CN107925832B - 听力装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作听力装置的方法，该方法包括以下步骤：使用听力装置确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；以及在听力装置存储所确定的听力响应；其中听力装置被配置为基于所确定的听力响应来优化待发送给用户的音频信号。

Description

听力装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于操作听力装置的方法，并且具体地但并非唯一地涉及一种用于校准和操作助听器的方法，其可以由助听器的用户执行而无需助听器专业人员或听力学家的帮助。

背景技术

听觉是人类传统的五感之一。在典型的人类听觉过程中，声波被耳廓汇集以沿着耳道行进并振动鼓膜。鼓膜的振动然后被听小骨放大，并随后在充满流体的耳蜗中转变成流体振动，其中不同的感觉毛细胞被配置为与不同频率上的流体振动共振。通过一定频率的声音激活后，各个毛细胞将共振转换成电信号，通过听觉神经传播到大脑进行处理。大脑对这些信号的处理导致对声音的感知，从而对声音进行解读。

人类对声音的感知是一个复杂的现象。实际上，每个人的耳朵不会在整个音频频率范围内都一致相同地感觉到声音。例如，对于同一个人而言，60dB的1,000Hz的声音可能具有与60dB的10,000Hz的声音不同的响度。此外，同一个人的左耳和右耳可能对相同的声音有不同的响应。另一方面，不同的人可能对相同的声压级、频率和/或音质的相同声音具有不同的感知。例如，老年人倾向于听力较弱，且对高频率声音较不敏感。在另一个例子中，患有噪音引起的部分听力损失的人在是否能听到一定范围的频率上的声音时可能存在问题。即使对于正常人来说，由于个体的耳朵和大脑结构的差异以及其他环境因素，相同的声音可能不会表现为相同的响度、音调和/或音质。

人们希望有一种能够补偿不同程度的听力损伤的听力装置，因为人类的听力损失大部分是不可逆的，并且人的听觉只会随着年龄而降低。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于操作听力装置的方法，包括以下步骤：使用所述听力装置来确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；以及在听力装置存储所确定的听力响应；其中，所述听力装置被配置为基于所确定的听力响应来优化待发送给用户的音频信号。

在第一方面的一个实施例中，听力响应包括所述范围的可听频率上的最小可听音量的听力简档。优选地，可听频率的范围可以是20Hz至20,000Hz之间的任何频率范围。

在第一方面的一个实施例中，所述范围的可听频率被分成多个频带。在第一方面的具体实施例中，所述范围的可听频率被分成12个频带。优选地，所述多个频带是连续的。

在第一方面的一个实施例中，确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应的步骤包括以下步骤：确定所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量。

在第一方面的一个实施例中，所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率包括所述多个频带中的每个频带的中心频率。

在第一方面的一个实施例中，确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量的步骤包括以下步骤：从听力装置向用户发送具有不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出；以及在听力装置处接收来自用户的指示发送给用户的多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号。在第一方面的具体实施例中，一次发送一个测试音频输出以获得一个反馈信号。优选地，测试音频输出是特定频率上的信号音调或纯音调。

在第一方面的一个实施例中，向用户发送具有不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出的步骤包括以下步骤：从听力装置向用户发送具有粗调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出；以及从听力装置向用户发送具有微调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出。优选地，粗调表示比微调更大的声压级的变化。例如，粗调可以表示声压级(SPL)的30dB的差异，而微调可以表示声压级的5dB的差异。

在第一方面的一个实施例中，向用户发送具有粗调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出的步骤包括以下步骤：从听力装置向用户发送具有第一声压级的特定频率上的第一测试音频输出；如果反馈信号指示第一测试音频输出对于用户是可听见的，则从听力装置向用户发送具有第二声压级的特定频率上的第二测试音频输出；以及如果反馈信号指示第一测试音频输出对于用户是不可听见的，则从听力装置向用户发送具有第三声压级的特定频率上的第三测试音频输出；其中，第一声压级是听力装置能够输出的最大声压级的一半；第二声压级是听力装置能够输出的最大声压级的四分之一；第三声压级是听力装置能够输出的最大声压级的四分之三。例如，第一声压级可以是60dB，第二声压级可以是30dB，第三声压级可以是90dB。

在第一方面的一个实施例中，向用户发送具有粗调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出的步骤还包括以下步骤：如果反馈信号指示第二测试音频输出对于用户是可听见的，则从听力装置向用户发送具有第四声压级的特定频率上的第四测试音频输出；以及如果反馈信号指示第三测试音频输出对于用户是不可听见的，则从听力装置向用户发送具有第五声压级的特定频率上的第五测试音频输出；其中，第四声压级对应于听力装置能够输出的最小声压级，第五声压级对应于听力装置能够输出的最大声压级。例如，第四声压级可以在0dB附近，第五声压级可以是120dB。

在第一方面的一个实施例中，向用户发送具有微调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出的步骤包括以下步骤：从听力装置向用户发送具有从第二或第三声压级以微调的步幅连续增加或减少的多个声压级的特定频率上的多个测试音频输出，直到对应于特定频率上的最小可听音量的声压级被确定。

在第一方面的一个实施例中，向用户发送具有微调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出的步骤还包括以下步骤：从听力装置向用户发送具有从第四声压级以微调的步幅连续增加或从第五声压级以微调的步幅连续减少的多个声压级的特定频率上的多个测试音频输出，直到对应于特定频率上的最小可听音量的声压级被确定。

优选地，对于所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率，重复执行所述确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量的步骤。

在第一方面的一个实施例中，确定多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量的步骤包括或者进一步包括以下步骤：从听力装置以随机或伪随机序列向所述用户发送具有不同声压级的不同频率上的多个测试音频输出；以及在听力装置处接收来自用户的指示多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号，以便确定或确认所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量。优选地，在随机或伪随机序列中，相同频率的一些测试音频输出被重复。可选地，对具有相同频率的相同测试音频输出的响应可以被平均，以获得用户的听力响应的更精确的测量值。

在第一方面的一个实施例中，所述方法还包括以下步骤：在音频信号被发送给用户之前，使用听力装置收集待处理的音频信号；使用听力装置基于所确定的所述听力响应来调整待发送给所述用户的音频信号；以及从听力装置向用户发送调整后的音频信号。优选地，待处理的音频信号是用户所处环境的声音。

在第一方面的一个实施例中，调整待发送给用户的音频信号的步骤包括以下步骤：基于所确定的听力响应来对音频信号进行缩放、平均化和平滑化以调整音频信号的响度和音质。可选地，音频信号的音高也可以被调整。

在第一方面的一个实施例中，用户的听力响应包括用户的左耳的听力响应或者用户的右耳的听力响应或者两者。

在第一方面的一个实施例中，听力装置是可以由用户校准的自校准听力装置。优选地，校准由用户在没有任何助听器专业人员或听力学家的协助的情况下执行，并且不使用其他专用设施。

在第一方面的一个实施例中，听力装置是数字助听器装置。优选地，数字助听器装置包括信号处理单元和具有插孔的多麦克风耳机线缆。在一个示例中，信号处理单元包括音频编解码器、处理器、存储器模块、通信模块、控制模块、显示模块、放大器、均衡器(例如，多频带均衡器)等，并且多麦克风耳机电缆包括麦克风、扬声器和优选为隔绝噪音的耳塞。优选地，数字助听器装置实施自适应波束形成算法和自适应噪声消除算法，用于处理由麦克风收集的音频信号/声音。

根据本发明的第二方面，提供了一种听力装置，包括：处理器，被配置为确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；以及存储模块，被配置为存储所确定的听力响应；其中听力装置进一步包括均衡器，均衡器被配置为基于所确定的听力响应来优化待发送给用户的音频信号。

在第二方面的一个实施例中，听力响应包括所述范围的可听频率上的最小可听音量的听力简档。优选地，可听频率的范围可以是20Hz至20,000Hz之间的任何频率范围。

在第二方面的一个实施例中，所述范围的可听频率被分成多个频带。在第二方面的具体实施例中，所述范围的可听频率被分成12个频带。优选地，所述多个频带是连续的。

在第二方面的一个实施例中，处理器被配置为通过确定所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量来确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应。

