專利名稱：用于控制助聽器的傳遞函數的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于控制助聽器的傳遞函數的系統，如耳背式(BTE)、耳內式(ITE)、耳道式(ITC)和深耳道式(CIC)助聽器。
背景技術：
現有技術的助聽器通過調整增益在助聽器可達到的最大功率輸出內對轉換后的聲學信號執行非線性處理，增益是輸入電平和合成聲學信號的頻率的函數。
助聽器的增益和頻率之間的關系，通常是指增益傳遞函數，根據用戶的聽力損傷確定，聽力損傷至少被描述為作為頻率的函數的最小可感知聲壓電平和不舒適聲壓電平，并顯然由助聽器的可達到最大功率輸出決定。最大輸出功率在本文中解釋為助聽器不會使音頻信號損壞或失真的最大功率。
因此，助聽器必須放大聲學信號從而向用戶提供大于最小可感知聲壓電平的所需/有用聲音的聲壓電平，同時避免聲壓電平處于不舒適聲壓電平或最大輸出功率。因此，調整作為輸入電平的函數的助聽器增益，從而提供了動態放大范圍的壓縮。
此外，為了抑制例如來自傳聲器的內部輸入噪聲和抑制由揚聲器與傳聲器靠近引起的聲學反饋，調整助聽器的增益。
下文中所用術語“起始”和“釋放”時間解釋為從輸入電平突然增加或減少預訂數量的dB直到來自助聽器的輸出電平穩定在±2dB內的時間間隔。起始時間是助聽器響應輸入變化開始合適的增益或阻尼處理所需的時間，而釋放時間是助聽器返回上一運行狀態所需的時間。
美國專利4,630,302，其通過引用組合在下面的說明書中，公開了包括用于從提供給或來自傳聲器的典型低電平背景噪聲信號差分語音信號的裝置的助聽器設備。該設備利用具有短起始時間和長釋放時間的自動增益控制放大器，從而以這種方式壓縮語音信號片段且語音信號片段具有實質上長時間的平均電平。文中的術語“壓縮”解釋為降低作為升高的輸入電平的函數的增益。
根據美國專利4,630,302的助聽器設備進一步利用了具有長起始時間(大于典型的語音片段時間常數)和短釋放時間的噪聲抑制器。噪聲抑制器響應自動增益控制放大器的輸出，并具有低于用于自動增益控制放大器的自動增益控制開始動作的有效指定電平的起始閾值，例如12dB。因此，當自動增益放大器的輸出在大于噪聲抑制器的起始時間之后仍高于靜噪閾值時，激活靜噪功能，當輸出低于靜噪閾值幾毫秒之后，停用靜噪功能。因此，通常在短于噪聲抑制器的起始時間內至少在12dB的范圍內變化的語音片段，通過噪聲抑制器而沒有被抑制，然而通常在長于噪聲抑制器的起始時間內提供更穩定時間平均電平的背景噪聲信號片段將被抑制。
但是，在美國專利4,630,302中公開的自動增益控制放大器的長釋放時間在變化的聲音環境中給助聽器的運行帶來了缺點。例如，當用戶身處高聲音電平環境時，如由用戶向在遠處的人大聲叫喊或附近的門被砰地關上引起，在其后較長的時間內用戶將不能聽見低的聲音電平。
美國專利US6,628,795，其通過引用組合在下面的說明書中，公開了助聽器中用于自動增益控制的方法，實現該方法是通過檢測輸入電平和/或輸出電平，并依靠控制助聽器的增益為輸出電平所需的值響應輸入電平調節輸出電平。此外，增益控制響應檢測到的輸入電平調節起始和釋放時間，從而在高輸入電平變化時執行快速增益控制調節，并在低輸入電平變化時執行慢速增益調節。因此，增益控制為高輸入電平區域的輸入變化提供短起始和釋放時間，并為低輸入電平區域的輸入電平變化提供長起始和釋放時間。
然而，根據美國專利6,628,795為低電平信號提供長起始和釋放時間的方法在降噪中引入了缺點，因為使用該方法的助聽器的用戶聽不到一些語音信號，這是由于在低輸入電平狀態期間釋放時間長，因此在用戶從低聲或無聲的環境移動到較高電平聲音的環境的情況下，一些信息丟失了。
發明內容
本發明的目標是提供一種助聽器系統以解決上述與控制助聽器的增益傳遞函數有關的問題。
本發明進一步的目的是提供根據多種聲音環境提出最優增益函數的助聽器系統。
本發明特有的優點是提供與助聽器系統的具體運行情況相關的具體起始和釋放時間。
