CN1703933A - 助听器、训练装置、游戏装置和声音输出装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是作为将输入声音信号的至少一部分分成单一或多个频带信号而杂音化了的劣化杂音声音信号、由使用者听取的助听器，这样的助听器具有可有助于促进脑的活跃、对脑残疾人的治疗及训练的效果。另外，本发明的助听器，最大限度地利用脑的健全的部分来识别劣化杂音声音信号，在其他脑的健全部分填补劣化杂音声音信号，让听力残疾人理解被输入的声音的意思。
Description
技术领域
本发明涉及使用将声音信号的至少一部分的频带信号杂音化的劣化杂音声音的助听器、听力训练装置、游戏装置等，尤其涉及一种适用于脑残疾人、面向脑残疾恢复训练的指导者的装置等。
背景技术
以往，作为助听器，有适应听力残疾人还剩有的听力特性、对于声音输入实施频率特性补偿及动态范围的限制、改善可懂程度的装置。对于有脑残疾的人，用这样的助听器有时不能获得足够的可懂程度。
另外，在声音信号的识别研究中，已经知道即使不听原样的声音信号，用规定的方法将声音信号的成分杂音化，也能够充分识别话语。
根据这样的研究，将声音信号分成4个频率频带(0～600、600～1500、1500～2500、2500～4000Hz)，对各个声音信号进行半波整流，施以16Hz的低通滤波器，求出各频率带的振幅包络，制作成将把对应于各频率频带的频带噪声复合了的信号合成的信号。将这样的信号称为劣化杂音声音。据报道，让具有正常的听力的被试验者听劣化杂音声音时，可得到约80％的可懂程度。
然而，以往的助听器，对于脑有残疾的人及一部分听力残疾人不能得到充分的可懂程度的情形较多。这样就需要提供对这样的人也有效的、进而能够活跃脑活动的助听器。另外，需要提供训练脑有残疾的人和一部分听力残疾人的听力的训练装置。进而，需要健康的听力的人对有脑残疾的人所发出的语言进行识别的训练。
发明内容
本发明的助听器，是作为将输入声音信号的至少一部分分成单一或多个频带信号而杂音化了的劣化杂音声音信号，由使用者进行听取的助听器，这样的助听器可有助于促进脑的活跃，对脑残疾人的治疗及训练效果。另外，这样的助听器，是最大限度地利用脑的健全的部分来识别劣化杂音声音信号，在其他脑的健全的部分填补劣化杂音声音信号，让听力残疾人理解被输入的声音的意思。
另外，本发明的训练装置，是将声音信号的至少一部分分成单一或多个频带信号而杂音化了的劣化杂音声音信号提示给训练生，训练生回答识别的内容，使训练生学习正确与错误的训练装置，这样的训练装置，有促进脑的活动的活跃性的效果。这样的训练装置，对训练生的语言理解的训练和在指导者的立场上、对提高指导能力的训练有帮助。另外，上述助听器是，最大限度地利用脑的健全的部分来识别劣化杂音声音信号，在其他健全的脑的部分填补劣化杂音声音信号，让听力残疾人理解被输入的声音的意思。
另外，本发明的游戏装置，是将声音信号的至少一部分分成单一或多个频带信号而杂音化了的劣化杂音声音信号提示给游戏者，游戏者回答识别的内容，竞赛正确与错误率或正确与错误数的游戏装置，这样的游戏装置，有促进脑的活动的活跃性的效果。这样的游戏装置，对训练生的语言理解的训练和在指导者的立场上、对提高指导能力的训练有帮助。另外，与训练不同，这样的游戏装置，作为从劣化杂音声音推测话语或文章的游戏，也能够成为健康者的游戏装置。
进而，本发明的声音输出装置，从声源信号中，通过具有多个带通滤波器的第1带通滤波部提取规定的频带信号，并通过具有包络线提取器的包络线提取部提取各频带信号的包络线，将杂音源信号施加于具有多个带通滤波器的第2带通滤波部上，提取对应上述规定的频带的杂音信号，在乘法运算部对第1带通滤波部和第2带通滤波部的输出进行乘法运算，在加法运算部对乘法运算部的输出进行累加计算，制作将声源信号的成分杂音化的劣化杂音声音信号。有关本声音输出装置，如果能够选择或变更带通滤波器的数量及频带的频率边界，则构成为可以进行使用于种种目的的声音输出装置。另外，如果根据自动语言识别的结果来选择或变更适用于该语言的带通滤波器的数量及频带的频率边界，则可用于多个国籍的人们，也能够用于外国语的训练。
