双耳听力系统及包括波束形成单元的听力装置的制造方法

双耳听力系统及包括波束形成单元的听力装置的制造方法
【专利摘要】本申请公开了双耳听力系统及包括波束形成单元的听力装置，其中双耳听力系统包括第一和第二听力装置，每一听力装置包括：第一和第二输入单元，用于提供表示来自双耳听力系统环境的第一和第二声音信号的第一和第二电输入信号；波束形成单元，用于从第一和第二电输入信号产生波束成形信号；用于控制波束形成单元的控制单元，其中，在目标在于包括第一和第二目标声源的听音情形的特定双DIR运行模式下，第一听力装置的控制单元配置成将第一听力装置的波束形成单元聚焦在第一目标声源上，及第二听力装置的控制单元配置成将第二听力装置的波束形成单元聚焦在第二目标声源上。
【专利说明】
双耳听力系统及包括波束形成单元的听力装置
技术领域
[0001]本申请涉及听力装置，尤其涉及包括第一和第二听力装置的双耳听力系统。本发明具体涉及包括第一和第二听力装置的双耳听力系统，听力装置适于安装在用户的左和右耳之处或之中，每一听力装置包括用于从第一和第二电输入信号产生波束成形信号的波束形成单元。本申请还涉及双耳听力系统的运行方法。
[0002]本发明的实施例如可用在下述应用中:双耳助听器系统、耳麦或耳朵保护系统。
【背景技术】
[0003]当两个人在讲话时，听力受损的第三人需要一定量的“处理能力”以区分两个人的话音及分离两个声源，如果它们时间上重叠。如果听力受损人员不可能观察到讲话人的嘴(以进行读唇语)时，这尤其费力。类似的问题可在有噪声环境中出现，其中(如正常听力的)人佩戴(在特定运行模式下)使能接收周围声场的所选部分的耳朵保护装置。
[0004]在包括定向传声器系统(波束形成器)的典型听力仪器中，提供标准的定向运行模式(DIR模式)以将传声器系统的特征聚焦在目标声源方向的声源上(从而提供最大增益(最小衰减))，参见图1A所示。图1A示出了(双传声器)听力仪器聚焦给定方向的听音的标准反应，即听两个人讲话，其中双耳听力系统的两个仪器(同时)聚焦在两个讲话者身上意味着它们将在每只耳朵处接收几乎一样的声音混合。

【发明内容】

[0005]本申请涉及包括左和右听力装置的双耳听力系统，每一听力装置包括波束形成单元。提出了备选的定向模式，在本发明中称为双DIR模式。双DIR模式优选在“两人讲话场景”下进入。这样的声情形例如可由用户如经用户接口人工识别，或者例如使用先进算法和双耳听力系统的两个听力装置(和/或辅助装置)之间的信息交换自动识别。基于来自用户、第一和/或第二听力装置和/或辅助装置的信息，进入双DIR模式，其中第一和第二听力装置的波束形成单元聚焦它们的波束以使每一波束形成单元仅覆盖一个讲话者(如相应的第一和第二讲话者)。这在图1B中示意性地图示。
[0006]每只耳朵中实质上仅具有来自一个讲话者的声音大大减少分离两个人的话音所需要的脑力劳动。在实施例中，两个听力装置之间的通信链路可建立(例如以使能在第一和第二听力装置之间流传输声音)，相应的话音可从其已被拾取的听力装置转发给双耳听力系统的另一听力装置(非必须地，进行处理以在时间上分开、包括方向线索(例如通过应用(如预定)头部相关传递函数(HRTF)))。同样，性能也可通过使用心理声学算法进一步增强以使话音显得就像这些人比他们在现实生活中更加远离彼此。该方法相较在每只耳朵中仅提供一个讲话者话音更具有“听音友好性”。
[0007]本申请的目标在于提供用于在混合声音环境中分离两个目标声源的备选方案。
[0008]本申请的目标由所附权利要求限定的及下面描述的发明实现。
[0009]双耳听力系统
[0010]在本申请的一方面，本申请的目标由包括第一和第二听力装置如助听器的双耳听力系统实现，听力装置适于安装在用户的左和右耳之处或之中或者适于完全或部分植入在用户头部中，每一听力装置包括:
[0011 ]第一和第二输入单元，用于提供表示来自双耳听力系统环境的第一和第二声音信号的第一和第二电输入信号；
[0012]-波束形成单元，用于从第一和第二电输入信号产生波束成形信号；
[0013]-用于控制波束形成单元的控制单元，其中在目标在于包括第一和第二目标声源的听音情形的特定双DIR运行模式下，第一听力装置的控制单元配置成将第一听力装置的波束形成单元聚焦在第一目标声源上，及第二听力装置的控制单元配置成将第二听力装置的波束形成单元聚焦在第二目标声源上。
[0014]这具有提供来自两个相邻声源的声音输入的改进的分离的优点。
[0015]在实施例中，双耳听力系统的第一和第二听力装置中的每一个包括用于产生或接收并将可感知为声音的刺激呈现给用户的输出单元。
[0016]在实施例中，双耳听力系统配置成经第一听力装置的输出单元呈现源自第一声源的信号及经第二听力装置的输出单元呈现源自第二声源的信号。
[0017]在实施例中，双耳听力系统适于在第一和第二听力装置之间建立通信链路。在实施例中，第一和第二听力装置中的每一个包括用于在两个听力装置之间(如经第三(辅助)装置)建立无线通信链路的天线和收发器电路。
[0018]在实施例中，双耳听力系统包括使用户能控制双耳听力系统的功能(或呈现数据，如针对用户进行处理，如图示)的用户接口。
[0019]在实施例中，双耳听力系统包括使用户能控制波束形成单元的功能的用户接口。在实施例中，双耳听力系统配置成使能经用户接口选择双耳听力系统的运行模式如双DIR运行模式。在实施例中，双耳听力系统配置成在至少两个模式下运行，即双DIR模式和正常运行模式(不同于双DIR模式)。
[0020]在实施例中，双耳听力系统包括用于对当前声环境进行分类的环境分类单元。在实施例中，双耳听力系统(如辅助装置)包括用于对(双耳听力系统周围的)当前声环境进行分类的环境分类单元。在实施例中，第一和第二听力装置中的每一个包括用于对(相应听力装置周围的)当前声环境进行分类的环境分类单元。在实施例中，双耳听力系统配置成在双耳听力系统的装置及非必须地外部装置之间交换关于当前声环境的信息。在实施例中，第一和第二听力装置中的至少一个(优选两个)包括用于建立到辅助装置的无线通信链路的天线和收发器电路。
