本發(fā)明涉及一種操作助聽(tīng)器系統(tǒng)的方法。本發(fā)明還涉及一種適于執(zhí)行所述方法的助聽(tīng)器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

通常，根據(jù)本發(fā)明的助聽(tīng)器系統(tǒng)被理解為意味著具有以下特征的任何裝置：提供可以被用戶感知為聲信號(hào)的輸出信號(hào)或有助于提供這種輸出信號(hào)，并且具有被定制以便補(bǔ)償用戶個(gè)體的聽(tīng)力損失或有助于補(bǔ)償用戶的聽(tīng)力損失的裝置。特別地，它們是可以佩戴在身體上或通過(guò)耳朵佩戴(特別是佩戴在耳朵上或耳朵中)并且可以完全或部分植入的助聽(tīng)器。然而，同時(shí)還包括其主要目的不是補(bǔ)償聽(tīng)力損失、然而卻具有補(bǔ)償個(gè)體的聽(tīng)力損失的措施的那些裝置，例如消費(fèi)電子裝置(電視、高保真系統(tǒng)、移動(dòng)電話、mp3播放器等)。

在本語(yǔ)境下，傳統(tǒng)的助聽(tīng)器可以被理解為設(shè)計(jì)成由聽(tīng)力受損用戶佩戴在人耳后或人耳中的小型電池供電微電子裝置。在使用前，助聽(tīng)器驗(yàn)配員根據(jù)處方調(diào)整助聽(tīng)器。處方基于對(duì)聽(tīng)力受損用戶的無(wú)輔助聽(tīng)力表現(xiàn)的聽(tīng)力測(cè)試，從而產(chǎn)生所謂的聽(tīng)力圖。研發(fā)處方以便達(dá)到一個(gè)設(shè)置，其中通過(guò)放大在用戶遭受聽(tīng)力缺陷的那些可聽(tīng)頻率范圍部分中的頻率下的聲音，助聽(tīng)器將減輕聽(tīng)力損失。助聽(tīng)器包括：一個(gè)或更多個(gè)麥克風(fēng)、電池、包括信號(hào)處理器的微電子電路、以及聲輸出換能器。信號(hào)處理器優(yōu)選地是數(shù)字信號(hào)處理器。助聽(tīng)器被封裝在適合于配合在人耳后面或人耳中的殼體中。

在本語(yǔ)境中，助聽(tīng)器系統(tǒng)可以包括單個(gè)助聽(tīng)器(所謂的單聲道(monaural)助聽(tīng)器系統(tǒng))，或者包括兩個(gè)助聽(tīng)器，助聽(tīng)器用戶的每個(gè)耳朵使用一個(gè)助聽(tīng)器(所謂的雙聲道(binaural)助聽(tīng)器系統(tǒng))。此外，助聽(tīng)器系統(tǒng)可以包括適于與助聽(tīng)器系統(tǒng)的其他裝置交互的外部裝置，諸如，具有適于軟件應(yīng)用程序的智能電話。因此，在本語(yǔ)境中，術(shù)語(yǔ)“助聽(tīng)器系統(tǒng)裝置”可以表示助聽(tīng)器或外部裝置。

機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)展成許多總體范疇。顧名思義，耳背式(bte)助聽(tīng)器佩戴在耳朵后面。更準(zhǔn)確地說(shuō)，包括外殼的電子單元佩戴在耳后，所述外殼包含其主要的電子部件。用于向助聽(tīng)器用戶發(fā)射聲音的耳機(jī)佩戴在耳中，例如在外耳或耳道中。在傳統(tǒng)的bte助聽(tīng)器中，聲管用于從位于電子單元外殼中的輸出換能器傳送聲音并且將聲音傳送到耳道，所述輸出換能器在助聽(tīng)器術(shù)語(yǔ)中通常被稱(chēng)為接收器。在一些現(xiàn)代類(lèi)型的助聽(tīng)器中，包括電導(dǎo)體的導(dǎo)電構(gòu)件從外殼傳送電信號(hào)并且將電信號(hào)傳送到放置在耳中的耳機(jī)中的接收器。這種助聽(tīng)器通常被稱(chēng)為耳內(nèi)接收器(rite)助聽(tīng)器。在特定類(lèi)型的rite助聽(tīng)器中，接收器放置在耳道內(nèi)。這種有時(shí)被稱(chēng)為耳道內(nèi)接收器(ric)助聽(tīng)器。

耳內(nèi)式(ite)助聽(tīng)器被設(shè)計(jì)用于布置在耳朵中，通常布置在耳道的漏斗形外部中。在特定類(lèi)型的ite助聽(tīng)器中，助聽(tīng)器基本上被放置在耳道內(nèi)。這種有時(shí)被稱(chēng)為完全耳道內(nèi)(cic)助聽(tīng)器。這種類(lèi)型的助聽(tīng)器需要特別緊湊的設(shè)計(jì)以便允許其布置在耳道中，同時(shí)容納助聽(tīng)器操作所需的部件。

