hearing aid can in the simplest case consist of a single hearing instrument.
  • the hearing system can comprise two interacting hearing instruments for supplying the two ears of the user. In this case it is called a "binaural hearing system”.
  • the hearing system can comprise at least one further electronic device, for example a remote control, a charger or a programming device for the or each hearing device.
  • a control program in particular in the form of a so-called app, is often provided, this control program being designed to be implemented on an external computer, in particular a smartphone or tablet.
  • the external computer is usually not part of the hearing system itself, in so far as it is usually provided independently of the hearing system and also not by the manufacturer of the hearing system.
  • direction-dependent attenuation (beamforming) of the input audio signal is often used as part of signal processing in a hearing system.
  • corresponding damping units are sometimes designed to be adaptive.
  • Such an adaptive beamformer can regularly and variably align a direction of maximum attenuation (notch) to a specific interference source in order to particularly effectively attenuate the sound component emanating from this interference source.
  • the notch of an adaptive beamformer should be adjusted in the opposite direction to the head turn, so that the beamformer remains aligned with the source of interference to be damped even during and after the head turn. Otherwise, the direction-dependent attenuation when the head is turned leads to a modulation of the modified sound signal output by the hearing system to the user, which can in some cases severely impair the user's hearing and, in extreme cases, can even cause a deterioration in speech understanding (instead of the desired improvement).
  • an adaptive beamformer is often implemented with a sufficiently high adaptation speed so that it can realign itself without a noticeable time offset when the head is turned.
  • rapidly adapting beamformers tend to be unstable in dynamic listening situations.
  • the notch of such a beamformer sometimes jumps back and forth between different sources of interference, which in turn can significantly impair the user's hearing.
  • Another approach consists in detecting the head rotation and in this case adapting the beamformer as required.
  • the application is based on the task of enabling a space-saving and comparatively inexpensive detection of a head rotation when a hearing system is in operation.
  • this object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claim 9 set out.
  • the invention is generally based on a hearing system for supporting the hearing ability of a user, the hearing system having at least one hearing instrument worn on the head, in particular in or on an ear of the user.
  • the hearing system can in simple embodiments of the Invention consist exclusively of a single hearing instrument.
  • the hearing system comprises, in addition to the hearing instrument, at least one further component, e.g. a further (in particular similar) hearing instrument for supplying the other ear of the user, a control program (in particular in the form of an app) for execution on an external computer (in particular a smartphone) belonging to the user and / or at least one other electronic device, for example a remote control or a charger.
  • the hearing instrument and the at least one further component are in data exchange with one another in this case, the functions of data storage and / or data processing of the hearing system being divided between the hearing instrument and the at least one further component.
  • the hearing system has at least two input transducers which each serve to receive a sound signal (in particular in the form of airborne sound) from the surroundings of the hearing instrument.
  • the at least two input transducers can be arranged in the same hearing instrument; especially when the hearing system only comprises a single hearing instrument. In the case of a binaural hearing system with two hearing instruments, the at least two input transducers can alternatively also be distributed over the two hearing instruments.
  • the hearing system expediently also comprises a signal processing unit for processing (modifying) the recorded sound signal in order to support the hearing ability of the user, as well as an output transducer for outputting the modified sound signal.
  • both hearing instruments preferably each have a signal processing unit and an output transducer.
  • the hearing system within the scope of the invention can, however, also have a hearing instrument for the second ear that does not have an output transducer itself, but only picks up sound and - with or without signal processing - to the hearing instrument of the first ear forwards.
  • Such so-called CROS or BiCROS instruments are used in particular by users with one-sided deafness.
  • the signal processing or a part of it can also be outsourced from the hearing instrument or the hearing instruments to an external unit, for example an app running in a smartphone.
  • each hearing instrument of the hearing system is in particular in one of the designs described above (BTE device with internal or external output transducer, ITE device, e.g. CIC device, hearing implant, in particular cochlear implant, hearable, etc.).
  • BTE device with internal or external output transducer ITE device, e.g. CIC device
  • hearing implant in particular cochlear implant, hearable, etc.
  • both hearing instruments are preferably designed in the same way.
  • Each of the input transducers is in particular an acousto-electrical transducer which converts airborne sound from the environment into an electrical input audio signal.
  • the or each output transducer is optionally preferably designed as an electro-acoustic transducer (earpiece), which in turn converts the audio signal modified by the signal processing unit into airborne sound.
  • the output transducer is designed to emit structure-borne noise or to directly stimulate the user's auditory nerve.
  • multiple, direction-dependent attenuation of the input audio signals (or internal audio signals derived through preprocessing of the input audio signals) by means of at least two adaptive beamformers is used to analyze the hearing situation (in particular the position of dominant noise sources relative to the user's head) and thereby recognizing a turn of the user's head.
  • the at least two input transducers of the hearing system record a sound signal from the surroundings of the user and convert it into input audio signals.
  • the input audio signals are fed directly (ie in unprocessed form) or indirectly (ie in preprocessed form) to a first adaptive beamformer with a variable first notch direction and a second beamformer with a second variable notch direction.
  • the first adaptive beamformer is applied (indirectly or directly) to the input audio signals in order to generate a first directionally attenuated audio signal.
  • the first notch direction is set in such a way that the energy content of the first directionally attenuated audio signal is minimized.
  • the second adaptive beamformer is also applied (directly or indirectly) to the input audio signals in order to generate a second audio signal that is attenuated as a function of the direction.
  • the second notch direction is also set in such a way that the energy content of the second directionally attenuated audio signal is minimized.
  • the two adaptive beamformers are coupled so that the second notch direction can only assume a value that is different from the first notch direction. This prevents the two adaptive beamformers from aligning themselves with the same noise source.
  • the notch directions are defined in the form of angle specifications, for example relative to the viewing direction of the user.
  • the notch directions can also be specified as abstract variables that are linearly or non-linearly correlated with the alignment of the notches, for example in the form of a weighting factor with which various basic directional signals (e.g. a cardioid signal and a Anti-cardioid signal, etc.), or in the form of a variable time delay with which different signal components are superimposed on each other to generate the directivity.
  • the first notch direction and the second notch direction are evaluated comparatively.
  • the user's head rotation is recorded qualitatively and / or quantitatively if a correlated change in the first notch direction and the second notch direction is determined in the course of the comparative evaluation.
  • the method is based on the knowledge that when the head is rotated - viewed relative to the head and thus from the position of the at least one hearing instrument - all static noise sources in the user's surroundings are synchronized and appear to rotate about the head in the same way, while such a correlated rotation of noise sources is extremely unlikely with the head stationary.
  • By comparing the notch directions of different beamformers aimed at different noise sources with one another with regard to the correlation of the changes in the notch directions changes which are due to a head rotation are effectively differentiated from changes which are caused by an actual movement of noise sources. This means that head rotations are recognized.
  • the method can advantageously be carried out by means of the signal processing means (in particular a signal processor) which are already present in a hearing system.
  • the adaptive beamformers described above can (and are preferably) implemented by software that runs in a signal processor of the hearing system.
  • dedicated hardware is not required for carrying out the method and is preferably not provided either.
  • an acceleration, movement or direction sensor is not required for the head rotation detection according to the invention and is therefore preferably not provided in the context of the hearing system.
  • the method according to the invention can therefore be implemented in the mass production of hearing systems with comparatively little effort and can also be used without problems in very small hearing instruments.
  • the method according to the invention can, however, also be used in hearing systems in which a head rotation detection is implemented in a conventional manner by means of an acceleration, movement or direction sensor.
  • the method according to the invention is advantageous in this case in order to determine the head rotation redundantly and thus avoid or correct any detection errors of the sensor-supported head rotation detection.
  • a correlated change in the notch directions of the two adaptive beamformers in particular a matching duration and / or matching start and end times of the change are recognized. Additionally or alternatively, a matching angle of rotation interval and / or a matching rate of rotation of the notch directions are used as indicators for a correlated change. Again, additionally or alternatively, a correlated change in the notch directions is recognized by forming the mathematical cross-correlation function.
  • the head rotation it is possible for the head rotation to be recorded only qualitatively. In this case, it is only detected that the head is turned, but not how the head is turned.
  • a notification signal indicating the head rotation e.g. in the form of a so-called flag, i.e. a one-bit signal
  • the head rotation is recorded qualitatively by recording (and possibly storing) an assigned point in time.
  • the head rotation is (possibly also) detected quantitatively.
  • the type and / or the extent of the head rotation is (possibly also) recorded.
  • at least one measured variable is preferably recorded which is characteristic of the rate of rotation (angular velocity), an angle of rotation interval, a duration of the head rotation (as well as additionally or alternatively the start and end time of the head rotation) and / or a time-dependent orientation of the head in the surrounding space.
  • This measured variable can be the rate of rotation (angular velocity), the angle of rotation interval, the duration of the head rotation (or the start and end times of the head rotation) and / or the time-dependent orientation of the head itself.
  • the measured variable can also be an abstract variable, for example the rate of change, the change interval or the start and end times of the change in the weighting factor described above or the time delay described above.
  • the head rotation can optionally be recorded as a one-dimensional rotation of the head around the vertical axis or - in refined variants of the method - as a two- or three-dimensional rotation of the head in space.
  • the or each additional (i-th) beamformer is coupled with the other beamformers, so that all beamformers have to adjust to different noise sources.
  • the further (i-th) notch direction - which is defined in the same way as the first and second notch direction as an angle specification or abstract variable - is therefore set to a value different from the notch directions of the other beamformers, so that the energy content of the further (i-th) directionally attenuated audio signal is minimized.
  • the at least one further (i-th) notch direction is also included in the comparative evaluation. A turn of the user's head is recorded qualitatively and / or quantitatively in the manner described above if a correlated change in at least two of the notch directions is determined in the course of the comparative evaluation.
  • the number of beamformers is preferably dynamically adapted to the number of noise sources (at least the dominant noise sources, that is to say those noise sources that make a significant contribution to the ambient sound) when the hearing system is in operation.
  • the correlated change in at least two of the notch directions is a necessary but not necessarily a sufficient condition for the detection of the head rotation.
  • the comparative evaluation of the notch directions can thus be supplemented by at least one additional condition in refined variants of the invention in order to further reduce the risk of detection errors.
  • Such additional conditions particularly take into account the case that in simple listening situations, under given circumstances, at least one the coupled beamformer can no longer find any dominant sound sources to align with.
  • the notch direction of such a beamformer regularly shows - due to a lack of alignment with a dominant noise source - an unstable time behavior (and thus wanders around randomly in space), which under unfavorable circumstances leads to a random correlation with the notch direction of another, to a moving one Lead noise source aligned beamformer and thus cause a detection error.
  • unstable notch directions are recognized in advantageous embodiments of the method and excluded from the comparative evaluation or at least taken into account with less weight.
  • At least one of the notch directions in the comparative evaluation is preferably used with different ( binary or continuous) weighting is taken into account. Beamformers that do not find a pronounced energy minimum are taken into account less or not at all in the comparative evaluation.
  • At least one of the notch directions is taken into account in the comparative evaluation as a function of the time stability of this notch direction with different (binary or continuous) weighting. Notch directions that have varied comparatively strongly in a previous period of time are taken into account less or not at all.
  • the time stability of the notch direction is determined, for example, by recording the standard deviation and / or the mean crossing rate of the notch direction for a predetermined previous period.
  • the mean crossing rate is the rate at which the current notch direction exceeds and falls below a sliding temporal mean value of the notch direction.
  • the measure for the time stability of the notch direction is Number of sign changes used in the first time derivative of the notch direction.
  • the hearing system comprises a signal processing unit as a functional component of the signal processing, to which the input audio signals are fed directly or indirectly via a preprocessing stage and in which these audio signals are processed by means of a number of signal processing processes (i.e. at least one signal processing process, but preferably a plurality of signal processing processes) can be modified as a function of a number of adjustable signal processing parameters (ie at least one signal processing parameter, but preferably several signal processing parameters) in order to be output to the user by means of an output transducer of the hearing instrument.
  • At least one signal conditioning parameter is preferably set as a function of the qualitative and / or quantitative detection of the head rotation.
  • the signal processing unit preferably comprises at least one adaptive signal processing process, e.g. for direction-dependent damping (adaptive beamforming), for feedback suppression (adaptive feedback cancellation), for active noise suppression (active noise canceling), etc., through which the input audio signals or one of them through preprocessing processed intermediate signal can be modified as a function of an adjustable adaptation speed.
  • the adaptation speed is preferably set as a function of the qualitative and / or quantitative detection of the head rotation. For example, the adaptation speed is increased if and for as long as a head rotation is detected by means of the method according to the invention.
  • the process-based recording of head rotation can also be used for other purposes, e.g. for documentation purposes (data logging), for recording operating commands from the user, to enable the user to control the hearing system through gestures (namely targeted head movements).
  • data logging for recording operating commands from the user
  • gestures namely targeted head movements
  • to enable, or to evaluate the physiological or psychological state of the user for example, by recording and statistically evaluating the user's head movement, conclusions can be drawn about physiological disorders such as dizziness or psychological restrictions).
  • At least one of the adaptive beamformers used according to the method to detect the head rotation can be part of the signal processing unit within the scope of the invention.
  • the directionally attenuated signal generated by this beamformer is also output to the user as a modified audio signal or part thereof - possibly in further processed form and / or combined with other signal components.
  • the adaptive beamformers used to detect the head rotation are used exclusively for analyzing the hearing situation.
  • the adaptive beamformers are part of a signal analysis unit that is separate from the signal conditioning unit.
  • the directionally attenuated signal generated by the beamformers is used in this case, in particular, exclusively to determine the energy optimization, and thus to set the notch direction.
  • beam formers are preferably used which, on the one hand, adapt sufficiently quickly to be able to follow a normal head rotation in real time.
  • the beamformer is preferably prevented from jumping back and forth between different noise sources in dynamic listening situations.
  • the adaptation speed of the beamformer is varied as a function of the degree of energy minimization.
  • the adaptation speed for this beamformer is set to a comparatively high value.
  • the limit value is preferably varied as a function of the type of acoustic scene. In a diffuse sound field, for example, the limit value is selected to be smaller than in a quiet environment with few sound sources, since experience has shown that the damping effect of the beamformer is lower in the first-mentioned case than in the last-mentioned case.
  • the adaptation speed is set in such a way that the notch direction can be changed by up to 180 ° per second. Otherwise, in particular if the noise source to which the beamformer is directed has temporarily become inactive and thus the strength of the energy minimization decreases, in particular drops below the limit value, the adaptation speed is reduced. For example, in this case the permissible rate of change of the notch direction is limited to ⁇ 2 ° per second. This reduction in the adaptation speed ensures that the beamformers maintain their alignment with a specific noise source even if this noise source becomes inactive for a short time.
  • the notch direction of the or each beamformer which is aligned to a momentarily inactive noise source, is also preferably tracked to the correlated changes in the notch directions of the other beamformer aligned to active noise sources. In this way it is achieved that the tracked notch direction remains aligned with a detected head rotation even if the associated noise source is temporarily inactive, so that this beamformer can be used again for head rotation detection as soon as the noise source becomes active again.
  • the hearing system according to the invention is generally set up to automatically carry out the method according to the invention described above.
  • the hearing system comprises the first and second adaptive beamformer (as described above).
  • the hearing system also includes an evaluation unit, which is set up to evaluate the first notch direction and the second notch direction comparatively, and to qualitatively and / or quantitatively detect a head rotation of the user if it shows a correlated change in the first notch direction and the second in the course of the comparative evaluation Notch direction.
  • the setup of the hearing system for the automatic implementation of the method according to the invention is of a programming and / or circuitry nature.
  • the hearing system according to the invention thus comprises program-technical means (software) and / or circuit-technical means (hardware, e.g. in the form of an ASIC) which automatically carry out the method according to the invention when the hearing system is in operation.
  • the program-technical or circuit-technical means for carrying out the method, in particular the beamformer and the evaluation unit can be arranged exclusively in the hearing instrument (or the hearing instruments) of the hearing system.
  • the programming or circuitry means for performing the method are distributed among the hearing instrument or the hearing aids and at least one further device or a software component of the hearing system.
  • programming means for performing the method are distributed to the at least one hearing instrument of the hearing system and to a control program installed on an external electronic device (in particular a smartphone).
  • the external electronic device is usually not itself part of the hearing system.
  • the hearing system preferably comprises at least one further (i-th) adaptive beamformer (as described above).
  • the evaluation unit is set up to evaluate the first notch direction, the second notch direction and the at least one further notch direction comparatively, and to qualitatively and / or quantitatively detect a head rotation of the user if a correlated one in the course of the comparative evaluation Change of at least two of the notch directions is detected.
  • the at least one hearing instrument expediently has a signal processing unit to which the input audio signals are fed directly or indirectly via a preprocessing unit and in which these audio signals are supplied by means of a number of signal processing processes as a function of a number can be processed by adjustable signal processing parameters in order to be output to the user by means of an output transducer of the hearing instrument.
  • the hearing system preferably has means (for example the evaluation unit or a parameterization unit separate therefrom) for setting at least one signal processing parameter as a function of the qualitative and / or quantitative detection of the head rotation.
  • the signal conditioning unit preferably comprises at least one adaptive signal conditioning process (as described above) which is parameterized by an adjustable adaptation speed.
  • the hearing system preferably comprises means (again e.g. the evaluation unit or a parameterization unit separate therefrom) for setting this adaptation speed as a function of the qualitative and / or quantitative detection of the head rotation.
  • Fig. 1 shows a hearing system 2, which here consists of a single hearing aid 4, ie a hearing instrument set up to support the hearing ability of a hearing-impaired user.
  • the hearing aid 4 is a BTE hearing aid that can be worn behind an ear of a user.
  • the hearing system 2 comprises a second hearing aid, not expressly shown, for supplying the second ear of the user, which, with regard to its structure, is particularly similar to that in Fig. 1 Hearing aid 4 shown corresponds.
  • the hearing aid 4 comprises two microphones 6 as input transducers and an earpiece 8 (receiver) as output transducers within a housing 5.
  • the hearing aid 4 further comprises a battery 10 and signal processing in the form of a signal processor 12.
  • the signal processor 12 preferably comprises both a programmable subunit (for example a microprocessor) and a non-programmable subunit (for example an ASIC).
  • the signal processor 12 is supplied with an electrical supply voltage U from the battery 10.
  • the microphones 6 each record an airborne sound from the surroundings of the hearing aid 4.
  • the microphones 6 convert the sound into an (input) audio signal I1 or I2, which contains information about the recorded sound.
  • the input audio signals I1, I2 are fed within the hearing aid 4 to the signal processor 12, which modifies these input audio signals I1, I2 to support the hearing ability of the user.
  • the signal processor 12 outputs an output audio signal O, which contains information about the processed and thus modified sound, to the listener 8.
  • the earpiece 8 converts the output sound signal O into a modified airborne sound.
  • This modified airborne sound is transmitted via a sound channel 14 that connects the listener 8 with a tip 16 of the housing 5, as well as via a (not explicitly shown) flexible sound tube that connects the tip 16 with an earpiece inserted into the ear canal of the user, transmitted into the ear canal of the user.
  • the structure of the signal processing is in Fig. 2 shown in more detail. It can be seen from this that the signal processing of the hearing system 2 is divided into two functional components, namely a signal processing unit 18 and a signal analysis unit 20.
  • the signal processing unit 18 is used to generate the output audio signal O from the input audio signals I1, I2 of the microphones 6 or internal audio signals I1 ', I2' derived therefrom by preprocessing.
  • the input audio signals I1, I2 of the microphones 6 are fed directly to the signal processing unit 18.
  • the input audio signals I1, I2 of the microphones 6 are first fed to a preprocessing unit 22, which then derives the internal audio signals I1 ', I2 therefrom and feeds them to the signal processing unit 18.
  • the input audio signals I1, I2 to form the internal audio signals I1 ', I2' are preferably superimposed on one another with a time delay, so that the two internal audio signals I1 ', I2' are a cardioid signal and an anti-cardioid signal, respectively correspond.
  • the signal processing unit 18 comprises a number of signal processing processes 24 which the input audio signals I or - in the example according to Figure 2 Process the internal audio signals I1 ', I2 successively and thereby modify them in order to generate the output audio signal O and thus to compensate for the hearing loss of the user.
  • At least one of these signal conditioning processes 24 is assigned at least one signal conditioning parameter P in each case.
  • the or each signal conditioning process 24 is a one-dimensional variable (binary variable, natural number, floating point number, etc.) or a multi-dimensional variable (array, function, etc.), the value of which parameterizes (i.e. influences ).
  • Signal conditioning parameters P can switch the respectively assigned signal conditioning process 24 on or off, continuously or gradually strengthen or weaken the effect of the respectively assigned signal conditioning process 24, define time constants for the respective signal conditioning process 24, etc.
  • At least one of the signal conditioning processes 24 is preferably an adaptive process, the adaptation speed of which can be set variably by means of one of the signal conditioning parameters P.
  • the signal conditioning processes 24 include an adaptive "beamformer" with variable adaptation speed, which is set up to attenuate the input audio signals I1, I2 (or the internal audio signals I1 ', I2' derived therefrom) for generating the output audio signal O in a direction-dependent manner.
  • the signal conditioning processes 24 are implemented in the signal processor 12, for example, partly in the form of (non-programming) hardware circuits and partly in the form of software modules (in particular firmware).
  • the signal analysis unit 20 comprises - preferably in addition to other functions for sound analysis not explicitly shown here, such as a classifier for analyzing hearing situations - a head rotation detection unit 26, which is preferably implemented in the form of software in the signal processor 12.
  • the head rotation detection unit 26 comprises a plurality of identically constructed beam formers 28, that is to say processes for direction-dependent attenuation, to which the input signals I1, I2 or - as in the example according to - are in each case Fig. 2 shown - the internal audio signals I1, I2 'derived therefrom - are supplied, and each output a directionally attenuated audio signal R.
  • the weighting factor a determines the value of a notch direction N which - viewed relative to the head of the user - indicates the direction in which the respective beamformer 28 attenuates the supplied audio signals I1 ', I2' to the maximum.
  • the beamformer 28 (in the example according to Fig. 2 three beamformers 28a, 28b and 28c) are each designed to be adaptive. Each beamformer 28 is set up to automatically set the weighting factor a (and thus the notch direction N) so that the energy content of the directionally attenuated audio signal R output by it is minimized.
  • the conjugate gradient method CG method is used, for example.
  • the beamformers 28 serve exclusively to analyze the input audio signals I1, I2 or the internal audio signals I1 ', I2'.
  • the directionally attenuated audio signals R from these beamformers 28 are therefore not output via the receiver 8 or further processed for output.
  • Each beamformer 28 calculates the associated notch direction N from the weighting factor a and outputs this notch direction N to an evaluation unit 30 connected downstream. In addition, each beamformer 28 outputs the notch direction N set by it to a possibly subordinate beamformer 28. So the beamformer 28a according to Fig. 2 the notch direction N set by it to the beamformer 28b and 28c, while the beamformer 28b outputs the notch direction N set by it to the beamformer 28c.
  • Each of the beam formers 28 is set up in such a way that it omits the notch directions N of the higher-level beam formers 28 supplied to it (taking into account a distance interval of, for example, ⁇ 5 °) when setting its own notch direction N.
  • the beamformers 28a, 28b, 28c thus form a cascade of beamformers 28 coupled to one another, in which each of the beamformers 28 forcibly sets a different notch direction N and is thus oriented towards a different noise source.
  • the evaluation unit 30 compares the time course of the supplied notch directions N with one another. As soon as the evaluation unit 30 detects a correlated change in at least two of the supplied notch directions N, the evaluation unit 30 recognizes this as an indication that the user has moved his head. In this case, the evaluation unit 30 generates a notification signal D indicating the head rotation and feeds this notification signal D to the signal processing unit 18.
  • the information signal D is fed to a parameterization unit 32, which makes the signal conditioning parameters P available to the signal conditioning processes 24.
  • the parameterization unit 32 specifies at least one of the signal conditioning parameters P with a value that varies as a function of the notification signal D.
  • the parameterization unit 32 thus controls at least one of the signal conditioning processes 24 when a head rotation is detected by the head rotation detection unit 26 in a different manner than in periods in which the head rotation detection unit 26 does not detect a head rotation.
  • the signal conditioning processes 24 are an adaptive process, in particular an adaptive beamformer, with a variable Include adaptation speed, this adaptation speed is preferably varied by the parameterization unit 32 as a function of the notification signal D.
  • the parameterization unit 32 increases the adaptation speed during and shortly after the head rotation, so that the adaptive process can quickly adapt to the change in the hearing situation caused by the head rotation.
  • the adaptation speed is reduced by the parameterization unit 32 to a comparatively low value.
  • the adaptive signal conditioning process is therefore set comparatively sluggish in the absence of a head rotation in order to ensure stable signal conditioning.
  • the parameterization unit 32 temporarily lowers the strength of the directional effect (especially the notch depth) during and shortly after the detected head rotation, thereby avoiding artifacts of the signal processing and enabling better orientation of the hearing aid wearer.
  • the evaluation unit 30 In order to determine correlated changes in at least two of the supplied notch directions N, the evaluation unit 30 forms the cross-correlation function in pairs between the supplied notch directions N in each case. In this case, the evaluation unit 30 recognizes the presence of a head rotation when the value of at least one of the cross-correlation functions formed exceeds a predetermined threshold value.
  • the evaluation unit 30 detects the start and end times of changes and the respective change amplitude (ie the value by which the respective notch direction N has changed) for each of the supplied notch directions N. In this case, it detects the presence of a head rotation when at least two of the supplied notch directions N each have a change with (within specified tolerance ranges) the same start and end times and the same change amplitude.
  • the evaluation unit 30 detects the sign and / or the strength of the change over time (in particular the sign of the first time derivative) for each of the supplied notch directions N. In this case, it recognizes the presence of a head rotation if a sufficiently large number of the specific signs are the same (for example, if all notch directions N except possibly the notch direction N of a beamformer 28, which responds to the own voice of the User adapted, change in the same direction) or if several notch directions N experience an equally strong change.
  • the evaluation unit 30 generates the notification signal D when a head rotation is detected, however, only when the change in the correlated notch directions N exceeds a predetermined threshold value, for example 10 ° (i.e. when the correlated notch directions N differ by more than have changed the specified threshold value).
  • a predetermined threshold value for example 10 ° (i.e. when the correlated notch directions N differ by more than have changed the specified threshold value).
  • the information signal D is a variable which only qualitatively indicates the detected head rotation without characterizing this head rotation in more detail.
  • the evaluation unit 30 sets a flag as the notification signal D as soon as and for as long as it detects a head rotation.
  • the notification signal D preferably contains at least one item of information that qualitatively characterizes the detected head rotation, in particular information on the angle of rotation by which the head is rotated and / or on the rate of rotation (i.e. the Angular velocity) of head rotation.
  • each beamformer 28 is preferably set up to adjust its adaptation speed depending on the strength of the energy minimization, in particular depending on the value of the variable E R according to Eq. 2, to vary.
  • this beamformer 28 sets its adaptation speed to a comparatively high one Value, so that, for example, a rate of change in the notch direction N of up to 180 ° per second is made possible. Otherwise, ie if by varying the weighting factor a (and thus the notch direction N) temporarily no significant energy minimization can be achieved, the or each affected beamformer 28 reduces its adaptation speed so that, for example, the permissible rate of change in the notch direction to ⁇ 2 ° is limited per second. This reduction in the adaptation speed ensures that the beamformers 28 maintain their alignment with a specific noise source even when this noise source becomes inactive for a short time.
  • Beamformers 28 which, as described above, do not achieve any significant energy minimization (for example because they are not yet or no longer aligned with a dominant noise source or because their associated noise source has temporarily become inactive) are referred to below as "searching" to simplify the language.
  • the beamformers 28 are preferably set up to send the set notch direction N only and only then to the evaluation unit 30 and output the downstream beamformer 28 when they have aligned themselves with an active, dominant noise source and are therefore no longer searching.
  • the beamformers 28 are generated (activated) dynamically (in terms of software, for example, as objects of the same class) during operation of the hearing system 2 and optionally terminated (deactivated).
  • the head rotation detection unit 26 generates a new beamformer 28 at regular time intervals (for example every 60 seconds) and integrates this into the cascade of the coupled beamformer 28 at the very bottom.
  • this beamformer 28 deactivates itself automatically and becomes thus removed from the cascade of the coupled beamformer 28.
  • the automatic activation and deactivation of the beamformers 28 described above ensures that the number of beamformers 28 (active within the scope of the head rotation detection unit 26) is regularly adapted to the number of dominant noise sources in the vicinity of the user.
  • the number of beamformers 28 that are active at the same time is preferably limited to a predetermined maximum number, e.g. B. five beamformers 28, limited.
  • the evaluation unit 30 acts back on the beamformer 30 by initiating an adjustment of the notch direction N of the or each searching beamformer 28 by the angle of the detected head rotation when a head rotation is detected.
  • beamformers 28 also remain aligned with their associated noise source if this was briefly inactive during the head rotation.
  • the beamformer 28 can therefore also be used again immediately during and after the head rotation as soon as the noise source becomes active again.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of the hearing system 2, in which it comprises control software in addition to the hearing aid 4 (or two hearing aids of this type for supplying the two ears of the user).
  • This control software is referred to below as hearing app 40.
  • the hearing app 40 is in the in Fig. 3 example shown installed on a smartphone 42.
  • the smartphone 42 itself is not part of the hearing system 2. Rather, the smartphone 42 is only used by the hearing app 40 as a resource for storage space and computing power.
  • the hearing aid 4 and the hearing app 42 exchange data via a wireless data transmission connection 44 when the hearing system 2 is in operation.
  • the data transmission connection 44 is based, for example, on the Bluetooth standard.
  • the hearing app 42 accesses a Bluetooth transceiver of the smartphone 42 in order to receive data from the hearing device 4 and to send data to it.
  • the hearing aid 4 for its part comprises a (not explicitly shown) Bluetooth transceiver in order to send data to the hearing app 40 and to receive data from this app.

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Abstract

Es wird ein Hörsystem (2) zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers angegeben, das mindestens ein an dem Kopf des Nutzers getragenes Hörinstrument (4) umfasst. Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb des Hörsystems (2) angegeben. Mittels mindestens zweier Eingangswandler (6) des Hörsystems (4) wird ein Schallsignal aus einer Umgebung des Nutzers aufgenommen und in Eingangs-Audiosignale (I1, I2) umgewandelt. Das Hörsystem (2) umfasst zwei adaptive Beamformer (28, 28a, 28b) mit variabler Notch-Richtung (N), die mittelbar oder unmittelbar auf die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) angewendet werden, um jeweils ein richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal (R) zu erzeugen. Die Notch-Richtungen (N) werden dabei auf voneinander verschiedene Werte eingestellt, so dass der Energieinhalt des richtungsabhängig gedämpften Audiosignals (R) eines jeden Beamformers (28, 28a, 28b) jeweils minimiert wird. Die Notch-Richtungen (N) der zwei Beamformer (28, 28a, 28b) werden vergleichend ausgewertet. Dabei wird eine Kopfdrehung des Nutzers qualitativ und/oder quantitativ erfasst, wenn im Zuge der vergleichenden Auswertung eine korrelierte Änderung der Notch-Richtungen (N) festgestellt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Hörsystem zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers, mit mindestens einem an dem Kopf, insbesondere in oder an einem Ohr des Nutzers getragenen Hörinstrument. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Hörsystems.
  • Als Hörinstrument wird allgemein ein elektronisches Gerät bezeichnet, dass das Hörvermögen einer das Hörinstrument tragenden Person (die nachfolgend als "Träger" oder "Nutzer" bezeichnet ist) unterstützt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Hörinstrumente, die dazu eingerichtet sind, einen Hörverlust eines hörgeschädigten Nutzers ganz oder teilweise zu kompensieren. Ein solches Hörinstrument wird auch als "Hörgerät" bezeichnet. Daneben gibt es Hörinstrumente, die das Hörvermögen von normalhörenden Nutzern schützen oder verbessern, zum Beispiel in komplexen Hörsituationen ein verbessertes Sprachverständnis ermöglichen sollen.
  • Hörinstrumente im Allgemeinen, und Hörgeräte im Speziellen, sind meist dazu ausgebildet, am Kopf und hier insbesondere ihn oder an einem Ohr des Nutzers getragen zu werden, insbesondere als Hinter-dem-Ohr-Geräte (nach dem englischen Begriff "behind the ear" auch als BTE-Geräte bezeichnet) oder In-dem-Ohr-Geräte (nach dem englischen Begriff "in the ear" auch als ITE-Geräte bezeichnet). Im Hinblick auf ihre interne Struktur weisen Hörinstrumente regelmäßig mindestens einen (akusto-elektrischen) Eingangswandler, eine Signalverarbeitungseinheit (Signalprozessor) und einen Ausgangswandler auf. Im Betrieb des Hörinstruments nimmt der oder jeder Eingangswandler einen Luftschall aus der Umgebung des Hörinstruments auf und wandelt diesen Luftschall in ein Eingangs-Audiosignal (d. h. ein elektrisches Signal, dass eine Information über den Umgebungsschall transportiert) um. Dieses mindestens eine Eingangs-Audiosignal ist nachfolgend auch als "aufgenommenes Schallsignal" bezeichnet. In der Signalverarbeitungseinheit wird das oder jedes Eingangs-Audiosignal verarbeitet (d. h. hinsichtlich seiner Schallinformation modifiziert), um das Hörvermögen des Nutzers zu unterstützen, insbesondere um einen Hörverlust des Nutzers auszugleichen. Die Signalverarbeitungseinheit gibt ein entsprechend verarbeitetes Audiosignal (auch als "Ausgangs-Audiosignal" oder "modifiziertes Schallsignal" bezeichnet) an den Ausgangswandler aus.
  • In den meisten Fällen ist der Ausgangswandler als elektro-akustischer Wandler ausgebildet, der das (elektrische) Ausgangs-Audiosignal wieder in einen Luftschall umwandelt, wobei dieser - gegenüber dem Umgebungsschall modifizierte - Luftschall in den Gehörgang des Nutzers abgegeben wird. Bei einem hinter dem Ohr getragenen Hörinstrument ist der auch als "Hörer" ("Receiver") bezeichnete Ausgangswandler meist außerhalb des Ohrs in einem Gehäuse des Hörinstruments integriert. Der von dem Ausgangswandler ausgegebene Schall wird in diesem Fall mittels eines Schallschlauchs in den Gehörgang des Nutzers geleitet. Alternativ hierzu kann der Ausgangswandler auch in dem Gehörgang, und somit außerhalb des hinter dem Ohr getragenen Gehäuses, angeordnet sein. Solche Hörinstrumente werden (nach dem englischen Begriff "receiver in canal") auch als RIC-Geräte bezeichnet. Im Ohr getragene Hörinstrumente, die so klein dimensioniert sind, dass sie nach außen über den Gehörgang nicht hinausstehen, werden (nach dem englischen Begriff "completely in canal") auch als CIC-Geräte bezeichnet.
  • In weiteren Bauformen kann der Ausgangswandler auch als elektro-mechanischer Wandler ausgebildet sein, der das Ausgangs-Audiosignal in Körperschall (Vibrationen) umwandelt, wobei dieser Körperschall zum Beispiel in den Schädelknochen des Nutzers abgegeben wird. Ferner gibt es implantierbare Hörinstrumente, insbesondere Cochlear-Implantate, und Hörinstrumente, deren Ausgangswandler den Hörnerv des Nutzers direkt stimulieren.
  • Der Begriff "Hörsystem" bezeichnet ein einzelnes Gerät oder eine Gruppe von Geräten und ggf. nicht-körperlichen Funktionseinheiten, die zusammen die im Betrieb eines Hörinstruments erforderlichen Funktionen bereitstellen. Das Hörsystem kann im einfachsten Fall aus einem einzelnen Hörinstrument bestehen. Alternativ hierzu kann das Hörsystem zwei zusammenwirkende Hörinstrumente zur Versorgung der beiden Ohren des Nutzers umfassen. In diesem Fall wird von einem "binauralen Hörsystem" gesprochen. Zusätzlich oder alternativ kann das Hörsystem mindestens ein weiteres elektronisches Gerät, zum Beispiel eine Fernbedienung, ein Ladegerät oder ein Programmiergerät für das oder jedes Hörgerät umfassen. Bei modernen Hörsystemen ist oft anstelle einer Fernbedienung oder eines dedizierten Programmiergerätes ein Steuerprogramm, insbesondere in Form einer sogenannten App, vorgesehen, wobei dieses Steuerprogramm zur Implementierung auf einem externen Computer, insbesondere einem Smartphone oder Tablet, ausgebildet ist. Der externe Computer ist dabei regelmäßig selbst kein Teil des Hörsystems, insofern als er in der Regel unabhängig von dem Hörsystem und auch nicht von dem Hersteller des Hörsystems bereitgestellt wird.
  • Zur Dämpfung von Störgeräuschen im Betrieb eines Hörsystems, und somit insbesondere zur Verbesserung des Sprachverständnisses in der Kommunikation zwischen dem Nutzer und einem anderen Sprecher, wird im Rahmen der Signalverarbeitung in einem Hörsystem häufig richtungsabhängige Dämpfung (Beamforming) des Eingangs-Audiosignals eingesetzt. In modernen Hörsystemen sind entsprechende Dämpfungseinheiten (Beamformer) mitunter adaptiv ausgestaltet. Ein solcher adaptiver Beamformer kann regelmäßig eine Richtung maximaler Dämpfung (Notch) variabel auf eine bestimmte Störquelle ausrichten, um den von dieser Störquelle ausgehenden Schallanteil besonders effektiv zu dämpfen. Bei einer Kopfdrehung des Nutzers sollte die Notch eines adaptiven Beamformers allerdings gegenläufig zu der Kopfdrehung verstellt werden, so dass der Beamformer auch während und nach der Kopfdrehung auf die zu dämpfende Störquelle ausgerichtet bleibt. Ansonsten führt die richtungsabhängige Dämpfung bei einer Kopfdrehung zu einer Modulation des durch das Hörsystem an den Nutzer ausgegebenen modifizierten Schallsignals, die den Höreindruck des Nutzers teils empfindlich beeinträchtigen und im Extremfall sogar eine Verschlechterung des Sprachverständnisses (anstelle der gewünschten Verbesserung) verursachen kann.
  • Um solche negativen Effekte zu vermeiden, wird ein adaptiver Beamformer häufig mit einer hinreichend hohen Adaptionsgeschwindigkeit realisiert, so dass er sich bei einer Kopfdrehung von selbst ohne merklichen Zeitversatz neu ausrichten kann. Nachteiligerweise neigen solche schnell-adaptierende Beamformer aber zu Instabilität bei dynamischen Hörsituationen. Insbesondere springt die Notch eines solchen Beamformers mitunter zwischen verschiedenen Störquellen hin- und her, was das Hörempfinden des Nutzers wiederum erheblich beeinträchtigen kann. Ein anderer Ansatz besteht darin, die Kopfdrehung zu detektieren und in diesem Fall den Beamformer bedarfsgerecht anzupassen.
  • Zur Detektion der Kopfdrehung sind moderne Hörinstrumente häufig mit einem Beschleunigungssensor, einem Gyroskop oder einem elektronischen Kompass versehen. Die Integration eines solchen Sensors erhöht aber nachteiligerweise die technische Komplexität, und damit auch den Herstellungsaufwand eines Hörinstruments und kann besonders in kleinen Hörinstrumenten schwierig oder sogar unmöglich sein.
  • Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, im Betrieb eines Hörsystems eine platzsparend und vergleichsweise unaufwändig realisierbare Detektion einer Kopfdrehung zu ermöglichen.
  • Bezüglich eines Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich eines Hörgerätesystems wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 9. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen oder Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
  • Die Erfindung geht allgemein aus von einem Hörsystem zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers, wobei das Hörsystem mindestens ein am Kopf, insbesondere in oder an einem Ohr des Nutzers getragenes Hörinstrument aufweist. Wie vorstehend beschrieben, kann das Hörsystem in einfachen Ausführungen der Erfindung ausschließlich aus einem einzigen Hörinstrument bestehen. In einer anderen Ausführung der Erfindung umfasst das Hörsystem zusätzlich zu dem Hörinstrument mindestens eine weitere Komponente, z.B. ein weiteres (insbesondere gleichartiges) Hörinstrument zur Versorgung des anderen Ohrs des Nutzers, ein Steuerprogramm (insbesondere in Form einer App) zur Ausführung auf einem externen Computer (insbesondere einem Smartphone) des Nutzers und/oder mindestens ein weiteres elektronisches Gerät, z.B. eine Fernbedienung oder ein Ladegerät. Das Hörinstrument und die mindestens eine weitere Komponente stehen in diesem Fall miteinander in Datenaustausch, wobei Funktionen der Datenspeicherung und/oder Datenverarbeitung des Hörsystems unter dem Hörinstrument und der mindestens einen weiteren Komponente aufgeteilt sind.
  • Das Hörisystem weist mindestens zwei Eingangswandler auf, die zur Aufnahme jeweils eines Schallsignals (insbesondere in Form von Luftschall) aus einer Umgebung des Hörinstruments dienen. Die mindestens zwei Eingangswandler können in demselben Hörinstrument angeordnet sein; insbesondere dann, wenn Hörsystem nur ein einziges Hörinstrument umfasst. Bei einem binauralen Hörsystem mit zwei Hörinstrumenten können die mindestens zwei Eingangswandler alternativ auch auf die beiden Hörinstrumente verteilt sein.
  • Zweckmäßigerweise umfasst das Hörsystem weiterhin eine Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung (Modifizierung) des aufgenommenen Schallsignals, um das Hörvermögen des Nutzers zu unterstützen, sowie einen Ausgangswandler zur Ausgabe des modifizierten Schallsignals. Bei einem binauralen Hörsystem weisen bevorzugt beide Hörinstrumente jeweils eine Signalverarbeitungseinheit und einen Ausgangswandler auf. Anstelle eines zweiten Hörinstruments mit Eingangswandler, Signalverarbeitungseinheit und Ausgangswandler kann das Hörsystem im Rahmen der Erfindung für das zweite Ohr allerdings auch ein Hörinstrument aufweisen, das selbst keinen Ausgangswandler hat, sondern nur Schall aufnimmt und - mit oder ohne Signalverarbeitung - an das Hörinstrument des ersten Ohrs weiterleitet. Solche sogenannten CROS- oder BiCROS-Instrumente werden insbesondere bei Nutzern mit einseitiger Taubheit eingesetzt. Ferner können im Rahmen der Erfindung die Signalverarbeitung oder ein Teil derselben auch aus dem Hörinstrument oder den Hörinstrumenten in eine externe Einheit, z.B. eine in einem Smartphone ablaufende App ausgelagert sein.
  • Das oder jedes Hörinstrument des Hörsystems liegt insbesondere in einer der eingangs beschriebenen Bauformen (BTE-Gerät mit internem oder externem Ausgangswandler, ITE-Gerät, z.B. CIC-Gerät, Hörimplantat, insbesondere Cochlear-Implantat, Hearable, etc.) vor. Im Falle eines binauralen Hörsystems sind vorzugsweise beide Hörinstrumente gleichartig ausgebildet.
  • Bei jedem der Eingangswandler handelt es sich insbesondere um einen akusto-elektrischen Wandler, der einen Luftschall aus der Umgebung in ein elektrisches Eingangs-Audiosignal umwandelt. Der oder jeder Ausgangswandler ist gegebenenfalls vorzugsweise als elektro-akustischer Wandler (Hörer) ausgebildet, der das von der Signalverarbeitungseinheit modifizierte Audiosignal wiederum in einen Luftschall umwandelt. Alternativ ist der Ausgangswandler zur Abgabe eines Körperschalls oder zur direkten Stimulierung des Hörnervs des Nutzers ausgebildet.
  • Erfindungsgemäß wird eine mehrfache, richtungsabhängige Dämpfung der Eingangs-Audiosignale (oder durch eine Vorverarbeitung der Eingangs-Audiosignale abgeleiteter interner Audiosignale) mittels mindestens zweier adaptiver Beamformer verwendet, um die Hörsituation (insbesondere die Lage von dominanten Geräuschquellen relativ zum Kopf des Nutzers) zu analysieren und hierdurch eine Kopfdrehung des Nutzers zu erkennen. Im Zuge des Verfahrens wird mittels der mindestens zwei Eingangswandler des Hörsystems ein Schallsignal aus einer Umgebung des Nutzers aufgenommen und in Eingangs-Audiosignale umgewandelt. Die Eingangs-Audiosignale werden unmittelbar (d.h. in unverarbeiteter Form) oder mittelbar (d.h. in bereits vorverarbeiteter Form) einem ersten adaptiven Beamformer mit einer variablen ersten Notch-Richtung und einem zweiten Beamformer mit einer zweiten variablen Notch-Richtung zugeführt.
  • Der erste adaptive Beamformer wird (mittelbar oder unmittelbar) auf die Eingangs-Audiosignale angewendet, um ein erstes richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal zu erzeugen. Die erste Notch-Richtung wird dabei derart eingestellt, dass der Energieinhalt des ersten richtungsabhängig gedämpften Audiosignals minimiert wird. Ebenso wird auch der zweite adaptive Beamformer (mittelbar oder unmittelbar) auf die Eingangs-Audiosignale angewendet, um ein zweites richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal zu erzeugen. Die zweite Notch-Richtung wird ebenfalls derart eingestellt, dass der Energieinhalt des zweiten richtungsabhängig gedämpften Audiosignals minimiert wird. Die beiden adaptiven Beamformer sind dabei gekoppelt, so dass die zweite Notch-Richtung nur einen von der ersten Notch-Richtung verschiedenen Wert annehmen kann. Somit wird ausgeschlossen, dass sich die beiden adaptiven Beamformer auf dieselbe Geräuschquelle ausrichten.
  • Die Notch-Richtungen sind in zweckmäßiger Ausführung der Erfindung in Form von Winkelangaben, beispielsweise relativ zu der Blickrichtung des Nutzers, definiert. Alternativ können die Notch-Richtungen aber auch als - mit der Ausrichtung der Notches linear oder nicht-linear korrelierte - abstrahierte Größen angegeben sein, beispielsweise in Form eines Wichtungsfaktors, mit dem zur Einstellung gängiger adaptiver Beamformer verschiedene Grundrichtsignale (z.B. ein Cardioid-Signal und ein Anti-Cardioid-Signal, etc.) gewichtet werden, oder in Form einer variablen Zeitverzögerung, mit der verschiedene Signalanteile zur Erzeugung der Richtwirkung einander überlagert werden.
  • Um eine Kopfdrehung zu erfassen, werden die erste Notch-Richtung und die zweite Notch-Richtung vergleichend ausgewertet. Dabei wird die Kopfdrehung des Nutzers qualitativ und/oder quantitativ erfasst, wenn im Zuge der vergleichenden Auswertung eine korrelierte Änderung der ersten Notch-Richtung und der zweiten Notch-Richtung festgestellt wird.
  • Das Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass sich bei einer Kopfdrehung - relativ zu dem Kopf und somit aus der Position des mindestens einen Hörinstruments gesehen - alle statischen Geräuschquellen in der Umgebung des Nutzers synchron und in gleicher Weise um den Kopf zu drehen scheinen, während eine solche korrelierte Drehung von Geräuschquellen bei unbewegtem Kopf äußerst unwahrscheinlich ist. Indem die Notch-Richtungen verschiedener auf unterschiedliche Geräuschquellen ausgerichteter Beamformer miteinander hinsichtlich der Korrelation der Änderungen der Notch-Richtungen verglichen werden, werden Änderungen, die auf eine Kopfdrehung zurückzuführen sind, von Änderungen, die durch eine tatsächliche Bewegung von Geräuschquellen verursacht sind, effektiv unterschieden. Hierdurch werden Kopfdrehungen erkannt. Vorteilhafterweise kann das Verfahren mittels der in einem Hörsystem ohnehin vorhandenen Mittel der Signalverarbeitung (insbesondere eines Signalprozessors) ausgeführt werden. Insbesondere können (und sind vorzugsweise) die vorstehend beschriebenen adaptiven Beamformer durch Software realisiert, die in einem Signalprozessor des Hörsystems abläuft. In diesem Fall ist für die Durchführung des Verfahrens eine dedizierte Hardware nicht erforderlich und bevorzugt auch nicht vorgesehen. In jedem Fall ist für die erfindungsgemäße Kopfdrehungsdetektion aber ein Beschleunigungs-, Bewegungs- oder Richtungssensor nicht erforderlich und daher bevorzugt im Rahmen des Hörsystems auch nicht vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher in der Massenfertigung von Hörsystemen mit vergleichsweise geringem Aufwand umgesetzt und auch in sehr kleinen Hörinstrumenten unproblematisch eingesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch in Hörsystemen eingesetzt werden, in denen in herkömmlicher Weise eine Kopfdrehungsdetektion mittels eines Beschleunigungs-, Bewegungs- oder Richtungssensors implementiert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in diesem Fall vorteilhaft, um die Kopfdrehung redundant zu bestimmen und somit etwaige Detektionsfehler der sensorgestützten Kopfdrehungsdetektion zu vermeiden oder zu korrigieren.
  • Als Anzeichen für eine korrelierte Änderung der Notch-Richtungen der beiden adaptiven Beamformer werden insbesondere eine übereinstimmende Dauer und/oder übereinstimmende Anfangs- und Endzeitpunkte der Änderung erkannt. Zusätzlich oder alternativ werden ein übereinstimmendes Drehwinkelintervall und/oder eine übereinstimmende Drehrate der Notch-Richtungen als Anzeichen für eine korrelierte Änderung erkennt. Wiederum zusätzlich oder alternativ wird eine korrelierte Änderung der Notch-Richtungen durch Bildung der mathematischen Kreuzkorrelationsfunktion erkannt.
  • Grundsätzlich ist in einfachen Ausführungsformen der Erfindung möglich, dass die Kopfdrehung lediglich qualitativ erfasst wird. Es wird in diesem Fall also nur erfasst, dass der Kopf gedreht wird, aber nicht wie der Kopf gedreht wird. Hierzu wird beispielsweise bei und während der Erkennung der Kopfdrehung ein die Kopfdrehung anzeigendes Hinweissignal (z.B. in Form eines sogenannten Flags, d.h. eines Ein-Bit-Signals) erzeugt. Zusätzlich oder alternativ wird die Kopfdrehung durch Erfassung (und ggf. Speicherung) eines zugeordneten Zeitpunktes qualitativ erfasst.
  • Zusätzlich oder alternativ zu der qualitativen Erfassung wird die Kopfdrehung in bevorzugten Ausführungen der Erfindung aber (ggf. auch) quantitativ erfasst. Es werden in diesem Fall also (ggf. auch) die Art und Weise und/oder das Ausmaß der Kopfdrehung erfasst. Hierzu wird bevorzugt mindestens eine Messgröße erfasst, die für die Drehrate (Winkelgeschwindigkeit), ein Drehwinkelintervall, eine Dauer der Kopfdrehung (sowie zusätzlich oder alternativ Anfangs- und Endzeitpunkt der Kopfdrehung) und/oder eine zeitabhängige Orientierung des Kopfes im umgebenden Raum charakteristisch wird. Diese Messgröße kann die Drehrate (Winkelgeschwindigkeit), das Drehwinkelintervall, die Dauer der Kopfdrehung (bzw. Anfangs- und Endzeitpunkt der Kopfdrehung) und/oder die zeitabhängige Orientierung des Kopfes selbst sein. Bei der Messgröße kann es sich aber beispielsweise auch um eine abstrakte Größe handeln, beispielsweise um die Änderungsrate, das Änderungsintervall oder Anfangs- und Endzeitpunkte der Änderung des vorstehend beschriebenen Wichtungsfaktors oder der vorstehend beschriebenen Zeitverzögerung. Die Kopfdrehung kann im Rahmen der Erfindung wahlweise als eindimensionale Drehung des Kopfes um die Vertikalachse oder - in verfeinerten Varianten des Verfahrens - als zwei- oder dreidimensionale Drehung des Kopfes im Raum erfasst werden.
  • Um Detektionsfehler (insbesondere eine Fehlinterpretation von sich bewegenden Geräuschquellen als Anzeichen für eine Kopfdrehung) zu vermeiden, wird in bevorzugter Ausführung des Verfahrens zusätzlich zu dem ersten und zweiten adaptiven Beamformer mindestens ein weiterer (d.h. i-ter mit i = 3,4,5, ...) adaptiver Beamformer mit einer variablen weiteren (i-ten mit i = 3,4,5, ...) Notch-Richtung mittelbar oder unmittelbar auf die Eingangs-Audiosignale angewendet, um ein weiteres (i-tes mit i = 3,4,5, ...) richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal zu erzeugen. Wie schon der zweite adaptive Beamformer ist auch der oder jeder weitere (i-te) Beamformer mit den anderen Beamformern gekoppelt, so dass sich alle Beamformer auf unterschiedliche Geräuschquellen einstellen müssen. Auch die weitere (i-te) Notch-Richtung - die in gleicher Weise wie die erste und zweite Notch-Richtung als Winkelangabe oder abstrahierte Größe definiert ist - wird daher auf einen von den Notch-Richtungen der anderen Beamformer verschiedenen Wert eingestellt, so dass der Energieinhalt des weiteren (i-ten) richtungsabhängig gedämpften Audiosignals minimiert wird. Zusätzlich zu der ersten und zweiten Notch-Richtung wird auch die mindestens eine weitere (i-te) Notch-Richtung in die vergleichende Auswertung einbezogen. Eine Kopfdrehung des Nutzers wird dabei in der vorstehend beschriebenen Weise qualitativ und/oder quantitativ erfasst, wenn im Zuge der vergleichenden Auswertung eine korrelierte Änderung von mindestens zwei der Notch-Richtungen festgestellt wird. Vorzugsweise wird die Zahl der Beamformer im Betrieb des Hörsystems dynamisch an die Anzahl der Geräuschquellen (zumindest der dominanten Geräuschquellen, also derjenigen Geräuschquellen, die einen signifikanten Beitrag zu dem Umgebungsschall liefern) angepasst.
  • Die korrelierte Änderung von mindestens zwei der Notch-Richtungen ist dabei eine notwendige, aber nicht unbedingt hinreichende Bedingung für die Erkennung der Kopfdrehung. So kann die vergleichende Auswertung der Notch-Richtungen in verfeinerten Varianten der Erfindung um mindestens eine zusätzliche Bedingung ergänzt werden, um das Risiko von Detektionsfehlern weiter zu senken.
  • Durch solche weiteren Bedingungen wird insbesondere der Fall berücksichtigt, dass in einfachen Hörsituationen unter gegebenen Umständen mindestens einer der gekoppelten Beamformer keine dominanten Schallquellen mehr findet, auf die er sich ausrichten könnte. Die Notch-Richtung eines solchen Beamformers zeigt regelmäßig - mangels Ausrichtung auf eine dominante Geräuschquelle - ein instabiles Zeitverhalten (und irrt somit quasi zufällig im Raum umher), was unter ungünstigen Umständen zu einer zufälligen Korrelation mit der Notch-Richtung eines anderen, auf eine bewegte Geräuschquelle ausgerichteten Beamformers führen und somit einen Detektionsfehler hervorrufen kann.
  • Um solche Detektionsfehler auszuschließen, werden in vorteilhaften Ausführungen des Verfahrens instabile Notch-Richtungen erkannt und von der vergleichenden Auswertung ausgeschlossen oder zumindest mit geringerem Gewicht berücksichtigt.
  • Vorzugsweise wird hierzu mindestens eine der Notch-Richtungen in der vergleichenden Auswertung in Abhängigkeit von der Stärke der durch die Variation dieser Notch-Richtung erzielten Energieminimierung - und somit in Abhängigkeit von der Stärke der Schallquelle, auf die der zugehörige Beamformer ausgerichtet wird - mit unterschiedlicher (binärer oder kontinuierlicher) Gewichtung berücksichtigt. Beamformer, die kein ausgeprägtes Energieminimum finden, werden hierbei in der vergleichenden Auswertung weniger oder gar nicht berücksichtigt.
  • Zusätzlich oder alternativ hierzu wird mindestens eine der Notch-Richtungen in der vergleichenden Auswertung in Abhängigkeit von der Zeitstabilität dieser Notch-Richtung mit unterschiedlicher (binärer oder kontinuierlicher) Gewichtung berücksichtigt. Notch-Richtungen, die in einer vorausgegangenen Zeitspanne vergleichsweise stark variiert haben, werden dabei weniger oder gar nicht berücksichtigt. Die Zeitstabilität der Notchrichtung wird beispielsweise durch Erfassung der StandardAbweichung und/oder der Mean-Crossing-Rate der Notch-Richtung für einen vorgegebenen zurückliegenden Zeitraum ermittelt. Als Mean-Crossing-Rate wird die Rate bezeichnet, mit der die aktuelle Notch-Richtung einen gleitenden zeitlichen Mittelwert der Notch-Richtung über- und unterschreitet. Wiederum zusätzlich oder alternativ wird als Maß für die Zeitstabilität der Notch-Richtung die Anzahl der Vorzeichenwechsel in der ersten zeitlichen Ableitung der Notch-Richtung herangezogen.
  • In zweckmäßiger Ausführung umfasst das Hörsystem als funktionalen Bestandteil der Signalverarbeitung eine Signalaufbereitungseinheit, der die Eingangs-Audiosignale unmittelbar oder mittelbar über eine Vorverarbeitungsstufe zugeführt sind und in der diese Audiosignale mittels einer Anzahl von Signalaufbereitungsprozessen (d.h. mindestens einem Signalaufbereitungsprozess, vorzugsweise aber einer Mehrzahl von Signalaufbereitungsprozessen) in Abhängigkeit von einer Anzahl von einstellbaren Signalaufbereitungsparametern (d.h. mindestens einem Signalaufbereitungsparameter, vorzugsweise aber mehreren Signalaufbereitungsparametern) modifiziert werden, um mittels eines Ausgangswandlers des Hörinstruments an den Nutzer ausgegeben zu werden. Dabei wird bevorzugt mindestens ein Signalaufbereitungsparameter in Abhängigkeit von der qualitativen und/oder quantitativen Erfassung der Kopfdrehung eingestellt.
  • Die Signalaufbereitungseinheit umfasst vorzugsweise mindestens einen adaptiven Signalaufbereitungsprozess, z.B. zur richtungsabhängigen Dämpfung (Adaptive Beamforming), zur Rückkopplungsunterdrückung (Adaptive Feedback Cancellation), zur aktiven Geräuschunterdrückung (Active Noise Cancelling), etc., durch den die Eingangs-Audiosignale oder ein hieraus durch eine Vorverarbeitung bearbeitetes Zwischensignal in Abhängigkeit einer einstellbaren Adaptionsgeschwindigkeit modifiziert werden. In diesem Fall wird vorzugsweise die Adaptionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der qualitativen und/oder quantitativen Erfassung der Kopfdrehung eingestellt. Beispielsweise wird die Adaptionsgeschwindigkeit erhöht, wenn und solange mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Kopfdrehung festgestellt wird.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die verfahrensgemäße Erfassung der Kopfdrehung auch für andere Zwecke eingesetzt werden, z.B. zu Dokumentationszwecken (Data-Logging), zur Erfassung von Bedienbefehlen des Nutzers, um dem Nutzer eine Steuerung des Hörsystems durch Gesten (nämlich gezielte Kopfbewegungen) zu ermöglichen, oder zur Bewertung des physiologischen oder psychologischen Zustands des Nutzers (so kann beispielsweise durch Aufzeichnung und statistische Auswertung der Kopfbewegung des Nutzers auf physiologische Störungen wie z.B. Schwindel oder psychologische Einschränkungen geschlossen werden).
  • Mindestens einer der verfahrensgemäß zur Erfassung der Kopfdrehung eingesetzten adaptiven Beamformer kann im Rahmen der Erfindung ein Bestandteil der Signalaufbereitungseinheit sein. In diesem Fall wird das von diesem Beamformer erzeugte richtungsabhängig gedämpfte Signal auch - ggf. in weiterverarbeiteter Form und/oder kombiniert mit anderen Signalanteilen - als modifiziertes Audiosignal oder Teil desselben an den Nutzer ausgegeben.
  • In bevorzugter Ausführung der Erfindung werden die zur Erfassung der Kopfdrehung eingesetzten adaptiven Beamformer aber ausschließlich zur Analyse der Hörsituation herangezogen. Die adaptiven Beamformer sind in diesem Fall Bestandteil einer von der Signalaufbereitungseinheit getrennten Signalanalyseeinheit. Das von den Beamformern jeweils erzeugte richtungsabhängig gedämpfte Signal wird in diesem Fall insbesondere ausschließlich zur Bestimmung der Energieoptimierung, und somit zur Einstellung der Notch-Richtung, verwendet.
  • Zur Erkennung der Kopfdrehung im Rahmen des Verfahrens werden vorzugsweise Beamformer eingesetzt, die einerseits hinreichend schnell adaptieren, um einer gewöhnlichen Kopfdrehung in Echtzeit folgen zu können. Andererseits wird vorzugsweise verhindert, dass die Beamformer in dynamischen Hörsituationen zwischen verschiedenen Geräuschquellen hin- und herspringen. Hierzu wird in einer vorteilhaften Verfahrensvariante die Adaptionsgeschwindigkeit der Beamformer in Abhängigkeit von der Stärke der Energieminimierung variiert. Solange ein bestimmter Beamformer auf eine aktive Geräuschquelle ausgerichtet ist und somit die Energieminimierung für die eingestellte Notch-Richtung hinreichend groß ist (was beispielsweise daran erkannt wird, dass das Verhältnis des Energieinhalts des richtungsabhängig gedämpften Audiosignals zu dem Energieinhalt der dem Beamformer zugeführten Audiosignale einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet), wird die Adaptionsgeschwindigkeit für diesen Beamformer auf einen vergleichsweise hohen Wert gesetzt. Der Grenzwert wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Art der akustischen Szene variiert. In einem diffusen Schallfeld wird der Grenzwert beispielweise kleiner gewählt als in einer ruhigen Umgebung mit wenigen Schallquellen, da erfahrungsgemäß die Dämpfungswirkung des Beamformers in dem erstgenannten Fall geringer ausfällt als in dem letztgenannten Fall. Beispielsweise wird die Adaptionsgeschwindigkeit derart eingestellt, dass eine Änderung der Notch-Richtung um bis zu 180° pro Sekunde ermöglicht wird. Andernfalls, insbesondere wenn die Geräuschquelle, auf die der Beamformer ausgerichtet ist, vorübergehend inaktiv geworden ist und somit die Stärke der Energieminimierung zurückgeht, insbesondere unter den Grenzwert absinkt, wird die Adaptionsgeschwindigkeit herabgesetzt. Beispielsweise wird in diesem Fall die zulässige Änderungsrate der Notch-Richtung auf ± 2° pro Sekunde begrenzt. Durch diese Herabsetzung der Adaptionsgeschwindigkeit wird erreicht, dass die Beamformer ihre Ausrichtung auf eine bestimmte Geräuschquelle auch dann beibehalten, wenn diese Geräuschquelle kurzzeitig inaktiv wird.
  • Bei Erkennung einer Kopfdrehung mittels des Verfahrens wird ferner vorzugsweise auch die Notch-Richtung des oder jedes Beamformers, der auf eine momentan inaktive Geräuschquelle ausgerichtet ist, den korrelierten Änderungen der Notch-Richtungen der anderen, auf aktive Geräuschquellen ausgerichteten Beamformer nachgeführt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die nachgeführte Notch-Richtung auch bei vorübergehender Inaktivität der zugeordneten Geräuschquelle bei einer erkannten Kopfdrehung auf diese ausgerichtet bleibt, so dass dieser Beamformer für die Kopfdrehungsdetektion sofort wieder einsetzbar ist, sobald die Geräuschquelle wieder aktiv wird.
  • Das erfindungsgemäße Hörsystem ist allgemein zur automatischen Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Das Hörsystem umfasst hierzu den ersten und zweiten adaptiven Beamformer (wie vorstehend beschrieben). Das Hörsystem umfasst weiterhin eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, die erste Notch-Richtung und die zweite Notch-Richtung vergleichend auszuwerten, und eine Kopfdrehung des Nutzers qualitativ und/oder quantitativ zu erfassen, wenn sie im Zuge der vergleichenden Auswertung eine korrelierte Änderung der ersten Notch-Richtung und der zweiten Notch-Richtung feststellt.
  • Die Einrichtung des Hörsystems zur automatischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist programmtechnischer und/oder schaltungstechnischer Natur. Das erfindungsgemäße Hörsystem umfasst also programmtechnische Mittel (Software) und/oder schaltungstechnische Mittel (Hardware, z.B. in Form eines ASIC), die im Betrieb des Hörsystems das erfindungsgemäße Verfahren automatisch durchführen. Die programmtechnischen bzw. schaltungstechnischen Mittel zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere die Beamformer und die Auswerteeinheit, können hierbei ausschließlich in dem Hörinstrument (oder den Hörinstrumenten) des Hörsystems, angeordnet sein. Alternativ sind die programmtechnischen bzw. schaltungstechnischen Mittel zur Durchführung des Verfahrens auf das Hörinstrument bzw. die Hörgeräte sowie mindestens auf ein weiteres Gerät oder eine Softwarekomponente des Hörsystems verteilt. Beispielsweise sind programmtechnische Mittel zur Durchführung des Verfahrens auf das mindestens eine Hörinstrument des Hörsystems sowie auf ein auf einem externen elektronischen Gerät (insbesondere einem Smartphone) installiertes Steuerprogramm verteilt. Das externe elektronische Gerät ist dabei, wie vorstehend erwähnt, in der Regel selbst kein Teil des Hörsystems.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens korrespondieren mit entsprechenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hörsystems. Die vorstehenden Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren sind entsprechend auf das erfindungsgemäße Hörsystem übertragbar und umgekehrt.
  • In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Auswerteeinheit insbesondere dazu eingerichtet,
    • zur qualitativen Erfassung der Kopfdrehung ein die Kopfdrehung anzeigendes Hinweissignal zu erzeugen (z.B. ein Flag zu setzen) und/oder den Zeitpunkt der Kopfdrehung zu erfassen und/oder
    • zur quantitativen Erfassung der Kopfdrehung eine für eine Drehrate (Winkelgeschwindigkeit), ein Drehwinkelintervall, eine Dauer der Kopfdrehung und/oder eine Orientierung des Kopfes im umgebenden Raum charakteristische Messgröße zu erfassen.
  • Vorzugsweise umfasst das Hörsystem zusätzlich zu den ersten und zweiten Beamformer mindestens einen weiteren (i-ten) adaptiven Beamformer (wie vorstehend beschrieben). Die Auswerteeinheit ist dabei dazu eingerichtet, die erste Notch-Richtung, die zweite Notch-Richtung und die mindestens eine weitere Notch-Richtung vergleichend auszuwerten, und eine Kopfdrehung des Nutzers qualitativ und/oder quantitativ zu erfassen, wenn im Zuge der vergleichenden Auswertung eine korrelierte Änderung von mindestens zwei der Notch-Richtungen festgestellt wird.
  • Die Auswerteeinheit ist weiterhin bevorzugt dazu eingerichtet, mindestens eine der Notch-Richtungen in der vergleichenden Auswertung
    • in Abhängigkeit von der Stärke der durch die Variation dieser Notch-Richtung erzielten Energieminimierung und/oder
    • in Abhängigkeit von der Zeitstabilität dieser Notch-Richtung
    mit unterschiedlicher (binärer oder kontinuierlicher) Gewichtung zu berücksichtigen.
  • Das mindestens eine Hörinstrument weist zweckmäßigerweise eine Signalaufbereitungseinheit auf, der die Eingangs-Audiosignale unmittelbar oder mittelbar über eine Vorverarbeitungseinheit zugeführt sind und in der diese Audiosignale mittels einer Anzahl von Signalaufbereitungsprozessen in Abhängigkeit von einer Anzahl von einstellbaren Signalaufbereitungsparametern aufbereitet werden, um mittels eines Ausgangswandlers des Hörinstruments an den Nutzer ausgegeben zu werden. Das Hörsystem weist hierbei vorzugsweise Mittel (z.B. die Auswerteeinheit oder eine davon separate Parametrisierungseinheit) zur Einstellung mindestens eines Signalaufbereitungsparameters in Abhängigkeit von der qualitativen und/oder quantitativen Erfassung der Kopfdrehung auf.
  • Die Signalaufbereitungseinheit umfasst vorzugsweise mindestens einen adaptiven Signalaufbereitungsprozess (wie vorstehend beschrieben), der durch eine einstellbare Adaptionsgeschwindigkeit parametriert ist. Bevorzugt umfasst das Hörsystem Mittel (wiederum z.B. die Auswerteeinheit oder eine davon separate Parametrisierungseinheit) zur Einstellung dieser Adaptionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der qualitativen und/oder quantitativen Erfassung der Kopfdrehung.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    in einer schematischen Darstellung ein aus einem einzelnen Hörinstrument bestehendes Hörsystem in Form eines hinter einem Ohr eines Nutzers tragbaren Hörgeräts,
    Fig. 2
    in einem schematischen Blockschaltbild den Aufbau einer Signalverarbeitung des Hörinstruments aus Fig. 1, und
    Fig. 3
    in Darstellung gemäß Fig. 1 eine alternative Ausführungsform des Hörsystems, in dem dieses ein Hörinstrument in Form eines hinter dem Ohr tragbaren Hörgeräts sowie ein in einem Smartphone implementiertes Steuerprogramm ("Hör-App") umfasst.
  • Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Fig. 1 zeigt ein Hörsystem 2, das hier aus einem einzelnen Hörgerät 4, d. h. einem zur Unterstützung des Hörvermögens eines hörgeschädigten Nutzers eingerichteten Hörinstrument, besteht. Bei dem Hörgerät 4 handelt es sich in dem hier dargestellten Beispiel um ein hinter einem Ohr eines Nutzers tragbares BTE-Hörgerät.
  • Optional, in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, umfasst das Hörsystem 2 ein nicht ausdrücklich dargestelltes zweites Hörgerät zur Versorgung des zweiten Ohrs des Nutzers, das hinsichtlich seines Aufbaus insbesondere dem in Fig. 1 dargestellten Hörgerät 4 entspricht.
  • Das Hörgerät 4 umfasst innerhalb eines Gehäuses 5 zwei Mikrofone 6 als Eingangswandler sowie einen Hörer 8 (Receiver) als Ausgangswandler. Das Hörgerät 4 umfasst weiterhin eine Batterie 10 und eine Signalverarbeitung in Form eines Signalprozessors 12. Vorzugsweise umfasst der Signalprozessor 12 sowohl eine programmierbare Untereinheit (zum Beispiel einen Mikroprozessor) als auch eine nicht-programmierbare Untereinheit (zum Beispiel einen ASIC).
  • Der Signalprozessor 12 wird aus der Batterie 10 mit einer elektrischen Versorgungsspannung U versorgt.
  • Im Normalbetrieb des Hörgeräts 4 nehmen die Mikrofone 6 jeweils einen Luftschall aus der Umgebung des Hörgeräts 4 auf. Die Mikrofone 6 wandeln den Schall jeweils in ein (Eingangs-)Audiosignal I1 bzw. I2 um, das Information über den aufgenommenen Schall enthält. Die Eingangs-Audiosignale I1, I2 werden innerhalb des Hörgeräts 4 dem Signalprozessor 12 zugeführt, der diese Eingangs-Audiosignale I1, I2, zur Unterstützung des Hörvermögens des Nutzers modifiziert.
  • Der Signalprozessor 12 gibt ein Ausgangs-Audiosignal O, das Information über den verarbeiteten und somit modifizierten Schall enthält, an den Hörer 8 aus.
  • Der Hörer 8 wandelt das Ausgangs-Schallsignal O in einen modifizierten Luftschall um. Dieser modifizierte Luftschall wird über einen Schallkanal 14, der den Hörer 8 mit einer Spitze 16 des Gehäuses 5 verbindet, sowie über einen (nicht explizit gezeigten) flexiblen Schallschlauch, der die Spitze 16 mit einem in den Gehörgang des Nutzers eingesetzten Ohrstück verbindet, in den Gehörgang des Nutzers übertragen.
  • Der Aufbau der Signalverarbeitung ist in Fig. 2 in näherem Detail dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, dass die Signalverarbeitung des Hörsystems 2 in zwei funktionale Bestandteile gegliedert ist, nämlich in eine Signalaufbereitungseinheit 18 und eine Signalanalyseeinheit 20. Der Signalaufbereitungseinheit 18 dient zur Erzeugung des Ausgangs-Audiosignals O aus den Eingangs-Audiosignalen I1, I2 der Mikrofone 6 oder hieraus aus durch eine Vorverarbeitung abgeleiteten internen Audiosignalen I1', I2'. Im erstgenannten Fall werden die Eingangs-Audiosignale I1, I2 der Mikrofone 6 der Signalaufbereitungseinheit 18 unmittelbar zugeführt. Im letztgenannten Fall, der beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist, werden die Eingangs-Audiosignale I1, I2 der Mikrofone 6 zunächst einer Vorverarbeitungseinheit 22 zugeführt, die hieraus dann die internen Audiosignale I1', I2 ableitet und der Signalaufbereitungseinheit 18 zuführt.
  • In der Vorverarbeitungseinheit 22 werden die Eingangs-Audiosignale I1, I2 zur Bildung der internen Audiosignale I1', I2' vorzugsweise einander zeitverzögert überlagert, so dass die beiden internen Audiosignale I1', I2' einem Cardioid-Signal bzw. einem Anti-Cardioid-Signal entsprechen.
  • Die Signalaufbereitungseinheit 18 umfasst eine Anzahl von Signalaufbereitungsprozessen 24, die die Eingangs-Audiosignale I bzw. - im Beispiel gemäß Figur 2 - die internen Audiosignale I1', I2 sukzessive verarbeiten und dabei modifizieren, um das Ausgangs-Audiosignal O zu erzeugen, und somit den Hörverlust des Nutzers zu kompensieren.
  • Die Signalaufbereitungsprozesse 24 umfassen beispielsweise
    • einen Prozess zur Störgeräusch- und/oder Rückkopplung-Unterdrückung,
    • einen Prozess zur dynamischen Kompression und
    • einen Prozess zur frequenzabhängigen Verstärkung basierend auf Audiogramm-Daten,
    • etc.
  • Mindestens einem dieser Signalaufbereitungsprozesse 24 (in der Regel allen Signalaufbereitungsprozessen 24 oder zumindest den meisten Signalaufbereitungsprozessen 24) ist dabei jeweils mindestens ein Signalaufbereitungsparameter P zugeordnet. Bei dem oder jedem Signalaufbereitungsprozess 24 handelt es sich um eine eindimensionale Variable (Binärvariable, natürliche Zahl, Fließkommazahl, etc.) oder eine mehrdimensionale Variable (Array, Funktion, etc.), deren Wert die Funktionsweise des jeweils zugeordneten Signalauftragsprozesses 24 parametriert (d. h. beeinflusst). Signalaufbereitungsparameter P können hierbei den jeweils zugeordneten Signalaufbereitungsprozess 24 an- oder ausschalten, die Wirkung des jeweils zugeordneten Signalaufbereitungsprozessen 24 kontinuierlich oder stufenweise verstärken oder abschwächen, Zeitkonstanten für den jeweiligen Signalaufbereitungsprozess 24 definieren, etc.
  • Beispielsweise umfassen die Signalaufbereitungsparameter P
    • Verstärkungsfaktoren für einen Prozess zur frequenzabhängige Verstärkung,
    • eine Kennlinie für einen Prozess zur dynamischen Kompression,
    • eine Steuergröße zur kontinuierlichen Einstellung der Stärke eines Prozesses zur Störgeräusch-bzw. Rückkopplungsunterdrückung,
    • etc.
  • Vorzugsweise handelt es sich weiterhin bei mindestens einem der Signalaufbereitungsprozesse 24 um einen adaptiven Prozess, dessen Adaptionsgeschwindigkeit mittels eines der Signalaufbereitungsparameter P variabel eingestellt werden kann. Beispielsweise umfassen die Signalaufbereitungsprozesse 24 einen adaptiven "Beamformer" mit variabler Adaptionsgeschwindigkeit, der dazu eingerichtet ist, die Eingangs-Audiosignale I1, I2 (oder die daraus abgeleiteten internen Audiosignale I1', I2') zur Erzeugung des Ausgangs-Audiosignals O richtungsabhängig zu dämpfen.
  • Die Signalaufbereitungsprozesse 24 sind beispielsweise teils in Form von (nichtprogrammieren) Hardware-Schaltkreisen, und andernteils in Form von Software-Modulen (insbesondere Firmware) in dem Signalprozessor 12 implementiert.
  • Die Signalanalyseeinheit 20 umfasst - vorzugsweise neben anderen, hier nicht explizit dargestellten Funktionen zur Schallanalyse wie z.B. einem Klassifikator zur Analyse von Hörsituationen - eine Kopfdrehungsdetektionseinheit 26, die vorzugsweise in Form von Software in dem Signalprozessor 12 implementiert ist. Die Kopfdrehungsdetektionseinheit 26 umfasst mehrere gleich aufgebaute Beamformer 28, also Prozesse zur richtungsabhängigen Dämpfung, denen jeweils die Eingangssignale I1, I2 oder - wie im Beispiel gemäß Fig. 2 dargestellt - die daraus abgeleiteten internen Audiosignale I1 , I2' - zugeführt sind, und die jeweils ein richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal R ausgeben. Jeder Beamformer 28 erzeugt das zugeordnete richtungsabhängig gedämpfte Signal R, indem der die beiden zugeführten Audiosignale I1', I2' (im Beispiel gemäß Fig. 2 also ein Cardioid-Signal und ein Anti-Cardioid-Signal) einander gewichtet mit einem Wichtungsfaktor a überlagert: R = I 1 ʹ − a ⋅ I 2 ʹ mit a = − 1 ; 1
    Figure imgb0001
  • Der Wichtungsfaktor a bestimmt dabei den Wert einer Notch-Richtung N, die - relativ zum Kopf des Nutzers gesehen - die Richtung anzeigt, in der der jeweilige Beamformer 28 die zugeführten Audiosignale I1', I2' maximal dämpft. Der Wichtungsfaktor a und die Notch-Richtung sind dabei über eine nicht-lineare mathematische Funktion ( N = N(a)) eindeutig miteinander korreliert und können somit ineinander umgerechnet werden.
  • Die Beamformer 28 (im Beispiel gemäß Fig. 2 drei Beamformer 28a, 28b und 28c) sind jeweils adaptiv ausgebildet. Jeder Beamformer 28 ist dabei dazu eingerichtet, den Wichtungsfaktor a (und damit die Notch-Richtung N) automatisch so einzustellen, dass der Energieinhalt des von ihm ausgegebenen richtungsabhängig gedämpften Audiosignals R minimiert wird. Das richtungsabhängig gedämpfte Audiosignal R ist somit eine Funktion des Wichtungsfaktors a (R = R(a)), oder in äquivalenter Formulierung, eine Funktion der Notch-Richtung N (R = R(N)).
  • Jedem Beamformer 28 wird hierzu das von ihm ausgegebene richtungsabhängig gedämpfte Signal R zurückgeführt. Als Maß für die Energieminimierung und somit zur Einstellung des Wichtungsfaktors a (und damit der Notch-Richtung N) bestimmt jeder Beamformer 28 beispielsweise das Verhältnis der quadrierten Pegel des richtungsabhängig gedämpften Audiosignals R und der internen Audiosignale I1', I2', E R = R a 2 0 , 5 ⋅ I 1 ʹ 2 + I 2 ʹ 2
    Figure imgb0002
     und minimiert, beispielsweise nach dem Newton-Verfahren, diese Größe unter Variation des Wichtungsfaktors a. Alternativ zu dem Newton-Verfahren wird beispielsweise das Verfahren der konjugierten Gradienten (CG-Verfahren) verwendet.