[0021]在实施例中，双耳听力系统包括用于定位声环境中的一个或多个声源的声源定位单元。在实施例中，第一和第二听力装置中的每一个包括用于定位(相应听力装置周围的)声环境中的一个或多个声源的声源定位单元。在实施例中，声源定位单元配置成相对于双耳听力系统的位置(或相对于双耳听力系统的特定听力装置，例如基于特定听力装置的第一和第二电输入信号)定位声环境中的一个或多个声源Ss。在实施例中，声源定位单元配置成提供一个或多个声源的相应定位参数LPs(S = I，2，…，Ns，其中Ns为声源数量，如Ns = 2)。在实施例中，声源定位单元完全或部分实施在辅助装置如智能电话中。
[0022]在实施例中，第一和第二听力装置中的至少一个配置成从辅助装置接收与第一和/或第二目标声源相对于第一和第二听力装置中的至少一个的方向和/或位置有关的位置信息。
[0023]在实施例中，用户接口实施在辅助装置中，如遥控装置、移动电话(如智能电话)或其它通信装置。在实施例中，双耳听力系统包括辅助装置。在实施例中，辅助装置如智能电话配置成运行使能控制双耳听力系统的功能和/或提供用户接口的APP。在实施例中，第一和/或第二听力装置包括适当的到辅助装置(如智能电话)的无线接口，例如基于蓝牙或一些其它标准化或专有方案。
[0024]在实施例中，第一和第二听力装置中的至少一个配置成从用户接口接收系统位置
?目息O
[0025]在实施例中，第一和第二听力装置中的每一个包括用于定位声环境中的一个或多个声源的声源定位单元。在实施例中，第一和第二听力装置配置成识别第一和第二(不同的)声源(每一声源例如包括语音)。
[0026]在实施例中，第一和第二听力装置配置成将位置信息(如关于主要声源(如包括语音)的方向或角度信息)传给对侧听力装置(例如用于比较和可能的模式改变)。在实施例中，双耳听力系统(如每一听力装置)配置成接入双DIR运行模式，其中第一和第二听力装置将其相应的波束形成单元分别聚焦在第一和第二声源上。在实施例中，第一和第二听力装置配置成基于来自第一和第二听力装置的位置信息进入双DIR运行模式。
[0027]在实施例中，第一和第二听力装置配置成将位置信息传给辅助装置(例如用于在用户接口处显示)。
[0028]在实施例中，每一听力装置包括两个以上输入单元，例如除第一和第二输入单元之外还包括第三输入单元。在实施例中，第一和第二输入单元中的每一个包括传声器。在实施例中，每一听力装置包括第三输入单元，配置成从另一装置如从双耳听力系统的另一听力装置或从辅助装置接收电输入信号。在实施例中，第一和第二输入单元中的每一个包括用于按时频表示提供第一和第二电输入信号的时间到时频转换单元。在实施例中，第一和第二听力装置的每一输入单元包括用于按时频表示提供相应的电输入信号的时间到时频转换单元。
[0029]在实施例中，双耳听力系统配置成使得源自第一声源的信号经通信链路传给第二听力装置和/或使得源自第二声源的信号传给第一听力装置。在实施例中，第一和第二听力装置之间的通信链路可建立(例如以使能在第一和第二听力装置之间流传输声音)，源自第一和第二声源的信号可从其已被拾取的听力装置转发给双耳听力系统的另一听力装置(非必须地，进行处理，例如时间上分开)。
[0030]在实施例中，双耳听力系统配置成将源自第一声源的、传给第二听力装置的信号经第二听力装置的输出单元呈现给用户。在实施例中，双耳听力系统配置成将源自第二声源的、传给第一听力装置的信号经第一听力装置的输出单元呈现给用户。
[0031]在实施例中，双耳听力系统配置成将源自第一声源的、传给第二听力装置的信号经第二听力装置的输出单元以可配置的时延呈现给用户。在实施例中，双耳听力系统配置成将源自第二声源的、传给第一听力装置的信号经第一听力装置的输出单元以可配置的时延呈现给用户。在实施例中，时延配置成避免源自第一和第二声源的信号之间的时间重叠(当呈现给用户时)。
[0032]在实施例中，双耳听力系统配置成当传给并分别经第二和第一听力装置的输出单元呈现给用户时包括源自第一或第二声源的信号的方向线索。在实施例中，双耳听力系统适于通过将适宜的头部相关传递函数(HRTF)应用于源自第一和第二声源的信号而在这些信号中包括方向线索(HRTF例如预先确定并保存在双耳听力系统的存储器中，例如保存在第一和第二听力装置中的每一个中)。
[0033]在实施例中，双耳听力系统配置成将心理声学算法应用于源自第一或第二声源的信号以使所呈现的信号显得就像第一和第二目标声源比它们实际更远离或靠近彼此。
[0034]在实施例中，听力装置适于提供随频率而变的增益和/或随电平而变的压缩和/或一个或多个频率范围到一个或多个其它频率范围的移频(具有或没有频率压缩)以补偿用户的听力受损。在实施例中，听力装置包括用于增强输入信号并提供处理后的输出信号的信号处理单元。
[0035]在实施例中，听力装置包括用于基于处理后的电信号提供由用户感知为声信号的刺激的输出单元。在实施例中，输出单元包括多个耳蜗植入电极或骨导听力装置的振动器。在实施例中，输出单元包括输出变换器。在实施例中，输出变换器包括用于将刺激作为声信号提供给用户的接收器(扬声器)。在实施例中，输出变换器包括用于将刺激作为颅骨的机械振动提供给用户的振动器(例如在附着到骨头的或骨锚式听力装置中)。
