CN117714956A - 确定听力仪器的声学特性 - Google Patents

Abstract

本申请提出确定听力仪器的声学特性。本文公开了一种用于确定听力仪器的特性的方法，听力仪器包括可操作以响应于听力仪器的环境中感测到的声音提供输入音频信号的至少一个输入换能器、信号处理单元和至少一个输出换能器，方法包括：通过输出换能器发送声学探测信号，从麦克风接收输入音频信号，分析所接收的输入音频信号以基于对所发送的声学探测信号的输入换能器响应来确定听力仪器的特性，其中方法还包括对所接收的输入音频信号进行滤波以选择性地衰减与声学探测信号相对应的一个或多个信号分量，并且其中发送声学探测信号包括发送组合的声学输出信号，组合的声学输出信号包括声学探测信号和从经滤波的输入音频信号获得的声学听力仪器信号。

Description

确定听力仪器的声学特性

技术领域

本发明涉及听力仪器和用于确定听力仪器的声学特性的方法。

背景技术

本领域已知不同种类的听力仪器。听力仪器的示例包括用于听力受损用户的助听器、用于增强正常听力人的听力能力的听力增强装置，以及设计用于防止噪声引起的听力损失的听力保护装置。听力仪器通常包括输入换能器、信号处理单元和输出换能器。在使用期间，输入换能器响应于听力仪器在环境中感测到的声音提供音频输入信号。信号处理单元处理音频输入信号以产生听力仪器音频信号，并且输出换能器发送表示由信号处理单元产生的听力仪器音频信号的声学输出。

用户感知到的听力仪器的声学输出取决于听力仪器及其环境，特别是取决于听力仪器的输出换能器和输入换能器之间的反馈路径的特性。

反馈是听力仪器中众所周知的问题，并且在本领域中存在用于抑制和消除反馈的若干***。

反馈可以沿着外部和/或内部反馈路径发生。沿着外部反馈路径的反馈包括沿着听力仪器外部的路径在助听器的输出换能器和输入换能器之间的声音传输。例如在听力仪器模具不完全适合佩戴者的耳朵时，或者在耳模包括例如用于通风目的的管道或开口的情况下，会发生这种问题(也被称为声反馈)。在这两种例子中，声音会从输出换能器“漏”到麦克风并由此引起反馈。

听力仪器中的反馈也可以沿着内部反馈路径发生，因为声音能够经由听力仪器壳体内部的路径从输出换能器传输到输入换能器。这种传输可以是空气所带来的，或是由听力仪器壳体或听力仪器内的一些部件中的机械振动引起的。

随着非常小型的数字信号处理(DSP)单元的发展，已经可以在诸如听力仪器之类的微型设备中执行用于抑制反馈的高级算法。为了提供有效的反馈消除，非常需要知晓关于听力仪器的特性，特别是关于反馈路径的特性。

为此，已知的是对这样的特性进行测量，特别是在听力仪器位于操作位置的情况下进行原位测量。这通常涉及将听力仪器或其至少一个部件定位在用户的耳道中。

用于测量听力仪器的特性的方法是已知的，例如用于反馈路径识别的声脉冲响应。通常，这样的测量是作为开环测量执行的。在听力仪器中，开环测量通常用于初始配合(fitting)过程，以识别从输出换能器到输入换能器的反馈路径。为此，由输出换能器发送声学探测信号，记录并分析麦克风响应以确定所需特性，例如通过将反馈路径的模型配合到所记录的响应数据。

相对于闭环识别，开环识别的优点是其提供了高精度和无偏的结果。闭环识别通常往往效率较低，并且当反馈和外部信号相关时会受到偏差的影响。解相关技术提供了一些帮助，但是不能实现与开环识别相同的保证性能。现有技术的开环识别的缺点是在识别过程中不能播放其它声音。

希望有一种在不干扰听力仪器正常操作的情况下执行开环识别的方法或者至少减少这种干扰的方法。

本发明的目的是提供一种听力仪器和用于确定听力仪器的特性的方法，其克服或至少减少现有技术方法的一个或多个上述缺点和/或解决现有技术方案的其它问题，或者至少能够作为现有技术方案的替代方案。

发明内容

本文公开了用于确定听力仪器的特性(特别是声学特性)的方法的实施方式，该听力仪器包括至少一个输入换能器、信号处理单元和至少一个输出换能器，输入换能器是能够操作的以响应于在听力仪器的环境中感测到的声音来提供输入音频信号，该方法包括：

-由所述输出换能器发送声学探测信号，

-从麦克风接收输入音频信号，

-分析所接收的输入音频信号以基于对所发送的声学探测信号的输入换能器响应来确定所述听力仪器的特性，

其中所述方法还包括对所接收的输入音频信号进行滤波以选择性地衰减与所述声学探测信号相对应的一个或多个信号分量，并且其中发送声学探测信号包括发送组合的声学输出信号，所述组合的声学输出信号包括所述声学探测信号和从经滤波的输入音频信号获得的声学听力仪器信号。

