CN109997374B - 双耳侧系统中的双耳线索保留 - Google Patents

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Abstract

本文中提出用于在诸如双耳侧听觉/听力假体系统等双耳侧系统中保留/保持双耳线索的技术。双耳侧系统包括第一双耳侧假体和第二双耳侧假体，每个双耳侧假体包括自动增益控制(AGC)系统。第一双耳侧假体和第二双耳侧假体通过AGC更新信道/链路彼此通信以便以功率有效的方式交换AGC更新。

Description

双耳侧系统中的双耳线索保留
技术领域
本发明总体上涉及双耳侧听力假体系统中的无线通信。
背景技术
近几十年来，医疗设备系统已经向接受者提供了广泛的治疗益处。例如，听力假体系统是一种医疗设备系统，其包括一个或多个听力假体，这些听力假体用于将声音信号转换成一个或多个声学、机械和/或电刺激信号以传递给接受者。可以形成听力假体系统的一部分的一个或多个听力假体包括例如助听器、耳蜗植入物、中耳刺激器、骨传导设备、脑干植入物、电声设备和向接受者提供声学、机械和/或电刺激的其他设备。
一种特定类型的听力假体系统包括位于接受者的每个耳朵处的两个听力假体，该听力假体系统在本文中被称为“双耳侧听力假体系统”或更简单地被称为“双耳侧系统”。更具体地，在双耳侧系统中，两个假体中的每个假体都向接受者的两只耳朵中的一只耳朵(即，接受者的右耳或左耳)提供刺激。双耳侧系统可以通过例如消除头部阴影效应，利用提供关于声源位置的线索并且帮助将期望声音与背景噪声分离的耳间时间延迟和级别差等来改善接受者对声音信号的感知。
发明内容
在本文中提出的一个方面，提供了一种双耳侧听力假体系统。双耳侧听力假体系统包括第一听力假体，第一听力假体包括：被配置为接收声音信号的至少第一声音输入元件，以及被配置为使在至少第一声音输入元件处接收的声音信号的级别衰减的第一自动增益控制(AGC)系统。双耳侧听力假体系统还包括第二听力假体，第二听力假体包括：被配置为接收声音信号的至少第二声音输入元件；被配置为使在至少第二声音输入元件处接收的声音信号的级别衰减的第二AGC系统，其中第一听力假体和第二听力假体被配置为以基于第一AGC系统或第二AGC系统中的一个或多个AGC系统的操作定时而选择的AGC更新速率来彼此交换AGC更新。
在本文中提出的另一方面，提供了一种方法。该方法包括：在第一双耳侧听力假体和第二双耳侧听力假体处接收声音信号，其中第一听力假体和第二听力假体各自被配置为执行对声音信号的一个或多个自动增益控制(AGC)操作；以及将AGC更新从至少第一听力假体发送到第二听力假体，其中AGC更新的发送速率基于与一个或多个AGC操作中的至少一个AGC操作相关联的操作定时参数而被设置。
在本文中提出的另一方面，提供了一种听力假体。听力假体包括：被配置为操纵在听力假体处接收的声音信号的级别的自动增益控制(AGC)系统；以及被配置为操作无线AGC信道的收发器，AGC更新可以通过该无线AGC信道被发送到第二听力假体，并且其中收发器发送AGC更新的速率是动态可调节的。
附图说明
本文中结合附图描述本发明的实施例，在附图中：
图1A是本文中提出的实施例可以在其中被实现的双耳侧听力假体系统的示意图；
图1B是包括图1A的双耳侧听力假体系统的接受者的侧视图；
图2是图1A的双耳侧听力假体系统的组件的示意图；
图3是图1A的双耳侧听力假体系统的所选择的组件的功能框图；
图4是根据本文中提出的实施例的双耳侧听力假体系统中的自动增益控制(AGC)系统的框图；
图5是示出根据本文中提出的实施例的声音信号到双耳侧听力假体系统的接受者的示例呈现的图；
图6A、6B和6C是示出在两个双耳侧听力假体彼此不通信时由听力假体双耳侧系统的双耳侧听力假体中的AGC系统引起的失真的一系列图表；
图7A、7B和7C是示出具有理想AGC更新链路的两个双耳侧听力假体的操作的一系列图表；
图8A、8B和8C是示出根据本文中提出的实施例的、本文中提出的用以基本上保留双耳侧听力假体系统中的双耳线索的技术的一个示例实施方式的结果的一系列图表；
图9是根据本文中提出的实施例的双耳侧听力假体系统操作以动态地调节AGC更新速率的方法的流程图；
图10是示出根据本文中提出的实施例的直到越过示例快速AGC拐点以获取各种声音级别的预期持续时间的图表；
图11A、11B和11C是示意性地示出可能由于AGC操作而发生的可能的耳间级别差(ILD)和单侧误差的一系列图；
图12是图形地示出ILD误差结果的图；
图13是示意性地示出用以解决ILD误差的示例决策空间的图；
图14是根据本文中提出的实施例的被执行以标识和解决ILD误差的操作的流程图；
图15A至图15E是示出根据本文中提出的实施例的考虑内部AGC状态对动态地调节AGC更新速率的影响的一系列图；以及
图16是根据本文中提出的实施例的方法的高级别流程图。
具体实施方式
本文中提出的是用于在诸如双耳侧听力/听觉假体系统等双耳侧系统中保留/保持双耳线索的技术。双耳侧系统包括第一双耳侧假体和第二双耳侧假体，每个双耳侧假体包括自动增益控制(AGC)系统。第一双耳侧假体和第二双耳侧假体通过有线或无线AGC更新信道/链路彼此通信以通过功率有效的方式交换AGC更新。在某些实施例中，在本文中被称为AGC更新速率的发送AGC更新的速率(即，AGC更新的定时)可以基于与第一双耳侧假体和第二双耳侧假体中的AGC系统中的一个或多个AGC系统的至少一个AGC操作相关联的操作定时参数。
为了便于说明，将参考特定说明性双耳侧听力假体系统、即双耳侧耳蜗植入系统来描述本发明的实施例。然而，应当理解，本发明的实施例可以被用在其他双耳侧听力假体系统，诸如双模态系统、包括听觉脑干刺激器的双耳侧听力假体系统、助听器、骨传导设备、机械刺激器等中。因此，应当理解，下面描述的特定实施方式仅仅是说明性的，而非限制本发明的范围。
