本申請涉及助聽器領(lǐng)域，尤其涉及一種配置成定位聲源的聽力裝置和聽力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

受損聽力的定位提示經(jīng)常退化(由于下降的聽覺能力以及由于聽力受損者佩戴的助聽器的配置)，這意味著判斷給定聲音是從哪個方向接收的能力的退化。這是惱人的并且可能是危險的，例如在交通中。人類的聲音定位與聲音到人的兩耳處的到達(dá)時間、衰減等的差異有關(guān)，并且例如取決于聲源的方向和距離，耳朵的構(gòu)造和大小等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及相對于助聽器用戶的助聽器(或其鼻子)估計到一個或多個感興趣聲源的方向的問題。我們假定目標(biāo)聲源配備有無線傳輸能力及目標(biāo)聲音經(jīng)該無線鏈路傳給助聽器用戶的助聽器。因此，助聽器系統(tǒng)經(jīng)其傳聲器聲學(xué)地接收目標(biāo)聲音，及經(jīng)電磁傳輸通道(或其它無線傳輸選擇)無線地接收目標(biāo)聲音。假定i)接收到的聲學(xué)信號由目標(biāo)聲音和可能的背景噪聲組成；和ii)無線目標(biāo)聲音信號，其由于無線傳聲器靠近目標(biāo)聲源而(實質(zhì)上)無噪聲，本發(fā)明的目標(biāo)在于估計目標(biāo)聲源相對于助聽器系統(tǒng)的位置。在本說明書中(無線傳播的目標(biāo)信號)，術(shù)語“無噪聲”意為“實質(zhì)上無噪聲”或者“包括比聲學(xué)傳播的目標(biāo)聲音小的噪聲”。

目標(biāo)聲源例如可包括人的話音，或直接來自人的嘴巴或經(jīng)揚聲器呈現(xiàn)。目標(biāo)聲源的拾取及無線傳給助聽器例如可實施為連到或位于目標(biāo)聲源附近的無線傳聲器，例如位于有噪聲環(huán)境(如雞尾酒會、車廂中、機(jī)艙中等)中的對話伙伴身上，或者位于“講演廳情形”下的講課者身上，等等。作為備選，其可以是現(xiàn)場播放或經(jīng)一個或多個揚聲器呈現(xiàn)的音樂或其它聲音。目標(biāo)聲源也可以是具有無線傳輸能力的通信裝置，例如包括發(fā)射器的收音機(jī)/電視機(jī)，其將聲音信號無線傳給助聽器。

由于下述幾個目的，估計目標(biāo)聲源的位置(和/或傳聲器之間的時延)是有利的：1)目標(biāo)聲源可被“雙耳化”，即雙耳地進(jìn)行處理并呈現(xiàn)給助聽器用戶(具有正確的空間線索)，這樣，無線信號將聽上去就像源自正確的空間位置一樣；2)助聽器系統(tǒng)中的降噪算法可適應(yīng)該已知目標(biāo)聲源在已知位置的存在；3)向助聽器用戶可視(或通過其它手段)反饋如經(jīng)移動電話或平板電腦反饋無線傳聲器的位置，或為簡單的信息或為用戶界面的一部分，其中助聽器用戶可控制多個不同無線聲源的出現(xiàn)(音量等)。

我們的未決歐洲專利申請(2014年10月21日申請的題為“聽力系統(tǒng)”的申請14189708.2)也涉及助聽器中的聲源定位話題。然而，與其相比較，本發(fā)明的不同之處在于a)計算更簡單；b)存儲器復(fù)雜性方面更便宜；及c)限于m＝2個傳聲器。本發(fā)明中提出的解決方案1)能夠考慮背景噪聲的存在，除聲學(xué)目標(biāo)信號之外，其將總是在傳聲器處出現(xiàn)；及2)(除1)之外)還能夠考慮撞擊在助聽器傳聲器上的聲音被頭部過濾的事實，這通常將提高性能。

一方面，提供適于佩戴在用戶頭部之處或之上的聽力裝置。該聽力裝置包括：

-至少一輸入變換器，用于將輸入聲音轉(zhuǎn)換為有噪聲電輸入信號，所述輸入聲音包括a)來自目標(biāo)聲源的目標(biāo)聲音信號和b)來自環(huán)境的可能附加噪聲聲音信號的混合；

-至少一無線接收器，用于接收目標(biāo)信號的無線傳輸?shù)陌姹静⑻峁嵸|(zhì)上無噪聲的目標(biāo)信號；

-連接到至少一輸入變換器和至少一無線接收器的信號處理單元，該信號處理單元包括：

--當(dāng)聽力裝置由用戶佩戴時從目標(biāo)聲源到聽力裝置的聲傳播通道的(例如可配置的)聲音傳播模型，該聲音傳播模型配置成用于估計目標(biāo)聲音信號相對于用戶的到達(dá)方向。

在實施例中，至少一輸入變換器包括至少一傳聲器。

在實施例中，聲音傳播模型不隨頻率而變。換言之，假定所有頻率按同樣的方式衰減和延遲(全頻帶模型)。這具有使解決方案計算簡單的優(yōu)點(適合具有有限處理和/或功率容量的便攜裝置)。在實施例中，聲音傳播模型在一頻率范圍(例如低于閾頻，例如4khz)中不隨頻率而變，該頻率范圍形成聽力裝置的工作頻率范圍(如在最小頻率fmin(如20hz或50hz或250hz)和最大頻率fmax(如8khz或10khz)之間)的一部分。在實施例中，聽力裝置的工作頻率范圍分為多個(如兩個以上)子頻率范圍，其中在給定子頻率范圍內(nèi)的頻率以同樣的方式衰減和延遲(但在子頻率范圍之間不同)。

在實施例中，聲音傳播模型包括遠(yuǎn)場模型。

在實施例中，聲音傳播模型導(dǎo)致(使)耳間時間差(itd)和耳間電平差(ild)能分別通過下式估計：

ild＝k1sin(θ)[相對電平]

itd＝k2θ+k3sin(θ)[時間]，

其中k1,k2和k3為要選擇的常數(shù)，及θ為目標(biāo)聲源的到達(dá)方向相對于參考方向的角度。

在實施例中，參考方向通過用戶(和/或通過用戶身體(如頭部，如耳朵處)上的第一和第二(左和右)聽力裝置的位置)定義，例如相對于與通過第一和第二(左和右)聽力裝置的第一和第二輸入變換器(如傳聲器)的線垂直的線定義。在實施例中，第一和第二聽力裝置的第一和第二輸入變換器假定分別位于用戶頭部的兩側(cè)(如相應(yīng)地位于用戶的左和右耳之處或之上或之中)。

