CN113438590A - 用于助听器的方法 - Google Patents

Abstract

一种处理音频信号的方法，包括：在同侧听力设备(100)处，包括第一输入单元(110)，第一输入单元(110)包括：一个或多个麦克风(112，113)，并且被配置为产生第一方向输入信号(F_L)；通信单元(120)，被配置为从对侧听力设备处接收第二方向输入信号(F_R)；输出单元(140)；以及耦合到第一输入单元(110)、通信单元(120)和输出单元(140)的处理器(130)；确定第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1‑α；1‑H(k))中的一者或两者；根据第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1‑α；1‑H(k))中的一者或两者，生成包括第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)的线性组合的中间信号(V)；其中，根据使第一方向输入信号(F_L)和第二方向信号(F_R)的比例在组合时至少基本相等的目标来确定第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1‑α；1‑H(k))；以及基于所述中间信号生成输出单元(140)的输出信号(Z)。

Description

用于助听器的方法

技术领域

本发明涉及听力装置以及相关方法。

背景技术

一般来说，人们尤其是听力受损的人，在嘈杂的环境中难以理解语言。

听力装置，例如包括具有定向声音捕获(空间滤波)的具有听力损失补偿的听力装置，是目前在噪声环境中提高语音可懂度的最佳方法。从更专业的角度来说，信噪比得到了提高。使用定向麦克风，例如包括涉及多个麦克风的波束形成方法，例如分别在同侧设备和对侧设备中的用户的两侧上的多个麦克风的阵列，是获得定向声音捕获的一种方法。在听力装置中，波束形成麦克风阵列可以提高信噪比，从而提高语音可理解性。

单边波束形成器阵列，也称为定向麦克风，通过在一个监听设备中使用两个麦克风来实现这一改进。双边波束形成器阵列将四个麦克风上的信息组合成双边拟合，进一步提高了信噪比。早期的双边波束形成器是静态的，衰减模式固定。最近，自适应、双边波束形成器已被引入商业助听器。

有多种波束形成算法可用于通过麦克风接收仅在到达时间上不同的声波来执行空间滤波。然而，对于听力装置来说，声波在到达麦克风之前会被头部过滤掉，这通常被称为头影效应(head shadow effect)。声音频率越高，头影效应越强。一般来说，波束形成算法，假设声波自由场传播，需要加以改进，以适当补偿头影效应。

发明内容

据观察，至少一些听力装置的用户在存在多个目标信号源的情况下会遇到问题。

与使用具有定向灵敏度的听力装置有关的一个问题是，要么使用定向灵敏度，这提供了一些有用的优点，如空间噪声降低，要么使用全向灵敏度，以便能够从多个方向进行听力。然而，全向灵敏度通常以增加噪声级为代价。当使用定向灵敏度时，用户会经历所谓的“隧道效应”(tunnel-effect)。也就是说，以辨别离轴目标声源为代价，有利于向用户再现来自轴上目标声源的声音。轴上的声音仿佛来自隧道，而所有其他方向的声音都被抑制或完全排除。这导致用户的空间意识降低，并且在其它缺点中，可能导致听力疲劳和注意力持续时间缩短。此外，通过常规波束形成或定向传声器获得的噪声降低不如期望的好。

在实践中，这导致缺乏声学保真度并给用户带来不便，特别是在社交环境中，在社交环境中，用户可能想要收听–或者能够收听附近的多个人，同时希望降低来自周围环境的噪声。因此，至少在某些方面提高听力体验的保真度或者基于波束形成信号降低与听力装置相关联的至少一些不期望的听力效果是一个目标。

一般而言，本文中的术语“轴上”(on-axis)是指相对于一者或两个听力装置的方向或方向的“圆锥体”，在该方向上方向信号主要从听力装置捕获。也就是说，“在轴上”是指一个或多个波束形成器或定向麦克风的焦点区域。该焦点区域通常(但不总是)在用户的脸部前面，即用户的“注视方向”。在一些方面中，听力装置中的一者或两个从用户前面的轴上的方向捕获相应的方向信号。术语“离轴”(off-axis)是指除了相对于一者或两个听力装置的“轴上”方向之外的所有其他方向。术语“目标声源”或“目标声源”是指产生感兴趣的声音信号的任何声音信号源，例如来自人类扬声器的声音信号。“噪声源”是指不属于“目标源”的任何不需要的声源。例如，噪声源可以是来自许多人同时说话的组合声信号、机器声音、车辆交通声音等。

术语“再现信号”是指例如通过小扬声器呈现给听力装置的用户的信号，在听力装置领域中表示为“接收器”。“再现信号”可以包括对听力损失的补偿，或者“再现信号”可以是具有或不具有听力损失补偿的信号。信号的“强度”是指信号的非瞬时电平，例如与信号的一个范数(one norm)(1-范数)或两个范数(2-范数)或幂(例如二次幂)成比例。

术语“同侧听力装置”或“同侧设备”是指佩戴在用户头部一侧(例如左侧)的一个设备，而“对侧听力装置”或“对侧设备”是指佩戴在用户头部另一侧(例如右侧)的另一个设备。“同侧听力装置”或“同侧装置”可与对侧装置一起操作，对侧装置以与同侧装置相同的方式或以另一方式配置。在一些方面中，“同侧听力装置”或“同侧设备”是配置为补偿听力损失的电子听力装置。在一些方面中，电子收听设备被配置为不补偿听力损失。听力装置可以配置为以下一个或多个：防止环境中的噪声级、音频回放、作为用于电信的耳机进行通信以及补偿听力损失。

术语“处理器”可以包括一个或多个硬件元件的组合。在这方面，处理器可被配置为运行软件程序或其软件组件。一个或多个硬件元件可以是可编程的或不可编程的。

本发明提供：

一种处理音频信号的方法，包括：

在同侧听力装置(100)上，所述同侧听力装置具有：第一输入单元(110)，包括一个或多个麦克风(112，113)，并且被配置为产生第一方向输入信号(F_L)；通信单元(120)，被配置为从对侧听力装置接收第二方向输入信号(F_R)；输出单元(140)；和处理器(130)，耦合到第一输入单元(110)、通信单元(120)和输出单元(140)：

确定第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))中的一者或两者；

根据第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))中的一者或两个，生成包括第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)的组合的中间信号(V)；

其中，第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))中的一者或两者是根据使第一方向输入信号(F_L)和第二方向信号(F_R)的比例在组合时至少基本相等的目标来确定的：；以及

基于中间信号为输出单元(140)生成输出信号(Z)。

因此，至少当与涉及在定向聚焦灵敏度和全向灵敏度之间进行选择的方法相比时，能够显著地提高声学保真度。特别是在社交环境中实现了改进，在社交环境中，用户可能希望听到或能够听到附近不止一个人的声音，同时享受到减少周围环境噪音的效果。

特别是，可以观察到，所要求保护的方法实现了期望的折衷，能够实现定向灵敏度，例如聚焦于轴上(on-axis)目标信号源，同时能够至少具有更好的可理解性地听到离轴(off-axis)信号源。听力测试表明，当提供采用所述方法的系统时，用户体验到的“隧道效应”较少。

尽管不希望的“隧道效应”被抑制或减少，如改进的方向指数所证明的，离轴噪声抑制得到改善。在存在离轴目标信号源的情况下也是如此。

此外，测量结果表明，至少在500Hz以上的频率范围内，尤其是在1000Hz以上的频率范围内，方向指数在频率范围内得到改善。

该方法使得即使存在离轴目标声源，也能够保持听力装置的方向性。

不是采用进入全向模式以捕获离轴目标声源或由于方向性而交替地抑制离轴目标声源的方法，而是以可接受的代价再现来自离轴声源的信号，使得来自同轴声源的信号被稍微抑制，然而仅与来自离轴声源的信号的强度成比例。由于来自同轴声源的信号被稍微抑制，因此与来自离轴声源的信号的强度成比例地，来自离轴声源的信号可以被感知。

