CN110636425B - 适于使用听力装置佩戴者的话音匹配输入变换器的听力装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了适于使用听力装置佩戴者的话音匹配输入变换器的听力装置，所述听力装置包括第一和第二分开的部分及波束形成器滤波单元，配置成接收第一和第二电输入信号并基于其提供空间滤波的信号；包括或能访问存储器，所述存储器包括与位于用户嘴巴处的目标声源对应的、先前确定的自我话音传递函数；所述听力装置配置成在存在用户自我话音时根据预定触发器的启动确定更新的自我话音传递函数，并将更新的自我话音传递函数保存在存储器中；及包括至少一组合单元，配置成将第一倍增因数应用于第一和第二电输入信号中的至少一个；及控制单元，配置成确定第一倍增因数以减小表示先前确定的自我话音传递函数与更新的自我话音传递函数之间的差的差度量。

Description

适于使用听力装置佩戴者的话音匹配输入变换器的听力装置
技术领域
本申请涉及包括多个输入变换器如传声器的听力装置如助听器。本申请具体涉及多个输入变换器的匹配以有利于波束形成。
背景技术
在具有一个以上传声器的听力仪器中，振幅和/或相位特性通常必须匹配以在任何波束形成/空间滤波信号处理算法中实现适当的定向增益。用于匹配相位和/或估计传声器距离的解决方案先前已提出(例如参见US20170078805A1)。传声器的振幅的预匹配通常在听力仪器生产期间进行。然而，由于BTE部分中的传声器和ITE部分中的传声器为分开的部分，在听力仪器生产期间匹配要求BTE部分和ITE部分配对。即使BTE部分和ITE部分被提前匹配(在BTE部分具有2个传声器的情形下这就是昂贵的解决方案，因为由BTE和ITE部分组成的助听器将需要3个匹配的传声器)，如果在随后阶段必须更换ITE部分，仍有问题：更换后的ITE部分中的传声器与BTE部分中的传声器不匹配或者BTE部分可能由于BTE与ITE部分之间的不同导线长度而位于不同的地方。
发明内容
本申请例如涉及包括第一部分(如BTE部分)和第二部分(如ITE部分)的听力装置，第一部分包含至少一传声器(MBTE)，第二部分(例如通过线缆)电连接到第一部分但物理上与第一部分分开并包含接收器和/或至少一传声器(MITE)。当佩戴听力装置的人正讲话时，语音将被嘴巴与传声器之间的声学传递函数及被传声器的不同特性改变。描述来自给定视向的传递函数之间的差的传递函数由视向量d(也称为“导向矢量”)给出。如图1A中所示，H1指来自嘴巴的声音与ITE传声器拾取的声音之间的传递函数，及H2指来自嘴巴的声音与BTE传声器拾取的声音之间的传递函数。图1B示出了ITE传声器(或包括ITE传声器的单元)已被改变的情形。在该情形下，我们假定嘴巴与BTE传声器之间的传递函数未被改变，但由于ITE传声器的可能的不同特性，嘴巴与ITE传声器的输出之间的传递函数H’1相较于H1将被改变。由于视向量正比于该传递函数向量，视向量d’相较于d将被改变。在实施例中，第二部分包括扬声器(也称为“接收器”)。作为备选，也可想象接收器(或者仅ITE部分与BTE部分之间的连接元件)已被更换，但(BTE与ITE部分之间的)线缆或导线的长度不同。在该情形下，BTE部分的位置可能变化。在这样的情形下，更可能是嘴巴与ITE传声器之间的传递函数H1一样，但嘴巴与BTE传声器之间的传递函数H2被改变。在两种情形下，视向量均将被改变。将(第一部分)ITE部分的特性(例如传声器和/或扬声器/接收器的配置)和/或连接元件的特性(例如线缆或导线的长度，例如接收器线缆长度)通信给(第二部分)BTE部分可能有利。
听力装置
在本申请的一方面，提供配置成由用户佩戴的听力装置如助听器。该听力装置包括第一和第二分开的部分，第一部分包括提供表示用户环境中的声音的第一电输入信号的第一输入变换器，第二部分包括提供表示用户环境中的声音的第二电输入信号的第二输入变换器，其中第一和第二部分经有线或无线连接可彼此电连接。所述听力装置还包括：
-波束形成器滤波单元，配置成接收第一和第二电输入信号并基于其提供空间滤波的信号；
-存储器，包括与位于用户嘴巴处的目标声源对应的、先前确定的自我话音传递函数；其中所述听力装置配置成在存在用户自我话音时根据预定触发器的启动确定更新的自我话音传递函数，并将更新的自我话音传递函数如相对传递函数保存在所述存储器中；及
-至少一组合单元，配置成将第一倍增因数应用于第一和第二电输入信号中的至少一个；及
-控制单元，配置成确定第一、可能复值的倍增因数以减小如最小化表示先前确定的自我话音传递函数与更新的自我话音传递函数之间的差的差度量。
自我话音传递函数(及更新的自我话音传递函数)例如可以是相对传递函数。
从而可提供改进的听力装置。
代替应用(第一)倍增因数，可简单地更新一组波束形成器权重。这解决了第一部分(例如包括ITE传声器)的更换已影响所有传声器的位置的情形，例如如果第一和第二部分之间的连接元件(如接收器线缆长度)已被改变。
所述传递函数可由包括元素(i＝1,2,…,M，M为听力装置或系统的输入变换器如传声器的数量)的M维向量形式的视向量d(k,m)表示，第i个元素di(k,m)定义a)从目标声源(如用户嘴巴)到第i个输入变换器(如传声器)的声学传递函数；或者b)从第i个输入变换器到参考输入变换器的相对声学传递函数。向量元素di(k,m)对于特定频率(k)和时间单元(m)通常为复数。视向量d(k,m)可从基于在目标或校准信号(在此为用户自我话音)活跃时在相应输入变换器处测得的信号si(k,m),i＝1,2,…,M的输入变换器间协方差矩阵
Figure BDA0002107163160000031
进行估计，例如参见EP2882204B1和EP2701145A1。
术语“减小如最小化……差度量”在本说明书中包括调整倍增因数(α)以使得先前确定的自我话音传递函数与更新的自我话音传递函数之间的差得以减小(如最小化)的过程。
在实施例中，听力装置包括适于位于耳朵处或耳后的(第一)BTE部分及适于位于用户耳道处或耳道中的(第二)ITE部分，每一部分包括至少一传声器(在图1A、1B中分别为MBTE和MITE)。在该情形下，在更换BTE和ITE传声器之一之后，确定使平方差‖dov,ref,ITE-BTE-αov,ITEd′ov,ITE-BTE‖2最小化的复值(随频率而变的)换算系数αITE(k)或αBTE(k)，其中假定BTE传声器(MBTE)为参考传声器，使得dov＝(1,dov,ITE-BTE)。在实施例中，参考自我话音视向量dov,ref(1,dov,ref,ITE-BTE)在听力装置使用之前已知(确定)，而d’ov(d’ov,ITE-BTE)在使用期间从自我话音传递函数估计，例如在更换传声器之一之后。在实践中，当前的自我话音视向量可从基于信号INi(k,m),i＝BTE,ITE的输入变换器协方差矩阵
