CN102868962A - 无线双耳压缩器 - Google Patents

Abstract

提供了无线双耳压缩器。双耳助听器系统基于以低数据速率并且因此以低功耗的在系统的助听器之间的数据的无线发送来执行输入声音的双耳处理，该系统的助听器中的每一个包括：麦克风和提供数字输入信号的A/D转换器，用于确定和输出信号电平的信号电平检测器，用于确定和输出信号参数的信号参数检测器，用于与另一个助听器进行无线数据通信的收发器，用于将数字输入信号处理为数字输出信号的处理器，其包括用于补偿动态范围听力损失的压缩器，以及用于将数字输出信号转换为声音输出信号的D/A转换器和输出换能器，并且其中通过压缩器控制信号来控制压缩器的增益，在比压缩器的触发和释放时间长的时间段中以数据传输速率执行无线数据通信。

Description

无线双耳压缩器

技术领域

下面公开了具有在两个助听器之间的无线数据传输的双耳助听器系统，并且其中，根据从另一个助听器接收到的信号参数来执行对于在一个助听器中的动态范围的听力损失的补偿的压缩，以便于在两个助听器中提供协调的双耳压缩，由此，即使在比压缩器的触发和释放时间长的信号参数的连续传输之间的时间段中以数据传输速率执行在双耳助听器系统的助听器之间的数据传输，也改善了双耳听力。

背景技术

听力受损的人通常受到取决于频率和取决于声级的听力灵敏度的损失的影响。因此，听力受损的人还能够如具有正常听力的人一样听到特定频率（例如，低频），但是不能在其他频率（例如，高频）以与具有正常听力的人相同的灵敏度来听到声音。在具有降低的灵敏度的频率的情况下，听力受损的人还能够与具有正常听力的人一样听到大的声音，但是不能与具有正常听力的人相同的灵敏度来听到柔和的声音。因此，听力受损的人受到动态范围的损失的影响。

通常，在助听器中的压缩器用于压缩到达助听器用户的声音的动态范围，以便于通过将由助听器输出的声音的动态范围与该用户的听力的动态范围进行匹配来补偿该用户的动态范围损失。输入输出压缩器传递函数的斜率（ΔI/ΔO）被称为压缩比。通常，用户所需要的压缩比在整个输入功率范围上不是恒定的，即，通常，压缩器特征具有一个或多个拐点。

通常，听力受损的用户的动态听力损失的程度在不同的频率信道中是不同的。因此，可以提供压缩器以在不同的频率信道中不同地执行，由此解决期望用户的听力损失的频率依赖性。这样的多信道或多频带压缩器将输入信号划分成两个或更多的频率信道或频带，并且然后独立地补偿每个信道或频带。诸如压缩比、拐点的位置、触发时间常数、释放时间常数等的压缩器的参数对于每个频率信道来说可能是不同的。

具有正常听力的人的有效听力在本质上是双耳的，并且因此利用两个输入信号，即，双耳输入信号，就是分别在右耳和左耳中的鼓膜处检测到的声压级。

例如，人们通过双耳输入信号在三维空间中检测和定位声源。还不充分了解听力如何提取关于到声源的距离和方向的信息，但是已知听力使用多个线索来用于确定。在该线索中有赋色、耳间时间差、耳间相位差和耳间电平差。

收听位于用户的前视方向右侧的一个角度的声源的用户在右耳接收到具有比在左耳处接收到的声压级高的声压级的声音。该声音还在到达左耳之前到达右耳处。耳间电平差和耳间时间差被认为是由双耳听力使用来确定到声源的方向的最重要的方向线索。

在US 7,630,507中描述了双耳听力的另一个方面，US 7,630,507公开了在具有正常听力的人的一只耳朵处接收到的大的声音对在该人的另一只耳朵处接收到的声音具有掩蔽效果，即，在另一只耳朵处降低了对于声音的灵敏度。在US 7,630,507中公开了双耳压缩算法，用于在双耳助听器系统中恢复对正常听力的双耳掩蔽。

在US 7,630,507中，在用于双耳压缩的两个助听器中能够连续地提供两个助听器的声压级；或诸如峰值检测器输出信号的从声压级得到的信号。

然而，由于在无线传送和接收期间的无线收发器的高功耗而导致从双耳助听器系统的一个助听器到另一个助听器的声压级或峰值检测器输出的连续无线传输造成了助听器的过大功耗。

通常，在助听器中内，仅从电源提供有限的功率量。例如，在助听器中，通常从具有有限能量存储容量的传统ZnO₂电池供应功率，并且电池的频繁交换对于助听器的用户是严重问题，并且是不可接受的。

发明内容

下面公开了新颖的双耳助听器系统和方法，其中，基于以低数据速率并且因此以低功耗的在该系统的助听器之间的数据的无线传输来执行输入声音的双耳处理。

提供了一种新颖的双耳助听器系统，其具有第一助听器和第二助听器，第一助听器和第二助听器中的每一个包括：

麦克风和A/D转换器，所述A/D转换器用于响应于在相应麦克风处接收到的声音信号来提供数字输入信号，

信号电平检测器，所述信道电平检测器用于确定和输出作为所述数字输入信号的第一函数的信号电平，

信号参数检测器，所述信号参数检测器用于确定和输出作为在所述助听器中的信号的第二函数的信号参数，

收发器，所述收发器用于与另一个助听器进行所述信号参数的无线数据通信，

处理器，所述处理器被配置为根据所选择的信号处理算法来将所述数字输入信号处理为经处理的数字输出信号，所述处理器包括用于基于所述信号电平来补偿动态范围的听力损失的压缩器，以及

