CN107113516A - 扩散噪声收听 - Google Patents

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Abstract

提供一种助听器，包括：第一麦克风系统，配置为将由声源发射的声音转换为第一音频信号；第一匹配滤波器，配置为将第一音频信号滤波为第一滤波音频信号，当使用者佩戴助听器时，该第一匹配滤波器具有第一匹配传递函数，该第一匹配传递函数匹配从声源传播到提供第一音频信号的第一麦克风系统的声音的第一声音传播路径的第一传递函数；以及听力损失处理器，配置为提供听力损失补偿输出信号，该听力损失补偿输出信号至少部分基于第一滤波音频信号来补偿使用者的听力损失。

Description

扩散噪声收听
技术领域
提供一种新型助听器，其减少了扩散噪声，保持了空间感知力。
背景技术
据报道，助听器使用者在佩戴他们的助听器时比没有佩戴他们的助听器时具有较弱的声源定位能力。这代表轻中度听力受损人群的严重问题。
此外，助听器通常以这样的方式再现声音，使得使用者感觉到声源被定位在头部内部。声音被认为是内在化的，而不是外在化。当提及“噪音中的话语问题”时，助听器使用者通常抱怨的是，尽管信噪比(SNR)足以提供所需的语音清晰度，但是仍难以得知所说的内容。导致这种情况的重要原因在于，助听器再现了内部化的声场。这增加了助听器使用者的认知负荷，并且可能导致听力疲劳，并且最终使用者取下助听器。
近来，已经公开了新型助听器，其具有改进的声源定位，即，新型助听器相对于助听器佩戴者的头部的定向保持声音环境中相应声源的方向的信息，参见EP 2 750 410 A1、EP 2 750 411 A1和EP 2 750 412 A1。
改进的声源定位使得助听器使用者能够利用鸡尾酒会效应，即，使用者能够将听觉注意力集中在所选择的声源上，同时抑制所有其它声音，例如，专注于聚会上嘈杂房间中的单个对话。
然而，在具有不利的信噪比(SNR)的复杂收听情况下，一些听力受损的人不能使用空间提示来分离不同的声源并将焦点放在所选择的声源上且抑制其它一切。必须为这种情况和/或为这个子群开发其它解决方案。
缓解这种问题的一种已知方法是应用SNR增强技术，例如方向性。定向系统用于抑制来自目标方向之外的所有其它方向的信号能量。这要求干扰声音具有定向性；然而，在复杂的收听情况下，例如在餐厅，助听器使用者经受扩散噪声的干扰。扩散噪声或大致是空间白色，即在噪声场中记录的信号与在不同位置处的任何其它信号记录不相关。助听器系统中的麦克风的数量通常不足以有效地抑制扩散噪声。因此，定向系统对这些类型的收听情况的影响有限。
应用方向性时的另一个抱怨是收听者的环境感知力变弱。
发明内容
因此，需要一种保持空间感知力的扩散噪声减少技术。
提供了一种增加在具有扩散噪声的环境中接收的声音信号的信噪比的新方法，包括：当使用者佩戴麦克风系统时，使用麦克风系统将声音转换为音频信号，并且利用具有匹配传递函数的匹配滤波器对音频信号进行滤波，该匹配传递函数匹配或基本上匹配从声源到麦克风系统的声学声音的声音传播路径的传递函数。
传递函数优选地包括麦克风系统的传递函数。
在整个本发明中，匹配滤波器被认为具有匹配传递函数，当匹配传递函数等于或基本上等于另一传递函数的可能乘以复数标量的共轭复数时，该匹配传递函数匹配或基本上匹配该另一传递函数，其中，复数标量的值可被选择为使得匹配滤波器是因果滤波器。
当使用者佩戴麦克风系统时，匹配滤波器可具有等于或基本上等于从声源到麦克风系统的声音传播路径的时间反转和时移脉冲响应的脉冲响应，可能的时移确保匹配滤波器是因果滤波器。
匹配滤波器可实现经滤波的音频信号的振幅谱的均衡，以补偿由传递函数引起的振幅谱的变化。
新方法还可包括将多个经滤波的音频信号添加至和音频信号中，以进一步提高信噪比。
此外，提供了一种新型助听器，包括：第一麦克风系统，配置为将由声源发射的声音转换为第一音频信号；第一匹配滤波器，配置为将第一音频信号滤波为第一滤波音频信号，当使用者佩戴助听器时，该第一匹配滤波器具有第一匹配传递函数，该第一匹配传递函数匹配或基本上匹配从声源传播到提供第一音频信号的第一麦克风系统的声音的第一声音传播路径的第一传递函数；以及听力损失处理器，配置为提供听力损失补偿输出信号，其至少部分基于第一滤波音频信号来补偿使用者的听力损失。
