專利名稱：使好耳效應最大化的方法、聽音裝置和聽音系統(tǒng)的制作方法
使好耳效應最大化的方法、聽音裝置和聽音系統(tǒng)技術領域
本申請涉及聽音裝置，如包括第一和第二聽音裝置的聽音系統(tǒng)，尤其涉及動態(tài)聲環(huán)境中的聲音定位和使不同聲源彼此分離的用戶能力，例如目標在于提高語音可懂度。本發(fā)明尤其涉及適于佩戴在用戶左耳或右耳之一處的聽音裝置的傳聲器系統(tǒng)從聲場拾取的音頻信號的處理方法。本申請還涉及運行雙側聽音系統(tǒng)的方法、聽音裝置、其用途、及聽音系統(tǒng)。
本申請還涉及包括處理器和程序代碼的數(shù)據處理系統(tǒng)，程序代碼使處理器執(zhí)行本發(fā)明方法的至少部分步驟，及涉及保存程序代碼的計算機可讀介質。
例如，本發(fā)明可用在如補償用戶聽力受損的助聽器的應用中。本發(fā)明尤其可用在如聽力儀器、耳機、耳麥、有源耳朵保護系統(tǒng)或其組合的應用中。
背景技術：
本發(fā)明背景技術的相應描述可在EP2026601A1中找到，下面的大部分內容均取自該申請。
患聽力損失的人大多數(shù)通常存在檢測聲信號中的高頻的問題。由于聲信號中的高頻已知在空間聽覺如確定所檢測聲音的位置或源的能力(“聲定位”)方面具有優(yōu)點，因而這是主要問題。因此，空間聽覺對于人在其環(huán)境中感知聲音、交互作用及確定方向的能力非常重要。對于更復雜的聽音情形如雞尾酒會更是如此，其中空間聽覺使人能在知覺上使不同聲源彼此分離，從而導致更好的語音可懂度[Bronkhorst, 2000]。
從心理聲學文獻可以看出，除了耳間時間和電平差(分別縮寫為ITD和ILD) 之外，聲定位還由單耳頻譜暗示即在高于3kHz的頻率通常出現(xiàn)的峰值和谷值調解 [Middlebrooks and Green, 1991]、[ffightman and Kistler, 1997]。由于聽力受損人員通常在檢測高于3kHz頻率的能力方面受損，他們受降低的空間聽覺能力的折磨。
頻移已用于修改音頻信號的所選頻譜分量以提高用戶對音頻信號的感知能力。原則上，術語“頻移”或“移頻”指多種不同的、改變信號頻譜的方法。例如，“頻率壓縮”指將 (更寬的)源頻區(qū)壓縮為更窄的目標頻區(qū)，例如通過拋棄每第η個頻率分析頻帶并在頻域中將其余頻帶“推”在一起?！邦l率降低”指將高頻源區(qū)轉變?yōu)榈皖l目標區(qū)，但不拋棄所轉變的高頻帶中包含的任何頻譜信息。而是，已移頻的較高頻率完全代替較低頻率或它們與較低頻率混頻。原則上，兩種類型的方法均可對特定輸入頻譜的所有頻率執(zhí)行或僅對部分頻率執(zhí)行。在本說明書中，兩種方法均用于將較高的頻率向下移頻，或通過頻率壓縮，或通過頻率降低。然而，總的來說，可有向下移到一個或多個低頻目標頻帶的一個或多個高頻源頻帶，也可有其它保持不受移頻影響的愈加更低的頻帶。
專利申請EP 1742509涉及通過合成聽力裝置的音頻輸入信號而消除聲反饋及噪聲。盡管該方法利用頻移，但在該現(xiàn)有技術方法中頻移的目的是消除助聽器中的聲反饋和噪聲，而不是提高空間聽覺能力。發(fā)明內容
因自適應頻移引起的好耳效應基于當前聲環(huán)境的估計、個人佩戴者聽力損失、可能及關于佩戴者的頭部和軀干幾何形狀的信息的獨特組合。好耳效應通常指聽者試圖增強具有更好信噪比的那一側的語音信號的可聽度同時減低具有更差信噪比的那一側的噪聲的現(xiàn)象。
創(chuàng)造性的算法提供將聽力儀器觀察到的好耳效應(BEE)變換為佩戴者借助于頻移可接近的BEE的方式。
在第一方面，例如由頭部相關傳遞函數(shù)(HRTF)表征的耳朵、頭部和軀干幾何形狀與當前聲源的頻譜分布和位置信息組合提供決定在特定時間哪些頻帶對聽者或聽力儀器見到的BEE最有作用的手段。這對應于圖I略示的系統(tǒng)。
在第二方面，耳朵、頭部和軀干幾何形狀對BEE的影響在不知道個人HRTF的情形下通過比較跨耳朵估計的源信號進行估計。這對應于圖2中略示的系統(tǒng)。這方面是2011 年 8 月 23 日申請的、題為“A method and a binaural listening system for maximizing a better ear effect”的歐洲專利申請的主要論題,該申請通過引用組合于此。
原則上，對于顯現(xiàn)BEE，必須發(fā)生兩件事目前聲源的位置需要在聽者的頻率范圍引起ILD (耳間電平 差)，及目前聲源必須在ILD足夠大的那些頻率展現(xiàn)能量。這些稱為潛在施主(donor)頻率范圍或頻帶。
