包括雙耳語音可懂度預(yù)測器的聽力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開了包括雙耳語音可懂度預(yù)測器的聽力系統(tǒng)，該聽力系統(tǒng)包括左和右聽力裝置，每一聽力裝置包括：a)多個輸入單元IUi，每一輸入單元配置成提供表示在第i個輸入單元處接收的聲音的時變電輸入信號；b)用于處理所述電輸入信號并提供處理后的信號的可配置信號處理單元；c)輸出單元，用于基于來自信號處理單元的處理后的信號產(chǎn)生配置成可由用戶感知為聲音的輸出刺激；d)收發(fā)器電路；e)雙耳語音可懂度預(yù)測單元，用于在用戶暴露于輸出刺激時，基于來自相應(yīng)的左和右聽力裝置的信號處理單元的處理后的信號提供預(yù)測的語音可懂度的雙耳SI估量；其中可配置信號處理單元適于基于雙耳SI估量控制相應(yīng)電輸入信號的處理。
【專利說明】
包括雙耳語音可懂度預(yù)測器的聽力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本申請設(shè)及包括處于雙耳運行模式的聽力裝置的聽力系統(tǒng)，尤其設(shè)及語音可懂 度。本發(fā)明具體設(shè)及包括左和右聽力裝置的雙耳聽力系統(tǒng)，每一聽力裝置包括使能在左和 右聽力裝置之間建立通信鏈路并交換信息的收發(fā)器電路。
[0002] 本申請還設(shè)及提供雙耳語音可懂度預(yù)測器的方法。
[0003] 本申請還設(shè)及包括處理器和程序代碼的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，程序代碼使得處理器執(zhí)行 本發(fā)明方法的至少部分步驟。
[0004] 本發(fā)明的實施例如可用在如雙耳聽力系統(tǒng)的應(yīng)用中。
【背景技術(shù)】
[0005] 任何助聽器化A)的基本目標均是提高對話情形下的語音可懂度(SI)。當對話在安 靜環(huán)境中進行時，目前的HA能較大程度地成功實現(xiàn)該目標。然而，在復雜聲學情形下，如具 有干擾噪聲源和/或回響的情形下，現(xiàn)有HA仍不能足夠地提高SI。
[0006] 現(xiàn)有的HA趨于處理傳聲器信號W使假設(shè)或已知與可懂度相關(guān)聯(lián)的其它數(shù)量最大 化，而不是試圖直接優(yōu)化SI。例如，HA降噪系統(tǒng)趨于使信噪比（SNR)最大化，因為a)運在實踐 中是可能的；及b)已知增大SN時尋增加 SI。該方法的缺點在于其為間接/內(nèi)隱方法:增大SNR 趨于增加 SI，但不總是有清楚的一對一映射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提出應(yīng)用更直接/明確的方法，其中SI由HA系統(tǒng)(如兩個無線連接的助聽器 或者無線連接到一個或多個外部裝置的兩個助聽器）中的語音可懂度模型在線估計，及其 中HA系統(tǒng)中采用的信號處理可適于使該SI估計量最大化。
[0008] 所提出的想法要求到達HA用戶的耳鼓的兩個聲信號（即左和右HA的輸出）可一起 處理W產(chǎn)生特定HA用戶在給定時刻體驗的SI的估計量。隨著無線技術(shù)最近的發(fā)展，該要求 可被滿足，因為運些信號之一如右HA的輸出信號可無線傳給左HA，其中可產(chǎn)生SI估計量。
[0009] 本申請的目標在于在雙耳聽力系統(tǒng)中提供提高的語音可懂度。
[0010] 本申請的目標由所附權(quán)利要刺良定的及下面描述的發(fā)明實現(xiàn)。
[0011] 雙耳聽力系統(tǒng)
[0012] 在本申請的一方面，本申請的目標由包括左和右聽力裝置的雙耳聽力系統(tǒng)實現(xiàn)， 左和右聽力裝置適于位于用戶的左和右耳之處或之中或者適于完全或部分植入在用戶頭 部中，左和右聽力裝置中的每一個包括：
[0013] a)多個輸入單元IUi，i = l，…，M，M大于或等于2,每一輸入單元配置成提供表示在 第i個輸入單元處接收的聲音的時變電輸入信號Xi(t)，t表示時間，電輸入信號Xi(t)包括目 標信號分量Si(t)和噪聲信號分量Vi(t)，目標信號分量源自目標信號源；
[0014] b)用于處理電輸入信號并提供處理后的信號y(t)的可配置信號處理單元；
[0015] C)輸出單元，用于基于來自信號處理單元的處理后的信號產(chǎn)生配置成可由用戶感 知為聲音的輸出刺激；
[0016] d)收發(fā)器電路，用于使能在左和右聽力裝置之間建立通信鏈路并在其間交換信 息，其中雙耳聽力系統(tǒng)還包括：
[0017] e)雙耳語音可懂度預(yù)測單元，用于在用戶暴露于輸出刺激時，基于來自相應(yīng)的左 和右聽力裝置的信號處理單元的處理后的信號yl(t)，yr(t)提供預(yù)測的語音可懂度的雙耳 SI估量；
[0018] 其中左和右聽力裝置的可配置信號處理單元適于基于雙耳SI估量控制相應(yīng)電輸 入信號的處理。
[0019] 該系統(tǒng)的優(yōu)點在于提供在雙耳聽力系統(tǒng)中提高語音可懂度的備選方案。
[0020] 在實施例中，通信鏈路基于左和右聽力裝置之間的有線連接建立。在實施例中，左 和右聽力裝置中的每一個包括使通信鏈路為無線鏈路的天線和收發(fā)器電路。
[0021] 在實施例中，雙耳聽力系統(tǒng)配置成提供左和右聽力裝置的處理后的信號yi(t)，yr (t)和/或一個或多個電輸入信號義1,1(*)，義1,^*)4 = 1，2^''，1在多個頻帶和多個時刻的時 頻表示Yi化，m)，Yr化，m)，Xi,i化，m)，Xi,r化，m)，k為頻帶指數(shù)，m為時間指數(shù)。
[0022] 在實施例中，可懂度預(yù)測單元位于左和右聽力裝置的第一聽力裝置中。
[0023] 在實施例中，雙耳聽力系統(tǒng)包括輔助裝置，可懂度預(yù)測單元位于輔助裝置中，左和 右聽力裝置及輔助裝置中的每一個包括相應(yīng)的天線和收發(fā)器電路，用于使能在輔助裝置及 左和右聽力裝置之間建立通信鏈路和交換信息。
[0024] 在實施例中，雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括聽力損失模型單元，用于對用戶的聽 力損失建模W分別基于處理后的信號yi(t)和yr(t)提供化修正的信號y'i(t)和y'r(t)。
[0025] 通過將已遭受信號處理（如為了補償用戶的聽力損失）的雙耳語音信號（如圖2-4 中的信號yi，yr)輸入給聽力損失模型，雙耳語音可懂度預(yù)測單元可提供語音信號針對受助 聽力受損人員的可懂度估量。運樣的方案因此可用于在線優(yōu)化聽力裝置(如助聽器)中的信 號處理。
[0026] 在實施例中，聽力損失模型單元配置成向相應(yīng)的左和右聽力裝置的處理后的信號 yi(t)，yr(t)增加不相關(guān)的噪聲W提供化修正的信號y'i(t)和y'r(t)，不相關(guān)的噪聲根據(jù)用 戶的隨頻率而變的聽力損失進行譜成形。在本說明書中，術(shù)語"不相關(guān)的噪聲"意指與目標 信號(實質(zhì)上)不相關(guān)的噪聲。給定耳朵的隨頻率而變的聽力損失例如可基于用戶該耳朵的 聽力圖。
