CN103118321A - 适于实时通信从而在音频流中提供空间信息的听音*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了适于实时通信从而在音频流中提供空间信息的听音***，包括第一和第二听音装置，所述听音***适于接收包括音频源的目标信号的无线传输的信号及包括由从音频源到第一和第二听音装置的相应第一和第二声传播通路修改的目标信号的声传播的信号，第一和第二听音装置中的每一个包括对准单元，用于使第一和第二流传输的目标音频信号分别在第一和第二听音装置中与第一和第二传播的电信号对准，以分别在第一和第二听音装置中提供第一和第二对准的流传输的目标音频信号。本发明使能向流传输给一对听音装置的音频信号提供空间信息。本发明可用在包括音频信号同时声传播及无线传输给音频接收装置的应用中。

Description

适于实时通信从而在音频流中提供空间信息的听音***
技术领域
本申请涉及在将音频信号无线（电磁）传播给双耳听音***的听音装置时增强用户对音频信号的感知的方法。本申请尤其涉及佩戴双耳听音***的人对声源定位的感知。
本申请还涉及方法及音频处理***。本申请还涉及包括处理器和程序代码的数据处理***，程序代码使得处理器执行本发明方法的至少部分步骤，及涉及保存程序代码的计算机可读介质。
本发明例如可用在将音频信号同时声传播和无线传给音频接收装置的应用中，例如用在助听器、耳机、耳塞、有源耳朵保护***、安全***、教室放大***等中。
背景技术
到佩戴听音装置的人的音频流在一些情形下与具有物理位置的装置（如电视机）有关，其中流传输的音频也通过声学方式呈现（例如通过电视机中的扬声器）。然而，当人接收无线传输的音频信号时，没有与人相对于音频信号源自其的音频源的物理位置有关的方向提示（cue）传给该人。
WO 2010/133246A1总体上涉及听音***中的信号增强。该发明的实施例涉及处理声传播的和无线传输的音频信号之间的时延差。该发明的实施例涉及处理音频信号，音频信号伴随将由观看者同时感知的、人或场景的视频图像或真实（“现场”）图像。想法是，除了声传播的音频信号之外，还将音频信号从音频源如电视机或有线或无线传声器（流）传输给音频接收器如助听器。
WO 2011/015675A2涉及用于提供助听***的***，用于将无线RF音频信号从至少一音频信号源传给用户的耳级接收器，其中目标在于实现接近自然的听觉效果。在实施例中，传输单元的成角定位通过使用关于右耳和左耳接收器单元的相应传输单元测量RF信号的到达时间及另外测量讲话者话音产生的声音的到达时间进行估计。
发明内容
在如图1-3中所示的实时通信场合，希望将包括表明讲话者相对于音频传输装置的空间方向的提示的流传输的音频呈现给听者，以保持关于音频源和听者的相对位置的正常方向信息。
本申请的目标在于提供用于将空间信息提供给流传输给双耳听音***的一对听音装置的音频信号的方案。
因而，当听者绕着走或转动头部时，希望在所呈现的流中提供音频传输装置的相对空间位置。这些空间提示可有利地在***的特殊模式下用于用户，例如可由用户选择，或根据当前声环境自动选择。
还希望以使听力受损人员的理解容易及使更容易与附近的人同时会话的方式呈现音频流。
本申请的目标由所附权利要求限定的及下面描述的发明实现。
双耳听音***
在本申请的一方面，本申请的目标由包括适于分别位于用户左耳和右耳之处或之中的第一和第二听音装置的双耳听音***实现，双耳听音***适于接收a）包括音频源的目标信号的无线传输的信号；及b）由从音频源分别到第一和第二听音装置的相应第一和第二声传播通路修改的、包括目标信号的声传播的信号，第一和第二听音装置中的每一个包括输入变换器，用于将所接收的传播的第一和第二声信号分别在第一和第二听音装置中转换为第一和第二传播的电信号，每一所接收的传播的声信号包括目标信号及可能包括来自环境的其它声音；第一和第二听音装置中的每一个包括无线接收器，用于接收无线传输的信号及用于分别在第一和第二听音装置中从无线接收的信号取回包括目标音频信号的第一和第二流传输的目标音频信号；第一和第二听音装置中的每一个包括对准单元，用于使第一和第二流传输的目标音频信号分别在第一和第二听音装置中与第一和第二传播的电信号对准，以分别在第一和第二听音装置中提供第一和第二对准的流传输的目标音频信号。
本发明的优点在于其向无线传输的音频信号提供空间提示。
在本说明书中，与流传输的目标音频信号和传播的电信号有关的术语“对准”意为“时间对准”，对准的目标在于第一和第二听音装置处的声传播的信号之间的到达时间差(ΔTac=Tac,1-Tac,2)在第一和第二听音装置中（同时）接收的流传输的目标音频信号呈现给用户之前传给流传输的目标音频信号。
如果在两只耳朵/两个听音装置处无线传输的信号在声传播的信号之前“到达”（如图3b中所示），仅需要在两个听音装置中适当地延迟无线接收的信号（即不必在两个听音装置之间交换信息）以提供空间提示（左和右听音装置中的时延分别为(Tac,left-Tradio)和(Tac,right-Tradio)，如果需要，可能在两个听音装置中具有额外的同一预定时延(ΔTex)）。在本说明书中，术语“到达”意为“提供为听音装置中的（相当的）电信号”。
在实施例中，第一和第二听音装置的对准单元适于决定无线传输的信号是否在声传播的信号之前“到达”，称为WLbAC准则。在实施例中，第一和第二听音装置适于交换关于WLbAC准则是否在相应听音装置中得以满足的信息。在实施例中，如果WLbAC准则在两个装置中均得以满足，第一和第二听音装置适于独立运行。从而第一和第二听音装置之间的数据交换可最小化到WLbAC准则在两个听音装置中不被同时满足的情形。
在实施例中，第一和第二听音装置的对准单元适于将相应的对准的流传输的目标音频信号提供为输出信号。在实施例中，第一和第二听音装置的对准单元适于将相应的传播的电信号提供为输出信号。
在实施例中，双耳听音***的听音装置（如第一和第二听音装置）包括用于将输出信号呈现给用户的输出变换器，例如将对准的流传输的目标音频信号或源自其的信号（如进一步处理后的版本）呈现给用户。在实施例中，听音装置包括用于将电信号转换为用户感知为声信号的刺激的输出变换器。在实施例中，输出变换器包括多个耳蜗植入电极或骨导式听力装置的振动器。在实施例中，输出变换器包括用于将刺激作为声信号提供给用户的接收器（扬声器）。
在实施例中，双耳听音***的第一和第二听音装置包括存储器，用户（或标准用户）的头部相关传递函数（HRTF）的模型保存在该存储器中。在实施例中，头部相关传递函数在对准的流传输的目标音频信号或源自其的信号呈现给用户之前应用于这些信号。这具有将随频率而变的空间提示添加到无线接收的音频信号的优点。
在实施例中，双耳听音***的第一和第二听音装置包括用于将传播的电信号和对准的流传输的目标音频信号中的任一个选择为输出信号的选择器单元。
在实施例中，双耳听音***的第一和第二听音装置包括用于混合传播的电信号和对准的流传输的目标音频信号并将混合的对准的信号提供为输出信号的混合单元。在实施例中，对准的流传输的目标音频信号与传播的电信号的衰减后的版本混合（例如相加）。这具有将将房间环境在流传输的目标音频信号呈现给用户之前添加到该信号的优点。
所需的到达方向（DOA）信息可使用到左和右耳的声通路之间的时延差获得。在图1-3中所示的情形下，DOA估计问题变得非常简单，因为两个听力仪器均有权使用无线电通路发送的公共参考信号（源）。因而，DOA参数通过将来自无线电通路的信号与来自两个HI中的声通路的信号关联、得到两个双路时延差、之后减去这两个数字而获得。应强调的是，（无线电通路）有权使用源信号使得DOA估计在回响环境和多个讲话人的环境中均非常鲁棒（不是盲DOA问题）。流传输的音频信号优选还应与来自声输入的信号时间同步。
