CN103098492A - 用于自我管理的声音增强的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了系统和方法，用于从自我管理的听力测定或者从专业管理的听力测定中捕捉包括不同声音频率处的响度容忍级的听力特征，作为自动增强音频的个性化听觉简档，从而尽可能补偿和解决个人的听力缺陷。用户可以在适合的个人装置（例如智能电话）上自我管理听力测定。系统包括捕捉环境简档的能力。用户的听力通过增强的音频设定而免受伤害，并且提供有“增强的听力”体验的选项。本发明对寻求增强听力体验的任何个人而言是有用的，而不论个人的听力在正常范围内还是已经受损。因此本系统可用于助听器。

Description

用于自我管理的声音增强的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请包含以本发明的发明人的名义申请、并转让给本申请的受让人的、于2010年8月5日提交的第61/371,068号和2010年9月1日提交的第61/379,237号共同待决的临时申请的主题。
关于在联邦赞助的研究与开发下进行的发明的权利的声明不适用
参考在光盘上提交的“序列列表”、表格、或者计算机程序列表附录不适用
技术领域
本发明一般针对听力学和数字声音工程领域，具体针对用于基于个性化听觉简档（profile）增强用户体验的系统和方法。
背景技术
听力损失已经被评估成为发达国家中最常见的残疾。确切地，全世界数百万人遭受听力障碍，其中的许多人都没有意识到他们的听力损失。下降的听力能力可能是由包括年龄、健康、职业、伤害、和疾病在内的许多因素造成的。听力的损失可能导致生活质量明显下降、人际关系受损、求职机会减少以及生产力减弱。不同类型的听力损失以及有关情况可能以不同的方式影响人们的日常活动，特别是电话交谈和听音乐。
通常，对高音调声音的听力灵敏度往往首先下降。人们通常不会意识到他们的听力灵敏度下降，直到他们遭受听力问题，例如，难于听清电话中的交谈或者在嘈杂的环境中倾听出现问题。对于听力退化的人们来说，他们的听力在大部分情况下通常是足够的。由于他们听力损失的影响是可以容忍，因此他们往往忽视这一点或者寻找解决办法。他们会避免在嘈杂环境中通过电话交谈并且不喜欢寻求听力保健专业人员的帮助。
听力显著损失的个人可以请听力保健专业人员诊治以开取处方并获得助听器。尽管佩戴助听器被认为是对听力损失患者侵入较小的辅助技术之一，但是其不是没有问题。在通过耳机进行电话交谈或者享受音乐的过程中，使用助听器笨拙且不方便。使用助听器的人们通常遭受助听器麦克风的助听器拾音所产生的反馈噪音、尖叫。
与听力损失相关联的常见问题是耳鸣。耳鸣是产生于头部的声音的意识体验（即，不需要外部声源）并且可以表现为在一个或多个频率周围干扰其它声音的明显可听的铃音。耳鸣是常见疾病和症状，其通常是与年龄相关的听力损失。已经知道耳鸣会在不同程度上并以许多不同方式影响个人。具有慢性耳鸣的一些人可能会忽视这种疾病，而其他人会觉得耳鸣恼人、打扰人、令人分心、甚至成为残疾。耳鸣会干扰睡眠、导致情绪悲痛及健康上的其它不利影响。
许多耳鸣受害者注意到他们的耳鸣会在不同的声音环境中变化，在无声环境中更令人讨厌而在声音丰富的环境中不那么恼人。这个现象已引领用于耳鸣治疗的声音疗法的发展。最常见的建议是通过丰富背景声音来“避免无声”。可以通过简单地播放一些背景声音或者音乐来实现这一点。更复杂的声音疗法包括测量耳鸣信号的音高和响度，并且提供能够通过耳级设备和声音发生器播放的信号。
本发明的方面之一是听力剖析（hearing profiling），特别是通过自我管理测试进行。在听力剖析期间，对一组听力测定频率的最低可听听力级进行测量。已经知道用于获得最低可听听力级的各种方法。然而，在特定环境中将听力剖析应用到听力增强装置（例如，助听器、声音放大器、如智能电话等的个人收听装置）期间，有时人们可以坚持增大或减小设备的音量以充分听见并理解通过其他方式增强的音频，该增强的音频是通过作为声音增强过程一部分在耳朵处的听力测定以及对听力简档的相应修改来确定的。一个问题是增强音频中非故意诱发的响度会导致听力不适及损害。人可能对于某一听力测定频率具有较高的容忍度，而对于另一频率具有较低的容忍度。人与人之间的声音响度容忍简档是不同的。这个差异在具有正常听力的人之间不那么明显。然而，对于具有不同程度的听力障碍（例如听力损失、耳鸣、以及伴有耳鸣的听力损失）的人来说不是这样的。由于人的声音响度容忍简档的差异，具有正常听力的人的听力曲线不应被用作标准。因此，在不考虑人的声音响度容忍简档的情况下对人的听力曲线进行调整可能导致听力不适或损害。
简单地增加设备音量以充分听见并理解由声音增强过程所管理的增强音频是危险的。增加或减少设备音量暗指通过相同因子来放大或减小所有听力测定频率的音频。人通常需要放大或缩小有限范围的听力测定频率。增加或减少所有听力测定频率的音频的响度可能导致一系列听力问题。需要能够处理具有不同程度听力障碍的不同声音响度容忍简档的系统。更具体地，需要本文中发现的问题的解决方案，这些问题是诸如在电话交谈以及听音乐期间由使用助听器所产生的反馈带来的听力困难。
可能与本发明有关的一些专利是第7,613,314号、第7,529,545号、以及第6,944,474号美国专利。
