CN103222283A - 具有听力支持的个人通信设备及其提供方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配置成提供听力支持的个人通信设备。该个人通信设备包括接收音频信号的输入、可编程处理装置以及用于输出经处理的信号的输出。可编程处理装置被配置成基于参数设定在第一信号路径中对音频信号的数字版本执行滤波操作，并提供控制逻辑以基于有关用户喜好的信息、听力学信息和关于其中使用个人通信设备的收听情况的信息确定参数设定，关于收听情况的信息是经由接收的音频信号的声音环境分析和/或经由所述个人通信设备的感测装置获得的，由此可编程处理装置作为听力丧失补偿模块工作，该听力丧失补偿模块被配置成输出听力丧失补偿信号。可编程的处理装置进一步具有与第一信号路径并行的第二信号路径，该第二信号路径包括传递函数计算模块，该模块被配置成接收音频信号的数字版本和参数设定并基于该参数设定和音频信号的数字版本确定滤波装置的滤波器系数。

Description

具有听力支持的个人通信设备及其提供方法
技术领域
本发明总地涉及适于提供数字助听器、骨骼传导植入物、中耳植入物或耳蜗植入物或其组合的功能的个人通信设备领域。
背景技术
听力丧失特征是相当个别的，并且听力阈值相当程度地因人而异。听力丧失随着频率而变化，如临床听力图所反映的那样。根据听力丧失的类型和严重程度(感觉神经性、传导或混合性、轻度、中度、重度或深度)，人耳的声音处理特征以不同方式打折扣并需要不同类型的功能介入，从像传导性听力丧失中的简单的输入声音放大至更复杂的声音处理和/或使用非声学换能器(就像在深度感觉神经性听力丧失的情形下)。典型助听器捕获输入声音信号，将其放大并通过设置在外耳通道内的扩音器输出该信号。在传导性和混合性听力丧失的情形下，可施加一种通过骨骼传导的替代激励路径或对听骨链或内耳液的直接驱动，并且典型助听器可由替代的骨骼传导植入物或中耳植入物来取代。骨骼传导植入物助听器类似于传统声学助听器，但它将声音信号通过振动器传输至听力受损用户的颅骨。中耳植入物使用机械换能器来直接地模拟中耳或内耳。在感觉神经听力丧失的情形下，内耳中声音处理的不足导致改变的响度觉察和减小的频率分辨率。为了补偿响度觉察的改变，例如对高电平声音相比低电平声音需要更少的放大。因此，感觉神经听力丧失中助听器的核心功能是：(a)通过在每个频率下提供所需量的放大来补偿受损的人耳的灵敏性丧失；以及(b)借助依赖于情况的放大来补偿响度重振。在深度感觉神经听力丧失的情形下，患者的唯一功能性解决方案可由耳蜗植入物(CI)来给予。耳蜗植入物向人内耳中的感受体和神经提供电激励。在耳蜗植入物的信号处理链中，由麦克风拾取的信号以与助听器中类似的方式得到处理。第二级随后将优化的声音信号转换成植入激励器的激励图案。植入的激励器包括驱动电极的电流源，该电极被手术地植入到耳蜗中以直接激励听觉神经。总地来说，可植入性耳蜗植入物(TICI)包括可植入麦克风、可充电电池以及语音处理器，且在听力受损用户的头部没有可见的部件。
图1代表传统数字助听器的简图，其包括麦克风、模-数信号转换器、数字信号处理器、数-模转换器和扬声器。图1除声学换能器的性质外也代表骨骼传导植入物和中耳植入物。图1中的实心箭头表示模块之间的音频信号的流动。图2示出具有外部耳戴单元的传统耳蜗植入物的图解，该外部耳戴单元一般被佩带在耳朵后面，其包括麦克风、模-数信号转换器、进行助听器类信号预处理的数字信号处理器以及在耳蜗植入物中形成电极的激励图案并通过调制预备经皮传输的信号的调制器单元。这些设备中的音频信号流动由实心箭头表示。该图也示出被植入到听力受损的头部中的部件。这里，来自外部单元的信号被解调并通过植入的电极对受损的内耳进行激励，如虚线箭头所示。通过用户皮肤的输送是无线的。完全可植入的耳蜗植入物由图2所示的全部组件构成，除了调制和解调模块，它们在完全植入的设备中是不需要的。
助听器的信号处理以及其它听力支持系统的信号预处理中的重要部件的核心任务包括：频率均衡滤波和放大以及用以在所有收听情况下提供适当量的响度感知的自动增益控制。除了这些核心任务外，信号处理可提供降噪、反馈减小、音质提升、语音可懂性提升、提高的来自具体方向的声音(定向麦克风、成束)的信噪比和其它功能。
助听器和其它听力解决方案不仅需要针对患者的个人听力丧失调整其放大量，还需要能顺应当前声音环境调整放大量。这关联于响度重振现象，该响度重振现象是感觉神经听力丧失的特性。响度重振的结果就是，在柔听(soft listening)情况下需要较多放大，而在响听情况下需要较小放大。顺应声音环境对放大量以大于1秒的时间常数的缓慢调整被称为“自动音量控制”。这种类型的调整具有给予正确量的放大而不使信号失真的优势：这导致高音质。然而，输入信号的电平的陡变不被补偿并在某些情形下可能导致痛苦的感觉或错失紧随响声事件后的重要信息。陡变的例子可以是突然的高声(大力关门声)，但它们也发生在当同时聆听两人对话时两人中的一人开始靠近另一人时。补偿输入信号电平中的突变的现有技术方法是使用短时间常数的“自动增益控制”系统。然而，这些信号振幅的快速改变造成音质降低。
可指出现有技术助听器和耳蜗植入物的若干缺陷。助听器经常是无吸引力的并且关系于年龄和残障。(这种社会现象通常被称为“烙印”)。即便是较低可见性设备的最新改良，在既需要又能承受助听器的听力受损者之中，其市场渗透率也在25％左右。现有技术的另一缺陷是：由于需要定制的硬件和定制的芯片研发，无论助听器还是耳蜗植入物均非常昂贵。此外，助听器需要专门的专家进行参数调整(助听器适配)。这种适配一般由比如听力学专家或ENT(耳鼻喉)大夫的受过培训的专业人员在具有专用适配软件的PC上执行，这些适配软件一般是由相应设备的制造商提供的。当然需要专门的专业知识来正确地调整这些参数。在耳蜗植入物的情形下更是如此。听力的专业调整可基于例如听力图的目标听力学测量或来自用户的主观反馈。在耳蜗植入物的情形下，专业支持和听力训练的需要尤为广泛。听力受损的客户必需访问听力学诊所以对他们的设备进行维护，即便是简单的软件调整也需要亲自访问。
现有技术的另一缺陷是数字助听器和耳蜗植入物仅允许通过听力受损个人本身非常有限数量的手动调整、输出音量控制和在一些情形下选择少量预定义收听程序中的一个。这些程序中的每一个包括针对特定收听环境优化的一组参数。在一些情形下，助听器可由物理遥控器(具有遥控功能的手持设备或腕表)控制，但可通过这些遥控器改变的参数数量是有限的。
现有技术助听器和耳蜗植入物的另一缺陷是将这些设备连接至消费者电子器件(电视机、立体声、MP3播放机、移动电话)的方案是不便的和昂贵的。此外，助听器没有至互联网的连接，并且它们与个人数字助理(PDA)设备和移动电话的交互一般限于在电话呼叫时话音信号的放大或重放音乐的放大。在助听器中运行的软件(固件)一般是不可升级的。对于少量产品，固件更新可能是可得的，但这些更新并不频繁发生并因此，信号处理的改变在多数情形下限于基于参数的改变，这些改变在制造设备时就已被预料到。
最新一代的现有技术数字设备可允许左耳和右耳处的设备之间的简单通信。然而，这种通信限于参数的低比特率传输，例如用以同步自动增益控制的参数以避免由于两个仪器中的独立增益妨害空间感知。需要对来自左耳和右耳麦克风的音频信号进行访问的更先进方法用当前技术是不可行的。
现有技术助听器的频率范围的上限通常是8kHz。另外，仅少量助听器允许非常简单形式的使用监视以确定助听器使用的持续时间。最终，除了当被用作听力测试的一部分时，助听器不监视听力丧失劣化，并且助听器在提供高于8kHz的耳鸣屏蔽时其能力受到限制。
若干现有技术文件已解决了前面提到的问题中的一个或多个。例如，US2009/074206A1涉及一种为听力受损个人提高声音的方法。其披露了一种用于增进声音的便携式助听系统，包括完全功能助听器和单独的手持数字信号处理设备。该设备包含可编程DSP、与助听器通信的超宽带(UWB)收发机以及用户输入设备。通过用单独的DSP设备(其包含更多的处理功率、存储器……)补充助听器的音频处理功能，收听设备的使用率和总体功能可被提升。所提出的方案仍然需要助听器提供听力丧失补偿。
申请US2007/098115涉及一种无线助听系统和方法，其包含传统的无线收发机头戴式耳机和附加的定向麦克风以使头戴式耳机扩展成助听器。所提出的方案包含模式选择器和可编程音频滤波器，因此该头戴式耳机可以多种助听设置予以编程，这些助听设置可经由互联网下载或根据患者的听力受损程度进行定制。没有任何灵活的手段可用以容易地调整这些信号处理参数。
而且专利文献US6944474和US7529545主要侧重于听力概况。它们提出一种移动电话，该移动电话分离或结合地包括个人听力概况的资源应用度量、个人选择概况和诱发的听力丧失概况(它将环境噪声考虑在内)以建立声音改善的基础。这些文献中的声音输入要么是来自电话呼叫的语音信号、通过与计算机的无线链路接收到的音频信号，要么是存储在电话上的一些多媒体内容。尽管将声音环境考虑在内以优化这些声音源的感知，然而声音环境本身不是目标信号。相反，放大被优化以减少环境声音的屏蔽效应。
