启用噪声消除的音频系统和调整启用噪声消除的音频系统的目标传递函数的方法技术方案

一种使用环境噪声进行音调性耳鸣治疗的启用噪声消除的音频系统，其包括音频处理器(PROC)和具有可调滤波器函数的至少一个滤波器。耳戴式播放设备(HP)还包括扬声器(SP)和至少一个前馈麦克风(FF_MIC)。音频处理器(PROC)被配置为从前馈麦克风(FF_MIC)接收表示环境噪声的输入信号(Z(s))并确定滤波器传递函数(HF(s))以实现预定的目标传递函数(HT(s))，其中，目标传递函数(HT(s))被配置为在预定频率范围内衰减和/或放大输入信号(Z(s))。滤波器函数根据滤波器传递函数(HF(s))进行调整。滤波器被配置为通过根据滤波器函数对输入信号(Z(s))进行滤波来提供系统输出信号(Y(s))。(Z(s))进行滤波来提供系统输出信号(Y(s))。(Z(s))进行滤波来提供系统输出信号(Y(s))。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】启用噪声消除的音频系统和调整启用噪声消除的音频系统的目标传递函数的方法
[0001]以下公开一般涉及一种启用噪声消除的音频系统和一种用于调整启用噪声消除的音频系统的目标传递函数的方法。
[0002]如今，人们几乎一天24小时都面临着不期望的噪音。尤其是旅客在乘坐火车或地铁期间经常受到高噪声级的负面影响，从而导致注意力集中问题、压力问题和与他人的交流问题。长期接触噪声的可能后果是耳鸣，这是人类在没有声学刺激的情况下对声音的感知。大约10％到15％的成年人患有慢性耳鸣，然而，只有其中大约20％的人就医，因为耳鸣的声音大到足以影响生活质量。大多数耳鸣患者患有慢性主观性耳鸣，经历着由听觉通路故障引起的幻觉噪声源。幻觉噪声能够具有不同类型的音质。音调性耳鸣是最常见的，其常被描述为听起来像“哔”或“哨声”。
[0003]迄今为止，耳鸣没有标准的治疗方法。治疗策略的缺乏是由于对耳鸣的产生机制和维持机制的认知不全面。然而，最近的神经生理学发现表明，耳鸣可能是由适应不良的听觉皮层重组引起的。假定听觉皮层是主要的治疗目标似乎是合理的，因为耳鸣感知出现在这里，并且当耳鸣出现时，听觉皮层可能发生变化。各种研究表明，听觉皮层中的神经元群很可能与耳鸣感知有关，神经元群编码的外部声音与耳鸣声音的声学特性相似。在出现耳鸣的情况下，这些神经元群表现出过度活跃和过度同步，并且神经元兴奋与抑制之间存在不平衡。
[0004]侧向抑制对神经元活动的幅度和同步性的衰减效应能够用于抑制人类听觉皮层中的干扰神经活动。侧向抑制是处理听觉信息的一个关键特征。每个神经元都具有特征频率，并对该特征频率最敏感。神经元被其他神经元包围，使得神经元群一起跨越了一系列特征频率。听觉皮层中的神经元基于所述神经元的特征频率以类似于钢琴琴键的简化方式排列。当神经元受到刺激而兴奋，神经元不仅将所述兴奋传递到更高等级，而且还将抑制横向分布到具有更高或更低特征频率的相邻神经元。
[0005]此外，众所周知，适应不良的可塑性变化通常是可逆的，并且能够通过使用专门和单独定制的听觉输入的频繁刺激在一定程度上重新训练。关于人类皮质可塑性的文献中的示例指示，当训练强度大、且持之以恒，则训练最有效，其效果也更持久。基于上述发现，一种称为“定制的陷波音乐训练”(TMNMT)的治疗方法使用定制的音乐将侧向抑制吸引到涉及音调性耳鸣感知的听觉神经元。
[0006]在聆听定制的音乐信号前，耳鸣患者需要通过心理声学匹配了解他所感知的耳鸣频率。通常，耳科医生会帮助患者找出他或她的个人的耳鸣频率。从音乐信号中去除耳鸣频率周围一个倍频程宽度的频带，这种陷波滤波通常由数字处理器完成，所述处理器将所需的信号处理应用到音乐文件中，生成一个能够使用普通手机、平板电脑、mp3播放器等播放的新版本。用户使用标准耳机在较长时间内持续聆听音乐。通过这样做，与耳鸣频率相比具有更高和更低的特征频率的神经元强烈兴奋，并将抑制过度活跃且最有可能导致耳鸣噪声的神经元群。
[0007]长期研究表明，聆听这种频谱“陷波”的音乐能够显著减少与陷波中心频率相对应
的皮层活动。研究证明，经过12个月的聆听训练(每天通过耳机听1
