CN108574922B - 包括声音的无线接收器的听力装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了包括声音的无线接收器的听力装置，该听力装置包括：多个输入单元，每一输入单元提供表示来自音频信号源的音频信号与可能来自听力装置周围的其它声学信号源的声学信号的混合的电输入信号；无线接收器，用于接收和提供音频信号的直接表示；波束形成器滤波单元，配置成接收所述多个电输入信号并提供波束成形信号；组合单元，用于提供包括音频信号的所述直接表示与所述波束成形信号的组合的混合信号；输出单元，用于基于所述混合信号呈现可由用户感知为声音的刺激；波束形成器滤波单元包括音频信号抵消波束形成器，配置成使得在所述波束成形信号中来自从听力装置到音频信号源的方向的声音相较于其它方向被抵消或衰减。

Description

包括声音的无线接收器的听力装置
技术领域
本申请涉及听力装置如助听器领域。
背景技术
许多听力受损人员观看电视时趋于将音量调高到令其他观看电视的人(或邻居)烦恼的大声的、非常高的水平。作为备选，可能将音频无线流传输给听力仪器，藉此使助听器用户在听力仪器本地调节音量。图1A示出了在来自TV的直接和无线传输的声音经无线链路(WL)传给助听器用户(U)时的问题。助听器用户(U)被暴露于经电视机的扬声器呈现(经声学通路传播)的音频及无线流传输的音频信号(称为音频信号的直接表示)。由于这些信号在听力装置(HD)中接收时未被完全时间对准，声学传播的和无线流传输的音频信号之间的混合的合成声音的质量降级。
简单的解决方案是在用户正观看电视的同时关闭助听器传声器，藉此仅将助听器用户暴露于无线传输的电视信号。该解决方案的缺点在于其阻止助听器用户听感兴趣的其它声音。
另一解决方案是调节声学传播的声音的时延或者无线声音的时延以使两个信号对准。无线声音甚至可从声学传播的声音减去以从传声器信号去除电视信号。然而，由于时延随助听器与电视机之间的距离变化，不容易估计正确的时延。
发明内容
本发明涉及听力装置中来自音频源如TV的音频信号分别经无线链路和经声学传播通道的并行接收。
听力装置
在本申请的一方面，提供一种听力装置如助听器，其适于位于用户耳朵处或耳朵中和/或适于完全或部分植入在用户头部中。所述听力装置包括：
-多个输入单元，每一输入单元提供表示所涉及输入单元处接收的、来自音频信号源的音频信号与可能来自听力装置周围的其它声学信号源的声学信号的混合的电输入信号；
-无线接收器，用于接收和提供音频信号的直接表示；
-波束形成器滤波单元，配置成接收所述多个电输入信号并提供波束成形信号；
-组合单元，用于提供包括音频信号的所述直接表示与所述波束成形信号或者源自它们的信号的组合的混合信号；
-输出单元，用于基于所述混合信号呈现可由用户感知为声音的刺激。
听力装置还设置成使得波束形成器滤波单元包括音频信号抵消波束形成器，其配置成使得在所述波束成形信号中来自从听力装置到音频信号源的方向的声音相较于其它方向被抵消或衰减。作为备选，听力装置(如波束形成器滤波单元)可设置成根据音频信号的直接表示或者到所述音频信号源的方向的估计量或指示(例如来自用户接口)(在所述波束成形信号中)抵消或衰减来自音频信号源的音频信号。
波束形成器滤波单元可设置成根据是否存在音频信号的直接表示而在波束成形信号中抵消或衰减来自音频信号源的音频信号。
从而提供改进的听力装置。
术语“源自它们的信号”在本说明书中指所涉及信号的处理后版本，例如已经历降噪方案、去混响算法、压缩放大算法等。在其最简单的形式中，音频信号抵消波束形成器包括固定的波束形成器，配置成使得来自从听力装置到音频信号源的方向(如用户的视向)的声音在所述波束成形信号中相较于其它方向被抵消或衰减(这样的方向例如称为“零向”)。
在实施例中，从听力装置到音频信号源的方向由用户的视向(例如由听力装置的传声器的轴)确定。在实施例中，从听力装置到音频信号源的方向由用户确定，例如经用户接口(例如参见图5B)。在实施例中，从听力装置到音频信号的方向自适应确定。在实施例中，从听力装置到音频信号的方向自适应确定并限于相对于用户视向的特定角度范围，例如用户的前半平面，例如视向(0°)周围+/-60°。
在实施例中，组合单元为加权单元，其将混合信号提供为音频信号的直接表示与波束成形信号(或者源自它们的信号)的加权组合。在实施例中，混合信号为音频信号的直接表示与波束成形信号的(可能加权的)和。
在实施例中，波束形成器滤波单元包括MVDR波束形成器。在实施例中，波束形成器滤波单元包括广义旁瓣抵消(GSC)波束形成器。
在实施例中，听力装置包括无线信号检测器，配置成检测在给定时间点听力装置是否接收到音频信号的无线直接表示，及提供标示其的检测器信号。在实施例中，无线信号检测器配置成检测所接收的无线信号是否包括语音(或者以何种概率包括语音)。
在实施例中，听力装置包括控制单元，用于接收音频信号的直接表示并确定从听力装置到音频信号源的方向。在实施例中，控制单元包括无线信号检测器。在实施例中，控制单元配置成确定从听力装置到用户感兴趣的一个或多个其它声源(不同于音频信号源)的方向。在实施例中，控制单元配置成针对用户感兴趣的一个或多个其它声源(不同于音频信号源)自适应确定视向，例如每当感兴趣的声音被检测为不是电视信号的一部分时。
在实施例中，听力装置包括自适应滤波器，配置成确定在来自到另一感兴趣声源如到用户侧面的方向的噪声不被改变的约束条件下使声学传播的声音与无线接收的声音之间的相关最小化的空间滤波器如MVDR波束形成器。在实施例中，波束形成器滤波单元包括自适应滤波器，配置成确定在来自到另一感兴趣声源(不同于音频信号源，如到用户侧面)的方向的噪声不被改变的约束条件下使由电输入信号表示的声学传播的声音与由音频信号的直接表示所表示的无线接收的声音之间的相关最小化的空间滤波器(如MVDR波束形成器)。在实施例中，空间滤波器的滤波系数在音频信号源活动时更新。音频信号源是否活动的检测例如可使用无线接收器中的检测器(如无线信号强度检测器)或者监视音频信号的直接表示的存在或内容的另一检测器确定。
