本公开涉及一种具有自适应双耳听觉引导的听力设备和一种操作双耳听力系统中的听力设备的方法。
背景技术：
在声学环境中，正常听众在监听其他声源的同时专注于一个讲话者是很自然的。其中一个示例是鸡尾酒会或其他复杂声学环境中的其他讲话者。在这方面，由于头影效应和双耳神经相互作用而引起的声学滤波对于在抑制其他干扰的同时增强关注的讲话者的语音起着重要作用。此外，大脑还从监听其他声源的两只耳朵形成另一声音图像，这些声源被双耳波束成形效应抑制。
US2015/0289065A1涉及一种包括双耳降噪的双耳助听系统。用户可以输入目标声源的位置，例如，利用遥控器或蜂窝电话，并且降噪系统基于输入的位置进行操作。
当人们佩戴助听器时，来自声源的信号通过额外阶段(即，助听器)进行空间滤波，特别是当助听器应用更高阶的波束成形技术来增强方向性时。
技术实现要素：
因此，需要用于在嘈杂的环境和鸡尾酒会场景中增强语音的设备和方法。
公开了一种用于包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统的听力设备。听力设备包括：收发器模块，用于与双耳听力系统的对侧听力设备通信，收发器模块配置为提供从对侧听力设备接收的对侧波束成形信号；麦克风组，包括用于提供第一麦克风输入信号的第一麦克风和用于提供第二麦克风输入信号的第二麦克风；第一波束成形模块，连接至麦克风组，用于基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号提供第一波束成形信号；滤波器库，连接至第一波束成形模块并且可选地连接至收发器模块，用于将第一波束成形信号滤波成包括第一带通波束成形信号的多个第一子频带波束成形信号，并且可选地用于将对侧波束成形信号滤波成对侧带通波束成形信号；第二波束成形模块，连接至滤波器库，该第二波束成形模块包括用于基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号提供第二带通波束成形信号的带通波束成形器；加法器，连接至带通波束成形器，用于基于第二带通波束成形信号提供波束成形的输入信号；处理器，用于处理波束成形的输入信号并基于波束成形的输入信号提供电输出信号；以及接收器，用于将电输出信号转换为音频输出信号。第二波束成形模块的带通波束成形器可选地为自适应波束成形器。
还公开了一种包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统，其中，听力设备是如本文所公开的听力设备。对侧听力设备可以是如本文所公开的听力设备。
公开了一种操作包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统中的听力设备的方法，该方法包括：从对侧听力设备获得对侧波束成形信号；获得第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号提供第一波束成形信号；对第一波束成形信号进行滤波并且可选地对对侧波束成形信号进行滤波，以提供第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号；基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号提供第二带通波束成形信号；基于第二带通波束成形信号提供波束成形的输入信号；对波束成形的输入信号进行听力补偿处理以提供电输出信号；以及将电输出信号转换为音频输出信号。在该方法中，提供第二带通波束成形信号可选地包括将自适应波束成形应用于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号。
本设备和方法提供改进的双耳听觉引导策略(BASS)，用于集成声学、听觉处理和选择性收听机制。本设备和方法针对关注的讲话者形成高度专注的定向麦克风波束，并且同时针对侧面的其他讲话者形成与全向麦克风特性类似的接收模式。
本公开集成声学滤波、外围处理和中央收听级别以提供改进的听力设备解决方案。
本公开提供优化的波束成形以适应选择性/针对性收听和情境意识两者。
一种用于包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统的听力设备，该听力设备包括：收发器模块，用于与双耳听力系统的对侧听力设备通信，收发器模块配置为从对侧听力设备获得对侧波束成形信号；麦克风组，包括用于提供第一麦克风输入信号的第一麦克风和用于提供第二麦克风输入信号的第二麦克风；第一波束成形模块，连接至麦克风组，用于基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号提供第一波束成形信号；滤波器库，连接至第一波束成形模块和收发器模块，用于将第一波束成形信号滤波成包括第一带通波束成形信号的多个第一子频带波束成形信号，并且用于将对侧波束成形信号滤波成对侧带通波束成形信号；第二波束成形模块，连接至滤波器库，该第二波束成形模块包括用于基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号提供第二带通波束成形信号的带通波束成形器；加法器，连接至带通波束成形器，用于基于第二带通波束成形信号提供波束成形的输入信号；处理器，用于处理波束成形的输入信号并基于波束成形的输入信号提供电输出信号；以及接收器，用于将电输出信号转换为音频输出信号，其中，第二波束成形模块的带通波束成形器为自适应波束成形器。作为非限制性示例，第二带通波束成形信号可以为低通波束成形信号和/或高通波束成形信号。
可选地，带通波束成形器包括带通波束成形控制器和第一乘法器，其中，带通波束成形器配置为基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号来确定第一带通波束成形信号的第一带通系数，并且将第一带通系数应用于第一乘法器中。
可选地，带通波束成形器配置为通过求解基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号的期望功率值的最小化问题来确定第一带通波束成形信号的第一带通系数。
可选地，带通波束成形器配置为通过求解基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号的线性组合的期望均方值的最小化问题来确定第一带通波束成形信号的第一带通系数。
