專利名稱：助聽器系統(tǒng)中信號處理的方法和助聽器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及助聽器系統(tǒng)中信號處理的方法。更具體地，本發(fā)明涉及助聽器系統(tǒng)中噪聲抑制的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及具有用于噪聲抑制的器件的助聽器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本公開內(nèi)容的上下文中，應(yīng)該將助聽器理解為被設(shè)計成佩戴在聽力受損用戶的人耳后或者其里面的小微電子設(shè)備。助聽器系統(tǒng)可以是單耳的并且包括僅僅一個助聽器，或者是雙耳的并且包括兩個助聽器。在使用前，由助聽器驗(yàn)配師根據(jù)處方調(diào)整助聽器。處方是基于對聽力受損用戶在無幫助下的聽力表現(xiàn)的聽力測試，產(chǎn)生所謂的聽力圖。建立處方以達(dá)到某個設(shè)定，助聽器在該設(shè)定下通過放大在可聽見頻率范圍用戶經(jīng)受聽力損失的那些部分中頻率的聲音來減少聽力損耗。助聽器包括一個或更多麥克風(fēng)、包括信號處理器的微 電子電路和聲音輸出換能器。信號處理器優(yōu)選地是數(shù)字信號處理器。助聽器封閉在適合用于安裝在人耳后或人耳里的盒中。眾所周知的是正常聽力的人即使在具有幾個干擾揚(yáng)聲器和顯著背景噪聲的情形下也常常可以跟隨交談。該情形公知為雞尾酒聚會環(huán)境。而與之相反，聽力受損人通常在這種情形下難以跟隨交談。在Alien等人所著的文章“Multimicrophone signal-processing technique toremove room reverberation from speech signals，，，JournalAcoustical Society America, vol. 62，no. 4，pp. 912-915，0ctoberl977中，公開了根據(jù)由兩個空間間隔開的麥克風(fēng)記錄的信號進(jìn)行室內(nèi)混響抑制的方法。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，將單獨(dú)的麥克風(fēng)信號分成頻帶，其對應(yīng)的輸出是同相位的(對延時差進(jìn)行補(bǔ)償)并且相加。然后基于在每個最終帶中對應(yīng)的麥克風(fēng)信號之間的互相關(guān)性(ciOss-correlation)設(shè)置每個最終帶的增益。感知到具有明顯減少的混響的重建寬帶語音。US-A1-20080212811公開了具有第一信號通道和第二信號通道的信號處理系統(tǒng)，第一信號通道具有第一濾波器，第二信號通道具有第二濾波器，用于分別處理第一和第二通道輸入并且產(chǎn)生第一和第二通道輸出。在產(chǎn)生第一和第二通道輸出的過程中對第一和第二濾波器中的至少一個濾波器的濾波器系數(shù)進(jìn)行調(diào)整以最小化第一通道輸入和第二通道輸入之間的差。相比于僅僅使用維納濾波器(Wiener Filter)用于耳間相關(guān)性低的頻率區(qū)域，信號處理系統(tǒng)的合成信號匹配處理給出信號抑制的更寬區(qū)域，并且可以更有效減少對所需語音信號的干擾影響。上述系統(tǒng)的一個問題是來自干擾揚(yáng)聲器的噪聲沒有被有效地抑制住。因此本發(fā)明的特征是克服至少此缺點(diǎn)并且提供用于抑制來自干擾揚(yáng)聲器的噪聲的更有效方法。據(jù)此可以在即使存在幾個干擾揚(yáng)聲器時跟隨談話的非常困難情形中，提高聽力受損者的語音可理解性。本發(fā)明的另一個特征是提供合并了用于抑制來自干擾揚(yáng)聲器的噪聲的器件的助聽器系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明提供根據(jù)權(quán)利要求1在助聽器系統(tǒng)中用于抑制來自干擾揚(yáng)聲器的噪聲的方法。這提供在助聽器系統(tǒng)中用于抑制來自干擾揚(yáng)聲器的噪聲的改進(jìn)方法。本發(fā)明在第二方面提供根據(jù)權(quán)利要求10的助聽器系統(tǒng)。進(jìn)一步的優(yōu)勢特征根據(jù)從屬權(quán)利要求是明顯的。通過將更具體闡述本發(fā)明的下列描述，本發(fā)明的其他特征對于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得清晰明了。
