包括定向系统的听力装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及包括多个输入变换器的听力装置如听力仪器，每一输入变换器提供听 力装置周围的声场的表示，及包括通过确定多个不同声场表示的特定组合提供定向信号的 定向算法。本发明具体设及使定向信号中的相位失真最小化（如全部或部分体现在程序或 算法中），尤其设及体现前述程序或算法的听力装置。
[0002] 本申请还设及听力装置的用途及产生定向信号的方法。本申请还设及使定向系统 引起的相位失真最小化的方法。本申请还设及包括处理器和程序代码的数据处理系统，程 序代码使得处理器执行本发明方法的至少部分步骤。
[0003] 本发明的实施例如可用在下述应用中：助听器、头戴式耳机、耳麦、有源耳朵保护 系统、及其组合。
【背景技术】
[0004] 下面的现有技术说明设及本申请的应用领域之一，助听器。 阳〇化]声场的想要的部分（目标信号巧和不想要的部分（噪声信号脚的分离在许多音 频应用中十分重要，例如在助听器、各种通信装置、免提电话系统（如汽车中使用）、广播系 统等中。许多用于降低包括目标和噪声的混合信号中的噪声的技术可用。一种运样的技术 在试图相对于噪声信号分量增强目标信号分量时聚焦于传声器或多个传声器（传声器阵 列）的空间增益特性，该技术也称为波束形成或定向性。[GriffithsandJim;1981]描述 了一种波束形成结构，用于实施传声器阵列的自适应（时变）定向特性。[Gooch;1982]设 及因目标抵消波束形成器引起的LF滚降的补偿。UohoandMoschytz; 199引设及波束形 成器中的目标信号滤波器的设计策略。已表明，通过适当选择该滤波器，即具有明确的单一 零的高通特性，最佳滤波器的极消失，从而导致更平滑的传递函数。
[0006] W02007106399A2设及一种具有（至少）两个传声器的定向传声器阵列，运些传声 器从两个（如全向）传声器信号产生向前和向后的屯、形信号。自适应因子应用于向后的屯、 形信号，及所得的调整后的向后屯、形信号从向前屯、形信号减去W产生（一阶）输出音频信 号，其对应于对于自适应因子的负值没有零值的波束图案。在低通滤波之后，空间噪声抑制 可应用于输出音频信号。
【发明内容】
[0007] 本发明设及用于实施波束形成器的备选方案。
[000引本申请的目标在于产生定向信号。本申请的另一目标在于减少定向信号中的相位 失真。
[0009] 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。 W10]听力装晉
[0011] 一方面，本申请的目标由一种听力装置实现，其包括用于提供表示声音信号的第 一和第二电输入信号的输入单元、用于对电输入信号进行随频率而变的定向滤波的波束形 成器滤波器，波束形成器滤波器的输出提供合成的波束成形输出信号。波束形成器滤波器 包括用于从电输入信号的加权组合提供相应的第一和第二波束成形信号的定向单元、用于 均衡波束成形信号的相位并提供第一和/或第二均衡的波束成形信号的均衡单元、及用于 从第一和第二（波束成形或）均衡的波束成形信号提供合成的波束成形输出信号的波束形 成器输出单元。
[0012] 运具有提供产生定向信号的备选方案的优点。
[0013] 均衡的波束成形信号优选补偿输入单元和定向单元强加的相位差。均衡的波束成 形信号优选补偿输入单元和/或定向单元强加的振幅差。振幅补偿可全部或部分在输入单 元和/或定向单元中进行。
[0014] 在实施例中，波束形成器输出单元配置成根据预定规则或准则提供合成的波束成 形输出信号。在实施例中，波束形成器输出单元配置成优化合成的波束成形输出信号的性 质。在实施例中，波束形成器输出单元包括自适应算法。在实施例中，波束形成器输出单元 包括自适应滤波器。优选地，包括自适应滤波器的波束形成器输出单元位于均衡单元的后 面（即对均衡信号起作用）。运具有改善合成的波束成形信号的优点。
