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助听器和其中用于自适应地处理信号的方法
技术领域
本发明主要涉及助听器，更具体的说，涉及可在其中采用信号处理策略来处理信号的助听器。
背景技术
助听器使用者在日常生活中会遇到很多不同的声学环境。而这些环境通常包含的各种各样需要的声音，如语音、音乐和自然存在的低音。他们也经常包括不同电平的非期望噪音。
这种噪音的特性在具体环境下可以有巨大的变化。例如，噪音可以从一个方向或从多个方向来。它可以是稳定的、波动的或脉冲式的。它可以由单频率音调、风噪、公路噪音或宽带语音串音。
使用者通常愿意使用被设计得可改善在不同环境下的需要的声音感觉的助听器。这一般需要该助听器适于优化使用者在安静和嘈杂环境下的听觉。例如，在安静的环境下，一般需要改善能听度和良好的语音质量；在嘈杂的环境下，一般需要改善信噪比、语音清晰度和舒适性。
一些传统的助听器被设计为带有一些为具体条件所优化的程序，但是这些助听器的使用者一般需要手动选择对某具体环境而言他们认为是最好的程序。一旦某程序被该使用者手动选中，然后与该程序相关联的一个数字处理策略能够被用于处理来自声音的信号，该声音作为助听器的输入被接收。
不幸的是，手动选择在任何指定环境下最合适的程序对于此类助听器的使用者而言经常是一项困难的事情。特别地，对一个使用者而言，在快速变化的声学环境下可靠和快速地选择最理想的程序是非常困难的。
数字助听器的出现已经使不同的旨在评估声学环境并将数字处理应用到补偿有害声学环境的方法的发展成为可能。这些方法一般由听觉场景分类和适当的信号处理方案的应用。一些这些方案已在以下描述的参考文献中公开和揭示：
例如，国际公告号为WO 01/20965 A2的专利中揭示了一种用于确定当前声学环境的方法，以及该方法在助听器内的使用。虽然本公告的描述方法中将一些基于听觉的特性从声学信号中抽出来，但本公告并不指导当具体听觉信号参数被抽取时，什么功能是最合适的。
类似地，国际公告号为WO 01/22790 A2的专利中揭示了一种方法，在该方法中，一些听觉信号参数被分析，但并不指定哪个信号处理方法对具体听觉场景合适。
国际公告号为WO 02/32208 A2的专利中揭示了一种用于确定声学环境的方法，以及该方法在助听器内的使用。该公告描述了一种多级方法，但并没有详细描述所抽取的特性的特征和应用。
美国公告号为2003/01129887 A1的专利中描述了一种听觉修复术，其中抽取特性的独立音阶特性被用于自动地对声学环境划分等级。
美国专利号为5687241的专利中，揭示了一种多通路数字听觉设备，它连续地计算输入信号振幅分布的一个或多个百分位数，以区别语音和噪音间，从而调整助听器的增益和/或频率响应。
发明内容
本发明涉及一种改进的助听器，以及在其中自适应地处理信号以改善助听器使用者需要的声音感觉的方法。
在适于将一组或多组信号处理方法用于处理信号的助听器中，本发明实现信号处理方法的自动选择、触发和应用，以获得助听器的改进特性。
本发明的一个方面提供了一种在助听器中用于自适应地处理信号的方法，其中助听器适于将一个或多个预定的信号处理方法应用到所述信号，所述方法包括以下步骤：接收输入数字信号，其中所述输入数字信号来自由助听器接收的声音所转换而来的一个输入声学信号；分析所述输入数字信号，其中会根据所述输入数字信号确定至少一个电平和至少一个振幅调制的量度；对于多个数字处理方法的每一个，通过将每个确定的电平与至少一个为相应的信号处理方法定义的第一门限值相比较，以及通过将振幅调制的每个确定地量度与至少一个为相应的信号处理方法定义的第二门限值相比较，从而确定相应的信号处理方法是否将被应用于输入数字信号；处理所述输入数字信号，以产生一个输出数字信号，其中所述处理步骤包括将每个信号处理方法应用到输入数字信号，如所述确定步骤所确定的。
本发明的另一方面提供了一种在助听器中用于自适应地处理信号的方法，其中所述助听器适于将一个或多个预定的多个信号处理方法应用到信号中，所述方法包括步骤：接收输入数字信号，其中所述输入数字信号来自由助听器接收的声音所转换而来的一个输入声学信号；分析所述输入数字信号，其中会根据所述输入数字信号确定至少一个电平和至少一个信号指数值；对于多个数字处理方法的每一个而言，通过将每个确定的电平与至少一个为相应的信号处理方法定义的第一门限值相比较，以及通过将每个确定的信号指定值与至少一个为相应的信号处理方法定义的第二门限值相比较，从而确定是否将相应的信号处理方法应用到输入数字信号；以及处理所述输入数字信号以产生一个输出数字信号，其中所述处理步骤包括将每个信号处理方法应用到输入数字信号，如所述确定步骤所确定的。
