專利名稱:用于自我管理的聲音增強的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域:
本發(fā)明一般針對聽力學和數字聲音工程領域,具體針對用于基于個性化聽覺簡檔(profile)增強用戶體驗的系統(tǒng)和方法。
背景技術:
聽力損失已經被評估成為發(fā)達國家中最常見的殘疾。確切地,全世界數百萬人遭受聽力障礙,其中的許多人都沒有意識到他們的聽力損失。下降的聽力能力可能是由包括年齡、健康、職業(yè)、傷害、和疾病在內的許多因素造成的。聽力的損失可能導致生活質量明顯下降、人際關系受損、求職機會減少以及生產力減弱。不同類型的聽力損失以及有關情況可能以不同的方式影響人們的日常活動,特別是電話交談和聽音樂。通常,對高音調聲音的聽力靈敏度往往首先下降。人們通常不會意識到他們的聽力靈敏度下降,直到他們遭受聽力問題,例如,難于聽清電話中的交談或者在嘈雜的環(huán)境中傾聽出現問題。對于聽力退化的人們來說,他們的聽力在大部分情況下通常是足夠的。由于他們聽力損失的影響是可以容忍,因此他們往往忽視這一點或者尋找解決辦法。他們會避免在嘈雜環(huán)境中通過電話交談并且不喜歡尋求聽力保健專業(yè)人員的幫助。聽力顯著損失的個人可以請聽力保健專業(yè)人員診治以開取處方并獲得助聽器。盡管佩戴助聽器被認為是對聽力損失患者侵入較小的輔助技術之一,但是其不是沒有問題。在通過耳機進行電話交談或者享受音樂的過程中,使用助聽器笨拙且不方便。使用助聽器的人們通常遭受助聽器麥克風的助聽器拾音所產生的反饋噪音、尖叫。與聽力損失相關聯的常見問題是耳鳴。耳鳴是產生于頭部的聲音的意識體驗(即,不需要外部聲源)并且可以表現為在一個或多個頻率周圍干擾其它聲音的明顯可聽的鈴音。耳鳴是常見疾病和癥狀,其通常是與年齡相關的聽力損失。已經知道耳鳴會在不同程度上并以許多不同方式影響個人。具有慢性耳鳴的一些人可能會忽視這種疾病,而其他人會覺得耳鳴惱人、打擾人、令人分心、甚至成為殘疾。耳鳴會干擾睡眠、導致情緒悲痛及健康上的其它不利影響。許多耳鳴受害者注意到他們的耳鳴會在不同的聲音環(huán)境中變化,在無聲環(huán)境中更令人討厭而在聲音豐富的環(huán)境中不那么惱人。這個現象已引領用于耳鳴治療的聲音療法的發(fā)展。最常見的建議是通過豐富背景聲音來“避免無聲”。可以通過簡單地播放一些背景聲音或者音樂來實現這一點。更復雜的聲音療法包括測量耳鳴信號的音高和響度,并且提供能夠通過耳級設備和聲音發(fā)生器播放的信號。本發(fā)明的方面之一是聽力剖析(hearing profiling),特別是通過自我管理測試進行。在聽力剖析期間,對一組聽力測定頻率的最低可聽聽力級進行測量。已經知道用于獲得最低可聽聽力級的各種方法。然而,在特定環(huán)境中將聽力剖析應用到聽力增強裝置(例如,助聽器、聲音放大器、如智能電話等的個人收聽裝置)期間,有時人們可以堅持增大或減小設備的音量以充分聽見并理解通過其他方式增強的音頻,該增強的音頻是通過作為聲音增強過程一部分在耳朵處的聽力測定以及對聽力簡檔的相應修改來確定的。一個問題是增強音頻中非故意誘發(fā)的響度會導致聽力不適及損害。人可能對于某一聽力測定頻率具有較高的容忍度,而對于另一頻率具有較低的容忍度。人與人之間的聲音響度容忍簡檔是不同的。這個差異在具有正常聽力的人之間不那么明顯。然而,對于具有不同程度的聽力障礙(例如聽力損失、耳鳴、以及伴有耳鳴的聽力損失)的人來說不是這樣的。由于人的聲音響度容忍簡檔的差異,具有正常聽力的人的聽力曲線不應被用作標準。因此,在不考慮人的聲音響度容忍簡檔的情況下對人的聽力曲線進行調整可能導致聽力不適或損害。簡單地增加設備音量以充分聽見并理解由聲音增強過程所管理的增強音頻是危險的。增加或減少設備音量暗指通過相同因子來放大或減小所有聽力測定頻率的音頻。人通常需要放大或縮小有限范圍的聽力測定頻率。增加或減少所有聽力測定頻率的音頻的響度可能導致一系列聽力問題。需要能夠處理具有不同程度聽力障礙的不同聲音響度容忍簡檔的系統(tǒng)。更具體地,需要本文中發(fā)現的問題的解決方案,這些問題是諸如在電話交談以及聽音樂期間由使用助聽器所產生的反饋帶來的聽力困難??赡芘c本發(fā)明有關的一些專利是第7,613,314號、第7,529,545號、以及第6,944,474號美國專利。
發(fā)明內容
根據本發(fā)明,提供了用于在聽力受損的個人身上產生大體正常的聽力體驗的系統(tǒng)和方法。具體地,本發(fā)明包括捕捉個人的音頻聽力特征以產生個性化聽覺簡檔;分析該個性化聽覺簡檔;產生處理的結果;然后自動地增強音頻再現裝置的輸出信號以向個人提供處理的結果,實現令人滿意的音頻體驗。處理的結果包括基于頻率響度增強的個人聽力參數以及解決和補償個人聽力所需的其他聽力相關的特征。這使得該活動盡可能接近正常聽力標準,同時維持安全裕度以防范可導致不適或進一步聽力損害的過分響度。個人用戶可使用個人設備(例如智能電話)自我管理聽力測定。個性化聽覺簡檔通常包含以下內容:(1)每個聽力測定頻率處的三個典型響度級(即,最適級、不適級、以及最小可聽級)的測量值;
