包含双侧压缩的双耳听力系统的制作方法

1.本发明涉及一种对双耳助听器系统的第一和第二助听器分别生成的第一和第二麦克风信号执行双侧动态范围压缩的方法。方法包含通过第一麦克风拾取或接收用户左耳或右耳的耳道内的声压以响应于传入声音生成第一麦克风信号，并且通过第二麦克风拾取或接收用户的对侧耳的耳道内的声压以响应于传入声音生成第二麦克风信号。


背景技术：

2.听力正常的人有选择地关注所需的声源，例如目标说话者，以实现语音清晰度，并且在嘈杂的听力条件下，诸如餐厅、酒吧、音乐会场地等，保持情景感知。后者通常为命名为鸡尾酒会场景或声音环境。正常听力个体能够利用更好的耳听策略，其中个体将他或她的注意力集中在目标讲话者或说话者最佳信噪比的耳朵的语音信号上。这种更好的耳听策略还可通过认知过滤机制(诸如选择性注意)来监控离轴无人值守的讲话者。
3.相比之下，对于听力受损的个体来说，在此类嘈杂的声音环境中聆听特定的、期望的声源仍然是一项具有挑战性的任务。对于听力受损的个体或患有双侧听力损失的患者，使用双耳助听器系统提供了恢复双耳听力的益处的潜力，包括声源定位和分离。然而，现有证据表明，患有双侧听力损失的患者或用户获得双耳空间线索或信息，即双耳时间延迟(itd)和双耳电平差(ild)，会通过双耳助听器系统的助听器中的信号处理而失真或损害。尤其是，非线性增益放大，即所谓的动态范围压缩，在助听器之间不协调的情况下单侧应用已被证明以负面方式影响ild。这是一个严重的问题，因为后者是高频(诸如高于1khz或高于1.5khz)定位的重要双耳空间线索。
4.先前曾经试图通过使用双侧压缩来减轻双耳助听器系统中单侧应用动态范围压缩所导致的ild失真，其中双耳助听器系统试图协调或同步两个助听器之间的动态范围压缩，并且从而及时重建这些ild。
5.然而，为了执行此任务，双耳助听器系统需要参考ild以便针对给定的人进行校正，由于头部和耳朵的形状和尺寸等不同，个体之间的ild差异很大。遗憾的是，在各个助听器外壳中的用户耳朵处或后面，传统布置的助听器麦克风无法提供精确的参考ild。在后一位置处的声音拾取不包括来自用户外耳和耳甲(concha)的声学贡献。换句话说，由左耳和右耳处或上方的传统布置的麦克风拾取的麦克风信号不能精确地反映用户个人头部相关传递函数，因为它们没有包括用户的外耳和耳甲的贡献，因此不包括适当的空间线索，特别是ild。
6.因此，在本领域中需要精确地确定和利用双耳助听器系统中的空间线索，例如，尽管来自左耳和右耳助听器的相应麦克风信号的普通动态范围压缩，也仍精确地重建用户或患者的个体ild。入耳式麦克风形状因素是专门为实现这一点而设计的，因为患者耳道中的声音拾取或接收位置捕捉到左耳和右耳的精确hrtf以及对应的ild。


技术实现要素：

7.本发明的第一方面涉及一种对双耳助听器系统的第一和第二助听器分别生成的第一和第二麦克风信号执行双侧动态范围压缩，诸如双侧宽动态范围压缩，或者简而言之，压缩的方法。方法包含：
[0008]-由第一麦克风拾取用户第一耳朵的耳道内的声压以响应于传入声音生成第一麦克风信号
[0009]-由第二麦克风拾取用户第二耳朵的耳道内的声压以响应于传入声音生成第二麦克风信号，
[0010]-经由无线通信链路将代表第二麦克风信号的第二对侧音频数据发送到第一助听器，
[0011]-由第一助听器处的第一数字处理器基于第一麦克风信号和第二对侧音频数据的各自的电平(level)来估计传入声音的第一双耳电平差(interaural level difference)，
[0012]-根据第一电平-增益特性由第一动态范围压缩器基于第一麦克风信号的电平来确定第一麦克风信号的第一增益，
[0013]-根据第二电平-增益特性由第二动态范围压缩器基于第二麦克风信号的电平来确定第二麦克风信号的第二增益，
[0014]-将第二增益应用于第二麦克风信号以生成第二输出信号，
[0015]-基于第一双耳电平差调整第一增益以在第一和第二输出信号之间保持第一双耳电平差，
[0016]-将调整后的第一增益应用于第一麦克风信号以生成第一输出信号。
[0017]
第一麦克风信号可由包含在第一助听器中的第一入耳式麦克风响应于传入声音而生成。第二麦克风信号可由包含在第二助听器中的第二入耳式麦克风响应于传入声音而生成。
[0018]
通过第一麦克风和第二麦克风拾取或接收用户的第一和第二耳道(即左耳道和右耳道，反之亦然)内的相应声压，意味着第一和第二麦克风信号包含来自用户外耳和耳甲的相应声学贡献。因此，第一和第二麦克风信号提供用户个人左耳头部相关传递函数和右耳头部相关传递函数的精确表示，即精确的个人空间线索，例如双耳互相耳差，包括双耳电平差(ild)和/或双耳时间差(itd)和/或双耳互相关系数的。
[0019]
第一助听器可包含第一动态范围压缩器，并且第二助听器可包含第二动态范围压缩器。第一动态范围压缩器可包含配置为根据第一多个电平-增益特性将相应压缩比应用于第一多个频带的第一多频带压缩器。第二动态范围压缩器可包含配置为根据第二多个电平-增益特性将相应压缩比应用于第二多个频带的第二多频带压缩器。
[0020]
在一些实施方式中，执行双侧动态范围压缩的本发明方法可依赖于单侧调整，通过仅调整第一增益来在第一和第二输出信号之间保持第一双耳电平差，而与一个或多个目标声源的空间位置和声音入射角无关。因此，根据后一个实施方式，第一数字处理器仅调整(通常是减小)第一增益，以补偿在通常听力环境或情况下由第一和第二动态范围压缩器实现的动态范围压缩引起的第一ild失真。在具有偏离中心的声源并且在第一和第二麦克风处的传入声音的声压级足够高以激活第一和第二动态范围压缩器的特定收听情况下。
