配置成定位声源的双耳听力系统技术方案

本申请公开了配置成定位声源的双耳听力系统，包括左和右听力装置；第一收发器单元，配置成接收目标信号的无线传输的版本并提供实质上无噪声的目标信号；连接到所述至少一左输入变换器、所述至少一右输入变换器、及所述无线收发器单元的信号处理单元，所述信号处理单元配置成用于基于下述条件估计目标声音信号相对于用户的到达方向：在传声器m由用户佩戴时，通过从目标声源到传声器m的声传播通道在传声器Mm(m＝left,right)处接收的声音信号rm的信号模型；最大似然框架；按从头部一侧的传声器到头部另一侧的传声器的随方向而变的声学传递函数的形式表示用户的头部和躯干的随方向而变的滤波效应的相对传递函数。

A double ear hearing system configured as a sound source

Binaural hearing system is disclosed configured to locate the sound source, including the left and right hearing device; the first transceiver unit, wireless transmission version is configured to receive the target signal and provide target signal substantially without noise; connected to the at least one left input converter, wherein at least one right input signal processing unit converter, and the wireless transceiver unit, the signal processing unit is configured for the following conditions to estimate the target sound signal relative to the user's direction of arrival based on M: when the microphone is worn by the user, through the standard sound source from the eye to the microphone M sound propagation channel in microphone Mm (M = left, right) the signal model of sound signals received at RM; the maximum likelihood framework; the transfer function according to the other side of the microphone from the head side of the microphone to the head varies with the direction of the acoustic shape The relative transfer function of the filter effect that represents the direction of the head and trunk of a user.

