专利名称：移动电话及为用户产生个性化音频的其他产品的声音增强的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于移动电话和为用户产生音频的其他产品的声音增强领域，具体上涉及用于根据个人的听力简档(hearing profile)、根据诸如噪音引起的听力减损的环境因素和根据个人选择来增强声音的技术。
背景技术：
在多种环境中，估计个人的听力简档是重要的。例如，具有超出正常范围的听力简档的个人必须记录他们的简档，以用于规定适合该个人简档的助听器。通常，听力简档估计是由专业的听力学家使用已经校准和专门的设备进行的。因此，听力简档估计相对难于获得并且很昂贵。
除了用于规定助听器和辅助听力器件之外，还正在开发听力简档的多种用途。例如，个人的听力简档可以用于产生定制的音频产品，诸如已经按照收听者的听力简档被修改的预先记录的音乐。用于传递定制的音频产品的一种介质是因特网。参见由Pluvinage等1999年12月15日提交的题目为“Systemand Method for Producing and Storing Hearing Profiles and Customized AudioData Based on Such Hearing Profiles(用于产生和存储听力简档和基于这样的听力简档的定制音频数据的系统和方法)”的公有和共同待审的美国专利申请第09/464,036号。
移动电话是唯一一类个人音频器件，它给具有未落入正常范围内的听力简档的人带来了困难。使得听力受损的人能够使用移动电话的最常用的手段涉及使用助听器。但是，数字移动电话可以引起对数字助听器的电磁和声音干扰，迫使在移动电话使用期间取下助听器，使得用户不具有任何补偿的信号处理。在一个革新的示例中，移动电话可以被耦合到作为电话配件的感应颈圈，它们向在助听器内被称为“远程线圈(Telecoil)”的电磁接收器提供信号。但是，助听器中的远程线圈的不方便和较小的市场畅销度使得它们是有限的解决方案。仅仅提高蜂窝电话中的放大是具有明显缺点的另一种手段。
以前人们已经提出了用于补偿由于背景噪音掩蔽而导致的明显听力损失的系统。这样的现有系统依赖于使用麦克风输入信号来确定背景噪音的量。一些这样的系统也教授了使用压缩来用于这样的补偿。包括在电话中使用压缩的背景信息在Goldberg(US4,829,565)以及Allen和Youtkas(US5,553,134)的专利中得到说明——虽然它们主要用于噪音补偿；其他专利包括用于电话信号增强的US5,802,164、US5,539,806、US6,061,431、US5,737,719、US5,388,185、US5,896,449；用于在电话或电信网络上的听力测试的US4,964,304、US6,071,236、US3,974,335和US5,737,389。
移动电话固有地是个人通信设备。在微电子中的革新已经使得移动电话变得极其便于携带，每当可以使用服务基础结构时能够提供对电信服务的访问。未来的移动电话也可以并入娱乐特性，诸如流放(streaming)音频和视频、重放所存储的音频或视频、无线电接收和表现、向用户传递音频的许多其他特征。期望由用户增强移动电话系统的音频接收，使得适应个人听力需要、个人选择或对围绕用户的噪音环境的优化。
发明内容
在此所公开的本发明被设计用于根据对个人的听力损害、被模型化为诱发的听力损失的环境因素、个人选择的测量和随后使用信号处理来适应由听力简档显示的耳蜗的丧失功能来增强收听者使用个人通信设备对音频的接收，并且根据诸如背景噪音的环境因素和个人选择来增强声音。
按照本发明，一种移动电话或其他个人通信设备包括多个资源，用于独立或组合的应用个人听力简档、个人选择简档和诱发的听力损失简档的测量，以便建立声音增强的基础。
按照本发明的一种个人通信设备包括耦合到通信介质的发射器/接收器，用于发送和接收音频信号；控制电路，用于控制呼叫和音频信号的发送、接收和处理；变换器，诸如内部扬声器、外部扬声器和在所附的耳机中的扬声器；内部麦克风、外部麦克风和在所附的耳机中的麦克风。控制电路包括逻辑电路，用于在处理音频信号时应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的一个或多个。在本发明的不同实施例中，控制电路包括指令存储器和诸如数字信号处理器的指令执行处理器。
在另一个实施例中，按照本发明的个人通信设备包括被适配来指示扬声器的音量级的一个输入器件，其中所述控制电路响应于音量级而改变对音频信号应用的多频带压缩参数。
在一个实施例中，一种个人通信设备包括控制电路，它在处理音频信号时应用复合简档，其中所述复合简档包括基于用户的听力简况、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个的参数。在不同实施例中，控制电路在处理音频信号时独立地应用用户的听力简况、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。这样的处理可以由控制电路顺序或并行进行。
在不同的实施例中，使用麦克风、耦合到所述设备用于检测环境噪音的外加传感器和通过诸如音量控制旋钮的位置的间接测量或使用设备的位置的指示来检测背景噪音水平。
在另一个实施例中，所述设备包括用于从诸如连接到到通信介质的服务器的远程源获得用户的听力简档。或者，所述设备可以包括用于提示用户提供指定用户的听力简档的信息的资源。另外，所述设备可以包括用于提示用户输入用户偏好信息的资源。在各种实施例中，这个设备包括多个资源，用于诸如通过下列方式来提示用户提供用于定义听力简档的信息经由听力测试来提示用户，其中使用变换器来产生在所述测试中使用的音频刺激，所述变换器诸如在所述设备上的扬声器、附加在所述设备上的扬声器或在连接到所述设备的耳机中的扬声器。
