TWI699755B - 聽覺刺激之個性化的方法及系統 - Google Patents

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Abstract

在此呈現的技術增加了用戶對聲音的享受，其通過個性化音頻信號，使得用戶感知音頻信號就如同用戶擁有理想的聽力和/或期望的聽力。在一個實施方式中，用戶的頭戴的耳機包括傳感器和揚聲器。當揚聲器向用戶播放音頻信號時，傳感器記錄用戶對該音頻信號的響應。該傳感器可以是麥克風、腦波傳感器、腦電圖(EEG)傳感器等等。用戶的響應可以是在用戶的耳朵內的音頻響應，與用戶相關聯的腦波響應，與用戶相關聯的電皮膚響應等等。基於所測量的響應，並基於其他人如何感知聲音的知識，該音頻信號被修改為補償用戶的聽力和理想的聽力和/或期望的聽力之間的差異，從而增加用戶對聲音的享受。

Description

聽覺刺激之個性化的方法及系統
本申請要求於2016年5月13日提交的美國專利申請序號15/154,694的優先權，其要求下列澳大利亞臨時專利申請的優先權：2015年8月31日提交的澳大利亞臨時專利申請序號2015903530；2016年1月14日提交的澳大利亞臨時專利申請序號2016900105；2016年1月14日提交的澳大利亞臨時專利申請序號2016900106；以及2016年1月14日提交的澳大利亞臨時專利申請序號2016900107；所有這些以其整體通過引用併入本文。
本發明大體涉及通過一個或多個揚聲器(諸如消費者耳機或耳塞)的聽覺刺激的規定，特別涉及由這樣的揚聲器產生的聽覺刺激的個性化，以為用戶的聽力的獨特的特徵而進行調整。
音頻耳機通常被設計以將電子輸入信號轉換為整個頻率範圍上的聲波，期望所有用戶以相同的方式聽 到。標準的音頻耳機無法考慮到用戶在傳導和感音神經聽力中的差異。很多人都經歷過聽力損失，特別是隨著年齡的增加，甚至有“正常聽力”的人也對聲音的不同頻率具有不同的敏感度。“正常”聽力的臨床定義是很寬泛的(即，跨頻率在-10至25dB的閾值)。
為了選擇最適合於單個用戶的耳機，該用戶目前僅限於嘗試各種耳機並挑選那些最“適合”該用戶的聽力的耳機。用戶將會嘗試各種貼耳式的、耳掛式的或耳塞式的耳機或耳道式耳機，並為他們所獲得的最好的聲音再現做出主觀的評價。
儘管一些耳機允許用戶手動調節音頻均衡，不論是通過耳機本身可獲得的控制的操作，亦或是通過與智慧手機應用的有線或無線連接，等等，這種均衡也是基於用戶的手動調節，而不是聽力測定的資訊。
提供個性化聽覺刺激的方法是期望的，其是由被配置為固定在靠近用戶耳朵的位置或固定在用戶的耳朵內的一個或多個揚聲器產生的，其使用了主觀的和/或客觀的聽力測定資訊來自動地適應該聽覺刺激，使其與用戶的聽力簡檔相適合。提供個性化聽覺刺激的方法也是期望的，該聽覺刺激是由一個或多個揚聲器產生的，其改善或客服了已知的聲音再現技術的一個或多個缺點。
這裡介紹的是增加用戶對聲音的享受的設備 和方法，其通過個性化音頻信號，使得用戶感知音頻信號就如同用戶擁有理想的聽力和/或期望的聽力。在一個實施方式中，用戶的頭戴的耳機包括傳感器和揚聲器。當揚聲器向用戶播放音頻信號時，傳感器記錄用戶對該音頻信號的響應。該傳感器可以是麥克風、腦波傳感器、腦電圖(EEG)傳感器等等。用戶的響應可以是在用戶的耳朵內的音頻響應，與用戶相關聯的腦波響應，與用戶相關聯的電皮膚反應等等。基於所測量的相應，並基於人們如何感知聲音的知識，該音頻信號被修改為補償用戶的聽力和理想的聽力和/或期望的聽力之間的差異，從而增加用戶對聲音的享受。
1:探針
2:低音揚聲器
3:高音揚聲器
4:前置放大器
5:模擬到數字轉換器
6:放大器
7:數字到模擬轉換器
8:數字訊號處理器
9:麥克風
10:耳機
12:揚聲器
14:揚聲器
16:耳杯
18:耳杯
20:頭部支撐件
22:殼體
24:殼體
26:乾電極或電容傳感器
28:乾電極或電容傳感器
30:乾電極或電容傳感器
32:外部麥克風
34:外部麥克風
40:電子模塊
42:信號處理模塊
44:處理器
46:存儲器
48:模擬到數字轉換器
50:模擬到數字轉換器
52:數字到模擬轉換器
54:模擬到數字轉換器
56:電源
60:有線或無線連接
62:有線或無線連接
64:內部麥克風
66:聽力測定的資料
70:耳塞
72‧‧‧音頻輸入插孔/藍牙模塊、DSP、生物放大器、在耳罩內建立的電池(在耳朵後方或分別位於每隻耳朵的線所在地打包)
76‧‧‧有線或無線連接
78‧‧‧有線或無線連接
80‧‧‧外部麥克風
82‧‧‧內部麥克風
84‧‧‧揚聲器
86‧‧‧揚聲器
88‧‧‧處理器
90‧‧‧存儲器
92‧‧‧電源
94‧‧‧模擬到數字轉換器
96‧‧‧模擬到數字轉換器
98‧‧‧數字到模擬轉換器
100‧‧‧聽力測定的資料
1100‧‧‧音頻接口
1110‧‧‧微處理器
本實施方式的這些或其它物件、特徵和特性，通過研究下列詳細描述，並結合所附權利要求和附圖，對本領域技術人員而言將會更加清晰，所有這些都形成了本說明書的一部分。儘管所附附圖包括各種實施方式的圖示，但附圖並非旨在限制所要求保護的主題內容。
圖1描繪了根據一個實施方式的一組耳機，其包括乾電極或電容傳感器，揚聲器和信號處理模塊。
圖2是描繪了根據一個實施方式的位於耳機的殼體的每一個內的信號處理模塊的電氣部件的示意圖。
圖3是描繪了根據一個實施方式的對圖1中所示的結構的一種替代性結構。
圖4A是根據一個實施方式的圖3中所示的耳塞結構的電子信號處理模塊的電氣部件的示意圖。
圖4B示出了根據一個實施方式的用於畸變產物耳聲發射(DP-OAE)的測量的探針的示意圖。
圖4C示出了根據一個實施方式的在圖4B中的每個揚聲器的頻率響應。
圖4D是根據一個實施方式的用於通過使用在圖4B中的探針來測量聽力傳遞函數和/或與用戶關聯的聽力簡檔的數字信號處理演算法的流程圖。
圖5是根據一個實施方式的由圖2和圖4中描繪的信號處理模塊執行的信號處理操作的流程圖。
圖6描繪了相較於具有輕度聽力損失的耳朵的代表性的正常的耳朵的時域中的頻率響應。
圖7示出了正常的耳朵和具有輕度聽力損失的耳朵的頻域中的聽覺誘發電位響應的均方根(RMS)振幅。
圖8A示出了根據一個實施方式的低通濾波輸出的聲音信號和EEG(頻率跟隨響應)的傅裡葉分析。
圖8B是根據一個實施方式的用於確定聽力傳遞函數的低頻部分的技術的流程圖。
圖9A示出了根據一個實施方式通過分析在聲學瞬態後的EEG信號所獲得的關於高頻聽力的資訊。
圖9B是根據一個實施方式的確定聽力傳送函數的高頻部分的技術的流程圖。
圖10描繪了根據一個實施方式的畸變產物OAE精細結構的示例。
圖11描繪了本發明的實施方式，其中OAE探針還被用作消費者音頻使用的一組耳機。
術語
本申請中使用的術語、縮寫和短語的簡要定義如下。
“理想的聽力”是當整個可聽頻譜上的恒定振幅被提供作為音頻刺激時，年輕的、本體正常的耳朵的在整個可聽頻譜上的感知的平均水準。
“期望的聽力”是當整個可聽頻譜上的恒定振幅被提供作為音頻刺激時，在整個可聽頻譜上的感知的所期望的水準。所期望的聽力簡檔可以被任意設定，並且可以或可以不被設定為理想的聽力簡檔。
“正常的聽力”是圍繞著理想的聽力的範圍。很多人都被認為具有“正常的聽力”，這意味著他們的聽力靈敏度是在整個頻率上的理想的聽力的15-20分貝(dB)以內。
“聽力傳遞函數”將給定的輸入頻率和與輸入音頻信號相關聯的相應的輸入振幅，與給定的輸入頻率的感知到的振幅相關聯。
“聽力簡檔”包括人的聽力的一組測量，基於此，人的聽力傳遞函數可以被估計。
“音頻的通道”是來自一個源或不同的源的不同的音頻信號。音頻的多個通道可被組合並通過相同的揚聲器播放或者它們也可以從不同的揚聲器播放。
“表示關於人的聽力簡檔的資料的統計資訊”，即“統計資訊”，是關於很多人的聽力簡檔的統計資料的集合。統計資訊包括以下一個或多個：在一個或多個頻率上的人的聽力簡檔的平均值，在一個或多個頻率上的人的聽力簡檔的標準差，個體聽眾的聽力簡檔或聽力傳遞函數，以及在客觀或主觀聽力資料的類型之間的相關性。
在本說明書中提及“一個實施方式”或“實施方式”意味著結合該實施方式描述的具體特徵、結構或特性被包括在本公開的至少一個實施方式中。出現在說明書中不同地方的短語“在一個實施方式中”並非必然地都是指同一實施方式，也不是對其它實施方式的相互地排除的單獨或替代的實施方式。此外，所描述的各種特徵可由一些實施方式展示而未由其它實施方式展示。相似地，所描述的各種要求可以是對於一些實施方式、而不是對於其它實施方式的要求。