(2)來自具有耳鳴響度和音高的耳鳴測試的測量值;以及(3)用戶的定制設定。定制設定可以包括適于在噪聲環(huán)境中執(zhí)行或由用戶選擇將用來在噪聲環(huán)境中執(zhí)行的設定。本發(fā)明對尋求增強聽力體驗的任何個人而言都是有用的,不論其聽力在正常范圍內還是已經受損。因此本系統(tǒng)可以用于助聽器。在具體的實施方式中,本發(fā)明各個分離的功能可以合并到單個多功能設備或多個設備中。根據本發(fā)明的基于軟件的系統(tǒng)可以在具有個性化聽覺簡檔的本地存儲、可移動存儲、或遠程存儲的任何計算機化裝置(例如,個人電腦、智能電話、個人放大器或者它們的結合)上執(zhí)行?;谲浖南到y(tǒng)執(zhí)行各種功能。系統(tǒng)捕捉特定頻率的個人音頻聽力特征并分析這些特征以生成個性化聽覺簡檔。這個簡檔被本地或遠程存儲,并隨后用作控制輸入以增強來自于適當可編程音頻再現裝置(例如,個人電腦、智能電話、個人放大器或者它們的結合)的音頻,音頻程序或類似源素材(例如,預先錄制的音樂)通過該可編程音頻再現裝置再現。在音頻再現裝置中,信號處理包括:接收時域音頻信號形式的音頻程序素材;捕捉和分析聲環(huán)境的當前頻率組成以由此產生反映周圍聲環(huán)境的當前環(huán)境簡檔,該當前環(huán)境簡檔隨著聲環(huán)境改變而更新;通過一組濾波器如有限脈沖響應數字濾波器,將儲存的個性化聽覺簡檔和當前環(huán)境簡檔應用到音頻程序素材上,從而計算出在預先選定的頻率處的一組所需增益;修改音頻程序素材;將修改的音頻程序素材從時域轉換到頻域;通過在每個聽覺頻率處將修改的音頻程序素材的響度容忍級與個人的聲音響度容忍級(下文中也叫不適響度級一 UCL)比較來分析修改的音頻程序素材的響度容忍級;調整超過個人的UCL的選定頻率處的響度以產生頻域音頻信號;將頻域音頻信號轉換成等效時域音頻輸出信號;并且將時域音頻輸出信號傳送給個人。音頻聽力特征可以本地或遠程存儲,并且對聽力特征的分析以及產生個性化聽覺簡檔的處理可以在個人設備上執(zhí)行并本地存儲于個人設備上,或者遠程存儲于通過例如因特網的電信鏈路連接的中央聽力處理中心上,并且在需要時取回以根據本發(fā)明的原理再現聲音。在本發(fā)明的各個實施方式中,本發(fā)明的原理可以在存在環(huán)境源(例如白噪聲或有色噪聲)的情況下、存在耳鳴的情況下、或者兩者都存在的情況下應用到音頻程序上。根據本發(fā)明可以緩解耳鳴。耳鳴響度指的是個人耳鳴的感覺級(SL),其通過從個人的耳鳴強度中減去耳鳴音高的最小可聽級來計算。雖然可以使用不同的方法來解決耳鳴,但是一個方法是使用聲音療法。根據在捕捉用于形成個性化聽覺簡檔的音頻聽力特征時已經測量的耳鳴音高和響度,產生耳鳴緩解信號。產生的這些緩解信號被獨立使用(沒有其他增強)或者被包含作為再現聲音的一部分。本發(fā)明允許計算機化裝置的任何用戶容易產生個性化聽覺簡檔以補償個人需要,同時提供防范不適和聽力損害的安全裕度,目標是將用戶的聽力體驗帶回“正?!?。此外,可以捕捉、分析、并本地和/或遠程地存儲自我管理的和專業(yè)管理的測試結果以及其他聽力特征測試結果。當自動實現正常聽力體驗時,可選地,用戶可根據其喜好對已建立的正常聽力體驗進行修改。本發(fā)明認識到聽力測定結果與聲音增強過程之間的明顯差距,并且在兩者之間提供橋梁。根據證明可行方法的分析得到的聽力特征是實現正常聽力體驗的聲音增強過程的主要因素。通過參照以下詳細描述并結合附圖,將更清楚地理解本發(fā)明。
圖1A是示出根據本發(fā)明的與遠程存儲介質一起使用的一個或多個個人裝置的高級框圖;圖1B是根據本發(fā)明的系統(tǒng)的高級框圖;圖2是聽覺簡檔子系統(tǒng)的高級框圖;圖3是根據本發(fā)明的分析子系統(tǒng)的框圖;圖4是用戶識別子系統(tǒng)的框圖5是音頻信號子系統(tǒng)的框圖;圖6A和圖6B共同是根據本發(fā)明的聲音增強過程的活動圖;圖7是耳鳴匹配過程的流程圖;圖8是耳鳴匹配過程的測試耳選擇過程的流程圖;圖9是耳鳴匹配過程的音調數確定測試的流程圖;圖10是耳鳴匹配過程的耳鳴類型確定過程的流程圖;圖11是耳鳴匹配過程的測試信號音調到耳鳴音調選擇過程的視圖;圖12是耳鳴匹配過程的耳鳴音高確定過程的流程圖;圖13A和圖13B共同是用于耳鳴匹配過程中的每個耳鳴音高的三級耳鳴測試的流程圖;圖14是聲音增強過程的流程圖;以及圖15是具有圖14中聲音增強過程能力的裝置的高級框圖。
具體實施例方式參見圖1A,利用代表性環(huán)境元素示出個人設備I的高級框圖。設備IA具有顯示器
2、一副耳機3以及控制接口 4,例如鍵盤。設備IA存儲或接收由個人用戶6通過控制接口4激活的測試方案5,然后與做出響應的用戶6進行聽力交互,如下文所解釋。生成如下文所解釋的個性化聽覺簡檔,該個性化聽覺簡檔被本地儲存(S)于設備IA中或者儲存于可移動的存儲設備(拇指驅動器或非易失性存儲卡)7中,或者通過電信鏈路SB遠程儲存于可訪問的遠程分析和存儲系統(tǒng)8A中。個性化聽覺簡檔被用于相同的或類似的設備IB上,從而對輸出到相同耳機3或揚聲器9的音頻信號進行修改。音頻信號輸出基于編程素材11的輸入,編程素材11的頻率相關和時間相關特性是由個性化聽覺簡檔以及下文將解釋的由當前環(huán)境產生的環(huán)境簡檔控制的。參見圖1B,為了實施本發(fā)明,提供了定制增強聲音 (CES)系統(tǒng)10,該系統(tǒng)具有用于信息輸入、聽覺剖析、分析、顯示、用戶識別、反應控制、以及數據儲存庫的子系統(tǒng)和類。本文所述的類是具有類似性能、共同行為、共同關系、以及共同語義的對象的基于軟件的群組的描述。子系統(tǒng)是協(xié)作完成該子系統(tǒng)負責的行為的一組類。在子系統(tǒng)中,每個類通過執(zhí)行不同任務并通過彼此通信以完成每個任務來發(fā)揮作用。