JP2003264892A - 音響処理装置、音響処理方法およびプログラム - Google Patents
音響処理装置、音響処理方法およびプログラムInfo
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- JP2003264892A JP2003264892A JP2002061390A JP2002061390A JP2003264892A JP 2003264892 A JP2003264892 A JP 2003264892A JP 2002061390 A JP2002061390 A JP 2002061390A JP 2002061390 A JP2002061390 A JP 2002061390A JP 2003264892 A JP2003264892 A JP 2003264892A
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Abstract
し、聞き取りやすい音響処理装置を提供すること。 【解決手段】 健聴者マスキング特性推定手段104お
よび利用者マスキング特性推定手段105は、それぞ
れ、分割された複数の周波数帯域毎に健聴者および利用
者の聴覚特性による聴覚心理モデルに基づいて健聴者お
よび利用者の周波数帯域間のマスキング特性を推定す
る。ゲイン補償量算出手段106は、健聴者のおよび利
用者の周波数帯域間のマスキング特性に基づいて周波数
帯域毎のゲイン補償量を算出する。周波数特性補償手段
107は、ゲイン補償量算出手段106により算出され
た周波数帯域毎のゲイン補償量に応じて入力信号に対し
て利用者の聴覚の周波数特性を補償する。
Description
声機器、音響通信などの分野で用いられる音響処理装
置、音響処理方法およびプログラムに関し、さらに詳し
くは、感音性難聴者の聴覚の周波数特性を補償する音響
処理装置、音響処理方法およびプログラムに関するもの
である。
と感音性難聴の2種類がある。伝音性難聴は、外耳や内
耳等の音の物理的な伝播経路に障害があるために起こる
聴覚障害である。この伝音性難聴は、聞き取ることがで
きる最小の音圧である最小可聴値(以下、単に閾値とい
う。)および聞き取ることができる最大の音圧である最
大可聴値(以下、単に不快レベルという。)が共に健聴
者よりも上昇するので、伝音性難聴者用の補聴器では単
純に入力音を増幅することにより、伝音性難聴者の聴力
を健聴者程度に回復させることが可能である。
部分に障害があるために起こる聴覚障害であり、蝸牛の
有毛細胞の損傷や、音響信号を伝達する神経系の障害な
どが原因とされる。老化による加齢性難聴も感音性難聴
の一種である。
者の不快レベルはほぼ同じで、閾値は感音性難聴者の方
が健聴者よりも大きい場合が多い。つまり、感音性難聴
者は健聴者よりも可聴音圧範囲が狭い。また、不快レベ
ルおよび閾値は、一般に周波数により大きさが異なる場
合が多い。
を対象として、入力された音響を感音性難聴者の可聴音
圧範囲内に圧縮する補聴処理が考案されている。
説明図である。図3(a)は、横軸を音圧レベル、縦軸
をラウドネスとして、音圧レベルに対するラウドネスの
関係(以下、単にラウドネスカーブという。)を示した
ものである。ここで、音圧レベルとは物理的な音の大き
さを表す量であり、ラウドネスとは心理的な音の大きさ
を表す量である。
ドネスカーブ、点線は感音性難聴者(以下、単に難聴者
という。)のラウドネスカーブを示している。図3
(a)に示すように、健聴者と難聴者とではラウドネス
カーブに差があり、難聴者は健聴者に比べて、同じ音圧
レベルの音に対するラウドネスは一般に低くなる。即
ち、難聴者は健聴者に比べて、同じ音圧レベルの音が小
さく聞こえる。図3(b)は、前述の図3(a)を変形
したもので、横軸、縦軸をそれぞれ健聴者に対する音圧
レベル、難聴者に対する音圧レベルとし、同じ音圧レベ
ルの音を聞いたとき、健聴者と難聴者とが同じラウドネ
スになるときの健聴者に対する音圧レベルと難聴者に対
する音圧レベルとの対応を示したものである。この健聴
者の音圧レベルを入力音圧、難聴者の音圧を出力音圧と
考えると、図3(c)のような入出力特性として表すこ
とができる。実線と点線の差をゲインとして、図3
(d)の実線に応じて補聴器の入力音を増幅すれば、難
聴者が健聴者と同じ音の大きさで知覚することが可能と
なる。これは、ラウドネス補償と呼ばれる。難聴者のラ
ウドネスカーブは周波数によって異なるのが一般的であ
るため、個々の難聴者についてラウドネスカーブの測定
を予め行い、周波数帯域毎にラウドネス補償を行う必要
がある。
は、特開平3−284000号公報等に開示されている
ようなものがある。
ック図である。図4に示すように、ラウドネス補償を行
う従来の補聴器10は、入力されたアナログ信号をディ
ジタル信号に変換するA/D変換手段11と、各ブロッ
クのディジタル信号をフーリエ分析する短時間フーリエ
分析手段12と、各ブロック間で時間的変化が滑らかな
フーリエ係数を出力するn個のフーリエ係数の時間的平
滑化手段13(131から13nを含む)と、ラウドネス
ゲインを算出するn個のラウドネスゲイン算出手段14
(141から14nを含む)と、ラウドネスゲインに応じ
て入力信号の周波数特性を補償する周波数特性補償フィ
ルタ15と、ディジタル信号をアナログ信号に変換する
D/A変換手段16とで構成されている。
の動作について説明する。入力されたアナログ信号は、
極く短いサンプリング周期で動作するA/D変換手段1
