CN105392096A - 双耳听力系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双耳听力系统及方法，其中该听力系统包括两个听力仪器，每一听力仪器包括：输入变换器，用于从环境接收声音信号并产生电信号；及信号处理单元；信号处理单元之一包括频率滤波器单元，其包括用于产生电信号的高频部分和低频部分的频率滤波器，及另一信号处理单元包括频率滤波器单元，其包括用于产生另一电信号的低频部分的频率滤波器；听力仪器之一包括配置成传输高频部分的发射器单元，及另一听力仪器包括配置成接收高频部分的接收器单元；信号处理单元之一包括处理单元，用于在发射之前处理高频部分或者用于在接收高频部分之后处理高频部分；及信号处理单元之一配置成从低频部分和高频部分或者处理后的高频部分的组合产生处理后的电信号。

Description

双耳听力系统及方法

技术领域

本发明涉及包括两个听力仪器的双耳听力系统，每一听力仪器构造成佩戴在用户头部的任一侧。本发明还涉及产生双耳电信号的方法。

背景技术

听力仪器用于改善或使能听觉感知即听力。作为一组听力仪器，助听器在当今普遍使用并帮助听力受损人员提高其听觉能力。助听器通常包括传声器、输出变换器、电路、及电源如电池。输出变换器例如可以是扬声器(也称为接收器)、振动器、构造成植入在耳蜗处的电极阵列、或者能够从电信号产生声音信号的任何其他仪器。传声器从环境接收声音信号并从所接收的声音信号产生电信号。电信号由电路进行处理，如频率有选择地放大、降噪、针对听音环境进行调整、和/或移频等，处理后的声音信号由输出变换器产生，其可提供给助听器的用户。为改善用户的听觉体验，在电路中可包括频谱滤波器组，其例如分析不同的频带或者个别地处理不同频带中的电信号并使能提高信噪比。频谱滤波器组当前通常在任何助听器中在线运行。

表征助听器的一种方式是通过它们与用户耳朵相配的方式。助听器例如包括ITE(耳内式)、RITE(耳内接收器式)、ITC(耳道式)、CIC(深耳道式)、及BTE(耳后式)助听器。ITE助听器的部件主要位于耳中，而ITC和CIC助听器部件位于耳道中。BTE助听器通常包括耳后单元，其通常安装在用户耳朵后面或上面并连接到充气管，该管具有可安装在用户耳道中的远端。扬声器产生的声音可通过充气管传到用户耳道的耳膜。RITE助听器通常包括布置在用户耳朵后面或上面的BTE单元及具有接收器即扬声器的ITE单元，接收器布置在用户耳道中。BTE单元和ITE单元通常经引线连接。电信号可经引线传到布置在耳道中的接收器即扬声器。

通常，听力仪器的用于从环境接收声音的传声器为全向传声器，意味着它们不区分声音的方向。为提高用户的听力，波束形成器可包括在电路中。波束形成器通过抑制来自不同于波束形成器参数定义的方向即听取方向的其它方向的声音而改善空间听力。这样，信噪比可增加，因为主要是来自如用户前面的声源的声音被接收。通常，波束形成器将空间分为两个子空间，从其中之一接收声音而抑制来自另一子空间的声音，这导致空间听力。

听力仪器可佩戴在一只耳朵处即单耳佩戴，或者佩戴在两只耳朵处即双耳佩戴。双耳听力系统包括两个听力仪器，用户的左耳和右耳各一个。双耳听力系统的听力仪器可彼此以无线方式交换信息并通过模拟双耳方向性而使能空间听力，即两个助听器可一起用于减小头部一侧的声音以使更容易听见另一侧在说什么。因此，听力仪器可使用与单耳助听器的助听器方向性处理中一样类型的波束形成技术来模拟人的双耳方向性。然而，这些类型的波束形成技术在实践中并不能很好地起作用。波束成形在低于约1kHz的低频率下可很好地起作用，但由于空间混叠问题在高频率展现不足的性能。另一问题在于双耳波束形成器的输出为单频道输出，即单一通道。当该单频道输出呈现给用户时，声音的空间性质通常完全改变及声音通常成为主观声音，即声音听上去就像该声音在头部内部听见一样。在助听器中使用双耳波束形成器的另一问题在于波束形成器依赖于非常好的传输质量。如果不能确保非常好的传输质量，正如助听器中一样，由于比特率太低，将导致差的性能。

US2010/0002886A1公开了一种包括ITF装置和降噪装置的双耳听力系统及其运行方法。ITF装置配置成用于提供耳间传递函数(ITF)，例如通过将ITF计算为相同角度的两个头部相关传递函数(HRTF)的商，其中一个HRTF为左耳的HRTF，另一个HRTF为右耳的HRTF。降噪装置如两个双耳维纳滤波器配置成根据耳间传递函数进行降噪。双耳听力系统可包括第一和第二装置，第一装置中具有发送单元，第二装置中具有接收单元。数据可从第一装置传到第二装置。数据可通过预处理器压缩，尤其通过感知编码，即利用音频信号的某些成分不可或者几乎不可由人耳感知到因而其可被忽略的压缩。另外，ITF数据传输的带宽可通过仅传输全部ITF数据的一部分而减小，因为ITF通常将不会非常快地改变，这是因为声源通常不会非常快地移动。