按照本发明的一个实施例，个人通信设备包括移动电话，其中包括天线。在这个实施例中，发送器/接收器包括耦合到天线的无线电波，并且通信介质是无线的。
按照本发明的另一个实施例，提供了一种电话通信系统，它包括服务提供者和移动电话。
在查看了附图、详细说明和随后的权利要求后，可以看出本发明的其他方面和优点。
图1是示出在按照本发明的个人通信设备中的声音处理的概念性方框图。
图2是表示按照本发明的个人通信设备的、移动电话的简化方框图。
图3图解了按照本发明的不同实施例的、用于提供听力简档的产生和传送的诸如电话网络的通信网络。
图4图解了按照本发明的不同实施例的、用于按照环境因素提供诱发听力损失简档的产生和这样的简档的传送的诸如电话网络的通信网络。
图5图解了按照本发明的、用于提供向和从移动电话传送音频的许多方式以及可以实现音频处理的部件的诸如电话网络的通信网络。
图6示出了三个正交设计空间轴，用于定义如何向终端用户提供按照个人听力简档的定制音频数据的产生的可能性。
图7示出了三个正交设计空间轴，用于限定如何向终端用户提供按照噪音诱发的听力简档的定制音频数据的产生的可能性。
图8是在个人听力简档获取的过程中的基本组成部分的流程图。
图9是在噪音诱发听力简档获取的过程中的基本组成部分的流程图。
图10是用于使用音量输入来控制在个人通信设备中的声音传递的增强的功能图。
图11示出了用于支持按照本发明的处理的说明的听力减损和噪音阈值。
图12a-12c示出了用于对支持按照本发明的处理的说明的听力阈值参数进行组合的各种技术。
具体实施例方式
参照附图来提供本发明的实施例的详细说明，其中图1图解了如何可以通过由求和节点103表示的多种方式将听力简档100、收听者的个人选择简档101和/或环境噪音的简档102组合到复合或结果简档104中，以作为收听者的音频定制的基础。所有三种子简档不必总是有效的。如图1所示，在个人通信设备中的音频处理器105接收所述复合或结果简档104，并且将简档104应用到源音频流106，以便提供定制的音频107，定制的音频107增强了用户对音频产品的接收。在图中试探地使用求和节点103。在不同的实施例中，复合简档104的每个组成部分100、101、102可以以任何组合独立、顺序或并行地被使用。在一个优选实施例中，个人通信设备是移动电话。
下一代移动电话正在并入与小型计算机、音乐播放机和管理器的功能相交的特性，并且包括用于定制图1所示的音频的处理资源。
术语“个人通信设备”——其中移动电话是优选的示例——在本公开中始终被使用来指示一个系统，它能够在远程系统和网络基础结构之间发送和接收多种音频信号。个人通信设备可以是被设计用来仅仅发送和接收语音信息的非常简单的系统，或者可以是集成到或连接到电话子系统的具有计算能力的复杂系统。个人通信设备也可以并入与音频重放装置、模拟音频重放或其他系统声音产生相组合的电话系统属性，其中音频是数字存储的或成流式的音频。除了电话呼叫处理之外，还具有特征显示器、音频变换器、耳机和计算工具(例如，日历程序、联络表程序、音频重放程序、数字图像显示等)的各种组合的移动电话是个人通信设备的示例。
用于向和从移动电话发送和接收信息的公共网络协议包括AMTS(模拟信号)、包括GSM(通用移动通信系统)的TDMA(时分多址)、CDMA(码分多址)和GPRS(通用分组无线电业务)。存在包括这些通用类别的子集或超集的其他的标准；在此提及所述标准以包括在网络和移动电话之间的信号手段，它们的范围包括模拟、电路交换、模拟、数字和基于分组的无线业务。被适配来与这些协议通信的移动电话具有在功率和灵活性上提高的信号处理能力。
与信息传送的模式无关，个人通信设备的主要功能是音频信号发送和接收。
图2是表示按照本发明的个人通信设备的、移动电话200的简化图。移动电话200包括天线201和射频RF接收器/发射器202，通过它们，电话200按照多种协议的一个或多个被耦合到无线通信介质。接收器/发射器202耦合到在其中处理音频信号和管理呼叫信号的基带和数字信号处理器DSP处理部分203。包括模数和数模转换器的编解码器204耦合到处理部分203。麦克风205和扬声器206耦合到编解码器204。
只读程序存储器207存储用于由处理部分203执行的指令、参数和其他数据。另外，读/写存储器208存储用于由处理部分203使用的指令、参数和其他数据。在所述器件200上可以有多种读/写存储器，诸如非易失性读/写存储器208(例如闪存或EEPROM)和易失性读写存储器209(例如DRAM或SRAM)，如图2所示。其他实施例包括在其中存储了用于由处理部分203使用的指令、参数和其他数据的可拆卸存储器模块。
输入/输出控制器210耦合到显示器211，耦合到诸如数字辅助键盘、功能键盘和音量控制开关的用户输入器件212，并耦合到附属端口213。附属端口213用于诸如双声道和单声道耳机的其他类型的输入/输出器件到诸如PDA或个人计算机的处理设备的连接，是诸如红外端口或通用串行总线USB端口、便携存储设备端口等的可替代通信信道。控制器210耦合到处理部分203。经由输入器件212和可选地经由配件来接收涉及呼叫建立和管理以及涉及听力简档的使用、用户偏好和环境噪音因素的用户输入。用户交互被增强，用户被提示使用显示器211和可选地使用其他配件来进行交互。也可以经由被语音识别程序支持的麦克风205来接收输入，并且用户交互和提示可以利用扬声器206来用于各种目的。
在本发明的这个实施例中，图1的复合或结果听力简档104被存储在读/写程序存储器208中。另外，用于算法的指令被存储在存储器207-209中，以用于在处理音频信号期间应用简档信息。
在任何给定的频率，可以通过在那个频率的听力损失和通过用竞争噪音掩蔽那个频率来提高音调的可听度的阈值。对于普通的听众，可以通过从以感兴趣的频率为中心的听觉过滤器过滤噪音功率的量来计算在任何频率的掩蔽量。当有人具有听力损失时，存在两个因素可以影响在那个频率的可听度听力损失和来自噪音的掩蔽。为了正确地设置用于补偿降低的可听度的信号处理算法的参数，准确地确定这两个效果的组合结果是重要的。在给定噪音的频谱密度的情况下，通过应用通常的听觉过滤器，可以对具有正常听力的人计算被掩蔽的阈值。听力减损的人的被掩蔽的阈值将依赖于在每个频率的噪音的掩蔽级别和减损级别的组合。应当可以从由于减损引起的阈值(THi)和对于正常人的被掩蔽阈值(THm)来预测来自组合效果的阈值(THtot)。在可替代的系统中，由于减损引起的阈值THi可以用响应于关于用户个人选择的信息而提供的阈值参数THc来替换或补充，其中下标“c”表示简档的个人选择。
在图11中的实线示出了假设的听力损失，短划线示出了由噪音导致的、具有正常听力的人的假设的被掩蔽阈值。在这个示例中，并且一般，噪音控制在低频的可听度，听力损失控制在高频的可听度。
在图12a-12c中演示了将听力损失阈值和正常的被掩蔽阈值组合以预测组合效果的三种可能方式。图12a中示出了简单地将两个阈值函数的最大者作为组合的阈值。这个函数被表示为THtot＝max(THi，THm)并且以虚线来表示，它向上位移1dB以便在存在其他两个曲线的情况下可以看到该曲线。
第二种可能由在图12b中的虚线示出，并且由对每个阈值的幂的求和产生。这被表示为THtot＝10log10[10^(THi/10)+10^(THm/10)]。
对于这个函数，除了在其中阈值相等组合阈值有升高的区域之外，组合效果主要是取最大者。
第三和优选实施方式是以考虑听觉系统的压缩属性的方式来组合它们。这在图12c中以虚线演示，并且被表示为THtot＝10log10[{10^(p*THi/10)+10^(p*THm/10)-10^(p*THn/10)}^(1/p)]其中，THn是正常听众的阈值。这个函数来自Jesteadt等(1995)。参数p表示在求和期间使用的压缩量，并且在所给出的示例中具有值0.2。这种计算组合效果的方法与对于听力减损主体获得的实验数据一致。
如上所述，THc也可以用于这些和类似的方程，以提供在噪音环境中的用户的有效的组合简档。
环境噪音对于听觉感知的影响是降低在环境噪音的掩蔽级别之上的声音可以获得的动态范围，并且引起与噪音同时听见的声音的异常响度感知。声音ID的全频率动态压缩(FFDC)复制健康耳蜗的压缩函数，压缩声音以便在听觉系统中音频信号不再失真，并且感知恢复到正常。
压缩在功能上是在个人通信设备内的自动增益控制(AGC)，其中当信号电平提高时增益降低。为了正确地补偿由于环境噪音导致的降低的可听度，压缩以与耳蜗的AGC处理安静环境中的声音相同的方式来处理信号。当以准定态纯音调测量时，这样的压缩器的输入-输出函数将具有一个在宽动态输入范围(＞40dB)上具有小于或等于一的斜率的压缩区域，并且具有低于或高于所述压缩区域的可能线性区域。增益和压缩比率可以随着频率而改变，并且在那个频率区域中对于噪音功率是单调的。压缩区域的斜率可以具有在那个频率区域中将响度感知恢复到正常感知的值，并且将具有范围从1(无压缩)到1/3(3∶1压缩)的斜率。因为在任何频率增加的增益数量是在那个频率区域中的信号的功率的函数，因此压缩器计算功率，并且使用复制人的听力的正常临界频带的听觉过滤器带宽来施加增益。可以使用由在个人通信设备中的处理器执行的软件或通过专用电路或通过这些技术的组合来实现AGC。
图3是使用整个移动电话系统的子部件来获取听力简档的可能方法的示意表示。移动电话1可以用于提供声音刺激、获得用户反馈和仅仅使用机载存储器和处理系统来计算个人的听力简档。移动电话通过蜂窝收发机2来与远程系统或其他电话通信。用于提供声音刺激的另一种方法是通过使用远程系统3来产生刺激和可能地接收用户反馈。可以以任何组合在移动电话1或在远程系统3来管理声音刺激提供和用户响应。
图3所示的处理系统4可以是不在移动电话上机载的计算资源，而可以是相近的。其示例可以是在汽车中安装的手机的基站、向手持单元通信的远程通信系统或具有独立于移动电话的系统的处理资源的移动计算机(或PDA)。处理系统4可以具有由数据源5预装或向其发送的听众的听力简档。一旦所述简档被传送到处理系统4，则经由无线本地传送单元7、向用户呈现PIN(个人标示号码)以向移动电话1键入或传送PIN 8或通过直接(诸如经由有线)连接9来向移动电话传送听力简档。独立于处理系统4的，可以通过存储器存储介质6或通过传送系统来向移动电话1传送听力简档，所述传送系统并入了远程系统3、收发器系统2和向移动电话1的资源的无线发送以便将简档并入移动电话1的存储器或音频处理器中。诸如与移动电话共同使用的、无线短消息业务SMS的协议可以用于下载程序和数据，以支持在电话或其他个人通信设备上载入听力简档。
处理系统4也可以是简档算法控制、声音刺激产生、用户反馈收集和听力简档计算的源。4的资源可以用于向用户或移动电话提供PIN代码，或直接通过无线装置7或直接连接9向移动电话传送简档。可以以多种组合来使用移动电话1和处理系统4的处理资源，来以任何组合在任意子系统上分离诸如测试协议控制、声音刺激产生、用户反馈收集和简档计算的功能。这样的功能可以用电话来提供、被下载到电话以执行、或在处理期间由与电话通信的服务器来存储和执行，或者使用这些架构的组合来提供这样的功能的指令。