當實施在具有適當能力的通用硬件平臺上的軟件中時,一個或多個設備1A/1B/8A的系統(tǒng)10提供了測試以生成簡檔和在特定環(huán)境中對聲音再現的雙重功能。在測試模式中,系統(tǒng)10在一個功能中交互式地測量個人聽力能力(通常在隨后的儲存之前使用)并且在另一功能中測量環(huán)境聲音/噪聲(通常同時再現)。系統(tǒng)10本地或遠程存儲個性化聽覺簡檔。系統(tǒng)10本地存儲環(huán)境簡檔。還可以本地或遠程(通過電信鏈路)對原始數據進行分析以生成個性化聽覺簡檔。在再現或回放模式中,系統(tǒng)10根據個人和環(huán)境簡檔來修改源音頻程序(輸入音頻信號)以使程序適應于個人用戶的聽力和偏好。在具體環(huán)境中,系統(tǒng)10捕捉并測量數據或接收捕捉的數據,分析該數據,生成針對每個聽力測定頻率的目標增益,將該目標增益和/或耳鳴減輕信號施加到聽力信號,并形成防止令人不適的或損害性的響度的增強的聽力輸出信號。CES系統(tǒng)10的組件包括聽覺簡檔子系統(tǒng)12、分析子系統(tǒng)14、顯不子系統(tǒng)16、用戶識別子系統(tǒng)18、音頻信號子系統(tǒng)20、響應控制器22、以及與數據儲存庫26 (可以是本地的或遠程的)進行通信的數據儲存庫24。聽覺簡檔子系統(tǒng)聽覺簡檔子系統(tǒng)12進行分別在每個耳朵執(zhí)行的、與用戶的音頻聽力特征有關的測試。該子系統(tǒng)的職責包括:確定用戶的聽力特征;確定用戶的耳鳴特征;確定用戶對每個聽力測定頻率的最適響度級;確定用戶對每個聽力測定頻率的不適響度級;生成要求的音頻測試信號;從專業(yè)管理的聽力測定中確定用戶的音頻聽力特征;以及產生個性化聽覺簡檔。參見圖2,聽覺簡檔子系統(tǒng)中的類包括:專業(yè)管理的聽力測定類27 ;自我管理的聽力測定類28 ;耳鳴匹配測試類30 ;舒適和不適聽力級測試類32 ;測試選擇器34 ;以及音頻測試信號發(fā)生器類36。分析子系統(tǒng)分析子系統(tǒng)14分析用戶的個性化聽覺簡檔并產生處理的結果,產生的結果由音頻信號子系統(tǒng)用來產生增強的音頻輸出信號。該子系統(tǒng)的職責包括:解釋用戶的聽覺簡檔;確定所需的音頻增益;確定一種或多種類型的緩解聲音;生成特定的緩解聲音;以及處理用戶的定制設定。所支持的緩解聲音的類型為:a)音樂、b)窄帶噪聲、c)寬帶噪聲、d)環(huán)境聲音、以及e)純音音頻信號。參見圖3,分析子系統(tǒng)14的子系統(tǒng)和類包括:增益子系統(tǒng)38、信號處理子系統(tǒng)40、聲音減輕子系統(tǒng)42、以及定制器類46。增益子系統(tǒng)38中的類為增益算法選擇器35和目標增益計算器37。信號處理子系統(tǒng)40中的類為算法選擇器39和濾波發(fā)生器41。聲音減輕子系統(tǒng)42中的類為聲音減輕選擇器43和聲音減輕發(fā)生器45。用戶識別子系統(tǒng)用戶識別子系統(tǒng)18管理用戶識別過程并維護個性化聽覺簡檔。子系統(tǒng)18的職責包括確定用戶的身份;驗證用戶的身份;以及維護用戶的個性化聽覺簡檔。參見圖4,用戶識別子系統(tǒng)18中的類包括簡檔對象48和用戶標識50。音頻信號子系統(tǒng)音頻信號子系統(tǒng)20管理與音頻信號的儲存和使用有關的所有問題。該子系統(tǒng)的職責包括:從音頻編程源獲取預增強的音頻信號;根據來自分析子系統(tǒng)的處理結果從預增強的音頻信號產生增強的音頻信號;以及對增強的音頻信號進行調度。參見圖5,音頻信號子系統(tǒng)20中的類包括:音頻信號獲取器52、音頻信號調度器54、以及音頻處理器56。顯示子系統(tǒng)顯示子系統(tǒng)16提供了使用本發(fā)明時與用戶交互的所有用戶接口元素,并且可以是適合系統(tǒng)10的傳統(tǒng)設計。數據儲存庫連接器數據儲存庫連接器24是對與數據儲存庫26的連接進行管理的類。該類的職責包括:建立數據庫連接;生成數據庫查詢語句;從數據儲存庫26中以及向數據儲存庫26中獲取/更新/插入/刪除數據;以及從數據儲存庫26中獲取數據。響應控制器響應控制器22是根據請求對需要顯示的內容進行解釋的模塊。它的職責包括確定和發(fā)送將在顯示子系統(tǒng)上顯示的必要信息??蚣艿倪壿嬃鞒虉D6A和圖6B以及接下來的段落以活動圖的方式描述了根據本發(fā)明的CES系統(tǒng)10和過程100的邏輯流程。圖6A和圖6B中示出的基于軟件的系統(tǒng)的活動圖大體上是不需要加以說明的,并且包括聲音增強過程中元素的節(jié)點、基本功能和相互關系。聲音增強過程包括:監(jiān)控用戶設備狀態(tài)102 ;確定用戶簡檔是否存在以及該簡檔儲存的位置104 ;檢測環(huán)境噪聲級106 ;產生個性化的聽覺簡檔108 ;確定用戶簡檔的數據和時間;分析個性化的聽覺簡檔112 ;產生增強的音頻信號114 ;以及在用戶設備上播放增強的音頻信號的增強音頻。對于聲音增強過程的主要步驟中的幾個步驟,具有以下概略(偽碼)形式提供的一些示例性實施方式:監(jiān)控用戶設備狀態(tài)(檢查設備狀態(tài))-檢查設備的功率信號的存在性〇如果存在功率信號,■將設備狀態(tài)標記為開(0N)。〇如果不存在功率信號,■將設備狀態(tài)標記為關(OFF)。**基于軟件的系統(tǒng)不斷地且與聲音增強過程中的其它過程并行地執(zhí)行設備狀態(tài)監(jiān)控。在任何給定的時間點,如果設備狀態(tài)為0FF,則基于軟件的系統(tǒng)將停止運行。檢查簡檔存在性以及簡檔存儲的位置-檢查因特網連接性O如果不存在因特網連接并且設備狀態(tài)為ON■檢查簡檔存在性.如果本地設備具有簡檔,〇檢查簡檔年齡.如果本地設備沒有簡檔且設備狀態(tài)為0N,〇檢查周圍噪聲級并生成聽覺簡檔O如果存在因特網連接并且設備狀態(tài)為0N,■檢查簡檔存在性以及簡檔的位置.如果數據儲存庫具有簡檔并且設備狀態(tài)為0N,〇將該簡檔從數據儲存庫下載至本地設備〇檢查簡檔年齡和信號增強.如果本地設備具有簡檔并且設備狀態(tài)為0N,
