音频处理装置、系统及方法专利检索-音乐信号处理音频信号处理信号处理信号处理专利检索查询-专利查询网

音频处理装置、系统及方法

阅读：660发布：2020-05-11

专利汇可以提供音频处理装置、系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请公开了一种音频处理装置、系统及方法，其中音频处理装置包括用于将时域输入信号转换为多个(NI)输入频带的输入单元；用于将所述多个(NI)输入频带的一部分分配到多个(NP)个处理通道的频带分配单元；适于在所述多个(NP)处理通道中处理所述输入信号的信号处理单元，处理通道的数量NP小于输入频带的数量NI；用于将所述多个(NP)处理通道再分配到多个(NO)输出频带的频带再分配单元；用于将所述多个(NO)输出频带转换为时域输出信号的输出单元；用于动态控制输入频带到处理通道的分配及处理通道到输出频带的再分配的控制单元。本发明具有为使功耗和/或处理频率分辨率最小化而针对特定声环境和/或用户需要优化音频处理的优点。，下面是音频处理装置、系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种音频处理装置，包括：
a)用于将时域输入信号转换为多个(NI)输入频带的输入单元；
b)用于将所述多个(NI)输入频带的一部分分配到多个(NP)处理通道的频带分配单元；
c)适于在所述多个(NP)处理通道中处理所述输入信号的信号处理单元，处理通道的数
量NP小于输入频带的数量NI；
d)用于将所述多个(NP)处理通道再分配到多个(NO)输出频带的频带再分配单元；
e)用于将所述多个(NO)输出频带转换为时域输出信号的输出单元；
f)用于动态控制输入频带到处理通道的分配及处理通道到输出频带的再分配的控制
单元。
2.根据权利要求1所述的音频处理装置，其中所述控制单元包括用于识别所述输入信
号的特性的分类单元，其中输入频带到处理通道的动态分配基于所述特性进行，及其中所述输入信号的特性包括其带宽、其电平、其调制、或其类型。
3.根据权利要求2所述的音频处理装置，其中所述输入信号的类型通过一个或多个检
测器识别。
4.根据权利要求1-3任一所述的音频处理装置，其中所述输入信号的类型包括“语音”、“自我话音”、“音乐”、“交通噪声”、“非常嘈杂”、“聚会”、“电话”、“流传输的音频”或者“安静”。
5.根据权利要求1所述的音频处理装置，其中处理通道的数量(NP)适应用户的听力受
损。
6.根据权利要求1所述的音频处理装置，其中处理通道的数量(NP)在音频处理装置正常使用期间动态调整。
7.根据权利要求1所述的音频处理装置，其中所述频带分配单元适于根据用户的听力
受损将输入频带分配到处理通道。
8.根据权利要求3或者5-7任一所述的音频处理装置，其中所述音频处理装置包括保存
多组可选处理参数的存储器，其中所述频带分配单元适于针对两组不同的处理参数而将输入频带不同地分配到处理通道。
9.根据权利要求2所述的音频处理装置，其中所述输入信号包括音乐、语音、噪声或其预定混合。
10.根据权利要求1所述的音频处理装置，其中当已决定改变目前的输入频带到处理通
道的分配时，所述频带分配单元适于从第一频带分配渐变为第二频带分配。
11.根据权利要求1所述的音频处理装置，包括保存与不同频带耦合方案相关联的多组
常数或参数的存储器。
12.根据权利要求1所述的音频处理装置，包括保存算法的存储器，所述算法用于计算
给定情形的一组校准常数。
13.根据权利要求1所述的音频处理装置，其特征在于，所述音频处理装置为下述之一
或者其中多个的组合：头戴式耳机、头戴受话器、有源耳朵保护装置、免提电话系统、移动电话、远程会议系统、广播系统、卡拉OK系统、教室放大系统。
14.一种音频处理系统，包括两个以上根据权利要求1-13任一所述的音频处理装置，其中所述音频处理装置适于在其间交换信息。
15.根据权利要求14所述的音频处理系统，适于通过在两个装置之间交换同步控制信
号而将同一频带耦合方案应用于双耳系统的两个装置。
16.根据权利要求14或15所述的音频处理系统，还包括音频网关设备，用于从多个不同的音频源接收多个音频信号及用于将接收的音频信号中的所选信号传给音频处理装置，其中所述信号的带宽信息随所选音频信号传输。
17.一种处理输入音频信号的方法，包括：
a)按多个(NI)输入频带提供输入信号；
b)将所述多个(NI)输入频带的一部分分配到多个(NP)处理通道，处理通道的数量NP小
于输入频带的数量NI；
c)在所述多个(NP)处理通道中处理所述输入信号；
d)将所述多个(NP)处理通道再分配到多个(NO)输出频带；
e)将所述多个(NO)输出频带转换为时域输出信号；
其中，输入频带到处理通道的分配及处理通道到输出频带的再分配进行动态控制。
18.一种数据处理系统，包括处理器和适于使得所述处理器执行根据权利要求17所述
的方法的步骤的程序代码，所述程序代码存储在计算机可读介质上。

说明书全文

音频处理装置、系统及方法

[0001] 本申请是2012年3月25日申请的、发明创造名称为“音频处理装置、系统、用途及方法”、申请号为201210083104.4的中国专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 本申请涉及音频处理，尤其涉及优化特定输入音频信号的特性的音频处理和/或特定用户的听觉能力。本发明具体涉及用于处理多个(NI)输入频带的音频处理装置和涉及包括多个(如两个)音频处理装置的系统。本申请进一步涉及音频处理装置的使用及处理输入音频信号的方法。

[0003] 本申请还涉及包括处理器和程序代码的数据处理系统，程序代码使处理器执行本发明方法的至少部分步骤，及涉及保存程序代码的计算机可读介质。

[0004] 例如，本发明可用在处理资源有限的应用中，例如遭受大小和/或功耗限制的便携式装置。这样的应用可包括助听器、头戴式耳机、头戴受话器、有源耳朵保护系统、免提电话系统、移动电话、电话会议系统、广播系统、卡拉OK系统、教室放大系统等。

背景技术

[0005] 下面的现有技术说明涉及本发明的应用领域之一，即助听器。

[0006] 在助听器中，信号按频带进行分析和处理。为降低功耗，许多频带(通常均匀分布在频轴上)组合到较少的通道内，及处理按这些组合的频带进行。每一通道中的处理结果例如可以是增益，其通过与每一频带的信号值相乘并最后合成到输出信号内而重新分布到许多频带。

[0007] US 2006/0159285 A1描述了一种助听器，信号在其中进行处理的通道的数量可(动态)变化，例如根据声环境或特定程序选择。

[0008] US 6,240,192描述了具有改变频带数量(带宽、重叠或非重叠等)的选择的滤波器组。

[0009] US 5,597,380描述了一种耳蜗植入型助听器，其中从大量输入通道中选择多个处理通道以在频域信息的数量和分辨率及时域分辨率之间提供平衡。

[0010] US 2006/013422 A1涉及耳蜗植入，包括两种类型的、用于不同地处理输入信号的不同频率范围的分析滤波器组。此外，可选择通道的数量(例如以与特定耳蜗植入装置中的电极数量匹配)。在实施例中，可增加通道的数量以增强可能需要出色的频谱细节的任何频谱区域。

[0011] US 6,311,153描述了一种包括频率扭曲的音频信号压缩装置，其中相较高频带，听觉上重要的低频带可用更高的频率分辨率分析，从而实现有效的、利用人听觉特性的信号压缩。

[0012] US 2009/017784 A1描述了自适应处理输入信号的方法，该方法包括使输入信号通过自适应扭曲时域滤波器以产生输出信号。该方案具有使滤波器组能包括更具选择性或非均匀分辨率的滤波器的灵活性的优点，例如以模拟吠叫或反映人类听觉的关键频带。