[0027] 在實施例中，雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括協(xié)方差估計單元，配置成對所設(shè)及信 號的每一頻帶分別提供耳間目標和噪聲協(xié)方差矩陣Cs化，m)和Cv化，m)的估計量。在實施例 中，耳間目標和噪聲協(xié)方差矩陣Cs化，m)和Cv化，m)通過最大似然方法確定，例如基于目標信 號源的方向（例如通過視向量cKk，m)確定)已知的假設(shè)。
[0028] 在實施例中，雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括波束形成單元（例如參見圖4中的 BFWGT單元），用于分別提供每一頻帶和時刻的、通常包括復值波束形成器權(quán)重W1化，m)和wr 化，m)的SNR最佳波束形成器的估計量。
[0029] 在實施例中，雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括擾動單元，用于將抖動應(yīng)用于SNR最佳 波束形成器權(quán)重wi(k，m)和Wr(k，m)W提供相應(yīng)的抖動的波束形成器權(quán)重旅和 而];(Xm)。在實施例中，抖動的波束形成器權(quán)重例如通過將隨機增益誤差和延遲誤差引入 SNR最佳波束形成器權(quán)重而產(chǎn)生。
[0030] 在實施例中，雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括波束形成器濾波器(例如參見圖4中的 (應(yīng)用)BF模塊），其中左和右聽力裝置的處理后的信號yi(t)和yr(t)分別使用相應(yīng)的SNR最 佳波束形成器權(quán)重wi(k，m)和wr(k，m)或者相應(yīng)的抖動的波束形成器權(quán)重?巧(k，m)和 游進行濾波W提供計算為時間和頻率的函數(shù)的、估計的信噪比snr化，m)。
[0031] 在實施例中，雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括用于基于估計的隨時間頻率而變的信 噪比snr化，m)提供合成SI估量的語音可懂度預(yù)測單元。
[0032] 在實施例中，合成SI估量還基于耳間目標和噪聲協(xié)方差矩陣Cs化，m)和Cv化，m)的 估計量。
[0033] 在實施例中，雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括處理控制單元，用于基于雙耳或合成 SI估量提供相應(yīng)的處理控制信號W控制左和右聽力裝置的可配置信號處理單元中的相應(yīng) 電輸入信號的處理。
[0034] 在實施例中，雙耳語音可懂度預(yù)測單元配置成基于左和右聽力裝置的處理后的信 號yi(t)和yr(t)及左和右聽力裝置的一個或多個電輸入信號Xi,i(t)，xi,r(t)，i = l，2,…，Μ 和/或關(guān)于當前應(yīng)用于左和右聽力裝置的信號處理單元的電輸入信號的處理的信息提供雙 耳或SI估量。
[0035] 在實施例中，關(guān)于當前應(yīng)用于左和右聽力裝置的信號處理單元的電輸入信號的處 理的信息包括關(guān)于下述方面的一個或多個信息:a)波束形成器的作為頻率的函數(shù)的濾波器 權(quán)重;b)由單通道降噪濾波器施加的作為頻率的函數(shù)的增益/抑制；C)由放大/動態(tài)范圍壓 縮系統(tǒng)施加的作為頻率的函數(shù)的增益。
[0036] 在實施例中，該聽力系統(tǒng)包括輔助裝置。
[0037] 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W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。
[0038] 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W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）。
[0039] 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）W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。
[0040] 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。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煩骨的機械振動提供給用戶的振動器(例如在 附著到骨頭的或骨錯式聽力裝置中）。
[0041] 在實施例中，聽力裝置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，W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W是任何類型。 在實施例中，無線鏈路在功率約束條件下使用，例如由于聽力裝置是或包括便攜式(通常電 池驅(qū)動的）裝置。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)禪合的感應(yīng)鏈路。在另一實施例中，無線鏈路基于遠場電 磁福射。在實施例中，經(jīng)無線鏈路的通信根據(jù)特定調(diào)制方案進行安排，例如模擬調(diào)制方案， 如FM(調(diào)頻)或AM(調(diào)幅)或PM(調(diào)相），或數(shù)字調(diào)制方案，如ASK(幅移鍵控)如開-關(guān)鍵控、FSK (頻移鍵控）、PSK(相移鍵控)或QAM(正交調(diào)幅）。
[0042] 在實施例中，聽力裝置和另一裝置之間的通信處于基帶(音頻頻率范圍，如在0和 20k化之間）。優(yōu)選地，聽力裝置和另一裝置之間的通信基于高于100k化的頻率下的某類調(diào) 審IJ。優(yōu)選地，用于在聽力裝置和另一裝置之間建立通信鏈路的頻率低于50GHz，例如位于從 50M化到50G化的范圍中，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2.4G化范圍中或在5.8G化范圍中或在60GHz范圍中（ISM=工業(yè)、科學和醫(yī)學，運 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?技術(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)）。
[0043] 在實施例中，聽力裝置具有0.08m級的最大外尺寸(如頭戴式耳機）。在實施例中， 聽力裝置具有0.04m級的最大外尺寸(如聽力儀器）。
[0044] 在實施例中，聽力裝置為便攜裝置，如包括本機能源如電池例如可再充電電池的 裝置。
[0045] 在實施例中，聽力裝置包括輸入變換器(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。
