使好耳效应最大化的方法、听音装置和听音系统的制作方法

专利名称：使好耳效应最大化的方法、听音装置和听音系统的制作方法
使好耳效应最大化的方法、听音装置和听音系统技术领域
本申请涉及听音装置，如包括第一和第二听音装置的听音系统，尤其涉及动态声环境中的声音定位和使不同声源彼此分离的用户能力，例如目标在于提高语音可懂度。本发明尤其涉及适于佩戴在用户左耳或右耳之一处的听音装置的传声器系统从声场拾取的音频信号的处理方法。本申请还涉及运行双侧听音系统的方法、听音装置、其用途、及听音系统。
本申请还涉及包括处理器和程序代码的数据处理系统，程序代码使处理器执行本发明方法的至少部分步骤，及涉及保存程序代码的计算机可读介质。
例如，本发明可用在如补偿用户听力受损的助听器的应用中。本发明尤其可用在如听力仪器、耳机、耳麦、有源耳朵保护系统或其组合的应用中。
背景技术：
本发明背景技术的相应描述可在EP2026601A1中找到，下面的大部分内容均取自该申请。
患听力损失的人大多数通常存在检测声信号中的高频的问题。由于声信号中的高频已知在空间听觉如确定所检测声音的位置或源的能力(“声定位”)方面具有优点，因而这是主要问题。因此，空间听觉对于人在其环境中感知声音、交互作用及确定方向的能力非常重要。对于更复杂的听音情形如鸡尾酒会更是如此，其中空间听觉使人能在知觉上使不同声源彼此分离，从而导致更好的语音可懂度[Bronkhorst, 2000]。
从心理声学文献可以看出，除了耳间时间和电平差(分别缩写为ITD和ILD) 之外，声定位还由单耳频谱暗示即在高于3kHz的频率通常出现的峰值和谷值调解 [Middlebrooks and Green, 1991]、[ffightman and Kistler, 1997]。由于听力受损人员通常在检测高于3kHz频率的能力方面受损，他们受降低的空间听觉能力的折磨。
频移已用于修改音频信号的所选频谱分量以提高用户对音频信号的感知能力。原则上，术语“频移”或“移频”指多种不同的、改变信号频谱的方法。例如，“频率压缩”指将 (更宽的)源频区压缩为更窄的目标频区，例如通过抛弃每第η个频率分析频带并在频域中将其余频带“推”在一起。“频率降低”指将高频源区转变为低频目标区，但不抛弃所转变的高频带中包含的任何频谱信息。而是，已移频的较高频率完全代替较低频率或它们与较低频率混频。原则上，两种类型的方法均可对特定输入频谱的所有频率执行或仅对部分频率执行。在本说明书中，两种方法均用于将较高的频率向下移频，或通过频率压缩，或通过频率降低。然而，总的来说，可有向下移到一个或多个低频目标频带的一个或多个高频源频带，也可有其它保持不受移频影响的愈加更低的频带。
专利申请EP 1742509涉及通过合成听力装置的音频输入信号而消除声反馈及噪声。尽管该方法利用频移，但在该现有技术方法中频移的目的是消除助听器中的声反馈和噪声，而不是提高空间听觉能力。发明内容
因自适应频移引起的好耳效应基于当前声环境的估计、个人佩戴者听力损失、可能及关于佩戴者的头部和躯干几何形状的信息的独特组合。好耳效应通常指听者试图增强具有更好信噪比的那一侧的语音信号的可听度同时减低具有更差信噪比的那一侧的噪声的现象。
创造性的算法提供将听力仪器观察到的好耳效应(BEE)变换为佩戴者借助于频移可接近的BEE的方式。
在第一方面，例如由头部相关传递函数(HRTF)表征的耳朵、头部和躯干几何形状与当前声源的频谱分布和位置信息组合提供决定在特定时间哪些频带对听者或听力仪器见到的BEE最有作用的手段。这对应于图I略示的系统。
在第二方面，耳朵、头部和躯干几何形状对BEE的影响在不知道个人HRTF的情形下通过比较跨耳朵估计的源信号进行估计。这对应于图2中略示的系统。这方面是2011 年 8 月 23 日申请的、题为“A method and a binaural listening system for maximizing a better ear effect”的欧洲专利申请的主要论题,该申请通过引用组合于此。
原则上，对于显现BEE，必须发生两件事目前声源的位置需要在听者的频率范围引起ILD (耳间电平 差)，及目前声源必须在ILD足够大的那些频率展现能量。这些称为潜在施主(donor)频率范围或频带。