在實施例中，ild的相對電平按db進(jìn)行確定。在實施例中，itd的時間按秒或多個時間樣本(每一時間樣本通過采樣速率定義)進(jìn)行確定。

在實施例中，聲音傳播模型包括自由場模型。在實施例中，模型參數(shù)ki選擇為(k1,k2,k3)＝(0,0,a/c)。使用這些選擇，助聽器用戶頭部的存在(自由場假設(shè))被忽視，及假定目標(biāo)源無限遠(yuǎn)(遠(yuǎn)場假設(shè))。從而，不理會用戶頭部的“陰影效應(yīng)”。在該模型中，ild(取為)零，及itd＝(a/c)sin(θ)，其中a為分別位于用戶的第一(左)和第二(右)耳處的第一和第二輸入變換器(如傳聲器)之間的距離(參見圖2a)，c為聲速，及θ為目標(biāo)聲源的到達(dá)方向相對于用戶定義的參考方向(如用戶的視向，例如通過用戶耳朵之間垂直于通過用戶耳朵的縱向平面的線定義，例如參見圖1、2、3)的角度。這具有使能計算簡單的解決方案的優(yōu)點(適合具有有限處理和/或功率容量的便攜裝置)。

在實施例中，聲音傳播模型包括球形頭部模型。在實施例中，模型參數(shù)ki(i＝1,2,3)選擇為(k1,k2,k3)＝(γ,a/(2c),a/(2c))，其中γ為常數(shù)。這實施粗略的實心球頭部模型(參見圖2b)。在該模型中，ild建模為γsin(θ)，及itd建模為(a/2c)(sin(θ)+θ)，其中a,c和θ如上定義。這實施相當(dāng)粗略的實心球頭部模型。在此，對于θ＝0(聲音來自前面)，ild為0db，及對于來自+-90度(側(cè)面)的聲音，其具有最大值。itd的表達(dá)式為woodworth模型(細(xì)節(jié)請參考[2])。這具有使能計算簡單的解決方案的優(yōu)點(適合具有有限處理和/或功率容量的便攜裝置)。

在實施例中，聲音傳播模型包括信號模型和頭部模型。在實施例中，頭部模型包括自由場模型。在實施例中，頭部模型包括球形頭部模型。

在實施例中，聽力裝置包括時域到時頻域轉(zhuǎn)換單元，用于將時域中的電輸入信號轉(zhuǎn)換為時頻域中的電輸入信號的表示，在多個頻率窗口k中的每一時刻l提供電輸入信號，k＝1,2,…,n。在實施例中，時域到時頻域轉(zhuǎn)換單元包括濾波器組。在實施例中，時域到時頻域轉(zhuǎn)換單元包括傅里葉變換單元，如包括快速傅里葉變換(fft)算法，或例示傅里葉變換(dft)算法，或短時傅里葉變換(stft)算法。

在實施例中，信號處理單元配置成提供目標(biāo)聲音信號的到達(dá)方向θ的最大似然估計量。

在實施例中，當(dāng)聽力裝置由用戶佩戴時從目標(biāo)聲源到聽力裝置的聲傳播通道的聲音傳播模型包括由下式定義的信號模型：

其中，r(l,k)為有噪聲目標(biāo)信號的時頻表示，s(l,k)為無噪聲目標(biāo)信號的時頻表示，為從目標(biāo)聲源到聽力裝置的相應(yīng)輸入變換器的聲傳播通道的頻率傳遞函數(shù)，及v(l,k)為附加噪聲的時頻表示。

在實施例中，信號處理單元配置成通過找到使下面的似然函數(shù)最大的θ值提供目標(biāo)聲源的到達(dá)方向θ的最大似然估計量，

其中為附加噪聲的估計量的時頻表示，及cv(l,k)為輸入變換器間噪聲協(xié)方差矩陣。在實施例中，頻率傳遞函數(shù)假定與到達(dá)方向θ無關(guān)。

在實施例中，聽力裝置的至少一輸入變換器為一個或兩個(意思為包括一個或多個輸入變換器，例如由一個或多個輸入變換器組成)。在實施例中，至少一輸入變換器包括至少一傳聲器如兩個。

在實施例中，聽力裝置配置成確定信號相對于用戶是從前半平面還是后半平面到達(dá)。在實施例中，聽力裝置包括至少兩個輸入變換器，其布置成空間上分開使得第一輸入變換器比至少兩個輸入變換器中的第二輸入變換器更朝向用戶的前半平面定位，當(dāng)聽力裝置在工作時安裝到用戶上時。在實施例中，信號起源相對于用戶在前半平面還是后半平面通過比較信號到達(dá)至少兩個輸入變換器中的第一(前)和第二(后)輸入變換器的時間確定。

在實施例中，聽力系統(tǒng)配置成(僅)在似然函數(shù)大于閾值的情形下計算到達(dá)方向。從而，在確定目標(biāo)聲音的可靠到達(dá)方向的條件差的情形下可節(jié)約功率。在實施例中，無線接收的聲音信號在到達(dá)方向尚未被確定時不呈現(xiàn)給用戶。在實施例中，無線接收的聲音信號和聲學(xué)接收的信號的混合呈現(xiàn)給用戶。

在實施例中，聽力裝置包括波束形成單元，及信號處理單元配置成在波束形成單元中使用目標(biāo)聲音信號相對于用戶的到達(dá)方向的估計量以提供包括目標(biāo)信號的波束成形信號。在實施例中，信號處理單元配置成將隨電平和頻率而變的增益施加到包括目標(biāo)信號的輸入信號及提供包括目標(biāo)信號的增強(qiáng)輸出信號。在實施例中，聽力裝置包括適于基于包括目標(biāo)信號的信號將可感知為聲音的刺激提供給用戶的輸出單元。在實施例中，聽力裝置配置成基于估計的耳間時間差和耳間電平差估計頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。

在實施例中，聽力裝置(或系統(tǒng))配置成根據(jù)當(dāng)前聲環(huán)境和/或電池狀態(tài)指示在不同的聲音傳播模型之間切換。在實施例中，聽力裝置(或系統(tǒng))配置成基于來自電池狀態(tài)檢測器的指示表明電池電量相當(dāng)?shù)投袚Q到(計算要求)較低的聲音傳播模型。

在實施例中，聽力裝置包括助聽器、頭戴式耳機(jī)、耳麥、耳朵保護(hù)裝置或其組合。

一方面，提供包括第一和第二如上所述的、具體實施方式中詳細(xì)描述的、權(quán)利要求中限定的及圖示的聽力裝置的聽力系統(tǒng)。第一和第二聽力裝置適于分別位于用戶的第一和第二耳朵之處或之中。在實施例中，第一和第二聽力裝置中的每一個包括配置成使能在其間交換信息的天線和收發(fā)器電路，例如交換狀態(tài)、控制和/或音頻數(shù)據(jù)。在實施例中，第一和第二聽力裝置配置成使能將在第一和第二聽力裝置之一中估計的關(guān)于到達(dá)方向的數(shù)據(jù)交換給另一聽力裝置。