图1A和图1B是佩戴形成双耳侧耳蜗植入系统(双耳侧系统)100的被统称为“双耳侧假体”的左耳蜗假体102L和右耳蜗假体102R的接受者的示意图。图2是图1A和图1B的双耳侧系统100的示意视图。如图2所示，假体102L包括外部组件212L，外部组件212L包括经由线缆202L电连接到外部线圈201L的声音处理单元203L。
假体102L还包括被植入在接受者中的可植入组件210L。可植入组件210L包括内部线圈204L、刺激器单元205L和被植入在接受者的左耳蜗(图2中未示出)中的刺激部件(例如，电极阵列)206L。在操作中，由假体102L接收的声音通过声音处理单元203L内的声音处理器被转换为编码数据信号，并且经由例如磁感应无线电频率(RF)链路从外部线圈201L被传输到内部线圈204L。这种链路在本文中被称为紧密耦合链路(CCL)，其也用于从外部组件212L向可植入组件210L传输功率。
在图2的示例中，假体102R基本上类似于假体102L。特别地，假体102R包括外部组件212R，外部组件212R包括声音处理单元203R、线缆202R和外部线圈201R。假体102R还包括可植入组件210R，可植入组件210R包括内部线圈204R、刺激器205R和刺激部件206R。
图3是功能性地示出双耳侧系统100的所选择的组件以及在其中实现的通信链路的示意图。如上所述，双耳侧系统100包括声音处理单元203L和203R。声音处理单元203L包括收发器218L、至少一个声音输入元件(例如，麦克风)219L、以及形成声音处理器的一部分的自动增益控制(AGC)系统220L。类似地，声音处理单元203R还包括收发器218R、至少一个声音输入元件(例如，麦克风)219R、以及形成声音处理器的一部分的AGC系统220R。
声音处理器203L经由CCL 214L与可植入组件210L通信，而声音处理器203R经由CCL 214R与可植入组件210R通信。在一个实施例中，CCL 214L和214R是磁感应(MI)链路，但是在备选实施例中，链路214L和214R可以是现在已知或以后开发的任何类型的无线链路。在图3的示例性布置中，CCL 214L和214R通常以在约5至50MHz的范围内的频率操作(例如，有目的地传输数据)。
如图3所示，声音处理单元203L和203R使用收发器218L和218R经由单独的无线AGC更新信道或链路216彼此通信。AGC更新信道216可以例如是磁感应(MI)链路、短距离无线链路(诸如使用在2.4至2.485千兆赫(GHz)的工业、科学和医疗(ISM)带内的短波超高频(UHF)无线电波进行通信的
Figure BDA0002074066600000051
链路)或其他类型的无线链接。
Figure BDA0002074066600000052
是
Figure BDA0002074066600000053
SIG所拥有的注册商标。如下面进一步描述的，根据本文中提出的实施例，AGC更新信道216用于以功率有效的速率传输双耳侧AGC更新，该功率有效的速率基于与AGC系统220L和220R中的一个或多个AGC系统的至少一个AGC操作相关联的操作定时参数而被选择。虽然图1A、1B、2和3总体上示出了双耳侧假体102L和102R之间的无线通信的使用，但是应当理解，本文中提出的实施例也可以在使用有线双耳侧链路的系统中实现。
图1A、1B、2和3总体上示出了其中双耳侧系统100包括位于接受者的左耳和右耳处的外部组件的布置。应当理解，本发明的实施例可以在具有备选布置的双耳侧系统中实现。例如，本发明的实施例也可以在完全可植入的双耳侧系统中实现。在完全可植入的双耳侧系统中，所有组件被配置为被植入接受者的皮肤/组织下，并且因此系统在至少有限的时间段内操作而无需任何外部设备。
如上所述，耳蜗假体102L和102R分别包括声音处理单元203L和203R，每个声音处理单元包括声音处理器。声音处理单元203L和203R中的声音处理器各自被配置为执行一个或多个声音处理操作以将声音信号转换为刺激控制信号，该刺激控制信号由刺激器单元可使用以生成电刺激信号以传递给接受者。这些声音处理操作通常包括自动增益控制(AGC)操作，并且因此声音处理器通常被称为各自包括AGC系统。换言之，图2的AGC系统220L和220R可以在功能上作为声音处理器的一部分进行操作。图4是示出用于双耳侧假体中的声音处理器的AGC系统220的一个示例布置的框图，该双耳侧假体诸如图1A至图3中的双耳侧假体102R和102L。为了便于说明，将参考图4的各自包括AGC系统220的双耳侧假体102R和102L来描述本文中提出的实施例。
图4示出了由三个AGC阶段/模块/块组成的示例三环或三阶段AGC系统220，其在本文中被称为AGC 422、424和426。AGC 422在本文中有时被称为“慢速AGC”。AGC 424在本文中有时被称为“中等AGC”，并且AGC 426在本文中有时被称为“快速AGC”。通常，AGC 422、424和426各自操作以操纵(即，衰减)声音信号以避免信号削波、失真和其他降级并且在电的和受损的声学听力中发现的较小动态范围内呈现宽动态范围的声音。例如，AGC 422、424和426各自分别生成增益423、425和427，在适当的情况下，这些增益在组合框428处组合以施加于声音信号。如进一步描述的，AGC 422、424和426中的零个、一个、两个或三个可以被激活并且在任何一个时间生成增益。
AGC 422、424和426中的每个以不同的时间尺度进行操作并且在被称为“拐点”的不同的声音信号(输入)级别处被触发。慢速AGC 422具有最低拐点并且以最慢时间尺度操作，而AGC 424和426以越来越快的时间尺度操作。AGC 424和426也具有比慢速AGC更高的拐点。在一个示例中，慢速AGC 422具有X分贝的声音压力级别(dB SPL)的拐点以及XA毫秒(ms)的慢时间常数。换言之，如果检测到的声音信号具有超过X dB SPL的幅度(级别)，则慢速AGC 422被激活以实现增益的减小(即，生成负增益423)。这种减小在XA ms的时间段内缓慢发生(即，时间常数指示慢速AGC 422实现增益减小的时间段)。