在申请US2005/135644中，描述了一种具有内建助听器功能的数字蜂窝电话。该设备包括数字信号处理器和根据听力丧失补偿算法处理数字数据的听力丧失补偿模块。听力丧失补偿模块可实现为由微处理器执行的程序。所提出的方案也利用在数字蜂窝电话的处理速度和存储方面相比助听器更优的性能。数字蜂窝电话的无线下载能力被认为对助听器功能的控制和实现提供灵活性。在一实施例中，听力补偿电路在听力丧失突出的频率下提供电平依赖的增益。输入的数字化信号通过数字滤波器排处理，籍此接收的信号被分割到不同的频带。滤波器排中的每个滤波器处理足够量的阻带衰减。另外，每个滤波器表现出很少的时延，由此它不与正常的语音感知(分散)和产生太多干扰。提出分层的、内插的有限脉冲响应滤波器排的使用。滤波器排的输出充当非线性增益表或压缩模块的输入。增益表的输出在加法器电路中被加在一起。可提供音量控制电路，它允许总体信号电平的交互调整。注意，在提出的系统中，在电话呼叫过程中捕获的音频信号被用作主要输入。
发明内容
本发明实施例的一个目的是提供一种配备以补偿听力丧失的低成本通用个人通信设备，它引入最小的信号延迟并提供很大的灵活性以改变参数。本发明还旨在提供一种方法，用于将通用个人通信设备转化成能补偿听力丧失的设备。
以上目的通过根据本发明的通信设备来达成。与传统数字助听器不同的通信设备已从通用消费者通信设备扩展成能提供听力支持的个人通信设备。个人通信设备包括：用于接收音频信号的输入；用于对音频信号进行数字化的A/D转化装置；可编程处理装置；用于转换经处理的数字化音频信号的D/A转换以及用于输出经D/A转换的信号的输出。配置可编程处理装置，即可编程以对第一信号路径上施加的音频信号的数字版本执行滤波操作，该滤波基于参数设定。可编程处理装置进一步被配置成提供控制逻辑以基于关于用户喜好的信息和其中使用个人通信设备的收听情况的信息确定所述参数设定，该信息是经由所接收的音频信号的声音环境分析和/或经由从个人通信设备的感测装置获得的。当确定参数设定时，最优选地也将基于听力图和其它听力学测量以及在交互适配会话期间的调整的听力学信息考虑在内。结果，可编程处理装置是实际可作为配置成输出听力丧失补偿信号的听力丧失补偿模块而工作。该信号可以声音呈现，该信号可由耳蜗植入物转化成激励图案或者它可包括激励图案。
可编程处理装置具有与第一信号路径并行的第二信号路径，如此第二信号路径包括滤波器传递函数计算模块，该模块配置成接收音频信号的数字版本和参数设定并基于该参数设定和数字音频信号确定滤波装置的滤波器系数。
具有所述的数字信号处理装置的通信设备事实上达成了低信号等待时间的目标。所提出的方案中的核心信号路径包含单个滤波器，该滤波器适应需要的频率形成作为参数设定中的反映，该参数设定将用户喜好、与其中使用个人通信设备的实际情况关联的信息以及优选地根据由助听器专家(例如听力学专家)提供的专业信息的设定考虑在内予以确定。所引入的信号延迟仅仅是该单个滤波器的信号延迟。
另外，取得以灵活方式改变参数的目的：所提出的发明允许通过专家或听力学专家调整软件中的参数。某些参数设定可由听力受损用户予以修正。此外，控制逻辑已被如此配置以使关于设备的收听情况的信息能被用来动态和自动地改变参数设定。
在一个实施例中，传递函数计算模块被配置成实际地计算滤波装置的滤波器系数。替代地，传递函数计算模块被配置成在多个预先设计的滤波器系数集中选择一滤波器系数集，籍此所述选择的滤波器系数集与计算出的传递函数最佳地匹配(例如在最小二乘法意义上)。后一实施例的一个重要优势是不需要在使用过程中执行滤波器设计；仅当相关参数的设定已改变时——例如当设备被适配以满足个别放大需求时——才需要滤波器的重新设计。在该实施例中，个人通信设备优选地包括用于存储预先设计滤波器组的存储装置。还要注意，每当输入信号的特征(例如其声音电平)已改变时，需要不同的滤波器系数集的选择。
在另一优选实施例中，个人通信设备还包括乘法单元，用于将滤波器装置输出的信号乘以在传递函数计算模块中确定的值。
在本发明的一优选实施例中，传递函数计算模块被配置成提供电平检测作为第一和第二电平检测器之间的加权和，籍此第一电平检测器具有比第二电平检测器更小的时间常数，并且第一和第二电平检测器的各权重因数w和1-w依赖于第一和第二电平检测器之间检测到的电平差。
在另一实施例中，可编程的处理装置进一步被配置成通过调整所述滤波装置的设定切换用的频率或通过内插滤波器系数或通过内插或通过已由老滤波器滤波的信号和由新滤波器滤波的信号之间的交叉衰落减少在从一个滤波器切换至另一滤波器时可能产生的可闻矫波（artefact）。
优选地，可编程处理装置被配置成将经数字化的音频信号分割到至少两个频带并在这些频带中的每一个上执行电平调整。这种频带分割可与计算滤波器设定(即滤波器系数)或与选择预先设计的滤波器相结合。
在又一实施例中，可编程数字信号处理装置还包括用于延迟主要信号线程中的数字音频信号的装置，由此在第二信号路径中超前延迟可得，这允许减少由于反应过慢的自动增益控制引起的矫波，例如对突然响声的不充分保护。
优选地，可编程处理装置被配置成用于确定数字增益因数，这允许限制D/A模块中的信号斩断的量并限制从声学换能器至麦克风的声学反馈。
控制逻辑优选地被配置成永久地确定听觉丧失补偿的参数设定，这些参数设定对于当前收听情况下个别的放大需求是最佳的。控制逻辑知晓其中听力受损已对参数设定作出改变的情形，并且该控制逻辑也清楚通过专家或听力学专家在软件中对参数设定作出的调整。
在一个实施例中，控制逻辑被配置成一旦收听情况改变或一旦对所述控制逻辑的输入改变即更新参数设定。替代地，可以固定速率(例如每秒若干次)通过控制逻辑更新参数设定。
在本发明的另一实施例中，情况分析是基于包括但不限于统计方法和机器学习技术的应用的声学场景分析以特征化或分类声音环境。
在又一实施例中，信号分析块被进一步配置成也将知晓背景的信息考虑在内，例如一天中的时间、地理位置(在家、在工作中、通勤中和别处)、用户的性别和年龄、用户的日历指定等。该关于收听情况的信息可经由感测装置获得。
在本发明的一个重要优选实施例中，个人通信设备被进一步配置成与处于个人通信设备外部的服务器建立连接，优选为双向连接。该连接通常是互联网连接，该互联网连接允许服务器直接将听力学信息提供给与服务器连接的所有通信设备中的控制逻辑并从所有连接的设备接收相关的信息。在相反方向上，可将监视用户行为的数据送至服务器。
在一优选实施例中，控制逻辑被配置成与耳蜗植入物的语音处理器交互。
在一个实施例中，个人通信设备被配置成为耳蜗植入物产生激励图案。该激励图案随后被送至耳蜗植入物。
在一个实施例中，个人通信设备被配置成广播和接收音频信号流以用于教室情形或剧院、博物馆或教堂。
在另一方面，本发明涉及为个人通信设备提供听力支持的方法，要注意，该个人通信设备不同于传统的助听器。该个人通信设备包括接收输入音频信号的输入、可编程的处理装置和用于输出所述经处理的输入音频信号的输出。所述方法包括如下步骤：
-调整可编程的处理装置以在输入音频信号的数字化版本上执行滤波操作，其中滤波器系数是基于参数设定和基于输入音频信号的所述数字化版本确定的。
-调整可编程处理装置以提供控制逻辑，该控制逻辑基于用户喜好、基于听力学信息和基于其中使用个人通信设备的收听情况的信息确定参数设定，前述信息是经由所接收的音频信号的声音环境分析和/或经由从个人通信设备的感测装置获得的。
藉此如此确定这些参数设定以使可编程处理装置作为配置成输出听力丧失补偿信号的听力丧失补偿模块而工作。该信号可以声音呈现，该信号可由耳蜗植入物转化成激励图案或者它可包括激励图案。
为了简述本发明以及相对于现有技术而实现的优势，本文已经如上描述了本发明的特定目的和优势。当然，可理解的是根据本发明的任何特定实施例并不是必定要实现本发明的所有这些目的或优势。因此，例如，本领域技术人员将理解，本发明可用这样的方式体现或实现：实现或优化如此处教导的一项优势或一组优势，而不必要实现如此处可被教导或建议的其他目的或优势。
根据下文描述的实施例本发明的这些和其他方面将显而易见，并且本发明的这些和其他方面将参照下文描述的实施例得以说明。
附图说明
现将参照附图通过示例进一步描述本发明，其中：
图1示出现有技术的数字助听器方案。
图2示出现有技术的耳蜗植入物。
图3示出根据本发明的通信设备的基本硬件框图的高层示图。
图4示出本发明的一个实施例，其中个人通信设备与外部服务器相连。
图5示出本发明的方案中信号(实线)和控制信号(虚线)的流动的图。
图6示出控制逻辑中使用的信息：来自听力学专家、听力受损用户和情况分析的输入。
图7示出提供有设备中的改变更新的外部服务器：用户改变、其上下文、传感器数据以及作为结果的控制逻辑确定。
图8示出向控制逻辑模块提供手动和自动输入以及更新情况分析块和控制逻辑模块的执行的外部服务器。
图9示出当一非放大的直达声与经放大的声音同时被感知时维持听力丧失补偿模块中的少量延迟的重要性。
