CN105979460B - 运行听力设备的方法以及听力设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运行听力设备的方法，按照所述的方法，利用麦克风生成输入信号，在放大器中以可调的增益系数放大输入信号，并且通过听筒输出放大后的输入信号。此外还利用OVD单元将OVD参数确定为第一参数，所述OVD参数说明使用者自己是否在说话，根据OVD参数设置增益系数，并且还根据静态噪声设置增益系数。

Description

运行听力设备的方法以及听力设备

技术领域

本发明涉及一种运行听力设备的方法以及一种适用的听力设备。

背景技术

使用者通常使用听力设备来改善其听力。为此听力设备包括至少一个麦克风，可用于记录使用者周围环境中的声音，然后在听力设备中利用放大器将其放大后通过听筒输出。听力设备可以有各种不同的实施方式，然后使用者就能以不同方式佩戴：例如完全在耳内佩戴CIC听力设备；若为RIC听力设备，则仅仅将听筒戴在耳内，其余组件放在同一个外壳中戴在耳后；若为BtE听力设备，则将所有组件布置在同一个外壳中，通常将听筒输出的声音经由传声管或类似器件传给耳朵。

主要通过放大器中设置的增益系数确定麦克风生成的输入信号的增益。为了在不同情况下实现最佳放大效果，已知原则上应根据情况自动调整合适的增益系数。例如在听力设备的使用者自己说话的情况下减小增益系数，否则经常会感到自己的声音播放失真，使用者通常会感到不舒服。

例如在后公布并且源自于申请人的2014年8月28日的申请DE 10 2014 217 172.5中就描述了这种根据使用者的语音活动进行调整的方法。例如按照一种实施方式所述，如果识别出自己的声音，就改变听力设备的增益。

EP 1 744 589 A2描述了一种助听装置以及检测自己声音的方法。持续检测自己的语音活动，并且将其包括在助听装置的算法控制之中，从而避免自己声音引起的伪迹和错误控制。例如当出现听力设备佩戴者自己声音的时候，就冻结听力设备的自动增益控制。

当然，动态地、也就是根据情境设置增益系数也会或多或少地放大环境声音。特别在使用者交替与另一人说话的交流情境中，就要频繁变换增益系数。

发明内容

在此背景下，本发明的任务在于阐述一种运行听力设备的改进方法。尤其应至少减少并且尽可能避免根据使用者语音动态调整增益系数所产生的缺点。此外还阐述一种合适的听力设备。

听力设备由使用者佩戴，并且至少包括用来记录使用者周围环境声音的麦克风、放大器和用来将放大后的声音输出的听筒。按照所述的方法，利用麦克风产生输入信号，在具有可调增益系数的放大器中将其放大。使用者尤其可以利用听力设备外壳上的操作元件、或者利用遥控器以手动调节音量的方式设置增益系数。

听力设备还包括OVD单元，所述OVD是own voice detection(检测自己的声音)的缩写。利用OVD单元检测说明使用者自己是不是在说话的OVD参数。以这种方式尤其实现了自己声音识别。所述OVD参数是第一参数。例如将OVD参数实现为布尔参数，如果使用者自己在说话，那么该参数为真，否则为假。可想而知，也可以选择一种连续的OVD参数。尤其在上述在后公布的申请号为DE 10 2014 217 172.5的申请中描述了一种合适的OVD单元。

可根据OVD参数在一定的值范围内调整增益系数，从而实现了自己声音情境中的动态增益适配。使用者的随时间交替变换的说话和沉默阶段是自己声音情境的特征，例如使用者与另一人进行交谈。然后在动态增益适配过程中，根据使用者自己是否在说话来放大输入信号。与使用者没有说话的情境相比，首选减小使用者说话情境中的增益系数。

按照本发明所述，还根据噪声调整增益系数，所述噪声不是使用者自己的声音，而是一种外部噪声，例如风扇或发动机声音，或者泛泛而言是一种背景声音。为此尤其可测量、检测或者评估噪声，即首先确定是否存在噪声。噪声尤其是一种在较长时间范围内根本没有变化或者仅仅以很小程度变化的静态噪声。所谓静态尤其指的是噪声具有一定的声频谱，其平均水平在大约1～10秒时间内的变化不大于3～6dB。换句话说：噪声频谱的统计特征在一定的时间范围内基本上保持恒定不变。

