CN112533121A - 不相关或相关有噪声信号的自适应混合方法及听力装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了不相关或相关有噪声信号的自适应混合方法及听力装置，其中所述听力装置包括：提供至少两个输入音频数据流的输入单元，每一输入音频数据流包括来自目标声源的目标信号分量与来自一个或多个噪声源的噪声分量的混合；混合处理器，用于接收至少两个输入音频数据流、用于混合至少两个输入音频数据流或其处理后版本、及用于基于其提供处理后的输入信号；输出单元，基于处理后的输入信号或其处理后版本提供可由用户感知为声音的输出刺激；其中，所述处理器配置成处理至少两个输入音频数据流或其处理后版本的噪声分量，以通过在处理后的输入信号中平衡至少两个输入音频数据流的噪声分量而减少或避免处理后的输入信号中因混合引起的非自然信号。

Description

不相关或相关有噪声信号的自适应混合方法及听力装置

技术领域

本申请涉及听力装置如助听器、头戴式耳机或扬声电话等，尤其涉及配置成例如经输入变换器或者通过无线或有线接收器接收多个(可能)有噪声的音频数据流的听力装置。

背景技术

在混合两个以上有噪声的音频数据流时，希望混合流的目标分量和/或噪声分量满足某些特性。

发明内容

目标分量优选应被很好地平衡，即来自一个声源的目标优选不应明显比来自另一声源的目标分量大声或小声。噪声分量优选也应被很好地平衡，且优选不受混合影响，从这一方面讲，其被感知为令人烦恼的声音。在本说明书中，“平衡”或者“很好地平衡”意为“均衡”，例如平衡的分量被迫使实质上相等，例如被迫使彼此在某一差距内，例如它们相对于两个分量的数值上的最小值的数值差小于10％。被“平衡”或“很好地平衡”或“均衡”的噪声分量例如可以是相应音频数据流在混合之前的噪声方差。

作为例子，假设由目标信号+内部(听得见的)传声器噪声组成的两个传声器信号之间的渐变(fading)。如果两个传声器属于不同类型，传声器噪声电平可能不同。当从一传声器信号渐变到另一传声器信号时(即逐渐衰减(当前)信号的电平及增大另一信号的电平)，可能希望保持目标声音的电平。如果传声器具有不同的信噪比(SNR)，如果目标电平在渐变期间保持恒定，噪声电平将变化。藉此，渐变变得听得见。即使两个传声器处的SNR一样，渐变仍然听得见，因为在渐变时，相关的目标声音(如语音)和不相关的噪声(如传声器噪声和/或风噪)以不同的方式叠加。

数据流的混合可以是从一个程序切换到另一个程序的结果。听力装置如助听器通常配备处理参数(“设置”)的多个(用户可选择的或者自动控制的) 专用组合，处理参数针对不同的声学情形如电话程序、音乐程序、听音程序、对话程序等进行优化。处理参数的前述各个专用组合通常称为“程序”。本发明的关于数据流混合的概念同样应用于从一程序到另一程序(例如从听音乐程序到电话程序)的切换，其中将发生从一声音输入到另一声音输入的渐变。

听力装置

在本申请的一方面，提供一种听力装置如助听器，其适于位于用户耳朵处或耳朵中或者适于完全或部分植入在用户头部中。该听力装置包括：

-提供至少两个输入音频数据流的输入单元，每一输入音频数据流包括来自目标声源的目标信号分量与来自一个或多个噪声源的噪声分量的混合；

-混合处理器，用于接收至少两个输入音频数据流、用于混合至少两个输入音频数据流或其处理后版本、及用于基于其提供处理后的输入信号；

-输出单元，基于处理后的输入信号或其处理后版本提供可由用户感知为声音的输出刺激。

所述处理器可配置成处理至少两个输入音频数据流或其处理后版本的噪声分量，以减少或避免处理后的输入信号中因混合引起的非自然信号。这可通过在处理后的输入信号中平衡至少两个输入音频数据流的噪声分量而实现。

所述处理器可配置成在混合之前估计至少两个输入音频数据流的噪声方差。噪声方差例如可测量为背景噪底方差。所述处理器可配置成根据至少两个输入音频数据流的噪声方差处理噪声分量。

从而可提供改进的听力装置。

混合可自动开始，例如基于传感器输入或检测器输入，例如基于相应输入信号的分析。混合可由用户例如经用户接口(例如实施为智能电话的APP)确定和/或开始。混合可包括从一信号跨某一时间段到另一信号的渐变或由其组成。渐变可通过(例如随时间而变的)渐变参数或通过渐变曲线定义，渐变曲线 (例如逐渐)减小一输入音频流(或其处理后版本)的增益(或权重)，同时增大另一输入音频流(或其处理后版本)的增益(或权重)。渐变可被视为暂时混合的形式。在实施例中，从一音频流到另一音频流的渐变包括一音频流在开始渐变之前被“选择”(呈现给用户)，及当渐变结束时另一音频流被“选择”(呈现给用户)(即端权重从α₁＝1和α₂＝0分别切换到α₁＝0和α₂＝1，反之亦然)。在实施例中，在渐变之前和之后的相应权重不是0和1，而是相对大的(接近1，例如≥0.9)权重应用于相应的主音频流(在渐变之前和之后)，及相对小的(非零，如≤0.1)权重应用于非主音频流(在渐变之前和之后)。

所述处理器可配置成识别要不然访问多个输入音频流或其处理后版本的至少部分的(部分或所有)噪声分量。噪声分量(如传声器噪声)可在听力装置运行之前知道或确定并被使得可由听力装置得到，例如存储在存储器中，或者被使得可由所述处理器得到。传声器噪声可从传声器的说明书提取或者在传声器使用之前进行测量。听力装置例如可配置成通过在语音停顿期间估计环境中的噪声而(自适应)确定噪声分量(如环境噪声)。

术语“噪声源”可包括下述之一或多个：传声器噪声(传声器中固有的噪声)、环境声学或机械噪声、及电磁感应噪声。术语“噪声源”可包括(当前) 被用户视为噪声的一个或多个竞争性(非目标)语音源。

至少两个输入音频数据流的来自一个或多个噪声源的噪声可能不相关(例如传声器噪声或风噪)。至少两个输入音频数据流的来自一个或多个噪声源的噪声可能相关(例如来自非目标语音的声学噪声，或者来自风扇或其它机器的噪声)。

多个音频数据流中的至少两个的目标声源可能不同(即至少两个输入音频数据流源自两个不同的目标声源)。输入单元可包括输入变换器(如传声器)，用于将来自佩戴听力装置的用户环境的局部声音转换为表示该局部声音的电输入信号(如第一音频数据流)。输入单元可包括(天线和)接收器电路，用于从(可能远处的)发射器接收表示不同于来自佩戴听力装置的用户环境的局部声音的声音的第二电输入信号(如第二音频数据流)。至少两个音频数据流可包括分别来自输入变换器和(天线和)接收器电路的第一和第二音频数据流。

在本说明书中，术语“源自”意为“来自”或“由……提供”，或者指明“A是B的来源”(在此，目标声源是音频数据流的来源)的类似用语。

在本说明书中，术语“多个音频数据流中的至少两个的目标声源不同”意为至少两个音频数据流源自两个不同的目标声源，例如两个不同的讲话者，或者从远处的通信伙伴无线接收的目标信号及代表用户环境中的目标讲话者的电输入信号。换言之，该术语不覆盖时间上刚好错开的两个音频流。

多个音频数据流中的至少两个的目标声源可以一样(即至少两个输入音频数据流源自同一目标声源)。输入单元可包括至少两个(如第一和第二)输入变换器(如传声器)，每一输入变换器用于将来自佩戴听力装置的用户环境中的局部声音转换为相应的电输入信号(例如转换为第一和第二电输入信号，如第一和第二音频数据流)，每一电输入信号均表示局部声音(可能不同的声压级，包括不同的噪声量或类型等)。至少两个输入变换器可位于听力装置的不同部分中，一个例如位于适于位于用户耳(耳廓)后的BTE部分中，一个例如位于适于位于用户耳道中或耳道处的ITE部分中。在实施例中，输入单元包括用于将来自佩戴听力装置的用户环境中的局部声音转换为表示该局部声音的电输入信号(如第一音频数据流)的输入变换器(如传声器)。输入单元还可包括用于从发射器接收(如无线接收)第二电输入信号(如第二音频数据流)的 (天线和)接收器电路，其表示来自佩戴听力装置的用户环境的局部声音的声音(例如来自(佩戴包括音频发射器的传声器的)用户环境中的扬声器)。至少两个音频数据流可包括分别来自输入变换器和(天线和)接收器电路的第一和第二音频数据流。天线和接收器电路可包括用于从感应发射器接收音频信号的线圈(例如拾音线圈或其它电感器)。天线和接收器电路可包括用于接收 GHz范围的电磁信号的RF天线，例如蓝牙或等效部件。

所述处理器可配置成将至少一信号处理算法应用于处理后的输入信号并提供处理后的输出信号。所述处理器可连接到输入单元。所述处理器可连接到输出单元。处理后的输出信号可被馈给输出单元。至少一信号处理算法例如可包括降噪算法。处理器例如可包括后滤波器，用于对处理后的输入信号进行滤波以衰减处理后的输入信号中的噪声分量。处理器例如可包括压缩放大算法，用于将随频率和电平而变的放大或衰减施加到处理后的输入信号(从而例如补偿用户的听力受损)。

听力装置可包括使能在(时-)频域处理信号的滤波器组。输入单元可包括相应的分析滤波器组，用于按子频带表示提供多个输入音频数据流。输入单元可包括相应的模数转换器以将每一电输入信号数字音频数据流。

输出单元可包括合成滤波器组，用于将子频带信号转换为时域的音频数据流从而用于产生所述输出刺激。输出单元可包括扬声器，其将输出刺激提供为声学信号(空气中的振动，例如朝向用户的耳膜)。输出单元可包括振动器，用于将输出刺激提供为用户颅骨中的机械振动。输出单元可包括电极阵列，用于将输出刺激提供为用户耳蜗神经的电刺激。电极阵列的每一电极可配置成接收以人类听觉***的不同子频率范围为目标的刺激(例如低于20kHz，如低于 12kHz或低于10kHz或低于8kHz)。在后一情形下，合成滤波器组(在一些设计中)可省略。