[0013] EP 2 190 217 A1描述了通过使多个上频带与随机相位相乘而减少助听器中的反馈的方法。

[0014] US 2004/258249涉及定向传声器系统及来自不同传声器的频带的混合。

[0015] US 2007/076810 A1描述了双耳助听器系统中来自一听力仪器的所选频带与来自另一听力仪器的频带的交叉。

发明内容

[0016] 有时，输入信号的带宽小于听音装置如助听器支持的带宽。例如，当输入信号为电话信号或从具有减小的带宽的装置复制的其它声信号时即为这种情形。如果检测到这样的输入信号，改变通道耦合使得可用(处理)通道的数量仅覆盖输入信号的带宽是有利的。由此，部分通道的频率分辨率变得更窄(出色/更好)。例如这在图5中示出。作为备选，可保持各个通道的带宽但可减少处理的通道数量(藉此节能)。

[0017] 通道耦合瞬间变化的缺点可能在于处理系统的一些部件(如电平估计器)需要再校准。因此，对应的校准常数优选应保存在听音装置中，藉此在通道耦合已改变时可即时进行再校准。作为备选，校准常数可通过保存在听音装置存储器中的算法在听音装置中进行重新计算。

[0018] 本申请实施例的目标在于提供灵活的音频处理方案，例如适应输入信号的特性。本申请实施例的进一步的目标在于提供适应特定用户的听觉能力的音频处理方案(例如基于听力图)。本申请实施例的进一步的目标在于提供适于优化功耗的音频处理方案。

[0019] 音频处理装置

[0020] 一方面，本申请的目标由音频处理装置实现，其包括a)用于将时域输入信号转换为多个(NI)输入频带的输入单元；及b)用于将多个(NO)输出频带转换为时域输出信号的输出单元。该音频处理装置还包括c)适于在多个(NP)处理通道中处理输入信号的信号处理单元，处理通道的数量NP小于输入频带的数量NI；d)用于将输入频带分配到处理通道的频带分配单元；e)用于将处理通道再分配到输出频带的频带再分配单元；及f)用于动态控制输入频带到处理通道的分配及处理通道到输出频带的再分配的控制单元。

[0021] 这具有使音频处理能为了功耗最小化和/或处理频率分辨率而针对特定声环境和/或用户需要(如听力受损)进行优化的优点。此外，使能输入频带到处理通道的动态分配从而在需要时节约处理功率和/或增加频率分辨率和/或集中频率分辨率。

[0022] 在本申请中，输入频带到处理通道的分配称为“频带耦合”。在频率分配单元中进行的输入频带到处理通道的分配(耦合)及频带再分配单元中进行的处理通道到输出频带的再分配(解耦)优选由来自控制单元的一个或多个控制信号控制。在本说明书中，“用户”可以是任何用户(例如“普通用户”，听觉能力意义上普通，例如具有特定年龄或年龄组的人的普通(正常)听觉能力的用户)或特定用户(具有特定听力情形，例如听力受损)。

[0023] 在实施例中，控制单元包括用于识别输入信号的特性的分类单元，藉此输入频带到处理通道的动态分配可基于输入信号的特性进行。

[0024] 在实施例中，输入信号的特性包括其带宽。其它特性可以是其在特定频率范围或频带的电平或其全频带电平。其它特性可包括其调制，如由调制指数定义(例如全频带调制指数或频带专门指数)。在实施例中，音频处理装置适于实现：处理通道的数量NP随输入音频信号的调制指数增加而增加。其它特性可包括如由一个或多个检测器识别的信号类型。例如，信号类型可以是“语音”、“自我话音”、“音乐”、“交通噪声”、“非常嘈杂”(需要保护)、“聚会”(许多“竞争性”话音)、“电话”、“流传输的音频”、“安静”等。

[0025] 在实施例中，音频处理装置包括保存多组可选处理参数(程序Pri,i＝1,2,…,NPr)的存储器，例如，为处理不同类型的输入音频信号而优化的参数。

[0026] 在实施例中，对于一组给定的处理参数，处理通道的数量NP固定。对不同类型的输入音频信号，例如来自一个人的语音、来自几个人的语音、噪声中的语音、音乐、电话对话、流传输的音频等，可对不同的参数组进行优化。在实施例中，对于至少两组不同的处理参数，处理通道的数量NP不同。因此，当从一组处理参数(在此称为“程序”，Pri,i＝1,2,…,NPr)变为另一组时(例如根据当前的听音情形或声环境自动或人工启动)，处理通道的数量可改变。输入音频信号的不同类型例如由输入信号的特性定义，如其带宽、其调制、其能量时间分布图案，其主要包括音乐、语音、噪声或其预定混合等。

[0027] 在实施例中，在音频处理装置正常运行期间处理通道的数量NP固定。在实施例中，处理通道的数量NP可编程。在实施例中，NP在针对特定用户定制(验配)音频处理装置期间确定。在实施例中，处理通道的数量NP为输入频带数量NI的预定小部分，例如NP≤0.5·NI，例如NP≤0.25·NI。在实施例中，处理通道的数量NP等于或小于24，例如等于或小于16，例如等于或小于8。在实施例中，对于音频处理装置的所有处理条件(例如对于所有处理参数组及对于所有运行模式)处理通道的数量NP均固定，例如适应特定用户的听觉能力。

[0028] 在实施例中，可对固定数量的处理通道进行优化以覆盖输入信号的不同频率范围，例如包括用户感兴趣的信号分量的范围，例如标准电话信号的范围，或在其中用户具有某一最低水平的听觉能力的范围(例如避免耳蜗死频区)。换言之，频带分配适应输入信号和/或用户的听觉能力。

[0029] 作为备选，对于给定的一组处理参数(例如对于给定程序)，处理通道的数量NP可变，例如变化由其他因素控制或影响，例如输入信号的不导致或提示信号参数变化的变化，这样的特性变化包括带宽和/或信号电平和/或调制可能基于频率或频带水平的变化。

[0030] 在实施例中，处理通道的数量NP在音频处理装置正常使用期间动态调节，例如根据输入信号的带宽进行调节。在实施例中，处理通道数量的动态(如自动)调节(例如根据输入音频信号的(时变)带宽)在音频处理装置的特定运行模式(预期有大的输入带宽变化)下实施，而固定数量处理通道(如由用户(或自动)选择的特定处理参数(如程序)组确定)在其他运行模式下实施。

[0031] 在实施例中，处理通道的数量NP适应用户需要如听力受损。在实施例中，处理通道的数量NP针对特定用户的需要进行优化。处理通道(例如NP,i，针对专门的处理参数组Pri,i＝1,2,…,NPR，其中NPr为装置中保存的处理参数组的数量)的数量NP可在针对特定用户的需要如听力受损定制(验配)音频处理装置期间确定，例如根据个人的听力图(该听力图描述跨音频装置运行频率范围个人听力情形与正常或标准听力情形的偏离)。

[0032] 在实施例中，频带分配单元适于根据用户的特定需要将输入频带分配到处理通道。这具有处理频率分辨率在用户可从高分辨率受益时相对较大及在用户不能从高分辨率受益时相对较小的优点。这可在固定数量处理通道的限制下进行，作为备选，根据用户需要和/或输入信号的特性改变处理通道的数量。

[0033] 在实施例中，频带分配单元适于考虑人类听觉系统的心理声学模型(如考虑掩蔽效应)而将输入频带分配到处理通道。

[0034] 在实施例中，频带分配单元适于针对两组不同的处理参数(程序)而将输入频带不同地分配到处理通道。

[0035] 在实施例中，频带分配单元适于根据输入信号的特性将输入频带分配到处理通道。

[0036] 在实施例中，当已决定改变输入频带到处理通道的当前分配时，频带分配单元适于从第一频带分配逐渐变(渐变)为第二频带分配。频带从一通道配置渐变为另一通道配置(例如程序转换)可通过缓慢(随着时间的过去)改变给定通道中频带的权重而实现(例如，减小其在一通道中的权重及增大其在相邻通道中的权重，例如参见图7及相应的描述)。这样的渐变(如跨1s-10s的时间段实现，例如约5s)具有使可能因频带耦合的急剧变化引入的非自然信号最小化的优点。这还使能再校准各个受变化的频带-通道分配影响的检测器(或估计器)。

