DK2840809T3 - Styring af effekten af styrken af en binaural retningsmikrofon - Google Patents

Description

Beskrivelse [0001] Opfindelsen angår en fremgangsmåde til drift af et høreapparatsystem og et høreapparatsystem med mindst to høreapparatindretninger, mellem hvilke der er tilvejebragt en signalvej og med mindst en signalbehandlingsindretning, som er tilvejebragt til behandling af lydsignaler.

[0002] I mange tilfælde angår nedsat hørelse begge ører, hvorfor den hørehæmmede bør forsynes på begge ører (binauralt) med to høreapparater. Moderne høreapparater har signalbehandlingsalgoritmer, der automatisk varierer parametrene for høreapparaterne afhængigt af høresituationen. I tilfælde af binaural forsyning vurderes høresituationen på begge ører.

[0003] Larm og støj er allestedsnærværende i hverdagen og gør talekommuni-kation vanskeligere, især hvis der er en forringelse af naturlig hørelse. Derfor er teknikker ønskelige, som undertrykker larm og støj, men ændrer de ønskede lyde og toner, i det følgende også omtalt som nyttige signaler, så lidt som muligt. En mulig måde at undertrykke uønsket støj på er rumlig filtrering. Hvis støjen og de nyttige lyde forekommer fra forskellige retninger på bæreren af et høreapparatsystem, er det muligt at undertrykke uønsket støj ved en forskellig følsomhed af høreapparatsystemet i forskellige retninger i forhold til høreapparatsystemet og dets bruger. I tilfælde af binaural høreapparatsystemer er det særligt hensigtsmæssigt at kombinere signalerne fra de to høreapparater af høreapparatsystemet for at opnå en retningsvirkning.

[0004] Men hvis ingen kilde til et nyttigt signal er placeret i en bestemt foretrukken retning, men hvis disse er fordelt omkring bæreren, for eksempel i en rundbordskonference, kan retningsvirkningen også uønsket undertrykke nyttige signaler.

[0005] For eksempel har det tidligere været sædvane for bæreren manuelt at skifte mellem forskellige driftsformer med enten en retningskarakteristisk eller en følsomhed i alle retninger.

[0006] Det er også kendt at styre styrken af retningskarakteristikken baseret på et estimeret støjniveau, hvilket fører til en højere beregningsindsats og korrele-rer ikke direkte med forekomsten af et nyttigt signal i den foretrukne retning. Ufordelagtige indstillinger kan derfor forekomme i visse situationer.

[0007] I US 2007/0160242 A1 beskrives en fremgangsmåde i et binauralt høreapparatsystem, hvori en indfaldsretning af et lydsignal bestemmes på basis af effekten af individuelle mikrofonsignaler, og et udgangssignal genereres afhængigt af denne indfaldsretning.

[0008] Formålet med den foreliggende opfindelse er derfor at tilvejebringe en fremgangsmåde til drift af et høreapparatsystem så vel som et høreapparatsystem, ved hjælp af hvilket en rumlig støjundertrykkelse opnås bedre og mere effektivt.

[0009] Dette formål opnås ved en fremgangsmåde, der har træk ifølge krav 1. Den del af formålet der vedrører høreapparatsystemet, opnås ved hjælp af trækkene i krav 6.

[0010] Fremgangsmåden ifølge opfindelsen angår en fremgangsmåde til drift af et høreapparatsystem med mindst to høreapparatindretninger til behørig anbringelse på begge sider af hovedet af en bærer. Høreapparaterne har en transducer til modtagelse af et akustisk signal og konvertering til et respektivt første lydsignal. Desuden har høreapparatsystemet en signalbehandlingsindretning til behandling af lydsignaler såvel som en signalforbindelse til overførsel af et første lydsignal fra hver høreapparatindretning til signalbehandlingsindretningen. Signalbehandlingsindretningen vurderer en signalkomponent fra en foretrukken retning i forhold til hovedet i de første lydsignaler og genererer med de første lydsignaler et første binauralt retningsbestemt mikrofonsignal og justerer dets retningskarakteristik afhængigt af vurderingen.

[0011] Ved at høreapparatsystemet vurderer signalkomponenter fra den foretrukne retning, kan det med sikkerhed fastslås, om en signalkilde faktisk er til stede i den foretrukne retning. Det undgås derved på en fordelagtig måde at aktivere en retningskarakteristik, når der ikke er nogen signalkilde i den foretrukne retning.

[0012] Ifølge opfindelsen bestemmer signalbehandlingsindretningen et minimum af niveauet af de første lydsignaler eller et minimum af niveauet af de første forarbejdede lydsignaler. Fra dette minimum og et andet referencesignal med reduceret følsomhed i den foretrukne retning danner signalbehandlingsindretningen derefter en kvotient for at vurdere signalkomponenten. Bestemmelsen af minimum af niveauet og kvotienten tillader på en simpel måde at bestemme en måling af støj fra en retning der er forskellig fra den foretrukne retning, og således at tilpasse retningsvirkningen af høresituationen som følge heraf. Høreapparatsystemet ifølge opfindelsen til udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen deler disse fordele.

[0013] Fordelagtige videreudviklinger af fremgangsmåden og høreapparatsystemet er angivet i underkravene.

[0014] Således er den foretrukne retning eventuelt afbildet i et symmetriplan af de to høreapparater ved en forbehandling af de første lydsignaler. Til de efterfølgende trin er den foretrukne retning justeret i synsretningen af bærerens hoved ved denne transformation.

[0015] Fordelagtigt kan de efterfølgende trin derfor udformes i den foretrukne retning i synsretningen og behøver ikke tilpasses til en respektivt ændret foretrukken retning. Især er det også muligt at anvende symmetriegenskaber af denne foretrukne retning.

[0016] I en udførelsesform af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det andet referencesignal en vægtet differens mellem de første lydsignaler fra begge høreapparater.

[0017] Dannelsen af en vægtet differens mellem de første lydsignaler fra de to høreapparater gør det muligt med lille beregningsindsats at tilvejebringe et signal, der for eksempel har en retningskarakteristik med en minimum følsomhed i synsretning af bæreren af høreapparatet.

[0018] I en mulig udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det andet referencesignal et signal af et binauralt otte-signal, der har et minimum i retning af den foretrukne retning. Et binauralt otte-signal er et signal, som genereres af differensen mellem signalerne fra to adskilte omnidirektionale eller mo-naurale retningsmikrofoner.

[0019] Det binaurale otte-signal er særlig let at generere og udviser fortrinsvis et udtalt minimum af følsomhed i et plan centreret mellem høreapparaterne og parallelt med synslinjen. Dette er især fordelagtigt, hvis den foretrukne retning ligger i dette plan.

[0020] I en foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden forøger signalbehandlingsindretningen retningskarakteristikken af den binaurale retningsmikrofon med en stigende værdi af kvotienten.

[0021] En stigende værdi af kvotienten indikerer, at der foreligger et signal i den foretrukne retning, der er løftet ud af den omgivende støj. En stigning i retningskarakteristikken understreger med fordel dette signal med hensyn til omgivende støj, der samtidigt dæmpes af den stærkere retningskarakteristik.

[0022] I en udførelsesform af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det også tænkeligt, at vurderingen af signalkomponenterne fra den foretrukne retning i de første lydsignaler for mindst to forskellige frekvenser varierer individuelt og retningskarakteristikken for det første binaurale retningsbestemte mikrofonsignal for hvert frekvensinterval indstilles individuelt afhængigt af evalueringen.

[0023] En anden vurdering og retningskarakteristik forforskellige frekvensinter- valler gør det fordelagtigt muligt at tage hensyn til forskellige udbredelsesbetingelser for forskellige frekvenser eller til at behandle forskellige signalkilder forskelligt i forskellige frekvensintervaller.

[0024] De ovenfor beskrevne egenskaber, træk og fordele ved denne opfindelse såvel som måden, hvorpå de opnås, vil blive klarere og mere klart forstået i forbindelse med den følgende beskrivelse af udførelsesformerne, som vil blive beskrevet detaljeret i forbindelse med tegningerne.

[0025] Der viser:

Fig. 1 en skematisk afbildning af et høreapparatsystem ifølge opfindelsen;

Fig. 2 en indretning af høreapparatsystemet og signalkilder;

Fig. 3 et rutediagram af en fremgangsmåde og

Fig. 4 en skematisk afbildning af funktionelle blokke af en kvotientdannelse i et eksempel på et binauralt høreapparatsystem der ikke er ifølge kravene.