发明内容
根据本发明，提供了用于在听力受损的个人身上产生大体正常的听力体验的系统和方法。具体地，本发明包括捕捉个人的音频听力特征以产生个性化听觉简档；分析该个性化听觉简档；产生处理的结果；然后自动地增强音频再现装置的输出信号以向个人提供处理的结果，实现令人满意的音频体验。处理的结果包括基于频率响度增强的个人听力参数以及解决和补偿个人听力所需的其他听力相关的特征。这使得该活动尽可能接近正常听力标准，同时维持安全裕度以防范可导致不适或进一步听力损害的过分响度。个人用户可使用个人设备（例如智能电话）自我管理听力测定。个性化听觉简档通常包含以下内容：（1）每个听力测定频率处的三个典型响度级（即，最适级、不适级、以及最小可听级）的测量值；（2）来自具有耳鸣响度和音高的耳鸣测试的测量值；以及（3）用户的定制设定。定制设定可以包括适于在噪声环境中执行或由用户选择将用来在噪声环境中执行的设定。本发明对寻求增强听力体验的任何个人而言都是有用的，不论其听力在正常范围内还是已经受损。因此本系统可以用于助听器。
在具体的实施方式中，本发明各个分离的功能可以合并到单个多功能设备或多个设备中。根据本发明的基于软件的系统可以在具有个性化听觉简档的本地存储、可移动存储、或远程存储的任何计算机化装置（例如，个人电脑、智能电话、个人放大器或者它们的结合）上执行。基于软件的系统执行各种功能。系统捕捉特定频率的个人音频听力特征并分析这些特征以生成个性化听觉简档。这个简档被本地或远程存储，并随后用作控制输入以增强来自于适当可编程音频再现装置（例如，个人电脑、智能电话、个人放大器或者它们的结合）的音频，音频程序或类似源素材（例如，预先录制的音乐）通过该可编程音频再现装置再现。在音频再现装置中，信号处理包括：接收时域音频信号形式的音频程序素材；捕捉和分析声环境的当前频率组成以由此产生反映周围声环境的当前环境简档，该当前环境简档随着声环境改变而更新；通过一组滤波器如有限脉冲响应数字滤波器，将储存的个性化听觉简档和当前环境简档应用到音频程序素材上，从而计算出在预先选定的频率处的一组所需增益；修改音频程序素材；将修改的音频程序素材从时域转换到频域；通过在每个听觉频率处将修改的音频程序素材的响度容忍级与个人的声音响度容忍级（下文中也叫不适响度级－UCL）比较来分析修改的音频程序素材的响度容忍级；调整超过个人的UCL的选定频率处的响度以产生频域音频信号；将频域音频信号转换成等效时域音频输出信号；并且将时域音频输出信号传送给个人。音频听力特征可以本地或远程存储，并且对听力特征的分析以及产生个性化听觉简档的处理可以在个人设备上执行并本地存储于个人设备上，或者远程存储于通过例如因特网的电信链路连接的中央听力处理中心上，并且在需要时取回以根据本发明的原理再现声音。
在本发明的各个实施方式中，本发明的原理可以在存在环境源（例如白噪声或有色噪声）的情况下、存在耳鸣的情况下、或者两者都存在的情况下应用到音频程序上。
根据本发明可以缓解耳鸣。耳鸣响度指的是个人耳鸣的感觉级（SL），其通过从个人的耳鸣强度中减去耳鸣音高的最小可听级来计算。虽然可以使用不同的方法来解决耳鸣，但是一个方法是使用声音疗法。根据在捕捉用于形成个性化听觉简档的音频听力特征时已经测量的耳鸣音高和响度，产生耳鸣缓解信号。产生的这些缓解信号被独立使用（没有其他增强）或者被包含作为再现声音的一部分。
本发明允许计算机化装置的任何用户容易产生个性化听觉简档以补偿个人需要，同时提供防范不适和听力损害的安全裕度，目标是将用户的听力体验带回“正常”。此外，可以捕捉、分析、并本地和/或远程地存储自我管理的和专业管理的测试结果以及其他听力特征测试结果。当自动实现正常听力体验时，可选地，用户可根据其喜好对已建立的正常听力体验进行修改。
本发明认识到听力测定结果与声音增强过程之间的明显差距，并且在两者之间提供桥梁。根据证明可行方法的分析得到的听力特征是实现正常听力体验的声音增强过程的主要因素。
通过参照以下详细描述并结合附图，将更清楚地理解本发明。
附图说明
图1A是示出根据本发明的与远程存储介质一起使用的一个或多个个人装置的高级框图；
图1B是根据本发明的系统的高级框图；
图2是听觉简档子系统的高级框图；
图3是根据本发明的分析子系统的框图；
图4是用户识别子系统的框图；
图5是音频信号子系统的框图；
图6A和图6B共同是根据本发明的声音增强过程的活动图；
图7是耳鸣匹配过程的流程图；
图8是耳鸣匹配过程的测试耳选择过程的流程图；
图9是耳鸣匹配过程的音调数确定测试的流程图；
图10是耳鸣匹配过程的耳鸣类型确定过程的流程图；
图11是耳鸣匹配过程的测试信号音调到耳鸣音调选择过程的视图；
图12是耳鸣匹配过程的耳鸣音高确定过程的流程图；
图13A和图13B共同是用于耳鸣匹配过程中的每个耳鸣音高的三级耳鸣测试的流程图；
图14是声音增强过程的流程图；以及
图15是具有图14中声音增强过程能力的装置的高级框图。
具体实施方式