助听器还可包括：第二麦克风系统，配置为用于将声音转换为第二音频信号；第二匹配滤波器，配置为用于将第二音频信号滤波为第二滤波音频信号，当使用者佩戴助听器时，该第二匹配滤波器具有第二匹配传递函数，该第二匹配传递函数匹配或基本上匹配从声源传播到提供第二音频信号的第二麦克风系统的声音的第二声音传播路径的第二传递函数；第一加法器，配置为将第一滤波音频信号和第二滤波音频信号相加以获得和音频信号，其中，听力损失处理器配置为处理和音频信号以提供听力损失补偿输出信号。
第一匹配滤波器可连接至第一麦克风系统的麦克风的输出端，用于将在麦克风的输出端处提供的音频信号滤波为滤波音频信号。
第一匹配滤波器可连接至第一麦克风系统的多个麦克风的组合输出端，用于将在多个麦克风的组合输出端处提供的音频信号滤波为滤波音频信号。
当使用者佩戴第一麦克风系统时，第一匹配滤波器可具有脉冲响应，该脉冲响应等于或基本上等于从声源到第一麦克风系统的第一声音传播路径的时间反转和可能的时移脉冲响应，可能的时移确保第一匹配滤波器是因果滤波器。
第一匹配滤波器可实现第一滤波音频信号的振幅谱的均衡，以补偿由第一传递函数引起的振幅谱的变化。
第二匹配滤波器可连接至第二麦克风系统的麦克风的输出端，用于将在麦克风的输出端处提供的音频信号滤波为滤波音频信号。
第二匹配滤波器可连接至第二麦克风系统的多个麦克风的组合输出端，用于将在多个麦克风的组合输出端处提供的音频信号滤波为滤波后音频信号。
当使用者佩戴第二麦克风系统时，第二匹配滤波器可具有脉冲响应，该脉冲响应等于或基本上等于从声源到第二麦克风系统的第二声音传播路径的时间反转和可能的时移脉冲响应，可能的时移确保第二匹配滤波器是因果滤波器。
第二匹配滤波器可实现第二滤波音频信号的振幅谱的均衡，以补偿由第二传递函数引起的振幅谱的变化。
第一和第二匹配传递函数可基本上使第一滤波音频信号的相位和第二滤波音频信号的相位均衡，使得第一加法器可以将第一和第二滤波音频信号同相相加。
在下文中，当使用者佩戴助听器时，从声源到提供音频信号的麦克风系统的声音传播路径的传递函数被称为麦克风相关传递函数。
麦克风相关传递函数优选地包括麦克风系统的传递函数。
优选地，助听器还包括输出变换器，用于将听力损失补偿输出信号转换为可由人体听觉系统接收的听觉输出信号，例如声学输出信号、或植入变换器信号。
新型助听器可为任何类型的助听器，例如BTE、RIE、ITE、ITC、CIC等助听器或这些的组合。
新型助听器可使用助听器之间的数据交换来形成新型双耳助听器系统的一部分，以优化性能。
匹配滤波器用于提高在具有显著扩散声学噪声的环境中(例如，在进行许多同时对话的聚会上)从声源发射的信号的SNR。
与头部相关传递函数(HRTF)类似，由于头部周围的衍射、肩膀的反射、耳廓的反射和耳道中的反射等，所以麦克风相关传递函数取决于声源相对于助听器的使用者和使用者的身体结构的方向和距离。
因此，为了最佳性能，为单个使用者确定所选方向和距离的一个或多个麦克风相关传递函数，并且由一个或多个相应匹配滤波器匹配或基本上匹配。
收听者驻留在声源的远场中时，与HRTF类似的麦克风相关传递函数不随距离而改变。通常，当到声源的距离大于1.5米时，收听者驻留在声源的远场中。
因此，所确定的麦克风相关传递函数中的至少一些可为所选方向的远场麦克风相关传递函数。
可使用近似麦克风相关传递函数来代替为使用者单独确定的麦克风相关传递函数。可使用人造头(例如，KEMAR头)来确定近似麦克风相关传递函数。以这种方式，提供了与单独麦克风相关传递函数的近似，这可以使助听器使用者在具有扩散噪声的环境中足够精确地获得提高的SNR。
近似麦克风相关传递函数也可被确定为针对一组人先前确定的麦克风相关传递函数的平均值。可选择该组以适合人的某些特征，针对这些特征要确定单独麦克风相关传递函数，以便获得更接近地匹配各对应的单独麦克风相关传递函数的近似麦克风相关传递函数。例如，可以单独地或以任何组合的方式根据年龄、种族、性别、家庭、耳朵尺寸等来选择该组。近似麦克风相关传递函数也可包括多个方向的平均值。
近似麦克风相关传递函数也可为针对考虑的患者先前确定的麦克风相关传递函数，例如，先前早期的适配期间。
由助听器中的匹配滤波器匹配或基本上匹配的麦克风相关传递函数的选择方向优选地包括使用者的前视方向，但是可包括任何方向或多个方向。
