本公開(kāi)涉及一種聽(tīng)力設(shè)備，該聽(tīng)力設(shè)備包括被配置為拾取用戶的耳道容積中的至少身體傳導(dǎo)聲音的耳道內(nèi)麥克風(fēng)以及被配置為拾取由用戶的身體傳導(dǎo)聲音例如通過(guò)耳道組織的振動(dòng)生成的機(jī)械振動(dòng)的振動(dòng)傳感器。聽(tīng)力設(shè)備的處理單元基于耳道內(nèi)麥克風(fēng)拾取的聲音確定用于至少消除用戶的耳道容積中的身體傳導(dǎo)聲音的第一補(bǔ)償信號(hào)。聽(tīng)力設(shè)備的處理單元基于振動(dòng)傳感器提供的振動(dòng)信號(hào)確定用于至少消除用戶的耳道容積中的身體傳導(dǎo)聲音的第二補(bǔ)償信號(hào)。

背景技術(shù)：

1、阻塞效應(yīng)(occlusion?effect)是由將諸如耳?；蛲鈿さ臍んw插入到用戶的耳道中而引起的用戶對(duì)自己聲音的不自然的感知。殼體的這種布置導(dǎo)致部分或完全阻塞用戶的耳道，從而在用戶的耳膜前面留下至少部分阻塞的耳道容積。

2、根據(jù)用戶的耳道的個(gè)別的幾何結(jié)構(gòu)，阻塞效應(yīng)可引起低頻放大高達(dá)30db，其中對(duì)于低于約500hz的頻率，該效應(yīng)最為明顯。歷史上，阻塞問(wèn)題通過(guò)提供具有所謂開(kāi)放式配件的聽(tīng)力設(shè)備來(lái)緩解，其中有意地包括圍繞殼體或穿過(guò)殼體的聲音路徑。然而，存在開(kāi)放式配件不可行的許多裝配情況，例如，由于增益或輸出功率限制，或者當(dāng)出于保護(hù)的目的而必須密封耳道時(shí)。主動(dòng)阻塞消除(aoc)已被證明是開(kāi)放式配件的可行替代方案。aoc使用自適應(yīng)濾波器通過(guò)計(jì)算添加到接收器輸入的補(bǔ)償信號(hào)來(lái)減少阻塞效益。補(bǔ)償信號(hào)的作用是抑制或消除用戶的耳道中的不期望(低)的頻率聲音。

3、ep3340653b1公開(kāi)了具有aoc電路的聽(tīng)力設(shè)備，aoc電路包括第一自適應(yīng)濾波器和第二自適應(yīng)濾波器。第一自適應(yīng)濾波器布置在aoc電路的反饋路徑內(nèi)并且利用耳道麥克風(fēng)感測(cè)的耳道音頻信號(hào)。后者檢測(cè)用戶的阻塞的耳道容積中的聲壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一方面涉及一種聽(tīng)力設(shè)備(50)，包括：

2、-環(huán)境麥克風(fēng)，被配置為拾取用戶的耳朵處的環(huán)境聲音并且通過(guò)生成環(huán)境音頻信號(hào)(x1)進(jìn)行響應(yīng)，

3、-耳道內(nèi)麥克風(fēng)，被配置為拾取用戶的鼓膜前面的耳道容積中的包括身體傳導(dǎo)聲音的聲音并且通過(guò)生成耳道內(nèi)音頻信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，

4、-振動(dòng)傳感器，被配置為拾取至少由用戶的身體傳導(dǎo)聲音生成的機(jī)械振動(dòng)并且通過(guò)生成振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，

5、-處理單元，被配置為根據(jù)預(yù)定的信號(hào)處理算法處理環(huán)境音頻信號(hào)(x1)以生成處理的音頻信號(hào)(u)，

6、-接收器，被配置為響應(yīng)于接收器輸入將輸出聲音發(fā)射到用戶的耳道容積中；以及

7、-反饋路徑，包括第一濾波器，第一濾波器被配置為：基于耳道內(nèi)音頻信號(hào)，提供用于至少消除用戶的耳道容積中的身體傳導(dǎo)聲音的第一補(bǔ)償信號(hào)，

8、-第二濾波器，被配置為：模擬從接收器輸入到耳道內(nèi)麥克風(fēng)的耳道內(nèi)音頻信號(hào)的傳遞函數(shù)，

9、-前饋路徑，包括第三濾波器，第三濾波器被配置為：基于振動(dòng)信號(hào)，提供用于至少消除用戶的耳道容積中的身體傳導(dǎo)聲音的第二補(bǔ)償信號(hào)。

