專利名稱：帶有自適應(yīng)反饋補(bǔ)償裝置的助聽器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種助聽器，尤其涉及一種具有反饋消除的助聽器。
背景技術(shù)：
在助聽器中，反饋是眾所周知的問題，并且現(xiàn)有技術(shù)中存在多種用于抑制和消除 反饋的系統(tǒng)。隨著非常小的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)單元的開發(fā)，在諸如聽力儀器之類的微小 裝置中執(zhí)行用于反饋抑制的高級(jí)算法已經(jīng)成為可能，例如參見美國專利US 5，619，580，US 5，680，467 以及 US 6，498，858。上述助聽器中的現(xiàn)有技術(shù)中的用于消除反饋的系統(tǒng)都主要涉及外部反饋的問題， 即，在助聽器的揚(yáng)聲器(常稱作接收器)和麥克風(fēng)之間沿著助聽器設(shè)備外部路徑的聲音傳 輸。這個(gè)問題也被稱為聲學(xué)反饋，例如，在助聽器耳模未與佩戴者的耳朵完全適配時(shí)，或者 在耳模包含例如以通風(fēng)為目的的溝槽或開口的情況下，會(huì)發(fā)生所述聲學(xué)反饋。在這兩個(gè)例 子中，聲音都可能從接收器“泄漏”到麥克風(fēng)，從而引起了反饋。然而，助聽器中的反饋還可能在內(nèi)部發(fā)生，因?yàn)槁曇艨梢詮慕邮掌鹘?jīng)由助聽器外 殼內(nèi)部的路徑傳輸?shù)禁溈孙L(fēng)。這種傳輸可以是空氣傳播的，或者是由助聽器外殼或聽力儀 器內(nèi)的一些部件中的機(jī)械振動(dòng)引起的。在后一情形下，接收器中的振動(dòng)例如經(jīng)由(一個(gè)或 多個(gè))接收器固定件傳輸?shù)街犉鞯钠渌糠?。WO 2005/081584公開了一種能夠補(bǔ)償助聽器外殼內(nèi)的內(nèi)部機(jī)械和/或聲學(xué)反饋 以及外部反饋的助聽器。使用自適應(yīng)濾波器來估計(jì)反饋路徑是眾所周知的。在下文中，將這種方法稱為自 適應(yīng)反饋消除(AFC)或者自適應(yīng)反饋抑制。然而，響應(yīng)于諸如音樂之類的相關(guān)輸入信號(hào)， AFC產(chǎn)生了反饋路徑的偏差估計(jì)。為了減小偏差，已經(jīng)提出了多種方法。傳統(tǒng)的方法包括在前向路徑或者消除路徑 中引入信號(hào)解相關(guān)操作，例如，延遲或者非線性；將探測器信號(hào)添加到接收器輸入端上；以 及例如通過限制式自適應(yīng)或者限帶的自適應(yīng)來控制反饋消除器的自適應(yīng)。美國專利申請公 開文件US 2009/0034768公開了這些已知的用于克服偏差問題的方法中的其中的一種，其 中，為了在某個(gè)頻率區(qū)域?qū)碜喳溈孙L(fēng)的輸入信號(hào)與接收器處的輸出信號(hào)解相關(guān)而使用了 頻移。在下文中，提供了一種用于減少具有自適應(yīng)反饋消除的助聽器中的偏差問題的新 的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因而，提供了一種助聽器，包括麥克風(fēng)，用于將聲音轉(zhuǎn)換成音頻輸入信號(hào)，聽力損失處理器，被配置為依照該助聽器的用戶的聽力損失來處理該音頻輸入信 號(hào)，