除非上下文明確要求，在本說明書和權利要求全文中，詞語“包括”或者類似用詞應解釋為包含的意義，和排他或窮盡的意義相反；亦即“包括而不限於”之意。在此應用時，術語“被連接”、“被耦接”，或者其任何 變體表示兩個或兩個以上元件之間的直接或者間接的連接或者耦接。這些元件之間的耦接或者連接可以是物理的、邏輯的，或者它們的組合。例如，兩個裝置可以被直接地耦接，或通過一個或多個中間通道或裝置被耦接。作為另一個示例，裝置可以以一種資訊能夠在其中通過的方式耦接，而彼此沒有共用任何物理的連接。另外，詞語“此處”、“以上”、“以下”，以及有類似含義的詞語被用於本專利申請時，應指本申請的整體而不是此申請的任何特定部分。如果上下文容許，詳細說明中使用單數或者複數的單詞也可以分別包括複數或者單數。與兩個或兩個以上項目的列舉有關的詞語“或者”覆蓋所有以下該詞語的解釋：該列舉中的任何項目，該列舉中的所有項目，以及該列舉中的專案的任何組合。
如果說明書指出一組分或特徵“可能”、“可以”、“可”或“也許”被包括或具有某一特性，該特定組分或特徵不是必須被包括或具有該該特性。
術語“模塊”廣泛地指在本地執行的軟體、在雲端執行的軟體、硬體或固件部件(或它們的任何組合)。模塊是能夠通過使用特定的輸入產生有用的資料或其它輸出的典型功能元件。模塊可以是或可以不是獨立的。應用程式(也稱為“應用”)可以包括一個或多個模塊，或者模塊可以包括一個或更多的應用。
以下在詳細說明中所使用的術語以最廣義合理的方式解釋，儘管它是和特定示例配合使用的。說明書 中的術語一般而言在技術公開的上下文和每個術語使用的特定上下文中有它們在本領域中的普通的含義。為方便考慮，特定的術語或元素可能被突出強調，如通過大寫、斜體和/或者引號的使用。突出強調的使用在術語的範圍和詞義上沒有影響；在同一上下文中出現的術語的範圍和詞義相同，不管它有沒有被突出強調。應當認識到，同一元素可以通過不止一種方式被描述。
因此，替代性語言和近義詞可能會使用在這裡所討論的任意一個或多個術語上，某個術語是否有詳盡說明或者討論也不表明其是否重要。對一個或多個近義詞的描述並不排除其他近義詞的使用。在此說明中任何地方的示例的使用，包括這裡討論的術語的示例，僅僅是說明性的，而不表示進一步限制公開或者任何舉例的術語的範圍和含義。同樣地，本公開也不限於此說明書中給出的各種實施方式。
耳機
圖1描繪了根據一個實施方式的一組耳機，其包括乾電極或電容傳感器，揚聲器和包括信號處理模塊的電子模塊。一組耳機10包括位於耳杯(cup)16和18內的揚聲器12和14，以將揚聲器12和14置於靠近用戶的兩耳。兩個耳杯16和18被耦接至可調節的頭部支撐件20。容納了電氣/電子模塊和接口單元的殼體22和24位於耳杯16和18的後部，其功能如下所述。另外，耳機 10包括乾電極或電容傳感器26，28和30，其被置於與用戶的頭部接觸以測量聽覺誘發電位，其是由用戶生成的以響應於通過揚聲器12和14施加到用戶的一隻耳朵或兩隻耳朵的聽覺刺激。耳機10還可以包括外部麥克風32和34。
圖2是描繪了根據一個實施方式的位於耳機10的殼體22和24的每一個內的電氣部件的示意圖。電子模塊40包括信號處理模塊42、有線或無線連接60和62(例如，音頻輸入插孔或藍牙模塊)，以及用於噪聲消除的外部麥克風32，34。信號處理模塊42還包括模擬到數字(ADC)和/或數字到模擬轉換器(DAC)48至54，其用於與外部數字或模擬裝置連接，以及電源56以提供功率到信號處理模塊42。互連到信號處理模塊42的是用於外部麥克風32和34的接口、用於接收數字或音頻模擬信號輸入的有線或無線連接60、以及用於數字資料傳送的有線或無線連接62，例如，以改變保持在信號處理模塊42的存儲器46內存儲的設置，以控制處理器44的操作或輸出聽力測定的資料用於在智慧手機上顯示。有線連接可以是電話插孔，而無線連接可以是藍牙模塊。在本示例性實施方式中，外部麥克風32和34由信號處理模塊42使用以記錄在噪聲消除操作中使用的環境噪聲。然而，在其他實施方式中，如果由麥克風記錄的環境噪聲太高，信號處理模塊42可排除結果。
乾電極或電容式傳感器26，28和30通過模 擬到數字轉換器54被互連。揚聲器12和14通過數字到模擬轉換器52和放大器被互連到信號處理模塊42。任選地，內部麥克風64被提供以用於耳機10的操作的校準。
信號處理模塊42還適於通過有線或無線連接62來接收聽力測定的資料66。該聽力測定的資料66表徵可聽閾值或整個頻率範圍上的用戶的等響曲線。在一個或多個實施方式中，聽力測定的資料66可以由外部源提供；例如，聽力圖測試過程的結果可以通過聽力學家提供。聽力測定的資料66可以通過有線或無線連接62被輸入到信號處理模塊42。
任選地，用戶控件，例如按鈕68，可以被設置在耳機10上以使用戶能夠生成輸入信號至處理器44，以響應於由揚聲器12和14提供的聽覺刺激的用戶的感知。
圖3是根據一個實施方式描繪了對圖1中所示的結構的一種替代性結構。耳塞70結構適於被置於用戶的耳朵中的一個的耳道內，該耳塞結構包括兩個揚聲器84和86、內部麥克風82，和可選的外部麥克風。耳塞70被連接到電子模塊72，其類似於圖1中所描繪的耳機10的殼體22和24內的電子模塊。
圖4A是根據一個實施方式的圖3中所示的耳塞70結構的電氣和電子部件的示意圖。電子模塊72包括信號處理模塊74、有線或無線連接76和78(例如，音頻輸入插孔或無線模塊)，以及可選的用於噪聲消除的外部 麥克風80。用於校準和用於耳聲發射(OAE)的測量的內部麥克風82位於與耳塞70相同的位置，因為是揚聲器84和86形成耳塞70的部分。在這種結構中，每只耳朵包括兩個揚聲器，以允許失真產物耳聲發射的測量。失真產物耳聲發射(DP-OAE)在耳蝸中生成，以響應給定的頻率的兩個音調以及在耳道中呈現的聲壓水準。DP-OAE是耳蝸外毛細胞正常起到作用的客觀指標。耳聲發射的其它類型可能只需要每耳道一個揚聲器。
處理單元74包括用於執行處理單元的操作的處理器88、用於存儲在程式執行過程中由處理器88使用的程式設計指令和資料的存儲器90、用於提供電力至處理單元74中的各種電子部件的電源92，以及模擬到數字或數字到模擬轉換器94，96和98，以使該處理單元74與各種裝置連接，例如外部麥克風80、內部麥克風82，和揚聲器84和86。此外，處理單元74適於通過有線或無線連接78從外部源接收聽力測定的資料100，例如由聽力學家提供的聽覺靈敏度測試結果。
圖4B示出了根據一個實施方式的用於失真產物耳聲發射的測量的探針的示意圖。DP-OAE探針1包括兩個平衡的電樞揚聲器，低音揚聲器2和高音揚聲器3，和麥克風9。麥克風9被連接到前置放大器4和模擬到數字轉換器5。揚聲器2和3被連接到雙通道耳機放大器6，其被連接到雙通道數字到模擬轉換器7。轉換器5和7被連接到數字訊號處理器8，它提供了均衡以控制在測試 模式中的刺激響度、播放均衡(如果需要的話)和兩個接收器的數字分音器(crossover)。本發明的一個實施方式包括用於每只耳朵的一個探針。
圖4C示出了根據一個實施方式的在圖4B中的每個揚聲器的頻率響應。低音揚聲器2和高音揚聲器3都能夠生成在標準的聽力學測試頻率和響度範圍之上的足夠的響度的刺激，這大約是250赫茲至8000赫茲，高達80dB的聲壓級別(SPL)。在播放模式中的具有分音器的揚聲器2和3，將提供頻率範圍內的優異的覆蓋範圍。該資料是源自市售諾爾斯HODVTEC-31618-000和SWFK-31736-000接收器的資料表。
圖4D是根據一個實施方式的用於通過使用在圖4B中的探針來測量聽力傳遞函數和/或與用戶關聯的聽力簡檔的數字信號處理演算法的流程圖。在步驟11中，數字訊號處理器8(DSP)(示於圖4B)接收音頻輸入，其可以是測試音頻信號和/或音頻播放信號，其包含音頻內容，例如音樂、語音、環境聲音、動物聲音等。音頻信號可以通過模擬或數字，有線或無線音頻接口76(在圖4A中所示)輸入，或可以被存儲在存儲器90(在圖4A中)和/或存儲器46(在圖2中)中。在步驟13中，處理器8確定模式是否是在測試中或播放模式中。在步驟15中，如果模式是在測試模式中，處理器8施加第一和第二濾波器到音頻輸入端，分別對應於低音揚聲器2(圖4B中)和高音揚聲器3(圖4B中)。在一個實施方式中， 第一和第二濾波器是無操作(no-operation)濾波器或提供來自揚聲器的平坦的頻率響應的濾波器，以允許校準的測試激勵被播放到揚聲器2和3。
在步驟17，如果模式是播放模式時，處理器8施加第三和第四濾波器到音頻輸入端，分別對應於低音揚聲器2和高音揚聲器3。在一個實施方式中，第三和第四濾波器分別包括低通和高通濾波器，創建了數字分音器。在步驟19中，處理器8發送音頻信號到數字到模擬轉換器7(在圖4B中)。那些本領域技術人員將認識到，存在應用可切換的分音器的方法的各種變形，其可以被數字地或電子地實施。