[0046] 在實施例中，聽力裝置包括模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器W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W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。
[0047] 在實施例中，聽力裝置如傳聲器單元和/或收發(fā)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，時頻表示包括所設(shè)及信號在特定時間和頻率范圍的 相應(yīng)復值或?qū)嵵档年嚵谢蛴成?。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fmax的頻率范圍包 括從20化到20曲Z的典型人聽頻范圍的一部分，例如從20化到12kHz的范圍的一部分。在實 施例中，聽力裝置的正向通路和/或分析通路的信號拆分為NI個頻帶，其中NI例如大于5,如 大于10,如大于50,如大于100,如大于500,至少其部分個別進行處理。在實施例中，聽力裝 置適于在NP個不同頻道處理正向和/或分析通路的信號(NP含NI)。頻道可W寬度一致或不 一致(如寬度隨頻率增加）、重疊或不重疊。
[0048] 在實施例中，聽力裝置包括電平檢測器化D)，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。
[0049] 在特定實施例中，聽力裝置包括話音活動檢測器(VAD)，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，話音活動檢測器單元 適于將用戶當前的聲環(huán)境分類為"話音"或"無話音"環(huán)境。運具有下述優(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，話音活動檢測器適于將用戶自己的話音也檢測為 "話音"。作為備選，話音活動檢測器適于從"話音"的檢測排除用戶自己的話音。
[0050] 在實施例中，聽力裝置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。
[0051] 在實施例中，聽力裝置還包括用于所設(shè)及應(yīng)用的其它適宜功能，如壓縮、反饋減少 等D
[0052] 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 厶 η 〇
[0053] 里塗
[0054] 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 的聽力裝置的用途。在實施例中，提供在包括一個或多個聽力儀器、頭戴式耳機、耳麥、有源 耳朵保護系統(tǒng)等的系統(tǒng)中的用途，例如免提電話系統(tǒng)、遠程會議系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、卡拉0K系 統(tǒng)、教室放大系統(tǒng)等。
[0055] 互空
[0056] 一方面，本申請還提供在包括左和右聽力裝置的雙耳聽力系統(tǒng)中提供雙耳語音可 懂度預(yù)測器的方法，左和右聽力裝置適于位于用戶的左和右耳之處或之中或者適于完全或 部分植入在用戶頭部中。該方法包括通過增加根據(jù)用戶的聽力損失譜成形的不相關(guān)噪聲而 對潛在的聽力損失建模；
[0057] -針對左和右聽力裝置的輸出信號的每一子頻帶估計耳間目標和噪聲協(xié)方差矩 陣；
[0058] -針對左和右聽力裝置的每一頻帶估計通常復值波束形成器權(quán)重形式的SNR最佳 波束形成器；
[0059] -通過將抖動應(yīng)用于針對左和右聽力裝置的每一頻帶的波束形成器權(quán)重而產(chǎn)生抖 動的波束形成器權(quán)重；
[0060] -將抖動的波束形成器權(quán)重應(yīng)用于左和右聽力裝置的輸出信號從而提供作為時間 和頻率的函數(shù)的表觀信噪比；及
[0061 ]-產(chǎn)生用戶體驗的語音可懂度的最終估計量。
[0062]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 要求中限定的系統(tǒng)的部分或所有結(jié)構(gòu)特征可與本發(fā)明方法的實施結(jié)合，反之亦然。方法的 實施具有與對應(yīng)系統(tǒng)一樣的優(yōu)點。 巧06引計算機可讀介質(zhì)
[0064]本發(fā)明進一步提供保存包括程序代碼的計算機程序的有形計算機可讀介質(zhì)，當計 算機程序在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上運行時，使得數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行上面描述的、"【具體實施方式】" 中詳細描述的及權(quán)利要求中限定的方法的至少部分(如大部分或所有)步驟。
[006引作為例子但非限制，前述有形計算機可讀介質(zhì)可包括 其他光盤存儲器、磁盤存儲器或其他磁性存儲裝置，或者可用于執(zhí)行或保存指令或數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)形式的所需程序代碼并可由計算機訪問的任何其他介質(zhì)。如在此使用的，盤包括壓縮磁 盤(CD)、激光盤、光盤、數(shù)字多用途盤(DVD)、軟盤及藍光盤，其中運些盤通常磁性地復制數(shù) 據(jù)，同時運些盤可用激光光學地復制數(shù)據(jù)。上述盤的組合也應(yīng)包括在計算機可讀介質(zhì)的范 圍內(nèi)。除保存在有形介質(zhì)上之外，計算機程序也可經(jīng)傳輸介質(zhì)如有線或無線鏈路或網(wǎng)絡(luò)如 因特網(wǎng)進行傳輸并載入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)從而在不同于有形介質(zhì)的位置處運行。
[0066] 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
[0067] 本發(fā)明進一步提供數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括處理器和程序代碼，程序代碼使得處理器 執(zhí)行上面描述的、"【具體實施方式】"中詳細描述的及權(quán)利要求中限定的方法的至少部分(如 大部分或所有)步驟。
[006引 室義
[0069] ??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W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W下述形式提供:福射到用戶外耳內(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。