D/A转换器和输出换能器，所述D/A转换器和所述输出换能器用于将所述处理的数字输出信号转换为声音输出信号，并且

其特征在于，

在所述压缩器中的至少一个的至少一个频率信道中，

通过作为所述相应的助听器的信号电平和信号参数以及从另一个助听器接收到的信号参数的函数的压缩器控制信号来控制所述压缩器的增益，并且

在来自所述助听器中的一个的所述信号参数的连续传输之间的时间段中以数据传输速率执行在所述双耳助听器系统的所述助听器之间的所述信号参数的无线数据通信，所述时间段比所述压缩器的触发时间和释放时间长。

在具有第一助听器和第二助听器的双耳助听器系统中提供了一种新颖的双耳压缩的方法，其中，所述方法包括下述步骤：

在所述第一助听器和所述第二助听器的每一个中，

将接收到的声音转换为输入信号，

确定作为所述输入信号的第一函数的信号电平，

确定作为在所述助听器中的信号的第二函数的信号参数，

与另一个助听器执行所述信号参数的无线通信，

根据所选择的信号处理算法将所述输入信号处理为所处理的数字输出信号，包括用于基于所述信号电平的动态范围的听力损失的补偿的压缩，以及

将所述处理的数字输出信号转换为声音输出信号，并且

其特征在于下述步骤：

在所述压缩器中的至少一个的至少一个频率信道中，

作为相应的助听器的信号电平和信号参数以及从另一个助听器接收到的所述信号参数的函数来控制压缩增益，并且其中，所述执行无线通信的步骤包括：

在所述信号参数的连续传输之间的时间段中以数据传输速率执行所述信号参数的无线通信，所述时间段比所述压缩增益控制的触发和释放时间长。

所述压缩器可以是单信道压缩器，但是优选地，所述压缩器是多信道压缩器。

对所述信号电平检测器的输入优选地是所述数字输入信号。所述数字输入信号可以源自单个麦克风或者从多个麦克风的输出信号的组合。例如，所述数字输入信号可以是从作用于来自两个全向麦克风的两个输入的波束形成算法输出的定向麦克风信号。

信号电平检测器优选地计算数字输入信号的平均值，诸如由峰值检测器确定的rms值、平均幅度值、峰值、包络值等。在信号电平检测器的输出被直接用作压缩器控制信号的情况下，信号电平检测器的输出的时间常数限定了压缩器的触发时间和释放时间。

信号电平检测器可以计算数字输入信号的运行平均值；或者对采样块进行操作。优选地，信号电平检测器对于采样块进行操作，由此降低所需要的处理器功率。

对信号参数检测器的输入也可以是数字输入信号，并且信号参数检测器可以利用相同或不同的时间常数来计算与信号电平检测器相同类型的参数。

在一些双耳压缩器中，信号电平检测器和信号参数检测器是相同的，并且优选地形成单个信号处理单元，该单个信号处理单元优选地具有作为输入的数字输入信号和用作信号电平和信号参数的输出信号。

然而，对信号参数检测器的输入可以是与数字输入信号不同的另一个信号，例如来自压缩器的输出信号，并且信号参数检测器可以计算除了由信号电平检测器所计算的类型的参数之外的其他类型的参数，例如，对信号参数检测器的输入信号的频谱参数，诸如长期平均频谱参数、峰值频谱参数、最小频谱参数、倒谱参数等；或其他时间参数，诸如线性预测编码参数；统计参数，诸如幅度分布统计等。

信号参数检测器可以计算数字输入信号的运行平均值；或者对采样块进行操作。优选地，信号参数检测器对采样块进行操作，由此降低了所需要的处理器功率。

新颖的双耳助听器系统由于下述事实而执行双耳信号处理：在压缩器中的至少一个的至少一个频率信道中，通过作为容纳压缩器的相应助听器的信号电平和信号参数以及从另一个助听器接收到的信号参数的函数的压缩器控制信号来控制所述压缩器的增益。以该方式，促进了改善的双耳听力受损补偿。

为了将功耗保持在低水平，以比所述压缩器的触发和释放时间慢的数据速率来执行信号参数的无线数据通信，即，在信号参数的连续传输之间的时间比压缩器的触发时间和释放时间长。因此，识别用于在双耳压缩中使用的信号参数的功能，所述信号参数的功能以使其适用于结合低数据速率无线传输的使用的速率来变化。

数据速率可以小于100Hz，诸如小于90Hz，诸如小于80Hz，诸如小于70Hz，诸如小于60Hz，诸如小于50Hz等。

例如，新颖的双耳助听器系统可以被配置为以用户保持对于声源的方向感的方式来执行进入的双耳声音信号的双耳压缩。

当用户佩戴传统助听器系统时，所述助听器的压缩器通常不改变或者基本上不改变耳间时间差。然而，因为在两耳处接收到的声压级对于声源的大多数方向来说不同，所以分别在左耳和右耳处接收到的声音可以经历不同的增益，而导致在耳间电平差上的改变，这进而导致了用户的方向感的损失。

为了避免方向感的损失，新颖的双耳助听器系统以协调的方式在用户的双耳处执行压缩，使得耳间电平差在压缩之后保持不变或基本上不变。

因此，双耳助听器系统的助听器中的至少一个被配置为获取包含与由双耳助听器系统的另一个助听器接收到的声音的声压级相关的信息的信号，并且使用该信息来与在另一个助听器中执行的压缩相对应地修改讨论中的助听器的数字输入信号的得到的压缩，以例如使得耳间电平差在所述双耳压缩后保持不变。

