CN104661151B - 具有自适应反馈通路估计的听力装置 - Google Patents

具有自适应反馈通路估计的听力装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104661151B
CN104661151B CN201410655697.6A CN201410655697A CN104661151B CN 104661151 B CN104661151 B CN 104661151B CN 201410655697 A CN201410655697 A CN 201410655697A CN 104661151 B CN104661151 B CN 104661151B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
band
hearing devices
estimation
feedback network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410655697.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104661151A (zh
Inventor
M·S·佩德森
J·延森
M·郭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oticon AS
Original Assignee
Oticon AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oticon AS filed Critical Oticon AS
Publication of CN104661151A publication Critical patent/CN104661151A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104661151B publication Critical patent/CN104661151B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/45—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H04R25/453—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback electronically
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/002—Damping circuit arrangements for transducers, e.g. motional feedback circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/20—Arrangements for preventing acoustic feed-back
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00—Arrangements for interconnection not involving centralised switching
    • H04M9/08—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
    • H04M9/082—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using echo cancellers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2225/00—Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/55—Communication between hearing aids and external devices via a network for data exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/03—Synergistic effects of band splitting and sub-band processing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/55—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired
    • H04R25/552—Binaural
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/55—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired
    • H04R25/554—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired using a wireless connection, e.g. between microphone and amplifier or using Tcoils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/55—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired
    • H04R25/558—Remote control, e.g. of amplification, frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/70—Adaptation of deaf aid to hearing loss, e.g. initial electronic fitting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

本发明公开了具有自适应反馈通路估计的听力装置，包括输入变换器、输出变换器和反馈通路估计单元，所述反馈通路估计单元配置成向输出变换器提供用于产生具有电平谱的声反馈通路估计信号的电估计控制信号，其具有至少一非零电平的第一频带和至少一第二频带，所述第二频带具有零电平或者具有小于第一频带中的电平且小于相应第二频带中的背景噪声电平的非零电平；在提供反馈通路估计信号的同时控制输入变换器以检测至少一第二频带中的背景噪声；及估计至少一第一频带中的背景噪声电平以获得背景噪声谱的估计量。

Description

具有自适应反馈通路估计的听力装置
技术领域
本发明涉及适于位于用户耳朵之中或之处(或部分植入在用户耳朵处的头部中)的听力装置。本发明还涉及前述听力装置的运行方法。
背景技术
WO 2010/112073 A1公开了一种提供自适应反馈抵消的听力装置。反馈抵消基于从听力装置的输出变换器到输入变换器的反馈通路的估计。从WO 2010/112073 A1获知的自适应反馈通路估计算法包括反馈通路估计算法的适应步长的控制。步长控制影响自适应反馈通路估计算法收敛(或发散)的速度。EP 2613566 A1涉及检测听音装置的耳模是否正确安装在用户耳朵中的方法。特别的当前反馈通路估计量基于开环估计，其中试探信号由听音装置的扬声器播放及所得的当前反馈通路由自适应算法(如反馈估计单元的自适应算法)进行估计。在实施例中，试探信号在听音装置的特定模式下施加，如作为启动程序的一部分，或在用户或护理人员或听觉病矫治专家(如在验配期间)请求时，例如经用户或编程接口如遥控器。
通常，反馈通路(如在验配期间和/或在听力装置启动期间和/或在其它时间)的测量被听者即佩戴听力装置的用户感知为不舒适，其在测量过程中暴露于反馈测量声音序列。
发明内容
估计反馈通路的一种方法是通过可能在不同子频带实施的自适应算法。该算法的性能将取决于背景噪声的电平。因而，如果背景噪声电平可得以很好地估计，其是有利的。
对不同频带的时变背景噪声电平的了解可用于优化自适应算法的自适应速率如随频率而变的自适应速率参数(如步长μ或遗忘因子λ)。
根据本发明的一方面，提供适于位于用户耳朵之中或之处的听力装置。该听力装置包括：
-输入变换器，配置成检测声输入信号并将其转换为电输入信号；
-输出变换器，配置成接收电输出信号并将其转换为声或振动输出信号；