[0036]在实施例中，听力装置包括用于从另一装置如通信装置或另一听力装置接收直接电输入信号的天线和收发器电路。在实施例中，听力装置包括(可能标准化的)电接口(例如连接器的形式)，用于从另一装置如通信装置或另一听力装置接收有线直接电输入信号。在实施例中，直接电输入信号表示或包括音频信号和/或控制信号和/或信息信号。在实施例中，听力装置包括用于对所接收的直接电输入进行解调的解调电路，以提供表示音频信号和/或控制信号的直接电输入信号，例如用于设置听力装置的运行参数(如音量)和/或处理参数。总的来说，听力装置的发射器和天线及收发器电路建立的无线链路可以是任何类型。在实施例中，无线链路为基于近场通信的链路，例如基于发射器部分和接收器部分的天线线圈之间的感应親合的感应链路。在另一实施例中，无线链路基于远场电磁福射。在实施例中，无线链路基于标准化或专有技术。在实施例中，无线链路基于蓝牙技术(如蓝牙低功率技术)。
[0037]在实施例中，听力装置具有0.05m级的最大外尺寸(如听力仪器)。
[0038]在实施例中，听力装置为便携装置，如包括本机能源如电池例如可再充电电池的
目.ο
[0039]在实施例中，听力装置包括输入变换器(传声器系统和/或直接电输入(如无线接收器))和输出变换器之间的正向或信号通路。在实施例中，信号处理单元位于该正向通路中。在实施例中，信号处理单元适于根据用户的特定需要提供随频率而变的增益。在实施例中，听力装置包括具有用于分析输入信号(如确定电平、调制、信号类型、声反馈估计量等)的功能件的分析通路。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在频域进行。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在时域进行。
[0040]在实施例中，听力装置包括模数(AD)转换器以按预定采样速率如20kHz使模拟输入数字化。在实施例中，听力装置包括数模(DA)转换器以将数字信号转换为模拟输出信号，例如用于经输出变换器呈现给用户。
[0041]在实施例中，听力装置如传声器单元和/或收发器单元包括用于提供输入信号的时频表示的TF转换单元。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，每一输出信号包括截然不同的输入信号频率范围。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。
[0042]在实施例中，听力装置包括电平检测器(LD)，用于确定输入信号的电平(例如基于频带级和/或全(宽带)信号)。从用户声环境拾取的电传声器信号的输入电平是声环境的分类参数。在实施例中，电平检测器适于根据多个不同的(如平均)信号电平对用户当前的声环境进行分类，如分类为高电平或低电平环境。
[0043]在特定实施例中，听力装置包括话音检测器(VD)，用于确定输入信号(在特定时间点)是否包括话音信号。在本说明书中，话音信号包括来自人类的语音信号。其还可包括由人类语音系统产生的其它形式的发声(如唱歌)。在实施例中，话音检测器单元适于将用户当前的声环境分类为“话音”或“无话音”环境。这具有下述优点:包括用户环境中的人发声(如语音)的电传声器信号的时间段可被识别，因而与仅包括其它声源(如人工产生的噪声)的时间段分尚。
[0044]在实施例中，听力装置包括自我话音检测器，用于检测特定输入声音(如话音)是否源自系统用户的话音。
[0045]在实施例中，听力装置包括声(和/或机械)反馈抑制系统。在实施例中，听力装置还包括用于所涉及应用的其它适宜功能，如压缩、降噪等。
[0046]在实施例中，听力装置包括听音装置如助听器、听力仪器例如适于位于用户耳朵处或者完全或部分位于耳道中的听力仪器，例如头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组入口 ο
[0047]听力装置
[0048]在本申请的一方面，本申请的目标由听力装置如助听器实现，其适于安装在用户的左和右耳之处或之中或者适于完全或部分植入在用户头部中，该听力装置包括:
[0049]-输入单元，用于提供表示来自听力装置环境的声音信号的电输入信号；
[0050]-波束形成单元，用于从电输入信号产生波束成形信号；
[0051 ]-控制单元，用于在目标在于包括第一和第二目标声源的听音情形的特定双DIR运行模式下产生识别从听力装置到第一和第二目标声源中的至少一个的方向的方向信息;及
[0052]-收发器电路，适于与另一装置如另一听力装置交换关于第一和/或第二目标声源的方向的方向信息；
[0053]-其中所述控制单元还适于将听力装置中产生的方向信息与经收发器电路从另一装置接收的方向信息进行比较及基于其选择第一和第二目标声源中的一个，及控制波束形成单元聚焦在朝向第一和第二目标声源中的所选目标声源的方向。
[0054]在实施例中，听力装置是或包括助听器。在实施例中，另一装置是或包括另一助听器。
[0055]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听力系统的部分或所有结构特征可与听力装置的实施结合，反之亦然。方法的实施具有与对应系统一样的优点。
[0056]用途
[0057]―，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双耳听力系统的用途。在实施例中，提供在包括一个或多个听力仪器、头戴式耳机、耳麦、有源耳朵保护系统等的系统中的用途。
[0058]
[0059]一方面，本申请进一步提供双耳听力系统的运行方法，双耳听力系统包括第一和第二听力装置，第一和第二听力装置适于安装在用户的左和右耳之处或之中或者适于完全或部分植入在用户头部中，该方法包括:
[0060]-提供表示来自双耳听力系统环境的第一和第二声音信号的第一和第二电输入信号；
[0061 ]-从第一和第二电输入信号产生波束成形信号；
[0062]-控制所述波束成形信号。
