具有改进的定位的助听器的制造方法
【专利摘要】一种被提供有传入声音信号的空间线索改进保存的新型助听器，所述助听器包括：BTE助听器壳体、至少一个BTE声音输入换能器，处理器、声音信号传输构件、耳塞、以及、ITE扩音器壳体，并且还包括：至少一个自适应线索滤波器，其每个都具有：输入，其被提供有来自所述至少一个BTE声音输入换能器的相应一个的输出信号，以及滤波器系数，其被适配为使得所述至少一个ITE扩音器的输出和所述至少一个自适应线索滤波器的组合输出之间的差异最小化。
【专利说明】具有改进的定位的助听器
【技术领域】
[0001]一种被提供有关于助听器的佩戴者的声源的改进定位的新型耳后式(BTE)助听器。
【背景技术】
[0002]助听器用户已报告，他们佩戴助听器时定位声源的能力比他们不佩戴助听器时差。这表现出轻度至中度听觉受损人群的严重问题。
[0003]此外，助听器通常以下列方式再现声音，即用户感知声源位于其头部的内部。也就是说声音是内在而非外在的。当涉及“在噪声中听到讲话问题”时，助听器用户的普遍抱怨是非常难以关注正在说的任何话，即使信噪比(SNR)应足以提供所需讲话的可理解性时也是如此。这一事实的重要促成因素在于助听器再现内在化声音场。这增加了助听器用户的认知负荷，并且可能导致收听疲劳，并且最终导致用户摘下一个或多个助听器。
[0004]因而，存在对一种具有改进声源定位的新型助听器的需求，S卩，该新型助听器保存相应声源在声音环境中关于助听器佩戴者的头部定向的方向和距离的信息。
[0005]人类通过人的双耳声音定位能力在三维空间中检测和定位声源。
[0006]听觉输入由两种信号组成，即每个耳膜处的声压，下文中称为双耳声音信号。因而，如果在耳膜处精确再现应由给定空间声音场在耳膜处产生的声压，人的听觉系统就将不能分辨来自空间声音场本身产生的实际声音的经再现声音。
[0007]还不完全了解人的听觉系统如何提取关于声源的距离和方向的信息，但是已知，在该确定过程中，人的听觉系统使用许多线索。在这些线索中有频谱线索、混响线索、耳间时间差(ITD)、耳间相差(Iro)和耳间强度差(ILD)。
[0008]根据两个传递函数描述来自关于收听者的左耳和右耳位于给定方向和距离的声源的声波传输，其中一个传递函数用于左耳，另一个用于右耳，传递函数包括任何线性失真，诸如音色、耳间时间差和耳间频谱差。将一个用于左耳、一个用于右耳的两个传递函数组称为头相关传递函数(HRTF)。HRTF的每个传递函数都定义为关于这样的比率，即在附属耳道处或与其接近的特定点由平面波产生的声压P (左耳道中为九，右耳道中为PK)关于基准之间的比率。通常选择的基准为声Sp1，其为收听者不在时，平面波在头部正中间位置产生的声压。
[0009]HRTF包括关于传输到收听者耳朵的声音的所有信息，包括绕头部的衍射、来自肩部的反射、耳道中的反射等等，并且因此，HRTF因人而异。
[0010]在下文中，为了方便，也将HRTF的传递函数之一称为HRTF。
[0011]助听器相关传递函数类似于HRTF定义，也就是说相应于平面波的由助听器在附属耳道中的特定点产生的声压P和基准之间的比率。通常选择的基准为声Sp1，其为收听者不在时，平面波在头部正中间位置产生的声压。
[0012]HRTF随着声源关于收听者的耳朵的方向和距离而改变。可能测量任何方向和距离的HRTF，并且例如通过滤波器电子地模拟HRTF。如果将该滤波器插入重放单元诸如磁带录音机和收听者使用的耳机之间的信号路径中时，由于耳朵中的声压的真实再现，收听者就将实现这样的感知，即耳机产生的声音源自位于按讨论中的模拟HRTF的滤波器的传递函数所定义的距离和方向的声源。
[0013]当理解空间编码信息时，大脑的双耳处理导致几种正面效果，即更好的信噪比(SNR);抵达方向(DOA)估计；深度/距离感知；以及，视觉和听觉系统之间的配合。
[0014]耳朵的复杂形状是对收听者的个体空间-频谱线索(ITD、ILD和频谱线索)的重要促成因素。由于大量频谱细节将丢失或严重失真，所以拾取耳后声音的装置将在再现HRTF时不利。
[0015]这在图1中例证，其中开放的即未闭塞的耳朵的角频谱的测量值与使用相同耳朵的耳后式装置(BTE)上的前耳机上的测量值一起示出。开放的耳朵频谱细节丰富，而BTE结果模糊地多，并且丢失许多频谱细节。
【发明内容】