在助听器包括多个匹配滤波器的情况下，助听器还包括加法器，该加法器配置为将在匹配滤波器的输出端处提供的滤波音频信号添加至和音频信号，该和音频信号输入至听力损失处理器以用于处理为听力损失补偿输出信号。
假定声源位于假设方向，使得声源发射沿着那些传播路径传播到相应麦克风的声音，相应匹配滤波器匹配或基本上匹配那些传播路径的传递函数，匹配滤波器使源自从声源到麦克风的传播的声波的相位分量与记录的信号均衡，使得随后加法器同相添加滤波信号，以进一步提高输出信号和的SNR。这是由于扩散噪声在时间和空间上是不相关的，使得滤波导致SNR提高，并且多个麦克风的平均化也是如此。
此外，连接至相应匹配滤波器的麦克风可添加至具有输入至加法器的其它滤波音频信号的电路，以进一步提高和音频信号的SNR。
加法器可形成输入至加法器的信号的加权和。
第一麦克风系统可包括配置为用于将声音转换为第一音频信号的第一麦克风，并且第二麦克风系统可包括配置为用于将声音转换为第二音频信号的第二麦克风。
新型助听器可形成新型双耳助听器系统的一部分，包括左耳助听器和右耳助听器，并且其中，左耳助听器和右耳助听器中的一个是新型助听器。
在新型双耳助听器系统中，左耳助听器和右耳助听器中的一个可具有至少一个匹配滤波器，该至少一个匹配滤波器配置为对来自左耳助听器和右耳助听器中的另一个的麦克风的音频信号进行滤波。
新型双耳助听器系统可包括第一助听器和第二助听器，其中，第一和第二助听器中的每一个都包括：第一麦克风系统，配置为用于将由声源发射的声音转换为第一音频信号；第一匹配滤波器，配置为将第一音频信号滤波为第一滤波音频信号，当使用者佩戴助听器时，该第一匹配滤波器具有第一匹配传递函数，该第一匹配传递函数匹配或基本上匹配从声源传播到提供第一音频信号的第一麦克风系统的声音的第一声音传播路径的第一传递函数；以及听力损失处理器，配置为提供听力损失补偿输出信号，其至少部分基于第一滤波音频信号来补偿使用者的听力损失。
第一和第二助听器中的每一个还可包括：第二麦克风系统，配置为用于将声音转换为第二音频信号；第二匹配滤波器，配置为用于将第二音频信号滤波为第二滤波音频信号，当使用者佩戴助听器时，该第二匹配滤波器具有第二匹配传递函数，该第二匹配传递函数匹配或基本上匹配从声源传播到提供第二音频信号的第二麦克风系统的声音的第二声音传播路径的第二传递函数；第一加法器，配置为将第一滤波音频信号和第二滤波音频信号相加以获得和音频信号，其中，听力损失处理器配置为处理和音频信号以提供听力损失补偿输出信号。
此外，第一和第二助听器中的一个的听力损失处理器可具有连接至第一和第二助听器中的另一个的第一加法器的输出端的输入端，并且其中，处理器配置为用于添加左耳助听器和右耳助听器的第一加法器的输出。
第一助听器可具有第二加法器，其第一输入端连接至第一助听器的第一加法器的输出端，并且第二输入端连接至第二助听器的第一加法器的输出端，以及输出端用于提供第一助听器的和音频信号与第二助听器的和音频信号的双耳和，并且其中，听力损失处理器配置为处理双耳和音频信号以提供听力损失补偿输出信号。
如在助听器领域中公知的，信号可在左耳助听器和右耳助听器之间进行有线或无线通信。
在下文中，导出匹配滤波器的一个传递函数。
在助听器中，例如，双耳助听器系统，具有n个麦克风，假设第n个麦克风接收使用者希望听到的声音信号(例如，语音)的含噪版本。第n个麦克风输出具有频谱Sn(ω)的音频信号sn(t)，ω为角频率，根据：
Sn(ω)＝Hn(ω)X(ω)+Vn(ω)。
这里，X(ω)为语音信号频谱，Hn(ω)为描述从声源传播到第n个麦克风的声音的第n个麦克风相关传递函数，Vn(ω)为对应的掩蔽信号频谱。我们进一步假设
E[Vn(ω)]＝0，n≠m
这里，E为期望运算符，并且*表示共轭复数。此外，我们还假设掩蔽器具有高斯分布。以矢量形式写出接收的信号频谱得到
测量给定X(ω)的s(ω)的条件概率与成比例，这里，Rvv -1为掩蔽器的自协方差矩阵的倒数。取该表达式的自然对数并去除常数项，得到
求微分并且设定为零，给出
使用掩蔽器为空间白色的事实，简化为
这里，仅包括具有自变量T的指数函数，使得对应的时域实现为因果关系。在时域中：
这里，为卷积运算符，即表示函数f1和f2的卷积运算，hn(t)为Hn(ω)的傅立叶逆变换，sn(t)为第n个测量的麦克风信号，并且
为在频率上描述振幅均衡以补偿滤波操作的滤波器，其中F-1(·)为(·)的傅立叶逆变换。
新型助听器可为多信道助听器，其中，待处理的音频信号被划分为多个信号分量，用于分别在多个频率信道中单独处理。
匹配滤波器中的一个、一些或全部也可被划分为多个频率信道；或者仍然可在助听器的整个频率范围内操作；或者可划分为其它频率信道，通常被划分为比助听器电路的其它部分更少的频率信道。
在新型助听器中，匹配滤波器中的一个、一些或全部可在相应选择的频带中操作。
所选择的频带中的每一个都可包括频率信道中的一个或多个或所有频率信道。所选择的频带可为分段的，即所选择的频带不需要包括连续的频率信道。
多个频率信道可包括翘曲频率信道，例如所有频率信道都可为翘曲频率信道。
在所选的频带之外，可以常规方式处理音频信号以用于听力损失补偿。
以这种方式，在不存在扩散噪声的频率信道中可避免匹配滤波。
如本文所使用的，术语“基本上”和“近似”考虑到电气工程领域中经历的波动和不精确，并且旨在意味着与绝对值的偏差包括在如此修饰的术语或表达式的范围内。例如，它们可以指小于或等于±10％的偏差，例如小于或等于±5％，例如小于或等于±2％，例如小于或等于±1％，例如小于或等于±0.5％，例如小于或等于±0.2％，例如小于或等于±0.1％。
新型助听器中的信号处理(包括滤波)可通过专用硬件实现或者可在信号处理器中实现，或者以专用硬件和一个或多个信号处理器的组合来实现。
如本文所使用的，术语“处理器”、“信号处理器”、“控制器”、“系统”等旨在表示CPU相关实体或硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。术语处理器还可指包括一些硬件的任何集成电路，其可能是或可能不是CPU相关实体。例如，在一些实施例中，处理器可包括滤波器。
例如，“处理器”、“信号处理器”、“控制器”、“系统”等可能是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程和/或程序。
作为说明，术语“处理器”、“信号处理器”、“控制器”、“系统”等指定在处理器上运行的应用程序和硬件处理器两者。一个或多个“处理器”、“信号处理器”、“控制器”、“系统”等或其任何组合可位于进程和/或执行线程内，并且一个或多个“处理器”、“信号处理器”、“控制器”、“系统”等或其任何组合可被本地化在一个硬件处理器上，可能与其它硬件电路组合，和/或分布在两个或更多个硬件处理器之间，可能与其它硬件电路组合。
而且，处理器(或类似术语)可为能够实现信号处理的任何组件或组件的任何组合。例如，信号处理器可为ASIC处理器、FPGA处理器、通用处理器、微处理器、电路部件或集成电路。
根据本发明的实施例的助听器包括：第一麦克风系统，配置为将由声源发射的声音转换为第一音频信号；第一匹配滤波器，配置为将第一音频信号滤波为第一滤波音频信号，当使用者佩戴助听器时，该第一匹配滤波器具有第一匹配传递函数，该第一匹配传递函数匹配或基本上匹配主要从声源到第一麦克风系统的第一声音传播路径的第一传递函数；以及听力损失处理器，配置为提供听力损失补偿输出信号，其至少部分基于第一滤波音频信号来补偿使用者的听力损失。
任选地，助听器还包括：第二麦克风系统，配置为用于提供第二音频信号；第二匹配滤波器，配置为用于将第二音频信号滤波为第二滤波音频信号，当使用者佩戴助听器时，该第二匹配滤波器具有第二匹配传递函数，该第二匹配传递函数匹配或基本上匹配主要从声源到第二麦克风系统的第二声音传播路径的第二传递函数；以及第一加法器，配置为将第一滤波音频信号和第二滤波音频信号相加以获得和音频信号；其中，听力损失处理器配置为处理和音频信号以提供听力损失补偿输出信号。
任选地，第一和第二匹配传递函数基本上使第一滤波音频信号的相位和第二滤波音频信号的相位均衡，使得第一加法器可以将第一和第二滤波音频信号同相相加。
任选地，第一和第二匹配传递函数基本上使第一和第二滤波音频信号的振幅谱与由声源发射的声音的振幅谱均衡。
任选地，声源位于使用者的前视方向上。
任选地，第一匹配滤波器具有与第一声音传播路径的时间反转和时移脉冲响应基本上相等的脉冲响应。
任选地，助听器为多信道助听器，其中第一音频信号被划分为多个信号分量，用于分别在多个频率信道中单独处理。
任选地，第一匹配过滤器配置为在所选频带中进行滤波。
