CN102761815B - 减小梳状滤波器感知的助听器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍一种助听器(1)的工作方法(100)，其中探测助听器携带者的头部运动，以及在探测到头部运动时，将借助传声器(3)检测到的声信号放大并相位调制后通过听筒(4)输出。此外还介绍一种助听器(1)，它包括运动传感器(11)和信号处理单元(9)，信号处理单元(9)内含有适用于实施按本发明方法(100)的装置。

Description

减小梳状滤波器感知的助听器及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种减小梳状滤波器感知的助听器的工作方法。此外，本发明还涉及一种减小梳状滤波器感知的助听器。

背景技术

助听器用于给听觉缺陷者提供周围的声音信号，为了补偿或治疗各自的听觉缺陷，要处理和增强这些声音信号。助听器原则上包括一个或多个输入转换器、一个带放大装置或放大器的信号处理单元、以及一个输出转换器。输入转换器通常是声接收器，例如传声器，和/或电磁接收器，例如感应线圈。输出转换器一般设计为电声转换器，例如小型扩音器，或设计为电磁转换器，例如骨导音耳机。它也称耳机或听筒。输出转换器产生输出信号，它们传给患者的耳道并使患者产生听觉。放大器一般集成在信号处理单元内。助听器的供电通过装在助听器外壳内的电池实现。助听器主要的电子部件一般安置在作为电路载体的印刷电路板上或与之连接。

已知一些基本外壳构型不同的助听器。IDO助听器(In-dem-Ohr，In-the-Ear)将大部分外壳放在耳道内，外壳内含全部功能部件，包括传声器和听筒。CIC助听器(Completely-in-Canal)与IDO助听器类似，然而它完全放在耳道内。至于HdO助听器(Hinter-dem-Ohr、Behind-the-Ear)则将一个包括一些部件，如电池和信号处理单元的外壳带在耳后，以及一个也称为软管的柔性耳机软管，将听筒的声输出信号从外壳传向耳道。RiC-BtE助听器(Receiver-in-Canal，Behind-the-Ear)与HdO助听器一样，但听筒带在耳道内，以及取代将声信号传给耳件的耳机软管，由也称为耳机软管或耳机连接件的柔性电缆将电信号传给听筒，听筒安装在电缆前面。

助听器通常有一个耳件，在HdO助听器的情况下它设置在耳机软管的末端，而在RiC-BtE助听器的情况下它设置在听筒附近和插入耳道内。在其他的外壳构型时，外壳或部分外壳承担耳件的功能。

人们粗略地在闭式耳件，即所谓的“close fitting”耳件与开式耳件，即所谓的“open fitting”耳件，之间加以区分，在这里，“开式”和“闭式”主要表明声传递率，声传递率本身则取决于耳件的材料特性和机械密封效果。

开式耳件，它主要应保持声软管或耳机软管和耳机在耳道内的定心，在携带舒适性方面通常会更加舒适，因为它们给耳道施加的压力较小以及耳道有可能更好地通风，亦即“Venting”。开式耳件有利于声音的提供，通过耳道内可能的压力平衡，避免如听起来觉得不自然的奇异的声音或通过固体声传递的嘎嘎响的噪声那样的塞堵效应。

开式耳件除由于声反馈效应它们不能使用大的放大系数，亦即不能使用于听觉严重缺陷者的缺点外，在其使用时还会形成所谓的梳状滤波器效应(英语“comb filtereffects”)。助听器直接的声信号与通过信号处理单元滞后的声信号叠加，导致增强某些频率和减弱其他频率。在极端的情况下，在其周期持续时间或多倍周期持续时间与滞后时间相同的那些频率时振幅加倍，或当滞后时间正好处于周期持续时间的整数倍之间时使信号消失。在直接的信号与放大的信号强度不同时，所产生的信号在所谓的极值之间变化。在出现梳状滤波器效应时可感知的听觉印象是一种音色，尤其在低频时这种音色如同一种不自然的往往是金属的声响。