因此，在某些方面，该方法包括放弃自动进入全向模式。特别地，由此避免用户暴露于当进入全向模式时噪声电平增加的再现信号。

至少在某些方面，该方法旨在通过缩放(scaling)第一方向信号和第二方向信号来利用头影效应对波束形成算法的影响。根据第一方向信号和第二方向信号估计缩放–或第一方向信号相对于第二方向信号的均衡或者反过来。

该方法可以用不同的方式实现。在一些方面，第一增益值和第二增益值不受频带限制，即，该方法在一个频带上执行，该频带没有明确的频带限制。在其它方面中，第一增益值和第二增益值与第一方向信号和第二方向信号的带限部分(a band limited portion)相关联。在一些方面中，多个第一增益值和各自的多个第二增益值与第一方向信号和第二方向信号的各自带限部分相关联。在一些方面中，第一增益值和第二增益值由在各自的多个频带或频率指数处的多个增益值的各自阵列组成，有时表示为频率点(frequency bin)。在一些方面中，在求和之前，第一增益值缩放第一方向信号的幅度以提供缩放的第一方向信号，并且第二增益值缩放第二方向信号的幅度以提供缩放的第二方向信号。然后，通过加法来组合缩放的第一方向信号和缩放的第二方向信号。

在其它方面中，第一增益值缩放第一方向信号的幅度以提供缩放的第一方向信号，其通过加法与第二方向信号组合以提供组合信号。然后，通过第二增益值缩放组合信号。该方法可以包括放弃第二增益值的缩放。

在某些方面，中间信号是单信道信号或单耳信号。单信道信号可以是离散时域信号或离散频域信号。

在一些方面中，第一方向输入信号和第二方向输入信号的组合是线性组合。

作为说明性示例，同侧听力装置和对侧听力装置相互通信(例如无线通信)，使得同侧听力装置和对侧听力装置中的每一个能够处理第一方向输入信号和第二方向输入信号，其中第一方向输入信号和第二方向输入信号之一从另一个设备接收。信号可以双向地流传输，使得同侧设备从对侧设备接收第二方向信号，并且使得同侧设备将第一方向信号发送到对侧设备。发送和接收可以依据省电协议。

作为说明性示例，在同侧听力装置和对侧听力装置上同时执行该方法。在这方面，各个设备处的各个输出单元将输出信号作为单耳道信号呈现给用户。就故意引入的时间延迟以增加空间提示(spatial cues)而言，单耳信号没有空间提示。

在一些示例中，输出信号被传送到同侧听力装置的输出单元。

作为另一说明性示例，同侧听力装置和对侧听力装置中的每一个包括具有用于生成定向信号的波束形成处理器的一个或多个各自的定向麦克风或一个或多个各自的全向麦克风。

作为进一步的说明性示例，第一方向信号和第二方向信号中的每一个都与相对于佩戴听力装置的用户的固定方向性相关联。这里，轴上方向可以指用户正前方的方向，而离轴方向可以指任何其他方向，例如左侧或右侧。在一些方面中，用户可以例如在与一个或多个听力装置通信的辅助电子设备的用户接口处，选择固定的方向性。在一些实施例中，可以例如基于聚焦于最强信号来自动选择方向性。

在一些示例中，该方法包括分别组合来自同侧设备和对侧设备的单耳固定波束形成器输出的第一方向信号和第二方向信号，以进一步增强目标说话者。

该方法可以在硬件或硬件和软件的组合中实现。该方法可以包括时域处理和频域处理中的一者或两者。该方法包括使用第一增益值和/或第二增益值的迭代估计的实施例，以及使用第一增益值和/或第二增益值的确定性计算的实施例。

在一些方面中，该方法是处理音频信号的方法。

在一些实施例中，该方法包括：

基于第一方向输入信号(F_L)的非瞬时电平和第二方向输入信号(F_R)的非瞬时电平，循环确定第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))中的一者或两者。

其优点是，当循环确定第一增益值(α)和第二增益值(1-α)中的一者或两者时，引入了较少失真和较少可听见的调制人为现象(hearable modulation artefacts)。

第一方向输入信号的非瞬时电平和第二方向输入信号的非瞬时电平可通过分别计算对第一方向输入信号的功率估计的第一时间平均值和对第一方向输入信号的功率估计的第二时间平均值来获得。第一时间平均值可以是移动平均值。

第一方向输入信号的非瞬时电平和第二方向输入信号的非瞬时电平可以与相应信号的一个范数(1范数)或两个范数(2范数)或幂(例如，二次幂)成比例。

第一方向输入信号的非瞬时电平和第二方向输入信号的非瞬时电平可以通过递归平滑过程获得。递归平滑过程可以在信号的全带宽上或在多个频率点中的每一个上操作。例如，在频域实现中，递归平滑过程可以例如通过当前帧中的值和携带累积平均值的帧中的值的加权和在短时间傅里叶变换帧上在每个点(bin)处平滑。

或者，第一方向输入信号的非瞬时电平和第二方向输入信号的非瞬时电平可以通过时域滤波器(例如IIR滤波器)获得。

在一些实施例中，该方法包括：

通过执行各自的短时傅里叶变换，将第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)变换到频域；

其中，在频域中生成中间信号(V)和输出信号(Z)；以及

通过执行短时逆傅里叶变换将输出信号(Z)从频域变换到时域。

因此，该方法至少可以执行中间信号的生成、第一增益值和第二增益值的确定以及频域中输出信号的生成。这可以更有效地实现，特别是在执行听力损失补偿方面。

短时傅里叶变换(STFT)是一种傅里叶相关变换，用于确定随时间变化的信号局部部分的正弦频率和相位内容。在实践中，计算STFTs的过程是将较长时间的信号分成等长的较短段，然后在每个较短段上分别计算傅里叶变换。这揭示了每个较短段上的傅里叶谱，表示为一帧。每一帧包括一个或多个在多个所谓的频率点中的值。

通常，通过短时傅里叶变换变换变换到频域的时域信号序列被表示为分析窗口。另外，通常，由短时逆傅里叶变换产生的时域信号被表示为合成窗口。

如上所述的变换(例如包括中间信号的生成)的步骤可以以第一循环基准执行。第一循环基准可以与采样率和分析窗口的长度(以样本数为单位)有关。因此，当生成最近帧时，可以执行确定第一增益值和/或第二增益值以及在频域中生成中间信号和输出信号的步骤。

在一些示例中，相对于先前的分析窗口，使用预定义的重叠(就样本或相对持续时间而言)来选择分析窗口。例如，重叠可能是分析窗口长度的50％。相应地，合成窗口的重叠可以是合成窗口长度的50％。分析窗口和合成窗口可以具有相同的长度。在重叠部分，可以将合成窗口的值添加到先前合成窗口的值中。

在一些实施例中，第一增益值和第二增益值是通过迭代方法确定的标量值。

在一些实施例中，第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))被循环地确定，受制于第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))总和为预定义的非时变值(time-invariant value)的约束。

此约束有助于使轴上前方目标信号的强度与离轴信号的强度成比例缩放。这有助于避免干扰轴上信号，这对于用户在环境声音变化时理解轴上前方的人在说什么是必要的。

该约束对于第一方向信号和第二方向信号的组合也是有用的，其中在信号组合成单信道信号之前，第一方向信号和第二方向信号两者分别根据第一增益值和第二增益值进行缩放。此外，该约束对于该方法的实现是有用的，其中第一增益值和第二增益值被实现为各自的增益单元，而没有至少故意的频带限制。在一些实施例中，通过各个增益级(stage)应用第一增益值(α)和第二增益值(1-α)，而不强调特定频率范围，即不应用频率相关滤波。