在第二方面的一个实施例中，所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率包括所述多个频带中的每个频带的中心频率。

在第二方面的一个实施例中，处理器被配置为通过以下步骤来确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量：通过听力装置的一个或多个扬声器向用户发送具有不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出；以及通过听力装置的控制模块接收来自用户的指示发送给用户的多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号。在第二方面的具体实施例中，一次发送一个测试音频输出以获得一个反馈信号。优选地，测试音频输出是特定频率上的信号音调或纯音调。

在第二方面的一个实施例中，处理器被配置为通过以下步骤向用户发送具有不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出：通过听力设备的一个或多个扬声器向用户发送具有粗调的不同声压级的特定频率上的多个音频输出；以及通过听力装置的一个或多个扬声器向用户发送具有微调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出。优选地，粗调表示比微调更大的声压级的变化。例如，粗调可以表示声压级的30dB的差异，而微调可以表示声压级的5dB的差异。

在第二方面的一个实施例中，处理器被配置为通过以下步骤向用户发送具有粗调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出：通过听力装置的一个或多个扬声器向用户发送具有第一声压级的特定频率上的第一测试音频输出；如果反馈信号指示第一测试音频输出对于用户是可听见的，则通过听力装置的一个或多个扬声器向用户发送具有第二声压级的特定频率上的第二测试音频输出；以及如果反馈信号指示第一测试音频输出对于是用户是不可听见的，则通过听力设备的一个或多个扬声器向用户发送具有第三声压级的特定频率上的第三测试音频输出；其中，第一声压级是听力装置能够输出的最大声压级的一半；第二声压级是听力装置能够输出的最大声压级的四分之一；第三声压级是听力装置能够输出的最大声压级的四分之三。例如，第一声压级可以是60dB，第二声压级可以是30dB，第三声压级可以是90dB。

在第二方面的一个实施例中，处理器还被配置为通过以下步骤向用户发送具有粗调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出：如果反馈信号指示第二测试音频输出对于用户是可听见的，则通过听力装置的一个或多个扬声器向用户发送具有第四声压级的特定频率上的第四测试音频输出；以及如果反馈信号指示第三测试音频输出对于用户是不可听见的，则通过听力装置的一个或多个扬声器向用户发送具有第五声压级的特定频率上的第五测试音频输出；其中，第四声压级对应于听力装置能够输出的最小声压级，第五声压级对应于听力装置能够输出的最大声压级。例如，第四声压级可以在0dB附近，第五声压级可以是120dB。

在第二方面的一个实施例中，处理器被配置为通过以下步骤向用户发送具有微调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出：通过听力装置的一个或多个扬声器向用户发送具有从第二或第三声压级以微调的步幅连续增加或减少的多个声压级的特定频率上的多个测试音频输出，直到对应于特定频率上的最小可听音量的声压级被确定。

在第二方面的一个实施例中，处理器还被配置为通过以下步骤向用户发送具有微调的不同声压级的特定频率上的多个测试音频输出：通过听力装置的一个或多个扬声器向用户发送向用户发送具有从第四声压级以微调的步幅连续增加或从第五声压级以微调的步幅连续减少的多个声压级的特定频率上的多个测试音频输出，直到对应于特定频率上的最小可听音量的声压级被确定。

优选地，处理器被配置为通过重复执行所述确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量的方法来确定多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量。

在第二方面的一个实施例中，处理器被配置为通过以下操作来确定多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量：通过听力装置的一个或多个扬声器以随机或伪随机序列向用户发送具有不同声压级的不同频率上的多个测试音频输出；以及通过听力装置的控制模块接收来自用户的指示多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号，以便确认或确定所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量。优选地，在随机或伪随机序列中，相同频率的一些测试音频输出被重复。可选地，对具有相同频率的相同测试音频输出的响应(最小可听水平)可以被平均，以获得更精确的最小可听水平测量值。

在第二方面的一个实施例中，所述听力设备还包括一个或多个麦克风，所述一个或多个麦克风被配置为在音频信号被发送给用户之前收集待处理的音频信号；并且均衡器(和/或处理器)还被配置为基于所确定的听力响应来调整待发送给用户的音频信号；并且听力装置还包括一个或多个扬声器，所述一个或多个扬声器被配置为向用户发送调整后的音频信号。优选地，待处理的音频信号是用户所处环境的声音。

在第二方面的一个实施例中，处理器和/或均衡器还被配置为通过以下步骤来调整待发送给用户的音频信号：基于所确定的听力响应对音频信号进行缩放、平均化和平滑化以调整音频信号的响度和音质。可选地，音频信号的音高也可以被调整。

在第二方面的一个实施例中，用户的听力响应包括用户的左耳的听力响应或者用户的右耳的听力响应或者两者。

在第二方面的一个实施例中，听力装置是可以由用户校准的自校准听力装置。优选地，校准由用户在没有任何助听器专业人员或听力学家的协助的情况下执行，并且不使用其他专用设施。

在第二方面的一个实施例中，听力装置是数字助听器装置。优选地，数字助听器装置包括信号处理单元和具有插孔的多麦克风耳机线缆。在一个示例中，信号处理单元包括音频编解码器、处理器、存储器模块、通信模块、控制模块、显示模块、放大器、均衡器(例如，多频带均衡器)等，并且多麦克风耳机电缆包括麦克风、扬声器和优选为隔绝噪音的耳塞。优选地，数字助听器装置实施自适应波束形成算法和自适应噪声消除算法，用于处理由麦克风收集的音频信号/声音。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于操作配置为由用户校准和操作的自校准数字助听器装置的方法，包括以下步骤：使用听力装置在被划分成多个频带的一个范围的可听频率上确定用户的最小可听音量的听力简档；在听力装置存储所确定的听力响应；在音频信号被发送给用户之前，使用听力装置收集待处理的音频信号；使用听力装置基于通过对音频信号进行缩放、平均化和平滑化所确定的听力响应来调整待发送到用户的音频信号的响度和音质；以及从听力装置向用户发送调整后的音频信号；其中确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量的步骤包括以下步骤：从听力装置向用户发送具有第一声压级的特定频率上的第一测试音频输出，其中第一声压级是听力装置能够输出的最大声压级的一半；如果反馈信号指示第一测试音频输出对于用户是可听见的，则从听力装置向用户发送具有第二声压级的特定频率上的第二测试音频输出，其中第二声压级是听力装置能够输出的最大声压级的四分之一；如果反馈信号指示第一测试音频输出对于用户是不可听见的，则从听力装置向用户发送具有第三声压级的特定频率上的第三测试音频输出，其中第三声压级是听力装置能够输出的最大声压级的四分之三；以及从听力装置向用户发送具有从第二或第三声压级以微调的步幅连续增加或减少的多个声压级的特定频率上的多个测试音频输出，直到对应于特定频率上的最小可听音量的声压级被确定；在听力装置接收来自用户的指示多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号，以便确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量；其中对于所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率，重复执行所述确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量的步骤；并且其中在一个范围的可听频率上确定用户的最小可听音量的步骤还包括以下步骤：从听力装置以随机或伪随机序列向用户发送具有不同声压级的不同频率上的多个测试音频输出；以及在听力装置处接收来自用户的指示多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号，以便确认或确定所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量。

根据本发明的第四方面，提供了一种助听器，包括：一个或多个麦克风，被配置为收集声音信号；听力测试模块，被配置为执行测试以确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；处理模块，被配置为基于听力测试模块确定的用户的听力响应来处理和优化所收集的声音信号；以及一个或多个扬声器，被配置为提供用于执行测试的测试声音信号，并且将经处理后的声音信号提供给用户。

在第四方面的一个实施例中，处理模块包括：与一个或多个麦克风连接的模数转换器，用于数字化声音信号；多频带均衡器，被配置为对与所述范围的可听频率上的每个频带相对应的用户的听力响应进行补偿；以及与一个或多个扬声器连接的数模转换器，用于对需要在所述一个或多个扬声器处播放的模拟声音信号进行再现。

