CN109474876B - 用于运行助听器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行助听器(4)的方法(2)，其中由第一输入转换器(6)从声音信号(10)产生第一输入信号(12)，其中由第二输入转换器(8)从声音信号产生第二输入信号(14)，其中预设第一角度

和角度范围

其中根据频带借助第一输入信号、第二输入信号和第一角度形成衰减定向信号(28)，其至少针对处于围绕第一角度的角度范围内的第二角度

具有相对衰减，并且由此确定叠加参数，借助第一输入信号和第二输入信号以及叠加参数和/或第二角度形成放大定向信号(34)，其针对第二角度具有相对放大，由衰减定向信号和放大定向信号产生呈一定角度的定向信号(40)，并且借助呈一定角度的定向信号产生输出信号(50)。

Description

用于运行助听器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行助听器的方法，其中，由第一输入转换器从声音信号产生第一输入信号，其中，由第二输入转换器从声音信号产生第二输入信号，其中，根据第一输入信号、第二输入信号形成放大定向信号，并且其中，从放大定向信号产生输出信号。

背景技术

在助听器中，环境的声音信号通过一个或多个输入转换器被转换为相应的电信号，为了校正助听器的用户的听力损失，还将电信号取决于频带地放大，并且这样放大的信号通过输出转换器被转换为输出声音信号，输出声音信号被输出到用户的耳朵。在此，助听器的两个原则上的任务在于：给用户呈现出与其单独的、由于听力损失引起的要求一致的声波图，并且在声波图中可能的有用信号在尽可能小的范围中被噪音所掩盖，也就是存在尽可能有利的信噪比(SNR)。

针对具有至少两个输入转换器的助听器，这可以通过将定向麦克风(必要时根据频带地)应用到相应的输入信号上来实现。为此假设，有用信号，例如语音或音乐，大多从清楚限定的方向到达用户，而相反地，许多类型的噪音或干扰噪音来自比较宽的角度范围，由此无法为声音源指定清楚的方向。

在助听器中的定向麦克风的大多数的实现中此外假设，用户本能地将其视线方向对准有用信号源取向，从而用于抑制干扰噪音的定向麦克风基本上在用户的正面方向上取向。然而通过干扰噪音的期望的抑制，这有时导致对环境的不自然的感受。远离定向麦克风的优选方向地发生的声音事件通过噪音抑制与其对于环境情况的真实反映是否是必需的无关地被淡化。这种声音事件的定位相应地对于助听器的用户通常可能是不满意的，这会影响其对环境的总体感受。

此外，定向麦克风的现有的算法没有在足够的程度中考虑到单独的解剖学事件并且由此产生的例如关于真实耳朵的定向范围(Richtfeld)给出的限制。因此，人耳基于耳廓的形状例如具有相对于声音信号向后明显减小的敏感性，而通过外耳和耳道的形状，最大的听力敏感性的方向在最大意义上向前倾斜地取向，其中，精确的最大值依据单独的解剖结构改变。针对尽可能实际的听觉感知要考虑到这些情况。在双耳助听器系统中存在的、由分别在用户的耳朵上产生的两个全向信号形成定向麦克风的可能性在此也不能够充分地反映解剖学事件和由此产生的限制。

发明内容

因此，本发明的要解决的技术问题是，提供一种用于运行助听器的方法，其允许尽可能实际的空间上的听觉感知，并且在此应该提供至少原则上的可能性：考虑针对空间上的听觉感知的特定于用户的解剖学特殊性。

所提到的技术问题根据本发明通过用于运行助听器的方法来解决，其中，由第一输入转换器从声音信号产生第一输入信号，其中，由第二输入转换器从声音信号产生第二输入信号，其中，预设第一角度和角度范围，其中，根据频带，借助第一输入信号、第二输入信号和第一角度形成衰减定向信号，其至少针对处于围绕第一角度的角度范围内的第二角度具有相对衰减，并且由此确定叠加参数，其中，借助第一输入信号和第二输入信号以及叠加参数和/或第二角度形成放大定向信号，其针对第二角度具有相对放大，其中，由衰减定向信号和放大定向信号产生呈一定角度的定向信号(winkelbetonten Richtsignal)，并且其中，借助呈一定角度的定向信号产生输出信号。有利的和部分的实施方式是随后的描述的内容。

第一输入信号和第二输入信号优选分别具有全向定向特性。借助第一输入信号和第二输入信号形成衰减定向信号在此可以尤其是以如下方式进行：首先从第一输入信号和第二输入信号形成大量分别具有非平凡的定向特性的中间信号，并且随后从这些中间信号依据第一角度例如通过线性叠加形成衰减定向信号。相同的中间信号在此尤其是也可以用于产生放大定向信号(相应地依据叠加参数和/或第二角度)。

