ES2336331T3 - Mejora del sonido para oyentes que tienen un deficit auditivo. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para mejorar el sonido escuchado por un oyente que tiene un déficit auditivo, comprendiendo el procedimiento monitorizar el sonido en un entorno en el que se encuentra ubicado el oyente; y manipular la frecuencia de los componentes de alta frecuencia del sonido en un intervalo de alta frecuencia, con poca distorsión, si es que la hay, a los componentes del sonido en el intervalo de frecuencias vocales, para mejorar las referencias espectrales para ayudar al oyente en la externalización y la espacialización del sonido, siendo manipulada la frecuencia de los componentes de alta frecuencia mediante una técnica seleccionada del grupo constituido por la compresión de componentes en un intervalo de frecuencia, el desplazamiento de componentes de alta frecuencia a frecuencias más bajas y combinaciones de lo anterior.
Description
Mejora del sonido para oyentes que tienen un
déficit auditivo.
La presente invención versa acerca de una mejora
del sonido para oyentes que tienen un déficit auditivo. Más en
particular, la invención versa acerca de un procedimiento para la
mejora del sonido, y un equipo para la misma, escuchado por oyentes
que tienen un déficit auditivo.
Un oyente que utiliza un audífono convencional,
como el mostrado en el documento US 5077800, demuestra una
reducción sustancial en su externalización del sonido y de las
capacidades de espacialización del sonido y esto, a su vez, reduce
significativamente la capacidad del oyente a analizar sonidos de
interés de sonidos interferentes de fondo. Por otra parte, un
oyente que no tiene un déficit auditivo depende de la audición
espacial para separar sonidos interferentes en base a las distintas
ubicaciones espaciales entre las fuentes de los sonidos y el
oyente. La espacialización del sonido también asiste a los oyentes a
centrar su atención en los sonidos de interés.
La audición espacial del ser humano depende de
la integración de información acústica de ambos oídos. Esta
información acústica consiste en la diferencia biaural en la
intensidad y el tiempo de llegada del sonido entre los dos oídos y
también de las referencias espectrales monoaurales que resultan de
la filtración acústica que depende de la ubicación del sonido por
el oído externo. La percepción de los sonidos externalizados (es
decir, sonidos que son escuchados como si provinieran de fuera de la
cabeza) depende principalmente de las referencias espectrales
monoaurales proporcionadas por la filtración acústica del oído
externo. Los sonidos sin estas referencias espectrales, pero con
una referencia constante de diferencia de tiempo interaural y una
referencia interaural de diferencia de la intensidad, son percibidos
como lateralizados y como si provinieran de dentro de la
cabeza.
Un oyente que tiene un déficit auditivo
normalmente sufre una mayor pérdida auditiva a mayores frecuencias.
Sin embargo, debido a la forma y el tamaño del oído externo, el
intervalo de frecuencia en el que las referencias espectrales
monoaurales desempeñan un papel importante para la agudeza espacial
es generalmente desde aproximadamente 5 kHz hasta 20 kHz, que se
encuentra en el intervalo superior de frecuencias auditivas. Como
resultado, la espacialización auditiva se ve deteriorada
significativamente para el oyente que tiene un déficit auditivo,
que lleva en última instancia a la incapacidad para separar la
información del ruido de fondo. Además, son las frecuencias
superiores a aproximadamente 8 kHz las que son requeridas para una
espacialización precisa de los estímulos del habla.
Se han propuesto diversos procedimientos para
mejorar la audición espacial de los oyentes que utilizan audífonos.
Uno de estos procedimientos para mejorar la audición espacial de los
oyentes que utilizan audífonos implica el uso de audífonos
miniatura completamente insertados en el conducto auditivo (CIC)
para evitar la interferencia con la filtración acústica del oído
externo. La electrónica para los audífonos CIC está contenida dentro
de un pequeño molde que está contenido completamente dentro del
conducto auditivo.
Otro procedimiento para mejorar la audición
espacial de los oyentes que utilizan audífonos implica el uso de
moldes abiertos o no ocluidos de oído que no distorsionan las
referencias interaurales de diferencia de tiempo de baja
frecuencia.
Aún otro procedimiento para mejorar la audición
espacial de oyentes que utilizan audífonos implica el ajuste de las
ganancias de señal de los audífonos izquierdo y derecho en base a
pruebas empíricas de localización en un intento para preservar las
referencias interaurales de diferencia de intensidad.
Una desventaja de todos estos procedimientos es
que no utilizan un procesado de señales para mejorar y proporcionar
referencias espectrales monoaurales de frecuencia elevada que varía
de forma constante con la ubicación del sonido en el espacio.
Otra desventaja de todos estos procedimientos es
que no hacen que las referencias espectrales de frecuencia muy
elevada (superior a aproximadamente 8 kHz) sean más audibles.
