CN103874000A - 一种听力仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种听力仪器，其包括立体声头戴式耳麦和便携计算装置；所述立体声头戴式耳麦包括：第一扬声器、第一传声器、第二扬声器、第二传声器和处理单元。第一和第二传声器分别输出第一电信号和第二电信号。所述处理单元将第一电信号和第二电信号组合为第三电信号并将其通过输出通道传给便携计算装置。便携计算装置优选包括将第三电信号分离为第一电信号和第二电信号的应用程序。该应用程序针对个人的听力损失补偿第一电信号和第二电信号。该应用程序通过第一通道将第一电信号传给第一扬声器，及通过第二通道将第二电信号传给第二扬声器。

Description

一种听力仪器

技术领域

本发明总体上涉及听力仪器。更具体地，本发明涉及实施为听力仪器的音频系统。

背景技术

在听力方面具有可能或具有部分听力受损的个人可使用助听器听声音。助听器为可设计成容纳在个人耳朵中的电声装置。助听器为该个人足够地放大声音以能听见声音。个人可能有兴趣通过用助听器而使用具有音频输出的便携电子装置如移动通信装置、音乐播放器等。个人可使便携电子装置与助听器电连接或可直接使用便携电子装置。在两种情形下，个人必须既使用助听器又使用便携电子装置。US2011317858描述了用于环境声音的前端处理并适于由用户佩戴的助听器前端装置。该助听器包括适于收集具有空间多样性的环境声音的第一和第二声音收集器。通过声音收集器收集的声音由声音处理器处理。声音处理器包括用于对第一和第二收集器收集的声音进行波束形成的数字信号处理器，及处理后的声音随后遭受自适应噪声消除。

发明内容

本发明公开了一种音频系统。该音频系统包括头戴式耳麦和便携计算装置。头戴式耳麦包括第一输出变换器如扬声器、第一传声器、第二输出变换器如扬声器、第二传声器和处理单元。第一传声器输出第一电信号。第二传声器输出第二电信号。处理单元接收第一电信号和第二电信号。处理单元将第一电信号和第二电信号组合为第三电信号。此外，处理单元通过输出通道将第三电信号传给便携计算装置。作为备选，处理单元可配置成经个别（如第三和第四或第一和第二输出）通道传送第一和第二电信号。便携计算装置将第三电信号分离为第一电信号和第二电信号，例如借助于应用程序（有时记为“APP”），即在便携计算装置上运行的软件程序（或直接接收第一和第二电信号）。便携计算装置和/或应用程序处理第一电信号和第二电信号以补偿使用音频系统的个人的听力损失。便携计算装置和/或应用程序通过第一通道将处理后的第一电信号传给第一输出变换器如扬声器，及通过第二通道将处理后的第二电信号传给第二输出变换器如扬声器。在下面，术语“扬声器”用于输出变换器。在实施例中，“扬声器”为用于将电信号转换为声音的传统（小型）扩音器，前述转换包括产生人听频范围（如在从20Hz到20kHz的范围内）内的空气振动。在实施例中，（输出变换器）扬声器为用于将电信号转换为人的骨（如颅骨或颌骨）振动的振动器，该振动器例如形成骨锚式助听器的一部分。在实施例中，一个或多个（通信）通道经无线链路建立。在实施例中，一个或多个（通信）通道经有线链路建立。这些链路可根据标准化或专用方案实施。在实施例中，基于使用电磁场的近场性质，无线链路可实施为感应链路。在实施例中，无线链路可基于电磁场的远场性质（辐射场，RF）实施并符合通信标准。在实施例中，通信标准为Bluetooth专门兴趣小组（SIG）规定的标准Bluetooth。在实施例中，通信标准为另一标准或专用协议（如Bluetooth的修改版本，例如修改成包括音频层的Bluetooth低能量）。

除了便携计算装置的一般功能之外，该音频系统还帮助个人将便携计算装置用作助听器。此外，便携计算装置可用作双耳助听器或形成其一部分（例如与头戴式耳麦协作）。优点在于个人不必须结合便携计算装置使用单独的助听器。

在一实施例中，头戴式耳麦配置成通过连接器与便携计算装置通信连接。在实施例中，连接器包括第一扬声器接点、第二扬声器接点和传声器接点。在实施例中，第一扬声器接点通过第一通道连接到第一扬声器。在实施例中，第二扬声器接点通过第二通道连接到第二扬声器。在实施例中，传声器接点通过第三通道连接到处理单元。优点在于具有仅有一个用于传声器信号的接点的连接器的、当前可用的便携计算装置可连同头戴式耳麦一起用作双耳助听器。在实施例中，连接器包括两个（或以上）传声器接点。在实施例中，两个（或以上）传声器接点通过第三和第四（分开的）通道连接到处理单元。在实施例中，连接器配置成经有线连接及对应的连接器将头戴式耳麦连接到便携计算装置，有线连接例如包括线缆，该线缆包括多个独立的电导体（彼此绝缘）。在实施例中，该线缆包括用于使头戴式耳麦的第一和第二耳件与处理单元和/或便携计算装置连接的、分开的线缆（或拆分线缆）。

