CN108882110A - 基于语音清晰度的听力设备及相关方法 - Google Patents

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Abstract

听力设备包括：将来自外部设备的第一无线输入信号转换为天线输出信号的天线；无线电收发器，将天线输出信号转换为收发器输入信号；提供第一输入信号的输入模块，包括第一麦克风；处理器，处理输入信号并基于输入信号提供处理器输出信号；接收器，将基于处理器输出信号的输出信号转换为音频输出信号；预处理器，基于第一输入信号和收发器输入信号提供预处理器输出信号；控制器，包括语音清晰度估计器，基于收发器输入信号和第一控制器输入信号来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标，其中，控制器配置为基于语音清晰度指标来提供控制器输出信号，预处理器配置为基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号中的至少一个。

Description

基于语音清晰度的听力设备及相关方法
技术领域
本发明涉及一种听力设备及操作听力设备的方法。
背景技术
外部麦克风(例如，配偶麦克风)越来越多地用于听力系统，以改善听力设备用户的体验。无线通信技术在听力系统中的广泛使用也支持这一趋势。
EP 2 840 807A1描述了一种配置为与助听器一起使用的外部麦克风阵列。麦克风阵列包括配置为检测来自声源的一个或多个声音信号的多个麦克风以及用于将检测到的声音信号无线发送至至少一个助听器的装置。
然而，使用外部麦克风仍然对听力设备处理提出挑战，并且不总是能改善用户的听觉体验，例如语音和声学环境的清晰度。
发明内容
因此，需要一种能够克服背景技术中的缺陷的听力设备、方法和听力系统。
公开了一种听力设备，其包括用于将来自外部设备的第一无线输入信号转换为天线输出信号的天线。听力设备包括耦合至天线的无线电收发器，用于将天线输出信号转换为收发器输入信号。听力设备包括用于提供第一输入信号的输入模块，输入模块包括第一麦克风。听力设备包括处理器，用于处理输入信号并基于输入信号提供处理器输出信号。听力设备包括接收器，用于将基于处理器输出信号的输出信号转换为音频输出信号。听力设备包括预处理器，其可操作地连接至输入模块和无线电收发器，用于基于第一输入信号和收发器输入信号提供预处理器输出信号。听力设备包括控制器，其可操作地连接至无线电收发器，控制器包括语音清晰度估计器，用于基于收发器输入信号和第一控制器输入信号来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标，其中，控制器配置为基于语音清晰度指标来提供控制器输出信号。预处理器配置为基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号中的至少一个。
此外，本发明涉及一种操作听力设备的方法。方法可以在听力设备或听力系统中执行。该方法包括从外部设备接收第一无线输入信号并将第一无线输入信号转换为收发器输入信号。该方法包括接收音频信号并将音频信号转换为包括第一输入信号的一个或多个输入信号。该方法包括基于收发器输入信号和第一控制器输入信号来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标。该方法包括基于语音清晰度指标提供控制器输出信号，并且基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号中的至少一个。
本发明的优点在于，其允许在听力设备上基于接收到的信号和/或(预)处理的信号来测量语音清晰度，并且基于测得的语音清晰度来控制输入信号的处理。本发明提供了基于语音清晰度的输入信号的自适应处理。特别地，本发明提高了语音清晰度的估计的准确性并且增强了对输入信号的处理。
附图说明
通过参考附图对本发明的示例性实施例的以下详细描述，本发明的上述和其他特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的，其中：
图1示意性地示出根据本发明的示例性听力设备，
图2示意性地示出根据本发明的示例性听力设备，其中，第一控制器输入信号是第一输入信号，
图3示意性地示出根据本发明的示例性听力设备，其中，第一控制器输入信号是预处理器输出信号，
图4示意性地示出根据本发明的示例性听力设备，其中，第一控制器输入信号是处理器输出信号，
图5是示出根据本发明的示例性预处理器的框图，其中，预处理器包括第一增益控制模块和第二增益控制模块，
图6是示出根据本发明的示例性预处理器的框图，其中，预处理器包括第一滤波器和第二滤波器，
图7是根据本发明的用于操作听力设备的示例性方法的流程图。
附图标记列表
2 听力设备
2A 听力设备
2B 听力设备
2C 听力设备
4 天线
5 第一无线输入信号
6 输入模块
7 无线电收发器
8 第一麦克风
9 第一输入信号
10 收发器输入信号
12 控制器
12a 语音清晰度估计器
12ab 比较器模块
12ac 短时目标清晰度估计器
13 控制器输出信号
14、14'、14” 预处理器
14a 第一增益控制模块
14b 第二增益控制模块
14c、14f 混合器模块
14d 第一滤波器
14e 第二滤波器
15 预处理器输出信号
16 处理器
17 处理器输出信号
18 接收器
20 第一控制器输入信号
30 外部设备
100 操作听力设备的方法
102 接收第一无线输入信号
104 接收音频信号并且转换
106 估计语音清晰度指标
106a 比较收发器输入信号和第一控制器输入信号
106b 比较收发器输入信号的调制和第一控制器输入信号的调制
106c 确定收发器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示与第一控制器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性
106d 在一个或多个短时段中比较收发器输入信号和第一控制器输入信号
107 基于语音清晰度指标来确定预处理方案