发明内容

本发明的目标在于提供一种改进的双耳听力系统及用于产生双耳电信号的方法。本发明的另一目标在于提供现有技术的备选方案。

在仅需要传输电信号的全带宽的一小部分的同时实现产生双耳电信号的双耳听力系统是有利的。还希望使双耳听力系统能在提高信噪比的同时保留空间线索。

为更好地解决这些问题中的一个或多个，在本发明的一方面，提供一种双耳听力系统，其包括两个听力仪器，每一听力仪器构造成由用户佩戴在头部的任一侧。每一听力仪器包括输入变换器如传声器和信号处理单元。输入变换器配置成从环境接收声音信号并从所接收的声音信号产生电信号。双耳听力系统的信号处理单元之一包括频率滤波器组，其包括用于产生电信号的高频部分和低频部分的频率滤波器。另一信号处理单元包括频率滤波器单元，其包括用于产生电信号的低频部分的频率滤波器。听力仪器之一包括配置成传输电信号的高频部分的发射器单元。另一听力仪器包括配置成接收电信号的高频部分的接收器单元。信号处理单元之一包括处理单元，用于在发射之前用处理滤波器处理电信号的高频部分或者用于在接收器单元接收高频部分之后用处理滤波器处理电信号的高频部分。此外，信号处理单元之一配置成从电信号的低频部分和高频部分的组合或者用处理滤波器处理后的电信号高频部分产生处理后的电信号。

双耳听力系统可以这样一种方式运行，目标声源侧的听力仪器之一即同侧听力仪器产生从所接收的声音信号产生的电信号的高频部分并将该高频部分传给布置在主要噪声源所处的另一侧的另一听力仪器即对侧听力仪器。由相应听力仪器的输入变换器接收的相应电信号的低频部分，其包含耳间时间差线索，之后与同侧听力仪器的电信号的高频部分相加。高频部分还可在它们与相应的低频部分相加之前由处理单元处理以模拟对应于从头部同侧到头部对侧的声音信号传输的头部阴影效应。以上述方式运行双耳听力系统使能提高电信号的信噪比同时保留空间线索。

由于只有电信号的高频部分从听力仪器之一传到另一听力仪器，相较传输全带宽电信号，仅需要较小的带宽。此外，空间线索可得以保留，因为听力仪器的低频部分可用于在双耳听力系统的每一听力仪器处产生双耳电信号。

双耳听力系统还可包括助听器处理单元，配置成对频率部分和/或电信号应用助听器特有处理以产生处理后的电信号。助听器特有处理包括但不限于频率选择性放大、降噪、移频、用户特有听力改善、随环境而变的听力改善、或其它助听器特有处理或者其组合。

处理滤波器可类似于根据听取方向应用头部相关传递函数。耳间头部相关传递函数的应用模拟头部阴影效应，即从用户头部同侧到用户头部对侧的声音信号传输。

用于处理电信号的高频部分的处理单元包括低通滤波器和配置成在时间上延迟电信号的时延单元。在该情形下，头部阴影效应通过使用低通滤波器和时延单元对电信号的高频部分进行低通滤波和时间延迟而模拟。低通滤波器的截止频率例如可低于1200Hz，如低于900Hz，如低于800Hz，优选约1kHz。由时延单元应用于电信号的时间延迟例如可具有650μs±50μs的值，或者约600μs±50μs。

每一听力仪器的信号处理单元可包括低通滤波器。听力仪器的低通滤波器可具有一样的截止频率。

低频部分的截止频率可低于1200Hz，如低于900Hz，如低于800Hz。

高频部分的截止频率可高于500Hz，如高于600Hz，如高于800Hz。

用于产生低频部分和高频部分的频率滤波器单元的频率滤波器可构成具有约800Hz的交越频率的交越滤波器。交越频率也可以为约600Hz、700Hz、900Hz或1000Hz。

双耳听力系统可包括方向性单元。该方向性单元之后可配置成选择相对于听力仪器的听取方向。方向性单元可用于确定或选择听取方向。同侧因而同侧听力仪器可根据听取方向确定。听力仪器的信号处理单元可更靠近听取方向的目标声源，即同侧听力仪器配置成提供电信号的高频部分以传给相应的另一听力仪器即对侧听力仪器。

双耳听力系统可包括用户接口。用户接口可配置成使用户能相对于听力仪器选择听取方向。用户接口例如可实施在听力仪器之一或外部装置中。通过用户接口选择的听取方向之后可从包括用户接口的装置传给听力仪器。用户接口还可配置成控制双耳听力系统的其它功能，如总音量、系统灵敏度、用户特有选择等。

双耳听力系统的信号处理器可配置成在两个听力仪器之间引入耳间时延以补偿因在两个听力仪器之间发送双耳信号导致的传输延迟。信号处理器例如可以是时延单元。

双耳听力系统可包括配置成处理电信号的波束形成器。该波束形成器可在电信号由频率滤波器单元滤波并由处理单元处理之前或者在它们已被滤波和处理之后应用于电信号。波束形成器可实施为可在听力仪器之一的信号处理单元上执行的程序或算法。