用戶聽力損失的信息，尤其是聽力圖和隨頻率而變的頻率分辨率，用于推導佩戴者感受BEE的頻區(qū)。這些稱為目標頻率范圍或頻帶。
根據本發(fā)明，算法持續(xù)改變移頻以使BEE最大化。另一方面，與靜態(tài)移頻方案如 [Carlile et al.，2006]、[Neher and Behrens, 2007]相反，本發(fā)明并不向用戶提供空間信息的一致表不。
根據本發(fā)明，當前身體BEE的頻譜構造知識與怎樣使其可由聽力儀器的佩戴者接近的知識組合。
本申請的目標在于為雙耳聽音系統(tǒng)的用戶提供改善的聲音定位。
本申請的目標由所附權利要求限定的及下面描述的發(fā)明實現(xiàn)。
聽音裝置中的音頻信號的處理方法
一方面，提供適于佩戴在用戶左耳或右耳之一處的聽音裝置的傳聲器系統(tǒng)從聲場拾取的音頻信號的處理方法，聲場包括來自一個或多個聲源的聲信號，聲信號從相對于用戶的一個或多個方向撞擊用戶。本發(fā)明方法包括
a)提供關于將聲音傳給用戶左耳和右耳中的特定耳朵的傳遞函數(shù)的信息，傳遞函數(shù)隨聲信號的頻率、相對于用戶的聲音撞擊方向、及用戶頭部和身體的性質而定；
bl)提供關于用戶特定耳朵的聽覺能力的信息，聽覺能力隨聲信號的頻率而定；
b2)確定特定耳朵的多個目標頻帶，在這些目標頻帶中用戶的聽覺能力滿足預定聽覺能力條件；
Cl)提供針對特定耳朵的、來自一個或多個聲源的聲信號的動態(tài)分離，該分離隨時間、頻率及聲信號相對于用戶的起始方向而定；
c2)在動態(tài)分離的聲信號之中選擇信號；
c3)確定所選信號的、表明所選信號相對于聲場信號的強度的SNR度量，SNR度量隨時間、頻率和所選信號相對于用戶的起始方向及隨聲源的位置和相互強度而定；
c4)確定所選信號在特定時間的多個施主頻帶，所選信號的SNR度量在這些施主頻帶高于預定閾值；
d)如果滿足預定移頻條件，將所選信號在特定時間的至少一施主頻帶移到目標頻帶。
這具有對聽力受損用戶提供改善的語音可懂度的優(yōu)點。
在優(yōu)選實施例中，根據本發(fā)明的算法分離輸入信號以獲得具有對應定位參數(shù)(如水平角、垂直角和距離，或等價參數(shù)，或其子集)的、分離的源信號。分離例如可基于定向傳聲器系統(tǒng)、周期匹配、統(tǒng)計獨立性，組合或備選。在實施例中，該算法用在雙側助聽器系統(tǒng)的聽音裝置中，其中提供聽音裝置內通信從而使能在系統(tǒng)的兩個聽音裝置之間交換分離的信號及對應的定位參數(shù)。在實施例中，本發(fā)明方法提供分離的源信號的比較以估計一個、多個或所有分離的源信號的頭部相關傳遞函數(shù)(HRTF)并將結果保存在HRTF數(shù)據庫中，例如保存在一個或兩個聽音裝置中(或保存在與聽音裝置通信的裝置中)。在實施例中，本發(fā)明方法使能根據學習規(guī)則更新HRTF數(shù)據庫，例如
HRTFdb(0s, (pS7 r, f)=(l-a) HRTFJb(0s, r, f) + a HRTFcs, (0S, (ps, r, f),
Θ s, Cps，r為極坐標系統(tǒng)中的坐標，f為頻率,及α為確定HRTF的數(shù)據庫(db)值隨HRTF當前估計的(est)值的變化的變化率的參數(shù)(O和I之間)。
在實施例中，本發(fā)明方法包括步驟c3’)確定所選信號時特定耳朵的多個潛在施主頻帶及確定與將聲音傳給用戶左耳和右耳的傳遞函數(shù)有關的好耳效應函數(shù)BEE高于預定閾值的方向。在實施例中，多個施主頻帶中的一個或多個(如全部)在潛在施主頻帶之中確定。
在實施例中，預定移頻條件包括所選信號的至少一施主頻帶與所選信號的潛在施主頻帶重疊或一樣。在實施例中，預定移頻條件包括在步驟c3’)中在所選信號起始方向未識別到潛在施主頻帶。在實施例中，預定移頻條件包括施主頻帶包含語音。
在實施例中，在步驟c3)確定SNR度量時，術語“聲場信號”意為“聲場的所有信號”，或作為備選，“聲場信號的所選子集”(通常包括所選信號)，包括估計對用戶更重要的聲場，如包括更多信號能量或功率的那些聲場(如在特定時間點共同包括聲場聲源的總能量或功率的預定部分以上的聲源)。在實施例中，預定部分為50%，如80%或90%。
在實施例中，將聲音傳給用戶左耳和右耳的傳遞函數(shù)包括左耳和右耳的頭部相關傳遞函數(shù)HRTF1和HRTFp在實施例中，左耳和右耳的頭部相關傳遞函數(shù)HRTF1和HRT匕在聽音裝置正常運行之前確定并使其在正常運行期間可用于聽音裝置。