[0021]
执行双侧压缩的本发明方法的某些实施方式支持在第一和第二助听器处进行双
侧增益调整，以在第一和第二输出信号之间保持第一双耳电平差和/或第二双耳电平差。双侧增益调整通过在第一助听器中通过调整第一增益或在第二助听器中通过调整第二增益来执行期望的增益调整来提供有利的灵活性。最后，还可通过在第一助听器和第二助听器之间划分期望的增益调整来实现期望的增益调整。因此，如果在特定的声音环境中需要降低10db的增益来重建或保持在第一和第二输出信号之间的估计的第一双耳电平差，那么这可以通过将第一增益降低10db来实现，或者通过将第二增益降低10db来实现，或者通过将第一增益降低8db并且将第二增益降低2db等来实现。在这些实施方式中，无线通信链路可为双向的，并且第一助听器配置为经由无线通信链路将代表第一麦克风信号的第一对侧音频数据发送到第二助听器。第二助听器的第二数字处理器利用第二麦克风信号的电平和接收到的第一对侧音频数据的电平来估计或计算传入声音的第二双耳电平差。本领域技术人员将理解，第一和第二双耳电平差可以基本上相同。这些支持这种双侧增益调整的实施方式还包含：
[0022]-基于第二双耳电平差来调整第二增益，
[0023]-将调整后的第二增益应用于第二麦克风信号以在第一和第二输出信号之间保持第二双耳电平差。
[0024]
支持第一和第二助听器处的双侧增益调整的本发明方法的一个实施方式还包含：
[0025]-由第一数字处理器或由第二数字处理器将第一麦克风信号的电平与第二麦克风信号的电平进行比较以确定第一和第二助听器中的哪一个受到传入声音的最低电平的影响，并专门降低受到最低声级(sound level)的助听器的增益以在第一和第二输出信号之间保持第一或第二双耳电平差。因此，如果在某个时间段内，传入声音在第一助听器处更具体地说在第一麦克风处具有最低电平，那么适当地调整第一增益以在第一和第二输出信号之间保持第一双耳电平差，同时保持第二增益未经调整。类似的，如果在另一个时间段内，传入声音在第二助听器处更具体地说在第二麦克风处具有最低电平，那么适当地调整第二增益以在第一和第二输出信号之间保持第二双耳电平差，同时保持第一增益未经调整。以这种方式，随着时间交替地调整第一和第二增益，因为双耳助听器系统中受到最低声级的特定助听器通常随着用户和环境声源的相对位置和取向而动态改变。本发明方法和双耳助听器系统的这种实施方式为有利的，因为在给定时间段或时刻具有最高增益的助听器的增益通常被降低，而不是增加，以保持第一或第二双耳电平差。增益降低通常需要补偿由第一和第二动态范围压缩器传递的第一和第二麦克风信号上的各自的电平压缩动作。根据第一和第二助听器处的各自声级，选择性降低第一增益和第二增益，减少了反馈稳定性问题，因为在特定时刻具有最高增益的助听器的增益被降低。
[0026]
支持第一和第二助听器处的双侧增益调整的本发明方法的另一个实施方式还包含：
[0027]-将第一麦克风信号的电平与第二麦克风信号的电平进行比较以识别第一和第二助听器中受到传入声音的最低电平的助听器，
[0028]-降低受到最低声级的助听器的增益并且增加受到最高声级的助听器的增益以在第一和第二输出信号之间保持确定的双耳电平差。
[0029]
执行双侧压缩的本发明方法的一个实施方式包括阈值动作，以避免当第一和/或第二双耳电平差小的时候进行增益调整。此实施方式包括：
[0030]-当第一或第二双耳电平差超过阈值诸如1db或3db时，调整第一麦克风信号的第一增益和/或调整第二麦克风信号的第二增益；和
[0031]-当双耳电平差等于或小于阈值时，放弃对第一增益的调整和对第二增益的调整。
[0032]
第一对侧音频数据和第二对侧音频数据可以分别以各种格式表示第一和第二麦克风信号，例如通过本地数字音频表示，诸如在特定采样频率和分辨率下的pcm，例如pcm 16bit@8-64khz。虽然本地数字音频表示是灵活的，但它通常对无线通信链路提出显著的带宽需求，并且伴随着高功耗。第一对侧音频数据和第二对侧音频数据的替代格式可以是参数或数据压缩格式，从而降低无线通信链路的数据吞吐量和带宽需求。第一对侧音频数据和第二对侧音频数据的参数或压缩数据格式可包含相应的感知编码信号，以降低数据速率，诸如mp3、flac、aac、vorbis、ma4、opus、g722。参数或压缩数据格式可包括第一和第二麦克风信号的各自功率电平或能级，例如第一和第二麦克风信号中的每一个的多个单独频带的各自功率电平或能级，如下面参考附图另外详细讨论的。
[0033]
本发明方法的一个实施方式包括通过以下方式将第一麦克风信号和第二麦克风信号中的每一个分割或划分成多个频带：
[0034]-将第一麦克风信号分割成第一多个频带并且确定其各自的信号电平；
[0035]-将第二麦克风信号分割成第二多个频带并且确定其各自的信号电平；
[0036]-由第一助听器处的第一数字处理器基于第一多个频带和第二对侧音频数据的各自的电平来估计与第一和第二多个频带相关联的第一多个双耳电平差，
[0037]-根据第一多个电平-增益特性基于第一多个频带的各自的电平来分别确定第一多个频带的第一多个增益值，
[0038]-根据第二多个电平-增益特性基于第二多个频带的各自的电平来分别确定第二多个频带的第二多个增益值，
[0039]-基于第一多个双耳电平差的相应双耳电平差来调整第一多个增益值
[0040]-将第一多个调整后的第一增益值应用于第一麦克风信号的第一多个频带的相应频带以在第一和第二输出信号之间保持第一多个双耳电平差；和/或
[0041]-将第二多个调整后的第二增益值应用于第二麦克风信号的第二多个频带的相应频带以在第一和第二输出信号之间保持第一多个双耳电平差。