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2小时)后，目标组的患者所感知的耳鸣响度显著降低。虽然患者能够选择任何他喜欢的音乐文件，但对音乐信号的技术要求会影响TMNMT的效率。所述音乐应该在受影响的耳鸣频率范围内包含相当数量的能量，以便达到神经元的适度兴奋。因为音乐的能量谱通常随着频率的升高而下降，所以耳鸣频率较低的患者更适合TMNMT。需要一种更通用的解决方案，其采用较宽的频率范围，又轻松融入日常生活，以便增加对训练信号的长时间接触。
[0008]本专利技术的目的是提供一种启用噪声消除的音频系统和一种用于调整启用噪声消除的音频系统的目标传递函数的方法，其允许从较宽范围的频率输入生成训练信号并增加可穿戴性。
[0009]所述目的通过独立权利要求的主题来实现。另外的改进和实施例在从属权利要求中描述。
[0010]应当理解，与任何一个实施例相关的下文中描述的任何特征可以单独使用，或与下文所述的其他特征组合使用，并且也可以与任何其他实施例的一个或更多个特征组合使用，或与任何其他实施例的任何组合组合使用，除非明确描述为备选方案。此外，在不脱离所附权利要求所限定的启用噪声消除的音频系统和用于调整启用噪声消除的音频系统的目标传递函数的方法的范围的情况下，也可以采用以下未描述的等效和修改。
[0011]下文涉及一种在启用噪声消除的音频系统的领域中的改进概念。主动噪声消除(ANC)耳机是减少不期望的环境噪音，因此减轻旅行中的压力并有助于保护耳朵免受长期损害的有效方法。该改进概念基于ANC系统，诸如被配置为主动抑制环境噪声的耳机。然而，此外，启用噪声消除的音频系统包括使系统能够使用环境噪声作为基础实现一个或更多个预定的目标传递函数的操作模式。一个可能的应用领域可以是耳鸣治疗，其使用从环境噪声中建立的目标传递函数进行听觉训练刺激。
[0012]在至少一个实施例中，使用环境噪声治疗音调性耳鸣的启用噪声消除的音频系统包括音频处理器和至少一个滤波器。所述至少一个滤波器具有可调滤波器函数。此外，音频系统包括耳戴式播放设备，该耳戴式播放设备还包括扬声器和至少一个前馈麦克风。例如，耳戴式播放设备是耳机或头戴式耳机。音频处理器被配置为播放一个或更多个音频信号并且执行ANC处理。为此，音频处理器可以配备存储器等，从而形成启用噪声消除的音频系统的信号处理部分。信号处理部分可以包括在耳机中，例如包括在耳机的外壳中，或者可以包括在如经由电缆连接到扬声器外壳的加密狗的单独的外壳中。信号处理部分也可以包括在移动设备中，播放设备通过有线或无线的方式连接到该移动设备。
[0013]音频处理器被配置为从前馈麦克风接收输入信号。例如，所述输入信号表示环境噪声。此外，音频处理器被配置为确定滤波器传递函数以实现预定的目标传递函数。目标传递函数被配置为在预定的频率范围内衰减或放大输入信号。预定的目标传递函数可以由启用噪声消除的音频系统的制造商提供并保存在音频处理器的存储器中。然而，一个或更多个目标传递函数也可以由客户提供或修改。在一些实施例中，可以在预定的频率范围内将目标传递函数设置和调整为期望的参数。音频处理器被配置为根据滤波器传递函数来调整滤波器函数。
[0014]在操作期间，启用噪声消除的音频系统接收环境噪声作为来自前馈麦克风的输入信号。根据滤波器传递函数实现目标传递函数。借助于至少一个滤波器对输入信号进行滤
波。实际上，滤波器的滤波器函数通过音频处理器调整的以便实现目标传递函数。结果，输入信号在预定的频率范围内被衰减或放大。这样，根据至少一个滤波器的滤波器函数,通过对输入信号进行滤波来提供系统输出信号。
[0015]所提出的启用噪声消除的音频系统使用环境噪声作为从较宽频率范围输入生成系统输出信号或训练信号的手段。周围的环境噪声能够用作耳鸣治疗的听觉刺激的基础，因此可以使用较宽频率范围。不必使用诸如陷波音乐信号之类的定制的音乐信号来作为系统输出信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用环境噪声进行音调性耳鸣治疗的启用噪声消除的音频系统，其包括：
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音频处理器(PROC)，
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具有可调滤波器函数的至少一个滤波器，以及
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耳戴式播放设备(HP)，其还包括扬声器(SP)和至少一个前馈麦克风(FF_MIC)，其中，所述音频处理器(PROC)被配置为：