[0070] 聽力裝置可構(gòu)造成W任何已知的方式進行佩戴，如作為佩戴在耳后的單元(具有 將福射的聲信號導入耳道內(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、作為連到植入在煩骨內(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。
[0071] 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W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。
[0072]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)傳播的聲信號傳給煩骨。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 或植入在煩骨內(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。
[007引"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W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】
[0074] 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W最佳地理解。為清晰起 見，運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。運些及其他方面、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：
[0075] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的雙耳聽力系統(tǒng)的第一實施例。
[0076] 圖2示出了基于雙耳聽力系統(tǒng)的左和右聽力裝置的輸出信號yi(t)和yr(t)提供雙 耳語音可懂度預(yù)測器的方法的流程圖。
[OOW]圖3示出了基于可觀察的信號y化，m)的協(xié)方差矩陣估計目標和不想要的（噪聲)分 量(二者均不可直接觀察)的協(xié)方差矩陣的例子。
[0078] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的雙耳語音可懂度預(yù)測單元的實施例。
[0079] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的雙耳聽力系統(tǒng)的第二實施例。
[0080] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的雙耳聽力系統(tǒng)的左聽力裝置的實施例。
[0081] 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】
[0082] 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，運些概念可 在沒有運些具體細節(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，運些元素可使用電子硬件、計算機程序或其任何組合實施。
[0083] 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)場可編程口陣列 (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。
[0084] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的雙耳聽力系統(tǒng)的第一實施例。左和右聽力裝置中的每一 個的信號處理由助聽器用戶體驗的語音可懂度的估計量引導(參見從雙耳語音可懂度預(yù)測 器(BIN-SI)到左和右聽力裝置的相應(yīng)信號處理單元(SPU)的控制信號pcnti，pcntr)。在該例 子中，SI估計/預(yù)測在左耳聽力裝置中使用兩個HA的輸出信號進行(右耳聽力裝置的輸出信 號無線傳給左耳聽力裝置）。虛線指明經(jīng)通信鏈路的有線或無線信號傳輸。
[0085] 本發(fā)明的總體想法如圖1中所示。在該圖中，每一聽力裝置示意性地示為包括兩個 傳聲器、信號處理模塊(SPU，可能及雙耳SI預(yù)測模塊BIN-SI)和揚聲器。傳聲器拾取可能有 噪聲的（時變)信號x(t)，其通常由目標信號分量s(t)和不想要的信號分量v(t)組成(在圖 中，下標1、2分別指第一和第二（如前和后）傳聲器，而下標l、r指其是左還是右耳聽力裝置 (分別為HDi，HDr))。聽力裝置無線連接。在所示情形下，假定雙耳SI處理(參見BIN-SI單元） 在左聽力裝置中進行。運需要使用左耳聽力裝置皿1的揚聲器的輸出信號yi(t)(其容易獲 得)及右耳聽力裝置皿r的揚聲器的輸出信號yr(t)(假定其經(jīng)兩個聽力裝置之間的通信鏈路 (如無線)傳輸(虛線））?；陬A(yù)測的SI，每一聽力裝置的信號處理可(個別)進行調(diào)整(參見 信號pcnti，pcntr)。由于SI預(yù)測在左耳聽力裝置皿1中進行，右耳聽力裝置皿r中的處理的調(diào) 整需要無線控制處理信號pcntr從左耳聽力裝置傳給右耳聽力裝置(虛線）。
[0086] 在圖1中，左和右聽力裝置中的每一個包括兩個傳聲器。在其它實施例中，聽力裝 置中的每一個（或之一）可包括Ξ個W上傳聲器。同樣，在圖1中，雙耳語音可懂度預(yù)測器 BIN-SI位于左聽力裝置皿1中。作為備選，雙耳語音可懂度預(yù)測器BIN-SI可位于右聽力裝置 皿r中，或者作為備選，位于兩個聽力裝置中，優(yōu)選在每一聽力裝置中執(zhí)行同樣的功能。后一 實施方式消耗更多功率并需要輸出音頻信號yi，yr的雙向交換，而處理控制信號（圖1中的 pcntr)的交換可省略。在另一實施例中，雙耳語音可懂度預(yù)測器BIN-SI位于單獨的輔助裝 置如遙控器(例如體現(xiàn)在智能電話中）中，運要求可在聽力裝置和輔助裝置之間建立音頻鏈 路W從相應(yīng)聽力裝置皿1，皿1接收輸出信號yi，yr并將處理控制信號pcnti，pcntr傳給相應(yīng)聽 力裝置。
[0087] 在信號處理單元SPU中進行的及受來自雙耳語音可懂度預(yù)測器BIN-SI的相應(yīng)左和 右聽力裝置皿1，皿1的控制信號pcnti，pcntr控制或影響的處理原則上可包括影響語音可懂 度的任何處理算法，例如空間濾波(波束成形)和降噪、壓縮、反饋消除等(例如參見圖6)。聽 力裝置的信號處理基于估計的雙耳SI的調(diào)整包括(但不限于）：
[0088] 1、調(diào)整聽力系統(tǒng)的波束形成器的進攻性。具體地，對于雙耳波束形成器，眾所周 知，波束形成器配置設(shè)及降噪和噪聲線索的空間正確性之間的平衡。在一極端設(shè)置中，噪聲 被最大程度地降低，但所有噪聲信號聽起來就像源自目標信號源的方向一樣。導致最大SI 的平衡通常時變且通常未知。然而，使用本發(fā)明提出的方法，可能調(diào)整給定聽力裝置的波束 形成器級W始終產(chǎn)生最大SI。
