CN116744201A - 一种听力辅助设备 - Google Patents

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CN116744201A CN202210213930.XA CN202210213930A CN116744201A CN 116744201 A CN116744201 A CN 116744201A CN 202210213930 A CN202210213930 A CN 202210213930A CN 116744201 A CN116744201 A CN 116744201A
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齐心
吴晨阳
廖风云
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Abstract

本说明书的一个或多个实施例涉及一种听力辅助设备，所述听力辅助设备包括：多个麦克风，被配置为接收初始声音信号，并将所述初始声音信号转化为电信号；处理器，被配置为处理所述电信号并生成控制信号；扬声器，被配置为将所述控制信号转化为助听声音信号；其中，所述处理包括调节所述多个麦克风接收所述初始声音信号的指向性，使得所述多个麦克风接收的所述初始声音信号中来自所述扬声器方向的声音强度始终大于或始终小于来自环境中其它方向的声音强度。

Description

一种听力辅助设备
技术领域
本申请涉及声学领域，特别涉及一种听力辅助装置。
背景技术
在助听器领域，通常采用气导助听器或骨导助听器对听损者进行助听补偿。气导助听器通过配置气导扬声器来放大气导声音信号，对听损者进行助听补偿。骨导助听器通过配置骨导扬声器将声音信号转换成振动信号(骨导声音)，对听损者进行助听补偿。由于被放大的气导声音信号(即使是骨导声音也可能存在气导漏音)容易被助听器的麦克风再次获取，而使声音信号形成一闭环信号回路，由此产生信号振荡，并表现为助听器啸叫，影响用户使用。
传统的助听器通常采用直接滤波的方式滤除麦克风中采集到的扬声器发出的声音信号，然而，由于扬声器发出的声音信号与周围环境中的声音信号具有高度相关的特性，因此，滤波器往往难以识别扬声器发出的声音信号，导致滤波效果较差。因此，有必要提出一种能够不依赖于滤波方式即可避免发生啸叫的听力辅助设备。
发明内容
本申请一些实施例提供了一种听力辅助装置，包括：多个麦克风，被配置为接收初始声音信号，并将所述初始声音信号转化为电信号；处理器，被配置为处理所述电信号并生成控制信号；扬声器，被配置为将所述控制信号转化为助听声音信号；其中，所述处理包括调节所述多个麦克风接收所述初始声音信号的指向性，使得所述多个麦克风接收的所述初始声音信号中来自所述扬声器方向的声音强度始终大于或始终小于来自环境中其它方向的声音强度。
本申请一些实施例提供了一种听力辅助设备，包括：第一麦克风，被配置为接收第一初始声音信号；第二麦克风，被配置为接收第二初始声音信号；处理器，被配置为处理所述第一初始声音信号和所述第二初始声音信号并生成控制信号；扬声器，被配置为将所述控制信号转化为助听声音信号；其中，所述第一麦克风到所述扬声器的距离与所述第二麦克风到所述扬声器的距离不同。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请的一些实施例所示的听力辅助设备的示例性结构框图；
图2A是根据本申请的一些实施例所示的听力辅助设备的结构示意图；
图2B是根据本申请的另一些实施例所示的听力辅助设备的结构示意图；
图2C是根据本申请的另一些实施例所示的听力辅助设备的结构示意图；
图2D是根据本申请的另一些实施例所示的听力辅助设备的结构示意图；
图2E是根据本申请的另一些实施例所示的听力辅助设备的结构示意图；
图3A是根据本申请的一些实施例所示的多个麦克风的指向性示意图；
图3B是根据本申请的另一些实施例所示的多个麦克风的指向性示意图；
图3C是根据本申请的另一些实施例所示的多个麦克风的指向性示意图；
图3D是根据本申请的另一些实施例所示的多个麦克风的指向性示意图；
图4是根据本申请的一些实施例所示的麦克风、扬声器和外部声源的位置关系示意图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的信号处理原理示意图；
图6A是根据本申请的一些实施例所示的气导麦克风的结构示意图；
图6B是根据本申请的一些实施例所示的振动传感器的结构示意图；
图6C是根据本申请的另一些实施例所示的振动传感器的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
本说明书实施例提供的听力辅助设备可以应用于辅助听损者接收外界的声音信号，对听损者进行助听补偿。在一些实施例中，听力辅助设备可以采用气导助听器或骨导助听器对听损者进行助听补偿。气导助听器通过配置气导扬声器来放大气导声音信号，对听损者进行助听补偿。骨导助听器通过配置骨导扬声器将声音信号转换成振动信号(骨导声音)，对听损者进行助听补偿。由于被放大的气导声音信号(即使是骨导声音也可能存在气导漏音)容易被助听器的麦克风再次获取，而使声音信号形成一闭环信号回路，由此产生信号振荡，并表现为助听器啸叫，影响用户使用。
为了降低或消除助听器产生的啸叫，本说明书实施例提供的听力辅助设备通过设置麦克风的指向性，有选择性地采集声音信号，避免扬声器的信号再次进入信号处理回路，从而避免助听器发生啸叫现象。
在一些实施例中，听力辅助设备可以包括一个指向性麦克风。在一些实施例中，通过将该指向性麦克风的零点朝向扬声器，即可减少或避免该指向性麦克风采集到的来自扬声器的声音信号，从而避免发生啸叫。在一些实施例中，听力辅助设备还可以包括全向性麦克风。在一些实施例中，通过将指向性麦克风的极点朝向扬声器，可以使指向性麦克风主要采集来自扬声器的声音信号，之后再从全向性麦克风所采集的声音信号中去除扬声器的声音信号，即可避免扬声器的信号再次进入信号处理回路，从而避免发生啸叫。
在一些实施例中，听力辅助设备可以包括多个全向性麦克风，通过设置多个全向性麦克风位置，并对多个全向性麦克风所采集到的声音信号进行处理，即可使多个全向性麦克风整体呈现指向性，从而有选择性地采集声音信号，避免扬声器的信号再次进入信号处理回路，从而避免助听器发生啸叫现象。
图1是根据本申请的一些实施例中所示的听力辅助设备的示例性模块图。
听力辅助设备100可以包括麦克风100、处理器120和扬声器130。在一些实施例中，听力辅助设备100中的各个组件(如，麦克风100与处理器120，或处理器120与扬声器130)可以通过有线或无线的方式相互连接，实现信号互通。
在一些实施例中，麦克风110可以被配置为接收初始声音信号，并将初始声音信号转化为电信号。初始声音信号可以指由麦克风采集到的环境中任意方向的声音信号(例如，用户的声音、扬声器的声音)。在一些实施例中，麦克风110可以包括气导麦克风、骨导麦克风、远程麦克风、数字麦克风等，或其任意组合。在一些实施例中，远程麦克风可以包括有线麦克风、无线麦克风、广播麦克风等，或其任意组合。在一些实施例中，麦克风110可以获取经由空气传播的声音。例如，麦克风110可以将采集到的空气振动转化为电信号。在一些实施例中，电信号的形式可以包括但不限于模拟信号或数字信号。
在一些实施例中，麦克风110可以包括全向性麦克风和/或指向性麦克风。全向性麦克风是指可以采集空间中各个方向的声音信号的麦克风。指向性麦克风是指主要采集空间中特定方向的声音信号的麦克风，其采集声音信号的灵敏度呈现指向性。在一些实施例中，麦克风110的数量可以为一个或多个。在一些实施例中，当麦克风110的数量为多个时，麦克风110的类型可以为一种或多种。例如，麦克风110的数量为两个，两个麦克风可以都是全向性麦克风。又例如，麦克风110的数量为两个，两个麦克风中的其中一个可以是全向性麦克风，另一个可以是指向性麦克风。还例如，麦克风110的数量为两个，两个麦克风可以都是指向性麦克风。在一些实施例中，当麦克风110的数量为一个时，麦克风110的类型可以为指向性麦克风。关于麦克风的更详细内容可以参见本说明书其他地方的描述。
在一些实施例中，处理器120可以被配置为处理电信号并生成控制信号。控制信号可以用于控制扬声器130输出骨骼传导声波和/或空气传导声波。在本说明书的实施例中，骨骼传导声波指的是机械振动经由骨骼传导至用户耳蜗而被用户感知的声波(又称“骨导声音”)，空气传导声波指的是机械振动经由空气传导至用户耳蜗而被用户感知的声波(又称“气导声音”)。
