CN102474697A - 助听器、信号处理方法和程序 - Google Patents

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Abstract

公开了助听器、信号处理方法和程序，其在助听器用户希望观看电视时容易听见电视声音，在希望跟他人谈话时容易听见他人的声音。助听器(100)具备：使用检测出的声源方向信息、自身发声检测结果和电视声音检测结果，检测助听器佩戴者以外的说话者的发声的他人发声检测单元(150)；以及使用自身发声检测结果、电视声音检测结果、他人发声检测结果和声源方向信息，计算各声源的频度的各声源频度计算单元(160)。场景判别单元(170)使用声源方向信息和所述各声源的频度，判别“交谈场景”、“视听电视场景”和“一边交谈一边视听电视场景”，输出声音控制单元(180)根据判定出的场景来控制助听器(100)输出的声音。

Description

助听器、信号处理方法和程序
技术领域
本发明涉及使助听器用户易于听见希望听见的声音的助听器、信号处理方法和程序。
背景技术
一般而言，听力下降则听不清较小的声音。助听器是放大这样的较小的声音以便即使是听力下降的人也容易听见的装置。但是，助听器除了放大想听见的声音之外还放大噪声，因此在吵闹的环境下，听见交谈对方的说话声或电视的声音较为困难。
作为在吵闹的环境下容易听见特定的声音的方法，有使话筒的指向性朝向存在想听见的声源的方向的方法。助听器通过使话筒的指向性朝向想听见的声音的方向，从而抑制周围的噪声，SNR(信噪比)上升，能够容易听见处于该方向的特定声音。
专利文献1记载了通过2对以上的具有指向性的话筒检测声源方向，并且将指向性切换到检测出的方向的话筒。在只有一个声源时，专利文献1记载的话筒通过使指向性朝向声源方向，能够使该声源的声音易于听见。但在多个方向上存在声源时，必须由助听器用户指定哪个方向上存在想听见的声音。
专利文献2记载了一种助听器，其不是通过助听器用户的操作指定想听见的声音的方向，而是自动地控制指向性。专利文献2记载的助听器检测助听器用户的视线，将方向性对准其视线方向。
另一方面，作为在吵闹的环境下仅容易听见特定的声音的其它方法，有将电视的声音直接输入到助听器，并从助听器的扬声器输出的方法。根据该方法，能够通过用户的操作，用蓝牙(Bluetooth)无线通信将电视、音频设备、移动电话的声音输入到助听器，直接通过助听器听所输入的电视等的声音。采用这种方法的商品例如有西门子公司的产品“Tek Multi Navigator”http://www.siemens-hi.co.jp/catalogue/tek.php#。但是，该方法与专利文献2同样，必须由助听器用户在看电视等时人工地进行切换操作。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本实用新型申请昭62-150464号公报
[专利文献2]日本专利公开平9-327097号公报
[专利文献3]日本专利公开昭58-88996号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在日常的家庭内存在多个声源，助听器用户想听见的声音是时时变化的。特别是，作为在家庭内日常存在的声源，有电视。电视机虽然无人看但因接通电源而发出声音的情况较多，因此存在交谈和电视声音这多个声源的情况较多。
在这样同时存在会话和电视声音这多个声源的事例中，希望在与家人谈话时易于听见谈话对象的声音，在要看电视时易于听见电视声音。但是上述的现有技术中，存在以下问题，即必须由助听器用户人工地操作想听见哪个声音，使用户感到麻烦。
另外，专利文献2记载的装置中，通过视线检测自动地将指向性控制到视线方向。但是，在与家人边看电视边就电视的内容交谈的情况下存在如下的问题，即因为指向性朝向视线方向上的电视机，从而难以听见家人的声音，难于交谈。
本发明的目的在于提供助听器、信号处理方法和程序，其在助听器用户希望看电视时容易听见电视声音，在想跟他人交谈时，容易听见他人的声音。
解决问题的方案
