CN106714063B - 助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于信号处理技术领域，提供助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备。旨在解决现有的助听设备上使用的双麦克风语音信号波束形成方法拾取到的语音的空间方位信息有限，空间分辨率较低，而且形成的极性图数量少，导致在方向性噪声较严重时，非常不便于灵活地控制波束，从而形成合适的极性图的问题。本发明采用双微型麦克风且每个微型麦克风包括在空间中指向相反方向的两个声管来拾取语音信号，如此增大了语音拾取的空间分辨率和语音的空间方位信息。更重要的是，对信号进行权重参数和可调整倾角参数处理，最终输出的总信号对应的极性图数量大大增加，非常便于灵活地控制，形成合适极性图，提高助听设备使用者的言语识别率。

Description

助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备。

背景技术

助听器、电子耳蜗等助听设备使用者在安静环境下基本能够无障碍的进行交流，但在噪声环境下，尤其是信噪比较低的情况下，电子耳蜗使用者的言语识别率大大降低。采用麦克风阵列来提高助听设备前端拾取到的语音信号的信噪比对于提高噪声环境下助听设备使用者的言语识别率很重要，尤其对于语音信号源与噪声源的空间位置不一致时，该方法能有效地分离出语音信号，提高传输到助听设备的语音信号的信噪比，相当于将助听设备恢复到工作在相对“安静”的环境下，有利于提高助听设备使用者的言语识别率。

现有技术中由于尺寸限制，三个或以上数量的麦克风阵列不适合用于助听器、电子耳蜗等助听设备上，因此，应用于助听设备上的麦克风一般是单个全向性麦克风或者单个指向性麦克风，而两个麦克风阵列也比较少见。

麦克风的极性可用极性图表示，其反映的是中心频率从不同的角度进入麦克风的情况。发明人发现现有技术中助听设备上使用的双麦克风语音信号波束形成方法拾取到的语音的空间方位信息有限，空间分辨率较低，而且形成的极性图数量少，导致在方向性噪声较严重时，非常不便于灵活地控制，从而形成合适的极性图。

发明内容

助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备，旨在解决现有的助听设备上使用的双麦克风语音信号波束形成方法拾取到的语音的空间方位信息有限，空间分辨率较低，而且形成的极性图数量少，导致在方向性噪声较严重时，非常不便于灵活地控制波束，从而形成合适的极性图的问题。

本发明实施例的第一方面，提供助听设备麦克风语音信号波束形成方法，所述方法包括：

第一声管将拾取到的语音形成第一路信号，第二声管将拾取到的语音形成第二路信号，所述第一声管和所述第二声管包括于第一微型麦克风中，所述第一声管和所述第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，第三声管将拾取到的语音形成第三路信号，第四声管将拾取到的语音形成第四路信号，所述第三声管和所述第四声管包括于第二微型麦克风中，所述第三声管和所述第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，所述第一预设范围和所述第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，所述第一声管、所述第二声管、所述第三声管和所述第四声管均为全向性语音拾取器；

对所述第一路信号和所述第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第一路信号和所述第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，对所述第三路信号和所述第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第三路信号和所述第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一声管和所述第二声管之间的距离为d₂，所述第三声管和所述第四声管之间的距离为d₂，所述c为语音传播速度；

将经过所述信号处理的所述第一路信号和所述第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，将经过所述信号处理的所述第三路信号和所述第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，所述第五路信号和所述第六路信号分别对应预设的极性图；

对所述第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，所述第一可调整倾角参数为对所述第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，所述第二可调整倾角参数为

将经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出，所述总信号对应特定的极性图。

本发明实施例的第二方面，提供助听设备麦克风语音信号波束形成系统，所述系统包括语音拾取子系统、第一处理子系统、第一耦合子系统、倾角参数处理子系统和第二耦合子系统：

所述语音拾取子系统包括第一微型麦克风和第二微型麦克风，所述第一微型麦克风包括第一声管和第二声管，所述第二微型麦克风包括第三声管和第四声管，所述第一声管用于将拾取到的语音形成第一路信号，所述第二声管用于将拾取到的语音形成第二路信号，所述第一声管和所述第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，所述第三声管用于将拾取到的语音形成第三路信号，所述第四声管用于将拾取到的语音形成第四路信号，所述第三声管和所述第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，所述第一预设范围和所述第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，所述第一声管、所述第二声管、所述第三声管和所述第四声管均为全向性语音拾取器；