本發明特有的特征是為確定合適的起始和釋放時間提供并行信號通路，因此優化任何一個聲音環境下的增益函數。
根據本發明的第一方面，上述目標、優點和特征及眾多其他目標、優點和特征將從以下詳細說明中變得顯而易見，并由用于控制助聽器增益函數的系統實現，系統包括適用于將聲壓轉換為輸入信號的傳聲器，適用于將輸出信號轉換為已處理的聲壓的揚聲器，互連所述傳聲器和所述揚聲器的信號處理裝置，適用于根據控制信號將所述輸入信號處理為所述輸出信號，及連接到所述傳聲器和所述信號處理裝置的分析裝置，其中所述信號分析裝置包括具有適用于最大電平和靜噪電平檢測的第一檢測器裝置的第一信號通路，具有適用于壓縮電平檢測的第二檢測器裝置的第二信號通路，和適用于根據第一和第二檢測器裝置對所述輸入信號的響應產生所述控制信號的控制器裝置。
術語“最大電平”或“最大功率輸出”(MPO)在本文中解釋為沒有失真的最大可達輸出信號，或聲音保持低于助聽器用戶的不舒適電平(UCL)的最大允許輸出電平，取二者中較低的。即最大電平可從輸入信號及助聽器系統的壓縮器的特定增益中檢測。
術語“靜噪電平”在本文中解釋為輸入信號低于其時信號處理裝置的放大倍數應當減小的電平。
根據本發明的第一方面，系統提供用于確保任何輸入信號具有合適的起始時間和釋放時間的精確解決方案，因此克服了現有技術特有的問題。
根據本發明的第一方面，第一信號通路可以包括適用于將輸入信號分割為第一多個頻帶信號的第一濾波器組。第一信號通路可以進一步包括接收第一多個頻帶信號的最大電平檢測器，其適用于當所述第一多個頻帶信號大于最大閾值時，通知具有短起始時間和短釋放時間的所述控制器，以使控制器裝置產生降低信號處理裝置的增益的控制信號。因而，第一信號處理裝置可以包括用于第一多個頻帶信號中每一個的最大電平檢測器。從而系統快速反應以避免將導致系統在任何頻帶產生高于系統最大額定值的輸出信號，還避免將導致失真或不舒適電平的輸出信號。此外，最大電平檢測器的短釋放時間確保系統快速返回正常運行狀態，當輸入信號返回到低于最大閾值。
根據本發明的第一方面，第一信號通路可以進一步包括接收第一多個頻帶信號的靜噪電平檢測器，其適用于當第一多個頻帶信號低于靜噪閾值時，通知具有長起始時間和短釋放時間的所述控制裝置，以使控制器裝置產生降低信號處理裝置的增益的控制信號。從而，第一信號通路可以包括用于第一多個頻帶信號中每一個的靜噪電平檢測器。因此，在輸入信號低于靜噪閾值一段時間后，該系統做出反應降低信號處理裝置的增益，從而避免內部噪聲信號的不必要放大，如傳聲器產生的噪聲。但是，只要輸入信號大于靜噪閾值，系統做出快速反應返回信號處理裝置的正常增益運行狀態。
術語“通知”在本文中解釋為傳遞信息，例如產生信息信號并直接或間接發送該信號給接收器。此外，與起始和釋放時間共同使用的術語“短”和“長”相對于其使用的狀態解釋。例如，對于最大電平檢測，典型的起始時間范圍在0到5毫秒之間，典型的釋放時間范圍在10到50毫秒之間，對于靜噪電平檢測，典型的起始時間范圍在50毫秒到幾百毫秒之間，釋放時間長達幾秒。
根據本發明的第一方面，第二信號通路可以包括適用于將輸入信號分割為第二多個頻帶信號的第二濾波器組。第二信號通路可以進一步包括適用于確定每一個所述頻帶信號的信號電平的壓縮電平檢測器，存儲用戶指令的表格，該表格適用于根據每一個所述頻帶信號的所述信號電平產生用于控制器裝置的增益信息信號，以及所述用戶指令。從而根據聽力受損用戶的指令，控制器裝置產生用于信號處理裝置的控制信號。即放大低于用戶的最小可感知聲壓電平的輸入信號，同時避免聲壓電平達到不舒適聲壓電平。
根據本發明的第一方面，第一濾波器組可以包括快速通道寬帶濾波器組。第二濾波器組可以包括多通道窄帶濾波器組，如16通道。通過在壓縮區域引入用于處理輸入信號的單獨濾波器組和在極端聲壓電平引入用于處理輸入信號的濾波器組，能夠選擇用于快速響應時間(MPO)與高頻率分辨率(壓縮)之間的最佳折中的特定通道帶寬。進一步通過使檢測器與第一和第二濾波器組的每一個頻帶相關聯，相對于頻率和函數選擇最優的獨立起始時間和釋放時間，例如具有實質上的短起始和釋放時間的最大電平檢測器，具有實質上的長起始和短釋放時間的靜噪電平檢測器，以及具有任何頻帶所需的任何起始和釋放時間的壓縮電平檢測器。