任选地，多个频率信道包括翘曲频率信道。
根据本发明的实施例的双耳助听器系统包括第一助听器和第二助听器，其中第一助听器是本文描述的任何助听器。
根据本发明的实施例的双耳助听器系统包括第一助听器和第二助听器，其中第一和第二助听器中的每一个都是本文描述的任何助听器。
任选地，第二助听器具有第一加法器；其中第一助听器具有第二加法器，第二加法器具有连接至第一助听器的加法器的输出端的第一输入端和连接至第二助听器的第一加法器的输出端的第二输入端；其中第一助听器的第二加法器包括用于提供基于第一助听器的和音频信号和第二助听器的和音频信号的双耳和音频信号的输出端；并且其中听力损失处理器配置为处理双耳和音频信号以提供听力损失补偿输出信号。
根据本发明的实施例的增加在具有扩散噪声的环境中接收的声音信号的信噪比的方法包括：当使用者佩戴麦克风系统时，使用麦克风系统将声学声音转换为音频信号，并且利用具有匹配传递函数的匹配滤波器对音频信号进行滤波，该匹配传递函数基本上匹配从声源到麦克风系统的声音传播路径的传递函数。
任选地，该方法还包括添加多个滤波音频信号以获得和音频信号，用于提高信噪比，其中滤波音频信号中的一个由对音频信号进行滤波的动作产生。
下面将在详细描述中描述其它特征和优点。
附图说明
以下，参考示出各个示例的附图对新方法和助听器进行更详细的说明。在附图中：
图1示意性地示出在收听情况下佩戴具有两个麦克风的助听器的使用者，
图2示意性地示出具有两个麦克风和两个匹配滤波器的新型助听器，
图3示意性地示出佩戴新型双耳助听器系统的使用者，该双耳助听器系统具有容纳每个助听器中的多个麦克风，
图4示意性地示出新型双耳助听器系统的一个示例性电路，
图5示意性地示出新型双耳助听器系统的另一示例性电路，以及
图6示出常规全方位麦克风系统和新型优化全方位麦克风系统的方向特性的曲线。
具体实施方式
附图示出了实施例的设计和实用性，其中相同元件由共同附图标记表示。因此，相对于每一幅图的描述，不再详细描述相同的元件。为了更好地理解如何获得上述和其它优点和目的，将对附图中所示的实施例进行更具体的描述。应当注意，附图仅旨在便于对特征的描述。它们不旨在作为对所要求保护的发明的详尽描述或作为对所要求保护的发明的范围的限制。另外，所示的特征不需要具有所示的所有方面或优点。结合特定特征描述的方面或优点不一定限于该特征，并且可以在任何其它特征中实践，即使没有图示或明确描述。
根据所附权利要求的新型助听器可以不同于附图中所示的形式来实施，并且不应被解释为限制于本文所阐述的示例。
图1示意性地示出使用者右耳上佩戴BTE助听器(仅示出助听器的麦克风)的使用者100。BTE助听器10具有容纳在BTE助听器壳体中的两个麦克风12、24，使得穿过麦克风中心的线与使用者的前视方向平行地延伸。在图1中，使用者100期望听到说话者110；然而，使用者和收听者100以及说话者110被还参与各种会话的许多其他人(未示出)包围。结果，使用者100暴露于扩散噪声场，并且因此听力受损的使用者不能将听觉注意力集中在所选择的声源，即对话伙伴110上，同时抑制来自其他讲话者的语音和其它声音。
图2示出由图1中的使用者100佩戴的BTE助听器10的示意性框图。
示出的BTE助听器10具有将声学声音转换为前音频信号14的前麦克风12。前音频信号14在第一预处理滤波器16中被预处理为预处理前音频信号18。预处理可包括(而不排除任何形式的处理)自适应和/或静态反馈抑制和/或自适应和/或固定波束成形和/或预滤波。第一匹配滤波器20连接至第一预处理滤波器16的输出端，并且操作为将预处理前音频信号18滤波为前滤波音频信号22。声源110(参见图1)位于使用者100的前视方向上，并且在麦克风12被助听器10的使用者100佩戴时向该麦克风发射声音。
前麦克风12具有前视方向的远场麦克风相关传递函数H1(ω)，并且第一匹配滤波器20具有与乘以复数标量e-jωT的远场麦克风相关传递函数的共轭复数H1*(ω)相等的匹配传递函数，以确保第一匹配滤波器20的脉冲响应h1(T-t)是因果关系。