A continuación se definen las expresiones
relacionadas con la presente invención:
La expresión "intervalo de frecuencias
vocales" es la gama de frecuencia (aproximadamente, pero no
exactamente, entre 200 Hz y 4 kHz) que es el más importante
empíricamente para la percepción del habla de un oyente. Puede
variar ligeramente de oyente a oyente y puede ser determinado de
forma empírica y/o analítica.
La expresión "intervalo de alta frecuencia"
hace referencia a la gama de frecuencia superior al intervalo de
frecuencias vocales.
La expresión "componente de alta
frecuencia" hace referencia a un componente de frecuencia de un
sonido que se da en el intervalo de alta frecuencia.
Conforme a un primer aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento para mejorar el sonido escuchado por
un oyente que tiene un déficit auditivo, comprendiendo el
procedimiento
monitorizar el sonido en un entorno en el que se
encuentra el oyente; y
manipular la frecuencia de los componentes de
alta frecuencia del sonido en un intervalo de alta frecuencia, con
poca distorsión, si es que hay, de los componentes del sonido en un
intervalo de frecuencias vocales, para mejorar las referencias
espectrales para ayudar al oyente en la externalización y en la
espacialización del sonido, siendo manipulada la frecuencia de los
componentes de alta frecuencia por medio de una técnica
seleccionada del grupo constituido por la compresión de los
componentes en un intervalo de frecuencias, desplazar los
componentes de alta frecuencia a frecuencias más bajas y
combinaciones de lo anterior.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento puede incluir
dividir el sonido en un número de segmentos en
el tiempo;
determinar si hay componentes de alta frecuencia
o no del sonido en cada uno de los segmentos; y
manipular la frecuencia de los componentes de
alta frecuencia únicamente para los segmentos en los que hay una
incidencia de energía de frecuencia elevada por encima de un umbral
predeterminado en el intervalo de alta frecuencia.
\vskip1.000000\baselineskip
En cambio, el procedimiento puede incluir
dividir el sonido en un número de segmentos en
el tiempo;
determinar si el sonido en cada segmento tiene
una estructura armónica o no en el intervalo de alta
frecuencia;
y
y
manipular la frecuencia de los componentes de
alta frecuencia únicamente para los segmentos en los que hay poca
estructura armónica, si es que hay algo, en el intervalo de alta
frecuencia.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento puede ser implementado en al
menos un audífono del oyente, incluyendo además el procedimiento la
configuración del audífono para preservar la filtración acústica de
un oído externo del oyente.
Además, el procedimiento puede incluir
determinar un intervalo de audición para el oyente y personalizar la
manipulación de los componentes de alta frecuencia al intervalo de
audición del oyente.
En una realización, el procedimiento puede
incluir la manipulación de los componentes de alta frecuencia al
transformar en primer lugar una señal de sonido al dominio
frecuencial y, a partir de entonces, modificar la representación de
dominio frecuencial utilizando una técnica de transformación y de
distorsión.
En otra realización de la invención, el
procedimiento puede incluir la manipulación de los componentes de
alta frecuencia en el dominio temporal utilizando al menos una de
entre una batería de filtros de dominio temporal y una técnica de
muestreo repetido para desplazar y/o comprimir los componentes de
alta frecuencia a frecuencias más
bajas.
bajas.
En el caso de ambas realizaciones, la técnica de
transformación puede incluir sustituir los componentes de
frecuencia en un intervalo desde f_{1} hasta f_{2}
con componentes de frecuencia en un segundo intervalo más bajo de
f_{3} a f_{4} conforme a una transformación:
El procedimiento puede incluir, cuando se
efectúa la manipulación de los componentes de alta frecuencia,
preservar al menos parcialmente una relación armónica entre los
componentes.
Además, el procedimiento puede incluir la
manipulación de los componentes de alta frecuencia utilizando una
técnica de compresión logarítmica.
\newpage
El procedimiento puede incluir dividir la señal
de sonido en un número de componentes de frecuencia discreta y
obtener componentes de frecuencia f_{i} por encima del
intervalo de frecuencias vocales para una señal de salida conforme
a una transformación:
en la que n es un número
entero positivo y c es un número entero
constante.
En cambio, el procedimiento puede incluir
dividir la señal de sonido en un número de componentes de frecuencia
discreta y obtener componentes de frecuencia f_{i} por
encima del intervalo de frecuencias vocales para una señal de
salida conforme a una transformación:
en la que n es un número
entero positivo y se ajusta c_{i} para cada i para
seleccionar ese componente de frecuencia con una energía máxima
entre los componentes de frecuencia f_{n*i} a
f_{(n+1)*i-1}.
En aún otra realización el procedimiento puede
incluir llevar a cabo una traslación de frecuencias de la señal del
sonido utilizando una transformada de Laguerre.