-反馈通路估计单元，配置成估计从输出变换器到输入变换器的反馈通路，其通过执行自适应反馈通路估计算法并根据输入变换器暴露于其中的背景噪声谱的估计量设定自适应反馈通路估计算法的自适应速率参数(如步长)进行。
反馈通路估计单元还配置成：
a)向输出变换器提供用于产生具有电平谱的声反馈通路估计信号的电估计控制信号，其具有至少一非零电平的第一频带和至少一零电平的第二频带或者至少一其非零电平小于第一频带中的电平及小于相应第二频带中先前确定的背景噪声电平的第二频带；
b)在提供反馈通路估计信号的同时控制输入变换器以检测至少一第二频带中的背景噪声；及
c)估计至少一第一频带中的背景噪声电平以获得背景噪声谱的估计量。
在实施例中，至少一第一频带中的背景噪声电平基于至少一第二频带中检测到的背景噪声电平(或受其影响)。在实施例中，至少一第一频带中的背景噪声电平(另外或作为备选)基于至少一第一频带中接收到的估计的背景噪声电平(或受其影响)(例如估计量从双耳听力装置系统的另一听力装置接收)。
本发明第一方面的听力装置使能基于实质上仅在第一频带中延续的声反馈通路估计信号进行声反馈通路估计，同时第二频带用于在该时间间隔期间检测背景噪声，其中提供反馈通路估计信号。因而，听力装置使能在提供声反馈通路估计信号以确定至少一第一频带中的反馈通路的同时测量至少一第二频带中的背景噪声。在获得的至少一第二频带中的典型时变背景噪声电平的知识的基础上，确定背景噪声谱的估计量。因而，可并行获得关于反馈通路和背景噪声谱的信息。自适应反馈通路估计算法的步长(或等效参数)可在自适应过程期间得以快速调整，这进而使自适应算法能更快地收敛。这最终使能以特别短的时间间隔提供声反馈通路估计信号因而使用户感觉轻松。
在本说明书中，术语“用于产生声反馈通路估计信号的电估计控制信号”用于特别配置成由自适应算法用于估计反馈通路的试探信号(例如估计反馈通路的脉冲响应或传递函数)。
在下面，将描述本发明第一方面的听力装置的另外的实施例。
在实施例中，输入变换器的适于在提供反馈通路估计信号的同时检测至少一第二频带中的背景噪声的部分位于听力装置的不同于输出变换器的另一部分中(物理上分开)(或装置如辅助装置例如智能电话中)。
在实施例中，听力装置包括电平检测器，用于确定输入信号的电平(例如基于频带电平和/或全(宽带)信号)。在实施例中，电平检测器连到输入变换器的输出以估计电输入信号的电平。例如这可用于基于在已传播通过从输出到输入变换器的声反馈通路之后由听力装置的输入变换器接收的、根据本发明的特定声估计控制信号估计当前噪声电平。
在实施例中，(每一)听力装置包括用于提供输入信号的时频表示的TF转换单元，如分析滤波器组。在实施例中，时频表示包括所涉及信号在特定时间及频率范围的相应复值或实值的阵列或映射。在实施例中，TF转换单元包括滤波器组，用于对(时变)输入信号进行滤波并提供多个(时变)输出信号，每一输出信号包括不同的输入信号频率范围。在实施例中，TF转换单元包括傅里叶变换单元(例如基于DFT算法，例如FFT算法)，用于将时变输入信号转换为频域中的(时变)信号。对应地，(每一)听力装置可包括时频到时间转换单元，用于从频域信号提供信号的时域表示，例如合成滤波器组或逆傅里叶变换单元。
在特别适合在双耳系统中运行的实施例中，听力装置还包括链路单元，其配置成在听力装置的双耳运行模式下与连同该听力装置一起形成双耳听力系统的第二听力装置的外部链路单元交换信号。
在此，如果双耳系统的另一外部听力装置具有关于第一频带中的背景噪声的信息(如电平信息)，可使用该信息。在这样的实施例中，链路单元因而配置成从外部链路单元接收表示(多个)第一频带的至少一个中的背景噪声电平的噪声估计信号并提供给反馈通路估计单元。反馈通路估计单元配置成使用所接收的噪声估计信号估计(多个)第一频带的相应至少一个中的背景噪声电平。在该实施例的一变化实施方式中，反馈通路估计单元配置成缩放所接收的背景噪声电平以使背景噪声电平适合第二频带中检测到的背景噪声谱部分。
在许多新式听力装置以双耳系统的形式提供的同时，这可能不必然适合需要听力装置的所有用户。因此，听力装置的实施例提供反馈通路估计单元，其配置成使用与相应第一频带直接相邻的至少一相应第二频带中检测到的背景噪声电平估计至少一第一频带中的背景噪声电平。在该实施例的一变化实施方式中，相应的第一频带中的随频率而变的背景噪声电平通过在相应的相邻第二频带中确定的背景噪声电平之间形成内插而进行估计。在变化实施方式中，仅有一个相邻的其中已检测到背景噪声的第二频带，可使用外插代替内插。
在实施例中，声反馈通路估计信号具有包括多个第一频带的电平谱。在实施例中，声反馈通路估计信号具有包括多个第二频带的电平谱。
在不同实施例中可采用不同格局的第一和第二频带。在实施例中，第一和第二频带的格局随时间过去保持固定(在本说明书中，术语“格局”意为相邻频带之间的边界频率的定位)。在实施例中，第一和第二频带显然不同(没有实质的重叠)。作为备选，第一和第二频带重叠。然而，第一和第二频带之间的区别不需要随时间保持固定。在一些实施例中，相邻的第一和第二频带之间的边界为随时间变化的频率值，在该频率值时，声反馈通路估计信号的非零电平刚好足够低以使背景噪声能与反馈通路估计信号区别开及技术分离。因此，在没有预先了解或确定第一和第二频带之间所定义的边界频率的情形下，足以提供具有频带的声反馈通路估计信号，这些频带具有比第一频带中的电平低的电平及在测量过程中导致背景噪声能与反馈通路估计信号区别开及分离。这可通过在至少一频带中具有达到零电平的界限的声反馈估计信号实现。
在实施例中，第一和第二频带的格局根据时变背景噪声电平谱可作为时间的函数变化。然而，作为备选或另外，第一和第二频带的格局可被故意改变。
在一实施例中，反馈通路估计信号的电平谱的变化即其电平在任何频率的任何变化响应于检测所检测到的背景噪声谱的预定条件或响应于检测在反馈通路估计算法收敛时的预定条件而进行控制。
优选地，在第一和第二频带的格局中，至少一第一频带安排在两个邻近的即直接相邻的第二频带之间。这种格局使背景噪声谱能基于在较低和较高频率(的第二频带)测得的背景噪声值内插在第一频带中，相较其它类型的估计如外插，其通常获得更高的背景噪声估计准确度。
第一和第二频带的另外的优选格局对应于声反馈通路估计信号具有包括交替顺序的多个第一频带和多个第二频带的电平谱。在这些格局中，存在至少两个第一频带和至少两个第二频带。在优选实施例中，第一和第二频带的数量每一个均大于2。在一些实施例中，第一和第二频带中的每一种均至少为5个，在其它实施例中，第一和第二频带中的每一种均至少为10个，在其它实施例中，第一和第二频带中的每一种均至少为50个。第一和第二频带的数量影响在估计第一频带中的背景噪声时可实现的准确度。然而，大量的第一和第二频带导致在估计第一频带中的背景噪声谱时需要更高的处理花费。因此，将要使用的格局应针对听力装置尤其是反馈通路估计单元的处理容量进行选择。
在优选实施例中，第一和第二频带彼此没有频谱重叠。这避免了将反馈通路测量信号检测为背景噪声的一部分，从而使信号处理更容易。
在第二频带中具有非零电平的声反馈估计信号在某些情形下是可接受的，即如果其不实质上干扰第二频带中背景噪声的检测。如果相应第二频带中的声反馈估计信号的电平小于第一频带中的电平及最重要地，同时小于相应第二频带中的背景噪声电平，这是可能的。相应第二频带中的当前背景噪声电平可使用该相应第二频带中的背景噪声进行估计。基于产生的声反馈估计信号的知识的信号处理技术可用于区分背景噪声信号和声反馈估计信号。
声反馈通路估计信号的电平谱优选在第一和第二频带之间具有精确地或至少近似地垂直边缘。同样优选地，在第一频带中，在相应第一频带内有平坦区，其中声反馈通路估计信号的电平在不同频率下具有一样的值。在实施例中，相邻的(第一和第二)频带之间的边界频率由用于实施频带的滤波器(如数字滤波器)如滤波器组或多个带通和带阻滤波器的量值传递函数的3dB截止频率确定。
听力装置的优选实施例包括信号处理器，其与反馈估计单元、输入变换器和输出变换器连接，及其配置成将可调整的传递函数应用于电输入信号或源自其的信号并提供滤波后的电输出信号。
在一实施例中，反馈通路估计单元包括下述子单元：
-反馈通路估计器，配置成执行(即进行或运行)自适应反馈通路估计算法，其收敛速度使用自适应速率参数(如步长)的可控值进行控制；
-控制单元，配置成开始反馈估计操作并根据背景噪声谱的估计量设置可调整的自适应速率参数(如步长)；
-试探信号发生器，配置成产生电估计控制信号并将其提供给输出变换器，其包括定义将由输出变换器产生的声反馈通路估计信号的第一和第二频带的频谱格局；及
-背景噪声估计器，配置成从输入变换器接收测得的关于第二频带的背景噪声谱信息(如电平)及估计关于第一频带的背景噪声谱信息(如电平)。
