改進(jìn)的單聲道信號(hào)源定位的助聽器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種改進(jìn)的單聲道信號(hào)源定位的新式助聽器。
【背景技術(shù)】
[0002] 聽力受損的個(gè)人往往經(jīng)歷至少兩個(gè)不同的問題：
[0003] 1)聽力損失，這是聽力閾值水平的增加，以及
[0004] 2)與聽力正常的個(gè)人相比喪失理解噪音中語(yǔ)音的能力。對(duì)于大多數(shù)聽力受損的患 者，即使當(dāng)引入的聲音的可聽度通過放大被恢復(fù)，噪聲中語(yǔ)音可理解度測(cè)試中的表現(xiàn)也比 正常聽力的人差。語(yǔ)音接收閾值（SRT)是用于理解語(yǔ)音能力喪失的表現(xiàn)測(cè)度，并且被定義 為在噪聲聽力測(cè)試中達(dá)到50%的正確單詞識(shí)別所需要的呈現(xiàn)信號(hào)的信噪比。
[0005] 為了補(bǔ)償聽力損失，當(dāng)今的數(shù)字助聽器通常使用多聲道放大和壓縮信號(hào)處理來(lái)為 聽力受損個(gè)人還原聲音的可聽度。因此，患者的聽力通過使先前不可聽語(yǔ)音提示變?yōu)榭陕?的來(lái)改進(jìn)。
[0006] 然而，大部分助聽器使用者仍然保留喪失理解噪音中語(yǔ)音包括在具有多個(gè)揚(yáng)聲器 的環(huán)境中的語(yǔ)音的能力這一重要問題。
[0007] 為了增加源自特定揚(yáng)聲器的語(yǔ)音的信噪比，助聽器使用者可用的一種手段是為所 討論的揚(yáng)聲器配備麥克風(fēng)，該麥克風(fēng)通常被稱為配偶麥克風(fēng)，由于該麥克風(fēng)靠近揚(yáng)聲器，其 以高信噪比從所討論的揚(yáng)聲器拾取語(yǔ)音。配偶麥克風(fēng)將語(yǔ)音轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的具有高信噪比的 音頻信號(hào)并將該信號(hào)發(fā)送（優(yōu)選無(wú)線地）給助聽器用于聽力損失補(bǔ)償。因此，語(yǔ)音信號(hào)以 遠(yuǎn)高于所討論使用者的SRT的信噪比被提供給使用者。
[0008] 增加助聽器使用者期望收聽的揚(yáng)聲器（諸如向在公共場(chǎng)所例如在教堂、禮堂、劇 院、電影院等的若干人廣播或通過諸如在火車站、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)等的公共廣播系統(tǒng)廣播的揚(yáng)聲 器）語(yǔ)音的信噪比的另一種方法是使用拾音線圈，以磁拾取例如通過電話、調(diào)頻系統(tǒng)（帶有 頸環(huán)）和感應(yīng)回路系統(tǒng)（也被稱為"聽覺回路"）生成的音頻信號(hào)。因此，聲音可以以遠(yuǎn)高 于助聽器使用者的SRT的高信噪比被發(fā)送給該助聽器。
[0009] 在所有上述例子中，單聲道音頻信號(hào)被無(wú)線發(fā)送給助聽器。
[0010] 助聽器并且特別是雙耳助聽器系統(tǒng)通常以使用者感知在頭部?jī)?nèi)部定位的聲源的 方式重現(xiàn)聲音。聲音被認(rèn)為是內(nèi)在的，而不是外在的。助聽器使用者在"在噪音中語(yǔ)音聽力 問題"中最常見的抱怨是很難跟蹤正在講述的任何事物，即使信噪比（SNR)應(yīng)該足以提供所 需的語(yǔ)音可懂度。造成這一事實(shí)明顯是由于助聽器再現(xiàn)內(nèi)在的聲場(chǎng)。這增加了助聽器使用 者的感知負(fù)荷，并可能導(dǎo)致聽覺疲勞并最終導(dǎo)致使用者摘掉助聽器。
[0011] 因此，需要一種新式助聽器，其能夠改進(jìn)發(fā)出聲音信號(hào)的聲源的定位，使聲音信號(hào) 如單聲道聲音信號(hào)一樣無(wú)線發(fā)送給使用者，即，需要一種新式助聽器，其能夠添加關(guān)于助聽 器使用者頭部方向的對(duì)應(yīng)于發(fā)源單聲道音頻信號(hào)的聲源的方向并且可能距離的空間提示。
[0012] 利用改進(jìn)的定位，不同的聲源通常被感知被定位在使用者聲音環(huán)境的不同空間位 置。因此，使用者聽覺系統(tǒng)的雙耳信號(hào)處理被用于改進(jìn)使用者隔離來(lái)自不同聲源的信號(hào)和 聚焦他或她收聽到聲源中的期望聲源，或甚至同時(shí)收聽和理解不止一個(gè)聲源的能力。
