包括傳聲器控制系統的聽力裝置的製作方法
2023-05-25 04:04:11
本申請涉及聽力裝置如助聽器。本發明尤其涉及包括輸入系統(如包括傳聲器系統)的耳內接收器式(RITE)聽力裝置，所述輸入系統包括多個(兩個以上)輸入變換器(如傳聲器)，其中至少第一輸入變換器(如傳聲器)適於位於距第二輸入變換器一定距離處，如位於用戶耳朵(耳廓)處或後面(或者別處)，及其中第二輸入變換器(如傳聲器)適於位於用戶耳道處或耳道中。
背景技術：
對於助聽器用戶，廣為人知的問題在於，如果增益太高和/或如果耳模中的通風開口太大，來自耳道的聲反饋將導致助聽器嘯叫。補償聽力損失需要的增益越大，通風口(或有效通風口面積)必須越小以避免嘯叫；及對於嚴重的聽力損失，甚至耳模(沒有任何特意設計的通風口)和耳道之間的洩漏也將導致嘯叫。
具有耳後傳聲器的助聽器可實現最高的增益，因為傳聲器距耳道和耳模中的通風口的距離相對較大。但是，對於具有嚴重聽力損失而需要高增益的用戶，很難在耳模中實現足夠的通風(在具有可接受的嘯聲風險情形下)。
抗反饋系統可設計來抵消或衰減聲反饋。這樣的抗反饋系統(或反饋抵消系統)通常包括某類嘯聲或單音檢測，並可通過在嘯聲檢測的情形下抑制增益而起作用。有時，外部聲音被錯誤地識別為反饋嘯聲，然後被無意抑制。例如這可在音樂情形下出現(並令聽者煩惱)。
EP2843971A1公開了一種助聽器裝置，包括：提供通風的「開放驗配」、設置在耳道中的接收器、包括與接收器同側設置在耳道中的兩個傳聲器的定向傳聲器系統、及用於基於兩個傳聲器檢測到的聲音信號抵消聲反饋的裝置。從而可實現改善的反饋減少，同時使相當大的增益能施加到輸入信號。
EP2947898A1公開了一種聽力裝置，包括分別位於耳後和耳道中的第一和第二輸入變換器及位於耳道中的輸出變換器，及用於處理來自第一和第二輸入變換器的第一和第二電信號的信號處理單元，包括確定它們相應的電平及其間的電平差及根據第一和/或第二電信號及其電平差提供輸出信號。
技術實現要素：
本發明提出用於減少或處理從如位於耳道中的接收器(揚聲器)到輸入系統(如傳聲器系統)的聲反饋的方案。本發明的實施例提供助聽器，其具有位於耳朵處或耳後的一個或多個傳聲器及位於耳道處或耳道中的一個或多個傳聲器和揚聲器。在實施例中，該助聽器具有兩個傳聲器，一個位於耳朵處或耳後，一個位於耳道處或耳道中。在實施例中，該助聽器具有三個傳聲器，兩個位於耳朵處或耳後，一個位於耳道處或耳道中。
本發明例如可用在如助聽器的應用中，尤其是包括適於位於用戶耳道處或耳道中的第二輸入變換器及位於用戶身體的別處的(一個或多個)第一輸入變換器的助聽器，第一輸入變換器例如在適於位於用戶耳朵處或後面的BTE部分中。
本申請的目標在於減少聽力裝置中的聲反饋(如減少聲反饋的影響)。具體地，本發明的目標在於在所謂的開放驗配中減少反饋，如在包括適於完全或部分位於用戶耳道中的部分(在此稱為ITE部分)的聽力裝置中，其中ITE部分不提供朝向耳道壁的密封(例如因為其展現敞形結構，如因為其包括開口圓頂結構(或者具有相當低的堵塞效應的敞形結構)以引導ITE部分置放在耳道中)。本發明的另一目標在於在包括耳模的聽力裝置中減少反饋，耳模用於使相當大的聲壓級能傳到用戶(如具有嚴重到深度聽力損失的用戶)的耳膜。
根據本發明，提供一種聽力裝置如助聽器或頭戴式耳機。該聽力裝置包括位於用戶耳道處或耳道中的(至少一)傳聲器，如在揚聲器單元(也位於耳道中)之中或者與其一起；及位於耳後的(至少一)傳聲器，如在聽力裝置的BTE(耳後)部分之中。在本申請中，這樣的類型(耳道處或耳道中具有一個傳聲器及耳朵處或耳後具有一個傳聲器)稱為M2RITE(用於指在耳內接收器式(RITE)聽力裝置中存在2個傳聲器(M2)，處於聲學上不同位置)。這導致第一和第二傳聲器之間具有如35-60mm的相對大的距離(例如參見圖5B)。這是相較常規的BTE、RITE和ITE(耳內)型聽力裝置(包括聽力裝置BTE部分的殼體上/中彼此相鄰的兩個傳聲器)的7-14mm傳聲器間距離(例如參見圖5A)而言。這導致從耳道中的揚聲器到M2RITE型聽力裝置的兩個單個傳聲器(參見圖5B的IT1、IT2)的聲反饋的差大。在常規BTE或RITE型聽力裝置中，到兩個傳聲器(參見圖5A的ITf,ITr)的反饋通路類似，但在M2RITE型聽力裝置中，到位於BTE部分中的(第一)傳聲器(圖5B中的IT1，相對遠離揚聲器)的反饋比到位於耳道中的(第二)傳聲器(圖5B中的IT2，相對靠近揚聲器)的反饋約低15-25dB。在實施例中，M2RITE型聽力裝置(如助聽器)包含兩個輸入變換器(如傳聲器)，一個位於用戶耳道中或耳道處，另一個位於用戶身體的別處如用戶耳朵處(用戶耳朵(耳廓)後面)，例如參見圖5B、5C和6。在實施例中，(如M2RITE型的)聽力裝置配置成使得兩個輸入變換器在聽力裝置在正常工作狀態安裝在用戶耳朵處時沿實質上水平的線定位(例如參見圖5C中的輸入變換器IN1、IN2和(水平雙箭頭虛)線OL)。這具有有助於來自輸入變換器的電輸入信號在適當(如水平)方向如用戶的「視向」波束成形的優點。圖5D示出了在耳後具有兩個傳聲器及在耳道處具有一個傳聲器的另一實施例。
從位於耳道中的接收器(揚聲器)到位於耳道中和耳朵處或耳後的輸入變換器(如傳聲器)的聲反饋將處於(聲學)近場範圍。
助聽器中的聲(或機械)反饋可導致不受歡迎的嘯叫或嘯聲。該反饋通常通過動態反饋抵消(DFC)系統(也稱為(自適應或聲)反饋抵消(或抑制)系統(如縮寫為AFB系統或AFC系統))抵消或減少。反饋抵消系統試圖估計反饋通路然後添加反相的信號以抵消反饋(例如通過將反饋估計信號從電輸入信號減去)。
作為備選或另外，例如如果DFC系統不能處理該反饋，或者在DFC系統正適應新的反饋通路時，或者如果DFC系統不可用/不活動，反饋減少系統可通過降低特定(易遭反饋的)頻帶中的增益而起作用。術語「反饋管理器」FBM用於降低增益的系統，以避免聲反饋，例如基於在給定頻帶將要施加的預定最大增益(IGmaxpd(f))，該預定增益例如在聽力裝置使用之前確定。「在線反饋管理器」OFBM指，如果反饋通路被改變，例如如果手或電話被耳朵保持，實時(即聽力裝置正常使用期間)調節在給定頻帶將要施加的(最大)增益的系統。這樣的系統例如在WO2008151970A1中描述。
FBM/OFBM系統的不合需要的副作用在於用戶未(一直)獲得想要的聲音放大。
總的來說，提供一種聽力裝置，其中第一和第二輸入變換器位於用戶頭上以使得從輸出變換器到第一和第二輸入變換器的反饋的電平差高於預定最小電平，如高於10dB，如高於15dB，如高於20dB。在實施例中，根據本發明的聽力裝置如助聽器具有至少兩個輸入變換器(如傳聲器)，其放在耳朵中或附近的位置，且來自耳道的聲反饋在兩個傳聲器位置處大大不同(例如至少10dB，如至少15dB，或者至少差15dB)。
置放傳聲器的一種方法是將一傳聲器定位在耳道中，及將一傳聲器定位在耳後。在這樣的構造中，耳後傳聲器將經歷比耳道中的傳聲器低高達25dB的反饋(來自位於耳道中的揚聲器)。
這兩個傳聲器位置的備選原因是：位於耳道中的傳聲器對於以自然方式拾取外部聲音是理想的，其確保聲源的自然定位。一起工作的兩個傳聲器可用於空間聲音處理以強調來自特定方向的聲音。耳後傳聲器獨自對因低聲反饋而使能高增益有效。
通常，在反饋穩定的情形下，DFC系統擅於減少反饋。然而，反饋通路一變化，由於從揚聲器到環境(因而到傳聲器)的洩漏的變化，例如由於用戶的頜骨運動(如咀嚼)或者用戶將手放在耳朵附近(如連同電話)，DFC系統需要在反饋可被再次正確地減少之前針對新的情形進行調節，這需要一定時間。在該時間期間，計算的反饋估計量是錯誤的，不能正確地校正反饋增益。用於個別地控制施加到傳聲器的增益(權重)的動態傳聲器控制方案可有利地用於消除這樣的反饋通路正變化的情形。
總的來說，本發明中提出的動態傳聲器控制方案可用於根據第一和/或第二電輸入信號(分別來自第一和第二輸入變換器如傳聲器)的當前增益裕度控制施加到來自第一和第二輸入變換器的第一和第二電輸入信號的權重，從而使嘯叫的風險最小化(同時仍向用戶提供請求的增益)，及在反饋情形允許時使來自位於耳道處或耳道中的(第二)輸入變換器的(第二)電輸入信號優先。該方案可在具有或沒有反饋抵消系統的情形下使用。