本发明的另一发面提供了一种在助听器中用于自适应地处理信号的方法，其中所述助听器适于将一个或多个预定的多个信号处理方法应用到信号中，所述方法包括步骤：接收输入数字信号，其中所述输入数字信号来自由助听器接收的声音所转换而来的一个输入声学信号；分析输入数字信号，其中所述输入数字信号被分为多个频带信号，其中每个频带信号的电平被确定；对于所述多个数字处理方法的每一个子集而言，通过将每个频带信号的电平与来自为所述子集的相应的信号处理方法所定义的至少一套多个门限值中对应的门限值相比较(其中每个门限值与所述子集的相应的信号处理方法的一种处理模式相关联)，以确定是否将相应的信号处理方法以相应的处理模式应用到输入数字信号；以及处理输入数字信号，以产生一个输出数字信号，其中所述处理步骤包括将每个子集的数字处理方法应用到输入数字信号的频带信号，如所述确定步骤所确定的，并且重组所述频带信号以产生所述输出数字信号。
在本发明的另一个方面，所述助听器适于将自适应麦克风定向性处理应用到频带信号。
在本发明的另一个方面，所述助听器适于将自适应风噪管理处理应用到频带信号，当探测到低电平风噪时，自适应噪音降低被应用到频带信号，当探测到高电平风噪时，自适应最大输出降低被应用到频带信号。
在本发明的另一个方面，与某个信号处理方法的不同处理模式相关联的多套门限值也在助听器中被定义，以用于确定某个具体信号处理方法是否将被应用到输入数字信号，以及其以哪种处理方式被应用到输入数字信号中。
在本发明的另一个方面，至少一套门限值来自于语音状频谱。
在本发明的另一个方面，信号处理方法应用到输入数字信号是根据硬切换或软切换转换方案来实现的。
本发明的另一方面提供了一个包括一个处理核心的数字助听器，该处理核心被编程以根据本发明的一个实施例执行自适应地处理信号方法。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1示出了在本发明的一个示例实现方式中一个助听器的组成部分；
图2示出了能够与助听器的定向麦克风相关联的定向形式的例子；
图3示出了本发明一个实施例中不同信号处理方法如何在不同的平均输入电平下被触发的示意图；
图4A示出了语音的长期平均频谱的每个频带信号电平，该电平在总电平为70dB SPL时标准化；
图4B示出了语音的长期平均频谱的每个频带信号电平，该电平在总电平为82dB SPL时标准化；
图4C是一个坐标图，共同示出语音的长期平均频谱的每个频带信号电平，该电平在语音状噪音的三种不同电平下标准化；
图5是一个流程图，示出了根据本发明的一个实施例在一个助听器中自适应地处理信号的处理步骤。
本发明涉及一种改进的助听器，以及其中用于自适应地处理信号以改善所述助听器使用者需要的声音感觉的方法。
在本发明的较佳实施例中，所述助听器适于使用与一个或多个调制或时间信号参数相结合的适当的平均输入电平以开发出门限值，以启用一个或多个规定组的信号处理方法，从而助听器使用者在不同声音条件下更高效的活动能力能够得以改善。
图1为一个原理图，它示出了在本发明的一个示例实现方式中一个助听器(一般表示为10)的组成部分。本领域的技术人员可以理解的是，图示助听器10中的组件仅是一个示例，该助听器还可包括不同的和/或附加的组件。
助听器10是一个数字助听器，其包括电子模块，所述电子模块包括一些元件，它们共同工作以接收声音或第二输入信号(例如，磁信号)并且处理它们，从而使所述声音能够被所述助听器10的使用者更好的听到。这些元件通过一个电源，诸如存储在助听器10内电池盒(图中未示出)中的电池供电。在处理接收声音的方法中，所述声音一般为了输出至使用者而被放大。
助听器10包括一个或多个用于接收声音并转换声音到模拟输入声学信号的麦克风20。所述输入声学信号通过输入放大器22a到模-数转换器(ADC)24a，所述模-数转换器将输入声学信号转换为输入数字信号以便进一步处理。然后所述输入数字信号被传至可编程数字信号处理(DSP)核心26。其他第二输入27也可以通过输入放大器22b(在此处第二输入27是模拟信号)、通过ADC 24b被核心26接收到，所述第二输入27包括拾音线圈(未示出)，其提供拾音线圈输入信号给核心26。在其他实施例中，所述拾音线圈电路可以代替麦克风20并且作为主信号源工作。
助听器10包括音量控制28，其在一定音量位置范围内由使用者操作。与当前设置或者音量控制28的位置相关联的信号通过低速ADC 24c被传至核心。所述助听器10也可提供给其他控制输入30，所述控制输入30使用多路器32与来自音量控制28的信号合路传输。