在第四方面的一个实施例中，处理模块还包括以下一个或多个：布置在多频带均衡器的上游的放大器，用于放大所收集的声音信号；以及布置在多频带均衡器上游的语音信号增强器，用于增强语音信号并抑制所收集的声音信号中的背景信号。

在第四方面的一个实施例中，语音信号增强模块包括一个或多个滤波器。

在第四方面的一个实施例中，听力测试模块包括：音调生成器，被配置为生成需要由一个或多个扬声器播放的随机或伪随机序列中的测试音调；用户控制界面，被配置为接收用户输入，所述用户输入包括与测试音调被听到或未被听到的情况相关联的信息；处理和存储模块，被配置为处理和/或存储测试的结果。

在第四方面的一个实施例中，音调发生器和/或处理和存储模块包括一个或多个处理器。

在第四方面的一个实施例中，用户控制界面包括显示屏幕和用户输入设备。用户输入设备可以包括一个或多个控制按钮或者集成入触敏显示屏中。

在第四方面的一个实施例中，处理和存储模块被设置为基于测试结果向多频带均衡器提供听力响应。

在第四方面的一个实施例中，听力测试模块还包括：与处理和存储模块连接的校准模块，所述校准模块被配置为对一个或多个相应测试音调的测试结果进行平均化，并基于测试结果在所述范围的可听频率上对听力响应进行平滑化，以便向多频带均衡器提供校准后的听力响应。

在第四方面的一个实施例中，校准模块被配置为将加权平滑化函数应用于所述频带中的一个或多个频带以产生对应于所述一个或多个频带的平滑化响应。

附图说明

现在将参照附图以举例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1A是根据本发明的一个实施例的助听器装置形式的听力装置；

图1B是根据本发明的一个实施例的图1A的听力装置的框图；

图2是示出根据本发明的一个实施例的校准和操作图1A的听力装置的一般步骤的流程图；

图3是示出根据本发明的一个实施例的使用图1A的听力装置获取用户的听力简档的步骤的流程图；

图4A是示出根据本发明的一个实施例的使用图1A的听力装置获取用户的听力简档的步骤的流程图；

图4B是示出根据本发明的另一实施例的使用图1A的听力装置获取用户的听力简档的步骤的流程图；

图5是示出根据本发明的一个实施例的使用图1A的听力装置基于用户的听力简档来调整待发送给用户的音频信号的步骤的流程图；

图6是根据本发明另一实施例的助听器装置的功能框图；

图7是示出根据本发明一个实施例的图6的助听器装置的内置听力测试方法的流程图；

图8是示出根据本发明的一个实施例的图6的助听器装置的内置音量校准方法的流程图；以及

图9是示出根据本发明的一个实施例的使用图6的助听器装置的用户的内置均衡器校准方法的流程图。

具体实施方式

图1A示出了根据本发明的一个实施例的助听器装置形式的听力装置10。如图1A所示，助听器装置10包括与信号处理单元14耦接的一个耳机线缆12。在一个实施例中，耳机线缆12在一端包括信号连接器插头16，用于插入信号处理单元14中的对应的端口。在本实施例中，信号处理单元14包括用于向用户显示信息的显示屏幕18和用于允许用户与单元14交互的多个控制按钮20。优选地，耳机线缆12包括从信号连接器插头16延伸的细长导线部分12a，以及从细长导线部分12a延伸的导线环部分12b。优选地，导线环部分12b允许将耳机线缆12戴在用户的脖子周围。通过沿着线缆操纵布置在耳机线缆12上的珠子22，可以调节导线环部12b的大小。在本实施例中，耳机线缆12还包括从导线环部分12b延伸的两个延长导线部分12c、12d，并且延长导线部分12c、12d中的每一个包括一个耳塞24a、24b和一个麦克风模块26a、26b。延长导线部分12c、12d的长度可以通过沿着电缆12操纵布置在耳机线缆12上的珠子40、42来调节。优选地，耳塞24a、24b是噪声隔离耳塞，每个耳塞具有集成扬声器，并且每个麦克风模块26a、26b包括一个或多个麦克风。在一个优选实施例中，每个麦克风模块26a、26b包括两个麦克风，一个前置麦克风用于收集前方(相对于麦克风模块的方位)的声音，一个后置麦克风用于收集后方(相对于麦克风模块的方位)的声音。本实施例中的耳机线缆12允许双向数据流。由麦克风模块26a、26b收集的声音可以沿着耳机线缆12传输到信号处理单元14，并且由信号处理单元14处理过的声音信号可以通过耳机线缆12被传送到耳塞24a、24b中的扬声器。

图1B是示出根据本发明一个实施例的图1A的助听器装置10的不同功能模块的框图100。图1B中使用的与图1A中所使用的附图标记相似(加上100)的附图标记被用于指代相同的结构。例如，“12”在图1A中用于表示耳机线缆，“112(100+12)”在图1B中用于表示相同的耳机线缆。如图1B所示，框图100包括表示耳机线缆112的方框和表示信号处理单元114的方框。在本实施例中，耳机线缆112包括具有一个或多个左麦克风126a的左麦克风模块、具有一个或多个右麦克风126b的右麦克风模块、左扬声器124a和右扬声器124b；而信号处理单元114包括音频编解码器模块128、音频放大器130、处理和存储模块132、通信模块134，显示模块118，控制模块120以及多频带均衡器136。在本实施例中，处理和存储模块132被配置为与信号处理单元114中的不同模块连接，以控制和协调这些不同模块的操作。

在本实施例中，耳机线缆112中的麦克风126a、126b被配置为收集来自环境的声音。由麦克风126a、126b收集的声音将被传送到音频编解码器模块128，并因此被传送到信号处理单元114中的处理和存储模块132以进行处理。在处理完声音信号之后，信号处理单元114可以通过音频放大器130将经过处理的声音信号发送到耳机线缆112中的扬声器124a、124b，从而处理后的声音信号可以被播放给用户。

优选地，信号处理单元114中的音频编解码器模块128被配置为执行模拟-数字和数字-模拟转换。音频编解码器模块128可以将从麦克风126a、126b接收的模拟声音信号数字化，并且可以将待输出到音频放大器130并且因此待输出到扬声器124a、124b的处理后的声音信号转换为模拟输出信号。在左、右麦克风模块均包括前端麦克风和后端麦克风的实施例中，音频编解码器模块128可以包括两个单独的编解码器单元，一个对应于前端麦克风，一个对应于后端麦克风。

信号处理单元114还包括处理和存储模块132，处理和存储模块132被配置为处理由麦克风126a、126b收集的输入声音信号以输出到扬声器124a、124b，并且与信号处理单元114中的其他不同模块进行数据通信。一个实施例中的处理和存储模块132被配置为存储用户的一个或多个听力简档。听力简档可能与用户的听觉对不同频率上的声音的敏感性相关联。听力简档可以由用户在设备10的初始设置或随后的校准过程期间被创建。优选地，处理和存储模块132包括数字信号处理器，其被设置为处理从音频编解码器128接收的数字化声音信号。在一个实施例中，处理和存储模块132可用于执行自适应波束形成算法和自适应噪声消除算法以处理声音信号。在美国专利申请US14/287,204中已经描述了这些算法的示例，该申请的全部内容通过引用结合于此。处理和存储模块132还被配置为与均衡器136通信，用于基于用户的听力简档来调整所收集的声音信号。优选地，处理和存储模块132还被配置为与通信模块134、显示模块118和控制模块120通信。在替代实施例中，处理和存储模块132可以包括彼此分离的处理器模块和存储器模块。

布置在信号处理单元114中的多频带均衡器136优选地与处理和存储模块132通信。在本实施例中，均衡器136被配置为基于用户的听力简档来调整从处理和存储模块132接收到的声音信号。例如，如果用户对高频声音不那么敏感，则均衡器136将基于用户的听力简档来处理声音信号以提高高频声音，从而增加这种声音的可听性。在调整声音信号之后，均衡器136可以将处理后的/调整后的信号发送回处理和存储模块132。在替代实施例中，均衡器136可以与处理和存储模块132集成为一体。