[0089] 2、調(diào)整(單通道(SC))降噪系統(tǒng)的進攻性。通常，波束形成器級之后為S邱華噪級(例 如參見圖6) "SC降噪濾波器的進攻性可調(diào)整（例如通過改變SC降噪濾波器允許的最大衰 減）。本發(fā)明提出的方法使能選擇SI最佳平衡，即抑制適當量的噪聲而不在目標語音信號中 引入SI干擾非自然信號的系統(tǒng)。
[0090] 3、對于具有可調(diào)整分析/合成濾波器組的系統(tǒng)，可選擇導致最大SI的分析/合成濾 波器組。運意味著根據(jù)目標信號和聲情形（如噪聲類型、電平、空間分布等)改變時間-頻率 平鋪即各個子頻帶下使用的帶寬和/或采樣率W傳輸最大SI。
[0091] 4、如果雙耳SI預(yù)測單元估計雙耳聽力系統(tǒng)的最大SI太低W致于對用戶沒用，則可 給用戶指示（如經(jīng)聲音信號），其表明HA系統(tǒng)不能在給定聲條件下運行，之后，可調(diào)整其處 理，如至少不引入聲音質(zhì)量降級，或者進入"節(jié)能"模式，其中信號處理受限W節(jié)能。
[0092] 雙耳語音可懂度預(yù)測
[0093] 本發(fā)明提出的方法依賴于預(yù)測聽力系統(tǒng)用戶體驗的SI的能力，在圖1的實施例中 給定雙耳信號(yi(t)和yr(t))。為此，需要雙耳SI預(yù)測算法。在運樣的算法從文獻如[1-6]知 道的同時，運些方法不能用于手邊的情形，因為它們通常需要使用抵達左和右耳鼓的目標 信號分量和不想要的信號分量，每一分量相互隔離。在目前情形下，運些信號分量不可分離 地獲得:僅可連同處理后的輸出信號獲得由聽力裝置的傳聲器拾取的有噪聲的信號（即組 合的目標和不想要的信號分量）。
[0094] 現(xiàn)有的方法及為什么它們不能使用
[0095] 然而，如下面所述，提出了一種方案，即使目標語音信號和干擾噪聲分量不可分離 地獲得，其也可提供雙耳SI估計量。具體地，參考文獻[1，2]中提出的、不能用在目前情形中 的方法使用目標信號分量和噪聲信號分量(可分開地獲得）W建立SNR最佳雙耳波束形成 器。換言之，它們找到了傳聲器信號(各個子頻帶)的線性組合的系數(shù)，其導致波束形成器輸 出的SNR最大。然而，應(yīng)認識到，在參考文獻[1，2]中，最佳波束形成器權(quán)重導致SI預(yù)測，其優(yōu) 于人類SI性能。為解決該問題，抖動（即噪聲)被添加到最佳波束形成器權(quán)重W降低波束形 成器性能從而與人的能力一致。最后，在參考文獻[1，2]中，目標和噪聲信號分量通過該抖 動的波束形成器，然后所得的波束成形目標和噪聲信號分量通過單耳SI預(yù)測器化SII，[7， 引）W產(chǎn)生SI估計量。
[0096] 本發(fā)明提出的方法
[0097] 在本發(fā)明情形下，不能使用參考文獻[1，2]的方案，因為目標和噪聲信號不能分開 地觀察。為提出可用在運種情形中的方法，假定噪聲v(n)為附加噪聲且不與目標信號s(n) 相關(guān)。在語音增強領(lǐng)域傳統(tǒng)上均進行運樣的假定，因為其在許多實際情形下均是合理的假 定:其在噪聲產(chǎn)生過程與目標語音產(chǎn)生過程無關(guān)的情形下顯然有效，如在駕駛的同時在車 廂環(huán)境中的對話;此外，即使在不想要的信號分量并非明顯與目標語音信號無關(guān)聯(lián)的情形 下其也是可使用的假定，例如在回響環(huán)境中，例如參見參考文獻[12]。此外，假定聽力裝置 的信號處理跨足夠短的持續(xù)時間為線性。該假定對聽力裝置的許多標準信號處理算法如波 束成形近似有效，運些算法通常為時變線性運算。其它算法如放大和動態(tài)范圍壓縮[13]固 有地為非線性運算，然而，由于運些算法趨于跨時間相對緩慢地變化，它們可被假定為跨幾 十毫秒通?？鐜装俸撩氲某掷m(xù)時間大體上線性(恒定不變）?；谶\些假定，我們提出基于 用戶的巧鼓信號"（圖1例子中的yi(t)和yr(t))估計SI,如圖帥所示。
[0098] 圖2示出了基于雙耳聽力系統(tǒng)的左和右聽力裝置的輸出信號yi(t)和yr(t)提供雙 耳語音可懂度預(yù)測器的方法的流程圖。假定運些運算在頻域進行。具體地，假定運些運算 (并行)應(yīng)用于具有帶寬的子頻帶，其類似于人聽覺系統(tǒng)的關(guān)鍵帶通濾波器。
[0099] 首先，對潛在的聽力損失建模(圖2中的"建模聽力損失"模塊）。運可通過簡單地添 加根據(jù)用戶的聽力圖譜成形的不相關(guān)噪聲實現(xiàn)，如參考文獻[1，2]中提出的。在很難基于信 號yi(t)和yr(t)或者信號和Xl,r(t)可靠地估計目標和噪聲分量的同時，可能估計耳 間目標和噪聲協(xié)方差矩陣(針對所設(shè)及信號的每一子頻帶），參見圖中的"估計耳間協(xié)方差 矩陣"模塊，也可參見圖3。
[0100] 圖3示出了基于可觀察的信號y化，m)的協(xié)方差矩陣估計目標和不想要的（噪聲)分 量(二者均不可直接觀察)的協(xié)方差矩陣的例子。
[0101] 運些協(xié)方差矩陣在下面準確地定義。為更接近實際實施，我們在時間-頻率平面進 行描述。使yi化，m)指左耳助聽器在頻率指數(shù)k和時間指數(shù)m時的輸出信號yi(n)。類似地，使 yr化，m)指右耳助聽器在頻率指數(shù)k和時間指數(shù)m的輸出信號yr(n)。使用聽力裝置的信號處 理為線性及噪聲為附加噪聲的假設(shè)，左耳和右耳助聽器的輸出信號yi化，m)和yr化，m)可分 別寫為：
[0102] yi(k,m) = si 化,m)+vi 化,m)
[0103] 及
[0104] yr(k,m) = Sr 化，m)+Vr 化，m)
[0105] 其中
[0106] si(k,m) = f(si,i(；k,m)+si,2(k,m)),
[0107] sr(k,m) = f(sr,i化，m)+sr,2(k,m)),
[010引 vi(k,m) = f(vi,i(k,m)+vi,2化，m))，
[0109] vr(k,m) = f(vr,i(k,m)+vr,2化，m))，
[0110] 及其中函數(shù)f(.)表示助聽器信號處理(其假定在上面的等式中為線性）。此外，使
[0111] y(k，m) = [yi(k，m)yr(；k，m)]T
[0112] 指具有左和右耳聽力裝置(對于特定時頻指數(shù)）的輸出信號的（在該情形下，2x1) 向量，及類似地定義向量
[0113] s(k,m) = [si(k,m)Sr(k,m)]T
[0114] 及
[011 引 v(k,m) = [vi(k,m)vr 化，m)]T,
[0116] 其中上標巧旨向量轉(zhuǎn)置。
[0117] 輸出信號的交互協(xié)方差矩陣Cy化，m)(即耳間協(xié)方差矩陣)則定義為
[0118] Cy化，m)=E[y化，m)^k，m)H],
[0119] 其中E[.]指統(tǒng)計預(yù)期算子，上標Η指厄米(復共輛)轉(zhuǎn)置。對于耳間目標信號協(xié)方差 矩陣Cs化，m)和不想要的信號協(xié)方差矩陣Cv化，m)，保持類似的定義。
[0120] 從不相關(guān)噪聲的假設(shè)，其遵循
[0121] Cy化,m) =Cs化,m)+Cv化,m).
[0122] 運些目標和噪聲協(xié)方差矩陣Cs化，m)和Cv化，m)的估計使用所處理的目標和噪聲不 相關(guān)(的假設(shè))是可能的，可能使用目標源位于助聽器用戶前面的現(xiàn)有知識。作為例子(其可 在目前的情形中應(yīng)用但需進行少量修改），圖3示出了參考文獻[9，10]中描述的最大似然方 法，用于基于目標信號源的方向已知的假設(shè)及關(guān)于Cv化，m)的結(jié)構(gòu)的知識估計矩陣Cs化，m) 和Cv化，m)(運些假設(shè)在典型助聽器情形中特別適宜）。在圖2中，向量cKk，m)(稱為視向量） 指從目標源到系統(tǒng)中的每一傳感器的傳遞函數(shù)，或者作為備選，指相對傳遞函數(shù)(定義為從 任何傳聲器到參考傳聲器的傳遞函數(shù)，詳細參見[9，10])。
[0123] 基于運些估計的矩陣，可產(chǎn)生SNR最佳波束形成器的估計量（參見圖2中的"估計 SNR最佳波束形成器"模塊），對于每一頻帶，一對通常復值的波束形成器權(quán)重W化，m) = [wi 化,m) Wr化，m)]。例如，對于本發(fā)明討論的情形，SNR最佳波束形成器權(quán)重由下式給出：
[0124]
[0125] 與[1，2]類似，運些最佳波束形成器權(quán)重被抖動(參見圖2中的"計算抖動的波束形 成器權(quán)重"模塊）。運可寫為
[0126] 瑪保，巧)=%保喊馬衍;))，
[0127] 及
[0128] 1了7-('乂',/") = H;,從，"?)占'("作，"作)，
[0129] 其中，在[1，2]中，函數(shù)g(w化，m))將隨機及統(tǒng)計上獨立的增益誤差和延遲誤差引 入最佳波束形成器權(quán)重;在[1，2]中，增益誤差和延遲誤差在對數(shù)和線性標尺上分別高斯分 布，及運些誤差的標準偏差為最佳波束形成器權(quán)重w(k，m)本身的函數(shù)，因此記為g(w(k， m))。
[0130] 之后，雙耳信號（y 1 (t)和yr(t))通過抖動的波束形成器娜&,"?)-防供"?)巧.(Α-,"?). (參見圖2中的"應(yīng)用抖動的波束形成器"模塊），及使用估計的耳間目標和噪聲協(xié)方差矩陣， 表觀信噪比計算為時間和頻率的函數(shù)。最后，運些SNR值用在標準單耳SI預(yù)測中，如擴展語 音可懂度指數(shù)巧SII)[7,引或短期客觀可懂度(ST0I)估量[11]W產(chǎn)生助聽器用戶體驗的可 懂度的最終估計(參見圖帥的"評估單耳SI預(yù)測器和信號SI估計量"模塊）。在實踐中，絕對 的SI(即理解的單詞的百分比）很難估計，因為其取決于如講話速度、語音信號冗長等，運些 量在實踐中很難獲得(及在助聽器系統(tǒng)中很難估計）。然而，相對SI即SI是提高還是降級可 被估計，而不需要詳細了解目標語音信號。
[0131] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的雙耳語音可懂度預(yù)測單元的實施例。圖4的實施例將圖2 的流程圖基本上示為功能模塊，但具有下面描述的幾個另外的特征。聽力損失模型單元HLM 對應(yīng)于將用戶的聽力損失的模型應(yīng)用于左和右聽力裝置皿1，皿r的輸出信號yi，yr的步驟 (圖2中的"對聽力損失建模"）。聽力損失模型單元HLM提供所得的修正的輸出信號y'i，y'r， 例如通過添加根據(jù)用戶相應(yīng)耳朵的聽力圖譜成形的不相關(guān)噪聲(到初始輸出信號yi，yr)。耳 間協(xié)方差估計單元IAC0V對應(yīng)于估計耳間目標信號協(xié)方差矩陣Cs化，m)和不想要的信號協(xié) 方差矩陣Cv(k，m)的步驟（參見圖2中的"估計耳間協(xié)方差矩陣"）。耳間協(xié)方差估計單元 IAC0V包括相應(yīng)的分析濾波器組（圖4中的TF單元）W按多個頻帶k和多個時刻m的時頻域表 示提供時域信號7'1，7'，，例如按時間帖順序。耳間協(xié)方差估計單元^0)￥例如可包括圖3中 所示的目標和噪聲協(xié)方差矩陣的最大似然估計單元。圖3中的輸入視向量cKk，m)示為圖4的 lACOV單元的輸入(Kk，m)(虛線箭頭）。波束形成器權(quán)重估計單元BFWGT對應(yīng)于針對每一頻帶 估計波束形成器權(quán)重W化，m) = [wi化，m)wr化，m)]形式的SNR最佳波束形成器(參見圖2中的 "估計SNR最佳波束形成器"模塊）。抖動的波束形成器權(quán)重估計單元J-BFWGT對應(yīng)于將抖動 應(yīng)用于SNR最佳波束形成器權(quán)重W化，m) = [W1化，m)wr化，m)](參見圖2中的"計算抖動波束形 成器權(quán)重"模塊)從而提供抖動波束形成器權(quán)重呵片"?)=[巧批./?.')巧.作，"?)](在圖4中分別記 為wji化，m)和wjr化，m))的步驟。波束形成器濾波器（（應(yīng)用)B巧對應(yīng)于將抖動波束形成器權(quán) 重巧戰(zhàn)，所.)=防化,W賊，採，所.)]應(yīng)用于左和右聽力裝置皿1, HDr的輸出信號y 1，y r的步驟(參見 圖帥的"應(yīng)用抖動波束形成器"模塊）。在圖4的實施例中，假定輸出信號yi，yr的時間到時頻 變換在波束形成器濾波器中進行W提供時頻域表示化，m)的輸出信號yi，yr。作為備選，輸出 信號yi，yr可按時頻域表示化，m)提供給HLM和(應(yīng)用)BF單元。在該情形下，IAC0V和(應(yīng)用)BF 單元中分開的轉(zhuǎn)換可省掉。波束形成器濾波器將作為時間和頻率的函數(shù)的表觀信噪比snr 化，m)提供為輸出。用于產(chǎn)生助聽器用戶體驗的可懂度的最終估計量si-m的語音可懂度估 計單元SI-P對應(yīng)于圖2中的"評估單耳SI預(yù)測器和信號SI估計"模塊。語音可懂度估計單元 SI-P還可受益于其它輸入，例如如虛線箭頭所示的目標和噪聲耳間協(xié)方差矩陣Cs，Cv。在圖4 的框圖中，另一處理控制單元P-CNT示為向左和右聽力裝置皿1，皿r的信號處理單元SPU提供 分開的控制信號pcntl和pcntr，用于分別控制或影響電輸入信號Xl,l,…，ΧΜ,Ι和Xl,r,…，XM,r 的處理(如圖1、5和6中所示）。