所述处理器可配置成估计多个输入音频数据流的目标分量的电平。该电平例如可被估计为声压级，例如以dB SPL标示。所述处理器可配置成估计多个输入音频数据流的信噪比。

混合可包括渐变。所述处理器可配置成从一输入音频数据流渐变到另一输入音频数据流。有时，希望从一传声器信号渐变到另一传声器信号，例如如果一传声器相较于另一传声器具有更多反馈，或者如果一传声器信号的目标信噪比(明显)好于另一传声器信号。所述处理器可配置成在从一输入音频数据流渐变到另一输入音频数据流时保持目标信号分量的电平。在本说明书中，第一和第二包括音频的信号之间的“渐变”意为从第一信号被呈现给用户(及第二信号被衰减或禁用)的情形移到第二信号被呈现给用户(及第一信号被衰减或禁用)的情形。听力装置可配置成从来自传声器的音频流渐变到来自波束形成器的音频流，反之亦然。

从第一输入音频数据流跨某一渐变时间段渐变到第二输入音频数据流可包括，混合处理器配置成在第一时间点t₁将第一数据流提供为处理后的信号及在第二时间点t₂将第二数据流提供为处理后的信号，其中第二时间t₂大于第一时间t₁。渐变过程通过将一信号(“第一音频数据流”)呈现给用户开始及通过将另一信号(“第二音频数据流”)呈现给用户结束。渐变时间Δt_fad＝t₂-t₁例如可小于预定时间范围，例如Δt_fad<20s，或<10s，例如<5s。

从第一输入音频数据流跨某一渐变时间段渐变到第二输入音频数据流可包括确定相应的渐变参数或者逐渐减小第一输入音频数据流或其处理后版本的权重同时增大第二输入音频数据流或其处理后版本的权重的渐变曲线，其中(感知到的)处理后的输入信号的噪声电平在渐变期间实质上不被改变。

听力装置可配置成基于检测到输入音频数据流之一的反馈开始渐变。听力装置可包括反馈检测器。反馈检测器可配置成提供当前经历的、从听力装置的输出变换器到输入变换器(如两个以上输入变换器)的反馈水平的度量。

听力装置可包括话音活动检测器，配置成提供指明给定输入音频流是否或者以何种概率包括人类话音的VAD控制信号。话音活动检测器可配置成识别语音。话音活动检测器可配置成指明输入音频流的给定子频带是否或者以何种概率包括人类话音如语音。

输入单元可包括至少两个输入变换器，每一输入变换器提供表示声音的电输入信号，及包括用于对电输入信号进行空间滤波并基于其提供至少一空间滤波的信号的波束形成器滤波单元，空间滤波的信号构成或形成多个输入音频数据流中的至少一个的一部分。输入单元例如可包括两个、三个或更多个输入变换器。

波束形成器滤波单元可包括配置成提供至少两个空间滤波的信号的至少两个波束形成器，其可构成或形成多个输入音频数据流的一部分。通过至少两个波束形成器确定的、从用户到目标声源的方向可表示两个不同的目标方向(两个不同的目标声源)。波束形成器的数量可小于输入变换器的数量。波束形成器的数量可大于或等于输入变换器的数量。

来自至少两个波束形成器的相应输入音频流之间的渐变可根据检测到的或选择的目标方向进行控制。用户当前感兴趣的目标声源的方向(目标方向)可自动确定。目标方向也可由用户选择，例如经用户接口，例如实施在智能电话或其它便携设备上，例如包括图形用户界面。

听力装置可配置成使得渐变时间Δt增加。在空间滤波的(波束成形)信号 (表示来自两个不同目标声源的声音)之间渐变时，渐变的持续时间(渐变时间Δt)优选可相较于在表示来自同一目标声源(但在(稍微)不同的位置拾取) 的声音的两个传声器信号之间渐变时增加。从而从一目标信号切换到另一(不同的)目标信号(可能具有非常不同的信噪比和电平)更温和，否则，切换可能被用户感觉为突然或者令人烦恼。

听力装置可配置成在至少两个输入音频数据流或其处理后版本之间渐变，同时确保处理后的输入信号中的噪声分量被均衡为输入音频数据流中展现最大噪声电平的噪声信号分量的电平。

听力装置可配置成在至少两个输入音频数据流或其处理后版本之间渐变，同时确保处理后的输入信号中的目标信号分量的电平被均衡。听力装置例如可配置成在从一输入音频流到另一输入音频流的渐变期间保持处理后的输入信号中的目标信号的电平。

听力装置可配置成在至少两个输入音频数据流或其处理后版本之间渐变，听力装置包括用于衰减处理后的输入信号中的噪声的单通道后滤波器，其中该后滤波器配置成增大处理后的输入信号的噪声分量的衰减。

听力装置可由助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合构成或者包括助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。听力装置可包括 (例如适于位于桌上的)扬声电话。

听力装置可适于提供随频率而变的增益和/或随电平而变的压缩和/或一个或多个频率范围到一个或多个其它频率范围的移频(具有或没有频率压缩)以补偿用户的听力受损。在实施例中，处理器配置成增强输入信号并提供处理后的输出信号。

输出单元可配置成基于处理后的电信号提供由用户感知为声信号的刺激。输出单元可包括耳蜗植入件(用于CI型听力装置)的多个电极。输出单元可包括输出变换器。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)(例如在声学(基于空气传导的)听力装置中)。输出变换器可包括用于将刺激作为颅骨的机械振动提供给用户的振动器(例如在附着到骨头的或骨锚式听力装置中)。

听力装置可包括用于提供表示声音的电输入信号的输入单元。输入单元可包括用于将输入声音转换为电输入信号的输入变换器如传声器。输入单元可包括用于接收包括或表示声音的无线信号并提供表示所述声音的电输入信号的无线接收器。

无线接收器例如可配置成接收在射频范围(3kHz到300GHz)的电磁信号。无线接收器例如可配置成接收在光频率范围(例如红外光300GHz到430THz，或可见光，例如430THz到770THz)的电磁信号。

听力装置可包括定向传声器***，其适于对来自环境的声音进行空间滤波从而增强佩戴听力装置的用户的局部环境中的多个声源之中的目标声源。定向***可适于检测(如自适应检测)传声器信号的特定部分源自哪一方向。这可以例如现有技术中描述的多种不同方式实现。在听力装置中，传声器阵列波束形成器通常用于空间上衰减背景噪声源。许多波束形成器变型可在文献中找到。最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器广泛用在传声器阵列信号处理中。理想地，MVDR波束形成器保持来自目标方向(也称为视向)的信号不变，而最大程度地衰减来自其它方向的声音信号。广义旁瓣抵消器(GSC)结构是 MVDR波束形成器的等同表示，其相较原始形式的直接实施提供计算和数字表示优点。

听力装置可包括用于从另一装置如从娱乐设备(例如电视机)、通信装置、无线传声器或另一听力装置接收直接电输入信号的天线和收发器电路(如无线接收器)。直接电输入信号可表示或包括音频信号和/或控制信号和/或信息信号。听力装置可包括用于对所接收的直接电输入信号进行解调的解调电路，从而提供表示音频信号和/或控制信号的直接电输入信号，例如用于设置听力装置的运行参数(如音量)和/或处理参数。总的来说，听力装置的天线及收发器电路建立的无线链路可以是任何类型。无线链路可在两个装置之间建立，例如在娱乐装置(如TV)与听力装置之间，或者在两个听力装置之间，例如经第三中间装置(如处理装置，例如遥控装置、智能电话等)。无线链路可能在功率限制条件下使用，例如听力装置为或包括便携式(通常电池驱动的)设备的情形。无线链路可以是基于近场通信的链路，例如基于发射器部分和接收器部分的天线线圈之间的感应耦合的感应链路。无线链路可基于远场电磁辐射。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)如MSK(最小频移键控)或QAM(正交调幅)等。

听力装置与另一装置之间的通信可处于基带(音频频率范围，如0和 20kHz之间)中。优选地，听力装置与听力装置之间的通信基于高于100kHz频率的某类调制。优选地，用于在听力装置和另一装置之间建立通信链路的频率低于70GHz，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范围中或在2.4GHz范围中或在5.8GHz范围中或在60GHz范围中(ISM＝工业、科学和医学，这样的标准化范围例如由国际电信联盟ITU定义)。无线链路可基于标准化或专用技术。无线链路可基于蓝牙技术(如蓝牙低功率技术)。

听力装置可以是便携(即配置成可穿戴)装置或形成其一部分，如包括本机能源如电池例如可再充电电池的装置。听力装置可以是轻质、容易穿戴的装置，例如具有小于100g的总重量。

听力装置可包括输入单元(如输入变换器，例如传声器或传声器***和/或直接电输入(如无线接收器))和输出单元如输出变换器之间的正向或信号通路。信号处理器可位于该正向通路中。信号处理器可适于根据用户的特定需要提供随频率而变的增益。听力装置可包括具有用于分析输入信号(如确定电平、调制、信号类型、声反馈估计量等)的功能件的分析通路。分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理可在频域进行。分析通路和/或信号通路的部分或所有信号处理可在时域进行。

表示声信号的模拟电信号可在模数(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f_s进行采样，f_s例如在从8kHz到 48kHz的范围中(适应应用的特定需要)以在离散的时间点t_n(或n)提供数字样本x_n(或x[n])，每一音频样本通过预定的N_b比特表示声信号在t_n时的值， N_b例如在从1到48比特的范围中如24比特。每一音频样本因此使用N_b比特量化(导致音频样本的2^Nb个不同的可能的值)。数字样本x具有1/f_s的时间长度，如50μs，对于f_s＝20kHz。在实施例中，多个音频样本按时间帧安排。一时间帧可包括64个或128个音频数据样本。根据实际应用可使用其它帧长度。

听力装置可包括模数(AD)转换器以按预定的采样速率如20kHz对模拟输入(例如来自输入变换器如传声器)进行数字化。听力装置可包括数模(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。

听力装置如输入单元和/或天线及收发器电路可包括用于提供输入信号的时频表示的TF转换单元。时频表示可包括所涉及信号在特定时间和频率范围的相应复值或实值的阵列或映射。TF转换单元可包括用于对(时变)输入信号进行滤波并提供多个(时变)输出信号的滤波器组，每一输出信号包括截然不同的输入信号频率范围。TF转换单元包括用于将时变输入信号转换为(时-)频域中的(时变)信号的傅里叶变换单元。听力装置考虑的、从最小频率f_min到最大频率f_max的频率范围可包括从20Hz到20kHz的典型人听频范围的一部分，例如从20Hz到12kHz的范围的一部分。通常，采样率f_s大于或等于最大频率f_max的两倍，即f_s≥2f_max。听力装置的正向通路和/或分析通路的信号可拆分为NI个 (例如均匀宽度的)频带，其中NI例如大于5，如大于10，如大于50，如大于100，如大于500，至少其部分个别进行处理。助听器可适于在NP个不同频道处理正向和/或分析通路的信号(NP≤NI)。频道可以宽度一致或不一致 (如宽度随频率增加)、重叠或不重叠。