便携计算装置可以是移动通信装置、便携音乐播放器、个人数字助理（PDA）或膝上型电脑。移动通信装置的例子包括但不限于可编程移动电话和蜂窝电话，尤其是称为“APP”的应用程序可在其上安装和运行的智能电话。

在一实施例中，处理单元对第一电信号和第二电信号应用具有第一截止频率的低通滤波。处理单元使滤波后的第一电信号移频第一频移以将滤波后的第一电信号移到高于第一截止频率的频率。第一频移因而应等于或大于第一截止频率。此外，处理单元使（滤波后的及）移频后的第一电信号与滤波后的第二电信号相加以产生第三电信号。

在一实施例中，便携计算装置和/或应用程序通过对第三电信号应用其截止频率等于第一截止频率的低通滤波而分离第三电信号以获得第二电信号。便携计算装置和/或应用程序对第三电信号应用其截止频率在第一截止频率和第一频移之间的范围中的某处的高通滤波。便携计算装置和/或应用程序将高通滤波后的信号移频到低于第一截止频率的初始频率以获得第一电信号。

在另一实施例中，处理单元对第一电信号和第二电信号应用具有第一截止频率的低通滤波。处理单元通过将滤波后的第二电信号从滤波后的第一电信号减去而产生差信号。处理单元使差信号移频第一频移以将差信号移到高于第一截止频率的频率。此外，处理单元使移频后的信号与第一电信号和第二电信号相加以产生第三电信号。

在另一实施例中，便携计算装置和/或应用程序对第三电信号应用其截止频率等于第一截止频率的低通滤波以获得对应于第一电信号和第二电信号的和的和信号。便携计算装置和/或应用程序还对第三电信号应用其截止频率在第一截止频率和第一频移之间的范围中的某处的高通滤波。便携计算装置和/或应用程序使高通滤波后的信号移频到低于第一截止频率的初始频率以获得差信号。此外，便携计算装置和/或应用程序使差信号与和信号相加以获得第一电信号。便携计算装置和/或应用程序将差信号从和信号减去以获得第二电信号。

本发明还公开了数据处理系统。该数据处理系统包括处理器及使处理器通过输入通道从头戴式耳麦接收电信号的程序代码。头戴式耳麦包括第一扬声器、第一传声器、第二扬声器和第二传声器。电信号由第一传声器输出的第一电信号和第二传声器输出的第二电信号组成。程序代码使处理器将电信号分离为第一电信号和第二电信号。程序代码使处理器处理第一电信号和第二电信号以补偿使用数据处理系统的个人的听力损失。程序代码使处理器通过第一通道将处理后的第一信号传给第一扬声器及通过第二通道将第二信号传给第二扬声器。

程序代码可安装在任何便携计算装置中如移动通信装置、便携音乐播放器、个人数字助理（PDA）或膝上型电脑。因此，个人可连同便携计算装置一起使用双耳头戴式耳麦以将便携计算装置用作助听器。

本发明还公开了听力仪器。该听力仪器包括立体声头戴式耳麦和便携计算装置。立体声头戴式耳麦包括第一耳件、第二耳件、处理单元和连接器。第一耳件包括第一扬声器和第一传声器。第二耳件包括第二扬声器和第二传声器。第一传声器输出第一电信号。第二传声器输出第二电信号。

处理单元连接到第一耳件和第二耳件。处理单元接收第一电信号和第二电信号。处理单元将第一电信号和第二电信号组合为第三电信号。处理单元经输出通道将第三电信号传给便携计算装置。连接器连接到第一耳件和第二耳件以将立体声头戴式耳麦连接到便携计算装置。连接器包括通过第一通道连接到第一扬声器的第一扬声器接点（例如以传播来自便携计算装置的第一处理后的电信号）。连接器包括通过第二通道连接到第二扬声器的第二扬声器接点（例如以传播来自便携计算装置的第二处理后的电信号）。连接器包括通过输出通道连接到处理单元的传声器接点（例如以将第三电信号传播到便携计算装置）。

便携计算装置可包括应用程序（APP）。便携计算装置和/或应用程序将第三电信号分离为第一电信号和第二电信号。便携计算装置和/或应用程序处理第一电信号和第二电信号以补偿使用音频系统的个人的听力损失。便携计算装置和/或应用程序通过第一通道将处理后的第一电信号传给第一扬声器及通过第二通道将处理后的第二电信号传给第二扬声器。

