專利名稱：助聽器中的聲音處理方法以及助聽器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及助聽器和處理助聽器中的聲音信號的方法。本發(fā)明還涉及控制聲音信 號，并且更具體地涉及通過使用多個壓縮器處理特別是聽力障礙人員的聲音信號的方法和 助聽器裝置。
背景技術(shù)：
在本申請中，助聽器應被理解為是設計用于被聽力障礙人員佩戴在人耳后方或人 耳中的小型、電池供電的微電子裝置。在使用之前，由助聽器適配器根據(jù)補償策略/規(guī)定 (prescription)來調(diào)整助聽器。該補償策略基于聽力障礙人員的無輔助聽力性能的聽力測 試，其產(chǎn)生所謂的聽力圖。該補償策略被開發(fā)以達到設定，其中助聽器將通過放大可聽頻率 范圍中用戶承受聽力欠缺的頻率處的聲音來減輕聽力損失。助聽器包括一個或更多個麥克 風、電池、包括信號處理器的微電子電路以及聲學輸出換能器。該信號處理器優(yōu)選是數(shù)字信 號處理器。該助聽器封閉在適于安裝在人耳后方或人耳中的殼體內(nèi)。助聽器中的麥克風將來自環(huán)境的聲音轉(zhuǎn)換為模擬電信號。助聽器中的數(shù)字信號處 理器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將來自麥克風的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。隨后的信號處理在數(shù)字 域中進行。數(shù)字信號被對應的多個數(shù)字帶通濾波器劃分為多個頻率帶，每個帶通濾波器處 理單獨的頻率帶。多個帶通濾波器通常被稱為頻帶劃分濾波器。每個頻率帶中的信號處理 包括增益計算和壓縮，需要壓縮是因為聽力障礙通常與減小的動態(tài)范圍相關(guān)。在單獨的頻 率帶中處理信號之后，多個頻率帶相加，隨后將數(shù)字輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音。數(shù)字助聽器因此能夠單獨和獨立地放大輸入信號的多個不同頻率帶，并且隨后將 結(jié)果組合以延伸到適于聲學重現(xiàn)的相干(coherent)、可聽頻率范圍。放大處理的一部分涉 及用于單獨控制每個頻帶的動態(tài)的壓縮算法，并且放大增益和壓縮器參數(shù)可以針對每個頻 帶被單獨控制以修剪對特定聽力損失的聲音再現(xiàn)。為了保真和可理解地再現(xiàn)講話的目的，現(xiàn)有助聽器中的壓縮器通常在適配助聽器 到用戶的聽力損失的過程中優(yōu)化設定。其它聲音當然也被助聽器再現(xiàn)，但是講話信號的處 理質(zhì)量是首要的。噪聲中的講話信號特別難被聽力障礙人員理解，因此當助聽器被適配到 用戶時，優(yōu)化處理考慮到這個因素。在本申請中，術(shù)語“壓縮器系統(tǒng)”用于指代包括“信號電平估計器”和“壓縮器”。信 號電平估計器用于指代提供估計信號電平到壓縮器以便在壓縮器中用作輸入的電路。然后 壓縮器基于所述輸入計算將在信號處理中應用的信號增益值。此外，術(shù)語“壓縮比”用于指代助聽器的輸入-輸出曲線的斜率的倒數(shù)。該曲線描 述作為輸入聲壓水平的函數(shù)的輸出聲壓水平。術(shù)語“拐點”用于指代輸入-輸出曲線上斜 率改變的點。慢速壓縮器和快速壓縮器的壓縮特性組成對應的慢速壓縮器和快速壓縮器的輸 入-輸出函數(shù)。在本申請中，當估計的信號電平對信號電平估計器輸入信號的變化快速響應并且因此相對緊密地跟隨輸入信號時，信號電平估計器的速度被稱為“快速”，而當估計的信號 電平對信號電平估計器輸入信號的變化慢速響應并且因此不能夠跟隨輸入信號波動而變 成類似輸入信號平均值時，信號電平估計器的速度被稱為“慢速”。在本申請中，“包絡信號”是信號電平估計器輸入信號。該包絡信號通過將聲學輸 入聲音信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號，確定電輸入信號的絕對值，以及最終對電輸入信號的絕對 值低通濾波以提取包絡信號來提供。在本申請中，信號電平估計器的“啟效時間(attack time) ”和“恢復時間(release time)”是信號電平估計器的速度的度量標準。因此，當信號電平估計器的速度快時，信號 電平估計器的啟效和恢復時間短。然而，在本申請中，術(shù)語“啟效時間”和“恢復時間”是以 dB/s為單位測量的給定值，以使信號電平估計器速度獨立于信號電平估計器的時鐘頻率。 