具有声压级和频率依赖性增益的助听器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及一种助听器，更具体地说，涉及一种允许入射声音直接到达耳膜的开放式装置。
【背景技术】
[0002]助听器通常包括扩音器、信号处理器、以及输出换能器(有时称为“接收器”)。输出换能器被放入耳道内并且能够作为外壳的一部分，其使耳道部分地扛开(即透声)或者将耳道完全密封。开放式装置一般比封闭式装置较受使用者欢迎，并且尽可能向患有轻度或中度听力损失的人推荐(开放式助听器在它们可提供的增益量方面具有固有的局限性，因此不适合用于那些患有严重听力损失的人)。
[0003]开放式装置的一个优点是舒适，开放式设计的柔软尖端的刺激较硬壳的封闭式耳塞的小并且较易适应。被耵聍(耳垢)感染或阻塞的风险也较小。不需要定制耳模，这可大大减小安装时间，仅需对这种现成的助听器稍作修改便可使用。还可避免闭塞影响，其中，封闭的耳道形成共振腔，将由使用者产生的低频率声音(例如说话或咀嚼声)放大，导致使用者的嗓音听起来不自然并且有嗡嗡声。闭塞影响是使用者拒绝使用封闭式助听器的主要原因之一。
[0004]开放式设计还允许在复杂的声环境中有更好的处理，因为开放式设计允许听到在没有被助听器放大的频率的入射声音。例如，适用于高频率听力损失(高于IkHz)的助听器不需要放大低频率。值得尽可能维持入射声音，因为入射声音具有确定声源位置和消除背景噪音所需的感知提示。这种感知提示包括耳间计时差、耳间响度差，以及相位效应。
[0005]尽管开放式助听器有多个优点，但是它们也有显著的缺点。一种缺点是入射声音和已放大的声音的结合会在耳膜处产生人为噪音和失真，所述已放大的声音的频率是被助听器放大的频率。这些人为噪音和失真通常会被使用者注意到并且引起不满意而导致许多使用者在短时间后停用他们的助听器。
[0006]一种人为噪音是由助听器的等待时间而引起，即当扩音器感应到声音时和当该声音在助听器的输出换能器被转换成声波时之间的时间延迟。新式的数字助听器的等待时间为3-7毫秒；较旧式的模拟助听器的等待时间为1-2毫秒。当入射声音的声压级和已放大声音的声压级是差不多时，非零的等待时间导致梳状滤波，其是一种频谱失真形式。梳状滤波的特征在于在耳膜处的声压出现一系列规则地间隔开的谱峰和谱谷。对于较长的等待时间，第一谱谷处于较低频率，并因此会影响频谱的较大部分。较短的等待时间产生的梳状滤波范围较小。人耳对这种人为噪音非常敏感，等待时间少于8毫秒被感知为音调配置(tonecolorat1n)，而较长的等待时间被感知为回声、敲打声、或是音调配置，这取决于延迟的声音的相对响度。
[0007]另一种重组人为噪音产生于已放大的声音的相位失真。这种相位失真也产生了谱谷和谱峰的结构；每当频率相差180度相位时，它们合并进行相消性干涉，并产生谱谷，那些同相的频率会相长地叠加而产生谱峰。由于相位失真通常不均匀地散布在频谱上，这种人为噪音可能较由等待时间引起的人为噪音更不规律。相位失真的来源可以是信号路径中的任何部件:扩音器、信号处理部件或输出换能器(扬声器)。
[0008]上述人为噪音的结果使未经训练的收听者也易于感知已感知声音的频谱失真。除了这些频谱失真，当已放大的信号比入射信号响得多时，助听器还使相位信息失真。人们相信这种相位失真本身是可以被察觉到的。近期有证据提出相位用途广泛，包括用于声源定位、语音编码和检测调相。
[0009]本发明解决了与传统开放式助听器相关的缺点。本发明基本上减轻了在开放式助听器存在的人为噪音和失真的问题，并且基本上消除了使用者对于这种助听器设计的不满。本发明允许使用者可以享受开放式设计众所周知的优点，而不必忍受通常由这种设计带来的感知干扰。
【发明内容】
[0010]本发明涉及一种开放式助听器，所述开放式助听器包括诸如扩音器的输入装置，所述输入装置用于拾取人耳接收的入射声音，并且将该入射声音转换成电音频信号；以及输出装置，所述输出装置具有能够放入人耳道内的输出换能器，所述输出换能器响应于由所述输入装置拾取的入射声音而产生声音输出。所述输出装置(可以是具有扬声器的听筒或耳塞的形式)是透声的，允许入射声音直接传送到耳膜，所述入射声音与输出换能器的声音输出在耳膜处结合。由所述入射声音与位于耳内的输出装置的声音输出结合的结果使助听器的佩戴者听到感知声音。