类似地，示出的BTE助听器10还具有将声学声音转换为后音频信号26的后麦克风24。后音频信号26在第二预处理滤波器28中被预处理为预处理后音频信号30。预处理可包括(而不排除任何形式的处理)自适应和/或静态反馈抑制和/或自适应和/或固定波束成形和/或预滤波。第二匹配滤波器32连接至第二预处理滤波器28的输出端，并且操作为将预处理后音频信号30滤波为后滤波音频信号34。后麦克风24具有前视方向的远场麦克风相关传递函数H2(ω)，第二匹配滤波器32具有与乘以复数标量e-jωT的远场麦克风相关传递函数的共轭复数H2*(ω)相等或基本上相等的匹配传递函数，以确保第二匹配滤波器32的脉冲响应h2(T-t)是因果关系。
助听器10的其它实施例可具有大于2的麦克风数量。
匹配滤波器20、32操作为提高源自具有显著扩散声学噪声的环境中(例如，在进行许多同时对话的聚会上)的声源110的音频信号14、26的SNR。
前和后音频信号22、34输入至加法器36，该加法器将前和后音频信号22、34相加为和音频信号38。
匹配滤波器20、32从其相应输入信号18、30中去除相位，使得随后加法器36将滤波信号22、34同相相加，以进一步提高和音频信号38的SNR。
加法器36可形成输入至加法器36的信号22、34的加权和。
和音频信号38输入至听力损失处理器40，可能根据存储在助听器10的存储器(未示出)中的多个可选择的听觉程序，该听力损失处理器40以助听器领域中公知的方式配置为将和音频信号38处理为听力损失补偿输出信号42，该听力损失补偿输出信号用于补偿使用者的听力损失。
最后，听力损失补偿输出信号42输入至接收器44形式的输出变换器44，用于将听力损失补偿输出信号42转换为声学输出信号，朝向佩戴助听器10的使用者100的耳膜传送该声学输出信号。
为了最佳性能，针对单独使用者100确定在使用者100的前视方向上从声源110到相应麦克风12、24的相应声音传播路径120、130的麦克风相关传递函数H1(ω)、H2(ω)，并且由相应匹配滤波器20、32匹配。
然而，替代地，可使用近似麦克风相关传递函数H1’(ω)、H2’(ω)。可使用例如KEMAR头的人造头来确定H1’(ω)、H2’(ω)，由此提供近似麦克风相关传递函数H1’(ω)、H2’(ω)，使助听器使用者100在具有扩散噪声的环境中足够精确地获得和音频信号38的提高的SNR。
近似麦克风相关传递函数H1’(ω)、H2’(ω)也可被确定为针对一组人先前确定的麦克风相关传递函数的平均值。可选择该组人以适合人的某些特征，针对这些特征要确定单独麦克风相关传递函数，以便获得更接近地匹配各对应的单独麦克风相关传递函数的近似麦克风相关传递函数。例如，可以单独地或以任何组合的方式根据年龄、种族、性别、家庭、耳朵尺寸等来选择该组人。也可在多个方向上进行平均。
近似麦克风相关传递函数也可为针对考虑的使用者先前确定的麦克风相关传递函数，例如，先前早期的适配期间。
根据以下等式提供和音频信号38：
这里，为卷积运算符，即，即表示函数f1和f2的卷积，并且这里n为麦克风索引，对于前麦克风12，n＝1，对于后麦克风24，n＝2，hn(t)为Hn(ω)的傅立叶逆变换，sn(t)为第n个预滤波麦克风信号18、30，并且
为在频率上描述振幅均衡以补偿滤波操作的滤波器。
替换地，在加法器36中执行求和，同时由处理器40执行乘以g(t)。
可能除了匹配滤波器20、32(其仍然可在助听器10的整个频率范围内操作，或者可被划分为其它频率信道，通常比剩余所示电路更少的频率信道)之外，图2所示的助听器10可为多信道助听器，其中待处理的音频声音信号14、26被划分为多个频率信道，并且其中音频信号在每个频率信道中单独处理。
对于多信道助听器10，图2可示出音频信号14、26的单个频率信道中的电路和信号处理。
可在多个频率信道(例如，在所有频率信道中)重复示出的电路和信号处理。
例如，可在所选频带中实现图2示出的信号处理。
所选频带可包括一个或多个频率信道或所有频率信道。所选频带可能是分段的，即所选频带不需要包括连续的频率信道。
多个频率信道可包括翘曲频率信道，例如所有频率信道都可为翘曲频率信道。
在所选频带之外，音频信号可被处理以用于听力损失补偿而不进行匹配滤波20、32。
以这种方式，可在不存在扩散噪声的频率信道中避免匹配滤波。
图3示意性地示出佩戴双耳助听器系统的使用者100，该双耳助听器系统具有容纳麦克风12B、24B的左耳BTE助听器和容纳麦克风12A、24A的右耳BTE助听器。
信号可以信号传输领域中公知的方式在左耳助听器与右耳助听器之间进行有线或无线通信。