接收器，用于將音頻輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出聲音信號(hào)，自適應(yīng)反饋抑制器，被配置為通過對(duì)該助聽器的反饋信號(hào)路徑進(jìn)行建模而生成反 饋抑制信號(hào)，該自適應(yīng)反饋抑制器具有連接到減法器的輸出端，所述減法器，被連接用來從該音頻輸入信號(hào)中減去該反饋抑制信號(hào)，并且將反饋 補(bǔ)償后的音頻信號(hào)輸出到該聽力損失處理器的輸入端，合成器，被配置為基于聲音模型和該音頻輸入信號(hào)生成合成信號(hào)，并且被配置為 在該音頻輸出信號(hào)中包括該合成信號(hào)。以使得合成信號(hào)不與輸入信號(hào)相關(guān)的方式來省測繪那個(gè)該合成信號(hào)，以便該合成 信號(hào)的包含減少了偏差問題。該合成信號(hào)可以在依照用戶的聽力損失對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行處理之前或之后被 包括。該聲音模型在一實(shí)施例中是音頻流的信號(hào)模型。因此，可以將該合成器的輸出端連接到該聽力損失處理器的輸入側(cè)；或者，可以將 該合成器的輸出端連接到該聽力損失處理器的輸出側(cè)。進(jìn)一步地，可以將該合成器的輸入端連接到該聽力損失處理器的輸入側(cè)；或者，可 以將該合成器的輸入端連接到該聽力損失處理器的輸出側(cè)。例如，通過在助聽器的線路中的特定點(diǎn)處和特定頻帶中衰減該音頻信號(hào)，以及將 該合成信號(hào)添加到特定頻帶中的衰減或者移除后的音頻信號(hào)中，例如以所得信號(hào)的振幅基 本保持等于原始未衰減的音頻信號(hào)的方式，該合成信號(hào)可以被包括在助聽器的線路中任何 地方的音頻信號(hào)中。因此，該助聽器可以包含具有用于音頻信號(hào)的輸入端的濾波器，例如， 該輸入端連接到聽力損失處理器的輸入端和輸出端之一，該濾波器在特定頻帶中衰減該濾 波器的輸入信號(hào)。該濾波器進(jìn)一步具有提供衰減后的信號(hào)結(jié)合合成信號(hào)的輸出端。例如， 該濾波器可以結(jié)合加法器。該頻帶是可調(diào)的。在一類似方式中，代替衰減，可以在助聽器的線路中的特定點(diǎn)處和特定頻帶中用 合成信號(hào)來代替該音頻信號(hào)。因此，該濾波器可以被配置為移除特定頻帶中的濾波器輸入 信號(hào)并代之以添加該合成信號(hào)，例如以所得信號(hào)的振幅基本保持等于輸入到濾波器的原始 音頻信號(hào)的方式。例如，反饋振蕩可能僅僅或主要在某個(gè)頻率以上例如在2kHz以上發(fā)生，以便僅在 此頻率以上例如在2kHz以上需要減小偏差。因此，可以保持原始音頻信號(hào)的低頻部分例如 低于2kHz的部分而不做任何修改，同時(shí)可以通過合成信號(hào)來全部或者部分地代替高頻部 分例如高于2kHz的部分，優(yōu)選地以所得信號(hào)的包絡(luò)相較原始未代替的音頻信號(hào)保持基本 不變的方式。該聲音模型可以是基于線性預(yù)測分析的。因此，該合成器可以被配置為執(zhí)行線性 預(yù)測分析。該合成器可以進(jìn)一步的被配置為執(zhí)行線性預(yù)測編碼。線性預(yù)測分析和編碼導(dǎo)致助聽器中改進(jìn)的反饋補(bǔ)償，這是因?yàn)榭赡塬@得更大的增 益以及不用犧牲言語可懂度和聲音質(zhì)量就改進(jìn)了動(dòng)態(tài)性能，尤其對(duì)于聽力損傷的人來說。該合成器可以包含噪聲發(fā)生器，例如白噪聲發(fā)生器或有色噪聲發(fā)生器，該噪聲發(fā) 生器被配置為用于激勵(lì)聲音模型以生成包含合成元音的合成信號(hào)。在現(xiàn)有技術(shù)的線性預(yù)測聲碼器中，用脈沖序列激勵(lì)聲音模型以合成元音。將噪聲發(fā)生器用于合成濁音和清音語音 則簡化了助聽器線路，這是因?yàn)闈嵋艏せ顧z測的需求連同基音估計(jì)一起被清除，從而將該 助聽器線路的負(fù)荷計(jì)算保持在最低限度。該反饋補(bǔ)償器可以進(jìn)一步包含第一模型濾波器，用于基于該聲音模型修正輸入到 反饋補(bǔ)償器的誤差。該反饋補(bǔ)償器可以進(jìn)一步包含第二模型濾波器，用于基于該聲音模型修正輸入 到反饋補(bǔ)償器的信號(hào)。因此實(shí)現(xiàn)了從輸入信號(hào)和輸出信號(hào)中移除該聲音模型(也稱做信 號(hào)模型)，以便僅有白噪聲進(jìn)入自適應(yīng)環(huán)路，其確保了更快的收斂，尤其當(dāng)使用最小均方差 (LMS)自適應(yīng)算法來更新反饋補(bǔ)償器時(shí)。依照本發(fā)明另一方面，提供了一種助聽器，包括