所述第一处理子系统用于对所述第一路信号和所述第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，所述第一处理子系统还用于对所述第一路信号和所述第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一处理子系统还用于对所述第三路信号和所述第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，所述第一处理子系统还用于对所述第三路信号和所述第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一声管和所述第二声管之间的距离为d₂，所述第三声管和所述第四声管之间的距离为d₂，所述c为语音传播速度；

所述第一耦合子系统用于将经过所述第一处理子系统处理的所述第一路信号和所述第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，所述第一耦合子系统还用于将经过所述第一处理子系统处理的所述第三路信号和所述第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，所述第五路信号和所述第六路信号分别对应预设的极性图；

所述倾角参数处理子系统用于对所述第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，所述第一可调整倾角参数为所述倾角参数处理子系统还用于对所述第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，所述第二可调整倾角参数为

所述第二耦合子系统用于将经过所述倾角参数处理子系统处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出，所述总信号对应特定的极性图。

本发明实施例的第三方面，提供包括语音信号波束形成系统的助听设备。

本发明提供的技术方案与现有技术相比存在的有益效果是：相比于现有技术中单个微型麦克风拾取语音信号而言，本发明实施例采用双微型麦克风，且每个微型麦克风包括在空间中指向相反方向的两个声管来拾取语音信号，同一微型麦克风的两个声管，增大了语音拾取的空间分辨率，同时，拾取到的语音的空间方位信息大大增加。更重要的是，将拾取到的信号进行第一可调整的权重参数和第二可调整倾角参数处理，最终两微型麦克风拾取的信号耦合输出后的总信号对应的极性图数量大大增加，非常便于灵活地控制，形成合适极性图，方便选择性地拾取某些方向的有用语音信号，过滤方向性噪声，提高助听设备使用者的言语识别率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成方法实现流程图；

图2是本发明一实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统佩带方位及语音信号拾取图；

图3示出了本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的麦克风内部结构、内部信号流向及外部信号耦合形成示意图；

图4示出了本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的单麦克风进行第一可调整倾角参数处理的信号耦合形成的极性图；

图5示出了本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的单麦克风进行第一可调整倾角参数和第一可调整的权重参数处理的信号耦合形成的极性图；

图6示出了可调整倾角参数为60°，同一微型麦克风的两拾取点之间的距离均为0.0056米,第一微型麦克风和第二微型麦克风之间的距0.18米时的抵消型极性图；

图7示出了可调整倾角参数为60°，同一微型麦克风的两拾取点之间的距离均为0.0056米,第一微型麦克风和第二微型麦克风之间的距0.18米时的叠加型极性图；

图8示出了可调整倾角参数为90°，同一微型麦克风的两拾取点之间的距离均为0.0056米,第一微型麦克风和第二微型麦克风之间的距0.18米时的抵消型极性图；

图9示出了可调整倾角参数为90°，同一微型麦克风的两拾取点之间的距离均为0.0056米,第一微型麦克风和第二微型麦克风之间的距0.18米时的叠加型极性图；

图10示出了本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的麦克风内部结构、内部信号流向及外部信号耦合形成示意图；

图11示出了本发明另一实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统结构示意图；

图12示出了本发明另一实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，给出了诸多技术特征的说明示意图，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了有效解决现有的助听设备上使用的双麦克风语音信号波束形成方法拾取到的语音的空间方位信息有限，空间分辨率较低，而且形成的极性图数量少，导致在方向性噪声较严重时，非常不便于灵活地控制波束，从而形成合适的极性图的问题。本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成方法包括第一声管将拾取到的语音形成第一路信号，第二声管将拾取到的语音形成第二路信号，所述第一声管和所述第二声管包括于第一微型麦克风中，所述第一声管和所述第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，第三声管将拾取到的语音形成第三路信号，第四声管将拾取到的语音形成第四路信号，所述第三声管和所述第四声管包括于第二微型麦克风中，所述第三声管和所述第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，所述第一预设范围和所述第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，所述第一声管、所述第二声管、所述第三声管和所述第四声管均为全向性语音拾取器；对所述第一路信号和所述第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第一路信号和所述第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理；对所述第三路信号和所述第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第三路信号和所述第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理；所述第一声管和所述第二声管之间的距离为d₂，所述第三声管和所述第四声管之间的距离为d₂，所述c为语音传播速度；将经过所述信号处理的所述第一路信号和所述第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，将经过所述信号处理的所述第三路信号和所述第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，所述第五路信号和所述第六路信号分别对应预设的极性图；对所述第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，所述第一可调整倾角参数为对所述第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，可第二调整倾角参数处理；将经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出，所述总信号对应特定的极性图。以下分别进行详细说明。