[0016]因此，期望在关于助听器的用户的一个或多个位置定位一个或多个助听器的麦克风，其中保存到达用户的声音的频谱线索。例如以下情况有利，即将麦克风定位在耳廓前部的用户的外耳中，例如在耳道的入口 ；或者在耳道内部，以便比麦克风处于耳后时程度更大地保存达到耳朵的声音的频谱线索。已证明三角窝下的位置关于保存空间线索有利。
[0017]将麦克风定位在耳道的入口或耳道的内部导致这样的问题，即麦克风被移动至靠近助听器的发声装置，因此提高了反馈发生的风险，这继而限制了能够通过助听器获得的最大稳定增益。
[0018]解决该问题的标准方式是使用传统模具完全密封耳道。然而，这引起闭塞效应以及关于潮湿和热的舒适问题。
[0019]作为比较，在图2中示出具有位于耳后的前和后麦克风的BTE助听器以及具有位于耳道内的开放固定麦克风的耳内式(ITE)助听器的最大稳定增益。能够看出，几乎对于所有频率，ITE助听器都具有比前和后BTE麦克风低很多的最大稳定增益(MSG)。
[0020]在本新型助听器中，麦克风的任意构造的输出信号经历下列方式的信号处理，SP保存并且将频谱线索传达给助听器的用户。以被配置为保存频谱线索的滤波器对输出信号滤波。
[0021]使用时，为了记录抵达用户耳朵的声音并且包含关于声音环境中定位声源的期望空间信息，除了 BTE助听器的传统定位麦克风外，本新型BTE助听器还可通过提供至少一个期望定位在耳廓前的用户的外耳中；或者耳道内的ITE麦克风，向用户提供改进的定位。
[0022]本新型BTE助听器的信号处理器以保存空间线索这样的方式组合用户外耳中的至少一个ITE麦克风的输出信号和BTE助听器的传统定位的一个或多个麦克风的一个或多个麦克风信号。
[0023]因而，提供一种BTE助听器，其包括:
[0024]BTE助听器壳体，其将被佩戴在用户的耳廓后，
[0025]至少一个BTE声音输入换能器，诸如全方向麦克风、方向性麦克风、用于可植入助听器的换能器、拾音线圈、数字音频数据流的接收器等等，其用于将声音信号转换为相应音频声音信号，[0026]处理器，其被配置为基于音频声音信号产生听觉损失补偿输出信号，
[0027]声音信号传输构件，其用于将表不来自位于声音信号传输构件的第一端处的BTE助听器的声音输出的听觉损失补偿输出信号传输至该声音信号传输构件的第二端处的用户的耳道，
[0028]耳塞，其被配置为被塞入用户的耳道中，用于将声音信号传输构件紧固和固位在其用户耳道内的期望位置，以及
[0029]输出换能器，其用于将听觉损失补偿输出信号转换为能够由人的听觉系统接收的听觉输出信号，
[0030]ITE麦克风壳体，其容纳至少一个ITE麦克风并且被配置为定位在用户的外耳中，用于将该至少一个ITE麦克风紧固和固位在其期望位置，并且其中
[0031]处理器还被配置为，用于以下列方式处理该至少一个ITE麦克风和该至少一个BTE声音输入换能器的输出信号，即听觉损失补偿输出信号基本保存空间线索，诸如由该至少一个ITE麦克风记录的、或由该至少一个ITE麦克风和该至少一个BTE声音输入换能器的组合记录的空间线索。
[0032]BTE助听器可以为多通道助听器，其中将被处理的信号被分为多个频率通道，并且其中在每个频率通道中单独处理信号。
[0033]处理器可被配置为，用于以下列方式处理该至少一个ITE麦克风和该至少一个BTE声音输入换能器的输出信号，即听觉损失补偿输出信号在选择的频带中基本保存空间线索。
[0034]所选择的频带可以包括一个或多个频率通道、或者所有的频率通道。所选择的频带可能分段，即所选择的频带不需要包括连续的频率通道。
[0035]多个频率通道可包括扭曲的频率通道，例如，所有频率通道都可以为扭曲的频率通道。
[0036]在所选择的频带外，该至少一个ITE麦克风可被作为输入源常规地连接至助听器的信号处理器，或者可通过众所周知的方式与助听器的信号处理器协作。
[0037]通过该方式，该至少一个ITE麦克风向助听器提供处于下列频率的输入，在所述频率处助听器能够通过该构造提供期望的增益。在所选择的频带中，其中助听器不能以该构造提供所期望的增益，就将BTE助听器壳体的麦克风包括在上述信号处理中。通过该方式，能够提高增益，同时保持关于该至少一个ITE麦克风提供的声音环境的空间信息。
[0038]助听器例如可以包括:第一滤波器，其连接在处理器输入和至少一个ITE麦克风之间；以及，第二互补滤波器，其连接在处理器输入和该至少一个BTE声音输入换能器的组合输出之间，所述滤波器传递和阻塞互补频带中的频率，使得该至少一个ITE麦克风和至少一个BTE声音输入换能器的组合输出中的一个组成在一个频带中提供给处理器输入的输入信号的主要部分，并且该至少一个ITE麦克风和至少一个BTE声音输入换能器的组合输出中的另一个组成在互补频带中提供给处理器输入的输入信号的主要部分。
[0039]通过该方式，该至少一个ITE麦克风可被用作频带中对处理器的单输入源，其中听觉损失补偿的所需增益能够应用于该至少一个ITE麦克风的输出信号。在该频带外，该至少一个BTE声音输入换能器的组合输出信号应用于信号处理器，以提供所需增益。
[0040]该至少一个BTE声音输入换能器的组合输出信号可通过在本说明书别处描述的方式经历自适应滤波。信号的组合例如能够基于不同类型的带通滤波。
[0041]贯穿本公开，可使用“该至少一个ITE麦克风的输出信号”识别形成从该至少一个ITE麦克风的输出到处理器的输入的信号路径的一部分的任何模拟或数字信号，包括该至少一个ITE麦克风的预处理输出信号。
[0042]同样地，可使用“该至少一个BTE声音输入换能器的输出信号”识别形成从该至少一个BTE声音输入换能器到处理器的输入的信号路径的一部分的任何模拟或数字信号，包括该至少一个BTE声音输入换能器的预处理输出信号。
[0043]在使用中，定位该至少一个ITE麦克风，使得响应于传入信号产生的该至少一个ITE麦克风的输出信号具有传递函数，其组成用户的HRTF的良好近似。信号处理器将该至少一个ITE麦克风的输出信号中所含的方向性信息传送至处理器的结果听觉损失补偿输出信号，使得处理器的听觉损失补偿输出信号也获得传递函数，其组成用户的HRTF的良好近似，因此向用户提供改进的定位。
[0044]在本领域众所周知BTE (耳后式)助听器。BTE助听器具有BTE壳体，其按形状形成以被佩戴在用户的耳廓后。该BTE壳体容纳用于听觉损失补偿的组件。声音信号传输构件，即声音管或电导体将来自BTE壳体的表示听觉损失补偿声音的信号传输到用户的耳道内。
[0045]为了在用户耳道的入口稳固和舒适地定位该声音信号传输构件，可提供用以插入用户的耳道中的耳塞、壳或耳模，其组成开放解决方案。在开放解决方案中，当将其定位在其在耳道内的期望操作位置时，耳塞、壳或耳模不阻塞耳道。相反，仍存在通过耳塞、壳或耳模，或者在一部分耳道壁和一部分耳塞、壳或耳模之间的通路，使得声波能够通过该通路，从耳模和耳塞、壳或耳模之间从耳塞、壳或耳模后逸出到用户的周围环境。通过该方式，基本消除了闭塞效应。
[0046]通常，耳塞、壳或耳模单独定制制造，或者以许多标准尺寸制造，以适合用户的耳朵，从而将声音信号传输构件充分固定在其耳道内的期望位置，并且例如当用户移动下颚时，防止耳塞从耳朵掉落。
[0047]输出换能器可以为位于BTE助听器壳体中的接收器。在该情况下，声音信号传输构件包括声音管，其用于来自位于BTE助听器壳体内的接收器的声学声音信号的传播，并且使其穿过声音管到达位于并且固位在用户的耳道内的耳塞，并且其具有用于将声学声音信号传输到耳道中的耳膜的输出端口。
[0048]输出换能器可以为位于耳膜中的接收器。在该情况下，声音信号传输构件包括电导体，其用于通过该导体将来自BTE助听器壳体中的信号处理器的输出的音频声音信号传播至位于耳塞中的接收器，以通过耳塞的输出端口发出声音。
[0049]容纳至少一个ITE麦克风的ITE麦克风壳体可与耳塞组合或者由其组成，使得当耳塞被紧固在其处于耳道内的期望位置中时，该至少一个麦克风邻近耳道的入口定位。
[0050]该ITE麦克风壳体可被通过臂连接至耳塞，其该臂可以为柔性臂，其适合位于耳廓的内部定位，例如绕邻接对耳轮的耳壳的圆周并且至少部分被对耳轮覆盖，以将其固位在用户的外耳内部的位置。该臂可在制造期间预成型，优选成型为具有稍微大于对耳轮的曲率的弓形，以易于将臂装配到其在耳廓中的期望位置。在一个示例中，臂具有这样的长度和形状，其促进将至少一个ITE麦克风定位在直接处于三角窝下的操作位置中。[0051]信号处理器可被容纳在BTE助听器壳体中或耳塞中，或者部分信号处理器可被容纳在该BTE助听器壳体中，并且部分信号处理器可被容纳在耳塞中。在BTE助听器壳体的电路和耳塞电路之间存在单向或双向通信链路。该链路可以为有线或无线链路。
