專利名稱：具有兩個或多個傳聲器的聽音設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及聽音設備，如結合了兩個或多個傳聲器單元的助聽器或頭戴式耳機。這樣的傳聲器單元通常用于通過引入不同類型的方向算法提高信噪比，該算法將確保放大外界環境中最清晰的聲源而抑制其他不清晰的聲源。
背景技術：
在具有方向算法的聽音設備中，用戶通常也有可能選擇全向模式，其中來自一個傳聲器的信號發送給用戶，且該信號將放大外界環境中的所有聲音而無論其入射方向如何。每一個傳聲器都有本底噪聲，這意味著，即使外界環境中沒有聲音他們也將產生輸出。當外界環境中沒有聲音的時候，本底噪聲對于用戶而言是非常討厭的，而且不可能聽到低于本底噪聲的聲音。為了降低來自傳聲器的噪聲，眾所周知的是增加更多的傳聲器信號。由于來自傳聲器的噪聲是不相關的，因此降低了感受到的本底噪聲。在進行該處理過程中將會損失信號的全方向特性，且由于來自所有入射角度的信號衰減相同，用戶將不能感受到真實的全方向響應。本發明的目的是提供本底噪聲低于設備中單個傳聲器單元的本底噪聲同時保持信號的全方向特性的聽音設備。
發明內容
根據本發明，提供了兩個或多個傳聲器單元，以及信號處理設備和用于將代表傳聲器拾取的音頻信號的信號傳給設備用戶的裝置。信號處理設備包括用于疊加和縮放來自至少兩個傳聲器單元信號的裝置從而以允許在所得到的疊加信號中平等地表示來自不同方向的信號組分的方式提供單一的疊加信號。
基本上，在兩個傳聲器信號不相關的所有情況下，疊加兩個獨立的傳聲器信號全面提高3dB的信噪比。這是確實是在靜音狀態下的情況，但也覆蓋某些噪聲情況，如風噪聲。本發明針對較高頻率的疊加信號的方向特性。方向性特性實際上是由聲學信號的半周期與傳聲器入口之間的距離相等引起的相位抵消產生的。根據本發明的設備試圖消除這樣的方向特性。
在本發明的實施例中，為了避免出現信號疊加導致的方向效應，提供了用于至少在預定的頻率范圍內略微修改來自至少疊加傳聲器信號之一的信號相位和/或電平的裝置。
因此提出將相位不匹配和/或振幅不匹配引入疊加的傳聲器信號。不匹配方式能夠選擇，從而疊加傳聲器信號的定向指數在任何頻率可以盡可能地接近0dB，而且指向響應將接近傳統的全向響應。
已經發現，振幅不匹配主要在最高頻率需要(最靠近精確的相位抵消點)，而對于整個頻率范圍都需要相位抵消。這屬于由公認的偏離傳統全向性而定的原因。
優選地，提供在疊加傳聲器信號之前用于修改來自至少一個傳聲器的傳聲器信號的FIR濾波器。
本發明還包括用于在聽音設備中處理傳聲器信號的方法。該方法包括以下步驟從在相互分隔的位置的傳聲器提供兩個或多個獨立的傳聲器信號，在信號之間產生時間延遲，及以允許在所得到的疊加信號中平等地表示來自不同方向的信號組分的方式疊加和縮放至少兩個不同的傳聲器信號。
在根據本發明的方法的優選實施例中，在至少一個頻率范圍的延時是零延遲。
圖1是根據本發明的傳聲器系統的原理圖。
圖2表示了在疊加傳聲器信號之前濾波之后來自傳聲器的信號的理想化振幅特性。
具體實施例方式
為了降低來自傳聲器的信號中的本底噪聲，圖1的系統具有第一傳聲器1和第二傳聲器2。只要需要非方向模式，即可使用原理性表示的信號處理。來自第一傳聲器的信號通過FIR濾波器，之后來自第一和第二傳聲器的信號相疊加。該系統還包括縮放信號，其在疊加兩信號之前、期間或之后完成，且不會影響疊加信號的本底噪聲的降低。所示系統是數字系統，傳聲器信號在根據本發明處理之前以常見的方式數字化。但是相似的處理也可能出現在模擬領域。
