CN107623890B - 具有自适应处理的听力设备及相关方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种操作听力设备的方法和一种听力设备，听力设备包括：天线，用于将第一外部源的第一无线输入信号转换为天线输出信号；无线电收发器，耦合至天线，用于将天线输出信号转换为收发器输入信号；麦克风组，包括用于提供第一麦克风输入信号的第一麦克风；预处理单元，连接至无线电收发器和第一麦克风，用于预处理收发器输入信号和第一麦克风输入信号；处理器，用于处理输入信号并基于输入信号提供电输出信号；接收器，用于将电输出信号转换为音频输出信号；处理控制器，包括配置为估计听力设备使用者的头部方向的方向估计器，其中，听力设备配置为基于估计的头部方向在听力设备中选择并应用处理方案。

Description

具有自适应处理的听力设备及相关方法
技术领域
本发明涉及具有自适应处理的听力设备和操作听力设备的方法。特别地，本发明涉及具有来自外部源的无线音频流的听力设备。
背景技术
随着无线通信技术的不断发展，至听力设备和来自听力设备的无线通信越来越多。然而，为了模仿正常的听觉和人的大脑对声音的感知，新技术给助听器制造商带来新的挑战。将听力设备无线连接至外部麦克风，能够从直接流送(stream)至耳朵的外部声源获得音频流。这是改善外部声源感知和信噪比(SNR)的有效途径。然而，这种方法意味着听力受损的人被锁定在该来源上，而不能轻易地专注于其它声源。
发明内容
因此，需要能够使助听器使用者在接收无线音频流的同时方便地与其它声源或人通信的设备和方法。
公开了一种听力设备，该听力设备包括：天线，用于将第一外部源的第一无线输入信号转换为天线输出信号；无线电收发器，耦合至天线，用于将天线输出信号转换为收发器输入信号；麦克风组，包括用于提供第一麦克风输入信号的第一麦克风；任选预处理单元，连接至无线电收发器和第一麦克风，用于预处理收发器输入信号和第一麦克风输入信号；处理器，用于处理输入信号并基于输入信号提供电输出信号；接收器，用于将电输出信号转换为音频输出信号；以及处理控制器，包括配置为估计听力设备使用者的头部方向的方向估计器。听力设备配置为基于估计的头部方向在听力设备中选择并应用处理方案。
此外，提供了一种操作听力设备的方法，方法包括：接收第一外部源的第一无线输入信号并将第一无线输入信号转换为收发器输入信号；接收音频信号并将音频信号转换为包括第一麦克风输入信号的一个或多个麦克风输入信号；估计听力设备使用者的头部方向；以及基于估计的头部方向在听力设备中选择并应用处理方案。
重要优点在于，无线流媒体环境中的使用者能够将收听重点引导至其它说话者或未穿戴配对麦克风的说话者。
此外，能够容易地在外部源之间切换将使得助听器使用者较少地与环境隔离并且较少地被排除在环境之外。如果有多个外部源可用，则助听器使用者将能够容易地在源之间切换。此外，所提出的解决方案不依赖于将外部麦克风放置在感兴趣的源附近。分布式阵列处理可潜在地能够分离特定位置中的不同的源。分离的源可以流送至助听器，并由助听器使用者目视方向/头部方向选择。
附图说明
通过以下参考附图对本发明示例性实施例的详细描述，本发明的上述和其它特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见，其中：
图1示意性地示出了示例性听力设备，
图2示意性地示出了示例性听力设备，
图3示意性地示出了示例性处理控制器，并且
图4是根据本发明的示例性方法的流程图，
图5示出了头部方向估计的示例，
图6示出了头部方向估计的示例，
图7示出了使用者观看电视的使用者情形，
图8示出了使用者观看电视的使用者情形，
图9示出了使用者在多源环境中的使用者情形，并且
图10示出了使用者在多源环境中的使用者情形。
具体实施方式
公开了一种听力设备。听力设备可为助听器，其中，处理器配置为补偿使用者的听力损失。
听力设备包括：天线，用于将一个或多个无线输入信号(例如，第一无线输入信号和/或第二无线输入信号)转换为天线输出信号。无线输入信号来自外部源，例如配对麦克风设备、无线TV音频发送器和/或与无线发送器相关联的分布式麦克风阵列。
听力设备包括耦合至天线的无线电收发器，用于将天线输出信号转换为收发器输入信号。来自不同外部源的无线信号可在收发器中复用至收发器输入信号，或者作为分离的收发器输入信号提供在收发器的分离的收发器输出端上。听力设备可包括多个天线和/或天线可配置为工作在一个或多个天线模式下。收发器输入信号包括表示来自第一外部源的第一无线信号的第一收发器输入信号。