图10代表本发明的一个实施例，其中在听力丧失补偿模块中单个滤波器被提供在信号路径中。图示出四个不同的输入。
图11示出一替代实施例，其中信号路径包含滤波器和乘法单元。
图12示出听力丧失补偿模块的执行，其中在滤波输出处施加自动增益控制，由此导致较大的延迟。
图13示出传递函数计算模块的可能实现。
图14示出在个人通信设备和耳蜗植入物之间的线路连接。个人通信设备被告知耳蜗植入物大约所有参数并改变这些参数以提高适配性。个人通信设备也可取代以语音处理器。
图15示出个人通信设备和耳蜗植入物之间的双向无线链路。
图16示出个人通信设备和耳蜗植入物之间的双向无线链路，其中天线和外部线圈坐落在耳道内。
图17示出个人通信设备和完全可植入耳蜗植入物之间的双向无线链路，其中天线也被植入。
附图只是示意性的和非限制性的。在附图中，出于说明的目的，一些元件的尺寸可放大且不按比例地绘制。尺寸和相对尺寸并不必然对应于对本发明实践的实际修正简化。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。在不同附图中，相同的附图标记指示相同或相似的元件。
具体实施方式
将针对具体实施例且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书限定。
此外，在说明书和权利要求书中，术语“第一”、“第二”等用于在类似元素之间进行区分，而未必描述时间顺序、空间顺序、等级排序、或者任何其他方式的顺序。应当理解，如此使用的这些术语在适当的环境下可互换，并且此处描述的本发明的实施例能够以本文描述或示出以外的其他顺序来操作。
应当注意，在权利要求书中使用的术语“包括”不应被解释为限于下文所列出的手段，它并不排除其他元件或步骤。由此，它应当被解释为指定如涉及的所述特征、数字、步骤或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤或部件、或者其组合的存在或添加。因此，措词“包含装置A和B的设备”的范围不应当仅限于仅由组件A和B构成的装置。这意味着相对于本发明而言，设备的相关组件是A和B。
在本说明书通篇中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。由此，在说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不一定都指同一实施例，但是可能如此。此外，根据本公开对本领域技术人员而言显而易见的是，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。
类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，出于使本公开流畅且有助于理解各发明性方面的一个或多个方面的目的，本发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图、或者对实施例和附图的描述中。然而，该公开方法不应被解释为反映所要求保护的发明需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反，如以下权利要求反映的，发明性方面在于，比单个以上公开的实施例的所有特征少。由此，具体实施方式之后的权利要求被明确地结合到该具体实施方式中，其中每项权利要求独立地代表本发明的一个单独的实施例。
此外，尽管此处描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但没有其他实施例中包括的其他特征，不同实施例的特征的组合意图落在本发明的范围内，并且形成将按本领域技术人员理解的不同实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求的实施例中的任何一个可以任何组合使用。
应该注意的是，在描述本发明的特定特征或方面时所使用的特定术语不应该被认为是暗示了该术语是此处被重新定义来限制为包括与本术语相关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。
在此处提供的描述中，阐述了多个具体细节。然而，应当理解，本发明的实施例可在没有这些具体细节的情况下实践。在其他实例中，为了不妨碍对本说明书的理解，未详细地示出公知方法、结构和技术。
本发明涉及一种具有音频处理能力的个人通信设备。为了不论听力专业人员是否可得都向听力受损的人们提供听力丧失补偿，本发明的个人通信设备额外提供助听器、耳蜗植入物、骨骼锚定助听器、中耳植入物或触觉型助听器的功能的软件实现。根据本发明，大批量制造的消费者设备由此被转化成听力支持系统。例如，听力丧失补偿可发生在智能电话中，并且具有其麦克风和内部扬声器或其头戴式耳机或耳塞的智能电话成为助听器。在本说明书余下的篇章中，个人通信设备一般被称为“电话”、“移动电话”或“智能电话”。然而，这些仅仅是示例并且本领域内技术人员将理解本发明不仅限于当前的电话技术。也可考虑其任何演化或变型以及能够进行数字音频处理的完全不同的个人设备，比如便携式游戏控制台、音乐播放机等。可利用任何消费者通信设备，只要它允许音频输入(经由内置式麦克风或用于外部麦克风的线路输入连接器或其它音频输入装置)，包括对声音信号进行接入的可编程中央处理单元，并提供音频输出(扬声器、线路输出连接器以连接耳塞或头戴式耳机或其它音频输出装置)。例如经由触摸屏，更(丰富的)用户交互一定是可能的。互联网连接性也是优选可得的。
由于消费者硬件的应用，本发明的设备与助听器截然不同，尽管它具有一些共同的性质。例如，该设备可藉由麦克风拾取声音环境，它通过在处理器装置中执行一组指令处理声音，由于那组指令，其可被视为听力丧失补偿模块。在该处理器/听力丧失补偿模块中，声音被修正以部分地恢复听力损伤。最终，该设备包含向其用户提供声音输出的装置。在现有技术数字助听器和本发明中共有的该基本信号流仍然如图1所示。
本发明可用来将音频信号送至不同的输出。例如，已经提到图2示出现有技术的耳蜗植入物，该耳蜗植入物具有听力丧失补偿模块，但其区别在于调制和解调级位于其用户头部之外和之内。本发明可用来在例如智能电话的个人通信设备中执行耳蜗植入物的听力丧失补偿功能，这允许用非个别的不可编程单元来取代原本定制编程的头戴语音处理器，同时在该个人通信设备中执行个人参数设定和音频信号的处理。
本发明也可与骨骼传导植入物、中耳植入物或前面提到的设备的任何一个形成接口。本发明可进一步通过感应环系统(“遥感线圈”)链接于低成本的助听器。在这种情形下，听力丧失补偿模块中的信号处理(因此处理装置)需要清楚接收设备中的信号改变，例如自动增益控制或频率形成。将遥感线圈上行链路至线性助听器的一种可能实现是禁用模拟头戴助听器中的信号处理并将其设定成线性(透明)模式而无需任何频率成形。在这种配置中，低成本助听器有益于允许信号通过遥感线圈至耳朵的低延迟无线上行链路并同时产生高的输出电平。
本发明基于具有下列硬件组件的个人通信设备：A/D转换器、工作在数字化音频信号上的通用可编程处理单元、用于处理单元中处理的信号的声音输出的装置以及优选地互联网连接性。根据本发明的个人通信设备的一个实施例的高层机制被示出于图3。图3也示出可利用在本发明中的个人通信设备的附加特征。替代的输入模式可包括电话呼叫信号、来自互联网电话的信号、通过设备的互联网连接和/或第二麦克风接收的信号。在输出侧，声学换能器可以是耳塞或头戴式耳机，但也可以是骨骼锚定的助听器的振动器。其它输出模式包括用于耳蜗植入物的调制器(见图2)或至互联网电话软件的输出。同样，音频信号流在图3中表示为实线箭头。本发明在这种先进的硬件上作出投资并增加先进的信号处理技术来实现听力支持功能。
个人通信设备的硬件也包括附加传感器，例如时钟(提供时间、一周中的日以及一年中的季度)、用于运动检测和分类(坐、行走等)的加速度计或陀螺测试仪，以及诸如基于GPS、GSM蜂窝塔的位置或基于无线基站的定位之类的位置传感器。传感器数据通过系统呼叫接入到电话的操作系统。硬件还包括丰富的用户接口，该用户接口例如可以是图形触摸屏显示器，该图形触摸屏显示器既可由听力受损用户使用又可由听力专业人员使用以控制和改变各种参数。这些控制信号流在图3中由虚线箭头表示。
设备优选地还包括用于数据存储的装置。该存储可保存指令集和参数以及诸如音乐和视频之类的多媒体内容。该存储也允许用户记录和重放音频录音。该存储也可充当网络连接高速缓存。在暂时失灵的互联网连接的情形下，它可临时存储数据以当在稍后的时间点重新建立互联网连接时将数据送至服务器。
在一优选实施例中，本发明以指令形式实现在可编程处理单元中，该指令以诸如C、C++和Java的高级编程语言使用高性能浮点单位写就并通过操作系统访问音频输入和输出、传感器、触摸屏、互联网连接和数据存储。
在一优选实施例中，该个人通信设备经由如图4中的垂直虚线箭头所示的互联网连接与外部服务器连接。当附近没有听力专业人员可用时，互联网连接对听力受损用户尤为有用，因为本发明允许通过互联网连接的远程参数调整(远程适配)、远程服务提供和远程康复。