通過示例的方式，顯示并且描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)意識到的是，本發(fā)明能夠是其他不同的實(shí)施例，并且其若干細(xì)節(jié)能夠是各種明顯方面的修改，而不背離本發(fā)明。因此，附圖和描述將被認(rèn)為本質(zhì)上是圖解性而不是限制性的。在附圖中圖1根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例高度示意性圖示說明了助聽器系統(tǒng)的選擇部件；圖2根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例高度示意性地圖示說明了雙耳助聽器系統(tǒng)。圖3圖示說明了在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的助聽器系統(tǒng)中耳間一致性分布和對應(yīng)增益值的計算機(jī)模擬，其中該助聽器系統(tǒng)由在具有遠(yuǎn)距離揚(yáng)聲器的大型室內(nèi)的用戶佩戴。圖4圖示說明了在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的助聽器系統(tǒng)中耳間一致性分布和對應(yīng)增益值的計算機(jī)模擬，其中該助聽器系統(tǒng)由在具有近距離揚(yáng)聲器的大型室內(nèi)的用戶佩戴。圖5圖示說明了在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的助聽器系統(tǒng)中耳間一致性分布和對應(yīng)增益值的計算機(jī)模擬，其中該助聽器系統(tǒng)由在同時具有遠(yuǎn)距離和近距離揚(yáng)聲器的大型室內(nèi)的用戶佩戴。圖6根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例高度示意性地圖示說明了包括外部設(shè)備的雙耳助聽器系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式在本上下文內(nèi)容中，術(shù)語耳間一致性或者僅一致性，表示來自助聽器系統(tǒng)兩個聲電輸入換能器的兩個信號之間的相似性度量，其中將兩個輸入換能器安置臨近或者安置在佩戴該助聽器系統(tǒng)的用戶的雙耳中的每一個上。耳間一致性可以被定義為頻域中的標(biāo)準(zhǔn)化耳間互相關(guān)性。在本上下文中，術(shù)語時間-頻率變換表示時域中的信號諸如源自麥克風(fēng)的音頻信號變換成所謂的時間-頻率域/時頻域。時間-頻率變換/時頻變換的結(jié)果被表示為時間-頻率分布。使用逆變換將時間-頻率分布變換回時域。時間-頻率分析的概念在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的并且進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以在例如由B. Boashash所著的書“Time-FrequencySignal Analysis and Process ing: A Comprehensive Reference，，，El sevi erScience, Oxford, 2003 中發(fā)現(xiàn)?；诙g一致性的用于抑制來自干擾揚(yáng)聲器的噪聲的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)具有的一個問題是，抑制僅取決于耳間一致性的即時值。通過考慮耳間一致性的統(tǒng)計分布并且使用抑制和耳間一致性之間的更通用關(guān)系，可以提高噪聲抑制的效率。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以基于從揚(yáng)聲器所接收的音頻信號的耳間一致性屬性將近距離揚(yáng)聲器與遠(yuǎn)距離揚(yáng)聲器區(qū)別開。利用這個知識，可以基于距助聽器系統(tǒng)用戶的距離抑制干擾揚(yáng)聲器，并且可以實(shí)現(xiàn)一種“距離濾波器”。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以類似地基于從揚(yáng)聲器接收的音頻信號的耳間一致性屬性將等距離揚(yáng)聲器區(qū)別開，因?yàn)閺谋畴x助聽器系統(tǒng)用戶的揚(yáng)聲器接收的信號將向更低耳間一致性偏移。據(jù)此可以基于干擾揚(yáng)聲器是否面朝助聽器系統(tǒng)用戶來抑制干擾揚(yáng)聲器。首先參考圖1，其根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例高度示意性圖示說明了助聽器系統(tǒng)的所選部件。該助聽器系統(tǒng)包括第一輸入換能器101、第二輸入換能器102、時間-頻率變換器件103和104、耳間一致性計算器件105、頻率平滑器件106、信號統(tǒng)計計算器件107、增益計算器件108、時間窗口化器件109、第一增益乘法器110、第二增益乘法器111和時間-頻率逆變換 器件112和113。