CN114071314A

CN114071314A - 用于听力设备的定向信号处理的方法

Info

Publication number: CN114071314A
Application number: CN202110842255.2A
Authority: CN
Inventors: T.D.罗森克兰兹
Original assignee: Sivantos Pte Ltd
Current assignee: Sivantos Pte Ltd
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2022-02-18
Also published as: DE102020209555A1; US11558696B2; JP7193210B2; EP3945733C0; EP3945733B1; EP3945733A1; US20220038828A1; JP2022027584A

Abstract

本发明涉及一种用于听力设备的定向信号处理的方法，通过听力设备的第一和第二输入转换器分别由环境的声音信号产生第一输入信号和第二输入信号，根据第一输入信号和第二输入信号分别形成第一方向信号和第二方向信号，第二方向信号沿第一有用信号源的方向具有相对衰减，第一方向信号沿第二有用信号源的方向具有相对衰减，确定用于第一放大参数和第二放大参数，定义参考方向特性，依据参考方向特性确定修正的第一放大参数和修正的第二放大参数，使得当第一放大参数等于第二放大参数时，输出方向信号转换为线性缩放的参考方向信号，输出方向信号形成为以修正的第一放大参数加权的第一方向信号和以修正的第二放大参数加权的第二方向信号的和。

Description

用于听力设备的定向信号处理的方法

技术领域

本发明涉及一种用于听力设备的定向信号处理(direktionaleSignalverarbeitung)的方法，其中，通过听力设备的第一输入转换器由环境的声音信号产生第一输入信号，其中，通过听力设备的第二输入转换器由环境的声音信号产生第二输入信号，其中，根据第一输入信号和第二输入信号分别形成第一方向信号和第二方向信号，其中，第二方向信号沿第一有用信号源的方向(或者说朝第一有用信号源的方向)具有相对衰减，其中，第一方向信号沿第二有用信号源的方向具有相对衰减，并且其中，确定用于放大第一有用信号源的第一有用信号的第一放大参数和用于放大第二有用信号源的第二有用信号的第二放大参数。

背景技术

在听力设备中，环境声音借助至少一个输入转换器转换为输入信号，所述输入信号根据佩戴者的要修正的听力障碍、频带专属地并且在此尤其单独地与佩戴者相协调地被处理，并且在此也被放大。被处理的信号通过听力设备的输出转换器转换为输出声音信号，所述输出声音信号被传导至佩戴者的听觉系统。在信号处理的范围内，在此通常将自动音量调节(“自动增益控制”，AGC)以及通常也将动态压缩应用在输入信号上或者应用在已经被预处理的中间信号上，其中，输入信号通常只在特定的极限值内被线性放大，并且在极限值以上使用更小的放大，以便由此补偿输入信号的电平峰值。这尤其应该防止突然的、响亮的声音事件由于在听力设备中的附加放大而导致对于佩戴者来说太大声的输出声音信号。

然而，这种具有集成的动态压缩的AGC在此首先对声音事件与其方向无关地做出反应。如果听力设备的佩戴者位于复杂的听力情况中，例如与多个对话伙伴的对话中，那么一个对话伙伴例如可能由于短暂的尖叫或者大声笑而触发压缩，由此明显降低其它的对话参与者的对话贡献，这会影响佩戴者的可理解性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于听力设备中的定向信号处理的方法，该方法尤其结合AGC和/或动态压缩也适用于具有多于一个有用信号源的复杂的听力情况。

根据本发明，所述技术问题通过用于听力设备的定向信号处理的方法解决，其中，通过听力设备的第一输入转换器由环境的声音信号产生第一输入信号，其中，通过听力设备的第二输入转换器由环境的声音信号产生第二输入信号，其中，根据第一输入信号和第二输入信号分别形成第一方向信号和第二方向信号，其中，第二方向信号沿第一有用信号源的方向具有相对衰减，其中，第一方向信号沿第二有用信号源的方向具有相对衰减，并且其中，确定用于放大第一有用信号源的第一有用信号的第一放大参数和用于放大第二有用信号源的第二有用信号的第二放大参数。

在此，根据本发明规定，针对尤其可以表示(或者说呈现)为第一方向信号和第二方向信号的叠加的参考方向信号定义参考方向特性(Referenz-Richtcharakteristik)，其中，根据第一放大参数和/或第二放大参数，依据参考方向特性这样确定修正的第一放大参数和修正的第二放大参数，使得当第一放大参数等于第二放大参数时，输出方向信号(Ausgangs-Richtsignal)转换或者说转变为线性缩放(linear skaliert)的参考方向信号，输出方向信号形成为利用修正的第一放大参数加权的第一方向信号和利用修正的第二放大参数加权的第二方向信号的和，并且其中，两个所述的修正的放大参数中的至少一个与相应的基础的放大参数不同。有利的和部分自身被视为有创造性的设计方案是以下描述的主题。

具有要求的特性的输出方向信号可以形成为相应描述的叠加，或者根据至少一个适当的中间信号形成，其中，这样形成输出方向信号，使得在两个放大参数相同时满足要求的特性。

第一方向信号在此一方面可以形成用于进一步进行信号处理，从而在此尤其使第一方向信号的信号分量相应包括在输出方向信号内。对于输出方向信号由至少一个适当的中间信号的信号分量形成、即例如分别根据向前和向后指向的心形信号形成第一和第二方向信号以及输出方向信号的情况，第一方向信号尤其形成用于确定修正的第一放大参数和/或修正的第二放大参数，因为可以从第一方向信号提取的、尤其关于第二有用信号源的定向信息为此是特别有利的。

