CN1988737B - 用于控制助听器的传递函数的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制助听器的增益函数的系统(100)。该系统(100)包括：适用于将声压转换为输入信号的传声器(102)，适用于将输出信号转换为已处理的声压的扬声器(112)，互连传声器(102)和扬声器(112)并根据控制信号将输入信号处理为输出信号的信号处理装置(106)。该系统(100)进一步包括连接到传声器(102)和信号处理装置(106)的分析装置(108)，分析装置包括基于检测器装置(128，130，120)对输入信号的响应产生控制信号的控制器装置(124)。

Description

用于控制助听器的传递函数的系统

技术领域

本发明涉及用于控制助听器的传递函数的系统，如耳背式(BTE)、耳内式(ITE)、耳道式(ITC)和深耳道式(CIC)助听器。 

背景技术

现有技术的助听器通过调整增益在助听器可达到的最大功率输出内对转换后的声学信号执行非线性处理，增益是输入电平和合成声学信号的频率的函数。 

助听器的增益和频率之间的关系，通常是指增益传递函数，根据用户的听力损伤确定，听力损伤至少被描述为作为频率的函数的最小可感知声压电平和不舒适声压电平，并显然由助听器的可达到最大功率输出决定。最大输出功率在本文中解释为助听器不会使音频信号损坏或失真的最大功率。 

因此，助听器必须放大声学信号从而向用户提供大于最小可感知声压电平的所需/有用声音的声压电平，同时避免声压电平处于不舒适声压电平或最大输出功率。因此，调整作为输入电平的函数的助听器增益，从而提供了动态放大范围的压缩。 

此外，为了抑制例如来自传声器的内部输入噪声和抑制由扬声器与传声器靠近引起的声学反馈，调整助听器的增益。 

下文中所用术语“起始”和“释放”时间解释为从输入电平突然增加或减少预订数量的dB直到来自助听器的输出电平稳定在±2dB内的时间间隔。起始时间是助听器响应输入变化开始合适的增益或阻尼处理所需的时间，而释放时间是助听器返回上一运行状态所需的时间。 

美国专利4,630,302，其通过引用组合在下面的说明书中，公开了包括用于从提供给或来自传声器的典型低电平背景噪声信号差分语音信号的装置的助听器设备。该设备利用具有短起始时间和长释放 时间的自动增益控制放大器，从而以这种方式压缩语音信号片段且语音信号片段具有实质上长时间的平均电平。文中的术语“压缩”解释为降低作为升高的输入电平的函数的增益。 

根据美国专利4,630,302的助听器设备进一步利用了具有长起始时间(大于典型的语音片段时间常数)和短释放时间的噪声抑制器。噪声抑制器响应自动增益控制放大器的输出，并具有低于用于自动增益控制放大器的自动增益控制开始动作的有效指定电平的起始阈值，例如12dB。因此，当自动增益放大器的输出在大于噪声抑制器的起始时间之后仍高于静噪阈值时，激活静噪功能，当输出低于静噪阈值几毫秒之后，停用静噪功能。因此，通常在短于噪声抑制器的起始时间内至少在12dB的范围内变化的语音片段，通过噪声抑制器而没有被抑制，然而通常在长于噪声抑制器的起始时间内提供更稳定时间平均电平的背景噪声信号片段将被抑制。 

但是，在美国专利4,630,302中公开的自动增益控制放大器的长释放时间在变化的声音环境中给助听器的运行带来了缺点。例如，当用户身处高声音电平环境时，如由用户向在远处的人大声叫喊或附近的门被砰地关上引起，在其后较长的时间内用户将不能听见低的声音电平。 

美国专利US 6,628,795，其通过引用组合在下面的说明书中，公开了助听器中用于自动增益控制的方法，实现该方法是通过检测输入电平和/或输出电平，并依靠控制助听器的增益为输出电平所需的值响应输入电平调节输出电平。此外，增益控制响应检测到的输入电平调节起始和释放时间，从而在高输入电平变化时执行快速增益控制调节，并在低输入电平变化时执行慢速增益调节。因此，增益控制为高输入电平区域的输入变化提供短起始和释放时间，并为低输入电平区域的输入电平变化提供长起始和释放时间。 

