專利名稱：用于匹配傳聲器的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于匹配傳聲器的系統(tǒng)和方法，尤其涉及助聽器的傳聲器，例如耳背式(BTE)、耳內(nèi)式(ITE)或者深耳道式(CIC)助聽器。
背景技術：
助聽器通常包括一個或多個用于將聲壓轉(zhuǎn)換成電輸入信號的傳聲器。通過把兩個傳聲器分開放置在每一個助聽器上，來自于這兩個傳聲器的輸入信號可以用于執(zhí)行助聽器的定向聚焦。產(chǎn)生助聽器的定向聚焦提高了用戶聽到來自于其前方的聲音的能力，這在嘈雜的環(huán)境中尤其有利。
歐洲專利申請EP1458216，在下面的說明書中引入作為參考，其公開了一種用于匹配助聽器傳聲器的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括第一傳聲器，該傳聲器與一個根據(jù)下面的傳遞函數(shù)控制的無限沖擊響應(IIR)濾波器相連MinMout=p1(Xp)·z+p0+(Xp)z+q0(Xp),]]>此處Min是傳聲器的輸入，Mout是IIR濾波器的輸出，z是頻率變量，P0，P1和q0是控制參數(shù)Xp的函數(shù)。
在歐洲專利申請EP0982971中函數(shù)P0，P1和q0被描述為傳聲器的簡化模型。函數(shù)描述了傳聲器響應頻率變化的極點和零點的特性。
控制參數(shù)Xp確保第一傳聲器的聲學響應之間的差與第二傳聲器的聲學響應匹配。通過比較IIR濾波器的帶通濾波和振幅補償輸出與參考傳聲器的帶通濾波輸出計算Xp。該系統(tǒng)利用電平測量裝置建立第一傳聲器的信號電平和參考傳聲器的信號電平。這些電平被反饋到減法單元進行相減。這個結(jié)果被轉(zhuǎn)發(fā)到閾值單元，當結(jié)果超過某一閾值時，該閾值單元使Xp發(fā)生器產(chǎn)生Xp。
該系統(tǒng)僅僅提出了一種同時調(diào)整極點和零點的單回路，這造成傳聲器的匹配不充分。因此在實現(xiàn)助聽器中傳聲器的匹配方面仍然需要進一步提高。
此外，振幅補償是獨立于IIR濾波器的輸出執(zhí)行的，而不直接參考參考傳聲器。因此，傳聲器匹配仍然需要進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種解決現(xiàn)有技術中缺陷問題的系統(tǒng)。
本發(fā)明進一步的目的是提供一種助聽器系統(tǒng)，其提供涉及多個傳聲器的振幅和相位補償。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點是利用信號能量來確定濾波器的調(diào)整，從而提高匹配的可靠性。
本發(fā)明的顯著特征是提供雙回路確保傳聲器唯一和精確的匹配。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的系統(tǒng)可以實現(xiàn)上述的目的、優(yōu)點和特征與很多其他目的、優(yōu)點和特征，這些在下面的詳細描述中將變得非常明顯，該系統(tǒng)用于匹配一個或多個傳聲器，并包括適于分別將第一和第二傳聲器信號發(fā)送給振幅補償裝置的第一和第二傳聲器，該振幅補償裝置適于根據(jù)所述第二傳聲器信號的振幅調(diào)整第一傳聲器信號的振幅，并且所述振幅補償裝置適于將調(diào)整后的第一傳聲器信號和所述第二傳聲器信號發(fā)送到相位匹配裝置，其中所述相位匹配裝置包括用于接收所述調(diào)整后的第一傳聲器信號的校正濾波器裝置，該校正濾波器裝置并具有可控低通濾波器裝置和可控高通濾波器裝置，所述校正濾波器裝置適于產(chǎn)生第一傳聲器信號的輸出，其中所述相位匹配裝置還包括適于比較所述第一傳聲器信號輸出和所述第二傳聲器信號并適于對所述高通濾波器裝置產(chǎn)生第一可控信號的比較器裝置，由此控制所述高通濾波器裝置的截止頻率，其中所述相位匹配裝置還包括適于從所述第一傳聲器信號的輸出中減去所述第二傳聲器信號的減法裝置，并適于產(chǎn)生對聽述低通濾波器裝置的第二控制信號，由此控制所述低通濾波器裝置的截止頻率。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的系統(tǒng)提供了比現(xiàn)有技術明顯的優(yōu)點，因為系統(tǒng)連續(xù)的監(jiān)視并且補償?shù)谝缓偷诙髀暺髦泄逃械牧泓c和極點變化。