在实施例中，听力装置包括控制器，配置成仅在无线信号正由听力装置接收时，使声学传播的声音与无线接收的声音之间的相关最小化。在实施例中，听力装置配置成在检测器信号指明音频信号的无线直接表示由听力装置接收时进入特定音频信号接收模式。在实施例中，听力装置配置成在检测器信号指明音频信号的无线直接表示不再由听力装置接收时离开特定音频信号接收模式。
在实施例中，听力装置包括用户接口，使用户能影响不同于音频信号源的用户感兴趣的声学信号源的位置或者到该声学信号源的方向。在实施例中，用户接口实施在遥控装置如智能电话中，例如实施为APP。
在实施例中，听力装置包括用于跟踪头部运动的运动传感器，或者配置成从另一装置接收关于头部运动的数据，及控制单元配置成根据检测到的头部运动更新波束形成器滤波系数。在实施例中，零向(及视向)可根据头部运动进行更新。
在实施例中，听力装置包括助听器、耳麦、头戴式耳机、耳朵保护装置或其组合。
在实施例中，听力装置如助听器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，听力装置包括用于增强输入信号并提供处理后的输出信号的信号处理器。
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型听力装置的多个电极。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)。
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。
听力装置包括定向传声器系统(如波束形成器滤波单元)，其适于对来自环境的声音进行空间滤波从而衰减佩戴听力装置的用户的局部环境中来自一个或多个方向的声音。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。在听力装置中，传声器阵列波束形成器通常用于空间衰减背景噪声源。许多波束形成器变型可在文献中找到。最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器广泛用在传声器阵列信号处理中。理想地，MVDR波束形成器保持来自目标方向(也称为视向)的信号不变，而最大程度地衰减来自其它方向的声音信号。广义旁瓣相消器(GSC)结构为相较原始形式的直接实施提供计算和数字优势的MVDR波束形成器的等同表示。
听力装置包括用于从另一装置如从娱乐装置(例如电视机)、通信装置、无线传声器或另一听力装置无线接收直接电输入信号的天线和收发器电路(如无线接收器)。在实施例中，直接电输入信号表示或包括音频信号(如音频信号的直接表示)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，无线链路在两个装置之间建立，例如在娱乐装置(如TV)和听力装置之间，或者在两个听力装置之间，例如经第三、中间装置(如处理装置，例如遥控装置、智能电话等)。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)等。
在实施例中，听力装置与另一装置之间的通信在基带(音频频率范围，例如在0和20kHz之间)中。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，听力装置包括输入单元(如输入变换器，例如传声器或者传声器系统和/或直接电输入(如无线接收器))和输出单元如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(例如来自输入变换器如传声器的)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(时-)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。通常，采样率fs大于或等于最大频率fmax的两倍，fs≥2fmax。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(例如均匀宽度的)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)，例如在有限的多个频带中。
在实施例中，多个检测器包括用于估计正向通路的信号的当前电平的电平检测器。在实施例中，听力装置配置成确定正向通路的信号的当前电平是否高于或低于给定(L-)阈值。
在特定实施例中，听力装置包括话音检测器(VD)，用于估计输入信号(在特定时间点)是否(或以何种概率)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(或主要)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，用于估计特定输入声音(如话音，如语音)是否(或以何种概率)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、认知负荷等)；
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，听力装置包括声学(和/或机械)反馈抑制系统。
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，如压缩、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中的应用。在实施例中，提供在包括一个或多个助听器(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。在实施例中，提供结合电视或无线传声器的应用。
方法
一方面，本申请还提供听力装置如助听器的运行方法，听力装置适于位于用户耳朵处或耳朵中和/或适于完全或部分植入在用户头部中。所述方法包括：
-提供多个电输入信号，每一电输入信号表示在听力装置的给定输入单元处接收的、来自音频信号源的音频信号及可能来自听力装置周围的其它信号源的其它声学信号的混合；