为此替换地也可想到，直接通过第一输入信号与第二输入信号的时间延迟的叠加形成衰减定向信号。针对放大定向信号也可以实现类似情况。

在此也可以隐含地实现第一角度和角度范围的预设，也就是例如通过参数实现(如果相应的参数明确确定第一角度或角度范围的话)。如果例如应当通过叠加中间信号形成衰减定向信号，则第一角度可以隐含地通过临时的叠加参数a0来预设，其相应于在第一角度中的衰减定向信号的敏感性最小值。尤其是相应于在第二角度中的敏感性最小值的最终的叠加参数a于是可以通过改变，例如以使信号电平、超过刚好相应于该角度范围的范围Δa的叠加参数最小化的形式实现。

在第二角度中的衰减定向信号的相对衰减尤其是理解为：在该角度下，敏感性呈现与定向特性的全局最大值相比明显更小的值，并且尤其是具有局部最小值。然而，局部最小值的条件也可以以如下方式放宽：该局部最小值至少在围绕第一角度的角度范围内找到，如果敏感性从最小值出发在整个角度范围内单调地增加，并且呈现与全局最大值相比明显更小的值。放大定向信号在第二角度中的相对放大在此尤其是理解为相对于全局最小值明显提高的敏感性，并且尤其是理解为在第二角度，即例如超过预设的角度范围的邻近环境中的敏感性的局部最小值的缺失。预设的角度范围在此尤其是可以包括直至+/-15°，优选直至+/-10°的展开。衰减定向信号中的相对衰减可以在该关系中尤其是理解为：超过明显大于预设的角度范围的空间角度范围地，即例如在一个象限内，在第二角度中的衰减定向信号具有与第二角度所处的象限中的最大值相比明显更小的敏感性。通过放大定向信号的相对放大可以在该关系中理解为：在第二角度中的放大定向信号具有与该象限内的放大定向信号的敏感性的最小值相比明显更大的敏感性。

呈一定角度的定向信号现在可以以如下方式构建：由于放大定向信号在第二角度的方向上的贡献，呈一定角度的定向信号本身具有相对放大。在此，衰减定向信号或其在呈一定角度的定向信号中的贡献提供了附加的自由度，以便可以调节呈一定角度的定向信号相对于第二角度的定向作用(Richtwirkung)的强度。由于在第二角度的方向上的衰减定向信号的相对衰减(其相对于衰减定向信号的敏感性的全局最大值是重要的并且在理想情况下导致在第二角度的方向上的完全抑制)，可以通过衰减定向信号在呈一定角度的定向信号上的份额调节声音信号的份额，声音信号源远离第二角度，而不会通过在第二角度中的该调节出现需要重新匹配放大定向信号的明显改变。

优选地，所提到的方法步骤分别根据频带执行，并且优选地，呈一定角度的定向信号根据频带通过输出电平匹配于助听器的用户的单独的要求。然而，这种匹配也可以根据附加的必要时方向噪音抑制(direktionale Rauschunterdrückung)和/或根据全向信号贡献的重新的根据频带的补充来实现。有利地，衰减定向信号由第一输入信号和第二输入信号或由中间信号形成，中间信号分别从第一输入信号和第二输入信号导出，其中，为了形成衰减定向信号，信号电平关于围绕第一角度的角度范围被最小化。这尤其意味着，第一输入信号和第二输入信号直接或，在由从中导出的中间信号形成的情况下，间接地分别线性地输入衰减定向信号。用于形成衰减定向信号的信号电平的最小化在此理解为：第一输入信号和第二输入信号或由此导出的中间信号相应凸形地叠加，并且关于信号电平的叠加参数被最小化，其中，最小化在边缘条件下发生，使得针对敏感性的局部最小值的产生的第二角度位于围绕第一角度的预设的角度范围内。由该最小化产生的信号现在作为衰减定向信号呈现，并且相应于针对该信号的敏感性的局部最小值的角度被用作第二角度以及产生的叠加参数，用于放大定向信号和/或进一步的信号处理。

借助这种最小化形成衰减定向信号具有如下优点：为了放大相应的定向作用而被输入呈一定角度的定向信号的信号份额提供对呈一定角度的定向信号的总电平的特别小的贡献，并且因此针对定向作用的附加的自由度更少地影响环境声音的总的声波图。