优选地，无线接收的信号的呈现在第一（如左）和第二（如右）听音装置中同步（优选具有少于10μs的静态计时偏移）。约100μs的计时偏移对应于10度空间偏移（0度为正前方），及约700μs的计时偏移对应于90度的空间偏移（在水平面中）。换言之，优选第一和第二听音装置的时钟同步，使得第一和第二听音装置中确定的、流传输的目标音频信号和传播的电信号之间的时延差(分别为ΔTleft=Tac,left–Tradio和ΔTright=Tac,right–Tradio)具有同样的绝对基础时钟（例如，第一和第二听音装置中的Tradio对应于同一时间点，如无线电时间信号（例如DCF77或MSF或来自移动电话的时间信号）确定的时间点，或两个听音装置之间经其间的连接建立的同步时钟）。
优选地，第一和第二听音装置中的每一个适于确定第一、第二流传输的目标音频信号分别与第一、第二传播的电信号的到达时间之间的时延。在实施例中，时延差在相应听音装置的对准单元中确定。
在实施例中，第一和第二听音装置中的时延差基于子频带分析在频域确定。从而准确度得以很大提高（例如参见[Wang et al.,2006]或US 2009/052703A1）。在时域，数字信号x(n-k)表示信号x(n)在k时刻的时延，其中n为时间指数。在频域，前述时延表示为X(ω)e-jωk，其中X(ω)为x(n)的傅里叶变换及ω为角频率(2πf)。在实施例中，时延差使用交叉相关算法确定，其中时延可确定为两个信号x和y之间的交叉相关Rxy的最大时期。
在实施例中，双耳听音***适于在第一和第二听音装置之间建立（耳间）通信链路以使得信息（如控制和状态信号（如传播的信号和流传输的信号之间的滞后信息），可能及音频信号）可在其间进行交换或从一听音装置转发给另一听音装置。在实施例中，时延差在一个或多个预定的、预期将出现方向提示的频率范围（关键频带）中确定。从而可简化计算。在实施例中，耳间时延（ITD）在每一关键频带内确定。
在实施例中，双耳听音***还包括辅助装置。在实施例中，该***适于在听音装置之一（或两个）和辅助装置之间建立通信链路以使得信息（如控制和状态信号，可能及音频信号）可在其间进行交换或从其中之一转发给另一个。在实施例中，辅助装置用作无线传输的信号的发射器和双耳听音***的听音装置之间的中间装置，在该情形下，辅助装置适于接收包括目标信号的无线传输的信号并将其（或至少流传输的目标音频信号）传给或转播给第一和第二听音装置。
在实施例中，第一和第二听音装置包括用于从相应另一听音装置和/或从辅助装置接收无线传输的信号的天线和收发器电路（辅助装置不同于传输包括目标音频信号的信号的装置）。在实施例中，听音装置适于从来自双耳听音***的另一听音装置或来自辅助装置的无线接收的信号取回音频信号、控制信号、信息信号和听音装置的处理参数中的一个或多个。
在实施例中，辅助装置包括音频网关设备，其适于接收多个音频信号（如从娱乐装置例如电视机或音乐播放器、电话装置例如移动电话、或计算机例如PC）并适于使用户能选择和/或组合所接收的音频信号（或信号组合）中的适当信号以传给听音装置。在实施例中，辅助装置包括用于控制双耳听音***的听音装置的遥控器。
在实施例中，听音装置和/或辅助装置为便携式装置，例如包括本地能源如电池例如可再充电电池的装置。
在实施例中，听音装置适于处理输入音频信号以向用户提供增强的输出信号。在实施例中，听音装置适于提供随频率而变的增益以补偿用户的听力损失。在实施例中，听音装置包括用于处理输入信号并提供增强的输出信号的信号处理单元。在实施例中，听音装置包括助听器、耳机、耳麦、有源耳朵保护***或其组合。数字助听器的各个方面在[Schaub;2008]中描述。
在实施例中，听音装置的输入变换器包括适于分离佩戴听音装置的用户的局部环境中的两个以上声源的定向传声器***。在实施例中，定向***适于检测（如自适应检测）声输入信号的特定部分源自哪一方向。这可以多种不同的方式实现，例如US 5,473,701、WO 99/09786A1或EP 2088802A1中描述的方式。
在实施例中，听音装置包括用于衰减进入佩戴听音装置的用户的耳道的声传播的声音的元件（例如通过听音装置和耳道壁之间的孔或其它开口）。声传播的声音可通过机械装置而被阻止到达用户的耳鼓（或至少在到达用户耳鼓之前衰减）。作为备选，有源电子装置可用于该目的（例如参见WO2005/052911A1）。
在实施例中，第一和第二听音装置（和/或辅助装置）的无线接收器中的每一个包括用于接收无线传输的信号的天线和收发器电路。在实施例中，听音装置（和/或辅助装置）包括用于解调无线接收的信号以从无线接收的信号取回流传输的目标音频信号的解调电路。在实施例中，听音装置（和/或辅助装置）还适于取回例如用于设置运行参数（如音量）的控制信号、信息信号（如时延差）、和/或听音装置的处理参数。
总的来说，发射目标（音频）信号的发射器和听音装置的接收器（和/或辅助装置，和/或第一和第二听音装置之间，和/或辅助装置和听音装置之间）建立的无线链路可以是任何类型。在实施例中，无线链路为基于近场通信的链路，例如基于***的发射器和接收器部分的天线线圈之间的感应耦合的感应链路。在另一实施例中，无线链路基于远场电磁辐射。在实施例中，无线链路包括从传输目标（音频）信号的发射器到中间装置的第一无线链路和从中间装置到双耳听音***的听音装置之一或两个的第二无线链路。在实施例中，第一和第二无线链路分别基于不同的方案，例如分别基于远场和近场通信。在实施例中，经无线链路的通信根据特定调制方案进行安排，例如模拟调制方案，如FM（调频）或AM（调幅）或PM（调相），或数字调制方案，如ASK（幅移键控）如开-关键控、FSK（频移键控）、PSK（相移键控）或QAM（正交调幅）。
在实施例中，无线链路（包括服务于包括目标信号的传输的信号的链路）基于某些类的调制，优选在高于100kHz、低于70GHz的频率下调制，例如位于从50MHz到70GHz的范围中，例如高于300MHz，例如在高于300MHz的ISM范围中，例如在900MHz的范围中，或在2.4GHz的范围中或在5.8GHz的范围中或在60GHz的范围中。
在实施例中，听音装置包括输入变换器（传声器***和/或直接电输入（如无线接收器））和输出变换器之间的正向或信号通路。在实施例中，信号处理单元位于正向通路中。在实施例中，听音装置包括具有用于分析输入信号的功能件的分析通路（如确定***在流传输的目标音频信号中的方向提示，例如确定信号的适当对准时延以使取回的流传输的目标音频信号与声传播的电信号（包括目标音频信号）对准，确定输入信号的电平、调制、信号类型、声反馈估计量等）。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在频域进行。在实施例中，分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理在时域进行。
在实施例中，表示声信号的模拟电信号在模数（AD）转换过程中转换为数字音频信号，其中模拟信号以预定采样频率或采样速率fs进行采样，fs例如在从8kHz到40kHz的范围中（适应应用的特定需要）以在离散的时间点tn（或n）提供数字样本xn（或x[n]），每一音频样本通过预定的Ns比特表示声信号在tn时的值，Ns例如在从1到16比特的范围中。数字样本x具有1/fs的时间长度，如50μs，对于fs=20kHz。在实施例中，多个音频样本按时间帧安排。在实施例中，一时间帧包括64个音频数据样本。根据实际应用可使用其它帧长度。
在实施例中，听音装置包括模数（AD）转换器以按预定的采样速率如20kHz对模拟输入进行数字化。在实施例中，听音装置包括数模（DA）转换器以将数字信号转换为模拟输出信号，例如用于经输出变换器呈现给用户。