[0037] 在实施例中，音频处理装置包括保存与不同频带耦合方案(如电平估计器)相关联的多个常数或参数的存储器，以使能在频带耦合改变之后(例如向特定处理通道提供输入的输入频带数量可能改变)适当地再校准估计器和传感器。在实施例中，特定预定参数设置和频带耦合配置的多组校准常数保存在存储器中。在实施例中，用于计算给定情形的一组校准常数的算法可保存在音频处理装置中并在其中执行(例如当频带分配已改变时)。

[0038] 在优选实施例中，输入频带到处理通道的分配根据用户的听力受损如根据用户的听力图控制。对于听觉能力在特定频率时急剧下降的用户(例如所谓的SKI-斜率听力损失)，这特别重要。在这样的情形下，分配处理通道使得两个相邻通道的截止频率相对接近用户听力图的截止频率(用户听觉能力开始下降)是有利的，例如参见图4a。在实施例中，输入频带到处理通道的分配受针对特定听力受损人员的听觉系统定制的心理声学模型的影响。

[0039] 在实施例中，处理通道PChp具有下截止频率fc,low,p和上截止频率fc,up,p，p＝1,2,…,NP。在实施例中，频带分配单元适于根据用户的听力受损设置处理频带的截止频率。
在实施例中，(输入或输出)频带由下和上截止频率定义，例如3dB截止频率，超过该截止频率能量将衰减3dB以上，这样的截止频率还定义所涉及频带的带宽(在下和上截止频率之间信号在很大程度上保持不变(例如衰减小于3dB))。

[0040] 在特定实施例中，输入频带的数量NI等于输出频带的数量NO。在实施例中，输入频率范围等于输出频率范围，例如0-10kHz或0-12kHz。在实施例中，输入和/或输出频带的数量分别跨输入和输出频率范围均匀分布(即所有频带具有一样的带宽，例如在非重叠频带情形下等于总频率范围除以频带数量)。在实施例中，输入和/或输出频带的数量大于或等于16，例如大于或等于32，例如大于或等于64。在实施例中，输入和/或输出频带的数量可配置，例如在针对特定用户的需要(如听力情形)初始定制装置期间。在实施例中，输入和/或输出频带的数量在装置正常运行期间恒定(固定)。在实施例中，输入和/或输出频带的数量及处理通道的数量在装置正常运行期间恒定(固定)。在这样的情形下，只有频带分配和再分配在装置正常运行期间改变(频带和处理通道的数量不变)。在实施例中，NI个输入频带完全一样(具有一样的频宽)。在实施例中，NO个输出频带完全一样(具有一样的频宽)。

[0041] 作为备选，输出频带的数量NO可不同于输入频带的数量NI，例如小于输入频带的数量，例如小于或等于通道的数量，例如根据随后将要执行的处理和/或装置的输出变换器的处理(例如，如果输出变换器包括频率受限的传递函数，例如耳蜗植入的多个电极)。

[0042] 在实施例中，输入单元包括用于将时变音频输入信号拆分为多个(NI)输入频带的分析单元。在实施例中，输出单元包括用于将多个(NO)输出频带合成为时变音频输出信号的合成单元。在实施例中，分析单元包括分析滤波器组。在实施例中，合成单元包括合成滤波器组。在本说明书中，“时变”信号意为时域中振幅可随时间变化的信号。

[0043] 在实施例中，音频处理装置适于实现：由处理通道的(如固定)数量NP表示的频率范围可变。例如，这用于实现：处理通道在输入信号的、具有对用户感知输入信号很重要的信号分量的频率下工作，例如根据用户的听力受损和/或信号的特性如其带宽。在实施例中，只有那些覆盖其中存在重要信号分量(从带宽的最小频率到最大频率)的输入信号带宽的输入频带(化成仅用在包含有用信号的输入频带上的优点。在实施例中，用户感兴趣的输入信号分量(和/或展现可观的能含量的分量)可分布(即定位)在一个以上(单独的)频率范围上，例如单独的频带。作为备选，当带宽比音频处理装置考虑的输入频率范围低的输入信号由控制单元识别时，处理通道的数量NP可适应输入信号的带宽，从而节能。在实施例中，对应于其中未找到有用信息或用户不能很好地听(如耳蜗死区)的频率范围的输入频带不分配到处理通道，集成可通过处理较少的通道而节能。

[0044] 在实施例中，音频处理装置适于实现：各个处理通道可表示输入信号的不同宽度的频率范围(因为输入信号的分配到第一处理通道的频率范围的宽度可不同于输入信号的分配到第二处理通道的频率范围。)

[0045] 在实施例中，音频处理装置适于实现：分配到不同处理通道的输入频带的数量可不同，例如，两个不同的处理通道PChi、PChj可表示不同的输入频带数量nIi、nIj。在实施例中，高于第一边界频率时，大量输入频带分配到一个处理通道。在实施例中，低于第二边界频率时，一个输入频带分配到一个处理通道。在实施例中，频率高于第三边界频率越多，渐次越多的输入频带分配到一个处理通道。在实施例中，第一边界频率及第二和/或第三边界频率一样。

[0046] 在实施例中，音频处理装置适于实现：由处理通道的数量NP表示的频率范围ΔfPC＝[fPC,min；fPC,max](或ΔfPC＝Σ[fPC,min,j；fPC,max,j],j＝1,2,…,NPCsc，其中NPCsc为单独的通道频率范围的数量)在频率设置和/或(总)宽度(ΔfPC)方面可变化。这具有音频处理装置的通道分配可适应特定用户的需要的优点，即仅处理包括对用户有用的信息和/或重要的信号内容的那些频率范围。

[0047] 在实施例中，音频处理装置适于实现：相邻的输入频带和/或处理通道和/或输出频带在频率上相互重叠。相邻的频带或通道例如可能重叠10％以上，例如25％以上，例如高达50％。在实施例中，相邻的处理通道具有一个以上共同频带。根据在给定处理通道中执行的处理种类，这样的重叠可能有利。

[0048] 在实施例中，音频处理装置适于提供随频率而变的增益以补偿用户的听力损失。

[0049] 在实施例中，音频处理装置包括输出变换器，用于将电信号转换为用户感知为声信号的刺激。在实施例中，输出变换器包括骨导听力装置的振动器。在实施例中，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)。

[0050] 在实施例中，音频处理装置包括用于将输入声音转换为电输入信号的输入变换器。在实施例中，音频处理装置包括定向传声器系统，适于分离佩戴音频处理装置的用户局部环境中的两个以上的声源。在实施例中，定向系统适于检测传声器信号的特定部分源自哪一方向。这可以多种不同的方式实现，例如如US 5,473,701、WO 99/09786 A1或EP 2 088 802 A1中描述。

[0051] 在实施例中，音频处理装置包括用于无线接收(和/或发射)直接电输入信号的天线及收发器电路。在实施例中，音频处理装置包括(可能标准化的)电接口(如DAI接口，例如以连接器的形式)，用于接收(和/或发射)有线直接电输入信号。在实施例中，音频处理装置包括解调电路，用于解调所接收的直接电输入以提供表示音频信号的直接电输入信号。在实施例中，这样的(时域)直接电输入信号用作音频处理装置的输入单元的输入。在实施例中，音频处理装置包括调制电路，用于调制音频信号以提供适于进行传输的信号(例如用于将来自输出单元的输出传给另一装置)。

[0052] 在实施例中，音频处理装置适于经有线或无线连接从另一装置或部件接收频域输入音频信号(其已经拆分为NI个输入频带)。在实施例中，音频处理装置适于经有线或无线连接将频域输出音频信号(其已拆分为NO个输出频带)传给另一装置或部件。在这些实施例中，可省略(声-电)输入变换器和/或(电-声)输出变换器。

[0053] 在实施例中，音频处理装置适于在两个时域或频域输入信号之间选择(或混合)，例如由音频处理装置的传声器系统拾取的输入信号及从另一装置(例如双耳助听器系统的对侧听力仪器或与音频处理装置相关联的音频网关)接收的输入信号。