在實施例中，聽力系統(tǒng)配置成估計第一和第二聽力裝置的目標(biāo)聲源到輸入變換器傳播時延。在實施例中，聽力裝置配置成確定第一和第二聽力裝置的目標(biāo)源到輸入變換器傳播時延之間的差。

在實施例中，聽力裝置包括一個或多個檢測器，用于監(jiān)視聽力裝置的當(dāng)前輸入信號和/或當(dāng)前聲環(huán)境(如包括一個或多個相關(guān)檢測器、電平檢測器、語音檢測器)。

在實施例中，聽力裝置包括電平檢測器(ld)，用于確定輸入信號的電平(如基于頻帶級和/或全(寬帶)信號)。

在實施例中，聽力裝置包括話音活動檢測器(vad)，配置成提供控制信號，該控制信號包括指明(聲學(xué)或無線傳播的)輸入信號在特定時間點(或特定時間段)是否包括話音的指示(如二元或基于概率)。

在實施例中，聽力裝置(或系統(tǒng))配置成根據(jù)控制信號如來自話音活動檢測器的控制信號在本地的和通知的(informed)估計到達(dá)方向之間切換。在實施例中，聽力裝置(或系統(tǒng))配置成當(dāng)在輸入信號中檢測到話音時，例如當(dāng)在無線接收的(實質(zhì)上)無噪聲的信號中檢測到話音時，僅按本發(fā)明中所述確定到達(dá)方向。從而，在聽力裝置/系統(tǒng)中可節(jié)能。

在實施例中，聽力裝置包括電池狀態(tài)檢測器，其提供指明電池當(dāng)前狀態(tài)(如電壓、剩余容量或估計的運行時間)的控制信號。

定義

在本說明書中，“聽力裝置”指適于改善、增強(qiáng)和/或保護(hù)用戶的聽覺能力的裝置如聽力儀器或有效耳朵保護(hù)裝置或其它音頻處理裝置，其通過從用戶環(huán)境接收聲信號、產(chǎn)生對應(yīng)的音頻信號、可能修改該音頻信號、及將可能已修改的音頻信號作為可聽見的信號提供給用戶的至少一只耳朵而實現(xiàn)?！奥犃ρb置”還指適于以電子方式接收音頻信號、可能修改該音頻信號、及將可能已修改的音頻信號作為聽得見的信號提供給用戶的至少一只耳朵的裝置如頭戴式耳機(jī)或耳麥。聽得見的信號例如可以下述形式提供：輻射到用戶外耳內(nèi)的聲信號、作為機(jī)械振動通過用戶頭部的骨結(jié)構(gòu)和/或通過中耳的部分傳到用戶內(nèi)耳的聲信號、及直接或間接傳到用戶耳蝸神經(jīng)的電信號。

聽力裝置可構(gòu)造成以任何已知的方式進(jìn)行佩戴，如作為佩戴在耳后的單元(具有將輻射的聲信號導(dǎo)入耳道內(nèi)的管或者具有安排成靠近耳道或位于耳道中的揚聲器)、作為整個或部分安排在耳廓和/或耳道中的單元、作為連到植入在顱骨內(nèi)的固定結(jié)構(gòu)的單元、或作為整個或部分植入的單元等。聽力裝置可包括單一單元或幾個彼此電子通信的單元。

更一般地，聽力裝置包括用于從用戶環(huán)境接收聲信號并提供對應(yīng)的輸入音頻信號的輸入變換器和/或以電子方式(即有線或無線)接收輸入音頻信號的接收器、用于處理輸入音頻信號的(通常可配置的)信號處理電路、及用于根據(jù)處理后的音頻信號將聽得見的信號提供給用戶的輸出裝置。在一些聽力裝置中，放大器可構(gòu)成信號處理電路。該信號處理電路通常包括一個或多個(集成或單獨的)存儲器元件，用于執(zhí)行程序和/或用于保存處理中使用(或可能使用)的參數(shù)和/或用于保存與聽力裝置的功能有關(guān)的信息和/或用于保存信息(例如處理后的信息，如由信號處理電路提供)，例如結(jié)合到用戶的接口和/或到編程裝置的接口使用。在一些聽力裝置中，輸出裝置可包括輸出變換器，例如用于提供空傳聲信號的揚聲器或用于提供結(jié)構(gòu)或液體傳播的聲信號的振動器。在一些聽力裝置中，輸出裝置可包括一個或多個用于提供電信號的輸出電極。

在一些聽力裝置中，振動器可適于經(jīng)皮或由皮將結(jié)構(gòu)傳播的聲信號傳給顱骨。在一些聽力裝置中，振動器可植入在中耳和/或內(nèi)耳中。在一些聽力裝置中，振動器可適于將結(jié)構(gòu)傳播的聲信號提供給中耳骨和/或耳蝸。在一些聽力裝置中，振動器可適于例如通過卵圓窗將液體傳播的聲信號提供到耳蝸液體。在一些聽力裝置中，輸出電極可植入在耳蝸中或植入在顱骨內(nèi)側(cè)上，并可適于將電信號提供給耳蝸的毛細(xì)胞、一個或多個聽覺神經(jīng)、聽覺皮層和/或大腦皮層的其它部分。

“聽力系統(tǒng)”指包括一個或兩個聽力裝置的系統(tǒng)。“雙耳聽力系統(tǒng)”指包括兩個聽力裝置并適于協(xié)同地向用戶的兩只耳朵提供聽得見的信號的系統(tǒng)。聽力系統(tǒng)或雙耳聽力系統(tǒng)還可包括“輔助裝置”，其與聽力裝置通信并影響和/或受益于聽力裝置的功能。輔助裝置例如可以是遙控器、音頻網(wǎng)關(guān)設(shè)備、移動電話(如智能電話)、廣播系統(tǒng)、汽車音頻系統(tǒng)或音樂播放器。聽力裝置、聽力系統(tǒng)或雙耳聽力系統(tǒng)例如可用于補償聽力受損人員的聽覺能力損失、增強(qiáng)或保護(hù)正常聽力人員的聽覺能力和/或?qū)㈦娮右纛l信號傳給人。

附圖說明

圖1a示出了對于使用無線傳聲器的助聽器系統(tǒng)的“通知的”雙耳到達(dá)方向(doa)估計情形，其中rm(n)、s(n)和hm(n,θ)分別為傳聲器m處接收到的有噪聲的聲音、(實質(zhì)上)無噪聲的目標(biāo)聲音及目標(biāo)講話者和傳聲器m之間的聲道脈沖響應(yīng)。