包括反饋檢測器的聽力裝置
在本申請的一方面，本申請的目標由一種聽力裝置如助聽器實現，其適於至少部分設置在用戶頭部上或者至少部分植入在用戶頭部中，該聽力裝置包括：
-用於提供表示聲音的多個電輸入信號的輸入單元，所述輸入單元包括
--用於從環境拾取聲音信號並提供第一電輸入信號的第一輸入變換器，所述第一輸入變換器位於用戶的頭部上如耳朵處或耳後；
--用於從環境拾取聲音信號並提供第二電輸入信號的第二輸入變換器，所述第二輸入變換器位於用戶耳道處或耳道中；
-信號處理單元，其基於第一和第二電輸入信號中的一個或多個提供處理後的信號，所述信號處理單元包括：
--加權或波束形成單元，用於通過將相應的第一和第二權重施加到第一和第二電輸入信號並將加權的第一和第二電輸入信號或源自其的信號組合為加權或波束成形信號而提供加權或波束成形信號；及
--連接到所述加權或波束形成單元並提供處理後的信號的聽力損失處理單元，其中所述聽力損失處理單元配置成確定當前隨電平和頻率而變的目標增益；及
-輸出單元，包括用於將所述處理後的信號或者源自其的信號轉換為可由用戶感知為聲音的刺激的輸出變換器；
所述聽力裝置還包括：
-反饋檢測單元，用於提供從輸出變換器到第一和/或第二輸入變換器的反饋的當前電平或者其間的差的度量，稱為反饋度量；及
-輸入信號權重控制單元，配置成根據當前反饋電平的所述度量及所述當前隨電平和頻率而變的目標增益控制或影響施加到第一和第二電輸入信號的第一和第二權重。
這具有在耳道處或耳道中包括輸入變換器的聽力裝置中提供反饋的魯棒處理的優點。
從輸出變換器到第二輸入變換器的當前反饋的度量(如其電平)稱為反饋度量。
在實施例中，反饋度量實施為二元值(如0或1)。在實施例中，反饋度量實施為相對度量(如0和1之間)。
在實施例中，反饋度量用於聽力裝置的反饋抵消系統和/或放大系統。
在本申請中，術語「反饋檢測單元」用於指提供從輸出變換器到第一和/或第二輸入變換器的當前反饋的度量(如其(可能隨寬帶或頻率而變的)電平)(或其間的差)的裝置。在實施例中，「反饋檢測單元」形成反饋抵消系統的一部分(使得反饋度量由反饋抵消系統的反饋估計單元(如自適應濾波器)提供)。在實施例中，「反饋檢測單元」是除反饋抵消系統之外的單獨的單元。在實施例中，「反饋檢測單元」和反饋抵消系統的反饋估計單元均向輸入信號權重控制單元提供輸入以確定適當的第一和第二權重。在實施例中，「反饋檢測單元」是單獨的獨自負責輸入信號權重控制單元的反饋輸入的單元(例如反饋抵消系統不存在或不活動的情形)。在實施例中，反饋檢測單元配置成提供從輸出變換器到第一和/或第二輸入變換器的當前反饋通路的估計量(如其脈衝響應或其頻率響應)。
在實施例中，聲音從第二到第一輸入變換器的聲傳播通路的衰減針對近場中的聲源進行確定，例如來自聽力裝置的輸出變換器的由耳膜反射並通過耳道洩漏到第二輸入變換器。在實施例中，輸出變換器(或自輸出變換器的出口)和第二輸入變換器之間的傳播距離小於0.05m，如小於0.03m，如小於0.02m，如小於0.015m。在實施例中，第二輸入變換器和第一輸入變換器之間的傳播距離小於0.3m，如小於0.1m，如小於0.08m，如小於0.06m，如在0.02和0.1m之間的範圍中，如在0.02和0.06m之間的範圍中。在實施例中，第二輸入變換器和第一輸入變換器之間的傳播距離大於0.02m，如大於0.05m，如大於0.08m，如大於0.1m，如大於0.2m。
在實施例中，加權單元如波束形成單元適於提供M個電輸入信號的加權組合，其中M大於2。在實施例中，加權單元提供為M個電輸入信號INi(i＝1,…,M)的線性組合的信號：IN1(k,m)*w1(k,m)+…+INM(k,m)*wM(k,m)，其中wi.i＝1,…,M，及M為電輸入信號INi的數量，及其中k和m分別為頻率和時間指數。權重wi為實數或複數(及通常隨時間和頻率而變)。
加權單元可實施選擇器(在該情形下，權重wi為二元權重，權重之一等於1，另一權重等於0)，或者實施混頻器(在該情形下，權重wi為實數，權重的和為1)，或者實施波束形成單元(在該情形下，權重wi通常為複數)。
在本申請中，術語「加權單元」(提供加權信號)和「波束形成單元」(提供波束成形信號)意思無計劃差別地互換使用。
在實施例中，權重中的一個或多個為複數。在實施例中，多個電輸入信號INi或源自其的信號的加權組合的一個或多個權重wi根據反饋度量改變。
在實施例中，根據反饋度量改變權重以將如波束形成單元的加權重點從一電輸入信號變到另一電輸入信號。在實施例中，在反饋檢測器指明當前聲學情形反饋不佔優時將如波束形成單元的加權權重配置成強調第二電輸入信號。在實施例中，聽力裝置配置成在反饋檢測器指明當前聲學情形反饋佔優時改變如波束形成單元的加權權重以在加權的如波束成形信號中強調第一電輸入信號。在實施例中，聽力裝置配置成在反饋檢測器指明聲學情形從反饋佔優變到反饋不佔優時將如波束形成單元的加權權重從在加權如波束成形信號中強調第一電輸入信號朝向強調第二電輸入信號變化(反之亦然)。
在實施例中，聽力裝置配置成在反饋差指明當前聲學情形反饋佔優時(如每頻帶確定的)控制波束形成單元增大波束成形信號中第一電信號的權重。在實施例中，聽力裝置配置成在反饋差指明當前聲學情形反饋佔優(或反饋不佔優)時控制波束形成單元增大(或減小)波束成形信號中(如在頻帶中)第一電信號的權重。在實施例中，聽力裝置配置成在反饋差指明當前聲學情形反饋佔優(或反饋不佔優)時控制波束形成單元減小(或增大)波束成形信號中(如在頻帶中)第二電信號的權重。在實施例中，聽力裝置配置成在反饋差指明當前聲學情形反饋佔優時(如每頻帶確定的)控制波束形成單元增大波束成形信號中第一電信號的權重及減小波束成形信號中第二電信號的權重。在實施例中，聽力裝置配置成在反饋差指明當前聲學情形反饋不佔優的頻帶中控制加權單元(如混頻器或波束形成單元)在混合或波束成形信號中減小第一電信號的權重和/或增大第二電信號的權重。
在實施例中，聽力裝置包括輸入單元(如包括第一和第二傳聲器，和/或直接電輸入(如無線接收器))和輸出單元之間的正向或信號通路。在實施例中，信號處理單元位於輸入和輸出單元之間的正向通路中。在實施例中，信號處理單元適於根據用戶的具體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於分析輸入信號(如確定電平、調製、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。
在實施例中，信號處理單元配置成在反饋檢測器的指示表明當前聲學情形反饋佔優時採取不同於控制波束形成器單元的其它措施。在實施例中，這樣的其它措施可包括改變反饋抵消系統的參數如改變自適應算法的自適應速率和/或對正向通路的信號施加去相關(如頻移)。
在實施例中，下面的優先級方案目標在於(P1、P2、P3、P4，其中P1和P4分別具有最高和最低優先級)例如按頻帶級優先：
-P1：使嘯聲和/或非自然信號最小化。
-P2：按規定施加增益(施加目標增益)。
-P3：儘可能地使用自然耳廓效應(通過強調位於耳道處或耳道中的第二輸入變換器)。儘可能地增大SNR(對於第二電信號)。
-P4：儘可能地降低傳聲器噪聲。
第一和第二輸入變換器計劃位於用戶的同一耳朵處。在實施例中，第一和第二輸入變換器分別包括第一和第二傳聲器。
在實施例中，聽力裝置包括適於佩戴在用戶耳朵處或耳後的BTE部分及適於位於用戶耳道處或耳道中的ITE部分。在實施例中，第一輸入變換器位於BTE部分中。在實施例中，第二輸入變換器位於ITE部分中。
在實施例中，第一輸入變換器位於BTE部分中，及第二輸入變換器位於ITE部分中。在實施例中，BTE部分包括一個以上輸入變換器，如位於BTE部分中的兩個輸入變換器，這對於來自聲學遠場的信號有助於形成定向系統。在實施例中，ITE部分包括一個以上輸入變換器如傳聲器，定位成當安裝在用戶耳道中時使得其拾取來自ITE部分和耳膜之間的耳道腔的聲音。