然而，根据美国专利6,628,795为低电平信号提供长起始和释放时间的方法在降噪中引入了缺点，因为使用该方法的助听器的用户听不到一些语音信号，这是由于在低输入电平状态期间释放时间长，因此在用户从低声或无声的环境移动到较高电平声音的环境的情况下，一些信息丢失了。 

发明内容

本发明的目标是提供一种助听器系统以解决上述与控制助听器的增益传递函数有关的问题。 

本发明进一步的目的是提供根据多种声音环境提出最优增益函数的助听器系统。 

本发明特有的优点是提供与助听器系统的具体运行情况相关的具体起始和释放时间。 

本发明特有的特征是为确定合适的起始和释放时间提供并行信号通路，因此优化任何一个声音环境下的增益函数。 

根据本发明的第一方面，上述目标、优点和特征及众多其他目标、优点和特征将从以下详细说明中变得显而易见，并由用于控制助听器增益函数的系统实现，系统包括：适用于将声压转换为输入信号的传声器，适用于将输出信号转换为已处理的声压的扬声器，互连所述传声器和所述扬声器的信号处理装置，适用于根据控制信号将所述输入信号处理为所述输出信号，及连接到所述传声器和所述信号处理装置的分析装置，其中所述信号分析装置包括具有适用于最大电平和静噪电平检测的第一检测器装置的第一信号通路，具有适用于压缩电平检测的第二检测器装置的第二信号通路，和适用于根据第一和第二检测器装置对所述输入信号的响应产生所述控制信号的控制器装置。 

术语“最大电平”或“最大功率输出”(MPO)在本文中解释为没有失真的最大可达输出信号，或声音保持低于助听器用户的不舒适电平(UCL)的最大允许输出电平，取二者中较低的。即最大电平可从输入信号及助听器系统的压缩器的特定增益中检测。 

术语“静噪电平”在本文中解释为输入信号的某一电平，低于该电平时信号处理装置的放大倍数应当减小。 

根据本发明的第一方面，系统提供用于确保任何输入信号具有合适的起始时间和释放时间的精确解决方案，因此克服了现有技术特有的问题。 

根据本发明的第一方面，第一信号通路可以包括适用于将输入信号分割为第一多个频带信号的第一滤波器组。第一信号通路可以进一步包括接收第一多个频带信号的具有短起始时间和短释放时间的最大电平检测器，其适用于当所述第一多个频带信号大于最大阈值时，通知所述控制器装置，以使控制器装置产生降低信号处理装置的增益的控制信号。因而，第一信号处理装置可以包括用于第一多个频带信号中每一个的最大电平检测器。从而系统快速反应以避免将导致系统在任何频带产生高于系统最大额定值的输出信号，还避免将导致失真或不舒适电平的输出信号。此外，最大电平检测器的短释放时间确保系统快速返回正常运行状态，当输入信号返回到低于最大阈值。 

根据本发明的第一方面，第一信号通路可以进一步包括接收第一多个频带信号的具有长起始时间和短释放时间的静噪电平检测器，其适用于当第一多个频带信号低于静噪阈值时，通知所述控制器装置，以使控制器装置产生降低信号处理装置的增益的控制信号。从而，第一信号通路可以包括用于第一多个频带信号中每一个的静噪电平检测器。因此，在输入信号低于静噪阈值一段时间后，该系统做出反应降低信号处理装置的增益，从而避免内部噪声信号的不必要放大，如传声器产生的噪声。但是，只要输入信号大于静噪阈值，系统做出快速反应返回信号处理装置的正常增益运行状态。 

术语“通知”在本文中解释为传递信息，例如产生信息信号并直接或间接发送该信号给接收器。此外，与起始和释放时间共同使用的术语“短”和“长”相对于其使用的状态解释。例如，对于最大电平检测，典型的起始时间范围在0到5毫秒之间，典型的释放时间范围在10到50毫秒之间，对于静噪电平检测，典型的起始时间范围在50毫秒到几百毫秒之间，释放时间长达几秒。 

