包括用于拾取用戶自我話音的分立傳聲器單元的聽力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開了包括用于拾取用戶自我話音的分立傳聲器單元的聽力系統(tǒng)，其中所述聽力系統(tǒng)包括聽力裝置和分立傳聲器單元，所述傳聲器單元包括：多個輸入單元，每一輸入單元配置成拾取或接收表示來自所述傳聲器單元的環(huán)境的聲音的信號并配置成按時頻表示提供對應(yīng)電輸入信號；及多輸入單元降噪系統(tǒng)，用于提供目標信號的估計量；所述多輸入單元降噪系統(tǒng)包括多輸入波束形成器濾波單元，其連接到多個輸入單元并配置成確定濾波器權(quán)重以提供波束成形信號；及用于將用戶話音的估計量傳給另一裝置的天線和收發(fā)器電路；其中所述多輸入波束形成器濾波單元為自適應(yīng)單元。
【專利說明】
包括用于拾取用戶自我話音的分立傳聲器單元的聽力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請涉及用于與電話一起使用的聽力系統(tǒng)。本發(fā)明具體涉及包括聽力裝置和分 立傳聲器單元的聽力系統(tǒng)，聽力裝置適于位于用戶耳朵之處或之中或者適于完全或部分植 入在用戶頭部中，分立傳聲器單元適于位于用戶處并拾取用戶的話音。
[0002] 本發(fā)明的實施例如可用在下述應(yīng)用中：助聽器、免提電話系統(tǒng)、移動電話、遠程會 議系統(tǒng)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 代替使用聽力裝置的傳聲器系統(tǒng)，分立傳聲器單元可用于使能助聽器系統(tǒng)和移動 電話之間的通信。這樣的另外的傳聲器可用在有噪聲或其它聲學(xué)上富有挑戰(zhàn)的情形中，例 如在汽車車廂情形中。傳聲器單元可包括一個或兩個或更多個傳聲器、處理能力和無線傳 輸能力。這樣的分立傳聲器單元例如可以提供固定的定向和固定的到用戶嘴巴的距離的方 式佩戴在頸部周圍。
[0004] 在根據(jù)本發(fā)明的分立傳聲器單元的基本使用場景中，聽力裝置用戶將該傳聲器單 元附著到（如夾在)其自己的胸部上，該單元的傳聲器拾取用戶的話音信號，及該話音信號 經(jīng)移動電話無線傳給遠端聽者。該傳聲器單元的傳聲器放置成靠近目標源（用戶嘴巴），使 得移動電話和遠端聽者可獲得相對無噪聲的目標信號。這種情形如圖1A-1B中所示。
[0005] 相較于該傳聲器單元相對于用戶嘴巴的定向和距離固定的情形(例如當該傳聲器 單元佩戴在頸部周圍時），與另一裝置如移動電話無線通信的"用夾子夾住的"傳聲器單元 具有增加放置靈活性的優(yōu)點，但也具有放棄固定定向和距離的缺點。后一問題由根據(jù)本發(fā) 明的傳聲器單元解決。本發(fā)明的傳聲器單元包括兩個以上傳聲器。即使該傳聲器單元的傳 聲器靠近用戶嘴巴定位，由傳聲器拾取的信號的目標信噪比仍可能低于所需要的信噪比。 為此，在該傳聲器單元中可采用波束形成器-降噪系統(tǒng)以從噪聲背景取回目標話音信號從 而增大信噪比（SNR)，在目標話音信號無線傳給另一裝置如移動電話(例如放在用戶口袋 中）及轉(zhuǎn)給遠端聽者之前。如果目標源相對于傳聲器的位置已知，任何空間降噪系統(tǒng)均可很 好地起作用。在聽力系統(tǒng)中，目標信號通常假定相對于聽力系統(tǒng)的用戶處于前向（例如參見 圖5中的LOOK DIR)，即（大體上)在耳后式聽力裝置的傳聲器軸的方向（例如參見圖5中的左 和右聽力裝置的REF-DIRl，REF-DIR r)。然而，在當前情形下，傳聲器單元的傳聲器軸并不必 然固定:首先，傳聲器單元可隨便連接，使得其不直接"指向"用戶嘴巴;其次，傳聲器單元可 連接到用戶的可變表面(如衣服，如胸部上），使得傳聲器單元相對于用戶嘴巴的位置/方向 可隨時間變化(例如參見圖6A、6B)。其結(jié)果是波束形成器-降噪系統(tǒng)不太好地工作，在最壞 情形下，SNR降低而不是增大。
[0006] 在本發(fā)明的一方面，提出在傳聲器單元中使用自適應(yīng)波束形成器-降噪系統(tǒng)以降 低周圍噪聲電平并取回用戶的語音信號，在噪聲降低的話音信號經(jīng)聽力裝置用戶的移動電 話無線傳給遠端聽者之前。
[0007] 這種任務(wù)的技術(shù)解決方案通常很難，但在該特定情形下，其由于下述事實而被使 得稍微容易：在電話對話中，在傳聲器單元中容易檢測到聽力裝置用戶何時在講話及何時 處于安靜狀態(tài);后一點使提出的降噪系統(tǒng)能估計干擾背景噪聲的(通常時變的）噪聲功率譜 密度及其后更有效率地降低該密度。
[0008] 本申請的目標在于提供改進的聽力系統(tǒng)。
[0009] 本申請的目標由所附權(quán)利要求限定的及下面描述的發(fā)明實現(xiàn)。
[0010] 聽力系統(tǒng)
[0011] 在本申請的一方面，本申請的目標由包括聽力裝置如助聽器和分立傳聲器單元的 聽力系統(tǒng)實現(xiàn)，聽力裝置適于位于用戶耳朵之處或之中或者適于完全或部分植入在用戶頭 部中，分立傳聲器單元適于位于用戶處并拾取用戶的話音，其中傳聲器單元包括：
[0012] -多個(M個)輸入單元1仍4 = 1，2，一^，每一輸入單元配置成從傳聲器單元的環(huán) 境拾取或接收表示聲音的信號^(1〇并配置成按時頻表示提供在多個頻帶和多個時刻的對 應(yīng)電輸入信號XKhmhk為頻帶指數(shù)，m為時間指數(shù)，η表示時間，及Μ大于或等于2;及
[0013] -多輸入單元降噪系統(tǒng)，用于提供包括用戶話音的目標信號s的估計量該多輸入 單元降噪系統(tǒng)包括多輸入波束形成器濾波單元，其連接到多個輸入單元IU，i = 1，…，Μ并 配置成確定濾波器權(quán)重w(k，m)以提供波束成形信號，其中來自不同于目標信號源方向的其 它方向的信號分量被衰減，而來自目標信號源方向的信號分量保持不被衰減或相對于來自 其它方向的信號分量較少地衰減;及
[0014] -用于將用戶話音的估計量含傳給另一裝置的天線和收發(fā)器電路；
[0015] 其中所述多輸入波束形成器濾波單元為自適應(yīng)單元。
[0016] 該聽力系統(tǒng)的優(yōu)點在于其有助于聽力裝置的佩戴者和另一人之間經(jīng)電話的通信。
[0017] 在實施例中，多個輸入單元中的至少部分包括輸入變換器如傳聲器，用于將聲音 轉(zhuǎn)換為電輸入信號。在實施例中，多個輸入單元中的至少部分包括接收器(如有線或無線接 收器），用于從傳聲器單元的環(huán)境直接接收表示聲音的電輸入信號。
[0018] 在實施例中，"另一裝置"包括通信裝置。在實施例中，先前提及的及傳聲器單元適 于將用戶話音的估計量§傳給其的"另一裝置"包括通信裝置。在實施例中，通信裝置包括移 動電話如智能電話。在實施例中，用戶話音的估計量§用于經(jīng)連接到交換電話網(wǎng)絡(luò)如局部網(wǎng) 絡(luò)或公用電話交換網(wǎng)PSTN或因特網(wǎng)或其組合的移動電話傳給遠端接收者。
[0019] 在實施例中，聽力裝置和傳聲器單元中的每一個包括相應(yīng)的用于在其間建立無線 音頻鏈路的天線和收發(fā)器電路。在實施例中，聽力系統(tǒng)配置成將音頻信號經(jīng)無線音頻鏈路 從傳聲器單元傳給聽力裝置。在傳聲器單元從另一裝置如通信裝置例如電話(如移動電話） 接收音頻信號的情形下，前述音頻信號例如表示來自遠端講話者(經(jīng)遠端電話-經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接 到用戶的近端電話)的音頻。在該情形(或運行模式)下，傳聲器單元適于將音頻信號從另一 裝置轉(zhuǎn)發(fā)(如轉(zhuǎn)播)給用戶的聽力裝置。
