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EP1052881B1 - Hearing aid with oscillation detector and method for detecting oscillations in a hearing aid - Google Patents

Hearing aid with oscillation detector and method for detecting oscillations in a hearing aid Download PDF

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Publication number
EP1052881B1
EP1052881B1 EP00109229A EP00109229A EP1052881B1 EP 1052881 B1 EP1052881 B1 EP 1052881B1 EP 00109229 A EP00109229 A EP 00109229A EP 00109229 A EP00109229 A EP 00109229A EP 1052881 B1 EP1052881 B1 EP 1052881B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hearing aid
feedback
oscillation
microphone
detected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00109229A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1052881A3 (en
EP1052881A2 (en
Inventor
Volkmar Dipl.-Ing. Hamacher
Georg-Erwin Dipl.-Ing. Arndt
Tom Dipl.-Ing. Weidner (FH)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audiologische Technik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1999122133 external-priority patent/DE19922133C2/en
Application filed by Siemens Audiologische Technik GmbH filed Critical Siemens Audiologische Technik GmbH
Publication of EP1052881A2 publication Critical patent/EP1052881A2/en
Publication of EP1052881A3 publication Critical patent/EP1052881A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1052881B1 publication Critical patent/EP1052881B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/45Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H04R25/453Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback electronically

Definitions

  • the invention relates to a hearing aid with an oscillation detector and a method for detecting oscillation in a hearing aid.
  • a feedback suppression is known in a hearing aid, in which the occurrence of feedback is determined. If feedback is detected, the gain is reduced in at least one frequency band and left unchanged in all other frequency bands. Finally, to set the hearing aid, a set of appropriate parameters is generated and stored.
  • a disadvantage of this feedback suppression is that while the occurrence of feedback only during the adaptation of the hearing aid is detected and feedback during normal operation of the hearing aid not recognized and eliminated.
  • Maxwell / Zurek "Reducing Acoustic Feedback in Hearing Aids” (IEEE TRANSACTION ON SPEECH AND AUDIO PROCESSING, VOL. 3, NO 4, July 1995 ) uses an adaptive filter whose frequency response always corresponds to the inverted signal frequency response. If the input signal has strong tonal components, a kind of blocking filter is formed whose blocking band lies on the largest frequency component of the microphone signal. When the energy of the microphone signal in the stopband exceeds a threshold, the output is the output of the notch filter. Otherwise, the microphone signal will remain unchanged. There is thus no reliable feedback detection. This signal processing not only reduces any feedback but generally all the dominant spectral components of the input signal. Therefore, voice signals having a pronounced frequency structure are also attacked. As reported in Maxwell / Zurek, this leads to a significant deterioration of the sound quality.
  • the invention has for its object to provide a hearing aid with an oscillation detector and a method for detecting oscillations, which can be realized with little circuit complexity in a hearing aid.
  • a separate hearing aid device e.g. BTE or ITE device, or an implantable hearing aid understood.
  • the hearing aid according to the invention is characterized by a particularly simple design of the oscillation detector, which requires only small space and can be realized with a low circuit complexity.
  • the oscillation detector of the hearing aid comprises a period measuring element for determining the respective number of digitized samples of successive periods of an input signal of the microphone of the hearing aid.
  • the input signal is digitized by an A / D converter, which can be connected upstream of the oscillation detector or integrated into it.
  • the output values of the period measuring element undergo downstream averaging elements to determine a long-term average and a short-term average, which are respectively related to a longer and a shorter time period.
  • the hearing aid according to the invention thus takes into account that oscillations to be detected usually occur in the form of sinusoidal input signals and that in such sinusoidal input signals of the long-term and short-term average of the number of digitized samples in successive signal periods is substantially identical. As a result, sinusoidal signals can be distinguished from non-sinusoidal input signals.
  • the averaging elements of the hearing aid device according to the invention can be designed as low-pass filters.
  • first-order low-pass filters are used, a low-pass filter having a longer time constant for determining the long-term average value and a further low-pass filter having a shorter time constant for determining the short-time average value.
  • the oscillation detector has an amount element to cause a sign correction of the difference between the long-term and the short-term average, so that all the evaluation values with positive signs are present. This allows a comparison with a likewise positive threshold, without having to monitor a threshold range with both negative and positive values.
  • the oscillation detector has another averaging element, e.g. another low-pass filter to even out and smooth out the difference between the long-term and the short-term mean value as determined in the predicate.
  • another averaging element e.g. another low-pass filter to even out and smooth out the difference between the long-term and the short-term mean value as determined in the predicate.
  • the comparison element of the oscillation detector used for this purpose advantageously has an adjustable threshold value in order to be able to regulate the sensitivity of the oscillation detector.
  • the threshold value can either be set manually or adjusted automatically depending on detected ambient or noise situations.
  • An object of the method according to the invention for detecting oscillation is to detect substantially sinusoidal input signals of the microphone, since in the presence of such signals usually oscillation and thus present feedback is assumed.
  • the number of digitized samples in successive periods of the input signal of the microphone is determined. Now it is a question of determining whether the number of sampled values obtained in successive periods changes or is substantially identical. For this purpose, a long-term average value N L and a short-term average value N K of the number of sampled values determined are formed.
  • the method according to the invention makes it possible to detect the presence of substantially sinusoidal signals and thus of oscillation with a small number of process steps which are simple to implement in terms of circuitry.
  • a filter element When oscillation is detected, a filter element is set to the appropriate notch frequency and activated to reduce frequency-specific (narrow-band) gain and to suppress the feedback effect. This ensures that a gain reduction is set only when in fact a feedback effect to be suppressed occurs. Furthermore, the interference suppression by the activated filter element concentrates only on that frequency or that frequency range in which the feedback actually occurs. The remaining frequency ranges of the signal to be processed are not reduced in their gain.
  • the hearing aid device With the oscillation detector, it is also possible for the hearing aid device according to the invention to detect fluctuating feedback effects over time and to determine the respective frequency suitable for suppression and via activation of the filter element. This also allows changing feedback situations to be detected and remedied.
  • the hearing aid device can have a plurality of filter elements (notch filters, for example notch filters). If it is determined upon activation of a first filter element that the feedback effects persist, thus further filter elements can be activated in order to achieve a gain reduction at the respective further frequencies.
  • filter elements notch filters, for example notch filters
  • a general adjustability of the filter characteristic of the filter elements makes it possible, after a determination of the respective feedback effect by the oscillation detector not only the frequency range of the gain reduction, but also other suitable countermeasures (eg "width” and " Depth "of the notch effect of the notch filter).
  • suitable countermeasures eg "width” and " Depth "of the notch effect of the notch filter.
  • the reliability of the oscillation detector is increased when the level of the output signal is detected by a level measuring unit and feedback is detected only when an adjustable level threshold is exceeded.
  • the oscillation detector, the filter elements and / or level measuring unit connected can be controlled and activated.
  • the control unit upon detection of feedback conditions activation of the filter element takes place by the oscillation detector only when a signal level detected by the level measuring unit and above an adjustable threshold value is present.
  • the control unit may also be programmable and take on further functions of the signal analysis of the signal to be processed, so that e.g. due to the signal analysis, a suitable threshold value is set in the level measuring unit and this is changed if necessary.
  • the desired frequency-specific gain reduction is realized in the signal processing path. Then, when the goal of feedback suppression is achieved, no feedback effect can be detected.
  • the filter elements are activated only for an adjustable period of time and then turned off again. Thereupon it can be determined by the oscillation detector whether the initially determined feedback is still present and, if necessary, a new filter activation takes place. By a time-limited filter activation is avoided that the filters remain turned on, although due to changing environmental conditions, the causes of the feedback effect are eliminated.
  • a time-controlled activation of the filter elements can take place via a time switching element, which can also be integrated in the control.
  • a method for operating a hearing aid it is first determined for feedback detection, whether an oscillating microphone signal is present and then - if this is the case - set a corresponding frequency-specific gain reduction of the processed microphone signal. Occurring feedback effects are suppressed frequency-specific and narrow-band, without other frequency ranges of the microphone signal to be processed are touched.
  • the method according to the invention enables a targeted feedback suppression, which is particularly convenient for the user, since the usual amplification potential is retained in all frequency ranges which are not affected.
  • the method it is continuously determined whether a feedback occurs and then respectively suitable measures for frequency-specific gain reduction are taken, which adapt continuously in time to changes in the determined feedback effects.
  • suitable dynamic gain reduction measures By constantly monitoring the sound situation, changes in feedback effects are also detected, and it is possible to react accordingly by means of suitable dynamic gain reduction measures, so that precisely the respective detected feedback is always suppressed and changes and an omission of the feedback effects are taken into account.
  • a further method step it can be determined whether the output signal exceeds a certain level threshold value. This takes into account the large increase in signal levels occurring in a feedback situation.
  • the method is additionally queried whether the signal level of the sinusoidal signal is above a certain threshold value. Only when an oscillating signal and an increased level are cumulative, a feedback is actually detected.
  • a sinusoidal largely monofrequent input signal can also be present without a feedback situation.
  • the respective measure for the suppression of the feedback can be adapted in an optimized manner and, by activating a suitable filter characteristic, an adaptation of e.g. the position and the size of the notch frequency range and the degree of gain reduction, a further improved feedback suppression can be achieved.
  • the gain reduction takes place only for a certain period of time and then is canceled on its own, in order to take back and switch off the originally set gain reductions with changes in the sound situation and an omission of the originally detected feedback effect.
  • a renewed activation of filter measures for gain reduction can again be set.
  • the operation of the oscillation detector 4 follows from the block diagram FIG. 1 out.
  • An input signal 11 from the microphone 1 Is first digitized in the A / D converter 10 at a sampling rate f S.
  • the A / D converter 10 may be integrated in or connected to the oscillation detector 4.
  • Such a period measurement in the period measuring element 5 may e.g. by detecting and analyzing the zero crossings of the digitized samples. Thus, a change of sign and also the direction of the sign change (from + to - or vice versa) can be detected. Overall, therefore, the beginning and the end of a period of the input signal 11 (period) can be determined and the number of digital samples between the beginning and the end of the period can be determined.
  • Averaging elements downstream of the period measuring element 5, namely the low-pass filters 6, 7, are used to determine the long-term average value N L and the short-term average value N K of the number of sampling values determined by the period measuring element in the respective signal periods of the input signal 11.
  • x represents the input value (ie the number of sampled values determined per period) and y the respective output value (ie N L or N K ) of the processing instruction, in each case provided with the indices t for the respective sampling time interval.
  • difference element 12 a difference between N L and N K is formed, which is advantageously sign-corrected in magnitude element 13, so that only positive values occur.
  • another smoothing by another averaging element, here also for example a first order low-pass filter 14, also takes place.
  • the comparison element 8 the magnitude of the difference between N L and N K is judged. If it is below a certain adjustable threshold value, it is assumed that a substantially sinusoidal input signal 11 is present and thus the presence of oscillation can be assumed.
  • the oscillation frequency 16 (f OSZ ) is now determined in the frequency determiner 15, specifically as the product of the sampling rate f S with the reciprocal of the long-term mean value N L.
  • oscillation frequency f OSZ 4 kHz is present.
  • This oscillation frequency f OSZ can be passed from the oscillation detector 4 to a control element 20, so that suitable filter elements 17, 18, 19 can be activated in order to suppress the detected oscillation, for example by filters with notch effect (cf. FIG. 2 ).
  • a hearing aid with at least one microphone 1, a signal processing device 2 with means for signal processing and a handset 3, wherein in the signal processing path between the microphone 1 and the handset 3 filter elements 17, 18, 19 are provided for frequency-specific gain reduction.
  • the filter elements 17, 18, 19 mentioned are set to a determined blocking frequency and activated if oscillating signals are detected by the oscillation detector 4 and thus a feedback is analyzed as present.
  • the control element 20 is informed of the level of the output signal. Feedback is detected by the control element 20 only if the presence of an oscillating signal is registered by the oscillation detector 4 and at the same time a level of the output signal, ie the processed microphone signal, exceeding the determined threshold value of the level measuring element 21 is detected by the level measuring element 21.
  • the filter elements 17, 18 and 19 are not only activated, but also adjusted according to their filter characteristics (e.g., position and magnitude of the notch frequency range, degree of gain reduction).
  • the control may be programmable and e.g. initially set the usual basic parameters of filter characteristics, then - if the feedback is not sufficiently suppressed - make a corresponding adjustment of the filter characteristics after a specified or self-learning program flow.
  • An analysis or typing of the feedback detected by the oscillation detector 4 can also take place via the control element 20 and can be used to determine or determine the filter characteristic of the filter elements 17, 18 and 19.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Hörhilfsgerät mit einem Oszillationsdetektor sowie ein Verfahren zur Detektion von Oszillation in einem Hörhilfsgerät.The invention relates to a hearing aid with an oscillation detector and a method for detecting oscillation in a hearing aid.