AGC 424和426与慢速AGC 422类似地操作。例如，AGC 426可以具有Y dB SPL的拐点以及YA ms的时间常数(即，如果声音信号的级别增加到Y dB SPL以上，则该快速AGC将迅速减小增益，使得有效信号级别低于Y dB SPL)。AGC 424可以具有诸如Z dB SPL的另一拐点但在XA ms到YA ms之间的更缓和的时间常数。
应当理解，图4的三环AGC系统仅仅是说明性的，并且本文中提出的实施例可以用包括不同类型的AGC系统的假体来实现。例如，本文中提出的实施例可以用具有各种可能的拐点和时间常数的双环或单环AGC系统来实现。
具有正常听力的个体严重依赖于双耳线索，诸如耳间时间差(ITD)和耳间级别差(ILD)，以用于噪声和声音定位中的语音理解。然而，在双耳侧系统(包括双模态系统)中，两个听力假体中的AGC系统可能容易使ILD线索失真，这又限制了接受者的声音定位和语音理解能力。例如，图5是示出来自双耳侧系统100的接受者532的左侧的声音信号530的示例呈现并且随后是来自接受者532的右侧的声音信号534的呈现的图。在该示例中，声音信号530是呈现在距接受者前方-70度处的70dB SPL白噪声信号，而声音信号534是呈现在距接受者前方+10度的70dB SPL调制噪声信号。
在典型的双耳侧系统中，两个假体中的每个假体至少部分地独立于另一假体而操作。图6A、6B和6C是示出由接收图5所示的声音信号的(形成双耳侧系统的)两个双耳侧听力假体中的慢速AGC的独立操作引起的失真的一系列图表。即，图6A-6C示出了两个双耳侧听力假体彼此不交换AGC更新的示例。图6A-6C全部具有相同的纵轴以及相同的横轴，纵轴表示接受者的左耳和右耳处的(由AGC处理之前或之后的)以dB SPL为单位的声音信号级别，横轴表示以秒为单位的时间。
首先参考图6A，被示出为两条迹线之间的差的ILD是在将任何自动增益控制施加于声音信号之前输入声音信号530(即，从左侧接收的)与输入声音信号534(即，从右侧接收的)之间的级别差。如图6A所示，声音信号530和534在第一时间段(例如，直到大约14秒)内具有6dB ILD，接着是其中调制信号具有-1.6dB的ILD的第二时段。
图6B示出了在两个假体处施加快速AGC(诸如图4的AGC 426)之后输入声音信号530和534之间的ILD。特别地，图6B示出快速AGC立即使ILD线索失真并且将其降低至1.5dB，并且然后在调制信号的第二时段将幅度峰值降低至零。
图6C示出了在施加快速AGC(诸如图4的AGC 426)以及慢速AGC(诸如图4的慢速AGC422)之后输入声音信号530和534之间的ILD。如图6C所示，慢速AGC在第一时段期间进一步将ILD降低至0dB，并且然后在调制信号的第二时段期间使ILD失真至起始处大约-7.6dB。
总之，图6A、6B和6C示出了AGC可以使ILD线索极大地失真，这些线索被大脑用来确定声音信号源自的方向。因此，ILD失真阻止接受者正确地定位声音信号的方向(即，接受者将认为声音来自不正确的方向)。
与图6A-6C相反，图7A-7C是示出两个双耳侧听力假体具有理想AGC链路(即，能够即时且不断地彼此交换AGC更新)的情况下的一系列图表。图7A-7C全部具有与图6A-6C中相同的横轴和纵轴。
图7A-7C的示例总体上示出了两个双耳侧AGC系统之间的理想AGC链路能够保留在图6A-6C中失真的ILD线索。更具体地，图7A-7C共同示出了，当两个双耳侧假体之间存在理想链路时，快速AGC的施加(图7B)和慢速AGC的施加(图7C)都不会对ILD线索产生任何影响。
尽管理想双耳侧链路可以消除所有ILD失真，但是理想链路在实际应用中是不可行的，并且因此图7A-7C的理想结果实际上是无法实现的。例如，时间延迟在双耳侧通信中是固有的，并且这些时间延迟有损于图7A-7C所示的理想结果。此外并且更重要的是，理想链路需要两个双耳侧系统之间的持续通信。这种持续通信将迅速消耗双耳侧听力假体系统的电池，其中电池必须足够小以被佩戴在接受者上(即，在外部组件中)或者足够小以被植入接受者内。这些电池需要为假体的很多不同组件供应电力，并且将任何大部分的所存储的电力用于双耳侧通信是不实际的。
本文中提出的是用于以功率有效的方式、即通过最小化用于双耳侧AGC通信(双耳侧AGC更新)的功率来在具有单独的AGC系统的双耳侧假体对之间保留/保持适当的双耳线索(例如，ILD)的技术。特别地，如下面进一步描述的，根据本文中提出的实施例，用于双耳侧AGC更新的传输/发送速率基于双耳侧AGC系统中的一个或多个AGC系统的操作定时(即，定时参数)。同样，如下面进一步描述的，AGC更新速率可以基于一个或多个其他参数而被动态地调节。本文中提出的技术可以减少双耳侧AGC通信的功率消耗，同时理想地为接受者提供实质性益处。
下面提供功率有效的双耳线索保持技术的进一步细节，该技术在本文中有时更简单地被称为双耳线索保持技术。然而，在描述这些细节之前，图8A-8B总体上示出了本文中提出的用以基本上至少保留双耳侧系统中的ILD线索的技术的一个示例实施方式的结果。图8A-8C全部具有相同的纵轴以及相同的横轴，纵轴表示接受者的左耳和右耳处的以dBSPL为单位的声音信号级别，横轴表示以秒为单位的时间。
图8A示出了在对声音信号施加任何自动增益控制之前输入声音信号530(即，从左侧接收的)与输入声音信号534(即，从右侧接收的)之间的ILD。如图8A所示，声音信号530和534在第一时间段(例如，直到大约14秒)内具有6dB ILD，接着是其中调制信号具有-1.6dB的ILD的第二时段。
