專利名稱：消除聽力裝置中的反饋和噪聲的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消除聽力裝置如助聽器、頭戴式耳機(jī)或頭戴受話器中 的聲反饋和噪聲的系統(tǒng)及方法。具體地，本發(fā)明涉及助聽器如耳后式(BTE)助聽器、耳內(nèi)式(ITE)助聽器、深耳道式(CIC)助聽器，其中從 揚(yáng)聲器到傳聲器的不合需要的聲反饋連同噪聲均被消除。
背景技術(shù)：
助聽器中的聲反饋和外部噪聲均是問題，其在現(xiàn)有技術(shù)中已以多 種方式進(jìn)行補(bǔ)償。關(guān)于聲反饋，幾種已知的方法用于減少由聲反饋在助聽器屮引起 的負(fù)影響，這包括陷波濾波、頻率壓縮、相位響應(yīng)的修改及反饋抵消， 如由Best L. C. 1985年為懷俄明大學(xué)電氣工程系所寫的題為"助聽 器中的聲反饋的數(shù)字抑制"的M. Sc.論文所公開的方法。Best的論文描述了使用最小均方(LMS)濾波器技術(shù)估計(jì)外部聲 反饋的方法，估計(jì)量用于助聽器中的反饋抵消。從輸入信號(hào)減去所述 估計(jì)量從而消除聲反饋。此外，在歐洲專利申請(qǐng)EP 1 216 598中，描述了試圖消除助聽器 中的不穩(wěn)定反饋的幾種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)及其缺點(diǎn)。因此，歐洲專利申請(qǐng) 提出了克服這些缺點(diǎn)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括處理包括與聲反饋路徑相 關(guān)聯(lián)的反饋分量的音頻輸入信號(hào)的信號(hào)處理器；檢測反饋分量并向產(chǎn) 生窄帶試探信號(hào)的試探發(fā)生器發(fā)出反饋指示參數(shù)信號(hào)以探測聲反饋 路徑的檢測器。所述系統(tǒng)還包括由濾波器調(diào)節(jié)器根據(jù)檢測器接收的反 饋指示參數(shù)信號(hào)進(jìn)行控制的反饋抑制濾波器。因此，所述系統(tǒng)使用高 信噪比亞聲頻試探信號(hào)建立系統(tǒng)的聲反饋程度并根據(jù)其調(diào)節(jié)反饋抑 制濾波器。盡管該系統(tǒng)減少了聲反饋的影響，但為去除聲反饋而對(duì)輸 入信號(hào)進(jìn)行的濾波使將呈現(xiàn)給助聽器用戶的聲音失真，因?yàn)榉答佉种茷V波器在處理中去除了一些原始信號(hào)，且其不可恢復(fù)。此外，該反饋 抵消技術(shù)依賴于可能的動(dòng)態(tài)外部聲反饋的高準(zhǔn)確度的估計(jì)。聲反饋的 錯(cuò)誤估計(jì)將由于扣減而導(dǎo)致原始輸入信號(hào)的音頻失真。此夕卜，由Hellgren J 為Link6ping Studies in Science and Technology所寫的題為"數(shù)字助聽器中的聽力損失補(bǔ)償及聲反饋抵 消"的博士論文揭示了使用輸入信號(hào)和輸出信號(hào)估計(jì)聲反饋路徑的反 饋抵消技術(shù)均對(duì)關(guān)聯(lián)在輸入之間的信號(hào)敏感。例如，具有音調(diào)輸入的 音樂可導(dǎo)致反饋抵消系統(tǒng)試圖抵消音樂的音調(diào)部分，從而使給助聽器 用戶的聲音質(zhì)量降級(jí)。根據(jù)上面提及的現(xiàn)有技術(shù)，需要更多地消除聲反饋、理想情況下 完全消除聲反饋的反饋抵消系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法應(yīng)避免導(dǎo)致 音頻失真。關(guān)于降噪，由Donald Schum著寫并于2003年4月在奧迪康新聞 中公開的"Noise reduction in hearing aids: What works and why" 提供了聽力裝置中降噪技術(shù)發(fā)展水平的回顧。市場上幾種基于數(shù)字信 號(hào)處理器(DSP)的裝置實(shí)施不同的調(diào)制檢測以將輸入分類為語音或 噪聲。根據(jù)該方案，監(jiān)視輸入信號(hào)的正在進(jìn)行的振幅調(diào)制。平靜語音 公知在大約3-10Hz級(jí)具有相對(duì)深(15dB或更大)的調(diào)制。這種調(diào)制 模式反映語音的音節(jié)結(jié)構(gòu)3-6個(gè)音節(jié)每秒。相反地，某些環(huán)境聲音 在正在進(jìn)行的振幅方面趨于更穩(wěn)定。對(duì)于非語音噪聲源具有與語音類 似的調(diào)制率和深度是例外情形。如助聽器中所實(shí)施的，輸入被分為多個(gè)信道。每一信道中的調(diào)制 行為均被監(jiān)視。如果調(diào)制率和深度與語音相似，則該信道被無增益降 低地通過。如果信道中的調(diào)制行為更穩(wěn)定，則假定該信道受控于穩(wěn)態(tài) 噪聲并降低增益。然而，這可能導(dǎo)致存在噪聲的原始語音信號(hào)失真， 因?yàn)樵肼曁幱谥涞匚坏男诺?帶在其分類為有噪聲信道/帶時(shí)被衰 減。因此，需要在己分類為有噪聲信道的信道中降噪但不衰減語音部 分的系統(tǒng)和方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目標(biāo)是提供克服結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)描述的問題的系統(tǒng)和方 法。具體地，本發(fā)明的目標(biāo)是提供其中聲反饋被消除而不是減少的聽 力裝置。本發(fā)明的另一 目標(biāo)是提供減少呈現(xiàn)給聽力裝置用戶的輸出中的 噪聲的聽力裝置。本發(fā)明的具體優(yōu)點(diǎn)是提供再合成所有或部分輸入信號(hào)的方法，因 而輸入信號(hào)可在傳給聽力裝置用戶之前重新建立。本發(fā)明的具體特征是提供用于檢測輸入信號(hào)中的噪聲并將其去 除的噪聲檢測方法。上述目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征連同眾多其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面 的詳細(xì)描述明顯看出，并可根據(jù)本發(fā)明的第一方面獲得。本發(fā)明的第 一方面為合成聽力裝置的音頻輸入信號(hào)的系統(tǒng)，其包括適于將所述 音頻輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳聲器單元、適于去除所述電信號(hào)的所 選頻帶并通過濾波信號(hào)的濾波器單元、適于基于所述濾波信號(hào)合成所 述電信號(hào)的所述所選頻帶從而產(chǎn)生合成信號(hào)的合成器單元、適于組合 所述濾波信號(hào)及所述合成信號(hào)從而產(chǎn)生組合信號(hào)的組合器單元、及適 于將所述組合信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻輸出信號(hào)的輸出單元。在本說明書中，術(shù)語"聽力裝置"解釋為助聽器、頭戴式耳機(jī)、 頭戴受話器及類似的傳聲器-放大器-揚(yáng)聲器裝置。在本說明書中，術(shù)語"處理"解釋為目的在于增強(qiáng)輸入信號(hào)以根 據(jù)個(gè)體用戶需要提供輸出信號(hào)的任何信號(hào)處理。具體地，這可包括信 號(hào)內(nèi)任何頻帶中的恒定增益或隨輸入水平而變的增益(振幅壓縮)。 在本說明書中，術(shù)語"振幅壓縮"(或僅"壓縮"二字)解釋為執(zhí)行 隨水平而變的增益。