[0052]同样地，在BTE助听器壳体的电路和该至少一个ITE麦克风之间存在单向或双向通信链路。该链路可以为有线或无线链路。
[0053]信号处理器运行，以执行听觉损失补偿，同时保持助听器的最佳空间性能的声音环境的空间信息，并且同时尽可能提供最大稳定增益。
[0054]耳塞的该至少一个ITE麦克风的输出信号可以为若干预处理ITE麦克风信号或该至少一个ITE麦克风的单个ITE麦克风的输出信号的组合。将耳塞的至少一个ITE麦克风的输出信号的给定时刻的短时间频谱表示为SIEe(f，t) (IEC=耳内组件)。
[0055]提供该至少一个BTE声音输入换能器的一个或多个输出信号。这些信号的频谱表示为
【权利要求】
1.一种BTE助听器(10)，包括: BTE助听器壳体，所述BTE助听器壳体将被佩戴在用户的耳廓后， 至少一个BTE声音输入换能器，所述至少一个BTE声音输入换能器用于将声学声音转换为音频声音信号， 处理器(16)，所述处理器被配置为基于所述音频声音信号产生听觉损失补偿输出信号， 声音信号传输构件(34、56),所述声音信号传输构件用于将来自所述声音信号传输构件(34、56)的第一端处的所述BTE助听器壳体(12)中的声音输出的声音信号传输至所述声音信号传输构件(34、56)的第二端处的用户的耳道， 耳塞，所述耳塞被配置为被塞入用户的耳道中，用于将所述声音信号传输构件紧固和固位在用户的耳道内的其期望位置，以及 输出换能器(20)，所述输出换能器用于将所述听觉损失补偿输出信号转换为能够由人的听觉系统接收的听觉输出信号， ITE麦克风壳体，所述ITE麦克风壳体容纳至少一个ITE麦克风并且被配置为定位在用户的外耳中，用于将所述至少一个ITE麦克风紧固和固位在其期望位置， 其特征在于: 至少一个自适应线索滤波器，每个自适应线索滤波器具有: 输入，该输入被提供有来自所述至少一个BTE声音输入换能器的相应一个的输出信号，以及 滤波器系数，所述滤波器系数被适配为使得所述至少一个ITE麦克风的输出和所述至少一个自适应线索滤波器的组合输出之间的差异最小化。
2.根据权利要求1所述的助听器(10)，其中: 所述至少一个BTE声音输入换能器由第一和第二 BTE声音输入换能器组成，以及 所述至少一个自适应线索滤波器由第一和第二自适应线索滤波器组成，其中: 所述第一自适应线索滤波器具有输入，该输入被提供有来自所述第一 BTE声音输入换能器的输出信号，以及 所述第一自适应线索滤波器的滤波器系数被适配为使得所述至少一个ITE麦克风的输出和所述第一和第二自适应线索滤波器的组合输出之间的差异最小化， 所述第二自适应线索滤波器具有输入，该输入被提供有来自所述第二 BTE声音输入换能器的输出信号，以及 所述第二自适应线索滤波器的滤波器系数被适配为使得所述至少一个ITE麦克风的输出和所述第一和第二自适应线索滤波器的组合输出之间的差异最小化。
3.根据权利要求2所述的助听器(10)，其中所述至少一个自适应线索滤波器的所述滤波器系数朝着下列解决方案适配:
4.根据权利要求3所述的助听器(10)，其中p=2。
5.根据权利要求3或4所述的助听器(10)，其中W(f)=l。
6.根据权利要求3-5任一项所述的助听器(10)，具有一个ITE麦克风和两个BTE输入声音换能器。
7.根据上述权利要求任一项所述的助听器(10)，其中当所述滤波器系数值已停止明显变化时，防止进一步适配所述至少一个自适应滤波器。
8.根据上述权利要求任 一项所述的助听器(10)，其中所述音频声音信号被分为多个频率通道，并且其中所述至少一个自适应线索滤波器被配置为单独处理所选择的频率通道中的所述音频声音信号。
9.根据权利要求8所述的助听器(10)，其中所述至少一个BTE麦克风与所选择的频率通道中的所述处理器(16)断开连接，使得所述听觉损失补偿仅基于所述至少一个ITE麦克风的输出。
【文档编号】H04R25/00GK103458347SQ201210593011
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2011年12月29日
【发明者】卡尔-弗雷德里克·约翰·格兰, 马桂林, 雅各布·乌尔里克·泰尔奇 申请人:Gn瑞声达A/S