图1示出了本发明实施例一提供的助听设备麦克风语音信号波束形成方法实现流程图，其执行主体可以是助听设备麦克风语音信号波束形成系统，例如，助听设备麦克风语音信号波束形成系统的应用程序。为了便于说明，图1仅示出了与本发明实施例相关的部分，其过程详述如下：

S101，第一声管将拾取到的语音形成第一路信号，第二声管将拾取到的语音形成第二路信号，第一声管和第二声管包括于第一微型麦克风中，第一声管和第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，第三声管将拾取到的语音形成第三路信号，第四声管将拾取到的语音形成第四路信号，第三声管和第四声管包括于第二微型麦克风中，第三声管和第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，第一预设范围和第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，第一声管、第二声管、第三声管和第四声管均为全向性语音拾取器。

图2举例示出了本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统佩带方位及语音信号拾取图。如图2所示，M1，M2可以分别为第一微型麦克风和第二微型麦克风，也可以分别为第二微型麦克风和第一微型麦克风，在此为了方便叙述，假定M1，M2为第一微型麦克风和第二微型麦克风，M1、M2为第二微型麦克风和第一微型麦克风的情况与此类似，不再赘述。同理，假定01为第一声管，02为第二声管，01和02属于M1，03为第三声管，04为第四声管,03和04属于M2，其他情况与此类似，不再赘述。第一声管01和第二声管02排列形成的角度在第一预设范围内，第三声管03和第四声管04排列形成的角度在第二预设范围内，第一预设范围和第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，因此，第一声管01和第二声管02、第三声管03和第四声管04在空间中大概呈π弧度，即指向相反方向，而且01、02、03和04为全向性语音拾取器，如此可增大语音拾取的空间分辨率，拾取到的语音的空间方位信息大大增加。

图3举例示出了本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的麦克风内部结构、内部信号流向及外部信号耦合形成示意图。图3中为了表达清晰的方便，第一微型麦克风M1、第二微型麦克风M2采用夸大画法，如图3中01和02分别为第一微型麦克风M1的第一声管和第二声管，灰色实心圆A表示第一声管01的语音拾取点，灰色实心圆B表示第二声管02的语音拾取点，A和B为全向性语音拾取点。第二微型麦克风M2的说明类似，第三声管03的语音拾取点用灰色实心圆C表示，第四声管04的语音拾取点用灰色实心圆D表示，其余不再赘述。

图3中第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2均包括P1、P3和P2，M1内部含有延迟参数和权重参数的设置。P1、P2和P3分别为电压端口VCC、接地端口GND和信号输出端口。

优选的是，第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2之间的距离为d₁，所述d₁属于第三预设范围，所述第三预设范围根据人的双耳的间距确定。需要说明的是，前述意思为第一微型麦克风和第二微型麦克风是佩戴于双耳的，而且对于不同的种族、性别、年龄的人来说，由于双耳间距不同，第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2之间的距离也会不同。

例如，图2中示出的05为人头的模拟，501表示人鼻子的模拟，502和503分别表示人左耳和右耳的模拟，d₁表示第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2之间的距离。

需要说明的是，在此定义鼻子501的尖端指向为正向，相反方向为负向。定义第一声管01和第三声管03为前向声管，第二声管02和第四声管04为后向声管。

需要说明的是，事实上，图2中的第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2是示意画法，助听设备的M1和M2一般位于耳朵内。

需要说明的是，由于现有技术中的助听设备一般是单微型麦克风，因此，不会存在双微型麦克风之间距离选择的问题，本发明实施例中由于为双麦克风，因此会存在双麦克风之间的距离，而且佩戴于双耳首先，比较方便、自然；其次，可增大语音拾取的空间分辨率，拾取到的语音的空间方位信息也会大大增加。

S102,对第一路信号和第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对第一路信号和第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，对第三路信号和第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对第三路信号和第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，第一声管和第二声管之间的距离为d₂，第三声管和第四声管之间的距离为d₂，所述c为语音传播速度。

以第一微型麦克风M1为例进行说明，第二微型麦克风的说明类似，不再赘述。

图3中示例出对拾取点A拾取到的第一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，对拾取点B拾取到的第二路信号给予固定的延迟参数进行信号处理。