用户听力损失的信息，尤其是听力图和随频率而变的频率分辨率，用于推导佩戴者感受BEE的频区。这些称为目标频率范围或频带。
根据本发明，算法持续改变移频以使BEE最大化。另一方面，与静态移频方案如 [Carlile et al.，2006]、[Neher and Behrens, 2007]相反，本发明并不向用户提供空间信息的一致表不。
根据本发明，当前身体BEE的频谱构造知识与怎样使其可由听力仪器的佩戴者接近的知识组合。
本申请的目标在于为双耳听音系统的用户提供改善的声音定位。
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。
听音装置中的音频信号的处理方法
一方面，提供适于佩戴在用户左耳或右耳之一处的听音装置的传声器系统从声场拾取的音频信号的处理方法，声场包括来自一个或多个声源的声信号，声信号从相对于用户的一个或多个方向撞击用户。本发明方法包括
a)提供关于将声音传给用户左耳和右耳中的特定耳朵的传递函数的信息，传递函数随声信号的频率、相对于用户的声音撞击方向、及用户头部和身体的性质而定；
bl)提供关于用户特定耳朵的听觉能力的信息，听觉能力随声信号的频率而定；
b2)确定特定耳朵的多个目标频带，在这些目标频带中用户的听觉能力满足预定听觉能力条件；
Cl)提供针对特定耳朵的、来自一个或多个声源的声信号的动态分离，该分离随时间、频率及声信号相对于用户的起始方向而定；
c2)在动态分离的声信号之中选择信号；
c3)确定所选信号的、表明所选信号相对于声场信号的强度的SNR度量，SNR度量随时间、频率和所选信号相对于用户的起始方向及随声源的位置和相互强度而定；
c4)确定所选信号在特定时间的多个施主频带，所选信号的SNR度量在这些施主频带高于预定阈值；
d)如果满足预定移频条件，将所选信号在特定时间的至少一施主频带移到目标频带。
这具有对听力受损用户提供改善的语音可懂度的优点。
在优选实施例中，根据本发明的算法分离输入信号以获得具有对应定位参数(如水平角、垂直角和距离，或等价参数，或其子集)的、分离的源信号。分离例如可基于定向传声器系统、周期匹配、统计独立性，组合或备选。在实施例中，该算法用在双侧助听器系统的听音装置中，其中提供听音装置内通信从而使能在系统的两个听音装置之间交换分离的信号及对应的定位参数。在实施例中，本发明方法提供分离的源信号的比较以估计一个、多个或所有分离的源信号的头部相关传递函数(HRTF)并将结果保存在HRTF数据库中，例如保存在一个或两个听音装置中(或保存在与听音装置通信的装置中)。在实施例中，本发明方法使能根据学习规则更新HRTF数据库，例如
HRTFdb(0s, (pS7 r, f)=(l-a) HRTFJb(0s, r, f) + a HRTFcs, (0S, (ps, r, f),
Θ s, Cps，r为极坐标系统中的坐标，f为频率,及α为确定HRTF的数据库(db)值随HRTF当前估计的(est)值的变化的变化率的参数(O和I之间)。
在实施例中，本发明方法包括步骤c3’)确定所选信号时特定耳朵的多个潜在施主频带及确定与将声音传给用户左耳和右耳的传递函数有关的好耳效应函数BEE高于预定阈值的方向。在实施例中，多个施主频带中的一个或多个(如全部)在潜在施主频带之中确定。
在实施例中，预定移频条件包括所选信号的至少一施主频带与所选信号的潜在施主频带重叠或一样。在实施例中，预定移频条件包括在步骤c3’)中在所选信号起始方向未识别到潜在施主频带。在实施例中，预定移频条件包括施主频带包含语音。
在实施例中，在步骤c3)确定SNR度量时，术语“声场信号”意为“声场的所有信号”，或作为备选，“声场信号的所选子集”(通常包括所选信号)，包括估计对用户更重要的声场，如包括更多信号能量或功率的那些声场(如在特定时间点共同包括声场声源的总能量或功率的预定部分以上的声源)。在实施例中，预定部分为50%，如80%或90%。
在实施例中，将声音传给用户左耳和右耳的传递函数包括左耳和右耳的头部相关传递函数HRTF1和HRTFp在实施例中，左耳和右耳的头部相关传递函数HRTF1和HRT匕在听音装置正常运行之前确定并使其在正常运行期间可用于听音装置。
在实施例中，在步骤c3’ )中，与将声音传给用户左耳和右耳的传递函数有关的好耳效应函数基于耳间电平差ILD的估计量，及其中潜在施主频带的耳间电平差大于预定阈值 τ ILD。