聽(tīng)力受損者的聽(tīng)力損失往往是與頻率相關(guān)的(frequency-dependent)。這意味著人的聽(tīng)力損失取決于頻率而變化。因此，當(dāng)補(bǔ)償聽(tīng)力損失時(shí)，利用與頻率相關(guān)的放大可以是有利的。因此，助聽(tīng)器通常提供將助聽(tīng)器的輸入換能器所接收的輸入聲音信號(hào)分成被獨(dú)立處理的各種頻率間隔(也被稱(chēng)為頻帶)。以此方式，可能單獨(dú)地調(diào)整每個(gè)頻帶的輸入聲音信號(hào)，以便說(shuō)明相應(yīng)頻帶中的聽(tīng)力損失。通常通過(guò)實(shí)現(xiàn)用于每個(gè)頻帶的頻帶分離濾波器和壓縮器(即所謂的頻帶分離壓縮器)來(lái)進(jìn)行與頻率相關(guān)的調(diào)整，所述頻帶分離壓縮器可以被總結(jié)為多頻帶壓縮器。以此方式，取決于特定頻率范圍中的聽(tīng)力損失以及輸入聲音信號(hào)的輸入電平，可單獨(dú)調(diào)整在每個(gè)頻帶中的增益。例如，與為響亮聲音提供的增益相比，頻帶分離壓縮器可以在其頻帶中為柔和聲音提供更高的增益。

在這種多頻帶壓縮器中使用的濾波器組在助聽(tīng)器技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的，但是仍然基于一些權(quán)衡。如以下將進(jìn)一步描述的，這些權(quán)衡中的大多數(shù)涉及頻率分辨率。

具有高分辨率濾波器組有一些非常明顯的優(yōu)點(diǎn)。頻率分辨率越高，可以越好地將單獨(dú)周期分量彼此區(qū)分開(kāi)。這給出了更精細(xì)的信號(hào)分析，并且實(shí)現(xiàn)了更先進(jìn)的信號(hào)處理。特別是降噪和語(yǔ)音增強(qiáng)方案可能受益于較高的頻率分辨率。

然而，具有高頻分辨率的濾波器組通常引入對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)延遲，對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，所述長(zhǎng)延遲對(duì)于例如可實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)音可懂度將會(huì)有損害作用。

因此，建議通過(guò)以下方式減少傳統(tǒng)濾波器組(諸如離散傅里葉變換(dft)和有限脈沖響應(yīng)(fir)濾波器組)所引起的延遲：

-通過(guò)對(duì)應(yīng)于期望的與頻率相關(guān)的增益的響應(yīng)來(lái)應(yīng)用時(shí)變fir濾波器，所述與頻率相關(guān)的增益另外被施加到傳統(tǒng)濾波器組所提供的頻帶。然而，這個(gè)解決方案仍然要求在系統(tǒng)的分析部分中計(jì)算與頻率相關(guān)的增益，并且假如分析部分包含傳統(tǒng)的分析濾波器組，則所確定的與頻率相關(guān)的增益相對(duì)于使用時(shí)變fir濾波器對(duì)其施加增益的信號(hào)將被延遲。此外，fir濾波器本身將固有地引入延遲，盡管這個(gè)延遲明顯短于由傳統(tǒng)濾波器組引入的延遲。

已經(jīng)建議在本領(lǐng)域中通過(guò)使用最小相位濾波器來(lái)最小化由時(shí)變?yōu)V波器引入的延遲。然而，這種類(lèi)型的濾波器減少了延遲，但仍然提供與頻率相關(guān)的非線性相移并且因此引入了相位失真。

此外應(yīng)當(dāng)指出，在此語(yǔ)境下，傳統(tǒng)的零相位濾波器是不適用的，因?yàn)闉V波器必須實(shí)時(shí)操作，這對(duì)于傳統(tǒng)的非因果(non-causal)零相位濾波器是不可能的。

因此，本發(fā)明的特征是提供一種操作助聽(tīng)器系統(tǒng)的方法，其提供具有零延遲和相位失真的信號(hào)處理。

本發(fā)明的另一個(gè)特征是提供一種助聽(tīng)器系統(tǒng)，其適于提供操作具有零延遲和相位失真的助聽(tīng)器系統(tǒng)的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在第一方面中，本發(fā)明提供根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作助聽(tīng)器系統(tǒng)的方法。

這提供了一種關(guān)于處理延遲和相位失真操作助聽(tīng)器系統(tǒng)的改善的方法。

在第二方面中，本發(fā)明提供了根據(jù)權(quán)利要求6所述的助聽(tīng)器系統(tǒng)。

這提供了一種具有用于操作助聽(tīng)器系統(tǒng)的改進(jìn)裝置的助聽(tīng)器系統(tǒng)。

在從屬權(quán)利要求中出現(xiàn)進(jìn)一步的有利特征。

從以下描述中，本發(fā)明的另外其他特征對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍是明顯的，其中將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。

附圖說(shuō)明

作為舉例，示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。如將認(rèn)識(shí)到的，本發(fā)明能夠具有其他實(shí)施例，并且其若干細(xì)節(jié)能夠在所有各種明顯方面進(jìn)行修改，而不脫離本發(fā)明。因此，這些附圖和描述將被視為在本質(zhì)上是說(shuō)明性的而不是限制性的。在附圖中：

