CN103458348B - 具有信号增强的助听器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有信号增强的助听器。提供了一种使用包括以下步骤的新方法来补偿听力受损用户在噪声中理解语音的能力损失的新的双耳助听器系统：响应于声音来提供至少一个麦克风音频信号，并且基于至少一个音频信号来提供目标信号和噪声信号中的一个的估计，对目标信号和噪声信号中的一个的估计进行相移，并且其中，目标信号和噪声信号中的一个的相移的估计基本上提供了表示至少一个麦克风音频信号的相移信号，相移信号取代了目标信号和噪声信号的相应的原始的一个，以及朝着双耳助听器系统的用户的鼓膜中的一个传输表示相移信号的信号，以及朝着用户的鼓膜中的另一个传输表示至少一个麦克风音频信号的信号。

Description

具有信号增强的助听器

技术领域

提供了一种新的双耳助听器系统，其补偿听力受损用户理解噪声中的语音的能力的损失。

背景技术

听力受损个体常常经历至少两个不同的问题：听力损失，听力损失是听力阈值水平的增加；和与正常听力个体相比理解在噪声中的高水平语音的能力的损失。对大多数听力受损患者来说，即使通过放大恢复了传入声音的可听度，噪声中语音可理解性的测试的表现也比针对正常听力人的更糟。个体的语音接受阈值（SRT）是为了在噪声测试中实现听力的50%正确单词识别在所呈现的信号中需要的信噪比。

现今的使用多通道放大和压缩信号处理的数字助听器能够容易地恢复放大声音的对听力受损个体的可听度。因此通过使先前听不见的语音线索听得见而能够改善患者的听力。

因此，理解噪声中的语音的能力的损失是现今大多数助听器用户的最重要问题。在听力仪器中提高SRT的常规方式是应用波束形成或谱减法技术。

在第一种情况下，与固定的或自适应的多个滤波器相组合的至少一个麦克风被用来增强来自假定目标方向的信号，并且同时抑制所有其他的信号。

在谱减法技术中，目标是产生长期噪声频谱的估计并且在瞬时目标信号功率低于长期噪声功率的频带中调低增益。虽然从技术角度看这些方法是非常不同的，但是它们仍然具有共同目标：增强目标信号和移除噪声干扰。

这些方法没能考虑收听者的意图，并且它们可能移除收听者正在试着关注的音频信号的多个部分。

发明内容

在下面，公开了一种增强所期望的信号的新方法。该新方法利用了人类听觉系统专注在所期望的信号上的能力。还公开了一种使用该新方法的新的双耳助听器系统。

在复杂声场中倾听在很大程度上由听觉系统中的双耳处理来促成。由于通过耳廓、外耳、头以及躯干的衍射效应并且由于混响环境中的反射效应，线索被传达到声场，它们对给定的对象来说是高度个体化的。

双耳处理中最重要的线索是耳间时间差（ITD）和耳间声强差（ILD）。ITD起因于从源到两耳的距离的差。此线索直到约1.5kHz都是极为有用的，而超过此频率听觉系统不再能够解析ITD线索。

声强差是衍射的结果并且由耳与源相比的相对位置来确定。此线索在2kHz之上占优势，但是听觉系统在整个频谱之上对ILD的改变同等地敏感。

有人认为，听力受损对象主要受益于ITD线索，因为听力损失趋于在较低频率中不太严重。

已表明，操纵目标信号，即，收听者期望听到的信号，和噪声信号，即，作为干扰被收听者感知到的信号，的相对耳间相位和声强，能够显著地改善语音可理解性。似乎听觉系统事实上适于利用不同的ITD和ILD编码来分离信号以执行有助于集中在目标信号的自然类型的噪声降低。

已经发现，如果在两耳中以反相，即，相移180°，呈现目标信号并且以同相呈现噪声，则与当在两耳中都以同相呈现两个信号时相比，能够实现13dB的双耳掩蔽级差（BMLD）的提高。取决于噪声的类型，可实现20dB的BMLD的改善。

噪声被异相呈现并且目标被同相呈现的相反情形产生略微降低的性能。

在新方法中，目标信号和噪声信号中的至少一个被估计，并且这至少一个估计以提高了用户理解噪声中的语音的能力这样的方式被呈现给双耳助听器系统的用户。

例如，收听者可以听到具有收听者期望听到的信号S和收听者感到烦扰的噪声N的声音，即声音信号是S+N。基于该声音信号S+N，可以估计所期望的信号S。估计被表示为ES。从声音信号S+N中减去估计ES得到两次了修改的信号：S+N-ES-ES，并且因为ES约等于S，所以修改的信号是：N-ES，其约等于-S+N，即其中所期望的信号S已经基本上被相移180°的信号S所取代的原始声音信号。现在，原始信号S+N可以被呈现给用户的一只耳朵，而相移信号N-ES，或更精确地S+N-2ES，可以被呈现给另一只耳朵以得到改善的BMLD和SRT。