[0042]
本发明方法的一个实施方式利用第一附加麦克风(即除了用户左耳道内的第一麦克风之外)和第二附加麦克风(即除了用户右耳道内的第二麦克风之外)，如下面参考附图另外详细讨论的。此实施方式优选包括：
[0043]-通过布置在用户第一耳朵处或后面的第一助听器的附加麦克风拾取声压以响应于传入声音生成第一附加麦克风信号；
[0044]-通过布置在用户第二耳朵处或后面的第二助听器的附加麦克风拾取声压以响应于传入声音生成第二附加麦克风信号；
[0045]-以频率相关比率混合第一附加麦克风信号和第一麦克风信号以生成第一混合麦克风信号，
[0046]-以频率相关比率混合第二附加麦克风信号和第二麦克风信号以生成第二混合麦克风信号。
[0047]
本发明方法的另一个实施方式包括通过以下方式来反馈补偿：
[0048]-由第一数字处理器确定从第一输出信号到第一麦克风信号的第一反馈路径的传递函数；和：
[0049]-通过固定或自适应反馈消除滤波器补偿第一反馈路径，以增加第一助听器的最大稳定增益；和任选地
[0050]-例如由第一数字处理器基于第一反馈路径的传递函数来估计第一助听器的最大稳定增益；和
[0051]-混合第一附加麦克风信号和第一麦克风信号，使得第一附加麦克风信号在第一增益超过第一助听器的最大稳定增益的频率范围内主导第一混合麦克风信号。如下面参考附图另外详细讨论的。本领域技术人员将理解，可通过第二数字处理器在第二助听器中执行相应的反馈补偿。
[0052]
执行双侧动态范围压缩的本发明方法还可包括：
[0053]-检测第一麦克风信号和第二麦克风信号中的语音段和非语音段，
[0054]-对于语音段调整第一麦克风信号的第一增益和/或对于语音段调整第二麦克风信号的第二增益；并且
[0055]
对于非语音段放弃对第一和第二增益的调整。本领域技术人员将理解，语音段的检测可以通过适当配置的一个或多个语音活动检测器来进行，如下面参考附图另外详细讨论的。
[0056]
本发明的第二方面涉及一种双耳助听器系统，其包含可通过无线通信链路连接的第一和第二助听器。第一助听器配置为用于放置在用户左耳或右耳处或其中，并且包含第一麦克风布置和第一数字处理器，其中第一麦克风布置包含被布置成拾取或接收用户左耳道或右耳道内的声压的第一入耳式麦克风。第二助听器配置为用于放置在用户的对侧耳处或其中，并且包含第二麦克风布置和第二数字处理器，其中第二麦克风布置包含被布置成拾取或接收用户的对侧耳道中的声压的第二入耳式麦克风；和
[0057]
第一数字信号处理器配置为：
[0058]-接收由第一入耳式麦克风响应于传入声音而生成的第一麦克风信号，
[0059]-经由无线通信链路接收代表第二麦克风信号的第二对侧音频数据，
[0060]-基于第一麦克风信号和第二对侧音频数据来估计第一双耳电平差，
[0061]-根据第一电平-增益特性由第一动态范围压缩器基于第一麦克风信号的电平来确定第一麦克风信号的第一增益，
[0062]-调整第一增益并且将调整后的第一增益应用于第一麦克风信号以生成第一输出信号，在第一输出信号和由第二助听器生成的第二输出信号之间保持第一双耳电平差。第二数字信号处理器配置为：
[0063]-接收由第二入耳式麦克风响应于传入声音而生成的第二麦克风信号，
[0064]-经由双向无线通信链路生成并且发送第二对侧音频数据，
[0065]-根据第二电平-增益特性由第二动态范围压缩器基于第二麦克风信号的电平来确定第二麦克风信号的第二增益，
[0066]-将第二增益应用于第二麦克风信号以生成第二输出信号。
[0067]
第一数字信号处理器可还配置为：
[0068]-经由无线通信链路将代表第一麦克风信号的第一对侧音频数据发送到第二助听
器；并且第二数字处理器还配置为：
[0069]-基于第二麦克风信号和第一对侧音频数据的各自的电平来估计传入声音的第二双耳电平差，
[0070]-基于第二双耳电平差来调整第二增益，
[0071]-将调整后的第二增益应用于第二麦克风信号以在第一和第二输出信号之间保持第二双耳电平差。
[0072]
第一和第二助听器中的每一个都可包含各种外壳样式或设计，诸如入耳式麦克风和接收器(marie)设计。第一助听器可包括：
[0073]-第一bte外壳，配置为用于放置在用户左耳或右耳后面，
[0074]-第一耳塞，配置为用于至少部分地放置在用户左耳道或右耳道内并且包含第一入耳式麦克风，其被布置成使得第一入耳式麦克风的第一声音入口在用户耳道内。对应的方式的第二助听器包括：
[0075]-第二bte外壳，配置为用于放置在用户的对侧耳后面，和第二耳塞，配置为用于至少部分地放置在用户的另一个耳道内并且包含第二入耳式麦克风，其被布置成使得第二入耳式麦克风的第二声音入口在用户耳道内。
[0076]
根据双耳助听器系统的一个实施方式，第一和第二耳塞中的每一个都包含入耳式麦克风和微型扬声器或接收器，使得第一耳塞包括：
[0077]-向外取向的表面，其包括第一入耳式麦克风的第一声音入口，
[0078]-向内取向的表面或部分，包括配置为生成第一输出信号作为第一输出声压的第一微型扬声器或接收器的声音出口。
[0079]
第二耳塞包括：
[0080]-向外取向的表面，包括第二入耳式麦克风的第二声音入口，和
[0081]-向内取向的表面或部分，其包括配置为生成第二输出信号作为第二输出声压的第二微型扬声器或接收器的声音出口。
[0082]
第一bte外壳可包括先前讨论的具有相关联的声音入口的第一附加麦克风，配置为响应于传入声音生成第一附加麦克风信号。第二bte外壳同样可包括先前讨论的具有相关联的声音入口的第二附加麦克风，配置为响应于传入声音生成第二附加麦克风信号。
附图说明
[0083]
在下面参考附图更详细地描述本发明的示例性实施方式，其中：
[0084]
图1示意性地示出根据本发明的示例性实施方式的双耳或双侧助听器系统，其包括经由无线数据通信链路连接的左耳助听器和右耳助听器；
[0085]
图2为安装在患者或用户身上的双耳或双侧助听器系统的布置的示意图；
[0086]
图3示出根据本发明的第一实施方式的左耳和右耳助听器的信号处理器进行的信号处理操作和功能的流程图；
[0087]
图4为在双侧助听器系统的左耳助听器的第一动态范围压缩器的多个频带上的最大稳定增益计算的示意图。
具体实施方式
[0088]
在下面参考附图描述本发明双耳助听器系统的各种示例性实施方式。本领域技术人员将理解，为了清楚起见，附图为示意性的并且被简化，并且因此仅仅示出对于理解本发明至关重要的细节，而省略其它细节。相同的附图标记始终指代相同的元件。因此，关于每个附图，相同的元件将不必进行详细描述。
[0089]
图1示意性地示出示例性双耳或双侧助听器系统50，其包括可通过无线通信链路12、34l、44l、34r、44r(可为单向链路或双向链路)连接的第一或左耳助听器或仪器10l和第二或右耳助听器或仪器10r。左耳助听器10l包括耦合到第一数字处理器24l和第一天线44l的第一无线通信接口34l。第一天线44l可为无线电或磁感应天线。右耳助听器10r同样包括耦合到第二数字处理器24r和第二天线44r的第二无线通信接口34r。第二天线44r可为无线电或磁感应天线。无线通信链路可具有足够的带宽以支持数字化的第一和第二麦克风信号或代表其的音频数据实时流传输到另一助听器。唯一的id可与左耳助听器10l和右耳助听器10r中的每一个相关联。双耳助听器系统50的无线通信接口34l、34r和天线44l、44r可配置为在2.4ghz工业科学医疗(ism)频带下操作，并且可符合bluetooth le标准。或者，所示无线通信接口34l、34r中的每一个可包括磁线圈天线44l、44r，并且基于近场磁耦合，诸如在10和50mhz之间的频率范围内操作的nmfi。
[0090]
在本发明助听器系统的一些实施方式中，除了上述唯一的id和可能的某些信号处理参数的值之外，左助听器10l和右助听器10r可以基本上相同，如下面另外详细讨论的。因此，以下对左助听器10l的物理结构、特征、组件和信号处理功能的描述也适用于右助听器10r，除非另有说明。左助听器10l可包括zno2电池(未示出)或可充电电池，该电池被连接用于向第一助听器电路系统25l供应电力。第一助听器电路系统25l可至少包括第一数字处理器24l和第一无线数据通信接口34l。左助听器10l和右助听器10r中的每一个都可体现为各种外壳样式或形状因素，例如所谓的耳后(bte)、耳道内(itc)、完全耳道内(cic)、入耳式接收器(rie)、耳道内接收器(ric)或入耳式麦克风和耳内接收器(marie)设计。左助听器10l的示例性实施方式被提供为所谓的marie设计，包括配置为用于放置在用户左耳后面的第一bte外壳210l和配置为用于至少部分地放置在用户左耳道内的第一耳塞30l，如图2示意性所示。第一耳塞30l可包括定制的外壳，例如使用取模或光学耳道扫描和3d制造来制造，配合用户耳道的特定几何形状。第一耳塞30l可替代地包括标准化外壳，例如使用可压缩材料，例如弹性剂或泡沫，以调整至适应用户耳道的特定几何形状。第一耳塞30l包括第一入耳式麦克风16l和第一接收器或微型扬声器32l，如下文所述。第二或右耳塞30r可以类似的方式形成，以配合用户右耳道的特定几何形状。
[0091]
回到图1，左助听器10l的某些实施方式仅包括第一入耳式麦克风16l，以用于拾取或接收传入声音和后续处理。左助听器10l的替代实施方式包括分布式或混合式麦克风布置16l、17l，其包括如示意性示出的第一入耳式麦克风16l和第一附加麦克风17l。除了第一入耳式麦克风16l之外，混合式麦克风布置16l、17l可包括布置在第一bte外壳中的第一对全向麦克风17l。混合式麦克风布置16l、17l的替代实施方式仅包括第一bte外壳中的单个全向或定向麦克风17l。
[0092]
第一对全向麦克风17l可响应于传入或撞击的声音生成第一附加麦克风信号，诸如定向麦克风信号。第一对全向麦克风17l的相应声音入口或端口(未示出)优选地以一定
间距布置在左侧或第一bte外壳中。声音入口或端口之间的间距取决于外壳的尺寸和类型，但可在5到30mm之间。此端口间距范围使得能够形成某些单耳波束形成信号。
[0093]
布置在左耳或第一耳塞30l中的第一入耳式麦克风16l被布置成经由第一声音入口18l拾取或接收用户左耳道的入口处或其内的声压，并且生成对应的第一麦克风信号60l。这可通过将第一声音入口18l布置在第一耳塞30l的外壳的向外取向的表面(外向表面)中来实现，其中向外意味着朝向用户左耳的耳甲/外耳突出，而不是向内朝向用户左耳道的耳鼓突出。第一耳塞30l还包括第一微型扬声器或接收器32l，其配置为经由第一声音出口33l生成第一或左耳输出信号作为第一或左耳输出声压。第一声音出口33l可布置在左耳塞30l的外壳的向内取向的表面或部分中，使得左耳输出声压传播到用户的左耳鼓。本领域技术人员将理解，左耳塞30l的外壳优选地相对紧密地配合用户左耳道，以将第一声音入口18l与第一接收器32l的第一声音出口33l进行声学隔离，并且尽可能地抑制其中的声学反馈，如下面另外详细讨论的。
[0094]
左助听器10l可包括一个或多个模数转换器(未示出)，其将由混合式麦克风布置16l、17l生成的一个或几个模拟麦克风信号转换成具有一定分辨率和采样频率(诸如在8khz和64khz之间)的对应数字麦克风信号，以供第一数字处理器24l使用。