移动电话的配件10可以与移动电话或任何前述的子系统结合使用。配件10可以包括例如由用户所戴的单声道或双声道耳机。双声道耳机将允许收集每个耳朵的听力简档，双声道耳机会随着移动电话变为立体声音频重放设备而变得更为普遍。配件10可以或者通过直接的有线链接或者无线链接来与移动电话通信，如图3所示。
在图4的示意图中描述了用于获得对于背景噪音及其伴随的诱发的听力减损的测量的几种策略。环境噪音源21诱发接近噪音的听众的听力减损。环境噪音可以由在移动电话11上的传感器(通常是麦克风)感测，这个信息可以被移动电话的机载处理系统使用，所述机载处理系统具有一种来补偿诱发的听力减损的算法。
参照图4图解的其他策略包括下述可能感测在电话11上的噪音，通过蜂窝收发机12向远程处理资源13发送噪音信号或噪音信号的表示。可以在电话11或远程处理资源13上计算噪音的量化和作为结果的诱发简档。以类似的手段，一种更本地化的处理系统14可以与移动电话11结合使用来建立诱发的听力简档。可以在移动电话11或处理系统14感测环境声音，并且结果简档可以经由无线链路17、在18中所示的“环境表示号码”(EIN)或19的直接有线链路在任一方向上发送以用于补偿处理。
对于一些环境，有可能可以建立公共的诱发简档15，它可以根据对所讨论的环境的认识而被预先确定。它可以通过无线网络17、EIN 18或直接链路19被发送到本地处理系统14和被发送到电话，或者它可以通过蜂窝收发机12经由远程处理资源13来被发送。另外，可以通过外部存储器系统16向移动电话11传送预定的诱发简档15。
移动电话11的配件20可以用于感测噪音，计算诱发的听力减损，或甚至提供计算资源以定制音频。诸如耳机的配件20可以用于感测用户耳朵的本地噪音环境，并且经由有线链路或无线链路来向移动电话11发送那个信息，如图所示。
在设置用于传递增强的音频的定制参数时，个人的个人选择可能是重要的。类似于随后的音频传递部分，音频的个人选择的建立需要产生示例音频部分以使得用户可以选择偏好。图5示意性地示出了移动电话的音频传递和使用。所述的音频源被单独或组合使用，以向用户提供根据其可以进行偏好确定的音频选择。用于获得用户偏好的几种交互式的用户接口方法被移动电话或其他系统所应用，其中包括两种替代的强制选择测试协议、三种替代的强制选择测试协议、矩阵导航测试协议或阶梯测试协议，以获得对偏好的用户反馈。
两种替代的强制选择(2AFC)测试协议包括提供两种音频选择，并且强制用户选择听起来更好的那种。这种选择后可以跟随其他的2AFC提供，或在满意地确定了偏好时，向用户的最后选择设置偏好简档。三种替代的强制选择(3AFC)向用户提供了三种选择，其中两种是相同的，第三种是不同的。而且，通过强制选择的导航使得在测试结束时可以确定用户的偏好简档。
矩阵导航将是以一个或几个变量定制的音频的呈现，并且依赖于用户选择，将那个选择建立为个性化中的向量。音频定制选择的随后的呈现可以测定对那个向量的进一步的修改，并且使得用户可以在偏好的每次选择上微调一个或多个变量。
阶梯测试协议包括音频选择的呈现，然后向用户提供手段来调整声音直到用户挑选用户听起来最佳的一个设置。在移动电话上的调整手段可以例如是音量控制按钮(物理或逻辑的)或使得用户可以通过选择来上滚屏幕的其他上/下调整器件。
如图5所示，随着移动电话变得更为复杂，在移动电话22上呈现的音频可能具有很多源。移动电话音频的最传统的路径是音频从另一个地区或移动电话29通过收发器系统或中央交换站23到期望定制的移动电话22。其他可能的音频类型可以是在远程系统24产生的音频数据，不论是存储的音频或是自动响应系统。另一种音频源可以是来自本地处理系统25，并且通过存储器存储器件26、本地无线链路27或直接有线链路28被传送到移动电话。本地处理系统25可以是连接到网络资源的PC，所述网络资源诸如处理系统24，在其中获得音频数据，然后将其传送到移动电话22。存储器存储器件26可以在远程资源24被编程，然后被运输或传送到移动电话22以传送音频数据。
定制的音频数据可以通过移动电话或通过诸如耳机的配件30被呈现给用户。
图6在概念上示出了移动电话产品(或其他个人通信设备)设计空间，包括定义音频的个性化的可能手段的三个变量——听力简档获取、简档传送和存储、音频数据的定制——的交集。图3图解了几种独特的方式，在其中听力简档可以使用移动电话系统，图6的第一变量来获取。如下面的表1所示，获取听力简档存在两个区别的部分(1)测试算法或选择矩阵位置，(2)声音产生位置。包括测试算法与选择矩阵的分离在内，这些变量的组合带来用于获取听力简档的六种方法。在用于个性化的设计空间中的其他两个变量是听力简档的传送和存储、以及音频数据的定制。
听力简档的传送可以是自动的，或者依赖于用户的交互。另外，所述简档可以被本地存储或者被传送到远程系统。这些变量组合以产生用于传送和存储听力简档的至少六种不同的方法。
音频数据的定制可以通过下述方式来完成使用远离移动电话的系统，并且向移动电话传递定制或个性化的音频以重放。替换方式是向移动电话提供未处理的音频，并且使用移动电话的资源或一个配件来个性化音频。
表1
图7在概念上示出了移动电话产品(或其他个人通信设备)设计空间，包括用于定义音频定制的可能手段以补偿噪音诱发的听力减损的三个变量——诱发的听力减损简档的开发、诱发的听力损失补偿方案、音频数据的定制——的交集。
