CN108243381A - 具有自适应双耳听觉引导的听力设备和相关方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种听力设备和在双耳听力系统中操作听力设备的方法，该方法包括：从远端听力设备接收远端数据；接收音频信号并将音频信号转换为第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；以及基于远端数据、第一麦克风输入信号第二麦克风输入信号确定波束成形方案，其中，确定波束成形方案包括：获得零方向指数，并且其中，波束成形方案基于零方向指数；以及在听力设备的波束成形模块中应用波束成形方案。

Description

具有自适应双耳听觉引导的听力设备和相关方法
技术领域
本公开涉及一种具有自适应双耳听觉引导(steering)的听力设备和一种在双耳听力系统中操作听力设备的方法。
背景技术
在声学环境中，对于正常聆听者来说，聚焦于一个讲话者的同时监控其他声源是自然的事情。其示例是鸡尾酒会环境或其他复杂声学环境中的其他讲话者。在这点上，由于头部阴影效应和双耳神经相互作用而引起的声学过滤，在增强被聚焦的讲话者的语音的同时抑制其他干涉方面扮演了重要的角色。此外，脑部也从双耳形成另一声音图像，以监控由双耳波束成形效应抑制的其他声学源。
当人们佩戴了助听器时，来自声源的信号由额外级(即，助听器)在空间上过滤，尤其是当助听器应用较高阶波束成形技术以增强方向性时。大多时候，该类型的波束成形仅关注于改善信噪比。这导致方向性的隧道，并且脑部未能综合声音图像以执行监控周围声学事件的任务。
发明内容
因此，需要一种克服或至少减少隧道听力效应的设备和方法。
因此，公开了一种用于双耳听力系统的听力设备，该听力设备包括：用于与双耳系统的远端听力设备通信的收发机模块，该收发机模块被配置为从远端听力设备接收远端数据和/或提供从远端听力设备接收的远端数据；一组麦克风，包括第一麦克风和第二麦克风，分别用于提供第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；波束成形模块，连接到第一麦克风和第二麦克风，用于处理第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；处理器，被配置为基于来自波束成形模块的输入信号，提供电输出信号；用于将电输出信号转换为音频输出信号的接收机；和波束成形控制器，连接到波束成形模块和收发机模块。波束成形控制器被配置为例如基于来自远端听力设备的远端数据、第一麦克风输入信号和/或第二麦克风输入信号，确定波束成形方案。波束成形控制器可以被配置为基于零方向指数确定波束成形方案，并且波束成形控制器被配置为在波束成形模块中应用波束成形方案。
还公开的是一种包括第一听力设备和第二听力设备的双耳听力系统，其中，第一听力设备是一种如本文所述的听力设备，并且第二听力设备是一种如本文所述的听力设备。
此外，提供了一种在双耳听力系统中操作听力设备的方法，该方法包括：从远端听力设备接收远端数据；接收音频信号并将该音频信号转换为第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；例如基于远端数据、第一麦克风输入信号和/或第二麦克风输入信号，确定波束成形方案，其中，波束成形方案可选地基于零方向指数；以及在听力设备的波束成形模块中应用波束成形方案。
本设备和方法提供用于整合声学、听觉处理和选择性聆听机制的改进的双耳听觉引导策略(BASS)。本设备和方法针对参与的讲话者形成高度集中的方向性麦克风波束，同时针对在旁边的其他讲话者形成与全向麦克风特性类似的接收图案。
本公开整合声学滤波、外围处理和中央聆听水平，以提供改进的助听器解决方案。
本公开提供一种优化的波束成形，以容纳选择性/目标化聆听和情境意识两者。
一种用于双耳听力系统的听力设备，包括：用于与双耳系统的远端听力设备通信的收发机模块，该收发机模块被配置为从远端听力设备接收数据；一组麦克风，包括第一麦克风和第二麦克风，分别用于提供第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；波束成形模块，连接到第一麦克风和第二麦克风，用于处理第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；处理器，被配置为基于来自波束成形模块的输入信号，提供电输出信号；用于将电输出信号转换为音频输出信号的接收机；和波束成形控制器，连接到波束成形模块和收发机模块；其中，波束成形模块被配置为基于来自于远端听力设备的数据、第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号，确定波束成形方案，其中，波束成形控制器被配置为基于零方向指数确定波束成形方案，并且其中，波束成形控制器被配置为在波束成形模块中应用波束成形方案。