在听力受损的人具有对称的听力损失的情况下，即，在听力受损的人在双耳中具有相同的听力损失的情况下，在助听器中的压缩器将具有相同的特性；并且因此，如果压缩器控制信号具有相同的值或基本上相同的值，则压缩器增益也是相同的或基本上相同的，并且在压缩之前和之后的耳间电平差将保持不变或基本上不变。

在听力受损的人具有不对称的听力损失的情况下，即，在听力受损的人在左耳和右耳中具有不同的听力损失的情况下，令人惊讶的是，在通过将压缩器控制信号调整为具有与对于具有对称听力损失的助听器的人如上所述相同或基本上相同的值的压缩之后，仍然保持方向感。因为助听器在左耳和右耳中执行不同的听力损失补偿，所以即使在该情况下没有在助听器的输出处保持耳间电平差，也保持方向感。然而，通常，听力受损的人在没有助听器的情况下不会丢失方向感，因此大脑看起来能够将方向的确定调整为由听力受损的耳部提供的改变的耳间电平差。将压缩器控制信号调整为具有与对于具有对称听力损失的助听器的人如上所述的相同或基本上相同的值看起来保持了由听力受损的耳部提供的改变的耳间电平差，使得对于具有不对称的听力损失的听力受损的人也以这种方式保持方向感。

因此，新颖的双耳助听器系统可以被配置成将压缩器控制信号调整为具有相同的值或基本上相同的值，以便于保持听力受损的人的方向感。

可以例如基于信号参数来确定耳间电平差，该信号参数在该情况下是由麦克风接收到的声音的声压级的函数，诸如由峰值检测器确定的rms值、平均幅度值、峰值、包络值等。每当向另一个助听器传送信号参数值时，可以例如确定所述耳间电平差。与在传送助听器中的信号参数值的确定同时或基本上同时地，在另一个助听器中存储另一个助听器的信号参数值。当从另一个助听器接收到相应的信号参数值时，两个同时确定的信号参数值相减，以确定耳间电平差。在耳间电平差是正的情况下，即，在与从另一个助听器接收到的信号参数值的助听器的声压级相对应的信号参数值最大的情况下，信号电平被用作压缩器控制信号。在耳间电平差是负的情况下，即，在与从另一个助听器接收到的信号参数值的助听器的声压级相对应的信号参数值最小的情况下，对信号电平添加耳间电平差，并且该和用作压缩器控制信号，由此，与相同或基本上相同的值对应地调整两个助听器的压缩器控制信号，由此保持方向感。

因此，第一助听器和第二助听器中的每一个的压缩器控制信号是从另一个助听器成功传送的信号参数和讨论中的助听器的并发信号参数以及讨论中的助听器的信号电平的函数。

在单信道压缩器中，如上所述简单地调整压缩器控制信号。在多信道压缩器中，压缩器在压缩器的频率信道的每一个中具有独立的压缩器控制信号，并且可以如上所述调整单独压缩器控制信号中的每一个；或者替代地，如上公开地调整诸如在高频信道中的压缩器控制信号的单独压缩器控制信号中的一些，而诸如在低频信道中的压缩器控制信号的其他压缩器控制信号保持单耳，即，压缩器控制信号是仅如在传统单耳压缩器中那样容纳压缩器的助听器的输入信号的声压级的函数。例如，在一种双耳助听器系统中，如上公开地调整诸如在高频信道中的压缩器控制信号的单独压缩器控制信号中的一个，而诸如在低频信道中的压缩器控制信号的剩余压缩器控制信号保持单耳。

新颖的双耳助听器系统可以被配置成执行如在US7,630,507中公开的对于听力受损的人的健康COCB影响的建模；然而，如上所述修改使得在比压缩器的触发和释放时间长的在信号参数的连续传输之间的时间段中以数据传输速率执行在双耳助听器系统的助听器之间的信号参数的数据传输。

新颖的双耳助听器系统可以被配置成与如上公开的保持方向感相结合地执行健康COCB影响的建模。通常，在双耳助听器系统的每个助听器中在时间t处的双耳压缩增益G_R、G_L是在右耳和左耳处的声压级的函数：

G_R，t＝f(x_R，t，x_L,t)

其中，x_R,t是在时间t处右耳处的助听器处接收到的声压级，并且x_L,t是在时间t处在左耳处的助听器处接收到的声压级。

因为以低的数据速率传送从助听器中的一个向另一个传送的信号参数，所以识别在缓慢变化的双耳压缩中使用的助听器的信号参数的函数，并且因此可以基于以低数据速率传送的信号参数来以足够的精度计算该函数。

例如，声源的位置取决于作为时间t的函数的耳间时间差ILD：

ILD_t=X_R,t-X_L,t

其中，X_R,t是声压级x_R,t的函数，例如表示如由峰值检测器等确定的rms值、平均幅度值、峰值、包络值，并且

X_l,t是声压级x_l,t的函数，例如表示例如由峰值检测器等确定的rms值、平均幅度值、峰值、包络值。

因为所述耳间电平差是时间的缓慢变化的函数，所以进行下面的近似：

$\frac{\mathrm{dILD}}{\mathrm{dt}}\≈0\⇒{\mathrm{ILD}}_t\≈{\mathrm{ILD}}_{\mathrm{to}}$

其中，t₀是确定在两个助听器中的信号参数X的时间；并且进一步：

X_L,t≈X_R,t-ILD_t0

X_R,t≈X_L,t+ILD_t0

分别在左耳和右耳处的助听器中确定的信号电平X’_R,t和X’_l,t也是在右助听器和左助听器处的相应的声压级的函数，例如表示相应的声压级的例如由峰值检测器等确定的rms值、平均幅度值、峰值、包络值。在许多情况下，信号电平X’_R,t和X’_l,t分别具有相应的压缩器的触发和释放时间常数。上面的近似对于信号电平也是有效的：