在一些实施例中，处理器120可以包括音频接口，音频接口被配置为接收麦克风110的电信号(如数字信号或模拟信号)。在一些实施例中，音频接口可以包括模拟音频接口、数字音频接口、有线音频接口、无线音频接口等，或其任意组合。
在一些实施例中，处理器120对电信号的处理可以包括调节多个麦克风接收初始声音信号的指向性，使得初始声音信号中来自扬声器方向的声音强度始终大于或始终小于来自环境中其它方向的声音强度。来自环境中其它方向的声音可以指环境声音中来自非扬声器方向的声音。例如，来自用户所在方向的声音。在一些实施例中，处理器120对电信号的处理还可以包括计算电信号中对应于扬声器方向的声音信号的部分，或者计算电信号中对应于非扬声器方向的声音信号的部分。在一些实施例中，处理器120可以包括信号处理单元，信号处理单元可以对电信号进行处理。
在一些实施例中，多个麦克风可以包括第一麦克风和第二麦克风，处理器(如信号处理单元)可以将第一麦克风所获取的声音信号进行时间延迟处理或移相处理，并将时间延迟处理或移相处理后的声音信号与第二麦克风所获取的声音信号进行差分处理，获得差分信号，通过调节该差分信号即可使多个麦克风具有指向性。具有指向性的多个麦克风在接收初始声音信号时即可使得初始声音信号中来自扬声器方向的声音强度始终大于或始终小于来自环境中其它方向的声音强度，关于麦克风指向性的更多细节可以参见本说明书其它地方(例如，图3A-图3D)的描述。
应当理解的是，本说明书中所述的处理器对声音信号或振动信号的处理是指处理器对声音信号或振动信号所对应的电信号进行处理，这些处理所获得的结果信号也是电信号。
在一些实施例中，处理器120还可以将处理后的电信号放大，以生成控制信号。在一些实施例中，处理器120可以包括信号放大单元，信号放大单元被配置为放大电信号以生成控制信号。在一些实施例中，信号处理单元和信号放大单元在处理器120中处理信号的顺序在此不受限制。例如，在一些实施例中，信号处理单元可以先将麦克风110输出的电信号处理成一个或多个信号，信号放大单元再对一个或多个信号进行放大后生成控制信号。在另一些实施例中，信号放大单元可以先对麦克风110输出的电信号进行放大，信号处理单元再基于放大后的电信号进行处理以生成一个或多个控制信号。在一些实施例中，信号放大单元可以是多个，信号处理单元可以位于多个信号放大单元之间。例如，信号放大单元可以包括第一信号放大单元和第二信号放大单元，信号处理单元位于第一信号放大单元和第二信号放大单元之间，第一信号放大单元可以先对多个麦克风110中每一个麦克风输出的电信号进行放大，信号处理单元再基于放大后的电信号进行处理以调节多个麦克风接收初始声音信号的指向性，第二信号放大单元再将具有指向性的多个麦克风接收的初始声音信号进行放大处理。在其他实施例中，处理器120可以只包括信号处理单元，而不包括信号放大单元。
在一些实施例中，处理器120生成的控制信号可以传输至扬声器130，扬声器130可以被配置为将控制信号转化为助听声音信号。在一些实施例中，扬声器可以基于其自身的类型，将控制信号转化为不同形式的助听声音信号。扬声器的类型可以包括但不限于气导扬声器、骨导扬声器等。不同形式的助听声音信号可以包括空气传导声波和/或骨骼传导声波。
在一些实施例中，扬声器130可以包括声电换能器，助听声音信号可以包括由声电换能器基于控制信号产生的能够被用户耳朵听到的第一空气传导声波(扬声器可以被称为“气导扬声器”)。第一空气传导声波可以指由声电换能器基于控制信号产生的、经由空气传导的声波。
在一些实施例中，扬声器130可以包括第一振动组件和壳体。第一振动组件与处理器电连接以接收控制信号，并基于控制信号产生振动。在一些实施例中，第一振动组件振动时可以产生骨骼传导声波(扬声器可以被称为“骨导扬声器”)，即助听信号可以包括基于第一振动组件的振动产生的骨骼传导声波。在一些实施例中，第一振动组件可以是将控制信号转换成为机械振动信号的任何元件(例如，振动电机、电磁振动设备等)，其中，信号转换的方式包括但不限于：电磁式(动圈式、动铁式、磁致伸缩式)、压电式、静电式等。第一振动组件内部的结构可以是单谐振系统也可以是复合谐振系统。在一些实施例中，当用户佩戴听力辅助装置时，第一振动组件中的部分结构可以贴合在用户头部皮肤，从而将骨骼传导声波经由用户头骨传导至用户的耳蜗。在一些实施例中，第一振动组件也可以通过与其相耦合的壳体传递振动到用户脸部。壳体可以指固定或容纳第一振动组件的外壳和/或容器。在一些实施例中，壳体的材质可以为聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任意一种。在一些实施例中，耦合的方式包括但不限于胶接、卡接等。
在一些实施例中，第一振动组件和/或壳体在振动过程中可能推动空气而产生第二空气传导声波，即，助听信号可以包括第二空气传导声波。在一些实施例中，第二空气传导声波可以是扬声器产生的漏音。
在一些实施例中，扬声器130产生的第一空气传导声波或第二空气传导声波会被听力辅助设备的麦克风110采集，并被传回信号处理回路中进行处理，进而形成闭环信号回路，并表现为听力辅助设备的扬声器的啸叫，从而影响用户使用。在一些实施例中，通过处理器调节麦克风获取初始声音信号的指向性，可以降低或消除扬声器的啸叫。在一些实施例中，当扬声器为骨导扬声器时，扬声器所产生的振动信号可能会混入初始声音信号中而影响处理器120调节麦克风110获取初始声音信号的指向性时的准确性。因此，在一些实施例中，听力辅助设备可以通过设置振动传感器来拾取麦克风110接收到的振动信号，并通过处理器对振动信号进行处理，以消除该影响。
在一些实施例中，听力辅助设备100还包括振动传感器160，振动传感器被配置为获取扬声器的振动信号，处理器被进一步配置为从初始声音信号中消除振动信号。
在一些实施例中，振动传感器160可以设置在扬声器所在位置处，通过与扬声器直接物理连接以获取振动信号，之后处理器可以根据扬声器与麦克风的位置关系，通过转换函数(如传递函数)将该振动信号转换为麦克风位置处的振动信号，从而使振动传感器所获取的振动信号与麦克风所获取的振动信号相同或近似相同。在一些实施例中，振动传感器也可以设置在麦克风所在位置处，通过与麦克风直接物理连接以获取振动信号，从而直接获取到与麦克风相同或近似相同的振动信号。在一些实施例中，振动传感器也可以通过其他固体介质与扬声器或麦克风间接连接以获取振动信号，传递至扬声器或麦克风的振动信号可以通过固体介质传递至振动传感器。在一些实施例中，固体介质可以是金属(例如，不锈钢、铝合金等)、非金属(例如，木头、塑料等)等。
在一些实施例中，处理器可以基于振动信号的信号特征从初始声音信号中消除振动信号。信号特征可以指反映信号特点的相关信息。信号特征可以包括但不限于峰的个数、信号强度、频率范围、信号延续时间等中的一个或多个的组合。峰的个数可以指幅值大于预设值的幅值区间的数量。信号强度可以指信号的强弱程度。在一些实施例中，信号强度可以反映初始声音信号和/或振动信号的强度特征，例如，用户说话、第一振动组件和/或壳体振动的力度。在一些实施例中，用户说话、第一振动组件和/或壳体振动的力度越大，产生的信号强度就越大。信号的频率成分是指初始声音信号和/或振动信号中各频段分布信息。在一些实施例中，各频段分布信息包括，例如，高频信号、中高频信号、中频信号、中低频信号、低频信号等的分布。在一些实施例中，高频、中高频、中频、中低频和/或低频可以是人为定义的，例如，高频信号可以是频率大于4000Hz的信号。又例如，中高频信号可以是频率在2420Hz-5000Hz范围内的信号。又例如，中频信号可以是频率1000Hz-4000Hz范围内的信号。又例如，中高频信号可以是频率在600Hz-2000Hz范围内的信号。信号延续时间可以是指整个初始声音信号和/或振动信号的延续时间或初始声音信号和/或振动信号中的单个峰的延续时间。例如，整个初始声音信号和/或振动信号可以包括3个峰，整个初始声音信号和/或振动信号的延续时间为3秒。