圖5是根據一個實施方式的由圖2和圖4中描繪的信號處理模塊執行的信號處理操作的流程圖。在步驟110中，每個存儲器46和/或90存儲每個用戶的耳朵的聽力傳遞函數的副本。在步驟112中，每個存儲器46和/或90還存儲了聽力傳遞函數的準確性和完整性的估計，並在步驟114中，每個存儲器46和/或90存儲了對施加到聽力傳遞函數的修正的程度的用戶偏好。在另一個實施方式中，存儲器46和/或90可以是存儲各種需要的資訊的遠端的資料庫。
在步驟116，每個處理器8，44或88接收音頻信號，其對應於被期望由耳機10或耳塞1，70的揚聲器再現的聲音。任選地，音頻信號在步驟118由外部麥克風32，44和/或80接收，以及在步驟120，處理器8，44 和/或88執行噪聲消除功能以儘量最小化環境噪聲對步驟116中的音頻信號輸入的影響。
在步驟122，處理器8，44和/或88使用所存儲的聽力傳遞函數、聽力傳遞函數的準確性和完整性的所存儲的估計，以及任選地對施加到聽力傳遞函數的修正的程度的用戶偏好，以使對振幅及相位的頻率特異性調整能自動補償用戶的聽力傳遞函數。
在某些情況下，修正不必試圖完全地修正聲音。例如，如果聽力傳遞函數的準確性和完整性是很低的，僅部分校正可被應用，如下所述，或可根據用戶的偏好。處理器8，44或88還可以被配置以限制可被用戶感知為是極度吵鬧的聲音輸出信號。
在步驟122，處理器8，44和/或88修改輸入音頻信號以使用戶感知輸入音頻信號，如同用戶具有理想的聽力和/或期望的聽力。處理器8，44和/或88可以修改輸入音頻信號的振幅、相位和延遲(latency)等。因為人耳對在給定頻率上的變化振幅的響應不是線性的，處理器8，44和/或88可確定如何以幾種方式修改輸入音頻信號。
在本文描述的各種實施方式中，所期望的聽力可以由用戶設置。例如，用戶可以指定要放大特定的頻率範圍，如低頻、中頻或高頻。在另一示例中，用戶可以指定衰減特定的頻率範圍，如低頻、中頻或高頻。放大和衰減可以獨立地發生，或在同一時間發生。
根據一個實施方式，在步驟126，處理器8，44和/或88接收與多個人相關聯的多個聽力簡檔。多個聽力簡檔可以通過有線或無線連接62(在圖2中)和/或78(在圖4A中)被接收，或者可以被存儲在存儲器46(在圖2中)和/或90(在圖4A中)中。在多個聽力簡檔中的一個聽力簡檔包括與個人相關聯的聽力傳遞函數，以及當與輸入頻率相關聯的輸入振幅變化時輸入頻率的感知的振幅。
處理器8，44和/或88找到一個或多個類似的聽力簡檔，其與用戶相關聯的聽力傳遞函數緊密匹配。基於類似的聽力簡檔，處理器8，44和/或88確定輸入音頻信號改變多少能夠使得用戶感知輸入音頻信號，如同用戶具有理想的聽力和/或期望的聽力。
例如，與用戶相關聯的聽力傳遞函數指定包括在70分貝處1000赫茲的輸入音頻信號由用戶感知為像具有25分貝，而包括在70分貝處2000赫茲的輸入音頻信號由用戶感知像具有50分貝。處理器8，44和/或88確定來自多個聽力簡檔的一組類似的聽力簡檔，其中類似的聽力簡檔與用戶相關聯，該用戶感知1000赫茲較2000赫茲更為柔和，為大約25分貝(即，20分貝到30分貝)。聽力簡檔包含關於1000赫茲的信號所需要的是怎樣的修改的振幅的資訊，以使得人感知在70分貝處1000赫茲的輸入信號的振幅與70分貝處2000赫茲的輸入信號的振幅是相同的。根據一個實施方式，處理器8，44和/ 或88對與類似的聽力簡檔相關聯的修改的振幅進行平均，以獲得與用戶相關聯的修改的振幅。然後在步驟122，處理器8，44和/或88相應地修改輸入信號。
根據另一個實施方式，與用戶相關聯的聽力傳遞函數指定包括70分貝處1000赫茲的音頻信號由用戶感知為有45分貝。處理器8，44和/或88確定的一組聽力簡檔，其中一個人感知1000赫茲為大約25dB，其比輸入振幅更為柔和。聽力簡檔包含關於1000赫茲的信號所需要的是怎樣的修改的振幅的資訊，以使得人感知在70分貝處1000赫茲的輸入信號為70分貝。根據一個實施方式，處理器8，44和/或88對與聽力簡檔相關聯的修改的振幅進行平均，以獲得與用戶相關聯的修改的振幅。然後處理器8，44和/或88修改輸入信號。
在另一個實施方式中，處理器8，44和/或88不接收與多個人相關聯的多個聽力簡檔。相反，通過播放包括在單個頻率的變化振幅的輸入音頻信號，處理器測量與用戶相關聯的聽力簡檔。輸入音頻信號可以是生成的測試音頻信號，和/或內容音頻信號，包括音樂、語音、環境聲音、動物聲音，等等。例如，輸入音頻信號可以包括具有嵌入式測試音頻信號的內容音頻信號。
在這種情況下，例如，與用戶相關聯的聽力傳遞函數指定包含70分貝處1000赫茲的音頻信號由用戶感知為具有60分貝，而70分貝處1500赫茲由用戶感知為50分貝。為了使用戶在相等的響度感知1000赫茲和 1500赫茲，與用戶相關聯的聽力簡檔指定必須在1500赫茲相對增加10分貝的響度。因此，然後在步驟122，處理器8，44和/或88相應地修改輸入信號。
根據一個實施方式，在步驟126，處理器8，44和/或88接收表示關於人的聽力簡檔的資料的統計資訊。該統計資訊可以通過有線或無線連接62被接收(在圖2中)和/或78(在圖4A中)，或者可以被存儲在存儲器46(在圖2中)和/或90(在圖4A中)中。例如，表示關於人類聽力簡檔的資料的統計資訊可以包括在一個或多個頻率處的人的聽力簡檔的平均值和標準差。它也可以包括客觀或主觀聽力資料的類型之間的相關性。
基於統計的資訊，處理器8，44和/或88確定一個或多個類似的聽力簡檔，其與用戶相關聯的聽力傳遞函數緊密匹配。例如，根據統計的資訊，處理器構造類似於與用戶相關聯的聽力傳遞函數的多個聽力簡檔。基於類似的聽力簡檔，處理器8，44和/或88確定由輸入音頻信號改變多少，使得用戶感知輸入音頻信號，如同用戶具有理想的聽力和/或期望的聽力。
在各種實施方式中，隨著用戶繼續收聽音頻，處理器8，44和/或88繼續改進與用戶相關聯的聽力傳遞函數。
然後，在步驟124，來自處理器8，44或88的修改的音頻信號被輸出到揚聲器12和14或84和86，以產生對用戶的一隻耳朵或雙耳的聽覺刺激的。
存儲在存儲器46或90中的聽力傳遞函數可以以多種方式生成，即通過主觀測量、通過耳聲發射(OAE)、聽覺誘發電位(AEP)，或其它客觀的測試，例如，中耳反射。
主觀測量
由聽力學家或通過電腦程式或類似的來執行的聽力測定的測量可以由外部源提供至信號處理模塊42和74。
可替代地，按鈕68或在耳機10上的其它用戶控件可以由用戶使用以通過用戶按壓按鈕以響應於聲音信號來直接獲得聽覺閾值資料。例如，聽覺刺激可以以在整個可聽頻率範圍內的增加或降低的振幅向用戶播放。當聽覺刺激是在每個不同的頻率處於用戶的聽覺閾值處或接近於用戶的聽覺閾值時，用戶按下耳機10上的按鈕以提供用戶生成的輸入信號。
一個便捷的心理測試是純音聽力測定，其與用戶交互以確定他們的聽力的可聽閾值。可替代地，測試可以在同一響度，但在不同的頻率進行，即“等響曲線”測試。
耳聲發射(OAE)
耳聲發射可以在用戶的耳道內被測量，然後被用於確定對在多個頻率處的閾值或在一個或多個閾上的 聲級的多個頻率處的耳聲發射的相對振幅，以創建依賴於頻率的用戶的耳朵的聽力傳遞函數。刺激頻率OAE、掃頻OAE、瞬態誘發的OAE、DP-OAE，或脈衝DP-OAE可以被用於此目的。
所測量的OAE的振幅、延遲、聽力閾值，和/或相位可以被用於與來自正常聽力和聽力受損的聽者的響應範圍相比較，以創建依賴於頻率的用戶的每只耳朵的聽力傳遞函數。
由於DP-OAE最好是在具有塞入到每個耳道的兩個單獨的揚聲器/接收器的密封的耳道內進行測量，OAE的使用最適合於在圖3和圖4中描繪的耳塞實現。
在OAE的情況下，一個刺激頻率/響度組合產生一個響應振幅。以這種方式的多個頻率的測量產生響應振幅相對於頻率的圖，其被存儲在信號處理模塊42或74的存儲器46或90中，或可以被存儲在遠端資料庫中。許多OAE技術依賴於頻率/每刺激的測量；然而，該掃頻OAE測量在掃頻的範圍內的所有頻率。然而，無論使用何種測量方法，聽力傳遞函數保持相同，即，在輸入音頻信號的施加之後，聽力傳遞函數包括信號振幅相對於在用戶的耳中誘發的OAE的頻率的圖。聽力傳遞函數也可以包括與輸入頻率相關聯的輸入振幅。
在本示例性實施方式中，為了確定用於用戶的耳朵的聽力傳遞函數，處理器8，44和/或88捕獲輸入音頻信號的資料點，其包括多個頻率，例如，500， 1000，2000和4000赫茲，其通常是在等化器中被使用的相同的頻率，該等化器作用於至揚聲器12和14，84以及86,2和3的輸出聲音信號。在任何一個頻率處，處理器測量對輸入音頻信號在降低的水準處的響應，例如，在70分貝、60分貝、50分貝、40分貝等，直到不存在可測量的響應。處理器8，44和/或88記錄當時的資料點。應當理解，在其他實施方式中，不同的方法，如曲線擬合或在單一響度水準測量簡檔，可以被用於確定聽力傳遞函數。輸入音頻信號可以包括測試音頻信號，和/或內容音頻信號，其包括音樂、語音、環境聲音、動物聲音，等等。例如，輸入音頻信號可以包括具有嵌入的測試音頻信號的內容音頻信號。
