改进的单声道信号源定位的助听器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明提供一种改进的单声道信号源定位的新式助听器。
【背景技术】
[0002] 听力受损的个人往往经历至少两个不同的问题：
[0003] 1)听力损失，这是听力阈值水平的增加，以及
[0004] 2)与听力正常的个人相比丧失理解噪音中语音的能力。对于大多数听力受损的患 者，即使当引入的声音的可听度通过放大被恢复，噪声中语音可理解度测试中的表现也比 正常听力的人差。语音接收阈值（SRT)是用于理解语音能力丧失的表现测度，并且被定义 为在噪声听力测试中达到50%的正确单词识别所需要的呈现信号的信噪比。
[0005] 为了补偿听力损失，当今的数字助听器通常使用多声道放大和压缩信号处理来为 听力受损个人还原声音的可听度。因此，患者的听力通过使先前不可听语音提示变为可听 的来改进。
[0006] 然而，大部分助听器使用者仍然保留丧失理解噪音中语音包括在具有多个扬声器 的环境中的语音的能力这一重要问题。
[0007] 为了增加源自特定扬声器的语音的信噪比，助听器使用者可用的一种手段是为所 讨论的扬声器配备麦克风，该麦克风通常被称为配偶麦克风，由于该麦克风靠近扬声器，其 以高信噪比从所讨论的扬声器拾取语音。配偶麦克风将语音转换成对应的具有高信噪比的 音频信号并将该信号发送（优选无线地）给助听器用于听力损失补偿。因此，语音信号以 远高于所讨论使用者的SRT的信噪比被提供给使用者。
[0008] 增加助听器使用者期望收听的扬声器（诸如向在公共场所例如在教堂、礼堂、剧 院、电影院等的若干人广播或通过诸如在火车站、机场、商场等的公共广播系统广播的扬声 器）语音的信噪比的另一种方法是使用拾音线圈，以磁拾取例如通过电话、调频系统（带有 颈环）和感应回路系统（也被称为"听觉回路"）生成的音频信号。因此，声音可以以远高 于助听器使用者的SRT的高信噪比被发送给该助听器。
[0009] 在所有上述例子中，单声道音频信号被无线发送给助听器。
[0010] 助听器并且特别是双耳助听器系统通常以使用者感知在头部内部定位的声源的 方式重现声音。声音被认为是内在的，而不是外在的。助听器使用者在"在噪音中语音听力 问题"中最常见的抱怨是很难跟踪正在讲述的任何事物，即使信噪比（SNR)应该足以提供所 需的语音可懂度。造成这一事实明显是由于助听器再现内在的声场。这增加了助听器使用 者的感知负荷，并可能导致听觉疲劳并最终导致使用者摘掉助听器。
[0011] 因此，需要一种新式助听器，其能够改进发出声音信号的声源的定位，使声音信号 如单声道声音信号一样无线发送给使用者，即，需要一种新式助听器，其能够添加关于助听 器使用者头部方向的对应于发源单声道音频信号的声源的方向并且可能距离的空间提示。
[0012] 利用改进的定位，不同的声源通常被感知被定位在使用者声音环境的不同空间位 置。因此，使用者听觉系统的双耳信号处理被用于改进使用者隔离来自不同声源的信号和 聚焦他或她收听到声源中的期望声源，或甚至同时收听和理解不止一个声源的能力。
[0013] 人类借助人双耳声音定位能力来检测和定位在三维空间中的声源。
[0014] 听力的输入由两个信号组成，即在下文中称为双耳声音信号在每个鼓膜的声压。 因此，如果已通过给定的空间声场生成的在鼓膜的声压在该鼓膜被准确地再现，那么人类 听觉系统将不能自身区分再现声音与通过空间声场所生成的实际声音。
[0015] 来自被定位在关于听者左耳和右耳的给定方向和距离的声源的声波传输用两个 传递函数来描述，一个用于左耳以及一个用于右耳，该声波传输包括任何线性失真，诸如赋 色、双耳时间差和双耳频谱差。这样的一组两个传递函数（一个用于左耳以及一个用于右 耳）被称为头相关传输函数（HRTF)。HRTF的每个传递函数被定义为相对于坐标在附属耳 道中或接近附属耳道的特定点的平面波生成的声压P(在左耳道中的九和在右耳道中的PK) 之间的比率。按惯例所选择的坐标是听者不存在时由正好在头部中间位置的平面波生成的 声压Pp
[0016] HRTF包含与至听者两耳的声音传输有关的所有信息，该信息包括围绕头部的衍 射、来自肩部的反射、在耳道中的反射等，因此HRTF因个人而异。
[0017] 在下文中，为了方便，HRTF中的一个传递函数也被称为HRTF。
[0018] HRTF随声源关于听者耳朵的方向和距离而变化。测量任何方向和距离的HRTF例 如通过电子模拟例如通过滤波器模拟HRTF是可能的。如果这样的滤波器被插入到音频信 号源诸如麦克风与听者所用耳机之间的信号路径中，由于真实再现了耳朵的声压，因此听 者将实现由耳机生成的声源自被定位在由模拟所讨论的HRTF的滤波器的传递函数所定义 的距离和方向的声源的感知。
