專利名稱：用于提高具有高頻聽力損失的主體的空間聽覺能力的移頻應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及配置移頻方案以對主體佩戴的助聽器接收的 頻率進行移位的方法及適于執(zhí)行所述移位的裝置。本發(fā)明還涉及適于 對進入的聲音進行移頻的助聽器。更具體地，本發(fā)明涉及移頻以提高 具有高頻聽力損失的主體的空間聽覺能力。
背景技術(shù)：
遭受聽力損失的人群大多數(shù)通常在感測聲音信號的高頻方面有 問題。這是主要問題，因為，眾所周知，聲音信號的高頻在空間聽覺 方面提供優(yōu)點，如確定所感測聲音的位置或起源的能力("聲音定 位")。因此，空間聽覺對于人們感知聲音、與環(huán)境交互及在環(huán)境中定 位的能力非常重要。對于更復(fù)雜的傾聽情形如雞尾酒會更是如此，其 中空間聽覺使人們能感知地區(qū)分不同聲音源，從而導(dǎo)致更好的語言可
懂度[例如，參見Bronkhorst， A. W. (2000)， "The cocktail party phenomenon: A review of research on speech intelligibility in multiple-talker conditions, ，， Acta Acust.Acust. ， 86， 117-128]。
從所述心理聲學(xué)文獻可明顯看出，除了耳間時間和級差之外，聲 音定位由單耳頻譜線索即通常在高于3kHz的頻率出現(xiàn)的尖峰和凹陷 傳遞[例如，參見Middlebrooks， J. C. ， and Green， D. M. (1991)，
"Sound localization by human listeners, ，， Ann. Rev. Psychol.， 42， 135—159; Wightman， F. L. ， and Kistler， D. J. (1997)，
"Factorsaffectingtherelativesalienceof sound localization cues, ，， In: R. H. GilkeyandT. A. Anderson (eds.)， Binaural and Spatial Hearing in Real and Virtual Environments, Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 1—23]。 由于聽力受損
主體通常在感測高于3kHz頻率的能力方面受損害，因而他們遭受降 低的空間聽覺能力。
原則上，術(shù)語"移頻"意味著改變信號頻譜的多種不同方法。例 如，"頻率壓縮"指將(較寬的)源頻區(qū)壓縮為更窄的目標(biāo)頻區(qū)，例
如，通過丟棄每第n個頻率分析帶并將其余頻帶在頻域中"推"在一
起實現(xiàn)。在本發(fā)明上下文中，這將被稱為頻率壓縮方法。"頻率降低" 指將高頻源區(qū)移位到較低頻率的目標(biāo)區(qū)而不丟棄所移位高頻頻帶中 包含的任何頻譜信息。而是，被移位的較高頻率或完全替換較低頻率 或與較低頻率混合。在本發(fā)明上下文中，這將稱為頻率降低方法。原 則上，兩種類型的方法均可在給定輸入頻譜的所有或者僅僅部分頻率 上實施。在本發(fā)明上下文中，兩種方法均用于向下移位較高的頻率， 或通過壓縮或通過降低。然而，總的來說，可以有一個或多個高頻源 頻帶向下移位到一個或多個低頻目標(biāo)頻帶，也可以有另 一甚至更低的 頻帶("基帶")不受移位的影響。
助聽器中特定頻區(qū)的移頻是公知的提高助聽器用戶受益的技術(shù)。
例如，專利申請W0 2005/015952描述了目標(biāo)在于提高聽力受損主體 的空間聽覺能力的系統(tǒng)。所提出的系統(tǒng)丟棄每第n個頻率分析帶并將 其余頻帶推在一起，因而應(yīng)用頻率壓縮。因此，空間上突出的高頻線 索被假定為在較低的頻率進行復(fù)制。
總體上，助聽器可以是耳后式(BTE)、大部分耳內(nèi)式(MIC)、耳 內(nèi)式(ITE)、深耳道式(CIC)或耳道式接收器(RITE)類型。
專利申請EP 1， 742， 509涉及通過合成聽力裝置的音頻輸入信號 而消除聲反饋及噪聲。即使該方法使用移頻，但在現(xiàn)有技術(shù)方法中移 頻的目的在于消除助聽器中的聲反饋和噪聲，而不是提高空間聽覺能 力。
即使上面提及的現(xiàn)有技術(shù)方法對許多主體提供提高的聽覺能力， 甚至聽力受損主體也可從其受益，但是仍存在實現(xiàn)助聽器中移頻效果 的進一步提高從而提高聽力受損主體的空間聽覺的問題。

發(fā)明內(nèi)容
在此公開了一種配置移頻方案的方法，其將主體佩戴的助聽器接 收的音頻信號的一組所接收頻率移位到移位后的一組頻率，其中所述 方法包括
-確定主體感測音頻頻率的能力的至少一隨主體而變的參數(shù)指示 及一個或多個頻譜線索的頻率位置的至少一隨主體而變的參數(shù)指示；
-基于所確定的隨主體而變的參數(shù)配置隨主體而變的移頻過程， 所述隨主體而變的移頻被配置以提高主體的空間聽覺能力；及
-使助聽器適于執(zhí)行所配置的隨主體而變的移頻。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，主體由于聽力受損而對其只有有限接近的音 頻頻率被移位到所述主體借助于助聽器可感測的頻率。移位過程的配 置基于該特定主體感測音頻頻率的能力的至少一隨主體而變的參數(shù) 指示(如聽力圖)及一個或多個頻譜線索特別是空間上突出的頻譜線 索的頻率位置的至少一隨主體而變的參數(shù)指示。具體地，可以預(yù)見， 通過基于對每一個體確定的至少一參數(shù)執(zhí)行隨主體而變的移頻，主體 的空間聽覺能力可得以大大提高。
在此所述的方法的實施例使用多種有聽力學(xué)動機的方法，以提高 具有高頻聽力損傷的主體的空間聽覺能力。
此外，由于隨主體而變的移頻基于預(yù)先確定的客觀測量的參數(shù)， 移頻的配置可以可再現(xiàn)的方式及可控的質(zhì)量執(zhí)行。例如，所述配置與 執(zhí)行所述配置的人不太有關(guān)甚至與其完全無關(guān)。