本发明的助听器为，设置有话筒阵列且佩戴在两耳上的助听器，它所采用的结构包括：声源方向估计单元，基于从所述话筒阵列输入的声音信号，检测声源方向；自身发声检测单元，从所述声音信号中，检测助听器佩戴者的声音；电视声音检测单元，从所述声音信号中，检测电视声音；他人发声检测单元，基于所述检测出的声源方向信息、所述自身发声检测结果和所述电视声音检测结果，检测佩戴者以外的说话者的发声；各声源频度计算单元，基于所述自身发声检测结果、所述电视声音检测结果、所述他人发声检测结果和所述声源方向信息，计算各声源的频度；场景(scene)判别单元，使用所述声源方向信息和所述各声源的频度判别场景；以及输出声音控制单元，根据所述判定出的场景来控制助听器输出的声音。
本发明的信号处理方法是，用于设置有话筒阵列且佩戴在两耳上的助听器的信号处理方法，包括：基于从所述话筒阵列输入的声音信号，检测声源方向的步骤；从所述声音信号中，检测助听器佩戴者的声音的步骤；从所述声音信号中，检测电视声音的步骤；基于所述检测出的声源方向信息、所述自身发声检测结果和所述电视声音检测结果，检测佩戴者以外的说话者的发声的步骤；基于所述自身发声检测结果、所述电视声音检测结果、所述他人发声检测结果和所述声源方向信息，计算各声源的频度的步骤；使用所述声源方向信息和所述各声源的频度判别场景的步骤；以及，根据所述判定出的场景来控制助听器输出的声音的步骤。
从其它观点看，本发明是用于使计算机执行上述信号处理方法的各个步骤的程序。
发明的效果
本发明在存在电视和交谈这类多个声源时，助听器用户能够根据场景容易听见想听见的声音。例如在助听器用户想看电视时，容易听见电视声音，想跟他人交谈时，容易听见他人的声音，而且在边看电视边交谈的情况下，不是可听见其中一方而是可听见两方声音。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的助听器的结构的图。
图2是表示上述实施方式的助听器的主要结构的方框图。
图3的(a)～(c)是表示耳朵上佩戴有上述实施方式的助听器的助听器用户与电视机以及正在交谈的人物的位置关系的图。
图4是表示上述实施方式的助听器的处理流程的流程图。
图5是表示上述实施方式的助听器的声源方向估计实验结果的图。
图6是表示上述实施方式的助听器的电视声音检测实验结果的图。
图7是绘制了对于上述实施方式的助听器的每个帧的声源方向估计结果，进行自身发声、电视单独发声、他人发声的判别的结果的图。
图8是表示上述实施方式的助听器的“交谈场景”中的各声源的频度的图。
图9是表示上述实施方式的助听器的“电视场景”的各声源的频度的图。
图10是表示上述实施方式的助听器的“边交谈边视听场景”的各声源的频度的图。
图11是表示上述实施方式的助听器的场景的特征的表格图。
图12是表示上述实施方式的助听器的基于加分方式的场景判别的例子的图。
图13是表示上述实施方式的助听器的基于规则的场景判别的例子的图。
图14是表示上述实施方式的对电视音量进行控制的助听器的结构的图。
标号说明
100、100A助听器
101助听器壳体
102话筒阵列
103扬声器
104耳塞
105遥控装置
106CPU
107发送接收单元
108音频发送机
109电视机
110A/D转换单元
120声源方向估计单元
130自身发声检测单元
140电视声音检测单元
141话筒输入短时功率计算单元
142电视声音短时功率计算单元
143电视单独区间检测单元
150他人发声检测单元
160各声源频度计算单元
170场景判别单元
180、180A输出声音控制单元
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1是表示本发明的一个实施方式的助听器的结构的图。本实施方式为，应用于助听器本机和耳塞分离的形式的遥控型助听器(以下简称为“助听器”)的例子。
如图1所示，助听器100具备挂戴在外耳的助听器壳体101以及以有线方式与助听器壳体101连接的遥控装置105。
助听器壳体101由左耳用和右耳用的两个相同结构的壳体构成。在左右的助听器壳体101的上部，分别前后排列地设置有用于拾取周围的声音的话筒，构成了包括左右各两个、合计四个话筒的话筒阵列102。
助听器壳体101内置有用于输出助听处理后的声音或者电视声音的扬声器103，扬声器103通过细管与塞在耳内的耳塞(ear tip)104连接。助听器用户可以通过耳塞104听到从扬声器103输出的声音。
遥控装置105具备用于进行助听器100的控制和运算的CPU(中央处理器)106以及用于接收从音频发送机108发送来的电波的发送接收单元107。
音频发送机108连接到电视机109，通过蓝牙等无线通信，发送电视的声音信号。