圖1高度示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的助聽(tīng)器的所選部分；

圖2高度示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的助聽(tīng)器的所選部分；以及

圖3高度示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的助聽(tīng)器的所選部分。

具體實(shí)施方式

在本語(yǔ)境中，術(shù)語(yǔ)信號(hào)處理應(yīng)當(dāng)被理解為與任何類(lèi)型的助聽(tīng)器系統(tǒng)相關(guān)的信號(hào)處理，其至少包括：降噪、語(yǔ)音增強(qiáng)和聽(tīng)力補(bǔ)償。首先參考圖1，其高度示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的助聽(tīng)器100的所選部分。

助聽(tīng)器100的所選部分包括：聲電輸入換能器101(即麥克風(fēng))、第一節(jié)點(diǎn)102、第一求和單元103、第二節(jié)點(diǎn)104、全通濾波器105、第三節(jié)點(diǎn)106、第一自適應(yīng)濾波器107、自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器108、第四節(jié)點(diǎn)109、分析濾波器組110、信號(hào)處理器111、合成/綜合(synthesis)濾波器組112、第二自適應(yīng)濾波器113和第二求和單元114。

圖1中未示出的是，由第二求和單元114提供的信號(hào)被提供給電聲輸出換能器，即助聽(tīng)器揚(yáng)聲器。

第二節(jié)點(diǎn)104、第一求和單元103、全通濾波器105、第三節(jié)點(diǎn)106、第一自適應(yīng)濾波器107、自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器108和第四節(jié)點(diǎn)109可以在下文中一起被表示為周期性信號(hào)估計(jì)器120。以類(lèi)似的方式，分析濾波器組110、信號(hào)處理器111、合成濾波器組112和第二自適應(yīng)濾波器113可以在下文中被表示為自適應(yīng)濾波處理器121。

根據(jù)圖1的實(shí)施例，麥克風(fēng)101提供模擬電信號(hào)，所述模擬電信號(hào)被模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(未示出)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入信號(hào)。然而，在下文中，術(shù)語(yǔ)數(shù)字輸入信號(hào)可以與術(shù)語(yǔ)輸入信號(hào)互換使用，并且對(duì)于所有參考的其他信號(hào)也是如此，因?yàn)樗鼈兛梢曰蚩梢圆槐痪唧w表示為數(shù)字信號(hào)。

數(shù)字輸入信號(hào)在第一節(jié)點(diǎn)102中被分支，由此在第一分支中，輸入信號(hào)被提供給第二節(jié)點(diǎn)104，并且從這里進(jìn)一步沿著第一分支提供給第一求和單元103；由此從第二節(jié)點(diǎn)104并在第二分支中，輸入信號(hào)被提供給全通濾波器105；并且由此從第一節(jié)點(diǎn)102并在第三分支中，輸入信號(hào)被提供給分析濾波器組110。

全通濾波器輸出信號(hào)被提供給第三節(jié)點(diǎn)106，并且從這里進(jìn)一步在第四分支中被提供給第一自適應(yīng)濾波器107，以及在第五分支中被提供給自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器108。

來(lái)自第一自適應(yīng)濾波器的輸出被提供給第一求和單元103，由此自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器108的第一誤差信號(hào)被設(shè)置為從輸入信號(hào)減去來(lái)自第一自適應(yīng)濾波器的輸出。因此，來(lái)自第一求和單元103的輸出信號(hào)在第四節(jié)點(diǎn)109中被分支，并由此提供給自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器108和第二求和單元114。

來(lái)自分析濾波器組110的輸出被提供給信號(hào)處理器111，并且從那里進(jìn)一步被提供給合成濾波器組112和第二自適應(yīng)濾波器113并最終提供給第二求和單元114，由此來(lái)自第二求和單元114的輸出信號(hào)是輸入信號(hào)和來(lái)自第二自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)的和信號(hào)，并且從該和信號(hào)減去來(lái)自第一自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)。

本發(fā)明的一個(gè)基本特征是：全通濾波器105被配置成提供與分析濾波器組110、信號(hào)處理器111和合成濾波器組112的組合處理相同的延遲。本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的是，術(shù)語(yǔ)全通濾波器的使用意味著濾波器對(duì)所有相關(guān)信號(hào)頻率施加相同增益(優(yōu)選為單位(零db)增益)，并且僅改變各種頻率分量之間的相位關(guān)系。

在具有這種配置的情況下，自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器108將優(yōu)化第一自適應(yīng)濾波器107和第二自適應(yīng)濾波器113二者，以使得來(lái)自第二求和單元114的輸出信號(hào)具有無(wú)延遲和零相位失真的特性。

自適應(yīng)濾波的概念在助聽(tīng)器系統(tǒng)領(lǐng)域中是眾所周知的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的是，自適應(yīng)濾波器和優(yōu)化自適應(yīng)濾波器系數(shù)的方法可能以許多不同的方式實(shí)現(xiàn)。然而，解釋一般概念的一種方式可能是通過(guò)考慮以下情況：其中自適應(yīng)濾波器和對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器通過(guò)從第一輸入信號(hào)獲取多個(gè)延遲采樣來(lái)操作，并且優(yōu)化這些采樣的線性組合以便最小化提供給自適應(yīng)濾波器的誤差信號(hào)。

