CN1832636B

CN1832636B - 对助听器探测到的声音进行方位性测定的系统及方法

Info

Publication number: CN1832636B
Application number: CN2006100578604A
Authority: CN
Inventors: 乌尔里克·凯姆斯; 迈克尔·S·彼泽森
Original assignee: Oticon AS
Current assignee: Oticon AS
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: DK1699261T3; ATE511321T1; EP1699261A1; US20060198529A1; EP1699261B1; CN1832636A; US8270643B2; US20110069851A1; US7864971B2

Abstract

本发明涉及一种测定声音方位性的系统(200)。该系统(200)包括第一声设备(202)，其被放置在用户头部(100)的一侧，具有第一麦克风单元(110，112)来把所述声音转化为第一电信号，第二声设备(204)，其被放置在用户头部的另一侧，具有第二麦克风单元(116，118)来把所述声音转化为第二电信号，收发器单元(220，238)来交联上述第一和第二声设备且把上述第二电信号传输到上述第一声设备(202)。其中所述第一声设备(202)进一步包括第一比较器(222)，来比较所述第一和第二电信号并从所述比较结果中产生第一方位性信号。

Description

对助听器探测到的声音进行方位性测定的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种对助听器探测到的声音进行方位性测定的系统及方法，尤其涉及一种改善耳背式(BTE)，耳内式(ITE)，或者深耳道式(CIC)助听器等听力设备的整个全频带宽的方位性测定的系统和方法。

背景技术

总体上目前的助听器都使用一方位性系统来测定由助听器上的麦克风检测到的声音的方位性。通常，通过利用位于每一个助听器上的两个麦克风测定该方位性，上述两个麦克风间隔大约1厘米的短距离。被记录声音由麦克风转化成第一和第二电信号，并对两者进行比较。第一和第二电信号之间的差异是声源位置的函数，因此，该差异被用来选择位于助听器处理器中的一适当方位性程序。

举例说，欧洲专利NO.EP1174003披露了一用于助听器的可编程的多模式、多麦克风系统。该系统允许用户在大量不同的模式或程序，比如全向模式，双麦克风方向模式，单麦克风方向模式及混合麦克风和电话线圈(tele-coil)模式中进行选择。

进一步的国际专利申请NO.WO01/54451中披露了一方向麦克风集合，包括一个助听器上的一前麦克风和一后麦克风，并包括一处理器，基于从前后麦克风中收到的声音来产生一方向麦克风输出信号。

另外，美国专利NO.US6778674披露了一助听设备，包括第一麦克风，第二麦克风和用于输出响应声源位置的处理后的信号的电路。

上述专利文献都被下面的说明书引为参考，它们都没有意识到和/或解决因低频波长的长度比两个方位性麦克风之间的距离长的事实而带来的问题。通常，一个助听器上的两个方位性麦克风之间的距离大约为1厘米。尤其在这类情况下，记录在每个方位性麦克风的低频信号(举例来说小于1000赫兹，比如500赫兹)基本上是相同的，而且因为方位性是基于两个方位性麦克风信号的差异决定的，所以计算出的方位性主要基于声音的高频部分。这个问题很显然可以通过引入一频率依赖的增益来放大低频差分信号来解决，然而，这样通常就会导致了噪声的放大，这是不希望的。因此现有技术中的低频信号方位性的测定方法是不能令人满意的。

发明内容

本发明的目的是提供一种对助听器探测到的声音进行方位性测定的系统及方法，其可以增加低频声音信号的精度。

本发明的一个独特优点是提供了一种可以在助听器上实施的，没有显著提高生产成本并能避免放大低频噪音的解决方案。

本发明的一个独特优点是提供了一种只需最小通讯要求的收发系统，因为该通讯不需要传输一全波段信号。

上述目的、优点和特征以及可以从下面的详细说明中明显得出的大量其他目的、优点和特征，可以通过本发明的第一方面来实现：一种测定声音方位性的系统，包括：一被放置在用户头部的一侧的第一声设备，其具有把所述声音转化为第一电信号的第一麦克风单元，被放置在用户头部的另一侧的第二声设备，其具有把所述声音转化为第二电信号的第二麦克风单元，一收发器单元，用来交联上述第一和第二声设备且把上述第二电信号传输到上述第一声设备，其中，所述第一声设备进一步包括第一比较器，比较所述第一和第二电信号并从所述比较中产生第一方位性信号，及第一信号处理单元，根据所述第一方位性信号来处理所述第一电信号，和第一扬声器单元，把所述处理后的第一电信号转化成第一处理后声信号。