上述本发明的助听器、训练装置、游戏装置，由于可以作为计算机程序等步骤执行，所以可作为记录使计算机发挥作用的程序的程序记录媒体和使计算机发挥作用的程序。
附图说明
图1是本发明的一实施例的助听器的方块图。
图2是本发明的一实施例的训练装置的方块图。
图3是本发明的一实施例的训练装置和游戏装置的方块图。
图4是表示本发明的一实施例的助听器的动作的流程图。
图5是表示本发明的一实施例的训练装置、游戏装置的动作的流程图。
图6是本发明的一实施例的助听器的方块图。
图7是本发明的一实施例的训练装置的方块图。
具体实施方式
以下，对助听器等的实施例、参照附图进行说明。另外，由于在实施例中赋予了相同符号的构成要素进行同样的动作，所以有省略再次说明的情况。
(实施例1)
图1是本发明的助听器的方块图。在图1中，从麦克风出来的输入声音信号，经过输入端子7施加于带通滤波部1中。带通滤波部1具有提取规定频带的信号的多个带通滤波器1a、1b、1c、1d。各带通滤波器1a、1b、1c、1d的输出信号分别施加于包络线提取部2的包络线提取器2a、2b、2c、2d上，提取各频带信号的包络线。杂音源5输出的杂音信号被施加于具有多个带通滤波器4a、4b、4c、4d的带通滤波部4上，并分波成具有与带通滤波部1同样的频率频带的杂音信号。包络线提取器2a、2b、2c、2d和带通滤波器4a、4b、4c、4d的输出，在具有乘法运算器3a、3b、3c、3d的乘法运算部3，按对应的频带作乘法运算，乘法运算的结果，在加法运算部6作累加运算，在输出端子8构成为输出信号。
对这样制作的劣化杂音声音，用耳机听时，对于一部分听力残疾人(例如，具有脑残疾等的听力残疾人)，由于比以往的助听器有时可改善可懂程度，所以能够作为助听器使用。具体地说，对于脑残疾人，利用健全的脑的地方识别劣化杂音声音，将该能够识别的声音信息的一部分用脑(一般与上述健全的脑的地方不同)填补而能够理解输入的声音。即，通过上述的助听器，可最大限地有效地利用健全康的脑的部分，能够唤醒听力。
进而，这样的劣化杂音声音，还可有助于使脑残疾人的脑活动的活跃，不仅有补偿听力的功能，而且也具有能够有助于有残疾的脑的恢复训练及治疗的效果。另外，对于脑没有残疾、而于从外耳、中耳的传声系统、及内耳的感音系统到中枢的途中有残疾的听力残疾人，通过劣化杂音声音，能够增强弥补脑途中的残疾的作用，能够改善可懂程度。
下面，对助听器的变形进行说明。例如，对于听力残疾人，在某频率频带的灵敏度下降等的时候，只要将补偿对于该频率的灵敏度下降的特性的频率特性设为使其具有各带通滤波器的频率特性即可。另外，在对听到的音量区域出现限制、在小音量时不能听到、在大音量时失真而不能识别的情况下，只要把乘法运算部3的各乘法运算器3a、3b、3c、3d设为使其具有适当地修正动态范围的非线性乘法运算特性即可。
在图1中，虽然将4个频率频带的全部声音信号置换成频带杂音信号，但一部分的频率频带的声音信号不施加于乘法运算部3中，而直接施加于加法运算器6上，也可以剩下声音信号成分。对于剩下声音信号成分的频率频带，也可以对应于听力残疾的频率特性及动态范围的劣化分别进行补正。
以上，根据本实施例，可提供将输入声音信号的至少一部分分成单一或多个频带信号而作为杂音化的劣化杂音声音信号、由利用者听取的助听器，通过该助听器可促进脑的活跃，对脑残疾人的治疗及训练具有效果。
(实施例2)