[0020] 在實施例中，傳聲器單元包括話音活動檢測器，用于估計當前環(huán)境聲音中是否存 在用戶話音或者存在用戶話音的概率，或者配置成從另一裝置(如聽力裝置或另一裝置如 電話)接收前述估計量。在實施例中，話音活動檢測器提供信號的每時間幀（例如對時間指 數(shù)m的每一值）的話音活動估計量。在實施例中，話音活動檢測器針對信號的每一時頻單位 提供話音活動估計量(例如針對時間指數(shù)m和頻率指數(shù)k的每一值，即針對每一 TF單位(也稱 為TF窗口））。在實施例中，傳聲器單元包括用于估計當前電輸入信號中和/或目標信號s的 估計量§中是否存在用戶話音(或以某一概率存在)的話音活動檢測器。在實施例中，傳聲器 單元包括用于估計從另一裝置接收的音頻信號是否包括話音信號（或以某一概率存在）的 話音活動檢測器。在實施例中，假定在從另一裝置接收的音頻信號中檢測到話音時用戶沒 有講話。在實施例中，聽力裝置包括聽力裝置話音活動檢測器。在實施例中，另一裝置如聽 力裝置包括話音活動檢測器，其配置成提供當前環(huán)境聲音中的話音活動的估計量。在實施 例中，聽力裝置配置成將話音活動的估計量從另一裝置例如從聽力裝置傳給傳聲器單元。
[0021] 在實施例中，聽力系統(tǒng)如傳聲器單元例如多輸入單元降噪系統(tǒng)配置成在用戶話音 不存在或者以低于預(yù)定水平的概率存在時估計干擾背景噪聲的噪聲功率譜密度，或者從另 一裝置(如聽力裝置或其它裝置如電話)接收前述估計量。優(yōu)選地，噪聲功率譜密度的估計 量用于更有效率地減少有噪聲信號中的噪聲分量以提供目標信號的改善的估計量。在實施 例中，多輸入單元降噪系統(tǒng)配置成，當用戶話音不存在時（即當用戶沉默時）或用戶話音以 低于預(yù)定水平如低于30 %或低于20 %的概率存在時，更新在不同頻率k(例如K= 16個頻帶） 和特定時間m時的輸入單元間（如傳聲器間）噪聲協(xié)方差矩陣。在實施例中，輸入單元間（如 傳聲器間）噪聲協(xié)方差矩陣用對應(yīng)于用戶話音不存在的概率的權(quán)重更新。從而，波束圖案的 形狀適于提供最大空間降噪。關(guān)于協(xié)方差矩陣的確定的多個不同方面在[Kjems and Jensen ,2012]中討論。
[0022] 在實施例中，聽力系統(tǒng)如傳聲器單元包括存儲器，其包含確定從傳聲器單元到目 標聲源的空間方向的預(yù)定參考視向量。在實施例中，預(yù)定(參考)視向量d REF在使用聽力系統(tǒng) 之前在離線程序中確定(對于K個頻帶，dREF = dREF(k))。默認波束形成器權(quán)重(對應(yīng)于參考視 向量）例如在具有頭部和軀干模擬器（HATS，來自BrUel&Kjser Sound&Vibration Measurement A/S的頭部和軀干模擬器4128C)的錄音室中進行的離線校準過程中確定，從 仿真頭的嘴巴播放話音信號，及傳聲器單元安裝在仿真頭的"胸部"上的默認位置。在實施 例中，默認波束形成器權(quán)重保存在存儲器中，例如連同參考視向量一起保存。這樣，例如可 找到最佳的最小方差無失真響應(yīng)(MVDR)波束形成器權(quán)重，其被硬連線在傳聲器單元中即保 存在存儲器中。
[0023] 在實施例中，多通道可變波束形成器濾波單元包括提供濾波器權(quán)重Wmvdr(k，m)的 MVDR濾波器，所述濾波器權(quán)重wmvdr(k，m)基于視向量d(k，m)和噪聲信號的輸入單元間協(xié)方 差矩陣R vv(k，m)。
[0024] 在實施例中，多輸入單元降噪系統(tǒng)配置成針對源自相對于用戶位于特定位置的目 標信號源的目標信號自適應(yīng)估計波束形成器濾波單元的當前視向量d(k，m)。在優(yōu)選實施例 中，相對于用戶的特定位置為用戶嘴巴的位置。
[0025] 視向量辦k，m)為包括元素 （? = 1，2，···，Μ)的Μ維向量，第i個元素 cU(k，m)定義從目 標信號源(處于相對于傳聲器單元的輸入單元的特定位置處)到第i個輸入單元(如傳聲器） 的聲學(xué)傳遞函數(shù)，或者定義從第i個輸入單元到參考輸入單元的相對聲學(xué)傳遞函數(shù)。對于特 定頻率(k)和時間單位(m)，向量元素 cU(k，m)通常為復(fù)數(shù)。當聲源位于特定位置處時，視向 量d(k，m)可基于在相應(yīng)輸入單元處測得的來自信號源的信號81仏，!11)4 = 1，2，一，從輸入 單元間協(xié)方差矩陣良ss(k，m)進行估計。
[0026] 在實施例中，多輸入單元降噪系統(tǒng)配置成在用戶話音存在時或者以大于預(yù)定值的 概率存在時更新視向量。波束形成器的空間方向，例如技術(shù)上由所謂的視向量表示，優(yōu)選在 用戶話音存在時或者以大于預(yù)定值如大于70%或大于80%的概率存在時進行更新。該調(diào)整 用于補償傳聲器單元的位置變化(跨時間和在用戶間）及補償傳聲器單元的用戶的身體特 性(如頭部和肩部特性)的差異。視向量優(yōu)選在目標信噪比相對高如大于預(yù)定值時更新。
[0027] 在實施例中，聽力系統(tǒng)配置成通過將對應(yīng)于更新視向量的更新波束形成器權(quán)重與 對應(yīng)于默認視向量的默認權(quán)重比較而限制視向量的更新，及如果更新波束形成器權(quán)重與默 認權(quán)重相差預(yù)定的絕對或相對量以上，則限制或忽略這些權(quán)重。
[0028] 在實施例中，聽力系統(tǒng)如傳聲器單元包括存儲器，其包含傳聲器單元（的輸入單 元)的預(yù)定輸入單元間噪聲協(xié)方差矩陣。優(yōu)選地，在確定預(yù)定的輸入單元間（如傳聲器間）噪 聲協(xié)方差矩陣期間，傳聲器單元按計劃相對于目標聲源定位，及施加典型的(預(yù)期)噪聲源/ 分布，如均質(zhì)分布的(發(fā)散)噪聲。在實施例中，預(yù)定的輸入單元間（如傳聲器間）噪聲協(xié)方差 矩陣在使用傳聲器單元之前在離線程序中確定，優(yōu)選在具有頭部和軀干模擬器(HATS，來自 Briiel&KjaerSound&Vibration Measurement A/S的Head and Torso Simulator 4128C)的 錄首室中進行。
[0029] 在實施例中，傳聲器單元的輸入單元包括傳聲器如由其組成。在實施例中，聽力系 統(tǒng)配置成通過將當前確定的輸入單元間（如傳聲器間）噪聲協(xié)方差矩陣與參考輸入單元間 (如傳聲器間）噪聲協(xié)方差矩陣比較而控制干擾背景噪聲的噪聲功率譜密度的更新，及如果 當前確定的輸入單元間（如傳聲器間）噪聲協(xié)方差矩陣與參考輸入單元間（如傳聲器間）噪 聲協(xié)方差矩陣相差預(yù)定的絕對或相對量以上，則限制或忽略干擾背景噪聲的噪聲功率譜密 度的更新。從而，波束形成器的調(diào)整被阻止以不受控的方式"逃脫"。
[0030] 在實施例中，多通道降噪系統(tǒng)包括單通道降噪單元，其連接到波束形成器濾波單 元并配置成減少波束成形信號中的殘余噪聲和提供目標信號S的估計量§。單通道后濾波處 理的目標在于抑制來自目標方向的噪聲分量(其尚未被空間濾波處理(如MVDR波束形成處 理)抑制）。另一目標在于在目標信號存在或為主期間及目標信號不存在時抑制噪聲分量。 在實施例中，單通道后濾波處理基于每一時頻塊(m，k)的目標信噪比的估計量。在實施例 中，每一時頻塊(m，k)的目標信噪比的估計量從波束成形信號和目標消除的信號確定。