因此，移位的準(zhǔn)確細節(jié)基于關(guān)于主體的聽力損失的信息及空間上 突出的頻譜線索的頻率位置確定。
如前所述，由于聽力受損主體通常在感測髙于3kHz的頻率的能 力方面受損害，他們遭受降低的空間聽覺能力。因此，本發(fā)明的優(yōu)點 在于，在一實施例中，移頻被配置成向下移位至少一高頻源區(qū)。
術(shù)語"頻譜線索"在此用于指所接收頻譜的特性(如尖峰和凹陷)， 即，具體地，將被向下移位以提高主體的空間聽覺能力的高頻頻譜信 息。因而，空間上突出的頻譜線索是攜帶主體可使用于聲音定位的線
索，或者，更一般地，可使用于空間聽覺目的的線索。
相對于上述空間聽覺突出的頻譜線索由于人外耳的物理結(jié)構(gòu)而
出現(xiàn)且通常按所謂的與頭有關(guān)的傳遞函數(shù)(HRTF)進行測量[例如， 參見Wightman， F. ， and Kistler， D. (2005)，"Measurement and validation of human HRTFs for use in hearing research, ，， Acta Acust. Acust. ， 91， 429-439]。
因此，在一實施例中，確定隨主體而變的參數(shù)包括所述主體的至 少一外耳的一個或多個解剖學(xué)特征的物理尺寸的幾何測量。
在另一實施例中，確定所述至少一隨主體而變的參數(shù)包括所述主 體的頭部的物理尺寸的幾何測量，因而提供特別簡單的幾何測量。主 體的外耳或頭部的所述幾何測量可確定哪一移頻配置適合于該主體。 該實施例的另一優(yōu)點在于幾何測量是客觀的且可再現(xiàn)的測量。
由于主體感測高頻頻譜線索的能力取決于主體的聽力損失情況 和這些線索的頻率位置，對每一主體執(zhí)行相同的移頻將不是最佳的做 法，因此，在此所述方法的實施例的優(yōu)點在于所述移頻隨主體而變。
在一實施例中，所述方法包括將所述幾何測量與外耳的預(yù)定物理 模型進行比較[例如，參見Shaw， E. A. G. (1997), "Acoustical features of the human external ear, ，， In: R. H. Gilkey and T. A. Anderson (eds. )， Binaural and Spatial Hearing in Real and Virtual Environments, Mahwah， NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 25-47]以確定包含頻譜線索尤其是空間上突出的頻譜線索的至少一 源頻區(qū)。這使能估計這些線索中的哪些可用于具有給定聽力損失的特 定人及哪些不可用?；谠摴烙?，可導(dǎo)出移位方案，其對特定人優(yōu)化 所移位線索的可及性。所述主體耳朵的幾何測量與預(yù)定物理模型的比 較具有改善移頻配置的優(yōu)點，因為關(guān)于空間上突出的頻譜線索的頻率 位置的信息可與關(guān)于同一主體的聽力損傷的信息結(jié)合。
在一實施例中，所述幾何測量是至少一物理尺寸的測量，即外耳 本身、外耳腔、耳道或外耳的任何其它解剖學(xué)特征的寬度、深度或高 度。外耳的解剖學(xué)特征確定空間上突出的線索的幅度及頻率位置，這
是為什么對聽力受損主體的耳朵或頭部的這些解剖學(xué)部分進行幾何 測量具有優(yōu)點的原因。
在一實施例中，與頭部和外耳有關(guān)的所述至少一隨主體而變的物 理參數(shù)是下述中的一個或多個的指示 一個或多個預(yù)定頻譜線索如頻 譜尖峰和凹陷的頻率位置、主體的與頭有關(guān)的傳遞函數(shù)、主體的裸耳 或耳道諧振、或其組合。
在一實施例中，所述至少一隨主體而變的物理參數(shù)可簡單地源自 關(guān)于所述主體的人口統(tǒng)計學(xué)信息。例如，主體的年齡、性別和身高已 知對主體的外耳的物理尺寸有影響。因此，這種類型的信息也可提供 空間上突出的頻譜線索的頻率位置的指示。
如上所述，所有上述因素均隨主體而變且影響高頻頻譜線索的頻 率位置。在此所述方法的優(yōu)點在于，通過考慮這些因素中的一個、部 分或全部及通過將它們與來自聽力圖的信息結(jié)合，主體的空間聽覺能 力得以提高甚至最優(yōu)化。因而，可對聽力受損主體確定特定移頻方案， 使得該主體感測空間聽覺線索的能力得以提高。
除頻率壓縮和頻率降低之間的區(qū)別之外，在本說明書中描述的移 頻方法可再分為多種不同的有聽力學(xué)動機的方法以選擇和移位高頻 頻譜線索。這些方法之間最重要的區(qū)別在于被向下移位的頻譜線索是 寬帶還是窄帶線索。與此直接有關(guān)的是用于預(yù)測空間上突出的頻譜線 索的頻率位置的幾何模型中所需要的細節(jié)程度。不同方法闡述如下。
總的來說，如果給定物理對象的大小與碰撞聲音的波長可比，則 所述對象將對所述聲音構(gòu)成障礙因而將影響所述聲音。聲學(xué)測量表
明，人頭對高于約lkHz的頻率開始有影響[參見Durrant， J. D. ， and Lovrinic， J. H. (1995)， Bases of Hearing Science, Baltimore, Maryland: Williams & Wilkins]。這意味著，如果寬帶聲源位于聽 者的一側(cè)上，貝lj，作為聲交互作用的結(jié)果，耳朵靠近所述聲源處的聲 壓增大，而遠離所述聲源處的聲壓減小。聲信號的這種增大和衰減在 比較大的頻率范圍出現(xiàn)，因而可被視為寬帶效應(yīng)。在文獻中，這通常 被稱為"頭陰影效應(yīng)"[例如，參見Shaw， E. A. G. (1997)，"Acoustical features of the human external ear, ，， In: R. I-I. Gilkey and T. A. Anderson (eds. )， Binaural and Spatial Hearing in Real and Virtual Environments, Mahwah， NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 25-47]。
配置移頻算法的第一有聽力學(xué)動機的方法包括，對由主體的聽力 損失確定的給定頻率帶寬，盡可能多地恢復(fù)頭陰影效應(yīng)。實際上，選 擇頻區(qū)使得對于給定頻率帶寬，跨聽者的兩個耳朵平均提供最大的聲 信號增大和衰減。所述移位是有利的，因為正常聽力聽者已知在復(fù)雜 收聽情況下如雞尾酒會可從高頻頭陰影效應(yīng)受益，其中在所述復(fù)雜收 聽情況下有多個時間和頻率重疊的聲源。用以說明，如果目標(biāo)源在聽 者頭部的一側(cè)而干擾源在另一側(cè)，則由于頭陰影效應(yīng)，在與所述目標(biāo) 源同一側(cè)的耳朵處將有更大的信噪比(SNR)。類似地，在干擾源側(cè)的 耳朵處將有較低的SNR。所述頭陰影可在目標(biāo)耳朵處導(dǎo)致7-8dB的SNR 提高，正常聽力主體已知在所述情況下通過關(guān)注該"更好的"耳朵而 可獲得更好的語言可懂度[參見B醒khorst, A. ￥. ， and Brungart， D. S. (2005), "Advances in research on spatial and binaural hearing, ，， Acta Acust. Acust. ， 91， V-XII]。
在移頻方案的一實施例中，具有總最大頭陰影效應(yīng)的頻區(qū)因而被 確定和移位。同時，頻率降低方法似乎最適于該實施，原則上也可使 用頻率壓縮。假定2kHz的帶寬可用于移位，6-8kHz的頻區(qū)對于大量 主體而言應(yīng)是好的初始選擇。這是因為，對20個主體的測量平均值 表明，頭陰影效應(yīng)在該頻帶最大[參見Mehrgardt， S. ， andMellert， V. (1977)， "Transformation characteristics of the external human ear," J. Acoust. Soc. Am. ， 61， 1567-1576]。然而，由于 一些主體的聽力損失結(jié)構(gòu)，需要對其移位更小或更寬的頻率帶寬。此 外，6-8kHz頻帶并非對于每一主體均是最佳選擇，因為頭部大小影 響頭陰影效應(yīng)最顯著的頻率。因此，在移頻方案的一些實施例中，這 些因素均被考慮。意于恢復(fù)頭陰影效應(yīng)的實施主要用于具有更嚴(yán)重聽 力損失的主體。這些主體具有減少的頻率選擇性，因而具有較少的感
測或解析好的頻譜尖峰和凹陷的機會[例如，參見Moore， B. C. J. (1998)， Cochlear Hearing Loss, London: Whurr Publishers Ltd.]。 由于人外耳遠小于人頭部，其影響較高頻率即大約高于3kHz的 碰撞聲波[例如，參見Weinrich， S. (1982)， "The problem of front-back localization in binaural hearing, ，， Scand. Audiol. Suppl.， 15， 135—145; Wightman， F. L. ， andKistler， D. J. (1997)，
"Factorsaffectingtherelativesalienceof sound localization cues, " In: R. H. GilkeyandT. A. Anderson (eds.)， Binaural and Spatial Hearing in Real and Virtual Environments, Mahwah， NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 1-23]。 由于心耳具有 非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其以復(fù)雜的方式改變高頻聲音。更具體地，心耳可 被視為與方向有關(guān)的濾波器，其將頻譜尖峰和凹陷引入耳信號，所述 信號隨源位置變化[例如，參見Carlile， S. ， Martin, R. ， and McAnally，K. (2005)， "Spectralinformation in sound localization," Int. Rev. Ne訓(xùn)biol. ， 70， 399-434]。這些特征 被廣泛認(rèn)為負(fù)責(zé)提高正常聽力聽者的定位性能，特別是在垂直面中或 辨別正面和后面源時[例如，參見Middlebrooks， J. C. ， and Green, D. M. (1991)， "Sound localization by human listeners, ，， Ann. Rev. Psychol. ， 42， 135-159]。相比于頭陰影效應(yīng)，這些頻譜線索 更窄帶。此外，它們與更小解剖學(xué)特征的尺寸如外耳腔、耳珠或耳廓 的寬度、深度和高度相關(guān)聯(lián),[參見Lopez-Poveda， E. A. (1996)， "The physical origin and physiological coding of pirma-based spectral cues, ，，PhD Thesis, Dept.of Human Sciences, Loughborough University, U幻。因此，為預(yù)測這些線索的頻率位置， 需要精細得多的人外耳幾何測量和模型。
在移頻方案的一些實施例中， 一個或多個單個頻譜尖峰和凹陷在 其范圍內(nèi)最大變化的頻區(qū)因而基于部分或所有相關(guān)解剖學(xué)特征的物 理尺寸的測量與現(xiàn)有模型的比較進行確定[例如，參見Shaw， E. A. G.
(1997)， "Acoustical features of the human external ear, ，， In:
R. H. Gilkey and T. A. Anderson (eds. )， Binaural and Spatial
Hearing in Real and Virtual Environments, Mahwah， NJ: Lawrence
Erlbaum Associates, 25-47; Lopez-Poveda， E. A. ， andMeddis， R.
