Unterdrückung unerwünschter Geräusche Hörgeräte: Neue Algorithmen für ein besseres Sprachverständnis

Die fortschreitende Miniaturisierung ermöglicht auf dem Gebiet der Hörgeräte-Akustik die Implementierung aufwendiger Algorithmen, mit denen sich die Nachteile der bisherigen Hörgeräte vermeiden lassen.

Zu den Vorreitern zählen neben der Unterdrückung unerwünschter Geräusche und Rückkopplungsfrequenzen auch die Transformation hochfrequenter Audiosignale in einen tieferen Frequenzbereich.

Der Hörgeräte-Hersteller Phonak hat zwei neue Hörgeräte vorgestellt, die jeweils mit sechs Hochleistungsprozessoren ausgestattet sind und dem Benutzer wesentlich bessere Verständigungsmöglichkeiten bieten als die vorhergehende Geräte-Generation. Die insgesamt 8 Mio. Transistoren der vom Hersteller »Core« genannten Plattform bewerkstelligen auf kleinstem Raum mehr als 120 Mio. Rechenoperationen pro Sekunde. Mit dieser Rechenleistung konnten die Schweizer Hörgeräte-Entwickler die folgenden neuen Algorithmen implementieren:

  • SoundFlow – eine automatische Adaption des Hörgerätes an die Umgebung.
  • ZoomControl – ein Verfahren zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit unter den verschiedensten akustischen Verhältnissen.
  • WhistleBlock – ein neuartiges Verfahren für die Unterdrückung des Rückkopplungspfeifens.
  • SoundRecover – eine neues Verfahren der Signalverarbeitung für die bessere Übertragung der hochfrequenten Anteile eines Sprachsignals.

Der »SoundFlow«-Algorithmus beruht auf der Überlegung, dass sich eine ganze Reihe von Hintergrund-Szenarien klassifizieren lassen, etwa die Unterhaltung in einem Raum, die durch Geräusche gestört wird, oder ein Raum, in dem laute Musik läuft. Um für den Großteil der Szenarien das Sprachsignal so aufbereiten zu können, dass die Verständlichkeit am besten ist, wird die Situation nach vier Kriterien bewertet; danach werden die Parameter des Systems eingestellt. Vom Hörgeräte-Akustiker kann dieses »Kennlinienfeld« dann noch individuell auf den Träger des Hörgerätes optimiert werden.

Bei »Zoom Control« wird mit einem binauralen Hörsystem eine Art »Diversity«-Empfang realisiert. Dabei schaltet das System das lauteste der beiden aufgenommenen Signale auf beide Hörkanäle. Damit muss der Träger nicht mehr, wie bei den bisherigen Systemen üblich, den Sprecher unmittelbar anschauen.

Lästiges Rückkopplungspfeifen wird vermieden

Ein typisches Beispiel ist die Unterhaltung eines Fahrers am Steuer mit einem Fahrgast im Fond oder auch eine Unterhaltung bei Tisch mit wechselnden Gesprächspartnern. »WhistleBlock« wiederum ist ein Algorithmus, mit dem die vom Lautsprecher auf das Mikrofon zurückgekoppelten Tonfrequenzsignale ausgefiltert werden und so das lästige Rückkopplungspfeifen vermieden wird.

Diese Rückkopplung begrenzt in den bisherigen Systemen die Verstärkung und schließt so den Einsatz von Hörgeräten für die Benutzer aus, die unter einer schweren Beeinträchtigung ihrer Hörfähigkeit leiden. Zwar sind die bisherigen Hörgeräte mit Algorithmen ausgestattet, die eine unmittelbare Rückkopplung – das bekannte Pfeifen – unterdrücken, aber diese haben den Nachteil, dass auch Außengeräusche, wie etwa das Klingeln eines Telefons oder einer Türklingel, unterdrückt werden.

Das zentrale Element des neuen Algorithmus ist ein Modul für die Identifikation und Kennzeichnung der Rückkopplungssignale. Dieser Algorithmus ist in der Lage, ohne weitere Zeitverzögerung zu unterscheiden zwischen einem Signal, das durch Rückkopplung entstanden ist, und einem Signal, das in der äußeren Umgebung entstanden ist.