本文中的术语“声设备”可以是一助听器，听力设备，听力器械及其他类似物，或头戴式耳机，头戴式听筒或其类似物。

本文中的术语“第一“和”第二“完全是用来区别设备的，等同于，设备A和设备B。这不应该解释成有时间限制的，即第一声设备在时间上没有早于第二声设备，相反次序的同样也包括在本发明的内容中。

如本发明第一方面所述的收发器单元可以进一步用来把上述第一电信号传输到上述第二声设备，上述第二声设备可以进一步包括第二比较器，比较所述第一和第二电信号并从所述比较中产生第二方位性信号，及第二信号处理单元，根据所述第二方位性信号来处理所述第二电信号，和第二扬声器单元，把所述处理后的第二电信号转化成第二处理后声信号。因此每一个声设备都能独立地测定低频和高频段的方位性。

如本发明第一方面所述的第一麦克风单元可以进一步包括第一和第二麦克风，来把上述声信号转化成第一和第二电声信号。第一声单元进一步包括第一滤波器单元来交联所述第一和第二麦克风和所述收发器单元，并把所述第一和第二电声信号过滤成第一和第二高频电声信号和包含第一低频电声信号的第一电信号。因此第一电信号可以包括记录在用户头部一侧的第一声设备中的第一或第二麦克风中并被传输到用户头部另一侧的第二声设备的低频声信号，因此用于确定声音方位性的麦克风之间的距离增长到用户头部的宽度。该系统显著改善了低频声信号的方位性测定，因为当由间距为头长度(1KHz以下的频率具有大于34厘米的波长)的麦克风接收时，由间隔1厘米的麦克风接收到的低频信号的差异会显著增加。

相似地，第二麦克风单元包括第三和第四麦克风，来把所述声信号转化为第三和第四电声信号。第二声单元进一步包括第二滤波器单元来交联所述第三和第四麦克风和所述收发器单元，并把所述第三和第四电声信号过滤成第三和第四高频电声信号和包含第二低频电声信号的所述第二电信号。如前述，测定麦克风之间的距离增长到第一和第二声设备之间的距离，因此可以改善低频声信号的方位性测定。

事实上，第一和/或第二麦克风单元可以包括一系列麦克风来把声音转化成一系列的电声信号并且把这一系列的电声信号相互交换。

如本发明第一方面所述的第一比较器可以进一步来比较所述第一和第二高频电声信号以产生第一高频方位性信号。第二比较器进一步用来比较所述第三和第四高频电声信号以产生第二高频方位性信号。因此第一和第二声设备可以基于由两个声设备接收的低频信号产生第一方位性信号和基于由一个声设备接收的高频信号产生另一方位性信号。

因此系统可以基于用户头部两侧的麦克风进行低频方位性测定，同时也可以基于同一声设备上的麦克风进行高频方位性测定。因此该系统特别有利，因为它提高了用于低频信号方位性测定的麦克风之间的距离，这样可以减少频率依赖的增益，因此就减少了低频噪声的放大。

如本发明第一方面所述的收发器单元包括所述第一声设备中的第一收发器元件和所述第二声设备中的第二收发器元件。进一步，第一和第二收发器元件通过无线通道，如已有的电磁耦合进行传输。上述无线通道包括任何本领域技术人员所熟知的调频模式。在本发明的一个特定实施例中，该无线通道由感应耦合构成。进一步，该第一和第二收发器元件相互是成对的，使得保证第一和第二收发器元件之间的传输可以在不被邻近的其他声设备打扰的情况下操作。本领域的技术领域可以显而易见地明白第一和第二收发器单元可以进一步用来在电磁源和声设备之间无线传输，这类电磁源可以是移动电话，FM无线信号和蓝牙装置。

如本发明第一方面所述的第一和第二收发器元件可以进一步包括一采样单元来采样转化前的第一和第二低频电声信号，并用来解样接收后的第一和第二低频电声信号。因此第一和第二声设备之间可以在不对传输通道造成显著负担的情况下传输。

如本发明第一方面所述的第一和第二信号处理单元可以进一步来控制频率响应，时延及第一和第二电信号的增益。该第一和第二信号处理单元确保声设备的用户可以听到声音，举例说，补偿过听力损失的声音。

上述目的、优点和特征以及可以从下面的详细说明中明显得出的大量其他目的、优点和特征，可以通过本发明的第二方面来实现：一种对听力设备探测到的声音进行方位性测定的方法，包括：