在实施例中，对动态分离的声信号中的两个以上如所有信号执行步骤c2 )-c4 )，及其中在确定SNR度量时不同于所选信号的所有其它信号源视为噪声。
在实施例中，在步骤c2)中，目标信号在动态分离的声信号之中选择，及其中对目标信号执行步骤d)，及其中不同于目标信号的所有其它信号源视为噪声。在实施例中，目标信号在满足一个或多个条件的、分离的信号源之中选择，前述条件包括a)具有最大能含量山)离用户最近；c)位于用户前面；d)包括最大声的语音信号成分。在实施例中，目标信号可由用户选择，如经使能在当前分离的声源之间进行选择或使能选择来自相对于用户的特定方向的声源的用户接口。
在实施例中，不属于动态分离的声信号之一的信号分量视为噪声。
在实施例中，步骤d)包括用施主频带的量值和/或相位取代目标频带的量值和/ 或相位。步骤d)包括使目标频带的量值和/或相位与施主频带的量值和/或相位混合。 在实施例中，步骤d)包括用施主频带的量值取代目标频带的量值或使施主频带的量值与目标频带的量值混合，同时目标频带的相位保持不变。步骤d)包括用施主频带的相位取代目标频带的相位或使施主频带的相位与目标频带的相位混合，同时目标频带的量值保持不变。步骤d)包括用两个以上施主频带的量值和/或相位取代目标频带的量值和/或相位或使两个以上施主频带的量值和/或相位与目标频带的量值和/或相位混合。在实施例中， 步骤d)包括用来自一施主频带的量值和来自另一施主频带的相位取代目标频带的量值和 /或相位或使来自一施主频带的量值和来自另一施主频带的相位与目标频带的量值和/或相位混合。
在实施例中，施主频带选择为高于预定最小施主频率，及其中目标频带选择为低于预定最大目标频率。在实施例中，最小施主频率和/或最大目标频率适应用户听觉能力。
在实施例中，在步骤b2)中，目标频带基于听力图确定。在实施例中，在步骤b2) 中，目标频带基于用户听觉能力的频率分辨率确定。在实施例中，在步骤b2)中，当不同电平的声音同时播放给用户左耳和右耳时，目标频带确定为用户有能力正确决定哪一耳朵上的电平更大的那一频带。换言之，听觉能力条件可与下述一个或多个有关a)用户听觉能力与用户听力图有关，例如用户听觉能力在多个频率下高于预定听力阈值(如听力图所确定的); b)用户的频率分辨率能力；c)当不同电平的声音同时播放给用户左耳和右耳时，用户正确决定哪一耳朵上的电平更大的能力。
在实施例中，确定对佩戴者当前的空间感知和语音可懂度没有多大作用的目标频带，使得它们的信息可用来自施主频带的信息取代。对佩戴者当前的空间感知没有多大作用的目标频带为好耳效应函数BEE低于预定阈值的目标频带。在实施例中，对佩戴者的语音可懂度没有多大作用的目标频带为所选信号的、表明所选信号相对于声场信号的强度的 SNR度量低于预定阈值的目标频带。
运行双侧助听器系统的方法
—方面，提供运行包括左和右听音装置的双侧助听器系统的方法，每一听音装置根据如上所述的、“具体实施方式
”中详细描述的、及权利要求限定的方法运行。
在实施例中，步骤d)在左和右听音装置中独立(异步)运行。
在实施例中，步骤d)在左和右听音装置中同步运行，因为这些装置共享同一施主和目标频带配置。在实施例中，同步通过在左和右听音装置之间通信实现，该同步模式称为双耳BEE估计。在实施例中，同步经双侧逼近双耳BEE估计实现，其中特定听音装置适于能够估计另一听音装置将做什么，而不需要在其间通信。
在实施例中，特定听音装置从另一听音装置接收已移频信号及非必须地根据所需 ILD按比例调节该信号。
在实施例中，确定来自施主频带的ILD并应用于同一听音装置的目标频带。
在实施例中，在听音装置之一中确定ILD并传给另一听音装置并在另一听音装置中应用。
在实施例中，本发明方法包括基于所保存的HRTF值数据库将方向信息应用于信号。在实施例中，数据库的HRTF值通过学习进行修改(改进)。
在实施例中，本发明方法包括将相应HRTF值应用于电信号以将声源的真实相对位置或虚拟位置的感知传达给用户。
在实施例中，本发明方法包括将HRTF值应用于立体声信号以操纵声源位置。
在实施例中，本发明方法包括，没有信号中固有的方向信息但具有估计的、接收的或虚拟的定位参数的声音通过查找和插值根据HRTF数据库进行置放(将非固有定位参数用作输入参数)。