图8B总体上示出了根据本文中提出的实施例的彼此链接的快速AGC的施加，而图8C示出了链接的快速AGC和链接的慢速AGC两者的施加。如图所示，在两种情况下，除了在前100ms期间，双耳线索保持技术能够保留ILD线索。特别地，具体参考图8C，由于慢速AGC将级别降低至低于较高AGC拐点，所以其他AGC不会被之后的声音触发，并且因此保留了线索。
如上所述，所提出的双耳线索保持技术可以采用多种不同布置中的任何一种，其中双耳侧AGC更新的定时基于双耳侧AGC的操作定时参数。例如，双耳侧AGC更新的速率可以是与双耳侧假体的一个或两个AGC系统相关联的时间常数的函数。在一个示例中，双耳侧AGC更新速率是与双耳侧假体中的一个或多个的最慢AGC块相关联的时间常数的函数。换言之，双耳侧AGC更新以从双耳侧系统内的最慢AGC时间常数确定的恒定周期速率而被发送。在其他示例中，AGC更新以与一个或两个AGC系统的不同时间常数相关联的速率而被发送。
例如，对于其中一个或多个AGC具有XA秒的最慢时间常数的双耳侧系统，可以将更新速率设置为小于XA秒(例如，其分数)的值。在操作中，系统还将考虑传输延迟以维持两个双耳侧假体同步。
根据本文中提出的实施例，从与双耳侧AGC系统相关联的AGC时间常数(例如，双耳侧系统内的最慢AGC时间常数)确定的恒定周期AGC更新速率可以基于例如双耳侧AGC系统的其他操作参数来动态地调节。例如，在一个实施方式中，AGC更新速率可以基于何时触发快速AGC来动态地改变。该确定可以基于所接收的声音信号的级别来做出。
更具体地，如上所述，在图4的实施例中，双耳侧假体102L和102R各自包括具有AGC422(X dB SPL拐点)、AGC 424(Z dB SPL拐点)和AGC 426(Y dB SPL拐点)的三环或三阶段AGC系统220。根据本文中提出的实施例，当假体102L和102R两者仅接收具有低于最低AGC拐点(即，X dB SPL峰值)的级别的声音信号时，没有AGC被激活并且可以仅为了维持链接而以非常低的速率发送AGC更新。然而，当假体102L或102R中的任一个接收在两个最低拐点之间(即，在X dB SPL峰值与Y dB SPL峰值之间)的声音信号时，慢速AGC 422将被激活，但是快速AGC 426将不被激活。因此，作为慢速AGC时间常数(即，XA秒)的分数的更新速率是足够的。但是，对于接近快速AGC 426的拐点(即，Y dB SPL峰值)的声音；系统100被配置为增加AGC更新速率。即，当系统确定存在激活快速AGC 426的可能性(即，越过第二拐点的可能性)时；系统动态地增加AGC更新速率。在这些实施例中，增加的AGC更新速率可以是根据声音统计调节的级别的函数而不是任意函数。
图9是根据本文中提出的实施例的其中双耳侧系统100操作以动态地调节AGC更新速率的方法950的流程图。方法950示出了两个流，每个流表示在左假体102L和右假体102R中的一个处执行的操作。这两个流各自在952处开始，在952处，左假体102L和右假体102R各自估计在相应假体处检测到的声音信号的级别。该估计可以例如每1ms由假体102L和102R中的每个假体执行。为了便于描述，在左假体102L处检测到的声音信号的级别在本文中被称为“左侧声音级别”，而在右假体102R处检测到的声音信号的级别在本文中被称为“右侧声音级别”。
在954处，左假体102L和右假体102R各自以预定的AGC更新速率(例如，以作为慢速AGC时间常数的分数的速率)向另一对侧假体发送AGC更新，并且在956处，在对侧假体处接收这些更新。
在某些实施例中，由左假体102L和右假体102R发送的AGC更新包括/标识在发送假体处检测到的声音的级别。因此，当从对侧假体接收到AGC更新时，左假体102L和右假体102R中的每个现在都知道由其他假体检测到的声音的级别。在958处，存储从对侧假体接收到的声音级别以供后续使用。
在960处，左假体102L和右假体102R各自相对于彼此分析左侧和右侧声音级别。这种对声音级别的比较分析可以在左假体102L和右假体102R中的每个假体处产生两个结果。特别地，如962处所示，对相对于彼此的左侧和右侧声音级别的分析由假体102L和102R中的每个假体使用以设置相应的AGC级别(即，增益级别)。此外，如下面进一步描述的，在964处，对相对于彼此的左侧和右侧声音级别的分析被用来设置/选择针对在假体102L和102R之间发送的AGC更新的新AGC更新速率。由于假体102L和102R使用相同的信息以用于左侧和右侧声音级别的比较分析，因此两个假体达到关于新AGC更新速率的相同的结果。
在某些实施例中，对新AGC更新速率的选择是基于左侧或右侧声音级别何时将越过快速AGC拐点的概率确定。在一种形式中，对一小时长的音频记录的分析揭示了声音级别增加到快速AGC阈值之上的次数。由此，可以预测直到越过针对各个级别的快速AGC阈值(例如，Y dB SPL)的预期时间段。示例结果在下面的表1中示出，其中值“XY”是检测到的声音信号的当前级别。通常，对于最柔和的声音，预取值最长。用于左侧和右侧的最小预期值可以用于设置下一AGC更新时段的大小(即，直到发送下一AGC更新的时间)。在某些实施例中，新AGC更新速率被设置为最小预期值。在其他实施例中，新AGC更新速率被设置为最小预期值的分数或两个预期值的另一函数。当前声音级别可以是左侧和右侧声音级别中的最大值、左侧和右侧声音级别的平均值等。
表1
Figure BDA0002074066600000121
图10是包括迹线1066的图表，迹线1066表示直到越过针对各个声音级别的快速AGC拐点(例如，Y dB SPL)的示例预期持续时间。图10还包括表示对示例数据的分段线性拟合的迹线1068。如上所述，预期值对于最柔和的声音最长并且对于最响的声音最短。在图10中，初始AGC更新时段为1秒，但是可以然后被调节。线性拟合在1000ms处被截断，但这仅是一个实施方式。