〇將該簡檔從本地設備上傳至數據儲存庫〇檢查簡檔年齡和信號增強.如果數據儲存庫和本地設備都具有簡檔并且設備狀態(tài)為0N,〇比較兩個簡檔的時間戳■如果本地簡檔是最近的并且設備狀態(tài)為0N,.將該簡檔從本地設備上傳至數據儲存庫.檢查簡檔年齡和信號增強
■如果數據儲存庫中的簡檔是最近的并且設備狀態(tài)為0N,.將該簡檔從數據儲存庫上傳至本地設備.檢查簡檔年齡和信號增強.如果沒有發(fā)現簡檔并且設備狀態(tài)為0N,〇檢查環(huán)境噪聲級,然后生成聽覺簡檔檢查簡檔年齡和信號增強-如果簡檔年齡大于一天并且設備狀態(tài)為0N,〇重設簡檔年齡〇檢查簡檔存在性以及簡檔儲存的位置-如果簡檔年齡小于或等于一天并且設備狀態(tài)為0N,〇檢查CES狀態(tài)■如果CES已經啟用,.分析個性化聽覺簡檔■產生增強的音頻信號 〇播放增強的音頻■如果CES已經禁用,.播放預增強的音頻檢查周圍噪聲級(環(huán)境)-測量周圍噪聲的等級〇如果周圍噪聲級大于45dB并且設備狀態(tài)等于ON■顯示警告消息〇檢查周圍噪聲級〇如果周圍噪聲級小于或等于45dB并且設備狀態(tài)等于ON■產生個性化聽覺簡檔在音頻程序素材的回放期間,環(huán)境簡檔被不斷地實時更新。用于更新環(huán)境簡檔的典型周期是100ms。然而,在緩慢改變的周圍噪聲環(huán)境中,更新大約是以從約16ms至50ms至數分鐘的數字聲音采樣率的頻率進行的。產生個性化的聽覺簡檔-選擇聽力測定的類型以執(zhí)行〇如果用戶選擇自我管理的聽力測定■對每個耳朵分別執(zhí)行純音聽力測定.在每個聽力測定頻率處播放音頻信號.詢問用戶以在每個聽力測定頻率處選擇最小的可聽級.重復純音聽力測定直到用于所有聽力測定頻率的最小可聽級被捕捉■對每個耳朵分別執(zhí)行不適聽力測定.在每個聽力測定頻率處播放音頻信號.詢問用戶以在每個聽力測定頻率處選擇不適響度級.重復不適聽力測定直到用于所有聽力測定頻率的不適響度級被捕捉■對每個耳朵分別執(zhí)行最適聽力測定.在每個聽力測定頻率處播放音頻信號
.詢問用戶以在每個聽力測定頻率處選擇最適響度級.重復最適聽力測定直到用于所有聽力測定頻率的最適響度級被捕捉■詢問用戶意愿以執(zhí)行耳鳴匹配測試.如果用戶想執(zhí)行耳鳴匹配測試〇執(zhí)行耳鳴匹配測試■確定測試耳■確定耳鳴類型■匹配耳鳴音高■匹配耳鳴響度
.如果用戶不想執(zhí)行耳鳴匹配測試〇跳過耳鳴匹配測試〇如果用戶選擇專業(yè)管理的聽力測定■為每個耳朵輸入用于所有聽力測定頻率的空氣傳導無遮蔽的最小可聽級■為每個耳朵輸入用于所有聽力測定頻率的空氣傳導有遮蔽的最小可聽級■為每個耳朵輸入用于所有聽力測定頻率的骨傳導無遮蔽的最小可聽級■為每個耳朵輸入用于所有聽力測定頻率的骨傳導有遮蔽的最小可聽級■輸入用于所有聽力測定頻率的前額骨傳導無遮蔽的最小可聽級■為每個耳朵輸入用于所有聽力測定頻率的前額骨傳導有遮蔽的最小可聽級■為每個耳朵輸入用于所有聽力測定頻率的不適響度級■為每個耳朵輸入用于所有聽力測定頻率的最適響度級■輸入耳鳴匹配結果■輸入語言接收閾值測試的結果■輸入語言識別測試的結果■輸入在語言接收閾值測試中使用的音頻源■輸入在語言識別測試中使用的音頻源-根據已捕捉的數據產生個性化聽覺簡檔如上所示,測試的一個方案用于不同頻率處的聽力靈敏度,并且測試的其它方案用于個人耳鳴。耳鳴音高、耳鳴感覺級、耳鳴最小可聽級以及耳鳴UCL測試方案過程被稱為耳鳴匹配過程。本發(fā)明考慮的耳鳴類型是:主觀的,即,在沒有任何外部聲音源的情況下對聲音的感知。通過五個步驟執(zhí)行該方案。參見圖7,這些步驟為:測試耳確定(A);耳鳴音調數確定(B);耳鳴類型確定(C);耳鳴音高確定(D);以及耳鳴感覺級確定(E)。以下更詳細地解釋這些步驟。步驟1:測試耳確定這個步驟的目的是確定將哪個耳朵用作測試耳。用戶可以在不同位置感知耳鳴:單側、雙側、以及頭部。根據所報告的耳鳴位置,將相應地選擇測試耳。圖8概述了所包括的程序并且大部分是不需要說明的。以下要點涉及特定步驟。如果感知的耳鳴的報告位置是單側的,那么對側的耳朵將被認為是測試耳(AA)。選擇對側的耳朵是為了 使耳鳴與測試刺激之間的可能干擾最小化并提高測試結果的精確度。
如果感知的耳鳴的報告位置偏向一側,那么對側的耳朵將被認為是測試耳(AA)。選擇對側的耳朵是為了使耳鳴與測試刺激之間的可能干擾最小化并提高測試結果的精確度。如果感知的耳鳴的報告位置既不是個人的頭部的單側又不偏向一側,那么具有較好聽力的耳朵將被認為是測試耳(AB)。在兩個耳朵之間的聽力能力沒有差異的情況下,測試耳將被隨機地選擇(AC)。步驟2:耳鳴音調數確定耳鳴被視為與音調有關。這個步驟的目的是確定用戶感知的音調數。參見圖9,該確定過程將詢問用戶具有的耳鳴音調數并保存該輸入值(BA)。在本發(fā)明的一個實施方式中,測試集中于最擾人的耳鳴音調(通常針對個人,由個人主觀確定)。在另一實施方式中,測試集中于兩個最明顯的耳鳴音調。在又一實施方式中,測試及其剖析支持任何耳鳴音調數,在這種情況下所有這樣的音調將被記下(BB)。步驟3:耳鳴類型確定這個步驟的目的是確定耳鳴的類型(音調耳鳴或類似噪聲耳鳴)。圖10示出了這個步驟。該程序相應地設定測試信號類型(CA)。如果用戶具有音調耳鳴,那么測試信號類型將是純音的形式(CB)。如果用戶具有類似噪聲的耳鳴,那么測試信號類型將是窄帶噪聲的形式(CC)。在本發(fā)明的一個實施方式中,確定過程開始于在4000Hz處向用戶播放兩個測試信號,一個測試信號是純音的形式并且另一個測試信號是窄帶噪聲的形式。選擇在4000Hz處播放測試信號是因為大部分人報告耳鳴在4000Hz的范圍內。用戶被詢問以比較測試信號并選擇聽起來最接近其耳鳴的那個測試信號。根據用戶在測試信號中的選擇,將得到耳鳴的類型并相應地設定測試信號的類型。步驟4:耳鳴音高這個步驟的目的是測量用戶感知的耳鳴音高。這個確定過程將針對一聽力測定頻率范圍播放測試信號。每個測試信號都以IOdB SL播放,這意味著對于相應頻率而言IOdB高于預測測量的最小響應級。用戶將選擇聽起來最接近用戶自己耳鳴音高的那個測試信號。在本發(fā)明的一個實施方式中,用戶需要重復三次該耳鳴音調確定,并且最終匹配的耳鳴音高是這些測量值的平均值。如果用戶具有不只一個耳鳴音調,那么用戶將必須執(zhí)行六次該耳鳴音調確定,針對每個耳鳴音調執(zhí)行三次耳鳴音調確定??梢允褂貌煌椒▉頊y量耳鳴音高。在本發(fā)明的一個實施方式中,使用離散頻率方法。測試信號將被設定為離散數據的形式。使用兩個可選的強迫選擇方式的確定過程提供了成對的測試信號,并且用戶將選擇音高接近于用戶耳鳴的那個測試信號。圖11是耳鳴確定過程的一個實施例。該確定過程開始于4000Hz處。這樣選擇是因為大部分用戶報告其耳鳴處于大約4000Hz處。測試完成標準是對所有頻率都獲得125Hz的精確度。在本發(fā)明的另一實施方式中,使用連續(xù)頻率方法。參見圖12,測試信號可以設定為在頻率的有限間隔內取值。用戶選取音高接近用戶耳鳴的那個測試信號。步驟5:耳鳴感覺級、耳鳴最小可聽級、以及耳鳴不適響度級確定最小感覺級、舒適級以及UCL級等三個級的測試都可以應用到每個耳鳴音調上。就此來說,一般的三級測試需要說明;圖13A和13B中的流程圖是示例性的。在圖13A和13B示出的多特征測試中,確定步驟開始于將測試信號的頻率設定至已識別的耳鳴音高(EA)。下一個任務是在該耳鳴音高處識別最小可聽級(EB)。確定過程在不同可聽級播放測試信號,并且用戶被詢問以識別用戶認為是最小可聽級的那個測試信號。這是個迭代過程。然后,該測試識別其耳鳴的感覺級。在確定過程期間,測試信號在不同可聽級(起始于低于最小可聽級的級)播放。用戶被詢問以識別響度等于用戶耳鳴的那個測試信號。此時,聲音強度被設定為耳鳴響度(EC)。通過從耳鳴響度(EC)中減去耳鳴最小可聽級(EB)來計算耳鳴感覺級。在一個實施方式中,通過向用戶播放已確認的耳鳴音高的窄帶噪聲并請求用戶確認導致不適的噪聲的響度級來捕捉耳鳴不適響度級(TUCL)。在另一實施方式中,用戶需要重復三次耳鳴感覺級和耳鳴最小可聽級確定。最終匹配的感覺級是這些測量值的平均值。如果用戶具有不只一個耳鳴音調,則這些耳鳴音調都需要進行該確定過程??梢栽诼曇粼佻F(S卩,聲音增強過程)之前獲得包括耳鳴測試的分析結果的個性化聽覺簡檔。這個簡檔可以以任意預定安排進行更新,但是其通常每天進行更新以確保聲音增強過程是最近的。圖14概括地總結了本發(fā)明的聲音增強過程。圖14描繪了音頻程序素材作為音頻信號與個性化聽覺簡檔204并且優(yōu)選地與最新的(即,最近的)環(huán)境簡檔202結合的過程,如圖15中進一步描繪。聲音增強過程開始于聲環(huán)境頻率組成分析(FA)。系統(tǒng)自動地捕捉并分析聲環(huán)境的頻率組成。如上所述,然后系統(tǒng)產生環(huán)境簡檔202。系統(tǒng)提供儲存的個性化聽覺簡檔204 (包括最小可聽級、聲音響度容忍級、以及當前環(huán)境簡檔),個性化聽覺簡檔204與音頻信號一起用于調整增益(FB)。環(huán)境簡檔和個性化聽覺簡檔被用來得到濾波器的系數或參數,諸如有限脈沖響應(FIR)濾波器206。濾波器用來提供期望的特定頻率增益,該期望的特定頻率增益是根據來自任何源的個性化聽覺簡檔和音頻程序素材的音頻信號208確定的。通過對傳入的音頻信號進行相應修改的濾波器來應用這些所需的特定頻率增益。隨著修改的音頻信號的產生,系統(tǒng)通過傅里葉分析器210將修改的音頻信號從時域的音頻信號轉換為頻域的音頻信號(FC)。其后,通過進行聲音響度容忍級分析的聲音響度容忍級分析器212來應用時域的音頻信號(FD)。聲音響度容忍級分析包括檢查修改的音頻信號的響度,并根據儲存的個性化聽覺簡檔在每個聽力測定頻率處將修改的音頻信號的響度與用戶的聲音響度容忍級進行比較。如果在特定頻率下的響度級大于用戶的聲音響度容忍級,那么系統(tǒng)將相應地調整響度(FE)。隨著容忍級分析的完成,系統(tǒng)在傅里葉逆變換模塊214中將已調整的頻域音頻信號轉換回其等效的時域音頻信號(FF),從而產生將作為增強音頻播放的所需的增強音頻信號。然后,可以釋放提供給用戶的任意響度警告信號。在本發(fā)明的一個實施方式中,系統(tǒng)10將不適響度級作為聲音響度容忍級,并且將聽力損失作為考慮的聽力障礙的類型。在本發(fā)明的另一實施方式中,系統(tǒng)10進一步將耳鳴音高、耳鳴感覺級、耳鳴最小可聽級、以及耳鳴UCL作為聲音響度容忍級,并將具有耳鳴的聽力損失作為考慮的聽力障礙的類型。系統(tǒng)10向用戶提供自動的和手動的增益調整選項,其中自動的增益調整選項是由聲環(huán)境觸發(fā)的,手動的增益調整選項是用戶觸發(fā)的。