听力装置可配置成在不同模式下运行，如正常模式及一个或多个特定模式，例如可由用户选择或者可自动选择。运行模式可针对特定声学情形或环境进行优化。运行模式可包括低功率模式，其中听力装置的功能被减少(例如以便节能)，例如禁用无线通信和/或禁用听力装置的特定特征。

听力装置可包括多个检测器，其配置成提供与听力装置的当前网络环境 (如当前声环境)有关、和/或与佩戴听力装置的用户的当前状态有关、和/或与听力装置的当前状态或运行模式有关的状态信号。作为备选或另外，一个或多个检测器可形成与听力装置(如无线)通信的外部装置的一部分。外部装置例如可包括另一听力装置、遥控器、音频传输装置、电话(如智能电话)、外部传感器等。

多个检测器中的一个或多个可对全带信号起作用(时域)。多个检测器中的一个或多个可对频带拆分的信号起作用((时-)频域)，例如在有限的多个频带中。

多个检测器可包括用于估计正向通路的信号的当前电平的电平检测器。检测器可配置成确定正向通路的信号的当前电平是否高于或低于给定(L-)阈值。电平检测器可作用于全频带信号(时域)。电平检测器可作用于频带拆分信号 ((时-)频域)。

听力装置可包括话音活动检测器(VAD)，用于估计输入信号(在特定时间点)是否(或者以何种概率)包括话音信号。在本说明书中，话音信号包括来自人类的语音信号。其还可包括由人类语音***产生的其它形式的发声(如唱歌)。话音活动检测器可适于将用户当前的声环境分类为“话音”或“无话音”环境。这具有下述优点：包括用户环境中的人发声(如语音)的电传声器信号的时间段可被识别，因而与仅(或主要)包括其它声源(如人工产生的噪声)的时间段分离。话音活动检测器可适于将用户自己的话音也检测为“话音”。作为备选，话音检测器可适于从“话音”的检测排除用户自己的话音。

听力装置可包括自我话音检测器，用于估计特定输入声音(如话音，如语音)是否(或以何种概率)源自听力***用户的话音。听力装置(例如自我话音检测器)可适于能够进行用户自己的话音与另一人的话音及可能与无话音声音的区分。在结合听力装置中的话音控制接口实施时，这十分有利。

多个检测器可包括运动检测器，例如加速度传感器。运动检测器可配置成检测用户面部肌肉和/或骨头的例如因语音或咀嚼(如颌部运动)引起的运动并提供标示该运动的检测器信号。

听力装置可包括分类单元，配置成基于来自(至少部分)检测器的输入信号及可能其它输入对当前情形进行分类。在本说明书中，“当前情形”由下面的一个或多个定义：

a)物理环境(如包括当前电磁环境，例如出现计划或未计划由听力装置接收的电磁信号(包括音频和/或控制信号)，或者当前环境不同于声学的其它性质)；

b)当前声学情形(输入电平、反馈等)；

c)用户的当前模式或状态(运动、温度、认知负荷等)；

d)听力装置和/或与听力装置通信的另一装置的当前模式或状态(所选程序、自上次用户交互之后消逝的时间等)。

分类单元可基于或者包括神经网络例如经训练的神经网络。

听力装置可包括声(和/或机械)反馈控制或回声消除***。由于来自对传声器拾取的信号提供放大的音频***的输出扬声器信号通过空气或其它媒介经声耦合部分返回到传声器，发生声反馈。返回到传声器的该扬声器信号部分之后在其重新出现在扬声器处之前被音频***再次放大，及再次返回到传声器。随着该循环持续，当音频***变得不稳定时，声反馈效应变得听得见，如非自然信号甚至更糟的啸声。该问题通常在传声器和扬声器靠近地放在一起时出现，例如在助听器或其它音频***中。具有反馈问题的一些其它典型的情形包括电话学、广播***、头戴式耳机、音频会议***等。自适应反馈抵消有能力跟踪随时间的反馈通路变化。其基于线性时不变滤波器估计反馈通路，但其滤波器权重随时间更新。滤波器更新可使用随机梯度算法进行计算，包括某些形式的最小均方(LMS)或归一化LMS(NLMS)算法。它们均具有使误差信号的均方最小化的特性，NLMS另外使滤波器更新相对于一些参考信号的欧几里得范数的平方归一化。反馈抵消***可包含反馈检测/估计单元。听力装置可配置成基于估计的反馈量在传声器信号之间切换(如渐变)(如本发明中所述)。

听力装置还可包括用于所涉及应用的其它适宜功能，如压缩、降噪等。

听力装置可包括听音装置如助听器、听力仪器例如适于位于用户耳朵处或者完全或部分位于耳道中的听力仪器，例如头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。助听***可包括喇叭扩音器(包含多个输入变换器和多个输出变换器，例如用在音频会议情形)，例如包括波束形成器滤波单元，例如提供多个波束形成能力。

应用

一方面，提供如上所述的、“具体实施方式”部分中详细描述的和权利要求中限定的听力装置的应用。可提供在包括音频分布的***中的应用，例如包括彼此足够靠近的传声器和扬声器从而在用户使用期间导致从扬声器到传声器的反馈的***。可提供在包括一个或多个助听器(如听力仪器)的***、头戴式耳机、耳麦、主动耳朵保护***等中的应用，例如在免提电话***、远程会议***(例如包括喇叭扩音器)、广播***、卡拉OK***、教室放大***等中的用途。

方法

一方面，本申请进一步提供一种听力装置如助听器的运行方法，所述听力装置适于位于用户耳朵处或耳朵中或者适于完全或部分植入在用户头部中。所述方法包括：

-提供至少两个输入音频数据流，每一输入音频数据流包括来自目标声源的目标信号分量与来自一个或多个噪声源的噪声分量的混合；

-接收至少两个输入音频数据流；

-混合至少两个输入音频数据流或其处理后版本；

-基于混合提供处理后的输入信号；

-基于处理后的输入信号或其处理后版本提供可由用户感知为声音的输出刺激。

所述方法还包括：

-处理至少两个输入音频数据流或其处理后版本的噪声分量，以减少或避免处理后的输入信号中因混合引起的非自然信号。

所述方法还包括：

-平衡处理后的输入信号中至少两个输入音频数据流的噪声分量。

当由对应的过程适当代替时，上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的或权利要求中限定的装置的部分或所有结构特征可与本发明方法的实施结合，反之亦然。方法的实施具有与对应装置一样的优点。

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。

作为例子但非限制，前述有形计算机可读介质可包括RAM、ROM、 EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁性存储装置，或者可用于执行或保存指令或数据结构形式的所需程序代码并可由计算机访问的任何其他介质。如在此使用的，盘包括压缩磁盘(CD)、激光盘、光盘、数字多用途盘(DVD)、软盘及蓝光盘，其中这些盘通常磁性地复制数据，同时这些盘可用激光光学地复制数据。其它存储介质包括存储在DNA中(例如合成的DNA链中)。上述盘的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。除保存在有形介质上之外，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。

计算机程序

此外，本申请提供包括指令的计算机程序(产品)，当该程序由计算机运行时，导致计算机执行上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的方法(的步骤)。

数据处理***

一方面，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。

听力***

另一方面，提供包括上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的听力装置及辅助装置的听力***。

听力***可适于在听力装置与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，可能音频信号)可进行交换或者从一装置转发给另一装置。

辅助装置可包括遥控器、智能电话、或者其它便携或可穿戴电子设备如智能手表等。

辅助装置可以是或包括遥控器，用于控制听力装置的功能和运行。遥控器的功能可被实施在智能电话中，智能电话可能运行使能经智能电话控制音频处理装置的功能的APP(听力装置包括适当的到智能电话的无线接口，例如基于蓝牙或一些其它标准化或专有方案)。

辅助装置可以是或包括音频网关设备，其适于(例如从娱乐装置如TV或音乐播放器、从电话设备如移动电话或者从计算机如PC)接收多个音频信号并适于选择和/或组合所接收的音频信号中的适当信号(或信号组合)以传给听力装置。

辅助装置可以是或包括无线传声器，例如台式传声器或者片上传声器。

辅助装置可以是或包括另一听力装置。听力***可包括适于实施双耳听力***如双耳助听器***的两个听力装置。

另一方面，提供一种听力***，包括第一和第二上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的或权利要求中限定的听力装置。第一和第二听力装置可适于位于用户左和右耳处或左和右耳中或者适于完全或部分植入在用户左和右耳处的头部中，第一和第二听力装置配置成在其间交换信息。

扬声电话

一方面，本申请进一步提供一种扬声电话。该扬声电话包括多个配置成从扬声电话的环境拾取声音的传声器及包括上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的或权利要求中限定的混合处理器。混合处理器适于提供处理后的输入信号，其被传给另一装置或***进行进一步处理和/或呈现给一个或多个远处的用户。扬声电话还配置成播放从远处声源接收的声音从而在扬声电话的环境中进行感知。

扬声电话可包括：

-声音输入信号通路，包括

--提供至少两个输入音频数据流的输入单元，每一输入音频数据流包括来自目标声源的目标信号分量与来自一个或多个噪声源的噪声分量的混合；

--混合处理器，用于接收至少两个输入音频数据流、用于混合至少两个输入音频数据流或其处理后版本、及用于基于其提供处理后的输入信号；

--输出单元，包括用于将处理后的输入信号或其处理后版本传给另一装置或***的发射器；及

-扬声器信号通路，包括

--用于从另一装置或***接收音频数据流的接收器；

--用于处理所述音频数据流并提供处理后的信号的信号处理器；及

--用于提供表示所述处理后的信号的声学声音信号的扬声器。

从而可实施包括根据本发明的自适应混合方案的扬声电话。

当被适当调整时，上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的或权利要求中限定的听力装置的部分或所有结构特征可与扬声电话的实施结合。扬声电话的实施具有与对应听力装置一样的优点。

扬声电话的输入单元可包括多个传声器，如两个以上，如三个以上，每一传声器提供表示环境中的声音的输入数据流。基于两个传声器，可产生不同的波束形成器，其朝向不同的方向听。扬声电话的输入单元可包括波束形成器滤波单元，其接收多个输入数据流并配置成提供朝向扬声电话环境中的至少两个目标声源的、至少两个空间滤波的(波束成形)信号。多个传声器可被分为传声器子组。每一子组可包括至少两个传声器。给定子组可包括至少一个不形成另一传声器子组的传声器。参考传声器可在多个传声器之中确定。所有传声器子组可包括参考传声器(在子组的传声器之中指定)。所有传声器子组可包括同样的参考传声器。扬声电话可配置成在至少两个空间滤波的信号之间渐变并将(所得的)处理后的输入信号(或其进一步处理后的版本如后滤波版本)传给另一装置或***。混合单元可配置成在两个空间滤波的信号之间渐变，而不改变处理后的输入信号(或其进一步处理后的版本)中的、扬声电话环境的背景噪声电平，其被传给另一装置或***(如通信设备的远端接收听者)。

APP

另一方面，本发明还提供称为APP的非短暂应用。APP包括可执行指令，其配置成在辅助装置上运行以实施用于上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的听力装置或听力***的用户接口。在实施例中， APP配置成在移动电话如智能电话或另一使能与所述听力装置或听力***通信的便携装置上运行。

定义

在本说明书中，“听力装置”指适于改善、增强和/或保护用户的听觉能力的装置如助听器例如听力仪器或有源耳朵保护装置或其它音频处理装置，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为可听见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。“听力装置”还指适于以电子方式接收音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵的装置如头戴式耳机或耳麦。听得见的信号例如可以下述形式提供：辐射到用户外耳内的声信号、作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过中耳的部分传到用户内耳的声信号、及直接或间接传到用户耳蜗神经的电信号。

听力装置可构造成以任何已知的方式进行佩戴，如作为佩戴在耳后的单元 (具有将辐射的声信号导入耳道内的管或者具有安排成靠近耳道或位于耳道中的输出变换器如扬声器)、作为整个或部分安排在耳廓和/或耳道中的单元、作为连到植入在颅骨内的固定结构的单元如振动器、或作为可连接的或者整个或部分植入的单元等。听力装置可包括单一单元或几个彼此电子通信的单元。扬声器可连同听力装置的其它部件一起设置在壳体中，或者其本身可以是外部单元(可能与柔性引导元件如圆顶状元件组合)。

更一般地，听力装置包括用于从用户环境接收声信号并提供对应的输入音频信号的输入变换器和/或以电子方式(即有线或无线)接收输入音频信号的接收器、用于处理输入音频信号的(通常可配置的)信号处理电路(如信号处理器，例如包括可配置(可编程)的处理器，例如数字信号处理器)、及用于根据处理后的音频信号将听得见的信号提供给用户的输出单元。信号处理器可适于在时域或者在多个频带处理输入信号。在一些听力装置中，放大器和/或压缩器可构成信号处理电路。信号处理电路通常包括一个或多个(集成或单独的) 存储元件，用于执行程序和/或用于保存在处理中使用(或可能使用)的参数和 /或用于保存适合听力装置功能的信息和/或用于保存例如结合到用户的接口和/ 或到编程装置的接口使用的信息(如处理后的信息，例如由信号处理电路提供)。在一些听力装置中，输出单元可包括输出变换器，例如用于提供空传声信号的扬声器或用于提供结构或液体传播的声信号的振动器。在一些听力装置中，输出单元可包括一个或多个用于提供电信号的输出电极(例如用于电刺激耳蜗神经的多电极阵列)。听力装置可包括喇叭扩音器(包括多个输入变换器和多个输出变换器，例如用在音频会议情形)。

在一些听力装置中，振动器可适于经皮或由皮将结构传播的声信号传给颅骨。在一些听力装置中，振动器可植入在中耳和/或内耳中。在一些听力装置中，振动器可适于将结构传播的声信号提供给中耳骨和/或耳蜗。在一些听力装置中，振动器可适于例如通过卵圆窗将液体传播的声信号提供到耳蜗液体。在一些听力装置中，输出电极可植入在耳蜗中或植入在颅骨内侧上，并可适于将电信号提供给耳蜗的毛细胞、一个或多个听觉神经、听觉脑干、听觉中脑、听觉皮层和/或大脑皮层的其它部分。

听力装置如助听器可适应特定用户的需要如听力受损。听力装置的可配置的信号处理电路可适于施加输入信号的随频率和电平而变的压缩放大。定制的随频率和电平而变的增益(放大或压缩)可在验配过程中通过验配***基于用户的听力数据如听力图使用验配基本原理(例如适应语音)确定。随频率和电平而变的增益例如可体现在处理参数中，例如经到编程装置(验配***)的接口上传到听力装置，并由听力装置的可配置的信号处理电路执行的处理算法使用。

“听力***”指包括一个或两个听力装置的***。“双耳听力***”指包括两个听力装置并适于协同地向用户的两只耳朵提供听得见的信号的***。听力***或双耳听力***还可包括一个或多个“辅助装置”，其与听力装置通信并影响和/或受益于听力装置的功能。辅助装置例如可以是遥控器、音频网关设备、移动电话(如智能电话)或音乐播放器。听力装置、听力***或双耳听力***例如可用于补偿听力受损人员的听觉能力损失、增强或保护正常听力人员的听觉能力和/或将电子音频信号传给人。听力装置或听力***例如可形成广播***、主动耳朵保护***、免提电话***、汽车音频***、娱乐(如卡拉OK) ***、远程会议***、教室放大***等的一部分或者与其交互。

本发明的实施例如可用助听器应用中，例如配置成与另一装置通信的助听器，例如双耳助听器***。

附图说明

本发明的各个方面将从下面结合附图进行的详细描述得以最佳地理解。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。在整个说明书中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。每一方面的各个特征可与其他方面的任何或所有特征组合。这些及其他方面、特征和/或技术效果将从下面的图示明显看出并结合其阐明，其中：

图1A和1B示出了在听力装置中接收声学和/或无线传播的音频数据流(或其混合)的情形，图1A示出了在右耳处佩戴包括BTE部分和ITE部分的听力装置的用户的侧视图，及图1B示出了左和右耳处佩戴听力装置的用户的正视图；

图2A示出了根据本发明的听力装置的第一实施例的框图；

图2B示出了用于混合第一和第二源信号x₁(n)和x₂(n)的处理器，其通过时变增益α₁和α₂修改为处理后的输入信号y(n)；

图2C示出了根据本发明的听力装置的第二实施例的框图；

图2D示出了根据本发明的听力装置的第三实施例的框图；

图2E示出了根据本发明的听力装置的第四实施例的框图；

图3示出了根据本发明的包括输入单元和自适应混合单元的听力装置的输入级，其以渐变因子α在具有不同噪声方差的两个传声器信号之间提供渐变，使得提供具有未被改变的噪声(和目标)电平(在渐变之前和之后)的输出 y(n)；

图4示出了图3中所示的输入级，但假定每一传声器处具有类似的噪声方差；

图5A示出了根据本发明实施例的耳内接收器式听力装置；

图5B示出了根据本发明实施例的完全耳内式听力装置；

图6A示出了根据本发明的听力***如双耳助听器***的实施例；

图6B示出了配置成执行实施听力装置或***的用户接口的APP的辅助装置，从用户接口可选择运行模式和当前适当的声音输入；

图7示意性地示出了包括多个传声器和多个波束形成器的扬声电话，其配置成聚焦于扬声电话周围的环境中的多个不同目标讲话者并使能按本发明中描述的在空间滤波的信号之间自适应渐变；

图8示出了用于在音频流混合之前估计至少两个输入音频数据流的噪声方差的估计器；及

图9示意性地示出了具有不同的目标和噪声电平的两个输入音频数据流之间的示例性渐变过程。

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。对于本领域技术人员来说，基于下面的详细描述，本发明的其它实施方式将显而易见。

具体实施方式

下面结合附图提出的具体描述用作多种不同配置的描述。具体描述包括用于提供多个不同概念的彻底理解的具体细节。然而，对本领域技术人员显而易见的是，这些概念可在没有这些具体细节的情形下实施。装置和方法的几个方面通过多个不同的块、功能单元、模块、元件、电路、步骤、处理、算法等 (统称为“元素”或“单元”)进行描述。根据特定应用、设计限制或其他原因，这些元素(或单元)可使用电子硬件、计算机程序或其任何组合实施。

电子硬件可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、选通逻辑、分立硬件电路、及配置成执行本说明书中描述的多个不同功能的其它适当硬件。计算机程序应广义地解释为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行、执行线程、程序、函数等，无论是称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他名称。

本申请涉及听力装置如助听器领域。

图1A和1B示出了在听力装置中接收声学和/或无线传播的音频数据流(或其混合)的情形，图1A示出了在右耳处佩戴包括BTE部分和ITE部分的听力装置的用户的侧视图，及图1B示出了左和右耳处佩戴听力装置的用户的正视图。

在助听器用户想要听音频数据流的混合的情形下，助听器应有利于声音的自然感知，而没有任何因时变声源平衡和/或渐变强加的非自然信号。在下面，我们考虑两个有噪声的语音声音流的混合。

图1A示出了位于用户U的耳朵处(在此为右耳)的听力装置HD1。该听力装置包括适于位于用户耳朵(耳廓)处或后面的BTE部分及适于位于用户耳道处或耳道中的ITE部分。BTE部分包括输入单元。输入单元包括用于从用户环境拾取声音的两个传声器(BTE1,BTE2)和用于从相应音频发射器无线接收音频的两个无线音频接收器(在此为拾音线圈(“拾音线圈”)(或基于近场通信的其它接收器)和RF接收器(“无线”)(例如基于蓝牙或类似技术))。图1A的听力装置可以是独立听力装置或者(如在此所示的)形成双耳听力***如双耳助听器***(如图1B中所示)的一部分。图1B示出了包括适于位于用户的右和左耳处或中的第一和第二听力装置(HD1,HD2)(如助听器)的双耳听力***。图1B示出了每一听力装置(HD1,HD2)的ITE部分包括位于ITE部分的、朝向环境的端部处的传声器(ITE)及位于ITE部分的朝向耳膜的端部处的扬声器(接收器)。扬声器因而配置成向ITE部分与耳膜之间的残余腔播放。第一和第二听力装置(HD1,HD2)因而属于耳内接收器式(RITE)，包括三个传声器，即在听力装置位于用户身上时位于耳道开口处的传声器(称为ITE传声器)和耳廓处或后面的两个传声器(称为BTE传声器)。这样的助听器类型可具有能够利用耳廓的优势(ITE传声器，保持空间线索)同时在ITE传声器处有啸声风险时如果必要则基于BTE传声器向用户提供声音的优点。听力装置例如可包括一个或多个位于用户头部或身体别处的传声器，例如耳廓中，例如耳蜗中或耳道中，例如耳膜附近(例如从而从耳膜附近的残余腔拾取声音)。

假定音频信号被提供为子频带信号(时频域)，例如已使用分析滤波器组变换到时频域及在呈现给用户之前使用合成滤波器组变换回到时域的时域信号 (例如分别参见图2C中的单元A和S)。输入单元例如可包括至少两个音频输入。音频输入例如可包括两个传声器和/或两个直接(无线或有线)音频接收器或者传声器与直接音频接收器的混合。输入单元IU(例如参见图2A,2C,2D, 2E)还可包括多个模数转换器(例如每一模拟音频输入一个模数转换器)，用于将模拟音频输入转换为采样的(数字)电输入信号。输入单元还可包括多个分析滤波器组(图2C中的A)，用于按时频表示将电输入信号提供为多个子频带信号，每一子频带信号对应表示所涉及音频信号的音频频率的频率范围的子范围(例如高达20kHz或更低，例如在0到10kHz之间)。输出单元OU(例如参见图2A，2C，2D，2E)例如可包括合成滤波器组(图2C中的S)，用于将子频带信号转换为时域信号从而经输出单元的输出变换器(如扬声器或骨导听力装置的振动器)呈现给用户。只要适当，输出单元还可包括数模转换器(或其它驱动电路)。输出单元还可包括天线和发射器电路，用于将音频输出信号传给另一元件或装置(如另一听力装置，如果适合所涉及的应用)。

在本说明书中，有噪声的语音混合信号y(n)＝y_s(n)+y_v(n)为有噪声的语音信号x₁(n)＝s₁(n)+v₁(n)和x₂(n)＝s₂(n)+v₂(n)的混合，其中s(n)和 v(n)分别指语音分量和噪声分量，n表示时间。语音和噪声分量假定不相关。

噪声分量y_v(n)＝v₁(n)+v₂(n)的方差由下式给出：

其中Re{X}指复数X的实部，及Cov(v₁，v₂)指v₁与v₂之间的协方差。该表达式对于相关的及不相关的噪声均有效。如果噪声分量(v₁，v₂)不相关，最后的部分(2Re{Cov(v₁，v₂)})为零。在助听器应用中，信号通常在混合之前进行修改，例如进行信号平衡/渐变、降噪等。混合信号由下式给出：

y(n)＝α₁x₁(n)+α₂x₂(n)

其中α₁和α₂为增益因子。这些增益因子可以是时变因子。

混合信号的噪声方差，包括增益，由下式给出：

由于噪声和语音分量(假定)不相关，对于语音分量，可发现类似的关系。在实践应用中，噪声和语音方差通常为随频率而变的、时变估计器，使用受话音活动检测器(VAD)控制的电平估计器发现。具体地，可检测传声器之间的噪声是否不相关(例如基于传声器间协方差矩阵的元素)。

源信号的混合或渐变在信号的噪声背景不相等时可导致令人烦恼的、听得见的非自然信号。为克服该问题，第二源中的噪声分量可被修改以避免非自然信号。

图2A示出了根据本发明第一实施例的听力装置如助听器的框图。该听力装置例如适于位于用户耳朵处或耳朵中或者适于完全或部分植入在用户头部中。该听力装置包括例如按子频带表示提供至少两个输入音频数据流(x₁，x₂)的输入单元IU。每一输入音频数据流包括目标信号分量与噪声分量的混合。该听力装置还包括混合处理器PRO，用于从输入单元IU接收至少两个输入音频数据流 (x₁，x₂)或其处理后版本、混合至少两个输入音频数据流或其处理后版本、及在混合基础上提供处理后的输入信号y。该听力装置还包括输出单元OU，配置成基于处理后的输入信号或其(进一步)处理后的版本提供可由用户感知为声音的输出刺激。混合处理器PRO因而连接到输入单元IU和输出单元OU。从而实施听力装置的正向(音频信号处理)通路。

图2B示出了用于混合第一和第二源信号x₁(n)和x₂(n)(第一和第二输入音频流)的处理器PRO，其通过时变增益α₁和α₂修改为处理后的输入信号y(n)。混合例如可包括从第一信号(第一输入音频流)到第二信号(第二输入音频流) 的渐变，在本申请中，处理混合的功能单元称为自适应混合单元ADM。在图 2B中，处理器PRO由一个功能单元即自适应混合单元ADM组成。尽管一般并不需要如此(如图2D、2E中所示)。

在图2B的实施例中，在混合之前，第二源可通过补偿增益β修改。这样做的目标在于在混合(如渐变)期间(及之后)提供噪声源平衡(通过均衡噪声电平)。

补偿增益β(n)被应用于第二源x₂(n)，参见图2B。

y(n)＝α₁x₁(n)+βα₂x₂(n)

这意味着混合信号的噪声方差，包括增益，由下式给出：

我们现在用第一输入噪声方差

归一化：

修正增益β现在可通过选择希望的输出方差找到。例如，希望的输出噪声方差被选择为等于第一输入噪声方差，即

将这代入先前的等式，得到：

这给出两个解，其中一个为负。负β意味着通过求减进行混合，这是我们不允许的。这样，我们仅考虑β为正的解，即

其中

及

修正增益β可应用于第二输入的例如已使用话音活动检测器(VAD)分类为仅噪声的时频单元(仅噪声的时频单元为VAD已指明其不存在话音(如语音)的单元)。修正增益β可迭代地求取(例如二次多项式的基于梯度的最小化)。藉此可避免平方根。

同样的原理可应用于语音分量进行目标源平衡。然而，可能不希望修改第二输入语音分量的频谱形状来匹配第一输入语音分量。在该情形下，可应用跨频率的约束条件。示例性的约束条件可以是在渐变期间保持用户的响度感知。该约束条件可用于针对给定输入音频流确定β。

在实际的助听器应用中，希望避免运算如平方、平方根和除(这是因为它们的计算复杂性(功率限制))。大多数运算可在对数域进行，使得乘和除可分别使用加和减实施。通过映射函数或查询表，任何其它运算均可被高效逼近。

图2C示出了根据本发明第二实施例的听力装置的框图。图2C的听力装置示出了图2A与2B的组合，但其中进一步详细描述输入单元IU、自适应混合单元ADM和输出单元OU。输入单元IU包括第一和第二输入变换器(IT1，IT2)，每一输入变换器将(优选数字化的)输入音频流提供为(全频带)时域信号。输入单元IU还包括相应的分析滤波器组A，用于将两个输入音频流分别转换为第一和第二子频带信号，从而按时频表示提供第一和第二输入音频流(x₁,x₂)。自适应混合单元ADM接收第一和第二输入音频流(x₁,x₂)并将时变增益(权重) α₁,α₂,β应用于第一(α₁)和第二(α₂,β)输入音频流(x₁,x₂)以提供修改的第一和第二输入音频流(分别为x₁α₁和x₂α₂β)及将修改的音频流相加以提供处理后的输入信号y(y＝x₁α₁+x₂α₂β)，如图2B中所示及上面所述。自适应混合单元ADM还包括加权单元WGT和噪声方差估计单元NVE。加权单元WGT配置成确定第一和第二随时间而变的权重(α₁,α₂)，用于分别应用于第一和第二输入音频流(x₁, x₂)。权重(α₁,α₂)例如可根据触发输入信号MT(例如来自用户接口或基于一个或多个检测器(如话音活动检测器)的输出确定)例如基于第一和第二输入音频流的性质(如调制或噪声，如SNR)从(随时间而变的)混合函数(例如渐变函数，参见图3、4，例如存储在听力装置的存储器中)确定。触发输入信号 MT例如可指明从一音频输入流(例如由传声器或波束形成器或直接音频输入提供)到另一音频输入流的渐变过程的开始，例如参见图6B。噪声方差估计单元NVE配置成确定应用于第二输入音频流x₂的补偿增益β。该补偿增益β可根据第一和第二输入音频流的性质(如调制或噪声，例如SNR)及随时间而变的权重(α₁,α₂)的当前值确定，例如如上所述，非必须地，还根据混合触发输入信号MT确定。

图2D示出了根据本发明第三实施例的听力装置的框图。图2D的听力装置可包括结合图2A、2B和2C所述的单元。另外，处理器PRO包括助听器处理器HAG，用于将另外的处理算法应用于由自适应混合单元ADM提供的信号y’。助听器处理器HAG例如可适于补偿用户的听力受损，例如通过将压缩放大算法应用于正向通路的信号如处理后的输入信号y’(混合或渐变后的信号)或从其得出的信号而实现。定制的压缩放大算法可配置成根据用户的具体需要应用随频率和电平而变的增益。另外或者作为备选，其它处理算法也可应用于信号y’，例如校准信号(如后滤波器)。助听器处理器HAG从而提供处理后的信号y，其被馈给输出单元OU。在图2D的实施例中，处理器PRO包括自适应混合单元ADM和助听器处理器HAG。另外的功能单元也可被包括在处理器PRO中，例如反馈控制等。

图2E示出了根据本发明的听力装置的第四实施例的框图。图2E的听力装置如助听器包括结合图2D所述的功能单元。另外，输入单元包括波束形成器滤波单元BF。波束形成器滤波单元BF包括两个波束形成器，配置成基于来自输入单元IU的第一和第二输入变换器(IT1,IT2)如传声器的第一和第二输入信号 (x₁,x₂)提供相应的(不同的)波束成形信号(x_BF1,x_BF2)。第一和第二波束成形信号(x_BF1,x_BF2)例如被提供为第一和第二输入信号(x₁,x₂)的(不同的)线性组合，例如x_BF1＝C₁₁x₁+C₁₂x₂和x_BF2＝C₂₁x₁+C₂₂x₂，其中，第一波束形成器的滤波器权重C₁₁,C₁₂和第二波束形成器的滤波器权重C₂₁,C₂₂(一般)为复数(固定或自适应确定的、通常随频率而变的)参数。图2E的实施例例如可对应于(来自两个不同空间位置的)两个波束成形信号之间的渐变，例如受两个信号中的话音活动检测的控制(“选择包括话音的信号”)。这样的情形例如可包括固定的波束形成器，例如具有可能的处于固定位置(例如佩戴听力装置的用户侧面或后面或前面)的声源的汽车情形。作为备选，该情形可以是多讲话者情形，其中主要讲话者的方向自适应确定并可例如基于波束成形信号中的话音活动在其间渐变。图2E的实施例被示为包括两个输入变换器(IT1,IT2)，但可包括两个以上如三个、四个或更多个输入变换器。自适应混合例如可基于从两个以上电输入信号产生或基于不同的(或部分重叠的)电输入信号的两个波束成形信号进行。在三输入变换器的例子中，一个输入变换器例如可定义为参考输入变换器，其电输入信号用作两个波束形成器的输入，及另两个电输入信号在它们相应的波束形成器中使用。

作为备选，我们可将不相关的噪声添加到不相关的噪声的混合，使得从一信号到另一信号的渐变变得听不见。通过添加不相关的噪声，不相关的噪声源的相同表现可在两传声器处模拟。在两传声器处具有更类似的表现的代价是更多噪声将被添加到有最少噪声的传声器。

上面提及的波束成形信号x_BF1和x_BF2的噪声特性可通过产生相应的信号进行均衡

Y₁＝(1-α₁)x_ref+α₁x_BF1

Y₂＝(1-α₂)x_ref+α₂x_BF2

其中x_ref为来自多个传声器之中的公共参考传声器的输入数据流。通过将换算的参考传声器信号添加到每一波束成形信号(其中波束形成器指向不同的目标方向)，可在两个信号Y1和Y2获得类似的噪声特性，藉此使得两个信号之间的渐变不太听得见。

当在两个“改善的波束成形信号”Y₁，Y₂之间渐变时，处理后的输入信号可表达为

Y＝λY₁+(1-λ)Y₂

其中λ为用于两个“改善的波束成形信号”Y₁，Y₂之间的渐变的渐变参数，及其中α₁和α₂确定为使得Y₁和Y₂中的噪声电平相当。也可使用两个以上的波束成形信号，例如Y₁，...，Y_N。在该情形下，α₁，...α_N被选择成使得每一波束成形信号中的背景噪声电平大约一样。不同的α值可随时间和频率自适应确定。

所提出的解决方案在图3中示出，其示出了以渐变因子α在听力装置的两个传声器信号之间渐变，使得在从一传声器信号渐变到另一传声器信号的同时提供具有未被改变的噪声(和目标)电平的输出y(n)。(当从来自传声器M₁的传声器信号x₁渐变到来自传声器M₂的传声器信号x₂时)可能的渐变函数α(t) 在图3的中部示出(矩形框)。该渐变函数被示为跨时间段Δt从最大值(如1) 到最小值(如0)(随时间)变化的逐段线性函数。可预见该函数的其它单调进展，如S形(或类S形)函数，或对数域的线性渐变等。跨其出现转变的时间段Δt可根据具体应用或听音情形改变。时间段Δt例如可在0.5到5s的范围中。

我们假定具有至少两个输入信号的***。其例如可以是两个传声器信号 (如图3中所示)、两个拾音线圈(或其它无线接收的)信号、一传声器信号及一拾音线圈(或其它无线接收的)信号例如为TV流传输的音频信号、或其它信号。每一信号由两个部分组成：需要的目标信号(s₁，s₂)，其假定相关(优选一样)；及一些附加的不相关的噪声(v₁，v₂)。参考图3，每一输入x_i(i＝1，2) 由目标分量s_i(n)和噪声分量v_i(n)组成，n为时间指数。我们假定目标在两个输入处类似，而噪声分量是附加的且不相关，噪声方差分别为

和

这通过示意性地示出两个(时变)传声器信号x1和x2的两个时间段图示。两个时间段在图3中***在传声器(M₁，M₂)与相应的组合单元X之间。每一传声器处的噪声方差可能不同，例如由于调节以使每一传声器处的目标信号(电平)相似。每一传声器处的噪声例如可包括不相关的噪声(如由其为主)，例如传声器噪声和/或风噪。(每一个别传声器的)传声器噪声可在***运行之前给出，例如进行测量或估计(例如基于传声器说明书)及例如存储在存储器中。

有时，希望从一传声器信号渐变到另一传声器信号，例如在一传声器相较于另一传声器具有更多反馈时(例如在图5A或5B所示的传声器配置中，其中一传声器比另一传声器更易遭受来自输出变换器的反馈)。由于输入信号的不相关的部分和相关的部分并不以类似的方式混合，在(从第一传声器M₁到第二传声器M₂)渐变时，提出在从一传声器渐变到另一传声器时将不相关的噪声 (v₃)添加到***以获得(噪声和/或目标信号或者总信号电平)“未被改变的信号”。

换言之，在实施例中，我们目标在于以渐变因子在两个传声器信号x₁和x₂之间渐变，使得获得具有未被改变的目标信号电平的输出y(n)，即

y(n)＝αx₁+(1-α)x₂

类似地，我们目标在于通过添加一些另外的噪声v₃而保持恒定不变的噪声电平等于两个传声器电平的最大噪声电平，即

VAR[αv₁]+VAR[(1-α)v₂]+VAR(v₃)＝max(VAR[x₁]，VAR[x₂])

为估计另外的随机变量的噪声方差，我们隔离上面等式中的另外的噪声，即

假定v₁为具有已知方差

的高斯随机变量及v₂为具有已知方差

的高斯随机变量(例如传声器噪声和风噪)，我们可产生和添加具有随

和α而变的自适应方差

的第三高斯随机变量v₃。

所提出的方法的结果是，输出的噪声电平对应于具有最高噪声方差的传声器信号。

在图3的方案中，听力装置的输入级包括输入单元IU及在两个具有不同噪声方差的传声器信号之间提供渐变的自适应混合单元ADM。自适应混合以渐变因子α进行，使得提供具有(在渐变之前和之后)未被改变的噪声电平的输出y(n)。用于应用一个或多个处理算法(如降噪算法(例如包括后滤波(单通道降噪))和/或压缩放大算法等)的听力装置处理器可被包括在输入级的下游 (例如参见图2D、2E中的助听器处理器HAG)。此外，话音活动检测器可用于使传声器信号有资格。目标信号分量可以也可不被均衡(噪声分量的均衡在二者中更重要)。

图4示出了图3中所示的输入级，但其中假定每一传声器处具有类似的噪声方差。然而，即使噪声方差一样，我们必须在渐变期间添加噪声以保持稳定的噪声电平。图4的输入级类似于图3的输入级，除了两个传声器M₁，M₂展现相同的噪声方差σ²之外。目标信号电平(|s₁|，|s₂|)在两个传声器(M₁，M₂)处可能不同，例如在有两个目标信号时，例如一个佩戴听力装置的用户的前面或后面，一个在该用户侧面(或者在两个传声器“远远地隔开”时)。这样的情形反映用户的计划听音方向随时间改变的情形。在渐变期间保持传声器电平可能很重要。代替两个传声器信号之间的渐变，可进行两个波束成形信号(例如分别来自向前(或向后)的波束形成器和向旁边的波束形成器)之间的渐变。这例如在图2E中示出。在改变听音方向的情形下，将被衰减的噪声量可同样地改变。在两个波束成形信号之间渐变的情形下，两个以上传声器信号可用于产生两个波束成形信号。

图5A示出了根据本发明实施例的耳内接收器式听力装置。

图5B示出了根据本发明实施例的完全耳内式听力装置。

图5A示出了根据本发明第一实施例的BTE/RITE式听力装置(BTE＝“耳后”，RITE＝“耳内接收器”)。示例性的听力装置HD如助听器属于特定类型(有时称为耳内接收器式或RITE型)，包括适于位于用户耳朵处或耳后的 BTE部分(BTE)和适于位于用户耳道中或耳道处并包括接收器(扬声器，SPK) 的ITE部分(ITE)。BTE部分和ITE部分通过连接元件IC和ITE及BTE部分中的内部接线(例如参见BTE部分中接线Wx)进行连接(如电连接)。作为备选，连接元件可完全或部分由BTE部分与ITE部分之间的无线链路构成。当然，也可使用其它风格，例如包括适应用户耳朵和/或耳道的定制耳模(例如参见图 5B)。

在图5A的听力装置实施例中，BTE部分包括具有两个输入变换器(如传声器)(M_BTE1,M_BTE2)的输入单元，每一输入变换器用于提供表示输入声音信号(S_BTE)(源自听力装置周围的声场S)的电输入音频信号。输入单元还包括两个无线接收器(WLR₁,WLR₂)，用于提供相应的直接接收的辅助音频和/或控制输入信号(和/或使能将音频和/或控制信号传给其它装置如遥控器或处理装置，或电话，或另一听力装置)。听力装置HD包括其上安装有多个电子元件的衬底SUB，包括存储器MEM，其例如保存不同助听器程序(如用户特有数据例如与听力图有关的数据，或者从其得出的参数设置例如限定前述(用户特有) 程序的参数设置，或者算法的其它参数例如波束形成器滤波器权重，和/或渐变参数)和/或助听器配置如输入源组合(M_BTE1,M_BTE2(M_ITE),WLR₁,WLR₂)，例如针对多个不同听音情形进行优化。在特定运行模式下，来自传声器的两个以上电输入信号组合以提供通过将适当的(例如复数)权重应用于(至少部分)相应信号而提供的波束成形信号。

衬底SUB还包括可配置的信号处理器DSP(如数字信号处理器)，例如包括用于应用随频率和电平而变的增益的处理器，例如提供听力装置的波束形成、降噪、滤波器组功能及其它数字功能，例如实施根据本发明的(例如结合图 1A-1B、2A-2E所述的)特征。可配置的信号处理器DSP适于访问存储器MEM 以例如选择当前配置或运行模式和/或听音情形的适当参数和/或将数据写入存储器(例如算法参数，例如用于记录用户行为)。可配置的信号处理器DSP还配置成基于当前选择(启动)的助听器程序/参数设置(例如自动选择，如基于一个或多个传感器，或者基于来自用户接口的输入进行选择)处理一个或多个电输入音频信号和/或一个或多个直接接收的辅助音频输入信号。所提及的功能单元(及其它元件)可根据所涉及的应用按电路和元件进行划分(例如为了尺寸、功耗、模拟-数字处理、可接受的潜伏时间等)，例如集成在一个或多个集成电路中，或者作为一个或多个集成电路与一个或多个单独的电子元件(如电感器、电容器等)的组合。可配置的信号处理器DSP提供处理后的音频信号，其计划呈现给用户。衬底还包括前端IC(FE)，用于使可配置的信号处理器 DSP与输入和输出变换器等接口连接及通常包括模拟与数字信号之间的接口 (例如到传声器和/或扬声器及可能到传感器/检测器的接口)。输入和输出变换器可以是个别分开的元件，或者与其它电子电路集成(例如基于MEMS)。

该听力装置HD还包括输出单元(如输出变换器)，用于基于来自处理器的处理后的音频信号或源自其的信号提供可由用户感知为声音的刺激。在图5A 的听力装置实施例中，ITE部分包括扬声器(也称为接收器)SPK形式的输出单元(的至少一部分)，用于将电信号转换为声学(空气传播)信号，其(在听力装置安装在用户耳朵处时)被导向耳膜从而在那里提供声音信号(S_ED)。 ITE部分还包括引导元件如圆顶件DO，用于引导并将ITE部分定位在用户的耳道中。在图5A的实施例中，ITE部分还包括另一输入变换器如传声器(M_ITE)，用于提供代表耳道处的输入声音信号(S_ITE)的电输入音频信号。声音(S_ITE)从环境经通过半开放圆顶件DO的直接声学通路到耳鼓处的残余腔的传播在图5A、 5B中通过虚线箭头标示(记为直接通路)。直接传播的声音(由声场S_dir标示) 与来自听力装置HD的声音(由声场S_HI标示)混合为耳鼓处的合成声场(S_ED)。 ITE部分可包括(可能定制的)耳模，用于提供与用户的耳道的相当紧密的配合。耳模可包括通风通道以提供来自耳模与耳膜之间的残余腔的声音的(受控)泄漏(从而管理堵耳效应)，参见图5B。

(来自输入变换器M_BTE1,M_BTE2,M_ITE的)电输入信号可在时域或(时-)频域(或部分在时域及部分在频域，如果被认为对于所涉及应用有利)进行处理。

在图5A的实施例中，连接件IC包括用于连接BTE部分和ITE部分的电元件的电导体。连接件IC可包括电连接器CON以将线缆IC连接到BTE部分中的匹配的连接器。在另一实施例中，连接件IC为声管，及扬声器SPK位于BTE 部分中。在又一实施例中，听力装置不包括BTE部分，而是整个听力装置被包围在耳模(ITE部分)中，例如参见图5B。

图5A和5B中例示的听力装置HD的实施例为便携装置，其包括电池BAT 如可再充电电池，其例如基于锂离子电池技术，例如用于对BTE部分可能及 ITE部分的电子元件供电。在实施例中，听力装置如助听器适于提供随频率而变的增益和/或随电平而变的压缩和/或移频(具有或没有一个或多个频率范围到一个或多个其它频率范围的频率压缩)，例如以补偿用户的听力受损。BTE 部分例如可包括连接器(如DAI或USB连接器)，用于将具有附加的功能的“靴”(如FM靴或备用电池等)或者编程装置或者充电器等连接到听力装置 HD。作为备选或另外，听力装置可包括用于对听力装置进行编程和/或充电的无线接口。

图5B示出了根据本发明的助听器HD的另一实施例。图5B示意性地示出了根据本发明实施例的ITE型助听器。该助听器HD包括ITE部分或由其组成，其包括壳体，该壳体可以是目标在于适合一群用户的标准壳体，或者可以针对用户耳朵定制(例如作为耳模，例如提供与外耳和/或耳道的适当适配)。图 5B中示意性示出的壳体具有对称形状，例如绕(在安装时)从环境朝向用户的耳膜的纵轴，但并不必须如此。其可针对特定用户的耳道的形状定制。该助听器可配置成位于耳道的外侧部分中，例如从外面部分可见；或者其可配置成完全位于耳道中，可能深入耳道，例如完全或部分处于耳道的骨性部分中。

为使从耳道泄漏的声音(由助听器朝向用户的耳膜播放)最小化，需要助听器壳体与耳道的皮肤/组织之间具有良好的机械接触。在试图使前述泄漏最小化时，ITE部分的壳体可针对特定用户的耳朵进行定制。

助听器HD包括Q个传声器M_q,i＝1,…,Q，在此为两个(Q＝2)。两个传声器 (M₁,M₂)位于壳体中且其间具有预定距离d如8-10mm，例如在助听器安装在用户耳朵中或耳朵处时位于壳体的朝向环境的表面的一部分上。传声器(M₁,M₂) 例如位于壳体上，使得在助听器安装在用户耳朵中或耳朵处时，它们的传声器轴(穿过两个传声器的中心的轴)指向相对于用户的向前方向，例如用户的视向(例如通过用户的鼻子确定，例如实质上处于水平面中)。从而两个传声器很适于产生朝向用户前面(和/或后面)的定向信号。传声器配置成将在其相应位置处从用户周围的声场S接收的声音(X_1,ac,X_2,ac)转换为相应的、表示该声音的(模拟)电信号(x₁,x₂)。传声器连接到相应的模数转换器AD以将相应的(模拟)电信号(x₁,x₂)提供为数字化信号(x₁,x₂)。数字化信号可进一步连接到相应的滤波器组以将每一电输入信号(时域信号)提供为子频带信号(频域信号)。 (数字化的)电输入信号(x₁,x₂)被馈给用于处理音频信号(x₁,x₂)的数字信号处理器DSP，例如包括下述之一或多个：空间滤波(波束成形)、自适应混合 (如渐变)、(如单通道)降噪、压缩(根据用户的需要如听力受损，随频率和电平而变的放大/衰减)、空间线索保留/恢复等。数字信号处理器DSP例如可包括适当的滤波器组(如分析及合成滤波器组)以使能在频域处理(子频带信号的个别处理)。数字信号处理器DSP配置成提供处理后的信号y，其包括声场S的表示(例如包括其中的目标信号的估计量)。处理后的信号y被馈给输出变换器(在此为扬声器SPK)，例如经合成滤波器组，及非必须地，被馈给数模转换器DA，用于将处理后的(数字电)信号y(或模拟版本y)转换为声音信号S_out。

助听器HD例如可包括通风通道(通风口)，配置成(在用户讲话时)使堵耳效应最小化。除了使能建立从助听器壳体与耳膜之间的残余腔(参见图5B) 的(非计划)声学传播通路之外，通风通道还提供声音从环境到残余腔的直接声学传播通路。到达残余腔的、直接传播的声音S_dir与助听器HD的声学输出混合以在耳膜处产生合成声音S_ED。在一运行模式下，启动主动噪声抑制(ANS) 以试图抵消直接传播的声音S_dir。

通风通道(通风口)非对称地位于助听器壳体中。这样的非对称位置可能是因助听器元件如电池引起的设计限制的结果。从而第一和第二传声器(M₁,M₂) 具有从扬声器SPK的不同反馈通路。第一传声器M₁比第二传声器M₂更靠近通风通道。在其它均一样的情形下，第一传声器的反馈度量FBM1大于第二传声器的反馈度量FBM2。根据本发明的、用于控制波束成形信号或来自助听器的正向通路中的单一输入变换器的信号的使用(如切换，例如在其间渐变)的方案可应用于ITE助听器。从而提供输入变换器和通风通道相对于彼此的定位的更多复杂性，而不损害(减小)助听器的全开增益值。在特定运行模式下，来自具有最低反馈的(单一)传声器的信号用于放大和呈现给用户。因而在第一和第二传声器信号之间提供根据本发明的渐变。从而可使反馈啸声的风险最小化。

助听器HD包括能源如电池BAT，例如可再充电电池，用于对听力装置的元件供电。

图6A示出了根据本发明的听力***如双耳助听器***的实施例。该听力***包括与辅助装置通信的左和右听力装置，辅助装置例如为遥控装置、通信装置如移动电话或能够建立到左和右听力装置之一或两个的通信链路的类似装置。图6B示出了配置成运行应用程序(APP)的辅助装置，APP实施听力装置或***的用户接口，从用户接口可选择用于选择特定声音输入的运行模式，例如可选择来自特定传声器的输入或者来自另一装置的声音的有线或无线直接接收的特定输入(如拾音线圈或RF输入)或者特定波束成形信号。

图6A、6B一起示出了包括根据本发明的双耳助听器***的实施例的应用场合，其包括第一(左)和第二(右)听力装置(HD1,HD2)及辅助装置AD。辅助装置AD包括移动电话，例如智能电话。在图6A的实施例中，听力装置和辅助装置配置成在它们之间建立无线链路WL-RF，例如符合蓝牙标准(如蓝牙低功率或等效技术)的数字传输链路形式。作为备选，这些链路可以任何其它方便的无线和/或有线方式并根据任何适当的调制类型或传输标准(对于不同音频源可能不同)实施。图6A、6B的辅助装置(如智能电话)包括用户接口UI，提供助听器装置或***的遥控功能，例如用于改变听力装置中的程序或运行模式或运行参数(如音量)等。图6B的用户接口UI示出了用于选择听力***或装置的运行模式的APP(记为“选择音频输入”(在传声器、波束形成器和直接音频输入之中选择音频输入))，其中用户当前首选多个音频输入中的特定输入(并可经用户接口选择)。在图6B的例子中，当前首选的音频输入可在下面的音频输入之中选择：

BTE传声器1；

ITE传声器；

智能电话；

向前的波束形成器；

朝向侧面的波束形成器；

向后的波束形成器；

拾音线圈；

电话；

音乐播放器。

在图6B的屏幕中，“ITE传声器”已被选中，如左边的实心“勾选框”及粗体字“ITE传声器”标示的。该屏幕还包括“点击首选输入。在准备就绪时，按压“启动””的指令，参考屏幕下部的启动按钮。

当用户改变当前首选的音频输入时，例如从向前的波束形成器改变为朝向侧面的波束形成器时(例如在汽车情形)，本发明中提出的、两个输入之间的渐变自动开始。

在APP的实施例中，用户可被允许控制两个音频输入信号之间的渐变函数的细节，例如转变的时间段(Δt)和/或先前为首选的音频输入的可能残余权重 (如果有关)。在实施例中，对于不同的音频输入对，可定义不同的渐变参数 (函数、时间段、残余权重等)配置。

听力装置(HD1,HD2)在图6A中被示为安装在用户U的耳朵处(耳后)的装置，例如参见图5A。可使用其它风格，例如完全位于耳朵中(例如耳道中，例如参见图5B)、完全或部分植入在头中、等等。如图6A中所示，每一听力仪器可包括无线收发器以在听力装置之间建立耳间无线链路IA-WL，例如基于感应通信或RF通信(例如蓝牙技术)。每一听力装置还包括用于建立到辅助装置AD的无线链路WL-RF(例如基于辐射场(RF))的收发器，至少用于接收和/或传输信号如控制信号如信息信号，例如包括音频信号。收发器分别由右 (HD2)和左(HD1)听力装置中的RF-IA-Rx/Tx-1和RF-IA-Rx/Tx-2指明。

在实施例中，遥控器APP配置成与单一听力装置(而不是与双耳助听器***)交互作用。

在图6A、6B的实施例中，辅助装置被描述为智能电话。然而，辅助装置可以是其它便携电子设备，如FM发射器、专用遥控装置、智能手表、平板电脑等。

图7示意性地示出了包括输入单元的扬声电话，输入单元包括多个配置成从扬声电话的环境拾取声音的传声器和多个配置成聚焦于扬声电话周围的环境中的多个不同目标讲话者并使能按本发明中描述的在空间滤波的信号之间自适应渐变的波束形成器。扬声电话SPKPHO的输入单元包括传声器阵列，其包括按预定图案安排(在此沿圆周均匀分布)的多个(在此为8个)传声器MIC。扬声电话还包括扬声器SPK(在此位于扬声电话的中心)。扬声器配置成播放从远处声源接收的声音从而在扬声电话的环境中感知。扬声电话包括本发明中描述的混合处理器。混合处理器适于基于来自多个传声器的信号的至少部分提供处理后的输入信号。处理后的输入信号(或其处理后版本)被传给另一装置或***进行进一步处理和/或呈现给一个或多个用户。扬声电话还配置成播放从远处声源接收的声音从而在扬声电话的环境中感知。

扬声电话的输入单元可包括波束形成器滤波单元，其从多个传声器MIC接收电输入信号。波束形成器滤波单元配置成提供至少两个空间滤波的(波束成形)信号(在此示出了四个：BF1,BF2,BF3,BF4)，其朝向扬声电话环境中的至少两个目标声源(在此示出了四个：S1,S2,S3,S4)。多个传声器可被分为传声器子组。每一波束形成器可基于一子组的传声器或者所有传声器。扬声电话可配置成在至少两个空间滤波的信号之间渐变并将(所得的)处理后的输入信号(或其进一步处理后的版本，例如后滤波版本)传给另一装置或***。当前活动的波束形成器(BF2)通过粗框标示。扬声器S2当前活动。当在另一波束形成器中检测到(主要)语音活动时，开始根据本发明的渐变过程。渐变过程 5的开始可由相应的话音活动检测器(例如每一空间滤波的信号一个话音活动检测器)确定。

图8示出了用于在音频流混合之前估计至少两个输入音频数据流的噪声方差的估计器NEST。输入单元IU提供至少两个输入音频数据流(在此为来自相应传声器M₁,M₂的x₁,x₂，(数字化的)传声器信号x₁,x₂通过相应的分析滤波 10器组A转换到频域)。每一输入音频数据流(x₁,x₂)包括来自目标声源的目标信号分量(s₁,s₂)与来自一个或多个噪声源的噪声分量(v₁,v₂)的混合，如图3、4中例示的。在图8中，例示了用于估计相应的噪声方差

和

的过程。

两个输入音频数据流(x₁,x₂)在组合单元“x”中相乘并通过低通滤波器LP 进行低通滤波以提供两个数据流(x₁,x₂)之间的相关COR的估计量。x₁和x₂之间的互相关被确定为＝<x₁ x₂*>，其中*指复共轭(参见从x₂到相乘单元“x”的输入上的*)，及<·>指随时间平滑，例如使用低通滤波器LP，假定处理在滤波器组域(即(时-)频域)中进行，参见图8中的分析滤波器组FBA。相关COR 被馈给控制器CTR，其用于(使用控制信号U1,U2)控制相应噪声方差的估计及用于确定在当前的输入音频数据流(x₁,x₂)中存在的噪声(信号NTP)的类型。

两个输入音频数据流(x₁,x₂)中的每一个具有单独的(同样的)噪声方差估计通路。每一噪声估计通路包括ABS平方函数，用于提供两个输入音频数据流 (x₁,x₂)的量值平方表示(|x₁|²,|x₂|²)。在每一噪声估计通路中(m＝1,2对应于M1, M2)，量值的平方值(|x₁|²,|x₂|²)在两个不同的并行信号通路中进行低通滤波(LP, LPm,m＝1,2)。低通滤波器LP配置成持续更新以提供量值的平方值的包络 (<|x₁|²>,<|x₂|²>)。量值的平方值的包络(<|x₁|²>,<|x₂|²>)的电平(L1,L2)在相应电平估计器LD中进行估计，及估计的电平(L1,L2)被馈给控制器CTR。传声器通路1中的低通滤波器LP1(及对应地，传声器通路M2中的LP2)在来自控制器CTR的信号U1(U2)的控制下进行更新。控制信号U1(U2)根据两个输入音频数据流(x₁,x₂)之间的相关COR和相应输入音频数据流(x₁(x₂))的量值平方值的包络 (<|x₁|²>(<|x₂|²>))的估计的电平(L1(L2))(在给定时间)确定。当相关COR低时，低通滤波器LP1和LP2的输出分别表示第一和第二输入音频数据流x₁和x₂的噪声方差

和

控制器CTR配置成根据下面的判据提供控制信号U1,U2,NTP：

-如果L1低(例如低于第一电平阈值L_th1)，更新LP1(U1＝1)；

-如果L2低(例如低于第二电平阈值L_th2)，更新LP2(U2＝1)；

-如果COR低(例如低于第一相关阈值COR_th1)，同时Lm(m＝1,2)低，信号类型＝传声器噪声(＝NTP)；

-如果COR低(例如低于第一相关阈值COR_th1)，同时Lm(m＝1,2)变化，信号类型＝风噪(＝NTP)；

-如果COR高(例如高于第二相关阈值COR_th2)，同时Lm(m＝1,2)变化，信号类型＝语音(＝NTP)。

控制信号NTP例如可用于区分噪声(包括风噪和例如传声器噪声之间的区分)和无噪声(如语音)，因而实施话音活动检测器。该控制信号例如可在助听器中的别处使用。

图8的估计器NEST例如可形成处理器PRO的一部分，例如参见图2A,2B, 2C,2D,2E。估计器NEST例如可形成自适应混合单元ADM的一部分，例如参见图2C,2D,2E。估计器NEST例如可形成噪声方差估计单元NVE的一部分，例如参见图2C。

图9示意性地示出了具有不同的目标和噪声电平的两个输入音频数据流之间的示例性渐变过程。两条上部曲线分别示意性地示出了第一和第二输入音频数据流x₁和x₂(分别记为音频流#1和音频流#2)。示出了交替语音和无语音的顺序(电平-时间)。第一和第二数据流分别具有不同的最大和最小输入电平 (为简单起见，二者均假定恒定不变)。音频流#1展现最大电平LS1和最小电平LN1。音频流#2展现最大电平LS2和最小电平LN2。最大电平(LS1,LS2)可假定表示平均语音电平(包络，上部跟踪线)。最小电平(LN1,LN2)可假定表示平均噪声电平(包络，底部跟踪线)。所有四个电平(LS1,LS2,LN1,LN2)在表示第二输入音频数据流(音频流#2)的波形的中间曲线中标示。在图示从音频流#1跨渐变时间Δt_fad到音频流#2的渐变的底部曲线中同样如此。渐变时间 (Δt_fad＝T1+T2)例如可大于最小时间且小于最大时间，例如1s≤Δt_fad≤5s。底部曲线示出了渐变过程的例子，其中噪声电平(LN1,LN2)表示相应音频流的噪声方差估计量

和

代替从音频流#1突然变化到音频流#2，混合信号的噪声电平在(随时间T2)逐渐变化为音频流#2的电平(L2)之前短时间段(T1)保持音频流#1的电平(LN1)。从而在混合过程中避免明显的非自然信号。

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装置的结构特征可与本发明方法的步骤结合。

除非明确指出，在此所用的单数形式“一”、“该”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。

应意识到，本说明书中提及“一实施例”或“实施例”或“方面”或者“可”包括的特征意为结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一实施方式中。此外，特定特征、结构或特性可在本发明的一个或多个实施方式中适当组合。提供前面的描述是为了使本领域技术人员能够实施在此描述的各个方面。各种修改对本领域技术人员将显而易见，及在此定义的一般原理可应用于其他方面。

权利要求不限于在此所示的各个方面，而是包含与权利要求语言一致的全部范围，其中除非明确指出，以单数形式提及的元件不意指“一个及只有一个”，而是指“一个或多个”。除非明确指出，术语“一些”指一个或多个。

因而，本发明的范围应依据权利要求进行判断。

Claims (15)

1.一种听力装置，适于位于用户耳朵处或耳朵中或者适于完全或部分植入在用户头部中，所述听力装置包括：

提供至少两个输入音频数据流的输入单元，每一输入音频数据流包括来自目标声源的目标信号分量与来自一个或多个噪声源的噪声分量的混合；

混合处理器，用于接收至少两个输入音频数据流、用于混合至少两个输入音频数据流或其处理后版本、及用于基于其提供处理后的输入信号；

输出单元，基于处理后的输入信号或其处理后版本提供可由用户感知为声音的输出刺激；

其中，所述处理器配置成处理至少两个输入音频数据流或其处理后版本的噪声分量，以通过在处理后的输入信号中平衡至少两个输入音频数据流的噪声分量而减少或避免处理后的输入信号中因混合引起的非自然信号。

2.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述处理器配置成在混合之前估计至少两个输入音频数据流的噪声方差。

3.根据权利要求2所述的听力装置，其中所述处理器配置成根据至少两个输入音频数据流的噪声方差处理所述噪声分量。

4.根据权利要求1所述的听力装置，其中至少两个输入音频数据流源自两个不同的目标声源。

5.根据权利要求1所述的听力装置，其中至少两个输入音频数据流源自同一目标声源。

6.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述处理器配置成估计至少两个输入音频数据流的目标分量的电平。

7.根据权利要求1所述的听力装置，其中所述处理器配置成从一输入音频数据流渐变到另一输入音频数据流。

8.根据权利要求7所述的听力装置，其中从第一输入音频数据流跨某一渐变时间段渐变到第二输入音频数据流包括，所述混合处理器配置成在第一时间点t₁将第一数据流提供为处理后的信号及在第二时间点t₂将第二数据流提供为处理后的信号，其中第二时间t₂大于第一时间t₁。

9.根据权利要求7所述的听力装置，其中从第一输入音频数据流跨某一渐变时间段渐变到第二输入音频数据流包括确定相应的渐变参数或者逐渐减小第一输入音频数据流或其处理后版本的权重同时增大第二输入音频数据流或其处理后版本的权重的渐变曲线，其中处理后的输入信号的噪声电平在所述渐变期间实质上不被改变。

10.根据权利要求1所述的听力装置，其中输入单元包括至少两个输入变换器，每一输入变换器提供表示声音的电输入信号，及包括用于对电输入信号进行空间滤波并基于其提供至少一空间滤波的信号的波束形成器滤波单元，空间滤波的信号构成或形成至少两个输入音频数据流中的至少一个的一部分。

11.根据权利要求10所述的听力装置，其中波束形成器滤波单元包括配置成提供至少两个空间滤波的信号的至少两个波束形成器，其可构成或形成多个输入音频数据流的一部分。

12.根据权利要求11所述的听力装置，其中来自至少两个波束形成器的相应输入音频流之间的渐变根据检测到的或选择的目标方向进行控制。

13.根据权利要求1所述的听力装置，配置成在至少两个输入音频数据流或其处理后版本之间渐变，同时确保处理后的输入信号中的噪声分量被均衡为输入音频数据流中展现最大噪声电平的噪声信号分量的电平。

14.根据权利要求6所述的听力装置，配置成在至少两个输入音频数据流或其处理后版本之间渐变，同时确保处理后的输入信号中的目标信号分量的电平被均衡。

15.根据权利要求1所述的听力装置，由助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合构成或者包括助听器、头戴式耳机、耳麦、耳朵保护装置或其组合。

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