通過選擇這樣的單位，當“啟效時間”和“恢復時間”大時，信號電平估計器的速度快。針對講話可理解性和收聽舒適度的助聽器信號質(zhì)量取決于信號電平估計器的速 度及壓縮器自身的特性。當增益的變化具有的速度和振幅使得助聽器佩帶者甚至在穩(wěn)定的聲音環(huán)境中也 感覺到聲音水平變化時，助聽器再現(xiàn)的聲音將造成抽吸效果(pumping sensation)。通常助 聽器佩帶者在此情況下將再現(xiàn)的聲音描述為不穩(wěn)定。具有低信號電平估計器的壓縮器系統(tǒng)通常導致良好的信號質(zhì)量。然而，因為慢速 信號電平估計器的延遲使得聲音輸入水平的突然增加不被壓縮器系統(tǒng)立即跟蹤，所以例如 講話片段開始時的信號電平可能變得不可接受地響亮。也就是說，慢速信號電平估計器的 延遲防止緊接著聲音輸入水平突然降落(例如在說話語句的末尾)后的軟輸入信號的適當 放大?？焖傩盘栯娖焦烙嬈鲗⒏玫馗檮討B(tài)信號的時域特性，由此緩解慢速信號電平估 計器的上述問題。然而，相對于慢速信號估計器，信號質(zhì)量隨著基于快速信號電平估計器的 壓縮器而逐漸降低。此外，信號質(zhì)量隨著壓縮比增加而趨向于退化，但是在另一方面壓縮比 需要足夠大以適當?shù)貕嚎s輸出信號的動態(tài)范圍。已知正常聽力主體和聽力障礙主體之間的講話可理解性的差異在波動噪聲中比 在靜止噪聲中大。在具有高度波動噪聲和柔弱講話者的聲音環(huán)境中，可能因此有利地采用 快速壓縮以清理噪聲并因此增加聽力障礙者的講話可理解性。由此期望一種具有改善的壓縮器系統(tǒng)的助聽器，該助聽器針對信號電平估計器的 速度和壓縮曲線特性的組合提供更好的靈活性，以改善信號質(zhì)量和講話可理解性。歐洲專利公開EP-A-1059016描述了一種助聽器裝置，其中響應于檢測的聲音水 平將啟效和恢復時間調(diào)整到相對短的持續(xù)時間以在高輸入和/或輸出聲音水平下提供快 速增益調(diào)整，以及調(diào)整到相對長的持續(xù)時間以在低輸入和/或輸出聲音水平下提供慢速增 益調(diào)整。通過這一方法，將在低聲音水平下用長啟效和恢復時間控制聲音，在這些低聲音水 平下傳遞函數(shù)提供壓縮特性并且當增益隨著時間改變時再現(xiàn)的聲音對抽吸或振動聲音效 應非常靈敏。在另一方面，在再現(xiàn)的聲音達到削波(clipping)或痛閾時的提高的聲音水平 下，用短啟效和恢復時間控制聲音。此外本領域中已知具有兩個并行工作的單獨壓縮系統(tǒng)的多通道助聽器，其中一個 系統(tǒng)相對慢速地動作并具有15個通道，而另一個系統(tǒng)相對快速地動作并具有4個通道。兩 個壓縮器系統(tǒng)的相對影響被恒定地調(diào)整。在軟聲音水平到適中聲音水平下，系統(tǒng)更慢地響應，并且隨著聲音水平增加，更快的動作補償路徑的影響增加。上述助聽器不允許壓縮器系統(tǒng)在相對高的聲音輸入水平下(例如雞尾酒會情形) 被慢速信號電平估計器控制，即是這種特征對于講話可理解性將是有利的。W0-A1-03/081947提供了一種動態(tài)確定用于檢測電路中未知電平的輸入信號的信 號電平的時間常數(shù)的方法。該方法包括以下步驟饋送輸入信號經(jīng)過輔助電平檢測裝置，該 輔助電平檢測裝置對輸入聲音信號電平的變化比檢測整體信號電平反應更快；饋送該輸入 信號或輔助電平檢測裝置的輸出經(jīng)過被設置為具有引導時間常數(shù)的引導電平檢測裝置；以 及其中該引導電平檢測裝置輸出該輸入信號的電平的估計值，分析輔助電平檢測裝置和引 導電平檢測裝置的輸出并基于這一分析確定引導電平檢測裝置的時間常數(shù)。US-A1-2006/0233408描述了一種助聽器，其中壓縮器響應于輸入信號波動或變化 調(diào)適啟效和恢復時間常數(shù)。在一個實施方式中，輸入信號電平增加到平均信號電平之上將 導致啟效和恢復時間常數(shù)減小。因此，上述系統(tǒng)均未公開分別基于慢速和快速信號電平估計獨立地設定用于一起 工作的兩個壓縮器的壓縮曲線特性的可能性。因此上述系統(tǒng)均不允許自由調(diào)整快速動作壓縮特性以便優(yōu)化特定聲音環(huán)境而不 改變由適配理念/基本原理(rationale)規(guī)定的輸入-輸出函數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于處理聲音信號的方法和助聽器，其具有改善 的講話質(zhì)量和增益控制屬性。本發(fā)明在第一方面提供如權(quán)利要求1所述的用于處理助聽器中的聲音信號的方法。本發(fā)明提供的方法允許壓縮器系統(tǒng)以簡單方式調(diào)適變化的聲音環(huán)境。另外，根據(jù) 本發(fā)明的方法在此方面允許慢速和快速壓縮器的壓縮特性即增益、壓縮比和拐點彼此獨立 地設置，由此可以改善講話可理解性和收聽舒適度。本發(fā)明在第二方面提供如權(quán)利要求11所述的助聽器。進一步的有利特征在從屬權(quán)利要求中體現(xiàn)。通過隨后更詳細解釋本發(fā)明的描述，對本領域技術(shù)人員來說本發(fā)明的其他目的將 變得明顯。