所有的信号处理通过核心26在助听器10中数字地实现。数字信号处理一般实现复杂地处理，它常常不能在模拟助听器中被实现。根据本发明，核心26根据本发明的一个实施例被编程以执行用于自适应地处理信号的处理步骤，如以下更详细的描述。对助听器10的调整可以通过将它接通电脑(例如，通过外部接口34)数字地实现。助听器10也包括内存36以存储数据和指令，其用于处理信号或实现助听器10的工作。
在工作中，核心26被编程以根据一些数字处理方法或技术处理输入数字信号，并且产生输出数字信号。所述输出数字信号通过数-模转换器(DAC)38被转换成输出声学信号，然后所述输出声学信号通过输出放大器22c被传至接收器40，其用于将所述输出声学信号作为声音传输至使用者。或者，所述输出数字信号可以直接驱动合适的接收器(未示出)以产生模拟输出信号。
本发明涉及一种改进的助听器以及其中用于自适应地处理信号的方法，以改善所述助听器使用者需要的声音感觉。声音感觉存在其中的任何声学环境被定义为听觉场景。本发明一般基于听觉场景调整的概念，所述听觉场景调整是多环境分类和处理方法，所述方法根据感性标准组织声音，以优化需要的声学事件的理解力、享受力或舒适力。
助听器适于自动在不同信号处理策略或方法间切换，并且应用它们以提供一些巨大的利益。例如，助听器使用者不需要确定哪一个确定的数字处理策略或方法将获得改进特性。这对于忙碌的人们、小孩子或者智力障碍的使用者来说可能尤为有益。所述助听器也可在处理大范围声学环境时，利用多个组合中的多个不同的处理策略以提供更高的灵活性和更多的选择。  所述内置灵活性也有助于助理器的装配，因为需要更少的时间来调整助理器。
然而，自动切换而无需使用者的介入需要助理器设备经过不同和复杂的分析。但制造在可变电平下能够提供一些形式的自动切换功能的助听器是可行的，这些助听器的相对性能和效率依赖于一些因素。这些因素包括，诸如，所述助听器在什么时候在不同信号处理方法间切换，这种切换的方式，以及可被助听器使用的具体信号处理方法。在不同声学环境中辨别对于助听器，尤其就音乐和语音而言是一项困难的工作。精确地选择正确的程序以符合具体使用者在任何指定时间的需求需要广泛详细的测试和认证。
在如下所示的表1中，示出了一些普遍的收听环境或听觉场景，以及典型的平均信号输入电平以及振幅调制量或某个助听器在这些环境下所期望接收的输入信号的波动量。

    收听环境    平均电平(dB SPL)    波动/频带    安静    ＜50    低    安静下的语音    65    高    嘈杂    ＞70    低    嘈杂下的语音    70-80    中    音乐    40-90    高    高电平噪音    90-120    中    电话    65    高
表1普通收听环境特性
在本发明的一个实施例中，定义了四个不同的主自适应数字处理方法以供所述助听器使用，并且应用了最好的处理方法或者处理方法的结合以获得使用者需要的声音的最佳舒适力和理解力。这些数字处理方法包括自适应麦克风定向性、自适应噪音消除、自适应实时反馈消除和自适应风噪管理。除了自适应信号处理方法以外，其他基本的信号处理方法(例如，安静输入等级的低等级扩展、音乐的宽带宽动态范围压缩)也被采用。所述自适应信号处理方法现在将更详细的描述。
自适应麦克风定向性
麦克风定向描述了所述助听器的麦克风(如图1的麦克风20)的灵敏度如何依赖于输入的声音的方向。全向麦克风(“全”)在所有方向上有同样的灵敏度，这是在安静条件下所需的。定向麦克风(“定”)中，灵敏度作为方向的函数变化。由于听者(例如所述助听器的使用者)通常面朝需要的声音源的方向，定向麦克风一般配置为在前方拥有最大的灵敏度，从侧方或后方来的声音的灵敏度则被降低。
助听器经常使用三种定向麦克风形式：心型，超级心型和过心型。这些定向形式在图2中示出。如图2所示，很清楚一旦声音源从前方(0度方位角)移走，三个定向麦克风的灵敏度降低。这些定向麦克风工作以改善相对于他们总方向性指数(DI)和噪音源位置的信号-噪音比。在一般情况下，所述DI是麦克风给直接来自麦克风前方的声音的利益(以灵敏度计)与麦克风给来自其他方向的声音的比值的量度。
例如，一个心型形式会在4.8dB的周围提供一个DI。由于对于一个心型麦克风而言，零讯号在其后方(180度方位角)，所述麦克风向从后方来的信号提供最大的衰减。相反的，一个超心型麦克风有大约5.7dB的DI，并且零讯号在130度和230度方位角附近，而一个过心型麦克风有6.0dB的DI并且零讯号在110度和250度方位角附近。