可选地，带通波束成形器包括对侧乘法器，并且其中，带通波束成形控制器配置为基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号来确定对侧带通波束成形信号的对侧带通系数，并且将对侧带通系数应用于对侧乘法器中。
可选地，带通波束成形控制器配置为通过求解基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号的期望功率值的最小化问题来确定对侧带通波束成形信号的对侧带通系数。
可选地，带通波束成形控制器配置为通过求解基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号的线性组合的期望均方值的最小化问题来确定对侧带通波束成形信号的对侧带通系数。
可选地，带通波束成形器包括带通均衡器，该带通均衡器配置为基于均衡器输入来提供第二带通波束成形信号，其中，均衡器输入基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号。
可选地，第二波束成形模块包括用于基于第一低通波束成形信号并且还基于对侧低通波束成形信号来提供第二低通波束成形信号的低通波束成形器，并且其中，加法器连接至低通波束成形器，用于基于第二低通波束成形信号提供波束成形的输入信号。
可选地，第二波束成形模块包括用于基于第一高通波束成形信号并且还基于对侧高通波束成形信号来提供第二高通波束成形信号的高通波束成形器，并且其中，加法器连接至高通波束成形器，用于基于第二高通波束成形信号提供波束成形的输入信号。
可选地，听力设备包括连接至第二波束成形模块的波束成形控制器，用于控制第二波束成形模块，其中，波束成形控制器配置为在第二波束成形模块中在听力设备的主操作模式下应用第二主波束成形方案，并且在第二波束成形模块中在听力设备的辅操作模式下应用第二辅波束成形方案。
可选地，波束成形控制器连接至第一波束成形模块，用于控制第一波束成形模块，其中，波束成形控制器配置为在第一波束成形模块中在听力设备的主操作模式下应用第一主波束成形方案，并且在听力设备的辅操作模式下应用第一辅波束成形方案。
可选地，第一波束成形模块连接至收发器模块，并且其中，收发器模块配置为将第一波束成形信号的至少一部分发送至对侧听力设备。
双耳听力系统包括本文所描述的任何听力设备和对侧听力设备。
一种操作包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统中的听力设备的方法，该方法包括：从对侧听力设备获得对侧波束成形信号；获得第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号提供第一波束成形信号；对第一波束成形信号和对侧波束成形信号进行滤波，以提供第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号；基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号提供第二带通波束成形信号；基于第二带通波束成形信号提供波束成形的输入信号；对波束成形的输入信号进行听力补偿处理以提供电输出信号；以及将电输出信号转换为音频输出信号；其中，提供第二带通波束成形信号的步骤包括对第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号应用自适应波束成形。
附图说明
通过参考附图对本发明的示例性实施例的以下详细描述，上述和其他特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的，其中：
图1示意性地示出示例性听力设备，
图2示意性地示出示例性听力设备，
图3示意性地示出示例性听力设备，
图4示出第二波束成形模块的示例性带通波束成形器，以及
图5是示例性方法的流程图。
附图标记列表
2 听力设备
4 收发器模块
4A 天线
4B 收发器/无线电单元
5 对侧波束成形信号
6 第一麦克风
6A 第一麦克风输入信号
8 第二麦克风
8A 第二麦克风输入信号
10 第一波束成形模块
10A 第一波束成形信号
12 滤波器库
12A 第一带通波束成形信号
12B 第一低通波束成形信号
12C 第一高通波束成形信号
14A 对侧带通波束成形信号
14B 对侧低通波束成形信号
14C 对侧高通波束成形信号
16 第二波束成形模块
17A 带通波束成形器
17B 低通波束成形器
17C 高通波束成形器
18A 第二带通波束成形信号
18B 第二低通波束成形信号
18C 第二高通波束成形信号
20 加法器
22 波束成形的输入信号
24 处理器
26 电输出信号
28 接收器
52 带通波束成形控制器
54 第一乘法器
56 对侧乘法器
58 带通均衡器
60 加法器
100 操作听力设备的方法
102 获得对侧波束成形信号
104 获得第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号
106 获得第一波束成形信号
108 对第一波束成形信号和对侧波束成形信号进行滤波
110 提供第二带通波束成形信号
112 提供波束成形的输入信号
114 执行听力补偿处理
116 将电输出信号转换为音频输出信号
具体实施方式
以下参考相关附图描述各种示例性实施例和细节。应当注意，附图可以或可以不按比例绘制，并且在整个附图中，类似结构或功能的元件由类似附图标记表示。还应当理解，附图仅旨在便于实施例的描述。它们不旨在作为对本发明的详尽描述或作为对本发明的范围的限制。另外，所示实施例不需要示出所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不一定限于该实施例，并且即使未示出或未明确描述，也可以在任何其它实施例中实践。
所公开的听力设备和方法为用户的双耳提供改善的空间去掩蔽以及改善的离轴收听。此外，提供了更好的情境感知以提供用于选择性收听的多个流。本公开通过利用人类听觉系统的双耳听力机制来提供非对称收听体验。因此，在双耳听力系统的两个听力设备中应用非对称且不同的极性模式，即专注的极性模式和监听极性模式。专注的极性模式可选地设计为用于处理漫射噪声，并且监听极性模式可选地与专注的极性模式一起设计为用于提供优化的情境感知和更好的语音清晰度，例如，利用听觉系统的选择性注意机制。所公开的听力设备和方法涉及设计专注耳和监听耳空间滤波系统以满足人类收听器的需求。