Als Stand der Technik sind grundsätzlich Verfahren zur Detektion von Oszillationen und damit von akustischen Rückkopplungserscheinungen bekannt. In der Regel stützen sich diese Verfahren auf relativ komplexe Algorithmen oder aufwendige Frequenzanalysen (z.B. mittels Fouriertransformation). Ein derartiges Verfahren zur Oszillationsdetektion, wie es beispielsweise aus der EP 0 656 737 A1 bekannt ist, ist schaltungstechnisch relativ aufwendig zu realisieren und eignet sich daher nur bedingt für die Anwendung in einem Hörhilfsgerät.In principle, methods for the detection of oscillations and thus of acoustic feedback phenomena are known as state of the art. As a rule, these methods are based on relatively complex algorithms or complex frequency analyzes (eg by Fourier transformation). Such a method for oscillation detection, as for example from the EP 0 656 737 A1 is known, circuitry is relatively complex to implement and is therefore only conditionally suitable for use in a hearing aid.

Aus der WO 96/35314 A1 ist eine Rückkopplungsunterdrückung bei einer Hörhilfe bekannt, bei der das Auftreten von Rückkopplungen ermittelt wird. Wenn Rückkopplungen festgestellt werden, wird die Verstärkung in mindestens einem Frequenzband vermindert und in allen anderen Frequenzbändern unverändert gelassen. Um die Hörhilfe endgültig einzustellen, wird schließlich ein Satz entsprechender Parameter generiert und gespeichert. Nachteilig bei dieser Rückkopplungsunterdrückung ist, daß dabei das Auftreten von Rückkopplungen nur während der Anpassung der Hörhilfe erkannt wird und Rückkopplungen während des normalen Betriebs der Hörhilfe nicht erkannt und beseitigt werden.From the WO 96/35314 A1 a feedback suppression is known in a hearing aid, in which the occurrence of feedback is determined. If feedback is detected, the gain is reduced in at least one frequency band and left unchanged in all other frequency bands. Finally, to set the hearing aid, a set of appropriate parameters is generated and stored. A disadvantage of this feedback suppression is that while the occurrence of feedback only during the adaptation of the hearing aid is detected and feedback during normal operation of the hearing aid not recognized and eliminated.