在实施例中，本发明方法包括，包括方向信息的声信号通过HRTF数据库进行修改使得其被感知为源自不同于固有方向信息指示的另一位置。该特征例如可与博弈或虚拟现实应用结合使用。
听音装置
一方面，进一步提供适于佩戴在用户左耳和右耳中的特定耳朵处的听音装置，包括用于从包括来自一个或多个声源的声信号的声场拾取声音的传声器系统，声信号从相对于用户的一个或多个方向撞击佩戴听音装置的用户，前述听音装置适于根据如上所述的、 “具体实施方式
”中详细描述的及权利要求限定的方法处理传声器系统拾取的音频信号。
在实施例中，听音装置包括数据处理系统，该数据处理系统包括处理器和程序代码，程序代码使得处理器执行上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步骤。
在实施例中，听音装置适于提供随频率而变的增益以补偿用户的听力损失。在实施例中，听音装置包括用于增强输入信号并提供处理后的输出信号的信号处理单元。数字助听器的各个方面在[Schaub; 2008]中描述。
在实施例中，听音装置包括用于将电信号转换为由用户感知为声信号的刺激的输出变换器。在实施例中，输出变换器包括多个耳蜗植入电极或骨导听力装置的振动器。在实施例中，输出变换器包括用于将刺激作为声信号提供给用户的接收器(扬声器)。
在实施例中，听音装置包括用于将输入声音转换为电输入信号的输入变换器。在实施例中，听音装置包括适于分离佩戴听音装置的用户的局部环境中的两个以上声源的定向传声器系统。在实施例中，定向系统适于检测(如自适应检测)传声器信号的特定部分源自哪一方向。这可以多种不同的方式实现，例如US 5，473，701、WO 99/09786A1或EP 2088802A1中描述的方式。
在实施例中，听音装置包括用于从另一装置如通信装置或另一听音装置无线接收直接电输入信号的天线和收发器电路。在实施例中，听音装置包括用于从另一装置如通信装置或另一听音装置接收有线直接电输入信号的(可能标准化的)电接口(例如连接器的形式)。在实施例中，直接电输入信号表示或包括音频信号和/或控制信号和/或信息信号。 在实施例中，听音装置包括用于对所接收的直接电输入进行解调的解调电路，以提供表示音频信号和/或控制信号的直接电输入信号，例如用于设置听音装置的运行参数(如音量)和/或处理参数。总的来说，听音装置的发射器和天线及收发器电路建立的无线链路可以是任何类型。在实施例中，无线链路在功率约束条件下使用，例如由于听音装置包括便携式 (通常电池驱动的)装置。在实施例中，无线链路为基于近场通信的链路，例如基于发射器和接收器部分的天线线圈之间的感应耦合的感应链路。在另一实施例中，无线链路基于远场电磁辐射。在实施例中，经无线链路的通信根据特定调制方案进行安排，例如模拟调制方案，如FM (调频)或AM (调幅)或PM (调相)，或数字调制方案，如ASK (幅移键控)如开-关键控、FSK (频移键控)、PSK (相移键控)或QAM (正交调幅)。
在实施例中，听音装置和可能的其它装置之间的通信处于基带(音频频率范围，如 O和20kHz之间)中。优选地，听音装置和另一装置之间的通信基于高于IOOkHz频率下的某种调制。优选地，用于在听音装置和另一装置之间建立通信的频率低于50GHz，例如位于从50MHz到50GHz的范围中，例如高于300MHz，例如在高于300MHz的ISM范围中，例如在 900MHz范围中或在2. 4GHz范围中。
在实施例中，听音装置包括输入变换器(传声器系统和/或直接电输入(如无线接收器))和输出变换器之间的正向或信号通路。在实施例中，信号处理单兀位于正向通路中。 在实施例中，信号处理单元适于根据用户的特定需要提供随频率而变的增益。在实施例中， 听音装置包括具有用于分析输入信号(如确定电平、调制、信号类型、声反馈估计量等)的功能件的分析通路。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在频域进行。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在时域进行。
