專利名稱：聽覺測試和補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻信號處理領(lǐng)域，尤其是，涉及到用于音頻系統(tǒng)優(yōu)化目的個人聽覺補償過濾。
背景技術(shù)：
聽力測試通常適于遭受聽覺困難的個人。聽力測試典型地包括保健專業(yè)人士利用包括模擬耳機和模擬聲音發(fā)生器的經(jīng)校準的系統(tǒng)對個人執(zhí)行聽力測試，其中聲音發(fā)生器適于以多個測試頻率和不同音量生成純音。當系統(tǒng)需要校準時，耳機和聲音發(fā)生器也必須在一起校準。公開號為No. 2005792的歐洲專利對聽力測試做了改進，其描述一種生成用戶聽力輪廓/分布(profile)的校準的數(shù)字聽力測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)優(yōu)點是僅需要校準耳機，而不是整個系統(tǒng)。而且，其公開了針對聽力輪廓的音頻設(shè)備程序設(shè)計。這就存在為用戶提供在校準和非校準測試環(huán)境下進行聽覺測試的方法的需要，使得用戶能夠針對特定音頻設(shè)備優(yōu)化他們的聆聽體驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于包含耦合到音頻輸出裝置的音頻設(shè)備以及音頻設(shè)備傾聽者的音頻系統(tǒng)的聽覺測試方法，該方法包括步驟通過音頻輸出裝置發(fā)送系列音頻刺激；捕捉傾聽者對可聽刺激的響應(yīng)；以及基于捕捉數(shù)據(jù)生成音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。該方法可進一步包括步驟a)生成預(yù)定義的頻率和幅度的聲音；b)重復(fù)減少生成聲音的幅度直到捕捉的響應(yīng)指示該幅度值不能被傾聽者聽到。c)儲存相對幅度值作為傾聽者在該頻率的閾值幅度值。d)對預(yù)定義的頻率范圍內(nèi)多個不同頻率重復(fù)步驟a)到c);以及e)從儲存的這些頻率的閾值幅度值生成音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。該方法可進一步包括步驟生成大于預(yù)定義頻率范圍的包括多個頻率的帶限噪聲突發(fā)/猝發(fā)；根據(jù)捕捉響應(yīng)為帶限噪聲突發(fā)確定傾聽者的閾值頻率值；以及基于儲存的閾值幅度值和帶限噪聲突發(fā)閾值頻率值生成音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。優(yōu)選地，預(yù)定義閾值頻率范圍在20HZ和15Khz之間，帶限噪聲突發(fā)包括15Khz和20Khz之間的頻率。期望地，從標準IS0226中使用的最接近臨界頻帶中心的測試頻率獲得頻率。該方法可進一步包括步驟 生成包含所述頻率閾值幅度值的第一線性調(diào)頻信號；
根據(jù)捕捉響應(yīng)確定傾聽者是否聽見第一線性調(diào)頻信號；生成包含小于所述頻率閾值幅度值的幅度值的第二線性調(diào)頻信號；根據(jù)捕捉響應(yīng)確定傾聽者是否聽見第二線性調(diào)頻信號；以及如果第一線性調(diào)頻信號的所有頻率可以聽得見且第二線性調(diào)頻信號的所有頻率聽不見，表示音頻系統(tǒng)生成的頻率響應(yīng)是正確的。該方法可進一步包括基于生成的頻率響應(yīng)值檢測傾聽者是否有聽力障礙的步驟。音頻輸出裝置可包括一個或多個揚聲器和耳機。適當?shù)?，音頻輸出裝置包括耳機，且方法進一步包括在不同的時間段內(nèi)分別發(fā)送系列首頻刺激到左耳機和右耳機。該方法可進一步包括將生成的頻率響應(yīng)加載到遠端服務(wù)器。