图4图解了几种独特的方式，其中使用移动电话系统，图7的第一变量获得噪音诱发的听力简档。如下面的表2所示，开发诱发的听力简档中存在几个区别的步骤直接或间接的噪音感测、噪音的量化的位置和程度。这些变量的、在表2中进行的组合带来六种用于开发诱发的听力简档的方法。在用于音频定制的设计空间中的其他两个变量是补偿方案和音频数据的定制。
用于诱发的听力减损的补偿方案可以是主动的、被动的或没有对环境进行监控。一旦监控了环境——不论是否主动地或被动地，则补偿可以是动态的或连续地被改变、以递增的方式被改变、或者是进行或不进行的单个设置。如果没有监控，则对于已知要用于噪音环境中的产品，环境补偿算法可以总是进行的。
音频数据的定制可以通过下述方式来完成使用远离移动电话的系统，并且向移动电话传递定制或噪音补偿的音频以进行重放。替换方式是向移动电话提供未处理的音频，并且使用移动电话的资源或一个配件来定制音频以补偿环境噪音。
表2
图8图解了按照本发明的一个示范实施例的、用于听力简档获取的处理。所述处理包括向要从其获取听力简档的人传递测试指令(方框800)。接着，根据指令来启动测试序列(方框801)。接着，所述处理包括产生和向用户提供声音刺激(方框802)。所述算法接着接收用户响应，并且计划用于测试的下一个刺激(方框803)。根据所述响应来估计所述听力简档(方框804)。所述处理如线805所示进行循环，直到达到测试的结尾。在最后的步骤，听力简档被存储(方框806)，并且所述算法停止(方框807)。对于听力简档获取的这些主要步骤的每一个，存在以概略形式提供的如下的几个示例实施例·传递测试指令(800)·基于语音的指令·向远程系统呼叫电话号码·用户拨号一个已向他们通信过的电话号码·用户按下一个预先编程的快速拨号号码·号码在加电时自动出现·提供(sale)代表通信的指令·写入·纸张指令·计算机打印·电话屏幕·作为文本或图形通过移动数据链路传送的信息·由内部电话软件建立的文本或图形·启动测试序列(801)·用户在被提示时按下在电话上的逻辑或物理按钮以启动·在远程站点的命令的语音识别·在移动电话上的命令的语音识别·在第一次接通电话后自动开始·产生和提供声音刺激(802)·在移动电话上的DSP或其他声音处理器·在远程系统位置产生并且·通过移动万维网作为数据传送向移动电话提供以提供刺激·通过电话传送作为电路交换或分组交换的数据来提供·关于声音刺激的电话到耳朵的耦合·将电话靠近耳朵，并且使用内置的变换器·使用单声道耳机·使用双声道耳机
·关于声音刺激的电话到自由场变换器·拿着电话并且在扬声器电话模式中使用内部扬声器·拿着电话并且在扬声器电话模式中使用外部扬声器·用于引导用户交互的提示的消费者接口·经由语音或控制信号来提示·来自电话中的存储器和在电话中产生·来自移动万维网作为至电话的数据传送，以产生提示·通过产生语音命令从电话呼叫·屏幕交互·来自电话中的数据存储器的屏幕提示·来自在需要时传送到电话的移动万维网数据的屏幕提示·测试算法接收响应，计划下一个刺激(803)·用于计划下一个刺激的测试算法位置·在电话本地，来自在电话上的数据存储器·在电话本地，通过移动万维网链路传送至电话·在连接到电话的本地系统(例如本地PC)的远处·在网络系统资源的远处·接收主体响应·电话的用户接口，物理或者逻辑的按钮·在网络系统资源的语音识别·通过在电话上的处理器的语音识别·外部设备，可能位于提供位置或家中·存储主体响应·在DSP或其他处理器或机载数据存储器本地·在网络系统资源·解释响应和调整信号电平·在DSP或其他处理器本地·在网络系统资源·根据响应来估计听力简档(804)·在DSP或其他处理器本地·在网络系统资源
·存储听力简档(806)·自动存储简档·本地算法向内部移动电话数据存储器写入听力简档·网络系统资源向手机发送被DSP解释并且被存储在内部移动电话数据存储器中的数据·网络系统资源在中央位置存储简档，并将简档与电话标识相关联·用户被提示存储听力简档·电话的本地处理器使用代码向用户提示·经由语音命令·经由向电话屏幕的呈现·用户输入代码和序列以存储简档·网络系统资源使用代码向用户提示·经由语音命令·操作员或技术代表发送代码·自动产生语音响应·通过向电话传送数据而经由向电话屏幕呈现一旦听力简档被获取和存储以供将来使用，则音频数据可以在网络系统资源被定制或个性化并且发送到电话，或者被传递然后在移动电话的处理器上被个性化。
图9图解了按照本发明的一个示范实施例的、用于环境诱发的听力简档获取的处理。所述处理包括向要从其获取环境诱发的听力简档的人传递测试指令(方框900)。接着，根据该指令来启动用于管理获取的特征(方框901)。接着所述处理涉及感测或确定环境噪音(方框902)。所述算法接着量化噪声(方框903)并确定补偿方案(方框904)。接着存储被诱发的简档(方框905)。所述处理依赖于补偿方案而在必要时循环，如由线906所指示的。对于环境诱发的听力简档获取的这些主要步骤的每个，存在以概略形式提供的如下的几个示例实施例·传递指令(900)·基于语音的指令·向远程系统呼叫一个电话号码·用户拨号一个已向他们通信过的电话号码
·用户按下一个预先编程的快速拨号号码·号码在加电时自动出现·提供代表通信的指令·写入·纸张指令·计算机打印·电话屏幕·作为文本或图形通过移动数据链路传送的信息·由内部电话软件建立的文本或图形·启动特性(901)·用户在被提示时按下在电话上的逻辑或物理按钮以启动·用户按照需要或在被提示时按下在电话上的逻辑或物理按钮以启动·在远程站点的命令的语音识别·在移动电话上的命令的语音识别·在第一次接通电话后自动开始·感测噪音(902)·在或者靠近移动电话直接感测·使用移动电话的麦克风·使用诸如耳机的配件的麦克风·间接感测背景噪音·音量控制的位置·可能指示噪音的其他变量，诸如汽车的速度传感器，它预测在一个速度的噪音，并且向移动电话发送希望的噪音简档·不感测·量化噪音(903)·本地·使用移动电话的处理器资源来量化·使用附加在移动电话上的外部配件来量化·远程·向远程网络资源发送噪音信号以量化