在實施例中，聽力裝置包括時域到時-頻域轉換單元，從而使能在(時-)頻域處理信號。在實施例中，比較單元配置成在多個頻帶處理第一和第二電輸入信號。在實施例中，比較單元配置成僅比較所選的頻帶，例如與從第二輸入變換器到第一輸入變換器的聲傳遞函數相一致。在實施例中，所選的頻帶為估計將處於包含明顯反饋風險的頻帶，例如處於產生嘯聲的風險。在實施例中，所選的頻帶預先確定，例如在調整程序(如驗配會話)時確定。在實施例中，所選的頻帶動態確定，例如使用學習程序(例如通過考慮所有頻帶開始，然後將比較限制到跨預定時間段經歷明顯的電平差(如高於預定閾電平)的頻帶)。
在實施例中，輸入單元和/或收發器單元包括用於提供輸入信號的時頻表示的時域到時頻域轉換(TF轉換)單元。在實施例中，時頻表示包括所涉及信號在特定時間和頻率範圍的相應復值或實值的陣列或映射。在實施例中，TF轉換單元包括用於對(時變)輸入信號進行濾波並提供多個(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範圍。在實施例中，TF轉換單元包括用於將時變輸入信號轉換為頻域中的(時變)信號的傅立葉變換單元。在實施例中，聽力裝置考慮的、從最小頻率fmin到最大頻率fmax的頻率範圍包括從20Hz到20kHz的典型人聽頻範圍的一部分，例如從20Hz到12kHz的範圍的一部分。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(如均勻)頻帶，其中NI例如大於5，如大於10，如大於50，如大於100，如大於500。在實施例中，聽力裝置適於在NP個不同頻道處理正向和/或分析通路的信號(NP≤NI)。頻道可以寬度一致或不一致(如寬度隨頻率增加)、重疊或不重疊。
在實施例中，信號處理單元和/或反饋檢測單元和/或輸入信號權重控制單元中的信號處理在時域進行(對寬帶信號)。在實施例中，信號處理單元和/或反饋檢測單元和/或輸入信號權重控制單元中的信號處理在時頻域進行(在多個頻帶中)。在實施例中，信號處理單元中的信號處理在時頻域進行，而反饋檢測單元和/或輸入信號權重控制單元中的信號處理在時域進行(或者在比信號處理單元中數量少的頻帶中)。在實施例中，信號處理單元中的信號處理在時域進行，而反饋檢測單元和/或輸入信號權重控制單元中的信號處理在時頻域進行。
在實施例中，所述權重控制單元配置成在多個頻帶中提供第一和第二權重。在實施例中，所述反饋度量在多個頻帶中提供。
在實施例中，輸入信號權重控制單元配置成根據在給定頻帶將要施加的預定最大增益控制或影響施加到第一和第二電輸入信號的第一和第二權重，所述預定最大增益在所述聽力裝置使用之前確定或者在使用期間動態確定。
在實施例中，反饋檢測單元包括：
-第一信號強度檢測器，用於提供所述第一電輸入信號的信號強度估計量；及
-第二信號強度檢測器，用於提供所述第二電輸入信號的信號強度估計量；
-比較單元，連接到第一和第二信號強度檢測器並配置成比較第一和第二電輸入信號的信號強度估計量及提供標示所述信號強度估計量之間的差的信號強度比較度量；
-決策單元，用於基於所述信號強度比較度量提供標示從所述輸出變換器到第一和/或第二輸入變換器的當前聲反饋的反饋度量。
術語「信號強度」意為包括信號電平、信號功率和信號能量中的一個或多個。在實施例中，信號強度檢測器包括電平檢測器或功率譜檢測器。在實施例中，(如在特定頻率或頻率範圍的)「信號強度」指(如在特定頻率或頻率範圍的)功率譜密度。
在實施例中，反饋檢測單元配置成提供當前聲反饋的估計的電平。在實施例中，標示當前聲反饋的反饋度量提供為第一和/或第二電輸入信號聲反饋佔優的概率(如在多個頻帶中)。
在實施例中，聽力裝置包括用於減少從輸出變換器到第一和/或第二輸入變換器的聲或機械反饋的反饋抵消系統。在實施例中，該反饋抵消系統包括自適應濾波器。自適應反饋抵消有能力跟蹤反饋通路隨時間的變化。例如其基於線性時不變濾波器估計反饋通路，但其濾波器權重隨時間更新。濾波器更新可使用隨機梯度算法進行計算，包括某些形式的最小均方(LMS)或歸一化LMS(NLMS)算法。它們均具有使誤差信號的均方最小化的特性，NLMS另外使濾波器更新相對於一些參考信號的歐幾裡得範數的平方歸一化。
在實施例中，標示聲反饋量的反饋度量用於控制反饋抵消系統。在實施例中，聽力裝置配置成根據反饋度量控制反饋抵消系統的自適應算法的自適應速率。在實施例中，聽力裝置包括去相關單元，用於增加來自聽力裝置的輸出信號和去往聽力裝置的輸入信號之間的去相關(例如通過在聽力裝置的正向通路中引入小的頻移如<20Hz)。在實施例中，聽力裝置配置成根據反饋度量控制去相關單元(如其啟用或禁用和/或頻移的大小)。
在實施例中，聽力裝置如反饋抵消系統配置成估計從輸出變換器到第一和/或第二輸入變換器的當前反饋通路及將所述當前反饋通路的估計量從相應的第一和/或第二電輸入信號減去以提供相應的反饋校正的電輸入信號。在實施例中，反饋檢測單元配置成確定反饋的當前電平和/或當前電平的變化和/或當前電平的變化速率何時高於相應的預定反饋和反饋變化閾值並提供標示其的反饋變化度量(例如形成補充到反饋度量的部分)。在實施例中，聽力裝置如反饋抵消系統配置成使得根據所述反饋變化度量(即當反饋的當前電平和/或當前電平的變化和/或當前電平的變化速率何時高於(或低於)相應的預定反饋和反饋變化閾值時)禁止(和/或使能)所述當前反饋通路的估計量的更新。
在實施例中，加權或波束形成單元包括第一遠場調節單元，配置成針對相對於遠場聲源處於不同位置而補償電輸入信號，藉此可在來自環境的目標信號方向提供加權或波束成形信號的最大方向靈敏度。在實施例中，加權或波束形成單元包括第二近場調節單元，以針對相對於近場聲源處於不同位置而補償電輸入信號，藉此可在輸出變換器的方向提供加權或波束成形信號的最小方向靈敏度。
在實施例中，權重控制單元配置成基於來自反饋檢測單元的反饋度量及基於聽力損失處理單元請求的目標增益確定第一和第二權重w1,w2。
在實施例中，輸入信號權重控制單元配置成在提供當前隨電平和頻率而變的目標增益的同時控制第一和第二權重以避免嘯叫。
在實施例中，信號強度意為信號的量值(電平)。在實施例中，決策單元配置成應用反饋差閾值以在反饋佔優和非反饋佔優聲學情形之間進行二元區分。在實施例中，推定當前聲學情形聲反饋佔優的條件通過第二電輸入信號的信號強度(如電平或功率或能量)大於第一電輸入信號的信號強度(如電平或功率或能量)且標示信號強度估計量之間的差的信號強度比較度量大於反饋差閾值而確定。在實施例中，反饋差閾值隨頻率而變。在實施例中，反饋差閾值在不同的頻帶不同。反饋差閾值優選根據信號強度是電平、功率還是能量進行調整。在實施例中，反饋差閾值為第二和第一電輸入信號的電平之間的差的閾值，其找出具有反饋的聲學情形(反饋佔優)和沒有反饋的聲學情形(非反饋佔優)之間的區別。在實施例中，決策單元配置成應用反饋差閾值以在反饋佔優和反饋不佔優聲學情形之間進行二元區分。
在實施例中，反饋差閾值預先確定。在實施例中，該反饋閾值在驗配會話期間確定，如在聽力裝置正常使用之前。在實施例中，來自耳道的聲源(如聽力裝置的輸出變換器)從第二輸入變換器到第一輸入變換器的傳遞函數(如衰減)在離線程序確定，例如在針對特定用戶驗配聽力裝置期間。在實施例中，從第二輸入變換器到第一輸入變換器的傳遞函數在使用聽力裝置之前估計，例如使用「平均頭部模型」，如頭-軀幹模擬器(如Brüel&Sound&Vibration Measurement A/S的4128C頭和軀幹模擬器(HATS))。在實施例中，從第二輸入變換器到第一輸入變換器的傳遞函數動態估計。在實施例中，反饋差閾值在5dB和25dB之間。在實施例中，反饋差閾值適於表示第一和第二電輸入信號之間的電平差。在實施例中，反饋差閾值在15dB和25dB之間。在實施例中，反饋差閾值大於15dB，如約20dB。
在實施例中，聽力裝置配置成根據涉及反饋度量的預定判據控制波束形成單元、反饋抵消系統和/或增益控制單元。在實施例中，涉及反饋度量的預定判據包括行動有關的反饋度量值範圍到與波束形成器單元、反饋抵消系統和增益控制單元有關的行動的查詢表。