揚聲器到用戶的耳道的現場(in-situ)校準可以在OAE測量之前由處理器8，44和/或88來執行。在這種情況下，“現場”是指當揚聲器和麥克風被置於在耳道內使用時所進行的測量。其中，揚聲器的聲學特性是已知的，耳朵的聲阻抗可以從這個資料被計算並被用於推導修正。
在一個或多個實施方式中，現場校準可以被完成，通過播放測試音頻信號，例如線性調頻，或內容信號，覆蓋揚聲器的頻率範圍，用麥克風記錄頻率響應，以及通過改變等化器設置來調整輸出，使獲得期望的響度的平坦的頻率響應。
在其他實施方式中，通過不斷地比較給定頻 域中的揚聲器的預測的輸出和揚聲器到麥克風的電輸入並改變等化器增益直到它們匹配，對任何重播聲音(例如，音樂，或任何包括內容的音頻)的校準可即時完成。現場校準考慮到在不同用戶的耳朵的外部部分中的變化以及耳塞的放置的不同。如果沒有聽力測定的資料是可用的，則現場校準可以單獨被使用以調整聲音。
具有內部麥克風的任何變型可以使用那個麥克風用於揚聲器的現場校準，其在每次用戶戴上耳機時執行。
聽覺誘發電位(AEP)
AEP涉及來自圖1中描繪的乾電極或電容式傳感器26，28和30的毫微伏特範圍信號的測量。
為了提高AEP的信噪比，聽覺刺激的多次重複通常需要被施加。
傳統上，在輕微擦傷皮膚作為準備之後，AEP通過使用濕電極被測量。這對於在消費者音頻耳機中的使用是不切實際的，這也就是為什麼乾電極和/或電容式傳感器在這種情況下被使用。由於減小的信噪比，刺激的多次重複通常是需要的，這意味著聽力傳遞函數估計通常需要一段較長的時間週期，或者，可選地，其比在濕電極被使用的情況下更不準確。
任何AEP可以被測量，如聽覺腦幹響應、中間潛伏期響應、皮質響應、聲學變化複雜、聽覺穩態響 應、複雜的聽覺腦幹響應、耳蝸電圖、耳蝸微音，或耳蝸神經音AEP。
對於每只耳朵的依賴頻率的聽力傳遞函數由處理器8，44和/或88確定，通過使用頻率特異性的刺激，如音調或有限頻寬的線性調頻信號或音頻內容信號，如音樂或語音，其被用作施加到用戶的耳朵的聽覺刺激，並隨後確定頻率特異性閾值，或使用一個或多個閾上的聲級，並確定相對的振幅和/或AEP響應的延遲。
振幅、延遲、聽力閾值和/或相位的比較可以被用於來自正常聽力和聽力受損的聽者的響應範圍，以創建用於每只耳朵的聽力傳遞函數。正常聽力和聽力受損的聽者的響應範圍可以被保持在存儲器46或90中，用於由處理器8，44和/或88在這樣的操作中使用。
由處理器8，44和/或88執行的用於檢測AEP響應的確切的處理操作對於以上描述的AEP方法的每一個都是不同的，因為對於每個AEP的特性波形的時間進程是不同的。
通常，由處理器8，44和/或88應用的方法包括峰值提取演算法，或響應的視窗均方根(RMS)測量，相較於基線RMS或在基線噪聲上的信號的頻率特異性RMS。然而，其他的方法也被很好的描述，例如Valderrama,Joaquin T.等的“Automatic quality assessment and peak identification of auditory brainstem responses with fitted parametric peaks”(自動品質評估和與具有擬 合參數峰值的聽覺腦幹響應的峰識別)生物醫學中的電腦方法和程式114.3(2014)：262-275。
圖6描繪了相較於具有輕度聽力損失的耳朵的代表性的正常的耳朵的時域的頻率響應。
圖7示出了正常的耳朵和具有輕度聽力損失的耳朵的頻域中的聽覺誘發電位響應的RMS振幅。實線描繪了與正常的耳朵相關聯的聽力傳遞函數，而虛線描繪了具有輕度聽力損失的耳朵相關聯的聽力傳遞函數。
已發現兩個AEP對於本發明的一個或多個實施方式特別便捷，即聽覺穩態響應(ASSR)和複雜的聽覺腦幹響應(cABR)。ASSR對於這種應用是尤為便捷的，因為響應的檢測是由公開刊登的方法在統計學上進行實施的：
˙Mühler,Roland,Katrin Mentzel，和Jesko Verhey的“Fast hearing-threshold estimation using multiple auditory steady-state responses with narrow-band chirps and adaptive stimulus patterns”(通過使用具有窄帶線性調頻和自我調整刺激模式的多聽覺穩態響應的快速的聽力閾值估計)，科學世界日報2012(2012)。
上述實施方式的其它特徵/優點包括：
˙多個頻率可以被同時測試並且雙耳可以在同一時間進行測試。相位資訊也可獲得。
˙cABR的使用涉及記錄腦電圖(EEG)活動，當複雜的聲音被播放給用戶時。
˙對相同刺激的多個響應通常在時域或頻域中由處理器平均。
˙低頻率(通常小於1千赫茲)的聲音，之後通常伴隨著EEG波形的延遲(頻率跟隨響應)。
˙聲音的瞬變特性，如在演講開始處的突發，音符或鼓聲，引起在EEG波形中的額外的類cABR波形。
˙cABR分析還可以被適於估計耳朵的聽力傳送函數以響應於連續的聲音，例如音樂。
圖8A示出了根據一個實施方式的低通濾波輸出的聲音以及EEG(頻率跟隨響應)的傅裡葉分析。低通濾波輸出信號和EEG頻率跟隨反應提供了聽力傳遞函數的低頻部分。由於低信噪比(SNR)，頻域平均是需要的。
圖8B是根據一個實施方式的用於確定聽力傳遞函數的低頻部分的技術的流程圖。在步驟800中，處理器8，44和/或88重複地執行音頻信號和響應，例如EEG響應，的傅立葉轉換和/或快速傅立葉轉換。音頻信號包括多個頻率範圍，如125，250，500，和1000赫茲。在步驟810中，處理器8，44和/或88確定每個頻率範圍的響度和所檢測的響應的振幅，諸如EEG響應。在步驟820，處理器8，44和/或88連續地建立所述多個頻率範圍/響度對的平均值。這種技術比高頻版本更容易並且更準確；但主體低通過濾響應，因此，這種技術的效果隨著頻率的增加而欠佳。
圖9A示出了根據一個實施方式的由分析響應(例如在聲學瞬變後的EEG響應信號)獲得的關於高頻聽力的資訊。元素900是輸入音頻信號。元素910是由傳感器(如EEG傳感器)所得到的信號。元素920是在輸入音頻信號900中檢測到的峰值。
圖9B是根據一個實施方式的確定聽力傳送函數的高頻部分的技術的流程圖。在步驟930中，處理器8，44和/或88識別在輸出聲音中的瞬變，例如，通過檢測音量在幾毫秒的過程中從低於閾值至高於那個閾值的某個水準。在步驟940中，通過對瞬變的前幾毫秒執行傅立葉分析，處理器8，44和/或88確定耳蝸的刺激部。例如，快速傅立葉轉換在瞬變的前幾毫秒執行以識別在刺激的響度中的耳蝸的激發部分(假設1千赫茲)。在步驟950中，處理器8，44和/或88檢查來自傳感器的基線噪聲是否是可接受的；例如，在緊接著瞬變前的時間內，其是否是小於10μV RMS。在步驟960，在信號(例如EEG信號)上提供噪聲，是可接受的低，在瞬態之前或之後的時間視窗的信號的RMS值被記錄。頻率範圍和瞬變的響度和EEG振幅被保存到存儲器46和/或90。在步驟970中，當用戶聽音樂時，處理器8，44和/或88不斷地重複上述步驟，以計算出多個頻率/響度對的平均值。
多個條目被整理用於每個頻率/響度組合或鄰近的頻率和響度池。平均的前-RMS和後-RMS值與來自正常聽力和聽力受損的聽眾的響應範圍進行比較，以形成每 只耳朵的高頻聽力傳遞函數。
如上所述，對振幅和相位的比較可以通過處理器8，44和/或88與正常聽力和聽力受損的聽眾的相應範圍進行比較，以形成對用戶的每只耳朵的依賴於頻率的聽力傳遞函數。OAE和ASSR可以給與除了信號量級之外的響應相位。在使用振幅和相位兩者的那些實施方式中，這兩種技術中的一個應被使用。但是，在本發明的其它實施方式中，其中不同的AEP可以在用戶的耳朵內誘發，處理器8，44和/或88可能僅能夠比較振幅。
在那些在聽力傳遞函數中相位以及振幅被捕獲的實施方式中，處理器8，44和/或88有效地實施配有量級的有限輸入響應(FIR)濾波器，以最小化聽力損失和相移的影響(對於可獲得來自客觀的聽力測定的測量的相位資訊的實施方式)，以使用戶對音頻信號的感知與具有理想聽覺的人的感知相同。