参见图1A，利用代表性环境元素示出个人设备1的高级框图。设备1A具有显示器2、一副耳机3以及控制接口4，例如键盘。设备1A存储或接收由个人用户6通过控制接口4激活的测试方案5，然后与做出响应的用户6进行听力交互，如下文所解释。生成如下文所解释的个性化听觉简档，该个性化听觉简档被本地储存（S）于设备1A中或者储存于可移动的存储设备（拇指驱动器或非易失性存储卡）7中，或者通过电信链路8B远程储存于可访问的远程分析和存储系统8A中。个性化听觉简档被用于相同的或类似的设备1B上，从而对输出到相同耳机3或扬声器9的音频信号进行修改。音频信号输出基于编程素材11的输入，编程素材11的频率相关和时间相关特性是由个性化听觉简档以及下文将解释的由当前环境产生的环境简档控制的。
参见图1B，为了实施本发明，提供了定制增强声音TM（CES）系统10，该系统具有用于信息输入、听觉剖析、分析、显示、用户识别、反应控制、以及数据储存库的子系统和类。本文所述的类是具有类似性能、共同行为、共同关系、以及共同语义的对象的基于软件的群组的描述。子系统是协作完成该子系统负责的行为的一组类。在子系统中，每个类通过执行不同任务并通过彼此通信以完成每个任务来发挥作用。
当实施在具有适当能力的通用硬件平台上的软件中时，一个或多个设备1A/1B/8A的系统10提供了测试以生成简档和在特定环境中对声音再现的双重功能。在测试模式中，系统10在一个功能中交互式地测量个人听力能力（通常在随后的储存之前使用）并且在另一功能中测量环境声音/噪声（通常同时再现）。系统10本地或远程存储个性化听觉简档。系统10本地存储环境简档。还可以本地或远程（通过电信链路）对原始数据进行分析以生成个性化听觉简档。在再现或回放模式中，系统10根据个人和环境简档来修改源音频程序（输入音频信号）以使程序适应于个人用户的听力和偏好。在具体环境中，系统10捕捉并测量数据或接收捕捉的数据，分析该数据，生成针对每个听力测定频率的目标增益，将该目标增益和/或耳鸣减轻信号施加到听力信号，并形成防止令人不适的或损害性的响度的增强的听力输出信号。
CES系统10的组件包括听觉简档子系统12、分析子系统14、显示子系统16、用户识别子系统18、音频信号子系统20、响应控制器22、以及与数据储存库26（可以是本地的或远程的）进行通信的数据储存库24。
听觉简档子系统
听觉简档子系统12进行分别在每个耳朵执行的、与用户的音频听力特征有关的测试。该子系统的职责包括：确定用户的听力特征；确定用户的耳鸣特征；确定用户对每个听力测定频率的最适响度级；确定用户对每个听力测定频率的不适响度级；生成要求的音频测试信号；从专业管理的听力测定中确定用户的音频听力特征；以及产生个性化听觉简档。
参见图2，听觉简档子系统中的类包括：专业管理的听力测定类27；自我管理的听力测定类28；耳鸣匹配测试类30；舒适和不适听力级测试类32；测试选择器34；以及音频测试信号发生器类36。
分析子系统
分析子系统14分析用户的个性化听觉简档并产生处理的结果，产生的结果由音频信号子系统用来产生增强的音频输出信号。该子系统的职责包括：解释用户的听觉简档；确定所需的音频增益；确定一种或多种类型的缓解声音；生成特定的缓解声音；以及处理用户的定制设定。所支持的缓解声音的类型为：a）音乐、b）窄带噪声、c）宽带噪声、d）环境声音、以及e）纯音音频信号。
参见图3，分析子系统14的子系统和类包括：增益子系统38、信号处理子系统40、声音减轻子系统42、以及定制器类46。增益子系统38中的类为增益算法选择器35和目标增益计算器37。信号处理子系统40中的类为算法选择器39和滤波发生器41。声音减轻子系统42中的类为声音减轻选择器43和声音减轻发生器45。
用户识别子系统
用户识别子系统18管理用户识别过程并维护个性化听觉简档。子系统18的职责包括确定用户的身份；验证用户的身份；以及维护用户的个性化听觉简档。参见图4，用户识别子系统18中的类包括简档对象48和用户标识50。
音频信号子系统
音频信号子系统20管理与音频信号的储存和使用有关的所有问题。该子系统的职责包括：从音频编程源获取预增强的音频信号；根据来自分析子系统的处理结果从预增强的音频信号产生增强的音频信号；以及对增强的音频信号进行调度。参见图5，音频信号子系统20中的类包括：音频信号获取器52、音频信号调度器54、以及音频处理器56。
显示子系统
显示子系统16提供了使用本发明时与用户交互的所有用户接口元素，并且可以是适合系统10的传统设计。
数据储存库连接器
数据储存库连接器24是对与数据储存库26的连接进行管理的类。该类的职责包括：建立数据库连接；生成数据库查询语句；从数据储存库26中以及向数据储存库26中获取/更新/插入/删除数据；以及从数据储存库26中获取数据。
响应控制器
响应控制器22是根据请求对需要显示的内容进行解释的模块。它的职责包括确定和发送将在显示子系统上显示的必要信息。
框架的逻辑流程
图6A和图6B以及接下来的段落以活动图的方式描述了根据本发明的CES系统10和过程100的逻辑流程。图6A和图6B中示出的基于软件的系统的活动图大体上是不需要加以说明的，并且包括声音增强过程中元素的节点、基本功能和相互关系。声音增强过程包括：监控用户设备状态102；确定用户简档是否存在以及该简档储存的位置104；检测环境噪声级106；产生个性化的听觉简档108；确定用户简档的数据和时间；分析个性化的听觉简档112；产生增强的音频信号114；以及在用户设备上播放增强的音频信号的增强音频。对于声音增强过程的主要步骤中的几个步骤，具有以下概略（伪码）形式提供的一些示例性实施方式：