听力设备包括麦克风组。该麦克风组可包括一个或多个麦克风。麦克风组包括用于提供第一麦克风输入信号的第一麦克风和/或用于提供第二麦克风输入信号的第二麦克风。麦克风组可包括用于提供N个麦克风信号的N个麦克风，其中N是1至10范围内的整数。在一个或多个示例性听力设备中，麦克风的数量N是2、3、4、5或更多。麦克风组可包括用于提供第三麦克风输入信号的第三麦克风。
听力设备包括预处理单元。预处理单元可连接至无线电收发器，用于预处理收发器输入信号。预处理单元可连接第一麦克风，用于预处理第一麦克风输入信号。预处理单元可连接第二麦克风(如果存在)，用于预处理第二麦克风输入信号。
预处理单元可包括一个或多个收发器增益单元，用于例如基于预处理控制信号，将收发器增益施加至相应的收发器输入信号。收发器增益单元可为开关，从而对收发器输入信号施加零(“断开”)或一(“接通”)的增益。收发器增益单元可为放大器单元，例如，配置为施加在0到1的范围内的收发器增益和/或大于1的收发器增益。
在一个或多个示例性听力设备中，预处理单元包括第一收发器增益单元，用于基于预处理控制信号将第一收发器增益(也表示为GT1)施加至第一收发器输入信号。预处理单元可包括第二收发器增益单元，用于基于预处理控制信号将第二收发器增益(也表示为GT2)施加至第二收发器输入信号。预处理单元可包括公共收发器增益单元，用于基于预处理控制信号将公共收发器增益(也表示为GTC)施加至收发器输入信号。
预处理单元可包括一个或多个麦克风增益单元，用于例如基于预处理控制信号，将麦克风增益施加至相应的麦克风输入信号。麦克风增益单元可为开关，从而对麦克风输入信号施加零(“断开”)或一(“接通”)的增益。麦克风增益单元可为放大器单元，例如，配置为施加在零到一的范围内的麦克风增益和/或大于一的麦克风增益。
在一个或多个示例性听力设备中，预处理单元包括第一麦克风增益单元，用于基于预处理控制信号将第一麦克风增益(也表示为GM1)施加至第一麦克风输入信号。预处理单元可包括第二麦克风增益单元，用于基于预处理控制信号将第二麦克风增益(也表示为GM2)施加至第二麦克风输入信号。
听力设备包括处理器，用于处理输入信号，例如预处理的收发器输入信号和/或预处理的麦克风输入信号。处理器基于至处理器的输入信号提供电输出信号。处理器的输入端任选地连接至预处理单元的相应输出端。例如，处理器的收发器输入端可连接至预处理单元的收发器输出端。处理器的一个或多个麦克风输入端可连接至预处理单元的相应的一个或多个麦克风输出端。
听力设备包括处理控制器，该处理控制器包括配置为估计听力设备使用者的头部方向的方向估计器，例如，相对于外部源(例如第一外部源)。估计听力设备使用者的头部方向可包括估计相对于第一外部源的第一头部方向。相对于第一外部源的第一头部方向也表示为V1。估计听力设备使用者的头部方向可包括估计相对于第二外部源的第二头部方向。相对于第二外部源的第二头部方向也表示为V2。估计听力设备使用者的头部方向可包括估计相对于第三外部源的第三头部方向(V3)。
方向估计器可配置为基于收发器输入信号和/或第一麦克风输入信号来估计听力设备使用者的头部方向。估计听力设备使用者的头部方向可基于来自第二麦克风的第二麦克风输入信号。估计听力设备使用者的头部方向可基于来自第三麦克风的第三麦克风输入信号。估计听力设备使用者的头部方向可基于波束形成麦克风输入信号，其中，波束形成麦克风输入信号基于第一麦克风输入信号和来自第二麦克风的第二麦克风输入信号。
方向估计器可包括用于提供波束形成麦克风输入信号的估计波束形成器。估计波束形成器的输出端可连接至信号相关单元的输入端。估计波束形成器可配置为将方向估计模式集合施加至麦克风输入信号，用于形成波束形成麦克风输入信号，例如并行，并且将波束形成麦克风输入信号馈送至相关单元，用于将波束形成麦克风输入信号与收发器输入信号或其部分相关，例如第一收发器输入信号和/或第二收发器输入信号。估计波束形成器的方向估计模式的集合可包括第一估计模式和第二估计模式，其中，第一估计模式具有第一方向上的主回路(loop)，第二估计模式具有第二方向上的主回路。估计模式的集合可包括合适数量的估计模式，例如三个、四个、五个或更多个估计模式。
方向估计器可包括信号相关单元，配置为将收发器输入信号和一个或多个麦克风输入信号(例如第一麦克风输入信号、第二麦克风输入信号和/或波束形成麦克风输入信号)相关。信号相关单元的相关输出被馈送至处理控制器的控制单元，并且控制单元基于相关输出提供一个或多个控制信号。相关输出可包括一个或多个相关值，包括作为收发器输入信号和波束形成麦克风输入信号(例如通过在估计波束形成器中应用第一估计模式形成的第一波束形成麦克风输入信号)的信号相关的结果的第一相关值。相关输出可包括第二相关值，该第二相关值为收发器输入信号和第二波束形成麦克风输入信号(通过在估计波束形成器中应用第二估计模式形成)的信号相关的结果。