Aus der DE 37 33 983 A1 ist ein Verfahren zum Dämpfen von Störschall gegenüber Sprache in Hörgeräten bekannt, welches auch die Neigung zu Rückkopplungen vermindert. Bei diesem Verfahren wird die Spektralverteilung von erfaßten Schallsignalen mittels Fourieranalyse in einer Mehrzahl von Frequenzfenstern ermittelt und mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen. Die Rückkopplungsunterdrückung basiert auf einer Frequenztransposition des Mikrofonsignals, so daß Rückkopplungen erst gar nicht entstehen. Dieses Verfahren führt jedoch zu einer Verfälschung des Eingangssignals und beeinträchtigt damit den Klang des Hörgeräts.From the DE 37 33 983 A1 A method of attenuating noise against speech in hearing aids is known, which also reduces the tendency for feedback. In this Method, the spectral distribution of detected sound signals by Fourier analysis in a plurality of frequency windows is determined and compared with predetermined limits. The feedback suppression is based on a frequency transposition of the microphone signal so that feedback does not even occur. However, this method leads to a distortion of the input signal and thus affects the sound of the hearing aid.

Aus der DE 39 27 765 C2 ist ein Hörgerät mit einer Signalverarbeitungseinheit zur verbesserten Abtrennung von Sprachsignalen gegenüber Rauschsignalen bekannt. Dabei werden niederfrequente Rauschsignale erkannt und gedämpft. Akustische Rückkopplungen werden dabei nicht erkannt und unterdrückt.From the DE 39 27 765 C2 is a hearing aid with a signal processing unit for improved separation of speech signals to noise signals known. This low-frequency noise signals are detected and attenuated. Acoustic feedbacks are not detected and suppressed.

In Maxwell/Zurek "Reducing Acoustic Feedback in Hearing Aids" (IEEE TRANSACTION ON SPEECH AND AUDIO PROCESSING, VOL. 3, NO 4, July 1995 ) wird ein adaptives Filter verwendet, dessen Frequenzgang immer dem invertierten Signalfrequenzgang entspricht. Weist das Eingangssignal stark tonale Komponenten auf, so bildet sich deshalb eine Art Sperrfilter aus, dessen Sperrband auf der größten Frequenzkomponente des Mikrofonsignals liegt. Wenn die Energie des Mikrofonsignals im Sperrbereich einen Schwellenwert überschreitet, ist das Ausgangssignal das Ausgangssignal des Sperrfilters. Andernfalls bleibt das Mikrofonsignal unverändert. Es findet damit keine zuverlässige Feedbackdetektion statt. Diese Signalverarbeitung reduziert nicht nur etwaige Rückkoppelungen sondern generell alle dominanten spektralen Komponenten des Eingangssignals. Daher werden auch Sprachsignale, die eine ausgeprägte Frequenzstruktur besitzen, angegriffen. Dies führt wie in Maxwell/Zurek berichtet zu einer deutlichen Verschlechterung der Klangqualität.In Maxwell / Zurek "Reducing Acoustic Feedback in Hearing Aids" (IEEE TRANSACTION ON SPEECH AND AUDIO PROCESSING, VOL. 3, NO 4, July 1995 ) uses an adaptive filter whose frequency response always corresponds to the inverted signal frequency response. If the input signal has strong tonal components, a kind of blocking filter is formed whose blocking band lies on the largest frequency component of the microphone signal. When the energy of the microphone signal in the stopband exceeds a threshold, the output is the output of the notch filter. Otherwise, the microphone signal will remain unchanged. There is thus no reliable feedback detection. This signal processing not only reduces any feedback but generally all the dominant spectral components of the input signal. Therefore, voice signals having a pronounced frequency structure are also attacked. As reported in Maxwell / Zurek, this leads to a significant deterioration of the sound quality.

Schließlich ist aus der DE 38 02 903 C2 ein Hörgerät mit einer Parallelschaltung aus mehreren Frequenzselektierkanälen bekannt. Zur Unterdrückung von Störsignalen in solchen Bereichen, in denen diese Störsignale nicht durch Spektralanteile der Sprache verdeckt werden, befinden sich in jedem dieser Kanäle Schwellwertschalter mit einem Steuersignalerzeuger. Dabei wird dem akustischen Ausgangswandler die Summe der Ausgangssignale der einzelnen Schwellwertschalter zugeführt. Auch diese Schaltungsanordnung ist nicht zur Unterdrückung von Rückkopplungen geeignet.Finally, out of the DE 38 02 903 C2 a hearing aid with a parallel circuit of several Frequenzselektierkanälen known. For suppression of interfering signals in such areas, in which these interfering signals are not obscured by spectral components of the speech, there are threshold switches in each of these channels with a control signal generator. The sum of the output signals of the individual threshold value switches is supplied to the acoustic output transducer. This circuit is not suitable for suppressing feedback.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hörhilfsgerät mit einem Oszillationsdetektor sowie ein Verfahren zur Detektion von Oszillationen anzubieten, welches mit geringem schaltungstechnischen Aufwand in einem Hörhilfsgerät verwirklicht werden kann.The invention has for its object to provide a hearing aid with an oscillation detector and a method for detecting oscillations, which can be realized with little circuit complexity in a hearing aid.

Die Aufgabe wird für das Hörhilfsgerät durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Hörhilfsgeräts werden in den weiteren Ansprüchen 2 - 13 beschrieben. Für das Verfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 14 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Vorteilhafte Verfahrensvarianten finden sich in den weiteren Patentansprüchen 15 - 23.The object is achieved for the hearing aid by the features of the characterizing part of claim 1 in conjunction with the features of the preamble. Advantageous embodiments of the hearing aid are described in the further claims 2-13. For the method, the object is solved by the features of the characterizing part of patent claim 14 in conjunction with the features of the preamble. Advantageous process variants can be found in the further claims 15 - 23rd

Unter Hörhilfsgerät wird im folgenden sowohl ein separates Hörhilfsgerät, z.B. HdO- oder IdO-Gerät, oder ein implantierbares Hörgerät verstanden.In the following, a separate hearing aid device, e.g. BTE or ITE device, or an implantable hearing aid understood.

Das erfindungsgemäße Hörhilfsgerät zeichnet sich durch einen besonders einfach aufgebauten Oszillationsdetektor aus, der nur geringen Bauraum benötigt und mit einem geringen Schaltungsaufwand realisiert werden kann.The hearing aid according to the invention is characterized by a particularly simple design of the oscillation detector, which requires only small space and can be realized with a low circuit complexity.

Der Oszillationsdetektor des erfindungsgemäßen Hörhilfsgeräts umfaßt ein Periodenmeßelement zur Ermittlung der jeweiligen Anzahl digitalisierter Abtastwerte aufeinanderfolgender Perioden eines Eingangssignals des Mikrofons des Hörhilfsgeräts.The oscillation detector of the hearing aid according to the invention comprises a period measuring element for determining the respective number of digitized samples of successive periods of an input signal of the microphone of the hearing aid.

Dabei wird das Eingangssignal durch einen A/D-Wandler digitalisiert, welcher dem Oszillationsdetektor vorgeschaltet oder in diesen integriert sein kann.In this case, the input signal is digitized by an A / D converter, which can be connected upstream of the oscillation detector or integrated into it.

Die Ausgangswerte des Periodenmeßelements durchlaufen nachgeordnete Mittelungselemente, um einen Langzeitmittelwert und einen Kurzzeitmittelwert, die jeweils auf einen längeren und einen kürzeren Zeitraum bezogen sind, zu ermitteln.The output values of the period measuring element undergo downstream averaging elements to determine a long-term average and a short-term average, which are respectively related to a longer and a shorter time period.

Wenn nun in einem Vergleichselement festgestellt wird, daß die korrespondierenden Langzeit- und Kurzzeitmittelwerte im wesentlichen identisch sind, wird das Vorhandensein einer Oszillation und damit einer akustischen Rückkopplung detektiert.If it is determined in a comparison element that the corresponding long-term and short-term average values are substantially identical, the presence of an oscillation and thus of an acoustic feedback is detected.