Preferentemente, el procedimiento incluye
manipular adicionalmente la frecuencia de los componentes de alta
frecuencia mediante la amplificación de la señal. Además, el
procedimiento puede incluir la aplicación de la amplificación de la
señal de forma que se mantenga una ganancia relativa constante de
señal en la frecuencia para los componentes de alta frecuencia.
El procedimiento puede ser implementado
utilizando un audífono en cada oído del oyente, incluyendo el
procedimiento la aplicación de la amplificación de la señal, de
forma que se mantenga una ganancia relativa constante entre los dos
oídos para el intervalo de alta frecuencia de cada oído.
El procedimiento puede incluir cambiar la
amplitud relativa de cada componente de frecuencia del sonido
independientemente antes y/o después de la manipulación de los
componentes de alta frecuencia.
Además, el procedimiento puede incluir permitir
al oyente a interrumpir la manipulación de los componentes de alta
frecuencia.
En un desarrollo de la invención, el
procedimiento puede incluir
recibir señales auxiliares de audio para ser
interpretadas como audio virtual; e
incorporar las señales auxiliares de audio para
producir una señal de audio de salida que incluya un componente
virtual de audio.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento puede incluir procesar las
señales auxiliares de audio utilizando técnicas de espacio virtual
de audio para crear un efecto para el oyente de que el sonido se
origina en ubicaciones específicas en un espacio personal auditivo
en torno a la cabeza del oyente. Las técnicas de espacio virtual de
audio son descritas con mayor detalle en el documento
PCT/AU01/00038 presentado el 16 de enero de 2001 y titulado "The
generation of customised three dimensional sound effects for
individuals".
Conforme a un segundo aspecto de la invención,
se proporciona un equipo para mejorar el sonido escuchado por un
oyente que tiene un déficit auditivo, comprendiendo el equipo al
menos un dispositivo de audífono que comprende:
un alojamiento para estar asociado con un oído
del oyente;
un sensor asociado con el alojamiento para
detectar el sonido;
un medio de suministro contenido en el
alojamiento para suministrar sonido procesado a un sistema auditivo
del oyente;
una disposición de procesamiento de señales
principales contenida dentro del alojamiento, estando configurada
la disposición de procesamiento de señales principales para llevar a
cabo un procesamiento convencional de la señal del audífono; y
una disposición de procesamiento de señales
auxiliares en comunicación con la disposición de procesamiento de
señales principales, estando configurada la disposición de
procesamiento de señales auxiliares para manipular la frecuencia de
los componentes de alta frecuencia con poca distorsión, si es que la
hay, de los componentes del sonido en un intervalo de frecuencias
vocales para mejorar las referencias espectrales para ayudar al
oyente en la externalización y la espacialización del sonido,
manipulando la disposición de procesamiento de las señales
auxiliares los componentes de alta frecuencia al menos al comprimir
los componentes de alta frecuencia en un intervalo de frecuencia y
al desplazar los componentes de alta frecuencia hasta frecuencias
inferiores.
\vskip1.000000\baselineskip
El equipo puede incluir una interfaz manipulable
por el oyente para permitir al oyente desactive la disposición de
procesamiento de las señales auxiliares.
El equipo puede incluir un discriminador en
comunicación con la disposición de procesamiento de señales
auxiliares, discriminando el discriminador entre las frecuencias de
los componentes de los sonidos y siendo manipulable para activar la
disposición de procesamiento de señales auxiliares únicamente para
ventanas temporales en las que hay una incidencia de energía de
frecuencia elevada por encima de un umbral predeterminado en el
intervalo de alta frecuencia.
El alojamiento puede estar configurado para
perturbar mínimamente la filtración acústica de un oído externo del
oyente.
Al menos una entre la disposición de
procesamiento de señales principales y la disposición de
procesamiento de señales auxiliares puede ser manipulable
adicionalmente para manipular los componentes de alta frecuencia
mediante la amplificación de la señal.
La disposición de procesamiento de señales
auxiliares puede estar interpuesta entre la disposición de
procesamiento de señales principales y el sensor.
El equipo puede incluir dos dispositivos de
audífono, uno para cada oído del oyente. Las disposiciones de
procesamiento de señales de cada uno de los dispositivos de audífono
pueden ser manipulables para amplificar los componentes de sonido
de alta frecuencia, de forma que mantenga una ganancia constante de
la señal entre los dos oídos del oyente para cada intervalo de alta
frecuencia.
