专利名称：使用无线流传输的信号增强的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如在将音频信号传播到听力装置如助听器时用于增强音频信号的信号质量的方法、装置(及其用途)和系统。本发明还涉及数据处理系统和计算机可读介质。例如，本发明可用于听音装置如助听器、经声通路从信号源接收音频声等应用中。
背景技术：
在许多无线音频流传输情形下，声音频信号与对应的无线电磁信号并行存在，例如来自TV的音频流传输、教室中的音频流传输等。流传输的音频信号与声音频信号之间的时间误差在许多情形下均是问题。如果误差高于10ms，则声音质量开始下降。如果误差甚至增加到更大，则开始出现视听不同步。如果延迟高于50ms，如像读唇一样的视听不同步将令人非常不愉快并降低可懂度。本发明提出了针对该问题的解决方案。
发明内容
本发明总体上涉及听音系统中的信号增强。本发明的实施例涉及声传播的及无线传输的音频信号之间的时延差异的处理。本发明的实施例涉及音频信号的处理，这些音频信号伴随将由观看者同时感知的人或景物的视频图像或真实(“现场”)图像。想法是除声传播的音频信号外，还将来自音频源如电视机或有线或无线传声器的音频信号无线传输 (流传输)给音频接收器如助听器。在本发明的实施例中，流传输的音频信号主要用于建立流传输的信号源的信号模型。该模型用于增加声传播的及所接收的音频信号的信噪比，因为该模型可用于确定输入 (信号+噪声)的哪一部分受控于信号，及哪一部分受控于噪声。在降噪算法中，已知将噪声的估计量从包括信号和噪声的混合信号减去。在本发明的实施例中，进行“对立”，其中信号(流传输的音频信号)的“干净”版用于提取所接收的声传播的信号的目标信号部分的特性。目标信号的特性包括其频谱、周期、不同频率f下的调制(如调制指数MI (f)、顶部和底部循迹，分别为TT(f)和BT(f))、开始/结束特性、输入电平等。所提取的目标信号特性(模型)例如可用于使可能的降噪和压缩算法适于提供与所接收的声传播的信号的处理后的版本中的特性一样的特性。前述处理例如可在听音装置的信号处理单元中进行。此外，本发明方案可用于滤掉来自不同源的噪声，前述源如通风设备、家用电器或使用定向传声器系统的类似装置，作为备选，如果噪声起点在佩戴助听器的人的前面，使用降噪算法减少噪声。类似地，本发明概念可通过使用专门“自我话音检测器”而结合“自我话音检测”使用以提取“自我话音”的特性并将那些特性(作为备选，包括“自我话音”的完全音频信号) 无线传输给另一人的助听器，然后，其可特别“调谐”成接收该特定话音。
作为备选，本发明概念可用于将关于用户目前位置(如特定房间)的空间信息添加到无线流传输的音频信号中，目的在于向“干净的”流传输的信号添加方向信息等。本发明实施例的目标在于提供用于提高听音装置接收的音频信号的信号质量的方案。本发明的这些目标由所附权利要求及下面描述的发明实现。增强咅频信号的方法本发明的目标由增强接收装置中的音频信号的方法实现。该方法包括-沿声传播通路声传播来自声源的目标信号，在接收装置处提供传播的声信号；-将所接收的传播的声信号转换为传播的电信号，所接收的传播的声信号包括目标信号、噪声及由从声源到接收装置的传播通路更改的环境可能存在的其它声音；-将包括目标音频信号的信号无线传输给接收装置；-在接收装置中接收无线传输的信号；-从无线接收的包括目标音频信号的信号取回流传输的目标音频信号；及-使用自适应系统从传播的电信号及流传输的目标音频信号估计目标信号。
本发明的优点在于目标信号得以增强。本发明实施例的另一优点在于声传播的信号得以增强，而不会在传播通路中引起另外的延迟。本发明实施例的另一优点在于流传输的信号可用于精确估计从产生音频信号 (的声版)的扬声器到听音装置如助听器的传声器的通路的脉冲响应(即与用户所处的房间有关)。之后，该估计可在听音装置中进行更精确地去卷积(相较源信号未知而言)。在本说明书中，术语“流传输”指通常表示音频或视频数据的(典型地数字如编码)信号的传输和接收，其连续产生(或自保存的文件连续传输)并呈现给用户或如同接收那样在介质中连续使用。通常，流传输的信号在其接收时即呈现给用户，并不永久保存 (除了必要的缓冲之外)。在本说明书中，术语自适应系统指能够响应于其输入变化的系统。自适应系统通常包括反馈环路。自适应系统的例子为包括可变滤波器部分和更新算法部分的自适应滤波器，可变滤波器部分提供基于更新算法部分的优化算法针对变化的输入自动调节的传递函数。在实施例中，接收装置适于能够在分开的频率范围或频带中进行信号处理。在实施例中，接收装置的正向通路的输入侧包括AD转换单元，用于以采样频率fs 对模拟电输入信号进行采样并将包括输入信号(振幅)在连续时间点tn = n*(l/fs)的数字时间样本^的数字化电输入信号提供为输出，其中η为整数。因此，样本的持续时间由 Ts=l/fs给出。总的来说，采样频率适应应用(可用带宽、功耗、输入信号的频率含量、必需的准确度等)。在实施例中，采样频率fs在从8kHz到40kHz的范围中，例如约16kHz。在实施例中，接收装置包括用于提供信号的时频表示的TF转换单元。在实施例中，时频表示包括所涉及信号在特定时间和频率范围中的相应复值或实值的阵列或映射。 在实施例中，TF转换单元包括用于对(时变)输入信号进行滤波并提供多个(时变)输出信号的滤波器组，每一输出信号包括输入信号的不同频率范围。在实施例中，TF转换单元包括用于将时变输入信号转换为频域中的(时变)信号的傅里叶变换单元。在实施例中，接收装置考虑的从最小频率fmin到最大频率fmax的频率范围包括从20Hz到20kHz的典型的人听得见的频率范围的一部分，例如从20Hz到12kHz。在实施例中，接收装置考虑的频率范围fmin-f_拆分为P个频带，其中P例如大于5，如大于10，如大于50，如大于100，至少其部分个别进行处理。在特定实施例中，本发明方法包括估计传播的电信号和流传输的目标音频信号或源自其的信号之间的时延差。哪一信号首先(以电形式)到达接收装置将取决于声传播通路的物理长度和无线链路的等待时间，例如，取决于用于传输和接收电磁信号的无线传输通路(包括可能存在的编码-解码单元、调制-解调单元等)的收发器中的时延，及取决于输入变换器、可能存在的前端放大器和/或接收声传播的信号期间的其它处理中的时延等。在一些应用中，(声)传播的电信号将具有最低的时延。例如这可能是无线链路基于发射器和接收器之间的感应耦合的情形。在其它应用中，(电磁)流传输的目标音频信号将具有最低的时延。例如这可能是无线链路基于辐射场的情形。在特定实施例中，本发明方法包括将所得的时延差用于估计目标信号。在本发明的一方面，想法是流传输的音频信号仅用于建立流传输的信号源的信号模型。该模型用在信号增强系统如“谱减”算法(例如参见[Boll，1979])中。这种类型的算法使用噪声的估计量并通过将该估计量与输入(信号+噪声)进行比较而计算最佳增益。根据本发明，可得到信号的完美估计量(流传输的目标音频信号)并通过将其与输入 (信号+噪声)比较而可计算最佳增益(将此称为反谱减算法或谱增强算法)。作为备选， 可使用维纳滤波器(例如参见[ffidrow et al.，1975])。一些算法直接使用信号估计量，如共振峰循迹算法例如HMM(隐马尔可夫模型) (例如参见[Rabiner,1989])或线性预测方法(例如参见[Makhoul, 1975]) 0在该情形下， 流传输的信号用于提取信号模型信息如共振峰、频谱形状等并在增强算法中使用这些信肩、ο根据本发明的一方面，流传输的信号不用在直接信号通路中(流传输的信号不呈现给用户，例如参见图2b、2c、2g、3a、;3b、5、7a、8、12a的实施例)。其主要用于提取关于声传播的目标信号的信息(这些信息(模型)传给信号增强算法，用于估计(增强)目标信号)。