麥克風(fēng)，用于將聲音轉(zhuǎn)換成音頻輸入信號(hào)，聽力損失處理器，被配置為依照該助聽器的用戶的聽力損失來處理該音頻輸入信 號(hào)，接收器，用于將音頻輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出聲音信號(hào)，自適應(yīng)反饋抑制器，被配置為通過對(duì)該助聽器的反饋信號(hào)路徑進(jìn)行建模而生成反 饋抑制信號(hào)，該自適應(yīng)反饋抑制器具有連接到減法器的輸出端，所述減法器，被連接用來從該音頻輸入信號(hào)中減去該反饋抑制信號(hào)，并且將反饋 補(bǔ)償后的音頻信號(hào)輸出到該聽力損失處理器的輸入端，合成器，被配置為基于聲音模型和該音頻輸入信號(hào)的高頻部分生成合成信號(hào)，并 且被配置為在該音頻輸出信號(hào)中包括該合成信號(hào)。依照本發(fā)明第二方面的實(shí)施例，該音頻輸入信號(hào)的高頻部分處于適當(dāng)?shù)念l率 區(qū)域，例如 2kHz-20kHz、或 2kHz_15kHz、或 2kHz_10kHz、或 2kHz_8kHz、或 2kHz_5kHz、或 2kHz-4kHz、或 2kHz_3, 5kHz、或者 1，5kHz_4kHz 間的間隔。


在下文中，通過參考附圖將更加詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中
圖1示出了依照本發(fā)明的助聽器的--實(shí)施例，
圖2示出了依照本發(fā)明的助聽器的--實(shí)施例，
圖3示出了依照本發(fā)明的助聽器的--實(shí)施例，
圖4示出了依照本發(fā)明的助聽器的--實(shí)施例，
圖5示出了依照本發(fā)明的助聽器的--實(shí)施例，
圖6示出了所謂的限帶LPC分析器和合成器，
圖7圖解說明了依照本發(fā)明的助聽器的一優(yōu)選實(shí)施例，以及
圖8圖解說明了依照本發(fā)明的助聽器的另一優(yōu)選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，在下文中，通過參考附圖，將更加徹底地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的 示例性實(shí)施例。然而，可以以不同形式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，并且不應(yīng)將其解釋為限制于在此所提 出的實(shí)施列。相反，提供這些實(shí)施例是為了使得本公開是詳盡且完整的，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員徹底傳達(dá)本發(fā)明的范圍。全文中相同的參考數(shù)字表示相同的元件。因此，關(guān)于對(duì)每個(gè) 附圖的描述，不會(huì)詳細(xì)地描述相同的元件。圖1示出了依照本發(fā)明的助聽器2的一實(shí)施例。圖解說明的助聽器2包括麥克 風(fēng)4，用于將聲音轉(zhuǎn)換成音頻輸入信號(hào)6 ；聽力損失處理器8，被配置為依照助聽器2的用戶 的聽力損失來處理音頻輸入信號(hào)8;接收器10，用于將音頻輸出信號(hào)12轉(zhuǎn)換成輸出聲音信 號(hào)。