(a)通过第一声设备把声音转化为第一电信号，

(b)通过第二声设备把所述声音转化为第二电信号，

(c)通过收发器系统把上述第二电信号传送到上述第一声设备，

(d)由上述第一声设备从上述第一和第二电信号的比较结果测定第一方位性信号，

(e)由上述第一声设备按照上述第一方位性信号处理上述第一电信号。

如本发明的第二方面所述的方法提供了一种关联产生在用户助听器任一侧的第一和第二电信号的改进的方位性测定方法。

如本发明的第二方面所述的方法可以和如本发明第一方面所述的系统的任何特征相结合。

附图说明

本发明的上述及其他目的、特征和优点将通过下述对本发明的优选实施例的说明性及非限制性的详细描述结合如下附图来体现：

图1显示了在每侧耳朵后分别放有第一和第二助听器的用户；

图2显示了本发明实施例1的一种测定声音方位性系统的方框图。

具体实施方式

通过对下述各种实施例的描述，并结合附图来说明本发明的实施方式。其他实施例可以进行各种结构和功能的变化，而且这些变化都落入本发明的范围中。

图1显示了用户100的头部图，其具有第一耳朵102和第二耳朵104，每个耳朵后面分别安有第一助听器106和第二助听器108。该第一助听器106包括第一麦克风110和第二麦克风112，该第二助听器108包括第三麦克风114和第四麦克风116。该第一和第二麦克风110和112把声音转化成第一和第二电声信号，然后经过高通滤波分别得到第一和第二高频声信号。第一和第二高频声信号两者进行比较，产生第一方位性信号。相似地，该第三和第四麦克风114和116把所述声音转化成第三和第四电声信号，然后就经过高通滤波分别获得第三和第四高频声信号。第三和第四高频声信号两者进行比较以产生第二方位性信号。

另外，对于这些方位性信号，该第一助听器106进一步包括了第一低通滤波器来过滤第一或第二电声信号得到第一低频声信号，该第二助听器108进一步包括了第二低通滤波器来过滤第三或第四电声信号得到第二低频声信号。该第一和第二低频声信号接着在第一和第二助听器106，108之间交换，每个助听器对该第一和第二低频声信号进行比较，然后从中都得到一个进一步的方位性信号。

图2显示了一个由附图标记200代表的整个系统，包括分别为202，204的第一和第二声设备。该系统可以实施在如助听器，头戴式耳机，头戴式听筒等各类听力设备及相似装置上。

第一声设备202包括第一麦克风110和第二麦克风112，每个麦克风连向滤波器206，208和一滤波器组210。进来的声音由第一和第二麦克风110，112转化，任何一个或两个来自第一和/或第二麦克风110，112的经转化的声音被传输到滤波器组210和放大器212处进行声信号处理，接着再传输到扬声器214中。滤波器组210和放大器212由处理器216进行控制以便，比如根据用户的听力下降程度来调整接收到的声信号。滤波器组210、放大器212和处理器216可以由一数字信号处理单元来实现。

滤波器206把接收到的信号分离成一高频声信号HF2和一低频声信号LF2，同样，滤波器208把接收到的信号分离成一高频声信号HF1和一低频声信号LF1。该高频信号HF1和HF2经比较器218比较后，产生一高频方位性信号进入处理器216。处理器216利用该高频方位性信号来为滤波器组210和/或放大器212选择一合适的设置或程序。其中的一个低频信号，如图2所示的LF1，被输入到收发元件220中，其传输LF1到第二声设备204中并从第二声设备204中接收低频信号LF3。低频信号LF3和LF2经比较器222比较后，产生一低频方位性信号进入处理器216。处理器216进一步利用该低频方位性信号来为滤波器组210和/或放大器212选择一合适的设置或程序。

同理，第二声设备204包括滤波器组224，和声音放大器226来处理由第三和第四麦克风114，116转化的声音，以及把处理后的声信号输出给用户的扬声器228。第二声设备204进一步包括控制滤波器组224和放大器226的230。

图2所示的第三和第四麦克风114，116是和滤波器组224相连的，然而，在另外可选的实施方案中，只有麦克风114，116中的一个是和滤波器组224相连的。

该第三和第四麦克风114，116进一步和滤波器232，234相连。滤波器232把接收到的信号分离成一高频声信号HF3和一低频声信号LF3，同样，滤波器234把接收到的信号分离成一高频声信号HF4和一低频声信号LF4。该高频信号HF3和HF4经比较器236比较后，产生一高频方位性信号进入处理器230。处理器230利用该高频方位性信号来为滤波器组224和/或放大器226选择一合适的设置或程序。其中的一个低频信号，如图2所示的LF3，被输入到一收发元件238中，其传输LF3到第一声设备202中并从第一声设备202中接收一低频信号LF1。低频信号LF1和LF4经比较器240比较后，产生一低频方位性信号进入处理器230。处理器230进一步利用该低频方位性信号来为滤波器组224和/或放大器226选择一合适的设置或程序。