关于接收的声学信号的滤波，双耳助听器系统的左耳BTE助听器和右耳BTE助听器中的每一个都以与具有图2所示示意性框图的助听器10相同的方式操作，除了如下事实：如图4所示，每一个助听器的滤波音频信号都被传输至另一助听器并被添加至另一助听器的滤波音频信号。
图4示出包括右耳助听器10A和左耳助听器10B的双耳助听器系统10的示意性框图，每一个助听器都以与图2所示的助听器10相同的方式操作，除了如下事实：将右耳助听器10A和左耳助听器10B中的每一个的和音频信号38A、38B分别传输至另一助听器10B、10A，并在相应处理器40B、40A中添加至另一助听器10B、10A的和音频信号38B、38A。所需有线或无线接口电路未显示。
此外，具有连接至相应匹配滤波器的预滤波器的一个或多个麦克风可添加至助听器10A、10B的电路中，如竖直点线所示，生成输入至加法器36A、36B的滤波输出音频信号，以用于进一步提高和音频信号38A、38B的SNR。
右耳助听器10A和左耳助听器10B中的麦克风的数量优选为(但不一定)相同。
例如，双耳助听器系统10可包括四个麦克风，即双耳助听器系统10的右耳助听器10A和左耳助听器10B的每一个中的前麦克风12A、12B和后麦克风24A、24B。
可能除了匹配滤波器20A、32A、20B、32B(其仍然可在相应助听器10A、10B的整个频率范围内操作，或者可被划分为其它频率信道，通常比剩余所示电路更少的频率信道)之外，图4所示的助听器10A、10B中的每一个都可为多信道助听器，其中待处理的音频声音信号14A、26A、14B、26B被划分为多个频率信道，并且其中音频信号在每一个频率信道中单独处理。
对于多信道助听器10A、10B，图4可示出音频信号14A、26A、1B、26B的单个频率信道中的电路和信号处理。
可在多个频率信道(例如，在所有频率信道中)重复示出的电路和信号处理。
例如，可在所选频带中实现图4示出的信号处理。
所选频带可包括一个或多个频率信道或所有频率信道。所选频带可能是分段的，即所选频带不需要包括连续的频率信道。
多个频率信道可包括翘曲频率信道，例如所有频率信道都可为翘曲频率信道。
在所选频带之外，音频信号可被处理以用于听力损失补偿而不进行匹配滤波20A、32A、20B、32B。
以这种方式，可在不存在扩散噪声的频率信道中避免匹配滤波。
右耳助听器10A和左耳助听器10B的电路可与图4所示相同。然而，在其它实施例中，根据助听器领域中公知的设计选择，电路部件可以任意方式分布在两个助听器壳体之间。
例如，如图5所示，助听器10A中的一个可包括所有需要的匹配滤波器20A、32A、20B、32B和处理器40A，而助听器10B中的另一个不包括匹配滤波器和处理器。取而代之，可能预处理的麦克风输出信号18B、30B被传输至包括相应匹配滤波器20B、32B的助听器，并且其中，处理器40A配置为输出用于使用者两个耳朵的听力损失补偿输出信号42A、42B。然后将用于另一只耳朵的听力损失补偿输出信号42B在没有匹配滤波器的情况下传输至助听器10B，并输入至助听器10B的输出变换器44B。
未示出用于助听器10A、10B之间的信号传递的所需有线或无线接口电路。
图6示出图2所示的助听器10的和音频信号38的方向性曲线50与前麦克风音频信号14的方向性60的形式的常规全方位处理的方向性曲线60相比较。值得注意的是，方向性非常相似，因此，利用匹配滤波器避免环境感知力的丧失。
已经将相互不相关的白噪声序列应用于麦克风12、20，并且已经针对前麦克风音频信号14计算了-1.28dB的所得SNR(常规全方位响应)。和音频信号38的对应SNR值等于5.92dB。因此，本示例的SNR改善相当于近似7dB，而不牺牲环境感知力。
所公开的方法也可以用于抑制麦克风噪声。
如本说明书中所使用的，术语“基本上匹配”或任何其它类似术语，例如“基本上相等”，是指变化不大于10％的两个项目。例如，关于脉冲响应与另一脉冲响应“基本上相等”的描述是指具有变化不大于10％的至少一种特性的两个脉冲响应。类似地，关于匹配滤波器的匹配传递函数“基本上匹配”声音传播路径的传递函数的描述是指匹配具有变化不大于10％的至少一种特性的声音传播路径的匹配传递函数和传递函数。