监控用户设备状态（检查设备状态）
-检查设备的功率信号的存在性
○如果存在功率信号，
■将设备状态标记为开（ON）。
○如果不存在功率信号，
■将设备状态标记为关（OFF）。
**基于软件的系统不断地且与声音增强过程中的其它过程并行地执行设备状态监控。在任何给定的时间点，如果设备状态为OFF，则基于软件的系统将停止运行。
检查简档存在性以及简档存储的位置
-检查因特网连接性
○如果不存在因特网连接并且设备状态为ON
■检查简档存在性
·如果本地设备具有简档，
○检查简档年龄
·如果本地设备没有简档且设备状态为ON，
○检查周围噪声级并生成听觉简档
○如果存在因特网连接并且设备状态为ON，
■检查简档存在性以及简档的位置
·如果数据储存库具有简档并且设备状态为ON，
○将该简档从数据储存库下载至本地设备
○检查简档年龄和信号增强
·如果本地设备具有简档并且设备状态为ON，
○将该简档从本地设备上传至数据储存库
○检查简档年龄和信号增强
·如果数据储存库和本地设备都具有简档并且设备状态为ON，
○比较两个简档的时间戳
■如果本地简档是最近的并且设备状态为ON，
·将该简档从本地设备上传至数据储存库
·检查简档年龄和信号增强
■如果数据储存库中的简档是最近的并且设备状态为ON，
·将该简档从数据储存库上传至本地设备
·检查简档年龄和信号增强
·如果没有发现简档并且设备状态为ON，○检查环境噪声级，然后生成听觉简档
检查简档年龄和信号增强
-如果简档年龄大于一天并且设备状态为ON，
○重设简档年龄
○检查简档存在性以及简档储存的位置
-如果简档年龄小于或等于一天并且设备状态为ON，
○检查CES状态
■如果CES已经启用，
·分析个性化听觉简档
■产生增强的音频信号
○播放增强的音频
■如果CES已经禁用，
·播放预增强的音频
检查周围噪声级（环境）
-测量周围噪声的等级
○如果周围噪声级大于45dB并且设备状态等于ON
■显示警告消息
○检查周围噪声级
○如果周围噪声级小于或等于45dB并且设备状态等于ON
■产生个性化听觉简档
在音频程序素材的回放期间，环境简档被不断地实时更新。用于更新环境简档的典型周期是100ms。然而，在缓慢改变的周围噪声环境中，更新大约是以从约16ms至50ms至数分钟的数字声音采样率的频率进行的。
产生个性化的听觉简档
-选择听力测定的类型以执行
○如果用户选择自我管理的听力测定
■对每个耳朵分别执行纯音听力测定
·在每个听力测定频率处播放音频信号
·询问用户以在每个听力测定频率处选择最小的可听级
·重复纯音听力测定直到用于所有听力测定频率的最小可听级被捕捉
■对每个耳朵分别执行不适听力测定
·在每个听力测定频率处播放音频信号
·询问用户以在每个听力测定频率处选择不适响度级
·重复不适听力测定直到用于所有听力测定频率的不适响度级被捕捉
■对每个耳朵分别执行最适听力测定
·在每个听力测定频率处播放音频信号
·询问用户以在每个听力测定频率处选择最适响度级
·重复最适听力测定直到用于所有听力测定频率的最适响度级被捕捉
■询问用户意愿以执行耳鸣匹配测试
·如果用户想执行耳鸣匹配测试
○执行耳鸣匹配测试
■确定测试耳
■确定耳鸣类型
■匹配耳鸣音高
■匹配耳鸣响度
·如果用户不想执行耳鸣匹配测试
○跳过耳鸣匹配测试
○如果用户选择专业管理的听力测定
■为每个耳朵输入用于所有听力测定频率的空气传导无遮蔽的最小可听级
■为每个耳朵输入用于所有听力测定频率的空气传导有遮蔽的最小可听级
■为每个耳朵输入用于所有听力测定频率的骨传导无遮蔽的最小可听级
■为每个耳朵输入用于所有听力测定频率的骨传导有遮蔽的最小可听级
■输入用于所有听力测定频率的前额骨传导无遮蔽的最小可听级
■为每个耳朵输入用于所有听力测定频率的前额骨传导有遮蔽的最小可听级
■为每个耳朵输入用于所有听力测定频率的不适响度级
■为每个耳朵输入用于所有听力测定频率的最适响度级
■输入耳鸣匹配结果
■输入语言接收阈值测试的结果
■输入语言识别测试的结果
■输入在语言接收阈值测试中使用的音频源
■输入在语言识别测试中使用的音频源
-根据已捕捉的数据产生个性化听觉简档
如上所示，测试的一个方案用于不同频率处的听力灵敏度，并且测试的其它方案用于个人耳鸣。耳鸣音高、耳鸣感觉级、耳鸣最小可听级以及耳鸣UCL测试方案过程被称为耳鸣匹配过程。本发明考虑的耳鸣类型是：主观的，即，在没有任何外部声音源的情况下对声音的感知。通过五个步骤执行该方案。参见图7，这些步骤为：测试耳确定（A）；耳鸣音调数确定（B）；耳鸣类型确定（C）；耳鸣音高确定（D）；以及耳鸣感觉级确定（E）。以下更详细地解释这些步骤。
步骤1：测试耳确定
这个步骤的目的是确定将哪个耳朵用作测试耳。用户可以在不同位置感知耳鸣：单侧、双侧、以及头部。根据所报告的耳鸣位置，将相应地选择测试耳。图8概述了所包括的程序并且大部分是不需要说明的。以下要点涉及特定步骤。
如果感知的耳鸣的报告位置是单侧的，那么对侧的耳朵将被认为是测试耳（AA）。选择对侧的耳朵是为了使耳鸣与测试刺激之间的可能干扰最小化并提高测试结果的精确度。
如果感知的耳鸣的报告位置偏向一侧，那么对侧的耳朵将被认为是测试耳（AA）。选择对侧的耳朵是为了使耳鸣与测试刺激之间的可能干扰最小化并提高测试结果的精确度。