X_L,t＝X_R,t-ILD_t0

X_R,t=X_L,t+ILD_t0

可以以下述方式执行双耳压缩，该方式使得如果耳间电平差是正的，即，声压级在右耳处最大，则在右耳处的助听器中的压缩器控制信号被设置得等于信号电平X’_R,t，而在左耳处的助听器中的压缩器控制信号被设置为信号电平X’_L,t和ILD_t0的和，即，压缩器控制信号被变换为：

使得

${\hat{X}}_{L,t}\≈{X^{\′}}_{R.t}$

并且，如果所述耳间电平差是负的，则反之亦然。

结果，双耳助听器系统的助听器中的每一个的压缩器的增益是对于在右耳处的助听器如下所示的三个信号的函数：

以该方式，一个助听器的压缩器控制信号总是具有与另一个助听器的压缩器控制信号相同的值或基本上相同的值，由此保持方向感，而与用户的听力损失的类型，即对称或不对称听力损失无关。注意，与对第二双耳单元输入的信号电平X’的在时间t的当前值相比，在时间t₀处的信号参数X的值是旧的。然而，因为信号参数用于形成诸如耳间电平差的缓慢变化的参数，所以在信号电平X’和相应的信号参数X的确定的时间上的差不影响新颖的双耳助听器系统的性能。

可以执行其他形式的双耳压缩，其中，将上面的耳间电平差替换为另一个缓慢变化的函数：

h(X_lt,X_r,t)

其中

$\frac{\mathrm{dh}}{\mathrm{dt}}\≈0\⇒h_t\≈h_{\mathrm{to}}$

并且因此，

$h(X_{L,t},X_{R,t})\≈h(X_{L,t_o},X_{R,t_0})$

并且，可以例如根据下面的等式来形成双耳压缩器的当前值：

G_R,t=f(X'_R,t,h(X_L,t,X_R,t))

G_L,t=f(X'_L,t,h(X_L,t,X_R,t))

例如，可以使用与如上所述的控制信号不同然而仍然具有基本上相同的值的压缩器控制信号来保持方向感。在上面给出的示例中，单耳地控制接收具有最大声压级的声音的助听器，使得讨论中的助听器还执行最佳的听力损失补偿。在另一个助听器中，压缩器控制信号比在单耳地被控制时大，由此用于相应的耳部的听力损失补偿可能不是最佳的，并且因此，可以选择在两耳中保持方向感并且执行单独的听力损失补偿之间提供更好的折衷的另一个压缩器控制方案。

当在两个助听器中应用相同的增益时，在所应用的增益G和应当单耳地应用的增益L_L、L_R之间存在偏差：

Δ_L=G-L_L

Δ_R=G-L_R

因此，可以在L_L和L_R之间的范围中选择增益G，以便于在仍然保持方向感的同时在双耳中提供听力损失补偿的更期望的折衷。

而且，一些用户可以容忍耳间电平差的轻微改变，以便于在双耳中获得更好的同时单独听力损失补偿。

在该情况下，函数h等于ILD加上ILD的可容许改变。

作为从两个助听器传送信号参数的替代，可以通过助听器中的一个来传送信号参数，并且可以在另一个助听器中确定例如ILD的函数的对应的值，并且，可以向传送信号参数的助听器传送所确定的h的值，因此，可以在两个助听器的双耳压缩中使用所确定的h的值。

新颖的双耳助听器系统可以被配置成使得压缩器中的每一个在听力损失补偿之前对声音信号进行操作。压缩增益与输入的声音电平相关。因此重要的是，在每个压缩器频率信道中精确地确定输入电平。如果在压缩之前补偿听力损失，则将以适用于补偿听力损失的增益来传染所确定的输入电平，并且因为增益通常随着在特定压缩器信道内的频率而变化，所以这通常导致在信道内的与频率相关的拐点。当压缩器在听力损失补偿之前对声音信号进行操作时，避免了这个影响。

而且，将频率相关的听力损失补偿（静态增益）与压缩的分离导致频率相关的听力损失和动态范围的损失的可容易管理的同时补偿。

多信道压缩器可以包括具有线性相位滤波器的滤波器组。线性相位滤波器提供了导致低失真的恒定组延迟。

替代地，滤波器组可以包括导致低延迟，即用于所获得的频率分辨率的最小可能延迟和滤波器组的可调整的交叉频率的规整（warping）滤波器。

滤波器组优选地是余弦调制的结构。余弦调制的结构被非常有效地实现，并且可以被设计为使得信道输出信号的和在所有增益是0dB（在频率响应于中没有固有的下降或凸点）的情况下等于1。例如，当抽头的数目不超过7时，3-信道余弦调制的结构保持其和为1的属性。期望较少的抽头以最小化延迟和计算负载。已经发现具有三个5抽头滤波器的滤波器组提供了具有良好性能的最小数目的滤波器和抽头。下面针对线性相位滤波器组证明了该和为1属性。

余弦调制给出了下述形式的低通滤波器：

[b₀ b₁ b₂ b₁ b₀]，

下述形式的带通滤波器：

[-2b₀ 0 2b₂ 0-2b₀]，以及

下述形式的高通滤波器：

[b₀-b₁ b₂-b₁ b₀]

这三个滤波器的和：[0 0 4b₂ 0 0]，并且优选地b₂=1/4。

还可以示出结果的滤波器是对称的（因此，得到的滤波器的组延迟是恒定的），而独立于单独滤波器的增益因子g₁、g₂、g₃：

g₁[b₀ b₁ b₂ b₁ b₀]+g₂[-2b₀ 0 2b₂ 0-2b₀]+g₃[b₀-b₁ b₂-b₁ b₀]=

[b₀(g₁-2g₂+g₃)b₁(g₁-g₃)b₂(g₁+2g₂+g₃)b₁(g₁-g₃)b₀(g₁-2g₂+g₃)]