在实施例中，反馈通路估计器基于线性时不变滤波器估计反馈通路，其中其滤波器权重随时更新。滤波器更新可使用随机梯度算法进行计算，例如包括最小均方(LMS)或归一化LMS(NLMS)算法。它们两个均具有在均方意义上使误差信号最小的性质，NLMS另外使滤波器更新相对于一些参考信号的欧几里得范数的平方归一化。滤波器更新可使用其它自适应算法如递归最小平方(RLS)算法或基于卡尔曼滤波。自适应滤波器的多个不同方面例如在[Haykin]中描述(S.Haykin,Adaptive filter theory(Fourth Edition),PrenticeHall,2001)。在实施例中，自适应速率参数为自适应算法的步长μ或遗忘因子λ。在实施例中，步长μ或遗忘因子λ随频率而变(μ(f),λ(f)，f为频率)。
在多个不同实施例中，试探信号包括带通滤波的白噪声、纯音、正弦扫描、伪随机噪声如最大长度序列(MLS)序列或调频正弦音。
优选地，听力装置(如控制单元)配置成在特定“基础反馈估计模式”下(如在验配或启动听力装置期间)开始反馈估计。在实施例中，在运行的“正常反馈估计模式”下，听力装置配置成使用反馈估计装置基于来自输入变换器的信号(代替来自试探信号发生器的信号(或除其之外))估计从输出变换器到输入变换器的反馈。
在一些实施例中，反馈估计单元为信号处理器的组成部分。在其它实施例中，反馈估计单元为单独的单元。在这些类型的实施例中，信号处理器可实施为数字信号处理器(DSP)。信号处理器的功能可以硬件或软件或者硬件和软件的混合进行实施。
在一些实施例中，试探信号的产生由信号发生器进行，其配置成产生在第一和第二频带中具有非零电平的原始信号。该实施例的听力装置还包括信号滤波器，其接收原始信号并配置成通过衰减或消除至少一第二频带中的信号分量而将原始估计控制信号转换为估计控制信号。在其它实施例中，反馈通路估计单元配置成将原始估计控制信号与对应于所希望的声反馈估计信号频谱的频谱直接合成。
听力装置的一些实施例具有反馈通路估计单元，其另外配置成在其输出在特定时刻提供估计控制信号或具有不同于估计控制信号的电平谱的备选估计控制信号(例如零信号或白噪声信号或有助于反馈通路估计的其它适当试探信号)，及在提供备选反馈通路估计信号时(在听力装置未处于“基础反馈估计模式”时)不估计背景噪声电平。该实施例使能在根据本发明的反馈通路估计和根据现有技术的反馈通路估计之间变化(如处于运行的“正常反馈估计模式”)。在实施例中，根据本发明的试探信号(估计控制信号)在特定情形下可施加到输出变换器(可能与正向通路的信号混合，例如参见图7A)以进行反馈通路的更新估计，例如由用户经用户接口开始。在实施例中，根据本发明的试探信号(估计控制信号)在听力装置加电时施加(可能构成或形成启动叮当声的一部分)以提供反馈通路的估计，例如通过与已知对应于适当安装的装置的预定反馈通路比较而得到听力装置适当安装的指示(如用于包括适合用户耳道的(可能定制的)耳模的听力装置)。
优选地，根据本发明的反馈测度(或“播放”试探信号的时间)及时最小化。优选地，反馈测度限于花费小于30s的时间，如小于15s，如小于10s，如小于5s，如小于1s。
根据本发明的第二方面，提供适于位于用户耳朵之中或之处的听力装置在估计输入变换器和输出变换器之间的反馈通路时的运行方法，输入变换器将输入声音转换为电输入信号，输出变换器将电输出信号转换为输出声音(或振动)。该方法包括：
-经输出变换器提供声反馈通路估计信号，其具有展现至少一(如多个)非零电平的第一频带和至少一第二频带的电平谱，第二频带具有零电平或者小于第一频带中的电平且小于相应第二频带中的背景噪声电平的非零电平；
-通过执行自适应反馈通路估计算法估计从输出变换器到输入变换器的反馈通路；
-在提供反馈通路估计信号的同时检测至少一第二频带中的背景噪声；
-基于至少一第二频带中检测到的背景噪声电平和至少一第一频带中估计的背景噪声电平，估计至少一第一频带中的背景噪声电平以获得输入变换器暴露于其中的背景噪声谱的估计量；及
-根据获得的背景噪声谱估计量设置自适应反馈通路估计算法的自适应速率参数(如步长)。
本发明第二方面的方法享有针对本发明第一方面的听力装置阐述的优点。具体地，由于本发明方法获得改进的当前背景噪声谱的信息(如电平信息)，实现了反馈估计算法的快速收敛。
下面描述本发明方法的实施例，在一实施例中，该方法还包括使用在与相应第一频带直接相邻的至少一相应第二频带中检测到的背景噪声电平估计至少一第一频带中的背景噪声电平。
在另一实施例中，该方法还包括：
-使听力装置在双耳运行模式下运行，及在双耳运行模式下运行的同时：
-与连同听力装置一起形成双耳听力系统的外部第二听力装置交换信号；
-从第二听力装置接收表示多个第一频带的至少一个中的背景噪声电平的噪声估计信号；及
-使用所接收的噪声估计信号估计对应的多个第一频带的至少一个中的背景噪声电平。
该实施例的优选形式为两个听力装置的双耳听力系统的运行方法。该方法包括：
-两个听力装置中的每一个执行根据上面描述的实施例的方法；
-其中相应的第一和第二频带由两个听力装置以互补的方式设置，使得两个听力装置中的第一听力装置的相应第一频带的频率与两个听力装置中的第二听力装置的相应第二频带一致。
在实施例中，自适应速率参数为自适应算法的步长μ或遗忘因子λ。在实施例中，步长μ或遗忘因子λ随频率而变(μ(f),λ(f)，f为频率)。在实施例中，如果背景噪声电平增大，修改在特定频率fx下或在特定频带中的自适应速率参数以减小自适应速率(如减小λ(fx)的μ(fx))。在实施例中，如果背景噪声电平减小，修改在特定频率fx下或在特定频带中的自适应速率参数以增大自适应速率(如增大λ(fx)的μ(fx))。
在本说明书中，“听力装置”指适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力的装置如听力仪器或有源耳朵保护装置或其它音频处理装置，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。“听力装置”还指适于以电子方式接收音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵的装置如头戴式耳机或耳麦。听得见的信号例如可以下述形式提供：辐射到用户外耳内的声信号、作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过中耳的部分传到用户内耳的声信号。
听力装置可构造成以任何已知的方式进行佩戴，如安排在耳后的单元，具有将辐射的声信号导入耳道的管或具有安排成靠近耳道或位于耳道中的扬声器；整个或部分安排在耳廓和/或耳道中的单元；连到植入颅骨的固定装置的单元、整个或部分植入的单元等。听力装置可包括单一单元或几个彼此电子通信的单元。
更一般地，听力装置包括用于从用户环境接收声信号并提供对应的输入音频信号的输入变换器和/或以电子方式(即有线或无线)接收输入音频信号的接收器、用于处理输入音频信号的信号处理电路、及用于根据处理后的音频信号将听得见的信号提供给用户的输出装置。在一些听力装置中，放大器可构成信号处理电路。在一些听力装置中，输出装置可包括输出变换器，例如用于提供空传声信号的扬声器或用于提供结构或液体传播的声信号的振动器。
在一些听力装置中，振动器可适于经皮或由皮将结构传播的声信号传给颅骨。在一些听力装置中，振动器可植入在中耳和/或内耳中。在一些听力装置中，振动器可适于将结构传播的声信号提供给中耳骨和/或耳蜗。在一些听力装置中，振动器可适于例如通过卵圆窗将液体传播的声信号提供到耳蜗液体。
“听力系统”指包括一个或两个听力装置的系统，及“双耳听力系统”指包括两个听力装置并适于协同地向用户的两只耳朵提供听得见的信号的系统。听力系统或双耳听力系统还可包括“辅助装置”，其与听力装置通信并影响和/或受益于听力装置的功能。辅助装置例如可以是遥控器、音频网关设备、移动电话(如智能电话)、广播系统、汽车音频系统或音乐播放器。听力装置、听力系统或双耳听力系统例如可用于补偿听力受损人员的听觉能力损失、增强或保护正常听力人员的听觉能力和/或将电子音频信号传给人。
除非明确指出，在此所用的单数形式的含义均包括复数形式(即具有“至少一”的意思)。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间插入元件。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。
附图说明
下面将参考附图描述本发明不同方面的另外的实施方式。
图1为听力装置实施例的示意性框图。
图2示出了在听力装置的不同实施例中使用的备选声反馈通路估计信号。
图3示出了由根据本发明实施例的两个听力装置形成的双耳听力系统的实施例。
图4为根据本发明实施例的双耳听力系统的示意性框图。
图5示出了双耳听力系统的实施例使用的备选声反馈通路估计信号。
图6A-6B为听力装置的实施例连到验配系统和/或辅助装置如智能电话的示意性框图。