尤其在使用者自己交替说话和不说话的交流情境中，如果还存在音量水平基本上恒定不变的环境声音，也就是存在一种静态噪声或者干扰信号，那么也会或多或少将其放大。此类静态噪声例如有汽车中的风扇和发动机声音。根据使用者的语音活动连续调整增益系数，就会引起静态环境声音随时间变化而放大，结果就会产生让使用者觉得不舒服的环境声音调制。当不存在噪声、尤其当不存在静态噪声的时候，就是说如果没有检测出噪声，则尤其根据OVD参数进行传统的增益适配。

本发明的主要优点尤其在于：可防止因为根据使用者自己的声音进行动态增益适配而引起的不舒服的静态噪声调制，尤其能以有益的方式减小动态增益适配的值范围。换句话说：如果是具有OVD功能和相应增益适配的听力设备，根据噪声进行附加设置，尤其是适当减小基于OVD单元的增益系数调制，即可防止不舒服的噪声调制。由于根据OVD参数进行增益适配，放大后的输入信号也就是听力设备的输出信号具有根据噪声调整过的尤其是减小的调制深度。以这种方式运行的听力设备具有明显改善的聆听舒适度，原因尤其是能够正确反映使用者自己的声音，同时可避免静态噪声调制，或者至少将其减小到可以忍受的程度。

这里的核心思想尤其是一方面根据OVD参数、另一方面根据噪声调整增益系数，而不是仅仅对于这两方面相互独立进行调整。这两种依赖关系彼此也会相互影响，就是说根据OVD参数设置增益系数本身就与噪声的存在和/或者特征有关。根据存在哪一种噪声情境而定，应根据OVD参数进行另一种动态增益适配。

因此根据噪声设置增益系数的总体目标就是根据噪声对根据OVD参数进行的增益系数设置加以修改。这例如可以通过根据噪声设置动态增益适配的值范围来实现，也就是直接干预动态增益适配。作为替代或补充方案，还可附加地调节增益系数，以对抗根据OVD参数进行的调节，也就是通过叠加动态增益适配，以修改其最终结果。所谓“修改”一般指的是最后进行调整、补偿或者改变。在本情况下，通过根据噪声进行附加调节的方式修改增益适配。因此并非仅仅根据OVD参数调节增益系数，而是在考虑噪声的情况下根据OVD参数调节增益系数。这样有利于保证在不同的噪声情况下基于OVD单元根据噪声以最佳效果修改增益适配。

通常在利用OVD单元设置增益系数的过程中，如果使用者自己在说话，则减小增益系数，如果使用者自己没有说话，则提高增益系数。然而如果存在静态噪声，那么现在可按照本发明所述，例如当存在使用者的语音活动的时候根本不减小增益系数，或者与没有根据静态噪声进行附加设置的听力设备相比减小得少一些。这样当存在使用者的交替语音活动的时候就可相应地减小或者完全避免噪声调制，并且以使用者感到比较舒适并且比较自然的方式反映环境声音。

在一种优选实施方式中，利用噪声估值器(也称作noise estimator/噪声估值器)确定噪声的强度，并且根据强度调整增益系数。所述强度是除了OVD参数之外考虑用来设置增益系数的第二参数。这种随强度变化调整增益系数能够以有益的方式在根据自己声音减小增益系数和不减小之间实现最佳折衷，从而避免噪声调制。

当使用者自己说话时检测到较高强度的时候，也就是当噪声较大的时候，首选设置比强度较小也就是噪声较低时更大的增益系数，并且当检测到强度较小的时候设置比强度较高时更小的增益系数。因此当根据OVD参数变换增益系数的时候，有利地将自己语音活动期间设置的增益系数和自己不活动期间设置的增益系数之间的差异减小。所谓自己的语音活动尤其指的是使用者自己说话，所谓自己不活动指的是自己不说话。

所述措施基于这样的认识：音量较小也就是强度较小的噪声调制与强度比较高的噪声调制相比，会让人感觉到干扰较少。因此在噪声较大的自己声音情境中，最好从自己不活动时的增益系数出发，以小于噪声较轻时的幅度减小增益系数，使得噪声调制因为噪声较大时利用OVD单元进行转换而有利地减小。在一种优选实施方式中，在使用者自己语音活动之时在所确定的第一强度的条件下设置第一增益系数，并且在第二强度的条件下设置第二增益系数，如果第一强度大于第二强度，则第一增益系数大于第二增益系数，如果第一强度小于第二强度，则第一增益系数小于第二增益系数。例如第一强度约为50dB，第二强度比较大并且约为80dB，那么就在第一强度的情况下设置比第二强度下更小的增益系数，这两个增益系数各自小于使用者自己不说话时所设置的增益系数。然后与较轻的噪声相比以较小的幅度调制较大的噪声。