这确保了压缩器不呈现可能破坏用户的方向感的相位失真。

已知数字频率规整的原理，并且因此，仅简述如下。通过用一阶全通滤波器替代在数字滤波器中的单元延迟来实现频率规整。全通滤波器实现双线性保角映射，该双线性保角映射利用高频处的频率分辨率中的互补改变来改变低频处的频率分辨率。

通过下式给出用于频率规整的全通滤波器的z变换：

$A\left(z\right)=\frac{\mathrm{\λ}+z^{-1}}{1+\mathrm{\λ}{z}^{-1}}$

其中，λ是规整参数。增大λ的正值导致低频处的增加的频率分辨率，并且减小λ的负值导致高频处的增加的频率分辨率。

规整参数λ控制在频率上的交叉。利用仅一个规整参数，在中心（在无规整的情况下是π/2）信道的中心频率和交叉频率之间存在固定的关系。在给定以在0和π之间的弧度计的规整频率ω_d（在这个示例中，实际上是被控制的参数的中心信道中心频率）的情况下，该关系如下。

通过下式来确定ω：

ω=2πf/F_s

其中，f是频率，并且是采样频率。

通过下面的等式来给出规整因子λ：

$\mathrm{\λ}=\frac{\sin \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_d-\mathrm{\ω}}{2}\right)}{\sin \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_d+\mathrm{\ω}}{2}\right)}$

然后，可以通过针对π/3和2π/3评估下面的等式来计算以弧度计的交叉频率。

${\mathrm{\ω}}_d=\∠\frac{e^{\mathrm{j\ω}}-\mathrm{\λ}}{1-\mathrm{\λ}{e}^{\mathrm{j\ω}}}$

一些助听器在压缩器之前采用滤波器组，该滤波器组具有比压缩器多的信道并且在不同的信道中具有不同的增益。因此，压缩器增益控制电路（其具有比在滤波器组中的信道少的信道）的有效拐点随着频率而变化。

如上所述，在图示的实施例中，压缩器增益控制单元对输入信号直接进行操作，使得每个压缩器信道拐点不随着输入信号频率而变化。

来自滤波器组的输出信号与压缩器增益控制单元的对应的单独增益输出相乘，并且将得到的信号相加在一起，以形成对放大器输入的压缩信号。

优选地，针对采样块计算和应用压缩器增益，由此降低所需要的处理器功率。当此时压缩器对信号采样块进行操作时，压缩器增益控制单元以比系统的其他部分低的采样频率进行操作。这意味着压缩器增益仅该每第N个采样，其中，N是块中的采样的数目。这可以在所处理的声音信号中，特别是对于快速改变的增益生成人为效应。可以通过在压缩器增益控制单元的增益输出处提供低通滤波器以平滑在块边界处的增益改变来抑制这些人为效应。

压缩器的频率信道可以被调整，并且可以适用于讨论中的特定听力损失。例如，频率规整支持在压缩器滤波器组中的可变交叉频率。根据期望的增益设置，交叉频率被自动地调整为最佳地近似该响应。在听力测量期间，按照在不同的声音输入压级处的频率的函数来确定期望的助听器增益，由此确定作为频率的函数的期望的压缩比。最后，自动地优化压缩器滤波器组的交叉频率。

规整压缩器具有短的延迟，例如，在1600Hz处的3.5ms，并且该延迟在压缩器改变增益时也是恒定的。因为直接和放大的声音在耳道中组合，所以短延迟对于具有打开的耳机的助听器特别有利。恒定的延迟对于耳间线索的保留非常重要。如果延迟变化，则本地化的感测将劣化或消失。

而且，助听器可以包括输出压缩器，用于限制助听器的输出功率并且连接到放大器的输出。该输出压缩器使助听器的信号输出保持在装置的动态范围内。优选的是，输出压缩器具有无限的压缩比和可调整的拐点。该压缩器被调整为使得与通过整数乘法器形成的增益组合的拐点处的增益不超过0dB。

优选的是，输出压缩器是单信道输出压缩器，然而，预见了多信道输出压缩器。替代地，可以按照本领域中公知的使用其他输出限制。

附图说明

下面，将详细参考在附图中的示例性双耳助听器系统来更详细地描述本发明，在附图中：

图1是在新颖的双耳助听器系统中的助听器中的一个的框图，

图2是包括在图1的DSP中的压缩器的单耳控制的框图，

图3是在保留方向线索的双耳压缩器中的一个频率信道的框图，

图4图示了耳间差，以及

图5是在对健康COCB影响进行建模的双耳压缩器中的一个频率信道的框图。

具体实施方式

现在将在以下参考附图来更全面地描述该新颖的双耳助听器系统，在附图中示出了各种示例。附图是示意性的，并且为了清楚而被简化，并且附图仅示出了对于理解本发明必要的细节，同时已经省略了其他细节。可以以在附图中未示出的不同形式实施所附专利权利要求，并且所附专利权利要求不应当被理解为限于在此给出的示例。相反，提供这些示例使得本公开是全面和完整的，并且将向本领域内的技术人员全面地传递所附专利权利要求的范围。