【技术实现步骤摘要】
配置成定位声源的双耳听力系统
本申请涉及听力装置领域，尤其涉及配置成定位声源的双耳听力系统。
技术介绍
受损听力的定位提示经常退化(由于下降的听觉能力以及由于听力受损者佩戴的助听器的配置)，这意味着判断给定声音是从哪个方向接收的能力的退化。这是恼人的并且可能是危险的，例如在交通中。人类的声音定位与声音到人的两耳处的到达时间、衰减等的差异有关，并且例如取决于声源的方向和距离，耳朵的构造和大小等。
技术实现思路
本专利技术涉及相对于助听器用户的助听器(或其鼻子)估计到一个或多个感兴趣声源的方向的问题。假定目标声源处于相对于助听器用户的前半平面中。我们假定目标声源配备有无线传输能力及目标声音经该无线链路传给助听器用户的助听器。因此，助听器系统经其传声器声学地接收目标声音，及经电磁传输通道(或其它无线传输选择)无线地接收目标声音。我们还假定用户佩戴两个助听器，及这些助听器能够(如无线)交换信息如传声器信号。假定i)接收到的声学信号由目标声音和可能的背景噪声组成；和ii)无线目标声音信号，其由于无线传声器靠近目标声源而(实质上)无噪声，本专利技术的目标在于估计目标声源相对于助听器系统的到达方向(DOA)。在本说明书中(无线传播的目标信号)，术语“无噪声”意为“实质上无噪声”或者“包括比声学传播的目标声音小的噪声”。目标声源例如可包括人的话音，或直接来自人的嘴巴或经扬声器呈现。目标声源的拾取及无线传给助听器例如可实施为连到或位于目标声源附近的无线传声器，例如位于有噪声环境(如鸡尾酒会、车厢中、机舱中等)中的对话伙伴身上，或者位于“讲演厅情形”下的讲课者身上，等等。目标声源还可包括现场播放或经一个或多个扬声器呈现的音乐或其它声音。目标声源也可以是具有无线传输能力的通信装置，例如包括发射器的收音机/电视机，其将声音信号无线传给助听器。由于下述几个目的，估计到目标声源的方向(和/或目标声源的位置)是有利的：1)目标声源可被“双耳化”，即双耳地进行处理并呈现给助听器用户(具有正确的空间)，这样，无线信号将听上去就像源自正确的空间位置一样；2)助听器系统中的降噪算法可适应该已知目标声源在已知位置的存在；3)向助听器用户可视(或通过其它手段)反馈如经便携式计算机反馈无线传声器的位置，或为简单的信息或为用户界面的一部分，其中助听器用户可控制多个不同无线声源的出现(音量等)。我们的未决欧洲专利申请(2014年10月21日申请的题为“Hearingsystem”的申请14189708.2，公开号为EP3013070A2)及未决欧洲专利申请(2015年10月12日申请的题为“Ahearingdeviceandahearingsystemconfiguredtolocalizeasoundsource”的申请EP15189339.3)也涉及助听器中的声源定位话题。然而，与这些公开文献相比较，本专利技术的不同之处在于其对于大量不同声学情形(背景噪声类型、电平、混响等)及在助听器友好的存储器和计算复杂性方面表现更好。本专利技术的目标是估计目标声源相对于佩戴包括位于用户左和右耳处的输入变换器(如传声器)的助听器系统的用户的方向和/或位置。为估计目标声源的位置和/或方向，关于到达助听器系统的输入变换器(如传声器)的信号及关于它们从发射目标源到输入变换器(如传声器)的传播，进行一些假设。在下面，简要地概述这些假设。信号模型假定下面形式的信号模型：rm(n)＝s(n)*hm(n,θ)+vm(n),(m＝{left,right}或{1,2})我们在短时傅里叶变换域中运行，这使所有涉及的量均能被写为频率指数k、时间(帧)指数l和到达方向(角度)θ的函数(参见下面的等式(1)–(3))。最大似然框架总体目标是使用最大似然框架估计到达方向θ。为此，假定(复值)噪声DFT系数遵循高斯分布(参见下面的等式(4))。假定有噪声DFT系数跨频率k统计上独立使能表达给定帧(具有指数l)的似然函数L(参见下面的等式(5))。舍弃L表达式中与θ无关的项及基于似然值的对数而不是似然值本身运算，可得到最大似然函数L的简化表达式(参见下面的等式(6))。最大似然框架例如可包括一个或多个(如全部)下述项的定义或估计：A、信号模型(例如参见下面的等式(1))；B、声传播通道，包括头部模型；C、随信号模型和声传播通道而变的似然函数(例如参见下面的等式(5)或(6))；D、找到使似然函数最大化的解(例如参见下面的等式(38))。相对传递函数所提出的方法使用至少两个输入变换器(例如在下面例示为助听器传声器)，助听器用户的每一耳朵上/处各一个(假定助听器可例如无线交换信息)。众所周知，头部的存在在声音到达传声器之前影响声音，取决于声音方向。所提出的方法例如不同于现有方法之处在于其考虑了头部的存在。在所提出的方法中，头部的随方向而变的滤波效应通过相对传递函数(RTF)表示，即从头部一侧的传声器到头部另一侧的传声器的(随方向而变的)声学传递函数。对于特定频率和到达方向，相对传递函数为复值量，记为Ψms(k,θ)(参见下面的等式(13))。该复数的量值(按[dB]表达)称为耳间电平差，而自变数称为耳间相位差。提出的DoA估计器假定在离线测量程序中，例如在使用安装在头部-躯干模拟器(HATS)上的助听器的录音室中，针对相应的频率k和方向θ测量RTF。实测RTFΨms(k,θ)例如保存在助听器中(或者可由助听器得到)。所提出的估计器的基本想法是对于给定的有噪声信号观测，在似然函数的表达式中评估所有可能的RTF值Ψms(k,θ)(参见下面的等式(6))。导致最大值的特定RTF则为最大似然估计量，及与该DoA相关联的方向为感兴趣的量。为有效率地在似然函数中评估所有可能的RTF值，将所保存的RTF值Ψms(k,θ)分为两组。一组针对[-90°–0°]的θ范围(即RTF表示在左前半平面中的目标声源方向)，及另一组针对[0°-90°]的θ范围，其表示在右前半平面中的声源。因而，我们可描述在第一组即[-90°–0°]的θ范围评估RTF值的程序。对于左前半平面中的特定θ，将从目标位置到左耳助听器中的传声器的声学传递函数近似为衰减和延迟(即假定与频率无关)。使用该假设，似然函数可写为下面的等式(34)(其使用下面的等式(32)和(33))。很重要地应注意到，下面的等式(34)中的分子对于评估的θ在Dleft项中具有逆离散傅里叶变换(IDFT)的形式。因此，计算IDFT，下面的等式(34)可针对Dleft的许多不同的可能性进行有效率地评估，及确定和保存Dleft的最大值(仍然针对特定θ)。对于左前范围[-90°–0°]中的每一θ，重复该程序。对于右前半平面中的θ，即[0°-90°]的θ范围，可遵循类似的方法。对于这些θ值，下面的等式(35)使用IDFT有效率地评估。最后，导致最大L(跨表达式(34)和(35)，即下面的等式(38))的θ值被选择为该特定时间帧的DoA估计量。助听器系统一方面，提供适于佩戴在用户头部之处或之上的助听器系统。左听力装置包括至少一左输入变换器(Mleft)，用于将接收的声音信号转换为电输入信号(rleft)，输入声音包括来自目标声源的目标声音信号与至少一左输入变换器的位置处的可能附加噪声声音信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种助听器系统，包括适于佩戴在用户的左和右耳处的左和右听力装置，‑所述左听力装置包括至少一左输入变换器(Mleft)，用于将接收的声音信号转换为电输入信号(rleft)，输入声音包括来自目标声源的目标声音信号与至少一左输入变换器的位置处的可能附加噪声声音信号的混合；‑所述右听力装置包括至少一右输入变换器(Mright)，用于将接收的声音信号转换为电输入信号(rright)，输入声音包括来自目标声源的目标声音信号与至少一右输入变换器的位置处的可能附加噪声声音信号的混合；所述助听器系统还包括：‑第一收发器单元，配置成接收目标信号的无线传输的版本并提供实质上无噪声的目标信号；‑连接到所述至少一左输入变换器、所述至少一右输入变换器、及所述无线收发器单元的信号处理单元，‑‑所述信号处理单元配置成用于基于下述条件估计目标声音信号相对于用户的到达方向：‑‑‑在传声器m由用户佩戴时，通过从目标声源到传声器m的声传播通道在传声器Mm(m＝left,right)处接收的声音信号rm的信号模型；‑‑‑最大似然框架；‑‑‑按从头部一侧的传声器到头部另一侧的传声器的随方向而变的声学传递函数的形式表示用户的头部和躯干的随方向而变的滤波效应的相对传递函数。...