En un desarrollo de la invención, el equipo
puede incluir un receptor de comunicaciones en comunicación con la
disposición de procesamiento de señales principales, incluyendo un
componente de audio virtual el receptor que recibe las señales
auxiliares de audio que han de ser convertidas en audio virtual para
producir una señal de audio de salida. Entonces, la disposición de
procesamiento principal puede ser manipulable para procesar las
señales auxiliares de audio utilizando técnicas de espacio virtual
de audio para crear un efecto para el oyente de que el sonido se
origina en ubicaciones específicas en un espacio personal auditivo
en torno a la cabeza del oyente.
Se describe ahora la invención a modo de ejemplo
haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de
bloques del equipo, conforme a una realización de la invención,
para mejorar el sonido escuchado por un oyente que tiene un déficit
auditivo;
la Figura 2 muestra un diagrama de flujo de una
primera realización de pasos de procesamiento de señales de un
procesador de señales auxiliares del equipo;
la Figura 3 muestra una realización de una tabla
de transposición de frecuencias para su uso en el procesador
auxiliar de señales;
la Figura 4 muestra un diagrama de flujo de una
segunda realización de pasos de procesamiento de señales de un
procesador de señales auxiliares del equipo;
la Figura 5 muestra otra realización de una
tabla de transposición de frecuencias para su uso en el procesador
de señales auxiliares;
la Figura 6 muestra un diagrama de flujo de una
tercera realización de pasos de procesamiento de señales de un
procesador de señales auxiliares del equipo;
la Figura 7 muestra un diagrama esquemático de
bloques del equipo, conforme a un desarrollo de la invención, para
mejorar el sonido escuchado por un oyente que tiene un déficit
auditivo; y
la Figura 8 muestra un diagrama de flujo de
pasos de procesamiento de señales para un procesador de señales
auxiliares del equipo de la Figura 7.
En los dibujos, el número de referencia 10
designa en general al equipo, conforme a una realización de la
invención, para mejorar el sonido escuchado por un oyente que tiene
un déficit auditivo. El equipo 10 incluye un alojamiento 12 que
aloja la electrónica y los componentes del audífono.
Hay dispuesto un sensor acústico 14 en el
alojamiento para detectar señales acústicas. El alojamiento 12
contiene un medio 16 de suministro de sonido y retransmite el
sonido al tímpano del oído del oyente que lleva el equipo
10.
10.
Los componentes del equipo 10 incluyen un
procesador 18 de señales principales que lleva a cabo un
procesamiento convencional de señales del audífono. Hay interpuesto
un procesador 20 de señales auxiliares entre el procesador 18 de
señales principales y el sensor 14. El procesador 20 de señales
auxiliares está controlado, opcionalmente, por medio de un
discriminador 22 que determina si hay componentes de sonido que
tienen una frecuencia de energía elevada o no por encima de un
umbral predeterminado en el intervalo de alta frecuencia. Aunque en
la implementación preferente de la invención, el procesador 20 de
señales auxiliares siempre está operativo para realizar una
operación de desplazamiento de frecuencia sin importar si hay
presente algún componente de sonido de alta frecuencia o no. De
esta forma, se obvia la necesidad para detectar la presencia de los
componentes de alta frecuencia por encima de un cierto umbral y,
por lo tanto, la necesidad del discriminador.
Además, se proporcionan interruptores 24 y 25 a
los que se puede acceder de forma externa para permitir al oyente a
desactivar el procesador 20 de señales auxiliares. Estos
interruptores están controlados, de forma opcional, por medio del
discriminador 22 para ser desactivados cuando no hay presentes
componentes de sonido de alta frecuencia.
En una implementación preferente de la
invención, el alojamiento 12 tiene la forma de un alojamiento
completamente insertado en el conducto auditivo del audífono para
preservar la filtración acústica de un oído externo del oyente y,
al hacerlo, se minimiza influir de forma adversa en las referencias
espectrales monoaurales proporcionadas por dicha filtración
acústica del oído externo.
El sensor 14 es un micrófono de banda ancha (20
Hz a 20 kHz). El sensor 14 convierte las ondas acústicas de entrada
en una señal electrónica para una transmisión a partir de ese punto
a los componentes del equipo 10.
El procesador 20 de señales auxiliares está
adaptado a los requerimientos individuales de un oyente por medio
de una calibración apropiada, de forma que, antes de su uso, el
intervalo de alta frecuencia aplicable a ese oyente se encuentra en
el intervalo de alta frecuencia óptimo del oyente.