在實施例中，在步驟c3’ )中，與將聲音傳給用戶左耳和右耳的傳遞函數(shù)有關的好耳效應函數(shù)基于耳間電平差ILD的估計量，及其中潛在施主頻帶的耳間電平差大于預定閾值 τ ILD。
在實施例中，對動態(tài)分離的聲信號中的兩個以上如所有信號執(zhí)行步驟c2 )-c4 )，及其中在確定SNR度量時不同于所選信號的所有其它信號源視為噪聲。
在實施例中，在步驟c2)中，目標信號在動態(tài)分離的聲信號之中選擇，及其中對目標信號執(zhí)行步驟d)，及其中不同于目標信號的所有其它信號源視為噪聲。在實施例中，目標信號在滿足一個或多個條件的、分離的信號源之中選擇，前述條件包括a)具有最大能含量山)離用戶最近；c)位于用戶前面；d)包括最大聲的語音信號成分。在實施例中，目標信號可由用戶選擇，如經使能在當前分離的聲源之間進行選擇或使能選擇來自相對于用戶的特定方向的聲源的用戶接口。
在實施例中，不屬于動態(tài)分離的聲信號之一的信號分量視為噪聲。
在實施例中，步驟d)包括用施主頻帶的量值和/或相位取代目標頻帶的量值和/ 或相位。步驟d)包括使目標頻帶的量值和/或相位與施主頻帶的量值和/或相位混合。 在實施例中，步驟d)包括用施主頻帶的量值取代目標頻帶的量值或使施主頻帶的量值與目標頻帶的量值混合，同時目標頻帶的相位保持不變。步驟d)包括用施主頻帶的相位取代目標頻帶的相位或使施主頻帶的相位與目標頻帶的相位混合，同時目標頻帶的量值保持不變。步驟d)包括用兩個以上施主頻帶的量值和/或相位取代目標頻帶的量值和/或相位或使兩個以上施主頻帶的量值和/或相位與目標頻帶的量值和/或相位混合。在實施例中， 步驟d)包括用來自一施主頻帶的量值和來自另一施主頻帶的相位取代目標頻帶的量值和 /或相位或使來自一施主頻帶的量值和來自另一施主頻帶的相位與目標頻帶的量值和/或相位混合。
在實施例中，施主頻帶選擇為高于預定最小施主頻率，及其中目標頻帶選擇為低于預定最大目標頻率。在實施例中，最小施主頻率和/或最大目標頻率適應用戶聽覺能力。
在實施例中，在步驟b2)中，目標頻帶基于聽力圖確定。在實施例中，在步驟b2) 中，目標頻帶基于用戶聽覺能力的頻率分辨率確定。在實施例中，在步驟b2)中，當不同電平的聲音同時播放給用戶左耳和右耳時，目標頻帶確定為用戶有能力正確決定哪一耳朵上的電平更大的那一頻帶。換言之，聽覺能力條件可與下述一個或多個有關a)用戶聽覺能力與用戶聽力圖有關，例如用戶聽覺能力在多個頻率下高于預定聽力閾值(如聽力圖所確定的); b)用戶的頻率分辨率能力；c)當不同電平的聲音同時播放給用戶左耳和右耳時，用戶正確決定哪一耳朵上的電平更大的能力。
在實施例中，確定對佩戴者當前的空間感知和語音可懂度沒有多大作用的目標頻帶，使得它們的信息可用來自施主頻帶的信息取代。對佩戴者當前的空間感知沒有多大作用的目標頻帶為好耳效應函數(shù)BEE低于預定閾值的目標頻帶。在實施例中，對佩戴者的語音可懂度沒有多大作用的目標頻帶為所選信號的、表明所選信號相對于聲場信號的強度的 SNR度量低于預定閾值的目標頻帶。
運行雙側助聽器系統(tǒng)的方法
—方面，提供運行包括左和右聽音裝置的雙側助聽器系統(tǒng)的方法，每一聽音裝置根據如上所述的、“具體實施方式
”中詳細描述的、及權利要求限定的方法運行。
在實施例中，步驟d)在左和右聽音裝置中獨立(異步)運行。
在實施例中，步驟d)在左和右聽音裝置中同步運行，因為這些裝置共享同一施主和目標頻帶配置。在實施例中，同步通過在左和右聽音裝置之間通信實現(xiàn)，該同步模式稱為雙耳BEE估計。在實施例中，同步經雙側逼近雙耳BEE估計實現(xiàn)，其中特定聽音裝置適于能夠估計另一聽音裝置將做什么，而不需要在其間通信。
在實施例中，特定聽音裝置從另一聽音裝置接收已移頻信號及非必須地根據所需 ILD按比例調節(jié)該信號。
在實施例中，確定來自施主頻帶的ILD并應用于同一聽音裝置的目標頻帶。
在實施例中，在聽音裝置之一中確定ILD并傳給另一聽音裝置并在另一聽音裝置中應用。
在實施例中，本發(fā)明方法包括基于所保存的HRTF值數(shù)據庫將方向信息應用于信號。在實施例中，數(shù)據庫的HRTF值通過學習進行修改(改進)。
在實施例中，本發(fā)明方法包括將相應HRTF值應用于電信號以將聲源的真實相對位置或虛擬位置的感知傳達給用戶。
在實施例中，本發(fā)明方法包括將HRTF值應用于立體聲信號以操縱聲源位置。
在實施例中，本發(fā)明方法包括，沒有信號中固有的方向信息但具有估計的、接收的或虛擬的定位參數(shù)的聲音通過查找和插值根據HRTF數(shù)據庫進行置放(將非固有定位參數(shù)用作輸入參數(shù))。
