CN108430002B - 自适应电平估计器、听力装置、方法及双耳听力系统 - Google Patents

自适应电平估计器、听力装置、方法及双耳听力系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了自适应电平估计器、听力装置、方法及双耳听力系统，其中所述自适应电平估计器用于提供表示声音的电输入信号的电平估计量并包括：第一电平估计器，配置成在第一数量K1的频带中提供电输入信号的第一电平估计量；第二电平估计器，配置成在第二数量K2的频带中提供电输入信号的第二电平估计量和/或与所述第二电平估计量相关联的增高/释放时间常数，其中K2小于K1；及电平控制单元，配置成基于第一和第二电平估计量和/或与所述第二电平估计量相关联的增高/释放时间常数提供合成电平估计量。

Description

自适应电平估计器、听力装置、方法及双耳听力系统
技术领域
本申请涉及音频处理领域，如听力装置，例如助听器、头戴式耳机或移动电话。
背景技术
电平估计对于针对用户需要适当调整环境声音电平很重要。前述调整有时称为压缩放大，表明为优化特定用户对其环境中的当前声音电平的感知，一些电平应被压缩，而其它电平应被放大。针对给定应用或者特定用户的压缩放大方案例如通过压缩特性曲线定义，其将输入电平LIN映射到增益G(因而提供所希望的输出电平，LOUT＝G·LIN)。增益G(其可大于或小于1，即分别表示放大或压缩)除随输入电平而变之外，通常还随频率而变，G＝G(LIN,f)，其中f为频率，或者G(LIN,k)，其中k为频率指数(如频带指数)。这样的电平-增益映射(G(L,f))的示意性例子在图1中示出，其示出了两个一般趋势的组合：a)对增益的需要随着输入电平增大而减少(直觉地显而易见)；及b)对增益的需要随频率增大而增加(反映人类听觉系统在较低频率下更灵敏及在较高频率下易损伤/老化的性质)。图1在三维(正交)坐标系统中示出了在输入信号的不同电平L时的五条(示意性)增益(G)-频率(f)曲线，电平和频率轴跨水平面，及增益与纵轴相关联。示意性的(计划的)增益值(G)-频率针对输入信号的五个不同电平(L1,L2,L3,L4,L5)示出(每一曲线对应于由特定线型标示的某一输入电平，G(L1)-实线、G(L2)-点线、G(L3)-点划线、G(L4)-虚线及G(L5)-实线)。计划的增益值例如可表示特定用户在特定类型的声学情形期间对压缩放大的需要，例如在安静环境中的语音情形(例如通过验配依据确定，例如NAL-NL1)。每一电平时的增益在八个不同的频率(f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8)进行标示，奇数频率f1,f3,f5,f7的增益值由实心圆标示，而偶数频率f2,f4,f6,f8的增益值由空心圆标示。在图1的右下部，针对不同电平的相应增益-频率曲线以电平(L1-L5)作为参数在二维Gain(f)绘图中标示。类似地，在图1的中下部，针对不同频率的相应增益-电平曲线以频率(f1-f8)作为参数在二维Gain(L)绘图中标示。这样的例如指明用户的听觉能力(受损与否)的数据材料例如能在听觉病矫治专家进行测试的情形产生，例如通过测量用户的听觉阈-频率。也可进行用户的不舒适电平-频率的测量(或基于经验观测值)以得到特定用户的适当声音电平的“动态范围”。
电平估计已在大量现有技术文献中涉及。一个这样的例子为WO2003081947A1，其描述了动态电平估计器，其中增高和/或释放时间根据输入信号的动态性质(自适应)确定(例如参见图7A、7B)。在WO2003081947A1中，电平估计针对全带信号(一个频带)进行。
不同的电平估计策略已在过去连同压缩放大使用。已进行语音可懂度和响度感知之间的折中。例如，有利于语音可懂度，已在输入信号中具有动态变化的时间段期间应用相对快速电平估计。有利于响度感知，已在具有更稳定的输入信号的时间段期间应用相对慢速电平估计。这样的电平估计策略已在时域(针对全带信号)或时频域(频带拆分)配置中应用。有限数量的频带中的电平估计例如已应用以与窄频带中的快速压缩在不恶化声音感知(声音质量)的情形下很难管理的经验一致。
然而，前述策略具有其缺陷，例如因为稳态窄带噪声影响跨有限数量(因此相对宽)的频带之一的全范围的电平估计。其结果是低电平信号含量(如语音)未被压缩放大方案放大从而未被使得听得见(被掩蔽)。这在图2中示意性地示出，其示出了输入信号在单一频率包括(相对轻柔，即低电平)语音信号(点线)或相对大声(如准)稳态噪声分量(点划线)的混合的输入信号情形。语音信号包括按频率(例如0和8kHz之间，在此由16个频带FB116,…,FB1616中的值表示)分布的信号分量，每一分量的电平(如按dB计)由垂直线的高度标示。噪声信号(在该例子中)被假定集中到单一频率(或者约单一频率的窄范围，在此为FB1116)。输入信号在四个频带FB14,FB24,FB34,FB44中的估计电平L由水平粗线标示，分别记为L(FB1),…,L(FB4)。在图2的示例性图示中，频带FB14,…,FB44和FB116,…,FB1616可分别表示听力装置的工作频率范围的低和高分辨率频率表示，例如根据本发明的自适应电平估计器的K2和K1(例如参见下面图3A、3B、3C的描述)。在图2的例子中，低分辨率表示的4个频带中的每一个跨越高分辨率表示的4个频带，例如FB34跨越FB916,FB1016,FB1116,FB1216。频带被表明为具有相等宽度，但其宽度可以不同，例如如果假定按对数频率刻度标示，或者适应所涉及的应用。工作频率例如可在0和8kHz之间或者在0和10kHz之间或者正常人听力范围(如20Hz到20kHz)的任何其它部分。从该例子可明显看出，在所示情形下，第三频带(FB34)中的电平估计量将通过窄带稳态噪声信号(在FB1116中)确定，例如来自电器或者汽车车厢内的噪声等。因此，跨越高分辨率频带FB916,FB1016,FB1116,FB1216的第三低分辨率频带FB34中的信号的语音部分的电平将不被正确估计。这可导致语音信号的可懂度降低，因为第三频带中的相对轻柔的语音分量将不被随后的压缩方案(参见图1)适当地放大(可能被衰减)。
发明内容
本发明涉及表示声音的输入信号的电平的动态估计，例如用于用在音频装置如助听器中。
在本发明中，提出
-在相对许多个(如16个或更多)频带中提供输入信号的高分辨率电平估计量；
-在相对少数几个(如8个或更少)频带中提供输入信号的低分辨率电平估计量和/或相关联的增高/释放时间常数；及
-根据高分辨率电平估计量及低分辨率电平估计量和/或相关联的增高/释放时间常数(与低分辨率电平估计量相关联)确定合成电平估计量。
电平估计器
在本申请的一方面，提供自适应电平估计器，用于提供表示声音的电输入信号的电平估计量。该自适应电平估计器包括：
-第一电平估计器，配置成在第一数量K1的频带中提供电输入信号的第一电平估计量；
-第二电平估计器，配置成在第二数量K2的频带中提供电输入信号的第二电平估计量或者相关联的增高/释放时间常数(所述增高/释放时间常数与所述第二电平估计量相关联)，其中K2小于K1；及
-电平控制单元，(接收第一和第二电平估计量并)配置成基于第一和第二电平估计量或者基于第一电平估计量及与第二电平估计量相关联的增高/释放时间常数提供合成电平估计量。
从而，可提供改进的电平估计。
应当理解，第二电平估计器配置成在第二数量K2的频带中提供第二电平估计量或者与所述第二电平估计量相关联的增高/释放时间常数(即下述之一：A)LE2(k)；B)τ2a(k),τ2r(k)；及C)LE2(k)和τ2att(k),τ2rel(k)；其中k＝1,…,K2,LE2(k)为第二电平估计器的(随频率而变的)电平估计量，及τ2att(k)和τ2rel(k)分别为第二电平估计器的(可能随频率而变的)增高和释放时间)。
电平估计量根据当前输入信号如其动态性质(例如随频率而变的电平变化的定时性质(如走时变化))动态提供。在实施例中，频带的第一数量K1大于4，如大于或等于16，如大于或等于24。在实施例中，频带的第二数量K2小于或等于16，如小于或等于8，如小于或等于4(例如等于2或1)。在实施例中，频带的第一数量K1大于或等于16，而频带的第二数量K2小于16，如小于或等于8，如小于或等于4(例如等于2或1)。在实施例中，电输入信号的子频带的数量K等于频带的第一数量K1。在实施例中，电输入信号的子频带的数量K大于或等于32，如大于或等于64，如大于或等于128。
在实施例中，第一电平估计器配置成提供具有第一时间常数的第一电平估计量，及第二电平估计器配置成提供具有第二时间常数的第二电平估计量，其中第一时间常数大于或等于第二时间常数。在实施例中，第一和第二时间常数τ1和τ2为频带特有时间常数(τ1(k),k＝1,…,K1和τ2(k),k＝1,…,K2，其中k为频率指数)。在实施例中，对于所有k，τ1(k)≥τ2(k)(或者τ1(k)>τ2(k))。在实施例中，每一相应第一和第二时间常数的随频率而变的时间常数中的至少两个不同(例如，在τ1(k)中，k＝1,…,K1中的至少两个不同(如τ1(1)≠τ1(K))，及在τ2(k)中，k＝1,…,K2中的至少两个不同(如τ2(1)≠τ2(K)))。在实施例中，第一和/或第二时间常数分别包括各个增高(τia(k))和释放(τir(k))时间常数(τ1a(k),τ1r(k))和(τ2a(k),τ2r(k))。在实施例中，对于所有相应的k，τ1a(k)≥τ2a(k)及τ1r(k)≥τ2r(k)。在实施例中，对于所有相应的k，τ1a(k)≤τ1r(k)及τ2a(k)≤τ2r(k)。在实施例中，第一和第二时间常数相等(或者实质上相等)。在实施例中，第一和/或第二时间常数为1ms级的时间常数，例如在0.5ms和4ms之间，例如在1和3ms之间。在实施例中，第二时间常数为10ms级，例如在5ms和20ms之间。
在实施例中，电平控制单元配置成使得合成电平估计量在第一和第二电平估计量之间渐变，例如根据渐变方案如自适应渐变方案，例如根据电输入信号及第一和第二时间常数。
在实施例中，电平控制单元配置成基于第一和第二电平估计量及电输入信号的信噪比提供合成电平估计量。
在实施例中，电平控制单元包括比较单元，用于比较第一和第二电平估计量并提供标示比较结果的比较信号。在实施例中，合成电平估计量基于第一和第二电平估计量的比较确定。在实施例中，电平控制单元配置成使合成电平估计量基于比较信号确定。在实施例中，比较信号标示第一和第二电平估计量之间的差(例如按线性或对数表示，例如绝对值，或者其它适当的函数关系)。在实施例中，合成电平估计量基于第一和第二电平估计量之间(或者第二和第一电平估计量之间)的比确定。
在实施例中，电平控制单元包括滤波单元，用于对比较信号进行下采样或低通滤波并提供滤波后的比较信号。在实施例中，电平控制单元配置成在确定合成电平估计量时使用滤波后的比较信号。从而可实现，对于声音电平估计量的慢速变化，高分辨率(第一)电平估计量用作(或主要用作)合成电平估计量；而对于声音电平估计量的快速变化，低分辨率(第二)电平估计量用作(或主要用作)合成电平估计量。
在实施例中，电平控制单元包括组合单元，用于将滤波后的比较信号或源自其的信号与第二电平估计量进行组合并提供组合信号。在实施例中，电平控制单元配置成在确定合成电平估计量时使用组合信号。
在实施例中，电平控制单元包括限制器，配置成限制比较信号对合成电平估计量的影响。对于比较信号的给定变化，限制器可提供电平估计量的合成变化的较小变化或者设定一上限(相较于不存在限制器的情形)。在实施例中，限制器配置成将比较信号对合成电平估计量的影响限制到预定或自适应确定的量。在实施例中，预定的量为10dB。在实施例中，电平控制单元配置成将合成电平估计量与第二电平估计量的偏差限制到预定的量如10dB。
在实施例中，第一和/或第二电平估计器包括动态电平估计器，从而将输入信号的电平的估计量提供到动态电平估计器，其中增高和/或释放时间常数可根据动态电平估计器的输入信号配置。在实施例中，动态电平估计器包括连接到引导电平估计器的相对快电平估计器，二者均接收给动态电平估计器的输入信号。引导电平估计器配置成提供输入信号的电平的估计量(提供给动态电平估计器)，其中引导电平估计器的增高和/或释放时间根据引导电平估计器与相对快电平估计器的电平估计量之间的差确定。在实施例中，动态电平估计器包括WO2003081947A1中描述的电平估计器(参见图7A、7B)。
在实施例中，自适应电平估计器包括至少一校准器，用于针对特定类型的声音信号校准电平估计量。在实施例中，特定类型的声音信号为语音(例如安静情形下的语音或者噪声情形下的语音)或者音乐或者噪声。在实施例中，校准器配置成针对特定标准化或其它文献记载的校准方案校准电平估计量。在实施例中，校准器配置成针对平均长期语音谱(LTASS)校准电平估计量，例如根据IEC60118-15。在实施例中，自适应电平估计器包括至少两个适于校准第一和第二电平估计量的校准器，例如针对同样类型的声音信号进行优化，例如根据同样的校准方案。在实施例中，至少两个校准器适于根据不同类型的声音信号例如根据不同的校准方案校准第一和第二电平估计量。在实施例中，第一电平估计量针对第一类型的信号如噪声进行校准。在实施例中，第二电平估计量针对第二类型的信号如语音进行校准。在实施例中，自适应电平估计器包括至少三个适于校准第一和第二电平估计量及合成电平估计量的校准器(例如针对同样类型的声音信号进行优化，例如根据同样的校准方案)。
听力装置
一方面，本发明还提供听力装置如助听器，其包括上面描述的、具体实施方式中详细描述的和权利要求中限定的自适应电平估计器。
在实施例中，听力装置包括用于按子频带表示IN(k,m)提供表示声音的电输入信号的输入单元，其中k为子频带指数，k＝1,…,K，其中K为子频带数量，及m为时间帧指数。在实施例中，频带的第一数量K1小于或等于电输入信号的子频带数量K。在实施例中，听力装置包括第一频带转换单元，用于在K1个频带(如基于K个子频带)提供电输入信号或其处理后的版本，供自适应电平估计器的第一电平估计器使用。在实施例中，听力装置包括第二频带转换单元，用于在K2个频带(如基于K或K1个子频带)提供电输入信号或其处理后的版本，供自适应电平估计器的第二电平估计器使用。在实施例中，第一和第二频带转换单元实施为频带求和单元，其中给定输出频带的含量为跨输出频带的输入频带的含量的和(或者加权平均值；或者平均值，如统计平均)。在实施例中，第一和第二频带转换单元实施为最大频带单元，其中给定输出频带的含量为跨该输出频带的输入频带的含量的最大值。在实施例中，对于电平估计，仅考虑输入信号的幅值。在实施例中，听力装置如自适应电平估计器包括ABS单元，用于提供输入信号或源自其的信号的量值。在实施例中，听力装置包括第三频带转换单元，用于在K1个频带提供第二电平估计量或其处理后的版本，供在电平控制单元中使用(从K2个频带转换到K1个频带)。在实施例中，听力装置包括第四频带转换单元，用于在K个频带中提供合成电平估计量或其处理后的版本，供在电平-增益转换单元中使用，例如形成信号处理器的一部分(从K1个频带转换到K个频带)。在实施例中，第三和第四频带转换单元为用于提供输出电平(如在K1个频带(代替K2个频带，其中K1>K2)和在K个频带(代替K1个频带，其中K≥K1)中的第二电平估计量及合成电平估计量)的频带分布单元。在实施例中，K>K1。
在实施例中，听力装置包括输出单元，用于提供可由用户感知为声音的源自电输入信号的刺激。在实施例中，听力装置如输出单元包括合成滤波器组，用于将子频带信号转换为单一时域信号。在实施例中，单一时域信号形成产生可感知为声音的刺激的基础。在实施例中，输出单元包括用于将刺激提供为空气中的声波的扬声器。在实施例中，输出单元包括用于将刺激提供为骨中例如用户颅骨中的声波的振动器。在实施例中，输出单元包括多电极阵列，用于将刺激提供为用户耳蜗神经的电刺激。
在实施例中，听力装置包括电平-增益转换单元，用于将合成电平转换为合成增益。在实施例中，电平-增益转换单元配置成实施针对特定应用的压缩策略。在实施例中，电平-增益转换单元配置成实施针对特定用户如听力受损用户的压缩策略。
在实施例中，听力装置包括助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合或者由其构成。
在实施例中，听力装置适于提供随频率而变的增益和/或随电平而变的压缩和/或一个或多个频率范围到一个或多个其它频率范围的移频(具有或没有频率压缩)以补偿用户的听力受损。在实施例中，听力装置包括用于处理输入信号并提供处理后的输出信号的信号处理器。
在实施例中，听力装置包括输出单元，用于基于处理后的电信号提供由用户感知为声学信号的刺激。在实施例中，输出单元包括耳蜗植入物的多个电极或者骨导听力装置的振动器。在实施例中，输出单元包括输出变换器。在实施例中，输出变换器包括用于将刺激作为声信号提供给用户的接收器(扬声器)。在实施例中，输出变换器包括用于将刺激作为颅骨的机械振动提供给用户的振动器(例如在附着到骨头的或骨锚式听力装置中)。
在实施例中，听力装置包括用于提供表示声音的电输入信号的输入单元。在实施例中，输入单元包括用于将输入声音转换为电输入信号的输入变换器如传声器。在实施例中，输入单元包括用于接收包括声音的无线信号并提供表示该声音的电输入信号的无线接收器。在实施例中，听力装置包括定向传声器系统，其适于对来自环境的声音进行空间滤波从而增强佩戴听力装置的用户的局部环境中的多个声源之中的目标声源。在实施例中，定向系统适于检测(如自适应检测)传声器信号的特定部分源自哪一方向。这可以例如现有技术中描述的多种不同方式实现。
在实施例中，听力装置包括用于从另一装置如通信装置或另一听力装置接收直接电输入信号的天线和收发器电路。在实施例中，听力装置包括(可能标准化的)电接口(例如连接器的形式)，用于从另一装置如通信装置或另一听力装置接收有线直接电输入信号。在实施例中，直接电输入信号表示或包括音频信号和/或控制信号和/或信息信号。在实施例中，听力装置包括用于对所接收的直接电输入进行解调的解调电路，以提供表示音频信号和/或控制信号的直接电输入信号，例如用于设置听力装置的运行参数(如音量)和/或处理参数。总的来说，听力装置的发射器和天线及收发器电路建立的无线链路可以是任何类型。在实施例中，无线链路在功率约束条件下使用，例如由于听力装置包括便携式(通常电池驱动的)装置。在实施例中，无线链路为基于近场通信的链路，例如基于发射器部分和接收器部分的天线线圈之间的感应耦合的感应链路。在另一实施例中，无线链路基于远场电磁辐射。在实施例中，经无线链路的通信根据特定调制方案进行安排，例如模拟调制方案，如FM(调频)或AM(调幅)或PM(调相)，或数字调制方案，如ASK(幅移键控)如开-关键控、FSK(频移键控)、PSK(相移键控)如MSK(最小频移键控)或QAM(正交调幅)。
优选地，听力装置和另一装置之间的通信基于高于100kHz的频率下的某类调制。优选地，用于在听力装置和另一装置之间建立通信链路的频率低于50GHz，例如位于从50MHz到70GHz的范围中，例如高于300MHz，例如在高于300MHz的ISM范围中，例如在900MHz范围中或在2.4GHz范围中或在5.8GHz范围中或在60GHz范围中(ISM＝工业、科学和医学，这样的标准化范围例如由国际电信联盟ITU定义)。在实施例中，无线链路基于标准化或专用技术。在实施例中，无线链路基于蓝牙技术(如蓝牙低功率技术)。
在实施例中，听力装置为便携装置，如包括本机能源如电池例如可再充电电池的装置。
在实施例中，听力装置包括输入变换器(传声器系统和/或直接电输入(如无线接收器))和输出变换器之间的正向或信号通路。在实施例中，信号处理器位于该正向通路中。在实施例中，信号处理器适于根据用户的特定需要提供随频率而变的增益。在实施例中，听力装置包括具有用于分析输入信号(如确定电平、调制、信号类型、声反馈估计量等)的功能件的分析通路。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在频域进行。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在时域进行。
在实施例中，表示声信号的模拟电信号在模数(AD)转换过程中转换为数字音频信号，其中模拟信号以预定采样频率或采样速率fs进行采样，fs例如在从8kHz到48kHz的范围中(适应应用的特定需要)以在离散的时间点tn(或n)提供数字样本xn(或x[n])，每一音频样本通过预定的Nb比特表示声信号在tn时的值，Nb例如在从1到48比特的范围中如24比特。每一音频样本因此使用Nb比特量化(导致音频样本的2Nb个不同的可能的值)。数字样本x具有1/fs的时间长度，如50μs，对于fs＝20kHz。在实施例中，多个音频样本按时间帧安排。在实施例中，一时间帧包括64个或128个音频数据样本。根据实际应用可使用其它帧长度。
在实施例中，听力装置包括模数(AD)转换器以按预定的采样速率如20kHz对模拟输入进行数字化。在实施例中，听力装置包括数模(DA)转换器以将数字信号转换为模拟输出信号，例如用于经输出变换器呈现给用户。
在实施例中，听力装置如传声器单元和/或收发器单元包括用于提供输入信号的时频表示的TF转换单元。在实施例中，时频表示包括所涉及信号在特定时间和频率范围的相应复值或实值的阵列或映射。在实施例中，TF转换单元包括用于对(时变)输入信号进行滤波并提供多个(时变)输出信号的滤波器组，每一输出信号包括截然不同的输入信号频率范围。在实施例中，TF转换单元包括用于将时变输入信号转换为频域中的(时变)信号的傅里叶变换单元。在实施例中，听力装置考虑的、从最小频率fmin到最大频率fmax的频率范围包括从20Hz到20kHz的典型人听频范围的一部分，例如从20Hz到12kHz的范围的一部分。在实施例中，听力装置的正向通路和/或分析通路的信号拆分为NI个频带，其中NI例如大于5，如大于10，如大于50，如大于100，如大于500，至少其部分个别进行处理。在实施例中，助听器适于在NP个不同频道处理正向和/或分析通路的信号(NP≤NI)。频道可以宽度一致或不一致(如宽度随频率增加)、重叠或不重叠。
在实施例中，听力装置包括多个检测器，其配置成提供与听力装置的当前网络环境(如当前声环境)有关、和/或与佩戴听力装置的用户的当前状态有关、和/或与听力装置的当前状态或运行模式有关的状态信号。作为备选或另外，一个或多个检测器可形成与听力装置(如无线)通信的外部装置的一部分。外部装置例如可包括另一听力装置、遥控器、音频传输装置、电话(如智能电话)、外部传感器等。
在实施例中，多个检测器中的一个或多个对全带信号起作用(时域)。在实施例中，多个检测器中的一个或多个对频带拆分的信号起作用((时-)频域)。
在特定实施例中，听力装置包括话音检测器(VD)，用于确定输入信号(在特定时间点)是否包括话音信号。在本说明书中，话音信号包括来自人类的语音信号。其还可包括由人类语音系统产生的其它形式的发声(如唱歌)。在实施例中，话音检测器单元适于将用户当前的声环境分类为“话音”或“无话音”环境。这具有下述优点：包括用户环境中的人发声(如语音)的电传声器信号的时间段可被识别，因而与仅包括其它声源(如人工产生的噪声)的时间段分离。在实施例中，话音检测器适于将用户自己的话音也检测为“话音”。作为备选，话音检测器适于从“话音”的检测排除用户自己的话音。
在实施例中，听力装置包括自我话音检测器，用于检测特定输入声音(如话音)是否源自系统用户的话音。在实施例中，听力装置的传声器系统适于能够在用户自己的话音及另一人的话音之间进行区分及可能与无话音声音区分。
在实施例中，听力装置包括分类单元，配置成基于来自(至少部分)检测器的输入信号及可能其它输入对当前情形进行分类。在本说明书中，“当前情形”由下面的一个或多个定义：
a)物理环境(如包括当前电磁环境，例如出现计划或未计划由听力装置接收的电磁信号(包括音频和/或控制信号)，或者当前环境不同于声学的其它性质)；
b)当前声学情形(输入电平、反馈等)；
c)用户的当前模式或状态(运动、温度等)；
d)听力装置和/或与听力装置通信的另一装置的当前模式或状态(所选程序、自上次用户交互之后消逝的时间等)。
在实施例中，听力装置还包括用于所涉及应用的其它适宜功能，如反馈抑制、降噪等。
在实施例中，听力装置包括听音装置如助听器，如听力仪器例如适于位于用户耳朵处或者完全或部分位于耳道中的听力仪器，例如头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。
应用
一方面，提供如上所述的、“具体实施方式”部分中详细描述的和权利要求中限定的听力装置的应用。在实施例中，提供在包括音频分布的系统如包括传声器和扬声器的系统中的应用。在实施例中，提供在包括一个或多个听力仪器的系统、头戴式耳机、耳麦、主动耳朵保护系统等中的应用，例如在免提电话系统、远程会议系统、广播系统、卡拉OK系统、教室放大系统等中的用途。
方法
一方面，本申请还提供表示声音的输入信号的电平的动态估计方法。该方法包括：
-在第一数量K1的频带中提供电输入信号的第一电平估计量；
-在第二数量K2的频带中提供电输入信号的第二电平估计量或者相关联的增高/释放时间常数(所述增高/释放时间常数与所述第二电平估计量相关联)，其中K2小于K1；及
-基于第一和第二电平估计量提供合成电平估计量，或者基于第一电平估计量和与第二电平估计量相关联的增高/释放时间常数提供合成电平估计量。
当由对应的过程适当代替时，上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的或权利要求中限定的装置的部分或所有结构特征可与本发明方法的实施结合，反之亦然。方法的实施具有与对应装置一样的优点。
计算机可读介质
本发明进一步提供保存包括程序代码的计算机程序的有形计算机可读介质，当计算机程序在数据处理系统上运行时，使得数据处理系统执行上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步骤。
作为例子但非限制，前述有形计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁性存储装置，或者可用于执行或保存指令或数据结构形式的所需程序代码并可由计算机访问的任何其他介质。如在此使用的，盘包括压缩磁盘(CD)、激光盘、光盘、数字多用途盘(DVD)、软盘及蓝光盘，其中这些盘通常磁性地复制数据，同时这些盘可用激光光学地复制数据。上述盘的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。除保存在有形介质上之外，计算机程序也可经传输介质如有线或无线链路或网络如因特网进行传输并载入数据处理系统从而在不同于有形介质的位置处运行。
数据处理系统
一方面，本发明进一步提供数据处理系统，包括处理器和程序代码，程序代码使得处理器执行上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步骤。
计算机程序
此外，本申请提供包括指令的计算机程序(产品)，当该程序由计算机运行时，导致计算机执行上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的方法(的步骤)。
听力系统
另一方面，听力系统(如双耳听力系统)包括上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的第一和第二听力装置，该听力系统适于在第一和第二听力装置之间建立通信链路。
在实施例中，听力系统包括辅助装置，该听力系统适于使得信息可在第一和第二听力装置中的至少一个与辅助装置之间交换或者从第一和第二听力装置中的至少一个转发给辅助装置。在实施例中，听力系统适于实施双耳听力系统如双耳助听器系统。
在实施例中，听力系统适于在第一和第二听力装置之间及听力装置和辅助装置之间建立相应的通信链路以使得信息(如控制和状态信号，例如电平估计量，可能音频信号)可进行交换或者从一装置转发给另一装置(例如从一听力装置直接转发给另一听力装置或者经辅助装置，或者直接在辅助装置与第一和第二听力装置中的任何一个之间，或者在辅助装置与给定听力装置之间(或直接或经另一听力装置))。
在实施例中，辅助装置是或包括遥控器，用于控制听力装置的功能和运行。在实施例中，遥控器的功能实施在智能电话中，该智能电话可能运行使能经智能电话控制听力系统的功能的APP(听力装置包括适当的到智能电话的无线接口，例如基于蓝牙或一些其它标准化或专有方案)。
在本说明书中，智能电话可包括(A)移动电话与(B)个人计算机的结合：
-(A)移动电话包括传声器、扬声器、和到公用电话交换网(PSTN)的(无线)接口；
-(B)个人计算机包括处理器、存储器、操作系统(OS)、用户接口(如键盘和显示器，例如集成在触敏显示器中)和无线数据接口(包括网页浏览器)，使用户能下载和执行实施特定功能特征(例如显示从因特网取回的信息，遥控另一装置，组合来自智能电话的多个不同传感器(如照相机、扫描仪、GPS、传声器等)和/或外部传感器的信息以提供特殊特征等)的应用程序(APP)。
APP
另一方面，本发明还提供称为APP的非短暂应用。APP包括可执行指令，其配置成在辅助装置上运行以实施用于上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的听力装置或(例如双耳)听力系统的用户接口。在实施例中，该APP配置成在移动电话如智能电话或另一使能与所述听力装置或听力系统通信的便携装置上运行。
在实施例中，非短暂应用配置成使能根据将经所述用户接口执行的本发明配置听力装置中和/或(如双耳)听力系统的第一和第二听力装置中的自适应电平估计器。
定义
在本说明书中，“听力装置”指适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力的装置如听力仪器或有源耳朵保护装置或其它音频处理装置，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为可听见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。“听力装置”还指适于以电子方式接收音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵的装置如头戴式耳机或耳麦。听得见的信号例如可以下述形式提供：辐射到用户外耳内的声信号、作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过中耳的部分传到用户内耳的声信号、及直接或间接传到用户耳蜗神经的电信号。
听力装置可构造成以任何已知的方式进行佩戴，如作为佩戴在耳后的单元(具有将辐射的声信号导入耳道内的管或者具有安排成靠近耳道或位于耳道中的扬声器)、作为整个或部分安排在耳廓和/或耳道中的单元、作为连到植入在颅骨内的固定结构的单元、或作为整个或部分植入的单元等。听力装置可包括单一单元或几个彼此电子通信的单元。
更一般地，听力装置包括用于从用户环境接收声信号并提供对应的输入音频信号的输入变换器和/或以电子方式(即有线或无线)接收输入音频信号的接收器、用于处理输入音频信号的(通常可配置的)信号处理电路(如信号处理器，例如包括可配置(可编程)的处理器，例如数字信号处理器)、及用于根据处理后的音频信号将听得见的信号提供给用户的输出单元。信号处理器可适于在时域或者在多个频带处理输入信号。在一些听力装置中，放大器和/或压缩器可构成信号处理电路。信号处理电路通常包括一个或多个(集成或单独的)存储元件，用于执行程序和/或用于保存在处理中使用(或可能使用)的参数和/或用于保存适合听力装置功能的信息和/或用于保存例如结合到用户的接口和/或到编程装置的接口使用的信息(如处理后的信息，例如由信号处理电路提供)。在一些听力装置中，输出单元可包括输出变换器，例如用于提供空传声信号的扬声器或用于提供结构或液体传播的声信号的振动器。在一些听力装置中，输出单元可包括一个或多个用于提供电信号的输出电极(例如用于电刺激耳蜗神经的多电极阵列)。
在一些听力装置中，振动器可适于经皮或由皮将结构传播的声信号传给颅骨。在一些听力装置中，振动器可植入在中耳和/或内耳中。在一些听力装置中，振动器可适于将结构传播的声信号提供给中耳骨和/或耳蜗。在一些听力装置中，振动器可适于例如通过卵圆窗将液体传播的声信号提供到耳蜗液体。在一些听力装置中，输出电极可植入在耳蜗中或植入在颅骨内侧上，并可适于将电信号提供给耳蜗的毛细胞、一个或多个听觉神经、听觉脑干、听觉中脑、听觉皮层和/或大脑皮层的其它部分。
“听力系统”指包括一个或两个听力装置的系统。“双耳听力系统”指包括两个听力装置并适于协同地向用户的两只耳朵提供听得见的信号的系统。听力系统或双耳听力系统还可包括一个或多个“辅助装置”，其与听力装置通信并影响和/或受益于听力装置的功能。辅助装置例如可以是遥控器、音频网关设备、移动电话(如智能电话)、广播系统、汽车音频系统或音乐播放器。听力装置、听力系统或双耳听力系统例如可用于补偿听力受损人员的听觉能力损失、增强或保护正常听力人员的听觉能力和/或将电子音频信号传给人。
本发明的实施例如可用在下述应用中：受益于输入信号电平根据听者的(可能有限的)声音电平感知动态范围或者与环境声音的动态范围偏离的任何其它特定动态范围进行动态调整的装置或应用。本发明例如可用在下述应用中：助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护系统、免提电话系统、移动电话、远程会议系统、广播系统、卡拉OK系统、教室放大系统等。
附图说明
本发明的各个方面将从下面结合附图进行的详细描述得以最佳地理解。为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。在整个说明书中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。每一方面的各个特征可与其他方面的任何或所有特征组合。这些及其他方面、特征和/或技术效果将从下面的图示明显看出并结合其阐明，其中：
图1示意性地示出了正常听力用户或听力受损用户的示例性电平-增益映射。
图2示出了在包括轻柔语音信号和大声(稳态)窄带噪声信号的特定声学情形的给定时间点时四个频带电平估计器的示例性电平-频率关系图。
图3A示出了根据本发明第一实施例的自适应电平估计器。
图3B示出了根据本发明第二实施例的自适应电平估计器。
图3C示出了滤波单元随0和1之间的权重(W)跨频率的可能影响。
图4A示出了根据本发明第一实施例的包括自适应电平估计器的听力装置。
图4B示出了根据本发明第二实施例的包括自适应电平估计器的听力装置。
图5示出了根据本发明实施例的包括第一和第二听力装置的双耳听力系统。
图6示出了根据本发明第三实施例的包括自适应电平估计器的听力装置，该听力装置适于与另一装置交换第一电平估计量。
图7A示出了用在根据本发明的自适应电平估计器中的电平估计器的示例性结构。
图7B示意性地示出了用于根据输入信号确定电平估计器的增高和释放时间的示例性方案。
图8A示出了根据本发明的听力系统实施例的示例性应用场合，该场合包括用户、双耳助听器系统和辅助装置。
图8B示出了运行APP的辅助装置，其使用户能影响相应的第一和第二听力装置的自适应电平估计器的功能。
图9示出了根据本发明第四实施例的自适应电平估计器。
图10示出了根据本发明第五实施例的自适应电平估计器。
通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。对于本领域技术人员来说，基于下面的详细描述，本发明的其它实施方式将显而易见。
具体实施方式
下面结合附图提出的具体描述用作多种不同配置的描述。具体描述包括用于提供多个不同概念的彻底理解的具体细节。然而，对本领域技术人员显而易见的是，这些概念可在没有这些具体细节的情形下实施。装置和方法的几个方面通过多个不同的块、功能单元、模块、元件、电路、步骤、处理、算法等(统称为“元素”)进行描述。根据特定应用、设计限制或其他原因，这些元素可使用电子硬件、计算机程序或其任何组合实施。
电子硬件可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、选通逻辑、分立硬件电路、及配置成执行本说明书中描述的多个不同功能的其它适当硬件。计算机程序应广义地解释为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行、执行线程、程序、函数等，无论是称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他名称。
本发明提出用于解决现有技术的问题的概念，从而保持适当的声音感知和可接受的语音可懂度。
另一修改电平估计策略的驱动力源自在音频处理装置如助听器的正向通路中在增大数量的频带如32个频带或更多例如64个频带或更多中提供信号处理的趋势(因数字信号处理的改进及芯片发展引起)。因此，需要更高分辨率的电平估计。
然而，经验是太多频带及快速压缩听起来很差(这符合直觉：方差与带宽乘以时间的平方根互逆，这样，具有小时间常数的窄带提供大方差，这对于声音感知来说不受欢迎)。
因此，需要折中解决。
根据同样的逻辑，可接受的方差可通过下述提供：
-许多频带(小带宽)和大时间常数(慢速压缩)；
-较少频带(大带宽)和小时间常数(快速压缩)。
在本发明中，提出
-对于相对缓慢变化的输入信号，在相对许多(如24个以上)频带中；及
-在快速变化的输入信号期间，在相对少量(如4个或更少)频带中
提供电平估计并在二者之间引入适当的“渐变方案”。
换言之，所提出的低/高分辨率混合电平估计器已被设计成维持聚焦于根据输入信号在较少几个频带中调整时间常数从而在输入信号变化快时提供快速电平估计的(现有技术)电平估计器(例如参见WO2003081947A1)的质量，但在更平稳的输入信号时将其与频谱放大组合。为此，使用单独的高分辨率(例如16个以上频道，如24个频道)校准的电平估计器。
总的来说，本发明的概念在受益于输入信号动态适应听者的声音电平感知(可能有限的)动态范围或者动态适应偏离环境声音的任何其它特定动态范围的装置或应用中有用。
图3A示出了根据本发明第一实施例的自适应电平估计器ALD。自适应电平估计器适于提供表示声音的电输入信号的电平估计量RLE。自适应电平估计器ALD包括第一电平估计器LD1τ1和第二电平估计器LD2τ2，第一电平估计器配置成在第一数量K1的频带中(基于K1个频带中的输入信号)提供电输入信号的第一电平估计量LE1，第二电平估计器配置成在第二数量K2的频带中(基于K2个频带中的输入信号)提供电输入信号的第二电平估计量LE2。频带的第二数量K2小于频带的第一数量K1。总的来说，第一电平估计器LD1和第二电平估计器LD2的(增高和释放)时间常数(在此共同记为τ1和τ2)分别满足τ1≥τ2的关系。在实施例中，第二电平估计器LD2包括4个快速频道(K2＝4)，及第一电平估计器LD1包括24个慢速频道(K1＝24)，但可应用任何组合(“快速”和“慢速”在此意为τ2<τ1)。现实可行的范围可以是1-8个快速频道和1-64个慢速频道。在实施例中，使用1个快速频道(K2＝1)。自适应电平估计器ALD还包括接收第一电平估计量LE1和第二电平估计量LE2的电平控制单元CONT，其配置成基于K1个频带中的第一和第二电平估计量LE1、LE2提供K1个频带中的合成电平估计量RLE。自适应电平估计器ALD还包括K2到K1频带分布器K2->K1，用于将第二电平估计器LD2的K2个电平估计量LE2变换到K1个电平估计量LE2以在控制单元CONT中与第一电平估计器LD1的K1个电平估计量LE1直接比较。
图3B示出了根据本发明第二实施例的自适应电平估计器。图3B的实施例包括与图3A的实施例相同的功能元件。然而，电平控制单元CONT在图3B中及在下面更详细地进行描述。电平控制单元CONT包括比较单元COMP，用于比较第一和第二电平估计量LE1,LE2并提供标示比较结果的比较信号ΔL(在K1个频带中)。自适应电平估计器的合成电平估计量RLE基于第一和第二电平估计量的该比较。比较单元COMP例如可包括求减单元，使得比较信号ΔL标示第一和第二电平估计量之间的差(例如按线性或对数表示)。作为备选，合成电平估计量RLE可基于第一和第二电平估计量之间的比(或者第二和第一电平估计量之间的比)。电平控制单元CONT还包括滤波单元LP，用于对比较信号ΔL进行低通滤波并提供滤波后的比较信号WΔL(在K1个频带中)。该控制单元配置成在确定合成电平估计量RLE时使用滤波后的比较信号WΔL。电平控制单元CONT还包括组合单元CU例如求和单元，用于使滤波后的比较信号WΔL与第二电平估计量LE2组合并提供组合信号，在此等于合成电平估计量RLE(在K1个频带中)。从而可实现，对于声音电平估计量中的慢速变化，高分辨率(第一)电平估计量用作(或主要用作)合成电平估计量，而对于声音电平估计量中的快速变化，低分辨率(第二)电平估计量用作(或主要用作)合成电平估计量。实施为随频率而变的权重因子W(f)的滤波单元LP的示例性作用在图3C中示出。图3C示出了权重因子W(f)的三个不同例子，WΔL＝WxΔL，其中“x”表示相乘。W(f)的第一路线(实线)实施(理想的)低通滤波函数(单步函数)，其中对于f≤fth1(第一阈频率)，W＝1，及对于f≥fth1，W＝0。W(f)的第二路线(点线)实施对于渐增的频率，W从1逐渐过渡到0(例如W(fth1)＝0.5，及对于f≥fth2(第二阈频率)，W＝0)。W(f)的第三路线(虚线)实施，对于渐增的频率，W从1分段线性过渡到0(例如对于f≤fth1，W＝1；对于f≥fth2，W＝0；及对于fth1和fth2之间的渐增频率，W从1线性减小到0)。W(f)函数的表示滤波单元LP的作用的其它适当的路线也是可能的。在实施例中，第一阈频率fth1实质上等于低通滤波器的3dB截止频率。在实施例中，第一阈频率fth1(和/或第二阈频率fth2)小于或等于5Hz，如小于或等于1Hz，如小于或等于0.1Hz，如小于或等于0.01Hz。在时间常数框架中，LP单元的滤波函数优选具有从100ms到5s范围中的时间常数，例如等于1s(对于一阶滤波器，截止频率fc和时间常数τ之间的关系为τ＝1/(2*π*fc)＝1/ωc)。
可应用对第二电平估计量的允许变化的简单的最小/最大限制以能够控制慢速高分辨率估计量的最小和最大影响。在组合单元CU之后可添加最后的校准阶段。简单的标量放缩单元(如相乘单元)可插入在滤波单元LP前面以控制使用的慢速高分辨率电平估计量的量。提出放缩值范围[0:1]，其对校正的大小进行限制(例如默认为1)。
图4示出了听力装置HD，包括从输入单元IU经信号处理器SPU到输出单元OU的正向通路。该听力装置还包括根据本发明第一实施例的自适应电平估计器ALD(如图3A中所示)。该助听器HD包括输入单元IU，用于按子频带表示IN(k,m)提供表示声音的电输入信号IN，其中k为子频带指数，k＝1,…,K，其中K为子频带的数量，及m为时间帧指数。输入单元包括输入变换器IT(或多个输入变换器)和(对应数量的)时域到时频域转换单元t/f以从时域信号IN(n)转换到子频带信号IN(k,m)，其中在n为时间指数。输入单元IU还可包括波束形成器，用于提供空间滤波的信号。听力装置包括结合图3A所示和所述的自适应电平估计器ALD。由第一电平估计器LD1使用的频带的第一数量K1小于或等于电输入信号的子频带的数量K。将适当的输入提供给自适应电平估计器ALD的第一和第二电平估计器LD1,LD2，该听力装置包括适当的频带求和单元K->K1及K->K2(或者K1->K2，如果使用K->K1频带求和单元的输出)。类似地，该听力装置包括频带分布单元K1->K，用于将在K1个频带的合成电平估计量RLE转换为在K个频带的合成电平估计量RLE，其被馈给听力装置的正向通路的信号处理器SPU。信号处理器配置成运行用于在K个频带处理电输入信号的算法，例如以补偿用户的听力受损。所述算法之一为压缩放大算法，其将在K个频带中的合成电平估计量RLE(k,m)转换为在K个频带中的对应增益G(k,m)(例如参见图1)。在实施例中，该压缩放大算法配置成实施针对特定应用(如耳朵保护或者有噪声环境中的噪声抑制)或者针对特定用户如听力受损用户的压缩策略。增益G(k,m)优选被应用于输入信号IN(k,m)(可能被其它处理算法修改)以提供处理后的信号OUT(k,m)。听力装置HD还包括输出单元OU，其基于处理后的输出信号OUT提供源自电输入信号IN的可由用户感知为声音的刺激。输出单元OU包括合成滤波器组f/t，用于将子频带信号OUT(k,m)转换为单一时域信号OUT(n)。输出单元OU还包括输出变换器OT，例如包括用于将刺激提供为空气中的声波的扬声器或者用于将刺激提供为用户颅骨中的声波的振动器。作为备选或另外，输出单元OU可包括多电极阵列，用于将刺激(或部分刺激)提供为用户耳蜗神经的电刺激。听力装置例如可包括或实施助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。
图4B示出了包括根据本发明第二实施例的自适应电平估计器ALD的听力装置HD。图4B的听力装置实施例与图4A的实施例类似，但包含另一实施例的根据本发明的自适应电平估计器ALD，即第二实施例(如图3B中所示)。
图5示出了根据本发明实施例的包括第一和第二听力装置的双耳听力系统。混合高分辨率压缩方案例如可用于实施如图5中所示的“双耳压缩”，其中来自相应的第一和第二听力装置的电平估计量(Kx个频带中的信号xLE)经耳间无线链路IA-WL在听力装置之间交换。第一和第二听力装置HD1,HD2为根据本发明的听力装置，例如如图4A、4B中所示的听力装置。耳间无线链路通过相应的天线和收发器电路ANT,Rx/Tx实施在第一和第二听力装置中。电平估计量可以是K1个频带中的合成电平估计量RLE(在与来自另一听力装置的估计量比较之前)、K1个频带中的第一电平估计量LE1和/或K1或K2个频带中的第二电平估计量。
在实施例中，提出仅交换K2个频带(如4个频带)中的第二电平估计量。这在链路带宽和功耗方面非常经济。
在另一实施例中，提出在第一和第二听力装置HD1,HD2之间交换K1个频带中的第一(慢速、高分辨率)电平估计量LE1。这在图6所示的听力装置中示出。
从另一装置接收的电平估计量xLE对本地确定的第一电平估计量LE1的影响可根据所涉及的应用进行调整，例如根据预定判据确定(如每一频带中的两个电平估计量的平均值、最大值或最小值)在实施例中，所述影响自适应确定，例如根据电平估计量基于其确定的信号的信噪比的估计量。
图6示出了包括根据本发明第三实施例的自适应电平估计器ALD的听力装置HD。该听力装置HD为如图4B中所示的听力装置，但还适于与另一装置(如双耳听力系统的另一听力装置，例如参见图5)交换第一电平估计量LE1。耳间无线链路通过适当的天线和收发器电路ANT,Rx/Tx实施在听力装置HD中，并配置成使能(至少)与另一(如听力)装置交换K1个频带中的第一电平估计量LE1，参见信号xLE和收发器Rx/Tx与BLX单元之间的双箭头连接上的标示K1。图6中的第一(高分辨率)电平估计量LE1通过从双耳调节单元BLX中的另一装置接收的(对应)第一电平估计量xLE进行调节从而提供K1个频带中的双耳电平估计量xLE1，其被馈给比较单元COMP(代替本地第一电平估计量LE1)。
图7A示出了用在根据本发明的自适应电平估计器中的动态电平估计器LDx的示例性结构(例如图3A、3B或者图4A、4B中的电平估计器LD1和/或LD2)。动态电平估计器LDx适于将输入信号INx(的量值│INx│)的电平的估计量LEx提供给动态电平估计器。增高和/或释放时间常数τatt,τrel可根据输入信号INx(│INx│)配置。动态电平估计器LDx包括连接到引导电平估计器GLD的相对快速电平估计器ALD，二者均接收给动态电平估计器LDx的输入信号INx(│INx│)。引导电平估计器GLD配置成提供输入信号的电平LEx的估计量。引导电平估计器的增高和/或释放时间常数τatt,τrel由时间常数控制器TC-CNT根据引导电平估计器GLD和相对快速电平估计器ALD的电平估计量LEx,ALE确定。时间常数控制器TC-CNT提供用于控制或提供引导电平估计器GLD的时间常数τatt,τrel的控制信号TCC。控制信号TCC(如时间常数τatt,τrel)非必须地可用于外部用途(如图10中例示)，参见记为TCC的虚线箭头，作为LDx的可选输出。如图7A中所示的动态电平估计器LDx例如在WO2003081947A1中描述(用于一个频带)。在图3A和3B所示的自适应电平估计器的实施例中，第一和第二电平估计器LD1和LD2分别在K1和K2个频带中工作(即分别提供K1和K2个电平估计量)。同样，动态电平估计器LDx可配置以在适当数量(例如K1或K2或任何其它适当的数量，例如在适当的调整之后)的频带中提供电平估计量。
图7B示意性地示出了用于根据输入信号INx(│INx│)确定图7的电平估计器LDx的增高和释放时间常数τatt,τrel的示例性方案。图7B的曲线示出了根据相对快速电平估计器ALD的电平估计量ALE与引导电平估计器GLD的电平估计量LEx之间的差ΔL(单位[dB])，引导电平估计器GLD的增高和释放时间常数τatt,τrel(单位如ms)的示例性相干性，ΔL＝ALE-LEx。图7B实施了一种策略，其中，在(数值上)相对小(正或负)电平差ΔL时，相对大的增高和释放时间常数τslow被应用于引导电平估计器GLD。对于大于ΔL+ th1(或小于ΔL- th1)的电平差，增高时间(或释放时间)随ΔL的值增大(或减小)而减少，直到电平差的阈值ΔL+ th2(ΔL- th2)为止。对于大于ΔL+ th2(或小于ΔL- th2)的电平差，增高(或释放)时间常数被保持在恒定的最小值τfast。在图7B的曲线图中，粗实线τ(ΔL)曲线的路线关于0对称。然而，并不必须如此。同样，粗实线τ(ΔL)曲线还表明对于同样数值的电平差，增高和释放时间具有相等大小。也不必须如此。在实施例中，释放时间通常大于增高时间，或者至少针对电平差的大负值ΔL(ΔL<ΔL- th1)的释放时间常数可大于针对对应的电平差的大正值ΔL(ΔL>ΔL+ th1)的增高时间常数。这由虚线标示，其图示展现比粗实线曲线情形大的“快速释放时间”τrel,fast的备选释放时间路线τrel(ΔL)。同样，对于相对小的电平差(例如对于0≥ΔL≥ΔL- th1和0≤ΔL≤ΔL+ th1)，释放时间可通常大于增高时间。该曲线呈现梯形形式，包括拐点之间的多个线性段。也可实施其它(例如曲线)函数形式。对于给定动态电平估计器的所有频带，时间常数-电平差函数可一样。作为备选，对于一些或者所有频带，该函数可不同。对于第一和第二电平估计器LD1、LD2，时间常数-电平差函数可不同。在实施例中，针对第一电平估计器LD1的时间常数大于例如大于或等于针对第二电平估计器LD2的时间常数。
图8A和8B示出了根据本发明的听力系统的实施例的示例性应用场合。图8A示出了用户、双耳助听器系统和辅助装置。图8B示出了运行用于控制双耳听力系统(尤其是电平估计)的APP的辅助装置。APP为包括可执行指令的非短暂应用，其配置成在辅助装置上执行以实施用于听力装置或听力系统的用户接口。在所示实施例中，APP配置成在智能电话或使能与听力装置或听力系统通信的另一便携装置上运行。
图8A示出了双耳助听器系统的实施例，其包括与用作双耳助听器系统的用户接口UI的便携式(手持)辅助装置AD通信的左(第二)和右(第一)听力装置HD1,HD2。在实施例中，双耳助听器系统包括辅助装置AD(和用户接口UI)。在实施例中，包括用户接口UI的辅助装置AD适于拿在用户U的手中。
在图8A中，记为IA-WL的无线链路(如左和右装置之间的感应链路)和记为WL-RF的无线链路(如辅助装置AD与左HD1之间及辅助装置AD与右HD2之间的RF链路(如蓝牙))通过对应的天线和收发器电路(在图8A中，在左和右听力装置中分别标示为RF-IA-Rx/Tx-1和RF-IA-Rx/Tx-2)实施在装置HD1,HD2中。无线链路配置成使能在听力装置HD1,HD2之间及在听力装置HD1,HD2与辅助装置AD之间交换音频信号和/或信息或控制信号(参见信号CNT1,CNT2)。
在实施例中，辅助装置AD是或包括音频网关设备，其适于接收多个音频信号(例如来自娱乐装置如TV或音乐播放器、电话装置如移动电话、或者计算机如PC、无线传声器等)及适于使能选择所接收的音频信号中的适当音频信号(或信号组合)用于传给听力装置。在实施例中，辅助装置是或包括用于控制听力装置的功能和运行的遥控器。在实施例中，遥控器的功能实施在智能电话中，该智能电话可能运行使能经智能电话控制音频处理装置的功能的APP(听力装置包括到智能电话的适当无线接口，例如基于蓝牙或一些其它标准化或专有方案)。
辅助装置AD的示例性用户接口UI在图8B中示出。用户接口包括显示器(如触敏显示器)，其显示包括第一和第二听力装置如助听器HD1,HD2的听力系统的用户及定义该系统的电平估计的配置的多个可能选择。经用户接口的显示器(在标题“电平估计”下面，配置自适应电平估计器)，用户U被指令
-按压以选择对电平估计(LE)的作用
--在较少几个频带中快速LE
--在许多频带中慢速LE
--混合LE
--单耳决策
--双耳决策
-按压启动以开始所选的配置。
这些指令将提示用户选择电平估计的五个可能贡献者(在该例子中)中的两个(一个定义电平估计的模式，另一个定义基于本地估计量的个别(单耳)决策或者联合(双耳)决策，其中电平估计量基于来自两个听力装置的估计量)。填充的正方形及粗体书写表明用户已选择混合电平估计模式(混合LE)(如本发明中提出的)及双耳模式(双耳决策)，其中电平估计量在两个之间交换并用于限制本地电平估计器的合成估计量(同样如本发明中的)。当电平估计器已被配置时，所选组合的启动可通过按压“启动”开始。
电平估计器的其它可能的运行模式可被选择，参见“较少几个频带中的快速LE”、“许多频带中的慢速LE”和“单耳决策”。
用户接口UI可配置成将混合电平估计和双耳决策选择为默认选择。
在实施例中，APP和系统配置成使其它可能的选择包括“许多频带中的快速LE”和“较少几个频带中的慢速LE”。在实施例中，“较少几个”指4个或更少。在实施例中，“许多”指16个或更多。在不同的声学情形下可尝试不同的选择。
通常，在相对稳定(慢速变化)的声环境中，在许多频带中的慢速估计可能适当。通常，在相对动态(快速变化)的声环境中，在较少几个频带中的快速估计可能适当。
在实施例中，APP配置成使用户能设置在快速和慢速LE模式下将在其中进行电平估计的频带数量。
图9示出了根据本发明第四实施例的自适应电平估计器ALD。图9中所示的实施例包括与图3A中所示的第一实施例的自适应电平估计器同样的元件。第一和第二电平估计器LD1、LD2在图9的实施例中更详细地示出。第一和第二电平估计器中的每一个包括ABS单元ABS，用于提供输入信号IN的量值(在相应数量的频带K1、K2中)。输入信号的绝对值非必须地馈给具有小(增高和释放)时间常数的电平估计器(快速LE)(使得其实际上遵循输入信号IN(的量值)的路线)。快速电平估计器的输出馈给一电平估计器LD如动态电平估计器，其根据输入信号提供电平估计量(例如参见图7及相关描述)。第一和第二电平估计器LD1、LD2中的每一个包括校准单元(分别为CAL1和CAL2)，用于针对特定类型的声音信号(例如针对包括语音的声音信号，可能针对不同类型的声音信号)校准第一和第二电平估计量。校准的第一电平估计量LE1(K1个频带)馈给控制单元CONT。校准的第二电平估计量LE2(K2个频带)馈给频带分布单元K2->K1。另外，自适应电平估计器包括第三校准单元CAL3，用于在频带分布单元K2->K1之后校准第二电平估计量LE2。第三校准单元CAL3配置成针对特定类型的声音信号校准合成电平估计量。校准的第二电平估计量LE2(K1个频带)馈给控制单元CONT以与校准的第一电平估计量LE1(K1个频带)比较并进行进一步处理从而提供合成电平估计量RLE(K1个频带)。合成电平估计量RLE例如可用在压缩放大算法(例如参见图10中的L2G单元)中或者最大功率输出算法中。