需要说明的是，固定的延迟参数中d₂即为图3中第一声管和第二声管之间的距离，具体为拾取点A和拾取点B之间的距离，也就是第三声管和第四声管之间的距离，具体为拾取点C和拾取点D之间的距离，固定的延迟参数中c为语音传播速度。

需要说明的是，图3中带箭头的线表示信号处理流向，其中带黑色实心箭头的虚线表示语音信号波束形成系统内部信号流向，带灰色实心箭头的实线表示外部信号耦合为总信号。

需要说明的是，事实上，不论是对第一路信号还是第二路信号进行第一可调整的权重参数β处理均能达到调整的第一路信号和第二路信号比例的目的，例如对第一路信号进行第一可调整的权重参数处理，β为0.8，那么也可以对第二路信号进行第一可调整的权重参数处理，β为1.25，两种处理效果是本质上是相同的。

需要说明的是，事实上，对于第一微型麦克风的信号处理的第一可调整的权重参数β可与对于第二微型麦克风的信号处理的第一可调整的权重参数β值不同。

S103，将经过信号处理的第一路信号和第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，将经过信号处理的第三路信号和第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，第五路信号和第六路信号分别对应预设的极性图。

以第一微型麦克风M1为例进行说明，第二微型麦克风的说明类似，不再赘述。

需要说明的是，经过第一可调整的权重参数β处理的第一路信号和经过固定的延迟参数处理的第二路信号在虚线圆表示的处理器进行耦合，圆中心的“-”号表示耦合处理为相减，然后内部信号从输出端口P3输出，图3中用指向输出端口P3的箭头表示内部信号的输出。

需要说明的是，耦合处理相减只是举例，事实上也可以相加，在此不作具体限定，根据需要进行选择。

需要说明的是，固定的延迟参数和第一可调整的权重参数β，二者共同决定了第五路信号和第六路信号对应预设的极性图的形状，例如心形形状。

S104，对第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，第一可调整倾角参数为对第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，第二可调整倾角参数为

以第一微型麦克风M1为例进行说明，第二微型麦克风的说明类似，不再赘述。

需要说明的是，对第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，即为将图2中第一微型麦克风M1进行旋转，而且微型麦克风的旋转一般是在竖直平面内进行的，给予可调整倾角参数处理决定了耦合形成的极性图的方位。

图4举例示出了本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的单麦克风进行第一可调整倾角参数处理的信号耦合形成的极性图。图4中示例出了第五路信号给予第一可调整倾角参数处理后的极性图，实线表示表示的是第一可调整倾角参数为60°时(相对于人头来说，即向右倾角60°)，极性图的形状与方位，虚线表示的是第一可调整倾角参数为-30°时(相对于人头来说，即向左倾角60°)，极性图的形状与方位。

图5举例示出了本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的单麦克风进行第一可调整倾角参数和第一可调整的权重参数处理的信号耦合形成的极性图。图4中结合第一可调整倾角参数示例出了第五路信号给予第一可调整的权重参数β处理后的极性图，从图5中可知，权重参数β设置为1时，极性图为心形图，即指向性输出，权重参数β设置为2时，极性图已经非常接近全向性的极性图，因此可以通过设置权重参数β为2来近似获得单拾取点的波束，图中夹于权重参数β为1和权重参数β为2之间的极性图对应的权重参数β介于1和2之间。

S105，将经过可调整倾角参数处理的第五路信号和第六路信号耦合形成为总信号输出，总信号对应特定的极性图。

如图3中灰色带实心箭头的粗实线表示经过可调整倾角参数处理的第五路信号和经过可调整倾角参数处理的第六路信号通过相加耦合方式处理，形成为总信号输出。

需要说明的是，由于在S101至S104中对固定的延迟参数第一可调整的权重参数β、第一可调整倾角参数和第一可调整倾角参数进行设置，因此，总信号根据前述设置对应特定的极性图。

优选的是，第一微型麦克风和第二微型麦克风佩戴于双耳时，若语音的传来方向与双耳的连线的夹角为例如，图2中四条带单向箭头，且与图中水平虚线的夹角为θ的射线表示语音传来的方向，语音先后传入第一微型麦克风和第二微型麦克风被语音拾取点A、B拾取形成为电信号，第一路信号为x(t)，第三路信号为t表示时间，第一路信号和第三路信号给予第一可调整的权重参数β，第二路信号和第四路信号给予固定的延迟参数则总信号为：