相同的附图标记自始至终指示相同的元件。

图1是新颖的双耳助听器系统的数字助听器10中的一个的简化框图。助听器10包括：输入换能器12，优选地是麦克风；模拟到数字（A/D）转换器14，用于响应于在相应的麦克风处接收的声音信号来提供数字输入信号；信号处理器16（例如，数字信号处理器或DSP），其被配置成根据所选择的信号处理算法将数字输入信号处理成所处理的输出信号以补偿听力损失，该信号处理器16包括用于补偿动态范围听力损失的压缩器；数字到模拟（D/A）转换器18；以及输出换能器20，优选地是接收器，用于将处理的数字输出信号转换为声音输出信号。而且，助听器10具有收发器22，用于与双耳助听器系统的另一个助听器进行无线数据通信。

图2更详细地示出了信号处理器16的压缩器24的各部分。在图2中，仅示出了压缩器24的传统部分。下面将参考图3和图5来详细解释双耳压缩。图2示出了多信道压缩器24。在所图示的示例中，多信道压缩器24具有三个信道；然而，该压缩器可以是单信道压缩器；或者该压缩器可以具有任何适当数目的频率信道，诸如2、3、4、5、6等个信道。所图示的多信道压缩器24具有：数字输入26，用于从A/D转换器14接收数字输入信号；以及输出28，其连接到执行对于频率相关的听力损失的补偿的多信道放大器30。多信道放大器30在用于补偿频率相关的听力损失的其频率信道中的每一个中提供适当的增益。多信道放大器30连接到输出压缩器32，以限制助听器的输出功率并且提供输出28。

听力损失补偿和动态压缩可以在不同的频率信道中发生，其中，术语不同的频率信道意味着不同数目的频率信道和/或具有不同的带宽和/或交叉频率的频率信道。

多信道压缩器24是规整的多信道压缩器，其利用包括滤波器组34的规整滤波器组将数字输入信号划分为规整的频率信道，该滤波器组34具有提供可调整的交叉频率的规整滤波器，该可调整的交叉频率根据用户的听力受损来调整以提供期望的响应。滤波器是5抽头余弦调制的滤波器。

非规整FIR滤波器对在抽头之间具有一个采样延迟的分接的延迟线操作。通过用一阶全通滤波器替换该延迟来实现频率规整，使得能够调整交叉频率。规整延迟单元36具有5个输出。该5个输出在给定的时间点构成向量w=[W₀ W₁ W₂ W₃ W₄]^T，该向量被引入其中形成三个信道输出y的滤波器组。通过下式来定义滤波器组：

$B=\left[\begin{array}{ccccc}{b}_0& b_1& b_2& b_1& b_0\\ -2b_0& 0& 2b_2& 0& -2b_0\\ b_0& -b_1& b_2& -b_1& b_0\end{array}\right]$

滤波器组y的输出是：

y=Bw

向量y包含信道信号。

滤波系数的选择是在低频和高频信道中的阻带衰减之间和在中频信道中的阻带衰减之间的折衷。在低频和高频信道中的衰减越高，中间信道中的衰减越低。

多信道压缩器24进一步包括多信道信号电平检测器38，用于计算在滤波器组34的频率信道的每一个中的声压级或功率。得到的信号构成压缩器控制信号，并且适用于多信道压缩器增益控制单元40，以确定要向滤波器组34的滤波器中的每一个的信号输出48应用的压缩器信道增益。

针对采样块计算并且分批应用压缩器增益输出42，由此减小所需要的处理器功率。当压缩器对信号采样块进行操作时，压缩器增益控制单元40以比系统的其他部分低的采样频率进行操作。这意味着压缩器增益仅在每第N个采样改变，其中，N是在块中的采样的数目。通过快速改变增益值所引起的可能的人为效应通过在压缩器增益控制单元40的增益输出42处的3个低通滤波器44来抑制，以平滑在块边界处的增益改变的。

来自滤波器组34的输出信号48与压缩器增益控制单元40的对应单独低通滤波的增益输出46相乘，并且在加法器50中加上得到的信号49，以形成对多信道放大器30输入的压缩信号52。压缩器24仅提供衰减，即，在每个频率信道中，压缩器对于柔和的声音和大的声音提供不同的期望增益，而多信道放大器30提供了与双耳助听器系统的期望用户的记录的频率相关的听力阈值相对应的柔和声音的频率相关的放大。

多信道放大器30有具有适当阶的最小相位FIR滤波器。最小相位滤波器保证在系统中的最小组延迟。当系统被适配给病人时确定滤波器参数，并且滤波器参数在操作期间不改变。用于最低相位滤波器的设计过程是公知的。

图3更详细地示出了在信号处理器16的压缩器24中的双耳压缩的示例。图3图示在单频带或信道中的处理。所图示的单频率信道可以构成单信道双耳压缩器的整个频率信道；或者所图示的单频率信道可以构成多信道双耳压缩器的一个独立的频率信道。

