[发明专利]多频带信号处理器、听觉仪器、相关方法和数据载体

说明书

一种方法，包括：处理该数字音频输入信号以生成M个延迟数字音频信号样本；将该延迟数字音频信号样本转换为N个频带中的频域表示，以计算各信号频谱值；确定各信号电平估计；基于各信号电平估计和频带增益法则计算各频域增益系数；将该频域增益系数变换为时域表示，以生成处理滤波器的M个时变滤波器系数；利用该时变滤波器系数卷积该M个延迟数字音频信号样本，以生成处理的数字输出信号；并且根据逐样本或预定义块速率更新该延迟数字音频信号样本；其中该频带的至少两个的两个该信号频谱值以不同的速率更新；并且其中M和N为正整数。

技术领域

本公开涉及多频带信号处理器。

背景技术

听觉仪器或听觉辅助典型地包含麦克风放大组件，其包括一个或多个麦克风，用于接收进入的声音诸如语音和音乐。该进入的声音转换为电麦克风信号或在听觉仪器的控制和处理电路根据一个或多个当前监听程序被放大和处理的信号。该监听程序已典型地从例如音频图中表达的用户的特定听觉缺陷或损失中计算。听觉仪器的输出放大器将处理的麦克风信号通过可连同麦克风包括于听觉仪器的外壳或单独在耳塞中的小型扬声器或接收器递送至用户的耳道。

听觉受损者典型地遭受听觉灵敏度的损失，该损失依赖于被讨论的声音频率和等级。因此听觉受损者可像正常听觉人一样能够听到特定频率(例如，低频)，但无法在其他频率(例如，高频)与非听觉受损者以同一灵敏度听到声音。类似地，听觉受损者可能感知较吵的声音，例如90dB SPL以上，具有与非听觉受损者相同的强度，但无法像非听觉受损者以相同的灵敏度听到轻柔声音。因此，在后一种情况，听觉受损者遭受到了特定频率或频带的动态范围的损失。多种现有的模拟和数字听觉辅助已被设计以减轻以上标识的具有动态范围损失的听觉缺陷。为补偿动态范围损失，现有技术的听觉仪器使用了所谓多频带动态范围压缩器，以压缩进入的声音的动态范围，以使压缩输出信号更紧密匹配目标用户的动态范围。输入动态范围与由多频带动态范围压缩器输出的动态范围的比率称为压缩比率。典型地，多频带动态范围压缩器配置以不同地执行，例如在不同的频带中不同的压缩比率和/或不同的攻击和释放时间常量，以解决频率相关的目标听觉受损用户动态范围损失。

US2003/0081804公开了基于快速傅里叶变换(FFT)的用于多频带动态范围压缩器的所谓侧分支体系结构。多频带动态范围压缩器使用侧分支用于音频输入信号的频率分析。FFT计算于来自应用于音频输入信号的第一级全通滤波器的级联的引出接头的弯曲频率标量。相同的引出延迟线同时用于FFT分析和时变FIR压缩滤波器。基于FFT的频率分析结果用于生成设置于信号路径的FIR压缩滤波器的系数。

所公开的多频带动态范围压缩器的弯曲频率标量和侧分支体系结构产生了多个所需要的属性，诸如最小时间延迟，因为直接信号路径仅包含短输入缓冲器和FIR压缩滤波器。其他值得注意的优点是，不存在混淆和分析频带的自然的对数缩放，良好地符合基于Bark的人类听觉频率标量。然而，公开的基于FFT的多频带动态范围压缩器存在特定不希望的属性。特别地，基于FFT的所有频带的信号频谱值的分析更新于相同块速率或频率，其可导致输入声音的高频组件的下采样。高频组件的下采样总体上是不希望的，因为其可导致在分析频带中频谱等级估计的混淆并且产生失常和扭曲，引起压缩增益因素或系数。

此外，尽管相对高的块速率可在基于FFT的多频带动态范围压缩器中选择，以适应高频组件，其将导致分析滤波器的低频带比正确采样所需要的更快的更新，即低频带的过采样。尽管后者过采样属性不引起混淆扭曲，也浪费了执行基于FFT的多频带动态范围压缩器的听觉仪器的信号处理器的计算资源。该过程由缩短电池寿命的听觉仪器带来了不必要的功耗。

发明内容

从上述问题的角度，改进的多频带信号处理器，例如多频带动态范围压缩器，其允许分析滤波器的独立和弹性的频带更新速率将是有利的。该改进的多频带信号处理器将在选择分析滤波器的任何特定频带的块更新速率时提供更多的可伸缩性。因此，以弹性方式允许改进的多频带信号处理器与计算资源权衡的感知性能。