第一輸入換能器101和第二輸入換能器102獲取聲學(xué)聲音。將來自第一輸入換能器101的模擬信號在第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(沒顯示出)中轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字音頻信號并且將來自第二輸入換能器102的模擬信號在第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(沒顯示出)中轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字音頻信號。以44kHz的采樣率和16位的分辨率對模擬信號采樣。在實(shí)施例的變體中，在不明顯損失語音可理解性的情況下采樣率和位分辨率可以降低到16kHz，這是在助聽器中的典型采樣率，或者甚至降低到8kHz，這通常用于電話中。第一數(shù)字音頻信號被輸入到第一時間-頻率變換器件103而第二數(shù)字音頻信號被輸入到第二時間-頻率變換器件104。第一和第二時間-頻率變換器件提供第一數(shù)字音頻信號的時間-頻率分布估量X1 (m, k)和第二數(shù)字音頻信號的時間-頻率分布估量X2 Cm,k)，其中m和k分別表示時間指數(shù)和頻率指數(shù)。采用韋爾奇方法(Welch-method)用6ms長度和50%重疊度的漢寧窗口(Hanningwindow)計算時間-頻率分布估量。韋爾奇方法通常是有優(yōu)勢的，因?yàn)樗越档偷念l率分辨率為代價來抑制噪聲。因此，韋爾奇方法非常適合于在此考慮的限制對頻率分辨率的要求的應(yīng)用。韋爾奇方法是公知的并且在例如P. D. Welch所著的文章“The UseofFast Fourier Transform for the Estimation of Power Spectra:A Method Based onTime Averaging Over Short, Modified Periodograms”，IEEE Transactions on AudioElectroacoustic, Volume AU-15 (Junel967)，pages70_73 中進(jìn)一步描述。在圖1實(shí)施例的變體中，其他重疊窗口化的傅里葉變換可以用于提供數(shù)字音頻信號的時間-頻率分布。在其他變體中，可以使用例如諸如巴特利特方法(Bartlett method)的非重疊窗口化傅里葉變換。在圖1實(shí)施例的另外變體中，數(shù)字帶通濾波器用于提供數(shù)字音頻信號的時間-頻率分布。據(jù)此以降低頻率分辨率為代價實(shí)現(xiàn)處理功率和時間延遲的明顯降低。耳間一致性計算器件105計算第一估計時間-頻率分布的第一時間平均自相關(guān)性G11 (m, k)、第二估計時間-頻率分布的第二時間平均自相關(guān)性G22 (m, k)和第一與第二估計時間-頻率分布的時間平均互相關(guān)性G12 (m，k)。通過遞歸參數(shù)α控制的一組遞歸濾波器計算相關(guān)性G11 (m, k) = a X1 (m, k_l) 2+1X1 (m, k) |2
G22 (m，k) = α | X2 (m，k_l) |2+1X2 (m，k) |2Gnim^)= a Xi(m,k —-1). X\{m,k)x*2(m,k)基于其與時間常數(shù)τ和窗口間隔T的關(guān)系選擇遞歸參數(shù)α，時間常數(shù)τ確定相關(guān)性的時間平均，而窗口間隔T用于估計時間-頻率分布
權(quán)利要求
1.一種用于處理助聽器系統(tǒng)中信號的方法，包括以下步驟 提供第一信號，所述第一信號表不來自所述助聽器系統(tǒng)的第一助聽器中第一輸入換能器的輸出； 提供第二信號，所述第二信號表示來自所述助聽器系統(tǒng)的第二輸入換能器的輸出； 將所述第一和第二信號從時域變換到時間-頻率域，據(jù)此提供第三和第四信號，分別計算表示所述第三和第四信號之間的耳間一致性的值，據(jù)此提供第五信號； 基于所述第五信號導(dǎo)出所述助聽器系統(tǒng)的第一增益值，將所述第一增益值應(yīng)用在所述第一助聽器中所述第三信號的放大上，據(jù)此提供第六信號； 將所述第六信號從所述時間-頻率域變換到所述時域，據(jù)此提供用于在所述助聽器系統(tǒng)中做進(jìn)一步處理的第七信號；以及 其中將所述第一增益值確定為表示所述耳間一致性的所述值的函數(shù)的關(guān)系包括針對表示所述耳間一致性的所述值的三個連續(xù)范圍，其中在第一和第三范圍中的最大斜率小于在第二范圍中的最大斜率并且其中定義所述范圍致使所述第一范圍包括表示低耳間一致性值的值，所述第三范圍包括表示高耳間一致性值的值以及所述第二范圍包括表示中間的耳間一致性值的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括以下步驟 