【技术特征摘要】
2016.08.05 EP 16182987.41.一种助听器系统，包括适于佩戴在用户的左和右耳处的左和右听力装置，-所述左听力装置包括至少一左输入变换器(Mleft)，用于将接收的声音信号转换为电输入信号(rleft)，输入声音包括来自目标声源的目标声音信号与至少一左输入变换器的位置处的可能附加噪声声音信号的混合；-所述右听力装置包括至少一右输入变换器(Mright)，用于将接收的声音信号转换为电输入信号(rright)，输入声音包括来自目标声源的目标声音信号与至少一右输入变换器的位置处的可能附加噪声声音信号的混合；所述助听器系统还包括：-第一收发器单元，配置成接收目标信号的无线传输的版本并提供实质上无噪声的目标信号；-连接到所述至少一左输入变换器、所述至少一右输入变换器、及所述无线收发器单元的信号处理单元，--所述信号处理单元配置成用于基于下述条件估计目标声音信号相对于用户的到达方向：---在传声器m由用户佩戴时，通过从目标声源到传声器m的声传播通道在传声器Mm(m＝left,right)处接收的声音信号rm的信号模型；---最大似然框架；---按从头部一侧的传声器到头部另一侧的传声器的随方向而变的声学传递函数的形式表示用户的头部和躯干的随方向而变的滤波效应的相对传递函数。2.根据权利要求1所述的助听器系统，配置成使得信号处理单元有权使用相对于用户的不同方向θ的相对传递函数Ψms的数据库。3.根据权利要求2所述的助听器系统，其中所述相对传递函数Ψms的数据库保存在所述助听器系统的存储器中。4.根据权利要求1所述的助听器系统，其中所述信号模型由下面的表达式给出：rm(n)＝s(n)*hm(n,θ)+vm(n),(m＝{left,right}或{1,2})其中s为目标声源发出的实质上无噪声的目标信号，hm为目标声源和传声器m之间的声学通道脉冲响应，及vm为附加噪声分量，θ为目标声源相对于由用户和/或由用户耳朵处的第一和第二听力装置的位置确定的参考方向的到达方向的角度，n为离散时间指数，及*为卷积算子。5.根据权利要求1所述的助听器系统，配置成使得左和右听力装置及信号处理单元位于三个物理上分开的装置中或者由三个物理上分开的装置构成。6.根据权利要求1所述的助听器系统，配置成使得左和右听力装置中的每一个包括信号处理单元，及使得信...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·法玛妮，M·S·佩德森，J·詹森，
申请(专利权)人：奥迪康有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK