CN106488370A - 用于抑制听力设备中的反馈的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于抑制听力设备中的反馈的方法，尤其涉及一种用于抑制听力设备、特别是助听器中的反馈的方法，其中听力设备的麦克风产生输入信号并且听力设备的扬声器产生声音信号，其经过声音的反馈路径部分地反馈到麦克风，其中沿着主信号路径，根据输入信号产生中间信号，并且根据中间信号形成输出信号。在此设置，其中监视听力设备的用户的谈话活动，估计通过主信号路径和反馈路径形成的电声的闭合的信号回路的传输函数，根据闭合的信号回路的传输函数和听力设备的用户的谈话活动将中间信号去相关，以形成输出信号并且根据输出信号产生补偿信号，其被传输到输入信号用于反馈的补偿，并且输出信号被传输到扬声器以用于播放。

Description

用于抑制听力设备中的反馈的方法

技术领域

本发明涉及一种用于抑制听力设备、特别是助听器中的反馈的方法，其中听力设备的麦克风产生输入信号并且其中听力设备的扬声器产生声音信号，其部分地反馈到麦克风，其中沿着主信号路径，根据输入信号产生中间信号，并且根据中间信号形成输出信号，并且其中输出信号被传输到扬声器，以用于播放。

背景技术

在听力设备中，反馈，也就是通过听力设备的扬声器产生的声音信号通过听力设备的麦克风接收和由此伴随在内部的信号路径中重新放大，是由于在麦克风和扬声器之间的小的距离以及采用的麦克风的通常高的灵敏度而常常出现的问题。

在抑制反馈时通常采用用于频率失真(例如频率偏移)、相位调制或频率压缩的算法，因为其将由麦克风接收的信号和由扬声器产生的声音信号互相去相关。这样的去相关得到在用于自适应反馈消除的算法中的稳健的适配和由此得到快速抑制由于反馈形成的啸叫噪音。此外适配中的错误在听力设备的信号中导致的可听见的伪迹很大程度得到抑制。

根据结构、耳装配件和听力设备的特定于患者的匹配，除了通过扬声器产生的声音信号，环境声音的一部分可以到达用户的耳道中。由此来自于环境中的“真实”声音信号和扬声器的频率失真的声音信号互相叠加。虽然频率失真的声音信号单独地可以由用户感觉为高质量的，但是从叠加得到的声音信号的感觉通常是不舒适的。在频率偏移(也就是扬声器信号的频率关于初始的信号沿着频率轴以一定的大小偏移)的情况下在此可以发生以跳动形式的可听见的调制，其根据频率偏移的大小而作为呼呼的或咔哒咔哒的干扰噪声可被察觉。

对于听力设备的用户，在此其本身的声音与该声音的频率失真的信号的叠加通常感觉为特别烦躁的。因为自己的声音也通过颅骨传导到耳道，所以不取决于耳装配件的结构而形成该问题，并且由此也不能容易地消除，例如通过更好闭合耳道(其此外仅带来其他问题，诸如闭塞)。

在DE102013297403B3中公开了一种用于控制助听装置的自适应滤波器的适配步幅的方法，以降低反馈。为此获得麦克风信号的采样值的自相关值，在所述采样值之间形成时间差，并且根据自相关值控制自适应滤波器的适配步幅。基于麦克风信号获得的输出信号的频率在产生听筒信号时被偏移并且根据麦克风信号的频率的偏移来控制对于获得自相关值的时间差。

DE102014218672B3公开了一种用于抑制反馈的方法和装置。在方法中对于信号响应的第一片段估计第一传输函数，其包括反馈路径。对于信号响应的第二片段估计反馈路径的第二传输函数的反馈信号的能量并且根据估计的能量调整信号处理装置和/或反馈抑制单元的参数。

DE102005032274A1示出了一种用于本身声音检测的方法。在此设置，利用特殊的分析装置检测本身的声音并且据此来控制听力设备算法。这可以通过耳道中的麦克风来实现，其信号电平与外部的麦克风的进行比较。例如在此可以在出现本身的声音的情况下将听力设备的自动的放大调节冻结。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种用于抑制听力设备中的反馈的方法，其应当实现输出信号中的尽可能高的声音质量并且在此对于听力设备的用户在谈话情况中应当得到尽可能舒适的听觉。

上述技术问题按照本发明通过一种用于抑制听力设备、尤其是助听器中的反馈的方法解决，其中听力设备的麦克风产生输入信号并且听力设备的扬声器产生声音信号，其经过声音反馈路径部分地反馈到麦克风，并且其中沿着主信号路径，根据输入信号，形成中间信号，并且根据中间信号形成输出信号。在此设置，监视听力设备的用户的谈话活动，估计通过主信号路径和反馈路径形成的电声闭合信号回路的传输函数，和根据闭合信号回路的传输函数和听力设备的用户的谈话活动将中间信号去相关以形成输出信号并且由此根据输出信号产生补偿信号，其被传输到输入信号用于反馈的补偿，其中输出信号被传输到扬声器以用于播放。有利的和部分视为发明性的构造是从属权利要求和以下描述的内容。

麦克风在此一般地包括任何输入转换器，其构造为，将声音信号转换为电信号。同样地，扬声器包括任何的电声转换器，其构造为，从电信号中产生声音信号。尤其是从主信号路径中将输出信号至少偶尔输出耦合到旁信号路径中，在其中产生补偿信号，其被传输到输入信号以用于反馈的补偿。中间信号的去相关在此尤其是通过频率失真来进行，所述频率失真也包括可能取决于时间的频率偏移和相位调制等。

对于提到的问题的可能解决方案是，一般将去相关失效，仅当基于反馈的啸叫被检测到时才接通。由此听力设备的用户通过直接的声音传输和通过听力设备的信号路径相同地感觉其本身的声音；干扰、跳动或不舒适的呼呼声不出现。在麦克风信号和要由扬声器播放的输出信号之间的失效的去相关优选地由在听力设备中为了抑制或消除反馈而应用的算法来考虑。其也去激活，或者优选地以比激活的去相关明显更慢的时间常数运行，以防止，由于在输入信号(其反映了环境的声音信号)和输出信号之间通过根据输出信号产生的补偿信号消除输入信号的音调成分而存在的高的相关性，这会导致可听见的、不期望的伪迹。然而这样形成的对反馈的根据需要的抑制的缺点是，这样的系统首先总是必须检测反馈啸叫，然后才能激活去相关和有效抑制反馈。由此系统很难完全免除通过反馈引起的干扰。尤其对于低于去相关和抑制反馈的激活阈值的干扰噪音是这样。

作为替换的解决方案，按照方法，现在提出，取决于听力设备的用户的谈话活动和取决于由声音的反馈路径和主路径形成的闭合的信号回路的传输函数来将中间信号去相关以形成输出信号以及根据从输出信号中形成的补偿信号抑制输入信号中的反馈。这尤其包括，只要在听力设备的用户方面检测到本身声音的活动，则修改去相关。去相关的该修改在此在附加条件下进行，所述附加条件是闭合的信号回路(closed loop gain)的总增益通过改变去相关和通过从中得到的对于反馈的抑制的可能的变化不是临界的。

听力设备的更新换代提供了如下可能性：检测，听力设备的用户是否刚好本身处于谈话(own voice detection,OVD)。这尤其提供如下可能性：只要OVD显示用户的本身谈话的活动，则衰减或干脆断开去相关。此外，连续监视听力设备的闭合的信号回路(closed-loop transfer function)的传输函数，并且仅当CLTF的总增益低于确定的边界值时才修改频率失真。该过程可以防止，去相关的变化(例如以衰减或干脆断开的形式)和从中得到的对于用于抑制反馈的过程的结果导致不期望的啸叫噪音。

在此优选地从听力设备的内部传输函数和反馈路径的传输函数计算CLTF。反馈路径是无源系统，从而其总增益总是小于0dB。听力设备通常提供大于0dB的增益。在不抑制反馈的情况下，当CLTF的总增益大于0dB时听力设备开始产生啸叫的干扰噪音，因为在该情况下通过扬声器产生的声音信号经过闭合的信号回路被越来越放大。本发明由此基于如下认识：对于反馈的抑制，反馈路径的传输函数通常至少是近似已知的，而听力设备中主信号路径的传输函数是已知的。本发明现在认识到，根据闭合的信号回路的估计的传输函数可以设立条件，即何时应当优选地不改变反馈的抑制。

在此强调，许多听力设备应用输入信号的信号处理，在所述信号处理中进行动力学的压缩，即对于输入信号中的通过响亮的声音信号产生的信号分量，在信号处理中缩小增益。因为本身声音的来源，也就是嘴，通常相对靠近听力设备，所以本身声音由听力设备通常感知为相应的响亮的声音信号，并且由此通过信号处理由于压缩而被较少放大。由此CLTF也减小。本发明特别有利地利用了该令人吃惊的认识，即，反馈啸叫的风险通过信号处理中的压缩通常在本身的谈话活动期间被减小。

证明为有利的是，在识别到不存在听力设备的用户的谈话活动的情况下在正常模式中进行中间信号的去相关，以用于形成输出信号，根据从在正常模块中去相关的中间信号形成的输出信号产生补偿信号，并且补偿信号被传输到输入信号，以用于反馈的补偿，和/或当闭合的信号回路的传输函数的总增益不超过预定的边界值时，在识别到听力设备的用户的谈话活动的情况下在特殊模式中进行中间信号的去相关，以用于形成输出信号，其中将中间信号在特殊模式中以比在正常模式中更小的去相关强度去相关。

尤其是在此关于相关函数通过去相关的变化进行去相关强度的定义。对于减小去相关强度的具体构造的例子是以频率空间中较小的数值进行频率偏移或以较小的调制频率进行相位调制。一般地在听力设备中通常仅在特定的带宽中进行去相关。在此通常不改变较深的频率。较小的去相关强度在该情况中也通过减小带宽来实现，在所述带宽中应用去相关。

尤其是借助概率模型和可能的相应的界限，进行听力设备的用户的本身谈话活动的存在或不存在的识别，即，在可能通过补偿信号补偿的输入信号中从声音图像(即尤其是从振幅、频谱和自相关中)确定用于是否呈现谈话活动的可能性的值。如果该值高于界限，则假定有谈话活动。尤其，在特殊模式中去相关强度的减小是取决于概率值的，即，越肯定存在谈话活动，则将中间信号越小地去相关。

提出的构造提供了如下可能性：对于可以判断谈话活动的不存在或者说不能识别到谈话活动的情况，利用在干扰噪音的抑制和信号质量和无伪迹方面尽可能好的参数，进行反馈的抑制。然而此外在识别到谈话活动的情况，暂时优先听力设备的用户的单独的听觉并且此外也衰减或中断反馈的抑制。然而这之所以是可能的，是因为到特殊模式中的过渡取决于来自于主信号路径和反馈路径的闭合的信号回路的非临界的总增益。

有利地，在此在特殊模式中，断开中间信号的去相关，从而去相关强度降到零。通过完全断开去相关，通过扬声器产生的声音信号和经过骨传导而传输到用户的耳朵的声音信号除了低于感觉阈值的延迟，没有值得一提的区别。由此对于在谈话时的听力设备的用户，实现特别舒适的听觉。这样的过程尤其是在以高的可靠性识别到谈话活动的情况下是有利的。

优选地，当在特殊模式中进行中间信号的去相关时，断开借助补偿信号对输入信号的补偿。当在特殊模式中完全断开去相关时，这是特别有利的。其原因是，在没有去相关的情况下通常不能令人满意地实现声音的反馈路径的精确估计，并且在该情况中特别对于音调噪音，作为输入信号，会出现可听见和干扰的伪迹。在该时间期间现在最后估计的反馈路径可以保持恒定，并且唯一的取决于时间的因素(其影响CLTF)是听力设备中的信号处理，其是已知的。在该构造中保留了剩余风险，即，在听力设备的用户较长时间处于谈话期间，反馈路径改变并且尤其是放大。在该情况下出现反馈啸叫，直至用户停止说话。然而在实践中，持久的反馈啸叫的该风险是非常小的，因为人们通常自己在较长进行的谈话时在各个句子部分或句子之间总是插入短的停顿。由此可以对CLTF进行更新，因为在这样的谈话停顿中去相关和反馈的抑制是激活的。

优选地，根据输出信号、补偿信号和输入信号，自适应滤波器估计反馈路径的传输函数，其进入到闭合的信号回路的传输函数中。自适应滤波器由此一方面被用于当尤其是不存在谈话活动时，抑制反馈，并且另一方面可以将滤波器系数用于估计声音的反馈路径的传输函数。

在该思路的另一个有利构造中，自适应滤波器在特殊模式中的去相关情况下此外借助滤波器系数估计声音的反馈路径的传输函数，但是借助滤波器系数产生的补偿信号不被传输到主信号路径以用于从输入信号中减去。从输入信号和补偿信号的差得到的误差信号仅被用于在自适应滤波器中进一步估计反馈路径。这是所谓的阴影滤波方法(shadow-filter-approach)。估计的补偿信号不在主信号路径中被减去，因为由于小的去相关和由此在输入信号和输出信号之间高的相关性(其被考虑用于形成补偿信号)，会导致可听见的伪迹。估计的反馈路径在此为了更新CLTF仅在没有去相关的时间段中被使用。

在此要强调，估计的反馈路径在这些时间段中不是如去相关被接通时那样精确已知。在音调声音信号的情况下为了产生输入信号通常过高估计反馈路径，也就是将较强的声音反馈假定为真实存在。在该构造中由此当过高估计了反馈路径时，可能错误地在正常模式中进行去相关，并且由此太高估计闭合的信号回路的总增益。

证明为有利的是，当在特殊模式中进行中间信号的去相关时，在自适应滤波器中为了估计反馈路径的传输函数，减小适配速度。由此可以减小反馈路径的提到的过高估计。

有利地，通过频率失真将中间信号去相关。频率失真尤其包括频率偏移和相位调制。借助频率失真的去相关在实践中是特别有利的并且有效的方法，以便在抑制反馈时防止输出信号中形成伪迹和/或错误适配。此外正是在例如通过听力设备的用户的颚骨传导的语音声音和借助频率失真去相关的听力设备的声音信号之间的区别，由于在此出现的跳动和在两个信号之间的干扰，对于用户通常导致不舒适的听觉，从而提出的方法在此是特别有利的。

本发明还涉及一种听力设备，尤其是助听器，其包括至少一个用于产生输入信号的麦克风，至少一个用于播放输出信号的扬声器，用于监视听力设备的用户的谈话活动的监视单元和控制单元，其中控制单元构造为，通过前面描述的方法来抑制经过至少一个扬声器播放的输出信号到由至少一个麦克风产生的输入信号中的反馈。对于方法和其扩展提到的优点在此可以合适地用于听力设备。

附图说明

以下根据附图详细解释本发明的实施例。在此分别示意性地：

图1以框图示出按照现有技术用于抑制听力设备中的反馈的方法，和，

图2以框图示出了利用通过语音检测可去激活的去相关，用于抑制听力设备中的反馈的方法。

附图中相互对应的部件和参量分别设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示意性示出了听力设备1的框图，其在此构造为助听器2。听力设备1包括麦克风4，其从环境的声音信号s中产生输入信号m。沿着听力设备1中主信号路径6，输入信号m在不同的、还要描述的信号处理级中被进一步处理成输出信号x，其被传输到听力设备1的扬声器8以用于播放。经过声音的反馈路径g，通过扬声器8播放的输出信号x可以部分地反馈到麦克风4。在信号处理单元10中，在主信号路径6中，进行从输入信号m获得的信号的放大等。如果输入信号m此时在信号处理单元10中被放大，并且直接作为输出信号x被输出到扬声器8以用于播放，则在通过主信号路径6和声音的反馈路径g形成的电声的闭合信号回路12中信号被越来越放大，从而通过反馈会产生干扰的啸叫噪音。为了避免这一点，借助自适应滤波器14抑制反馈。

自适应滤波器14在此获得在扬声器8上为了播放而要输出的输出信号x，并且借助滤波器系数h(k)从该输出信号中产生补偿信号c，其为了补偿反馈而从输入信号m中被减去。从该减法中产生的误差信号e此时一方面作为用于确定滤波器系数h(k)的控制参量而一起进入到自适应滤波器14中，并且在主信号路径6中为了放大和进一步信号处理而被传输到信号处理单元10。为了防止，自适应滤波器14也将音调分量(其相当于声音信号s中的有用信号)从输入信号m中消除，自适应滤波器14不是直接将结果传输到信号处理单元10。而是其首先产生中间信号z，其然后对于自适应滤波器14在抑制反馈时的更好性能而通过频率失真16被去相关。输出信号x(其被传输到扬声器8以用于播放或自适应滤波器14以用于产生补偿信号c)，也就是从信号处理单元10中在主信号路径6中得到的中间信号z，其通过频率失真16被去相关。

此时如果由听力设备1的麦克风4采集的声音信号s包括听力设备1的用户的本身语音，则用户可以一方面直接(例如经过颚骨的骨传导)另一方面通过听力设备1感知其本身的语音。然而频率失真16在此导致，两个信号不是精确一致，由此会发生两个信号的干扰或跳动，这对于一般听力设备1的用户通常感觉为不舒适的。该问题的解决方案通过根据图2描述的方法给出。

在图2中示意性以框图示出了方法20，其中为了抑制听力设备1中的反馈，设置用于检测谈话活动的语音识别单元22，其中通过频率失真16将去相关激活或去激活或衰减。只要语音识别单元22在此没有检测到听力设备1的用户的谈话活动，则关于在听力设备1中产生的信号(也就是尤其是输入信号m，补偿信号c，误差信号e，中间信号z和输出信号x)如图1所示，进行反馈的抑制。

然而如果语音识别单元22检测到听力设备1的用户的谈话活动，则在下一个步骤中检查，电声的闭合的信号回路12的传输函数24是否具有低于预定的边界值的总增益。如果是，则至少对于听力设备1的用户的谈话活动的时间段修改用于抑制反馈的过程，而不产生会由此形成反馈引起的啸叫噪音的风险。相应地，以低于对于系统来说临界的0dB值的一些安全距离地选择用于闭合的信号回路12中的总增益的边界值。

闭合的信号回路12的传输函数24在此一方面应用在信号处理单元10中使用的用于信号处理的算法的知识，麦克风4和扬声器8的响应特性和频率特性的知识，以及对于声音的反馈路径g的传输函数的估计值，其通过自适应滤波器14根据滤波器系数h(k)被估计。

此时如果对于由语音识别单元22识别了听力设备1的用户的谈话活动的情况，闭合的信号回路12的总增益低于预定的边界值，则将频率失真16衰减，以从中间信号z中产生输出信号x。频率失真的衰减在此优选地经过频率失真的输出信号x与还没有频率失真的中间信号z的相关性来定义，从而频率失真的衰减尤其导致相关函数的较小变化。如果例如频率失真16通过可能取决于时间的频率偏移给出，则频率偏移的衰减通过数值的减小给出，以该数值将中间信号z的频率偏移，以形成输出信号x。在相位调制的情况下，作为频率失真16，可以通过减小的调制频率实现频率失真的衰减。

通过频率失真16的减小，此时不再充分将输出信号x关于误差信号e去相关，从而在抑制反馈时通过由自适应滤波器14产生的补偿信号c在主信号路径6中和由此在输出信号x中会形成可听见的伪迹。在该情况下可以在主信号路径6中避开滤波器14，然后仅还对于滤波器系数h的计算减去补偿信号c(其对于在闭合的信号回路12中反馈路径g的估计是需要的)。麦克风信号m对于检测的谈话活动的时间段暂时被直接传输到中央的信号处理10(在分支中的上面的电路路径26)。这可以替换地通过可控制的激活因子30(例如0或1)实现，补偿信号c根据提到的条件与其相乘。