-无线接收并提供音频信号的直接表示；
-根据所述多个电输入信号提供波束成形信号；
-提供包括音频信号的所述直接表示和所述波束成形信号或者源自它们的信号的组合的混合信号；
-基于所述混合信号呈现可由用户感知为声音的刺激；
-使得来自从听力装置到音频信号源的方向的声音相较于所述波束成形信号中的其它方向抵消或者衰减。
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。
本发明方法可包括根据音频信号的所述直接表示或者到所述音频信号源的方向的估计量或指示(如来自用户)(在所述波束成形信号中)抵消或衰减来自音频信号源的音频信号。
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。
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)。
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。
听力系统
另一方面，本发明提供包括上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的听力装置及包括辅助装置的听力系统。
在实施例中，该听力系统适于在听力装置和辅助装置之间建立通信链路以使信息(如控制和状态信号，可能音频信号)能在其间进行交换或从一装置转发给另一装置。具有两个以上传声器例如依赖于位于用户的每只耳朵处的传声器提供双耳波束形成器的优点在于，可衰减来自一个以上方向的声音。如果电视声音经多个扬声器(包围声音)呈现，这可能感兴趣。
在实施例中，辅助装置是或包括智能电话或者类似通信装置。
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装置的功能的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)。
在实施例中，辅助装置是或包括音频网关设备，其适于(如从娱乐装置例如TV或音乐播放器，从电话装置例如移动电话，或从计算机例如PC)接收多个音频信号，及适于选择和/或组合所接收音频信号(或信号组合)中的适当信号以传给听力装置。
在实施例中，辅助装置是或包括另一听力装置。在实施例中，听力系统包括适于实施双耳听力系统如双耳助听器系统的两个听力装置。在实施例中，听力系统配置成将空间线索应用于TV信号以向用户提供TV声音的感知的空间方向，例如如我们的未决欧洲专利申请[Farmani et al.；2017b]中提出的。在实施例中，听力系统包括运动传感器，例如陀螺仪，以检测头部的运动，及配置成通过考虑头部转动调整所应用的空间线索(如头部相关传递函数或者相对传递函数)，即使在头部正转动时也使得流传输的音频信号如TV信号从同一地方出现。
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。
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助听器例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输出变换器如扬声器)、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如振动器、或作为可连接的或者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。扬声器可连同听力装置的其它元件一起设置在壳体中，或者本身可以是外部单元(可能与柔性引导元件如圆顶件组合)。
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。
听力装置如助听器可适应特定用户的需要如听力受损。听力装置的可配置的信号处理电路可适于施加输入信号的随频率和电平而变的压缩放大。定制的随频率和电平而变的增益(放大或压缩)可在验配过程中通过验配系统基于用户的听力数据如听力图使用验配基本原理(例如适应语音)确定。随频率和电平而变的增益例如可体现在处理参数中，例如经到编程装置(验配系统)的接口上传到听力装置，并由听力装置的可配置的信号处理电路执行的处理算法使用。
“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)、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。听力装置或听力系统例如可形成广播系统、耳朵保护系统、免提电话系统、汽车音频系统、娱乐(如卡拉OK)系统、远程会议系统、教室放大系统等的一部分或者与它们交互。
本发明的实施例如可用在如助听器的应用中。
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1A示出了在直接和无线传输的TV声音在助听器用户处接收时的问题。
图1B示出了波束形成器用于抵消助听器传声器记录的电视信号的解决方案。
图2示出了与图1A、1B有关的特定场合的几何设置，其中用户佩戴包括左和右听力装置的听力系统，除了接收来自环境的附近声源的不同于TV声音的声音信号之外，还无线和声学接收电视信号。
图3A示出了根据本发明第一实施例的听力装置，包括自适应滤波单元及用于使无线接收的TV声音信号与来自环境中的一个或多个声源的信号(不同于TV声音)混合的混合单元。
图3B示出了根据本发明第二实施例的听力装置，包括多个电输入信号，其中自适应滤波单元包括用于接收和/或估计环境中的有关声源的位置和/或到这些声源的方向的控制单元。
图3C示出了根据本发明第三实施例的听力装置，该听力装置包括自适应波束形成器滤波单元及使用户能指明来自TV和/或来自环境中感兴趣的其它声源的声音的到达方向的用户接口。
图4A示出了用于从将经包括传声器阵列的听力装置呈现给用户的音频信号去除直接(声学传播的)TV声音的自适应滤波方案的顶层框图。
图4B示出了自适应滤波方案的第一实施例，其中GSC型波束形成器用于抵消助听器传声器记录的电视信号，同时注意来自环境的不同于TV声音的附近声源。
图4C示出了自适应滤波方案的第二实施例，如同图4B中一样，基于GSC型波束形成器，其中无线接收的信号还用于环境声音(不包括TV声音)的估计。
图5A示出了根据本发明的助听器系统的实施例，包括与辅助装置通信的左和右听力装置。
图5B示出了图5A的辅助装置，包括助听器系统的用户接口，例如实施用于控制助听器系统的功能的遥控器。
图6示出了根据本发明的听力装置的示例性(示意性)物理实施。
图7示出了根据本发明实施例的听力装置的运行方法。
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。
图1B示出了图1A的问题的解决方案。在此，我们提出通过空间滤波去除声学传播的电视信号(由听力装置HD接收)，其中波束形成器用于抵消助听器传声器记录的电视信号(参见图1B中的波束图BP)。当一个以上传声器可用时，可产生能够抵消电视方向的声音的自适应空间滤波器。自适应滤波器利用无线流传输的电视信号。我们藉此知道所记录的传声器信号中我们想要去除的信号。例如我们可找到在来自例如侧面的噪声不被改变的约束条件下使声学传播的声音与无线传输的声音之间的相关最小化的空间滤波器。
图2示出了与图1A、1B中所示同样的情形，但其中除来自电视机TV的声音之外，在根据本发明的(可能双耳)听力系统的用户U的环境中还存在特定(限局性)声源AS。声源S如讲话的人位于距用户距离d处并具有通过相对于参考方向(在此为用户的视向LOOK-DIR)的角度θ(在水平面中)确定的到达方向DoA.REF-DIRAS。在实施例中，到达方向约为θ＝+90°(或者θ＝-90°)，即实质上用户的侧面。在实施例中，每当感兴趣的声音被检测为不是电视信号的一部分时，自适应估计视向。声源AS提供声学声音a(n)，n为时间指数(如图2中由记为a(n)的三个虚线弧线标示)。电视机TV位于用户U的前面，即在用户的视向LOOK-DIR中，由形成电视机的一部分或者连接到电视机的扬声器TV-SP产生的TV声音被示为从该方向到达用户(由记为s(n)的三个虚线弧线标示)。同时，发射器TV-Tx将(纯净的)TV声音s(n)无线传给听力系统的左和右听力装置HDL,HDR，如从TV发射器TV-Tx到左和右听力装置HDL,HDR的虚线箭头标示。
图2示意性地示出了当左和右听力装置HDL,HDR分别位于用户U头部的左耳和右耳之处或之中时，两个声源AS、TV-SP相对于包括左和右听力装置的听力系统的几何布置。空间的前和后向及前和后半平面(参见箭头前和后)相对于用户U的头部定义并通过用户的视向(LOOK-DIR，虚线箭头)(在此由用户的鼻子和通过用户耳朵的(垂直)参考平面(垂直于视向的实线)定义)确定。左和右听力装置HDL,HDR中的每一个包括位于用户处或耳后的BTE部分。在图2的例子中，每一BTE部分包括两个传声器，即分别位于左和右听力装置的前面的传声器FML,FMR及位于后面的传声器RML,RMR。每一BTE部分上的前和后传声器沿(实质上)平行于视向的线间隔开距离ΔLM，分别参见点线REF-DIRL和REF-DIRR。两组传声器(FML,RML),(FMR,RMR)间隔开距离LE2E(例如由用户头部确定，耳到耳)。左和右听力装置(HDL,HDR)中的每一个包括用于无线接收TV声音信号s(n)的适当天线和收发器电路。
图3A示出了根据本发明第一实施例的听力装置HD。该听力装置适于无线接收来自佩戴听力装置HD的用户U附近的音频源(TV)例如来自图1A、1B和2中所示的电视机的音频信号s(n)。听力装置HD如助听器适于位于用户耳朵处或耳朵中和/或适于完全或部分植入在用户头部中。听力装置包括固定或自适应滤波单元Ada-BF及用于使无线接收的TV声音信号s(n)与来自环境中的一个或多个声源的信号(不同于TV声音)混合的混合单元MIX。听力装置HD包括多个输入单元(在此为传声器M1,M2)，每一输入单元提供电输入信号x1(n),x2(n)，表示所涉及输入单元处接收的、来自音频信号源的音频信号与可能来自听力装置周围的其它声学信号源的声学信号的混合。声音的混合(在图3A中记为房间声音)可分别由下面的第一和第二传声器(M1,M2)处的表达式表示：
xl(n)＝s(n)*hl(n)+al(n)
x2(n)＝s(n)*h2(n)+a2(n)
其中
-s(n)为TV处发出的声学信号；
-hl(n)为从TV扬声器(图2中的TV-SP)到第l传声器(在此l＝1,2)的脉冲响应；
-al(n)表示到达第l传声器的其它信号，如对用户讲话的人；
-xl(n)为第l传声器处接收的总声学传播的信号；
-
Figure BDA0001593185080000181
为传声器信号的估计量，其中源自原始信号s(n)的分量被去除。理想地，
Figure BDA0001593185080000182
听力装置HD还包括包含适当天线和收发器电路的无线接收器(ANT,xTU)，用于接收无线传输的TV信号(在图3A中记为TV声音信号)并提供来自TV的音频信号的直接表示s(n)。
(如自适应)波束形成器滤波单元Ada-BF接收多个电输入信号x1(n),x2(n)，包括第一和第二传声器处接收的总声学传播的信号及无线接收的TV声音信号s(n)，并配置成提供表示听力装置处、源自原始信号s(n)的分量被去除的声学信号的估计量的波束成形信号
Figure BDA0001593185080000183
在其最简单的形式中，波束形成器滤波单元Ada-BF包括固定波束形成器，配置成使得来自从听力装置到音频信号源的方向(如用户的视向)的声音在所述波束成形信号中相较于其它方向被抵消或衰减。这在图3A中通过忽略从无线接收的音频信号到波束形成器滤波单元Ada-BF的点线箭头进行图示。
在实施例中，波束形成器滤波单元Ada-BF包括自适应波束形成器。自适应波束形成器滤波单元Ada-BF配置成确定在来自环境中感兴趣的声源(图2中的AS)的方向例如来自侧面的噪声不被改变的约束条件下使声学接收的声音与无线接收的声音之间的相关最小化的空间滤波器(波束形成器滤波系数)。这在图3A中由从无线接收的音频信号到(自适应)波束形成器滤波单元Ada-BF的点线箭头进行图示。
实施为混合单元MIX的组合单元，用于提供包括无线接收的音频信号s(n)(音频信号的直接表示)与波束成形信号
Figure BDA0001593185080000191
(没有TV信号)或者源自它们的信号的组合(如加权组合)的混合信号sa(n)。
听力装置HD还包括用于处理混合信号sa(n)并提供处理后的信号out的处理器SPU。
在图3A的实施例中，组合单元MIX和所述处理器SPU形成信号处理器PRO的一部分。
听力装置HD还包括输出单元(在此为扬声器SP)，用于基于处理后的信号out呈现可由用户感知为声音的刺激(在图3A中记为混合声音)。
图3B示出了根据本发明第二实施例的听力装置HD。图3B的听力装置HD包括与结合图3A所述一样的功能元件。图3B的听力装置HD包括多个输入单元(IUl,l＝1,…,M)，用于将来自环境的多个声音信号(x’l,l＝1,…,M)按时频表示(k,m，其中k和m分别为频率指数和时间帧指数)转换为多个电输入信号(Xl,l＝1,…,M)。每一输入单元(IUl,l＝1,…,M)包括用于将声音信号(x’l)转换为数字化的时域信号(xl)的输入变换器(ITl如传声器)及用于将相应的时域信号(x’l,l＝1,…,M)转换为子频带信号(Xl,l＝1,…,M)的分析滤波器组AFB。具有两个以上传声器(或者可能双耳波束形成器依赖于位于用户每只耳朵处的传声器)的优点在于，来自一个以上方向的声音可被衰减。这例如可以是电视声音经多个扬声器(包围声音)呈现的情形。
自适应滤波单元Ada-BF例如可包括最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器，例如实施为广义旁瓣相消器(GSC)结构。
自适应滤波单元Ada-BF包括控制单元CONT，用于接收和/或估计环境中有关声源的位置和/或到这些声源的方向。自适应滤波单元Ada-BF接收音频信号(如TV信号)的无线流传输的版本s。自适应滤波单元Ada-BF还包括波束形成器滤波单元BF，其接收子频带信号(Xl,l＝1,…,M)及波束形成器控制信号CBF并提供子频带信号
Figure BDA0001593185080000201
该信号包括不包括来自音频声源TV的声音(TV声音)的环境声音(房间声音)的估计量。来自控制单元CONT的波束形成器控制信号CBF可包括关于到环境中感兴趣的声源(图2中的AS)(不同于音频声源(图2中的TV))的方向的信息。可由控制单元有利地提供或者来自控制单元的其它信息与从音频声源TV接收的信号中语音的存在有关。当从音频声源TV接收的信号中不存在语音时，这样的信息可用于更新噪声信息(如由包括来自感兴趣的声源AS的“噪声”的传声器间噪声相关矩阵Ca表示)。控制单元CONT包括话音活动检测器WLD，用于检测音频信号的无线流传输的版本s估计包括语音和不包括语音的时间段(例如以某一概率)。这相当简单，因为音频信号的纯净版s可用(假定音频信号具有足够的质量)。控制单元CONT包括存储器MEM，例如用于保存用户感兴趣的一个或多个声源AS的位置或到这些声源的方向的初始(如预定)值。在实施例中，包括声音从用户感兴趣的一个或多个声源AS的位置到听力装置HD的每一输入单元(IUl,l＝1,…,M)的传递函数(或相对传递函数，或脉冲响应)的视向量da保存在存储器中。在实施例中，在给定时间点的波束形成器滤波权重如wmvdr(k,m)从“噪声”信息(Ca)和位置信息(da)确定。在实施例中，波束形成器控制信号CBF可包括由控制单元CONT确定的前述当前的波束形成器滤波权重。在这样的实施例中，波束形成器滤波单元BF配置成将波束形成器滤波权重应用于子频带信号(Xl,l＝1,…,M)。在实施例中，听力装置(或者与听力装置通信的辅助装置)包括运动传感器(如陀螺仪、加速计或磁力计)。藉此，零向(及视向)可根据头部运动进行更新。
听力装置还包括信号处理器PRO，用于基于无线接收的音频信号s和环境信号
Figure BDA0001593185080000202
提供处理后的子频带信号OUT。信号处理器PRO例如可配置成执行用于增强输入信号s,
Figure BDA0001593185080000203
的多个处理算法(例如用于将随频率和电平而变的增益(或衰减)应用于输入信号，例如以补偿用户的听力受损，和/或补偿有噪声环境)。信号处理器PRO可包括其它功能，如降噪、反馈抵消、压缩放大等中的一个或多个。信号处理器例如可配置成在波束成形信号与无线接收的直接音频信号s混合之前和/或之后将一个或多个或者所有处理算法应用于波束成形信号。在实施例中，信号处理器PRO配置成在其它处理算法应用于组合信号之前组合输入信号s,
Figure BDA0001593185080000211
听力装置还包括输出单元OU，用于将子频带信号OUT转换为可由用户感知为声音的刺激，其表示无线接收的音频声音信号和来自环境的声学信号(图2中的混合声音)。输出单元OU包括合成滤波器组SFB，用于将子频带信号OUT转换为时域信号out，及包括输出变换器OT(如扬声器或者骨导听力装置的振动器)，用于将时域信号out转换为可由用户感知为声音的刺激。
图3C示出了根据本发明第三实施例的听力装置HD。该听力装置包括与结合图3A和3B所述一样的功能单元，但信号的具体子频带表示未在图3C中示出，信号处理根据将要执行的功能可在时域或者在时频域或者混合域执行。相较于图3B的实施例，图3C的听力装置HD包括使用户能影响自适应波束形成器滤波单元Ada-BF的用户接口UI。在实施例中，该听力装置配置成使用户能经用户接口指明来自音频声源TV和/或来自环境中感兴趣的其它声源AS的声音的位置或到达方向DoA，参见用户控制信号UC(还可参见图5A、5B)。在图3C中，标示了从两个声源TV和AS到每一或M个输入单元IUl,l＝1,…,M(M≥2)的声学通路。相应输入单元IUl处的声音信号x’l,l＝1,…,M被产生为来自音频声源TV和环境声源AS的信号的和(后者在此假定占优)，通过声源信号s和a’的声学传播提供，经历对应的脉冲响应hTVl和hAS,l,l＝1,…,M。
图4A示出了用于从将经包括传声器阵列(在此包括两个传声器M1,M2)的听力装置呈现给用户的音频信号去除直接(声学传播的)TV声音的自适应滤波方案(体现在固定或自适应波束形成器滤波单元Ada-BF中)的顶层框图。固定版的波束形成器滤波单元(Ada-BF)配置成使得来自从听力装置到音频信号源的方向(如用户的视向)的声音在所述波束成形信号中相较于其它方向被抵消或衰减。自适应波束形成器滤波单元(Ada-BF)配置成确定在来自环境中感兴趣的声源(如图2中的AS)的方向例如来自侧面的噪声不被改变的约束条件下使声学接收的声音(x1(n),x2(n))与无线接收的声音(s(n))之间的相关最小化的空间滤波器(波束形成器滤波系数)。图4A中所示的自适应波束形成器滤波单元(Ada-BF)在根据本发明的听力装置HD中的基本功能结合图3A进行描述。
许多波束形成器变型可在文献中找到，例如参见[Brandstein&Ward；2001]及其中的参考文献。最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器广泛用在传声器阵列信号处理中。理想地，MVDR波束形成器保持来自目标方向(也称为视向)的信号不变，同时最大程度地衰减来自其它方向的声音信号。广义旁瓣相消器(GSC)结构为相较原始形式的直接实施提供计算和数字优势的MVDR波束形成器的等同表示。
图4B和4C示出了自适应滤波方案的第一和第二实施例，其中GSC型波束形成器用于抵消助听器传声器记录的电视信号，同时注意来自环境的附近声源(不同于TV声音)。在图4C的实施例中，无线接收的信号s(n)用于估计环境声音
Figure BDA0001593185080000221
(不包括TV声音)。
图4B和4C示出了可能的自适应滤波方案，其中空间滤波器(Ada-BF)朝向抵消从传声器信号x1,x2接收的无线声音s调整。自适应空间滤波器(Ada-BF(wGSC))例如可以是或者包括MVDR波束形成器。假定电视信号主要在听者的前面(参见图2中的“前”)，对应于来自其方向的波束成形信号未失真的方向的视向(参见图2中的LOOK-DIR)可在任何其它适当方向，例如朝向听者的侧面(参见图4B、4C中的记为环境声音(a(n))方向(REF-DIRAS)的粗箭头)，或者听者后面等。从TV到听力装置的方向由M1和M2的传声器轴的方向的粗箭头标示，并在图4B和4C中记为TV声音(s(n))方向(LOOK-DIR)。无线信号s也可用于话音活动检测器，使得在无线信号活动(如包括语音)时，仅自适应空间滤波器w被允许调整，参见自适应波束形成器w的输入s(n)。此外，表示从环境声源AS(不同于TV)到每一传声器(M1,M2)的传递函数的视向量dAS可在高能时频帧中进行更新，其中TV声音s(n)不活动。
下面的记法用在图4A、4B、4C中：
-s(n)：TV处发出的声学信号；
-hl(n)：从TV扬声器到第l传声器的脉冲响应；
-al(n)：到达第l传声器的其它信号，如对用户讲话的人；
-xl(n)：第l传声器处接收的总信号；
-
Figure BDA0001593185080000231
传声器信号的估计量，其中源自原始信号s(n)的分量被去除。理想地，
Figure BDA0001593185080000232
-e(n)：误差信号，
Figure BDA0001593185080000233
波束形成器权重被调节以使其能量最小化。
图4B的自适应波束形成器滤波单元(Ada-BF(wGSC))是图4A的实施例。图4B(和4C)的波束形成器滤波单元包括功能单元a、B和w和+。单元a表示全通波束形成器单元，配置成提供全向波束图AP-BP。输出信号
Figure BDA0001593185080000238
通常由时延-求和波束形成器表示。
单元B包括闭塞滤波器，例如配置成衰减来自用户侧面的信号(+/-90°，垂直于朝向音频源(在此为TV)的视向(LOOK-DIR))。在实施例中，视向自适应确定。输出信号b(n)表示目标抵消波束形成器。优选地，a和B正交。
单元w包括缩放单元，配置成使输出信号
Figure BDA0001593185080000234
的均方误差最小化。
组合单元(在此为加法器，+)将TV信号的声学部分的估计量
Figure BDA0001593185080000235
从感兴趣的环境声源(不同于TV)的估计量
Figure BDA0001593185080000236
减去，并提供表示环境声音(不包括TV声音)的估计的合成信号
Figure BDA0001593185080000237
参见波束图TVC-BP。
图4C的自适应波束形成器滤波单元(Ada-BF(wGSC))类似于图4B的实施例。然而，差别在于，在图4C的实施例中，波束形成器权重(w1,w2)使用无线接收的TV信号s(n)自适应调节，以从传声器信号xl(n)去除与s(n)有关的任何信号分量，其中l为传声器指数，l＝1,…,M，其中M为听力装置或听力系统的传声器数量。除了提供传声器信号x1,x2的传声器单元M1,M2之外，图4C的实施例还包括无线接收器，其包括用于接收无线传输的TV信号(在图3A中记为TV声音信号)并提供来自TV的音频信号的直接表示s(n)的适当天线和收发器电路(ANT,xTU)。
在图4C的实施例中，所有三个输入信号x1,x2,s(或者其时延补偿的版本x1’,x2’,s’)被输入到波束形成器模块a和B。无线信号s被时延补偿以确保无线信号与传声器信号相关，参见单元DEL(表示适当数量的时间帧的时延，分别插入在传声器通路和/或无线接收通路中，并分别提供时延补偿的信号x1’,x2’和s’)。时延单元例如可表示估计的时延(藉此考虑传输时延及声学传播时延)。在图4C的例子中，B为3x2尺度的阻塞矩阵，及a为3x1矩阵。
图4B和4C的自适应波束形成器滤波单元(Ada-BF(wGSC))可由下面的表达式表示：
wGSC＝a-Bw
其中自适应波束形成器w可表达为：
w＝(BHRvvB)-1BHRvva
其中Rvv为传声器间噪声协方差矩阵，参见[Brandstein&Ward；2001]第35页中的等式(2.44)。
环境声音信号
Figure BDA0001593185080000241
(不包括TV声音)的估计量则可确定为：
Figure BDA0001593185080000242
其中，在图4B中，x为(x1,x2)或者其时延补偿的版本(x1’,x2’)；及在图4C中，x为(x1,x2,s)或者其时延补偿的版本(x1’,x2’,s’)。
参考图4C，在实施例中，a由矩阵(向量)[dAS,1d* AS,1,d* AS,1dAS,2,0]T表示，其中T表示转置。在实施例中，B的一列由[(1-dAS,1d* AS,1),-d* AS,1dAS,2,0]表示，B的另一列由[0,0,1]T表示。藉此，满足aH B＝[0 0]，其中H指厄米转置，因为dAS,ld* AS,l＝│dAS,l│2,l＝1,2，及假定│dAS,1│2+│dAS,2│2＝1。
图5A示出了根据本发明的听力系统的实施例。该听力系统包括与辅助装置通信的左和右听力装置，辅助装置例如为遥控装置、通信装置如移动电话或者能够建立到左和右听力装置之一或两个的通信链路的类似装置。
图5A、5B示出了根据本发明的包括包含第一和第二听力装置如助听器HDR,HDL的双耳听力系统的实施例及包括辅助装置Aux的应用场合。辅助装置Aux包括移动电话如智能电话。在图5A的实施例中，听力装置和辅助装置配置成在其间建立无线链路WL，例如根据蓝牙标准(如蓝牙低功率)的数字传输链路的形式。作为备选，这些链路可以任何其它方便的无线和/或有线方式及根据任何适当的调制类型或传输标准进行实施，可能针对不同音频源而不同。图5A、5B的辅助装置(例如智能电话)包括用户接口UI，其提供听力系统的遥控器的功能，例如用于改变听力装置中的程序或运行参数(如音量)等。图5B的用户接口UI示出了用于选择听力系统的运行模式的APP(记为“TV音频APP”)，其中流传输给左和右听力装置HDL,HDR的音频信号与来自环境的信号混合。该APP使用户能选择手动和自动模式(参见选择声源信号AS、TV)。在图5B的屏幕中，手动运行模式已被选择，如左侧实心“打钩框”和粗体指示“手动”所示。在该模式下，声学周围声源之中的目标声源AS(不同于音频源，如来自TV)的到达方向和音频声源TV的方向可手动选择，例如经触敏屏。结果通过分别记为AS和TV的圆形和正方形符号和分别记为DoAAS和DoATV的粗实线和虚线箭头显示在屏幕中，相对于用户头部示意性图示以反映它们的大约位置。这在图5B中的屏幕的下部通过文本“手动确定的到声源(AS),(TV)的DoA”标示。在手动模式(“手动”)下，目标声源(用户感兴趣的声源)的位置的估计量可由用户经用户接口UI指明，例如通过将声源符号(图5B中记为AS的圆形符号及记为TV的矩形符号)在屏幕上相对于用户头部移到估计的位置。在实施例中，例如在不存在用户输入时，到声源AS和TV的默认方向由听力装置或听力系统假定(例如保存在听力装置(或听力系统)的存储器MEM中)。
在实施例中(自动模式)，到达方向的计算在辅助装置中进行，例如根据预定算法，例如[Farmani et al.；2017a]中描述的算法。
在实施例中，听力系统配置成将适当的传递函数应用于无线接收的(流传输的)音频信号(如来自TV)以反映其到达方向。这具有向用户提供流传输的信号的空间起点的感觉的优点。
听力装置HDL,HDR在图5A中示为安装在用户U的耳朵处(耳后)的装置。可使用其它类型，例如完全位于耳朵中(如耳道中)，完全或部分植入在头中等。每一听力仪器包括无线收发器以在听力装置之间建立耳间无线链路IA-WL，在此例如基于感应通信。每一听力装置还包括收发器，用于建立到辅助装置Aux的无线链路WL(例如基于辐射场(RF))，至少用于接收和/或传输信号(CNTR,CNTL)，例如控制信号，例如信息信号(如DoA)，例如包括音频信号。收发器在右和左听力装置中分别由RF-IA-Rx/Tx-R和RF-IA-Rx/Tx-L指明。
图6示出了根据本发明的听力装置的示例性(示意性)物理实施。图6中所示的听力装置HD如助听器属于特定类型(有时称为耳内接收器式或RITE型)，包括适于位于用户耳朵之处或之后的BTE部分BTE和适于位于用户耳道之中或之处的ITE部分ITE及包括接收器(扬声器，SP)。BTE部分和ITE部分通过连接元件IC进行连接(如电连接)。
在图6的听力装置HD的实施例如助听器中，BTE部分包括两个输入变换器(如传声器)M1,M2(分别对应于前传声器和后传声器)，每一输入变换器用于提供表示输入声音信号(如音频信号的“有噪声”版本)的电输入音频信号。在另一实施例中，听力装置HD包括三个以上输入变换器(如传声器)。图6的听力装置还包括两个无线收发器IA-TU,xTU，从而有助于相应音频和/或信息或控制信号的接收和/或传输。在实施例中，xTU配置成从音频声源(在此为TV，参见图1A、1B、2)接收音频信号的实质上无噪声的版本，IA-TU配置成传输或接收音频信号(如传声器信号，或者其(例如频带有限的)部分)和/或传输或接收来自双耳听力系统如双耳助听器系统的对侧听力装置或者来自辅助装置的信息(如与音频声源(如图5B中的TV)和/或用户环境中的优选声学声源(如图5B中的AS)的定位有关的信息，例如DoA)。听力装置HD包括其上安装多个电子元件的衬底SUB，包括存储器MEM，例如存储从参考传声器到听力系统的任何其它传声器的默认相对传递函数RTF(k,θ)。BTE部分还包括可配置的信号处理器SPU,PRO，其适于基于当前参数设置(和/或来自用户接口的输入)访问存储器MEM及选择和处理一个或多个电输入音频信号和/或一个或多个直接接收的辅助音频输入信号。可配置的信号处理器SPU,PRO提供增强的音频信号，其可看情况呈现给用户或者进行进一步处理或者传给另一装置。
听力装置HD还包括输出单元(如输出变换器或耳蜗植入物的电极)，其基于增强的音频信号或源自其的信号将增强的输出信号提供为可由用户感知为声音的刺激。
