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Die Erfindung betrifft Verfahren
zum Einstellen eines Hörhilfegerätes sowie
ein Hörhilfegerät mit einem
Mikrofonsystem mit veränderbarer
Richtcharakteristik zur Aufnahme eines akustischen Eingangssignals
und Abgabe wenigstens eines Mikrofonsignals, einer Signalverarbeitungseinheit
und einem Ausgangswandler. Ferner betrifft die Erfindung ein Programmiergerät für ein Hörhilfegerät.
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In modernen Hörhilfegeräten finden Einrichtungen zur
Klassifikation von Hörsituationen
Verwendung. Je nach Hörsituation
werden die Übertragungsparameter
des Hörhilfegerätes automatisch variiert.
Dabei kann die Klassifikation u.a. Einfluss haben auf die Wirkungsweise
von Störgeräuschunterdrückungsalgorithmen
als auch auf das Mikrofonsystem. So wird beispielsweise je nach
erkannter Hörsituation
gewählt
(diskret umgeschaltet bzw. kontinuierlich übergeblendet) zwischen einer
omnidirektionalen Richtcharakteristik (Richtcharakteristik nullter
Ordnung) und einer deutlichen Richtwirkung des Mikrofonsystems (Richtcharakteristik
erster oder höherer
Ordnung). Zur Erzeugung der Richtcharakteristik werden Gradientenmikrofone
verwendet oder mehrere omnidirektionale Mikrofone elektrisch miteinander
verschaltet. Derartige Mikrofonsysteme zeigen ein frequenzabhängiges Übertragungsverhalten, bei
dem ein deutlicher Abfall zu tiefen Frequenzen zu verzeichnen ist.
Das Rauschverhalten der Mikrofone ist dagegen frequenzunabhängig. Zum
Erreichen eines natürlichen
Klangeindrucks muss der Hochpassfrequenzgang des Mikrofonsystems
durch Verstärkung
der tiefen Frequenzen ausgeglichen werden. Dabei wird das im tiefen
Frequenzbereich vorhandene Rauschen ebenfalls mitverstärkt und
unter Umständen
deutlich und störend
hörbar,
während
leise Geräusche
vom Rauschen verdeckt werden. Weiter hin ist bei einem aus mehreren
omnidirektionalen Mikrofonen aufgebauten Mikrofonsystem das Mikrofonrauschen
gegenüber
einem einzelnen omnidirektionalen Mikrofon erhöht, wobei das Mikrofonrauschen mit
der Anzahl der verwendeten omnidirektionalen Mikrofone zunimmt.
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Aus der WO 00/76268 A2 ist ein Hörhilfegerät bekannt
mit einer Signalverarbeitungseinheit und mindestens zwei Mikrofonen,
die zur Bildung von Richtmikrofonsystemen unterschiedlicher Ordnung miteinander
verschaltbar sind, wobei die Richtmikrofonsysteme ihrerseits in
von der Frequenz der von den Mikrofonen abgegebenen Mikrofonsignale
abhängiger
Gewichtung miteinander verschaltbar sind. In Abhängigkeit des Ergebnisses einer
Signalanalyse kann die Grenzfrequenz zwischen benachbarten Frequenzbändern, bei
denen eine unterschiedliche Gewichtung der Mikrofonsignale vorgesehen
ist, eingestellt werden.
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Aus der
EP 0 942 627 A2 ist ein
Hörgerät mit Richtmikrofon-System mit einer
Signalverarbeitungseinrichtung, einem Hörer und mehreren Mikrofonen bekannt,
deren Ausgangssignale zur Erzeugung einer individuellen Richtmikrofoncharakteristik über Verzögerungseinrichtungen
und die Signalverarbeitungseinrichtung in unterschiedlicher Gewichtung miteinander
verschaltbar sind. Bei dem Richtmikrofon-System kann die bevorzugte
Empfangsrichtung (Hauptrichtung) in Anpassung an eine vorliegende Hörsituation
individuell eingestellt werden.
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Aus der
US 5,524,056 ist ein Hörgerät mit einem
omnidirektionalen Mikrofon und einem direktionalen Mikrofon erster
oder höherer
Ordnung bekannt. Das Mikrofonsignal des direktionalen Mikrofons
wird im Bereich niedriger Signalfrequenzen in seiner Amplitude verstärkt und
dem Mikrofonsignal des omnidirektionalen Mikrofons angeglichen.
Sowohl das Mikrofonsignal des omnidirektionalen Mikrofons als auch
das Mikrofonsignal des direktionalen Mikrofons sind einer Umschalteinheit
zugeführt. In
einer ersten Schaltstellung der Umschalteinheit ist das omnidirektionale
Mikrofon und in einer zweiten Schaltstellung der Umschalteinheit
das direktionale Mikrofon mit einem Hörgeräte-Verstärker verbunden. Die Umschalteinheit
kann in Abhängigkeit
des Signalpegels eines Mikrofonsignals automatisch umschalten.
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Nachteilig bei den bekannten Hörhilfegeräten mit
einem Richtmikrofonsystem ist, dass in bestimmten Hörsituationen
entweder die Richtwirkung des Mikrofonsystems nicht optimal verwendet
wird oder dass ein hoher Grad an Richtwirkung zu einer deutlich
hörbaren
Verschlechterung der Klangqualität führt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die Klangqualität
eines Hörhilfegerätes mit
Richtmikrofonsystem zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
Verfahren zum Einstellen eines Hörhilfegerätes gemäß den Ansprüchen 1 und
5. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch
Hörhilfegeräte gemäß den Ansprüchen 9 bis 12
sowie durch ein Programmiergerät
gemäß den Ansprüchen 13
und 14.
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Das erfindungsgemäße Hörhilfegerät umfasst ein Mikrofonsystem
mit mindestens zwei Mikrofonen, um Richtcharakteristiken nullter
und erster Ordnung realisieren zu können. Vorzugsweise sind jedoch
mehr als zwei Mikrofone vorhanden, so dass auch Richtcharakteristiken
zweiter und höherer
Ordnung möglich
sind. Weiterhin umfasst das Hörhilfegerät eine Signalverarbeitungseinheit
zur Verarbeitung und frequenzabhängigen
Verstärkung
des von dem Mikrofonsystem erzeugten Mikrofonsignals. Die Signalausgabe
erfolgt üblicherweise
durch ein akustisches Ausgangssignal mittels eines Hörers. Es
sind aber auch andere, z.B. Vibrationen erzeugende Ausgangswandler
bekannt.
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Als Richtcharakteristik nullter Ordnung
im Sinne der Erfindung ist eine omnidirektionale Richtcharakteristik
zu verstehen, die beispielsweise von einem einzelnen, nicht mit
weite ren Mikrofonen verschalteten omnidirektionalen Mikrofon hervorgeht.
Eine Mikrofoneinheit mit einer Richtcharakteristik erster Ordnung
(Richtmikrofon erster Ordnung) kann beispielsweise durch ein einzelnes
Gradientenmikrofon oder die elektrische Verschaltung zweier omnidirektionaler
Mikrofone realisiert werden. Mit Richtmikrofonen erster Ordnung
ist ein theoretisch erreichbarer Maximalwert des Direktiviti-Index
(DI) von 6 dB (Hyperniere) zu erreichen. In der Praxis erhält man am
KEMAR (einer Standardforschungspuppe) bei optimaler Lage der Mikrofone
und bestem Abgleich der von den Mikrofonen erzeugten Signale DI-Werte
von 4–4,5
dB. Richtmikrofone zweiter und höherer
Ordnung weisen DI-Werte von 10 dB und mehr auf, die beispielsweise
für eine
bessere Sprachverständlichkeit
vorteilhaft sind. Enthält
ein Hörhilfegerät ein Mikrofonsystem
mit beispielsweise drei omnidirektionalen Mikrofonen, so können auf dieser
Basis durch geeignete Verschaltung der Mikrofone gleichzeitig Mikrofoneinheiten
mit Richtcharakteristiken nullter bis zweiter Ordnung realisiert werden.
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Ein einzelnes omnidirektionales Mikrofon stellt
für sich
eine Mikrofoneinheit nullter Ordnung dar. Wird bei zwei omnidirektionalen
Mikrofonen das Mikrofonsignal eines Mikrofons verzögert, invertiert und
zu dem Mikrofonsignal des anderen Mikrofons addiert, so entsteht
eine Mikrofoneinheit erster Ordnung. Wird wiederum bei zwei Mikrofoneinheiten
erster Ordnung das Mikrofonsignal einer Mikrofoneinheit verzögert, invertiert
und zu dem Mikrofonsignal der zweiten Mikrofoneinheit erster Ordnung
addiert, so ergibt sich eine Mikrofoneinheit mit Richtcharakteristik
zweiter Ordnung. Auf diese Weise lassen sich – abhängig von der Anzahl omnidirektionaler
Mikrofone – Mikrofoneinheiten
beliebiger Ordnung realisieren.
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Umfasst ein Mikrofonsystem Mikrofoneinheiten
unterschiedlicher Ordnung, so kann zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken
umgeschaltet werden, z.B. durch An- oder Ausschalten eines oder mehrerer
Mikrofone. Weiterhin können
durch eine geeignete elektrische Verschaltung der Mikrofoneinheiten auch
beliebige Mischformen zwischen den Richtcharakteristiken unterschiedlicher
Ordnung erzeugt werden. Hierzu werden die Mikrofonsignale der Mikrofoneinheiten
unterschiedlich gewichtet und addiert, bevor sie in der Signalverarbeitungseinheit
des Hörhilfegerätes weiter
verarbeitet und verstärkt
werden. So kann ein kontinuierlicher, gleitender Übergang
zwischen unterschiedlichen Richtcharakteristiken realisiert werden,
wodurch sich störende
Artefakte beim Umschalten vermeiden lassen.
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In vielen Alltagssituationen ist
ein hohes Maß an
Richtwirkung bei einem Hörhilfegerät wünschenswert.
So können
zum Beispiel die Worte eines Gesprächspartners bei einem Gespräch besser
verstanden werden oder in einer Hörsituation mit seitlichem Störlärm wird
dieser weitgehend unterdrückt.
Allerdings vergrößert ein
höheres
Maß an
Richtwirkung auch das durch das Mikrofonsystem verursachte Mikrofonrauschen.
Es muss daher stets ein Kompromiss zwischen der Stärke der
Richtwirkung und dem maximal in Kauf genommenen Mikrofonrauschen
gefunden werden.
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Bei einem Hörhilfegerät gemäß der Erfindung wird das zugelassene
Mikrofonrauschen an den individuellen Hörverlust des Hörhilfegeräteträgers angepasst,
indem über
eine Veränderung
der Richtcharakteristik nur in dem Maß Mikrofonrauschen zugelassen
wird, in dem dies von dem Hörhilfegeräteträger nicht
als störend
empfunden wird. Dabei wird das Mikrofonrauschen insbesondere bei
leisen Ausgangssignalen des Hörhilfegerätes als
störend
empfunden, da es bei diesen nicht durch das Nutzsignal verdeckt
(maskiert) wird. Hingegen wird bei einem lauten Ausgangssignal des
Hörhilfegerätes das
Mikrofonrauschen verdeckt und damit unhörbar. Daher muss in Situationen
mit einem relativ hohen Signalpegel des von dem Mikrofonsystem erzeugten
Mikrofonsignals die Richtwirkung wegen der psychoakustischen Verdeckung
des Mikrofonrauschens durch das laute Eingangssignal nicht eingeschränkt werden.