可选地，波束成形控制器被配置为基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号确定近端方向性图案，并且其中，收发机被配置为将关于近端方向性图案的信息发送到双耳听力系统的远端听力设备。
可选地，波束成形控制器被配置为确定多个滤波器系数向量，并且其中，波束成形控制器被配置为通过在波束成形模块中应用多个滤波器系数向量，在波束成形模块中应用波束成形方案。
可选地，波束成形控制器被配置为基于第一目标函数和第二目标函数确定波束成形方案，并且其中，波束成形控制器被配置为通过基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数最小化代价函数，确定波束成形方案。
可选地，该代价函数包括误差函数的加权和，其中，误差函数分别基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数。
可选地，波束成形控制器被配置为通过最小化如下给出的函数，确定波束成形方案：
其中，BEI(f,θ)是第一目标函数，SAI(f,θ)是第二目标函数，是与听力设备关联的近端方向性图案，并且是与远端听力设备关联的远端方向性图案，a、b、c、d是FIR滤波器系数向量，并且wb、wo、wzero是权重。
可选地，近端方向性图案由表示，并且其中：
其中，Hbl是第一麦克风的头部相关的传递函数，Hfl是第二麦克风的头部相关的传递函数，Fbl(f,a)是波束成形模块的第一滤波器的传递函数，并且Ffl(f,b)是波束成形模块的第二滤波器的传递函数。
一种在双耳听力系统中操作听力设备的方法包括：从远端听力设备接收数据；接收音频信号并将音频信号转换为第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；以及基于数据、第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号，确定波束成形方案，其中，波束成形方案基于零方向指数；以及在听力设备的波束成形模块中应用波束成形方案。
可选地，该方法还包括：基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号，确定近端方向性图案；以及将关于近端方向性图案的信息发送到远端听力设备。
可选地，该方法还包括：确定多个滤波器系数向量，并且其中，通过在波束成形模块中应用多个滤波器系数向量，在波束成形模块中应用波束成形方案。
可选地，波束成形方案基于第一目标函数和第二目标函数，并且其中，确定波束成形方案的步骤包括：基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数，最小化代价函数。
可选地，代价函数包括误差函数的加权和，其中，误差函数分别基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数。
可选地，确定波束成形方案的步骤包括：最小化以下给出的函数：
其中，BEI(f,θ)是第一目标函数，SAI(f,θ)是第二目标函数，是与听力设备关联的近端方向性图案，并且是与远端听力设备关联的远端方向性图案，a、b、c、d是FIR滤波器系数向量，并且wb、wo、wzero是权重。
可选地，近端方向性图案由表示，并且其中
其中，Hbl是第一麦克风的头部相关的传递函数，Hfl是第二麦克风的头部相关的传递函数，Fbl(f,a)是波束成形模块的第一滤波器的传递函数，并且Ffl(f,b)是波束成形模块的第二滤波器的传递函数。
一种双耳听力系统，包括第一听力设备和第二听力设备，其中，第一听力设备和第二听力设备中的一个或每一个是本文所述的听力设备。
附图说明
通过参照随附权利要求对示例性实施例进行的下列详细描述，上述以及其他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示出听觉系统中的方向性，
图2示意性地示出示例性听力设备，
图3示出用于两个听力设备的方向性图案，
图4示出用于两个听力设备的优化方向性图案，
图5是示例性方法的流程图，
图6示出双耳听力系统，以及