替代地，所期望的信号S和噪声N两者都可以被估计，并且估计ES+EN的总和可以被呈现给用户的一只耳朵，而相移的总和-ES+EN可以被呈现给另一只耳朵以得到改善的BMLD和SRT。

可以交换所期望的信号S和噪声，使得所估计的噪声而不是所期望的信号被相移以得到改善的BMLD和SRT；然而，与对所期望的信号S进行相移相比具有降低的性能。

噪声能够是背景语音、餐馆嘈杂、音乐（当语音是所期望的信号时）、交通噪声等。

该方法的目的不是移除信号的任何部分而是呈现信号，使得听觉系统能够执行自然噪声降低并且使目标信号与噪声信号分离。

以这种方式，如果由于某种原因（例如，假定的目标方向是错误的，或者单元不能够实现充分的目标/噪声分离）则交换目标信号和噪声信号；尽管具有略微降低的性能，但是仍然获得了目标信号的增强。

这在常规的噪声降低技术情况下将是不可能的，因为在这种情况下将被假定为噪声的目标信号会被抑制。

因此，提供了一种新的双耳助听器系统，包括：

至少一个麦克风，用于响应于在至少一个麦克风处接收到声音来提供相应的至少一个麦克风音频信号，

信号分离单元，该信号分离单元被配置成基于至少一个麦克风音频信号来提供目标信号和噪声信号中的一个的估计，

相移电路，该相移电路被配置成对目标信号和噪声信号中的一个的估计进行相移，以及

相移加法器，该相移加法器被连接来提供表示在至少一个麦克风处接收到的声音的相移信号，在该相移信号中，目标信号和噪声信号中的一个的估计已经基本上取代了该目标信号和该噪声信号中的相应的原始的一个，以及

第一接收器，用于将接收器输入信号转换成声信号，用于朝着双耳助听器系统的用户的鼓膜中的一个传输，以及

第二接收器，用于将接收器输入信号转换成声信号，用于朝着用户的鼓膜中的另一个传输，并且其中

第一接收器和第二接收器中的一个的接收器输入被连接到表示相移信号的信号，并且

第一接收器和第二接收器中的另一个的接收器输入被连接到表示在至少一个麦克风处接收到的声音的信号。

另外，提供了一种双耳助听器系统中的双耳信号增强的新方法，该方法包括以下步骤：

响应于声音，提供至少一个麦克风音频信号，并且

基于至少一个音频信号来提供目标信号和噪声信号中的一个的估计，

对目标信号和噪声信号中的一个的估计进行相移，以及

提供表示至少一个麦克风音频信号的相移信号，在该相移信号中，目标信号和噪声信号中的一个的相移的估计已经基本上取代了目标信号和噪声信号中的相应的原始的一个，以及

朝着双耳助听器系统的用户的鼓膜中的一个传输表示相移信号的信号，以及

朝着用户的鼓膜中的另一个传输表示至少一个麦克风音频信号的信号。

在目标信号和噪声信号中的一个的估计等于该目标信号和该噪声信号中的对应的原始的一个情况下，相移估计能够精确地取代相应的原始信号；然而通常，信号的估计将偏离原始信号，而用它的估计取代原始信号通常将不会导致偏差的取代，并且因此可以说估计基本上取代了原始信号。

遍及本公开内容，当一个信号是另一个信号的函数时可以说一个信号表示另一个信号，例如一个信号可以由另一个信号的模数转换或数模转换来形成；或者，一个信号可以由从另一个声信号到电子信号的转换形成或者反之亦然；或者一个信号可以由另一个信号的模拟滤波或数字滤波或混合来形成；或者一个信号可以由另一个信号的诸如频率变换的变换来形成；等等。

另外，由例如信号处理器中的特定电路所处理的信号可以通过名称来标识，名称可以被用来标识形成从讨论的信号的源到讨论的例如信号处理器的电路的输入的信号通路的一部分的任何模拟信号或数字信号。例如，麦克风的输出信号，即麦克风音频信号，可以被用来标识形成从麦克风的输出到它的信号处理器的输入的信号通路的一部分的任何模拟信号或数字信号，包括经预处理的麦克风音频信号。

至少一个麦克风可以包含单个麦克风；然而优选地，至少一个麦克风具有两个麦克风。另外，至少一个麦克风可以具有超过两个麦克风以用于目标信号和噪声信号的改善的分离。

为了改善的信号增强，第二助听器还可以包括至少一个麦克风，用于响应于在相应的麦克风处接收到的声音而提供麦克风音频信号。在这种情况下，第一助听器的收发器被连接用于接收表示第二助听器的麦克风音频信号的信号，并且信号分离单元被配置成基于第一助听器和第二助听器的音频信号来提供目标信号的估计和噪声信号的估计。