具體地，在具有耳蝸起點(diǎn)的聽力損傷中，最弱可 檢測聲音(聽力閾值)和最高聲音(令人不舒服的音量水平)之間的 動(dòng)態(tài)范圍通常小于正常聽力人群的范圍。通常，動(dòng)態(tài)范圍的這種縮小 也隨頻率而變。此外，相較令人不舒服的音量水平，聽力閾值更多受聽力損傷影響。因此，相較高的聲音，需要更多放大弱的輸入聲音， 因而將輸入水平動(dòng)態(tài)范圍"壓縮"到輸出動(dòng)態(tài)范圍。通過去除輸入電信號(hào)中的所選頻帶，輸出單元和傳聲器之間的聲 反饋或特定頻帶中的噪聲被有效消除。合成信號(hào)可聲學(xué)上反饋回傳聲 器，但由于其已由濾波器單元從電信號(hào)去除，其不相干。可以說所選 頻帶在聽力裝置中被靜音及合成從而恢復(fù)原始音頻輸入。實(shí)際上，通過選擇趨于成為有噪聲的頻帶，系統(tǒng)還通過切除有噪 聲頻率及合成這些頻率而有利地消除該外部噪聲。這種解決方案提供 了在有傾向存在這些問題的音頻裝置如助聽器中完全避免聲反饋及 噪聲的獨(dú)特方法。根據(jù)本發(fā)明第一方面的濾波器單元可構(gòu)造為低通、高通、帶通、 陷波濾波器或其任何組合。因此，任何頻率或頻帶均可去除。濾波器單元還可構(gòu)造為n階有限或無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器(如2、 3或 4階Chebychev或Butterworth)、波數(shù)字濾波器或其任何組合?；?者，濾波器單元可構(gòu)造為使頻率變換的所選頻點(diǎn)靜音的濾波器組，所 述頻率變換如快速傅立葉變換(FFT)、離散傅立葉變換(DFT)或離 散余弦變換(DCT)。在本說明書中，術(shù)語"使…靜音"解釋為衰減 或消除信號(hào)。因而，濾波器單元可被構(gòu)造為切掉任何頻率或頻帶，而 在通過的頻帶中不產(chǎn)生重大錯(cuò)誤。根據(jù)本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)還可包括放大器單元，其使組合器單 元和輸出單元相互連接，并適于在將組合信號(hào)傳給輸出單元之前處理 所述組合信號(hào)?；蛘?，所述系統(tǒng)可包括使濾波器單元和組合器單元相 互連接的放大器單元，其適于在將濾波信號(hào)傳給組合器單元和/或合 成器單元之前處理所述濾波信號(hào)。因此，在傳給組合器單元之前，放 大器單元可直接處理組合信號(hào)或可處理濾波信號(hào)并依賴合成器單元 處理合成信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明第一方面的放大器單元可包括數(shù)字信號(hào)處理器。數(shù)字 信號(hào)處理器可包括適于選擇濾波信號(hào)的處理頻帶的頻率選擇器件及 適于增加或壓縮處理頻帶增益的調(diào)節(jié)器件。頻率選擇器件可包括適于將電信號(hào)分為多個(gè)隨時(shí)間變化的電學(xué)子信號(hào)的濾波器組元件。因而， 調(diào)節(jié)器件可根據(jù)預(yù)定設(shè)置單獨(dú)增加或壓縮多個(gè)隨時(shí)間變化的電學(xué)子 信號(hào)中的每一個(gè)的增益。因此，放大器單元可包括一系列功能如借助 于濾波器組將輸入信號(hào)濾波為多個(gè)頻帶、根據(jù)特定音頻需要或處理設(shè) 置平衡濾波信號(hào)或組合信號(hào)，即放大某些頻帶及壓縮其它頻帶。根據(jù)本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)還可包括使傳聲器單元和濾波器單 元相互連接的編碼器單元，并可適于將電信號(hào)編碼為代碼信號(hào)。編碼 器單元可包括適于將電信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的轉(zhuǎn)換器元件，并 可包括適于將電信號(hào)從時(shí)域變換到頻域的編碼元件。編碼器元件可包括時(shí)-頻變換器如快速傅立葉變換(FFT)元件、離散傅立葉變換(DFT) 元件、或離散余弦變換(DCT)元件。因而，合成電信號(hào)可包括代表 電信號(hào)的頻率分量的編碼信號(hào)。通過將電信號(hào)變換到頻域，放大器單 元可精細(xì)地操縱信號(hào)。時(shí)-頻變換器的輸出饋送給合成器單元和放大 器單元。顯然，編碼器單元可根據(jù)考慮信號(hào)的精細(xì)處理的多種不同編碼方 案編碼電信號(hào)。也就是說，編碼器可將電信號(hào)編碼為任何形式的數(shù)字 信號(hào)，其具有任何數(shù)量的比特并依照任何參數(shù)描述電信號(hào)，這可由信號(hào)處理器處理，所述參數(shù)定義如時(shí)域或頻域中的頻率、振幅、躍遷等。 分析濾波器組的寬度或編碼器中頻點(diǎn)的數(shù)量可根據(jù)個(gè)體用戶的 聽力損傷量確定。根據(jù)本發(fā)明第一方面的輸出單元可包括適于將組合信號(hào)解碼為 解碼信號(hào)的解碼器單元。解碼器單元可包括適于將編碼信號(hào)從數(shù)字形 式轉(zhuǎn)換為模擬形式的轉(zhuǎn)換器元件，并可包括適于將組合信號(hào)從頻域變 換到時(shí)域的解碼元件。解碼元件可包括適于將組合信號(hào)從頻域變換到 時(shí)域的頻-時(shí)變換器如逆FFT、 DFT或DCT，及包括適于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器以 提供音頻輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器。如前關(guān)于編碼器單元所述，解碼器單元可根據(jù)用于信號(hào)的精細(xì)處 理的多種不同編碼方案解碼組合信號(hào)。也就是說，解碼器可將組合信 號(hào)解碼為任何形式的數(shù)字信號(hào)，其具有任何數(shù)量的比特并依照任何參數(shù)描述電信號(hào)，這可由信號(hào)處理器處理，所述參數(shù)定義如時(shí)域或頻域 中的頻率、振幅、躍遷等。編碼器可使用濾波器組分析、調(diào)制到零頻率及取樣率抽選，編碼 器單元可使用復(fù)合帶移獲得復(fù)合子頻帶。解碼器可使用濾波器組合成 和內(nèi)插法進(jìn)行轉(zhuǎn)換以從子頻帶信號(hào)重構(gòu)輸出信號(hào)，及重構(gòu)可包括復(fù)合 帶移。根據(jù)本發(fā)明第一方面的合成器單元可包括適于計(jì)算濾波信號(hào)的 所定義頻帶中的所選參考頻率的所選頻帶中的諧頻的計(jì)算元件，及適 于將所定義頻帶換位到所選頻帶中的諧頻從而產(chǎn)生合成信號(hào)的發(fā)生 器單元。濾波信號(hào)可包括任何數(shù)量的所定義頻帶，每一頻帶相對(duì)于相 關(guān)聯(lián)的所選參考頻率換位。所選參考頻率可以是所定義頻帶的中心頻 率、或者低于或高于所定義頻帶的截止頻率。通過預(yù)定義濾波信號(hào)中 的多個(gè)頻帶并使用相關(guān)聯(lián)的參考頻率將頻帶換位到更高的相關(guān)聯(lián)參 考頻率諧波，合成器單元可有利地重構(gòu)濾波信號(hào)及合成信號(hào)的組合信 號(hào)。因此，通過使用濾波信號(hào)中暗中存在的信息用于計(jì)算濾波信號(hào)中 所選參考頻率的第二或更高階諧波，從原始音頻輸入信號(hào)切除的所選 頻帶的信號(hào)部分可被合成。合成器單元有利地使用換位作為頻譜復(fù)制 過程，從而在合成信號(hào)中避免與非諧振有關(guān)的人為因素。在本說明書中，術(shù)語"換位"解釋為頻帶的帶移或分音從一頻譜 位置轉(zhuǎn)移到另一位置同時(shí)保持分音的頻比。即，將第一頻帶的內(nèi)容移 到更高或更低的頻區(qū)。合成器單元還可使用外插法確定濾波信號(hào)的頻譜包絡(luò)。例如，合 成器單元可通過使用多項(xiàng)式及建立源數(shù)據(jù)的一套規(guī)則進(jìn)行推斷。所述 一套規(guī)則可包括關(guān)于電信號(hào)的整個(gè)頻譜的增益?zhèn)鬟f函數(shù)的信息。也就 是說，所述一套規(guī)則可包括合成信號(hào)是否需要放大的信息。或者，根據(jù)本發(fā)明第一方面的合成器單元可包括適于從來自濾波 器單元的互補(bǔ)信號(hào)計(jì)算所選頻帶的估計(jì)頻率響應(yīng)的計(jì)算元件，互補(bǔ)信 號(hào)包括濾波信號(hào)的濾出部分。估計(jì)的頻率響應(yīng)可對(duì)系統(tǒng)的整個(gè)頻帶寬 度中的頻率響應(yīng)求平均或?qū)λx頻帶的頻率響應(yīng)求平均進(jìn)行計(jì)算。合成器單元還可包括適于產(chǎn)生由估計(jì)的頻率響應(yīng)表示的合成信號(hào)的發(fā) 生器元件。根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理器可與合成器單元合為一體，所述系 統(tǒng)還可包括適于根據(jù)預(yù)定設(shè)置控制放大器單元和合成器單元的控制 器處理器。在本說明書中，術(shù)語"設(shè)置"解釋為用于處理數(shù)據(jù)的程序、 過程或方法?？刂破魈幚砥饕蚨纱_保放大器單元和合成器單元根據(jù) 用戶的聽力損傷及實(shí)際的聲環(huán)境運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)還可包括檢測器單元，其具有適于監(jiān) 視適于識(shí)別聲反饋的抗反饋單元的聲反饋檢測器，及具有適于對(duì)濾波 器單元產(chǎn)生控制信號(hào)從而控制所選頻帶的控制信號(hào)發(fā)生器。聲反饋檢 測器可包括一個(gè)或多個(gè)純音檢測器。因而，檢測器單元可從抗反饋單 元取回關(guān)于系統(tǒng)中的聲反饋的信息并產(chǎn)生給濾波器單元的控制信號(hào) 從而確定所選頻帶，進(jìn)而切除電信號(hào)中趨于產(chǎn)生聲反饋的頻率?；蛘?或另外，檢測器單元可包括其中聽力裝置更易于聲反饋的預(yù)定頻帶， 及還可將控制信號(hào)傳給控制器處理器從而根據(jù)控制信號(hào)選擇設(shè)置。因 此，保存在連接到控制器處理器的存儲(chǔ)器中的設(shè)置可與其中系統(tǒng)更易 于聲反饋的頻帶相關(guān)聯(lián)。因此，系統(tǒng)通過濾掉頻譜中出現(xiàn)聲反饋的所 選部分而消除聲反饋。隨后，合成器單元可使用濾波信號(hào)在切除的頻 帶中恢復(fù)濾波信號(hào)的第二及更多諧波。根據(jù)本發(fā)明第一方面的檢測器單元還可包括適于識(shí)別外部噪聲 的噪聲檢測器，其中控制信號(hào)發(fā)生器還可適于根據(jù)外部噪聲產(chǎn)生給濾 波器單元的控制信號(hào)。噪聲檢測器可使用給定頻帶的調(diào)制行為將頻帶 分類為有噪聲頻帶。因而，噪聲檢測器通過消除所選頻帶中的電信號(hào) 部分并隨后按如上所述在所選頻帶中合成濾波信號(hào)的第二或更多諧 波頻帶而合成信號(hào)來提供消除特定頻帶中的噪聲的獨(dú)特方式。因而， 外部噪聲被完全消除，從而為聽力裝置的用戶提供全面提高的聲音質(zhì)根據(jù)本發(fā)明第一方面的檢測器單元可包括適于檢測電信號(hào)中的 音樂的音樂檢測元件。音樂檢測元件可基于調(diào)和性檢測器元件、周期性計(jì)算、倒譜通量的計(jì)算、頻譜矩心估計(jì)或顫音檢測器。音樂檢測元 件可有利地用于在檢測到音樂時(shí)停用普通聲反饋抵消技術(shù)及使能濾 波器和合成器單元從而確保沒有聲反饋。由于音頻信號(hào)的音調(diào)部分在 一些情況下被抗反饋單元認(rèn)作聲反饋，其后抗反饋單元尋求從所處理 的音頻信號(hào)消除該音調(diào)部分，因而音樂通?？梢鹌胀暦答伒窒?。上述目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征連同眾多其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面 的詳細(xì)描述明顯看出，并可根據(jù)本發(fā)明的第二方面獲得。在本發(fā)明的 第二方面中，合成器單元基于根據(jù)本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)中使用的濾 波信號(hào)合成電信號(hào)的所選頻帶。上述目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征連同眾多其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面 的詳細(xì)描述明顯看出，并可根據(jù)本發(fā)明的第三方面獲得。本發(fā)明的所 述第三方面為合成聽力裝置的音頻輸入信號(hào)的方法，包括借助于傳 聲器單元將所述音頻輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；借助于濾波器單元去除 所述電信號(hào)的所選頻帶并通過濾波信號(hào)；借助于合成器單元基于所述 濾波信號(hào)合成所述電信號(hào)的所述所選頻帶從而產(chǎn)生合成信號(hào)；借助于 組合器單元使所述濾波信號(hào)與所述合成信號(hào)組合從而產(chǎn)生組合信號(hào)； 及借助于輸出單元將所述組合信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻輸出信號(hào)。上述目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征連同眾多其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面 的詳細(xì)描述明顯看出，并可根據(jù)本發(fā)明的第四方面獲得，其為在根據(jù) 本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序并包括根據(jù)本發(fā)明第二 方面的方法的步驟。根據(jù)本發(fā)明第二方面的合成器單元、根據(jù)第三方面的方法及根據(jù) 第四方面的計(jì)算機(jī)程序可包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)的任何特 征。


本發(fā)明的上述及另外的目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征通過下面結(jié)合附圖對(duì)本 發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說明性及非限制性詳細(xì)描述將可更好地理解，其 中圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于合成聽力裝置音頻輸入信 號(hào)的系統(tǒng)。圖2a-2f為參考根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例及圖1所示的系統(tǒng)描述的信號(hào)曲線圖。圖3a和3b為信號(hào)處理單元的備選實(shí)施例。圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于合成聽力裝置音頻輸入信 號(hào)的系統(tǒng)。圖5為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于合成聽力裝置音頻輸入信 號(hào)的系統(tǒng)。圖6a-6d為頻域中的換位效果圖。圖7為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于合成聽力裝置音頻輸入信 號(hào)的系統(tǒng)。圖8為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的用于合成聽力裝置音頻輸入信 號(hào)的系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
在下面對(duì)不同實(shí)施例的描述中，參考附圖，通過說明展示了怎樣 實(shí)施本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，也可使用其它實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明范 圍的情況下可進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能修改。圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于合成音頻輸入信號(hào)的系統(tǒng)， 該系統(tǒng)整體由附圖標(biāo)記100指示。系統(tǒng)100包括將聲壓轉(zhuǎn)換為隨時(shí)間 變化的電信號(hào)的傳聲器102，所述隨時(shí)間變化的電信號(hào)例如如圖2a 中所示。關(guān)于圖2a-2f的描述結(jié)合在關(guān)于圖1的描述中。顯然，系統(tǒng)100可包括任何數(shù)量的用于確定方向性功能的傳聲器 如兩個(gè)或兩個(gè)以上。然而，為簡單起見，下面的描述和附圖均僅示出 一個(gè)傳聲器102。聲壓形成音頻輸入信號(hào)，其由傳聲器102轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并傳給編 碼器104。在本說明書中，術(shù)語"編碼器"解釋為變換、編碼和/或 轉(zhuǎn)換元件。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的編碼器104包括用于將低頻部分從電 信號(hào)濾掉的低通濾波器元件；用于將電信號(hào)從模擬形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的模數(shù)轉(zhuǎn)換器元件；及用于將如圖2a中所示的時(shí)域電信號(hào)變換到 如圖2b中所示的頻域編碼信號(hào)的離散傅立葉變換元件(DFT)。應(yīng)注 意，圖2a-2f完全用于說明系統(tǒng)100的運(yùn)行，即，來自傳聲器102的 時(shí)域電信號(hào)變換為來自編碼器104的如圖2b中所示的編碼信號(hào)是借 助于離散傅立葉變換的精確結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的編碼器104還包括用于將如圖2a和2b 中所示的電或編碼信號(hào)或其間的任何中間信號(hào)與來自抗反饋單元108 的可能存在的反饋信號(hào)組合的第一組合器元件。也就是說，第一組合 器元件向電信號(hào)、低通后的電信號(hào)、轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)或依賴于反饋信 號(hào)格式的編碼信號(hào)提供可能存在的反饋信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的抗反饋單元108識(shí)別聲反饋并通過產(chǎn) 生反饋信號(hào)模擬聲反饋，所述反饋信號(hào)在第一組合器元件中被從電信 號(hào)、低通后的電信號(hào)、轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)或編碼信號(hào)減去，從而抵消向 前信號(hào)路徑中的聲反饋。然而，本發(fā)明的特定優(yōu)點(diǎn)在于抗反饋單元 108還產(chǎn)生抗反饋信號(hào)，其被傳給檢測器112。因此，抗反饋單元108不完全用于產(chǎn)生反饋信號(hào)，而是還用于識(shí)別目的。因而，當(dāng)抗反饋單 元108檢測聲反饋時(shí)，其產(chǎn)生抗反饋信號(hào)，該信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給檢測器112。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的抗反饋單元108包括用于在第一運(yùn)行 模式、第二運(yùn)行模式及第三運(yùn)行模式之間進(jìn)行切換的切換元件。在第 一運(yùn)行模式下，當(dāng)識(shí)別到聲反饋時(shí)抗反饋單元108將反饋信號(hào)傳給編 碼器104的第一組合器元件；在第二運(yùn)行模式下，當(dāng)識(shí)別到聲反饋時(shí) 抗反饋單元108將抗反饋信號(hào)傳給檢測器112;及在第三運(yùn)行模式下， 當(dāng)識(shí)別到聲反饋時(shí)抗反饋單元108將反饋信號(hào)傳給第一組合器及將 抗反饋信號(hào)傳給檢測器112。編碼信號(hào)傳給濾波器單元110，其由在抗反饋單元108識(shí)別聲反 饋114時(shí)從抗反饋單元108接收聲反饋信號(hào)的檢測器112控制。檢測 器112包括用于確定編碼信號(hào)是否包括包含外部噪聲的頻帶的噪聲元件。當(dāng)噪聲元件檢測到有噪聲頻帶時(shí)，其產(chǎn)生噪聲信號(hào)。檢測器 112使用抗反饋信號(hào)和噪聲信號(hào)產(chǎn)生給濾波器單元110的控制信號(hào)。 控制信號(hào)確定濾波器單元110的頻帶寬度，因而從編碼信號(hào)去除所述 頻帶以產(chǎn)生如圖2c中所示的濾波信號(hào)。如圖2c中所示的濾波信號(hào)傳給整體由附圖標(biāo)記115指示的信號(hào) 處理單元。信號(hào)處理單元115包括將濾波信號(hào)細(xì)分為多個(gè)頻帶并單獨(dú) 處理每一頻帶以一個(gè)一個(gè)單獨(dú)地成形信號(hào)的放大器單元116。因此，在本說明書中，術(shù)語"放大器單元"解釋為能夠放大、平衡和/或壓 縮輸入信號(hào)的多頻帶振幅壓縮單元。這使能提供總增益?zhèn)鬟f函數(shù)，其 按用戶需要如聽力損傷進(jìn)行調(diào)整。顯然，增益?zhèn)鬟f函數(shù)在整個(gè)頻帶中 也可保持不變，這通常可應(yīng)用于頭戴式耳機(jī)或頭戴受話器。放大器單元116產(chǎn)生如圖2d中所示的成形信號(hào)。信號(hào)處理單元115還包括用于從濾波器單元110接收濾波信號(hào)的 合成器單元118。合成器單元118使用濾波信號(hào)將第二或更高階諧波 帶換位到己由濾波器單元110去除的頻帶寬度。進(jìn)行諧波換位使得濾 波后頻區(qū)和合成頻區(qū)不重疊。如結(jié)合圖4a-4e所述，合成器單元118使用來自濾波后輸入信號(hào) 的一組定義頻帶調(diào)和地?fù)Q位到已在濾波信號(hào)中切掉的頻帶寬度，作為 被截諧波系列的延續(xù)。之后，必須調(diào)節(jié)換位后的頻帶的振幅，使得它們與如圖2b中所 示的原始編碼信號(hào)的頻譜包絡(luò)適度匹配。為該目的，合成器單元U8 包括用于估計(jì)濾波信號(hào)的匹配包絡(luò)的估計(jì)器元件。之后，該估計(jì)量被 外插到換位后的頻帶，因而調(diào)節(jié)換位后的頻帶的振幅。外插法可使用 多項(xiàng)式及建立源數(shù)據(jù)的一組規(guī)則。所述一組規(guī)則可包括關(guān)于電信號(hào)的 整個(gè)頻譜的增益?zhèn)鬟f函數(shù)的信息。或者，濾波器單元110將來自反濾特征的互補(bǔ)信號(hào)提供給估計(jì)器 元件，互補(bǔ)信號(hào)使估計(jì)器元件能夠根據(jù)互補(bǔ)信號(hào)的頻帶寬度內(nèi)的信號(hào) 的歷史值估計(jì)換位后的頻帶的振幅。歷史值可通過對(duì)相應(yīng)頻帶求平均或定時(shí)記錄進(jìn)行建立。此外，頻譜包絡(luò)也可結(jié)合如上所述的外推振幅 從互補(bǔ)信號(hào)進(jìn)行估計(jì)。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的估計(jì)器元件按助聽器的特定用戶需要 有權(quán)使用增益?zhèn)鬟f函數(shù)，以使估計(jì)器元件能夠根據(jù)特定用戶的聽力損 傷調(diào)節(jié)估計(jì)量。合成器單元118可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何數(shù)量的換位濾波信號(hào)的方案。例如，在美國專利US 6,680,972中描述的換位技 術(shù)，其通過引用組合于此。類似于放大器單元116，合成器單元118還放大合成信號(hào)使得合 成信號(hào)與成形信號(hào)匹配。合成器單元118的備選構(gòu)造將參考圖3a、 3b、 4和5描述。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的信號(hào)處理單元115還包括第二組合器 元件120，其使成形信號(hào)與合成信號(hào)組合從而提供如圖2f中所示的 處理信號(hào)。處理信號(hào)傳給解碼器122，解碼器122包括用于將頻域中 的處理信號(hào)變回到時(shí)域的逆離散傅立葉變換元件及用于將隨時(shí)間變 化的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為隨時(shí)間變化的模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，從而產(chǎn)生 如圖2g中所示的隨時(shí)間變化的處理后輸出信號(hào)。隨時(shí)間變化的處理 后輸出信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器126的驅(qū)動(dòng)器124以產(chǎn)生音頻輸出信號(hào)由于因用戶的聽力損傷而補(bǔ)償成形信號(hào)和合成信號(hào)，如圖2f中 所示的處理信號(hào)的頻率響應(yīng)與如圖2b中所示的編碼信號(hào)的頻率響應(yīng) 不同。例如，高頻區(qū)的聽力損傷將導(dǎo)致高頻區(qū)中的處理信號(hào)的振幅相 對(duì)于低頻區(qū)增加。編碼器104和解碼器122顯然必須相互匹配。因而，當(dāng)編碼器 104被構(gòu)造為在將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式之前對(duì)其執(zhí)行快速傅立 葉變換(FFT)時(shí)，解碼器122構(gòu)造為在執(zhí)行逆快速傅立葉變換之前 將信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬形式。類似地，根據(jù)或數(shù)字或模擬輸入信號(hào)，可實(shí) 施多種編碼技術(shù)，如離散余弦變換(DCT)?？狗答亞卧?08包括連接到編碼器104的嘯聲檢測元件。嘯聲檢 測元件通過識(shí)別大的峰化正弦信號(hào)確定向前信號(hào)路徑中是否存在聲 反饋。當(dāng)嘯聲檢測元件確定在向前信號(hào)中存在聲反饋音調(diào)時(shí)，抗反饋 單元108從處理信號(hào)、解碼信號(hào)或轉(zhuǎn)換信號(hào)產(chǎn)生反饋信號(hào)并將反饋信號(hào)傳給編碼器104中的組合器元件?？狗答亞卧?08還包括檢測反饋 信號(hào)的效果的反饋?zhàn)兓瘷z測元件?？狗答亞卧?08相移反饋信號(hào)直到 聲反饋減少為止。圖3a示出了上面結(jié)合圖1所述的信號(hào)處理單元115的另一結(jié)構(gòu)。 信號(hào)處理單元115在指示為"A"和"B"的端子上接收濾波信號(hào)。端 子"A"連接到合成單元116，其向第二組合器元件120提供合成信 號(hào)，第二組合器元件在放大器單元116成形組合信號(hào)之前使濾波信號(hào) 與合成信號(hào)組合。圖3b示出了上面結(jié)合圖1和3a描述的信號(hào)處理單元115的另一 結(jié)構(gòu)。信號(hào)處理單元115在指示為"A"和"B"的端子上接收濾波信 號(hào)，"A"和"B"端子均連接到放大器單元116。來自放大器單元116 的成形信號(hào)傳給合成單元U8及第二組合器單元120。組合器單元120使成形信號(hào)與合成信號(hào)組合。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于合成音頻輸入信號(hào)的 系統(tǒng)，該系統(tǒng)整體由附圖標(biāo)記400指示。與圖1、 3a和3b中相同的 元件和單元均由相同的附圖標(biāo)記指示。系統(tǒng)400包括產(chǎn)生給處理單元402的電信號(hào)的傳聲器102，所述 處理單元根據(jù)與其通信的存儲(chǔ)器404中保存的設(shè)置處理電信號(hào)。處理 單元402產(chǎn)生處理信號(hào)，其被轉(zhuǎn)發(fā)給驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器126的驅(qū)動(dòng)器124以產(chǎn)生音頻輸出信號(hào)。處理單元402包括編碼器104、抗反饋單元108、濾波器單元110 和檢測器112，及信號(hào)處理單元115按如上結(jié)合圖1、 3a或3b所述 運(yùn)行。檢測器112控制濾波器單元110并將頻帶寬度信息轉(zhuǎn)發(fā)給處理 單元402的控制器處理器406?？刂破魈幚砥?06使用頻帶寬度信息 如所選帶寬的上頻和下頻控制信號(hào)處理單元115中的放大器單元放大從濾波器單元110接收的濾波信號(hào)?？刂破魈幚砥?06根據(jù)存儲(chǔ)器404中的設(shè)置控制放大器單元116，從而產(chǎn)生成形信號(hào)。所述設(shè)置可提供對(duì)濾波信號(hào)的放大的控制(增加或壓縮增益)及提供匹配用戶 需要的頻率響應(yīng)。所述設(shè)置還包括與用戶可在其中操作的特定聲環(huán)境 的關(guān)聯(lián)?？刂破魈幚砥?06還控制信號(hào)處理單元115中的合成器單元118 接收成形信號(hào)及從控制器接收頻帶寬度信息。合成器單元118基于該 信息按結(jié)合圖l、 2e、 3a或3b所述產(chǎn)生合成信號(hào)。最后，合成信號(hào) 與如圖2d中所示的成形信號(hào)如結(jié)合圖1所述在第二組合器120中組 合并由解碼器122解碼。此外，控制器處理器406控制抗反饋單元108以在運(yùn)行模式之間 切換。即，控制器處理器406控制抗反饋單元108是否向編碼器104 提供反饋信號(hào)、是否向檢測器112提供抗反饋信號(hào)、或者兩種情況同 時(shí)存在。例如，在系統(tǒng)用戶聽音樂時(shí)，如果存在聲反饋，抗反饋單元 108易于反應(yīng)，因此，通過控制器處理器406的程序選擇，抗反饋單 元108被設(shè)定為在僅向檢測器112提供抗反饋信號(hào)的模式下運(yùn)行。此外，檢測器112包括用于檢測向前信號(hào)中的音樂的音樂檢測元 件。音樂檢測器優(yōu)選使用調(diào)和性檢測器、周期性計(jì)算、倒譜通量計(jì)算、 頻譜矩心估計(jì)或顫音檢測器。如果音樂檢測元件檢測到音樂，檢測器 112將音樂標(biāo)識(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給控制器處理器406，其控制抗反饋單元108 停止產(chǎn)生反饋信號(hào)并完全產(chǎn)生給檢測器112的抗反饋信號(hào)。因而，現(xiàn)有技術(shù)反饋抵消被關(guān)掉，代之使用根據(jù)本發(fā)明的抗反饋消除。存儲(chǔ)器404還可包括關(guān)于特定頻帶的數(shù)據(jù)，其傾向于為噪聲?？刂破魈幚砥?06在存儲(chǔ)器404中檢查控制器處理器406使用的設(shè)置是否包括相關(guān)噪聲警告。合成器單元118還可用于合成音頻輸入信號(hào)的部分，所述部分在從傳聲器102到組合器120的信號(hào)路徑均被切除。例如，放大器單元的帶寬限制可導(dǎo)致音頻信號(hào)的較高頻率被去除。因而，合成器單元118可有利地在成形信號(hào)基礎(chǔ)上恢復(fù)這些較高頻率的部分以產(chǎn)生第二 或更高階諧波帶。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的系統(tǒng)，該系統(tǒng)整體由附圖標(biāo)記500指示。與圖l、 3a、 3b和4中相同的元件和單元均由相同的附 圖標(biāo)記指示。系統(tǒng)500按結(jié)合圖4所述運(yùn)行，然而，系統(tǒng)500包括處理單元 502，其中不是具有產(chǎn)生抗反饋信號(hào)或反饋信號(hào)的抗反饋單元，處理 單元502而是包括具有嘯聲元件的檢測器112，其從編碼器104中的 信號(hào)確定向前信號(hào)路徑中是否存在聲反饋。因此，系統(tǒng)500完全使用 信號(hào)處理單元115用于消除聲反饋，即通過頻帶寬度的去除和合成。圖6a示出了源頻帶2. 0-2. 5、 2. 5-3. 0、 3. 0-3. 5和3. 5-4. OkHz 換位到4. 0和7. 5kHz之間的頻帶寬度中的四個(gè)合成頻帶的第一例子 的圖形。在該第一例子中，源頻帶的較低截止頻率即2.0、 2.5、 3.0 和3. 5kHz用作將源頻帶換位到相應(yīng)合成頻帶的第一階諧頻參考，所 述相應(yīng)合成頻帶具有確定為源頻帶的較低截止頻率的第二階諧波的 較低截止頻率。因而，合成頻帶為4.0-4.5、 5.0-5.5、 6.0-6.5及 7. 0-7. 5kHz。合成頻帶具有振幅，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，其通過應(yīng)用本領(lǐng)域 技術(shù)人員已知的任何外插技術(shù)使用信號(hào)的未濾掉源部中的信息確定， 在圖6a中示作變化AA。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，合成頻帶的振幅通過外插技術(shù)使用原始信號(hào)的濾掉部分中的信息確定，然而，使用該方 法應(yīng)注意避免將信號(hào)重建為導(dǎo)致濾波器110切掉信號(hào)的一部分的形 式，所述信號(hào)的一部分如聲反饋或外部噪聲。圖6b為圖示在換位期間引起的誤差A(yù)的第一例子的第二曲線圖。由于在源頻帶的帶寬和理想合成頻帶的帶寬之間的關(guān)系，基于源頻帶 中的單一參考頻率的頻帶換位導(dǎo)致所述誤差A(yù)。第二階合成頻帶的帶 寬是源頻帶帶寬的兩倍，第三階合成頻帶是源帶寬的三倍。如圖6b中所示，源頻帶2. 25kHz的第一中心頻率換位到第二階 合成頻帶導(dǎo)致250Hz的誤差A(yù)，因?yàn)樵搭l帶的中心頻率理想狀態(tài)下應(yīng)換位到第二階諧波4. 5kHz，但其實(shí)際上被換位到4.25kHz。然而，聽 力裝置的用戶對(duì)該誤差a的敏感性大大改變，例如，聽力受損對(duì)誤差 a不太敏感，因而該換位例子可在助聽器中實(shí)施。眾所周知，如果兩 個(gè)音的頻率差低于臨界帶寬的5%，則健康的聽覺系統(tǒng)不能識(shí)別這兩 個(gè)音，因此可使用近似精確換位，其中選擇帶寬使得誤差a不超出換 位后帶區(qū)中的臨界帶寬的5%。這種近似可根據(jù)聽力裝置的用戶的聽力損失進(jìn)行，因?yàn)閷?duì)于感覺 神經(jīng)聽力受損的人臨界帶寬較寬。聽力損傷可使臨界頻帶濾波器增寬高達(dá)正常臨界帶寬的6倍的量。因而，根據(jù)聽力損失，誤差a可被選 擇為高達(dá)換位后帶區(qū)中的臨界帶寬的約30%。任意數(shù)量的調(diào)和相關(guān)的頻帶可從未濾過頻區(qū)內(nèi)的一個(gè)頻帶產(chǎn)生。 例如，第二、第三和第四諧波可從頻帶之一產(chǎn)生。進(jìn)行諧波外插使得濾波后頻區(qū)和合成頻區(qū)不重疊。顯然，源參考頻率可選擇在源頻帶內(nèi)的任何地方以盡可能降低誤 差a。例如，通過將源頻帶的中心頻率用作頻帶換位的參考頻率，誤 差a分?jǐn)偟胶铣深l帶的兩側(cè)。圖6c為在2. 0和2. 5kHz之間的源頻帶換位的第二例子的曲線圖，其使用較低截止頻率作為第一階諧頻參考。源頻帶換位到參考頻 率的第二和第三諧波，即換位到頻帶4. 0-4. 5和6. 0-6. 5kHz。換位后頻帶的振幅根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何外插法進(jìn)行確定，并可 包括對(duì)與客戶有關(guān)的特定選擇的補(bǔ)償，如用戶的聽力損傷。振幅變化 由aA,和aA2指示。該換位例子表明在帶寬限制由系統(tǒng)組件的頻率限制引起的情況 下延伸帶寬的有利方法，因?yàn)槌丝狗答伜驮肼曄鈳掃€可被 延伸到整個(gè)系統(tǒng)。圖6d示出了源頻帶換位到頻帶寬度區(qū)域的另一例子，其已被濾 波器110去除。該例子說明了源頻帶怎樣通過第二、第三、第四、第 五和第六諧波帶與濾出區(qū)域中的合成頻帶重疊而相互重疊。頻帶的結(jié)構(gòu)在整個(gè)濾出區(qū)域是連續(xù)的，因而使更高階的源頻帶能 向下進(jìn)行頻率變換以變換為更低階的合成頻帶，如圖6d中所示，第 四階諧波源頻帶向下?lián)Q位為第三和第二階諧波合成頻帶。上述的任何換位例子及其組合均可在結(jié)合圖1、 3a、 3b、 4和5所述的系統(tǒng)中實(shí)施。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的合成音頻輸入信號(hào)的系統(tǒng)， 該系統(tǒng)整體由附圖標(biāo)記700指示。與圖l、 3a、 3b、 4和5中相同的 元件和單元均由相同的附圖標(biāo)記指示。系統(tǒng)700包括產(chǎn)生給信號(hào)處理單元702的電信號(hào)的傳聲器102， 所述信號(hào)處理單元根據(jù)設(shè)置處理電信號(hào)。信號(hào)處理單元702產(chǎn)生處理 信號(hào)，其被轉(zhuǎn)發(fā)給驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器126的驅(qū)動(dòng)器124以產(chǎn)生音頻輸出信號(hào)。信號(hào)處理單元702包括在時(shí)域中將電信號(hào)從模擬形式轉(zhuǎn)換為數(shù) 字形式的第一轉(zhuǎn)換器單元704。在備選實(shí)施例中，第一轉(zhuǎn)換器為使傳 聲器102和信號(hào)處理單元702相互連接的外部單元。信號(hào)處理單元702還包括按如上結(jié)合圖1所述運(yùn)行的第一組合器 106、抗反饋單元108和檢測器112。