CN102308596B - 避免啸声和次振荡的谱带替换的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将输入声音处理为输出声音的监听设备。本发明还涉及方法和应用。本发明的目标是最小化或者避免监听设备中的内在啸声。问题通过上述监听设备解决，其包括用于将输入声音转换为电输入信号(11)的输入变换器(1)；用于将经处理的电输出信号转换为输出声音的输出变换器(2)；输入变换器和输出变换器之间限定的前向通路，其包括用于处理多个频带中的输入信号的信号处理单元(3)；用于执行从一个频带向另一个的谱带替换并提供经SBS-处理的输出信号(41)的SBS单元(4)；LG估计器单元(5)，用于估计每个频带的环路增益从而识别具有根据正规则的估计环路增益的正波带以及具有根据负规则的估计环路增益的负波带，其中，根据来自LG估计器单元的输入(51)，SBS单元适于通过复制施主波带的波谱内容并可能地以缩放函数缩放并将其插入到接收器波带中替换原有波谱内容来将输入信号的接收器波带的波谱内容替换为施主波带的波谱内容，其中接收器波带是正波带，施主波带是负波带。优点在于，提供了抑制啸声的替代方案。本发明可以例如用于易受声音反馈问题影响的便携通信设备，例如耳内(ITE)助听器。

Description

避免啸声和次振荡的谱带替换的设备和方法

技术领域

本发明一般地涉及监听设备中的啸声抑制，特别是接收器与传声器位置相对较近且二者之间有电信号通路的设备中。本发明特别涉及用于处理输入声音到输出声音的监听设备，以及最小化监听设备中的啸声的方法，以及监听设备的使用。本发明还涉及数据处理系统和计算机可读介质。 

本发明例如在诸如易于遭受声反馈问题的便携通信设备的应用中有用，例如耳内(ITE)助听器(in the ear(ITE)type hearing instruments)。 

背景技术

以下现有技术涉及本发明的一个应用领域--助听器。 

在助听器中，从接收器到传声器(microphone)的声反馈可能导致啸声(howl)。理论上，如果满足两个条件则可能在特定频率发生啸声： 

a)环路增益超过0dB； 

b)在被传声器拾取时，外部信号和反馈信号是同相位的(in-phase)。 

WO2007/006658A1描述了合成助听设备的音频输入信号的系统和方法。该系统包括用于去除所选择地频带的过滤器单元，根据过滤的信号合成所选择的频带从而产生合成信号的合成器单元，以及用于组合过滤信号和合成信号从而产生组合信号的组合器单元。 

US2007/0269068A1解决了反馈哨音抑制。确定对反馈敏感的频率范围。由具有反馈敏感频率范围内的波谱分量的输入信号，可预先确定的分量可以以合成信号替换。 

WO2008/151970A1描述了一种助听器系统，其包括在线反馈管理器单元用于-以预定更新频率-识别反馈通路中每个频带中的当前反馈增益，以及用于随后以预定方案在每个频带中应用最大前向增益值。 

WO2007/112777和WO94/09604描述了作为频率函数的环路增益的各种估计器。 

发明内容

理论上，能够避免内建的啸声，如果能够保证对于特定频率或频率范围在较长时间内满足条件a)和b)。 

为了实现上述，提出了基于环路增益估计的规则从而识别满足条件a)和b)或仅仅a)的子波带，然后将这些子波带中波谱内容替换为例如相邻子波带的按比例缩放的波谱内容，这些相邻子波带中不满足基于环路增益估计的规则；以此方式，打破了反馈环路并且内建啸声将不可能出现。我们提出了一种机制，其中频率轴被分为K个非重叠(理想地窄)的子波带，如图1所示。在该图中，两个子波带被识别出满足选择的规则(以’+’指示)，而另外的子波带不满足选择的规则(以’-’指示)。 

本发明的目标是最小化或者避免监听设备中的内在(build-up)啸声。 

本发明的目标将通过所附权利要求和以下描述的发明实现。 

本发明的目标通过(例如根据用户需求)将输入声音处理为输出声音的监听设备实现。该监听设备包括 

用于将输入声音转换为电输入信号的输入变换器； 

用于将经处理的电输出信号转换为输出声音的输出变换器； 

输入变换器和输出变换器之间限定的前向通路，其包括 

用于处理多个频带中的输入信号的信号处理单元； 

用于执行从一个频带向另一个的谱带替换并提供经SBS-处理的输出信号的SBS单元； 

LG估计器单元，用于估计每个频带的环路增益从而识别具有根据正规则的估计环路增益的正波带以及具有根据负规则的估计环路增益的负波带。 

其中，根据来自LG估计器单元的输入，SBS单元适于通过复制施主波带的波谱内容并可能地以缩放函数缩放并将其插入到接收器波带中替换原有波谱内容来将输入信号的接收器波带的波谱内容替换为施主波带的波谱内容，其中接收器波带是正波带，施主波带是负波带。 

优点在于，提供了抑制啸声的替代方案。 

条件a)和b)阐述了由于助听器内的声音反馈(特别是来自外部暴露通路)和/或机械振动造成的振荡可能在任意环路增益大于1(或以对数表示的 0dB)并且环路附近相移是360°的整数倍的频率处发生。图4a示出了监听系统的示意图示，其对应的数学模型在图4b中示出。这可以得到闭环传递函数的表达(线性表示)为H_cl(f)＝FG(f)/(1-LG(f)，其中FG和LG(以及H_cl)为频率(和时间)的复数值函数，参考例如[Hellgren，2000]。FG是监听设备前向通路的前向增益，LG是开放环路增益，定义为前向增益FG倍的监听设备反馈增益FBG，参考图4b。由此，电路(由于反馈)不稳定的通常标准是LG接近于实数1(即，LG的虚数部分相对接近于0，LG的实数部分相对接近于+1)。 

在对数表达中，基于频率的环路增益LG是前向通路(例如完全或部分以信号处理器(SP)来实现)中(前向)增益FG和助听器系统接收器和传声器之间的声学反馈通路的增益FBG(例如由自适应滤波器估计)的总和(dB为单位)。因此，LG(f)＝FG(f)+FBG(f)，其中f是频率。实际中，助听器系统考虑的频率范围Δf＝[f_min；f_max]被限制为典型人类听觉频率范围20Hz≤f≤20kHz的一部分内(其中，不同类型的助听器，上限频率f_max可能不同)，并且该频率范围可能被分为K的频带(FB)，例如K＝16，(FB₁，FB₂，…，FB_K)。这种情况下，环路增益的表达可以基于频带表示，即LG(FB_i)＝FG(FB_i)+FBG(FB_i)，i＝1，2，…，K，或者简单的为LG_i＝FG_i+FBG_i。通常，增益参数LG，FG和FBG是基于波带内频率(和时间)的。波带增益参数的任何值理论上可被用于表示该波带内的参数，例如平均值。以上给定频带i(FB_i)中环路增益(LG(FB_i)，LG_i)的表达意图是基于波带i中导致最大环路增益(即，如果对给定波带中全部频率计算环路增益，则环路增益的最大值用作该波带的代表)的参数FG_i(f)，FBG_i(f)的值。类似的，如果考虑特定频带FB_i闭环传递函数H_cl(FB_i)，则选择导致传递函数(线性表达)H_cl(f)＝FG(f)/(1-LG(f))最大振幅的那个值。在给定频带k中，给定时间t_p时的当前环路增益的值LG(t_p)和当前反馈增益FBG(t_p)分别称为LG_k(t_p) and FBG_k(t_p)。类似的，对于前向增益FG的当前值和闭环传递函数H_cl的当前值也一样。在一实施例中，环路增益估计器适于根据频带中用户的需求(可能是，适合地基于当前的输入信号、其电平、环境噪声等)基于反馈增益的估计和当前前向增益的要求来估计给定频带中的环路增益。 

术语‘波带的波谱内容(spectral content of a band)’在本文中意思是所考 虑波带中信号的频率分量(通常是复数值的)(参考图1b)。通常，给定频率的波谱内容包括给定时间时在此频率下信号的对应振幅和相位的值(例如，通过给定时间或者更确切地对于该给定时间处给定的时间增量，由随时间变化的输入信号的时间-频率变换来确定)。在一实施例中，仅仅考虑信号的振幅值。通常，特定频带可以包含任意数量频率下的信号值。波带频率值的数目可以对于所有波带相同或者每个波带都不同。频带中信号的分割可以在监听系统的不同部分中不同，例如信号处理单元和环路增益估计器中。 

在特定实施例中，SBS单元适于选择提供最小失真的施主波带。 

术语‘失真’在本文中意思是人类听者感知到的失真，在本文中，该失真是使用(可能地是残疾的)人类听觉系统模型来估计。 

在特定实施例中，SBS单元适于根据人类听觉系统模型选择施主波带。 

在一实施例中，例如根据预定算法选择施主波带，该算法包括指示通过将特定施主波带的波谱内容移动到特定接收波带所要经历的失真的失真测量。 

在一实施例中，在具有比接收波带更低频率的波带中选择施主波带。 

在特定实施例中，用于选择施主波带的人类听觉系统模型被定制为监听设备的特定意图用户。 

人类听觉系统的心理声学模型在例如[Hastl et al.，2007]进行了讨论，参考例如章4’Masking’，第61-110页，以及章7.5‘Models for Just-Noticeable Variations’，第194-202页。[Van de Par et al.，2008]提供了心理声学模型的具体例子。 

在一实施例中，监听设备适于至少包括与估计从施主波带i到接收波带j的波谱内容替换的失真有关的人类听觉模型的那些部分。该特征在整个时间都应用增益和/或失真测量的系统中特别有关。 

在特定实施例中，SBS单元适于从来自第二输入变换器的输入信号中选择施主波带，例如来自对侧的监听设备或者来自独立的便携通信设备，例如无线传声器或移动电话或音频网关。这的优点在于，提供了至少对来自包含第一输入变换器的(第一)监听设备接收器的声音反馈更加不敏感的施主波带。在一实施例中，所选的施主波带包括与接收器波带相同的频率。在一实施例中，施主波带从接收波带之外的频率范围的部分选择。 

在特定实施例中，接收器波带的波谱内容(替换后)等于施主波带波谱内容的(通常是复数值)缩放因子倍。优选的，缩放因子适于使得接收器波带中替换后的信号振幅(例如平均振幅，如果波带包括多于一个频率)实质上等于接收器波带中替换前的信号振幅(例如平均振幅)。在一实施例中，因子等于1。或者缩放可以由基于频率的增益函数表达。 

在特定实施例中，监听设备包括存储器，其中存储了用于缩放从施主波带i到接收器波带j的波谱内容的预定缩放因子(增益值)G_ij。优选的，缩放因子G_ij是不变的(对于给定i，j)。 

在一实施例中，对于多组不同类型的音频(‘训练’)数据确定增益值G_ij和/或失真因子D_ij。在特定实施例中，对每个类型的音频数据分别存储增益值G_ij和/或失真因子D_ij。在特定实施例中，增益值G_ij和/或失真因子D_ij确定为多组’训练数据’的平均值。在一实施例中，使用预期作为监听设备用户将暴露的信号的代表的训练数据集。在特定实施例中，增益值G_ij和/或失真因子D_ij在离线程序中确定并存储在监听设备中(例如在使用监听设备之前，或在之后的程序中)。在一实施例中，监听设备适于分析输入信号并确定其类型，并选择波谱替换过程中使用的适当的一个增益G_ij和/或失真D_ij因子。 

在特定实施例中，监听设备适于随时间更新所存储的预定缩放因子G_ij和/或失真因子D_ij。在一实施例中，随时间更新所存储的预定缩放因子G_ij和/或失真因子D_ij是基于监听设备实际暴露的信号进行的。在一实施例中缩放因子G_ij和/或失真因子D_ij更新为之前值的滚动平均值，从而一定时间之后将不再理会预定值(例如在预定大小的先入先出缓冲器中)。在一实施例中，以特定更新频率更新因子，例如每个小时或者每天或每周。或者，监听设备适于允许用户启动缩放和/或失真因子的更新。作为替代或者额外的，监听设备包括可编程接口并且适于允许通过使用可编程接口由安装程序来更新缩放和/或失真因子。 

在特定实施例中，除了(或者作为替代)施主和接收器波带系数(i，j)之外，表达基于训练数据的预定平均数值的的缩放和失真因子是(实际)施主波带可测量特征(例如能级l(理想的声压电平)、波谱峰度p、增益余量等)的函数。在一实施例中，对于给定波带替换i-＞j，增益因子G_ij和/或失真因子 D_ij确定(并存储)为施主波带特征值的函数，例如G_ij(l，p)和D_ij(l，p)。此时，对每个待选施主波带i将测量能级l和波谱峰度p，并通过查询存储的D_ij(l，p)值确定每个施主波带的失真，优选的，使用将带来最低预期失真的施主波带。获得该失真需要的增益值随后通过查找存储的G_ij(l，p)值得到。这提供了改进质量(更小失真)的处理信号。在一实施例中，监听设备适于分析输入信号并确定其特征，并选择波谱替换过程中使用的适当的一个增益G_ij和/或失真D_ij因子。 

在特定实施例中，监听设备适于使得，对于给定接收器波带j，选择具有最低预期失真因子D_ij的施主波带i用于替换，从而最小化处理信号的失真。 

在特定实施例中，监听设备还包括从输出侧到输入侧的反馈环路，还包括自适应FBC滤波器，包括可变滤波器部分用于提供特定传递函数和更新算法部分用于更新可变滤波器部分的传递函数(例如滤波器系数)，更新算法部分从前向通路的输入和输出侧分别接收第一和第二更新算法输入信号。这具有优点在于，补充了谱带替换单元提供的反馈消除的贡献。 

在特定实施例中，监听设备适于使得一个更新算法输入信号(例如，第二个)基于经SBS处理的输出信号。 

在在极坐标标记法中，复数值参数(例如LG，FG，FBG)，例如LG＝x+i·y＝Re(LG)+i·Im(LG)(i是虚数单位，’Re’指的是实部，’Im’指的是复数的虚部)可以写作MAG(LG)·exp(i·ARG(LG))，其中MAG是复数值的振幅MAG(LG)＝|LG|＝r＝SQRT(x²+y²)，ARG是复数值的幅角或角度(普通xy坐标系中矢量(x，y)与x轴的角度， 

在特定实施例中，监听设备适于使得选择频带作为正波带的条件是同时满足条件a)和b)，即a)LG的幅值接近于1，并且b)LG的幅角接近于0(或者2·π的倍数)。在一实施例中，监听设备适于使得，对于考虑的波带，MAG(LG)的范围在0.5和1之间，例如在0.8和1之间，例如0.9和1之间，例如0.95和1之间，例如0.99和1之间，并且对于该波带ARG(LG)在0°附近+/-40°范围内，例如在0°附近+/-20°范围内，例如在0°附近+/-10°范围内，例如在0°附近+/-5°范围内，例如在0°附近+/-2°范围内。 

在特定实施例中，监听设备适于使得，选择一频带FB_i作为正波带的条件 是对于该波带MAG(H_cl(FB_i))大于因子K₊倍的MAG(FG(FB_i))，其中K₊是例如大于1.3，例如大于2，例如大于5，例如大于10，例如大于100，其中H_cl(FB_i)和FG(FB_i)分别是频带i中监听设备闭环传递函数和前向增益的当前值。在特定实施例中，K₊是与频率(或频带)无关的。在一实施例中，K₊(FB_i)随着频率降低而减小，例如线性地，例如比率为每kHz 0.5-2，例如1。在特定实施例中，监听设备适于使得选择一频带FB_i作为负波带的条件是对于该波带MAG(H_cl(FB_i))小于或等于因子K_-倍的MAG(FG(FB_i))，其中K_-≤K₊。在一实施例中K_-≤0.8·K₊，例如K_-≤0.5·K₊，例如K_-≤0.2·K₊。 

在特定实施例中，给定频率或给定频带的环路增益的振幅MAG(FG(FB_i))被用于定义波带作为正波带的标准(不管复数值环路增益的相位)。在一实施例中，仅仅环路增益的振幅被用于定义波带成为正波带的标准。 

在特定实施例中，监听设备适于使得，选择一频带作为正波带的条件是环路增益的振幅MAG(LG)大于正电平，例如大于-12dB，例如大于-6dB，例如大于-3dB，例如大于-2dB，例如大于-1dB。 

在特定实施例中，监听设备适于使得，选择一频带作为负波带的条件是该波带具有小于负电平的估计环路增益。 

在特定实施例中，负电平等于估计环路增益的正电平。在一实施例中，限定正波带低电平的正电平不同于(大于)限定负波带高电平的负电平。在一实施例中，正电平和负电平之间的差值是1dB，例如2dB，例如3dB或者大于3dB。在特定实施例中，负波带具有相对低的环路增益，例如小于-10dB的负电平。在特定实施例中，监听设备适于使得选择一频带FB_i作为负波带的条件是对于该波带负电平小于或等于因子KL_-倍的正电平，其中KL_-≤0.8，例如KL_-≤0.5，例如KL_-≤0.2，例如KL_-≤0.05。 

在一实施例中，监听设备适于使用不同的标准用于识别不同频率范围部分内的正波带，例如由此在有些频带中使用“LG振幅标准”，而其他频带中使用“闭环传递函数标准”。这的优点在于，可以在不致总是受声音反馈影响的频带中使用更加灵活(及更小的计算强度)的标准，从而节约计算能源。 

在特定实施例中，监听设备包括助听器、头戴耳机，耳保护装置，耳机或任意其他包括彼此相对接近而“实现”声音反馈的传声器和接收器通信设备。 

本发明还提供了监听设备中最小化啸声的方法，包括： 

将输入声音转换为电输入信号； 

将经处理的电输出信号转换为输出声音； 

限定从电输入信号到经处理的电输出信号的监听设备的电前向通路； 

提供多个频带中输入信号的处理； 

估计每个频带中的环路增益，从而识别具有符合正标准的估计环路增益的正波带和具有符合负标准的估计环路增益的负波带；以及 

通过复制施主波带的波谱内容并可能地对其以缩放函数进行缩放并且将其插入到接收器波带中从而根据估计的环路增益将输入信号接收器波带中的波谱内容替换为施主波带的波谱内容，并且提供经处理的电输出信号， 

使得接收器波带为正波带，施主波带为负波带。 

该方法与对应产品具有相同的优点。意图是，以上描述的、及具体实施例部分、权利要求部分描述的监听设备的对应特征能够在适当地转换成步骤特征时与本方法相结合。 

在特定实施例中，在实际使用监听设备之前，表示在被复制(可能被缩放)到接收器波带j时必须乘到施主波带i的波谱内容上的缩放因子的增益值G_ij被存储在监听设备可访问的存储器的KxK增益矩阵G中。类似的，在实际使用监听设备之前，表示在执行从波带i到波带j的替换时可以预期到的失真的失真值D_ij被存储在监听设备可访问的存储器的KxK失真矩阵D中。 

优选的，该方法包括当波带j必须被替换，而几个可能的施主波带都可用时，优选使用带来最低预期失真的施主波带(例如，基于人类听觉系统模型，例如对用户助听器定制)。 

本发明还提供了如上所述的、在具体实施例中描述以及权利要求中限定的监听设备的应用。 

本发明还提供了存储计算机程序的有形计算机可读介质，包括程序代码装置用于当计算机程序在数据处理系统上运行时，使数据处理系统执行以上所述、及具体实施例中描述以及权利要求中限定的方法步骤。除了被存储在有形介质上，例如磁盘、CD-ROM、DVD或硬盘介质，或其他任何机器可读的介质，计算机程序还可以通过传输媒介进行传输，例如有线或无线连接或网络， 例如因特网，并加载到数据处理系统中在不同于有形介质的位置运行。 

本发明还提供了一种数据处理系统，包括处理器和程序代码装置用于使处理器执行以上所述、及具体实施例中描述以及权利要求中限定的方法中的至少一些步骤。 

本申请的其他目标通过所附从属权利要求和本发明详细说明中限定的实施例实现。

在此使用的，单数形式“一”和“该”、“所述”意图也包括复数形式(即具有“至少一个”的含义)，除非明确地进行了不同说明。还应当理解，术语“具有”、“包括”、“包含”、“含有”在说明书中使用时，指明了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或增加。应当理解，当一个元件被提及为“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，或者可以存在中间的元件，除非明确地相反说明。此外，此处使用的“连接”或“耦合”可以包括无线连接或耦合。此处使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的列举项目的任意或全部的组合。此处公开的任何方法的步骤并非必须完全按照公开的顺序执行，除非明确地进行了不同的说明。 

附图说明

以下将更加详细地结合优选实施例和参考所附附图解释本发明，其中： 

图1在图1a中示出了根据本发明的谱带替换方案，在图1b中示出了波带“波谱内容”的例子。 

图2示出了根据本发明的实施例利用了所提出的谱带替换方法的监听设备、例如助听器的框图。 

图3示出了根据本发明的实施例在反馈校正回路中包括自适应滤波器的监听设备的框图。 

图4示出了监听设备、例如助听器的反馈增益和前向增益的基本定义，图4a示出了仅包括前向通路的设备，图4b示出了对应的数学表示，图4c示出了包括前向通路和反馈消除系统的设备，图4d是对应的数学表示。 

图5示出了根据本发明的方法最小话监听设备中的啸声的方法的流程图。 

图6示出了根据本发明的实施例确定在施主波带中使用的增益和失真因 子的方法的流程图。 

图7示出了根据本发明的实施例对特定接收器波带选择施主波带的方法的流程图。 

附图是示意性的并且为了清楚进行了简化，它们仅仅示出了理解本发明必要的细节，而省略了其他细节。 

本发明进一步的应用范围将通过之后给出的详细说明变得更加清楚。但是，应当理解详细说明和具体实施例，尽管指示了本发明的优选实施例，但仅是通过示例的方式给出，因为通过详细描述本发明精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员将变得清楚。 

具体实施方式

图1在图1a中示出了根据本发明实施例的谱带替换方案，在图1b中示出了波带“波谱内容”的例子。图1a的频率轴被分为K个非重叠子波带。在实施例中，K个波带组成的频率范围为20Hz到12kHz。在实施例中，波带的数量为64。在图1a中，两个子波带由LG估计器单元(参考图2)识别出具有相对大的环路增益(以’+’指示)，例如大于-2dB，而其他子波带具有相对低的估计环路增益(以’-’指示)，例如小于-10dB。基于从LG估计器的输入，SBS单元(参考图2)适于将输入信号的接收器波带(receiver band)的波谱内容替换为施主波带的(可能被按比例缩放)波谱内容，其中接收器波带正波带(图1a中以’+’指示)，施主波带为负波带(图1a中以’-’指示)。 

在实施例中，输入信号适于布置在时间帧中，每个时间帧包括预定数量N的数字时间采样x_n(n＝1，2，…，N)，对应于帧时间长度L＝N/f_s，其中f_s是模拟-数字转换单元的采样频率。理论上，帧可以是任意的时间长度。在本申请中，时间帧典型地是ms量级，例如超过5ms。在实施例中，时间帧具有至少8ms的时间长度，例如至少24ms，例如至少50ms，例如至少80ms。采样频率通常可以是适于应用的任意频率(考虑例如功耗和带宽)。在实施例中，模拟-数字转换单元的采样频率大于1kHz，例如大于4kHz，例如大于8kHz，例如大于16kHz，例如大于24kHz，例如大于32kHz。在实施例中，采样频率范围在1kHz到64kHz之间。在实施例中，输入信号的时间帧被通过基础帧在帧上作变换被处理为时间-频率表示，从而提供对应的频率采样的波谱(例如通过 傅里叶变换算法)，时间-频率表示通过TF单元创建，每个TF单元包括特定时间和频率单位的输入信号的复数值。给定时间单元中的频率采样可以设置在波带FB_k(k＝1，2，…，K)中，每个波带包括一个或多个频率单元(采样)。 

图1b示出了频带FB_i和FB_j的波谱内容的例子(给定时间单元t_p)。频带通常包括多个频率下的(通常为复数的)信号值。在所示实施例中，频带包含4个频率f₁，f₂，f₃，f₄。频带i(FB_i)的波谱内容包含频带i FB_i的四个频率f₁，f₂，f₃，f₄下的信号的振幅(和相位)值(在给定时间或对应于给定时间帧)。在实施例中，替换过程中仅仅考虑信号的振幅值(而相位值保持不变或者随机变化或者乘以具有单位振幅值的复数值常数)。图1b中，频带FB_i中观察的波谱值相对地大小相等，而FB_j的波谱值更加可变(或者峰值，显著的频率f_3j下的峰值)。给定时间处的频带i(FB_i)的“波谱内容”例如在图1b中表示为信号的四个振幅MAG_li，MAG_2i，MAG_3i，MAG_4i，如同指示的四条线的长度，其终点在FB_i对应频率f_1i，f_2i，f_3i，f_4i处的实点。从接收器波带(例如FB_j)向施主波带(例如FB_i)的波谱内容的替换可以通过将MAG_jq替换为MAG_iq，q＝1，2，3，4来执行。优选的，利用缩放因子G_ij从而MAG_jq被替换为G_ij·MAG_iq，q＝1，2，3，4。在一实施例中，G_ij适于使得G_ij·MAG_iq的平均值等于MAG_jq的平均值。在一实施例中，G_ij也是频率的函数，从而可以使用4个不同的增益因子G_ijq(q＝1，2，3，4)。施主波带的对应相位角度值ARG_iq(q＝1，2，3，4)可以保持不变(如果例如增益值G_ij是实数)或者例如根据预定方案，例如施主波带FB_i和接收器波带FB_j之间的频率距离，按比例缩放(scaled)(如果增益值G_ij是复数)。 

图2示出了根据本发明实施例适于使用提出的谱带替换方法的监听设备的框图，例如助听器。监听设备(例如助听器)10包括用于将输入声音转换为电输入信号的传声器1(图2中的Mic1)和用于将经处理的电输出信号41转换为输出声音的接收器2。前向路径定义在传声器1(输入侧)和接收器2(输出侧)之间，前向路径包括信号处理单元3(图2中的Processing unit(Forward path))，用于处理多个频带中的输入信号。监听设备10还包括SBS单元4(图2中的SBS)和LG估计器单元5(图2中的Loop Gain Estimator，环路增益估计器)，SBS单元4用于执行从一个频带向另一个的谱带替换以及提供SBS处理输出信号41，LG估计器单元5分别从输出侧和输入侧获取第 一输入41和第二输入11，用于估计每个频带中的环路增益从而允许识别具有大于正等级的估计环路增益(振幅)(或者满足成为正波带的其他标准)的前向路径的信号中的正波带，以及识别具有小于负等级的估计环路增益(振幅)(或者满足成为负波带的其他标准)的负波带。优选的，LG估计器单元5接收来自提供当前前向增益值的信号处理单元3的输入以及可能的来自其他提供输入信号特征和/或当前声学环境(例如噪声电平、声源方向，从而例如提取当前声音信号的特征或识别其类型等)的信息的“传感器”的输入。基于LG估计器单元5的输入51，SBS单元4适于通过复制施主波带的波谱内容及可能地以缩放函数对该波谱内容进行缩放以及将其插入到接收器波带中替换原有波谱内容，由此将接收器波带中的波谱内容替换为施主波带的波谱内容。接收器波带是正波带，施主波带是负波带(可选地，来自与包含接收器波带的输入信号不同的另一传声器)。在不同预定频率估计环路增益的电路的例子可参见WO 94/09604A1。每个频带中的环路增益的动态计算参见WO 2008/151970A1。声学信号中的谱带替换在例如EP 1367566B1和WO 2007/006658A1中涉及。前向路径优选地还包括模拟-数字(AD)和数字-模拟(DA)转换器，时间-频率(t-＞f)和频率-时间(f-＞t)转换单元(后者是例如作为滤波器组实现，或者分别为傅里叶变换和反傅里叶变换算法)。这些功能中的一个或多个可以包括在独立单元或者包括在信号处理单元3、传声器系统1、谱带替换单元4、环路增益估计器单元5和接收器2中的一个或多个中。 

通过本发明所提出的方案，可以将任意子波带的波谱内容替换为任意其他子波带的。对于哪个子波带应当优选地被用作“施主”波带的决定是通过例如存储在监听设备存储器中(或替代地，从监听设备通过例如无线链接可访问的外部数据库提取的)的对结果的平均感知失真(由感知失真测量来估计)的推理获知得到的。优选的，利用带来最低失真的施主波带。 

例子：谱带替换算法

以下描述了实施本发明提出的方案的简单版本的一种方式。在实施中，通过将施主波带(波带i)的波谱内容复制到接收器波带(波带j)来执行谱带替换，并且其中的(施主波带的)波谱内容通过担负的缩放增益值(G_ij)来进行了缩放。在运行(run-time)之前(例如在滤波程序中或在制造时)，增益值被 存储在KxK增益矩阵G中。行i和列j的入口G_ij是在被复制到接收器波带j时必须乘到施主波带i的波谱内容上的增益。类似的，在运行之前，KxK失真矩阵D被构建，其元素(D_ij)使得在执行从波带i到波带j的替换时可以预期到失真。当波带j必须被替换，且几个可能的施主波带都可用时，优选使用带来最低预期失真的施主波带。优选在运行前(即，监听设备被用户实际正常操作前)构建增益矩阵G和预期失真矩阵D，例如通过使用代表实际中遇到得信号的大集合的训练数据来构建(例如，如果已知目标信号是语言，则训练程序包括大量语音信号)。构建过程可以概述如下。对于给定的信号帧(即，给定时间t_p的波谱表示)，施主波带i和接收器波带j，可以尝试几个候选增益因子G_ij，对于每个因子，估计监听者(可能是听力障碍的)感知到的失真结果。更具体的，使用以下算法估计该感知失真，即将非修正的信号帧与要进行替换的信号帧相比较；该算法输出理想地很好与人类感知相关联的距离测量。有几个算法可以执行该任务；通常，它们利用人类听觉系统模型，参见例如[Van de Par et al.，2008]，以将原始和修正的信号帧变换为激励模式或者“内部表达”，即将内耳的神经信号输出抽象化。测量所述内部表达之间的简单的距离测量，例如平均-平方误差，将倾向于更好地与人类失真检测能力相关联[Van de Par et al.，2008]。对于每个(i，j)组合，带来最低平均失真(在多个信号帧之间计算)的增益值被用作矩阵G的入口G_ij，而对应的失真被用作预期失真矩阵中的入口D_ij。 

以上描述的设置相对简单。 

在另一实施例中，适当施主波带的选择基于当前信号的特征(并且在从施主波带i到接收波带j的光盘内容替换时不仅仅依赖于预定平均增益和失真因子)来进行。例如，这可以通过扩展以上所述的方案来进行，从而使得相关的增益和失真值不仅是施主和接收器波带系数(i，j)(定义预定平均增益和失真因子)的函数，而且还是输入信号特征的函数，例如施主波带的可测量的特征，例如能级(理想地声压电平)、波谱峰度(spectral peakiness)、增益余量等。在一实施例中，适当施主波带仅仅依赖于当前信号的特征(不依赖于预定平均增益和失真值)来进行选择。在一实施例中，监听设备包括一个或多个探测器，能够识别当前信号的多个特征，例如上述的特征。 

波谱峰度指的是所考虑的频带或频率范围内信号的变化度。例如，图1b中频带j的信号比频带i的信号更尖(peaky)。具体频带的样本的峰度测量例如由样本的标准差给出。根据波谱峰度选择施主波带的好处在于，波谱尖的施主波带会被用于典型波谱尖的接收波带/平均波谱尖的接收器波带，而波谱平的施主波带通常会被用于波谱平的接收波带。 

通常，施主波带和接收器波带源自相同的(输入)信号。但是，在一实施例中，施主波带选择另一可用的传声器信号，例如来自相同助听器的第二传声器，或者来自对面耳朵的助听器的传声器，或者来自外部传感器的信号，例如移动电话或音频选择设备等。 

进而，理论上能够随着整个时间应用增益和预期失真矩阵的入口。这可以例如简单地通过在运行时对环路增益估计较低的子波带重复训练或构建过程来实现，例如对没有反馈显著影响的波带(假设人类听觉系统模型的相关部分(可以是用户定制)对于监听设备可用)。结果是得到整个时间能够应用并改进性能的系统，假设应用于特定类型的输入信号，例如语音、古典音乐等。 

最后，由于本申请提出的方案本质上基于感知失真测量得到的决定，因此能够通过应用听觉系统的基础模型来作出特定于个人的/特定于听力障碍的方案。 

图3示出了根据本发明的实施例的在反馈校正环路中包括自适应滤波器的监听设备的框图。 

图3示出了根据本发明实施例的监听设备，例如助听器。该助听器包括前向通路、(非有意图的)声音反馈通路和用于减少或消除声音反馈的电反馈消除通路。前向通路包括用于从环境接收声音输入的输入变换器(此处为传声器)、用于提供输入信号的数字化时间-频率表达的模拟-数字转换器和时间-频率转换单元(图中的AD t-＞f-unit)、用于处理多个频带中的信号、并可能使信号适于助听器佩戴者需求(例如通过应用基于频率的增益)的数字信号处理器DSP、用于将包含啸声的接收器波带替换为不包含啸声的施主波带的SBS单元(SBS)、用于将信号的数字化时间-频率表达转换为模拟输出信号的数字-模拟转换器和频率-时间转换单元(图3中的DAf-＞t-unit)、以及用于向助听器的佩戴者产生声音输出的输出变换器(此处为接收器)。显示出了输出变换器到 输入变换器(主要是外部的、非有意图的)声音反馈。电反馈消除通路包括自适应滤波器(算法、滤波器)(Algorithm，Filter)，其滤波功能(Filter)由预计误差算法(Algorithm)控制，例如LMS(Least Means Squared)算法，从而预计并最佳地消除由助听器的从接收器到传声器的反馈引起的部分传声器信号(图3中由实线箭头和方框Acoustic Feedback标示，此处实际上包括I/O变换器和AD/DA和t-＞f/f-＞T转换器)。自适应滤波器目的是提供外部反馈通路的良好估计，外部反馈通路从经由输出变换器到f-＞t，DA转换器的电输入一直到经由输入变换器到AD，t-＞f转换器的电输出。预计误差算法使用参考信号(此处为来自波谱波带替换单元SBS的输出信号)以及来自输入变换器(传声器)的(反馈校正)输入信号(误差信号)从而找到使得参考信号被应用于自适应滤波器时最小化预计误差的自适应滤波器设置。消除声音反馈(或者至少是减少，通过从包括声音反馈的来自传声器的(数字化经t-＞f转换的)输入信号中减去(参考图3中的SUM-unit‘+’)自适应滤波器的滤波器Filter部分的输出所提供的声音反馈通路的估计)从而提供反馈校正输入信号。助听器进一步包括LG估计器单元(图3中的LoopGain estimator)用于估计每个频带中的环路增益从而识别具有大于正电平(例如0.95)的估计环路增益的正波带和具有小于负电平(例如0.95)的估计环路增益的负波带。LG估计器单元的第一输入是SBS单元的输出，包括波谱替换后的输出信号。LG估计器单元的第二输入是由自适应滤波器对反馈进行校正后的输入信号(从SUM unit‘+’的输出)。在图3的实施例中，LG估计器具有从DSP单元的第三输入，表示在来自DSP单元前向通路中施加的增益值被用于获取LG估计(参考如3中从DSP单元到LoopGain估计器的输入)。从“传感器”到LoopGain estimator的进一步输入提供了关于(特别是接收器波带以及可能的施主波带)输入信号特征的信息，其可能包括在当前环路增益的估计中和/或包括在相关施主波带的选择中。由此，LG估计器对已经由自适应滤波器对声音反馈进行了“在先”校正的信号进行工作。或者，LG估计器能够适于在信号被自适应滤波器校正前对信号处理。或者，可以实施其他的LG估计器，从而第一LG估计器接收自适应滤波器校正前的输入信号形式的输入，第二LG估计器接收自适应滤波器校正后的输入信号形式的输入(即，图3中分别在sum unit(‘+’)之前和之后的前向通路分叉)。 在一实施例中，SBS单元位于信号处理单元DSP之前的前向通路中(与图3所示相反，其中SBS单元在DSP之后)。包围的矩形指示监听设备的框位于相同的物理实体中(在示意实施例中)。或者，传声器和处理单元以及反馈消除系统可以容纳在一个物理实体中，输出变换器在第二物理实体中，第一和第二物理实体彼此通信。可以想象其他的将监听设备分割在独立物理实体中的方式(例如，传声器可以位于与监听设备其他部分分开的物理实体中，系统的部分通过有线或无线连接彼此通信)。助听器可以包括额外的输入变换器，由此选择施主波带。或者，助听器可以从物理上独立分开的设备的传声器接收传声器信号(例如无线地)，例如从对侧的助听器。在实施例中，一些谱带替换相关的处理在信号处理单元DSP中进行。实际中，SBS单元(和/或LG估计器)可以形成为数字信号处理器的一部分(即，与DSP集成)。 

图4示出并支持了监听设备的(声音)反馈增益和前向增益的基本定义，例如助听器的。 

公知的，助听器中由于声音反馈(典型地来自外部暴露通路)引起的振荡和/或机械振动可能发生在环路增益大于1(或以对数表达的0dB)以及环路中相位移动是360°整数倍的任意频率下。监听系统的示意图示显示在图4a中，该系统包括用于接收来自环境的声音输入(例如，语音)的输入变换器(此处示出为传声器)、模拟-数字转换器AD、处理部FG、数字-模拟转换器DA和用于向监听系统佩戴者生成声音输出的输出变换器(此处示出为扬声器)。系统的意图前向通路和组件包容在固体轮廓中。从输出变换器到输入变换器的基于频率(f)(部分“外部的”，非有意图的)反馈被显示出来。在本文中，反馈通路FBG(f)定义为从DA转换器的输入通过接收器和传声器到AD转换器的输出，如图4a中虚线箭头所示，前向通路feedback path定义为封闭从AD转换器的输出到DA转换器的输入的环路的路径，此处以处理块FG(f)表示。前向通路和反馈通路之间的接口可以移动到其他位置(例如，变为前向通路中包括AD和DA转换器)，假如方便计算的话，反馈通路至少包括从输出变换器的输出到输入变换器的输入的“外部”部分。AD和DA转换器方块可以分别包括时间-频率和频率-时间转换器以允许在时频域中处理输入信号。或者，时间-频率和频率-时间转换(例如，傅里叶和反傅里叶变换，例如以软件算法实现) 可以形成前向通路的一部分，例如在提供基于(时间和)频率的前向增益FG(f)的信号处理单元中实现。由前向通路和反馈通路构建的环路的基于(时间和)频率的开放环路增益LG(f)由前向增益和反馈增益的乘积FG*FBG确定。图4b是前向通路和反馈通路构建的图4a图表的数学表达。图4b示出了输出信号u等于(目标)输入信号x和声音反馈信号v的和的前向增益FG倍，即u＝[x+v]·FG＝[x+u·FBG]·FG，其中对(时间和)频率的依赖关系是隐含的(即未标示)。 

图4c示出了图4a中的监听系统，其中-除了前向通路(包括外部暴露或声音反馈通路FBG)外-还包括具有增益和相位响应的电反馈通路 目的是估计外部暴露通路(此处以图4d中的虚线标示)。估计 被从传声器的输入信号中减去(可能在AD转换器中数字化)，从而理想的消除了外部反馈通路的影响。在这种情况，环路增益LG由乘积 给出。 可以由反馈估计单元来实现，例如自适应滤波器。 

图4d示出了图4c中图表的数学表示，其包括必要的信号以定义闭环传递函数H_cl＝OUT/IN＝u/x。由图4d可以清楚得到 $u=[x+v-\hat{v}]\·\mathrm{FG}=[x+u\·\mathrm{FBG}$ $-u\·\widehat{\mathrm{FBG}}]\·\mathrm{FG},$ 其中 $\mathrm{LG}=\mathrm{FG}\·(\mathrm{FBG}-\widehat{\mathrm{FBG}})$ 将使得 

$H_{\mathrm{cl}}=\frac{\mathrm{FG}}{1-\mathrm{LG}}$

其中u，x，v， 通常为给定时间时的基于频率的(例如数字)复数值信号，H_cl，FG和LG分别是复数值的基于频率(和时间)的闭环传递函数、前向增益和环路增益(例如通过基于时间的信号(在时间规则点)的傅里叶变换得到)。在极坐标标记法中，复数值参数例如LG＝x+i·y＝Re(LG)+i·Im(LG)(i是虚数单位)可以写作 其中MAG是复数值的振幅|LG|＝r＝SQRT(x²+y²)，ARG是复数值的幅角或角度(矢量(x，y)与x轴的角度， 

频带FB_i具有可能导致振荡的环路增益的值(并因此在本申请中被称为正波带)，条件是LG的幅角(argument)接近于0(或者2·π的倍数)并且LG的振幅(magnitude)接近于1(即，LG的虚数部分接近于0，实数部分接近于+1)。 

在一实施例中，选择频带作为正波带的条件是对于该波带ARG(LG)在0° 附近+/-10°范围内，例如在0°附近+/-5°范围内，例如在0°附近+/-2°范围内，并且对于该波带，MAG(LG)在1附近+/-0.2范围内，例如1附近+/-0.1范围内，例如1附近+/-0.05范围内，例如1附近+/-0.01范围内。在一实施例中，选择一频带作为正波带的条件是对于该波带ARG(LG)在0°附近+/-20°范围内，例如在0°附近+/-10°范围内，例如在0°附近+/-5°范围内，例如在0°附近+/-2°范围内，并且对于该波带，MAG(LG)大于0.5，例如大于0.8，例如大于0.9，例如大于0.95，例如大于0.99。 

在一实施例中，选择一频带作为正波带的条件是对于该波带MAG(H_cl(FB_i))大于2·MAG(FG(FB_i))，例如大于5·MAG(FG(FB_i))，例如大于10·MAG(FG(FB_i))，例如大于100·MAG(FG(FB_i))。在一实施例中，选择一频带作为负波带的条件是对于该波带MAG(H_cl(FB_i))小于或等于MAG(FG(FB_i))。 

图5示出了根据本发明的最小化监听设备中啸声的方法的流程图。 

该方法包括以下步骤(501-506)： 

501将输入声音转换为电输入信号； 

502处理多个频带中的输入信号； 

503估计每个频带的环路增益，从而识别具有根据正规则的估计环路增益的正波带以及识别具有根据负规则的估计环路增益的负波带； 

504使得接收器波带为正波带、施主波带为负波带； 

505通过复制施主波带的波谱内容并可能地以缩放函数缩放该波谱内容、并将其插入到接收器波带，从而基于估计环路增益将输入信号接收器波带中的波谱内容替换为施主波带的波谱内容，以及提供经处理的电输出信号； 

506将经处理的电输出信号转换为输出声音。 

在一实施例中，步骤502、503、504、505中的至少一些，例如大多数步骤，比如全部的步骤，是完全或部分以监听设备处理器上运行的软件算法来实现的。 

该方法还包括其他关于监听设备中信号的处理的步骤，这些处理步骤典型地在处理信号转换为输出声音之前执行。在一实施例中，该方法包括模拟到数字转换。在一实施例中，该方法包括数字到模拟转换。在一实施例中，该方法包括步骤从时域到时频域的转换以及相反的转换。在一实施例中，要被处理的 信号在连续帧中，每个包括特定时间单位的信号频谱，每个频谱包括对应于该特定时间和频带单位的信号复数值分量。 

图6示出了选择施主波带中使用的确定增益和失真因子的方法的流程图。该方法解决了增益矩阵G和对应的失真矩阵D的生成，其包括KxK增益因子G_ij，G_ij表示对于给定的音频数据当施主波带波谱内容复制到接收波带j时必须乘在施主波带i的波谱内容上的增益，失真矩阵包括KxK失真因子D_ij，D_ij表示对于给定音频数据当执行从波带i到波带j的替换时预期的失真。该方法例如可以从一个或多个设置在连续时间帧中的音频数据集开始，每个时间帧包括多个离散时间点的音频信号采样(振幅)值(例如，作为以预定采样频率采样的模拟声音信号的结果)。 

该方法包括以下步骤(601-612)： 

601提供帧内的音频数据集x，其包括连续时间点的信号波谱； 

602选择谱帧p； 

603选择接收波带j； 

604选择施主波带i； 

605选择待选增益因子G_ijs； 

606计算并存储如果以待选增益因子G_ijs执行从所选施主波带到所选接收器波带的替换时可预期的失真D_ijs； 

607更多待选增益因子？如果是，则跳至步骤605(s＝s+1≤S)，如果否，则至步骤608； 

608更多施主波带？如果是，则跳至步骤604(i＝i+1≤K)，如果否，则至步骤609； 

609更多接收波带？如果是，则跳至步骤603(j＝j+1≤K)，如果否，则至步骤610； 

610更多波谱帧？如果是，则跳至步骤602(p＝p+1≤K)，如果否，则至步骤611； 

611计算所选数量的波谱帧上的平均待选增益<Gijs>p和失真<Dijs>p因子，<x>_p表示p＝1，2，…，P个波谱帧上的x的平均； 

612在具有最低平均失真值<Dijs>p(＝Dij)的平均待选增益<Gijs>p中选 择Gij值，并对所选的音频数据集x存储对应的Gij和Dij值。 

在一实施例中，步骤601，602，603，604，605，606，607，608，609，610，611和612中的至少一些，例如大多数步骤，比如全部的步骤，是完全或部分以监听设备处理器上运行的软件算法来实现的。 

在一实施例中，根据预定方案或算法选择增益因子，例如以预定(例如相等)步骤大小的固定步骤(s＝1，2，…，S)遍寻从最小值(Gij，min)例如0到最大值(Gij，max)的预定增益范围。 

在一实施例中，增益值是实数。在该情况下，仅仅施主波带的波谱内容的大小值被缩放。 

作为替代，增益值可以是复数。在一实施例中，原接收波带的波谱内容的相位角值保持不变。在一实施例中，施主波带的相位角值依赖于施主波带和接收波带之间的频率间距来缩放。 

图6示出的方法提供了音频数据集(x)的增益G(x)和失真D(x)矩阵(对于组成该音频数据集的波谱数据的P帧进行平均)。可以对多个音频数据集x＝1，2，…，X进行。在一实施例中，增益和失真矩阵可以对多个音频数据集x＝1，2，…，X进一步进行平均。在一实施例中，不同音频数据集表示不同监听条件(一个扬声器、多个扬声器、听觉环境、古典音乐、摇滚音乐、TV声音、安静环境、运动环境等等)。在一实施例中，对不同监听条件存储(例如在监听设备中)不同增益和失真矩阵。在一实施例中，监听设备包括能够识别多个监听条件的环境检测器。 

在一实施例中，该方法是在离线过程中执行，例如在监听设备进入正常使用之前进行。在一实施例中，通过与可编程设备(例如PC)的(有线或无线)可编程接口例如运行安装监听设备的安装软件从而将增益和失真矩阵加载到监听设备的存储器中。失真矩阵例如根据人类听觉系统模型来确定。 

在一实施例中，该方法在在线程序中执行，在监听设备正常使用外的学习阶段中进行。 

在一实施例中，仅仅由该方法确定的增益和失真矩阵的平均值被存储在监听设备中。在一实施例中，不同类型的信号的增益和失真矩阵存储在监听设备中，例如，在安静环境中有一个扬声器的一组音频数据、在吵闹环境中有一个 扬声器的一组音频数据、在吵闹环境中具有多个语言的音频数据集等等，并且根据当前信号的类型来查询存储矩阵中合适的那个。作为替代或者额外的，不同特征信号的增益和失真矩阵值可被存储，例如电平1(理想地声压电平)、波谱峰度p、增益余量等，可以根据当前信号的特征查询所存储矩阵中合适的那个。因此，可以根据实际遇到的信号查询合适的增益和失真矩阵。 

图7示出了根据本发明实施例的为特定正波带选择负波带的方法的流程图。 

该方法包括如下步骤(701-708)： 

701提供识别正波带的标准； 

702识别正波带； 

703识别一个或更多待选负波带； 

704选择待选负波带； 

705计算执行从所选择的待选负波带向正波带的替换时可预期的失真； 

706更多待选负波带？如果是，跳至步骤704；如果否，跳至步骤707； 

707对于识别的正波带选择具有最低失真的待选负波带作为施主波带； 

708使用适当的增益因子将识别的正波带(接收器波带)中的波谱内容替换为所选择的负波带(施主波带)中的波谱内容。 

在一实施例中，步骤701，702，703，704，705，706，707和708中的至少一些，例如大多数步骤，比如全部的步骤，是完全或部分以监听设备处理器上运行的软件算法来实现的。 

在一实施例中，识别负波带的标准是识别正波带的互补(即’负波带’＝’非正波带’)。在一实施例中，进一步提供识别负波带的单独标准。在一实施例中，确定每个识别出的负波带的失真，并选择具有最低失真的那个作为施主波带，它的波谱内容被复制(并以对应增益因子被缩放)到识别出的接收波带(正波带)。 

本发明由独立权利要求的特征限定。从属权利要求中限定优选实施例。权利要求中的任何附图标记不用于限制其范围。 

前述示出了一些优选实施例，但是应当强调本发明并不限于这些实施例，而是可以在所附权利要求限定的主题内以各种其他方式实施。 

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[Hellgren，2000]Johan Hellgren，Compensation for hearing loss and cancellation of acoustic feedback in digital hearing aids，PhD thesis， Studies in Science and Technology，Dissertations，No.628， University，Sweden，2000. 

Claims (19)

1.一种将输入声音处理为输出声音的监听设备，该监听设备包括：

输入变换器，用于将输入声音转换为电输入信号；

输出变换器，用于将经处理的电输出信号转换为输出声音；

输入变换器和输出变换器之间限定的前向通路，其包括

信号处理单元，用于处理多个频带中的输入信号；

谱带替换单元，用于执行从一个频带向另一个的谱带替换并提供经谱带替换处理的输出信号；

估计器单元，用于估计每个频带的环路增益LG从而识别具有符合正标准的估计环路增益的正波带以及具有符合负标准的估计环路增益的负波带，

其中，根据来自估计器单元的输入，所述谱带替换单元适于

-通过复制施主波带的波谱内容并可能地以缩放函数缩放并将其插入到接收器波带中替换原有波谱内容来将输入信号的接收器波带的波谱内容替换为施主波带的波谱内容，其中接收器波带是正波带，施主波带是负波带，以及

-根据人类听觉系统模型选择提供最小失真的施主波带。

2.根据权利要求1所述的监听设备，其中人类听觉系统模型被定制为监听设备的特定目的用户。

3.根据权利要求1所述的监听设备，其中所述谱带替换单元适于从来自第二输入变换器的输入信号中选择施主波带。

4.根据权利要求1所述的监听设备，其中接收器波带的波谱内容等于施主波带波谱内容的缩放因子倍，缩放因子适于使得替换后接收器波带中的信号振幅实质上等于接收器波带中替换前的信号振幅。

5.根据权利要求4所述的监听设备，包括存储器，其中存储了用于缩放从施主波带i到接收器波带j的波谱内容的预定缩放因子(增益值)G_ij。

6.根据权利要求1所述的监听设备，包括存储器，其中存储了用于定义从施主波带i到接收器波带j的波谱内容替换时的预期失真的预定失真因子D_ij。

7.根据权利要求5所述的监听设备，其中监听设备适于随时间更新所存储的预定缩放因子G_ij和失真因子D_ij。

8.根据权利要求6所述的监听设备，其中除了施主和接收器波带系数(i，j)之外，或者作为它们的替代，表达基于训练数据的预定平均数值的缩放和失真因子是施主波带的一个或多个可测量特征的函数。

9.根据权利要求6所述的监听设备，其中对于给定接收器波带j，选择具有最低预期失真因子D_ij的施主波带i用于替换。

10.根据权利要求1所述的监听设备，还包括从前向通路的输出侧到输入侧的反馈环路，并还包括自适应滤波器，自适应滤波器包括用于提供特定传递函数的可变滤波器部分和用于更新可变滤波器部分的传递函数的更新算法部分，更新算法部分从前向通路的输入和输出侧分别接收第一和第二更新算法输入信号。

11.根据权利要求10所述的监听设备，其中第二更新算法输入信号等于或者基于经谱带替换处理的输出信号。

12.根据权利要求1所述的监听设备，适于使得选择一频带作为正波带的条件是LG的幅角接近于0或者2·π的倍数，并且LG的幅值接近于1。

13.根据权利要求1所述的监听设备，适于使得选择一频带FB_i作为正波带的条件是对于该波带MAG(H_cl(FB_i))大于1.3·MAG(FG(FB_i))，其中MAG是复数值的振幅，Hcl(FBi)和FG(FBi)分别是频带i中监听设备闭环传递函数和前向增益的当前值。

14.根据权利要求1所述的监听设备，适于使得选择一频带作为正波带的条件是环路增益的振幅MAG(LG)大于正电平。

15.根据权利要求1所述的监听设备，适于使得选择一频带作为负波带的条件是该波带具有小于负电平的估计环路增益。

16.根据权利要求15所述的监听设备，其中正电平等于负电平。

17.一种监听设备中最小化啸声的方法，包括：

(a)将输入声音转换为电输入信号；

(b)将经处理的电输出信号转换为输出声音；

(c)限定从电输入信号到经处理的电输出信号的监听设备的电前向通路；

(d)提供多个频带中来自所述前向通路的输入信号；

(e)估计每个频带中的环路增益，从而识别具有符合正标准的估计环路增益的正波带和具有符合负标准的估计环路增益的负波带；以及

(f)通过复制施主波带的波谱内容并可能地对其以缩放函数进行缩放并且将其插入到接收器波带中从而根据估计的环路增益将输入信号接收器波带中的波谱内容替换为施主波带的波谱内容，并且提供经处理的电输出信号；

(g)使得接收器波带为正波带，施主波带为负波带；

(h)根据人类听觉系统模型提供最小失真的施主波带的选择。

18.根据权利要求17所述的方法，包括步骤：在离线程序中，将表示在被复制到接收器波带j时乘到施主波带i的波谱内容上的缩放因子的增益值G_ij存储在监听设备可访问的存储器中。

19.根据权利要求17所述的方法，包括步骤：在离线程序中，将表示在执行从波带i到波带j的替换时预期到的失真的失真值D_ij被存储在监听设备可访问的存储器中。