图7A-7C示出了根据本发明的听力装置的另外的实施例。
附图标记说明：
100 听力装置
102 输入变换器
104 输出变换器
106 信号处理器
106.1 滤波器
106.2 信号处理器的存储器
108 反馈通路估计单元
108.1 反馈通路估计器
108.2 反馈通路估计单元的存储器
108.3 反馈通路估计单元的控制单元
108.4 试探信号发生器
108.5 背景噪声估计器
300 双耳听力系统
300L 左耳听力装置
300R 右耳听力装置
301L、301R 壳体
302L、302R 输入变换器
304L、304R 输出变换器
308L、308R 反馈通路估计单元
310L、310R 链路单元
A 电平(纵坐标)
f 频率(横坐标)
BN 背景噪声
BN’ 检测到的背景噪声
n 最大指数
F1-Fn 可调整的滤波器参数组
FBE 声反馈通路估计信号
FBE’ 检测到的反馈估计信号
FBE’1 检测到的反馈通路估计信号
FBE’2 检测到的反馈通路估计信号
FBE’3 检测到的反馈通路估计信号
f1 下边界频率
f2 上边界频率
FP 外部声反馈通路
S 自适应步长
“I” 第一频带
“II” 第二频带
具体实施方式
图1示出了形成根据本发明实施例的听力装置100的示意性框图。
听力装置100包括一个或多个传声器形式的输入变换器102和接收器(或者一个或多个接收器/扬声器)形式的输出变换器104。信号处理器106连接在输入变换器102和输出变换器104之间。反馈通路估计单元108与信号处理器106连接(如与其一体)。
在运行时，输入变换器102检测任何声输入信号(声音)并将其转换为对应的表示所接收的声音的电输入信号。输出变换器104从信号处理器106接收电输出信号并将其转换为提供给用户耳朵的声输出信号(声音)。
信号处理器106(在正常运行模式下)可用于处理输入变换器102提供的电输入信号，及基于该处理向输出变换器104提供电输出信号。作为其处理能力的一部分，信号处理器包括实施自适应传递函数的滤波器106.1。滤波器106.1变换电输入信号并根据用户的具体生理学参数和喜好(如用户的听力受损)提供滤波后的电输出信号，通常还依据听力装置当前在其中运行的声环境。在该例子中，传递函数由保存在信号处理器106的存储器106.2中并动态维护的一组可调整的滤波器参数F1-Fn控制。控制传递函数的其它滤波器参数(未示出)可在听音装置正常运行期间固定。可调整的滤波器系数的数量n取决于所使用的具体自适应传递函数。在该实施例的变化实施方式中，存储器相对于信号处理器106安排在外部并与信号处理器106电连接。滤波器系数可在时域及(或作为备选)在频域进行表示。
反馈通路估计单元108用于确定从输出变换器104到输入变换器102的外部声反馈通路FP的估计量。反馈通路估计单元108的输出由滤波器106.1在使其自适应传递函数的至少一滤波器参数F1-Fn适于校正接收的电输入信号而与外部反馈通路FP产生的不合需要的反馈分量分离时使用。作为备选，反馈通路估计单元108的包括反馈通路估计量的输出可在适当的组合单元(如求和单元)中与来自输入变换器的电输入信号组合(如从其减去)，例如参见图6A-6B和图7A-7C。
反馈通路估计单元108包括配置成执行自适应反馈通路估计算法的自适应反馈通路估计器108.1。反馈通路估计算法的自适应过程可由自适应步长参数S控制，其影响反馈通路估计算法的收敛(或发散)速度。因而，自适应步长参数S形成自适应反馈通路估计器108.1使用的输入参数并保存在反馈通路估计单元108的存储器108.2中及进行动态维护。在变化实施方式中，存储器108.2相对于反馈通路估计单元108安排在外部并与其电连接。
在实施例中，自适应反馈估计算法为：
其中，为反馈通路h的估计的脉冲响应，S为自适应参数，u为正向通路的输出(参考)信号及e为误差信号，及n为时刻(参见图6A、7A-7C)。在实施例中，自适应反馈估计算法为LMS算法。上面等式中的每一元素的频率相关性(f或频率指数k)是内含的。
控制单元108.3用于控制反馈通路估计单元的运行，具体地，用于开始和停止反馈通路测度及用于设置自适应步长参数S。
试探信号发生器108.4与控制单元108.3连接并用于基于控制单元触发(在特定“基础反馈估计”模式下)而产生和提供电估计控制信号(试探信号)，其控制输出变换器104产生声反馈通路估计信号FBE，该信号采取单一信号或信号序列的形式。电估计控制信号表示将由输出变换器输出的反馈通路估计信号FBE的电平谱。该信号可以多种方式产生，如直接合成或通过白噪声信号的数字滤波。试探信号发生器108.4不必须在物理上位于听力装置中。在备选实施例中，试探信号发生器位于别处(如辅助装置中，如验配系统中)，及试探信号从辅助装置传到(如无线)听力装置。
控制单元108.3从背景噪声估计器108.5接收输入并使用该输入用于控制自适应步长S。背景噪声估计器108.5与反馈通路估计器108.1连接并用于接收从输入变换器102提供的背景噪声数据。作为备选或另外，控制单元可配置成基于来自背景噪声估计器的输入控制试探信号的电平或持续时间。
听力装置100在执行(如静态)反馈通路估计时的运行将在下面结合图1和图2进行阐述。图2示出了在听力装置的不同实施例中使用的备选声反馈通路估计信号。应注意，反馈通路抵消本身在本领域已知。因此，下面的描述集中于在本发明的实施例中实施的特定特征。
在反馈通路估计单元108运行时，控制单元108.3的输出触发试探信号发生器108.4以产生电估计控制信号，其用于产生由输出变换器104提供给外部反馈通路FP的声反馈通路估计信号FBE。确定反馈通路估计信号FBE的谱格局的参数由控制单元提供。它们可以在开始正常运行之前通过听力装置的适当格局预先选择。在变化实施方式中，控制单元配置成动态确定反馈通路估计信号的谱格局。反馈通路估计信号的例子如图2中所示。
在对提供的反馈估计信号作出反应时，输入变换器检测已从输出变换器104经外部反馈通路FP传到输入变换器102的反馈估计信号FBE’。反馈信号FBE’的电对应由输入变换器102产生并提供给自适应反馈通路估计器108.1以估计反馈估计通路。
反馈通路估计算法的自适应通过影响该算法的收敛速度的自适应步长参数S进行控制。自适应步长参数S因而形成由自适应反馈通路估计单元使用的输入参数并保存在反馈通路估计单元108的存储器108.2中及进行调整。
反馈通路估计单元108的控制单元108.3配置成根据输入变换器102暴露于其中的背景噪声谱BN的估计量设置自适应反馈通路估计算法的自适应步长S。为确定自适应步长S，反馈通路估计单元108获取输入变换器102暴露于其中的背景噪声BN的谱信息，其由输入变换器102检测。在一变化实施方式中，自适应步长S为频率的函数。同样，在该变化实施方式中，在反馈通路估计过程中确定自适应步长可根据频率进行。在实施例中，控制单元108.3配置成，如果在频率fx下(如在特定频带中)背景噪声电平BN(在图2中，或为估计的BNE或为测得的BN’)分别增大和减小，则分别减小和增大步长S(fx)。
在该实施例的听力装置中，背景噪声谱的确定使用提供声反馈通路估计信号FBE期间的部分背景噪声谱的测度进行，其后估计未被该测度覆盖的其余未知部分中的背景噪声谱。该特定的组合反馈通路估计和背景噪声确定的方式基于产生具有特定电平谱的声反馈通路估计信号，如下所述。
图2在A)到C)的简图中示出了三个不同的检测到的声反馈通路估计信号FBE’1-FBE’3。图2示出了绘制在纵坐标A上的检测到的声反馈信号FBE’1-FBE’3的电平为绘制在横坐标f上的频率的函数。该图为示例性及示意性的图，因而未包含纵坐标和横坐标上的具体电平或频率刻度。检测到的反馈通路估计信号的电平谱被示为在按反馈通路估计需要选择的下边界频率f1和上边界频率f2之间。在实施例中，仅考虑其中预期将出现反馈的预定频率，如基于测度，如在验配过程期间，如从1kHz到5kHz的范围中的频率。
假定如图所示的由输入变换器102检测到的信号FBE’1-FBE’3的频谱对应于输出变换器104产生的相应声反馈通路估计信号的频谱。作为共同特征，所有反馈通路估计信号FBE’1-FBE’3具有至少一非零电平的第一频带(标记为“I”)和至少一第二频带(标记为“II”)，第二频带具有零电平或小于第一频带中的电平且小于相应第二频带II中检测到的背景噪声电平BN’的非零电平。相邻的第一和第二频带之间的边界频率由相应图内的纵向虚线示出。边界频率也可称为相应相邻频带的边缘频率。在实施例中，反馈通路在单一频率下使用单音进行估计。在该情形下，包含背景信号的信号的频谱将比纯音的频谱宽。
在第二频带中检测到的背景噪声电平谱BN的信号BN’作为例子在图2的C)部分示出。其被示为由输入变换器102检测，因此在图2的C)部分中标记为BN’。为使图2更好理解，在图2的A)和B)部分中未示出背景噪声信号。