10、處理單元可包括數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)和/或微處理器，諸如軟件可編程dsp或軟件可編程微處理器。軟件可編程dsp或微處理器可被配置為執(zhí)行多個(gè)程序指令，多個(gè)程序指令被配置為實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面的聽(tīng)力設(shè)備的信號(hào)處理算法、功能、步驟，和特征的至少一部分，特別是與聽(tīng)力設(shè)備的主動(dòng)阻塞消除或抑制(aoc)裝置以及可選的噪聲消除或抑制相關(guān)聯(lián)的那些，如以下參考附圖詳細(xì)描述。處理單元可另外地包括一個(gè)或多個(gè)專用的(例如，硬編碼的)數(shù)字狀態(tài)機(jī)，該數(shù)字狀態(tài)機(jī)被配置為處理例如aoc裝置的某些信號(hào)處理功能，如以下參考附圖詳細(xì)描述。

11、聽(tīng)力設(shè)備的實(shí)施例進(jìn)一步包括：

12、-第四濾波器，被配置為：基于環(huán)境麥克風(fēng)信號(hào)提供用于消除諸如經(jīng)由聽(tīng)力設(shè)備的殼體周圍的聲學(xué)泄露或者經(jīng)由環(huán)境音頻信號(hào)傳輸?shù)接脩舻亩廊莘e中的噪聲聲音的第三補(bǔ)償信號(hào)。

13、技術(shù)人員將理解，利用至少兩個(gè)不同的補(bǔ)償信號(hào)，即源自用戶的耳道容積中感測(cè)到的聲音的耳道內(nèi)音頻信號(hào)和源自由身體傳導(dǎo)聲音引起的機(jī)械組織振動(dòng)的振動(dòng)信號(hào)，表示對(duì)用戶的耳道容積中的不期望的身體傳導(dǎo)聲音的不同的且例如互補(bǔ)的估計(jì)。由于許多原因，通過(guò)至少兩個(gè)不同的補(bǔ)償信號(hào)的如此利用來(lái)提供用戶的耳道容積中的身體傳導(dǎo)聲音的改進(jìn)的消除，從而提高耳道容積中的身體傳導(dǎo)聲音估計(jì)的準(zhǔn)確性，如以下參考附圖另外詳細(xì)描述。

14、在一些實(shí)施例中，第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器，和第四濾波器中的至少一個(gè)在聽(tīng)力設(shè)備的正常操作期間可保持固定，而例如在聽(tīng)力設(shè)備的制造期間或者在與聽(tīng)力設(shè)備初次裝配到用戶有關(guān)的分配器辦公區(qū)處聽(tīng)力設(shè)備及其aoc裝置的初始化階段期間離線調(diào)節(jié)或調(diào)整(adjusted?or?adapted)。第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器，和第四濾波器中的至少一個(gè)的初始化可替代地由處理單元在聽(tīng)力設(shè)備通電時(shí)執(zhí)行，此后，第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器，和第四濾波器中的至少一個(gè)在聽(tīng)力設(shè)備的正常操作期間保持固定。在其他實(shí)施例中，第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器，和第四濾波器中的至少一個(gè)在聽(tīng)力設(shè)備的正常操作期間被調(diào)整，即自適應(yīng)濾波器。第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器，和第四濾波器中的至少一個(gè)的調(diào)整可包括根據(jù)諸如lms、nmls等優(yōu)化算法計(jì)算和重復(fù)更新第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器，和第四濾波器中的至少一個(gè)的多個(gè)濾波器系數(shù)。

15、第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器，和第四濾波器中的至少一個(gè)的初始化階段可包括將探測(cè)信號(hào)(諸如，隨機(jī)噪聲信號(hào)或噪聲序列)注入到聽(tīng)力設(shè)備的環(huán)境麥克風(fēng)和/或耳朵內(nèi)麥克風(fēng)和/或振動(dòng)傳感器中，以確定第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器，和第四濾波器中的至少一個(gè)的傳遞函數(shù)估計(jì)。

16、根據(jù)聽(tīng)力設(shè)備的實(shí)施例，處理單元被配置為：

17、-通過(guò)第一減法器從處理的音頻信號(hào)(u)中減去第一補(bǔ)償信號(hào)，

18、-通過(guò)第一減法器從處理的音頻信號(hào)(u)中減去第二補(bǔ)償信號(hào)；以及

19、-將第一減法器的輸出應(yīng)用到接收器輸入。

20、根據(jù)聽(tīng)力設(shè)備的實(shí)施例，處理單元包括第二減法器，第二減法器包括輸出，該輸出被配置為：通過(guò)從耳道內(nèi)音頻信號(hào)(m)中減去第二濾波器的輸出來(lái)生成誤差信號(hào)(v’)；以及將誤差信號(hào)(v’)應(yīng)用到第一濾波器的輸入。

21、根據(jù)聽(tīng)力設(shè)備的實(shí)施例，第一減法器被配置為從處理的音頻信號(hào)(u)中減去第三補(bǔ)償信號(hào)。

22、根據(jù)聽(tīng)力設(shè)備的實(shí)施例，處理單元被配置為在諸如高于50hz或在20hz和1khz之間(例如，在100hz和400hz之間)的預(yù)定頻率范圍內(nèi)使誤差信號(hào)(v’)的能量或功率最小化。

23、根據(jù)聽(tīng)力設(shè)備的實(shí)施例，處理單元被配置為通過(guò)以下方式使誤差信號(hào)(v’)的能量或功率最小化：

24、-調(diào)整或調(diào)節(jié)(adapt?or?adjust)第一濾波器的傳遞函數(shù)以使(1+b*r)的實(shí)部最大化，

25、-調(diào)整或調(diào)節(jié)第二濾波器的傳遞函數(shù)以使誤差信號(hào)(v’)最小化，

26、-調(diào)整或調(diào)節(jié)第三濾波器的傳遞函數(shù)以使誤差信號(hào)(v’)最小化；以及可選地

27、-調(diào)整或調(diào)節(jié)第四濾波器的傳遞函數(shù)以使誤差信號(hào)(v’)最小化，其中

28、b是第一濾波器的傳遞函數(shù)；

29、r是從接收器輸入(y)到耳道內(nèi)音頻信號(hào)(m)的傳遞函數(shù)。

30、根據(jù)聽(tīng)力設(shè)備的實(shí)施例，處理單元被配置為通過(guò)使誤差信號(hào)(v’)的范數(shù)(諸如，1-范數(shù)或2-范數(shù))最小化來(lái)使誤差信號(hào)(v’)的能量或功率最小化；其中誤差信號(hào)(v’)根據(jù)等式(1)來(lái)表示

31、

32、其中：

33、a是第二濾波器的傳遞函數(shù)；

34、b是第一濾波器的傳遞函數(shù)；

35、c是第三濾波器的傳遞函數(shù)；

36、d是第四濾波器的傳遞函數(shù)；

37、g是處理單元的傳遞函數(shù)；

38、r是從接收器輸入到耳道內(nèi)音頻信號(hào)(m)的傳遞函數(shù)；

39、h1是從環(huán)境聲音到環(huán)境音頻信號(hào)(x1)的傳遞函數(shù)；

40、h2是從環(huán)境聲音到耳道麥克風(fēng)信號(hào)(m)的傳遞函數(shù)；

41、h3是從振動(dòng)信號(hào)源(例如，用戶的聲帶)到振動(dòng)傳感器信號(hào)(x2)的傳遞函數(shù)；

42、h4是從振動(dòng)源到耳道麥克風(fēng)(m)的傳遞函數(shù)。

43、根據(jù)聽(tīng)力設(shè)備的實(shí)施例，處理單元被配置為在聽(tīng)力設(shè)備的正常操作期間調(diào)整第一濾波器的傳遞函數(shù)并且調(diào)整第三濾波器的傳遞函數(shù)。處理單元可被配置為在聽(tīng)力設(shè)備的正常操作期間保持第二濾波器的傳遞函數(shù)固定，即不調(diào)整傳遞函數(shù)。根據(jù)聽(tīng)力設(shè)備的某些實(shí)施例，處理單元被配置為在聽(tīng)力設(shè)備的正常操作期間調(diào)整第四濾波器的傳遞函數(shù)。

44、技術(shù)人員將理解，在正常操作期間聽(tīng)力設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)濾波器的調(diào)整通常將導(dǎo)致聽(tīng)力設(shè)備的aoc裝置的優(yōu)越的阻塞和/或噪聲消除，因?yàn)榈谝?、第二、第三，和第四濾波器的傳遞函數(shù)的相應(yīng)估計(jì)可由于能夠跟蹤如安裝在用戶上的原位聽(tīng)力設(shè)備的時(shí)變機(jī)電和聲學(xué)特性而具有優(yōu)越的準(zhǔn)確性。

45、根據(jù)聽(tīng)力設(shè)備的實(shí)施例，處理單元被配置為：

46、-通過(guò)將處理的音頻信號(hào)(u)和誤差信號(hào)(v’)互相關(guān)來(lái)調(diào)整第二濾波器的傳遞函數(shù)以計(jì)算第一梯度方向，