[0095]
第一bte外壳210l和第一耳塞30l优选地经由第一双向有线接口26l机械地和电气地互连，如图1示意性所示。第一双向有线接口26l可包括一根、两根或更多根单独的导线或导体，这些导线或导体可以由周围的兼容(compliant)管状构件保护。第一双向有线接口26l可为仅承载数字信号的纯数字数据接口或混合模拟/数字接口。第一双向有线接口26l配置为将由第一数字处理器24l生成和发送的第一增益调整的麦克风信号传送到第一接收器32l，第一接收器32l将所述第一增益调整的麦克风信号转换成对应的声音信号，即上面讨论的左耳输出声压。第一双向有线接口26l另外配置为将由第一入耳式麦克风16l生成的第一麦克风信号的数字化或模拟表示发送到第一数字处理器24l以在其中进行增益处理。
[0096]
本领域技术人员将理解，数字处理器24l、24r中的每一个可包括软件可编程微处理器，诸如数字信号处理器，或包括硬接线数字逻辑电路。左耳助听器10l和右耳助听器10r中的每一个的操作可由在软件可编程微处理器24l、24r上执行的合适的操作系统来控制。操作系统可配置为管理助听器硬件和软件资源，例如，包括执行听力损失补偿算法、控制第一无线数据通信接口34l、估计传入声音的第一和第二双耳电平差、控制第一和第二动态范围压缩器以及第一和第二增益调整、管理某些存储器资源等。操作系统可调度任务以有效使用助听器资源，并且可还包括用于成本分配的核算软件，包括功耗、处理器时间、存储器分配、无线传输和其它资源。操作系统可控制无线通信链路12、34l、44l、34r、44r的操作。右耳助听器10r可具有以如上所述的对应方式起作用的对应硬件组件和软件组件。
[0097]
第一数字处理器24l配置为如上所述对第一麦克风信号60l执行单信道或多信道增益处理。该增益处理优选地由第一动态范围压缩器根据其第一电平-增益(level-versus-gain)特性来进行。本领域技术人员将理解，第一数字处理器24l的第一电平-增益特性可在基于特定装配规则将左耳助听器10l初始装配到用户或患者时设置或定义。此装配规则(诸如nal-1)定义第一麦克风信号60l的电平相关(即非线性)放大，以补偿患者的测量听力损失。此装配规则可应用于第一动态范围压缩器的多个频带或信道，以使后者适应补偿患者听力损失的频率依赖性。此装配可由装配者使用装配软件平台来进行，该装配软
件平台经由合适的编程接口耦合到左耳助听器10l和右耳助听器10r，以使用合适的装配参数对它们进行编程，特别是定义第一动态范围压缩器的增益处理的第一压缩器参数和/或定义第二动态范围压缩器的增益处理的第二压缩器参数。这些第一和第二压缩器参数可被写入并且储存在左耳助听器10l和右耳助听器10r的各非易失性存储器(未示出)中。第一数字处理器24l可配置为在第一数字处理器24l启动时从非易失性存储器中读取压缩器参数，并且在第一动态范围压缩器对第一麦克风信号60l的处理中利用这些参数，并且第二数字处理器24r可在第二数字处理器24r启动时执行相应的动作。
[0098]
第一数字处理器24l配置为经由双向无线通信链路12、34l、44l、34r、44r生成和发送代表第一麦克风信号60l的第一对侧音频数据61l，并且通过双向无线通信链路12、34l、44l、34r、44r接收代表第二麦克风信号的第二对侧音频数据61r(在图3上)。第二对侧音频数据61l优选地由第二数字处理器24r以与由第一数字处理器24l生成第一对侧音频数据61l相对应的方式生成和发送。第一数字处理器24l配置为基于第一麦克风信号60l和第二对侧音频数据61r来估计用户左耳和右耳处的传入声音之间的第一双耳电平差，如下面另外详细讨论的。第二数字处理器24r可任选地配置为基于第一麦克风信号60l和第二对侧音频数据61r来估计用户左耳和右耳处的传入声音之间的第二双耳电平差，如下面另外详细讨论的。
[0099]
图2为安装在患者左耳和右耳后面和其中的双耳或双侧助听器系统(图1中的附图标记50)的布置的示意图。左耳助听器10l包括布置在用户左耳垂后面的第一bte外壳210l，并且第一耳塞30l完全布置在用户左耳道内，如图示意性所示。第一或左耳bte外壳210l和第一耳塞30l经由先前讨论的第一双向有线接口26l机械地和电气地互连。右耳助听器(图1中的附图标记10r)同样包括布置在用户右耳垂后面的第二bte外壳210r，并且第二耳塞30r完全布置在用户右耳道内，如图示意性所示。右耳bte外壳210r和第二耳塞30r经由先前讨论的第二双向有线接口26r机械地和电气地互连。
[0100]
本领域技术人员将理解，第一入耳式麦克风16l在用户左耳道内的声压拾取或接收位置意味着第一麦克风信号60l包括来自用户外耳和耳甲的声音贡献，因此提供用户个体的左耳头部相关传递函数的精确表示，即适当的空间线索。对于由用户右耳道内对应的第二入耳式麦克风16r测量的用户个体的右耳头部相关传递函数也是如此，从而可以精确地确定用户左耳和右耳之间的个体ild以及其它空间线索。
[0101]