双耳听力系统可包括至少一输出变换器，用于基于电信号产生可由用户感知为声音的输出。输出变换器例如可以是扬声器(有时称为接收器)、耳蜗植入物、振动器、或任何其它输出变换器或者其组合。

信号处理单元的部分元件或者所有元件可以可在信号处理单元上执行的程序、算法形式实施以按上面所述执行相应元件的相应任务。

本发明还提供使用双耳听力系统产生电信号的方法，其中第一听力仪器和第二听力仪器放在佩戴者的相应第一和第二耳朵处。该方法包括在第一和第二听力仪器中的每一听力仪器处从环境接收声音信号的步骤。此外，该方法包括从第一听力仪器位置处的声音信号产生第一电信号的步骤。该方法还包括从第二听力仪器位置处的声音信号产生第二电信号的步骤。此外，该方法包括通过滤波产生电信号之一的高频部分和低频部分的步骤。该方法还包括通过滤波产生另一电信号的低频部分的步骤。此外，该方法包括步骤：用滤波器处理高频部分、将处理后的高频部分传给另一听力仪器或者将高频部分传给另一听力仪器并在传输之后用滤波器处理高频部分。该方法还包括从低频部分和电信号的高频部分或用滤波器处理后的高频部分的组合产生处理后的电信号。

该方法可包括用于处理高频部分的滤波器，该处理类似于根据听取方向应用头部相关传递函数。

使用滤波器处理高频部分可包括用低通滤波器对高频部分进行滤波及随后对滤波后的高频部分应用时间延迟的步骤。低通滤波器可具有低于1200Hz的截止频率，如低于900Hz，如低于800Hz，如约1kHz。应用于电信号的高频部分的时间延迟例如可具有600μs±50μs或650μs±50μs的值。

通过滤波产生电信号之一的高频部分和低频部分的步骤可对同侧的电信号进行。同侧因此可在选择听取方向的听取方向选择步骤中确定。听取方向的选择可由用户人工进行或者通过自动方法进行，如基于耳间时延测度、声压级测度、话音活动测度、或本领域技术人员已知的确定声音方向的其它适当测度方法或其组合。根据听取方向，佩戴在用户两只耳朵上的听力仪器位置之一选择为同侧，另一个选择为对侧。之后，本发明方法执行通过对对侧进行滤波产生电信号的低频部分的步骤。

本发明方法还包括波束成形步骤。在该情形下，波束成形可对从所接收的声音信号产生的电信号或对处理后的电信号中的任一个进行。

本发明方法还可包括从处理后的电信号产生可由用户感知为声音的刺激的步骤。

每一方面的各个特征可与其他方面的任何或所有特征组合。同样，结合听力系统提及的特征可以是听力系统运行方法的一部分，结合听力系统运行方法提及的特征可以是听力系统的一部分。

本发明还提供双耳助听系统用于执行本发明方法的至少部分步骤。

附图说明

本发明将在下面结合附图进行详细描述，其中：

图1示意性地示出了双耳听力系统由用户佩戴而听目标声源的情形。

图2示意性地示出了第一双耳听力系统。

图3示意性地示出了第二双耳听力系统。

图4示意性地示出了用于选择听取方向的用户接口。

图5示意性地示出了在具有不同听取方向的四个声音情形例子中的双耳听力系统。

图6示意性地示出了第三双耳听力系统。

附图标记说明

10双耳听力系统

12头部

14用户

16第一听力仪器

18第二听力仪器

20左耳

22右耳

24声源

26声音

28噪声源

30噪声方向

32听取方向

34信号

36第一传声器

38第二传声器

40信号处理单元

42天线

44扬声器

46方向单元

47频率滤波器单元

48低通滤波器

50高通滤波器

52求和单元

54时延单元

56助听器处理单元

58处理单元

60第一传声器产生的电信号

62第二传声器产生的电信号

64波束成形电信号

66低频部分

67时间延迟后的低频部分

68高频部分

69处理后的高频部分

70滤波后的电信号

72处理后的电信号

74处理低通滤波器

76处理时延单元

78用户接口

80外部装置

82对应于声音方向的选择圆圈

84无线天线

86收发器单元

88无线收发器单元

90数据信号

92外部装置天线

具体实施方式

图1示出了佩戴在用户14的头部12处的双耳听力系统10。双耳听力系统10包括第一听力仪器16和第二听力仪器18，其分别佩戴在用户14的头部12的左耳20和右耳22处。

在图1中，示出了示例性的声音情形，其中目标声源24提供声音26如人讲话，同时噪声源28a、28b、28c、28d和28e提供噪声。双耳听力系统10配置成将用户14周围的环境分为围绕听取方向32和噪声方向30的两个子空间。围绕噪声方向30的子空间包括噪声源28a-28e。围绕听取方向32的子空间包括目标声源24，其提供用户14想要听到的声音26。双耳听力系统10的听力仪器16和18从围绕噪声方向30的子空间接收的声音被抑制，同时从围绕听取方向32的子空间接收的声音被放大。为提高所接收的声音的信噪比，布置在头部12的同侧即听取方向32那一侧的听力仪器16将信号34传给布置在头部12的对侧即与听取方向32反向的那一侧的听力仪器18。在传输信号34之前，可在听力仪器之一16或18中进行处理以模拟头部阴影效应。这使能听上去自然的定向滤波，其抑制另一侧即头部12的对侧的不想要的声音。

处理通过对信号的高频部分68应用耳间头部相关传递函数产生听取方向的对侧头部相关传递函数(HRTF)而进行。如果处理对全带宽信号进行，将产生所有声音均来自同侧耳朵方向的印象。因而，仅对信号的高频部分68进行处理，如高于800Hz，同时该信号的低频部分如低于800Hz的部分保持未被处理。通过保留信号的低频部分66不变，大多数重要的空间线索即耳间时间差保持不变，从而将所有声源保持在其初始位置。同时，大的降噪应用于信号的高频部分68。

图2示出了具有两个听力仪器16’和18’的双耳听力系统10。双耳听力系统10可以其他方式实施，例如其中听力仪器16’和18’一样并执行一样的操作。作为备选(未示出)，听力仪器16’执行的部分任务也可由听力仪器18’执行，反之亦然。

在图2中，听力仪器16’和18’不执行一样的任务。听力仪器16’布置在头部12的同侧，如图1中所示的声音情形下，布置在更靠近目标声源24的那一侧的听力仪器16。听力仪器18’布置在头部12的对侧，如图1中所示的声音情形下，布置在包括大部分噪声源的那一侧的听力仪器18。在备选声音情形下，其中图1中所示左侧的目标声源更靠近用户14的头部12的右侧，听力仪器16和18执行的任务改变，因为布置在右耳22处的听力仪器18执行图2中所示的听力仪器16’即同侧听力仪器16’的任务，布置在左耳20处的听力仪器16执行图2中所示听力仪器18’即对侧听力仪器18’的任务。因而，听力仪器16和18的操作取决于听取方向32，即目标声源24的方向(参见图1)。

下面，假定具有听力仪器16’和18’的双耳听力系统10用在图1的示例性声音情形下。因而，听力仪器16对应于同侧听力仪器16’，听力仪器18对应于对侧听力仪器18’。

听力仪器16’具有两个传声器36和38、信号处理单元40、天线42和扬声器44。听力仪器16’的信号处理单元40包括方向单元46、具有低通滤波器48和高通滤波器50的频率滤波器单元47、求和单元52、时延单元54、助听器处理单元56、和处理单元58。

听力仪器18’具有两个传声器36’和38’、信号处理单元40’、天线42’和扬声器44’。听力仪器18’的信号处理单元40’包括方向单元46’、具有低通滤波器48’的频率滤波器单元47’、时延单元54’、求和单元52’、和助听器处理单元56’。

在下面，首先说明同侧听力仪器16’的操作，之后说明对侧听力仪器18’的操作。两个听力仪器16’和18’均从目标声源24接收一样的声音26及从噪声源28a-28e接收一样的噪声，然而，在不同位置处接收并由用户14的头部12分隔(参见图1)。

同侧听力仪器16’的传声器36和38接收来自包括声音信号26的环境的声音信号及来自噪声源28a-28e的噪声。传声器36和38中的每一个分别从所接收的声音信号产生电信号60和62。

电信号60和62传给方向单元46。方向单元46使用波束成形算法处理电信号60和62。因此，电信号60和62首先被频率有选择地滤波，使得对电信号60和62的预定频道进行波束成形。之后，可由方向单元46用波束成形算法或本领域技术人员已知的波束成形方法对某一听取方向32执行波束成形。作为备选，可选择全向听取方向。在全向听取方向的情形下，方向单元46传递电信号60和62，这意味着未对电信号60和62执行波束成形。

方向单元46将波束成形的电信号64传给频率滤波器单元47。低通滤波器48和高通滤波器50包括在频率滤波器单元47中。低通滤波器48用800Hz的截止频率对波束成形的电信号64进行滤波，仅通过信号的低频部分66。低通滤波器48也可配置成用低于1200Hz的截止频率对波束成形的电信号64进行滤波，如低于900Hz，如低于800Hz。高通滤波器50用800Hz的截止频率对波束成形的电信号64进行滤波，仅通过信号的高频部分68。高通滤波器50也可配置成用高于500Hz的截止频率对波束成形的电信号64进行滤波，如高于600Hz，如高于800Hz。在此，低通滤波器48和高通滤波器50构成具有800Hz的交越频率交越滤波器。如上所述，可获得其他交越频率。

信号的高频部分68传给处理单元58，其对信号的高频部分68应用耳间头部相关传递函数。其他类型的滤波可由处理单元58施加以模拟用户14的头部12的同侧和对侧之间存在的头部阴影效应。处理后的高频部分69传给天线，其将信号的处理后的高频部分69作为信号34经两个天线42和42’之间的双耳音频链路传给对侧听力仪器18’的天线42’。