发送接收单元107接收从音频发送机108发送来的电波，将接收到的电视声音发送到CPU106。
另外，通过话筒阵列102拾取的声音被发送到遥控装置105内的CPU106。
CPU106对从话筒阵列102输入的声音进行使助听器用户容易听见的指向性控制、或者放大听力下降的频带的增益等的助听处理后，将其从扬声器103输出。另外，CPU106根据情况将接收到的电视声音从扬声器103输出。使用图4至图13将详细地说明CPU106中的信号处理方法。
通常，遥控装置105配置在助听器用户的胸前口袋等中，对通过助听器壳体101内部的话筒阵列102拾取的声音进行加工，而使佩戴耳塞104的用户听见。
助听器100通过助听器100的遥控装置105中内置的发送接收单元107，接收从与电视机109连接的音频发送机108发送的电波信号。助听器用户可以切换并听到助听器100取得的周围的实际声音和电视机109的声音。除了能够通过助听器用户的操作而切换以外，助听器100还可以自动地判断情况而使助听器用户最适合地听见想听见的声音。
在本实施方式中，助听器壳体101和遥控装置105以有线连接，但也可以是无线。另外，也可以不是通过遥控装置105内的CPU106进行所有的助听处理，而是在左右的助听器壳体101内，设置用于进行一部分信号处理的DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)。
图2是表示本实施方式的助听器100的主要结构的方框图。
如图2所示，助听器100包括话筒阵列102、A/D(模拟/数字)转换单元110、声源方向估计单元120、自身发声检测单元130、电视声音检测单元140、他人发声检测单元150、各声源频度计算单元160、场景判别单元170以及输出声控制单元180。
电视声音检测单元140由话筒输入短时功率计算单元141、电视声音短时功率计算单元142以及电视单独区间检测单元143构成。
话筒阵列102是配置有多个话筒的拾音装置。助听器100设置有话筒阵列102，佩戴在两耳上。
A/D转换单元110将从话筒阵列102输入的声音信号转换为数字信号。
声源方向估计单元120根据A/D转换后的声音信号检测声源方向。
自身发声检测单元130从A/D转换后的声音信号，检测助听器用户的声音。
电视声音检测单元140从A/D转换后的声音信号，检测电视声音。这里，在本实施方式中，作为家庭内日常存在的声源，以电视为例进行说明。电视声音检测单元140检测的信号当然可以是电视声音，也可以是电视声音以外的、各种音视频设备的声音信号。各种音视频设备例如为：连接到电视机的BD(蓝光盘)/DVD(数字视盘)设备、或者通过宽带发送的流式数据播放装置。以下，在本说明书中，电视声音是指包括电视声音在内的从各种音视频设备接收的声音的总称。
话筒输入短时功率计算单元141计算通过A/D转换单元110转换的声音信号的短时功率。
电视声音短时功率计算单元142计算接收了的电视声音的短时功率。
电视单独区间检测单元143利用接收了的电视声音和通过A/D转换单元110转换的声音信号，决定电视单独的区间。详细地说，电视单独区间检测单元143对电视声音短时功率和话筒输入短时功率进行比较，将其差为规定范围的区间检测为电视单独区间。
他人发声检测单元150使用检测出的声源方向信息、所述自身发声检测结果和所述电视声音检测结果，检测助听器佩戴者以外的说话者的发声。
各声源频度计算单元160使用自身发声检测结果、电视声音检测结果、他人发声检测结果和声源方向信息，计算各声源的频度。
场景判别单元170使用声源方向信息和所述各声源的频度，对场景进行判别。场景的种类包括：助听器佩戴者正在进行交谈的“交谈场景”、佩戴者正在视听电视的“视听电视场景”以及佩戴者进行交谈的同时视听电视的“边交谈边视听电视场景”。
输出声音控制单元180根据由场景判别单元170判定出的场景而将从话筒输入的声音进行加工以使用户易于听见，并控制助听器100输出的声音。输出声音控制单元180通过指向性控制，控制助听器100输出的声音。例如，在“交谈场景”，输出声音控制单元180使定向波束朝向正面方向。另外，在“视听电视场景”，输出声音控制单元180使定向波束朝向正面方向。还有，在“视听电视场景”，输出声音控制单元180输出通过电视声音接收单元接收的电视声音。另外，在“边交谈边视听电视场景”，输出声音控制单元180进行宽方向性的控制。此时，在“边交谈边视听电视场景”中，输出声音控制单元180将通过电视声音接收单元接收的电视声音输出到一个耳朵，将作为宽方向性的声音输出到另一个耳朵。
以下说明如上构成的助听器100的动作。
图3表示本助听器100的使用例。
图3是表示耳朵上佩戴助听器的助听器用户、电视机和正在交谈的人物的位置关系的图。
在图3的(a)中，虽然电视打开了，但是助听器用户并不在看电视，而在与家人交谈。将该场景称为“交谈场景”。从助听器用户的右侧的电视机的扬声器流出电视声音，助听器用户正在与正面和左斜面的人交谈。在该“交谈场景”中，电视声音妨碍交谈而难于交谈，因此优选进行抑制电视声音并使方向性朝向前方的控制。
在图3的(b)中，人物和电视机的位置与图3的(a)一样，但助听器用户在看电视，在其左方家人在交谈。将该场景称为“电视场景”。在该“电视场景”中，由于家人的交谈妨碍，难于直接听见电视声音，因此助听器用户必须人工地操作而进行切换以使电视声音直接从助听器输出。该“电视场景”中，优选将其自动切换或者使指向性朝向电视机存在的前方。
在图3的(c)中，人物和电视机的位置与图3的(a)、(b)一样，但助听器用户一边看电视一边与旁边的家人就电视的内容进行交谈。将该场景称为“边交谈边视听场景”。在该“边交谈边视听场景”中，必须使用户听见两方声音，而不是使用户听见电视声音和交谈声音的其中一方声音。通常，在电视声音中断时，进行这样的有关电视内容的交谈的情形较多，因此通过提供无方向性或宽方向性的声音，使用户能够听见电视声音和交谈的声音。
图4是表示助听器100的处理流程的流程图。通过CPU106在每个规定定时执行本流程。
通过话筒阵列102拾取的声音，由A/D转换单元110转换成数字信号，输出到CPU106。CPU106每隔作为短时间单位的帧(＝1秒)，执行步骤S1至步骤S7的处理。
[声源方向估计]
在步骤S1中，声源方向估计单元120通过利用到达各话筒的声音的到达时间的差来进行信号处理，基于经A/D转换的声音信号，估计并输出声源方向。声源方向估计单元120首先对以采样频率48kHz采样的声音信号，对每512点，以22.5°的分辨率求存在声源的方向。接着，声源方向估计单元120将在1秒的帧内以最高的频度出现的方向作为该帧的估计方向而输出。声源方向估计单元120能够每1秒获得声源方向估计结果。
下面，对于图3的(c)的、助听器用户一边与旁边的人交谈一边看电视的场景，说明通过实际佩戴在两耳朵上的助听器话筒阵列102拾取周围的声音并进行了声源方向估计实验的结果。
图5表示此时声源方向估计单元120输出的结果。
图5是表示声源方向估计实验结果的图，横轴表示时间(秒)、纵轴表示方向。对于方向，将助听器用户的正面设为0度，将左方向设为负，将右方向设为正，从-180度至+180度每隔22.5度进行输出。
如图5所示，声源方向估计实验结果中，从位于助听器用户正面的电视机的扬声器输出的声音和位于助听器用户的左侧的交谈对象的声音混合存在，而且还包括估计误差(error)。因此只从该信息，无法了解在什么方向上存在什么样的声源。
[自身发声检测]
在步骤S2中，自身发声检测单元130从经A/D转换的声音信号，判定帧t中的声音信号是否为自身发声区间，并将其输出。自身发声检测的方法中，作为公知技术例如有专利文献3那样的检测通过骨传导的声音振动，从而检测自身发声的方法。自身发声检测单元130对每帧使用这样的方法，将振动分量为规定阈值以上的区间设为自身发声区间。
[电视声音检测]
在步骤S3中，电视声音检测单元140利用经A/D转换的声音信号和通过发送接收单元107(图1)接收的外部电视声音信号，判断在帧t中周围的声音环境是否为仅存在电视声音的状态，并将其输出。
电视声音检测单元140由话筒输入短时功率计算单元141、电视声音短时功率计算单元142以及电视单独区间检测单元143构成。话筒输入短时功率计算单元141计算通过话筒阵列102拾取的声音信号的短时功率。另外，电视声音短时功率计算单元142计算接收到的电视声音的短时功率。还有，电视单独区间检测单元143比较这两种输出功率，并将该差为一定范围内的区间检测为电视单独区间。
下面说明电视声音检测方法。
通常，从电视机的扬声器输出的声音直到助听器的话筒为止在空间传播之间，产生延迟的同时还搀杂反射音等，因此与原来的电视声音有所不同。以电波发送的电视声音也产生延迟，因此在求通过话筒拾取的声音和原来的电视声音之相关时，必须考虑未知的延迟，由此产生计算量增大的问题。
因此在本实施方式中，使用可以忽视延迟的1秒左右的短时功率，比较由话筒拾取到的声音和原来的电视声音。由此在本实施方式中，不依赖于相距电视机的距离、室内的环境或者无线通信的情况，能够以较少的计算量检测电视声音。
在话筒输入短时功率计算单元141中，对于话筒阵列102中的至少一个无方向性话筒的声音信号，通过下面的式(1)计算帧t的1秒的区间中的功率Pm(t)。式(1)中，Xi表示声音信号，N表示1秒钟的样本数。在采样频率为48kHz时，N＝48000。
Pm(t)＝∑(xi2)/N       ...(式1)
同样地，在电视声音短时功率计算单元142中，对于通过发送接收单元107接收的外部电视声音信号，同样地通过下面的式(2)计算1秒钟的区间中的功率Pt(t)。yi表示电视声音信号。
Pt(t)＝∑(yi2)/N       ...(式2)
并且，通过下面的式(3)求帧t中的话筒输入声音和电视声音的电平差Ld(t)。
Ld(t)＝log(Pm)-log(Pt)  ...(式3)
接着，对于图3的(c)的助听器用户一边与旁边的人交谈一边看电视的场景，说明进行电视声音检测实验的结果。具体而言，在图3的(c)的场景中，在通过实际佩戴在两耳朵上的助听器话筒阵列102拾取周围的声音的同时，还记录电视的源声，并进行了电视声音检测实验。
图6是表示电视声音检测实验结果的图，横轴表示时间(秒)、纵轴表示功率电平差(dB)。
图6表示通过助听器话筒阵列102拾取的声音和电视声音的每1秒的功率差Ld。图6中的以长方形框围着的灰色区间表示，通过听取被人赋予电视单独的区间的标签的区间。在电视声音以外的非稳态声音，即交谈的对方的声音或自身的声音存在的区间，功率电平差Ld(t)各不一样。但是在不存在电视声音以外的声源的电视单独区间中，可知该功率电平差为-20dB附近的值。由此可见，通过将每1秒的功率电平差作为特征量，能够识别只存在电视声音的区间即电视单独区间。因此，电视声音检测单元140将功率电平差Ld(t)处于-20+/-θdB的值的区间，检测为电视单独区间。
该-20dB的值根据环境而不同，所以优选通过测量长时间的功率电平差而自动地学习。另外，即使在周围存在电扇的声音等稳态噪声，但稳态噪声没有功率的时变，功率电平差表示恒定值附近，因此电视声音检测单元140能够检测电视声音单独区间。
电视声音包含有人的声音，所以仅基于与噪声或音乐不同的人的声音特有的语音性，无法与真人的声音区别。但是，在本实施方式中，通过这样利用电视源声来比较短时功率，能够不依赖于相距电视的距离或室内的环境而以较少的计算量检测仅有电视声音的区间。
[他人发声检测]
在步骤S4中，他人发声检测单元150从声源方向估计单元120输出的每个方向的输出结果中，去除自身发声检测单元130检测出的自身发声区间和电视单独区间检测单元143检测出的区间。并且，他人发声检测单元150在去除了自身发声区间和电视单独区间的区间中，将至少一个无指向话筒的语音频带功率为规定阈值以上的区间，作为他人发声区间而输出。对于他人发声区间，通过限定为语音频带的功率大的区间，从而能够去除人物的声音以外的噪声。另外，这里基于语音频带功率检测语音性，但也可以利用其它方法。
图7是绘制了对图5所示的每个帧的声源方向估计结果，进行了自身发声、电视单独声音、他人发声的判别的结果的图。
如图7所示，可以了解在0°附近主要检测到自身发声，在助听器用户的右方向22.5°至左方向22.5°，检测到较多的电视声音等事实。虽然基于电视声音的大小、扬声器的配置、助听器用户和电视的位置关系，但本实验中，拾取了在助听器用户从距离电视机1～2m的位置，看左右两侧带有立体声扬声器的42英寸电视机时的声音。本实验模拟了实际的家庭内的环境。
通常，正面的说话者和助听器用户的嘴位于与两耳的话筒等距离的地方，所以声源方向估计结果在0°方向被检测到。
在本实施方式中，通过与自身发声检测组合，能够区别正面方向的声音是自身发声还是他人发声。而且，在本实施方式中，通过与电视声音检测组合，在正面存在自身发声以外的语音时，能够区别其是电视节目中的人的声音还是实际的人的声音。
[各声源频度计算]
在步骤S5中，各声源频度计算单元160使用自身发声检测单元130、电视单独区间检测单元143和他人发声检测单元150的输出结果，对于各个声源，计算并输出长时间内的频度。