各个定向形式可优化适用于不同条件。它们在扩散声场、回响室和社交场合等场所都是有用的，并且也能够有效减少来自与他们各自的零讯号相符的固定噪音源的干扰。然而，它们衰减来自移动噪音源的声音的能力并不理想，因为它们典型地有固定定向形式。例如，单片定向麦克风产生固定定向形式。三种定向形式的任何一种也可以通过使用诸如不同的延迟-附加策略处理来自两个空间独立的全向麦克风的输出。自适应定向方式通过随着时间应用不同的处理策略产生。
自适应定向麦克风连续监测除前向以外的方向来的声音的方向，并且适于改变它们的定向形式，从而零讯号的方位适应于移动噪音源的方向。通过这种方法，自适应麦克风定向性可以被实现以在固定和移动噪音源都存在的情况下，连续使需要信号的响度最大化。
例如，在美国专利好5473701中描述了一个采用自适应麦克风定向性的实施例，其内容可作为本发明的参考。另一种方法是在一些具体的定向形式，诸如全向、心型、超心型以及过心型形式间切换。
也可以采用一个定向处理的多通路实现方式，其中一些通路或频带的每一个使用具体于该频带的处理技术被处理。例如，全向处理可被应用到一些频带中，而心型处理被应用到其他频带中。
其他一些自适应定向处理技术也可以在本发明的实施中被使用。
自适应噪音降低
噪音消除器被用于将噪音消除算法应用到输入信号。噪音降低算法的有效性主要依赖于信号探测系统的设计。最有效的方法是同时检查所述信号的一些量纲。例如，美国专利申请10/101598描述了一种采用自适应噪音降低的应用，其内容可作为本专利的参考。所述助听器在三个不同的量纲(例如振幅调制、调制频率和所述信号在每个频带上的时间长度)上分析单独的频带以获得一个信号指数，然后所述信号指数可用于将信号分类为不同的噪音或需要的信号类别。
其他已知的自适应噪音降低技术也可以在本发明的实施中被使用。
自适应实时反馈消除
声学反馈不是同时发生，而是在时间上从稳定的声学状态到稳态饱和状态转换的结果。所述转换到不稳定性在所述助听器输出和输入间的声学通路的改变导致闭环增益大于一个单位时开始。这被称为第一级反馈-输出增加，但还不能听见。所述第二级的特征是输出不断增加并最终成为可听见的，而第三级时，输出是饱和且可听见的，是一个连续、大声且骚扰性的声音。
在等待授权的美国专利10/402,203中，描述了自适应实时反馈消除的一个应用，其内容可作为本专利的参考。其中使用的实时反馈消除器可检测第一级反馈，并在该反馈可被听见之前将其消除。此外，单反馈通路或多反馈通路有数个反馈峰值。当所述实时反馈消除器适于在反馈建立方法期间，在任何时间和任何电平的不同频率上消除多反馈峰值时是自适应的。本技术对于敞开式耳模或耳贝，尤其当听者正在使用电话时尤其有效。
所述自适应反馈消除器能够工作在多个信道或频带的每一个中。在一个或多个信道中可以消除反馈信号而不显著影响声音质量。除了工作在精确频率区域以外，所述反馈消除器的触发时间非常迅速，从而当第一次检测出反馈建立时抑制反馈。
其他已知的自适应反馈消除器技术也可以在本发明的实施中被使用。
自适应风噪管理
风会导致助听器中的性能变糟糕。微风仅仅导致低电平噪音并且该噪音可被噪音消除器充分处理。然而，当强风在所述助听器麦克风产生充分高的输入压力以充满所述麦克风的输出时，更糟糕的状况发生了。这导致巨大的爆炸声和频带，它们很难被消除。
一种处理这种状况的技术是，限制所述助听器的输出以降低受影响频带的输出，同时将高电平噪音的影响最小化。应用的最大输出降低量依赖于受影响频段内的输入信号电平。
带有两个不同麦克风的风噪量度的一个特性是，所述两个麦克风的输出信号与非风噪音信号相比具有较低相关度。因此，低相关性的高电平型号的存在能够被探测到，并确认为是风创造的，并且所述输出限制器能够在强风噪音状况存在时，被相应地触发以降低所述听力设备的最大功率输出，
当只有一个麦克风被用在听力设备中时，所述麦克风信号的频谱形式也可被用于触发所述风噪管理功能。风噪的频谱属性是一个相对平滑的频率响应，从高达约1.5kHz的频率以及对高频而言约6dB/8倍频的衰减开始。当探测到此频谱形式时，所述输出限制器也能够相应的被触发。
或者，用于自适应噪音降低的所述信号指数可以和所述总平均输入电平的量度相结合，以触发所述风噪管理功能。例如，持久的噪音、低振幅调制和低调制频率将把所述输入信号置于“风”类别。
其他已知的自适应风噪管理技术也可以在本发明的实施中被使用。
其他信号处理方法
虽然在此根据采用以上自适应信号处理方法的实施例描述本发明，但是熟知本技术的人知道在本发明的不同实现方式中也可以采用其他的数字处理方法(例如，自动拾音线圈、自适应压缩等等)。
数字处理方法的应用
对于以上确定的数字处理方法，不同的方法与不同收听环境相关联。例如，表2示出了一些不同的信号处理方法是如何与图1所示的普通收听环境相关联的。