具体实施方式
以下参考相关附图描述各种示例性实施例和细节。应当注意，附图可以或可以不按比例绘制，并且在整个附图中，类似结构或功能的元件由类似附图标记表示。还应当理解，附图仅旨在便于实施例的描述。它们不旨在作为对本发明的详尽描述或作为对本发明的范围的限制。另外，所示实施例不需要示出所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不一定限于该实施例，并且即使未示出或未明确描述，也可以在任何其它实施例中实践。
当使用外部麦克风(例如，配偶麦克风)时，来自外部麦克风的无线信号与来自听力设备麦克风的声音信号的混合信号通常是固定且预定的值。例如，由听力设备麦克风捕获的声音信号独立于用户需求或声学环境而被衰减相同的值，例如，6dB。发明人已经认识到，当来自声学环境的声音信号处于中等水平时，不需要将助听器麦克风衰减6dB。相反，在严峻的鸡尾酒会场合，助听器麦克风衰减6dB可能不够。助听器麦克风的过度衰减可能导致听力受损的人失去与声学环境的连接，而助听器麦克风的衰减太少可能导致流式声音难以理解。这两种情况都是不利的，因为它们会导致助听器用户的隔离。
替代方案是让用户控制和调整混合水平，这很麻烦并且也可能不会获得最佳听觉体验。
发明人已经发现，清晰度估计对于听力设备的用户可能是有益的，使得可以基于评估的语音清晰度来控制来自听力设备麦克风的声音信号的处理。因此，发明人已经发现使用语音清晰度指标来优化听力设备中的声音信号的处理的以下益处：以最佳处理方案预处理输入信号(获得例如具有最佳水平的衰减输入信号)，并且使用户能够连接到声学环境，同时仍能理解来自外部设备的语音。
此外，发明人已经发现，清晰度估计可以受益于利用接收到的信号(例如，收发器输入信号、第一输入信号)和/或经处理的信号(例如，预处理器输出信号、处理器输出信号)。
EP 2 840 807A1没有提及语音清晰度。
本文公开了一种听力设备。听力设备可以是助听器，其中，处理器配置为补偿用户的听力损失。听力设备可以是助听器，例如耳后(BTE)式、耳内(ITE)式、入耳(ITC)式、耳道内接收器(RIC)式或耳内接收器(RITE)式。
听力设备可以是人工耳蜗。本发明适用于包括处理器和接收器的人工耳蜗，其中，处理器配置为向接收器有线或无线地提供处理器输出信号，并且其中，接收器配置为将处理器输出信号转换成电脉冲。
听力设备包括天线，用于将一个或多个无线输入信号(例如，第一无线输入信号和/或可选的第二无线输入信号)转换为天线输出信号。无线输入信号源自外部设备(例如，配偶麦克风设备(也称为搭配麦克风设备))、无线TV音频发送器和/或与无线发送器相关联的分布式麦克风阵列。外部设备是能够向听力设备无线发送指示声音的信号的设备。例如，外部设备可以是配偶麦克风设备、无线TV音频发送器和/或与无线发送器相关联的分布式麦克风阵列。可以设想，外部设备包括个人计算机(例如，便携式个人计算机)、桌上麦克风设备、另一听力设备、电视机和/或灯泡麦克风设备。
听力设备包括耦合至天线的无线电收发器，用于将天线输出信号转换为收发器输入信号。来自不同外部源的无线信号可以在无线电收发器中被多路复用为收发器输入信号，或者在无线电收发器的分离的收发器输出端子上被提供为分离的收发器输入信号。听力设备可以包括多个天线和/或天线可以配置为以一个或多个天线模式操作。收发器输入信号可以包括表示来自第一外部设备的第一无线信号的第一收发器输入信号。收发器输入信号可以是例如经由天线和无线电接收器从外部设备流式传输至听力设备的声音信号。换句话说，收发器输入信号可以包括流式声音信号。流式声音信号基本上主要包括语音声音。可选地，可以设想，天线配置为从一个或多个附加外部设备接收一个或多个附加无线输入信号，并且无线电收发器配置为提供一个或多个附加收发器输入信号。附加外部设备可以包括第一附加外部设备、第二附加外部设备、第三附加外部设备等。
听力设备包括用于提供第一输入信号的输入模块，输入模块包括麦克风组中的第一麦克风。输入信号例如是由麦克风处理的声学声音信号。麦克风组可以包括一个或多个麦克风。麦克风组包括用于提供第一输入信号的第一麦克风和/或用于提供第二输入信号的第二麦克风。麦克风组可以包括用于提供N个麦克风信号的N个麦克风，其中，N是范围从1到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2、3、4、5或以上。麦克风组可以包括用于提供第三输入信号的第三麦克风。
听力设备包括用于处理输入信号(例如，麦克风输入信号)的处理器。处理器配置为基于至处理器的输入信号来提供处理器输出信号。处理器可以配置为补偿用户的听力损失。
听力设备包括用于将处理器输出信号转换为音频输出信号的接收器。接收器可以配置为将处理器输出信号转换为音频输出信号以被引向听力设备用户的鼓膜。
听力设备包括预处理器，其可操作地连接至输入模块和无线电收发器，用于基于第一输入信号和收发器输入信号提供预处理器输出信号。
听力设备包括控制器。控制器可以可操作地连接至无线电收发器。控制器可以可操作地连接至预处理器。可选地，控制器可以可操作地连接至输入模块和处理器。控制器包括语音清晰度估计器，用于基于第一控制器输入信号和收发器输入信号(例如，基于一个或多个收发器输入信号)来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标。控制器可以配置为基于收发器输入信号和第一控制器输入信号来估计语音清晰度指标。控制器配置为基于由语音清晰度估计器估计的语音清晰度指标来提供控制器输出信号。
预处理器配置为基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号中的至少一个。例如，在一个或多个示例性听力设备中，预处理器配置为基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号。换句话说，预处理器可以配置为提供混合预处理器输出信号。
换句话说，可以看出，控制器配置为基于控制器输出信号来控制预处理器。
在一个或多个示例性听力设备中，预处理器包括控制器。在一个或多个示例性听力设备中，控制器与预处理器并置。