[0063]该方法还包括，在目标在于包括第一和第二目标声源的听音情形的特定双DIR运行模式下，第一听力装置的波束成形信号配置成聚焦在第一目标声源上，及第二听力装置的波束成形信号配置成聚焦在第二目标声源上。
[0064]当由对应的过程适当代替时，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装置的部分或所有结构特征可与本发明方法的实施结合，反之亦然。方法的实施具有与对应装置一样的优点。
[0065]在实施例中，该方法包括人工(如经用户接口)或自动提供第一和/或第二目标声源的方向和/或位置的步骤。
[0066]数据处理系统
[0067]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(如大部分或所有)步骤。
[0068]
[0069]说明书中，“听力装置”指适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力的装置如听力仪器或有源耳朵保护装置或其它音频处理装置，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为可听见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。“听力装置”还指适于以电子方式接收音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵的装置如头戴式耳机或耳麦。听得见的信号例如可以下述形式提供:辐射到用户外耳内的声信号、作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过中耳的部分传到用户内耳的声信号、及直接或间接传到用户耳蜗神经的电信号。
[0070]听力装置可构造成以任何已知的方式进行佩戴，如作为佩戴在耳后的单元(具有将辐射的声信号导入耳道内的管或者具有安排成靠近耳道或位于耳道中的扬声器)、作为整个或部分安排在耳廓和/或耳道中的单元、作为连到植入在颅骨内的固定结构的单元、或作为整个或部分植入的单元等。听力装置可包括单一单元或几个彼此电子通信的单元。
[0071]更一般地，听力装置包括用于从用户环境接收声信号并提供对应的输入音频信号的输入变换器和/或以电子方式(即有线或无线)接收输入音频信号的接收器、用于处理输入音频信号的信号处理电路、及用于根据处理后的音频信号将听得见的信号提供给用户的输出装置。在一些听力装置中，放大器可构成信号处理电路。在一些听力装置中，输出装置可包括输出变换器，例如用于提供空传声信号的扬声器或用于提供结构或液体传播的声信号的振动器。在一些听力装置中，输出装置可包括一个或多个用于提供电信号的输出电极。
[0072]在一些听力装置中，振动器可适于经皮或由皮将结构传播的声信号传给颅骨。在一些听力装置中，振动器可植入在中耳和/或内耳中。在一些听力装置中，振动器可适于将结构传播的声信号提供给中耳骨和/或耳蜗。在一些听力装置中，振动器可适于例如通过卵圆窗将液体传播的声信号提供到耳蜗液体。在一些听力装置中，输出电极可植入在耳蜗中或植入在颅骨内侧上，并可适于将电信号提供给耳蜗的毛细胞、一个或多个听觉神经、听觉皮层和/或大脑皮层的其它部分。
[0073]“听力系统”指包括一个或两个听力装置的系统。“双耳听力系统”指包括两个听力装置并适于协同地向用户的两只耳朵提供听得见的信号的系统。听力系统或双耳听力系统还可包括“辅助装置”，其与听力装置通信并影响和/或受益于听力装置的功能。辅助装置例如可以是遥控器、音频网关设备、移动电话(如智能电话)、广播系统、汽车音频系统或音乐播放器。听力装置、听力系统或双耳听力系统例如可用于补偿听力受损人员的听觉能力损失、增强或保护正常听力人员的听觉能力和/或将电子音频信号传给人。
【附图说明】
[0074]本发明的各个方面将从下面结合附图进行的详细描述得以最佳地理解。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。在整个说明书中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。每一方面的各个特征可与其他方面的任何或所有特征组合。这些及其他方面、特征和/或技术效果将从下面的图示明显看出并结合其阐明，其中:
[0075]图1A-1B示出了双耳听力系统的第一和第二听力装置的波束形成单元的两种不同的运行模式，图1A示出了正常运行模式，图1B示出了根据本发明的双DIR运行模式。
[0076]图2示出了根据本发明的包括第一和第二听力装置的双耳听力系统的实施例。
[0077]图3A-3B示出了根据本发明的适于形成双耳听力系统的一部分的听力装置的两个实施例，图3A-3B示出了正向通路的信号处理分别在时域和时频域进行的实施例。
[0078]图4A-4B示出了根据本发明的适于形成双耳听力系统的一部分的听力装置的两个另外的实施例，图4A和4B示出了包括用于影响所涉及听力装置的运行模式的环境分类单元的实施例。
[0079]图5示出了包括第一和第二听力装置及与听力装置通信的辅助装置的双耳听力系统的实施例，辅助装置包括用于影响双耳听力系统的运行模式的用户接口。
[0080]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。对于本领域技术人员来说，基于下面的详细描述，本发明的其它实施方式将显而易见。
【具体实施方式】
[0081]下面结合附图提出的具体描述用作多种不同配置的描述。具体描述包括用于提供多个不同概念的彻底理解的具体细节。然而，对本领域技术人员显而易见的是，这些概念可在没有这些具体细节的情形下实施。装置和方法的几个方面通过多个不同的块、功能单元、模块、元件、电路、步骤、处理、算法等(统称为“元素”)进行描述。根据特定应用、设计限制或其他原因，这些元素可使用电子硬件、计算机程序或其任何组合实施。