在图6的听力装置实施例中，ITE部分包括扬声器(接收器)SP形式的输出单元，用于将电信号转换为声信号。ITE部分还包括引导元件如圆顶DO，用于引导和将ITE部分定位在用户耳道中。
图6中例示的听力装置HA为便携装置，其还包括用于对BTE部分和ITE部分的电子元件供电的电池BAT如可再充电电池。
在实施例中，听力装置如助听器(例如信号处理器)适于提供随频率而变的增益和/或随电平而变的压缩和/或一个或多个源频率范围到一个或多个目标频率范围的移频(具有或没有频率压缩)，例如以补偿用户的听力受损。
根据本发明的听力系统例如可包括图6中所示的左和右听力装置。
图7示出了根据本发明实施例的听力装置的运行方法。听力装置如助听器可适于位于用户耳朵处或耳朵中和/或适于完全或部分植入在用户头部中。所述方法包括：
S1，提供多个电输入信号，每一电输入信号表示在听力装置的给定输入单元处接收的、来自音频信号源的音频信号及可能来自听力装置周围其它信号源的其它声学信号的混合；
S2，无线接收并提供音频信号的直接表示；
S3，根据所述多个电输入信号提供波束成形信号；
S4，提供包括音频信号的所述直接表示和所述波束成形信号的组合的混合信号或者源自其的信号；
S5，基于所述混合信号呈现可由用户感知为声音的刺激；
S6，使得来自从听力装置到音频信号源的方向的声音相较于所述波束成形信号中的其它方向抵消或者衰减。
从而，仅感知的声音的无线版本被保持在呈现给用户的混合信号中。
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。除非另行指明，在此公开的任何方法的步骤不精确限于相应说明的顺序。
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。
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Claims (14)

1.一种听力装置，适于位于用户耳朵处或耳朵中和/或适于完全或部分植入在用户头部中，所述听力装置包括：
-多个输入单元，每一输入单元提供表示所涉及输入单元处接收的、来自音频信号源的音频信号与可能来自听力装置周围的其它声学信号源的声学信号的混合的电输入信号；
-无线接收器，用于接收和提供音频信号的直接表示；
-波束形成器滤波单元，配置成接收所述多个电输入信号并提供波束成形信号；
-组合单元，用于提供包括音频信号的所述直接表示与所述波束成形信号或者源自它们的信号的组合的混合信号；
-输出单元，用于基于所述混合信号呈现可由用户感知为声音的刺激；
其中，波束形成器滤波单元包括音频信号抵消波束形成器，其配置成使得在所述波束成形信号中来自从听力装置到音频信号源的方向的声音相较于其它方向被抵消或衰减；
其中，波束形成器滤波单元包括自适应滤波器，其配置成确定在来自另一感兴趣声源的方向的噪声不被改变的约束条件下使由电输入信号表示的声学传播的声音与由音频信号的直接表示所表示的无线接收的声音之间的相关最小化的空间滤波器。
2.根据权利要求1所述的听力装置，其中组合单元为加权单元，其将混合信号提供为音频信号的直接表示与波束成形信号或者源自它们的信号的加权组合。
3.根据权利要求1所述的听力装置，其中波束形成器滤波单元包括MVDR波束形成器。
4.根据权利要求1所述的听力装置，包括无线信号检测器，配置成检测在给定时间点听力装置是否接收到音频信号的无线直接表示，及提供标示其的检测器信号。
5.根据权利要求1所述的听力装置，包括控制单元，用于接收音频信号的直接表示并确定从听力装置到音频信号源的方向。
6.根据权利要求1所述的听力装置，包括控制器，配置成仅在无线信号正由听力装置接收时，使声学传播的声音与无线接收的声音之间的相关最小化。
7.根据权利要求1所述的听力装置，包括用户接口，使用户能影响不同于音频信号源的用户感兴趣的声学信号源的位置或者到该声学信号源的方向。
8.根据权利要求1所述的听力装置，包括用于跟踪头部运动的运动传感器，或者配置成从另一装置接收关于头部运动的数据，及控制单元配置成根据检测到的头部运动更新波束形成器滤波系数。
9.根据权利要求1所述的听力装置，包括助听器、耳麦、头戴式耳机、耳朵保护装置或其组合。
10.根据权利要求1所述的听力装置，配置成根据音频信号的所述直接表示或者到所述音频信号源的方向的估计量或指示抵消或衰减来自音频信号源的音频信号。
11.一种听力系统，包括左和右根据权利要求1所述的听力装置及包括辅助装置，其中所述听力系统适于在所述听力装置与所述辅助装置之间建立通信链路以使得信息能进行交换或者从一装置转发到另一装置。
12.听力装置的运行方法，所述听力装置适于位于用户耳朵处或耳朵中和/或适于完全或部分植入在用户头部中，所述方法包括：
-提供多个电输入信号，每一电输入信号表示在听力装置的给定输入单元处接收的、来自音频信号源的音频信号及可能来自听力装置周围的其它信号源的其它声学信号的混合；
-无线接收并提供音频信号的直接表示；
-根据所述多个电输入信号提供波束成形信号；
-提供包括音频信号的所述直接表示和所述波束成形信号或者源自它们的信号的组合的混合信号；
-基于所述混合信号呈现可由用户感知为声音的刺激；
-使得来自从听力装置到音频信号源的方向的声音相较于所述波束成形信号中的其它方向抵消或者衰减；
-确定在来自另一感兴趣声源的方向的噪声不被改变的约束条件下使由电输入信号表示的声学传播的声音与由音频信号的直接表示所表示的无线接收的声音之间的相关最小化的空间滤波器。
13.根据权利要求12所述的方法，包括根据音频信号的所述直接表示或者到所述音频信号源的方向的估计量或指示抵消或衰减来自音频信号源的音频信号。
14.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序由计算机执行时，使得计算机执行根据权利要求12所述的方法的步骤。
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