  收听环境    平均电平    (dB SPL)    波动/频带主要特性  麦克风  安静    ＜50    低噪音抑制电路，低电平扩展  多  语音处于安静    60    高  多  嘈杂    ＞70    低噪音取消器  定  语音处于嘈杂    70-80    中噪音消除器  定  音乐    40-90    高宽带WDRC  多  高电平音乐    90-120    中输出限制器  定/麦克风噪  音抑制电路  电话    65    高反馈取消器  多
             表2适于不同收听环境的数字处理方法
表2描述了可被应用在所示状况下的信号处理方法的一些例子。能够理解表2的数值仅是为了一些公共收听状况或环境的示例而仅以示例的方式给出。还可以定义附加的电平和波动类别，并且每个收听环境的参数在本发明的不同实施里中可以变化。
图3示出在本发明的一个实施例中，在不同的平均输入电平下不同的信号处理方法如何被触发。
图3中，基于独立输入信号的电平，一个或多个信号处理方法可被触发。图3并不打算准确定义其中描述的不同方法的触发电平。然而，从图3可以看出，对于一个具体的输入电平，可有数个不同的信号处理方法可以作用于输入信号。
在这里所述的本发明的实施例中和本发明的其他实施例中，所述计算的输入信号的电平是平均信号电平。平均信号电平的使用一般会导致信号处理方法和/或它们处理模式的零星切换。对于本发明的指定实现方式而言，能够优化平均值的确定时间。
在图3描述的示例中，对于非常安静和非常嘈杂的输入电平而言，低电平扩展和输出限制可分别被触发。然而，对于它们之间的大多数听觉场景而言，所述助听器不需要在离散程序间切换，但是会通过将所述方法应用到和所述方法相关联的一些预定处理模式中的一个来增加或降低指定信号处理方法的效果(例如，自适应麦克风定向性，自适应噪音消除)。
例如，当自适应麦克风定向性即将被应用时(即：当它不是“关”时)，它可能被逐渐应用到三种处理模式之一：全向，一种提供与全向响应相等的最佳均衡频率响应的第一定向模式，以及提供非补偿低频率响应的第二定向模式。可以在自适应助听器的不同实现方式中定义其他模式。这三种模式的使用将有这样的效果：对于低到中的输入电平，响度和声音质量不会降低；在更高的输入电平，所述定向麦克风的响应变为非补偿的，并且设备的声音伴随着更大的听觉反差而更欢快。
所述助听器装备了多个麦克风，在全向模式下加入输出以提供更好的噪音性能，而在定向模式下，所述麦克风适于被处理以降低来自其他方向的灵敏度。在另一方面，所述助听器装备一个麦克风，其有利于在宽带响应和不同的响应形状之间切换。
作为进一步的例子，当自适应噪音降低将被应用时(当它不是“关”时)，它可被应用在三种处理方式之一：软(少量噪音降低)、中(中等量的噪音降低)和强(大量的噪音降低)。在自适应助听器的不同实施方式中可以定义其他模式。
噪音降低可以以多种方式实现。例如，噪音衰减的触发电平被设置在低门限值(例如，50dB SPL)，从而当超过此门限值时，强噪音降低被触发并且保持独立于更高的输入电平。或者，当输入电平增加时，配置噪音降低算法以逐渐改变噪音从强到弱降低的程度。本领域的技术人员知道其他不同的实施方式也是适当的。
根据自适应麦克风定向性和自适应噪音降低，将应用的每个单独的信号处理方法的处理模式依赖于输入电平，如图3所示。当所述输入电平获得在所述助听器中定义并与一个新的处理模式相关联的触发电平或门限值时，所述指定信号处理方法被切换至新的处理模式中工作。相应地，当输入电平为不同的收听环境增加时，即应用所述自适应麦克风定向性和自适应噪音降低的不同处理模式。
此外，当输入电平变为极限值时，如被自适应风噪管理算法所控制的那样，输出限制器控制的输出降低会被占据。使用噪音降低算法处理低电平风噪。
如图3所示，当探测到反馈时，反馈消除器也会被占据。
如前面所说明的，本领域的技术人员知道图3不打算提供精确和唯一的门限值，并且其他的门限值也是适当的。
根据本发明，所述助听器被编程以应用在所述助听器中定义的一组或多组信号处理方法。所述核心利用与所述存储在内存或存储装置中的定义的信号处理方法相关联的信息。在一个示例性实施方式中，所述组的数字处理方法包括4种自适应信号处理方法：自适应麦克风定向性，自适应噪音降低，自适应反馈消除器以及自适应风噪管理。也可使用附加的和/或其他信号处理方法，并且定义一组信号处理方法的助听器被编程以结合附加和/或其他信号处理方法。
虽然在全部频率的大范围(即，宽带)内一直应用每个信号处理方法(在指定处理模式中)是可行的，根据本发明以下所描述的实施例，在频带电平上应用至少一个用于处理助听器内信号的信号处理方法。