此外，低频部分66和高频部分68传给求和单元52，其将信号的两个频率部分相加以产生滤波后的电信号70。

滤波后的电信号70传给时延单元54，其向滤波后的电信号70增加时间延迟以补偿因听力仪器16’和听力仪器18’之间的双耳音频链路引入的时间延迟。

时间延迟的滤波后的电信号传给助听器处理单元56，其用助听器特有算法处理该信号，这些算法可以是用户特有的、随声音环境而变的如与声音的一般电平有关的、或者使能改善电信号从而改善用户14的听力情形的其它算法。处理单元56产生处理后的电信号72，其可提供给扬声器44以基于处理后的电信号72产生可由佩戴听力仪器16’的用户14感知为声音的输出。

下面说明听力仪器18’的操作。听力仪器18’执行的部分步骤类似于听力仪器16’执行的步骤。然而，听力仪器18’在用户14的头部12的对侧，因而听力仪器18’相较听力仪器16’接收具有更低信噪比的声音，因为更多的噪声源28a-28d位于对侧(参见图1)。

对侧听力仪器18’的传声器36’和38’接收来自包括声音信号26的环境的声音信号及来自噪声源28a-28e的噪声。传声器36’和38’中的每一个分别从所接收的声音信号产生电信号60’和62’。

电信号60’和62’传给方向单元46’。方向单元46’使用波束成形算法处理电信号60’和62’。方向单元46’的波束成形与方向单元46的波束成形类似地执行，即对信号进行频率滤波并应用随听取方向32而变的波束成形或者全向波束成形。

方向单元46’将波束成形的电信号64’传给频率滤波器单元47’。低通滤波器48’包括在频率滤波器单元47’中并用800Hz的截止频率对波束成形的电信号64’进行滤波，仅通过信号的低频部分66’。低通滤波器48’也可配置成用低于1200Hz的截止频率对波束成形的电信号64’进行滤波，如低于900Hz，如低于800Hz。在所示例子中，应用于波束成形的电信号64’的低通滤波器48’与应用于波束成形的电信号64的低通滤波器48一样。

电信号的低频部分66’传给时延单元54’，其向电信号的低频部分66’增加时间延迟以补偿因听力仪器16’和听力仪器18’之间的双耳音频链路引入的时间延迟。

时间延迟的低频部分67’求和单元52’。此外，天线42’接收的处理后的高频部分69传给求和单元52’。处理后的高频部分69包括固有时间延迟，这是由于从听力仪器16’到听力仪器18’的传输被增加到低频部分66’的时间延迟补偿使得处理后的高频部分69和时间延迟的低频部分67’同相，即信号对齐。由时延单元54’应用于低频部分66’的时间延迟具有样本精度以确保对齐。求和单元52’将两个频率部分相加以产生时间延迟的滤波后的电信号。时间延迟的滤波后的电信号包括从对侧接收的主要包括空间线索的低频部分66’和从同侧听力仪器16’接收的处理后的高频部分69，其主要包括目标声源24的声音信号26并被另外处理以模拟用户14的头部12引起的头部阴影效应。这样，信噪比可明显增大，同时保留空间线索。

时间延迟的滤波后的电信号传给助听器处理单元56’，其用助听器特有算法处理该信号，这些算法可以是用户特有的、随声音环境而变的如与声音的一般电平有关的、或者使能改善电信号从而提高用户14的听力的其它算法。助听器处理单元56’可对时间延迟的滤波后的电信号执行与同侧听力仪器16’的助听器处理单元56一样的操作。处理单元56’产生处理后的电信号72’，其可提供给扬声器44’以向佩戴听力仪器18’的用户14提供声音信号。

图2中示意性所示的实施在时域执行传声器36、36’、38和38’产生的电信号的处理。作为备选，这些电信号可在频域进行处理。

在图2中，局部方向性处理即分别在方向单元46和46’中执行的处理首先执行。作为备选，电信号的双耳处理可首先执行。处理单元58也可布置在听力仪器18’中。在该情形下，滤波尤其是处理单元58应用的耳间头部相关传递函数应用在对侧听力仪器18’中。

同侧和对侧听力仪器16和18(参见图1)均可包括同侧听力仪器16’的所有元件，使得根据听取方向32，听力仪器16可以是同侧听力仪器或听力仪器18可以是同侧听力仪器16’。因而，相应听力仪器16和18的运行取决于听取方向32，即目标声源24产生的声音信号26的方向。听力仪器16和18可包括听取方向选择单元以确定听取方向32或选择听取方向32。声音方向选择为听取方向32可声音方向的信噪比、声音方向的总声压级、声音方向的话音活动检测、声音方向的用户选择、为确定听取方向可使用的任何其他方法或者其组合如加权组合。

听力仪器16’和18’也可包括双耳信号发射器单元，分别代替扬声器44和44’(未示出)。在该配置下，双耳听力系统10配置成提供双耳电信号，其可传给外部装置。例如，双耳听力系统10可连接到包括布置在用户14的耳道中的接收单元和扬声器的插入部分。在该情形下，双耳电信号可通过双耳信号发射器单元传给插入部分以向用户14提供声音信号。