通過以下詳細描述并結(jié)合附圖，將容易理解本發(fā)明。應理解的是，本發(fā)明能夠具有 其他不同實施方式，其多個細節(jié)能夠在各個顯而易見的方面進行修改而均不背離本發(fā)明。 因此，附圖和說明書應視為本質(zhì)上是示例性的而不是限制性的。在附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的助聽器的高度示意和簡化框圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的助聽器的一部分的框圖；圖3示出包括用于根據(jù)本發(fā)明的實施例的助聽器的分組控制單元的典型框圖；圖4示出例示用于根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的信號電平估計的方法的流程圖；圖5示出例示用于根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的信號電平估計的另一方法的流程圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的助聽器的另一高度示意和簡化框圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的又一實施例具有折線非線性的快速壓縮器特性的例示圖；圖8示出典型講話序列的振幅變化作為時間的函數(shù)的模擬結(jié)果；圖9示出從使用來自圖8的信號作為輸入的根據(jù)本發(fā)明的壓縮器系統(tǒng)輸出的信號 的模擬結(jié)果；圖10示出基于相對慢速信號電平估計從使用來自圖8中的信號作為輸入的單個 壓縮器系統(tǒng)輸出的信號的模擬結(jié)果；以及圖11示出基于相對快速信號電平估計從使用來自圖8中的信號作為輸入的單個 壓縮器系統(tǒng)輸出的信號的模擬結(jié)果。
具體實施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的助聽器的第一實施例的高度示意和簡化框圖。助聽器100 的信號路徑包括將聲學輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號101的輸入換能器或麥克風115。該信 號被劃分為兩個分支，即用于計算增益系數(shù)的增益分支和用于承載將在增益乘法器113中 修改其電平的信號的信號分支。增益分支中的電輸入信號被提供到適于分別以快速和慢速 進行響應的第一信號電平估計器103和第二信號電平估計器105。因此來自信號電平估計 器的輸出是基于快速信號電平估計的第一估計信號電平102和基于慢速信號電平估計的 第二估計信號電平104。隨后第二估計信號電平104被提供給兩個分支，即壓縮器輸入分支，其用作對適 用基于慢速信號電平估計的輸入的第二壓縮器109的輸入；以及減法分支，其用于在減法 單元117中從所述第一估計信號電平102中減去所述第二估計信號電平104。合成/得到 的(resulting)信號電平106隨后被用作對第一壓縮器107的輸入。第一壓縮器107和第 二壓縮器109隨后基于它們各自的壓縮器輸入電平和壓縮器特性確定增益。在下文，第一 和第二信號電平估計器和壓縮器有時被分別稱為快速和慢速信號電平估計器和壓縮器。附 圖標記108和110指代分別由第一壓縮器107和第二壓縮器109產(chǎn)生的壓縮器增益控制輸 出。加法單元114隨后將壓縮器輸出相加以產(chǎn)生凈增益控制信號111。在信號分支中提供 乘法器113以通過將其根據(jù)凈增益控制信號111倍增來放大電輸入信號101，從而產(chǎn)生放大 信號112，該放大信號隨后可以被輸出換能器116轉(zhuǎn)換為聲學聲音信號。應理解使用簡單的減法單元117和加法單元114是以dB為單位給出估計信號電 平(102，104和106)和壓縮器增益控制輸出(108，110和111)的結(jié)果。此外，應理解可以以簡單和直觀的方式僅僅基于慢速壓縮器特性設定增益。這可 以使用本領域已知的任何適配理念完成。此外，應理解盡管慢速壓縮器的特性通常由選擇的適配理念來確定，但可以獨立 于此理念選擇快速壓縮特性，因此變得能夠例如選擇總以低壓縮比進行快速壓縮，由此改善信號質(zhì)量。另外，快速和慢速壓縮器的啟效和恢復時間分別可以被設定，從而不產(chǎn)生噪聲的 “類似講話(speech like)”調(diào)制，由此避免可能降低信號質(zhì)量的抽吸行為。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的助聽器的一部分的框圖，其包括多頻帶壓縮處理。助聽器200的信號路徑包括將聲學輸入聲音信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號101的輸入換能 器或麥克風(圖中未示出)，以及接收電輸入聲音信號并將該電輸入聲音信號劃分為多個 頻率帶以獲得頻帶劃分信號202-1，202-2，. . .，202-n的頻帶劃分濾波器215。盡管助聽器 可以包含超過10個頻率帶，例如15個頻率帶，但在圖2中僅示出三個頻率帶。每個獨立的 頻帶劃分信號被提供給兩個分支，即用于計算增益系數(shù)的增益分支和用于承載將在增益放 大器218-1，218-2，...，218-n之一中修改其電平的信號的信號分支。增益分支中的每個獨 立的頻帶劃分信號被饋送到一組第一信號電平估計器203-1，203-2，..., 203-n和第二信 號電平估計器205-1,205-2，. . .，205-n中。第一和第二信號電平估計器適于分別以快速和 慢速進行響應。來自信號電平估計器的輸出被提供到分組控制單元217，該分組控制單元適 于修改來自信號電平估計器的輸出。該修改在圖3的描述中進一步描述。因此來自每個慢速信號電平估計器205-1,205-2，. . . , 205-n的輸出在分組控制 單元217中被處理，且隨后被提供給兩個分支，即慢速壓縮器輸入分支和用于從基于對應 的快速信號電平估計的信號電平中減去基于慢速信號電平估計的信號電平的減法分支，其 輸出已經(jīng)同樣在分組控制單元217中被處理。從該減法得到的信號電平形成對相應的快速 壓縮器 207-1，207-2，.. .，207-n 的輸入。然后每個壓縮器207-1，207-2，. . .，207_n 和 209-1，209-2，. . .，209_n 基于其各自 的壓縮器輸入電平和各自的壓縮器特性確定增益控制信號。由壓縮器207-1，207-2，...， 207-n和209-1,209-2，. . . , 209-n產(chǎn)生的單獨的壓縮器增益控制信號隨后在加法單元中相 加以產(chǎn)生每個頻率帶中的凈壓縮器增益控制信號211-1,211-2，. . .，211-n。在每個頻率帶的信號分支中提供增益乘法器218-1,218-2，. . .，218_n，以通過倍 增各個凈壓縮器增益的倍數(shù)來放大對應的頻帶劃分信號202-1,202-2，. . .，202-n，從而產(chǎn) 生放大信號212-1,212-2，...，212-n，其在加法單元216中相加，得到輸出信號，該輸出信 號隨后可以被輸出換能器(圖中未示出)轉(zhuǎn)換為聲學聲音信號。分組控制單元217被配置 為關(guān)于助聽器佩帶者的聽力損失214的數(shù)據(jù)的函數(shù)，并且可以使用聲音環(huán)境分類單元213 適應性地控制。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的助聽器的一部分的更詳細表示。每個頻帶劃分信 號被饋送(圖中未示出)到相應的一組第一信號電平估計器203-1,203-2，. . .，203-n和第 二信號電平估計器205-1,205-2，...，205-n。第一和第二信號電平估計器適于分別以快速 和慢速進行響應。來自信號電平估計器的輸出被全部提供到分組控制單元217。在此具體實施例 中，來自慢速信號電平估計器的輸出304-1,304-2，. . .，304-n未修改地經(jīng)過分組控制單元 217，且來自快速信號電平估計器的輸出302-1,302-2，. . . , 302-n已經(jīng)被一組決策規(guī)則單 元305-1，. . .，305-m排列在三個鄰近頻率帶的群組中，這些決策規(guī)則單元可以應用最大函 數(shù)(即在被考慮的頻率帶群組中選擇最大估計信號電平)或任何其它數(shù)學函數(shù)以形成修改 的第一信號電平306-1，...，306-!11作為來自每個決策規(guī)則單元的輸出。來自每個決策規(guī)則 單元305-1，. . .，305-m的輸出隨后被劃分為承載修改的第一信號電平的三個分支，從其中 減去對應的第二信號電平304-1,304-2，. . . ,304-n,由此提供被輸入到快速壓縮器207-1， 207-2，. . .，207-n的第三信號電平。來自信號電平估計器的輸出的排列和分組以及應用于 這些輸出的數(shù)學函數(shù)可以使用由聲音分類單元213提交的信號219適應性地控制。
根據(jù)可替換實施例，來自信號電平估計器的輸出的分組被排列以使得向全部壓縮 器 207-1，207-2，· · ·，207-n 和 209-1，209-2，· · ·，209_n 提供單獨的壓縮器輸入電平。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的信號電平估計的流程圖。根據(jù)一個實施例， 在諸如圖2例示的助聽器200的助聽器裝置內(nèi)進行該信號電平估計。在方法步驟401，接收 數(shù)字信號，以及在步驟402，確定信號的絕對值。在下一步驟403，對信號的絕對值進行低通 濾波以提取信號的包絡。然后在步驟404將包絡信號的線性值轉(zhuǎn)換為對數(shù)尺度。這些值被 用作對信號電平估計器的輸入。在步驟405，將信號包絡的對數(shù)值與來自信號電平估計的輸 出的延遲值進行比較。根據(jù)該比較，在步驟406通過將步驟值(st印value)加入到延遲輸 出值或從延遲輸出值中減去步驟值來形成信號電平估計的輸出值。由此當步驟值相對大時 獲得快速信號電平估計，而當步驟值相對小時獲得慢速信號電平估計。此外，加入到延遲輸 出的值不需要與從延遲輸出中減去的值相同。在優(yōu)選實施例中，加入值將明顯大于減去值。加入的步驟值可以被標記為啟效時間，減去的步驟值可以被標記為恢復時間。 根據(jù)一個實施例，所述快速信號電平估計器(103，203-1，...,203-n)的速度導致高于 2000dB/s的啟效時間，且所述慢速信號電平估計器(105，205-1，. . . , 205-n)的速度導致低 于50dB/s的恢復時間。使用術(shù)語“啟效時間”和“恢復時間”來指代以dB/s為單位測量的 值看起來可能矛盾的。作為替代，啟效時間和恢復時間可以分別被標記為啟效響應速率和 恢復響應時間。通常，當最低啟效和恢復時間大于200dB/s時，信號電平估計器可以被認為是快 速的，而當最低啟效和恢復時間小于5dB/s時，信號電平估計器可以被認為是慢速的。根據(jù)一個實施例，在方法步驟401接收的數(shù)字信號被以32kHz的速度采樣，并且在 方法步驟403中使用的低通濾波器具有15Hz的截止頻率。低通濾波之后采樣率被降低到 1/16，即在信號電平估計器中給出2kHz的采樣率。在快速信號估計器和慢速信號估計器中 加入的步驟值分別是5000dB/s和17dB/s。在快速信號估計器和慢速信號估計器中減去的 步驟值分別是500dB/s和2dB/s。通過在信號電平估計器中選擇此步驟值，估計的信號電平類似于90%的百分比估 計。百分比估計的原理在EP-A1-0732036中進一步描述。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的先進信號電平估計的流程圖。在方法步驟 501，輸入數(shù)字信號被接收并且隨后被劃分為兩個信號分支，其可以被標記為快速分支和慢 速分支。類似于步驟402-406的后續(xù)步驟502-1、502-2至506-1、506-2在每個分支獨立地 執(zhí)行。在步驟507，來自慢速分支中方法步驟506-1的輸出的延遲值在用作慢速分支中方法 步驟505-1的輸入之前被修改。該修改包括比較來自慢速分支中方法步驟506-1的輸出的 延遲值與來自快速分支中對應的方法步驟506-2的輸出的非延遲值。如果這兩個值之間的差大于給定閾值，并且來自慢速分支中方法步驟506-1的輸 出的延遲值大于來自快速分支中對應的方法步驟506-2的輸出的非延遲值，則來自慢速分 支的方法步驟506-1的延遲輸出值被修改為等于來自快速分支中對應的方法步驟506-2的 輸出的非延遲值加上所述預定閾值。在另一方面，如果來自慢速分支中方法步驟506-1的輸出的該延遲值小于來自快 速分支中對應的方法步驟506-2的輸出的非延遲值，則來自慢速分支中方法步驟506-1的 延遲輸出值被修改為等于從來自快速分支中對應的方法步驟506-2的輸出的非延遲值減去所述預定閾值。如果來自慢速分支中方法步驟506-1的輸出的延遲值與來自快速分支中 對應的方法步驟506-2的輸出的非延遲值之間的差小于給定閾值，則來自慢速分支中方法 步驟506-1的輸出的延遲值不被修改。由此，當輸入信號高度波動時，可以增加慢速信號電 平估計的速度。根據(jù)一個實施例，在方法步驟501接收的數(shù)字信號被以32kHz的速度采樣，并且在 方法步驟503中使用的低通濾波器具有15Hz的截止頻率。低通濾波之后采樣率被降低到 1/16，即在信號電平估計器中給出2kHz的采樣率。在快速信號估計器和慢速信號估計器中 加入的步驟值分別是5000dB/s和17dB/s。在快速信號估計器和慢速信號估計器中減去的 步驟值分別是500dB/s和2dB/s。方法步驟507的預定閾值是15dB。在一個實施例中，預定閾值取決于來自慢速分支中方法步驟506-1的輸出的延遲 值是小于還是大于來自快速分支中對應的方法步驟506-2的輸出的非延遲值。在前一情況 下閾值是10dB，在后一情況下閾值是20dB。根據(jù)另一實施例，基于測量的信號調(diào)制適應性地確定閾值。在又一實施例中，信號 調(diào)制被確定為百分比在10%和90%之間的差。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的助聽器600的另一實施例的高度示意和簡化框圖。除了添 加信噪比估計器601和適應性控制單元602外，該圖與圖1相同。增益分支中的電輸入信 號因此被引導到信號電平估計器103和105以及信噪比估計器601。來自估計器601的合 成輸出信號隨后被用作適應性控制單元602的輸入。然后該適應性控制單元可以隨著輸入 信號的變化調(diào)整快速壓縮器107的壓縮器特性。在優(yōu)選實施例中，當信噪比低于IOdB或高于20dB時，逐漸增加壓縮比。在可替換實施例中，信噪比估計器601被噪聲估計器代替，在又一實施例中，估計 器601包括信噪比估計器和噪聲估計器。圖7是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的快速壓縮器(107，207-1，207-2，· · ·，207_n， 307-1,307-2, ...,307-n)的壓縮器特性的例示圖。壓縮器的增益沿著壓縮器特性的縱軸 示出。對快速壓縮器(106)的輸入沿著壓縮器特性的橫軸示出。增益和快速壓縮器的輸入 均以分貝為單位給出。該壓縮器特性包括被兩個拐點分隔的三個輸入范圍，其中中心范圍 701的特征是具有比兩個外部范圍702和703更低的壓縮范圍，以及具有比兩個外部范圍 702和703的絕對增益(即以分貝為單位測量的增益的數(shù)字值)更小的絕對增益。中心范圍701橫跨25dB的輸入信號電平范圍。由此，中心范圍的動態(tài)范圍類似于 講話的動態(tài)范圍的典型值。通常，講話的動態(tài)范圍大于20dB且小于35dB。中心范圍不被設定為關(guān)于OdB輸入信號電平對稱，而是從(_)20dB到(+)5dB。中 心范圍的非對稱定位取決于慢速信號電平估計器的選擇。如果慢速信號電平估計是基于例 如90%的百分比估計，則估計的慢速信號電平將相應地更靠近講話的動態(tài)范圍的上限(假 設噪聲水平明顯小于講話水平)。在本實施例中，所選擇的中心范圍的定位旨在反映假定的 90%百分比的慢速信號電平估計分別在假設的動態(tài)范圍的上限以下5dB和下限以上20dB。 中心范圍的斜率設定為(-)0. 3，兩個外部范圍的斜率設定為(-)0. 5。這些值對應于中心范 圍的壓縮比為1. 4和兩個外部范圍的壓縮比為2. 0。在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中，基于聲音分類適應性地確定中心范圍的定位和寬 度。作為示例，在主要講話者的情況下擴寬中心范圍可能是有利的。