图7示意性地示出示例性听力设备。
标记列表
2,2A 听力设备
4 收发机模块
5 远端数据
6 第一麦克风
8 第二麦克风
10 第一麦克风输入信号
12 第二麦克风输入信号
13 波束成形器
14 波束成形模块
15A 第一滤波器
15B 第二滤波器
15C 加法器
16 处理器
18 电输出信号
20 接收机
22 波束成形控制器
22A 确定器
24 波束成形的麦克风输入信号
26 近端数据
100 操作听力设备的方法
102 接收远端数据
104 接收并转换音频信号
106 确定波束成形方案
106A 获得零方向指数
106B 确定多个滤波器系数向量
106C 最小化代价函数
108 应用波束成形方案
108A 应用多个滤波器系数向量
110 确定近端方向性图案
112 将近端方向性图案包括在近端数据中
114 将近端数据发送到远端听力设备
200 双耳听力系统
具体实施方式
在下文中参照相关的附图描述各种示例性实施例和细节。应该注意，附图可以或可以不按比例绘制，并且类似结构或功能的要素在整个附图中由类似参考标号来表示。还应该注意，附图仅意在促进对实施例的描述。它们不视为对本发明的穷尽性描述，或者对本发明的范围的限制。另外，所示的实施例不需要具有所示的全部方面或优点。与特定实施例结合描述的一方面或优点未必限于该实施例，并且可以在任何其他实施例中实践，即使未如此示出，或者即使未如此明确地描述。
双耳听觉引导策略(BASS)是一种在助听器设计中整合声学滤波、外围处理和中央聆听水平以提供助听器解决方案的最新技术。BASS针对参与的讲话者形成高度集中的波束，并且针对在旁边的其他讲话者形成与全向麦克风特征类似的接收图案，例如如图1中所示。应当注意，参与的讲话者位于零方向上。本公开有助于设计一种将声学信号流提供给听觉系统的解决方案，一个是方向性的，另一个类似于全向性(如同敞开的耳朵)。由此意在保留两个音频流中的空间线索，以用于空间显露益处。本公开依赖于听觉系统，以对进入流执行处理，从而提取参与的消息并且监控未参与的消息。
对于语音清晰度，如果目标源被设定在零度方位(在前方)，并且干扰噪声从其他方向到来，则听觉系统将在左右信号当中拾取具有最佳信噪比的信号。另一方面，对于情境意识，参与的消息是从任何方向到来的，并且干扰源位于聆听者的前方。听觉系统通过拾取两个信号中具有较大功率的信号，将关注于具有最佳信噪比的信号。在两种情况下，前方信号对两只耳朵贡献相同量的功率。我们可以按照听觉系统的方向性来表达该想法，如图1中看到的，其中，两条心脏形曲线分别示出左助听器的方向性图案L和右助听器的方向性图案R。
所公开的听力设备和方法通过提供波束成形控制以容纳两种人类聆听模式，来同时提供改善的语音清晰度和情境意识。
该听力设备可以是助听器，例如耳后(BTE)型助听器、耳内(ITE)型助听器、耳道内(ITC)型助听器、耳道内接收机(RIC)型助听器或者耳内接收机(RITE)型助听器。处理器可以被配置为补偿用户的听力损失。助听器可以是一种双耳助听器。
听力设备包括用于与双耳系统的远端听力设备通信(接收和/或发送)的收发机模块。收发机模块被配置为提供从远端听力设备接收的远端数据。收发机模块可以包括用于将来自远端听力设备的一个或多个无线输入信号转换为天线输出信号的天线。收发机模块可选地包括无线电收发机，其耦合到天线，用于将天线输出信号转换为收发机输入信号，例如包括远端数据。收发机模块可以包括多个天线，和/或天线可以被配置为在一种或多种天线模式下操作。收发机模块可以被配置为将关于近端方向性图案的信息发送到双耳听力系统的远端听力设备。
听力设备包括一组麦克风。该组麦克风可以包括一个或多个麦克风。该组麦克风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。该组麦克风可以包括用于提供N个麦克风信号的N个麦克风，其中，N是范围从1至10的整数。在一个或多个示例性听力设备中，麦克风的数量N是二、三、四、五或更多。该组麦克风可以包括用于提供第三麦克风输入信号的第三麦克风。
听力设备包括波束成形模块，其连接到第一麦克风和第二麦克风，用于处理第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号。波束成形模块根据波束成形方案操作。波束成形模块可以包括第一滤波器(例如，第一FIR滤波器)和/或第二滤波器(例如，第二FIR滤波器)。第一滤波器处理第一麦克风输入信号，并且第二滤波器处理第二麦克风输入信号。滤波器输出信号被求和，以形成波束成形的麦克风输入信号。第一FIR滤波器可以包括在10个和50个之间的滤波器系数，例如范围从20个至40个的滤波器系数，例如30个滤波器系数。第二FIR滤波器可以包括在10个和50个之间的滤波器系数，例如范围从20个至40个的滤波器系数，例如30个滤波器系数。滤波器系数可以由例如从波束成形控制器接收或读取的滤波器系数向量设定或给出，参见如下。
听力设备包括用于处理一个或多个输入信号(例如，波束成形的麦克风输入信号)的处理器。处理器被配置为基于来自波束成形模块的输入信号提供电输出信号。处理器的输入终端可选地连接到波束成形模块的输出终端。
听力设备包括波束成形控制器，其连接到波束成形模块和收发机模块。波束成形控制器连接到第一麦克风和第二麦克风，用于接收第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号。波束成形控制器被配置为可选地基于来自远端听力设备的远端数据、第一麦克风输入信号和/或第二麦克风输入信号确定波束成形方案。波束成形控制器可以通过获得零方向指数来确定波束成形方案。因此，确定波束成形方案可以包括：获得零方向指数。波束成形方案可以是基于零方向指数。波束成形控制器被配置为在波束成形模块中应用波束成形方案。
波束成形控制器可以被配置为：基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号确定近端方向性图案，将近端方向性图案包括在近端数据中，并将近端数据发送到双耳听力系统的远端听力设备。近端方向性图案也由标记或表示，并且可以如下给出：
其中，Hbl是第一麦克风的头部相关的传递函数，Hfl是第二麦克风的头部相关的传递函数，Fbl(f,a)是波束成形模块的第一滤波器的传递函数，并且Ffl(f,b)是波束成形模块的第二滤波器的传递函数。
远端数据包括远端方向性图案，其中，远端方向性图案可选地由以下给出：
其中，Hbr是远端听力设备中的第一麦克风的头部相关的传递函数，Hfr是远端听力设备中的第二麦克风的头部相关的传递函数，Fbr(f,c)是远端听力设备中的波束成形模块的第一滤波器的传递函数，并且Ffr(f,d)是远端听力设备中的波束成形模块的第二滤波器的传递函数。远端方向性数据在远端听力设备中确定。
波束成形控制器可以被配置为确定多个滤波器系数向量，例如两个、三个、四个或更多个滤波器系数向量。波束成形控制器可以被配置为通过在波束成形模块中应用多个滤波器系数向量或至少一些滤波器系数向量，在波束成形模块中应用波束成形方案。滤波器系数向量可以是FIR滤波器系数向量，即波束成形模块可以包括FIR滤波器。在一个或多个示例性听力设备中，由波束成形控制器确定的滤波器系数向量的数量是范围从三至七。FIR滤波器系数向量可以包括在10个和50个之间的滤波器系数，例如范围从20个至40个的滤波器系数，例如30个滤波器系数。
波束成形控制器可以被配置为基于第一目标函数和/或第二目标函数确定波束成形方案。波束成形控制器可以被配置为通过最小化代价函数来确定波束成形方案。换句话说，波束成形控制器可以被配置为例如基于代价函数求解最小化问题。代价函数可以基于零方向指数。代价函数可以基于第一目标函数。代价函数可以基于第二目标函数。在一个或多个示例性听力设备中，代价函数基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数。
代价函数可以包括或者可以是误差函数的加权和。误差函数可以分别基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数。代价函数可以包括或者可以是从基于第一目标函数的第一误差函数、基于第二目标函数的第二误差函数和基于零方向指数的第三误差函数的群组中选择的至少两个误差函数的和或者加权和。
波束成形控制器可以被配置为通过最小化(代价)函数来确定波束成形方案。该函数可以如下给出：
其中，BEI(f,θ)是第一目标函数，SAI(f,θ)是第二目标函数，是听力设备的或与其关联的近端方向性图案，并且是远端数据/远端听力设备的或与其关联的远端方向性图案，并且wb、wo、wzero是权重。优化参数a、b、c、d是FIR滤波器系数向量。FIR滤波器系数向量a包括用于处理第一麦克风输入信号的波束成形模块的第一FIR滤波器的滤波器系数。FIR滤波器系数向量b包括用于处理第二麦克风输入信号的波束成形模块的第二FIR滤波器的滤波器系数。类似地，FIR滤波器系数向量c和d是远端听力设备的滤波器系数向量。FIR滤波器系数向量c包括用于处理第一麦克风输入信号的远端听力设备的波束成形模块的第一FIR滤波器的滤波器系数。FIR滤波器系数向量d包括用于处理第二麦克风输入信号的远端听力设备的波束成形模块的第二FIR滤波器的滤波器系数。
在一个或多个示例性设备/方法中，权重wb处于从0.1至3的范围内，例如从0.5至1.5的范围内，例如wb＝1。在一个或多个示例性设备/方法中，权重wzero处于从0.1至3的范围内，例如从0.5至1.5的范围内，例如wzero＝1。在一个或多个示例性设备/方法中，权重wo处于从0.01至1的范围内，例如从0.05至0.15的范围内，例如wo＝0.1。波束成形控制器确定第一方向性图案和第二方向性图案第一方向性图案也标记为更好耳朵模式方向性图案，并且第二方向性图案也标记为情境意识模式方向性图案。
第一方向性图案可以如下给出：
第二方向性图案可以如下给出：
指数k是与第k个方位角θk[1:n]关联的方向指数并且θ1＝0。上标r和l与左耳和右耳相关，其中，l是用于本文描述的(近端)听力设备，并且r是用于远端听力设备。听力设备可以自然地被配置为右耳听力设备，其中，上标r和l要转换。上标b和s分别表示更好耳朵图案和情境意识图案。
也标记为更好耳朵图案BEI(f,θ)的第一目标函数可以如下给出：
其中，是平均功率。
也标记为情境意识指数SAI(f,θ)的第二目标函数可以如下给出：
其中，是平均功率。
该方法包括：从远端听力设备接收远端数据。远端数据可以包括远端听力设备的远端方向性图案。
该方法包括：接收音频信号，并且例如分别用听力设备的第一麦克风和第二麦克风将音频信号转换为第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号。
此外，该方法包括：确定波束成形方案。波束成形方案可以基于远端数据、第一麦克风输入信号和/或第二麦克风输入信号。确定波束成形方案可选地包括：获得零方向指数。波束成形方案可以基于零方向指数。该方法包括：在听力设备的波束成形模块中应用波束成形方案。
该方法可以包括：基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号，确定近端方向性图案。该方法可以包括：例如通过将近端方向性图案包括在近端数据中，并且可选地将近端数据发送到远端听力设备，来将关于近端方向性图案的信息发送到远端听力设备。
近端方向性图案可以如下给出：
其中，Hbl是第一麦克风的头部相关的传递函数，Hfl是第二麦克风的头部相关的传递函数，Fbl(f,a)是波束成形模块的第一滤波器的传递函数，并且Ffl(f,b)是波束成形模块的第二滤波器的传递函数。
该方法可以包括多个滤波器系数向量，例如FIR滤波器系数向量。在该方法中，在波束成形模块中应用波束成形方案可以包括：在波束成形模块中应用多个滤波器系数向量或至少一些滤波器系数向量。
在该方法中，确定波束成形方案可以基于第一目标函数和/或第二目标函数。确定波束成形方案可以包括：最小化代价函数。换句话说，确定波束成形方案可以包括：求解最小化问题。代价函数可以基于零方向指数。代价函数可以基于第一目标函数。代价函数可以基于第二目标函数。在一个或多个示例性方法中，代价函数基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数。
代价函数可以是误差函数的加权和。误差函数可以分别基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数。代价函数可以是从基于第一目标函数的第一误差函数、基于第二目标函数的第二误差函数和基于零方向指数的第三误差函数的群组或者至少包括它们的群组中选择的至少两个误差函数的和或者加权和。
在该方法中，确定波束成形方案可以包括：最小化(代价)函数。该函数可以如下给出：
其中，BEI(f,θ)是第一目标函数，SAI(f,θ)是第二目标函数，是听力设备的或与其关联的近端方向性图案，并且是远端数据/听力设备或与其关联的远端方向性图案，并且wb、wo、wzero是权重。优化参数a、b、c、d是FIR滤波器系数向量。FIR滤波器系数向量a包括用于处理第一麦克风输入信号的波束成形模块的第一FIR滤波器的滤波器系数。FIR滤波器系数向量b包括用于处理第二麦克风输入信号的波束成形模块的第二FIR滤波器的滤波器系数。FIR滤波器系数向量c和d是远端听力设备的滤波器系数。FIR滤波器系数向量c包括用于处理第一麦克风输入信号的远端听力设备的波束成形模块的第一FIR滤波器的滤波器系数。FIR滤波器系数向量d包括用于处理第二麦克风输入信号的远端听力设备的波束成形模块的第二FIR滤波器的滤波器系数。
图2示出听力设备。听力设备2被配置用于包括第一听力设备和第二听力设备的双耳听力系统中。听力设备2(双耳听力系统的第一/左听力设备)包括用于与双耳系统的远端/右听力设备(在图2中未示出)(无线)通信的收发机模块4。收发机模块4被配置用于提供从远端听力设备接收的远端数据5。听力设备2包括一组麦克风，其包括第一麦克风6和第二麦克风8，分别用于提供第一麦克风输入信号10和第二麦克风输入信号12。听力设备包括波束成形器13，其包括连接到第一麦克风6和第二麦克风8的波束成形模块14，用于接收和处理第一麦克风输入信号10和第二麦克风输入信号12。波束成形模块包括第一滤波器15A和第二滤波器15B。第一滤波器15A处理第一麦克风输入信号10，并且第二滤波器15B处理第二麦克风输入信号12。处理后的麦克风输入信号在加法器15C中求和，以形成波束成形的麦克风输入信号24。第一滤波器15A具有标记为Fbl(f,a)的传递函数，并且第二滤波器15B具有标记为Ffl(f,b)的传递函数。在所示的实施方式中，第一滤波器15A和第二滤波器15B均具有30个滤波器系数。
此外，听力设备2包括处理器16，用于处理波束成形的麦克风输入信号24，并且基于来自波束成形模块的输入信号提供电输出信号18的。听力设备2包括用于将电输出信号转换为音频输出信号的接收机20，以及形成波束成形器13的一部分并连接到波束成形模块14和收发机模块4的波束成形控制器22。收发机单元4将远端数据5发送到波束成形控制器，并且波束成形控制器22连接到第一麦克风6和第二麦克风8，用于接收麦克风输入信号10、12。
波束成形控制器22被配置为例如用确定器22A基于来自远端听力设备的远端数据、第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号确定波束成形方案。波束成形方案包括四个FIR滤波器系数向量a、b、c和d，并且波束成形控制器22被配置为通过最小化如下给出的函数，确定滤波器系数向量a、b、c、d：
其中，BEI(f,θ)是第一目标函数，SAI(f,θ)是第二目标函数，是听力设备的近端方向性图案，并且是远端数据的远端方向性图案，是零方向指数，并且wb、wo、wzero是权重。优化参数a、b、c、d是FIR滤波器系数向量。FIR滤波器系数向量a包括用于处理第一麦克风输入信号10的波束成形模块的第一FIR滤波器15A的滤波器系数。FIR滤波器系数向量b包括用于处理第二麦克风输入信号12的波束成形模块的第二FIR滤波器15B的滤波器系数。FIR滤波器系数向量c和d是远端听力设备的滤波器系数。FIR滤波器系数向量c包括用于处理第一麦克风输入信号的远端听力设备的波束成形模块的第一FIR滤波器的滤波器系数。FIR滤波器系数向量d包括用于处理第二麦克风输入信号的远端听力设备的波束成形模块的第二FIR滤波器的滤波器系数。
近端方向性图案如下给出
其中，Hbl是第一麦克风的头部相关的传递函数，Hfl是第二麦克风的头部相关的传递函数，Fbl(f,a)是波束成形模块的第一滤波器的传递函数，并且Ffl(f,b)是波束成形模块的第二滤波器的传递函数。
波束成形控制器22通过将滤波器系数向量a和b发送到波束成形模块，在波束成形模块中应用滤波器系数向量a和b，从而在波束成形模块中应用波束成形方案。
此外，波束成形控制器22被配置为：基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号确定近端方向性图案，将近端方向性图案包括在近端数据中，并且经由收发机单元4将近端数据26发送到双耳听力系统的远端听力设备。由此，远端听力设备可以优化远端听力设备的波束成形方案，使得双耳听力系统中的听力设备在双耳听力系统中形成最佳波束成形时配合。
图3示出用于两个听力设备的BASS方向性图案，并且图4示出用于两个听力设备的优化BASS方向性图案。注意到，特别地，在监控耳朵的较低频率(500和1000Hz)下的方向性图案在图4中的优化BASS波束成形方案中被改变。