[0082]电子硬件可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、选通逻辑、分立硬件电路、及配置成执行本说明书中描述的多个不同功能的其它适当硬件。计算机程序应广义地解释为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行、执行线程、程序、函数等，无论是称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他名称。
[0083]图1A和IB示出了双耳听力系统的第一和第二听力装置的波束形成单元的两种不同的运行模式，图1A示出了正常运行模式，图1B示出了根据本发明的双DIR运行模式。由图1A和IB示意性图示的声情形一样，即用户U听用户前面(在此示为用户U的关注方向即视向L00K-DIR)的两个人A和B之间的对话。用户配备有分别位于用户的左耳和右耳之处的左和右听力装置L-HD和R-HD。左和右听力装置中的每一个包括至少两个输入单元，用于提供表示来自双耳听力系统环境的第一和第二声音信号的第一和第二电输入信号，及包括用于从第一和第二电输入信号产生波束成形信号的波束形成单元。在图1的实施例中，第一和第二输入单元分别由左和右听力装置中的位于前面和后面的前传声器FMl，FMr和后传声器RMuRMr实施，“前”和“后”相对于用户的视向确定(假定听力装置均被正确地安装)。左和右听力装置的前传声器FMl ,FMr和后传声器RMl ,RMr分别构成相应的传声器系统，其连同相应的可配置波束形成单元一起使每一听力装置能使传声器系统在相对于所涉及听力装置的特定方向(REF-DIRl，REF-DIRr分别例如等于用户的视向LOOK-DIR，假定听力装置均被正确地安装)的灵敏度最大化(参见示意性的波束BEAMl和BEAMr)。图1A和IB用于表示垂直于两个人A和B及用户U站立在(或位于)其上的表面的水平截面图，记为VERT-DIR的符号指相对于所述(如地球的)表面的垂直方向。
[0084]图1A示意性地示出了包括左和右(双传声器)听力装置L-HD和R-HD的双耳听力系统的波束成形信号聚焦于听特定目标的典型配置，在此目标在于听两个人讲话。换言之，双耳听力系统的两个仪器(同时)聚焦在两个讲话者身上，意味着它们在每只耳朵(听力装置)处将接收几乎一样的混合声音信号。
[0085]图1B示意性地示出了根据本发明的双DIR模式。在双DIR模式下(目标在于听两个人的对话)，左和右听力装置L-HD和R-HD的每一波束形成单元配置成聚焦其波束以使每一波束形成单元仅覆盖一个讲话者(如相应的第一和第二讲话者;在此左听力装置L-HD聚焦在人A上及右听力装置R-HD聚焦在人B上)。左和右听力装置的聚焦的波束BEAMl和BEAMr分别通过从左和右听力装置到人A和B的方向DIRa和DIRb确定。在实施例中，来自人A和B的相应“纯净的”信号呈现给用户U并由相应听力装置L-HD和R-HD接收。相较于由图1A的双耳听力系统拾取的两个信号的混合，这具有(一定程度上)分离两个声源(A和B)的优点。左和右听力装置处相应接收的信号的其它使用可有利地进行，通常涉及“纯净的”所接收信号的某类处理(如延迟、频率整形、和/或添加方向线索)，如结合下面所述的实施例概述的。在示例性实施例中，双耳听力系统配置成将心理声学算法应用于源自第一或第二声源的信号以使所呈现的信号显得就像第一和第二目标声源比它们实际更远离或靠近彼此。
[0086]应注意，左和右听力装置的聚焦的波束BEAMl和BEAMr在图1A和IB中示为明确界定的角扇区(在所呈现的截面中)。在实践中，“波束”将不太明确地界定且不必展现线性有限的锥截面。同样，波束示为似乎它们停止于人A和B的位置处。但不需要这样。波束可覆盖超出人A和B的位置的更大区域。然而，优选地，左和右听力装置的波束BEAMl和BEAMr配置成“刚好包括”人A和B(即分别反映从左和右听力装置到人A和B的方向DIRA，DIRB和距离)。
[0087]图2示出了根据本发明的包括第一和第二听力装置的双耳听力系统的实施例。第一和第二听力装置(也称为左和右听力装置并在图中记为L-HD和R-HD)适于安装在用户的左和右耳之处或之中或者完全或部分植入在用户头部中。左和右听力装置中的每一个包括多个输入单元(在图2中共同记为IU)，每一输入单元提供表示来自双耳听力系统环境的相应声音信号(在图2中由左听力装置处的声音输入孔和右听力装置处的声音输入XR表示)的电输入信号Im(m= I，2，…，M)。左和右听力装置中的每一个还包括波束形成单元BF，用于从多个电输入信号Ii，I2，…，Im产生波束成形信号RBFS。左和右听力装置还包括相应的控制单元C0NT，用于以波束形成单元的多个不同运行模式控制波束形成单元(参见信号BFC)，包括在目标在于包括第一和第二目标声源的听音情形的特定双DIR运行模式下(参见图1B)。双耳听力系统配置成在双DIR运行模式下使得左听力装置L-HD的控制单元CONT配置成将左听力装置的波束形成单元BF聚焦在第一目标声源(图1B中的人A)上，及右听力装置R-HD的控制单元配置成将右听力装置的波束形成单元BF聚焦在第二目标声源(图1B中的人B)上。在图2的实施例中，左和右听力装置中的每一个包括信号处理单元SPU，用于处理波束成形信号RBFS并将处理后的信号EOUT提供给输出单元OU以基于其产生或接收并将可感知为声音的刺激呈现给用户(输出刺激在左和右听力装置中分别记为输出UL和输出UR)。在实施例中，双耳听力系统配置成经左听力装置的输出单元OU呈现源自第一声源(图1B中的人A)的信号及经右听力装置的输出单元OU呈现源自第二声源(图1B中的人B)的信号。
