專利名稱：助聽器和估算助聽器動態(tài)增益限度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與助聽器領(lǐng)域有關(guān)，尤其與使用增益限度的助聽器有關(guān)。 本發(fā)明更具體地涉及具有用于估算聲音環(huán)路增益的裝置的助聽器，尤 其涉及包含增益限度以減少由于聲反饋引起的干擾的助聽器以及相應(yīng) 的系統(tǒng)和方法。另外本發(fā)明涉及通過在助聽器中允許更大的信號路徑 增益來開發(fā)因使用反饋抵消技術(shù)而增大增益余量的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在助聽器設(shè)計中有一個眾所周知的問題，就是調(diào)整聲音輸入信號 可以被放大的最大可能增益值以產(chǎn)生聽力損失補償信號，而不出現(xiàn)聲 反饋或其它聲音干擾。
WO-A-04/09604公開了包括為聲反饋提供數(shù)字的電子補償?shù)闹?器，其包括補償電路。該電路監(jiān)視環(huán)路增益并調(diào)節(jié)助聽器的放大，從 而使環(huán)路增益小于常數(shù)K 。自適應(yīng)過濾器進(jìn)行操作以最小化來自助聽 器的輸入和輸出之間的自相關(guān)性，并可用于根據(jù)反饋抵消過濾器的增 益特性和相位特性測量聲反饋路徑中的衰減。
WO-A-02-25996公開了具有抑制聲反饋的自適應(yīng)過濾器的助聽
器。該自適應(yīng)過濾器可以被用作獨立的測量系統(tǒng)，用于估算聲反饋信 號而不引起處理的聲音輸入信號失真。參照圖1 ，它在一些細(xì)節(jié)解釋 了如何確定聲反饋路徑中的增益估算值。麥克風(fēng)1受來自接收器3 、 經(jīng)反饋路徑2傳播的聲反饋支配。除了期望的信號，聲反饋作為輸入 信號5被傳遞至信號處理器4 。在信號處理器4中處理之后，處理器輸 出信號6被傳送到接收器3，并被轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號。自適應(yīng)過濾器7 進(jìn)行操作以最小化輸入5a和輸出6之間的交叉相關(guān)性，從而產(chǎn)生聲反饋 信號的估算值8。通過對這一過濾器的轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行分析可以得到反饋 路徑中增益的估算值。自適應(yīng)過濾器進(jìn)行操作以最小化所謂的錯誤信 號10(s)，該錯誤信號是通過在減法器ll中從輸入信號5a中減去估算值8而生成的。這些現(xiàn)有技術(shù)資料還深入闡明了怎樣將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于確定環(huán)路 增益，從而為在多個被評估的頻段的每個頻段中可能使用的可應(yīng)用增 益設(shè)置一個上限。另外大的自相關(guān)測量值可能表明反饋振蕩。相應(yīng)地，在現(xiàn)有技術(shù) 中已經(jīng)提出了依賴于自相關(guān)測量的反饋檢測器。然而，上述兩份資料都沒有公開在己知的解決辦法(例如，通過 自適應(yīng)反饋抵消過濾器在聲反饋路徑中測量增益)不可靠的情況下， 怎樣在自相關(guān)最大增益高且不斷增長的環(huán)境中確定自相關(guān)最大增益。減輕反饋振蕩的最常用技術(shù)是增益衰減。在線性助聽器中，通過 增益衰減控制反饋尤其是個問題。絕大多數(shù)線性助聽器被調(diào)適為在高 頻率中有較大的增益，其中聽力損失趨向于更大。不幸的是，典型的 反饋路徑也在高頻提供比在低頻更小的衰減。因此，在更高頻率范圍 內(nèi)，音頻反饋的危險是最高的?？刂品答伒囊粋€常用辦法是降低助聽 器的高頻增益。然而后果可能是影響語言可懂度。因此，助聽器輸出信號中的干擾，以及不穩(wěn)定性和受限的可用增 益仍然是目前助聽器設(shè)計中的難題。因此存在對改進(jìn)的助聽器的需求，以及對在助聽器中使用增益限 度的改進(jìn)技術(shù)的需求。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的一個目標(biāo)是在特別考慮上述現(xiàn)有技術(shù)的需求和缺點 的情況下，提供助聽器和在助聽器中處理信號的方法。特別地，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供助聽器和相應(yīng)的方法，該方法 在助聽器被暴露在非靜止環(huán)境中時合并穩(wěn)定的閉環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供助聽器和相應(yīng)的方法，該方法在助聽 器的信號處理器中提供增長的可能放大，其中閉環(huán)增益通過抵消技術(shù) 被降低。本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供助聽器和相應(yīng)的方法，該方法可以估 算信號處理器的動態(tài)最大增益。結(jié)果表明關(guān)于聲反饋路徑衰減的信息也可以來源于包含在助聽器中的壓縮器，該壓縮器與非線性放大一起工作——被稱為具有動態(tài)壓 縮的助聽器。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種助聽器，其包括將聲音輸 入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號的輸入轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電輸入信號生成電輸出 信號的壓縮器，將電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號的輸出轉(zhuǎn)換器，計 算電輸入信號的自相關(guān)估算值的自相關(guān)估算器，以及根據(jù)自相關(guān)估算 值和壓縮器的瞬時增益水平確定動態(tài)最大增益的聲音環(huán)路增益估算 器。所提供的具有聲音環(huán)路增益估算器的助聽器利用來自信號處理器 的自相關(guān)估算值和瞬時壓縮器增益水平估算動態(tài)最大增益，并因此使 助聽器在輸入信號的自相關(guān)性高和/或自相關(guān)性不斷增大的情況下能夠 使用壓縮器增益設(shè)置作為對最大增益值的測量。根據(jù)本發(fā)明的助聽器的壓縮器可以在更高的輸入電平提供更低的增益，因為增益的調(diào)整與輸入電平相關(guān)。為了防止反饋音調(diào)(feedback tone)，壓縮器自動開始控制信號的電平。然而一般地，壓縮器不會移 除反饋音調(diào)。壓縮器只在穩(wěn)定邊界附近穩(wěn)定音調(diào)。假設(shè)所有其它系統(tǒng) 元器件都應(yīng)用單位增益，則平穩(wěn)的增益水平等于聲音環(huán)路放大。在本 發(fā)明中，使用瞬時壓縮增益水平來估算動態(tài)最大增益就使用這一特性。 在增益分布在其它元器件的系統(tǒng)中，瞬時增益穩(wěn)定水平可以包括那些 可能不穩(wěn)定的元器件的貢獻(xiàn)。然而，出于測量可以應(yīng)用哪個瞬時增益 水平的目的，假設(shè)這一計算比其它增益調(diào)整的頻率更高，則研究壓縮 器增益水平是足夠的。除了連續(xù)壓縮器增益水平，本發(fā)明還使用了信號中自相關(guān)的估算 值。信號的可預(yù)測性引起自相關(guān)。周期信號，例如諧振，有很大的自 相關(guān)性，這可以用技術(shù)人員很熟悉的方法檢測。相應(yīng)地，反饋音調(diào)有 很大的自相關(guān)性。因此，通過檢測非常大的自相關(guān)估算值和測量瞬時 壓縮器增益水平，本發(fā)明可以估算聲音環(huán)路增益，并應(yīng)用較低的最大 增益值來確保穩(wěn)定性。如果知道壓縮器的增益水平和在該情況下閉環(huán) 增益是l的事實，則反饋路徑中衰減的計算非常簡單，直接在dB域中對 增益水平的正負(fù)號取反即可。最大增益的較低估算值可能僅僅比估算 的聲音環(huán)路增益低幾dB。據(jù)此，本發(fā)明也可以處理其它聲音環(huán)路增益估算系統(tǒng)中的潛在錯誤，在這些系統(tǒng)中自相關(guān)性較大的信號，例如音 樂，可能造成這些系統(tǒng)失效，因為根據(jù)本發(fā)明有可能相對于瞬時壓縮 器增益水平限制增益約束量。這一限制需要被選擇為足夠大以移除反 饋音調(diào)，以及足夠小以防止在自相關(guān)輸入信號的情況下的增益調(diào)制。通常幾個dB的增益衰減就足夠。相反地，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如果檢測到自相關(guān)降低至低于 臨界值，則聲音環(huán)路增益估算器安排逐漸釋放增益限度，直到壓縮器 重新控制增益設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種助聽器，其包括將聲音輸入信 號轉(zhuǎn)換為電輸入信號的輸入轉(zhuǎn)換器，包含根據(jù)反饋補償輸入信號生成 電輸出信號的壓縮器的信號處理器，將電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出信 號的輸出轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電輸出信號和反饋補償輸入信號估算聲反饋信 號的自適應(yīng)過濾器，通過合并估算的聲反饋信號和電輸入信號生成反 饋補償輸入信號的合并器，生成反饋補償輸入信號的自相關(guān)估算值的 自相關(guān)估算器，以及根據(jù)自相關(guān)估算值和壓縮器的瞬時增益水平確定 動態(tài)最大增益的聲音環(huán)路增益估算器。根據(jù)這一方面的助聽器提供了自適應(yīng)過濾器，可以使助聽器抑制 時變聲反饋，并因此，如果閉環(huán)增益被降低到單位值以下，則增加信 號處理器中的可能放大。所以如果自適應(yīng)過濾器增加了穩(wěn)定余量，則 本發(fā)明增加最大增益。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，壓縮器的時間常數(shù)低于抵消系統(tǒng)的時間 窗口，因此增益調(diào)整比反饋補償?shù)倪m應(yīng)更快。因此，根據(jù)本發(fā)明的助 聽器有能力對環(huán)境的突然變化迅速反應(yīng)，并確保不間斷的穩(wěn)定性。同 時，自適應(yīng)過濾器有時間慢慢調(diào)整到新環(huán)境并由此提高穩(wěn)定余量。同 時本發(fā)明提高了最大增益。例如在WO 02/25996 Al中描述了用自適應(yīng) 過濾器抑制時變聲反饋的方法。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了調(diào)整助聽器中信號路徑增益的方 法，其包括以下步驟將聲音輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號；通過將電 輸入信號放大壓縮器增益的倍數(shù)來生成電輸出信號，其中壓縮器增益 是由助聽器中的壓縮器根據(jù)電輸入信號的電平提供的；將電輸出信號 轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號；計算電輸入信號的自相關(guān)估算值；以及根據(jù)自相關(guān)估算值和用于控制壓縮器增益的瞬時壓縮器增益水平估算動態(tài)最 大增益。根據(jù)本發(fā)明的助聽器、系統(tǒng)和方法提供了在任何給定環(huán)境中動態(tài) 調(diào)整助聽器或系統(tǒng)可以應(yīng)用的增益值的能力，這顯然是一個優(yōu)勢。這就意味著根據(jù)本發(fā)明的實施例，助聽器能夠根據(jù)瞬時增益水平 和當(dāng)前計算的自相關(guān)估算值調(diào)整可能的最大增益限度。也就是說，這 里提出了一種可替代的方法來確定助聽器在哪個最大增益值下能夠工 作而不發(fā)生反饋諧振。根據(jù)另外的方面，本發(fā)明提供了如權(quán)利要求20、 21和22所述的用 于提高助聽器穩(wěn)定性的系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品。 本發(fā)明的進(jìn)一步具體變化由更多的附屬權(quán)利要求限定。 通過以下詳細(xì)描述并結(jié)合以示例形式展示本發(fā)明原理的附圖，本 發(fā)明的其它特點和優(yōu)勢會變得更加清楚。


通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明將容易被理解，其中同樣的參考數(shù)字指示同樣的結(jié)構(gòu)元器件，其中圖l描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的助聽器的示意性框圖。圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的助聽器的示意性框圖。圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的助聽器的示意性框圖。圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法的流程圖。圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的方法的流程圖。
具體實施方式
根據(jù)其實施例描述本發(fā)明時，會用到如下術(shù)語最大增益或最大增益限度在不發(fā)生反饋諧振的情況下可能應(yīng)用 的增益上限。 一些安全余量(例如，12dB)可以從計算的限度中減去。壓縮器在現(xiàn)代助聽器中通常被使用的一種設(shè)備，功能是壓縮輸 入信號的動態(tài)范圍。對老年性耳聾(由于毛細(xì)胞丟失造成的動態(tài)范圍 損失)的治療有用。實際上，壓縮助聽器通常應(yīng)用于對低電平信號的 擴展，目的是為了抑制麥克風(fēng)噪聲。通常也被用作軟限幅器，目的是在安全級別或舒適級別上限制最大輸出電平。壓縮器具有非線性增益 特性，因此能夠在較高輸入電平提供較小的增益，在較低輸入電平提 供較大的增益。在信號處理器中使用壓縮器的助聽器通常被稱作非線 性增益助聽器或壓縮助聽器。閉環(huán)系統(tǒng)包括輸入轉(zhuǎn)換器或麥克風(fēng)、放大輸入信號的信號處理 器、輸出轉(zhuǎn)換器或接收器以及聲反饋路徑。在靜止環(huán)境中，通過將信 號處理器中的放大限制在最大增益值下而獲得穩(wěn)定。在非靜止環(huán)境中， 當(dāng)環(huán)境變化時，如果閉環(huán)增益接近單位值即OdB環(huán)路增益，則通過降低 信號處理器中的最大增益獲得穩(wěn)定。閉環(huán)增益在諸如控制系統(tǒng)原理中熟知的一個概念。在一個包括 增益為A的正向路徑和增益為B的反饋路徑的系統(tǒng)中，其中輸入信號(I) 在正向路徑中被放大以生成輸出信號(O)，且其中反饋路徑中的信號與輸入信號相加，閉環(huán)增益為0/^A/(l+AB)。在這樣的系統(tǒng)中，通常 提及開環(huán)增益AB。在邊界穩(wěn)定系統(tǒng)中，開環(huán)增益為-1。