[0054] 在实施例中，音频处理装置包括TF转换单元，用于提供输入信号的时频表示。在实施例中，时频表示包括所涉及信号在特定时间及频率范围的相应复值或实值的阵列或映射。在实施例中，TF转换单元包括滤波器组，用于对(时变)输入信号进行滤波并提供多个(时变)输出信号，每一输出信号包括不同的输入信号频率范围。在实施例中，TF转换单元包括傅里叶变换单元，用于将时变输入信号转换为频域中的(时变)信号。在实施例中，音频处理装置考虑的、从最小频率fmin到最大频率fmax的频率范围包括典型的人听得见的频率范围20Hz-20kHz的一部分，例如范围20Hz-12kHz的一部分。音频处理装置考虑的频率范围fmin-fmax拆分为NI个输入频带，其中NI例如大于2，如大于5，如大于10，如大于50，如大于100。根据所涉及的应用，频带宽度可均匀或非均匀(例如宽度随频率增加)、重叠或非重叠。

[0055] 在实施例中，音频处理装置包括带宽检测器，用于确定输入信号的带宽及提供带宽控制信号(CTRBW)。在实施例中，音频处理装置适于接收指示输入信号的带宽的信号(CTRBW)。这样的控制信号用于控制或影响音频处理装置的频带分配及频带再分配。在实施例中，控制信号(例如通过无线方式)从另一装置如从移动电话或音频网关接收。在实施例中，这样的指示输入音频信号的带宽的控制信号(CTRBW)嵌入在输入音频(流)信号本身中，及音频处理装置适于从输入音频信号提取控制信号。

[0056] 在实施例中，音频处理装置包括电平检测器(LD)，用于确定输入信号的电平及用于提供电平参数。电平检测器可基于全带宽信号或频带拆分信号(或二者)工作。从用户声环境拾取的电传声器信号的输入电平是环境的分类参数。在实施例中，电平检测器适于将用户当前的声环境分类为高电平或低电平环境(或两个以上的等级)。助听器中的电平检测例如在WO 03/081947 A1或US 5,144,675中描述。优选地，每一处理通道包括在需要时适于再校准的电平检测器，例如结合频带分配变化(自动)再校准。

[0057] 在特定实施例中，音频处理装置包括话音(或语音)检测器(VD)，用于确定输入信号是否包括话音信号(在特定时间点)。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系统产生的其它形式的发声(如唱歌)。在实施例中，话音检测器单元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类发声(如语音)的电传声器信号的时间段可被识别，因而与仅包括其它声源(如人工产生的噪声)的时间段分离。在实施例中，话音检测器适于将用户自己的话音也检测为话音。作为备选，话音检测器适于在检测话音时排除用户自己的话音。话音检测可形成输入信号特性的一部分并可定义信号类型。

[0058] 在实施例中，音频处理装置包括自我话音检测器，用于检测特定输入声音(如话音)是否源自系统用户的话音。自我话音检测例如在US 2007/009122及WO 2004/077090中涉及。在实施例中，音频处理装置的传声器系统适于能够在用户自己的话音和另一人的话音之间区分及可能与无话音声音区分开。自我话音检测可形成输入信号的特性或类型的定义的一部分。

[0059] 在实施例中，音频处理装置包括声(和/或机械)反馈抑制系统。随频率而变的声、电及机械反馈识别方法通常在音频处理装置尤其是听力仪器中使用以确保其稳定性。反馈抑制系统优选包括自适应反馈估计和抵消，有能力跟踪反馈通路随时的变化及例如基于用于估计反馈通路的线性时变滤波器，其中滤波器权重随时更新。滤波器更新可使用随机梯度算法进行计算，包括一些形式的普遍的最小均方(LMS)或归一化LMS(NLMS)算法。自适应滤波器的各个方面例如在[Haykin](S.Haykin,Adaptive filter theory(Fourth Edition),Prentice Hall,2001)中描述。反馈通路估计例如可全部或部分对子频带信号进行。

[0060] 在实施例中，频带分配单元适于根据反馈通路的估计而将输入频带分配到处理通道。在实施例中，分配基于相当长时间段如几分钟或几小时的平均反馈通路估计。从而可优化增益裕量。

[0061] 在实施例中，音频处理装置还包括用于所涉及应用的其它有关功能，例如压缩、降噪等。

[0062] 在实施例中，音频处理装置包括听音装置，例如听力仪器、头戴式耳机、头戴受话器、有源耳朵保护装置、免提电话系统、移动电话、远程会议系统、广播系统、卡拉OK系统、教室放大系统或其组合。

[0063] 在实施例中，音频处理装置例如听音装置包括适于放在用户耳朵中的ITE部分。在实施例中，ITE部分包括孔口。在实施例中，ITE部分包括可变大小的孔口(如截面积可变)。在实施例中，音频处理装置的频带分配单元适于根据孔口的截面积将输入频带分配到处理通道。在实施例中，听音装置适于实现：较低处理通道的频率分辨率相对越低，孔口尺寸越大。换言之，越多(低频)输入频带与同一处理通道关联，孔口尺寸越大。具有可变孔口大小的助听器例如在EP2071872中描述。

[0064] 音频处理系统

[0065] 一方面，本发明提供包括两个以上上面描述的、“具体实施方式”中详细描述的及权利要求中限定的音频处理装置的音频处理系统。在实施例中，音频处理系统包括两个音频处理装置，例如助听器，其适于在二者之间交换信息，优选通过无线通信链路。在实施例中，音频处理系统包括双耳助听器系统，包括适于位于用户左耳和右耳之处或之中的第一和第二听力仪器。在实施例中，两个音频处理装置适于使能交换状态信号，例如包括将特定耳朵处的装置接收的输入信号的特性传给另一耳朵处的装置。在实施例中，另外或作为备选，两个音频处理装置使能在其间交换音频信号(或音频信号的至少一部分频率范围)，使得特定装置接收的输入音频信号(或其部分)(或可能在所涉及装置中处理之后)可传给另一装置，反之亦然。在实施例中，两个音频处理装置适于向相应的另一装置传输及从其接收电平估计量和/或带宽估计量和/或所涉及装置接收的输入音频信号的调制特性。在实施例中，两个音频处理装置适于对系统的两个装置提供不同的频带分配和再分配方案，从而使系统能特别适应可能不同的用户左耳和右耳听力情形(或区分用户左耳和右耳的不同声环境条件，例如在“非对称”声环境中，例如在交通工具上)。作为备选，音频处理系统适于实现：同一频带耦合方案应用于双耳系统的两个装置(例如，通过在两个装置之间交换同步控制信号，例如使得两个装置在特定时间使用同一组处理参数(因而应用同样的频带耦合方案))。这样的方案通常在系统用户在所涉及情形具有对称听觉能力的系统中是适当的(例如，如果用户双耳具有实质上一样的听力损失，通常是这种情形)。在实施例中，两个音频装置包括用于感测相同参数的一个或多个传感器，例如语音、音乐等的传感器，其中系统适于使关于当前声环境的结论基于来自两个装置的传感器测量结果，例如两个传感器赞成同一结论或计算平均值。在实施例中，音频处理系统包括音频网关设备，用于从多个不同的音频源接收多个音频信号及将接收的音频信号中的所选信号传给音频处理装置。

[0066] 处理输入音频信号的方法

[0067] 一方面，本发明进一步提供处理输入音频信号的方法。该方法包括：

[0068] a)按多个输入频带提供输入信号；

[0069] b)将多个输入频带分配到多个处理通道，每一处理通道包括通道输入信号，处理通道的数量NP小于输入频带的数量NI；

[0070] c)处理NP个通道输入信号并提供NP个通道输出信号；

[0071] d)将NP个处理通道再分配到多个(NO)输出频带；

[0072] 其中动态控制输入频带到处理通道的分配及处理通道到输出频带的再分配。

[0073] 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结合。方法的实施例具有与对应装置一样的优点。