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Um nicht unnötig Richtwirkung zu verschenken,
sondern diese individuell optimal auszunutzen, sieht die Erfindung
vor, die individuelle Ruhehörschwelle
des Hörhilfegeräteträgers bei
der Einstellung der Richtwirkung mit zu berücksichtigen.
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Hierzu wird zunächst die Ruhehörschwelle des
Hörhilfegeräteträgers in
Abhängigkeit
von der Frequenz eines dem Gehör
des Hörhilfegeräteträgers zugeführten Testsignals
ermittelt. Anhand aktueller Hörhilfegeräteeinstellungen,
die insbesondere das Signalübertragungsverhalten
des Hörhilfegerätes und
das Mikrofonsystem betreffen, kann das von dem Mikrofonsystem ausgehende
und dem Gehör des
Hörhilfegeräteträgers zugeführte Mikrofonrauschen über der
Frequenz ziemlich genau berechnet werden. Als Alternative zu der
Berechnung ist es ebenfalls möglich,
das Mikrofonrauschen unter den gegebenen Einstellungen des Hörhilfegerätes in Abhängigkeit
von der Frequenz zu messen. Ein Vergleich mit der zuvor gemessenen
individuellen Ruhehörschwelle
des Hörhilfegeräteträgers zeigt
nun, ob das Mikrofonrauschen zumindest in bestimmten Frequenzbereichen über der
Ruhehörschwelle
liegt und damit vom Hörhilfegeräteträger wahrgenommen wird.
Gemäß der Erfindung
wird dann für
die mit dem Hörhilfegerät übertragbaren
Frequenzen ein möglichst
hohes Maß an
Richtwirkung eingestellt, ohne dass dabei das durch das Mikrofonsystem
verursachte Mikrofonrauschen die Ruhehörschwelle übersteigt.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird
die Richtcharakteristik des Mikrofonsystems so eingestellt, dass
das von dem Mikrofonsystem verursachte und dem Gehör des Hörhilfegeräteträgers zugeführte Mikrofonrauschen
zumindest in einem bestimmten Frequenzbereich zwar oberhalb der
Ruhehörschwelle
liegt, jedoch ein von dem Hörhilfegeräteträger individuell
als tolerierbar erachtetes Maß nicht übersteigt.
Insbesondere kann durch eine Veränderung
der Richtcharakteristik in Abhängigkeit
der Frequenz eines akustischen Eingangssignals das Mikrofonrauschen
so eingestellt werden, dass dieses zumindest näherungsweise über den
gesamten, durch das Hörhilfegerät ü bertragbaren
Frequenzbereich mit der Ruhehörschwelle
bzw. dem als tolerierbar erachteten Maß an Rauschen übereinstimmt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
dass die Einstellung des Richtmikrofonsystems während des Betriebes des Hörhilfegerätes an die aktuelle
Umgebungssituation angepasst wird. Insbesondere wird bei einem Mikrofonsignal
mit hohem Signalpegel ein höheres
Maß an
Richtwirkung zugelassen als dies bei alleiniger Berücksichtigung
der Ruhehörschwelle
der Fall wäre.
Allerdings ist es hierfür erforderlich,
den Signalpegel des von dem Mikrofonsystem erzeugten Mikrofonsignals
zu messen. Eine Optimierung der Richtwirkung wird insbesondere dann
erreicht, wenn die individuelle Maskierungsschwelle des Hörhilfegeräteträgers bezüglich des
Mikrofonrauschens bestimmt wird. Diese zeigt an, bei welchem Signalpegel
eines von einem akustischen Eingangssignal herrührenden Anteil in dem Ausgangssignal
des Mikrofonsystems der Anteil des Mikrofonrauschens in diesem Ausgangssignal
maskiert, d.h. verdeckt und damit nicht mehr von dem Hörhilfegeräteträger wahrnehmbar
ist. Die Maskierungsschwelle ist abhängig von der Frequenz und dem
Signalpegel des Mikrofonrauschens und gibt an, welche Mikrofonsignale
dazu geeignet sind, das Mikrofonrauschen zu verdecken. Das Maß an Richtwirkung
des Mikrofonsystems wird dann derart variiert, dass in Abhängigkeit
der Frequenz eines akustischen Eingangssignals eine möglichst
hohe Richtwirkung erreicht wird, ohne dass dabei das Mikrofonrauschen
die Maskierungsschelle übersteigt.
Analog zu der Ruhehörschwelle
kann auch hierbei ein von dem Hörhilfegeräteträger individuell
als tolerierbar erachtetes Maß an
Mikrofonrauschen zugelassen werden, was bedeutet, dass die Richtwirkung
so eingestellt wird, dass das Mikrofonrauschen zumindest in einem bestimmten
Frequenzbereich die Maskierungsschwelle auch um ein bestimmtes Maß übersteigen darf.
Prinzipiell kann bei der Programmierung des Hörhilfegerätes eine beliebige Funktion
festgelegt werden, die angibt, um welchen Wert das Mikrofonrauschen
in Abhängigkeit
von der Frequenz die Ruhehörschwelle übersteigen
oder auch unterschreiten soll. In der Praxis wird man jedoch zumindest
für einen
bestimmten Frequenzbereich (z.B. von 2 kHz bis 4 kHz) einen konstanten
Wert (z.B. 5 dB über
der in diesem Frequenzbereich gemessenen Ruhehörschwelle) für das zulässige Mikrofonrauschen
festlegen.