在本發(fā)明的一個實施方式中,系統(tǒng)10開始于啟動聲環(huán)境頻率組成分析的功能。系統(tǒng)自動地捕捉并分析當前聲環(huán)境中的頻率組成并且以預定安排(通常每50ms)來生成更新的環(huán)境簡檔。然后系統(tǒng)使用已更新的環(huán)境簡檔特征自動確定所需的增益量以允許用戶在不遭受任何新的或進一步的耳朵損害的情況下根據需要舒適地傾聽并理解增強音頻。在本發(fā)明的另一實施方式中,系統(tǒng)10向用戶提供多個增益調整選項。用戶可以自動調整足以傾聽所需的增益量并且包含在各種環(huán)境下由聲音增強過程管理的增強音頻。總之,這個基于軟件的系統(tǒng)使來自計算機化裝置的音頻的增強過程自動化,從而根據用戶的個性化聽覺簡檔來補充用戶獨特的音頻聽力特征。個性化聽覺簡檔可以通過自我管理的聽力測定或者專業(yè)管理的聽力測定來得到。自我管理的聽力測定指的是由計算機化裝置產生的簡檔。這種方法是在每個耳朵上執(zhí)行捕捉過程,而且這種方法包括進行聽力測定、UCL測試、最適級(MCL)測試和/或耳鳴匹配測試。并非所有這些測試都必須用于系統(tǒng)10,而被認為是可選的。系統(tǒng)將個性化聽覺簡檔保存在本地聽力增強裝置上和/或向數據儲存庫提交副本。專業(yè)管理的測試指的是根據適當保健專業(yè)人員提供的數據來編譯簡檔。如以下概述,來自專業(yè)管理的測試中的數據包括針對每個聽力測定頻率和耳鳴特征的純音聽力圖、UCL和MCL測試結果。保健專業(yè)人員可以訪問位于適當啟用的裝置上的數據或者通過因特網來訪問網絡接入數據儲存庫。根據本發(fā)明的基于軟件的系統(tǒng)將有能力接收來自專業(yè)生成聽力圖的任何參數。根據本領域的標準名稱,這些參數包括:在傳統(tǒng)的測試中為AC無遮蔽的或遮蔽的、BC無遮蔽的或遮蔽的、BC前額無遮蔽的或遮蔽的、?了4^(^、此1^、31^語言識別、以及在語言接收閾值(SRT)和語言識別測試中使用的音頻源,即,在CD或磁帶上的聲音片段,或者在以下頻率時用于左耳和右耳的計算機生成的聲音片段:-125Hz處的聽力級dB-25OHz處的聽力級dB-5OOHz處的聽力級dB-1 kHz處的聽力級dB-2kHz處的聽力級dB-3kHz處的聽力級dB-4kHz處的聽力級dB-6kHz處的聽力級dB-8kHz處的聽力級dB默認情況下,系統(tǒng)將最近的個性化聽覺簡檔作為其聲音增強過程的基礎。在運行期間,系統(tǒng)將最近的個性化聽覺簡檔與本地裝置和數據儲存庫中的簡檔進行比較。如果數據儲存庫26中儲存的簡檔是更新的,那么該簡檔將覆蓋本地版本(除非另有配置)。如果本地裝置中的簡檔是更新的,那么系統(tǒng)將本地簡檔上傳至數據儲存庫。當不存在因特網連接時,系統(tǒng)將本地簡檔用于聲音增強過程。數據和時間的比較過程通常隨著對本地裝置的簡檔改變進行監(jiān)控的頻率每天執(zhí)行。每當系統(tǒng)檢測到變化時,系統(tǒng)重新計算增益并利用更新數據來執(zhí)行聲音增強。參見以下段落,根據本發(fā)明的 定制增強聲音過程(CESound)(也被稱為ACEHearing過程)的示范性實施被表征為一系列偽碼列表。為了使這種偽碼更加清晰,出于簡潔目的而沒有嘗試使用編程語言中常見的特定語言(例如Java)進行描述。這里的意圖是利用通用語句,這些通用語句的解釋對軟件編程領域的普通技術人員是明顯而易見的。enable CESound(Boolean enable){/** 如果用戶關閉CESound,那么禁用所有濾波器*/if (enable==false) {disableAllFilters ();return;}/***如果用戶打開CESound,那么執(zhí)行以下操作:*_得到用戶的聽覺簡檔*_根據當前算法計算合適的濾波器參數*_產生輸入濾波器 (供正在捕捉的設備使用,例如麥克風或聲卡輸入)*_產生輸出濾波器(供輸出設備使用,例如揚聲器或耳機)*-將輸入濾波器應用到正在捕捉的設備上將輸出濾波器應用到輸出設備上*/UserProfile userProfile=getUserProfile();FilterCoefficients fiIterCoefficients=calculateFiIterCoefficients(userProfile);Array inputFiIters=generateInputFiIters (fiIterCoefficients);Array outputFilters=generateOutputFilters(fiIterCoefficients);applyFilters(inputSource, inputFilters);applyFilters (outputDevice, outputFilters);UserProfile get UserProfile () {UserProfile userProfile=new UserProfile();//the UserProfile object tobe returned/**如果能夠連接到遠程數據儲存庫的中心數據庫,那么與中心數據庫同步以查明用戶是否具有最近激活的用戶簡檔*/if (connectToCentralDatabase () ==true) {User user=getCurrentUser ();userProf ile=syncUserProf ile (user);}else{/**如果不能連接到中心數據庫,那么使用