在其他實施方式中，用戶的耳朵的依賴於頻率的聽力傳遞函數完全由如前所述的每個頻帶的增益組成，例如500，1000，2000和4000赫茲。設置增益的兩種實際方式首先是根據檢測到的可聽閾值和來自理想聽力簡檔的聽力傳遞函數的振幅之間的差異來簡單地設置增益。其次，可以將多個頻率處的AEP/OAE的相對振幅與一個或多個閾上的聲音水準進行比較。例如，如果對於80dB刺激，在500，1000，2000和4000赫茲的AEP/OAE的振幅是120，90，100和110單位，並且理想聽力的人 的信號振幅應該是105，100，95和100單位，則等化器增益由處理器8，44和/或88相應地調整。應當理解的是，不同的用戶可以具有不同的頭部尺寸、更多的頭髮、更厚的皮膚等，因此應該是在不同頻率的值之間的實際比率，而不是處理器8，44和/或88補償的絕對值，如圖6和7所描繪的。
OAE和AEP的測量可以以多種不同的方式被定時：
˙用戶的耳朵的完整聽力傳遞函數可以根據用戶的要求得出。
˙當用戶第一次戴上耳機時，或者用戶第一次聽到音頻時，可以進行用戶耳朵的完整聽力傳遞函數可以被得出。
˙每次用戶戴上耳機時，或者每次用戶聽到音頻時，部分聽力傳遞函數可以被測量，其隨著時間的推移將成為完整的聽力傳遞函數；一旦完整的聽力傳遞函數完成，進一步的部分聽力傳遞函數反覆運算地改進所存儲的函數。
˙部分聽力傳遞函數可以在歌曲之間或在音頻被輸入到裝置中的任何時間過程中交錯。
如果實施估計聽力傳遞函數的cABR方法，EEG記錄是在音頻播放的任何時間過程中連續地進行的。需要音頻的許多小時以獲得足夠的瞬變事件以估計聽力傳遞函數的高頻部分。
任何外部或內部的麥克風也可以被用於判定 環境噪聲水準是否太高，對於精確的客觀的或精神物理學的測量以及沒有在這樣的時間期間進行的測量。
在由處理器8，44和/或88執行的均衡功能期間被施加的補償的精確度將通過正常聽力的人和聽力受損的人的聽力簡檔的許多示例的收集來改善。在這方面，表徵耳機10或耳塞70的每個用戶的可聽閾值的客觀和精神物理學聽力測定的資料可以被傳送到遠端資料庫(未示出)。根據來自足夠數量的用戶的這種類型的客觀的和精神物理學聽力測定的資料的足夠數量的收集，對於正常聽力的人的更高準確度和聽力受損的人的依賴頻率的聽力傳遞函數可以被輸入到處理器8，44和/或88中，例如，通過無線或有線連接到網際網路，通過同步到智慧手機應用，用於隨後存儲在存儲器46和/或90中。該歸一化的聽力傳遞函數然後在執行上述功能期間可以由處理器8，44和/或88使用。
本領域技術人員將理解，可以存在本文所描述的配置的變形和修改，其在由所附權利要求限定的本發明的範圍內。
例如，在其他實施方式中，聽力傳遞函數還可以由處理器8，44和/或88從聽力測定的資料匯出，通過使用更複雜的方法，其類似于與下面來源中描述的助聽器適配規則中所使用的。
˙Pascoe,David Pedro。“Clinical measurements of the auditory dynamic range and their relation to formulas for hearing aid gain”(聽覺動態範圍的臨床測量及其與助聽器增益公式的關係)助聽器適配：理論與實踐觀點(1988)：129-152。http：//www.blog-audioprothesiste.fr/wp-content/uploads/2011/02/129-52-Pascoe-CLINICAL-MEASUREMENTS-OF-THE-AUDITORY-DYNAMIC-RANGE.pdf
˙Byrne，Denis等。“NAL-NL1 procedure for fitting nonlinear hearing aids：Characteristics and comparisons with other procedures”(用於適配非線性助聽器的NAL-NL1程式：特性和與其它程式的比較)，美國學術研究學會12.1(2001)：37-51。
用戶識別
圖10描繪了根據一個實施方式的失真產物OAE精細結構的示例。該圖源自Shaffer,Lauren A.等的“Source and mechanisms of DP-OAE generation：implications for the prediction of auditory sensitivity”(DP-OAE生成的來源和機制：對聽覺靈敏度的預測的影響)，耳朵和聽力24.5(2003)：367-379。元素1000是立方差異音，以及元素1010是用戶的耳朵內部的噪聲。假設主音f1在頻率中較低，並且主音f2在頻率中較高。當兩個純音f1和f2同時被呈現給人耳時，最突出的“失真產物”(DP)發生在2f1-f2──“立方差異音”，1000。例如，如果f1=1000Hz，f2=1200Hz，則2f1-f2=2 (1000)-1200=2000-1200=800Hz。此外，立方差異音1000比f1小至少50dB，並且2f1-f2 DP-OAE是最大的，當f1與f2的比率為約1.22並且f1=65dB SPL和f2=50dB SPL的強度時。
立方差異音1000是從耳蝸內的兩個單獨的位置，主要和次要位置被生成的，來自每個的信號相長地和相消地相互干擾，在響應中形成波峰和波谷。波峰和波谷的特定位置(在頻域中)的模式被稱為精細結構，並且對於每個耳朵是唯一的。來自用戶的立方差異音1000響應可以與存儲在資料庫中的多個立方差異音進行比較。該資料庫可以被集成到耳機1，10，70中，或者它可以是遠端資料庫。
處理器8，44和/或88比較測量的立方差異音1000和存儲在資料庫中的多個立方差異音以識別物件。處理器8，44和/或88使用諸如均方根誤差的匹配分數來進行比較。例如，處理器8，44和/或88選擇具有最佳匹配分數的立方差異音，例如具有最小均方根誤差的立方差異音。如果所選擇的立方差異音匹配分數滿足指定的閾值，例如均方根誤差低於25%，則找到匹配。如果所選擇的立方差異音不滿足閾值要求，則不進行識別/認證。當找到匹配時，處理器檢索與匹配的立方差異音相關聯的用戶ID。
根據一個實施方式，與用戶相關聯的生物測定資料，例如用戶的頭部，可被用於提高識別的準確性。 例如，如果存在滿足指定閾值的多個立方差異音，則基於生物測定資料的匹配的品質，用戶可以被識別。在另一示例中，如果存在其均方根誤差在彼此的5%內的多個立方差異音，則基於生物測定資料的匹配的品質，用戶可以被識別。
可以使用任何上述公開的方法，例如主觀方法、AEP、EEG等來測量用戶對聲音的感知(即，聽力傳遞函數)。每個用戶的聽力傳遞函數是唯一的。用戶的聽力傳遞函數被存儲在資料庫中，例如集成到耳機1，10，70的資料庫，或遠端資料庫。類似地，處理器8，44和/或88然後將測量的聽力傳遞函數與資料庫中的用戶聽力簡檔進行比較，以識別物件。
基於物件識別，耳機可以根據用戶聽力簡檔來修改聲音，可以載入和播放與所識別的用戶相關聯的播放清單等。用戶識別本身或者與其他方法一起可以被用於安全目的。
從耳朵測量的其他類型的客觀資料也可以被用於識別，例如現場揚聲器頻率響應或從現場揚聲器頻率響應匯出的資料，例如耳朵的聲阻抗。
圖11描繪了本發明的實施方式，其中OAE探針還被用作消費者音頻使用的一組耳機。圖4B的探針1被複製到另一隻耳朵，並且被連接到有線或無線模擬或數字音頻接口1100。微處理器1110控制生物測定簡檔的測量並執行分析。如果沒有發現差異，則音頻資訊被路由 到揚聲器。
附注
前述所要求保護的內容的各種實施方案的描述僅供以說明和描述的目的，其並意在詳盡的或將所要求保護的內容限制在所公開的精確的形式。很多修改和變形對本領域技術人員而言非常明顯。這些實施方式會被選擇和描述以最好地描述發明的原理以及它的實際運用，由此來使其他在相關領域的技術人員理解所要求保護的內容、各種實施方式以及適合於預期的特定用途的各種修改。
雖然實施方式已經在全功能的電腦和電腦系統的上下文中進行了描述，本領域技術人員將會理解，各種實施方式能夠被分佈為各種形式的程式產品，並且該公開同樣適用於機器的特定類型或被用於實際上影響分佈的電腦可讀介質。
儘管上述具體實施方式描述了某些實施方式和所構想的最佳模式，但無論上述內容在文本中出現多麼詳細，實施方式可以以許多方式實踐。系統和方法的細節可以在其實現細節方面顯著變化，同時仍被本說明書所涵蓋。如上所述，當描述各種實施方式的某些特徵或方面時使用的特定術語不應被認為暗示該術語在本文中被重新定義為限於與該術語相關聯的本發明的任何特定特性、特徵或方面。一般來說，除非這些術語在本文中明確定義，否則在所附權利要求中使用的術語不應被解釋為將本發明限 制在說明書中公開的具體實施方式中。因此，本發明的實際範圍不僅包括所公開的實施方式，而且包括根據權利要求的實踐或實施實施方式的所有等同方式。