[0074] 在实施例中，本发明方法还包括将时域输入信号转换为多个(NI)输入频带。在实施例中，本发明方法还包括将多个(NO)输出频带转换为时域输出信号。

[0075] 计算机可读介质

[0076] 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系统上运行时，使得数据处理系统执行上面描述的、“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。除了保存在有形介质如磁盘、CD-ROM、DVD、硬盘、或任何其它机器可读的介质上，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系统从而在不同于有形介质的位置处运行。

[0077] 数据处理系统

[0078] 本发明进一步提供数据处理系统，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。

[0079] 本发明的进一步的目标由从属权利要求和本发明的详细描述中限定的实施方式实现。

[0080] 除非明确指出，在此所用的单数形式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，也可以存在中间插入元件。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。附图说明

[0081] 本发明将在下面参考附图、结合优选实施方式进行更完全地说明。

[0082] 图1示出了根据本发明的音频处理装置的三个不同实施例。

[0083] 图2示出了根据本发明的音频处理装置的实施例。

[0084] 图3示出了根据本发明的音频处理装置的实施例。

[0085] 图4示出了两种特定听力情形的两种示例性频带耦合方案。

[0086] 图5示出了针对两个不同输入信号带宽的两种示例性频带耦合方案。

[0087] 图6示出了针对输入信号的两个不同特性的两种示例性频带耦合方案。

[0088] 图7示出了用于将多个输入频带耦合到(更小数量的)多个处理通道及用于将处理通道再分配到(更大数量的)多个输出频带的示例性技术。

[0089] 图8示出了包括音频处理装置的听力仪器的实施例。

[0090] 图9示出了包括校准单元的音频处理装置的例子。

[0091] 图10示出了包括双耳助听器系统的音频处理系统的实施例。

[0092] 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。

[0093] 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。对于本领域的技术人员来说，从下面的详细描述可显而易见地得出其它实施方式。

具体实施方式

[0094] 在下面，术语“频带”及“频带信号”(使频带与其内容相关联)可互换地使用。

[0095] 图1示出了根据本发明的音频处理装置的三个不同实施例。所有三个实施例均包括用于接收时域电输入信号IN的输入单元IU及用于产生时域输出信号OUT的输出单元OU。输入单元IU适于将时域电输入以信号IN拆分或转换为NI个(时变)信号IFB1,IFB2,...,IFBNI，每一(时变)信号表示一频率或频率范围，在此称为NI个输入频带。输入单元IU例如可实施为(可能均匀的)分析滤波器组，例如借助于傅里叶变换单元(如FFT单元或任何其它域变换单元)。输出单元OU适于从NO个(时变)信号OFB1,OFB2,...,OFBNO产生时域输出信号OUT，其中每一(时变)信号表示一频率或频率范围，在此称为NO个输出频带。在优选实施例中，NI＝NO。在优选实施例中，输入和/或输出频带均匀(即带宽相等)。相邻的输入频带和/或处理通道和/或输出频带的频率可以也可不重叠。输出单元OUT例如可实施为(可能均匀的)合成滤波器组，例如借助于傅里叶逆变换单元(例如IFFT单元或任何其它适当的域逆变换单元)。

[0096] 用于处理多个处理通道NP中的输入信号的控制及处理单元位于输入单元IU和输出单元OU之间。控制及处理单元将NI个输入频带IFB1,IFB2,...,IFBNI接收为输入并将NO个输出频带OFB1,OFB2,...,OFBNO提供为输出，输出频带包括输入频带的处理后的版本，输出频带例如等于通过适当的(可能复数)增益(或衰减)修正的输入频带。

[0097] 在图1a的实施例中，控制及处理单元由模块C-BC&PU表示。除了NI个输入频带信号IFB1,IFB2,...,IFBNI形式的频率拆分输入信号之外，控制及处理单元C-BC&PU还接收时域(宽带)输入信号IN。控制及处理单元C-BC&PU实现将NI个输入频带分配到NP个处理通道，对处理通道进行处理以提供增强的信号，在处理之后，处理通道再分配到NO个输出频带信号OFB1,OFB2,...,OFBNO，从而形成控制及处理单元C-BC&PU的输出信号并馈给输出单元OU。控制及处理单元C-BC&PU可使输入及输出频带的分配和再分配以及信号处理本身基于输入信号IN和IFB1,IFB2,...,IFBNI中的一个或多个及另外基于一个或多个其它输入信号X-CNT，例如包括外部输入，例如从另一装置或从音频处理装置自身中的传感器(无线)接收的信号。控制及处理单元C-BC&PU可提取输入信号(IN和/或IFB1,IFB2,...,IFBNI)的特性例如带宽和/或电平等，这些特性可影响分配/再分配过程(可能包括针对所涉及输入信号决定处理通道的适当数量NP)。作为备选，这些特性可在别处提取并接收为控制及处理单元C-BC&PU的输入X-CNT。这些特性可从外部装置接收，例如从位于音频处理装置的用户预期进入其中的特定房间中的发射器接收，或从另一如移动装置接收，例如从双耳助听器系统的对侧装置或从与音频处理装置关联的遥控装置和/或音频网关设备接收。控制及处理单元(图1a中的C-BC&PU；图1b及1c中的CTR)的一个或多个另外的输入X-CNT可包括与音频处理装置用户目前的认知负荷有关的信号。估计目前的认知负荷的方法及可能的关于听力仪器中的处理的适当行动例如在EP2200347A2中描述。在实施例中，频带分配受用户的听力受损如听力图(例如参见图4及相应的描述)影响或受与用户的听觉感知和/或精神状态有关的其它测量结果(如用户的当前认知负荷的估计量、心理声学模型等)影响。在实施例中，音频处理装置如控制及处理单元C-BC&PU包括保存多组处理参数(程序Pri,i＝1,2,…,NPr)的存储器，其适于由控制及处理单元执行及针对特定声环境或输入音频信号的特定类型进行优化。程序改变可基于目前听觉环境的分类由音频处理装置自动启动或由用户人工启动。在实施例中，程序的改变导致频带耦合(频带到处理通道的分配)的改变。作为备选或另外，频带耦合的改变可通过识别特定的输入信号特性(如其带宽)和/或通过感测来自电话装置的输入的传感器(如磁场传感器)开始，表明存在减小带宽的输入信号。优选地，存储器还保存与不同频带耦合方案关联的多个常数或参数(如电平估计器)以使能在频带耦合改变之后适当地再校准估计器和传感器(其中向特定处理通道提供输入的输入频带的数量可变化)。

[0098] 例如，如果音频处理装置的频带耦合改变(例如连同程序改变一起)或如果电平估计器的时间常数改变，通常需要再校准音频处理装置中的内部电平估计器(以使处理通道的电平估计器适应改变的、输入频带到所涉及处理通道的分配)，例如参见图9。

[0099] 图1b和1c的实施例与图1a的实施例等效。唯一的区别在于图1a的控制及处理单元C-BC&PU在图1b和1c的实施例中被拆分为控制单元CTR和频带耦合及处理单元BC&PU。用于控制频带耦合及处理单元BC&PU中的输入和输出频带与处理通道之间的频带耦合及再分配的控制单元CTR接收输入信号并向频带耦合及处理单元BC&PU提供控制信号CNT(指示出包括Nc个控制信号，Nc≥1)。在图1b的实施例中，控制单元CTR的输入信号包括时域音频输入信号IN及一个或多个另外的输入X-CNT。在图1c的实施例中，控制单元CTR的输入信号可包括时域输入音频信号IN和/或一个或多个输入频带信号IFB1,IFB2,...,IFBNI和/或一个或多个另外的输入X-CNT。

[0100] 图2示出了根据本发明的音频处理装置的实施例。图2的实施例结构上与图1c所示的实施例类似。在图2中，输入单元IU实施为分析滤波器组以将输入信号IN拆分为多个输入频带，其馈给通道分配单元。图1c的输出单元OU在图2的实施例中实施为合成滤波器组。图1c的频带耦合及处理单元BC&PU在图2的实施例中通过通道分配单元、处理单元、通道再分配单元及操作上彼此耦合的一系列组合单元(在此为乘法单元“x”)实施。控制单元CTR适于经相应的控制信号CNTal、CNTpr和CNTrd全部或部分控制三个模块：通道分配单元、处理单元及通道再分配单元。