除了便携计算装置的其它功能之外，听力仪器可由具有听力困难的个人用作助听器。优点在于个人不必须结合便携计算装置使用已知的助听器。

附图说明

本发明的上述和/或另外的目标、特征和优点将通过下面结合附图对本发明的实施例的说明性和非限制性详细描述进一步阐明。

图1示出了根据本发明实施例的音频系统。

图2示出了根据本发明实施例的音频系统的信号处理单元。

图3示出了根据本发明实施例的音频系统的计算装置。

图4A和图4B示出了根据本发明实施例的用于组合和分离电信号的示例性技术。

图5示出了根据本发明实施例的听力仪器。

具体实施方式

下面的描述参考附图进行，其仅举例说明怎样实施本发明。

图1示出了根据本发明实施例的示例性音频系统100。该音频系统100包括头戴式耳麦102和计算装置104。头戴式耳麦102包括耳件114A、耳件114B和信号处理单元110。耳件114A包括彼此位于一处的传声器106A和扬声器108A。耳件114B包括彼此位于一处的传声器106B和扬声器108B。传声器106A-B和扬声器108A-B可与信号处理单元110通信连接。传声器106A-B捕获在听频的声信号。传声器106A-B将对应于声信号的电信号通过有线或无线通信链路传给信号处理单元110。传声器106A-B可以是全向或定向传声器。每一耳件114还可包括传声器106，例如每一耳件包括总共两个或三个传声器，以使能通过组合来自两个以上传声器的输出而对音频信号进行随方向而变的处理。

处理单元110从每一传声器106A-B接收电信号。在一实施例中，处理单元110使电信号组合以产生组合的电信号。处理单元110经单一通道将组合的电信号传给计算装置104。在另一实施例中，处理单元110通过分开的通道处理电信号并将其传给计算装置104。

计算装置104包括应用程序（APP）112。应用程序112接收组合的电信号并将其分离为对应的电信号。在实施例中，应用程序112为实质上执行与助听器有关的所有信号处理的助听器应用程序。例如，应用程序112处理分离的电信号以补偿使用音频系统的个人（的相应耳朵）的听力损失。应用程序112还可执行双耳信号处理、降噪如多通道降噪、声反馈消除、自动增益控制、压缩等。应用程序112将处理后的电信号传给头戴式耳麦102的扬声器108A-B。在一实施例中，应用程序112将处理后的电信号传给对应于产生电信号的传声器106A-B的扬声器108A-B。每一扬声器108A-B可通过对应通道接收对应于声信号的电信号。扬声器108A-B可将处理后的电信号转换为声信号。因电信号而在对应扬声器处产生的声信号使个人能感知单一或多个声源的方向。在其它实施例中，在处理电信号以消除失真之后，增强的电信号被传给两个扬声器。

如上所述，计算装置104可使用应用程序112分离从头戴式耳麦102接收的电信号并使该电信号补偿听力损失。如上所述的应用程序112可安装在计算装置104上或由计算装置104经网络进行访问。作为备选，计算装置104可包括分离和补偿来自头戴式耳麦的电信号的电路。在另一备选实施例中，计算装置104可包括分离和补偿电信号的电路和应用程序112。在一实施例中，便携计算装置和/或应用程序112可使用个人的听力曲线（profile）处理电信号。听力曲线可指包括个人的听力范围的信息，即个人的听觉阈和不舒适水平之间的电平范围。该范围通常随频率而变。例如，具有神经性听力损失的个人可能不能听见低强度的声音及可能在听中等强度的声音如会话声音方面有困难。基于上面例子的个人听力范围可为中等到大声音。使用个人的听力曲线，便携计算装置和/或应用程序112可处理电信号以补偿该个人的听力损失。听力曲线可保存在计算装置104中。在另一实施例中，便携计算装置和/或应用程序112可动态计算个人的听力曲线以处理电信号。例如，便携计算装置和/或应用程序112可提供声音测试以评估音频系统100的个人的听觉能力进而计算听力曲线。在又一实施例中，便携计算装置和/或应用程序112可访问和使用保存在远程服务器、存储装置、外部装置等中的个人听力曲线。尽管便携计算装置和/或应用程序112描述成用于将组合的电信号分离为电信号并使电信号补偿个人的听力损失，应意识到，便携计算装置和/或应用程序112也可包括其它功能。部分其它功能包括但不限于处理音乐和话音控制的操作。便携计算装置和/或应用程序112也可包括不同于音频处理的功能（如图像和/或视频显示或记录、游戏等）。

在此所述的头戴式耳麦102可对应于包括至少两个传声器106A-B的任何头戴式耳麦。每一传声器可与头戴式耳麦的对应扬声器相关联并靠近其设置。在一实施例中，头戴式耳麦102可以是立体声头戴式耳麦。立体声头戴式耳麦可设计成通过每一耳件处具有至少一传声器而实现声信号的双耳捕获。头戴式耳麦102可以是小型适合耳朵的头戴式耳麦，或其大小实质上包围个人的耳朵的头戴式耳麦，或可用于本发明的任何其它头戴式耳麦。头戴式耳麦102可以是可通过连接器与便携计算装置如便携音乐播放器、移动通信装置、膝上型电脑、个人数字助理（PDA）等通信连接的有线头戴式耳麦。在一实施例中，（有线）头戴式耳麦102可使用尖-环-环-套（TRRS）连接器连接到计算装置，前述连接器为众所周知类型的电话连接器。TRRS连接器可支持三个通道。两个通道可用于扬声器108A-B及一个通道用于传声器106A-B。在一实施例中，TRRS连接器的尖可连接与扬声器之一如扬声器108A相关联的通道，而与尖相邻的环可连接与另一扬声器如扬声器108B相关联的通道。与套和该环相邻的第二环可以是公共接地线。套可连接由传声器106A-B共享的通道。也可使用用于与头戴式耳麦102和计算装置104通信连接的其它类型的连接器。（有线）头戴式耳麦102可由计算装置104供电。

