CN101232748A - 处理助听器输入信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理助听器输入信号的方法，其中，输入信号与声音信号相关并被分解成针对每个声源一个单信号，其中，将单信号与声源的空间位置相对应并根据空间位置输出或者减弱输出单信号。

Description

处理助听器输入信号的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于处理助听器输入信号的方法，以及一种用于处理助听器输入信号的装置。

背景技术

微电子技术的巨大进步使目前在最狭小的空间上也可以进行广泛的模拟和数字信号处理。最近几年，空间尺寸小巧的模拟和数字信号处理器的可用性也为其在系统尺寸明显受到限制的应用领域助听器上的使用铺平了道路。

在助听器的情况下，简单放大麦克风的输入信号往往达不到令人满意的效果，因为干扰信号同样得到放大并将使用者的利用限制在特殊的声音情景上。因此近几年来已经将数字信号处理器安装在助听器上，其数字化处理一个或者多个麦克风的信号，以便例如有针对性地抑制干扰噪声。

在此方面，现代化的信号处理方法还包括所谓的无功声源分离(BlindSource Separation-BSS)，其中，将多个声源的输入信号分解成单信号。此外公知输入信号的分类，其中，实际的声音情景借助例如像输入信号电平的分类参数进行分类。然后例如将输入信号分解成两个单信号并通过分类决定将哪个单信号进行放大传送给使用者。此外，例如可以将助听器上的参数以这种方式进行改变，即激活定向麦克风以抑制来自后部半平面的声源。

然而现实情况是，大量可能的声音情景通常导致不正确的分类并因此不能最佳调整处理参数。传统的助听器因此只能以有限选择的声音情景向使用者提供令人满意的效果，并因此常常需要手动调节以修正分类或信号选择。在特别不利的情况下，甚至会使使用者感知不到重要的声源，因为这些声源由于错误选择或者分类只能减弱地输出或者根本不能输出。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于处理助听器输入信号的改进的方法。此外本发明要解决的技术问题还在于，提供一种用于处理助听器输入信号的改进的装置。

依据本发明的第一方面，提供了一种用于处理助听器输入信号的方法。其中，取决于声音信号的输入信号分解成声源的各个单信号并将这些单信号与声源的一个空间位置相对应。根据空间位置输出或者减弱输出这些单信号。

依据本发明的第二方面，提供了一种用于处理助听器中取决于声音信号的输入信号的装置。在此，该装置具有一个处理单元，其将输入信号分解成各个针对声源的单信号并将这些单信号与声源的空间位置相对应。处理单元根据空间位置输出或者减弱输出这些单信号。

在此输入信号可以来自一个或者多个声源，并因此可以根据与相应的输入信号分量连接的声源的空间位置有针对性地输出或者减弱输出单信号。在此，有针对性地允许特定声源的声音信号分量通过，而其他声源的声音信号分量则被有针对性地减弱或抑制。这一点在大量实际生活情景中可以想象得到，其中使单信号相应地通过或减弱通过对使用者来说具有优点。

由此可以向使用者提供完全确定且受限的空间区域上的声源的单信号，而其他声源则得到减弱。例如，可以输出相关角度范围内的声源的单信号并减弱输出该相关角度范围之外的声源的单信号。此外，可以输出至少两个相关角度范围内的声源的单信号并减弱输出该至少两个相关角度范围之外的声源的单信号。因此依据本发明明显改善了使用者对助听器的应用。此外，可以保证在有效抑制干扰信号的同时为使用者提供放大的重要信号源。

依据本发明的另一实施方式，将单信号与确定的信号情景相对应并根据该对应的确定信号情景输出或者减弱输出单信号。此外，为此可以确定定至少一个下列分类参数：单信号的数量、单信号的电平、单信号电平的分布、单信号的功率谱、输入信号的电平和/或者单信号声源的空间位置。然后可以根据至少一个所列举的分类参数将单信号与确定的信号情景相对应。在此确定的信号情景可以预先确定，储存在助听器内或者可以改变或更新。确定的信号情景以优选方式符合日常实际生活情景，其可以通过上述分类参数或通过其他适当的分类参数来表征和分类。

依据本发明的另一实施方式，对应的确定信号情景确定这样的空间区域：属于设置在该空间区域内的那些声源的单信号被输出，而设置在该空间区域外的那些声源的单信号则被减弱输出或不让通过。因此以优选方式可以将特定情景中的特定声源的声音信号提供给使用者，而其余声源则被减弱提供或者基本淡出。这样例如可以在特定情景下仅向使用者输出相对该使用者在正面或者侧面的声源。

附图说明

下面对照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。其中：

图1示出依据本发明第一实施方式的处理单元的示意图；

图2示出依据本发明第二实施方式的助听器的示意图；

图3示出依据本发明第三实施方式的左助听器和右助听器的示意图；

图4示出依据本发明第四实施方式对于使用者的声音情景的示意图；

图5示出依据本发明第五实施方式对于使用者的声音情景的示意图；以及

图6示出依据本发明第六实施方式对于使用者的声音情景的示意图。

具体实施方式

图1示出依据本发明第一实施方式的处理单元30的示意图。第一声源11和第二声源12产生声音信号，该信号由第一麦克风21和第二麦克风22接收。第一麦克风21和第二麦克风22提供输入信号900，该信号除了实际的声音分量外，还包括关于各声源11、12的空间设置的信息。

声源11、12的空间位置例如可以通过相应地分析输入信号来确定，其中，例如输入信号具有来自至少两个麦克风的声源的声音信号分量，并且将信号分量的相应的时间延迟用于确定空间位置。与声源11、12之一的空间设置相关的信息因此例如可以包括如下内容，即输入信号900具有以特定的时间间隔偏移的两个等效的声分量。该特定的时间间隔由此产生，即声源11、12的声音通常在不同的时刻到达第一麦克风21和第二麦克风22。

例如在图1所示的设置中，第一声源11的声音先于第二麦克风22到达第一麦克风21。第一麦克风21与第二麦克风22之间的空间距离因此同样影响该特定的时间间隔。在现代化的助听器中，两个麦克风21、22的这种距离可以减少到仅几毫米，但还是一直可以进行可靠的声源分离。

处理单元30将输入信号900分解成第一声源11及第二声源22的第一单信号901和第二单信号902。此外，产生关于第一声源11空间位置的信息921和关于第二声源12空间位置的信息922。依据本发明，处理单元30根据声源11、12的空间位置输出或者减弱输出作为第一输出单信号911或作为第二输出单信号912的单信号901或902。在此减弱在可以使相应单信号的输出基本上受到抑制的范围内进行。

在此声源11、12可以是定向的或者也可以是离散的声源，其直接或者例如通过声音在壁上的反射间接地发送声。在此也可能是多个声源来自同一原始声源，例如说话人在一个部分封闭空间内的多个反射源。因此输入信号900是能接收的所有声音信号的叠加。为此例如也可以使用两个以上的麦克风接收声音信号以产生输入信号900。

图2示出依据本发明第二实施方式助听器1的示意图。其中助听器1具有第一麦克风21、第二麦克风22、进一步处理单元130、输出单元140和扬声器150。第一麦克风21和第二麦克风22产生输入信号900，该信号被提供给助听器1的进一步处理单元130。

输入信号900被提供给分离单元131和分配单元132。分离单元131将输入信号900分解成针对每个声源一个单信号901、902。此外，分离单元131将关于相应声源的空间位置的信息921、922提供给单信号901、902。信息921、922可以在分解输入信号900期间产生或者也可以由分离单元131分开确定。

可以选择将单信号901、902和/或位置信息921、922提供给分配单元132。电平调整单元134从分配单元132接收控制信号930并产生提供给输出单元140的输出单信号911、912。输出单元140为控制扬声器150产生输出信号940。分配单元132通过数据信号931对存储单元133进行存取。

分离单元131为了将输入信号900分解成针对每个声源一个单信号而可以包括例如用于无功声源分离(BSS-Blind Source Separation)的单元。在此方面，在考虑到单信号相关的情况下过滤多个麦克风的输入信号。这种用于分离多个声源的本身公知的方法在此不再详细介绍。

分配单元132将输入信号900与确定的信号情景相对应。为进行这种对应也可以选择引入单信号901、902和/或位置信息921、922。分配单元132可以确定至少一个下列分类参数：单信号的数量、单信号的电平、单信号电平的分布、单信号的功率谱、输入信号的电平和单信号声源的空间位置。分配单元132可以至少借助上述分类参数之一将输入信号900与一个确定的信号情景相对应。这种确定的信号情景可以储存在存储单元133内。为确定最接近的确定的信号情景，所确定的分类参数不一定非得与储存在存储单元133内的确定的信号情景的分类参数相同，而是分配单元132例如可以通过预先设置分类参数中的带宽和公差将其与最相似的确定的信号情景相对应。

除了分类参数和相应公差外，在确定的信号情景中还储存用于输出单信号901、902的模式(Schema)。

因此，如果分配单元132将声源的实际声音情景分配给一个确定的信号情景，那么电平调整单元134通过控制信号930根据所确定的确定的信号情景将相应的分配的单信号901、902作为输出的单信号911、912输出或者减弱输出。模拟实际生活情景的可能的信号情景和相应的分类参数的例子在这里参见结合图4-6介绍的列表。

图3示出依据本发明第三实施方式的左助听器2和右助听器3的示意图。其中左助听器2具有至少一个第一左麦克风221、一个左处理单元230、一个左输出单元240、一个左扬声器250和一个左通信单元260。至少由第一左麦克风221产生的左输入信号290被提供给左处理单元230。左处理单元230依据本发明将第一左单信号291和第二左单信号292根据相应单信号声源的空间位置以及可选地根据所分配的确定的信号情景输出或者减弱输出。输出单元240产生左输出信号293，其通过左扬声器250声音输出。左处理单元230可以通过左通信信号294与左通信单元260通信并通过该信号与其他助听器通信。

在此右助听器3具有至少一个第一右麦克风321、一个右处理单元330、一个右输出单元340、一个右扬声器350和一个右通信单元360。至少由第一右麦克风321产生的右输入信号390被提供给右处理单元330。右处理单元330依据本发明根据相应单信号声源的空间位置并可选地根据所分配的确定的信号情景输出或者减弱输出第一右单信号391和第二右单信号392。输出单元340产生右输出信号393，其通过右扬声器350声音输出。右处理单元330可以通过右通信信号394与右通信单元360通信以及通过该信号与其他助听器通信。如这里所示，左助听器2与右助听器3之间的通信通过外部的通信信号923进行。外部通信信号923可以通过电缆连接或者也可以通过无电缆的无线连接在左助听器2与右助听器3之间传递。

依据本发明的该实施方式，由第一左麦克风221产生的左输入信号290也可以通过左通信信号294、左通信单元260、外部通信信号923、右通信单元360和右通信信号394提供给右处理单元330。此外，由第一右麦克风321产生的右输入信号390也可以通过右通信信号394、右通信单元360、外部通信信号923、左通信单元260和左通信信号294提供给左处理单元230。因此，无论是左处理单元230还是右处理单元330均可以进行声源分离和定位，尽管左助听器2和右助听器3都仅具有一个第一麦克风221、321。

与在一个助听器中多个麦克风的共同设置相反，第一左麦克风221与第一右麦克风321之间的加大的距离，对于声源分离和/或声源定位来说是有利和具有优点的。

此外，通过右通信信号394、右通信单元360、外部通信信号923、左通信单元260和左通信信号294这条路径也可以就共同的分类设置左处理单元230与右处理单元330之间的通信。因此可以保证两个助听器2、3将声源的实际声音情景与同一确定的信号情景相对应并抑制对使用者不利的失谐。

此外，左助听器2和/或者右助听器3可以具有两个或者多个麦克风。因此可以保证助听器2、3之一或者外部通信信号923中断时或者干扰时仍能可靠工作，也就是说，仍可以为本身功能正常的单个助听器进行声源分离、分配声音情景和声源定位。

此外，通过设置在助听器3、4之一上的操作元件或者通过遥控装置，还可以使使用者既影响分类也影响单信号的空间选择。确定的信号情景例如可以以优选方式大约在学习阶段期间满足所需和与使用者实际所处的声音情景相匹配。

图4、5和6举例示意示出信号情景，其中分别包括使用者9应该利用的一个第一声源11或者多个第一声源11以及一个第二声源12或者多个第二声源12。在依据本发明第四、第五和第六实施方式的图4、5和6中，使用者9应该利用第一声源11，而使用者9不利用或者仅减弱利用第二声源12。此处正面轴线91设置在使用者9的正向上，也就是观察方向上。与其基本上垂直的侧向轴线92与通过使用者9的双耳分布的轴线平行设置。

图4示出依据本发明第四实施方式的信号情景的示意图。其中三个第一声源11基本上设置在使用者9的前面。这三个声源11相当于安静状态下谈话的信号情景。在此方面，对每个谈话伙伴来说只出现少量的声源，其中，其余的声音背景基本上是安静的。因此这种情景的特征在于，可比较电平的多个声源基本上设置在使用者9的前面，而噪声和干扰源没有或者仅有很弱表现。如果识别出相应的信号情景，那么依据本发明可以确定第一角度范围4，在该范围内产生向使用者9提供的单信号的所有声源，而其他声源则被析出或减弱。

图5示出依据本发明第五实施方式的信号情景的示意图。该情景例如相当于行驶中的汽车。在此基本上没有确定位置的声源，因为仅出现例如噪声这种离散的声背景。驾驶室墙壁上的反射使确定位置变得困难。此外发动机噪声具有特性化的功率谱，其导致与相应确定的信号情景的对应。对于这种声音信号情景来说，可以仅向使用者提供两个相关的第二角度范围5内的声源。这一点例如是合理的，从而使使用者9可以立刻感觉到超过的汽车，或者感觉到副驾驶或驾驶员并可以与其谈话。

图6示出依据本发明第六实施方式的信号情景的示意图。这种信号情景例如相当于小型聚会，其中，许多声源位于不同的位置上并分布设置在一个很大的空间范围内。在这种情况下，仅向使用者9提供正向上一个狭窄的第三相关角度范围6内的第一声源11是有意义的。在当前这种情况下可以由此出发，即使用者9例如在通过观察各谈话伙伴的口型和面部表情的帮助下，只能听到对面人的谈话。其余的第二声源12可以一如既往以减弱的方式提供给使用者9，从而对使用者9并未隐藏其声音的存在。如果使用者9希望跟踪第二声源12之一，那么同样可以由此出发，即他然后转向该第二声源12并将第三相关角度范围6环绕其设置的正面轴线91与此相应地定向。

在下面的列表中，列出可能的信号情景、其分类参数和用于选择输出或减弱输出单信号的相应模式。

情景	分类参数	选择
			安静状态下的谈话(图4)	·少量信号源·少量强声源·少量弱声源·具有低电平的弱声源	·输出基本上设置在正向上的声源·其余声源仅减弱输出

汽车上的谈话(图5)	·多声源(通过汽车中的反射)·具有特性化功率谱的声源(发动机)	·输出基本上设置在侧向上的声源·其余声源仅减弱输出
			小型聚会(图6)	·多信号源·高电平·高总电平	·仅输出设置在正向上的声源·其余声源仅减弱输出