47、-在諸如lms或nlms的第一優(yōu)化算法中應(yīng)用第一梯度方向；以及

48、-通過(guò)用第二濾波器的傳遞函數(shù)對(duì)振動(dòng)信號(hào)(x2)進(jìn)行濾波來(lái)調(diào)整第三濾波器的傳遞函數(shù)，以提供處理的輸出信號(hào)，

49、-將處理的輸出信號(hào)和誤差信號(hào)(v’)互相關(guān)以計(jì)算第二梯度方向；以及

50、-在諸如lms或nlms的第二優(yōu)化算法中應(yīng)用第二梯度方向。

51、聽(tīng)力設(shè)備的各種示例性實(shí)施例包括殼體，諸如形狀和尺寸適于部分或完全放置在用戶的耳道中的殼體。殼體包括：

52、-包括環(huán)境麥克風(fēng)的聲音入口的外部定向表面，

53、-面向用戶的耳道容積(65)并且支撐接收器的聲音出口的內(nèi)部定向尖端，

54、-側(cè)表面，被配置為在聽(tīng)力設(shè)備的正常使用期間使振動(dòng)傳感器的振動(dòng)敏感部段物理接觸用戶的耳道。

55、本發(fā)明的第二方面涉及一種抑制聽(tīng)力設(shè)備的用戶的耳道容積中的至少身體傳導(dǎo)聲音的方法，包括：

56、-拾取用戶的耳朵處的環(huán)境聲音以生成對(duì)應(yīng)的環(huán)境音頻信號(hào)(x1)，

57、-根據(jù)預(yù)定的信號(hào)處理算法處理環(huán)境音頻信號(hào)(x1)以生成處理的音頻信號(hào)(u)，

58、-通過(guò)耳道內(nèi)麥克風(fēng)拾取耳道容積中的聲音以生成對(duì)應(yīng)的耳道內(nèi)音頻信號(hào)(m)，其中所述聲音包括至少身體傳導(dǎo)聲音，

59、-通過(guò)振動(dòng)傳感器拾取用戶的耳道組織的機(jī)械振動(dòng)并且生成對(duì)應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)(x2)，

60、-響應(yīng)于接收器輸入(y)通過(guò)接收器將輸出聲音發(fā)射到用戶的耳道容積中，

61、-基于耳道內(nèi)音頻信號(hào)(m)，通過(guò)由反饋路徑的第一濾波器生成的第一補(bǔ)償信號(hào)來(lái)至少消除用戶的耳道容積(65)中的身體傳導(dǎo)聲音，

62、-調(diào)整或調(diào)節(jié)第二濾波器，以模擬從接收器輸入(y)到耳道內(nèi)麥克風(fēng)的耳道內(nèi)音頻信號(hào)(m)的傳遞函數(shù)(r)，

63、-基于振動(dòng)信號(hào)(x2)，通過(guò)由前饋信號(hào)路徑的第三濾波器生成的第二補(bǔ)償信號(hào)，來(lái)至少消除用戶的耳道容積中的身體傳導(dǎo)聲音。

64、抑制耳道容積中的至少身體傳導(dǎo)聲音的方法的一個(gè)實(shí)施例包括通過(guò)以下方式生成接收器輸入(y)：

65、-從處理的音頻信號(hào)(u)中減去第一補(bǔ)償信，

66、-從處理的音頻信號(hào)(u)中減去第二補(bǔ)償信號(hào)。

67、抑制耳道容積中的至少身體傳導(dǎo)聲音的方法的一個(gè)實(shí)施例包括在聽(tīng)力設(shè)備的初始化期間和/或在聽(tīng)力設(shè)備的正常操作期間調(diào)整第三濾波器的多個(gè)濾波器系數(shù)，以及在聽(tīng)力設(shè)備的初始化期間和/或在聽(tīng)力設(shè)備的正常操作期間調(diào)整第一濾波器的多個(gè)濾波器系數(shù)。

68、抑制耳道容積中的至少身體傳導(dǎo)聲音的方法的一個(gè)實(shí)施例包括：

69、-將聽(tīng)力設(shè)備置于正常操作中，正常操作包括當(dāng)聽(tīng)力設(shè)備安裝在用戶的耳朵內(nèi)或耳朵處時(shí)，處理環(huán)境音頻信號(hào)(x1)并且發(fā)射對(duì)應(yīng)的接收器輸出聲音，

70、-同時(shí)或并行地調(diào)整第一濾波器和第三濾波器的相應(yīng)的傳遞函數(shù)并且可選地調(diào)整第四濾波器的傳遞函數(shù)。