圖解說明的助聽器2還包括自適應(yīng)反饋抑制器14，被配置為通過對(duì)助聽器2的反饋信 號(hào)路徑進(jìn)行建模(未圖解說明)來生成反饋抑制信號(hào)16，其中自適應(yīng)反饋抑制器14具有連 接到減法器18的輸出端，該減法器18被連接用于從音頻輸入信號(hào)6中減去反饋抑制信號(hào) 16，由此減法器18將反饋補(bǔ)償后的音頻信號(hào)20輸出到聽力損失處理器8的輸入端。助聽 器2還包括合成器22，所述合成器22被配置為基于聲音模型和該音頻輸入信號(hào)生成合成信 號(hào)，并且被配置為在音頻輸出信號(hào)12中包括該合成信號(hào)。該聲音模型可以是AR模型(自 回歸模型)。在依照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，由聽力損失處理器8執(zhí)行的處理是頻率相關(guān) 的，并且該合成器也執(zhí)行頻率相關(guān)的操作。例如，這可以通過僅合成來自聽力損失處理器8 的輸出信號(hào)的高頻部分來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)依照本發(fā)明的助聽器2的可選實(shí)施例，可以互換聽力損失處理器8和合成器 22的放置，以便沿著從麥克風(fēng)4到接收器10的信號(hào)路徑，將合成器22放在聽力損失處理器 8之前。依照助聽器2的一優(yōu)選實(shí)施例，聽力損失處理器8、合成器22、自適應(yīng)反饋抑制器 14和減法器18形成助聽器數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 24的一部分。圖2示出了依照本發(fā)明的助聽器2的一可選實(shí)施例，其中，合成器22的輸入端連 接到聽力損失處理器8的輸出側(cè)，并且合成器22的輸出端經(jīng)由加法器沈連接到聽力損失 處理器8的輸出側(cè)，加法器沈?qū)⒂珊铣善?2生成的合成信號(hào)添加到聽力損失處理器8的 輸出端。圖3示出了依照本發(fā)明的助聽器2的另一可選實(shí)施例，其中，合成器22的輸入端 連接到聽力損失處理器8的輸入側(cè)，并且合成器22的輸出端經(jīng)由加法器沈連接到聽力損 失處理器8的輸出側(cè)，加法器沈?qū)⒑铣善?2的輸出信號(hào)添加到聽力損失處理器8的輸出端。圖2和圖3所示的實(shí)施例同圖1所示的實(shí)施例非常相似。因此，僅僅描述了它們 之間的差別。對(duì)遭受高頻聽力損失的患者的早先的研究已經(jīng)說明，通常反饋在2kHz以上的頻 率處是最常見的。這表明在大多數(shù)情況下僅需在2kHz以上的頻率區(qū)域中減少偏差問題以 改進(jìn)自適應(yīng)反饋抑制的性能。因此，為了解相關(guān)輸入信號(hào)6和輸出信號(hào)12，僅在高頻區(qū)域 中需要該合成信號(hào)，而該信號(hào)的低頻部分可以保持無需更改。因此，可以想出圖2和圖3所 示實(shí)施例的兩個(gè)可替換實(shí)施例，其中，在聽力損失處理器8的輸出端和加法器沈之間的信 號(hào)路徑上插入低通濾波器觀，并且在合成器22的輸出端和加法器沈之間的信號(hào)路徑上插 入高通濾波器30。在圖4和圖5所示的實(shí)施例中圖解說明了上述情形?？蛇x地，濾波器觀 可以是一個(gè)僅僅一定程度上使聽力損失處理器8的輸出信號(hào)的高頻部分衰減的濾波器。類 似地，在一可選實(shí)施例中，濾波器30可以是一個(gè)僅僅一定程度上使來自合成器22的合成輸出信號(hào)的低頻部分衰減的濾波器。在一實(shí)施例中，可以將濾波器28和30的渡越(crossover)頻率或截止頻率設(shè)置 為缺省值，例如處于1. 5kHz-5kHz的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為1. 5kHz到4kHz之間的某處，例如， 1. 5kHz、1. 6kHz、1. 8kHz,2kHz,2. 