信号处理单元40和40’的部分元件或者所有元件可以可分别在信号处理单元40和40’上执行的程序、算法形式实施以按上面所述执行相应元件的相应任务。

图3示出了具有两个听力仪器16”和18”的双耳听力系统10’。图3中所示的双耳听力系统10’与图2中所示的双耳听力系统10类似。在图3中，处理单元58包括处理低通滤波器74和处理时延单元76。

耳间头部相关传递函数应用于高频部分68在此通过对高频部分68进行低通滤波并对其进行时间延迟的结合实施。这意味着处理低通滤波器74和处理时延单元76的结合用于模拟头部阴影效应，即因声音从头部12的同侧传输到用户14的头部12的对侧引起的对声音信号的影响。作为备选，耳间头部相关传递函数也可实施在FIR滤波器(未示出)中。

高频部分68按图2中所述产生并传给处理单元58。处理低通滤波器74用约1kHz的截止频率对信号的高频部分68进行滤波并将信号的低通滤波后的高频部分传给处理时延单元76。处理低通滤波器74也可具有低于1200Hz的截止频率，如低于900Hz，如低于800Hz。作为备选，处理低通滤波器74也可与高通滤波器50结合在一个滤波器单元中以对电信号64应用两种滤波(未示出)。

处理时延单元76向低通滤波后的高频部分增加值为650μs±50μs的时间延迟从而产生处理后的高频部分69。作为备选，具有600μs±50μs的值的时间延迟可增加到低通滤波后的高频部分从而产生处理后的高频部分69。根据相应的用户14的头部12，时间延迟也可具有更高或更低的值，但对于图1中所示使用双耳听力系统时的声音情形，具有值为650μs±50μs的时间延迟。

处理后的高频部分69经天线42传给对侧听力仪器18”，其中处理后的高频部分69与时间延迟的低频部分67’相加，所得的信号由助听器处理单元56’处理以产生处理后的电信号72’。处理后的电信号72’传给扬声器44’以向用户14提供从处理后的电信号72’产生的声音信号。

因而，图2和3中的处理为最小处理，因为信号不必双向发送，及发送的信号不包含全频率带宽。哪一听力仪器16或18(参见图1)用于传输和接收处理后的高频部分69取决于听取方向32，如用户14想要听到的声音的方向或者目标声源24所处的方向。在图1中所示的声音情形下，左耳20的听力仪器16对应于图3中所示的同侧听力仪器16”，右耳22的听力仪器18对应于图3中所示的对侧听力仪器18”。

为确保双耳听力系统10’的适当运行，听力仪器16”和18”必须非常精确地对齐，即具有样本精度。具有样本精度的对齐对于确保图2中所示的双耳听力系统10的听力仪器16’和18’的适当运行也是必要的。

图4示出了实施在外部装置80中的用户接口78。外部装置80可连接到双耳听力系统或者其可以是双耳听力系统的组成部分。连接可以是基于导线的连接或无线连接(未示出)。在图4中，连接为无线连接。在此所示的外部装置80为智能电话。外部装置80可以是移动电话、平板电脑、笔记本大脑或任何适当的装置。

使用用户接口78以确定听取方向32。所确定的听取方向32传给听力仪器的信号处理单元40和40’以使方向单元46和46’能按听取方向32执行波束成形。此外，听取方向32用于确定听力仪器16和18中的哪一个为同侧听力仪器及哪一个为对侧听力仪器。因而，双耳方向性与传统的前/后方向性结合以聚焦于用户14附近的声源。

图4中所示的用户接口78包括触摸显示器，其示出了8个声音方向82-82g和全向声音方向82o的选择。用户14可通过触摸对应于声音方向之一的选择圆圈82-82o之一选择听取方向32。圆圈82-82g中的每一个对应于与用户14的头部12周围的声音环境对应的360度空间的90度子空间。90度子空间具有由相应圆圈82-82g限定的听取方向32周围的±45度子空间。子空间也可调整为如120度、60度或者头部12周围的360度空间的任何其他适当的子空间。圆圈82o对应于360度空间。

在图4中，声音方向82由用户14选择为听取方向32。未被选择为听取方向32的声音方向82a-82o视为噪声方向30的子空间。噪声方向30的子空间对应于未被听取方向32的子空间覆盖的剩余子空间，在此为270度子空间。如果用户选择圆圈82o，则启动全向听音模式，即不选择任何方向的波束成形。在全向听取方向情形下，同侧和对侧听力仪器的选择可基于耳间时延测度、声压级测度、话音活动测度、或本领域技术人员已知的用于确定声音方向的其它适当测量方法或者其组合。

作为备选，用户接口78可使能选择一个以上听取方向32，使得例如更宽的听取方向子空间可通过选择两个相邻声音方向或者改变听取方向32周围的子空间大小而进行选择。同样，可选择两个位于相对位置的圆圈如82和82d。用户接口78也可以本领域技术人员已知的任何其他方式实施，如与非触敏显示器结合的键盘、开关等。

用户接口78可以是在外部装置80如移动电话、智能电话、平板电脑、笔记本电脑或本领域技术人员已知的任何适当装置上运行的程序如app或执行的方法。用户接口78始终使用户14能识别目前的听取方向32。用户14因而可决定切换到另一听取方向32以改善听觉能力。此外，用户还可决定关闭使用用户接口78人工选择听取方向32并启动自动方法，如基于耳间时延测度、声压级测度、话音活动测度、或本领域技术人员已知的用于确定声音方向的其它适当测量方法或者其组合。

外部装置80也可实施在听力仪器之一中，如方向性单元的形式(未示出)。在该情形下，方向性单元确定听取方向32。方向性单元确定听取方向32可通过用户14选择或通过执行自动方法，如基于耳间时延测度、声压级测度、话音活动测度、或本领域技术人员已知的用于确定声音方向的其它适当测量方法或者其组合。

图5示出了具有不同听取方向32的四个声音情形例子中的双耳听力系统。听取方向32在所有四个所示例子中均选择为目标声源24的方向。噪声源28a-28c位于噪声方向30的子空间中。在从左到右所示的四个例子中，听取方向32为相对于用户14的头部12的左边、前面、后面、右前面。听取方向32具有覆盖90度子空间的聚焦光束，即该聚焦光束具有约90度的范围，即听取方向32周围±45度。该范围也可根据声音情形增大或减小，例如如果用户想要听到某一范围中的两个目标声源。

图6示出了包括同侧听力仪器16”’、对侧听力仪器18”’和外部装置80的双耳听力系统10”。

同侧和对侧听力仪器16”’和18”’具有一样的元件。因此，下面将仅说明同侧听力仪器16”’的元件，对应于同侧听力仪器16”’的元件的听力仪器18”’的元件用同样的附图标记标识，但增加了上标符号。

听力仪器16”’包括两个传声器36和38、信号处理单元40、天线42、扬声器44和无线天线84。信号处理单元40包括助听器处理单元56”、收发器单元86和无线收发器单元88。

下面说明双耳听力系统10”的运行。

助听器处理单元56”执行听力仪器16”’的操作以提高佩戴听力仪器16”’的用户14的听觉能力，即助听器处理单元56”执行由图2中所示的听力仪器16’的信号处理单元40执行的操作。因而，助听器处理单元56”产生处理后的电信号72和处理后的高频部分69。处理后的电信号72传给扬声器44以向佩戴听力仪器16”’的用户14提供声音信号。处理后的高频部分69传给收发器单元86以产生信号34，其经天线42传给听力仪器18”’的天线42’。作为备选，高频部分68经信号34进行传输，高频部分68在听力仪器18”’中进行处理(未示出)。

信号34通过听力仪器18”’的天线42’接收，及信号34中包含的处理后的高频部分69传给听力仪器18”’的助听器处理单元56”’。助听器处理单元56”’产生传给扬声器44’的处理后的电信号72’。扬声器44’产生提供给用户14的声音信号。

双耳听力系统10”经外部装置80的用户接口78进行控制。用户接口78使能选择多种不同的运行模式，如用户特有听力提高、随环境而变的听力提高、波束成形等及选择听力仪器16”’和18”’的输入参数如听取方向、用户特有参数等。外部装置80产生从输入到用户接口78的控制数据并将该控制数据在数据信号90中经外部装置天线92传给听力仪器16”’和18”’的无线天线84和84’。

天线84和84’将数据信号90分别传给其相应的无线收发器单元88和88’，其从数据信号90产生控制数据并将控制数据传给相应听力仪器16”’和18”’的其它元件。因而，在听力仪器16”’中，无线收发器单元88将控制数据传给收发器单元86和助听器处理单元56”，及在听力仪器18”’中，无线收发器单元88’将控制数据传给收发器单元86’和助听器处理单元56”’。

控制数据由信号处理单元40和40’分别用于控制助听器处理及双耳听力系统10”的听力仪器16”’和18”’之间的传输，如波束成形、同侧和对侧听力仪器的选择及双耳听力系统10”执行的其它处理。天线40、40’和收发器单元86、86’之间产生的双耳链路用于协调和同步两个听力仪器16”’和18”’。双耳链路也可经外部装置80的用户接口78进行控制。

这些例子可与其它外部装置结合，如与平板电脑或智能电话结合。此外，具有传声器的外部装置及一个或两个仪器也可用于提高用户的听觉能力。在该情形下，通过外部装置的传声器接收的声音信号的高频部分可传给一个或两个听力仪器。

Claims (15)

1.一种双耳听力系统，包括两个听力仪器(16,18；16’,18’；16”,18”；16”’,18”’)，每一听力仪器构造成由用户(14)佩戴在头部(12)的任一侧，其中每一听力仪器(16,18；16’,18’；16”,18”；16”’,18”’)包括：