在本发明的一个实施例中，与平均输入电平相比较的门限值来自语音状频谱。
图4a-图4c示出语音的长期平均频谱的每个频带信号电平，该电平在如图所示的不同总电平时标准化。
在本发明的一个实施例中，噪音的语音状频谱用于导出一组或多组能与输入信号电平相比较的门限值，然后所述门限值用于确定如果多处理模式与所述信号处理方法相关联，具体信号处理方法或信号处理方法的具体处理模式何时能被触发并应用。
在本发明的一个实施方式中，Byrne等人在JASA 96(4)，1994，pp.2108-2120中描述的(其内容可作为本专利的参考)、且该在不同的总电平被标准化的语音的长期平均频谱(”LTASS”)被用于为将被应用在频带电平的信号处理方法导出多组门限值。
例如，图4a示出在500Hz频段内的LTASS单独信号电平，其在总电平为70dB声音压力电平(SPL)时标准化。能观察到每个频段信号电平是具体频率，并且图4a示出每个频段的基值和语音状噪音的总SPL的比。类似地，图4b示出LTASS单独信号电平，其在总电平为82dB SPL时标准化。图4c示出LTASS单独信号电平(示于频标上)，其分别在总电平为58dB、72dB和80dBSPL时标准化。在本发明实施例中，每组与处信号处理方法的处理模式相关联的门限值来自在这些电平之一标准化的LTASS。
为了在本发明实施例中获得多组门限值，按比例增加或减少70dB SPLLTASS的频谱形状以确定在58dB和82dB SPL时的LTASS。
在本发明的实施例中，由于语音通常是助听器的输入，所以在语音状频谱易于得到时，该频谱就被使用。在长期平均语音频谱上基于触发信号处理方法(或其中的模式)的门限值实现所述处理过的语音尽可能多的被保存。
然而，本领域的技术人员知道在本发明的不同实施例中，使用不同频带宽度，多组门限值来自LTASS或来自其他语音状频谱或其他频谱。
本领域的技术人员也会理解本发明其他实施例也可采用所述LTASS的变化。例如，可以采用在不同总电平标准化的LTASS。LTASS也可以巧妙的方式变化以适应诸如具体语言需要。对于任何具体信号处理方法而言，获取门限值的所述LTASS需要为不同声音强度(例如，参见语音传输指数)的输入信号被修改，或者被清晰度指数的频率重要性功能(例如，可以根据经验确定)加权。
在图4a和4b中，长条上的数值表示分别对应于70dB SPL和82dB SPL而言，在每个频带内的平均信号电平。图4c表示对应于82，70和58dB SPLLTASS，在每个频带(500Hz宽)内的平均信号电平。总LTASS值获单个频带电平被用作不同信号处理策略的门限值。
例如，使用来自如图4a所示LTASS的门限值并且在本发明的实施例中可以控制自适应麦克风定向性的应用。只要具体频带内的输入信号超过图示响应的门限值，在该具体频段内的麦克风会在第一定向模式中工作，任何输入信号电平低于该门限值的频带将保持全向。当此中等信号电平高于所述门限值时，典型的与所述定向麦克风相关联的低频衰减为了响度而在第一定向模式中被优化，从而该声音质量不会下降。低于门限值，两个麦克风(假设两个麦克风)产生总全向响应，但它们同时工作以提供最好的噪音性能。在这种方法中自适应方向性被占用。
类似地，只要在具体频带内的所述输入信号超过图4b所示的相应电平，在该具体频段内的麦克风会切换到第二定向模式工作。在此第二定向模式中，不再补偿所述低频衰减，并且所述助听器会在提供更大听觉反差时提供更欢快的声音质量。
在本示例中，所述助听器的麦克风能够在至少两个不同的以在低频带中的两组增益为特征的定向模式中工作。或者，所述增益伴随输入电平在两个极值间逐渐改变。
作为进一步的例子，在本发明的一个实施例中，使用来自如图4c所示LTASS的门限值能够控制自适应噪音降低的触发和应用。该信号处理方法也被所述频带电平所控制，并且在本发明的一个特殊实施例中，所有的频段都彼此独立。实现此信号处理方法的与电平相关的噪音消除器的探测器能通过在时间上定位LTASS，从强到软噪音降低改变其工作特性。
在本发明的一个实施例中，所述助听器(或助听器的使用者)的装配工能为所述噪音消除器设定最大门限值(或关闭噪音消除器)，所述噪音消除器与下列不同噪音降低模式相关联：
I.关(没有噪音降低影响)；
ii.软(最大门限＝82dB SPL)；
iii.中等(最大门限＝70dB SPL)；以及
iv.强(最大门限＝58dB SPL)
所述最大门限值说明以上是通过示例的方式给出，并且在本发明的不同实施例中可以不同。