相应地，由于与探测信号相对应的信号分量在听力仪器的输入音频信号中衰减，或者甚至从输入音频信号去除，因此不需要为了确定听力仪器特性而中断听力仪器的正常操作。然而，听力仪器特性的确定基本上不受助听器的正常操作的影响。

特别地，可以实现高质量、无偏的反馈路径估计，而不需要临时剥夺用户来自环境的声学感觉输入。例如，当反馈路径特性的确定作为用于调节听力仪器的验配过程的一部分来执行时，在调节过程期间用户错过重要信息的风险大大降低。本文公开的方法的各种实施方式甚至使听力仪器能够在延长的时间段内发送探测信号，例如在低电平下，甚至可能到可以使其对听力仪器的用户基本上听不见，或者至少不那么分散注意力或不那么烦人的程度。即使在较低的探测信号电平的情况下，仍然可以实现对特性的精确确定，因为测量可以在较长的时间段内延长，而对听力仪器的正常操作没有或至少只有很小的可感知干扰。

为了本文描述的目的，滤波以选择性地衰减对应于声学探测信号的一个或多个信号分量也将被称为探测阻止滤波。

听力仪器的特性可以是传递特性，例如传递函数或脉冲响应，特别是听力仪器的输出换能器和输入换能器之间的反馈路径的传递特性。

相应地，分析接收到的输入音频信号以确定听力仪器特性可以包括本领域已知的***识别过程。例如，分析可以包括计算脉冲响应，以例如确定滤波器(例如线性滤波器)的滤波器系数，用于对所确定的脉冲响应进行建模。

探测阻止滤波可以与听力仪器的附加数字信号处理串联实现，或者作为其整体的一部分来实现。附加信号处理可以包括听力损失补偿和/或本领域已知的听力仪器的其它常规信号处理。因此，在一些实施方式中，通过所述滤波和对接收到的输入音频信号的附加信号处理来获得声学听力仪器信号。

执行探测阻止滤波的探测阻止滤波器可以被放置在执行附加信号处理的信号处理单元的输入侧、所述信号处理单元输出侧或两者之间的某处。例如，可以在探测阻止滤波之前执行一些信号处理，同时可以在探测阻止滤波之后执行其它信号处理。因此，在一些实施方式中，在所述滤波之前和/或之后执行附加信号处理。在一些实施方式中，探测阻止滤波器被集成到执行附加处理的信号处理单元中。

将探测阻止滤波器放置在信号处理单元的输入侧，或一些附加信号处理的输入侧上，能够通过与滤波器共享周期求和缓冲器来降低存储要求，并且最小化与其它算法的潜在交互。

将探测阻止滤波器放置在信号处理单元的输出侧，或一些附加信号处理的输出侧上，潜在地有助于可以同时运行的其它识别方法，例如快速自适应反馈消除。此外，将探测阻止滤波器放置在信号处理单元或至少一些信号处理的输出侧，可以确保尽可能干净的探测信号，而与信号处理单元实现的其它可能非线性的处理选项无关。此外，无论输入换能器的数量如何，这种布置只需要单个探测阻止滤波器实例。

与声学探测信号相对应的信号分量可以是探测信号的频率分量，特别是一个或多个主频率分量。在一些实施方式中，探测信号具有仅包括一组离散探测频率的频谱，从而有助于选择性地衰减与声学探测信号相对应的一个或多个信号分量。为此，滤波可以包括选择性地衰减在所述离散且间隔开的探测频率处的频率分量。特别地，滤波可以将音频频谱划分成由探测频率处的陷波分隔的一组通带。此外，已经发现这种类型的探测信号有助于精确确定听力仪器的特性，特别是反馈路径的精确表征。

特别地，在一些实施方式中，探测信号是在预定数量L个样本之后重复的声音样本的伪随机序列。优选地，探测信号实现最大长度序列(MLS)。

在一些实施方式中，通过梳状滤波器，特别是递归梳状滤波器，或者通过用于选择性地阻挡多个频率或窄频带的其它合适的滤波器来执行滤波。这种滤波可以通过将信号多相分解为L个相位来实现，其中每个相位用相同的原型响应独立地进行滤波，从而实现原型响应形状重复L次的频率响应。已经发现一阶原型响应形状提供了高效和有效的实现，但应当理解，也可以使用二阶或甚至更高阶的实现。