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从所述前馈麦克风(FF_MIC)接收表示环境噪声的输入信号(Z(s))，
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确定滤波器传递函数(HF(s))以实现预定的目标传递函数(HT(s))，其中，所述目标传递函数(HT(s))被配置为在预定的频率范围内衰减和/或放大所述输入信号(Z(s))，以及
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根据所述滤波器传递函数(HF(s))调整所述滤波器函数；并且其中，所述滤波器被配置为：
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通过根据所述滤波器函数对所述输入信号(Z(s))进行滤波来提供系统输出信号(Y(s))。2.根据权利要求1所述的启用噪声消除的音频系统，其中：
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所述滤波器包括至少一个陷波，并且其中
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所述预定的目标传递函数(HT(s))被配置为将所述陷波的阻带与待提供给所述音频处理器(PROC)的耳鸣频率相匹配。3.根据权利要求1或2所述的启用噪声消除的音频系统，其中：
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所述音频处理器(PROC)具有在生成所述环境噪声的环境声源(ASS)与暴露于所述扬声器(SP)的耳膜(ED)之间的声学传递函数，并且
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所述音频处理器(PROC)被配置为通过补偿所述声学传递函数来确定所述滤波器传递函数(HF(s))。4.根据权利要求3所述的启用噪声消除的音频系统，其还包括耦合在所述音频处理器(PROC)与所述扬声器(SP)之间的放大器(AMP)，并且其中，所述声学传递函数包括：
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所述前馈麦克风(FF_MIC)的第一声学传递函数(HM(s))，并用H
M
(s)表示，
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所述放大器(AMP)的第二声学传递函数(HA(s))，并用H
A
(s)表示，
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所述扬声器(SP)的第三声学传递函数(HS(s))，并用H
S
(s)表示，
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所述耳戴式播放设备(HP)的第四声学传递函数(HH(s))，并用H
H
(s)表示；并且其中：
‑
用H
F
(s)表示的所述滤波器传递函数(HF(s))被确定为其中，H
T
(s)表示所述目标传递函数(HT(s))。5.根据权利要求4所述的启用噪声消除的音频系统，其还包括位于所述扬声器(SP)附近的反馈噪声麦克风(FB_MIC)，并且其中，所述第四声学传递函数(HH(s))包括由于所述耳戴式播放设备(HP)而产生的被动衰减分量和由于借助于所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)进行主动降噪而产生的主动衰减分量。6.根据权利要求1至5之一所述的启用噪声消除的音频系统，其还包括：
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控制单元(CU)，其被配置为存储一个或更多个预定的目标传递函数(HT(s))；并且其
中：
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所述音频处理器(PROC)包括第一接口(CI)，所述第一接口耦合到所述控制单元(CU)以从所述控制单元(CU)接收所述一个或更多个预定的目标传递函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：