[0031] 在實施例中，傳聲器單元包括至少三個輸入單元，其中輸入單元的至少兩個中的 每一個包括傳聲器，及其中輸入單元中的至少一個包括用于從傳聲器單元的環(huán)境直接接收 表示聲音的電輸入信號的接收器。在實施例中，接收器為無線接收器。在實施例中，表示來 自傳聲器單元的環(huán)境的聲音的電輸入信號通過聽力裝置傳輸及通過聽力裝置的傳聲器拾 取。在實施例中，聽力系統(tǒng)包括兩個聽力裝置，如雙耳聽力系統(tǒng)的左和右聽力裝置。在實施 例中，傳聲器單元包括至少兩個輸入單元，每一輸入單元包括用于直接接收表示來自傳聲 器單元的環(huán)境的聲音的電輸入信號的（如無線)接收器。在實施例中，聽力系統(tǒng)配置成將左 和右聽力裝置中的每一個的傳聲器拾取的信號傳給傳聲器單元的相應(yīng)輸入單元的接收器。 從而多輸入降噪系統(tǒng)的輸入來自位于傳聲器單元中的至少兩個傳聲器及位于分開的其它 裝置(在此為用戶的左和/或右耳處的一個或兩個聽力裝置）中的傳聲器。這具有提高目標 信號（用戶的自我話音)的估計量的質(zhì)量的優(yōu)點。
[0032] 在實施例中，傳聲器單元配置成從另一裝置接收音頻信號和/或信息信號。在實施 例中，傳聲器單元配置成從另一裝置接收信息信號，如傳感器或檢測器的狀態(tài)信號，如來自 話音活動檢測器的話音活動估計量。在實施例中，傳聲器單元配置成從話音活動檢測器、從 移動電話如智能電話接收話音活動的估計量。
[0033]在實施例中，傳聲器單元配置成從位于另一裝置如通信裝置或位于聽力裝置中的 話音活動檢測器接收遠端話音活動的估計量。在實施例中，遠端話音活動的估計量在通信 裝置如移動電話例如智能電話中產(chǎn)生并傳自該通信裝置。
[0034]在實施例中，聽力系統(tǒng)包括實施雙耳聽力系統(tǒng)的兩個聽力裝置。在實施例中，聽力 系統(tǒng)還包括輔助裝置如通信裝置例如電話。在實施例中，該系統(tǒng)適于在聽力裝置和輔助裝 置之間建立通信鏈路以使信息(如控制和狀態(tài)信號，可能音頻信號)能在其間進行交換或從 一裝置轉(zhuǎn)發(fā)給另一裝置，尤其從輔助裝置(如電話)轉(zhuǎn)發(fā)給聽力裝置。
[0035] 在實施例中，輔助裝置是或包括音頻網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其適于(如從娛樂裝置例如TV或音 樂播放器，從電話裝置例如移動電話，或從計算機例如PC)接收多個音頻信號，及適于選擇 和/或組合所接收音頻信號（或信號組合）中的適當信號以傳給至少一聽力裝置。在實施例 中，輔助裝置是或包括遙控器，用于控制聽力裝置的功能和運行。在實施例中，遙控器的功 能實施在智能電話中，該智能電話可能運行使能經(jīng)智能電話控制音頻處理裝置的功能的 APP(聽力裝置包括適當?shù)牡街悄茈娫挼臒o線接口，例如基于藍牙或一些其它標準化或?qū)Ｓ?方案）。
[0036] 在實施例中，聽力裝置適于提供隨頻率而變的增益和/或隨電平而變的壓縮和/或 一個或多個頻率范圍到一個或多個其它頻率范圍的移頻(具有或沒有頻率壓縮）以補償用 戶的聽力受損。在實施例中，聽力裝置包括用于增強輸入信號并提供處理后的輸出信號的 信號處理單元。
[0037] 在實施例中，聽力裝置包括用于基于處理后的電信號提供由用戶感知為聲信號的 刺激的輸出單元。在實施例中，輸出單元包括多個耳蝸植入電極或骨導(dǎo)聽力裝置的振動器。 在實施例中，輸出單元包括輸出變換器。在實施例中，輸出變換器包括用于將刺激作為聲信 號提供給用戶的接收器(揚聲器）。在實施例中，輸出變換器包括用于將刺激作為顱骨的機 械振動提供給用戶的振動器(例如在附著到骨頭的或骨錨式聽力裝置中）。
[0038] 在實施例中，聽力裝置包括用于將輸入聲音轉(zhuǎn)換為電輸入信號的輸入變換器。在 實施例中，聽力裝置包括定向傳聲器系統(tǒng)，其適于增強佩戴聽力裝置的用戶的局部環(huán)境中 的多個聲源之中的目標聲源。在實施例中，定向系統(tǒng)適于檢測（如自適應(yīng)檢測)傳聲器信號 的特定部分源自哪一方向。這可以如現(xiàn)有技術(shù)中描述的多種不同方式實現(xiàn)。
[0039] 在實施例中，聽力裝置和/或傳聲器單元包括用于從另一裝置如通信裝置或另一 聽力裝置接收直接電輸入信號的天線和收發(fā)器電路。在實施例中，聽力裝置包括(可能標準 化的）電接口（例如連接器的形式），用于從另一裝置如通信裝置(例如電話)或另一聽力裝 置接收有線直接電輸入信號。在實施例中，直接電輸入信號表示或包括音頻信號和/或控制 信號和/或信息信號。在實施例中，聽力裝置和/或傳聲器單元包括用于對所接收的直接電 輸入進行解調(diào)的解調(diào)電路，以提供表示音頻信號和/或控制信號的直接電輸入信號，例如用 于設(shè)置聽力裝置的運行參數(shù)(如音量)和/或處理參數(shù)?？偟膩碚f，聽力裝置的發(fā)射器和天線 及收發(fā)器電路建立的無線鏈路可以是任何類型。在實施例中，無線鏈路在功率約束條件下 使用。在實施例中，無線鏈路為基于近場通信的鏈路，例如基于發(fā)射器部分和接收器部分的 天線線圈之間的感應(yīng)親合的感應(yīng)鏈路。在另一實施例中，無線鏈路基于遠場電磁福射。
[0040] 優(yōu)選地，用于在聽力裝置和傳聲器單元和/或其它裝置之間建立通信鏈路的頻率 低于70GHz，例如位于從50MHz到50GHz的范圍中，例如高于300MHz，例如在高于300MHz的ISM 范圍中，例如在900MHz范圍中或在2.4GHz范圍中或在5.8GHz范圍中或在60GHz范圍中（ISM =工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)，這樣的標準化范圍例如由國際電信聯(lián)盟ITU定義）。在實施例中，無線 鏈路基于標準化或?qū)Ｓ眉夹g(shù)。在實施例中，無線鏈路基于藍牙技術(shù)(如藍牙低功率技術(shù)）。
[0041] 在實施例中，聽力裝置和傳聲器單元為便攜裝置，如包括本機能源如電池例如可 再充電電池的裝置。
[0042] 在實施例中，聽力裝置和/或傳聲器單元包括輸入變換器(傳聲器系統(tǒng)和/或直接 電輸入(如無線接收器））和輸出變換器之間的正向或信號通路。在實施例中，信號處理單元 位于該正向通路中。在實施例中，信號處理單元適于根據(jù)用戶的特定需要提供隨頻率而變 的增益。在實施例中，聽力裝置包括具有用于分析輸入信號（如確定電平、調(diào)制、信號類型、 聲反饋估計量等）的功能件的分析通路。在實施例中，分析通路和/或信號通路的部分或所 有信號處理在頻域進行。在實施例中，分析通路和/或信號通路的部分或所有信號處理在時 域進行。
[0043] 在實施例中，聽力裝置和/或傳聲器單元包括模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器以按預(yù)定采樣速率 如20kHz使模擬輸入數(shù)字化。在實施例中，聽力裝置包括數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換器以將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 為模擬輸出信號，例如用于經(jīng)輸出變換器呈現(xiàn)給用戶。
