用于依赖于声音环境分类缓解耳鸣的声音富集的制作方法

专利名称：用于依赖于声音环境分类缓解耳鸣的声音富集的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适于提供耳鸣缓解的新的声音富集(enrichment) 系统。本发明进一步涉及一种实现声音富集系统的部件的软件程序。 此外，本发明进一步涉及一种提供用于提供耳鸣缓解的富集声音信号 的方法。
背景技术：
耳鸣是在不存在对应的外部声音时人耳中的声音的感知。耳鸣被 视为幻觉声音，其在听觉系统中出现。例如，铃声、嗡嗡声、啸声或 轰鸣声可被感知为耳鸣。耳鸣可以是连续的或间歇的，并且在任一情
况中可能是非常烦扰的，并且可能极大地降低具有该痛苦的人的生活 质量。
耳鸣自身并非疾病，而是由一些潜在原因引起的讨厌的症状，该 原因包括诸如压力的心理因素、疾病(感染、美尼尔氏症、耳硬化症 等)、耳中的外来物品或耳垢以及来自响亮噪声的伤害。耳鸣也是某 些药物治疗的副作用，并且可能由异常的焦虑和忧郁水平引起。
感知的耳鸣声音的范围是从安静的背景声音到响亮到足以淹没所
有外部声音的信号。术语"耳鸣"通常意指更严重的情况。在1953年 的研究中，将80名没有耳鸣的大学生安置在隔音房间中，发现93%的 人报告听到了嗡嗡声、波动声或啸声。然而，不能假设该条件是正常 的，群组研究表明来自非自然噪声暴露水平的对听力的损害是非常普 遍的。
迄今为止，耳鸣不能如外科手术般地矫正，并且迄今为止，由于
6不存在证明有效的药物治疗，因此所谓的耳鸣掩蔽器是公知的。这些 耳鸣掩蔽器是小的电池驱动的设备，该设备如同助听器般佩戴在耳背 或耳内，并且该设备借助于例如，经由助听器扬声器发射到听管中的 人工声音，由此在心理声学上掩蔽耳鸣并且因此减少耳鸣感知。
掩蔽器产生的人工声音常常是窄带噪声。常常可以经由例如编程 设备调节该噪声的频谱位置和响度水平，以尽可能最优地实现对单独 耳鸣情况的自适应。此外，已开发了所谓的再训练方法，例如耳鸣再
训练治疗(Jastreboff PJ, Tinnitus habituation therapy (THI) and tinnitus retraining therapy (TRT). In: Tyler RS， ed. Handbook of Tinnitus. San Diego: Singular Publishing; 2000:357-376)，其中通过组合心理训练程 序和在听阈附近呈现宽带声音(噪声)，同样地假设安静条件中的耳 鸣的感知能力被极大地抑制。这些设备还被称为"噪声器"或者"声 音富集设备"。例如，由DE 29718 503、GB 2 134 689、US 2001/0051776、 US 2004/0131200和US 5,403,262可以了解该设备或方法。
由WO 2004/098690可以了解另一系统，其中在双耳助听器系统 中，即在包含两个助听器的助听器系统中，使用空间滤波，其中以如 下方式操纵两个设备的输入信号，即以许多不同的方式改变输入信号 的起源的感知方向。其中提到，通过改变进入的声音信号的频谱属性 并且操纵进入的声音信号的相位和信号电平，可以获得空间滤波。例 如，类似于自动增益控制电路，依赖于输入信号电平而操纵信号电平。 其中声称该系统可以提供耳鸣的缓解甚至耳鸣的治疗。
由US 6,047,074可以了解一种助听器，其包括用于提供可用于耳 鸣治疗的噪声信号的信号生成器。所公开的助听器还包括信号分析级， 通过该信号分析级可以分析该助听器的输入信号。随后可以分析输入 信号频谱以便于找出在所需用于耳鸣治疗的频率范围中是否存在足够 高的信号电平。如果情况如此，则不激活信号生成器。然而，如果输 入信号电平较低，则激活信号生成器。因此施加耳鸣治疗信号的决定仅基于助听器的输入信号。
尽管目前的耳鸣掩蔽器在某种程度上可以提供直接耳鸣缓解，但 是由其产生的掩蔽声音可能不利地影响话音的理解，部分原因在于，
由于噪声的添加导致S/N (话音/噪声)比率较低，并且部分原因在于，
耳鸣受害人相比于具有正常听力的人，常常还遭受在噪声中理解话音 的减弱的能力的困扰。
对于许多人，已知的掩蔽器不能提供任何长期的耳鸣缓解。近来
由Del Bo、 Ambrosetti、 Bettinelli、 Domenichetti、 Fagnani和Scotti进 行的研究"Using Open-Ear Hearing Aids in Tinnitus Therapy" ， Hearing Review, 2006年8月已经指出，如果通过使用来自周围环境的声音的 声音富集将所谓的耳鸣习服(habituation)引入到耳鸣患者，则可以实 现用于缓解耳鸣的较好的长期效果。习服的基本原理依赖于大脑机能 的两个基本方面脑边缘和交感神经系统的反应的习服，和允许人忽 略耳鸣的存在的声音感知的习服。尽管耳鸣掩蔽器发射部分地或完全 地覆盖耳鸣的感知声音的声音，但是DelBo、 Ambrosetti、 Bettinelli、 Domenichetti、 Fagnani和Scotti建议使用由助听器放大或者通过施加诸 如带限噪声的人工声音放大的环境声音。
因此本发明的目的在于提供一种适于提供耳鸣缓解的声音富集系 统，该耳鸣缓解在该声音富集系统的使用过程中不会对用户的话音理 解有不利影响。
本发明的另一目的在于提供一种提供噪声富集声音信号的可替选 的方法，用于提供不会对用户的话音理解有不利影响的耳鸣缓解。
本发明的又一目的在于提供一种存储在机器可读数据存储设备上 的软件程序产品，其在处理设备上执行时至少部分地执行提供噪声富 集声音信号的方法。根据本发明，通过一种适于提供耳鸣缓解的声音富集系统满足了上述和其他目的，该声音富集系统包括噪声生成器，其用于提供噪声信号；输出换能器，其适于将噪声信号转换为声学信号，该声学信
号在声音富集系统的使用过程中被呈现给用户，其中该声音富集系统进一步包括环境分类器，该环境分类器适于对该声音富集系统的周围声音环境分类，并且其中该声音富集系统适于依赖于该分类调节噪声信号。因此，噪声信号的转换优选地包括调节噪声信号的转换。在实施例中，仅有调节噪声信号被转换为声学信号。
由此实现了例如可以适于提供对声学噪声信号的调节的声音富集系统，由此该声学噪声信号在周围声音环境中存在噪声的情况中具有较低的平均信号压力电平，这是因为在这些情况中不需要噪声富集系统提供额外的噪声。而且可以依赖于周围噪声环境中已存在的噪声类别执行调节。另一优点在于，对生成的噪声信号的调节可以依赖于周围声音环境中是否存在话音。例如，可以通过如下方式执行对生成的噪声信号的调节，即可以使所提供的声学噪声信号减弱到不干扰用户的话音感知的程度。这对于本发明的声音富集系统的许多用户而言是重要的，这是因为话音是声音富集系统的用户需要听到的非常常见的声音。对于除了耳鸣之外还遭受理解噪声中的话音的减弱的能力的困扰的耳鸣受害者而言，这是特别重要的，这是因为添加声音富集系统
生成的声学噪声信号可能不利地影响耳鸣受害者的话音理解能力。
在本发明的优选实施例中，环境分类器包括话音检测器。在本发明的一个优选实施例中，环境分类器是话音检测器。根据本发明的一个方面的话音检测器可以例如适于通过分析输入信号的包络检测话音的存在。在本发明的实施例中，环境分类器适于根据许多个可区别的