圖1b示意性地示出了當(dāng)?shù)谝缓偷诙犃ρb置分別位于用戶的第一(左)和第二(右)耳之處或之中時，聲源相對于包括第一和第二聽力裝置的助聽器系統(tǒng)的幾何布置。

圖2a示出了自由場情形下雙耳助聽器系統(tǒng)的第一和第二傳聲器相對于聲源的幾何布置。

圖2b示出了球形頭部模型中雙耳助聽器系統(tǒng)的第一(左)和第二(右)傳聲器相對于聲源的幾何布置。

圖3示出了對于多種模型情形，在snr＝0db時，性能為由角度θ表示的到達(dá)方向(doa)的函數(shù)。

圖4a示出了包括伙伴傳聲器單元(pmic)、一對聽力裝置(hdl,hdr)和(中間)輔助裝置(ad)的助聽器系統(tǒng)。

圖4b示出了包括伙伴傳聲器單元(pmic)和一對聽力裝置(hdl,hdr)的聽力系統(tǒng)。

圖5示出了可形成根據(jù)本發(fā)明的聽力系統(tǒng)的一部分的示例性聽力裝置。

具體實施方式

本發(fā)明解決的問題是估計目標(biāo)聲源的位置。為實現(xiàn)該目的，對到達(dá)助聽器系統(tǒng)的傳聲器的信號及其從發(fā)射目標(biāo)源到傳聲器的傳播進(jìn)行一些假設(shè)。在下面，概述這些假設(shè)。

圖1a示出了相應(yīng)情形。由目標(biāo)講話者(信號源)產(chǎn)生并由講話者處的傳聲器(參見“目標(biāo)講話者處的無線體戴式傳聲器”)拾取的語音信號s(n)(目標(biāo)信號，n為時間指數(shù))通過聲道hm(n,θ)(聲傳播通道的傳遞函數(shù))進(jìn)行傳輸并到達(dá)例如包括第一和第二助聽器的聽力系統(tǒng)的傳聲器m(m＝1,2)(參見“助聽器系統(tǒng)傳聲器”)。由于(可能的)附加環(huán)境噪聲(參見“環(huán)境噪聲(如競爭性講話者)”)，在傳聲器m(在此為左聽力裝置的傳聲器)處接收到有噪聲信號rm(n)。實質(zhì)上無噪聲的目標(biāo)信號s(n)經(jīng)無線連接傳給聽力裝置(術(shù)語“實質(zhì)上無噪聲的目標(biāo)信號s(n)”指s(n)至少通常包括比用戶處的傳聲器接收到的信號rm(n)小的噪聲的假設(shè))。本發(fā)明的目標(biāo)在于使用這些信號估計目標(biāo)信號相對于用戶的到達(dá)方向(doa)(參見相對于通過用戶鼻子的虛線定義的方向的角度θ)。

圖1b示意性地示出了當(dāng)?shù)谝缓偷诙犃ρb置hdl,hdr分別位于用戶u頭部的第一(左)或第二(右)耳之處或之中時，聲源相對于包括第一和第二聽力裝置的助聽器系統(tǒng)的幾何布置。該設(shè)置類似于上面結(jié)合圖1a所述的設(shè)置?？臻g的前和后向及前和后半平面(參見箭頭前和后)相對于用戶u的頭部定義并通過用戶的視向(look-dir，虛線箭頭)(由用戶的鼻子和通過用戶耳朵的(垂直)參考平面(垂直于視向的實線)定義)確定。左和右聽力裝置hdl,hdr中的每一個包括位于用戶耳后(bte)的bte部分。每一bte部分包括兩個傳聲器，即分別位于左和右聽力裝置的前面的傳聲器fml,fmr及位于后面的傳聲器rml,rmr。每一bte部分上的前和后傳聲器沿(實質(zhì)上)平行于視向的線間隔開距離δlm，分別參見點線ref-dirl和ref-dirr。如圖1a中所示，目標(biāo)聲源s位于距用戶距離d處并具有通過相對于參考方向(在此為用戶的視向)的角度θ確定的到達(dá)方向(在水平面中)。在實施例中，用戶u位于聲源s的遠(yuǎn)場中(如虛實線d所示)。

信號模型

一般地，我們假定描述由第m個輸入變換器(如傳聲器m)接收的有噪聲信號的信號模型(例如參見[2],eq.(1))：

rm(n)＝s(n)*hm(n,θ)+vm(n),(m＝{left,right}或{1,2})[2](1)

其中s,hm和vm分別為目標(biāo)講話者位置處發(fā)出的(實質(zhì)上)無噪聲的目標(biāo)信號、目標(biāo)講話者和傳聲器m之間的聲道脈沖響應(yīng)及附加噪聲分量。θ為目標(biāo)聲源的到達(dá)方向相對于通過用戶(和/或通過用戶身體(如頭部，例如耳朵處)上的第一和第二(左和右)聽力裝置的位置)定義的參考方向的角度，n為離散時間指數(shù)，*為卷積算子。在實施例中，參考方向由用戶的視向定義(例如由用戶的鼻子指向的方向定義(當(dāng)看作箭頭尖時))。在實施例中，在短時傅里葉變換域(stft)中運行，這使能將所有涉及的量寫作頻率指數(shù)k、時間(幀)指數(shù)l和到達(dá)方向(角度)θ的函數(shù)。有關(guān)的量由下面的等式2-10給出(參見[2])。

大多數(shù)目前技術(shù)發(fā)展水平的助聽器均在短時傅里葉變換(stft)中運行，因為其允許隨頻率而變的處理、計算效率和能力從而適應(yīng)變化的條件。因此，使rm(l,k),s(l,k)和vm(l,k)分別指rm,s和vm的stft。在實施例中，假定s還包括源(如嘴巴)到傳聲器傳遞函數(shù)及傳聲器響應(yīng)。具體地，

其中m＝{left,right}，l和k分別為幀和頻率窗口指數(shù)，n為幀長度，a為抽選因子，w(n)為窗口函數(shù)，及j＝√(-1)為虛數(shù)單位。類似地定義s(l,k)和vm(l,k)。此外，使hm(k,θ)指hm的離散傅里葉變換(dft)：

其中m＝{left,right}，n為dft階，αm(k,θ)為實數(shù)并指因傳播效應(yīng)引起的隨頻率而變的衰減因子，及dm(k,θ)為從目標(biāo)聲源到傳聲器m的隨頻率而變的傳播時間。為簡單及降低計算開銷，可使用快速傅里葉變換(fft)算法計算stft以將聲道建模為跨頻率均勻地延遲和衰減其輸入信號的函數(shù)，即

其中和跨頻率恒定不變。

現(xiàn)在，我們可將stft域中的等式(1)近似為：

按列向量集合傳聲器等式(等式(6))導(dǎo)致下面的信號模型：

其中

r(l，k)＝[rleft(l，k)，rright(l，k)]^t[2](8)

v(l，k)＝[vleft(l，k)，vright(l，k)]^t[2](10)