优选地，根据输出方向信号产生输出信号，所述输出信号通过听力设备的输出转换器转换为输出声音信号。在此，干扰噪音的尤其取决于频带的抑制和/或反馈和/或另外的信号处理步骤还可以在由输出方向信号产生输出信号时进行。尤其可以频带式地实施该方法，从而针对每个频带或针对各个频带的组单独地确定或定义第一和第二放大参数、第一和第二方向信号以及参考方向信号和最后修正的第一和第二放大参数和输出方向信号。

输入转换器在此尤其包括电声转换器，该电声转换器设计用于由声音信号产生相应的电信号。尤其可以在通过相应的输入转换器产生第一或第二输入信号时也进行例如形式为线性预放大和/或A/D(模拟/数字)转换的预处理。在此尤其通过电信号提供相应产生的输入信号，电信号的电流和/或电压波动基本上代表空气的声压波动。

在此优选地，第一有用信号源的方向相对于听力设备的用户的通过听力设备的按规定使用定义的正面方向指向前方的半空间(Halbraum)。在此特别优选地，第一有用信号源至少近似位于正面方向中，从而为了信号处理尤其可以进行正面源的相应近似。优选地，第二有用信号源的方向指向围绕正面方向的+/-45°、特别优选+/-60°的角范围以外。尤其地，第二有用信号源的方向指向后方的半空间。

第一方向信号的相对衰减在此尤其理解为，相关的方向特性沿第二有用信号的方向具有敏感性(或者说灵敏度)，该敏感性相对于在所有方向上平均的敏感性减小，并且尤其具有局部的、优选全局的最小值。优选地，第一和第二方向信号沿第二或第一有用信号源的方向具有尽可能完全的衰减。

本发明在此尤其解决以下技术问题：如果根据两个分别沿另一有用信号源的方向具有相对的、优选完全的衰减的方向信号形成输出方向信号，那么例如第二有用信号的通过由此形成的输出方向信号的放大不只取决于相应的放大参数(利用该放大参数对第二方向信号进行加权)，而且还取决于第二有用信号源的方向，因为所述第二方向信号就此具有非平凡的方向相关性。如果第一方向信号沿第二有用信号源的方向具有完全的或几乎完全的衰减，那么所述方向相关性不能够通过第一方向信号的修正项来补偿。这可以类似地适用于通过第一方向信号对第一有用信号的放大。

因此，必须通过相应的方向信号本身的贡献进行相应的修正。在本发明的范围内，这通过修正相应的方向信号的“缩放”、即调整相应的放大参数来解决，从而修正的放大参数一方面允许考虑相应方向信号的这个方向相关性。

另一方面，参考方向特性被预设为“正常状态”，当应该以相同的放大参数放大两个有用信号时(在此的假设是，这主要尤其适用于只从不同的方向到达的相同的有用信号)，应该实现所述正常状态。在该情况下，各个“同样响亮的”有用信号的放大应该实现参考状态，即例如实现全向的或者对通过耳廓实现的过滤进行建模的方向特性。

因此可以实现的是，不只来自正面的有用信号源的有用信号，而且例如来自后方的半空间的有用信号也与它们的具体方向无关地被放大，其方法是，通过相应修正所述放大来补偿包括相关的有用信号的方向信号的方向作用的影响。在此同样可行的是在可能形成方向信号的中间信号的层级上的等效公式。

为此优选基于两个方向信号表示参考方向信号，从而可以根据该表达式中的相应系数确定修正的放大参数。在此尤其可能的是，例如只有修正的第二放大参数相对于第二放大参数具有真正的不平凡的修正，而修正的第一放大参数与所述第一放大参数相同。然而，两个修正的放大参数、即第一和第二放大参数也可以分别与它们的作为基础的第一或第二放大参数不同。这尤其可以是以下情况，即两个有用信号源中的任何一个都没有在相对于听力设备的优选方向(例如正面方向)上被占用。

有利地，将修正的第二放大参数确定为，使得相对于参考方向特性通过输出方向信号以第二放大参数放大第二有用信号(或者说第二有用信号相对于参考方向特性通过输出方向信号放大了第二放大参数)，和/或其中，将修正的第一放大参数确定为，使得相对于参考方向特性通过输出方向信号以第一放大参数放大第一有用信号。由此实现的是，通过输出方向信号，与相应的有用信号源的方向无关地利用分别对于单个有用信号“正确的”放大参数来放大两个有用信号中的每个。

现在，从根本上只以如下方式才可以实现这一点，即输出方向信号中的例如来自于第二有用信号的信号贡献、即例如相应的第二方向信号可以根据修正的第二放大参数被这样加权，使得第二方向信号(或类似的、根据至少一个适当的中间信号形成的、沿第一有用信号源的方向具有相对衰减的信号)的方向相关性可以通过在修正的第二放大参数中的修正得到补偿。这类似地适用于输出方向信号中的第一有用信号的信号贡献。尤其地，修正的第一放大参数可以与所述第一放大参数相同。

适宜地，修正的第二放大参数形成为第二放大参数和修正因数的乘积，其中，在参考方向信号表示为第一方向信号和第二方向信号的线性组合时，修正因数相应于第二方向信号的线性系数。