作为备选，头戴式耳麦102可以是无线头戴式耳麦如数字增强的无绳电信（DECT）无线头戴式耳麦、2.4GHz无线头戴式耳麦、Bluetooth无线头戴式耳麦等，其可与电子装置无线通信连接。在一些例子中，头戴式耳麦可以是有线和无线头戴式耳麦。无线头戴式耳麦可由电池供电。如上所述的头戴式耳麦102可具有有源或无源噪声消除以消除干扰扬声器108A-B产生的声信号的外部噪声。

在此所述的计算装置104可以是能够处理从头戴式耳麦102的传声器106A-B接收的电信号并将处理后的电信号传给头戴式耳麦102的扬声器108A-B的便携电子装置，或通过便携电子装置的扬声器产生对应于电信号的声信号。计算装置104可包括但不限于移动通信装置（如智能电话）、便携音乐播放器、膝上型电脑、PDA等。计算装置104可以是由可实施在基于计算机的系统中或结合其实施的硬件、软件、或硬件及软件形成的单独元件。本领域技术人员应意识到，计算装置104可包括操作系统及多种不同的常规支持软件和驱动器。所述应用程序112可实施为一组计算机有关的指令。计算装置104可配置成执行该组计算机有关的指令。对应模块和工具的计算机可读指令可载入通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理设备以产生一种机器，使得在计算机或其它可编程数据处理设备上执行的指令产生用于实施在此所述的功能的手段。这些计算机程序指令也可保存在计算机可读存储器中，其可引导计算装置或其它可编程数据处理设备以特定方式运行，使得保存在计算机可读存储器中的指令产生产品，包括实施前述功能的指令手段。计算机程序指令也可载入计算机或其它可编程数据处理设备以使得一系列的操作步骤能在计算机或其它可编程设备上执行从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施本发明中确定的功能的步骤。计算装置104能够访问网络或其它装置。计算装置104可包括用户接口，例如经触敏显示器实施。

图2示出了根据本发明实施例的音频系统100的信号处理单元110的示例性功能框图。信号处理单元110可包括低通滤波器204A-B、模数转换器206A-B、及组合单元208。信号处理单元110从对应的传声器106A-B接收电信号202A-B。低通滤波器204A-B可去除对应电信号202A-B中高于第一截止频率的频率成分。第一截止频率可基于在组合电信号202A-B之前电信号202A-B的采样速率进行设定。在一实施例中，第一截止频率可设定为低于或等于采样速率的四分之一的频率。例如，当采样频率为48kHz时，第一截止频率可设定为10kHz。

模数转换器206可将模拟滤波后的电信号202A-B转换为数字信号。模数转换器206可以采样速率对模拟滤波后的信号202A-B进行采样。采样速率可设定成使得电信号可被组合以共享通道。组合单元208将数字电信号组合为组合的电信号210。组合单元208使用多种组合技术产生组合的电信号210。两个示例性的技术在图4A和图4B中描述。组合单元208优选包括数模转换器（未示出）以将组合的电信号210转换为模拟信号。组合单元208可将数字或模拟组合的电信号210经单一通道传给计算装置104。

尽管图2示出了在对第一和第二电信号应用低通滤波之后执行模数转换的实施例，但其不必须如此。在备选实施例中，第一和第二电信号可首先使用模数转换器转换为数字信号。低通滤波器可在数字域进行设计并应用于第一和第二电信号的数字版本。在另一备选实施例中，模数转换器206和组合单元208中的数模转换器可省略，电信号的组合可整个在模拟域进行。

图3示出了根据本发明实施例的音频系统100的计算装置104的示例性功能框图。计算装置104包括应用程序112。应用程序112将组合的电信号210分离为电信号并处理电信号以补偿使用音频系统100的个人的听力损失。应用程序112可包括分离模块304和处理模块306。分离模块304可从信号处理单元110接收组合的电信号210。分离模块304可将组合的电信号210分离为电信号202A-B。两种示例性的用于分离电信号的技术在图4A和图4B中描述。

分离模块304可将电信号202A-B传给处理模块306。处理模块306可处理电信号以补偿个人的听力损失。处理模块306包括扩充模块308、压缩模块310、自动增益控制模块312、降噪模块314和反馈消除模块316。扩充模块308可在个人的听力范围的下部应用电平扩充。扩充可以是线性或非线性扩充。扩充模块308可对其电平低于第一阈值电平的电信号202A-B应用电平扩充。第一阈值电平可从个人的听力曲线获得或动态确定。在一实施例中，电平扩充可以随频率而变，即基于个人在不同频率下的听力损失，可在这些频率应用不同的增益系数。