上標(biāo)t指轉(zhuǎn)置算子。

最大似然框架

總體目標(biāo)是使用最大似然框架估計到達(dá)方向θ。為此，假定(復(fù)值)噪聲dft系數(shù)遵循下面針對附加噪聲的等式(11)中展現(xiàn)的高斯分布(例如參見[2])。

為定義似然函數(shù)，假定上面等式(10)中表示的附加噪聲v(l，k)根據(jù)零平均圓形對稱復(fù)高斯分布進(jìn)行分布：

其中cv(l，k)＝e{v(l，k)v^h(l，k)}為輸入變換器間(如傳聲器間)噪聲協(xié)方差矩陣，及其中e{.}和上標(biāo)h分別表示預(yù)期和厄米轉(zhuǎn)置算子。由于s(l，k)在助聽系統(tǒng)處可得到，我們可相當(dāng)容易地確定有噪聲的傳聲器信號中的、實質(zhì)上不存在目標(biāo)語音的時頻區(qū)域。因此，我們使用隨噪聲為主的幀進(jìn)行的指數(shù)平滑法自適應(yīng)估計cv(l，k)(例如cv(n+1)＝α’cv(n-1)+(1-α’)cv(n)，其中α’為步長，n為時間指數(shù))。此外，我們假定有噪聲的觀測跨頻率獨立。因此，每一幀的似然函數(shù)由下式定義：

其中|.|指矩陣行列式，n為頻率指數(shù)的數(shù)量，及

r(l)＝[r(l，1)，r(l，2)，...，r(l，n)]

r(l，k)＝[rleft(l，k)，rright(l，k)]^t，1≤k≤n

s(l)＝[s(l，1)，s(l，2)，...，s(l，n)]^t

cv(l)＝[cv(l，1)，cv(l，2)，...，cv(l，n)]^t

對應(yīng)的對數(shù)似然函數(shù)l由下式給出：

假定有噪聲dft系數(shù)跨頻率k統(tǒng)計上獨立，特定幀(具有指數(shù)l)的似然函數(shù)由等式(12)(包括等式(12)之后的許多等式)給出。

舍棄等式(12)中與θ無關(guān)的項，得到等式(14)。

目標(biāo)在于根據(jù)θ僅估計最大似然估計量(mle)，對等式(13)中的l有作用但與θ無關(guān)的部分(如前兩個部分)在簡化的對數(shù)似然函數(shù)中忽略：

頭部模型

一般地，我們考慮位于助聽器用戶的一只或兩只耳朵之上/之處的傳聲器。眾所周知，頭部的存在在聲音到達(dá)傳聲器之前影響聲音，取決于聲音方向。在下面，我們概述一些方法(所有方法均基于上面的最大似然框架)，其區(qū)別在于考慮頭部存在的方式不同。在所提出的框架中，頭部存在可使用位于用戶頭部兩側(cè)(如用戶耳朵處)的第一和第二聽力裝置的傳聲器之間的耳間電平差(ild)模型和耳間時間差(itd)模型考慮。

盡管ild和itd傳統(tǒng)上關(guān)于到達(dá)人的耳膜的聲信號進(jìn)行定義，但我們將該定義擴(kuò)展到意為傳聲器信號之間的電平差和時間差(其中傳聲器通常位于用戶的耳廓處/上，例如參見圖1b)。ild和itd的這種與傳聲器有關(guān)的定義也可分別稱為傳聲器間時間差(imtd)和傳聲器間電平差(imld)。

itd和ild為到達(dá)角度θ(在水平面中，參見圖1)和頻率的函數(shù)。然而，在所提出的框架中，我們使用相對粗略的不隨頻率而變的模型。這樣做以得到計算簡單的解決方案(因而很適合遭受功率和/或空間限制的電子裝置，例如便攜裝置，例如小型裝置，例如助聽器)。和的方法可按下面的一般化itd/ild模型進(jìn)行描述：

ild＝k1sin(θ)[db]

itd＝k2θ+k3sin(θ)[時間]

其中k1,k2和k3為要選擇的常數(shù)。

在第一例子中(如[1]中進(jìn)一步闡明的)，進(jìn)行下面的參數(shù)選擇

(k1,k2,k3)＝(0,0,a/c)

其中a為傳聲器距離，c為聲速。使用這些選擇，嚴(yán)格地講，我們完全忽略了助聽器用戶的頭部的存在(自由場假設(shè))，及我們假定目標(biāo)源無限遠(yuǎn)(遠(yuǎn)場假設(shè))。

在第二例子中(如[2]中進(jìn)一步闡明的)，進(jìn)行下面的參數(shù)選擇

(k1,k2,k3)＝(γ,a/(2c),a/(2c))

其中γ為常數(shù)。這實施粗略的實心球頭部模型。在此，對于θ＝0(聲音來自前面)，ild為0db，對于來自+-90度(側(cè)面)的聲音，ild具有最大值。itd反映woodworth模型(細(xì)節(jié)可參見[2])。

應(yīng)注意，兩個頭部模型均與頻率無關(guān)。在這些假設(shè)在實踐中顯然并非完全有效的同時，它們使解決方案簡單(計算復(fù)雜性方面)并具有令人驚奇的好性能。

θ的最大似然估計

所有提出的算法的總體目標(biāo)均為了找到到無線傳聲器的方向θ的最大似然估計量。通常，這通過找到使似然函數(shù)等式(14)(參見[2])最大的θ值實現(xiàn)。對于m＝2個傳聲器，似然函數(shù)顯然為兩個傳聲器信號的函數(shù)。但由于上面討論的頭部模型在傳聲器信號之間強(qiáng)加某些(假定的)關(guān)系，似然函數(shù)的詳細(xì)表達(dá)取決于所使用的頭部模型。在下面，我們分別概述基于自由場模型(k1,k2,k3)＝(0,0,a/c)和基于實心球模型(k1,k2,k3)＝(γ,a/(2c),a/(2c))的算法。

通知的到達(dá)方向估計-自由場模型

在下面，我們使用上面描述的自由場模型(如[1]中詳細(xì)描述的)。這導(dǎo)致相當(dāng)簡單的似然函數(shù)表達(dá)，其可針對到達(dá)角度θ最大化。我們考慮傳聲器數(shù)量分別m＝2和m＝1的解決方案，及針對背景噪聲進(jìn)行不同的假設(shè)。