檢測器112控制濾波器組706 將電信號(hào)分為多個(gè)頻帶。檢測器112將頻帶寬度信息如將要阻止的所 選帶寬的上、下頻率轉(zhuǎn)發(fā)給濾波器組706，其基于頻帶寬度信息控制 通過哪些頻帶及阻止哪些頻帶。濾波器組706將頻帶信息轉(zhuǎn)發(fā)給合成器單元118。合成器單元118 基于復(fù)合正弦信號(hào)的乘積(即復(fù)合帶移、換位，如上所述)產(chǎn)生合成 信號(hào)。與上面描述的本發(fā)明實(shí)施例相反，合成器單元118使用復(fù)合到 真實(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，例如1987年由San Diego的Academic Press Inc. 的D.F. Elliot所著的"數(shù)字信號(hào)處理手冊(cè)"中所述。合成器單元118將合成信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給加法器單元708，其將來自濾 波器組706的通過頻帶與來自合成器單元118的合成頻帶相加。由加 法器單元708產(chǎn)生的組合信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給放大器單元116，其處理組合信 號(hào)的每一頻帶以向第二轉(zhuǎn)換器510提供成形信號(hào)，第二轉(zhuǎn)換器510將 成形信號(hào)轉(zhuǎn)換回模擬形式從而對(duì)驅(qū)動(dòng)器124提供處理信號(hào)。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的系統(tǒng)，該系統(tǒng)整體由附圖標(biāo)記800指示。該系統(tǒng)800包括用于從系統(tǒng)800的用戶的耳朵804的 外部區(qū)域接收外部音頻信號(hào)802的第一傳聲器102;及用于從耳朵的 內(nèi)部區(qū)域即系統(tǒng)800的用戶的耳道810接收內(nèi)部音頻信號(hào)808的第二 傳聲器806。第一和第二傳聲器102、 806連接到切換單元812，其由 信號(hào)處理單元814控制在第一切換位置和第二切換位置之間切換。在 第一切換位置時(shí)，第一傳聲器102連接到信號(hào)處理單元814的輸入； 在第二切換位置時(shí)，第二傳聲器806連接到信號(hào)處理單元814的輸入。
信號(hào)處理單元814包括按結(jié)合圖1、 3a、 3b、 4、 5和7中之任一 所述構(gòu)造的編碼器/轉(zhuǎn)換器、濾波器單元/組、放大器單元、合成器單 元及解碼器/轉(zhuǎn)換器。因此，信號(hào)處理單元814可以結(jié)合系統(tǒng)100、 400、 500和700任一所述或其組合的方式運(yùn)行。
因而，信號(hào)處理單元814確定外部或內(nèi)部音頻信號(hào)802、 808是 否為給信號(hào)處理單元814的電信號(hào)輸入。當(dāng)外部音頻信號(hào)802輸入到 信號(hào)處理單元814時(shí)，信號(hào)處理單元814按結(jié)合系統(tǒng)100、 400、 500 和700所述運(yùn)行。然而，當(dāng)內(nèi)部音頻信號(hào)808作為電信號(hào)輸入到信號(hào) 處理單元814時(shí)，信號(hào)處理單元814的合成器單元基于電信號(hào)合成第 二及更高階諧波。即，由第二傳聲器806記錄的原始音頻信號(hào)用作進(jìn) 一步產(chǎn)生新的更高階諧波的基礎(chǔ)，因而提高音頻保真度。
內(nèi)部音頻信號(hào)808包括通過組織和骨頭傳送的音頻聲音。因此， 內(nèi)部音頻信號(hào)808通常是通過空氣傳送的相同音頻信號(hào)的低通版。因 而，信號(hào)處理單元814的合成器單元可有利地重構(gòu)通過用戶組織和骨 頭傳送的用戶自己的聲音的高頻部分，因而助聽器用戶被呈現(xiàn)以其自 己的聲音，這更適合用戶。
系統(tǒng)800還包括用于將聲音呈現(xiàn)給用戶的驅(qū)動(dòng)器124和揚(yáng)聲器 126，及包括用于封裝系統(tǒng)800的外殼816。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明第一、第二、第三和第四實(shí)施例的系統(tǒng)的 任一特征可被互換，以實(shí)現(xiàn)任何需要的結(jié)構(gòu)。因此，圖l、 3a、 3b、4、5和7中所示的合成器單元118的任何特定結(jié)構(gòu)可在系統(tǒng)100、400、 500和700中的任一系統(tǒng)中使用。類似地，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明第一、第二和第三實(shí)施例的任何 系統(tǒng)可包括圖4和5中所示的控制器處理器及存儲(chǔ)器。
權(quán)利要求
1、合成聽力裝置的音頻輸入信號(hào)的系統(tǒng)，其包括適于將所述音頻輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳聲器單元、適于去除所述電信號(hào)的所選頻帶并通過濾波信號(hào)的濾波器單元、適于基于所述濾波信號(hào)合成所述電信號(hào)的所述所選頻帶從而產(chǎn)生合成信號(hào)的合成器單元、適于組合所述濾波信號(hào)及所述合成信號(hào)從而產(chǎn)生組合信號(hào)的組合器單元、及適于將所述組合信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻輸出信號(hào)的輸出單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述濾波器單元可構(gòu)造為低通、 高通、帶通、陷波濾波器或其任何組合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中所述濾波器單元可構(gòu)造為n階有限或無限沖激響應(yīng)IIR濾波器(如2、 3或4階Chebychev或 Butterworth)、波數(shù)字濾波器或其任何組合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中所述濾波器單元可構(gòu)造為 使頻率變換的所選頻點(diǎn)靜音的濾波器組，所述頻率變換如快速傅立葉 變換FFT、離散傅立葉變換DFT或離散余弦變換DCT。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的系統(tǒng)，還包括放大器單元， 其使所述組合器單元和所述輸出單元相互連接，并適于在將所述組合 信號(hào)傳給所述輸出單元之前處理所述組合信號(hào)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的系統(tǒng)，還包括使所述濾波器 單元和所述組合器單元相互連接的放大器單元，其適于在將濾波信號(hào) 傳給所述組合器單元和/或所述合成器單元之前處理所述濾波信號(hào)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5-6任一所述的系統(tǒng)，其中所述放大器單元 包括數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器包括適于選擇所述濾波信號(hào)的 處理頻帶的頻率選擇器件及適于增加或壓縮所述處理頻帶增益的調(diào) 節(jié)器件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述頻率選擇器件包括適于將 所述電信號(hào)分為多個(gè)隨時(shí)間變化的電學(xué)子信號(hào)的濾波器組元件。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的系統(tǒng)，還包括使所述傳聲器 單元和所述濾波器單元相互連接的編碼器單元，其適于將所述電信號(hào) 編碼為代碼信號(hào)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述編碼器單元包括適于將所 述電信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的轉(zhuǎn)換器元件，并包括適于將電信號(hào) 從時(shí)域變換到頻域的編碼元件。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9-10任一所述的系統(tǒng)，其中所述編碼器元件 包括時(shí)-頻變換器如快速傅立葉變換FFT元件、離散傅立葉變換DFT 元件、或離散余弦變換DCT元件。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l-U任一所述的系統(tǒng)，其中所述輸出單元包 括適于將所述組合信號(hào)解碼為解碼信號(hào)的解碼器單元。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述解碼器單元包括適于將 所述編碼信號(hào)從數(shù)字形式轉(zhuǎn)換為模擬形式的轉(zhuǎn)換器元件，并包括適于 將所述組合信號(hào)從頻域變換到時(shí)域的解碼元件。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述解碼元件包括適于將所 述組合信號(hào)從頻域變換到時(shí)域的頻-時(shí)變換器如逆FFT、 DFT或DCT元 件。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1-14所述的系統(tǒng)，其中所述合成器單元包括 適于計(jì)算所述濾波信號(hào)的所定義頻帶中的所選參考頻率的所述所選 頻帶中的諧頻的計(jì)算元件，及適于將所定義頻帶換位到所述所選頻帶 中的諧頻從而產(chǎn)生所述合成信號(hào)的發(fā)生器單元。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1-14任一所述的系統(tǒng)，其中所述合成器單元 包括適于從來自所述濾波器單元的互補(bǔ)信號(hào)計(jì)算所述所選頻帶的估 計(jì)頻率響應(yīng)的計(jì)算元件，互補(bǔ)信號(hào)包括濾波信號(hào)的濾出部分。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述估計(jì)的頻率響應(yīng)對(duì)所述 系統(tǒng)的整個(gè)頻帶寬度中的頻率響應(yīng)求平均或?qū)λ鏊x頻帶的頻率 響應(yīng)求平均進(jìn)行計(jì)算。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16-17任一所述的系統(tǒng)，其中所述合成器單元 還包括適于產(chǎn)生由所述估計(jì)的頻率響應(yīng)表示的合成信號(hào)的發(fā)生器元 件。
19、 根據(jù)權(quán)利要求7-18任一所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字信號(hào)處 理器與所述合成器單元合為一體。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1-19任一所述的系統(tǒng)，還包括適于根據(jù)預(yù)定 設(shè)置控制所述放大器單元和所述合成器單元的控制器處理器。
21、 根據(jù)權(quán)利要求1-20任一所述的系統(tǒng)，還包括檢測器單元，其具有適于監(jiān)視適于識(shí)別聲反饋的抗反饋單元的聲反饋檢測器，及具 有適于對(duì)所述濾波器單元產(chǎn)生控制信號(hào)從而控制所選頻帶的控制信 號(hào)發(fā)生器。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中所述聲反饋檢測器包括一個(gè) 或多個(gè)純音檢測器。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21或22的系統(tǒng)，其中所述檢測器單元包括預(yù) 定頻帶，及還將所述控制信號(hào)傳給所述控制器處理器從而根據(jù)所述控 制信號(hào)選擇設(shè)置。
24、 根據(jù)權(quán)利要求2卜23任一所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器單元還包括適于識(shí)別外部噪聲的噪聲檢測器，其中所述控制信號(hào)發(fā)生器還 適于根據(jù)所述外部噪聲產(chǎn)生給所述濾波器單元的所述控制信號(hào)。
25、 根據(jù)權(quán)利要求21-24任一所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器單元還包括適于檢測所述電信號(hào)中的音樂的音樂檢測元件。
26、 用于在根據(jù)權(quán)利要求1-25任一所述的系統(tǒng)屮使用的濾波信 號(hào)的基礎(chǔ)上合成電信號(hào)的所選頻帶的合成器單元。
27、 合成聽力裝置的音頻輸入信號(hào)的方法，包括借助于傳聲器 單元將音頻輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；借助于濾波器單元去除所述電信 號(hào)的所選頻帶并通過濾波信號(hào)；借助于合成器單元基于所述濾波信號(hào) 合成所述電信號(hào)的所述所選頻帶從而產(chǎn)生合成信號(hào)；借助于組合器單 元使所述濾波信號(hào)與所述合成信號(hào)組合從而產(chǎn)生組合信號(hào)；及借助于 輸出單元將所述組合信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻輸出信號(hào)。
28、 在根據(jù)權(quán)利要求1-25任一所述的系統(tǒng)上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序， 包括根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及合成聽力裝置的音頻輸入信號(hào)的系統(tǒng)(100)和方法。系統(tǒng)(100)包括用于將音頻輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳聲器單元(102)、用于去除電信號(hào)的所選頻帶并通過濾波信號(hào)的濾波器單元(110)、基于濾波信號(hào)合成電信號(hào)的所選頻帶從而產(chǎn)生合成信號(hào)的合成器單元(118)、組合濾波信號(hào)及合成信號(hào)從而產(chǎn)生組合信號(hào)的組合器單元(120)、及將組合信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻輸出信號(hào)的輸出單元(122、124、126)。
文檔編號(hào)H04R25/00GK101218850SQ200680024910
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
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