在實施例中，聽力裝置包括助聽器、耳機、有源耳朵保護裝置或其組合。在實施例中，聽力裝置包括助聽器如聽力儀器，例如適於位於耳朵處或者完全或部分位於用戶耳道中的聽力儀器，和/或包括植入部分(例如耳蝸植入型助聽器的電極及相關機械和電子部分，或者用於將骨錨式助聽器的振動器固定到用戶頭部的固定元件)的聽力儀器。
在實施例中，聽力裝置適於提供隨頻率而變的增益和/或隨電平而變的壓縮和/或一個或多個頻率範圍到一個或多個其它頻率範圍的移頻(具有或沒有頻率壓縮)以補償用戶的聽力受損。在實施例中，聽力裝置包括用於增強輸入信號並提供處理後的輸出信號的信號處理單元。
在實施例中，輸出單元配置成基於處理後的電信號提供由用戶感知為聲信號的刺激。在實施例中，輸出單元包括耳蝸植入物的多個電極或者骨導聽力裝置的振動器。在實施例中，輸出單元包括輸出變換器。在實施例中，輸出變換器包括用於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，輸出變換器包括用於將刺激作為顱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錨式聽力裝置中)。
在實施例中，輸入單元包括用於接收包括聲音的無線信號及用於提供表示所述聲音的電輸入信號的無線接收器。在實施例中，波束形成單元適於增強佩戴聽力裝置的用戶的局部環境中的多個聲源之中的目標聲源。在實施例中，波束形成單元適於檢測(如自適應檢測)(至少)到特定聲源(如目標聲源)的方向。
在實施例中，聽力裝置包括用於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器電路。
在實施例中，聽力裝置和另一裝置之間的通信處於基帶(音頻頻率範圍，如在0和20kHz之間)。優選地，聽力裝置和另一裝置之間的通信基於高於100kHz的頻率下的某類調製。優選地，用於在聽力裝置和另一裝置之間建立通信鏈路的頻率低於50GHz，例如位於從50MHz到50GHz的範圍中，例如高於300MHz，例如在高於300MHz的ISM範圍中，例如在900MHz範圍中或在2.4GHz範圍中或在5.8GHz範圍中或在60GHz範圍中(ISM＝工業、科學和醫學，這樣的標準化範圍例如由國際電信聯盟ITU定義)。在實施例中，無線鏈路基於標準化或專用技術。在實施例中，無線鏈路基於藍牙技術(如藍牙低功率技術)。
在實施例中，聽力裝置具有0.15m級的最大外尺寸(如手持行動電話)。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)。
在實施例中，聽力裝置是可攜式裝置，例如包括本地能源如電池例如可再充電電池的裝置。
在實施例中，表示聲信號的模擬電信號在模數(AD)轉換過程中轉換為數字音頻信號，其中模擬信號以預定採樣頻率或採樣速率fs進行採樣，fs例如在從8kHz到48kHz的範圍中(適應應用的特定需要)以在離散的時間點tn(或n)提供數字樣本xn(或x[n])，每一音頻樣本通過預定的Nb比特表示聲信號在tn時的值，Nb例如在從1到48比特的範圍中如24比特。數字樣本x具有1/fs的時間長度，如50μs，對於fs＝20kHz。在實施例中，多個音頻樣本按時間幀安排。在實施例中，一時間幀包括64個音頻數據樣本(如對應於3.2ms的幀長度)。根據實際應用可使用其它幀長度。
在實施例中，聽力裝置包括模數(AD)轉換器以按預定的採樣速率如20kHz對模擬輸入進行數位化。在實施例中，聽力裝置包括數模(DA)轉換器以將數位訊號轉換為模擬輸出信號，例如用於經輸出變換器呈現給用戶。
在實施例中，聽力裝置包括多個檢測器，配置成提供與聽力裝置的當前網絡環境(如當前聲環境)有關、和/或與佩戴聽力裝置的用戶的當前狀態有關、和/或與聽力裝置的當前狀態或運行模式有關的狀態信號。作為備選或另外，一個或多個檢測器可形成與聽力裝置(如無線)通信的外部裝置的一部分。外部裝置例如可包括另一聽力裝置、遙控器、音頻傳輸裝置、電話(如智慧型電話)、外部傳感器等。
在實施例中，多個檢測器中的一個或多個作用於全頻帶信號(時域)。在實施例中，多個檢測器中的一個或多個作用於頻帶拆分信號((時-)頻域)。
在實施例中，多個檢測器包括用於估計正向通路信號的當前電平的電平檢測器。在實施例中，預定判據包括正向通路信號的當前電平是高於還是低於給定(L-)閾值。
在特定實施例中，聽力裝置包括話音檢測器(VD)，用於確定輸入信號(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產生的其它形式的發聲(如唱歌)。在實施例中，話音檢測器單元適於將用戶當前的聲環境分類為「話音」或「無話音」環境。這具有下述優點：包括用戶環境中的人發聲(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(如人工產生的噪聲)的時間段分離。在實施例中，話音檢測器適於將用戶自己的話音也檢測為「話音」。作為備選，話音檢測器適於從「話音」的檢測排除用戶自己的話音。
在實施例中，聽力裝置包括自我話音檢測器，用於檢測特定輸入聲音(如話音)是否源自系統用戶的話音。在實施例中，聽力裝置的傳聲器系統適於能夠在用戶自己的話音及另一人的話音之間進行區分及可能與無話音聲音區分。
在實施例中，聽力裝置包括分類單元，配置成基於來自(至少部分)檢測器的輸入信號及可能其它輸入對當前情形進行分類。在本說明書中，「當前情形」意指下述之一或多個：
a)物理環境(如包括當前電磁環境，例如發生計劃或者未計劃由聽力裝置接收的電磁信號(如包括音頻和/或控制信號)，或者當前環境不同於聲學的其它性質)；
b)當前聲學情形(輸入電平、反饋等)；
c)用戶的當前模式或狀態(運動、溫度等)；
d)聽力裝置和/或與該聽力裝置通信的另一裝置的當前模式或狀態(所選的程序、自上次用戶交互作用之後已消逝的時間等)。
在實施例中，聽力裝置還包括用於所涉及應用的其它適宜功能，如壓縮、降噪等。
用途
此外，本發明提供上面描述的、「具體實施方式」中詳細描述的及權利要求中限定的聽力裝置的用途。在實施例中，提供在包括彼此足夠接近的傳聲器和揚聲器的系統或裝置中的用途，其在用戶操作期間導致從揚聲器到傳聲器的反饋。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、有源耳朵保護系統等的系統中的用途，例如免提電話系統、遠程會議系統、廣播系統、卡拉OK系統、教室放大系統等。
聽力系統
另一方面，本發明提供包括上面描述的、「具體實施方式」中詳細描述的及權利要求中限定的聽力裝置及包括輔助裝置的聽力系統。
在實施例中，該聽力系統適於在聽力裝置和輔助裝置之間建立通信鏈路以使信息(如控制和狀態信號，可能音頻信號)能在其間進行交換或從一裝置轉發給另一裝置。
在實施例中，輔助裝置是或包括音頻網關設備，其適於(如從娛樂裝置例如TV或音樂播放器，從電話裝置例如行動電話，或從計算機例如PC)接收多個音頻信號，及適於選擇和/或組合所接收音頻信號(或信號組合)中的適當信號以傳給聽力裝置。在實施例中，輔助裝置是或包括遙控器，用於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慧型電話中，該智慧型電話可能運行使能經智慧型電話控制音頻處理裝置的功能的APP(聽力裝置包括適當的到智慧型電話的無線接口，例如基於藍牙或一些其它標準化或專有方案)。
在實施例中，輔助裝置為另一聽力裝置。在實施例中，聽力系統包括適於實施雙耳聽力系統如雙耳助聽器系統的兩個聽力裝置。
定義
聲源的「近場」為靠近聲壓和聲粒子速度不同相(波前不平行)的聲源的區域。在近場中，聲音強度可隨距離大大變化(相較於聲學遠場)。近場通常限於距聲源的距離約等於聲音波長。聲音的波長λ由λ＝c/f給出，其中c為聲音在空氣中的速度(343m/s,@20℃)及f為頻率。在f＝1kHz，例如聲音的波長為0.343m(即34cm)。另一方面，在聲學「遠場」中，波前平行，及每當距聲源的距離翻倍時，聲場強度降低6dB(平方反比定律)。