[0044] 在實施例中，聽力裝置和/或傳聲器單元包括用于提供輸入信號的時頻表示的TF 轉(zhuǎn)換單元。在實施例中，時頻表示包括所涉及信號在特定時間和頻率范圍的相應(yīng)復(fù)值或?qū)?值的陣列或映射。在實施例中，TF轉(zhuǎn)換單元包括用于對(時變)輸入信號進行濾波并提供多 個(時變)輸出信號的濾波器組，每一輸出信號包括截然不同的輸入信號頻率范圍。在實施 例中，TF轉(zhuǎn)換單元包括用于將時變輸入信號轉(zhuǎn)換為頻域中的（時變)信號的傅里葉變換單 元。在實施例中，聽力裝置考慮的、從最小頻率fmin到最大頻率f max的頻率范圍包括從20Hz到 20kHz的典型人聽頻范圍的一部分，例如從20Hz到12kHz的范圍的一部分。
[0045] 在實施例中，聽力裝置和/或傳聲器單元包括電平檢測器(LD)，用于確定輸入信號 的電平(例如基于頻帶級和/或全(寬帶)信號）。從用戶聲環(huán)境拾取的電傳聲器信號的輸入 電平是聲環(huán)境的分類參數(shù)。在實施例中，電平檢測器適于根據(jù)多個不同的（如平均）信號電 平對用戶當前的聲環(huán)境進行分類，如分類為高電平或低電平環(huán)境。
[0046] 在特定實施例中，聽力裝置和/或傳聲器單元包括話音檢測器(VD)，用于確定輸入 信號(在特定時間點）是否包括話音信號。在本說明書中，話音信號包括來自人類的語音信 號。其還可包括由人類語音系統(tǒng)產(chǎn)生的其它形式的發(fā)聲(如唱歌）。在實施例中，話音檢測器 單元適于將用戶當前的聲環(huán)境分類為"話音"或"無話音"環(huán)境。這具有下述優(yōu)點：包括用戶 環(huán)境中的人發(fā)聲（如語音）的電傳聲器信號的時間段可被識別，因而與僅包括其它聲源(如 人工產(chǎn)生的噪聲）的時間段分離。在實施例中，話音檢測器適于將用戶自己的話音也檢測為 "話音"。作為備選，話音檢測器適于從"話音"的檢測排除用戶自己的話音。
[0047] 在實施例中，聽力裝置和/或傳聲器單元包括自我話音檢測器，用于檢測特定輸入 聲音(如話音)是否源自系統(tǒng)用戶的話音。在實施例中，聽力裝置的傳聲器系統(tǒng)適于能夠在 用戶自己的話音及另一人的話音之間進行區(qū)分及可能與無話音聲音區(qū)分。
[0048]在實施例中，聽力裝置和/或傳聲器單元還包括用于所涉及應(yīng)用的其它適宜功能， 如壓縮、反饋減少等。
[0049]在實施例中，聽力裝置包括聽音裝置如助聽器、聽力儀器例如適于位于用戶耳朵 處或者完全或部分位于耳道中的聽力儀器，例如頭戴式耳機、耳麥、耳朵保護裝置或其組 合。
[0050] 傳聲器單元
[0051] -方面，本發(fā)明提供適于位于用戶處并拾取用戶的話音的傳聲器單元。該傳聲器 單元包括：
[0052]-多個(M個)輸入單元IUi，i = 1，2，…，M，每一輸入單元配置成從傳聲器單元的環(huán) 境拾取或接收表示聲音的信號^(1〇并配置成按時頻表示提供在多個頻帶和多個時刻的對 應(yīng)電輸入信號XKhmhk為頻帶指數(shù)，m為時間指數(shù)，η表示時間，及Μ大于或等于2;及
[0053] -多輸入單元降噪系統(tǒng)，用于提供包括用戶話音的目標信號s的估計量該多輸入 單元降噪系統(tǒng)包括多輸入波束形成器濾波單元，其連接到多個輸入單元IU，i = 1，…，Μ并 配置成確定濾波器權(quán)重w(k，m)以提供波束成形信號，其中來自不同于目標信號源方向的其 它方向的信號分量被衰減，而來自目標信號源方向的信號分量保持不被衰減或相對于來自 其它方向的信號分量較少地衰減;及
[0054] -用于將用戶話音的估計量§傳給另一裝置的天線和收發(fā)器電路；
[0055] 其中所述多輸入波束形成器濾波單元為自適應(yīng)單元。
[0056] 上面描述的、"【具體實施方式】"中詳細描述的及權(quán)利要求中限定的聽力系統(tǒng)的部分 或所有結(jié)構(gòu)特征可與傳聲器單元的實施結(jié)合。
[0057] 在實施例中，傳聲器單元包括連接元件如夾子或其它適當?shù)倪B接元件，用于將傳 聲器單元連接到用戶身上。
[0058] 在實施例中，"另一裝置"包括通信裝置如便攜電話例如智能電話。
[0059] 在實施例中，多輸入波束形成器濾波單元包括MVDR波束形成器。
[0060] 在實施例中，傳聲器單元配置成從另一裝置接收音頻信號和/或信息信號。
[0061] 腦
[0062] 本發(fā)明提供上面描述的、"【具體實施方式】"中詳細描述的及權(quán)利要求中限定 的聽力系統(tǒng)的用途。在實施例中，提供在雙耳助聽器系統(tǒng)、免提電話系統(tǒng)、遠程會議系統(tǒng)、廣 播系統(tǒng)、教室放大系統(tǒng)等中的用途。在實施例中，提供拾取用戶自己的話音并將其傳給通信 裝置如電話的用途。
[0063]
[0064] ??說明書中，"聽力裝置"指適于改善、增強和/或保護用戶的聽覺能力的裝置如 聽力儀器或有源耳朵保護裝置或其它音頻處理裝置，其通過從用戶環(huán)境接收聲信號、產(chǎn)生 對應(yīng)的音頻信號、可能修改該音頻信號、及將可能已修改的音頻信號作為可聽見的信號提 供給用戶的至少一只耳朵而實現(xiàn)。"聽力裝置"還指適于以電子方式接收音頻信號、可能修 改該音頻信號、及將可能已修改的音頻信號作為聽得見的信號提供給用戶的至少一只耳朵 的裝置如頭戴式耳機或耳麥。聽得見的信號例如可以下述形式提供:輻射到用戶外耳內(nèi)的 聲信號、作為機械振動通過用戶頭部的骨結(jié)構(gòu)和/或通過中耳的部分傳到用戶內(nèi)耳的聲信 號、及直接或間接傳到用戶耳蝸神經(jīng)的電信號。
[0065] 聽力裝置可構(gòu)造成以任何已知的方式進行佩戴，如作為佩戴在耳后的單元(具有 將輻射的聲信號導(dǎo)入耳道內(nèi)的管或者具有安排成靠近耳道或位于耳道中的揚聲器）、作為 整個或部分安排在耳廓和/或耳道中的單元、作為連到植入在顱骨內(nèi)的固定結(jié)構(gòu)的單元、或 作為整個或部分植入的單元等。聽力裝置可包括單一單元或幾個彼此電子通信的單元。
[0066] 更一般地，聽力裝置包括用于從用戶環(huán)境接收聲信號并提供對應(yīng)的輸入音頻信號 的輸入變換器和/或以電子方式（即有線或無線)接收輸入音頻信號的接收器、用于處理輸 入音頻信號的信號處理電路、及用于根據(jù)處理后的音頻信號將聽得見的信號提供給用戶的 輸出裝置。在一些聽力裝置中，放大器可構(gòu)成信號處理電路。在一些聽力裝置中，輸出裝置 可包括輸出變換器，例如用于提供空傳聲信號的揚聲器或用于提供結(jié)構(gòu)或液體傳播的聲信 號的振動器。在一些聽力裝置中，輸出裝置可包括一個或多個用于提供電信號的輸出電極。
[0067] 在一些聽力裝置中，振動器可適于經(jīng)皮或由皮將結(jié)構(gòu)傳播的聲信號傳給顱骨。在 一些聽力裝置中，振動器可植入在中耳和/或內(nèi)耳中。在一些聽力裝置中，振動器可適于將 結(jié)構(gòu)傳播的聲信號提供給中耳骨和/或耳蝸。在一些聽力裝置中，振動器可適于例如通過卵 圓窗將液體傳播的聲信號提供到耳蝸液體。在一些聽力裝置中，輸出電極可植入在耳蝸中 或植入在顱骨內(nèi)側(cè)上，并可適于將電信號提供給耳蝸的毛細胞、一個或多個聽覺神經(jīng)、聽覺 皮層和/或大腦皮層的其它部分。
[0068] "聽力系統(tǒng)"指包括一個或兩個聽力裝置的系統(tǒng)。"雙耳聽力系統(tǒng)"指包括兩個聽力 裝置并適于協(xié)同地向用戶的兩只耳朵提供聽得見的信號的系統(tǒng)。聽力系統(tǒng)或雙耳聽力系統(tǒng) 還可包括"輔助裝置"，其與聽力裝置通信并影響和/或受益于聽力裝置的功能。輔助裝置例 如可以是遙控器、音頻網(wǎng)關(guān)設(shè)備、移動電話(如智能電話）、廣播系統(tǒng)、汽車音頻系統(tǒng)或音樂 播放器。聽力裝置、聽力系統(tǒng)或雙耳聽力系統(tǒng)例如可用于補償聽力受損人員的聽覺能力損 失、增強或保護正常聽力人員的聽覺能力和/或?qū)㈦娮右纛l信號傳給人。
