用于双耳听力设备中的信号处理的方法与流程

本发明涉及一种用于具有第一助听设备和第二助听设备的双耳听力设备中的信号处理的方法，其中第一助听设备具有用于产生第一信号的第一麦克风和第一声音产生器，并且其中第二助听设备具有用于产生第二信号的第二麦克风和第二声音产生器。

背景技术：

双耳听力设备通常对于用户的每个耳朵各包括一个助听设备，其中在两个助听设备中的每一个中分别布置一个麦克风和一个用于产生声音的电声转换器。从两个麦克风的记录信号中此时可以根据其距离形成定向特性(Richtcharakteristik)，其中对于两个助听设备，在分别在电声转换器上输出的输出信号中的定向特性可以是不同的，以便实现更好的空间感知。在此使用的和以下使用的麦克风的概念在此既理解为单个的，特别是基本上全向的麦克风，即，单麦克风，也理解为包括多个单麦克风，特别是两个单麦克风的麦克风，其本身通过单麦克风的互连已经具有定向特性，即是一种定向麦克风。换言之，在后者情况下助听设备具有单声道定向麦克风系统。

在具有多个在不同方向上包围助听器用户的对话伙伴的对话情形中，在环境中存在显著的噪声水平的情况下双耳的定向特性的适配有助于，隔离单个对话伙伴的语音信号并且由此对于双耳听力设备的用户改善对来自于确定的目标对话伙伴的语音信号的理解。在目标对话伙伴附近的干扰性的噪声，如果其对于该时刻没有作为相关的有用信号被识别，在此也如其他对话伙伴的对话份额一样被降低。这一点通过如下实现，即，定向特性在比较窄的角度范围，例如具有90度或甚至仅45度的总孔径角的角度范围中在用户的正面方向上定向。

对于双耳定向特性的适配，通常需要关于目标声源或者说目标对话伙伴的位置的精准认识，或与之相当的，有用信号所来自于的精确方向的精准认识。对于助听器的运行，在此通常假定，目标声源的位置布置在正面方向上，即相对于用户的视线近似为近似0度。与0度定向的具有90度或仅45度孔径角的双耳定向特性此时抑制背景噪声的大部分，由此首先改善对于来自于对话伙伴的有用信号的信噪比。此外在其中定向特性具有高的声音敏感度的角度范围之外的其他对话伙伴的语音信号相应地被抑制。当对话应当在存在本身进行不同对话的其他人员的情况下被进行时，对于助听器的用户总是会产生通常可以称为“鸡尾酒情形”的这样的听力情形。

在正常的对话情形中对话伙伴进行小的运动，所述运动可以处于直至10或甚至至20度的角度范围中。双耳听力设备的用户也可以通过其在对话中的姿势进行自然的头部运动，所述头部运动可以导致用户的正面方向相对于对话伙伴的类似角度偏差。通过这些运动，在对话中由于定向特性的窄的孔径角，会显著减弱对话伙伴的语音信号。因为特别是双耳听力设备的用户的头部运动在对话情形期间通常是快极速的并且对于用户本身是几乎感觉不到的，并且由此双耳听力设备的信号电平中的波动相应地是短时的，所以会极大影响用户的听觉，并且特别是由于通过在声音电平中的波动而所需的较高的集中力而甚至感觉不舒服。

从DE 10 2013 207 149A1公知一种具有至少两个助听设备的听力系统以及一种用于其运行的方法。听力系统特别地包括用于处理音频信号的信号处理装置和用于将第一音频信号从每个助听设备传输到信号处理装置的信号连接。信号处理装置评估在第一音频信号中的来自于相对于佩戴者的头部的偏好方向的信号分量，其中信号处理装置利用第一音频信号产生第一双耳定向麦克风信号并且取决于评估适配其定向特性。在此避免抑制其他有用信号，例如对话回合的语音份额。

在EP 2 928 210A1中建议了一种包括左右助听设备的双耳听力系统，具有噪声抑制和具有用户接口。左右助听设备包括至少两个输入单元，其在多个频带和时间实例中提供时域中输入信号的显示，并且噪声抑制系统具有多通道“束形成器”，其与输入单元相连并且产生定向的信号。助听系统的佩戴者可以通过用户接口进行关于目标信号的定向。

技术实现要素：

本发明的任务是，对于双耳听力设备提出一种方法，该方法在带噪声的背景前具有主声源的听力情形中，根据主声源与双耳听力设备的用户的相对运动尽可能快和有效地抑制信号电平中的波动。

提到的任务按照本发明通过一种用于具有第一助听设备和第二助听设备的双耳听力设备中的信号处理的方法解决，其中第一助听设备具有用于产生第一信号的第一麦克风和第一声音发生器，并且其中第二助听设备具有用于产生第二信号的第二麦克风和第二声音发生器，其中根据第一信号和第二信号至少近似确定主声源的方向，其中在主声源的方向与双耳听力设备的正面方向偏离的情况下分别将靠近主声源的助听设备定义为本地的助听设备而将远离主声源的助听设备定义为远处的助听设备。

在此设置为，在本地的助听设备中在至少一个频带中，利用至少一个取决于角度的第一滤波器，也就是在使用取决于角度的滤波系数的情况下滤波第一信号，并且由此产生第一滤波后的信号，根据第一信号和/或第二信号和/或主声源的方向确定适配系数，从第一信号和第一滤波后的信号中根据适配系数产生第一适配后的信号，并且从第一适配后的信号和第二信号中确定通过本地的助听设备输出的播放信号(Wiedergabesignals)的本地定向特性。有利的和部分为发明性的构造是从属权利要求和以下描述的内容。

主声源的方向的至少近似确定在此尤其理解为，确定或预先给出多个角度范围，并且确定，主声源的方向与哪个角度范围对应。尤其为此将一个角度范围与双耳听力设备的正面方向对应，并且由此作为到角度范围的划分的基础的角度标尺包括零度。主声源的方向与双耳听力设备的正面方向的偏差在该情况下可以通过将主声源的方向与不同于正面方向的一个角度范围对应来进行。在此双耳听力设备的正面方向在通过用户正确佩戴的情况下优选地通过运行中的两个助听设备的对称面来定义。

特别地也可以定义正面的角度范围以及右边的或左边的偏差范围，从而近似确定主声源的方向在该情况下意味着，主声源或者与正面角度范围或者与两个偏差范围之一对应。利用至少一个取决于角度的第一滤波系数滤波第一信号特别地包括在涉及的频带中第一信号与取决于角度的第一滤波系数相乘。然而第一信号也可以与时域或在频域中的矢量值的滤波系数卷积，以产生滤波的第一信号。

对于在第一频带中适配系数的确定，第一信号或者与本地的助听设备或者与远处的助听设备对应，并且第二信号与剩下的助听设备对应。在本地的助听设备中的适配系数说明了，通过从第一信号和第一滤波后的信号中产生第一适配后的信号，在本地的助听设备中第一信号与第二信号是否应和必要时应在何种程度上适配。为此第一适配后的信号例如通过第一信号和第一滤波后的信号混合，例如以加权和的形式来形成。特别地第一适配后的信号通过第一信号和具有作为凸参数的适配系数的第一滤波后的信号的凸和来形成。适配系数在该情况中处于0和1之间，其中对于值1，相应于第一信号的完全适配，直接转发第一滤波后的信号，而对于值0，不进行适配。

第一信号被滤波以产生第一滤波后的信号时所利用的、取决于角度的第一滤波系数，在此反应了如下事实，在主声源的方向与正面方向偏离的情况下，一方面出现通过传播时间差引起的在第一信号和第二信号之间的最小的时间偏移。该偏移首先可以近似作为相位偏移。此外另一方面在通过双耳听力设备的用户的头部引起的提到的角度偏差的情况下出现阴影效应，由此远处的助听设备具有较弱的信号电平。通过利用第一滤波系数对第一信号滤波，对于主声源的方向补偿在第一信号和第二信号之间的相位差和音量差，由此首先对于在本地的助听设备中根据第一信号和第二信号中适配后的电平和适配后的相位进行的进一步信号处理，可以将主声源看作为正面的源。

在双耳听力设备的用户的听力情形中(在所述听力情形中应当尽可能清楚地播放对话伙伴的语音信号，而尽可能抑制背景噪声，诸如其他语音信号)，双耳定向特性通常非常窄地向前方定向，以便通过在与看作为有用信号的对话伙伴的语音信号不相应的方向上的较小的声音灵敏度，降低不期望的声音信号。通过如下，即，此时双耳定向特性(即，根据两个麦克风的信号分量形成的在分别一个声音发生器的播放信号中的定向特性)根据第一适配后的信号和第二信号形成，并且在两个提到的信号中事实上校正了主声源与正面方向的方向偏差，在对话伙伴相对于双耳听力设备的用户相对运动的情况下，不再通过窄的双耳定向特性减弱对话伙伴的语音信号。

在例如可以通过双耳听力设备的用户的短时头部运动或通过对话伙伴的即时姿势形成的这样的相对运动的情况下，简单来说对话伙伴通过第一信号到第二信号的适配分别总是被“拉回到正面方向中”。在此一个特别的优点在于，第一信号到第二信号的适配(通过所述适配校正在用户和对话伙伴之间的相对运动的作用)，可以独立于双耳定向特性的形成进行，并且由此不影响其算法。

必要时在形成双耳定向特性之后在本地的助听器中从第一适配后的信号和第二信号中对播放信号还相应地后处理，以实现主声源的信号的尽可能真实的空间感知。

优选地，在至少一个频带中，根据第一信号和第二信号的信号电平确定主声源的近似方向和/或适配系数。这特别地可以按频带地进行，其中对于主声源的方向的随后确定，仅考虑频带的一个子集。可以特别简单和快速地实现根据第一信号和第二信号的电平的区别进行的方向确定。尤其也可以考虑第一信号和第二信号的和的信号电平，以便必要时能够一起考虑相位抵消效应

替换地，可以在至少一个频带中，至少对于左偏差角，零角和右偏差角预先给出取决于角度的第二滤波系数的值，从第一信号和第二信号中选出一个信号，所述信号为了定向而与第二滤波系数相乘，由此分别产生定向的信号，从定向的信号和分别另一个信号的差中确定取决于角度的干扰功率，并且从定向的信号和分别另一个信号的和中确定取决于角度的总功率，从取决于度的干扰功率和取决于角度的总功率中确定归一化的取决于角度的干扰功率，并且根据归一化的取决于角度的干扰功率的比较，至少对于左偏差角、零角和右偏差角确定主声源的近似方向和/或适配系数。

对于左偏差角、零角和右偏差角预先给出第二滤波系数，在此相应于将空间划分到三个角度范围，其中主声源的方向近似通过到三个角度范围中的一个的分类来确定。该分类此时如下进行：

通过将选出的信号与第二滤波系数-分别至少对于左偏差角、零角和右偏差角-相乘，该信号被沿着分别另一个信号定向。该定向在此进行为，对于作为参数在取决于角度的第二滤波系数中被考虑的角度，两个信号不具有显著的相位和音量差。如果此时从定向的信号和分别另一个信号中形成差，则来自于作为角度参数在第二滤波系数中被考虑的那个方向的声音信号被近似删除。对于该角度，取决于角度的干扰功率接近零。

此时为了能够对于三个提到的角度范围互相比较取决于角度的干扰功率，事先还通过总功率对其进行归一化，所述总功率通过来自于适配后的信号和分别另一个信号的和信号形成。取决于角度的干扰功率和取决于角度的总功率在此优选地作为定向的信号和分别另一个信号的差或和的绝对值或绝对值平方来计算。

主声源的方向于是可以被识别为其中归一化的取决于角度的干扰功率是最小的那个方向。先验地也可以对于多于三个角度范围执行这一点，然而对于通常的应用目的，在正面区域和两个左或右对称分布的偏差范围之间的进行区分已足够。

在此有利的是，在多个频带中分别根据归一化的取决于角度的干扰功率的比较，至少对于左偏差角、零角和右偏差角，确定取决于频带的方向参数，其中主声源的近似方向根据取决于频带的方向参数确定。这例如可以通过方向参数的必要时加权的平均值进行。优选地，主声源的方向的确定仅在如下频带中进行，在所述频带中预计主声源的声音信号的值得一提的方向依赖性。通过从多个频带中得出方向参数，可以补偿或最小化在方向确定中的误差，所述误差例如可能由于波动形成。

优选地，在此用于产生第一滤波后的信号的第一滤波系数和第二滤波系数关于各自的频带具有相同的频率依赖性并且至少对于左偏差角、零角和右偏差角具有相同的角度依赖性。这意味着，为了第一信号到第二信号的适配，即为了取决于角度的定向，使用具有相同功能的依赖关系的滤波系数，例如为了确定主声源的方向。

在本发明的一个有利构造中，在本地的助听设备中在多个频带中分别产生第一滤波后的信号和根据该信号产生第一适配后的信号，其中随着对于第一滤波系数用于产生第一滤波后的信号的频带的频率增加，在主声源的方向上的角度分别单调地增大。单调增加尤其包括，对于第一滤波系数所使用的角度，可以对于多个相继的频带恒定地选择，其中对于一组较低频带，选择对于第一滤波系数的较小的角度，而对于一组较高频带，选择对于第一滤波系数的较大角度。这一点反应了如下情况，信号分量的方向依赖性在较低频带中通常较小，从而取决于角度的适配的必要性在此不如在较高频带中那样强，在所述较高频带中通常有用信号分量具有优选地应当考虑的明显更高的方向依赖性。

合适地，第一滤波系数分别为绝对值≤1。这一点尤其对于如下情况是有利的，即，要借助第一滤波系数适配于第二信号的第一信号通过本地的助听设备的信号形成。由远处的助听设备的麦克风记录的信号，由于通过用户的头部引起的阴影效应而具有较小的音量电平。这一点通过第一滤波系数代表，其绝对值选择为≤1。第一滤波后的信号通过滤波过程不发生电平的升高。关于是选择本地的助听设备的麦克风的信号还是远处的助听设备的麦克风的信号作为要适配于第二信号的第一信号的选择，在此可以尤其取决于实际的听力情形来作出。正是在多噪声的环境中优选地要将“本地的信号”适配于“远处的信号”，因为通过适配过程在该情况中信号的电平不会进一步升高，由此可以避免过饱和。

作为有利的是，当第一信号通过本地的助听设备的麦克风产生时，在本地的助听设备的播放信号中根据第一取决于角度的滤波系数和/或适配系数，进行音量的和相位差的补偿。在适配的该情况中，在本地的助听设备中以远处的助听设备的相位和音量基准有效地设置“本地信号”。对于本地的助听设备的播放信号，补偿远处的助听设备的该基准，以便能够在助听设备的用户方面保持尽可能真实的空间感知。

本发明还涉及一种具有第一助听设备和第二助听设备的双耳听力设备，其中第一助听设备具有用于产生第一信号的第一麦克风和第一声音发生器，其中第二助听设备具有用于产生第二信号的第二麦克风和第二声音发生器，并且具有至少一个信号处理单元，其构造为，执行前面描述的方法。对于方法和其扩展所提到的优点在此可以相同地应用于双耳听力设备。

附图说明

以下根据附图详细解释本发明的实施例。在此

图1a-c示意性示出了在具有对话伙伴的对话情形中双耳听力设备的用户的俯视图，

图2示意性示出了用于取决于方向地适配对于按照图1的对话情形在双耳听力设备中的信号的方法的流程的框图，

图3示意性示出了按照图2的方法的另一个构造的框图，

图4示意性示出了通过取决于角度的干扰功率近似确定对话伙伴的方向的框图，

图5a-c示意性示出了在按照图1a-c的对话情形中双耳听力设备的适配的定向特性的俯视图。

互相对应的部分和参数在所有附图中分别具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1a至1c示出了双耳听力设备的用户在对话中的运动、或者其对话伙伴的运动对对话伙伴的语音信号的信号电平的影响。在图1a中示出了双耳听力设备2的用户1，其处于与对话伙伴4的对话中。对话伙伴4在此定位在用户1的正面方向6上。由于双耳听力设备的窄的定向特性8，用户1几乎感觉不到其他对话伙伴10-13的插入。在图1b中用户1的主对话伙伴4稍微移动到侧面，例如由于放松运动。如果此时用户1不是直接以其视线的改变，而是以其眼睛跟踪对话伙伴4的运动，则结果是，主对话伙伴4的语音信号由于其在双耳听力设备2的定向特性8内的偏移而稍微被减弱。类似地在图1c中发生，其中用户1稍微转动其视线，而主对话伙伴4保持其位置。在此结果也是，由于相对运动，主对话伙伴4不再定位在定向特性8的中心，从而语音信号发生减弱。

图2示意性以框图示出了在双耳听力设备2中用于信号处理的方法20的流程。双耳听力设备2包括第一助听设备22和第二助听设备24，其分别包含图中未示出的麦克风。第一助听设备22的麦克风从声音中产生第一信号26，第二助听设备24的麦克风相应地产生第二信号28。根据第一信号26和第二信号28可以在方向识别30中确定，用户1的在此已形成主声源32的对话伙伴4不是定向用户1的正面方向6而是相对于该方向具有一定程度的角度偏差34。由于该角度偏差34，靠近对话伙伴4的第二助听器设备24被定义为本地的助听设备36，而与对话伙伴4远离的第一助听设备22被定义为远处的助听设备38。在各个频带39中此时将在本地的助听设备36中第一信号26分别与第一滤波系数40相乘，由此首先产生第一滤波后的信号42。

在方向识别30中根据对话伙伴4的方向确定适配系数44，并且然后从第一信号26、第一滤波后的信号42和适配系数44中产生第一适配后的信号46。第一适配后的信号46在此例如形成为从第一滤波后的信号42和第一信号26的加权叠加，其中适配系数44用于加权。第一适配后的信号46和第二信号28此时被用于形成定向特性48，其在涉及的频带中具有通过本地的助听设备36的声音发生器要输出的播放信号50。

图3示出了按照图2的方法20的替换构造。在该情况中本地的助听设备36与第一助听设备22对应，而远处的助听设备38与第二助听设备24对应。在此也将第一信号26适配于第二信号28，方法是，将第一信号26按频带地首先与第一滤波系数40相乘，由此产生滤波后的第一信号42，其借助在方向识别30中确定的适配系数40，被用于形成第一适配后的信号46。该第一适配后的信号46此时与第二信号28一起作为形成的定向特性48中的输入参数。因为在此作为第一助听设备22，选择了靠近用户1的对话伙伴4的助听设备36，然而第一信号26的适配关于远处的助听设备38的基准进行，所以借助适配系数44以及第一滤波系数40对播放信号50要进行音量和相位差的补偿52，以便尽可能恢复空间感。

图4以框图示出了对于未详细示出的对话伙伴的语音信号的近似方向确定30。对于双耳听力设备的用户1之前的空间，预先给出左偏差角56a、零角56b和右偏差角56c，由此在用户前面的空间被划分为三个角度范围。对于左偏差角56a、零角56b和右偏差角56c，在频带39中设置分别取决于角度的第二滤波参数40a,40b,40c。它们在此可以在各自的频带39中具有与第一滤波参数40相同的角度依赖关系。从第一信号26和第二信号28中，在这种情况下选择第一信号26，其与分别另一个定向，也就是在此与第二信号28定向。

为此首先将第一信号26对于提到的角度56a，56b,56c与各自的第二滤波参数40a,40b,40c相乘，由此分别形成取决于角度地定向的信号60a,60b,60c。对于每个提到的角度56a,56b,56c，此时从定向的信号60a,60b,60c中与第二信号通过求差或求和形成取决于角度的干扰功率62a,62b,62c和取决于角度的总功率64a,64b,64c。取决于角度的干扰功率62a,62b,62c分别通过除以所属的取决于角度的总功率64a,64b,64c来归一化，由此对于每个角度56a,56b,56c从第一信号26和第二信号28中获得归一化的取决于角度的干扰功率66a,66b,66c。

此时将归一化的取决于角度的干扰功率66a,66b,66c互相比较。第一信号26到第二信号28的定向进行为使得分别来自于对于定向而使用的角度的方向的声音由于求差而不会导致值得一提的取决于角度的干扰功率62a,62b,62c。由此被用于对于对话伙伴的语音信号的近似的方向确定的方向参数68，根据左偏差角56a、零角56b和右偏差角56c中的如下的角度来确定，对于所述角度，归一化的取决于角度的干扰功率66a,66b,66c是最小化的。方向参数68在涉及的频带中此时一方面直接用于确定适配系数44，另一方面可以将多个频带39的方向参数68求平均，以便从中将对话伙伴的语音信号与三个提到的角度之一对应，所述语音信号对于用户1是主声音信号。

图5a-c以俯视图示出了按照图1a-c的对话情形以及定向特性8，48到对话伙伴4的运动或到用户1的运动的适配。在图5a中对话伙伴4正面面向用户，不需要定向特性8的适配。在图5b中对话伙伴4已经进行了轻微的侧向运动。本地的助听设备36的本地的定向特性48跟随该运动，而远处的助听设备38的定向特性8保持定向。由此对话方的语音信号由本地的定向特性48进一步很好地采集，而由于相对于远处的助听设备38的定向特性8的偏移，而在其播放信号中减弱语音信号。图5c示出了类似的情形，在所述情形中此时用户1相对于对话伙伴4稍微旋转了其正面方向6。但是本地的助听设备的本地的定向特性48不跟随该旋转，而是还保持定向对话伙伴4，从而其语音信号在本地助听设备36的播放信号中不发生减弱。

尽管详细地通过优选实施例示出和描述了本发明，但是本发明不受公开的例子限制而是可以由专业人员从中导出其他变形，而不脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1 用户

2 双耳听力设备

4 对话伙伴

6 正面方向

8 定向特性

10-13 对话伙伴

20 方法

22 第一助听设备

24 第二助听设备

26 第一信号

28 第二信号

30 方向识别

32 主声源

34 角度偏差

36 本地的助听设备

38 远处的助听设备

39 频带

40 第一滤波系数

40a-c 第二滤波系数

42 第一滤波后的信号

44 适配系数

46 第一适配后的信号

48 本地的定向特性

50 播放信号

52 补偿

56a 左偏差角

56b 零角

56c 右偏差角

60a-c 定向的信号

62a-c 取决于角度的干扰功率

64a-c 取决于角度的总功率

66a-c 归一化的取决于角度的干扰功率

68 方向参数