在进一步有利的设计方案中，借助第一输入信号和第二输入信号形成第一定向信号和第二定向信号作为中间信号。优选地，第一定向信号和第二定向信号在此分别由第一输入信号和第二输入信号的时间延迟的叠加形成。在此特别优选地，各自的时间延迟通过从第一输入转换器到第二输入转换器的声音路程或相反的声音路程给定，从而第一定向信号相对于通过第一输入转换器和第二输入转换器限定的轴线具有心形的定向特性，并且第二定向信号相应地具有反心形的定向特性。

在此合适地，借助第一定向信号和第二定向信号依据第一角度和角度范围形成衰减定向信号，和/或借助第一定向信号和第二定向信号依据叠加参数和/或第二角度形成放大定向信号。

所提到的定向信号用作中间信号具有如下优点：为了形成衰减定向信号和放大定向信号，并且尤其是为了估计相应的取决于角度的衰减或放大，不必进行时间参数的变化，而是变化可以借助叠加参数进行。由此，不必实现具有可能在个别情况下低于扫描周期的变化的延迟，而是仅实现代数运算。

特别优选地，形成陷波滤波器定向信号(Kerbfilter-Richtsignal)作为衰减定向信号。其理解为如下信号，该信号的定向特性在至少一个方向上具有相对于敏感性的全局最大值减小了至少6dB，优选几十dB的敏感性，其中，在敏感性的最小值中的定向特性的形状相应于凹口(Kerbe)。优选地，最小值，即“凹口”位于第二角度θ2中。通过作为衰减定向信号的陷波滤波器，随后的取决于角度的方法步骤可以特别简单地控制，这是因为在第二角度中的衰减定向信号的信号份额可以被忽略。

优选地，呈一定角度的定向信号通过衰减定向信号和放大定向信号的叠加，即尤其是通过线性叠加形成。呈一定角度的定向信号在此尤其是可以通过如下形式的叠加形成：

S＝L+c·N，

其中，S是呈一定角度的定向信号，L是放大定向信号，N是衰减定向信号，并且c是线性因数。在此，c的绝对值越大，则呈一定角度的信号的定向作用在此越强。

在此合适地，为了产生呈一定角度的定向信号，信号电平被最小化。由此可以实现，衰减定向信号的贡献(其代表远离第二角度的期望的优选方向的空间方向)以尽可能小的程度被输入呈一定角度的定向信号。

证实为进一步有利的是，为了产生输出信号执行方向噪音抑制，其中为此，呈一定角度的定向信号被预设为有用信号，衰减定向信号被预设为干扰信号。方向噪音抑制原则上是在许多助听器中使用的用于改进SNR的算法。在此假设取向的有用信号，并且放大的定向信号对准该方向取向。另外的空间方向在此被衰减，这是因为假设在这些空间方向上，干扰噪音份额是更高的。在本方法的范围内，总是存在的放大定向信号或衰减定向信号现在可以被用于放大或衰减。当已经通过总信号电平关于预设的角度范围被最小化来产生衰减定向信号时，这尤其是有利的，这是因为在该情况下假设在衰减定向信号中的有用信号份额是最小的，而相反地，在尽可能互补的放大定向信号中的有用信号份额是特别高的。因此，在本方法的范围内产生的定向信号以有利的方式在助听器中经常应用的另外的信号处理过程中被使用。

证实为进一步有利的是，为了产生输出信号，根据频率来混合全向信号。混合可以在此尤其是，与取决于频率的线性因数的简单的线性组合。人的空间上的听觉感知具有明显的频率依赖关系。通过全向信号的根据频带的补充，可以以特别简单的方式考虑频率依赖关系，其中，尤其是正确地描绘出在其中通常存在听力敏感性的更小的角度依赖关系的频带。

本发明还涉及一种助听器，其具有用于产生第一输入信号的第一输入转换器、用于产生第二输入信号的第二输入转换器、信号处理单元和用于从输出信号产生输出声音信号的输出转换器，其中，信号处理单元设计为，用于借助第一输入信号和第二输入信号通过之前描述的方法产生输出信号。针对该方法和其改进方案提到的优点可以在此被合理地转用到助听器。在进一步有利的设计方案中，本发明还涉及一种具有两个这种助听器的双向助听器系统和尤其是一种双耳助听器系统，在其中，助听器系统的两个助听器为了改进空间上的听力感受彼此分别传递信号份额。