在一些方面中，第一增益值(α)和第二增益值(1-α)根据以下目标来确定：获得中间信号(F_O)中的第一方向输入信号和第二方向输入信号的基本相等的强度，所述中间信号(F_O)受第一增益值(α)和第二增益值(1-α)之和为预定义的非时变值的约束。

在一些方面中，第一增益值(α)和第二增益值(1-α)根据以下目标来确定：使第一方向输入信号(F_L)的比例和第二方向信号(F_R)的比例在通过线性组合组合时至少基本相等，受制于第一增益值(α)和第二增益值(1-α)总和为预定义的非时变值的约束。

作为说明性示例，第一增益值(α)和第二增益值(1-α)的和被约束为相加为固定的恒定值，该恒定值至少在增益值的周期性控制发生时的一段时间内保持恒定。

在一些实施例中，根据最小化中间信号(V)的自相关或互功率谱来进一步确定第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))。

因此，除了改进的空间噪声降低之外，该方法在改进的噪声降低方面是有益的。特别地，发出在第一输入信号和第二输入信号之间相关性差的信号、甚至强信号的噪声信号源被抑制。

在一些实施例中，第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))中的一个或两个根据自适应地寻求最小化第一代价函数C(α,β)而被循环(recurrently)估计，其中代价函数包括：第一增益值(α；H(k))乘以表示第一方向信号(F_L)的数值，以及第二增益值(1-α；1-H(k))乘以表示第二方向信号(F_R)的数值。

由此，确保轴上目标信号源的信号强度与离轴目标信号源的信号强度成比例地缩放，从而确保离轴目标信号源不会淹没轴上信号源。此外，确保在用户同时佩戴一对听力装置的情况下，在用户的双耳处轴上目标信号保持在均匀的比例。

自适应地寻求使第一代价函数最小化的步骤可以使用最小均方算法或本领域已知的另一种梯度下降算法来实现。

数值表示也可以表示为绝对值表示或无符号值表示。平均值可以是一个范数或两个范数或一个幂(例如二次幂)。平均值可以是均方根(Root-Mean-Square)rms值。作为示例，第一代价函数(cost function)因此可包括：

S＝argmin(rms(αF_L+(1-α)F_R)

其中F₁表示第一信号，F₂表示第二信号，α表示第一增益值，1-α表示第二增益值，rms()表示用于计算均方根的函数，argmin()表示用于达到最小值的函数。这相当于求解以下代价函数C(α,β)中的α和β：

Argmin(E(αF_L+βF_R)·(αF_L+βF_R)^*)

在α+β＝1的约束下，E是统计期望。*表示复函数的共轭。

自适应地寻求最小化代价函数的步骤可以以循环基准执行，例如，表示为第二循环基准。第二循环基准可能不同于第一循环基准。第二循环基准可能比第一循环基准更频繁。因此，在迭代周期之后，自适应地确定至少第一增益值(α)的最近值或第二增益值(1-α)的最近值。然后至少基于最近值来计算中间信号。

在一些实施例中，第一代价函数中包括第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))之和为预定义的非时变值的约束。

由此，实现了确定第一增益值和第二增益值的有效的、迭代的方式。

可以根据拉格朗日乘子(Lagrange multipliers)方法来确定代价函数并使其最小化，拉格朗日乘子方法是用于寻找受等式约束的代价函数的局部极大值和极小值的策略，其中，等式约束包括第一增益值(α)和第二增益值(1-α)之和为非时变值的约束。

然后可将代价函数公式化为：

C(α，β)＝{E{(αF_L+βF_R)·(αF_L ^*+βF_R ^*)}+λ^*(α+β-1)+λ(α+β-1)^*

其中λ是拉格朗日乘子。

在一些实施例中，该方法包括：

迭代地，在频域中：

基于先前的第一增益值和迭代步长乘以第一方向信号(F_L)和第二方向信号(F_R)之间的差以及中间信号(V)的值和中间信号(V)的平方值(V*V)之间的比率来确定更新的第一增益值(α，H(k))：

基于更新后的第一增益值(α，H(k))和更新后的第二增益值(1-α，1-H(k))，确定包括第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)的线性组合的中间信号(V)的更新值(V_n+1)。

因此，尽管是迭代实现，效果仍然有效。当已经确定中间信号的更新值时，基于更新的第一增益值(α)和更新的第二增益值(1-α)，生成用于输出单元的输出信号。因此，在频域中执行确定更新的第一增益值(α)和确定中间信号V的更新值(V_n+1)的步骤。

中间信号的初始值V可以基于在前一帧处获得的中间信号的值。中间信号的第一时间值可以包括第一方向信号的强度和第二方向信号的强度的平均值。

在一些实施例中，第一增益值和第二增益值是由非迭代、非递归方法确定的频率相关增益值H(k)；1-H(k)。

在一些实施例中，第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))中的一者或两者分别是第一滤波器(H)和第二滤波器(1-H)的频率相关增益。

第一滤波器H和/或第二滤波器1-H能够在保持噪声降低的同时改善与输出信号相关联的方向指数的频率依赖性改善。

滤波器可以实现为频域滤波器或时域滤波器。

在一些实施例中，该方法包括：

通过执行各自的短时傅里叶变换，将第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)变换到频域；

在频域中基于第一滤波器(H)和第二滤波器(1-H)中的一个或两个以及输出信号来生成中间信号；并且

通过执行短时逆傅里叶变换将输出信号从频域变换到时域；

其中，第一滤波器(H)和第二滤波器(1-H)中的一个或两个是零相位滤波器。

因此，在一些示例中，第一滤波器H和第二滤波器1-H中的一者或两者是相位中性滤波器或零相位滤波器，其中第一滤波器和第二滤波器应用于第一方向信号和第二方向信号的频域变换的帧。

在一些实施例中，该方法包括：

确定第一方向输入信号(F_L)的功率谱(P_L)和第二方向输入信号(F_R)的功率谱(P_R)；

对于多个或每个频率指数(k)：

在以下位置确定最小值(P_N)和最大值(P_X)

第一方向输入信号(F_L)的功率谱(P_L)的值与第二方向信号(F_R)的功率谱(P_R)的值之间的频率指数(k)；

根据最小值(P_N(k))和最大值(P_X(k))之间的预定义代数关系确定第一滤波器(H)的第一滤波器值(H(k))；

基于第一滤波器(H)和第一方向输入信号(F_L)的频谱以及第二方向输入信号(F_R)的频谱来确定中间信号(V)的频谱(F)。

该方法使得能够对第一滤波器H进行非递归估计，而不是对第一滤波器进行迭代、耗时且不太可预测的确定。因此，至少在一些示例中，与递归方法相比，所需的硬件资源更少。与最佳第一滤波器相比，第一滤波器的非递归估计可提供较不准确的第一滤波器确定。然而，听力测试显示，与递归优化的第一滤波器相比，具有一定的改进。

在一些实施例中，该方法包括：

确定第一方向信号和第二方向信号的交叉功率谱(P_LR)；

对于每个或多个频率指数(k)：

根据交叉功率谱(P_LR)的值(P_LR(k))与第一方向输入信号(F_L)的功率谱(P_L)的值(P_L(k))和第二方向输入信号(F_R)的功率谱(P_R)的值(P_R(k))之和之间的比率来确定第二滤波器(G)的第二滤波器值(G(k))；

进一步基于第二滤波器(G)确定中间信号的频谱(V)。

因此，后滤波器G被提供以进一步滤波由均衡单元或均衡滤波器H输出的信号。在这方面，如本文所证明的，后滤波器G进一步改善了方向指数。

在一些实施例中，该方法包括：

使用单信道后滤波器(G)对单信道信号进行滤波，该单信道后滤波器(G)被配置为相对于轴上信号分量抑制单信道信号中的离轴信号分量；其中，所述离轴信号分量在第一方向输入信号(F_L)和第二方向信号(F_R)中发生异相；并且其中轴上信号分量在第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)中同相出现。