需要说明的是，总信号中βx(t)项表示对第一路信号进行第一可调整的权重参数β处理，项中的表示对第二路信号进行固定的延迟参数处理，项表示语音在空间的延迟，中项表示第三路信号在空间的延迟，整体表示对延迟的第三路信号进行权重参数β处理，中和均表示语音在空间的延迟，项中表示对第四路信号进行固定的延迟参数处理。

需要说明的是，信号在空间的延迟可通过作辅助线求出，为本领域技术人员熟知，在此不赘述。

需要说明的是，在此给出语音先后传入第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2以及第一路信号为x(t)，则可确定第三路信号或第四路信号中肯定有路信号为现给定第三路信号为并且说明第一路信号和三路信号给予第一可调整的权重参数β，第二路信号和第四路信号给予固定的延迟参数则可明确确定总信号的表达公式，表达公式已经暗含了语音信号在第二微型麦克风中先后被拾取点C、D拾取，无需再次说明语音信号在第二微型麦克风中先后被拾取点C、D拾取。

需要说明的是，将拾取到的信号进行第一可调整的权重参数和第二可调整倾角参数处理，最终两微型麦克风拾取的信号耦合输出后的总信号对应的极性图数量大大增加，非常便于灵活地控制，形成合适的极性图，方便选择性地拾取某些方向的有用语音信号，过滤方向性噪声，提高助听设备使用者的言语识别率。

以下各列举两种不同可调整倾角参数时的叠加型极性图和抵消型极性图，抵消型极性图是在第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2的形成总信号的耦合方式为相减时形成，叠加型极性图是在第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2的形成总信号的耦合方式为相加时形成。以下示例为简单示例，因此设置第一可调整倾角参数和第二可调整倾角参数相等。

需要说明的是，便于快速画出极性图，总信号的频域表达公式为：

其中，H(e^jω)为总信号，j为虚数单位，ω为语音的角频率，ω＝2πf，f表示语音的频率。

图6示出了可调整倾角参数为60°，同一微型麦克风的两拾取点之间的距离均为0.0056米,第一微型麦克风和第二微型麦克风之间的距0.18米时的抵消型极性图，可以用于增强其他方向的信号。

图7示出了可调整倾角参数为60°，同一微型麦克风的两拾取点之间的距离均为0.0056米,第一微型麦克风和第二微型麦克风之间的距0.18米时的叠加型极性图，此时正向幅度最大，用于波束正向指向并语音增强正向的语音信号。

图8示出了可调整倾角参数为90°，同一微型麦克风的两拾取点之间的距离均为0.0056米,第一微型麦克风和第二微型麦克风之间的距0.18米时的抵消型极性图，此时最大波束指向人耳两侧。

图9示出了可调整倾角参数为90°，同一微型麦克风的两拾取点之间的距离均为0.0056米,第一微型麦克风和第二微型麦克风之间的距0.18米时的叠加型极性图，此时参数设置为同时最大指向正向、正侧向和正后向的极性图，可用于助听设备使用者在会议或者谈判环境下的应用场景。

除此之外，还可以根据需要，通过参数设置形成，全向性极性图、双极型极性图等等。

需要说明的是，图4至图9中为了便于观察，给出极坐标系下各个方位的角度。

优选的是，将经过可调整倾角参数处理的第五路信号和第六路信号耦合形成为总信号输出具体为：将经过可调整倾角参数处理的第五路信号和第六路信号中任意一路信号给予第二可调整的权重参数处理，第二可调整的权重参数为α，将给予第二可调整的权重参数处理后的信号命名为第七路信号；若第七路信号是由经过可调整倾角参数处理的第五路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则将第七路信号与第六路信号耦合形成为总信号输出；若第七路信号是由经过可调整倾角参数处理的第六路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则将第七路信号与第五路信号耦合形成为总信号输出。

图10示出了本发明实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的麦克风内部结构、内部信号流向及外部信号耦合形成示意图，如图10中示例出了在给予第二微型麦克风M2输出的第六路信号第二可调整的权重参数α处理，将处理后的信号命名为第七路信号，将第七路信号与第五路信号耦合形成为总信号输出。

需要说明的是，进行第二可调整的权重参数α处理可以进一步使得最终两微型麦克风拾取的信号耦合输出后的总信号对应的极性图数量大大增加，非常便于灵活地控制，形成合适极性图，方便选择性地拾取某些方向的有用语音信号，过滤方向性噪声，提高助听设备使用者的言语识别率。