圖2a示出了在自由場情形下，雙耳助聽器系統(tǒng)的第一和第二傳聲器(分別為mic.1和mic.2)相對于聲源s的幾何布置。聲源s位于相對于參考方向成角度θ并距用戶耳朵之間的用戶頭部中途中的參考點距離d處，如圖2中所示。第一和第二傳聲器位于用戶頭上(如耳朵處)并間隔開一距離(耳朵之間的距離)，并分別距聲源s距離d1和d2。信號(如目標(biāo)信號)從聲源s到每一傳聲器(mic.1,mic.2)的傳播時間d1,d2與距離d1,d2有關(guān)，即dm＝dm/c，其中c為空氣中的聲速(m＝1,2)。和的幾何表達(dá)在圖2a中基于d,θ和a給出。

m＝2個傳聲器，一般噪聲協(xié)方差-最大似然法

d1和d2(或者dleft和dright)表示從目標(biāo)聲源到傳聲器m(m＝1,2或者m＝左、右，參見圖2)的隨頻率而變的傳播時間。d1和d2(或者dleft和dright)經(jīng)θ依賴于彼此，如下面的等式所示(參見[1]中的等式(6))

考慮上面的關(guān)系，并一起考慮m＝2個傳聲器接收到的信號，dm和θ可共同估計。在實施例中，第一和第二傳聲器在用于θ的參考方向(平面)(即由θ＝0定義的)周圍對稱地設(shè)置，例如參見圖1、2。

在下面，我們針對傳聲器間噪聲協(xié)方差矩陣cv(l,k)的兩種不同情形獲得θ的mle。我們首先考慮沒有任何限制的cv(l,k)的一般情形。其后，我們假定第一和第二傳聲器處的附加噪聲v1和v2不相關(guān)，及我們將cv(l,k)建模為對角矩陣以降低計算開銷。

1)一般cv(l,k)：對于m＝2，將cv^-1(l,k)記為

此外，在遠(yuǎn)場和自由場情形下，使因傳播效應(yīng)引起的隨頻率而變的衰減因子α1＝α2＝α。使用該假設(shè)，我們展開上面針對m＝2的等式(13)，應(yīng)注意，d2＝d1–(a/c)sin(θ)。獲得的展開式為θ,α和d1的函數(shù)，我們的目標(biāo)在于找到θ和d1的mle。為消除對α的依賴性，我們在中取代α的mle。α的mle為：

其中

及

將插入到內(nèi)得到

在該一般情形下，似然函數(shù)由[1](20)(和[1](18,19))給出。我們希望找到使似然函數(shù)最大化的θ值。如下面所述，這可使用逆離散傅里葉變換(idft)進(jìn)行，其計算方面相對便宜(因而在低功率應(yīng)用如助聽器中有吸引力)。

idft(通過ifft算法有效率地獲得)由下面的等式給出。

在我們的情形下，使

這具有idft結(jié)構(gòu)

其中

應(yīng)注意，和從k＝1:n轉(zhuǎn)變?yōu)閗＝0:(n-1)。這被允許，因為

在上面的概述中，假定d被估計為整數(shù)。還預(yù)期d小于n，從而使時延能在傳輸?shù)募儍?實質(zhì)上無噪聲)目標(biāo)信號和記錄的目標(biāo)+噪聲(有噪聲目標(biāo))信號的同一幀內(nèi)。

還假定衰減因子α1,α2不隨頻率而變，這使它們的比不隨頻率而變，進(jìn)而使γ不隨頻率而變。

從上面的概述(及[1](18))可以看出，f(θ,d1)為idft，其可關(guān)于d1進(jìn)行有效率地評估。因此，對于給定θ，計算導(dǎo)致離散時間序列，其中d1的mle為該序列的最大值的時間指數(shù)。由于θ未知，我們考慮不同θ的離散集θ，并針對每一θ∈θ計算d1和θ的mle則從全局最大值找到：

m＝2個傳聲器，對角噪聲協(xié)方差-最大似然法

如果我們假定在兩個傳聲器信號中觀測到的噪聲獨立(對傳聲器噪聲有效的假設(shè)，但其對外部聲學(xué)噪聲源不太有效，尤其在低頻時)，則傳聲器間噪聲協(xié)方差矩陣cv變成對角矩陣([1](22))。

2)對角cv(l,k)：為降低計算開銷并簡化解決方案，假定v1(l,k)和v2(l,k)不相關(guān)，使得噪聲協(xié)方差矩陣為對角矩陣：

遵循與前面部分類似的程序得到簡化的對數(shù)似然函數(shù)

其中

p(l，k)＝c11(l，k)r1(l，k)[1](24)

在該情形下，似然函數(shù)的表達(dá)變得更簡單。具體地，似然函數(shù)由[1](23)(和[1](24,25))給出。再次地，找到使似然函數(shù)最大化的θ可使用idft進(jìn)行，但這樣做的計算負(fù)荷比上面的小(通常，性能也稍微降低，因為不相關(guān)的噪聲假設(shè)稍微不同準(zhǔn)確，參見[1]的圖3、4、5)。

m＝1個傳聲器–最大似然法

可能使用所提出框架的m＝1個傳聲器版本估計目標(biāo)講話者的到達(dá)角度(即在雙耳聽力系統(tǒng)情形下，分別針對助聽器hd1,hd2的每一傳聲器(m＝1,2)獨立地估計相應(yīng)時延d1,d2，然后從(個別)確定的時延和頭部模型估計doa)。具體地，我們可獨立地估計信號從目標(biāo)源傳到每一傳聲器所花的時間，這要求使簡單的m＝1似然函數(shù)最大化(參見[1](13))。

如上所述，在信號傳播時間方面使該函數(shù)最大化可使用idft關(guān)于dm進(jìn)行(參見[1](14))，及θ的估計量使用[1](15)找到：

[1](13)中的表達(dá)式可解釋為具有加權(quán)函數(shù)的一般化互相關(guān)(gcc)函數(shù)。

m＝1個傳聲器–“通知的phat”

在下面，所提出的方法與[3]中提出的方法比較，[3]中的方法屬于“獨立時延”類方法并基于傳統(tǒng)的互相關(guān)來得到d1和d2。通常，基于一般化互相關(guān)(gcc)方法[4]的任何方法均可用于獨立地估計d1和d2：

[1]中提出的方法使用ψ(k)＝1。phat對于無根據(jù)設(shè)置眾所周知，但在通知的設(shè)置中顯得是新的。我們提出“通知的”phat加權(quán)函數(shù)

通知的到達(dá)方向估計-球形頭部模型

進(jìn)一步參考[2]，我們在此將粗略的實心球頭部模型插入在似然函數(shù)中，參見上面的[2](14)。之后，我們使所得的表達(dá)式關(guān)于θ最大化以得到最大似然估計量。如上面針對遠(yuǎn)場模型所述，簡單形式的頭部模型使我們能使用(計算方面相對便宜的)idft得到最大似然估計量。