图8至图10是，对于图3的(a)、(b)、(c)的各个场景，使用通过实际佩戴在两耳上的助听器话筒阵列拾取到的周围声音以及同时记录的电视的源声，进行自身发声检测、电视单独区间检测和他人发声检测，并且对各声源求得在10分钟内的出现频度的图。
图8是“交谈场景”中的各声源频度图，图9是“电视场景”中的各声源频度图，图10是“边交谈边视听场景”中的各声源频度图。
如图8至图10所示，作为“交谈场景”、“电视场景”、“边交谈边视听场景”的各个特征，可以看出如以下所示的特征。
[场景的特征]
在“交谈场景”中，助听器用户自身参加交谈，因此在正面方向检测较多的自身发声，并且助听器用户面向交谈对象而讲话，所以也在正面方向附近检测交谈对象的声音。但是由于也在正面方向检测自身发声，相对而言，交谈对象的声音检测得不多。另外，因为与电视的内容无关地进行交谈，不出现为了看电视而沉默的情况，由此可以看出电视单独的区间较短的特征。
在“电视场景”中，因为助听器用户不参加交谈，几乎不检测自身发声。为了观看电视的画面，助听器用户面向电视机，因此在正面附近的方向检测电视音。在正面以外的方向检测他人发声，而且其发声量较多。在“交谈场景”中，在正面方向存在自身发声和他人发声，因此他人发声相对较少，但在“电视场景”中，在与自身发声不同的方向存在说话者，因此检测比“交谈场景”多的他人发声。另外，在旁边进行的交谈是与电视的内容无关，所以不出现为了观看电视而沉默的情况，因此有虽然是正在观看电视的场景，但电视单独的区间也较短的特征。
在“边交谈边视听场景”中，助听器用户自身参加交谈，在正面方向检测较多的自身发声。为了观看电视的画面，助听器用户面向电视机，因此在正面附近的方向检测电视音，在正面以外的方向检测他人发声。而且，可以看出如下的倾向：在边交谈边视听时，助听器用户和他人一起沉默地看电视的时间比较长，在电视的声音中断时，就其内容进行交谈。因此有电视单独的时间长的特征。
图11是汇总表示了这些特征的图。
图11是表示显现了场景的特征的表。
各声源频度计算单元160能够利用图11的表所示的特征，基于声音环境判别场景。表中的灰色部分表示特别显示该场景的特征的因素。
这里，为了把握场景的特征的倾向，求了帧t之前10分钟内的频度，但是实际上为了跟踪实时的动作，可以设为更短的区间。
[场景判别]
在步骤S6中，场景判别单元170使用所述各声源频度信息和各声源的方向信息，进行场景的判别。
基于是否在接收电视声音，可以判断电视的电源是否接通。但是，场景判别单元170必须自动地判断此时助听器用户正在观看电视、还是未观看电视而在进行交谈的状态、或者边观看电视边与家人交谈。
例如，通过如下的加分方式的计分来进行场景判别。
图12是表示通过加分方式的场景判别的例子的图。
如图12所示，Fs表示帧t之前一定时间内的、在0°方向检测到的自身发声的频度，Dt表示电视单独声音的频度最高的方向即电视方向，Ft表示此时的频度。另外，他人发声的频度最高的方向设为他人发声方向Dp，Fp表示此时的频度。并且将频度判定的阈值设为θ。在将图12作为一例时，通过加分方式的场景判别的分数如下。
在Fs≥θ时，对“交谈场景”分数和“边交谈边视听场景”分数各加10分。
在Fs＜θ时，对“电视场景”分数加10分。
在|Dp|≤22.5°时，对“交谈场景”分数加5分。
在|Dp|＞22.5°时，对“电视场景”分数和“边交谈边视听场景”分数各加5分。
在|Dp|＞22.5°且Fp≥θ时，对“电视场景”分数再加5分。
在|Dt|＞22.5°时，对“交谈场景”分数加5分。
在|Dp|≤22.5°时，对“电视场景”分数和“边交谈边视听场景”分数各加5分。
在|Dt|≤22.5°且Ft≥θ时，对“边交谈边视听场景”分数再加5分。
如上述，分别求“交谈场景”分数、“电视场景”分数和“边交谈边视听场景”分数，并将最大的值的、且分数为规定的阈值λ以上的场景作为判定结果。在分数小于λ时，输出“非任一场景”的结果。
这里采用了对于显著表示场景的特征的因素，使其加分大的评分方式。另外设定：如果误测也不减分，以便即使无法正确地检测所有特征量也能检测场景。
在设定为先前10分钟内的频度的阈值θ＝40、分数的阈值λ＝15时，如果获得图8那样的各声源频度分布，则各场景的分数如下。
“交谈场景”分数＝10+5+5＝20
“电视场景”分数＝0
“边交谈边视听场景”分数＝0
因此，分数最高的“交谈场景”的分数20为规定的阈值λ以上，由此，场景判别单元170输出是“交谈场景”。