图3示出可包括在由图1所示的示例性双耳助听器系统50的第一助听器10l的第一数字处理器24l进行的执行双侧动态范围压缩的本发明示例性方法中的信号处理步骤和信号处理功能或电路的图表。本领域技术人员将理解，右耳助听器10r的第二数字处理器24r可进行相应的信号处理步骤。布置在第一耳塞30l中的第一入耳式麦克风16l(在图1和2中示出)响应于如上所述的传入声音生成例如以数字域或格式表示的第一电麦克风信号。第一麦克风信号60l优选地被应用于配置为将第一麦克风信号60l分割或划分成第一多个重叠或非重叠频带的分析滤波器组310的输入端。第一多个重叠或非重叠频带可包括4～128个单独的频带，诸如8～32个频带。分析滤波器组310可例如使用快速傅立叶变换技术在频域中操作或者在时域中操作，并且例如包括所谓的warp滤波器，其在感知相关的尺度上提供第一多个频带，例如包括17个单独的频带。本领域技术人员将理解，执行双侧动态范围压缩的本发明方法的替代实施方式可跳过分析滤波器组310，并且将第一麦克风信号60l的整
个带宽(例如，100hz-8khz)作为单个频带进行处理。
[0102]
在步骤320中，由第一数字处理器确定第一麦克风信号60l的第一多个频带的各信号电平，例如由各自的能量或功率水平表示。在步骤360中，由第一信号处理器使用频带的单独攻击时间(attack time)和单独释放时间(release time)来平滑第一多个频带的各信号电平。攻击时间和释放时间都可在0.5ms～100ms之间，其中最短的攻击/释放时间常数用于较高的频带(例如高于3khz)，而最长的释放时间常数用于较低的频带(例如低于200hz)。由第一数字处理器(未示出)将第一麦克风信号60l的第一多个频带的各平滑信号电平估计应用于先前讨论的由天线符号mi_l示意性表示的双向无线通信链路，并且通过其发送到右耳助听器。在右耳助听器处被接收第一多个频带的各平滑信号电平估计，在此将其视为代表第一麦克风信号60l的第一对侧音频数据61l。优选地，以规则的时间间隔更新第一对侧音频数据，并且随后例如使用面向分组的通信协议通过无线通信链路发送。根据无线通信链路的性质以及其通信协议，对于2.6kbps～266kbps之间的数据速率，第一对侧音频数据61l的更新频率可在10hz～350hz之间。必须注意选择更新频率，以避免过长的延迟时间，以确保在第二助听器处接收的第一对侧音频数据61l真正代表当前时刻的第一麦克风信号60l，而不是太“旧”。这一挑战可通过在两个不同的时间尺度上计算第一ild和/或第二ild来解决。第一时间尺度可由无线通信链路上的通信或传输协议来固定。第二时间尺度可由第一麦克风信号的上述采样频率来固定。因此，第一和第二增益可以更接近最近计算的ild。
[0103]
右耳助听器的第二数字处理器(图1所示)可以类似的方式确定第二麦克风信号60r的第二多个频带的各平滑信号电平估计，并且通过由天线符号mi_r示意性表示的双向无线通信链路将这些估计作为第二对侧音频数据61r发送到左耳助听器。在步骤390中，从第一多个频带的各平滑信号电平估计中减去第二多个频带的平滑信号电平估计，使得在步骤380中确定每个频带的第一麦克风信号60l和第二麦克风信号60r之间的第一多个双耳电平差(ild)。所确定的第一双耳电平差被应用于增益调整处理345，其调整如先前在步骤340中确定的第一多个频带的初始确定的增益值。为了确定这些初始的多个第一增益值，第一信号处理器使用先前确定或计算的第一多个频带的平滑信号电平。
[0104]
在步骤330中，优选地，通过与相应的时间常数(诸如单独的攻击时间和释放时间)积分来平滑第一多个频带的各信号电平。攻击时间可在12ms～50ms之间，而释放时间可在125ms～6000ms之间，其中较短的攻击时间用于较高的频带(例如高于3khz)，而较长的释放时间常数用于较低的频带(例如低于200hz)。
[0105]
在步骤340中，第一信号处理器配置为通过参考其电平-增益特性和参考由多频带平滑操作330输出的该频带的平滑信号电平来确定该频带的动态范围压缩器或压缩算法的瞬时增益值。本领域技术人员将理解，第一多个频带的各电平电平-增益特性可由一个或多个查找表来定义，该查找表将传入声音的声压级映射到第一多个频带内的第一动态范围压缩器的对应增益。
[0106]
特定频带的电平-增益特性可包括较低的压缩拐点，例如对应于40～55db spl之间的带内信号电平，和/或较高的压缩拐点，例如对应于90～100db spl之间的带内信号电平。在下拐点以下，动态范围压缩器的电平-增益特性可定义基本上线性的放大，而在上拐点以上，电平-增益特性可定义基本上无限的压缩比，诸如高于10:1。对于在下拐点和上拐
点之间的信号电平，信号电平对应于日常通信的大多数正常声级，特定频带的电平-增益特性可定义1.2～3.0之间的恒定或电平可变压缩比。后一个压缩比区间非常适合于补偿用户听力损失的增加，并恢复所需声音(如语音)的正常响度感知。通过使用每个频带的动态范围压缩器的单独计算的电平-增益特性，即使用户的听力损失表现出明显的频率依赖性，也可提供用户听力损失的精确响度补偿。本领域技术人员将理解，第一多个动态范围压缩器和右耳助听器的对应的第二多个动态范围压缩器的各电平电平-增益特性可在分配者办公室初始装配双耳助听器系统时确定。因此，在步骤340中，由第一数字处理器使用第一多个频带的各电平电平-增益特性来确定各初始增益值。
[0107]