進一步，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，該系統(tǒng)尤其降低了具有一個或多個傳聲器的助聽器生產(chǎn)線上的成本，這是因為傳聲器非常容易匹配，從而提供了定向或全方位的運行。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，低通濾波器可以包括n階無限沖擊響應(IIR)濾波器或有限沖擊響應(FIR)濾波器，例如2階、3階或4階的切比雪夫(Chebychev)或巴特沃斯(Butterworth)、波數(shù)字濾波器，或它們的任意組合。類似的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，高通裝置可以包括n階無限沖擊響應(IIR)濾波器或有限沖擊響應(FIR)濾波器，例如2階、3階或4階切比雪夫或巴特沃斯、波數(shù)字濾波器，或它們的任意組合。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，比較器裝置可以包括適于分別產(chǎn)生第一和第二頻帶信號的第一和第二帶通濾波器裝置。比較器裝置還可以包括第一信號計算裝置，該信號計算裝置適于從所述第一和第二頻帶信號分別產(chǎn)生第一和第二能量、功率或者平均信號。第一信號計算裝置還可以適于比較第一和第二能量、功率或平均信號，并且當所述第一能量、功率或平均信號小于或大于所述第二能量、功率或平均信號時，產(chǎn)生偏移所述高通濾波器裝置的截止頻率的所述第一控制信號。從而在第一和第二傳聲器的固有零點間產(chǎn)生變化時第一傳聲器信號得以補償。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，減法裝置還可以包括適于將第二傳聲器信號從第一傳聲器信號輸出減去并基于此產(chǎn)生差分信號的減法器。減法裝置還可以包括適于產(chǎn)生第三頻帶信號的第三帶通濾波器裝置。此外，減法裝置可以包括適于接收所述第三頻帶信號并從所述第三頻帶信號產(chǎn)生第三能量、功率和平均信號的第二計算裝置。第二計算裝置包括適于接收所述第三能量、功率和平均信號并確定其最小值的最小值搜索裝置。第二信號計算裝置還可以適于根據(jù)所述最小值產(chǎn)生所述第二控制信號并偏移所述低通濾波器裝置的截止頻率。從而在第一和第二麥克風傳聲器的固有極點間產(chǎn)生變化時第一傳聲器信號得以進一步補償。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面可以實現(xiàn)上述的目的、優(yōu)點和特征與很多其他目的、優(yōu)點和特征，這些在下面的詳細描述中變得非常明顯，本發(fā)明的第二方面是一種用于匹配一個或多個傳聲器的方法，包括通過所述一個或多個傳聲器產(chǎn)生第一和第二傳聲器信號，發(fā)送所述第一和第二傳聲器信號給振幅補償裝置，根據(jù)所述第二傳聲器信號的振幅調(diào)整所述第一傳聲器信號的振幅，并且通過所述振幅補償器產(chǎn)生調(diào)整后的第一傳聲器信號，將所述調(diào)整后的第一傳聲器信號發(fā)送到具有可控低通濾波器和可控高通濾波器的校正濾波器，通過所述校正濾波器產(chǎn)生第一傳聲器信號輸出，通過比較器比較所述第一傳聲器信號的輸出和所述第二傳聲器信號，發(fā)送第一控制信號到所述高通濾波器，由此通過所述比較器控制所述高通濾波器的截止頻率，通過減法器將所述第二傳聲器信號從所述第一傳聲器信號的輸出中減去，將第二控制信號發(fā)送到所述低通濾波器，由此通過所述減法器控制所述低通濾波器的截止頻率。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法可以包括參照本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)所描述的任何特征。