將第二增益值應(yīng)用在所述第七信號的放大中用于補(bǔ)償助聽器用戶的聽力缺陷，據(jù)此提供第八信號，其中基于用戶處方計算所述第二增益值，以及基于所述第八信號從所述第一助聽器提供第一聲學(xué)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，包括以下步驟 將所述第一增益值應(yīng)用在所述第四信號的放大中，據(jù)此提供第九信號； 將所述第九信號從所述時間-頻率域變換到所述時域，據(jù)此提供用于在所述助聽器系統(tǒng)中進(jìn)一步處理的第十信號；以及 將第三增益值應(yīng)用在所述第十信號的放大中用于補(bǔ)償助聽器用戶的聽力缺陷，據(jù)此提供第十一信號，其中基于所述用戶處方計算所述第三增益值，并且基于所述第十一信號從所述助聽器系統(tǒng)的第二助聽器提供第二聲學(xué)信號。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中用于導(dǎo)出所述第一增益值的公式是自適應(yīng)的。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括以下步驟，計算所述第五信號的統(tǒng)計特性并且使用所述第五信號的所述統(tǒng)計特性確定用于導(dǎo)出所述第一增益值的所述公式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟，使用有聲場景分類符確定用于導(dǎo)出所述第一增益值的所述公式。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括以下步驟，基于來自所述助聽器系統(tǒng)的所述用戶的輸入確定用于導(dǎo)出所述第一增益值的所述公式。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中基于所述第一信號的估計時間-頻率分布的第一時間平均自相關(guān)性G11 (m，k)、所述第二信號的估計時間-頻率分布的第二時間平均自相關(guān)性G22(m，k)以及所述第一和第二信號的所述估計時間-頻率分布的時間平均互相關(guān)性G12 (m，k)計算表示所述耳間一致性的所述值。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一增益值的導(dǎo)出適于抑制具有低耳間一致性的信號，借此能夠抑制離所述助聽器系統(tǒng)的佩戴者一定距離的聲音源或者其方向性沒主要指向所述助聽器系統(tǒng)的所述佩戴者的聲音源。
10.一種助聽器系統(tǒng)，其包括至少一個助聽器、兩個麥克風(fēng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器器件、時間-頻率變換器件、耳間一致性計算器件、適于抑制干擾揚(yáng)聲器的第一增益計算器件、適于減輕佩戴所述助聽器系統(tǒng)的用戶的聽力缺陷的數(shù)字處理器件、數(shù)模轉(zhuǎn)換器器件、用于提供聲學(xué)信號的輸出換能器器件，并且其中所述第一增益計算器件適于使用將第一增益值確定為表示所述耳間一致性的值的函數(shù)的關(guān)系，所述關(guān)系包括針對表示所述耳間一致性的所述值的三個連續(xù)范圍，其中在第一和第三范圍中的最大斜率小于在第二范圍中的最大斜率并且其中定義所述范圍致使所述第一范圍包括表示低耳間一致性值的值，所述第三范圍包括表示高耳間一致性值的值以及所述第二范圍包括表示中間的耳間一致性值的值。
全文摘要
一種在助聽器系統(tǒng)(200,300)中處理信號的方法包括以下步驟，將兩個音頻信號變換到時間-頻率域，計算表示耳間一致性的值，基于耳間一致性導(dǎo)出第一增益，將第一增益值應(yīng)用在時頻信號的放大中，并且將信號變換回到時域中用于在助聽器中進(jìn)行進(jìn)一步處理，以便緩解助聽器系統(tǒng)用戶的聽力缺陷，并且其中將第一增益值確定為表示耳間一致性的值的函數(shù)的關(guān)系包括針對表示耳間一致性的值的三個連續(xù)范圍，其中在第一和第三范圍中的最大斜率小于在第二范圍中的最大斜率并且其中定義這些范圍致使第一范圍包括表示低耳間一致性值的值，第三范圍包括表示高耳間一致性值的值以及第二范圍包括表示介于中間的耳間一致性值的值。本發(fā)明進(jìn)一步提供適于抑制干擾揚(yáng)聲器的助聽器系統(tǒng)(200,300)。
文檔編號H04R25/00GK103026738SQ201180034535
公開日2013年4月3日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者A·威斯特曼, J·M·巴克霍爾茲, T·道 申請人:唯聽助聽器公司