[0132] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的雙耳聽力系統(tǒng)的第二實施例。圖5的實施例類似于圖1的 實施例，但額外的輸入信號（圖5中的虛或點線所示)提供給雙耳語音可懂度預(yù)測單元bin- si ，如下所述。左和右聽力裝置中的每一個的信號處理由助聽器用戶體驗的雙耳語音可懂 度的估計量引導。為幫助估計耳間協(xié)方差矩陣，雙耳語音可懂度預(yù)測模塊BIN-SI(在左耳聽 力裝置皿1中運行)使用來自左聽力裝置皿1的傳聲器信號化1，化1及來自右聽力裝置HDr的 傳聲器信號XI,r，X2,r(從右聽力裝置無線傳給左聽力裝置），即圖5中虛線所示的所有四個信 號。此外，其使用應(yīng)用于左聽力裝置的傳聲器信號的信號處理的知識(從左聽力裝置皿1的 信號處理單元SPU到雙耳語音可懂度預(yù)測單元BIN-SI的記為pri的點線箭頭)及無線傳輸?shù)?應(yīng)用于右聽力裝置皿r中的傳聲器信號的信號處理的知識(從右聽力裝置皿r的信號處理單 元SPU到雙耳語音可懂度預(yù)測模塊BIN-SI的點線箭頭）。
[0133] 本發(fā)明提出的用于提供雙耳語音可懂度預(yù)測器的方案中的重要步驟是估計助聽 器輸出信號yi，yr的耳間目標和噪聲協(xié)方差矩陣Cs，Cv。該估計很難僅基于聽力裝置的輸出 信號yi(t)和yr(t)可靠地進行。作為代替或另外，運些協(xié)方差矩陣可使用下述進行估計:a) 有噪聲的傳聲器信號X1,1，X2,1和Xl,r，X2,r;及b)施加到它們W得到y(tǒng)，l(t)和y，r(t)的信號處 理pri，prr(運些非必需的額外輸入在圖4中同樣示為IAC0V單元的輸入（點線箭頭））。因此， 在本發(fā)明想法的擴展版本中，雙耳可懂度預(yù)測模塊將部分或所有有噪聲的傳聲器信號連同 關(guān)于施加到每一 HA中的運些信號的信號處理的信息用作輸入。該信息（由信號pri，p打表示） 例如可W是波束形成器的濾波器權(quán)重（作為頻率的函數(shù)）、由單通道降噪濾波器施加的增 益/抑制（作為頻率的函數(shù))等，如圖5中所示。相較于圖1的基本系統(tǒng)，更多的信號需要無線 通信（圖5中的另外的虛線）。顯然，在圖1的相對簡單的系統(tǒng)和圖5的更復雜的系統(tǒng)"之阿'的 系統(tǒng)是可能的。
[0134] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的雙耳聽力系統(tǒng)的左聽力裝置的實施例。圖6的左聽力裝置 實施例皿1與結(jié)合圖5所示和所述的相當。區(qū)別在于a)代替2個傳聲器，圖6的左聽力裝置皿1 包括Μ個輸入單元(如傳聲器），其中2,每一輸入單元適于從環(huán)境拾取聲音xi,i,…，ΧΜ,ι并 將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號，運些電信號連同經(jīng)通信鏈路從雙耳聽力系統(tǒng)的右聽力裝置HDr 接收的電輸入信號Χ1,Τ，···，ΧΜ,Τ-起輸入給信號處理單元SPU和雙耳語音可懂度預(yù)測單元 BIN-SI。另一區(qū)別在于b)信號處理單元SPU包括用于提供目標信號的噪聲降低的估計量的 多輸入降噪系統(tǒng)(包括波束形成器濾波器BF和單通道降噪單元SC-NR)，及包括用于將另外 的處理算法應(yīng)用于目標信號的噪聲降低的估計量的另一處理單元FP，例如包括根據(jù)用戶的 需要應(yīng)用隨電平和頻率而變的增益等，W提供所得的輸出信號yi。所提及的算法可受來自 雙耳語音可懂度預(yù)測單元BIN-SI的控制信號pcnti的影響W提供優(yōu)化的組合雙耳語音可懂 度。同樣，信號處理單元中當前應(yīng)用的處理算法的特征可經(jīng)信號pri傳給雙耳語音可懂度預(yù) 測單元BIN-SI并用于產(chǎn)生處理控制信號pcnti(和pcntr)。
[0135] 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。
[0136] 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"禪合"到另一元件時，可W是直接連接或禪合到其他元件，也可W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。
[0137] 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。
[0138] 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，W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。
[0139] 因而，本發(fā)明的范圍應(yīng)依據(jù)權(quán)利要求進行判斷。
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【主權(quán)項】
1. 一種包括左和右聽力裝置的雙耳聽力系統(tǒng)，左和右聽力裝置適于位于用戶的左和右 耳之處或之中或者適于完全或部分植入在用戶頭部中，左和右聽力裝置中的每一個包括： a) 多個輸入單元IU，i = 1，…，M，M大于或等于2，每一輸入單元配置成提供表示在第i個 輸入單元處接收的聲音的時變電輸入信號Xl(t)，t表示時間，所述電輸入信號 Xl(t)包括目 標信號分量Si(t)和噪聲信號分量Vi(t)，目標信號分量源自目標信號源； b) 用于處理所述電輸入信號并提供處理后的信號y(t)的可配置信號處理單元； c) 輸出單元，用于基于來自信號處理單元的處理后的信號產(chǎn)生配置成可由用戶感知為 聲音的輸出刺激； d) 收發(fā)器電路，用于使能在左和右聽力裝置之間建立通信鏈路并在其間交換信息，其 中雙耳聽力系統(tǒng)還包括： e) 雙耳語音可懂度預(yù)測單元，用于在用戶暴露于輸出刺激時，基于來自相應(yīng)的左和右 聽力裝置的信號處理單元的處理后的信號yl(t)，yr(t)提供預(yù)測的語音可懂度的雙耳SI估 量； 其中左和右聽力裝置的可配置信號處理單元適于基于雙耳SI估量控制相應(yīng)電輸入信 號的處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耳聽力系統(tǒng)，配置成提供左和右聽力裝置的處理后的信號yi (t)，yr(t)和/或一個或多個電輸入信號Xi,i(t)，xi,r(t)，i = l，2,…，M在多個頻帶和多個時 刻的時頻表示Yi(k，m)，Yr(k，m)，Xi,i(k，m)，Xi, r(k，m)，k為頻帶指數(shù)，m為時間指數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中雙耳語音可懂度預(yù)測單元位于左和右聽 力裝置的第一聽力裝置中。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耳聽力系統(tǒng)，包括輔助裝置，其中所述雙耳語音可懂度預(yù)測 單元位于輔助裝置中，左和右聽力裝置及輔助裝置中的每一個包括相應(yīng)的天線和收發(fā)器電 路，用于使能在輔助裝置及左和右聽力裝置之間建立通信鏈路和交換信息。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括聽力損失 模型單元，用于對用戶的聽力損失建模以分別基于處理后的信號 yi(t)和yr(t)提供HL修正 的信號y'i(t)和y'r(t)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中聽力損失模型單元配置成向相應(yīng)的左和 右聽力裝置的處理后的信號yi(t)，yr(t)添加不相關(guān)的噪聲以提供HL修正的信號y'Kt)和 y' r(t)，不相關(guān)的噪聲根據(jù)用戶的隨頻率而變的聽力損失進行譜成形。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括協(xié)方差估 計單元，配置成對所涉及信號的每一頻帶分別提供耳間目標和噪聲協(xié)方差矩陣匕仏，!!!)和C v (k，m)的估計量。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括波束形成 單元，用于分別提供每一頻帶和時刻的、包括通常復值的波束形成器權(quán)重wi(k，m)和w r(k，m) 的SNR最佳波束形成器的相應(yīng)估計量。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括擾動單元， 用于將抖動應(yīng)用于SNR最佳波束形成器權(quán)重 W1(k，m)和wr(k，m)以提供相應(yīng)的抖動波束形成 器權(quán)重 Wj(k, m)和 Wr(k, m)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括波束形成 器濾波器，其中左和右聽力裝置的處理后的信號yi(t)和y r(t)分別使用相應(yīng)的SNR最佳波束 形成器權(quán)重wi(k，m)和wr(k，m)或者相應(yīng)的抖動波束形成器權(quán)重兩(k,m)和?k,ni)進行 濾波以提供計算為時間和頻率的函數(shù)的、估計的信噪比snr(k，m)。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括用于基 于估計的隨時間頻率而變的信噪比snr(k，m)提供合成SI估量的語音可懂度預(yù)測單元。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中合成SI估量還基于耳間目標和噪聲協(xié) 方差矩陣匕仏，!!!)和Cv(k，m)的估計量。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中雙耳語音可懂度預(yù)測單元包括處理控制 單元，用于基于雙耳或合成SI估量提供相應(yīng)的處理控制信號以控制左和右聽力裝置的可配 置信號處理單元中的相應(yīng)電輸入信號的處理。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中雙耳語音可懂度預(yù)測單元配置成基于左 和右聽力裝置的處理后的信號yi(t)和yr(t)及左和右聽力裝置的一個或多個電輸入信號 …，Μ和/或關(guān)于當前應(yīng)用于左和右聽力裝置的信號處理單元的電 輸入信號的處理的信息提供雙耳或合成SI估量。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中關(guān)于當前應(yīng)用于左和右聽力裝置的信 號處理單元的電輸入信號的處理的信息包括關(guān)于下述方面的一個或多個信息:a)波束形成 器的作為頻率的函數(shù)的濾波器權(quán)重;b)由單通道降噪濾波器施加的作為頻率的函數(shù)的增 益/抑制;c)由放大/動態(tài)范圍壓縮系統(tǒng)施加的作為頻率的函數(shù)的增益。16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耳聽力系統(tǒng)，其中左和右聽力裝置包括助聽器、頭戴式耳 機、耳麥、耳朵保護裝置或其組合。
【文檔編號】H04R25/00GK105872923SQ201610084850
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月14日
【發(fā)明人】J·延森, A·H·安德森, J·M·德哈恩
【申請人】奧迪康有限公司