DK1976332T3 - Fremgangsmåde og indretning til videregivelse af syntetisk genererede signaler ved et binauralt høreapparat - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅDE OG INDRETNING TIL VIDEREGIVELSE AF SYNTETISK GENEREREDE SIGNALER VED ET BINAURALT HØREAPPARAT

Beskrivelse [0001] Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til videregivelse af syntetisk genererede signaler ved et binauralt høreapparat. Endvidere angår opfindelsen en indretning til videregivelse af syntetisk genererede signaler ved et binauralt høresystem. I dette tilfælde skal syntetisk genererede signaler i denne beskrivelse forstås som alle signaler, der er genereret i høreapparatet eller i et tilsluttet system. Udtrykket omfatter således blandt andet signaler der er frembragt af oscillatorer, men også signaler, som læses fra digitale lagre og efterfølgende videregives på analog form.

[0002] I mange tilfælde er et hørehjælpemiddel med to høreapparater (høreapparat til begge ører, såkaldt binaural forsyning) påkrævet eller nyttigt for tilstrækkelig forsyning afen patient med nedsat hørelse. I dag anvendes næsten udelukkende digitalt programmerbare høresystemer, dvs. høresystemer hvis elektroakustiske egenskaber kan eller skal justeres eksternt via en regnemaskine eller computer ("tilpasset"). Den største fordel ved (digitale) programmerbare høresystemer er, at en række elektroakustiske parametre kan indstilles til mere præcist at kompensere for høretab. Signalforarbejdning kan foregå i disse høreapparater på analog måde (digitalt programmerbare analoge høresystemer) eller digitalt (fuldt digitale høresystemer).

[0003] Fuldt digitale høreapparater er høresystemer, som konverterer det analoge mikrofonsignal til et digitalt signal. Det digitale signal behandles derefter i overensstemmelse med instruktionerne i den programmerede software (algoritme) og det på chippen integrerede kredsløb. Endelig konverteres de digitale signaler tilbage til analoge signaler og videresendes til modtageren. Det indkommende signal måles med bestemte intervaller (signalsampling). Jo hyppigere signalsamplingen er, jo bedre er reproduktionen af indgangssignalet. Digitaliseringen tillader en meget mere kompleks analyse og filtrering med hensyn til et optimalt brugbart signal/støjforhold, end det var muligt med analoge systemer.

[0004] Trådløst forbundne høreapparatsystemer muliggør kommunikation mellem højre og venstre høreapparater i tilfælde af binaural forsyning. Imidlertid er implementeringen af trådløst modtagne instruktioner, såsom programomskiftning, og især det akustiske output ikke synkroniseret i begge høreapparater. En tidsforskydning er især mærkbar i output af signaltone-sekvenser ("bips"). Hvis syntetisk genererede signaler skal udføres binauralt i et sådant høresystem, kræves derfor en specifik synkroniseringsopførsel af de to apparater for at undgå forstyrrende virkninger for bæreren af høreapparatsystemet.

[0005] Fra EP 1 750 482 A2 kendes en fremgangsmåde til synkronisering af signaltoner ved hvilken impulstællere nulstilles i begge høreapparater af det bi-naurale høresystem med et synkroniseringssignal. Med denne løsning er en meget omfattende synkronisering mulig; imidlertid er omkostningen ved at gennemføre denne løsning relativt høj. Fra EP 1 651 005 A2 kendes en fremgangsmåde til synkronisering af signaltoner, ved hvilken en yderligere tidsforskydning af størrelsesordenen 10-100 mikrosekunder introduceres for at tildele en signaltone til en bestemt indfaldsretning.

[0006] Den foreliggende opfindelse har derfor til formål at løse problemet med synkronisering af høreapparater i et binauralt høresystem ved gengivelse af syntetisk genererede signaler med den mindst mulige tekniske indsats og derfor så omkostningseffektivt som muligt.

[0007] Dette formål opnås ved hjælp af en fremgangsmåde og en indretning til videregivelse af syntetisk genererede signaler ved et binauralt høresystem ifølge et af de uafhængige patentkrav.