在本說明書中，「聽力裝置」指適於改善、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，其通過從用戶環境接收聲信號、產生對應的音頻信號、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隻耳朵而實現。「聽力裝置」還指適於以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隻耳朵的裝置如頭戴式耳機或耳麥。聽得見的信號例如可以下述形式提供：輻射到用戶外耳內的聲信號、作為機械振動通過用戶頭部的骨結構和/或通過中耳的部分傳到用戶內耳的聲信號、及直接或間接傳到用戶耳蝸神經的電信號。
聽力裝置可構造成以任何已知的方式進行佩戴，如作為佩戴在耳後的單元(具有將輻射的聲信號導入耳道內的管或者具有安排成靠近耳道或位於耳道中的揚聲器)、作為整個或部分安排在耳廓和/或耳道中的單元、作為連到植入在顱骨內的固定結構的單元、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。揚聲器可連同聽力裝置的其它部件一起設置在殼體中，或者其本身可以是外部單元(可能與柔軟的引導元件如圓頂狀元件組合)。
更一般地，聽力裝置包括用於從用戶環境接收聲信號並提供對應的輸入音頻信號的輸入變換器和/或以電子方式(即有線或無線)接收輸入音頻信號的接收器、用於處理輸入音頻信號的(通常可配置的)信號處理電路、及用於根據處理後的音頻信號將聽得見的信號提供給用戶的輸出單元。信號處理單元可適於在時域或者在多個頻帶處理輸入信號。在一些聽力裝置中，放大器和/或壓縮器可構成信號處理電路。信號處理電路通常包括一個或多個(集成或單獨的)存儲元件，用於執行程序和/或用於保存在處理中使用(或可能使用)的參數和/或用於保存適合聽力裝置功能的信息和/或用於保存例如結合到用戶的接口和/或到編程裝置的接口使用的信息(如處理後的信息，例如由信號處理電路提供)。在一些聽力裝置中，輸出單元可包括輸出變換器，例如用於提供空傳聲信號的揚聲器或用於提供結構或液體傳播的聲信號的振動器。在一些聽力裝置中，輸出單元可包括一個或多個用於提供電信號的輸出電極(例如用於電刺激耳蝸神經的多電極陣列)。
在一些聽力裝置中，振動器可適於經皮或由皮將結構傳播的聲信號傳給顱骨。在一些聽力裝置中，振動器可植入在中耳和/或內耳中。在一些聽力裝置中，振動器可適於將結構傳播的聲信號提供給中耳骨和/或耳蝸。在一些聽力裝置中，振動器可適於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顱骨內側上，並可適於將電信號提供給耳蝸的毛細胞、一個或多個聽覺神經、聽覺皮層和/或大腦皮層的其它部分。
聽力裝置如助聽器可適應特定用戶的需要如聽力受損。聽力裝置的可配置的信號處理單元可適於施加隨頻率和電平而變的輸入信號壓縮放大。定製的隨頻率和電平而變的增益可在驗配過程中基於用戶的聽力數據如聽力圖使用驗配依據通過驗配系統確定。隨頻率和電平而變的增益例如可體現在處理參數中，例如經到編程裝置(驗配系統)的接口上載到聽力裝置並由該聽力裝置的可配置的信號處理電路執行的處理算法使用。
「聽力系統」指包括一個或兩個聽力裝置的系統。「雙耳聽力系統」指包括兩個聽力裝置並適於協同地向用戶的兩隻耳朵提供聽得見的信號的系統。聽力系統或雙耳聽力系統還可包括一個或多個「輔助裝置」，其與聽力裝置通信並影響和/或受益於聽力裝置的功能。輔助裝置例如可以是遙控器、音頻網關設備、行動電話(如智慧型電話)或音樂播放器。聽力裝置、聽力系統或雙耳聽力系統例如可用於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/或將電子音頻信號傳給人。聽力裝置或聽力系統例如可形成與廣播系統、有效耳朵保護系統、免提電話系統、汽車音頻系統、娛樂(如卡拉OK)系統、遠程會議系統、教室放大系統等交互作用的部分。
附圖說明
本發明的各個方面將從下面結合附圖進行的詳細描述得以最佳地理解。為清晰起見，這些附圖均為示意性及簡化的圖，它們只給出了對於理解本發明所必要的細節，而省略其他細節。在整個說明書中，同樣的附圖標記用於同樣或對應的部分。每一方面的各個特徵可與其他方面的任何或所有特徵組合。這些及其他方面、特徵和/或技術效果將從下面的圖示明顯看出並結合其闡明，其中：
圖1A示出了根據本發明的包括反饋檢測單元和權重控制單元的聽力裝置的第一實施例。
圖1B示出了根據本發明的聽力裝置的第二實施例。
圖1C示出了根據本發明的聽力裝置的第三實施例。
圖1D示出了根據本發明的聽力裝置的第四實施例。
圖2A示出了根據本發明的聽力裝置的第五實施例，包括反饋檢測單元、權重控制單元和第一動態反饋抵消系統。
圖2B示出了根據本發明的聽力裝置的第六實施例，包括反饋檢測單元、權重控制單元和第二動態反饋抵消系統。
圖3示出了根據本發明的聽力裝置的第七實施例，包括反饋檢測單元、權重控制單元和動態反饋抵消系統。
圖4A示意性地示出了根據本發明的聽力裝置實施例的第一和第二輸入變換器之間的增益的第一示例性分布。
圖4B示意性地示出了根據本發明的聽力裝置實施例的第一和第二輸入變換器之間的增益的第二示例性分布。
圖4C示意性地示出了根據本發明的聽力裝置實施例的第一和第二輸入變換器之間的增益的第三示例性分布。
圖4D示意性地示出了根據本發明的聽力裝置實施例的第一和第二輸入變換器之間的增益的第四示例性分布。
圖4E示意性地示出了根據本發明的聽力裝置實施例的第一和第二輸入變換器之間的增益的第五示例性分布。
圖4F示意性地示出了根據本發明的聽力裝置實施例的第一和第二輸入變換器之間的增益的第六示例性分布。
圖5A示出了典型的雙傳聲器BTE型助聽器的傳聲器相對於耳道和耳膜的定位。
圖5B示意性地示出了根據本發明的雙傳聲器M2RITE型助聽器的第一實施例的第一和第二傳聲器相對於耳道和耳膜的定位。
圖5C示出了根據本發明的雙傳聲器M2RITE型助聽器的第二實施例。
圖5D示出了根據本發明的三傳聲器M2RITE型助聽器的實施例。
圖6A示出了根據本發明的第一M2RITE型聽力裝置的實施例。
圖6B示出了根據本發明的聽力裝置的第二實施例。
圖7A示意性地示出了使用反饋度量確定多個頻帶的電輸入信號的適當加權。
圖7B示出了根據本發明的適合實施圖7A的加權方案的聽力裝置實施例。
通過下面給出的詳細描述，本發明進一步的適用範圍將顯而易見。然而，應當理解，在詳細描述和具體例子表明本發明優選實施例的同時，它們僅為說明目的給出。對於本領域技術人員來說，基於下面的詳細描述，本發明的其它實施方式將顯而易見。
具體實施方式
下面結合附圖提出的具體描述用作多種不同配置的描述。具體描述包括用於提供多個不同概念的徹底理解的具體細節。然而，對本領域技術人員顯而易見的是，這些概念可在沒有這些具體細節的情形下實施。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(統稱為「元素」)進行描述。根據特定應用、設計限制或其他原因，這些元素可使用電子硬體、電腦程式或其任何組合實施。
電子硬體可包括微處理器、微控制器、數位訊號處理器(DSP)、現場可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯器件(PLD)、選通邏輯、分立硬體電路、及配置成執行本說明書中描述的多個不同功能的其它適當硬體。電腦程式應廣義地解釋為指令、指令集、代碼、代碼段、程序代碼、程序、子程序、軟體模塊、應用、軟體應用、軟體包、例程、子例程、對象、可執行、執行線程、程序、函數等，無論是稱為軟體、固件、中間件、微碼、硬體描述語言還是其他名稱。