图2的声反馈通路估计信号的三个例子的第一和第二频带的格局不同。在图2的A)部分的例子中，只有一个第一频带I和一个第二频带II，将覆盖的电平谱划分为两个频带。相反，反馈通路估计信号FBE’2具有三个第一频带I和四个第二频带II。在这两个例子中，第一频带I内的反馈通路估计信号的电平恒定。第一频带I和第二频带II之间在边缘频率处的转变为垂直转变，即在第一和第二例子的声反馈通路估计信号中在相邻的第一和第二频带之间只有非常窄的转变。在此，为了简单，检测到的信号FBE’1和FBE’2中背景噪声的存在未被图示出来。
图2的C)部分的第三例子示出了检测到的反馈通路估计信号FBE’3的稍微不同的谱形状。有多个第一和第二频带，在该例子中分别为四个和五个，这与图2的B)部分大致类似，但频带的边缘区域的从最大到零电平的转变稍宽。该特性可能部分因检测到的信号FBE3’中存在背景噪声引起。然而，相邻的第一和第二频带之间的窄的几乎垂直的转变并非必要条件。这也放宽了信号发生上的花费的要求，因为产生具有高频率成分的陡峭转变通常成本更高(需要更长的滤波器)。
图2的C)部分例子的第一和第二频带通常具有随时间而变的边界频率，其精确频率值随时间稍有变化，取决于背景噪声的电平谱在声反馈通路估计信号的相应转变范围怎样变化。如图2的C)部分的边缘频率标记所示，反馈通路估计信号的电平优选降至第二频带中的声背景噪声的电平之下以使能检测和技术分离这些频带中的背景噪声谱。在本例子中，该条件定义第一和第二频带之间的边缘频率。在一些应用情形下，可应用检测甚至具有比检测到的反馈通路估计信号的电平低的背景噪声的已知方法。
第一频带中检测到的反馈通路估计信号在听力装置100中在反馈通路估计器108.1中使用，使用本身在本领域已知的反馈通路估计处理(如包括自适应算法的如图6A-6B、7A-7C中所示连接的自适应滤波器)。
第二频带中检测到的背景噪声谱的确定由反馈通路估计单元108的背景噪声估计器108.5进行。背景噪声估计器108.5至少接收那些在相邻第一频带I的边界频率处或其附近的第二频带II中测得的背景噪声谱的电平。优选地，至少一背景电平估计量在每一频带内提供。基于这些相应测得的背景噪声电平，第一频带中的背景噪声谱的估计量使用估计算法进行估计。在图2的C)部分所示例子中，第一频带中的背景噪声谱通过在下和上边界频率处测得的电平之间的线性数学内插进行估计。第一频带中的电平值因而根据线性函数进行计算。也可使用任何其它适当的数学内插技术，如使用次数高于1的多项式的多项式内插法、仿样内插法、高斯内插法。备选的估计技术也可用于“充满”第一频带I中的背景噪声谱。例如，估计可基于谱噪声图，其基于第二频带II中确定的数据。在该例子中，保存的第一频带的背景噪声数据可被访问，如果需要，进行缩放以适合当前的总噪声电平。其它估计方式将在下面结合双耳听力装置进行阐述。
确定和完成的背景噪声谱由控制单元108.3用于设置自适应步长S。根据反馈通路估计器108.1使用的反馈通路估计算法，自适应步长S针对f1和f2之间的整个频率范围进行选择，或者其被确定为针对不同频谱区采用不同的值。后一备选方案可导致反馈通路估计的收敛速度在不同频谱区不同。
在反馈通路估计完成之后，结果提供给滤波器106.1，其基于估计的反馈通路调整滤波器参数F1-Fn。
该实施例通过采用具有特别低的处理时间(因为自适应速率针对背景噪声电平进行优化)的反馈通路估计而实现特别快的反馈抵消自适应。
该实施例的反馈通路估计单元108形成还包括信号处理器106的集成数字信号处理元件的组成部分。其可实施为集成电路的元件。在另一实施例中，其由可编程处理器元件形成，可以也可不以与信号处理器106集成的形式实施。然而，在其它实施例中，其形成单独的硬件，例如单独的芯片。
接下来，将结合图3-5描述双耳听力系统300。图3示出了根据本发明实施例的由两个听力装置形成的双耳听力系统的实施例。图4示出了根据本发明实施例的双耳听力系统的示意性框图。图5示出了双耳听力系统使用的、两个听力装置中的备选声反馈通路估计信号。
图3示出了根据本发明的由两个听力装置300L和300R形成的双耳听力系统300的实施例。双耳听力系统300图示为放在用户的耳朵中。听力装置300L安排在用户左耳之处和之中，听力装置300R安排在用户右耳之处和之中。听力装置300L和300R中的每一个具有壳体301L、301R，其容纳输入变换器301L、301R和正向通路的信号处理硬件如信号处理器106和反馈通路估计单元108。另外，每一听力装置具有一对输入变换器302L、302R和输出变换器304L、304R。听力装置300L、300R的详细结构在图4中示出且大部分对应于图1所示的听力装置100。然而，如图3和4中所示，两个听力装置另外包括链路单元310L、310R，其使能在两个听力装置300L、300R之间交换信号和数据，如连接两个链路单元310L、310R的虚点线所示。对于反馈通路估计单元308L、308R的更多结构细节，参考图1的实施例。
使能在听力装置之间交换控制数据及可能交换音频数据的链路单元310L和310R之间的通信链路可以是有线链路，或优选无线链路。无线链路例如可以是基于利用电磁场的近场性质的感应链路(相应装置中的电感器线圈之间的感应耦合)。这样的链路由于其相对低的功耗(及适当的短程)已广泛用在听力装置中。作为备选，无线链路可基于电磁场的远场性质(辐射场RF)。越来越多地，涉及听力装置或听力装置附件的无线链路基于蓝牙或者其它专有或标准化、相对低功率(及对应地，短程，如小于100m)的技术(如蓝牙低能量、DECT、Wi-Fi(IEEE 802.11)、ZigBee等)。在实施例中，左和右听力装置300L、300R之间的耳间通信链路基于链路单元310L和310R的天线线圈之间的感应耦合。相较相应的基于辐射场的链路，对于感应链路，这具有头部衰减小得多的优点(其通常在较低频率下运行，如低于100MHz，相较基于蓝牙(2.4GHz)的链路)。
双耳系统中听力装置的运行将在下面描述。通常，其运行与上面另外结合图2描述的图1的听力装置100的运行十分类似。应意识到，图5的图示接近地类似于图2，因此，下面的描述集中于听力装置100用作单耳听力装置及具有两个设计成在双耳听力系统中运行的听力装置的双耳系统300之间的差别。
图4的反馈通路估计单元308L、308R在相应的外部反馈通路FPR和FPL的反馈估计过程中使用频谱互补的声反馈控制信号FBER、FBEL。两个听力装置300L、300R的反馈通路估计单元308L、308R可配置成以互补的方式设置其相应的第一和第二频带IL、IIL和IR、IIR，使得听力装置308L的相应第一频带IL的频率与听力装置308R的相应第二频带IIR实质上一致(如图5中所示)。
因而，在每一听力装置308L、308R个别执行的反馈通路估计过程中，每一听力装置测量听力装置300L、300R暴露于其中的背景噪声BNL、BNR的背景噪声谱的不同部分BNL’、BNR’。在频谱可能不同的同时，它们通常在频谱特征方面类似。测得的频谱信息BNL’、BNR’经链路单元310L.310R在两个听力装置之间交换并用作反馈通路估计单元308L、308R的相应背景噪声估计器使用的相应背景噪声估计量BNER、BNEL的基础。这进而导致个别确定每一听力装置300L、300R中的相应自适应步长S。
不需要两个装置一起覆盖全部频谱。在变化实施方式中，每一听力装置308L、308R配置成与图1的单耳装置类似地运行及在关于背景噪声的频谱信息未由相应的另一装置提供时采用上面描述的其它噪声估计技术。
此外，相较于背景电平的双耳交换，内插在非常高的频率下将更好地起作用(由于可能的头部阴影效应)。这样，也可采用两个背景电平估计量的组合。
图6A-6B涉及本发明特别有价值的典型场合即验配情形，尤其是将估计反馈通路的第一或基础估计量的情形。图6A示出了根据本发明的听力装置(HD)100的示意性框图，及图6B示出了前述听力装置100经编程接口PROG-IF(有线或无线)连接到验配系统FIT-SYS。