[0101] 输入音频信号IN(例如接收自传声器系统或无线收发器)具有低于人类听得见的频率范围的上频率的能含量，例如低于20kHz。音频处理装置通常限于处理人听得见的频率范围的子范围[fmin；fmax]中的信号分量，例如低于12kHz的频率和/或高于20Hz的频率。在图2的分析滤波器组中，表示音频处理装置考虑的输入信号的从fmin到fmax的频率范围的输入频带IFB1,IFB2,…,IFBNI由从分析滤波器组到通道分配单元的箭头指示，从图的底部(低频)到顶部(高频)频率递增。通道分配单元适于将输入频带IFB1,IFB2,…,IFBNI耦合到由分配输入控制信号CNTal控制的、减小数量的处理通道PCh1,PCh2,…,PChNP(其输入信号为PCI1,PCI2,…,PCINP)，如通道分配单元中及通道分配单元和处理单元之间的箭头及波形括号(示意性)所示。相应处理通道PChp的每一输入信号PCIp包括表示第p个通道中的信号(在特定时间瞬间)的量值和相位的复数。第p个通道中的信号的值例如为分配到第p个通道的输入频带IFBi的含量值(例如参见结合图7的描述)。在图2的实施例中，5个最低输入频带中的每一个分配到其自己的处理通道，而对于较高的输入频带，一个以上输入频带分配到同一处理通道。在图2的示例性实施例中，分配到同一处理通道的输入频带的数量随频率增大而增加，这样，高于输入频带到处理通道的一对一映射的第一处理通道表示两个输入频带、下三个频带、下四个频带，依此类推。根据应用例如根据输入信号、用户、环境等，任何其它分配也可能适当。

[0102] 在处理单元中，每一处理通道的信号单独进行处理。处理可包括将方向信息应用于每一通道中的输入信号、将降噪算法、电平压缩算法、反馈估计等应用于每一通道中的信号。通过(可能动态)控制处理通道的数量和/或输入频带到处理通道的分配，可用处理能力可集中于最重要的输入信号频率范围，该集中例如取决于输入信号的特性、用户(如听力受损)和/或音频处理装置的环境或用途。总的来说，为优化处理能力(例如使功率比的好处最大化)，由(有限数量的处理通道中的)处理单元执行的处理任务可(例如在运行之前或由控制单元动态)进行选择。受益于对(时域中的)全信号执行的处理任务及受益于在信号的所有输入频带执行的处理任务可在音频处理装置的、不同于图2实施例的处理单元(或图1的BC&PU)的其它部分中执行。因此，其它处理单元或算法可包括到/应用于图2(或3)的处理单元中执行的处理之前或之后的信号通路。如所涉及应用中发现适当的，这样的处理可在频域和/或时域中进行。

[0103] 在处理单元中的处理之后，处理通道PCh1,PCh2,…,PChNP的输出信号PCG1,PCG2,…,PCGNP的内容馈给通道再分配单元，如图2中两个单元之间的箭头所示。例如通道处理可导致通道增益(或衰减)因子PCGp。在通道再分配单元中的再分配(由来自控制单元CTR的控制输入信号CNTrd控制)期间，计算得到的特定处理通道p的增益因子PCGp复制到同样的输出频带增益因子OFBGpq(q＝1,2,…,Ncp)，其用作对应于特定处理通道p将被拆分成的多个输出频带Ncp的多个组合单元“x”(例如乘法单元，如果增益为因子(非dB))的输入，从而提供适当的、总数为NO的输出频带增益因子OFBGj(j＝1,2,…,NO)。通道到输出频带的再分配(及相应的通道处理增益因子PCG复制到输出频带增益因子OFBG)由通道再分配单元的从输入到输出的虚线箭头指示。所得的输出频带增益因子OFBGj应用于通道再分配单元和合成滤波器组之间的组合单元“x”中的输入频带信号IFBj(j＝1,2,…,NI)以提供输出频带信号OFBj(j＝1,2,…,NO)。输入频带信号到相应组合单元“x”的连接在图2中由标为“信号通路”的从分析滤波器组的输出到一系列组合单元“x”的输入的虚线连接指示，组合单元用于使相应的输入频带信号IFBj与相应的输出频带增益因子OFBGj结合以形成相应的输出频带信号OFBj。在该实施例中，输入频带的数量NI等于输出频带的数量NO，使得OFBj＝IFBj·OFBGj(j＝1,2,…,NI＝NO)。

[0104] 合成滤波器组将输出频带结合为时域中的输出信号OUT。例如，输出信号OUT可由其它处理算法进一步处理、传给另一装置和/或经适当的输出变换器如扬声器呈现给用户。

[0105] 图3示出了根据本发明的音频处理装置的实施例。图3的实施例与图2的实施例类似，因为其包括相同的功能模块及模块之间的相同信号连接。然而，在图3的实施例中，输入信号IN的频率范围[fIN,min；fIN,max]只有一部分[fPC,min；fPC,max](换言之，只有部分输入频带IFBm1到IFBm2，在此为IFB2到IFB19)分配到可用处理通道(PCh1,PCh2,…,PChNP)。这提供将可用处理通道集中于输入信号的、存在用户感兴趣的信号能量的频率范围部分上。在图3的示例性实施例中，感兴趣的输入信号带宽(例如来自电话线路)位于第2到第19个输入频带(IFB2到IFB19)中，而输入频带的其余部分(IFB1及IFB20到IFBNI)保持未使用(未处理)。处理通道PCh1,PCh2,…,PChNP的输出，提供所得的处理通道增益值(PCG1,PCG2,…,PCGNP)，“再分配”到输出频带增益值(OFBG1到OFBGNO)。输入频带到处理通道分配在处理通道中映射到输出频带再分配，因为输出通道OFB1及OFB20到OFBNO内容为空。这在图3中由相应输出频带增益因子OFBGj上的“0”指示。在实践中，相应频带中的信号的处理(如抗反馈、降噪、电平压缩、定向性等，例如在图3中的“处理”模块中执行)可省略，从而节能。由控制单元CTR控制的频带分配取决于输入信号IN的带宽和/或用户的听力情形。代替图3中所示的频带分配，部分通道包含一个以上输入频带，作为备选，也可使用1:1频带-通道分配。这样，通道的数量由输入频带的数量确定，其覆盖感兴趣的输入信号频率范围。

[0106] 图4示出了针对两种特定听力情形的两种示例性频带耦合方案。图4a示出了具有所谓的SKI斜率听力损失(即在特定频率(在此由特定频率fc,aud(如3kHz)指示)处及向上的频率，听觉能力(Db HL)急剧下降)的用户的听力曲线或听力图(图的上部)的例子。在图4a的底部，输入频带IFBi到处理通道PChp的分配及处理通道PChp到输出频带OFBi的再分配被示意性示出并与图4a上部的听力曲线有关。输入频带IFBi到处理通道PChp的分配根据用户的听力受损进行控制，在此根据听力曲线(听力图)进行控制。处理通道优选分配到输入和输出频带使得两个相邻通道的截止频率位置相当接近用户听力图的“截止频率”。在图4a的例子中，通道PChp的上截止频率fc,up,p与相邻通道PChp+1的下截止频率fc,low,p+1及在其处用户的听觉能力开始下降的频率fc,aud一致。在图4a的频带分配的示意性图示中，输入频带的数量NI等于输出频带的数量NO，即均为19个频带，而处理通道的数量NP等于9。总的来说，频带和通道的总数量可适应所涉及的应用。通常，输入和输出频带的数量为2的乘方，例如16或32或64或128等。在目前的例子中，5个最低频带中的每一个分配到其处理通道，而对于随后的6个频带，两个频带分配到一个处理通道。下4个频带分配到一个通道，而最后4个频带未分配到任何处理通道(因为所涉及用户在对应于这些频带的频率处没有或只有非常小的听觉能力)，如处理通道轴PChj上的黑色矩形所示。图4a(对应地，图4b、图5及图6)下部的输入和输出频带及处理通道中的带阴影的圆圈用于指示所涉及频带或通道包含感兴趣的信号分量，而空圆圈用于指示相应频带或通道的内容为空或不感兴趣和/或未被处理。