圖1A-1D示出了根據本發明的聽力裝置HD的四個實施例。聽力裝置HD的每一實施例包括用於提供表示聲音的多個(至少兩個)電輸入信號的輸入單元IU(IUa,IUb)。輸入單元包括用於從環境拾取聲音信號並提供第一電輸入信號(IN1)的第一輸入變換器(IT1)如第一傳聲器，及用於從環境拾取聲音信號並提供第二電輸入信號(IN2)的第二輸入變換器(IT2)如第二傳聲器。第一輸入變換器(IT1)適於位於用戶耳後(如耳廓後面，如在耳廓和顱骨之間)。第二輸入變換器IT2適於位於用戶耳中，如耳道入口附近(如耳道處或耳道中或者耳道外面但在耳廓的外耳部分中)。在實施例中，聽力裝置可包括兩個「第一」輸入變換器如傳聲器，適於位於用戶耳後(參見圖6B中的IT11,IT12)。聽力裝置HD還包括信號處理單元SPU，用於(至少)基於第一和/或第二電輸入信號(IN1,IN2)提供處理後的信號OUT。信號處理單元SPU可位於體戴部分BW中，如位於耳朵處，但作為備選也可位於別處，如另一聽力裝置中，音頻網關設備中，遙控裝置中，或智慧型電話中。聽力裝置HD還包括輸出單元OU，其包括用於將處理後的信號OUT或其進一步處理的版本轉換為可由用戶感知為聲音的刺激的輸出變換器OT。輸出變換器OT例如位於聽力裝置的耳內部分ITE中(參見圖1C、1D)，其適於位於用戶耳中例如用戶耳道中，例如RITE型聽力裝置中照例的那樣。信號處理單元SPU位於輸入和輸出單元之間的正向通路中(在此連接到輸入變換器(IT1,IT2)和輸出變換器OT)。該信號處理單元SPU包括波束形成單元，用於通過將第一和第二(實數或複數，如隨時間和/頻率而變的)權重(圖3和圖7B中的w1,w2)施加到第一和第二電輸入信號(IN1,IN2)並將加權的第一和第二電輸入信號或源自其的信號組合為波束成形信號BFS(參見圖3和7B)而提供波束成形信號。該信號處理單元SPU還包括聽力損失處理單元(圖3和7B中的G)，其連接到波束形成單元並提供處理後的信號OUT，其中該聽力損失處理單元G配置成確定當前隨電平和頻率而變的目標增益，例如以補償用戶的聽力受損。該聽力裝置HD還包括反饋檢測單元或嘯聲檢測器HwD，用於提供反饋度量FBEL。反饋度量例如可給出聽力裝置的當前聲環境的「聲反饋佔優」或「聲反饋不佔優」的二元指示。作為備選，反饋度量可指明從輸出變換器到第一和/或第二輸入變換器的聲反饋的量。反饋度量FBEL可隨頻率而變。聽力裝置HD還包括輸入信號權重控制單元WCU，配置成根據當前反饋電平的度量FBEL和當前隨電平和頻率而變的目標增益控制或影響施加到第一和第二電輸入信號(IN1,IN2)的第一和第二權重WGT(圖3和7B中的w1,w2)。
第一和第二輸入變換器定位的首要目標是使它們能拾取聲學近場中從輸出變換器OT洩漏的聲音信號，如自耳膜反射的聲音。第二輸入變換器定位的另一目標是使其能拾取(聲學遠場)聲音信號，其包括源自外耳功能的、來自離第二輸入變換器0.5m以上(如1m或2m以上)遠的聲源的線索(如方向線索)。
圖1A-1D的實施例均示出了兩個輸入變換器(IT1,IT2)。然而，連接到信號處理單元SPU的輸入變換器的數量可大於2(IT1,…,ITn，n為從信號處理角度有意義的任何大小(如3或以上))，並可包括移動裝置如智慧型電話的輸入變換器甚或固定安裝的與信號處理單元通信的輸入變換器(如在特定位置，如在房間中))。
輸入單元(IU；IUa,IUb)的每一輸入變換器理論上可以是任何類型，如包括傳聲器(如一般傳聲器或振動感測骨導傳聲器)，或加速計，或無線接收器。圖1C和1D的聽力裝置HD實施例中的每一個包括傳聲器(如全向傳聲器)形式的兩個輸入變換器(IT1,IT2)。
聽力裝置HD的每一實施例包括輸出單元OU，其包括用於將處理後的輸出信號轉換為可由用戶感知為聲音的刺激的輸出變換器OT。在圖1C和1D的聽力裝置實施例中，輸出變換器被示為接收器(揚聲器)。接收器例如可位於耳道中(RITE型(耳內接收器式)或CIC(深耳道式)聽力裝置)，或者可位於耳道外面(如BTE型聽力裝置)，例如連接到聲音傳播元件(如管)以將來自接收器的輸出聲音導向用戶的耳道(如經位於耳道處或耳道中的耳模)。作為備選，可預見其它輸出變換器，如骨導例如骨錨式聽力裝置的振動器。
聽力裝置HD的功能元件信號處理單元SPU、輸入變換器(IT1,IT2)和輸出變換器OT之間的「操作連接」可以任何適當的方式實施，從而使信號能在這些元件之間傳送(可能交換)(至少使能從輸入變換器到輸出變換器的正向通路，經信號處理單元(及可能在其控制下))。實線(如那些記為IN1,IN2,OUT的實線)通常表示有線電連接。虛的曲折線(在圖1D中記為WL)表示非有線電連接，如無線連接，如基於電磁信號，在該情形下，暗示包括相應的天線和收發器電路(Tx/Rx,Rx/Tx)。在其它實施例中，圖1A-1D實施例的一個或多個有線連接可使用適當的收發器電路由無線連接代替，例如以提供針對特定應用優化的聽力裝置或系統的劃分。一個或多個無線鏈路可基於藍牙技術(如藍牙低功率或類似技術)。從而，提供大帶寬和相當大的傳輸距離。作為備選或另外，一個或多個無線鏈路可基於近場，如電容性或感應通信。後者具有低功耗的優點(以傳輸距離更小為代價)。
信號處理單元SPU可包括多種處理算法，例如降噪算法，用於根據用戶需要增強(可能空間濾波的)波束成形信號以提供處理後的輸出信號OUT。信號處理單元SPU例如可包括反饋抵消系統(如包括用於估計從輸出變換器到一個或多個輸入變換器的反饋通路的一個或多個自適應濾波器，例如參見圖2A、2B和3)。在實施例中，反饋抵消系統可配置成使用反饋度量FBEL啟動特定「反饋」模式，其中檢測到高於預定水平的反饋(例如在特定頻帶中或整個頻帶中)。在「反饋」模式下，反饋抵消系統用於更新相應反饋通路的估計量並將前述估計量從相應輸入信號(IN1,IN2)(參見圖2A)或波束成形信號BFS(參見圖2B)減去從而減少(或抵消)輸入信號中的反饋貢獻。反饋度量FBEL例如可用於控制或影響反饋抵消系統的自適應算法的自適應速率。反饋度量FBEL例如可用於控制或影響正向通路的去相關單元，如頻移(開-關，或頻移量)。當反饋通路正變化時(由反饋度量或特定反饋變化度量指明)，優選禁用相應反饋通路的估計量的更新。當反饋通路被指明穩定時(如由反饋度量或特定反饋變化度量指明)，優選恢復反饋通路的更新。
所有實施例的聽力裝置均適於至少部分設置在用戶頭上或者至少部分植入在用戶頭中。
圖1A按如上所述的其最一般形式示出了根據本發明的聽力裝置，包括包含輸入單元IU的正向通路，該輸入單元包括連接到與輸出單元OU連接的信號處理單元SPU的兩個輸入變換器(IT1,IT2)。該聽力裝置HD還包括(經提供當前反饋電平的度量的信號FBEL)連接到輸入信號權重控制單元WCU的反饋檢測單元HwD，從而向信號處理單元SPU提供將施加到電輸入信號IN1,IN2的權重WGT。圖1C和1D中所示的實施例用於圖示圖1A、1B的聽力裝置的不同劃分。下面對圖1B-1D的簡要描述集中於與圖1A實施例的差別。對於非差別部分，參考上面的一般描述。
圖1B示出了如圖1A中所示的聽力裝置HD的實施例，但包括使能在頻域分析和/或處理分別來自輸入變換器(IT1,IT2，如傳聲器)的電輸入信號(IN1,IN2)的時頻轉換單元(t/f)。該時頻轉換單元(t/f)被示為包括在輸入單元IU中，但作為備選，也可形成相應輸入變換器或信號處理單元SPU的一部分或者為單獨的單元。該聽力裝置HD還包括時頻域到時域轉換單元(f/t)，被示為包括在信號處理輸出單元OU中。作為備選，這樣的功能也可位於別處，如結合信號處理單元SPU或輸出變換器OT。輸入和輸出單元(IU,OU)之間的正向通路的信號(IN1,IN2,OUT)被示為粗線並被指明包括Na(如16或64或更多)個頻帶(具有均勻或不同的頻寬)。分析通路的信號(FBEL,WGT)被示為半粗線並被指明包括Nb(如4或16或更多)個頻帶(具有均勻或不同頻寬)。根據系統要求(如功耗、必要的準確度等)，Na和Nb可相等或不同。
圖1C示出了如圖1A或1B中所示的聽力裝置HD的實施例，但反饋檢測單元(嘯聲檢測器)HwD、權重控制單元WCU和信號處理單元SPU連同一個或多個輸入變換器(傳聲器IT1，如圖1C中所示，或者如IT11,IT12，如圖6B中所示，形成輸入單元部分IUa的一部分)一起位於耳後部分BTE中。第二輸入變換器(傳聲器IT2形成輸入單元部分IUb的一部分)連同輸出變換器(形成輸出單元OU的一部分的揚聲器OT)一起位於耳內部分ITE中。BTE和ITE部分通過包括兩個以上電導體(如導線)的電纜電連接。