(1996)， "A physical model of sound diffraction and reflection
in the human concha,，， 丄Acoust. Soc. Am. ， 100， 3248-3259]。
之后，或通過頻率降低技術(shù)或通過頻率壓縮技術(shù)，這些源頻區(qū)被向下
移位到具有先前基于主體的聽力圖確定的某些帶寬的目標(biāo)頻帶。這種
實施主要用于具有輕微聽力損失因而具有足夠其余頻率選擇性的主
體，這樣，所述主體具有高得多的感測或解析好頻譜尖峰和凹陷的機 會。
除了上面概述的實施例之外，可以有其它實施方式。例如，給定 頻譜線索在其范圍內(nèi)變化最大的頻區(qū)也可總體上從心耳的物理尺寸 預(yù)測或者不僅僅從那些較小的解剖學(xué)構(gòu)件預(yù)測。因此，不太精細的幾 何學(xué)模型足以用于選擇將被向下移位的適當(dāng)頻區(qū)。甚至更不精細的模 型也可基于關(guān)于主體的人口統(tǒng)計學(xué)信息如年齡、性別和身高預(yù)測空間 上突出的頻譜線索的頻率位置。
在一實施例中，所述方法還包括增強主體的與頭有關(guān)的傳遞函數(shù) 的各個頻譜線索。作為例子，所述方法可包括增強頻譜尖峰或凹陷， 其中心頻率與外耳的某些解剖學(xué)特征的某些物理尺寸相關(guān)聯(lián)，因而可 在耳朵幾何模型的幫助下進行預(yù)測，其通過增大尖峰和/或衰減鄰近 所述尖峰的能量或者通過衰減凹陷和/或增大鄰近所述凹陷的能量進 行。該實施例的優(yōu)點在于，在這些頻譜特征被增強時，正常聽力和聽 力受損主體均能夠更好地感測這些頻譜特征[例如，參見DiGiovanni， J. J, ， and Nair, P. (2006), "Auditory filters and the benefit measured from spectral enhancement, " J. Acoust. Soc. Am. ， 120， 1529-1538]。
在一實施例中，配置隨主體而變的移頻包括確定移位后的頻區(qū)的 隨主體而變的帶寬及未改變基帶和替換頻區(qū)之間的移頻。該實施例的 優(yōu)點在于，移位后的頻區(qū)的帶寬及所述移頻隨主體而變，因為這對主 體提供最佳移頻。
在一實施例中，所述方法還包括當(dāng)主體在兩個耳朵均佩戴助聽器 時跨該主體的兩個耳朵同步移頻。因此，包含在移位后的頻帶內(nèi)的任 何耳間級差或時間差均被保持。
除了所述移頻同步之外，所述方法還可包括跨主體的兩個助聽器 同步動態(tài)范圍壓縮。動態(tài)范圍壓縮通常應(yīng)用于將輸入信號的(物理) 級范圍"擠壓"為聽力受損主體"可感知的"級范圍。未同步的動態(tài) 范圍壓縮最近己被發(fā)現(xiàn)使雙邊佩戴助聽器的正常聽力和聽力損失主 體的定向聽覺性能均更差，因為這樣的壓縮可降低高頻耳間級差[參
見Musa-Shufani， S. ， Walger， M. ， von Wedel， H. ， and Meister, H. (2006)， "Influence of dynamic compression on directional hearing in the horizontal plane, ，， Ear Hear. ， 27， 279-285]。 因此，通過跨主體的兩個助聽器同步動態(tài)范圍壓縮，包含在已移位及 未移位頻帶內(nèi)的耳間線索可被保持，從而保持對空間聽覺性能提供最 佳貢獻。因此，該實施例的優(yōu)點在于，當(dāng)聽力受損主體佩戴兩個助聽 器時，每只耳朵一個，考慮兩個助聽器對耳信號的聲效應(yīng)。
在一實施例中，所述方法還包括根據(jù)助聽器的一個或多個傳聲器 的位置調(diào)節(jié)移頻。這是有利的，因為在外耳腔中出現(xiàn)的聲效應(yīng)不同于 在外耳上面或后面出現(xiàn)的聲效應(yīng)，例如[參見Agnew， J. (1994)， "Acoustic advantages of deep canal hearing aid fittings,，， Hear. Instr. ， 45， 22-25]。這是為什么高頻頻譜線索也與位置有關(guān) 的原因。該實施例的優(yōu)點在于，當(dāng)配置所述移頻時，考慮助聽器位置 的影響。
在一實施例中，通過助聽器處理的音頻信號的適當(dāng)?shù)碾S頻率而變 的增益基于裸耳諧振確定。通常，對于聲音定位中使用的頻譜尖峰和 凹陷，所述裸耳諧振隨主體不同而不同，因此，在耳朵幾何模型的幫 助下對每一主體預(yù)測裸耳諧振是有利的。如果預(yù)測及實際裸耳響應(yīng)失 配，則增益規(guī)定得不好。因此，由助聽器處理的音頻信號的增益基于 隨主體而變的裸耳諧振進行確定，其效果在于，通常在助聽器中規(guī)定
的聽力學(xué)放大更適于特定主體。
在一實施例中，執(zhí)行移頻包括執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)。在另 一實施例中，執(zhí)行移頻包括借助于濾波器組執(zhí)行移頻。因此，所述移 頻可以幾種方式進行，以導(dǎo)致最有效率和有效的實施方式。
本發(fā)明涉及不同方面，包括上述及下述的配置移頻的方法、及相 應(yīng)方法、裝置和/或產(chǎn)品，其中每一個均產(chǎn)生結(jié)合第一所述方面描述 的一個或多個好處和優(yōu)點，且每一個均具有對應(yīng)于結(jié)合第一所述方面 描述和/或所附權(quán)利要求中公開的實施例的一個或多個實施例。
本發(fā)明公開了適于對音頻信號的一組所接收頻率進行移頻從而 變換為一組己移位頻率的助聽器，其中所述助聽器包括存儲裝置，基 于主體的感測音頻頻率的能力配置的至少一隨主體而變的配置參數(shù) (如主體的聽力圖)及主體的頻譜線索尤其是空間上突出的頻譜線索
的頻率位置保存于所述存儲裝置中；所述助聽器還包括處理裝置，用 于處理從所述至少一隨主體而變的配置參數(shù)配置的隨主體而變的移 頻，所述隨主體而變的移頻被配置成有助于主體的空間聽覺能力。