数学公式在此可以如下地实现：如果将输入信号E1和E2组合为向量E＝[E1,E2]^T，那么可以根据两个输入信号的权重w＝[w1,w2]^T至少近似地表示根据两个输入信号形成的第一方向信号Xr1、即Xr1＝E^T·w(只要两个输入转换器之间的声传播时间小于样本，这是通常的情况)。以类似的方式，第二方向信号Xr2可以表示为Xr2＝E^T·u，其中权重u＝[u1,u2]^T。

输出方向信号Xout则可以利用(标量的！)修正的第一和第二放大参数G1’、G2’表示为

(i)Xout＝E^T·(G1’·w+G2’·u)。

如果同样基于E1、E2表示参考方向信号Xref，那么在此也得到相应的加权向量wref＝[wr1,wr2]^T：Xref＝E^T·wref。根据第一和第二方向信号Xr1、Xr2，现在由于第一和第二方向信号的线性无关性(因为相对衰减分别指向另一有用信号源)可以将参考方向信号表示为

(ii)Xref＝a·Xr1+b·Xr2，并且因此

(ii’)wref＝a·w+b·u(对于两个向量分量)

现在实施方程(ii’)和h^T(α)的左乘，其中，h(α)＝[h1(α),h2(α)]^T表示听力设备上的(测得的、估计的或建模的)传递函数，该传递函数例如考虑到声音从声源向第一输入转换器或第二输入转换器的传播，并且对于α＝0°转换为关于正面声源从第一输入转换器向第二输入转换器的相对传递函数，并且α是这样的角，针对该角优选适用h^T(α)·u＝0(即以下方向的角，第二方向信号针对所述方向优选具有至少近似全部的衰减、即第一有用信号源的方向)。由此可以根据h^T(α)·wref和h^T(α)·w的知识确定a的值(两个标量积可以尤其针对w1、w2和α的不同的值进行制表)。根据a的值，也可以在(ii’)的两个分量之一中确定b的值。

可以证实的是，修正的放大参数

(iii)G1’＝a·G1，

G2’＝b·G2

满足期望的特性，用以在根据方程(i)的输出方向信号Xout中，对于G1＝G2转换为利用G1缩放的参考方向信号Xref。

证实为有利的是，如果第二方向信号沿第一有用信号源的方向具有其最小的敏感性，并且优选沿该方向具有尽可能完全的衰减，并且特别优选地，第一方向信号具有其最大的敏感性，那么将修正的第一放大参数确定为第一放大参数。如果对于第一方向信号Xr1，最大的敏感性的方向位于第一有用信号的方向中(在该方向中，第二方向信号具有其最小的敏感性)，那么这尤其可以用于第一方向信号的标准化，使得沿这个方向的敏感性被设置为1，并且因此h^T(α)·w＝1是适用的。附加地，如果第二方向信号在该方向上的衰减是至少近似完全的、即h^T(α)·u≈0，那么可以在方程(ii)中设置a＝1，由此，在方程(iii)中得到G1’＝G1、即第一放大参数和修正的第一放大参数相同。

优选地，根据第一输入信号和第二输入信号形成第一中间信号和第二中间信号，其中，第一方向信号形成为第一中间信号与第二中间信号的叠加，并且在此确定所属的第一叠加参数，和/或第二方向信号形成为第二中间信号与第一中间信号的叠加，并且在此确定所属的第二叠加参数。向前和向后指向的心形信号Xc、Xa在此尤其用作第一中间信号和第二中间信号。第一叠加参数a1或第二叠加参数a2由表达式

(iv)Xr1＝Xc+a1·Xa，

Xr2＝a2·Xc+Xa，

得到，并且尤其可以被自适应地确定。在重要的特殊情况下，a2＝0，即通过向后指向的心形信号Xa，并且因此通过第二中间信号Z2提供(或者说给出)第二方向信号Xr2。这例如是以下情况，即第一有用信号源位于向后指向的心形信号的凹口的区域中，或者在该处被接收(angenommen)，对于该第一有用信号源，第二方向信号具有相对的、优选最大的、并且特别优选完全的衰减。

在一种有利的设计方案中，修正的第一放大参数G1’形成为第一放大参数G1和第一修正因数a的乘积，并且修正的第二放大参数G2’形成为第二放大参数G2和第二修正因数b的乘积。

优选地，第一参考叠加参数aref1和第二参考叠加参数aref2被定义用于第一中间信号Z1和第二中间信号Z2的叠加，该叠加形成参考方向信号Xref，其中，第一修正因数a根据第二叠加参数a2与第二参考叠加参数aref2的乘积、并且尤其根据所述乘积与第一参考叠加参数aref1的差形成，和/或其中，第二修正因数b根据第一叠加参数a1和第一参考叠加参数aref1的乘积与第二参考叠加参数aref2的差形成。在此优选地，根据利用修正的第一放大参数G1’加权的第一方向信号Xr1并且根据利用修正的第二放大参数G2’加权的第二方向信号Xr2，按照方程(iii)将输出方向信号Xout形成为