Beim erfindungsgemäßen Hörhilfsgerät wird somit berücksichtigt, daß zu detektierende Oszillationen meistens in Form von sinusförmigen Eingangssignalen auftreten und daß bei derartigen sinusförmigen Eingangssignalen der Langzeit- und Kurzzeitmittelwert der Anzahl digitalisierter Abtastwerte in aufeinanderfolgenden Signalperioden im wesentlichen identisch ist. Hierdurch können sinusförmige Signale von nicht-sinusförmigen Eingangssignalen unterschieden werden.The hearing aid according to the invention thus takes into account that oscillations to be detected usually occur in the form of sinusoidal input signals and that in such sinusoidal input signals of the long-term and short-term average of the number of digitized samples in successive signal periods is substantially identical. As a result, sinusoidal signals can be distinguished from non-sinusoidal input signals.

Konkret können die Mittelungselemente des erfindungsgemäßen Hörhilfsgeräts als Tiefpässe ausgebildet werden. Zur Verringerung des Schaltungsaufwandes werden Tiefpässe erster Ordnung verwendet, wobei ein Tiefpaß mit einer längeren Zeitkonstante zur Ermittlung des Langzeitmittelwertes und ein weiterer Tiefpaß mit einer kürzeren Zeitkonstante zur Ermittlung des Kurzzeitmittelwertes betrieben werden.Specifically, the averaging elements of the hearing aid device according to the invention can be designed as low-pass filters. In order to reduce the circuit complexity, first-order low-pass filters are used, a low-pass filter having a longer time constant for determining the long-term average value and a further low-pass filter having a shorter time constant for determining the short-time average value.

Der Oszillationsdetektor weist ein Betragselement auf, um eine Vorzeichenkorrektur der Differenz zwischen Langzeit- und Kurzzeitmittelwert herbeizuführen, so daß sämtliche Beurteilungswerte mit positiven Vorzeichen vorliegen. Hierdurch kann ein Vergleich mit einem ebenfalls positiven Schwellwert erfolgen, ohne daß ein Schwellwertbereich mit sowohl negativen als auch positiven Werten überwacht werden muß.The oscillation detector has an amount element to cause a sign correction of the difference between the long-term and the short-term average, so that all the evaluation values with positive signs are present. This allows a comparison with a likewise positive threshold, without having to monitor a threshold range with both negative and positive values.

Schließlich besitzt der Oszillationsdetektor ein weiteres Mittelungselement, z.B. einen weiteren Tiefpaß, um die im Vergleichselement festgestellte Differenz zwischen Langzeit- und Kurzzeitmittelwert nochmals auszumitteln und zu glätten.Finally, the oscillation detector has another averaging element, e.g. another low-pass filter to even out and smooth out the difference between the long-term and the short-term mean value as determined in the predicate.

Beim Vergleich des Langzeitmittelwerts mit dem Kurzzeitmittelwert besitzt das hierzu verwendete Vergleichselement des Oszillationsdetektors vorteilhafterweise einen einstellbaren Schwellwert um die Empfindlichkeit des Oszillationsdetektors regulieren zu können. Der Schwellwert kann zum einen manuell eingestellt werden oder aber sich automatisch in Abhängigkeit von erfaßten Umgebungs- oder Störschallsituationen von selbst einstellen.When comparing the long-term mean value with the short-time mean value, the comparison element of the oscillation detector used for this purpose advantageously has an adjustable threshold value in order to be able to regulate the sensitivity of the oscillation detector. The threshold value can either be set manually or adjusted automatically depending on detected ambient or noise situations.

Ein Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Oszillationserkennung besteht darin, im wesentlichen sinusförmige Eingangssignale des Mikrofons zu detektieren, da beim Vorliegen derartiger Signale üblicherweise von Oszillation und damit vorliegender Rückkopplung auszugehen ist.An object of the method according to the invention for detecting oscillation is to detect substantially sinusoidal input signals of the microphone, since in the presence of such signals usually oscillation and thus present feedback is assumed.

Zunächst wird dabei die Anzahl digitalisierter Abtastwerte in aufeinanderfolgenden Perioden des Eingangssignals des Mikrofons festgestellt. Nun geht es darum, festzustellen, ob die Anzahl der ermittelten Abtastwerte in aufeinanderfolgenden Perioden sich verändert oder im wesentlichen identisch ist. Dazu werden ein Langzeitmittelwert NL und ein Kurzzeitmittelwert NK der Anzahl der ermittelten Abtastwerte gebildet.First, the number of digitized samples in successive periods of the input signal of the microphone is determined. Now it is a question of determining whether the number of sampled values obtained in successive periods changes or is substantially identical. For this purpose, a long-term average value N L and a short-term average value N K of the number of sampled values determined are formed.

Im folgenden wird eine Differenz von NL und NK gebildet, das Vorzeichen der Differenz durch Betragsbildung gegebenenfalls korrigiert und schließlich der Differenzwert von NL und NK noch geglättet.In the following, a difference of N L and N K is formed, the sign of the difference by magnitude formation optionally corrected and finally the difference value of N L and N K still smoothed.

Bei einem darauffolgenden Vergleich des Langzeitmittelwerts mit dem Kurzzeitmittelwert durch Differenzbildung kann festgestellt werden, ob beide Mittelwerte im wesentlichen identisch sind. Wenn dies der Fall ist, ist davon auszugehen, daß die Periodendauern aufeinanderfolgender Signalperioden des Eingangssignals im wesentlichen identisch sind und somit ein im wesentlichen sinusförmiges Signal vorliegt und damit das Vorhandensein von Oszillation festzustellen ist.In a subsequent comparison of the long-term mean value with the short-term mean value by subtraction, it can be determined whether the two mean values are substantially identical. If this is the case, it can be assumed that the periods of successive signal periods of the input signal are substantially identical and thus a substantially sinusoidal signal is present and thus the presence of oscillation is to be determined.

Insgesamt ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, mit einer geringen Anzahl schaltungstechnisch einfach zu realisierender Verfahrensschritte das Vorhandensein von im wesentlichen sinusförmigen Signalen und damit von Oszillation zu detektieren.Overall, the method according to the invention makes it possible to detect the presence of substantially sinusoidal signals and thus of oscillation with a small number of process steps which are simple to implement in terms of circuitry.

Bei festgestellter Oszillation wird ein Filterelement auf die entsprechende Sperrfrequenz eingestellt und aktiviert, um frequenzspezifisch (schmalbandig) die Verstärkung zu reduzieren und den Rückkopplungseffekt zu unterdrücken. Hierdurch wird erreicht, daß eine Verstärkungsreduktion erst dann eingestellt wird, wenn tatsächlich ein zu unterdrückender Rückkopplungseffekt auftritt. Ferner konzentriert sich die Störungsunterdrückung durch das aktivierte Filterelement nur auf diejenige Frequenz oder denjenigen Frequenzbereich, in dem die Rückkopplung auch tatsächlich auftritt. Die verbleibenden Frequenzbereiche des zu verarbeitenden Signals werden in ihrer Verstärkung nicht reduziert.When oscillation is detected, a filter element is set to the appropriate notch frequency and activated to reduce frequency-specific (narrow-band) gain and to suppress the feedback effect. This ensures that a gain reduction is set only when in fact a feedback effect to be suppressed occurs. Furthermore, the interference suppression by the activated filter element concentrates only on that frequency or that frequency range in which the feedback actually occurs. The remaining frequency ranges of the signal to be processed are not reduced in their gain.

Durch den Oszillationsdetektor werden Rückkopplungseffekte detektiert, die durch sinusförmige Signale gekennzeichnet sind.By the oscillation detector feedback effects are detected, which are characterized by sinusoidal signals.