图2是使用本发明的劣化杂音声音的训练装置的方块图。在图2中，带通滤波部1、包络线提取部2、乘法运算部3、带通滤波部4、杂音源5、加法运算部6是与图1同样的构成。在声源信号部10中，记忆有种种话语或文章的声音信号。声源选择控制部11，对声源信号部10施加控制信号，选择指定规定的话语或文章的声音信号。声源信号部10将被指定的话语或文章的声音信号输出到带通滤波部1中。从输出端子8可以得到该话语或文章的劣化杂音声音信号。让训练生听这样的信号。指导者对声源选择控制部11按照训练程序进行操作，依次，使其听话语或文章，训练生听劣化杂音声音，将识别的话语或文章对指导者以口头回答，指导者判定正确错误并将该结果通知训练生，进入下一个步骤。训练生通过得知正确错误进行学习。指导者根据正确错误的状况，接着选择给予的话语或文章。
对于带通滤波部1、4的各带通滤波器的频率频带， 将0～600Hz、600～1500Hz、1500～2500Hz、2500～4000Hz作为标准。频带选择部12能够切换带通滤波部1、4的上述各频率频带。例如，对频率频带的数量能够从1、2、3、4中选择。这是因为通过母音、子音、破擦音等根据话语有时不需要4个频率频带。例如，通过把带通滤波部1c、1d、4c、4d的输出设为0，能够把频率频带的数量设为2。另外，对于全部或任意的一部分的带通滤波器，能够将其频率频带之间的边界频率切换选择成与600Hz、1500Hz、2500Hz、4000Hz不同的频率。600Hz、1500Hz、2500Hz、4000Hz，是与通过第1共振峰(formant)和第2共振峰来分离声音的母音、即在日语中的/a/、/i/、/u/、/e/、/o/的、频率边界的标准的频率接近的值。但是，该频率边界有因人而稍不同的情况。对应于这样的个人差，由于通过调整变更频率频带的边界可以有助于提高训练效果，所以为此能够进行切换选择。另外，在外国语中，由于母音的体系有与日语的情况不同的时候，所以也可以对应于外国语来切换带通滤波器的数量和边界频率。
在对应外国语的时候，设置有话语自动识别部，训练生和指导者最初自动识别输入到麦克风中的话语或文章，话语自动识别部将国名数据给予频带选择部12，频带选择部12也可以将对应于该国的话语的带通滤波器数和频率频带边界设定在带通滤波部1和4上。
另外，由上述带通滤波器数和频率频带边界的选择和切换、语言自动识别的结果带来的带通滤波器数和频率频带边界的选择和切换，也能够适用于在实施例1中说明的助听器。
以上，根据本实施例，通过上述的训练装置具有促进脑的活动的活跃的效果。对训练生的语言理解的训练和在指导者的立场上提高指导能力的训练会很有用。
(实施例3)
图3是使用本发明的劣化杂音声音的训练装置的方块图。在说明本方块图的时候，对与图2不同的部分进行说明。加法运算部6输出的劣化杂音声音，通过头戴式受话器13对训练生提示。声源选择控制部11，除声源信号选择功能以外，还具有显示信号发生控制功能，将对训练生的指示和劣化杂音声音的话语或文章的回答用文字显示在显示装置14的画面上。回答输入部15是输入识别的话语或文章的键盘。从回答输入部15出来的信息信号，传输到声源选择控制部11，声源选择控制部11分析回答内容，根据回答结果，接着选择提示的话语或文章。
在声源选择控制部11中装入训练程序。例如，以10个基本的话语或文章为1组，依次一个一个地提示，训练生听该劣化杂音声音，向回答输入装置15以假名文字输入识别的回答。声源选择控制部11对正确错误进行计数，将正确回答显示在显示装置14上，同时，再次提示劣化杂音声音。如果10个提示和回答结束则显示正解率。最后，再次提示10个课题、进行确认。如果这样，训练生即使没有指导者也能够自习。声源选择控制部11根据正解率接着开始适当难易度的课题程序。
在提示劣化杂音声音的时候，也可以将该声音通过文字显示在显示装置上。例如，将正解和接近它的一部分错误的、容易听错的文章用多个显示，训练生也可以将认为正确的号码输入到回答输入部15中。
