DK2120484T3 - Fremgangsmåde til brug af et høreapparat og et høreapparat - Google Patents

Description

Beskrivelse

Opfindelsen angår en i patentkrav 1 angivet fremgangsmåde til brug af et høreapparat, og et i patentkrav 6 angivet høreapparat.

Ved en samtale imellem personer er baggrundsstøj eller uønskede akustiske signaler allestedsnærværende. Disse interfererer med en persons menneskelige stemme eller med et ønsket akustisk signal. Høreapparatbærere er især modtagelige over for baggrundsstøj og uønskede akustiske signaler. Tale i baggrunden, akustiske påvirkninger af elektroniske apparater, såsom for eksempel mobiltelefoner, samt larm eller støj i omgivelserne kan gøre det vanskeligt for en person med et høreapparat at forstå en ønsket taler. En reduktion af støjniveauet i et akustisk signal koblet sammen med et automatisk fokus på en ønsket signalkomponent kan signifikant forbedre ydelsesevnen ved en digital taleprocessor, som finder anvendelse i et moderne hørehjælpeapparat. Høreapparater med en digital signalbearbejdning indeholder en eller flere mikrofoner, A/D-omformere, digitale signalprocessorer og højttalere. I reglen deler digitale signalprocessorer de indgående signaler op i et antal af frekvensbånd. Inden for hvert bånd kan en signalforstærkning og -bearbejdning indstilles individuelt i overensstemmelse med kravene fra en bestemt bærer af høreapparatet. Derudover står der ved den digitale forarbejdning algoritmer til tilbagekoblings- og støjminimering til rådighed, men de har også ulemper. Ulempen ved de eksisterende algoritmer til støjminimering er for eksempel deres begrænsede forbedring med hensyn til høreapparatakustikken, når der befinder sig tale- og baggrundsstøj i samme frekvensområde, og de derfor ikke er i stand til at skelne imellem talt tale og baggrundsstøj. Inden for området af den akustiske signalbearbejdning er det en af de hyppigst forekommende opgaver, nemlig at frafiltrere et eller flere akustiske signaler fra forskellige akustiske signaler, som overlejrer hinanden. Dette betegnes også som det såkaldte ’’Cocktail-Party-Problem”. Herved blander vidt forskellig støj, såsom musik og underholdninger sig til en udefinerbar støjkulisse. Til trods herfor falder det almindeligvis ikke svært for et menneske uden høresvækkelse at tale med med en samtalepartner i en sådan situation. Det er derfor ønskværdigt for høreapparatbæreren at kunne sludre på nøjagtig samme måde i lignende situationer som mennesker uden høresvækkelse.

Inden for den akustiske signalforarbejdning findes der rumlige, f.eks. retningsmikrofon eller Beamforming, statistiske, f.eks. Blind Source Separation (BSS; ’’adskillelse af ikke-synlige lydkilder”) eller blandede metoder, som bl.a. ved hjælp af algoritmer kan adskille en enkelt eller et antal af lydkilder fra flere samtidigt aktive lydkilder. Således muliggør BSS ved hjælp af statistisk signalforarbejdning af mindst to mikrofonsignaler at gennemføre en adskillelse af lydkilder uden forhåndsviden om deres geometriske placering. Denne fremgangsmåde har ved brugen i høreapparater fordele i forhold til eksisterende retningsmikrofonløsninger. I princippet lader der sig ved en BSS-fremgangsmåde med n mikrofoner skelne op til n kilder, dvs. generere n udgangssignaler.

Fra litteraturen kendes der talrige fremgangsmåder til BSS, hvorved lydkilder analyseres via analysen af mindst to mikrofonsignaler. Et godt overblik giver det senere offentliggjorte patentskrift DE 10 2006 047 982.