【附圖說明】
[0069] 本發(fā)明的各個方面將從下面結(jié)合附圖進行的詳細描述得以最佳地理解。為清晰起 見，這些附圖均為示意性及簡化的圖，它們只給出了對于理解本發(fā)明所必要的細節(jié)，而省略 其他細節(jié)。在整個說明書中，同樣的附圖標記用于同樣或?qū)?yīng)的部分。每一方面的各個特征 可與其他方面的任何或所有特征組合。這些及其他方面、特征和/或技術(shù)效果將從下面的圖 示明顯看出并結(jié)合其闡明，其中：
[0070] 圖1A-1B示出了根據(jù)本發(fā)明的包括傳聲器單元和一對聽力裝置的聽力系統(tǒng)的兩個 示例性使用場景，圖1A示出了音頻信號從電話經(jīng)傳聲器單元傳給聽力裝置的場景，圖1B示 出了音頻信號從電話直接傳給聽力裝置的場景。
[0071] 圖2示出了在根據(jù)本發(fā)明的聽力系統(tǒng)的傳聲器單元中，傳聲器信號的可能拾取或 接收及來自其它裝置的數(shù)據(jù)信號的可能接收的例子。
[0072] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的傳聲器單元的多輸入波束形成器-降噪系統(tǒng)的框圖。
[0073]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的包括傳聲器單元和聽力裝置的聽力系統(tǒng)的實施例的示例 性框圖。
[0074]圖5示出了包括左和右聽力裝置的雙耳聽力系統(tǒng)的正常配置，其中雙耳波束形成 器聚焦在用戶前面的目標聲源上。
[0075]圖6A示出了傳聲器單元在用戶身上的第一位置和定向。
[0076]圖6B示出了傳聲器單元在用戶身上的第二位置和定向。
[0077] 通過下面給出的詳細描述，本發(fā)明進一步的適用范圍將顯而易見。然而，應(yīng)當理 解，在詳細描述和具體例子表明本發(fā)明優(yōu)選實施例的同時，它們僅為說明目的給出。對于本 領(lǐng)域技術(shù)人員來說，基于下面的詳細描述，本發(fā)明的其它實施方式將顯而易見。
【具體實施方式】
[0078]下面結(jié)合附圖提出的具體描述用作多種不同配置的描述。具體描述包括用于提供 多個不同概念的徹底理解的具體細節(jié)。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，這些概念可 在沒有這些具體細節(jié)的情形下實施。裝置和方法的幾個方面通過多個不同的塊、功能單元、 模塊、元件、電路、步驟、處理、算法等(統(tǒng)稱為"元素"）進行描述。根據(jù)特定應(yīng)用、設(shè)計限制或 其他原因，這些元素可使用電子硬件、計算機程序或其任何組合實施。
[0079]電子硬件可包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)、可編程邏輯器件(PLD)、選通邏輯、分立硬件電路、及配置成執(zhí)行本說明書中描述的 多個不同功能的其它適當硬件。計算機程序應(yīng)廣義地解釋為指令、指令集、代碼、代碼段、程 序代碼、程序、子程序、軟件模塊、應(yīng)用、軟件應(yīng)用、軟件包、例程、子例程、對象、可執(zhí)行、執(zhí)行 線程、程序、函數(shù)等，無論是稱為軟件、固件、中間件、微碼、硬件描述語言還是其他名稱。
[0080] 根據(jù)本發(fā)明的聽力系統(tǒng)涉及建立專用波束形成器+單通道降噪(SC-NR)算法，例如 [Kjems and Jensen,2012]中提出的算法，其在該情形下能夠適應(yīng)從有噪聲的傳聲器信號 取回傳聲器單元用戶的話音信號的特定問題，及拒絕/抑制任何其它聲源(在該特定情形下 其可被視為噪聲源）。圖1A-1B示出了這樣的系統(tǒng)的可能的概念圖。
[0081] 圖1A-1B示出了根據(jù)本發(fā)明的包括傳聲器單元和一對聽力裝置的聽力系統(tǒng)的兩個 示例性使用場景。在圖1A-1B中，虛線箭頭NEV(近端話音）指從聽力裝置用戶U到遠端聽者 FEP的（音頻)通信，包含用戶講話時用戶的話音或者使用完全或部分由傳聲器單元MICU拾 取的話音。這是所提出的傳聲器單元降噪系統(tǒng)起作用的情形。實線箭頭FEV指從遠端講話者 FEP到聽力裝置用戶U的（音頻)信號傳輸(遠端話音FEV)(經(jīng)助聽器脳，肌呈現(xiàn)），該通信包 含遠端人FEP講話時的話音或者使用該話音。經(jīng)圖1A-1B中所示的"電話線"的通信通常(但 不必然)是"半雙工"通信，因為一次僅呈現(xiàn)一個人的話音。用戶U和通信線路另一端處的人 FEP之間的通信經(jīng)用戶的電話機、網(wǎng)絡(luò)如公用電話交換網(wǎng)及遠端人FEP的電話進行。在圖1A-1B所示的聽力系統(tǒng)實施例中，用戶U在其左和右耳處佩戴包括左和右聽力裝置(如助聽器 HD^HDr)的雙耳助聽器系統(tǒng)。左和右助聽器HD^HDr優(yōu)選適于使能在其間經(jīng)耳間通信鏈路 (如基于近場通信的鏈路，例如感應(yīng)鏈路)交換信息（如控制信號，可能及音頻信號，或其一 部分）。用戶將傳聲器單元MICU佩戴在胸部上(如在頸環(huán)中或者通過傳聲器單元的夾子附著 到衣服上），距離和定向適當定位以經(jīng)內(nèi)置傳聲器(如兩個以上傳聲器，例如傳聲器陣列)拾 取用戶的話音。用戶將電話如移動電話(如智能電話)拿在手中。作為備選，電話可以任何其 它允許與電話的必要通信的方式佩戴、握持或定位(如在頸部周圍，在口袋中，附著到一件 衣服，附著到身體的一部分，位于包中，位于桌上等）。
[0082]圖1A示出了如包括遠端人FEP的話音FEV的音頻信號從用戶U處的電話經(jīng)傳聲器單 元MICU傳給聽力裝置HDi，HDr的場景。在該情形下，聽力系統(tǒng)配置成使能在傳聲器單元MICU 及左和右聽力裝置HD^HDr之間建立音頻鏈路。具體地，傳聲器單元(至少)包括使能將(如遠 端)音頻信號FEV從傳聲器單元傳給左和右聽力裝置中的每一個的天線和收發(fā)器電路。該鏈 路例如可基于遠場通信，如符合標準化(如藍牙或藍牙低功率)或?qū)Ｓ蟹桨?。作為備選，該鏈 路可基于近場通信如利用磁感應(yīng)。