优选地，相移电路对目标信号的估计进行相移，并且优选地，相移范围从150°至210°，更优选的相移约等于180°，并且最优选等于180°。

信号分离单元可以被配置成基于音频信号的谱特性来提供估计，如在噪声降低领域内公知的。然而，根据该新方法，噪声估计在呈现给用户的输出中未被抑制；而是，目标估计和噪声估计以改善用户的SRT的方式被呈现给用户。

信号分离单元可以被配置成基于音频信号的统计特性来提供估计，如在噪声降低领域内公知的。然而，根据该新方法，噪声估计在呈现给用户的输出中未被抑制；而是，目标估计和噪声估计以改善用户的SRT的方式被呈现给用户。

信号分离单元可以包括波束形成器，并且波束形成器可以被配置成基于第一助听器和第二助听器的麦克风音频信号来提供估计。信号分离单元的波束形成器不同于常规的波束形成器之处在于噪声估计在呈现给用户的输出中未被抑制；而是，目标估计和噪声估计以改善用户的SRT的方式被呈现给用户。

波束形成器将由至少一个麦克风的多个麦克风所输出的麦克风音频信号组合成对在相对于多个麦克风的不同方向上的声源具有不同灵敏度的目标信号。遍及本公开内容，根据方向的变化的灵敏度的曲线图被表示为方向图（directivitypattern）。通常，方向图具有以下至少一个方向，在该至少一个方向上麦克风信号基本上彼此相消。遍及本公开内容，这样的方向被表示为空（null）方向。取决于多个麦克风中的麦克风的数目并且取决于信号处理，方向图可以包括若干个空方向。

波束形成器可以是具有与用户的头的关系固定的指向图（directionalpattern）的固定波束形成器。波束形成器可以例如是基于至少两个麦克风，其指向图在用户的前方，即，用户向前看的方向上具有最大值，而在相反方向，即，用户的向后方向上为空。

波束形成器可以是基于超过两个麦克风，并且可以包括使用无线或有线通信技术的两个助听器的麦克风。麦克风之间的增加的距离可以被利用来形成具有窄束的指向图，该指向图提供了目标估计与噪声估计的改善的空间分离。波束形成器的常规输出可以被用作为目标估计，并且可以通过从多个麦克风中的麦克风中之一的麦克风音频信号中减去目标估计来提供噪声估计。

当双耳助听器系统的两个助听器的麦克风与波束形成器协作时，必须基本上同步地对相应的麦克风信号进行采样。两个助听器中相应的麦克风信号的采样时刻之间小到20-30μS的时移可能导致在波束方向上可感知的移动。此外，在异步操作助听器的情况下将不可避免发生的相应的麦克风信号的采样时刻之间的慢时变时移将导致表现为漂移并且在交替方向上集中的声束。

因此，可以按照例如在WO02/07479中更详细地公开的那样来使步双耳助听器系统的助听器同步。

波束形成器可以包括自适应滤波器，该自适应滤波器被配置成对相应的麦克风音频信号进行滤波，并且被配置成调整相应的滤波器系数，用于朝着声源的自适应波束形成。例如，波束形成器可以适于优化信噪比。

当助听器系统的用户正在移动时，有适应能力的滤波器使得能够集中于移动声源或者集中于非移动声源。此外，有适应能力的波束形成器能够适应声环境中的改变，诸如新声源的出现、噪声源的消失或噪声源相对于助听器系统的用户的移动。

可以在至少一个麦克风处接收到的信号能够被建模为来自预定目标方向的目标信号加噪声的组合的假设下来设计自适应波束形成器：

y_i(n)＝h_i(n)*s(n)+v_i(n)

其中，h_i(n)是从发射信号s(n)的源到第i个麦克风的声音传播的脉冲响应，并且v_i(n)是在同一麦克风处的噪声信号。噪声能够包括定向噪声和诸如漫射噪声或混音噪声之类的其他类型的噪声。

可以通过解算以下优化问题来自适应地确定滤波器系数：

${\left\{a_i\left(n\right)\right\}}_{i=1}^4=\arg \underset{{\left\{a_i\left(n\right)\right\}}_{i=1}^4}{\min }{\left|\right|z\left(n\right)\left|\right|}^2$

经受 $\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\left(n\right)*h_i\left(n\right)=h_1\left(n\right)$