也可以将在实施例2中说明的带通滤波部1、4内的带通滤波器的选择和频带频率的选择、切换、和话语自动识别部所作的选择、切换适用本
实施例。
以上，根据本实施例，通过上述的训练装置，训练生能够自发地进行训练。
(实施例4)
上述图3的构成的学习步骤，也是一种游戏。以上述构成为基础，能够实现游戏装置。最初，显示游戏的标题及难易度选择画面，游戏者从回答输入部15选择难易度，声源选择控制部11选择提示被选择的难易度的话语或文章的劣化杂音声音。将正确回答率的记录和正确回答数等在游戏中也显示在显示装置14上。如果得到高得分，则在显示部以表彰出现有趣的画面，让戏者高兴。能够在一定的时间内进行几个问答，来竞争出来几个问的正解。在这样游戏的时候，可以面向残疾人、也能够为面向正常人的游戏装置。根据对象不同，提示内容、提示速度、提示画面能够为适合的内容。
游戏者也可以操作频带选择部12进行对游戏的难易度的选择。例如，从1～4个里选择带通滤波器的数量。由于4个比1个更加容易正确地判别原来的话语或文章，所以游戏者能够选择游戏的难易度水平。
(实施例5)
以下，对助听方法的实施例进行说明。图4是实施本发明的助听器的功能的方法的流程图的一例。
在声音输入步骤(S10)中，对从助听器的麦克风得到的输入声音信号进行AD变换，在频带滤波步骤(S12)中进行送出声音数据的准备。该步骤在以后恒定地进行。接着，在频带选择步骤(S11)中，根据需要，进行以后的频带滤波步骤(S12)和(S14)所进行的频带滤波的频带频率的数量和频带频率的边界频率的变更和设定。该步骤中，在使用者操作的时候实行。如果没有操作则越过步骤。接着，在频带滤波步骤(S12)中，基于所设定的频带滤波的频带频率的数量和频带频率的边界频率，对声音数据滤波。被滤波的声音数据在包络提取步骤(S13)中，提取该包络成分数据。接着，在频带滤波步骤(S14)中，对白噪音的杂音信号，根据上述设定的频带滤波的频带频率的数量和频带频率的边界频率来进行滤波，生成频带杂音信号数据。包络成分数据和频带杂音信号数据在下面的乘法运算步骤(S15)中进行乘法运算，在乘法运算结果有多个频带成分的时候，在加法运算步骤(S16)中进行累加计算。累加的声音数据是劣化杂音声音信号数据。对此，在信号提示步骤(S17)中进行DA变换，作为模拟声音信号从耳机提示使用者，让他听取。
(S10)～(S17)的各步骤，可以如图4依次进行，也可以分别并列地进行。这些步骤，能够以数字信号处理器(DSP)的程序的形式来实现。
另外，从(S11)到(S16)的步骤，构成劣化杂音声音制作步骤(S100)。
在频带选择步骤(S11)中，具有日语、英语、德语、汉语等语言自动识别步骤，也可以选择适应识别的语言的频率频带的数量和频率频带之间的边界频率。语言自动识别的技术由于是公知的技术，所以在这里省略详细的说明。
(实施例6)
以下，对训练方法的实施例进行说明。图5是实现本发明的训练装置的功能的步骤的流程的一例。
在开始了训练程序时，在声源选择步骤(S20)中，从声源信号数据选择应该提示的规定的话语或文章的数据，送给劣化杂音声音制作步骤(S100)。在劣化杂音声音制作步骤(S100)，制作劣化杂音声音数据。制作的劣化杂音声音数据，在劣化杂音声音提示步骤(S21)中，变换成模拟的声音信号，通过头戴式受话器，让训练生听取。在回答步骤(S22)中，训练生将识别理解了所听取的劣化杂音声音的话语或文章输入到回答输入部15中。评价装置对所输入的回答数据在回答评价步骤(S23)中，评价判定是否是正确回答，在正解提示步骤(S24)中，在显示装置上显示正确错误的结果和正确的话语或文章。以上结束对一个提问的训练。如果依次反复重复该步骤，就能够实行由一系列的提问构成的一组的训练程序菜单。
