對助聽器探測到的聲音進行方位性測定的系統及方法
2023-05-03 22:42:36
專利名稱：對助聽器探測到的聲音進行方位性測定的系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種對助聽器探測到的聲音進行方位性測定的系統及方法，尤其涉及一種改善耳背式(BTE)，耳內式(ITE)，或者深耳道式(CIC)助聽器等聽力設備的整個全頻帶寬的方位性測定的系統和方法。
背景技術：
總體上目前的助聽器都使用一方位性系統來測定由助聽器上的麥克風檢測到的聲音的方位性。通常，通過利用位於每一個助聽器上的兩個麥克風測定該方位性，上述兩個麥克風間隔大約1釐米的短距離。被記錄聲音由麥克風轉化成第一和第二電信號，並對兩者進行比較。第一和第二電信號之間的差異是聲源位置的函數，因此，該差異被用來選擇位於助聽器處理器中的一適當方位性程序。
舉例說，歐洲專利NO.EP1174003披露了一用於助聽器的可編程的多模式、多麥克風系統。該系統允許用戶在大量不同的模式或程序，比如全向模式，雙麥克風方向模式，單麥克風方向模式及混合麥克風和電話線圈(tele-coil)模式中進行選擇。
進一步的國際專利申請NO.WO01/54451中披露了一方向麥克風集合，包括一個助聽器上的一前麥克風和一後麥克風，並包括一處理器，基於從前後麥克風中收到的聲音來產生一方向麥克風輸出信號。
另外，美國專利NO.US6778674披露了一助聽設備，包括第一麥克風，第二麥克風和用於輸出響應聲源位置的處理後的信號的電路。
上述專利文獻都被下面的說明書引為參考，它們都沒有意識到和/或解決因低頻波長的長度比兩個方位性麥克風之間的距離長的事實而帶來的問題。通常，一個助聽器上的兩個方位性麥克風之間的距離大約為1釐米。尤其在這類情況下，記錄在每個方位性麥克風的低頻信號(舉例來說小於1000赫茲，比如500赫茲)基本上是相同的，而且因為方位性是基於兩個方位性麥克風信號的差異決定的，所以計算出的方位性主要基於聲音的高頻部分。這個問題很顯然可以通過引入一頻率依賴的增益來放大低頻差分信號來解決，然而，這樣通常就會導致了噪聲的放大，這是不希望的。因此現有技術中的低頻信號方位性的測定方法是不能令人滿意的。
發明內容
本發明的目的是提供一種對助聽器探測到的聲音進行方位性測定的系統及方法，其可以增加低頻聲音信號的精度。
本發明的一個獨特優點是提供了一種可以在助聽器上實施的，沒有顯著提高生產成本並能避免放大低頻噪音的解決方案。
本發明的一個獨特優點是提供了一種只需最小通訊要求的收發系統，因為該通訊不需要傳輸一全波段信號。
上述目的、優點和特徵以及可以從下面的詳細說明中明顯得出的大量其他目的、優點和特徵，可以通過本發明的第一方面來實現一種測定聲音方位性的系統，包括一被放置在用戶頭部的一側的第一聲設備，其具有把所述聲音轉化為第一電信號的第一麥克風單元，被放置在用戶頭部的另一側的第二聲設備，其具有把所述聲音轉化為第二電信號的第二麥克風單元，一收發器單元，用來交聯上述第一和第二聲設備且把上述第二電信號傳輸到上述第一聲設備，其中，所述第一聲設備進一步包括第一比較器，比較所述第一和第二電信號並從所述比較中產生第一方位性信號，及第一信號處理單元，根據所述第一方位性信號來處理所述第一電信號，和第一揚聲器單元，把所述處理後的第一電信號轉化成第一處理後聲信號。
本文中的術語「聲設備」可以是一助聽器，聽力設備，聽力器械及其他類似物，或頭戴式耳機，頭戴式聽筒或其類似物。
本文中的術語「第一「和」第二「完全是用來區別設備的，等同於，設備A和設備B。這不應該解釋成有時間限制的，即第一聲設備在時間上沒有早於第二聲設備，相反次序的同樣也包括在本發明的內容中。
如本發明第一方面所述的收發器單元可以進一步用來把上述第一電信號傳輸到上述第二聲設備，上述第二聲設備可以進一步包括第二比較器，比較所述第一和第二電信號並從所述比較中產生第二方位性信號，及第二信號處理單元，根據所述第二方位性信號來處理所述第二電信號，和第二揚聲器單元，把所述處理後的第二電信號轉化成第二處理後聲信號。因此每一個聲設備都能獨立地測定低頻和高頻段的方位性。