在實施例中，本發(fā)明方法包括，包括方向信息的聲信號通過HRTF數(shù)據庫進行修改使得其被感知為源自不同于固有方向信息指示的另一位置。該特征例如可與博弈或虛擬現(xiàn)實應用結合使用。
聽音裝置
一方面，進一步提供適于佩戴在用戶左耳和右耳中的特定耳朵處的聽音裝置，包括用于從包括來自一個或多個聲源的聲信號的聲場拾取聲音的傳聲器系統(tǒng)，聲信號從相對于用戶的一個或多個方向撞擊佩戴聽音裝置的用戶，前述聽音裝置適于根據如上所述的、 “具體實施方式
”中詳細描述的及權利要求限定的方法處理傳聲器系統(tǒng)拾取的音頻信號。
在實施例中，聽音裝置包括數(shù)據處理系統(tǒng)，該數(shù)據處理系統(tǒng)包括處理器和程序代碼，程序代碼使得處理器執(zhí)行上面描述的、“具體實施方式
”中詳細描述的及權利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步驟。
在實施例中，聽音裝置適于提供隨頻率而變的增益以補償用戶的聽力損失。在實施例中，聽音裝置包括用于增強輸入信號并提供處理后的輸出信號的信號處理單元。數(shù)字助聽器的各個方面在[Schaub; 2008]中描述。
在實施例中，聽音裝置包括用于將電信號轉換為由用戶感知為聲信號的刺激的輸出變換器。在實施例中，輸出變換器包括多個耳蝸植入電極或骨導聽力裝置的振動器。在實施例中，輸出變換器包括用于將刺激作為聲信號提供給用戶的接收器(揚聲器)。
在實施例中，聽音裝置包括用于將輸入聲音轉換為電輸入信號的輸入變換器。在實施例中，聽音裝置包括適于分離佩戴聽音裝置的用戶的局部環(huán)境中的兩個以上聲源的定向傳聲器系統(tǒng)。在實施例中，定向系統(tǒng)適于檢測(如自適應檢測)傳聲器信號的特定部分源自哪一方向。這可以多種不同的方式實現(xiàn)，例如US 5，473，701、WO 99/09786A1或EP 2088802A1中描述的方式。
在實施例中，聽音裝置包括用于從另一裝置如通信裝置或另一聽音裝置無線接收直接電輸入信號的天線和收發(fā)器電路。在實施例中，聽音裝置包括用于從另一裝置如通信裝置或另一聽音裝置接收有線直接電輸入信號的(可能標準化的)電接口(例如連接器的形式)。在實施例中，直接電輸入信號表示或包括音頻信號和/或控制信號和/或信息信號。 在實施例中，聽音裝置包括用于對所接收的直接電輸入進行解調的解調電路，以提供表示音頻信號和/或控制信號的直接電輸入信號，例如用于設置聽音裝置的運行參數(shù)(如音量)和/或處理參數(shù)。總的來說，聽音裝置的發(fā)射器和天線及收發(fā)器電路建立的無線鏈路可以是任何類型。在實施例中，無線鏈路在功率約束條件下使用，例如由于聽音裝置包括便攜式 (通常電池驅動的)裝置。在實施例中，無線鏈路為基于近場通信的鏈路，例如基于發(fā)射器和接收器部分的天線線圈之間的感應耦合的感應鏈路。在另一實施例中，無線鏈路基于遠場電磁輻射。在實施例中，經無線鏈路的通信根據特定調制方案進行安排，例如模擬調制方案，如FM (調頻)或AM (調幅)或PM (調相)，或數(shù)字調制方案，如ASK (幅移鍵控)如開-關鍵控、FSK (頻移鍵控)、PSK (相移鍵控)或QAM (正交調幅)。
在實施例中，聽音裝置和可能的其它裝置之間的通信處于基帶(音頻頻率范圍，如 O和20kHz之間)中。優(yōu)選地，聽音裝置和另一裝置之間的通信基于高于IOOkHz頻率下的某種調制。優(yōu)選地，用于在聽音裝置和另一裝置之間建立通信的頻率低于50GHz，例如位于從50MHz到50GHz的范圍中，例如高于300MHz，例如在高于300MHz的ISM范圍中，例如在 900MHz范圍中或在2. 4GHz范圍中。
在實施例中，聽音裝置包括輸入變換器(傳聲器系統(tǒng)和/或直接電輸入(如無線接收器))和輸出變換器之間的正向或信號通路。在實施例中，信號處理單兀位于正向通路中。 在實施例中，信號處理單元適于根據用戶的特定需要提供隨頻率而變的增益。在實施例中， 聽音裝置包括具有用于分析輸入信號(如確定電平、調制、信號類型、聲反饋估計量等)的功能件的分析通路。在實施例中，分析通路和/或信號通路的部分或所有信號處理在頻域進行。在實施例中，分析通路和/或信號通路的部分或所有信號處理在時域進行。