图3还示出了助听器10的收发器22，其以低数据速率并且因此以低功耗执行在双耳助听器系统的助听器之间的数据的无线传输。

在图3中没有示出麦克风12、A/D转换器12、D/A转换器18和接收器20。

如图2中所示，例如增益表的来自压缩器增益控制单元40的增益输出信号46与输入信号48相乘，以形成压缩信号49。信号电平检测器38被提供为确定和输出作为数字输入信号的第一函数的信号电平，该数字输入信号的第一函数诸如在相应的频率信道中的输入信号的如由峰值检测器确定的rms值、平均幅度值、峰值、包络值等。在传统压缩器中，信号电平检测器38的输出形成压缩器控制信号54，还参见图2。然而，在双耳压缩器中，当形成压缩器控制信号时，与传统的压缩器控制信号一起考虑来自另一个助听器的信号，由此执行双耳压缩。因此，提供了信号参数检测器56以确定和输出作为数字输入信号的第二函数的信号参数以用于已经确定的助听器中并且用于通过收发器22对另一个助听器的传输。收发器22向另一个助听器传送信号参数。信号参数值还被存储在其中已经确定的助听器中的延迟器58或另一种存储器中，使得可以以后与在另一个助听器中同时确定并且从另一个助听器接收的信号参数值一起处理所存储的值，例如以便于基于两个助听器的信号参数的同时或基本上同时确定的值来确定方向线索，该信号参数例如输入信号的耳间电平差。为了能够确定耳间电平差，该信号参数也是输入信号的函数，诸如输入信号的如由峰值检测器确定的rms值、平均幅度值、峰值、包络值等。信号参数可以具有与诸如使用不同时间常数确定的rms值的信号电平相同的类型；或者该信号参数可以与信号电平相同，在该情况下，信号电平检测器38和信号参数检测器56是相同的单元，该相同的单元的输出连接到第二双耳单元62、存储器58和收发器22。

在图3中图示的双耳压缩器中，耳间电平差在第一双耳单元60中被计算并且被输出到第二双耳单元62。在第二双耳单元62中，基于来自第一双耳单元60的输出来调整压缩器控制信号。例如，第二双耳单元62可以确定耳间电平差是正的还是负的。如果是正的，则压缩器控制信号被设置为等于来自信号电平检测器38的输出，即，压缩器与传统压缩器类似地并且如图2中所示地进行操作；然而，如果耳间电平差是负的，则第二双耳单元62对信号电平检测器的当前输出信号加上耳间电平差，并且将该和作为压缩器控制信号54进行输出，由此将压缩器控制信号变换为较高值。以该方式，一个助听器的压缩器控制信号54总是具有与另一个助听器的压缩器控制信号相同的值或基本上相同的值，并且以该方式来保持方向感，而与用户的听力损失的类型，即对称或不对称听力损失无关。注意，与对第二双耳单元62输入的信号电平的当前值相比，信号参数的值是旧的。然而，因为使用信号参数值来确定缓慢变化的参数，诸如耳间电平差，所以在信号电平和相应的信号参数的确定的时间上的差别不影响新颖的双耳助听器系统的性能。

通常，该新颖的双耳助听器系统由于下述情况而执行双耳信号处理：在压缩器中的至少一个的至少一个频率信道中，通过压缩器控制信号来控制压缩器的增益，该压缩器控制信号是容纳压缩器的相应的助听器的信号电平和信号参数以及从另一个助听器接收到的信号参数的函数。以该方式，促进了改善的双耳听力受损补偿。

为了将功耗保持在低水平，以比压缩器的触发和释放时间慢的数据速率，即在信号参数的连续发送之间的时间大于压缩器的触发和释放时间，来执行信号参数的无线数据通信。因此，识别双耳参数以并入到双耳信号处理中，诸如双耳压缩，该双耳信号处理以使得其适用于与在低数据速率的无线数据发送相关联地使用的速率而变化。

例如，到达人耳的声音信号的诸如耳间电平差的方向线索通常缓慢地改变，如图4中所示，并且在方向线索经历快速改变的罕见的情况下，快速改变的持续时间通常短得使得其不影响新颖的双耳助听器系统的性能。

图4示意地图示了其中人从位于该人的前视方向左面的声源接收声音的情况的俯视图。在该情况下，来自声源的声音首先到达左耳，并且随后以小的延迟到达右耳。在来自同一声源的声音的到达时间上的差被表示为耳间时间差。而且，到达左耳的声音具有比来自到达右耳的同一声源的声音大的声压级。在声压级上的差别被表示为耳间电平差。当声源与人相关地移动时，耳间电平差和耳间时间差因此改变，并且相信这两个方向线索是该人确定向声源的方向的最重要的线索。因为声源通常与人相关地以最适当的速度移动，特别是当声源是向讨论中的人说话的另一人时，可以看到耳间电平差和耳间时间差将经历很慢的改变。

因此，双耳助听器系统的数据速率可以小于100Hz，诸如小于90Hz，诸如小于80Hz，诸如小于70Hz，诸如小于60Hz，诸如小于50Hz等。

通常，双耳助听器系统的两个助听器的固有类似度确保从助听器的输入到输出的延迟不改变耳间时间差，使得不需要采取额外的预防措施，以保留在双耳助听器系统中的耳间时间差。

在所图示的双耳助听器中，压缩器控制信号被调整为相同值或基本上相同的值，使得压缩器的增益输出46在两个助听器中是相同或基本上相同的，以便于使在压缩前和后的耳间电平差保持不变。

图5更详细地示出了在信号处理器16的压缩器24中的双耳压缩的另一个示例。图5图示了在单个频带或信道中的处理。所图示的单个频率信道可以构成单信道双耳压缩器的整个频率信道；或者，所图示的单个频率信道可以构成多信道双耳助听器系统压缩器的一个独立的频率信道。

图5还示出了助听器10的收发器22，其以低数据速率并且因此以低功耗执行在双耳助听器系统的助听器之间的数据的无线传输。

在图5中没有示出麦克风12、A/D转换器12、D/A转换器18和接收器20。

在图5中所示的双耳压缩器被配置成对于听力受损的人执行健康COCB影响的建模，如在US 7,630,507中所公开的；然而，针对在双耳助听器系统的助听器之间的信号参数的低数据速率无线数据传输来进行修改。使用比压缩器的触发和释放时间长的信号参数值的连续传输之间的时间段来执行数据传输。