5kHz,3kHz,3. 5kHz 或 4kHz 這些值中的任意一個(gè)值。然而 在一可選實(shí)施例中，可以將濾波器28和30的渡越頻率或截止頻率選擇為5kHz-20kHz的范 圍內(nèi)的某處?？蛇x地，可以基于在將助聽器2適配到用戶期間的適配情況，以及基于在將助聽 器2適配到特定用戶期間的反饋路徑的測量，來選擇或者決定濾波器觀和30的截止頻率 或渡越頻率。還可以依據(jù)助聽器2的用戶的聽力損失的測量或估計(jì)來選擇濾波器觀和30 的截止頻率或渡越頻率。然而在一可選實(shí)施例中，濾波器觀和30的渡越頻率或截止頻率 是可調(diào)的?？蛇x地，通過使用低通濾波器28和高通濾波器30，來自聽力損失處理器8的輸出 信號(hào)可在所選頻帶內(nèi)由來自合成器22的合成信號(hào)來代替，在所選頻帶中，助聽器2對(duì)反饋 最敏感。這個(gè)例如可以通過使用濾波器組的適當(dāng)排列來完成。在優(yōu)選實(shí)施例的下列詳細(xì)描述中，可以基于使用線性預(yù)測編碼(LPC)以估計(jì)信號(hào) 模型和合成輸出聲音來進(jìn)行該描述。該LPC技術(shù)是基于自回歸(AR)建模的，實(shí)際上其非常 精確地對(duì)語音信號(hào)的生成建模。依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提出的算法可以分解為以下4部 分1)LPC分析器該級(jí)估計(jì)信號(hào)的參數(shù)模型，2)LPC合成器這里通過使用導(dǎo)出模型濾除白 噪聲來生成合成信號(hào)，3)混合器，其將原始信號(hào)和合成復(fù)本結(jié)合起來，以及4)自適應(yīng)反饋 抑制器14，其使用輸出信號(hào)(原始+合成)來估計(jì)反饋路徑(然而，應(yīng)了解的是，可選地，可 以將輸入信號(hào)分成多個(gè)帶，然后在這些帶中的一個(gè)或多個(gè)帶上運(yùn)行LPC分析器)。所提出 的方案基本上由信號(hào)合成和反饋路徑自適應(yīng)這兩部分組成。下面將先描述信號(hào)合成，然后 將描述依照本發(fā)明的助聽器2的一優(yōu)選實(shí)施例，其中，反饋路徑自適應(yīng)方案利用外部信號(hào) 模型，并且然后將描述依照本發(fā)明的助聽器2的一可選實(shí)施例，其中，該自適應(yīng)是基于內(nèi)部 LPC信號(hào)模型(聲音模型)的。圖6中示出了所謂的限帶LPC分析器和合成器(BLPCAS)32。圖解說明的BLPCAS 32只是合成器22的詳細(xì)實(shí)施例，其中結(jié)合了帶通濾波器。因此，緩和了對(duì)圖4和圖5中所 示的輔助濾波器28和30的需求。線性預(yù)測編碼基于將感興趣的信號(hào)建模成全極點(diǎn)信號(hào)。由下列差分等式來生成全 極點(diǎn)信號(hào)
權(quán)利要求
1.一種助聽器，包括麥克風(fēng)，用于將聲音轉(zhuǎn)換成音頻輸入信號(hào)，聽力損失處理器，被配置為依照所述助聽器的用戶的聽力損失來處理所述音頻輸入信號(hào)，接收器，用于將音頻輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出聲音信號(hào)，自適應(yīng)反饋抑制器，被配置為通過對(duì)所述助聽器的反饋信號(hào)路徑進(jìn)行建模來生成反饋 抑制信號(hào)，所述自適應(yīng)反饋抑制器具有連接到減法器的輸出端，所述減法器，被連接用來從所述音頻輸入信號(hào)中減去所述反饋抑制信號(hào)，并且將反饋 補(bǔ)償后的音頻信號(hào)輸出到所述聽力損失處理器的輸入端，合成器，被配置為基于聲音模型和所述音頻輸入信號(hào)生成合成信號(hào)，并且被配置為在 所述音頻輸出信號(hào)中包括所述合成信號(hào)。