因此如本发明的实施例1所述的系统200提供了一种对放置在用户任一侧的麦克风单元检测到的声信号进行的改进的方向性测定。

系统200的其中一个先决条件是：上述两个收发元件220，238能以低延时来传输并接收低频信号LF1，LF3。对记录在一头部和躯干的模拟器(HATS)上的演说信号的初步研究表明：如果大于500赫兹的频率信号进入双耳和低于500赫兹的频率信号进入单耳(也就是说，同样的信号进入两边耳朵)，定位效果可以继续保持。对上述记录的演说信号的听力测试也表明低频信号可以比高频信号延时超过将近20毫秒。

举例来说，只有超过500赫兹的低频信号需要在两耳中传输，全波段信号可以进行低通过滤，由1000赫兹的采样频率进行亚采样，因此只有具有1000赫兹的采样频率的信号需要在两耳中传输。不易注意到的20毫秒的延时因此可以允许1000赫兹的16采样的数据包传输。

Claims

1.一种测定声音方位性的系统，包括：一被放置在用户头部的一侧的第一声设备，具有把所述声音转化为第一电信号的第一麦克风单元；被放置在用户头部的另一侧的第二声设备，具有把所述声音转化为第二电信号的第二麦克风单元；一收发器单元，用来交联上述第一和第二声设备且把上述第一电信号传输到上述第二声设备；其中，所述第二声设备进一步包括第二比较器，比较所述第一和第二电信号并从所述比较中产生第二方位性信号；及第二信号处理单元，根据所述第二方位性信号来处理所述第二电信号；和第二扬声器单元，把所述处理后的第二电信号转化成第二处理后声信号；其特征在于：所述第一电信号包括记录在用户头部一侧的第一声设备中的第一或第二麦克风处并传输给用户头部另一侧的第二声设备的低频声信号。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述收发器单元可以进一步用来把上述第二电信号传输到上述第一声设备，上述第一声设备可以进一步包括第一比较器，比较所述第一和第二电信号并从所述比较中产生第一方位性信号，及第一信号处理单元，根据所述第一方位性信号来处理所述第一电信号，和第一扬声器单元，把所述处理后的第一电信号转化成第一处理后声信号。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述第一麦克风单元可以进一步包括第一和第二麦克风，来把上述声信号转化成第一和第二电声信号。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述第一声单元进一步包括第一滤波器单元来交联所述第一和第二麦克风和所述收发器单元，并把所述第一和第二电声信号过滤成第一和第二高频电声信号和包含第一低频电声信号的所述第一电信号。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述第二麦克风单元包括第三和第四麦克风，来把所述声信号转化为第三和第四电声信号。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述第二声单元进一步包括第二滤波器单元来交联所述第三和第四麦克风和所述收发器单元，并把所述第三和第四电声信号过滤成第三和第四高频电声信号和包含第二低频电声信号的所述第二电信号。

7.如权利要求4所述的系统，其中所述第一比较器进一步用来比较所述第一和第二高频电声信号以产生第一高频方位性信号。

8.如权利要求6所述的系统，其中所述第二比较器进一步用来比较所述第三和第四高频电声信号以产生第二高频方位性信号。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述收发器单元包括所述第一声设备中的第一收发器元件和所述第二声设备中的第二收发器元件。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述第一和第二收发器元件通过无线通道，如已有的电磁耦合进行传输。

11.如权利要求2所述的系统，其中所述第一和第二信号处理单元进一步用来控制频率响应，延时及第一和第二电信号的增益。

12.一种对听力设备探测到的声音进行方位性测定的方法，包括：

(a)通过位于用户头部一侧的第一声设备把声音转化为第一电信号，

(b)通过位于用户头部另一侧的第二声设备把所述声音转化为第二电信号，

(c)使第二电信号由低频声信号组成，

(d)通过收发器系统把上述第二电信号传送到上述第一声设备，

(e)由上述第一声设备从上述第一和第二电信号的比较结果测定第一低频方位性信号，用于测定声音的低频方向性的麦克风之间的距离由用户头部的宽度确定，

(f)由上述第一声设备按照上述第一低频方位性信号处理上述第一电信号。