在說明書中使用的語言主要是為了可讀性和指導目的而被選擇的，並且它可以不被選擇來描繪或限制本發明的主題。因此，意圖是本發明的範圍不由該具體實施方式限制，而是由基於本申請的發佈的任何權利要求限制。因此，各種實施方式的公開旨在說明而非限制實施方式的範圍，其是在所附權利要求中闡述的。
10‧‧‧耳機
12‧‧‧揚聲器
14‧‧‧揚聲器
16‧‧‧耳杯
18‧‧‧耳杯
20‧‧‧頭部支撐件
22‧‧‧殼體
24‧‧‧殼體
26‧‧‧幹電極或電容傳感器
28‧‧‧幹電極或電容傳感器
30‧‧‧幹電極或電容傳感器
32‧‧‧外部麥克風
34‧‧‧外部麥克風
40‧‧‧電子模塊

Claims (52)

  1. 一種被配置為個性化至用戶的音頻信號的耳機，所述耳機包括：被配置成靠近用戶的耳朵的揚聲器，所述揚聲器被配置為發出內容音頻信號和測試音頻信號，所述測試音頻信號包括在可聽頻率範圍中的頻率；被配置成靠近所述用戶的耳朵的麥克風，所述麥克風被配置成測量與所述用戶相關聯的響應，所述響應包括響應於所述測試音頻信號的在所述用戶的耳朵中誘發的聲音；處理器，其被耦接到所述揚聲器和所述麥克風，所述處理器被配置為：生成所述測試音頻信號；發送所述測試音頻信號到所述揚聲器；從所述麥克風接收與所述用戶相關聯的所述測試音頻信號的響應；基於所述測試音頻信號和所述測試音頻信號的所述響應，確定與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數；基於與所述用戶相關聯的響應來識別所述用戶，所述響應包括響應於所述測試音頻信號的在所述用戶的耳朵中誘發的所述聲音；接收表示關於人的聽力簡檔的資料的統計資訊；基於與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數和表示關於人的聽力簡檔的資料的所述統計資訊，調整與所述內容 音頻信號相關聯的振幅，以自動地補償期望的聽力傳遞函數和與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數之間的差異；以及發送被調整的內容音頻信號到所述揚聲器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的耳機，與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數是由以下任一項得出：響應於所述測試音頻信號的所述頻率的聽力閾值、所述測試音頻信號的所述響應的振幅、響應於所述測試音頻信號的所述頻率的相移、以及響應於所述測試音頻信號的所述頻率的延遲。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的耳機，所述處理器進一步被配置成調整任何的所述內容音頻信號的相位以及所述內容音頻信號的延遲，以自動地補償所期望的聽力傳遞函數和與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數之間的所述差異。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的耳機，所述被配置為靠近所述用戶的耳朵的揚聲器包括：高音揚聲器，並且被配置為發出在所述可聽頻率範圍內的聲音；低音揚聲器，其被配置為發出在所述可聽頻率範圍內的聲音；分音器，其被耦合到所述高音揚聲器和所述低音揚聲器，所述分音器被配置為：接收包括音頻的一個或多個音頻通道的所述測試音頻 信號；將所述測試音頻信號的一個或多個通道發送到所述高音揚聲器以及將所述測試音頻信號的一個或多個通道發送到所述低音揚聲器；接收所述內容音頻信號；對所述內容音頻信號執行低通濾波以獲得結果信號；將所述結果信號發送到所述低音揚聲器；對所述內容音頻信號進行高通濾波；以及將所述結果信號發送到所述高音揚聲器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的耳機，所述麥克風形成被配置為設置在用戶的耳道中的耳塞的一部分。
  6. 一種被配置為個性化至用戶的音頻信號的耳機，所述耳機包括：被配置為靠近用戶的耳朵的揚聲器，所述揚聲器被配置為發出所述音頻信號；被配置為靠近所述用戶的頭的傳感器，所述傳感器被配置成測量與所述用戶相關聯的聲學響應；處理器，其被耦接到所述揚聲器以及所述傳感器，所述處理器被配置為：從所述傳感器接收與所述用戶相關聯的所述音頻信號的所述聲學響應；基於所述音頻信號和所述音頻信號的所述聲學響應，確定與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數；基於與所述用戶相關聯的音頻信號的所述聲學響應來 識別所述用戶；基於與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數來調整所述音頻信號以自動地補償期望的聽力傳遞函數和與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數之間的差異；以及將被調整的音頻信號發送到所述揚聲器。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的耳機，其中所述音頻信號為內容音頻信號。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的耳機，所述處理器被配置為基於與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數和表示關於人的聽力簡檔的資料的統計資訊來調整所述音頻信號。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的耳機，所述傳感器為麥克風，所述麥克風被配置為：檢測與所述用戶相關聯的耳聲發射響應，所述耳聲發射響應是響應於所述音頻信號而產生；以及確定以下中的任意一項：與對應於與所述音頻信號相關聯的頻率的所述耳聲發射響應相關聯的聽力閾值、對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述耳聲發射響應的振幅、對應於與所述音頻信號相關聯的頻率的所述耳聲發射響應的相位，以及對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述耳聲發射響應的延遲。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的耳機，所述處理器被配置為：在所述可聽頻率範圍上以不同的頻率以增加或減小的 振幅向所述用戶生成所述音頻信號；以及當所述音頻信號接近與所述用戶相關聯的可聽閾值時，接收用戶生成的輸入。
  11. 如申請專利範圍第6項所述的耳機，所述處理器被配置為從外部資料庫發射與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數或將與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數發射到外部資料庫。
  12. 如申請專利範圍第6項所述的耳機，所述傳感器為電極、電容傳感器或麥克風。
  13. 如申請專利範圍第6項所述的耳機，所述傳感器被配置為測量與所述用戶相關聯的音頻信號的所述聲學響應，所述傳感器被配置為：檢測與所述用戶相關聯的聽覺誘發電位響應，所述聽覺誘發電位響應被生成以響應於所述音頻信號；以及確定以下中的任意一項：與對應於與所述音頻信號相關聯的頻率的所述聽覺誘發電位響應相關聯的聽力閾值、對應於與所述音頻信號相關聯的頻率的所述聽覺誘發電位響應的振幅，以及對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述聽覺誘發電位響應的延遲。
  14. 如申請專利範圍第6項所述的耳機，所述處理器還被配置為通過改善與所述聽力傳遞函數中的頻率的子集相關聯的所述聽力傳遞函數來連續地改善與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數。