在一个或多个示例性听力设备中，预处理方案包括例如自动增益控制方案的增益控制方案和/或滤波方案。
在一个或多个示例性听力设备中，第一控制器输入信号是第一输入信号。例如，控制器或语音清晰度估计器可以配置为基于收发器输入信号和第一输入信号来估计语音清晰度指标。在语音清晰度估计中，收发器输入信号可以用作干净参考信号，而第一输入信号可以用作带噪语音信号。所公开的技术的优点在于，获得听力设备信号的快速且有效的处理。
在一个或多个示例性听力设备中，外部设备是配偶麦克风设备，并且收发器输入信号是来自配偶麦克风设备的语音声音信号，例如从配偶麦克风设备流式传输的语音声音信号。在控制器中使用从配偶麦克风设备流式传输的语音声音信号来估计语音清晰度指标。在预处理器中使用基于估计的语音清晰度指标选择的预处理方案来进一步处理流式语音声音信号，以增强用户的整体听觉体验。
在一个或多个示例性听力设备中，第一控制器输入信号是预处理器输出信号。例如，控制器或语音清晰度估计器可以配置为基于收发器输入信号和预处理器输出信号来估计语音清晰度指标。在语音清晰度估计中，收发器输入信号可以用作干净参考信号，而预处理器输出信号可以用作带噪语音信号。预处理器输出信号可以被视为混合预处理器输出信号。例如，混合预处理器输出信号是第一输入信号和收发器输入信号的混合信号。
在一个或多个示例性听力设备中，第一控制器输入信号是处理器输出信号。例如，控制器或语音清晰度估计器可以配置为基于收发器输入信号和处理器输出信号来估计语音清晰度指标，例如，其中，在语音清晰度估计中，收发器输入信号可以用作干净参考信号，而处理器输出信号可以用作带噪语音信号。处理器输出信号可以被视为混合处理器输出信号。
所公开的技术的优点在于，在估计语音清晰度中获得提高的可靠性和精度。
在一个或多个示例性听力设备中，语音清晰度估计器配置为通过比较收发器输入信号和第一控制器输入信号来估计语音清晰度指标。收发器输入信号可以用作干净参考信号(因为其源自第一无线输入信号)，而第一控制器输入信号可以用作带噪语音信号。例如，收发器输入信号和第一控制器输入信号(例如，第一输入信号、预处理器输出信号或处理器输出信号)的比较可以在时域和/或频域中执行。语音清晰度估计器可以配置为基于比较结果来提供语音清晰度指标。
在一个或多个示例性听力设备中，语音清晰度估计器配置为基于收发器输入信号的调制和第一控制器输入信号的调制来比较收发器输入信号和第一控制器输入信号。例如，将表示不同频带中的缓慢变化的收发器输入信号和第一控制器输入信号(例如，第一输入信号、预处理器输出信号或处理器输出信号)的调制进行比较以估计语言清晰度。收发器输入信号和第一控制器输入信号的调制可以被看作收发器输入信号和第一控制器输入信号的时间表示。
在一个或多个示例性听力设备中，语音清晰度估计器配置为基于收发器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示与第一控制器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性来比较收发器输入信号和第一控制器输入信号。
例如，语音清晰度估计器可以配置为使用以下技术中的任一种技术来在收发器输入信号和第一控制器输入信号的完整的或整个长度上对其进行比较：发音指数技术，其中，在第三倍频带的范围上计算经归一化的信噪比的加权和；语音清晰度指数SII技术；扩展SII技术；相干性SII技术，其处理由削波导致的非线性失真；语音传输指数技术，其将清晰度指标估计为被认为最有助于语音清晰度的频率和调制频带范围上的调制深度的减小；归一化协方差度量技术，其基于时间对准参考和经处理的第一控制输入信号在所有频带上的包络之间的协方差的加权和来估计语音清晰度指标；基于语音的包络功率谱模型技术，其将语音清晰度指标估计为调制滤波器组对理想观察者的输出端的语音-噪声包络功率比；助听器语音感知指数技术；以及其任何变体。
通常，例如收发器输入信号和第一控制器输入信号(例如，第一输入信号、预处理器输出信号或处理器输出信号)的信号具有大约几十秒的长度。
在一个或多个示例性听力设备中，语音清晰度估计器配置为使用短时目标清晰度估计器来估计语音清晰度指标。短时目标清晰度估计器配置为在一个或多个短时段中比较收发器输入信号和第一控制器输入信号。例如，短时段可以在100-500ms的范围内，例如200-400ms，例如100ms。也可以设想，短时段低于200ms，例如低于150ms，例如100ms。短时目标清晰度估计器可以配置为通过在短时重叠段中导出收发器输入信号和第一控制器输入信号(例如，第一输入信号、预处理器输出信号或处理器输出信号)的时间包络之间的相关系数来比较收发器输入信号和第一控制器输入信号。
在一个或多个示例性听力设备中，控制器配置为基于语音清晰度指标来确定预处理方案。例如，在一个或多个示例性听力设备中，控制器配置为通过确定预处理方案的一个或多个第一增益参数以及预处理方案的一个或多个第二增益参数来基于语音清晰度指标确定预处理方案。
在一个或多个示例性听力设备中，控制器配置为提供反映预处理方案(例如，预处理方案的参数)的控制器输出信号。例如，控制器输出信号可以包括一个或多个第一增益参数和/或一个或多个第二增益参数。可以设想，在一个或多个示例性听力设备中，一个或多个第一增益参数与一个或多个第二增益参数相关。例如，可以从一个或多个第二增益参数中导出一个或多个第一增益参数。可以设想，第二增益参数β和第一增益参数α是相关的，例如，β＝1-α。例如，可以设想，第一增益参数α和/或第二增益参数β作为控制器输出信号的一部分由控制器基于估计的语音清晰度指标提供给预处理器。
在一个或多个示例性听力设备中，预处理器配置为将一个或多个第一增益参数应用于第一输入信号并且将一个或多个第二增益参数应用于收发器输入信号，反之亦然。换句话说，语音清晰度指标用于控制第一输入信号和收发器输入信号的增益。
在一个或多个示例性听力设备中，一个或多个第一增益参数包括宽带第一增益，并且一个或多个第二增益参数包括宽带第二增益。宽带增益例如是要在例如整个频带的预定频带上应用于收发器输入信号和第一输入信号中的至少一个的增益参数。在一个或多个示例性听力设备中，预处理器配置为将宽带第一增益应用于第一输入信号，并且将第二宽带增益应用于收发器输入信号，反之亦然。