图6A示出了根据本发明的听力装置100的示意性框图。信号通常为时变信号。这在图6A(及图7A-7C)中由时间指数n指明。在框图的部分中，信号以时频表示分解，由时间和频率指数n、k指明。听力装置包括用于将输入声音转换为电输入信号s(n)的输入变换器102(在此为传声器)、用于将电输出信号u(n)转换为输出声音的输出变换器104(在此为扬声器)、及配置成分析电输入信号s(n)和产生电输出信号u(n)的信号处理器106。然而，在图6A中，包括用于估计从输出变换器104到输入变换器102的反馈通路h的自适应算法的反馈估计单元108.1和滤波器106.1与试探信号发生器108.4的连接的例子将另外描述。在反馈测度期间(如在特定基础反馈测量运行模式下，例如在验配期间)，产生试探信号u(k,n)并具有图2中示意性所示的频谱的试探信号发生器108.4经提供时域输出信号u(n)的合成滤波器组SFB连接到输出变换器104，从而产生对应的输出声音(如图1中的FBE)。反馈通路h在输入变换器102处提供反馈信号v(n)，其处另外存在外部(噪声)信号x(n)。混合的反馈和背景噪声声音信号v(n)+x(n)由输入变换器102拾取并作为电输入信号s(n)“传送”。输入变换器102连接到分析滤波器组AFB，其按时频表示提供时域输入信号s(n)，如在多个频带中，以信号y(k,n)的形式。包括反馈估计单元108.1的自适应滤波器单元AF连接到组合单元(在此为求和单元“+”)及试探信号发生器108.4的输出。自适应滤波器单元AF(在开环测量中)提供反馈通路的、信号形式的估计量。反馈通路估计量在求和单元“+”中从输入信号y(k,n)减去，所得的(误差)信号e(k,n)用作自适应滤波器单元AF的自适应算法(反馈估计单元108.1)的输入(与(参考)信号u(k,n)一起)，参见图7B、7C。自适应滤波器单元使用自适应算法(如LMS或任何其它适当的算法，例如通过使误差信号e(k,n)的统计偏差测度最小化(如E[│e(k,n)│2]，其中E为预期值算子))确定的滤波器系数对输出信号u(k,n)进行滤波并提供反馈估计信号电输入信号y(k,n)由背景噪声估计器108.5进行分析，其分析对应于试探信号u(k,n)的低电平频带(第二频带)的频带的谱含量及估计另一(互补的、第一)频带中的噪声电平。背景噪声估计器108.5将包含输入信号频带中的噪声电平的估计量(图2的C)部分中的BN’、BNE)的信号x(n,k)提供给控制单元(CNT)108.3。在此基础上(如基于每一(第一和第二)频带中的噪声电平和/或噪声电平随时间的变化(时间导数))，控制单元108.3经信号ARC确定自适应算法的适当的自适应速率(如步长)。另外，控制单元CNT配置成控制听力装置的模式选择，包括反馈测量的开始和终止(包括经信号PSC施加和终止试探信号u(k,n))。优选地，听力装置100(如在运行时连接到控制单元108.3)包括到编程装置FIT-SYS的接口PROG-IF，从而使能遥控反馈测量(参见图6B)。
图6B示出了听力装置100(HD，如图6A中所示的)经通信链路FL和听力装置的编程接口PROG-IF连接到验配系统FIT-SYS的示意性框图。听力装置的信号处理器SP在运行时经信号FC-FD连接到验配系统，从而使控制信号能经验配系统产生并在听力装置中执行及使能在验配系统和听力装置之间交换数据。优选地，听力装置的运行模式可经验配系统进行控制(如由听觉病矫治专家)。优选地，反馈通路估计的进行可在验配系统中开始和/或后处理(如基于反馈测量修改处理算法的参数)。总的来说，验配系统FIT-SYS配置成针对特定用户的需要定制听力装置的信号处理算法，例如使得听力装置被调整(如编程)以补偿用户的听力受损和/或使听力装置适于用户的愿望或需要(如启用或禁用助听器的某些特征)。此外，验配系统可配置成使某些测量能与听力装置的功能件协作进行(如本发明中描述的反馈测量)。
在反馈测量期间，如上所述，听力装置可通过有线或无线链路FL连接到验配计算机。因此，反馈通路的实际计算不必须在听力装置HD中进行。在实施例中，反馈估计在运行验配软件的计算机(如PC或专门的编程装置)中或在辅助装置(如智能电话)中进行，其可(如无线)连接到听力装置。因此，作为备选，反馈估计单元可位于验配系统(或辅助装置)中。
在实施例中，在辅助装置AD如智能电话的传声器处估计(或部分估计)背景电平并转发给听力装置(和/或验配系统)，如经无线链路WL，例如蓝牙链路(或特别适于消耗低功率的链路，如基于蓝牙低能量的链路)。这在图6B的右下部中示出，其中辅助装置AD运行估计听力装置邻近的当前噪声谱的APP(如使用辅助装置如遥控装置例如智能电话的传声器(或从听力装置接收传声器信号))并将结果传给听力装置100(如图所示，在此经链路WL)或经通信接口(如经听力装置，或直接)传给验配系统FIT-SYS。在实施例中，听力装置的运行模式可从用户接口开始，例如包括听力装置上的启动件，或从辅助装置(的APP)开始。在实施例中，反馈测量可从辅助装置(的APP)开始。
同样，如果作为发出的试探信号的结果，在传声器处接收的所记录信号的整个序列在验配系统的计算机处或在智能电话处可用，反馈通路估计不必须为自适应估计。
图7A示出了根据本发明的听力装置100的示意性框图。图7A的实施例包括与结合图6A所示和所述一样的功能模块。另外，控制单元108.3(CNT)接收多个输入D1,D2,…,Dq以帮助控制运行模式和反馈通路测量，如从多个检测器接收，例如来自噪声检测器、单音检测器、话音检测器等的噪声估计量。这些输入可从其它装置(如从双耳听力系统的另一听力装置)或从听力装置100本身接收。此外，图7A的控制单元108.3接收输入(误差)信号和输出(如试探)信号。在实施例中，控制单元配置成估计正向通路的信号的自相关或正向通路的两个信号(如e和u)之间的互相关，及在确定自适应算法的自适应速率时使用这些参数。图7A图示配置成在听力装置的“基础反馈通路估计运行模式”下估计反馈通路的听力装置100，其中正向通路中在信号处理单元DSP的输入处的开关s断开(由模式控制输入MC控制，例如来自控制单元108.3)。听力装置还配置成在正常模式下运行，其中开关s闭合及其中试探信号发生器不再工作(或在另一运行模式下，如提供用于正常使用的特定试探信号)。在正常模式下，听力装置假定将以闭环结构进行使用，其中输入信号s(n)通过减去自适应滤波器AF提供的反馈估计量而针对反馈自适应地进行校正，所得的反馈校正的(误差)信号e由信号处理单元DSP增强(如通过提供随用户具体频率而变的增益和/或对输入信号的其它信号处理)，及提供处理后的输出信号u，其可以也可不在馈给(合成滤波器组SFB和)输出变换器104并作为输出声音(或振动)呈现给用户之前经混合单元(在此为求和单元“+”)与来自试探信号发生器108.4的试探信号混合。听力装置的正常运行模式将结合图7B和7C进一步描述。
正向通路的信号被示为按时频表示进行处理，但作为备选，可在时域进行。不同于所示开关的其它开关单元也可被包括并由控制单元控制以使能根据当前运行模式选择性地切入和切出功能模块，例如切入和切出噪声估计单元108.5或自适应滤波器AF(如在不想要反馈抵消的模式下)，从而优化当前消耗。通常，听力装置包括有限容量的能源(如电池)。
图7B示出了处于正常运行模式的听力装置HD的实施例，其中自适应滤波器AF估计反馈通路及组合单元“+”在所得的信号e(n)在信号处理单元DSP中进行处理之前将反馈通路估计量(vh(n))从数字化输入信号s(n)＝v(n)+x(n)(x(n)为目标(环境信号))减去，如上所述。自适应滤波器包括可变“滤波器”部分及目标在于提供从数模转换器DA到输出变换器、经反馈通路h(n)到输入变换器和模数转换器AD的“外部”反馈通路“h(n)”的良好估计的预测误差或算法部分(模块的)预测误差算法使用参考信号(在此为输出信号u(n))连同源自传声器信号的信号(在此为误差信号e(n))一起以找到在参考信号施加到自适应滤波器AF时使预测误差最小化的自适应滤波器设置。
图7C示出了处于正常运行模式的听力装置HD的实施例。听力装置包括两个并联的反馈抵消系统。第一反馈抵消系统包括固定的滤波器，包括具有由根据本发明的反馈估计单元106.2确定的(如保存在图1的存储器106.2中的)滤波器系数的滤波器部分。该反馈估计量vhf(n)假定表示反馈通路h(n)的相对静态的部分的估计量并从包括目前(动态)反馈通路信号v(n)和环境(目标)信号x(n)的混合的输入信号v(n)+x(n)减去。第二反馈抵消系统包括自适应滤波器，包括自适应地具有自适应算法确定的滤波器系数的可变滤波器部分。该反馈估计量vha(n)假定表示反馈通路h(n)的相对动态的部分的估计量并从通过相对静态的反馈估计量vhf(n)校正的输入信号v(n)+x(n)减去，从而提供环境(目标)信号x(n)的估计量。
为使本说明书易理解，在实施本发明的上下文中，集中于反馈通路估计单元108执行的功能。然而，在一些实施例中，反馈通路估计单元并非控制可适应的滤波器系数的唯一控制实例。其它控制单元也可存在并用于控制确定滤波器的运行的其它可适应系数。
本发明也可实施在其它听力装置中，如耳麦、头戴式耳机、电话听筒或移动电话。

Claims (18)

1.适于位于用户耳朵之中或之处的听力装置，包括：
-输入变换器，配置成检测声输入信号并将其转换为电输入信号；
-输出变换器，配置成接收电输出信号并将其转换为声或振动输出信号；
-反馈通路估计单元，配置成估计从输出变换器到输入变换器的反馈通路，其通过执行自适应反馈通路估计算法并根据输入变换器暴露于其中的背景噪声谱的估计量设定自适应反馈通路估计算法的自适应速率参数；其中