本發(fā)明也提供與之前通過在一個或更多系統(tǒng)組件執(zhí)行的聽覺測試生成的頻率響應(yīng)相關(guān)的音頻系統(tǒng)的補償方法執(zhí)行，該系統(tǒng)包括耦合到音頻輸出裝置的一個音頻設(shè)備以及音頻設(shè)備的傾聽者；該方法包括a)從頻率響應(yīng)計算補償打?。籦)從通過與頻率相關(guān)的頻率響應(yīng)計算的補償打印得到濾波器；c)將該濾波器應(yīng)用到音頻系統(tǒng)的音頻信號。計算補償打印的步驟可包括執(zhí)行將頻率響應(yīng)映射到理想系統(tǒng)響應(yīng)的濾波器變換；以及標準化結(jié)果矢量。得到濾波器的步驟進一步包括映射與頻率響應(yīng)相關(guān)的頻率點到離散傅里葉箱；以及關(guān)于傅里葉箱指數(shù)插值計算的補償打印值，以便提供具有與每個音頻幀的傅里葉轉(zhuǎn)換長度相應(yīng)的長度的補償濾波器內(nèi)核。將濾波器應(yīng)用到音頻信號的步驟包括濾波器內(nèi)核乘以每個音頻幀的瞬態(tài)短期傅里葉幅度譜。該方法可進一步提供應(yīng)用到音頻信號的濾波器(filter)量級(magnitude)的實時調(diào)整。本發(fā)明還為包括耦合到音頻輸出裝置的一個音頻設(shè)備以及音頻設(shè)備的傾聽者的音頻系統(tǒng)提供聽覺測試和補償方法 生成音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)；以及為音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)補償。本發(fā)明還提供音頻系統(tǒng)，其包括音頻設(shè)備；以及f禹合到首頻設(shè)備的首頻輸出裝直；以及捕捉傾聽者對通過音頻輸出裝置發(fā)送的系列音頻刺激響應(yīng)的捕捉裝置；以及適于聽覺測試和補償方法的處理器。處理器可被提供在音頻設(shè)備中。處理器可被提供在音頻輸出裝置中。處理器可從遠程源下載程序被編程。
本發(fā)明還提供 系統(tǒng)，其包括音頻系統(tǒng)，其包括耦合到音頻輸出裝置的音頻設(shè)備；用于儲存下載到音頻設(shè)備的音頻內(nèi)容的遠程源；其中音頻設(shè)備適于執(zhí)行聽覺測試方法以及將生成的頻率響應(yīng)上傳給遠程源；遠程源適于執(zhí)行針對頻率響應(yīng)的補償方法以及給音頻設(shè)備下載濾波的音頻信號。本發(fā)明還提供耳內(nèi)設(shè)備，其根據(jù)聽覺測試方法步驟生成的頻率響應(yīng)被編程并且適于根據(jù)補償方法步驟補償頻率響應(yīng)。該設(shè)備可以是助聽器。


圖I示出在其上執(zhí)行本發(fā)明聽覺測試和補償方法的音頻系統(tǒng)主要組件的框圖；圖2示出聽覺測試和補償方法的主要步驟；圖3示出圖2步驟I和2的子步驟；圖4詳細示出圖3步驟I到3的子步驟；圖5詳細示出圖2步驟3和4的過程的子步驟；圖6詳細示出在α = I時輸入幀和輸出幀之間的關(guān)系；以及圖7詳細示出使用75%重疊的實時輸出緩沖方案。
具體實施例方式本發(fā)明公開了適用于個人的系統(tǒng)寬范圍聽覺測試方法。還公開了基于測試結(jié)果補償系統(tǒng)的音頻輸出的方法，從而加強或優(yōu)化傾聽者的聽覺體驗。術(shù)語“系統(tǒng)”用于表示包括端到端的聆聽鏈，其包含一個或多個音頻可再生設(shè)備，聲音變換器，例如耳機和揚聲器，以及傾聽者身體聽覺系統(tǒng)。本發(fā)明依據(jù)附圖中所示的實施例被描述。應(yīng)該知道盡管用系統(tǒng)包括單一的音頻設(shè)備的實施例描述本發(fā)明，但是它同樣可以很好應(yīng)用于包括多個音頻設(shè)備的系統(tǒng)。圖I示出在其上執(zhí)行本發(fā)明執(zhí)行的聽覺測試和補償方法的音頻系統(tǒng)主要組件的框圖。其包括音頻設(shè)備，音頻輸出裝置，例如耳機和/或揚聲器，以及傾聽者。為完成本發(fā)明，當執(zhí)行時，執(zhí)行聽覺測試和補償方法的測試和補償程序必須首先安裝在音頻系統(tǒng)上。安裝進程依賴于音頻設(shè)備類型以及待執(zhí)行的補償在音頻系統(tǒng)的什么組件上執(zhí)行，進一步細節(jié)在后面討論。給傾聽者提供遙控按鈕，然后指導(dǎo)傾聽者按下按鈕聆聽通過耳機或揚聲器發(fā)送的已知特征音頻刺激。然后可以開始聽覺測試。圖2示出本發(fā)明聽覺測試和補償方法的主要步驟。在步驟1，系列音頻刺激發(fā)送給音頻輸出裝置，傾聽者對音頻刺激的響應(yīng)被捕捉。在優(yōu)選的實施例中，刺激包括純聲音，線性調(diào)頻信號和帶限噪聲突發(fā)，但將理解可以根據(jù)補償計算期望的精度水平選擇刺激類型。在步驟2，捕捉的數(shù)據(jù)被處理以便生成整個系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。這在這里被稱作“系統(tǒng)打印”。在步驟3，系統(tǒng)打印被處理從而生成應(yīng)用于音頻系統(tǒng)的系統(tǒng)補償濾波器或輪廓。補償濾波器的目的是優(yōu)化聆聽者對從系統(tǒng)內(nèi)音頻設(shè)備發(fā)出的音頻的聽覺響應(yīng)。因此系統(tǒng)補償濾波器插入音頻處理鏈，使得系統(tǒng)的所有音頻內(nèi)容受到補償。將補償濾波器應(yīng)用到音頻的實際過程可采用很多方式執(zhí)行，比如在音頻設(shè)備內(nèi)，在耳機內(nèi)或通過音頻發(fā)送應(yīng)用(步驟4)。這將在后面被進一步詳細討論。因此應(yīng)理解該系統(tǒng)打印是傾聽者特有的且通過特定系統(tǒng)獲得的系統(tǒng)打印僅對該特定系統(tǒng)有效。圖3示出執(zhí)行圖2所示方法的步驟I和2的各種子步驟。這包括發(fā)送系列已知頻率和已知相對幅度的純聲音給傾聽者，并對傾聽者進行聽覺測試。在步驟1，以已知相對幅度在特定頻率點將生成的聲音輸出給傾聽者的一個耳朵。然后通過傾聽者按住遙控響應(yīng)按鈕捕捉傾聽者的響應(yīng)以便指示該聲音的聽覺感應(yīng)。這個聲音的幅度連續(xù)降低直到達到通過傾聽者放棄按下響應(yīng)按鈕指示對聲音沒有感覺的閾值。在步驟2，儲存這個輸出聲音的相對幅度值。在步驟3，多于下限20Hz和上限20KHz之間的許多單一頻 率重復(fù)步驟I和2。由于這些頻率大體上與人類聽覺能夠感應(yīng)的帶寬相關(guān)，所以選擇這些頻率以便適應(yīng)增強的高保真聆聽。在步驟4，對另一只耳朵重復(fù)步驟I到3。在步驟5，然后根據(jù)捕捉數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)打印。最后，在步驟6，確定生成的系統(tǒng)打印的精度。圖3的步驟I到3包括兩個子步驟，即多個預(yù)定義優(yōu)化頻率連續(xù)測試(步驟3a)，其后是帶限噪聲測試(步驟3b)，如圖4所示并在下面更詳細地描述。關(guān)于步驟3a，應(yīng)意識到測試人類聽覺頻譜中的大量頻率點實際上是不可行的，因為處理數(shù)據(jù)需要的時間太長。另外，傾聽者疲勞會破壞響應(yīng)。不使用任意間隔或倍頻間隔的測試點，而選擇這些頻率點的優(yōu)化子集使得剛好足以插值平滑頻率響應(yīng)。用于連續(xù)測試的特定頻率點從最接近IS0226標準中使用的那些頻率點的聽覺臨界頻帶的中心頻率獲得，其對正常的傾聽者代表統(tǒng)計的理想聽覺靈敏度閾值。對人類聽覺感知的前期研究已獲得人類聽覺系統(tǒng)的24個臨界頻帶，這是指特定的本地組在耳蝸基底膜上的敏感區(qū)。這是因為在任何給定的臨界頻帶，聲刺激存在最小可聽閾值變動(這種現(xiàn)象被稱為臨界頻帶遮蔽)是已被證明的事實。正因為如此，以下頻率成分及其幅值的閾值變動將是潛移默化的。利用這個信息，為每個頻率點提供真實的離散閾值，然后在補償過程中作為參考。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，基于效率目的考慮使用了這些頻帶中的一個子集。下面的表I用斜體字顯示選定的特定測試頻率點。
權(quán)利要求
1.一種用于包含耦合到音頻輸出裝置的音頻設(shè)備以及音頻設(shè)備傾聽者的音頻系統(tǒng)的聽覺測試方法，該方法包括步驟 通過所述音頻輸出裝置發(fā)送系列音頻刺激； 捕捉傾聽者對可聽刺激的響應(yīng)；以及 基于捕捉的數(shù)據(jù)生成所述音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該方法進一步包括步驟 a)生成預(yù)定義的頻率和幅度的聲音； b)重復(fù)減少生成聲音的幅度直到捕捉的響應(yīng)指示不能被傾聽者聽到的幅度值。
c)儲存相對幅度值作為傾聽者在該頻率的閾值幅度值。
d)對預(yù)定義的頻率范圍內(nèi)多個不同頻率重復(fù)步驟a)到c);以及 e)根據(jù)儲存的所述頻率的閾值幅度值生成音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括步驟 生成大于所述預(yù)定義頻率范圍的包括多個頻率的帶限噪聲突發(fā)； 根據(jù)捕捉響應(yīng)為所述帶限噪聲突發(fā)確定所述傾聽者的閾值頻率值；以及 基于儲存的所述閾值幅度值和所述帶限噪聲突發(fā)閾值頻率值生成音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述預(yù)定義閾值頻率范圍在20HZ和15Khz之間，所述帶限噪聲突發(fā)包括在15Khz和20Khz之間的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中的任一個所述的方法，其中從標準IS0226中使用的最接近臨界頻帶中心的測試頻率獲得頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中的任一個所述的方法，進一步包括步驟 生成包含所述頻率閾值幅度值的第一線性調(diào)頻信號； 根據(jù)所述捕捉響應(yīng)確定傾聽者是否聽見所述第一線性調(diào)頻信號； 生成包含小于所述頻率閾值幅度值的幅度值的第二線性調(diào)頻信號； 根據(jù)所述捕捉響應(yīng)確定傾聽者是否聽見所述第二線性調(diào)頻信號；以及如果所述第一線性調(diào)頻信號的所有頻率可以聽得見且所述第二線性調(diào)頻信號的所有頻率聽不見，表示所述音頻系統(tǒng)生成的頻率響應(yīng)是正確的。
7.—種與之前通過在一個或更多系統(tǒng)組件執(zhí)行的聽覺測試生成的頻率響應(yīng)相關(guān)的音頻系統(tǒng)的補償方法，執(zhí)行該系統(tǒng)包括耦合到音頻輸出裝置的一個音頻設(shè)備以及所述音頻設(shè)備的傾聽者；該方法包括 d)根據(jù)頻率響應(yīng)計算補償打??； e)根據(jù)關(guān)于與所述頻率響應(yīng)相關(guān)的頻率計算的補償打印得到濾波器； f)將所述濾波器應(yīng)用到所述音頻系統(tǒng)的音頻信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中計算所述補償打印的步驟包括 執(zhí)行將所述頻率響應(yīng)映射到理想系統(tǒng)響應(yīng)的濾波器變換；以及 標準化結(jié)果矢量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中得到所述濾波器的步驟進一步包括 映射與所述頻率響應(yīng)相關(guān)的頻率點到離散傅里葉箱；以及 關(guān)于傅里葉箱指數(shù)插值計算的所述補償打印值以便提供具有與每個音頻幀的傅里葉轉(zhuǎn)換長度相應(yīng)的長度的補償濾波器內(nèi)核。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將所述濾波器應(yīng)用到所述音頻信號的步驟包括 所述濾波器內(nèi)核乘以每個音頻幀的瞬態(tài)短期傅里葉幅度譜。
11.一種用于包含耦合到音頻輸出裝置的音頻設(shè)備以及音頻設(shè)備傾聽者的音頻系統(tǒng)的聽覺測試方法，其包括 根據(jù)權(quán)利要求I到6中的任一個所述的聽覺測試方法步驟生成所述音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)；以及 根據(jù)權(quán)利要求7到10中的任一個所述的補償方法步驟補償所述音頻系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。
12.—種音頻系統(tǒng)，其包括 音頻設(shè)備；以及 耦合到所述音頻設(shè)備的音頻輸出裝置；以及 捕捉傾聽者對通過所述音頻輸出裝置發(fā)送的系列音頻刺激的響應(yīng)的捕捉裝置；以及 適于執(zhí)行權(quán)利要求11的所述聽覺測試和補償方法的處理器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的音頻系統(tǒng)，其中所述處理器被提供在所述音頻設(shè)備或所述音頻輸出裝置內(nèi)。
14.一種系統(tǒng),其包括 音頻系統(tǒng)，其包括耦合到音頻輸出裝置的音頻設(shè)備； 用于儲存下載到所述音頻設(shè)備的音頻內(nèi)容的遠程源； 其中所述音頻設(shè)備適于執(zhí)行權(quán)利要求I到6中的任一個所述的聽覺測試方法以及將生成的頻率響應(yīng)上傳給所述遠程源；所述遠程源適于執(zhí)行權(quán)利要求7到10中的任一個所述的頻率響應(yīng)補償方法以及下載被濾波的音頻信號到所述音頻設(shè)備上。
15.一種耳內(nèi)設(shè)備，其根據(jù)權(quán)利要求I到6中的任一個所述的聽覺測試方法步驟生成的頻率響應(yīng)被編程并且和適于根據(jù)權(quán)利要求7到10中的任一個所述的補償方法步驟補償所述頻率響應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包含耦合到音頻輸出裝置的音頻設(shè)備以及音頻設(shè)備傾聽者的音頻系統(tǒng)的聽覺測試和補償方法。該方法步驟包括通過音頻輸出裝置發(fā)送系列音頻刺激；捕捉傾聽者對音頻刺激的響應(yīng)；根據(jù)頻率響應(yīng)計算補償打??；根據(jù)通過與頻率相關(guān)的頻率響應(yīng)計算的補償打印得到濾波器并將該濾波器應(yīng)用于音頻系統(tǒng)的音頻信號。
文檔編號H01R25/00GK102625671SQ201080049886
公開日2012年8月1日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者D·B·甘特爾, D·巴里, D·科茲洛夫, F·J·格拉漢姆, K·詹寧斯, M·C·甘特爾, S·里卡德 申請人:克萊通技術(shù)公司, 國家數(shù)據(jù)研究中心, 都柏林大學(xué)