來(lái)自第二求和單元114的輸出可以被引導(dǎo)到助聽(tīng)器接收器，或者可以在此之前經(jīng)歷進(jìn)一步處理。這種進(jìn)一步處理的示例是頻率變換和頻率壓縮，因?yàn)檫@些類(lèi)型的處理改變了相位，使得通過(guò)自適應(yīng)濾波執(zhí)行的相位補(bǔ)償不再提供幾乎為零的延遲和相位失真的期望結(jié)果。聽(tīng)力損失補(bǔ)償可以是或可以不是這種進(jìn)一步處理的示例。

通過(guò)考慮周期性信號(hào)可以理解本發(fā)明，所述周期性信號(hào)被發(fā)送通過(guò)具有d個(gè)樣本的線性相位延遲的濾波器組。由于信號(hào)的周期性，通過(guò)使來(lái)自濾波器組的輸出信號(hào)的相位在時(shí)間上向前偏移濾波器組的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的與頻率相關(guān)的相位差，可以完全消除通過(guò)濾波器組的延遲。這導(dǎo)致似乎已經(jīng)通過(guò)具有零延遲的濾波器組的輸出信號(hào)。應(yīng)當(dāng)指出，可以對(duì)濾波器組中的信號(hào)施加任何增益，并且因?yàn)橄嘁葡舆t，所以信號(hào)將與零相位濾波信號(hào)相同。

然而，諸如助聽(tīng)器系統(tǒng)的輸入信號(hào)的現(xiàn)實(shí)世界信號(hào)僅在有限時(shí)間內(nèi)是周期性的，并且對(duì)于這個(gè)更普遍的問(wèn)題，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器是可以使經(jīng)處理信號(hào)相位偏移以便消除引入延遲的濾波器的合適選擇，因?yàn)樽赃m應(yīng)濾波器可以為經(jīng)處理信號(hào)提供合適的幅值和相位響應(yīng)。自適應(yīng)濾波器可以通過(guò)優(yōu)化自適應(yīng)濾波器系數(shù)來(lái)提供這種合適響應(yīng)，以便提前預(yù)測(cè)經(jīng)處理信號(hào)的d個(gè)樣本。因此，將不預(yù)測(cè)具有小于d個(gè)樣本的周期性的信號(hào)分量，并且在下文中這種信號(hào)分量可以被表示為隨機(jī)信號(hào)分量。

因此，根據(jù)圖1的實(shí)施例，自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器108被配置成提供自適應(yīng)預(yù)測(cè)，使得來(lái)自第一和第二自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)分別包括被相移成與輸入信號(hào)同相的周期性信號(hào)分量。

在下文中，假設(shè)數(shù)字輸入信號(hào)x(n)可以被分成估計(jì)周期性信號(hào)和自適應(yīng)濾波器不能預(yù)測(cè)的隨機(jī)信號(hào)e(n)。

根據(jù)圖1的實(shí)施例，第一自適應(yīng)濾波器107根據(jù)以下公式提供估計(jì)周期性信號(hào)作為輸出：

其中，xa(n)是來(lái)自全通濾波器105的輸出信號(hào)，并且是持有自適應(yīng)濾波器系數(shù)的向量。

計(jì)算自適應(yīng)濾波器系數(shù)以便優(yōu)化隨機(jī)信號(hào)的預(yù)期能量：

c(n)＝e{|e(n)|²}

其中，c(n)是待最小化的成本函數(shù)，并且e{}表示期望算子。

根據(jù)圖1的實(shí)施例，自適應(yīng)濾波器系數(shù)的更新方程如下給出：

其中，γ為泄漏因子/漏泄系數(shù)(leakagefactor)，α為偏移量，并且μ為步長(zhǎng)。根據(jù)圖1的實(shí)施例，步長(zhǎng)μ的值被選擇為0.05，泄漏因子γ的值被選擇為0.002，偏移量α的值選擇為0.05，k的值被選擇為128。然而，所有上述值取決于所選擇的采樣頻率，根據(jù)本實(shí)施例，該采樣頻率為32khz。

根據(jù)圖1的實(shí)施例的變型，步長(zhǎng)μ的值選自0與2之間的范圍，或者優(yōu)選地選自0.01與0.5之間的范圍內(nèi)，具體地，值可以是0.01或0.1，泄漏因子γ的值選自0與1之間的范圍，或者優(yōu)選地選自0與0.1之間的范圍，具體地可以根據(jù)表達(dá)式2^-n來(lái)選擇所述值，其中n是3與9之間的自然數(shù)，偏移量α的值選自0與1之間的范圍，并且k的值選自1與4096之間的范圍，或優(yōu)選地選自16與512之間的范圍，具體地，值可以是32或64。

此外，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是自適應(yīng)算法的參數(shù)通?？梢赃m于也取決于時(shí)間和頻率。

根據(jù)圖1的實(shí)施例，自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器108根據(jù)眾所周知的歸一化最小均方(nlms)算法的變型進(jìn)行操作。在本實(shí)施例的變型中，可以施加諸如線性預(yù)測(cè)分析和最大后驗(yàn)概率(map)的其他自適應(yīng)算法，但所選擇的nlms算法的變型由于其計(jì)算復(fù)雜度低并且因?yàn)槠洳粫?huì)引入任何進(jìn)一步的延遲而是有利的。