在一些实施方式中，滤波器是自适应滤波器，特别是包括取决于信号电平的增益的滤波器，从而为各种声音环境和探测信号类型提供改进的回声消除和对不期望反射的抑制。

在一些实施方式中，滤波器在探测频率处限定多个陷波，每个陷波具有宽度，即，滤波器衰减每个探测频率周围的特定窄范围内的频率，同时使所有其它频率优选地基本不变或几乎没有变化地通过。在一些实施方式中，陷波的宽度可以是预先确定的。在其它实施方式中，当滤波器是自适应滤波器时，它可以被配置为自适应地调整陷波的宽度，例如响应于接收到的输入音频信号的信号电平的变化。为此，自适应滤波器可以包括电平相关增益，或者它可以以其它方式自适应地控制陷波带宽。在一种实施方式中，自适应滤波器包括第一电平***和第二电平***，其中第一电平***被配置为以第一速率跟踪输入音频信号，第二电平***被配置为以比第一速率慢的第二速率跟踪输入音频信号。对于静止条件，即，当由两个电平***跟踪的电平基本相等时，可以使用电平相关增益的基线值，或者可以以其它方式控制陷波宽度以具有基线宽度。基线带宽可以选择得足够小，以使反射由接收到的音频信号充分掩蔽，同时仍然允许响应尾的充分衰减和适应反馈路径变化的灵活性。可以使相对于基线带宽的变化与快速和慢速电平估计之间的差成比例。当信号电平突然下降(表明先前掩蔽的长反射尾可能变得明显)时，增益会暂时增加，或者陷波会暂时变宽。当信号电平突然增加(可能会作为回声变得明显)时，依赖于电平的增益会暂时降低，这会导致更窄的陷波，或者陷波带宽会暂时减小。

在一些实施方式中，陷波的带宽可以在所有探测频率上是均匀的。为此，增益可以是标量增益。在其它实施方式中，可以使陷波带宽与频率相关，例如通过将增益实现为线性相位FIR滤波器。

本发明涉及包括上述方法的不同方面，并且在下文中涉及相应的装置、***、方法和/或产品，每个都产生结合其它方面中的一个或多个描述的益处和优点中的一个或多个，并且每个都具有一种或多种实施方式，一种或多种实施方式对应于结合一个或多个其它方面描述和/或在所附权利要求中公开的实施方式。

特别地，根据一个方面，本文公开了一种听力仪器的实施方式，包括：

-至少一个输入换能器，其是可操作的以响应于在所述听力仪器的环境中感测到声音而提供输入音频信号，

-信号处理单元，

-至少一个输出换能器，

-信号发生器，用于产生探测信号，所述探测信号被配置为使所述输出换能器发送声学探测信号，

-响应分析电路，其被配置为分析来自所述输入换能器的输入音频信号，以基于对所发送的声学探测信号的输入换能器响应来确定所述听力仪器的特性，

其中所述听力仪器还包括：

-探测阻止滤波器，其被配置为对所接收的输入音频信号进行滤波以选择性地衰减与所述声学探测信号相对应的一个或多个信号分量，以及

-组合器，其被配置为组合所述探测信号和从经滤波的输入音频信号获得的听力仪器信号，并将组合信号馈送到所述输出换能器以发送组合的声学信号。

为了本文描述的目的，术语“信号处理单元”和“响应分析电路”包括任何适当配置的电路或装置，该电路或装置被配置为执行本文所述的将由各个处理单元执行的处理。例如，信号处理单元和/或响应分析电路可以是或包括ASIC处理器、FPGA处理器、适当编程的通用处理器、微处理器、电路组件或集成电路。

听力仪器可以是用于听力受损用户的助听器、用于增强正常听力人的听力能力的听力增强装置、用于防止噪声引起的听力损失的听力保护装置等。例如，听力仪器可以是或包括BTE、RIE、ITE、ITC、CIC等类型的听力仪器。

附图说明

图1示意性地示出听力仪器的实施例的框图。

图2示意性地示出听力仪器的特性的开环测量。

图3示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式。

图4示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的实施例。

图5A和5B示出图4的滤波器的探测阻止幅度响应。

图6示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的另一实施例。

图7A-7D示出图6的探测阻止滤波器的响应特性。

图8示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的又一实施例。

图9A-9D示出图8的探测阻止滤波器的响应特性。

图10示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的又一实施例。

图11示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的又一实施例。

图12A-12D示出图11的探测阻止滤波器的响应特性。

图13-15示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的又一实施例。

图16A-16D示出具有二阶变型和不同Q因子的一阶变型的响应特性。

具体实施方式

图1示意性地示出听力仪器(例如助听器)的实施例的框图。听力仪器包括输入换能器101(例如一个或多个麦克风)，信号处理单元103，以及输出换能器102(例如扬声器)，也称为接收器、植入式换能器等。输入换能器101接收传入声音并将其转换为音频信号。信号处理单元处理音频信号并输出听力仪器信号，该听力仪器信号被馈送到输出换能器102中。特别地，信号处理单元103可以处理音频信号以补偿助听器用户的听力损失，即，听力仪器信号可以是听力损失补偿音频信号，该音频信号适于将由接收器发送的声音的响度恢复到由正常收听者感知的传入声音的响度。因此，听力仪器处理器103包括诸如放大器、压缩器和降噪***等元件。输出转换器102被配置为基于听力仪器信号输出声学输出信号，其中声学输出信号可以由人类听觉***接收，从而用户听到声音。