在實施例中，聽音裝置如傳聲器單元和/或收發(fā)器單元包括用于提供輸入信號的時頻表示的TF轉換單元。在實施例中，時頻表示包括所涉及信號在特定時間和頻率范圍的相應復值或實值的陣列或映射。在實施例中，TF轉換單元包括用于對(時變)輸入信號進行濾波并提供多個(時變)輸出信號的濾波器組，每一輸出信號包括截然不同的輸入信號頻率范圍。在實施例中，TF轉換單元包括用于將時變輸入信號轉換為頻域中的(時變)信號的傅里葉變換單元。在實施例中，聽音裝置考慮的、從最小頻率fmin到最大頻率fmax的頻率范圍包括典型的、人聽得見的、從20Hz到20kHz的頻率范圍的一部分，例如從20Hz到12kHz的范圍的一部分。在實施例中，聽音裝置考慮的頻率范圍fmin，fmax拆分為P個頻帶，其中P如大于5，如大于10，如大于50，如大于100，其中至少部分個別進行處理。在實施例中，聽音裝置適于在多個不同的頻率范圍或頻帶處理其輸入信號。頻帶可以寬度一致或不一致(如寬度隨頻率增加)、重疊或不重疊。
在實施例中，聽音裝置包括用于確定輸入信號(如頻帶電平上的和/或全(寬帶)信號的)的電平的電平檢測器(LD)。從用戶聲環(huán)境拾取的電傳聲器信號的輸入電平適于根據多個不同的(如平均)信號電平將用戶當前的聲環(huán)境分類為高電平或低電平環(huán)境。助聽器中的電平檢測例如在W003/081947A1或US5，144, 675中描述。
在特定實施例中，聽音裝置包括話音檢測器(VD)，用于確定輸入信號是否包括話音信號(在特定時間點)。在本說明書中，話音信號包括來自人類的語音信號。其還可包括由人類語音系統(tǒng)產生的其它形式的發(fā)聲(如唱歌)。在實施例中，話音檢測器單元適于將用戶當前的聲環(huán)境分類為話音或無話音環(huán)境。這具有下述優(yōu)點包括用戶環(huán)境中的人類發(fā)聲 (如語音)的電傳聲器信號的時間段可被識別，因而與僅包括其它聲源(如人工產生的噪聲) 的時間段分離。在實施例中，話音檢測器適于將用戶自己的話音也檢測為話音。作為備選，話音檢測器適于在檢測話音時排除用戶自己的話音。語音檢測器例如在WO 91/03042A1中描述。
在實施例中，聽音裝置包括自我話音檢測器，用于檢測特定輸入聲音(如話音)是否源自系統(tǒng)用戶的話音。自我話音檢測例如在US 2007/009122和W02004/077090中涉及。 在實施例中，聽音裝置的傳聲器系統(tǒng)適于能夠在用戶自己的話音和另一人的話音及可能來自非話音聲音之間區(qū)分。
在實施例中，聽音裝置包括聲(和/或機械)反饋抑制系統(tǒng)。在實施例中，聽音裝置還包括用于所涉及應用的其它相應功能，如壓縮、降噪等。
在實施例中，聽音裝置包括助聽器，如聽力儀器，如適于位于用戶耳朵處或完全或部分位于用戶耳道中的聽力儀器，例如耳機、耳麥、耳朵保護裝置或其組合。
助聽器系統(tǒng)
另一方面，提供包括上面描述的、“具體實施方式
”中詳細描述的及權利要求限定的聽音裝置及包括輔助裝置的聽音系統(tǒng)。
在實施例中，該系統(tǒng)適于在聽音裝置和輔助裝置之間建立通信鏈路以實現(xiàn)信息 (如控制和狀態(tài)信號，可能音頻信號)可交換或從一裝置轉發(fā)給另一裝置。
在實施例中，輔助裝置為適于接收多個音頻信號(如來自娛樂裝置如電視機或音樂播放器、電話裝置如移動電話、或計算機如PC)并適于選擇和/或組合所接收的音頻信號中的特定信號(或信號組合)以傳給聽音裝置的音頻網關設備。
在實施例中，輔助裝置為另一聽音裝置。在實施例中，聽音系統(tǒng)包括適于實施雙耳聽音系統(tǒng)如雙耳助聽器系統(tǒng)的兩個聽音裝置。
雙側助聽器系統(tǒng)
此外，提供包括上面描述的、“具體實施方式
”中詳細描述的及權利要求限定的左和右聽音裝置的雙側助聽器系統(tǒng)。
此外，提供根據上面描述的、“具體實施方式
”中詳細描述的及權利要求限定的雙側助聽器系統(tǒng)運行方法運行的雙側助聽器系統(tǒng)。
思途
此外，本發(fā)明提供上面描述的、“具體實施方式
”中詳細描述的及權利要求中限定的聽音裝置的用途。在實施例中，提供在包括一個或多個聽力儀器、耳機、耳麥、有源耳朵保護系統(tǒng)等的系統(tǒng)中的用途。
計算機可讀介質
本發(fā)明進一步提供保存包括程序代碼的計算機程序的有形計算機可讀介質，當計算機程序在數(shù)據處理系統(tǒng)上運行時，使得數(shù)據處理系統(tǒng)執(zhí)行上面描述的、“具體實施方式
” 中詳細描述的及權利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步驟。除了保存在有形介質如磁盤、⑶-ROM、DVD、硬盤、或任何其它機器可讀的介質上，計算機程序也可經傳輸介質如有線或無線鏈路或網絡如因特網進行傳輸并載入數(shù)據處理系統(tǒng)從而在不同于有形介質的位置處運行。