El procesador 20 de señales auxiliares es
manipulable para manipular el componente de sonido en el intervalo
de alta frecuencia. Más en particular, el procesador 20 de señales
auxiliares comprende los componentes de sonido en un intervalo de
frecuencia y/o desplaza las frecuencias de los componentes de sonido
en el intervalo de alta frecuencia hasta frecuencias inferiores por
medio de la siguiente transformación:
En la Figura 2 de los dibujos se muestra un
diagrama de bloques de la operación de procesamiento del procesador
de señales auxiliares. Un convertidor
analógico-digital (ADC) 30 de muestreo muestrea la
señal de entrada del sensor 14 a una frecuencia de muestreo de
aproximadamente 32 kHz y representa cada muestra como una palabra
digital de 24 bits. Cada 256 muestras, se llevan a cabo los
siguientes pasos:
- en el paso 32, se ventanan las 512 muestras más recientes con sus respectivos coeficientes de ventanamiento. La ventana utilizada es una ventana de coseno de 512 puntos;
- en el paso 36, los datos ventanados son transformados al dominio frecuencial utilizando una transformada rápida de Fourier (FFT) de 512 puntos. Las salidas de la FFT son 512 valores binarios de frecuencia que representan frecuencias de señal de CC (0 Hz) hasta 16 kHz con números complejos;
- en el paso 38, esos valores binarios de frecuencia fuera del intervalo de frecuencias vocales son desplazados (transpuestos) en frecuencia mediante un bloque de transposición. En la Figura 3 de los dibujos se ilustra un ejemplo de dicha tabla de transposiciones. En la Figura 3, se dejan sin cambiar los primeros 64 y los últimos 63 valores binarios, se mueve cada segundo valor binario desde el valor binario 65 al valor binario 192 a los valores binarios 65 a 128, se mueve cada segundo valor binario desde el valor binario 449 hasta el valor binario 322 a los valores binarios 449 hasta 386 y se multiplican por cero los valores binarios 129 hasta 385;
- en el paso 40, se transforma la salida de la transposición del dominio frecuencial al dominio temporal utilizando una transformada inversa rápida de Fourier (IFFT) de 512 puntos;
- en el paso 44, se ventana la salida de la IFFT con una ventana de coseno de 512 puntos.
Se combina la salida del bloque 44 de
ventanamiento con su salida del ciclo anterior (hace 256 muestras)
en el bloque 46 utilizando un procedimiento de solapamiento y
adición al 50%.
Se convierten las muestras digitales resultantes
de esta serie de operaciones en una señal analógica utilizando un
convertidor digital-analógico (DAC) 48.
Una salida del procesador 20 de señales
auxiliares alimenta los componentes manipulados de sonido al
procesador 18 de señales primarias. El procesador 18 de señales
primarias lleva a cabo un procesamiento convencional de compresión
y de amplificación del audífono. Una salida del procesador 18 de
señales primarias alimenta el medio 16 de suministro de sonido, que
puede ser un receptor normal de audífono.
Haciendo referencia ahora a la Figura 4 de los
dibujos, se muestra otra versión de efectuar una manipulación de la
frecuencia de los componentes de alta frecuencia. Haciendo
referencia a la Figura 2 de los dibujos, los números de referencia
similares hacen referencia a piezas similares, a no ser que se
especifique lo contrario.
En esta realización, la manipulación de la
frecuencia se da en el dominio temporal. En consecuencia, en vez
del uso de una FFT en el paso 36 y de su IFFT en el paso 40, se
utiliza una batería de filtros de análisis de dominio temporal en
el paso 36 antes del paso 38 de transposición y se utiliza una
batería de filtros de síntesis de dominio temporal en un paso 40
después del paso 38 de transposición.
En aún una realización adicional de la
invención, el procesador 20 de señales auxiliares divide la señal
del sonido en un número de componentes de frecuencia discreta y
obtiene componentes de frecuencia f_{i} por encima del
intervalo de frecuencias vocales para una señal de salida conforme a
una transformación:
en la que n es un número
entero positivo y c es un número entero
constante.
De nuevo, aquellos componentes o valores
binarios de frecuencia fuera del intervalo de frecuencias vocales
están desplazados (transpuestos) en frecuencia por medio de un
bloque de transposición como se muestra en la Figura 3 de los
dibujos.
En aún otra realización de la invención, el
procesador de señales auxiliares divide la señal de sonido en un
número de componentes de frecuencia discreta y obtiene componentes
de frecuencia f_{i} por encima del intervalo de
frecuencias vocales para una señal de salida conforme a una
transformación:
en la que n es un número
entero positivo y se ajusta c_{i} para cada para i
seleccionar el componente de frecuencia con una energía máxima
entre los componentes de frecuencia f_{n*i} hasta
f_{(n+1)*i-1}. En la Figura 5 de los
dibujos se muestra un ejemplo de una tabla de transposiciones para
esta
realización.
En aún otra realización de la invención, el
procesador de señales auxiliares efectúa la manipulación de los
componentes de alta frecuencia utilizando una transformada de
Laguerre en el paso 36 en vez de una FFT y, como resultado, una
transformada inversa de Laguerre en el paso 40 como se muestra en la
Figura 6 de los dibujos en la que, haciendo referencia a la Figura
2 de los dibujos, los números de referencia similares hacen
referencia a piezas similares a no ser que se especifique lo
contrario.