反馈路径104示出为输出换能器102和输入换能器101之间的虚线。这种反馈可引起输入换能器101从输出换能器102拾取声音，这会导致公知的反馈问题，例如啸声。

为了对反馈进行补偿，一些听力仪器包括反馈补偿滤波器106，其可以被配置为向减法单元105馈送补偿信号，从而在信号处理单元103中进行处理之前，从由输入换能器101提供的音频信号中减去补偿信号。当反馈路径104的特性是已知的或者能够精确地确定时，可以选择或控制补偿滤波器106的滤波器特性，使得能够补偿反馈路径。

相应地，出于上述和/或其它目的，希望确定听力仪器的反馈路径的特性或听力仪器的其它特性。当听力仪器相对于用户的头部位于操作配置中时，特别是当听力仪器的至少一部分位于在用户的耳道中时，听力仪器的特性可以指示听力仪器的声学特性。声学特性由此可以包括听力仪器周围的声学环境的特性，例如用户耳道的声学特性，例如听力仪器的模具在耳道内的适合程度。此外，这种特性可能随着时间的推移而变化。因此，希望在原位，即，当听力仪器或听力仪器的至少一个部件位于操作位置，例如当听力仪器的一个部件位于用户的耳道中时，执行听力仪器特性的确定。

图2示意性地示出听力仪器(例如结合图1所示的听力仪器)的特性的开环测量。在开环测量中，输入换能器101和输出换能器102之间的正常信号处理路径被中断。相反，探测信号发生器210产生探测信号并将探测信号馈送到输出换能器102中。探测信号被配置为使得输出换能器102发送声学探测信号。信号分析器电路220分析来自输入换能器101的输入音频信号，以基于对所发送的声学探测信号的输入换能器响应来确定听力仪器的特性。

图3示意性地示出听力仪器的实施方式。听力仪器包括输入换能器101、一个或多个信号处理单元103以及输出换能器102，所有这些都与结合图1所描述的相同。听力仪器可以包括其它部件，例如结合图1所描述的反馈补偿滤波器和/或其它部件。

听力仪器还包括信号发生器210和被配置用于确定听力仪器的特性的响应分析电路220，例如，如结合图2所描述的。信号发生器210和/或响应分析电路220可以与信号处理单元103分离地实现，或者部分地或完全地与信号处理单元103集成为单个处理单元。图3的听力仪器与图2的听力仪器的不同之处在于，在不干扰听力仪器正常操作并且不显著影响听力仪器正常操作的情况下，执行听力仪器特性的确定。

为此，听力仪器包括探测阻止滤波器330，其被配置为对接收到的输入音频信号进行滤波，以选择性地衰减与声学探测信号相对应的一个或多个信号分量。探测阻止滤波器是选择性的，因为其阻挡或至少衰减与声学探测信号相对应的信号分量，同时优选不影响或仅在较低程度上影响其余的信号分量。

在图3的实施方式中，探测阻止滤波器330被示为信号处理单元103的一部分。然而，应当理解，探测阻止滤波器也可以与信号处理单元103分离地实现。通常，附加信号处理的一部分或全部可以在探测阻止滤波之前实施。类似地，附加信号处理的一部分或全部可以在探测阻止滤波之后实施。这在图3中由虚线框303示意性地示出，虚线框303表示除探测阻止滤波之外的附加信号处理。应当理解，一些实施方式可以仅在探测阻止滤波的输入侧包括这样的附加信号处理，而其它实施方式可以只在探测阻止滤波器330的输出侧包括这样的附加信号处理。另外，其它实施方式可以包括在探测阻止滤波的输入侧的一些附加信号处理和在输出侧的其它的附加信号处理。附加信号处理303的示例可以包括听力损失补偿、反馈补偿等。信号处理单元103由此输出听力仪器信号，例如听力损失补偿信号，其中与探测信号对应的信号分量已经被衰减。

因此，探测阻止滤波器330通常能够与其它数字信号处理303串联实现，其可以包括所有常用的听力仪器算法，并且可以放置在输入侧、输出侧或在中间的某处。任何一种位置都有优点和缺点。例如，在输入侧，可以通过与滤波器共享周期求和缓冲器来减少存储需求，并且与其它算法的潜在交互被最小化。之后去除探测频率潜在地有助于可能在同时运行的其它识别方法(例如，其可以有助于快速自适应反馈消除)。无论其它(可能是非线性的)处理选项如何，仅在添加探测信号之前去除输出侧的探测频率，确保了在探测频率下的尽可能干净的识别信号，并且无论麦克风的数量如何，都只需要一个探测阻止滤波器实例。

听力仪器还包括组合器340，组合器340被配置为将来自信号发生器210的探测信号与来自包括探测阻止滤波器330的信号处理单元103的输出组合，即，将探测信号与从经滤波的输入音频信号获得的听力仪器信号组合。组合器340将组合信号馈送到输出换能器102，用于发送相应的组合声学输出信号。

探测信号生成器210可以包括周期性激励电路212，周期性激励电路212将探测信号生成为每L个样本重复的伪随机序列211。相应地，响应分析电路220可以包括周期性求和电路221，周期性求和电路221被配置用于通过在长度为L的缓冲器中进行周期性平均来记录输入换能器响应，并且将缓冲器内容馈送到响应分析器222中。响应分析器可以执行***识别过程以确定听力仪器特性，例如确定脉冲响应，例如，如在James M.Kates，“Roomreverberation effects in hearing aidfeedback cancellation(助听器反馈消除中的房间混响效应)”，TheJournal of the Acoustical Society of America(美国声学学会杂志)109,367(2001)；doi:10.1121/1.1332379中所描述的，或通过本领域已知的用于***识别的其它的适当的过程。

与普通信号不同，这种周期序列的频谱只包含离散频率：

其中n是整数，L是序列的长度，以信号样本的数量表示。通常，当真实传递函数足够平滑时，对离散数量的频率进行采样可以提供良好的近似，这是当真实脉冲响应在L个样本内充分消失时的情况。在一些听力仪器中用于校准数字反馈抑制***的探测序列是最大长度序列(MLS)，例如D.Rife和J.Vanderkooy:“Transfer-Function MeasurementwithMaximum-Length Sequences(具有最大长度序列的传递函数测量)”,Journal of theAudio Engineering Society(音频工程学会杂志),37(6):419{444,June 1989中所描述的。在一些实施方式中，最大长度序列的周期为24.5ms。MLS方法可以使用输入和输出之间的有效互相关来恢复被测量***的周期脉冲响应(PIR)。

探测序列可以具有最小的波峰因子和平坦的频谱，这便于解码。替代地，可以对序列进行整形以例如提高在某些频率中的灵敏度，或者使其不那么明显。

探测光谱的离散性质可以由本文公开的探测阻止滤波器的各种实施方式利用，以便最小化由开环识别引起的干扰。仅阻止离散的探测频率就足够了，无需断开输入换能器和输出换能器之间正向路径中的所有声音。探测频率之间的频率(对应于等式1中n的非整数值)可以通过，而不会显著影响测量。

为此，探测阻止滤波器330可以将频谱划分为L/2个由在探测频率f(n)处的陷波分隔的独特频带。对于非探测频率，应尽量减少由探测阻止滤波器引起的的信号的听得见的变化。

在下文中，将更详细地描述探测阻止滤波器330的各种实施方式。

图4示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的实施例。特别地，图4的探测阻止滤波器330为递归梳状滤波器(其可以提供探测阻止滤波器的高效实现)。

滤波器包括增益区块331，增益区块331将增益w应用于延迟信号，延迟信号由延迟b2的延迟区块332延迟。滤波器还包括分别应用延迟b和L-b的延迟区块333和334。可选地，滤波器还包括增益自适应区块335。通过选择延迟b和b2、通过选择增益w和/或通过添加或省略增益自适应区块335，能够获得不同的滤波器特性。

通常，滤波器330在探测频率下提供完全抑制，而与w的设置无关。在滤波器330的一些实施方式中，延迟参数b和b2被选择为彼此相等。特别地，在一些实施方式中，它们两者都被设置为零。

在一种具体实施方式中，延迟参数b和b2被设置为零，增益自适应区块335被省略，并且w是恒定的标量增益，例如在0和2之间的范围内，其定义了探测频率周围的瞬态行为。

图5A和5B示出对于w的不同固定标量值以及对于b和b2被设置为零的图4的滤波器的探测阻止幅度响应。

具体地，图5A示出在频域中的幅度响应。曲线501示出w＝1的幅度响应，曲线502示出w＝0.333的幅度响应，曲线503示出w＝0.1的幅度响应以及曲线504示出w＝0.033的幅度反应。

图5B示出对于相同的w值，探测阻止滤波器在时域中的反射幅度。

从图5A和5B可以看出，探测阻止滤波器的幅度响应在等式(1)中定义的探测频率处具有陷波。小的w值提供了窄陷波，该窄陷波具有在L个样本延迟的倍数处的很多小反射的长尾。w的值越大，陷波越宽，大反射越少。对于w＝1，响应是一种特殊情况，如图5B中的三角点511所示，在L个样本延迟时只有一个(未衰减的)反射。

如图5A所示，对于大的w值，滤波器可以在通带的中心增加一些显著的增益，例如，如曲线501所示，并且在某种程度上，也如曲线502所示。最大滤波器增益可以通过乘以(1-w/2)进行归一化，RMS滤波器增益可以通过乘以来进行归一化；替代地，当偏移足够小时可以简单地丢弃偏移。

如图5B所示，选择w的值可以涉及较小数量的较大反射或较大数量的较小反射之间的权衡。理想情况下，反射都被前向时间掩蔽、优先效应和通过直接信号的普通掩蔽所隐藏。为了使前两种心理声学效应起作用，延迟应优选地大致在5到40ms的范围内，并且随后的衰减应足够快以不引起明显的振铃效应(例如，在40ms秒之后，反射可以作为回声变得明显)。因此，对于L的适度值，可以选择固定的标量增益w，其中第一反射和后期响应尾的感知效应都被充分最小化。当然，对于人工测试信号，例如探测频率下的纯音，仍然可以证明这种效果，但即使这样，这种效果也只是简单地逐渐消失，不太可能被认为是令人反感的。随着L变大，在某个时刻，对于某些声音，第一反射或长响应尾会变得明显，甚至令人反感。对于某些声音，w值越小越好，而对于其它声音，值越大越好。为了两全其美，并减少广泛信号类型的不期望的副作用，自适应滤波器的实现因此是优选的。

再次参考图4，在一种实施方式中，探测阻止滤波器包括增益自适应电路335，以提供自适应标量增益w，其通过跟踪主音频信号的电平来更新。在一种实施方式中，增益自适应电路可以使用两个电平***，一个快速运行，另一个以比快速慢的慢速运行。对于静止条件，即，当两个电平***一致时，增益自适应电路可以将w设置为预定的基线值。基线值可以选择得足够小，以使反射被主音频信号充分掩蔽，同时仍然使响应尾能够充分衰减并且灵活性能够适应反馈路径的变化。当快速和慢速电平估计彼此不同时，增益自适应电路335可以调整w以偏离基线值。例如，增益自适应电路335可以调整w，从而以与慢速和快速电平估计之间的差成比例的差来偏离基线值。相应地，当信号电平突然下降，表明先前被掩盖的长反射尾可能变得明显时，w暂时增加(陷波变宽)。当信号电平突然增加时，可能会作为回声变得明显，w会暂时降低(陷波变窄)。这种自适应的效果是减少馈送到滤波器缓冲器中的更新信号的动态范围，从而在压缩/限制和扩展的形式之间连续地自适应。

为了避免通过调整w而引入的明显的非线性效应，可以主动地和/或平滑地进行对w的改变，即，可以优选地早些到达新的增益，并且通过以采样率应用许多小步骤，而不是以区块速率应用几个大步骤，来达到新的增益。为此，为了获得平滑过渡，增益自适应电路335可以使用来自电平***(其也可以以区块速率运行)的输入来计算每个区块w的新目标。根据计算出的w的目标，增益自适应电路335然后可以导出每个采样要增加的相对增量。可以通过为b和b2设置正值来主动地进行增益改变，从而使滤波器响应能够提前适应一个或多个区块，这对于避免来自脉冲声音的回声是特别有用的。

本发明人使用宽范围的音频片段进行的听力实验表明，标量自适应增益w对于适合于数字反馈抑制的L的典型值表现良好。例如，L可以处于100和2000之间；当使用最大长度序列时，L可以被选择为L＝2^m-1，其中m可以在7和12之间，但是也可以使用其它值。L的值可以例如基于期望的分辨率、采样率和/或其它因素来选择。未观察到语音质量的恶化，例如与陷波频率一致的基频或谐波频率。这很可能是因为平均语音谐波的传播范围比用于抑制探测频率的陷波要宽得多，而当由于电平快速下降而暂时不是这种情况时，陷波被暂时加宽，正向掩蔽效应占据了主导地位。对于频谱内容高度集中的信号，比如救护车/警笛的声音(其中，频率在保持振幅不变的同时缓慢移动)，一些变化可能是明显的。然而通常，如果是明显的，声音的大多数变化就像房间混响的轻微增加。

非自适应探测阻止滤波器配置可能并不总是能够提供与自适应配置相同的性能，但对于小的L值仍然可以有一些用途。当L进一步增加时，最终可能达到即使是标量自适应增益也不再足够的点。当这种情况发生时，通过切换到频率相关增益能够获得一些进一步的改进。这可以通过用线性相位FIR滤波器实现增益w来完成，为此通过降低b2来补偿组延迟，例如使得组合的延迟仍然匹配b。这样的滤波器可以通过对电平的频谱分析和每个频带的目标增益计算来设计/更新，然后是加窗IFFT滤波器设计。替代地，计算可以使用线性相位频带分割完全地在时域中执行，这在当期望的频带数量低时是有效的，或者计算可以完全地在频域中执行，这在当期望的频带数量高时是有效的。

图6示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的另一实施例。在这个实施例中，探测阻止滤波器是梳状带分滤波器。具体地，梳状带分滤波器包括延迟区块601，该延迟区块601向输入音频信号x提供L采样延迟。通过组合器602从输入音频信号x减去延迟信号以提供第一响应信号y1。可选地，滤波器包括另一个组合器603，其将延迟信号与输入音频信号x相加以提供第二响应信号y2。

梳状带分滤波器的响应特性在图7A-7D中示出。

图7A中示出响应信号y1的幅度响应701和响应信号y2的幅度反应702，从图7A可以看出，响应信号y1在探测信号的探测频率处具有陷波并且在探测频率之间具有宽峰。相反，响应信号y2在探测信号的探测频率之间具有陷波，并且在探测频率处具有宽峰。响应信号y1因此可以被称为探测阻止响应信号，并用作要被转发到输出换能器的滤波信号，可选地对其进行如本文所述的附加信号处理。响应信号y2可以被称为探测通过响应信号。如果需要，它可以用于在探测频率下分析输入音频信号x；或者，它可以简单地被丢弃。

图8示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的又一实施例。图8的滤波器是Schroeder(施罗德)全通带分滤波器，其类似于图6的滤波器，不同之处在于L采样延迟区块由Schroeder全通滤波器801代替。Schroeder全通带分滤波器的响应特性在图9A-9D中示出。

图10示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的又一实施例。图10的滤波器是Schroeder全通带分滤波器的优化变型。

其响应信号y1和y2可以表示如下：

y₁[n]＝(1-w/2)×(x[n]-x[n-L])+(1-w)×y₁[n-L]

y₂[n]＝(w/2)×(x[n]+x[n-L])+(1-w)×y₂[n-L]。

图11示意性地示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的又一实施例。图11的滤波器是图10的滤波器的简化变型，其中归一化和2点移动平均被省略。

该变型的响应信号y1和y2可以表示如下：

y₁[n]＝x[n]-x[n-L]+(1-w)×y₁[n-L]

y₂[n]＝w×x[n]+(1-w)×y₂[n-L]。

在图12A-12D中示出图11的变型的响应特性。

图13-15示出如本文所述的听力仪器的实施方式的探测阻止滤波器的又一实施例。图13-15的实施例是探测阻止滤波器的二阶变型。具体地，图13示出2阶带分滤波器，图14示出2阶带分滤波的优化变型，并且图15示出包括Schroder全通部分1501和1502的2阶全通带分滤波器。

图16A-16D示出具有二阶变型和不同Q因子和截止频率(图16B-16D)的一阶变型(图16A)的响应特性。当一阶滤波器的回声在dB尺度上线性下降时，二阶滤波器的回声快速下降，但随后再次增加。定义陷波宽度的截止频率影响回声衰减的速度。对于宽陷波，初始回声更强，但衰减速度比窄陷波的情况更快。

总之，本文公开的至少一些方面可以概括如下：

实施方式1：一种用于确定听力仪器特性的方法，所述听力仪器包括至少一个输入换能器、信号处理单元和至少一个输出换能器，所述输入换能器是可操作的以响应于在听力仪器的环境中感测到声音来提供输入音频信号，所述方法包括：

-由所述输出换能器发送声学探测信号，

-从麦克风接收输入音频信号，

-分析所接收的输入音频信号以基于对所发送的声学探测信号的输入换能器响应来确定所述听力仪器的特性，

其中所述方法还包括对所接收的输入音频信号进行滤波以选择性地衰减与所述声学探测信号相对应的一个或多个信号分量，并且其中发送声学探测信号包括发送组合的声学输出信号，所述组合的声学输出信号包括所述声学探测信号和从经滤波的输入音频信号获得的声学听力仪器信号。

实施方式2：根据实施方式1所述的方法，其中，所述声学听力仪器信号是通过所述滤波并且通过对接收到的输入音频信号的附加信号处理来获得的。

实施方式3：根据实施方式2所述的方法，其中，所述附加信号处理在所述滤波之前和/或之后执行。

实施方式4：根据前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述探测信号具有仅包括一组离散探测频率的频谱。

实施方式5：根据实施方式4所述的方法，其中，滤波包括选择性地衰减处于所述离散探测频率的频率分量。

实施方式6：根据实施方式4至5中任一种所述的方法，其中，所述滤波将所述频谱划分为一组在所述探测频率处由陷波分隔的通带。

实施方式7：根据前述实施方式中任一种所述的方法，其中，所述探测信号是每L个样本重复的声音样本的伪随机序列。

实施方式8：根据前述实施方式中任一种所述的方法，其中，探测信号表示最大长度序列。

实施方式9：一种听力仪器，包括：

-至少一个输入换能器，其是可操作的以响应于在所述听力仪器的环境中感测到声音而提供输入音频信号，

-信号处理单元，

-至少一个输出换能器，

-信号发生器，用于产生探测信号，所述探测信号被配置为使所述输出换能器发送声学探测信号，

-响应分析电路，其被配置为分析来自所述输入换能器的输入音频信号，以基于对所发送的声学探测信号的输入换能器响应来确定所述听力仪器的特性，

其中所述听力仪器还包括：

-探测阻止滤波器，其被配置为对所接收的输入音频信号进行滤波以选择性地衰减与所述声学探测信号相对应的一个或多个信号分量，以及

-组合器，其被配置为组合所述探测信号和从经滤波的输入音频信号获得的听力仪器信号，并将组合的信号馈送到所述输出换能器以发送组合的声学信号。

实施方式10：根据实施方式9所述的听力仪器，其中，所述探测阻止滤波器包括梳状滤波器。

实施方式11：根据实施方式10所述的听力仪器，其中，所述梳状滤波器为递归梳状滤波器。

实施方式12：根据实施方式9至11中任一种所述的听力仪器，其中，所述探测阻止滤波器是一阶滤波器。

实施方式13：根据实施方式9至12中任一种所述的听力仪器，其中，所述探测阻止滤波器是自适应滤波器。

实施方式14：根据实施方式9至13中任一种所述的听力仪器，其中，所述探测阻止滤波器包括频率相关增益。

实施方式15：根据实施方式9至14中任一种所述的听力仪器，被配置为执行根据实施方式1至8中任一方法的步骤。

尽管以上实施方式主要是参照某些具体实施方式进行描述的，但在不脱离本发明的精神和范围的情况下，其各种修改对本领域技术人员来说是显而易见的，如所附权利要求所概述的。

Claims (10)

1.一种用于确定听力仪器的特性的方法，所述听力仪器包括至少一个输入换能器、信号处理单元和至少一个输出换能器，所述输入换能器能够操作以响应于在所述听力仪器的环境中感测到声音来提供输入音频信号，所述方法包括：

-由所述输出换能器发送声学探测信号，

-从麦克风接收输入音频信号，

-分析所接收的输入音频信号以基于对所发送的声学探测信号的输入换能器响应来确定所述听力仪器的特性，

其中，所述方法还包括对所接收的输入音频信号进行滤波以选择性地衰减与所述声学探测信号相对应的一个或多个信号分量，并且其中，发送声学探测信号包括发送组合的声学输出信号，所述组合的声学输出信号包括所述声学探测信号和从经滤波的输入音频信号获得的声学听力仪器信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述声学听力仪器信号是通过所述滤波以及通过对接收到的输入音频信号的附加信号处理来获得的，其中所述附加信号处理在所述滤波之前和/或之后执行。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述探测信号具有仅包括一组离散探测频率的频谱。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，滤波包括选择性地衰减处于所述离散探测频率的频率分量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述探测信号是每L个样本重复的声音样本的伪随机序列，特别是表示最大长度序列。

6.一种听力仪器，包括：

-至少一个输入换能器，能够操作以响应于在所述听力仪器的环境中感测到声音而提供输入音频信号，

-信号处理单元，

-至少一个输出换能器，

-信号发生器，用于产生探测信号，所述探测信号被配置为使所述输出换能器发送声学探测信号，

-响应分析电路，被配置为分析来自所述输入换能器的输入音频信号，以基于对所发送的声学探测信号的输入换能器响应来确定所述听力仪器的特性，

其中，所述听力仪器还包括：

-探测阻止滤波器，被配置为对所接收的输入音频信号进行滤波以选择性地衰减与所述声学探测信号相对应的一个或多个信号分量，以及

-组合器，被配置为组合所述探测信号和从经滤波的输入音频信号获得的听力仪器信号，并将组合的信号馈送到所述输出换能器以发送组合的声学信号。

7.根据权利要求6所述的听力仪器，其中，所述探测阻止滤波器包括梳状滤波器，特别是递归梳状滤波器。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的听力仪器，其中，所述探测阻止滤波器是一阶滤波器。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的听力仪器，其中，所述探测阻止滤波器是自适应滤波器。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的听力仪器，其中，所述探测阻止滤波器包括频率相关增益。