附图说明

下面，借助附图详细阐述本发明的实施例。在此分别示意性地：

图1以方框图示出了用于运行助听器以获得尽可能实际的听觉感知的方法。

具体实施方式

图1示意性地以方框图示出用于运行助听器4的方法2。助听器4具有第一输入转换器6和第二输入转换器8，其由环境的声音信号10产生第一输入信号12或第二输入信号14。第一输入转换器6和第二输入转换器8在该情况下分别构造为全向麦克风。在预处理步骤16中，现在由第一输入信号12和第二输入信号14产生第一定向信号18和第二定向信号20作为中间信号。在此，第一定向信号18具有定向特性22，该定向特性通过心形给出，心形的优选方向24沿轴线25延伸，该轴线通过两个输入转换器6、8形成。第二定向信号20具有与第一定向信号18互补的定向特性26，该定向特性关于沿第一输入转换器6和第二输入转换器8的轴线25通过反心形给出。

现在由第一定向信号18和第二定向信号20形成衰减定向信号28。为此，现在首先在外部预设第一角度θ1，其中，预设可以静态或动态地进行。静态预设在此可以例如通过将除了别的之外解剖学地导致的角度值存储在数据库中来进行，而动态预设也可以考虑到当前的听力情况。衰减定向信号28现在首先被实现为在预设的第一角度θ1的方向上的陷波滤波器30。陷波滤波器30在此由第一定向信号18和第二定向信号20的线性叠加获得。为此，此外还预设了角度范围Δθ，在该角度范围内，可以围绕第一角度θ1改变陷波滤波器30的最小的敏感性的方向。衰减定向信号28因此给定为：

N＝R1-a·R2(针对θ2>90°)，

其中，N表示衰减定向信号28，R1和R2表示第一或第二定向信号18、20。用于叠加的相应的叠加参数a最终以如下方式确定：使得衰减定向信号28的超过角度范围Δθ的产生的信号电平是最小的。针对陷波滤波器30的最小的敏感性的方向因此没有强制性地处于第一角度θ1的方向，而是处于第二角度θ2的方向，第二角度位于围绕第一角度θ1的角度范围Δθ内。在第二角度θ2位于助听器4的用户的前大脑半球内的情况下，针对叠加还更换第一定向信号和第二定向信号，即：

N＝R2-a·R1针对θ2<90°。

现在根据叠加参数a或根据通过其确定的角度θ2由第一定向信号18和第二定向信号20形成放大定向信号34。放大定向信号34在此具有定向特性36，其敏感性在第二角度θ2中优选具有局部最大值，或者局部最大值位于围绕第一角度θ1的角度范围Δθ内。角度范围Δθ在此例如可以通过20°的区间(即θ1+/-10°)形成。

在此尤其是在第二角度θ2的方向上作为与衰减定向信号28互补的定向信号形成放大定向信号34。在衰减定向信号28作为在第二角度θ2的方向上的陷波滤波器30应该具有尽可能小的敏感性时，在第二角度θ2的方向上的放大定向信号34具有相对于最大的敏感性尽可能小的衰减。这例如可以通过如下形式的第一定向信号18和第二定向信号20的线性叠加实现：

L＝R1-b·R2，

其中，L表示放大定向信号34，b是叠加参数，其能够依据衰减定向信号28的叠加参数a来选择。在第二角度θ2位于助听器4的用户的后大脑半球中的情况下，b通过-a给定。如果第二角度θ2位于用户的前大脑半球中，则b＝a-2。由此，放大定向信号34的定向特性36在心形或反心形与全向特性之间改变。放大定向信号34现在还经受幅度补偿38，其考虑到心形的和全向的定向特性的对于相同的全向输入信号来说不同的先验输出电平。

现在，借助线性叠加由衰减定向信号28和放大定向信号34形成呈一定角度的定向信号40。其在此从如下形式得到：

S＝L+c·N，

其中，S表示呈一定角度的定向信号40，c是叠加参数，其随着绝对值的增加而导致关于第二角度θ2的定向作用的放大。叠加参数c在此可以从呈一定角度的定向信号40的总输出电平的最小化获得。

呈一定角度的定向信号40现在以如下方式构建：由于放大定向信号34在第二角度θ2的方向上的份额而存在特别高的敏感性，同时通过最小化过程依据真实的声音事件可以通过衰减定向信号28抑制来自不同的方向的干扰噪音，而这不会明显影响到放大定向信号32的贡献。在作为期望的优选方向的第一角度θ1的预设的范围内，借助在围绕预设的第一角度θ1的角度范围Δθ内使总输出电平最小化来创建衰减定向信号28还导致使衰减定向信号特别好地匹配于分别当前存在的声音事件。