該實施例的優(yōu)點在于，所述助聽器被配置成考慮所述主體可以使 用或有限使用哪些頻率，因此，所述主體在佩戴所述助聽器時由于助 聽器中的特別頻率移位而具有最佳聽覺能力。
在此及在下文中，術(shù)語"處理裝置"包括適于執(zhí)行上述功能的任 何適當(dāng)?shù)碾娐泛?或裝置。具體地，術(shù)語"處理裝置"包括通用或?qū)?用可編程微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、 可編程邏輯陣列(PLA)、可現(xiàn)場編程門陣列(FPGA)、專用電子電路 等或其組合。
術(shù)語"存儲裝置"包括用于保存所確定的配置參數(shù)的任何適當(dāng)?shù)?電路或裝置，例如非易失性存儲器如ROM、 EPR0M和EEPR0M，閃速存 儲器，和/或類似裝置。或者或另外，所確定的參數(shù)可作為用于控制 所述處理裝置的程序的一部分進行保存。
因此，當(dāng)通過測量頭部和/或外耳的預(yù)定突出解剖學(xué)特征的尺寸 而以隨主體而變的方式進行移頻時，頻譜線索的頻率位置可被預(yù)測且
所述線索本身可被移位。在一些實施例中，與關(guān)于借助于標(biāo)準(zhǔn)化聽力 測定規(guī)程確定的聽力損失配置的信息結(jié)合，之后，所述移頻方案可對 每一主體按這樣的方式配置，其確保最可能使用所述頻譜線索。
因此，基于主體的突出解剖學(xué)特征的幾何測量對每一單個主體配 置移頻是有利的，因為這預(yù)計導(dǎo)致最佳空間聽覺能力因而提高每一主 體的語言可懂度。


通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的說明性而非限定性的詳細 描述將進一步闡明本發(fā)明的上述和/或其它目的、特征和優(yōu)點，其中 圖1為配置和實施隨主體而變的移頻方案的一般過程的流程圖。 圖2為適于由主體佩戴并被配置成對所接收音頻信號執(zhí)行移頻 的助聽器。
具體實施例方式
下面的描述參考附圖進行，所述附圖通過圖示表明可怎樣實施本 發(fā)明。
在圖1中示出了配置和實施隨主體而變的移頻方案的整個過程。 在起始步驟101，主體的殘余聽覺靈敏度借助于標(biāo)準(zhǔn)聽力測定測量規(guī)
程進《亍確定[例如，參見Arlinger， S. (1991)， Manual of Practical Audiometry - Volume 2， London: Whuir Publishers Ltd.]。從而 獲得聽覺閾值的推定量，其揭示主體的配置和聽力損失程度。如果診 斷為相當(dāng)輕微的聽力損失，主體應(yīng)具有足夠的殘余頻率分辨力以解析 好的頻譜線索[例如，參見Moore, B. C. J. (1998), Cochlear Hearing Loss, London: Whurr Publishers Ltd.]。作為對比，如果診斷為更 明確的聽力損失，則主體的頻率分辨力可能被嚴(yán)重?fù)p害。因此，源自 聽力測定評估的結(jié)果與最適于該主體的空間上突出的頻譜線索的類 型有關(guān)，因而與確定這些頻譜線索所進行的測量有關(guān)(步驟104)。 在隨后的步驟102中，聽力測定測量用于確定適于所考慮主體的
至少一目標(biāo)頻帶，例如在其中所述主體具有足夠殘余聽覺靈敏度以區(qū) 分頻譜線索的至少一頻帶。作為說明性但非限制性的例子，對于對高 達6kHz具有足夠殘余聽覺靈敏度但在更高的頻率具有較小殘余靈敏
度的主體，4-6kHz區(qū)域可被選擇為目標(biāo)頻帶。之后，在較高頻率出
現(xiàn)的任何空間上突出的頻譜線索可被移位到所述目標(biāo)頻帶，在那里給 予主體更好的殘余聽覺靈敏度，這對該主體帶來極大好處。這樣的方
法將導(dǎo)致未改變基帶(0-4kHz)和目標(biāo)頻帶(4-6kHz)之間出現(xiàn)4kHz 頻移。用于給出另一說明性但非限制性的例子，如果主體具有更輕微、 更平緩的聽力損失且對高達8kHz具有足夠的殘余聽覺靈敏度，則對 該主體4-8kHz區(qū)域可被選擇為目標(biāo)頻帶。因此，該主體將具有兩倍 于先前例子中的主體的目標(biāo)頻帶，使得對于該主體，移頻可基于在更 寬頻率范圍出現(xiàn)的高頻空間信息。這兩個例子說明目標(biāo)頻帶根據(jù)將被 處理的聽力損失的程度和配置進行選擇，使得特定主體將被以最適當(dāng) 的方式進行服務(wù)。
在步驟104中，對聽力受損主體的外耳和/或頭部的解剖學(xué)特征 進行一個或多個幾何測量。在一些實施例中，測量主體的頭部的尺寸 即足夠了，而其它實施例還要求測量外耳甚至外耳的各個解剖學(xué)構(gòu) 件。所進行的實際測量與主體的聽力損失情況有關(guān)。對于具有有限頻 率選擇性的高度聽力受損的主體，嘗試恢復(fù)能夠使用寬帶頭陰影效應(yīng) 是有利的，這樣，測量頭部尺寸即足夠了。這樣的簡單幾何測量可在 巻尺或可用于確定頭部深度、寬度和高度的任何其它適當(dāng)?shù)臏y量裝置 幫助下進行。對于具有足夠殘余頻率選擇性的聽力受損不太大的主 體，嘗試恢復(fù)能夠使用窄帶頻譜尖峰和凹陷是有利的，這樣，可測量 心耳的各個解剖學(xué)構(gòu)件。這樣的幾何測量可借助于耳朵掃描器或任何 其它適當(dāng)?shù)臏y量裝置進行，所述耳朵掃描器或其它測量裝置可測量心 耳的整體深度、寬度和高度或外耳腔及耳道的深度、寬度和高度。
研究表明外耳腔中的諧振在與頭有關(guān)的傳遞函數(shù)中引起頻譜尖 峰[參見Shaw, E. A. G., and Teranishi， R. (1968)， "Sound pressure generated in an external—ear replica and real human