圖2b示出了在球形頭部模型中(由圖2b中的實線圓表示)，雙耳助聽器系統(tǒng)的第一傳聲器(參見“左傳聲器”)和第二傳聲器(參見“右傳聲器”)相對于聲源s的幾何布置。左和右傳聲器位于用戶的相應(yīng)耳朵處并隔開距離2b(等于圖2a中的a)。在圖2b的模型中，聲音被假定沿用戶頭部的表面從聲源s傳到用戶的耳朵(與圖2a的直線傳播(假設(shè))相反)。右傳聲器的傳播通路dright(和傳播時延dright)比左傳聲器的傳播通路dleft(和傳播時延dleft)長(就像圖2a中的(d1,d2)和d1,d2一樣)，但右傳聲器的傳播通路dright(和對應(yīng)的傳播時延dright)假定比圖2a中的對應(yīng)傳播通路d2(和對應(yīng)時延d2)稍長(因通路遵循用戶頭部的曲率的彎曲部分引起)。用戶處的目標(biāo)信號到達(dá)方向(如圖1和2a中一樣)由角度θ定義。

m＝2個傳聲器，一般噪聲協(xié)方差-最大似然法

為使用實心球模型，需要決定參數(shù)γ>0的值。參數(shù)γ例如可在離線模擬實驗中確定。γ的一些可能的值例如為γ＝6，如γ＝2.2、γ＝10.7等。通常，γ取決于噪聲和/或目標(biāo)信號頻譜。

使用實心球頭部模型，可以發(fā)現(xiàn)，似然函數(shù)可表達(dá)為[2](19)(使用等式(20),(21))。如[2]中所述，其可使用idft關(guān)于θ最大化。

其中

m＝2個傳聲器，對角噪聲協(xié)方差-最大似然法

通過在上面的[2](20,21)中插入c12＝c21＝0可直接簡化上面的表達(dá)式，從而得到下面的等式(20)’和(21)’：

m＝1個傳聲器

實心球頭部模型描述(假定)在頭部任一側(cè)拾取的兩個傳聲器信號之間的關(guān)系。如果只有一個傳聲器可用，則不存在這樣的關(guān)系。換言之，球形頭部模型方法不可應(yīng)用于m＝1個傳聲器情形。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，將上面的表達(dá)式推及到幾個無線傳聲器的位置必須共同估計的情形是相當(dāng)直接的。

例子

根據(jù)本發(fā)明的聽力系統(tǒng)在其中有用的情形的一例子如圖4中所示。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的包括伙伴傳聲器單元pmic和一對(左和右)聽力裝置hdl,hdr的聽力系統(tǒng)的兩個示例性使用情形。左和右聽力裝置(例如形成雙耳助聽器系統(tǒng)的一部分)由用戶u分別佩戴在左和右耳處?；锇閭髀暺饔赏ㄐ呕锇榛蛑v話者tlk佩戴，其為用戶希望與其討論和/或聽其講話的人?；锇閭髀暺鲉卧猵mic可以是由僅計劃在給定時間與用戶u通信的人tlk佩戴的單元。在特定情形下，伙伴傳聲器單元pmic可形成更大的系統(tǒng)(如廣播系統(tǒng))的一部分，其中講話者的話音傳給用戶(如無線廣播)和聽力裝置的可能其他用戶，及可能經(jīng)揚聲器進(jìn)行聲傳播?；锇閭髀暺鲉卧捎迷谌我磺樾沃?。在實施例中，伙伴傳聲器單元pmic包括多輸入傳聲器系統(tǒng)，配置成聚焦于目標(biāo)聲源(佩戴者的話音)，因此將其靈敏度朝向佩戴者嘴巴，參見從伙伴傳聲器單元到講話者tlk的嘴巴的(理想情形下)錐形波束。因而拾取的目標(biāo)信號傳給用戶u佩戴的左和右聽力裝置hdl,hdr。圖4a和4b示出了從伙伴傳聲器單元到左和右聽力裝置hdl,hdr的傳輸通路的兩種可能情形。在本發(fā)明的實施例中，聽力系統(tǒng)配置成在左和右聽力裝置hdl,hdr之間交換信息(該信息例如可包括傳播時延d1和d2(參見圖2))，例如經(jīng)耳間無線鏈路(參見圖4中的ia-wl)。

圖4a示出了包括伙伴傳聲器pmic、一對聽力裝置hdl,hdr和(中間的)輔助裝置ad的聽力系統(tǒng)。實線箭頭指明包含佩戴伙伴傳聲器單元的人tlk的話音的音頻信號ps從伙伴傳聲器單元pmic到輔助裝置ad然后到左和右聽力裝置hdl,hdr的通路。(中間的)輔助裝置ad可以僅是轉(zhuǎn)播站或者可包含多個不同的功能，例如提供從一鏈路協(xié)議或技術(shù)到另一鏈路協(xié)議或技術(shù)的翻譯(例如從例如基于藍(lán)牙的遠(yuǎn)場傳輸技術(shù)到例如基于nfc或?qū)Ｓ袇f(xié)議的近場傳輸技術(shù)(如感應(yīng))的轉(zhuǎn)換)。作為備選，兩個鏈路可基于同一傳輸技術(shù)，如藍(lán)牙或類似的標(biāo)準(zhǔn)化或?qū)Ｓ梅桨?。對于非必需的耳間無線鏈路ia-wl也可如此。

圖4b示出了包括伙伴傳聲器單元pmic和一對聽力裝置hdl,hdr的聽力系統(tǒng)。實線箭頭指明包含佩戴伙伴傳聲器單元pmic的人tlk的話音的音頻信號ps從伙伴傳聲器單元到左和右聽力裝置hdl,hdr的直接通路。該聽力系統(tǒng)配置成使能在伙伴傳聲器單元pmic及左和右聽力裝置hdl,hdr之間及非必須地在左和右聽力裝置hdl,hdr之間經(jīng)耳間無線鏈路ia-wl建立音頻鏈路?；锇閭髀暺鲉卧猵mic包括(至少)使能傳輸音頻信號ps的天線和收發(fā)器電路，及左和右聽力裝置hdl,hdr包括(至少)使能從伙伴傳聲器單元pmic接收音頻信號ps的天線和收發(fā)器電路。這些鏈路例如可基于遠(yuǎn)場通信，例如根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化(如藍(lán)牙或藍(lán)牙低功率)或者專有方案。作為備選，耳間無線鏈路ia-wl可基于近場傳輸技術(shù)(如感應(yīng))，例如基于nfc或?qū)Ｓ袇f(xié)議。

圖5示出了示例性的聽力裝置，其可形成根據(jù)本發(fā)明的聽力系統(tǒng)的一部分。該聽力裝置hd如助聽器屬于特定類型(有時稱為耳內(nèi)接收器式或rite型)，包括適于位于用戶耳朵之處或之后的bte部分bte和適于位于用戶耳道之中或之處的ite部分ite及包括接收器(揚聲器)。bte部分和ite部分通過連接元件ic進(jìn)行連接(如電連接)。

在圖5的聽力裝置實施例中，bte部分包括輸入單元，其包含兩個輸入變換器(如傳聲器)mic1,mic2(分別對應(yīng)于圖1b的前傳聲器fmx和后傳聲器rmx)，每一輸入變換器用于提供表示輸入聲音信號(如目標(biāo)信號的有噪聲版本)的電輸入音頻信號。輸入單元還包括兩個(可個別選擇的)無線接收器wlr1,wlr2，用于提供相應(yīng)的直接接收的輔助音頻輸入信號。在實施例中，wlr1配置成從目標(biāo)聲源接收目標(biāo)信號的實質(zhì)上無噪聲的版本，wlr2配置成從雙耳聽力系統(tǒng)如雙耳助聽器系統(tǒng)的對側(cè)聽力裝置接收信息(如與目標(biāo)聲源的定位有關(guān)的信息，例如包括估計的傳播時延)。聽力裝置hd包括其上安裝多個電子元件的襯底sub，包括保存至少兩個不同的聲音傳播模型(定義這些模型的參數(shù))的存儲器mem。bte部分還包括可配置的信號處理單元spu，其適于基于當(dāng)前參數(shù)設(shè)置(和/或來自用戶接口的輸入)訪問存儲器mem及選擇和處理一個或多個電輸入音頻信號和/或一個或多個直接接收的輔助音頻輸入信號?？膳渲玫男盘柼幚韱卧猻pu提供增強(qiáng)的音頻信號，其可看情況呈現(xiàn)給用戶或者進(jìn)行進(jìn)一步處理或者傳給另一裝置。

聽力裝置hd還包括輸出單元(如輸出變換器或耳蝸植入物的電極)，其基于增強(qiáng)的音頻信號或源自其的信號將增強(qiáng)的輸出信號提供為可由用戶感知為聲音的刺激。

在圖5的聽力裝置實施例中，ite部分包括揚聲器(接收器)sp形式的輸出單元，用于將信號轉(zhuǎn)換為聲信號。ite部分還包括引導(dǎo)元件如圓頂do，用于引導(dǎo)和將ite部分定位在用戶耳道中。

圖5中例示的聽力裝置hd為便攜裝置，其還包括用于對bte部分和ite部分的電子元件供電的電池bat。在實施例中，聽力裝置hd包括電池狀態(tài)檢測器，其提供指明電池的當(dāng)前狀態(tài)的控制信號。

在實施例中，聽力裝置如助聽器(例如信號處理單元)適于提供隨頻率而變的增益和/或隨電平而變的壓縮和/或一個或多個頻率范圍到一個或多個其它頻率范圍的移頻(具有或沒有頻率壓縮)，例如以補償用戶的聽力受損。

總之，對于多種模型情形，在snr＝0db時，圖3將性能示為由角度θ表示的到達(dá)方向(doa)的函數(shù)。圖3表明五個不同到達(dá)方向(doa)估計器的平均絕對誤差(mae)在snr為0db時為θ的函數(shù)。該性能度量mae由下式給出：

其中為信號的第j幀的估計的doa。如圖所示，所提出的基于最大似然法(ml)的方法的表現(xiàn)比基于互相關(guān)的方法和提出的“通知的”phat方法好。在基于ml的方法之中，考慮時延的方法更準(zhǔn)確地估計θ，但計算成本較高。然而，使用非對角cv相較于將cv建模為對角矩陣并不提供可觀的改善。估計器對于朝向頭部兩側(cè)的θ表現(xiàn)更差，因為所考慮的遠(yuǎn)場和自由場假設(shè)(即α1＝α2)對于這些θ不太有效。

總的來說，本發(fā)明中已提出三種估計目標(biāo)源的到達(dá)方向的解決方案。

解決方案a)：最簡單的解決方案是單傳聲器解決方案，其獨立地估計從目標(biāo)聲源到兩個傳聲器(頭部一側(cè)一個)的傳播時間。也就是說，這是單傳聲器方案應(yīng)用兩次(其中傳播時延d1和d2(參見圖2)例如經(jīng)耳間無線鏈路(參見圖4中的ia-wl)交換)。給定兩個傳播時間的估計量，可估計doa。在圖3中(參見[1])，該方法稱為基于ml(獨立時延)[局部解決方案]。

解決方案b)：第二種解決方案考慮從發(fā)射器到傳聲器的傳播時間不能非常不同，假定傳聲器之間分隔對應(yīng)于人頭寬度的距離(即如果一個傳播時間為10s(比方說)，則另一個不能為20s(比方說)，因為傳聲器之間的最大傳播時間約為0.5ms)。該方法假定背景噪聲在傳聲器之間不相關(guān)，該假設(shè)理論上尤其在低頻時無效。在圖3中，該方法稱為基于ml(對角cv)[通知的解決方案]。

解決方案c)第三種也是最先進(jìn)的(且計算復(fù)雜的)解決方案類似于第二種解決方案，區(qū)別在于背景噪聲不再被假定在傳感器(傳聲器)之間不相關(guān)。在圖3中，該方法稱為基于ml(一般cv)。

解決方案a)在助聽器系統(tǒng)中最容易實施且顯得比現(xiàn)有算法好。解決方案b)表現(xiàn)好于解決方案a)，但計算更復(fù)雜并需要無線雙耳通信，該算法適合即將面市的助聽器系統(tǒng)。解決方案c)比解決方案b)計算更復(fù)雜并提供稍好的性能[通知的解決方案]。

除非明確指出，在此所用的單數(shù)形式“一”、“該”的含義均包括復(fù)數(shù)形式(即具有“至少一”的意思)。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，說明書中使用的術(shù)語“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。應(yīng)當(dāng)理解，除非明確指出，當(dāng)元件被稱為“連接”或“耦合”到另一元件時，可以是直接連接或耦合到其他元件，也可以存在中間插入元件。如在此所用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個列舉的相關(guān)項目的任何及所有組合。除非明確指出，在此公開的任何方法的步驟不必須精確按所公開的順序執(zhí)行。

應(yīng)意識到，本說明書中提及“一實施例”或“實施例”或“方面”或者“可”包括的特征意為結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一實施方式中。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可在本發(fā)明的一個或多個實施方式中適當(dāng)組合。提供前面的描述是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┰诖嗣枋龅母鱾€方面。各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見，及在此定義的一般原理可應(yīng)用于其他方面。

權(quán)利要求不限于在此所示的各個方面，而是包含與權(quán)利要求語言一致的全部范圍，其中除非明確指出，以單數(shù)形式提及的元件不意指“一個及只有一個”，而是指“一個或多個”。除非明確指出，術(shù)語“一些”指一個或多個。

因而，本發(fā)明的范圍應(yīng)依據(jù)權(quán)利要求進(jìn)行判斷。

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