Opfindelsen er baseret på den psyko-akustiske viden (se f.eks. J. Blauert, "Råumliches Horen", S. Hirzel-Verlag, Stuttgart 1972, ISBN 3-7776 0250-7), at små tidsmæssige forskydninger ved videregivelsen, som de opstår ved en ikke helt perfekt synkronisering, opfattes af bæreren af høreapparatet som et uønsket skift af den virtuelle lydkilde i rummet i retning af en af apparaterne. Hvis tidsforskydningen under videregivelsen ligger i et noget højere interval, så opfattes denne forskydning af bæreren af høresystemet som en klangudvidelse (efterklang, tilbagekastning), der ikke opfattes som forstyrrende, men faktisk forbedrer det subjektive klangindtryk af lyden.

[0008] Grundidéen ifølge den foreliggende opfindelse er derfor baseret på et afkald på en så fuldstændig synkronisering som mulig af de to høreapparater i det binaurale høresystem under bevidst accept afen tidsmæssig forskydning, som dog bør være sådan, at resultatet ikke opfattes som forstyrrende af bæreren af høresystemet.

[0009] Den foreliggende opfindelse vil nu blive beskrevet med henvisning til de ledsagende figurer og ved hjælp af foretrukne udførelseseksempler, hvor

Fig. 1 viser skematisk den typiske struktur af et binauralt høreapparat,

Fig. 2 viser et sekvensdiagram forden skematiske illustration af fremgangsmåden ifølge opfindelsen ifølge et foretrukket udførelseseksempel,

Fig. 3 viser et yderligere sekvensdiagram for den skematiske illustration af et yderligere foretrukket udførelseseksempel for fremgangsmåden ifølge opfindelsen og

Fig. 4 viser et yderligere sekvensdiagram for den skematiske illustration af et yderligere foretrukken udførelseseksempel for fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

[0010] Et binauralt høresystem ifølge opfindelsen består af et venstre høreapparat HG1 og et højre høreapparat HG2. Mellem begge høreapparater HG1 eller HG2 er en fortrinsvis lavhastighedsdataforbindelse STX til overførsel af kontrol- eller synkroniseringssignaler til stede. Denne dataforbindelse opfylder normalt lave krav, og typisk udveksles kun tidsmæssige og ikke nødvendigvis kontinuerlige signaler.

[0011] I eksemplet der er vist i Fig. 1, forsyner høreapparatet HG1 det venstre øre LE, mens høreapparatet HG2 forsyner det højre øre RE af bæreren af hø-resystemet. Fig. 1 viser også en fjernbetjening RC, som den typisk anvendes i dag ved trådløse binaurale høresystemer. Denne fjernbetjening kan kommunikere med begge høreapparater eller endda med kun et høreapparat (CS1, CS2).

[0012] I den situation som den foreliggende opfindelse angår, skal akustiske signaler SIG1 og SIG2 udsendes til bæreren af høresystemet ved hjælp af høreapparaterne i det binaurale høresystem. En sådan situation kan f.eks. foreligge, når bæreren af høresystemet ønsker at sætte høreapparaterne i en (anden) driftstilstand via fjernbetjeningen RC, og denne ændring nu skal rapporteres tilbage til bæreren af høresystemet. Andre automatisk genererede signaler kan f.eks. udstedes under en programomskiftning eller til en rapportering af statusoplysninger for systemet til bæreren af høresystemet, mv. Signalerne der skal sendes her, genereres typisk syntetisk. Til videregivelsen udsendes disse digitale signaler - normalt efter tidligere digital-til-analog konvertering - som output fra højttaleren i det respektive høreapparat.

[0013] Typisk udløses signaleringen af et af de to høreapparater, der er tilsluttet et høresystem. Videregivelsen skal være sådan, at den opfattes binauralt som en enkelt begivenhed. Til dette formål er en overførsel af triggerpulsen mellem de to apparater nødvendig. Denne overførsel foregår typisk på en elektromagnetisk eller magneto-induktiv måde ved hjælp af fremgangsmåder til digital overførsel. I princippet kan alle kendte single- og multi-carrier-fremgangsmåder, såsom f.eks. BPSK, QPSK, QAM, OFDM, osv. såvel som tids- eller frekvens-multiplex-fremgangsmåder (TDMA, CDMA, osv.) til modulering komme på tale. Typisk anvendes kanalkodningsfremgangsmåder til fejldetektering og fejlkorrektion, hvilket kræver dekodning ved modtageren. Endvidere tilvejebringes ofte pakkevis multiplexet overførsel af forskellige data, hvilket resulterer i behovet for buffere. Samlet set resulterer dette i, at en overførsel ikke kan være øjeblikkelig, men har en vis tidsforsinkelse, som i det væsentlige mindst kan estimeres groft på sendesiden, men i alt ikke altid kan bestemmes nøjagtigt.

[0014] Ideelt set vil begge apparater HG1 eller HG2 være nøjagtigt synkroniseret. Derefter kan signalerne leveres nøjagtigt synkront og således - som det egentlig ønskes - opfattes i midten. En egnet metode er blevet beskrevet i EP 1 750 482 A2. Praktisk set betyder en præcis synkronisering en øget mængde hardware og energi, som skal reduceres. Ifølge den foreliggende opfindelse ses der bort fra en perfekt synkronisering med vilje, i stedet er det planlagt efter at et første signal SIG1 er blevet videregivet af den første høreapparat HG1, at yderligere forsinke videregivelsen af et andet signal SIG2 af det andet høreapparat HG2 med et defineret andet tidsinterval DT2. Selvfølgelig kan rækkefølgen af høreapparaterne også vendes. Udtrykket "yderligere forsinke" betyder, at ud over de forsinkelser, der uundgåeligt forekommer på grund af overførselsfremgangsmåderne, der er beskrevet ovenfor, foretages en yderligere bevidst forsinkelse. Denne yderligere bevidste forsinkelse betegnes nedenfor som DT2.

[0015] I eksemplet der er vist i Fig. 2, drives høreapparatet HG1 som er tildelt venstre øre LE af bæreren af høresystemet, som en "master", mens høreapparatet HG2 som er tildelt til højre øre RE, reagerer som en "slave". I dette eksempel sender fjernbetjeningen RC et signal CS1 til høreapparatet HG1, hvorefter høreapparatet HG1 udsender signalet SIG1 til venstre øre LE efter et tidsinterval t1. Størrelsen af tidsintervallet t1 skyldes i det væsentlige den tid, der kræves til signalbehandling i høreapparatet HG1. Efter udløb af et yderligere tidsinterval t2 sender høreapparatet HG1 et signal STX til høreapparatet HG2. Høreapparatet HG2 sender derefter med en tidsforsinkelse t3 et tilsvarende signal til indretningen E, som måler og bevirker den ekstra tidsforsinkelse DT2 i overensstemmelse med dens formål. Efter udløbet af dette tidsinterval DT2 sender indretningen E et tilsvarende signal tilbage til høreapparatet HG2, som derefter udsender signalet SIG2 til højre øre RE efter et yderligere tidsinterval t4 er forløbet.

[0016] I en modifikation af dette udførelseseksempel kan man også sende signalet STX fra høreapparatet HG1 til høreapparatet HG2, før høreapparatet HG1 udsender signalet SIG1 til det venstre øre LE. I dette tilfælde ville det derfor væ- re fornuftigt at dimensionere tidsintervallet DT2 tilsvarende længere, fordi det udløsende signal STX ankommer tidligere ved høreapparatet HG2.

[0017] I udførelseseksemplet af fremgangsmådesekvensen som er illustreret skematisk i Fig. 2, er det hensigtsmæssigt, hvis indretningen E til dimensionering og generering af tidsforsinkelsen DT2 er anbragt i høreapparatet HG2.

[0018] I et andet foretrukket udførelseseksempel for opfindelsen der er vist skematisk i Fig. 3, er indretningen E til måling af tidsforsinkelsen DT2 anbragt i høreapparatet HG1. Som i det foregående tilfælde sender fjernbetjeningen et signal CS1 til høreapparatet HG1, som efter et tidsinterval t1 er forløbet, sender et signal s11 til indretningen E, som beregner den passende størrelse af tidsforsinkelsen DT2. Efter udløbet af et tidsinterval t2 sender indretningen E resultatet i form af signalet s12 tilbage til høreapparatet HG1, som derefter udsender signalet SIG1 til det venstre øre LE efter udløbet af et interval t3. Efter udløbet af tidsintervallet DT2 målt fra tidspunktet for modtagelse af signalet s12, overfører høreapparatet HG1 signalet STX til høreapparatet HG2, som derefter udsender signalet SIG2 til højre øre efter udløbet af tidsintervallet t4.

[0019] Fagmanden vil let på grundlag af den foreliggende beskrivelse af opfindelsen og udførelseseksemplerne genkende, at yderligere modifikationer af de her beskrevne udførelseseksempler er mulige. Den afgørende faktor er i sidste ende, at den samlede tidsforsinkelse i signaludgangen mellem de to ører af bæreren af høresystemet ligger i et område fra 1 ms til 50 ms, hvilket fører til det ønskede psyko-akustiske resultat af en opfattelse der ikke føles forstyrrende.

[0020] Psyko-akustiske undersøgelser viser nu, at det er muligt at dimensionere den yderligere anden tidsforsinkelse DT2 på en sådan måde, at bæreren af høresystemet får indtryk af en klangudvidelse. Ved udtrykket klangudvidelse forstår psyko-akustikeren en klangændring, som også kan kaldes efterklang (tilbagekastning). Sådanne klangændringer opfattes af bæreren af høresystemet som regel snarere behageligt end irriterende.

[0021] En sådan ønsket klangændring opstår, som psyko-akustiske forsøg i denne henseende viser, når den anden tidsforsinkelse DT2 ligger i området fra ca. 1 ms til ca. 50 ms. Et valg af tidsforsinkelsen DT2 i dette interval sikrer generelt, at opfattelsen af bæreren af høresystemet ikke vil resultere i enten en uønsket rumlig karakteristik af den virtuelle lydkilde eller en fuldstændig opløsning af signalerne, der skal videregives i to separate signaler. Men hvis forsinkelsen mellem de to apparater bliver for stor, går indtrykket af en oplevelse af en enkelt lydbegivenhed tabt. Der opstår et ekko; stereosignalet falder således i to monosignaler, der kan opfattes enkeltvis.

[0022] I denne henseende viser eksperimenter, at den anden tidsforsinkelse DT2 med fordel bør strække sig fra ca. 4 ms til ca. 20 ms. Optimale høreindtryk opnås, når den anden tidsforsinkelse DT2 ligger i området fra ca. 5 ms til ca. 15 ms.

[0023] Med disse oplysninger skal det bemærkes, at høreindtrykket i sidste ende afhænger af den samlede tidsforsinkelse mellem gengivelsen af signalerne SIG1 eller SIG2 til ørerne LE eller RE. Så længe reaktionstiderne og overførselstiderne t1, t2, t3 eller t4 er meget mindre end tidsforsinkelsen DT2, kan der ses bort fra indflydelsen af disse yderligere tider. Hvis dette ikke længere er tilfældet på grund af de valgte overførselsfremgangsmåder mellem høreapparaterne, skal indflydelsen af disse overførsels- og reaktionstider på den samlede tidsforsinkelse tages i betragtning i overensstemmelse hermed ved dimensionering af den yderligere tidsforsinkelse DT2. Dette bør dog ikke være vanskeligt for fagmanden på baggrund af den her fremlagte beskrivelse. I disse tilfælde er de angivne tidsmæssige størrelsesordener derfor baseret på den samlede tidsforsinkelse og ikke alene på tidsintervallet DT2. I det normale tilfælde bør indflydelsen af tiderne t1, t2, t3 og t4 imidlertid være så lille, at der kan ses bort fra dem i forhold til tidsforsinkelsen DT2.

[0024] Ifølge et yderligere foretrukket udførelseseksempel for opfindelsen kan yderligere forbedringer i klangindtrykket hos bæreren af høresystemet opnås ved at hæve signalniveauet for det senere videregivne signal SIG1 eller SIG2 sammenlignet med signalniveauet for det tidligere videregive signal SIG2 eller SIG1 ved videregivelsen. Som følge heraf kan eventuelle lateraliseringseffekter, som stadig er til stede, yderligere reduceres individuelt ved loven om den første bølgefront (også kaldet "forrangseffekten"). En niveaustigning i forbindelse med denne procedure, også omtalt som "trading", bør ligge i intervallet mellem 0 og 12 dB, især fordelagtigt og fortrinsvis i intervallet mellem 0 og 3 dB. For yderligere information om passende udformning af denne niveaustigning og det psyko-akustiske grundlag herfor, kan læseren for eksempel få fra publikationen J. Blauert, "Råumliches Horen", S. Hirzel-Verlag, Stuttgart 1972, ISBN 3-7776-0250-7. Derudover indeholder de følgende publikationer fra den samme forfatter grundlæggende informationer, som kan give fagmanden værdifulde oplysninger om mulige udførelsesformer for opfindelsen:

Jens Blauert: “Råumliches Horen11, S. Hirzel-Verlag, Stuttgart 1972, ISBN 3-7776-0250-7 1. 1. Nachschrift. ”Neue Ergebnisse und Trends seit 1972“, 1985, ISBN 3-7776-0410-0

2. 2. Nachschrift. ”Neue Ergebnisse und Trends seit 1982“, 1997, ISBN 3-7776-0738-X

Jens Blauert: “Spatial Hearing”, The Psychophysics of Human Sound Localization. MIT Press, USA-Cambridge MA 1. Edition, 1983, ISBN 0-262-02190-0 Revideret edition, 1996, ISBN 0-262-02413-6

Jens Blauert: ”An Introduction to Binaural Technology”, I: Robert H. Gilkey, Timothy R. Anderson (red.): ’’Binaural and Spatial Hearing in Real and Virtual Environments”, Lawrence Erlbaum, USA-Mahwah NJ 1996, s. 593-609, ISBN 0-8058-1654-2 Jens Blauert (red.): “Communication Acoustics”, Springer, Berlin/Heidelberg/New York 2005, ISBN 3-540-22162-X

[0025] Yderligere forbedringer af høreindtrykket er mulige ifølge et yderligere foretrukket udførelseseksempel, når der foretages en signalinversion i et af de to høreapparater. Grundlaget for dette er også beskrevet i Blauerts publikationer. Yderligere oplysninger findes i eksamensopgaven "Zu Unterschieden in der Horereigniswahrnehmung bei Wellenfeldsynthese und Stereofonie im Vergleich zum natårlichen Horen" af Dominik Wegmann, Institut får Hortechnik und Audio-logie, Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven, Fachbereich Bauwesen und Geoinformation (B+G), OfenerStr. 16, D-26121 Oldenburg (http://www.irt.de/IRT/publikationen/Diplomarbeiten/DA Weqmann.pdf).

[0026] I princippet må det dog altid gælde, at den maksimale overførselstid ikke må være større end den øvre grænse for det foretrukne område for den effektive tidsforsinkelse mellem output af signalerne SIG1 og SIG2. Hvis overførselstiden mellem høreapparaterne er særlig stor i særlige tilfælde af tekniske grunde, kan en forsinkelse i høreapparatet HG1 forsinkes i stedet for forsinkelsen i høreapparatet HG2. Dette kan f.eks. gøres i den situation, der er vist i Fig. 4, ved passende dimensionering af tidsintervallet DT1, hvor - afhængigt af udførelsesvarianten - DT1 kan være mindre end, lig med eller større end DT2.

[0027] Den foreliggende opfindelse realiseres fordelagtigt med en indretning E til videregivelse af syntetisk genererede signaler i et binauralt høresystem, hvilken tilvejebringer den passende dimensionering og om nødvendigt generering af tidsforsinkelsen DT2. I hvert tilfælde skal tidsforsinkelsen DT2 måles, således at bæreren af høresystemet får indtryk af en klangudvidelse. Dette opnås generelt ved at måle tidsforsinkelsen DT2 således, at den totale tidsforsinkelse mellem videregivelsen af signalerne SIG1 og SIG2 ligger inden for de psyko-akustisk anvendelige tidsintervaller.

