DE102005061000B4

DE102005061000B4 - Signalverarbeitung für Hörgeräte mit mehreren Kompressionsalgorithmen

Info

Publication number: DE102005061000B4
Application number: DE102005061000A
Authority: DE
Inventors: Jens Hain; Andre Steinbuss
Original assignee: Siemens Audiologische Technik GmbH
Current assignee: Sivantos GmbH
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: EP1802171A1; DE102005061000A1; US20070140512A1

Abstract

Signalverarbeitungsvorrichtung insbesondere für ein Hörgerät mit
– einer ersten Kompressionseinrichtung (3) zum Verstärken eines Eingangssignals entsprechend einem ersten Kompressionsalgorithmus und
– einer Klassifikationseinrichtung (2) zum Klassifizieren des Eingangssignals hinsichtlich der Hörsituation,
– gekennzeichnet durch mindestens eine zweite Kompressionseinrichtung (4) zum Verstärken des Eingangssignals entsprechend mindestens einem zweiten Kompressionsalgorithmus, wobei
– durch die Klassifikationseinrichtung (2) das Eingangssignal in Abhängigkeit von der Klassifikation der ersten oder zweiten Kompressionseinrichtung (3, 4) zuführbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsvorrichtung insbesondere für ein Hörgerät mit einer Kompressionseinrichtung zum Verstärken eines Eingangssignals entsprechend einem Kompressionsalgorithmus und mit einer Klassifikationseinrichtung zum Klassifizieren des Eingangssignals hinsichtlich der Hörsituation. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Signalverarbeitung.
Schwerhörende können in der Regel nur einen eingeschränkten Pegelbereich an Eingangssignalen wahrnehmen. Es ist daher der gesamte Eingangspegelbereich auf diesen wahrnehmbaren Pegelbereich zu transformieren, was durch sogenannte Kompression durchgeführt werden kann. Bei Hörgeräten nimmt also die Signalverarbeitung eine Kompression der Eingangssignale vor, um eine Anpassung an den veränderten Dynamikbereich des Hörgeschädigten vorzunehmen.
Für die Kompressionen existieren derzeit unterschiedliche Ansätze. Vielfach verbreitet ist die Realisierung der Kompression durch eine AGCi (Automatic Gain Control Input Dependent). Ihr Verhalten lässt sich mit Hilfe einer Kennlinie beschreiben, die den funktionellen Zusammenhang zwischen Eingangspegel und Ausgangspegel definiert. Dabei bestimmt eines oder mehrere Kompressionsverhältnisse den Kurvenverlauf der Kompression. Bei mehreren Kompressionsverhältnissen treffen zwei Kompressionslinien in einem sogenannten Kompressionskniepunkt zusammen. Somit ist ein kontinuierlicher Verstärkungsverlauf in Abhängigkeit vom Eingangspegel gewährleistet.
Entsprechend einem anderen, alternativen Ansatz wird die Verstärkung pegelabhängig adaptiv angepasst. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise unter dem Namen „ADRO-Kompression” (Adaptive Dynamic Range Optimization) bekannt. Dieses Kom pressionsverfahren kann nicht mit festen Kompressionskniepunkten und/oder Kompressionsverhältnissen beschrieben werden. Vielmehr wird hier die Verstärkung adaptiv verändert, wenn der Ausgangspegel einen vorbestimmten Maximalpegel überschreitet oder einen vorbestimmten Minimalpegel unterschreitet.
Es hat sich bei einer eingehenden Untersuchung jedoch gezeigt, dass keines der beiden Verfahren, weder AGCi noch ADRO, für alle Hörsituationen vorteilhaft ist.
Aus der Druckschrift DE 197 03 228 A1 ist diese Problematik ansatzweise dadurch gelöst, dass eine eingangsbezogene Kompression (AGCi) durch eine vorgeschaltete Situationsanalyse ergänzt wird. Je nach Ergebnis der Situationsanalyse wird das Verhalten der AGCi im Kniepunkt und Kompressionsverhältnis variiert, um in jeder Situation eine möglichst hohe Leistungsfähigkeit zu erreichen.
Darüber hinaus beschreibt die Druckschrift EP 1 307 072 A2 ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts, bei dem durch Ein-, Aus- oder Umschaltvorgänge hervorgerufene störende akustische Effekte vermieden werden sollen. Die Signalverarbeitung im Hörgerät wird hierzu gleitend von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand übergeführt. Der gleitende Übergang erfolgt durch eine parallele Signalverarbeitung in wenigstens zwei Signalpfaden des Hörgeräts, wobei ein Signal, das aus dem ersten Betriebszustand resultiert, und ein Signal, das aus dem zweiten Betriebszustand resultiert, in wechselnder Gewichtung addiert werden. So kann beispielsweise beim Verändern einer Kompressionskennlinie ein gleitender Übergang erzielt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Signalverarbeitungsvorrichtung vorzuschlagen, die für verschiedene Hörsituationen gemeinsam mit verbesserter Qualität nutzbar ist. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Signalverarbeitungsverfahren angegeben werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Signalverarbeitungsvorrichtung insbesondere für ein Hörgerät mit einer ersten Kompressionseinrichtung zum Verstärken eines Eingangssignals entsprechend einem ersten Kompressionsalgorithmus und einer Klassifikationseinrichtung zum Klassifizieren des Eingangssignals hinsichtlich der Hörsituation, sowie mindestens einer zweiten Kompressionseinrichtung zum Verstärken des Eingangssignals entsprechend mindestens einem zweiten Kompressionsalgorithmus, wobei durch die Klassifikationseinrichtung das Eingangssignal in Abhängigkeit von der Klassifikation der ersten oder zweiten Kompressionseinrichtung zuführbar ist.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zur Signalverarbeitung insbesondere in einem Hörgerät sowie Verstärken eines Eingangssignals entsprechend einem ersten Kompressionsalgorithmus und Klassifizieren des Eingangssignals hinsichtlich der Hörsituation und Verstärken des Eingangssignals entsprechend mindestens einem zweiten Kompressionsalgorithmus, wobei in Abhängigkeit von dem Klassifikationsergebnis (entweder) gemäß dem ersten oder dem zweiten Kompressionsalgorithmus verstärkt wird.
In vorteilhafter Weise wird somit je nach der Hörsituation der jeweils optimale Kompressionsalgorithmus oder die optimalen Kompressionsalgorithmen gewählt. Es wird also nicht nur eine situationsabhängige Parametrisierung vorgenommen, die zu suboptimalen Ergebnissen führt.
Vorzugsweise steigt bei dem ersten Kompressionsalgorithmus der Ausgangspegel stets kontinuierlich mit dem Eingangspegel an. Dies ist üblicherweise bei AGCi-Algorithmen der Fall.
Günstigerweise wird bei dem zweiten Kompressionsalgorithmus der Ausgangspegel unabhängig vom Eingangspegel immer unterhalb eines Maximalpegels und über einem Minimalpegel gehalten. Bei dem ADRO-Algorithmus wird dies dadurch erreicht, dass beim Erreichen der Pegelbereichsgrenze ein Verstärkungs-Offset addiert oder subtrahiert wird. Damit das Ausgangssignal in dem gewünschten Pegelbereich bleibt, kann die Offset-Addition oder -Subtraktion gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden. Bei einer speziellen Ausführungsform sind beide Kompressionsalgorithmen gegebenenfalls auch mehr, auf einem einzigen Chip implementiert. Dadurch nimmt die Hardwarekomplexität nicht zu.
Der Wechsel zwischen beiden Kompressionsalgorithmen kann von der Klassifikationseinrichtung gleitend durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Hörgeräteträger den Wechsel nicht oder kaum wahrnimmt.
Darüber hinaus kann die Klassifikationseinrichtung einen Triggereingang aufweisen, über den durch ein externes Signal der Kompressionsalgorithmus gewechselt werden kann. Dies führt zu dem Vorteil, dass ein Umschalten des Kompressionsalgorithmus auch durch ein signalverarbeitungsexternes Triggersignal, z. B. einem Tastendruck an dem Hörgerät, erfolgen kann.
Die erfindungsgemäße Signalverarbeitungsvorrichtung und das entsprechende Verfahren wird vorzugsweise in einem Hörgerät eingesetzt, kann aber ebenso in anderen Hörvorrichtungen, wie Headsets, Verwendung finden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 ein Prinzipschaltdiagramm eines erfindungsgemäßen Hörgeräts;
2 eine Verstärkungskernlinie für ein AGCi-Verfahren;
3 einen Eingangssignalpegelverlauf;
4 einen Ausgangssignalpegelverlauf für eine Hörsituation mit AGCi-Verarbeitung und
5 einen Ausgangssignalpegelverlauf für eine Hörsituation mit ADRO-Verarbeitung
Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Ein erfindungsgemäßes Hörgerät gemäß dem Beispiel von 1 besteht aus einem oder mehreren Mikrofonen 1, die an einem Klassifikator 2 angeschlossen sind. Der Klassifikator analysiert das Eingangssignal von dem/den Mikrofonen 1 und schaltet das Eingangssignal an einen entsprechenden der mehreren Ausgänge. Einer der Ausgänge ist hier an einen AGCi-Baustein 3 und der andere Ausgang an einen ADRO-Baustein 4 angeschlossen. Die Ausgangssignale der beiden Verstärkerbausteine 3, 4 werden gegebenenfalls weiterverarbeitet und in einem Summenelement 5 zusammengeführt. Das Ausgangssignal des Summenelements 5 wird schließlich einem Lautsprecher 6 zugeführt.
In dem gewählten Beispiel wurden die einzelnen Elemente 2, 3, 4 als separate Hardwarekomponenten beschrieben. Diese Komponenten können jedoch auch auf einem einzigen Chip und/oder als einzelne Softwaremodule ausgeführt sein. Dabei generiert der Klassifikator 2 ein Steuersignal, mit dem entweder ein AGCi-Modul oder ein ADRO-Modul zur Verarbeitung des Eingangssignals angesprochen wird.