在语音识别单元22没有检测到谈话活动的情况，将中间信号z类似于图1示出的框图通过频率失真16，利用对于反馈的抑制的正常运行而设置的去相关强度去相关并且这样形成输出信号x。自适应滤波器14为了抑制反馈从中产生补偿信号c，其从麦克风信号m中被减去(分支中的下面的电路路径28)。

尽管详细地通过优选实施例示出和描述了本发明，但是本发明不受公开的例子限制而是可以由专业人员从中导出其他变形，而不脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1 听力设备

2 助听器

4 麦克风

6 主信号路径

8 扬声器

10 信号处理单元

12 闭合的信号回路

14 自适应滤波器

16 去相关，频率失真

20 方法

22 语音识别单元

24 闭合的回路的传输函数

26 分支的上面的电路路径

28 分支的下面的电路路径

30 激活因子

Claims (8)

1.一种用于抑制听力设备(1)、特别是助听器(2)中的反馈的方法(20)，

其中听力设备(1)的麦克风(4)产生输入信号(m)并且听力设备(1)的扬声器(8)产生声音信号，其经过声学的反馈路径(g)部分地反馈到麦克风(4)，

其中沿着主信号路径(6)，根据输入信号(m)产生中间信号(z)，并且根据中间信号(z)形成输出信号(x)，

其中监视听力设备(1)的用户的谈话活动(22)，

其中估计通过主信号路径(6)和反馈路径(g)形成的电声的闭合的信号回路(12)的传输函数(24)，

其中根据闭合的信号回路(12)的传输函数(24)和听力设备(1)的用户的谈话活动

-将中间信号(z)去相关，以形成输出信号(x)，以及

-根据输出信号(x)产生补偿信号(c)，其被传输到输入信号(m)用于反馈的补偿，

以及其中输出信号(x)被传输到扬声器(8)以用于播放。

2.根据权利要求1所述的方法(20)，其中，在识别到不存在听力设备(1)的用户的谈话活动(22)的情况下

-在正常模式中进行中间信号(z)的去相关(16)，以用于形成输出信号(x)，

-根据从在正常模式中去相关的中间信号(z)形成的输出信号(x)产生补偿信号(c)，以及

-补偿信号(c)被传输到输入信号(m)，以用于补偿反馈，和/或

其中当闭合的信号回路(12)的传输函数(24)的总增益不超过预定的边界值时，在识别到听力设备(1)的用户的谈话活动(22)的情况下在特殊模式中进行中间信号(z)的去相关(16)，以用于形成输出信号(x)，和

其中将中间信号(z)在特殊模式中以比在正常模式中更小的去相关强度去相关。

3.根据权利要求2所述的方法(20)，其中，在特殊模式中将中间信号(z)的去相关(16)断开，从而将去相关强度降为零。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，当在特殊模式中进行中间信号(z)的去相关时，将借助补偿信号(c)对输入信号(m)的补偿中断。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(20)，其中，自适应滤波器(14)根据输出信号(x)、补偿信号(c)和输入信号(m)估计反馈路径(g)的传输函数，其被包括在闭合的信号回路(12)的传输函数(24)中。

6.根据权利要求5所述的方法(20)，其中，在自适应滤波器(14)中为了估计反馈路径(g)的传输函数，当在特殊模式中进行中间信号(z)的去相关(16)时，减小适配速度。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法(20)，其中，通过频率失真(16)对中间信号(z)去相关。

8.一种听力设备(1)，尤其是助听器(2)，其包括至少一个用于产生输入信号(m)的麦克风(4)，至少一个用于播放输出信号(x)的扬声器(8)，用于监视听力设备(1)的用户的谈话活动的语音识别单元(22)和控制单元，所述控制单元构造为，通过按照上述权利要求中任一项所述的方法(20)来抑制经过至少一个扬声器(8)播放的输出信号(x)到由至少一个麦克风(4)产生的输入信号(m)中的反馈。