CN1575042B - 助听器运行方法及具有可调方向特性麦克风系统的助听器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有可调方向特性的麦克风系统(1，2；21，22)的助听器及其运行方法。在具有麦克风系统(1，2；21，22)的助听器中，在不同的方向特性之间转换时应当避免出现伪音。为此，根据本发明，对由具有不同阶方向特性的麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))输出的麦克风信号(R0，R1；R0’，R1’)的信号电平进行平衡。然后，始终在具有相同信号电平的麦克风信号(R0，R1；R0’，R1’)之间进行转换或淡入，从而使得通过转换或淡入不会出现电平跃变。

Description

助听器运行方法及具有可调方向特性麦克风系统的助听器

技术领域

本发明涉及一种用于运行助听器的方法，该助听器具有麦克风系统、信号处理单元和输出转换器，其中麦克风系统包括至少两个麦克风单元，从麦克风单元中输出麦克风信号并且麦克风单元具有不同阶的方向特性，以及其中，麦克风系统的方向特性在运行助听器期间可以改变。此外，本发明还涉及一种用于实施该方法的助听器。

背景技术

在现代助听器中，采用了用于对收听状况进行分类的装置。根据不同的收听状况自动改变助听器的传输参数。在此，分类可以除其它之外对干扰噪声抑制算法的作用原理以及麦克风系统产生影响。这样，例如根据所识别的收听状况在麦克风系统的全方向方向特性(零阶方向特性)和明确的方向作用(第一阶或更高阶的方向特性)之间进行选择(离散转换或连续淡入)。为了产生方向特性，采用梯度麦克风或相互电连接多个全方向的麦克风。这种麦克风系统展示了取决于频率的传输特性，其中记录了在低频时的明显落差。相反，麦克风的噪声特性不取决于频率，并相对于全方向麦克风而轻微放大。为了获得自然的音调感觉，必须将麦克风系统的高通频率特性通过低频放大来平衡。

在此，同样会放大在低频区域内存在的噪声，并可能变得令人不舒服地清楚可闻，而轻微的噪声被该噪声覆盖。

由DE19849739A1公开了一种具有至少两个麦克风的助听器，用于形成方向麦克风系统。为了避免通过相互不调谐的麦克风而不期望地伪造方向麦克风特性，通过比较元件、调整元件和调节元件来采集两个麦克风信号的特征值，并在有偏差时相互平衡。

由WO00/76268A2公开了一种具有一个信号处理单元和至少两个麦克风的助听器，该麦克风可以相互错接以形成不同阶的方向麦克风系统，其中方向麦克风系统本身可以按照根据麦克风输出的麦克风信号的频率进行加权的方式相互错接。根据信号分析的结果，可以调整在相邻频带之间的边界频率，在这些频带中对麦克风信号进行不同的加权。

由EP0942627A2公开了一种具有方向麦克风系统的助听器，该方向麦克风系统具有信号处理单元、听筒和多个麦克风，这些麦克风的输出信号通过延时装置和信号处理装置按照不同的加权而相互错接，以产生各自的方向麦克风特性。对于方向麦克风系统，可以单个调整优选的接收方向(主方向)，以适应存在的收听状况。

由US5524056公开了一种具有全方向麦克风和第一或更高阶方向麦克风的助听器。方向麦克风的麦克风信号在低信号频域被放大振幅，并对全方向麦克风的麦克风信号进行补偿。为了产生尽可能线性的频率特性，在方向麦克风的麦克风信号路径中设置了均衡器，其提高低频域内的麦克风信号。全方向麦克风的麦克风信号和方向麦克风的麦克风信号最后都传送到一个转换单元中。全方向麦克风在该转换单元的第一开关电路中，而方向麦克风在该转换单元的第二开关电路中，与助听器放大器连接。该转换单元可以根据麦克风信号的信号电平自动转换。

公知的具有方向麦克风系统的助听器的缺点在于，在麦克风系统的不同方向特性之间进行转换时或在快速过渡时会引发从一个方向特性至另一个电平跃变，并由此引发伪音。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在助听器中快速改变麦克风系统的方向特性时避免伪音。

本发明的技术问题是通过一种用于运行助听器的方法解决的，该助听器具有麦克风系统、信号处理单元和输出转换器，其中该麦克风系统至少包括两个麦克风单元，从这些麦克风单元中输出麦克风信号并且这些麦克风单元具有不同阶的方向特性，以及其中，麦克风系统的方向特性在助听器运行期间可以改变，其中，在至少一个麦克风单元中，将由该麦克风单元输出的麦克风信号的信号电平与一个参考信号的信号电平进行平衡。