在实施例中，听音装置如传声器单元和/或收发器单元包括用于提供输入信号的时频表示的TF转换单元。在实施例中，时频表示包括所涉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。在实施例中，听音装置考虑的、从最小频率fmin到最大频率fmax的频率范围包括典型的、人听得见的、从20Hz到20kHz的频率范围的一部分，例如从20Hz到12kHz的范围的一部分。在实施例中，听音装置考虑的频率范围fmin，fmax拆分为P个频带，其中P如大于5，如大于10，如大于50，如大于100，其中至少部分个别进行处理。在实施例中，听音装置适于在多个不同的频率范围或频带处理其输入信号。频带可以宽度一致或不一致(如宽度随频率增加)、重叠或不重叠。
在实施例中，听音装置包括用于确定输入信号(如频带电平上的和/或全(宽带)信号的)的电平的电平检测器(LD)。从用户声环境拾取的电传声器信号的输入电平适于根据多个不同的(如平均)信号电平将用户当前的声环境分类为高电平或低电平环境。助听器中的电平检测例如在W003/081947A1或US5，144, 675中描述。
在特定实施例中，听音装置包括话音检测器(VD)，用于确定输入信号是否包括话音信号(在特定时间点)。在本说明书中，话音信号包括来自人类的语音信号。其还可包括由人类语音系统产生的其它形式的发声(如唱歌)。在实施例中，话音检测器单元适于将用户当前的声环境分类为话音或无话音环境。这具有下述优点包括用户环境中的人类发声 (如语音)的电传声器信号的时间段可被识别，因而与仅包括其它声源(如人工产生的噪声) 的时间段分离。在实施例中，话音检测器适于将用户自己的话音也检测为话音。作为备选，话音检测器适于在检测话音时排除用户自己的话音。语音检测器例如在WO 91/03042A1中描述。
在实施例中，听音装置包括自我话音检测器，用于检测特定输入声音(如话音)是否源自系统用户的话音。自我话音检测例如在US 2007/009122和W02004/077090中涉及。 在实施例中，听音装置的传声器系统适于能够在用户自己的话音和另一人的话音及可能来自非话音声音之间区分。
在实施例中，听音装置包括声(和/或机械)反馈抑制系统。在实施例中，听音装置还包括用于所涉及应用的其它相应功能，如压缩、降噪等。
在实施例中，听音装置包括助听器，如听力仪器，如适于位于用户耳朵处或完全或部分位于用户耳道中的听力仪器，例如耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。
助听器系统
另一方面，提供包括上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求限定的听音装置及包括辅助装置的听音系统。
在实施例中，该系统适于在听音装置和辅助装置之间建立通信链路以实现信息 (如控制和状态信号，可能音频信号)可交换或从一装置转发给另一装置。
在实施例中，辅助装置为适于接收多个音频信号(如来自娱乐装置如电视机或音乐播放器、电话装置如移动电话、或计算机如PC)并适于选择和/或组合所接收的音频信号中的特定信号(或信号组合)以传给听音装置的音频网关设备。
在实施例中，辅助装置为另一听音装置。在实施例中，听音系统包括适于实施双耳听音系统如双耳助听器系统的两个听音装置。
双侧助听器系统
此外，提供包括上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求限定的左和右听音装置的双侧助听器系统。
此外，提供根据上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求限定的双侧助听器系统运行方法运行的双侧助听器系统。
思途
此外，本发明提供上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求中限定的听音装置的用途。在实施例中，提供在包括一个或多个听力仪器、耳机、耳麦、有源耳朵保护系统等的系统中的用途。
计算机可读介质
本发明进一步提供保存包括程序代码的计算机程序的有形计算机可读介质，当计算机程序在数据处理系统上运行时，使得数据处理系统执行上面描述的、“具体实施方式
” 中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步骤。除了保存在有形介质如磁盘、⑶-ROM、DVD、硬盘、或任何其它机器可读的介质上，计算机程序也可经传输介质如有线或无线链路或网络如因特网进行传输并载入数据处理系统从而在不同于有形介质的位置处运行。
数据处理系统
本发明进一步提供数据处理系统，包括处理器和程序代码，程序代码使得处理器执行上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步骤。
本发明的进一步的目标由从属权利要求和本发明的详细描述中限定的实施方式实现。
除非明确指出，在此所用的单数形式的含义均包括复数形式(即具有“至少一”的意思)。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被称为“连接”或 “耦合”到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间插入元件。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。


本发明将在下面参考附图、结合优选实施方式进行更完全地说明。
图I示出了包括BEE最大化算法的听音装置实施例的框图，在分别位于用户左耳和右耳处的听音装置(双侧系统)之间不交换信息。
图2示出了包括BEE最大化算法的听音系统实施例的框图，在分别位于用户左耳和右耳处的系统听音装置(双耳系统)之间交换信息。
图3示出了声源结构的四个简单例子及左和右听音装置的相应功率密度谱，图示了本申请中讨论的好耳效应。
图4示意性地示出了时域信号到时频域的转换，图4a示出了随时间而变的声信号 (振幅-时间)及其在模数转换器中的采样，图4b示出了在采样的信号傅里叶变换之后得到的时频单元“映射”。
图5示出了根据本发明的移频引擎结构的几个简单例子。
图6示出了根据本发明的移频引擎结构的两个例子，图6a示出了异步移频，及图 6b示出了同步移频。
图7示出了根据本发明的移频引擎结构的另一例子，其中右仪器从左仪器接收已移频信号及(非必须地)根据所需ILD按比例调节该信号。
图8示出了根据本发明的移频引擎结构的另一例子，其中仪器在施主范围中估计 ILD并将类似的增益应用于目标范围。
图9示出了根据本发明的移频引擎结构的另一例子，其中仪器仅对一个源提供 BEE (另一源未被移频)。
图10示出了根据本发明的移频引擎结构的另一例子，称为扫描BEE模式，其中仪器拆分目标范围并对两个源提供(一些)BEE。
图11示意性地示出了用于实施本发明方法和想法的听音装置的实施例。
图12示出了包括第一和第二听音装置LD1、LD2的双耳或双侧听音系统的例子，每一听音装置例如为图Ila或图Ilb中所示的听音装置。
为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。在所有附图中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。
通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。对于本领域的技术人员来说，从下面的详细描述可显而易见地得出其它实施方式。
具体实施方式
本发明涉及好耳效应，尤其涉及使其通过自适应频移可为听力受损人员利用。算法基于当前声环境的估计(包括声源分离)、个人佩戴者听力损失、可能及关于用户头部和躯干几何形状的信息的独特组合。
在第一方面，例如由头部相关传递函数(HRTF)表征的耳朵、头部和躯干几何形状与当前声源的频谱分布和位置信息组合提供决定在特定时间哪些频带对听者或听力仪器见到的BEE最有作用的手段。这对应于图I略示的系统。
图I示出了包括BEE最大化算法的听音装置实施例的框图，其中在分别位于用户左耳和右耳处的听音装置(双侧系统)之间不交换信息。听音装置包括从输入变换器(传声器)到输出变换器(接收器)的正向通路，该正向通路包括处理单元(在此为模块(从左到右) 定位、源提取、源增强、另外的HI处理、及移频引擎、BEE提供者和另外的HI处理)，用于处理(如提取源信号、提供所得的方向信号、应用随频率而变的增益等)输入变换器(在此为传声器系统“传声器”)拾取的输入信号或源自其的信号、及将增强信号提供给输出变换器(在此为接收器)。正向通路的信号的增强包括动态应用本申请中描述的BEE算法。听音装置包括用于分析正向通路的信号并影响信号通路的处理的分析通路，包括提供动态利用BEE 效应的基础。在图I中所示的听音装置实施例中，分析通路包括模块BEE定位器和BEE分配器。模块BEE定位器适于提供施主范围的估计量，即BEE的频谱位置，与存在的声源相关联，尤其适于对特定声源s提供一组潜在施主频带DONORs (η)，与源s相关联的BEE在这些频带有用。BEE定位器使用保存在听音装置存储器中的(参见来自中间的“头部和躯干几何形状”的信号HTG)、关于听音装置用户的头部和躯干几何形状的输入(与将声音传给用户左耳和右耳有关)，例如保存在听音装置存储器中的头部相关传递函数的形式。估计以对所涉及听音装置见到的好耳效应有贡献的(分类的)频带列表告终，参见用作BEE分配器模块的输入的信号Η)Β。模块BEE分配器实现将具有大多数空间信息(如所涉及听音装置见到的) 的施主频带动态分配给具有最佳空间接收(如听音装置的佩戴者(用户)见到的)的目标频带，参见馈给移频引擎、BEE提供者模块的信号DB-BEE。BEE分配器模块识别用户具有可接受的听觉能力且对佩戴者当前的空间感知和语音可懂度没有多大作用的频带，称为目标频带，使得它们的信息可用具有好BEE的信息(来自适当的施主频带)有利地取代。所识别的目标频带的分配在BEE分配器模块中基于来自BEE定位器模块的输入DB-BEE和保存在听音装置存储器(在此为“听力损失”)中的关于用户(随频率而变的)听觉能力的输入HLI进行。关于用户听觉能力的信息包括频带怎样好地处理空间信息的分类列表，优选包括必要的、空间暗示的频谱宽度(对于能够区分不同空间起点的两个声音的用户)。如图I中的框 BEE-MAX所示，模块BEE定位器、BEE分配器和移频引擎、BEE提供者及另外的HI处理一起形成BEE最大化算法的一部分或构成BEE最大化算法。其它功能单元可另外存在，(完全或部分位于)根据本发明的听音装置的分析通路中，例如反馈估计和/或抵消、降噪、压缩等。 移频引擎、BEE提供者模块将正向通路的输入信号SL和来自BEE分配器模块的DB-BEE信号接收为输入并提供输出信号TB-BEE，包括具有来自适当施主频带的自适应分配的BEE信息的目标频带。增强信号TB-BEE馈给另外的HI处理模块，以可能在经输出变换器(在此为接收器模块)呈现给用户之前进一步处理信号(如压缩、降噪、反馈减少等)。作为备选或另外，正向通路的信号的处理可在BEE最大化算法应用于正向通路信号之前在定位、源提取、 源增强、另外的HI处理模块中进行。
在第二方面，耳朵、头部和躯干几何形状对BEE的影响在不知道个人HRTF的情形下通过比较跨用户耳朵估计的源信号进行估计。这对应于图2中略示的系统。图2示出了包括BEE最大化算法的听音系统实施例的框图，其中在分别位于用户左耳和右耳处的系统听音装置(双耳系统)之间交换信息。图2的系统包括结合图I所示和所述的左和右听音装置。除了图I中所示听音装置实施例的元件之外，图2的系统的左和右听音装置LD-I (上部装置)、LD-2 (下部装置)包括用于在其间建立无线通信链路WL的收发器。从而关于特定声源s的、与源s相关联的BEE有用的施主频带DONORs(η)的信息可在左和右听音装置之间(如图2中所示的相应BEE定位器模块之间)进行交换。另外或作为备选，使能在左和右听音装置中直接比较BEE和SNR值以用于将可用施主频带动态分配给适当的目标频带的信息可在左和右听音装置之间(如图2中所示的相应BEE分配器模块之间)进行交换。另外或作为备选，可在左和右听音装置之间(如图2中所示的相应定位、源提取、源增强、另外的HI 处理模块之间)交换使能直接比较其它信息的信息，如关于声源定位，如关于或包括传声器信号或来自分别位于左和右听音装置之中或之处本地的传感器的信号，如关于局部声环境如嘯声、调制、噪声等的传感器。尽管图2中示出了三个不同的无线链路WL，但WL指示仅用于表明数据交换，物理交换可以也可不经同一链路执行。在实施例中，在左和/或右听音装置中省略与听音装置用户的头部和躯干几何形状有关的信息。作为备选，前述信息实际上保存在一个或两个仪器中，或使可从听音装置可访问的数据库获得，例如经无线链路(参见图2中的“头部和躯干几何形状”)。