-所述反馈通路估计单元还配置成：
a)向输出变换器提供用于产生具有电平谱的声反馈通路估计信号的电估计控制信号，其具有至少一非零电平的第一频带和至少一第二频带，所述第二频带具有零电平或者具有小于第一频带中的电平且小于相应第二频带中的背景噪声电平的非零电平；
b)在提供反馈通路估计信号的同时控制输入变换器以检测至少一第二频带中的背景噪声电平；及
c)使用至少一第二频带中检测到的背景噪声电平估计至少一第一频带中的背景噪声电平以获得背景噪声谱的估计量。
2.根据权利要求1所述的听力装置，其中至少一第一频带中的背景噪声电平的估计基于至少一第二频带中检测到的背景噪声电平。
3.根据权利要求1所述的听力装置，其中反馈通路估计单元配置成使用与相应第一频带直接相邻的至少一相应第二频带中检测到的背景噪声电平估计至少一第一频带中的背景噪声电平。
4.根据权利要求1或2所述的听力装置，还包括：
-链路单元，配置成在听力装置的双耳运行模式下与连同该听力装置一起形成双耳听力系统的第二听力装置的外部链路单元交换信号；其中
-所述链路单元配置成从外部链路单元接收表示至少一第一频带中的背景噪声电平的噪声估计信号并提供给反馈通路估计单元；及其中
-所述反馈通路估计单元配置成使用所接收的噪声估计信号估计对应的至少一第一频带中的背景噪声电平。
5.根据权利要求1所述的听力装置，其中至少一第二频带安排在两个相邻的第一频带之间。
6.根据权利要求1所述的听力装置，其中声反馈通路估计信号的电平谱包括交替顺序的第一和第二频带。
7.根据权利要求1所述的听力装置，还包括：
-信号处理器，其与反馈估计单元、输入变换器和输出变换器连接，及其配置成将可调整的传递函数应用于电输入信号或源自其的信号并提供滤波后的电输出信号，所述可调整的传递函数通过使用反馈通路估计单元提供的反馈通路估计信息确定的可适应滤波器系数进行控制。
8.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述反馈通路估计单元包括：
-反馈通路估计器，配置成执行自适应反馈通路估计算法，其收敛速度使用自适应步长参数的可控值进行控制；
-控制单元，配置成开始反馈估计操作并根据背景噪声谱的估计量设置可调整的步长参数；
-试探信号发生器，配置成产生电估计控制信号并将其提供给输出变换器，其包括定义将由输出变换器产生的声反馈通路估计信号的第一和第二频带的频谱格局；及
-背景噪声估计器，配置成从输入变换器接收测得的关于第二频带的背景噪声谱信息及估计关于第一频带的背景噪声谱信息。
9.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述反馈通路估计单元配置成：
-在其输出在特定时刻提供所述估计控制信号或具有不同于所述估计控制信号的电平谱的备选估计控制信号；及
-在提供备选反馈通路估计信号时不估计背景噪声谱。
10.根据权利要求1所述的听力装置，包括到验配系统的通信接口，从而使能从验配系统控制听力装置和/或在听力装置与验配系统之间交换数据。
11.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述听力装置适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。
12.一种双耳听力系统，包括两个根据权利要求4的听力装置，其中两个听力装置的反馈通路估计单元可配置成以互补的方式设置相应的第一和第二频带，使得两个听力装置中的第一听力装置的相应第一频带的频率与两个听力装置中的第二听力装置的相应第二频带一致。
13.适于位于用户耳朵之中或之处的听力装置在估计输入变换器和输出变换器之间的反馈通路时的运行方法，输入变换器将输入声音转换为电输入信号，输出变换器将电输出信号转换为输出声音，所述方法包括：
-经输出变换器提供声反馈通路估计信号，其具有展现至少一非零电平的第一频带和至少一第二频带的电平谱，第二频带具有零电平或者小于第一频带中的电平且小于相应第二频带中的背景噪声电平的非零电平；
-通过执行自适应反馈通路估计算法估计从输出变换器到输入变换器的反馈通路；
-在提供反馈通路估计信号的同时检测至少一第二频带中的背景噪声电平；
-使用至少一第二频带中检测到的背景噪声电平估计至少一第一频带中的背景噪声电平以获得输入变换器暴露于其中的背景噪声谱的估计量；及
-根据获得的背景噪声谱估计量设置自适应反馈通路估计算法的自适应速率参数。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括基于至少一第二频带中检测到的背景噪声电平和/或基于至少一第一频带中估计的背景噪声电平估计至少一第一频带中的背景噪声电平。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括使用在与相应第一频带直接相邻的至少一相应第二频带中检测到的背景噪声电平估计至少一第一频带中的背景噪声电平。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：
-使听力装置在双耳运行模式下运行，及在双耳运行模式下运行的同时：
-与连同听力装置一起形成双耳听力系统的外部第二听力装置交换信号；
-从第二听力装置接收表示至少一第一频带中的背景噪声电平的噪声估计信号；及
-使用所接收的噪声估计信号估计对应的至少一第一频带中的背景噪声电平。
17.包括两个听力装置的双耳听力系统的运行方法，所述方法包括：
-两个听力装置中的每一个执行根据权利要求16的方法；
-其中相应的第一和第二频带由两个听力装置以互补的方式设置，使得两个听力装置中的第一听力装置的相应第一频带的频率与两个听力装置中的第二听力装置的相应第二频带一致。
18.一种听力系统，包括根据权利要求1的听力装置或根据权利要求12的双耳听力系统及包括辅助装置，所述听力系统配置成使能在所述听力装置或所述双耳听力系统和所述辅助装置之间交换数据。
CN201410655697.6A 2013-11-15 2014-11-17 具有自适应反馈通路估计的听力装置 Expired - Fee Related CN104661151B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13193053.9 2013-11-15
EP13193053.9A EP2874409B1 (en) 2013-11-15 2013-11-15 Hearing device with adaptive feedback-path estimation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104661151A CN104661151A (zh) 2015-05-27
CN104661151B true CN104661151B (zh) 2019-07-05

Family

ID=49578219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410655697.6A Expired - Fee Related CN104661151B (zh) 2013-11-15 2014-11-17 具有自适应反馈通路估计的听力装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9179224B2 (zh)
EP (2) EP2874409B1 (zh)
CN (1) CN104661151B (zh)
DK (2) DK3419313T3 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK3002959T3 (en) * 2014-10-02 2019-04-29 Oticon As FEEDBACK ESTIMATION BASED ON DETERMINIST SEQUENCES
DK3062531T3 (en) * 2015-02-24 2018-01-15 Oticon As HEARING DEVICE, INCLUDING A DISCONNECTING DETECTOR WITH ANTI-BACKUP
US20170078806A1 (en) 2015-09-14 2017-03-16 Bitwave Pte Ltd Sound level control for hearing assistive devices
US20170195811A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-06 Knowles Electronics Llc Audio Monitoring and Adaptation Using Headset Microphones Inside User's Ear Canal