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Die Einstellung der Richtwirkung
des Hörhilfegerätes gemäß der Erfindung
in Abhängigkeit
von der Ruhehörschwelle
bzw. der Maskierungsschwelle kann beispielsweise während der
Anpassung des Hörhilfegerätes an den
individuellen Hörverlust
eines Hörhilfegeräteträgers durch
den Akustiker erfolgen. Vorteilhaft erfolgt diese Anpassung jedoch
automatisch durch das Programmiergerät, gesteuert durch eine entsprechende
Programmiersoftware. Als Eingangsgrößen bei der Berechnung dienen
audiometrischen Daten des Hörhilfegeräteträgers, insbesondere
die Ruhehörschwelle
bzw. die Maskierungsschwelle, Kennwerte des Hörhilfegerätes sowie die Hörhilfegeräteeinstellungen
zum Ausgleich des individuellen Hörverlustes des Hörhilfegeräteträgers. Das
Programmiergerät
errechnet aus diesen Daten dann Werte der Einstellparameter, die
die Einstellung der Richtwirkung in Abhängigkeit der Frequenz betreffen.
Bei der Einstellung der Richtwirkung in Abhängigkeit der Maskierungsschwelle
erfolgt die Einstellung der Richtwirkung zusätzlich in Abhängigkeit des
Signalpegels des Ausgangssignals, das dem Gehör des Hörhilfegeräteträgers zugeführt wird. Auch diesbezüglich werden
durch das Programmiergerät
Einstellparameter errechnet und auf das Hörhilfegerät übertagen, die die Richtwirkung
des Mikrofonsystems in Abhängigkeit
dieses Signalpegels während
des laufenden Betriebes des Hörhilfegerätes regeln.
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Die Erfindung kann bei allen bekannten
Hörhilfegeräte-Typen
mit einem einstellbaren Richtmikrofon angewendet werden, beispielsweise
bei hinter dem Ohr tragbaren Hörhilfegeräten, in
dem Ohr tragbaren Hörhilfegeräten, implantierbaren
Hörhilfegeräten oder
Taschenhörhilfegeräten. Weiterhin
kann das Hörhilfegerät gemäß der Erfindung
auch Teil eines mehrere Geräte
zur Versorgung eines Schwerhörigen
umfassenden Hörhilfegerä tesystems
sein, z.B. Teil eines Hörgerätesystems
mit zwei am Kopf getragenen Hörhilfegeräten zur
binauralen Versorgung oder Teil eines Hörgerätesystem, bestehend aus einem
am Kopf tragbaren Gerät
und einer am Körper tragbaren
Prozessoreinheit.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Hörhilfegerät mit einem
drei omnidirektionale Mikrofone umfassenden Richtmikrofonsystem,
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2 ein
Blockschaltbild zur Einstellung eines Richtmikrofonsystems unter
Berücksichtigung
einer individuellen Ruhehörschwelle,
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3 ein
Blockschaltbild zur Einstellung eines Richtmikrofons unter Berücksichtigung
der individuellen Maskierungsschwelle und
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4 ein
Blockschaltbild zur Einstellung eines Mikrofonsystems unter Berücksichtigung
der individuellen Maskierungsschwelle sowie des von dem Mikrofonsystem
erzeugten Ausgangssignals.
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1 zeigt
ein Prinzipschaltbild eines Hörhilfegerätes mit
einem Richtmikrofonsystem gemäß der Erfindung.
Das Mikrofonsystem umfasst drei omnidirektionale Mikrofone 1, 2 und 3.
Das von dem Mikrofon 2 ausgehende Mikrofonsignal wird in
einer Verzögerungseinheit 4A verzögert, durch
einen Inverter 5A invertiert und in einem Summierer 6A zu dem
von dem Mikrofon 1 ausgehenden Mikrofonsignal R0 addiert.
Die beiden omnidirektionalen Mikrofone 1 und 2 bilden
dadurch ein Richtmikrofon 1, 2 mit Richtcharakteristik
erster Ordnung, von dem das Mikrofonsignal R1 ausgeht. Ebenso wird
das von dem Mikrofon 3 ausgehende Mikrofonsignal in einer
Verzögerungseinheit 4B verzögert, durch
einen Inverter 5B invertiert und in einem Summierer 6B zu
dem von dem Mikrofon 2 ausgehenden Mikrofonsignal addiert. Auch
die Mikrofone 2 und 3 bilden dadurch ein Richtmikrofonsystem 2, 3 mit
Richtcharakteristik erster Ordnung, dessen Mikrofonsignal am Ausgang
des Summierers 6B anliegt. Wird wiederum das von dem Richtmikrofonsystem 2, 3 ausgehende
Mikrofonsignal in einer Verzögerungseinheit 7 verzögert und
in einem Inverter 8 invertiert und in einem Summierer 9 zu
dem von dem Richtmikrofonsystem 1, 2 ausgehenden
Mikrofonsignal R1 addiert, so entsteht aus den Mikrofonen 1, 2 und 3 ein
Richtmikrofonsystem 1, 2, 3 mit Richtcharakteristik
zweiter Ordnung, dessen Mikrofonsignal R2 am Ausgang des Summierers 9 anliegt.
Die drei Mikrofonsignale R0, R1 und R2 sind schließlich einer
Schaltungseinheit 10 zugeführt, in der zwischen den unterschiedlichen
Mikrofonsignalen umgeschaltet werden kann oder in der die unterschiedlichen
Mikrofonsignale R0, R1 und R2 unterschiedlich gewichtet und addiert
werden. Das resultierende und am Ausgang der Schaltungseinheit 10 abgegebene
Mikrofonausgangssignal RA wird schließlich einer Signalverarbeitungseinheit 11 zugeführt, in
der die Weiterverarbeitung und frequenzabhängige Verstärkung des Mikrofonausgangssignals RA
zum Ausgleich des individuellen Hörverlustes eines Hörhilfegeräteträgers erfolgt.
Schließlich
wird das verarbeitete Mikrofonsignal zur Abgabe in einen Gehörgang des
Hörhilfegeräteträgers durch
einen Hörer 12 in
ein akustisches Signal gewandelt.
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Moderne Hörhilfegeräte lassen sich in besonderer
Weise an unterschiedliche Hörsituationen anpassen.
Hierzu weist das Hörhilfegerät im Ausführungsbeispiel
eine Steuereinheit 13 auf, in der unterschiedliche Parametersätze, sogenannte
Hörprogramme,
zur Steuerung der Signalverarbeitung im Hörhilfegerät speicherbar und abrufbar
sind. Zwischen den unterschiedlichen Hörprogrammen kann mittels eines
Programmwahltasters 14 umgeschaltet werden. Ferner verfügt das Hörhilfegerät über eine automatische
Situationserkennung, mittels derer die die Signalverarbeitung betreffenden
Parameter des Hörhilfegerätes während des
laufenden Betriebes des Hörhilfegerätes angepasst werden
können.
Zur Signalanalyse ist der Steuereinheit 13 das von dem omnidirektionalen
Mikrofon 1 ausgehende Mikrofonsignal zugeführt. Auch
die Richtcharakteristik des Mikrofonsystems wird an die erkannte
Umgebungssituation bzw. an das eingestellte Hörprogramm angepasst, wobei
im Ausführungsbeispiel
eine Mikrofonsteuereinheit 15 vorgesehen ist, die ebenfalls
durch die Steuereinheit 13 gesteuert wird. Abhängig von der
erkannten Umgebungssituation bzw. dem eingestellten Hörprogramm
kann somit über
die Mikrofonsteuereinheit 15 zwischen Richtmikrofonsystemen mit
Richtcharakteristik nullter, erster oder zweiter Ordnung umgeschaltet
werden oder es können
die von den Richtmikrofonen unterschiedlicher Ordnung ausgehenden
Mikrofonsignale, gesteuert durch die Mikrofonsteuereinheit 15,
unterschiedlich gewichtet und addiert werden.
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Bei dem Hörhilfegerät gemäß dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
dass die Einstellung der Richtcharakteristik unter Berücksichtigung
der individuellen Ruhehörschwelle
eines Hörhilfegeräteträgers erfolgt.
Diese wird durch einen Gehörtest
ermittelt, der in der Regel von einem Hörgeräte-Akustiker durchgeführt wird.
Ferner wird bei dem Hörhilfegerät gemäß dem Ausführungsbeispiel
das Mikrofonrauschen für
unterschiedliche Richtcharakteristiken ermittelt, z.B. gemessen
oder unter Berücksichtigung der
Mikrofon-Kenndaten, der unterschiedlichen Verschaltungen der Mikrofone
sowie der Signalverarbeitung im Hörhilfegerät bei den jeweiligen Hörhilfegeräte-Einstellungen errechnet.
Anschließend
wird bei dem Hörhilfegerät die Richtwirkung
in Abhängigkeit der
Frequenz, der Ruhehörschwelle
sowie des Mikrofonrauschens bei der jeweiligen Frequenz eingestellt.
Liegt z.B. in einem Frequenzbereich die individuelle Ruhehörschwelle
des Hörhilfegeräteträgers bei
30dB SPL, so wird die Richtcharakteristik so eingestellt, dass das
von dem Mikrofonsystem erzeugte und dem Gehör des Hörhilfegeräteträgers zugeführte Mikrofonrauschen in der
Größenordnung
dieser Ruhehörschwelle
liegt, so dass ein möglichst
hohes Maß an
Richtwirkung erreicht wird, ohne dass dabei das durch das Mikrofonsystem
erzeugte Mikrofonrauschen von dem Hörhilfegeräteträger als störend empfunden wird. Liegt
in einem anderen Frequenzbereich die Ruhehörschwelle des Hörhilfegeräteträgers z.B.
bei 50dB SPL, so kann in diesem Frequenzbereich ein höheres Maß an Richtwirkung
zugelassen werden, beispielsweise eine Richtcharakteristik zweiter
Ordnung, ohne dass dabei das Mikrofonrauschen von dem Hörhilfegeräteträger wahrgenommen wird.
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Bei der Einstellung des Hörhilfegerätes wird somit
das Ziel verfolgt, ein möglichst
hohes Maß an Richtwirkung
zuzulassen, ohne dass dabei das von dem Mikrofonsystem erzeugte
Mikrofonrauschen unter Berücksichtigung
der aktuellen Hörhilfegeräteeinstellungen
oberhalb der individuellen Ruhehörschwelle
des Hörhilfegeräteträgers liegt.
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Eine andere Strategie der Hörhilfegeräteeinstellung
kann darin bestehen, dass ein von dem Hörhilfegeräteträger wahrnehmbares Mikrofonrauschen ein
bestimmtes Maß nicht übersteigt.
Das Mikrofonsystem wird dann so eingestellt, dass in dem Ausgangssignal
des Hörhilfegerätes das
von dem Mikrofonsystem hervorgerufene Mikrofonrauschen maximal um
eben dieses Maß die
Ruhehörschwelle
des Hörhilfegeräteträgers übersteigt.
Dabei kann sich dieses von dem Hörhilfegeräteträger als
tolerierbar erachtete Maß an
Mikrofonrauschen über
den gesamten, durch das Hörhilfegerät übertragbaren
Frequenzbereich beziehen oder nur auf einen bestimmten Frequenzbereich
beschränken.
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Eine Weiterentwicklung der Erfindung
sieht vor, dass der Mikrofonsteuereinheit 15 auch das Ausgangssignal
der Steuereinheit 10 und damit das zur Weiterverarbeitung
bestimmte Mikrofonausgangssignal RA zugeführt ist. Dies hat den Vorteil,
dass neben der individuellen Ruhehörschwelle auch der Signalpegel
dieses Mikrofonsignals bei der Einstellung der Richtcharakteristik
berücksichtigt
werden kann. Das Mikrofonrauschen wird nämlich nur bei verhältnismäßig niedrigen
Signalpegeln dieses Mikrofonausgangssignals RA als störend empfun den.