*設備的本地數據庫中最近激活的用戶簡檔*/userProf ile=getLocalUserProf iIe ();}return userProf ile;}perform HearingTest () {UserProfile userProf ile=new UserProfile ();performMinimalAudibIeLeveITest (userProfile);performMostUncomfortabIeLeveITest(userProfile);if(modelDialogAsk("Would you like to perform Tinnitus Matching ")){performTinnitusMatchingTest(userProfile);}acquireUserlnformation ();saveToLocalDatabase (userProfile);saveToCentralDatabase(userProfile);}perform MimimalAudibleLevelTest(UserProfile userProfile) {userProfile.setMALRightlOOO(RIGHT—EAR,1000);userProfile.setMALRight2000(RIGHT—EAR,2000);userProfile.setMALRight4000(RIGHT—EAR,4000);userProfile.setMALRight8000(RIGHT—EAR,8000);userProfile.setMALRight250 (RIGHT—EAR,250);userProfile.setMALRight500 (RIGHT—EAR,500);userProfile.setMALLeftlOOO (LEFT—EAR,1000);userProfile.setMALLeft2000 (LEFT—EAR,2000);userProfile.setMALLeft4000(LEFT—EAR,4000);userProfile.setMALLeft8000(LEFT—EAR,8000);
userProfile.setMALLeft250 (LEFT—EAR,250);userProfile.setMALLeft500 (LEFT—EAR,500);perform MostUncomforabIeLeveITest (UserProfile userProfile) {userProfile.setMALRightlOOO(RIGHT—EAR,1000);userProfile.setMALRight2000(RIGHT—EAR,2000);userProfile.setMALRight4000(RIGHT—EAR,4000);userProfile.setMALRight8000(RIGHT—EAR,8000);userProfile.setMALRight250(RIGHT—EAR,250);userProfile.setMALRight500 (RIGHT—EAR,500);userProfile.setMALLeftlOOO(LEFT—EAR,1000);userProfile.setMALLeft2000(LEFT—EAR,2000);
userProfile.setMALLeft4000 (LEFT—EAR,4000);userProfile.setMALLeft8000 (LEFT—EAR,8000);userProfile.setMALLeft250 (LEFT—EAR,250);userProfile.setMALLeft500 (LEFT—EAR,500)int saveToCentralDatabase(userProfileif (openConnectionToCentralDatabase () ==false) {return CONNECTION—FAILED;}updateProfiIeToCentralDatabase(userProfile);}performTinnitus MatchingTest {userProf ile.set TinnitusMatchingFrequency (get TinnitusMatchingFrequency);userProf ile.set TinnitusMatchingAmpIitude(get TinnitusMatchingAmplitude);}已經參照具體實施方式
解釋了本發(fā)明。對于本領域技術人員而言,其它實施方式將是顯而易見的。因此,除了由所附權利要求書指出的限制之外,本發(fā)明不進行其他限制。
權利要求
1.一種用于增強個人的聽力體驗的系統(tǒng),包括: 用于捕捉并儲存所述個人的音頻聽力特征的組件; 用于分析所述個人的音頻聽力特征以產生個性化聽覺簡檔的組件;以及 用于應用所述個性化聽覺簡檔以增強到個人的音頻的組件。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng),進一步包括用于生成環(huán)境簡檔的組件,所述環(huán)境簡檔用于使增強的音頻適應周圍的聲環(huán)境。