[0019] 当解译空间编码信息时，大脑双耳处理产生几个积极的效果，即更好的信号源隔 离、到达〇)〇A)方向估算和深度/距离感知。
[0020] 人们不完全清楚人类听觉系统如何提取到声源的距离和方向的信息，但已知的是 人类听觉系统在此类确定中使用了若干提示（cue)。所述提示包括频谱提示、混响提示、双 耳时间差（IT'D)、双耳相位差（IPD)和双耳电平差（ILD)。
[0021] 双声道处理中最重要的提示是双耳时间差（ITD)和双耳电平差（ILD)。ITD起因 于从源到两个耳朵的距离差。这个提示主要在高达约1.5kHz是有用的，并且在这个频率之 上，听觉系统无法再分辨ITD提示。
[0022] 电平差是衍射的结果，并通过耳朵与源相比的相对位置来确定。这个提示在2kHz 之上是显性的，但听觉系统对在整个频谱上的ILD变化是同样敏感的。
[0023] 有人认为由于听力损失在较低的频率下往往不是那么严重，因此听力受损对象从 IT'D提示受益最大。
【发明内容】
[0024] 本发明提供了一种处理助听器中的单声道音频信号的新方法，其中源自声源的单 声道音频信号诸如从配偶麦克风、扬声器、听力回路系统、远程会议系统、收音机、电视、电 话、带有警报的设备等接收的单声道音频信号以使用者将所接收的单声道音频信号感知为 由被定位在其当前位置和/或从朝向其当前位置的方向到达的声源发出的方式进行滤波。
[0025] 根据需要，声源的感知外在化和感知空间定位帮助使用者理解来自声源的语音， 并且让使用者集中在聆听该声源上。
[0026] 例如，在双耳助听器中，双耳滤波器可以被配置成基于单声道音频信号输出信号 并且旨在用于双耳助听器系统的使用者的右耳和左耳，其中输出信号相对于彼此移相了相 移，以便引入基于和对应于单声道音频信号发源的声源位置的双耳时间差，由此对应的声 源的感知位置向头部外面并且关于双耳助听器系统的使用者头部的方向横向移动。
[0027] 在单声道助听器中，滤波器可以被配置成基于单声道音频信号输出信号并且旨在 用于单声道助听器的使用者的右耳或左耳，其中输出信号相对于该单声道音频信号移相， 以便引入对应于单声道音频信号发源的声源位置的关于在该使用者的另一耳朵自然接收 的声音的双耳时间差，由此对应的声源的感知位置向头部外面并且关于双耳助听器系统的 使用者头部的方向横向移动。
[0028] 可选地，或者附加地，在双耳助听器中，双耳滤波器可以被配置成输出基于单声道 音频信号的信号并且分别旨在用于双耳助听器系统的使用者的右耳和左耳，其中输出信号 等于分别与右增益和左增益相乘后的单声道音频信号；以便获得基于和对应于单声道音频 信号发源的声源位置的双耳电平差，由此对应的声源的感知位置关于双耳助听器系统的使 用者头部的方向横向移动。
[0029] 在单声道助听器中，滤波器可以被配置成基于单声道音频信号输出信号并用于双 声道助听器的使用者的右耳或左耳，其中输出信号等于与右增益或左增益相乘后的单声道 音频信号；以便基于和对应于单声道音频信号发源的声源位置获得相对于在该使用者另一 耳朵自然接收声音的双耳电平差，由此对应的声源的感知位置关于双耳助听器系统的使用 者头部的方向横向移动。
[0030] 例如，在双耳助听器中，双耳滤波器可以具有朝向单声道音频信号发源的声源的 方向和距离的选取的HRTF，使得使用者将所接收的单声道音频信号感知为由在关于用户当 前位置的声源发出。
[0031] 在单声道助听器中，滤波器可以具有朝向单声道音频信号发源的声源的方向和距 离的HRTF的右边部分或左边部分，使得由于HRTF的另一个部分被另一只耳朵自然执行因 而使用者将所接收的单声道音频信号感知为由在关于使用者当前位置的声源发出。
[0032] 根据该新方法，单声道音频信号可以进行滤波以近似于各个HRTF。例如，HRTF可 以使用诸如KEMAR的人体模型来确定。以这样的方式，能够对助听器使用者提供足够精确 度的个别HRTF近似，以便在该使用者佩戴助听器时保持方向感。当使用者感知朝向单声道 音频信号发源的声源的方向感或使用者感知声源的定位时，获得足够的精度。例如，基于单 声道音频信号，使用者可以在他或她的鼓膜接收带有足以用于感知单声道音频信号发源的 声源的位置的双耳时间差和/或双耳电平差的声学信号，该声源的感知位置在头部外面并 关于双耳助听器系统的使用者头部的方向横向移动，优选地，移到对应于声源实际位置的 感知位置，例如横向移到与实际位置在±45°内的感知位置。
[0033] 听者的面板可以评估听力试验例如三替代强制选择试验中的感知的方向感。
[0034] 由滤波器执行的单声道音频信号的滤波可以基于由位于关于助听器使用者的位 置的一个麦克风或麦克风的组合所提供的信号来确定，其中，到达这些位置的声音的空间 提示与助听器不存在时在使用者鼓膜所收到的声音的空间提示基本相同。麦克风可以例如 被定位在使用者的耳廓前面的外耳中，例如在耳道的入口