如果感知的耳鸣的报告位置既不是个人的头部的单侧又不偏向一侧，那么具有较好听力的耳朵将被认为是测试耳（AB）。在两个耳朵之间的听力能力没有差异的情况下，测试耳将被随机地选择（AC）。
步骤2：耳鸣音调数确定
耳鸣被视为与音调有关。这个步骤的目的是确定用户感知的音调数。参见图9，该确定过程将询问用户具有的耳鸣音调数并保存该输入值（BA）。在本发明的一个实施方式中，测试集中于最扰人的耳鸣音调（通常针对个人，由个人主观确定）。在另一实施方式中，测试集中于两个最明显的耳鸣音调。在又一实施方式中，测试及其剖析支持任何耳鸣音调数，在这种情况下所有这样的音调将被记下（BB）。
步骤3：耳鸣类型确定
这个步骤的目的是确定耳鸣的类型（音调耳鸣或类似噪声耳鸣）。图10示出了这个步骤。该程序相应地设定测试信号类型（CA）。如果用户具有音调耳鸣，那么测试信号类型将是纯音的形式（CB）。如果用户具有类似噪声的耳鸣，那么测试信号类型将是窄带噪声的形式（CC）。
在本发明的一个实施方式中，确定过程开始于在4000Hz处向用户播放两个测试信号，一个测试信号是纯音的形式并且另一个测试信号是窄带噪声的形式。选择在4000Hz处播放测试信号是因为大部分人报告耳鸣在4000Hz的范围内。用户被询问以比较测试信号并选择听起来最接近其耳鸣的那个测试信号。根据用户在测试信号中的选择，将得到耳鸣的类型并相应地设定测试信号的类型。
步骤4：耳鸣音高
这个步骤的目的是测量用户感知的耳鸣音高。这个确定过程将针对一听力测定频率范围播放测试信号。每个测试信号都以10dB SL播放，这意味着对于相应频率而言10dB高于预测测量的最小响应级。用户将选择听起来最接近用户自己耳鸣音高的那个测试信号。
在本发明的一个实施方式中，用户需要重复三次该耳鸣音调确定，并且最终匹配的耳鸣音高是这些测量值的平均值。如果用户具有不只一个耳鸣音调，那么用户将必须执行六次该耳鸣音调确定，针对每个耳鸣音调执行三次耳鸣音调确定。
可以使用不同方法来测量耳鸣音高。在本发明的一个实施方式中，使用离散频率方法。测试信号将被设定为离散数据的形式。使用两个可选的强迫选择方式的确定过程提供了成对的测试信号，并且用户将选择音高接近于用户耳鸣的那个测试信号。
图11是耳鸣确定过程的一个实施例。该确定过程开始于4000Hz处。这样选择是因为大部分用户报告其耳鸣处于大约4000Hz处。测试完成标准是对所有频率都获得125Hz的精确度。在本发明的另一实施方式中，使用连续频率方法。参见图12，测试信号可以设定为在频率的有限间隔内取值。用户选取音高接近用户耳鸣的那个测试信号。步骤5：耳鸣感觉级、耳鸣最小可听级、以及耳鸣不适响度级确定
最小感觉级、舒适级以及UCL级等三个级的测试都可以应用到每个耳鸣音调上。就此来说，一般的三级测试需要说明；图13A和13B中的流程图是示例性的。在图13A和13B示出的多特征测试中，确定步骤开始于将测试信号的频率设定至已识别的耳鸣音高（EA）。下一个任务是在该耳鸣音高处识别最小可听级（EB）。确定过程在不同可听级播放测试信号，并且用户被询问以识别用户认为是最小可听级的那个测试信号。这是个迭代过程。然后，该测试识别其耳鸣的感觉级。在确定过程期间，测试信号在不同可听级（起始于低于最小可听级的级）播放。用户被询问以识别响度等于用户耳鸣的那个测试信号。此时，声音强度被设定为耳鸣响度（EC）。通过从耳鸣响度（EC）中减去耳鸣最小可听级（EB）来计算耳鸣感觉级。
在一个实施方式中，通过向用户播放已确认的耳鸣音高的窄带噪声并请求用户确认导致不适的噪声的响度级来捕捉耳鸣不适响度级（TUCL）。在另一实施方式中，用户需要重复三次耳鸣感觉级和耳鸣最小可听级确定。最终匹配的感觉级是这些测量值的平均值。如果用户具有不只一个耳鸣音调，则这些耳鸣音调都需要进行该确定过程。
可以在声音再现（即，声音增强过程）之前获得包括耳鸣测试的分析结果的个性化听觉简档。这个简档可以以任意预定安排进行更新，但是其通常每天进行更新以确保声音增强过程是最近的。
图14概括地总结了本发明的声音增强过程。图14描绘了音频程序素材作为音频信号与个性化听觉简档204并且优选地与最新的（即，最近的）环境简档202结合的过程，如图15中进一步描绘。声音增强过程开始于声环境频率组成分析（FA）。系统自动地捕捉并分析声环境的频率组成。如上所述，然后系统产生环境简档202。系统提供储存的个性化听觉简档204（包括最小可听级、声音响度容忍级、以及当前环境简档），个性化听觉简档204与音频信号一起用于调整增益（FB）。环境简档和个性化听觉简档被用来得到滤波器的系数或参数，诸如有限脉冲响应（FIR）滤波器206。滤波器用来提供期望的特定频率增益，该期望的特定频率增益是根据来自任何源的个性化听觉简档和音频程序素材的音频信号208确定的。通过对传入的音频信号进行相应修改的滤波器来应用这些所需的特定频率增益。随着修改的音频信号的产生，系统通过傅里叶分析器210将修改的音频信号从时域的音频信号转换为频域的音频信号（FC）。其后，通过进行声音响度容忍级分析的声音响度容忍级分析器212来应用时域的音频信号（FD）。声音响度容忍级分析包括检查修改的音频信号的响度，并根据储存的个性化听觉简档在每个听力测定频率处将修改的音频信号的响度与用户的声音响度容忍级进行比较。如果在特定频率下的响度级大于用户的声音响度容忍级，那么系统将相应地调整响度（FE）。随着容忍级分析的完成，系统在傅里叶逆变换模块214中将已调整的频域音频信号转换回其等效的时域音频信号（FF），从而产生将作为增强音频播放的所需的增强音频信号。然后，可以释放提供给用户的任意响度警告信号。