根據(jù)圖1的實(shí)施例，延遲d被設(shè)置為5毫秒(ms)。在變型中，延遲選自0毫秒與25毫秒之間的范圍，或在4毫秒與10毫秒之間的范圍內(nèi)。在4-10毫秒的范圍內(nèi)的延遲d通常將導(dǎo)致預(yù)測(cè)類(lèi)似有聲語(yǔ)音的輸入信號(hào)分量，而將不預(yù)測(cè)類(lèi)似噪聲的信號(hào)分量。然而，一定的延遲d是否將允許預(yù)測(cè)有聲語(yǔ)音取決于許多因素，諸如：個(gè)體說(shuō)話者、個(gè)體說(shuō)話者的性別、說(shuō)話者說(shuō)話的速度以及口語(yǔ)。事實(shí)上，一些有聲語(yǔ)音信號(hào)可以被預(yù)測(cè)以用于長(zhǎng)達(dá)50毫秒甚至100毫秒的延遲。

請(qǐng)注意，為了使d符合自適應(yīng)濾波器的更新方程，延遲必須以樣本而不是毫秒為單位給出，并且在前一種情況下，延遲將因此取決于采樣率。

通常，可以做出關(guān)于自適應(yīng)濾波器運(yùn)行的以下觀察：(i)可以預(yù)測(cè)對(duì)大于d的滯后具有顯著自相關(guān)的周期性信號(hào)分量，(ii)對(duì)大于d的滯后沒(méi)有顯著自相關(guān)的信號(hào)分量將至少部分地被自適應(yīng)濾波器抑制，以便最小化上述給定的成本函數(shù)，以及(iii)自適應(yīng)濾波器將調(diào)整來(lái)自第一自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)的相位，使得它盡可能地匹配輸入信號(hào)以便最小化成本函數(shù)。

現(xiàn)在參考圖2，其高度示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的助聽(tīng)器200的所選部分。

助聽(tīng)器200包括：聲電輸入換能器101(即麥克風(fēng))、第一節(jié)點(diǎn)102、第一周期性信號(hào)估計(jì)器120、第一自適應(yīng)濾波處理器121、第二節(jié)點(diǎn)202、第二周期性信號(hào)估計(jì)器220、第二自適應(yīng)濾波處理器221、寬帶增益計(jì)算器203、寬帶增益乘法器204和求和單元205。

第一周期性信號(hào)估計(jì)器120被配置成如參考圖1已經(jīng)給出的，并且第二周期性信號(hào)估計(jì)器220包括以相同方式組織的相同類(lèi)型的部件。如以下將進(jìn)一步討論的，兩者之間的唯一差異是參數(shù)設(shè)置。

等同地，第一自適應(yīng)濾波處理器121被配置成如參考圖1已經(jīng)給出的，并且第二自適應(yīng)濾波處理器221包括以相同方式組織的相同類(lèi)型的部件。如以下將進(jìn)一步討論的，兩者之間的唯一差異是參數(shù)設(shè)置。

通過(guò)考慮如何確定根據(jù)圖1的實(shí)施例中的延遲d的最佳值，可以最好地理解通過(guò)根據(jù)圖2的實(shí)施例獲得的有利效果。延遲d的值對(duì)于自適應(yīng)濾波以及對(duì)于在第三分支中執(zhí)行的處理二者具有影響。

自適應(yīng)濾波器試圖抑制對(duì)大于d的滯后沒(méi)有顯著自相關(guān)的信號(hào)分量，并且因此在選擇較短d的情況下，將允許更多的信號(hào)分量通過(guò)自適應(yīng)濾波器。然而，也通過(guò)來(lái)自分析濾波器組110、信號(hào)處理111和合成濾波器組112的延遲來(lái)確定d，并且較短d的結(jié)果將通常為必須相應(yīng)地減小濾波器組的頻率分辨率。

因此，由于濾波器組的改善的頻率分辨率，d的相對(duì)較大值可以提供改善的信號(hào)處理。當(dāng)信號(hào)處理包括語(yǔ)音增強(qiáng)或噪聲抑制時(shí)尤其如此。然而，這種有益效果的代價(jià)是允許信號(hào)分量的相對(duì)小部分通過(guò)自適應(yīng)濾波器。

因此，根據(jù)圖1的本發(fā)明的實(shí)施例呈現(xiàn)出必須以某種方式確定的權(quán)衡。然而，使用圖2的實(shí)施例可以緩和這種權(quán)衡，其中兩組周期性信號(hào)估計(jì)器120和220以及對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)濾波處理器121和221級(jí)聯(lián)操作，并且其中第一周期性信號(hào)估計(jì)器120和第一自適應(yīng)濾波處理器121基于被設(shè)置為5毫秒的延遲d1來(lái)操作，并且其中第二周期性信號(hào)估計(jì)器220和第二自適應(yīng)濾波處理器221基于被設(shè)置為3毫秒的延遲d2來(lái)操作。

在變型中，延遲d1可以在4毫秒與10毫秒之間的范圍內(nèi)，并且延遲d2可以在2毫秒與4毫秒之間的范圍內(nèi)。

根據(jù)圖2的實(shí)施例，來(lái)自麥克風(fēng)101的輸入信號(hào)在第一節(jié)點(diǎn)102中被分支，并且被提供給第一周期性信號(hào)估計(jì)器120和第一自適應(yīng)濾波處理器121。