在实施例中，对准单元包括用于保存数字化音频信号的音频信号时间序列（如多个时间帧（例如1和100之间，或100以上））的存储器（缓冲器），例如对应于预定时间，预定时间例如大于预期应用涉及的声和无线传播的信号之间的、估计的最大时延差（处理和传播时延）。在实施例中，声传播的信号的时间序列保存在存储器中。在实施例中，从无线接收的信号取回的流传输的目标音频信号的时间序列保存在存储器中。
在实施例中，对准单元包括用于确定两个输入信号（在此为流传输的目标音频信号和输入变换器拾取的声传播的信号或源自其的信号）之间相关的相关测量单元。通常，给相关测量单元的输入信号中的至少一个被临时保存。
流传输的目标音频信号和输入变换器拾取的声传播的信号之间的相关在本说明书中包括两个信号（或源自其的信号）的电表示之间的数学相关。
在实施例中，相关基于流传输的目标音频信号x和声传播的信号y之间的交叉相关Rxy的计算或估计：
R xy = ( x * y ) [ k ] = Σ m = - ∞ ∞ x * [ m ] · y [ k + m ]
其中k和m为时间指数，及x*指x的复共轭。时间指数与信号的采样速率fs有关。
通常，总和可限于对应于小于1s的时间范围的多个时刻，如小于500ms，如小于200ms。通过在预定限度[kmin;kmax]内改变k（两个信号之间的时滞），可确定使交叉相关最大化的k值ka。
在实施例中，相关基于相关系数如皮尔森（Pearson）相关系数的计算。一个人的两个信号x和y的相关系数ρxy定义为协方差cov(x,y)除以各个标准偏差σx、σy的积：
Figure BDA00002269602600092
其中E为预期值算子，及μx为x的均值，及μy为y的均值。在本说明书中，变量x和y分别为听音装置的无线接收的信号和声传播的信号的表示（如数字表示）。在实施例中，如果皮尔森相关系数的绝对值|ρxy|在从0.3到1的范围中，如在0.5到1的范围中，如在0.7到1的范围中，无线接收的信号（如x）和声传播的信号（如y）之间存在相关。
在优选实施例中，信号x和y的均值μx和μy中的一个或两个等于0。
在实施例中，相关估计量（包括信号x和y的均值μx和μy）跨预定时间求平均，如跨预定数量的样本。在实施例中，相关估计量跨预定数量的时间帧求平均，如跨1到100（如1-10）个时间帧。在实施例中，相关估计量定期或连续更新。
在实施例中，可使用估计所涉及两个信号之间的相关的、计算上更简单的方法，例如通过仅对所涉及信号的部分进行运算，例如包络（例如由Hilbert变换或信号的低通滤波给出）。
在实施例中，相关估计量在听音装置考虑的总频率范围的一个或多个特定子频率范围或频带中确定。在实施例中，相关估计量基于所述子频率范围或频带中的信号电平（如量值）的比较。在实施例中，相关估计量使用所述子频率范围或频带中的信号相位变化确定。
在实施例中，时间帧的频率范围或频带根据它们的能含量排序，例如根据它们的功率谱密度（psd）。在实施例中，相关估计量基于时间帧的不同频率范围或频带的贡献的权重进行确定，使得信号的高能部分具有最大权重（例如权重随psd增加而增加）。在实施例中，相关估计量仅基于信号的高能部分（例如psd关于预定阈值的部分，或时间帧的具有最高psd的预定数量的频率范围或频带（如其一半））进行确定。
在实施例中，听音装置包括用于检测在特定时间点输入信号中是否存在语音的语音检测器。在实施例中，语音检测器适于基于带电平识别语音成分。在实施例中，相关估计量基于已在其中识别到语音成分的频带进行确定。
在实施例中，对其交叉相关进行估计的两个信号之间的时延在预定的最小值和预定的最大值之间变化，该变化在校准程序期间和/或在测量周期期间按多步进行，例如使得对每一时延值均进行相关估计，及最大相关在测量结果中确定，前述时延值为当前条件下的适当时滞k。在实施例中，使用在校准程序期间确定的时延值（时滞），例如直到以启动复位（进行新的时延估计）为止或直到音频接收装置已断电后再通电为止。在实施例中，用于确定传声器拾取的信号和音频接收装置无线接收的信号之间的时滞的校准程序为通电程序的一部分。在实施例中，校准程序在使用期间反复进行，例如定期进行，例如连续进行。在实施例中，双耳听音***包括使用户能启动时延校准程序的用户接口（如遥控器或该***的一个或多个听音装置上的启动元件）。在实施例中，该***和用户接口适于使用户能在从先前确定的时延值开始的校准程序和没有前述限制的校准程序（例如在不知道无线传输的信号和声传播的信号的相互计时关系的情形下开始）之间选择。
优选地，更新交叉相关估计量的频率适应实际情形，如经运行模式的选择（与当前声环境有关，例如在音频源和用户/听者的相对移动方面相对静态或动态的环境）。
在实施例中，相关估计量在不同的时滞kp0,kp1,kp2具有几个最大量，不同的最大量对应于声传播的信号的不同传播通路(p0,p1,p2)（p1,p2对应于声源和听者之间的主（最短）传播通路(p0)的回声，例如参见图9）。在实施例中，双耳听音***适于使得使用对应于主传播通路(p0)的时滞，即最大相关峰值（最大值）。在实施例中，对应于不同传播通路(p0,p1,p2)的相关估计量最大量的时滞kp0,kp1,kp2的平均值用作在当前时间得到的时滞k。
在实施例中，双耳听音***包括适于追踪相关估计量的最大峰值（最大值）（例如对应于直接、最短传播通路的滞后kp0）的追踪算法。在实施例中，只要峰值满足预定条件，例如峰值大于预定绝对值或预定相对值（例如直到其已变化到小于其初始值的50%时），该***追踪峰值。追踪算法有利地适应从声源到听者的声传播通路的通常相当慢的变化（由于音频源和听者之间通常相当慢的相对移动引起，其另外在有限边界内发生）。在实施例中，如果不再满足预定条件，启动新的（独立的）相关程序（不基于追踪算法）。
无线传输的信号和声传播的信号的处理时延和传播时延可根据实际***（模拟、数字、处理量如编码/解码等）和根据声源（及无线发射器）及（听者处的）音频接收装置之间的距离改变。接收的无线传输的信号和接收的声传播的信号之间的总时延差因而可改变。在一些应用如模拟***例如FM***中，无线传播和处理时延相对短（例如小于10ms，如小于7ms）。在一些应用如数字***例如蓝牙、DECT或ZigBee***中，无线传播和处理时延相对长（例如多于10ms，如多于15ms，如多于25ms）。然而，由于空气中声速相对慢（传播时延≈3ms/m），如果声源（如讲话进入包括无线发射器的传声器的讲话者）靠近（在几米内）佩戴双耳听音***（例如包括一对听力仪器）的用户，则流传输时延通常将为唯一的关键时延。
对于关于传输（频率、模拟/数字、调制、传输距离等）和处理的情况及关于发射器和接收器之间可能的相互距离的情况固定（或在某一框架内固定）的特定应用，可以估计（如在***使用之前）同一音频信号的无线传输的和声传播的版本的接收之间的最小和最大可能时延差的估计量。通常，对于给定***，处理时延已知（至少在限度内），及只有传播时延变化（根据声源和佩戴双耳听音***的用户之间的距离，其通常也可仅在一定限度内变化，例如受房间边界限制）。
在实施例中，双耳听音***适于在***的特定“添加提示”模式下将方向提示提供给接收的流传输的音频信号，其中来自用户附近的音频源（例如形成广播***的一部分、娱乐装置如电视机、或讲话或唱歌的人）的音频将由双耳听音***接收。在实施例中，该***适于使前述模式能由用户启用和/或禁用。在实施例中，该***适于使前述模式能基于预定准则如关于声传播的信号和无线接收的信号的相关的准则（如其稳定性或时间变化）而自动启用和/或禁用。