Unabhängig vom Typ der Realisierung sind in jedem Fall zwei oder mehr Kompressionsalgorithmen in dem Hörgerät bzw. der Hörvorrichtung implementiert. Basierend auf dem Ergebnis einer Situationsanalyse durch den Klassifikator 2 wechselt das Hörgerät selbständig möglicherweise gleitend, zwischen den beiden implementierten Kompressionsansätzen, um in jeder Situation die Vorteile des jeweiligen Verfahrens ausnutzen zu können. Es wird also in Abhängigkeit von der aktuellen Hörsituation nicht nur ein Parameter des einzigen Kompressionsalgorithmus angepasst, sondern basierend auf dem Ergebnis einer Situationsanalyse zwischen zwei oder mehreren unabhängigen Kompressionsalgorithmen gewechselt.
Zusätzlich zu dem automatischen Wechseln des Kompressionsalgorithmus durch den Klassifikator 2 in Abhängigkeit von der jeweiligen Situation ist es auch vorgesehen, dass der Wechsel Ereignis getriggert stattfinden kann. Beispielsweise könnte eine derartige Triggerung durch das Betätigen eines Tasters auf dem Hörgerät oder einer externen Bedieneinheit, z. B. Fernbedienung, erfolgen. Der Klassifikator 2, der auch Schalt- oder Steuerfunktionalität besitzt, verfügt deshalb über einen zusätzlichen Eingang, der das Triggersignal aufnimmt.
Anhand der 2 bis 5 wird nun erläutert, wie die Signalverarbeitung konkret anhand der Hörsituation geschaltet werden kann. 2 zeigt zunächst in der durchgezogenen Linie einen Verstärkungslauf einer AGCi. Dieser Verstärkungsverlauf ist im vorliegenden Beispiel durch 3 Kompressionsverhältnisse (Steilheiten der Kennlinie) geprägt. Die Kompressionskennlinie, besitzt einen kontinuierlichen Verlauf und ändert in den Kompressionskniepunkten K1 und K2 ihre Steilheit.
Bei dem eingangs erwähnten Stand der Technik ist es lediglich möglich, situationsabhängig den Kennlinienverlauf zu ändern. Dementsprechend können beispielsweise die Kniepunkte in einer speziellen Situation zu den Punkten K1' und K2' geändert werden (vgl. 2). Der Kompressionsalgorithmus bleibt dabei jedoch der gleiche. Dies kann zu einer gewissen Verbesserung führen, ist aber in vielen Situationen nicht hilfreich. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß der gesamte Kompressionsalgorithmus geändert. Ausgehend von der AGCi-Kompression kann beispielsweise in eine ADRO-Kompression geschaltet werden (vgl. 1).
In 3 ist ein konkretes Eingangssignal wiedergegeben. Sein Pegelverlauf ist in dem Beispiel dreiecksförmig. Nach einem linearen Anstieg erfolgt ein linearer Abfall des Pegels.
Der Klassifikator 2 stellt zunächst eine Situation, z. B. Sprache in Ruhe, fest, bei der eine Art AGCi-Kompression vorteilhaft ist. Es wird also die Kennlinie von 2 verwendet, um das Eingangssignal von 3 zu komprimieren. Das daraus resultierende Ausgangssignal ist in 4 wiedergegeben. Der gesamte Dynamikbereich zwischen einem Minimalpegel Lmin und einem Maximalpegel Lmax wird hier nicht ausgenutzt.
In einer anderen Hörsituation, z. B. bei Musik, schaltet der Klassifikator in die ADRO-Kompression. Wiederum besitzt das Eingangssignal den Pegelverlauf von 3. Der Ausgangspegel nach der ADRO-Kompression, ist in 5 dargestellt. Demnach steigt der Ausgangspegel Lout zunächst an, bis das Maximimum Lmax erreicht ist. Da der Eingangspegel Lin weiter steigt und der Ausgangspegelbereich nicht verlassen werden soll, erfolgt eine Ausgangspegelreduzierung um einen vorgegebenen Wert (offset). Bedingt durch den weiter steigenden Eingangspegel Lin steigt auch der Ausgangspegel Lout wiederum an und er reicht erneut den Maximalpegel Lmax. Hier wiederholt sich die Pegelreduktion um den festgelegten Offsetwert erneut. Diese Absenkung kann sich mehrfach wiederholen.
Beim Absenken des Eingangspegels Lin ergibt sich ein ähnliches Bild. Zunächst sinkt auch der Ausgangspegel Lout, bis ein Minimalpegel Lmin erreicht wird. Damit der Eingangsschall für den Hörgeräteträger aber weiterhin hörbar bleibt, wird der Ausgangspegel um einen ebenfalls konstanten Wert angehoben. Auch dies kann unter Umständen mehrfach geschehen, wenn der Eingangspegel weiter sinkt. Auf diese Weise lässt sich der gesamte Ausgangspegelbereich für einen Teilbereich des Eingangspegels ausnutzen.
Durch die beiden Kompressionsalgorithmen AGCi 3 und ADRO 4 werden abhängig von der Hörsituation vollkommen unterschiedliche Ausgangspegel erzielt. Somit können die Vorteile unterschiedlicher Kompressionsansätze in einem einzigen Gerät kombiniert und ihre jeweiligen Vorteile in den einzelnen Hörsituation ausgenutzt werden.