因此，离轴信号源被抑制，除了在第一方向信号和第二方向信号中的一个或两个中对离轴信号源的任何抑制。因此，获得后滤波传递函数，以抑制波束焦点之外的声源的影响，从而与仅通过波束形成获得的噪声降低相比提高了降噪。后滤波器可以是维纳滤波器。

此外，获得后滤波传递函数，以进一步抑制波束焦点之外的任何声源的影响。

特别地，当包括后滤波器时，观察到所要求保护的方法实现了期望的折衷，其能够实现定向聚焦灵敏度，例如聚焦在轴上目标信号源，同时能够至少以更好的可理解性来感知离轴信号源，而来自离轴信号源的噪声信号源被抑制。

听力测试显示，用户感觉到噪音抑制得到了改善，同时他们体验到的“隧道效应”较少。此外，测量结果表明，在频率范围内，至少在500Hz以上的范围内，特别是在1000Hz以上的范围内，方向指数得到改善。尽管抑制或减少了不期望的“隧道效应”，但如改进的方向指数所示，离轴噪声抑制得到了改进。在存在离轴目标信号源的情况下也是如此。

在一些实施例中，该方法包括：

基于听力损失补偿来处理中间信号(V)，其根据预定义听力损失来修改输出信号(Z)。

由此，提高了听力装置的佩戴者的感知方向性。在一些示例中，同侧听力装置和对侧听力装置配置有各自的听力损失补偿，其根据各自耳朵的预定义听力损失修改左耳和右耳处的各自输出信号。

在一些实施例中，该方法包括：

产生另一输出信号，至少基本上等于输出信号(Z)；其中，所述另一输出信号被传送到对侧听力装置的输出单元；并且其中，所述输出信号和所述另一输出信号至少基本上构成单耳信号。

在一些示例中，如上所述获得的输出信号在双耳处呈现给用户。第一模式的优点如上所述。作为另一个优点，例如，为了提高语音可理解性，将输出信号呈现给用户的双耳。

在一些实施例中，组合是线性组合。这种组合是振幅的线性组合。可以方便地基本上避免失真人为现象。

在一些实施例中，该组合至少由以下两者之和确定：根据第一增益值(α)缩放的第一方向输入信号(F_L)；和根据第二增益值(1-α)缩放的第二方向输入信号(F_R)。

因此，中间信号V包括第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)的线性组合。可以方便地基本上避免失真人为现象。

还提供：

一种听力装置(100)，包括：

第一输入单元(110)，包括一个或多个麦克风(112，113)；

通信单元(120)；

输出单元(140)，包括输出换能器(141)；

至少一个处理器(130)，耦合到：第一输入单元(110)、通信单元(120)和输出单元(140)；以及

存储至少一个程序的存储器，其中所述至少一个程序被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述至少一个程序包括用于执行权利要求1-17中任一权利要求所述的方法的指令。

听力装置可以是同侧听力装置，配置为与对侧听力装置进行通信，例如双向通信。在一些示例中，同侧听力装置被配置为佩戴在用户的左耳处或左耳中，而对侧听力装置被配置为佩戴在用户的右耳处或右耳中，反之亦然。

在一些实例中，同侧听力装置是可穿戴电子装置。在一些实例中，对侧听力装置是可穿戴电子装置。

本发明还提供了一种听力系统，包括同侧听力装置和对侧听力装置。同侧听力装置和对侧听力装置中的一个或两个被配置为如上述实施例和/或方面和/或示例中的任何一个所述。

在一些示例中，听力系统包括辅助电子装置。在一些示例中，辅助电子装置被配置为遥控器。

这里还提供：

一种计算机可读存储介质，其存储至少一个程序，所述至少一个程序包括指令，所述指令在由具有输入换能器的听力装置(100)的至少一个处理器、至少一个处理器和输出换能器(141)执行时，使得听力装置能够执行如上述实施例和/或方面和/或示例中的任何一个所述的方法。

本文描述的主题可以结合硬件以软件实现。例如，这里描述的主题可以由处理器执行的软件来实现。在一个示例性实现中，本文描述的方法可以使用非暂时性计算机可读介质来实现，该非暂时性计算机可读介质上存储了可执行指令，当由计算机的处理器执行时，该可执行指令控制处理器执行该方法的步骤。适于实现本文所描述的主题的示例性非暂时性计算机可读介质包括存储器装置，例如可由处理器装置访问的存储器装置、处理器装置、可编程逻辑装置和专用集成电路。

在一些示例中，计算机可读存储介质是例如在听力装置中或在诸如但不限于智能手表、智能手机和平板电脑的另一类型电子设备的处理器的存储器部分。在一些示例中，计算机可读存储介质是便携式存储器装置。

本发明还提供了一种在同侧听力装置(100)处的方法，同侧听力装置(100)具有：包括一个或多个麦克风(112，113)的第一输入单元(110)，其被配置为产生第一方向输入信号(F_L)；通信单元(120)，其被配置为从对侧听力装置接收第二方向输入信号(F_R)；输出单元(140)；以及处理器(130)，耦合到第一输入单元(110)、通信单元(120)和输出单元(140)：

根据第一滤波器传递函数(H)和第二滤波器传递函数(1-H)中的一个或两个，生成包括第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)的组合的中间信号(V)；

基于第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)生成第一功率谱；

基于第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)生成交叉功率谱(P_LR)；

对于一个或多个频带(k)：确定第一方向输入信号(F_L)的估计功率值和第二方向输入信号(F_R)的估计功率值中的最低值(P_N)和最高值(P_X)；

生成具有增益值的均衡滤波器(H)，其对于至少多个频带(k)基于最小值(P_N)和最大值(P_X)之间的预定义的代数关系；

通过以下方式生成第一滤波信号：

在组合第一滤波信号和基于第二方向输入信号(F_R)的信号之前，通过第一均衡滤波器(H)对第一方向输入信号(F_L)进行滤波；或者

在组合第二滤波信号和基于第一方向输入信号的信号之前，使用均衡滤波器(H)对第二方向输入信号进行滤波；并且

通过组合第一滤波信号和基于第二方向输入信号的信号来生成输出信号。

在一些例子中，预定义的代数关系是一个比率或比率的根。

附图说明

下面参照附图进行更详细的说明，其中：

图1所示为具有用于与对侧听力装置通信的通信单元的同侧听力装置；

图2所示为执行均衡的方法的第一实施例；

图3所示为执行均衡的方法的第二实施例；

图4所示为基于增益级的第一均衡单元；

图5所示为基于滤波器的第二均衡单元；

图6所示为人类用户以及第一目标扬声器和第二目标扬声器的俯视图；

图7所示为示出方向指数的曲线图的第一示例；

图8所示为示出方向指数的曲线图的第二示例。

具体实施方式

下面参照附图描述各种实施例。全文当中，相似的参考数字指的是相似元素。因此，对于每个图的描述，将不详细描述类似的元素。还应注意，附图仅旨在利于实施例的描述。它们并不旨在作为对所要求保护的发明的详尽描述或对所要求保护的发明的范围的限制。此外，所示实施例不需要具有所示的所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不一定局限于该实施例，并且即使没有如此说明或如果没有如此明确描述，也可以在任何其他实施例中实施。

图1示出了具有用于与对侧听力装置(未示出)通信的通信单元的同侧听力装置。同侧听力装置100包括具有天线122的通信单元120和用于与对侧设备双向通信的收发器121。同侧听力装置100还包括第一输入单元110，第一输入单元110具有第一麦克风112和第二麦克风113，每个麦克风耦合到产生第一方向信号F_L的波束形成器111。在一些示例中，波束形成器是超心形(hyper-cardioid)波束形成器。

通信单元120接收第二方向信号F_R。在对侧设备处，第二方向信号F_R可由对应于第一输入单元110的输入单元捕获。在一些示例中，第二方向信号F_R是频域信号。在一些示例中，第一方向信号R_L是频域信号。在一些示例中，波束形成器111在频域或短时间频域中执行波束形成。