ears by a nearby point source, ，， J. Acoust. Soc. Am. ， 44， 240-249]。此外，有頻譜凹陷也在外耳腔中產(chǎn)生的跡象，盡管外耳的 其它解剖學(xué)特征如耳廓也對其出現(xiàn)有影響[參見Lopez-Poveda， E. A. (1996)，"The physical origin and physiological coding of pinna-based spectral cues, ，，PhD Thesis, Dept. of Human Sciences, Loughborough University, UK]。人夕卜耳的另一顯著特征 為裸耳諧振。對于普通成人，該由外耳對從自由場傳到耳膜的聲音施 加的自然放大的主要特性具有約2.7kHz的中心頻率。然而，在極端 情況下，其在l-6kHz之間變化[參見Dillon, H. (2001)， Hearing Aids, Sydney: Boomerang Press]。因此，通過測量引起這些聲學(xué) 特性的解剖學(xué)特征的尺寸，關(guān)于它們的隨主體而變的信息可被獲得， 其隨后可在配置移頻方案及規(guī)定應(yīng)用于助聽器的增益時使用。
在步驟105，人口統(tǒng)計學(xué)因素如主體的年齡、性別或身高可被登 記，因為這些因素己知對主體的頭部和心耳的整體大小有影響。因此， 這種類型的信息可使用以獲得另外的關(guān)于主體的空間線索的頻率位 置的基本信息。
在步驟106中，所述幾何測量和/或人口統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)用于確定適 于所考慮主體的至少一源頻帶，例如，給定頻譜線索在其范圍內(nèi)變化 最大或最明確的頻區(qū)。如上所述，在頭部大小和人外耳及其各個解剖 學(xué)構(gòu)件(如外耳腔)的大小與這些身體構(gòu)件引起的空間上突出的頻譜 線索的頻率位置之間有直接關(guān)系[例如，參見Middlebrooks， J. C. (1999),"Individual differences in external-ear transfer functions reduced by scaling in frequency, ，， J. Acoust. Soc. Am.， 106, 1480-1492]。相比于具有相對較小外耳的身高較矮的人， 具有相對較大外耳的身高較高的人預(yù)期展現(xiàn)在更低頻率出現(xiàn)的空間 上突出的頻譜線索。這些線索的準(zhǔn)確頻率位置的確定例如可通過比較 所述幾何測量和頭部和/或外耳的預(yù)定物理模型進行[例如，參見Shaw， E. A. G, (1997)， "Acoustical features of the human external ear, ，， In: R. H. Gilkey and T. A. Anderson (eds. )， Binaural and
Spatial Hearing in Real and Virtual Environments, Mahwah， NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 25—47; Lopez—Poveda， E. A. ， and Meddis, R. (1996), "A physical model of sound diffraction and reflection in the human concha, ，， J. Acoust. Soc. Am. ， 100， 3248-3259]。準(zhǔn)確確定所述線索出現(xiàn)的頻率是有利的，因為這使能選 擇一個或多個最適于給定主體的源頻帶，即包含關(guān)于給定空間上突出 的頻譜線索的最大信息的頻區(qū)。
此外，當(dāng)確定空間上突出的頻譜線索的頻率位置時，其也可用于 考慮與助聽器有關(guān)的因素的影響(步驟103)。 一個例子為助聽器的 輸入變換器如傳聲器的定位，所述助聽器中將實施所述移頻方案。例 如，對于CIC類型的助聽器，傳聲器位于耳道入口處，這樣，所述傳 聲器可捕獲在心耳中出現(xiàn)的所有空間上突出的頻譜線索。然而，對于 BTE類型的助聽器，傳聲器位于心耳的上面或后面，已知人頭部和外 耳對碰撞聲波的聲效應(yīng)不同[參見Berland， 0. ， and Nielsen, T. E. (1968)， "Sound pressure generated in the human external ear by a free sound field, ，， Oticon Laboratories, Copenhagen, Denmark]。因此，對于BET裝置，可用空間上突出的頻譜線索具有不 同的聲學(xué)特性，在選擇適當(dāng)?shù)脑搭l帶時必須考慮這些特性，使得對于 給定傳聲器位置可最佳地恢復(fù)感興趣的頻譜線索。
對確定適當(dāng)?shù)脑搭l帶有影響的與助聽器有關(guān)的因素的另一例子 是助聽器的輸入帶寬。這是因為，助聽器傳聲器可如實傳輸?shù)淖罡哳l 率設(shè)定源頻帶可位于多高頻率的極限。
此外，當(dāng)確定適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)頻帶時，也必須考慮與助聽器有關(guān)的數(shù) 據(jù)或因素的影響。與確定適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)頻帶有關(guān)的與助聽器有關(guān)的因素 的例子為助聽器的輸出帶寬。這是因為，助聽器輸出變換器如接收器 或揚聲器可如實傳輸?shù)淖罡哳l率設(shè)定目標(biāo)頻帶可位于多高頻率的極 限。
與在耳朵幾何模型的幫助下預(yù)測頻譜尖峰和凹陷的聲學(xué)特性類 似，裸耳諧振可基于耳道尺寸的測量進行預(yù)測。之后，所述知識可用
于在裸耳諧振周圍的頻區(qū)中確保通過助聽器處理的聲音的恰當(dāng)增益。