这样，由于模型可非常慢地进行更新，链路时延没有任何问题，并可预计信噪比明显增大。在本发明该方面的实施例中，本发明方法包括将流传输的目标音频信号或源自其的信号用作自适应算法的输入而从传播的电信号估计目标信号以改善目标信号的估计。在此，(可能延迟的)传播的电信号例如馈给自适应滤波器的可变滤波器部分，而(可能延迟的)流传输的目标音频信号用在自适应滤波器的算法部分中以更新可变滤波器部分的滤波器系数。这具有增加传播的电信号的信噪比的优点。在本发明的另一方面中，声传播的信号用于将关于用户目前位置(如特定房间) 的空间信息添加到无线流传输的音频信号中，目的在于将方向信息等添加到“干净的”流传输的信号中(所得的“增强的”流传输的信号呈现给用户，例如参见图2d、2e、6、7b的实施例)。在本发明该方面的实施例中，本发明方法包括将传播的电信号或源自其的信号用作自适应算法的输入而从流传输的目标音频信号估计目标信号以改善目标信号的估计。例如这可由自适应滤波器实现，其中将(可能延迟的)流传输的目标音频信号馈给自适应滤波器的可变滤波器部分，而(可能延迟的)传播的电信号用在自适应滤波器的算法部分中以更新可变滤波器部分的滤波器系数。在特定实施例中，本发明方法包括-以估计的时延差延迟信号、目标信号的估计量、传播的电信号、流传输的目标音频信号或源自其的信号中的有关信号；及-在估计目标信号时使用所得的信号。在特定实施例中，本发明方法包括从流传输的目标音频信号提取目标信号的特性。在实施例中，本发明方法另外包括从传播的电信号提取目标信号的特性。在实施例中， 目标信号的特性包括下述的一个或多个频谱、不同频率下的调制(如调制指数，如调制指数对频率的顶部和底部循迹)、开始/结束特性、输入电平等。在实施例中，本发明方法包括比较分别从流传输的目标音频信号和传播的电信号提取的相应特性(如调制指数或输入电平)。在特定实施例中，本发明方法包括将从流传输的目标音频信号提取的特性用作处理算法的输入以改善估计的目标信号。在实施例中，本发明方法包括将分别从流传输的目标音频信号和传播的电信号提取的相应特性(如调制指数或输入电平)的比较结果用作处理算法的输入以改善估计的目标信号。在实施例中，算法包括用于处理增益、方向性、降噪或压缩等以适当地调整(增强)目标信号估计量的特性的一个或多个算法。在实施例中，估计的目标信号还在另外的处理算法中进一步改善，例如通过根据用户需要调整估计的目标信号进行。在特定实施例中，从流传输的目标音频信号提取的特性或流传输的目标音频信号和传播的电信号的特性之间的比较结果用于补偿房间中扬声器的非线性，从而可提供改善的声音质量，同时保持来自环境的其它声音。这具有目标声音信号的所得估计版本不被提供声源目标信号的扬声器中的坏成分“毁坏”的优点。在特定实施例中，从流传输的目标音频信号提取的特性或流传输的目标音频信号和传播的电信号的特性之间的比较结果用于去除接收装置环境中的不同音频源的噪声，例如来自家用电器如洗碗机、通风设备等的噪声。在特定实施例中，本发明方法包括从传播的声信号提取声传播通路的特性。在特定实施例中，声传播通路的特性包括下述的一个或多个耳间差异提示、距离信息、强度、直达声与混响能量比、房间印象。在特定实施例中，从声传播通路提取的特性用于将空间信息添加到目标信号估计量，例如房间的特性、反射、背景声、方向提示、混响等。在特定实施例中，传播的声信号在呈现给用户之前在接收装置中或由接收装置衰减如抵消，例如在助听器或头戴式耳机中以能够完全控制呈现给用户的声音。在实施例中，本发明方法用在听音装置中，如保护装置、头戴式耳机或头戴受话器、助听器或双耳验配的一对助听器。本发明实施例的优点在于解决了延迟问题，及用户通过其自己的耳朵(即经助听器)获得包括另外的背景声的音频信号，从而避免了与环境切断的体验。本发明实施例的另外的优点在于，相较于声学上无线传播的包括目标信号的信号，目标信号被增强。
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咅频增强装置本发明进一步提供用于增强音频信号的音频增强装置。该音频增强装置包括-至少一输入变换器，用于将包括沿声传播通路声从声源传播到音频增强装置的目标信号的传播的声信号转换为传播的电信号；-无线接收器，用于经无线链路接收目标音频信号并提供流传输的目标音频信号； 及-第一自适应系统，用于基于所述传播的电信号和所述流传输的目标音频信号估计目标信号。当由对应的结构特征适当替代时，上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求中限定的方法的过程特征可与本发明(音频增强)装置结合，反之亦然。装置的实施例具有与对应方法一样的优点。在特定实施例中，音频增强装置包括第一估计单元，用于估计传播的电信号和流传输的目标音频信号或源自其的信号之间的时延差。在特定实施例中，音频增强装置适于在估计目标信号时使用所得的时延差。在特定实施例中，第一自适应系统适于使其目标信号估计基于传播的电信号及估计的时延差。在特定实施例中，第一自适应系统适于使其目标信号估计基于流传输的目标音频信号及估计的时延差。在特定实施例中，音频增强装置包括第二估计单元，用于从流传输的目标音频信号估计目标信号的特性。在实施例中，目标信号的特性包括下述的一个或多个频谱、不同频率下的调制(如调制指数，如调制指数对频率的顶部和底部循迹)、开始/结束特性等。 在特定实施例中，音频增强装置适于实现将从流传输的目标音频信号提取的特性用作处理算法的输入以改善目标信号。在实施例中，估计的目标信号因而得以改善(例如根据用户需要)，例如通过使增益、方向性、降噪或压缩等算法适于在目标信号估计量的处理后版本中提供与流传输的目标音频信号中一样的特性。在特定实施例中，音频增强装置包括第三估计单元，用于从传播的声信号估计声传播通路的特性。在特定实施例中，声传播通路的特性包括下述中的一个或多个耳间差异提示、距离信息、强度、直达声与混响能量比、房间印象。在特定实施例中，音频增强装置适于实现从声传播通路提取的特性用于将空间信息添加到目标信号估计量。在特定实施例中，空间信息例如包括房间的特性、反射、背景声、方向提示、混响等。在特定实施例中，第一自适应系统包括用于提供目标信号的估计量的自适应滤波器，该自适应滤波器包括算法部分和可变滤波器部分，其中算法部分适于更新可变滤波器部分的滤波器特性。在特定实施例中，第一估计单元包括用于提供时延差的估计量的自适应滤波器。在特定实施例中，音频增强装置包括用于进一步处理目标信号的估计量的信号处理单元，例如用于运行改善目标信号的处理算法和/或用于将空间信息添加到目标信号的估计量。信号处理单元可适于根据用户需要进一步处理目标信号的估计量。在特定实施例中，音频增强装置包括输出变换器，用于将目标信号的估计量或来自信号处理单元的包括目标信号估计量的进一步处理的输出呈现给用户。在实施例中，音频增强装置包括输出变换器，用于将目标信号的估计量或来自信号处理单元的包括目标信号估计量的进一步处理的输出呈现为适于由用户感知为输出声音的刺激(例如耳蜗植入或骨导听力装置的输出变换器(如多个电极))。在实施例中，音频增强装置形成听音装置的一部分，听音装置如听力仪器、头戴式耳机、头戴受话器、耳朵保护装置、或其组合。咅频增强系统此外，本发明提供音频增强系统。该音频增强系统包括用于产生声目标信号的音频源；用于产生包括目标信号的目标音频信号形式的表示的无线信号的发射装置；及包括上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的、及权利要求中限定的音频增强装置的接收装置。在特定实施例中，发射装置体现在包括传声器和/或产生图像并伴随声音信号的娱乐装置中。