为方便起见，第一方向信号F_L和第二方向信号F_R分别表示为同侧信号和对侧信号。尽管可以使用时域到频域变换(例如短时傅里叶变换(STFT))和相应的逆变换(例如短时傅里叶逆变换(STIFT))，但是这里不示出这种变换。一般来说，大写参考字母，例如F、V、Y和Z表示频域信号。大写参考字母，例如H和G，表示频域传递函数。下标，例如L和R，用于分别表示信号来自同侧设备和对侧设备。在一些示例中，第一设备，例如同侧设备，被定位和/或配置为定位在用户的左耳处或左耳中。在一些示例中，第二设备(例如对侧设备)位于用户的右耳处或右耳中。第一设备和第二设备可以具有相同或相似的处理器。在一些示例中，一个处理器配置为作为主处理器操作，另一个处理器配置为作为从处理器操作。

第一方向信号F_L和第二方向信号F_R被输入到包括均衡单元131的处理器130。均衡单元131可以基于本文更详细描述的增益单元或滤波器。均衡单元131在求和之前均衡第一方向信号F_L的强度或幅度和第二方向信号F_R的强度或幅度。由此，添加两个均衡信号。均衡单元131输出中间信号V。在一些示例中，均衡单元131输出单信道中间信号V。在一些示例中，单信道中间信号是单声道信号。

在一些实施例中，均衡单元是基于增益级。在这方面，均衡单元131执行输入信号的均衡，以基于包括增益值α的一个或多个增益因子值来均衡其强度或幅度。

在其它实施例中，均衡单元基于滤波器。在这方面，均衡单元131基于一个或多个包括滤波器传递函数H的增益滤波器传递函数，在多个频带或频率点中的每一个处分别执行输入信号的均衡，以均衡它们的强度或幅度。

如本文更详细地描述的，一个或多个包括增益值α的增益因子值或一个或多个包括滤波器传递函数H的增益滤波器传递函数，由控制器134确定。控制器134耦合到处理器130以及均衡单元131和后滤波器132中的一者或两者。控制器134确定增益值α、均衡滤波器传递函数H和后滤波器传递函数G中的一个或多个。

来自均衡单元131的输出V被输入到用于输出中间信号Y的后滤波器132。在一些实施例中，后滤波器132与均衡滤波器131集成。在一些实施例中，后滤波器132被省略或至少暂时免除或旁路。

在一些实施例中，中间信号V或Y被输入到听力损失补偿单元133，听力损失补偿单元133包括本领域已知的针对用户听力损失的规定的补偿。在一些实施例中，省略或旁路听力损失补偿单元133。

中间信号V、Y或Z被输入到输出单元140，输出单元140可以包括同侧装置的所谓“接收器”或扬声器141，用于向用户提供声音信号。在一些实施例中，中间信号V或Y或Z被输入到第二通信单元以传输到另一设备。另一装置可以是对侧装置或辅助装置。

有关处理的更多详细信息如下：

图2示出了执行均衡的方法200的第一实施例。第一实施例基于第一增益值和第二增益值的循环确定。第一增益值α和第二增益值1-α例如根据以下自适应地确定。第一增益值和第二增益值被应用以在组合(例如通过求和)之前均衡第一方向信号(同侧信号)和第二方向信号(对侧信号)的强度。

首先对同侧信号和对侧信号进行均衡，然后将其与增强轴上目标信号的强度的目标相结合，所述轴上目标信号例如来自在用户前方、轴上位置对用户说话的人。表达这一目标的一种方式是：

S＝argmin(rms(αF_L+(1-α)F_R)

其中，rms表示计算均方根的函数，argmin是通过α的优化来寻求最小值的函数，其在进行增益值的确定时用作可变值。α的最佳值用于在求和之前均衡第一方向信号(同侧信号)和第二方向信号(对侧信号)的强度。图4示出了如何在求和之前均衡信号的示例。

对于第一增益值和第二增益值的循环确定，以下代价函数C(α，β)可以定义：

C(α，β)＝{E{(αF_L+βF_R)·(αF_L ^*+βF_R ^*)}+λ^*(α+β-1)+λ(α+β-1)^*

此代价函数包括上述目标S，并包括使用拉格朗日乘子λ的拉格朗日方法的约束α+β＝1。符号“*”表示复共轭。

根据最速下降算法(steepest descent algorithm)，通过最小化上述代价函数C(α，β)可获得最优解。在一个例子中，最速下降算法如下：

·取梯度：

·求解拉格朗日：

·计算：V＝αF_L+βF_R

·因此梯度为

·最小均方(LMS)解为：

·μ是步长

归一化最小均方(NLMS)算法可以描述为：

当V*·V＞0时执行更新。步长默认值可以是μ＝0.001，这决定了收敛速度。可以使用μ的其他值。此外，可以在最小化代价函数期间动态地改变μ。

第一实施例如图2所示实现。第一实施例包括将同侧信号从时域变换到频域的步骤210。在一些方面，如果同侧信号符合频域表示，则至少在该方法的这一部分中，可以省略步骤210。例如，如果在时域中从定向麦克风或波束形成器输出同侧信号，则步骤210可用于执行到频域的变换。如果波束形成器(例如波束形成器111)输出频域信号，则可以省略步骤210。

相应地，步骤220将对侧信号从时域变换到频域。相应地，在一些方面，如果对侧信号符合频域表示，则至少在该方法的这一部分中，可以省略步骤220。如果根据频域表示从对侧设备接收到对侧信号，则可能是这种情况。

步骤210和220可以在同侧设备上以相同的方式执行。或者，步骤210可以在同侧装置处执行，步骤220可以在对侧装置处执行。在步骤211，接收来自第一输入设备(例如，第一输入设备120)的时域样本。在步骤212将这些时域样本附加到先前接收到的输入样本序列，以在步骤213形成例如48个样本的分析窗口。在步骤210，基于分析窗口执行短时傅里叶变换以提供频域信号F_L。F_L可以由向量中的实值或复数表示，或者由具有多个k个点(bin)(例如48个点)的帧来表示。每个点可以包括一个或多个值。以类似的方式，步骤221、222、223和224生成对侧信号F_R。

根据信号F_L和F_R以及梯度

更新α值，从而可在步骤201中计算β＝1-α。α的更新值根据以下公式计算：

在步骤202中，根据V＝αF_L+βF_R.更新V。该方法可循环地执行步骤201和202，直到达到停止标准为止。在一些示例中，停止标准是执行预定义的迭代次数。在其他例子中，停止标准是梯度变平或α向某个值收敛。

随后，在步骤203中，当递归方法完成时，基于v计算短时逆傅里叶变换(IFFT)。结果，生成例如48个时域样本的合成窗口。时域样本可以部分地重叠先前生成的时域样本。在重叠处，将添加采样值。

因此，αF_L和βF_R在组合之前在强度方面是相等的。

下面描述的第二实施例在不依赖递归估计的情况下均衡信号的强度。

图3示出了执行均衡的方法的第二实施例。方法300使用如上所述的步骤210和220来获得信号Z_L和Z_R。该方法在步骤301或步骤302处生成中间信号V之前执行步骤310，步骤310可以是非迭代步骤。在步骤311，计算F_L和F_R的交叉功率谱P_LR。在步骤312，计算F_L的功率谱P_L，并计算F_R的功率谱P_R。功率谱和交叉功率谱是为表示为k的多个频率点或指数生成的。例如，在48个频率点的情况下，k在[1，48]的范围内。在频域中，信号可以包括具有多个频率点的帧。每个点可以包括一个或多个值。一帧可包括少于或多于48个频率点，例如24或96个频率点。

在步骤313，针对每个或多个频率点确定功率谱值集合{P_R(k)；P_L(k)}中的最小功率谱值P_N(k)。另外，在步骤313，针对每个或多个频率点确定功率谱值集合{P_R(k)；P_L(k)}中的最大功率谱值P_X(k)。因此，下标N表示最小值，下标X表示最大值。结果，分别生成包括最小值和最大值的向量或帧P_N和P_X。确定最小功率谱值P_N(k)和最大功率谱值P_X(k)是基于比较P_R(k)和P_L(k)的大小。在步骤314，基于Z_L和F_R的交叉功率谱P_LR和F_R的功率谱P_R来计算后滤波器的传递函数G。在一个示例中，传递函数G计算如下：

后滤波器：

其中，G的实值Re(G)用于后滤波器，或者在计算G时使用P_LR的实值Re(P_LR)。因此，在一个示例中：

后滤波器：

在步骤315，如上所述，分别基于包括最小值和最大值的P_N和P_X来计算均衡滤波器的传递函数H。在一个例子中，传递函数H计算如下：

均衡滤波器：

根据定义，H是一个实值传递函数。

H和G是针对每个频率点k按元素级计算的。

随后，在步骤303，该方法包括确定同侧信号F_L最强(Y)或确定对侧信号F_R最强(N)。该确定可基于功率谱中跨越所有频率点k的能量E的量度。因此，E(P_L)和E(P_R)是标量值。

响应于确定对侧信号F_R是最强的(N)，该方法进行到步骤301，其中根据以下表达式计算V：

V＝(F_L*H+F_R*(1-H))*G

因此，F_L由滤波器H缩放以在求和之前与F_R相等。后滤波传递函数G应用于总和。

或者，响应于确定同侧信号F_L是最强的(Y)，该方法进行到步骤302，其中V根据以下表达式计算：

V＝(F_R*H+F_L(1-H))*G

因此，F_R由滤波器H缩放，以便在求和之前与F_L相等。后滤波传递函数G应用于总和。

在一些示例中，省略或暂时免除后滤波器。然后根据以下表达式计算V：

V＝(F_L*H+F_R*(1-H))or V＝(F_R*H+F_L(1-H))

其中G被省略。

在一些示例中，使用递归平滑方法来估计功率谱P_L和P_R中的一个或多个以及交叉功率谱P_LR。递归平滑方法可以符合以下一个或多个递归表达式：

其中n+1是正在计算的(被更新的)值的索引，n是先前值的索引；ω表示频率；γ表示标量加权。因此，提供了一种计算效率高的方法，用于确定功率谱P_L和P_R以及交叉功率谱P_LR中的至少一个或多个的估计。

作为示例，图5示出了包括均衡滤波器和后滤波器的实施例，均衡滤波器和后滤波器根据确定最强信号而使用。

该方法从步骤301或302进入步骤203，其中基于V计算短时逆傅里叶变换(IFFT)。结果，生成例如48个时域样本的合成窗口204。时域样本可以部分地重叠先前生成的时域样本。在重叠处，添加采样值。在步骤205中执行重叠和相加。

结果，F_RH和F_L(1-H)在求和之前被均衡，或者替代的，F_LH和F_R(1-H)在求和之前被均衡。

因此，H和1-H包括至少一个或多个频率点k的第一增益值H(k)和第二增益值1-H(k)。在一些示例中，第一增益值H(k)和第二增益值1-H(k)根据上文所述确定。

图4示出了基于增益级的第一均衡单元。第一均衡单元由附图标记400表示，并且接收同侧信号F_L和对侧信号F_R。通过增益单元401应用第一增益值α，该增益单元401将缩放信号αF_L输出到加法器403。相应地，通过增益单元402应用第二增益值β＝1-α，其向加法器403输出缩放信号(1-α)F_R。加法器输出信号之和作为中间信号V：

V＝αF_L+βF_R

增益级没有这样的频带限制。然而，在一些实施例中，增益值α和β可分别针对各个频带或点计算，其中F_L和F_R是频带受限信号。

在一些示例中，第一均衡单元基于与图4所示的结构等效的结构。通常，第一均衡单元执行同侧信号F_L和对侧信号F_R的线性组合。

然而，可以接受或预期与线性组合的一些偏差。

图5示出了基于滤波器的第二均衡单元。基于滤波器的第二均衡单元500可以借助均衡滤波器H和后滤波器G来对多个频带k中的每一个执行均衡。在一些实施例中，后滤波器G被省略或暂时免除。

第二均衡单元500接收同侧信号F_L和对侧信号F_R。

由于同侧信号和对侧信号的相互强度可以从一个频率点改变到另一个频率点，因此该方法分别为每个频率点k选择同侧信号和对侧信号中的最大F_X(k)和最小F_N(k)。这由单元501执行。

在本实施例中，最小信号F_N被输入到均衡滤波器502。均衡滤波器502根据上述的传递函数H进行滤波。来自均衡滤波器502的输出(1-H)F_N被输入到加法器504。

最大信号F_X被输入到均衡滤波器503。均衡滤波器503根据上述的传递函数H进行滤波。均衡滤波器503输出信号HF_X。来自均衡滤波器502的输出HF_X被输入到加法器504。

因此，在加法器504求和之前，信号HF_X和(1-H)F_N在每个频带或频率点上被均衡。

另外，在一些实施例中，在提供中间信号V之前，执行传递函数G的后滤波器505对从加法器503输出的信号进行滤波。后滤波器505根据上述传递函数G执行滤波。

在一些示例中，第二均衡单元基于与图5所示的结构等效的结构。通常，第二均衡单元对每个频率点执行同侧信号F_L和对侧信号F_R的线性组合。然而，可以接受或预期与线性组合的一些偏差。图6示出了用户和第一目标扬声器以及第二目标扬声器的俯视图。用户610佩戴同侧装置601和对侧装置602。同侧设备601捕获第一方向信号F_L并从对侧设备链路603接收第二方向信号F_R，例如无线连接。

第一目标扬声器620位于用户610前方的轴上。因此，来自第一目标扬声器620的声学语音信号至少基本上同时到达同侧设备和对侧设备，由此信号被同时捕获。因此，对于第一目标扬声器620，信号F_L和F_R具有相同的强度。

然而，第二目标扬声器630稍微向右偏离用户610的轴(off-axis)。当第二目标扬声器630讲话时，所要求的方法抑制来自相对于用户在轴上的第一目标扬声器620的信号，该信号与在同侧设备和在对侧设备处从相对于用户在轴上偏离的第二目标扬声器630接收到的信号的强度成比例。因此，可以放弃进入全向模式，同时仍然能够感知来自第二目标扬声器630的(语音)信号。

在一些情况下，在现有技术中，确定存在目标信号(例如来自目标扬声器630)可能导致听力装置切换到所谓的全向模式，由此噪声源650和640突然添加到呈现给现有技术的听力装置的用户的声音，尽管噪声源650和640的声级低于目标扬声器630的声级，但是听力装置的用户可能正在经历显著增加的噪声级。

因此，所要求保护的方法至少比现有技术具有优势。

图7示出了第一示例方向指数的曲线图。图形显示在笛卡尔坐标系中，频率(Hz)沿横坐标(x轴)，方向指数(dB)沿纵坐标(y轴)。表示为“Sum”的曲线表示如本文所述的没有均衡的听力装置的方向指数。表示为“Equal”的曲线表示具有如本文所述的均衡的听力装置的方向性指数，但是没有后滤波器。因此，至少在高于约500Hz的频率上，就改进的方向性而言，实现了约3dB的显著改进。而在较低的频率也实现了改进。

图8示出了第二示例方向指数的曲线图。这里，表示为“Sum”的曲线还指示如本文所述的没有均衡的听力装置的方向指数。表示为“Equal+Post”的曲线指示如本文所述的具有均衡之后的后滤波的听力装置的方向指数，由此包括后滤波器。因此，至少在高于约400Hz的频率上，就改进的方向性而言，实现了大于约5dB的显著改进。而在较低的频率也实现了改进。

在本规范中，术语“基本相等”是指两个变化不超过10％的值。

示例性方法、听力装置和计算机可读存储介质在以下项目中阐述：

1.一种由第一听力装置执行的方法，所述第一听力装置包括：第一输入单元，所述第一输入单元包括一个或多个麦克风，所述第一输入单元被配置为生成第一方向输入信号；通信单元，被配置为从第二听力装置接收第二方向输入信号；输出单元；以及处理器，被配置为耦合到所述第一输入单元、所述通信单元和所述输出单元，

所述方法包括以下步骤：

确定第一增益值、第二增益值或第一和第二增益值两者；

生成中间信号，所述中间信号包括或者基于所述第一方向输入信号和所述第二方向输入信号的组合，其中在所述组合中的所述第一和第二方向输入信号是基于所述第一增益值、所述第二增益值或所述第一和第二增益值两者进行组合；以及

基于所述中间信号生成用于所述输出单元的输出信号；

其中，根据使第一方向输入信号的比例和第二方向信号的比例至少基本相等的目标来确定第一增益值和第二增益值中的一者或两者。

2.根据第1项所述的方法，还包括基于所述第一方向输入信号的非瞬时电平和所述第二方向输入信号的非瞬时电平，循环地确定所述第一增益值、所述第二增益值或所述第一和第二增益值两者。

3.根据第1项所述的方法，还包括通过执行各自的短时傅里叶变换将所述第一方向输入信号和所述第二方向输入信号变换到频域；

其中，在所述频域中生成所述中间信号和所述输出信号；以及

其中，所述方法还包括通过执行短时逆傅里叶变换将所述输出信号从所述频域变换到时域。

4.根据第1项的方法，其中第一增益值和/或第二增益值是根据第一增益值和第二增益值之和为预定义的非时变值的约束来确定的。

5.根据第4项所述的方法，其中，所述第一增益值和所述第二增益值被循环地确定。

6.根据第1项所述的方法，其中，所述第一增益值和/或所述第二增益值进一步根据最小化所述中间信号的自相关或互功率谱来确定。

7.根据第1项所述的方法，其中，根据自适应地寻求最小化代价函数，循环地估计所述第一增益值和所述第二增益值中的一者或两者，其中，所述代价函数包括(1)第一增益值乘以表示第一方向信号的数值和(2)第二增益值乘以表示第二方向信号的数值之和的平均值。

8.根据第7项所述的方法，其中在所述代价函数中包括所述第一增益值和所述第二增益值之和为预定义的非时变值的约束。

9.根据第1项所述的方法，还包括在所述频域中迭代地：

基于先前的第一增益值确定更新的第一增益值；

基于先前的第二增益值确定更新的第二增益值；

基于所述更新的第一增益值和所述更新的第二增益值，确定包括所述第一方向输入信号和所述第二方向输入信号的线性组合的所述中间信号的更新值。

10.根据第9项所述的方法，其中所述更新的第一增益值还基于迭代步长乘以所述第一方向信号和所述第二方向信号之间的差来确定。

11.根据第9项的方法，其中所述更新的第一增益值还基于所述中间信号的值和所述中间信号的平方值之间的比率来确定。

12.根据第1项所述的方法，其中所述第一增益值是第一滤波器的频率相关增益，和/或所述第二增益值是第二滤波器的频率相关增益。

13.根据第1项所述的方法，还包括通过执行各自的短时傅里叶变换将所述第一方向输入信号和所述第二方向输入信号变换到所述频域；

其中，所述输出信号在所述频域中；并且

其中，所述方法还包括通过执行短时逆傅里叶变换将所述输出信号从所述频域变换到时域。

14.根据第1项所述的方法，其中所述中间信号基于第一滤波器和第二滤波器中的一个或两个来生成，其中所述第一滤波器和所述第二滤波器中的每个或一个是零相位滤波器。

15.根据第1项所述的方法，还包括：

确定所述第一方向输入信号的功率谱和所述第二方向输入信号的功率谱；

确定所述第一方向输入信号的功率谱值和所述第二方向信号的功率谱值中的最小值和最大值；

根据所述最小值和所述最大值之间的代数关系确定所述第一滤波器的第一滤波器值；以及

基于所述第一滤波器确定所述中间信号的频谱、所述第一方向输入信号的频谱，以及所述第二方向输入信号的频谱。

16.根据第15项所述的方法，包括：

确定所述第一方向信号和所述第二方向信号的交叉功率谱；以及

根据(1)所述交叉功率谱的值与(2)所述第一方向输入信号的功率谱的值和所述第二方向输入信号的功率谱的值之和之间的比率来确定第二滤波器的第二滤波器值；

其中，基于所述第二滤波器进一步确定所述中间信号的频谱。

17.根据第1项所述的方法，还包括使用单信道后滤波器对单信道信号进行滤波，所述单信道后滤波器被配置为相对于轴上信号分量抑制单信道信号中的离轴信号分量；

其中，所述离轴信号分量在所述第一方向输入信号和所述第二方向信号中发生异相；以及

其中，所述轴上信号分量在所述第一方向输入信号和所述第二方向输入信号中同相出现。

18.根据第1项所述的方法，还包括处理所述中间信号以执行听力损失补偿。

19.根据第18项所述的方法，其中，对所述中间信号进行处理以提高所述听力装置的佩戴者的感知方向性。

20.根据第1项所述的方法，还包括产生基本上等于所述输出信号的附加输出信号；以及

将所述附加输出信号传送到所述第二听力装置；

其中，所述输出信号和所述附加输出信号构成单耳信号。

21.根据第1项所述的方法，其中所述组合包括线性组合。

22.根据第1项所述的方法，其中所述组合至少由(1)根据所述第一增益值缩放的所述第一方向输入信号和(2)根据所述第二增益值缩放的所述第二方向输入信号的和来确定。

23.一种听力装置，包括：

第一输入单元，包括一个或多个麦克风；

通信单元；

输出单元，包括输出换能器；

至少一个处理器，耦合到所述第一输入单元、所述通信单元和所述输出单元；以及

存储至少一个程序的存储器，其中所述至少一个程序由所述听力装置执行以使所述听力装置执行第1项所述的方法。

24.一种计算机可读存储介质，存储一组指令，由听力装置的至少一个处理器执行所述指令以使所述听力装置执行第1项所述的方法。

25.一种由第一听力装置执行的方法，所述第一听力装置包括第一输入单元，所述第一输入单元包括一个或多个麦克风，所述第一输入单元被配置为生成第一方向输入信号；通信单元，被配置为从第二听力装置接收第二方向输入信号；输出单元；以及处理器，被配置为耦合到所述第一输入单元、所述通信单元和所述输出单元，

所述方法包括以下步骤：

生成中间信号，所述中间信号包括或者基于所述第一方向输入信号和所述第二方向输入信号的组合，

其中，所述第一和第二方向输入信号基于第一滤波器传递函数和第二滤波器传递函数中的一个或两个被组合；

基于所述第一方向输入信号和所述第二方向输入信号生成第一功率谱；

基于所述第一方向输入信号和所述第二方向输入信号生成交叉功率谱；

对于一个或多个频带，确定所述第一方向输入信号的估计功率值和所述第二方向输入信号的估计功率值中的第一值和第二值；

通过均衡滤波器对所述第一方向输入信号进行滤波来生成第一滤波信号，或者通过均衡滤波器对所述第二方向输入信号进行滤波，其中所述均衡滤波器基于所述第一值和所述第二值之间的代数关系；以及

基于所述第一滤波信号产生输出信号。

26.根据第25项所述的方法，其中产生所述输出信号的步骤包括将(1)所述第一滤波信号与(2)基于所述第二方向输入信号或所述第一方向输入信号的信号相组合。

27.根据第25项所述的方法，其中所述第一值包括最小值。

28.根据第25项所述的方法，其中所述第二值包括最大值。

29.根据第25项所述的方法，其中所述代数关系包括比率或所述比率的根。

尽管已经示出和描述了特定的实施例，但是应当理解，它们并不意在限制本发明，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种改变和修改。因此，说明书和附图应被视为说明性的而不是限制性的。本发明旨在涵盖替代例、修改例和等效例，这些替代例、修改例和等效例可以包括在权利要求书所定义的本发明的精神和范围内。

Claims (19)

1.一种由第一听力装置(100)执行的方法，所述第一听力装置包括：第一输入单元(110)，所述第一输入单元(110)包括一个或多个麦克风(112，113)，所述第一输入单元(110)被配置为生成第一方向输入信号(F_L)；通信单元(120)，被配置为从第二听力装置接收第二方向输入信号(F_R)；输出单元(140)；以及耦合到所述第一输入单元(110)、所述通信单元(120)和所述输出单元(140)的处理器(130)，

所述方法包括以下步骤：

确定第一增益值(α；H(k))、第二增益值(1-α；1-H(k))或第一增益值(α；H(k))和第二增益值(1-α；1-H(k))两者；

生成中间信号(V)，所述中间信号包括或者基于所述第一方向输入信号(F_L)和所述第二方向输入信号(F_R)的组合，其中所述组合中的所述第一方向输入信号和第二方向输入信号是基于所述第一增益值(α；H(k))、所述第二增益值(1-α；1-H(k))，或者所述第一增益值(α；H(k))和所述第二增益值(1-α；1-H(k))两者来进行组合；以及

基于所述中间信号生成用于所述输出单元(140)的输出信号(Z)；

其中，根据使第一方向输入信号(F_L)的比例和第二方向信号(F_R)的比例至少基本相等的目标来确定所述第一增益值(α；H(k))和所述第二增益值(1-α；1-H(k))中的一者或两者。

2.根据权利要求1所述的方法，包括：

基于所述第一方向输入信号(F_L)的非瞬时电平和第二方向输入信号(F_R)的非瞬时电平，循环地确定所述第一增益值(α；H(k))、所述第二增益值(1-α；1-H(k))、或所述第一增益值(α；H(k))和所述第二增益值(1-α；1-H(k))两者。

3.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括：

通过执行各自的短时傅里叶变换，将所述第一方向输入信号(F_L)和所述第二方向输入信号(F_R)变换到频域；

其中，在所述频域中生成所述中间信号(V)和所述输出信号(Z)；以及

通过执行短时逆傅里叶变换将所述输出信号(Z)从所述频域变换到时域。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述第一增益值(α；H(k))和所述第二增益值(1-α；1-H(k))是循环确定的，所述第一增益值(α；H(k))和所述第二增益值(1-α；1-H(k))之和是预定义的非时变值。

5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，进一步根据最小化所述中间信号(V)的自相关或互功率谱来确定所述第一增益值(α；H(k))和所述第二增益值(1-α；1-H(k))。

6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，根据自适应地寻求最小化第一代价函数C(α,β)来循环地估计所述第一增益值(α；H(k))和所述第二增益值(1-α；1-H(k))中的一者或两者，其中，所述代价函数包括：所述第一增益值(α；H(k))乘以表示第一方向信号(F_L)的数值和所述第二增益值(1-α；1-H(k))乘以表示第二方向信号(F_R)的数值之和的平均值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述第一代价函数中包括所述第一增益值(α；H(k))和所述第二增益值(1-α；1-H(k))之和为预定义的非时变值的约束。

8.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括：

在所述频域中迭代地：

基于先前的第一增益值和迭代步长乘以所述第一方向信号(F_L)和所述第二方向信号(F_R)之间的差，以及中间信号(V)的值和所述中间信号(V)的平方值(V*V)之间的比率来确定更新的第一增益值(α，H(k))：

基于所述更新的第一增益值(α，H(k))和所述更新的第二增益值(1-α，1-H(k))，确定包括所述第一方向输入信号(F_L)和所述第二方向输入信号(F_R)的线性组合的所述中间信号(V)的更新值(V_n+1)。

9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一增益值(α；H(k))和所述第二增益值(1-α；1-H(k))中的一者或两者分别是第一滤波器(H)和第二滤波器(1-H)的频率相关增益。

10.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括：

通过执行各自的短时傅里叶变换，将所述第一方向输入信号(F_L)和第二方向输入信号(F_R)变换到所述频域；

在所述频域中基于第一滤波器(H_h)和第二滤波器(1-H)中的一者或两者，以及所述输出信号来生成所述中间信号；以及

通过执行短时逆傅里叶变换将所述输出信号从所述频域变换到时域；

其中，所述第一滤波器(H)和所述第二滤波器(1-H)中的一个或两个是零相位滤波器。

11.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括：

确定所述第一方向输入信号(F_L)的功率谱(P_L)和所述第二方向输入信号(F_R)的功率谱(P_R)；

对于多个频率指数(k)或多个频率指数(k)中的每一个：

确定在所述第一方向输入信号(F_L)的功率谱(P_L)的值和所述第二方向信号(F_R)的功率谱(P_R)的值中，在频率指数(k)处的最小值(P_N)和最大值(P_X)；

根据最小值(P_N(k))和最大值(P_X(k))之间的预定代数关系确定第一滤波器(H)的第一滤波器值(H(k))；

基于所述第一滤波器(H)和所述第一方向输入信号(F_L)的频谱以及所述第二方向输入信号(F_R)的频谱来确定所述中间信号(V)的频谱(F)。

12.根据权利要求11所述的方法，包括：

确定所述第一方向信号和所述第二方向信号的交叉功率谱(P_LR)；

对于每个或多个频率指数(k)：

根据在所述交叉功率谱(P_LR)的值(P_LR(k))与所述第一方向输入信号(F_L)的功率谱(P_L)的值(P_L(k))和所述第二方向输入信号(F_R)的功率谱(P_R)的值(P_R(k))之和之间的比率来确定第二滤波器(G)的第二滤波器值(G(k))；

进一步基于所述第二滤波器(G)确定所述中间信号的频谱(V)。

13.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括：

利用单信道后滤波器(G)对单信道信号进行滤波，所述单信道后滤波器(G)被配置为相对于轴上信号分量抑制单信道信号中的离轴信号分量；

其中所述离轴信号分量在所述第一方向输入信号(F_L)和所述第二方向输入信号(F_R)中异相出现；并且其中所述轴上信号分量在所述第一方向输入信号(F_L)和所述第二方向输入信号(F_R)中同相出现。

14.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括：

处理所述中间信号(V)以执行听力损失补偿。

15.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括：

生成基本上等于所述输出信号(Z)的附加输出信号；以及

将所述附加输出信号传送到所述第二听力装置；

其中，所述输出信号和所述附加输出信号构成单耳信号。

16.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述组合是线性组合。

17.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述组合至少由以下各项之和确定：

根据第一增益值(α)缩放的所述第一方向输入信号(F_L)；根据第二增益值(1-α)缩放的所述第二方向输入信号(F_R)。

18.一种听力装置(100)，包括：

第一输入单元(110)，包括一个或多个麦克风(112，113)；

通信单元(120)；

输出单元(140)，包括输出换能器(141)；

至少一个处理器(130)，耦合到：所述第一输入单元(110)、所述通信单元(120)和所述输出单元(140)；以及

存储至少一个程序的存储器，其中所述至少一个程序被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述至少一个程序包括用于执行权利要求1-17中任一项权利要求所述的方法的指令。

19.一种计算机可读存储介质，其存储至少一个程序，所述至少一个程序包括指令，所述指令在由具有输入换能器、至少一个处理器和输出换能器(141)的听力设备(100)的至少一个处理器执行时，使得所述听力设备能够执行权利要求1-17中任一项权利要求所述的方法。

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