根據本發明的第一方面，控制器裝置可以確保對輸入信號執行基于規則的修改，從而向助聽器的用戶連續提供最優的聲音。
根據本發明，信號處理裝置可以包括多通道有源濾波器，其適用于將輸入信號分割為多個頻帶信號，并適用于根據用戶指令獨立處理每一個頻帶信號。可選的，信號處理裝置可以包括數字信號處理器。
參考附圖，通過以下對本發明的優選實施例的說明性和非限定性的詳細描述，將更好地理解本發明的上述及附加目標、特征和優點。
圖1是本發明第一實施例的方框圖。
具體實施例方式
在以下不同實施例的描述中參考了附圖，其以說明的方式表示如何實施本發明。應當理解可以使用其他的實施方式，且所做結構和功能的修改不脫離本發明的范圍。
圖1是整體以參考數字100表示的助聽器系統，還包括用于將進入的聲壓轉換為電信號的傳聲器102。
電信號傳送給將電信號轉化為數字信號的模數(A/D)轉換器104。數字信號再發送給信號處理器106和信號分析單元108。
信號分析單元108對數字信號執行信號分析并產生用于信號處理器106的控制信號，控制信號使信號處理器106對數字信號執行合適的處理并向數模(D/A)轉換器110提供數字輸出。數模轉換器110將來自信號處理器106的數字輸出轉換為將發送給揚聲器112的模擬輸出信號，揚聲器112向助聽器的用戶提供已處理的聲音。
信號分析單元108包括與第二信號通路114并行的第一信號通路116。第一信號通路116包括用于將數字信號分割為第一多個頻帶信號的第一濾波器組126，如快速通道寬帶濾波器。術語“頻帶”在本文中解釋為頻率通道。第一多個頻帶信號中每一個并行地提供給最大電平檢測器128和靜噪檢測器130。
第一多個頻帶信號中的每一個傳送給最大電平檢測器128，當第一多個頻帶信號中的任意一個超過最大輸入閾值限定的最大電平時，最大電平檢測器通知控制器124，控制器將該信息作為產生用于信號處理器106的控制信號的基礎。最大電平檢測器128具有短起始和釋放時間，從而當超過最大輸入電平時，控制器124可以進行快速反應以減小增益。
相似的，第一多個頻帶信號中的每一個發送給靜噪檢測器130，并且當第一多個頻帶信號中的任意一個低于靜噪輸入閾值限定的靜噪電平時，靜噪檢測器130通知控制器124，控制器將該信息作為產生用于信號處理器106的控制信號的基礎。靜噪檢測器130具有長起始時間和短釋放時間，從而當只出現噪聲時，控制器124激活靜噪作用。
第二信號通路116控制助聽器系統100的普通運行狀態。即運行在壓縮范圍內的寬動態范圍。第二信號通路116包括用于將數字信號分割為第二多個頻帶信號的第二濾波器組。
根據本發明的第一實施例，第二濾波器組118包括多通道窄帶濾波器組。圖中第一和第二多個通道或頻帶以粗箭頭的形式表示。每一個通道被連接到連續標定第二多個頻帶信號的壓縮電平檢測器，從而使控制器124能夠根據用戶的助聽器指令產生識別每一個通道的適當增益的控制信號。實際上，該標定值控制存儲用戶的助聽器指令的增益表122以向控制器124提供合適的信息。壓縮增益表122將增益信息即增益傳送給將該信息轉化為控制信號處理器106的控制信號的控制器124。
壓縮電平檢測器120是可編程的，或根據用戶助聽器指令配置每一個頻率通道的起始和釋放時間。
控制器124的控制信號向信號處理器106提供控制信息，該信息涉及由信號分析單元108檢查的第一和第二頻帶的每一個的增益。
通過引入用于最大輸出功率與靜噪檢測的獨立信號通路和用于寬動態范圍壓縮的獨立信號通路，實現了超越現有技術的優點。在許多現有技術的數字壓縮系統中，MPO限制、動態范圍壓縮和軟靜噪是由相同的壓縮表和相同的電平檢測器控制。這些裝置中通道的有效數量，以及起始和釋放時間對所有三種功能是相同的，并因此不得不做出一些折中，導致不能達到助聽器的最優動態特性。例如，如果壓縮要求長釋放時間，助聽器將不能從MPO限制狀態快速恢復。此外，非常柔和的語音信號處理將受到(不希望的)軟靜噪功能的影響。