數(shù)據處理系統(tǒng)
本發(fā)明進一步提供數(shù)據處理系統(tǒng)，包括處理器和程序代碼，程序代碼使得處理器執(zhí)行上面描述的、“具體實施方式
”中詳細描述的及權利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步驟。
本發(fā)明的進一步的目標由從屬權利要求和本發(fā)明的詳細描述中限定的實施方式實現(xiàn)。
除非明確指出，在此所用的單數(shù)形式的含義均包括復數(shù)形式(即具有“至少一”的意思)。應當進一步理解，說明書中使用的術語“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。應當理解，除非明確指出，當元件被稱為“連接”或 “耦合”到另一元件時，可以是直接連接或耦合到其他元件，也可以存在中間插入元件。如在此所用的術語“和/或”包括一個或多個列舉的相關項目的任何及所有組合。除非明確指出，在此公開的任何方法的步驟不必須精確按所公開的順序執(zhí)行。


本發(fā)明將在下面參考附圖、結合優(yōu)選實施方式進行更完全地說明。
圖I示出了包括BEE最大化算法的聽音裝置實施例的框圖，在分別位于用戶左耳和右耳處的聽音裝置(雙側系統(tǒng))之間不交換信息。
圖2示出了包括BEE最大化算法的聽音系統(tǒng)實施例的框圖，在分別位于用戶左耳和右耳處的系統(tǒng)聽音裝置(雙耳系統(tǒng))之間交換信息。
圖3示出了聲源結構的四個簡單例子及左和右聽音裝置的相應功率密度譜，圖示了本申請中討論的好耳效應。
圖4示意性地示出了時域信號到時頻域的轉換，圖4a示出了隨時間而變的聲信號 (振幅-時間)及其在模數(shù)轉換器中的采樣，圖4b示出了在采樣的信號傅里葉變換之后得到的時頻單元“映射”。
圖5示出了根據本發(fā)明的移頻引擎結構的幾個簡單例子。
圖6示出了根據本發(fā)明的移頻引擎結構的兩個例子，圖6a示出了異步移頻，及圖 6b示出了同步移頻。
圖7示出了根據本發(fā)明的移頻引擎結構的另一例子，其中右儀器從左儀器接收已移頻信號及(非必須地)根據所需ILD按比例調節(jié)該信號。
圖8示出了根據本發(fā)明的移頻引擎結構的另一例子，其中儀器在施主范圍中估計 ILD并將類似的增益應用于目標范圍。
圖9示出了根據本發(fā)明的移頻引擎結構的另一例子，其中儀器僅對一個源提供 BEE (另一源未被移頻)。
圖10示出了根據本發(fā)明的移頻引擎結構的另一例子，稱為掃描BEE模式，其中儀器拆分目標范圍并對兩個源提供(一些)BEE。
圖11示意性地示出了用于實施本發(fā)明方法和想法的聽音裝置的實施例。
圖12示出了包括第一和第二聽音裝置LD1、LD2的雙耳或雙側聽音系統(tǒng)的例子，每一聽音裝置例如為圖Ila或圖Ilb中所示的聽音裝置。
為清晰起見，這些附圖均為示意性及簡化的圖，它們只給出了對于理解本發(fā)明所必要的細節(jié)，而省略其他細節(jié)。在所有附圖中，同樣的附圖標記用于同樣或對應的部分。
通過下面給出的詳細描述，本發(fā)明進一步的適用范圍將顯而易見。然而，應當理解，在詳細描述和具體例子表明本發(fā)明優(yōu)選實施例的同時，它們僅為說明目的給出。對于本領域的技術人員來說，從下面的詳細描述可顯而易見地得出其它實施方式。
具體實施方式
本發(fā)明涉及好耳效應，尤其涉及使其通過自適應頻移可為聽力受損人員利用。算法基于當前聲環(huán)境的估計(包括聲源分離)、個人佩戴者聽力損失、可能及關于用戶頭部和軀干幾何形狀的信息的獨特組合。
在第一方面，例如由頭部相關傳遞函數(shù)(HRTF)表征的耳朵、頭部和軀干幾何形狀與當前聲源的頻譜分布和位置信息組合提供決定在特定時間哪些頻帶對聽者或聽力儀器見到的BEE最有作用的手段。這對應于圖I略示的系統(tǒng)。
圖I示出了包括BEE最大化算法的聽音裝置實施例的框圖，其中在分別位于用戶左耳和右耳處的聽音裝置(雙側系統(tǒng))之間不交換信息。聽音裝置包括從輸入變換器(傳聲器)到輸出變換器(接收器)的正向通路，該正向通路包括處理單元(在此為模塊(從左到右) 定位、源提取、源增強、另外的HI處理、及移頻引擎、BEE提供者和另外的HI處理)，用于處理(如提取源信號、提供所得的方向信號、應用隨頻率而變的增益等)輸入變換器(在此為傳聲器系統(tǒng)“傳聲器”)拾取的輸入信號或源自其的信號、及將增強信號提供給輸出變換器(在此為接收器)。正向通路的信號的增強包括動態(tài)應用本申請中描述的BEE算法。聽音裝置包括用于分析正向通路的信號并影響信號通路的處理的分析通路，包括提供動態(tài)利用BEE 效應的基礎。在圖I中所示的聽音裝置實施例中，分析通路包括模塊BEE定位器和BEE分配器。模塊BEE定位器適于提供施主范圍的估計量，即BEE的頻譜位置，與存在的聲源相關聯(lián)，尤其適于對特定聲源s提供一組潛在施主頻帶DONORs (η)，與源s相關聯(lián)的BEE在這些頻帶有用。BEE定位器使用保存在聽音裝置存儲器中的(參見來自中間的“頭部和軀干幾何形狀”的信號HTG)、關于聽音裝置用戶的頭部和軀干幾何形狀的輸入(與將聲音傳給用戶左耳和右耳有關)，例如保存在聽音裝置存儲器中的頭部相關傳遞函數(shù)的形式。估計以對所涉及聽音裝置見到的好耳效應有貢獻的(分類的)頻帶列表告終，參見用作BEE分配器模塊的輸入的信號Η)Β。模塊BEE分配器實現(xiàn)將具有大多數(shù)空間信息(如所涉及聽音裝置見到的) 的施主頻帶動態(tài)分配給具有最佳空間接收(如聽音裝置的佩戴者(用戶)見到的)的目標頻帶，參見饋給移頻引擎、BEE提供者模塊的信號DB-BEE。BEE分配器模塊識別用戶具有可接受的聽覺能力且對佩戴者當前的空間感知和語音可懂度沒有多大作用的頻帶，稱為目標頻帶，使得它們的信息可用具有好BEE的信息(來自適當?shù)氖┲黝l帶)有利地取代。所識別的目標頻帶的分配在BEE分配器模塊中基于來自BEE定位器模塊的輸入DB-BEE和保存在聽音裝置存儲器(在此為“聽力損失”)中的關于用戶(隨頻率而變的)聽覺能力的輸入HLI進行。關于用戶聽覺能力的信息包括頻帶怎樣好地處理空間信息的分類列表，優(yōu)選包括必要的、空間暗示的頻譜寬度(對于能夠區(qū)分不同空間起點的兩個聲音的用戶)。如圖I中的框 BEE-MAX所示，模塊BEE定位器、BEE分配器和移頻引擎、BEE提供者及另外的HI處理一起形成BEE最大化算法的一部分或構成BEE最大化算法。其它功能單元可另外存在，(完全或部分位于)根據本發(fā)明的聽音裝置的分析通路中，例如反饋估計和/或抵消、降噪、壓縮等。 移頻引擎、BEE提供者模塊將正向通路的輸入信號SL和來自BEE分配器模塊的DB-BEE信號接收為輸入并提供輸出信號TB-BEE，包括具有來自適當施主頻帶的自適應分配的BEE信息的目標頻帶。增強信號TB-BEE饋給另外的HI處理模塊，以可能在經輸出變換器(在此為接收器模塊)呈現(xiàn)給用戶之前進一步處理信號(如壓縮、降噪、反饋減少等)。作為備選或另外，正向通路的信號的處理可在BEE最大化算法應用于正向通路信號之前在定位、源提取、 源增強、另外的HI處理模塊中進行。
在第二方面，耳朵、頭部和軀干幾何形狀對BEE的影響在不知道個人HRTF的情形下通過比較跨用戶耳朵估計的源信號進行估計。這對應于圖2中略示的系統(tǒng)。圖2示出了包括BEE最大化算法的聽音系統(tǒng)實施例的框圖，其中在分別位于用戶左耳和右耳處的系統(tǒng)聽音裝置(雙耳系統(tǒng))之間交換信息。圖2的系統(tǒng)包括結合圖I所示和所述的左和右聽音裝置。除了圖I中所示聽音裝置實施例的元件之外，圖2的系統(tǒng)的左和右聽音裝置LD-I (上部裝置)、LD-2 (下部裝置)包括用于在其間建立無線通信鏈路WL的收發(fā)器。從而關于特定聲源s的、與源s相關聯(lián)的BEE有用的施主頻帶DONORs(η)的信息可在左和右聽音裝置之間(如圖2中所示的相應BEE定位器模塊之間)進行交換。另外或作為備選，使能在左和右聽音裝置中直接比較BEE和SNR值以用于將可用施主頻帶動態(tài)分配給適當?shù)哪繕祟l帶的信息可在左和右聽音裝置之間(如圖2中所示的相應BEE分配器模塊之間)進行交換。另外或作為備選，可在左和右聽音裝置之間(如圖2中所示的相應定位、源提取、源增強、另外的HI 處理模塊之間)交換使能直接比較其它信息的信息，如關于聲源定位，如關于或包括傳聲器信號或來自分別位于左和右聽音裝置之中或之處本地的傳感器的信號，如關于局部聲環(huán)境如嘯聲、調制、噪聲等的傳感器。盡管圖2中示出了三個不同的無線鏈路WL，但WL指示僅用于表明數(shù)據交換，物理交換可以也可不經同一鏈路執(zhí)行。在實施例中，在左和/或右聽音裝置中省略與聽音裝置用戶的頭部和軀干幾何形狀有關的信息。作為備選，前述信息實際上保存在一個或兩個儀器中，或使可從聽音裝置可訪問的數(shù)據庫獲得，例如經無線鏈路(參見圖2中的“頭部和軀干幾何形狀”)。
在下面進一步論述聽音裝置及基于圖I中所示的左和右聽音裝置的雙側聽音系統(tǒng)的另外的實施例和修改。同樣地，在下面進一步論述圖2中所示的雙耳聽音系統(tǒng)的另外的實施例和修改。
本申請中所述的好耳效應在圖3中通過聲源結構的一些簡單例子圖示。
四個例子提供簡化的計算可視化，其導致對特定源提供BEE的那些頻區(qū)的估計。 可視化基于選自 Gardner and Martin 的 KEMAR HRTF 數(shù)據庫[Gardner and Martin, 1994] 的三組HRTF。為保持例子簡單，源頻譜平(脈沖源)，因此可視化忽略源幅度譜的影響，其在實踐中另外存在。
權利要求
1.由適于佩戴在用戶左耳和右耳中的特定耳朵處的聽音裝置的傳聲器系統(tǒng)從聲場拾取的音頻信號的處理方法，所述聲場包括來自一個或多個聲源的聲信號，所述聲信號從相對于用戶的一個或多個方向撞擊用戶，所述方法包括 a)提供關于將聲音傳給用戶左耳和右耳的傳遞函數(shù)的信息，所述傳遞函數(shù)隨聲信號的頻率、相對于用戶的聲音撞擊方向、及用戶頭部和身體的性質而定； bl)提供關于用戶特定耳朵的聽覺能力的信息，所述聽覺能力隨聲信號的頻率而定；b2)確定特定耳朵的多個目標頻帶，在所述目標頻帶中用戶的聽覺能力滿足預定聽覺能力條件； Cl)提供針對特定耳朵的、來自一個或多個聲源的聲信號的動態(tài)分離，所述分離隨時間、頻率及聲信號相對于用戶的起始方向而定；c2)在動態(tài)分離的聲信號之中選擇信號； c3)確定所選信號的、表明所選信號相對于聲場信號的強度的SNR度量，SNR度量隨時間、頻率和所選信號相對于用戶的起始方向及隨聲源的位置和相互強度而定； c4)確定所選信號在特定時間的多個施主頻帶，所選信號的SNR度量在所述施主頻帶高于預定閾值； d)如果滿足預定移頻條件，將所選信號在特定時間的至少一施主頻帶移到目標頻帶。
2.根據權利要求I的方法，其中將聲音傳給用戶左耳和右耳的傳遞函數(shù)包括左耳和右耳的頭部相關傳遞函數(shù)HRTF1和HRTF-
3.根據權利要求I的方法，其中對動態(tài)分離的聲信號中的兩個以上信號執(zhí)行步驟c2) _c4)，及其中在確定SNR度量時不同于所選信號的所有其它信號源均視為噪聲。
4.根據權利要求I的方法，其中在步驟c2)中，目標信號在動態(tài)分離的聲信號之中選擇，及其中對目標信號執(zhí)行步驟d)，及其中不同于目標信號的所有其它信號源視為噪聲。
5.根據權利要求I的方法，其中步驟d)包括用施主頻帶的量值取代目標頻帶的量值或與之混合，同時目標頻帶的相位保持不變。
6.根據權利要求I的方法，其中步驟d)包括用施主頻帶的相位取代目標頻帶的相位或與之混合，同時目標頻帶的量值保持不變。
7.根據權利要求I的方法,其中施主頻帶選擇為高于預定最小施主頻率,及其中目標頻帶選擇為低于預定最大目標頻率。
8.根據權利要求I的方法，其中在步驟b2)中，目標頻帶基于聽力圖確定。
9.根據權利要求I的方法，其中在步驟b2)中，目標頻帶基于用戶聽覺能力的頻率分辨率確定。
10.包括左和右聽音裝置的雙側助聽器系統(tǒng)的運行方法，其中每一聽音裝置根據權利要求I的方法運行。
11.根據權利要求10的方法，其中步驟d)在左和右聽音裝置中獨立運行。
12.適于佩戴在用戶左耳和右耳中的特定耳朵處的聽音裝置，包括用于從包括來自一個或多個聲源的聲信號的聲場拾取聲音的傳聲器系統(tǒng)，所述聲信號從相對于用戶的一個或多個方向撞擊佩戴聽音裝置的用戶，其中所述聽音裝置適于根據權利要求I處理傳聲器系統(tǒng)拾取的音頻信號。
13.根據權利要求12的聽音裝置，包括數(shù)據處理系統(tǒng)，所述數(shù)據處理系統(tǒng)包括處理器和程序代碼 ，程序代碼使得處理器執(zhí)行權利要求I的方法的至少部分步驟。
全文摘要
本申請公開了使好耳效應最大化的方法、聽音裝置和聽音系統(tǒng)。本申請的目標在于為雙耳聽音系統(tǒng)的用戶提供改善的聲音定位。通過由頭部相關傳遞函數(shù)(HRTF)表征的用戶耳朵、頭部和軀干幾何形狀的信息與當前聲源的頻譜分布和位置信息組合決定在特定時間哪些頻帶對聽者或聽力儀器見到的BEE最有作用而實現(xiàn)前述目標。本申請具有為聽力受損用戶提供改善的語音可懂度的優(yōu)點。本發(fā)明可用于補償用戶聽力受損的助聽器。
文檔編號H04R25/00GK102984637SQ20121030357
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權日2011年8月23日
發(fā)明者N·H·旁托皮丹 申請人:奧迪康有限公司