(v)Xout＝G1’·Xr1+G2’·Xr2

(v’)＝a·G1·Xr1+b·G2·Xr2。

根据方程(iv)和(ii)，可以根据向前和向后指向的心形信号Xc或Xa(即根据两个中间信号Z1和Z2并且当前以Z1＝Xc和Z2＝Xa)将Xref提供为：

Xref＝(a+b·a2)·Xc+(a·a1+b)·Xa，

(ii”)Xref＝aref1·Xc+aref2·Xa。

在方程(ii”)中的配属于向前或向后指向的心形信号Xc或Xa的线性因数在此可以解释为第一或第二参考叠加参数aref1或aref2、即

(vi)aref1＝a+b·a2，

aref2＝a·a1+b。

方程(v’)中的修正因数a、b则根据两个参考叠加参数aref1、aref2产生为

(vii)a＝(aref1–a2·aref2)/(1–a1·a2)，

b＝(aref2–a1·aref1)/(1–a1·a2)。

对于特殊情况aref1＝1，方程(vii)转换为

(vii’)a＝(1–aref2·a2)/(1–a1·a2)，

b＝(aref2–a1)/(1–a1·a2)。

在进一步有利的设计方案中，根据第一和第二叠加参数a1、a2、根据第一和第二参考叠加参数aref1、aref2以及根据第一放大参数G1并且根据第二放大参数G2确定第一有效叠加参数aeff1和第二有效叠加参数aeff2，其中，根据利用第一有效叠加参数aeff1加权的第一中间信号Z1和利用第二有效叠加参数aeff2加权的第二中间信号Z2的叠加形成输出方向信号Xout，即尤其形成为Xout∝aeff1·Z1+aeff2·Z2。

利用方程(iv)和(iii)的定义，还可以从方程(v)导出以下表达式：

(viii)Xout＝G1·[(a+b·a2·G2/G1)·Xc+(a·a1+b·G2/G1)·Xa]。

通过由括弧内提出(ausklammern)第二放大参数G2可以获得类似的表达式，其中，在方程(viii)中选择的表达式(由括弧内提出G1)尤其对于G1≥G2的情况来说是有利的。方程(viii)中的配属于向前或向后指向的心形信号Xc或Xa的线性因数在此可以解释为第一或第二有效叠加参数aeff1或aeff2，即

(ix)aeff1＝a+b·a2·G2/G1，

aeff2＝a·a1+b·G2/G1，

其中通过根据方程(vii)的表达式(或者对于特殊情况aref1＝1，通过方程vii’)提供a、b，从而方程(viii)转换为：

(viii’)Xout＝G1·(aeff1·Xc+aeff2·Xa)。

对于G1＝G2，第一和第二有效叠加参数aeff1、aeff2根据方程(vi)转换为第一或第二参考叠加参数aref1、aref2。这现在可以用于，首先表示两个修正参数a、b，它们根据方程(iii)配属于两个放大参数G1、G2，并且最后根据参考叠加参数aref1、aref2表示两个有效叠加参数aeff1、aeff2。

优选根据两个表达式(ii)、(ii”)中的哪个实际上用于Xref来实现Xout的待具体选择的、即根据方程(v)或方程(viii’)的形式。尤其可以针对方程(ii”)预设值aref1＝1。

在通过第二中间信号Z2、即尤其通过向后指向的心形信号Xa提供第二方向信号Xr2(并且因此在方程iii中适用a2＝0)的情况下，第一有效叠加参数aeff1由第一参考叠加参数aref1形成、即aeff1＝aref1。

此外，由方程(v)可以针对Z1＝Xc、Z2＝Xa根据一些变形导出以下表达式：

(x)Xout＝Geff·(Z1+(aeff2/aeff1)·Z2)

其中有效放大参数Geff＝(G1’+G2’·a2)，并且有效叠加参数的比aeff2/aeff1＝(G1’·a1+G2’)/Geff。根据要求，即对于G1＝G2，输出信号Xout应该转换为被缩放的参考信号Xref，并且因此有效叠加参数aeff1、aeff2转换为所属的参考叠加参数aref1、aref2，以及由附加的要求，即在这种情况下可利用第一放大参数G1放大输出信号Xout，即Geff＝G1，得到以下方程：

(xi)G1＝Geff＝G1·a+G2·b·a2，

aref1＝aeff1＝a+b·a2，

aref2＝aeff2＝a·a1+b。

对于上述特殊情况，即通过第二中间信号Z2(尤其形式为向后指向的心形信号Xa)提供第二方向信号Xr2，并且因此适用a2＝0，以及第一参考叠加参数被设置为aref1＝1，第一修正因数是a＝1(参见方程vii’)。因此，修正的第一放大参数G1’与所述第一放大参数G1相同。对于第二修正因数b适用b＝aref2-1。

由此，针对输出信号得到：

(xii)Xout＝G1·(Z1+a1·Z2)+G2·(aref2–a1)·Z2。

对于G1＝G2显而易见的是，(xii)转换为具有第二参考叠加参数aref2的利用G1缩放的参考方向信号Xref＝Z1+aref2·Z2。

对于通过第二中间信号Z2提供第二方向信号Xr2的情况，在此有利的是，第二有效叠加参数由第一叠加参数a1和修正的第二放大参数G2’与第一放大参数的比G2’/G1形成。

如果应该在很大程度上只通过第二中间信号提高第二有用信号，那么根据第一方向信号Xr1＝Z1+a1·Z2，在所提到的特殊情况中(在方程ix中，aref1＝1，a2＝0，并且因此aeff1＝1)，根据方程(x)尤其可以获得与方程(xii)等效的公式：

Xout＝G1·(Z1+(aeff2/aeff1)·Z2)

(xiii)＝G1·{Z1+[a1+(aref2–a1)·G2/G1]·Z2}，

其中，aeff2中的项(aref2–a1)·G2形成修正的第二放大参数G2’。要注意的是，对于所提到的情况，通过第二中间信号Z2提供第二方向信号Xr2，并且因此第二叠加参数被设置为a2＝0。由此，在方程(x)中，有效放大参数Geff变为G1(a＝1)，这在方程(xiii)中被考虑到。