這是有用的，因為1-3kHz頻區(qū)的適當(dāng)放大對獲得好的語言可懂度有 明顯貢獻[參見ANSI S3.5-1997 (1997)， "Methods for the calculation of the intelligibility index, " American National Standards Institute, New York]。另一方面，如果使用裸耳諧振的 平均推定量且助聽器用戶自身的諧振明顯不同于該平均值，則該特定 頻區(qū)中的放大規(guī)定不太適當(dāng)。
基于可從步驟101到106獲得的信息，可在步驟107對特定主體 設(shè)計移頻算法。
具體地，包含所述主體由于高頻聽力損失而不能感測的空間上突 出的頻譜線索的源頻帶被移位到在其中所述主體具有足夠的殘余聽 覺靈敏度的目標(biāo)頻區(qū)。在這種情況下，所述目標(biāo)頻帶確定可用于移頻 的最大可用帶寬。因此，如果源頻帶占據(jù)超出目標(biāo)頻帶之一的頻率范 圍，則不得不通過頻率壓縮而壓縮為可用帶寬。用于給出說明性但非 限制性的例子，如果4-8kHz區(qū)域被確定為適于給定主體的目標(biāo)頻帶， 則4-12kHz的源頻帶將使用2:1的壓縮比壓縮到所述目標(biāo)頻帶。之后， 這意味著在源頻帶中包含的信息的一半將被丟棄。
用于給出另一說明性但非限制性的例子，如果4-6kHz的區(qū)域被 確定為適于主體的目標(biāo)頻帶，則6-8kHz的源頻帶將通過頻率降低而 移位到所述目標(biāo)頻帶。原則上，也可能將多個(較窄)源頻帶(如 6-8kHz和9-llkHz)移位到單一 (較寬)目標(biāo)頻帶(如3-7kHz)，或 者將單一源頻帶(如7-9kHz)移位到多個目標(biāo)頻帶(如3-5kHz和 5-7kHz)。
除上面概述的問題之外，當(dāng)設(shè)計移頻算法時還可考慮其它問題。 由于聽力損失，在感測頻譜尖峰和凹陷方面聽力受損主體不及正 常聽力主體[例如，參見Moore, B. C. J. (1998)， Cochlear Hearing Loss， London: Whurr Publishers Ud.]。然而，最近的研究已表明， 當(dāng)或通過增大頻譜尖峰或通過衰減鄰近所述尖峰的能量而增強頻譜 尖峰時，正常聽力和聽力受損主體均可更好地感測所述頻譜尖峰[參
見DiGiovanni，丄丄，and Nair， P. (2006)， "Auditory filters and the benefit measured from spectral enhancement, ，， J. Acoust. Soc. Am. ， 120， 1529-1538]。因此，移頻算法可以這樣的方式實施， 其可適應(yīng)源頻帶的頻譜形狀的處理，使得感興趣的空間線索可被變得 更明確。
在雙邊佩戴助聽器時，在此所述的移頻算法還可通過同步應(yīng)用于 主體的兩個助聽器的移頻進行擴展。這意味著，同樣的移頻參數(shù)可用 在兩個助聽器中。另外和/或或者，通過使用無線"耳到耳"通信， 動態(tài)范圍壓縮可跨所述兩個助聽器同步。兩種類型的同步是有益的， 因為它們有助于保持已移位及未移位頻帶中包含的耳間空間線索。這 繼而意味著，這些線索對空間聽覺性能的最佳貢獻將被保持。
在步驟108，所配置的移頻算法實施在適于由聽力受損主體佩戴 的助聽器中以提高該主體的空間聽覺能力。所述移頻的技術(shù)實現(xiàn)可基 于任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，例如可選擇基于FFT的或基于濾波器組的實現(xiàn)技 術(shù)。在助聽器中完成所述實現(xiàn)的例子在EP 1742509和WO 2005/015952 中公開。
在圖2中示出了適于由主體佩戴并被配置成對所接收的音頻信 號進行移頻的助聽器。所述助聽器包括輸入變換器201如傳聲器、處 理裝置202、存儲裝置203及輸出變換器204如揚聲器。音頻信號由 輸入變換器201如傳聲器接收，將從主體周圍環(huán)境進入耳朵的聲音信 號轉(zhuǎn)換為電聲信號。所述電聲信號被傳給處理單元202，例如適當(dāng)編 程的通用微處理器、ASIC、或任何其它適當(dāng)?shù)目刂齐娐?，連接到存儲 裝置203，例如閃速存儲器、片載存儲器或類似存儲裝置，主體感測 音頻頻率的能力的一個或多個隨主體而變的配置參數(shù)指示保存于其 中。例如，所述隨主體而變的配置參數(shù)可指示已移位頻區(qū)的隨主體而 變的帶寬及未改變基帶和替換頻區(qū)之間的頻移?；蛘呋蛄硗?，所述隨 主體而變的配置參數(shù)可以是如在此所述的其它形式的變換的指示。所 述隨主體而變的配置參數(shù)可由在此所述的方法確定。因而，所述信號 處理單元202適于根據(jù)從隨主體而變的參數(shù)配置的所配置移頻處理
電聲信號。
處理/配置后的電聲信號從所述處理單元202傳給輸出變換器
204如揚聲器。輸出變換器204將所述電聲信號轉(zhuǎn)換為聲壓信號，其 可由主體聽見。
盡管圖2將處理裝置和存儲裝置示為兩個分開的單元，應(yīng)當(dāng)理 解，處理裝置和存儲裝置也可組合為一個單元。
盡管已詳細描述和圖示了一些實施例，但本發(fā)明不限于此，而是 還可在所附權(quán)利要求限定的主題范圍內(nèi)以其它方式體現(xiàn)。具體地，應(yīng) 當(dāng)理解，可使用其它實施例，及可進行結(jié)構(gòu)和功能修改，而不脫離本 發(fā)明的范圍。
應(yīng)注意，在此所述方法的實施例尤其是在此所述的移頻的配置可 至少部分借助于包括幾個不同元件的硬件和/或借助于通過運行計算 機程序代碼如計算機可運行指令引起的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或其它處理手 段實施。在列舉幾種手段的裝置和系統(tǒng)權(quán)利要求中，這些手段中的幾 個可通過一個及硬件的同一組件如適當(dāng)編程的微處理器或計算機和/ 或在此描述的一個或多個通信接口進行體現(xiàn)。起碼的事實在于，在相 互不同的從屬權(quán)利要求中引用的或在不同實施例中描述的某些措施 并不表明這些措施的結(jié)合使用沒有優(yōu)點。