应当理解，表1和图10各自示出了所选择的最小预期值的示例并且其他值是可能的。例如，可以使用不同的加权函数来使分布偏斜为更保守或更不保守。然而，总体上，表1和图10示出了新AGC更新速率可以基于对声音信号级别的分析，并且更特别地基于对在声音级别可以越过快速AGC拐点时的最小时间段的概率确定。在某些布置中，可以利用增加的声音级别的证据作为对直到快速AGC阈值将被越过的时间的预测的一部分。
下面的表2示出了用于设置新AGC更新速率的示例决策算法的结果。在表2中，第一行示出了时间，其从时间0ms增加至1500ms，并且第二行示出了当前AGC更新速率。表2的第三行和第四行分别示出了左侧和右侧声音级别(即，在左假体102L和右假体102R中的每个假体处检测到的声音的级别)。表2的第五行和第六行分别示出了从左到右和从右到左传输的声音级别(即，以AGC更新传输的声音的级别)。最后，表2的第七行和第八行分别示出了在左假体和右假体处确定的当前声音级别(即，在相应侧的声音级别和从对侧接收到的声音级别两者上确定的当前声音的级别)。
表2
Figure BDA0002074066600000131
Figure BDA0002074066600000141
如表1所示，初始AGC更新速率为1000ms，因此在到达第一1000ms标记之前没有发送AGC更新。由于在到达1000ms标记之前没有发送AGC更新，因此从左到右和从右到左级别不适用(NA)(即，没有发送AGC数据)。因此，在左假体和右假体中的每个假体处的当前级别的确定仅基于在对应的假体处检测到的声音级别。
从第一1000ms标记处开始，左假体和右假体各自传输AGC更新，以指示由此检测到的当前声音级别。同样，在1000ms标记处，左假体和右假体还使用左侧和右侧声音级别两者来确定当前声音信号级别(即，56dB)。给定当前声音信号级别，左假体和右假体也各自确定500ms的新AGC更新速率。因此，下一AGC更新在1500ms标记处被发送，其中左假体和右假体各自更新当前声音级别并且重新评估AGC更新速率。在该示例中，在1500ms标记处，假体102L和102R两者都使AGC更新速率改变。表2仅示出了示例过程的前1500ms，其实际上可以在系统100的操作期间无限地继续。在该过程期间，假体102L和102R基于检测到的声音级别来评估并且可能动态地调节AGC更新。
以上描述示出了用于使用在假体102L和102R中的每个假体处检测到的所接收/检测(即，输入)的声音信号的级别来动态地调节AGC更新速率的若干示例技术。在某些实施例中，可以分析在假体102L和102R中的每个假体处检测到的声音信号的级别以确定声音信号的ILD，并且使用ILD来控制AGC更新速率的选择(即，速率调节机制包含耳间级别差信息)。在某些示例中，如果检测到多个不同的声音目标，则可以基于“最差”目标(例如，具有最大ILD的目标)来确定ILD。
另外，极大的ILD将指示接受者正在经历特定的声音环境，诸如在电话上讲话或在应当分别处置两个耳朵的另一环境中。图11A、11B和11C是分别示意性地示出针对后续更新时段内的级别的ILD、左侧和右侧误差的图。左侧和右侧误差的幅度调制ILD误差的影响。
图12是示意性地示出当前AGC更新时段内的级别的加权ILD误差的图。左侧和右侧误差调制ILD误差的影响。图12还包括针对超出了向两只耳朵提供同步信号的单个源所预期的那些ILD的ILD的附加“区域5”(用附图标记“E”作标签)。
总之，图11A、11B和11C分别示出了三种不同类型的误差(左侧、右侧和ILD)，而图12示出了被设计为允许算法设置更新速率以最小化误差的组合误差。图13以图形方式示出了决策空间，而图14是利用ILD来设置AGC更新速率的决策过程的流程图。在图13和14中，为了处置各种误差，在针对当前AGC更新时段内的左侧和右侧的级别的每个区域中采取不同的动作。下面提供对图14的方法1470的进一步描述。
首先参考图13，区域A1表示其中在两个双耳侧假体处的声音信号级别被预测为在随后的时段(箱)内都高于快速AGC拐点但是具有小的预期ILD的区域。B2区域表示其中两个双耳侧假体处的声音信号级别被预测为在随后的时间段内都高于快速AGC拐点并且具有中等ILD值的区域。区域C3表示决策空间的一部分，其中一个假体处的声音信号级别被预测为在下一时段内高于快速AGC拐点，并且存在高达30dB的ILD。区域D4表示决策空间的一部分，其中两个双耳侧假体处的声音信号级别被预测为在下一时段内低于FAST AGC拐点。区域E5表示决策空间的部分，其中ILD足够大以与两只耳朵处的来自不同/不相关源的声音相一致。
图14示出了方法1470可以具有在1474、1482、1486、1490和1488处所示的五(5)个不同的结果。接下来对图14的描述将集中于双耳侧系统100如何达到这五个结果中的每个结果。应当理解，在1474、1482、1486、1490和1488处的结果仅仅是示例结果，并且在不同的实施方式中其他结果是可能的。
首先参考结果1474，该方法开始于1471，其中确定左假体102L与右假体102R之间的ILD，并且将其与绝对差阈值进行比较，在该示例中，绝对差阈值为30dB。在这种情况下，ILD大于或等于绝对差阈值，并且方法1470前进到1474，其中对两个AGC系统的操作进行去链接。在这种情况下，基于在左假体或右假体处检测到的最低声音级别来选择AGC更新速率，因为左假体102L和右假体102R可能检测到不同的源。
接下来参考结果1482，在1472处，确定左假体102L与右假体102R之间的ILD并且将其与绝对差阈值进行比较。在这种情况下，ILD小于绝对差阈值并且方法1470继续前进到1476，其中将左侧声音级别与预定阈值进行比较。在某些实施例中，预定阈值是高于慢速AGC的拐点但远低于快速AGC的拐点的声音级别。
