專利名稱：帶有協(xié)調(diào)聲音處理的雙耳助聽器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及雙耳助聽器系統(tǒng)，其具有第一助聽器和第二助聽器，各包括用于響應在聲音環(huán)境中的各麥克風接收的聲音信號來提供數(shù)字輸入信號的麥克風和A/D轉(zhuǎn)換器、適于根據(jù)預定的數(shù)字處理算法處理該數(shù)字輸入信號以產(chǎn)生經(jīng)處理的輸出信號的處理器、以及用于把各經(jīng)處理的聲音信號轉(zhuǎn)換成聲音輸出信號的D/A轉(zhuǎn)換器和輸出變換器。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有的助聽器通常包括數(shù)字信號處理器(DPS)，用于處理助聽器所接收的聲音，從而彌補用戶的聽力缺陷。如本領域所公知的，通過具有各種參數(shù)的信號處理算法來控制DSP的處理，以調(diào)整實際執(zhí)行的信號處理。在多聲道助聽器的每個頻率通道中的增益是這些參數(shù)的例子。
常常利用DSP的靈活性來提供多個不同的算法和/或確定算法的多個參數(shù)集。例如，不同的算法可用于噪聲抑制，如衰減不期望的信號并放大期望的信號。期望的信號通常是話音或音樂，而不期望的信號可能是背景聲音、餐館里的嘈雜聲、音樂(當話音是期望的信號時)、交通噪聲等。
通常有不同的算法或參數(shù)集用于在不同的聲音環(huán)境中提供舒適和清晰的再現(xiàn)聲音質(zhì)量，聲音環(huán)境如談話、嘈雜談話、餐館嘈雜音、音樂、交通噪聲等。從不同聲音環(huán)境中獲取的音頻信號可能具有非常不同的特性，如平均和最大聲壓等級(SPL)和/或頻率成分。因此，在帶有DSP的助聽器中，每種類型的聲音環(huán)境可與特定的程序相關聯(lián)，其中在特定聲音環(huán)境中聲音處理算法的算法參數(shù)的特定設置可提供最優(yōu)信號質(zhì)量的經(jīng)處理聲音。通常這樣的一組參數(shù)包括與寬帶增益相關的參數(shù)、頻率選擇過慮算法的斜率或轉(zhuǎn)角頻率(corner frequency)、控制如拐點的參數(shù)以及自動增益控制(AGC)算法壓縮比。
這樣，當今基于DSP的助聽設備通常設置有若干不同的程序，每個程序被裁制成適應于特定的聲音環(huán)境類別和/或特定的用戶喜好。每個這類程序的信號處理特性通常在初始裝配階段在配售店里確定，并通過在助聽器的非易失性存儲區(qū)中激活相應的算法和算法參數(shù)和/或向該非易失性存儲區(qū)傳送相應的算法和算法參數(shù)將其編程到該設備中。
某些已知的助聽器能夠自動把用戶的聲音環(huán)境分類到若干相關的或典型的日常聲音環(huán)境類別中的一個，如談話、嘈雜談話、餐館嘈雜音、音樂、交通噪聲等。
所獲取的分類結(jié)果可用于助聽器自動選擇助聽器的信號處理特性，如自動切換到最適合該環(huán)境的算法。這樣的助聽器可以在各種聲音環(huán)境中對各助聽器用戶維持最優(yōu)的聲音質(zhì)量和/或話音清晰度。
US5,687,241公開了一種基于DSP的多聲道助聽設備，其使用連續(xù)的判定，或計算輸入信號振幅分布的一個或幾個百分比值來區(qū)分話音和噪聲輸入信號。根據(jù)所檢測的話音和噪聲等級來調(diào)整若干頻率聲道的每個的增益值。
但是，僅僅區(qū)分話音和噪聲還不夠，還希望能夠提供更精細的聲音環(huán)境特征。例如，希望不僅能根據(jù)背景噪聲的等級還能夠根據(jù)背景噪聲的另外信號特性在全向(omni-directional)和定向(directional)麥克風預設程序之間切換。在助聽器的用戶與另外的處在背景噪聲條件的個體進行交流的情況下，能夠識別和區(qū)分背景噪聲類型將是有益的。在噪聲是交通噪聲的情況下可選擇全向操作，使得用戶可清楚聽到車輛的到來，而與到來的方向無關。另一方面，如果識別背景噪聲是嘈雜噪聲，可選擇定向收聽程序，使得用戶在會話期間能夠以改進的信噪比(SNR)來聽目標話音。