图5介绍了控制逻辑模块及其各个输入。被适当编程以充当听力丧失补偿模块的处理装置从麦克风接收(经A/D转换的)音频信号并将经放大和优化的声音传至扬声器，该扬声器可以是耳塞、(蓝牙)头戴式耳机或任何其它类型的扬声器。听力丧失补偿具有两个输入：数字化音频信号和来自控制逻辑的一组参数。可编程处理装置也被调整(也即适当地编程)以提供用于确定参数设定的控制逻辑。该参数集控制听力丧失补偿模块的细节。控制逻辑模块的输出反映听力丧失补偿模块的架构的细节及其参数。一些这样的参数是在适配过程中频繁使用并为听力学专家熟知的听力学信息，例如压缩率、拐点、由电平检测器使用的时间常数、频带中的增益规范、最大输出限值等。
控制逻辑是将本发明与现有技术助听器区别开来的特征之一。在传统技术中，音频处理的参数多数是静态的：它们的值一般相对于在适配过程中听力专业人员对它们设定的值保持不变。只有例如音量和主动收听程序的少量参数通过听力受损用户作动态调整。较新的概念和产品使用多种算法，这些算法分析麦克风信号以根据收听情况激活或解除激活比如定向麦克风和降噪的特征，例如当检测到背景噪声中的话音信号时定向麦克风被激活。然而，这些算法具有有限组的输入信号，并且在最好的情形下改变参数的一个非常小的子集。
传递函数计算模块处于信号处理的核心。在本发明中，控制逻辑模块为该传递函数计算模块提供连续的值更新流，该值更新流覆盖传递函数计算模块的多种多样的参数，见图5。连续的值更新流被解释成非常频繁地发生，例如每秒几次，或由收听情况的每次改变或对控制逻辑的输入的任何改变触发。这种信号处理参数的连续设定更新使本发明区别于现有技术。
参数值的连续优化是在控制逻辑模块中实现的，见图6。在适配过程中，听力学专家提供控制逻辑的第一输入。该适配过程可在设备本身上或使用本发明的设备的网络能力在互联网上先行。听力学专家修正听力学参数的值，包括但不限于，压缩率、自动增益控制的时间常数、均衡器频带内的增益设定。听力学专家的设定被存储在控制逻辑模块内的数据存储模块中。对控制逻辑的第二输入是听力受损用户通过使用出现在个人通信设备的触敏屏幕上的控件施加的任何改变。同样，这些改变被存储在数据存储模块中。
每当听力受损用户改变参数设定，情况分析模块被触发以提供其中听力受损用户作出改变的收听情况的表征。情况分析模块对设备的传感器具有访问权。另外，它执行麦克风信号的分析。所得到的收听情况的表征是一富集的描述符，它超出了收听情况的简单归类或一阵列的预定组的收听情况的索引。收听情况的归类连同触发器的时戳随后以由听力受损用户请求的新参数值被存储在控制逻辑的数据存储模块中。
由听力学专家或听力受损用户作出的对参数设定的所有改变被存储在控制逻辑的数据存储中。控制逻辑的最佳参数设定模块对所有这些数据表目具有访问权。另外，最佳参数设定模块也对默认值模块具有访问权，该默认值模块对每个参数存储单个值，即默认值。
在最佳参数设定模块的一个实施例中，使用下列算法来确定这些参数的值：
对于每个参数：
1.将得到的值设定为参数的默认值。
2.如果听力学专家已调整过该参数，则用听力学专家提供的最近值覆写该得到的值。使用与每个表目一起被记录在数据存储模块中的时戳来确定最近值。
3.如果听力受损用户已调整过该参数，则用听力受损用户提供的最近值覆写该得到的值。
这种算法直接对听力受损用户的任何值改变作出响应。
在一更先进实施例中，该算法查看当前收听情况和用户已作出调整的之前收听情况之间的差异。收听情况之间的差异可被计算为情况描述符的子集的欧几里得距离。该描述符的子集可包括情况的地理位置、频谱的形状、在相关调制频率(例如4Hz、16Hz和64Hz)下的调制量。
在一个实施例中，算法触发情况分析模块以表征当前收听情况并对每个参数执行下列步骤：
1.将所得到的值设定为参数的默认值。
2.如果听力学专家已调整过该参数，则用听力学专家提供的最近值覆写该得到的值。
3.如果听力受损用户已调整过该参数，则计算当前收听情况的表征和听力受损用户已对参数进行调整的收听情况的表征之间的距离。如果两种表征之间的这个距离低于一阈值，则施加已在相应实例改变过的参数值。
该算法直接对听力受损用户的任何值改变作出响应，但当用户处于不同的收听情况时该参数值改变。该实施例的一个示例例如能了解用户在家或在工作中的放大需求。情况分析能使用设备的定位能力以空间上对用户定位并通过检测麦克风信号中的典型听力图案来增加情况分析的健全性。如果用户在这些情况之一下表现出一种系统性行为，则算法能知晓并自动重现这些情况依存的设定。如果用户处于新的且未知的位置，则算法可回退到依赖于噪声地图的该位置处平均噪声电平的数据库。
在又一实施例中，附加参数值组被保存在数据存储模块中。这组参数值一开始被设定为听力学专家已选择的最近值，或如果听力学专家对该参数尚未指定一新值则设定为默认值。任何时候听力受损用户实现参数值改变，附加值组被改变以反映听力受损用户的放大需求。例如，听力受损用户可借助图形用户界面中的音量滑条调整的全局增益改变可能导致压缩率的改变。对于这种改变，其中听力受损用户改变该值的收听情况表征是关键的。如果听力受损用户例如系统性地仅增加柔声的音量，则作为这种算法的结果自动增益控制的压缩率将会增加。如果听力受损用户改变均衡器值，则算法将逐渐地调整其放大量以产生特定收听情况下要求的放大。本实施例的优势是相似的收听情况导致相似的参数值。这允许即便在尚未由听力受损用户显式调整的收听情况下也能逼近听力受损用户的放大需求。在该实施例中，控制逻辑的输出是所有参数的额外值组。这种算法不直接对听力受损用户的值改变作出响应。相反，它逐渐地接近与听力受损用户的放大需求对应的设定。
尽管该控制逻辑可对声音输入中的变化作出快速反应，但其目的不是提供对突然声响的保护。这种保护是听力丧失补偿模块中的自动增益控制的一部分。
控制逻辑可执行附加算法，这些附加算法与前面提到的算法并行地运行。这种并行算法的一个示例可例如使用收听情况的归类，该归类包含占优势的语音(例如按某些频谱分量和按信号调制的性质)。这些附加算法的结果可被用来操控话音信号出现时控制逻辑的输出，例如给予更大的放大量，使用更长的时间常数或激活定向麦克风。在不含语音的声音环境中，可减小增益(或者在宽带或者特别在包含最多噪声能量的频率)。自身话音检测可用来改变信号处理参数以使自身话音更令人愉快。这也有益于减少在头部内产生的其它声音(例如咀嚼、咳嗽)。类似地，出于安全性缘故，可识别门铃并触发警报或者可放大正在接近的汽车的声音。
控制逻辑提供一种具有不断改变的参数集的持久输出流，该不断改变的参数集从一种收听情况变至另一种收听情况。该控制逻辑在每种情况下优化听力丧失补偿模块的参数集，这将得到对听力受损用户而言最佳的结果。基于这些参数，听力丧失补偿模块被启用以产生输出音频信号，该输出音频信号针对给定情况(声音环境、位置、时间)和个人用户的放大需求被优化。
服务器和个人通信设备之间的通信更详细地示出于图7和图8中。服务器关于特定用户的控制逻辑的输入和输出而更新并将该信息添加至其数据库。在该数据库中，从连接至服务器的所有设备收集信息。
图7示出互联网连接性如何允许个人通信设备向服务器提供关于收听情况和设备上的任何用户调整的信息的稳定流。此外，控制逻辑模块向外部服务器提供其输入和输出的信息。电话的传感器仅在服务器请求时或通过诸如用户调整的事件触发时才将输入提供至服务器。服务器中的数据库也将接入其它基于互联网的数据源，例如可通知服务器关于在给定位置的平均噪声电平的噪声风景（landscape）。这些噪声风景可基于利用设备中的定位功能的自身观察，或基于外部源。
外部服务器可提供两种类型的输入至设备(见图8)。首先，手动专家输入模块和专家输入模块均可向任何连接着的设备中的控制逻辑推荐一组参数(参见图8中去往控制逻辑的粗虚线)。这种功能对来自听力学专家的输入作出映照并且在两种场景下是重要的：如果设备的听力受损用户和听力专业人员之间的距离过大，则听力专业人员可使用计算机来将该参数输入设置至听力受损用户的设备的控制逻辑(手动专家输入)。这种场景通常被称为“远程适配”。另外，服务器可推荐参数设定而无需任何人为干预。这是一种退让方案，如果没有听力专业人员可用的话，例如由于经培训的听力专业人员的数量过低而无法为发展中国家的听力受损人群提供服务。自动推荐基于人工智能或机器学习算法，其观察听力专业人员对具有相似诊断和相似苦处的其它听力受损人员给出哪些类型的推荐。这种自动推荐的智能是通过从连接至服务器的大量听力受损用户自动收集的观察进行训练的。基于这些观察，在服务器中创建专家输入模型。
当科学界中的知识更新时，对具有与图10和图11所示情形不同的信号处理的听力丧失补偿建模的人工智能、控制逻辑、专家输入和情况分析可被修改以反映这种新的知识。一个简单的示例是已提到过的适配规则的适应。另一示例可以是用于情况分析的新方法。
也可使用服务器上的人工智能来改进情况分析模块以更好地表征与多数用户相关的情况。一般来说，服务器的力量是它能依赖于跨多个用户采集的数据以改善各用户的个人通信设备的内部工作。