另外，所图示的双耳压缩器可以被配置成与如上公开的保持方向感相结合地执行健康COCB效果的建模。

在图示的压缩器中，如在传统压缩器中，提供信号电平检测器38来确定和输出作为数字输入信号48的第一函数的信号电平，诸如在相应的频率信道中的输入信号48的如由峰值检测器确定的rms值、平均幅度值、峰值、包络值等。信号电平检测器38的输出形成压缩器控制信号54，该压缩器控制信号54控制压缩器增益控制单元40的增益输出信号46，例如，保存增益表。增益输出信号46与输入信号48相乘以形成压缩信号49。

在图5中，对健康COCB影响进行建模，即，由另一个助听器输出的高声压掩蔽了容纳图5中图示的压缩器的助听器的输出。因此，收发器22从另一个助听器接收信号参数，并且将该信号参数输入到双耳单元60，该双耳单元60计算要与压缩信号49相乘的增益，以形成输出信号64。接收到的信号参数的高值导致压缩信号49的衰减，由此对COCB影响进行建模。可以在助听器分配器在适配期间确定由双耳单元60输出的增益值的表。

提供信号参数检测器56来确定和输出作为数字输出信号64的函数的信号参数，用于通过收发器22传送到另一个助听器，以在另一个助听器中的对应的双耳单元中使用。

信号参数可以具有与诸如rms值的信号电平相同的类型，然而利用适合于无线数据传输的低数据速率的较长时间常数来确定。

Claims (15)

1.一种双耳助听器系统，包括：

第一助听器和第二助听器，所述第一助听器和所述第二助听器中的每一个包括：

麦克风和A/D转换器，所述A/D转换器用于响应于在相应麦克风处接收到的声音信号来提供数字输入信号，

信号电平检测器，所述信号电平检测器用于确定和输出作为所述数字输入信号的第一函数的信号电平，

信号参数检测器，所述信号参数检测器用于确定和输出作为在所述助听器中的信号的第二函数的信号参数，

收发器，所述收发器用于与另一个助听器进行所述信号参数的无线数据通信，

处理器，所述处理器被配置成根据所选择的信号处理算法来将所述数字输入信号处理为经处理的数字输出信号，所述处理器包括压缩器，所述压缩器用于基于所述信号电平来补偿动态范围听力损失，以及

D/A转换器和输出换能器，所述D/A转换器和所述输出换能器用于将所述处理的数字输出信号转换为听觉输出信号，并且

其特征在于：

在所述压缩器中的至少一个的至少一个频率信道中，

通过压缩器控制信号来控制所述压缩器的增益，所述压缩器控制信号作为所述相应助听器的所述信号电平和所述信号参数以及从另一个助听器接收到的所述信号参数的函数，并且

在来自所述助听器中的一个的所述信号参数的连续传输之间的时间段中以数据传输速率执行在所述双耳助听器系统的所述助听器之间的所述信号参数的无线数据通信，所述时间段比所述压缩器的触发时间和释放时间长。

2.根据权利要求1所述的双耳助听器系统，其中，以小于100Hz的数据速率来执行关于接收到的声压级的信息的数据通信。

3.根据权利要求1所述的双耳助听器系统，其中，以小于50Hz的数据速率来执行关于接收到的声压级的信息的数据通信。

4.根据前述权利要求中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述函数通过相应地调整所述压缩器控制信号来保留所述声音信号的方向线索。

5.根据权利要求4所述的双耳助听器系统，其中，所述函数通过将所述压缩器控制信号调整为相同的值来保留所述声音信号的所述方向线索。

6.根据前述权利要求中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述函数以在压缩之前和之后的耳间电平差保持基本上不变的方式通过调整所述压缩器控制信号来保留所述声音信号的所述方向线索。

7.根据前述权利要求中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述第一助听器和所述第二助听器中的每一个的所述压缩器控制信号是下述的函数：

从所述另一个助听器成功传送的信号参数，以及

讨论中的所述助听器的并发信号参数，以及

讨论中的所述助听器的信号电平。

8.根据前述权利要求中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述第一助听器和所述第二助听器的所述压缩器中的至少一个是用于补偿动态范围听力损失的多信道压缩器。

9.根据权利要求8所述的双耳助听器系统，其中，所述多信道压缩器包括具有线性相位滤波器的滤波器组。

10.根据权利要求9所述的双耳助听器系统，其中，所述滤波器组包括规整滤波器。

11.根据权利要求10所述的双耳助听器系统，其中，所述滤波器组的交叉频率是可调整的。

12.根据权利要求9-11中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述滤波器组包括余弦调制的滤波器。

13.根据前述权利要求中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，对采样块计算和应用所述压缩器增益。

14.根据权利要求8-13中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述多信道压缩器进一步包括多信道低通滤波器，所述多信道低通滤波器用于对所计算的压缩器增益进行低通滤波。

15.一种在具有第一助听器和第二助听器的双耳助听器系统中的双耳压缩的方法，所述方法包括下述步骤：

在所述第一助听器和所述第二助听器的每一个中：

将接收到的声音转换为输入信号，

确定作为所述输入信号的第一函数的信号电平，

确定作为在所述助听器中的信号的第二函数的信号参数，

与另一个助听器执行所述信号参数的无线通信，

根据所选择的信号处理算法来将所述输入信号处理为经处理的数字输出信号，包括用于基于所述信号电平来补偿动态范围听力损失的压缩，以及

将所述处理的数字输出信号转换为听觉输出信号，并且

其特征在于下述步骤：

在所述压缩器中的至少一个的至少一个频率信道中，

作为相应的助听器的信号电平和信号参数以及从另一个助听器接收到的所述信号参数的函数来控制压缩增益，并且其中，所述执行无线通信的步骤包括：

在所述信号参数的连续传输之间的时间段中以数据传输速率执行所述信号参数的无线通信，所述时间段比所述压缩增益控制的触发时间和释放时间长。

Images