Figure BDA0002107163160000041
确定。假定传声器响应差导致从dov,ref变到d’ov，我们可使传声器之一缩放α(例如αov,ITE)，使得我们不必改变声学校准，例如参见图6。
第一部分可由配置成位于用户耳道处或耳道中的ITE部分构成或者包括该ITE部分。第一部分(如ITE部分)可包含一个以上输入变换器如传声器，例如两个以上。
第二部分可由配置成位于用户耳朵处或耳后的BTE部分构成或者包括该BTE部分。第二部分(如BTE部分)可包含一个以上输入变换器如传声器，例如两个以上。第二部分如BTE部分可包含或包括两个输入变换器如传声器。
听力装置可包括配置成经一个或多个电导体电连接第一和第二部分的连接元件。第一部分(如ITE部分)和第二部分(如BTE部分)可经相应的配合连接器彼此电连接。第一和第二部分和/或连接元件可适于使第一和第二部分能彼此可逆地电连接和断开连接。由于具有不同的接收器类型(与听力损失的大小或者互连元件如线缆的长度有关)，在估计匹配系数的同时考虑接收器类型可有助于使传声器响应差与例如因不同接收器线缆长度引起的差分开。在实施例中，传声器单元的类型和/或线缆长度被传给信号处理单元。
听力装置可配置成使得预定触发器通过听力装置的加电启动。
听力装置可配置成使得预定触发器在第一和第二单元已断开电连接之后再电连接时启动。
听力装置可配置成使得预定触发器在第一和/或第二输入变换器已被更换时启动。听力装置可配置成使得预定触发器在第一和/或第二部分已被更换时启动。
在实施例中，听力装置包括用户接口。该用户接口可配置成时用户能启动传声器的校准模式，如本发明提出的。用户接口可配置成使用户能产生预定触发器，例如通过指明第一和/或第二部分已被更换。
听力装置可配置成使得更换后的第一或第二输入变换器的重新匹配通过用更新的自我话音视向量d’代替存储器中存储的先前使用的自我话音视向量d而实现，其中更新的自我话音视向量d’通过将通常复值的随频率而变的换算系数应用于更换后的第一或第二输入变换器的电输入信号使得平方差‖d-α1d′‖2减小如最小化进行确定。强调的是，我们仅缩放归一化视向量的元素，其不同于1。听力装置的输入变换器的重新匹配可在听力装置的特定校准运行模式下进行，其中用户被指令启动他或她自己的话音，例如讲某一数量的句子或者讲某一时间段(例如参见图5B)。在校准模式期间，从用户嘴巴到听力装置的输入变换器的电输出的声和电传播通路的其它变化(不同于输入变换器之一的更换)应优选被最小化。在实施例中，校准模式可经用户接口控制。
听力装置可包括自我话音检测器，用于估计给定输入声音是否或者以何种概率源自听力装置用户的话音。
听力装置可由助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合构成或者包括助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。
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，听力装置包括用于增强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信号的刺激。在实施例中，输出单元包括耳蜗植入件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，第一和第二输入变换器分别包括第一和第二传声器。每一传声器配置成将输入声音转换为电输入信号。
在实施例中，第一和/或第二部分包括用于接收包括声音的无线信号并提供表示所述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。在听力装置中，传声器阵列波束形成器通常用于空间上衰减背景噪声源。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。广义旁瓣抵消器(GSC)结构是MVDR波束形成器的等同表示，其相较原始形式的直接实施提供计算和数字表示优点。
在实施例中，听力装置包括用于从另一装置如从娱乐设备(例如电视机)、通信装置、无线传声器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(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和/或控制信号和/或信息信号。
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对模拟输入(例如来自输入变换器如传声器)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，即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，预定判据包括正向通路的信号的当前电平是否高于或低于给定(L-)阈值。在实施例中，电平检测器作用于全频带信号(时域)。在实施例中，电平检测器作用于频带拆分信号((时-)频域)。
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(或者以何种概率)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。
用户自我话音的检测可以多种不同的方式进行，例如使用传感器如加速度传感器、振动传感器等或者使用来自两耳处的传声器的信号(双耳检测，例如参见US2006262944A1)，确定输入声音信号的直接声音部分的信号能量与混响声音部分的信号能量之间的直混比(例如参见US2008189107A1)。用户自我话音的检测优选独立于用于传声器匹配目的的参数(如αITE,αBTE，例如参见图3)与输入信号(如图3中的INITE,INBTE)相乘。
在实施例中，多个检测器包括运动检测器，例如加速度传感器。在实施例中，运动检测器配置成检测例如因语音或咀嚼引起的用户面部肌肉和/或骨头的运动(例如颌部运动)并提供标示该运动的检测器信号。