如先前解释的，在本实施例中，每个噪音降低模式定义在每个频段内由于噪音消除器的最大可用降低。例如，选择一个高的最大门限(例如，82dB SPLLTASS)将导致当达到来自对应频谱的对应门限值时，噪音消除器只适用于高输入电平的信道内，并且低电平信号将相对不受影响。在另一方面，当把最大门限设为更低时，所述消除器也将适用于更低的输入电平上，从而提供更强的噪音降低效果。
在本发明的另一实施例中，所述助听器可被配置以当输入电平增加时，逐渐改变噪音消除量。
如图5所示，一般示出根据本发明的实施例在助听器的自适应地处理信号方法中的步骤的流程图被示为100。
方法100的步骤在助听器获得声音的连续取样用于处理时不断重复。
在步骤110中，处理核心(例如，图1的核心26)接收输入数字信号。在本发明实施例中，所述输入数字信号是由模-数转换器(例如，图1的ADC24a)将输入声学信号转换得到的数字信号。所述输入声学信号来自一个或多个适于为所述助听器接收声音的麦克风。
在步骤112中，分析在步骤110中接收到的所述输入数字信号。在本步骤中，在步骤110中使用转换技术(例如快速傅立叶转换)将接收到的所述输入数字信号分为诸如16个500Hz的宽频带信号。然后能够确定每个频带信号的电平。在本实施例中，所述计算电平是在每个频带的平均响度(以dB SPL为单位)。本领域的技术人员会理解在本发明的不同实施方式中本步骤中获得的频带信号的数量和每个频带的宽度可以不同。
可选择地，在步骤112中，分析所述输入数字信号以确定全部频带(宽带)的总电平。本量度可用在随后的步骤中以触发诸如与频带无关的数字处理方法。
或者，在步骤112中，在确定每个频带信号的电平之前可计算所述总电平。如果所述输入数字信号的总电平还没有达到导出指定组门限值的LTASS总电平，那么在步骤112中不确定每个频带信号的电平。这可以优化处理性能，因为当导出所述门限值的所述LTASS的总电平还没有被超过时，每个频带信号的电平不可能超过指定频带的门限值。因此，一般延迟所述输入信号的具体频带电平的量度直到达到所述总LTASS电平为止是更高效的。
在步骤114中，对于频段相关的信号处理方法而言，将在步骤112确定的每个频带信号的电平与来自一组门限值的相应门限值相比较。对于能被应用在依赖于所述信号的不同处理模式的信号处理方法而言，将每个频段信号的电平与来自多组门限值的相应门限值比较，所述每组门限值与所述信号处理方式的不同处理模式相关联。在此情况下，通过将每个频带信号的电平与不同门限值(其定义每个处理模数的离散范围)比较，能够确定所述应该被应用到频带信号的信号处理方法的具体处理模式。
在本发明的实施例中，对于每个频段相关信号处理方法，重复步骤114。
在步骤116中，根据步骤114的确定处理每个频带信号。每个频段相关信号处理方法被应用到适当处理模式下的每个频带信号中。
如果将应用的特殊信号处理方法(或者所述信号处理方法的特殊模式)不同于最近应用到在方法100步骤的在先重复中的频带中的输入信号的信号处理方法(或模式)，有必要在信号处理方法(或模式)间切换。所述助听器可适于使助听器装配工或使用者能选择合适的转换方案，在该方案中能够依赖使用者的选择或需要选择为感性的慢转换到快转换所提供的方案。
慢转换方案中，对应于“安静”和“嘈杂”环境的不同输入电平的连续处理方法间的切换非常平坦和平缓。例如，当根据慢转换方案应用连续处理方法时，所述自适应麦克风定向性和自适应噪音消除信号处理方法看起来非常平坦和连贯的工作。
相反，快转换方案中，对应于“安静”和“嘈杂”环境的不同输入电平的连续处理方法间的切换几乎是瞬间的。
在本发明的不同实施方式中提供了两个极值(例如，“非常慢”和“非常快”)之间的范围内的不同转换方案。
很明显，特殊信号处理模式或方法的门限电平能够基于频段电平、宽带电平或两者。
在本发明的一个实施例中，频段的选择数量可被指定为“主”群组。一旦主群组内所述频段信号的电平超过与新处理模式或信号处理方法相关联的它们的对应门限值，所述所有频带的频带信号能够被自动切换到新模式或信号处理方法(例如，所有频段切换到定向的频段)。在本实施例中，在所有主频段内的所述频带信号的电平需要已经达到它们对应的门限值以发起在所有频段内的切换。或者，可以计算所述主群组的所有频段上的平均电平，并且将其与为该主群组所定义的门限值比较。
作为一个示例，一种快速将所有频段由全向模式切换到定向模式的方法是使每个频带成为单独的主频段。一旦一个频段的所述频带信号的电平高于与定向处理模式相关联的它的对应门限值，所有频带将切换到定向处理。改变所述切换速度的其他实施方式是可能的，这依赖于诸如具体信号处理方法、使用者速度或者环境变化速度。
