CN103503482A - 自学式听力辅助***及其操作方法 - Google Patents

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F·戈德贝克
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Abstract

本发明涉及一种操作向用户（13）提供听力辅助的***的方法，包括：由发射单元（10，110）捕获音频信号，所述发射单元包括用于手动控制所述发射单元的用户接口（44）以及用于存储所述发射单元至少一个操作参数的设置默认值的模块（46），并经由无线音频链路（12）从所述发射单元向接收机单元（14）发射所述音频信号，所述音频信号在所述接收机单元和/或所述发射单元中被处理；根据来自所述接收机单元的音频信号，经由刺激模块（64，82）刺激所述用户的听力；通过记录关于所述发射单元的用户接口的手动操作的数据，并通过记录关于所述发射单元相应使用状况的数据，来记录用户偏好数据；在所述发射单元中评估记录的用户偏好数据，以便提取关于所述发射单元使用情况的用户偏好；以及根据所述提取的用户偏好，在所述发射单元中调节所存储的所述发射单元所述至少一个操作参数设置的默认值。

Description

自学式听力辅助***及其操作方法
本发明涉及一种为至少一个用户提供声音的***及方法，其中音频信号来自音频信号源，例如捕获说话人声音的话筒，声音通过无线链路发送到接收机单元，例如用于助听器的音频接收机，由此向用于刺激用户听力的模块，例如助听器扬声器提供音频信号。
通常，教师使用无线话筒给教室里听力受损的人授课（其中，教师的无线话筒捕获音频信号，再将其传输到听课的听力受损人佩戴的多个接收机单元），或者在某些情况下，一个或几个人与听力受损人说话（例如，在专业会议上，给一个或每个说话人提供无线话筒及听力受损人的接收机单元，用于接收来自所有无线话筒的音频信号）。另一个例子是音频导游，其中导游使用无线话筒。
另一个典型的无线音频***的应用是如下情况：其中把发射单元设计成辅助听力装置。在这种情况下，发射单元可以包括捕获周围声音，尤其是来自靠近用户的说话者声音的无线话筒，和/或通往外部音频装置，比如手机的网关；在此，发射单元通常只用于为用户佩戴的接收机单元提供无线音频信号。
通常，无线音频链路是在200MHz频带里操作的FM（调频）无线电链路。在EP1864320A1和WO2008/138365A1中描述了模拟无线FM***，特别是适合学校应用的范例。
在最近的***中，使用数字调制技术代替模拟FM传输技术进行音频信号传输，它们中的大多数在其他频带上工作，而非之前的200MHz频带。
US2005/0195996A1涉及一种听力辅助***，包括不同说话人佩戴的多个无线话筒以及戴在听者颈部周围环上的接收机单元，声音由连接到接收机单元的耳机产生，其中使用扩频数字信号从话筒向接收机单元发射音频信号。接收机单元控制数据的传输，还通过无线链路发送相应控制信号，从而控制应用于每个发射单元中的前置放大增益水平。
WO2008/098590A1涉及一种听力辅助***，包括具有至少两个间隔开的话筒的发射单元，其中独立的音频信号信道专用于每个话筒，且其中，用户两耳所戴的两个接收机单元中至少一个能接收两个信道，并通过考虑两个信道，在耳朵水平进行音频信号处理，例如声束形成。
在无线数字声音传输***中，例如为了控制音频信号的回放量，为了配置装置的操作模式，为了查询装置的电池状态等，不仅要传输音频数据，还要传输控制数据。与仅有音频数据传输相比，这种控制数据的传输，给***导致了应该最小化的电流消耗和/或延迟的开销。
US2010/0220879A1涉及一种助听器，包括用户控制器，允许用户调节助听器中音频信号处理的设置，其中调节数据是从这种用户控制器的操作导出的，并记录在助听器中以根据这种调节数据调节音频信号处理的默认参数设置，以提到的音量设置作为例子。从US2004/0190739A1可知一种相似的助听器，可以将其实现为双耳听力装置，其包括两个助听器之间的无线链路。从US2006/0222194A1知道有另一种助听器，包括为参数调节记录的用户操作数据。