本发明中的信号处理单元114还包括音频放大器130。优选地，音频放大器130被配置为从音频编解码器模块128接收模拟形式的经处理的声音信号，并将经处理的模拟声音信号发送到扬声器124a、124b。

在本实施例中，通信模块134包括蓝牙模块、射频(RF)模块和Wi-Fi模块中的一个或多个。优选地，通信模块134被配置为便于信号处理单元114和其他外部电子设备之间的数据通信。本实施例中的显示模块118可以包括向用户显示与设备10相关的信息的显示屏幕。例如，显示模块118可以显示设备10的状态、时间、日期、或者可以显示信息以指导用户完成初始设置或者随后的校准或故障排除过程。控制模块120可以包括一个或多个控制按钮，该控制按钮被配置为允许用户例如在初始设置、校准或故障排除过程期间将信息输入到单元114中。在一个实施例中，显示模块118和控制模块120可以以具有交互式显示的触敏屏幕的形式集成为一体。显示模块118和控制模块120的设置允许听力设备10能够由用户在没有听力学家或听力装置专业人员的协助的情况下自行校准。尽管在图1B中未示出，但是信号处理单元114可以进一步包括具有一个或多个可再充电电池的电源模块，用于为设备10的操作供电。

现在参考图2，提供了一种用于操作听力装置的方法，包括以下步骤：使用听力装置确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；以及在听力装置处存储所确定的听力响应；其中，听力装置被配置为基于所确定的听力响应来优化待发送给用户的音频信号。

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于校准和操作图1A的听力装置10的方法200。在本实施例中，步骤202和204是听力装置10的校准步骤，步骤206-210是听力装置10的操作步骤。

在步骤202中，方法200涉及针对用户的任一个或两个耳朵确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应。在一个实施例中，用户的听力响应是用户在所述范围的可听频率上的最小可听音量的听力简档。本实施例中的频率范围可以包括20Hz至20,000Hz之间的任何频率范围。优选地，所述范围的可听频率被分成多个频带，并且选择至少一个频率来代表每个频带。所述多个频带不需要覆盖相同长度的频率范围(例如，每个频带覆盖5000Hz范围)，而是可以覆盖各种长度的频率范围(一些频带覆盖1000Hz范围，一些频带覆盖5000Hz范围等)。在一个示例中，频率范围可以跨越从100Hz到20,000Hz，并且频率范围可以被分成12个频带。在这个例子中，可以选择每个频带的中心频率来代表那个特定的频带。在本发明的优选实施例中，步骤202涉及确定所述范围的频率的每个频带中的至少一个频率(例如中心频率)的最小可听音量。在步骤202中确定了用户的一只或两只耳朵的听力响应之后，方法200进行到步骤204，其中所确定的听力响应被存储。所确定的听力响应对应于用户在所述范围的频率内的最小可听音量的听力简档。优选地，听力简档被存储在设备10的处理和存储模块132中。

在步骤202和204中校准设备10之后，方法200进行到步骤206，其中，在通过扬声器124a、124b将处理后的音频信号发送给用户之前，听力设备10的麦克风126a、126b收集待处理的音频信号。音频信号通过耳机线从麦克风126a、126b发送到信号处理单元114的音频编解码器模块128以及处理和存储模块132。优选地，音频信号可以是听力设备10所处环境的声音。例如，音频信号可以是背景噪音、语音、音乐等。随后，在步骤208中，听力设备10基于在校准步骤202、204中确定的听力响应来调整所采集的音频信号。在一个实施例中，在由均衡器136基于用户的听力简档对信号进一步处理之前，处理和存储模块132可以将自适应波束形成算法和/或自适应噪声消除算法施加于所收集的信号。优选地，信号处理单元114中的均衡器136被配置为基于存储在处理和存储模块132中的用户的听力简档来处理所收集的音频信号。在基于用户的听力简档处理所收集到的声音信号之后，经处理的声音信号将随后在步骤210中从信号处理单元114中的处理和存储模块132经过音频编解码器模块128、音频放大器模块130而被发送到耳塞中的扬声器124a、124b。

图3示出了根据本发明的一个实施例的用于获得听力装置10的用户的听力简档的方法300。在本实施例中，步骤302-308是获取用户的初始听力简档的步骤，步骤310-312是用于对用户的听力简档进行微调的步骤。在一些实施例中，步骤310-312可以是可选的并且可以被省略。而在另一些实施例中，步骤302-308可以是可选的并且可以省略。在本实施例中，步骤302-312可以由用户通过显示模块118和控制模块120在设备10的初始设定过程或后续校准过程中执行。

在步骤302和304中，听力装置10被配置为生成并发送特定频率上的声音的多个测试音频输出给用户。优选地，测试音频输出是音调声音。在本实施例中，首先在信号处理单元114的处理和存储模块132处产生相同频率声音的具有不同声压级的测试音频输出，然后通过音频编解码器模块128、音频放大器130以及扬声器124a、124b将测试音频输出发送给用户。在听到(或听不到)每个测试音频输出时，用户可以向设备10提供反馈，以指示他是否可以听到或不能听到声音。这可以例如通过按下与显示模块118的选择屏幕上显示的选择项相对应的控制模块120中的按键来完成。优选地，对于相同频率的声音，具有不同声压级的测试音频信号以一次一个的方式传输给用户。

在本实施例中，在步骤302中，向用户提供的相同频率声音的测试音频信号通过粗调来增加或减小，并且在步骤304中，向用户提供的测试音频信号通过微调来增加或减小。例如，在步骤302中向用户播放的前几个测试音频信号可以具有几十分贝的声压级差，并且在步骤304中向用户播放的后续测试音频信号可以具有几分贝的声压级差。在本实施例中，步骤302和304的主要目的是以有效的方式在整个待测试的频率范围内确定每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量，因此测试音频信号是在步骤302和304中以相应的顺序播放给用户以实现该目的。

在完成步骤302和304之后，在步骤306中，确定该特定声音频率上的最小声压级。在本实施例中，最小声压级对应于用户对于特定频率可听到的最小可听音量。在步骤308中，针对不同频带中的不同声音频率重复执行操作步骤302-306。优选地，确定每个频带中的至少一个频率上的最小声压级，以便获得用户在整个频率范围上的听力响应或听力简档。在整个频率范围内有12个频带的例子中，步骤302-306从各个频带中的较低频率到最高频率重复执行12次，以确定用户在整个频率范围上的听力简档。在一个优选实施例中，对于用户的每个耳朵也重复执行步骤302-308。优选地，为用户的一只或两只耳朵确定的听力响应或听力简档随后被存储在信号处理单元114的处理和存储模块132中。

为了提高所确定的听力响应或听力简档的准确性，在一些实施例中，在步骤310中，装置10可以进入随机测试模式。在随机测试模式中，听力装置10的处理和存储模块132被设置为以随机或伪随机序列生成并发送具有不同声压级的不同频率上的多个测试音频输出(例如，音调声音)给用户。在一个实施例中，用户需要通过控制模块120为每个测试音频输出提供反馈，以指示该特定测试音频输出的可听性。在步骤310中执行的该过程类似于在步骤302-304中所示的过程，除了以下情况，在步骤310中，测试音频输出可以具有各种频率和各种声压级，并且可以以随机或伪随机的方式播放到用户的左耳或右耳。在一个实施例中，相同频率、相同声压级和相同音质的相同测试音频输出可以在随机测试模式中针对相同的耳朵重复播放多次。

当在随机测试模式中收集到进一步的用户反馈时，在步骤312中，信号处理单元114中的处理和存储模块132随后对与相同测试音频输出的最小可听音量相对应的最小可听声压级的用户反馈进行处理和平均化，从而进一步优化和改善用户听力响应的准确性。