[0107] 图4b示出了用户的听力曲线的另一(示意性)例子，其中，除了与图4a中一样在高于特定频率fc,aud后听觉能力(dB HL)急剧下降之外，在特定频率范围还出现听觉能力降级。在图4b的频带分配的示意性图示中，输入频带的数量NI等于输出频带的数量NO，即均为19个频带，而处理通道的数量NP等于10。6个最低频带中的每一个分配到其处理通道。表示用户听觉能力严重降级的频率范围的频率和之间的两个频带因而未分配到任何处理通道。随后的3个频带中的每一个再次分配到其处理通道，而下4个频带分配到一个通道。最后4个频带未分配到任何处理通道(因为所涉及用户在对应于这些频带的频率处没有或只有非常小的听觉能力)。未分配到处理通道的频率范围由处理通道轴PChp上的黑色矩形指示。

[0108] 图5示出了针对两种不同输入信号带宽的两种示例性频带耦合方案。图5为输入频带到处理通道基于输入信号特性进行动态分配的示意性例子。在该特定情形下，输入信号特性包括所希望的信号部分(例如99％)位于其中的带宽BWsig(下或最小频率fmin和上或最大频率fmax之间)。覆盖所涉及音频处理装置的工作频率的信号量值对频率的两个例子如图5a和5b中所示。图5a示出了针对具有第一带宽BWsig1的输入信号的第一频带分配，及图5b示出了针对具有第二更大带宽BWsig2的输入信号的第二频带分配。在图5的例子中，输入频带的数量NI等于输出频带的数量NO，即均为16个频带，而无论带宽如何，处理通道的数量NP恒为7。在图5a的频带分配中，对应于相对较小的带宽，5个最低频带中的每一个分配到其处理通道，而对于随后的4个频带，两个频带分配到一个处理通道。其余频带(7个频带)未分配到任何处理通道(因为没有感兴趣的信息内容位于对应于这些频带的频率处，如PChp轴上的黑色矩形所示)。在图5b的频带分配中，对应于相对较大的带宽，3个最低频带中的每一个分配到其处理通道，而对于随后的6个频带，两个频带分配到一个处理通道。下4个频带分配到一个通道，而最后3个频带未分配到任何处理通道。当然，根据应用和/或所涉及的特定用户，可实施其他的频带到处理通道分配策略。另外，处理通道的数量可变，例如随带宽增加而增加。在图5的例子中，从具有相对大带宽信号BWsig2的图5b开始，针对BWsig2的等于BWsig1的较低部分(在此)的带宽分配，可保持针对具有更窄带宽BWsig1的信号的频带分配策略(其中BWsig1为BWsig2的子范围)，并使剩余通道无效。在该情形下，这导致通道从较宽带宽(BWsig2)信号的NP＝7降低到较窄带宽(BWsig1)信号的NP＝6。如果使用1:1输入频带到通道的分配策略，用于特定输入信号的处理通道的数量将与输入信号的带宽成正比。

[0109] 图6示出了针对两种不同输入信号特性的两种示例性频带耦合方案。图6为输入频带到处理通道基于输入信号特性进行动态分配的另一示意性例子。在图6的例子中，输入信号特性包括(宽带、平均)信号电平。覆盖所涉及音频处理装置的工作频率的信号量值A对频率f的两个例子如图6a和6b中所示。两个信号假定为具有一样的带宽BWsig(即它们在最小频率fmin和最大频率fmax之间的信号带宽BWsig上具有感兴趣的信号内容)但具有不同的平均信号电平，图6a的信号具有相对较高的平均信号电平，及图6b的信号具有相对较低的平均信号电平。所涉及电平在适当时间段求平均(例如与预期的随时变化有关)。在实施例中，跨信号的多个时帧(例如1个以上)求平均，例如所涉及数字化信号的10个以上或50个以上时帧。在实施例中，跨100ms以上求平均，例如跨1s以上。在图6的例子中，与图5的例子中一样，输入频带的数量NI等于输出频带的数量NO，即均为16个。然而，处理通道的数量NP随电平而定，对于相对较高的平均信号电平，NP＝7(相对较高)；对于相对较低的平均信号电平，NP＝5(相对较低)。在图6a的频带分配中，对应于相对较高的平均信号电平，5个最低频带中的每一个分配到其处理通道，而对于随后的4个频带，两个频带分配到一个处理通道。其余频带(7个频带)未分配到任何处理通道(因为没有感兴趣的信息内容位于对应于这些频带的频率处，如PChp轴上的黑色矩形所示)。在图6b的频带分配中，对应于相对较低的平均信号电平，最低的频带按1:1分配到处理通道，而对于随后的8个频带，两个频带分配到一个处理通道。最后7个频带未分配到任何处理通道。当然，根据应用和/或所涉及的特定用户，可实施其它频带IFBi、OFBi到处理通道PChp的分配策略。此外，不管检测到的(宽带)电平如何，处理通道的数量NP可保持不变。不同于(宽带)电平的特性可用于影响特定时间的频带分配，例如调制指数或语音检测、音乐检测等。作为备选，频率分辨率可颠倒，从而图6b的相对低电平输入信号在比图6a的相对高电平输入信号多的处理通道中进行处理。如果用户对两个信号均感兴趣(例如语音或音乐)但相对高电平输入信号太大声，这样做有意义。

[0110] 图7a示出了将多个输入频带耦合到(更小数量的)多个处理通道的示例性技术，及图7b示出了相应的处理通道到输出频带的再分配。由分析滤波器组(例如参见图2、3)产生的NI个输入频带可通过使(NPxNI)频带耦合矩阵BI乘以包含NI个频带的矢量b而结合到NP个处理通道，藉此获得包含NP个组合通道的矢量c，即：

[0111] c＝BIb,

[0112] 其中b＝[b1,b2,…,bNI]T。矢量b的元素bi可对应于图1-3的输入频带IFBi。矢量c的元素cj可对应于图2和3的处理通道PChj的输入信号PCIj。

[0113] 矢量b和c的元素bi和cj中的每一个通常分别由表示相应频带或通道中的信号在特定时间点(例如对应于特定时帧)的量值和相位的复数组成。

[0114] BI中每一行的和可以也可不等于1。通常，对通道信号执行某种归一化或校准。在图7a的示例性实施例中，通道矢量c＝[c1,c2,c3,…,cNP]的前三个元素(c1,c2,c3)为[0115] c1＝b1·1+b2·0+b3·0+…+bNI·0＝b1

[0116] c2＝b1·0+b2·1+b3·1/2+…+bNI·0＝b2+1/2b3

[0117] c3＝b1·0+b2·0+b3·1/2+b4·1+b5·1/2…+bNI·0＝1/2b3+b4+1/2b5

[0118] 对于BI中的特定行，频带从一通道配置渐变为另一通道配置(例如在程序转变时)可通过将权数从一列缓慢(在一时间段)变为另一列(例如通过改变每小量时帧或每10个时帧权数等)进行实施。这样的渐变具有使频带耦合急剧变化可能引入的非自然信号最小化的优点。从一频带分配渐变为另一频带分配的时间常数可以为1-10s级，例如随频带分配的变化程度而变。

[0119] 图7b示出了处理通道到输出频带的相应再分配。在通道再分配单元(例如参见图2、3)中，通过使(NOxNP)通道再分配矩阵BO乘以包含NP个处理通道增益的矢量g而将NP个处理通道再分配到NO个输出频带，藉此获得包含NO个输出频带的矢量o，即：

[0120] o＝BOg,

[0121] 其中g＝[g1,g2,…,gNP]T。矢量g的元素gi可对应于图2、3的处理通道增益PCGj。矢量o的元素oi可对应于图2和3的输出频带增益OFBGi。