  • In dem Beispiel gemäß Fig. 2 dienen die Beamformer 28 ausschließlich zur Analyse der Eingangs-Audiosignale I1, I2 bzw. der internen Audiosignale I1', I2'. Die richtungsabhängig gedämpften Audiosignale R dieser Beamformer 28 werden daher nicht über den Hörer 8 ausgegeben oder zur Ausgabe weiterverarbeitet.
  • Aus dem Wichtungsfaktor a berechnet jeder Beamformer 28 die zugehörige Notch-Richtung N und gibt diese Notch-Richtung N an eine nachgeschaltete Auswerteeinheit 30 aus. Zudem gibt jeder Beamformer 28 die von ihm eingestellte Notch-Richtung N auch an einen gegebenenfalls untergeordneten Beamformer 28 aus. So gibt der Beamformer 28a gemäß Fig. 2 die von ihm eingestellte Notch-Richtung N an die Beamformer 28b und 28c aus, während der Beamformer 28b die von ihm eingestellte Notch-Richtung N an den Beamformer 28c ausgibt. Jeder der Beamformer 28 ist dabei derart eingerichtet, dass er die ihm zugeführten Notch-Richtungen N der übergeordneten Beamformer 28 (jeweils unter Beachtung eines Abstandsintervalls von z.B. ±5°) bei der Einstellung seiner eigenen Notch-Richtung N ausspart. Die Beamformer 28a, 28b, 28c bilden somit eine Kaskade von miteinander gekoppelten Beamformern 28, in der jeder der Beamformer 28 zwangsweise eine andere Notch-Richtung N einstellt und sich somit auf eine andere Geräuschquelle ausgerichtet.
  • Die Auswerteeinheit 30 vergleicht den zeitlichen Verlauf der zugeführten Notch-Richtungen N miteinander. Sobald die Auswerteeinheit 30 eine korrelierte Änderung von mindestens zwei der zugeführten Notch-Richtungen N feststellt, erkennt die Auswerteeinheit 30 dies als Anzeichen dafür, dass der Nutzer seinen Kopf bewegt hat. In diesem Fall erzeugt die Auswerteeinheit 30 ein die Kopfdrehung anzeigendes Hinweissignal D und führt dieses Hinweissignal D der Signalaufbereitungseinheit 18 zu.
  • Innerhalb der Signalaufbereitungseinheit 18 wird das Hinweissignal D einer Parametrierungseinheit 32 zugeführt, die den Signalaufbereitungsprozessen 24 die Signalaufbereitungsparameter P zur Verfügung stellt. Die Parametrierungseinheit 32 gibt dabei mindestens einen der Signalaufbereitungsparameter P mit einem in Abhängigkeit des Hinweissignals D variierenden Wert vor. Somit steuert die Parametrierungseinheit 32 mindestens einen der Signalaufbereitungsprozesse 24 bei Erkennung einer Kopfdrehung durch die Kopfdrehungsdetektionseinheit 26 in anderer Weise an als in Zeiträumen, in denen die die Kopfdrehungsdetektionseinheit 26 keine Kopfdrehung detektiert. Sofern die Signalaufbereitungsprozesse 24 einen adaptiven Prozess, insbesondere einen adaptiven Beamformer, mit variabler Adaptionsgeschwindigkeit umfassen, wird vorzugsweise diese Adaptionsgeschwindigkeit durch die Parametrierungseinheit 32 in Abhängigkeit des Hinweissignals D variiert. Insbesondere setzt die Parametrierungseinheit 32 die Adaptionsgeschwindigkeit während und kurz nach der Kopfdrehung hoch, so dass sich der adaptive Prozess schnell an die durch die Kopfdrehung verursachte Änderung der Hörsituation anpassen kann. In Zeiträumen, in denen die Kopfdrehungsdetektionseinheit 26 keine Kopfdrehung detektiert, wird die Adaptionsgeschwindigkeit durch die Parametrierungseinheit 32 dagegen auf einen vergleichsweise geringen Wert herabgesetzt. Der adaptive Signalaufbereitungsprozess wird somit in Abwesenheit einer Kopfdrehung vergleichsweise träge eingestellt, um eine stabile Signalaufbereitung zu gewährleisten. Zusätzlich oder alternativ zu der Erhöhung der Adapationsgeschwindigkeit erniedrigt die Parametrierungseinheit 32 während und kurz nach der erkannten Kopfdrehung vorübergehend die Stärke der Richtwirkung (insbesondere die Notch-Tiefe), wodurch eine Artefakte der Signalverarbeitung vermieden und eine bessere Orientierung des Hörgeräteträgers ermöglicht werden.
  • Um korrelierte Änderungen von mindestens zwei der zugeführten Notch-Richtungen N festzustellen, bildet die Auswerteeinheit 30 zwischen den zugeführten Notch-Richtungen N jeweils paarweise die Kreuzkorrelationsfunktion. In diesem Fall erkennt die Auswerteeinheit 30 das Vorliegen eine Kopfdrehung dann, wenn der Wert mindestens einer der gebildeten Kreuzkorrelationsfunktionen einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
  • In einer alternativen Ausführung erfasst die Auswerteeinheit 30 für jede der zugeführten Notch-Richtungen N jeweils die Anfangs- und Endzeitpunkte von Änderungen sowie die jeweilige Änderungsamplitude (d. h. den Wert, um den sich die jeweilige Notch-Richtung N geändert hat. Sie erkennt in diesem Fall das Vorliegen einer Kopfdrehung dann, wenn mindestens zwei der zugeführten Notch-Richtungen N jeweils eine Änderung mit (innerhalb vorgegebener Toleranzbereiche) gleichen Anfangs- und Endzeitpunkten sowie gleicher Änderungsamplitude aufweisen.
  • Wiederum alternativ erfasst die Auswerteeinheit 30 für jede der zugeführten Notch-Richtungen N das Vorzeichen und/oder die Stärke der zeitlichen Änderung (insbesondere das Vorzeichen der ersten zeitlichen Ableitung). Sie erkennt in diesem Fall das Vorliegen einer Kopfdrehung dann, wenn eine hinreichend große Anzahl der bestimmten Vorzeichen gleich sind (wenn sich also beispielsweise alle Notch-Richtungen N bis auf ggf. die Notch-Richtung N eines Beamformers 28, der auf die eigene Stimme des Nutzers adaptiert, in der gleichen Richtung ändern) bzw. wenn mehrere Notch-Richtungen N eine gleich starke Änderung erfahren.
  • In beiden Fällen erzeugt die Auswerteeinheit 30 das Hinweissignal D bei Erkennung einer Kopfdrehung allerdings erst dann, wenn die Änderung der korrelierten Notch-Richtungen N einen vorgegebenen Schwellwert, beispielsweise 10°, überschreitet (wenn sich also die korrelierten Notch-Richtungen N um mehr als den vorgegebenen Schwellwert geändert haben).
  • Bei dem Hinweissignal D handelt es sich in einer einfachen Ausführung des Hörsystems 2 um eine Größe, die lediglich qualitativ auf die erkannte Kopfdrehung hinweist, ohne diese Kopfdrehung näher zu charakterisieren. Beispielsweise setzt die Auswerteeinheit 30 als Hinweissignal D ein Flag, sobald und solange sie eine Kopfdrehung erkennt.
  • Zusätzlich oder alternativ zu dem rein qualitativen Hinweis auf die Kopfdrehung enthält das Hinweissignal D aber vorzugsweise mindestens eine Angabe, die die erkannte Kopfdrehung qualitativ charakterisiert, insbesondere eine Angabe zu dem Drehwinkel, um den der Kopf gedreht wird und/oder zu der Drehrate (also der Winkelgeschwindigkeit) der Kopfdrehung.
  • Um sicherzustellen, dass jeder Beamformer 28 seine Notch-Richtung R bei einer Kopfdrehung in Echtzeit anpassen kann, dabei aber gleichzeitig zu vermeiden, dass die Notch-Richtung N zwischen verschiedenen Geräuschquellen hin- und herspringt, ist jeder Beamformer 28 vorzugsweise dazu eingerichtet, seine Adaptionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Stärke der Energieminimierung, insbesondere in Abhängigkeit von dem Wert der Größe ER gemäß Glg. 2, zu variieren. Solange ein bestimmter Beamformer 28 auf eine aktive Geräuschquelle ausgerichtet ist und somit die Energieminimierung für die eingestellte Notch-Richtung N hinreichend groß ist (beispielsweise wenn und solange die Größe ER einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet), stellt dieser Beamformer 28 seine Adaptionsgeschwindigkeit auf einen vergleichsweise hohen Wert ein, so dass beispielsweise eine Änderungsrate der Notch-Richtung N bis zu 180° pro Sekunde ermöglicht wird. Andernfalls, d.h. wenn durch Variation des Wichtungsfaktors a (und damit der Notch-Richtung N) vorübergehend keine signifikante Energieminimierung erzielt werden kann, setzt der oder jeder betroffene Beamformer 28 seine Adaptionsgeschwindigkeit herab, so dass beispielsweise die zulässige Änderungsrate der Notch-Richtung auf ± 2° pro Sekunde begrenzt wird. Durch diese Herabsetzung der Adaptionsgeschwindigkeit wird erreicht, dass die Beamformer 28 ihre Ausrichtung auf eine bestimmte Geräuschquelle auch dann beibehalten, wenn diese Geräuschquelle kurzzeitig inaktiv wird.
  • Beamformer 28, die wie vorstehend beschrieben keine signifikante Energieminimierung erzielen (beispielsweise, weil sie noch nicht oder nicht mehr auf eine dominante Geräuschquelle ausgerichtet sind oder weil deren zugeordnete Geräuschquelle kurzzeitig inaktiv geworden ist), werden nachfolgend zur sprachlichen Vereinfachung als "suchend" bezeichnet.
  • Um zu vermeiden, dass ein solcher suchender Beamformer 28 die durch die Auswerteeinheit 30 vorgenommene vergleichende Auswertung der Notch-Richtungen N stört, sind die Beamformer 28 vorzugsweise dazu eingerichtet, die eingestellte Notch-Richtung N nur und erst dann an die Auswerte-Einheit 30 und die nachgeschalteten Beamformer 28 auszugeben, wenn sie sich auf eine aktive, dominante Geräuschquelle ausgerichtet haben und somit nicht mehr suchend sind.
  • Um sicherzustellen, dass sich die Kopfdrehungsdetektionseinheit 26 an sich ändernde Hörsituationen anpasst, und dass insbesondere nur die Notch-Richtungen N derjenigen Beamformer 28, die sich auf eine dominante und langfristig aktive Geräuschquelle ausgerichtet haben, von der Auswerteeinheit 30 berücksichtigt werden, werden die Beamformer 28 in einer bevorzugten Ausführung des Hörsystems 2 dynamisch (softwaretechnisch beispielsweise als Objekte derselben Klasse) im Betrieb des Hörsystems 2 erzeugt (aktiviert) und gegebenenfalls beendet (deaktiviert).
  • Beispielsweise erzeugt die Kopfdrehungsdetektionseinheit 26 in regelmäßigen Zeitabständen (beispielsweise alle 60 Sekunden) einen neuen Beamformer 28 und gliedert diesen in der Kaskade der gekoppelten Beamformer 28 ganz unten ein.
  • Sofern einer der Beamformer 28 für eine vorgegebene Zeitspanne (von beispielsweise 40 Sekunden) dauerhaft suchend ist und somit keine signifikante Energieminimierung erzielen kann (insbesondere sofern die Größe ER den Grenzwert für die vorgegebene Zeitspanne dauerhaft unterschreitet), deaktiviert sich dieser Beamformer 28 selbsttätig und wird somit aus der Kaskade der gekoppelten Beamformer 28 entfernt.
  • Durch die vorstehend beschriebene automatische Aktivierung und Deaktivierung der Beamformer 28 wird gewährleistet, dass die Zahl der (im Rahmen der Kopfdrehungsdetektionseinheit 26 aktiven) Beamformer 28 regelmäßig an die Zahl der dominanten Geräuschquellen in der Umgebung des Nutzers angepasst wird. Um eine numerische Überlastung des Signalprozessors 12 zu vermeiden, ist die Zahl der gleichzeitig aktiven Beamformer 28 aber vorzugsweise auf eine vorgegebene Maximalzahl, z. B. fünf Beamformern 28, beschränkt.
  • In einer nicht explizit dargestellten Variante des Hörsystems 2 wirkt die Auswerteeinheit 30 auf die Beamformer 30 zurück, indem sie bei Erkennung einer Kopfdrehung eine Anpassung der Notch-Richtung N des oder jedes suchenden Beamformers 28 um den Winkel der erkannten Kopfdrehung veranlasst. Somit bleiben Beamformer 28 bei einer Kopfdrehung auch dann auf ihre zugeordnete Geräuschquelle ausgerichtet, wenn diese während der Kopfdrehung kurzzeitig inaktiv war. Der Beamformer 28 ist somit auch während und nach der Kopfdrehung sofort wieder einsetzbar, sobald die Geräuschquelle wieder aktiv wird.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Hörsystems 2, in der dieses zusätzlich zu dem Hörgerät 4 (oder zwei Hörgeräten dieser Art zur Versorgung der beiden Ohren des Nutzers) eine Steuer-Software umfasst. Diese Steuer-Software ist nachfolgend als Hör-App 40 bezeichnet. Die Hör-App 40 ist in dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel auf einem Smartphone 42 installiert. Das Smartphone 42 ist dabei selbst kein Teil des Hörsystems 2. Vielmehr wird das Smartphone 42 von der Hör-App 40 lediglich als Ressource für Speicherplatz und Rechenleistung genutzt.
  • Das Hörgerät 4 und die Hör-App 42 tauschen im Betrieb des Hörsystems 2 Daten über eine drahtlose Datenübertragungsverbindung 44 aus. Die Datenübertragungsverbindung 44 beruht beispielsweise auf dem Bluetooth-Standard. Die Hör-App 42 greift hierbei auf einen Bluetooth-Transceiver des Smartphones 42 zu, um Daten von dem Hörgerät 4 zu empfangen und Daten an dieses zusenden. Das Hörgerät 4 umfasst seinerseits einen (nicht explizit dargestellten) Bluetooth-Transceiver, um Daten an die Hör-App 40 zusenden und Daten von dieser App zu empfangen.
  • In der Ausführung gemäß Fig. 3 sind Teile der für die Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. 2 erforderlichen Software-Komponenten nicht in dem Signalprozessor 12 implementiert, sondern vielmehr in der Hör-App 40. Beispielsweise ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 die Auswerteeinheit 30 in der Hör-App 40 implementiert.
  • Die Erfindung wird an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besonders deutlich, ist gleichwohl auf diese Ausführungsbeispiele aber nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Hörsystem
    4
    Hörgerät
    5
    Gehäuse
    6
    Mikrofon
    8
    Hörer
    10
    Batterie
    12
    Signalprozessor
    14
    Schallkanal
    16
    Spitze
    18
    Signalaufbereitungseinheit
    20
    Signalanalyseeinheit
    22
    Vorverarbeitungseinheit
    24
    Signalaufbereitungsprozess
    26
    Kopfdrehungsdetektionseinheit
    28
    Beamformer
    28a-28c
    Beamformer
    30
    Auswerteeinheit
    32
    Parametrierungseinheit
    40
    Hör-App
    42
    Smartphone
    44
    Datenübertragungsverbindung
    a
    Wichtungsfaktor
    D
    Hinweissignal
    I1, I2
    Eingangs-Audiosignal
    I1', I2'
    (interne) Audiosignal
    N
    Notch-Richtung
    O
    Ausgangs-Audiosignal
    P
    Signalaufbereitungsparameter
    R
    (richtungsabhängig gedämpftes) Audiosignal
    U
    Versorgungsspannung

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Hörsystems (2) zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers, mit mindestens einem an dem Kopf, insbesondere in oder an einem Ohr des Nutzers getragenen Hörinstrument (4),
    - wobei mittels mindestens zweier Eingangswandler (6) des Hörsystems (4) ein Schallsignal aus einer Umgebung des Nutzers aufgenommen und in Eingangs-Audiosignale (I1, I2) umgewandelt wird,
    - wobei ein erster adaptiver Beamformer (28, 28a) mit einer variablen ersten Notch-Richtung (N) mittelbar oder unmittelbar auf die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) angewendet wird, um ein erstes richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal (R) zu erzeugen und wobei die erste Notch-Richtung (N) eingestellt wird, so dass der Energieinhalt des ersten richtungsabhängig gedämpften Audiosignals (R) minimiert wird,
    - wobei ein zweiter adaptiver Beamformer (28, 28b) mit einer variablen zweiten Notch-Richtung (N) mittelbar oder unmittelbar auf die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) angewendet wird, um ein zweites richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal (R) zu erzeugen und wobei die zweite Notch-Richtung (N) auf einen von der ersten Notch-Richtung (N) verschiedenen Wert eingestellt wird, so dass der Energieinhalt des zweiten richtungsabhängig gedämpften Audiosignals (R) minimiert wird,
    - wobei die erste Notch-Richtung (N) und die zweite Notch-Richtung (N) vergleichend ausgewertet werden, und wobei eine Kopfdrehung des Nutzers qualitativ und/oder quantitativ erfasst wird, wenn im Zuge der vergleichenden Auswertung eine korrelierte Änderung der ersten Notch-Richtung (N) und der zweiten Notch-Richtung (N) festgestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    wobei zur qualitativen Erfassung der Kopfdrehung ein die Kopfdrehung anzeigendes Hinweissignal (D) erzeugt und/oder der Zeitpunkt der Kopfdrehung erfasst werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei zur quantitativen Erfassung der Kopfdrehung eine für eine Drehrate, ein Drehwinkelintervall, eine Dauer der Kopfdrehung und/oder eine Orientierung des Kopfes im umgebenden Raum charakteristische Messgröße erfasst wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    - wobei mindestens ein weiterer adaptiver Beamformer (28, 28c) mit einer variablen weiteren Notch-Richtung (N) mittelbar oder unmittelbar auf die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) angewendet wird, um ein weiteres richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal (R) zu erzeugen und wobei die weitere Notch-Richtung (N) auf einen von den Notch-Richtungen (N) der anderen Beamformer (28, 28a, 28b) verschiedenen Wert eingestellt wird, so dass der Energieinhalt des weiteren richtungsabhängig gedämpften Audiosignals (R) minimiert wird,
    - wobei die erste Notch-Richtung (N), die zweite Notch-Richtung (N) und die mindestens eine weitere Notch-Richtung (N) vergleichend ausgewertet werden, und wobei eine Kopfdrehung des Nutzers qualitativ und/oder quantitativ erfasst wird, wenn im Zuge der vergleichenden Auswertung eine korrelierte Änderung von mindestens zwei der Notch-Richtungen (N) festgestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    wobei mindestens eine der Notch-Richtungen (N) in der vergleichenden Auswertung in Abhängigkeit von der Stärke der durch die Variation dieser Notch-Richtung erzielten Energieminimierung mit unterschiedlicher Gewichtung berücksichtigt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei mindestens eine der Notch-Richtungen (N) in der vergleichenden Auswertung in Abhängigkeit von der Zeitstabilität dieser Notch-Richtung (N) mit unterschiedlicher Gewichtung berücksichtigt wird.
  7. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 6,
    wobei die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) unmittelbar oder mittelbar in einer Signalaufbereitungseinheit (18) des mindestens eines Hörinstruments (4) mittels einer Anzahl von Signalaufbereitungsprozessen (24) in Abhängigkeit von einer Anzahl von einstellbaren Signalaufbereitungsparametern (P) modifiziert werden, um mittels eines Ausgangswandlers (8) des Hörinstruments (4) an den Nutzer ausgegeben zu werden, und wobei mindestens ein Signalaufbereitungsparameter (P) in Abhängigkeit von der qualitativen und/oder quantitativen Erfassung der Kopfdrehung eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) unmittelbar oder mittelbar in einer Signalaufbereitungseinheit (18) des mindestens eines Hörinstruments (4) mittels mindestens eines adaptiven Signalaufbereitungsprozesses (24) in Abhängigkeit einer einstellbaren Adaptionsgeschwindigkeit modifiziert werden, um mittels eines Ausgangswandlers (8) des Hörinstruments (4) an den Nutzer ausgegeben zu werden, und wobei die Adaptionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der qualitativen und/oder quantitativen Erfassung der Kopfdrehung eingestellt wird.
  9. Hörsystem (2) zur Unterstützung des Hörvermögens eines Nutzers, mit mindestens einem an dem Kopf, insbesondere in oder an einem Ohr des Nutzers getragenen Hörinstrument (4),
    - wobei das Hörsystem (2) mindestens zwei Eingangswandler (6) zur Aufnahme eines Schallsignals aus einer Umgebung des Nutzers und zur Umwandlung dieses Schallsignals in Eingangs-Audiosignale (I1, I2) umfasst,
    - wobei das Hörsystem (2) einen ersten adaptiven Beamformer (28, 28a) mit einer variablen ersten Notch-Richtung (N) umfasst, dem die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) mittelbar oder unmittelbar zugeführt ist, wobei der erste adaptive Beamformer (28, 28a) dazu eingerichtet ist, ein erstes richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal (R) zu erzeugen und die erste Notch-Richtung (N) einzustellen, so dass der Energieinhalt des ersten richtungsabhängig gedämpften Audiosignals (R) minimiert wird,
    - wobei das Hörsystem (2) einen zweiten adaptiven Beamformer (28, 28b) mit einer variablen zweiten Notch-Richtung (N) umfasst, dem die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) mittelbar oder unmittelbar zugeführt ist, wobei der zweite adaptive Beamformer (28, 28b) dazu eingerichtet ist, ein zweites richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal (R) zu erzeugen und die zweite Notch-Richtung (N) einzustellen, so dass der Energieinhalt des zweiten richtungsabhängig gedämpften Audiosignals (R) minimiert wird,
    - wobei das Hörsystem (2) eine Auswerteeinheit (30) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die erste Notch-Richtung (N) und die zweite Notch-Richtung (N) vergleichend auszuwerten, und eine Kopfdrehung des Nutzers qualitativ und/oder quantitativ zu erfassen, wenn sie im Zuge der vergleichenden Auswertung eine korrelierte Änderung der ersten Notch-Richtung (N) und der zweiten Notch-Richtung (N) feststellt.
  10. Hörsystem (2) nach Anspruch 9,
    wobei die Auswerteeinheit (30) dazu eingerichtet ist, zur qualitativen Erfassung der Kopfdrehung ein die Kopfdrehung anzeigendes Hinweissignal (D) zu erzeugen und/oder den Zeitpunkt der Kopfdrehung zu erfassen.
  11. Hörsystem (2) nach Anspruch 9 oder 10,
    wobei die Auswerteeinheit (30) dazu eingerichtet ist, zur quantitativen Erfassung der Kopfdrehung eine für eine Drehrate, ein Drehwinkelintervall, eine Dauer der Kopfdrehung und/oder eine Orientierung des Kopfes im umgebenden Raum charakteristische Größe zu erfassen.
  12. Hörsystem (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    - wobei das Hörsystem (2) mindestens einen weiteren adaptiven Beamformer (28, 28c) mit einer variablen weiteren Notch-Richtung (N) umfasst, dem die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) mittelbar oder unmittelbar zugeführt sind, wobei der weitere adaptive Beamformer (28, 28c) dazu eingerichtet ist, ein weiteres richtungsabhängig gedämpftes Audiosignal (R) zu erzeugen und die weitere Notch-Richtung (N) auf einen von den Notch-Richtungen (N) der anderen Beamformer (28, 28a, 28b) verschiedenen Wert einzustellen, so dass der Energieinhalt des weiteren richtungsabhängig gedämpften Audiosignals (R) minimiert wird,
    - wobei die Auswerteeinheit (30) dazu eingerichtet ist, die erste Notch-Richtung (N), die zweite Notch-Richtung (N) und die mindestens eine weitere Notch-Richtung (N) vergleichend auszuwerten, und eine Kopfdrehung des Nutzers qualitativ und/oder quantitativ zu erfassen, wenn im Zuge der vergleichenden Auswertung eine korrelierte Änderung von mindestens zwei der Notch-Richtungen (N) festgestellt werden.
  13. Hörsystem (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    wobei die Auswerteeinheit (30) dazu eingerichtet ist, mindestens eine der Notch-Richtungen (N) in der vergleichenden Auswertung in Abhängigkeit von der Stärke der durch die Variation dieser Notch-Richtung (N) erzielten Energieminimierung mit unterschiedlicher Gewichtung zu berücksichtigen.
  14. Hörsystem (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
    wobei die Auswerteeinheit (30) dazu eingerichtet ist, mindestens eine der Notch-Richtungen (N) in der vergleichenden Auswertung in Abhängigkeit von der Zeitstabilität dieser Notch-Richtung (N) mit unterschiedlicher Gewichtung zu berücksichtigen.
  15. Hörsystem (2) nach einem Ansprüche 9 bis 14,
    wobei das mindestens eine Hörinstrument (4) eine Signalaufbereitungseinheit (24) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder daraus abgeleitete Audiosignale (I1', I2') mittels einer Anzahl von Signalaufbereitungsprozesse (24) in Abhängigkeit von einer Anzahl von einstellbaren Signalaufbereitungsparametern (P) zu modifizieren, um mittels eines Ausgangswandlers (8) des Hörinstruments (4) an den Nutzer ausgegeben zu werden, und wobei das Hörsystem (2) Mittel zur Einstellung mindestens eines Signalaufbereitungsparameters (P) in Abhängigkeit von der qualitativen und/oder quantitativen Erfassung der Kopfdrehung aufweist.
  16. Hörsystem (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
    wobei das mindestens eine Hörinstrument (4) eine Signalaufbereitungseinheit (18) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Eingangs-Audiosignale (I1, I2) oder daraus abgeleitete Audiosignale (I1', I2') mittels mindestens eines adaptiven Signalaufbereitungsprozesses (24) in Abhängigkeit einer einstellbaren Adaptionsgeschwindigkeit zu modifizieren, um mittels eines Ausgangswandlers (8) des Hörinstruments (4) an den Nutzer ausgegeben zu werden, und wobei das Hörsystem (2) Mittel zur Einstellung der Adaptionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der qualitativen und/oder quantitativen Erfassung der Kopfdrehung aufweist.
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