聲音環(huán)路增益在對數(shù)域中對聲反饋路徑中的增益(在上例中是B)取反。信號處理器 一般意義上是補償聽力損失的元器件。主要的放大 元器件通常是壓縮器?？赡馨ń翟牒?或語音增強系統(tǒng)。即使在助聽 器前端提供了定向處理，也應(yīng)該認(rèn)為信號處理器中的處理包括這種空 間濾波?，F(xiàn)在參照圖2，該圖顯示根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的助聽器200。 該助聽器包括將聲音輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸出信號215的輸入轉(zhuǎn)換 器或麥克風(fēng)210，以及采樣和數(shù)字化模擬電信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(沒有顯 示)。經(jīng)過上述處理的電輸入信號被饋送到壓縮器220，壓縮器220通 過應(yīng)用壓縮增益生成電輸出信號225，以便產(chǎn)生根據(jù)用戶需求補償了聲 音損失的輸出信號。壓縮器增益的特性是非線性的，以便在低的輸入 信號電平提供較大增益，而在高的信號電平提供較小增益。信號路徑 還包括諸如揚聲器或接收器等用于將電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號 的輸出轉(zhuǎn)換器230。助聽器還包括計算接收到的電輸入信號215的自相關(guān)估算值245的 自相關(guān)估算器240。自相關(guān)估算值被饋送到聲音環(huán)路增益估算器250，其中動態(tài)最大增益260根據(jù)壓縮器220所施加的瞬時增益水平255和自 相關(guān)估算值被確定。為了保護所有信號的穩(wěn)定性，壓縮器使用最大增 益限制信號路徑增益。 一些自相關(guān)估算方法在本領(lǐng)域時已知的。然而， 有益地，可以應(yīng)用由同一申請人WIDEXA/S于2006年3月31號提交的標(biāo) 題為"Method for controlling signal processing in a Hearing aid and a Hearing aid implementing this method"的共同待決申請中的估算器，該 申請通過參考合并于此。根據(jù)第一個實施例的助聽器是壓縮助聽器，其中通過估算信號自 相關(guān)提供反饋消除，而且一旦自相關(guān)估算器240檢測到自相關(guān)值等于或 高于臨界值，則聲音環(huán)路增益估算器250將最大增益限制在從壓縮器 220即時接收到的壓縮器增益的平穩(wěn)值。在不穩(wěn)定情況下通過確定聲音環(huán)路增益，調(diào)適聲音環(huán)路增益估算 器250以生成處理器增益上限或最大增益。使用自相關(guān)估算器240檢測 不穩(wěn)定性。通過確定瞬時壓縮器增益水平和不穩(wěn)定情況下開路增益等 于-1的事實估算聲音環(huán)路增益。從壓縮器讀取瞬時壓縮器增益水平255。 然后根據(jù)估算的聲音環(huán)路增益調(diào)整最大增益，并將最大增益作為壓縮 器增益上限260饋送至壓縮器，以便在生成壓縮器輸出信號時限制應(yīng)用 于輸入信號的信號路徑增益。根據(jù)本發(fā)明的實施例，從估算的動態(tài)最大增益(估算的dB域的聲 音環(huán)路增益)減去常數(shù)(例如3dB)得到安全余量。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明助聽器的第二個實施例的助聽器300的框 圖。提供一種壓縮助聽器300，其中應(yīng)用自適應(yīng)反饋抵消裝置330以消 除或減少反饋諧振，其中為反饋補償信號評估信號自相關(guān)性， 一旦檢 測到自相關(guān)值等于或高于臨界值，則將最大增益限制在壓縮器的平穩(wěn) 值。反饋抵消的作用可以認(rèn)為是一個優(yōu)勢，能夠提高助聽器的穩(wěn)定余助聽器的信號路徑包括輸入轉(zhuǎn)換器210或麥克風(fēng)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(沒 有顯示)，輸入轉(zhuǎn)換器210或麥克風(fēng)將聲音輸入信號轉(zhuǎn)換為模擬電輸入 信號，模擬電信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣和數(shù)字化后轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號215 以便由系統(tǒng)作進(jìn)一步的處理。使用信號215和聲反饋信號315的估算值 補償聲反饋，方法是在合并器310中從電輸入信號215中減去估算的聲成聲反饋補償輸入信號315。反饋補償輸入信號 315被饋送至信號處理器320，生成放大的電輸出信號325。根據(jù)本發(fā)明的實施例，信號處理器的放大特性是非線性的，例如， 顯示表明壓縮特性在低信號水平提供更大的增益，在高信號水平提供 更小的增益，這在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的。信號路徑還包括輸出轉(zhuǎn)換器230，如揚聲器或接收器，用于將電輸 出信號325轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號。根據(jù)實施例，用自適應(yīng)反饋抑制過濾 器330實現(xiàn)自適應(yīng)反饋抵消裝置，過濾器330使用輸出信號325和反饋補 償輸入信號315來估算聲反饋信號335。自適應(yīng)估算器240以補償輸入信 號315為基礎(chǔ)得到其估算值。因此如果自適應(yīng)抑制濾波器去除了輸出信 號325和電輸入信號215之間的自相關(guān)，則這一相關(guān)不是自相關(guān)估算的 一部分。根據(jù)本發(fā)明的實施例這是特別需要的，根據(jù)這一實施例，當(dāng) 自適應(yīng)反饋抑制過濾器330通過去除輸出和輸入信號之間的自相關(guān)增 加穩(wěn)定余量時，聲音環(huán)路增益估算器250不指示較低的最大增益。自適應(yīng)反饋抑制過濾器330進(jìn)行操作以使輸入信號215和信號處理 器輸出信號325之間的交叉相關(guān)最小化，并生成聲反饋信號335的估算 值。通過分析自適應(yīng)過濾器330的轉(zhuǎn)換函數(shù)，可以獲得聲反饋路徑中增 益的估算值。自適應(yīng)過濾器330進(jìn)行操作以使反饋補償輸入信號315最 小化，信號315是合并器310從輸入信號215中減去聲反饋信號335的估 算值而生成的。聲反饋的量可以通過確定參數(shù)進(jìn)行估算，該參數(shù)例如 為自適應(yīng)過濾器輸入和輸出信號之間的比率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員對這 種過濾器的實現(xiàn)方式都很熟悉，例如可參考WO-A-02/25996中的公開內(nèi)容。根據(jù)實施例，為了提高信號處理器320的增益余量，為信號處理器 提供估算的聲反饋信號。根據(jù)經(jīng)驗，反饋抵消可以使增益余量增加大 約20dB。相應(yīng)地，最大增益安全余量(A/w)可能被設(shè)置為例如-17dB (考慮到第一實施例中提到的安全余量+ 3dB對-20dB的抵消)，因此最大可用增益被設(shè)置為比根據(jù)沒有自適應(yīng)過濾器的計算得到的最大增 益估算值高17dB。本發(fā)明還提供了調(diào)整助聽器中信號路徑增益的方法，該方法將在 下文參照圖4進(jìn)行描述。根據(jù)圖4描繪的實施例，在步驟410中通過輸入轉(zhuǎn)換器將聲音輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號。例如由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的輸入信號的進(jìn)一步 處理在圖4中沒有顯示。在方法步驟420中，計算電輸入信號的自相關(guān) 估算值R。接著，在方法步驟430中，例如通過比較估算值R與門限來評 估估算值R。如果估算值R大于門限，則方法進(jìn)入步驟440，在步驟440 中確定瞬時增益水平。然后根據(jù)自相關(guān)估算值和后續(xù)步驟中的瞬時增 益水平估算最大增益。特別地，根據(jù)方法步驟450中確定的瞬時增益水 平調(diào)整最大增益，從而降低估算的環(huán)路增益。在方法步驟460中，信號 路徑增益會被限制在調(diào)整的最大增益。因此，通過將電輸入信號放大 受最大增益限制的壓縮器增益的倍數(shù)并依靠電輸入信號的電平生成電 輸出信號。為了生成聲音輸出信號，將電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出信 號。如果估算值R小于門限，則方法進(jìn)入步驟470，在步驟470中釋放信 號路徑增益限制。為了防止輸出信號的"快速變化(pumping)"，增 益限制會逐漸釋放，直到?jīng)]有限制為止。如圖5的流程圖所示，本發(fā)明還提供了用自適應(yīng)反饋抑制過濾器增 加最大增益的方法。圖5的流程圖還顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法如何能夠降低助 聽器的聲反饋。方法步驟510中的麥克風(fēng)將接收到的聲音輸入信號轉(zhuǎn)換 為電輸入信號Xk。在后面的步驟520中，自適應(yīng)過濾器生成反饋抵消信 號，然后用電輸入信號減去反饋抵消信號得到反饋抵消的輸入信號yk (步驟530)。在接下來的步驟540中計算反饋抵消的輸入信號yk的自相 關(guān)估算值Ry。在方法步驟550中比較自相關(guān)水平和門限值。如果比較結(jié) 果為正，也就是說如果自相關(guān)值大于給定的門限值，則在方法步驟560 中用瞬時壓縮器水平更新聲音環(huán)路增益估算值D接下來該方法在方法 步驟570中會顯示出較低的最大增益。另一方面，如果自相關(guān)值小于給定的門限值，則本發(fā)明在方法步 驟580中檢査是否利用受控制的最大增益來限制信號路徑增益。如果結(jié) 果為正，也就是說如果信號路徑增益大于受控制的最大增益，則本發(fā) 明會通過在方法步驟590中增加最大增益來放松增益限制。如果結(jié)果為負(fù)，本發(fā)明會從頭再來。根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過逐漸釋放增益限制實現(xiàn)對增益限制的 放松，直到壓縮器重新控制信號路徑增益設(shè)置，以便減少輸出信號的 "快速變化"。根據(jù)另一個實施例，通過控制系統(tǒng)中時間常數(shù)的適當(dāng) 選擇也可以避免快速變化。根據(jù)實施例，為了降低系統(tǒng)負(fù)載，最大增益估算值的更新頻率可 以低于系統(tǒng)全速，例如更新間隔為0.5毫秒。自然地，可以應(yīng)用多個最大增益估算系統(tǒng)，例如除本發(fā)明的系統(tǒng)外，還有在WO-A-02/25996中公開的自適應(yīng)估算系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中， 為了確定使用哪個估算值，可能提供某種類型的決策單元，或者可能 決定使用估算值的平均值。根據(jù)實施例，在用技術(shù)人員熟悉的測量方法確定聲音環(huán)路增益的 估算值可能不正確的情形中，最大增益估算值的更新可能被停止。作 為替代，可以應(yīng)用確定最大增益的另一個系統(tǒng)。這種情形的一個示例 是在有多個麥克風(fēng)的助聽器中，檢測兩個麥克風(fēng)信號的高自相關(guān)。這 可能是聽音樂時的情形。假設(shè)時間分辨率是某一數(shù)值以致于可以檢測 到兩個麥克風(fēng)信號的自相關(guān)值的差異一這一差異可能表明一個麥克風(fēng) 路徑中的反饋振蕩一則這表明即使自相關(guān)值很高也不應(yīng)該施加最大增 益限制。根據(jù)實施例，在助聽器加電過程中，可能維持恒定的最大增益值 直到聲音環(huán)路增益估算系統(tǒng)可以充分運轉(zhuǎn)。作為替代，在這期間用于 確定自相關(guān)值高于反饋諧振水平的門限水平可能維持在相對較低的水平。在受限的窄頻范圍內(nèi)經(jīng)常發(fā)生不穩(wěn)定，因此需要只在受限頻段范 圍內(nèi)減少增益。因此，根據(jù)實施例，整個體系結(jié)構(gòu)是全部或部分頻段 拆分的，也就是說一個或多個自適應(yīng)過濾器(如果可應(yīng)用)、信號處 理器、最大增益控制系統(tǒng)和自相關(guān)系統(tǒng)在多個頻段內(nèi)運行。技術(shù)人員 知道怎樣實現(xiàn)上述體系結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地在那些頻段內(nèi)分別估算聲音環(huán)路 增益，在同樣的頻段內(nèi)控制信號處理器的放大。這種方式可以在最大 頻帶寬度內(nèi)保證最大放大。因此可以保持語言可懂度幾乎不變。根據(jù)進(jìn)一步的實施例，因為聲反饋很少在低頻段中出現(xiàn)，因此在 低頻段中忽略了聲音環(huán)路增益估算。所有上述特性的適當(dāng)組合都認(rèn)為屬于本發(fā)明，即使在它們的組合 中沒有明確描述。根據(jù)本發(fā)明的實施例，本文描述的助聽器可以在合適的信號處理 裝置上實現(xiàn)，比如數(shù)字信號處理器、包括現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)的模擬/數(shù)字信號處理系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)處理器或?qū)Ｓ眯盘柼幚砥?(ASSP或ASIC)。明顯地，最好整個系統(tǒng)在單個數(shù)字元件中實現(xiàn)，即 使某些部分可以用其它方式實現(xiàn)。這一點技術(shù)人員都明白。本發(fā)明實施例對應(yīng)的助聽器、方法和設(shè)備可以在任意適合的數(shù)字 信號處理系統(tǒng)中實現(xiàn)。助聽器、方法和設(shè)備也可以被諸如裝配期間的 聽力學(xué)家使用。本發(fā)明對應(yīng)的方法也可以用計算機程序?qū)崿F(xiàn)，計算機 程序包含可執(zhí)行程序代碼，執(zhí)行此處描述的實施例的相應(yīng)方法。如果 使用客戶端-服務(wù)器環(huán)境，本發(fā)明的實施例包括遠(yuǎn)端服務(wù)器計算機，它 代表本發(fā)明對應(yīng)的系統(tǒng)，并存放執(zhí)行本發(fā)明對應(yīng)方法的計算機程序。根據(jù)另一個實施例，提供諸如計算機可讀存儲介質(zhì)的計算機程序 產(chǎn)品，用來存儲根據(jù)本發(fā)明的計算機程序，上述計算機可讀存儲介質(zhì) 例如軟盤、記憶棒、光驅(qū)、DVD、閃存或者其它任意合適的存儲介質(zhì)。根據(jù)另一個實施例，程序代碼可以存儲在數(shù)字助聽器的存儲器中， 或計算機的存儲器中，并由助聽器本身、或諸如CPU的助聽器處理單 元、或其它任意適合的處理器、或執(zhí)行根據(jù)上述實施例的方法的計算 機來執(zhí)行。本文的實施例描述和闡述了本發(fā)明的原理，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 該很明白本發(fā)明可以在不脫離這些原理的前提下對配置和細(xì)節(jié)進(jìn)行修 改。在不脫離本文精神的前提下，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行更改和 修正，本發(fā)明包括所有這些更改和修正。
權(quán)利要求
1.一種助聽器，其包括用于將聲音輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號的輸入轉(zhuǎn)換器；用于根據(jù)所述電輸入信號生成電輸出信號的壓縮器；用于將所述電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號的輸出轉(zhuǎn)換器；用于計算所述電輸入信號的自相關(guān)估算值的自相關(guān)估算器；以及用于根據(jù)所述自相關(guān)估算值和所述壓縮器的瞬時增益水平確定動態(tài)最大增益的聲音環(huán)路增益估算器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助聽器，其^一步包括合并器，其用于通過合并所估算的聲反饋信號和所述電輸入信號生 成反饋補償輸入信號；自適應(yīng)過濾器，其用于根據(jù)所述電輸出信號和所述反饋補償輸入信 號估算所述聲反饋信號；以及其中所述反饋補償輸入信號作為輸入信號被提供給所述壓縮器和所 述自相關(guān)估算器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的助聽器，其中所述壓縮器的增益調(diào)整速率 低于抑制時變聲反饋的所述自適應(yīng)過濾器的調(diào)整速率。
4. 一種助聽器，其包括用于將聲音輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號的輸入轉(zhuǎn)換器； 用于根據(jù)反饋補償輸入信號生成電輸出信號的信號處理器； 用于將所述電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號的輸出轉(zhuǎn)換器； 用于根據(jù)所述電輸出信號和所述反饋補償輸入信號估算聲反饋信號 的自適應(yīng)過濾器；用于通過合并所估算的聲反饋信號和所述電輸入信號生成所述反饋 補償輸入信號的合并器；用于生成所述反饋補償輸入信號的自相關(guān)估算值的自相關(guān)估算器；以及用于根據(jù)所述自相關(guān)估算值和所述信號處理器的瞬時增益水平確定 動態(tài)最大增益的聲音環(huán)路增益估算器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的助聽器，其中所述聲音環(huán)路增益估算器被 進(jìn)一步調(diào)適以便也根據(jù)所估算的聲反饋信號確定所述動態(tài)最大增益。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的助聽器，其中所述聲音環(huán)路增益估算器被進(jìn)一步調(diào)適以便對所述自相關(guān)估算值的數(shù)值進(jìn)行評估；以及， 如果所述自相關(guān)估算值被檢測到等于或高于門限值，所述聲音環(huán)路增益 估算器被操作以確定所述瞬時增益水平，用所述瞬時信號處理器增益水 平更新聲音環(huán)路增益估算值，調(diào)節(jié)所述最大增益，以及用所述最大增益 限制所述信號路徑增益。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項權(quán)利要求所述的助聽器，其中所述聲 音環(huán)路增益估算器被調(diào)適以通過從所估算的最大增益中減去安全余量來 進(jìn)一步調(diào)整所述最大增益。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的助聽器，其中如果檢測到所述 自相關(guān)估算值低于所述門限值，所述聲音環(huán)路增益估算器被進(jìn)一步調(diào)適 以釋放所述信號路徑增益的限制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的助聽器，其中所述聲環(huán)路增益估算器被進(jìn) 一步調(diào)適以檢查所述信號路徑增益是否受所述最大增益限制，如果所述 信號路徑增益被限制，則通過增加所述最大增益放松所述增益限制。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的助聽器，其進(jìn)一步包括頻段拆 分過濾器，該頻段拆分過濾器用于將所述電輸入信號轉(zhuǎn)換為多個頻段的 頻段拆分電輸入信號，其中所述助聽器被進(jìn)一步調(diào)適以在每個所述頻段 內(nèi)獨立處理所述頻段拆分電輸入信號。
11. 一種調(diào)整助聽器中信號路徑增益的方法，該方法包括以下步驟將聲音輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號；通過將所述電輸入信號放大壓縮器增益的倍數(shù)來生成電輸出信號， 其中所述壓縮器增益由所述助聽器的壓縮器根據(jù)所述電輸入信號的電平提供；將所述電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號； 計算所述電輸入信號的自相關(guān)估算值；以及根據(jù)所述自相關(guān)估算值和瞬時壓縮器增益水平估算動態(tài)最大增益以 控制所述壓縮器增益。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中估算所述動態(tài)最大增益的步 驟進(jìn)一步包括評估所述自相關(guān)估算值；以及，如果檢測到所述自相關(guān)估算值等于 或大于門限值，則進(jìn)一步包括確定所述瞬時壓縮器增益水平；用所述瞬時壓縮器增益水平更新所述聲音環(huán)路增益；調(diào)整所述最大增益；通過所述最大增益限制所述信號路徑增益。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中調(diào)整所述最大增益的步驟包 括減小所述最大增益。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中調(diào)整所述最大增益的步 驟進(jìn)一步包括從所估算的最大增益中減去安全余量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的方法，其中如果檢測到所 述自相關(guān)估算值低于所述門限值，則估算所述動態(tài)最大增益的步驟進(jìn)一 步包括釋放所述信號路徑增益的限制。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述釋放步驟包括 檢査所述信號路徑增益是否受所述最大增益限制； 如果所述信號路徑增益受限制，則通過增大所述最大增益放松所述增益限制。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項所述的方法，其進(jìn)一步包括 根據(jù)所述電輸出信號估算聲反饋信號； 生成反饋補償輸入信號；以及根據(jù)所述反饋補償輸入信號生成所述電輸出信號和所述自相關(guān)估算值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中自適應(yīng)過濾器使用所述反饋 補償輸入信號估算所述聲反饋信號。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11至18中任一項所述的方法，其進(jìn)一步包括將所 述電輸入信號轉(zhuǎn)換為多個頻段的頻段拆分電輸入信號的步驟，其中所述 方法被進(jìn)一步在每個所述頻段內(nèi)單獨執(zhí)行。
20. —種用于提高助聽器穩(wěn)定性的系統(tǒng)，其包括自適應(yīng)抑制過濾器和 助聽器裝置，所述自適應(yīng)抑制過濾器適用于抑制時變聲反饋，所述助聽 器裝置適用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求11至19中任一項所述的方法。
21. —種計算機程序，其包含可執(zhí)行程序代碼，當(dāng)在計算機中執(zhí)行時， 所述可執(zhí)行程序代碼執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求11至19中任一項所述的方法。
22. —種計算機程序產(chǎn)品，其包含存有可執(zhí)行程序代碼的計算機可讀 介質(zhì)，當(dāng)在計算機上執(zhí)行時，所述可執(zhí)行程序代碼執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求11 至19中任一項所述的方法。
全文摘要
本文展示了一種助聽器，其包括用于將聲音輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號的輸入轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)電輸入信號產(chǎn)生電輸出信號的壓縮器，用于將電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號的輸出轉(zhuǎn)換器，用于計算電輸入信號自相關(guān)估算值的自相關(guān)估算器，以及用于根據(jù)自相關(guān)估算值和信號處理器的瞬時增益水平確定動態(tài)最大增益的聲音環(huán)路增益估算器。
文檔編號H04R25/00GK101406072SQ200680054035
公開日2009年4月8日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者H·彭托皮丹福, K·T·柯林克伯, P·M·諾爾賈德 申請人:唯聽助聽器公司