减少感知梳状滤波器效应常用的方法是减小低频的强度，亦即使用高通滤波器，或应用闭式耳件。第一种方法的缺点是，由于过滤限制了有效信号的信息含量。与开式耳件相比，应用闭式耳件时的缺点是恶化携带舒适性和可能有塞堵效应。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题在于，提供一种减小梳状滤波器感知的助听器的工作方法。本发明另一个技术问题于，提供一种减小梳状滤波器感知的助听器。

本发明的基本思想是一种用于助听器的工作方法，按此方法探测助听器携带者的头部运动，以及在探测到头部运动时，将借助传声器检测到的声信号放大并经相位调制后通过听筒输出。

这种方法利用人脑天生的机能，屏蔽不能感知的梳状滤波器效应。在自然环境中人遭遇同样形成梳状滤波器效应的音响状况。若例如在室内通过扩音器播放音乐，声音在墙上反射并在时间上滞后于直接声音到达听者的耳朵。在这种情况下出现的梳状滤波器是可以测量的，但听者并不感知。由此出发，人脑有能力将双耳的声印象随时间和在该频率范围内进行整合并因而消除。此外，人不断实施小的头部运动，有时最小的头部运动，一方面导致连续改变梳状滤波器特征曲线，亦即振幅特性，以及另一方面连续改变进入右耳和左耳的声信号的相位。通过组合双耳交变的听觉印象和对头部运动的认识，人脑有能力消除梳状滤波器效应。然而若将遭受梳状滤波器的声信号直接传给耳朵，例如在使用助听器时便属于这种情况，便能听到梳状滤波器效应。按本发明的方法为解决此问题采取的措施是，例如通过评估加速度传感器的输出信号监测助听器携带者的头部运动，加速度传感器装在助听器上或助听器内并因而获得与头部相同的加速度。在得知头部运动时，连续改变用传声器检测到的并经放大后输出的声信号的相位，亦即滞后，也就是说实施对助听器信号的相位调制。在放大后输出的助听器信号中的这种小的变化，模拟人脑能做到的屏蔽梳状滤波器效应的自然效果。换句话说，在得知头部运动期间实施的助听器信号的相位变化，导致改变梳状滤波器特征曲线，由此减小梳状滤波器效应的感知。

优选地，按本发明的助听器的工作方法包括以下步骤：

a)检测声信号和检测助听器的直线和/或旋转加速度值；

b)如果直线和/或旋转加速度值大于阈值，对检测的声信号实施相位调制；

c)放大检测的声信号并通过听筒输出；

d)如果不满足停止准则，尤其不满足助听器上操作元件规定的开关状态，则跳回步骤a)。

在第一步，例如通过助听器的传声器检测声信号和助听器的加速度值。加速度值的检测可例如通过加速度传感器进行，借助它可测量直线加速度，或通过回转传感器(Gyrosensor)进行，借助它可测量旋转运动和加速度，在这里加速度传感器可例如安装在助听器内。加速度说明头部运动。如果直线和/或旋转加速度值大于阈值，则对检测的声信号实施相位调制，这意味着，在以后的步骤中声信号的输出滞后。在直线加速度传感器的情况下阈值可以按单位m/s²表示，而在旋转加速度传感器的情况下阈值可以按单位°/s²表示。优选地，阈值通过对测试者的系列测量获得，以及阈值例如与加速度传感器信号的平均值相当，对于这些加速度传感器信号，规定测试者保持其头部不动。在下一步，放大所检测的声信号，并在考虑到相位有可能在前面的步骤中已调制的情况下，通过助听器听筒输出。如果不满足停止准则，则跳回第一步。停止准则可例如是在助听器上通断开关的“断开”的开关状态。

优选地，调制的相位是通过噪声函数调制的。

通过噪声函数，亦即具有非特异性宽频谱的函数，相位的改变是不相关的。也可以说是不稳定的(Jitter)。

有利地，调制的相位调制在0与10ms之间。

按一项有利的扩展设计，在相位调制的振幅与运动传感器输出信号之间存在正的相关性。

在本文中正相关性的意思是，运动传感器大的输出信号造成相位调制大的振幅。

优选地，在助听器携带者双耳收听时，彼此独立地在各助听器内实施所述方法。

对此，模拟在没有助听器时人的听觉状况，此时在头部运动时直接的声音和反射的声音以几乎不相关的方式到达听者的耳朵。

本发明另一个基本思想是一种助听器，它包括助听器外壳、至少一个传声器、听筒、耳件、电源单元和信号处理单元，助听器包括至少一个与信号处理单元连接的运动传感器，在这里，通过运动传感器可以探测助听器携带者的头部运动，以及，信号处理单元内含有在探测助听器携带者的头部运动时对声信号的相位进行调制的装置，所述声信号可由传声器检测并且可由信号处理单元放大以及可由听筒输出。

因此按本发明的助听器除了包括一些部件，如助听器外壳、传声器、听筒、耳件、电源单元和信号处理单元外，作为其他部件还包括至少一个运动传感器，它可以探测助听器携带者的头部运动，并可以进一步以测量信号的形式传输给信号处理单元。信号处理单元，例如电子计算器或微型控制器，接收运动传感器的信号并能够调制借助传声器检测到的声信号的相位。

优选地，信号处理单元包括实施上述方法的装置。

视为所述装置的例如有电子数字计算器，它可以执行包括数字式信号处理步骤的程序。

在按本发明的助听器一种有利的扩展设计中，运动传感器包括至少一个加速度传感器和/或至少一个回转传感器。

加速度传感器通过确定作用在测试质量上的惯性力来测量加速度。实际上经常使用微小型传感器，它们的测量原理以压电效应为基础。其他加速度传感器设计为所谓微电子机械系统，MEMS。它们可以按用于测量直线加速度或用于测量角加速度的型式买到。

在按本发明的助听器另一种有利的扩展设计中，运动传感器包括至少两个加速度传感器和/或至少两个回转传感器，它们设置在不平行的轴线上，尤其设置在互相垂直定向的轴线上。

两个或更多个也可以是加速度传感器结构构件的部件的加速度传感器，允许测量在二维或三维空间内的加速度矢量。为此的前提条件是，加速度传感器的测量方向不平行。为了测量空间加速度矢量，优选，测量方向彼此垂直定向。这相应地适用于测量在二维或三维空间内的角加速度矢量。

附图说明

下面详细说明的实施例体现本发明优选的实施形式。

由下面的附图连同说明提供其他有利的扩展设计。其中：

图1表示按现有技术的助听器实施例；

图2举例表示梳状滤波器振幅的频率特性；

图3表示按本发明方法的流程图实施例；

图4举例表示按本发明的相位随时间的变化曲线；以及

图5表示按本发明的助听器实施例。

具体实施方式

图1示意表示按现有技术的耳后助听器1′。它包括带在助听器携带者耳翼12′后面有助听器耳钩5′的外壳2′。在外壳2′内除组合成信号处理单元9′的电子部件外，还装有传声器3′、电池8′和听筒4′。由听筒4′产生的声信号，通过助听器耳钩5′和声软管6′，传给安装在助听器携带者耳道13′内的耳件7′。在助听器外壳2′上安装控制元件10′，例如通断开关或工作模式调节器，它与信号处理单元9′连接。

图2举例表示梳状滤波器的频率特性20。它表示振幅22随频率21的变化曲线，振幅的单位例如按分贝，频率的单位例如按赫兹。梳状滤波器的特征是也称凹槽的过滤器频率24，它们多次出现和有相同的频率间距23。在过滤器频率24之间放大量上升，直至最大值25，从而得出梳状振幅曲线20，梳状过滤器由此得名。

图3表示按本发明方法100的流程图实施例。在第一步101，例如通过助听器的传声器检测声信号和检测助听器的加速度值。加速度说明头部运动。在下一步进行询问102，直线和/或旋转加速度值是否已大于阈值。在头部保持不动时阈值例如与加速度值相等。若满足询问102，则检测到的声信号在步骤103实施相位调制，也就是说，在随后的一个步骤中声信号的输出滞后。若不满足询问102，亦即加速度值小于或等于阈值，则不改变检测到的声信号的相位。在下一步104放大检测到的声信号，并在考虑到相位有可能在前面的步骤中已调制的情况下，通过助听器的听筒输出。在下一步进行询问105，是否满足停止准则。停止准则可例如是助听器上的通断开关的“断开”的开关状态。另一种停止准则例如是变换助听器的工作模式。若满足停止准则，则方法终止，否则跳回第一步101。

图4举例表示按本发明的相位随时间41的变化曲线40，时间的单位例如按毫秒，其中相位42例如按毫秒表示。由图4可看出两种时间区。在时间区45期间不探测助听器携带者的头部运动并因而不使用相位调制。在时间区45内相位46为零，亦即在通过助听器信号处理单元引起的信号输出固有的滞后上不加上附加的滞后。在时间区43期间探测助听器携带者的头部运动。对相位44实施相位调制，例如应用噪声函数。

最后，图5示意表示按本发明的助听器1的实施例。它包括带在助听器携带者耳翼12后面有助听器耳钩5的外壳2。在外壳2内除组合成信号处理单元9的电子部件外，还装有传声器3、电池8和听筒4。由听筒4产生的声信号，通过助听器耳钩5和声软管6，传给安装在助听器携带者耳道13内的耳件7。在助听器外壳2上安装控制元件10，例如通断开关或工作模式调节器，它与信号处理单元9连接。按本发明，助听器1包括运动传感器11，它安装在助听器外壳2内或其上，以及在助听器1被佩戴的状态遭受与助听器携带者头部相同的加速度。运动传感器11例如包括三个加速度传感器，它们彼此垂直定向并测量沿各坐标轴16的方向的加速度。与之不同或除此之外，运动传感器11可以包括三个回转传感器，它们测量沿一些方向15的角加速度。

Claims (11)

1.一种用于助听器(1)的工作方法(100)，其特征为：探测助听器携带者的头部运动，以及在探测到头部运动时，将借助传声器(3)检测到的声信号放大并相位调制后通过听筒(4)输出，在相位调制的振幅与运动传感器的输出信号之间存在正的相关性。

2.按照权利要求1所述的用于助听器(1)的工作方法(100)，包括以下步骤：

a)检测声信号和检测助听器的直线和/或旋转加速度值(101)；

b)如果直线和/或旋转加速度值大于阈值(102)，则对检测的声信号实施相位调制(103)；

c)放大检测的声信号并通过听筒(4)输出(104)；

d)如果不满足停止准则，则跳回步骤a)。

3.按照权利要求2所述的用于助听器(1)的工作方法(100)，其特征为，如果不满足助听器(1)上操作元件(10)规定的开关状态(105)，则跳回步骤a)。

4.按照前列诸权利要求之一所述的用于助听器(1)的工作方法(100)，其特征为，调制的相位是通过噪声函数(44)调制的。

5.按照权利要求1或2所述的用于助听器(1)的工作方法(100)，其特征为，调制的相位调制在0与15ms之间。

6.按照权利要求1或2所述的用于助听器(1)的工作方法(100)，其特征为，在助听器携带者双耳收听时，彼此独立地在各助听器(1)内实施所述方法(100)。

7.一种助听器(1)，包括助听器外壳(2)、至少一个传声器(3)、听筒(4)、耳件(7)、电源单元(8)和信号处理单元(9)，其特征为：助听器(1)包括至少一个与信号处理单元(9)连接的运动传感器(11)，在这里，通过运动传感器(11)可以探测助听器携带者的头部运动，以及，信号处理单元(9)含有在探测助听器携带者的头部运动时对声信号的相位进行调制的装置，所述声信号可由传声器(3)检测并且可由信号处理单元(9)放大以及可由听筒(4)输出，在相位调制的振幅与运动传感器的输出信号之间存在正的相关性。

8.按照权利要求7所述的助听器(1)，其特征为，信号处理单元(9)包括实施按照权利要求1至6之一所述方法(100)的装置。

9.按照权利要求7或权利要求8所述的助听器(1)，其特征为，运动传感器(11)包括至少一个加速度传感器和/或至少一个回转传感器。

10.按照权利要求7或权利要求8所述的助听器(1)，其特征为，运动传感器(11)包括至少两个加速度传感器和/或至少两个回转传感器，它们设置在不平行的轴线上。

11.按照权利要求7或权利要求8所述的助听器(1)，其特征为，所述至少两个加速度传感器和/或至少两个回转传感器设置在相互垂直定向的轴线(15、16)上。