听力设备可以是助听器，例如耳后(BTE)式、耳内(ITE)式、入耳(ITC)式、耳道内接收器(RIC)式或耳内接收器(RIE)式。助听器可以是双耳助听器。
听力设备包括用于与双耳听力系统的对侧听力设备通信(接收和/或发射)的收发器模块。收发器模块可选地配置为提供从对侧听力设备接收的对侧波束成形信号。收发器模块可以包括用于将来自对侧听力设备的一个或多个无线输入信号转换为天线输出信号的天线。收发器模块可选地包括耦合至天线的无线电收发器，用于将天线输出信号转换为收发器输入信号。收发器模块可以包括多个天线和/或天线可以配置为以一个或多个天线模式操作。
对侧波束成形信号可以是对侧听力设备的多个麦克风输入信号的组合，从而能够有效使用有限的收发器资源(带宽和电池)。在一个或多个示例性听力设备或方法中，对侧波束成形信号可以是监听波束成形信号。在一个或多个示例性听力设备或方法中，对侧波束成形信号可以是来自对侧听力设备的麦克风输入信号。
听力设备包括麦克风组。麦克风组可以包括一个或多个麦克风。麦克风组包括用于提供第一麦克风输入信号的第一麦克风和/或用于提供第二麦克风输入信号的第二麦克风。麦克风组可以包括用于提供N个麦克风信号的N个麦克风，其中，N是范围从1到10的整数。在一个或多个示例性听力设备中，麦克风的数量N是2、3、4、5或以上。麦克风组可以包括用于提供第三麦克风输入信号的第三麦克风。
听力设备包括用于基于第一麦克风输入信号和/或第二麦克风输入信号提供第一波束成形信号的第一波束成形模块。第一波束成形模块连接至麦克风组以用于接收麦克风输入信号。第一波束成形信号可以基于第三麦克风输入信号(如果存在)。第一波束成形模块可以在时域中操作。
听力设备包括滤波器库，该滤波器库可选地包括多个滤波器，用于将第一波束成形信号滤波成包括第一带通波束成形信号的多个第一子频带波束成形信号。滤波器库连接至第一波束成形模块，用于接收第一波束成形信号。多个第一子频带波束成形信号可以包括第一低通波束成形信号和/或第一高通波束成形信号。多个第一子频带波束成形信号可以包括多个第一带通波束成形信号。滤波器库可以在时域中操作。
滤波器库可选地包括用于将第一波束成形信号滤波成第一带通波束成形信号的第一带通滤波器。第一带通滤波器可以具有在从300Hz至2.0kHz的范围内的较低截止频率。第一带通滤波器可以具有在从4.0kHz至8.0kHz的范围内的较高截止频率。在一个或多个示例性听力设备中，第一带通滤波器具有在从1.0kHz至1.8kHz的范围内的较低截止频率和在从5.0kHz至7.0kHz的范围内的较高截止频率。
滤波器库可选地包括用于将对侧波束成形信号滤波成对侧带通波束成形信号的对侧带通滤波器。对侧带通滤波器可以具有在从300Hz至2.0kHz的范围内的较低截止频率。对侧带通滤波器可以具有在从4.0kHz至8.0kHz的范围内的较高截止频率。在一个或多个示例性听力设备中，对侧带通滤波器具有在从1.0kHz至1.8kHz的范围内的较低截止频率和在从5.0kHz至7.0kHz的范围内的较高截止频率。
滤波器库可选地包括用于将第一波束成形信号滤波成第一低通波束成形信号的第一低通滤波器。第一低通滤波器可以具有在从300Hz至2.0kHz的范围内的截止频率。在一个或多个示例性听力设备中，第一低通滤波器具有在从1.0kHz至1.8kHz的范围内的截止频率。第一低通滤波器可以实施为带通滤波器，其较低截止频率在从0Hz至300Hz的范围内，并且较高截止频率在从1.0kHz至1.8kHz的范围内。
滤波器库可选地包括用于将第一波束成形信号滤波成第一高通波束成形信号的第一高通滤波器。第一高通滤波器可以具有大于4.0kHz的截止频率，诸如在从5.0kHz至7.0kHz的范围内。在一个或多个示例性听力设备中，第一高通滤波器可以实施为具有在从5.0kHz至7.0kHz的范围内的较低截止频率和大于8kHz(诸如在从8.0kHz至12kHz的范围内)的较高截止频率的带通滤波器。
滤波器库可选地连接至收发器模块，用于接收对侧波束成形信号和/或将其至少滤波成对侧带通波束成形信号。滤波器库可以配置为用于将对侧波束成形信号滤波成包括对侧带通波束成形信号的多个对侧子频带波束成形信号。多个对侧子频带波束成形信号可以包括对侧低通波束成形信号和/或对侧高通波束成形信号。
滤波器库可选地包括用于将对侧波束成形信号滤波成对侧低通波束成形信号的对侧低通滤波器。对侧低通滤波器可以具有在从300Hz至2.0kHz的范围内的截止频率。在一个或多个示例性听力设备中，对侧低通滤波器具有在从1.0kHz至1.8kHz的范围内的截止频率。对侧低通滤波器可以实施为带通滤波器，其较低截止频率在从0Hz至300Hz的范围内，并且较高截止频率在从1.0kHz至1.8kHz的范围内。
滤波器库可选地包括用于将对侧波束成形信号滤波成对侧高通波束成形信号的对侧高通滤波器。对侧高通滤波器可以具有大于4.0kHz的截止频率，诸如在从5.0kHz至7.0kHz的范围内。在一个或多个示例性听力设备中，对侧高通滤波器可以实施为具有在从5.0kHz至7.0kHz的范围内的较低截止频率和大于8kHz(诸如在从8.0kHz至12kHz的范围内)的较高截止频率的带通滤波器。
本公开的重要优点在于，可以在选择的子频带中执行噪声抑制，同时从听觉角度来看，希望尽可能少地修改输入信号以帮助听觉场景分析。此外，一些频率区域更容易受到噪声干扰，并且本公开允许在这些区域中选择性地改善SNR。
听力设备包括用于基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号来提供一个或多个第二波束成形信号(例如，包括第二带通波束成形信号)的第二波束成形模块。第二波束成形模块连接至滤波器库，用于接收第一子频带波束成形信号和/或对侧子频带波束成形信号。第二波束成形模块可以在时域中操作。
第二波束成形模块包括一个或多个波束成形器，其包括带通波束成形器。带通波束成形器可以是自适应波束成形器。自适应波束成形器是其中根据至波束成形器的一个或多个输入信号来调整波束成形的波束成形器。
第二波束成形模块可以直接连接至收发器模块，用于接收对侧波束成形信号。因此，例如，由于收发器模块中的编码/解码和/或在来自对侧听力设备的传输之前进行滤波，所以对侧波束成形信号可以是对侧带通波束成形信号。