在一个或多个示例性听力设备中，预处理器包括用于对第一输入信号进行滤波的第一滤波器和用于对收发器输入信号进行滤波的第二滤波器。
在一个或多个示例性听力设备中，一个或多个第一增益参数包括第一组滤波器系数，并且一个或多个第二增益参数包括第二组滤波器系数。例如，控制器输出信号可以包括第一组滤波器系数和/或第二组滤波器系数。例如，第一和/或第二滤波器可以是自适应滤波器。预处理器可以配置为应用使用第一滤波器中的第一组滤波器系数和/或第二滤波器中的第二组滤波器系数的预处理方案。
在一个或多个示例性听力设备中，基于语音清晰度指标来确定一个或多个第一增益参数和一个或多个第二增益参数包括：在每个频带中测量语音清晰度指标，并且基于在每个频带中测得的语音清晰度指标来生成一个或多个第一频率相关增益参数和一个或多个第二频率相关增益参数。可以使用频带可听性函数的加权和来测量每个频带中的语音清晰度指标(例如，在美国国家标准ANSI S3.5-1997的第4.7节中)。
本发明涉及操作听力设备的方法，例如控制听力设备，例如控制输入信号的处理。方法可以在听力设备或听力系统中执行。该方法包括从外部设备接收第一无线输入信号并且将第一无线输入信号转换为收发器输入信号，接收音频信号并且将音频信号转换为包括第一输入信号的一个或多个输入信号。
该方法包括基于收发器输入信号和第一控制器输入信号来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标。
该方法包括基于语音清晰度指标提供控制器输出信号。
该方法包括基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号中的至少一个。在一个或多个示例性方法中，基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号中的至少一个包括：基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号。
在一个或多个示例性方法中，第一控制器输入信号是第一输入信号。例如，可以基于收发器输入信号和第一输入信号来执行对语音清晰度指标的估计，其中，在语音清晰度估计中，收发器输入信号可以用作干净参考信号，而第一输入信号可以用作带噪语音信号。
在一个或多个示例性方法中，第一控制器输入信号是预处理器输出信号。例如，可以基于收发器输入信号和预处理器输出信号来执行对语音清晰度指标的估计，其中，在语音清晰度估计中，收发器输入信号可以用作干净参考信号，而预处理器输出信号可以用作带噪语音信号。预处理器输出信号可以被视为混合输出信号。换句话说，估计语音清晰度指标可以被视为基于收发器输入信号和来自预处理器的混合输出信号来执行。
在一个或多个示例性方法中，第一控制器输入信号是处理器输出信号。例如，可以基于收发器输入信号和处理器输出信号来执行对语音清晰度指标的估计。
在一个或多个示例性方法中，估计语音清晰度指标包括比较收发器输入信号和第一控制器输入信号。例如，可以基于收发器输入信号的调制和第一控制器输入信号的调制来执行收发器输入信号和第一控制器输入信号的比较。例如，比较收发器输入信号和第一控制器输入信号可以包括确定收发器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示与第一控制器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性。
在一个或多个示例性方法中，使用短时目标清晰度(STOI)估计器来执行收发器输入信号和第一控制器输入信号的比较，其中，短时目标清晰度估计器配置为在一个或多个短时段中比较收发器输入信号和第一控制器输入信号。例如，短时段可以在100-500ms的范围内，例如200-400ms，例如100ms。段可以包括一个或多个帧，每个帧具有10-40ms之间的长度，例如25.6ms。例如，STOI估计器可以处理分布在一个或多个段上的20-30帧。例如，比较收发器输入信号和第一控制器输入信号可以包括在短时重叠段中导出收发器输入信号和第一控制器输入信号(例如，第一输入信号、预处理器输出信号或处理器输出信号)的时间包络之间的相关系数。
可以设想，在一个或多个示例性方法中，确定收发器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示与第一控制器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性是使用短时目标清晰度估计器来执行的。
在一个或多个示例性方法中，该方法包括基于语音清晰度指标来确定预处理方案。例如，基于语音清晰度指标来确定预处理方案可以包括确定预处理方案的一个或多个第一增益参数和预处理方案的一个或多个第二增益参数。例如，一个或多个第一增益参数可以包括宽带第一增益，并且一个或多个第二增益参数可以包括宽带第二增益。
在一个或多个示例性方法中，基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号包括：将一个或多个第一增益参数应用于第一输入信号，并且将一个或多个第二增益参数应用于收发器输入信号。
在一个或多个示例性方法中，基于控制器输出信号将预处理方案应用于第一输入信号和收发器输入信号包括：对第一输入信号进行滤波，并且对收发器输入信号进行滤波。例如，可以在第一滤波器上执行对第一输入信号的滤波，并且可以在第二滤波器上执行对收发器输入信号的滤波，反之亦然。
在一个或多个示例性方法中，一个或多个第一增益参数包括第一组滤波器系数，并且一个或多个第二增益参数包括第二组滤波器系数。例如，控制器输出信号可以包括第一组滤波器系数和/或第二组滤波器系数。
本文公开的听力设备和方法允许预测语音清晰度指标，并且允许根据估计的语音清晰度指标而应用于输入信号和收发器输入信号的预处理的自适应。这提供了如下优点，使收发器输入信号(例如，来自一个或多个外部设备/配偶麦克风设备的语音声音信号)的处理适应于来自一个或多个麦克风的输入信号(例如，声学声音信号)。
为了清楚起见，附图是示意性的和简化的，并且它们仅仅示出对于理解本发明所必需的细节，而其余细节已被省略。在整个附图中，相同的附图标记用于相同或对应的部分。