[0083]圖1B示出了如包括遠端人FEP的話音FEV的音頻信號從用戶U處的電話直接傳給聽 力裝置HD^HDr的場景(代替經(jīng)傳聲器單元）。在該情形下，聽力系統(tǒng)配置成使能在電話及左 和右聽力裝置HDi，HDr之間建立音頻鏈路。具體地，左和右聽力裝置HDi，HD r包括(至少)使能 從電話接收(如遠端)音頻信號FEV的天線和收發(fā)器電路。該鏈路例如可基于遠場通信，如符 合標準化(如藍牙或藍牙低功率)或?qū)Ｓ蟹桨浮?br>[0084] 圖2示出了在根據(jù)本發(fā)明的聽力系統(tǒng)的傳聲器單元中，傳聲器信號的可能拾取或 接收及來自其它裝置的數(shù)據(jù)信號的可能接收的例子。圖2示出了用戶U例如在圖1A-1B的場 景之一中佩戴根據(jù)本發(fā)明的聽力系統(tǒng)，包括左和右聽力裝置HD^HDr、用于拾取用戶話音的 傳聲器單元MICU和便攜電話。傳聲器單元包括至少兩個傳聲器施， 2和配置成用于拾取和增 強用戶話音(凈化，減少其中的噪聲）的降噪系統(tǒng)，例如在特定通信運行模式下，降噪系統(tǒng)還 將所得信號傳給另一裝置(在此為電話，參見圖1A-1B中的信號）。左和右聽力裝置HD^HDr中 的每一個包括一個或多個傳聲器HDM^HDMr，用于從環(huán)境拾取聲音并將結(jié)果經(jīng)輸出單元如揚 聲器呈現(xiàn)給用戶U。在圖2的示例性實施例中，左和右聽力裝置HD^HDr例如在特定通信運行 模式下配置成將傳聲器HDM^HDMr拾取的音頻信號傳給傳聲器單元MICU，參見記為"音頻"的 實線箭頭。非必須地，傳聲器信號中的兩個以上或者只有一個(或者沒有)可從聽力裝置傳 給傳聲器單元。同樣，也是非必須地，由用戶U的（附近)環(huán)境中的其它裝置拾取的一個或多 個傳聲器信號可傳給傳聲器單元MICU。在圖2的例子中，由移動電話的傳聲器TM拾取的信號 傳給傳聲器單元MICU，參見記為"音頻"的實線箭頭。增加數(shù)量的傳聲器信號優(yōu)選用在多傳 聲器設(shè)置中以改善降噪因而提高目標信號(在此為用戶自我話音)的質(zhì)量。在多個不同實施 例中，信息信號可從傳聲器單元周圍的裝置傳給傳聲器單元以提高傳聲器單元的多輸入降 噪系統(tǒng)(參見圖3)的功能。在實施例中，如圖2中所示，前述數(shù)據(jù)信號可在電話和/或一個或 兩個聽力裝置HD^HDr及傳聲器單元之間交換，參見記為"數(shù)據(jù)"的虛線（細)箭頭。根據(jù)聽力 系統(tǒng)的運行模式，信息（"數(shù)據(jù)"）例如可包括背景噪聲的估計量(如圖2中的"噪聲"）和/或當 前電話通信的用戶和/或遠端人的話音活動等。
[0085] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的傳聲器單元的多輸入波束形成器-降噪系統(tǒng)(在圖3和4中 記為NRS)的框圖。圖3示出了自適應(yīng)波束形成器(BF)-單通道降噪（SC-NR)系統(tǒng)。波束形成器 BF以下面描述的兩種方式自適應(yīng)。首先，當用戶沉默時，例如由傳聲器單元(或聽力裝置，或 另一裝置，參見經(jīng)圖3中由符號ANT指明的天線和收發(fā)器電路的非必需的連接）中的話音活 動檢測器(VAD)算法檢測，例如基于來自遠端講話者的話音活動，其在傳聲器單元(或聽力 裝置或電話）中容易檢測。在該情形下，傳聲器間噪聲協(xié)方差矩陣可被更新以調(diào)整波束圖的 形狀從而使空間降噪最大。其次，當用戶講話時，波束形成器的空間方向（技術(shù)上由所謂的 視向量d表示)被更新。該調(diào)整補償傳聲器單元(跨時間和在用戶間）的位置變化及補償傳聲 器單元MICU的用戶U的身體特征（如頭部和肩部特征）的差異。不依賴于精確的傳聲器位置 的波束形成器設(shè)計存在，因為它們的目標在于獨立于傳聲器幾何結(jié)構(gòu)按最小均方或最小方 差無失真響應(yīng)取回自我話音目標信號。換言之，波束形成器并未對任何傳聲器配置均"盡全 力最好地起作用"，而是一些傳聲器位置顯然好于其它位置。
[0086] 此外，SC-NR系統(tǒng)（其可以也可不存在)適應(yīng)波束形成器輸出（圖4中的Y)中的殘余 噪聲的電平;對于波束形成器已經(jīng)拒絕大量周圍噪聲（由于其空間濾波）的聲情形下，波束 形成器輸出中的SNR已經(jīng)明顯提高，SC-NR系統(tǒng)可實質(zhì)上透明。然而，在其他情形下，波束形 成器輸出中存在可觀數(shù)量的殘余噪聲，SC-NR系統(tǒng)可抑制信號的SNR低的時頻區(qū)域，以提高 將經(jīng)通信裝置(如移動電話)傳給遠端聽者的話音信號的質(zhì)量。
[0087] 在使用之前，默認波束形成器權(quán)重優(yōu)選在離線校準過程中確定，例如在具有頭部 和軀干模擬器（HATS，來自 Briiel&Kja?r Sound&Vi brat ion Measurement A/S 的頭部和軀干 模擬器4128C)的錄音室中進行，從仿真頭的嘴巴播放話音信號，及傳聲器單元安裝在仿真 頭的"胸部"上的默認位置。這樣，例如可找到（默認的）最佳的最小方差無失真響應(yīng)(MVDR) 波束形成器權(quán)重，其被硬連線在傳聲器單元中例如保存在傳聲器單元的存儲器中，例如參 見[Kjems and Jensen;2012]〇
[0088] 自適應(yīng)波束形成器-單通道降噪（SC-NR)系統(tǒng)使能從默認波束形成器權(quán)重出發(fā)，考 慮實際情形(真實的人用戶在真實(非聲學(xué)理想）房間中，可能傳聲器單元相對于用戶的嘴 巴處于隨便的位置)和默認情形(錄音室中的仿制品，理想定位的傳聲器單元)之間的差異。
[0089] 調(diào)整過程可通過將調(diào)整后的波束形成器權(quán)重與默認權(quán)重比較進行監(jiān)視，如果調(diào)整 后的波束形成器權(quán)重與默認權(quán)重相差太多，可能限制調(diào)整的波束形成器權(quán)重。
[0090] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的包括傳聲器單元和聽力裝置的聽力系統(tǒng)的實施例的示例 性框圖。圖4示出了包括適于位于用戶耳朵之處或之中或者適于完全或部分植入在用戶頭 部中的聽力裝置HD及適于位于用戶處并拾取用戶話音的分立傳聲器單元MICU的聽力系統(tǒng)。 傳聲器單元MI⑶包括Μ個輸入單元IUi，i = l, 2，···，Μ，每一輸入單元配置成拾取或接收表示 來自傳聲器單元的環(huán)境(理想地，來自用戶U，參見圖4中的"來自U"）的聲音NEV'的信號 Xl(i =1，2，…，M)及配置成按時頻表示提供在多個頻帶和多個時刻的對應(yīng)電輸入信號t j大于 或等于2。在圖4的實施例中，輸入單元IUjPIUM示為包括相應(yīng)的輸入變換器ΙΤ^ΡΙΤμ(如傳 聲器），用于將輸入聲音XI和XM轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的（如數(shù)字化）電輸入信號X'l和X'M，及每一輸入 單元包括用于將電（時域)輸入信號x'dPx'M轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的按時頻表示(k，m)的電輸入信號 XjPXM的濾波器組AFB。所有Μ個輸入單元可與IU^PIUm-樣，或者可個性化，例如包括個別 的歸一化或均衡濾波器和/或有線或無線收發(fā)器。在實施例中，一個或多個輸入單元包括配 置成從另一裝置接收音頻信號的有線或無線收發(fā)器，從而使能從空間上與傳聲器單元分開 的輸入變換器提供輸入，例如從用戶的一個或多個聽力裝置HD的一個或多個傳聲器(例如 參見圖2)。時頻域輸入信號Xi，i = 1，2，…，Μ饋給控制單元⑶NT和多輸入單元降噪系統(tǒng)NRS 以提供包括用戶話音的目標信號s的估計量§。多輸入單元降噪系統(tǒng)NRS包括多輸入波束形 成器濾波單元BF，其連接到多個輸入單元1仏，i = 1，…，Μ并配置成確定用于提供波束成形 信號Υ的濾波器權(quán)重w(k，m)，其中來自不同于目標信號源（用戶話音）的方向的其它方向的 信號分量被衰減，而來自目標信號源方向的信號分量保持不被衰減或相對于來自其它方向 的信號分量較少地衰減。圖4實施例的多通道降噪系統(tǒng)NRS還包括單通道降噪單元SC-NR，其 連接到波束形成器濾波單元BF并配置成減少波束成形信號Y中的殘余噪聲并提供目標信號 (用戶話音）的估計量§。傳聲器單元還可包括用于進一步處理目標信號的估計量§并提供 進一步處理的信號p|的信號處理單元SPU。傳聲器單元還包括天線和收發(fā)器電路ANT，RF- Rx/Tx，用于將用戶話音的估計量§(或進一步處理的信號P§)傳給另一裝置如通信裝置(在 此由標記"去往電話"指明，實質(zhì)上包括信號NEV即近端話音）。