在本发明的一个实施方式中，系统10将不适响度级作为声音响度容忍级，并且将听力损失作为考虑的听力障碍的类型。
在本发明的另一实施方式中，系统10进一步将耳鸣音高、耳鸣感觉级、耳鸣最小可听级、以及耳鸣UCL作为声音响度容忍级，并将具有耳鸣的听力损失作为考虑的听力障碍的类型。
系统10向用户提供自动的和手动的增益调整选项，其中自动的增益调整选项是由声环境触发的，手动的增益调整选项是用户触发的。
在本发明的一个实施方式中，系统10开始于启动声环境频率组成分析的功能。系统自动地捕捉并分析当前声环境中的频率组成并且以预定安排（通常每50ms）来生成更新的环境简档。然后系统使用已更新的环境简档特征自动确定所需的增益量以允许用户在不遭受任何新的或进一步的耳朵损害的情况下根据需要舒适地倾听并理解增强音频。
在本发明的另一实施方式中，系统10向用户提供多个增益调整选项。用户可以自动调整足以倾听所需的增益量并且包含在各种环境下由声音增强过程管理的增强音频。
总之，这个基于软件的系统使来自计算机化装置的音频的增强过程自动化，从而根据用户的个性化听觉简档来补充用户独特的音频听力特征。个性化听觉简档可以通过自我管理的听力测定或者专业管理的听力测定来得到。自我管理的听力测定指的是由计算机化装置产生的简档。这种方法是在每个耳朵上执行捕捉过程，而且这种方法包括进行听力测定、UCL测试、最适级（MCL）测试和/或耳鸣匹配测试。并非所有这些测试都必须用于系统10，而被认为是可选的。系统将个性化听觉简档保存在本地听力增强装置上和/或向数据储存库提交副本。专业管理的测试指的是根据适当保健专业人员提供的数据来编译简档。如以下概述，来自专业管理的测试中的数据包括针对每个听力测定频率和耳鸣特征的纯音听力图、UCL和MCL测试结果。保健专业人员可以访问位于适当启用的装置上的数据或者通过因特网来访问网络接入数据储存库。
根据本发明的基于软件的系统将有能力接收来自专业生成听力图的任何参数。根据本领域的标准名称，这些参数包括：在传统的测试中为AC无遮蔽的或遮蔽的、BC无遮蔽的或遮蔽的、BC前额无遮蔽的或遮蔽的、PTA、MCL、UCL、SRT语言识别、以及在语言接收阈值（SRT）和语言识别测试中使用的音频源，即，在CD或磁带上的声音片段，或者在以下频率时用于左耳和右耳的计算机生成的声音片段：
-125Hz处的听力级dB
-250Hz处的听力级dB
-500Hz处的听力级dB
-1kHz处的听力级dB
-2kHz处的听力级dB
-3kHz处的听力级dB
-4kHz处的听力级dB
-6kHz处的听力级dB
-8kHz处的听力级dB
默认情况下，系统将最近的个性化听觉简档作为其声音增强过程的基础。在运行期间，系统将最近的个性化听觉简档与本地装置和数据储存库中的简档进行比较。如果数据储存库26中储存的简档是更新的，那么该简档将覆盖本地版本（除非另有配置）。如果本地装置中的简档是更新的，那么系统将本地简档上传至数据储存库。当不存在因特网连接时，系统将本地简档用于声音增强过程。数据和时间的比较过程通常随着对本地装置的简档改变进行监控的频率每天执行。每当系统检测到变化时，系统重新计算增益并利用更新数据来执行声音增强。
参见以下段落，根据本发明的定制增强声音过程（CESound）（也被称为ACEHearing过程）的示范性实施被表征为一系列伪码列表。为了使这种伪码更加清晰，出于简洁目的而没有尝试使用编程语言中常见的特定语言（例如Java）进行描述。这里的意图是利用通用语句，这些通用语句的解释对软件编程领域的普通技术人员是明显而易见的。
enable CESound(Boolean enable){
/**
●如果用户关闭CESound，那么禁用所有滤波器
*/
if(enable==false){
disableAllFilters();
return;
}
/**
*如果用户打开CESound，那么执行以下操作:
*-得到用户的听觉简档
*-根据当前算法计算合适的滤波器参数
*-产生输入滤波器(供正在捕捉的设备使用，例如麦克风或声卡输入)
*-产生输出滤波器(供输出设备使用，例如扬声器或耳机)
*-将输入滤波器应用到正在捕捉的设备上
*-将输出滤波器应用到输出设备上
*/
UserProfile userProfile=getUserProfile();
FilterCoefficients filterCoefficients=
calculateFilterCoefficients(userProfile);
Array inputFilters=generateInputFilters(filterCoefficients);
Array outputFilters=generateOutputFilters(filterCoefficients);
applyFilters(inputSource,inputFilters);
applyFilters(outputDevice,outputFilters);
UserProfile get UserProfile(){
UserProfile userProfile=new UserProfile();//the UserProfile object tobe returned
/*
*如果能够连接到远程数据储存库的中心数据库，那么与中心数据库同步以查明用户是否具有最近激活的用户简档
*/
if(connectToCentralDatabase()==true){
User user=getCurrentUser();
userProfile=syncUserProfile(user);
}else{
/*
*如果不能连接到中心数据库，那么使用
*设备的本地数据库中最近激活的用户简档
*/
userProfile=getLocalUserProfile();
}
return userProfile;
}
perform HearingTest(){
UserProfile userProfile=new UserProfile();
performMinimalAudibleLevelTest(userProfile);
performMostUncomfortableLevelTest(userProfile);
if(modelDialogAsk("Would you like to perform Tinnitus Matching?")){
performTinnitusMatchingTest(userProfile);
}
acquireUserInformation();
saveToLocalDatabase(userProfile);
saveToCentralDatabase(userProfile);
}
perform MimimalAudibleLevelTest(UserProfile userProfile){
userProfile.setMALRight1000(RIGHT_EAR,1000);
userProfile.setMALRight2000(RIGHT_EAR,2000);
userProfile.setMALRight4000(RIGHT_EAR,4000);
userProfile.setMALRight8000(RIGHT_EAR,8000);
userProfile.setMALRight250(RIGHT_EAR,250);
userProfile.setMALRight500(RIGHT_EAR,500);
userProfile.setMALLeft1000(LEFT_EAR,1000);
userProfile.setMALLeft2000(LEFT_EAR,2000);
userProfile.setMALLeft4000(LEFT_EAR,4000);
userProfile.setMALLeft8000(LEFT_EAR,8000);
userProfile.setMALLeft250(LEFT_EAR,250);
userProfile.setMALLeft500(LEFT_EAR,500);
perform MostUncomforableLevelTest(UserProfile userProfile){
userProfile.setMALRight1000(RIGHT_EAR,1000);
userProfile.setMALRight2000(RIGHT_EAR,2000);
userProfile.setMALRight4000(RIGHT_EAR,4000);
userProfile.setMALRight8000(RIGHT_EAR,8000);
userProfile.setMALRight250(RIGHT_EAR,250);
userProfile.setMALRight500(RIGHT_EAR,500);
userProfile.setMALLeft1000(LEFT_EAR,1000);
userProfile.setMALLeft2000(LEFT_EAR,2000);
userProfile.setMALLeft4000(LEFT_EAR,4000);
userProfile.setMALLeft8000(LEFT_EAR,8000);
userProfile.setMALLeft250(LEFT_EAR,250);
userProfile.setMALLeft500(LEFT_EAR,500)
int saveToCentralDatabase(userProfile
if(openConnectionToCentralDatabase()==false){
return CONNECTION_FAILED;
}
updateProfileToCentralDatabase(userProfile);
}
performTinnitus MatchingTest{
userProfile.set TinnitusMatchingFrequency(get TinnitusMatchingFrequency);
userProfile.set TinnitusMatchingAmplitude(get TinnitusMatchingAmplitude);
}
已经参照具体实施方式解释了本发明。对于本领域技术人员而言，其它实施方式将是显而易见的。因此，除了由所附权利要求书指出的限制之外，本发明不进行其他限制。

Claims (28)

1.一种用于增强个人的听力体验的系统，包括：
用于捕捉并储存所述个人的音频听力特征的组件；
用于分析所述个人的音频听力特征以产生个性化听觉简档的组件；以及
用于应用所述个性化听觉简档以增强到个人的音频的组件。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于生成环境简档的组件，所述环境简档用于使增强的音频适应周围的声环境。
3.根据权利要求2所述的系统，所述音频由计算机化的装置产生，以在定制的响度级内补偿所述个人的听力中与频率相关的响度缺陷。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述应用组件是个人助听器设备的音频放大元件。
5.根据权利要求1所述的系统，所述个性化听觉简档包括：
1）响度级的测试测量值，所述响度级包括最小可听级。
6.根据权利要求5所述的系统，所述响度级进一步包括最适级和不适级。
7.根据权利要求5所述的系统，所述响度级是在多个听力测定频率处建立的。
8.根据权利要求5所述的系统，所述个性化听觉简档进一步包括：
2）来自耳鸣测试的测量值。
9.根据权利要求1所述的系统，所述分析组件包括根据增益运算产生处理结果的子系统。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述增益运算是频率相关的、输入级相关的、以及倾听环境相关的，而且所述增益运算表示所述处理结果的频率增益和压缩特征。
11.根据权利要求10所述的系统，根据所述处理结果使音频输出个性化。
12.根据权利要求11所述的系统，进一步包括用于储存个性化听觉简档的数据储存库，所述储存库被配置为收集来自任何源的数据、储存和更新特定个性化听觉简档、并对所述分析组件使用特定个性化听觉简档的请求做出响应。
13.根据权利要求12所述的系统，所述个性化听觉简档包括所述个人的定制设定。
14.根据权利要求13所述的系统，所述个性化听觉简档进一步包括来自耳鸣测试的测量值。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述数据储存库被配置为包括专业管理的听力测定数据。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述数据储存库能够通过因特网连接访问。
17.根据权利要求12所述的系统，其中所述捕捉组件是便携式电子组件。
18.根据权利要求12所述的系统，其中所述分析组件是便携式电子组件。
19.根据权利要求1所述的系统，所述应用组件是个人助听器设备的音频放大元件。
20.一种用于增强个人听力的方法，包括：
至少部分地通过自我管理的测试来捕捉所述个人的音频听力特征；
分析所述个人的听力特征以产生个性化听觉简档；
将所述个性化听觉简档储存在存储装置中；以及
将储存的个性化听觉简档应用于再现声音的个人电子设备中，以增强到所述个人的音频。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：
生成环境简档；以及
使用所述环境简档和所述个性化听觉简档来对定制响度级内个人听力中频率相关的响度缺陷进行补偿。
22.根据权利要求20所述的方法，所述个性化听觉简档包括：
1）响度级的测试测量值，所述响度级包括最小可听级。
23.根据权利要求22所述的方法，所述响度级进一步包括最适级和不适级。
24.根据权利要求22所述的方法，所述个性化听觉简档进一步包括：
2）来自耳鸣测试的测量值。
25.一种用于将定制增强的声音传送到个人的装置，包括：
用于从源接收未增强的音频信号的组件；
用于捕捉并分析周围声环境的频率组成以产生环境简档的组件；
用于接收储存的个性化听觉简档的组件；
滤波器装置，接收所述个性化听觉简档和所述环境简档以建立滤波器系数，并且接收所述未增强的音频信号作为输入，用于在多个频率处修改所述音频信号的响度从而获得修改的音频信号；
时域到频域转换器，用于将所述修改的音频信号从时域转换到频域；
分析和调整组件，用于通过在多个频率处将所述个性化听觉简档的响度容忍级与所述修改的音频信号的响度级进行比较来分析所述修改的音频信号的响度容忍级，并且用于调整在超过所述响度容忍级的选定听觉频率处的响度以产生增强的频域音频信号；
转换组件，用于将所述增强的频域音频信号转换成到个人的等效时域增强音频。
26.根据权利要求25所述的装置，所述滤波器装置是时域有限脉冲响应滤波器组。
27.根据权利要求26所述的装置，所述时域到频域转换器是傅立叶变换元件，而且用于转换所述增强的音频信号的组件是逆傅立叶变换元件。
28.根据权利要求25所述的装置，其中至少所述音频信号转换器被合并到个人助听器设备中。
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