La amplificación de los anteriores componentes
de sonido de alta frecuencia por medio del procesador 18 de señales
primarias se lleva a cabo de tal forma que se mantiene una ganancia
relativa de la señal que es tan constante como sea posible entre
los componentes de frecuencia del intervalo de alta frecuencia.
En la realización de la invención en la que un
oyente utiliza dos audífonos, uno en cada oído, la amplificación de
los componentes de sonido anteriormente de frecuencia elevada por el
procesador 18 de señales primarias también se lleva a cabo de tal
forma que hay una ganancia relativa que es tan constante como sea
posible entre los dos oídos para cada componente de frecuencia en
el intervalo de alta frecuencia.
Como se ha indicado anteriormente, se preserva
la filtración acústica convencional proporcionada por el oído
externo del oyente al utilizar un alojamiento 12 completamente
insertado en el conducto auditivo para el equipo 10. En el caso de
que el oyente un oído sin déficit auditivo y uno con un déficit
auditivo el oyente puede utilizar el equipo 10 en el oído con un
déficit auditivo, funcionando sin asistencia el oído sin déficit
auditivo. En cambio, en el caso en el que el oyente requiera dos
audífonos, cada audífono puede estar implementado utilizando el
equipo 10.
En un desarrollo de la invención, el equipo 10
puede estar dotado de un receptor 60 de comunicaciones (Figuras 7 y
8) para permitir que el portador reciba señales auxiliares de audio
para ser convertidas en audio virtual. Como se muestra en el paso
31, las señales auxiliares de audio son procesadas por un motor de
conversión de espacio virtual auditivo que utiliza las técnicas
descritas en el documento PCT/AU01/00038 al que se ha hecho
referencia anteriormente. El procesamiento de las señales auxiliares
de audio utilizando técnicas de espacio virtual de audio crea un
efecto para el oyente de que el sonido se origina en ubicaciones
específicas en un espacio personal auditivo en torno a la cabeza
del oyente. En el paso 33 se incorporan las señales auxiliares
procesadas de audio para producir, después de los pasos 32, 36, 38,
40, 44 y 46 de manipulación de la frecuencia, una señal de audio de
salida que incluye un componente virtual de audio. Las técnicas para
producir una señal de audio de salida que incluye un componente
virtual de audio se describen en la solicitud en tramitación como
la presente de patente internacional nº PCT/AU 2004/000902 del
solicitante presentada el 2 de julio de 2004 y titulada "The
production of augmented reality audio".
En el caso de la Figura 8, haciendo referencia a
la Figura 2 de los dibujos, los números de referencia similares
hacen referencia a piezas similares a no ser que se especifique lo
contrario.
Es una ventaja de la invención que las
referencias espectrales de alta frecuencia que son las que más
varían con las direcciones en el espacio, es decir, las que tienen
frecuencias superiores a 8 kHz, son presentadas de forma audible a
un oyente que tiene un déficit auditivo. Debido a que el sistema
auditivo tiene una mayor resolución de frecuencia a frecuencias más
bajas, la manipulación de los componentes de alta frecuencia a esas
frecuencias más bajas asiste a compensar la selectividad disminuida
de frecuencias del oyente que tiene un déficit auditivo.
Además, debido a que el sistema auditivo del
oyente es capaz de volver a aprender referencias espectrales
monoaurales para la espacialización del sonido, el oyente es capaz
de aprender a utilizar las referencias espectrales alteradas que
resultan de la manipulación de los componentes de alta frecuencia a
frecuencias más bajas. La duración de tiempo necesaria para
adaptarse a estas nuevas referencias es comparable al tiempo que se
requiere normalmente para acostumbrarse a llevar los audífonos
convencionales.
Aún otra ventaja de la invención es que devuelve
algún grado de audición espacial a un oyente que tiene un déficit
auditivo que proporciona una base para la discriminación del habla
en entornos acústicos ruidosos. El equipo 10 mejora la
discriminación de múltiples hablantes entre sí, al igual que de
otros ruidos de fondo al utilizar referencias espectrales y
biaurales relacionadas con las distintas ubicaciones de las fuentes
de los sonidos. Estas referencias espectrales también dan lugar a
una percepción más clara de fuentes externalizadas de sonido que
ayuda en el desenmascaramiento de la información.
Aún otra ventaja de la invención es que
proporciona una base para ubicar las fuentes de un sonido, lo que
ayuda a una navegación acústica normal.
Aún otra ventaja de la invención es que hace uso
de información de frecuencia elevada proporcionada por las
fricativas y las explosivas del habla para ayudar en la
espacialización del habla. Además, la invención proporciona un
medio para optimizar el uso de la información espacial por el oyente
que tiene un déficit auditivo al personalizar el intervalo de alta
frecuencia al intervalo óptimo de audición de alta frecuencia del
oyente.