证实为进一步有利的是，参考方向信号的参考方向特性被选择为全向的方向特性，或者被选择为，使得对人耳的遮蔽作用进行模仿。

如果将向前指向的和向后指向的心形信号Xc、Xa分别用作信号处理的中间信号，例如用以至少形成第一方向信号，那么在全向的参考方向特性的情况下，针对参考方向信号Xref＝aref1·Xc+aref2·Xa中的两个参考叠加参数aref1、aref2适用的值是aref1＝1，aref2＝-1。在许多情况下，期望以尽可能全向的听觉作为出发点。

对于应该通过参考方向特性对人耳的遮蔽作用进行模仿的情况，参考叠加参数aref1、aref2优选提前被确定为，使得参考方向信号Xref＝aref1·Xc+aref2·Xa对期望的空间敏感性进行模仿，所述空间敏感性如通过人耳上的耳廓的遮蔽形成的那样。在此，可以在(例如KEMAR的)通用的耳朵模型上确定aref1、aref2，或者也能够单独通过相应的测量与听力设备的佩戴者相协调。

优选地，第一方向信号沿第一有用信号源的方向具有最大的衰减，和/或第二方向信号沿第二有用信号源的方向具有最大的、尤其是完全的衰减。由此，可以特别有效地将相应的有用信号对相应其它的方向信号和进而对相对放大参数的影响最小化。

有利地，借助自适应的定向麦克风尤其根据第一中间信号和第二中间信号产生第一方向信号，和/或借助自适应的定向麦克风尤其根据第一和第二中间信号产生第二方向信号。由此可以实现的是，相关的方向信号一方面沿两个有用信号源之一的方向具有尽可能小的、优选最小的敏感性，从而沿该方向实现高的、优选最大的衰减，并且沿相应其它的有用信号源的方向具有尽可能高的、优选最大的敏感性。

在此证实为进一步有利的是，根据第一输入信号与第二输入信号的借助第一延迟参数实现的时间延迟的叠加产生第一中间信号，和/或根据第二输入信号与第一输入信号的借助第二延迟参数实现的时间延迟的叠加产生第二中间信号。第一和第二延迟参数在此尤其可以选择为彼此相同的，并且尤其可以关于听力设备的优选平面与第二中间信号对称地产生第一中间信号，其中，优选平面优选在佩戴听力设备时对应配属于佩戴者的正面平面。方向信号针对佩戴者的正面方向的定向使得信号处理更容易，因为由此考虑到佩戴者的自然的观察方向。

在此优选地，所述第一中间信号产生为向前指向的心形方向信号，和/或所述第二中间信号产生为向后指向的心形方向信号。可以通过以下方式形成心形方向信号，即两个输入信号以相应于输入转换器的距离的声学传播时间延迟相互叠加。由此，根据这个传播时间延迟在叠加时的符号，最大的衰减的方向位于正面方向(向后指向的心形方向信号)或者与之相反的方向(向前指向的心形方向信号)。最大的敏感性的方向与最大的衰减的方向相反。这使得进一步的信号处理更容易，因为这种中间信号特别适用于自适应的定向麦克风。

本发明还涉及一种听力系统，该听力系统具有听力设备，所述听力设备具有用于由环境的声音信号产生第一输入信号的第一输入转换器和用于由环境的声音信号产生第二输入信号的第二输入转换器，并且听力系统具有控制单元，所述控制单元设计用于实施前述的方法。控制单元尤其可以集成在听力设备中。在该情况下，直接通过听力设备提供听力系统。实质上，针对所述方法和其扩展设计提到的优点可以转用至听力系统。

附图说明

以下根据附图更详细地阐述本发明的实施例。在此，分别示意性地：

图1示出了听力设备的佩戴者的具有两个对话伙伴的对话情况；并且

图2示出了在根据图1的对话情况中的用于听力设备的优选的定向信号处理；

图3a示出了由根据图2的定向信号处理产生的输出信号的方向特性；并且

图3b示出了备选的由根据图2的定向信号处理产生的输出信号的方向特性。

彼此相应的部件和参量在所有附图中分别配设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以俯视图示意性示出了听力设备2的佩戴者1，佩戴者处于具有第一对话伙伴4和第二对话伙伴8的对话情况中。第一对话伙伴4关于佩戴者1沿第一方向6定位，第二对话伙伴8相对于佩戴者1沿第二方向10定位。第一对话伙伴4在此是佩戴者1的主对话伙伴，第二对话伙伴8只通过个别的语言贡献参与该对话。所描述的对话情况在此对于图1的上图和下图来说是相同的。第一对话伙伴4的语言贡献

在此形成第一有用信号S1，第二对话伙伴8的语言贡献形成第二有用信号S2。

现在为了在听力设备2的输出声音信号中减小对于听力设备2的佩戴者1的第一有用信号S1和第二有用信号S2的电平峰值，现在如在图1的上图中示出的那样，首先借助自适应的定向麦克风产生第一方向信号Xr1，使得该第一方向信号在第二方向10上(第二对话伙伴8沿着所述第二方向定位)具有最大的和优选完全的衰减。这意味着有用信号S2没有被包括在第一方向信号Xr1中。因此，根据第一方向信号Xr1计算出的压缩因数在通过第一或第二对话伙伴4和8提供的两个有用信号源14、18方面只对第一对话伙伴做出反应。在此确定第一放大参数G1，其在第一有用信号源14(即第一对话伙伴4)的第一有用信号S1方面针对每一刻确定最佳的信号放大，并且因此隐含地也确定相应的压缩比。

