„Die Qualität und die Verständlichkeit der Sprache können durch diese Maßnahmen deutlich verbessert werden“, so Prof. Martin. „Wir forschen jetzt an weiteren Methoden, um in Zukunft das Hören mit Hilfe eines Hörgeräts in akustisch schwierigen Situationen zu erleichtern.“
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Mehr Sprache, weniger Rauschen
Viele Hörgeräte dämpfen Nebengeräusche, wie etwa Fahrgeräusche, indem sie Schall aus einer bestimmten Richtung herausfiltern, da Störsignale meist von hinten oder von der Seite kommen. Es bleiben jedoch unerwünschte Geräusche aus anderen Richtungen erhalten, die über zusätzliche Signalverarbeitungsprozesse gedämpft werden müssen. Um das akustische Signal weiter zu verbessern, geht der Algorithmus von Prof. Martin und Dr. Timo Gerkmann (Sound and Image Processing Lab, KTH Stockholm) noch einen Schritt weiter. Die Forscher ermitteln sowohl die Geräusch- als auch die Sprachanteile im akustischen Signal. Über eine spezielle Gewichtungsfunktion, das Wiener Filter, können sie dann die Nebengeräusche dämpfen und so das Sprachsignal hervorheben.
Sprache finden im Signalchaos
Da bei jeder Kommunikation zwischen den gesprochenen Silben und Worten immer wieder kurze Sprechpausen entstehen, gibt es Stellen im Signal, an denen nur die Nebengeräusche zu hören sind. Der Algorithmus von Prof. Martins Team führt eine Spektralanalyse durch, d. h. das akustische Signal wird in kurze Zeitabschnitte eingeteilt, in denen jeweils alle enthaltenen Frequenzen bestimmt werden. Anschließend werden jene Signalstücke ausfindig gemacht, die nur die Nebengeräusche enthalten. Aus diesen Informationen kann das Geräuschspektrum fortlaufend im akustischen Signal ermittelt und auch der Sprachanteil geschätzt werden. Für jeden Datenpunkt berechnet der Algorithmus dann eine Gewichtungsfunktion für Sprach- und Rauschsignal. Dabei findet er einen Kompromiss, um Nebengeräusche möglichst stark zu reduzieren ohne das Sprachsignal zu verzerren.
Der Algorithmus kann noch mehr
Das gewichtete Signal, das über Lautsprecher im Hörgerät wiedergegeben wird, wird durch den Bochumer Algorithmus noch weiter modifiziert. Artefakte, die bei der Schätzung des Sprachsignals entstehen, können zu einzelnen Tönen führen („musical noise“), die von Hörgerätnutzern als störend empfunden werden. Prof. Martins Team hat den Algorithmus daher so konzipiert, dass diese Artefakte unterdrückt werden, ohne dass die Qualität des Sprachsignals leidet.
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Weitere Informationen
Prof. Dr. Rainer Martin, Lehrstuhl für Allgemeine Informationstechnik und Kommunikationsakustik, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RUB, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-22495, E-Mail: Rainer.Martin@rub.de
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Redaktion: Julia Weiler