相比传统听力技术，可以快得多的节奏将新的科学知识反馈到设备以改进听力丧失补偿。
如前所述，控制逻辑可进行学习以对收听情况的改变自动和充分地作出反应。如果用户反复地在一种情况下减小放大量，则控制逻辑中的算法将学习这种行为模式并开始在这种情况下自动地减小放大量。然而，服务器也可从这些行为模式中观察并学习。如果具有相似听力丧失的许多用户在某一特殊情况下想要更小的放大量，则可将这种知识添加至控制逻辑的规则集以添加在相应情况下朝向较小放大量的偏移。这种类型的自动放大调整在向参数设定给出直接反馈的能力受到限制的婴儿、老年或精神患者助听器用户的情形下尤为有用。
图9示出到达用户耳朵的两个声音信号。非放大的直接声音与放大的声音被同时感知到。当这两种信号同时可闻且经放大的声音的延迟过大时，可能产生不合需的副作用。因此，需要将听力丧失补偿模块中的延迟保持在很小。如前面提到的，例如在论文“Tolerable Hearing Aid Delays:I.Estimation of Limits imposed by the Auditory path Alone using SimulatedHearing Losses(可容忍的助听器延迟：I.使用模拟听力丧失由单独听觉路径施加的限值估计)”(M.Stone等人,耳&听力,1999年6月,卷20,第3版,第182页)中，由佩带助听器的人们体验的骨骼传导的声音和辅助传导的声音之间的时延被认为是超过20毫秒的值的干扰。这清楚地示出将由数字信号处理引入的延迟(等待时间)保持在尽可能低的重要性。
因此，本发明实施例中最重要的技术方面之一是将由听力丧失补偿模块引入的等待时间保持在最小值。尽管传统助听器面向10-15毫秒以下的音频等待时间，然而消费者设备的操作系统(例如智能电话操作系统，比如iOS、Android、BlackBerry OS或webOS)在向操作系统执行指令以从声音输入信号取一个或多个音频样本或输出一个或多个经处理的音频样本的那一刻向信号链增加额外的延迟。传统助听器的等待时间是硬件等待时间(用于限制信号带宽以满足采样法则的防混叠滤波器的等待时间、A/D和D/A转换的等待时间)加上由信号处理引入的等待时间之和。类似地，根据本发明的设备的等待时间是在由麦克风拾取的声音信号和声音输出之间观察到的总等待时间。该总等待时间源自若干分量之和：防混叠滤波器和A/D转换器的等待时间、用于声音输入的音频硬件驱动器中的缓冲、用于声音输入的操作系统模块中的缓冲、助听器信号处理的等待时间、用于声音输出的较高层操作系统模块中的缓冲、用于声音输出的音频硬件驱动器中的缓冲以及D/A转换器的等待时间。如果基于(移动)电话的助听器无线地将声音送至耳朵，则会发生额外的等待时间。可改变这些组成中的一些的延迟而无需通信设备的制造者或其操作系统的制造者的协助。因此，根据本发明的通信设备面向处理器中的主要信号路径中的最小延迟，从而使总系统延迟最小化。
相比之下，US6944474和US7529545中的声音源的声音处理或无线传输允许显著更大而没有对于用户的可闻矫波（artefact）。这是因为在这些现有技术方案中环境声音在设备中不被放大。结果，如图9所示的声音累加的问题不会发生。
听力丧失补偿模块可具有许多可能的实施例，参见图10和图11。为了对个人通信设备中的实现获得低信号处理延迟，低等待时间听力丧失补偿模块包括两个信号路径。第一信号路径提供有滤波装置，该滤波装置用于对数字音频信号输入进行滤波，以产生适于对听力受损用户提升音质和语音清晰度的声音信号。第二信号路径与第一信号路径并行地工作。第二信号路径从麦克风接收输入信号并分析一个或多个频带内的声音电平。第二信号路径的配置由控制逻辑的输出确定。第二信号路径包含传递函数计算模块，它计算第一信号路径中使用的滤波器的滤波器系数。
图10表征用于达成低等待时间信号处理的一种优选实现。在第一信号路径中，数字滤波器被施加至信号。在第二并行信号路径中，同一信号被输入至传递函数计算模块，它示出于图13中。上信号路径中的滤波器的系数需要在规则的基础上被更新，例如每毫秒更新。第二信号路径中的传递函数计算模块接收两个输入：音频信号和来自控制逻辑的一参数集。在该传递函数计算模块中，计算滤波器系数以得到具有在每个频率下提供合需增益的性质的数字滤波器。
滤波器系数的更新连续地发生以对输入信号的改变作出反应。滤波器改变音频信号并将经滤波器的信号送至D/A转换器。在耳蜗植入物(CI)的情形下，经滤波的信号不被送至D/A转换器，而是被数字地编码以传输至耳蜗植入物。完全可植入的耳蜗植入物(TICI)一般完全独立于图10所示的设备而工作。然而，如果TICI中的麦克风停止工作，则信号在A/D转换器之后被取得并被送至TICI。替代地，TICI的信号处理可由设备中的信号处理所取代。在这种情形下，数字编码的信号被传输至TICI。
具有两个信号路径的信号处理的优势在于，它容易被优化以实现低信号延迟。通过对具有仅几个系数的有限脉冲响应(FIR)滤波器的选用或通过使用无限脉冲响应(IIR)滤波器，可取得更低的信号延迟。
在基于IIR滤波器的实现中，采用仔细设计的最小相位滤波器。最小相位IIR滤波器的一个示例是Linkwitz–Riley滤波器。它们减小信号拖尾并使滤波器的总群延迟最小化。最小相位滤波器通过将大多数能量集中在脉冲响应开始处而达成这个目的。然而，所描述的信号处理架构也可基于FIR滤波器。
在一种实现中，IIR滤波器包括两个级。级1根据由适配规则规定的增益补偿在典型声音输入电平(例如70dB SPL)下的听力丧失。每当所要求的固定传递函数改变时，例如均衡器设定的改变或描述听力丧失的参数的改变，级1的滤波器系数被更新。级1中的滤波器不依赖于输入信号。级1滤波器需要能得出结果的传递函数的形状，它具有足够的自由度以实现其中相邻频带具有非常不同增益的均衡器中的设定。级2是动态倾斜型滤波器的级联，该级联的输出进行滤波并提供传递函数的输入信号依赖的变化。由于输入信号改变，IIR滤波器的系数需要被更新。所描述的将滤波器分成两个级的优势在于，当输入信号特征改变时需要重新计算级2中的滤波器的滤波器系数。这显著地减少了处理单元上的计算负载。
级2的滤波器中需要的自由度可能明显较低。在现有技术具有多于10个通道的多通道自动增益控制的实现中，这些通道不独立工作。替代地，相邻通道被彼此链接以避免可闻矫波。在本发明中，在提供级1滤波器中的传递函数的良好频率分辨率的同时通过少量容易设计的倾斜型滤波器取得合需的动态频率形成。
概括地说，图10所示的数字信号处理装置具有：第一信号路径，该第一信号路径具有滤波装置，用以对输入到对数字信号处理装置的数字音频信号进行滤波；以及与第一信号路径并行的第二信号路径。第二信号路径包括传递函数计算块，该传递函数计算块配置成接收数字音频信号和在控制逻辑模块中确定的参数设定并进一步配置成基于所提供的参数集计算滤波装置的传递函数设定。发生在第二信号路径中的任何信号滞后分析不增加第一信号路径中的音频信号的延迟。
图10中的滤波器传递函数的计算需要若干指令并能造成个人通信设备对输入信号中的突变足够快地作出反应的能力的滞后。图11中所示的信号处理架构优于图10中的架构，因为可使用乘法器单元得出跨各频率具有相同形状但处于不同电平的传递函数。这允许传递函数计算模块快速地对输入信号电平的突变作出反应而无需重新设计数字滤波器。
在图10和图11的替代实施例中，在滤波器设计算法中不对滤波器系数进行连续计算。替代地，已预先计算滤波器系数足够大的集并将其存储在设备中。传递函数计算模块确定要求的传递函数并随后选用与当前需求最佳匹配的系数。图10中示出的信号处理架构对于该实施例是优选的，因为可使用乘法器单元得出跨各频率具有相同形状但处于不同电平的传递函数。这减少了需要被预先计算的滤波器系数的集数。在该实施例中，个人通信设备优选地包括用于存储预先设计滤波器集的存储装置。
在另一实施例中，当已设计或选用新滤波器之后在两滤波器之间切换时，数字信号处理注意避免可闻矫波。可通过增加这些切换的频率、通过滤波器系数的内插、通过初始化新滤波器的滤波器状态、通过经滤波信号的内插或通过这些技术的组合来减小滤波器切换那一刻的可闻矫波。
图10和图11所示的实施例允许多通道自动增益控制(AGC)的实现。多通道AGC可通过单个滤波器达成，因为该滤波器能动态地满足许多可能需要的频率形状。当然，该传递函数计算模块必须利用在不同的频域下工作的多个电平检测器。
相比之下，例如图12所示架构的其它信号处理架构包含滤波器的级联和后继的自动增益控制单元。这种配置具有显著更大的信号延迟，因为滤波器中的延迟和后继自动增益控制单元中的延迟是加性的。
听力丧失补偿模块的另一功能是单麦克风降噪。这种降噪可根据诸如背景噪声中语音存在的标准通过控制逻辑被激活或解除激活。
听力丧失补偿模块的又一功能是反馈减少。在最简单的情形下，检测干扰噪声信号的主要频域并且该频域接收较少的放大。如果噪声在频谱上与语音信号重叠，则需要采用更先进的降噪算法。在更先进的实施例中，通过适应性滤波器修正音频信号以减少反馈。