圖1D示出了聽力裝置HD的實施例，其中反饋檢測單元(嘯聲檢測器)HwD、權重控制單元WCU及信號處理單元SPU位於ITE部分中，及其中第一輸入變換器(傳聲器IT1)位於體戴部分BW(如BTE部分)中並連接到天線和收發器電路(一起記為Tx/Rx)以將電傳聲器信號IN1』經無線鏈路WL無線傳輸到ITE部分。在另一實施例中，無線連接WL可被有線連接代替。優選地，體戴部分BW適於位於用戶身體上從聲音接收角度有吸引力的地方，如在用戶頭上。ITE部分包括第二輸入變換器(傳聲器IT2)，及用於從BW部分接收無線傳輸的電傳聲器信號IN1』(提供接收到的信號IN1)的天線和收發器電路(一起記為Rx/Tx)。(第一)電輸入信號IN1和第二電輸入信號IN2連接到信號處理單元SPU。信號處理單元SPU處理電輸入信號並提供處理後的輸出信號OUT，其被轉發給輸出變換器OT(在此為揚聲器)並轉換為輸出聲音。BW部分和ITE部分之間的無線鏈路WL可基於任何適當的無線技術。在實施例中，無線鏈路基於感應(近場)通信鏈路。在第一實施例中，BW部分和ITE部分中的每一個可構成自支持(獨立)聽力裝置。在第二實施例中，ITE部分可構成自支持(獨立)聽力裝置，及BW部分為增加來提供額外功能的輔助裝置。在實施例中，額外功能可包括BW部分的一個或多個傳聲器以向ITE部分提供方向性和/或備選輸入信號。在實施例中，額外功能可包括增加的連通性，例如提供到其它裝置如夥伴傳聲器、特定音頻源(如電話、TV或任何其他娛樂聲軌)的有線或無線連接。
圖2A示出了聽力裝置HD如助聽器的實施例，包括從輸入單元IU到輸出單元OU的正向通路及包括其間的信號處理單元SPU。該聽力裝置包括反饋檢測單元HwD、權重控制單元WCU和第一動態反饋抵消系統。每一輸入變換器ITi(i＝1,2)具有單獨的反饋抵消系統，其包括提供表示相應反饋通路FBPi(i＝1,2)的估計量的估計信號FBEiest(i＝1,2)的反饋估計單元FBEi(i＝1,2)及用於將反饋通路估計信號FBEiest從電輸入信號INi減去並提供反饋校正的輸入信號ERRi(i＝1,2)(經常稱為「誤差信號」)的組合單元(如求和單元「+」)。反饋通路估計信號FBEiest基於來自信號處理單元SPU的輸出信號OUT和相應控制信號FBCi(i＝1,2)(例如基於誤差信號ERRi)。在圖2A和2B的實施例中，每一反饋估計單元FBEi(i＝1,2)從信號處理單元SPU接收另一控制輸入FBMi(i＝1,2)，例如基於來自嘯聲檢測器HwD的反饋度量FBEL，以控制相應反饋估計單元的參數如更新頻率、自適應速率、啟用或禁用等。
圖2B的實施例等同於圖2A的實施例，除僅示出了單一反饋估計單元FBE和相關聯的組合單元+作用於來自波束形成單元BFU的波束成形信號BFS之外。圖2B的實施例另外按結合圖1C描述的劃分為BTE部分和ITE部分。
圖2A和2B的實施例可完全或部分在時域運行，或者完全或部分在時頻域運行(通過包括適當的時域到時頻域及時頻域到時域轉換單元，例如參見圖1B)。
在圖2B的實施例中，BTE部分的信號處理單元SPU包括波束形成單元BFU，用於將(如復值，如隨頻率而變的)權重WGT(或圖3和圖7B中的w1,w2)應用於第一和第二電輸入信號IN1和IN2，從而提供輸入信號的(如復值)加權組合(如加權和)並經組合單元CU(圖7B)或圖3中的波束形成單元BFU中的求和單元「+」提供因而得到的波束成形信號BFS(BFS＝w1*IN1+w2*IN2)。該波束成形信號BFS饋給增益控制單元G進行進一步增強(如降噪、反饋抑制等)及放大(或衰減)(包括施加用於補償用戶的聽力受損的隨頻率而變的增益)。從輸出變換器OT到相應輸入變換器IT1和IT2的反饋通路分別記為FBP1和FBP2(參見粗點線箭頭)。反饋信號與來自環境的相應信號(當由輸入變換器拾取時)混合。在正常情形下(考慮輸出變換器相對於輸入變換器的位置)，ITE部分的(第二)輸入變換器IT2處的反饋信號將比到達BTE部分的(第一)輸入變換器IT1的反饋信號大得多。該差可按本發明中所述用於識別反饋。然而，波束形成單元BFU可包括第一(遠場)調節單元，配置成補償相對於遠場聲源處於不同位置的電輸入信號IN1,IN2(例如根據傳聲器位置效應MLE)。第一輸入變換器例如設置在位於耳廓後面(如耳廓上面)的BTE部分中，而第二輸入變換器位於耳道中或耳道入口附近。從而，可在來自環境的目標信號方向提供波束成形信號的最大方向靈敏度(參見圖6A、6B)。類似地，波束形成單元BFU可包括第二(聲學近場)調節單元以補償相對於近場(例如來自位於耳道中的輸出變換器)聲源處於不同位置的電輸入信號IN1,IN2。從而，可在輸出變換器OT的方向提供波束成形信號的最小方向靈敏度。
聽力裝置如反饋檢測單元HwD配置成根據反饋度量FBEL控制波束形成單元BFU和/或增益控制單元G。在實施例中，電輸入信號IN1,IN2或源自其的信號的加權組合的一個或多個權重(如隨頻率而變的權重w1(f),w2(f))根據反饋度量FBEL變化，例如根據(如在一頻帶級的)反饋度量改變波束形成單元的權重以將波束形成單元BFU的強調從一電輸入信號變到另一電輸入信號。在實施例中，反饋檢測單元HwD配置成控制權重控制單元WCU或波束形成單元以在反饋度量FBEL表明當前聲學情形反饋佔優(例如|SS2-SS1|>FBTH，例如參見圖7A、7B)時增大波束成形信號BFS中第一電信號IN1的權重(w1)。
聽力裝置如反饋檢測單元HwD還可配置成根據反饋度量FBEL控制增益控制單元G。在實施例中，聽力裝置配置成基於嘯聲檢測器指明(如在一頻帶級)當前聲學情形反饋佔優而減小施加的增益。
圖2B實施例的BTE部分包括包含反饋估計單元FBE的反饋抑制(抵消)系統。反饋估計單元FBE包括自適應濾波器，其包括用於確定更新濾波器係數的自適應算法部分，更新濾波器係數饋給(經信號UPD)並應用於自適應濾波器的可變濾波器部分。反饋抑制系統還包括組合單元(+)，其中當前反饋通路FBest的估計量被從來自波束形成單元BFU的輸入信號BFS減去，所得的(反饋減少的)「誤差」信號ERR饋給增益控制單元G進行進一步處理及饋給FBE單元的自適應濾波器的算法部分以用於估計反饋通路。反饋估計單元FBE基於來自信號處理單元的輸出信號OUT和誤差信號ERR提供當前反饋通路的估計量FBest(給定當前輸出信號OUT的情形下，自適應算法使誤差信號ERR最小化)。在所示實施例中，聽力裝置使用來自嘯聲檢測器HwD的反饋度量信號FBEL控制施加到第一和第二電輸入信號(IN1,IN2)的權重WGT。反饋度量信號FBEL還可用於影響或控制反饋估計單元FBE，例如影響或控制其自適應速率(包括可變濾波器部分的濾波器係數是否應被更新)。當反饋通路正變化時(由反饋度量或特定反饋變化度量指明)，優選可禁用反饋通路估計量的更新。在其它實施例中，每一輸入變換器(傳聲器)(IT1,IT2)具有其自身的反饋抑制系統(例如如圖2A中所示)，在該情形下，經組合單元(+)的反饋校正在施加波束成形之前進行。
圖3示出了根據本發明的聽力裝置HD的實施例，包括反饋檢測單元HwD、權重控制單元WCU和動態反饋抵消系統。圖3的實施例與圖2A的實施例類似，但圖2A的信號處理單元SPU在圖3中被更詳細地示出並包含波束形成單元BFU。波束形成單元BFU包括第一和第二乘法單元x，用於將第一和第二複數或實數(隨頻率而變的)權重因子(w1(f),w2(f)，f為頻率，這些權重由權重控制單元WCU提供)施加到第一和第二誤差信號(ERR1,ERR2)。波束形成單元BFU還包括組合單元(求和單元+)，用於組合加權的第一和第二誤差信號(w1*ERR1,w2*ERR2)，從而提供波束成形信號BFS。權重控制單元WCU基於來自反饋檢測單元HwD的反饋度量FBEL和基於反饋估計單元FBE提供的反饋估計量FBest及基於聽力損失處理單元G請求的目標增益TG確定第一和第二權重w1,w2。聽力裝置的正向通路包括另一組合單元(乘法單元x)，用於施加所得的增益以提供輸出信號OUT。在實施例中，權重控制單元WCU包括在線反饋管理器OFBM，適於動態更新可應用於正向通路信號的最大允許增益IGmax(參見從權重控制單元WCU到聽力損失處理單元G的點線)。第一和第二電輸入信號之間的增益的多種示例性分布在圖4A-4F中示出。