在实施例中，听音装置考虑的、从最小频率fmin到最大频率fmax的频率范围包括典型的、人听得见的、从20Hz到20kHz的频率范围的一部分，例如从20Hz到12kHz的范围的一部分。在实施例中，听音装置考虑的频率范围fmin-fmax拆分为P个频带，其中P如大于5，如大于10，如大于50，如大于100，其中至少部分个别进行处理。
在实施例中，听音装置包括用于确定输入信号电平的电平检测器（LD）（例如基于带电平，和/或全部（宽带）信号的电平）。由输入变换器从用户声环境拾取的信号的输入电平用于对环境进行分类。听音装置优选可包括用于对用户当前声环境进行分类的其它检测器，如话音检测器、自我话音检测器等。
在实施例中，听音装置还包括用于所涉及应用的其它有关功能，如反馈检测和抵消、压缩、降噪等。
音频处理***
此外，本发明提供包括音频传输装置和上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的双耳听音***的音频处理***，音频传输装置包括用于将包括目标音频信号的信号从音频源无线传输给双耳听音***的发射器，音频传输装置包括用于将包括目标音频信号的信号无线传输给双耳听音***的第一和第二听音装置的发射器。
在实施例中，音频处理***（如音频传输装置）包括用于将目标信号沿第一和第二声传播通路声传播给双耳听音***的第一和第二听音装置的输出变换器，从而在第一和第二听音装置处提供第一和第二传播的声信号。
在实施例中，音频处理***（如音频传输装置）包括用于拾取目标信号的传声器。
在实施例中，音频处理***包括用于从音频传输装置接收无线传输的信号及用于将该信号转播给双耳听音***的中间装置，可能使用另一调制技术或协议（不同于用于从音频传输装置到中间装置的无线链路的调制技术或协议）。在实施例中，中间装置包括输入变换器，其中音频处理***适于基于来自中间装置的输入变换器的信号控制或影响流传输的目标音频信号或源自其的信号的进一步处理。
用途
此外，本发明提供上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的双耳听音***的用途。在实施例中，提供在包括音频分布的***中的用途，例如包括用于拾取目标音频信号的传声器及用于声分布该传声器拾取的信号的扬声器的***。在实施例中，提供在远程会议***、广播***、卡拉OK***、教室放大***等中的用途。
方法
本申请还提供在包括适于分别位于用户左耳和右耳之处或之中的第一和第二听音装置的双耳听音***中增强音频信号的方法，该方法包括：
-将目标信号从声源沿第一和第二声传播通路声传播给第一和第二听音装置，从而在第一和第二听音装置处分别提供第一和第二传播的声信号，第一和第二传播的声信号中的每一个包括由从声源分别到第一和第二听音装置的相应第一和第二声传播通路修改的目标信号，可能连同来自环境的其它声音；
-将所接收的传播的第一和第二声信号分别在第一和第二听音装置中转换为第一和第二传播的电信号；
-将包括目标音频信号的信号无线传输给第一和第二听音装置；
-在第一和第二听音装置中接收无线传输的信号；
-在第一和第二听音装置中从包括目标音频信号的无线接收的信号取回第一和第二流传输的目标音频信号；及
-使第一流传输的目标音频信号在第一听音装置中与第一传播的电信号对准，以提供第一对准的流传输的目标音频信号，使第二流传输的目标音频信号在第二听音装置中与第二传播的电信号对准，以提供第二对准的流传输的目标音频信号。
当由对应的过程适当代替时，上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的双耳听音***的结构特征可与本发明方法结合，反之亦然。方法的实施例具有与对应装置一样的优点。
在实施例中，本发明方法包括通过使第一（第二）流传输的目标音频信号和第一（第二）传播的电信号之间的交叉相关最大化而使第一（第二）流传输的目标音频信号在第一（第二）听音装置中与第一（第二）传播的电信号对准以提供第一（第二）对准的流传输的目标音频信号。
在实施例中，本发明方法包括缓冲第一流传输的目标音频信号和第一传播的电信号中的至少一个。
在实施例中，本发明方法包括确定定义第二流传输的目标音频信号和第二传播的电信号到达第二听音装置的时间差的（第二）计时信息，并将（第二）计时信息传给第一听音装置。在实施例中，本发明方法包括确定定义第一流传输的目标音频信号和第一传播的电信号到达第一听音装置的时间差的（第一）计时信息。在实施例中，本发明方法包括将（第一）计时信息传给第二听音装置。
在实施例中，本发明方法包括确定第一和第二传播的电信号分别到达第一和/或第二听音装置的时间差。
在实施例中，本发明方法包括将头部相关传递函数的模型保存在第一（和/或第二）听音装置中，头部相关传递函数是与声源所成角度的函数。EP0746960A1尤其涉及头部相关传递函数（HRTF）的测量方法。HRTF的例子可在Gardner和Martin的KEMAR HRTF数据库中找到[Gardner and Martin,1994]。在实施例中，左和右耳的头部相关传递函数HRTFl和HRTFr在双耳听音***正常运行期间利用同时接近左和右耳处接收的声传播的信号及在左（第一）和右（第二）听音装置之间交换信息的可能性进行确定。
在实施例中，本发明方法包括基于第一和第二传播的电信号分别到达第一和第二听音装置的时间差或基于源自其的参数计算第一（和/或第二）听音装置的头部相关传递函数的贡献。
在实施例中，本发明方法包括将第一（第二）听音装置的头部相关传递函数的贡献应用于第一（第二）流传输的目标音频信号以提供增强的第一（第二）流传输的音频信号。
在实施例中，本发明方法包括将源自第一（第二）流传输的音频信号的电信号转换为可由用户感知为声信号的输出信号。
计算机可读介质
本发明进一步提供保存包括程序代码的计算机程序的有形计算机可读介质，当计算机程序在数据处理***上运行时，使得数据处理***执行上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分（如大部分或所有）步骤。除了保存在有形介质如磁盘、CD-ROM、DVD、硬盘、或任何其它机器可读的介质上，计算机程序也可经传输介质如有线或无线链路或网络如因特网进行传输并载入数据处理***从而在不同于有形介质的位置处运行。
数据处理***
本发明进一步提供数据处理***，包括处理器和程序代码，程序代码使得处理器执行上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的方法的至少部分（如大部分或所有）步骤。
本发明的进一步的目标由从属权利要求和本发明的详细描述中限定的实施方式实现。
除非明确指出，在此所用的单数形式的含义均包括复数形式（即具有“至少一”的意思）。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间***元件。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。除非明确指出，在此公开的任何方法的步骤不必须精确按所公开的顺序执行。
附图说明
本发明将在下面参考附图、结合优选实施方式进行更完全地说明。
图1示出了本发明的第一应用情形，包括讲话人、无线传声器和佩戴双耳听音***的一对听音装置的听者，传声器直接传给听音装置。
图2示出了本发明的第二应用情形，包括讲话人、无线传声器和佩戴双耳听音***的听者，传声器经广播接入点传给听音装置。
图3示出了本发明的第三应用情形，图3a示出了包括讲话人、无线传声器和佩戴双耳听音***及中间装置的听者的情形，传声器经中间装置传给听音装置；图3b示出了听音装置中无线传播的信号和声传播的信号的计时关系的例子。
图4示出了包括音频传输装置和具有第一和第二听音装置的双耳听音***的音频处理***的两个实施例，图4a的音频传输装置包括用于声传播目标信号的扬声器和用于无线传输所述目标信号的无线发射器，图4b的音频传输装置包括用于从扬声器拾取目标信号的传声器和用于传输所述目标信号的无线发射器。
图5示出了双耳听音***的听音装置的三个实施例。图5a示出了包括混合单元的实施例，图5b示出了包括耳间收发器的实施例，及图5c示出了包括反馈抵消***的实施例。
图6示出了双耳听音***中使用的听音装置的三个实施例，图6a示出了对准单元的细节，图6b示出了另外包括用于从双耳听音***的对侧听音装置接收信号的无线接收器的实施例，图6c示出了包括用于与双耳听音***的对侧听音装置交换信息的耳间收发器的实施例。
图7示出了听音***如双耳助听器***的实施例，包括第一和第二听音装置如听力仪器。
图8示出了无线接收的目标信号（图8a）和经直接(p0)及反射(p1,p2)传播通路（理论上）声传播的信号（分别为图8b,8c,8d）的示意性例子，表明对于图9a中的设置的相互相对时滞。
图9在图9a中示出了如图8b、8c、8d中所示导致直接和回声信号的、从扬声器到听者的直接和反射声传播通路的例子，及在图9b中示出了将无线传输的信号和声传播的信号之间的相关（图8b-8d中的三个信号的和）估计为两个信号之间的时滞的函数的所得相关测量结果的例子。
图10在图10a中示出了用户转动180（或将其头从一侧转到另一侧）的应用情形的例子，及在图10b中示出了两个听音装置中无线和声接收的信号之间的时滞的相应变化。
为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。在所有附图中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。
通过下面给出的详细描述，本发明进一步的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本发明优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。对于本领域的技术人员来说，从下面的详细描述可显而易见地得出其它实施方式。
具体实施方式
图1示出了本发明的音频处理***的原理可用在其中的应用情形。沿到左和右听音装置的不同传播通路传播的声信号分别在时间Tac,left和Tac,right到达左和右听音装置。另一方面，包括由传声器拾取的目标信号的无线传播的（流传输的）信号在时间Tradio实际上同时到达左和右听音装置。声传播的信号和无线传播的信号到达左和右听音装置的时间差因而可分别表示为ΔTleft=Tac,left–Tradio和ΔTright=Tac,right–Tradio。目标信号的到达方向（DOA）可从声通路到左和右耳之间的时延差dT获得：dT=Tac,left-Tac,right=ΔTleft-ΔTright。声传播的信号和无线传播的信号的到达时间之间的时延差ΔT可在左和右听音装置中通过使相应声传播的信号和无线传播的信号之间的交叉相关最大化而进行确定。声通路到左和右耳（听音装置）之间的绝对时延差dT可通过使听音装置适于将特定装置的声传播的信号和无线传播的信号的到达时间的时延差ΔT传给对侧（对向）装置而进行确定。
图2和图3a示出了音频处理***的实施例，包括用于拾取位于可变位置SP(t)=[Xs(t),Ys(t),Zs(t)]（t为时间，X,Y,Z为xyz坐标***中的位置坐标）的讲话人S的话音（与传声器环境中可能的噪声混合）的、位于可变位置MP(t)=[Xm(t),Ym(t),Zm(t)]的无线传声器M，无线传声器适于无线传输所拾取的目标信号。无线传声器M的位置可跟随扬声器S的位置（例如如果由讲话人佩戴）。该***还包括位于固定位置BP=[Xbp,Ybp,Zbp]（如位于房间的墙壁或天花板处，参见图2）的广播接入点BAP和/或位于可变位置IP=[XID(t),YID(t),ZID(t)]的中间装置ID（参见图3a），并适于转播来自无线传声器的无线电信号。该***另外包括佩戴在位于可变位置LP(t)=[Xl(t),Yl(t),Zl(t)]的听者L耳朵处的一对听音装置（如助听器），其适于从无线传声器接收无线传输的（音频）信号（例如直接、经广播接入点（图2）和/或经听者佩戴的中间装置（图3a））及从讲话人直接传播的音频信号（与用户环境中可能的其它声音和声噪声混合）。AR(f,t),AL(f,t),Amic(f,t)分别表示从扬声器到右听力仪器、到左听力仪器和到无线传声器的声传递函数。声传递函数A(f,t)随频率f和时间t而变。空气中的声传播时延约为3ms/m（即10m长的传播通路导致声传播的信号延迟约30ms）。RT(f)和RF(f)分别表示从无线传声器到广播接入点和从广播接入点到听力仪器的无线电传递函数（假定对于两个左和右HI位置相等）。无线电传递函数R(f)随频率f而变，但假定与时间无关。目标信号从音频源到听音装置的无线传输可基于近场（如感应耦合）或远场技术或其混合，及基于标准化或专用调制方案或协议。
图3b示出了左和右听音装置（在图1、2和3a中分别为LD1和LD2）中无线传播的信号和声传播的信号的计时关系的例子。目标信号假定在时间T0产生并转发给发射器。无线传输的信号假定可在同一时刻Tradio在两个听音装置中获得（在发射器中、（非必须地）在中间装置ID和两个听音装置LD1、LD2中的相等总处理时延之后）。在图3a的结构中，无线通路处理时延(Tradio-T0)包括与从发射器M到中间装置ID的RF链路相关联的时延(TRF-T0)及与从中间装置到听音装置LD1、LD2的链路相关联的时延(TIND-TRF)（后者假定相等）。从讲话人S到右听音装置LD1的声通路比从讲话人S到左听音装置LD2的声通路短（对于听者L的当前位置和方向）。时间Tac,right和Tac,left分别指右和左听音装置中声传播的信号的可用时间。右和左听音装置中声传播的信号的可用时间Tac,right和Tac,left之间的时间差和前述装置中无线接收的信号的可用时间Tradio记为时滞k1(=Tac,right-Tradio)和k2(=Tac,left-Tradio)，如图3b中的下部所示。在例子中，假定无线通路和处理时延的和小于左和右听音装置的声通路传播和处理时延的和中的任一个。作为备选，左和右听音装置的声通路传播和处理时延可小于无线通路和处理时延或与之相当。特定情形的关系主要取决于无线链路的处理时延和声源与听者之间的距离（及在与无线接收的信号相关之前声传播的信号的处理时延，例如方向算法等）。
图3a的中间装置ID可包括适于接收多个音频信号并使用户能控制将当前音频信号中的哪一信号呈现给用户的音频网关设备。音频网关设备还可具有听音装置的遥控功能，例如用于改变听音装置中的程序（包括如本发明中提出的、启动或禁止将空间提示应用于无线接收的音频信号）或运行参数（如音量，参见Vol按钮）。听音装置示为安装在用户L的耳朵处的装置。听音装置中的每一个包括无线收发器，例如基于感应通信。收发器（至少）包括感应接收器（即感应线圈，其感应耦合到音频网关设备ID的收发器中的对应线圈），其适于从音频网关设备接收音频信号及提取音频信号以用在听音装置中。音频网关设备和听音装置之间的感应链路示为单向，但作为备选，也可为双向（例如以能够在装置之间交换控制信号，例如商定适当的传输通道）。可根据本发明进行修改和使用的音频网关设备例如在EP 1460769A1、EP 1981253A1和WO 2009/135872A1中描述。
图4示出了根据本发明的音频处理***的两个实施例，每一实施例包括音频传输装置ADD及具有第一和第二听音装置LD1、LD2（LD2确保与LD1一样，如图所示LD1的“阴影”标为LD2）的双耳听音***。