另外，如果获得图9那样的各声源频度分布，则各个场景的分数如下。
“交谈场景”分数＝0
“电视场景”分数＝10+5+5+5＝25
“边交谈边视听场景”分数＝5+5＝10
因此，分数最高的“电视场景”的分数25为规定的阈值λ以上，由此，场景判别单元170输出是“电视场景”。
另外，如果获得图10那样的各声源频度分布，则各个场景的分数如下。
“交谈场景”分数＝10
“电视场景”分数＝5+5＝10
“边交谈边视听场景”分数＝10+5+5+5＝25
因此，分数最高的“边交谈边视听场景”的分数25为规定的阈值λ以上，由此，场景判别单元170输出是“边交谈边视听场景”。
另外，场景判别的评分方式不限于上述的加分方法。可以根据各个特征量改变阈值，也可以将阈值分段而进行加分。
另外，场景判别单元170也可以不是基于阈值对分数加分，而是设计取决于频度的函数来计算分数，或者基于规则进行判定。图13表示基于规则的判定方法的例子。
图13是表示基于规则的场景判别的例子的图。
[输出声音控制]
在步骤S7中，输出声音控制单元180与通过场景判别单元170判定出的场景对应地控制输出声音。
在判别为“交谈场景”时，进行使指向性朝向正面的处理。
在判别为“电视场景”时，将助听器的扬声器的输出切换为外部输入电视声音。或者，也可以将指向性控制到正面。
在判别为“边交谈边视听场景”时，控制为宽方向性。
在没有判别为任一场景时，控制为宽指向性或无方向性。
而且，输出声音控制单元180进行根据助听器用户的重听的程度而放大难于听见的频带的音压等助听处理，并从扬声器输出。
如以上的详细说明，本实施方式的助听器100具备：从话筒阵列102输入的声音信号转换为数字信号的A/D转换单元110；从所述声音信号中检测声源方向的声源方向估计单元120；从所述声音信号中检测助听器用户的声音的自身发声检测单元130；以及从所述声音信号中检测电视声音的电视声音检测单元140。另外，助听器100具备：使用检测出的声源方向信息、所述自身发声检测结果和所述电视声音检测结果，检测助听器佩戴者以外的说话者的发声的他人发声检测单元150；以及使用自身发声检测结果、电视声音检测结果、他人发声检测结果和声源方向信息，计算各声源的频度的各声源频度计算单元160。场景判别单元170使用声源方向信息和所述各声源频度，判别“交谈场景”、“视听电视场景”和“边交谈边视听电视场景”。而且，输出声音控制单元180根据判定出的场景来控制助听器100输出的声音。
由此，本实施方式是，在未观看电视而交谈时抑制周围的电视声音，将指向性集中到正面，从而与在正面的人容易交谈。另外，在助听器用户专注观看电视时，助听器的输出自动地切换为电视声音，不需要繁琐的操作而容易听见电视声音。还有，在一边交谈一边看电视时，变为宽方向性。因此，在全部的人都沉默时可以听见电视的声音，有人说话时，也能够听见任一方都未被抑制的声音。
这样，本实施方式除了声源的方向以外，还使用声源的种类(电视声音还是自身发声，或者是他人的声音)、频度信息和时间信息，由此能够适当地判别场景。特别是，本实施方式通过判别“一边交谈一边视听电视场景”，能够对应想听见电视声音和交谈的双方的情况。
以上的说明是本发明的适合的实施方式的例证，但本发明的范围不限于此。
例如，本发明也可以应用于控制电视音量的助听器。
图14是表示对电视音量进行控制的助听器的结构的图。对与图2相同的结构部分附加相同标号。
如图14所示，对电视音量进行控制的助听器100A包括话筒阵列102、A/D转换单元110、声源方向估计单元120、自身发声检测单元130、电视声音检测单元140、他人发声检测单元150、各声源频度计算单元160、场景判别单元170以及输出声音控制单元180A。
输出声音控制单元180A基于在场景判别单元170中判别出的场景判别结果，生成用于控制电视音量的电视声音控制信号。
发送接收单元107将由输出声音控制单元180A生成的电视声音控制信号发送到电视机。
另外，优选通过蓝牙等无线通信来发送电视声音控制信号，但也可以通过红外线来发送。
由此获得如下的效果，即应用本发明的电视能够进行与助听器100A判定出的场景匹配的音量输出。
另外，本发明能够应用于电视机以外的设备。电视机以外的设备例如有收音机、音响设备、个人计算机等。本发明为接收从电视机以外的设备发送的声音信息，判定是用户正在听从该设备发出的声音的场景，还是正在交谈的场景，或者是一边交谈一边听的场景。另外，本发明也可以与判定出的该场景对应的控制输出声音。