[0088]从声音输入到输出的正向通路由输入单元IU、波束形成单元BF、信号处理单元SPU、输出单元OU及位于其间的任何功能元件的运行连接确定。在实施例中，输入单元的数量M为2，如3或4。
[0089]在图2的实施例中，双耳听力系统适于在左和右听力装置L-HD，R_HD之间建立通信链路。左和右听力装置中的每一个包括用于在两个听力装置之间建立无线通信链路IA-WLS(如直接，如图所示，或者经第三(辅助)装置)的天线和收发器电路IA-Rx/Tx。耳间链路例如可用于在左和右听力装置之间交换相应的音频信号(如波束成形信号RBFS)。在实施例中，双耳听力系统配置成将左听力装置拾取的源自第一声源(图1B中的人A)的信号经通信链路IA-WLS传给右听力装置。同样，双耳听力系统可配置成将右听力装置拾取的源自第二声源(图1B中的人B)的信号经通信链路IA-WLS传给左听力装置。所传输的音频信号在相应的收发器单元IA-Tx/Rx中接收和提取及优选转发给相应的信号处理单元SPU，参见信号TS-C。控制或信息信号同样可经耳间通信链路IA-WLS在第一和第二听力装置之间交换及转发给适当的功能单元，如转发给控制单元以控制波束形成单元BF(参见信号IAC)和/或转发给处理单元SPU以控制正向通路的信号的处理(参见信号TS-C)。
[0090]此外，双耳听力系统可配置成将左听力装置拾取的、传给第二听力装置的、源自第一声源(图1B中的人A)的信号经第二听力装置的输出单元OU呈现给用户。同样，双耳听力系统可配置成将右听力装置拾取的、传给第一听力装置的、源自第二声源(图1B中的人B)的信号经第一听力装置的输出单元OU呈现给用户。在实施例中，从对侧听力装置接收的音频信号在呈现给用户之前进行处理。在实施例中，第一听力装置中从(对侧的)第二听力装置接收的音频信号(“对侧音频信号”)与第一听力装置自身拾取的音频信号(“本地音频信号”)混合。在实施例中，从对侧听力装置接收的音频信号的处理(如混合)包括将可配置的时延应用于对侧和/或本地音频信号以避免相应信号中的语音内容时间上实质性重叠或使重叠最小化。在实施例中，双耳听力系统配置成在传给并经对侧听力装置(即分别为第二和第一听力装置)的输出单元呈现给用户时包括源自第一或第二声源的信号的方向线索。从而，空间印象强加在所传输的信号上，以仿效用户的两只耳朵从给定声源接收的声信号中通常固有的时间和电平差的效应(因人头和身体的几何结构和性质引起)。
[0091]输入单元IU可包括一个或多个输入变换器如传声器单元(如图3A和3B中的M1,M2)，优选具有全向增益特性，和/或音频信号的一个或多个接收器如无线接收器。输出单元OU可包括输出变换器如扬声器(如图3A和3B中的SP)，用于将电信号转换为声信号，和/或用于将所得信号转发给另一装置进行进一步的分析和/或呈现的发射器(如无线发射器)。作为备选(或另外)，输出单元OU可包括骨锚式助听器的振动器和/或耳蜗植入型助听器的多电极刺激排列，用于分别提供骨组织的机械振动和耳蜗神经的电刺激。
[0092]在实施例中，输入单元IU包括传声器阵列，其包括多个传声器(如两个以上)。波束形成器滤波器BF配置成对电输入信号I1，I2，…，Im进行随频率而变的定向滤波。波束形成器滤波器BF的输出为波束成形输出信号RBFS，如进行优化以包括相对大的(目标)信号分量S和相对小的噪声分量N(例如在目标信号的方向具有相对大的增益及包括最少噪声)。在听力装置包括助听器的实施例中，信号处理单元SPU配置成将随电平和/或频率而变的增益应用于输入信号(在此为RBFS)，例如以针对用户的受损听觉能力调节输入信号。在实施例中，波束形成单元包括组合的波束形成器降噪系统。这样的系统可以本领域惯常的许多不同方式实施，例如实施为最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器和单通道后滤波器(例如参见EP2701145A1)。
[0093]除所提及的特征之外，图2的听力装置还可包括其它功能，如反馈估计和/或消除系统(用于减少或消除经从听力装置的输出到输入变换器的“外部”反馈通路泄露的声或机械反馈)。通常，信号处理针对数字信号进行。在该情形下，听力装置包括适当的模数转换器(AD)，可能及数模转换器(DA)(例如形成输入及可能输出单元(如变换器)的一部分)。作为备选，信号处理(或其一部分)在模拟域进行。
[0094]图3A和3B示出了根据本发明的适于形成双耳听力系统的一部分的听力装置的两个实施例。双耳听力系统例如可由位于用户的左和右耳之处或之中的如图3A或3B所示的两个听力装置提供。
[0095]图3A和3B均示出了包括如图2中所示和上面所述的功能元件和运行连接的听力装置HD(由左和右听力装置L-HD，R-HD中的任何一个表示)。差别在于图3A和3B的实施例另外包括使用户能控制听力装置的功能如波束形成单元BF的用户接口 UI。另一区别在于输入单元IU实施为分别提供输入信号IjPI2的两个传声器见和跑(8卩M = 2)，这些输入信号馈给波束形成单元BF，每一传声器接收相应的声音输入xdPx2。此外，在图3A和3B的实施例中，输出单元OU实施为扬声器单元SP，用于将处理后的信号EOUT转换为声输出信号U。用户接口UI配置成使用户能控制双耳听力系统的功能(如运行模式，例如波束形成单元的运行模式)(和/或将数据如处理后的数据呈现给用户，如以图形方式)，参见信号UIC。在实施例中，用户接口 UI包括听力装置HD上的启动元件。优选地，双耳听力系统配置成使能经用户接口选择双耳听力系统的运行模式，如双DIR或者正常运行模式。
[0096]图3A的实施例示出了听力装置HD的实施例，其中正向通路(如波束形成单元BF和信号处理单元SPU中)的信号处理在时域进行。
[0097]图3B的实施例示出了听力装置HD的实施例，其中正向通路的信号处理在时频域进行，例如在多个频带中进行。这通过在每一传声器通路(在传声器单元见和跑及波束形成单元BF之间)中包括分析滤波器组A-FB及在信号处理单元SPU和扬声器单元SP之间包括合成滤波器组S-FB进行实施。正向通路的信号，包括在波束形成单元BF和信号处理单元SPU中，在时频域进行(在多个频带中，每一频带由特定频带的频率下的时变信号表示)，如后面带“F”的信号名称所示(IFi(i = 1,2)、RBFSF和EOUTF)。在实施例中，收发器单元IA-Rx/Tx包括时间到时频转换单元(如分析滤波器组)以将从对侧听力装置接收的信号转换到时频域(使得其可在信号处理单元SPU中进行处理，及可能与正向通路的波束成形信号RBFSF混合，参见信号TS-C)。
[0098]图4A和4B示出了根据本发明的适于形成双耳听力系统的一部分的听力装置HD的两个另外的实施例，图4A和4B示出了包括用于影响所涉及听力装置的运行模式的环境分类单元ECLU的实施例。双耳听力系统例如可由位于用户的左和右耳之处或之中的如图4A或4B所示的两个听力装置提供。
[0099]图4A示出了听力装置HD的实施例，其包括如图3A中所示的包含第一和第二传声器M1，M2、波束形成单元BF、信号处理单元SPU和扬声器单元SP的正向通路。其还包括如图3A中所示的控制单元CONT和用于建立到另一听力装置的无线链路的收发器单元IA-Rx/Tx。代替图3A实施例的用户接口UI，图4A的实施例包括用于影响听力装置的运行模式的环境分类单元ECLU。环境分类单元ECLU连接到第一和第二传声器M1,M2(接收电输入信号I1,12)并提供指明所涉及听力装置的声环境类型的模式控制信号EC。模式控制信号EC馈给控制单元CONT并用于影响波束形成单元BF的运行模式，例如识别双DIR模式，及配置波束形成单元以聚焦在特定目标信号上(如图1B中所示)。
[0100]图4B示出了如图4A中所示的听力装置HD的实施例，但另外包括用户接口UI。用户接口 UI适于使用户能影响听力装置的运行模式，如与环境分类单元ECLU结合。在实施例中，包括左和右听力装置(每一听力装置如图4B中所示)的双耳听力系统配置成使得经用户接口的关于波束形成单元BF的运行模式的用户输入优先于来自环境分类单元ECLU的可能指示。在实施例中，双耳听力系统如左和右听力装置L-HD，R-HD中的一个或两个包括用于定位声环境中的一个或多个声源的声源定位单元。来自前述定位单元的输出优选用于影响双耳听力系统(如波束形成单元)的运行模式，例如是否可优选进入双DIR模式。在实施例中，来自环境分类单元ECLU和/或定位单元的关于当前声环境的信息经用户接口 UI呈现给用户，并可由用户用于识别适当的运行模式，其可经用户接口强加在系统上。
[0101]优选地，用户接口包括图形接口，例如(可能触敏)显示器。在实施例中，对双耳听力系统提供单一用户接口，例如体现在单独的辅助装置如遥控器中，例如实施为通信装置如智能电话的APP。前述系统的实施例如图5中所示。
[0102]图5示出了包括第一(如左)和第二(如右)听力装置L-HD，R_HD及与听力装置通信的辅助装置AD的双耳听力系统的实施例。辅助装置AD包括用于影响双耳听力系统如左和右听力装置L-HD，R-HD中的每一个尤其是听力装置的波束形成单元BF的运行模式的用户接口
U10
[0103]此外，双耳听力系统的左和右听力装置中的至少一个优选两个配置成从辅助装置AD接收与第一和/或第二目标声源相对于左和/或右听力装置L-HD，R-HD的方向和/或位置有关的位置信息，例如参见图1B。
[0104]左和右听力装置L-HD，R-HD例如按结合图2-4B所述实施。在图5的实施例中，双耳听力系统包括移动电话如智能电话形式的或包含移动电话的辅助装置AD。左和右听力装置L-HD，R-HD及辅助装置AD中的每一个包括适宜的天线和收发器电路Rx/Tx，用于在听力装置之间建立无线通信链路IA-WLS及在听力装置中的至少一个或每一个与辅助装置之间建立无线通信链路WL-RF。在实施例中，耳间链路IA-WLS基于近场通信(如感应耦合)，但作为备选，也可基于辐射场(如符合蓝牙标准，和/或基于利用蓝牙低功率标准的音频传输)。在实施例中，辅助装置和听力装置之间的链路WL-RF基于辐射场(如符合蓝牙标准，和/或基于利用蓝牙低功率标准的音频传输)，但作为备选，也可基于近场通信(如感应耦合)。链路IA-WLS ,WL-RF的带宽优选适于使声源信号(或至少其一部分，如所选频带和/或时间段)和/或识别声源的当前位置的定位参数能在装置之间传送。在实施例中，系统的处理(如声源定位)和/或遥控器的功能完全或部分实施在辅助装置AD(如智能电话)中。在实施例中，用户接口 UI由可能运行APP的智能电话实施，其使能经智能电话控制音频处理装置的功能，例如利用智能电话的显示器实施图形接口(如与文本输入选项结合)。
[0105]如图5的“双DIR模式”APP的屏幕所示，两个目标声源相对于用户U的当前位置可经智能电话的用户接口 ui(当智能电话拿在用户U的手中时，其方便查看及经触敏显示器交互作用)确定。用户接口显示的当前声源A、B(参见图1B)例如可通过将声源符号(头部)拖到其大约位置而相对于用户定位。在所示例子中，目标声源按图1B中所示定位。双耳听力系统(包括辅助装置)配置成按用户经用户接口建议的确定并将对应于两个目标声源的位置的定位参数LPa，LPb分别传给双耳听力系统的左和右听力装置。另外，用户能够通过将一个或多个声源放在不同于其物理(或建议的)位置的另一位置处而操纵市场，从而影响接收的信号。