[0091 ]傳聲器單元還包括配置成使得多輸入波束形成器濾波單元為自適應(yīng)單元的控制 單元C0NT?？刂茊卧狢0NT包括保存波束形成器的視向量d的參考值(可能及噪聲協(xié)方差矩陣 的參考值）的存儲器MEM?？刂茊卧狢0NT還包括話音活動檢測器VAD和/或適于接收關(guān)于用戶 和當前與用戶電話通話的遠端人的當前話音活動的信息(估計量）。話音活動信息用于控制 降噪系統(tǒng)的更新的定時因此提供自適應(yīng)性。
[0092]聽力裝置HD包括輸入變換器如傳聲器MIC，用于將輸入聲音轉(zhuǎn)換為電輸入信號 INm。聽力裝置可包括定向傳聲器系統(tǒng)(如結(jié)合傳聲器單元所述的多輸入波束形成器和降噪 系統(tǒng)，未在圖4的實施例中示出），其適于增強佩戴聽力裝置HD的用戶的局部環(huán)境中的多個 聲源中的目標聲源。（聽力裝置的）前述目標信號通常不是用戶自我話音，但在特定通信運 行模式下可以是用戶自我話音。在該情形下，傳聲器信號INm可傳給另一裝置如傳聲器單元 MICU。聽力裝置HD還包括天線ANT和收發(fā)器電路Rx/Tx，用于從另一裝置如通信裝置無線接 收直接電輸入信號，在此由標記"來自電話"指明，及接收圖1A-1B的電話對話場景提及的信 號FEV(遠端話音）。收發(fā)器電路包括適當?shù)慕庹{(diào)電路，用于對所接收的直接電輸入進行解調(diào) 以提供表示音頻信號(和/或控制信號）的直接電輸入信號INw。聽力裝置HD還包括選擇和/ 或混合單元SEL-MIX，其使能選擇電輸入信號INw，INm之一或?qū)⑦m當?shù)幕旌闲盘柼峁楹铣?輸入信號RIN。選擇和/或混合單元SEL-MIX由檢測和控制單元DET經(jīng)確定聽力裝置的運行模 式的信號MOD控制（具體控制SEL-MIX單元）。檢測和控制單元DET例如可包括用于識別運行 模式的檢測器(例如用于檢測用戶進行或希望進行電話通話)或配置成例如從外部傳感器 和/或從用戶接口接收前述信息。
[0093]聽力裝置包括用于處理合成輸入信號RIN的信號處理單元SPU及適于提供隨頻率 而變的增益和/或隨電平而變的壓縮和/或一個或多個頻率范圍到一個或多個其它頻率范 圍的移頻(具有或沒有頻率壓縮），例如以補償用戶的聽力受損。信號處理單元SHJ提供處理 后的信號PRS。聽力裝置還包括輸出單元，用于基于處理后的電信號PRS提供配置成由用戶 感知為聲信號的刺激OUT。在圖4的實施例中，輸出變換器包括用于將刺激OUT作為聲信號提 供給用戶的揚聲器SP(在此由圖1A-1B的電話通話場景提及的標記"去往U"和信號FEV(遠端 話音)指明）。作為備選或另外，聽力裝置包括耳蝸植入物的多個電極或者骨導(dǎo)聽力裝置的 振動器。
[0094]圖4的實施例例示圖1B的場景的"近端"部分。
[0095]圖5示出了包括左和右聽力裝置HD^HDr的雙耳聽力系統(tǒng)的正常配置，雙耳波束形 成器聚焦在用戶U前面的目標聲源(講話者S)上。圖5示意性圖示的聲情形為用戶U聽用戶前 面(在此示為用戶U的關(guān)注方向即視向L00K-DIR)的講話者S說話。用戶配備有分別位于用戶 的左耳和右耳之處的左和右聽力裝置HDdPHDr。左和右聽力裝置中的每一個包括至少兩個 輸入單元，用于提供表示來自雙耳聽力系統(tǒng)環(huán)境的第一和第二聲音信號的第一和第二電輸 入信號，及包括用于從第一和第二電輸入信號產(chǎn)生波束成形信號的波束形成器濾波單元。 在圖5的實施例中，第一和第二輸入單元分別由左和右聽力裝置中的前傳聲器FMl，F(xiàn)Mr和后 傳聲器RMl，RMr實施，"前"和"后"相對于用戶的視向確定(假定聽力裝置均被正確地安裝）。 左和右聽力裝置的前傳聲器FMl，F(xiàn)Mr和后傳聲器RMl，RMr分別構(gòu)成相應(yīng)的傳聲器系統(tǒng)，其連 同相應(yīng)的可配置波束形成器單元一起使每一聽力裝置能使傳聲器系統(tǒng)在相對于所涉及聽 力裝置的特定方向（REF-DIRl，REF-DIRr分別例如等于用戶的視向LOOK-DIR，假定聽力裝置 均被正確地安裝）的靈敏度最大化(參見示意性的波束BEAMl和BEAMr)。圖5用于表示垂直于 兩個人A和B及用戶U站立在(或位于）其上的表面的水平截面圖，記為VERT-DIR的符號指相 對于所述(如地球的)表面的垂直方向。
[0096]圖6A和6B示出了傳聲器單元在用戶身上的兩個不同位置和定向。這些圖用于說明 傳聲器單元MICU可附著到用戶U的可變表面(如衣服，如胸部等)上，使得傳聲器單元MICU相 對于用戶嘴巴的位置/方向可隨時間變化。因而，波束形成器-降噪優(yōu)選應(yīng)自適應(yīng)前述變化， 如本發(fā)明中描述的。圖6A、6B示出了用戶佩戴一對助聽器HDi，HD r并使傳聲器單元MICU例如 經(jīng)連接元件如夾子附著到頭部下面的身體上。從傳聲器單元到目標聲源(用戶嘴巴）的視向 量及兩個傳聲器Ml，M2的傳聲器軸(Mic軸)在兩個實施例中指明。圖6A可表示針對其已確定 預(yù)定視向量(可能及傳聲器間協(xié)方差矩陣）的傳聲器單元的(預(yù)定)參考位置。圖6B圖示偏離 參考位置的傳聲器單元的位置。在該情形下，視向量k，m)為包括元素 di，d2的二維向量，其 定義從目標信號源（"喂"，用戶嘴巴，U)到傳聲器單元MICU的傳聲器Ml，M2的聲傳遞函數(shù)(或 從傳聲器之一到另一定義為參考傳聲器的傳聲器的相對聲傳遞函數(shù)）。因此，在圖6B的情形 下，自適應(yīng)波束形成器濾波單元必須(至少)提供或使用視向量的更新(優(yōu)選及噪聲功率估 計量）。波束形成器權(quán)重的自適應(yīng)更新在本發(fā)明中描述及在[Kjems and Jensen;2012]中進 一步詳細描述。
[0097] 當由對應(yīng)的過程適當代替時，上面描述的、"【具體實施方式】"中詳細描述的及權(quán)利 要求中限定的裝置的結(jié)構(gòu)特征可與本發(fā)明方法的實施結(jié)合。
[0098] 除非明確指出，在此所用的單數(shù)形式"一"、"該"的含義均包括復(fù)數(shù)形式（即具有 "至少一"的意思）。應(yīng)當進一步理解，說明書中使用的術(shù)語"具有"、"包括"和/或"包含"表明 存在所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一個或多個其他 特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。應(yīng)當理解，除非明確指出，當元件被稱為 "連接"或"耦合"到另一元件時，可以是直接連接或耦合到其他元件，也可以存在中間插入 元件。如在此所用的術(shù)語"和/或"包括一個或多個列舉的相關(guān)項目的任何及所有組合。除非 明確指出，在此公開的任何方法的步驟不必須精確按所公開的順序執(zhí)行。
[0099] 應(yīng)意識到，本說明書中提及"一實施例"或"實施例"或"方面"或者"可"包括的特征 意為結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一實施方式中。此外， 特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可在本發(fā)明的一個或多個實施方式中適當組合。提供前面的描述是 為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┰诖嗣枋龅母鱾€方面。各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而 易見，及在此定義的一般原理可應(yīng)用于其他方面。
