雙耳聲源增強(qiáng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包括左耳聽力裝置、右耳聽力裝置和兩個聽力裝置之間的（通信）鏈 路的雙耳聽力系統(tǒng)及其運行方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聽力裝置通常包括傳聲器、電源、電路和輸出單元如揚(yáng)聲器（接收器）。雙耳聽力 系統(tǒng)通常包括兩個聽力裝置，聽者的左耳和右耳各一個。聽者通過其耳朵接收的聲音通常 由來自所有方向的聲音的復(fù)雜混合組成。健康的聽覺系統(tǒng)具有不尋常的將源自不同聲源的 聲音分開的能力。此外，正常聽力（NH)聽者具有令人驚異的、在存在他人的情形下跟隨單 一講話人的會話的能力，已知為"雞尾酒會問題"現(xiàn)象。
[0003] 對于具有聽力損失的人群，最普遍的抱怨為在復(fù)雜聲環(huán)境下理解語音存在困難， 如背景噪聲、回響或競爭性講話人。盡管補(bǔ)償降低的靈敏度（如通過助聽器）大大提高了 在安靜環(huán)境下理解語音的能力及一定程度上提高了在嘈雜環(huán)境下理解語音的能力，但許多 聽力受損（HI)聽者仍然在不利條件下出現(xiàn)很大困難。
[0004] 正常聽力（NH)聽者可使用耳間時間差（ITD)即兩只耳朵之間的聲音到達(dá)時間差 及耳間電平差（ILD)即兩只耳朵之間因頭部引起的聲音遮蔽而導(dǎo)致的聲音電平差，以抵消 左耳中來自聽者右側(cè)的聲音及右耳中來自聽者左側(cè)的聲音。該現(xiàn)象稱為雙耳均衡-抵消 (EC)并首先在 "Equalization and Cancellation Theory of Binaural Masking-Level Differences"(N. I. Durlach，J.Acoust.Soc. Am. 35, 1206(1963))中描述。其結(jié)果是右側(cè)聲 源的信噪比（SNR)在右耳中得以改善，同時左側(cè)聲源的SNR在左耳中得以改善。因而，聽者 可選擇注意哪一聲源。正常聽力（NH)聽者可相當(dāng)有效地這樣做，但聽力受損（HI)聽者這 樣做時有問題，從而在不利條件下導(dǎo)致明顯降低的語音可懂度。
[0005] C. Kim、K. Kumar 和 R. M. Stern在"Binaural sound source separation motivated by auditory processing〃（Proc.ICASSP，pp. 5072-5075(2011))中提出了使用兩個傳聲器 用于語音識別的信號處理方法。兩個傳聲器檢測到的語音信號經(jīng)歷濾波器組中的帶通濾 波。耳間互相關(guān)用于產(chǎn)生空間掩蔽函數(shù)?？臻g掩蔽函數(shù)和時間掩模結(jié)合并應(yīng)用于語音信號。
[0006] J. Li、S. Sakamoto、S. Hongo, M. Akagi 和 Y. Suzuki 在〃Two-stage binaural speech enhancement with Wiener filter based on equalization-cancellation model"（Proc. IEEE WASPAA，2009, pp. 133-136)中給出了雙耳語音增強(qiáng)方法。在第一階段，干擾信號通過 基于EC模型均衡和抵消目標(biāo)信號而進(jìn)行估計。在第二階段，應(yīng)用時變維納濾波器以增強(qiáng)特 定有噪聲的混合信號中的目標(biāo)信號。
[0007] J. Li、S. Sakamoto、S. Hongo, M. Akagi 和 Y. Suzuki 在"Two-stage binaural speech enhancement with Wiener filter for high-quality speech communication" (Speech Commun. 53, pp. 677-689(2011))中提出了用于語音通信的雙輸入雙輸出系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 使用維納濾波的二階段雙耳語音增強(qiáng)。在第一階段，干擾信號通過對目標(biāo)信號進(jìn)行均衡和 抵消處理而進(jìn)行估計。抵消對干擾信號進(jìn)行。在第二階段，應(yīng)用時變維納濾波器以增強(qiáng)特 定有噪聲的混合信號中的目標(biāo)信號。
[0008] WO 2004/114722 Al公開了一種具有第一和第二助聽器的雙耳助聽器系統(tǒng)，每一 助聽器包括傳聲器、A/D轉(zhuǎn)換器、處理器、D/A轉(zhuǎn)換器、輸出變換器和雙耳聲環(huán)境檢測器。雙 耳聲環(huán)境檢測器基于來自第一助聽器的至少一信號和來自第二助聽器的至少一信號確定 雙耳助聽器系統(tǒng)的用戶周圍的聲環(huán)境。雙耳聲環(huán)境確定用于第一和第二助聽器中的每一個 的輸出的提供以選擇每一助聽器處理器的信號處理算法。這使雙耳助聽器系統(tǒng)能執(zhí)行協(xié)調(diào) 的聲音處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目標(biāo)在于提供改進(jìn)的雙耳聽力系統(tǒng)及改進(jìn)的用于處理雙耳聲音信號的 方法。
[0010] 該目標(biāo)由一種雙耳聽力系統(tǒng)實現(xiàn)，其包括第一聽力裝置和第二聽力裝置。每一聽 力裝置包括電源、輸出變換器、環(huán)境聲音輸入、鏈路單元和電路。環(huán)境聲音輸入配置成從聲 環(huán)境接收聲音并產(chǎn)生環(huán)境聲音信號。鏈路單元配置成將環(huán)境聲音信號從包括該鏈路單元的 聽力裝置傳給雙耳聽力系統(tǒng)的另一聽力裝置的鏈路單元并接收從雙耳聽力系統(tǒng)的另一聽 力裝置傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號。電路可包括濾波器組。濾波器組配置成通過產(chǎn)生處理后的環(huán) 境聲音信號和處理后的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號而處理環(huán)境聲音信號和傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號。 處理后的環(huán)境聲音信號和處理后的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號中的每一個對應(yīng)于濾波器組確定 的頻道。每一聽力裝置的電路配置成使用相應(yīng)聽力裝置的環(huán)境聲音信號和/或處理后的環(huán) 境聲音信號及傳自另一聽力裝置的環(huán)境聲音信號和/或處理后的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號以 估計環(huán)境聲音信號和傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號之間的相應(yīng)時延。電路配置成將相應(yīng)時延應(yīng)用于 傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號以產(chǎn)生延時的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號。使用相應(yīng)聽力裝置的處理后的環(huán) 境聲音信號和另一聽力裝置的處理后的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號在相應(yīng)聽力裝置中估計的時 延可以不同，例如因為頭部的陰影效應(yīng)可取決于聲源位置和聽力裝置之間的頭部的對稱程 度。
[0011] 在實施例中，相應(yīng)的時延在時域（與時頻域相反）從相應(yīng)的環(huán)境聲音信號和傳輸 的環(huán)境聲音信號（或源自其的信號）進(jìn)行估計，不使用濾波器組。
[0012] 在實施例中，補(bǔ)償因環(huán)境聲音信號和傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號的處理（包括傳輸、接 收）引起的時延以使得相應(yīng)環(huán)境聲音信號和傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號的比較不因相應(yīng)信號的 處理時延偏倚（但反映兩只耳朵（聽力裝置）之間的聲音到達(dá)時間差）。
[0013] 在實施例中，電路配置成通過相應(yīng)的耳間電平差縮放延時的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號 以產(chǎn)生已均衡的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號。電路配置成將已均衡的（至少延時的，非必須地，及 已縮放的）傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號從環(huán)境聲音信號減去以接收已均衡-抵消的環(huán)境聲音信 號。從而，第一聽力裝置確定其來源主要在第一半面或空間（包括第一聽力裝置）中的聲 音，及第二聽力裝置確定其來源主要在第二半面或空間（包括第二聽力裝置）中的聲音。
[0014] 在實施例中，電路配置成使用已均衡-抵消的環(huán)境聲音信號產(chǎn)生輸出聲音信號， 其可由輸出變換器轉(zhuǎn)換為輸出聲音。每一聽力裝置產(chǎn)生相應(yīng)的已均衡-抵消的環(huán)境聲音信 號，其可用于產(chǎn)生相應(yīng)的輸出聲音信號。在實施例中，第一和第二聽力裝置的輸出聲音信號 基于第一和第二聽力裝置中產(chǎn)生的已均衡-抵消的環(huán)境聲音信號（例如通過將已均衡-抵 消的環(huán)境聲音信號直接轉(zhuǎn)換為相應(yīng)輸出聲音或通過從已均衡-抵消的環(huán)境聲音信號得到 參數(shù)，這些參數(shù)用于確定第一和第二聽力裝置的相應(yīng)輸出聲音信號）。對于每一聽力裝置， 相應(yīng)的已均衡-抵消的環(huán)境聲音信號、相應(yīng)的輸出聲音信號可以不同，因而輸出聲音同樣 不同。
[0015] 本發(fā)明的一方面在于，當(dāng)用在包括佩戴在左耳處的左聽力裝置和佩戴在右耳處的 右聽力裝置的雙耳聽力系統(tǒng)中時，改善右耳中的左側(cè)環(huán)境聲音信號及左耳中的右側(cè)環(huán)境聲 音信號。本發(fā)明的另一方面在于增加聽力受損（HI)聽者的可懂度，其沒有雙耳聽力系統(tǒng)時 不能執(zhí)行該任務(wù)。
[0016] 電路可包括處理單元，其可執(zhí)行電路的一個、部分或所有任務(wù)（信號處理）。優(yōu)選 地，電路包括時延估計單元，配置成使用相應(yīng)聽力裝置的處理后的環(huán)境聲音信號和來自另 一聽力裝置的處理后的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號估計環(huán)境聲音信號和傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號之 間的相應(yīng)時延。在一實施例中，電路包括時延應(yīng)用單元，配置成將相應(yīng)時延應(yīng)用于傳輸?shù)沫h(huán) 境聲音信號以產(chǎn)生延時的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號。在一實施例中，電路包括耳間電平差縮放 單元，配置成使延時的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信號縮放相應(yīng)的耳間電平差以產(chǎn)生已均衡的傳輸?shù)?環(huán)境聲音信號。非必須地，耳間電平差縮放可用于縮放環(huán)境聲音信號的目標(biāo)或掩蔽分量。掩 蔽分量為降低信號質(zhì)量的噪聲分量，目標(biāo)分量為增加信號質(zhì)量的信號分量。在一實施例中， 電路包括求減單元，配置成將已均衡的傳輸?shù)沫h(huán)境聲音信