Bei einem verhältnismäßig hohen
Pegel dieses Mikrofonausgangssignals RA nimmt das Mikrofonrauschen
nur einen kleinen Anteil an diesem Signal ein und der überwiegende
Anteil des Mikrofonausgangssignals RA wird durch das akustische
Eingangssignal bestimmt. Dies führt
jedoch dazu, dass das Mikrofonrauschen ohnehin durch das akustische
Eingangssignal verdeckt (maskiert) und somit durch den Hörhilfegeräteträger nicht
wahrgenommen wird. Es kann somit in einer derartigen Hörsituation
ein höheres Maß an Richtwirkung
zugelassen werden als dies bei der reinen Berücksichtigung der Ruhehörschwelle der
Fall wäre.
Bei einem Mikrofonausgangssignal RA mit sehr hohem Signalpegel kann
somit stets die größtmögliche Richtwirkung
des Mikrofonsystems eingestellt werden, ohne dass hierdurch das
Mikrofonrauschen von dem Hörhilfegeräteträger als
störend
empfunden wird. Die Anpassung der Richtcharakteristik des Mikrofonsystems
an die Ruhehörschwelle
ist daher besonders bei Mikrofonausgangssignalen RA mit niedrigem
Signalpegel wichtig, da bei diesen das Mikrofonrauschen in dem Mikrofonsignal überwiegt
und somit als störend
empfunden werden kann.
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Eine weitere Optimierung des Richtmikrofonsystems
wird dadurch erreicht, dass bei dem Hörhilfegeräteträger die individuelle Maskierungsschwelle für das Mikrofonrauschen
bestimmt wird. Dann kann die Richtwirkung in Abhängigkeit der Frequenz der von
den Mikrofonen 1–3 ausgehenden
Mikrofonsignale R0, R1 und R2 so eingestellt werden, dass stets die
maximale Richtwirkung eingestellt ist, bei der das Mikrofonrauschen
gerade noch verdeckt wird. Im Falle eines sehr leisen akustischen
Eingangssignals bzw. ohne akustisches Eingangssignal wird dann automatisch
zumindest im Wesentlichen nur das von dem omnidirektionalen Mikrofon 1 ausgehende
Mikrofonsignal R0 an die Signalverarbeitungseinheit 11 weitergeleitet.
Mit zunehmendem Signalpegel in dem Mikrofonsignal wird dann stufenweise
auf Richtcharakteristiken höherer
Ordnung umgeschaltet oder kontinuierlich das Gewicht des Mikrofonsignals
R1 bzw. R2 gegenüber
R0 erhöht.
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Ebenso wie bei der Ruhehörschwelle
kann auch bei der Berücksichtigung
der Maskierungsschwelle ein bestimmtes Maß an Mikrofonrauschen von dem
individuellen Hörhilfegeräteträger als
tolerierbar erachtet werden. Dann wird die Richtcharakteristik des
Mikrofonsystems so eingestellt, dass dieses Maß an Mikrofonrauschen entweder über den gesamten übertragbaren
Frequenzbereich oder lediglich in wenigstens einem Frequenzband
von dem Hörhilfegeräteträger wahrnehmbar
bleibt.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Mikrofonsteuereinheit 15 das
Mikrofonausgangssignal RA zugeführt
um die Richtwirkung des Mikrofonsystems so einzustellen, dass das
dem Gehör
des Hörhilfegeräteträger zugeführte Mikrofonrauschen unterhalb
der Ruhehörschwelle
liegt bzw. durch ein Nutzsignal verdeckt wird. Da die Rückkopplung
somit vor der eigentlichen Signalverarbeitung im Hörhilfegerät mittels
der Signalverarbeitungseinheit 11 erfolgt, sind der Mikrofonsteuereinheit 15 zusätzlich auch
die aktuellen Steuerparameter der Steuereinheit 13 zugeführt, so
dass die Weiterverarbeitung des Mikrofonausgangssignals RA durch
die Signalverarbeitungseinheit 11 berücksichtigt werden kann. Alternativ
könnte
der Mikrofonsteuereinheit 15 auch das Ausgangsignal der
Signalverarbeitungseinheit 11 zugeführt werden.
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Die Signalverarbeitung bei dem Hörhilfegerät gemäß dem Ausführungsbeispiel
kann in analoger, digitaler oder in kombinierter Schaltungstechnik erfolgen.
Weiterhin kann die Signalverarbeitung auch parallel in aneinandergrenzenden
Frequenzbändern (Kanälen) erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt auch die Einstellung der Richtcharakteristik
des Mikrofonsystems in Frequenzbändern.
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Nachfolgend werden in den 2 bis 4 die wesentlichen Schritte bei der Einstellung
eines Hörhilfegerätes gemäß der Erfindung
in verallgemeinerter Darstellung nochmals veranschaulicht. Dabei zeigt 2 ein Blockschaltbild zur
Ein stellung eines Richtmikrofonsystems unter Berücksichtigung einer individuellen
Ruhehörschwelle.
Das Mikrofonsystem des Hörhilfegerätes umfasst
ein Mikrofon-Array 20 mit mehreren Mikrofonen, von denen
jeweils ein Mikrofonsignal abgegeben wird. Zur Einstellung der Richtcharakteristik
sind die Mikrofonsignale einer Schaltungseinheit 21 zugeführt. Diese
liefert an ihrem Signalausgang ein Mikrofonsignal, das zur Weiterverarbeitung
in dem Hörhilfegerät vorgesehen
ist. Ziel der Hörhilfegeräteeinstellung
ist es, ein möglichst
hohes Maß an
Richtwirkung zu erzielen, ohne dabei das Mikrofonrauschen derart
ansteigen zu lassen, dass dies von einem Hörhilfegeräteträger als störend empfunden wird. Um eine
derartige Einstellung des Mikrofonsystems zu erreichen, wird zunächst mit
einer Testeinrichtung die individuelle Ruhehörschwelle des Hörhilfegeräteträgers in
Abhängigkeit
der Frequenz eines dem Gehör
des Hörhilfegeräteträgers zugeführten Testsignals
ermittelt und in einer Speichereinrichtung 22 gespeichert.