(实施例7)
以下，对游戏方法的实施例进行说明。在图5的训练装置步骤的正确解答提示步骤(S24)中，如果显示正解率和正确回答得分等，则成为游戏方法的步骤。
(实施例8)
在图1的助听器中，从麦克风给出的输入信号，经过输入端子7施加于带通滤波器1，但有时在输入信号中与声音成分一起包含有周围杂音成分。在这种情况下，也可以为图6那样的构成。在图6中，施加于输入端子7的从麦克风给出的输入信号，经过声音信号提取部9施加于带通滤波部1上。声音信号提取部9具有从包含周围杂音等输入信号中提取声音信号的功能。为此，例如用频谱减法那样的方法，成为抑制包含在输入信号中的声音信号以外的杂音成分的构成。
(实施例9)
在图2的训练装置或图3的训练装置以及游戏装置中，在声源信号部10的信号包含声音成分以外的周围杂音的时候，也可以经过在图6中说明的声音信号提取部9施加于带通滤波部1上。另外，2个人中的1个人从麦克风输入话语或文章，另一个人听该劣化杂音声音，在说中原来的话语或文章那样的训练装置或游戏装置中，由于会混入周围的杂音，所以设置声音提取部9是理想的。
(实施例10)
图7是在图3的训练装置、或者游戏装置的声源信号部10中予先记忆将声音信号变换成劣化杂音声音的信号，使该输出信号通过头戴式受话器13让训练生听的构成图。从而，即使没有图3的带通滤波部1、4、包络提取部2、乘法运算部3、杂音源5、加法运算部6、频带选择部12也可以。在图2的训练装置中，能够取同样的构成。
另外，在上述所有的实施例中，带通滤波部1、2的带通滤波器的数量作为典型例为4个，但该数量不限定于4个，可以是4个以下，也可以是4个以上，可以按根据当时需要的频带数来实施。
另外，记录本发明的助听方法步骤、训练方法步骤、游戏方法步骤的程序的记录媒体，称为记录程序的ROM、RAM、软盘、CD-ROM、DVD、存储卡、硬盘等的记录媒体。另外，是也包含电话线路、传输路等的通信媒体的概念。
(产业上的可利用性)
本发明涉及的是使用将声音信号的至少一部分的频带信号杂音化的劣化杂音声音的助听器、听力训练装置、游戏装置等。特别涉及适用于面向脑残疾人、脑残疾恢复训练指导者的装置等。
Claims (21)
1.一种助听器，其特征在于：将输入声音信号的至少一部分分成频带信号，并将其杂音化而构成劣化杂音声音信号进行输出。
2.一种助听器，其特征在于：将输入声音信号的至少一部分分成多个频带信号，并分别将其杂音化而构成劣化杂音声音信号进行输出。
3.按照权利要求1或2所述的助听器，其特征在于：从声源信号中，通过具有多个带通滤波器的第1带通滤波部提取规定的频带信号，并通过具有包络线提取器的包络线提取部提取各频带信号的包络线，将杂音源信号施加于具有多个带通滤波器的第2带通滤波部上，提取对应上述规定的频带的杂音信号，在乘法运算部对第1带通滤波部和第2带通滤波部的输出进行乘法运算，在加法运算部对乘法运算部的输出进行累加计算，制作将声源信号的成分杂音化的劣化杂音声音信号。
4.按照权利要求1～3中任意一项所述的助听器，其特征在于：对分开频带信号的带通滤波器的数量、频率频带边界的频率中的至少一方，至少能够根据语言变更。
5.按照权利要求1～3中任意一项所述的助听器，其特征在于：对分开频带信号的带通滤波器的数量、频率频带边界的频率中的至少一方，能够根据语言自动识别的结果进行变更。
6.一种训练装置，其特征在于：将声音信号的至少一部分分成频带信号，并输出将其杂音化了的劣化杂音声音信号，接受训练生的回答，并输出该回答的正确与错误。
7.一种训练装置，其特征在于：将声音信号的至少一部分分成多个频带信号，并输出分别将其杂音化了的劣化杂音声音信号，接受训练生的回答，并输出该回答的正确与错误。