  15. 一種用於個性化至用戶的音頻信號的方法，所述 方法包括：向所述用戶播放所述音頻信號；測量與所述用戶相關聯的所述音頻信號的聲學響應；基於所述音頻信號和所述音頻信號的所述聲學響應，確定與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數；基於與所述用戶相關聯的所述音頻信號的所述聲學響應來識別所述用戶；接收表示關於人的聽力簡檔的資料的統計資訊；基於與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數和表示關於人的聽力簡檔的資料的所述統計資訊，調整所述音頻信號以自動地補償期望的聽力傳遞函數和與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數之間的差異；以及將被調整的音頻信號發送到揚聲器。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中所述聽力傳遞函數是由以下任一項得出的：在所述音頻信號的所述聲學響應中的頻率的振幅、在所述音頻信號的所述聲學響應中的所述頻率的聽力閾值、在所述音頻信號的所述聲學響應中的所述頻率的相移，以及在所述音頻信號的所述聲學響應中的所述頻率的延遲。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的方法，所述測量所述音頻信號的所述聲學響應包括：檢測與所述用戶相關聯的聽覺誘發電位響應，所述聽覺誘發電位響應被生成以響應於所述音頻信號；以及確定以下中的任意一項：與對應於與所述音頻信號相 關聯的頻率的所述聽覺誘發電位響應相關聯的聽力閾值、對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述聽覺誘發電位響應的振幅，以及對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述聽覺誘發電位響應的延遲。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的方法，進一步包括：初始執行所述揚聲器的現場校準以考慮到不同用戶的耳朵的變化和耳塞的放置位置的變化。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中所述確定所述聽力傳遞函數包括：對所述音頻信號的多個響應進行組合。
  20. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中所述測量所述音頻信號的所述聲學響應包括當所述用戶聽到所述音頻信號時記錄腦電圖(EEG)信號。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的方法，其中所述確定所述聽力傳遞函數包括：比較所述音頻信號和EEG信號的頻率內容以確定所述聽力傳遞函數的低頻部分。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的方法，其中所述確定所述聽力傳遞函數包括在聲學瞬變之後分析所述EEG信號以確定所述聽力傳遞函數的高頻部分。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的方法，所述確定所述聽力傳遞函數的步驟包括：檢測所述音頻信號中的瞬變聲音； 對所述瞬變聲音的時間視窗執行傅裡葉變換以確定用戶的耳朵的耳蝸的受刺激部分；記錄在所述瞬變聲音之前的時間視窗中的所述EEG信號的前均方根(pre-RMS)值；記錄在所述瞬變聲音之後的時間視窗中的所述EEG信號的後均方根(post-RMS)值；以及基於隨時間記錄的多個前均方根值來計算平均前均方根值；基於隨時間記錄的多個後均方根值來計算平均後均方根值；以及將所述平均前均方根值和所述平均後均方根值與所述多個聽力傳遞函數進行比較，以確定所述聽力傳遞函數的所述高頻部分。
  24. 一種識別用戶的方法，所述方法包括：向所述用戶播放音頻信號；測量與所述用戶相關聯的所述音頻信號的響應；基於所述音頻信號和所述音頻信號的響應，確定與所述用戶相關聯的聽力簡檔；從資料庫檢索多個存儲的聽力簡檔；反覆運算地計算在所述聽力簡檔和所述多個存儲的聽力簡檔之間的匹配分數；選擇最佳的匹配分數；當所述最佳的匹配分數滿足指定的閾值時，選擇與所述多個存儲的聽力簡檔中的最佳的存儲的聽力簡檔相關聯 的用戶ID，其中所述最佳的匹配分數與所述最佳的存儲的聽力簡檔相關聯；從所述資料庫檢索與所述用戶ID相關聯的聽力簡檔；基於與所述用戶ID相關聯的聽力簡檔，調整所述音頻信號以自動地補償期望的聽力傳遞函數和與所述用戶ID相關聯的聽力簡檔之間的差異；以及將被調整的音頻信號發送到揚聲器。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的方法，包括在所述將所述被調整的音頻信號發送到所述揚聲器的步驟之前，提供與所述用戶ID相關聯的播放清單。
  26. 如申請專利範圍第24項所述的方法，還包括在當所述確定與所述用戶相關聯的所述聽力簡檔的步驟之時，將與所述用戶相關聯的聽力簡檔存儲在所述資料庫中。
  27. 如申請專利範圍第24項所述的方法，所述測量所述音頻信號的所述響應包括：檢測所述響應，所述響應包括以下至少一項：在用戶的外耳中的所述揚聲器的現場頻率響應、用戶的耳朵的聲阻抗、耳聲發射和與所述用戶相關聯的聽覺誘發電位響應、響應於所述音頻信號而生成的所述響應；以及用戶的耳道確定以下至少一項：對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的振幅響應、對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的延遲響應、與所述耳聲發射相關聯的 聽力閾值以及對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的聽覺誘發電位。
  28. 如申請專利範圍第24項所述的方法，還包括：在所述選擇所述用戶ID之前，使用生物測定資料來改善用戶識別，其中所述生物測定資料包括與所述用戶相關聯的頭部寬度。
  29. 一種被配置為個性化至用戶的音頻信號的耳機，所述耳機包括：被配置成靠近用戶的耳朵的揚聲器，所述揚聲器被配置為發出內容音頻信號和測試音頻信號，所述測試音頻信號包括在可聽頻率範圍中的頻率；被配置成靠近所述用戶的耳朵的麥克風，所述麥克風被配置成測量與所述用戶相關聯的耳聲發射，所述耳聲發射包括響應於所述測試音頻信號的在所述用戶的耳朵中誘發的聲音；處理器，其被耦接到所述揚聲器和所述麥克風，所述處理器被配置為：生成所述測試音頻信號；發送所述測試音頻信號到所述揚聲器；從所述麥克風接收與所述用戶相關聯的所述測試音頻信號的耳聲發射；基於所述測試音頻信號和所述耳聲發射，而沒有聽力的主觀測試，確定與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數；接收表示關於人的聽力簡檔的資料的統計資訊； 基於與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數和表示關於人的聽力簡檔的資料的所述統計資訊，調整與所述內容音頻信號相關聯的振幅，以自動地補償期望的聽力傳遞函數和與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數之間的差異；以及將被調整的內容音頻信號發送到所述揚聲器。
  30. 如申請專利範圍第29項所述的耳機，與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數從以下任意一項獲得：與所述耳聲發射相關聯的所述頻率的聽力閾值、與所述耳聲發射相關聯的振幅、與所述耳聲發射相關聯的所述頻率的相移，以及與所述耳聲發射相關聯的所述頻率的延遲。
  31. 如申請專利範圍第29項所述的耳機，所述處理器還被配置為調整所述內容音頻信號的相位和所述內容音頻信號的潛伏期的任何一個，以自動地補償所述期望的聽力傳遞函數和與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數之間的差異。
  32. 如申請專利範圍第29項所述的耳機，所述麥克風形成被配置成設置在所述用戶的耳道中的耳塞的一部分。
  33. 如申請專利範圍第29項所述的耳機，所述揚聲器靠近所述用戶的耳朵包括：高音揚聲器，並且被配置為發出在所述可聽頻率範圍內的聲音；低音揚聲器，其被配置為發出在所述可聽頻率範圍內 的聲音；分音器，其被耦合到所述高音揚聲器和所述低音揚聲器，所述分音器被配置為：接收包括音頻的一個或多個音頻通道的所述測試音頻信號；將所述測試音頻信號的一個或多個通道發送到所述高音揚聲器以及將所述測試音頻信號的一個或多個通道發送到所述低音揚聲器；接收所述內容音頻信號；對所述內容音頻信號執行低通濾波以獲得結果信號；將所述結果信號發送到所述低音揚聲器；對所述內容音頻信號進行高通濾波；以及將所述結果信號發送到所述高音揚聲器。