电话的操作系统允许对用户的视频和音乐库进行直接访问。根据本发明，这些歌曲或视频的音轨被访问并在被处理以补偿听力丧失之后重放给听力受损用户听。记录在立体声中的歌曲或音轨在两个独立通道中被处理。本发明可进一步提供麦克风信号和音乐流之间的输入模态的自动混合。当麦克风拾取到诸如门铃或接近的救护车之类的特殊信号时，在降低音乐电平的同时这些信号被混合/加至音乐信号。这些特殊信号的检测是在情况分析模块中被处理的。
对存储内容作信号处理的需求相比麦克风信号处理的需求而言有所放松。由于麦克风信号不被放大，因此声音输出和麦克风之间的声学反馈无法发生。另外，由于缺乏直接的、未经放大的信号，较大的信号延迟不会引起用户的注意。然而，根据本发明对于低等待时间音频处理属最佳的设备的系统架构在这种情况下不妨害信号处理。
在音乐重放过程中，本发明的设备使用与音乐的歌曲和流派有关的元数据以改变针对这种类型的音乐推荐的信号处理设定。这些设定的示例包括但不限于，当收听电子音乐时给予更多的贝司增效并对于经典音乐额外地减少动态范围。
本发明允许用户对音质或电池寿命设优先级。这种决定由用户使用触摸屏在图形用户界面中作出。对电池寿命设优先级减少了音频处理的采样率以及滤波器中的系数数目以在CPU上给予较少的负载。
传递函数计算模块位于第二信号路径中的听力丧失补偿模块内并为第一信号路径提供滤波器系数以在每个频率下给予正确的情况依存的增益。图13示出产生所述输出的传递函数计算模块的一个实施例。传递函数计算模块的一个输入是音频信号。音频信号电平由电平检测器检测出。该电平检测器工作在音频信号上并产生声音电平的估计。替代地，可将传入信号分割成两个或更多个频域，并在每个频域中，一级检测器将产生该频域下的信号能量的估计。每个电平检测器具有一个或多个时间常数，该时间常数在不过于紧张地改变检测到的声音电平而维持良好音质的同时定义其对输入信号中的突变的快速反应的能力。这些时间常数的值由控制逻辑提供。电平检测器输出被用作AGC模块中的当前输入电平以确定得到合需的输出声音电平所需的增益。
AGC的参数由控制逻辑提供。这些参数可包括但不限于压缩率、拐点、用于减小静音情况下的麦克风噪声的信号扩大以及用于限制输出声音电平的阈值参数以保护用户不受非常响的声音的影响。在该控制逻辑中，使用一适配规则以将听力受损用户的听力丧失/听力图转化成均衡器值。这些值被添加至均衡器设定，所述均衡器设定可源自各种其它源，例如由听力受损者在丰富用户界面中使用以优化给定情况的音质的贝司高音控制、由听力专业人员使用以针对各放大需求细调放大量的图形均衡器以及校正和补充电声换能器(麦克风、扬声器等)的频率依存特性的均衡器设定。控制逻辑对所有这些不同的均衡器值求和到单个均衡器中，并将求和给予传递函数计算模块作为输入。
在该控制逻辑中，非线性适配规则可使用听力图以规定作为声音信号的输入电平的函数的增益。
传递函数计算模块中的增益限制逻辑通过对每个频率确定最大增益阈值而防止信号削波（clip）和反馈。目标传递函数对来自AGC、适配规则和均衡器的增益计算求和，并确保这些这些增益低于增益限制阈值。然后，传递函数计算模块设计数字滤波器并将滤波器系数送至滤波器。
在本发明的设备中，该增益是听力丧失补偿模块中的数字增益与将信号提供给声学换能器的模拟放大器的增益之和。在D/A转换产生模拟信号之前，该数字增益被施加至数字信号。该数字增益确定数字信号的值在浮点数的情形下有多接近1.0的最大值，或在16位整型数的情形下有多接近32768。相比之下，模拟增益在D/A转换后被施加至信号。该模拟增益一般由(移动)电话的音量控制提供。
由用户感知的增益是模拟增益和数字增益之和。理论上，这两种增益中的任何一种可由用户调整，但存在两种原因优选地仅减小模拟增益并将数字增益一直保持在最大：(1)当通过很少的数表征信号时会产生量化噪声，由于将信号表征为整型数的精度对于小信号振幅而言是低劣的。数字增益越高，被加至信号的量化噪声越小。(2)低模拟增益导致比高模拟增益更小的模拟放大噪声。因为这两种原因，每当参数属性改变时，数字增益优选地被最大化。由此在使用期间能被调整的唯一增益是模拟增益。这种增益由听力受损用户使用由移动电话硬件或由操作系统提供的控件来调整。
数字增益的最大值受下列因素限制：(a)产生失真和降低音质的可闻信号削波矫波以及(b)可闻反馈。反馈发生在声音漏出于扬声器并在麦克风处被感知到，这形成无限循环。反馈依赖于助听器信号处理的传递函数、麦克风的传递函数、扬声器的传递函数、所使用的头戴式耳机或耳塞的类型、这些构建在耳朵上或耳朵内的配合度以及类似于戴帽或将手罩在耳朵附近的其它物理状况。可在简单测量中估计完整系统产生反馈的风险：对于每个听力图频率，增加数字增益直到反馈发生为止。这种测量得出频率依存的最大增益Gfeedback(f)（G反馈(f)）。为了确定信号是否被削波，探测声音信号被用作对系统的输入并观察所得到的输出信号中的多少采样超出1.0f的最大值。由于超出最大值的少量音频采样可能不导致可闻信号质量降低，因此可允许某个百分比pclip（p削波）的经处理的探测信号的音频采样以进行削波。在对所有输出信号振幅进行分类后，容易确定导致恰好pclip削波的音频采样的增益值Gclipping（G削波）。有限数字增益是Gclipping，除非如果在任何频率f下来自助听器信号处理的增益之和加上Gclipping超出Gfeedback(f)。在这种情形下，需要相应地减小Gclipping。
在又一实施例中，数字信号处理装置还包括在主要信号线程中延迟数字音频信号的装置，由此在信号分析线程中超前延迟可用。传递函数计算的架构(图12)和来自图7的系统架构可借助该超前延迟的装置扩展以实现过冲防止机制。过冲是源自自动增益控制对突然信号改变过慢反应的公知现象。小的超前延迟可被引入到数字信号处理器中以允许电平检测器观察“信号的未来”，从而使总系统更好地对突然电平改变作出响应。这种超前电平检测器当然加至信号路径的总等待时间，由于“信号的未来”的展望只能通过延迟主要信号路径来实现。在放大多媒体内容的情形下，该超前延迟可以大得多，因为较大的延迟在这些情况下不会引起注意。
关于电平检测器，要注意下列因素。在本发明的优选实施例中，采用加权的电平检测器，该加权的电平检测器由两个简单电平检测器构成，即具有快时间常数的电平检测器Lfast（L快）和具有慢时间常数的电平检测器Lslow（L慢）。这些电平检测器的单位是以dB SPL计的声压电平。加权的电平检测器则被计算为快电平检测器和慢电平检测器之间的加权和：
L加权＝wL快+(1-w)L慢   其中0≤w≤1
权重因数w是以三步骤流程确定的：
1.每当请求L加权的一个值时，计算两个电平检测器之间的差：Δ＝L快-L慢。
2.将w的当前值与通过函数权重(Δ)推导出的值进行比较并将w设定为数权重(Δ)例如通过下式给出：权重(Δ)＝abs(0.06*Δ)，
其中权重(Δ)的后继约束在[0,1]的值范围内。另外，也可使用非线性加权函数。
3.当Lslow和Lfast彼此相交(换句话说，Δ改变其符号)时，w被重置为零。
w在步骤3的陡变不导致L加权的值的陡变，因为当Δ改变其符号时Lfast和Lslow是相似的。
根据本发明，电话可以三种工作模式与耳蜗植入物交互。在所有三种工作模式中，电话和语音处理器之间的连接可以是如图14所示的硬线电连接。在这种情形下，植入物中所需的能量可源自电话。替代地，所有三种工作模式可使用电话和植入物之间的无线连接，如图15和图16所示。在这种情形下，外部佩带在头部上的部件需要包括能源以接收无线信号并将能量传递至植入物。
在第一工作模式下，电话接收关于语音处理器的参数设定的信息。在操作期间，语音处理器从其内部麦克风拾取音频信号，对该信号进行处理以产生激励图案。在施加调制之后，使用外部和内部线圈将信号送至耳蜗植入物。该经皮信号传输是部分可植入的听力植入物中的现有技术。如果听力植入物的可植入部分不包括其本身的电池，则能量同样必须经由RF线圈传递，这也是部分可植入的听力植入物中的现有技术。在该工作模式下，电话可改变语音处理器或耳蜗植入物的参数设定。使用信号协议来通知耳蜗植入物关于参数值的改变。这些改变可源自用户(自适配)、听力学专家(适配)或来自互联网上的听力学专家(远程适配)。对于第一工作模式下的这些任务中的任何一种，电话不需要处理任何音频信号。相反，其触摸屏和互联网连接被用来提供丰富的遥控功能。
在第二工作模式下，如图15所示，语音处理器仍然使用其本身的麦克风来拾取音频信号，该音频信号被用来产生激励图案。同时，电话用其本身的麦克风拾取相同的收听情况，并且从(电话的)麦克风获得的音频信号也如前所述地在电话中被处理。控制逻辑的输出随后被馈送至语音处理器以提供自动遥控功能，其中植入物的参数根据收听情况的特征被调整。这与第一工作模式不同，因为在第一工作模式中，电话帮助将植入物适配至满足听力受损用户的需要。在第二工作模式的替代实施例中，在语音处理器中被拾取的麦克风信号被馈送入电话而不是内部麦克风并使用，或者作为电话的内部麦克风的附加。
在第三工作模式下(见图16)，语音处理器被解除激活并且电话不仅处理音频信号还产生激励图案。头戴部件的功能是接收激励图案，施加调制并将信号传递至植入物。在一替代实施例中，也可在电话中实现调制。在这种情形下，RF线圈是听力植入物附连至用户皮肤的唯一外部部分。
这三种工作模式的优势在于，它实现了自适配、用于适配的更丰富平台、远程适配、自动遥控、关于硬件缺陷(由于断裂线的局部故障)的自动警告。在所有三种工作模式中，电话和语音处理器之间的连接可以是硬线电连接。在这种情形下，植入物中所需的能量可源自电话。
如果植入物其本身具有可充电电池，则一替代实施例是可行的，其中头戴部件从植入物接收充分能量以从电话接收无线信号。在又一实施例中，植入物具有其本身的可充电电池和收发机，用以与电话交换音频信号和数据(见图17)。在这种情形下，对于移动电话的双向链路不需要外部组件。
在所有三种工作模式的替代配置中，外部线圈优选地位于外耳道中(或位于耳廓内)，如专利申请US2011/130622中描述的那样。线圈加天线可实现为几乎不可见的耳道内(ITC)设备。如果可植入部分不包含电池，则ITC设备必须包含电池，该电池优选位于能良好访问的位置。可如US2011/130622中描述的那样实现信号和能量传输。如果可植入部分包括其本身的电池，则外部部分或者只需要相当小的电池来向ITC设备的组件供能或者可通过植入的电池经由经皮能量传递从体内向外侧提供天线的能量。可植入部分也可以是完全可植入的耳蜗植入物。
在自适配过程中，听力受损用户可使用电话的触摸屏界面直接地改变信号处理参数中的一些的值并同时收听这种参数改变的效果。然而，这种听力受损用户与参数的直接交互具有下列缺点：参数数量非常大，多数参数具有相当的技术属性并且它们对声音处理的效果是非专业人士不易理解的。另外，一个参数对声音处理的效果很大程度地依赖于其它参数的值。
由听力受损用户对信号处理参数进行自适配的替代实施例向用户展现较少数量的元参数。这些元参数同时影响参数的子集。元参数的一个示例可改变压缩的时间常数以及拐点和压缩率，从而允许用户调整他喜欢听到的柔声或远声的数量。这种方法减少了参数数量并使这些参数更为直观。
一替代实施例自动地产生这些参数值的修正并询问用户在给定收听情况下他的喜好，例如以A/B比较的形式。
在另一实施例中，听力受损用户被要求通过在特殊收听情况下仅调整高频和低频信号能量来对声音作出简单的调整。这些收听情况可被预先记录和存储在电话内或可使用当前收听情况。算法然后采用用户已在一组收听情况下作出的调整并允许在任何收听情况下的用户调整。在其最简化形式中，该算法将使用分析函数，该分析函数将收听情况映射至信号处理参数，由此提供数据点内插和外插。通过使用户的观察调整与由算法提供的估计的差最小化来确定最佳近似。由于用户的调整承受某一量的统计变化，因此在这种优化中需要避免过度适配。
自适配的另一实施例涉及在他的电话上玩游戏的用户。在游戏过程中，由本发明的听力丧失补偿模块处理的声音被呈现给用户。为了在游戏中取得进展，用户需要对该声音输入作出反应。在游戏期间，用户与游戏互动并因此不知不觉地改变信号处理的参数。例如，游戏的部分应当对由背景噪声遮蔽的语音信号中的信息作出反应。或者用户需要对在非常柔的声音电平下呈现的话音作出反应。游戏也可重放音乐，例如在用户需要辨别一种或多种乐器的游戏中。针对参数适配的基于游戏的方法在儿童自适配过程中可提供便利。基于游戏的适配将产生一范围的参数值，该参数值将通过听力学专家使用的同一输入被馈送入控制逻辑，比较图5和图6。
当与现有技术听力解决方案相比时，本发明在许多方面更优越并且在各个方面不同于已知方案。
当审视全世界大约6亿听力受损人口时，这些人中的许多人挣扎于有限的财政手段并且无法承担传统的听力解决方案。因为现代的助听器、耳蜗植入物、骨骼传导植入物和中耳植入物由于定制硬件和定制芯片研发的必要性而是高成本的高科技设备。
相比而言，具有音频处理能力的消费者产品是大批量制造的并且远更负担得起。另外，类似智能电话的消费者设备并因此本发明的设备能从电池寿命和CPU功率的发展中获益，这是由竞争性消费者商品市场推动的。根据本发明，用户可使用类似智能电话或音乐播放机的更吸引人的消费者产品。这些设备吸引大多数人的地方在于它远不止是助听器，并且听力受损用户将更愿意在公共场合使用这些设备。
相比大多数现有技术助听器具有8kHz左右频率范围的上限，消费者音频设备针对音乐消费被优化并针对正常听力用户的频率范围(20Hz-20kHz)制造。尤其，遭受从轻度至中度听力丧失的人们可从这些设备的较宽频率范围中特别地受益。
本发明可容易地于其它技术(TV、立体声、游戏控制台、陆地线电话、门铃、汽车音频系统、手持麦克风等)结合，因为多数消费者设备给予很宽范围的集成可能性。智能电话例如允许使用耳塞、头戴式耳机、蓝牙耳机或用于声学激励的放大的扬声器系统。另外对于声音输入，消费者设备比听力解决方案更具灵活性。它们可经由蓝牙或无线互联网来接收声音信号。
本发明允许用户使用丰富用户界面(例如智能电话的触摸屏上的图形用户界面)来控制大量参数。该屏幕也向用户提供详细的反馈，这对于现有技术的听力解决方案是不可能的。用户作出的调整可因特殊情况下的放大需要而被驱动，但更重要的，用户可开始调整会话，其中向用户呈现经记录的声学情况并要求他调整放大量以优化语音清晰度、优化音质或者优化收听舒适度。这些用户调整被称为“自适配”。它们能直接影响听力丧失补偿模块的参数，或者它们可作为参数集的反复A/B比较来完成。如果自调整在若干收听情况下被重复，可使用算法来确定任何给定收听情况下的最佳参数集。
在耳蜗植入物的情形下，康复和听力训练是非常劳动密集的并通常需要来自听力专业人员长达许多个小时的支持。本发明可通过在听力受损人群和听力专业人员之间调停远程康复和远程听力训练来提供帮助。本发明也执行简单的自动康复和听力训练任务，其中用户与丰富的用户界面(收听刺激、回答问题等)互动。以用户的母语进行听力测试的必要性通过服务器得以满足，在服务器上测试素材可以多国语言提供。
本发明的另一优势是，可自由编程的处理单元(见图3)启用基于作为时钟的传感器、位置传感器和加速度计(见图5的传感器模块)的详尽使用监视。这种使用监视将非常有用的数据提供给听力学专家。
现有技术的听力解决方案不能监视听力丧失退化并对听力学专家发出警报。相反，本发明允许观察用户使用模式的改变以及放大的增加并使用可编程处理单元和丰富用户界面的声音发生功能周期地执行听力测试以互动地测试其用户的听力能力。使用与服务器的互联网链路，可通知听力专业人员关于听力受损用户成绩的变化。
在本发明中，由于设备与互联网的连接，听力受损用户和听力专业人员之间的工作流更为灵活。听力专业人员可以三种方式与听力受损用户进行交互。首先，他可使用丰富用户界面(见图3)直接调整设备参数。其次，他可使用外部服务器中的手动专家输入远程地改变设备设定。第三，他可继续在服务器上产生知识以通过抓取专家输入模型的参数在服务器上提供更好的自动专家输入。专家输入模型也使用机器学习算法从由大量听力受损用户作出的调整中进行学习。
用户可使用互联网连接上传他在使用设备时有问题或他在理解所说的内容时有问题的情况的音频记录。由于丰富用户界面，用户也可注释这些记录，例如“在这段记录中我无法听见我的孙儿在说什么”。这些记录帮助听力学专家更好地理解用户问题的性质。由于设备连接至服务器，听力受损用户和听力专业人员之间的这种针对情况的交互在很长距离上得到支持。如果听力专业人员/居民的比例低，比如在发展中国家或乡村地区，远程听力支持的可能性是尤为有用的。
在现有技术的助听器中运行的软件(固件)一般是不可升级的。对于少量产品，固件升级可能是可得的，但这些升级并不频繁发生并因此，信号处理的改变在多数情形下仅限于基于参数的改变，这些改变在制造设备时就已经被预料到。相反，对服务器的互联网连接允许定期地更新不仅信号处理参数还有软件和算法本身。
只有少量助听器提供非常简单形式的基于噪声的耳鸣屏蔽。相比之下，本发明在其可编程处理单元中实现耳鸣抑制和耳鸣屏蔽，这两者均从操作系统的存储容量中获益。这允许存储个人选择的音频记录并也允许用户本身记录声音环境以实现耳鸣缓解。由于耳鸣经常发现在高于8kHz的频率下，因此已提到的高于8kHz的宽频范围对于耳鸣缓解尤为有用。
另外，本发明允许输入信号源自互联网协议电话(VoIP)VoIP使用基于分组的互联网协议(例如UDP)将语音数据从一个互联网设备送至另一个。许多VoIP协议在远超对于传统陆地线电话的大约3400Hz带宽限制和对于蜂窝电话的3100Hz带宽限制的更宽频带下传输语音。现有技术的VoIP电话不满足听力受损用户的个别放大需求。本发明可用来提供听力受损用户更容易听懂的VoIP电话。为此，VoIP数据被视为输入信号，由此取代图1中的麦克风和A/D转换。这种配置在音乐重放方面类似于本发明的应用。当收听经放大的VoIP信号时，听力学专家或听力受损用户对系统作出的任何设定将是激活的。输出的话音信号将不会被放大。本发明也有益于对可能源自数据连接错误的突然非常响的声音提供保护。这种保护也有益于正常听力的人群。
使用可编程互联网连接设备的灵活性的又一优势是对于听力受损儿童的教室辅助听力解决方案的低成本实现。现有技术的解决方案通常基于调频(FM)技术并需要针对教师和针对每个学生的额外硬件。这些系统工作良好，但也非常花成本。此外，FM系统需要付出很多精力在FM频道的选择以避免与例如相邻教室的干扰。更简单的方法是声场放大解决方案，该方案将教室的声音放大以使其高于环境室内噪声。然而，这种解决方案与至学生的距离、教室内的回响和声学噪声形成对抗。而在本发明中，从教室到学生、从学生到教室以及学生之间的音频信号传输可使用无线互联网连接(WiFi)或蓝牙或在使用个人通信设备下免费实现的另一无线连接来实现。互联网协议和蓝牙配对机制也允许容易的低成本的开包即用解决方案，从而降低或甚至消除相邻班级之间的干扰。
在本发明中，来自所使用的所有麦克风的信号在同一可编程处理单元中被同时处理(例如诸麦克风位于彼此仅相距几毫米的位置，其旨在模拟定向麦克风或者来自左耳和右耳的麦克风的信号)。本发明因此允许实现一些算法，这些算法维持听力受损用户的空间取向或动态地调整双耳之间的声响平衡。这种双耳中的信号的协同处理在为具有不对称听力丧失的用户适配助听器的情形下尤为有用，其中听力学专家可例如限制两侧间的声响的最大差。
同样，由于所有信号处理发生在中央位置，因此可使用实现来自位于一个耳朵上的多个麦克风或手持定向麦克风中的多麦克风声束成形的算法。在现有技术的听力支持系统中，声束成形的参数一般是固定的。例如，目标信号的声音方向永远假设是向前的。在我们的发明中的丰富用户界面允许用户在触摸屏上手动地调整声束成形算法的目标方向。
根据本发明的设备的单个处理单元中的中央信号处理在不同技术的混合适配的情形下提供巨大的益处。例如，当用户在一个耳朵上佩带助听器而在另一耳朵上佩带耳蜗植入物时，可平衡双耳的声响感知或调整声音信号达到的时间，从而通过比较来自双耳的信号帮助用户在空间上定位输入声音。对于其它组合来说也是如此，例如与电声激励组合或与任何其它技术的组合。
虽然已在附图和上文的描述中对本发明详细说明和描述，这些说明和描述旨在被认为是说明性的或者示例性的，而非限制性的。上述描述细节化了发明的特定实施例。可理解的是，然而，不管在上述文本中有多详细，可以很多方式实践本发明。本发明不限于所披露的实施例。
通过对附图、公开内容以及所附权利要求的研究，本领域普通技术人员在实施所要求保护的发明时可理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他要素或者步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数形式。权利要求中的任何附图标记都不应解释为范围的限制。

Claims (20)

1.一种配置成提供听力支持且不同于助听器的个人通信设备，所述个人通信设备包括用于接收音频信号的输入、可编程处理装置和用于输出经处理的信号的输出，其中：
所述可编程处理装置被配置成在第一信号路径中对所述音频信号的数字版本执行滤波操作，所述滤波操作可由参数设定配置，
所述可编程处理装置还具有与所述第一信号路径并行的第二信号路径，所述第二信号路径包括传递函数计算模块，所述传递函数计算模块被配置成接收所述音频信号的所述数字版本和所述参数设定并基于所述参数设定和所述音频信号的数字版本确定所述滤波装置的滤波器系数，
所述可编程处理装置被配置成提供控制逻辑以确定基于用户喜好、听力学信息和关于其中使用所述个人通信设备的收听情况的信息的所述参数设定，所述关于收听情况的信息是经由所述接收的音频信号的声音环境分析和/或经由所述个人通信设备的感测装置获得的，由此可编程处理装置作为听力丧失补偿模块工作，所述听力丧失补偿模块被配置成输出听力丧失补偿信号。
2.如权利要求1所述的个人通信设备，其特征在于，所述传递函数计算模块被配置成计算所述滤波装置的滤波器系数。
3.如权利要求1所述的个人通信设备，其特征在于，所述传递函数计算模块被配置成在多个预先计算的滤波器系数集中选择一滤波器系数集，所述选择的滤波器系数集与所述计算出的传递函数匹配。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的个人通信设备，其特征在于，还包括将由所述滤波装置输出的信号与在所述传递函数计算模块中确定的值相乘的乘法单元。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的个人通信设备，其特征在于，所述传递函数计算模块被配置成提供电平检测作为第一和第二电平检测器之间的加权和，籍此所述第一电平检测器具有比所述第二电平检测器更小的时间常数，并且所述第一和第二电平检测器各自的权重因数w和1-w依赖于所述第一和第二电平检测器之间检测到的电平差。
6.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，所述可编程处理装置被进一步配置成通过适配所述滤波装置的所述设定切换的频率或通过内插所述设定或通过所述滤波装置的输出处的信号内插来减少可闻矫波。
7.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，所述可编程处理装置被配置成将所述经数字化的音频信号分割到至少两个频带并在所述两个频带中的每一个频带上执行电平调整。
8.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，所述可编程处理装置进一步包括延迟所述数字化音频信号由此使超前延迟可用的装置。
9.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，所述可编程处理装置被配置成确定一数字增益因数，所述数字增益因数限制信号削波的量并限制从声学换能器至所述麦克风的声学反馈。
10.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，所述控制逻辑被配置成一旦收听情况改变或一旦所述控制逻辑的输入改变即更新所述参数设定。
11.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，所述控制逻辑包括被配置成将由听力受损用户作出的用户调整连同其中作出所述调整的情况一起寄存的模块。
12.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，所述控制逻辑被配置成基于由所述听力受损用户或听力学专家对所述参数设定作出改变的历史和基于默认参数值确定所述参数设定。
13.如权利要求12所述的个人通信设备，其特征在于，所述控制逻辑被配置成将当前收听情况与其中所述参数值已被设定的收听情况进行比较。
14.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，经由所述感测装置获得的所述关于使用情况的信息包括下面至少一个项：活动性检测、位置、时间。
15.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，还被配置成建立与位于所述个人通信设备外部的服务器的连接，所述连接被适配成发送数据以实现用户行为监视。
16.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，所述听力学信息中的至少一部分是从所述服务器提供的。
17.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，所述控制逻辑被配置成与耳蜗植入物的语音处理器交互。
18.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，进一步被配置成产生拟被送至耳蜗植入物的激励图案。
19.如前面任何一项权利要求所述的个人通信设备，其特征在于，进一步被配置成广播和接收音频信号流以用于教室情况。
20.为个人通信设备提供听力支持的方法，所述个人通信设备包括用于接收输入音频信号的输入、可编程处理装置和用于输出所述经处理的输入音频信号的输出，所述方法包括下列步骤：
-适配所述可编程处理装置以在所述输入音频信号的数字化版本上执行滤波操作，籍此基于参数设定和基于输入音频信号的所述数字化版本确定滤波器系数，
-适配所述可编程处理装置以提供控制逻辑，所述控制逻辑用以确定基于用户喜好、基于听力学信息和基于与其中使用所述个人通信设备的收听情况有关的信息的所述参数设定，前述有关收听情况的信息是经由所接收的音频信号的声音环境分析和/或经由所述个人通信设备的感测装置获得的，
籍此如此确定所述参数设定以使所述可编程处理装置作为配置成输出听力丧失补偿信号的听力丧失补偿模块而工作。
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