·在远程网络资源本地的量化和存储量化·量化和向移动电话返回量化(简档)以使用·不量化·补偿方案(904)·相对于时间来感测噪音信号·主动感测，以便不断的及时更新噪音简档·在噪音简档不期望被及时改变的情况下(示例在飞行中的飞机)，被动地检测或很少或从不及时更新·补偿设置的范围·当量化的噪音连续地改变时，改变补偿简档以适应噪音·当噪音经过改变的各个阈值以从一个增量转换到下一个增量时，递增地改变补偿简档·根据在电话使用区域中期望的预测噪音简档来使用很少的设置或单个设置·存储诱发的听力简档(905)·自动存储简档·本地算法向内部移动电话数据存储器写入诱发的听力简档·网络系统资源向手机发送由DSP解释并且被存储在内部移动电话数据存储器中的数据·网络系统资源在中央位置存储诱发的简档，并且将诱发的简档与电话标识相关联·用户输入代码和序列以选择预选的诱发听力简档一旦诱发的听力简档被获取和存储以使用，则音频数据可以在网络系统资源被定制或个性化并且发送到电话，或者被提供然后在移动电话的处理器上被定制。
提供一种适合用于无线通信或便携娱乐设备的系统，它补偿已知当在噪音环境中倾听时表现的明显听力损失。这个系统对于无线通信设备尤其有益，因为无线使用模式自然地包括比在传统的PSTN(公共交换电话网络)使用中典型的环境实质更加喧闹的环境。这样的噪音环境包括公共的社会环境(饭店、酒吧)、汽车中的环境、公共交通环境(地铁、火车、飞机场)和其他公共情形(购物地点和城市/交通噪音)。
所述系统应用一种音质原理，听众在噪音环境中感知信号(语音、音乐...，一个人试图听见的声音)时就好像它们具有听力损失一样。因此，可以将在助听器行业中公知的技术作为将可懂度返回正常的方法而应用到在噪音环境中的倾听。压缩算法是这些公知技术中的一种。因为压缩带来失真，因此压缩的不加选择的应用将导致不太自然的语音。结果，对于给定的倾听情形，应用适当的压缩量变得重要。
图10图解了通过音量控制开关的位置而间接地确定环境噪音的方法，用于补偿环境诱发的听力损失简档。因此，在移动电话或其他个人通信设备中，音量控制旋钮位置信息920被应用到音量控制旋钮位置-压缩系数映射模块921。所述系数映射被提供到压缩算法922。输入的语音信号923被应用到压缩算法922。产生一个修改的语音信号924，它被应用到输出变换器925，诸如扬声器。当然，“音量控制旋钮位置信息”指的是指示音量输入开关的电平的任何信息，所述音量输入开关诸如旋钮、滑动器或上/下开关对，它由个人通信设备的用户来调整，以设置所述器件的音频输出的音量级。
所述处理包括·使用音量控制旋钮位置来作为控制信号，它限定要应用到输入的语音信号的压缩量。控制旋钮的位置作为环境噪音的代理；·在无线通信手机或便携娱乐设备内，并且不是在中央位置完成压缩处理·指定压缩映射功能的音量控制旋钮位置。
在音量控制旋钮和系数映射之间的多个可能的映射包括下列·一旦音量控制旋钮到达指示存在背景噪音的足够高的电平，则进行压缩。
·压缩作为音量控制旋钮位置的函数平滑地增加。
·压缩的形状被设置为提供最大程度的免受利用假定的噪音频谱形状的掩蔽。
·压缩在频率上是均匀的。
·压缩的开始形状提供最大程度的免受利用假定的噪音频谱形状的掩蔽，而当音量旋钮位置指示较大声音的背景环境时变换到均匀压缩。
·压缩形状被设置为最大化信号频带的一部分的可懂度，而不用试图减轻在频带的其他部分中的明显听力损失。这种方法可以在低功率要求时提供足够的可懂度增加。
·压缩形状被设置为当增加可懂度时最小化功率要求。
·在沿着音量控制旋钮移动的一些点，对于更多音量的进一步的请求不产生更大的峰值，而是简单地提高了压缩率。
本发明的这个方面的多个区别包括·使用音量控制旋钮位置来作为环境噪音电平的代理。使用音量控制旋钮位置来控制压缩量的主要优点是计算相对简单对于用于感测环境噪音的麦克风系统，需要分析麦克风信号以去除由于收听者讲话而导致的信号，以便获得背景噪音的真实测量。
·在手机内处理。在手机内处理有几个优点·处理能力不依赖于基础结构的能力。因此引入能力具有实质较低的成本风险，并且对较低成本的手机进行迅速的改变。
·处理可以利用在手机中的现有硬件·处理能力不需要附加的带宽·能力的成本容易被分配给受益方·引入能力具有实质较低的成本风险，并且对较低成本的手机进行迅速的改变。
·处理硬件的升级/改变相对容易。
相一致地，认识到，压缩也解决了其他困难的收听情形的问题。在一些情形下，扬声器可以产生具有大于正常的动态范围的语音信号。在这样的情况下，收听者将会希望调整音量，以便最安静的声音具有大的有效增益，而大的声音具有较小的增益。作为信号电平的函数的、在期望的增益电平中的这个差别可以通过使用压缩来提供。下面的情形可能导致大动态范围的语音信号向扬声器电话系统的通信，与在通信期间主动介入的个人(即它们在一个无线通信设备上，并且做一些事情)的通信，在扬声器环境中的背景噪音在通信期间大大地改变。
类似于移动电话手机，经常在诸如锻炼、室外城区活动等的高噪音环境中使用便携娱乐系统。通过在便携娱乐系统内的系统进行高动态范围的音频娱乐信号——不论是通过音频信号接收或从表示音频的模拟存储器或代表性数字产生——的压缩将提供对于由倾听者体验的、噪音诱发的听力改变的补偿。