[0011]本发明还包括处理输入装置的电音频信号的信号处理装置，以便能够以期望的方式来驱动输出装置的输出换能器。信号处理装置具有可变增益滤波器(本文有时也称之为“相干门(coherent gate) ”)，所述可变增益滤波器使输出换能器的已放大的声音输出具有以下特征:
[0012]i)声音输出在根据佩戴者的听力损失特性而设定的频带范围内被放大；
[0013]ii)在所述频带范围内的已放大的声音输出的增益依赖于入射声音的响度，即声压级；以及
[0014]iii)当入射声压级超出预设的声压级时，输出换能器不产生可感知的声音输出，佩戴者感知的声音几乎全部是入射声音产生的结果。
[0015]在本发明的另一方面，信号处理装置产生输出换能器的声音输出，所述声音输出的特征是:在设定的频带范围内的已放大的声音输出的增益从低入射声压级的最大增益降低至接近设定的入射声音的截止声压级的入射声压级的最小增益。
[0016]在本发明的又一方面，用于拾取人耳接收的入射声音的输入装置将该入射声音转换成数字音频信号，而信号处理装置包括数字信号处理器。
[0017]在本发明的再一方面，随着入射声压级的低入射声压级增大，所述入射声压级低于设定的入射声音的截止声压级，在所述频带范围内的已放大的声音输出的增益大体上线性降低。
[0018]在本发明的进一方面，在所述频带范围内的已放大的声音输出的增益在接近入射声音的截止声压级时迅速降低，并且在入射声音的截止声压级降低至低于OdB。
[0019]仍然在本发明的另一方面，在所述频带范围内的已放大的声音输出的增益在接近入射声音的截止声压级时单调且非不连续性降低。
[0020]仍然在本发明的又一方面，在所述频带范围内的已放大的声音输出的相位失真在接近入射声音的截止声压级时接近零，当入射声压级大体上超出截止声压级时变为零，并且在接近入射声音的截止声压级时单调且非不连续性接近零。
[0021]在本发明的再一方面，信号处理装置在结合了入射声音的声音输出中产生以下附加特征:当在声音输出被放大的状态和在输出换能器大体上不产生声音输出的状态之间进行转换时，这种转换处于动态控制，产生所希望的起音时间和释音时间。
[0022]本发明还涉及一种为有听力损失的个体补偿听力损失的方法。所述方法一般首先包括确定个体的频率依赖性听力损失的特征，包括可听响度阈值，高于所述可听响度阈值，所述个体具有大体上正常听力能力。还提供两条路径，将入射声音传到患有听力损失的个体的耳朵的耳膜，包括直接开放的耳朵受话路径和处理信号的路径。所述处理信号的路径在个体的耳膜处送出声音输出，该声音输出结合了通过所述直接开放的耳朵受话路径到达耳膜的入射声音，更具体地说，在耳膜处送出的声音输出具有以下特征:
[0023]i)声音输出在根据佩戴者的听力损失特性而设定的频带范围内被放大；
[0024]ii)在所述频带范围内的已放大的声音输出的增益依赖于入射声音的声压级；以及
[0025]iii)当所述入射声压级大约超过个体的可听阈值时，所述输出换能器大体上不产生声音输出，所述个体感知的声音几乎全部是通过所述直接开放的耳朵受话路径到达耳膜的入射声音产生的结果。
[0026]本发明提供了许多益处。通过递减使用者的可听阈值内的已放大的声音，助听器的输出换能器不需要提供高的输出声压级，并因此能够在没有削波或限幅器的风险下使用。限幅器和削波都会在已放大信号中产生谐波失真，而限幅器设计成避免由削波引起的更多极端的人为噪音，削波由隔膜的非线性模式的激励产生。
[0027]此外，本发明增加使用者的听觉空间提示(spatial cues)的数量和质量。这种提示是由完整的头相关变换函数(head-related transfer funct1n)引起的，该头相关变换函数由外耳解剖(耳廓和耳壳)、耳道、和由头引起的双取效应(binaural effects)(例如两耳响度差、时差、和相位差)形成。每当频率被放大，必然于该频率引起等待时间和相位