使用隱馬爾可夫模型來分析和分類麥克風信號，可得到麥克風信號的詳細特征。隱馬爾可夫模型可根據(jù)在短時間和長時間的變化來建模隨機的和非固定的信號。在語音識別中可使用隱馬爾可夫模型來建模語音信號的統(tǒng)計屬性。在《Proceedings of the IEEE》1989年二月第二期(VOL77)發(fā)表的文章“A Tutorial on Hidden Markov Models andSelected Applications in Speech Recognition”包含有隱馬爾可夫模型在語音識別中應用的詳盡說明。
WO 01/76321公開了一種助聽器，其使用一個或幾個預定的隱馬爾可夫模型來處理從收聽環(huán)境中獲得的聲音信號，并因此自動識別和分類聲音環(huán)境。該助聽器可使用所確定的分類結(jié)果來控制信號處理算法的參數(shù)值，或控制不同算法之間的切換，以便對給定的聲音環(huán)境最優(yōu)地適應助聽器的信號處理。
不同的可用信號處理算法可以顯著改變信號特征。在雙耳助聽器系統(tǒng)中，重要的是，對于兩個助聽器的聲音環(huán)境判定應該是一樣的。但是，在用戶兩個耳朵的聲音特征可能有很大不同，時常發(fā)生對用戶兩個耳朵的聲音環(huán)境判斷不同的情況，這導致所不期望的對用戶的每個耳朵的不同聲音信號處理。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種雙耳助聽器系統(tǒng)，其中對兩個助聽器的聲音環(huán)境判定是一樣的，這樣可以協(xié)調(diào)兩個助聽器中的信號處理，并且可同時在兩個耳朵向用戶提供期望的經(jīng)處理的聲音。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供上述類型的雙耳助聽器系統(tǒng)來實現(xiàn)這一目的和其他目的，其中，各助聽器或通過有線鏈路或通過無線鏈路連接到至少一個雙耳聲音環(huán)境檢測器，該檢測器根據(jù)至少一個來自第一助聽器的信號和至少一個來自第二助聽器的信號對該雙耳助聽器系統(tǒng)的用戶周圍的聲音環(huán)境進行雙耳判定，因此根據(jù)雙耳信號來判定該聲音環(huán)境。該一個或多個雙耳聲音環(huán)境檢測器對第一和第二助聽器的每個提供輸出，以選擇每個助聽器處理器的信號處理算法，從而使該雙耳助聽器系統(tǒng)的助聽器執(zhí)行協(xié)調(diào)的聲音處理。
按照這種方式，兩個助聽器可根據(jù)共同的聲音環(huán)境判定來處理聲音?？赏ㄟ^一個共同的環(huán)境檢測器來執(zhí)行聲音環(huán)境判定，例如，檢測器位于一個助聽器中或位于遠程控件中，或者也可通過多個環(huán)境檢測器來執(zhí)行聲音環(huán)境判定，如在第一和第二助聽器中的環(huán)境檢測器。
當用戶的兩個耳朵大致有相同的聽力缺陷的情況下，并且聲音環(huán)境是全向的，即聲音環(huán)境不隨方向改變，在各助聽器中的協(xié)調(diào)聲音處理導致在各助聽器的信號處理器中執(zhí)行相同的信號處理算法。在該助聽器的用戶具有雙耳聽力缺陷的情況下，可能希望信號處理算法不同，以彌補不同的雙耳聽力缺陷。
雙耳聲音環(huán)境檢測是本發(fā)明的重要優(yōu)點，它比單耳檢測更精確，因其考慮了來自兩個耳朵的信號。
本發(fā)明的另外一個優(yōu)點是在雙耳助聽器系統(tǒng)的各助聽器中的信號處理是協(xié)調(diào)的，因?qū)蓚€助聽器的聲音環(huán)境檢測是一樣的。


為了更好理解本發(fā)明，現(xiàn)在參照示例性的附圖，其中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的帶有聲音環(huán)境分類的單耳助聽器的示意圖；圖2示出了本發(fā)明第一實施例的示意圖；