來自傳聲器的疊加信號發送給信號處理設備以根據用戶的需求向其提供信號。如果本發明實現在助聽器中，根據用戶的聽力損失放大信號、整形頻率。
當設計濾波器時，應當確保疊加的傳聲器信號的方向特性盡可能地接近全向特性，而疊加傳聲器信號的頻率特性中沒有任何失真。而且為了簡單，調整片的數量應該保持較少以減少時間延遲。
在圖2中表示了以上述準則可實現的可能的振幅不匹配。如圖所示，在低于約2kHz的所有頻率振幅不匹配接近于零。從2到10kHz，兩傳聲器信號之間的振幅不匹配值上升為大約2。其對應于傳聲器的距離接近10mm。所提出的濾波器的特性將高度依賴于傳聲器之間的距離，且顯而易見地，在較高的頻率傳聲器越靠近，所需的振幅不匹配越小。通過仿真具有兩個傳聲器信號的系統，其中一個信號經過振幅修改，根據圖2，顯然所得的疊加信號本質上將不具有方向性，因此在從0-10kHz的頻率范圍內提供了來自所有方向的放大相同的信號。而且所得的信號具有只在接近10kHz的較高頻率會引起某種衰減的頻率響應。
設計出實現如圖2所示的振幅特性同時允許在所有頻率零時間延遲的FIR濾波器是有可能的。
權利要求
1.聽音設備，具有兩個或多個傳聲器單元以及信號處理設備和用于將代表由傳聲器拾取的音頻信號的信號傳給設備用戶的裝置，其中信號處理設備包括用于疊加和縮放來自至少兩個傳聲器單元的信號的裝置從而以允許在所得的疊加信號中平等地表示來自不同方向的信號組分的方式提供單一的疊加信號。
2.根據權利要求1所述的聽音設備，其中為了避免出現疊加信號導致的方向效應，提供用于至少在預定的頻率范圍內略微修改來自至少疊加傳聲器信號之一的信號相位和/或電平的裝置。
3.根據權利要求2所述的聽音設備，其中兩個傳聲器信號相疊加，在疊加之前信號之一通過濾波器，濾波器漸進提高高于界限頻率的頻率成分的振幅并使在所有頻率的延遲為零。
4.根據權利要求2所述的聽音設備，其中兩個傳聲器信號相疊加，在疊加之前信號之一通過濾波器，濾波器使在所有頻率的信號的延遲在5-20μs級。
5.根據權利要求2所述的聽音設備，其中提供了在疊加傳聲器信號之前用于修改來自至少一個傳聲器的傳聲器信號的FIR濾波器。
6.用于處理聽音設備中的傳聲器信號的方法，包括以下步驟從在相互分隔的位置的傳聲器提供兩個或多個獨立的傳聲器信號，以允許在所得的疊加信號中平等地表示來自不同方向的信號組分的方式疊加和縮放至少兩個不同的傳聲器信號。
7.根據權利要求6所述的方法，其中至少在預定的頻率范圍內修改來自至少疊加傳聲器信號之一的信號相位和/或電平。
8.根據權利要求7所述的方法，其中在疊加之前信號之一通過濾波器，濾波器漸進提高高于界限頻率的頻率成分的振幅并使在所有頻率的延遲為零。
9.根據權利要求6所述的方法，其中通過使信號經過FIR濾波器修改信號。
10.根據權利要求6所述的用于處理傳聲器信號的方法，其中縮放包括通過疊加信號的數量區分疊加信號。
全文摘要
本發明涉及具有兩個或多個傳聲器單元的聽音設備。該聽音設備具有信號處理設備和用于將代表由傳聲器拾取的音頻信號的信號傳給設備用戶的裝置，其中信號處理設備包括用于疊加和縮放來自至少兩個傳聲器單元的信號的裝置從而以允許在所得的疊加信號中平等地表示來自不同方向的信號組分的方式提供單一的疊加信號。
文檔編號H04R1/40GK1957638SQ200580008913
公開日2007年5月2日 申請日期2005年3月15日 優先權日2004年3月23日
發明者克里斯蒂安·C·比里耶 申請人:奧迪康有限公司