方向估计器可包括配置为接收相关输出并基于相关输出确定头部方向的控制单元。例如，控制单元可通过比较相关输出的相关值来确定头部方向。控制单元可将头部方向识别为导致最高(或最低)相关值的估计波束形成器的估计模式的主回路方向。控制单元可基于一个或多个估计模式(例如导致最高(或最低)相关值的两个或三个估计模式)的主回路方向，将头部方向识别为加权或插值。在一个或多个示例性听力设备中，控制单元配置为基于自适应波束形成方案来估计头部方向，这里控制单元例如通过最小化相关输出的相关值来控制估计波束形成器(估计模式参数)，以便消除参考信号，相关值是波束形成麦克风输入信号和收发器输入信号之间的信号相关的结果，控制单元控制估计波束形成器中应用的估计模式(从而控制被识别为头部方向的主回路方向)。
听力设备配置为基于头部方向在听力设备中选择并应用处理方案。例如，处理控制器可基于头部方向例如经由预处理控制信号来控制预处理单元，以便控制或设定预处理单元的一个或多个操作参数。处理控制器可基于头部方向例如经由处理器控制信号来控制处理器，以便控制或设定处理器的一个或多个操作参数。处理控制器可包括控制器单元，配置为向预处理设备、处理器和/或波束形成器提供控制信号，用于在听力设备中选择并应用处理方案。
处理控制器可包括加速度计或从例如布置在双耳听力系统的另一听力设备中的加速度计接收输入，并且基于至方向估计器的加速度计输入来估计头部方向。使用加速度计进行头部方向估计可增加时间分辨率并提供更准确的头部方向估计。
处理控制器可配置为例如基于估计的头部方向来确定收发器输入信号的收发器增益。处理控制器可配置为基于相对于第一外部源的估计的头部方向来确定第一收发器输入信号的第一收发器增益。处理控制器可配置为基于相对于第二外部源的估计的头部方向来确定第二收发器输入信号的第二收发器增益。可通过基于估计的头部方向的范围从表中选择收发器增益值来确定收发器增益。可通过借助具有估计的头部方向作为输入的收发器增益函数计算收发器增益值来确定收发器增益。
在听力设备中，应用处理方案可包括例如在预处理单元中将收发器增益施加至收发器输入信号。由此，听力设备能够控制收发器输入信号的幅度/音量。例如，如果使用者利用无线流送单元将他/她的注意力从TV移开，则助听器可能能够使收发器输入信号静音或衰减。此外，助听器能够衰减和/或放大收发器输入信号，而不影响处理器中的一般助听器处理。当听力设备使用者注视外部声源时，施加至收发器输入信号的增益可为1，和/或当听力设备使用者未注视声音源时增益可为<<1。在最大和最小增益值之间可能会有平滑过渡的角度。这可以例如利用Hanning窗口获得。
在听力设备中，应用处理方案可包括例如在预处理单元中将HRTF(头部相关传送功能)信息施加至收发器输入信号。从而创建外部声源的逼真和自然的空间印象。然而，在一些收听情形下，例如，在存在多个外部声源的情形下，真正的空间声音可能不是期望的，由此使听力设备信号变得太复杂以致大脑不能分辨(鸡尾酒会效应)。在这种情况下，可能存在比将HRTF信息添加至收发器输入信号更好的其它处理策略。
例如，可以在将HRTF信息添加至相应的M个收发器输入信号xi(n)之后施加收发器增益。在这种情况下，将如下给出来自预处理单元的输出Y(n)：
Y(n)＝hrir1(θ,n)*x1(n)G1(θ)+hrir2(θ,n)*x2(n)G2(θ)+...+hrirM(θ,n)*xM(n)GM(θ)
这里，hrir为HRTF的时域表示，(*)为卷积运算符，并且Gi(θ)为基于估计的头部方向的相应收发器输入信号xi(n)的收发器增益。
收发器输入信号可包括源自第一外部源的第一收发器输入信号和/或源自第二外部源的第二收发器输入信号。应用处理方案可包括将第一收发器增益施加至第一收发器输入信号和/或将第二收发器增益施加至第二收发器输入信号。应用处理方案可包括将公共收发器增益施加至第一收发器输入信号和第二收发器输入信号。在听力设备中，在预处理单元中将收发器增益施加至收发器输入信号可包括：基于第一头部方向和/或第二头部方向，将第一收发器增益施加至收发器输入信号的第一收发器输入信号和/或将第二收发器增益施加至收发器输入信号的第二收发器输入信号。因此，听力设备可能能够例如通过施加不同的第一和第二收发器增益来分别处理来自多个外部源的无线流。因此，预处理控制信号可指示用于收发器输入信号的公共收发器增益或用于第一收发器输入信号的第一收发器增益。在收发器输入信号包括第二收发器输入信号的情况下，预处理控制信号可指示用于第二收发器输入信号的第二收发器增益。
在听力设备中，应用处理方案可包括例如基于第一头部方向和/或第二头部方向，在预处理单元中将第一麦克风增益施加至第一麦克风输入信号和/或在预处理单元中将第二麦克风增益施加至第二麦克风输入信号。因此，例如，如果使用者将注意力集中在具有无线流送单元的TV上，则听力设备可能能够使麦克风静音或衰减，以便助听器使用者重点关注来自外部源的收发器输入信号。预处理控制信号可指示用于麦克风输入信号的公共麦克风增益或用于麦克风输入信号中的一个或多个的各麦克风增益。例如，预处理控制信号可指示用于第一麦克风输入信号的第一麦克风增益和/或用于第二麦克风输入信号的第二麦克风增益。
听力设备可包括波束形成器。应用处理方案任选地包括在波束形成器中将定向模式(例如，第一处理方案中的第一定向模式和/或第二处理方案中的第二定向模式)应用于麦克风输入信号(例如一个或多个预处理的麦克风输入信号)。处理控制器可基于头部方向例如经由波束形成器控制信号来控制波束形成器，以便控制或设定波束形成器的定向模式。
在听力设备中，基于头部方向应用处理方案可包括：如果头部方向在第一角度范围内，则在听力设备中应用第一处理方案，和/或如果头部方向在第二角度范围内，则应用与第一处理方案不同的第二处理方案。
例如，如果相对于第一外部源的第一头部方向指示使用者在与第一外部源的位置对应的方向上转动头部，则听力设备可应用第一处理方案。此外，或作为替代方案，如果相对于第一外部源的第一头部方向指示使用者在远离或不同于第一外部源的位置的方向转动头部，则听力设备可应用第二处理方案。第二处理方案可为全向模式，即，听力设备中的波束形成器应用作为全向模式的第二定向模式。
听力设备(例如，处理控制器)可包括语音活动检测器，配置为检测一个或多个外部源的语音活动，例如第一外部源的第一语音活动(VA1)和/或第二外部源的第二语音活动(VA2)。听力设备(例如，处理控制器)可配置为基于第一外部源的第一语音活动来选择并应用处理方案(例如，如果第一语音活动小于第一主阈值，则选择一个处理方案和/或如果第一语音活动大于第一辅阈值，则选择另一处理方案)和/或基于第二外部源的第二语音活动来选择并应用处理方案(例如，如果第二语音活动小于第二主阈值，则选择一个处理方案和/或如果第二语音活动大于第二辅阈值，则选择另一处理方案)。如果基于第一外部源的第一语音活动和/或基于第二外部源的第二语音活动，则听力设备(例如，处理控制器)可配置为选择并应用第一处理方案。
在下表1中指出处理方案PS1-PS8的示例性参数，其中V1为相对于第一外部源的第一头部方向，VA1为第一语音活动，GT1为在预处理单元中施加至第一收发器输入信号的第一收发器增益。V2为相对于第二外部源(如果存在)的第二头部方向，VA2为第二语音活动，并且GT2为在预处理单元中施加至第二收发器输入信号的第二收发器增益。GM1为施加至第一麦克风输入信号的第一个麦克风增益，GM2为施加至第二麦克风输入信号的第二麦克风增益，DM为在波束形成器中应用于预处理的麦克风输入信号的定向模式。AR1为第一角度范围，例如从-30°到30°，AR2为第二角度范围，例如30°到330°。DM1为第一定向模式，DM2为第二方向模式。第二定向模式DM2为全向模式并且与DM1不同。
PS1 PS2 PS3 PS4 PS5 PS6
V1 AR1 AR2 AR1 AR2 AR1 AR1
VA1 N/A N/A N/A N/A N/A “低”
GT1 1 <0.5 1 <0.5 1 1
V2 N/A N/A AR1 AR2 AR2 N/A
VA2 N/A N/A N/A N/A N/A N/A
GT2 N/A N/A 1 <0.5 <0.5 N/A
GM1 <0.8 1 <0.8 1 1 1
GM2 <0.8 1 <0.8 1 1 1
DM DM1 DM2 DM1 DM2 DM2 DM2
表1：示例性处理方案的参数。
在一个或多个示例性听力设备中，第一角度范围可为-60°至60°，例如-45°至45°或-30°至30°。
在一个或多个示例性听力设备中，第二角度范围可为60°至300°，例如45°至315°或30°至330°。
在该方法中，估计头部方向可基于收发器输入信号和一个或多个麦克风输入信号，例如第一麦克风输入信号和/或来自第二麦克风的第二麦克风输入信号。
在该方法中，应用处理方案可包括：在听力设备的处理单元中，将收发器增益施加至收发器输入信号，例如将第一收发器增益施加至第一收发器输入信号和/或将第二收发器增益施加至第二收发器输入信号。至少在一个处理方案中，第一收发器增益和第二收发器增益可不同。
在该方法中，应用处理方案可包括：在听力设备的预处理单元中，将第一麦克风增益施加至第一麦克风输入信号和/或在听力设备的预处理单元中，将第二麦克风增益施加至第二麦克风的第二麦克风输入信号。
该方法可包括接收第二外部源的第二无线输入信号。收发器输入信号可包括源自第一外部源的第一收发器输入信号和源自第二外部源的第二收发器输入信号，并且其中，应用处理方案任选地包括将第一收发器增益施加至第一收发器输入信号并且将第二收发器增益施加至第二收发器输入信号。
在该方法中，应用处理方案可包括：在听力设备的波束形成器中，将定向模式应用于一个或多个麦克风输入信号，例如第一处理方案中的第一定向模式和/或第二处理方案中的第二定向模式。
在该方法中，应用基于头部方向的处理方案可包括：如果头部方向在第一角度范围内，则在听力设备中应用第一处理方案，和/或如果头部方向在第二角度范围内，则应用与第一处理方案不同的第二处理方案。
该方法可包括利用听力设备的语音活动检测器检测第一外部源的第一语音活动，以及基于第一外部源的第一语音活动来选择并应用处理方案。
为了清楚起见，这些附图是示意性的并且是简化的，它们仅仅显示对于理解本发明所必需的细节，而其余的细节已被省略。整个附图中，相同的附图标记用于相同或对应的部件。
图1是根据本发明的示例性听力设备的框图。听力设备2包括用于将第一外部源(图1中未示出)的第一无线输入信号5转换为天线输出信号6的天线4。听力设备2包括：无线电收发器7，耦合至天线4并且用于将天线输出信号6转换为一个或多个收发器输入信号7A、7B、7C；以及麦克风组，包括第一麦克风8和第二麦克风10并且用于提供相应的第一麦克风输入信号9和第二麦克风输入信号11。听力设备2包括连接至无线电收发器7、第一麦克风8和第二麦克风10的预处理单元12，用于接收和预处理收发器输入信号7A、7B、7C以及第一麦克风输入信号9和第二麦克风输入信号11。预处理单元12配置为预处理输入信号7A、9、11，并提供预处理的输入信号作为输出。听力设备2包括连接至预处理单元12的处理器14，用于接收和处理预处理的输入信号，包括一个或多个预处理的收发器输入信号7A'、7B'、7C'以及预处理的第一麦克风输入信号9'和预处理的第二麦克风输入信号11'。处理器14配置为补偿使用者的听力损失，并且基于输入信号7A'、9'、11'提供电输出信号15。接收器16将电输出信号15转换为音频输出信号，以被引导向听力设备使用者的耳膜。听力设备2包括处理控制器18，该处理控制器包括配置为估计听力设备使用者的头部方向的方向估计器，并且听力设备配置为基于头部方向选择并应用处理方案。听力设备2基于头部方向，由处理控制器18选择并应用处理方案，将预处理控制信号19A发送至预处理控制单元12和/或将处理器控制信号19B发送至处理器14。
图2是根据本发明的示例性听力设备的框图。听力设备2A类似于听力设备2。关于听力设备2已经描述的特征说明将不再重复。听力设备2A包括连接至预处理单元的波束形成器20，用于接收预处理的麦克风输入信号9'、11'。波束形成器20形成波束形成被馈送至处理器14的麦克风输入信号21，用于听力损失补偿和/或进一步处理。波束形成器20可由处理控制器18经由波束形成器控制信号19C和/或来自处理器(未示出)的控制信号来控制。例如，波束形成器20可配置为基于波束形成器控制信号19C，在听力设备的第一处理方案中应用第一定向模式并且在第二处理方案中应用第一定向模式或第二定向模式。
图3示出了示例性处理控制器的框图。处理控制器18包括配置为估计相对于第一外部源的第一头部方向的方向估计器22。例如，如果收发器输入信号7A包括源自第二外部源的第二收发器输入信号，则方向估计器22可配置为估计相对于第二外部源的第二头部方向。方向估计器22基于收发器输入信号7A、第一麦克风输入信号9和第二麦克风输入信号11来估计使用者的第一头部方向和/或第二头部方向。方向估计器22包括估计波束形成器24，用于提供波束形成麦克风输入信号25。估计波束形成器的输出端连接至信号相关单元26的输入端，用于将波束形成麦克风输入信号馈送至信号相关单元26。因此，方向估计器22包括配置为将收发器输入信号7A(例如包括第一收发器输入信号7B和/或第二收发器输入信号7C)和来自估计波束形成器24的波束形成麦克风输入信号25相关的信号相关单元26。信号相关单元26的相关输出27被馈送至处理控制器18的控制单元28，并且控制单元28基于相关输出提供一个或多个控制信号19A、19B、19C。控制单元28任选地通过估计波束形成器控制信号29A控制估计波束形成器24和/或通过相关控制信号29B控制信号相关单元26。
处理控制器18任选地包括语音活动检测器30，该语音活动检测器配置为基于收发器输入信号7A(第一收发器输入信号7B和/或第二收发器输入信号7C(如果存在))来检测第一外部源的第一语音活动和/或第二外部源的第二语音活动。处理控制器18/控制器单元28任选地配置为基于第一外部源的第一语音活动VA1和/或基于第二外部源的第二语音活动VA2来选择并应用处理方案。
处理控制器18任选地包括加速度计32或从加速度计接收加速度计输入34，并且基于至方向估计器的加速度计输入来估计头部方向V1和/或V2。
图4示出了根据本发明的操作听力设备的示例性方法的流程图。方法100包括接收输入信号101，包括：接收(102)第一外部源的第一无线输入信号并将第一无线输入信号转换(102)为收发器输入信号，接收(104)音频信号并将音频信号转换(104)为一个或多个麦克风输入信号(包括第一麦克风输入信号)。此外，该方法包括：估计(106)听力设备使用者的头部方向；并且基于头部方向选择并应用(108)处理方案。估计头部方向基于收发器输入信号和第一麦克风输入信号。在方法100中，应用(108)处理方案包括在听力设备的预处理单元中将收发器增益施加至收发器输入信号，例如将第一收发器增益GT1施加至第一收发器输入信号。此外，应用(108)处理方案包括在听力设备的预处理单元中将第一麦克风增益MG1施加至第一麦克风输入信号。任选地，方法100包括接收(104)第二外部源的第二无线输入信号，并且其中，收发器输入信号包括源自第一外部源的第一收发器输入信号和源自第二外部源的第二收发器输入信号，并且其中，应用(108)处理方案包括将第一收发器增益GT1施加至第一收发器输入信号并将第二收发器增益GT2施加至第二收发器输入信号，也参见表1。任选地，应用(108)处理方案包括在听力设备的波束形成器中将定向模式应用于一个或多个麦克风输入信号。
任选地，基于头部方向应用(108)处理方案包括：如果头部方向(例如第一头部方向V1)在第一角度范围内，则在听力设备中应用第一处理方案，并且如果头部方向(例如第一头部方向V1)在第二角度范围内，则应用与第一处理方案不同的第二处理方案。此外，该方法任选地包括：例如基于(第一)收发器输入信号，利用听力设备的语音活动检测器来检测(110)第一外部源的第一语音活动，并且基于第一外部源的第一语音活动来选择并应用(108)处理方案。
图5示出了头部方向的示例性估计的示意图，这里带有听力设备2、2A的听力设备使用者从第一说话者154穿戴的第一外部设备(配对麦克风)152接收第一无线输入信号5。听力设备的估计波束形成器应用四种不同的估计模式，包括：第一估计模式160，具有第一方向164上的主回路(具有相对于听力设备使用者的零方向162的约为-20度的角度)；第二估计模式166，具有在第二方向168上的主回路(具有相对于听力设备使用者的零方向162的约为-60度的角度)；第三估计模式170，具有在第三方向172上的主回路(具有相对于听力设备使用者的零方向162的约为-100度的角度)；以及第四估计模式174，具有在第四方向176上的主回路(具有相对于听力设备使用者的零方向162的约为-140度的角度)。对应于相应估计模式的波束形成麦克风输入信号被馈送至听力设备的信号相关单元，将波束形成麦克风输入信号与从第一无线输入信号5转换的第一收发器输入信号相关，信号相关单元将相关输出(包括从信号相关获得的相关值(CV1、CV2、CV3、CV4))馈送至处理控制器的控制单元。相关值CV1是收发器输入信号和与第一估计模式对应的波束形成麦克风输入信号之间相关的结果，CV2是收发器输入信号和与第二估计模式对应的波束形成麦克风输入信号之间相关的结果，CV3是收发器输入信号和与第三估计模式对应的波束形成麦克风输入信号之间相关的结果，CV4是收发器输入信号和与第四估计模式对应的波束形成麦克风输入信号之间相关的结果。处理控制器的控制单元基于相关值(CV1、CV2、CV3、CV4)来估计头部方向，例如，作为具有最高相关值的估计模式的主回路方向。在示出的示例中，第二相关值CV2是最大相关值，并且头部方向可确定或估计为第二方向，即大约-60度。在一个或多个示例性听力设备中，控制单元基于一个或多个估计模式(例如导致最高(或最低)相关值的两个或三个估计模式)的相关值(CV1、CV2、CV3、CV4)和/或主回路方向将头部方向识别为加权或差值。因此，在示出的示例中，第三相关值CV3是第二大互相关值，并且听力设备可基于第三互相关值CV3和第二相关值CV2将头部方向确定为加权。
例如，估计的头部方向HD可在一个或多个示例性听力设备中给出为：
HD＝a1·HD1+a2·HD2，
这里a1和a2是基于从相关值中选择的主相关值(例如最高(或最低)相关值)和从相关值中选择的辅相关值(例如第二高(或第二低)相关值)的加权系数。HD1和HD2是相对于零方向的相应主相关值和辅相关值的主回路方向。
对于图5所示的示例，给出示例性相关值CV1＝0.4，CV2＝0.8，CV3＝0.6，CV4＝0.3，头部方向HD可给出为：
Figure BDA0001347004050000141
由于第二相关值(HD1＝-60度的CV2＝0.8)是最高相关值，第三相关值(HD2＝-110度的CV2＝0.6)是第二高相关值，得到约为-77度的估计的头部方向178。在本文中，相关值在0至1的范围内，这里相关值0表示不相关，相关值1表示完全相关。当然在不脱离本发明的情况下，也可采用其它相关值方案。
图6示出了头部方向的示例性估计的示意图，这里带有听力设备2、2A的听力设备使用者从第一说话者154穿戴的第一外部设备(配对麦克风)152接收第一无线输入信号5。处理控制器的控制单元配置为基于自适应波束成形方案来估计头部方向，这里控制单元例如通过最小化相关输出的相关值来控制估计波束形成器(估计模式参数)以便消除参考信号，相关值是波束形成麦克风输入信号和收发器输入信号之间的信号相关的结果，控制单元控制估计波束形成器中应用的自适应估计模式180(从而控制可以被识别为头部方向的方向162)。那么，估计的头部方向178是提供参考信号的最佳消除的估计模式的方向。
图7和图8示出了针对观看电视155的使用者的听力设备的操作，其中第一外部设备152是将表示TV音频的第一无线输入信号5流送至听力设备使用者150的无线TV发送器。电视机还包括输出TV音频的一个或多个扬声器156。如图7所示，当听力设备使用者将他/她的头部朝向电视机的方向(头部方向约为零)转动时，助听器的输出主要是流式TV音频，例如通过设定GT1＝1和/或(GM1<0.9并且GM2<0.9)。当听力设备使用者将他/她的头部朝向人或其它音频源158的方向(头部方向约为-85度)转动时，流式TV音频被衰减，并且助听器的输出主要基于麦克风输入信号，例如波束形麦克风输入信号。例如，在图8中，听力设备/处理控制器可设定GT1<0.5和/或(GM1＝1并且GM2＝1)。
图9和图10示出了示例性听力设备的操作，其中，来自音频源190、192、194的音频由麦克风阵列196记录，并且在第一外部设备152中被分离为第一无线输入信号5。听力设备2、2A的无线电收发器将第一无线输入信号5分离为三个收发器输入信号，收发器输入信号表示来自相应音频源/扬声器190、192、194的音频。在图9中，助听器的输出主要是表示第一声源/扬声器190的音频的第一收发器输入信号(例如，通过设定GT1＝1和/或(GT2<0.5并且GT3<0.8)。在图10中，助听器的输出主要是表示第二声源/扬声器192的音频的第二收发器输入信号(例如，通过设定GT2＝1和/或(GT1<0.5并且GT3<0.8)。
附图标记列表
2、2A 听力设备
4 天线
5 第一无线输入信号
5' 第二无线输入信号
6 天线输出信号
7 无线电收发器
7A 收发器输入信号
7B 第一收发器输入信号
7C 第二收发器输入信号
7A' 预处理的收发器输入信号
7B' 预处理的第一收发器输入信号
7C' 预处理的第二输入信号
8 第一麦克风
9 第一麦克风输入信号
9' 预处理的第一麦克风输入信号
10 第二麦克风
11 第二麦克风输入信号
11' 预处理的第二麦克风输入信号
12 预处理单元
14 处理器
15 电输出信号
16 接收器
18 处理控制器
19A 预处理控制信号
19B 处理器控制信号
19C 波束形成器控制信号
20 波束形成器
21 波束形成麦克风输入信号
22 方向估计器
24 估计波束形成器
25 波束形成麦克风输入信号
26 信号相关单元
27 相关输出
28 控制单元
29A 估计波束形成器控制信号
29B 相关控制信号
30 语音活动检测器
32 加速度计
34 加速度计输入
100 操作听力设备的方法
101 接收并转换输入信号
102 接收并转换第一无线输入信号和/或第二无线输入信号
104 接收并转换音频信号
160 估计头部方向
108 选择并应用处理方案
110 检测第一语音活动
150 听力设备使用者
152 第一外部设备
154 第一说话者
155 电视
156 TV扬声器
106 第一估计模式
162 零方向
164 第一方向
166 第二估计模式
168 第二方向
170 第三估计模式
172 第三方向
174 第四估计模式
176 第四方向
178 估计的头部方向
180 自适应估计模式
190 第一音频源/扬声器
192 第二音频源/扬声器
194 第三音频源/扬声器
196 麦克风阵列
VA1 第一语音活动
VA2 第二语音活动
GT1 第一收发器增益
GT2 第二收发器增益
GT3 第三收发器增益
GM1 第一麦克风增益
GM2 第二麦克风增益
CV1 第一相关值
CV2 第二相关值