声音类别对周围环境分类。这些声音类别可以例如包括纯净话音(或者基本上纯净的话音)和/或噪声或音乐中的话音和/或噪声。噪声声音类别可以例加被再分为许多个不同类型的噪声类别，例如交通噪声、风噪声、餐厅噪声或者"鸡尾酒会"噪声。鸡尾酒会噪声通常是在许多(至少两个)人在相同的房间或环境中基本上同时谈话时生成的声场。声音类别可以是上述声音类别的任何组合，即例如，交通噪声中的话音、鸡尾酒会噪声中的音乐等。环境分类器确定的声音类别(其可以是单独声音类别的组合)的存在将优选地影响生成的噪声信号的特定调节(或调制)，由此可以在每个类型的声音环境中实现用于缓解耳鸣的噪声信号的最优调节。优选地，以如下方式完成对噪声信号的调节，即提供最大话音理解能力并且同时提供最大耳鸣缓解。在实施例中，声音富集系统的用户可以设定该声音富集系统将提供最大话音理解能力还是提供最大耳鸣缓解。在优选实施例中，用户可以与话音理解能力的程度相关地调节提供耳鸣缓解的程度。用户可以例如使用物理开关，如例如拨动滚轮或者另一形式的机械或电气(或者可选地，磁、磁阻或巨磁阻)接触，调节或设定该关系。可替选地或组合地，该开关可以是软件控制的。可以例如由用户通过适当地选择程序而启用或禁用该软件控制开关。
由于传统的声音富集常常须使用许多个月以便于实现人对耳鸣感知的习服，因此对于某些收听用户而言所使用的声音信号的单调性可能是讨厌的并且是令人不适的。因此本发明的另一目的在于提供一种可替选的声音富集系统，其适于提供对于许多收听用户而言是舒适的耳鸣缓解。因此，在本发明的一个实施例中，上述调节可以包括对噪声信号的随机或伪随机调制。
这可以例如通过提供具有信号调制器的声音富集系统实现，该信号调制器适于随机地或者伪随机地调制生成的噪声信号。因此可以打破噪声信号的单调性，由此实现对于许多收听用户而言是舒适的(调制)噪声信号，即使是收听较长的时间周期。
对噪声信号的调制是针对信号的操作，该操作在数学上可被理解为信号的数学表述的映射或变换。因此，调制可被理解为调节(该调节在数学上还包括恒等映射，即"零"调节，这意味着该调节包括不 修改噪声信号)。实际上，可以通过使噪声信号乘以另一适当信号实 现对噪声信号的调制，其中可以依赖于根据本发明的声音富集系统的 周围声音环境的分类选择或生成该适当信号。在某些环境中该适当信 号可以例如是零信号，由此实现了噪声信号被清除。然而，在其他条 件下,该适当信号可以是适当变化的信号。该适当信号可被理解为调制 信号，通过该调制信号调制噪声信号。
调制器和噪声生成器可以包括一个单个单元，由此其可以生成随 机地或伪随机地调制的噪声信号。而且，在一个实施例中，噪声生成 器和调制器可以包括相互操作地连接的两个分立单元。
在本发明的优选实施例中，噪声生成器是生成白噪声信号的噪声 生成器。白噪声是在噪声生成器的操作频率范围内具有平坦的功率频 谱密度的随机信号(或过程)。换言之，信号的功率频谱密度在具有 特定带宽的任何频带中、在任何中心频率具有基本上相等的功率。
术语白噪声一般也用于具有零自相关的噪声信号。这样，信号在 频域中是"白的"。在本发明的一个实施例中，噪声生成器适于在频 域中生成白噪声。然而，在时间上不相关并非限制信号的取值。任何 值分布都是可行的。
例如，如果零和一的序列在统计上不相关，则仅可取值i或o的
二进制信号将是白的。具有诸如正态分布的连续幅度分布的噪声也可 以是白的。常常错误地假设高斯噪声(即，具有高斯幅度分布的噪声) 有必要是白噪声。然而，任何一种属性未暗指另一种属性。术语高斯 意指信号值分布的方式，而术语"白"意指在两个不同时间的相关性， 然而相关性与噪声幅度分布无关。在本发明的另一实施例中，噪声生 成器适于生成高斯白噪声或泊松白噪声。由此，提供了适于生成白噪 声的噪声生成器，该白噪声是许多真实世界情况的良好近似并且可以通过使用标准的数学模型生成。高斯白噪声的进一步的优点在于其值 是无关的。
对于本发明的声音富集系统的特定用户，使用噪声的频率加权(通
常被称为染色(coloration))是有利的。因此，在本发明的可替选的 实施例中，噪声生成器可以适于生成具有不同于白色的另一颜色的噪 声信号，例如粉色、蓝色或褐色。
在实施例中，对噪声信号的随机或伪随机调制可以包括从调制值 的事件空间中随机地或伪随机地选择调制值。在本发明的实施例中， 调制值的事件空间是从中选择调制值的预定的事件空间。
可替选地或者此外,对噪声信号的随机或伪随机调制可以包括从 调制周期的事件空间中随机地或伪随机地选择调制周期。在本发明的 实施例中，调制周期的事件空间是从中选择调制周期的预定的事件空 间。调制周期可以例如是调制事件之间的时间跨度，诸如两个选择的 调制值之间的时间跨度。优选地，调制周期是两个连续选择的调制值 之间的时间跨度。
在本发明的实施例中，调制器可以适于根据包括如下步骤的方法 调制噪声信号从调制值的事件空间中随机地或伪随机地选择调制值， 并且从调制周期的事件空间中随机地或伪随机地选择调制周期。
在本发明的又一实施例中，调制值或调制周期固定于特定值。
本发明的一个方面涉及用于生成音频信号的噪声生成器(该音频 信号可以在诸如扬声器、扩音器或接收器的输出换能器中被转换为声 音信号)，其中该噪声生成器包括适于根据包括如下步骤的方法调制
音频信号的信号调制器从调制值的事件空间中随机地或伪随机地选
择调制值，以及从调制周期的事件空间中随机地或伪随机地选择调制周期。
为了提供不太单调的噪声信号，根据本发明的另一优选实施例， 该声音富集系统可以适于调节噪声信号的幅度，其中该调节可以包括 对噪声信号的调制。这可以例如通过包括至少一个信号调制器的声音 富集系统实现，该信号调制器可以适于调制由噪声生成器生成的噪声 信号的幅度。
为了提供更不单调的噪声信号，根据本发明的另一优选实施例， 该声音富集系统可以适于以比噪声信号中固有的幅度变化速率慢的速 率调制噪声信号的幅度。这可以例如通过包括至少一个信号调制器的 声音富集系统实现，该信号调制器适于以比噪声信号中固有的幅度变 化速率慢的速率调制噪声信号的幅度。而且，对于许多收听用户，该 较慢的调制比快速调制更加舒适。
在本发明的一个实施例中，执行幅度调制的速率可以在0.5秒和
20秒之间(即，在该实施例中调制周期的事件空间是区间
)，优选地在l秒和15秒之间，并且更优选地在2秒和10秒之间。
在另一实施例中该区间意指调制周期。
可替选地，执行幅度调制的速率可以是比噪声信号中固有的幅度 变化速率慢的特定的适当选择的数量级。例如，执行幅度调制的速率 可以是以因数10、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80、 90、 100、 200或300 慢于噪声信号中固有的幅度变化速率。
在本发明的优选实施例中，对噪声信号的幅度调制的尺寸(或值) 可以在0dB和20dB之间(即，在该实施例中调制值的事件空间是区 间[O dB-20 dB])，优选地在0 dB和15 dB之间，更优选地在0 dB和 10dB之间，并且进一步优选地在0dB和7dB之间。例如，对噪声信 号的幅度调制的尺寸(或值)可被选择(可能随机地或伪随机地选择)为0 dB或1 dB或2 dB或3 dB或4 dB或5 dB或6 dB或7 dB。应当 注意，调制值的范围也可以是OdB和向下的值而非如上文指出的向上 的值之间。同样地，调制值也可以包括以dB为单位测量的正值和负值。