图4A示出了根据本发明的一个实施例的使用图1A的听力装置10来获取用户的听力简档的方法400A。图4A中的方法400A对应于图3的方法中的步骤302-304。在步骤402A中，信号处理单元114的处理和存储模块132被配置为产生并通过扬声器124a、124b向用户发送特定频率上的具有可由装置10输出的最大声压级的一半水平的第一测试音频输出。如果在发送第一测试音频输出后来自用户的反馈指示用户能够听到第一测试音频输出，则处理和存储模块132随后在步骤404A中产生并通过扬声器124a、124b向用户发送特定频率上的具有可由装置10输出的最大声压级的四分之一水平的第二测试音频输出。或者，如果在发送第一测试音频输出后来自用户的反馈指示用户不能够听到第一测试音频输出，则处理和存储模块132随后在步骤406A中产生并通过扬声器124a、124b向用户发送特定频率上的具有可由装置10输出的最大声压级的四分之三水平的第三测试音频输出。在一个实施例中，装置10可操作以产生120dB的最大声压级，因此第一、第二和第三输出分别为60dB、30dB和90dB。

在完成步骤404A和406A之后，该方法随后进行到步骤408A，在步骤408A中，向用户发送具有依次增加或减小的声压级的音频信号输出，以确定对应于特定频率上的声音的最小可听音量的最小可听声压级。在一个实施例中，在步骤408A中，以例如几个分贝的步幅增加或减少声压级。如果在步骤404A之后确定用户不能听到第二测试音频输出，则在步骤408A中，设备10将使后续测试音频输出的声压级从最大声压级的四分之一水平以几分贝的步幅增加，直到最小可听声压级被确定。或者，如果在步骤404A之后确定用户可以听到第二测试音频输出，则在步骤408A中，设备10将使后续测试音频输出的声压级从最大声压级的四分之一水平以几分贝的步幅减少，以确定该特定声音频率的最小可听声压级。如果在步骤406A之后确定用户不能听到第三测试音频输出，则在步骤408A中，设备10将使后续测试音频输出的声压级从最大声压级的四分之三水平以几分贝的步幅增加，直到最小可听声压级被确定。或者，如果在步骤406A之后确定用户可以听到第三测试音频输出，则在步骤408A中，设备10将使后续测试音频输出的声压级从最大声压级的四分之三水平以几分贝的步幅减少，以确定该特定声音频率的最小可听声压级。在一个示例中，步骤408A中的每个声压级的步幅是5dB。

图4B示出根据本发明另一实施例的使用图1A的听力设备10来获得用户的听力简档的方法400B。类似于图4A中的方法400A，图4B中的方法400B也对应于图3的方法中的步骤302-304。

在步骤402B中，信号处理单元114的处理和存储模块132被配置为产生并通过扬声器124a、124b向用户发送具有可由装置10输出的最大声压级的一半水平的特定频率上的第一测试音频输出。如果在发送第一测试音频输出后来自用户的反馈指示用户能够听到第一测试音频输出，则处理和存储模块132随后在步骤404B中产生并通过扬声器124a、124b向用户发送具有可由装置10输出的最大声压级的四分之一水平的特定频率上的第二测试音频输出。或者，如果在发送第一测试音频输出时来自用户的反馈指示用户不能够听到第一测试音频输出，则处理和存储模块132随后在步骤406B中产生并通过扬声器124a、124b向用户发送具有可由装置10输出的最大声压级的四分之三水平的特定频率上的第三测试音频输出。如果在发送第二测试音频输出时来自用户的反馈指示用户能够听到第二测试音频输出，则处理和存储模块132随后在步骤410B中产生并通过扬声器124a、124b向用户发送具有可由装置10输出的最小声压级水平的特定频率上的第四测试音频输出。如果在发送第三测试音频输出时来自用户的反馈指示用户不能听到第三测试音频输出，则处理和存储模块132随后在步骤414B中产生并通过扬声器124a、124b向用户发送具有可由装置10输出的最大声压级水平的特定频率上的第五测试音频输出。在一个实施例中，装置10可操作以产生120dB的最大声压级，并且因此第一、第二、第三、第四和第五输出分别是60dB、30dB、90dB、约0dB和120dB。

在完成步骤404B、406B、410B和414B之后，该方法随后分别进行到步骤408B、412B或416B。在步骤408B中，具有逐渐增加或逐渐减小的声压级的后续测试音频输出被发送给用户以确定对应于该特定频率的声音的最小可听音量的最小可听声压级。在一个实施例中，在步骤408B中，随后的测试音频输出的声压级以例如一次几个分贝的步幅增加或减小。在步骤412B中，确定不需要调整。在步骤416B中，当确定该特定频率上的音频输出对于用户而言即使具有可由装置10输出的最大声压级也是不可听见的时，该方法结束。

如果在步骤404B之后确定用户不能听到第二测试音频输出，则在步骤408A中，设备10将使后续测试音频输出的声压级从最大声压级的四分之一水平以几分贝的步幅增加，直到最小可听声压级被确定。如果在步骤406A之后确定用户不能听到第三测试音频输出，则在步骤408A中，设备10将使后续测试音频输出的声压级从最大声压级的四分之三水平以几分贝的步幅增加，直到确定最小可听声压级被确定。

如果在步骤410B之后，确定用户能够听到第四测试音频输出，则在步骤412B中，装置10将知道不需要对该特定频率上的测试音频输出进行调整。如果步骤410B之后，确定用户不能听到第四测试音频输出，则在步骤408B中，装置10将使后续测试音频输出的声压级从最小声压级水平以几分贝的步幅增加，直到确定最小可听声压级。如果在步骤414B之后，确定用户不能听到第五测试音频输出，则在步骤408B中，装置10将知道对该特定频率上的测试音频输出的调整对于用户是没有帮助的。在一个实施例中，装置在后续音频处理中仍然可以提供对该信号的最大的放大。如果步骤414B之后，确定用户不能听到第五测试音频输出，则在步骤408B中，装置10将使后续测试音频输出的声压级从最大声压级水平以几分贝的步幅减少，直到确定最小可听声压级。在一个示例中，步骤408B中的每个声压级的步幅是5dB。

图5示出根据本发明的一个实施例的基于用户的听力简档使用图1A的听力装置10来调整待发送给用户的音频信号的方法500。在一个实施例中，方法500对应于图2中的步骤208。

在步骤502中，由麦克风126a、126b收集并由处理和存储模块132预处理(通过施加自适应波束形成算法和自适应噪声消除算法)的音频信号首先由处理和存储模块132和/或均衡器136基于存储在处理和存储模块132中的用户的听力简档进行缩放。在一个实施例中，基于用户的听力响应或简档，通过增大或减小声压级来放大或抑制音频信号。例如，如果音频信号包括5,000Hz的信号，并且听力简档指示用户对于5000Hz频率的声音具有一定程度的听力损失，则处理和存储模块132和/或均衡器136可以放大待发送给用户的音频信号。另一方面，如果音频信号包括10,000Hz信号，并且听力简档指示用户对于10,000Hz频率的声音具有最小的听力损失，则处理和存储模块132和/或均衡器136可以抑制待发送给用户的音频信号。对于包含不同频率分量的音频信号，处理和存储模块132和/或均衡器136可以基于用户的听力简档或响应来相应地调整每个频率分量。

在步骤504中，基于存储在处理和存储模块132中的用户的听力简档，已被放大或抑制的音频信号可以被处理和存储模块132和/或均衡器136进一步平均化和平滑化。在一个实施例中，处理和存储模块132和/或均衡器136被配置为对包含在音频信号中的整个频率范围中的相邻频带或所有频带进行平均化，以提高声音信号的音质的清晰度。步骤504对于处理包含宽频率范围的音频信号特别有用。在完成步骤502和504之后，处理和存储模块132将把处理后的音频信号发送到音频编解码器模块128以进行数模转换。处理后的模拟音频信号随后通过音频放大器130和扬声器124a、124b发送给用户。