需要说明的是，和前述第一可调整的权重参数的说明类似，第二可调整的权重参数对第五路信号或第六路信号处理均可。

需要说明的是，前述没有进行第二可调整的权重参数α处理的实施例可以认为是第二可调整的权重参数α为1的特殊情形。

需要说明的是，第一微型麦克风和第二微型麦克风佩戴于双耳时，若语音的传来方向与双耳的连线的夹角为例如，图2中四条带单向箭头，且与图中水平虚线的夹角为θ的射线表示语音传来的方向，语音先后传入第一微型麦克风和第二微型麦克风被语音拾取点A、B拾取形成为电信号，第一路信号为x(t)，第三路信号为t表示时间，第一路信号和第三路信号给予第一可调整的权重参数β，第二路信号和第四路信号给予固定的延迟参数第六路信号给予第二可调整的权重参数处理，则所述总信号为：

需要说明的是，第二可调整的权重参数处理后的总信号的频域表达公式为：

对于公式的说明和前述类似，在此不再赘述。

需要说明的是，由于给予第二可调整的权重参数处理(α不为1)后，形成的极性图比较复杂，且相当多，在此不再示例极性图。

需要说明的是，图3中没有说明的字母含义和图2中相同，图10中没有说明的字母含义和图3中相同，不再赘述。

图11示出了本发明另一实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统结构示意图。为了便于说明，图11仅示出了与本发明实施例相关的部分。图11示例的助听设备麦克风语音信号波束形成系统包括语音拾取子系统201、第一处理子系统202、第一耦合子系统203、倾角参数处理子系统204和第二耦合子系统205，其中：

本实施例中与本发明一实施例中部分内容相同，故借用一实施例中图2至图10进行描述。

语音拾取子系统201包括第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2，第一微型麦克风M1包括第一声管01和第二声管02，第二微型麦克风M2包括第三声管03和第四声管04，第一声管01用于将拾取到的语音形成第一路信号，第二声管02用于将拾取到的语音形成第二路信号，第一声管01和第二声管02排列形成的角度在第一预设范围内，第三声管03用于将拾取到的语音形成第三路信号，第四声管04用于将拾取到的语音形成第四路信号，第三声管03和第四声管04排列形成的角度在第二预设范围内，第一预设范围和第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，第一声管01、第二声管02、第三声管03和第四声管04均为全向性语音拾取器。

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

第一处理子系统202用于对第一路信号和第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，第一处理子系统202还用于对第一路信号和第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，第一处理子系统202还用于对第三路信号和第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，第一处理子系统202还用于对第三路信号和第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，第一声管01和第二声管02之间的距离为d₂，第三声管03和第四声管04之间的距离为d₂，所述c为语音传播速度。

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

第一耦合子系统203用于将经过第一处理子系统202处理的第一路信号和第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，第一耦合子系统203还用于将经过第一处理子系统202处理的所述第三路信号和所述第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，第五路信号和第六路信号分别对应预设的极性图。

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

倾角参数处理子系统204用于对第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，第一可调整倾角参数为倾角参数处理子系统204还用于对第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，第二可调整倾角参数为

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

第二耦合子系统205用于将经过倾角参数处理子系统204处理的第五路信号和第六路信号耦合形成为总信号输出，总信号对应特定的极性图。

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

需要说明的是，第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2之间的距离为d₁，d₁在第三预设范围内，第三预设范围根据人的双耳的间距确定。

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2佩戴于双耳时，若语音的传来方向与双耳的连线的夹角为语音先后传入第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2，第一路信号为x(t)，第三路信号为t表示时间，第一路信号和第三路信号给予第一可调整的权重参数β，第二路信号和第四路信号给予固定的延迟参数则所述总信号为：

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

需要说明的是，以上图11示出的本发明另一实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的实施方式中，为描述的方便和简洁，仅以上述各子系统的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要，例如相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，而将上述子系统分配由不同的功能模块完成，即将助听设备麦克风语音信号波束形成系统的内部结构划分成不同的子系统，以完成以上描述的全部或者部分功能。而且，实际应用中，本实施例中的相应的子系统可以是由相应的硬件实现，也可以由相应的硬件执行相应的软件完成，例如，第一耦合子系统，可以是具有耦合信号功能的硬件，例如耦合器，也可以是能够执行相应计算机程序从而完成检测功能的一般处理器或者其他硬件设备，而且本实施例中的相应子系统可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个实施例系统中。另外，各子系统的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。(本说明书提供的各个实施例都可应用上述描述原则)。

图11示出了的助听设备麦克风语音信号波束形成系统还可以包括第二处理子系统206。图12示出了本发明另一实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统结构示意图。

第二处理子系统206用于将经过倾角参数处理子系统204处理的第五路信号和第六路信号中任意一路信号给予第二可调整的权重参数处理，第二可调整的权重参数为α，将给予第二可调整的权重参数处理后的信号命名为第七路信号；若第七路信号是由经过可调整倾角参数处理的第五路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则第二耦合子系统205还用于将第七路信号与第六路信号耦合形成为总信号输出；若第七路信号是由经过可调整倾角参数处理的第六路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则第二耦合子系统205还用于将第七路信号与第五路信号耦合形成为总信号输出。

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

需要说明的是，第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M1之间的距离为d₁，d₁在第三预设范围内，第三预设范围根据人的双耳的间距确定。

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

第一微型麦克风M1和第二微型麦克风M2佩戴于双耳时，若语音传来的方向与双耳连线的夹角为语音先后传入所述第一微型麦克风M1和所述第二微型麦克风M2，第一路信号为x(t)，第三路信号为t表示时间，第一路信号和第三路信号给予第一可调整的权重参数β，第二路信号和第四路信号给予固定的延迟参数第六路信号给予第二可调整的权重参数处理，则总信号为：

需要说明的是，详细说明与方法实施例中相同，在此不再赘述。

本发明另一实施例提供的包括助听设备麦克风语音信号波束形成系统的助听设备。

需要说明的是，详细说明与助听设备麦克风语音信号波束形成系统中相同，在此不再赘述。

需要说明的是，助听设备麦克风语音信号波束形成系统和包括助听设备麦克风语音信号波束形成系统的助听设备中各子系统之间的信息交互、执行过程等内容及实施例整体内容以及，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施例相同，具体内容可参见本发明方法一实施例中的叙述，此处不再赘述。

需要说明的是，本发明所有实施例中涉及“第一”、“第二”等词，例如第一微型麦克风、第二处理子系统等在此仅为表述和指代的方便，并不意味着在本发明的具体实现方式中一定会有与之对应的第一微型麦克风和第二处理子系统。

本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明原理及实施方式所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.助听设备麦克风语音信号波束形成方法，其特征在于，所述方法包括：

第一声管将拾取到的语音形成第一路信号，第二声管将拾取到的语音形成第二路信号，所述第一声管和所述第二声管包括于第一微型麦克风中，所述第一声管和所述第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，第三声管将拾取到的语音形成第三路信号，第四声管将拾取到的语音形成第四路信号，所述第三声管和所述第四声管包括于第二微型麦克风中，所述第三声管和所述第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，所述第一预设范围和所述第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，所述第一声管、所述第二声管、所述第三声管和所述第四声管均为全向性语音拾取器，所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风佩戴于双耳；

对所述第一路信号和所述第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第一路信号和所述第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，对所述第三路信号和所述第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第三路信号和所述第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一声管和所述第二声管之间的距离为d₂，所述第三声管和所述第四声管之间的距离为d₂，所述c为语音传播速度；

将经过所述信号处理的所述第一路信号和所述第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，将经过所述信号处理的所述第三路信号和所述第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，所述第五路信号和所述第六路信号分别对应预设的极性图；

对所述第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，所述第一可调整倾角参数为对所述第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，所述第二可调整倾角参数为

将经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出，所述总信号对应特定的极性图。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风之间的距离为d₁，所述d₁属于第三预设范围，所述第三预设范围根据人的双耳的间距确定；

所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风佩戴于双耳时，若所述语音的传来方向与所述双耳的连线的夹角为所述语音先后传入所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风，所述第一路信号为x(t)，所述第三路信号为所述t表示时间，所述第一路信号和所述第三路信号给予第一可调整的权重参数β，所述第二路信号和所述第四路信号给予固定的延迟参数则所述总信号为：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出具体为：

将经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号和所述第六路信号中任意一路信号给予第二可调整的权重参数处理，所述第二可调整的权重参数为α，将所述给予第二可调整的权重参数处理后的信号命名为第七路信号；

若所述第七路信号是由所述经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则将所述第七路信号与所述第六路信号耦合形成为总信号输出；