WO2008/052576A1涉及一种听力辅助***，包括FM发射单元，为其提供数据记录能力以允许改善对***用户的辅导及其培训。记录的数据可以包括由分类单元根据时间和/或要求监测接收机单元的时间确定的听力场景类别；还可以在发射单元中记录关于使用接收机单元的各种操作模式总时间的数据。
US2010/0172526A1涉及一种FM音频信号传输***，包括至少一个接口单元以及至少一个可调节装置，其中接口单元可以是音频信号FM发射单元，且其中可调节装置可以是FM接收机，且其中接口单元可以将记录在接口单元里的数据传输给控制单元，可以从控制单元中收集数据以在中央数据库中评估。基于这种评估，可在控制单元中使用更新的最佳配置，以下载到接口单元以和/或可调节装置里。
无线音频信号发射单元，例如FM发射单元，可以包括相当多的功能，从而在用户接口中，在制造商与装配工之间及装配工与最终用户之间的交流中，以及在最终用户的使用中，导致相当高的复杂性。尽管处理这种装置通常由自动控制功能，例如自动上下文相关信号处理来辅助，但这种自动选择并非在所有用户的所有使用情况中都是正确的，且某些设置可能享有用户偏好，但不能由这种自动上下文分析来确定。
本发明的目的是提供一种操作听力辅助***的方法，其允许用户特别方便的操作，同时实现***接近用户个人偏好的操作。另一个目的是提供这样的听力辅助***。
根据本发明,这些目的是分别通过权利要求1所述的方法以及权利要求21所述的***实现的。
本发明的益处在于，通过如下方式可以实现针对个体用户偏好的特定使用状况对发射单元默认设置的自动调节，由此实现听力辅助***方便的个体调节：通过记录用户偏好来提供自学特征，通过如下方式来记录用户偏好数据：记录关于发射单元的用户接口的手动操作的数据，并记录关于发射单元相应使用状况的数据；在发射单元中评估记录的用户偏好数据，以便提取关于发射单元使用的用户偏好，并根据提取的用户偏好在发射单元中调节发射单元至少一个操作参数的设置的所存储默认值。
在从属权利要求中界定了本发明的优选实施例。
在下文中，将参考附图例示本发明，其中：
图1是可用于根据本发明的***的音频部件的示意图；
图2至4是根据本发明使用***各种范例的示意图；
图5是要与本发明一起使用的发射单元范例的方框图；以及
图6是要与本发明一起使用的接收机单元范例的方框图。
如图1所示，在发射侧使用的装置可以是，例如，听众房间中讲话者使用的无线话筒；由教师使用的音频发射器，它具有集成的或电缆连接的话筒，在有听力受损的小学生/大学生的教室里；听力报警***，如门铃、火灾报警器或婴儿监护器；音频或视频播放器；电视机装置；电话装置；像手机、音乐播放器的音频源的网关；等等。发射装置包括戴在身体上的装置以及固定装置。接收机侧的装置包括耳机、各种助听器、听筒，例如提供给演播室应用的提示装置或隐蔽交流***，以及房间扬声器***。接收机装置可以用于听力受损或听力正常的人。在接收机侧还有一个网关，可将通过数字链路接收的音频信号转播到另一个包括刺激模块的装置。
该***可以包括发射侧的多个装置以及接收侧的多个装置，通常用于在主从拓扑结构中实施网络架构。或者，***可以包括为用户每只耳朵提供的单一发射单元和一个接收机单元。
发射单元通常包括或连接到用于捕获音频信号的话筒，话筒通常由用户佩戴，用户的声音通过无线音频链路被传输到接收机单元。
接收机单元通常通过音频线连接到助听器，或在助听器中集成。
除了音频信号之外，在发射单元和接收机单元之间，通常还单向或双向传输控制数据。这种控制数据可以包括，例如，音量控制或与接收机单元或连接到接收机单元（例如，电池状态以及参数设置）的装置状态有关的查询（即轮询信号）。
发射单元和接收机单元之间的无线链路可以是数字的或模拟的（通常是FM）。
在图2中示意性地示出了典型使用情况，其中身体佩戴的发射单元10包括话筒17，通过数字链路12，教室里的教师11用话筒17将对应于教师声音的音频信号传输给多个接收机单元14，其在听力受损的小学生/大学生13佩戴的助听器16中集成或与之连接。数字链路12还用来在发射单元10与接收机单元14之间交换控制数据。通常，发射单元10用于广播模式中，即向所有的接收机单元14发送相同信号。
另一个典型使用情况在图3中示出，其中具有集成话筒的发射器10由听力受损人13使用，该人佩戴接收机单元14，该接收机单元14与助听器16相连或在其中集成，以捕获人11对人13说话的声音。捕获的音频信号通过数字链路12被传输给接收机单元14。
图4中示出了图3使用情况的修改，其中发射单元10被用作中继，将从远程发射单元110接收的音频信号转发到听力受损人13的接收机单元14。远程发射单元110由讲话者11佩戴，并且包括捕获讲话者11声音的话筒，从而充当伴随话筒。
根据图2至4中示出的实施例的变体，接收机单元14可以被设计为颈部佩戴装置，其包括发射器，以通过感应链路向耳戴装置，例如助听器发送接收的音频信号。
发射单元10，110可以包括用于连接到作为外部音频信号源的音频装置的音频输入，例如手机、FM收音机、音乐播放器、电话或电视装置。
在每个这样的使用情况中，发射单元10通常包括音频信号处理单元（图2到4中未示出），以在发射前处理被话筒捕获的音频信号。
图5中示出了发射单元10的范例，它包括话筒装置17，用于捕获来自各讲话者11声音的音频信号；音频信号处理单元20，用于处理捕获的音频信号；数字发射器28以及天线30，用于传输处理的音频信号作为由音频数据包构成的音频流19。音频信号处理单元20用于使用适当音频编解码器压缩音频数据，如现有技术中所知。压缩的音频流19形成建立在发射单元10及接收机单元14之间的数字音频链路12的部分，该链路还用于在发射单元10及接收机单元14之间交换控制数据包。
发射单元10还可以包括分类器单元24，用于分析由话筒装置17捕获的音频信号，以确定当前主流的听力场景分类。分类器单元24产生对应的输出信号，用于根据确定的听力场景分类，控制发射单元10和/或接收机单元14的操作。在图5中示出的范例中，分类器单元24被实现为声音活动检测器（VAD）（在这种情况下，听力场景分类将会是“声音打开”和“声音关闭”）。
音频信号处理单元20和其他部件，例如分类器单元/VAD24可以由22处表示的数据信号处理器（DSP）实现。此外，发射单元10也可以包括作用于DSP22以及发射器28的微控制器26。在DSP22能接管微控制器26的功能的情况下，则它可以被省略。
优选地，话筒装置17包括至少两个间隔开的话筒17A，17B，波束形成器21可以在音频信号处理单元20中使用其音频信号，以形成声学波束，以便为话筒装置17提供方向特性。波束形成器21的输出音频信号被提供给增益模型单元23，它把例如自动增益控制（AGC）功能应用于音频信号。
通常，将会在发射单元10和/或接收机单元14中实施多个音频信号处理模式。
VAD24使用来自话筒装置17的音频信号作为输入，以确定使用各发射单元10的人11说话的时间。VAD24可以为微控制器26提供相应的控制输出信号，例如，以便在检测不到声音的时间里使发射器28休眠，并且在检测到声音活动的时间里叫醒发射器28。此外，可以产生并通过无线链路12发射对应于VAD24的输出信号的控制命令，以便在发射单元10的用户11不说话时，使接收机单元静音14或节电。为此，提供单元32用于产生数字信号，该信号包括来自处理单元20的音频信号以及由VAD24产生的控制数据，该数字信号被提供给发射器28。除了VAD24之外，发射单元10可以包括环境噪声估计单元（图5中未示出），用于估计环境噪声水平并产生对应的输出信号，该输出信号可以被提供给单元32，以通过无线链路12发射。
根据一个实施例，发射单元10可以适于由相应讲话者11佩戴在讲话者颈部下方，例如像翻领话筒或衬衫领话筒。
发射单元10还可以包括用于音频信号的输入，音频信号由外部音频源34和36，例如插塞接口38和/或无线接口40，例如蓝牙接口提供。这种外部音频源34、36可以是，例如，电话、手机、音乐播放器、计算机或电视机。具体而言，通过提供这种接口38、40，实现了发射单元10的多个音频信号输入信道。
发射单元10还可以包括传感器42，用于确定发射单元10的取向和/或加速度，发射单元10的输出信号可以被用来估计发射单元10目前的使用情况（例如，在颈部佩戴或手持发射单元10，将产生与放在桌上不同的传感器信号）。
发射单元10还包括用户接口44，以允许用户控制发射单元10的操作。例如，通过作用于用户接口44，可以打开或关闭发射单元10，可以从多个音频信号输入信道中选出至少一个音频信号输入信道，可以设置发射单元10和/或接收机单元14中音频信号处理的至少一个参数，或可以选择特定音频信号处理模式，可以设置无线链路12的至少一个参数（例如频率），且/或可以生成被发送到接收机单元14的远程控制命令。这样的控制命令可以包括生成轮询命令，用于请求接收机单元14从接收机单元14向发射单元10发送关于接收机单元14操作的状态信息数据，以监测接收机单元14的状态。这种状态信息可以包括无线链路的信号强度，干扰信号的存在及程度，接收机单元14的电池状态和/或连接到接收机单元14或包括在其中的扬声器的适当功能。这种控制命令还可以包括接收机单元14中的音量设置。
发射单元10还包括存储器46，用于存储发射单元10的操作参数设置的默认值。这种默认值可以包括音频信号输入信道的选择，发射单元10和/或接收机单元14中音频信号处理的至少一个参数的设置，尤其是发射单元10和/或接收机单元14的默认音频信号处理模式，和/或接收机单元14中的默认音量设置，和/或无线链路12的至少一个参数的设置，例如默认频率。
发射单元10还包括用户接口数据记录单元48，用于记录关于用户接口44的手动操作的数据以及用户状态数据记录单元50，用于记录关于发射单元10使用情况的数据。数据记录单元48和50用于记录用户对用户接口44的手动操作，及在用户操作用户接口44时主要的发射单元10的相应使用情况。记录在单元48及50中的数据被提供给评估单元52，在其中评估记录的用户偏好数据（即记录的用户接口数据及记录的使用状况数据），以提取与发射单元10的使用有关的用户偏好。评估单元52的输出被提供给默认设置单元54，根据提取的用户偏好，其用于调节存储的默认设置。
通常，评估单元52被设计成不改变默认值设置，直到达到一定水平的似然性，其中用户偏好实际上已改变了。
图6中示出了数字接收机单元14的范例，据此，天线装置38连接到包括解调器58及缓冲器59的数字收发器61。通过数字链路12发送的信号由天线66接收，并在数字无线电接收机61中解调。解调的信号通过缓冲器59被提供给充当处理单元的DSP74，它把信号分离成音频信号和控制数据，并用于高级的处理，例如，根据控制数据所提供的信息对音频信号进行均衡。接收机单元14还包括用于DSP74的存储器76。处理的音频信号，经过数字到模拟的转换之后，被提供给可变增益放大器62，其用于通过施加由经由数字链路12接收的控制数据控制的增益，放大音频信号。放大的音频信号被提供给助听器64的音频输入。优选设计接收机单元14以允许接收机单元14的用户在接收机单元的音频输出和助听器64的话筒装置之间进行选择，作为音频信号输入进行处理，并作为发送给助听器讲话者的已处理音频信号加以提供。
并非把可变增益放大器62放大的音频信号提供给助听器64的音频输入，接收机单元14可以包括功率放大器78，它可以由手动音量控制器80来控制，且为扬声器82提供功率放大的音频信号，扬声器82可以是在接收机单元14中集成或与之相连的耳戴元件。通过向接收机单元14发送对应的控制命令，也可以从发射单元10远程进行音量控制。
接收机单元的另一种替代实施方式可以是带有发射器84的颈部佩戴装置，以通过磁感应链路86（模拟的或数字的）向助听器64（如图6中虚线所标示的）发送接收的信号。

Claims (23)

1.一种用于操作一种用于向用户（13）提供听力辅助的***的方法，包括：
(a)由发射单元（10，110）捕获音频信号，所述发射单元包括：
用户接口（44），用于手动控制所述发射单元，以及
模块（46），用于存储所述发射单元的至少一个操作参数的设置的默认值，并经由无线音频链路（12）从所述发射单元向接收机单元（14）发射所述音频信号，所述音频信号在所述接收机单元和/或所述发射单元中被处理；
(b)根据来自所述接收机单元的音频信号，经由刺激模块（64，82）刺激所述用户的听力；
(c)通过记录关于所述发射单元的用户接口的手动操作的数据，并通过记录关于所述发射单元相应使用状况的数据，来记录用户偏好数据；
(d)在所述发射单元中评估记录的用户偏好数据，以便提取关于所述发射单元的使用的用户偏好；以及
(e)根据所述提取的用户偏好，在所述发射单元中调节所述发射单元的所述至少一个操作参数的设置的所存储的默认值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，关于所述发射单元（10，110）的使用状况的所述数据包括：
分类单元（24）基于所捕获的音频信号在所述发射单元中进行的听力场景分析的结果，所述听力场景分析是为了从多种听力场景类别中确定当前听力场景类别；
作为在所述发射单元中进行并经由无线数据链路从所述发射单元向所述接收机单元发射的听力场景分析的结果，控制传输中产生的接收机单元（14）的操作的控制命令；
作为在所述发射单元中进行的听力场景分析的结果，用于控制传输中产生的所述发射单元的操作的控制命令；
所述发射单元中选择的音频信号输入信道；
所述发射单元的实测取向；和/或
所述发射单元的实测加速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述控制命令包括用于在所述接收机单元（14）中处理接收的音频信号的参数设置，且其中所述记录的数据包括用于在所述接收机单元中处理接收的音频信号的参数的发射设置，所述参数例如是要应用于所述接收机单元中的音频信号的增益值。
4.根据权利要求2和3之一所述的方法，其中所述记录的数据包括环境听觉噪声水平和/或经时间平均的信噪比。
5.根据权利要求2到4之一所述的方法，其中所述记录的数据包括在所述发射单元（10，110）中进行的音频信号处理中使用的至少一个参数，例如声束形成参数。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中关于所述用户接口（44）的操作的所述数据包括：
所述发射单元（10，110）的打开/关闭转换，
从多个音频信号输入信道中对至少一个音频信号输入信道的选择，
所述发射单元和/或接收机单元（14）中对音频信号处理的至少一个参数的设置，
对无线音频链路（12）的至少一个参数的设置，和/或
用于所述接收机单元的遥控命令的生成。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，根据用户从多个音频信号处理模式人工选择的一种模式，执行所述发射单元（10，110）和/或所述接收机单元（14）中的音频信号处理，且其中所述记录的数据包括当前选择的模式。
8.根据权利要求6和7之一所述的方法，其中所述发射单元（10，110）包括用于从捕获所述音频信号的外部音频信号源（34，36）接收音频信号的模块（38，40），且其中所述用户接口（44）适于从多个音频信号输入信道选择至少一个音频信号输入信道。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述外部音频信号源（34，36）为电话、移动电话、音乐播放器、计算机和/或电视机。
10.根据权利要求8和9之一所述的方法，其中用于从外部音频信号源接收音频信号的所述模块包括蓝牙接口（40）和/或插塞连接器（38）。
11.根据权利要求6到10之一所述的方法，其中所述控制命令包括生成轮询命令，用于请求所述接收机单元（14）从所述接收机单元向所述发射单元（10，110）发送关于所述接收机单元的操作的状态信息数据，以便监测所述接收机单元的状态。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述状态信息数据包括所述音频链路（12）的信号强度、干扰信号的存在和程度、所述接收机单元（14）的电池状态以及所述刺激模块（82）的正常工作中的至少一个。
13.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述发射单元（10，110）的至少一个操作参数的所述默认值包括：所述音频信号输入信道的选择，所述发射单元和/或所述接收机单元中音频信号处理的至少一个参数的设置，和/或所述无线音频链路（12）的至少一个参数的设置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述发射单元（10，110）的至少一个操作参数的所述默认值包括：所述发射单元（14）和/或所述接收机单元的默认音频信号处理模式，所述接收机单元中的默认音量设置和/或所述无线音频链路（12）的默认频率。
15.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述音频信号是由所述发射单元（10，110）的话筒装置（17）捕获的。
16.根据前述权利要求之一所述的方法，其中由在所述用户耳朵处或耳朵中佩戴的刺激模块（64，82）根据来自所述接收机单元（14）的已处理音频信号刺激所述用户的听力。
17.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述发射单元（10，110）是另一个人（11）使用的与所述接收机单元（14）的用户（13）间隔开的远程装置。
18.根据权利要求1到16之一所述的方法，其中所述发射单元（10）是佩戴于所述用户（13）身体上、与所述用户头部间隔开、并由所述接收机单元（14）的用户使用的装置。
19.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述接收机单元（14）的音频输出连接到包括所述刺激模块和话筒装置的听力器械（64）的音频输入。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述接收机单元（14）被设计成允许所述接收机单元的用户（13）在所述接收机单元的音频输出和所述听力器械（64）的话筒装置之间进行选择，作为要处理的音频信号输入，并作为已处理音频信号提供给所述刺激模块。
21.根据权利要求1到18之一所述的方法，其中所述接收机单元集成于包括所述刺激模块的听力器械之内。
22.根据权利要求1到18之一所述的方法，其中所述接收机单元（14）包括所述刺激模块（82）。
23.一种用于向用户（13）提供听力辅助的***，包括：
发射单元（10，110），用于捕获音频信号并经由无线音频链路（12）发射所述音频信号，所述发射单元包括：用于用户控制所述发射单元的用户接口（44）以及用于存储所述发射单元的至少一个操作参数的设置的默认值的模块（46），
接收机单元（14），用于经由所述无线链路从所述发射单元接收所述音频信号；
刺激模块（64，82），根据来自所述接收机单元的音频信号，刺激所述用户的听力；以及
用于通过如下方式在所述发射单元中记录用户偏好数据的模块（48，50）：记录关于所述发射单元的用户接口的手动操作的数据，并记录关于所述发射单元的相应使用状况的数据；
用于在所述发射单元中评估所记录的用户偏好数据，以便提取关于所述发射单元的使用的用户偏好的模块（52）；以及
用于根据所述提取的用户偏好，在所述发射单元中调节所述发射单元的所述至少一个操作参数的设置的所存储的默认值的模块（22，54），其中所述发射单元和所述接收机单元中的至少一个包括音频信号处理模块（20，62，74）。
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