如本發明第一方面所述的第一麥克風單元可以進一步包括第一和第二麥克風，來把上述聲信號轉化成第一和第二電聲信號。第一聲單元進一步包括第一濾波器單元來交聯所述第一和第二麥克風和所述收發器單元，並把所述第一和第二電聲信號過濾成第一和第二高頻電聲信號和包含第一低頻電聲信號的第一電信號。因此第一電信號可以包括記錄在用戶頭部一側的第一聲設備中的第一或第二麥克風中並被傳輸到用戶頭部另一側的第二聲設備的低頻聲信號，因此用於確定聲音方位性的麥克風之間的距離增長到用戶頭部的寬度。該系統顯著改善了低頻聲信號的方位性測定，因為當由間距為頭長度(1KHz以下的頻率具有大於34釐米的波長)的麥克風接收時，由間隔1釐米的麥克風接收到的低頻信號的差異會顯著增加。
相似地，第二麥克風單元包括第三和第四麥克風，來把所述聲信號轉化為第三和第四電聲信號。第二聲單元進一步包括第二濾波器單元來交聯所述第三和第四麥克風和所述收發器單元，並把所述第三和第四電聲信號過濾成第三和第四高頻電聲信號和包含第二低頻電聲信號的所述第二電信號。如前述，測定麥克風之間的距離增長到第一和第二聲設備之間的距離，因此可以改善低頻聲信號的方位性測定。
事實上，第一和/或第二麥克風單元可以包括一系列麥克風來把聲音轉化成一系列的電聲信號並且把這一系列的電聲信號相互交換。
如本發明第一方面所述的第一比較器可以進一步來比較所述第一和第二高頻電聲信號以產生第一高頻方位性信號。第二比較器進一步用來比較所述第三和第四高頻電聲信號以產生第二高頻方位性信號。因此第一和第二聲設備可以基於由兩個聲設備接收的低頻信號產生第一方位性信號和基於由一個聲設備接收的高頻信號產生另一方位性信號。
因此系統可以基於用戶頭部兩側的麥克風進行低頻方位性測定，同時也可以基於同一聲設備上的麥克風進行高頻方位性測定。因此該系統特別有利，因為它提高了用於低頻信號方位性測定的麥克風之間的距離，這樣可以減少頻率依賴的增益，因此就減少了低頻噪聲的放大。
如本發明第一方面所述的收發器單元包括所述第一聲設備中的第一收發器元件和所述第二聲設備中的第二收發器元件。進一步，第一和第二收發器元件通過無線通道，如已有的電磁耦合進行傳輸。上述無線通道包括任何本領域技術人員所熟知的調頻模式。在本發明的一個特定實施例中，該無線通道由感應耦合構成。進一步，該第一和第二收發器元件相互是成對的，使得保證第一和第二收發器元件之間的傳輸可以在不被鄰近的其他聲設備打擾的情況下操作。本領域的技術領域可以顯而易見地明白第一和第二收發器單元可以進一步用來在電磁源和聲設備之間無線傳輸，這類電磁源可以是行動電話，FM無線信號和藍牙裝置。
如本發明第一方面所述的第一和第二收發器元件可以進一步包括一採樣單元來採樣轉化前的第一和第二低頻電聲信號，並用來解樣接收後的第一和第二低頻電聲信號。因此第一和第二聲設備之間可以在不對傳輸通道造成顯著負擔的情況下傳輸。
如本發明第一方面所述的第一和第二信號處理單元可以進一步來控制頻率響應，時延及第一和第二電信號的增益。該第一和第二信號處理單元確保聲設備的用戶可以聽到聲音，舉例說，補償過聽力損失的聲音。
上述目的、優點和特徵以及可以從下面的詳細說明中明顯得出的大量其他目的、優點和特徵，可以通過本發明的第二方面來實現一種對聽力設備探測到的聲音進行方位性測定的方法，包括(a)通過第一聲設備把聲音轉化為第一電信號，(b)通過第二聲設備把所述聲音轉化為第二電信號，(c)通過收發器系統把上述第二電信號傳送到上述第一聲設備，(d)由上述第一聲設備從上述第一和第二電信號的比較結果測定第一方位性信號，(e)由上述第一聲設備按照上述第一方位性信號處理上述第一電信號。
如本發明的第二方面所述的方法提供了一種關聯產生在用戶助聽器任一側的第一和第二電信號的改進的方位性測定方法。
如本發明的第二方面所述的方法可以和如本發明第一方面所述的系統的任何特徵相結合。
本發明的上述及其他目的、特徵和優點將通過下述對本發明的優選實施例的說明性及非限制性的詳細描述結合如下附圖來體現圖1顯示了在每側耳朵後分別放有第一和第二助聽器的用戶；圖2顯示了本發明實施例1的一種測定聲音方位性系統的方框圖。
具體實施例方式
通過對下述各種實施例的描述，並結合附圖來說明本發明的實施方式。其他實施例可以進行各種結構和功能的變化，而且這些變化都落入本發明的範圍中。
圖1顯示了用戶100的頭部圖，其具有第一耳朵102和第二耳朵104，每個耳朵後面分別安有第一助聽器106和第二助聽器108。該第一助聽器106包括第一麥克風110和第二麥克風112，該第二助聽器108包括第三麥克風114和第四麥克風116。該第一和第二麥克風110和112把聲音轉化成第一和第二電聲信號，然後經過高通濾波分別得到第一和第二高頻聲信號。第一和第二高頻聲信號兩者進行比較，產生第一方位性信號。相似地，該第三和第四麥克風114和116把所述聲音轉化成第三和第四電聲信號，然後就經過高通濾波分別獲得第三和第四高頻聲信號。第三和第四高頻聲信號兩者進行比較以產生第二方位性信號。
另外，對於這些方位性信號，該第一助聽器106進一步包括了第一低通濾波器來過濾第一或第二電聲信號得到第一低頻聲信號，該第二助聽器108進一步包括了第二低通濾波器來過濾第三或第四電聲信號得到第二低頻聲信號。該第一和第二低頻聲信號接著在第一和第二助聽器106，108之間交換，每個助聽器對該第一和第二低頻聲信號進行比較，然後從中都得到一個進一步的方位性信號。
圖2顯示了一個由附圖標記200代表的整個系統，包括分別為202，204的第一和第二聲設備。該系統可以實施在如助聽器，頭戴式耳機，頭戴式聽筒等各類聽力設備及相似裝置上。
第一聲設備202包括第一麥克風110和第二麥克風112，每個麥克風連向濾波器206，208和一濾波器組210。進來的聲音由第一和第二麥克風110，112轉化，任何一個或兩個來自第一和/或第二麥克風110，112的經轉化的聲音被傳輸到濾波器組210和放大器212處進行聲信號處理，接著再傳輸到揚聲器214中。濾波器組210和放大器212由處理器216進行控制以便，比如根據用戶的聽力下降程度來調整接收到的聲信號。濾波器組210、放大器212和處理器216可以由一數位訊號處理單元來實現。
濾波器206把接收到的信號分離成一高頻聲信號HF2和一低頻聲信號LF2，同樣，濾波器208把接收到的信號分離成一高頻聲信號HF1和一低頻聲信號LF1。該高頻信號HF1和HF2經比較器218比較後，產生一高頻方位性信號進入處理器216。處理器216利用該高頻方位性信號來為濾波器組210和/或放大器212選擇一合適的設置或程序。其中的一個低頻信號，如圖2所示的LF1，被輸入到收發元件220中，其傳輸LF1到第二聲設備204中並從第二聲設備204中接收低頻信號LF3。低頻信號LF3和LF2經比較器222比較後，產生一低頻方位性信號進入處理器216。處理器216進一步利用該低頻方位性信號來為濾波器組210和/或放大器212選擇一合適的設置或程序。
同理，第二聲設備204包括濾波器組224，和聲音放大器226來處理由第三和第四麥克風114，116轉化的聲音，以及把處理後的聲信號輸出給用戶的揚聲器228。第二聲設備204進一步包括控制濾波器組224和放大器226的230。
圖2所示的第三和第四麥克風114，116是和濾波器組224相連的，然而，在另外可選的實施方案中，只有麥克風114，116中的一個是和濾波器組224相連的。
該第三和第四麥克風114，116進一步和濾波器232，234相連。濾波器232把接收到的信號分離成一高頻聲信號HF3和一低頻聲信號LF3，同樣，濾波器234把接收到的信號分離成一高頻聲信號HF4和一低頻聲信號LF4。該高頻信號HF3和HF4經比較器236比較後，產生一高頻方位性信號進入處理器230。處理器230利用該高頻方位性信號來為濾波器組224和/或放大器226選擇一合適的設置或程序。其中的一個低頻信號，如圖2所示的LF3，被輸入到一收發元件238中，其傳輸LF3到第一聲設備202中並從第一聲設備202中接收一低頻信號LF1。低頻信號LF1和LF4經比較器240比較後，產生一低頻方位性信號進入處理器230。處理器230進一步利用該低頻方位性信號來為濾波器組224和/或放大器226選擇一合適的設置或程序。
因此如本發明的實施例1所述的系統200提供了一種對放置在用戶任一側的麥克風單元檢測到的聲信號進行的改進的方向性測定。
系統200的其中一個先決條件是上述兩個收發元件220，238能以低延時來傳輸並接收低頻信號LF1，LF3。對記錄在一頭部和軀幹的模擬器(HATS)上的演說信號的初步研究表明如果大於500赫茲的頻率信號進入雙耳和低於500赫茲的頻率信號進入單耳(也就是說，同樣的信號進入兩邊耳朵)，定位效果可以繼續保持。對上述記錄的演說信號的聽力測試也表明低頻信號可以比高頻信號延時超過將近20毫秒。