在根據第一實施例的系統100中，助聽器對信號分析和對信號處理分別使用單獨通路。分析通路對壓縮和對最大功率限制與靜噪分別使用單獨的濾波器，并對所有三種非線性函數分別使用單獨的時間常數。
最后，系統100可以包括多個連接的傳聲器，從而使系統100能夠執行方向性功能。此外，系統100可以包括用于降低由多個傳聲器和揚聲器引起的潛在聲學反饋的反饋消除單元。
權利要求
1.用于控制助聽器增益函數的系統，包括適用于將聲壓轉換為輸入信號的傳聲器、適用于將輸出信號轉換為已處理的聲壓的揚聲器、互連所述傳聲器和所述揚聲器的信號處理裝置、適用于根據控制信號將所述輸入信號處理為所述輸出信號及連接到所述傳聲器和所述信號處理裝置的分析裝置，其中所述信號分析裝置包括具有適用于最大電平和靜噪電平檢測的第一檢測器裝置的第一信號通路、具有適用于壓縮電平檢測的第二檢測器裝置的第二信號通路、和適用于根據第一和第二檢測器裝置對所述輸入信號的響應產生所述控制信號的控制器裝置。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述第一信號通路包括適用于將所述輸入信號分割為第一多個頻帶信號的第一濾波器組。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述第一信號通路包括接收所述第一多個頻帶信號的最大電平檢測器，其適用于當所述第一多個頻帶信號大于最大閾值時，通知具有短起始時間和短釋放時間的所述控制器，以使所述控制器裝置產生降低所述信號處理裝置的增益的所述控制信號。
4.根據權利要求2-3所述的系統，其中所述第一信號通路包括接收所述第一多個頻帶信號的靜噪電平檢測器，其適用于當所述第一多個頻帶信號低于靜噪閾值時，通知具有長起始時間和短釋放時間的所述控制裝置，以使所述控制器裝置產生降低所述信號處理裝置的增益的所述控制信號。
5.根據權利要求1-4所述的系統，其中所述第二信號通路包括適用于將所述輸入信號分割為第二多個頻帶信號的第二濾波器組。
6.根據權利要求5所述的系統，其中所述第二信號通路包括適用于確定每一個所述頻帶信號的信號電平的壓縮電平檢測器，存儲用戶指令的表格，該表格適用于根據每一個所述頻帶信號的所述信號電平產生用于所述控制器裝置的增益信息信號，以及所述用戶指令。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述壓縮電平檢測器包括用于所述第二多個頻帶信號中的每一個的可編程起始和釋放時間。
8.根據權利要求2-7任一所述的系統，其中所述第一濾波器組包括快速通道寬帶濾波器組。
9.根據權利要求5-8任一所述的系統，其中所述第二濾波器組包括多通道窄帶濾波器組，如16通道。
10.根據權利要求1-9任一所述的系統，其中所述信號處理裝置包括多通道有源濾波器，其適用于將所述輸入信號分割為多個頻帶信號，并適用于根據用戶指令獨立處理每一個頻帶信號。
11.根據權利要求1-9任一所述的系統，其中所述信號處理裝置包括數字信號處理器。
全文摘要
本發明涉及用于控制助聽器的增益函數的系統(100)。該系統(100)包括適用于將聲壓轉換為輸入信號的傳聲器(102)，適用于將輸出信號轉換為已處理的聲壓的揚聲器(112)，互連傳聲器(102)和揚聲器(112)并根據控制信號將輸入信號處理為輸出信號的信號處理裝置(106)。該系統(100)進一步包括連接到傳聲器(102)和信號處理裝置(106)的分析裝置(108)，分析裝置包括基于檢測器裝置(128，130，120)對輸入信號的響應產生控制信號的控制器裝置(124)。
文檔編號H04R25/00GK1988737SQ20061017054
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月21日 優先權日2005年12月21日
發明者拉爾斯·布拉姆斯勒夫 申請人:奧迪康有限公司