系数的映射可以考虑到代表听力减损的个人对于安静地倾听的要求的基本系数值。附加的压缩——不论是在其中个人具有减损的频率范围内还是在不需要安静的减损补偿的频带内——对由背景噪音诱发的附加听力改变将是有益的。
虽然已经参照上述详细给出的优选实施例和示例公开了本发明，但是应当明白，这些示例意欲是说明性的而不是限定性的。可以期望本领域内技术人员容易地进行修改和组合，所述修改和组合将在本发明的精神和所附的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种个人通信设备，包括发射器/接收器，其耦合到通信介质，用于发送和接收音频信号；控制电路，其耦合到发射器/接收器，用于控制呼叫和音频信号的发送、接收和处理；音频变换器，其耦合到控制电路，用于使得呼叫和音频信号能够听得见；麦克风，其耦合到所述控制电路，用于将声音变换为音频信号；所述控制电路包括逻辑电路，用于在处理音频信号时应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的一个或多个。
2.按照权利要求1的设备，其中所述控制电路包括指令存储器和指令执行处理器。
3.按照权利要求1的设备，其中所述控制电路包括数字信号处理器。
4.按照权利要求1的设备，包括被适配来指示所述音频变换器的音量级的输入器件，其中所述控制电路响应于所述音量级。
5.按照权利要求1的设备，包括被适配来指示所述音频变换器的音量级的输入器件，其中所述控制电路响应于所述音量级而改变在处理音频信号时应用的多频带压缩参数。
6.按照权利要求1的设备，其中所述控制电路在处理音频信号时应用一个复合简档，所述复合简档包括基于用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个的一组参数。
7.按照权利要求1的设备，其中所述控制电路应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。
8.按照权利要求1的设备，其中所述控制电路在处理音频信号时独立地和并行地应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。
9.按照权利要求1的设备，其中所述控制电路在处理音频信号时独立地和顺序地应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。
10.按照权利要求1的设备，包括用于检测环境噪音的传感器。
11.按照权利要求1的设备，包括逻辑电路，用于处理由麦克风拾取的环境噪音。
12.按照权利要求1的设备，包括用于从远程源获得用户的听力简档的资源。
13.按照权利要求1的设备，包括用于提示用户提供指定用户的听力简档的信息的资源。
14.按照权利要求1的设备，包括用于提示用户提供指定用户的听力简档和用户偏好的信息的资源。
15.按照权利要求1的设备，包括用于提示用户提供指定用户偏好的信息的资源。
16.按照权利要求1的设备，包括用于提示用户提供用于限定用户的听力简档的信息的资源。
17.按照权利要求16的设备，包括显示器，其中所述资源包括逻辑电路，用于使用所述音频变换器和所述显示器的至少一个来通过基于用户对声音的反应的听力测试来提示用户，并且其中使用所述音频变换器来产生所述声音。
18.一种移动电话，包括天线；发射器/接收器，其耦合到天线，用于发送和接收呼叫和音频信号；控制电路，包括执行指令的处理器，该控制电路耦合到发射器/接收器，用于控制呼叫和音频信号的发送和接收；音频变换器，其耦合到控制电路；麦克风，其耦合到所述控制电路；存储器，其耦合到控制电路，用于保存可以由处理器执行的指令，以便在处理音频信号时应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的一个或多个。
19.按照权利要求18的移动电话，包括被适配来指示所述音频变换器的音量级的输入器件，其中所述控制电路响应于所述音量级。
20.按照权利要求18的移动电话，包括被适配来指示所述音频变换器的音量级的输入器件，其中所述控制电路响应于所述音量级而改变在处理音频信号时应用的多频带压缩参数。
21.按照权利要求18的移动电话，其中所述控制电路在处理音频信号时应用一个复合简档，所述复合简档包括基于用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个的一组参数。
22.按照权利要求18的移动电话，其中所述控制电路应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。
23.按照权利要求18的移动电话，其中所述控制电路在处理音频信号时独立地和并行地应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。
24.按照权利要求18的移动电话，其中所述控制电路在处理音频信号时独立地和顺序地应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。
25.按照权利要求18的移动电话，包括用于检测环境噪音的传感器。
26.按照权利要求18的移动电话，包括逻辑电路，用于处理由麦克风拾取的环境噪音。
27.按照权利要求18的移动电话，其中存储器保存用于从远程源获得用户的听力简档的指令。
28.按照权利要求18的移动电话，其中存储器保存用于提示用户提供指定用户的听力简档的信息的指令。