參照附圖，通過下面本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明性的和非限制性的詳細描述，將更好地理解本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方案用于匹配多個傳聲器的系統(tǒng)的方框圖。
具體實施例方式
在下面不同實施例的描述種，參照附圖通過解釋說明了如何實施本發(fā)明。應該明白，可以使用其他的實施方式，并且在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以做出結(jié)構(gòu)和功能上的修改。
圖1顯示了在助聽器上用于匹配前傳聲器110和后傳聲器210的系統(tǒng)10，前傳聲器110和后傳聲器210把聲壓轉(zhuǎn)換為模擬電信號，它們分別被轉(zhuǎn)發(fā)到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器12和14，其將來自于前傳聲器110和后傳聲器210的電信號轉(zhuǎn)換成前傳聲器和后傳聲器的數(shù)字信號。
系統(tǒng)還包括振幅匹配單元16，該單元接收前傳聲器和后傳聲器的數(shù)字信號并執(zhí)行振幅補償。振幅匹配單元16輸出相對于后傳聲器的數(shù)字信號得到了振幅補償前傳聲器信號100，并相應于后傳聲器數(shù)字信號輸出后傳聲器信號200。在本發(fā)明的可選實施方案中，相對于前傳聲器數(shù)字信號對后傳聲器信號200進行振幅補償。
將前傳聲器信號100和后傳聲器信號200輸入到相位匹配單元18，該單元用于補償前傳聲器信號100和后傳聲器信號200之間的相位變化。相位匹配單元18包括具有可控的預估一階無限沖擊響應(IIR)低通濾波器111的校正濾波器113，該低通濾波器除去前傳聲器110固有的高通影響，因此在前傳聲器信號的信號路徑中引入一個極點。校正濾波器113還包括可控的預估一階IIR高通濾波器112，該高通濾波器模擬后傳聲器210的固有高通影響，從而在前傳聲器信號的信號路徑中引入一個零點。因此前面?zhèn)髀暺餍盘?00從振幅匹配單元16被轉(zhuǎn)發(fā)到校正濾波器113中的低通IIR濾波器111，低通IIR濾波器111轉(zhuǎn)發(fā)輸出101到高通IIR濾波器112。
校正輸出信號102被轉(zhuǎn)發(fā)到助聽器中進一步處理，該轉(zhuǎn)發(fā)用箭頭20標識。此外，校正輸出信號102被輸入到通過校正輸出102的第一頻帶信號103的第一帶通濾波器114。第一頻帶信號103被定義在20和150Hz、40和120Hz、50和100Hz之間，或者它們的組合。
第一頻帶信號103被轉(zhuǎn)發(fā)到第一信號計算裝置115，通過對該結(jié)果求平方和進行時間積分并最終緩沖出第一能量信號104該裝置把第一頻帶信號103轉(zhuǎn)換成第一能量信號104?？蛇x的，通過平方、進行加權(quán)均值計算并緩沖出第一功率信號104，第一信號計算裝置115把第一頻帶信號103轉(zhuǎn)換成第一功率信號104。進一步可選的，第一信號計算裝置115在一段時間內(nèi)對第一頻帶信號103的絕對值求平均值并緩沖出第一平均信號104。
后傳聲器信號200被輸入到相位匹配單元18，其中后傳聲器信號200被轉(zhuǎn)發(fā)到助聽器中作進一步處理，用箭頭22標識。此外，后傳聲器的信號200被輸入到通過后傳聲器信號200的第二頻帶信號201的第二帶通濾波器211。與第一頻帶信號103類似，第二頻帶信號201被定義在20和150Hz、40和120Hz、50和100Hz之間，或者它們的組合。
如關于第一頻帶信號103的描述，第二頻帶信號201被轉(zhuǎn)發(fā)到第二信號計算裝置212，通過對該結(jié)果求平方和進行時間積分并最終緩沖出第二能量信號202，該裝置把第二頻帶信號201轉(zhuǎn)換成第二能量信號202?？蛇x的，通過求平方和進行加權(quán)均值計算并緩沖出第二功率信號202，第二信號計算裝置212把第二頻帶信號201轉(zhuǎn)換成第二功率信號202。進一步可選的，第二信號計算裝置212對第二頻帶信號201的絕對值求平均值并緩沖出第二均值信號202。
相位匹配單元18還包括用于比較第一和第二能量、功率或均值信號104、202的比較器310。顯然，比較器310要求在第一和第二轉(zhuǎn)換裝置115、212中緩沖出的信號是相似的類型。
當?shù)谝荒芰?、功率或平均值信?04大于第二能量、功率或平均值信號202時，比較器310產(chǎn)生對可控IIR高通濾波器112的控制信號以零點偏移到較高的頻率。另一方面，當?shù)谝荒芰俊⒐β驶蚱骄敌盘?04小于第二能量、功率或平均值信號202時，比較器310產(chǎn)生對可控IIR高通濾波器112的控制信號把零點偏移到較低的頻率。用這種方法，相位匹配單元18通過偏移IIR高通濾波器112的零點首先補償前了傳聲器信號100和后傳聲器信號200之間的差異。
相位匹配單元18還包括用于接收校正輸出102和后傳聲器信號200的減法單元311。減法單元311將后傳聲器信號200從校正輸出102中減去，并輸出減法信號301。該減法信號301被轉(zhuǎn)發(fā)到通過第三頻帶信號302的第三帶通濾波器312，如前所述定義頻率限制，把第三頻帶信號302發(fā)送到第三信號轉(zhuǎn)換裝置313。參考如上所述第一和第二轉(zhuǎn)換裝置115、212，第三信號轉(zhuǎn)換裝置313把第三頻帶信號轉(zhuǎn)換成第三能量信號303，第三功率信號303或第三平均值信號303。
第三能量、功率或平均值信號303被轉(zhuǎn)發(fā)到用于確定第三能量、功率或平均值信號303具有最小值的頻率的最小值搜索單元314。該頻率形成了對IIR低通濾波器111的控制信號304的基礎，其中控制信號304偏移IIR低通濾波器111的極點以便減小后傳聲器信號200和校正輸出102之間相位的差異。
第一、第二和第三帶通濾波器114、211和312可以用n階濾波器實現(xiàn)，比如FIR或IIR濾波器、波數(shù)字濾波器，或它們的任意組合。
這個閉環(huán)系統(tǒng)連續(xù)地確保傳聲器信號之間的差異保持很小以匹配傳聲器。
這個系統(tǒng)非常有益，因為可以避免匹配操作所消耗的人力和時間，從而極大地降低了例如生產(chǎn)具有一個或多個傳聲器的助聽器的成本。
權(quán)利要求
1.一種用于匹配一個或多個傳聲器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一和第二傳聲器，這兩個傳聲器適于分別把第一和第二傳聲器信號發(fā)送到振幅補償裝置，該振幅補償裝置適于根據(jù)所述第二傳聲器信號的振幅調(diào)整所述第一傳聲器信號的振幅，所述振幅補償裝置適于把調(diào)整后第一傳聲器信號和所述第二傳聲器信號發(fā)送到相位匹配裝置，其中所述相位匹配裝置包括適于接收所述調(diào)整后的第一傳聲器信號的校正濾波器裝置，該校正濾波器具有可控的低通濾波器裝置和可控的高通濾波器裝置，所述校正濾波器裝置適于產(chǎn)生第一傳聲器信號的輸出，其中所述相位補償匹配裝置還包括比較器裝置，該比較器裝置適于比較所述第一傳聲器信號的輸出和所述第二傳聲器信號，并且適于產(chǎn)生對給所述高通濾波器裝置的第一控制信號，由此從而控制所述高通濾波器裝置的截止頻率，其中所述相位匹配裝置還包括減法裝置，該減法裝置適于將所述第二傳聲器信號從所述第一傳聲器信號的輸出中減去，并適于產(chǎn)生給所述低通濾波器裝置的第二控制信號，從而控制所述低通濾波器裝置的截止頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其中所述低通濾波器裝置包括n階無限沖擊響應濾波器或有限沖擊響應濾波器，例如2階、3階或4階切比雪夫或巴特沃斯、波數(shù)字濾波器，或者它們的任意組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述系統(tǒng)，其中所述高通裝置包括n階無限沖擊響應濾波器或有限沖擊響應濾波器，例如2階、3階或4階切比雪夫或巴特沃斯、波數(shù)字濾波器，或者它們的任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述系統(tǒng)，其中所述比較器裝置包括適于分別產(chǎn)生第一和第二頻帶信號的第一和第二帶通濾波器裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述系統(tǒng)，其中所述比較器裝置還包括適于從所述第一和第二頻帶信號分別產(chǎn)生第一和第二能量、功率或平均值信號的第一信號計算裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述系統(tǒng)，其中所述第一信號計算裝置還適于比較第一和第二能量、功率或平均值信號，并且當所述第一能量、功率或平均值信號小于或大于所述第二能量、功率或平均值信號時，適于產(chǎn)生偏移所述高通濾波器裝置的截止頻率的所述第一控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述系統(tǒng)，其中所述減法裝置還包括適于將第二傳聲器信號從第一傳聲器信號的輸出中減去并基于此產(chǎn)生差分信號的減法器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述系統(tǒng)，其中所述減法裝置還包括適于產(chǎn)生第三頻帶信號的第三帶通濾波器裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述系統(tǒng)，其中所述減法裝置包括適于接收所述第三頻帶信號并從所述第三頻帶信號產(chǎn)生第三能量、功率或平均值信號的第二計算裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述系統(tǒng)，其中所述第二計算裝置包括適于接收所述第三能量，功率或平均值信號并確定其最小值的最小值搜索裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述系統(tǒng)，其中所述第二信號計算裝置還適于根據(jù)所述最小值產(chǎn)生偏移所述低通濾波器裝置的截止頻率的所述第二控制信號。
12.一種用于匹配一個或多個傳聲器的方法，包括通過所述一個或多個傳聲器產(chǎn)生第一和第二傳聲器信號，把所述第一和第二傳聲器信號發(fā)送到振幅補償器，根據(jù)所述第二傳聲器信號的振幅調(diào)整所述第一傳聲器信號的振幅，并通過所述振幅補償器產(chǎn)生調(diào)整后的第一傳聲器信號，將所述調(diào)整后的第一傳聲器信號發(fā)送到具有可控低通濾波器和可控高通濾波器的校正濾波器，通過所述校正濾波器產(chǎn)生第一傳聲器信號的輸出，通過比較器比較所述第一傳聲器信號的輸出和所述第二傳聲器信號，將第一控制信號發(fā)送到所述高通濾波器，從而通過所述比較器控制所述高通濾波器的截止頻率，通過減法器將所述第二傳聲器信號從所述第一傳聲器信號輸出中減去，將第二控制信號發(fā)送到所述低通濾波器，從而通過所述減法器控制所述低通濾波器的截止頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于匹配一個或多個傳聲器的系統(tǒng)(10)和方法。第一和第二傳聲器(110，210)分別將第一和第二傳聲器信號發(fā)送到根據(jù)第二傳聲器信號的振幅調(diào)整第一傳聲器信號振幅的振幅補償裝置(16)。振幅補償裝置(16)將調(diào)整后的第一傳聲器信號(100)和第二傳聲器信號(200)發(fā)送到包括接收調(diào)整后的第一傳聲器信號(100)的校正濾波器裝置(113)的相位匹配裝置(18)。校正濾波器裝置(113)包括一個低通濾波器裝置(111)和高通濾波器裝置(112)，根據(jù)第一傳聲器信號的輸出(102)和第二傳聲器信號(200)之間相減結(jié)果控制低通濾波器裝置，根據(jù)第一傳聲器信號的輸出(102)和第二傳聲器信號(200)之間的比較結(jié)果控制高通濾波器裝置。
文檔編號H04R25/00GK1946250SQ200610144729
公開日2007年4月11日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月6日
發(fā)明者基姆·斯佩茨勒·彼得森, 茍蒙 申請人:奧迪康有限公司