图10示出了根据本发明第五实施例的自适应电平估计器，用于提供输入信号IN的合成电平估计量RLE(在K1个频带中)。图10的实施例通过在高分辨率电平估计器LD1中控制来自较低分辨率电平估计器LD2的时间常数τ1(如增高和释放时间常数(τatt,1,τrel,1))而提供混合高分辨率电平估计(例如在压缩时使用，参见图10中的L2G单元)。来自低分辨率电平估计器LD2的K2(如4个)电平估计器的时间常数τ2被分布(参见图10中提供K1个时间常数τ2的分布单元K2->K1)到高分辨率电平估计器LD1的K1(如24)个电平估计器，在此基础上，其在K1个频带中提供合成电平估计量RLE。K2和K1可使用任何数量，K2如1到8，K1(>K2)如K2+1到64。
上面的分支表示低分辨率自适应电平估计器LD2，例如基于动态电平估计器LDx(LDx2)，如结合图7A、7B所述，具有相对较少几个频道(频带)。在该情形下，K2的现实可行数量可以是1和8之间的任何数，如4。
下面的分支示出了高分辨率电平估计器LD1，其包括具有相对许多频道的动态电平估计器LDx(LDx1)(K1>K2)。在该情形下，现实可行的数量可以是2和64之间的任何数，如24。
想法是上面的分支(低分辨率电平估计器LD2)基于动态电平估计器LDx2决定时间常数将为小(快速)还是大(慢速)。这些时间常数τ2之后被分布到下面的多频道分支(高分辨率电平估计器LD1)。这种配置使得高分辨率电平估计器LD1的增高和释放时间常数按上面分支中的频道定义的“块”确定(例如参见图2)。这意味着，如果低分辨率电平估计器LD2中的K2个频道之一(例如第二，参见图2中的FB24)(在给定时间)具有小时间常数(τ2(FB24)，即快速增高/释放时间常数(τatt,2(FB24),τrel,2(FB24)))，则高分辨率估计器LD1中与该频道相关联的(所有)频道(如图2中的频道FB516,FB616,FB716,FB816)也将获得小时间常数(反应快)(例如等于τ2(FB24)或者与τ2(FB24)具有预定相干性)。
结果是提供在许多频道(高分辨率)中运行的自适应电平估计器ALD，但具有在较少几个频道中(低分辨率)确定和更新的(增高和释放)时间常数。
在另一实施例中，接收第一和第二电平估计量的电平控制单元配置成基于第一和第二电平估计量及电输入信号的信噪比提供合成电平估计量。
在上面的描述中，电平估计概念已通过用在压缩应用中进行例示。然而，同样的概念可应用于其它函数，如最大功率输出(MPO)。MPO将可能具有不同于压缩的设置(关于时间常数和/或频带数量，和/或低和高分辨率电平检测之间的渐变方案)。
当由对应的过程适当代替时，上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的装置的结构特征可与本发明方法的步骤结合。
除非明确指出，在此所用的单数形式“一”、“该”的含义均包括复数形式(即具有“至少一”的意思)。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间插入元件。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。
应意识到，本说明书中提及“一实施例”或“实施例”或“方面”或者“可”包括的特征意为结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一实施方式中。此外，特定特征、结构或特性可在本发明的一个或多个实施方式中适当组合。提供前面的描述是为了使本领域技术人员能够实施在此描述的各个方面。各种修改对本领域技术人员将显而易见，及在此定义的一般原理可应用于其他方面。
权利要求不限于在此所示的各个方面，而是包含与权利要求语言一致的全部范围，其中除非明确指出，以单数形式提及的元件不意指“一个及只有一个”，而是指“一个或多个”。除非明确指出，术语“一些”指一个或多个。
因而，本发明的范围应依据权利要求进行判断。
参考文献
·WO2003081947A1(OTICON)02.10.2003

Claims (15)

1.一种自适应电平估计器，用于提供表示声音的电输入信号的电平估计量，其中
所述自适应电平估计器包括：
-第一电平估计器，配置成在第一数量K1的频带中提供电输入信号的第一电平估计量；
-第二电平估计器，配置成在第二数量K2的频带中提供电输入信号的第二电平估计量或者与所述第二电平估计量相关联的增高/释放时间常数，其中K2小于K1；及
-电平控制单元，配置成a)基于所述第一电平估计量和所述第二电平估计量提供合成电平估计量，或者b)基于所述第一电平估计量和与所述第二电平估计量相关联的增高/释放时间常数提供合成电平估计量；
其中电平控制单元包括比较单元，用于比较第一和第二电平估计量并提供标示所述比较的比较信号；
其中电平控制单元包括滤波单元，用于对所述比较信号进行下采样或低通滤波并提供滤波后的比较信号。
2.根据权利要求1所述的自适应电平估计器，其中第一电平估计器配置成提供具有第一时间常数的第一电平估计量，及第二电平估计器配置成提供具有第二时间常数的第二电平估计量，其中第一时间常数大于或等于第二时间常数。
3.根据权利要求1所述的自适应电平估计器，其中电平控制单元包括组合单元，用于将所述滤波后的比较信号或源自其的信号与第二电平估计量进行组合并提供组合信号。
4.根据权利要求1所述的自适应电平估计器，其中电平控制单元包括限制器，配置成限制比较信号对合成电平估计量的影响。
5.根据权利要求1所述的自适应电平估计器，其中第一和/或第二电平估计器包括动态电平估计器，从而将输入信号的电平的估计量提供到动态电平估计器，其中增高和/或释放时间常数可根据动态电平估计器的输入信号配置。
6.根据权利要求1所述的自适应电平估计器，包括至少一校准器，用于针对特定类型的声音信号校准电平估计量。
7.一种听力装置，包括根据权利要求1所述的自适应电平估计器。
8.根据权利要求7所述的听力装置，包括用于按子频带表示IN(k,m)提供表示声音的电输入信号的输入单元，其中k为子频带指数，k＝1,…,K，其中K为子频带数量，及m为时间帧指数。
9.根据权利要求7所述的听力装置，包括输出单元，用于提供可由用户感知为声音的、源自电输入信号的刺激。
10.根据权利要求7所述的听力装置，包括电平-增益转换单元，用于将合成电平转换为合成增益。
11.根据权利要求7所述的听力装置，包括助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合或者由这些装置构成。
12.一种双耳听力系统，包括第一和第二根据权利要求7所述的听力装置，所述双耳听力系统适于在第一和第二听力装置之间建立通信链路。
13.根据权利要求12所述的双耳听力系统，包括辅助装置，所述双耳听力系统适于使得信息可在第一和第二听力装置中的至少一个与辅助装置之间交换或者从第一和第二听力装置中的至少一个转发给辅助装置。
14.一种表示声音的输入信号的电平的动态估计方法，包括：
-在第一数量K1的频带中提供电输入信号的第一电平估计量；
-在第二数量K2的频带中提供电输入信号的第二电平估计量或者与所述第二电平估计量相关联的增高/释放时间常数，其中K2小于K1；
-基于第一和第二电平估计量提供合成电平估计量，或者基于所述第一电平估计量和与所述第二电平估计量相关联的增高/释放时间常数提供合成电平估计量；
-比较第一和第二电平估计量并提供标示所述比较的比较信号；及
-对所述比较信号进行下采样或低通滤波并提供滤波后的比较信号。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序由计算机执行时实现根据权利要求14所述的方法的步骤。
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