此外，本发明的技术问题还通过一种用于实施该方法的助听器来解决，该助听器具有麦克风系统、信号处理单元和输出转换器，其中该麦克风系统至少包括两个麦克风单元，从这些麦克风单元中输出麦克风信号并且这些麦克风单元具有不同阶的方向特性，以及其中，麦克风系统的方向特性在助听器运行期间可以改变，其中，通过一个装置将至少一个从麦克风单元输出的麦克风信号的信号电平与一个参考信号的信号电平进行平衡。

根据本发明的助听器包括一至少具有两个麦克风的麦克风系统，从而可以实现零阶和一阶的方向特性。但是优选地具有多于两个麦克风，从而也能实现二阶和更高阶的方向特性。此外，助听器还包括信号处理单元，用于处理和根据频率放大由麦克风系统产生的麦克风信号。信号输出一般是通过借助听筒的声学输出信号实现的。但是还公知有其它类型的输出转换器，例如产生振动的输出转换器。

本发明的零阶方向特性应理解为全方向的方向特性，其例如是由单个的、未与其它麦克风错接(verschalten)的全方向麦克风产生。具有一阶方向特性的麦克风单元(一阶方向麦克风)可以例如通过单个梯度麦克风或两个全方向麦克风的电错接实现。利用一阶方向麦克风可以达到6dB定向指数(DI)的理论可达最大值(精神亢奋)。在实际中，在KEMAR(一种标准研究玩偶)身上在麦克风的最佳位置和对麦克风产生的信号的最佳平衡下可获得4-4.5dB的DI值。二阶或更高阶的方向麦克风具有10dB或更高的DI值，这例如对于更好的语言可理解性是具有优点的。如果助听器包含具有例如3个全方向麦克风的麦克风系统，则可以在此基础上通过合适地错接麦克风而同时实现具有零阶至二阶方向特性的麦克风单元。

单个全方向麦克风本身表示零阶的麦克风单元。如果在具有两个全方向麦克风时将其中一个麦克风的麦克风信号延迟、反转并添加到另一个麦克风的麦克风信号上，则形成一个一阶的麦克风单元。如果在具有两个一阶麦克风单元时将一个麦克风的麦克风信号延迟、反转并与第二个一阶麦克风的麦克风信号相加，则形成一具有二阶方向特性的麦克风单元。通过这种方式，根据全方向麦克风的数目，可以实现任意阶的麦克风单元。

如果麦克风系统包括不同阶的麦克风单元，则可以在不同的方向特性之间转换，例如通过接通或断开一个或多个麦克风。此外，可以通过合适地电错接麦克风单元而在不同阶的方向特性之间产生任意的混合形式。为此，在助听器的信号处理单元中进一步处理和放大麦克风单元的麦克风信号之前，对这些信号进行不同的加权并相加。这样，可以实现在不同方向特性之间的连续平滑过渡，由此可以避免在转换时出现令人不快的伪音。

但是，例如在应当对突然出现的干扰警告作出反应时，在不同方向特性之间的逐渐过渡通常是没有意义的。为了防止这一点，必须要么“硬”转换，要么非常快地淡入。由此在传统的助听器中会产生令人不快的伪音。

在根据本发明的助听器中，优选对不同阶的麦克风单元输出的麦克风信号的信号电平进行平衡。由此可以在麦克风信号之间进行转换，或在同时处理多个麦克风信号时快速改变各麦克风信号的权重，而不会在此引起电平跃变并由此引起与此相关的伪音。方向特性的突然变换可以例如是通过转换到另一个收听节目而引起的。在此，节目变换可以手动触发，也可以根据自动状态识别而通过助听器进行。方向特性的快速改变尤其是在助听器识别到突然出现的干扰警告时发生。如果例如在收听状况为“谈话”时通过全方向麦克风从侧面或从后面采集到突然出现的干扰警告，则转换到对准前方的方向麦克风，或相对于由全方向麦克风输出的麦克风信号的权重提高由方向麦克风输出的麦克风信号的权重。

为了在根据本发明的助听器中在转换或快速变换方向特性时避免电平跃变，对由不同阶的麦克风单元输出的麦克风信号的信号电平进行标准化。例如将一全方向麦克风的信号电平用作参考信号。但是优选地，将一方向麦克风的信号电平和特别是具有最大方向作用的方向麦克风的信号电平用作参考信号。将由不同麦克风单元输出的麦克风信号的信号电平与该参考信号的信号电平平衡。在不同的麦克风单元之间进行转换或改变麦克风信号的权重时，其中加权的和优选始终为1，因此总是在具有相同信号电平的麦克风信号之间进行过渡。因此，防止了由于改变方向特性而产生的电平跃变，以及由此产生的转换伪音。

在现代助听器中，通常首先将待处理的麦克风信号划分为多个频带。在本发明的一个实施方式中，首先将各麦克风的输出信号划分为各个频带。接着，相互错接各个频带中的麦克风信号，以产生具有不同阶方向特性的麦克风单元。在本发明的另一个实施方式中，首先提供不同方向特性的麦克风单元，以便随后将这些麦克风单元的输出信号划分为多个频带。不同阶麦克风单元的麦克风信号的取决于频率的、不同的加权或者在不同阶之间的转换也优选发生在这些频带中，其中优选可以相互独立地调整一个频带中不同麦克风单元的麦克风信号的权重和由一个麦克风单元在不同频带中输出的麦克风信号的权重。在根据本发明的助听器中，然后还可以在各频带中对信号电平进行标准化。在此，该过程在原理上与上述对不同麦克风单元输出的麦克风信号的信号电平进行平衡相同。不同之处仅在于，这种平衡不是在声音输入信号的整个带宽上进行的，而是只限制在一个频带上。优选的，然后在所有待处理的输入信号被分配到其中的频带中并行地进行平衡。

本发明可以应用于所有公知的具有方向麦克风系统的助听器类型，例如佩戴在耳后的助听器、佩戴在耳内的助听器、可植入的助听器或袖珍助听器。此外，根据本发明的助听器还可以是听力设备系统的一部分，该听力设备系统包括多个用于向失聪者提供帮助的助听器，例如具有两个用于向双耳提供帮助的头戴式助听器的听力设备系统的一部分，或者由一个头戴式助听器和一个体戴式处理器单元组成的听力设备系统的一部分。

附图说明

本发明的其它细节和优点将从下面对实施方式的描述中展现出来。示出了：

图1示出了具有麦克风系统的助听器的电路方框图，其中对具有不同阶方向特性的麦克风单元产生的麦克风信号的信号电平进行平衡，

图2示出了一助听器的电路方框图，其中相对于根据图1的助听器还另外将麦克风信号划分为各个频带(信道)。

具体实施方式

图1示出具有两个全方向麦克风1和2的助听器的简化电路方框图。由麦克风1和2产生的麦克风信号首先输入到信号预处理单元3和4。在这些信号预处理单元中，可以例如对麦克风的电输出信号进行前置放大和A/D转换。在电路单元5中通过对全方向麦克风2产生的麦克风信号进行延时和反转，并接着在加法器6中与麦克风1输出的麦克风信号R0进行求和，从麦克风1和2中形成具有一阶方向特性的方向麦克风单元1，2，从中产生麦克风信号R1。根据本发明，在麦克风1和由麦克风1和2形成的麦克风单元1，2的麦克风信号路径中具有电平探测器7和8，借助这些探测器可以确定各麦克风信号R0和R1的信号电平。由所确定的信号电平，在电路单元9中计算一个因数，其利用由麦克风1和2构成的方向麦克风单元1，2的信号电平来补偿全方向麦克风1输出的麦克风信号R0的信号电平。在乘法器10中，麦克风1输出的麦克风信号R0与所计算出的因子相乘。为了平衡两个麦克风信号R0和R1，该因子是以由方向麦克风1，2产生的麦克风信号R1的信号电平为分子、以由全方向麦克风1产生的麦克风信号R0的信号电平为分母的商计算出的。根据所调整的收听节目或各环境情况，在加权单元11中，对由麦克风1和2形成的麦克风单元1，2的麦克风信号R1，以及与所计算出的因子相乘的全方向麦克风1的麦克风信号R0进行不同的加权并相加。在此优选的，加权的和始终为1。通过根据本发明的对麦克风信号R0和R1的平衡(标准化)，可以快速地改变方向特性，而不会由此产生电平跃变以及由此产生令人不快的伪音。最后，将加权单元11的输出信号输入信号处理单元12，以进一步处理和根据频率放大。接着，所处理的信号通过听筒13转换回声音信号，并输出到助听器佩戴者的耳道中。

所示出的助听器提供了这样的优点，即在该助听器中，通过在加权单元11中平移加权或硬转换，可以在不同的方向特性之间快速转换，而不会在此由于改变方向特性引起电平跃变，以及与其相关的、可听见的失真。