來(lái)自第一周期性信號(hào)估計(jì)器120的輸出信號(hào)包括隨機(jī)信號(hào)分量，即其周期性比d1更短的信號(hào)分量。來(lái)自第一周期性信號(hào)估計(jì)器120的輸出信號(hào)在第二節(jié)點(diǎn)202中被分支，并且被提供給第二周期性信號(hào)估計(jì)器220和第二自適應(yīng)濾波處理器221。

因此，來(lái)自第二周期信號(hào)估計(jì)器220的輸出信號(hào)將僅包括其周期性比d2更短的隨機(jī)信號(hào)分量。來(lái)自第二周期性信號(hào)估計(jì)器220的輸出信號(hào)通常將由噪聲、瞬態(tài)信號(hào)和開(kāi)始信號(hào)(onset)(類(lèi)似短脈沖(shortburst)和語(yǔ)音中的爆破音)占主導(dǎo)。來(lái)自第二周期性信號(hào)估計(jì)器220的輸出信號(hào)由僅對(duì)小于d1和d2的滯后具有顯著自相關(guān)的分量組成，這意味著這些分量的功率譜密度將是相對(duì)平坦的。因此，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用寬帶增益乘法器204來(lái)施加寬帶增益可以處理來(lái)自第二周期性信號(hào)估計(jì)器220的輸出信號(hào)，并且其中寬帶增益由寬帶增益計(jì)算器203確定，因此提供經(jīng)處理的隨機(jī)信號(hào)。

在助聽(tīng)器系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的是，隨機(jī)信號(hào)將由噪聲和瞬態(tài)主導(dǎo)，但也包括類(lèi)似語(yǔ)音分量(諸如/s/和/t/)的短噪聲。因此，一種方法是通常減小隨機(jī)信號(hào)電平，并且然后在檢測(cè)到語(yǔ)音分量時(shí)增加隨機(jī)信號(hào)電平。然而，在變型中可以選擇僅施加恒定負(fù)增益，但這將會(huì)對(duì)語(yǔ)音可懂度產(chǎn)生負(fù)面影響。

來(lái)自第一自適應(yīng)濾波處理器121和第二自適應(yīng)濾波處理器221的輸出信號(hào)在第一求和單元205中相加在一起，并且隨后在第二求和單元206中與經(jīng)處理的隨機(jī)信號(hào)相加。

如已經(jīng)參考圖1的實(shí)施例所討論的，來(lái)自第二求和單元206的輸出可以被引導(dǎo)到助聽(tīng)器接收器，或者可以在此之前經(jīng)歷進(jìn)一步處理。

根據(jù)圖2的實(shí)施例，用于確定第一周期性信號(hào)估計(jì)器120中的自適應(yīng)濾波器系數(shù)的參數(shù)值與參考圖1的實(shí)施例給出的參數(shù)值相同，并且用于確定第二周期性信號(hào)估計(jì)器220中的自適應(yīng)濾波器系數(shù)的參數(shù)值也與參考圖1的實(shí)施例給出的參數(shù)值相同，除了步長(zhǎng)μ被選擇為0.25并且k的值被選擇為64之外。

在圖2的實(shí)施例的變型中，可以省略來(lái)自第二周期性信號(hào)估計(jì)器220的輸出信號(hào)的寬帶處理。

在公開(kāi)實(shí)施例的變型中，不直接從麥克風(fēng)101提供輸入信號(hào)。而是輸入信號(hào)被設(shè)置為來(lái)自波束形成器(beam-former)的輸出信號(hào)。各種類(lèi)型的傳統(tǒng)波束形成器在助聽(tīng)器系統(tǒng)領(lǐng)域中是眾所周知的。

在公開(kāi)實(shí)施例的另一變型中，第一自適應(yīng)濾波器107被位于分析濾波器組所提供的每個(gè)頻帶中的一組子帶自適應(yīng)濾波器代替，該組子帶自適應(yīng)濾波器與全通濾波器和合成濾波器組一起提供與圖1的實(shí)施例的全通濾波器105相同的功能。在這種情況下，第二自適應(yīng)濾波器113對(duì)應(yīng)地需要被位于所公開(kāi)實(shí)施例的分析濾波器組110所提供的每個(gè)頻帶中的一組子帶自適應(yīng)濾波器代替。該組子帶自適應(yīng)濾波器可以位于所公開(kāi)實(shí)施例的信號(hào)處理器111之前或之后。在這種情況下，子帶自適應(yīng)濾波器可以具有比對(duì)應(yīng)寬帶自適應(yīng)濾波器顯著更小的系數(shù)?？梢栽谧訋е袑?shí)現(xiàn)nlms算法，并且在又進(jìn)一步的變型中，可以實(shí)現(xiàn)符號(hào)-符號(hào)(sign-sign)lms算法而不是nlms算法。

根據(jù)特定變型，為了補(bǔ)償個(gè)體聽(tīng)力損失而施加的與頻率相關(guān)的增益不是根據(jù)所公開(kāi)實(shí)施例的信號(hào)處理的一部分。相反，根據(jù)所公開(kāi)實(shí)施例，將該增益分別施加到來(lái)自求和點(diǎn)114和205的輸出信號(hào)。因此，預(yù)期可以將處理偽像(artefact)的存在最小化。