听力设备包括加法器。加法器可选地连接至第二波束成形模块的一个或多个输出，例如，连接至带通波束成形器，用于例如基于来自第二波束成形模块的一个或多个第二波束成形信号来提供波束成形的输入信号。波束成形的输入信号可以基于第二带通波束成形信号。
听力设备包括处理器，用于处理波束成形的输入信号并基于波束成形的输入信号提供电输出信号。处理器可以配置为补偿用户的听力损失，例如，通过滤波和/或压缩波束成形的输入信号。
第二波束成形模块的波束成形器可以包括波束成形控制器和/或一个或多个乘法器，诸如多个乘法器。第二波束成形模块的波束成形器可选地包括连接至乘法器的加法器，用于将乘法器输出相加以提供相应的第二波束成形信号。波束成形控制器配置为在一个或多个乘法器中确定和/或应用相应系数(也表示为A_1、B_1、A_2、B_2、A_3、B_3、A_4、B_4等)。
带通波束成形器可以包括带通波束成形控制器和第一乘法器，其中，带通波束成形器(例如，带通波束成形控制器)可选地配置为基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号确定第一带通波束成形信号的第一带通系数。带通波束成形器(例如，带通波束成形控制器)可选地配置为在第一乘法器中应用第一带通系数。第二波束成形模块中的自适应带通波束成形器允许在所选频带(例如，覆盖语音的频带)中进行波束成形，同时允许例如上和/或下频率通过而没有或显著减少的波束成形。这是非常有利的，因为声音输入信号的ILD(Interaural Level Difference)和ITD(Interaural Time Difference)通常驻留在上频带和下频带中。
本听力设备基于来自双耳的时域子频带信号。从改善SNR的角度来看，使用来自双耳的时域子频带信号进行双侧波束成形的益处很明显。此外，本公开通过允许维持空间线索和对话语境线索来提供减少的隧道听力效应。
本公开的重要优点在于，可以在所选频带中改善信噪比(SNR)，同时保持其他频带不受影响或在不同频带中启用不同波束成形方案，例如，以便优化空间线索(ILD和ITD)。
听力设备(例如，带通波束成形控制器)可以配置为确定第一带通波束成形信号的第一带通系数(也表示为A_1)。例如，确定第一带通波束成形信号的第一带通系数可以包括求解最小化问题。最小化问题可以基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号的期望功率值。
最小化问题可以可选地在一个或多个约束条件下由成本函数给出。
在一个或多个示例性听力设备中，确定第一带通波束成形信号的第一带通系数可以包括：求解例如基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号的线性组合的期望均方值的最小化问题。
第二波束成形模块的波束成形器可以包括对侧乘法器。波束成形器的波束成形控制器可以配置为确定对侧乘法器的对侧系数，例如，基于第一波束成形信号和对侧波束成形信号，并且在对侧乘法器中应用对侧系数，例如应用于对侧子频带波束成形信号。
在一个或多个示例性听力设备中，带通波束成形器包括对侧乘法器。带通波束成形控制器可以配置为基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号来确定对侧带通波束成形信号的对侧带通系数(也表示为B_1)。带通波束成形控制器可以配置为在对侧乘法器中应用对侧带通系数，例如，应用于对侧带通波束成形信号。
在一个或多个示例性听力设备中，确定对侧带通波束成形信号的对侧带通系数可以包括：求解例如基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号的期望功率值的最小化问题。
在一个或多个示例性听力设备中，确定对侧带通波束成形信号的对侧带通系数可以包括：求解例如基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号的线性组合的期望均方值的最小化问题。
在一个或多个示例性听力设备中，系数A_1、B_1、A_2、B_2、A_3、B_3等在从0到1的范围内。
例如，确定第一带通波束成形信号的第一带通系数(也表示为α或A_1)和/或对侧带通波束成形信号的对侧带通系数(也表示为β或B_1可以包括求解最小化问题，例如给出为：
si＝argmax(SNR(li)，SNR(ri)，SNR(αli+(1-α)r1)，
这里，li为第一带通波束成形信号，ri为对侧带通波束成形信号，并且a为第一带通系数。对于听力设备设计，假设目标声源位于零方向轴。上面的公式可以简化为：
si＝argmin(rms(li)，rms(ri)，rms(αli+(1-α)ri)，
这里，rms表示信号的均方根值。因此，需要获得最佳α值来实现我们的目标。它相当于求解以下成本函数C(α，β)中的α和β：
argmin{E[(αli+βri)·(αli+βri)]}
并且在α+β＝1的约束条件下，E为统计期望值，这里，α为第一带通系数，β为对侧带通系数。
在一个或多个示例性听力设备中，求解最小化问题可以包括应用随机最速下降算法。
在一个或多个示例性听力设备中，求解最小化问题可以包括应用最小均方算法或归一化最小均方算法。
最小化问题可以自适应地获得，例如，通过：
C(α，β)＝{E{(αli+βri)·(αli+βri)}+λ(α+β-1)。
最小化问题可以通过使用随机最速下降算法来求解，包括：
·取梯度
·求解Lagrangeλ＝-E{v·l}-E{v·r}和v＝al+βr
·
·解为
·μ为步长
最小化问题可以通过使用LMS算法(最小均方)来求解：
最小化问题可以通过使用NLMS算法(归一化最小均方)来求解：
或
对于所有三种算法，在v·v>0时完成更新。
实现的解如下：
这里，输出为v＝αnli+βnri，并且步长μ＝0.001，αn为第一带通系数，βn为带通波束成形器中使用的对边带通系数。
波束成形信号向量l和r的大小可以在从8kHz至33kHz(例如，16kHz)的采样速率下为从20至60(例如，48)个样本。在计算中，波束成形信号向量可以在两帧中累积。
在一个或多个示例性听力设备中，更好的耳策略(最小化问题)可以例如，对于一个或多个子频带，可以表示为：
si＝argmin(rms(li)，rms(ri)，rms(v))，
例如，带通波束成形控制器可以配置为通过求解该最小化问题来确定第一带通系数和对侧带通系数。当自适应过程收敛时，解为波束成形结果(第一带通系数和对侧带通系数)。当自适应过程从相等权重开始时(α0＝β0＝0.5)，更好的耳朵收听策略可以根据三个信号的最小RMS选择信号。
在一个或多个示例性听力设备中，带通波束成形器包括带通均衡器，该带通均衡器配置为基于均衡器输入来提供第二带通波束成形信号，其中，均衡器输入基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号。本公开的多信道选择性子频带定向滤波方案可以有效地降低所选频带中的噪声干扰。然而，由于降低了噪声，所以这些子频带的总响度相对于其他带可能会更柔和或具有更多的低音。带通均衡器可以补偿这种响度损失。此外，减少或基本避免来自高的低频子频带的掩蔽的扩展。可以根据声音环境和/或特定收听场景来激活带通均衡器。
在一个或多个示例性听力设备中，可选地，当没有检测到目标语音时，带通均衡器配置为确定也表示为G_1的补偿系数并且将补偿系数应用于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号的线性组合。在一个或多个示例性听力设备中，补偿系数作为比例因子G1给出/计算为：
这里，l是第一带通波束成形信号，v＝A_1*l+B_1*r，并且r为对侧带通波束成形信号，即，波束成形之前和之后的强度比的平方根。因此，波束成形的频带可以被放大为其原始的RMS水平。
在一个或多个示例性听力设备中，未处理的频带可以基于比例缩小。
第二波束成形模块可以包括用于例如基于第一低通波束成形信号和对侧低通波束成形信号来提供第二低通波束成形信号的低通波束成形器。低通波束成形器可以是自适应波束成形器。加法器可以连接至低通波束成形器，用于基于第二低通波束成形信号提供波束成形的输入信号。
低通波束成形器可以包括低通波束成形控制器和第一乘法器，其中，低通波束成形器(例如，低通波束成形控制器)可选地配置为基于第一低通波束成形信号和/或对侧低通波束成形信号确定第一低通波束成形信号的第一低通系数。低通波束成形器(例如，低通波束成形控制器)可选地配置为在第一乘法器中应用第一低通系数。
听力设备(例如，低通波束成形控制器)可以配置为确定第一低通波束成形信号的第一低通系数(也表示为A_2)。例如，确定第一低通波束成形信号的第一低通系数可以包括求解最小化问题。最小化问题可以基于第一低通波束成形信号和/或对侧低通波束成形信号的期望功率值。
在一个或多个示例性听力设备中，低通波束成形器包括对侧乘法器。低通波束成形控制器可以配置为基于第一低通波束成形信号和/或对侧低通波束成形信号来确定对侧低通波束成形信号的对侧低通系数(也表示为B_2)。低通波束成形控制器可以配置为在对侧乘法器中应用对侧低通系数，例如，应用于对侧低通波束成形信号。
第二波束成形模块可以包括用于例如基于第一高通波束成形信号和对侧高通波束成形信号来提供第二高通波束成形信号的高通波束成形器。高通波束成形器可以是自适应波束成形器。加法器可以连接至高通波束成形器，用于基于第二高通波束成形信号提供波束成形的输入信号。
高通波束成形器可以包括高通波束成形控制器和第一乘法器，其中，高通波束成形器(例如，高通波束成形控制器)可选地配置为基于第一高通波束成形信号和/或对侧高通波束成形信号确定第一高通波束成形信号的第一高通系数。高通波束成形器(例如，高通波束成形控制器)可选地配置为在第一乘法器中应用第一高通系数。
听力设备(例如，高通波束成形控制器)可以配置为确定第一高通波束成形信号的第一高通系数(也表示为A_3)。例如，确定第一高通波束成形信号的第一高通系数可以包括求解最小化问题。最小化问题可以基于第一高通波束成形信号和/或对侧低通波束成形信号的期望功率值。
在一个或多个示例性听力设备中，高通波束成形器包括对侧乘法器。高通波束成形控制器可以配置为基于第一高通波束成形信号和/或对侧高通波束成形信号来确定对侧高通波束成形信号的对侧高通系数(也表示为B_3)。高通波束成形控制器可以配置为在对侧乘法器中应用对侧高通系数，例如，应用于对侧高通波束成形信号。
第二波束成形模块可以包括用于提供多个第二带通波束成形信号的多个带通波束成形器。因此，可以在不同频带中获得进一步改善的SNR。
第二波束成形模块可以包括用于例如基于第一辅带通波束成形信号和对侧辅带通波束成形信号来提供第二辅带通波束成形信号的辅带通波束成形器。辅带通波束成形器可以是自适应波束成形器。加法器可以连接至辅带通波束成形器，用于基于第二辅带通波束成形信号提供波束成形的输入信号。
辅带通波束成形器可以包括辅带通波束成形控制器和第一乘法器，其中，辅带通波束成形器(例如，辅带通波束成形控制器)可选地配置为基于第一辅带通波束成形信号和/或对侧辅带通波束成形信号确定第一辅带通波束成形信号的第一辅带通系数。辅带通波束成形器(例如，辅带通波束成形控制器)可选地配置为在第一乘法器中应用第一辅带通系数。
听力设备(例如，辅带通波束成形控制器)可以配置为确定第一辅带通波束成形信号的第一辅带通系数(也表示为A_4)。例如，确定第一辅带通波束成形信号的第一辅带通系数可以包括求解最小化问题。最小化问题可以基于第一辅带通波束成形信号和/或对侧辅带通波束成形信号的期望功率值。
在一个或多个示例性听力设备中，辅带通波束成形器包括对侧乘法器。辅带通波束成形控制器可以配置为基于第一辅带通波束成形信号和/或对侧辅带通波束成形信号来确定对侧辅带通波束成形信号的对侧辅带通系数(也表示为B_4)。辅带通波束成形控制器可以配置为在对侧乘法器中应用对侧辅带通系数，例如，应用于对侧辅带通波束成形信号。
在具有辅带通波束成形器的一个或多个听力设备中，滤波器库可选地包括用于分别提供第一辅带通波束成形信号和对侧辅带通波束成形信号的第一和对侧辅带通滤波器。第一和对侧辅带通滤波器的较低截止频率可以对应于第一和对侧带通滤波器的较高截止频率，例如，在从2kHz至4kHz的范围内，并且第一和对侧辅带通滤波器的较高截止频率可以对应于第一和对侧高通滤波器的截止频率，例如，在从5.0kHz至7.0kHz的范围内。
听力设备可以包括连接至第二波束成形模块的波束成形控制器，用于控制第二波束成形模块，其中，波束成形控制器配置为在第二波束成形模块中在听力设备的主操作模式下应用第二主波束成形方案，并且可选地在第二波束成形模块中在听力设备的辅操作模式下应用第二辅波束成形方案。
波束成形控制器可以连接至第一波束成形模块，用于控制第一波束成形模块。波束成形控制器可以配置为在第一波束成形模块中在听力设备的主操作模式下应用第一主波束成形方案，并且可选地在听力设备的辅操作模式下应用第一辅波束成形方案。
第一波束成形模块可以连接至收发器模块，例如，用于将第一波束成形信号馈送至收发器模块。收发器模块可以配置为用于将第一波束成形信号的至少一部分发送至对侧听力设备。第一麦克风和/或第二麦克风可以连接至收发器模块，例如，用于将第一麦克风输入信号和/或第二麦克风输入信号馈送至收发器模块。收发器模块可以配置为用于将第一麦克风输入信号和/或第二麦克风输入信号的至少一部分发送至对侧听力设备。
该方法包括例如利用听力设备的收发器模块从对侧听力设备获得对侧波束成形信号。
该方法包括例如利用听力设备的相应第一麦克风和第二麦克风来获得第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号。该方法包括例如利用听力设备的第一波束成形模块来基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号提供第一波束成形信号。该方法包括例如利用听力设备的滤波器来对第一波束成形信号和/或对侧波束成形信号进行滤波以提供第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号。该方法包括例如利用听力设备的第二波束成形模块来基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号提供第二带通波束成形信号。提供第二带通波束成形信号可选地包括将自适应波束成形应用于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号。该方法包括例如利用听力设备的加法器来基于第二带通波束成形信号提供波束成形的输入信号。该方法包括例如利用听力设备的处理器来对波束成形的输入信号执行听力补偿处理以提供电输出信号。该方法包括例如利用听力设备的接收器来将电输出信号转换为音频输出信号。
本听力设备和方法使用双耳听觉引导策略(BASS)来帮助听力设备设计者集成声学滤波、外围处理和中央收听级别。本公开旨在保留两个音频流中的空间线索以获得空间去掩蔽益处。
图1示出示例性听力设备。听力设备2配置为用于包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统。双耳听力系统的听力设备2(左/右听力设备)包括用于与双耳系统的对侧(右/左)听力设备(图1中未示出)进行(无线)通信的收发器模块4。收发器模块4包括天线4A和收发器4B，并且配置为提供从远端听力设备接收的对侧波束成形信号5。听力设备2包括麦克风组，其包括分别用于提供第一麦克风输入信号6A和第二麦克风输入信号8A的第一麦克风6和第二麦克风8。听力设备2包括连接至第一麦克风6和第二麦克风8的第一波束成形模块10，用于接收和处理第一麦克风输入信号6A和第二麦克风输入信号8A。第一波束成形模块10基于第一麦克风输入信号6A和第二麦克风输入信号8A来提供或输出第一波束成形信号10A。
听力设备2包括连接至第一波束成形模块10的滤波器库12。滤波器库配置为用于将第一波束成形信号10A滤波成包括第一带通波束成形信号12A的多个第一子频带波束成形信号。滤波器库12可选地连接至收发器模块5并且配置为用于将对侧波束成形信号滤波成对侧带通波束成形信号14A。
听力设备2包括连接至滤波器库12的第二波束成形模块16，第二波束成形模块16包括自适应带通波束成形器17A，用于基于第一带通波束成形信号12A和对侧带通波束成形器14A来提供第二带通波束成形信号18A。听力设备2包括连接至带通波束成形器17A并且配置为用于基于第二带通波束成形信号18A提供波束成形的输入信号22的加法器20。此外，加法器20连接至滤波器库12，用于基于第一低通波束成形信号12B和/或第一高通波束成形信号12C来提供波束成形的输入信号22。因此，不在低频和高频下执行第二波束成形，以便在双耳听力系统中维持第一波束成形信号的ITD和ILD。
听力设备2包括用于处理波束成形的输入信号22并基于波束成形的输入信号22提供电输出信号26的处理器24以及用于将电输出信号26转换为音频输出信号的接收器28。
图2示出配置为用于包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统的示例性听力设备2A。双耳听力系统的听力设备2A(左/右听力设备)包括用于与双耳系统的对侧(右/左)听力设备(图2中未示出)进行(无线)通信的收发器模块4。收发器模块4配置为提供从远端听力设备接收的对侧波束成形信号5。听力设备2A包括麦克风组，其包括分别用于提供第一麦克风输入信号6A和第二麦克风输入信号8A的第一麦克风6和第二麦克风8。听力设备2A包括连接至第一麦克风6和第二麦克风8的第一波束成形模块10，用于接收和处理第一麦克风输入信号6A和第二麦克风输入信号8A。第一波束成形模块10基于第一麦克风输入信号6A和第二麦克风输入信号8A来提供或输出第一波束成形信号10A。
听力设备2A包括连接至第一波束成形模块10的滤波器库12。滤波器库配置为用于将第一波束成形信号10A滤波成包括第一带通波束成形信号12A和第一低通波束成形信号12B的多个第一子频带波束成形信号。滤波器库12可选地连接至收发器模块5并且配置为用于将对侧波束成形信号滤波成对侧带通波束成形信号14A和对侧低通波束成形信号14B。
听力设备2A包括连接至滤波器库12的第二波束成形模块16，第二波束成形模块16包括自适应带通波束成形器17A，用于基于第一带通波束成形信号12A和对侧带通波束成形器14A来提供第二带通波束成形信号18A。第二波束成形模块16包括用于基于第一低通波束成形信号12B和对侧低通波束成形信号14B来提供第二低通波束成形信号18B的自适应低通波束成形器17B。听力设备2A包括连接至带通波束成形器17A和低通波束成形器17B的加法器20。加法器20配置为用于基于第二带通波束成形信号18A和第二低通波束成形信号来提供波束成形的输入信号22。此外，加法器20连接至滤波器库12，用于基于第一高通波束成形信号12C来提供波束成形的输入信号22。因此，不在高频下执行第二波束成形，以便在双耳听力系统中维持第一波束成形信号的ILD。
听力设备2A包括用于处理波束成形的输入信号22并基于波束成形的输入信号22提供电输出信号26的处理器24以及用于将电输出信号26转换为音频输出信号的接收器28。
图3示出配置为用于包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统的示例性听力设备2B。双耳听力系统的听力设备2B(左/右听力设备)包括用于与双耳系统的对侧(右/左)听力设备(图3中未示出)进行(无线)通信的收发器模块4。收发器模块4配置为提供从远端听力设备接收的对侧波束成形信号5。听力设备2B包括麦克风组，其包括分别用于提供第一麦克风输入信号6A和第二麦克风输入信号8A的第一麦克风6和第二麦克风8。听力设备2B包括连接至第一麦克风6和第二麦克风8的第一波束成形模块10，用于接收和处理第一麦克风输入信号6A和第二麦克风输入信号8A。第一波束成形模块10基于第一麦克风输入信号6A和第二麦克风输入信号8A来提供或输出第一波束成形信号10A。
听力设备2B包括连接至第一波束成形模块10的滤波器库12。滤波器库配置为用于将第一波束成形信号10A滤波成多个第一子频带波束成形信号，其包括第一带通波束成形信号12A、第一低通波束成形信号12B以及第一高通波束成形信号12C。滤波器库12可选地连接至收发器模块5并且被配置为用于将对侧波束成形信号滤波成对侧带通波束成形信号14A、对侧低通波束成形信号14B和对侧高通波束成形信号14C。将对侧波束成形信号滤波成对侧子频带波束成形信号14A、14B、14C通过基于对侧子频带波束成形信号启用子频带波束成形来提高设计灵活性。
听力设备2B包括连接至滤波器库12的第二波束成形模块16，第二波束成形模块16包括自适应带通波束成形器17A，用于基于第一带通波束成形信号12A和对侧带通波束成形器14A来提供第二带通波束成形信号18A。第二波束成形模块16包括用于基于第一低通波束成形信号12B和对侧低通波束成形信号14B来提供第二低通波束成形信号18B的自适应低通波束成形器17B。第二波束成形模块16包括自适应高通波束成形器17C，用于基于第一高通波束成形信号12C和对侧高通波束成形信号14C来提供第二高通波束成形信号18C。听力设备2B包括连接至带通波束成形器17A、高通波束成形器17C以及低通波束成形器17B(如果存在)的加法器20。加法器20配置为基于第二带通波束成形信号18A、第二高通波束成形信号18C和第二低通波束成形信号18B来提供波束成形的输入信号22。在类似于听力设备2B的示例性听力设备中，可以省略低通波束成形器17B，并且可以将第一低通波束成形信号12B直接馈送至加法器20。听力设备2包括用于处理波束成形的输入信号22并基于波束成形的输入信号22提供电输出信号26的处理器24以及用于将电输出信号26转换为音频输出信号的接收器28。
图4示出第二波束成形模块16的示例性带通波束成形器17A。带通波束成形器包括带通波束成形控制器52和第一乘法器54，其中，带通波束成形器配置为基于第一带通波束成形信号12A和对侧带通波束成形信号14A来确定第一带通波束成形信号12A的第一带通系数A_1。带通波束成形控制器52配置为在第一乘法器54中将第一带通系数A_1应用于第一带通波束成形信号12A，例如，通过向第一乘法器54发送第一带通系数或指示第一带通系数的第一控制信号。带通波束成形器17A包括对侧乘法器56，并且带通波束成形控制器52配置为基于第一带通波束成形信号12A和对侧带通波束成形信号14A来确定对侧带通波束成形信号14A的对侧带通系数B_1。带通波束成形控制器52配置为在对侧乘法器56中应用对侧带通系数B_1，例如，通过向对侧乘法器56发送对侧带通系数B_1或指示对侧带通系数B_1的对侧控制信号。带通波束成形器17A包括连接至乘法器54、56的加法器60，用于将相应乘法器54、56的输出信号相加。带通波束成形器17A包括连接至加法器60并且配置为基于作为加法器60的输出信号的均衡器输入来提供第二带通波束成形信号18A的带通均衡器58。因此，均衡器输入基于第一带通波束成形信号和/或对侧带通波束成形信号，这取决于系数A_1和B_1的当前值。带通均衡器58配置为确定补偿系数(也表示为G_1)并且将补偿系数应用于作为第一带通波束成形信号12A和/或对侧带通波束成形信号14A的线性组合的加法器输出。补偿系数可选地确定为：
这里，l为第一带通波束成形信号12A，v＝A_1*l+B_1*r，并且r为对侧带通波束成形信号14A。因此，补偿系数为波束成形前后的强度比的平方根，并且带通子频带被放大为其原始RMS水平。
带通波束成形控制器52配置为例如利用确定器52A通过使用随机最速下降算法求解如上所述的成本函数C和约束条件所给出的最小化问题，来确定第一带通系数A_1和对侧带通系数B_1。
因此，在带通波束成形器17A中，第二带通波束成形信号18A(也表示为X_1)给出为：
X1＝G1*(A_1*l+B_1*r)；
这里，l为第一带通波束成形信号12A，并且r为对侧带通波束成形信号14A。
图5是操作包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统中的听力设备的示例性方法100的流程图。方法100包括从对侧听力设备获得(102)对侧波束成形信号并且获得(104)第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号。此外，方法100包括基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号提供(106)第一波束成形信号并且对第一波束成形信号和对侧波束成形信号进行滤波(108)以提供第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号。该方法进行至基于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号提供(110)第二带通波束成形信号，其中，提供(110)第二带通波束成形信号包括将自适应波束成形应用于第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号。方法100包括基于第二带通波束成形信号提供(112)波束成形的输入信号，对波束成形的输入信号执行(114)听力补偿处理以提供电输出信号，并且将电输出信号转换(116)为音频输出信号。
还公开了根据以下任何项目的听力设备和方法。
项目1.一种用于双耳听力系统的听力设备，所述双耳听力系统包括所述听力设备和对侧听力设备，所述听力设备包括：
收发器模块，用于与所述双耳听力系统的对侧听力设备进行通信，所述收发器模块配置为用于提供从所述对侧听力设备接收的对侧波束成形信号；
麦克风组，包括用于提供第一麦克风输入信号的第一麦克风和用于提供第二麦克风输入信号的第二麦克风；
第一波束成形模块，连接至所述麦克风组，用于基于所述第一麦克风输入信号和所述第二麦克风输入信号提供第一波束成形信号；
滤波器库，连接至所述第一波束成形模块和所述收发器模块，用于将所述第一波束成形信号滤波成包括第一带通波束成形信号的多个第一子频带波束成形信号，并且用于将所述对侧波束成形信号滤波成对侧带通波束成形信号；
第二波束成形模块，连接至所述滤波器库，所述第二波束成形模块包括用于基于所述第一带通波束成形信号和所述对侧带通波束成形信号提供第二带通波束成形信号的带通波束成形器；
加法器，连接至所述带通波束成形器，用于基于所述第二带通波束成形信号提供波束成形的输入信号；
处理器，用于处理所述波束成形的输入信号并基于所述波束成形的输入信号提供电输出信号；以及
接收器，用于将所述电输出信号转换为音频输出信号，
其中，所述第二波束成形模块的带通波束成形器是自适应波束成形器。
项目2.根据项目1所述的听力设备，其中，所述带通波束成形器包括带通波束成形控制器和第一乘法器，其中，所述带通波束成形器配置为基于所述第一带通波束成形信号和所述对侧带通波束成形信号来确定所述第一带通波束成形信号的第一带通系数，并且将所述第一带通系数应用于所述第一乘法器中。
项目3.根据项目2所述的听力设备，其中，确定所述第一带通波束成形信号的第一带通系数包括：求解基于所述第一带通波束成形信号和所述对侧带通波束成形信号的期望功率值的最小化问题。
项目4.根据项目2-3中任一项所述的听力设备，其中，确定所述第一带通波束成形信号的第一带通系数包括：求解基于所述第一带通波束成形信号和所述对侧带通波束成形信号的线性组合的期望均方值的最小化问题。
项目5.根据项目1-4中任一项所述的听力设备，其中，所述带通波束成形器包括对侧乘法器，并且其中，所述带通波束成形控制器配置为基于所述第一带通波束成形信号和所述对侧带通波束成形信号来确定所述对侧带通波束成形信号的对侧带通系数，并且将所述对侧带通系数应用于所述对侧乘法器中。
项目6.根据项目5所述的听力设备，其中，确定所述对侧带通波束成形信号的对侧带通系数包括：求解基于所述第一带通波束成形信号和所述对侧带通波束成形信号的期望功率值的最小化问题。
项目7.根据项目5-6中任一项所述的听力设备，其中，确定所述对侧带通波束成形信号的对侧带通系数包括：求解基于所述第一带通波束成形信号和所述对侧带通波束成形信号的线性组合的期望均方值的最小化问题。
项目8.根据项目1-7中任一项所述的听力设备，其中，所述带通波束成形器包括带通均衡器，所述带通均衡器配置为基于均衡器输入来提供所述第二带通波束成形信号，其中，所述均衡器输入基于所述第一带通波束成形信号和/或所述对侧带通波束成形信号。
项目9.根据项目1-8中任一项所述的听力设备，其中，所述第二波束成形模块包括用于基于第一低通波束成形信号和对侧低通波束成形信号来提供第二低通波束成形信号的低通波束成形器，并且其中，所述加法器连接至所述低通波束成形器，用于基于所述第二低通波束成形信号来提供波束成形的输入信号。
项目10.根据项目1-9中任一项所述的听力设备，其中，所述第二波束成形模块包括用于基于所述第一高通波束成形信号和所述对侧高通波束成形信号来提供第二高通波束成形信号的高通波束成形器，并且其中，所述加法器连接至所述高通波束成形器，用于基于所述第二高通波束成形信号来提供波束成形的输入信号。
项目11.根据项目1-10中任一项所述的听力设备，其中，所述听力设备包括连接至所述第二波束成形模块的波束成形控制器，用于控制所述第二波束成形模块，其中，所述波束成形控制器配置为在所述第二波束成形模块中在所述听力设备的主操作模式下应用第二主波束成形方案，并且在所述第二波束成形模块中在所述听力设备的辅操作模式下应用第二辅波束成形方案。
项目12.根据项目1-11中任一项所述的听力设备，其中，所述波束成形控制器连接至所述第一波束成形模块，用于控制所述第一波束成形模块，其中，所述波束成形控制器配置为在所述第一波束成形模块中在所述听力设备的主操作模式下应用第一主波束成形方案，并且在所述听力设备的辅操作模式下应用第一辅波束成形方案。
项目13.根据项目1-12中任一项所述的听力设备，其中，所述第一波束成形模块连接至所述收发器模块，并且其中，所述收发器模块配置为将所述第一波束成形信号的至少一部分发送至所述对侧听力设备。
项目14.一种包括听力设备和对侧听力设备的双耳听力系统，其中，所述听力设备是根据项目1-13中任一项所述的听力设备。
项目15.一种操作双耳听力系统中的听力设备的方法，所述双耳听力系统包括所述听力设备和对侧听力设备，所述方法包括：
从所述对侧听力设备获得对侧波束成形信号；
获得第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；
基于所述第一麦克风输入信号和所述第二麦克风输入信号来提供第一波束成形信号；
对所述第一波束成形信号和所述对侧波束成形信号进行滤波以提供第一带通波束成形信号和对侧带通波束成形信号；
基于所述第一带通波束成形信号和所述对侧带通波束成形信号来提供第二带通波束成形信号；
基于所述第二带通波束成形信号来提供波束成形的输入信号；
对所述波束成形的输入信号执行听觉补偿处理以提供电输出信号；以及
将所述电输出信号转换为音频输出信号，
其中，提供第二带通波束成形信号包括将自适应波束成形应用于所述第一带通波束成形信号和所述对侧带通波束成形信号。
虽然已经示出和描述了具体特征，但是应当理解，它们并不旨在限制所要求保护的发明，并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离所要求保护的发明的精神和范围的情况下进行各种改变和修改。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。所要求保护的发明旨在涵盖所有替代方案、修改和等同物。