圖3示出了本發(fā)明第二實施例的示意圖；圖4示出了本發(fā)明第三實施例的示意圖；以及圖5示出了本發(fā)明第四實施例的示意圖。
具體實施例方式
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的帶有聲音環(huán)境分類功能的單耳助聽器10的示意圖。
該單耳助聽器10包括用于響應在聲音環(huán)境中的麥克風12接收的聲音信號提供數(shù)字輸入信號14的第一麥克風12和第一A/D轉(zhuǎn)換器(未示出)；用于響應在麥克風16接收的聲音信號提供數(shù)字輸入信號18的第二麥克風16和第二A/D轉(zhuǎn)換器(未示出)；處理器20，適于根據(jù)預定的信號處理算法來處理數(shù)字輸入信號14、18，以產(chǎn)生經(jīng)處理的輸出信號22；以及D/A轉(zhuǎn)換器(未示出)和輸出變換器24，用于把各經(jīng)處理的聲音信號22轉(zhuǎn)換成聲音輸出信號。
助聽器10還包括聲音環(huán)境檢測器26，用于判定助聽器10的用戶周圍的聲音環(huán)境。根據(jù)麥克風12、16的輸出信號來進行判定。根據(jù)該判定，聲音環(huán)境檢測器26向助聽器處理器20提供輸出28，以選擇適合于所判定聲音環(huán)境的信號處理算法。這樣，助聽器處理器20自動切換到最合適所確定環(huán)境的算法，因此在各種聲音環(huán)境中可維持最優(yōu)的聲音質(zhì)量和/或話音清晰度。
處理器20的信號處理算法可執(zhí)行各種形式的噪聲消除和動態(tài)范圍壓縮以及各種其他信號處理任務。
聲音環(huán)境檢測器26包括特征提取器30，用于確定所接收聲音信號的特征參數(shù)。特征提取器30把未處理的聲音輸入14、18映射到聲音特性，即特征參數(shù)。這些特性可以是信號功率、波譜數(shù)據(jù)和其他公知的特性。
聲音環(huán)境檢測器26還包括環(huán)境分類器32，用于根據(jù)所確定特征參數(shù)來分類聲音環(huán)境。該環(huán)境分類器把聲音分類到若干環(huán)境類，例如談話、嘈雜談話、餐館嘈雜音、音樂、交通噪聲等。該分類過程可由簡單的近鄰搜索、神經(jīng)網(wǎng)絡、隱馬耳可夫模型系統(tǒng)或其他可用于模式識別的系統(tǒng)來實現(xiàn)。該環(huán)境分類處理的輸出可以是只包含一個環(huán)境類的“硬”分類，或者是一組可能的類，并給出該聲音屬于各個類的概率。其他的輸出也是可以的。
聲音環(huán)境檢測器26還包括參數(shù)映射34，用于提供輸出28來選擇信號處理算法。
參數(shù)映射34把環(huán)境分類32的輸出映射到的一組參數(shù)，用于助聽器聲音處理器20。這種參數(shù)的例子是噪聲消除的量、增益的量和HF增益的量。也可以包含其他參數(shù)。
圖2至圖5示出了本發(fā)明的各種優(yōu)選實施例。所示出的雙耳助聽器系統(tǒng)1包括第一助聽器10和第二助聽器10’，它們各包括第一麥克風12、12’和A/D轉(zhuǎn)換器(未示出)和第二麥克風16、16’和A/D轉(zhuǎn)換器(未示出)，用于響應從聲音環(huán)境中各麥克風12、12’、16、16’接收的聲音信號提供數(shù)字輸入信號14、14’、18、18’；處理器20、20’，適于根據(jù)預定的信號處理算法來處理該數(shù)字輸入信號14、14’、18、18’，以產(chǎn)生經(jīng)處理的輸出信號22、22’；以及D/A轉(zhuǎn)換器(未示出)和輸出變換器24、24’，用于把各經(jīng)處理的聲音信號22、22’轉(zhuǎn)換成聲音輸出信號。