Mit dem Oszillationsdetektor wird es dem erfindungsgemäßen Hörhilfsgerät auch ermöglicht, zeitlich fluktuierende Rückkopplungseffekte zu erkennen und die jeweilige zur Unterdrückung geeignete Frequenz zu ermitteln und über Aktivierung des Filterelements einzustellen. Damit können auch wechselnde Rückkopplungssituationen erfaßt und behoben werden.With the oscillation detector, it is also possible for the hearing aid device according to the invention to detect fluctuating feedback effects over time and to determine the respective frequency suitable for suppression and via activation of the filter element. This also allows changing feedback situations to be detected and remedied.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Hörhilfsgerät mehrere Filterelemente (Sperrfilter, z.B. Notchfilter) aufweisen. Falls bei Aktivierung eines ersten Filterelements festgestellt wird, daß die Rückkopplungseffekte weiterbestehen, können somit weitere Filterelemente aktiviert werden, um an den jeweiligen weiteren Frequenzen eine Verstärkungsreduktion zu erreichen.In an advantageous embodiment, the hearing aid device can have a plurality of filter elements (notch filters, for example notch filters). If it is determined upon activation of a first filter element that the feedback effects persist, thus further filter elements can be activated in order to achieve a gain reduction at the respective further frequencies.

Eine allgemeine Einstellbarkeit der Filtercharakteristik der Filterelemente (z.B. Lage und Breite des Sperrfrequenzbereichs, Grad der Verstärkungsreduktion) ermöglicht es, nach einer Feststellung des jeweiligen Rückkopplungseffektes durch den Oszillationsdetektor nicht nur den Frequenzbereich der Verstärkungsreduktion, sondern auch weitere geeignete Gegenmaßnahmen (z.B. "Breite" und "Tiefe" der Kerbwirkung der Sperrfilter) einzustellen. Bei einer besonders detaillierten Typisierung der Rückkopplungseffekte können genau darauf angepaßte Gegenmaßnahmen durch entsprechende Generierung der Filterelemente ergriffen werden, wodurch eine besonders gezielte und angepaßte Rückkopplungsunterdrückung erreicht wird, ohne daß dies vom Benutzer des Hörhilfsgeräts wahrgenommen wird, da nur einzelne Frequenzbereiche des zu verarbeitenden Mikrofonsignals betroffen sind.A general adjustability of the filter characteristic of the filter elements (eg position and width of the rejection frequency range, degree of gain reduction) makes it possible, after a determination of the respective feedback effect by the oscillation detector not only the frequency range of the gain reduction, but also other suitable countermeasures (eg "width" and " Depth "of the notch effect of the notch filter). With a particularly detailed typification of the feedback effects exactly matched countermeasures can be taken by appropriate generation of the filter elements, whereby a particularly targeted and adapted feedback suppression is achieved without this being perceived by the user of the hearing aid, since only individual frequency ranges of the microphone signal to be processed are affected ,

Die Zuverlässigkeit des Oszillationsdetektors wird erhöht, wenn über eine Pegelmeßeinheit der Pegel des Ausgangssignals festgestellt wird und eine Rückkopplung nur dann detektiert wird, wenn auch ein einstellbarer Pegelschwellwert überschritten wird.The reliability of the oscillation detector is increased when the level of the output signal is detected by a level measuring unit and feedback is detected only when an adjustable level threshold is exceeded.

Über eine Steuereinheit kann der Oszillationsdetektor, die Filterelemente und/oder Pegelmeßeinheit verbunden, angesteuert und aktiviert werden. So kann durch die Steuereinheit erreicht werden, daß bei Detektion von Rückkopplungsbedingungen durch den Oszillationsdetektor eine Aktivierung des Filterelements erst dann erfolgt, wenn ein über die Pegelmeßeinheit erfaßter und über einem einstellbaren Schwellwert liegender Signalpegel vorliegt.Via a control unit, the oscillation detector, the filter elements and / or level measuring unit connected, can be controlled and activated. Thus, it can be achieved by the control unit that upon detection of feedback conditions activation of the filter element takes place by the oscillation detector only when a signal level detected by the level measuring unit and above an adjustable threshold value is present.

Die Steuereinheit kann auch programmierbar ausgebildet sein und weitere Funktionen der Signalanalyse des zu verarbeitenden Signals übernehmen, so daß z.B. aufgrund der Signalanalyse ein geeigneter Schwellwert in der Pegelmeßeinheit eingestellt wird und dieser gegebenenfalls verändert wird.The control unit may also be programmable and take on further functions of the signal analysis of the signal to be processed, so that e.g. due to the signal analysis, a suitable threshold value is set in the level measuring unit and this is changed if necessary.

Im Falle einer detektierten Rückkopplung und einer darauffolgenden geeigneten Aktivierung der Filterelemente wird die angestrebte frequenzspezifische Verstärkungsreduktion im Signalverarbeitungspfad realisiert. Wenn dann das Ziel einer Rückkopplungsunterdrückung erreicht wird, kann auch kein Rückkopplungseffekt mehr festgestellt werden.In the case of a detected feedback and a subsequent appropriate activation of the filter elements, the desired frequency-specific gain reduction is realized in the signal processing path. Then, when the goal of feedback suppression is achieved, no feedback effect can be detected.

Es kann damit auch nicht mehr festgestellt werden, wenn der z.B. aufgrund bestimmter Umgebungsbedingungen nur vorübergehend aufgetretene Rückkopplungseffekt nun nicht mehr vorliegt. Vorteilhafterweise werden deshalb die Filterelemente nur für eine einstellbare Zeitdauer aktiviert und danach wieder abgeschaltet. Daraufhin kann durch den Osziallationsdetektor festgestellt werden, ob die anfangs festgestellte Rückkopplung noch vorliegt und gegebenenfalls eine erneute Filteraktivierung stattfinden. Durch eine zeitbegrenzte Filteraktivierung wird vermieden, daß die Filter angeschaltet bleiben, obwohl aufgrund veränderter Umweltbedingungen die Ursachen für den Rückkopplungseffekt entfallen sind.It can therefore no longer be determined when the e.g. due to certain environmental conditions only temporarily occurred feedback effect is no longer present. Advantageously, therefore, the filter elements are activated only for an adjustable period of time and then turned off again. Thereupon it can be determined by the oscillation detector whether the initially determined feedback is still present and, if necessary, a new filter activation takes place. By a time-limited filter activation is avoided that the filters remain turned on, although due to changing environmental conditions, the causes of the feedback effect are eliminated.

Eine zeitgesteuerte Aktivierung der Filterelemente kann über ein Zeitschaltelement erfolgen, welches auch in das Steuerelement integriert sein kann.A time-controlled activation of the filter elements can take place via a time switching element, which can also be integrated in the control.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Hörhilfsgeräts wird zunächst zur Rückkopplungsdetektion festgestellt, ob ein oszillierendes Mikrofonsignal vorliegt und daraufhin - falls dies der Fall ist - eine entsprechende frequenzspezifische Verstärkungsreduktion des zu verarbeitenden Mikrofonsignals eingestellt. Auftretende Rückkopplungseffekte werden frequenzspezifisch und schmalbandig unterdrückt, ohne daß sonstige Frequenzbereiche des zu verarbeitenden Mikrofonsignals berührt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine gezielte und für den Benutzer besonders komfortable Rückkopplungsunterdrückung, da in sämtlichen nicht betroffenen Frequenzbereichen das übliche Verstärkungspotential erhalten bleibt.In a method according to the invention for operating a hearing aid, it is first determined for feedback detection, whether an oscillating microphone signal is present and then - if this is the case - set a corresponding frequency-specific gain reduction of the processed microphone signal. Occurring feedback effects are suppressed frequency-specific and narrow-band, without other frequency ranges of the microphone signal to be processed are touched. The method according to the invention enables a targeted feedback suppression, which is particularly convenient for the user, since the usual amplification potential is retained in all frequency ranges which are not affected.

