CN105430586B - 用于反馈抑制的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于减小助听器设备中的反馈的方法以及一种相应的设备。在所述方法中，针对包括反馈路径的信号应答第一片段，对第一传输函数进行评估。针对所述信号应答的第二片段，对反馈路径的第二传输函数的反馈信号的能量进行评估，并且取决于所评估的能量来设置信号处理装置和/或反馈抑制单元的参数。

Description

用于反馈抑制的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种助听器设备，其中，所述助听器设备具有声电转换器、信号处理装置、反馈抑制单元和电声转换器。
背景技术
助听器设备是用于为听障者提供听力帮助的可佩戴助听装置。为了迎合大量个人的需要，提供不同结构的助听器设备，诸如耳后助听设备(HdO)、具有外部听筒的助听设备(RIC：receiver in the canal(接收器在通道中))和入耳式助听设备(IdO)，还例如外耳助听设备或者耳道式助听设备(ITE、CIC)。示例性地列举的助听设备佩戴在外耳上或者耳道中。但是，此外，在市场上还提供骨导式助听器、可植入式或振动触感式助听器。在此，对受损的听力的刺激以机械或者电气的方式进行。
助听器设备主要具有输入转换器、放大器和输出转换器作为主要部件。输入转换器通常是声电转换器、例如麦克风和/或电磁接收器、例如感应线圈。输出转换器通常作为电声转换器、例如微型扬声器，或者作为电子机械式转换器、例如骨导式听筒来实现。放大器通常集成在信号处理装置中。能量供应通常通过电池或者可充电的蓄电池来进行。
在助听器设备中，由于麦克风直接靠近扬声器或听筒并且进行高程度的放大，以便对减弱的听力进行补偿，因此存在对于佩戴者表现为烦人的啸叫的声学反馈的危险。
从公开文献US 2008/0273728 A1中已知一种助听器设备，其具有用于产生反馈抑制信号的自适应滤波器和用于评估增益上限的评估装置。
自适应滤波器在其实现方面受到限制，因为具有大的长度的滤波器、即还考虑强延迟信号的滤波器，具有长延迟时间并且需要存储器空间用于采样值(Abtastwert)和系数的缓存。因此，在现有技术中，通过自适应滤波器对在反馈路径上具有短运行时间的信号的反馈抑制受到限制。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种助听器设备和助听器设备的操作方法，使得在困难的条件下，也能够对反馈进行抑制。
根据本发明的技术问题通过根据本发明的助听器设备的操作方法以及通过根据本发明的助听器设备来解决。
根据本发明的方法减小助听器设备中的反馈，其中，所述助听器设备具有声电转换器、信号处理装置、反馈抑制单元和电声转换器。
所述方法具有如下步骤：对第一传输函数进行评估，所述第一传输函数包括经由电声转换器的反馈路径、从电声转换器到声电转换器并且经由声电转换器返回到信号处理装置的声学信号路径和由信号处理装置给出的传输函数。该评估针对信号应答的第一片段进行。这里，将描述第一传输函数对激励或信号的应答的值或系数的序列称为信号应答。该值的序列中的序数例如关于采样率对应于在激励与该序列中的具有对应的序数的值的采样之间经过的时间。
根据本发明的方法还具有如下步骤：针对所述信号应答的第二片段，对反馈路径的第二传输函数的反馈信号的能量进行评估，其中，第一片段和第二片段不相交或者仅部分地重叠，并且第二片段在运行时间方面布置在第一片段后面。例如，信号应答针对值的序列通过第一和第二传输函数来描述，其代表该序列的不同的片段，由此代表序列值和信号激励的对应的传输函数值的不同的时间间隔。由此，与第二传输函数相比，针对反馈路径的信号应答的更早的时间片段定义第一传输函数。
根据本发明的方法具有如下步骤：与所评估的能量相关地设置信号处理装置和/或反馈抑制单元的参数。在从属权利要求中描述了示例参数。参数值的依赖关系可以是任意的依赖关系，例如比例的、二次的、指数的、对数的或者其它函数依赖关系，例如还可以是二进制的，也就是说，在所评估的能量的阈值以上，将参数从“真”设置为“假”或者相反，由此激活或者去激活信号处理或者反馈抑制的功能。
以有利的方式，根据本发明的方法实现了，在设置信号处理或者反馈装置时，还考虑与较长的信号延迟相应的信号应答第二片段，因此在不利条件下也能够阻止反馈。
根据本发明的助听器设备具有根据本发明的方法的优点。
在从属权利要求中给出了本发明的其它有利扩展方式。
在根据本发明的方法的一个可以想到的实施方式中，所述方法还具有如下步骤：根据第一传输函数外推第二传输函数。
根据所述方法对第一传输函数进行评估。在此，例如借助自适应滤波器来进行评估，所述自适应滤波器借助参数化的数学函数将要评估的功能模型化。在此，将参数适配于输入信号，使得在模型化的传输函数和真实信号之间的偏差最小(例如最小均方差LMS、NMLS等)。这种方法随着系数的长度和数量增加，而需要越来越多的存储器和处理器能力。通过从第一传输函数外推第二传输函数，对于更大的长度需要明显更少的资源需求。例如，第一传输函数可以以模型化的衰减因子继续。
在根据本发明的方法的一个可以想到的实施方式中，借助第二传输函数来确定反馈信号的第二片段的能量。由此也可以以有利的方式减少用于能量评估的资源需求。
在一个可以想到的实施方式中，所设置的参数说明自适应补偿滤波分量。为了抑制反馈，例如可以借助先前已经示出的自适应滤波器来对反馈信号进行评估，并且从输入信号中减去所评估的反馈信号，使得在理想的准确的评估的情况下消除两个信号。在所提出的实施方式中，自适应滤波器的至少一个参数不直接通过对输入信号的自适应适配来确定，而是取决于所评估的能量来确定，这使得能够进行简单的计算。
在根据本发明的方法的一个可能的实施方式中，参数在信号处理装置中影响在声电转换器和电声转换器之间的信号的增益。
抑制反馈的另一种有利的可能是，改变助听器设备中的增益，使得总增益小于1。
在根据本发明的方法的一个可以想到的实施方式中，在设置步骤中，将增益减小一个取决于所评估的能量的值，或者将增益限制到一个取决于所评估的能量的值。
如果已经出现了反馈噪声，并且通过第二片段中的所估计的能量可见，则通过例如随着能量的增加或者在超过阈值时减小增益，能够以有利的方式抑制该反馈噪声。如果尚未出现噪声，但是例如由于反馈信号的第二片段中的累积的能量而预计出现噪声，则限制增益能够阻止反馈的出现。
在根据本发明的方法的一个可以想到的实施方式中，在多个不相交或者仅部分地重叠的频率范围中的至少两个中，分别设置一个参数。为此，有利的方式可以是，还分别针对频带中的一个或多个单独执行所述方法的其它步骤。
在助听器设备中，通常使输入信号分布在多个频带中，以便提供取决于频率的增益，用于对听力损失进行取决于频率的补偿。根据本发明的方法通过分别在各个频带中设置参数来以有利的方式利用这一点。例如，反馈啸叫尤其出现在狭窄的频率范围内，从而通过减小能够仅在该频率范围内抑制反馈，而不减小其它频率范围内的增益。
附图说明
结合下面结合附图详细阐述的对实施例的描述，上面描述的本发明的特性、特征和优点以及实现本发明的方法和方式将变得更清楚并且更容易理解。
其中：
图1示出了根据本发明的助听器设备的示例性示意图示；
图2示出了根据本发明的方法的示意性流程图；
图3示出了根据本发明的助听器设备的可能的实现的功能块的示意性图示。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的助听器设备100的基本结构。在助听器设备壳体10、20中，内置有用于从周围接收声音或声学信号的、也称为声电转换器2的一个或多个麦克风。然而，本发明不限于所示出的入耳式助听器设备(IdO)，而可以类似地应用于耳后助听器设备(HdO)或者CiC助听器设备。麦克风是用于将声音转换为第一电音频信号的声电转换器2。同样布置在助听器设备壳体10、20中的信号处理装置3对第一音频信号进行处理。信号处理装置3的输出信号被传输到扬声器或听筒4，其输出声学信号。必要时，声音经由用耳塑件(Otoplastik)固定在耳道中的声音软管传输到设备佩戴者的鼓膜。但是，还可以想到另一电子机械转换器，例如骨导听筒。助听设备的能量供应、特别是信号处理装置3的能量供应通过同样集成在助听设备外壳1中的电池5进行。
在图2中，作为框图示出了示例性的根据本发明的助听器设备100的信号处理。助听器设备100具有根据本发明的反馈抑制单元6。其与信号处理装置3信号连接，以便采集关于由麦克风2接收到的声学信号和输出到听筒4的信号的信息。此外，反馈抑制单元6能够经由信号连接对信号处理装置3施加影响，例如改变增益。
在此，类似地可以想到，反馈抑制单元6的功能在信号处理装置3本身中例如作为ASIC中的电路或者作为信号处理器中的功能块来实现。
图3示出了根据本发明的方法的示意性流程图。
在步骤S10中，助听器设备100对第一传输函数进行评估，第一传输函数包括经由电声转换器4的反馈路径、从电声转换器到声电转换器2并且经由声电转换器2返回到信号处理装置3的声学信号路径和由信号处理装置3给出的传输函数。
评估例如可以利用自适应滤波器来进行，其中，通过参数化的函数将传输函数模型化，并且通过近似法来近似传输函数的参数，使得由声电转换器2接收到的或者从声电转换器4输出的真实信号与利用参数化的函数确定的信号之间的偏差最小。
用于此的常用方法是Least Mean Square(LMS，最小均方差(minimalequadratische Abweichung)或者也称为NMLS)。在不使用近似法的情况下，信号处理部3的传输函数也可以直接从信号处理部3的内部参数来确定。这在反馈抑制单元6集成在信号处理部3中时特别简单。
另外，评估方法、例如LMS对音频信号的有限数量的采样值进行处理，以便一方面限制信号延迟，因为当采样值在存储器中可用时，才能够计算评估值。另一方面，因为计算运算的数量也随着采样值的数量而增加，因此对计算能力的要求也增加。因此，在步骤10中，仅针对具有N个采样值的信号应答第一片段进行评估，其中，N例如可以等于数量10、20、50、100、500或者还有位于其间的2的幂。
在步骤S20中，针对信号应答的第二片段对反馈路径的第二传输函数的反馈信号的能量进行评估，其中，第一片段和第二片段不相交或者仅部分地重叠，并且第二片段在运行时间方面布置在第一片段后面。如已经关于S10所叙述的，在现实中，对信号应答的评估受前面用变量N表示的滤波器的长度限制。根据N个采样值能够确定最多N个彼此独立的参数。但是，在不利条件下，例如在具有高反射和小衰减的环境的情况下，延迟了多于N个采样值的信号也可能具有值得注意的声学能量，并且产生反馈。为了保证助听器设备100稳定地工作，因此可能需要在信号应答的、紧接着第一片段、与第一片段部分地重叠、但是与第一片段基本不相交或者还以时间上的距离跟随其后的第二片段中，也对信号应答的能量进行评估。
另外，在一个可以想到的实施方式中，对所评估的第一传输函数进行外推。在此，可以想到的模型是，存在衰减，并且第一传输函数以指数下降继续，并且针对如此确定的第二片段对能量进行评估，方法是例如针对外推的采样值形成平方和。
但是，还可以直接将所确定的能量在第一片段的末尾取作输出值，并且使所确定的能量呈指数下降。
可以设想许多其它方法，其进行不同的物理假设或者在计算方面被优化，以便对第二片段的能量进行评估。
在步骤S30中，取决于所评估的能量来设置信号处理装置和/或反馈抑制单元的参数。
当例如在步骤S20中评估的能量超过阈值时，可以减小信号处理装置中的增益或者对其设置限制。相反，也可以想到，当所评估的能量下降到阈值以下时，又提高增益。
但是，还可以想到，在反馈抑制单元6中，例如提高或者降低用于自适应滤波器的参数的一个或多个加权因子。
虽然通过优选实施例进一步详细示出并描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例限制，本领域技术人员可以从中得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于减小助听器设备(100)中的反馈的方法，其中，所述助听器设备具有声电转换器(2)、信号处理装置(3)、反馈抑制单元(6)和电声转换器(4)，其中，所述方法具有如下步骤：
(S10)针对信号应答的第一片段，对第一传输函数进行评估，所述第一传输函数包括经由电声转换器(4)的反馈路径、从电声转换器(4)到声电转换器(2)并且经由声电转换器(2)返回到信号处理装置(3)的声学信号路径和由信号处理装置(3)给出的传输函数；
(S20)针对所述信号应答的第二片段，对反馈路径的第二传输函数的反馈信号的能量进行评估，其中，第一片段和第二片段不相交或者仅部分地重叠，并且第二片段在运行时间方面布置在第一片段后面；
(S30)取决于所评估的能量来设置信号处理装置(3)和/或反馈抑制单元(6)的参数，
其中，所述方法还具有如下步骤：取决于所述第一传输函数外推所述第二传输函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助所述第二传输函数来确定所述反馈信号的第二片段的能量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所设置的参数说明自适应补偿滤波分量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数在信号处理装置(6)中影响声电转换器(2)和电声转换器(4)之间的信号的增益。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，在设置步骤中，将增益减小与所评估的能量有关的值，或者将增益限制为与所评估的能量有关的值。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在多个不相交或者仅部分地重叠的频率范围中的至少两个中，分别设置一个参数。
7.一种助听器设备，其中，所述助听器设备(100)具有声电转换器(2)、信号处理装置(3)、电声转换器(4)和控制器，
其中，所述控制器被设计为，
针对信号应答的第一片段，对第一传输函数进行评估，所述第一传输函数包括经由电声转换器(4)的反馈路径、从电声转换器(4)到声电转换器(2)并且经由声电转换器(2)返回到信号处理装置(3)的声学信号路径和由信号处理装置(3)给出的传输函数；
针对所述信号应答的第二片段，对反馈路径的第二传输函数的反馈信号的能量进行评估，其中，第一片段和第二片段不相交或者仅部分地重叠，并且第二片段在运行时间方面布置在第一片段后面；
取决于所评估的能量来设置信号处理装置(3)和/或反馈抑制单元(6)的参数，
其中，所述控制器还被设计为：在第二片段中取决于所述第一传输函数来外推所述第二传输函数。
8.根据权利要求7所述的助听器设备，其中，所述控制器被设计为：借助所述第二传输函数来确定所述反馈信号的第二片段的能量。
9.根据权利要求7所述的助听器设备，其中，所述参数在信号处理装置(3)中影响声电转换器(2)和电声转换器(4)之间的信号的增益。
10.根据权利要求8或9所述的助听器设备，其中，所述控制器被设计为：将增益减小与所评估的能量成比例的值。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的助听器设备，其中，所述控制器被设计为：在多个不相交或者仅部分地重叠的频率范围中的至少两个中，分别对传输函数进行评估，对剩下的反馈信号的能量进行评估，并且取决于所评估的能量来设置信号处理装置(3)的参数。
12.根据权利要求7至9中任一项所述的助听器设备，其中，所述控制器是所述信号处理装置(3)的一部分。
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