输入变换器(36,36’,38,38’)，用于从环境接收声音信号(26)并从所接收的声音信号(26)产生电信号(60,60’,62,62’)；及

信号处理单元(40,40’)；

所述双耳听力系统(10；10’；10”)的信号处理单元之一(40)包括频率滤波器单元(47)，其包括用于产生电信号(64)的高频部分(68)和低频部分(66)的频率滤波器(48,50)，及另一信号处理单元(40’)包括频率滤波器单元(47’)，其包括用于产生电信号(64’)的低频部分(66’)的频率滤波器(48’)；

所述听力仪器(16’；16”；16”’)之一包括配置成传输电信号的所述高频部分(69)的发射器单元(42)，及另一听力仪器(18’；18”；18”’)包括配置成接收电信号的所述高频部分(69)的接收器单元(42’)；

信号处理单元之一(40)包括处理单元(58)，用于在发射之前用处理滤波器(74,76)处理电信号的高频部分(68)或者用于在接收器单元(42’)接收所述高频部分(68)之后用处理滤波器(74,76)处理电信号的高频部分(68)；及

信号处理单元(40,40’)之一配置成从电信号的低频部分(66,66’)和高频部分(68)或者用处理滤波器(74,76)处理后的电信号高频部分(69)的组合产生处理后的电信号(72,72’)。

2.根据权利要求1所述的双耳听力系统，其中所述处理滤波器(74,76)类似于根据听取方向(32)应用头部相关传递函数。

3.根据权利要求1或2所述的双耳听力系统，其中用于处理电信号的高频部分(68)的处理单元(58)包括处理低通滤波器(74)和配置成在时间上延迟电信号的时延单元(76)。

4.根据权利要求1-3任一所述的双耳听力系统，其中每一听力仪器(16’,18’；16”,18”)的信号处理单元(40,40’)包括低通滤波器(48,48’)，及其中所述听力仪器(16’,18’；16”,18”)的低通滤波器(48,48’)具有一样的截止频率。

5.根据权利要求1-4任一所述的双耳听力系统，其中所述低频部分(66,66’)的截止频率低于1200Hz，和/或所述处理低通滤波器的截止频率低于1100Hz。

6.根据权利要求1-5任一所述的双耳听力系统，其中所述高频部分(68)的截止频率高于500Hz。

7.根据权利要求5或6所述的双耳听力系统，其中用于产生低频部分(66)和高频部分(68)的频率滤波器单元(47)的频率滤波器(48,50)构成具有约800Hz的交越频率的交越滤波器。

8.根据权利要求1-7任一所述的双耳听力系统，还包括方向性单元(80)，用于选择相对于听力仪器(16,18；16’,18’；16”,18”；16”’,18”’)的听取方向(32)，及其中更靠近听取方向(32)的声源(24)的听力仪器(16；16’；16”；16”’)的信号处理单元(40)配置成提供电信号的高频部分(68,69)以传给相应的另一听力仪器(18；18’；18”；18”’)。

9.根据权利要求8所述的双耳听力系统，还包括用户接口(78)，及其中所述用户接口(78)配置成使用户(14)能相对于听力仪器(16,18)选择听取方向(32)。

10.根据权利要求1-9任一所述的双耳听力系统，其中信号处理器(54,54’)配置成在两个听力仪器(16,18；16’,18’；16”,18”；16”’,18”’)之间引入耳间时延以补偿因在两个听力仪器之间发送双耳信号导致的传输延迟。

11.根据权利要求1-10任一所述的双耳听力系统，还包括配置成处理电信号(60,60’,62,62’)的波束形成器(46,46’)。

12.根据权利要求1-11任一所述的双耳听力系统，其中所述双耳听力系统(10；10’；10”)包括至少一输出变换器(44,44’)，用于基于电信号(72,72’)产生可由用户(14)感知为声音的输出。

13.使用双耳听力系统产生电信号的方法，其中所述双耳听力系统(10；10’；10”)具有放在佩戴者(14)的相应第一(20)和第二耳朵(22)处的第一听力仪器(16；16’；16”；16”’)和第二听力仪器(18；18’；18”；18”’)，所述方法包括步骤：

在第一(16；16’；16”；16”’)和第二听力仪器(18；18’；18”；18”’)中的每一听力仪器处从环境接收声音信号(26)；

从第一听力仪器(16；16’；16”；16”’)的位置(20)处的声音信号(26)产生第一电信号(60,62)；

从第二听力仪器(18；18’；18”；18”’)的位置(22)处的声音信号(26)产生第二电信号(60’,62’)；

通过滤波产生电信号(60,62)之一的高频部分(68)和低频部分(66)；

通过滤波产生另一电信号(60’,62’)的低频部分(66’)；

用滤波器(58)处理高频部分(68)、将处理后的高频部分(69)传给另一听力仪器(18；18’；18”；18”’)或者将高频部分(68)传给另一听力仪器(18；18’；18”；18”’)并在传输之后用滤波器处理高频部分；及

从电信号的低频部分(66,66’)和高频部分(68)或用滤波器(58)处理后的高频部分(69)的组合产生处理后的电信号(72,72’)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中用于处理高频部分(68)的滤波(58)类似于根据听取方向(32)应用头部相关传递函数。

15.根据权利要求1-12任一所述的双耳听力系统的用途，用于执行根据权利要求13或14所述的方法的至少部分步骤。