在根据本发明的声音富集系统的可替选的优选实施例中，对噪声 信号的调节可以包括对噪声信号的选定频谱特性的调制。这可以例如 通过具有至少一个调制器的声音富集系统实现，该调制器可以适于调 制噪声信号的选定频谱特性。由此实现了提供对于许多收听用户而言 是更加舒适的非单调噪声信号的替选方法。本发明的该可替选实施例 可以与根据上文描述的实施例组合。
优选地，可以比噪声信号中固有的选定频谱特性的变化速率慢的 速率执行对噪声信号的选定频谱特性的调制，由此提供对于许多收听 用户而言是更加需要的和舒适的调制噪声信号。
在本发明的优选实施例中，声音富集系统包括噪声生成器和适于 生成调制噪声信号的至少一个信号调制器(可能被提供为单个单元)， 其中，由此可以例如，基本上同时地调制噪声信号的幅度和选定频谱 特性。
在本发明的优选实施例中，声音富集系统可以进一步包括适于至 少部分地对噪声信号滤波的频谱成形滤波器，并且其中对噪声信号的 选定频谱特性的调节可以包括频谱成形滤波器的频率响应的变化。这 可以例如通过具有至少一个信号调制器的根据本发明的声音富集系统 实现，该信号调制器适于通过频谱成形滤波器的频率响应的变化调制 噪声信号的选定频谱特性。由此实现了对生成的噪声信号的选定频谱 特性调制的可容易配置的实现方案，其中可以利用标准滤波器理论。
在本发明的一个实施例中，对频谱成形滤波器的频率响应的调制 可以包括对选自如下滤波器参数至少之一的调制阻带频率、斜率/倍频程、滤波器传递函数的极点和/或零点的数目和/或位置、或者滤波器 参数的任何组合。因此，在该情况中，调制值包括标识相关滤波器参 数的一个或多个值。
在本发明的一个实施例中，频谱成形滤波器可以是单个带通滤波
器。该带通滤波器的频率范围可以优选地在范围0.2kHz至15kHz，更 优选地在范围0.4 kHz至10 kHz,或者在范围0.5 kHz至7 kHz,或者 进一步优选地在范围0.7 kHz至7 kHz,例如在范围1 kHz至6 kHz。
频谱成形滤波器可以包括适当选择的滤波器的集合，例如带通滤 波器集合，由此可以对噪声信号滤波，并且进一步地，可以在每个频 带中执行对生成的噪声信号的幅度或频谱特性的调制。而且，可以仅 在某些频带中执行对生成的噪声信号的幅度或频谱特性的调制。在本 发明的一个实施例中，可以在每个频带中执行对生成的噪声信号的幅 度和频谱特性的调制。可以仅在某些频带中执行对生成的噪声信号的 幅度和频谱特性的调制。带通滤波器集合的频率范围可以覆盖上述任 何频率范围。
在本发明的优选实施例中，频谱成形滤波器可以包括低通滤波器 和高通滤波器。低通滤波器的截止频率的范围可以是例如0.5 kHz至3 kHz,并且高通滤波器的截止频率的范围可以是例如2 kHz至6 kHz。
为了实现计算简单，在一个实施例中，频谱成形滤波器可以是巴 特沃思滤波器，例如三阶IIR巴特沃思滤波器。然而，可替换地可以使 用二阶滤波以便于减少计算要求。可替选地，在本发明的一个实施例 中，频谱成形滤波器可以包括切比雪夫滤波器或有限脉冲响应(FIR) 滤波器。
为了考虑输出换能器中的非线性，该输出换能器优选地是接收器， 在一个实施例中，根据本发明的声音富集系统进一步包括可以在噪声生成器和输出换能器之间的噪声信号的信号路径中提供的换能器响应 均衡滤波器。
在根据本发明的声音富集系统的优选实施例中，对噪声信号的频 谱特性的调制使得能够例如通过调节频谱成形滤波器的适当选择的阻 带和/或通带频率，调节噪声信号的频率范围。例如，频率范围甚至可 以是单独可调的(例如通过选配器)，以可能排除耳鸣受害者的感知 耳鸣的频率范围。可替选地，噪声信号的频率范围可被调节到特定的 适当选择的缺省范围，由此可以实现所需的习服。在本发明的实施例 中，对噪声信号的选定频谱特性的调制包括噪声生成器生成的噪声信 号的至少一个或多个部分的频移。例如，窄的噪声信号可被频移为， 得到的调制噪声信号覆盖所需的频率范围。
在根据本发明的声音富集系统的一个实施例中，噪声信号的频率 范围可以单独地适于包括基本上低于感知耳鸣的频率的频率。这样可
以实现感知耳鸣的习服，这是因为许多用户将下意识地集中于更加愉 悦的随机地或伪随机地生成的低频噪声信号，并且最后使其大脑自适 应以完全忽略感知耳鸣。由于掩蔽是通过由用户耳朵的感应神经细胞 感应的竞争信号淹没感知耳鸣而实现的，因此该声音富集与掩蔽极为 不同。声音富集可以产生用户听觉系统中的更高水平的效果，这将使 他或她能够至少部分地忽略感知耳鸣。
由于遭受耳鸣困扰的许多人还遭受听力损失的困扰，因此根据本 发明的优选实施例的声音富集系统形成助听器的部件。由此实现了能 够考虑用户的听力损失并且提供用户感知耳鸣的缓解的助听器。在该 实施例中，助听器的输出换能器与声音富集系统的输出换能器相同。
助听器可以包括根据本发明的声音富集系统。在本发明的优选实 施例中，助听器包括麦克风，其用于提供输入信号；信号处理器，
其用于将输入信号处理为输出信号，包括(优选地依赖于频率)放大输入信号以补偿助听器的佩戴者的听力损失；和接收器，其用于将输 出信号转换为呈现给助听器的用户的输出声音信号，其中该助听器进 一步包括用于提供具有特定平均信号电平的噪声信号的噪声生成器和 用于将噪声信号添加到信号处理器的输出信号的装置。该助听器可以 进一步包括适于随机地或伪随机地调制噪声信号的至少一个信号调制 器和用于将调制噪声信号添加到信号处理器的输出信号的装置。
该助听器可以是耳背式(BTE)助听器、耳内式(ITE)助听器、 完全耳道式(CIC)助听器、耳内接收器式(RIE)助听器或者另外安 装的助听器。
在本发明的一个实施例中，助听器可以进一步包括可以通过例如 无线或有线链路操作地连接到助听器处理器的便携式个人设备，其中 该便携式个人设备包括用于提供具有特定平均信号电平的噪声信号的 噪声生成器，并且其中助听器信号处理器适于执行对噪声信号的调制。 由此实现了从助听器去除所需用于生成噪声信号的处理功率和存储 器，该助听器通常具有非常有限的处理功率和存储器能力。
该便携式个人设备优选地具有如下尺寸和重量，即其可以容易地 适于身体佩戴。在优选实施例中，该便携式个人设备可以是任一如下 设备移动电话、PDA、专用便携式计算设备。可以例如由电线或者 诸如蓝牙连接的适当的无线连接提供便携式个人设备和助听器之间的 链路。
在"Using Open-Ear Hearing Aids in Tinnitus Therapy" ， Hearing Review, 2006年8月中报导的Del Bo、 Ambrosetti、 Bettinelli、 Domenichetti、 Fagnani、 Scotti进行的科学研究表明，如果结合声音富 集使用所谓的开放选配助听器，可以获得在比传统使用的更短的时间 周期中的特别好的结果。因此，在本发明的优选实施例中，助听器(包 括本发明的声音富集系统)可以适于针对用户的耳朵开放选配。该开
17放选配助听器可以例如是Resound Air助听器或者任何等效助听器。而 且，其可以是Resound Air类型的助听器，其中接收器适于放置在用户 的耳道中。关于结合声音富集使用开放选配助听器的科学研究进一步 得到理论论证的支持，这是因为例如，具有耳鸣的人经常遭受典型地 在高于1.5 kHz~2 kHz的频率下的具有有限的关联听障的轻度至中度听 力损失的困扰。常常发现，所谓的耳鸣音调位于3kHz 8kHz的频率范 围中。而且，具有比测听计阈高出不超过10 15dB的电平的噪声富集 常常足够用于进行耳鸣缓解。由于开放选配助听器未显著封闭耳道， 并且因此不能引发任何主要声音衰减，因此可以实现2 kHz~6 kHz范围 中的好的放大，其由有效反馈抑制系统支持。因此，这些开放选配助 听器提供了关于声音富集的非凡特性。
该助听器可以包括音量控制，该音量控制适于在控制噪声信号电 平和助听器增益之间切换。由此实现了可用于控制用于缓解耳鸣的噪 声信号的整体电平和控制助听器增益的助听器音量控制，由此避免了 关于这两个操作的两个分立的控制，并且因此实现了助听器中的有限 空间的最大利用。
控制助所器增益和噪声信号电平之间的切换可以手动执行。可替 选地或者此外，可以依赖于周围声音环境的分类执行该切换。通过手 动切换，实现了使用音量控制控制助听器增益或者噪声信号电平之间 的用户主动选择。而且，由于可以依赖于周围声音环境的分类执行该 切换，因此例如可以实现，音量控制用于在噪声信号电平低(或者声 音富集系统不活跃)时控制助听器增益，以及相似地，音量控制可以 例如用于在噪声信号电平高时(或者简单地，在声音富集系统活跃时) 控制噪声信号电平。
在本发明的实施例中，当声音富集系统活跃时音量控制自动地切 换到控制噪声信号电平，同时助听器增益由助听器的自动增益控制进 行控制。该自动增益控制可以是本领域中公知的任何类别的自动增益控制。
在本发明的实施例中，助听器的声音富集系统和音量控制可以通 过如下方式相互操作地链接，即当声音富集系统依赖于周围声音环境 的分类被自动激活或者由用户例如通过选择或切换到适当的程序而手 动激活时，音量控制自动地切换到可用于控制噪声信号电平的模式。
本发明的另一方面涉及一种包括第一和第二助听器(两个助听器) 的双耳助听器系统，其中第一助听器和/或第二助听器包括根据本发明 的声音富集系统。优选地，该双耳助听器系统中的第一和第二助听器 均包括根据本发明的声音富集系统。
在本发明的实施例中，该双耳助听器系统的两个助听器相互操作 地连接，并且可以进一步以协调的方式在这两个助听器之间执行对噪 声信号的某些或所有潜在的幅度调制和/或某些或所有潜在的选定频谱 特性调制。在实施例中，两个助听器之一操作地连接到另一助听器， 并且由一个助听器协调某些或所有潜在的调制。该调制可以例如包括 两个助听器中的幅度调制或者带通滤波调制和/或本专利申请的说明书 中提及的任何种类的调制。在实施例中，可以在两个助听器之间通过 异步的方式协调调制，该调制可以例如相互之间相对略微相移。两个 助听器之间的幅度包络和频率带通滤波之间的略微异步的关系可以使 其听起来非常像收听破碎波浪，如同双耳助听器系统的用户站在海滩 上并收听波浪。由此，提供了用于缓解耳鸣的更舒适的噪声信号。
对噪声信号的生成和/或噪声信号的调节可以在机器可读数据存 储设备上存储的软件程序中实现，该软件程序在处理设备上执行时可 以适于生成调节或(调制)噪声信号。在本发明的优选实施例中，噪 声生成器和/或信号调制器可以在机器可读数据存储设备上存储的软件 程序中实现，该软件程序在处理设备上执行时适于生成调制噪声信号。 在一个实施例中，该处理设备可以是助听器中的信号处理器；优选地其可以是数字信号处理器。而且，频谱成形滤波器和/或信号电平调节 器和/或接收器响应均衡滤波器可以在上述机器可读数据存储设备上存 储的软件程序中实现。由此实现了可以在软件中实现的除了输出换能 器之外的声音富集系统的所有部件。因此，在根据本发明的声音富集 系统的这些实施例中，其中声音富集系统形成助听器的部件，并且声 音富集系统的输出换能器是助听器的接收器，(随机地或伪随机地) 调制噪声信号的生成是在软件程序中实现的，该软件程序可以是在助 听器的信号处理器中实现的标准程序。这使得能够将声音富集用作可 以在助听器中使用的附加特征，特别是助听器的通用软件包的附加特 征。
本发明的另一方面涉及一种提供用于提供耳鸣缓解的噪声富集声 音信号的方法，该方法包括步骤
(a) 生成噪声信号，
(b) 依赖于声音环境分类而调节噪声信号，
(c) 从所调制(或所调节)的噪声信号生成声学噪声信号，其中在
使用过程中该声学噪声信号被呈现给耳鸣受害人。
在本发明的方法的优选实施例中，生成的噪声信号是随机地或伪 随机地生成的噪声信号。
在本发明的方法的一个实施例中，调制(或调节)噪声信号的步 骤可以包括对生成的噪声信号的幅度调制。
可以比噪声信号中的幅度变化的平均速率慢的速率执行对噪声信 号的幅度调制。
调制(或调节)噪声信号的步骤可以包括对噪声信号的选定频谱 特性的调制。可以比噪声信号中的选定频谱变化速率(优选地是平均速率)慢 的速率执行对噪声信号的选定频谱特性的调制。
可以通过由至少一个频谱成形滤波器对噪声信号滤波并且调制频 谱成形滤波器的频率特性而提供对噪声信号的选定频谱特性的调制。
对频谱成形滤波器的频率特性的调制可以包括对选自如下滤波器 参数至少之一的调制阻带频率、斜率/倍频程、关于频谱成形滤波器 的滤波器传递函数的极点和/或零点的数目和/或位置。
本发明的另一方面涉及一种在机器可读数据存储设备上存储的软 件程序产品，该软件程序产品在处理设备上执行时执行上述方法的至 少一个步骤。


通过参考说明书的剩余部分和附图，可以实现本发明的本质和优 点的进一步的理解。
在下文中，通过参考附图更加详细地解释本发明的优选实施例，
其中
图1示出了根据本发明的声音富集系统的简化框图， 图2是说明具有分立的信号调制器的根据本发明的声音富集系统 的实施例的框图，
图3是说明根据本发明的声音富集系统的可替选的实施例的框
图，
图4是说明根据本发明的声音富集系统的另一实施例的框图， 图5是说明根据本发明的声音富集系统的另一可替选的实施例的
框图，
图6示出了形成助听器的部件的根据本发明的声音富集系统的一 个实施例，图7示出了形成助听器的部件的根据本发明的声音富集系统的可 替选的实施例，
图8示出了提供用于提供耳鸣缓解的噪声富集声音信号的方法的 简化流程图，
图9示出了形成助听器的部件的根据本发明的声音富集系统的可 替选的实施例，
图IO示意性地说明了根据本发明的双耳助听器系统，并且 图11示出了作为时间的函数的关于对噪声信号的幅度调制的衰 减曲线的示例。
具体实施例方式
下文将参考附图更加全面地描述本发明，其中示出了本发明的示 例性实施例。然而，本发明可以具体化为不同的形式并且不应被解释 为限于此处阐述的实施例。相反地，这些实施例被提供为使本公开内 容是详尽的和完整的，并且将向本领域的技术人员全面传达本发明的 范围。在附图中相同的附图标记表示相同的元素。因此对于每个附图 的描述将不再详细描述相同的元素。
图1示出了根据本发明的声音富集系统2的简化框图。声音富集 系统2包括用于提供具有特定平均信号电平的噪声信号的噪声生成器 4。而且示出了输出换能器6，其适于将噪声信号转换为声学信号，该 声学信号在声音富集系统2的使用过程中被呈现给用户。声音富集系 统2进一步包括至少一个信号调制器(未示出)，该信号调制器形成 噪声生成器4的集成部件。声音富集系统2还包括操作地连接到该至 少一个信号调制器的环境分类器32，其形成噪声生成器4的集成部件。 在该声音富集系统的使用过程中，环境分类器32在至少一部分使用时 间中，例如经由针对诸如麦克风的输入换能器(未示出)的连接，耦 合到周围声音环境。可替选地，该环境分类器可以简单地操作地连接 到噪声生成器自身，由此依赖于环境分类而影响噪声信号的生成。这 样，由于可以依赖于周围声音环境的分类而执行噪声信号的生成和/或
22调制，因此根据本发明的声音富集系统2可以适于依赖于声音富集系
统2的周围声音环境的分类而执行声音富集。
该信号调制器(未示出)适于随机地或伪随机地调制噪声信号。
因此集成的噪声生成器4和信号调制器(未示出)适于生成随机地或 伪随机地调制的噪声信号。声音富集系统2进一步包括(可选的)信 号电平调节器8，由此可以调节噪声信号电平。可以例如依赖于声音富 集系统2的用户的特定听力损失由信号电平调节器8调节噪声信号的 信号电平，和/或可以例如依赖于声音富集系统2的用户的感知耳鸣的 类型调节噪声信号的信号电平。在声音富集系统2的可替选的实施例 中，环境分类器32可以操作地连接到信号电平调节器8 (图中未示出 该连接)。由此，还可以依赖于声音富集系统2中的周围声音环境的 分类以简单的方式调节生成的噪声信号的信号电平。
为了考虑输出换能器6中的非线性，声音富集系统2可以(可选 地)包括接收器响应均衡滤波器10。然而，科学研究表明，在某些实 际的实现方案中不需要接收器响应均衡滤波器10。
图2是说明包括分立的信号调制器12的根据本发明的声音富集系 统2的实施例的框图。信号调制器12适于随机地或伪随机地调制噪声 生成器4生成的噪声信号。在根据本发明的声音富集系统2的一个实 施例中，信号调制器12适于调制噪声信号的幅度。在根据本发明的声 音富集系统2的可替选的实施例中，信号调制器12适于调制噪声信号 的选定频谱特性。在根据本发明的声音富集系统2的可替选的实施例 中，信号调制器12适于调制噪声信号的幅度和选定频谱特性。图2中 还示出了适于至少部分地对声音富集系统2的周围声音环境分类的环 境分类器32。环境分类器32操作地连接到至少一个信号调制器12。 因此，对生成的噪声信号的调制，例如幅度调制和/或选定频谱特性调 制，可以依赖于声音富集系统2的周围声音环境的分类被执行。图3是说明图2所示的声音富集系统的可替选的实施例的框图， 其中信号调制器12通过生成随机地或伪随机地变化的调制信号14以 在乘法器22中与噪声信号相乘，调制噪声生成器4生成的噪声信号。
图4是说明包括用于(至少部分地)对噪声信号滤波的频谱成形 滤波器16的声音富集系统2的另一实施例的框图，并且其中至少一个 调制器12通过频谱成形滤波器16的频率响应的变化而调制噪声信号 的选定频谱特性。优选地，信号调制器12生成随机地或伪随机地变化 的调制信号18，用于调制频谱成形滤波器16的频率响应。至少一个信 号调制器12操作地连接到环境分类器32，由此可以依赖于声音富集系 统2的周围声音环境的分类而执行频谱成形滤波器的频率响应的变化。 在声音富集系统2的可替选的实施例中，环境分类器32可以直接操作 地连接到(图中未示出连接)频谱成形滤波器16，由此可由环境分类 器32直接控制频谱成形滤波器16的频率响应。
图5是说明根据本发明的声音富集系统2的另一可替选的实施例 的框图，其中调制器12生成两个调制信号18和20。调制信号18和 20优选地是随机或伪随机信号。在本发明的优选实施例中，调制信号 18和20由调制器12相互独立地生成。信号20用于调制噪声信号的幅 度，并且调制信号18用于通过使频谱成形滤波器16的频率响应变化 调制噪声信号的选定频谱特性。调制信号18和20优选地相互不同并 且以不同的速率操作。图5中还示出了操作地连接到调制器12的环境 分类器32，该调制器12依赖于环境分类进行调制。
应当注意，可以以任何顺序安置位于噪声生成器4和输出换能器 6之间的图1~5中说明的模块。
图1~5中任何图中说明的声音富集系统2 (优选地排除输出换能 器6)可被提供为个人便携式设备，其适于与诸如单耳助听器或双耳助 听器系统的至少一个助听器链接。优选地，该链路是无线的，但是在一个实施例中，该链路可以是有线的。
图6示出了形成助听器24的部件的根据本发明的声音富集系统2 的一个实施例。助听器24包括麦克风26,其用于提供输入信号；信号 处理器28，其适于根据听力损害校正模块30中的听力损害校正算法处 理输入信号，用于提供听力损害补偿输出信号。该助听器24进一步包 括输出换能器6 (有时被称为接收器)，该输出换能器适于将听力损害 矫正输出信号转换为声学信号，该声学信号在助听器24的使用过程中 被呈现给用户。声音富集系统2的输出换能器6还构成助听器24的输 出换能器。因此声音富集系统2的组件形成了助听器24的组成部件。 声音富集系统2的其他组件，诸如噪声生成器4、(可选的)电平调节 器8、(可选的)接收器响应均衡滤波器10、频谱成形滤波器16和信 号调制器12(在可替选的实施例中该信号调制器12可以形成噪声生成 器的部件)均可以在机器可读数据存储设备上存储的软件程序中实现， 该软件程序可以在处理设备上执行，诸如例如信号处理器28。由此， 根据本发明的声音富集系统2的主要部件可以被提供为通用助听器软 件包(助听器算法的软件实现方案)的附加软件程序。可替选地，仅 有某些上述组件可以在软件程序中实现。例如噪声生成器4和/或信号 调制器12可以在机器可读数据存储设备上存储的软件程序中实现，当 该软件程序在诸如信号处理器28的处理设备上执行时，适于生成调制 噪声信号，并且其中其他组件，诸如(可选的)电平调节器8、(可选 的)接收器响应均衡滤波器10和频谱成形滤波器16可以在硬件中实 现。然而，在本发明的优选实施例中，频谱成形滤波器16在软件程序 中实现。在根据本发明的实施例中，机器可读数据存储设备上存储的 软件程序包括噪声生成器4和环境分类器32的实现方案。
调制噪声信号可由开关36连接到加法器34。开关36可以在软件 中实现。因此，当开关36在使用过程中被启用时，调制噪声信号将被 添加到听力损害校正输出信号，并且随后在换能器6中被转换为声学 噪声信号。在一个实施例中，开关36可由物理开关控制，如例如助听器24中或上的拨动滚轮或者另一形式的机械或电气(或者可选地，磁、 磁阻或巨磁阻)接触。可替选地，开关36可以是软件控制的。该软件 控制开关36可以例如由助听器24的用户通过适当地选择程序(通常 助听器用户具有在许多个不同的程序，典型地约2~6个不同的程序之 间选择的可能)而被启用或禁用。
对于许多耳鸣受害者，感知耳鸣可能是高度时变的现象。某些研 究表明该时变可能与压力有关。因此，在本发明的一个实施例中，(可 选的)信号电平调节器8可以在使用过程中由助听器24的音量控制38 进行控制，音量控制28可由用户调节。这使得用户能够依赖于可能时 变的感知耳鸣调节生成的噪声信号的电平。可替选地，该电平调节器 可以不是用户控制的，而是被调节到缺省电平(对于某些用户而言该 缺省电平是足够的)，或者由专业人员单独调节以便于在使用过程中 最优地提供所需用于噪声信号的信号电平以提供助听器24的用户的感 知耳鸣的最优缓解。
图1 5中示出的声音富集系统2的每个(或任何)实施例可以形 成助听器24的部件，并且图l-5中示出的所有模块，除了输出换能器 6之外，可以单独地或者以任何组合在软件产品中实现。
至少一个调制器12适于调制噪声信号的幅度和/或频谱特性。调 制器12操作地连接到噪声信号的信号路径。优选地，调制器12操作 地连接到信号电平调节器8。调制器12可以适于生成随机地或伪随机 地变化的幅度调制信号20，该幅度调制信号20与噪声信号相乘，由此 实现对噪声信号的幅度调制。优选地，调制器12操作地连接到信号电 平调节器8，由此实现对噪声信号的整体电平调节和噪声信号的幅度调 制。调制器12进一步操作地连接到频谱成形滤波器16，调制器12适 于生成随机地或伪随机地变化的频谱调制信号18，该频谱调制信号18 用作控制信号以通过频谱成形滤波器16的频率响应的变化，随机地或 伪随机地使噪声信号的选定频谱特性变化。在可替选的实施例中，调
26制器12可被配置为仅调制噪声信号的幅度或频谱特性。在可替选的实
施例中，调制器12可以在相互连续的步骤中调制噪声信号的幅度和频 谱特性。在可替选的实施例中，调制器12包括两个分立的自主单元。
图4或图5或图6 (或下文描述的图7或下文描述的图9)中示出 的频谱成形滤波器可以包括带通滤波器，优选地是低通滤波器和高通 滤波器，例如诸如二阶或三阶IIR巴特沃思滤波器或者切比雪夫滤波 器。
形成助听器24的部件的声音富集系统2还可以包括分类器32。 该分类器可以形成听力损害校正模块30的部件，该听力损害矫正模块 30可以进一步包括压縮器(未示出)。听力损害补偿模块30可以部分 地在硬件中实现并且部分地在软件中实现。分类器32可以操作地连接 到调制器12,由此可以依赖于周围声音环境的分类执行对噪声信号的 幅度和/或频谱特性的调制。例如，如果在周围声音环境中存在噪声， 则可以通过如下方式执行对噪声信号的幅度和/或频谱特性的调制，即 在声音环境中可以使用部分周围噪声电平。可替选地，分类器32可以 直接操作地连接到噪声电平调节器8 (未示出直接连接)。由此，可以 依赖于周围声音环境的分类直接调节噪声信号电平。由于话音通常是 助听器24的用户需要听到的声音，因此如果在周围声音环境中存在话 音，例如可以关闭噪声信号的生成。在可替选的实施例中，分类器32 可以直接操作地连接到频谱成形滤波器16 (未示出直接连接)。
如前面提到的，科学研究表明，为了在短的时间周期(典型地是 低于8个月 1年的时间周期)中实现用户的感知耳鸣的最优习服，开 放选配助听器中的声音富集是特别有利的。输出换能器6发射的某些 声音可能泄漏回到麦克风26并且随后在听力损害补偿模块30中再次 被放大。该问题通常被称为反馈。相比于更传统的助听器，该反馈问 题在开放选配助听器中是较大的。因此，在本发明的优选实施例中， 助听器24适于针对用户开放选配，并且进一步包括反馈消除滤波器40，该反馈消除滤波器40对听力损害补偿模块30的输出信号滤波并且在 加法器42中将其从来自麦克风26的输入信号中减去。在助听器24的 一个实施例中，反馈消除滤波器40的输入可以在加法器34之后被抽 头，并且在可替选的实施例中，如虚线箭头43指出的，可以在加法器 34之前被抽头。
图7示出了形成助听器24的部件的根据本发明的声音富集系统2 的可替选的实施例。图7所示实施例基本上与图6所示实施例相似， 因此将仅描述它们之间的不同。图7所示实施例相比于图6所示实施 例的不同在于，在图7中分类器32未形成听力损害校正模块30的部 件，而是被实现为声音富集系统2的组成部件。在可替选的实施例中， 分类器32进一步操作地连接到(未示出)听力损害校正模块30。该分 类器32可以是基于神经网络的分类器、隐马可夫模型分类器或者本领 域中公知的任何其他类别的分类器。图6或图7中示出的分类器32可 以在软件程序中实现。而且，在本发明的一个实施例中，图1~7中示 出的分类器32可以是(或者包括)话音检测器。在一个优选实施例中， 该话音检测器可以是适于检测声音富集系统2或助听器24的周围声音 环境的信号包络的包络检测器。
图8示出了提供用于提供耳鸣缓解的噪声富集声音信号的方法的 简化流程图，该方法包括步骤44，生成噪声信号；步骤46，依赖于声 音环境分类调制(或调节)噪声信号；和步骤48，由调制(或调节) 噪声信号生成声学噪声信号，其中该声学噪声信号在该方法的使用过 程中被呈现给耳鸣受害人。调制噪声信号的步骤46可以包括调制噪声 信号的幅度和/或选定频谱特性的子步骤。而且，生成的噪声信号可以 是随机或伪随机的噪声信号。
图9示出了形成助听器24的部件的根据本发明的声音富集系统2 的实施例。图9所示实施例基本上与图6所示实施例相似，因此将仅 描述它们之间的不同。图9所示实施例相比于图6所示实施例的不同在于，图9中说明的实施例包括开关50。开关50可以在软件中实现。 在图9中说明的实施例中，开关50具有两个位置，在一个位置音量控 制38连接到听力损害处理模块30，并且在另一位置音量控制38连接 到信号电平调节器8。由此，音量控制38可以在音量控制38用于控制 噪声生成器4生成的噪声信号电平的位置和音量控制38用于控制施加 在听力损害补偿模块30中的助听器增益电平的位置之间切换。在一个 实施例中，开关50可由物理开关控制，如例如助听器24中或上的拨 动滚轮或者另一形式的机械或电气(或者可选地，磁、磁阻或巨磁阻) 接触。可替选地，开关50可以是软件控制的。可以例如由助听器24 的用户通过适当地选择程序而启用或禁用该软件控制开关50。不同于 关于开关50的两个不同位置，其还可以被实现为以如下方式工作的"软 开关"，即音量控制可以部分地连接到听力损害补偿模块30并且部分 地连接到信号电平调节器8。在实施例中，开关50可以操作地连接到 分类器32，由此依赖于周围声音环境的分类而执行对开关50的调节。 例如，如果在分类器32中确定周围声音环境是基本上安静的，则开关 50可以自动地切换到使音量控制38连接到电平调节器8的位置。这应 归于如下事实，即在周围声音环境基本上安静时，用户可以更受益于 使用音量控制调节噪声信号的信号电平。类似地，如果在分类器32中 确定周围声音环境包括话音，则开关50可以自动地切换到将音量控制 38连接到听力损害补偿模块30的位置。这应归于如下事实，即在周围 声音环境包括话音时，用户可以更受益于使用音量控制调节助听器24 的增益。
开关50可以操作地连接到开关36，或者噪声生成器4，或者调制 器12，由此音量控制可用于控制声音富集系统，即控制噪声生成器4 是否活跃，或者开关36是否被启用，即声音富集系统生成的噪声信号 是否在加法器34中被添加到来自听力损害补偿模块30的输出信号。
在本发明的实施例中，可以在如图7所示的助听器中实现上文参 考图9描述的开关50。在形成助听器24的部件的根据本发明的声音富集系统2的实施例 (在图6、图7和图9中说明)以及包括声音富集系统2的助听器24 的实施例中，可以例如，通过在进入听力损害校正模块之前将调制噪 声信号添加到来自麦克风26的信号，将声音富集系统2生成的调制噪 声信号连接到听力损害校正模块30的输入。该实现方案可以替换分别 在图6、图7和图9中说明的借助于加法器34实现方案。
图10示意性地说明了根据本发明的一个方面的双耳助听器系统 56。双耳助听器系统56包括第一助听器52和第二助听器54。
第一助听器52包括用于提供第一输入信号的麦克风26、用于将 第一输入信号转换为第一数字输入信号的A/D转换器60、适于处理该 数字化的第一输入信号的数字信号处理器(DSP) 28、用于将处理的第 一数字输入信号转换为第一模拟输出信号的D/A转换器62。第一模拟 输出信号随后在接收器6中被变换为第一声学输出信号(将呈现给用 户的第一耳朵)。
相似地，第二助听器54包括用于提供第二输入信号的麦克风26、 用于将第二输入信号转换为第二数字输入信号的A/D转换器60、适于 处理该数字化的第二输入信号的数字信号处理器(DSP) 28、用于将处 理的第二数字输入信号转换为第二模拟输出信号的D/A转换器62。第 二模拟输出信号随后在接收器6中被变换为第二声学输出信号(将呈 现给用户的第二耳朵)。
双耳助听器系统56进一步包括两个单独的助听器52和54之间的 (可选的)链路58。链路58优选地是无线的，但是在另一实施例中可 以是有线的。链路58使得两个助听器52和54至少之一能够与另一个 通信，即可以自两个助听器52和54至少之一经由链路58向两个助听 器52或54中的另一个发送信息。在优选实施例中，链路58使得两个助听器52和54能够相互通信。因此，链路58使得两个数字信号处理 器(图10中均标为28)能够执行双耳信号处理。而且，链路58使得 两个助听器52和54能够以协调的方式执行对两个助听器52和54至 少之一中生成的噪声信号的调制。助听器52或54至少之一包括根据 本发明的声音富集系统2。优选地，助听器52和54均包括根据本发明 的声音富集系统2。
在本发明的优选实施例中，第一和第二助听器52、 54是图6、 7 或9中示出的助听器24。由此实现了，在两个助听器52和54之间可 以进一步通过协调的，可能异步的方式执行对噪声信号的幅度和/或选 定频谱特性的调制。该调制可以例如包括两个助听器52和54中的幅 度调制和带通滤波调制。两个助听器52和54之间的幅度包络和频率 带通滤波之间的略微异步的关系可以使调制噪声信号听起来非常像收 听破碎波浪，如同双耳助听器系统56的用户站在海滩上收听波浪。这 样提供了用于缓解耳鸣的更舒适的噪声信号。可替选地或者此外，第 一助听器52中的调制可以包括对生成的噪声信号的幅度调制，并且第 二助听器54中的噪声信号的调制可以包括对生成的噪声信号的选定频 谱特性调制。对噪声信号的幅度和选定频谱特性的调制甚至可以在两 个助听器52和54之间转移，由此例如第一助听器52在生成幅度调制 噪声信号的模式中开始，而第二助听器54生成其中调制噪声信号的选 定频谱特性的噪声信号。在特定的时间跨度之后，两个助听器52和54 的角色倒转。两个助听器52和54的模式之间的转移可以继续，只要 两个助听器52和54是打开的，并且转移之间的时间跨度也可以是随 机确定的时间跨度，或者甚至是由另一信号调制的时间跨度。
在一个实施例中，形成双耳助听器系统56的部件的助听器52和 54可被配置为在主-从配置中操作。在双耳助听器系统56的实施例中， 两个助听器52和54被配置为在主-从配置中操作，并且其中仅两个助 听器52和54之一包括声音富集系统2。由此实现了如下实施例，其中 与噪声信号的生成和调制以及声音环境的分类关联的所有信号处理可以仅在两个助听器52和54之一中完成，并且其中因此调制的噪声信 号可以简单地经由链路58传输到另一助听器。然而，在本发明的优选 实施例中，助听器52和54均包括根据本发明的声音富集系统2。由此 实现了，仅需要将用于控制声音富集系统的信号从主助听器传输到从 助听器。这将导致能量使用的极大节约，这是因为将噪声信号自身从 主助听器传输到从助听器需要至少五倍于此的电池功率。而且可以理 解，在双耳助听器系统56的一个实施例中，仅两个助听器52或54之 一，优选地是被配置为主助听器的助听器52或54之一，配备有如上 文参考图6、 7和9中示出的实施例描述的音量控制38和可能地开关 50，并且其中所选择的(自动地或手动地选择)音量设定也经由链路 58自动地应用到另一助听器。
在根据本发明的双耳助听器系统56的另一优选实施例中，形成双 耳助听器系统56的部件的两个单独助听器52和54均包括声音富集系 统2，并且每个助听器包括音量控制，其中助听器52或54之一的音量 控制用于控制两个助听器52和54中的助听器增益，并且另一助听器 52或54的音量控制用于控制助听器52和54中的声音富集系统2生成 的噪声信号的信号电平。由此实现了双耳助听器配置，其中例如左助 听器上的音量控制可用于控制左和右助听器的助听器增益(经由链路 58)，并且其中例如右助听器上的音量控制可用于控制右和左助听器 的助听器增益(经由链路58)。因此，仅需要每个助听器上的一个音 量控制以便于控制双耳助听器系统的两个特征(助听器增益和为缓解 耳鸣生成的噪声信号的电平)。此外，不需要音量控制适于在控制上 文提到的两个特征之间切换。
图11示出了由信号调制器12提供的作为时间的函数的关于对噪 声信号的幅度调制的衰减曲线的示例。根据说明的示例，信号调制器 12计算可以应用到噪声生成器4生成的噪声信号的衰减曲线以便于获 得不太单调的噪声信号。可以通过许多方式配置信号调制器12,以提 供满足用户要求的衰减曲线。例如，信号调制器12可被配置为具有如下属性曲线衰减电平(选自调制值的事件空间)和曲线时间周期， 其还被称为调制周期(选自调制周期的事件空间)。
图11中的实心圆指出了转变节点。每个转变节点由如下属性定 义衰减电平和在时间上与前一节点的时间跨度。在本发明的实施例 中，在时间上从一个节点到前一节点的时间跨度是调制周期。衰减电 平(还被称为调制值)可以通过如下操作选择随机地或伪随机地设 定衰减电平或者将其设定到固定的衰减值，并且相似地，与前一节点 的时间跨度可以通过如下操作选择将时间跨度设定为随机或伪随机 值或者将其设定到固定的时间跨度。可能的衰减电平的范围可以选自 调制值的事件空间，并且相似地，两个连续节点之间的可能的时间跨 度的范围可以选自调制周期的事件空间。
在本发明的优选实施例中，可能的衰减电平的范围是有限的，即 调制值的事件空间优选地是有限的。例如，衰减电平可以限于范围0
dB 20 dB或0 dB 15 dB或0 dB 12 dB，或者可替选地0 dB 10 dB。 在这些提到的示例中，最大衰减电平可以分别取为20 dB、 15 dB、 12 dB 或10dB。在图11中，虚线说明了调制器12可以施加的最大衰减电平 的示例。相似地，两个连续节点之间的时间跨度可以是有限的，即调 制周期的事件空间可以是有限的。例如，时间跨度可以限于0 20秒、 1~15秒、2~10秒或2~8秒。由此实现了本发明的实施例，其中调制器 12可以适于根据包括如下步骤的方法调制噪声信号从调制值的事件 空间中随机地或伪随机地选择调制值，并且从调制周期的事件空间中 随机地或伪随机地选择调制周期，即可以实现双重随机化，这是因为 衰减电平(即调制值)和两个连续节点之间的时间跨度(即调制周期) 均分别随机地或伪随机地选自各自的调制值和调制周期的事件空间。
优选地，助听器24、 52、 54处理具有特定数目采样的块中的声音 信号，其中采样之间的时间距离是1除以采样频率。如前面提到的， 图ll中的实心圆指出了转变节点。在这些时间点处发现了关于调制器12的新的参数集合，即新的时间跨度和新的衰减电平。两个转变节点 之间的时间跨度可以对应于助听器24、 52、 54中正在处理的数个块。 因此块计数器变量可用于跟踪时间跨度何时消逝，由此需要发现关于 调制器12的新的参数集合。
参考图11的幅度调制的描述可以类似地应用到对噪声信号的选 定频谱特性的调制。而且可以理解，可以在本专利申请中描述的任何 其他实施例中，例如在任何其他附图中示出的任何实施例中,使用参 考图11描述的调制。附图标记列表
下文给出了本发明的详细描述中使用的附图标记的列表。
2:声音富集系统，
4:噪声生成器，
6:输出换能器，
8:信号电平调节器，
10:接收器响应均衡滤波器，
12:调制器，
14、 18、 20:随机地或伪随机地变化的调制信号，
16:频谱成形滤波器，
22:乘法器，
24、 52、 54:助听器，
26:麦克风，
28:信号处理器，
30:听力损害校正模块，
32:环境分类器，
34:加法器，
36:开关，
38:音量控制，
40:反馈消除滤波器，
42:加法器，
43:反馈消除滤波器的可替选的输入信号，
44:生成噪声信号的方法步骤，
46:调制噪声信号的方法步骤，
48:生成声学噪声信号的方法步骤，
50:用于音量控制的开关，
56:双耳助听器系统，
58:无线链路，
60: A/D转换器，和 62: D/A转换器。
权利要求
1.一种用于提供耳鸣缓解的声音富集系统(2)，所述声音富集系统(2)包括噪声生成器(4)，用于提供噪声信号；和输出换能器(6)，用于将所述噪声信号转换为声学信号，所述声学信号在所述声音富集系统(2)的使用过程中被呈现给用户，其特征在于所述声音富集系统(2)进一步包括环境分类器(32)，适于对所述声音富集系统(2)的周围声音环境分类，并且其中所述声音富集系统(2)适于依赖于所述分类调节所述噪声信号。
2. 如权利要求1所述的声音富集系统(2)，其中对所述噪声信 号的调节包括随机或伪随机调制。
3. 如权利要求2所述的声音富集系统(2)，其中对所述噪声信 号的随机或伪随机调制包括从调制值的事件空间中随机地或伪随机地 选择调制值。
4. 如权利要求2或3所述的声音富集系统(2),其中对所述噪 声信号的随机或伪随机调制包括从调制周期的事件空间中随机地或伪 随机地选择调制周期。
5. 如权利要求1 4中任一权利要求所述的声音富集系统(2)， 其中对所述噪声信号的调节包括对所述噪声信号的幅度调制。
6. 如权利要求5所述的声音富集系统(2)，其中以比所述噪声 信号中固有的幅度变化速率慢的速率执行对所述噪声信号的幅度调 制。
7. 如权利要求1~6中任一权利要求所述的声音富集系统(2)， 其中对所述噪声信号的调节包括对所述噪声信号的选定频谱特性的调 制。
8. 如权利要求7所述的声音富集系统(2)，其中以比所述噪声 信号中固有的所述选定频谱特性的变化速率慢的速率执行对所述噪声 信号的选定频谱特性的调制。
9. 如权利要求7或8所述的声音富集系统(2)，其中所述声音 富集系统进一步包括频谱成形滤波器(16)，用于至少部分地对所述 噪声信号滤波，并且其中对所述噪声信号的选定频谱特性的调制包括 所述频谱成形滤波器(16)的频率响应的变化。
10. 如权利要求9所述的声音富集系统(2)，其中对所述频谱成 形滤波器(16)的频率响应的调制包括对选自如下滤波器参数至少之 一的调制阻带频率、斜率、极点和零点的数目以及极点和零点的位 置。
11. 如权利要求1~10中任一权利要求所述的声音富集系统(2)， 形成助听器(24、 52、 54)的部件。
12. 如权利要求11所述的声音富集系统(2)，其中所述助听器 (24、 52、 54)进一步适于在用户的耳朵中开放选配。
13. 如权利要求11或12所述的声音富集系统(2)，其中所述助 听器(24、 52、 54)包括音量控制(38)，该音量控制(38)适于在 控制所述噪声信号的电平和所述助听器(24、 52、 54)的增益之间切 换。
14. 如权利要求13所述的声音富集系统(2)，其中所述切换是 手动执行的，或者依赖于所述周围声音环境的分类被执行。
15. 如权利要求1~14中任一权利要求所述的声音富集系统(2)， 其中对所述噪声信号的调节依赖于所述周围声音环境中是否存在话音
16. 如权利要求1~15中任一权利要求所述的声音富集系统(2)， 其中所述环境分类器包括话音检测器。
17. —种助听器(24、 52、 54)，包括如权利要求1~16中任一权 利要求所述的声音富集系统(2)。
18. —种双耳助听器系统(56)，包括第一和第二助听器(24、 52、 54)，其特征在于，所述第一助听器(24、 52、 54)包括如权利 要求1~17中任一权利要求所述的声音富集系统(2)。
19. 如权利要求18所述的双耳助听器系统(56)，其特征在于， 所述第二助听器(24、 52、 54)包括如权利要求l-17中任一权利要求 所述的声音富集系统(2)。
20. 如权利要求18或19所述的双耳助听器系统(56)，其中所 述第一和第二助听器(24、 52、 54)相互操作地连接，并且其中以协 调的方式在所述第一和第二助听器(24、 52、 54)之间执行对所述噪 声信号的调节。
21. —种存储在机器可读数据存储设备上的软件程序，所述软件 程序适于在如权利要求1~17中任一权利要求所述的声音富集系统(2) 中生成噪声信号，所述软件程序包括所述噪声生成器(4)和所述环境 分类器(32)的实现方案。
22. —种提供用于提供耳鸣缓解的噪声富集声音信号的方法，所述方法包括步骤(a) 生成噪声信号，(b) 依赖于声音环境分类调节所述噪声信号，(c) 从所调制(或所调节)的噪声信号生成声学噪声信号，其中在使用过程中所述声学噪声信号被呈现给耳鸣受害人。
全文摘要
本发明的一个方面涉及一种适于提供耳鸣缓解的声音富集系统(2)，该声音富集系统(2)包括噪声生成器(4)，其用于提供噪声信号；输出换能器(6)，其适于将该噪声信号转换为声学信号，该声学信号在声音富集系统(2)的使用过程中被呈现给用户，其中该声音富集系统(2)进一步包括环境分类器(32)，其适于对该声音富集系统(2)的周围声音环境分类，并且其中该声音富集系统(2)适于依赖于该分类调节噪声信号。本发明进一步涉及一种实现声音富集系统(2)的部件的软件程序，一种提供用于提供耳鸣缓解的富集声音信号的方法，和一种形成助听器的部件的声音富集系统(2)。
文档编号H04R25/00GK101641967SQ200880007383
公开日2010年2月3日 申请日期2008年3月7日 优先权日2007年3月7日
发明者卢卡·德尔波, 基姆·希加尔德·汉森, 奥勒·戴尔伦德·詹森 申请人:Gn瑞声达A/S