[0015] 在实施例中，预定规则或准则包括使合成的波束成形输出信号的能量、振幅或振 幅波动最小化。在实施例中，预定规则或准则包括使来自一特定方向的信号最小化。在实 施例中，预定规则或准则包括扫描合成的波束成形输出信号跨预定角度如跨预定角度范围 的随角度而变的特性的零点。
[0016] 在实施例中，均衡单元配置成补偿因输入单元和定向单元引起的第一和第二波束 成形信号之间的传递函数差（如振幅和/或相位差）。频域的输入信号通常假定为与时间 t和频率f相关的复数X(t，f):X=Mag佩*eWh(?，其中"Mag"为量值及叩h"指相位。在 实施例中，输入单元引起的第一和第二波束成形信号之间的传递函数差取决于第一和第二 电输入信号的配置，如产生电输入信号的传声器阵列的几何结构（如两个传声器之间的距 离）。在实施例中，定向单元引起的第一和第二波束成形信号之间的传递函数差取决于定向 单元产生的相应的波束形成器函数（如增强的全向（如延迟和求和波束形成器）、前屯、形、 后屯、形（如延迟和求减波束形成器）等）。在实施例中，输入单元引起的第一和第二波束 成形信号之间的传递函数差取决于可能的设置不理想（如传声器失配、或对前述失配的补 偿）。
[0017] 在本说明书中，术语"增强的全向"指延迟和求和波束形成器，其实质上在相对低 的频率下全向及在相对高的频率下稍微定向。在实施例中，增强的全向信号目标在于相对 高频率下的目标信号（在该目标信号的方向具有最大增益）（目标信号的方向例如通过佩 戴所设及听力装置的用户的视向确定）。
[0018] 本发明的实施提供下面的一个或多个优点：
[0019] -自适应部分（如果其为自适应）的相当简单的实施；
[0020] -保留方向线索（具有双耳听力装置时）；
[0021] -当比较不同时刻的定向信号时对声音信号提供另外的桐察（声场分析、声源定 位）。
[0022] 在实施例中，第一和/或第二电输入信号表示全向信号。在实施例中，第一和第二 电输入信号为全向信号。在实施例中，听力装置包括分别提供第一和第二电输入信号的第 一和第二输入变换器。在实施例中，第一和第二输入变换器中的每一个具有全向特性（具 有与声音信号的入射方向无关的增益）。
[0023] 在实施例中，输入单元配置成提供两个W上（第一和第二）表示声音信号的电输 入信号，如立个或W上。在实施例中，输入单元包括输入变换器阵列（如传声器阵列），每一 输入变换器提供表示声音信号的电输入信号。
[0024] 在实施例中，定向单元包括用于分别产生第一和第二波束成形信号的第一和第二 波束形成器。
[00巧]在实施例中，第一和第二波束形成器分别配置成全向和目标消除波束形成器。在 实施例中，第一和第二波束成形信号分别为全向信号及在后向具有最大增益的定向信号， 后向相对于目标声源确定，例如相对于输入单元如传声器阵列的指向方向确定。在本说明 书中，"相对于目标声源的后向"（如输入单元的指向方向）指与佩戴听力装置的用户看见 的目标声源方向反向180度的方向（如与传声器阵列的指向方向反向180度）。用于产生 在后向具有最大增益的（第二）波束成形信号的第二波束形成器也称为"目标消除波束形 成器"。在实施例中，波束形成器滤波器包括延迟单元，用于相对于第二电输入信号延迟第 一电输入信号W产生第一延迟的电输入信号。在实施例中，在后向具有最大增益的（第二） 波束成形信号通过将第一延迟的电输入信号从第二电输入信号减去而产生。