图5示出在双耳听力系统中操作听力设备(例如，听力设备2)的示例性方法的流程图。方法100包括：例如经由收发机模块4从远端听力设备接收(102)远端数据，远端数据包括远端方向性图案。此外，方法100包括：例如用第一麦克风6和第二麦克风8，接收(104)音频信号并将音频信号转换为第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；方法100前进到：例如用波束成形控制器22，基于远端数据、第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号，确定(106)波束成形方案。确定(106)波束成形方案包括：获得(106A)零方向指数，并且波束成形方案可选地基于零方向指数。方法100包括：在听力设备的波束成形模块(例如，波束成形模块14)中应用(108)波束成形方案。方法100包括：基于第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号确定(110)近端方向性图案；将近端方向性图案包括(112)在近端数据中；以及例如经由收发机模块4将近端数据发送(114)到远端听力设备。
方法100包括：作为确定(106)波束成形方案的一部分，确定(106B)多个滤波器系数向量，并且其中，在波束成形模块中应用(108)波束成形方案包括：在波束成形模块中应用(108A)多个滤波器系数向量。确定(106)波束成形方案是基于第一目标函数和第二目标函数，并且确定(106)波束成形模块包括：基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数最小化(106C)代价函数。在所示的方法100中，代价函数是误差函数的加权和，其中，误差函数分别基于零方向指数、第一目标函数和第二目标函数。此外，确定(106)波束成形方案包括：例如作为106C的一部分，最小化如下给出的函数：
其中，BEI(f,θ)是第一目标函数，SAI(f,θ)是第二目标函数，是听力设备的近端方向性图案，并且是远端数据的远端方向性图案，a、b、c、d是听力设备和远端听力设备的波束成形模块的FIR滤波器系数向量，并且wb、wo、wzero是权重。优化参数是滤波器系数向量a、b、c、d。滤波器系数向量可以各自包括在10个和50个之间的滤波器系数，例如范围从20个至40个的滤波器系数，例如30个滤波器系数。近端方向性图案如下给出：
其中，Hbl是第一麦克风的头部相关的传递函数，Hfl是第二麦克风的头部相关的传递函数，Fbl(f,a)是波束成形模块的第一滤波器的传递函数，并且Ffl(f,b)是波束成形模块的第二滤波器的传递函数。
图6示出包括第一听力设备2和第二听力设备2A的双耳听力系统200，不同之处在于：听力设备2A的第一滤波器和第二滤波器使用滤波器系数向量c和d，而不是如听力设备2中那样是滤波器系数向量a和b，并且助听器2A接收作为远端数据5的一部分的并发送作为近端数据26的一部分，参见图7。
图7示出是双耳听力系统200的第二听力设备的示例性听力设备2A。听力设备2A的波束成形控制器22将滤波器系数向量c和d分别发送到听力设备的第一滤波器15A和第二滤波器15B。
虽然已经示出和描述了特定特征，但是应理解，它们并非意在限制所要求保护的发明，并且对本领域技术人员明显的是，在不背离所要求保护的发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化和修改。说明书和附图相应地被认为是说明性而不是限制性的。所要求保护的发明意在涵盖所有可替代物、修改和等同物。

Claims (15)

1.一种用于双耳听力系统的听力设备，所述听力设备包括：
收发机模块，用于与所述双耳听力系统的远端听力设备通信，所述收发机模块被配置为：从所述远端听力设备接收数据；
一组麦克风，包括第一麦克风和第二麦克风，分别用于提供第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；
波束成形模块，连接到所述第一麦克风和所述第二麦克风，用于处理所述第一麦克风输入信号和所述第二麦克风输入信号；
处理器，被配置为：基于来自所述波束成形模块的输入信号，提供电输出信号；
接收机，用于将所述电输出信号转换为音频输出信号；和
波束成形控制器，连接到所述波束成形模块和所述收发机模块，
其中，所述波束成形控制器被配置为：基于来自所述远端听力设备的数据、所述第一麦克风输入信号和所述第二麦克风输入信号，确定波束成形方案，
其中，所述波束成形控制器被配置为：基于零方向指数，确定所述波束成形方案，并且
其中，所述波束成形控制器被配置为：在所述波束成形模块中应用所述波束成形方案。
2.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述波束成形控制器被配置为：基于所述第一麦克风输入信号和所述第二麦克风输入信号，确定近端方向性图案，并且