Styringen af retningsmikrofoner med henblik på en BSS ligger under for flertydigheder, så snart der samtidigt foreligger flere konkurrerende nyttekilder, f.eks. talere. BSS tillader i princippet adskillelse af forskellige kilder, såfremt disse er rumligt adskilte. Ved hjælp af flertydigheden formindskes dog den potentielle udnyttelse afen retningsmikrofon, selv om netop i sådanne scenarier en retningsmikrofon kan være til stor nytte til forbedring af taleforståeligheden. Høreapparatet, henholdsvis de matematiske algoritmer til BSS, står i princippet over for det problem at skulle afgøre, om de ved hjælp af BSS’en fremstillede signaler skal videregives på mest fordelagtig måde til hørehjælpbæreren. Dette er for hørehjælpen en i princippet uløselig opgave, da udvælgelsen af ønskeakustikkilder direkte afhænger af hørehjælpebærerens momentane vilje og derved ikke kan forelægges en udvælgelsesalgoritme som indgangsstørrelse. Det ved hjælp af denne algoritme trufne valg skal altså støtte sig til antagelser angående hørerens sandsynlige vilje.

Inden for den kendte teknik baseres der på en foretrækkelse af et akustisk signal af høreapparatbæreren fra en 0°-retning, altså hørehjælpbærerens synsretning. Dette er for så vidt realistisk, da høreapparatbæreren i en akustisk vanskelig situation vil se på sin aktuelle samtalepartner for at få yderligere henvisninger, som øger samtalepartnerens taleforståelighed (f.eks. læbebevægelser). Herved tvinges hørehjælpbæreren dog til at se på sin samtalepartner, så at retningsmikrofonen fører til en øget samtaleforståelighed. Dette er særlig svært, hvis hørehjælpbæreren vil tale med nøjagtig en enkelt person, dvs. ikke er bundet til en kommunikation med flere talere, og ikke hele tiden vil/skal se på sin samtalepartner.

Fra EP 1 912 472 A1 kendes en fremgangsmåde til brug af en hørehjælp samt en hørehjælp. Fra en optaget omgivelseslyd fremstilles elektriske akustiske signaler, hvorfra der ved hjælp af en signalbearbejdning identificeres og udvælges et elektrisk talesignal med en høj talesandsynlighed. Det elektriske talesignal tages således selektivt i betragtning i en udgangslyd fra hørehjælpen, at det for hørehjælpbæreren i sammenligning med en anden akustikkilde i det mindste viser sig akustisk og derved bedre kan opfattes af hørehjælpbæreren. I EP 1 912 474 A1 beskrives en fremgangsmåde til brug af en hørehjælp samt en hørehjælp. Fra en optaget lyd fra omgivelserne fremstilles elektriske akustiksignaler, hvorfra der ved hjælp af en signalforarbejdning identificeres og udvælges et elektrisk talesignal ved hjælp af en databank med foretrukne talere. Det elektriske talesignal tilgodeses selektivt på en sådan måde i et udgangssignal fra hørehjælpen, at det for hørehjælpbæreren i det mindste udmærker sig akustisk i sammenligning med andre akustikkilder og derved bedre opfattes af hørehjælpbæreren.

Det er derfor formålet med opfindelsen at angive en forbedret fremgangsmåde til brugen af et høreapparat samt et forbedret høreapparat, hvormed der kan afgøres, hvilke udgangssignaler, der skal tilføres akustisk hørehjælpbæreren fra en kildeadskillelse, især en BSS.

Dette opnås ifølge opfindelsen med fremgangsmåden ifølge det uafhængige patentkrav 1 og høreapparatet ifølge det uafhængige patentkrav 6.