3.根據權利要求2所述的系統(tǒng),所述音頻由計算機化的裝置產生,以在定制的響度級內補償所述個人的聽力中與頻率相關的響度缺陷。
4.根據權利要求3所述的系統(tǒng),其中所述應用組件是個人助聽器設備的音頻放大元件。
5.根據權利要求1所述的系統(tǒng),所述個性化聽覺簡檔包括: 1)響度級的測試測量值,所述響度級包括最小可聽級。
6.根據權利要求5所述的系統(tǒng),所述響度級進一步包括最適級和不適級。
7.根據權利要求5所述的系統(tǒng),所述響度級是在多個聽力測定頻率處建立的。
8.根據權利要求5所述的系統(tǒng),所述個性化聽覺簡檔進一步包括: 2)來自耳鳴測試的測量值。
9.根據權利要求1所述的系統(tǒng),所述分析組件包括根據增益運算產生處理結果的子系統(tǒng)。
10.根據權利要求9所述的系統(tǒng),其中所述增益運算是頻率相關的、輸入級相關的、以及傾聽環(huán)境相關的,而且所述增益運算表示所述處理結果的頻率增益和壓縮特征。
11.根據權利要求10所述的系統(tǒng),根據所述處理結果使音頻輸出個性化。
12.根據權利要求11所述的系統(tǒng),進一步包括用于儲存?zhèn)€性化聽覺簡檔的數據儲存庫,所述儲存庫被配置為收集來自任何源的數據、儲存和更新特定個性化聽覺簡檔、并對所述分析組件使用特定個性化聽覺簡檔的請求做出響應。
13.根據權利要求12所述的系統(tǒng),所述個性化聽覺簡檔包括所述個人的定制設定。
14.根據權利要求13所述的系統(tǒng),所述個性化聽覺簡檔進一步包括來自耳鳴測試的測量值。
15.根據權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述數據儲存庫被配置為包括專業(yè)管理的聽力測定數據。
16.根據權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述數據儲存庫能夠通過因特網連接訪問。
17.根據權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述捕捉組件是便攜式電子組件。
18.根據權利要求12所述的系統(tǒng),其中所述分析組件是便攜式電子組件。
19.根據權利要求1所述的系統(tǒng),所述應用組件是個人助聽器設備的音頻放大元件。
20.一種用于增強個人聽力的方法,包括: 至少部分地通過自我管理的測試來捕捉所述個人的音頻聽力特征; 分析所述個人的聽力特征以產生個性化聽覺簡檔; 將所述個性化聽覺簡檔儲存在存儲裝置中;以及 將儲存的個性化聽覺簡檔應用于再現聲音的個人電子設備中,以增強到所述個人的音頻。
21.根據權利要求20所述的方法,進一步包括: 生成環(huán)境簡檔;以及 使用所述環(huán)境簡檔和所述個性化聽覺簡檔來對定制響度級內個人聽力中頻率相關的響度缺陷進行補償。
22.根據權利要求20所述的方法,所述個性化聽覺簡檔包括: O響度級的測試測量值,所述響度級包括最小可聽級。
23.根據權利要求22所述的方法,所述響度級進一步包括最適級和不適級。
24.根據權利要求22所述的方法,所述個性化聽覺簡檔進一步包括: 2)來自耳鳴測試的測量值。
25.一種用于將定制增強的聲音傳送到個人的裝置,包括: 用于從源接收未增強的音頻信號的組件; 用于捕捉并分析周圍聲環(huán)境的頻率組成以產生環(huán)境簡檔的組件; 用于接收儲存的個性化聽覺簡檔的組件; 濾波器裝置,接收所述個性化聽覺簡檔和所述環(huán)境簡檔以建立濾波器系數,并且接收所述未增強的音頻信號作為輸入,用于在多個頻率處修改所述音頻信號的響度從而獲得修改的音頻信號; 時域到頻域轉換器,用于將所述修改的音頻信號從時域轉換到頻域; 分析和調整組件,用于通過在多個頻率處將所述個性化聽覺簡檔的響度容忍級與所述修改的音頻信號的響度級進行比較來分析所述修改的音頻信號的響度容忍級,并且用于調整在超過所述響度容忍級的選定聽覺頻率處的響度以產生增強的頻域音頻信號; 轉換組件,用于將所述增強的頻域音頻信號轉換成到個人的等效時域增強音頻。
26.根據權利要求25所述的裝置,所述濾波器裝置是時域有限脈沖響應濾波器組。
27.根據權利要求26所述的裝置,所述時域到頻域轉換器是傅立葉變換元件,而且用于轉換所述增強的音頻信號的組件是逆傅立葉變換元件。
28.根據權利要求25所述的裝置,其中至少所述音頻信號轉換器被合并到個人助聽器設備中。
全文摘要
提供了系統(tǒng)和方法,用于從自我管理的聽力測定或者從專業(yè)管理的聽力測定中捕捉包括不同聲音頻率處的響度容忍級的聽力特征,作為自動增強音頻的個性化聽覺簡檔,從而盡可能補償和解決個人的聽力缺陷。用戶可以在適合的個人裝置(例如智能電話)上自我管理聽力測定。系統(tǒng)包括捕捉環(huán)境簡檔的能力。用戶的聽力通過增強的音頻設定而免受傷害,并且提供有“增強的聽力”體驗的選項。本發(fā)明對尋求增強聽力體驗的任何個人而言是有用的,而不論個人的聽力在正常范圍內還是已經受損。因此本系統(tǒng)可用于助聽器。
文檔編號A61F11/00GK103098492SQ201180038620
公開日2013年5月8日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權日2010年8月5日
發(fā)明者尹懷信, 宋家強, 李丹, 王家昌, 甘志珊, 李沛鏜, 鄭家駒 申請人:聽優(yōu)企業(yè), 醫(yī)院管理局