Los expertos en la técnica apreciarán que se
pueden llevar a cabo numerosas variaciones y/o modificaciones a la
invención como se muestra en las realizaciones específicas sin
alejarse del ámbito de la invención como se ha descrito en términos
generales. Por lo tanto, se deben considerar las presentes
realizaciones en todos los aspectos como ilustrativas y no
restrictivas.
Claims (30)
1. Un procedimiento para mejorar el sonido
escuchado por un oyente que tiene un déficit auditivo, comprendiendo
el procedimiento
monitorizar el sonido en un entorno en el que se
encuentra ubicado el oyente; y
manipular la frecuencia de los componentes de
alta frecuencia del sonido en un intervalo de alta frecuencia, con
poca distorsión, si es que la hay, a los componentes del sonido en
el intervalo de frecuencias vocales, para mejorar las referencias
espectrales para ayudar al oyente en la externalización y la
espacialización del sonido, siendo manipulada la frecuencia de los
componentes de alta frecuencia mediante una técnica seleccionada del
grupo constituido por la compresión de componentes en un intervalo
de frecuencia, el desplazamiento de componentes de alta frecuencia
a frecuencias más bajas y combinaciones de lo anterior.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El procedimiento de la reivindicación 1, que
incluye
dividir el sonido en un número de segmentos en
el tiempo;
determinar si hay o no componentes de alta
frecuencia del sonido en cada uno de los segmentos; y
manipular la frecuencia de los componentes de
alta frecuencia únicamente para los segmentos en los que hay una
incidencia de energía de frecuencia elevada por encima de un umbral
predeterminado en el intervalo de alta frecuencia.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El procedimiento de la reivindicación 1, que
incluye
dividir el sonido en un número de segmentos en
el tiempo;
determinar si el sonido en cada segmento tiene
una estructura armónica o no en el intervalo de alta frecuencia;
y
manipular la frecuencia de los componentes de
alta frecuencia únicamente para los segmentos en los que hay poca
estructura armónica, si es que la hay, en el intervalo de alta
frecuencia.
\vskip1.000000\baselineskip
4. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que es implementado en al menos un
audífono del oyente, incluyendo el procedimiento además la
configuración del audífono para preservar la filtración acústica de
un oído externo del oyente.
5. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye determinar un intervalo
de audición para el oyente y personalizar la manipulación de los
componentes de alta frecuencia al intervalo de audición del
oyente.
6. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye la manipulación de los
componentes de alta frecuencia al transformar en primer lugar una
señal de sonido al dominio frecuencial y, a partir de entonces,
modificar la representación del dominio frecuencial utilizando una
de entre técnica de transformación y de distorsión.
7. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, que incluye manipular los componentes de
alta frecuencia en el dominio temporal utilizando al menos una entre
una batería de filtros de dominio temporal y una técnica de
muestreo repetido para desplazar y/o comprimir los componentes de
alta frecuencia a frecuencias más bajas.
8. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7,
en el que la técnica de transformación incluye sustituir los
componentes de frecuencia en un intervalo desde f_{1} hasta
f_{2} con componentes de frecuencia en un segundo intervalo más
bajo de f_{3} a f_{4} conforme a una transformación:
9. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que incluye, cuando se efectúa la
manipulación de los componentes de alta frecuencia, preservar al
menos parcialmente una relación armónica entre los componentes.
10. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, que incluye manipular los componentes de
alta frecuencia utilizando una técnica de compresión
logarítmica.
11. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7,
que incluye dividir la señal de sonido en un número de componentes
de frecuencia discreta y obtener los componentes de frecuencia
f_{i} por encima del intervalo de frecuencias vocales para una
señal de salida conforme a una transformación:
en la que n es un número entero
positivo y c es un número entero
constante.
12. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7,
que incluye dividir la señal de sonido en un número de componentes
de frecuencia discreta y obtener los componentes de frecuencia
f_{i} por encima del intervalo de frecuencias vocales para una
señal de salida conforme a una transformación:
en la que n es un número entero
positivo y se ajusta c_{i} para cada i para seleccionar el
componente de frecuencia con una energía máxima entre los
componentes de frecuencia f_{n*i} a
f_{(n+1)*i-1}.
13. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7,
que incluye llevar a cabo la transposición de frecuencias de la
señal de sonido utilizando una transformada de Laguerre.
14. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye manipular adicionalmente
la frecuencia de los componentes de alta frecuencia mediante la
amplificación de la señal.
15. El procedimiento de la reivindicación 14,
que incluye aplicar la amplificación de la señal, de forma que se
mantiene constante la ganancia relativa de la señal en la frecuencia
para los componentes de alta frecuencia.