在一些实施例中，振动传感器160接收的振动信号可以经过一个自适应滤波器(也称为第一滤波器)后与麦克风接收的振动噪声信号叠加。第一滤波器可以根据叠加结果对振动传感器接收的振动信号进行调整(例如，调整该振动信号的幅度和/或相位)，使得振动传感器接收的振动信号和麦克风接收的振动噪声信号相抵消，从而实现噪声消除的目的。在一些实施例中，第一滤波器的参数是固定的。例如，由于振动传感器和麦克风与耳机外壳的连接位置和连接方式等因素是固定的，振动传感器和麦克风对振动的幅频响应和/或相频响应会保持不变。因此，第一滤波器的参数在确定后可存储于一个存储设备(如信号处理芯片)中，并可以直接用于处理器中。在一些实施例中，第一滤波器的参数是可变的。在进行噪声消除的过程中，第一滤波器可以根据振动传感器和/或麦克风所接收的信号调整其参数，以达到噪声消除的目的。
在一些实施例中，处理器120也可以采用一个信号调幅单元和一个信号调相单元来代替第一滤波器。振动传感器接收的振动信号经过调幅和调相后，可以与麦克风接收的振动信号相抵消，从而达到消除振动信号的目的。在一些实施例中，信号调幅单元或信号调相单元不都是必须的，即处理器可以只设置一个信号调幅单元，或者处理器可以只设置一个信号调相单元。
关于振动传感器的更多描述参见图6B-6C及其说明。
在一些实施例中，为了进一步防止来自扬声器的声音信号(即助听信号)进入信号处理回路，处理器还可以在生成控制信号之前对电信号进行预处理。例如，对电信号进行滤波、降噪等。
在一些实施例中，听力辅助设备100还可以包括滤波器150(也称为第二滤波器)。在一些实施例中，滤波器150可以用于滤除电信号中对应于助听声音信号的部分。关于滤波器150的更多描述可以参见图5及其说明。
在一些实施例中，听力辅助设备100还可以包括支撑结构140。在一些实施例中，支撑结构可以用于架设在用户头部，支撑结构装载扬声器并使得扬声器位于用户耳朵附近但不堵塞耳道的位置。在一些实施例中，支撑结构可以选择质地较软的材质制成，以便于改善听力辅助设备的佩戴舒适度。在一些实施例中，支撑结构的材质可以包括聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚酰胺(Polyamides,PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene,ABS)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、高冲击聚苯乙烯(High Impact Polystyrene,HIPS)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)、聚氨酯(Polyurethanes,PU)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、酚醛树脂(Phenol Formaldehyde,PF)、尿素-甲醛树脂(Urea-Formaldehyde,UF)、三聚氰胺-甲醛树脂(Melamine-Formaldehyde,MF)、硅胶等或其任意组合。关于支撑结构140的更多细节可以参见本说明书其它地方(例如图2A-图2D)的描述。
为了更清楚的描述听力辅助设备，以下将结合图2A-2D进行说明。
在一些实施例中，如图2A-2D所示，听力辅助设备200可以包括第一麦克风210、第二麦克风220、扬声器230、处理器(未示出)以及支撑结构240。在一些实施例中，支撑结构240可以包括耳挂组件244和至少一个腔体。腔体可以指内部存在容置空间的结构。在一些实施例中，腔体可以用于装载麦克风(例如，第一麦克风210、第二麦克风220)、扬声器(例如，扬声器230)和处理器。在一些实施例中，耳挂组件可以与至少一个腔体物理连接，并可以用于分别挂设于用户的两耳外侧，以便于将装载有扬声器的腔体(如第一腔体241)支撑于用户耳朵附近但不堵塞耳道的位置，实现用户佩戴听力辅助设备。在一些实施例中，耳挂组件和腔体可以通过胶接、卡接、螺纹连接或一体成型等方式中的一种或其组合进行连接。
在一些实施例中，腔体的数量可以是一个，第一麦克风210、第二麦克风220、扬声器230和处理器均装载于一个腔体中。在一些实施例中，腔体的数量可以是多个。在一些实施例中，腔体可以包括彼此分离的第一腔体241和第二腔体242。可以理解的是，支撑结构还可以设置更多腔体，例如，第三腔体、第四腔体等。在一些实施例中，第一腔体241和第二腔体242可以相连通或不连通。需要注意的是，扬声器和麦克风不限于位于腔体中，在一些实施例中，扬声器和麦克风的全部结构或局部结构可以位于支撑结构的外表面。
在一些实施例中，为了有效解决听力辅助装置的啸叫问题，可以设置麦克风和扬声器之间的间距或相对于用户耳廓的位置，使麦克风尽可能少地采集扬声器发出的声音。在一些实施例中，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于5毫米。在一些实施例中，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于30毫米。在一些实施例中，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于35毫米。在一些实施例中，麦克风和扬声器可以设置在不同的腔体内。在一些实施例中，如图2A-2C所示，第一麦克风210和第二麦克风220设置在第一腔体241内，扬声器230设置在第二腔体242内。在一些实施例中，第一腔体241和第二腔体242可以分别位于用户耳廓的前后两侧，从而使麦克风和扬声器分别位于用户的耳廓两侧。用户的耳廓可以阻挡气传导声波的传播，增加气传导声波的有效传递路径长度，从而降低麦克风接收到的气传导声波的音量。在一些实施例中，如图2A-2C所示，第一腔体241和第二腔体242可以由耳挂组件244进行连接，用户在佩戴听力辅助设备200时，耳挂组件244可以位于用户耳廓的附近，使得第一腔体241位于耳廓的后侧，第二腔体242位于耳廓的前侧。耳廓的前侧是指耳廓朝向人体前侧(例如，人的面部)的一侧。耳廓的后侧是指与前侧朝向相反的一侧，即朝向人体的后侧(例如，人的后脑勺)。此时，由于用户耳廓的存在，使得扬声器230产生的气传导声波向麦克风传递过程中的有效传递路径长度增加，从而减小了麦克风接收到的气传导声波的音量，进而可以有效的抑制听力辅助装置的啸叫。
需要注意的是，麦克风和扬声器的位置不限于上述的麦克风位于用户耳廓的后侧，扬声器位于用户耳廓的前侧。例如，在一些实施例中，麦克风也可以设置于用户耳廓的前侧，扬声器可以设置于用户耳廓的后侧。又例如，在一些实施例中，用户佩戴听力辅助装置时，麦克风和扬声器还可以同时设置于用户耳廓的同一侧(例如，耳廓前侧和/或耳廓后侧)。需要说明的是，麦克风和扬声器可以同时设置于用户耳廓的前侧和/或后侧，这里的前侧和/或后侧的位置可以是指用户耳廓的正前方和/或正后方，也可以是指用户耳廓的斜前方和/或斜后方。需要注意的是，麦克风和扬声器还可以同时位于用户耳廓的同一侧(例如，用户耳廓的前侧或后侧)。在一些实施例中，麦克风和扬声器可以位于支撑结构的两侧，进一步地，支撑结构一侧的扬声器产生气传导声波或骨传导声波时，气传导声波或骨传导声波需要绕过支撑结构才可以传递到支撑结构另一侧的麦克风中，此时支撑结构自身也可以起到阻挡或减弱气传导声波或骨传导声波的作用。
在一些实施例中，处理器可以与麦克风或扬声器设置在相同的腔体内。例如，处理器与第一麦克风210和第二麦克风220设置在第一腔体241内。又例如，处理器与扬声器230设置在第二腔体242内。在另一些实施例中，处理器可以与麦克风或扬声器设置在不同的腔体内。例如，第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内，处理器设置在第一腔体241内。
在一些实施例中，麦克风和扬声器可以设置在相同的腔体内。例如，如图2D所示，第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内。可以理解的是，在另一些实施例中，扬声器230和第二麦克风220可以设置在第二腔体242内，第一麦克风210可以设置在第一腔体241内。第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230可以都设置在第一腔体241内。
在一些实施例中，可以对麦克风与扬声器之间的位置、两个麦克风之间的距离进行设置，以减少听力辅助设备产生的啸叫。例如，为了避免扬声器播放的声音对麦克风接收的声音的影响，可以将麦克风设置在远离扬声器的位置。例如，若将扬声器和麦克风设置在相同的腔体内且扬声器设置在腔体的左上角，则可以将麦克风设置在腔体的右下角。
在一些实施例中，支撑结构240还可以包括后挂组件243，后挂组件可以用于辅助用户佩戴听力辅助设备200。在一些实施例中，当用户佩戴听力辅助设备200时，后挂组件243可以绕设于用户的头部后侧。如此设置，在听力辅助设备200处于佩戴状态时，两个耳挂组件244分别位于用户的头部的左侧和右侧；并在两个耳挂组件244和后挂组件243的配合作用下，使得腔体能够夹持用户的头部而与用户的皮肤接触，进而能够基于气传导技术和/或骨传导技术实现声音的传递。
需要说明的是，图2A-2D所示的扬声器230可以是长方体结构，在一些实施例中，扬声器还可以是其他外形结构，例如，多边形(规则和/或不规则)立体结构、圆柱、圆台、椎体等几何体结构。
在一些实施例中，如图2A所示，第一麦克风210和第二麦克风220设置在第一腔体241内，扬声器230设置在第二腔体242内。处理器可以设置在第一腔体或第二腔体内。在一些实施例中，多个麦克风与扬声器可以不共线设置，即第一麦克风210、第二麦克风220与扬声器230不在一条直线上。在一些实施例中，第一麦克风、第二麦克风与扬声器之间的连线可以存在一定的角度。在一些实施例中，当第一麦克风相对于第二麦克风远离扬声器时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线的夹角不超过预设的角度阈值。在一些实施例中，可以依据不同的需求和/或功能，设置角度阈值。例如，角度阈值可以是15°、20°、30°等。在一些实施例中，为了尽可能的降低初始声音信号中来自扬声器方向的声音，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线的夹角不超过30°。在一些实施例中，第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线的夹角不超过25°。在一些实施例中，第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线的夹角不超过20°。
在一些实施例中，可以依据麦克风与扬声器设置的不同方式，对第一麦克风、第二麦克风、扬声器之间的距离进行限定，以满足降啸叫的需求。
在一些实施例中，为了便于处理第一麦克风和第二麦克风采集到的声音信号，参见图2A，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线具有一定夹角(如大于0°且小于30°)时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为5毫米～50毫米。在一些实施例中，为了提高多个麦克风采集初始声音信号的指向性的灵敏度，可以适当减小多个麦克风之间的间距，参见图2A，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线具有一定夹角(如大于0°且小于30°)时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为8毫米～30毫米。在一些实施例中，为了尽可能提高调节多个麦克风采集初始声音信号的指向性的准确性，多个麦克风之间的间距不宜设置得过小，参见图2A，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线具有一定夹角(如大于0°且小于30°)时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为10毫米～20毫米。
在一些实施例中，可以限定麦克风与扬声器之间的最小距离，以避免扬声器过于靠近麦克风而进入麦克风采集初始声音信号的指向性区域中。在一些实施例中，参见图2A，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线具有一定夹角(如大于0°且小于30°)时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于30毫米。在一些实施例中，参见图2A，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线具有一定夹角(如大于0°且小于30°)时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于35毫米。在一些实施例中，参见图2A，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线与第一麦克风210和扬声器230之间的连线具有一定夹角(如大于0°且小于30°)时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于40毫米。
在一些实施例中，如图2B所示，第一麦克风210和第二麦克风220设置在第一腔体241内，扬声器230设置在第二腔体242内。处理器可以设置在第一腔体或第二腔体内。在一些实施例中，第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230可以共线设置。例如，如图2B所示，第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230可以设置在一条直线上。
在一些实施例中，参见图2B，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230共线设置时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为5毫米～40毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230共线设置时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以参照图2A中的方式设置。
在一些实施例中，参见图2B，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230共线设置时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于30毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230共线设置时，扬声器230与第一麦克风210以及第二麦克风220之间的最小距离可以参照图2A中的方式设置。
在一些实施例中，如图2C所示，第一麦克风210和第二麦克风220设置在第一腔体241内，扬声器230设置在第二腔体242内。在一些实施例中，扬声器可以设置于第一麦克风和第二麦克风之间连线的中垂线上。
在一些实施例中，参见图2C，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，扬声器230设置于第一麦克风210和第二麦克风220之间连线的中垂线上时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为5毫米～35毫米。在一些实施例中，参见图2C，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，扬声器230设置于第一麦克风210和第二麦克风220之间连线的中垂线上时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为8毫米～30毫米。在一些实施例中，参见图2C，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，扬声器230设置于第一麦克风210和第二麦克风220之间连线的中垂线上时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为10毫米～25毫米。