压缩模块310可在个人的听力范围的中间和上部应用电平压缩。压缩模块310可在声压高于第二阈值电平（阈值拐点（TK））时压缩电信号202A-B的电平。适当的压缩比可应用于压缩超出第二阈值电平的电信号的电平。在一实施例中，压缩比可保持为高压缩比以避免因大声的声音引起的不舒适。第二阈值可从听力曲线确定或可动态计算。压缩模块310可编程为具有最小或标准增高时间（AT）和释放（或复原）时间（RT）。AT为输入信号开始足够大声（输入信号超出TK）以启动压缩到因而发生的增益减小到目标值之间出现的时延。RT为输入信号降至低于TK和因而发生的增益增加到其目标值之间出现的时延。压缩模块310可包含自适应或可变释放时间。自动增益控制模块312可基于电信号202A-B的电平控制电信号202A-B的增益。在一实施例中，自动增益控制模块312可包含输入控制的压缩（AGC-I），其中检测电信号202A-B（输入）的电平并基于该电平启动压缩。在另一实施例中，自动增益控制模块312可包含输出控制的压缩（AGC-O），其中检测电信号202A-B（输出）的电平并基于该电平启动压缩。AGC-I和AGC-O的功能在本领域众所周知，因而为简洁的目的在此不再提供其详细说明。降噪模块314减少电信号202A-B中的噪声。噪声可以是环境噪声或与电路有关的噪声。降噪模块314可使用本领域众所周知的降噪算法或私有降噪算法来减少电信号202A-B中的噪声。反馈消除模块316可识别电信号202A-B中任何因扬声器声音反馈到传声器内引起的反馈噪声。反馈消除模块316可应用陷波滤波或反馈消除技术来减少前述反馈噪声。处理模块306也可对电信号202A-B执行双耳处理以使个人能感知到声源的空间方向。

处理模块306对轻柔的声音提供增加的增益、将中等的声音保持在舒适响度、及减小较大声输入的增益以确保个人听音舒适性。计算装置104经对应的通道将电信号202A-B传给扬声器108A-B。

尽管应用程序112被描述成用于分离组合的电信号并补偿电信号，应意识到，应用程序112也可处理音频如音乐、计算装置提示声音等，以补偿个人的听力损失。应用程序112可将补偿后的音频传给扬声器108A-B。尽管应用程序112被描述成用于执行分离和处理电信号202A-B的功能，应意识到，应用程序112也可具有其它功能。

图4A-B示出了根据本发明不同实施例的用于组合和分离电信号的示例性技术。图4A示出了组合操作450和分离操作460。组合操作450表示用于组合电信号452A-B的操作（由组合单元208执行）。分离操作460表示用于将组合的电信号462分离为电信号452A-B的操作（由分离模块304执行）。

在图4A的组合操作450中，组合单元208可从对应的模数转换器206A和206B分别接收电信号452A-B。根据一实施例，组合单元208可使电信号452A移频（图4A中的框402）第一频移而变换为高于第一截止频率的频率。组合单元208可使移频后的信号454A和数字电信号452B相加（图4A中的框404）以产生组合的电信号462。在分离操作460中，分离模块304对组合的电信号462应用其截止频率等于第一截止频率（使用低通滤波器204A-B对电信号452A-B低通滤波的截止频率）的低通滤波（图4A中的框406）。因应用低通滤波406获得的信号为电信号452B。分离模块304还对组合的电信号462应用其截止频率在第一截止频率和第一频移之间的范围中的某处的高通滤波（图4A中的框408）。所得的滤波后的信号为移频后的信号454A。分离模块304将高通滤波后的信号移频到低于第一截止频率的初始频率（图4A中的框410）。所得的信号为电信号452A。因而电信号452A-B被分离。电信号452A-B被传送以进行进一步处理。

图4B示出了用于组合和分离电信号的不同但有关的技术。图4B示出了组合框470和分离框480。组合框470表示由组合单元208执行的用于组合电信号452A-B的操作。在组合操作470中，组合单元208可接收电信号452A-B。组合单元208可通过将第二电信号452B从第一电信号452A减去（图4B中的框412）而产生差信号456。随后，组合单元208可使差信号456移频（图4B中的框414）第一频移而变换为高于第一截止频率的频率以产生移频后的信号458。组合单元208使移频后的信号458与电信号452A-B相加（图4B中的框416）以产生组合的电信号462。

分离框480表示用于将组合的电信号462分离为电信号452A-B的分离操作（由分离模块304执行）。分离模块304接收组合的电信号462。分离模块304可对组合的电信号462应用其截止频率等于第一截止频率（使用低通滤波器204A-B对电信号452A-B低通滤波的截止频率）的低通滤波（图4B中的框418）。因应用低通滤波406获得的信号为和信号464（表示电信号452A-B的和的信号）。分离模块304可对组合的电信号462应用其截止频率在第一截止频率和第一频移之间的范围中的某处的高通滤波（图4B中的框420）以获得移频后的信号458。分离模块304可将所获得的移频后的信号458移频（图4B中的框422）回到低于第一截止频率的初始频率以获得差信号456。分离模块304可使差信号456与和信号464相加（图4B中的框424）以获得电信号452A。分离模块304可将差信号456从和信号464减去（图4B中的框426）以获得电信号452B。图4B中描述的组合和分离电信号452A-B的技术使得两个电信号452A-B之间的噪声和处理非自然信号均匀分布。