[0013] 人類借助人雙耳聲音定位能力來(lái)檢測(cè)和定位在三維空間中的聲源。
[0014] 聽力的輸入由兩個(gè)信號(hào)組成，即在下文中稱為雙耳聲音信號(hào)在每個(gè)鼓膜的聲壓。 因此，如果已通過給定的空間聲場(chǎng)生成的在鼓膜的聲壓在該鼓膜被準(zhǔn)確地再現(xiàn)，那么人類 聽覺系統(tǒng)將不能自身區(qū)分再現(xiàn)聲音與通過空間聲場(chǎng)所生成的實(shí)際聲音。
[0015] 來(lái)自被定位在關(guān)于聽者左耳和右耳的給定方向和距離的聲源的聲波傳輸用兩個(gè) 傳遞函數(shù)來(lái)描述，一個(gè)用于左耳以及一個(gè)用于右耳，該聲波傳輸包括任何線性失真，諸如賦 色、雙耳時(shí)間差和雙耳頻譜差。這樣的一組兩個(gè)傳遞函數(shù)（一個(gè)用于左耳以及一個(gè)用于右 耳）被稱為頭相關(guān)傳輸函數(shù)（HRTF)。HRTF的每個(gè)傳遞函數(shù)被定義為相對(duì)于坐標(biāo)在附屬耳 道中或接近附屬耳道的特定點(diǎn)的平面波生成的聲壓P(在左耳道中的九和在右耳道中的PK) 之間的比率。按慣例所選擇的坐標(biāo)是聽者不存在時(shí)由正好在頭部中間位置的平面波生成的 聲壓Pp
[0016] HRTF包含與至聽者兩耳的聲音傳輸有關(guān)的所有信息，該信息包括圍繞頭部的衍 射、來(lái)自肩部的反射、在耳道中的反射等，因此HRTF因個(gè)人而異。
[0017] 在下文中，為了方便，HRTF中的一個(gè)傳遞函數(shù)也被稱為HRTF。
[0018] HRTF隨聲源關(guān)于聽者耳朵的方向和距離而變化。測(cè)量任何方向和距離的HRTF例 如通過電子模擬例如通過濾波器模擬HRTF是可能的。如果這樣的濾波器被插入到音頻信 號(hào)源諸如麥克風(fēng)與聽者所用耳機(jī)之間的信號(hào)路徑中，由于真實(shí)再現(xiàn)了耳朵的聲壓，因此聽 者將實(shí)現(xiàn)由耳機(jī)生成的聲源自被定位在由模擬所討論的HRTF的濾波器的傳遞函數(shù)所定義 的距離和方向的聲源的感知。
[0019] 當(dāng)解譯空間編碼信息時(shí)，大腦雙耳處理產(chǎn)生幾個(gè)積極的效果，即更好的信號(hào)源隔 離、到達(dá)〇)〇A)方向估算和深度/距離感知。
[0020] 人們不完全清楚人類聽覺系統(tǒng)如何提取到聲源的距離和方向的信息，但已知的是 人類聽覺系統(tǒng)在此類確定中使用了若干提示（cue)。所述提示包括頻譜提示、混響提示、雙 耳時(shí)間差（IT'D)、雙耳相位差（IPD)和雙耳電平差（ILD)。
[0021] 雙聲道處理中最重要的提示是雙耳時(shí)間差（ITD)和雙耳電平差（ILD)。ITD起因 于從源到兩個(gè)耳朵的距離差。這個(gè)提示主要在高達(dá)約1.5kHz是有用的，并且在這個(gè)頻率之 上，聽覺系統(tǒng)無(wú)法再分辨ITD提示。
[0022] 電平差是衍射的結(jié)果，并通過耳朵與源相比的相對(duì)位置來(lái)確定。這個(gè)提示在2kHz 之上是顯性的，但聽覺系統(tǒng)對(duì)在整個(gè)頻譜上的ILD變化是同樣敏感的。
[0023] 有人認(rèn)為由于聽力損失在較低的頻率下往往不是那么嚴(yán)重，因此聽力受損對(duì)象從 IT'D提示受益最大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024] 本發(fā)明提供了一種處理助聽器中的單聲道音頻信號(hào)的新方法，其中源自聲源的單 聲道音頻信號(hào)諸如從配偶麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、聽力回路系統(tǒng)、遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)、收音機(jī)、電視、電 話、帶有警報(bào)的設(shè)備等接收的單聲道音頻信號(hào)以使用者將所接收的單聲道音頻信號(hào)感知為 由被定位在其當(dāng)前位置和/或從朝向其當(dāng)前位置的方向到達(dá)的聲源發(fā)出的方式進(jìn)行濾波。
[0025] 根據(jù)需要，聲源的感知外在化和感知空間定位幫助使用者理解來(lái)自聲源的語(yǔ)音， 并且讓使用者集中在聆聽該聲源上。
[0026] 例如，在雙耳助聽器中，雙耳濾波器可以被配置成基于單聲道音頻信號(hào)輸出信號(hào) 并且旨在用于雙耳助聽器系統(tǒng)的使用者的右耳和左耳，其中輸出信號(hào)相對(duì)于彼此移相了相 移，以便引入基于和對(duì)應(yīng)于單聲道音頻信號(hào)發(fā)源的聲源位置的雙耳時(shí)間差，由此對(duì)應(yīng)的聲 源的感知位置向頭部外面并且關(guān)于雙耳助聽器系統(tǒng)的使用者頭部的方向橫向移動(dòng)。
[0027] 在單聲道助聽器中，濾波器可以被配置成基于單聲道音頻信號(hào)輸出信號(hào)并且旨在 用于單聲道助聽器的使用者的右耳或左耳，其中輸出信號(hào)相對(duì)于該單聲道音頻信號(hào)移相， 以便引入對(duì)應(yīng)于單聲道音頻信號(hào)發(fā)源的聲源位置的關(guān)于在該使用者的另一耳朵自然接收 的聲音的雙耳時(shí)間差，由此對(duì)應(yīng)的聲源的感知位置向頭部外面并且關(guān)于雙耳助聽器系統(tǒng)的 使用者頭部的方向橫向移動(dòng)。
[0028] 可選地，或者附加地，在雙耳助聽器中，雙耳濾波器可以被配置成輸出基于單聲道 音頻信號(hào)的信號(hào)并且分別旨在用于雙耳助聽器系統(tǒng)的使用者的右耳和左耳，其中輸出信號(hào) 等于分別與右增益和左增益相乘后的單聲道音頻信號(hào)；以便獲得基于和對(duì)應(yīng)于單聲道音頻 信號(hào)發(fā)源的聲源位置的雙耳電平差，由此對(duì)應(yīng)的聲源的感知位置關(guān)于雙耳助聽器系統(tǒng)的使 用者頭部的方向橫向移動(dòng)。
[0029] 在單聲道助聽器中，濾波器可以被配置成基于單聲道音頻信號(hào)輸出信號(hào)并用于雙 聲道助聽器的使用者的右耳或左耳，其中輸出信號(hào)等于與右增益或左增益相乘后的單聲道 音頻信號(hào)；以便基于和對(duì)應(yīng)于單聲道音頻信號(hào)發(fā)源的聲源位置獲得相對(duì)于在該使用者另一 耳朵自然接收聲音的雙耳電平差，由此對(duì)應(yīng)的聲源的感知位置關(guān)于雙耳助聽器系統(tǒng)的使用 者頭部的方向橫向移動(dòng)。
[0030] 例如，在雙耳助聽器中，雙耳濾波器可以具有朝向單聲道音頻信號(hào)發(fā)源的聲源的 方向和距離的選取的HRTF，使得使用者將所接收的單聲道音頻信號(hào)感知為由在關(guān)于用戶當(dāng) 前位置的聲源發(fā)出。
[0031] 在單聲道助聽器中，濾波器可以具有朝向單聲道音頻信號(hào)發(fā)源的聲源的方向和距 離的HRTF的右邊部分或左邊部分，使得由于HRTF的另一個(gè)部分被另一只耳朵自然執(zhí)行因 而使用者將所接收的單聲道音頻信號(hào)感知為由在關(guān)于使用者當(dāng)前位置的聲源發(fā)出。
[0032] 根據(jù)該新方法，單聲道音頻信號(hào)可以進(jìn)行濾波以近似于各個(gè)HRTF。例如，HRTF可 以使用諸如KEMAR的人體模型來(lái)確定。以這樣的方式，能夠?qū)χ犉魇褂谜咛峁┳銐蚓_ 度的個(gè)別HRTF近似，以便在該使用者佩戴助聽器時(shí)保持方向感。當(dāng)使用者感知朝向單聲道 音頻信號(hào)發(fā)源的聲源的方向感或使用者感知聲源的定位時(shí)，獲得足夠的精度。例如，基于單 聲道音頻信號(hào)，使用者可以在他或她的鼓膜接收帶有足以用于感知單聲道音頻信號(hào)發(fā)源的 聲源的位置的雙耳時(shí)間差和/或雙耳電平差的聲學(xué)信號(hào)，該聲源的感知位置在頭部外面并 關(guān)于雙耳助聽器系統(tǒng)的使用者頭部的方向橫向移動(dòng)，優(yōu)選地，移到對(duì)應(yīng)于聲源實(shí)際位置的 感知位置，例如橫向移到與實(shí)際位置在±45°內(nèi)的感知位置。
[0033] 聽者的面板可以評(píng)估聽力試驗(yàn)例如三替代強(qiáng)制選擇試驗(yàn)中的感知的方向感。
[0034] 由濾波器執(zhí)行的單聲道音頻信號(hào)的濾波可以基于由位于關(guān)于助聽器使用者的位 置的一個(gè)麥克風(fēng)或麥克風(fēng)的組合所提供的信號(hào)來(lái)確定，其中，到達(dá)這些位置的聲音的空間 提示與助聽器不存在時(shí)在使用者鼓膜所收到的聲音的空間提示基本相同。麥克風(fēng)可以例如 被定位在使用者的耳廓前面的外耳中，例如在耳道的入口