在一些实施例中，为了避免扬声器过于靠近麦克风而进入麦克风采集初始声音信号的指向性区域中，参见图2C，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当扬声器230设置于第一麦克风210和第二麦克风220之间连线的中垂线上时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间连线的距离不小于30毫米。在一些实施例中，参见图2C，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当扬声器230设置于第一麦克风210和第二麦克风220之间连线的中垂线上时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间连线的距离不小于35毫米。在一些实施例中，参见图2C，麦克风和扬声器设置在不同的腔体内，当扬声器230设置于第一麦克风210和第二麦克风220之间连线的中垂线上时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间连线的距离不小于40毫米。
需要注意的是，扬声器230也可以略微偏离第一麦克风210和第二麦克风220之间连线的中垂线，而不必严格设置于该中垂线上。例如，第一麦克风210和第二麦克风220之间连线的中点与扬声器230的连线不必严格垂直于第一麦克风210和第二麦克风220之间的连线，这两条连线(即中点和扬声器之间的连线、第一麦克风和第二麦克风之间的连线)之间的夹角只需设置在70°～110°范围内即可。
在一些实施例中，如图2D所示，第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内。在一些实施例中，扬声器230可以设置于第一麦克风210和第二麦克风220之间连线的中垂线上。在一些实施例中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内时，支撑结构240可以仅设置第二腔体242而不设置第一腔体241。在一些实施例中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内时，支撑结构240也可以同时设置第一腔体241和第二腔体242，第一腔体241可以用于装载处理器或设置用于操控听力辅助设备200的操控按钮。
在一些实施例中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为5毫米～40毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为8毫米～30毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为10毫米～20毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于5毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于6毫米。在一些实施例中，为了避免扬声器过于靠近麦克风而进入麦克风采集初始声音信号的指向性区域中，当第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230都设置在第二腔体242内时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于8毫米。
可以理解的是，图2A-2C中所示的第一麦克风210、第二麦克风220和扬声器230同样可以设置在相同的腔体内(如，第二腔体242)，麦克风与扬声器之间的位置可以参照图2A-2C进行设置。同样，麦克风与扬声器之间的位置还可以包括其他的设置方式，只要可以测量得到两个麦克风接收到扬声器的助听声音信号的时延差、幅度差即可。例如，第一麦克风210和第二麦克风220可以设置在不同的腔体中。在一些实施例中，参见图2E，第一麦克风210设置在第一腔体241内，第二麦克风220和扬声器230设置在第二腔体242内。在一些实施例中，当第一麦克风210和第二麦克风220设置在不同的腔体中时，第一麦克风210、第二麦克风220与扬声器230可以设置在一条直线上。在一些实施例中，当第一麦克风210和第二麦克风220设置在不同的腔体中时，第一麦克风210、第二麦克风220与扬声器230也可以不设置在一条直线上，第一麦克风、第二麦克风与扬声器之间的连线可以存在一定的角度，该角度可以不超过30°。在一些实施例中，当第一麦克风210和第二麦克风220设置在不同的腔体中时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为30毫米～70毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210和第二麦克风220设置在不同的腔体中时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为35毫米～65毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210和第二麦克风220设置在不同的腔体中时，第一麦克风210和第二麦克风220之间的距离可以为40毫米～60毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210和第二麦克风220设置在不同的腔体中时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于5毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210和第二麦克风220设置在不同的腔体中时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于6毫米。在一些实施例中，当第一麦克风210和第二麦克风220设置在不同的腔体中时，可以设置第一麦克风210和第二麦克风220中的任意一个与扬声器230之间的距离不小于8毫米。
在一些实施例中，第一麦克风310和第二麦克风320为全向性麦克风，处理器120可以调节多个麦克风接收初始声音信号的指向性，使调节后的初始声音信号具有特定的形状。例如，类心形、类8形、超心形等。在一些实施例中，经处理器调节后，多个麦克风接收初始声音信号的指向性可以呈现类心形图型。类心形图型可以指形状类似或接近于心形的图型。在一些实施例中，经处理器调节后，多个麦克风接收初始声音信号的指向性可以呈现类8形图型。类8形图型可以指形状类似或接近于8字形的图型。
在一些实施例中，第一麦克风310接收到的声音信号可以是第一初始声音信号，第二麦克风320接收到的声音信号可以是第二初始声音信号。在一些实施例中，处理器可以对第一初始声音信号和第二初始声音信号进行处理，以调节多个麦克风接收初始声音信号的指向性。第一初始声音信号可以指第一麦克风接收的来自于环境中任意方向的声音信号。第二初始声音信号可以指第二麦克风接收的来自于环境中任意方向的声音信号。
在一些实施例中，处理器120可以通过如下流程调节多个麦克风接收初始声音信号的指向性：
处理器120可以将第一初始声音信号转换为第一频域信号，以及将第二初始声音信号转换为第二频域信号。处理器120可以根据第一麦克风310和第二麦克风320之间的位置和/或距离，计算第一频域信号和第二频域信号中朝向扬声器330方向的指向性数据以及背离扬声器方向的指向性数据。在一些实施例中，处理器可以根据第一初始声音信号和第二初始声音信号的采样频率以及第一麦克风和第二麦克风之间的位置和/或距离对第二频域信号进行相位变换使其与第一频域信号的相位一致，并将第一频域信号和相位转换后的第二频域信号相减获取朝向扬声器方向的指向性数据。通过这种方式，即可使得多个麦克风具有朝向扬声器方向的指向性，该指向性呈现类心形图型，且类心形图型的极点朝向扬声器方向。在一些实施例中，处理器也可以根据第一初始声音信号和第二初始声音信号的采样频率以及第一麦克风和第二麦克风之间的位置和/或距离对第一频域信号进行相位变换使其与第二频域信号的相位一致，并将第二频域信号和相位转换后的第一频域信号相减获取背离扬声器方向的指向性数据。通过这种方式，即可使得多个麦克风具有背离扬声器方向的指向性，该指向性呈现类心形图型，且类心形图型的极点背离扬声器方向。在一些实施例中，处理器还可以通过对第一初始声音信号和第二初始声音信号进行处理使多个麦克风的指向性呈现类8形图型。在一些实施例中，类8形图型具有第一轴S1和第二轴S2，第一轴S1所在方向为呈现类8形图型指向性的多个麦克风对声音信号灵敏度最低(或为零)的方向，第二轴S2所在方向为呈现类8形图型指向性的多个麦克风对声音信号灵敏度最高的方向。在一些实施例中，扬声器位于第一轴S1上或位于第一轴S1附近。在一些实施例中，扬声器位于第二轴S2上或位于第二轴S2附近。
在一些实施例中，参见图3A-图3B，第一麦克风310和第二麦克风320可以位于类心形图型的对称轴上。类心形图型的对称轴可以指将类心形图型的一部分沿着某一条直线翻折，可以与类心形图型的剩余部分重合的直线。例如，类心形图型的对称轴可以指如图3A-图3B中所示的虚线。在另一些实施例中，参见图3C，第一麦克风310和第二麦克风320可以位于类8形图型的第二轴S2上。在一些实施例中，参见图3D，第一麦克风310和第二麦克风320可以位于类8形图型的第一轴S1上。关于多个麦克风的指向性图型(如类心形图型、类8形图型)的更多细节可以参见本说明书图3A-图3D的描述。在一些实施例中，当第一麦克风310、第二麦克风320与扬声器330位于同一直线上(参见图2B)，或者，第一麦克风310和第二麦克风320之间的连线与第一麦克风310和扬声器330之间的连线的夹角小于预设阈值(如30°，参见图2A)时，多个麦克风的指向性可以呈现的类心形图型，该类心形图型可以参见图3A或图3B的方式设置。在一些实施例中，当扬声器330设置于第一麦克风310和第二麦克风320之间连线的中垂线上(参见图2C-图2D)时，多个麦克风的指向性可以呈现的类8形图型，该类8形图型可以参见图3C或图3D的方式设置。
图3A是根据本申请的一些实施例中所示的类心形图型的示意图。
在一些实施例中，如图3A所示，多个麦克风接收初始声音信号的指向性可以呈现第一类心形图型340，第一麦克风310和第二麦克风320位于第一类心形图型340的对称轴上。在一些实施例中，第一类心形图型340的极点朝向扬声器330，第一类心形图型340的零点背离扬声器330。在一些实施例中，极点可以指类心形图型上沿对称轴方向与凹点相对的凸点，极点对应于麦克风对声音信号的灵敏度最高的方向；零点可以指类心形图型的凹点，零点对应于麦克风对声音信号的灵敏度最低(或为零)的方向。
如此设置，可以使多个麦克风(即第一麦克风和第二麦克风)采集的初始声音信号中来自扬声器方向的声音强度始终大于来自环境中其它方向的声音强度，然后处理器可以提取出初始声音信号中来自于扬声器发出的助听声音信号，再通过处理器从第一麦克风或第二麦克风的任意一个或两个所获取的声音信号(如第一初始声音信号、第二初始声音信号或初始声音信号)所对应的电信号中减去对应于扬声器发出的助听声音信号的部分，即可以得到来自环境中其它方向的声音信号所对应的电信号，基于环境中其它方向的声音信号所对应的电信号生成控制信号即可避免啸叫现象的发生。
图3B是根据本申请的又一些实施例中所示的类心形图型的示意图。
在一些实施例中，如图3B所示，多个麦克风接收初始声音信号的指向性可以呈现第二类心形图型350，第一麦克风310和第二麦克风320位于第二类心形图型350的对称轴上。在一些实施例中，第二类心形图型350的零点朝向扬声器330，第二类心形图型350的极点背离扬声器330。
如此设置，可以使多个麦克风(即第一麦克风和第二麦克风)采集的初始声音信号中来自扬声器方向的声音强度始终小于来自环境中其它方向的声音强度，第一麦克风和第二麦克风可以尽可能多的采集来自环境中除扬声器所在方向以外的其它方向的声音信号，尽可能少地或不采集扬声器发出的助听声音信号，基于环境中其它方向的声音信号所对应的电信号生成控制信号即可避免啸叫现象的发生。
图3C是根据本申请的一些实施例中所示的类8形图型的示意图。
在一些实施例中，如图3C所示，多个麦克风接收初始声音信号的指向性可以呈现第一类8形图型360，第一类8形图型360的第一轴S1可以与第一麦克风310和第二麦克风320之间连线的中垂线重合，从而使扬声器330位于第一轴S1所在方向上。
如此设置，可以使多个麦克风(即第一麦克风和第二麦克风)采集的初始声音信号中来自扬声器方向的声音强度始终大于来自环境中其它方向的声音强度。
图3D是根据本申请的又一些实施例中所示的类8形图型的示意图。
在一些实施例中，如图3D所示，多个麦克风接收初始声音信号的指向性可以呈现第二类8形图型370，第二类8形图型370的第二轴S2可以与第一麦克风310和第二麦克风320之间连线的中垂线重合，从而使扬声器330位于第二轴S2所在方向上。
如此设置，可以使多个麦克风(即第一麦克风和第二麦克风)采集的初始声音信号中来自扬声器方向的声音强度始终小于来自环境中其它方向的声音强度。
在一些可替代实施例中，第一麦克风310可以接收第一初始声音信号，第二麦克风320可以接收第二初始声音信号，处理器可以根据第一初始声音信号和第二初始声音信号中所包含的助听声音信号的差异来确定扬声器的声音信号。在一些实施例中，第一麦克风和第二麦克风可以包括全向性麦克风。在一些实施例中，扬声器330所发出的助听声音信号对于第一麦克风和第二麦克风可以被视为近场声音信号，由于第一麦克风和第二麦克风与扬声器之间的距离不同，导致第一初始声音信号和第二初始声音信号中的助听声音信号会具有一定的差异，因此，助听声音信号在第一初始声音信号中的比例与助听声音在第二初始声音信号中的比例不同。为了使扬声器信号可以视为第一麦克风和第二麦克风的近场声音信号，扬声器与第一麦克风和第二麦克风中任意一个的距离都不能设置得太远。在一些实施例中，第一麦克风和第二麦克风中的任意一个与扬声器之间的距离不超过500毫米。在一些实施例中，第一麦克风和第二麦克风中的任意一个与扬声器之间的距离不超过400毫米。在一些实施例中，第一麦克风和第二麦克风中的任意一个与扬声器之间的距离不超过300毫米。处理器120可以基于第一初始声音信号和第二初始声音信号中所包含的不同的助听声音信号确定来自于近场的声音信号(即扬声器所发出的助听声音信号)以及来自于远场的声音信号(即环境中除助听声音信号以外的其它声音信号)，该方法具体可以参见本说明书图4的描述。
在一些实施例中，第一麦克风310和第二麦克风320可以包括至少一个指向性麦克风，至少一个指向性麦克风的指向性呈现类心形图型，使得至少一个指向性麦克风获取的声音信号中来自所述扬声器方向的声音强度始终大于或始终小于来自环境中其它方向的声音强度，从而使指向性麦克风可以获取来自扬声器的声音或来自环境中除扬声器所在方向以外的其它方向的声音。
仅作为示例，第一麦克风可以是指向性麦克风。在一些实施例中，第一麦克风的类心形图型的极点朝向扬声器330，类心形图型的零点背离扬声器330，使第一麦克风采集的第一初始声音信号主要为来自扬声器的声音信号(即助听声音信号)。在一些实施例中，第二麦克风可以是全向性麦克风，处理器120可以从第二麦克风所获取的第二初始声音信号中减去第一初始声音信号(可近似认为第一初始声音信号仅包括来自扬声器的声音信号)，从而获取来自环境中除扬声器所在方向以外的其它方向的声音。
在一些实施例中，为了进一步提高获取来自环境中除扬声器所在方向以外的其它方向的声音的精确度，第二麦克风320也可以是指向性麦克风。在一些实施例中，第二麦克风320的指向性可以与第一麦克风310相反，即第二麦克风的类心形图型的极点背离扬声器330，零点朝向扬声器330。由于指向性麦克风对不同方向的声音信号的灵敏度受其本身的精度影响，当扬声器距离第二麦克风较近时，第二麦克风仍然有可能采集到少量来自于扬声器的声音信号，因此，可以进一步配置处理器120从第二麦克风所获取的第二初始声音信号中减去第一初始声音信号(可近似认为第一初始声音信号仅包括来自扬声器的声音信号)，从而获取来自环境中除扬声器所在方向以外的其它方向的声音。在一些实施例中，处理器也可以直接使用第二麦克风采集的声音信号作为初始声音信号，由于第二麦克风具有指向性，初始声音信号中所包括的助听声音信号很少，后续可通过滤波等手段滤除初始声音信号中的助听声音信号，如此设置可以减小计算量，减轻处理器负担。
需要注意的是，上述的第一麦克风和第二麦克风的设置方式是可以互换的。例如，第一麦克风310可以是全向性麦克风，第二麦克风320可以是指向性麦克风。又例如，第一麦克风和第二麦克风可以是指向性麦克风，第一麦克风的类心形图型的极点背离扬声器330，零点朝向扬声器330，第二麦克风的类心形图型的极点朝向扬声器，零点背离扬声器。
在一些实施例中，麦克风也可以只有一个，该麦克风可以是指向性麦克风。在一些实施例中，该指向性麦克风的指向性呈现类心形图型，使得该指向性麦克风获取的声音信号中来自所述扬声器方向的声音强度始终小于来自环境中其它方向的声音强度。
在一些实施例中，通过设置扬声器与指向性麦克风之间的位置和距离，可以使指向性麦克风更多地采集来自环境中除扬声器方向以外的其它方向声音信号，更少地或者不采集来自扬声器的声音信号，以避免啸叫现象的发生。在一些实施例中，可以设置指向性麦克风的类心形图型的零点朝向扬声器，极点背离扬声器，使指向性麦克风更少地采集或者不采集来自扬声器的声音信号。在一些实施例中，可以进一步设置扬声器与指向性麦克风之间的距离范围为5毫米～70毫米。在一些实施例中，扬声器与指向性麦克风之间的距离范围为10毫米～60毫米。在一些实施例中，可以进一步设置扬声器与指向性麦克风之间的距离范围为30毫米～40毫米。
图4是根据本申请的一些实施例中所示的麦克风、扬声器和外部声源的位置关系示意图。
如图4所示，图4示出了听力辅助设备400的扬声器410、第一麦克风420、第二麦克风430和外部声源440。其中，扬声器410与第一麦克风420和第二麦克风430之间的距离远远小于外部声源440与第一麦克风420和第二麦克风430之间的距离。基于近场声学和远场声学，可以将扬声器410在第一麦克风420和第二麦克风430处形成的声场视为近场模型，将外部声源440在第一麦克风420和第二麦克风430处形成的声场视为远场模型。
近场模型中，由扬声器410发出的声音信号(即助听声音信号)，在到达第一麦克风420和第二麦克风430时，由于扬声器410分别与第一麦克风420和第二麦克风430之间的距离不同，这两个距离的差值使得第一麦克风420和第二麦克风430接收到的助听声音信号的幅值不同，即第一麦克风420和第二麦克风430接收到的初始声音信号中包含的由扬声器410发出的声音信号可以认为是不同的。
远场模型中，由于外部声源440距离第一麦克风420和第二麦克风430均较远，虽然外部声源440分别与第一麦克风420和第二麦克风430之间的距离也不同，但这两个距离的差值所产生的第一麦克风420和第二麦克风430接收到的外部声源440的声音信号的幅值变化很小，因此，第一麦克风420和第二麦克风430接收到的初始声音信号中包含的由外部声源440发出的声音信号可以认为是相同的。
在一些实施例中，第一麦克风420获取的第一初始声音信号可以包括来自于扬声器410的声音信号N1(即助听声音信号)以及来自于外部声源440的声音信号S，第二麦克风430获取的第二初始声音信号可以包括来自于扬声器410的声音信号N2(即助听声音信号)以及来自于外部声源440的声音信号S。在一些实施例中，处理器可以基于第一初始声音信号和第二初始声音信号中所包含的不同的助听声音信号确定来自于环境中除近场声音信号(如扬声器的助听声音信号)以外的来自远场的声音信号(如外部声源的声音信号)。
在一些实施例中，将第一麦克风420和第二麦克风430之间的距离表示为dm，第一麦克风420与扬声器410之间的距离表示为ds，则两个麦克风(第一麦克风420和第二麦克风430)与扬声器之间的距离比为：
其中，0＜η＜1。当第一麦克风420、第二麦克风430和扬声器410的位置确定时，η的值即可确定。
扬声器410向第一麦克风420和第二麦克风430传播的声波近似为球面波，外部声源440向第一麦克风420和第二麦克风430传播的声波近似为远场平面波，则将第一麦克风420和第二麦克风430接收到的第一初始声音信号和第二初始声音信号变换至频域，各频域子带的信号平均功率可近似表达为：
其中，Y1为对应于第一初始声音信号的各频域子带的信号平均功率，Y2为对应于第二初始声音信号的各频域子带的信号平均功率，S为初始声音信号中来自于外部声源440的声音信号的频域表示，N为第一初始声音信号中来自于扬声器410的声音信号的频域表示。
根据公式2，可得：
也就是说，通过测得第一初始声音信号和第二初始声音信号的各频域子带的信号平均功率，即可计算出初始声音信号中来自于外部声源440的声音信号的频域表示S。在一些实施例中，处理器120可以对S进行傅里叶逆变换，将其转换至时域，从而获得初始声音信号中来自于外部声源440的声音信号。如此设置，即可消除初始声音信号中的助听声音信号，避免听力辅助设备400发生啸叫。
如本说明书实施例所述，处理器120可以通过调节多个麦克风的指向性的方式对初始声音信号(如第一初始声音信号和第二初始声音信号)进行调相或调幅处理后，执行相减操作的方式来消除初始声音信号中的助听声音信号；处理器也可以通过近场模型和远场模型的处理方式来消除初始声音信号中的助听声音信号。在一些实施例中，处理器也可以同时使用上述两种方式来消除初始声音信号中的助听声音信号。
在一些实施例中，处理器120可以分别通过调节多个麦克风的指向性的方式，以及使用近场模型和远场模型的处理方式，来获得对初始声音信号的两种不同的处理结果，之后处理器再将两种不同的处理结果所获得的两个信号进行结合(例如，信号叠加、加权合并等)，并基于结合后的信号来生成控制信号。由于处理器通过两种不同的处理方式对初始声音信号中的助听声音信号进行消除，因此，即使两种不同的处理结果中仍可能存在有少量助听声音信号，也可以通过后续的结合处理进一步消除助听声音信号，避免听力辅助设备发生啸叫。
在一些实施例中，处理器120也可以先通过调节多个麦克风的指向性的方式，初步消除初始声音信号中的助听声音信号，之后再通过近场模型和远场模型的处理方式进一步消除初始声音信号中残留的助听声音信号。在另一些实施例中，处理器也可以先通过近场模型和远场模型的处理方式初步消除初始声音信号中的助听声音信号，之后再通过调节多个麦克风的指向性的方式对初始声音信号进行调相或调幅处理后执行相减操作，从而进一步消除初始声音信号中残留的助听声音信号。通过连续的两次处理，处理器可以更大限度的消除初始声音信号中的助听声音信号，避免听力辅助设备发生啸叫。
听力辅助设备在实际使用过程中，可能由于器件的精度不够，而导致处理后的初始声音信号中仍然存在少量助听声音信号，而使去啸叫的效果不理想。因此，为了达到更加理想的去啸叫的效果，在一些实施例中，听力辅助设备还可以包括滤波器(如滤波器150，也称为第二滤波器)，该滤波器被配置为：将所述电信号中所包含的对应于助听声音信号的部分反馈至信号处理回路，以滤除电信号中对应于助听声音信号的部分。在一些实施例中，第二滤波器可以是自适应滤波器。
图5是根据本申请的一些实施例中所示的信号处理原理示意图。
如图5所示，听力辅助设备500可以包括扬声器510、第一麦克风520和第二麦克风530，第一麦克风520和第二麦克风530采集的初始声音信号所对应的电信号可以经信号处理单元处理(例如，调节第一麦克风520和第二麦克风530的指向性，或者根据图4所描述的近场模型和远场模型进行处理)，以尽可能地去掉该电信号中对应于来自扬声器的声音信号(即助听声音信号)的部分，避免啸叫现象的发生。在一些实施例中，处理初始声音信号所对应的电信号的信号处理回路可以包括信号处理单元、加法器、前向放大单元G和自适应滤波器F(即第二滤波器)。经信号处理单元处理后的电信号可以通过前向放大单元G进行放大处理，经过前向放大的电信号可以经自适应滤波器F(即第二滤波器)将放大后的电信号中所包含的对应于助听声音信号的部分反馈至加法器，从而使加法器能够以该部分信号作为参考信息，进一步从信号回路中的电信号中滤除对应于助听声音信号的部分。通过设置自适应滤波器F，可以进一步滤除电信号中对应于助听声音信号的部分，之后处理器即可基于该电信号生成控制信号，用将该控制信号传输至扬声器510。
在一些实施例中，当扬声器510、第一麦克风520和第二麦克风530之间的位置和距离固定时，自适应滤波器的参数是固定的。因此，自适应滤波器的参数在确定后可存储于一个存储设备(如信号处理芯片)中，并可以直接用于处理器120中。在一些实施例中，自适应滤波器的参数是可变的。在进行噪声消除的过程中，自适应滤波器可以根据麦克风所接收的信号调整其参数，以达到噪声消除的目的。
图6A是根据本申请的一些实施例所示的一种气导麦克风610的结构示意图。在一些实施例中，气导麦克风610(如第一麦克风和/或第二麦克风)可以是MEMS(Micro-electromechanical System)麦克风。MEMS麦克风具有小尺寸、低功耗、高稳定性以及良好的一致性幅频和相频响应等特点。如图6A所示，所述气导麦克风610包括开孔611、外壳612、集成电路(ASIC)613、印刷电路板(PCB)614、前腔615、振膜616和后腔617。开孔611位于外壳612的一个侧面(图6A中为上侧面，即顶部)。集成电路613安装在PCB614上。前腔615和后腔617通过振膜616隔离形成。如图所示，前腔615包括振膜616上方的空间，由振膜616和外壳612形成。后腔617包括振膜616下方的空间，由振膜616和PCB614形成。在一些实施例中，当气导麦克风610置于听力辅助设备内时，环境中的气导声音(例如，用户的语音)可以通过开孔611进入前腔615并引起振膜616的振动。同时，扬声器产生的振动信号可以经由听力辅助设备的支撑结构引起气导麦克风610的外壳612的振动，进而带动振膜616的振动，从而产生振动噪声信号。
在一些实施例中，气导麦克风610可以被替换为后腔617开孔，而前腔615与外部空气隔绝的方式。
在一些实施例中，当扬声器为骨导扬声器时，助听信号可以包括骨骼传导声波和第二空气传导声波。在一些实施例中，处理器可以通过调节多个麦克风指向性的处理方式，或者通过近场模型和远场模型的处理方式，来消除初始声音信号中对应于第二空气传导声波的助听声音信号部分。关于调节多个麦克风指向性的处理方式，以及通过近场模型和远场模型的处理方式可以参见本说明书其它地方的描述，此处不再赘述。在一些实施例中，处理器还可以通过对骨骼传导声波所对应的振动信号进行处理，来消除初始声音信号中对应于骨骼传导声波的助听声音信号部分。因此，在一些实施例中，听力辅助设备可以通过设置振动传感器来拾取麦克风(如麦克风610)接收到的振动信号。在一些实施例中，为了使振动传感器和麦克风对振动的幅频响应/相频响尽可能保持一致，可以将振动传感器和麦克风以相同的连接方式(例如，悬臂连接、基底连接、围边形式连接中的一种)连接在听力辅助设备的支撑结构的腔体内，且振动传感器和麦克风各自的点胶位置保持相同或尽量接近。
图6B是根据本申请的一些实施例所示的一种振动传感器620的结构示意图。如图所示，振动传感器620包括外壳622、集成电路(ASIC)623、印刷电路板(PCB)624、前腔625、振膜626和后腔627。在一些实施例中，传感器620可以通过将图6A中的气导麦克风的开孔611封闭得到，即振动传感器620也可称为封闭麦克风620，封闭麦克风620的前腔625和后腔627均封闭。在一些实施例中，当封闭麦克风620置于听力辅助设备内时，环境中的气导声音(例如，用户的语音)无法进入封闭麦克风620的内部而引起振膜626的振动。振动扬声器产生的振动经由耳机的外壳、连接结构等引起封闭麦克风620的外壳622的振动，进而带动振膜626的振动，产生振动信号。
图6C是根据本申请的一些实施例所示的另一种振动传感器630的结构示意图。如图所示，振动传感器630包括开孔631、外壳632、集成电路(ASIC)633、印刷电路板(PCB)634、前腔635、振膜636、后腔637和开孔638。在一些实施例中，振动传感器630可以通过在图6A中的气导麦克风的后腔637底部打孔，使得后腔637与外界相连通而获得，即振动传感器630也可称为双联通麦克风630，双联通麦克风630的前腔635和后腔637均开孔。在一些实施例中，当双联通麦克风630置于听力辅助设备内时，环境中的气导声音(例如，用户的语音)分别通过开孔631和开孔638进入双联通麦克风630内，使得振膜636两侧接收的气导声音信号相互抵消。因此气导声音信号无法引起振膜636明显的振动。振动扬声器产生的振动经由听力辅助设备的支撑结构引起双联通麦克风630的外壳632的振动，进而带动振膜636的振动，产生振动信号。
关于振动传感器(如振动传感器620、振动传感器630)的更具体的描述，请参见申请号为PCT/CN2018/083103，标题为“一种双麦克风耳机去除振动的装置和方法”的PCT申请，其全部内容可以通过引用的方式并入本申请中。
以上对气导麦克风及振动传感器的描述仅仅是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解麦克风的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对麦克风和/或振动传感器的具体结构进行各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。例如，对于本领域的专业人员来说，气导麦克风610或振动传感器630中的开孔611或631可以配置在外壳612或外壳632的左侧或右侧，只需所述麦克风开孔可以达到使前腔615或635与外界相连通的目的即可。更进一步地，开孔的数量不仅限于一个，气导麦克风610或振动传感器630可以包含多个类似开孔611或631的开孔。
在一些实施例中，通过振动传感器获取麦克风的振动信号后，处理器可以通过滤波等方式从初始声音信号中消除振动信号，避免该振动信号影响处理器对初始声音信号的后续处理。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

Claims (14)

1.一种听力辅助设备，包括：
多个麦克风，被配置为接收初始声音信号，并将所述初始声音信号转化为电信号；
处理器，被配置为处理所述电信号并生成控制信号；
扬声器，被配置为将所述控制信号转化为助听声音信号；
支撑结构，用于架设在用户头部，所述支撑结构装载所述扬声器；
其中，所述处理包括调节所述多个麦克风接收所述初始声音信号的指向性，使得所述多个麦克风接收的所述初始声音信号中来自所述扬声器方向的声音强度始终大于或始终小于来自环境中其它方向的声音强度。
2.根据权利要求1所述的听力辅助设备，其中，所述多个麦克风包括第一麦克风和第二麦克风，所述第一麦克风和所述第二麦克风间隔设置。
3.根据权利要求2所述的听力辅助设备，其中，所述第一麦克风和所述第二麦克风之间的连线与所述第一麦克风和所述扬声器之间的连线的夹角不超过30°，所述第一麦克风相对于所述第二麦克风远离所述扬声器。
4.根据权利要求2所述的听力辅助设备，其中，所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述扬声器共线设置。
5.根据权利要求2所述的听力辅助设备，其中，所述扬声器设置于所述第一麦克风和所述第二麦克风之间连线的中垂线上。
6.根据权利要求2所述的听力辅助设备，其中，所述调节后的所述多个麦克风接收所述初始声音信号的指向性呈现类心形图型。
7.根据权利要求2所述的听力辅助设备，其中，所述调节后的所述多个麦克风接收所述初始声音信号的指向性呈现类8形图型。
8.根据权利要求2所述的听力辅助设备，其中，所述第一麦克风接收第一初始声音信号，所述第二麦克风接收第二初始声音信号，所述第一麦克风到所述扬声器的距离与所述第二麦克风到所述扬声器的距离不同。
9.根据权利要求8所述的听力辅助设备，其中，所述处理器被进一步配置为：基于所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述扬声器之间的距离，确定所述第一初始声音信号和所述第二初始声音信号中所包含的助听声音信号的比例关系。
10.根据权利要求9所述的听力辅助设备，其中，所述处理器被进一步配置为：
获取所述第一初始声音信号和所述第二初始声音信号的信号平均功率；
基于所述比例关系与所述信号平均功率确定所述初始声音信号中来自环境中扬声器所在方向之外的其它方向的声音信号。
11.根据权利要求1所述的听力辅助设备，其中，所述听力辅助设备还包括滤波器，所述滤波器被配置为：
将所述电信号中所包含的对应于助听声音信号的部分反馈至信号处理回路，以滤除所述电信号中对应于所述助听声音信号的部分。
12.一种听力辅助设备，包括：
第一麦克风，被配置为接收第一初始声音信号；
第二麦克风，被配置为接收第二初始声音信号；
处理器，被配置为处理所述第一初始声音信号和所述第二初始声音信号并生成控制信号；
扬声器，被配置为将所述控制信号转化为助听声音信号；
其中，所述第一麦克风到所述扬声器的距离与所述第二麦克风到所述扬声器的距离不同。
13.根据权利要求12所述的听力辅助设备，其中，所述处理器被进一步配置为：基于所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述扬声器之间的距离，确定所述第一初始声音信号和所述第二初始声音信号中所包含的助听声音信号的比例关系。
14.根据权利要求13所述的听力辅助设备，其中，所述处理器被进一步配置为：
获取所述第一初始声音信号和所述第二初始声音信号的信号平均功率；
基于所述比例关系与所述信号平均功率确定所述初始声音信号中来自环境中扬声器所在方向之外的其它方向的声音信号。
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