尽管提供了两种用于组合和分离两个电信号的示例性技术，应意识到，也可使用其它用于组合和分离信号的技术。所公开的技术及其它适当的技术可延伸到组合和分离来自头戴式耳麦中的对应传声器的两个以上如四个或六个甚或更多个电信号。这使能在便携计算装置中形成和处理随方向而变的传声器信号以向用户提供具有增加的信噪比的声音。

图5示出了根据本发明一个或多个实施例设计的听力仪器500。该听力仪器500包括立体声头戴式耳麦502和移动通信装置504。立体声头戴式耳麦502包括左耳件506、右耳件508、信号处理单元514和TRRS连接器516。左耳件506包括彼此位于一处的传声器510A和扬声器512A。右耳件508包括彼此位于一处的传声器510B和扬声器512B。信号处理单元514使该组传声器510A-B和扬声器512A-B与TRRS连接器516通信连接。在一实施例中，TRRS连接器516的尖518可以是电连接与扬声器512A相关联的通道的扬声器接点。TRRS连接器516的与尖518相邻的环520可以是电连接与扬声器512B相关联的通道的另一扬声器接点。与套524和环520相邻的第二环522可以是接地线。套524可以是电连接与传声器510A-B相关联的通道的传声器接点。由于有一个以上传声器及一个通道用于传声器510A-B，信号处理单元514配置成组合电信号并经连接传声器接点的通道传送组合的电信号。TRRS连接器516可设计成与对应的TRRS端口526物理和电连接。TRRS端口526可位于移动通信装置504上。使立体声头戴式耳麦502的传声器510A-B与对应的扬声器512A-B位于一处使听力仪器500能实现双耳助听器。

信号处理单元514可被包括在与TRRS连接器516集成为一体的外壳中，或作为备选，可被包括在耳件506、508之一中，又或者，可被包括在单独的外壳中。包封信号处理单元514的外壳可包括音量控制、一个或多个按钮和一个或多个可视指示器如发光二极管（LED）。音量控制可用于调节发送给扬声器512的信号的音量。作为备选，音量控制的电输出信号可编码在组合的电信号上并在移动通信装置504中如在应用程序中相应解码以将用户控制输入提供给助听器信号处理。一个或多个按钮的输出可以类似的方式进行编码/解码以在助听器中或移动通信装置504中提供用户可控制的功能，如助听器程序改变或接受电话呼叫。此外，移动通信装置504可基于在传声器输入中检测到前述编码的用户输入而运行应用程序。同样，当来自移动通信装置504的电源信号或另一适当编码的信号不存在时，头戴式耳麦可用作仅将传声器信号之一或这些信号的和提供给连接器的标准头戴式耳麦。作为备选，用于控制助听器功能的用户接口可实施在移动通信装置504中（例如实施为APP，例如使用激活元件，例如移动通信装置的触敏显示器）。

信号处理单元514可由电池如可再充电电池提供功率，电池与信号处理单元514包括在同一外壳中。作为备选，信号处理单元514可从移动通信装置504提供功率，例如借助于施加到TRRS端口526的扬声器接点的DC电压。

传声器510A-B捕获声信号并将所捕获的声信号转换为电信号。信号处理单元514从每一传声器510A-B接收电信号。在实施例中，信号处理单元514处理电信号以产生组合的电信号。如上所述，信号处理单元514可通过应用具有第一截止频率的低通滤波而处理电信号、将滤波后的电信号转换为数字信号、将数字化的电信号组合为组合的电信号、及将组合的电信号转换为模拟信号。第一截止频率设定为低于采样频率的四分之一的频率。具体地，例如，采样频率可以为48kHz，第一截止频率可以设定为10kHz。信号处理单元514因而对信号应用低通滤波以保留低于10kHz的频率。随后，信号处理单元514可将模拟电信号转换为数字电信号。在一实施例中，信号处理单元514可使对应于（左耳件506的）传声器510A的数字信号频移例如10kHz而变换到10kHz到20kHz之间的范围中。信号处理单元514可使移频后的信号与对应于（右耳件508的）传声器510B的数字信号相加以产生组合的电信号。信号处理单元514可将组合的电信号转换为模拟信号。信号处理单元514可经单一通道（在本例子中，经TRRS连接器516的传声器接点（套524））将模拟组合的电信号传给移动通信装置504。

移动通信装置504可包括处理组合的电信号的应用程序528。应用程序528接收组合的电信号并将其分离为对应的电信号。在本例子中，应用程序528可对组合的电信号应用其截止频率等于第一截止频率（即10kHz）的低通滤波。滤波后的信号为对应于传声器510B的电信号。应用程序528可对组合的电信号应用其截止频率在第一截止频率和第一频移之间的范围中的某处（在该例子中，为10kHz，因为单一截止频率和第一频移均等于10kHz）的高通滤波以获得移频后的信号。应用程序528可将所获得的移频后的信号移频回到低于第一截止频率（即10kHz）的初始频率，以获得对应于传声器510A的电信号。因而优选分离期间的移频与组合期间应用的移频方向相反但量值相等。