[0026] Fig. 1 viser den grundlæggende struktur af et høreapparatsystem 100 ifølge opfindelsen. Høreapparatsystemet 100 har to høreapparater 110, 110'. I et høreapparathus 1,1' der skal bæres bag øret, er indbygget en eller flere mikrofoner 2, 2' til modtagelse af lyd eller akustiske signaler fra omgivelserne. Mikrofonerne 2, 2' er transducere 2, 2' til konvertering af lyden til de første lydsignaler. De første akustiske signaler er for eksempel analoge eller digitale elektriske signaler. En signalbehandlingsindretning 3, 3' som også er integreret i høreapparathuset 1,1', behandler de første lydsignaler. Udgangssignalet fra signalbehandlingsindretningen 3, 3' overføres til en højttaler eller modtager 4, 4', som udsender et akustisk signal. Lyden sendes eventuelt via et lydrør, der er fastgjort med en otoplastik i ørekanalen, til trommehinden på bæreren af appa-ratet. Strømforsyning af høreapparatet og især den for signalbehandlingsindretningen 3, 3’ sker ved et ligeledes i høreapparathuset 1,1' integreret batteri 5, 5’.

[0027] Desuden har høreapparatsystemet 100 en signalforbindelse 6, som er udformet til at overføre et første akustisk signal fra signalbehandlingsindretnin gen 3 til signalbehandlingsindretningen 3’. Det er forudsat, at signalbehandlingsindretningen 3’ også sender et første akustisk signal til signalbehandlingsindretningen 3 i den modsatte retning. Endvidere er det tænkeligt, at signalerne fra flere eller alle mikrofonerne 2, 2’ i hvert tilfælde skal overføres til den anden høreapparatindretning 110, 110'.

[0028] Som signalforbindelse 6 er kablede, optiske eller trådløse forbindelser såsom f.eks. bluetooth tænkelig.

[0029] Ud over de illustrerede HDO-(bag-øret)-høreapparater kan fremgangsmåden ifølge opfindelsen også anvendes i andre høreapparater, såsom for eksempel et IDO-(i-øret)-høreapparat.

[0030] Fig. 2 viser et skematisk arrangement af et høreapparatsystem ifølge opfindelsen, dets bærer og signalkilderne, set i en afbildning ovenfra. Bæreren 201 af høreapparaterne 110, 110’ er anbragt i midten af et polært koordinatsystem 200. Bæreren 201 bærer høreapparaterne 110, 110’ behørigt, for eksempel i tilfælde af HDO-høreapparater bag det respektive øre eller i tilfælde af IDO-høreapparater i den respektive øregang. Synsretningen for bæreren 201 er fremad, hvilket svarer til 0 grader i polardiagrammet. I det følgende eksempel antages den foretrukne retning at være parallel med synsretningen. Men det er også tænkeligt, at den foretrukne retning er anbragt i en vinkel til synsretningen. Det ville også være tænkeligt, at den foretrukne retning bestemmes på forhånd ved hjælp af en adaptiv fremgangsmåde, og de første lydsignaler forbehandles på en sådan måde, at den foretrukne retning kortlægges eller transformeres til retningen 0 grader. En forbehandling kan f.eks. foretages ved at justere amplituden og fasen af de første lydsignaler. Efterfølgende behandlingstrin kan derefter behandle de forarbejdede første lydsignaler som om deres oprindelse ligger i retningen på 0 grader. For eksempel kan symmetriegenskaber eller hovedskygger af lydsignaler med denne oprindelse anvendes.

[0031] I den foretrukne retning er en talende person 202, som i det følgende antages at være kilden til et nyttigt signal i den foretrukne retning. Ved andre vink ler til bæreren 201 er yderligere personer 203, 204, 205 og 206 anbragt. Desuden er der vist et binauralt otte-signal 210, som indikerer en retningskarakteristik af et differenssignal af de første lydsignaler fra de to transducere af de to høreapparater i det binaural høreapparatsystem. Endvidere er der angivet en retningsbestemt karakteristik 220, som f.eks. resulterer fra dannelse afen vægtet sum af de første lydsignaler fra de to transducere af de to høreapparater af det binaural høreapparatsystem. Retningskarakteristikken 220 har maksimal følsomhed i den foretrukne retning på 0 grader.