例如发射装置可以是A/V装置(A/V=视听)，例如电视机、PC、有线或无线传声器、卡拉OK系统等。在实施例中，娱乐装置包括用于传播目标声音的扬声器、用于电磁传播声音的无线发射器、及用于拾取来自讲话者或歌唱者的目标声音(或其一部分)或来自环境的另一预定声音的传声器。在实施例中，包括传声器的装置包括PC和/或卡拉OK装置。在特定实施例中，接收装置体现在听音装置如体戴式听音装置中，例如包括头戴受话器、头戴式耳机、耳朵保护装置和/或听力仪器。在实施例中，音频源包括扬声器。在实施例中，音频源体现在包括图像及伴随的声音信号的娱乐装置中(如A/V装置，如电视机或PC)。在实施例中，音频源和发射装置集成在包括共用壳体的一体物理装置中。在实施例中，音频源为话音，如人类的话音。在实施例中，发射装置包括适于由用户佩戴并包括用于检测和提取用户自己的话音或其特性的“自我话音检测器”的传声器或听音装置，音频源为用户自己的话音，及发射装置适于将包括用户自己的话音的音频信号无线传给接收装置。这具有另一人的接收音频增强装置如助听器可特别“调谐”成接收发射装置如传声器或助听器的佩戴者的话音。在实施例中，发射装置为上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求中限定的音频增强装置。麗此外，本发明提供上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求中限定的音频增强装置或音频增强系统的用途。在实施例中，提供音频增强装置在选自下组的装置中的用途头戴式耳机、有源耳塞、头戴受话器、听力仪器及其组合。在实施例中，提供音频增强系统在播音系统或卡拉OK系统中的用途。有形计算机可读介质本发明进一步提供保存包括程序代码的计算机程序的有形计算机可读介质，当计算机程序在数据处理系统上运行时，使得数据处理系统执行上面描述的、“具体实施方式
” 中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分步骤。除了保存在有形介质如磁盘、 CD-ROM、DVD、硬盘、或任何其它机器可读的介质上，计算机程序也可经传输介质如有线或无线链路或网络如因特网进行传输并载入数据处理系统从而在不同于有形介质的位置处运行。数据处理系统本发明进一步提供数据处理系统，包括处理器和程序代码，程序代码使得处理器执行上面描述的、“具体实施方式
”中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分步
马聚ο本发明的进一步的目标通过从属权利要求和本发明的详细描述中限定的实施方式实现。除非明确指出，在此所用的单数形式的含义均包括复数形式(即具有“至少一”的意思)。应当进一步理解，说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、 整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、 操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被称为“连接”或“耦合” 到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间插入元件。此外，如在此使用的“连接”或“耦合”可包括无线连接或耦合。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。
下面参考附图、结合优选实施方式更充分地阐释本发明，其中图1示出了根据本发明的音频增强系统的实施例，包括音频源、发射器和一个或多个包括根据本发明的音频增强装置的听音装置。图2示出了根据本发明实施例的不同音频增强装置的框图。图3为根据本发明的音频增强装置的两个实施例的框图，图3a示出了单传声器装置，及图北示出了多传声器装置。图4示出了包括根据本发明实施例的音频增强装置的听音装置。图5示出了根据本发明实施例的音频增强系统的例子，该系统包括音频增强装置，其中目标信号基于声传播的信号在LMS去卷积的基础上进行估计。图6示出了根据本发明实施例的音频增强系统，该系统包括音频增强装置，其中目标信号基于电磁传播的信号进行估计。图7示出了根据本发明的听音装置的两个实施例的框图。图8示出了根据本发明实施例的适于增强特定话音的音频增强系统。图9示出了根据本发明实施例的方法的流程图。图10示出了流传输的目标音频信号的特性的例子，在此为调制指数MI对时间 t(图10a)，及所得的输入给提供增益G[dB]对调制指数MI的处理算法。图11示出了流传输的目标音频信号的特性与声传播的信号的特性的比较例子， 在此为调制指数MI对时间t的顶部和底部循迹(图Ila)及所得的输入给处理算法，在此提供增加的增益AG[dB]对频率f (图lib)及增加的降噪ANR[dB]对频率f (图lie)。图12示出了根据本发明实施例的音频增强装置(图12a)及目标信号的相应特性，在此为电平差AG[dB]对频率f(图12b)。
为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。在所有附图中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出，因为， 对于本领域的技术人员来说，通过这些详细说明在本发明精神和范围内做出各种变化和修改是显而易见的。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的音频增强系统的实施例，包括音频源、发射器和一个或多个包括根据本发明的音频增强装置的听音装置。图Ia的音频增强系统包括电视机和一对听音装置，在此为一对双耳验配的听力仪器。电视机1具有用于声学上发出对应于电视图像的声音信号(ΑΡπ5)6(用户希望接收的目标信号)的扬声器及用于以信号WLS的形式经无线链路4发射同样的声音(称为目标音频信号)的发射器。除了目标信号6之外，噪声信号(Ν)8(在此由风扇7产生，但表示用户环境中的所有背景噪声(包括不同于目标声音的其它声源))与声传播的目标信号混合。两个信号均由一对听力仪器(HI) 3接收，每一听力仪器包括用于将声传播的声音信号 6、8(APTS+N)转换为相应HI中的电输入信号的输入变换器，及至少一 HI包括用于接收无线传输的信号(WLQ 4并提取流传输的目标音频信号(其通常不与声传播的目标信号同相) 的接收器。无线链路可基于TV发射器和HI接收器的电感器之间的近场耦合如感应耦合或基于辐射(远场)电磁场。传输可基于模拟或数字调制的信号。在图Ia的实施例中，预见了基于辐射场的链路及根据蓝牙规范的操作(参见电视机的发射器BT-Tx和听力仪器的接收器BT-Rx)。两个听力仪器之间的通信优选能交换控制和/或状态信息和/或音频信号。 该无线链路例如可基于近场或远场电磁通信。感应通信的各个方面例如在EP 1 107 472 A2 和 US2005/0110700 Al 中论述。WO 2005/0556 和 WO 2005/053179 描述了包括用于与其它单元感应通信的感应线圈的助听器的各个方面。US 2008/0013763 Al描述了从发射装置(如电视机)到听力装置以低时延进行无线音频传输的系统，例如基于辐射场和蓝牙。 无线链路协议例如在US 2005/0255843 Al中描述。图Ib示出了包括无线传声器M的音频增强系统，无线传声器位于可变的位置 MP (t) = [Xm(t)，Ym(t)，Zm(t)](t为时间，X、Y、Z为该位置在xyz坐标系统中的坐标)处，用于拾取位于可变位置SP (t) = [Xs (t)，Ys (t)，Zs (t)]处的讲话者S的话音(与传声器环境中可能存在的噪声混合)，无线传声器适于无线传输所拾取的目标信号。该系统还可包括位于固定位置BP = [Xbp, Ybp, Zbp]处的广播接入点BAP，适于转播来自无线传声器的无线电信号。该系统另外包括佩戴在位于可变位置LP(t) = K1U) ,Y1Uh^a)]处的收听者L的耳朵处的一对听音装置(如助听器)，适于接收来自无线传声器的无线传输的(音频)信号 (如经广播接入点)及来自讲话者的直接传播的音频信号(与用户环境中可能存在的其它声音和噪声混合)。Ae (f, t)，Al(f, t)，Amic (f，t)分别表示从讲话者到右听力仪器、到左听力仪器和到无线传声器的声传递函数。声传递函数A(f，t)随频率f和时间t而变。空气中的声传播时延约为3ms/m(即IOm长的传播通路导致声传播的信号延迟约30ms)。t T(f) 和分别表示从无线传声器到广播接入点和从广播接入点到听力仪器的无线电传递函