将多个初始第一增益值应用于调整处理345，以确定将由步骤350使用的相应的多个调整后的第一增益值。在步骤350中，将多个调整后的第一增益值应用于第一麦克风信号60l的多个频带，并且例如通过适当的合成滤波器(未示出)和适当的输出/功率放大器将放大的第一麦克风信号应用于第一接收器32l。功率放大器可包括d类放大器，以高效率和足够的功率驱动第一微型扬声器，并传送对应的声学输出信号或声压355。每个频带内的第一增益值可由增益调整处理345增加、减少或保持不变，这取决于由步骤380确定的该频带处的ild，也取决于相同频带的对应的或第二ild，这可由第二助听器的第二数字处理器并行确定。然而，在所有情况下，每个频带的增益调整的目标是在该频带中，在第一声学输出信号355和相应的第二声学输出信号之间，保持由ild步骤380确定的该频带的第一双耳电平差(ild)。换句话说，每个频带的第一和第二麦克风信号之间的ild由提供给用户左耳和右耳的输出声音信号保持。作为一个简单的示例，假设在步骤380中测量或确定在特定时刻在一个或多个特定频带中的第一和第二麦克风信号之间的ild为20db。如果在装配助听器时，左耳和右耳助听器的第一和第二动态范围压缩器的相应压缩比被设置为例如2:1，那么这意味着由于动态范围压缩器的动作，第一和第二声学输出信号之间的ild在该频带中降低到约10db。因此，第一和第二助听器的步骤345中的组合增益调整的目的是重建20db的ild。
[0108]
可以通过几种方式进行ild的这种重建。根据本发明方法的一个实施方式，在步骤345中，第一或第二数字处理器对受到最低传入声级的助听器应用单侧增益降低。此动作可涉及将第一麦克风信号60l的电平与第二麦克风信号(未示出)的电平(例如在100hz～10khz之间的宽带频率或上面讨论的那些频带中的任何特定频带)进行比较，以识别第一和第二助听器中的哪一个受到该频带或宽带中传入声音的最低电平。此比较可由第一数字处理器通过简单检查在步骤380中计算的该频带的ild的符号来进行。例如，如果左耳助听器具有最低电平的传入声音，那么第一数字处理器在步骤345中专门降低左耳助听器的增益(通常减小)，以便在第一和第二输出声学输出信号之间保持或重建如由步骤380确定的双耳电平差。这可以是方便的，因为受到最低传入声级的助听器通常表现出比对侧助听器更高的增益，这是由于由相应的动态范围压缩器传递给第一和第二麦克风信号60l、60r的电平相关增益所致。在这种情况下，降低左耳助听器的第一增益以重建适当的双耳电平差，可减少可能的反馈稳定性问题。单侧增益降低同时用于保持第二听力的动态范围压缩器的初始确定的第二增益值，从而避免引入新的增益引起反馈问题。本领域技术人员将理解，受到最低传入声级的助听器可根据助听器用户周围的环境声源(如扬声器)的位置和移动并且根据助听器用户在空间中的方位而动态改变。因此，根据执行双侧动态范围压缩和对应双耳助听器系统的本发明方法的某些实施方式，步骤345中的单侧增益降低可随着时间交替
地应用于第一助听器的第一动态范围压缩器的第一增益和第二助听器的第二动态范围压缩器的第二增益-例如由ild的符号确定的。此实施方式优选地包括双向无线通信链路12(在图1和2中示出)，使得第一助听器10l经由双向无线通信链路将第一对侧音频数据61l发送到第二助听器10r。第二数字处理器24r优选地配置为通过基于第二麦克风信号60r和第一对侧音频数据61l的各自的电平来估计传入声音的第二双耳电平差来对双耳电平差进行独立或并行估计。第二数字处理器24r配置为确定第二麦克风信号60r的第二增益，并且基于所确定的第二双耳电平差来调整第二增益。第二数字处理器24r还配置为将调整后的第二增益应用于第二麦克风信号以在第一和第二输出信号之间保持第二双耳电平差。因此，在后一个实施方式中，第一和第二助听器配置为以对称的方式操作，以估计传入声音的第一和第二双耳电平差以及第一和第二增益的初始确定和相应的增益调整。
[0109]
本领域技术人员将理解，本发明的方法和双耳助听器系统的替代实施方式可以其它方式防止不期望的ild降低，例如通过利用双侧增益调整。根据一个此类实施方式，第一数字处理器24l或第二数字处理器24r在步骤345中降低受到最低传入声级的助听器的增益。在步骤345中，相对助听器的数字处理器增加受到最高声级的助听器的增益，以组合增益调整在第一和第二输出信号之间保持如由步骤380所确定的双耳电平差。此动作可涉及将第一麦克风信号60l的电平与第二麦克风信号60r的电平(宽带或上面讨论的那些的任何特定的一个或多个频带)进行比较，以识别第一和第二助听器中的哪一个受到该频带或宽带中传入声音的最低电平。
[0110]
本发明方法和双耳助听器系统的某些实施方式可包括如图3所示的第一语音活动检测器370。在步骤320输出的第一多个频带的各信号电平可被应用于第一语音活动检测器370(vad)的输入端。第一语音活动检测器370使用此多个信号电平来检测第一麦克风信号60l中的语音段和非语音段，并且第二助听器的相应的语音活动检测器以相应的方式分析第二麦克风信号。通过步骤345对第一麦克风信号60l的第一增益的调整仅对检测到的语音进行，而对于非语音段放弃增益调整。以这种方式，上面讨论的由于第一麦克风信号60l的动态范围压缩而导致的不期望的ild降低被选择性地补偿语音信号，同时各种类型的环境噪声信号被呈现为ild未补偿。这具有以下优点：可更精确地预测第一麦克风信号60l和/或第二麦克风信号60r的语音段的第一和/或第二ild，并且可有助于第一麦克风信号60l和/或第二麦克风信号60r的语音段的定位。已经证明，第一麦克风信号60l和/或第二麦克风信号60r的语音段的此类定位能够进一步提高语音清晰度。
[0111]
vad 370可以是完全传统的构造或设计，并且因此为公知的一般常识。vad 370的一个示例性实施方式利用以下信号处理策略：对于每个时间-频率窗口或频带，如果当前信号功率p(f，t)比估计的环境噪声电平amb(f，t)大一个阈值，则将语音活动指示符(vai)设置为1，否则vai(f，t)＝0。这些动作需要分离语音和噪声信号(f，t)。这是由两个具有不同时间常数的低通滤波器来实现的。实际上分离的是信号加噪声流与单独的噪声流。由于语音信号的包络变化更快，因此可以从背景噪声中过滤出所需的语音段。