在此，强声源与弱声源例如可以借助其各自的电平区分开来。声源的电平在这里是指相应声音信号的平均幅高，其中，高的平均幅高对应于高电平而低的平均幅高对应于低电平。在此强声源可以具有至少双倍于弱声源的高平均幅高。此外，也可以将相对于弱声源提高30％的幅高分配给强声源。一个声源的电平通过放大或减弱相应的单信号而被放大或减弱。声源电平的明显放大或减弱例如可以通过将相应的平均幅高提高或降低至少20％来实现。

Claims (23)

1.一种用于处理助听器输入信号的方法，其中，输入信号与声音信号相关并被分解成针对每个声源一个单信号，其中，将各单信号与声源的空间位置相对应，并且根据空间位置输出或者减弱输出各单信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，输出其空间位置处于一个相关角度范围内的第一声源的单信号，并减弱输出其空间位置处于该相关角度范围之外的第二声源的单信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，输出其空间位置处于两个相关角度范围内的第一声源的单信号，并减弱输出其空间位置处于该两个相关角度范围之外的第二声源的单信号。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，放大输出第一声源的单信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，将单信号与确定的信号情景相对应，并根据该对应的确定的信号情景输出或减弱输出单信号。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，将单信号与确定的信号情景相对应，并根据该对应的确定的信号情景来设置所述角度范围的边界。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，确定至少一个下列分类参数：

单信号的数量；

单信号的电平；

单信号电平的分布；

单信号的功率谱；

输入信号的电平；

输入信号的功率谱；

单信号的声源的空间位置，

以及其中根据这些分类参数中的至少一个来将单信号与信号情景相对应。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，预先确定所述确定的信号情景。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，从单信号中产生用于声音输出的输出信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，放大所述输出信号。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，通过无功声源分离将输入信号分解成单信号。

12.一种用于处理助听器中与声音信号相关的输入信号的装置，其中，该装置具有一个将输入信号分解成针对每个声源一个单信号的处理单元，其中，该处理单元将单信号与声源的空间位置相对应，以及其中，该处理单元根据该空间位置输出或者减弱输出这些单信号。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理单元输出其空间位置处于一个相关角度范围内的第一声源的单信号，以及该处理单元减弱输出其空间位置处于该相关角度范围之外的第二声源的单信号。

14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理单元输出其空间位置处于两个相关角度范围内的第一声源的单信号，以及该处理单元减弱输出其空间位置处于该两个相关角度范围之外的第二声源的单信号。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述处理单元放大输出第一声源的单信号。

16.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理单元具有一个分配单元，该分配单元将输入信号与确定的信号情景相对应，以及其中该处理单元根据该对应的确定的信号情景输出或者减弱输出单信号。

17.根据权利要求13至15中任一项所述的装置，其中，所述处理单元具有一个分配单元，该分配单元将输入信号与确定的信号情景相对应，以及该处理单元根据对应的确定的信号情景来设置角度范围的边界。

18.根据权利要求16或17所述的装置，其中，所述分配单元从单信号中确定至少一个下列分类参数：

单信号的数量；

单信号的电平；

单信号电平的分布；

单信号的功率谱；

输入信号的电平；

输入信号的功率谱；

单信号的声源的空间位置，

以及其中分配单元根据这些分类参数中的至少一个来将单信号与信号情景相对应。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的装置，其中，具有其中储存所述确定的信号情景的存储单元。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的装置，其中，所述处理单元具有一个将输入信号分解成单信号的分离单元。

21.根据权利要求12至20中任一项所述的装置，其中，所述处理单元具有用于降低单信号电平的电平调整单元。

22.根据权利要求12至21中任一项所述的装置，其中，具有输出单元，其从单信号中产生用于声音输出的输出信号。

23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述输出单元放大输出信号。

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