另外，本发明也可以通过移动式设备的应用软件实现。例如，本发明能够基于从装载于高性能移动电话的话筒阵列输入的声音和从电视发送的声音信息判别场景，根据该场景来控制输出声音而使用户听见。
在本实施方式中使用了“助听器和信号处理方法”的名称，这只是为了便于说明，装置也可以称为助听装置、语音信号处理装置，方法也可以称为场景判别方法等。
以上说明的信号处理方法也可以通过使该信号处理方法发挥功能的程序实现。该程序存储于可以通过计算机读取的存储媒体。
2010年6月18日提交的日本专利申请第2010-139726号所包含的说明书、说明书附图和说明书摘要的公开内容全都引用于本申请。
工业实用性
本发明的助听器和信号处理方法对使助听器用户易于听见想听见的声音的助听器有用。另外，本发明作为高性能移动电话等移动设备的应用软件是有用的。

Claims (13)

1.助听器，其设置有话筒阵列、佩戴在两耳上，所述助听器包括：
声源方向估计单元，基于从所述话筒阵列输入的声音信号，检测声源方向；
自身发声检测单元，从所述声音信号中，检测助听器佩戴者的声音；
电视声音检测单元，从所述声音信号中，检测电视声音；
他人发声检测单元，基于所述检测出的声源方向信息、所述自身发声检测结果和所述电视声音检测结果，检测佩戴者以外的说话者的发声；
各声源频度计算单元，基于所述自身发声检测结果、所述电视声音检测结果、所述他人发声检测结果和所述声源方向信息，计算各声源的频度；
场景判别单元，使用所述声源方向信息和所述各声源的频度判别场景；以及
输出声音控制单元，根据所述判定出的场景来控制助听器输出的声音。
2.如权利要求1所述的助听器，
所述电视声音检测单元包括：
电视声音接收单元，接收从所述电视发送的电视的声音信息；以及
电视单独区间检测单元，基于接收的电视声音和所述声音信号，检测电视单独区间。
3.如权利要求1所述的助听器，
所述电视声音检测单元包括：
电视声音接收单元，接收从所述电视发送的电视的声音信息；
电视声音短时功率计算单元，计算接收的电视声音的短时功率；
话筒输入短时功率计算单元，计算所述声音信号的短时功率；以及
电视单独区间检测单元，比较所述电视声音短时功率和所述话筒输入短时功率，将其差为规定范围的区间，检测为电视单独区间。
4.如权利要求1所述的助听器，
所述场景判别单元进行分类而分类为：助听器佩戴者在交谈的“交谈场景”、佩戴者在视听电视的“视听电视场景”、佩戴者同时进行交谈和视听电视的“边交谈边视听电视场景”的各个场景。
5.如权利要求1所述的助听器，
所述输出声音控制单元进行指向性控制。
6.如权利要求4所述的助听器，
在“交谈场景”，所述输出声音控制单元使定向波束朝向正面方向。
7.如权利要求4所述的助听器，
在“视听电视场景”，所述输出声音控制单元使定向波束朝向正面方向。
8.如权利要求4所述的助听器，
在“视听电视场景”，所述输出声音控制单元输出通过所述电视声音接收单元接收的电视声音。
9.如权利要求4所述的助听器，
在“边交谈边视听电视场景”，所述输出声音控制单元控制为宽指向性。
10.如权利要求4所述的助听器，
在“边交谈边视听电视场景”，所述输出声音控制单元对一侧的耳朵输出通过电视声音接收单元接收的电视声音，对另一侧的耳朵输出宽指向性的声音。
11.如权利要求4所述的助听器，
还包括：发送接收单元，
所述输出声音控制单元基于所述场景判别单元中的分类结果，生成用于控制电视声音的电视声音控制信号，
所述发送接收单元输出所述电视声音控制信号。
12.助听器的信号处理方法，用于设置有话筒阵列且佩戴在两耳上的助听器，所述助听器的信号处理方法包括：
基于从所述话筒阵列输入的声音信号，检测声源方向的步骤；
从所述声音信号中，检测助听器佩戴者的声音的步骤；
从所述声音信号中，检测电视声音的步骤；
基于所述检测出的声源方向信息、所述自身发声检测结果和所述电视声音检测结果，检测佩戴者以外的说话者的发声的步骤；
基于所述自身发声检测结果、所述电视声音检测结果、所述他人发声检测结果和所述声源方向信息，计算各声源的频度的步骤；
使用所述声源方向信息和所述各声源的频度，判别场景的步骤；以及
根据所述判定出的场景来控制助听器输出的声音的步骤。
13.使计算机执行权利要求12所述的助听器的信号处理方法的各个步骤的程序。
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