在下面进一步论述听音装置及基于图I中所示的左和右听音装置的双侧听音系统的另外的实施例和修改。同样地，在下面进一步论述图2中所示的双耳听音系统的另外的实施例和修改。
本申请中所述的好耳效应在图3中通过声源结构的一些简单例子图示。
四个例子提供简化的计算可视化，其导致对特定源提供BEE的那些频区的估计。 可视化基于选自 Gardner and Martin 的 KEMAR HRTF 数据库[Gardner and Martin, 1994] 的三组HRTF。为保持例子简单，源频谱平(脉冲源)，因此可视化忽略源幅度谱的影响，其在实践中另外存在。
权利要求
1.由适于佩戴在用户左耳和右耳中的特定耳朵处的听音装置的传声器系统从声场拾取的音频信号的处理方法，所述声场包括来自一个或多个声源的声信号，所述声信号从相对于用户的一个或多个方向撞击用户，所述方法包括 a)提供关于将声音传给用户左耳和右耳的传递函数的信息，所述传递函数随声信号的频率、相对于用户的声音撞击方向、及用户头部和身体的性质而定； bl)提供关于用户特定耳朵的听觉能力的信息，所述听觉能力随声信号的频率而定；b2)确定特定耳朵的多个目标频带，在所述目标频带中用户的听觉能力满足预定听觉能力条件； Cl)提供针对特定耳朵的、来自一个或多个声源的声信号的动态分离，所述分离随时间、频率及声信号相对于用户的起始方向而定；c2)在动态分离的声信号之中选择信号； c3)确定所选信号的、表明所选信号相对于声场信号的强度的SNR度量，SNR度量随时间、频率和所选信号相对于用户的起始方向及随声源的位置和相互强度而定； c4)确定所选信号在特定时间的多个施主频带，所选信号的SNR度量在所述施主频带高于预定阈值； d)如果满足预定移频条件，将所选信号在特定时间的至少一施主频带移到目标频带。
2.根据权利要求I的方法，其中将声音传给用户左耳和右耳的传递函数包括左耳和右耳的头部相关传递函数HRTF1和HRTF-
3.根据权利要求I的方法，其中对动态分离的声信号中的两个以上信号执行步骤c2) _c4)，及其中在确定SNR度量时不同于所选信号的所有其它信号源均视为噪声。
4.根据权利要求I的方法，其中在步骤c2)中，目标信号在动态分离的声信号之中选择，及其中对目标信号执行步骤d)，及其中不同于目标信号的所有其它信号源视为噪声。
5.根据权利要求I的方法，其中步骤d)包括用施主频带的量值取代目标频带的量值或与之混合，同时目标频带的相位保持不变。
6.根据权利要求I的方法，其中步骤d)包括用施主频带的相位取代目标频带的相位或与之混合，同时目标频带的量值保持不变。
7.根据权利要求I的方法,其中施主频带选择为高于预定最小施主频率,及其中目标频带选择为低于预定最大目标频率。
8.根据权利要求I的方法，其中在步骤b2)中，目标频带基于听力图确定。
9.根据权利要求I的方法，其中在步骤b2)中，目标频带基于用户听觉能力的频率分辨率确定。
10.包括左和右听音装置的双侧助听器系统的运行方法，其中每一听音装置根据权利要求I的方法运行。
11.根据权利要求10的方法，其中步骤d)在左和右听音装置中独立运行。
12.适于佩戴在用户左耳和右耳中的特定耳朵处的听音装置，包括用于从包括来自一个或多个声源的声信号的声场拾取声音的传声器系统，所述声信号从相对于用户的一个或多个方向撞击佩戴听音装置的用户，其中所述听音装置适于根据权利要求I处理传声器系统拾取的音频信号。
13.根据权利要求12的听音装置，包括数据处理系统，所述数据处理系统包括处理器和程序代码 ，程序代码使得处理器执行权利要求I的方法的至少部分步骤。
全文摘要
本申请公开了使好耳效应最大化的方法、听音装置和听音系统。本申请的目标在于为双耳听音系统的用户提供改善的声音定位。通过由头部相关传递函数(HRTF)表征的用户耳朵、头部和躯干几何形状的信息与当前声源的频谱分布和位置信息组合决定在特定时间哪些频带对听者或听力仪器见到的BEE最有作用而实现前述目标。本申请具有为听力受损用户提供改善的语音可懂度的优点。本发明可用于补偿用户听力受损的助听器。
文档编号H04R25/00GK102984637SQ20121030357
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者N·H·旁托皮丹 申请人:奥迪康有限公司