[0100] 權(quán)利要求不限于在此所示的各個方面，而是包含與權(quán)利要求語言一致的全部范 圍，其中除非明確指出，以單數(shù)形式提及的元件不意指"一個及只有一個"，而是指"一個或 多個"。除非明確指出，術(shù)語"一些"指一個或多個。
[0101] 因而，本發(fā)明的范圍應(yīng)依據(jù)權(quán)利要求進行判斷。
[0102] 參考文獻
[0103] #[Kjems and Jensen;2012]U.Kjems，J.Jensen，"Maximum likelihood based noise covariance matrix estimation for multi-microphone speech enhancement"， 20th European Signal Processing Conference(EUSIPCO 2012),pp.295-299,2012.
【主權(quán)項】
1. 一種聽力系統(tǒng)，包括聽力裝置和分立傳聲器單元，聽力裝置適于位于用戶耳朵之處 或之中或者適于完全或部分植入在用戶頭部中，分立傳聲器單元適于位于用戶處并拾取用 戶的話音，其中 所述傳聲器單元包括： -多個輸入單元IUi，i = l，2，···，M，每一輸入單元配置成拾取或接收表示來自所述傳聲 器單元的環(huán)境的聲音的信號Xl(n)并配置成按時頻表示提供在多個頻帶和多個時刻的對應(yīng) 電輸入信號XKhmhk為頻帶指數(shù)，m為時間指數(shù)，η表示時間，及M大于或等于2;及 -多輸入單元降噪系統(tǒng)，用于提供包括用戶話音的目標信號s的估計量所述多輸入單 元降噪系統(tǒng)包括多輸入波束形成器濾波單元，其連接到多個輸入單元IUui = I,…，M并配 置成確定濾波器權(quán)重w(k，m)以提供波束成形信號，其中來自不同于目標信號源方向的其它 方向的信號分量被衰減，而來自目標信號源方向的信號分量保持不被衰減或相對于來自其 它方向的信號分量較少地衰減;及 -用于將用戶話音的估計量§傳給另一裝置的天線和收發(fā)器電路； 其中所述多輸入波束形成器濾波單元為自適應(yīng)單元。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，其中另一裝置包括通信裝置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，其中所述聽力裝置和所述傳聲器單元中的每一個 包括相應(yīng)的用于在其間建立無線音頻鏈路的天線和收發(fā)器電路。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，其中所述傳聲器單元包括話音活動檢測器，用于估 計當前環(huán)境聲音中是否存在用戶話音或者存在用戶話音的概率，或者配置成從另一裝置接 收所述估計量。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聽力系統(tǒng)，配置成在用戶話音不存在或者以低于預(yù)定水平的 概率存在時估計干擾背景噪聲的噪聲功率譜密度，或者從另一裝置接收所述估計量。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，包括存儲器，其包含確定從所述傳聲器單元到目標 聲源的空間方向的預(yù)定參考視向量。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，其中多輸入單元降噪系統(tǒng)配置成在用戶話音存在 時或者以大于預(yù)定值的概率存在時更新視向量。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聽力系統(tǒng)，配置成通過將對應(yīng)于更新視向量的更新波束形成 器權(quán)重與對應(yīng)于參考視向量的默認權(quán)重比較而限制視向量的更新，及如果更新波束形成器 權(quán)重與默認權(quán)重相差預(yù)定的絕對或相對量以上，則限制或忽略更新波束形成器權(quán)重。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，包括存儲器，其包含所述傳聲器單元的預(yù)定參考輸 入單元間噪聲協(xié)方差矩陣。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的聽力系統(tǒng)，配置成通過將當前確定的輸入單元間噪聲協(xié)方差 矩陣與參考輸入單元間噪聲協(xié)方差矩陣比較而控制干擾背景噪聲的噪聲功率譜密度的更 新，及如果當前確定的輸入單元間噪聲協(xié)方差矩陣與參考輸入單元間噪聲協(xié)方差矩陣相差 預(yù)定的絕對或相對量以上，則限制或忽略干擾背景噪聲的噪聲功率譜密度的更新。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，其中多通道降噪系統(tǒng)包括單通道降噪單元，其連 接到波束形成器濾波單元并配置成減少波束成形信號中的殘余噪聲和提供目標信號s的估 計量§。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，其中所述傳聲器單元包括至少三個輸入單元，其 中輸入單元的至少兩個中的每一個包括傳聲器，及其中輸入單元中的至少一個包括用于從 傳聲器單元的環(huán)境直接接收表示聲音的電輸入信號的接收器。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，其中所述傳聲器單元配置成從另一裝置接收音頻 信號和/或信息信號。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽力系統(tǒng)，其中所述傳聲器單元配置成從位于通信裝置中或 聽力裝置中的話音活動檢測器接收遠端話音活動的估計量。15. 適于位于用戶處并拾取用戶的話音的傳聲器單元，所述傳聲器單元包括： -多個輸入單元IUi，i = l，2，···，M，每一輸入單元配置成從傳聲器單元的環(huán)境拾取或接 收表示聲音的信號Xl(n)并配置成按時頻表示提供在多個頻帶和多個時刻的對應(yīng)電輸入信 號XKhmhk為頻帶指數(shù)，m為時間指數(shù)，η表示時間，及M大于或等于2;及 -多輸入單元降噪系統(tǒng)，用于提供包括用戶話音的目標信號s的估計量§;該多輸入單元 降噪系統(tǒng)包括多輸入波束形成器濾波單元，其連接到多個輸入單元IU1，i = 1，…，M并配置 成確定濾波器權(quán)重w(k，m)以提供波束成形信號，其中來自不同于目標信號源方向的其它方 向的信號分量被衰減，而來自目標信號源方向的信號分量保持不被衰減或相對于來自其它 方向的信號分量較少地衰減;及 -用于將用戶話音的估計量§傳給另一裝置的天線和收發(fā)器電路； 其中所述多輸入波束形成器濾波單元為自適應(yīng)單元。
【文檔編號】H04R3/00GK105898651SQ201610086194
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月15日
【發(fā)明人】J·延森, M·S·佩德森
【申請人】奧迪康有限公司