继续对结果1482的描述，确定左侧声音级别大于或等于预定阈值，并且因此方法前进到1478。在1478处，将右侧声音级别与预定阈值进行比较，并且确定右侧声音级别大于或等于预定阈值，因此方法1470前进到1480。在1480处，关于左假体102L与右假体102R之间的ILD是否低于绝对差阈值但高于最小阈值做出确定。确定左假体102L与右假体102R之间的ILD低于绝对差阈值但高于最小阈值。因此，方法1470到达结果1482，其中左假体102L和右假体102R显著增加(例如，四倍于)AGC更新速率。结果1482表示图11A-13中的最有问题的误差的可能性，并且因此增加AGC更新速率以尝试最小化这些误差的影响。
结果1486、1490和1488各自开始于1472处的确定左假体102L与右假体102R之间的ILD低于绝对差阈值。因此，结果1486、1490和1488各自被描述为开始于1476。
特别地，首先参考结果1486，在1476处确定左侧声音级别大于或等于预定阈值，并且因此方法前进到1478。在1478处，将右侧声音级别与预定阈值进行比较，并且确定右侧声音级别小于预定阈值。因此，方法1470前进到结果1486，其中左假体102L和右假体102R增加(例如，加倍)AGC更新速率。结果1486表示假体之一处的声音级别之一可能越过预定阈值并且因此引入误差的可能性。然而，在这种情况下引入的误差不如结果1482中那样显著，因此速率不必增加太多(即，这些误差更容易忍受并且不必小心避免)。
接下来参考结果1490，在1476处确定左侧声音级别小于预定阈值，并且因此方法前进到1484。在1484处，将右侧声音级别与预定阈值进行比较。在1484处确定右侧声音级别大于或等于预定阈值再次引起结果1486。然而，在1484处确定右侧声音级别小于预定阈值引起结果1490。在1490处，假体102L或102R的最快速率用于AGC更新。结果1490指示左侧和右侧声音级别都不被预期越过预定阈值。
最后参考结果1488，在1476处确定左侧声音级别大于或等于预定阈值，并且因此方法前进到1478。在1478处，将右侧声音级别与预定阈值进行比较，并且确定右侧声音级别也大于或等于预定阈值。因此，方法1470前进到1480，其中做出关于左假体102L与右假体102R之间的ILD是否低于绝对差阈值但高于最小阈值的确定。确定左假体102L与右假体102R之间的ILD低于绝对差阈值但也低于最小阈值。因此，方法1470到达结果1488，其中假体102L或102R的最慢速率用于AGC更新。结果1488指示接受者最不可能检测到的误差。如上所述，图14所示的结果(即，结果1474、1482、1486、1488和1490)仅仅是示例实施例。
作为对上文的备选或附加，本文中提出的某些实施例可以利用一个或多个AGC系统的当前状态(即，AGC自身内的信号)来确定AGC更新速率。即，这些实施例使用AGC系统内部的有效级别来设置更新速率，该有效级别将外部级别(即，环境中的绝对级别)与当前所施加的AGC增益(即，AGC的内部状态)的一些或所有方面组合。例如，如果声音信号具有Y dB的级别(输入级别)，并且当前所施加的慢速AGC增益为-10dB，则有效级别低于声音信号级别。因此，AGC更新速率可能比当前慢速AGC增益为0dB并且具有相同输入级别时更慢，因为AGC系统不会对信号产生负面影响。这可以与输入与以上同为Y dB SPL但不存在施加的负增益且系统更接近于到达快速AGC拐点的情况形成对比。
图15A-15E是示出考虑内部AGC状态对AGC更新速率的影响的一系列图。总体上，图15A-15E示出了在施加慢速AGC之后信号的有效级别而不是输入声音级别是快速AGC的响应的关键决定因素。图15A示出了在74dB SPL下持续10秒的输入信号，接着是64dB SPL的级别持续10秒，再接着是在74dB SPL下持续10秒的输入信号。图15B示出了在施加慢速AGC之后图15A的信号的有效级别。如图15B所示，大约22-32秒之间的波形与大约2-12秒之间的波形非常不同。因此，即使在2秒和22秒输入相同，有效级别也非常不同。
图15C示出了AGC系统对输入信号的总影响。再次，时间2和22非常不同。图15D示出了慢速AGC的时间进程，而图15E示出了快速AGC的时间进程。如图所示，快速AGC的时间进程在2到10秒之间为非零但在22到32秒之间为零，因为慢速AGC将有效级别降低到快速AGC的响应级别(即，拐点)以下。
如上所述，在某些实施例中，AGC更新速率的选择是基于输入声音信号级别何时越过快速AGC拐点的概率确定。在其他实施例中，AGC更新速率的选择是基于有效左侧或右侧声音级别(即，慢速AGC后级别)何时将越过快速AGC拐点的概率确定。在一种形式中，对于慢速AGC后信号，在与使用上述表1中示出的输入声音级别(即，慢速AGC前信号)的实施例相比时，直到越过所估计的阈值的预期时间被确定为大约长了140ms。因此，等式结果增加了140ms，引起如下表3所示的结果。
表3
Figure BDA0002074066600000191
双耳侧听力假体可以各自包括被配置为执行环境分类操作的环境或声音分类器。即，声音分类器被配置为使用所接收的声音信号将周围声音环境和/或声音信号“分类”为一个或多个声音类别(例如，确定所接收的声音信号的类型)。类别可以包括但不限于“语音”、“噪声”、“噪声中的语音”、“安静”、“音乐”或“风”。
在本文中提出的某些实施例中，双耳侧听力假体被配置为使用声音分类器的输出和/或环境的其他方面来动态地调节AGC更新速率。例如，在“安静”环境中(例如，声音信号级别低于X dB SPL)，可以禁用AGC更新链路以节省功率。在“音乐”、“语音”、“噪声中的语音”或其他环境中，当任一假体处的声音信号级别上升到某个阈值(例如，X dB SPL)以上时，可以启用AGC更新链路。不同的环境也可以使用不同的默认AGC更新速率(例如，“噪声中的语音将具有与仅“语音”不同的(更高的)默认AGC速率)。在“风”环境的情况下，风的存在可能添加不正确的双耳线索，并且因此可以禁用AGC更新链路。下面的表4示出了声音分类器状态/结果、有效声音级别以及所得到的AGC更新速率的示例组合。
表4
Figure BDA0002074066600000201
本发明的实施例可以使用其他信息来动态地调节AGC更新速率。例如，双耳侧假体可以基于从周围环境(例如，信标)接收的非声音信号来修改AGC更新速率以检测特定收听情况(例如，接受者在汽车中)。特定环境的标识可能引起AGC更新速率的增加。
在其他实施例中，双耳侧假体包括使得接受者或其他用户能够控制AGC更新速率的控件。例如，双耳侧假体可以被置于不同的操作模式，诸如可以降低AGC更新速率的“省电模式”、“讲座”、“运动”或在接受者想要接收最大信息时将提高AGC率的模式类型。这些特定模式仅仅是说明性的。
应当理解，某些双耳侧系统可以使用异步传输。在这些实施例中，当同侧AGC增益小于所接收的对侧增益时，双耳侧假体可以调节AGC增益。
另外，在从另一假体接收到新的AGC值之后，不是立即改变同侧AGC增益、立即改变AGC值，而是可以根据当前AGC更新时段逐渐改变增益，从而不引入感知伪影。
图16是根据本文中提出的实施例的方法1600的流程图。方法1600开始于1602，其中在第一双耳侧听力假体和第二双耳侧听力假体处接收声音信号。第一听力假体和第二听力假体各自被配置为执行对声音信号的一个或多个自动增益控制(AGC)操作。在1604处，至少第一听力假体向第二听力假体发送(例如，无线地或经由有线连接)AGC更新。AGC更新的发送速率基于与一个或多个AGC操作中的至少一个AGC操作相关联的操作定时参数来设置。
在传统布置中，双模态或双耳侧情况下的两个独立自动增益控制(AGC)系统将使双耳线索失真。因此，如上所述，通过在两个双耳侧假体之间链接AGC信息，可以在双耳侧听力假体系统中改善定位和语音理解。本文中提出的是以能量有效的方式执行该AGC链接，同时仍然提供这些益处的技术。特别地，本文中提出的实施例可以使用预定AGC更新速率，该预定AGC更新速率被选择以在保留双耳线索的同时提供功率节省。可以基于各种不同类型的信息以多种不同方式动态地调节该预定AGC更新速率。例如，某些实施例用于调节速率以在可能时避免触发快速AGC，而其他实施例用于基于真实声音的统计及其与AGC的交互而不是任意规则来调节更新速率，从而提供针对给定功率约束的最佳结果。其他实施例可以使用AGC系统的内部状态来确定更新速率，而其他实施例将AGC更新速率基于两侧的级别的以及这些级别之间的差。
应当理解，上述实施例不是相互排斥的，并且可以在各种布置中彼此组合。
本文中描述和所要求保护的发明不限于本文中公开的特定优选实施例的范围，因为这些实施例旨在说明而非限制本发明的若干方面。任何等同实施例旨在本发明的范围内。实际上，从前面的描述，除了本文所示和所述的那些之外，对本发明的各种修改对于本领域技术人员来说也将变得很清楚。这样的修改也旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (27)

1.一种双耳侧听力假体系统，包括：
第一听力假体，包括：
至少第一声音输入元件，被配置为接收声音信号，以及
第一自动增益控制AGC系统，被配置为：根据一个或多个时间常数，使在所述至少第一声音输入元件处接收的所述声音信号的级别衰减；以及
第二听力假体，包括：
至少第二声音输入元件，被配置为接收声音信号，以及
第二AGC系统，被配置为：根据一个或多个时间常数，使在所述至少第二声音输入元件处接收的所述声音信号的级别衰减，
其中所述第一听力假体和所述第二听力假体被配置为以AGC更新速率彼此交换AGC更新，所述AGC更新速率基于所述第一AGC系统的所述一个或多个时间常数中的至少一个时间常数、或所述第二AGC系统的所述一个或多个时间常数中的至少一个时间常数而被选择。
2.根据权利要求1所述的双耳侧听力假体系统，其中所述第一AGC系统和所述第二AGC系统各自包括多个AGC块，其中所述多个AGC块各自具有不同的相关联的声音信号级别和时间常数，并且其中所述AGC更新速率是与所述第一AGC系统或所述第二AGC系统的所述多个AGC块中的一个AGC块相关联的时间常数的函数。
3.根据权利要求2所述的双耳侧听力假体系统，其中所述AGC更新速率是与所述第一AGC系统或所述第二AGC系统的所述多个AGC块中的一个AGC块相关联的最慢时间常数的函数。
4.根据权利要求1所述的双耳侧听力假体系统，其中所述第一听力假体和所述第二听力假体被配置为动态地调节所述AGC更新速率。
5.根据权利要求4所述的双耳侧听力假体系统，其中所述第一听力假体和所述第二听力假体被配置为基于在所述至少第一声音输入元件或所述至少第二声音输入元件中的一个或多个声音输入元件处接收的所述声音信号的级别何时可能越过预定阈值级别的概率确定来动态地调节所述AGC更新速率。
6.根据权利要求5所述的双耳侧听力假体系统，其中所述第一AGC系统和所述第二AGC系统各自包括多个AGC块，其中所述多个AGC块各自具有不同的相关联的声音信号级别和时间常数，并且其中所述预定阈值级别是与所述多个AGC块中具有最快的相关联的时间常数的一个AGC块相关联的声音信号级别。
7.根据权利要求4所述的双耳侧听力假体系统，其中所述第一听力假体和所述第二听力假体被配置为基于在由所述第一AGC系统或所述第二AGC系统中的一个或多个AGC系统施加增益之后所述声音信号的有效信号级别来动态地调节所述AGC更新速率。
8.根据权利要求4所述的双耳侧听力假体系统，其中所述第一听力假体和所述第二听力假体被配置为基于针对在所述至少第一声音输入元件和所述至少第二声音输入元件处接收的所述声音信号而确定的耳间级别差(ILD)来动态地调节所述AGC更新速率。
9.根据权利要求4所述的双耳侧听力假体系统，其中所述第一听力假体和所述第二听力假体被配置为基于由所述第一听力假体或所述第二听力假体中的至少一个听力假体对声音环境的分类来动态地调节所述AGC更新速率。
10.根据权利要求1所述的双耳侧听力假体系统，其中由所述第一听力假体和所述第二听力假体发送的所述AGC更新分别标识在所述至少第一声音输入元件和所述至少第二声音输入元件处检测到的所述声音信号的级别。
11.一种在双耳侧系统中保留双耳线索的方法，包括：
在第一听力假体和第二听力假体处接收声音信号，其中所述第一听力假体和所述第二听力假体各自被配置为：根据一个或多个时间常数，执行用以使所述声音信号衰减的一个或多个自动增益控制AGC操作；以及
将AGC更新从至少所述第一听力假体发送到所述第二听力假体，其中所述AGC更新的发送速率基于所述一个或多个时间常数中的至少一个时间常数而被设置，所述一个或多个时间常数用于在所述第一听力假体或所述第二听力假体的所述一个或多个AGC操作期间使所述声音信号衰减。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述第一听力假体和所述第二听力假体中的每个听力假体处的所述一个或多个AGC操作包括多个不同的AGC阶段，其中所述多个AGC阶段各自具有不同的相关联的声音信号级别和时间常数，所述方法还包括：
基于与在所述第一听力假体或所述第二听力假体中的一个或多个听力假体处的所述多个AGC阶段中的一个AGC阶段相关联的最慢时间常数，设置所述AGC更新的所述发送速率。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
动态地调节所述AGC更新的所述发送速率。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
基于在所述第一听力假体或所述第二听力假体中的一个或多个听力假体处接收的所述声音信号的级别何时可能越过预定阈值级别的概率确定，动态地调节所述AGC更新的所述发送速率。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一听力假体和所述第二听力假体中的每个听力假体处的所述一个或多个AGC操作包括多个不同的AGC阶段，其中所述多个AGC阶段各自具有不同的相关联的声音信号级别和时间常数，并且其中所述预定阈值级别是与所述多个AGC阶段中具有最快的相关联的时间常数的一个AGC阶段相关联的声音信号级别。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：
基于在由所述第一听力假体和所述第二听力假体中的一个或多个听力假体处的所述AGC操作中的一个或多个AGC操作施加增益之后所述声音信号的有效信号级别，动态地调节所述AGC更新的所述发送速率。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括：
基于针对在所述第一听力假体和所述第二听力假体处接收的所述声音信号而确定的耳间级别差(ILD)，动态地调节所述AGC更新的所述发送速率。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括：
基于由所述第一听力假体或所述第二听力假体中的至少一个听力假体对声音环境的分类，动态地调节所述AGC更新的所述发送速率。
19.根据权利要求11所述的方法，其中由所述第一听力假体发送的所述AGC更新标识在所述第一听力假体处检测到的所述声音信号的级别。
20.一种听力假体，包括：
自动增益控制AGC系统，被配置为：根据一个或多个时间常数，操纵在所述听力假体处接收的声音信号的级别；以及
收发器，被配置为操作无线AGC信道，AGC更新能够通过所述无线AGC信道被发送到第二听力假体，并且其中AGC更新由所述收发器发送的速率基于由所述AGC系统使用的所述一个或多个时间常数中的至少一个时间常数。
21.根据权利要求20所述的听力假体，其中由第一听力假体发送的所述AGC更新包括标识在所述第一听力假体处检测到的所述声音信号的级别的信息。
22.根据权利要求21所述的听力假体，其中AGC更新由所述收发器发送的所述速率是基于在所述第一听力假体或所述第二听力假体中的一个或多个听力假体处接收的所述声音信号的级别何时可能越过预定阈值级别的概率确定而动态可调节的。
23.根据权利要求21所述的听力假体，其中AGC更新由所述收发器发送的所述速率是基于针对在所述第一听力假体和所述第二听力假体处接收的声音信号而确定的耳间级别差(ILD)而动态可调节的。
24.根据权利要求21所述的听力假体，其中AGC更新由所述收发器发送的所述速率是基于由所述第一听力假体或所述第二听力假体中的至少一个听力假体对声音环境的分类而动态可调节的。
25.根据权利要求20所述的听力假体，其中所述AGC系统包括多个AGC块，其中所述多个AGC块各自具有不同的相关联的声音信号级别和时间常数，并且其中AGC更新由所述收发器发送的所述速率是与所述多个AGC块中的至少一个AGC块相关联的时间常数的函数。
26.根据权利要求25所述的听力假体，其中AGC更新由所述收发器发送的所述速率是与所述多个AGC块中的一个AGC块相关联的最慢时间常数的函数。
27.根据权利要求25所述的听力假体，其中AGC更新由所述收发器发送的所述速率是基于在由所述多个AGC块中的一个或多个AGC块施加增益之后所述声音信号的有效信号级别而动态可调节的。
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