11数(假定等于两个左和右HI位置)。无线电传递函数R(f)随频率f而变但假定不随时间变化。图Ic示出了音频增强系统在包括讲话者S和一个或多个收听者L (在此示为3个) 的小组中的应用，讲话者S将目标信号讲入传声器M (在此为无线传声器)，传声器包括用于将包括传声器拾取的电目标音频信号的信号WLS无线传输给在其一只或两只耳朵处佩戴听音装置LD的一个或多个收听者L的发射器Tx。所讲的目标信号ATS声传播给收听者 (通常失真、衰减及与沿到收听者的通路的其它声音混合，如信号APS、APS’所示)。听音装置LD包括音频增强装置，用于使用自适应系统从声传播的电信号及流传输的目标音频信号估计目标信号。图Id示出了音频增强系统应用在播音系统中，如教室或礼堂或娱乐应用(如卡拉 0K)，其中讲话者S(如老师)将目标信号(myyyyy waaaayy)讲或唱入与基站BS通信的传声器M (如无线传声器，在此示出的是有线传声器)，基站包括用于驱动扬声器(及可能将音乐或其它声音添加到信号中)将所得的信号声传播给一个或多个收听者L的电路(信号通常失真、衰减及与沿到收听者的通路的其它声音混合，如减小字符大小的myyyyy waaaayy 所示)。基站还包括用于将包括传声器拾取的电目标音频信号(及可能添加的声音如伴随音乐)的信号WLS无线传输给在其一只或两只耳朵处佩戴听音装置的一个或多个收听者 L (在此三个佩戴听音装置LD及两个收听者仅接收声传播的信号)的发射器Tx。听音装置包括音频增强装置，用于使用自适应系统从声传播的电信号及流传输的目标音频信号估计目标信号。图2示出了根据本发明实施例的不同音频增强装置的框图。图2aJb、2C、2d、2e、2f、2g、ai* 2i的实施例中的每一个包括含天线的无线信号接收器、放大器及适于从无线接收的信号提取目标音频信号(称为流传输的目标音频信号)的解调器。无线信号接收器可另外包括模数(AD)转换器和/或时-频(t- > f)转换单元(例如参见图》i、2i中的滤波器组单元FB)。音频增强装置还包括至少一用于将输入声音转换为电输入信号的传声器(在图h、2b、2c、2dje和2f的实施例中，示出了一个传声器，而图2g的实施例包括多个传声器Hi1, mn)，输入声音例如包括来自声源的目标信号和来自环境的噪声信号的混合(称为传播的电信号)。传声器可另外包括模数转换单元和/或时-频转换单元(或这些单元可根据实际情形实施在音频增强装置中的其它地方， 例如参见图2h、2i中的滤波器组FB)。在图加的最一般的实施例中，除了用于接收声及无线传播的信号的接收器电路之外，音频增强装置(图加中的AE)还包括音频增强单元(图加中的AS)，用于将包括目标音频信号的流传输的目标音频信号和声传播的信号接收为输入，音频增强单元包括自适应系统(如自适应滤波器)，适于从传播的电信号和流传输的目标音频信号估计目标信号并将增强的目标信号提供为输出(图加中的OUT)。例如该输出可在信号处理单元中进一步处理(例如引入用户特有处理以使信号适应特定用户的听力需要)。在图2b，2c，2d，加和28的实施例中，音频增强单元(图加中的AQ包括估计单元(图2b，2c，2d，2e中的E及图2g中的估计器)及激励单元(图2b，2c，2d，2e中的A及图2g中的激励器)，一单元将传播的电信号取为第一输入，另一单元将流传输的目标音频信号取为第一输入。估计单元适于提取输入信号的特性并将包括这些特性的控制输出提供为激励单元的第二输入。激励单元适于将基于其第一和第二输入的目标信号估计量提供为输出OUT。在图2b，2c，2d，加和2g的实施例中，作为激励单元的输出OUT的增强的目标信号馈给估计单元并用于提取所述特性。图2b和2c示出了基于声传播的信号(传播的电信号)估计目标信号的实施例， 其中使用流传输的目标音频信号提取目标信号的特性。在图2c的实施例中，给激励单元的传播的电输入信号另外馈给估计单元并用于提取目标信号的特性。图2d和2d示出了基于电磁传播的信号(流传输的目标音频信号)估计目标信号的实施例，其中使用声传播的电信号提取传播通路的特性(房间特性、距离、头部有关的传递函数等)。在图加的实施例中，给激励单元的流传输的目标音频信号另外馈给估计单元并用于提取目标信号的特性(例如关于房间的影响)。图2f示出了与图加类似的音频增强装置的实施例，但另外包括控制输出信号 CTR2，该信号包括从流传输的目标音频信号和/或从传播的电信号提取的目标信号特性， 例如用作进一步顺着估计的目标信号的正向通路的其它处理算法的输入，例如用于使目标信号适应用户通信装置的倾听情形，例如移动电话或听音装置如听力仪器。图2g示出了包括多个传声器的音频增强装置的实施例，其中目标信号基于声传播的信号(传播的电信号)进行估计。音频增强装置包括用于从无线接收的目标音频信号 WIN提取目标信号的特性(模型)的估计单元。另外，来自传声器Hi1,...，mn的电输入信号 AIN1, AIN2, AINn和目标信号的估计量OUT作为输入馈给估计单元。估计单元将指示目标信号的特性的控制信号CTRL提供为输出。音频增强装置还包括用于调整来自传声器 Hi1,...，mn的电输入信号的激励单元，以基于来自传声器的电输入信号和来自估计单元的控制信号CTRL将目标信号的估计量提供为输出OUT。输出OUT馈回给估计单元并用于确定控制信号输出CTRL。激励单元的输出OUT用作信号处理单元的输入以进行与所涉及装置有关的进一步的信号处理，其中音频增强装置形成听音装置如助听器的一部分。进一步的信号处理例如可包括使信号适应用户特定需要(如应用随频率而变的增益、压缩、反馈抵消等)。包括根据本发明的音频增强装置的其它可能的装置为头戴式耳机、有源耳塞、一对头戴受话器、ASR(自动语音识别)系统等。图池和2i示出了音频增强装置的实施例，其中声及无线传播的输入信号在频域中进行处理。在两个实施例中，流传输的目标音频信号WIN和传播的电信号AIN馈给用于将输入信号拆分为多个信号的相应滤波器组FB，每一信号表示输入信号的频率范围的一部分。图池的实施例示出了来自AS单元的表示目标信号估计量的输出OUT合成为用于经输出变换器呈现给用户的一个(随时间而变的)信号，而图2i将来自AS单元的目标信号的估计量OUT提供在(时)频域中。图3示出了本发明的实施音频增强装置的两个实施例。音频增强装置包括天线形式的无线接收器及适于拾取包括音频信号的无线传输的信号并将其解调为电信号的相应电子电路，电信号表示无线接收的、自娱乐装置如PC或电视机传输(流传输)的(目标) 音频信号。包括目标信号如来自PC或电视机的声音或来自讲话者或歌唱者的话音及环境中其它(可能不想要的)声源或噪声源的声信号由音频增强装置的(如定向)传声器系统拾取(图3a的实施例包括单传声器m，图北的实施例包括多个传声器HI1, m2，.... mn)。