[0032] Fig. 3 viser et skematisk rutediagram af en fremgangsmåde i signalbehandlingsindretningen 3, 3’.

[0033] I et eksempel, der ikke er ifølge kravene, danner signalbehandlingsindretningen 3 i trin S10 et sumsignal af de første lydsignaler fra transducerne 2, 2’. Sumsignalet viser maksimalt følsomheden i den foretrukne retning, i hvilken den talende person 202 også er anbragt. Retningskarakteristikken kan for eksempel være den samme som retningskarakteristikken 220 i Fig. 2. I den enkleste form adderes de første lydsignaler med det samme. Men det er også tænkeligt, at de første lydsignaler først korrigeres i deres amplitude og fase, for f.eks. at vælge en anden foretrukken retning eller at kompensere for tolerancer mellem transducerne 2, 2’. Det er derved muligt, at korrektionen finder sted i form af et adaptivt filter. Dette kan f.eks. være et wiener-filter. Koefficienterne kan vælges således, at energiindholdet af sumsignalet er minimalt, således at de akustiske signaler der ikke stammer fra den foretrukne retning, allerede dæmpes. Herved ville det også være muligt at anvende hovedskyggevirkninger, der er målrettet til at opnå et signal med størst mulig andel af den foretrukne retning.

[0034] Desuden er det også tænkeligt, at ikke kun to, men signalerne fra flere mikrofoner kombineres. For eksempel kan hvert høreapparat have en monaural retningsmikrofon, der er kombineret af to omnidirektionale mikrofoner. Signalbehandlingsindretningen 3, 3’ kan derefter kombinere disse første lydsignaler til lydsignaler med en retningsvirkning af højere orden.

[0035] I trin S20 danner signalbehandlingsindretningen 3, 3’ et differenssignal af de første lydsignaler af transducerne 2, 2'. En mulig retningskarakteristik 210 af differenssignalet er vist i form af et binauralt otte-signal i Fig. 2. Differenssignalet udviser en minimal følsomhed i den foretrukne retning af den talende person 202. På den anden side har retningskarakteristikken 210 øget følsomhed i andre retninger end den foretrukne retning, således at de akustiske signaler fra de talende personer 203, 204, 205 eller 206 i forhold til de akustiske signaler fra den talende person 202 fører til stærkere første akustiske signaler. Som allerede angivet ved S10 kan differenssignalet også være dannet ud fra et antal første lydsignaler for at realisere retningskarakteristikker med højere orden.

[0036] I trin S30 danner signalbehandlingsindretningen 3, 3’ en kvotient af sumsignalet og differenssignalet. I den følgende diskussion antages det for enkelhedens skyld, at transducerne 2, 2’ tilvejebringer første lydsignaler til den talende person 202 med niveauværdi 1 og faktorerne i dannelsen af summen og differensen er lig med henholdsvis 1, dvs. at signalerne er normerede. For andre forudsætninger skal de diskuterede værdier skaleres i overensstemmelse hermed.

[0037] For en talende person 202 som en signalkilde antager kvotienten en værdi, der er signifikant større end 1, fordi differenssignalet er lille på grund af minimum af retningskarakteristikken 210 i den foretrukne retning og nærmer sig endog nul i det teoretiske ekstreme tilfælde. Samtidig er sumsignalet maksimalt, for normeret følsomhed ville denne være en værdi på 2. Kvotienten stiger tilsvarende til store positive værdier.

[0038] For en talende person 203 som en signalkilde går signalværdien af differenssignalet mod en værdi svarende til den for sumsignalet, da de to retningskarakteristika 201,220 krydser hinanden i retning af den talende person 203. Kvotienten selv går imod værdien 1.

[0039] For en talende person 204 som en signalkilde går signalværdien af diffe renssignalet mod et maksimum, mens sumsignalet går mod en værdi mindre end 1 og større end 0 i retningen 0. Kvotienten selv går også mod en værdi mindre end 1 og større end 0 i retningen 0. Tilsvarende gælder for den talende person 206. Typiske værdier for kvotienten er da mellem 0,5 og 0,25.

[0040] I et trin S40 øger signalbehandlingsindretningen 3, 3’ retningskarakteristikken af det binaurale direktionale mikrofonsignal, når kvotienten stiger eller overstiger en forudbestemt værdi. Denne værdi kan f.eks. være 0, 5 eller 1 i forhold til et normeret lydsignal. For f.eks. signalkilder i den foretrukne retning, hvor den talende person 202 befinder sig, har det binaurale direktionale mikrofonsignal et større signalniveau, medens signalet for eksempel fra signalkilder såsom de talende personer 203, 204, 205 eller 206 i andre retninger i en vinkel til den foretrukne retning, haret lavere signalniveau. En stigning i retningskarakteristikken kan i en udførelsesform ske ved, at det binaurale direktionale mikrofonsignal opnås som en vægtet overlejring af sumsignalet og et omnidirektionalt mikrofonsignal, hvorved sumsignalet i forhold til det omnidirektionale signal vægtes mere for at øge retningskarakteristikken. Imidlertid kan der også tænkes andre kombinationer af binaurale direktionale mikrofoner af højere orden med et omnidirektionalt mikrofonsignal.

[0041] Omvendt, signalbehandlingsindretningen 3, 3’ sænker retningskarakteristikken for det binaurale direktionale mikrofonsignal i trin S40, når kvotienten falder. Som det allerede er forklaret, er dette for eksempel tilfældet for den talende person 204. Når retningskarakteristikken falder, øges følsomheden af den binaurale direktionale mikrofon til retninger i en vinkel i forhold til den foretrukne retning, mens den falder i den foretrukne retning. For f.eks. små værdier af kvotienten, der er diskuteret med hensyn til den talende person 204 i trin S30, har den binaurale retningsbestemte mikrofon ikke længere en retningskarakteristik og har således en omnidirektional retningskarakteristik. For signalkilder i den foretrukne retning, i hvilken for eksempel den talende person 202 er anbragt, er signalniveauet for den binaurale direktionale mikrofon således lig med den for signalkilder, såsom de talende personer 203, 204, 205 eller 206 i andre retninger i en vinkel i forhold til den foretrukne retning.

[0042] Ifølge opfindelsen bestemmes minimum af de første lydsignaler eller de første forprocesserede lydsignaler i trin S10 i stedet for summen. I trin S30 dannes kvotienten af det fastsatte minimum og differensen mellem de første lydsignaler eller de første forprocesserede lydsignaler derefter tilsvarende. Ellers svarer fremgangsmåden ifølge opfindelsen til den allerede beskrevne fremgangsmåde.

[0043] Det er også tænkeligt ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, at den foretrukne retning ikke ligger i symmetriplanet mellem høreapparaterne. Således kan f.eks. ved hjælp af forskellige transducere 2, 2’ eller ved forskellig forbehandling af signalerne, den foretrukne retning af første lydsignaler før en sum eller differens være rettet i en anden retning uden for symmetriplanet for de to høreapparater 110, 110'. Forbehandling af de første lydsignaler kan være permanent eller adaptiv ved anvendelse af en fremgangsmåde, som bestemmer en rumlig retning af en lydkilde og bestemmer passende amplitude- og fasekorrektioner for at kortlægge den rumlige retning i symmetriplanet mellem høreapparaterne i brugerens synsretning. Følgelig kan den talende person 202 i Fig. 2 ved udførelse af en fremgangsmåde ifølge opfindelsen også være anbragt i en anden retning end den angivne foretrukne retning på 0 grader i forhold til bæreren 201.

[0044] Fig. 4 viser skematisk funktionsblokkene til generering af en kvotient ifølge en fremgangsmåde, der ikke er ifølge kravene.

[0045] Transducerne 2, 2’ leverer et signal, der svarer til lyden, som kommer til det venstre og højre høreapparat 110, 110'. De første akustiske signaler fra transducerne summeres i additionsenheden 301 eller subtraheres i additionsenheden 302, efter at inverteren 303 har inverteret det første akustiske signal fra transduceren 2. For at bestemme et niveau konverteres eller ensrettes sum-og differenssignalerne i mængder først i ensretterne 305, 306 og de midies i lavpasfiltrene 307, 308, før kvotienten dannes i divisionsenheden 309.