若所述第七路信号是由所述经过所述可调整倾角参数处理的所述第六路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则将所述第七路信号与所述第五路信号耦合形成为总信号输出。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风之间的距离为d₁，所述d₁在第三预设范围内，所述第三预设范围根据人的双耳的间距确定；

所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风佩戴于双耳时，若所述语音的传来方向与所述双耳的连线的夹角为所述语音先后传入所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风，所述第一路信号为x(t)，所述第三路信号为所述t表示时间，所述第一路信号和所述第三路信号给予第一可调整的权重参数β，所述第二路信号和所述第四路信号给予固定的延迟参数所述第六路信号给予第二可调整的权重参数处理，则所述总信号为：

5.助听设备麦克风语音信号波束形成系统，其特征在于，所述系统包括语音拾取子系统、第一处理子系统、第一耦合子系统、倾角参数处理子系统和第二耦合子系统：

所述语音拾取子系统包括第一微型麦克风和第二微型麦克风，所述第一微型麦克风包括第一声管和第二声管，所述第二微型麦克风包括第三声管和第四声管，所述第一声管用于将拾取到的语音形成第一路信号，所述第二声管用于将拾取到的语音形成第二路信号，所述第一声管和所述第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，所述第三声管用于将拾取到的语音形成第三路信号，所述第四声管用于将拾取到的语音形成第四路信号，所述第三声管和所述第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，所述第一预设范围和所述第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，所述第一声管、所述第二声管、所述第三声管和所述第四声管均为全向性语音拾取器，所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风佩戴于双耳；

所述第一处理子系统用于对所述第一路信号和所述第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，所述第一处理子系统还用于对所述第一路信号和所述第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一处理子系统还用于对所述第三路信号和所述第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，所述第一处理子系统还用于对所述第三路信号和所述第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一声管和所述第二声管之间的距离为d₂，所述第三声管和所述第四声管之间的距离为d₂，所述c为语音传播速度；

所述第一耦合子系统用于将经过所述第一处理子系统处理的所述第一路信号和所述第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，所述第一耦合子系统还用于将经过所述第一处理子系统处理的所述第三路信号和所述第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，所述第五路信号和所述第六路信号分别对应预设的极性图；

所述倾角参数处理子系统用于对所述第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，所述第一可调整倾角参数为所述倾角参数处理子系统还用于对所述第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，所述第二可调整倾角参数为

所述第二耦合子系统用于将经过所述倾角参数处理子系统处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出，所述总信号对应特定的极性图。

6.如权利要求5所述的语音信号波束形成系统，其特征在于，所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风之间的距离为d₁，所述d₁在第三预设范围内，所述第三预设范围根据人的双耳的间距确定；

所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风佩戴于双耳时，若所述语音的传来方向与所述双耳的连线的夹角为所述语音先后传入所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风，所述第一路信号为x(t)，所述第三路信号为所述t表示时间，所述第一路信号和所述第三路信号给予第一可调整的权重参数β，所述第二路信号和所述第四路信号给予固定的延迟参数则所述总信号为：

7.如权利要求5所述的语音信号波束形成系统，其特征在于，所述语音信号波束形成系统还包括第二处理子系统；

所述第二处理子系统用于将经过所述倾角参数处理子系统处理的所述第五路信号和所述第六路信号中任意一路信号给予第二可调整的权重参数处理，所述第二可调整的权重参数为α，将所述给予第二可调整的权重参数处理后的信号命名为第七路信号；

若所述第七路信号是由所述经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则所述第二耦合子系统还用于将所述第七路信号与所述第六路信号耦合形成为总信号输出；

若所述第七路信号是由所述经过所述可调整倾角参数处理的所述第六路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则所述第二耦合子系统还用于将所述第七路信号与所述第五路信号耦合形成为总信号输出。

8.如权利要求7所述的语音信号波束形成系统，其特征在于，所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风之间的距离为d₁，所述d₁在第三预设范围内，所述第三预设范围根据人的双耳的间距确定；

所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风佩戴于双耳时，若所述语音传来的方向与所述双耳的连线的夹角为所述语音先后传入所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风，所述第一路信号为x(t)，所述第三路信号为所述t表示时间，所述第一路信号和所述第三路信号给予第一可调整的权重参数β，所述第二路信号和所述第四路信号给予固定的延迟参数所述第六路信号给予第二可调整的权重参数处理，则所述总信号为：

9.一种包括权利要求5至7中任意一项语音信号波束形成系统的助听设备。