来自传声器m(图3a)或多个传声器Hi1,m2，. . . .mn(图北)的电输入信号分别馈给对应的滤波器组FB (图3a)和FB1, FB2,. . . .，(图3b)，用于将时变电输入信号转换到(时_)频域。 代替滤波器组，如果适当，可使用任何其它时-频转换元件(如傅里叶变换算法如FFT)。来自连接到传声器的滤波器组的输出馈给每一自适应滤波器(FIR，LMS)，用于估计目标信号 (在此示出了使用LMS算法的HR滤波器；也可使用其它滤波器(如IIR)和算法(RLS))。 目标信号的无线接收的“干净”版本馈给滤波器组FB，用于转换到(时-)频域。根据所涉及房间中的实际声传播距离，输入变换器及相关电路的时延和用于可能的编码、误差校正等的单元的时延，及根据无线传输的信号的传输和接收时延，两个信号通路中的任何一个从声源到音频装置可能具有更大的传播时延(例如参见图Ib的声及电磁传播通路的例子)。 在图3的实施例中，假定无线传输的信号比声传输的信号延迟更多。流传输的信号和声接收的信号之间的时延量由从自适应滤波器(FIR，LMS)的算法部分(IiK)接收滤波器系数 (COEFF)副本的时延控制单元(DELAY CTRL)估计和控制。例如，时延控制单元可通过自适应滤波器实施。在图3a的实施例中，估计的目标信号OUT为单自适应滤波器(FIR，LMS)的单可变滤波器部分(FIR)的输出，在图北的实施例中，多输入求和单元(图北中的“ + ”) 的输出提供多个自适应滤波器(FIR，LMS)的多个可变滤波器部分(FIR)的输出的(可能加权的)和。估计的目标信号OUT馈给信号处理器(用于信号的进一步处理，如根据用户需要、压缩、降噪等应用随频率而变的增益)并进一步分叉到时延单元(Δ)，其将估计的目标信号(OUT)延迟由时延控制单元(DELAY CTRL)的输出(DELAY)控制的估计的时延。时延单元(△)的输出(在求和单元“ + ”中)从无线接收的(流传输的)目标信号减去。时延单元可实施为可变延迟线或软件算法中的可编程等待例程。所得的信号馈给自适应滤波器 (如果是图北实施例中的算法部分(LMS)，则为多个)的算法部分(LMS)并用于确定(更新)自适应滤波器的滤波器系数。从而无线接收的(流传输的)目标信号用于估计从声接收的信号提取的目标信号并消除延迟问题。包围单元LMS，Δ , DELAY CTRL和求和单元 “ + ”的虚线(图3a)及实线(图3b)指明图2b-2e，2g的估计单元的元件。自适应滤波器 (LMSjFIR)的可变滤波器部分(FIR)(及图北中的连接到可变滤波器部分的输出的求和单元“ + ”)表示图^_2e，2g的激励单元。所提出的方案可用于根据目标信号校正或重新建立接收的声信号的音频特性 (“音频指纹”)，如频谱、时间和调制特性(如音高、开始、结束、倒谱系数、MFCC(Mel频率倒谱系数等)。另外，所提出的方案可用于补偿房间中的扬声器的非线性(使得所得的声信号版本不被坏成分“毁坏”)。这些特性可在估计单元中从无线接收的目标信号提取(可能与从传播的电信号提取的相应特性组合)并借助于控制信号CTR应用于激励单元中的目标信号估计量(例如参见图2b，2c，2g，3)。图4示出了包括根据本发明实施例的音频增强装置的听音装置。听音装置 (LD)400如听力仪器包括音频增强装置(AE)40(由点线矩形包围)、信号处理单元(DSP)48、 数模转换器(DA) 49和输出变换器50 (在此为接收器)。音频增强装置40包括传声器系统 41 (示为单传声器，但在实践中可能包括多个传声器)，用于将包括目标声音和噪声信号的输入声音(参见图4中的声目标+噪声)转换为包括所述目标信号和所述噪声信号的(传播的)电输入信号AIN;模数转换器(AD)42，用于提供包括所述目标信号和所述噪声信号的数字化电输入信号。数字化电输入信号馈给音频增强单元(A 47，如图2b-2e，2g和3a-3b 中详细所示(包括图2中的估计器和激励器模块及其在图3中的等效模块)。音频增强装置40还包括无线接收器(包括天线44和接收器单元(Rx) 4 ，用于接收包括目标音频信号的信号(参见图4中的电磁目标)并用于提取所述(流传输的)目标音频信号。目标音频信号在模数转换器(AD)46中数字化。AD转换器的包括无线接收的目标音频信号的数字化输出馈给音频增强单元(AQ47。信号处理单元48(DSP)适于处理来自音频增强单元(AS) 的输出信号OUT，例如以使信号适应特定用户的倾听情形(包括应用随频率而变的增益)。 来自信号处理单元48的信号连接到DA转换器49，其模拟输出馈给接收器50，用于将增强的输出呈现给用户。听力仪器还可包括用于改善呈现给用户的信号的其它电路，例如抗反馈系统。 图5示出了根据本发明实施例的音频增强系统的例子，该系统包括音频增强装置，其中目标信号在LMS去卷积的基础上基于声传播的信号进行估计。图5中所示音频增强系统的实施例包括具有音频源的娱乐装置30 (包括电目标信号S及用于将目标信号S 转换为声目标信号的扬声器31)；及发射装置(包括发射器(Tx) 33和天线32)，用于产生包括目标信号的目标音频信号形式的表示的无线信号。音频增强系统还包括具有音频增强装置(AE)的接收装置40。由扬声器31产生的声目标信号沿从扬声器31到音频增强装置 40的传声器41的声传播通路而行(参见图5中标记为AC Da,H的箭头)。沿声传播通路， 声传播的目标信号被修改，包括被延迟量Da并遭受(通常随频率而变的)传递函数H。同样，环境中的其它声源信号沿图5中的声传播通路添加(参见标记为AC N的箭头)。类似地，由发射器33、32产生的无线信号沿从娱乐装置30的发射器(33,3 到音频增强装置40 的接收器G4，45)的电磁传播通路而行(参见图5中标记为EM Dem的箭头)。音频增强装置包括用于将来自扬声器31的声传播的信号转换为电输入信号的传声器系统41及用于采样电输入信号并提供数字化输入信号421的AD转换器42，数字化输入信号馈给自适应系统48(Hest)如自适应滤波器，用于将目标信号的估计量提供为输出OUT。音频增强装置40 还包括无线接收器(包括天线44和接收器单元(Rx) 4 ，用于接收包括目标音频信号的信号及用于提取所述(流传输的)目标音频信号。目标音频信号在模数转换器(AD)46中数字化，其输出即数字化流传输的目标音频信号461连同数字化传播的电信号421馈给时延估计单元47 (ADest),时延估计单元47适于估计两个输入信号之间的时延差(Da-Dem)并将延迟Da-Dem的数字化流传输的目标音频信号提供为输出471 (在此假定Da大于Dem ；如果不是这样，应颠倒时延的顺序)。延迟的数字化流传输的目标音频信号471在求和单元49 (+) 中从目标信号的估计量OUT减去。所得的信号在自适应系统48 (Hest)中用于估计声传播通路H，导致提供H—1 (U1)的估计量的传递函数。在接收器处接收的无线传播的信号被延迟 Dem(Dem可能包括Tx，Rx和AD单元的时延)并可写为。由传声器41拾取的声传播的信号可写为S.z-A.H+TV (Da可能包括传声器和AD转换单元中的时延)。时延估计单元 47 (ADest)估计时延差(Da-Dem),提供传递函数一^ )，导致Δ Dest单元的形式为& 的输出信号471。时延差(Da-Dem)例如可通过考虑两个输入信号之间的交叉相关进行确定。 所得的自适应系统48的输出OUT因而可写为义ζ— ·Η·Η-:+Ν·Η:。如果Hest是H的良好估计量，则信号增强单元的输出OUT( OfTT = If&包括目标信号的估计量加上由声传播通路的估计量Hest影响的噪声贡献(包括来自环境的贡献，如房间及其容纳物的反射、扬声器31、传声器41等)。噪声贡献N越小，目标信号估计量越好。如果对总噪声N有贡献的噪声分量Ni为常数(或呈周期性)，例如源自风扇、洗碗机等，这样的贡献可