[0046] Funktionerne der er vist i Fig. 4, kan afbildes ved analoge komponenter, digitale diskrete eller integrerede enheder såsom ASICS eller FPGA eller som software i en digital signalprocessor eller en generel processor.

Claims (7)

1. Fremgangsmåde til drift af et høreapparatsystem (100) med mindst to høreapparater (110, 110’) til anbringelse på begge sider af hovedet (201) af en bærer, hvilke høreapparater (110, 110') omfatter en transducer (2, 2’) til optagelse af et akustisk signal og konvertering af dette til et respektivt første lydsignal, hvilket høreapparatsystem (100) omfatter en signalbehandlingsindretning (3, 3') til at behandle lydsignaler og en signalforbindelse til at overføre et første lydsignal fra hvert høreapparat til signalbehandlingsindretningen (3, 3’), hvorved en signalkomponent i de første lydsignaler fra en foretrukken retning i forhold til hovedet afbæreren (201) vurderes i signalbehandlingsindretningen (3, 3’), og der genereres et første binauralt retningsbestemt mikrofonsignal med de første lydsignaler, hvis retningskarakteristik (220) justeres afhængigt af vurderingen, kendetegnet ved, at der til vurdering af signalkomponenten dannes en kvotient i signalbehandlingsindretningen (3, 3’) fra, for det første, et minimum af niveauet af de første lydsignaler eller et minimum af niveauet af de afbildede første lydsignaler i et symmetriplan for de to høreapparater (110, 110’), og, for det andet, et andet referencesignal der har en reduceret følsomhed i den foretrukne retning.

2. Fremgangsmåden ifølge krav 1, hvorved det andet referencesignal er en vægtet differens mellem de første lydsignaler fra de to høreapparater (110, 110’).

3. Fremgangsmåden ifølge krav 2, hvorved det andet referencesignal er et signal fra et binauralt otte-signal (210), der dannes af differensen mellem de første lydsignaler, hvilket binaurale otte-signal (210) har en minimal følsomhed i retning af den foretrukne retning.

4. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, hvorved følsomheden af retningskarakteristikken (220) af den binaurale retningsmikrofon i en foretrukken retning øges i signalbehandlingsindretningen med en stigende værdi af kvotien- ten.

5. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, hvorved vurderingen af signalkomponenterne i de første lydsignaler fra den foretrukne retning sker individuelt i mindst to forskellige frekvensintervaller, og retningskarakteristikken (220) af det første binaurale retningsmikrofonsignal indstilles individuelt for hvert frekvensinterval på grundlag af vurderingen.

6. Høreapparatsystem med mindst to høreapparater (110, 110’) til behørig anbringelse på begge sider af hovedet af en bærer (201), hvilke høreapparater (110, 110') har en transducer (2, 2’) til optagelse af et akustisk signal og konvertering til et respektivt første lydsignal, hvilket høreapparatsystem (100) haren signalbehandlingsindretning (3, 3') til at behandle lydsignaler og en signalforbindelse til at overføre et første lydsignal fra hvert høreapparat (110, 110’) til signalbehandlingsindretningen (3, 3'), hvilken signalbehandlingsindretning (3, 3’) er beregnet til at vurdere en signalkomponent i de første lydsignaler fra en foretrukken retning i forhold til hovedet, og hvilken signalbehandlingsindretning (3, 3') er udformet til at anvende de første lydsignaler til at danne et første binauralt retningsmikrofonsignal og til at justere retningskarakteristikken (220) deraf afhængigt af vurderingen, kendetegnet ved, at signalbehandlingsindretningen (3, 3’) er udformet til at vurdere signalkomponenten ved at danne en kvotient fra, for det første, et minimum af niveauet af de første lydsignaler eller et minimum af niveauet af de afbildede første lydsignaler i et symmetriplan for de to høreapparater (110, 110’), og, for det andet, et andet referencesignal med en reduceret følsomhed i den foretrukne retning.

7. Høreapparatsystemet ifølge krav 6, hvilket høreapparatsystem (100) er udformet til at udføre fremgangsmåden ifølge krav 2 til 5.