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、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，提供在包括音频处理的系统中的应用。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，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，本申请进一步提供配置成由用户佩戴的听力装置如助听器的输入变换器的匹配方法。听力装置包括第一和第二分开的部分，第一部分包括提供表示用户环境中的声音的第一电输入信号的第一输入变换器，第二部分包括提供表示用户环境中的声音的第二电输入信号的第二输入变换器，其中第一和第二部分经有线或无线连接可彼此电连接。所述方法包括：
-接收第一和第二电输入信号；
-基于所述第一和第二电输入信号提供空间滤波的信号；
-存储与适于拾取用户自我话音的先前确定的或参考自我话音波束形成器对应的、先前确定的自我话音波束形成器权重或自我话音传递函数；
-在存在用户自我话音时根据预定触发器的启动更新自我话音波束形成器权重或自我话音传递函数；
-将更新的自我话音波束形成器权重或更新的自我话音传递函数保存在存储器中；
-基于先前确定的自我话音波束形成器权重或自我话音传递函数及更新的自我话音波束形成器权重或自我话音传递函数提供匹配的第一和第二电输入信号。
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。
原则上，我们不仅可更新自我话音波束形成器，而且可更新任何波束形成器如目标消除波束形成器。如果旧和新波束形成器权重之间的唯一差别为ITE传声器传递函数，该差别将应用于任何波束形成器。
传递函数例如可由对应的视向量表示。传递函数可以是听力装置的传声器之间的相对传递函数。视向量可将从声源到听力装置的相应输入变换器的声音相对传递函数包括为其各个元素(将输入变换器之一取为参考)。自我话音传递函数(及更新的自我话音传递函数)例如可以是相对传递函数。
预定触发器可经用户接口和/或通过来自一个或多个传感器的信号产生。
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，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听力装置，此外还提供辅助装置。
在实施例中，听力系统适于在听力装置与辅助装置之间建立通信链路以使得信息(如控制和状态信号，可能音频信号)可进行交换或者从一装置转发给另一装置。
在实施例中，听力系统包括辅助装置，例如遥控器、智能电话、或者其它便携或可穿戴电子设备如智能手表等。
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音频处理装置的功能的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(例如从娱乐装置如TV或音乐播放器、从电话设备如移动电话或者从计算机如PC)接收多个音频信号并适于选择和/或组合所接收的音频信号中的适当信号(或信号组合)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。
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。
用户接口可配置成使用户能与听力装置或系统交互并控制听力装置或系统的功能。用户接口可使用户能启动校准模式(根据本发明)、开始校准程序、和/或终止校准程序，及可能接受校准的结果。
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部件一起设置在壳体中，或者其本身可以是外部单元(可能与柔性引导元件如圆顶状元件组合)。
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、主动耳朵保护系统、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其交互。
本发明的实施例如可用在如助听器和助听器系统例如双耳助听器系统的应用中，尤其是包括至少两个分开的部分且每一部分包括输入变换器的助听器或助听器系统。
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示出了包括BTE部分和ITE部分的听力装置，每一部分包括至少一传声器(分别为MBTE和MITE)，按第一配置安装在用户耳朵处。
图1B示出了包括BTE部分和ITE部分的听力装置，每一部分包括至少一传声器(分别为MBTE和M’ITE)，按第二配置安装在用户耳朵处。
图2示出了根据本发明的双传声器MVDR波束形成器的实施例。
图3示出了根据本发明的输入单元，其包括用于补偿听力装置的第一和第二输入变换器的电特性的变化的示例性配置。
图4A示出了根据本发明的听力装置的第一实施例。
图4B示出了根据本发明的听力装置的第二实施例。
图4C示出了根据本发明的听力装置的第三实施例。
图5A示出了包括第一和第二听力装置及辅助装置的双耳听力系统的第一实施例，辅助装置包括用于听力系统的用户接口。
图5B示出了在辅助装置上运行的传声器匹配APP，其实施用于听力系统的用户接口的示例性部分。
图6示出了根据本发明的听力装置的第四实施例。
图7A示出了包括与眼镜架集成为一体的第一或第二听力装置的听力系统的第二实施例的俯视图。
图7B示出了图7A实施例的主视图。
图7C示出了图7A实施例的侧视图。
图8示出了根据本发明的包括传声器匹配单元的输入单元的实施例。
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。
本发明涉及包括具有至少一传声器的耳后(BTE)部分及包含接收器(扬声器)和/或至少一传声器的耳内(ITE)部分的听力装置。ITE部分可通过连接元件连接到BTE部分，其例如包括线缆(例如包括导线)，或者作为备选，两个部分可无线连接。我们预见ITE部分可能与BTE部分物理上断开连接的情形，例如在ITE部分不再工作的情形下为了修理或更换。
本申请解决在ITE部分(或BTE部分或者BTE或ITE部分的至少一传声器)已被更换的情形下怎样匹配传声器的问题。包括两个传声器的BTE部分的传声器轴的非有意定向的检测和校正已在US20150230036A1中涉及。
图1A和1B示出了按两种不同配置包含(第一)ITE部分和(第二)BTE部分的听力装置。BTE部分(例如适于位于耳廓处或耳廓后面)包含至少一传声器(MBTE)，及ITE部分(例如适于位于用户耳道处或耳道中)也包含至少一传声器(可能及接收器(＝扬声器))。H1指从嘴巴到ITE传声器(MITE)的声学传递函数，及H2指从嘴巴到BTE传声器(MBTE)的声学传递函数。因而，H1和H2(中的每一个)可分解为两个部分：i)嘴巴与传声器之间的传递函数(Hac)；及ii)描述传声器的特性的传声器部分(Hmic)。让我们定义所谓的嘴巴到传声器视向量d即随频率而变的向量，其正比于由在特定频率(k)评估的H1和H2组成的向量。例如，对于每一频道(例如k＝1,…,K，其中k为频率指数，K为在两个传声器的情形下频道(或频带)的数量)，其中H1和H2为复数，我们具有
Figure BDA0002107163160000171
其中在后面的表达式中，我们已假定第二传声器(MBTE)为参考传声器，使得视向量d的各个元素用从音频源(嘴巴)到第二传声器(MBTE)的传递函数H2归一化(因此对于视向量d的表达式中的第一和第二元素，“H1/H2”及“1”)。我们想象在助听器安装在助听器用户的耳朵上并将助听器用户的自我话音用作声源时针对每一频道估计d。这可在由听觉护理专家(HCP)验配期间发生，其运行校准规程，在助听器用户讲测试句子时估计视向量d。其后，估计的d值被存储为助听器的存储器中的参考值(d,ref)。所示的(相对于H2的)归一化仅为一个例子。我们也可选择其它归一化，例如相对于H1归一化或者归一化使得d的长度等于1。在下面，“视向量”称为d，及视向量的元素(对于双传声器情形)称为d11和d21，使得d＝[d11,d21]T。在归一化视向量的情形下，我们可仅将非单位元素称为d，即d＝[1,d]T或者d＝[d,1]T。
将(第二)BTE传声器用作参考传声器的优点在于，相较于(第一)ITE传声器，其在助听器寿命期间不太可能更换。
图1A示出了具有BTE和ITE部分(因而具有给定特性的传声器(MBTE,MITE))的给定组合的第一情形。
对于来自用户嘴巴的声音到相应的第一和第二电输入信号的随频率(f)而变的传递函数H1和H2可被视为包括说明声学传播通路的部分Hac(f)和说明传声器特性的部分Hmic(f)。Hac(f)表示从声源到参考传声器的声学传播。藉此，Hj＝Hac·Hj,mic，其中对于j＝ref，Hj,mic＝1。在该框架下，第一和第二传递函数H1和H2可被写为Hj＝Hj,ac·Hj,mic，其中j为传声器指数，在此j＝1,2。
应当提及的是，听力装置可包括两个以上输入变换器(如传声器)，例如位于相应的BTE和ITE部分中，或者用户身体的别处。
现在，例如，如果ITE部分(或ITE传声器)被具有不同传声器M’ITE的另一ITE部分(或另一ITE传声器)(图1B)替换，由于不同的传声器特性，传递函数H’1(H’1＝H’ITE)相较于H1(H1＝HITE)改变。传声器部分变化(从HITE,mic变到H’ITE,mic)，而声学部分保持一样(H’ITE,ac＝HITE,ac)(如果我们假定耳朵处的ITE传声器的放置与先前的配置(图1A)一样，即例如BTE和ITE部分之间的线缆长度未被改变)。利用变化的传声器的任何波束形成器/空间滤波器算法将最可能丢失性能，因为新的传声器相对于BTE部分的传声器不匹配(假定来自至少一BTE传声器和至少一ITE传声器的信号由波束形成器使用)。
更换后的传声器的重新匹配因而波束形成器性能的恢复可按如下实现。注意，在人的自我话音期间(具有更换ITE部分之前的传声器MITE)估计的参考视向量d存储在助听器的存储器中。我们可通过减小如最小化使用改变的传声器(M’ITE)在人自我话音期间估计的视向量d’与助听器存储器中存储的视向量d之间的差而估计改变的ITE传声器(M’ITE)的特性。这例如可通过将通常复值的随频率而变的换算系数应用于更换后的ITE传声器输出(参见图6中的αITE)使得平方差‖d-α1d′‖2最小化而实现(其中(第二)BTE传声器被取为参考传声器)，即
Figure BDA0002107163160000191
换言之，传声器匹配功能被应用于新的(第一)传声器(M’ITE)，其恢复旧(被更换的)传声器(MITE)的嘴巴到传声器传递函数。该方法假定更换后的传声器(即其它传声器)位于同样的位置。使用ITE部分的传声器输出，以这种方式匹配，恢复(或者至少增加)波束形成器/空间滤波器性能。
当佩戴两个听力装置时，及由于头部的对称性，分别与左和右装置有关的自我话音视向量d不应相异太多。在一听力仪器处的ITE传声器必须更换的情形下，在对侧(匹配的)听力装置处获得的视向量可用作参考自我话音视向量。假定dleft和dright在更换ITE传声器之前类似，由于类似的位置，在更换ITE传声器之后左和右自我话音传递函数之间的任何差异将因不同的传声器响应引起(尽管如果两个ITE传声器被同时更换，并不必然如此)。
理想地，人的自我话音估计量应独立于ITE传声器，因为传声器可被更换，但自我话音估计量例如可取决于每只耳朵上的BTE传声器和/或该人的话音的特性。在电话对话期间，如果电话在耳朵附近，传声器匹配不应调整，因为来自电话的反射可能改变估计的视向量。
该方案的优点在于，我们可无缝地校准听力装置，而没有任何强加在助听器用户上的认知负荷，因为该系统在人正讲话时更新。
该方法也可应用于常规听力装置的匹配，如果参考自我话音视向量可获得。例如，如果我们已在匹配传声器的同时记录人自我话音视向量dov,ref，在传声器响应变化的情形下，该自我话音视向量将随时间变化。我们可补偿该变化，因为我们知道理想的自我话音传递函数看上去是怎样的(dov,ref)。
听力仪器中的自适应波束形成目标在于在来自目标方向的声音不被改变的约束条件下消除不想要的噪声。这样的自适应系统的例子如图2中所示，其中在第k个频道的输出信号Y(k)基于两个固定波束形成器C1(k)＝O和C2(k)＝C的线性组合，即Y(k)＝C1(k)-β(k)C2(k)＝O-βC，其中C2(k)＝C为目标消除波束形成器，C1(k)和C2(k)为正交的波束形成器，而C1(k)＝O保留目标方向，C2(k)为消除来自目标方向的声音(参见图2中记为目标声音的箭头)的波束形成器。
本波束形成器结构(Y＝C1-βC2)的优点在于，负责噪声降低的因子β仅被乘到第二(目标消除)波束图C2(使得从目标方向接收的信号不受β的任何值影响)。该最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器的约束条件为广义旁瓣抵消器(GSC)结构的内置特征。
图2示出了根据本发明的双传声器MVDR波束形成器的实施例。基于两个传声器，两个固定波束形成器被产生：不改变来自目标方向(用户嘴巴)的信号的波束形成器C1，及消除来自目标方向的信号的(正交)波束形成器C2。所得的定向信号Y(k)＝O(k)-β(k)C(k)，其中
Figure BDA0002107163160000201
为自适应确定的随频率而变的复值参数，其在来自目标方向的信号不被改变的约束条件下使噪声最小化，及其中c为常数。β的确定在单元ABF中进行。
自适应因子β(k)为应用于目标消除波束形成器的权重。藉此，知道目标方向未被改变，我们可调整β(k)。
图2示出了输入单元IU，其向提供波束成形信号YBF(＝Y＝O–βC)的波束形成器滤波单元BFU提供电输入信号(IN’BTE,IN’ITE)。在图2的实施例中，波束成形信号被提供为两个传声器匹配的输入信号IN’BTE,IN’ITE的加权组合。传声器匹配的输入信号IN’BTE,IN’ITE基于来自相应的BTE和ITE传声器(MBTE,MITE)的电输入信号INBTE,INITE产生，电输入信号已乘以相应的校正(校准)常数(αBTE,αITE)以实施所得输入信号的传声器匹配(参见图3、6、8)。每一传声器通路因而包括组合单元(在此为相乘单元‘x’)，配置成将(可能复值)倍增常数(αBTE,αITE)应用于来自传声器(MBTE,MITE)的电输入信号INBTE,INITE。换言之，IN’BTE,＝αBTE INBTE及IN’ITE＝αITE INITE。倍增常数(αBTE,αITE)之一可等于1。两个波束形成器O和C基于听力装置的存储器MEM中存储的固定的波束形成器权重(对于目标保持波束形成器O，W* o1,W* o2；及对于目标消除波束形成器C，W* c1,W* c2)从传声器匹配的信号IN’BTE,IN’ITE确定。换言之，波束形成器被确定为
O＝IN’BTE·W* o1+IN’ITE·W* o2,and C＝IN’BTE·W* c1+IN’ITE·W* c2
图3示出了根据本发明的听力装置的输入单元IU的实施例。该输入单元IU包括根据本发明的用于补偿听力装置的第一和第二输入变换器的电特性(和/或它们相对于环境中的声源的位置)变化的示例性配置。输入单元IU包括相应的BTE和ITE传声器(MBTE,MITE)，其提供相应的电输入信号INBTE,INITE。输入单元IU还包括存储用于提供传声器匹配的相应倍增常数(αBTE,αITE)的存储器MEM。倍增常数(αBTE,αITE)例如在存在用户自我话音时使用校准程序根据本发明确定。输入单元IU提供相应的匹配的电输入信号IN’BTE,IN’ITE(在图3中记为“匹配的信号”)，其中IN’BTE,＝αBTE INBTE及IN’ITE＝αITE INITE。
图4A、4B和4C示出了根据本发明的示例性听力装置。该听力装置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处或耳后的BTE部分(BTE)及适于位于用户耳道中或耳道处并包括输出变换器SPK如接收器(扬声器)的ITE部分(ITE)。BTE部分和ITE部分通过连接元件IC及BTE部分和ITE部分中的内部接线(例如参见，示意性地示为BTE部分中的接线Wx)连接(如电连接)。BTE和ITE部分中的每一个分别包括输入变换器如传声器(MBTE和MITE)，其用于从佩戴听力装置的用户环境拾取声音。在实施例中，ITE部分相对开放，使空气能通过和/或传过，从而使用户感知的堵耳效应最小化。在实施例中，根据本发明的ITE部分没有仅包括扬声器SPK和用于将扬声器定位在耳道中的圆顶件DO的典型RITE型(参见图4C)那么开放。在实施例中，根据本发明的ITE部分包括耳模并用于使相当大的声压级能被传到用户(例如具有重度到深度听力损失的用户)的耳鼓。
在图4A、4B和4C的听力装置HD实施例中，听力装置HD包括包含两个以上输入变换器(如传声器)的输入单元IU(每一输入变换器用于提供表示输入声音信号的电输入音频信号及传声器匹配设置，如图3中所示)。输入单元还包括两个(例如可个别选择的)无线接收器(WLR1,WLR2)，用于提供相应的直接接收的辅助音频输入和/或控制或信息信号。BTE部分包括衬底SUB，其上安装多个电子元件(MEM,FE,DSP)。BTE部分包括可配置的信号处理器DSP及可从其访问的存储器MEM。在实施例中，信号处理器DSP形成集成电路如(主要)数字集成电路的一部分。
听力装置HD包括输出变换器SPK，用于基于来自信号处理器DSP的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。作为备选或另外，来自信号处理器DSP的增强的音频信号根据具体应用场合可被进一步处理和/或传给另一装置。
在图4A、4B和4C的听力装置实施例中，ITE部分包括扬声器(接收器)SPK形式的输出单元，用于将电信号转换为声信号。图4A和4B实施例的ITE部分也包括用于从环境拾取声音的(第一)输入变换器(MITE如传声器)。(第一)输入变换器(MITE)可根据声环境从输出变换器SPK拾取更多或更少声音(无意的声反馈)。ITE部分还包括引导件如圆顶件或耳模或微型耳模DO，用于引导并将ITE部分定位在用户的耳道中。
在图4A、4B和4C的场合中，(远场)(目标)声源S(及与环境中的其它声音混合)被传播到相应声场：BTE部分的BTE传声器MBTE处的声场、ITE部分的ITE传声器MITE处的SITE、及耳鼓处的SED。
图4A、4B和4C中例示的每一听力装置HD表示便携装置，及还包括电池BAT如可再充电电池，用于对BTE部分及ITE部分的电子元件供电。在多个不同实施例中，图4A和4B的听力装置可实施如图6中所示的听力装置实施例。
在实施例中，听力装置HD如助听器(如处理器DSP)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)，例如以补偿用户的听力受损。
图4A的听力装置包含两个输入变换器(MBTE和MITE)如传声器，当听力装置在工作状态安装在用户头上时，一个(MITE，ITE部分中)位于用户耳道中或耳道处，及另一个(MBTE，BTE部分中)位于用户耳朵的别处(例如用户的耳(耳廓)后)。在图4A的实施例中，听力装置配置成使得两个输入变换器(MBTE和MITE)在听力装置处于正常工作状态而安装在用户耳朵处时沿实质上水平的线OL定位(例如参见图4A中的输入变换器IN1,IN2及双箭头虚线OL)。这具有有利于来自输入变换器的电输入信号按适当的(水平)方向例如按用户的“视向”(例如朝向目标声源)波束形成的优点。
除了下述区别之外，图4B中所示的听力装置实施例与图4A中所示的实施例基本一样。图4B中所示的听力装置实施例包括三个输入变换器(MBTE1,MBTE2,MITE)(代替图4A中的两个)。两个BTE传声器(MBTE1,MBTE2)位于BTE部分的顶部中而不是沿图4A中的线OL。在图4B的实施例中，BTE部分的两个BTE传声器(MBTE1,MBTE2)按典型的目前技术水平的BTE方式定位，使得在听力装置佩戴期间，两个输入变换器(如传声器)沿实质上指向耳廓上方的用户视向的水平线定位(藉此，图4B中的两个输入变换器可分别看作“前”输入变换器(MBTE1)和“后”输出变换器(MBTE2))。三个传声器的位置具有基于三个传声器的定向信号可灵活提供的优点。在实施例中，听力装置HD包括波束形成器滤波单元BFU，用于组合来自三个输入变换器(MBTE1,MBTE2,MITE)的至少两个(可能所有三个)电输入信号。至少两个电输入信号优选至少包括来自ITE传声器MITE的电输入信号。
图4B的实施例还包括天线和收发器电路(Rx-Tx)，用于使能在BTE和ITE部分之间无线交换信号(例如将电信号INITE从ITE传声器(MITE)传到BTE部分，例如用于由波束形成器滤波单元BFU使用，例如参见图2，和/或将增强的信号OUT从BTE部分的处理器SPU传到ITE部分的扬声器SPK，例如参见图6)。BTE和ITE部分可以(也可不)通过连接元件IC机械连接(参见图4B中两个部分之间的虚线曲线)。
除了下述区别之外，图4C中所示的听力装置实施例与图4B中所示的实施例基本一样。在图4C中所示的听力装置实施例中，ITE部分不包括任何输入变换器，及BTE部分与ITE部分之间的电连接(例如用于由扬声器SPK转换为用户耳鼓的刺激的电信号)由连接元件IC提供的电缆提供。
图5A示出了包括由用户U佩戴的第一和第二听力装置(HD1,HD2)及包括包含用于听力系统的用户界面UI的辅助装置AD的双耳听力系统的实施例。图5A、5B示出了根据本发明的听力系统实施例的示例性应用场合。图5B示出了辅助装置AD运行用于执行传声器匹配(校准)程序的APP。该APP为非短暂应用(APP)，包括配置成在辅助装置上执行以实施用于听力装置(HD1,HD2)或听力系统的用户接口UI的可执行指令。在所示实施例中，APP配置成在使能与听力装置或听力系统通信的智能电话或另一便携装置上运行。
在图5A的实施例中，标示了左和右助听装置之间的记为IA-WL的无线链路(如感应链路)及辅助装置AD与左听力装置(HD1)之间和辅助装置AD与右听力装置(HD2)之间的记为WL-RF的无线链路(如RF链路(例如蓝牙))。这些无线链路通过对应的天线和收发器电路实施在装置中，在图5A的左和右听力装置中分别标示为RF-IA-Rx/Tx-1和RF-IA-Rx/Tx-2。
图5B示出了根据本发明的实施为在辅助装置AD上运行的APP的用户接口UI。该用户接口包括显示器(如触敏显示器)。经用户接口的显示器，用户可与听力系统交互因而控制该系统的功能。所示的“传声器匹配APP”屏幕使用户能启动校准模式(根据本发明)，参见“使用自我话音校准”。该屏幕包含给用户的开始校准的指令，参见指令“按压开始以开始传声器的校准”及下面的“开始”按钮。该屏幕还包含给用户的“请正常讲例如下面的句子：“这是在更换助听器的一个或多个单元之后的传声器校准””的指令。该屏幕还包含给用户的“按压停止以终止和接受校准”的指令，其后为“停止”按钮。该屏幕还包含给用户的信息(在校准程序已完成之后)：“更新的传声器参数将被存储”。在实施例中，听力仪器在校准程序期间测量(和记录)重力方向，例如利用加速计。听力仪器之间的不同重力方向(相较于参考差)可不仅指明在ITE部分已被更换之后ITE响应已改变，而且可指明BTE响应已改变(例如因不同的接收器长度引起)。
包括用户接口UI的辅助装置AD优选适于拿在用户U的手中。
在实施例中，辅助装置AD是或包括音频网关设备，其适于(例如从娱乐装置如TV或音乐播放器、从电话设备如移动电话或者从计算机如PC)接收多个音频信号并适于选择和/或组合所接收的音频信号中的适当信号(或信号组合)以传给听力装置。在实施例中，辅助装置AD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音频处理装置的功能的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)。
图6示出了根据本发明的听力装置HD。该听力装置包括包含用于从环境拾取声音并提供对应的电输入信号(INBTE,INITE)的至少两个传声器的输入单元(MBTE,MITE)及包括用于根据本发明提供传声器匹配的传声器匹配设置(MMU,ALFA及组合单元‘X’)。输入单元IU提供表示来自至少两个传声器(MBTE,MITE)的匹配的电输入信号(IN’BTE,IN’ITE)的至少两个电输入信号。听力装置还包括波束形成器滤波单元BFU，其连接到包含固定和/或自适应更新的波束形成器权重(wij)的存储器MEM并用于基于匹配的电输入信号(IN’BTE,IN’ITE)或其处理后版本提供波束成形信号YBF。听力装置HD还包括用于处理波束成形信号YBF(例如用于将另外的处理算法应用于该信号，例如进一步降噪、压缩放大等)并提供处理后的输出信号OUT的信号处理器SPU。在图6的实施例中，处理假定在子频带表示中进行(参见子频带指数k)。听力装置HD因此还包括合成滤波器组，用于将处理后的子频带信号OUT(k)转换为时域信号OUT，其被馈给输出变换器(在此为扬声器SPK)以转换为传播到用户耳鼓的声音刺激。
图6实施例的输入单元IU包括与图3实施例的输入单元同样的元件，即多个传声器(在此为两个，MBTE,MITE)及两个组合单元(‘X’)，用于将相应的校正(或校准)因子(αBTE,αITE)分别应用于来自传声器(MBTE,MITE)的电输入信号(INBTE,INITE)以提供对应的传声器匹配的信号(IN’BTE,IN’ITE)，其用于进一步处理，例如馈给波束形成器滤波单元BFU。在图6的实施例中，输入单元IU的每一传声器通路包括相应的分析滤波器组FBA，用于提供(时域)电输入信号(INBTE,INITE)(其假定已通过适当的模数转换器数字化)的子频带表示(INBTE(k),INITE(k)，其中k为频带指数)。电输入信号的子频带表示(INBTE(k),INITE(k))被馈给相应的相乘单元(‘X’)，其中应用适当的校准因子(αBTE,αITE)以提供传声器匹配的子频带信号(IN’BTE(k),IN’ITE(k))，其被馈给波束形成器滤波单元BFU。传声器匹配的子频带信号(IN’BTE(k),IN’ITE(k))进一步馈给传递函数比较单元TFU，其中存储自我话音视向量dov的参考值dBTE,ITE,ov。在特定校准模式下(受触发器信号OVcal控制)，其中存在用户自我话音(优选占优)，例如参见图5A、5B，传递函数比较单元TFU确定自我话音视向量目前的值d’BTE,ITE,ov。在迭代过程中，包括校准因子(αBTE,αITE)(中的至少一个)的自适应修改，参见修改单元ALFA，确定使参考自我话音视向量与视向量目前的值之间的(平方)差Δd2 ov(k)最小化的校准因子(αBTE,αITE)。迭代的传声器匹配程序通过传递函数比较单元TFU和校准因子修改单元ALFA处理，一起构成或形成传声器匹配单元(记为MICM)的一部分，如图6中点线框所示。在BTE传声器被选择为参考传声器的情形下，BTE传声器信号INBTE的校准因子(αBTE)为1，传声器匹配仅依赖于ITE传声器信号INITE的校准因子(αITE)。被最小化的表达式在该情形下为
Figure BDA0002107163160000262
换言之，ITE传声器信号的校准因子(αITE)被确定为
Figure BDA0002107163160000261
其中
dov,ref＝(HITE,ov,ref/HBTE,ov,ref,1)＝(dBTE-ITE,ov,ref,1)
d’ov＝(H’ITE,ov/H’BTE,ov,1)＝(d’BTE-ITE,ov,1)
在仅ITE部分已被更换及BTE部分位于同一地方的情形下，HBTE,ov,ref＝H’BTE_ov。
图7A示出了听力系统的第一实施例的俯视图，其包括与眼镜架一体的第一和第二听力装置。图7B示出了图7A实施例的主视图，及图7C示出了图7A实施例的侧视图。
根据本发明的听力系统包括传感器集成装置，配置成佩戴在包括头戴托架的用户头部上，在此实施在眼镜架中。
该听力系统包括安装在眼镜架上的左和右听力装置及多个传感器。听力系统HS包括多个分别与左和右听力装置(HD1,HD2)相关联(例如形成其一部分或者连接到左和右听力装置)的传感器S1i,S2i,(i＝1,…,NS)。NS为位于眼镜架每一侧上的传感器的数量(在图7A、7B、7C的例子中，假定对称，但不必须如此)。第一、第二、第三和第四传感器S11,S12,S13,S14及S21,S22,S23,S24安装在眼镜GL的镜框上。在图7A的实施例中，传感器S11,S12和S21,S22安装在相应侧杆(SB1和SB2)上，而传感器S13和S23安装在与右和左侧杆(SB1和SB2)具有铰接连接的横梁CB上。最后，传感器S14和S24安装在第一和第二鼻子子梁(NSB1,NSB2)上，其从横梁CB延伸并适于架在用户鼻子上。眼镜的镜片或透镜LE安装在横梁CB和鼻子子梁(NSB1,NSB2)上。左和右听力装置(HD1,HD2)包括相应的BTE部分(BTE1,BTE2)，及还包括相应的ITE部分(ITE1,ITE2)。应注意，更换ITE部分将改变眼镜及更换的ITE部分的所有传声器之间的传递函数。在实施例中，系统的所有传声器位于眼镜上和/或BTE部分上。ITE部分例如可包括用于从用户拾取身体信号的电极，例如形成传感器S1i,S2i(i＝1,…,NS)的一部分，用于监视用户的生理功能例如大脑活动或眼球运动活动或温度。类似地，眼镜架上的一个或多个传感器可包括用于从用户拾取身体信号的电极。在实施例中，传感器S11,S14和S21,S24(黑色矩形)可表示用于拾取身体信号如眼动电图描记法(EOG)电位和/或脑电波电位如脑电描记法(EEG)电位的传感器电极，例如参见EP3185590A1。安装在眼镜架上的传感器例如可包括下述之一或多个：加速计、陀螺仪、磁力计、雷达传感器、眼球摄像机(例如用于监视瞳孔测定)、摄像机(例如用于用户环境的对象成像)、或用于定位佩戴听力系统的用户感兴趣的声源(或其它陆标)或者贡献于其定位和/或用于识别用户的自我话音的其它传感器。位于横梁CB上的传感器(S13,S23)和/或位于侧杆(SB1,SB2)上的传感器(如S12,S22)例如可包括一个或多个用于监视环境和/或用于识别用户自我话音的摄像机或雷达或超声传感器。听力系统还包括多个传声器，在此被配置在分别位于右、左侧杆和(正面)横梁上的三个分开的传声器阵列(MAR,MAL,MAF)中。每一传声器阵列(MAR,MAL,MAF)包括多个传声器(分别为MICR,MICL,MICF)，在此分别为4个、4个和8个。传声器可形成听力系统的一部分(例如分别与右和左听力装置相关联)，及贡献于对来自用户周围环境的相应声源的声音定位和空间上滤波，例如参见本申请的申请人在2017年7月4日在欧洲专利局申请的、发明名称为“Direction Of ArrivalEstimation In Miniature Devices Using A Sound Sensor Array”的未决欧洲专利申请17179464.7。眼镜架用作与听力系统的相应左和右BTE部分协作的多个传感器的托架例如在我们的于2017年12月6日向欧洲专利局提交的、名称为“A hearing device or systemadapted for navigation”的未决欧洲专利申请17205683.0的图1A、1B图示并结合其描述。
听力装置的BTE部分和ITE部分电连接，或无线方式或有线方式，如图7C中二者之间的虚线连接所示及如图4A、4B、4C的实施例中例示的。ITE部分可包括在使用期间位于耳道中的传声器(参见图4A、4B中的MITE)和/或扬声器(参见图4A、4B、4C中的SPK)。眼镜架上的一个或多个传声器(MICL,MICR,MICF)可代替图4A、4B、4C实施例的BTE传声器。作为备选或另外，图7A、7B和7C实施例的BTE部分可包括另外的传声器(MBTEp)。
图8示出了根据本发明的包括传声器匹配单元的输入单元的实施例。图8中所示的输入单元IU等同于图2、3和6中所示的输入单元实施例。图8的实施例包括传声器匹配单元MICM，其连接到传声器匹配的信号IN’BTE,IN’ITE并将校准因子(αBTE,αITE)提供给BTE和ITE传声器通路的相应相乘单元(‘X’)。传声器匹配单元MICM(例如其启用和禁用)受控于控制信号OVcal(例如来自用户接口，或者根据触发器判据(如由处理器)产生)。在图8的实施例中，传声器匹配单元MICM包括协方差估计单元CV，用于估计传声器匹配的BTE和ITE传声器信号IN’BTE,IN’ITE的协方差矩阵，及基于其(信号CM)，由传递函数确定单元RTF确定用户自我话音(参见信号Dov)的相应(相对)传递函数。当前传递函数(来自用户嘴巴，使用当前确定的校准因子)在传递函数修改单元ALFA中与参考传递函数比较，其配置成确定校准因子(αBTE,αITE)使得价值函数最小化(例如上面提及的Δd2，或者一些其它价值函数)。这可在校准模式期间按迭代程序实施，或者使用具有传递函数修改和校准因子(αBTE,αITE)的预定示例性组合的查询表实施。确定视向量d(包括(例如自我话音)传递函数)的例子在下面描述。
估计视向量或导向矢量d
在仅目标声音存在的情形下，在传声器(例如图4A中的MBTE和MITE)处记录的声音由下式给出
Figure BDA0002107163160000291
其中
Figure BDA0002107163160000292
为声源s的位置与传声器之间的传递函数。
在频域，对于每一频道k和时间指数m，我们具有
Figure BDA0002107163160000293
省略频率指数k，我们可将协方差矩阵估计为
Figure BDA0002107163160000294
其中N为时间指数(例如时间帧指数)。协方差矩阵也可递归地估计。如果来自视向的声音为唯一的声音，协方差矩阵由C＝HHH给出，其中H为由下式给出的向量
Figure BDA0002107163160000295
但时间和频率指数被省略(实际上，H不随时间变化)，及导向矢量正比于H的任何列，例如归一化导向矢量变成
Figure BDA0002107163160000296
如果存在噪声且已知，可应用EP3300078A1中描述的程序。作为备选，归一化针对第二元素执行：
Figure BDA0002107163160000301
如果第一传声器已被更换，该归一化更适当。
在前面的例子中(除图4C之外)，已聚焦于所谓的耳内接收器式(RITE型)助听器，其耳内部分(ITE)包括接收器(扬声器)及传声器。在图4C的例子中，ITE部分不包含传声器。然而，对于这样的设置，本发明的概念仍可能有价值。在连接元件(图4C中的IC)的导线长度变化的情形下，例如如果接收器被更换及导线长度随其变化(偶然或随意)，BTE部分的位置通常将变化，藉此，从嘴巴到(BTE部分的)传声器的传递函数变化。因此，根据本发明的传声器匹配的校准可能有利。在实施例中，听力装置包括用于检测连接元件(如包括两个以上电导体如导线的线缆)的长度或者长度变化的检测单元。在实施例中，根据本发明的传声器匹配在检测到听力装置的第一和第二部分之间的连接元件的长度变化时开始。连接元件的长度变化对听力装置的多个重要功能有影响，包括波束形成(波束形成器权重应被校准)、反馈估计/消除(正常反馈通路变化)。
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。
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Claims (14)

1.配置成由用户佩戴的听力装置，包括第一和第二分开的部分，第一部分包括提供表示用户环境中的声音的第一电输入信号的第一输入变换器，第二部分包括提供表示用户环境中的声音的第二电输入信号的第二输入变换器，其中第一和第二部分经有线或无线连接而彼此电连接，所述听力装置还：
-包括波束形成器滤波单元，配置成接收第一和第二电输入信号并基于其提供空间滤波的信号；
-包括或能访问存储器，所述存储器包括与位于用户嘴巴处的目标声源对应的、先前确定的自我话音传递函数；其中所述听力装置配置成在存在用户自我话音时根据预定触发器的启动确定更新的自我话音传递函数，并将更新的自我话音传递函数保存在所述存储器中；及包括
-至少一组合单元，配置成将第一倍增因数应用于第一和第二电输入信号中的至少一个；及
-控制单元，配置成确定第一倍增因数以减小表示先前确定的自我话音传递函数与更新的自我话音传递函数之间的差的差度量。
2.根据权利要求1所述的听力装置，其中第一部分是或包括配置成位于用户耳道处或耳道中的ITE部分。
3.根据权利要求1或2所述的听力装置，其中第二部分是或包括配置成位于用户耳朵处或耳后的BTE部分。
4.根据权利要求1所述的听力装置，其中第二部分包含或包括两个输入变换器。
5.根据权利要求1所述的听力装置，包括配置成经一个或多个电导体电连接第一和第二部分的连接元件。
6.根据权利要求1所述的听力装置，配置成使得预定触发器通过听力装置的加电启动。
7.根据权利要求1所述的听力装置，配置成使得预定触发器在第一和第二单元已断开电连接之后再电连接时启动。
8.根据权利要求1所述的听力装置，配置成使得预定触发器在第一和/或第二输入变换器已被更换时启动。
9.根据权利要求1所述的听力装置，配置成使得更换后的第一或第二输入变换器的重新匹配通过用更新的自我话音视向量d’代替存储器中存储的先前使用的自我话音视向量d而实现，更新的自我话音视向量d’通过将随频率而变的换算系数α1应用于更换后的第一或第二输入变换器的电输入信号使得平方差‖d-α1d′‖2最小化进行确定。
10.根据权利要求1所述的听力装置，包括自我话音检测器，用于估计给定输入声音是否或者以何种概率源自听力装置用户的话音。
11.根据权利要求1所述的听力装置，由助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合构成或者包括助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。
12.配置成由用户佩戴的听力装置的输入变换器的匹配方法，其中所述听力装置包括第一和第二分开的部分，第一部分包括提供表示用户环境中的声音的第一电输入信号的第一输入变换器，第二部分包括提供表示用户环境中的声音的第二电输入信号的第二输入变换器，其中第一和第二部分经有线或无线连接而彼此电连接，所述方法包括：
-接收第一和第二电输入信号；
-基于所述第一和第二电输入信号提供空间滤波的信号；
-存储与适于拾取用户自我话音的先前确定的或参考自我话音波束形成器对应的、先前确定的自我话音波束形成器权重或自我话音传递函数；
-在存在用户自我话音时根据预定触发器的启动更新自我话音波束形成器权重或自我话音传递函数；
-将更新的自我话音波束形成器权重或更新的自我话音传递函数保存在存储器中；
-基于先前确定的自我话音波束形成器权重或自我话音传递函数及更新的自我话音波束形成器权重或自我话音传递函数提供匹配的第一和第二电输入信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中预定触发器经用户接口和/或通过来自一个或多个传感器的信号产生。
14.一种非短暂存储介质，包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码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。
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