  34. 一種被配置為個性化至用戶的音頻信號的耳機，所述耳機包括：被配置成靠近用戶的耳朵的揚聲器，所述揚聲器被配置為發出所述音頻信號；被配置成靠近所述用戶的頭的傳感器，所述傳感器被配置成進行與所述用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的客觀的測量；處理器，其被耦接到所述揚聲器以及所述傳感器，所述處理器被配置為：從所述傳感器接收與所述用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的所述客觀的測量； 基於所述音頻信號和與所述用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的所述客觀的測量，不需要聽力的主觀測試，確定與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數；基於與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數來調整所述音頻信號以自動地補償期望的聽力傳遞函數和與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數之間的差異；以及將被調整的音頻信號發送到所述揚聲器。
  35. 如申請專利範圍第34項所述的耳機，其中所述音頻信號為內容音頻信號。
  36. 如申請專利範圍第34項所述的耳機，所述處理器被配置為基於與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數和表示關於人的聽力簡檔的資料的統計資訊來調整所述音頻信號。
  37. 如申請專利範圍第34項所述的耳機，所述傳感器為麥克風，所述麥克風被配置為：檢測與所述用戶相關聯的耳聲發射，所述耳聲發射被產生以響應於所述音頻信號；以及確定以下任何一項：與對應於與所述音頻信號相關聯的頻率的所述耳聲發射相關聯的聽力閾值、對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述耳聲發射的振幅、對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述耳聲發射的相位，以及對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述耳聲發射的延遲。
  38. 如申請專利範圍第34項所述的耳機，所述處理 器被配置為從外部資料庫發射與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數或將與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數發射到外部資料庫。
  39. 如申請專利範圍第34項所述的耳機，所述傳感器為電極、電容傳感器或麥克風。
  40. 如申請專利範圍第34項所述的耳機，所述傳感器被配置進行與所述用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的所述客觀的測量，包括所述傳感器被配置為：檢測與所述用戶相關聯的聽覺誘發電位響應，所述聽覺誘發電位響應被生成以響應於所述音頻信號；以及確定以下任意一項：與對應於與所述音頻信號相關聯的頻率的所述聽覺誘發電位響應相關聯的聽力閾值、對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述聽覺誘發電位響應的振幅，以及對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述聽覺誘發電位響應的延遲。
  41. 如申請專利範圍第34項所述的耳機，所述處理器還被配置為通過改善與所述聽力傳遞函數中的頻率的子集相關聯的所述聽力傳遞函數來連續地改善與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數。
  42. 一種用於個性化至用戶的音頻信號的方法，所述方法包括：向所述用戶播放所述音頻信號；進行與所述用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的客觀的測量； 基於所述音頻信號和與用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的所述客觀測量，在沒有聽力的主觀的測試的情況下，確定與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數；基於與所述用戶相關聯的聽力傳遞函數和表示關於人的聽力簡檔的資料的統計資訊，調整所述音頻信號以自動地補償期望的聽力傳遞函數和與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數之間的差異；以及將被調整的音頻信號發送到揚聲器。
  43. 如申請專利範圍第42項所述的方法，其中所述聽力傳遞函數從以下任意一項得到：與所述用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的所述客觀的測量中的頻率的振幅，與所述客觀的測量相關聯的所述頻率的聽力閾值、與所述用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的所述客觀的測量中的所述頻率的相移，以及與所述用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的所述客觀的測量中的所述頻率的延遲。
  44. 如申請專利範圍第42項所述的方法，所述進行所述客觀的測量包括：檢測與所述用戶相關聯的聽覺誘發電位響應，所述聽覺誘發電位響應被生成以響應於所述音頻信號；以及確定以下任意一項：與對應於與所述音頻信號相關聯的頻率的所述聽覺誘發電位響應相關聯的聽力閾值、對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述聽覺誘發電位響應的振幅，以及對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻 率的所述聽覺誘發電位的延遲。
  45. 如申請專利範圍第42項所述的方法，還包括：在所述將所述被調整的音頻信號發送到所述揚聲器的步驟之前，執行所述揚聲器的現場校準以考慮到不同用戶的耳朵的變化和耳塞的放置位置的變化。
  46. 如申請專利範圍第42項所述的方法，其中所述確定所述聽力傳遞函數包括：對所述音頻信號的多個響應進行組合。
  47. 如申請專利範圍第42項所述的方法，其中進行與所述用戶對所述音頻信號的聽力靈敏度相關聯的所述客觀的測量包括當所述用戶聽到所述音頻信號時記錄腦電圖(EEG)信號。
  48. 如申請專利範圍第47項所述的方法，其中所述確定所述聽力傳遞函數包括：比較所述音頻信號和EEG信號的頻率內容以確定所述聽力傳遞函數的低頻部分。
  49. 如申請專利範圍第47項所述的方法，其中所述確定所述聽力傳遞函數包括在聲學瞬變之後分析所述EEG信號以確定所述聽力傳遞函數的高頻部分。
  50. 如申請專利範圍第49項所述的方法，所述確定與所述用戶相關聯的所述聽力傳遞函數的步驟包括：檢測所述音頻信號中的瞬變聲音；對所述瞬變聲音的時間視窗執行傅裡葉變換以確定用戶的耳朵的耳蝸的受刺激部分； 記錄在所述瞬變聲音之前的時間視窗中的所述EEG信號的前均方根(pre-RMS)值；記錄在所述瞬變聲音之後的時間視窗中的所述EEG信號的後均方根(post-RMS)值；以及基於隨時間記錄的多個前均方根值來計算平均前均方根值；基於隨時間記錄的多個後均方根值來計算平均後均方根值；以及將所述平均前均方根值和所述平均後均方根值與所述多個聽力傳遞函數進行比較，以確定所述聽力傳遞函數的所述高頻部分。
  51. 如申請專利範圍第42項所述的方法，其中進行所述客觀的測量包括當所述用戶聽到所述音頻信號時測量耳聲發射。
  52. 如申請專利範圍第42項所述的方法，其中進行所述客觀的測量包括：檢測與所述用戶相關聯的耳聲發射，所述耳聲發射被生成以響應於所述音頻信號；以及確定以下任意一項：與對應於與所述音頻信號相關聯的頻率的所述耳聲發射相關聯的聽力閾值、對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述耳聲發射的振幅、對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述耳聲發射的相位測量，以及對應於與所述音頻信號相關聯的所述頻率的所述耳聲發射的延遲。
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