图1是根据本发明的示例性听力设备2的框图。听力设备2包括天线4，用于将来自外部设备30的第一无线输入信号5转换为天线输出信号。听力设备2包括耦合至天线4的无线电收发器7，用于将天线输出信号转换为收发器输入信号10。例如，收发器输入信号10可以被视为来自配偶麦克风设备的流式语音声音信号。
听力设备2包括具有第一麦克风8的输入模块6。输入模块6可以包括麦克风组。麦克风组包括用于提供第一输入信号9的第一麦克风8和/或用于提供第二输入信号的第二麦克风。例如，第一输入信号9可以被视为声学声音信号。
听力设备2包括用于处理输入信号的处理器16。处理器16基于至处理器14的输入信号来提供处理器输出信号17。处理器16配置为补偿用户的听力损失并基于输入信号提供处理器输出信号17。
听力设备包括用于将处理器输出信号17转换为音频输出信号的接收器18。接收器18将处理器输出信号17转换为音频输出信号以引向听力设备用户的鼓膜。
听力设备包括预处理器14。预处理器14可操作地连接至输入模块6和无线电收发器7。预处理器14配置为基于第一输入信号9和收发器输入信号10来提供预处理器输出信号15。
听力设备包括控制器12。控制器12可操作地连接至无线电收发器7。控制器12可以可操作地连接至输入单元6、预处理器14和/或处理器16。控制器12配置为基于收发器输入信号10和第一控制器输入信号20来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标。第一控制器输入信号20可以是第一输入信号9。第一控制器输入信号20可以是预处理器输出信号15。第一控制器输入信号20可以是处理器输出信号17。控制器12包括语音清晰度估计器12a，用于基于收发器输入信号10来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标。控制器12配置为基于由语音清晰度估计器12a估计的语音清晰度指标来提供控制器输出信号13。
控制器12配置为基于控制器输出信号13来控制预处理器14。
语音清晰度估计器12a配置为通过比较收发器输入信号10和第一控制器输入信号20(其可以是第一输入信号9、预处理器输出信号15或处理器输出信号17)来估计语音清晰度指标。因此，语音清晰度估计器12a可以包括比较器模块12ab。收发器输入信号10用作干净参考信号(因为其源自第一无线输入信号)，而第一控制器输入信号20可以用作带噪语音信号。语音清晰度估计器12a可以配置为基于收发器输入信号10的调制和第一控制器输入信号20的调制来比较收发器输入信号10和第一控制器输入信号20。语音清晰度估计器12a可以配置为基于收发器输入信号10的一个或多个频谱和/或时间表示与第一控制器输入信号20的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性来比较收发器输入信号10和第一控制器输入信号20。语音清晰度估计器12a可以配置为使用短时目标清晰度估计器12ac来估计语音清晰度指标。短时目标清晰度估计器12ac可以配置为，例如通过在短时重叠段中导出收发器输入信号10和第一控制器输入信号20(例如，第一输入信号9、预处理器输出信号15或处理器输出信号17)的时间包络之间的相关系数来在一个或多个短时段中比较收发器输入信号10和第一控制器输入信号20。
控制器12可以配置为基于语音清晰度指标来确定预处理方案。例如，在一个或多个示例性听力设备中，控制器配置为通过确定预处理方案的一个或多个第一增益参数以及预处理方案的一个或多个第二增益参数来基于语音清晰度指标确定预处理方案。可以设想，控制器输出信号13反映预处理方案，例如预处理方案的参数。例如，控制器输出信号13可以包括一个或多个第一增益参数和/或一个或多个第二增益参数。
预处理器14配置为基于控制器输出信号13将预处理方案应用于第一输入信号9和收发器输入信号10中的至少一个。在一个或多个示例性听力设备中，预处理器14配置为基于控制器输出信号13将预处理方案应用于第一输入信号9和收发器输入信号10。
在一个或多个示例性听力设备中，预处理器14配置为将一个或多个第一增益参数应用于第一输入信号9并且将一个或多个第二增益参数应用于收发器输入信号10，反之亦然。一个或多个第一增益参数可以包括宽带第一增益，并且一个或多个第二增益参数包括宽带第二增益。一个或多个第一增益参数可以包括第一组滤波器系数，并且一个或多个第二增益参数可以包括第二组滤波器系数。换句话说，控制器输出信号13可以包括宽带第一增益和/或宽带第二增益。控制器输出信号13可以包括第一组滤波器系数和/或第二组滤波器系数。
在一个或多个示例性听力设备中，控制器12配置为通过在每个频带中测量语音清晰度指标来确定一个或多个第一增益参数和一个或多个第二增益参数，并且基于在每个频带中测得的语音清晰度指标来生成一个或多个第一频率相关增益参数以及一个或多个第二频率相关增益参数。
在一个或多个示例性听力设备中，麦克风组包括用于提供第二输入信号的第二麦克风。
图2是根据本发明的示例性听力设备2A的框图，其中，第一控制器输入信号20是第一输入信号9、20。听力设备2A包括控制器12。控制器12可操作地连接至无线电收发器7和输入单元6。控制器12配置为基于收发器输入信号10(例如，来自外部设备的流式声音信号)和第一输入信号9、20(例如，来自麦克风的声学信号)来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标。控制器12包括用于基于收发器输入信号10和第一输入信号9、20来估计语音清晰度指标的语音清晰度估计器12a。语音清晰度估计器12a配置为通过将收发器输入信号10和第一输入信号9、20进行比较来估计语音清晰度指标。收发器输入信号10用作干净参考信号(因为其源自第一无线输入信号)，而第一输入信号9、20用作带噪语音信号。语音清晰度估计器12a可以配置为基于收发器输入信号10的调制和第一输入信号9、20的调制来比较收发器输入信号10和第一输入信号9、20。语音清晰度估计器12a可以配置为基于收发器输入信号10的一个或多个频谱和/或时间表示与第一输入信号9、20的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性来比较收发器输入信号10和第一输入信号9、20。语音清晰度估计器12a可以配置为使用短时目标清晰度估计器12ac来估计语音清晰度指标。短时目标清晰度估计器12ac配置为，例如通过在短时重叠段中导出收发器输入信号10和第一输入信号9、20的时间包络之间的相关系数来在一个或多个短时段中比较收发器输入信号10和第一输入信号9、20。