能够使用最小均方差、递归最小二乘、最速下降或其他类型的数值优化算法来自适应地完寻找此优化的解算。

一旦确定了目标估计和噪声估计，信号就以改善了用户的SRT这样的方式呈现给用户。

优选地，目标估计以反相，即相对于彼此180°相移，来呈现在用户的两只耳朵处，而噪声估计以同相被呈现在用户的两只耳朵处。因此，在第一助听器中，第一加法器可以被连接到信号分离单元，并且输出由该信号分离单元所提供的目标估计和噪声估计的总和，并且第一加法器的输出可以被连接到信号处理器以用于进一步的处理，诸如听力损失补偿，并且信号处理器的输出可以被连接到将对应的输出输出到用户的一只耳朵的输出换能器，或者第一加法器的输出可以被直接地连接到输出换能器。第二加法器可以被连接到信号分离单元，并且输出由信号分离单元所提供的反相目标估计和噪声估计的总和，并且第二加法器的输出被连接到收发器，该收发器将第二加法器的输出传输到具有用于接收第二加法器的输出的收发器的另一个助听器。收发器的输出可以被连接到信号处理器以用于进一步的处理，诸如听力损失补偿，并且信号处理器的输出可以被连接到将对应的输出输出到用户的另一只耳朵的输出换能器，或者收发器的输出可以被直接地连接到输出换能器。

替代地，在改善用户的SRT的性能稍微降低的情况下，噪声信号可以以反相，即相对于彼此180°相移，来呈现在用户的两只耳朵处，而目标估计以同相呈现在用户的两只耳朵处。

优选地，第一助听器包括在加法器和输出换能器之间的延时，使得维持由第一助听器和第二助听器的相应的输出换能器所输出的信号的相对相位。

根据相移的SRT的改善在180°处具有最大值；然而，函数是具有平坦的最大值的正弦形状，使得由范围从150°至210°的相移所获得的改善接近于最大改善。因此，相移不必是精确为180°，而是优选具有从135°至225°、更优选从150°至210°范围内的值。

新的双耳助听器系统可以包括多通道第一助听器，其中，麦克风音频信号被划分成多个频率通道。

因此，各个目标信号估计和噪声估计可以在多个频率通道中的每一个频率通道中提供，或者可以在多个频率通道中的一个或多个选择的频率通道中提供，或者可以针对多个频率通道中的选择频率通道的一个或多个相应的组来提供一个或多个目标信号估计和噪声估计，或者可以基于多个频率通道中的所有频率通道来提供一个目标信号估计和噪声估计。

多个频率通道可以包括扭曲（warped）频率通道，例如全部频率通道都可以是扭曲频率通道。

新的双耳助听器系统可以另外提供根据听力损失补偿的其他常规方法所使用的电路，使得能够在不同类型的声环境中适当地选择新电路或其他常规的电路来操作。不同的声环境可以包括语音、混音语音、餐馆嘈杂、音乐、交通噪声等。

新的双耳助听器系统可以例如包括数字信号处理器（DSP），其中的处理由可选择的信号处理算法控制，可选择的信号处理算法中的每一个都具有用于调节执行的实际信号处理的各种参数。多通道助听器的频率通道中的每一个的增益是这样的参数的示例。

可选择的信号处理算法之一根据该新方法来操作。

例如，各种算法可以被提供用于常规的噪声抑制，即不期望的信号的衰减和所期望的信号的放大。

从不同声环境中获取的麦克风音频信号可以具有非常不同的特性，例如平均和最大声压级（SPL）和/或频率分量。因此，可以将每种类型的声环境与特定程序相关联，在该特定程序中，信号处理算法的算法参数的特定设置提供在特定声环境中最佳信号质量的经处理的声音。这样的参数的集合通常可以包括与频率选择性滤波器算法的宽带增益、拐角频率或斜率相关的参数，以及控制例如自动增益控制（AGC）算法的拐点和压缩比的参数。

这些算法中的每一个的信号处理特性可以在分配室中在初始装配阶段期间确定，并且在非易失性存储器区域中被编程到新的双耳助听器系统中。

新的双耳助听器系统可以具有助听器壳体的用户接口，例如按钮、切换开关等，或遥控器，使得新的双耳助听器系统的用户能够选择可用信号处理算法中的一个，以在讨论的声环境中获得所期望的听力损失补偿。

新的双耳助听器系统可以能够将用户的声环境自动地分类成多个声音类别中的一种，多个声环境类别诸如语音、混音语音、餐馆嘈杂、音乐、交通噪声等，并且可以自动地选择本领域内已知的适当的信号处理算法。

附图说明

在下文中，参考附图对本发明的优选实施例进行了更详细的说明，在附图中

图1示意性图示了示例性的新的双耳助听器系统，

图2示意性图示了示例性的新的双耳助听器系统，

图3示意性图示了示例性的新的双耳助听器系统，

图4示意性图示了示例性的新的双耳助听器系统，

图5示意性图示了基于两个麦克风的具有自适应波束形成器的信号分离单元，

图6示意性图示了基于四个麦克风的信号分离单元，以及

图7示意性图示了示例性的新的双耳助听器系统。

现将在下文中参考附图对本发明进行更完全的描述，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以不同的形式来体现，并且本发明不应该被解释为限于本文中所陈述的实施例。更确切地，提供这些实施例使得此公开内容将是彻底的和完整的，并且这些实施例将本发明的范围完全地传达给本领域的技术人员。相同的附图标记在所有各处指代相同的元素，因此，将不会关于每个图的说明进行详细的描述。