根據(jù)又另一個(gè)變型，在第一節(jié)點(diǎn)102之前施加用于補(bǔ)償個(gè)體聽(tīng)力損失的與頻率相關(guān)的增益。這可能是有利的，由于它可以允許例如nlms算法更快地適于輸入信號(hào)的較高頻率分量，這是因?yàn)閚lms算法的適應(yīng)速度通常隨著信號(hào)能量而增加，并且因?yàn)榇蠖鄶?shù)聽(tīng)力受損具有高頻率損失，其結(jié)果是用于補(bǔ)償個(gè)體聽(tīng)力損失的與頻率相關(guān)的增益將提高較高頻率分量的信號(hào)能量。

然而，假如為了補(bǔ)償個(gè)體聽(tīng)力損失而施加的與頻率相關(guān)的增益實(shí)際上是根據(jù)所公開(kāi)實(shí)施例的信號(hào)處理的一部分，那么根據(jù)圖1的實(shí)施例可以在第一求和點(diǎn)103與第二求和點(diǎn)114之間施加對(duì)應(yīng)的與頻率相關(guān)的增益，并且在這種情況下必須在第二自適應(yīng)濾波器113之后插入第二全通濾波器，其中第二全通濾波器適于引入與通過(guò)在第一求和點(diǎn)103與第二求和點(diǎn)114之間施加與頻率相關(guān)的增益而引入的延遲相同的延遲。

在進(jìn)一步的變型中，施加寬帶增益而不是與頻率相關(guān)的增益，因?yàn)轭A(yù)期隨機(jī)信號(hào)分量是相對(duì)白色的(white)，這提供了更簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式。

在所公開(kāi)實(shí)施例的進(jìn)一步的變型中，可以省略自適應(yīng)濾波處理器121和221的分析濾波器組110和合成濾波器組112，例如，如果對(duì)應(yīng)信號(hào)處理器111包括適于施加期望的與頻率相關(guān)的增益的時(shí)變?yōu)V波器。

現(xiàn)在參考圖3，其高度示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的助聽(tīng)器300的所選部分。

助聽(tīng)器300包括第一麥克風(fēng)301-a和第二麥克風(fēng)302-b，并且以相同的方式處理從麥克風(fēng)301-a和301-b提供的輸入信號(hào)，并且因此在下文中，各種信號(hào)處理實(shí)體的功能將僅被描述一次，同時(shí)參考助聽(tīng)器的所選部分的兩個(gè)分支。使用來(lái)自第一麥克風(fēng)301-a的輸出信號(hào)的信號(hào)處理實(shí)體將使用后綴“a”來(lái)表示，而使用來(lái)自第二麥克風(fēng)301-b的輸出信號(hào)的信號(hào)處理實(shí)體將使用后綴“b”來(lái)表示。

來(lái)自麥克風(fēng)301-a和301-b的輸出信號(hào)在第一節(jié)點(diǎn)302-a和302-b中被分支，由此輸出信號(hào)被提供給第一求和單元303-a和303-b并且被提供給分析濾波器組304-a和304-b，所述分析濾波器組304-a和304-b提供多個(gè)頻帶信號(hào)作為輸出，這在下面將被示為粗線。多個(gè)頻帶信號(hào)在第二節(jié)點(diǎn)305-a和305-b中被分支，由此頻帶信號(hào)被提供給對(duì)應(yīng)組的自適應(yīng)濾波器306-a和306-b并且被提供給自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器307，所述自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器307響應(yīng)于頻帶信號(hào)和來(lái)自第一求和單元303-a和303-b的輸出信號(hào)，計(jì)算自適應(yīng)濾波器306-a和306-b的濾波器系數(shù)，并且隨后設(shè)置在自適應(yīng)濾波器306-a和306-b中的濾波器系數(shù)，這在圖中用虛線示出。來(lái)自自適應(yīng)濾波器306-a和306-b的輸出信號(hào)被提供給第三節(jié)點(diǎn)308-a和308-b，由此來(lái)自自適應(yīng)濾波器306-a和306-b的輸出信號(hào)被提供給高分辨率波束形成器310和第一合成濾波器組309-a和309-b。

來(lái)自合成濾波器組309-a和309-b的輸出信號(hào)被提供給第一求和單元303-a和303-b，由此自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器307的誤差信號(hào)被設(shè)置為從來(lái)自麥克風(fēng)301-a和301-b的對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)減去來(lái)自第一合成濾波器組309-a和309-b的輸出信號(hào)。然而，通過(guò)第四節(jié)點(diǎn)311-a和311-b，來(lái)自第一求和單元303-a和303-b的輸出信號(hào)也被提供給低分辨率波束形成器311，其中根據(jù)本實(shí)施例，低分辨率波束形成器312的特征在于它是單頻帶，并且因此是與多頻帶高分辨率波束形成器310相反的低分辨率波束形成器。

來(lái)自高分辨率波束形成器310的輸出信號(hào)被提供給第二合成濾波器組313，并且來(lái)自第二合成濾波器組313的輸出信號(hào)被提供給第二求和單元314，其中信號(hào)與來(lái)自低分辨率波束形成器312的輸出信號(hào)相加。