因此一般来说，当所确定的强度较高的时候，首选减小通过OVD单元产生的增益系数变化，并且在自己的语音活动时刻设置较高的增益系数。如果强度较小，则相应地增大增益系数变化，从而在自己的语音活动时刻设置较小的增益系数。首选在自己的语音活动时刻，与所确定的强度成比例、或者选择欠比例或超比例设置增益系数。

噪声估值器尤其可根据输入信号确定噪声的强度，也就是音量或者音量水平。为了确定强度，首选使用一种仅仅考虑噪声静态成分的方法尤其是算法。其优点尤其在于：这种方法受原理限制只能用来确定静态噪声，无法检测非静态噪声。由于非静态也就是已经调制的噪声的调制通常不会让使用者感到扰人，因此所述的运行听力设备的方法不需要对此加以注意；而是代之以基本上根据OVD参数设置增益系数。只有当存在静态信号的时候，才附加地根据这种仅仅是静态的噪声设置增益系数。反之如果是仅仅调制后的噪声，则可保证听力设备的最佳OVD功能。

一种特别合适的方法是所谓的最小值统计法。因此在一种合适的方案中，利用最小值统计法确定噪声的强度。然后噪声估值器可用来执行这种最小值统计法，并且尤其通过输入信号的统计分析来确定强度也就是音量水平。例如Martin，R.(1994)“Spectralsubtraction based on minimum statistics”一文中就描述了最小值统计法的一种可行实施方式。最小值统计法特别便于实现，并且手原理限制仅可用来确定静态噪声，非静态噪声基本上被忽略，因此可产生以上所述的优点。

首先尤其将输入信号划分为多个顺序的时间间隔，利用傅立叶变换分别从中确定一个频谱，也就是将一定的电平对应于每个频率的谱。然后利用噪声估值器确定强度，方式是在相应频谱的一定数量频率范围内测定电平，该电平然后尤其相当于相应频率范围内的噪声的强度。

在一定的并且尤其频率相关的最小强度以下，例如在大约50dB的声压级以下，适宜不根据强度调整增益系数，因为轻微的噪声给使用者的感觉相比于具有较高强度的噪声而言较不强烈。反之如果确定强度高于最小强度的静态噪声，则还要附加地通过OVD单元调整增益系数，以避免或者至少减小可能的噪声调制。

在另一种优选实施方式中，利用静态性检测器确定噪声的静态性作为第三参数，并且根据静态性设置增益系数。这样就能以更好的方式区分静态和非静态噪声。适宜利用统计检查输入信号来确定静态性。

因此在一种合适的实施方式中，将静态性确定为强度稳定性，例如确定为一定频率范围内和一定时间范围内、尤其是多个频谱范围内的平均电平或者电平的变化，例如在大约1秒时间范围内确定频率约为1kHz处的电平变化。

作为补充或替代方案，适宜将静态性确定为频率稳定性。为此尤其在输入信号的频谱中确定电平最大值，并且确定对应于该电平最大值的频率的变化。

作为补充或替代方案，适宜将静态性确定为噪声的静态和非静态成分的电平之比。为此尤其确定相应的电平并且将其相互定比例。

此外还适宜通过预先给出静态性阈值的方式定义静态和非静态噪声之间的界限。然后当确定静态性超过静态性阈值的时候，就将噪声看成是非静态，并且不附加地调节增益系数。如果静态性低于静态性阈值，则识别出静态噪声，并且相应地设置增益系数。

在一种优选改进实施方式中，将参数各自映射到例如0～1范围内的某个缩放系数，并且通过与缩放系数相乘的方式调节增益系数。一般可利用放大器预先给出的增益系数来放大输入信号。将预先给出的增益系数乘以一定数量的缩放系数，就能根据参数、即根据OVD参数，也就是根据OVD情境、静态性也就是某个静态噪声的存在以及强度也就是静态噪声的音量，以特别简单的方式设置增益系数。

尤其以所谓的映射(mapping)方式进行映射，就是将无量纲区间0～1的某个值对应于参数的特定值。尤其仅仅将相应参数的某个有限值范围映射到该区间。例如仅仅针对大约50～80dB范围内中的声压级映射强度，当声压级较高也就是强度较高的时候并且在使用者自己不说话的期间，则应实现较高的增益，并且将缩放系数0对应于80dB的强度，将缩放系数1对应于50dB的强度。在有限的值范围内实现例如线性或者对数对应关系；在此之外则恒定对应于0或1。

最好将缩放系数首先综合为一个总缩放系数，然后通过乘以总缩放系数的方式调节增益系数。尤其利用乘法器进行综合，以缩放系数作为输入值，并且以总缩放系数作为输出值。该输出值尤其能反映听力设备对使用者的语音活动和静态噪声的存在进行场景分析的结果。

输入信号通常由不同的频率组成，这些频率尤其构成具有一定数量频谱范围的声频谱。此外通常还会不同程度地放大频谱的不同频率或频率范围，因为例如比较重视某个特定的频率范围。因此最好也根据频率调节增益系数，缩放系数尤其与频率有关，也就是频率的函数。

在一种适宜的改进实施方式中，在输入信号的不同(也称作频带的)频率范围内各自独立调节增益系数。首选相互独立并且根据需要对不同重要程度的频率范围进行动态增益适配。

然后例如以上所述的强度的确定也适宜局限于某个频率范围，该频率范围最容易受增益影响，也就是与频率有关的增益系数最大。

听力设备尤其具有用来执行所述方法的控制单元。所述控制单元以合适的方式与放大器相连，并且包括用来调节增益系数的相应模块。所述模块尤其是OVD单元以及噪声估值器和/或者静态性检测器。例如可想而知可将控制单元设计成专用集成电路，即所谓的ASIC，从而将这些模块实现为该电路的一部分。也可以选择设计成可编程的微控制器，将这些模块部分或者完全实现为程序模块。

总而言之，本发明的优点尤其在于：除了可根据听力设备使用者的语音活动动态调整增益系数之外，还可在考虑静态噪声的条件下进行扩展动态调整。为此尤其可将强度和/或者静态性确定为相应静态噪声的特征参数，并且将其用来调整增益系数。为了特别有效地修改增益系数，将所确定的参数映射到缩放系数。

附图说明

以下将根据附图对本发明的实施例进行详细解释。

附图1听力设备，以及

附图2听力设备的电路图。

具体实施方式

附图1所示为听力设备2，该听力设备在这里是一种RIC听力设备并且包括外壳4，图中没有绘出的使用者可将其戴在耳朵后面。听力设备2还包括一定数量的麦克风6、控制单元8、放大器10和听筒12作为主要组件，此外还有用于供电的电池14。

利用麦克风6生成输入信号E，在运行状态下将该输入信号转发给放大器10进行放大，并且在这里以一定的增益系数V将其放大。然后通过听筒12、更准确地说是通过图中没有详细绘出的听筒12的扬声器输出以这种方式放大后的输入信号E。在这里所示的实施例中，使用者将听筒12直接戴在耳朵后面，并且通过合适的馈线16将其与放大器10相连。然而原则上听力设备2也可以是一种BtE听力设备，其听筒12安装在外壳4上或者安装在外壳中，并且将馈线16设计成传声管。在另一种可行的替代方案中，听力设备2是一种完全戴在耳内的CIC听力设备。

以下将根据附图2中所示的电路图详细解释使听力设备2运行的方法。显而易见，首先通过至少一个麦克风6生成输入信号E，在放大器10中以增益系数V将其放大成输出信号A，最后通过听筒12输出。在这里所示的实施例中，在放大之前还利用预处理器18进行附加处理，例如滤波等。预处理器18生成经过修改的输入信号E，以下为了简单起见同样将其称作输入信号E。

可以利用控制单元8设置增益系数V。除此之外，也能以图中没有详细绘出的其它方式调节增益系数，例如通过图中没有绘出的听力设备2上的操作元件进行调节。如附图2所示，借助控制单元8提供的总缩放系数G，通过控制单元8调节增益系数V。将通常所使用的增益系数V乘以总缩放系数G，以获得合适的增益系数V。

总增益系数G是控制单元8分析输入信号E的结果。基本上是对使用者的语音活动和使用者周围环境中的噪声进行分析。为此控制单元8包括多个、这里包括三个模块20、22、24，即OVD单元20、噪声估值器22和静态性检测器24。这些模块各自根据从输入信号E确定的特征参数生成缩放系数S1、S2、S3。利用乘法器26将这三个缩放系数S1、S2、S3综合为总缩放系数G。

具体而言，在这里所示的实施例中首先利用OVD单元20确定OVD参数，该参数说明使用者自己是否在说话，也就是是否存在使用者的语音活动。如果确是这种情况，那么就减小增益系数V，否则就提高增益系数。为此将OVD参数映射到0和1之间范围内的缩放系数S1。例如可适当进行映射，从而当存在使用者自己的语音活动时使得缩放系数S1为0，否则为1。然后根据情况适当设置增益系数V，从而要么不进行放大，或者以最大幅度进行放大。可选择分阶段进行，例如根据声压级，也就是根据使用者的声音的音量。

利用噪声估值器22分析可能一并记录的噪声，也就是分析其强度。这里特别感兴趣的仅仅是静态噪声。因此这里可利用最小值统计法进行分析。被确定为噪声特征参数的强度尤其表明其音量，因此是衡量静态背景声音音量的尺度。现在将强度这样映射到缩放系数S2，使得在通过OVD单元22调整缩放系数S1的时候尽可能少地调制静态噪声，即噪声越大，则调制程度越少。如果强度很小，则不通过噪声估值器22的缩放系数S2调整增益系数V或者仅仅进行很小的调整。反之如果强度很高，则抵消通过OVD单元20预先给出的缩放系数S1。

通过静态性检测器24还可确定噪声在多大程度上涉及静态噪声。为此检查输入信号E随时间的变化，即可确定静态性。尤其可以用统计方式检查某个或者多个频率范围内的强度和频率稳定性，例如确定输入信号E的频谱中特定电平或频率的变化。然后将这些变化映射到缩放系数S3，以便进一步影响增益系数V。

以这种方式可利用模块20、22、24根据使用者周围的总体声音情况调节增益系数V。可通过OVD单元20根据使用者的语音活动进行设置，并且通过模块22、24根据静态噪声进行设置。可以利用模块22、24抵消或者至少部分减小OVD单元调整增益系数V时的负面效应。

Claims (14)

1.一种运行听力设备(2)的方法，按照所述的方法

-利用麦克风(6)生成输入信号(E)，

-在放大器(10)中以可调的增益系数(V)放大输入信号(E)，

-通过听筒(12)输出放大后的输入信号(E)，

-利用OVD单元(20)将OVD参数确定为第一参数，所述OVD参数说明使用者自己是否在说话，

-在考虑噪声的情况下根据OVD参数调节增益系数(V)，

-根据OVD参数调节增益系数本身与噪声的存在和/或者特征有关，

-根据噪声修改对增益系数的调节，其中，所述对增益系数的调节根据OVD参数进行，然后附加地根据噪声调节增益系数(V)，从而进一步修改根据OVD参数对增益系数(V)的调节。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在某个值范围内调节增益系数(V)，从而在自己发声情境下在该值范围内实现动态增益适配，以及

根据噪声调节增益系数(V)，方法是减小增益适配的值范围，以便减小增益适配引起的噪声调制。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述噪声是一种静态噪声。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用噪声估值器(22)确定噪声的强度来作为第二参数，并且根据该强度调节增益系数(V)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当存在使用者自己的语音活动的时候，如果所确定的强度比较高，则设置一个比强度较小时更大的增益系数，如果所确定的强度比较小，则设置一个比强度较高时更小的增益系数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用仅仅考虑噪声静态成分的方法来确定强度。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用最小值统计法确定噪声的强度。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用静态性检测器(24)确定噪声的静态性来作为第三参数，并且根据该静态性调节增益系数(V)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定静态性的方式是确定噪声的频率稳定性和/或强度稳定性。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将参数各自映射到缩放系数(S1，S2，S3)，并且通过乘以缩放系数(S1，S2，S3)的方式调节增益系数(V)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，首先将缩放系数(S1，S2，S3)综合为总缩放系数(G)，并且通过乘以总缩放系数(G)的方式调节增益系数(V)。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据频率调节增益系数(V)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在输入信号(E)的不同频率范围内分别独立调节增益系数(V)。

14.一种利用上述权利要求中任一项所述方法运行的听力设备(2)，具有用来生成输入信号(E)的麦克风(6)、用来以特定的增益系数(V)放大输入信号(E)的放大器(10)、用来输出放大后的输入信号(E)的听筒(12)、以及控制单元(8)，所述控制单元被构建为用于

-利用OVD单元(20)确定OVD参数来作为第一参数，所述OVD参数说明使用者自己是否在说话，

-在考虑噪声的情况下根据OVD参数调节增益系数(V)，

-根据OVD参数调节增益系数本身与噪声的存在和/或者特征有关，以及

-通过根据噪声对根据OVD参数进行的对增益系数的调节加以修改，附加地根据噪声调节增益系数(V)。