图2示出本发明的另一实施例。在该实施例中也设置了一个具有两个全方向麦克风21和22的麦克风系统。在两个信号预处理单元23和24中，分别对有关的麦克风信号进行信号预处理，例如前置放大和A/D转换，并在电路单元25中对麦克风22产生的麦克风信号进行延迟和反转，并在加法器26中与麦克风21的麦克风信号R0’相加，从中产生麦克风信号R1’。由此，由全方向麦克风21输出的麦克风信号R0’和方向麦克风单元21，22产生的麦克风信号R1’可用于进一步处理。但与上述实施例不同，这里将麦克风信号划分为多个频带，其中为清楚起见在本实施例中只分别划分为两个频带，而在实际中通常对于助听器都划分为8个或更多的频带。为了进行划分，将全方向麦克风21的麦克风信号R0’输入滤波器组27，而将方向麦克风单元21，22的麦克风信号R1’输入滤波器组28。从滤波器组27产生麦克风信号R0A’以及R0B’，而从滤波器组28产生麦克风信号R1A’以及R1B’。滤波器组27和28的输出端分别与电平探测器29、30、31、32连接。在电平探测器29、30、31、32中，在各频带中确定有关麦克风信号R0A’、R0B’和R1A’、R1B’的信号电平。接着，在各频带中将全方向麦克风21的麦克风信号R0’的信号电平与方向麦克风单元21，22的麦克风信号R1’的信号电平进行平衡。在此，对于各频带，平衡所需的因子也是从以由方向麦克风21，22产生的麦克风信号R1A’和R1B’的信号电平为分子和以由全方向麦克风21的麦克风信号R0A’和R0B’的信号电平为分母的商计算出的。为了获得平衡因子，设置了电路单元33和34。各麦克风信号R0A’和R0B’与所计算的因子的乘法在乘法器35或36中进行。对各频带平衡(标准化)的麦克风信号最后输入到信号处理单元37和38，在其中对麦克风信号进行不同的加权并相加，或在不同麦克风信号之间进行转换。优选的，在信号处理单元37和38中对麦克风信号进行根据频率的进一步处理和放大，以补偿助听器佩戴者的听力损失。最后，又将分开的频道在加法器39中组合，并将该加法器39的输出信号输入到信号处理单元40中，在该处理单元中例如进行信号终极放大和D/A转换。在本实施例中也在听筒41中将电输出信号转换为声音输出信号。

总结如下：在具有麦克风系统的助听器中，在不同的方向特性之间转换时应当避免出现伪音。为此，按照本发明，对由具有不同阶方向特性的麦克风单元输出的麦克风信号在其信号电平中进行平衡。然后，始终在具有相同信号电平的麦克风信号之间进行转换或淡入，从而使得通过该转换或淡入不会出现电平跃变。

Claims (8)

1.一种用于运行助听器的方法，该助听器具有麦克风系统(1，2；21，22)、信号处理单元(12，40)和输出转换器(13，41)，其中，该麦克风系统(1，2；21，22)包括至少两个麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))，从这些麦克风单元中输出麦克风信号(R0，R1；R0’，R1’)并且这些麦克风单元具有不同阶的方向特性，以及其中，该麦克风系统(1，2；21，22)的方向特性在助听器运行期间可以改变，其特征在于，在至少一个麦克风单元(1；1，2)中，将由该麦克风单元(1；1，2)输出的麦克风信号(R0；R0’)的信号电平与一个参考信号的信号电平进行平衡，其中，所述参考信号的信号电平由所述麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))之一的麦克风信号(R1；R1’)的信号电平产生，或者与该麦克风单元的麦克风信号(R1；R1’)相对应，以及将所述麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))的麦克风信号(R0，R1；R0’，R1’)进行不同的加权并相加。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))是全方向麦克风(1；21)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))是方向麦克风(1，2；21，22)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将不同麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))的麦克风信号(R0，R1；R0’，R1’)的信号电平分别与所述参考信号的信号电平进行平衡。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述加权的和始终等于1。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定不同阶的麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))输出的麦克风信号(R0，R1；R0’，R1’)的信号电平，其中，将这些麦克风信号(R1；R1’)中的一个用作参考信号，以及其中，确定因子，从而通过将所述麦克风单元(1；21)的麦克风信号(R0；R0’)的信号电平分别与各因子相乘而使其与该参考信号的信号电平一致。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将由麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))输出的麦克风信号(R0，R1；R0’，R1’)划分为多个频带，并对至少一个麦克风单元(1；21)在至少一个频带中将由该麦克风单元(1；21)输出的麦克风信号(R0；R0’)的信号电平与参考信号的信号电平进行平衡。

8.一种用于实施根据权利要求1至7中任一项所述方法的助听器，其具有麦克风系统(1，2；21，22)、信号处理单元(12，40)和输出转换器(13，41)，其中，所述麦克风系统(1，2；21，22)至少包括两个麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))，从这些麦克风单元输出麦克风信号(R0，R1；R0’，R1’)，并且这些麦克风单元具有不同阶的方向特性，以及其中，该麦克风系统(1，2；21，22)的方向特性在助听器运行期间可以改变，其特征在于，其具有用于将至少一个从麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))输出的麦克风信号(R0，R1；R0’，R1’)的信号电平与一个参考信号的信号电平进行平衡的装置，该助听器还具有连接在所述麦克风单元((1；1，2)，(21；21，22))后的电平测量装置(7，8；29，30，31，32)以及至少一个电路单元(9；33，34)，用于确定一个因子，以及具有至少一个乘法器(10；35，36)，用于将麦克风信号(R0；R0A’，R0B’)与该因子相乘。

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