图6示出了根据本发明另一实施例的助听器装置600。如图6所示，助听装置600包括四个用于收集来自环境的声音的麦克风602。麦克风602与模数转换器(ADC)604连接，模数转换器(ADC)604将从麦克风602接收的声音信号数字化。ADC 604又与放大器606和语音增强模块608连接。放大器606可以对数字化的声音信号进行放大，并且语音增强模块608可以对放大后的数字化的声音信号进行处理以例如抑制背景噪声和增强语音信号。在一个实施例中，语音增强模块608可以使用相移、空间滤波和/或自适应滤波技术基于声音的频率特性来增强语音信号。放大器606和语音增强模块608可以基于在不同麦克风602处收集的声音信号的时空信息来执行声音的双耳处理和定位。由语音增强模块608处理的声音信号将被发送到多频带均衡器610，其基于用户的预定听力响应通过调整不同频带的声音的频率响应和幅度来呈现声音。例如，如果用户对于频带A具有较弱的听力响应，则多频带均衡器610可以在将该特定频带A的听力信号传送回用户之前处理和增强该特定频带A的听力信号。在一个实施例中，多频带均衡器610还可以帮助执行声音信号的双耳处理和定位。最后，处理后的声音信号通过数模转换器(DAC)612转换成模拟信号，并通过两个扬声器614播放给用户。优选地，两个扬声器614是立体声输出扬声器。

在本实施例中，ADC转换器604、放大器606、语音信号增强器608、多频带均衡器610和DAC 612中的一个或多个的组合可以被称为“处理模块”；并且控制接口618、处理和存储模块620、校准模块624、随机数发生器626和音调发生器628中的一个或多个的组合可以被称为“听力测试模块”。本领域技术人员将理解，助听器600可以包括任何数量的麦克风和/或扬声器，并且麦克风的数量越多，声音的空间-时间分辨率可以被实现得越高。

本实施例中的助听器600还包括内置的校准和测试方法，用户可以方便地操作，而不需要特定的测试设备和/或专业人员。在本实施例中，助听器600包括可以接收用户输入616的控制面板或接口618。控制面板618可以是具有控制按钮的显示屏幕的形式，或者可以是触敏屏幕。通过控制面板618，用户可以将命令输入到装置600中并接收响应，以执行听力测试和/或校准。在本实施例中，助听器600包括随机数发生器626和连接到扬声器614的音调发生器628。随机数发生器626和音调生成器628可以是一个或多个处理器，其被配置为生成待通过两个扬声器614向用户播放的不同频率、响度(例如，声压级)和音质的随机声音信号以执行听力测试。特别地，随机数发生器626能够以随机或伪随机的方式选择不同的频带。另一方面，音调发生器628能够在特定频带上产生声音或音调。在一个实施例中，音调发生器628可独立操作以按预定顺序产生音调，而不接收或使用来自随机数发生器626的输入。在听到正在播放的音调之后，用户可以通过控制面板618提供用户输入来指示音调的可听性。在一个简化的例子中，当能够听到声音或音调时，用户可以在显示屏上点击“能听见”，否则用户可以点击“无法听到”。优选地，在整个范围的可听频率上遍历不同频带而进行听力测试。测试结果(即，用户的听力响应)可以被存储并且可以被处理和存储模块620进一步处理。校准模块624与处理和存储模块620连接并且与多频带均衡器610连接，以基于用户的听力响应来实现对不同频带的调节。在一个实施例中，校准模块624可操作以在将听力测试结果或听力响应发送到多频带均衡器610之前或者在将听力测试结果或听力响应用于调整多频带均衡器610之前进一步处理听力测试结果或听力响应。校准模块624优选地可操作来在整个频率范围上一起地或单独地为两个通道(对应于两个扬声器614)执行对听力测试结果的平均化和/或平滑化。

图7示出了根据本发明一个实施例的图6的助听器装置600的内置测试方法700的操作。该方法优选地主要使用图6的模块616-628来执行。在本实施例中，测试在步骤702开始，其中首先选择左声道(对应于左扬声器)。在步骤704中，初始化第一个测试i＝1。在步骤706中，随机数发生器626产生随机数N_i以选择待测试的频带Bi。随机数发生器626和/或音调发生器628将声压级输出(SPL_Output)设置为助听器600能够输出的最大声压级水平的50％，并在步骤780中将声压级调整步幅(SPL_Step)也设置为最大声压级水平的50％。音调生成器628随后在步骤710中生成具有与所选择的频带Bi相对应的频率并且具有对应于最大声压级水平的50％的SPL_Output的音调。在步骤712和714中，将听力测试结果记录在处理和存储模块620中，并且该方法确定声压级调整步幅是否等于最大和最小声压级之差除以128(即，是否对于同一个音调已经有八个测试结果)。如果否，则该方法进行到步骤716以确定用户是否可以听到该特定的测试音调。如果是，则该方法在步骤718A中将SPL_dir设置为-1，否则该方法在步骤718B中将SPL_dir设置为1。在步骤720中，该方法将调整步幅SPL_step调为SPL_step/2，即将先前的SPL_step除以2；并将声压级输出SPL_Output设置为SPL_Output+SPL_dir*SPL_step/2。换句话说，新的声压级输出被设置为先前的声压级输出加上SPL_dir(可以是取决于测试结果的+1或-1)乘以新的声压级调整步幅。该方法然后以新的设置返回到步骤710，并且基本上重复该循环，即步骤712至720。

在步骤714中，在确定SPL_Step等于最大和最小声压级之差除以128(即，对于相同音调已经有八个测试结果)时，该方法退出循环并进行到步骤722，其中测试计数i被更新。在步骤724中，该方法确定是否已经执行了八个测试(例如对应于八个频带)。如果不是，则该方法进行到步骤706以执行对不同频带的测试。在该实施例中选择数字八，因为频率范围被分成八个频带。在其他实施例中，步骤724中的方法可以根据频带的数量确定是否已经执行了其他数目的测试。

如果在步骤724中确定已经执行了所有八个频带的测试，则在步骤726中，该方法可以继续通过返回到步骤702并且因此返回到上述循环而开始对右声道(对应于右扬声器)的测试。在步骤726中，如果确定右声道也已经被测试，则该方法随后进行到步骤728以确定是否需要校准。在一个实施例中，用户通过用户输入616和/或控制面板618输入信号以指示是否执行校准程序。如果用户指示需要执行校准过程，则方法进行到步骤730以启动可以由处理和存储模块620和/或校准模块624执行的校准模式或算法。否则，该方法进行到步骤732，听力测试结束。在本实施例中，所有的测试结果都可以存储在助听器装置600的处理和存储模块620中。将参考图8和9来描述校准模式的进一步细节。

图8和图9示出了应用于两个声道(对应于两个扬声器)的图6的助听器装置600的内置音量校准方法800和内置均衡器校准方法900。在图8的音量校准方法800中，装置600的处理和存储模块620和/或校准模块624计算每个音调的八个测试结果802A-802H的平均值，以确定该频带的特定频率音调的平均听力损失水平。方法800优选地针对所有频带上的每个频率音调被重复执行。使用方法800获得的平均听力损失水平信息804可以用于装置600的多频带均衡器610的调整或者在装置600的多频带均衡器610中进行调整(例如，音量水平806的调整)。在图9的均衡器校准方法900中，装置600的处理和存储模块620和/或校准模块624对听力响应执行加权平滑化处理。在一个实施例中，对于每个单独的频带900，相邻的上部和下部频带900A、900B中的听力测试结果将被用于对该频带的听力响应进行平滑化处理。听力结果900、900A和900B中的每一个优选地被施加有可能具有不同权重的相应权重函数WL，WC，WR。经平滑化的频带信息或结果904被用于多频带均衡器610的调整或者在多频带均衡器610中进行调整(例如，各频带906的调整)。优选地，方法900被应用于所有频带和两个声道。

本领域技术人员将容易理解，本发明的图1A-1B的助听器装置10和图6的助听器装置600在其他变型中可以具有附加或减少的结构，并且不同的方法200-500和700-900在本发明的图2-5和7-9的各种实施例中可以包括额外的步骤或减少的步骤数量而不偏离本发明的精神。例如，装置10和装置600中的不同功能模块可以被组合，并且可以使用通过总线进行通信的相同或不同的处理器、存储器芯片等来实现。还应该注意的是，图2-5和7-9的各个实施例中的方法200-500和700-900可以单独或一起在任何类型的听力装置上实施，不一定限于如图1A和1B所示的听力装置10或图6所示的助听器装置600。