8.按照权利要求6或7所述的训练装置，其特征在于：通过具有多个带通滤波器的第1带通滤波器部从声源信号中提取规定的频带的信号，通过具有包络线提取器的包络线提取部提取各频带信号的包络线，将杂音源信号施加于具有多个带通滤波器的第2带通滤波部上，提取对应上述规定的频带的杂音信号，对第1带通滤波部和第2带通滤波部的输出、在乘法运算部进行乘法运算，对乘法运算部的输出、在加法运算部进行累加计算，制作将声源信号的成分杂音化的劣化杂音声音信号。
9.按照权利要求6～8中任意一项所述的训练装置，其特征在于：对分开频带信号的带通滤波器的数量、频率频带边界的频率中的至少一方，至少能够根据语言进行变更。
10.按照权利要求6～8中任意一项所述的训练装置，其特征在于：对分开频带信号的带通滤波器的数量、频率频带边界的频率中的至少一方，能够根据语言自动识别的结果进行变更。
11.一种游戏装置，其特征在于：将声音信号的至少一部分分成频带信号，并输出将其杂音化了的劣化杂音声音信号，接受游戏者的回答，输出该回答的正确与错误。
12.一种游戏装置，其特征在于：将声音信号的至少一部分分成多个频带信号，并输出分别将其杂音化了的劣化杂音声音信号，接受游戏者的回答，输出该回答的正确与错误。
13.按照权利要求11或12所述的游戏装置，其特征在于：从声源信号中，通过具有多个带通滤波器的第1带通滤波部提取规定的频带信号，并通过具有包络线提取器的包络线提取部提取各频带信号的包络线，将杂音源信号施加于具有多个带通滤波器的第2带通滤波部上，提取对应上述规定的频带的杂音信号，在乘法运算部对第1带通滤波部和第2带通滤波部的输出进行乘法运算，在加法运算部对乘法运算部的输出进行累加计算，制作将声源信号的成分杂音化的劣化杂音声音信号。
14.按照权利要求11～13中任意一项所述的游戏装置，其特征在于：对分开频带信号的带通滤波器的数量、频率频带边界的频率中的至少一方，至少能够根据语言变更。
15.按照权利要求11～13中任意一项所述的游戏装置，其特征在于：对分开频带信号的带通滤波器的数量、频率频带边界的频率中的至少一方，能够根据语言自动识别的结果进行变更。
16.一种声音输出装置，其特征在于：从声源信号中，通过具有多个带通滤波器的第1带通滤波部提取规定的频带信号，并通过具有包络线提取器的包络线提取部提取各频带信号的包络线，将杂音源信号施加于具有多个带通滤波器的第2带通滤波部上，提取对应上述规定的频带的杂音信号，在乘法运算部对第1带通滤波部和第2带通滤波部的输出进行乘法运算，在加法运算部对乘法运算部的输出进行累加计算，制作将声源信号的成分杂音化的劣化杂音声音信号；对分开频带信号的带通滤波器的数量、频率频带边界的频率中的至少一方，至少能够根据语言变更。
17.按照权利要求16所述的声音输出装置，其特征在于：对分开频带信号的带通滤波器的数量、频率频带边界的频率中的至少一方，能够根据语言自动识别的结果进行变更。
18.按照权利要求1～5中任意一项所述的助听器，其特征在于：具有从输入信号中仅提取声音成分的声音信号提取器，上述输入声音信号的至少一部分，是上述声音信号提取器提取的声音成分的信号。
19.按照权利要求6～10中任意一项所述的训练装置，其特征在于：具有从信号中仅提取声音成分的声音信号提取器，上述声音信号的至少一部分，是上述声音信号提取器提取的声音成分的信号。
20.按照权利要求11～15中任意一项所述的游戏装置，其特征在于：具有从信号中仅提取声音成分的声音信号提取器，上述声音信号的至少一部分，是上述声音信号提取器提取的声音成分的信号。
21.按照权利要求16～17中任意一项所述的声音输出装置，其特征在于：具有从信号中仅提取声音成分的声音信号提取器，上述第1带通滤波部提取的原来的声源信号，是上述声音信号提取器提取的声音成分的信号。
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