在图1的下图中，与上图类似地，示出相同的听力情况中的第二方向信号Xr2，其沿第一方向6、即第一对话伙伴4的方向具有最大的优选完全的衰减。因为第一方向6与佩戴者1的正面方向一致，所以第二方向信号Xr2设计为向后指向的心形方向信号Xa。因此，根据第二方向信号Xr2确定并且配属于其的第二放大参数G2在任何时候表示关于第二有用信号S2最佳的放大，并且尤其表示所属的压缩比。

现在为了可以在听力设备2的输出声音信号中针对听力设备的佩戴者1将通过第一对话伙伴4和第二对话伙伴8的对话贡献导致的电平峰值借助压缩降低到对于佩戴者1感到舒适的水平，现在可以一方面由第一和第二方向信号Xr1、Xr2的线性组合形成这种输出声音信号，第一和第二方向信号分别以其相应的放大参数G1、G2被加权。因为也借助自适应的定向麦克风根据向前指向的心形方向信号并且根据向后指向的心形方向信号Xa形成第一方向信号Xr1，所以这种线性组合会导致以下输出声音信号，该输出声音信号的方向特性类似于第一方向信号Xr1的方向特性的形状，然而其中，最大的衰减的凹口22远离第二方向10地移动。这一方面导致在离开第二有用信号源18之处的可能不期望的、完全“聋”的区域，该区域另一方面由于这种线性组合与第一对话伙伴4的语言贡献的相关性也还可能在其定向中发生波动。

图2以框图示意性示出了一种在图1中描述的情况下用于根据图1的听力设备2的定向信号处理的方法，该方法尤其应该减小通过相应的对话伙伴4、8提供的有用信号源14、18的两个有用信号S1、S2的电平峰值。在听力设备2中布置有第一输入转换器24和第二输入转换器26，它们由声音信号28分别产生第一输入信号E1或第二输入信号E2。声音信号28在此是环境声音，所述环境声音也包含第一和第二有用信号S1、S2。可能的预处理、例如A/D转换等在此应该已经包含在输入转换器24、26中，输入转换器此外分别具有优选全向的麦克风。

第一输入信号E1现在与延迟了第一延迟参数T1的第二输入信号E2叠加，并且由此形成第一中间信号Z1。与之类似地，第二输入信号E2与延迟了第二延迟参数T2的第一输入信号E1叠加，并且由此形成第二中间信号Z2。当前并且在不限制一般性的情况下，第一和第二延迟参数T1、T2分别选择为相同的(T1＝T2)并且此外选择为，使得通过向前指向的心形方向信号Xc提供第一中间信号Z1，并且通过向后指向的心形方向信号Xa提供第二中间信号Z2。现在根据第一中间信号Z1和第二中间信号Z2，根据图1借助自适应的定向麦克风40，在确定第一叠加参数a1的情况下产生第一方向信号Xr1＝Z1+a1·Z2，从而在第一方向信号Xr1中最大地抑制第二对话伙伴8的贡献、即第二有用信号S2。根据第一方向信号Xr1，针对第一有用信号S1确定第一放大参数G1。因此，所确定的第一放大参数G1代表第一对话伙伴4的信号贡献通过第一方向信号Xr1的最佳的放大和压缩。

借助自适应的定向麦克风42，可以由第一中间信号Z1和第二中间信号Z2产生第二方向信号Xr2，所述第二方向信号最大地抑制了第一对话伙伴4的贡献、即第一有用信号S1。因为第一对话伙伴当前位于相对于佩戴者1的正面方向，所以如已经提到的那样，通过向后指向的心形方向信号Xa提供第二方向信号Xr2。第二方向信号Xr2在此可以一方面被持续地假设为向后指向的心形方向信号Xa。另一方面，借助自适应的定向麦克风42，第一对话伙伴4的位置改变也可以被考虑用于由第一和第二中间信号Z1、Z2形成第二方向信号Xr2。

与第一放大参数G1类似地，此外根据第二方向信号Xr2确定第二放大参数G2。第二放大参数在此代表第二有用信号S2通过第二方向信号Xr2的最佳的放大和压缩。

此外，针对参考方向信号Xref定义参考方向特性63。参考方向信号Xref在此产生为两个中间信号Z1、Z2的叠加：

Xref＝aref1·Z1+aref2·Z2

即具有所属的第一参考叠加参数aref1和第二参考叠加参数aref2，所述第一参考叠加参数和第二参考叠加参数被选择为，使得参考方向信号Xref具有期望的参考方向特性63，即例如尤其频带式地模仿人耳上的耳廓的空间滤波作用。对于一些或所有频带，还可以为参考方向信号Xref选择全向的方向特性(参考方向信号由此失去其方向性)。在此，参考方向信号Xref用于定义参考方向特性63和参考叠加参数aref1、aref2，并且当前不必强制性地作为独立的信号由两个中间信号Z1和Z2产生(相应通过虚线示出)；相反，可以提前确定参考叠加参数aref1、aref2。尤其可以确定aref1＝1，使得参考方向信号Xref的参考方向特性63沿正面方向没有衰减。