29.按照权利要求18的移动电话，其中存储器保存用于提示用户提供指定用户的听力简档和用户偏好的信息的指令。
30.按照权利要求18的移动电话，其中存储器保存用于提示用户提供指定用户偏好的信息的指令。
31.按照权利要求18的移动电话，其中存储器保存用于提示用户提供用于定义用户的听力简档的信息的指令。
32.按照权利要求31的移动电话，包括显示器，其中存储器保存用于使用所述音频变换器和所述显示器的至少一个通过基于用户对声音的反应的听力测试来提示用户的指令，并且其中使用所述音频变换器来产生所述声音。
33.一种电话通信系统，包括服务提供者；和移动电话，包括天线，用于发送和接收呼叫和语音信号；发射器/接收器，其耦合到天线，用于发送和接收呼叫和语音信号；控制电路，包括执行指令的处理器，该控制电路耦合到发射器/接收器，用于控制呼叫和音频信号的发送和接收；音频变换器，其耦合到控制电路，用于放大呼叫和音频信号；麦克风，其耦合到所述控制电路，用于接收音频信号；存储器，其耦合到所述控制电路，保存可以由处理器执行的指令，以便在处理音频信号时应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的一个或多个，并且用于与服务提供者通信。
34.按照权利要求33的电话通信系统，其中移动电话包括被适配来指示所述音频变换器的音量级的输入器件，其中所述控制电路响应于所述音量级。
35.按照权利要求33的电话通信系统，其中移动电话包括被适配来指示所述音频变换器的音量级的输入器件，其中所述控制电路响应于所述音量级而改变在处理音频信号时应用的多频带压缩参数。
36.按照权利要求33的电话通信系统，其中所述控制电路在处理音频信号时应用一个复合简档，所述复合简档包括基于用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个的一组参数。
37.按照权利要求33的电话通信系统，其中所述控制电路应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。
38.按照权利要求33的电话通信系统，其中所述控制电路在处理音频信号时独立地和并行地应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。
39.按照权利要求33的电话通信系统，其中所述控制电路在处理音频信号时独立地和顺序地应用用户的听力简档、与听力相关的用户偏好、环境噪音因素中的多个。
40.按照权利要求33的电话通信系统，其中移动电话包括用于检测环境噪音的传感器。
41.按照权利要求33的电话通信系统，其中移动电话包括逻辑电路，用于处理由麦克风拾取的环境噪音。
42.按照权利要求33的电话通信系统，其中存储器保存用于从远程源获得用户的听力简档的指令。
43.按照权利要求33的电话通信系统，其中存储器保存用于提示用户提供指定用户的听力简档的信息的指令。
44.按照权利要求33的电话通信系统，其中存储器保存用于提示用户提供指定用户的听力简档和用户偏好的信息的指令。
45.按照权利要求33的电话通信系统，其中存储器保存用于提示用户提供指定用户偏好的信息的指令。
46.按照权利要求33的电话通信系统，其中存储器保存用于提示用户提供用于定义用户的听力简档的信息的指令。
47.按照权利要求33的电话通信系统，其中移动电话包括显示器，并且其中存储器保存用于使用所述音频变换器和所述显示器的至少一个通过基于用户对声音的反应的听力测试来提示用户的指令，并且其中使用所述音频变换器来产生所述声音。
48.一种个人通信设备，包括发射器/接收器，其耦合到无线通信介质，用于发送和接收音频信号；控制电路，其耦合到发射器/接收器，用于控制数据和音频信号的发送、接收和处理；显示器；音频变换器，其耦合到控制电路，用于使得音频信号可以听得见；麦克风，其耦合到控制电路，用于将声音变换为音频信号；所述控制电路包括逻辑电路，用于使用所述音频变换器和所述显示器的至少一个通过基于用户对声音的反应的听力测试来提示用户，其中使用所述音频变换器来产生所述声音。
49.按照权利要求48的器件，其中所述控制电路包括指令存储器和指令执行处理器，并且其中所述逻辑电路包括在所述指令存储器中存储的指令。
50.按照权利要求48的器件，其中所述控制电路包括数字信号处理器。
51.按照权利要求48的器件，其中所述控制电路包括逻辑电路，用于在处理音频信号时根据用户的听力简档并根据与听力相关的用户偏好和环境噪音因素的至少一个来应用一组参数。
52.按照权利要求48的器件，其中所述逻辑电路包括可以由控制电路执行的指令，并且包括用于从远程源接收所述指令的至少一部分的资源。
全文摘要
一种移动电话或其他个人通信设备包括多个资源，用于独立或组合地进行个人听力简档(100)、个人选择简档(101)和诱发的听力损失简档的测量，以便建立声音增强的基础。一种个人通信设备因此包括耦合到通信介质的发射器/接收器，用于发送和接收音频信号(106)；控制电路，用于控制呼叫和音频信号的发送、接收和处理；扬声器；麦克风。控制电路包括逻辑电路，用于在处理音频信号时应用用户的听力简档(100)、与听力相关的用户偏好(101)、环境噪音因素中的一个或多个。控制电路包括指令存储器和诸如数字信号处理器(105)的指令执行处理器。
文档编号H04R5/04GK1589588SQ02822975
公开日2005年3月2日 申请日期2002年9月19日 优先权日2001年9月20日
发明者斯科特·R·拉达尔, 克里斯托夫·门泽尔, 布伦特·W·爱德华兹, 苏尼尔·普里亚, 本尼·B·约翰森 申请人:声音识别公司