Die Messung der Ruhehörschwelle
kann von einem Hörgeräte-Akustiker durchgeführt werden,
sie kann aber auch mit einer geeigneten Messeinrichtung (PC mit entsprechender
Software) bzw. einem Hörhilfegerät mit integriertem
Tongenerator von dem Hörhilfegeräteträger selbst
durchgeführt
werden. Ist die individuelle Ruhehörschwelle eines Hörhilfegeräteträgers in Abhängigkeit
der Frequenz bekannt, so lässt
sich daraus auch die erforderliche Verstärkung leiser Eingangssignale
in Abhängigkeit
von der Frequenz durch das Hörhilfegerät ermitteln,
um den Hörverlust auszugleichen.
In der Regel wird der Hörverlust durch
das Hörhilfegerät jedoch
nicht vollständig
ausgeglichen, sondern bezogen auf die Ruhehörschwelle eines Normalhörenden lediglich
um beispielsweise 50% vermindert. Aus der notwendigen Verstärkung leiser
Eingangssignale wiederum kann das dem Gehör des Hörhilfegeräteträgers zugeführte Mikrofonrauschen bei leisen
Eingangssignalen bzw. beim Fehlen eines akustischen Eingangssignals
bestimmt werden. Zum Bestimmen des Mikrofonrauschens in Abhängigkeit
der Frequenz und unterschiedlicher Einstellungen bezüglich der
Richtcharakteristik werden entweder Messungen an dem Hörhilfegerät durchgeführt oder
das jeweilige Mikrofonrauschen wird anhand von Hörhilfegeräte- sowie Mikrofon-Kenndaten
errechnet. Unter Berücksichtigung der
so gewonnenen Kenndaten wird nun eine optimierte Richtcharakteristik
des Mikrofon-Arrays in Abhängigkeit
der Frequenz eines akustischen Eingangssignals und der individuellen
Ruhehörschwelle des
Hörhilfegeräteträgers bei
der jeweiligen Frequenz ermittelt, wobei hierzu die Werte von Einstellparametern
des Hörhilfegerätes und
insbesondere der Schaltungseinheit 21 zur Einstellung eben
dieser Richtcharakteristik errechnet und bei dem Hörhilfegerät eingestellt
werden. Die Berechnung erfolgt in einer Recheneinrichtung 23,
die vorzugsweise als Programmiergerät oder PC mit einer entsprechenden Software
ausgebildet ist und die Speichereinrichtung 22 umfasst.
Die errechneten Parameter werden dann auf das Hörhilfegerät übertragen. Die Recheneinrichtung 23 kann
aber auch innerhalb des Hörhilfegerätes angeordnet
sein. Vorteilhaft erfolgt die Einstellung des Hörhilfegerätes und insbesondere der Schaltungseinheit 21 derart,
dass das dem Gehör
des Hörhilfegeräteträgers zugeführte Mikrofonrauschen
zumindest näherungsweise
mit dessen Ruhehörschwelle übereinstimmt
oder diese zumindest nicht übersteigt.
Weiterhin kann die Richtwirkung des Mikrofon-Arrays auch so eingestellt
werden, dass das resultierende Mikrofonrauschen zumindest in einem bestimmten
Frequenzbereich die Ruhehörschwelle des
Hörhilfegeräteträgers um
ein von diesem tolerierbares Maß übersteigt.
Vorzugsweise ist dieses Maß in
Abhängigkeit
von der Frequenz frei wählbar.
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Eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 verbesserte Einstellung
der Richtwirkung des Mikrofonsystems lässt sich mit der Einstellung
des Mikrofon-Arrays gemäß 3 erreichen. Auch hierbei
sind die Mikrofonsignale einer Anzahl an Mikrofonen 30 zur
Einstellung der Richtcharakteristik zunächst einer Schaltungseinheit 31 zugeführt. Anders
als im vorhergehenden Ausführungsbeispiel erfolgt
dabei die Einstellung jedoch nicht statisch, z.B. einmalig während der
Anpassung des Hörhilfegerätes durch
den Akustiker, sondern adaptiv während
des laufenden Betriebes des Hörhilfegerätes. Zur
Einstellung der Richtwirkung wird das von dem Mikrofonsystem erzeugte
Mikrofonsignal oder ein daraus hervorgehendes Signal ebenfalls berücksichtigt.
Weist das Mikrofonsignal zumindest in einem bestimmten Frequenzbereich
einen hohen Signalpegel auf, so kann zumindest in diesem Frequenzbereich ein
höheres
Mikrofonrauschen und damit ein höheres Maß an Richtwirkung
toleriert werden. Die Richtwirkung wird dann zumindest in diesem
Frequenzbereich derart erhöht,
bis der Anteil des Mikrofonrauschens in dem Ausgangssignal gerade
noch durch den aus dem akustischen Eingangssignal hervorgehenden
Anteil des Ausgangssignals verdeckt wird oder die maximale Richtwirkung
erreicht ist. Dadurch wird gewährleistet,
dass stets die maximale Richtwirkung eingestellt ist, bei der das
Mikrofonrauschen nicht als störend
empfunden wird. Auch die Maskierungsschwelle für das Mikrofonrauschen wird
anhand von Testsignalen ermittelt, die dem Gehör des Hörhilfegeräteträgers z.B. während der Anpassung des Hörhilfegerätes zugeführt werden.