應(yīng)該強調(diào)的是，在本說明書中使用的術(shù)語"包含/包括"用于表 示所述特征、整體、步驟或組件的存在，但是不排除存在或附加一個 或多個其它特征、整體、步驟、組件或其組合。
權(quán)利要求
1.配置移頻方案的方法，所述移頻方案用于將主體佩戴的助聽器接收的音頻信號的一組所接收頻率移位到移位后的一組頻率，其中所述方法包括-確定主體感測音頻頻率的能力的至少一隨主體而變的參數(shù)指示及一個或多個頻譜線索的頻率位置的至少一隨主體而變的參數(shù)指示；-基于所確定的隨主體而變的參數(shù)配置隨主體而變的移頻過程，所述隨主體而變的移頻被配置成提高主體的空間聽覺能力；及-使助聽器適于執(zhí)行所配置的隨主體而變的移頻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述移頻被配置成向下移位至 少一高頻頻區(qū)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中確定至少一隨主體而變的參數(shù) 包括所述主體的至少一外耳的一個或多個解剖學(xué)特征的物理尺寸的 幾何測量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中確定至少一隨主體而變的參數(shù) 包括所述主體的頭部的物理尺寸的幾何測量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，還包括將所述幾何測量與外耳 的預(yù)定物理模型進行比較以確定包含將被移位的頻譜線索的至少一 頻區(qū)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述幾何測量是外耳本身、外 耳腔、耳道或外耳的任何其它解剖學(xué)特征的至少一物理尺寸的測量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，其中物理尺寸的至少一幾何測 量是下述中的一個或多個的指示 一個或多個預(yù)定頻譜線索的頻率位 置、主體的與頭有關(guān)的傳遞函數(shù)、隨主體而變的裸耳諧振、或其組合。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括增強主體的與頭有關(guān)的傳遞 函數(shù)的各個頻譜線索。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中配置隨主體而變的移頻包括確 定移位后的頻區(qū)的隨主體而變的帶寬及未改變基帶和替換頻區(qū)之間 的頻移。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，還包括當(dāng)主體在兩個耳朵均佩戴助 聽器時跨該主體的兩個耳朵同步移頻。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括當(dāng)主體在兩個耳朵均佩戴 助聽器時跨主體的兩個耳朵同步動態(tài)范圍壓縮。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括根據(jù)一個或多個助聽器的 一個或多個傳聲器的位置調(diào)節(jié)移頻。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，還包括基于裸耳諧振的推定量確 定通過助聽器處理的音頻信號的適當(dāng)?shù)碾S頻率而變的增益。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中執(zhí)行移頻包括執(zhí)行快速傅立 葉變換。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中執(zhí)行移頻包括借助于濾波器 組執(zhí)行移頻。
16、 適于對音頻信號的一組所接收頻率進行移頻從而變換為一組 已移位頻率的助聽器，其中所述助聽器包括存儲裝置，基于主體的感測音頻頻率的能力配置的至少一隨主體 而變的配置參數(shù)及主體的頻譜線索的頻率位置保存于該存儲裝置中；處理裝置，用于處理從所述至少一隨主體而變的配置參數(shù)配置的 隨主體而變的移頻，所述隨主體而變的移頻被配置成提高主體的空間 聽覺能力。
17、 用于配置移頻方案的系統(tǒng)，所述移頻方案用于將主體佩戴的 助聽器接收的音頻信號的一組所接收頻率移位到移位后的一組頻率，其中所述系統(tǒng)包括-用于接收主體感測音頻頻率的能力的至少一所確定的隨主體而 變的參數(shù)指示及一個或多個頻譜線索的頻率位置的至少一隨主體而變的參數(shù)指示的裝置；-用于基于所確定的隨主體而變的參數(shù)配置隨主體而變的移頻過 程的裝置，所述隨主體而變的移頻被配置成提高主體的空間聽覺能 力；及-用于使助聽器適于執(zhí)行所配置的隨主體而變的移頻的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了配置移頻方案的方法，所述移頻方案用于將主體佩戴的助聽器接收的音頻信號的一組所接收頻率移位到移位后的一組頻率，其中所述方法包括確定主體感測音頻頻率的能力的至少一隨主體而變的參數(shù)指示及一個或多個頻譜線索的頻率位置的至少一隨主體而變的參數(shù)指示；基于所確定的隨主體而變的參數(shù)配置隨主體而變的移頻過程，所述隨主體而變的移頻被配置成提高主體的空間聽覺能力；及使助聽器適于執(zhí)行所配置的隨主體而變的移頻方案。
文檔編號H04R25/00GK101370325SQ20081013495
公開日2009年2月18日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者T·貝倫斯 申請人:奧迪康有限公司