虽然已经示出和描述了特定的特征，但是应当理解，它们并不旨在限制所要求保护的发明，并且对于本领域技术人员来说，将会显而易见的是，在不脱离要求保护的发明的精神和范围的情况下可进行各种改变和变型。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的含义。所要求保护的发明旨在涵盖所有替代方案、变型和等同物。

Claims (14)

1.一种助听器，包括：
第一麦克风系统，配置为将由声源发射的声音转换为第一音频信号，
第一匹配滤波器，配置为将所述第一音频信号滤波为第一滤波音频信号，当使用者佩戴所述助听器时，所述第一匹配滤波器具有第一匹配传递函数，所述第一匹配传递函数基本上匹配从所述声源传播到提供所述第一音频信号的第一麦克风系统的声音的第一声音传播路径的第一传递函数，以及
听力损失处理器，配置为提供听力损失补偿输出信号，所述听力损失补偿输出信号至少部分基于所述第一滤波音频信号来补偿所述使用者的听力损失。
2.根据权利要求1所述的助听器，还包括：
第二麦克风系统，配置为将声音转换为第二音频信号，以及
第二匹配滤波器，配置为将所述第二音频信号滤波为第二滤波音频信号，当所述使用者佩戴所述助听器时，所述第二匹配滤波器具有第二匹配传递函数，所述第二匹配传递函数基本上匹配从所述声源传播到提供所述第二音频信号的第二麦克风系统的声音的第二声音传播路径的第二传递函数，
第一加法器，配置为将所述第一滤波音频信号和所述第二滤波音频信号相加以获得和音频信号，
其中，所述听力损失处理器配置为处理所述和音频信号以提供所述听力损失补偿输出信号。
3.根据权利要求1或2所述的助听器，其中，所述声源位于所述使用者的前视方向上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的助听器，其中，当所述使用者佩戴所述助听器时，所述第一匹配滤波器具有如下脉冲响应，所述脉冲响应基本上等于从所述声源传播到所述第一麦克风系统的声音的第一声音传播路径的时间反转和时移脉冲响应。
5.根据前述权利要求中任一项所述的助听器，其中，所述第一匹配传递函数和所述第二匹配传递函数基本上使所述第一滤波音频信号的相位和所述第二滤波音频信号的相位均衡，使得所述第一加法器能够将所述第一滤波音频信号和所述第二滤波音频信号同相相加。
6.根据前述权利要求中任一项所述的助听器，其中，所述第一匹配传递函数和所述第二匹配传递函数基本上使所述第一滤波音频信号的振幅谱和所述第二滤波音频信号的振幅谱分别与由所述声源发射的声音的振幅谱均衡。
7.根据前述权利要求中任一项所述的助听器，其中，所述助听器为多信道助听器，在所述多信道助听器中，所述第一音频信号被分为多个信号分量，以分别在多个频率信道中单独处理。
8.根据权利要求7所述的助听器，其中，所述第一匹配滤波器配置为在选择的频带中进行滤波。
9.根据权利要求7或8所述的助听器，其中，所述多个频率信道包括翘曲频率信道。
10.一种双耳助听器系统，包括第一助听器和第二助听器，其中，所述第一助听器为根据前述权利要求中任一项所述的助听器。
11.根据权利要求10所述的双耳助听器系统，其中，所述第一助听器和所述第二助听器中的每一个都为根据权利要求1-9中任一项所述的助听器。
12.根据权利要求11所述的双耳助听器系统，其中
所述第一助听器具有第二加法器，所述第二加法器的第一输入端连接至所述第一助听器的第一加法器的输出端，所述第二加法器的第二输入端连接至所述第二助听器的第一加法器的输出端，所述第二加法器的输出端用于提供所述第一助听器的和音频信号和所述第二助听器的和音频信号的双耳和音频信号，
其中，所述听力损失处理器配置为处理所述双耳和音频信号以提供所述听力损失补偿输出信号。
13.一种增大在具有扩散噪声的环境中接收的声音信号的信噪比的方法，包括：
使用所述麦克风系统将声学声音转换为音频信号，并且
当使用者佩戴麦克风系统时，利用具有匹配传递函数的匹配滤波器对所述音频信号进行滤波，所述匹配传递函数基本上匹配从声源到所述麦克风系统的声学声音的声音传播路径的传递函数。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：添加多个滤波音频信号以获得和音频信号，用于提高所述信噪比，其中，从对所述音频信号进行滤波的动作中得到所述滤波音频信号中的一个。
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