Als Testsignale werden bevorzugt Sinussignale, weißes Rauschen oder
ein dem Mikrofonrauschen ähnliches
Rauschen verwendet. Daten bezüglich
der gemessenen, individuellen Maskierungsschwelle in Abhängigkeit
der Frequenz werden dann in einer Speichereinrichtung 32 im Hörhilfegerät gespeichert.
Eine Recheneinrichtung 33 errechnet aus diesen Daten und
dem Ausgangssignal der Schaltungseinheit 31 adaptiv eine optimierte
Einstellung der Schaltungseinheit 31, so dass so viel Richtwirkung
wie möglich
eingestellt ist und dennoch kein Mikrofonrauschen von dem Hörhilfegeräteträger wahrgenommen
wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
kann man eine alternative Ausführungsform
dadurch realisieren, dass die Richtwirkung des Mikrofon-Arrays so
eingestellt wird, dass das resultierende Mikrofonrauschen zumindest
in einem bestimmten Frequenzbereich die Ruhehörschwelle des Hörhilfegeräteträgers um
ein von diesem tolerierbares Maß übersteigt.
Vorzugsweise ist auch dieses Maß in
Abhängigkeit
von der Frequenz frei wählbar.
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Eine weitere Ausführungsform zur Einstellung
der Richtwirkung eines Mikrofonsystems mit mehreren Mikrofonen 40 zeigt 4. Auch hierbei erfolgt
die Einstellung wie bei der vorhergehenden Ausführungsform adaptiv unter Berücksichtigung
der individuellen Maskierungsschwelle. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel
gemäß 3 wird dabei jedoch das
zur Weiterverarbeitung in einer Signalverarbeitungseinheit des Hörhilfegerätes vorgesehene Ausgangssignal
einer Schaltungseinheit 41 nicht berücksichtigt. Das Mikrofonsystem
umfasst stattdessen eine zweite Schaltungseinheit 42, in
die ebenfalls die von den omnidirektionalen Mikrofonen 40 erzeugten
Mikrofonsignale eingehen und aus der das zur Weiterverarbeitung
vorgesehene Ausgangssignal des Mikrofonsystems hervorgeht. Dabei
sind die Einstellungen der ersten Schaltungseinheit 41 statisch, d.h.,
sie werden allenfalls bei der Anpassung des Hörhilfegerätes, jedoch nicht während des
normalen Betriebes eingestellt. Das Ausgangssignal dieser ersten
Schaltungseinheit 41 wird dann zusammen mit den Daten bzgl.
der individuellen Maskierungsschwelle des Hörhilfegeräteträgers, die in einer Speichereinrichtung 43 im
Hörhilfegerät hinterlegt
sind, dazu verwendet, die zweite Schaltungseinheit 42 zu Steuern.
Ergibt sich z.B., dass in der momentanen Hörsituation bei den statischen
Einstellungen der ersten Schaltungseinheit 41 das Mikrofonrauschen von
dem akustischen Eingangssignal verdeckt werden würde, so kann bei der adaptiven
Schaltungseinheit 42 ein höheres Maß an Richtwirkung eingestellt werden.
Die Einstellparameter der Schaltungseinheit 42 werden dabei
während
das laufenden Betriebes des Hörhilfegerätes aus
dem in der Speichereinrichtung 43 hinterlegten Verlauf
der Maskierungsschwelle in Abhängigkeit
der Frequenz und der Signalpegel des Mikrofonrauschens und des Nutzsignals
sowie des Ausgangssignals der Schaltungseinheit 41 mittels
der Recheneinrichtung 44 ermittelt. Insbesondere wird bei
dieser Berechnung auch das Maß der
Verdeckung, d.h. der Unterschied des Signalpegels des Mikrofonrauschens
im Vergleich zum Signalpegel des von dem akustischen Eingangssignal
herrührenden
Anteils in dem Ausgangssignal der Schaltungseinheit 41,
mit berücksichtigt.
Bei einem großen
Unterschied dieser beiden Signalpegel kann durch die Recheneinrichtung 44 bei
der Schaltungseinheit 42 eine verhältnismäßig große Zunahme der Richtwirkung
gegenüber
der durch die Schaltungseinheit 41 erzeugten Richtwirkung
eingestellt werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass
eine Rückkopplungsschleife
wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel
vermieden wird.
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Als Alternative zu der individuell
am Träger des
einzustellenden Hörhilfegerätes gemessenen Maskierungsschwelle
kann der adaptiven Einstellung eines Richtmikrofonsystems gemäß der Erfindung auch
ein Maskierungsmodell zugrunde liegen, das auf Messungen an einer
Vielzahl an Probanden beruht. In den Speichereinrichtungen 32 bzw. 43 der Ausführungsbeispiele
gemäß den 3 und 4 sind dann Daten bezüglich dieses allgemeinen Maskierungsmodells
abgelegt, das bei der Berechnung von Einstellparametern des Richtmikrofonsystems
in der Regel ebenfalls gute Ergebnisse liefert. Die aufwendige Messung
der individuellen Maskierungsschwelle kann dadurch entfallen.
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Zusammenfassend soll durch die Erfindung bei
einem Hörhilfegerät mit einem
mehrere Mikrofone umfassenden Mikrofonsystem die Richtwirkung verbessert
werden, ohne dass hierbei eine von einem Hörhilfegeräteträger als störend empfundene Zunahme des
Mikrofonrauschens entsteht. Hierzu schlägt die Erfindung vor, dass
die Einstellung des Mikrofonsystems statisch oder adaptiv unter
Berücksichtigung der
individuellen Ruhehörschwelle
bzw. unter Berücksichtigung
der individuellen Maskierungsschwelle für das von dem Mikrofonsystem
erzeugte Mikrofonrauschen erfolgt. Somit kann stets das größtmögliche Maß an Richtwirkung
zugelassen werden, ohne dass dabei der Hörhilfegeräteträger das von dem Mikrofonsystem
erzeugte Mikrofonrauschen als störend empfindet.