本发明中的听力装置、助听器装置以及用于校准和操作听力装置的方法的实施例在许多方面是特别有利的。本发明的听力装置/助听器装置可以容易且可靠地校准，并且可以有效地操作以针对不同个体对特定声音频率或频率范围的不同听力响应或弱点进行补偿，并针对不同耳朵结构例如高度个性化的耳廓形态进行补偿。本发明的听力装置/助听器装置是便携式的，并且可以被包括那些有或者没有听力障碍的人在内的所有人使用。听力装置/助听器装置易于使用，因为它可以由用户校准而不需要助听器专业人员或听力学家的任何帮助，并且不需要使用任何特定的测试设备。用户可以不时地重新校准设备/装置以获得最佳操作性能。更重要的是，本发明中的装置/设备可以容易地重新校准以供不同的人使用。就校准和操作方法而言，在本发明的听力装置/助听器装置中实施的校准步骤最初使用最大声压级的一半水平来对每个频率的声音进行测试。这种安排有效地防止了对用户不必要和过度的初始声音暴露，这样的不必要和过度的初始声音暴露可能是有害的。随后以粗调和微调的步骤调整该测试输出的声压级，可以进行省时的测试和听力简档确定。在校准或设定过程中实施随机测试模式显著地减少了校准过程中的误差，并且显著提高了确定用户的听力响应或简档的准确性。随后在装置操作期间对由麦克风收集并由处理器和均衡器处理的音频信号的缩放、平均化和平滑化对于改善音频信号的整体可听性和用户的舒适度是有利的。听力装置和本发明中的方法在结构、成本、功能、操作、有效性、效率、制造简易性等方面的其他优点对于本领域技术人员而言在参考上面的详细描述后将变得是显然的。

本领域技术人员将会理解，可以对具体实施方式中所示的本发明进行各种变化和/或修改，而不脱离被广泛描述的本发明的精神或范围。因此，在此的实施例在所有方面都被认为是示例性的而不是限制性的。

除非另外指明，否则本文所包含的对现有技术的任何引述都不被视为是承认该信息是公知常识。

Claims (29)

1.一种操作听力装置的方法，包括以下步骤：

使用所述听力装置来确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；以及

在所述听力装置处存储所确定的听力响应；

其中所述听力装置被配置为基于所确定的听力响应来优化待发送给所述用户的音频信号；并且

所述范围的可听频率被分成多个频带；并且

确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应的步骤包括以下步骤：

确定所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量；并且

确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量的步骤包括以下步骤，其中所述特定频带选自所述多个频带中的任一频带，所述特定频率选择所述特定频带中的任一频率：

从所述听力装置向所述用户发送具有不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出，以及

在所述听力装置处接收来自所述用户的指示发送给所述用户的所述多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号；并且

向用户发送具有不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出的步骤包括以下步骤：

从所述听力装置向所述用户发送具有粗调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出，以及

从所述听力装置向所述用户发送具有微调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出；并且

向用户发送具有粗调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出的步骤包括以下步骤：

从所述听力装置向所述用户发送具有第一声压级的所述特定频率上的第一测试音频输出，

如果所述反馈信号指示所述第一测试音频输出对于所述用户是可听见的，则从所述听力装置向所述用户发送具有第二声压级的所述特定频率上的第二测试音频输出，以及

如果所述反馈信号指示所述第一测试音频输出对于所述用户是不可听见的，则从所述听力装置向所述用户发送具有第三声压级的所述特定频率上的第三测试音频输出，以及

其中，所述第一声压级是所述听力装置能够输出的最大声压级的一半；所述第二声压级为所述听力装置能够输出的最大声压级的四分之一；所述第三声压级为所述听力装置能够输出的最大声压级的四分之三；并且

向所述用户发送具有微调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出的步骤包括以下步骤：

从所述听力装置向所述用户发送具有从所述第二或第三声压级以微调的步幅连续增加或减少的多个声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出，直到对应于所述特定频率上的所述最小可听音量的声压级被确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述听力响应包括所述范围的可听频率上的最小可听音量的听力简档。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个频带中的每个频带中的所述至少一个频率包括所述多个频带中的每个频带的中心频率。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量的步骤包括以下步骤：

从所述听力装置以随机或伪随机序列向所述用户发送具有不同声压级的不同频率上的多个测试音频输出；以及

在所述听力装置处接收来自所述用户的指示所述多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号，以便确定所述多个频带中的每个频带中的所述至少一个频率上的所述最小可听音量。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在音频信号被发送给用户之前，使用所述听力装置收集待处理的所述音频信号；

使用所述听力装置基于所确定的听力响应来调整待发送给所述用户的所述音频信号；以及

从所述听力装置向所述用户发送调整后的音频信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，调整待发送给所述用户的所述音频信号的步骤包括以下步骤：

对音频信号进行缩放、平均化和平滑化以基于所确定的听力响应来调整所述音频信号的响度和音质。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述用户的所述听力响应包括所述用户的左耳的听力响应或者所述用户的右耳的听力响应或者两者。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述听力装置是可以由所述用户校准的自校准听力装置。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述听力装置是数字助听器装置。

10.一种听力装置，包括：

处理器，被配置为确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；以及

存储模块，被配置为存储所确定的听力响应；

其中，所述听力装置进一步包括均衡器，所述均衡器被配置为基于所确定的所述听力响应来优化待发送给所述用户的音频信号；其中

所述范围的可听频率被分成多个频带；并且

所述处理器被配置为通过确定所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量来确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；并且

所述处理器被配置为通过以下步骤来确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量，其中所述特定频带选自所述多个频带中的任一频带，所述特定频率选自所述特定频带中的任一频率：

通过所述听力装置的一个或多个扬声器向用户发送具有不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出，以及

通过所述听力装置的控制模块接收来自所述用户的指示发送给所述用户的所述多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号；并且

所述处理器被配置为通过以下步骤向所述用户发送具有不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出：

通过所述听力装置的一个或多个扬声器向所述用户发送具有粗调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出，以及

通过所述听力装置的一个或多个扬声器向所述用户发送具有微调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出；并且

所述处理器被配置为通过以下步骤向所述用户发送具有粗调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出：

通过所述听力装置的所述一个或多个扬声器向所述用户发送具有第一声压级的所述特定频率上的第一测试音频输出，

如果所述反馈信号指示所述第一测试音频输出对于所述用户是可听见的，则通过所述听力装置的所述一个或多个扬声器向所述用户发送具有第二声压级的所述特定频率上的第二测试音频输出，以及

如果所述反馈信号指示所述第一测试音频输出对于所述用户是不可听见的，则通过所述听力装置的所述一个或多个扬声器向所述用户发送具有第三声压级的所述特定频率上的第三测试音频输出，

其中，所述第一声压级是所述听力装置能够输出的最大声压级的一半；所述第二声压级为所述听力装置能够输出的最大声压级的四分之一，所述第三声压级为所述听力装置能够输出的最大声压级的四分之三；并且

所述处理器被配置为通过以下步骤向所述用户发送具有微调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出：

通过所述听力装置的一个或多个扬声器向所述用户发送具有从所述第二或第三声压级以微调的步幅连续增加或减少的多个声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出，直到对应于所述特定频率上的所述最小可听音量的声压级被确定。

11.根据权利要求10所述的听力装置，其中所述听力响应包括所述范围的可听频率上的最小可听音量的听力简档。

12.根据权利要求10所述的听力装置，其中，所述多个频带中的每个频带中的所述至少一个频率包括所述多个频带中的每个频带的中心频率。

13.根据权利要求10所述的听力装置，其中，所述处理器被配置为通过以下步骤来确定所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量：

通过所述听力装置的一个或多个扬声器以随机或伪随机序列向用户发送具有不同声压级的不同频率上的多个测试音频输出；以及

通过所述听力装置的控制模块接收来自所述用户的指示所述多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号，以便确认或确定所述多个频带中的每个频带中的所述至少一个频率上的所述最小可听音量。

14.根据权利要求10所述的听力装置，其中所述听力装置进一步包括一个或多个麦克风，所述麦克风配置为在音频信号被发送到所述用户之前收集待处理的音频信号；并且所述均衡器还被配置为基于所确定的听力响应来调整待发送给所述用户的所述音频信号；并且所述听力装置还包括一个或多个扬声器，所述一个或多个扬声器被配置为向所述用户发送调整后的音频信号。

15.根据权利要求14所述的听力装置，其中，所述处理器和/或所述均衡器还被配置为通过以下步骤来调整待发送给所述用户的所述音频信号：

对所述音频信号进行缩放、平均化和平滑化以基于所确定的听力响应来调整所述音频信号的响度和音质。

16.根据权利要求10-15中任一项所述的听力装置，其中，所述用户的所述听力响应包括所述用户的左耳的听力响应或者所述用户的右耳的听力响应或者两者。

17.根据权利要求10至15中任一项所述的听力装置，其中所述听力装置是可以由所述用户校准的自校准听力装置。

18.根据权利要求10-15中任一项所述的听力装置，其中所述听力装置是数字助听器装置。

19.一种用于操作被配置为由用户校准和操作的自校准数字助听器装置的方法，包括以下步骤：

使用听力装置在被划分为多个频带的一个范围的可听频率上确定所述用户的最小可听音量的听力简档；

在所述听力装置处存储所确定的听力响应；

在音频信号被发送给用户之前，使用所述听力装置收集待处理的所述音频信号；

使用所述听力装置基于通过对所述音频信号进行缩放、平均化和平滑化所确定的所述听力响应来调整待发送给所述用户的所述音频信号的响度和音质；以及

从所述听力装置向所述用户发送调整后的音频信号；

其中确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量的步骤包括以下步骤，其中所述特定频带选自所述多个频带中的任一频带，所述特定频率选自所述特定频带中的任一频率：

从所述听力装置向所述用户发送具有第一声压级的所述特定频率上的第一测试音频输出，其中，所述第一声压级是所述听力装置能够输出的最大声压级的一半；

如果反馈信号指示所述第一测试音频输出对于所述用户是可听见的，则从所述听力装置向所述用户发送具有第二声压级的所述特定频率上的第二测试音频输出，其中所述第二声压级是所述听力装置能够输出的最大声压级的四分之一；

如果反馈信号指示所述第一测试音频输出对于所述用户是不可听见的，则从所述听力装置向所述用户发送具有第三声压级的所述特定频率上的第三测试音频输出，其中，所述第三声压级是所述听力装置能够输出的最大声压级的四分之三；以及

从所述听力装置将具有从所述第二或第三声压级以微调的步幅连续增加或减少的多个声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出发送给所述用户，直到对应于所述特定频率上的所述最小可听音量的声压级被确定；

在所述听力装置处接收来自所述用户的指示所述多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号，以便确定所述特定频带中的所述特定频率上的最小可听音量；

其中，对于所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率，重复执行所述确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量的步骤；以及

其中在一个范围的可听频率上确定所述用户的最小可听音量的步骤还包括以下步骤：

从所述听力装置以随机或伪随机序列向所述用户发送具有不同声压级的不同频率上的多个测试音频输出；以及

在所述听力装置处接收来自所述用户的指示所述多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号，以便确认或确定所述多个频带中的每个频带中的所述至少一个频率上的所述最小可听音量。

20.一种助听器，包括：

一个或多个麦克风，被配置为收集声音信号；

听力测试模块，被配置为执行测试以确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；

处理模块，被配置为基于所述听力测试模块确定的所述用户的所述听力响应来处理和优化所收集的声音信号；以及

一个或多个扬声器，被配置为提供用于执行所述测试的测试声音信号，并且将经处理后的声音信号提供给所述用户,其中，所述范围的可听频率被分成多个频带；并且

所述听力测试模块被配置为通过确定所述多个频带中的每个频带中的至少一个频率上的最小可听音量来确定用户在一个范围的可听频率上的听力响应；并且，

所述听力测试模块被配置为通过以下步骤来确定特定频带中的特定频率上的最小可听音量，其中所述特定频带选自所述多个频带中的任一频带，所述特定频率选自所述特定频带中的任一频率：通过所述助听器的一个或多个扬声器向用户发送具有不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出，以及通过所述助听器的控制模块接收来自所述用户的指示发送给所述用户的所述多个测试音频输出中的每一个的可听性的多个反馈信号；并且

所述听力测试模块被配置为通过以下步骤向所述用户发送具有不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出：通过所述助听器的一个或多个扬声器向所述用户发送具有粗调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出；以及通过所述助听器的一个或多个扬声器向所述用户发送具有微调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出，所述听力测试模块被配置为通过以下步骤向所述用户发送具有粗调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出：通过所述助听器的所述一个或多个扬声器向所述用户发送具有第一声压级的所述特定频率上的第一测试音频输出；如果所述反馈信号指示所述第一测试音频输出对于所述用户是可听见的，则通过所述助听器的所述一个或多个扬声器向所述用户发送具有第二声压级的所述特定频率上的第二测试音频输出；以及如果所述反馈信号指示所述第一测试音频输出对于所述用户是不可听见的，则通过所述助听器的所述一个或多个扬声器向所述用户发送具有第三声压级的所述特定频率上的第三测试音频输出；其中，所述第一声压级是所述助听器能够输出的最大声压级的一半；所述第二声压级为所述助听器能够输出的最大声压级的四分之一；所述第三声压级为所述助听器能够输出的最大声压级的四分之三，并且

所述听力测试模块被配置为通过以下步骤向所述用户发送具有微调的不同声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出：通过所述助听器的一个或多个扬声器向所述用户发送具有从所述第二或第三声压级以微调的步幅连续增加或减少的多个声压级的所述特定频率上的多个测试音频输出，直到对应于所述特定频率上的所述最小可听音量的声压级被确定。

21.根据权利要求20所述的助听器，其中，所述处理模块包括：

与所述一个或多个麦克风连接的模数转换器，用于数字化所述声音信号；

多频带均衡器，被配置为对与所述范围的可听频率上的每个频带相对应的所述用户的所述听力响应进行补偿；以及

与所述一个或多个扬声器连接的数模转换器，用于对需要在所述一个或多个扬声器处播放的模拟声音信号进行再现。

22.根据权利要求21所述的助听器，其中所述处理模块还包括以下中的一个或多个：

放大器，布置在多频带均衡器的上游，用于放大所收集的声音信号；以及

语音信号增强器，布置在多频带均衡器的上游，用于增强语音信号并抑制所收集的声音信号中的背景信号。

23.根据权利要求22所述的助听器，其中所述语音信号增强器包括一个或多个滤波器。

24.根据权利要求21所述的助听器，其中所述听力测试模块包括：

音调生成器，被配置为生成需要由所述一个或多个扬声器播放的随机或伪随机序列中的测试音调；

用户控制界面，被配置为接收用户输入，所述用户输入包括与所述测试音调被听到或未被听到的情况相关联的信息；以及

处理和存储模块，被配置成处理和/或存储测试的结果。

25.根据权利要求24所述的助听器，其中所述音调生成器和/或所述处理和存储模块包括一个或多个处理器。

26.根据权利要求24所述的助听器，其中所述用户控制界面包括显示屏幕和用户输入设备。

27.根据权利要求24所述的助听器，其中所述处理和存储模块被配置为基于所述测试的结果向所述多频带均衡器提供听力响应。

28.根据权利要求24所述的助听器，其中，所述听力测试模块还包括：

与所述处理和存储器模块连接的校准模块，所述校准模块被配置成对一个或多个相应测试音调的测试结果进行平均化，并且基于所述测试的结果在所述范围的可听频率上对所述听力响应进行平滑化，以便为所述多频带均衡器提供校准后的听力响应。

29.根据权利要求28所述的助听器，其中，所述校准模块被配置成将加权平滑化函数应用于所述频带中的一个或多个频带，以产生对应于所述一个或多个频带的平滑化响应。

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