[0112]
如上面简要讨论的，左耳塞30l(图1所示)的外壳中的第一声音入口18l和声音出口33l之间的固有接近性导致这些声音端口之间相对有限的声学衰减，并且可能将左耳助听器10l的最大稳定增益限制在不期望的低值。通过在第一数字处理器24l中包括自适应反馈消除算法，最大稳定增益可显著增加，通常增加15-20db。第一数字处理器24l配置为或被
编程为确定从第一声学输出信号355到第一入耳式麦克风16l的第一反馈路径的传递函数。第一数字处理器24l还配置为通过固定或自适应反馈消除滤波器来补偿第一反馈路径以增加第一助听器的最大稳定增益。
[0113]
增加左耳助听器10l的最大稳定增益的替代方法或者甚至补充方法涉及利用在助听器10l外壳结构与入耳式麦克风16l不同的物理位置拾取或接收的附加麦克风信号。此附加麦克风可以是布置在左耳bte外壳210l中的第一对全向麦克风17l中的一个或两个，如图2示意性所示。附加麦克风的附加麦克风信号“bte麦克风信号”和第一入耳式麦克风信号可以频率相关比率混合或组合，以生成第一混合式混合麦克风信号，对其进行先前讨论的图3的处理步骤。由于此附加麦克风的位置比第一入耳式麦克风明显更远离第一接收器32l，所以第一接收器32l发出的反馈信号比第一入耳式麦克风16l发出的反馈信号衰减得更多。bte麦克风信号和第一入耳式麦克风信号之间的比率可由第一数字处理器24l控制，使得混合式混合麦克风信号持续地具有与第一入耳式麦克风信号基本上相同的电平。在存在反馈问题的特定频带或频率范围中，例如因为最大稳定增益超过实际增益，第一入耳式麦克风信号对混合式混合麦克风信号的贡献可被设置为相对较小的量，例如0.1-0.33，并且在没有反馈问题的频带或范围中相对较大，例如0.8-1.0。bte麦克风信号和第一入耳式麦克风信号的这种频率依赖混合确保bte麦克风信号在反馈敏感频率区域中对混合麦克风信号具有主要贡献，例如大于0.5，从而有效地降低第一入耳式麦克风信号的增益。第一入耳式麦克风信号的增益的这种降低用于降低第一接收器32l和第一入耳式麦克风16l之间的反馈路径的环路增益，并且从而增加左耳助听器10l的最大稳定增益。
[0114]
图4示出双侧助听器系统的左耳助听器10l在多个频带1～17上的最大稳定增益计算的结果的示意图。增益曲线401在左垂直刻度上示出左耳助听器10l的声学插入增益。增益曲线405示出当专门使用第一入耳式麦克风16l进行声音拾取/声音接收和放大时左耳助听器10l的估计最大稳定增益。增益曲线410示出当专门使用第一对全向麦克风17l进行声音拾取/声音接收和放大时左耳助听器10l的估计最大稳定增益。
[0115]
正如预期的那样，后者的最大稳定增益显著高于第一入耳式麦克风16l的最大稳定增益，尤其是由于第一对全向麦克风17l和第一接收器32l之间的较大物理分离。第一数字处理器24l可将衰减应用于由黑色正方形415指示的频率范围内的第一麦克风信号，因为最大稳定增益低于该频率范围内的声插入增益，该频率范围指示可能存在声反馈振荡。第一麦克风信号的衰减可以通过在由第一对全向麦克风17l生成的麦克风信号中进行混合或混合来实现，使得后者在第一混合麦克风信号中占主导地位。。优选地进行混合，使得第一混合式混合麦克风信号的电平大体上对应于第一麦克风信号的电平。
[0116]
附图标记列表
[0117]
10l：第一助听器
[0118]
10r：第二助听器
[0119]
12：无线通信链路
[0120]
16l：第一入耳式麦克风
[0121]
16r：第二入耳式麦克风
[0122]
17l：第一附加麦克风
[0123]
17r：第二附加麦克风
[0124]
18l：第一声音入口
[0125]
18r：第二声音入口
[0126]
24l：第一数字处理器
[0127]
24r：第二数字处理器
[0128]
25l：第一助听器电路系统
[0129]
25r：第二助听器电路系统
[0130]
26l：第一双向有线接口
[0131]
26r：第二双向有线接口
[0132]
30l：第一耳塞
[0133]
30r：第二耳塞
[0134]
32l：第一接收器
[0135]
32r：第二接收器
[0136]
33l：第一声音出口
[0137]
33r：第二声音出口
[0138]
34l：第一无线数据通信接口
[0139]
34r：第二无线数据通信接口
[0140]
44l：第一天线
[0141]
44r：第二天线
[0142]
50：双耳助听器系统
[0143]
60l：第一麦克风信号
[0144]
60r：第一麦克风信号
[0145]
61l：第一对侧音频数据
[0146]
61r；第二对侧音频数据
[0147]
210l：第一bte外壳
[0148]
210r：第二bte外壳
[0149]
310：分析滤波器组配置为将第一麦克风信号分割或划分成第一多个频带
[0150]
320：确定第一多个频带的第一信号电平
[0151]
330：平滑第一信号电平
[0152]
340：确定压缩器或压缩器算法的第一初始增益值
[0153]
345：将多个初始第一增益值应用于调整处理以确定对应的多个调整后的第一增益值
[0154]
350：将多个调整后的第一增益值应用于多个频带
[0155]
355：提供相应的声学输出信号
[0156]
360：平滑第一信号电平
[0157]
370：语音活动检测器配置为检测第一麦克风信号中的语音段和非语音段
[0158]
380：确定每个频带的第一和第二麦克风信号之间的第一多个双耳电平差(ild)
[0159]
390：从第一多个频带的对应平滑信号电平估计中减去第二多个频带的平滑信号电平估计。