圖4A-F示出了根據本發明的包括在線反饋管理器OFBM的雙傳聲器權重控制單元WCU的示例性目的。每一圖示出了第一和第二輸入變換器(IT1,IT2)在給定目標增益下及在給定反饋情形下穩定增益相對於不穩定增益(導致嘯聲)的分布。圖4A、4B、4C示出了在聽力裝置實施例中沒有反饋抵消系統(或者在這樣的系統被禁用的運行模式下)的場景。圖4D、4E、4F示出了在聽力裝置的實施例中包括反饋抵消系統(處於該系統被使能的運行模式下)的場景。從而提供增大的增益裕度GM。由反饋抵消系統提供的「穩定增益」的增加量在圖4D-4F中由記為DFC的(深灰)範圍圖示。
雙傳聲器WCU/OFBM例如適於在分開的頻帶中工作(這樣，圖4A-4F中的每一個可表示特定頻帶)。
圖4A示出了具有兩個輸入變換器(如傳聲器)IT1和IT2的系統，其中增益可在它們之間分布以實現需要的目標增益TG。傳聲器波束形成器模塊BFU的所得增益為BFS(f,t)＝IN1(f,t)*W1(f,t)+IN2(f,t)*W2(f,t)，其中W1(f,t)和W2(f,t)為隨頻率和時間而變的(複數或實數)權重。在當前系統中，希望在「前傳聲器」IT2(位於耳道處或耳道中)上具有儘可能多的增益。如果在前傳聲器IT2的環路增益LG2為0dB(LG2＝0)時的極限高於目標增益TG，這是可能的。在該情形下，增益裕度GM2為正。波束成形信號BFS(f,t)(例如參見圖3)例如可設定為等於IN2(f,t)(W1＝0,W2＝1)，其(有利地)可提供全部的目標增益TG(沒有嘯聲風險)。
圖4B示出了IT2的增益裕度由於更多反饋(GM20dB)而導致嘯聲)。反饋佔優的頻率範圍還由大於或等於0.5的反饋度量FBEL指明(參見圖7A的下部)。第二輸入變換器IT2的請求的所得增益(目標增益)由記為「所得增益」的實線示意性地指明。圖7A中通過中間的條圖指明了第一和第二輸入變換器IT1,IT2的權重w1(f),w2(f)的隨頻率而變的控制，這些權重對波束成形信號(圖2B、3中的BFS)有貢獻，其中指明了隨頻率而變的增益值。黑條示出了施加到來自第一輸入變換器IT1的信號(第一電輸入信號)的增益G(IT1,f)，白條示出了施加到來自第二輸入變換器IT2的信號(第二電輸入信號)的增益G(IT2,f)。在反饋不佔優的頻帶中(Band#1,2和8)，強調給予(來自IT2的)第二電輸入信號，從而提供全部請求的增益(圖4A-F中的TG)。在反饋佔優的頻帶中(Band#3-7)，強調從來自第二輸入變換器IT2的信號移到來自第一輸入變換器IT1的信號，施加到來自第二(耳道)輸入變換器IT2的信號的增益G(IT2)被減小到提供預定裕度的值以使最大允許增益IGmax(IT2)最大化，及施加到來自第一輸入變換器IT1的信號的增益G(IT1)被增大以補償增益G(IT2)的減小。從而提供靈活和魯棒的系統，其利用反饋不存在(或不佔優)的聲學情形中第二輸入變換器(如耳道中)的定位的優點，並通過增加對來自第一輸入變換器(如位於用戶耳後)的信號的強調避免(到第二輸入變換器的)反饋佔優的聲學情形下的嘯聲，同時仍向用戶提供請求的增益。該基於嘯聲檢測器HwD提供的反饋度量FBEL的策略可用在寬帶(時域)信號和頻帶拆分(時頻域)信號上，如圖7A中示意性所示。
圖7B示出了根據本發明的適合實施圖7A的加權方案的聽力裝置HD的實施例。圖7B的聽力裝置實施例與結合圖1B所示和所述的實施例等同，包括頻域(Na個頻帶)中的正向通路和頻域(Nb個頻帶，Nb例如小於或等於Na)中的分析通路。另外，嘯聲檢測器HwD包括在線反饋管理器OFBM，其包括存儲器MEM，其中用戶的隨頻率而變的聽力損失數據(圖7B中的)(和/或源自其的請求的隨頻率而變的增益ReqGain(f))可保存在該存儲器中。另外，保存測得的或(例如動態)估計的隨頻率而變的最大允許增益數據(圖7B中的)(例如基於當前助聽器類型，反饋通路估計量等)。反饋檢測單元HwD經信號HLC與存儲器MEM通信從而使反饋檢測單元能從存儲器讀寫(或直接，或如在此的經權重控制單元WCU)。基於反饋度量FBEL的當前值(例如參見圖7A的下圖)、當前存儲的IGmax值(其可預先確定或動態更新)及目前確定的基於當前輸入信號和隨用戶而變的增益數據(ReqGain(f))(可能及基於應用的處理算法)的所得增益(參見圖7A(通常隨頻率而變))，施加到電輸入信號IN1,IN2的「強調增益值」G(IT1)和G(IT2)(參見圖7A中的條圖)可在輸入信號權重控制單元WCU中確定並經相應的組合單元x(在此為乘法單元)施加。信號處理單元SPU(除輸入信號組合單元之外)還包括提供合成輸入信號(在此為波束成形信號BFS)的組合單元CU(如求和單元或加權求和單元(如波束形成單元BFU))，可能及用於將另外的處理算法(如降噪和/或反饋減少)應用於正向通路的信號並提供處理後的輸出信號OUT的處理單元G。該處理單元G經信號G-CNT與(包括存儲器MEM)的在線反饋管理器OFBM通信，從而使該處理單元能從存儲器讀寫。如圖1B同樣指明的，圖7B假定完全或部分在時頻域運行。圖7B的實施例例如可包括反饋抵消系統，例如如圖2A、2B或3的實施例中所示那樣。
在圖7B的實施例中，每一電輸入信號(IN1,IN2)的信號強度(SS1,SS2，如電平/量值)可通過各個信號強度檢測器(參見圖7B中的SSD1,SSD2)進行估計，它們的輸出在比較單元(參見圖7B中的CMP-DEC)用於確定標示信號強度估計量之間的差的比較度量，基於該比較度量，反饋度量FBEL被提供給加權單元WCU。
基於第一和第二輸入變換器之間的電平差提供反饋度量的反饋檢測器的實施例在我們的2015年12月22日申請的、發明名稱為「A hearing device comprising a feedback detector」的未決歐洲專利申請15201835.4中描述，其通過引用組合於此。
也可考慮針對上面例子中提及的傳聲器位置的備選傳聲器位置，而不背離本發明的概念。例如，一個傳聲器在耳朵中，及一個在耳朵上方。一個傳聲器在揚聲器導線上，及一個傳聲器在耳後。例如，一個或兩個傳聲器在耳中，及兩個以上傳聲器在耳後(如耳朵上方)或用戶身體上的別處，等等。
該想法例如可擴展到雙耳地工作，這樣，當頭部一側的助聽器具有不穩定的反饋，增益減小，來自頭部另一側的助聽器的聲音被流傳輸到第一側，針對反饋情形再次穩定為止。
除非明確指出，在此所用的單數形式「一」、「該」的含義均包括複數形式(即具有「至少一」的意思)。應當進一步理解，說明書中使用的術語「具有」、「包括」和/或「包含」表明存在所述的特徵、整數、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徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。應當理解，除非明確指出，當元件被稱為「連接」或「耦合」到另一元件時，可以是直接連接或耦合到其他元件，也可以存在中間插入元件。如在此所用的術語「和/或」包括一個或多個列舉的相關項目的任何及所有組合。除非另行指明，在此公開的任何方法的步驟不精確限於相應說明的順序。
應意識到，本說明書中提及「一實施例」或「實施例」或「方面」或者「可」包括的特徵意為結合該實施例描述的特定特徵、結構或特性包括在本發明的至少一實施方式中。此外，特定特徵、結構或特性可在本發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域技術人員能夠實施在此描述的各個方面。各種修改對本領域技術人員將顯而易見，及在此定義的一般原理可應用於其他方面。
權利要求不限於在此所示的各個方面，而是包含與權利要求語言一致的全部範圍，其中除非明確指出，以單數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，術語「一些」指一個或多個。
因而，本發明的範圍應依據權利要求進行判斷。
參考文獻
·WO2008151970A1(OTICON)18.12.2008
·EP2843971A1(OTICON)04.03.2015
·EP2947898A1(OTICON)25.11.2015