因此，該配置允許在相對靜止的聲音情形下快速壓縮器相對于慢速壓縮器的加權(quán) 很小的方案。然而，在具有高度波動輸入信號的情況下，快速壓縮的加權(quán)將迅速增加。該特 性在可用動態(tài)范圍相對受限制以及具有中等適度SNR的聲音情形下特別有利。這種聲音情 形通常在雞尾酒會中或在開車的同時聽講話或音樂時出現(xiàn)。類似地，該配置在高度波動噪 聲中的柔弱講話者的情況下可能是有利的。圖8是時域中模擬講話序列的振幅變化的例示圖。在圖9、圖10和圖11中，已經(jīng) 假設圖8的信號被用作電輸入信號101，并且基于此針對三個不同壓縮器配置的對應的放 大信號112被模擬和在圖9、圖10和圖11中例示。圖9例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的放大信號，其類似于圖1所示的助聽器。圖10例示用于包括單個壓縮器和具有相對低速度的單個信號電平估計器的配置 的放大信號。它直接表現(xiàn)出信號振幅過沖在講話序列開始時相比于圖9已經(jīng)明顯增加(請 注意豎直尺度的差異)。圖11例示用于包括單個壓縮器和具有相對高速度的單個信號電平估計器的配置 的放大信號。在此情況下，信號振幅過沖的瞬時持續(xù)時間被快速抑制，且信號振幅過沖的幅 度可以與圖9相比，但是剩余講話序列的振幅調(diào)制相比于圖9變得更平坦，由此可能降低信號質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種用于處理助聽器中的聲音信號的方法，所述方法包括 將聲學輸入聲音信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號；基于適于以第一速度響應的第一信號電平估計器估計所述電輸入信號的第一信號電平；基于適于以第二速度響應的第二信號電平估計器估計所述電輸入信號的第二信號電 平，所述第二速度低于所述第一速度；從所述第一信號電平減去所述第二信號電平，由此形成第三信號電平； 基于所述第三信號電平在第一壓縮器中確定第一壓縮器增益控制輸出； 基于所述第二信號電平在第二壓縮器中確定第二壓縮器增益控制輸出； 將所述第一壓縮器增益控制輸出和所述第二壓縮器增益控制輸出相加，由此產(chǎn)生凈增 益控制信號；根據(jù)所述凈增益控制信號放大所述電輸入信號，由此產(chǎn)生電輸出信號；以及 將所述電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲學輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括以下步驟將電輸入信號濾波為多個頻率帶以獲得一組頻帶劃分電輸入信號；以及 基于一組第一信號電平估計器和一組第二信號電平估計器估計所述頻帶劃分電輸入 信號，由此形成一組頻帶劃分第一信號電平和一組頻帶劃分第二信號電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其包括以下步驟將所述一組頻帶劃分第一信號電平排列在至少一個第一群組中，并將所述一組頻帶劃 分第二信號電平排列在至少一個第二群組中；基于所述一組頻帶劃分第一信號電平形成一組修改的頻帶劃分第一信號電平；以及 基于所述一組頻帶劃分第二信號電平形成一組修改的頻帶劃分第二信號電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其包括以下步驟基于聲音環(huán)境分類單元適應性地控 制排列步驟和形成步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項所述的方法，其包括以下步驟從對應的修改的頻帶 劃分第一信號電平減去修改的頻帶劃分第二信號電平，由此形成頻帶劃分第三信號電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的方法，其包括以下步驟估計電輸入信號的噪 聲和信噪比二者至少之一，并根據(jù)來自所述估計器的輸出控制第一壓縮器的壓縮特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中當所述信噪比低于IOdB時增加第一壓縮器的壓縮比。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中當所述信噪比高于20dB時增加第一壓縮器的 壓縮比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的方法，其中所述第一信號電平估計器適于以高 于200dB/s的啟效和恢復響應速率來進行響應。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的方法，其中所述第二信號電平估計器適于以 低于5dB/s的啟效和恢復響應速率來進行響應。
11.一種助聽器，其包括適于將聲學輸入聲音信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號的輸入換能器；第一信號電平估計單元和第二信號電平估計單元，所述第一信號電平估計單元適于具有第一速度且所述第二信號電平估計單元適于具有低于所述第一速度的第二速度；減法單元，其被配置為從所述第一信號電平估計單元的輸出減去所述第二信號電平估 計單元的輸出，由此形成第三信號電平；第一壓縮器和第二壓縮器，每個壓縮器被配置為基于分別使用所述第三信號電平和所 述第二信號電平估計單元的所述輸出來確定各自壓縮器輸出；加法單元，其被配置為將所述壓縮器輸出相加，由此提供凈增益控制輸出；乘法單元，其被配置為將所述電輸入信號與所述凈增益控制輸出相乘，由此產(chǎn)生電輸 出信號；以及輸出換能器，其適于將所述電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲學聲音信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的助聽器，其包括頻帶劃分濾波器，所述頻帶劃分濾波器適 于將所述電輸入信號濾波為一組頻率帶以獲得一組頻帶劃分電輸入信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的助聽器，其包括分組控制單元，所述分組控制單元適于將 由一組第一信號電平估計單元估計的信號電平排列在至少一個第一群組中以及將由一組 第二信號電平估計單元估計的信號電平排列在至少一個第二群組中，并且適于基于所述至 少一個第一群組中的信號電平形成一組修改的第一信號電平以及基于所述至少一個第二 群組中的信號電平形成一組修改的第二信號電平。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的助聽器，其包括聲音環(huán)境分類單元，所述聲音環(huán)境分類單 元被配置為適應性地控制所述分組控制單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求11到14中任一項所述的助聽器，其中第一壓縮器的壓縮特性包括 位于壓縮器輸入電平的第一范圍內(nèi)的第一壓縮比，且其中所述第一范圍包括零電平；位于 壓縮器輸入電平的第二范圍內(nèi)的第二壓縮比，且其中所述第二范圍包括小于零的輸入電 平；位于壓縮器輸入電平的第三范圍內(nèi)的第三壓縮比，且其中所述第三范圍包括大于零的 輸入電平，并且其中所述第一范圍、第二范圍和第三范圍一起展開連續(xù)范圍，以及其中所述 第一壓縮比小于所述第二壓縮比且小于所述第三壓縮比。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的助聽器，其中所述第一范圍內(nèi)的絕對增益值小于所述第二 范圍內(nèi)的絕對增益值并且小于所述第三范圍內(nèi)的絕對增益值。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的助聽器，其中零絕對增益值包括在所述第一范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11到17中任一項所述的助聽器，其包括估計器，其用于估計電輸入信號的噪聲和信噪比二者至少之一；以及控制單元，其用于根據(jù)來自所述估計器的輸出控制第一壓縮器的壓縮特性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種處理和控制助聽器中的聲音信號的方法。該方法包括基于適于分別以第一速度和第二速度響應的第一信號電平估計器(103)和第二信號電平估計器(105)估計電輸入信號(101)的第一信號電平(102)和第二信號電平(104)，其中第二速度低于第一速度且其中估計的第二信號電平從估計的第一信號電平中減去，由此形成第三信號電平(106)。隨后，分別基于所述第三信號電平和第二信號電平在第一壓縮器(107)和第二壓縮器(109)中確定第一壓縮器增益控制輸出和第二壓縮器增益控制輸出。接著第一壓縮器增益控制輸出和第二壓縮器增益控制輸出相加并由此產(chǎn)生凈增益控制信號(111)。最后根據(jù)凈增益控制信號放大電輸入信號并由此產(chǎn)生電輸出信號(112)。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)所述方法工作的助聽器。
文檔編號H04R25/00GK102047691SQ200880129505
公開日2011年5月4日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者C·拉德維格森, O·豪 申請人:唯聽助聽器公司