应用程序528通过对应的通道将处理后的电信号传给扬声器512A-B。扬声器512A-B可将处理后的电信号转换为声信号。因对应扬声器处的电信号产生的声信号使个人能感知单一或多个声源的方向。在一实施例中，应用程序528可使用个人的听力曲线处理来自立体声头戴式耳麦502的电信号。作为备选，应用程序528基于通过立体声头戴式耳麦502进行的声音测试动态处理电信号。

当立体声头戴式耳麦502插入移动通信装置504时，移动通信装置504可检测该立体声头戴式耳麦502。响应于检测，移动通信装置504可向个人提供选择立体声头戴式耳麦502的目的的选项。响应于助听器选项的选择，应用程序528可被激活。作为备选，移动通信装置504中的应用程序528无需任何个人的行动即可处理来自立体声头戴式耳麦502的电信号。立体声头戴式耳麦502可由移动通信装置504供电。

在实施例中，头戴式耳麦为或包括有线连接，例如包括电话连接器或音频插孔，例如小型插孔或小型或微型USB连接器。在时延/潜伏时间为重要特征因而应最小化的应用中特别有利。由于（数字）无线传输和接收中所涉及的多种不同的处理如编码、解码、误差校正等，无线链路通常引起更大的时延。作为备选，使用有线连接使能使用另外的处理算法（如降噪和压缩）提高音频质量，而不会增加处理时延（相较于无线解决方案）。

尽管一些实施例已进行详细描述和图示，本发明不限于这些实施例，而是可以权利要求主题范围内的其它方式体现。具体地，应当理解，可使用其它实施方式，及在不背离本发明范围的基础上可进行结构和功能修改。例如，耳件通常描述为包括扬声器，通常指一般意义的扩音器（适于在空气中产生振动）。作为备选，耳件可包括如骨锚式助听器的振动器，特别适于在固体如人骨中或在液体材料中产生振动。

在列举几个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可由一个及同样项目的硬件实施。某些措施在相互不同的从属权利要求中引用或在不同实施例中描述的事实并不意味着这些措施的组合不可有利地使用。

应当强调的是，本说明书中使用的术语“包括/包含”意指所述特征、整数、步骤或元件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、元件或其组合的存在或增加。

Claims (17)

1.一种音频系统，包括：

头戴式耳麦和便携计算装置；

所述头戴式耳麦包括：

第一扬声器和第一传声器，所述第一传声器输出第一电信号；

第二扬声器和第二传声器，所述第二传声器输出第二电信号；

处理单元，所述处理单元配置成：

接收所述第一电信号和所述第二电信号；

将所述第一电信号和所述第二电信号组合为第三电信号；及

通过输出通道将所述第三电信号传给便携计算装置；

所述便携计算装置配置成：

将所述第三电信号分离为所述第一电信号和所述第二电信号；

处理所述第一电信号和所述第二电信号以补偿使用所述音频系统的个人的听力损失；及

通过第一通道将处理后的第一电信号传给所述第一扬声器，及通过第二通道将处理后的第二电信号传给所述第二扬声器。

2.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述头戴式耳麦配置成通过连接器与所述便携计算装置通信连接，其中所述连接器包括：

第一扬声器接点，通过第一通道连接到所述第一扬声器；

第二扬声器接点，通过第二通道连接到所述第二扬声器；及

传声器接点，连接到第三通道。

3.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述便携计算装置至少是下述之一：移动通信装置、便携音乐播放器、个人数字助理（PDA）、膝上型电脑、和计算机。

4.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述处理单元通过下述过程组合所述第一电信号和所述第二电信号：

对所述第一电信号和所述第二电信号应用具有第一截止频率的低通滤波；

使滤波后的第一电信号移频第一频移以移到高于所述第一截止频率的频率；及

使移频后的第一电信号与滤波后的第二电信号相加。

5.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述处理单元通过下述过程组合所述第一电信号和所述第二电信号：