在圖2至圖4示出的實施例中，雙耳助聽器系統(tǒng)1的每個助聽器10、10’還包括雙耳聲音環(huán)境檢測器26、26’，用于判定該雙耳助聽器系統(tǒng)1的用戶周圍的聲音環(huán)境。根據(jù)各麥克風12、12’、16、16’的輸出信號進行該判定。根據(jù)該判定，雙耳聲音環(huán)境檢測器26、26’向助聽器處理器20、20’提供輸出28、28’，以選擇適合于所判定聲音環(huán)境的信號處理算法。這樣，雙耳聲音環(huán)境檢測器26、26’根據(jù)來自兩個助聽器的信號即雙耳的信號判定聲音環(huán)境，因此助聽器處理器20、20’以協(xié)調(diào)的方式自動切換到最合適于所判定聲音環(huán)境的算法，從而通過雙耳助聽器系統(tǒng)1可在各種聲音環(huán)境中維持最優(yōu)的聲音質(zhì)量和/或話音清晰度。
在圖2至圖4中示出的雙耳聲音環(huán)境檢測器26、26’與圖1中所示的雙耳聲音環(huán)境檢測器相類似，但是單耳環(huán)境檢測器只接收來自一個助聽器的輸入，而雙耳聲音環(huán)境檢測器26、26’的每個接收來自兩個助聽器的輸入。這樣，根據(jù)本發(fā)明，信號在助聽器10、10’之間傳輸，因此協(xié)調(diào)地選擇由信號處理器20、20’執(zhí)行的算法，如在全向聲音環(huán)境的情況下，即聲音環(huán)境不隨方向改變，除非在兩個耳朵有聽力缺陷補償中可能差異，同樣地選擇算法。
在圖2的實施例中，來自助聽器10、10’其中一個的麥克風12、12’、16、16’的未處理的信號14、14’、18、18’傳送到另外的助聽器并輸出到各特征提取器30、30’。這樣根據(jù)同樣的四個輸入信號進行每個助聽器中的特征提取，因此在兩個助聽器10、10’將以雙耳的方式判定同樣的聲音環(huán)境特征參數(shù)。
該信號可以按模擬形式或按數(shù)字形式傳輸，并且通信信道可以是有線的或無線的。
在圖3所示的實施例中，助聽器10、10’的特征提取器30、30’的輸出36、36’各被傳輸?shù)搅硗獾闹犉?0’、10。然后環(huán)境分類器32、32’在兩組特征36、36’上操作以判定該環(huán)境。由于兩個環(huán)境分類器32、32’接收同樣的數(shù)據(jù)，它們將產(chǎn)生同樣的輸出。
在圖4所示的實施例中，助聽器10、10’的環(huán)境分類器32、32’的輸出38、38’各被傳輸?shù)搅硗獾闹犉?0、10’。然后參數(shù)映射34、34’在兩個輸入38、38’上操作以產(chǎn)生用于處理器算法的參數(shù)，但是由于兩個參數(shù)映射單元34、34’接收同樣的輸入，因此產(chǎn)生同樣的參數(shù)值。
該實施例具有若干優(yōu)點通常分類系統(tǒng)要考慮過去的數(shù)據(jù)和現(xiàn)在的數(shù)據(jù)，因此需要存儲器。這樣的系統(tǒng)對丟失數(shù)據(jù)敏感，因分類要依賴于完整的數(shù)據(jù)集。因此要求數(shù)據(jù)鏈路是安全的，以保證數(shù)據(jù)可傳輸。所述參數(shù)映射可以在沒有存儲器的條件下實現(xiàn)，因此在生成參數(shù)時只考慮現(xiàn)在的數(shù)據(jù)。這使得系統(tǒng)更具魯棒性(robust)以應付數(shù)據(jù)丟失和延遲的情況，因在數(shù)據(jù)丟失的情況下，參數(shù)映射只是簡單重用舊的數(shù)據(jù)。這當然會延遲校正動作，但用戶看來系統(tǒng)是同步的。
傳輸數(shù)據(jù)速率低，因只需傳輸用于環(huán)境分類的一組概率值和邏輯值。
可以接受更高的延遲。通過在根據(jù)參數(shù)映射的輸出而變化的變量上施加時間常量，可以對由延遲引起的任何差異進行平滑處理。如前所述，重要的是兩個助聽設備的信號處理要相協(xié)調(diào)。如果允許幾秒的傳輸周期，該系統(tǒng)可以按每秒3-4個傳輸來操作。