呈一定角度的定向信号40现在附加地还可以经受方向噪音抑制42，其中，呈一定角度的定向信号40本身在此解释为有用信号44，并且衰减定向信号28在此解释为干扰噪音份额46。由方向噪音抑制42产生的信号48现在还根据频带混合全向信号，例如第一输入信号12，的信号份额，并且因此产生输出信号50，其由助听器4的输出转换器52转换为输出声音信号54，输出声音信号被输送给助听器4的用户的耳朵。通过呈一定角度的定向信号40在输出信号50上的份额，输出声音信号54以特别实际的方式描绘助听器4的声音环境，这是因为取决于角度或空间的衰减被模拟，如其通过真实外耳形成的那样。通过全向的第一输入信号12在输出信号50上的份额，在此可以根据频带控制真实耳朵的定向作用或衰减。在此附加地，输出信号的信号电平还可以单独地特定于用户地在各个频带中下降或提升。

尽管本发明在细节上通过优选的实施例详细说明和描述，但是本发明并不局限于该实施例。可以由本领域技术人员从中导出另外的变型方案，而不会脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

2 方法

4 助听器

6 第一输入转换器

8 第二输入转换器

10 环境的声音信号

12 第一输入信号

14 第二输入信号

16 预处理步骤

18 第一定向信号

20 第二定向信号

22 定向特性

24 优选方向

25 轴线

26 定向特性

28 衰减定向信号

30 陷波滤波器

34 放大定向信号

36 定向特性

38 幅度补偿

40 呈一定角度的定向信号

42 方向噪音抑制

44 有用信号

46 干扰噪音份额

48 产生的信号

50 输出信号

52 输出转换器

54 输出声音信号

θ1 第一角度

θ2 第二角度

Δθ 角度范围

Claims (10)

1.一种用于运行助听器(4)的方法，

其中，由第一输入转换器(6)从声音信号(10)产生第一输入信号(12)，

其中，由第二输入转换器(8)从声音信号(10)产生第二输入信号(14)，

其中，预设第一角度(θ1)和角度范围(Δθ)，

其中，根据频带，

-借助第一输入信号(12)、第二输入信号(14)和第一角度(θ1)形成衰减定向信号(28)，其至少针对处于围绕第一角度(θ1)的角度范围(Δθ)内的第二角度(θ2)具有相对衰减，并且由此确定叠加参数，

-借助第一输入信号(12)和第二输入信号(14)以及叠加参数和/或第二角度(θ2)形成放大定向信号(34)，其针对第二角度(θ2)具有相对放大，

-由衰减定向信号(28)和放大定向信号(34)产生呈一定角度的定向信号(40)，并且

-借助呈一定角度的定向信号(40)产生输出信号(50)，

其中，由如下中间信号(18、20)形成衰减定向信号(28)，所述中间信号分别由第一输入信号(12)和第二输入信号(14)导出，并且

其中，为了形成衰减定向信号(28)，信号电平关于围绕第一角度(θ1)的角度范围(Δθ)被最小化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助第一输入信号(12)和第二输入信号(14)形成第一定向信号(18)和第二定向信号(20)作为中间信号。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中，借助第一定向信号(18)和第二定向信号(20)依据第一角度(θ1)和角度范围(Δθ)形成所述衰减定向信号(28)，和/或

其中，借助第一定向信号(18)和第二定向信号(20)依据叠加参数和/或第二角度(θ2)形成放大定向信号(34)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，形成陷波滤波器定向信号(30)作为衰减定向信号(28)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过叠加衰减定向信号(28)和放大定向信号(34)形成呈一定角度的定向信号(40)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，为了产生呈一定角度的定向信号(40)，信号电平被最小化。

7.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，为了产生输出信号(50)，执行方向噪音抑制(42)，并且

其中为此，呈一定角度的定向信号(40)被预设为有用信号(44)，衰减定向信号(28)被预设为干扰信号(46)。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了产生输出信号(50)，依据频率来混合全向信号(12、14)。

9.一种助听器(4)，其具有用于产生第一输入信号(12)的第一输入转换器(6)、用于产生第二输入信号(14)的第二输入转换器(8)、信号处理单元和用于从输出信号(50)产生输出声音信号(54)的输出转换器(54)，其中，信号处理单元设计为，用于借助第一输入信号(12)和第二输入信号(14)通过根据权利要求1至8中任一项所述的方法产生输出信号(50)。

10.一种具有两个根据权利要求9所述的助听器(4)的双耳助听器系统。

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