15被滤掉，从而改善目标信号估计量。图6示出了根据本发明实施例的音频增强系统，该系统包括音频增强装置，其中目标信号基于电磁传播的信号进行估计。图6的音频增强系统实施例与图5的实施例类似。然而，声及无线传播的信号在估计目标信号时的角色调换。娱乐装置30(如A/V装置如TV)及传播情形假定与图5中的一样。在下面，仅描述包括音频增强装置(AE)的接收装置60。音频增强装置(AE)包括用于将来自扬声器31的声传播的信号转换为电输入信号的传声器系统61及用于采样电输入信号并提供数字化输入信号621的AD转换器62，数字化输入信号馈给时延估计单元67 (ADest)及求和单元69 ( “ + ”)。音频增强装置60还包括无线接收器(包括天线64和接收器单元(妝)6幻，用于接收包括目标音频信号的信号及用于提取所述(流传输的)目标音频信号。目标音频信号在模数转换器(AD)66中数字化，其输出即数字化流传输的目标音频信号661连同数字化传播的电信号621馈给时延估计单元 67(ADest)，时延估计单元67适于估计两个输入信号之间的时延差(Da-Dem)并将延迟Da-Dem 的数字化流传输的目标音频信号提供为输出671 (在此假定队大于Dem ；如果不是这样，应颠倒时延的顺序)。延迟的数字化流传输的目标音频信号671馈给自适应系统68 (Hest)，用于将目标信号的估计量提供为输出OUT。自适应系统(如自适应滤波器，例如HR滤波器)的输出OUT在求和单元69( “ + ”)中从数字化传播的电信号621减去。所得的信号在例如使用自适应滤波器实施的自适应系统68 (Hest)中用于估计声传播通路H，导致提供H (Hest)的估计量的传递函数。在接收器处接收的无线传播的信号被延迟Dem(Dem可能包括Tx，Rx和AD 单元的时延)并可写为S.ζ- 。由传声器61拾取的声传播的信号可写为&ζ-& .Η + Ν (Da 可能包括传声器和AD转换单元中的时延)。时延估计单元67 (ADest)估计时延差(Da-Dem), 提供传递函数ζ-Α』》1，导致ADest单元的形式为S.的输出信号671。时延差(Da-Dem) 例如可通过考虑两个输入信号之间的交叉相关进行确定。在自适应系统68中用于估计声传播通路H的求和单元69的输出可写为义ζ— -H + N-S-z-^ -Hest。所得的自适应系统 68的输出OUT可写为OfTT = XjA 。如果Hest是H的良好估计量，则信号增强单元的输出OUT包括由声传播通路的估计量Hest影响的目标信号估计量(包括来自环境的贡献，如房间及其容纳物的反射、头部有关的传递函数HRTF、扬声器31、传声器41等)。“干净的”、 无线传输的目标信号的影响在特定情形下感兴趣。在优选实施方式中，上面描述的基于无线传播的信号估计目标信号的方式在特定听音情形下使用，其中房间或其它声环境(如音乐会情形)的印象很重要，例如实施在听音装置如听力仪器的特定程序中，该程序适于由用户打开或关闭。在包括两个听音装置的实施例中，用户每一只耳朵之处或之中有一个，上述方案提供实施个性化HRTF的可能性。在实施例中，用于估计声传播通路H的自适应系统 68 (Hest)包括高于60阶的自适应滤波器，如高于120，如高于M0。图7示出了根据本发明的听音装置的两个实施例的框图，听音装置包括电连接到信号处理单元(DSP)和扬声器/接收器的音频增强装置(AE)，听音装置包括目标音频信号的正向通路。图7a和7b的音频增强装置(AE)的实施例分别包括与图2b和2c中所示实施例一样的元件。另外，图7a和7b的音频增强装置(AE)的实施例(与图2f中一样)包括输出信号CTR2，该输出信号包括从流传输的目标音频输入信号和/或从传播的电信号提取的目标信号的特性并用作信号处理单元(DSP)的输入。图7a示出了目标信号基于声传播的信号(AIN)进行估计的实施例，目标信号的特性从电磁传播的信号(WIN)提取并(信号CTR1)用于估计目标信号的估计量OUT。图7b示出了目标信号基于电磁传播的信号(WIN) 进行估计的实施例，目标信号的特性从声传播的信号(AIN)提取并(信号CTR1)用于估计目标信号的估计量OUT。图7的听音装置可形成通信装置的一部分，如移动电话或听音装置，例如听力仪器。在实施例中，音频增强单元(AE)的数字处理部分如估计单元(E)和激励单元(A)形成数字信号处理器的一部分。在实施例中，估计单元(E)和激励单元(A)的部分或所有功能实施为软件算法。图8示出了根据本发明实施例的适于增强特定话音的音频增强系统。图8中所示的音频增强系统的实施例包括至少两个听音装置如听力仪器(或多对听音装置如听力仪器)，第一装置HAl由其话音用作产生声目标信号owl的音频源的第一用户佩戴，及第一装置HAl包括发射装置(HAl中的Tx及天线)，用于产生包括所述目标信号owl的流传输的目标音频信号形式的表示的无线信号owl-em(DEM)。音频增强系统还包括由第二用户佩戴的第二听音装置HA2(例如参见结合图7a描述的内容)，其包括具有接收装置的音频增强装置(HA2中的天线及其它接收和解调电路，未示出)。从目标信号owl(用户1)的声源到用户2佩戴的听音装置HA2的声传播通路由传递函数H和时延Da表征，导致由HA2接收的信号owl (H，Da)(在此忽略可能添加到声信号的噪声N)。发射装置HAl包括用于拾取输入声音(在此为用户的话音owl)并将输入声音转换为模拟电输入信号的传声器，模拟电输入信号在模数转换器AD中数字化，其数字化输出馈给包括用于检测和提取用户自己的话音的自我话音检测器OWD的处理单元DSP (例如这可按WO 2004/077090 Al或EP 1956 589 Al 中描述的进行实施)。包括用户自己的话音(或其特性)的信号馈给发射器Tx并无线传输给接收装置HA2(经发射和接收装置的天线)。从发射装置HAl到接收装置HA2的目标信号owl-em的无线传播通路由时延Dem表征，导致由HA2接收的信号owl-em (Dem)。HA2的音频增强单元AE适于基于接收的无线流传输的信号owl-em (Dem)估计目标信号owl (用户 1的话音)(例如如结合图5描述的那样)，其中HA2的音频增强单元的输出信号OUT包括用户1的声传播的话音的增强版本(目标信号)。估计的目标信号(OUT)馈给信号处理单元DSP，用于对信号进行可能的进一步处理并最终经输出变换器(在此为接收器)将增强的 (适应用户的)输出信号呈现给用户2。来自音频增强单元的、包括目标信号的特性的另一信号CTR馈给信号处理单元并用于进一步处理估计的目标信号(OUT)。由用户1佩戴的听音装置HAl的正向通路包括多个电连接的元件，除传声器、AD转换器和信号处理单元(DSP) 之外，还包括数模转换器(DA)和用于将电信号转换为呈现给用户1的输出声音的接收器。 在实施例中，第一听音装置HAl包括与HA2中所示一样的音频增强单元AE。在实施例中，两个听音装置HAl和HA2实质上一样，使得如上面针对HA2描述的那样，HAl特别适于估计用户2的话音。图9示出了根据本发明实施例的在接收装置中增强音频信号的方法的流程图。该方法包括Si.沿声传播通路声传播来自声源的目标信号，在接收装置处提供传播的声信号；S2.将接收的传播的声信号转换为传播的电信号，接收的传播的声信号包括目标信号、噪声和来自由从声源到接收装置的传播通路更改的环境的可能存在的其它声音；S3.将包括目标音频信号的信号无线传输给接收装置；