根据本发明的第一方面，第二信号通路可以包括适用于将输入信号分割为第二多个频带信号的第二滤波器组。第二信号通路可以进一步包括适用于确定每一个所述频带信号的信号电平的压缩电平检测器，存储用户指令的表格，该表格适用于根据每一个所述频带信号的所述信号电平产生用于控制器装置的增益信息信号，以及所述用户指令。从而根据听力受损用户的指令，控制器装置产生用于信号处理装置的控制信号。即放大低于用户的最小可感知声压电平的输入信号，同时避免声压电平达到不舒适声压电平。 

根据本发明的第一方面，第一滤波器组可以包括快速通道宽带滤波器组。第二滤波器组可以包括多通道窄带滤波器组，如16通道。通过在压缩区域引入用于处理输入信号的单独滤波器组和在极端声压电平引入用于处理输入信号的滤波器组，能够选择用于快速响应时间(MPO)与高频率分辨率(压缩)之间的最佳折中的特定通道带宽。进一步通过使检测器与第一和第二滤波器组的每一个频带相关联，相对于频率和函数选择最优的独立起始时间和释放时间，例如具有实质上的短起始和释放时间的最大电平检测器，具有实质上的长起始和短释放时间的静噪电平检测器，以及具有任何频带所需的任何起始和释放时间的压缩电平检测器。 

根据本发明的第一方面，控制器装置可以确保对输入信号执行基于规则的修改，从而向助听器的用户连续提供最优的声音。 

根据本发明，信号处理装置可以包括多通道有源滤波器，其适用于将输入信号分割为多个频带信号，并适用于根据用户指令独立处理每一个频带信号。可选的，信号处理装置可以包括数字信号处理器。 

附图说明

参考附图，通过以下对本发明的优选实施例的说明性和非限定性的详细描述，将更好地理解本发明的上述及附加目标、特征和优点。 

图1是本发明第一实施例的方框图。 

具体实施方式 

在以下不同实施例的描述中参考了附图，其以说明的方式表示如何实施本发明。应当理解可以使用其他的实施方式，且所做结构和功能的修改不脱离本发明的范围。 

图1是整体以参考数字100表示的助听器系统，还包括用于将进入的声压转换为电信号的传声器102。 

电信号传送给将电信号转化为数字信号的模数(A/D)转换器104。数字信号再发送给信号处理器106和信号分析单元108。 

信号分析单元108对数字信号执行信号分析并产生用于信号处理器106的控制信号，控制信号使信号处理器106对数字信号执行合适的处理并向数模(D/A)转换器110提供数字输出。数模转换器110将来自信号处理器106的数字输出转换为将发送给扬声器112的模拟输出信号，扬声器112向助听器的用户提供已处理的声音。 

信号分析单元108包括与第二信号通路114并行的第一信号通路116。第一信号通路116包括用于将数字信号分割为第一多个频带信号的第一滤波器组126，如快速通道宽带滤波器。术语“频带”在本文中解释为频率通道。第一多个频带信号中每一个并行地提供给最大电平检测器128和静噪检测器130。 

第一多个频带信号中的每一个传送给最大电平检测器128，当第一多个频带信号中的任意一个超过最大输入阈值限定的最大电平时，最大电平检测器通知控制器124，控制器将该信息作为产生用于信号处理器106的控制信号的基础。最大电平检测器128具有短起始和释放时间，从而当超过最大输入电平时，控制器124可以进行快速反应以减小增益。 

相似的，第一多个频带信号中的每一个发送给静噪检测器130，并且当第一多个频带信号中的任意一个低于静噪输入阈值限定的静噪电平时，静噪检测器130通知控制器124，控制器将该信息作为产生用于信号处理器106的控制信号的基础。静噪检测器130具有长起始时间和短释放时间，从而当只出现噪声时，控制器124激活静噪作用。 