[00%] 在实施例中，全向信号为增强的全向信号，例如通过将两个（相位对准及振幅匹 配的）实质上全向的信号相加而产生。在实施例中，第一波束成形信号为通过将第一和第 二电输入信号相加而产生的增强的全向信号。在实施例中，第一波束形成器配置成产生增 强的全向信号。在实施例中，均衡单元不对增强的全向信号进行均衡。
[0027] 在实施例中，合成的波束成形输出信号为通过将在后向具有最大增益的定向信号 从全向信号减去而产生的前屯、形信号。在实施例中，合成的波束成形输出信号为全向信号 或偶极子或者其间的配置（例如参见图4)。
[0028] 在实施例中，听力装置包括用于提供时变输入信号的时频表示的TF转换单 元。在实施例中，听力装置（如输入单元）针对每一输入信号均包括TF转换单元。在 实施例中，第一和第二电输入信号中的每一个按时频表示提供。在实施例中，时频表示 包括所设及信号在特定时间和频率范围的相应复值或实值的阵列或映射。在实施例 中，TF转换单元包括用于对（时变）输入信号进行滤波并提供多个（时变）输出信号 的滤波器组，每一输出信号包括截然不同的输入信号频率范围。在实施例中，TF转换 单元包括用于将时变输入信号转换为频域中的（时变）信号的傅里叶变换单元，如DFT 单元值FT=离散傅里叶变换），如FFT单元（FFT=快速傅里叶变换）。特定时频单元 (m，k)可对应于一个DFT窗口并包括所设及信号X(m，k)在特定时间帖m和频带k的复值 (巧m，k)=|x|.ei*，|X| =量值及9=相位）。在实施例中，听力装置考虑的、从最 小频率fmm到最大频率fm。、的频率范围包括从20化到20曲Z的典型人听频范围的一部分， 例如从20化到12曲Z的范围的一部分。
[0029] 在实施例中，输入单元提供两个W上电输入信号，如=个W上。在实施例中，至少 一电输入信号源自另一（空间上分开的）装置，例如源自双耳助听系统的对侧听力装置。在 实施例中，输入单元就提供两个电输入信号。在实施例中，两个电输入信号（或至少两个） 源自所设及的听力装置（即每一信号由位于听力装置中的输入变换器拾取，或者至少位于 用户耳朵之一且位于同一耳朵之处或之中）。
[0030] 在实施例中，输入单元包括用于将输入声音转换为相应的第一和第二电输入信号 的第一和第二输入变换器。在实施例中，第一和第二输入变换器分别包括第一和第二传声 器。
[0031] 在实施例中，输入单元配置成提供归一化形式的电输入信号。在实施例中，输入信 号按多种电压水平提供，及输入单元配置成归一化多种电压水平和/或补偿不同的输入 变换器特性（如传声器匹配）和/或不同的输入变换器物理位置，从而使不同的电输入信 号能容易地进行比较。在实施例中，输入单元包括用于匹配第一和第二传声器（如朝向前 向）的归一化（或传声器匹配）单元。
[0032] 在实施例中，听力装置配置成确定目标信号相对于听力装置的方向和/或位置。 在实施例中，听力装置配置成在听力装置在使用时安装在用户上时（参见图6A-6B)从听力 装置的当前定向确定目标信号源的方向，如确定为视向（或用户鼻子的方向）。在实施例 中，听力装置（如波束形成器滤波器）配置成动态确定目标信号源的方向和/或位置。作为 备选，听力装置可配置成使用（假设）固定的目标信号源方向（如等于相对于用户的前向， 如"跟随用户的鼻子"，例如通过位于听力装置壳体如助听器的BTE部分上的两个传声器的 几何中屯、的线确定的方向，参见图6A-6B)。
[0033] 在实施例中，听力装置配置成（如从外部装置）接收关于目标信号相对于听力装 置的方向和/或位置的信息。在实施例中，听力装置包括用户接口。在实施例中，听力装置 配置成从用户接口接收关于目标信号源的方向和/或位置的信息。在实施例中，听力装置 配置成从另一装置如遥控装置或移动电话（如智能电话）接收关于目标信号源的方向和/ 或位置的信息，例如参见图5A-5B。
[0034] 在实施例中，听力装置