2.依照權(quán)利要求1所述的助聽器，其中，所述合成器的輸入端連接到所述聽力損失處 理器的輸入側(cè)。
3.依照權(quán)利要求1或2所述的助聽器，其中，所述合成器的輸出端連接到所述聽力損失 處理器的輸入側(cè)。
4.依照權(quán)利要求1所述的助聽器，其中，所述合成器的輸入端連接到所述聽力損失處 理器的輸出側(cè)。
5.依照權(quán)利要求2或4所述的助聽器，其中，所述合成器的輸出端連接到所述聽力損失 處理器的輸出側(cè)。
6.依照前述任一權(quán)利要求所述的助聽器，進(jìn)一步包括帶有輸入端和輸出端的濾波器， 所述濾波器的輸入端連接到所述聽力損失處理器的輸入端和輸出端之一、用以衰減頻帶中 的濾波器輸入信號(hào)，并且所述濾波器的輸出端在與合成器的輸入端相連的濾波器的輸出端 處提供衰減后的信號(hào)、用以與所述合成信號(hào)相結(jié)合。
7.依照權(quán)利要求6所述的助聽器，其中，所述濾波器被配置為移除所述頻帶中的濾波 器輸入信號(hào)。
8.依照前述任一權(quán)利要求所述的助聽器，其中，所述合成器被配置為執(zhí)行線性預(yù)測分析。
9.依照權(quán)利要求8所述的助聽器，其中，所述合成器進(jìn)一步被配置為執(zhí)行線性預(yù)測編碼。
10.依照權(quán)利要求8或9所述的助聽器，其中，所述合成器包括噪聲發(fā)生器，所述噪聲發(fā) 生器被配置為激勵(lì)聲音模型、用以生成包含合成元音的合成信號(hào)。
11.依照權(quán)利要求10所述的助聽器，其中，所述噪聲發(fā)生器是白噪聲發(fā)生器或者有色 噪聲發(fā)生器。
12.依照前述任一權(quán)利要求所述的助聽器，其中，所述反饋補(bǔ)償器進(jìn)一步包括第一模型 濾波器，用于基于所述聲音模型修正輸入到反饋補(bǔ)償器的誤差。
13.依照前述任一權(quán)利要求所述的助聽器，其中，所述反饋補(bǔ)償器進(jìn)一步包括第二模型 濾波器，用于基于所述聲音模型修正輸入到反饋補(bǔ)償器的信號(hào)。
14.依照權(quán)利要求6、或者權(quán)利要求7-13的任一項(xiàng)結(jié)合權(quán)利要求6所述的助聽器，其 中，所述頻帶是可調(diào)的。
15.依照權(quán)利要求1所述的助聽器，其中，所述合成器配置為基于聲音模型以及僅所述 音頻輸入信號(hào)的高頻部分來生成合成信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有自適應(yīng)反饋補(bǔ)償裝置的助聽器，包括麥克風(fēng)，用于將聲音轉(zhuǎn)換成音頻輸入信號(hào)；聽力損失處理器，被配置為依照該助聽器的用戶的聽力損失來處理該音頻輸入信號(hào)；接收器，用于將音頻輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出聲音信號(hào)；自適應(yīng)反饋抑制器，被配置為通過對(duì)該助聽器的反饋信號(hào)路徑進(jìn)行建模而生成反饋抑制信號(hào)，該自適應(yīng)反饋抑制器具有連接到減法器的輸出端，該減法器被連接用來從該音頻輸入信號(hào)中減去該反饋抑制信號(hào)，并且將反饋補(bǔ)償后的音頻信號(hào)輸出到該聽力損失處理器的輸入端；以及，合成器，被配置為基于聲音模型和該音頻輸入信號(hào)生成合成信號(hào)，并且被配置為在該音頻輸出信號(hào)中包括該合成信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R3/00GK102118675SQ20101053532
公開日2011年7月6日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者卡爾-弗雷德里克·約翰·格蘭, 馬桂林 申請人:Gn瑞聲達(dá)A/S