[0106]感应通信链路IA-WLS的多个不同方面例如在EP I 107 472 A2、EP I 777 644AUUS 2005/0110700 Al和US2011222621A1 中讨论。WO 2005/055654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多个不同方面。感应通信链路中使用的协议例如在US 2005/0255843 Al中描述。
[0107]在实施例中，RF通信链路WL-RF基于蓝牙专门兴趣小组(SIG)规定的经典蓝牙(例如参见https://www.bluetooth.0rg)。在实施例中，(第二)RF通信链路基于其它标准或专有协议(如蓝牙的修改版，例如修改成包括音频层的蓝牙低功率)。
[0108]当由对应的过程适当代替时，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装置的结构特征可与本发明方法的实施结合。
[0109]除非明确指出，在此所用的单数形式“一”、“该”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“具有”、“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。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。
[0110]应意识到，本说明书中提及“一实施例”或“实施例”或“方面”或者“可”包括的特征意为结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一实施方式中。此外，特定特征、结构或特性可在本发明的一个或多个实施方式中适当组合。提供前面的描述是为了使本领域技术人员能够实施在此描述的各个方面。各种修改对本领域技术人员将显而易见，及在此定义的一般原理可应用于其他方面。
[0111]权利要求不限于在此所示的各个方面，而是包含与权利要求语言一致的全部范围。因而，本发明的范围应依据权利要求进行判断。
【主权项】
1.一种包括第一和第二听力装置的双耳听力系统，所述听力装置适于安装在用户的左和右耳之处或之中或者适于完全或部分植入在用户头部中，每一听力装置包括: -第一和第二输入单元，用于提供表示来自双耳听力系统环境的第一和第二声音信号的第一和第二电输入信号； -波束形成单元，用于从第一和第二电输入信号产生波束成形信号； -用于控制波束形成单元的控制单元， 其中，在目标在于包括第一和第二目标声源的听音情形的特定双DIR运行模式下，第一听力装置的控制单元配置成将第一听力装置的波束形成单元聚焦在第一目标声源上，及第二听力装置的控制单元配置成将第二听力装置的波束形成单元聚焦在第二目标声源上。2.根据权利要求1所述的双耳听力系统，适于在第一和第二听力装置之间建立通信链路。3.根据权利要求1所述的双耳听力系统，包括使用户能控制波束形成单元的功能的用户接口。4.根据权利要求1所述的双耳听力系统，包括用于对当前声环境进行分类的环境分类单元。5.根据权利要求1所述的双耳听力系统，包括用于定位声环境中的一个或多个声源的声源定位单元。6.根据权利要求1所述的双耳听力系统，其中第一和第二听力装置中的至少一个配置成从辅助装置接收与第一和/或第二目标声源相对于第一和第二听力装置中的至少一个的方向和/或位置有关的位置信息。7.根据权利要求2所述的双耳听力系统，其中源自第一声源的信号经通信链路传给第二听力装置和/或源自第二声源的信号经通信链路传给第一听力装置。8.根据权利要求7所述的双耳听力系统，配置成将源自第一声源的、传给第二听力装置的信号经第二听力装置的输出单元以可配置的时延呈现给用户。9.根据权利要求7所述的双耳听力系统，配置成当传给并分别经第二和第一听力装置的输出单元呈现给用户时包括源自第一或第二声源的信号的方向线索。10.根据权利要求7所述的双耳听力系统，配置成将心理声学算法应用于源自第一或第二声源的信号以使所呈现的信号显得就像第一和第二目标声源比它们实际更远离或靠近彼此。11.根据权利要求1所述的双耳听力系统，其中第一和第二听力装置包括助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。12.根据权利要求1所述的双耳听力系统，其中第一和第二听力装置中的每一个包括用于定位声环境中的一个或多个声源的声源定位单元。13.根据权利要求12所述的双耳听力系统，其中第一和第二听力装置配置成识别第一和第二声源并将位置信息传给对侧听力装置。14.根据权利要求13所述的双耳听力系统，其中第一和第二听力装置配置成基于来自第一和第二听力装置的位置信息进入双DIR运行模式，其中第一和第二听力装置将其相应的波束形成单元分别聚焦在第一和第二声源上。15.—种听力装置，适于安装在用户的左和右耳之处或之中或者适于完全或部分植入在用户头部中，所述听力装置包括: -输入单元，用于提供表示来自听力装置环境的声音信号的电输入信号； -波束形成单元，用于从电输入信号产生波束成形信号； -控制单元，适于在目标在于包括第一和第二目标声源的听音情形的特定双DIR运行模式下产生识别从听力装置到第一和第二目标声源中的至少一个的方向的方向信息;及-收发器电路，适于与另一装置如另一听力装置交换关于第一和/或第二目标声源的方向的方向信息； -其中所述控制单元还包括比较单元，其适于将听力装置中产生的方向信息与经收发器电路从另一装置接收的方向信息进行比较及基于比较结果选择第一和第二目标声源中的一个，及控制波束形成单元聚焦在朝向第一和第二目标声源中的所选目标声源的方向。16.根据权利要求15所述的听力装置，包括助听器。
【文档编号】H04R25/00GK105872924SQ201610085005
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月14日
【发明人】H·本森
【申请人】奥迪康有限公司