图4a的音频传输装置ADD包括用于声传播目标信号TS（参见标为DA,H的箭头AC，分别表示从声源到听者的传播的链路时延DA和传递函数H）的扬声器SPK和用于将目标信号无线传输给双耳听音***的听音装置LD1和LD2（参见标为Dw的箭头WL，表示链路时延Dw）的无线发射器Tx,ANT。
在图4a的实施例中，听音装置LD1、LD2中的每一个包括用于将接收的传播的声信号转换为传播的电信号INm的输入变换器MIC，接收的传播的声信号包括目标信号及来自环境的其它可能声音（噪声）。每一听音装置还包括用于接收无线传输的信号并用于取回流传输的目标音频信号INw的无线接收器ANT,RX/Tx。每一听音装置还包括用于使流传输的目标音频信号INw与传播的电信号INm对准的对准单元ALU以在相应听音装置中提供对准的流传输的目标音频信号INA，其经输出变换器（在此为扬声器SPK）呈现给用户。流传输的音频信号在两个听音装置中均与声传播的信号对准，从而将“正常”时间提示应用于流传输的信号以表明音频源相对于听者的来源方向。如果无线传输的信号在声传播的信号之前到达两个耳朵/听音装置（例如参见图3b），仅需要在两个听音装置中适当地延迟无线接收的信号（即不需要在两个听音装置之间交换信息）以提供空间提示。在实施例中，左和右听音装置的每一个中的无线接收的信号相较于具有同样量的声接收的信号的到达时间延迟（在一些情形下，优选尽可能小）。
图4b的音频传输装置ADD包括用于从讲话人S拾取目标信号TS的传声器MIC和用于将目标信号传给双耳听音***的听音装置LD1及LD2的无线发射器Tx,ANT（参见标为Dw的箭头WL，表示链路时延Dw）。由传声器MIC拾取的目标信号的声版TSa（在此）没有放大地声传播给听音装置LD1、LD2（参见标为DA,H的箭头AC，分别表示从声源到听者的传播的链路时延DA和传递函数H）。除了包括目标信号的无线传输的信号和声传播的信号之外，佩戴听音装置的用户的环境中可能存在其它声源（参见标为N（噪声）的箭头AC）。
除了结合图4a描述的组件之外，图4b中的听音装置LD1、LD2中的每一个还包括用于按时频表示INmf，INwf提供输入信号INm,INw的分析(A-FB)和合成(S-FB)滤波器组（使能在P个频带进行输入信号的个别分析和处理），这些滤波器组连接到对准单元ALU。对准单元中输入信号INm,INw之间在频域的时延差的确定有利地提供增大的时间分辨率（相较于时域的分析）。对准单元在时频域提供对准的流传输的目标音频信号INAf，其馈给合成滤波器组S-FB以转换为时域中的输出信号OUT从而经输出变换器如扬声器SPK呈现给用户。输入变换器如传声器或包括几个传声器的传声器***MIC示为连同分析滤波器组A-FB一起形成传声器单元MU的一部分。类似地，无线接收器ANT,RX/Tx示为连同分析滤波器组A-FB一起形成（发射器/）接收器单元TRU的一部分。此外，其它有关功能可包括在这些单元中，例如模数转换AD。在图4b的实施例中，从输入到输出变换器的正向通路的信号转换到频域。作为备选，仅正向通路（和/或可能的分析通路）的所选部分可在频域进行表示。
图5a示出了适合用在根据本发明的双耳听音***中的如图4a中描述的听音装置LD的实施例，但另外包括用于选择对准的声传播的信号和对准的无线传输的信号INmA和INwA中的一个或二者的混合的选择器/混合器单元SEL/MIX。通常，给对准单元ALU的输入信号INmA和INwA中只有一个将被“有效延迟”意义上的“对准”（取决于实际设置），但术语“对准的信号”用于两个所得的信号INmA和INwA，计划“时间对准”。在实施例中，对准的流传输的目标音频信号被混合，例如通过添加传播的电信号的衰减版从而将来自环境的“声着色”加到无线接收的信号。选择器/混合器单元的所得输出INA（例如包括无线接收的信号的对准版或其改善版，例如包括来自声传播的信号的信号成分）馈给信号处理单元SPU以进行进一步处理（例如通过应用增强输入信号的降噪、放大、压缩或其它算法）。图5a中所示的听音装置LD还包括分别借助于控制信号CTA、CTM和CTP协调对准单元ALU、选择器/混合器单元SEL/MIX和信号处理单元SPU的控制的控制单元CONT。信号处理单元SPU的处理后的输出信号OUT馈给输出变换器SPK以呈现给用户。
图5b示出了结合图5a所述的听音装置的实施例LD-1，但还包括用于影响或控制对准单元ALU（经信号CTA）和/或选择器/混合器单元SEL/MIX（经信号CTM）和/或信号处理单元SPU（经信号CTP）的用户接口UI。图5b的实施例还包括用于与双耳听音***的对侧听音装置LD-2（未示出）交换信息（信号S(LD-1-2)）的耳间收发器IA-Rx/Tx。用户接口UI（如遥控器或该***的一个或两个听音装置上的启动元件）适于使用户能进入“添加提示”模式（程序），从而开始将方向提示应用于流传输的目标音频信号。用户接口UI可另外适于开始时延校准程序。双耳听音***的两个听音装置之间经耳间链路（参见收发器IA-Rx/Tx)）的信息交换使能计算来自声源的信号的入射角。
图5c示出了用在根据本发明的双耳听音***中的听音装置LD的实施例如听力仪器，该听音装置包括从输入变换器MS到输出变换器SP的正向通路，正向通路包括用于处理（例如应用方向提示和随时间及频率而变的增益）输入变换器（在此为传声器***MS）拾取的输入信号INm或源自其的信号（在此为反馈校正的信号ER）并将增强信号REF提供给输出变换器（在此为扬声器SP）的处理单元ALU-SPU。从输入变换器到输出变换器的正向通路用粗线示出。图5c中所示的听音装置包括反馈抵消***，用于减少或抵消来自听音装置的从输出变换器SP到输入变换器MS的“外部”反馈通路的声反馈。反馈抵消***包括用于估计反馈通路的反馈估计单元FBE和用于将反馈估计量FBest从输入信号INm减去的求和单元“+”，从而理想地抵消输入信号中由反馈引起的部分。所得的反馈校正的输入信号ER由信号处理单元ALU-SPU进一步处理。来自信号处理单元的处理后的输出信号，称为参考信号REF，馈给输出变换器SP以呈现给用户。听音装置还包括用于接收无线传输的信号及用于取回馈给信号处理单元ALU-SPU的流传输的目标音频信号INw的无线接收器ANT,RX-Tx。分析和控制单元ANA-CONT接收来自正向通路的信号（在此为声传播的输入信号INm、反馈校正的输入信号ER、参考信号REF、和无线接收的目标音频信号INw）。分析和控制单元ANA-CONT向信号处理单元ALU-SPU提供控制信号CNT以控制或影响正向通路中的处理。用于处理音频信号的算法，包括本发明的对准程序，完全或部分在信号处理单元ALU-SPU及分析和控制单元ANA-CONT中执行。输入变换器MS代表单传声器或包括多个传声器的传声器***，传声器***使能在一个或多个空间方向修改***的特性（例如聚焦用户正向的敏感度（衰减来自用户背向的信号））。输入变换器可包括使能分离来自声场的一个或多个声源的方向算法。作为备选，前述方向算法可实施在信号处理单元中。输入变换器还可包括用于对模拟输入信号进行采样的模数转换单元，并提供数字化的输入信号。输入变换器还可包括时间到时频转换单元，例如分析滤波器组，用于在P个频带提供输入信号从而使能在不同的频带分开处理信号。类似地，输出变换器可包括数模转换单元和/或时频到时间转换单元，例如合成滤波器组，用于从多个频带信号产生时域（输出）信号。包括用于保存对应于预定时间的音频信号时间序列的存储器（缓冲器）的相关单元完全或部分实施在分析单元ANA-CONT或信号处理单元ALU-SPU中，预定时间例如大于预计应用涉及的声和无线传播的信号之间的估计的最大时延差（处理和传播时延）。优选地，声传播的信号INm（和/或反馈校正的输入信号ER）的时间序列保存或可以保存在存储器的第一部分中，及从无线接收的信号（经天线ANT和收发器Rx-Tx）取回的流传输的目标音频信号INw的时间序列保存或可以保存在存储器的第二部分中。相关测量单元适于确定流传输的目标音频信号INw和由输入变换器MS拾取的声传播的信号INm之间的相关并提供两个信号之间的估计的时滞k。时滞应用于两个信号中的相应信号以使得两个信号时间重合。听音装置适于使得对准的流传输的目标音频信号在信号处理单元中进行处理以实现：与在用户佩戴的及本发明实施例描述的双耳听音***的左和右听音装置的输入变换器拾取时声传播的信号展现的相对计时一样的相对计时在流传输的目标音频信号呈现给用户之前应用于该信号。
图6示出了用在双耳听音***中的听音装置的三个实施例。所有实施例包括结合图4a的听音装置描述的组件，即用于将接收的传播的声信号转换为传播的电信号INm的输入变换器MIC、用于接收无线传输的信号并用于取回流传输的目标音频信号INw的无线接收器ANT,A-RX/Tx、用于使流传输的目标音频信号INw与传播的电信号INm对准以提供对准的流传输的目标音频信号(INwd=OUT)从而经输出变换器（在此为扬声器SPK）呈现给用户的对准单元ALU。所有四个实施例均示出了细实线框内的对准单元ALU的细节。对准单元ALU将传播的电信号INm和流传输的目标音频信号INw接收为输入，每一输入信号馈给可变时延单元DEL从而使时延能在相关和控制单元COR-CNT使用控制信号DmC和DwC的控制下应用于所涉及的输入信号。相关和控制单元COR-CNT将传播的电信号INm和流传输的目标音频信号INw及其相应的延迟版接收为输入，并包括用于在必要时保存传播的电信号INm和流传输的目标音频信号INw中的任一信号的适当存储器单元。为识别在特定时间点两个信号中的哪一信号首先到达，两个信号的时间序列均保存，及两个信号之间的时延或滞后在预定的最小值和预定的最大值之间变化（不必假定特定信号滞后于另一信号），这样的变化按多步进行，及对信号之间的时滞的每一值计算相关测量。当找到特定时滞时的最大相关时，假定该时滞表示两个信号之间的时滞（带标记）。前述时滞估计可在每次进入听音装置的特定运行模式（特定程序）时进行确定，或基于用户经用户接口的请求，或每隔一定时间间隔，或在关于声环境的预定条件满足时。在实施例中，根据预定条件，该***适于开始从先前确定的时延值估计无线传输的信号和声传播的信号之间的时滞的程序，或在不知道相互计时关系的假设下。在实施例中，该***适于根据传感器如监视用户头部移动的运动传感器的值和/或来自监视音频源相对于用户的移动的方向算法的输出开始用于估计无线传输的信号和声传播的信号之间的时滞的程序。
图6a示出了包括上面提及的基本组件和性质的听音装置LD的实施例，其中双耳听音***的听音装置包括第一和第二前述听音装置，第一和第二听音装置独立于彼此使它们相应的流传输的目标音频信号对准（可能基于共用时钟）。图6b示出了听音装置的实施例LD-1，其相较于图6a的听音装置，另外包括用于从双耳听音***的对侧听音装置LD-2（未示出）接收信号S(LD-2)的无线接收器IA-Rx/Tx。来自另一听音装置LD-2的信号包括关于在该装置处接收的无线传输的信号和声传播的信号之间的滞后的信息，和/或定义两个装置之间的共用时钟的信息。图6c示出了听音装置的实施例LD-1，包括用于与双耳听音***的对侧听音装置LD-2（未示出）交换信息（信号S(LD-1),S(LD-2)）的耳间收发器IA-Rx/Tx。关于第一(LD-1)和第二(LD-2)听音装置处的传播的电信号和流传输的目标音频信号的时滞(k1,k2)的信息传给（信号S(LD-1)）第二听音装置LD-2或从第二听音装置进行接收（信号S(LD-2)）。相关和控制单元COR-CNT使用相应的时滞（如Tac,1-Tradio和Tac,2-Tradio）确定来自声源的声信号的当前入射角，该入射角由控制信号AngC表示。听音装置LD-1（可能及LD-2）在正向通路中包括HRTF单元，用于将相应的头部相关传递函数在流传输的目标音频信号INwd转发给扬声器SPK以呈现给用户之前应用于该信号。这具有进一步改善声源方向感的优点。头部相关传递函数HRTF的数据库优选在听音装置正常运行之前保存在听音装置中，例如
Figure BDA00002269602600262
为声信号的入射角，模型头部的HRTF的例子例如参见[Gardner and Martin,1994]。作为备选，特定用户的HRTF值可在听音装置运行使用之前进行测量并保存在听音装置中。
图7示出了双耳听音***的实施例，例如双耳助听器***，包括第一和第二听音装置LD-1,LD-2，在此称为听力仪器。第一和第二听力仪器适于位于用户的左和右耳之处或之中。每一听力仪器LD-1和LD-2示为结合图5b所述的听音装置的实施例。作为备选，可使用根据本发明的听音装置的其它实施例（如图4-6中所示，可能进行修改以包括耳间无线链路）。听力仪器适于经无线通信链路如特定耳间(IA)无线链路IA-WL在其间交换信息。两个听力仪器LD-1,LD-2适于使能交换状态信号，例如包括将特定耳朵处的装置接收的相应输入信号的特性（包括与声传播的信号和无线接收的信号之间的时延有关的信息）传给另一耳朵处的装置。为建立耳间链路，每一听力仪器包括天线和收发器电路（在此由模块IA-Rx/Tx指示）。每一听力仪器LD1和LD2包括具有两个输入变换器的正向信号通路，一输入变换器包括传声器或传声器***MIC，另一输入变换器包括无线接收器单元ANT,A-Rx/Tx，正向通路还包括对准单元ALU、选择器或混合器单元SEL/MIX、信号处理单元SPU和扬声器单元SPK。在图7的双耳助听器***中，包括听力仪器之一如LD-1的控制单元CONT产生的时延信息（可能及其它信息）的信号WIN（图5b中的信号S(LD-1-2)）传给另一听力仪器如LD-2，反之亦然，以用在相应的另一控制单元CONT中及可能用于控制相应的另一信号处理单元SPU。适当的时延***在相应听音装置的将要呈现给用户的输出信号OUT中以传递声源（发射装置）相对于用户的位置的空间印象。
来自本地和对侧装置的信息和控制信号（经耳间无线链路IA-WL交换）在一些情形下可一起使用以影响本地装置中的决定或参数设置。控制信号例如可包括增强***质量的信息，例如改善信号处理，例如关于佩戴听力仪器的用户的当前声环境的分类、同步（如提供共用时钟）的信息。信息信号可包括方向信息和/或听力仪器的音频信号的一个或多个频带的内容以用在***的对侧听力仪器中。每一听力仪器（或听力仪器之一）包括可人工操作的用户接口UI，用于产生控制信号UC，例如用于将用户输入提供给控制单元（例如用于启用或禁用将空间提示添加到流传输的音频信号的“添加提示”模式）。作为备选或另外，用户接口可用于启动相应听音装置的声和无线接收的信号之间的时延估计量的校准。作为备选，前述用户接口可实施在遥控装置中。
听力仪器LD-1,LD-2中的每一个包括用于接收来自音频传输装置（如无线传声器，例如图1-3中的M）或转播自辅助装置（如音频网关设备，如图3a中的ID）的包含目标信号的无线传输的信号的无线收发器ANT,A-Rx/Tx。听力仪器中的每一个包括选择器/混合器单元SEL/MIX，用于选择来自传声器的输入音频信号INm或来自无线接收器单元ANT,A-Rx/Tx的输入信号INw中的任一个或其混合，并将所得的输入信号IN提供为输出。在实施例中，选择器/混合器单元可由用户经用户接口UI进行控制，参见控制信号UC，和/或经嵌入在无线接收的输入信号中的控制信号进行控制。用于从音频源接收流传输的音频信号的链路和用于在双耳听音***的听音装置之间交换信息的耳间链路在特定听音装置中可由同一收发器实施（例如，如果同时接收的音频信号和信息交换信号之间某些类的优先方案得以实施）。类似地，用户接口可包括从遥控(RC)装置到每一听音装置的无线链路。前述RC链路可由无线接收器单元ANT,A-Rx/Tx或耳间收发器单元IA-Rx/Tx或所述收发器的组合实施。
图8示出了无线接收的（流传输的）目标信号的示意性例子（图8a），及（理论上）经直接(p0)和反射传播通路(p1,p2)声传播的信号的示意性例子（图8b,8c,8d），示出了对于图9a中所示的设置的相互相对时滞。意图在于听音装置（图9a中的L）接收的所得声传播的信号为图8b、8c和8d中示意性示出的三个（可能更多个，取决于房间）不同延迟和衰减的（及可能失真的）贡献的和。图9a示出了导致图8b、8c、8d中所示的直接和回声信号的从讲话人S到听者L的直接(p0)和反射声传播通路(p1,p2)的示例性位置（房间）的假设排列。图9b示意性地示出了所得相关测量结果Rxy的例子，其将无线传输的信号x（图8a中的信号）和声传播的信号y（后者为图8b-8d中的三个信号的和）之间的相关估计为两个信号之间的时滞的函数。用于应用于流传输的目标音频信号的所得时滞k（对于特定听音装置）可以是直接通路p0的时滞k(p0)。在特定时间点，已识别观察到的时滞，追踪机制优选用于追踪相关函数的可能最大移动（例如参见[Affes & Grenier,1997]）以使处理努力最小化。优选地，使用前述追踪机制，直到满足偏离初始值（例如Rxy(k(p0)和/或k(p0)的大小）的预定条件为止。当满足预定（“复位”）条件时，优选开始新的独立校准程序。
图10a示出了用户转动约180度（或将其头从一侧转到另一侧）的应用情形的例子。从而从声源（讲话人S）到用户L佩戴的相应听音装置LD1,LD2的（直接）声通路的相对长度改变（在左侧情形下，到LD1的声通路更长，而在右侧情形下，到LD2的声通路更长）。如图10b中所示，这导致两个听音装置中无线和声接收的信号之间的时滞k相应改变。图10b表明，左听音装置LD1的时滞k1在用户头部从时间t1的位置1（图10左边）移到时间t2的位置2（图10右边）期间从相对较高的值降低到相对较低的值。对于右听音装置LD2的时滞k2，观察到相反的表现。在相应时滞的前述逐渐变化期间，用于（先前）稳定的时滞的追踪机制可有利地用于追踪时滞的时间变化。从t1到t2的时间范围可以是秒级。
本发明由独立权利要求的特征限定。从属权利要求限定优选实施例。权利要求中的任何附图标记不意于限定其范围。
一些优选实施例已经在前面进行了说明，但是应当强调的是，本发明不受这些实施例的限制，而是可以权利要求限定的主题内的其它方式实现。
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Claims (17)

1.一种双耳听音***，包括适于分别位于用户左耳和右耳之处或之中的第一和第二听音装置，所述双耳听音***适于接收a）包括音频源的目标信号的无线传输的信号；及b）包括由从音频源到第一和第二听音装置的相应第一和第二声传播通路修改的目标信号的声传播的信号，其中
-第一和第二听音装置中的每一个包括输入变换器，用于将所接收的传播的第一和第二声信号分别在第一和第二听音装置中转换为第一和第二传播的电信号，每一所接收的传播的声信号包括目标信号及可能包括来自环境的其它声音；
-第一和第二听音装置中的每一个包括无线接收器，用于接收无线传输的信号及用于分别在第一和第二听音装置中从无线接收的信号取回包括目标音频信号的第一和第二流传输的目标音频信号；
-第一和第二听音装置中的每一个包括对准单元，用于使第一和第二流传输的目标音频信号分别在第一和第二听音装置中与第一和第二传播的电信号对准，以分别在第一和第二听音装置中提供第一和第二对准的流传输的目标音频信号。
2.根据权利要求1的双耳听音***，其中第一和第二听音装置中的每一个包括听力仪器、耳机、耳麦、有源耳朵保护装置或其组合。
3.根据权利要求1的双耳听音***，适于在第一和第二听音装置之间建立通信链路。
4.根据权利要求1的双耳听音***，其中所述对准单元包括用于保存音频信号的时间序列的存储器或缓冲器。
5.根据权利要求1的双耳听音***，其中所述对准单元包括用于提供两个输入信号之间相关的相关估计量表示的相关测量单元。
6.根据权利要求1的双耳听音***，其中第一和第二听音装置中的每一个适于分别确定第一、第二流传输的目标音频信号和第一、第二传播的电信号的到达时间之间的时延。
7.根据权利要求6的双耳听音***，其中第一和第二听音装置中的时延或时延差基于子频带分析在频域确定。
8.根据权利要求7的双耳听音***，其中所述时延差在一个或多个预先确定的、预期将出现方向提示的频率范围中确定。
9.根据权利要求3的双耳听音***，其中第一和第二听音装置的对准单元适于决定无线传输的信号是否在声传播的信号之前到达相应听音装置，并适于将前述信息通信给对侧听音装置。
10.在包括适于位于用户左耳和右耳之处或之中的第一和第二听音装置的双耳听音***中增强音频信号的方法，所述方法包括：
-将目标信号从声源沿第一和第二声传播通路声传播给第一和第二听音装置，从而在第一和第二听音装置处分别提供第一和第二传播的声信号，第一和第二传播的声信号中的每一个包括由从声源分别到第一和第二听音装置的相应第一和第二声传播通路修改的目标信号连同来自环境的其它可能声音；
-将所接收的传播的第一和第二声信号分别在第一和第二听音装置中转换为第一和第二传播的电信号；
-将包括目标音频信号的信号无线传输给第一和第二听音装置；
-在第一和第二听音装置中接收无线传输的信号；
-在第一和第二听音装置中从包括目标音频信号的无线接收的信号取回第一和第二流传输的目标音频信号；及
-使第一流传输的目标音频信号在第一听音装置中与第一传播的电信号对准以提供第一对准的流传输的目标音频信号，使第二流传输的目标音频信号在第二听音装置中与第二传播的电信号对准以提供第二对准的流传输的目标音频信号。
11.根据权利要求10的方法，包括通过使第一流传输的目标音频信号和第一传播的电信号之间的交叉相关最大化而使第一流传输的目标音频信号在第一听音装置中与第一传播的电信号对准以提供第一对准的流传输的目标音频信号。
12.根据权利要求10的方法，包括缓冲第一流传输的目标音频信号和第一传播的电信号中的至少一个。
13.根据权利要求10的方法，包括确定定义第二流传输的目标音频信号和第二传播的电信号到达第二听音装置之间的时间差的第二计时信息，并将第二计时信息传给第一听音装置；及确定定义第一流传输的目标音频信号和第一传播的电信号到达第一听音装置之间的时间差的第一计时信息，并将第一计时信息传给第二听音装置。
14.根据权利要求13的方法，包括确定第一和第二传播的电信号分别到达第一和第二听音装置的时间差。
15.根据权利要求10的方法，包括：
a）将头部相关传递函数的模型保存在第一听音装置中，头部相关传递函数是与声源所成角度的函数；
b）基于第一和第二传播的电信号分别到达第一和第二听音装置的时间差或基于源自其的参数计算第一听音装置的头部相关传递函数的贡献；及
c）将第一听音装置的头部相关传递函数的贡献应用于第一流传输的目标音频信号以提供增强的第一流传输的音频信号。
16.根据权利要求10的方法，包括将源自第一对准的流传输的音频信号的电信号转换为可由用户感知为声信号的输出信号。
17.根据权利要求10的方法，包括将第一或第二传播的电信号的衰减版分别与第一或第二对准的流传输的目标音频信号混合以将混合后的对准的信号提供为输出信号。
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