具体实施方式

图1示意性图示了新的两耳助听器系统10的示例。

新的双耳助听器系统10具有第一助听器10A和第二助听器10B。第二助听器10B具有接收器48B和收发器（未示出），用于通过有线或无线传输从第一助听器10A接收到接收器48B的输入信号。因此，在所图示的示例中，由第二助听器10B所发射的声输出信号由第一助听器10A来控制。

第一助听器10A包括一个麦克风14，用于响应于在麦克风14处接收到声音来提供麦克风音频信号18。麦克风音频信号18可以在本领域公知的相应的预滤波器（未示出）中预滤波，并且输入到信号分离单元12。信号分离单元12估计目标信号并且从麦克风音频信号18中减去所估计的目标信号两次以获得表示麦克风音频信号18的信号，在下文中该信号被表示为“相移信号”；然而，其中原始目标信号已经被相移180°的目标信号的估计替换。相移信号被输出到第一助听器10A中的收发器（未示出）以便传输到第二助听器10B。第一助听器10A的接收器48将麦克风音频信号18转换成用于朝着用户的一只耳朵的鼓膜传输的声信号，而第二助听器10B的接收器48B将相移信号转换成用于朝着用户的另一只耳朵的鼓膜传输的声信号，从而改善BMLD和SRT。信号分离单元12可以被配置成基于麦克风音频信号的时域、谱和/或统计特性来提供估计，如在噪声降低领域内所公知的。可选地，例如为了相应信号的听力损失补偿，相应的信号在被输入到相应的接收器48、48B之前可以被施加进一步的处理。

图2中所示出的新的双耳助听器系统（10）与图1中所示出的助听器系统类似，除了图2中所示出的信号分离单元12被配置成基于可能经预滤波的麦克风音频信号18来提供目标信号26的估计和噪声信号30的估计这一事实以外。

目标信号26的估计在第一加法器42中被加到噪声信号30的估计，并且输出的目标信号26的估计和噪声信号30的估计的总和被输入到输出换能器48，该输出换能器48将第一加法器42的输出转换成声输出信号，该声输出信号朝着佩戴双耳助听器系统10的用户的鼓膜传输。

另外，在第二加法器50中从噪声信号30的估计中减去对应于180°相移的目标信号26的估计，然后第二加法器50的输出被传输到输出换能器48B，以便转换成朝着佩戴双耳助听器系统10的用户的另一个鼓膜传输的声输出信号。以这种方式，改善了BMLD和SRT。

可以交换目标信号26的估计和噪声信号30的估计，使得噪声信号30的估计在呈现给用户的鼓膜中的一个之前被相移180°，而不是对目标信号26的估计进行相移。以这种方式所获得的BMLD和SRT的改善小于通过对目标信号26的估计的进行相移所获得的改善。

图3中所示出的新的助听器系统（10）与图1中所示出的助听器系统类似，除了以下事实以外：由第二助听器10B中的麦克风14B所输出的麦克风音频信号18B通过有线或无线传输而被传输到第一助听器10A并且输入到信号分离单元12，使得信号分离单元12能够例如通过如下文中进一步说明的波束形成使目标信号的估计基于两个麦克风音频信号18、18B。当用户在用户的相应的耳朵处在他们期望的位置佩戴第一助听器10A和第二助听器10B时，麦克风14、14B之间的相对大的距离使得能够形成窄束并且因此允许目标信号与噪声信号的良好的空间分离。

图4中所示出的新的双耳助听器系统（10）与图3中所示出的助听器系统类似，除了以下事实以外：图4中所示出的信号分离单元12和图2中所示出的信号分离单元一样，被配置成基于可能经预滤波的麦克风音频信号18来提供目标信号26的估计和噪声信号30的估计。

目标信号26的估计在第一加法器42中被加到噪声信号30的估计，并且输出的目标信号26的估计和噪声信号30的估计的总和被输入到输出换能器48，该输出换能器48将第一加法器42的输出转换成声输出信号，该声输出信号朝着佩戴双耳助听器系统10的用户的鼓膜传输。

另外，在第二加法器50中从噪声信号30的估计中减去对应于180°相移的目标信号26的估计，并且第二加法器50的输出被传输到输出换能器48B，以便转换成朝着佩戴双耳助听器系统10的用户的另一个鼓膜传输的声输出信号。以这种方式，改善了BMLD和SRT。

图5示意性图示了利用两个麦克风14、16的包括自适应波束形成器10的数字信号分离单元12。

麦克风音频信号18、20在波束形成之前在常规的预滤波器22、24中被预滤波。可以通过A/D转换器（未示出）在预滤波器22、24之前或之后对麦克风音频信号18、20数字化。在预滤波之前和之后以及在模数转换之前和之后的信号全部都被称为麦克风音频信号。

第一减法器28的输出26使用自适应波束形成生成来自假定目标方向的目标信号的估计。目标信号26的估计随后被呈现给用户的两只耳朵中的一个，并且以反相呈现给用户的两耳中的另一个。对第二减法器34的输出进行滤波的自适应滤波器32的输出30生成噪声估计以便随后呈现给用户的两耳。

第一麦克风14的输入x₁(n)由以下等式给出：

x₁(n)＝h₁(n)*s(n)+g₁(n)*q(n)

其中，h₁(n)是从发射信号s(n)的源到第一麦克风14的声音传播的脉冲响应，并且g₁(n)是从发射信号q(n)的噪声源到第一麦克风14的声音传播的脉冲响应。

第二麦克风16的输入x₂(n)由以下等式给出：

x₂(n)＝h₂(n)*s(n)+g₂(n)*q(n)

其中，h₂(n)是从发射信号s(n)的源到第二麦克风16的声音传播的脉冲响应，并且g₂(n)是从发射信号q(n)的噪声源到第二麦克风16的声音传播的脉冲响应。

然后，目标信号的输出26等于h₁(n)*s(n)，并且噪声估计的输出30等于g₁(n)*q(n)。

图6示意性图示了基于四个麦克风22、24、22B、24B的信号分离单元12，四个麦克风中的两个22、24位于第一助听器10A中，而四个麦克风中的另外两个22B、24B位于第二助听器10B中。

麦克风之间增加的距离可以被利用来形成具有窄束的方向图，方向图提供目标估计相对于噪声估计的改善的空间分离。波束形成器的常规输出可以被用作目标估计，并且可以通过从多个麦克风中的麦克风之一的麦克风音频信号中减去目标估计来提供噪声估计。

第一助听器10A的两个麦克风22、24的麦克风音频信号18、20在本领域公知的相应的预滤波器22、24中预滤波成麦克风音频信号y₁(n)、y₂(n)，并且被输入到相应的自适应滤波器a₁(n)、a₂(n)。

第二助听器10B的两个麦克风22B、24B的经预滤波的麦克风音频信号被编码以便在第二助听器10B中传输，并且使用无线或有线数据传输而传输到第一助听器10A。表示第二助听器10B的两个麦克风22B、24B的麦克风音频信号的被传输的数据由第一助听器10A的收发器36接收，并且在解码器38中解码成两个麦克风音频信号y₃(n)、y₄(n)，并且被输入到相应的自适应滤波器a₃(n)、a₄(n)。

自适应滤波器a₁(n)、a₂(n)、a₃(n)、a₄(n)被配置成对相应的麦克风音频信号y₁(n)、y₂(n)、y₃(n)、y₄(n)进行滤波，并且被配置成调整相应的滤波器系数，用于朝着声源的自适应波束形成。

当助听器系统的用户正在移动时，有适应能力的滤波器a₁(n)、a₂(n)、a₃(n)、a₄(n)使得能够集中于移动声源或者集中于非移动声源。此外，有适应能力的滤波器a₁(n)、a₂(n)、a₃(n)、a₄(n)能够适应声环境中的改变，诸如新声源的出现、噪声源的消失或噪声源相对于助听器系统的用户的移动。

在至少一个麦克风14、16、14B、16B处接收到的信号能够被建模为来自预定目标方向的目标信号加噪声的组合的假设下，设计了自适应波束形成器滤波器a₁(n)、a₂(n)、a₃(n)、a₄(n)：

y_i(n)＝h_i(n)*s(n)+v_i(n)

其中，h_i(n)是从发射信号s(n)的源到第i个麦克风的声音传播的脉冲响应，并且v_i(n)是在同一麦克风处的噪声信号。噪声能够包括方向性噪声和诸如漫射噪声或混音噪声之类的其他类型的噪声。

可以通过解算以下优化问题来适应性地确定滤波器系数：

${\left\{a_i\left(n\right)\right\}}_{i=1}^4=\arg \underset{{\left\{a_i\left(n\right)\right\}}_{i=1}^4}{\min }{\left|\right|z\left(n\right)\left|\right|}^2$

经受 $\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\left(n\right)*h_i\left(n\right)=h_1\left(n\right)$

滤波器自适应优选使用最小均方差（LMS）算法来执行，更优选为归一化最小均方（NLMS）算法；然而，还可以使用其他算法，诸如递归最小二乘、最速下降或其他类型的数值优化算法。

自适应滤波器a₁(n)、a₂(n)、a₃(n)、a₄(n)的输出在加法器34中被相加，并且加法器34的输出26构成目标信号的估计

减法器28输出噪声的估计：

一旦确定了目标估计和噪声估计，信号就被呈现给用户，以这样的方式使得用户的SRT被改善，如图7中示意性图示。

图7示出了新的双耳助听器系统10的示例。

新的双耳助听器系统10具有第一助听器10A和第二助听器10B，第一助听器10A和第二助听器10B带有用于两个助听器10A、10B之间的数据通信的收发器36、36B。第一助听器10A包括至少一个麦克风，两个麦克风14、16用于响应于在相应的麦克风14、16处接收到声音来提供麦克风音频信号18、20。麦克风音频信号18、20在本领域公知的相应的预滤波器22、24中被预滤波成麦克风音频信号并且输入到信号分离单元12。在图6中更详细地示出并且参考图6在上文说明了信号分离单元12。

第二助听器10B也包括至少一个麦克风，两个麦克风14B、16B用于响应于在相应的麦克风14B、16B处接收到声音来提供麦克风音频信号18B、20B。麦克风音频信号18B、20B通过本领域公知的预滤波器22B、24B而被预滤波。然后，两个麦克风14B、16B的经预滤波的麦克风音频信号在编解码器40B中被编码，以便使用无线数据传输而传输到第一助听器10A。表示第二助听器10B的麦克风音频信号的被传输的数据由第一助听器10A的收发器36接收，并且在解码器38中被解码成两个麦克风音频信号，这两个麦克风音频信号被输入到信号分离单元12，如上文中参考图6所说明的。

信号分离单元12被配置成基于第一助听器10A和第二助听器10B的经预滤波的麦克风音频信号来提供目标信号26的估计和噪声信号30的估计。

如与单个助听器的麦克风之间的距离相比较，各个助听器10A、10B的麦克风之间的相对大的距离使得能够利用窄束方向图来配置信号分离单元12的波束形成器，见图6，窄束方向图提供了目标信号26的估计相对于噪声信号30的估计的改善的空间分离。波束形成器的常规输出被用作目标信号26的估计，并且通过从多个四个麦克风14、16、14B、16B中的麦克风之一的经预滤波的麦克风音频信号中减去目标信号26的估计来提供噪声信号30的估计。

一旦确定了目标估计和噪声估计，信号就被呈现给用户，以这样的方式使得用户的SRT被改善。目标信号的估计26在第一加法器42中被加到噪声信号30的估计，并且输出的目标信号26的估计和噪声信号30的估计的总和在延时器44中被延时并且被输入到信号处理器46用于听力损失补偿。延时器44维持了分别由第一助听器10A和第二助听器10B所输出的信号的所期望的相对相位。

输出换能器48，在所图示的示例中为接收器48，将信号处理器46的输出转换成声输出信号，该声输出信号朝着佩戴双耳助听器系统10的用户的鼓膜传输。

另外，在第二加法器50中从噪声信号的估计30中减去对应于180°相移的目标信号26的估计，并且第二加法器50的输出在编解码器40中被编码以便通过收发器36传输到第二助听器10B。在第二助听器10B中，被传输的总和由收发器36B接收并且由解码器38B解码，并且被输入到信号处理器46B用于听力损失补偿。输出换能器48B，在所图示的示例中为接收器48B，将信号处理器46B的输出转换成声输出信号，该声输出信号朝着佩戴双耳助听器系统10的用户的鼓膜传输。以这种方式，取决于声环境用户的SRT可以被改善多达20dB。

可以交换目标信号26的估计和噪声信号30的估计，使得噪声信号30的估计在呈现给用户的鼓膜中的一个之前被相移180°，而不是对目标信号26的估计进行相移。以这种方式所获得的SRT的改善小于通过对目标信号26的估计进行相移所获得的改善。

Claims (16)

1.一种双耳助听器系统(10)，包括：

至少一个麦克风(14，16，14B，16B)，所述至少一个麦克风(14，16，14B，16B)用于响应于在所述至少一个麦克风(14，16，14B，16B)处接收到声音来提供相应的至少一个麦克风音频信号(18，20，18B，20B)，

信号分离单元(12)，所述信号分离单元(12)被配置成基于所述至少一个麦克风音频信号(18，20，18B，20B)来提供目标信号(26)和噪声信号(30)中的一个的估计，

相移电路，所述相移电路被配置成对所述目标信号(26)和所述噪声信号(30)中的一个的估计进行相移，以及

相移加法器(50)，所述相移加法器(50)被连接以提供表示在所述至少一个麦克风(14，16，14B，16B)处接收到的声音的相移信号，在所述相移信号中，所述目标信号(26)和所述噪声信号(30)中的一个的相移的估计已经基本上取代了所述目标信号(26)和所述噪声信号(30)的相应的原始的一个，以及

第一接收器(48)，所述第一接收器(48)用于将接收器输入信号转换成声信号，用于朝着所述双耳助听器系统(10)的用户的鼓膜中的一个传输，和

第二接收器(48B)，所述第二接收器(48B)用于将接收器输入信号转换成声信号，用于朝着所述用户的鼓膜中的另一个传输，并且其中

所述第一接收器和所述第二接收器(48，48B)中的一个的所述接收器输入被连接到表示所述相移信号的信号，并且

所述第一接收器和所述第二接收器(48B，48)中的另一个的所述接收器输入被连接到表示在所述至少一个麦克风(14，16，14B，16B)处接收到的声音的信号，

其中，相移范围从135°至225°。

2.根据权利要求1所述的双耳助听器系统(10)，包括

第一助听器(10A)，所述第一助听器(10A)包括至少一个麦克风(14，16)，所述至少一个麦克风(14，16)用于响应于在所述至少一个麦克风(14，16)处接收到声音来提供相应的至少一个麦克风音频信号(18，20)，以及

第二助听器(10B)，所述第二助听器(10B)包括至少一个麦克风(14B，16B)，所述至少一个麦克风(14B，16B)用于响应于在所述至少一个麦克风(14B，16B)处接收到声音来提供相应的至少一个麦克风音频信号(18B，20B)，并且其中

所述第二助听器(10B)中的收发器(36B)被连接用于将表示所述至少一个麦克风音频信号(18B，20B)的信号传输到所述第一助听器(10A)，并且其中

所述第一助听器(10A)中的收发器(36)被连接用于接收表示所述第二助听器(10B)的所述至少一个麦克风音频信号(14B，16B)的信号，并且其中

所述信号分离单元(12)被配置成基于所述第一助听器和所述第二助听器(10A，10B)中的所述至少一个麦克风音频信号(18，20，18B，20B)来提供所述目标信号(26)和所述噪声信号(30)中的一个的估计。

3.根据权利要求1或2所述的双耳助听器系统(10)，其中，所述相移电路对所述目标信号(26)的估计进行相移。

4.根据权利要求1或2所述的双耳助听器系统(10)，包括同相加法器(42)，所述同相加法器(42)被连接来提供所述目标信号(26)的估计和所述噪声信号(30)的估计的同相和，并且其中，表示在所述至少一个麦克风(14，16，14B，16B)处接收到的声音的信号是表示所述同相加法器(42)的输出的信号。

5.根据权利要求1或2所述的双耳助听器系统(10)，其中，所述信号分离单元(12)被配置成基于所述音频信号的谱特性来提供所述估计。

6.根据权利要求1或2所述的双耳助听器系统(10)，其中，所述信号分离单元(12)被配置成基于所述音频信号的统计特性来提供所述估计。

7.根据权利要求2所述的双耳助听器系统(10)，其中，所述信号分离单元(12)包括波束形成器。

8.根据权利要求7所述的双耳助听器系统(10)，其中，所述波束形成器被配置成基于所述第一助听器和所述第二助听器(10A，10B)的麦克风音频信号(18，20，18B，20B)来提供所述估计。

9.根据权利要求7或8所述的双耳助听器系统(10)，其中，所述波束形成器包括自适应滤波器，所述自适应滤波器被配置成对相应的麦克风音频信号进行滤波，并且被配置成调整相应的滤波器系数以最小化所述滤波器的输出信号的总和。

10.根据权利要求1或2所述的双耳助听器系统(10)，其中，所述相移范围从150°至210°。

11.一种双耳助听器系统(10)中的双耳信号增强的方法，所述方法包括以下步骤：

响应于声音来提供至少一个麦克风音频信号(18，20)，并且

基于所述至少一个音频信号来提供目标信号(26)和噪声信号(30)中的一个的估计，

对所述目标信号(26)和所述噪声信号(30)中的一个的估计进行相移，以及

提供表示所述至少一个麦克风音频信号的相移信号，在所述相移信号中，所述目标信号(26)和所述噪声信号(30)中的一个的相移的估计已经基本上取代了所述目标信号(26)和所述噪声信号(30)中的相应的原始的一个，以及

朝着所述双耳助听器系统(10)的用户的鼓膜中的一个传输表示所述相移信号的信号，以及

朝着所述用户的鼓膜中的另一个传输表示所述至少一个麦克风音频信号的信号，

其中，相移范围从135°至225°。

12.根据权利要求11所述的双耳信号增强的方法，包括以下步骤：

响应于在两耳处接收到声音，在用户的两耳处提供至少一个麦克风音频信号(18，20，18B，20B)，以及

基于在两耳处的所述麦克风音频信号(18，20，18B，20B)提供所述目标信号(26)和所述噪声信号(30)中的一个的估计。

13.根据权利要求11或12所述的双耳信号增强的方法，其中，所述目标信号(26)被估计和相移。

14.根据权利要求11或12所述的双耳信号增强的方法，包括基于所述麦克风音频信号进行波束形成的步骤。

15.根据权利要求14所述的双耳信号增强的方法，包括对所述麦克风音频信号进行自适应滤波的步骤，通过调整相应的滤波器系数以最小化经自适应滤波的输出信号的总和。

16.根据权利要求11或12所述的双耳信号增强的方法，其中，所述相移范围从150°至210°。