CV3 第三相关值
CV4 第四相关值

Claims (11)

1.一种听力设备，包括：
天线，用于将第一外部源的第一无线输入信号转换为天线输出信号；
无线电收发器，耦合至所述天线并且用于将所述天线输出信号转换为收发器输入信号；
麦克风组，包括用于提供第一麦克风输入信号的第一麦克风；
预处理单元，连接至所述无线电收发器和所述第一麦克风并且用于预处理所述收发器输入信号和所述第一麦克风输入信号；
处理器，用于处理输入信号并基于输入信号提供电输出信号；
接收器，用于将所述电输出信号转换为音频输出信号；以及
处理控制器，包括配置为估计所述听力设备的使用者的头部方向的方向估计器，
其中，所述听力设备配置为基于估计的头部方向来在所述听力设备中选择并应用处理方案，
其中，所述方向估计器配置为基于所述收发器输入信号和所述第一麦克风输入信号来估计所述听力设备的使用者的头部方向，
其中，所述听力设备配置为通过在所述预处理单元中将第一麦克风增益施加至所述第一麦克风输入信号来在所述听力设备中应用所述处理方案。
2.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述方向估计器配置为估计相对于所述第一外部源的第一头部方向。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的听力设备，其中，所述听力设备配置为通过在所述预处理单元中将收发器增益施加至所述收发器输入信号来在所述听力设备中应用所述处理方案。
4.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述收发器输入信号包括源自所述第一外部源的第一收发器输入信号和源自第二外部源的第二收发器输入信号，并且其中，所述听力设备配置为通过将第一收发器增益施加至所述第一收发器输入信号并且将第二收发器增益施加至所述第二收发器输入信号来在所述听力设备中应用所述处理方案。
5.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述听力设备包括波束形成器，并且其中，所述听力设备配置为通过在所述波束形成器中将定向模式应用于麦克风输入信号来应用所述处理方案。
6.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述听力设备配置为：如果估计的头部方向在第一角度范围内，则通过在所述听力设备中应用第一处理方案来基于估计的头部方向应用所述处理方案，并且如果估计的头部方向在第二角度范围内，则在所述听力设备中应用与所述第一处理方案不同的第二处理方案。
7.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述听力设备包括语音活动检测器，所述语音活动检测器配置为检测所述第一外部源的第一语音活动，并且其中，所述听力设备配置为基于所述第一外部源的第一语音活动来在所述听力设备中选择并应用处理方案。
8.一种操作听力设备的方法，所述方法包括：
接收第一外部源的第一无线输入信号并将所述第一无线输入信号转换为收发器输入信号；
接收音频信号并将所述音频信号转换为包括第一麦克风输入信号的一个或多个麦克风输入信号；
估计所述听力设备的使用者的头部方向；以及
基于估计的头部方向在所述听力设备中选择并应用处理方案，并且
其中，估计头部方向基于所述收发器输入信号和所述第一麦克风输入信号，并且
其中，应用处理方案包括在所述听力设备的预处理单元中将第一麦克风增益施加至所述第一麦克风输入信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，应用处理方案包括在所述听力设备的预处理单元中将收发器增益施加至所述收发器输入信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法包括接收第二外部源的第二无线输入信号，并且其中，所述收发器输入信号包括源自所述第一外部源的第一收发器输入信号和源自所述第二外部源的第二收发器输入信号，并且其中，应用处理方案包括将第一收发器增益施加至所述第一收发器输入信号并且将第二收发器增益施加至所述第二收发器输入信号。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所述头部方向应用处理方案包括：如果所述头部方向在第一角度范围内，则在所述听力设备中应用第一处理方案，并且如果所述头部方向在第二角度范围内，则应用与所述第一处理方案不同的第二处理方案。
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