US10251001B2 (en) * 2016-01-13 2019-04-02 Bitwave Pte Ltd Integrated personal amplifier system with howling control
US11030989B2 (en) 2016-12-22 2021-06-08 Synaptics Incorporated Methods and systems for end-user tuning of an active noise cancelling audio device
US10012691B1 (en) * 2017-11-07 2018-07-03 Qualcomm Incorporated Audio output diagnostic circuit
CN117529772A (zh) * 2021-02-14 2024-02-06 赛朗声学技术有限公司 用于开放式声学耳机处的主动声学控制（aac）的设备、系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1375178A (zh) * 1999-09-20 2002-10-16 声波创新有限公司 助听器中的子带声反馈消除
CN1391780A (zh) * 1999-11-22 2003-01-15 布瑞汉姆·扬大学 结合信号处理技术的助听器装置
CN102026080A (zh) * 2009-04-02 2011-04-20 奥迪康有限公司 基于插入和/或固有的信号特性及匹配恢复的自适应反馈抵消
EP2495996A2 (en) * 2007-12-11 2012-09-05 Bernafon AG Method for measuring critical gain on a hearing aid

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1191813A1 (en) * 2000-09-25 2002-03-27 TOPHOLM & WESTERMANN APS A hearing aid with an adaptive filter for suppression of acoustic feedback
DE102006020832B4 (de) * 2006-05-04 2016-10-27 Sivantos Gmbh Verfahren zum Unterdrücken von Rückkopplungen bei Hörvorrichtungen
EP2237573B1 (en) * 2009-04-02 2021-03-10 Oticon A/S Adaptive feedback cancellation method and apparatus therefor
US8442251B2 (en) * 2009-04-02 2013-05-14 Oticon A/S Adaptive feedback cancellation based on inserted and/or intrinsic characteristics and matched retrieval
DK2613566T3 (en) * 2012-01-03 2016-10-17 Oticon As A listening device and method for monitoring the placement of an earplug for a listening device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1375178A (zh) * 1999-09-20 2002-10-16 声波创新有限公司 助听器中的子带声反馈消除
CN1184855C (zh) * 1999-09-20 2005-01-12 声波创新有限公司 助听器中的子带声反馈消除的方法及设备
CN1391780A (zh) * 1999-11-22 2003-01-15 布瑞汉姆·扬大学 结合信号处理技术的助听器装置
EP2495996A2 (en) * 2007-12-11 2012-09-05 Bernafon AG Method for measuring critical gain on a hearing aid
CN102026080A (zh) * 2009-04-02 2011-04-20 奥迪康有限公司 基于插入和/或固有的信号特性及匹配恢复的自适应反馈抵消

Also Published As

Publication number Publication date
EP3419313A1 (en) 2018-12-26
US9179224B2 (en) 2015-11-03
CN104661151A (zh) 2015-05-27
EP2874409A1 (en) 2015-05-20
US20150139460A1 (en) 2015-05-21
DK2874409T3 (en) 2018-12-10
EP2874409B1 (en) 2018-09-05
DK3419313T3 (da) 2021-10-11
EP3419313B1 (en) 2021-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104661151B (zh) 具有自适应反馈通路估计的听力装置
US10206048B2 (en) Hearing device comprising a feedback detector
US10182298B2 (en) Hearing assistance device comprising an input transducer system
US8737655B2 (en) System for measuring maximum stable gain in hearing assistance devices
EP3185589B1 (en) A hearing device comprising a microphone control system
CN105933838B (zh) 使听力装置适应用户耳朵的方法及听力装置
CN104902418B (zh) 用于估计目标和噪声谱方差的多传声器方法
CN110035367A (zh) 反馈检测器及包括反馈检测器的听力装置
CN104427455B (zh) 使用助听装置进行recd测量的方法
US11146897B2 (en) Method of operating a hearing aid system and a hearing aid system
CN104349259B (zh) 具有输入变换器和无线接收器的听力装置
CN104980865A (zh) 包括双耳降噪的双耳助听系统
CN101874412A (zh) 具有预测和抵消声反馈的反馈布置的助听器系统、方法及使用
CN105722001A (zh) 适于估计当前真耳-耦合腔差值的听力装置
CN110139200A (zh) 包括用于降低反馈的波束形成器滤波单元的听力装置
CN105491495B (zh) 基于确定性序列的反馈估计
EP2999235A1 (en) A hearing device comprising a gsc beamformer
CN111050260A (zh) 降噪方法及系统
EP3480809B1 (en) Method for determining a response function of a noise cancellation enabled audio device
WO2019086432A1 (en) Method of operating a hearing aid system and a hearing aid system
EP3840402B1 (en) Wearable electronic device with low frequency noise reduction
EP3837861B1 (en) Method of operating a hearing aid system and a hearing aid system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190705

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee