包括双耳降噪的双耳助听系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及助听装置，尤其涉及双耳助听系统中的降噪。本发明具体涉及包括左 和右助听装置及配置成与左和右助听装置通信并使用户能影响左和右助听装置的功能的 用户接口的双耳助听系统。
[0002] 本申请还涉及双耳助听系统的用途及双耳助听系统的运行方法。
[0003]例如，本发明的实施可用在如其中空间线索的维护或创建很重要的音频处理系统 中，例如用在助听装置位于用户的每只耳朵处的双耳系统中。例如本发明可用在如助听器、 头戴式耳机、耳麦、有源耳朵保护系统等应用中。
【背景技术】
[0004] 下面的现有技术说明涉及本申请的应用领域之一，即助听器。
[0005] 传统上，助听器中的"空间"或"定向"降噪系统使用下述假设运行：感兴趣的声源 (目标）位于助听器用户的正前方。之后，使用波束形成系统，其目标在于增强来自前面的 信号源同时抑制来自任何其它方向的信号。
[0006] 在几种典型声学情形下，目标位于前面的假设并非符合逻辑，例如车厢情形、会话 由与你相邻而坐的人进行的宴会等。这样，在许多有噪声情形下，需要能够"听旁边的声音" 同时还抑制环境噪声。
[0007]EP2701145A1涉及在有噪声环境中提高目标语音信号的信号质量，尤其涉及估计 嵌入在从声环境中存在的多个传声器获得的多通道音频信号中的噪声的谱传声器间相关 矩阵，前述声环境包括一个或多个目标声源和多个不合需要的噪声源。
【发明内容】
[0008] 本发明提出使用用户控制的及双耳同步的多通道增强系统，每只耳朵之中/之处 各一个，以在双耳助听系统中提供改进的降噪系统。该想法是让助听器用户"告诉"助听系 统（包括位于每只耳朵之上或之中的助听装置）目标声源的位置（如方向，可能及距其的 距离），或相对于用户的鼻子或以绝对坐标。有许多方式可使得用户能将该信息提供给该 系统。在优选实施例中，该系统配置成使用辅助装置，如具有触摸屏的便携电子装置的形式 (如遥控器或移动电话，例如智能电话），并使用户经前述装置指明听音方向及（可能）距 离。提供该用户输入的备选方案包括助听装置上的启动元件（如程序按钮）（例如不同程 序"听"不同方向）、与助听装置无线通信的任何种类的点击装置（笔、电话、指示器、流传输 器等）、通过助听装置中的陀螺仪/加速计拾取的头部倾斜/运动、甚或如使用（助听装置 之中或之上的）EEG电极实现的大脑接口。
[0009] 根据本发明，每一助听装置包括多传声器降噪系统，这些系统同步使得它们集中 于空间中的同一点或同一区域（目标源位置）。在实施例中，在两个助听装置之间传送和共 享的信息包括目标信号源方向和/或距目标信号源的距离（或射程）。在所提出的系统的 实施例中，来自相应话音活动检测器（VAD)的信息及通过相应单通道降噪系统施加的增益 值在两个助听装置之间共享（交换）以提高性能。
[0010] 在实施例中，双耳助听系统包括至少两个传声器。
[0011] 相应助听装置的波束形成器/单通道降噪系统的另一方面在于它们设计成使得 即使在有噪声情形下目标信号的耳间线索仍保留。因此，呈现给用户的目标源听起来就像 源自正确方向一样，同时环境噪声被降低。
[0012] 本发明的目标在于提供改进的双耳助听系统。本发明的实施例的另一目标在于改 进双耳助听系统中的信号处理（如目标在于提高语音可懂度），尤其在目标信号源位于用 户前面的（典型）假设无效的声学情形下。本发明的实施例的又一目标在于简化多传声器 波束形成器单元的处理。
[0013] 本申请的目标由所附权利要求限定的及下面描述的发明实现。
[0014] 双耳助听系统
[0015] 一方面，本申请的目标由双耳助听系统实现，其包括适于位于用户左耳和右耳之 处或之中或者适于完全或部分植入在用户头部中的左和右助听装置，双耳助听系统还包括 配置成与左和右助听装置通信并使用户能影响左和右助听装置的功能的用户接口，左和右 助听装置中的每一个包括：
[0016] a)多个输入单元IUi,i= 1，?'IVUM大于或等于2,用于提供第i个输入单元处的 输入信号xi(n)在多个频带和多个时刻的时频表示Xi(k,m)，k为频带指数，m为时间指数， n表不时间，第i个输入信号的时频表不Xi(k，m)包括目标信号分量和噪声信号分量，目标 信号分量源自目标信号源；
[0017] b)多输入单元降噪系统，包括在运行时连到多个输入单元IUi，i= 1，…，M并配 置成提供波束成形信号Y(k，m)的多通道波束形成器滤波单元，其中来自不同于目标信号 源方向的其它方向的信号分量被衰减，而来自目标信号源方向的信号分量保持无衰减或者 衰减程度低于来自其它方向的信号分量；
[0018] 双耳助听系统配置成使用户能经用户接口指明目标信号源相对于用户的方向或 位置。
[0019] 其优点在于，目标信号的耳间线索即使在有噪声情形下也被保留，使得呈现给用 户的目标源听起来就像源自正确方向一样，同时环境噪声被降低。
[0020] 在本说明书中，术语"波束成形""波束形成器"）意为（提供）多个输入传感器 信号的"空间滤波"，目标在于在所得的波束成形信号中相对于来自其它角度的信号分量衰 减来自某些角度的信号分量。"波束成形"包括形成多个传感器信号（如传感器信号）的线 性组合，如基于时频单位，如在预定或动态/自适应程序中。
[0021] 术语"使用户能指明目标信号源相对于用户的方向或位置"在本说明书中包括由 用户直接指明（如显示音频源的位置或者提交定义目标声源相对于用户的位置的数据）和 /或间接指明，其中信息从用户的行为得到（如经监视用户的运动或方向的运动传感器，或 经来自用户大脑的电信号如经EEG电极）。
[0022] 如果来自目标信号源方向的信号分量未保持无衰减，而是的确被衰减但衰减程度 低于来自不同于目标信号方向的其它方向的信号分量，则本发明系统优选配置成使得前述 衰减在左和右助听装置中（实质上）一样。其优点在于，目标信号的耳间线索即使在有噪 声情形下也被保留，使得呈现给用户的目标源听起来就像源自正确方向一样，同时环境噪 声被降低。
[0023] 在实施例中，双耳助听系统适于同步左和右助听装置的相应多通道波束形成器滤 波单元，使得两个波束形成器滤波单元集中于目标信号源的空间位置。优选地，相应左和右 助听装置的波束形成器同步，使得它们集中于同一空间位置即目标信号源的位置。术语"同 步"在本说明书中意为有关数据在两个装置之间交换、数据被比较、及所得数据集基于比较 确定。在实施例中，在左和右助听装置之间传送和共享的信息包括目标源方向和/或距目 标源的距离信息。
[0024] 在实施例中，用户接口形成左和右助听装置的一部分。在实施例中，用户接口实施 在左和/或右助听装置中。在实施例中，左和右助听装置中的至少一个包括使用户能指明 目标信号源的方向或位置的启动元件。在实施例中，左和右助听装置中的每一个包括启动 元件，如使相对于用户前面方向偏左或偏右的特定角度能通过两个助听装置中的相应装置 上的启动元件的对应多次启动指明。
[0025] 在实施例中，用户接口形成辅助装置的一部分。在实施例中，用户接口完全或部分 实施在辅助装置中或由辅助装置实施。在实施例中，辅助装置为或包括助听系统的遥控器、 移动电话、智能手表、包括计算机的眼镜、平板电脑、个人计算机、膝上型计算机、笔记本电 脑、平板手机等或其任意组合。在实施例中，辅助装置包括智能电话。在实施例中，智能电 话的显示器和启动元件形成用户接口的一部分。
[0026] 在实施例中，指明目标信号源相对于用户的方向或位置的功能经辅助装置上运行 的APP和辅助装置（如智能电话）的交互显示器（如触敏显示器）实施。
[0027] 在实施例中，指明目标信号源相对于用户的方向或位置的功能由包括适于与左和 /或右助听装置无线通信的点击装置（如笔、电话、音频网关等）的辅助装置实施。在实施 例中，指明目标信号源相对于用户的方向或位置的功能由用于感测头部倾斜/运动的单元 实施，如使用陀螺仪/加速计元件，例如位于左和/或右助听装置中，甚或经大脑_计算机 接口，如使用位于左和/或右助听装置的部分之上、与用户头部接触的EEG电极实施。
[0028] 在实施例中，用户接口包括位于左和/或右助听装置的部分之上、与用户头部接 触的电极。在实施例中，本发明系统适于基于电极拾取的脑电波信号指明目标信号源相对 于用户的方向或位置。在实施例中，电极为EEG电极。在实施例中，一个或多个电极位于左 和右助听装置中的每一装置上。在实施例中，一个或多个电极完全或部分植入在用户头部 中。在实施例中，双耳助听系统配置成在左和右助听装置之间交换脑电波信号（或源自其 的信号）。在实施例中，目标声源的位置的估计量从左和右助听装置的EEG电极拾取的脑电 波信号提取。
[0029] 在实施例中，双耳助听系统适于使能在左和右助听装置之间建立耳间无线通信链 路从而使能在其间交换数据。在实施例中，该系统配置成使与相应多传声器降噪系统的控 制有关的数据（如包括与目标声源的方向或位置有关的数据）能在助听装置之间交换。在 实施例中，耳间无线通信链路基于近场（如感应）通信。作为备选，耳间无线通信链路基于 远场（如辐射场）通信，例如根据蓝牙或蓝牙低能量或类似标准。
[0030] 在实施例中，双耳助听系统适于使能在辅助装置和相应左和右助听装置之间建立 外部无线通信链路从而使能在其间交换数据。在实施例中，该系统配置成使能将与目标声 源的方向或位置有关的数据传给左和右助听装置中的每一装置（或之一）。在实施例中，外 部无线通信链路基于近场（如感应）通信。作为备选，外部无线通信链路基于远场（如辐 射场）通信，例如根据蓝牙或蓝牙低能量或类似标准。
[0031] 在实施例中，双耳助听系统适于使外部无线通信链路（如基于辐射场）及耳间无 线链路（如基于近场通信）能建立。其优点在于提高了辅助装置和左和右助