S4.将无线传输的信号接收在接收装置中；S5.从包括目标音频信号的无线接收的信号取回流传输的目标音频信号；S6.使用自适应系统或算法从传播的电信号和流传输的目标音频信号估计目标信号。优选地，该方法的至少部分步骤实施为软件算法。在实施例中，至少步骤6(S6)实施为一个或多个软件算法。优选地，这些软件算法适于在接收装置如听音装置的信号处理单元上运行，听音装置如听力仪器。图10示出了流传输的目标音频信号的特性的例子，在此为调制指数MI对时间 t(图IOa)及所得的输入给处理算法，提供增益G[dB]对调制指数MI。图IOa示意性地示出了无线接收的目标音频信号(流传输的音频信号)的话音信号输入(振幅A对时间t)。 信号在底部循迹电平(BT)和顶部循迹电平(TT)之间变化。调制指数(MI)指示顶部循迹电平和底部循迹电平的比(dB差)。底部循迹可取为噪声最低点的估计量Nest,而顶部循迹可取为信号( 加噪声(N)的估计量(S+N)est。使用调制指数或调制振幅降噪的各个方面在TO 2005/086536A1中论述。流传输的目标音频信号的这些特性可用在话音控制的降噪算法中以调节传播的电信号的增益，如图IOb中所示，其中示意性地示出了增益(G[dB])与调制指数(MI)之间的关系。对于低于值MIl (如0. 5)的调制指数MI值，应用于传播的电信号的增益G为常数Gl [dB](如12dB)，而对于大于MI1的MI值，应用的增益线性递减(dB)。 适当的Gl和MIl值可随声环境、具体听音装置等改变。图10的特性可用在如图2d中所示的音频增强装置的实施例中，其中估计单元(E)包括用于检测传播的电信号中的话音的话音检测器及用于提取调制指数并确定相应增益的算法，及激励单元(A)包括用于对应地将适当的增益应用于传播的电信号的算法。图11示出了流传输的目标音频信号的特性与声传播的信号的特性比较的例子。 图Ila示意性地示出了无线接收的流传输的目标音频信号(流传输的音频信号，虚线图) 和对应的传播的电信号(声传播的信号，实线图)的话音信号输入(振幅A对时间t)。信号在底部循迹电平(BT)和顶部循迹电平(TT)之间变化，对于流传输的目标音频信号和传播的电信号，分别标记为BT-S，TT-S和BT-A，TT-A0 MI-S和MI-A分别指示流传输的目标音频信号和传播的电信号的调制指数。图lib和Ilc示出了基于相应顶部和底部循迹数据所得的给处理算法的输入。图lib示出了流传输的音频信号(虚线图)和声传播的信号(实线图)的增益增量AG[dB]对频率f的数据，提取为对应的顶部循迹(TT)对频率数据之间的差。这些数据用作用于估计信号增益的算法的输入。图Ilc示出了流传输的音频信号 (虚线图)和声传播的信号(实线图)的降噪增量ANR[dB]对频率f的数据，提取为对应的底部循迹(BT)对频率数据之间的差。这些数据用作用于估计降噪的算法的输入。图11 的特性可用在如图池或2i中所示的音频增强装置的实施例中，其中音频增强单元(AS)包括估计单元(E)，其包括用于检测流传输的目标音频信号和传播的电信号的顶部和底部循迹对频率及用于提供流传输的目标音频信号和传播的电信号的顶部循迹之间和底部循迹之间的随频率而变的差的数据的算法；及包括激励单元(A)，其包括用于对应地将适当的增益应用于传播的电信号的适当部分的算法。图12示出了根据本发明实施例的音频增强装置(图12a)和目标信号的对应特性，在此为电平差AG[dB]对频率f(图12b)。图1 示出了音频增强装置(AE)，包括用于接收(和解调)包括目标音频信号的无线传输的信号的天线和对应的接收器及解调电路， 接收器适于将流传输的目标信号WIN提供为输出。流传输的目标信号WIN连接到时-频转换单元，在此为滤波器组FB。滤波器组将输入信号WIN拆分为P个时变信号(_ = WIN1, WIN2, ...，WINP)，每一信号包括单独的输入信号频率范围或频带。同样，音频增强装置包括用于拾取包括目标信号的声传播的信号并提供传播的电信号AIN的传声器，其连接到时-频转换单元，在此为滤波器组FB。滤波器组将输入信号AIN拆分为P个时变信号 (AINp = AIN1, AIN2, ... , AINP)，每一信号包括单独的输入信号频率范围或频带。时-频域信号IIM和M逝中的每一个连接到其用于检测各个信号分量WINp和AINp的输入电平的电平检测单元(LD)。分别表示流传输的目标音频信号和传播的电信号的输入电平对频率 f(或指数 p，p = 1，2，···，P)的输出 LD-wd ( = LD-wl，LD-w2，· · .，LD_wP)和 LD-ap (= LD-al, LD-a2, ... , LD-aP)连接到处理单元(C)，用于比较不同频率下的相应输入电平，参见图12b，示出了 LD-w(f)(或对应的LD-wp和ρ值)(虚线图)及LD_a(f)(或对应的LD_ap 和P值)(实线图)。听音装置中的电平检测的各个方面例如在WO 2003/081947A1中论述。 两个电平检测单元(LD)和处理单元C 一起形成估计单元(E)的一部分，如包围这些单元的虚线框所示。处理单元计算不同频率下的值AG(f) = LD-w(f)-LD-a(f)(例如AG(p)= LD-wp-LD-ap,p = 1，2，...，P)。这些值作为信号边=(C1，C2，...，CP)馈给激励单元(A)， 其中它们用作用于修改传播的电信号MM的增益的算法的输入，其为激励单元的输入(取自相应的滤波器组FB)。激励单元A的输出OUT提供目标信号的增强的估计量。输出OUT 可以在时域中进行进一步处理或经输出变换器直接呈现给用户，或可以在时频域中适于遭受该框架下的进一步处理。本发明由独立权利要求的特征限定。从属权利要求限定优选实施例。权利要求中的任何附图标记不意于限定其范围。一些优选实施例已经在上述内容中进行了说明，但是应当强调的是，本发明不受这些实施例的限制，而是可以权利要求限定的主题内的其它方式实现。参考文献· [Boll,1979]Boll, S. , Suppression of acoustic noise in speech using spectral subtraction,IEEE Trans. Acoustics,Speech and Signal Processing,Vol. 27, Apr. 1979，pp.113-120.· [Makhoul,1975]Makhoul, J. , Linear prediction :A tutorial review, Proceedings of the IEEE, Vol. 63, No. 4,April 1975, pp.561-580.· [Rabiner,1989]L. R. Rabiner, A Tutorial on Hidden Markov Models and Selected Applications in Speech Recognition, Proceedings of the IEEE, Vol. 77, No. 2，February 1989, pp.257-286.· [ffidrow et al. , 1975]Bernard ffidrow, John R. Glover, Jr. , John M. McCool, John Kaunitz, Charles S. Williams,Robert H. Hean, James R. Zeidler,Eugene Dong,Jr., and Robert C. Goodlin, Adaptive Noise Cancelling !Principles and Applications, Proceedings of the IEEE, Vol. 63，No. 12，December 1975，pp.1692-1716.· EP 1 107 472 A2(SONY CORPORATION) 13-06-2001· US 2005/0110700 Al(STARKEY LABORATORIES)26-05-2005
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· WO 2005/055654(STARKEY LABORATORIES, OTICON) 16-06-2005‘ WO 2005/053179(STARKEY LABORATORIES, OTICON)09-06-2005· US 2008/0013763 Al(SIEMENS AUDIOLOGISCHE TECHNIK) 17-01-2008.US 2005/0255843 Al(Hilpisch et al. ) 17-11-2005‘ WO 2004/077090 Al(OTICON) 10-09-2004· EP 1 956 589 Al (OTICON) 13-08-2008‘ WO 03/081947 Al(OTICON)02-10-2003‘ WO 2005/086536 Al (OTICON) 15-09-200权利要求
1.一种在接收装置中增强音频信号的方法，包括-沿声传播通路声传播来自声源的目标信号，在接收装置处提供传播的声信号；-将接收的传播的声信号转换为传播的电信号，接收的传播的声信号包括目标信号、噪声及由从声源到接收装置的传播通路更改的环境可能存在的其它声音；-将包括目标音频信号的信号无线传输给接收装置；-在接收装置中接收无线传输的信号；-从无线接收的包括目标音频信号的信号取回流传输的目标音频信号；及-使用自适应系统从传播的电信号及流传输的目标音频信号估计目标信号。
2.根据权利要求1的方法，包括估计传播的电信号和流传输的目标音频信号之间或源自其的信号之间的时延差。
3.根据权利要求2的方法，包括将所得的时延差用于估计目标信号。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，包括将流传输的目标音频信号或源自其的信号用作自适应算法的输入而从传播的电信号估计目标信号以改善目标信号的估计。
5.根据权利要求1-3任一所述的方法，包括将传播的电信号或源自其的信号用作自适应算法的输入而从流传输的目标音频信号估计目标信号以改善目标信号的估计。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，包括在分开的频率范围或频带中执行与在接收装置中增强音频信号相关联的至少部分信号处理。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，包括从流传输的目标音频信号提取目标信号的特性。
8.根据权利要求7的方法，其中目标信号的特性包括下述的一个或多个频谱、不同频率下的调制如调制指数的顶部/底部循迹、开始/结束特性、输入电平。
9.根据权利要求7或8的方法，其中从流传输的目标音频信号提取的特性用作处理算法的输入以改善目标信号，所述处理算法如增益或降噪算法。
10.根据权利要求7-9任一所述的方法，其中从流传输的目标音频信号提取的特性用于补偿房间中扬声器的非线性。
11.根据权利要求7-10任一所述的方法，其中从流传输的目标音频信号提取的特性用于去除来自接收装置环境中的不同音频源的噪声。
12.根据权利要求1-11任一所述的方法，包括从传播的声信号提取声传播通路的特性。
13.根据权利要求12的方法，其中声传播通路的特性包括下述的一个或多个方向信息、耳间差异提示、距离信息、强度、直达声与混响能量比、房间印象。
14.根据权利要求12或13的方法，当根据权利要求5时，其中从声传播通路提取的特性用于将空间信息添加到目标信号估计量。
15.根据权利要求14的方法，其中传播的声信号在呈现给用户之前在接收装置中或由接收装置衰减如抵消。
16.用于增强音频信号的音频增强装置，包括至少一输入变换器，用于将包括沿声传播通路声从声源传播到音频增强装置的目标信号的传播的声信号转换为传播的电信号；无线接收器，用于经无线链路接收目标音频信号并提供流传输的目标音频信号；及第一自适应系统，用于基于所述传播的电信号和所述流传输的目标音频信号估计目标信号。
17.根据权利要求16的音频增强装置，包括第一估计单元，用于估计传播的电信号和流传输的目标音频信号或源自其的信号之间的时延差。
18.根据权利要求17的音频增强装置，适于在估计目标信号时使用所得的时延差。
19.根据权利要求16-18任一所述的音频增强装置，其中第一自适应系统适于使其目标信号估计基于传播的电信号及估计的时延差。
20.根据权利要求16-18任一所述的音频增强装置，其中第一自适应系统适于使其目标信号估计基于流传输的目标音频信号及估计的时延差。
21.根据权利要求16-20任一所述的音频增强装置，包括第二估计单元，用于从流传输的目标音频信号估计目标信号的特性。
22.根据权利要求21的音频增强装置，适于实现将从流传输的目标音频信号提取的特性用作处理算法的输入以改善目标信号。 根据权利要求16-20任一所述的音频增强装置，包括第三估计单元，用于从传播的声信号估计声传播通路的特性。
23.根据权利要求22的音频增强装置，适于实现从声传播通路提取的特性用于将空间信息添加到目标信号估计量。
24.根据权利要求16-23任一所述的音频增强装置，其中所述第一自适应系统包括用于提供目标信号的估计量的自适应滤波器，该自适应滤波器包括算法部分和可变滤波器部分，其中算法部分适于更新可变滤波器部分的滤波器特性。
25.根据权利要求17-M任一所述的音频增强装置，其中所述第一估计单元包括用于提供时延差的估计量的自适应滤波器。
26.根据权利要求16-25任一所述的音频增强装置，包括用于进一步处理目标信号的估计量的信号处理单元。
27.根据权利要求1616任一所述的音频增强装置，包括输出变换器，用于将目标信号的估计量或来自信号处理单元的包括目标信号估计量的进一步处理的输出呈现给用户。
28.一种音频增强系统，包括用于产生声目标信号的音频源；用于产生包括目标信号的目标音频信号形式的表示的无线信号的发射装置；及包括根据权利要求16-27任一所述的音频增强装置的接收装置。
29.根据权利要求观的音频增强系统，其中所述发射装置体现在包括传声器和/或产生图像及伴随的声音信号的娱乐装置中。
30.根据权利要求观或四的音频增强系统，其中所述接收装置体现在听音装置如体戴式听音装置中，例如包括头戴受话器、头戴式耳机、耳朵保护装置和/或听力仪器。
31.一种保存包括程序代码的计算机程序的有形计算机可读介质，当计算机程序在数据处理系统上运行时，使得数据处理系统执行根据权利要求1-15任一所述的方法的至少部分步骤。
32.—种数据处理系统，包括处理器和程序代码，程序代码使得处理器执行根据权利要求1-15任一所述的方法的至少部分步骤。
全文摘要
本发明涉及在接收装置中增强音频信号的方法。本发明还涉及音频增强装置和音频增强系统。本发明的目标在于提供改善听音装置接收的音频信号的信号质量的方案。该问题由包括下述步骤的方法解决沿声传播通路声传播来自声源的目标信号，在接收装置处提供传播的声信号；将接收的传播的声信号转换为传播的电信号，接收的传播的声信号包括目标信号、噪声及由从声源到接收装置的传播通路更改的环境可能存在的其它声音；将包括目标音频信号的信号无线传输给接收装置；在接收装置中接收无线传输的信号；从无线接收的包括目标音频信号的信号取回流传输的目标音频信号；及使用自适应系统从传播的电信号及流传输的目标音频信号估计目标信号。本发明的优点在于目标信号得以增强。例如本发明可用在经声通路从信号源接收音频声音的听音装置如助听器中。
文档编号H04R25/00GK102440007SQ200980159388
公开日2012年5月2日 申请日期2009年5月18日 优先权日2009年5月18日
发明者T·B·埃尔梅迪布, T·考尔伯格 申请人:奥迪康有限公司