对所述第一电信号和所述第二电信号应用具有第一截止频率的低通滤波；

通过将滤波后的第二电信号从滤波后的第一电信号减去而产生差信号；

使所述差信号移频第一频移以移到高于所述第一截止频率的频率；及

使移频后的信号与所述第一电信号和所述第二电信号相加。

6.根据权利要求4的音频系统，其中所述便携计算装置通过下述过程分离所述第三电信号：

对所述第三电信号应用其截止频率等于所述第一截止频率的低通滤波以获得所述第二电信号；

对所述第三电信号应用其截止频率在所述第一截止频率和所述第一频移之间的范围中的高通滤波；及

使高通滤波后的信号频移到低于所述第一截止频率的频率以获得所述第一电信号。

7.根据权利要求5的音频系统，其中所述便携计算装置通过下述过程分离所述第三电信号：

对所述第三电信号应用其截止频率等于所述第一截止频率的低通滤波以获得对应于所述第一电信号和所述第二电信号的和的和信号；

对所述第三电信号应用其截止频率在所述第一截止频率和所述第一频移之间的范围中的高通滤波；

使高通滤波后的信号移频到低于所述第一截止频率的频率以获得差信号；

使所述差信号与所述和信号相加以获得所述第一电信号；及

将所述差信号从所述和信号减去以获得所述第二电信号。

8.根据权利要求1的音频系统，包括用于控制所述音频系统的功能的用户接口。

9.根据权利要求8的音频系统，其中所述用户接口实施在所述便携计算装置中。

10.根据权利要求8的音频系统，其中所述用户接口使用APP实施在移动通信装置中。

11.一种数据处理系统，包括处理器及使所述处理器执行下述过程的程序代码：

通过输入通道从头戴式耳麦接收电信号，其中所述头戴式耳麦包括第一扬声器、第一传声器、第二扬声器和第二传声器，其中所述电信号由所述第一传声器输出的第一电信号和所述第二传声器输出的第二电信号组成；

将所述电信号分离为所述第一电信号和所述第二电信号；

处理所述第一电信号和所述第二电信号以补偿使用所述数据处理系统的个人的听力损失；及

通过第一通道将处理后的第一信号传给第一扬声器及通过第二通道将第二信号传给第二扬声器。

12.一种听力仪器，包括：

立体声头戴式耳麦和便携计算装置；

所述立体声头戴式耳麦包括：

第一耳件，包括第一扬声器和第一传声器，所述第一传声器输出第一电信号；

第二耳件，包括第二扬声器和第二传声器，所述第二传声器输出第二电信号；

连接到所述第一耳件和所述第二耳件的处理单元，配置成：

接收所述第一电信号和所述第二电信号；

组合所述第一电信号和所述第二电信号以形成第三电信号；及

经输出通道将所述第三电信号发送给所述便携计算装置；

连接器，连接到所述第一耳件和所述第二耳件以将所述立体声头戴式耳麦连接到所述便携计算装置，其中所述连接器包括：

通过第一通道连接到所述第一扬声器的第一扬声器接点；

通过第二通道连接到所述第二扬声器的第二扬声器接点；及

通过输出通道连接到所述处理单元的传声器接点；

所述便携计算装置配置成：

将所述第三电信号分离为所述第一电信号和所述第二电信号；

处理所述第一电信号和所述第二电信号以补偿使用音频系统的个人的听力损失；及

通过第一通道将处理后的第一电信号传给所述第一扬声器及通过第二通道将处理后的第二电信号传给所述第二扬声器。

13.根据权利要求12所述的听力仪器，其中所述处理单元通过下述过程组合所述第一电信号和所述第二电信号：

对所述第一电信号和所述第二电信号应用具有第一截止频率的低通滤波；

使滤波后的第一电信号移频第一频移；及

使移频后的第一电信号与滤波后的第二电信号相加。

14.根据权利要求12所述的听力仪器，其中所述处理单元通过下述过程组合所述第一电信号和所述第二电信号：

对所述第一电信号和所述第二电信号应用具有第一截止频率的低通滤波；

通过将滤波后的第二电信号从滤波后的第一电信号减去而产生差信号；

使所述差信号移频第一频移以移到高于所述第一截止频率的频率；及

使移频后的信号、所述第一电信号和所述第二电信号相加。

15.根据权利要求13的听力仪器，其中所述便携计算装置通过下述过程分离所述第三电信号：

对所述第三电信号应用其截止频率等于所述第一截止频率的低通滤波以获得所述第二电信号；

对所述第三电信号应用其截止频率等于所述第一截止频率的高通滤波；及

使高通滤波后的信号频移到低于所述第一截止频率的频率以获得所述第一电信号。

16.根据权利要求14的听力仪器，其中所述便携计算装置通过下述过程分离所述第三电信号：

对所述第三电信号应用其截止频率等于所述第一截止频率的低通滤波以获得对应于所述第一电信号和所述第二电信号之和的和信号；

对所述第三电信号应用其截止频率在所述第一截止频率和所述第一频移之间的范围中的高通滤波；

使高通滤波后的信号移频到低于所述第一截止频率的频率以获得差信号；

使所述差信号与所述和信号相加以获得所述第一电信号；及

将所述差信号从所述和信号减去以获得所述第二电信号。

17.一种立体声头戴式耳麦，包括：

第一耳件，包括第一扬声器和第一传声器，所述第一传声器输出第一电信号；

第二耳件，包括第二扬声器和第二传声器，所述第二传声器输出第二电信号；

连接到所述第一耳件和所述第二耳件的处理单元；

连接器，连接到所述第一耳件和所述第二耳件以将所述立体声头戴式耳麦连接到便携计算装置，其中所述连接器包括：

通过第一通道连接到所述第一扬声器的第一扬声器接点；

通过第二通道连接到所述第二扬声器的第二扬声器接点；及

通过输出通道连接到所述处理单元的传声器接点；

所述处理单元配置成：

接收所述第一电信号和所述第二电信号；

组合所述第一电信号和所述第二电信号以形成第三电信号；及

经输出通道发送所述第三电信号。

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