现在，为了以下的计算考虑到，Xr2＝Z2＝Xa，并且因此适用a2＝0，其中还设置了aref1＝1。

根据第二放大参数G2、第一叠加参数a1和参考叠加参数aref2，现在将修正的第二放大参数G2’确定为：

G2’＝G2·(aref2–a1)。

现在根据第一方向信号Xr1＝Z1+a1·Z2、利用第一放大参数G1加权地，并且根据当前相应于第二中间信号Z2的第二方向信号Xr2、利用修正的第二放大参数G2’加权地，使输出方向信号Xout形成为：

Xout＝G1·Xr1+G2’·Z2

(xii’)＝G1·(Z1+a1·Z2)+G2·(aref2–a1)·Z2。

现在，如果例如第一有用信号S1和第二有用信号S2在一个频率范围内同样响亮，那么针对该频率范围，分别为它们分配相同的放大参数G1＝G2。在这种情况下，在输出方向信号Xout中，贡献与第一叠加参数a1成比例地相互抵消，并且输出方向信号Xout转换为Xout＝G1·(Z1+aref2·Z2)，即转换为利用G1放大的(“缩放的”)的参考方向信号Xref。

替代所示的根据第一方向信号Xr1和作为第二中间信号Z2的向后指向的心形信号Xa产生输出方向信号Xout，也可以通过以下方式产生输出方向信号Xout，即根据第一叠加参数a1、根据修正的第二放大参数G2’并且根据第一放大参数G1，将第一有效叠加参数aeff1和第二有效叠加参数aeff2形成为：

aeff2＝a1+G2’/G1

(xiv)＝a1+(aref2–a1)·G2/G1。

在当前的特殊情况下，第一有效叠加参数aeff1具有值aeff1＝1，然而尤其也可以对于a2≠0具有非平凡的值。相应形成的输出方向信号

Xout＝G1·(aeff1·Z1+aeff2·Z2)

其中，通过根据方程(xiv)的aeff2并且aeff1＝1，呈现为在方程(xii’)中说明的形式。由于当前的产生，输出方向信号Xout具有方向特性，该方向特性沿第一有用信号源14的方向(即第一有用信号S1的方向)相对于参考方向信号Xref具有以因数G1的放大或衰减，并且沿第二有用信号源18的方向(即第二有用信号S2的方向)相对于参考方向信号Xref具有以因数G2的放大或衰减(为此也参见图3a和图3b)。

根据输出方向信号Xout，最后通过信号处理步骤50产生输出信号Yout，所述信号处理步骤尤其可以包括附加的取决于频带的噪音抑制，输出信号由听力设备2的输出转换器52转换为输出声音信号54。

在图3a中，针对佩戴者1的图1所示的听力情况示出了如在图2中描述的那样产生的输出方向信号Xout的方向特性60。参考方向特性62(虚线)在此提供为全向的方向特性。为了更好的直观性，第一放大参数G1在此被选择为0dB，而第二放大参数G2被选择为-6dB。输出方向信号Xout的形成的方向特性60沿第二方向10(即第二有用信号源18的方向)具有与全向的参考方向特性62的明显的偏差。

在图3b中，替代全向的参考方向特性62，选择具有参考方向特性64的参考方向信号Xref(虚线)，其对通过耳廓和相应的遮蔽效果对环境声音的过滤进行建模。第一放大参数G1在此又被选择为0dB，而第二放大参数G2被选择为-6dB。输出方向信号Xout的形成的方向特性66沿第二有用信号源18的方向又具有与全向的参考方向特性64的明显的偏差，其中，现在通过参考方向信号Xref的定义、沿该方向实现附加的衰减，所述衰减由于耳廓的遮蔽效果而包括在参考方向特性64中。

虽然本发明在细节上通过优选的实施例被详细说明和描述，但本发明并不局限于公开的示例，并且可以由本领域技术人员从中推导出其它的变型方案，而不会脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1 佩戴者

2 听力设备

4 第一对话伙伴

6 第一方向

8 第二对话伙伴

10 第二方向

14 第一有用信号源

18 第二有用信号源

22 凹口

24 第一输入转换器

26 第二输入转换器

28 声音信号

40 自适应的定向麦克风

42 自适应的定向麦克风

50 信号处理步骤

52 输出转换器

54 输出声音信号

60 方向特性

62 (全向的)参考方向特性

63 参考方向特性

64 参考方向特性

66 方向特性

a1 第一叠加参数

aeff1 第一有效叠加参数

aeff2 第二有效叠加参数

aref1 第一参考叠加参数

aref2 第二参考叠加参数

E1 第一输入信号

E2 第二输入信号

G1 第一放大参数

G2 第二放大参数

G2’ 修正的第二放大参数

S1 第一有用信号

S2 第二有用信号

T1 第一延迟参数

T2 第二延迟参数

Xa 向后指向的心形信号

Xc 向前指向的心形信号

Xout 输出方向信号

Xr1 第一方向信号

Xr2 第二方向信号

Yout 输出信号

Z1 第一中间信号

Z2 第二中间信号

Claims

1.一种用于听力设备(2)的定向信号处理的方法，

-其中，通过所述听力设备(2)的第一输入转换器(24)由环境的声音信号(28)产生第一输入信号(E1)，

-其中，通过所述听力设备(2)的第二输入转换器(26)由环境的声音信号(28)产生第二输入信号(E2)，

-其中，根据所述第一输入信号(E1)和所述第二输入信号(E2)分别形成第一方向信号(Xr1)和第二方向信号(Xr2)，

-其中，所述第二方向信号(Xr2)沿第一有用信号源(14)的方向具有相对衰减，

-其中，所述第一方向信号(Xr1)沿第二有用信号源(18)的方向具有相对衰减，

-其中，确定用于放大第一有用信号源(14)的第一有用信号(S1)的第一放大参数(G1)和用于放大第二有用信号源(18)的第二有用信号(S2)的第二放大参数(G2)，