控制器12配置为基于由语音清晰度估计器12a估计的语音清晰度指标来提供控制器输出信号13。
预处理器14配置为基于控制器输出信号13将预处理方案应用于第一输入信号9和收发器输入信号10。
图3是根据本发明的示例性听力设备2B的框图，其中，第一控制器输入信号20是预处理器输出信号15、20。听力设备2B包括控制器12。控制器12可操作地连接至无线电收发器7和预处理器14。控制器12配置为基于收发器输入信号10和预处理器输出信号15、20来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标。控制器12包括用于基于收发器输入信号10和预处理器输出信号15、20来估计语音清晰度指标的语音清晰度估计器12a。语音清晰度估计器12a配置为通过将收发器输入信号10和预处理器输出信号15、20进行比较来估计语音清晰度指标。收发器输入信号10用作干净参考信号(因为其源自第一无线输入信号)，而预处理器输出信号15、20用作带噪语音信号。换句话说，基于收发器信号(例如，来自外部设备的流式声音信号)和由预处理器输出的混合信号(即，收发器输入信号和第一输入信号的混合信号)来估计语音清晰度指标。语音清晰度估计器12a可以配置为基于收发器输入信号10的调制和预处理器输出信号15、20的调制来比较收发器输入信号10和预处理器输出信号15、20。语音清晰度估计器12a可以配置为基于收发器输入信号10的一个或多个频谱和/或时间表示与预处理器输出信号15、20的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性来比较收发器输入信号10和预处理器输出信号15、20。语音清晰度估计器12a可以配置为使用短时目标清晰度估计器12ac来估计语音清晰度指标。短时目标清晰度估计器12ac配置为，例如通过在短时重叠段中导出收发器输入信号10和预处理器输出信号15、20的时间包络之间的相关系数来在一个或多个短时段中比较收发器输入信号10和预处理器输出信号15、20。
控制器12配置为基于由语音清晰度估计器估计的语音清晰度指标来提供控制器输出信号13。
预处理器14配置为基于控制器输出信号13将预处理方案应用于第一输入信号9和收发器输入信号10。基于收发器输入信号10和预处理器输出信号15、20估计语音清晰度使得估计语音清晰度时的可靠性和精度提高。
图4是根据本发明的示例性听力设备2C的框图，其中，第一控制器输入信号20是处理器输出信号17、20。听力设备2C包括控制器12。控制器12可操作地连接至无线电收发器7和预处理器14。控制器12配置为基于收发器输入信号10和处理器输出信号17、20来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标。控制器12包括用于基于收发器输入信号10和处理器输出信号17、20来估计语音清晰度指标的语音清晰度估计器12a。语音清晰度估计器12a配置为通过将收发器输入信号10和处理器输出信号17、20进行比较来估计语音清晰度指标。收发器输入信号10用作干净参考信号(因为其源自第一无线输入信号)，而处理器输出信号17、20用作带噪语音信号。语音清晰度估计器12a可以配置为基于收发器输入信号10的调制和处理器输出信号17、20的调制来比较收发器输入信号10和处理器输出信号17、20。语音清晰度估计器12a可以配置为基于收发器输入信号10的一个或多个频谱和/或时间表示与处理器输出信号17、20的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性来比较收发器输入信号10和处理器输出信号17、20。语音清晰度估计器12a可以配置为使用短时目标清晰度估计器12ac来估计语音清晰度指标。短时目标清晰度估计器12ac配置为，例如通过在短时重叠段中导出收发器输入信号10和处理器输出信号17、20的时间包络之间的相关系数来在一个或多个短时段中比较收发器输入信号10和处理器输出信号17、20。
控制器12配置为基于由语音清晰度估计器估计的语音清晰度指标来提供控制器输出信号13。预处理器14配置为基于控制器输出信号13将预处理方案应用于第一输入信号9和收发器输入信号10。
图5是示出根据本发明的示例性预处理器14'的框图，其中，预处理器14'包括第一增益控制模块14a和第二增益控制模块14b。预处理器14'配置为预处理第一输入信号9和收发器输入信号10中的至少一个。预处理器14'配置为接收包括一个或多个第一增益参数和一个或多个第二增益参数的控制器输出信号13。预处理器14'配置为基于控制器输出信号13将预处理方案应用于第一输入信号9和收发器输入信号10。换句话说，预处理器14'基于控制器输出信号13来控制第一输入信号9和收发器输入信号10的增益。
在图5所示的示例中，控制器输出信号13包括第一宽带增益α和第二宽带增益β。通过测量语音清晰度来在控制器中导出宽带增益α和第二宽带增益β。在一个或多个示例性听力设备中，预处理器14'配置为将第一增益参数α应用于第一输入信号9并且将第二增益参数β应用于收发器输入信号10。预处理器14'包括第一增益控制模块14a和第二增益控制模块14b。预处理器14'配置为使用第一增益控制模块14a将第一宽带增益α应用于第一输入信号9。预处理器14'配置为使用第二增益控制模块14b将第二宽带增益β应用于收发器输入信号10。可以设想，第二增益参数β和第一增益参数α是相关的，例如，β＝1-α。预处理器14'包括混合器模块14c，其配置为混合由第一增益控制模块14a提供的信号和由第二增益控制模块14b提供的信号以提供预处理器输出信号15。