第二信号通路114控制助听器系统100的普通运行状态。即运行在压缩范围内的宽动态范围。第二信号通路114包括用于将数字信号分割为第二多个频带信号的第二滤波器组。 

根据本发明的第一实施例，第二滤波器组118包括多通道窄带滤波器组。图中第一和第二多个通道或频带以粗箭头的形式表示。每一个通道被连接到连续标定第二多个频带信号的压缩电平检测器，从而使控制器124能够根据用户的助听器指令产生识别每一个通道的适当增益的控制信号。实际上，该标定值控制存储用户的助听器指令的增益表122以向控制器124提供合适的信息。压缩增益表122将增益信息即增益传送给将该信息转化为控制信号处理器106的控制信号的控制器124。 

压缩电平检测器120是可编程的，或根据用户助听器指令配置每一个频率通道的起始和释放时间。 

控制器124的控制信号向信号处理器106提供控制信息，该信息涉及由信号分析单元108检查的第一和第二频带的每一个的增益。 

通过引入用于最大输出功率与静噪检测的独立信号通路和用于宽动态范围压缩的独立信号通路，实现了超越现有技术的优点。在许多现有技术的数字压缩系统中，MPO限制、动态范围压缩和软静噪是由相同的压缩表和相同的电平检测器控制。这些装置中通道的有效数量，以及起始和释放时间对所有三种功能是相同的，并因此不得不做出一些折中，导致不能达到助听器的最优动态特性。例如，如果压缩要求长释放时间，助听器将不能从MPO限制状态快速恢复。此外，非常柔和的语音信号处理将受到(不希望的)软静噪功能的影响。 

在根据第一实施例的系统100中，助听器对信号分析和对信号处理分别使用单独通路。分析通路对压缩和对最大功率限制与静噪分别使用单独的滤波器，并对所有三种非线性函数分别使用单独的时间常数。 

 最后，系统100可以包括多个连接的传声器，从而使系统100能够执行方向性功能。此外，系统100可以包括用于降低由多个传声器和扬声器引起的潜在声学反馈的反馈消除单元。

Claims (11)

1.用于控制助听器增益函数的系统，包括：适用于将声压转换为输入信号的传声器、适用于将输出信号转换为已处理的声压的扬声器、互连所述传声器和所述扬声器并适用于根据控制信号将所述输入信号处理为所述输出信号的信号处理装置、及连接到所述传声器和所述信号处理装置的信号分析装置，其中所述信号分析装置包括：具有适用于最大电平和静噪电平检测的第一检测器装置的第一信号通路、具有适用于压缩电平检测的第二检测器装置的第二信号通路、和适用于根据第一和第二检测器装置对所述输入信号的响应产生所述控制信号的控制器装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一信号通路包括适用于将所述输入信号分割为第一多个频带信号的第一滤波器组。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一信号通路包括接收所述第一多个频带信号的具有短起始时间和短释放时间的最大电平检测器，其适用于当所述第一多个频带信号大于最大阈值时，通知所述控制器装置，以使所述控制器装置产生降低所述信号处理装置的增益的所述控制信号。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其中所述第一信号通路包括接收所述第一多个频带信号的具有长起始时间和短释放时间的静噪电平检测器，其适用于当所述第一多个频带信号低于静噪阈值时，通知所述控制器装置，以使所述控制器装置产生降低所述信号处理装置的增益的所述控制信号。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二信号通路包括适用于将所述输入信号分割为第二多个频带信号的第二滤波器组。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第二信号通路包括适用于确定每一个所述频带信号的信号电平的压缩电平检测器，存储用户指令的表格，该表格适用于根据每一个所述频带信号的所述信号电平产生用于所述控制器装置的增益信息信号，以及所述用户指令。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述压缩电平检测器包括用于所述第二多个频带信号中的每一个的可编程起始和释放时间。

8.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一滤波器组包括快速通道宽带滤波器组。

9.根据权利要求5所述的系统，其中所述第二滤波器组包括多通道窄带滤波器组。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号处理装置包括多通道有源滤波器，其适用于将所述输入信号分割为多个频带信号，并适用于根据用户指令独立处理每一个频带信号。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号处理装置包括数字信号处理器。