-其中，定义针对参考方向信号(Xref)的参考方向特性(62、63、64)，

-其中，根据所述第一放大参数(G1)和/或所述第二放大参数(G2)，依据所述参考方向特性(62、63、64)这样确定修正的第一放大参数和修正的第二放大参数(G2’)，使得当所述第一放大参数(G1)等于所述第二放大参数(G2)时，输出方向信号(Xout)转换为线性缩放的参考方向信号(Xref)，所述输出方向信号形成为利用修正的第一放大参数加权的第一方向信号(Xr1)和利用修正的第二放大参数(G2’)加权的第二方向信号(Xr2)的和，并且

-其中，两个提到的修正的放大参数中的至少一个(G2’)与相应的基础的放大参数(G2)不同。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，将修正的第二放大参数(G2’)确定为，使得相对于参考方向特性(62、63、64)通过输出方向信号(Xout)以第二放大参数(G2)放大第二有用信号(S2)，和/或

其中，将修正的第一放大参数确定为，使得相对于参考方向特性(62、63、64)通过输出方向信号(Xout)以第一放大参数(G1)放大第一有用信号(S1)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，所述修正的第二放大参数(G2’)形成为第二放大参数(G2)和修正因数的乘积，

其中，在参考方向信号(Xref)表示为第一方向信号(Xr1)和第二方向信号(Xr2)的线性组合时，所述修正因数相应于第二方向信号(Xr2)的线性系数。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，如果所述第一方向信号(Xr1)沿第二有用信号源(14)的方向具有其最小的敏感性，那么将所述修正的第一放大参数确定为第一放大参数(G1)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，根据所述第一输入信号(E1)和所述第二输入信号(E2)形成第一中间信号(Z1)和第二中间信号(Z2)，

其中，所述第一方向信号(Xr1)形成为第一中间信号(Z1)与第二中间信号(Z2)的叠加，并且在此确定所属的第一叠加参数(a1)，和/或

其中，所述第二方向信号(Xr2)形成为第二中间信号(Z2)与第一中间信号(Z1)的叠加，并且在此确定所属的第二叠加参数(a2)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，所述修正的第一放大参数(G1’)形成为第一放大参数(G1)和第一修正因数的乘积，

其中，所述修正的第二放大参数(G2’)形成为第二放大参数(G2)和第二修正因数的乘积。

7.根据权利要求5和6所述的方法，

其中，第一参考叠加参数(aref1)和第二参考叠加参数(aref2)被定义用于第一中间信号(Z1)和第二中间信号(Z2)的叠加，所述叠加形成参考方向信号(Xref)，

其中，所述第一修正因数根据第二叠加参数(a2)与第二参考叠加参数(aref2)的乘积形成，和/或

其中，第二修正因数根据第一叠加参数(a1)和第一参考叠加参数(aref1)的乘积与第二参考叠加参数(aref2)的差形成。

8.根据权利要求6或7所述的方法，

其中，根据利用修正的第一放大参数(G1’)加权的第一方向信号(Xr1)并且根据利用修正的第二放大参数(G2’)加权的第二方向信号(Xr2)形成所述输出方向信号(Xout)。

9.根据权利要求6或7所述的方法，

其中，根据所述第一和第二叠加参数(a1、a2)、所述第一和第二参考叠加参数(aref1、aref2)以及根据所述第一和第二放大参数(G1、G2)确定第一有效叠加参数(aeff1)和第二有效叠加参数(aeff2)，并且

其中，根据利用第一有效叠加参数(aeff1)加权的第一中间信号(Z1)和利用第二有效叠加参数(aeff2)加权的第二中间信号(Z2)的叠加形成所述输出方向信号(Xout)。

10.根据权利要求9所述的方法，

其中，对于通过第二中间信号(Z2)提供第二方向信号(Xr2)的情况，所述第一有效叠加参数(aeff1)由第一参考叠加参数(aref1)形成。

11.根据权利要求6或7所述的方法，

其中，根据所述第一叠加参数(a1)、根据所述修正的第一放大参数(G1’)并且根据所述修正的第二放大参数(G2’)确定第二有效叠加参数(aeff2)，并且

其中，根据所述第一中间信号(Z1)和利用第二有效叠加参数(aeff2)加权的第二中间信号(Z2)的叠加形成所述输出方向信号(Xout)。

12.根据权利要求11所述的方法，

其中，对于通过第二中间信号(Z2)提供第二方向信号(Xr2)的情况，所述第二有效叠加参数(aeff2)由第一叠加参数(a1)和修正的第二放大参数(G2’)与第一放大参数(G1)之比形成。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，所述参考方向信号(Xref)的参考方向特性(63)被选择为全向的方向特性(62)，或者被选择为，模仿人耳的遮蔽作用。

14.一种听力系统，具有：

-听力设备(2)，所述听力设备具有用于由环境的声音信号(28)产生第一输入信号(E1)的第一输入转换器(24)和用于由环境的声音信号(28)产生第二输入信号(E2)的第二输入转换器(26)；和

-控制单元，所述控制单元设计用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。