其中，所述收发机模块被配置为：将关于所述近端方向性图案的信息发送到所述双耳听力系统的所述远端听力设备。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的听力设备，其中，所述波束成形控制器被配置为：确定多个滤波器系数向量，并且
其中，所述波束成形控制器被配置为：通过在所述波束成形模块中应用所述多个滤波器系数向量，在所述波束成形模块中应用所述波束成形方案。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的听力设备，其中，所述波束成形控制器被配置为：基于第一目标函数和第二目标函数，确定所述波束成形方案，并且
其中，所述波束成形控制器被配置为：通过基于所述零方向指数、所述第一目标函数和所述第二目标函数最小化代价函数，确定所述波束成形方案。
5.根据权利要求4所述的听力设备，其中，所述代价函数包括误差函数的加权和，
其中，所述误差函数分别基于所述零方向指数、所述第一目标函数和所述第二目标函数。
6.根据权利要求5所述的听力设备，其中，所述波束成形控制器被配置为：通过最小化如下给出的函数，确定所述波束成形方案：
其中，BEI(f,θ)是第一目标函数，SAI(f,θ)是第二目标函数，是与所述听力设备关联的近端方向性图案，并且是与所述远端听力设备关联的远端方向性图案，a、b、c、d是FIR滤波器系数向量，并且wb、wo、wzero是权重。
7.根据从属于权利要求2的前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中，所述近端方向性图案由表示，并且其中：
其中，Hbl是所述第一麦克风的头部相关的传递函数，Hfl是所述第二麦克风的头部相关的传递函数，Fbl(f,a)是所述波束成形模块的第一滤波器的传递函数，并且Ffl(f,b)是所述波束成形模块的第二滤波器的传递函数。
8.一种在双耳听力系统中操作听力设备的方法，所述方法包括：
从远端听力设备接收远端数据；
接收音频信号，并将所述音频信号转换为第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号；以及
基于所述远端数据、所述第一麦克风输入信号和所述第二麦克风输入信号，确定波束成形方案，其中，所述波束成形方案基于零方向指数；以及
在所述听力设备的波束成形模块中应用所述波束成形方案。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法包括：
基于所述第一麦克风输入信号和所述第二麦克风输入信号，确定近端方向性图案；以及
将关于所述近端方向性图案的信息发送到所述远端听力设备。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：确定多个滤波器系数向量，并且
其中，通过在所述波束成形模块中应用所述多个滤波器系数向量，在所述波束成形模块中应用所述波束成形方案。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其中，所述波束成形方案基于第一目标函数和第二目标函数，并且
其中，确定所述波束成形方案的步骤包括：基于所述零方向指数、所述第一目标函数和所述第二目标函数，最小化代价函数。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述代价函数包括误差函数的加权和，
其中，所述误差函数分别基于所述零方向指数、所述第一目标函数和所述第二目标函数。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，确定所述波束成形方案的步骤包括：最小化如下给出的函数：
其中，BEI(f,θ)是第一目标函数，SAI(f,θ)是第二目标函数，是与所述听力设备关联的近端方向性图案，并且是与所述远端听力设备关联的远端方向性图案，a、b、c、d是FIR滤波器系数向量，并且wb、wo、wzero是权重。
14.根据权利要求8-13中从属于权利要求9或13的任一项所述的方法，其中，所述近端方向性图案由表示，并且
其中，
其中，Hbl是所述第一麦克风的头部相关的传递函数，Hfl是所述第二麦克风的头部相关的传递函数，Fbl(f,a)是所述波束成形模块的第一滤波器的传递函数，并且Ffl(f,b)是所述波束成形模块的第二滤波器的传递函数。
15.一种包括第一听力设备和第二听力设备的双耳听力系统，其中，所述第一听力设备和所述第二听力设备中的一个或每一个是根据权利要求1-7中任一项所述的听力设备。
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