在圖5示出了帶有遠程控件40的雙耳助聽器系統(tǒng)1。環(huán)境檢測器26位于遠程控件40。所需要的信號傳輸?shù)絻蓚€助聽器或從兩個助聽器傳輸。
權(quán)利要求
1.一種雙耳助聽器系統(tǒng)，包括第一助聽器和第二助聽器，它們各包括麥克風和A/D轉(zhuǎn)換器，用于響應在聲音環(huán)境中的各麥克風接收的聲音信號來提供數(shù)字輸入信號，處理器，適于根據(jù)預定的信號處理算法處理該數(shù)字輸入信號，以產(chǎn)生經(jīng)處理的輸出信號，和D/A轉(zhuǎn)換器與輸出變換器，用于把各經(jīng)處理的聲音信號轉(zhuǎn)換成聲音輸出信號，以及雙耳聲音環(huán)境檢測器，用于根據(jù)至少一個來自第一助聽器的信號和至少一個來自第二助聽器的信號對該雙耳助聽器系統(tǒng)的用戶周圍的聲音環(huán)境進行雙耳判定，從而對第一和第二助聽器的每個提供輸出，以選擇所述的各助聽器處理器中每個的信號處理算法，使得該雙耳助聽器系統(tǒng)的各助聽器執(zhí)行協(xié)調(diào)的聲音處理。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中具有用于每個所述數(shù)字輸入信號的輸入的所述雙耳聲音環(huán)境檢測器設置在該系統(tǒng)的遠程控件中。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述雙耳聲音環(huán)境檢測器設置在一個所述助聽器中并為另外的助聽器提供輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個所述助聽器包括所述雙耳聲音環(huán)境檢測器。
5.一種根據(jù)任何上述權(quán)利要求中所述的系統(tǒng)，其中所述雙耳聲音環(huán)境檢測器包括特征提取器，用于確定所接收聲音信號的特征參數(shù)，環(huán)境分類器，用于根據(jù)所確定的特征參數(shù)分類該聲音環(huán)境，以及參數(shù)映射，用于提供輸出以選擇信號處理算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的系統(tǒng)，其中所述特征提取器中的每個具有用于每個所述數(shù)字輸入信號的輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的系統(tǒng)，其中所述環(huán)境分類器中的每個具有連接到每個所述特征提取器的輸入。
8.根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的系統(tǒng)，其中所述各參數(shù)映射的每個具有連接到每個所述環(huán)境分類器的輸入。
全文摘要
本發(fā)明涉及雙耳助聽器系統(tǒng)，其包括第一助聽器和第二助聽器，它們的每個各包括麥克風和A/D轉(zhuǎn)換器，用于響應在聲音環(huán)境中的各麥克風接收的聲音信號來提供數(shù)字輸入信號，處理器，適于根據(jù)預定的信號處理算法處理該數(shù)字輸入信號，以產(chǎn)生經(jīng)處理的輸出信號，和D/A轉(zhuǎn)換器與輸出變換器，用于把經(jīng)處理的聲音信號轉(zhuǎn)換成聲音輸出信號；以及雙耳聲音環(huán)境檢測器，用于根據(jù)至少一個來自第一助聽器的信號和至少一個來自第二助聽器的信號對該雙耳助聽器系統(tǒng)的用戶周圍的聲音環(huán)境進行雙耳判定，從而對第一和第二助聽器的每個提供輸出，以選擇各助聽器處理器中每個的信號處理算法，使得該雙耳助聽器系統(tǒng)的助聽器執(zhí)行協(xié)調(diào)的聲音處理。
文檔編號H04R25/00GK1813491SQ200480017814
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者布賴恩·達姆·彼澤森 申請人:Gn瑞聲達A/S