[0122] 图8示出了包括音频处理装置实施例的听力仪器。该听力仪器包括与图1a中所示音频处理装置实施例及上面的描述一样的元件。该听力仪器还包括用于从环境拾取声信号的传声器MIC及用于接收和/或传输音频和/或控制信号的天线ANT和无线收发器Rx/Tx。传声器信号在模数转换器AD中进行采样和数字化，其输出INm馈给输入单元IU和控制及处理单元C-BC&PU。无线收发器Rx/Tx包括模数转换器以实现：收发器的输出INw为数字信号，其馈给输入单元IU和控制及处理单元C-BC&PU。输入单元IU适于在分别来自传声器和无线收发器的输入INm和INw之间选择(或混合)，及将所涉及的输入信号(或其混合信号)拆分为NI个输入频带。控制及处理单元C-BC&PU适于在处理输入信号时接收(提取)和使用无线接收的输入信号中可能存在的控制信号，例如在通道分配单元中，作为特定时间点控制频带分配的输入。无线信号例如可从双耳助听器系统的对侧听力仪器接收，或从听力仪器的遥控装置接收，或从与听力仪器相关联的音频网关设备接收。控制及处理单元C-BC&PU例如可按图1b、1c、2或3中所示进行构造。听力仪器还包括用于将输出单元OU的数字输出OUT转换为模拟信号的数模转换器DA，其连接到用于将模拟电输出信号转换为声信号的扬声器SP。听力仪器可包括其它功能，例如反馈抵消、电平压缩、降噪等。这些功能通常通过软件算法实现并可在控制及处理单元C-BC&PU中或别处执行。

[0123] 图9示出了包括校准单元的音频处理装置的例子。校准单元包括特定处理通道PChp的电平检测器。电平检测器包括用于确定输入信号PCIp的量值的ABS单元。ABS单元的输出连接到用于乘以适应所涉及通道的能含量的校准常数的组合单元(在此为乘法单元“x”)(因而取决于输入频带到处理通道的分配)。校准常数由校准单元CAL-F提供，其从存储器MEM接收当前频带分配的适当校准值并通过来自控制单元CTR的控制信号CNTcal进行控制。乘法单元的(校准后的)输出连接到用于估计第p个通道的当前电平LChp的电平估计单元LEST。该电平馈给处理单元(处理)以用于处理通道输入信号PCIp，例如降噪(或电平压缩)。

[0124] 存储器MEM包括保存的、对应于所涉及应用中使用的多个频带分配配置的校准常数值。这样的表可在音频处理装置制造期间或在随后的调节过程中保存于其中，前述调节例如为针对特定用户定制(例如听力仪器的验配过程)。在实施例中，不同的预定频带分配方案(或其部分)由信号类型的分类(如语音、音乐或电话通话等)定义，及通过对应的(自动或用户启动的)程序选择进行确定(选择)。在实施例中，根据频带分配(因而例如根据程序选择)，不同的时间常数分配到不同的电平估计器。在该情形下，对应的多组特定频带分配的校准常数和电平估计时间常数保存在存储器中。之后，当启动相应的频带分配时(例如当使用该频带分配的程序激活时)，读取并使用适当的校准常数(及时间常数)。

[0125] 在图9的实施例中，指明了单一通道(在此为)的示例性校准元素。应当理解，对于其他通道(至少对于校准很重要的那些通道)，例如对于所有通道，实施相应的元素。其还指明，每一通道的复值输入信号可转发给处理部分，例如作为方向算法的输入。

[0126] 在图9的实施例中，ABS函数用于产生典型复值输入信号PCIp的量值。作为备选，其可以为ABS2函数。类似地，在图9的实施例中，为当前频带分配提供适当校准常数的CAL-F单元的输出乘以ABS(或ABS2)单元的输出。如果使用ABS(或ABS2)值的对数表示，乘法单元x应用求和单元+代替。同样，校准常数单元CAL-F及相应的组合单元+或x可位于别处，例如在估计单元LEST之后。

[0127] 电平估计单元LEST的所得输出为所涉及通道的(校准后的)电平估计。在处理模块中，多个处理算法可应用于通道信号，例如降噪算法，其中输入电平(或源自其的参数)经I/O映射函数转换为所得增益(例如参见WO 2005/086536 A1)。

[0128] 在典型校准程序中，进行模拟，其中特定电平(如65dB)的高斯噪声馈入音频处理装置如听力仪器。除了校准输入和输出信号之外，几个内部信号必须进行校准以确保预定想要的电平由所涉及信号反映(例如在不同的频带中)。测得的值与所涉及的频带耦合及传感器(如电平估计器)的时间常数有关，这样，如果这些发生变化，必须调整校准值以使测得的值保持一样。

[0129] 这样的校准值可通过数值计算，或分析计算，例如基于其振幅具有高斯概率密度分布的噪声信号。

[0130] 校准值的分析计算可在为特定的预定参数设置及频带耦合配置提供多组校准常数之前进行。作为备选，当在音频处理装置中启动新的频带分配时，计算特定情形的一组校准常数的算法可保存在音频处理装置(或其可与之通信的装置)中并在其中执行。后者具有不必保存多组不同的校准值的优点，仅需要保存算法。

[0131] 图10示出了包括双耳助听器系统的音频处理系统的实施例。音频处理系统包括两个音频处理装置，例如构成包括适于位于用户左耳和右耳之处或之中的第一和第二听力仪器HI-1、HI-2的双耳助听器系统。听力仪器适于经无线通信链路如特定耳间IA无线链路IA-WLS在其间交换信息。两个听力仪器HI-1、HI-2适于使能交换状态信号，例如包括将特定耳朵处的装置接收的输入信号的特性传给另一耳朵处的装置。为建立耳间链路，每一听力仪器包括天线及收发器电路(在此由IA-Rx/Tx模块指示)。每一听力仪器HI-1和HI-2为本申请中描述的音频处理装置的实施例，在此为结合图8描述的实施例。在图10的双耳助听器系统中，由听力仪器之一如HI-1的控制及处理单元C-BC&PU的控制部分产生的控制信号X-CNTc传给另一听力仪器如HI-2，反之亦然。来自本地及对侧装置的控制信号一起用于影响本地装置中的频带分配决策。例如，控制系统可用于分类佩戴听力仪器的用户当前的声环境。在实施例中，音频处理系统还包括音频网关设备，用于接收多个音频信号及用于将至少一接收的音频信号传给音频处理装置(听力仪器)(例如参见EP 1 460 769 A1或WO 2009/135872 A1)。在实施例中，音频处理系统适于实现：电话会话可经音频网关设备接收在音频处理装置中。在该情形下，关于当前音频信号带宽的信息可连同所涉及的音频信号(例如在其之前或嵌入于其中)一起方便地从音频网关设备传给音频处理装置。作为电话会话的备选，(变化信号质量(如带宽)的)另一音频信号可从音频网关设备转发(如流传输)给音频处理装置。

[0132] 本发明由独立权利要求的特征限定。从属权利要求限定优选实施例。权利要求中的任何附图标记不意于限定其范围。

[0133] 一些优选实施例已经在前面进行了说明，但是应当强调的是，本发明不受这些实施例的限制，而是可以权利要求限定的主题内的其它方式实现。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种用于柔性薄膜电子琴的琴键功能的检测装置及方法	2020-05-08	1017
信息处理装置、信息处理方法和程序	2020-05-11	673
在远程服务器上存储和访问音乐表演的系统及方法	2020-05-13	69
一种具有远红外热释电感应功能的无人售货柜	2020-05-14	678
音响系统及包括该音响系统的车辆	2020-05-15	663
一种生物波眼部按摩装置	2020-05-16	249
智能项圈、终端及其系统	2020-05-16	802
耳挂式人体信息采集设备	2020-05-16	587
一种一对多无线喇叭音箱装置	2020-05-11	117
一种智能测距的情侣吊坠	2020-05-08	958

音频处理装置、系统及方法

音频处理装置、系统及方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：