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til videregivelse af syntetisk genererede signaler (SIG1, SIG2) ved hjælp af et binauralt høreapparatsystem (HS) der omfatter to høreapparater (HG1, HG2), hvorved der - efter en videregivelse af et første syntetisk signal (SIG1) ved det første høreapparat (HG1) - udføres en videregivelse af et andet syntetisk signal (SIG2) ved det andet høreapparat (HG2) med en forsinkelse med et defineret andet tidsinterval (DT2) ud over forsinkelser, der uundgåeligt opstår som et resultat af en overførsel af en triggerimpuls fra det første høreapparat (HG1) til det andet høreapparat (HG2), kendetegnet ved, at den yderligere anden tidsforsinkelse (DT2) er dimensioneret således, at tidsintervallet mellem videregivelsen af de syntetisk genererede signaler (SIG1, SIG2) ligger i området på fra 1 ms til 50 ms, hvilket betyder at bæreren af høreapparatet får indtrykket af en udvidelse af lyden.

2. Fremgangsmåden ifølge krav 1, hvorved den yderligere anden tidsforsinkelse (DT2) er dimensioneret således, at tidsintervallet mellem videregivelsen af de syntetisk genererede signaler (SIG1, SIG2) ligger i området på fra 4 ms til 20 ms.

3. Fremgangsmåden ifølge krav 2, hvorved den yderligere anden tidsforsinkelse (DT2) er dimensioneret således, at tidsintervallet mellem videregivelsen af de symmetrisk genererede signaler (SIG1, SIG2) ligger i området på fra 5 ms til 15 ms.

4. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, hvorved signalniveauet af signalet (SIG1, SIG2) der videregives senere, er ved et forhøjet niveau under videregivelse sammenlignet med signalniveauet af signalet (SIG2, SIG1), som tidligere er videregivet.

5. Fremgangsmåden ifølge krav 4, hvorved det forhøjede niveau er i området fra 0 til 12 dB.

6. Fremgangsmåden ifølge krav 5, hvorved det forhøjede niveau er i området fra 0 til 3 dB.

7. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, hvorved en signalinversion udføres for et af de to høreapparater.

8. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, hvorved gengivelsen af det første signal (SIG1) ved det første høreapparat (HG1) også udføres med en forsinkelse med et første defineret tidsinterval (DT1).

9. Indretning (E) til påvirkning af videregivelsen af syntetisk genererede signaler (SIG1, SIG2) i et binauralt høreapparatsystem der omfatter to høreapparater (HG1, HG2), som er konfigureret således at de - efter en videregivelse af et første syntetisk signal (SIG1) af det første høreapparat (HG1) - forsinker en videregivelse af et andet syntetisk signal (SIG2) af det andet høreapparat (HG2) med et defineret andet tidsinterval (DT2) ud over forsinkelser, der uundgåeligt opstår som følge af en overførsel af en udløsende puls fra det første høreapparat (HG1) til det andet høreapparat (HG2), kendetegnet ved, at den yderligere anden tidsforsinkelse (DT2) er dimensioneret således, at tidsintervallet mellem videregivelsen af de syntetisk genererede signaler (SIG1, SIG2) ligger i området fra 1 ms til 50 ms, hvilket betyder at bæreren af høreapparatet får indtrykket af en udvidelse af lyden.

10. Indretningen (E) ifølge krav 9 der er designet således, at signalniveauet af signalet (SIG1, SIG2) som videregives senere, er på et forhøjet niveau under videregivelsen sammenlignet med signalniveauet af signalet (SIG2, SIG1), som tidligere er videregivet.

11. Indretning (E) ifølge krav 9 eller 10 der er designet således, at en signalinversion udføres for et af de to høreapparater.

12. Indretning (E) ifølge et af kravene 9 til 11 der er konfigureret til også at for- sinke videregivelsen af det første signal (SIG1) ved det første høreapparat (HG1) med et første defineret tidsinterval (DT1).