Claims

Signalverarbeitungsvorrichtung insbesondere für ein Hörgerät mit – einer ersten Kompressionseinrichtung (3) zum Verstärken eines Eingangssignals entsprechend einem ersten Kompressionsalgorithmus und – einer Klassifikationseinrichtung (2) zum Klassifizieren des Eingangssignals hinsichtlich der Hörsituation, – gekennzeichnet durch mindestens eine zweite Kompressionseinrichtung (4) zum Verstärken des Eingangssignals entsprechend mindestens einem zweiten Kompressionsalgorithmus, wobei – durch die Klassifikationseinrichtung (2) das Eingangssignal in Abhängigkeit von der Klassifikation der ersten oder zweiten Kompressionseinrichtung (3, 4) zuführbar ist.
Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei bei dem ersten Kompressionsalgorithmus der Ausgangspegel kontinuierlich mit dem Eingangspegel in dessen gesamten Bereich steigt.
Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei dem zweiten Kompressionsalgorithmus der Ausgangspegel unabhängig vom Eingangspegel immer unterhalb eines Maximalpegels und oberhalb eines Minimalpegels gehalten wird.
Signalverarbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beide Kompressionsalgorithmen auf einem Chip implementiert sind.
Signalverarbeitungsvorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Wechsel zwischen beiden Kompressionsalgorithmen von der Klassifikationseinrichtung (2) gleitend durchführbar ist.
Signalverarbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klassifikationseinrichtung einen Triggereingang aufweist, über den durch ein externes Signal der Kompressionsalgorithmus gewechselt werden kann.
Hörgerät mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Signalverarbeitung insbesondere in einem Hörgerät durch – Verstärken eines Eingangssignals entsprechend einem ersten Kompressionsalgorithmus und – Klassifizieren des Eingangssignals hinsichtlich der Hörsituation, – Gekennzeichnet durch Verstärken des Eingangssignals entsprechend mindestens einem zweiten Kompressionsalgorithmus, wobei – In Abhängigkeit von dem Klassifikationsergebnis entweder gemäß dem ersten oder dem zweiten Kompressionsalgorithmus verstärkt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei bei dem ersten Kompressionsalgorithmus der Ausgangspegel stets kontinuierlich mit dem Eingangspegel steigt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei bei dem zweiten Kompressionsalgorithmus der Ausgangspegel unabhängig vom Eingangspegel immer unterhalb eines Maximalpegels und oberhalb des Minimalpegels gehalten wird.