舉例來說，只有超過500赫茲的低頻信號需要在兩耳中傳輸，全波段信號可以進行低通過濾，由1000赫茲的採樣頻率進行亞採樣，因此只有具有1000赫茲的採樣頻率的信號需要在兩耳中傳輸。不易注意到的20毫秒的延時因此可以允許1000赫茲的16採樣的數據包傳輸。
權利要求
1.一種測定聲音方位性的系統，包括一被放置在用戶頭部的一側的第一聲設備，其具有把所述聲音轉化為第一電信號的第一麥克風單元，被放置在用戶頭部的另一側的第二聲設備，其具有把所述聲音轉化為第二電信號的第二麥克風單元，一收發器單元，用來交聯上述第一和第二聲設備且把上述第二電信號傳輸到上述第一聲設備，其中，所述第一聲設備進一步包括第一比較器，比較所述第一和第二電信號並從所述比較中產生第一方位性信號，及第一信號處理單元，根據所述第一方位性信號來處理所述第一電信號，和第一揚聲器單元，把所述處理後的第一電信號轉化成第一處理後聲信號。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述收發器單元可以進一步用來把上述第一電信號傳輸到上述第二聲設備，上述第二聲設備可以進一步包括第二比較器，比較所述第一和第二電信號並從所述比較中產生第二方位性信號，及第二信號處理單元，根據所述第二方位性信號來處理所述第二電信號，和第二揚聲器單元，把所述處理後的第二電信號轉化成第二處理後聲信號。
3.如權利要求1或2所述的系統，其中所述第一麥克風單元可以進一步包括第一和第二麥克風，來把上述聲信號轉化成第一和第二電聲信號。
4.如權利要求3所述的系統，其中所述第一聲單元進一步包括第一濾波器單元來交聯所述第一和第二麥克風和所述收發器單元，並把所述第一和第二電聲信號過濾成第一和第二高頻電聲信號和包含第一低頻電聲信號的所述第一電信號。
5.如權利要求1至4中任一項所述的系統，其中所述第二麥克風單元包括第三和第四麥克風，來把所述聲信號轉化為第三和第四電聲信號。
6.如權利要求5所述的系統，其中所述第二聲單元進一步包括第二濾波器單元來交聯所述第三和第四麥克風和所述收發器單元，並把所述第三和第四電聲信號過濾成第三和第四高頻電聲信號和包含第二低頻電聲信號的所述第二電信號。
7.如權利要求4至6中任一項所述的系統，其中所述第一比較器進一步用來比較所述第一和第二高頻電聲信號以產生第一高頻方位性信號。
8.如權利要求6至7中任一項所述的系統，其中所述第二比較器進一步用來比較所述第三和第四高頻電聲信號以產生第二高頻方位性信號。
9.如權利要求1至8中任一項所述的系統，其中所述收發器單元包括所述第一聲設備中的第一收發器元件和所述第二聲設備中的第二收發器元件。
10.如權利要求9所述的系統，其中所述第一和第二收發器元件通過無線通道，如已有的電磁耦合進行傳輸。
11.如權利要求2至10中任一項所述的系統，其中所述第一和第二信號處理單元進一步用來控制頻率響應，延時及第一和第二電信號的增益。
12.一種對聽力設備探測到的聲音進行方位性測定的方法，包括(a)通過第一聲設備把聲音轉化為第一電信號，(b)通過第二聲設備把所述聲音轉化為第二電信號，(c)通過收發器系統把上述第二電信號傳送到上述第一聲設備，(d)由上述第一聲設備從上述第一和第二電信號的比較結果測定第一方位性信號，(e)由上述第一聲設備按照上述第一方位性信號處理上述第一電信號。
全文摘要
本發明涉及一種測定聲音方位性的系統(200)。該系統(200)包括第一聲設備(202)，其被放置在用戶頭部(100)的一側，具有第一麥克風單元(110，112)來把所述聲音轉化為第一電信號，第二聲設備(204)，其被放置在用戶頭部的另一側，具有第二麥克風單元(116，118)來把所述聲音轉化為第二電信號，收發器單元(220，238)來交聯上述第一和第二聲設備且把上述第二電信號傳輸到上述第一聲設備(202)。其中所述第一聲設備(202)進一步包括第一比較器(222)，來比較所述第一和第二電信號並從所述比較結果中產生第一方位性信號。
文檔編號H04R25/00GK1832636SQ200610057860
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月1日 優先權日2005年3月1日
發明者烏爾裡克·凱姆斯, 麥可·S·彼澤森 申請人:奧迪康有限公司