本领域的技术人员会理解主频段不需要发起在所有频段内的切换，而仅仅控制一定群的频段。有很多方法将频段分组以改变切换速度。最佳方法能够通过主观收听测试得以确定。
在步骤118中，通过逆转换(例如，逆快速傅立叶转换)将步骤116中被处理的所述频带信号重组以产生数字信号。该数字信号在转换为模拟声学信号(例如，通过DAC38和接收器40)后能够被输出到所述助听器的使用者，或者得到进一步处理。例如，能够将附加信号处理方法(例如，非频段相关信号处理方法)应用到重组后的数字信号。也可以通过将所述输出数字信号(如果在方法100中执行得更早，或者为输入数字信号)与诸如和相应的信号处理方法相关联的预定门限值相比较，在应用具体附加信号处理方法前做出决定。
仅仅基于平均输入电平就做出使用具体信号处理方法的决定，而不考虑频带内的信号振幅调制，这会导致错误的区别大声的语音和大声的音乐。尤其在使用电话时，所述助听器接收到一个相对高的输入电平(一般超过65dBDPL)，并且一般还伴随低噪音成分。在这些情况下，当很少或没有噪音存在于收听环境时，触发定向麦克风一般是有益的。相应地，在本发明的不同实施例中，方法100也包括计算在每个频带内信号振幅波动程度或调制程度的步骤，以帮助确定是否应该将具体信号处理方法应用到具体频带信号。
例如，每个频段中振幅调制的确定可以通过自适应噪音降低算法的信号分类部分执行。美国专利申请10/101598描述了该噪音降低算法的一个示例，其中振幅调制的量度被定义为“强度变化”。做出所述振幅调制是否能被称为“低”“中”或“高”的决定，并且该决定用于和平均输入电平结合以确定将应用到输入数字信号的合适信号处理方法。相应地，表2可用作一个部分判定表格，用于为多个普通收听环境确定合适的信号处理方法。对于指定实施方式而言，能够根据经验确定用于辨别所述振幅调制是否能被分类为“低”“中”或“高”的具体值。可以在本发明的不同实施例中采用不同的振幅调制分类。
在本发明的不同实施例中，振幅调制的宽带量度可用于确定是否应该将具体信号处理方法应用到输入信号。
在本发明的不同实施例中，方法100也包括使用信号指数的步骤，所述信号指数是来自用于应用自适应噪音降低的算法的参数。使用所述信号指数能够提供更好的结果，因为它不仅仅来自信号的振幅调制量度，也在信号调制频率和时间长度上。如美国专利申请10/101598所描述的，所述信号指数用于将信号分为需要的信号和噪音。高的信号指数意味着所述输入信号主要由具有相对低噪音电平的类似语音或类似音乐的信号组成。
更综合的量度的使用，诸如在每个频段内计算的信号指数和每个频段内的平均输入电平结合以确定应该将哪一种信号处理方法的哪一种模式应用在方法100中，能够提供更多需要的结果。下面的表3示出判定表格，其可用于确定何时将不同模式的自适应麦克风定向性和自适应噪音消除器信号处理方法应用在本发明的不同实施例中。在本发明的一个实施例中，所述平均电平是基于频段的，其“高”“中”和“低”分别对应于三个不同的LTASS电平。对于指定实施方式而言，能够根据经验确定用于辨别所述振幅调制是否有“低”“中”或“高”值的具体值。
             信号指数    高    中    低  平均电平  (dB SPL)    高    全    NC-中    方向2    NC-强    方向2    中    全    NC-软    NC-中    方向1    低    全    全    NC-软    全
表3信号指数和平均电平的使用以确定合适的处理模式
在本发明的不同实施例中，所述信号指数的宽带值被用于确定是否应该将具体信号处理方法应用到输入信号。本领域的技术人员会理解所述信号指数也可被独立用于确定是否应该将具体信号处理方法应用到输入信号。
在本发明的不同实施例中，可使用至少一个手动触发电平控制器调节所述助听器，使用者能在助听器内操作所述控制器以控制所述电平，在该电平上应用或触发所述不同信号处理方法。在本实施例中，可以在助听器内自动完成不同信号处理方法和模式间的切换。但是按照使用者通过所述手动触发电平控制器的指示，一个或多个选择信号处理方式的该组门限值被调高或调低。这使所述使用者将所述指定的方法调整到不被所述助听器所期望的状况或者将所述助听器微调以更好的适合他或她的个人喜好。此外，如图5所示，所述助听器也可使用转换控制器调整，所述转换控制器用于改变转换方案，使其更或更不积极。
这些触发电平和转换控制器的每一个可用作传统音量控制机构、滑动控制器、按钮控制器、使用者操作无线遥控器、其他一直控制器或这些控制器的结合。
以上结合具体实施例对本发明进行了描述。然而，本领域的技术人员会理解可以在不脱离本发明保护范围的情况下实现一些其他的变化和改变。