最后，來(lái)自第二求和單元314的輸出信號(hào)被引導(dǎo)到助聽(tīng)器300的剩余部分。來(lái)自第二求和單元314的輸出信號(hào)的特征在于，為了提供高頻分辨率波束形成，盡管事實(shí)上使用了引入顯著處理延遲的分析濾波器組304-a、304-b和合成濾波器組309-a、309-b和313，但是獲得波束形成同時(shí)幾乎具有零延遲。這是使用與參考圖1和圖2的實(shí)施例及其變型已經(jīng)公開(kāi)的原理類(lèi)似的原理獲得的。因此，僅針對(duì)具有比濾波器組所引入的延遲更長(zhǎng)的周期性(或自相關(guān))的信號(hào)分量獲得高分辨率波束形成。對(duì)于隨機(jī)信號(hào)分量，低頻分辨率波束形成對(duì)于大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)通常更可接受。

在圖3的實(shí)施例的變型中，自適應(yīng)濾波器系數(shù)計(jì)算器307可以被僅從一個(gè)分支(即，例如，僅從分析濾波器組304-a和第四節(jié)點(diǎn)311-a)接收輸入信號(hào)的更簡(jiǎn)單版本代替，并且其中所確定的自適應(yīng)濾波器系數(shù)然后在自適應(yīng)濾波器306-a和306-b兩者中使用。

在圖3的實(shí)施例的另一個(gè)變型中，來(lái)自第一求和單元303-a和303-b的輸出信號(hào)在提供給低分辨率波束形成器312的對(duì)應(yīng)多頻帶版本之前被一對(duì)低延遲分析濾波器組分成多個(gè)頻帶，并且來(lái)自其的多頻帶輸出隨后在低延遲合成濾波器組中合成并被提供給第二求和單元314。然而，為了維持周期性信號(hào)分量與隨機(jī)信號(hào)分量之間的相位關(guān)系，該修改要求在第二合成濾波器組313與第二求和單元314之間插入其延遲對(duì)應(yīng)于由低延遲分析和合成濾波器組引入的延遲的全通濾波器。因此，可以獲得具有最小延遲和相位失真的波束形成。因此，通過(guò)引入最小延遲，由于低分辨率波束形成器312的多頻帶版本的頻率分辨率的提高，波束形成的質(zhì)量可能得到改善。

波束形成的概念在助聽(tīng)器系統(tǒng)領(lǐng)域中是眾所周知的，并且本發(fā)明的實(shí)施例獨(dú)立于多頻帶高分辨率波束形成器310和低分辨率波束形成器312兩者的精確實(shí)現(xiàn)。波束形成概念在助聽(tīng)器系統(tǒng)領(lǐng)域中是眾所周知的事實(shí)具有以下結(jié)果：本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解根據(jù)圖3的實(shí)施例的助聽(tīng)器的所選部分如何與助聽(tīng)器的剩余部分相互作用。

作為一個(gè)示例，可以通過(guò)使用來(lái)自?xún)蓚€(gè)全向麥克風(fēng)的輸出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)波束形成，以通過(guò)添加兩個(gè)輸出信號(hào)來(lái)形成全向信號(hào)，并且通過(guò)減去兩個(gè)輸出信號(hào)來(lái)形成雙向信號(hào)，以及然后通過(guò)將兩個(gè)信號(hào)加權(quán)在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的波束形式。

顯然，這種方法適合于單頻帶波束形成器和多頻帶波束形成器兩者。

因?yàn)閰^(qū)分不同說(shuō)話者的能力基于依靠考慮有聲語(yǔ)音還是無(wú)聲語(yǔ)音的不同方面，所以所公開(kāi)實(shí)施例在所謂的酒會(huì)(cocktailparty)情況下可能是尤其有利的。根據(jù)本發(fā)明并且如上已經(jīng)討論的，周期性信號(hào)將包括有聲語(yǔ)音分量的有效部分，然而隨機(jī)信號(hào)將包括無(wú)聲語(yǔ)音分量的有效部分。推測(cè)主要通過(guò)使用來(lái)自不同說(shuō)話者的有聲語(yǔ)音分量通常在頻率上不重疊的事實(shí)來(lái)區(qū)分來(lái)自不同說(shuō)話者的有聲語(yǔ)音分量，由此如果頻率分辨率足夠高，則一個(gè)說(shuō)話者可以被增強(qiáng)超過(guò)其他說(shuō)話者。另一方面，推測(cè)來(lái)自不同說(shuō)話者的無(wú)聲語(yǔ)音分量通常在時(shí)間上不重疊，因此為了區(qū)分無(wú)聲語(yǔ)音分量可能不需要高的頻率分辨率。

在進(jìn)一步的變型中，根據(jù)所公開(kāi)實(shí)施例的方法和助聽(tīng)器的所選部分也可以在不是助聽(tīng)器系統(tǒng)、但是仍然包括聲電輸入換能器和電聲輸出換能器的系統(tǒng)和裝置中實(shí)現(xiàn)(即它們不包括用于補(bǔ)償聽(tīng)力損失的裝置)。目前，這種系統(tǒng)和裝置通常被稱(chēng)為可聽(tīng)裝置(hear-able)。然而，頭戴式耳機(jī)是這種系統(tǒng)的另一個(gè)示例。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)和程序的其他修改和變型將是明顯的。