16. El procedimiento de la reivindicación 14 o
15, que es implementado utilizando un audífono en cada oído del
oyente, incluyendo el procedimiento aplicar la amplificación de la
señal, de forma que se mantenga constante la ganancia relativa de
la señal entre los oídos para el intervalo de alta frecuencia de
cada oído.
17. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye cambiar la amplitud
relativa de cada componente de frecuencia del sonido de forma
independiente antes y/o después de la manipulación de los
componentes de alta frecuencia.
18. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye permitir al oyente
interrumpir la manipulación de los componentes de alta
frecuencia.
19. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye recibir señales auxiliares
de audio para ser convertidas en audio virtual; e
incorporar las señales auxiliares de audio para
producir una señal de audio de salida que incluya un componente
virtual de audio.
20. El procedimiento de la reivindicación 19,
que incluye procesar las señales auxiliares de audio utilizando
técnicas de espacio virtual de audio para crear un efecto para el
oyente de que el sonido se origina en ubicaciones específicas en un
espacio personal auditivo en torno a la cabeza del oyente.
21. Un equipo (10) para mejorar el sonido
escuchado por un oyente
que tiene un déficit auditivo, comprendiendo el
equipo (10)
al menos un dispositivo de audífono, que
comprende:
- un alojamiento (12) para estar asociado con un oído del oyente;
- un sensor (14) asociado con el alojamiento (12) para detectar el sonido;
- un medio (16) de suministro contenido en el alojamiento (12) para suministrar sonido procesado a un sistema auditivo del oyente;
- una disposición (18) de procesamiento de señales principales contenida dentro del alojamiento (12), estando configurada la disposición (18) de procesamiento de señales principales para llevar a cabo un procesamiento convencional de señales del audífono; y
- una disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares en comunicación con la disposición (18) de procesamiento de señales principales, estando configurada la disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares para manipular la frecuencia de los componentes de alta frecuencia con poca distorsión, si es que la hay, a los componentes del sonido en un intervalo de frecuencias vocales para mejorar las referencias espectrales para ayudar al oyente en la externalización y la espacialización del sonido, manipulando la disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares los componentes de alta frecuencia mediante al menos uno de entre la compresión de componentes de alta frecuencia en un intervalo de frecuencia y el desplazamiento de los componentes de alta frecuencia a frecuencias más bajas.
22. El equipo (10) de la reivindicación 21, que
incluye una interfaz (24), (25) manipulable por el oyente para
permitir al oyente desactivar la disposición (20) de procesamiento
de señales auxiliares.
23. El equipo (10) de la reivindicación 21 o 22,
que incluye un discriminador (22) en comunicación con la
disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares,
discriminando el discriminador (22) entre las frecuencias de los
componentes de los sonidos y siendo manipulable para activar la
disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares únicamente
para ventanas temporales en las que hay una incidencia de energía de
frecuencia elevada por encima de un umbral predeterminado en el
intervalo de alta frecuencia.
24. El equipo (10) de una cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 23, en el que el alojamiento (12) está
configurado para interrumpir mínimamente la filtración acústica de
un oído externo del oyente.
25. El equipo (10) de la reivindicación 24, en
el que al menos una entre la disposición (18) de procesamiento de
señales principales y la disposición (20) de procesamiento de
señales auxiliares es manipulable adicionalmente para manipular los
componentes de alta frecuencia mediante amplificación de la
señal.
26. El equipo (10) de una cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 25, en el que la disposición (20) de
procesamiento de señales auxiliares está interpuesta entre la
disposición (18) de procesamiento de señales principales y el
sensor (14).
27. El equipo (10) de una cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 26, que incluye dos dispositivos de audífono,
uno para cada oído del oyente.
28. El equipo (10) de la reivindicación 27, en
el que las disposiciones (18), (20) de procesamiento de señales de
cada uno de los dispositivos de audífono son manipulables para
amplificar los componentes del sonido de alta frecuencia, de forma
que se mantenga una ganancia constante de la señal entre los dos
oídos del oyente para cada intervalo de alta frecuencia.
29. El equipo (10) de una cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 28, que incluye un receptor (60) de
comunicaciones en comunicación con la disposición (18) de
procesamiento de señales principales, recibiendo el receptor (60)
señales auxiliares de audio para ser convertidas en audio virtual
para producir una señal de audio de salida que incluya un
componente virtual de audio.
30. El equipo (10) de la reivindicación 29, en
el que la disposición (18) de procesamiento principal es manipulable
para procesar las señales auxiliares de audio utilizando técnicas
de espacio virtual de audio para crear un efecto para el oyente de
que el sonido se origina en ubicaciones específicas en un espacio
personal auditivo en torno a la cabeza del oyente.
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