Opfindelsen omfatter en fremgangsmåde til driften eller brugen af et høreapparat, hvorved der ved hjælp af høreapparatet fremstilles elektriske akustik-signaler fra en optaget lyd fra omgivelserne. Disse vægtes i overensstemmelse med deres tilknytningsgrad til en på forhånd opgivelig akustik-signalklasse og sammenblandes til et udgangslydsignal. Akustiksignalets vægt er jo større eller jo mindre, desto højere tilknytningsgraden er. Fordelen herved er, at en høreapparatbruger kan tilbydes et ønsket signal fra et antal af lydsignaler fra omgivelserne. I en videreudvikling kan tilknytningsgraden bestemmes ved hjælp af trækkene lydstyrke, frekvensområde, talegrundfrekvens, cepstrale koefficienter og/eller akustik-signalernes tidsmæssige forløb. Derved opnås en høj fleksibilitet. I en yderligere udførelsesform kan den på forhånd opgivelige akustik-signalklasse omfatte klasserne tale, henholdsvis menneskelig stemme, i et på forhånd opgiveligt frekvensbånd, mandsstemme, kvindestemme, børnestemme, en på forhånd opgivelig persons stemme, musik og baggrundsstøj. Dette giver fordelen af et stort udvalg til en høreapparatbruger.

Den på forhånd opgivelige akustikklasse kan også omfatte en vilkårlig kombination af klasser.

De elektriske akustik-signaler fremstilles ud fra omgivelsernes lyd ved hjælp af en Blind-Source-Separation-fremgangsmåde. Herved opnås en god lydsignaladskillelse.

Tilknytningsgraden bestemmes ved hjælp af en trækanalyse af de elektriske akustik-signaler, hvorved der for de elektriske akustik-signaler bestemmes en sandsynlighed for tilknytningen til en på forhånd opgivelig akustik-signalklasse. Fordelen herved er den enkle beregningsmæssige vægtning.

Ifølge opfindelsen angives også et høreapparat med mindst en mikrofon til optagelse af en lyd fra omgivelserne og med en udskillelsesenhed til fremstillingen af elektriske akustik-signaler fra den optagede lyd fra omgivelserne. Høreapparatet omfatter en signalbearbejdningsenhed, ved hjælp af hvilken akustik-signaler kan vægtes i overensstemmelse med deres tilknytningsgrad til en på forhånd opgivelig akustik-signalklasse og kan sammenblandes til et udgangslydsignal, hvorved akustik-signalets vægt er jo større eller jo mindre, desto højere tilknytningsgraden er. Herved kan omskiftningen imellem akustikklasser foregå ’’blidt”. I en videreudvikling kan adskillelsesenheden omfatte et Blind-Source-Separation-modul. I en yderligere udførelsesform kan signalforarbejdningsenheden omfatte mindst et klassifikationsmodul, mindst et vægtbestemmelsesmodul, mindst en multiplikator og mindst en adderer.

Derudover kan høreapparatet omfatte en akustik-signalklasse-indlæsningsenhed, hvormed de ønskede på forhånd opgivelige akustik-signalklasser overføres til høreapparatet. Den kan være anbragt på høreapparatet eller i en fjernbetjening.

Yderligere træk og fordele ved opfindelsen fremgår af den efterfølgende beskrivelse af flere udførelsesformer, under henvisning til den skematiske tegning, hvor: fig. 1 viser et blokdiagram over et høreapparat med Blind Source Separation ifølge den kendte teknik, og fig. 2 et blokdiagram over et høreapparat ifølge opfindelsen.

Fig. 1 viser et høreapparat 1 ifølge den kendte teknik med tre mikrofoner 2, og en adskillelsesenhed 5 ifølge Blind-Source-Separation-fremgangsmåden. Tre signalkilder fremstiller tre akustiske omgivelseslyd-signaler s1, s2, s3, som modtages fra de tre mikrofoner 2 og omformes til elektriske mikrofonsignaler x1, x2, x3. De tre mikrofonsignaler x1, x2, x3 tilføres hver for sig en signalindgang til adskillelsesenheden 5. I adskillelsesenheden 5 foretages Blind-Source-Separation-fremgangsmåden, ved hjælp af hvilken omgivelseslyd-signalerne s1, s2, s3 fra de blandede elektriske mikrofonsignaler x1, x2, x3 kan rekonstrueres. Således står der ved adskillelsesenhedens 5 tre udgange tre elektriske akustik-signaler sT, s2’, s3’ til rådighed. I det enkleste tilfælde kan en høreapparatbruger nu vælge imellem de tre adskilte gengivne akustik-signaler sT, s2’, s3’ ved hjælp af en udvælgelsesomskifter 7 i et postprocessormodul 6. I fig. 2 vil det elektriske akustik-signal s2’ være valgt og videregivet til en telefon 3. Adskillelsesenheden 5 og postprocessormodulet danner en signalforarbejdningsenhed 4. Telefonen 3 sender som akustisk udgangssignal signalet s2”, som omtrent svarer til det akustiske omgivelseslyd-signal s2. Ved hjælp af høreapparatet 1 i fig. 1 kan således forskellige akustiske indgangssignaler adskilles og udleveres adskilt i overensstemmelse med en høreapparatbrugers forkærlighed via telefonen 3. Ikke altid vil en høreapparatbærer have en sådan hård omskiftning imellem forskellige indgangssignalkilder.

Det heller ikke altid muligt for en adskillelsesenhed 5 at rense signalerne således rent og sikkert. Et forbedret tilbud af forskellige omgivelseslyd-signaler tilbyder derfor det i fig. 2 viste apparat ifølge opfindelsen.

Fig. 2 viser et høreapparat 1 med tre mikrofoner 2, en signalforarbejdningsenhed 4 og en telefon eller højttaler 3. Tre omgivelseslydsignaler s1, s2, s3 optages af mikrofonerne 2 og ledes videre til signalforarbejdningsenheden 4 som mikrofonsignaler x1, x2, x3. De af signalforarbejdningsenheden 4 bearbejdede mikrofonsignaler x1, x2, x3 ledes så videre til telefonens 3 indgang og tilbydes høreapparatbrugeren som akustisk udgangslydsignal s.

I signalforarbejdningsenheden 4 forarbejdes mikrofonsignalerne x1, x2, x3 ved hjælp af en adskillelsesenhed 5 og ledes til de videreforarbejdende enheder som adskilte elektriske akustik-signaler sT, s2’, s3’. De elektriske akustiksignaler sT, s2’, s3’ når dels hver for sig frem til multiplikatorernes 10 indgange og dels til et klassifikationsmoduls 8 indgange. Ved hjælp af en akustik-signalklasse-inputenhed 12 kan en høreapparatbruger på forhånd opgive en foretrukken akustik-signalklasse. Denne opgivelse ledes til klassifikationsmodulet 8 og bearbejdes heri. Den på forhånd valgte akustik-signalklasse kan for eksempel omfatte en mandsstemme, en kvindestemme, en barnestemme eller også et bestemt frekvensområde eller en generelt menneskelig stemme, henholdsvis tale, eller musik, osv. I klassifikationsmodulet 8 opnås den sandsynlighed, hvormed et elektrisk akustiksignal sT, s2’, s3’ hører til en bestemt akustik-signalklasse. Ved hjælp af et vægtbestemmelsesmodul vægtes nu denne grad af tilknytning tilsvarende. Hertil ledes de klassificerede signalers tilknytningsgrader fra klassifikationsmodulets 8 udgange til vægtberegningsmodulets 9 indgange. Vægtberegningsmodulet 9 bestemmer nu vægtene g1, g2, g3 på en sådan måde, at et akustik-signals vægt vælges, jo højere desto højere graden af tilknytningen til den på forhånd valgte klasse blev beregnet. Vægtene g1, g2, g3 ledes til de tilsvarende indgange til multiplikatoren 10. I multiplikatoren 10 multipliceres nu de elektriske akustik-signaler sT, s2’, s3’ med vægtene g1, g2, g3. Fra multiplikatorens 10 udgange ledes de vægtede elektriske akustiksignaler til en adderer 11.1 addereren 11 adderes disse signaler og stilles til rådighed for addererens 11 udgang. Derefter omformes det elektriske signal ved addererens udgang 10 i telefonen 3 til udgangslydsignalet S.