Gemäß einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird kontinuierlich festgestellt, ob eine Rückkopplung auftritt und werden daraufhin jeweils geeignete Maßnahmen zur frequenzspezifischen Verstärkungsreduktion ergriffen, die sich zeitlich fortlaufend auch an Änderungen der festgestellten Rückkopplungseffekte anpassen. Über die ständige Beobachtung der Schallsituation werden auch Änderungen von Rückkopplungseffekten festgestellt und es kann entsprechend durch geeignete dynamische Verstärkungsreduktionsmaßnahmen reagiert werden, so daß immer genau die jeweilige festgestellte Rückkopplung unterdrückt wird und Änderungen sowie ein Wegfall der Rückkopplungseffekte Beachtung finden.According to an advantageous variant of the method, it is continuously determined whether a feedback occurs and then respectively suitable measures for frequency-specific gain reduction are taken, which adapt continuously in time to changes in the determined feedback effects. By constantly monitoring the sound situation, changes in feedback effects are also detected, and it is possible to react accordingly by means of suitable dynamic gain reduction measures, so that precisely the respective detected feedback is always suppressed and changes and an omission of the feedback effects are taken into account.

In einem weiteren Verfahrensschritt kann festgestellt werden, ob das Ausgangssignal einen bestimmten Pegelschwellwert überschreitet. Damit wird die bei einer Rückkopplungssituation auftretende starke Zunahme der Signalpegel berücksichtigt.In a further method step, it can be determined whether the output signal exceeds a certain level threshold value. This takes into account the large increase in signal levels occurring in a feedback situation.

Vorteilhafterweise wird in einer Verfahrensvariante zusätzlich abgefragt, ob der Signalpegel des sinusförmigen Signals über einem bestimmten Schwellwert liegt. Erst dann, wenn ein oszillierendes Signal und ein erhöhter Pegel kumulativ vorliegen, wird auch tatsächlich eine Rückkopplung detektiert.Advantageously, in a variant of the method it is additionally queried whether the signal level of the sinusoidal signal is above a certain threshold value. Only when an oscillating signal and an increased level are cumulative, a feedback is actually detected.

Falls der jeweilige Pegelschwellwert nicht überschritten wird, kann auch ein sinusförmiges weitgehend monofrequentes Eingangssignal vorliegen, ohne daß eine Rückkopplungssituation besteht.If the respective level threshold is not exceeded, a sinusoidal largely monofrequent input signal can also be present without a feedback situation.

Durch die Berücksichtigung des Pegelkriteriums können somit zuverlässig Fehldetektionen unterbunden werden.By taking the level criterion into consideration, it is thus possible to reliably prevent misdetections.

Bei der frequenzspezifischen Verstärkungsreduktion kann die jeweilige Maßnahme zur Unterdrückung der Rückkopplung optimiert angepaßt werden und durch Aktivierung einer geeigneten Filtercharakteristik eine Anpassung von z.B. der Lage und der Größe des Sperrfrequenzbereichs und dem Grad der Verstärkungsreduktion eine nochmals verbesserte Rückkopplungsunterdrückung erreicht werden.In the frequency-specific gain reduction, the respective measure for the suppression of the feedback can be adapted in an optimized manner and, by activating a suitable filter characteristic, an adaptation of e.g. the position and the size of the notch frequency range and the degree of gain reduction, a further improved feedback suppression can be achieved.

Nach einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt erfolgt die Verstärkungsreduktion nur für eine bestimmte Zeitdauer und hebt sich dann von selbst auf, um bei Änderungen der Schallsituation und einem Wegfall des ursprünglich detektierten Rückkopplungseffekts auch die ursprünglich zutreffend eingestellten Verstärkungsreduktionen wieder zurückzunehmen und abzuschalten. Bei erneuter Detektion von Rückkopplungseffekten kann wieder eine erneute Aktivierung von Filtermaßnahmen zur Verstärkungsreduktion eingestellt werden.According to a further advantageous method step, the gain reduction takes place only for a certain period of time and then is canceled on its own, in order to take back and switch off the originally set gain reductions with changes in the sound situation and an omission of the originally detected feedback effect. Upon renewed detection of feedback effects, a renewed activation of filter measures for gain reduction can again be set.

Weitere Einzelheiten und Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Zusammenhang mit der Beschreibung des in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

FIG 1
eine Ausführungsform des Oszillationsdetektors sowie
FIG 2
eine schematische Darstellung des Hörhilfsgeräts mit dem Oszillationsdetektor.
Further details and variants of the method according to the invention are explained in connection with the description of the embodiment shown in the drawing figures. Show it:
FIG. 1
an embodiment of the oscillation detector as well
FIG. 2
a schematic representation of the hearing aid with the Oszillationsdetektor.

Die Arbeitsweise des Oszillationsdetektors 4 geht aus dem Prinzipschaltbild nach FIG 1 hervor. Ein Eingangssignal 11 vom Mikrofon 1 (vgl. FIG 2) wird zunächst im A/D-Wandler 10 mit einer Abtastrate fS digitalisiert. Der A/D-Wandler 10 kann in den Oszillationsdetektor 4 integriert oder diesem vorgeschaltet sein. Die digitalisierten Abtastwerte des A/D-Wandlers 10 werden dem Periodenmeßelement 5 zugeführt, um dort die Anzahl der Abtastwerte in den jeweiligen aufeinanderfolgenden Perioden des Eingangssignals 11 festzustellen. Bei einer angenommenen Abtastrate fS = 20 kHz des A/D-Wandlers 10 könnte somit durch das Periodenmeßelement 5 festgestellt werden, daß die aufeinanderfolgenden Perioden z.B. 4 - 6 Abtastwerte enthalten.The operation of the oscillation detector 4 follows from the block diagram FIG. 1 out. An input signal 11 from the microphone 1 (see. FIG. 2 ) Is first digitized in the A / D converter 10 at a sampling rate f S. The A / D converter 10 may be integrated in or connected to the oscillation detector 4. The digitized samples of the A / D converter 10 are supplied to the period measuring element 5 to determine there the number of samples in the respective successive periods of the input signal 11. With an assumed sampling rate f S = 20 kHz of the A / D converter 10, it could thus be ascertained by the period measuring element 5 that the successive periods contain, for example, 4 to 6 samples.

Eine derartige Periodenmessung im Periodenmeßelement 5 kann z.B. durch eine Feststellung und Analyse der Nulldurchgänge der digitalisierten Abtastwerte erfolgen. Somit kann ein Vorzeichenwechsel und auch die Richtung des Vorzeichenwechsels (von + nach - oder umgekehrt) erfaßt werden. Insgesamt kann somit der Beginn und das Ende einer Periode des Eingangssignals 11 (Periodendauer) festgestellt werden und kann die Anzahl der digitalen Abtastwerte zwischen Periodenanfang und - ende ermittelt werden.Such a period measurement in the period measuring element 5 may e.g. by detecting and analyzing the zero crossings of the digitized samples. Thus, a change of sign and also the direction of the sign change (from + to - or vice versa) can be detected. Overall, therefore, the beginning and the end of a period of the input signal 11 (period) can be determined and the number of digital samples between the beginning and the end of the period can be determined.

Über dem Periodenmeßelement 5 nachgeschaltete Mittelungselemente, nämlich die Tiefpässe 6, 7, werden der Langzeitmittelwert NL und der Kurzzeitmittelwert NK der vom Periodenmeßelement ermittelten Anzahl von Abtastwerten in den jeweiligen Signalperioden des Eingangssignals 11 ermittelt.Averaging elements downstream of the period measuring element 5, namely the low-pass filters 6, 7, are used to determine the long-term average value N L and the short-term average value N K of the number of sampling values determined by the period measuring element in the respective signal periods of the input signal 11.

Zur Verringerung des Schaltungsaufwandes sind die beiden Tiefpässe 6, 7 als rekursive Systeme erster Ordnung aufgebaut, die nach folgender Verarbeitungsvorschrift die jeweiligen Mittelungswerte NL und NK ermitteln: y t = cy t - 1 + 1 - c x t

Figure imgb0001
To reduce the circuit complexity, the two low-pass filters 6, 7 are constructed as recursive systems of the first order, which determine the respective averaging values N L and N K according to the following processing instruction: y t = cy t - 1 + 1 - c x t
Figure imgb0001

Die Rekursionskonstante c liegt im Bereich von 0 bis 1 und legt die Zeitkonstante der Tiefpässe 6, 7 fest. Wenn im Tiefpaß 6 der Langzeitmittelwert NL ermittelt wird, geht in dessen Verarbeitungsvorschrift eine relativ hohe Rekursionskonstante (z.B. c = 0,99) ein. Bei Ermittlung des Kurzzeitmittelwertes NK im Tiefpaß 7 ist dessen Rekursionskonstante relativ klein (z.B. c = 0,5). x stellt den Eingangswert (also die Anzahl der ermittelten Abtastwerte pro Periode) und y den jeweiligen Ausgangswert (also NL oder NK) der Verarbeitungsvorschrift dar, und zwar jeweils versehen mit den Indices t für das jeweilige Abtastzeitintervall.The recursion constant c is in the range of 0 to 1 and determines the time constant of the low passes 6, 7. If the long-term average value N L is determined in the low-pass filter 6, a relatively high recursion constant (for example c = 0.99) enters its processing specification. When determining the short-term average value N K in the low-pass filter 7, its recursion constant is relatively small (eg c = 0.5). x represents the input value (ie the number of sampled values determined per period) and y the respective output value (ie N L or N K ) of the processing instruction, in each case provided with the indices t for the respective sampling time interval.

Im Differenzelement 12 wird eine Differenz zwischen NL und NK gebildet, welche vorteilhafterweise im Betragselement 13 vorzeichenkorrigiert wird, so daß nur positive Werte auftreten. Schließlich erfogt noch eine weitere Glättung durch ein weiteres Mittelungselement, hier z.B. ebenfalls einen Tiefpaß 14 erster Ordnung. Danach wird im Vergleichselement 8 die Größe der Differenz zwischen NL und NK beurteilt. Falls diese unter einem bestimmten einstellbaren Schwellwert liegt, wird davon ausgegangen, daß ein im wesentlichen sinusförmiges Eingangssignal 11 vorliegt und somit vom Vorhandensein von Oszillation ausgegangen werden kann.In difference element 12, a difference between N L and N K is formed, which is advantageously sign-corrected in magnitude element 13, so that only positive values occur. Finally, another smoothing by another averaging element, here also for example a first order low-pass filter 14, also takes place. Thereafter, in the comparison element 8, the magnitude of the difference between N L and N K is judged. If it is below a certain adjustable threshold value, it is assumed that a substantially sinusoidal input signal 11 is present and thus the presence of oscillation can be assumed.

Bei derartig festgestellter Oszillation wird nun im Frequenzermittler 15 die Oszillationsfrequenz 16 (fOSZ) ermittelt, und zwar als Produkt der Abtastrate fS mit dem Kehrwert des Langzeitmittelwertes NL.In the case of oscillation detected in this way, the oscillation frequency 16 (f OSZ ) is now determined in the frequency determiner 15, specifically as the product of the sampling rate f S with the reciprocal of the long-term mean value N L.

Wenn Oszillation festgestellt wurde und eine Abtastrate fS = 20 kHz vorliegt und der Langzeitmittelwert NL = 5 ermittelt wurde, bedeutet dies, daß eine Oszillationsfrequenz fOSZ = 4 kHz vorliegt. Diese Oszillationfrequenz fOSZ kann vom Oszillationsdetektor 4 an ein Steuerelement 20 weitergegeben werden, so daß geeignete Filterelemente 17, 18, 19 aktiviert werden können, um z.B. durch Filter mit Kerbwirkung die festgestellte Oszillation zu unterbinden (vgl. FIG 2).If oscillation has been detected and a sampling rate f S = 20 kHz is present and the long-term mean value N L = 5 has been determined, this means that an oscillation frequency f OSZ = 4 kHz is present. This oscillation frequency f OSZ can be passed from the oscillation detector 4 to a control element 20, so that suitable filter elements 17, 18, 19 can be activated in order to suppress the detected oscillation, for example by filters with notch effect (cf. FIG. 2 ).

Aus dem Prinzipschaltbild gemäß Figur 2 geht ein Hörhilfsgerät mit mindestens einem Mikrofon 1, einer Signalverarbeitungsvorrichtung 2 mit Mitteln zu Signalverarbeitung und einem Hörer 3 hervor, wobei im Signalverarbeitungspfad zwischen Mikrofon 1 und Hörer 3 Filterelemente 17, 18, 19 zur frequenzspezifischen Verstärkungsreduktion vorgesehen sind.From the schematic diagram according to FIG. 2 is a hearing aid with at least one microphone 1, a signal processing device 2 with means for signal processing and a handset 3, wherein in the signal processing path between the microphone 1 and the handset 3 filter elements 17, 18, 19 are provided for frequency-specific gain reduction.

Die genannten Filterelemente 17, 18, 19 werden auf eine ermittelte Sperrfrequenz eingestellt und aktiviert, falls durch den Oszillationsdetektor 4 oszillierende Signale ermittelt und damit eine Rückkopplung als vorliegend analysiert wird.The filter elements 17, 18, 19 mentioned are set to a determined blocking frequency and activated if oscillating signals are detected by the oscillation detector 4 and thus a feedback is analyzed as present.

Falls dies der Fall ist, wird dies von dem Oszillationsdetektor 4 an das Steuerelement 20 gemeldet und es erfolgt die Justierung (Einstellung der Sperrfrequenz) mindestens eines der Filterelemente 17, 18 oder 19. Falls notwendig werden auch mehrere Filterelemente 17, 18, 19 aktiviert. Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl von Filterelementen 17, 18, 19 vorgesehen sein, um eine erforderliche umfangreiche Rückkopplungsunterdrückung zu erreichen.If this is the case, this is reported by the oscillation detector 4 to the control element 20 and there is the adjustment (setting the blocking frequency) of at least one of the filter elements 17, 18 or 19. If necessary, a plurality of filter elements 17, 18, 19 are activated. In principle, any number of filter elements 17, 18, 19 can be provided in order to achieve a required extensive feedback suppression.

Über die Pegelmeßeinheit 21 wird dem Steuerelement 20 der Pegel des Ausgangssignals mitgeteilt. Durch das Steuerelement 20 wird erst dann eine Rückkopplung festgestellt, falls vom Oszillationsdetektor 4 das Vorliegen eines oszillierenden Signals registriert wird und gleichzeitig ein den bestimmten Schwellwert des Pegelmeßelements 21 überschreitender Pegel des Ausgangssignals, also des verarbeiteten Mikrofonsignals, durch das Pegelmeßelement 21 festgestellt wird.About the Pegelmeßeinheit 21, the control element 20 is informed of the level of the output signal. Feedback is detected by the control element 20 only if the presence of an oscillating signal is registered by the oscillation detector 4 and at the same time a level of the output signal, ie the processed microphone signal, exceeding the determined threshold value of the level measuring element 21 is detected by the level measuring element 21.

Damit kann der bei Rückkopplungseffekten oftmals auch auftretende erhöhte Pegel mitberücksichtigt werden und es wird eine Detektion von starkmonofrequenten Eingangssignalen in rückkopplungsfreien Situationen vermieden.In this way, the increased level often occurring in the case of feedback effects can also be taken into account and a detection of strong monofrequency input signals in feedback-free situations is avoided.

Über das Steuerelement 20 werden die Filterelemente 17, 18 und 19 nicht nur aktiviert, sondern auch hinsichtlich ihrer Filtercharakteristik (z.B. Lage und Größe des Sperrfrequenzbereichs, Grad der Verstärkungsreduktion) entsprechend eingestellt. Hierfür kann das Steuerelement programmierbar sein und z.B. zunächst übliche Grundparameter von Filtercharakteristiken einstellen, um dann - falls die Rückkopplung nicht ausreichend unterdrückt ist - eine entsprechende Anpassung der Filtercharakteristiken nach einem festgelegten oder selbstlernenden Programmablauf vorzunehmen.Via the control element 20, the filter elements 17, 18 and 19 are not only activated, but also adjusted according to their filter characteristics (e.g., position and magnitude of the notch frequency range, degree of gain reduction). For this, the control may be programmable and e.g. initially set the usual basic parameters of filter characteristics, then - if the feedback is not sufficiently suppressed - make a corresponding adjustment of the filter characteristics after a specified or self-learning program flow.

Über das Steuerelement 20 kann auch eine Analyse oder Typisierung der vom Oszillationsdetektor 4 ermittelten Rückkopplung erfolgen und in die Generierung der Filtercharakteristik der Filterelemente 17, 18 und 19 einfließen oder diese bestimmen.An analysis or typing of the feedback detected by the oscillation detector 4 can also take place via the control element 20 and can be used to determine or determine the filter characteristic of the filter elements 17, 18 and 19.

Durch ein in das Steuerelement 20 integriertes Zeitschaltelement 22 wird erreicht, daß bei einer ursprünglich detektierten Rückkopplung, welche zu einer Aktivierung der Filterelemente 17, 18, 19 führte, diese Aktivierung nur für eine begrenzte Zeitdauer anhält. Danach wird die Aktivierung der Filterelemente 17, 18, 19 automatisch zurückgenommen und es wird erneut über den Oszillationsdetektor 4 festgestellt, ob die ursprünglich aufgetretene Rückkopplung immer noch vorliegt oder ob sich eine veränderte Rückkopplung (z.B. Frequenzverschiebung) ergeben hat, die eine erneute aber nun mit anders gearteter Filtercharakteristik versehene Aktivierung der Filterelemente 17, 18, 19 als zweckmäßig erscheinen läßt.By means of a time switching element 22 integrated in the control element 20, it is achieved that, given an originally detected feedback which led to an activation of the filter elements 17, 18, 19, this activation lasts only for a limited period of time. Thereafter, the activation of the filter elements 17, 18, 19 is automatically withdrawn and it is again determined via the oscillation detector 4, whether the originally occurred feedback is still present or whether a changed feedback (eg frequency shift) has been found, the one but again with Activation of the filter elements 17, 18, 19 provided with a different type of filter characteristic may appear expedient.

Claims (23)

  1. Hearing aid with a microphone, a signal-processing arrangement and a receiver,
    characterized in that provision is made for an oscillation detector (4) for detecting acoustic feedback and the oscillation detector (4) has
    - a period measurement element (5) for determining the respective number of digitized sampling values in successive periods in an input signal (11) of the microphone (1),
    - averaging elements (6, 7) for determining a long-term average NL and a short-term average NK of the number of sampling values determined by the period measurement element (5),
    - a difference element (12) for forming the difference between NL and NK,
    - an absolute-value element (13) for correcting the sign of the difference between NL and NK,
    - a further averaging element (14) for smoothing the difference value between NL and NK, and
    - a comparison element (8) for comparing NL and NK.
  2. Hearing aid according to Claim 1,
    characterized in that the oscillation detector (4) has an A/D convertor (10) for determining digitized sampling values from the analogue input signal (11) from the microphone (1).
  3. Hearing aid according to Claim 1 or 2,
    characterized in that the averaging elements are designed as low-pass filters (6, 7, 14).
  4. Hearing aid according to Claim 3,
    characterized in that first-order low-pass filters are provided.
  5. Hearing aid according to one of Claims 1-4,
    characterized in that the comparison element (8) has an adjustable threshold for comparison with the difference between NL and NK.
  6. Hearing aid according to one of Claims 1-5,
    characterized in that provision is made for a filter element (17) with correspondingly differently adjustable blocking frequencies for suppressing the detected feedback.
  7. Hearing aid according to Claim 6,
    characterized in that provision is made for a plurality of filter elements (17, 18, 19) with different blocking-frequency ranges and/or filter characteristics.
  8. Hearing aid according to either of Claims 6 and 7,
    characterized in that different filter characteristics (e.g. position and width of the blocking frequency range, degree of the amplification reduction etc.) can be adjusted in the filter elements (17, 18, 19).
  9. Hearing aid according to one of Claims 6-8,
    characterized in that provision is made for a control element (20) that is connected to the oscillation detector (4) and the filter elements (17, 18, 19).
  10. Hearing aid according to one of Claims 6-9,
    characterized in that provision is made for a timer element (22) for setting the duration of the activation of the filter elements (17, 18, 19).
  11. Hearing aid according to Claim 10,
    characterized in that the timer element (22) is integrated into the control element (20).
  12. Hearing aid according to one of Claims 9-11,
    characterized in that provision is made for a level measurement unit (21) for detecting the level of the output signal.
  13. Hearing aid according to Claim 12,
    characterized in that the level measurement unit (21) has an adjustable threshold for activating the control element (20).
  14. Method for identifying oscillations in a hearing aid with a microphone, a signal-processing arrangement and a receiver, more particularly a hearing aid according to one of Claims 1-13,
    characterized by the following method steps:
    a) Determining the respective number of digitized sampling values in successive periods in an input signal from the microphone,
    b) Determining a long-term average NL and a short-term average NK of the number of sampling values determined according to a),
    c) Forming the difference between NL and NK,
    d) Forming the absolute value of the difference between NL and NK,
    e) Smoothing the difference value between NL and NK,
    f) Comparing NL and NK, and
    g) Detecting an oscillation if NL and NK are basically identical.
  15. Method according to Claim 14,
    characterized in that the sign of the digitized sampling values is detected and analysed in the method step a) according to Claim 14.
  16. Method according to Claim 14 or 15,
    characterized in that an adjustable threshold is provided in the method step g) according to Claim 14, an oscillation being detected if said threshold is exceeded.
  17. Method according to one of Claims 14-16,
    characterized in that when oscillation according to method step g) according to Claim 14 is detected, the oscillation frequency fosc is determined as the product of the sampling rate fS, at which the input signal from the microphone was digitized, and the reciprocal of NL.
  18. Method according to one of Claims 14-17,
    characterized in that when oscillation is detected, there is a frequency-specific amplification reduction of the microphone signal to be processed in order to suppress feedback.
  19. Method according to Claim 18,
    characterized in that there is continuous detection of whether feedback is present and a correspondingly changed frequency-specific amplification reduction is carried out.
  20. Method according to one of Claims 18-19,
    characterized in that filter elements with correspondingly set blocking frequencies are activated for frequency-specific amplification reduction.
  21. Method according to Claim 20,
    characterized in that the filter characteristics (e.g. position and width of the blocking frequency range, degree of the amplification reduction etc.) of the filter elements are changed for optimized feedback suppression.
  22. Method according to one of Claims 18-21,
    characterized in that the amplification reduction is set for an adjustable duration and then is lifted again.
  23. Method according to one of Claims 14-22,
    characterized in that feedback is detected if there is an oscillating microphone signal and the output signal exceeds an adjustable minimum level.
EP00109229A 1999-05-12 2000-04-28 Hearing aid with oscillation detector and method for detecting oscillations in a hearing aid Expired - Lifetime EP1052881B1 (en)

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DE1999122133 DE19922133C2 (en) 1999-05-12 1999-05-12 Hearing aid device with oscillation detector and method for determining oscillations in a hearing aid device
DE19922133 1999-05-12
DE19922132 1999-05-12
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