图6是示出根据本发明的示例性预处理器14”的框图，其中，预处理器14”包括第一滤波器14d和第二滤波器14e。
预处理器14”配置为预处理第一输入信号9和收发器输入信号10中的至少一个。预处理器14”配置为接收包括一个或多个第一增益参数和一个或多个第二增益参数的控制器输出信号13。预处理器14”配置为基于控制器输出信号13将预处理方案应用于第一输入信号9和收发器输入信号10。控制器输出信号13指示预处理方案。
在图6所示的示例中，预处理器14”包括用于对第一输入信号9进行滤波的第一滤波器14d和用于对收发器输入信号10进行滤波的第二滤波器14e。例如，第一滤波器14d和/或第二滤波器14e可以是自适应滤波器。控制器输出信号13的一个或多个第一增益参数包括第一组滤波器系数。控制器输出信号13的一个或多个第二增益参数包括第二组滤波器系数。预处理器14”配置为通过在第一滤波器14d中应用第一组滤波器系数来应用预处理方案。预处理器14”配置为通过在第二滤波器14e中应用第二组滤波器系数来应用预处理方案。预处理器14”包括混合器模块14f，其配置为混合由第一滤波器14d提供的信号和由第二滤波器14e提供的信号以提供预处理器输出信号15。示例性听力设备包括预处理器14”，其能够对第一输入信号和收发器输入信号进行频率整形，以优化第一输入信号和收发器输入信号的混合信号的清晰度。简而言之，这使得可以对由麦克风捕获的声学声音信号和来自外部设备的流式声音信号进行频率整形，以优化混合信号的清晰度。
图7是根据本发明的操作听力设备的示例性方法100的流程图。操作听力设备的方法100可以在根据本发明的听力设备或听力系统中执行。方法100包括：例如，在听力设备的天线上接收(102)来自外部设备的第一无线输入信号，并且例如，在听力设备的无线电收发器上将第一无线输入信号转换为收发器输入信号。
方法100包括：例如，在听力设备的输入模块上接收(104)音频信号，并且将音频信号转换为包括第一输入信号的一个或多个输入信号。
该方法包括基于收发器输入信号和第一控制器输入信号来估计(106)指示语音清晰度的语音清晰度指标。可以在听力设备的语音清晰度估计器上和/或在听力设备的控制器上执行对语音清晰度指标的估计(106)。在一个或多个示例性方法中，第一控制器输入信号是第一输入信号。例如，可以基于收发器输入信号和第一输入信号来执行对语音清晰度指标的估计(106)。在一个或多个示例性方法中，第一控制器输入信号是预处理器输出信号。例如，可以基于收发器输入信号和预处理器输出信号来执行对语音清晰度指标的估计(106)。在一个或多个示例性方法中，第一控制器输入信号是处理器输出信号。例如，可以基于收发器输入信号和处理器输出信号来执行对语音清晰度指标的估计(106)。
该方法包括基于语音清晰度指标提供(108)控制器输出信号，例如从听力设备的控制器向听力设备的预处理器提供(108)控制器输出信号。
该方法包括基于控制器输出信号将预处理方案应用(110)于第一输入信号和收发器输入信号中的至少一个。将预处理方案应用(110)于第一输入信号和收发器输入信号中的至少一个可以在听力设备的预处理器上执行。在一个或多个示例性方法中，基于控制器输出信号将预处理方案应用(110)于第一输入信号和收发器输入信号中的至少一个包括：基于控制器输出信号将预处理方案应用(110a)于第一输入信号和收发器输入信号。
在一个或多个示例性方法中，估计(106)语音清晰度指标包括比较(106a)收发器输入信号和第一控制器输入信号。例如，可以基于收发器输入信号的调制(106b)和第一控制器输入信号的调制来执行收发器输入信号和第一控制器输入信号的比较(106a)。例如，比较(106a)收发器输入信号和第一控制器输入信号可以包括确定(106c)收发器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示与第一控制器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性。
在一个或多个示例性方法中，使用(106d)短时目标清晰度估计器来执行收发器输入信号和第一控制器输入信号的比较(106a)，其中，短时目标清晰度估计器配置为在一个或多个短时段中比较收发器输入信号和第一控制器输入信号。例如，在一个或多个短时段中比较(106d)收发器输入信号和第一控制器输入信号可以包括在短时重叠段中导出收发器输入信号和第一控制器输入信号(例如，第一输入信号、预处理器输出信号或处理器输出信号)的时间包络之间的相关系数。
在一个或多个示例性方法中，方法100包括基于语音清晰度指标来确定(107)预处理方案。基于语音清晰度指标确定(107)预处理方案可以在听力设备的控制器模块上执行。例如，基于语音清晰度指标确定(107)预处理方案可以包括确定(107a)预处理方案的一个或多个第一增益参数和预处理方案的一个或多个第二增益参数。控制器输出信号可以包括预处理方案的一个或多个第一增益参数和预处理方案的一个或多个第二增益参数。控制器输出信号指示所选择的预处理方案。例如，一个或多个第一增益参数可以包括宽带第一增益，并且一个或多个第二增益参数可以包括宽带第二增益。
在一个或多个示例性方法中，基于控制器输出信号将预处理方案应用(110)于第一输入信号和收发器输入信号包括(110b)：将一个或多个第一增益参数应用于第一输入信号，并且将一个或多个第二增益参数应用于收发器输入信号。
在一个或多个示例性方法中，基于控制器输出信号将预处理方案应用(110)于第一输入信号和收发器输入信号包括(110c)：对第一输入信号进行滤波，并且对收发器输入信号进行滤波。例如，可以在第一滤波器上执行对第一输入信号的滤波，并且可以在第二滤波器上执行对收发器输入信号的滤波，反之亦然。在一个或多个示例性方法中，一个或多个第一增益参数包括第一组滤波器系数，并且一个或多个第二增益参数包括第二组滤波器系数。例如，控制器输出信号可以包括第一组滤波器系数和/或第二组滤波器系数。
本文公开的听力设备和方法允许获得对语音清晰度指标的估计，并且允许根据估计的语音清晰度指标而应用于输入信号和收发器输入信号的预处理的自适应。这提供了如下优点，使收发器输入信号(例如，来自一个或多个外部/配偶麦克风设备的信号)的处理适应于来自一个或多个麦克风的输入信号。例如，本发明有利地使听力设备能够以最佳水平衰减输入信号。本发明的优点在于，防止听力设备用户与音频环境断开连接，同时仍能够理解经由来自外部设备的收发器输入信号接收到的语音。
使用词语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等并不意味着任何特定顺序，而是被包括以用于识别各个元件。此外，词语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是使用词语第一、第二等来区分一个元件与另一元件。请注意，这里和其他地方使用词语第一和第二，仅用于标注目的，并不旨在表示任何特定的空间或时间排序。此外，第一元件的标注并不意味着存在第二元件，反之亦然。
虽然已经示出和描述了具体特征，但是应当理解，它们并不旨在限制所要求保护的发明，并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离所要求保护的发明的精神和范围的情况下进行各种改变和修改。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。所要求保护的发明旨在涵盖所有替代方案、修改和等同物。

Claims (15)

1.一种听力设备，包括：
天线，用于将来自外部设备的第一无线输入信号转换为天线输出信号；
无线电收发器，耦合至所述天线，并且用于将所述天线输出信号转换为收发器输入信号，
输入模块，用于提供第一输入信号，所述输入模块包括第一麦克风；
处理器，用于处理输入信号并且基于输入信号来提供处理器输出信号；
接收器，用于将基于所述处理器输出信号的输出信号转换为音频输出信号；
预处理器，可操作地连接至所述输入模块和所述无线电收发器，并且用于基于所述第一输入信号和所述收发器输入信号来提供预处理器输出信号；
控制器，可操作地连接至所述无线电收发器，所述控制器包括语音清晰度估计器，用于基于所述收发器输入信号和第一控制器输入信号来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标，其中，所述控制器配置为基于所述语音清晰度指标来提供控制器输出信号；以及
其中，所述预处理器配置为基于所述控制器输出信号来将预处理方案应用于所述第一输入信号和所述收发器输入信号中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述第一控制器输入信号是所述第一输入信号。
3.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述第一控制器输入信号是所述预处理器输出信号。
4.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述第一控制器输入信号是所述处理器输出信号。
5.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中，所述语音清晰度估计器配置为通过比较所述收发器输入信号和所述第一控制器输入信号来估计所述语音清晰度指标。
6.根据权利要求5所述的听力设备，其中，所述语音清晰度估计器配置为基于所述收发器输入信号的调制和所述第一控制器输入信号的调制来比较所述收发器输入信号和所述第一控制器输入信号。
7.根据权利要求5所述的听力设备，其中，所述语音清晰度估计器配置为基于所述收发器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示与所述第一控制器输入信号的一个或多个频谱和/或时间表示之间的相关性来比较所述收发器输入信号和所述第一控制器输入信号。
8.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中，所述语音清晰度估计器配置为使用短时目标清晰度估计器来估计所述语音清晰度指标，其中，所述短时目标清晰度估计器配置为在一个或多个短时段中比较所述收发器输入信号和所述第一控制器输入信号。
9.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中，所述控制器配置为基于所述语音清晰度指标来确定所述预处理方案。
10.根据权利要求9所述的听力设备，其中，所述控制器配置为通过确定所述预处理方案的一个或多个第一增益参数以及所述预处理方案的一个或多个第二增益参数来基于所述语音清晰度指标确定所述预处理方案。
11.根据权利要求10所述的听力设备，其中，所述预处理器配置为通过将所述一个或多个第一增益参数应用于所述第一输入信号并且将所述一个或多个第二增益参数应用于所述收发器输入信号来应用所述预处理方案。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的听力设备，其中，所述一个或多个第一增益参数包括第一组滤波器系数，并且所述一个或多个第二增益参数包括第二组滤波器系数。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的听力设备，其中，基于所述语音清晰度指标确定所述一个或多个第一增益参数和所述一个或多个第二增益参数包括：在每个频带中测量语音清晰度指标，并且基于在每个频带中测得的语音清晰度指标来生成一个或多个第一频率相关增益参数和一个或多个第二频率相关增益参数。
14.根据前述权利要求中任一项所述的听力设备，其中，所述外部设备是配偶麦克风设备，并且其中，所述收发器输入信号是来自所述配偶麦克风设备的语音声音信号。
15.一种操作听力设备的方法，所述方法包括：
从外部设备接收第一无线输入信号并将所述第一无线输入信号转换为收发器输入信号；
接收音频信号并将所述音频信号转换为包括第一输入信号的一个或多个输入信号；
基于所述收发器输入信号和第一控制器输入信号来估计指示语音清晰度的语音清晰度指标；
基于所述语音清晰度指标来提供控制器输出信号；以及
基于所述控制器输出信号来将预处理方案应用于所述第一输入信号和所述收发器输入信号中的至少一个。
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