Henvisningstalliste

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til brugen af et høreapparat (1), hvorved der ved hjælp af høreapparatet (1) fra en optaget omgivelseslyd (s1, s2, s3) fremstilles elektriske akustik-signaler (s1\ s2’, s3’) ved hjælp af en Blind-Source-Separation-fremgangsmåde, hvorved derfor de elektriske akustiksignaler (s1\ s2’, s3’) hver for sig bestemmes en sandsynlighed af tilknytningen til en på forhånd opgivelig akustik-signalklasse ved hjælp af en trækanalyse af de elektriske akustiksignaler (s1\ s2’, s3’) som tilknytningsgrad, hvorved de elektriske akustiksignaler (s1\ s2’, s3’) i overensstemmelse med deres respektive tilknytningsgrad til på forhånd opgivelige akustik-signalklasser vægtes og sammenblandes til et udgangslydsignal (s), hvorved akustik-signalets (s1\ s2’, s3’) respektive vægt (g1, g2, g3) er jo større eller jo mindre, desto højere den respektive tilknytningsgrad er.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tilknytningsgraden bestemmes ved hjælp af trækkene lydstyrke, frekvensområde, talegrundfrekvens, cepstrale koefficienter og/eller akustiksignalernes (s1, s2’, s3’) tidsmæssige forløb.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den på forhånd opgivelige akustik-signalklasse omfatter følgende klasser: - tale henholdsvis menneskelig stemme, - et på forhånd opgiveligt frekvensbånd, - mandsstemme, kvindestemme, barnestemme, - en på forhånd opgivelig persons stemme, - musik og - omgivelsesstøj.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den på forhånd opgivelige akustik-signalklasse omfatter en vilkårlig kombination af klasser.

5. Computerprogram-produkt med et computerprogram, som omfatter et softwaremiddel til udøvelse af en fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 4, når computerprogrammet udføres i en styreenhed.

6. Høreapparat (1) med mindst en mikrofon (2) til optagelse af en omgivelseslyd (s1, s2, s3) og med en adskillelsesenhed (5) til fremstilling af elektriske akustik-signaler (s1 s2’, s3’) ud fra den optagede omgivelseslyd (s1, s2, s3), hvorved adskillelsesenheden (5) omfatter et Blind-Source-Separation-modul og en signalbearbejdningsenhed (4), ved hjælp af hvilke akustiksignalerne (s1\ s2’, s3’) kan vægtes i overensstemmelse med deres tilknytningsgrad til en på forhånd opgivelig akustik-signalklasse og kan sammenblandes til et udgangslyd-signal (s), hvorved akustik-signalets (s1\ s2, s3’) respektive vægt (g1, g2, g3) er jo større eller jo mindre, desto højere den respektive tilknytningsgrad er, som kan bestemmes ved en trækanalyse af de elektriske akustik-signaler (s1\ s2’, s3’), hvorved der for de elektriske akustiksignaler (s1\ s2’, s3’) kan bestemmes en sandsynlighed af tilknytningen til en på forhånd opgivelig akustik-signalklasse som den respektive tilknytningsgrad.

7. Høreapparat (1) ifølge krav 6, kendetegnet ved, at signalforarbejdningsenheden (4) omfatter mindst et klassifikationsmodul (8), mindst et vægtbestemmelsesmodul (9), mindst en multiplikator (10) og mindst en adderer (11).

8. Høreapparat (1) ifølge krav 6 eller 7, kendetegnet ved en akustik-signalklasse-indgangsenhed (12), hvormed den ønskede, på forhånd opgivelige akustik-signalklasse kan overføres til høreapparatet (1).