1でディジタル信号に変換され、短時間フーリエ分析手
段12に出力される。このディジタル信号は、短時間フ
ーリエ分析手段12により部分的に重なる逐次の短時間
区間内のフーリエ分析を行い、n個のフーリエ係数の時
間的平滑化手段13に出力される。n個のフーリエ係数
の時間的平滑化手段13では、各短時間区間で時間的変
化が滑らかなフーリエ係数が算出される。n個のラウド
ネス補償ゲイン算出手段14では、ラウドネス補償を行
う周波数帯域毎に算出されたフーリエ係数を入力レベル
とし、前述の図3(d)に示すようなゲインが算出され
る。このゲインに応じて、周波数特性補償フィルタ15
により入力信号の周波数特性は補償され、D/A変換手
段16によりアナログ信号に変換され、さらに音響に変
換されて補聴器利用者の耳に達するようになっている。
入力された音響を難聴者の聴覚特性に応じて周波数帯域
毎に独立したラウドネス補償を行うことにより、難聴者
が聞き取り易いようにすることができた。
うな従来の補聴器においては、周波数帯域毎に独立のラ
ウドネス補償を行っているので、難聴者の聴覚特性にお
ける周波数選択性が健聴者と同程度であれば健聴者と同
等な聞こえが実現されるものの、文献1(Mary Florent
ine, Soren Buus, Bertram Scharf, and EberHard Zwic
ker, “FrequencySelectivity In Normally-Hearing an
d Hearing-Impaired Observers”, Journal of Speech
and Hearing Research, 1980.9)などに記載されている
ように、蝸牛の有毛細胞の損傷に起因する難聴者は周波
数選択性が低下していることが多いので、健聴者の聴覚
特性に合わせて設定された周波数帯域毎の処理、あるい
は従来の補聴器でよく用いられる1オクターブバンド間
隔の周波数帯域毎処理等では周波数帯域間の影響が考慮
されず、複数帯域にまたがる周波数成分を有する入力音
に対して、周波数成分の異なる個々の音を聞き分けるこ
とが困難になるという問題があった。また、周波数帯域
間の影響を抑えるために、周波数帯域幅を広くした場
合、狭帯域信号入力時に難聴者の聴覚特性に合わせた綿
密な補償が行えなくなるという問題があった。
になされたものであり、難聴者の聴覚特性における周波
数選択性の低下を補償し、難聴者にとって聞き取りやす
い音響を得ることができる音響処理装置、音響処理方法
およびプログラムを提供するものである。
は、入力信号の周波数特性を分析する周波数特性分析手
段と、前記分析された周波数特性を複数の周波数帯域に
分割する周波数帯域分割手段と、前記分割された複数の
周波数帯域毎に健聴者の聴覚特性による聴覚心理モデル
に基づいて前記健聴者の周波数帯域間のマスキング特性
を推定する健聴者マスキング特性推定手段と、前記分割
された複数の周波数帯域毎に利用者の聴覚特性による聴
覚心理モデルに基づいて前記利用者の周波数帯域間のマ
スキング特性を推定する利用者マスキング特性推定手段
と、前記健聴者の周波数帯域間のマスキング特性および
前記利用者の周波数帯域間のマスキング特性に基づいて
前記周波数帯域毎のゲイン補償量を算出するゲイン補償
量算出手段と、前記周波数帯域毎のゲイン補償量に応じ
て前記入力信号に対して前記利用者の聴覚の周波数特性
を補償する周波数特性補償手段とを備え、前記健聴者の
周波数帯域間のマスキング特性および前記利用者の周波
数帯域間のマスキング特性により算出された前記周波数
帯域毎のゲイン補償量に応じて前記入力信号に対して前
記利用者の聴覚の周波数特性を補償する構成を有してい
る。
波数帯域間のマスキング特性に基づいて算出された周波
数帯域毎のゲイン補償量に応じて入力信号に対して周波
数特性補償手段により利用者の聴覚の周波数特性が補償
されることとなる。
の周波数特性を分析する周波数特性分析工程と、前記分
析された周波数特性を複数の周波数帯域に分割する周波
数帯域分割工程と、前記分割された複数の周波数帯域毎
に健聴者の聴覚特性による聴覚心理モデルに基づいて前
記健聴者の周波数帯域間のマスキング特性を推定する健
聴者マスキング特性推定工程と、前記分割された複数の
周波数帯域毎に利用者の聴覚特性による聴覚心理モデル
に基づいて前記利用者の周波数帯域間のマスキング特性
を推定する利用者マスキング特性推定工程と、前記健聴
者の周波数帯域間のマスキング特性および前記利用者の
周波数帯域間のマスキング特性に基づいて前記周波数帯
域毎のゲイン補償量を算出するゲイン補償量算出工程
と、前記周波数帯域毎のゲイン補償量に応じて前記入力
信号に対して前記利用者の聴覚の周波数特性を補償する
周波数特性補償工程とを包含し、前記健聴者の周波数帯
域間のマスキング特性および前記利用者の周波数帯域間
のマスキング特性により算出された前記周波数帯域毎の
ゲイン補償量に応じて前記入力信号に対して前記利用者
の聴覚の周波数特性を補償する方法を有している。
波数帯域間のマスキング特性に基づいて算出された周波
数帯域毎のゲイン補償量に応じて入力信号に対して周波
数特性補償手段により利用者の聴覚の周波数特性が補償
されることとなる。
ータに、入力信号の周波数特性を分析する周波数特性分
析手順と、前記分析された周波数特性を複数の周波数帯
域に分割する周波数帯域分割手順と、前記分割された複
数の周波数帯域毎に健聴者の聴覚特性による聴覚心理モ
デルに基づいて前記健聴者の周波数帯域間のマスキング
特性を推定する健聴者マスキング特性推定手順と、前記
分割された複数の周波数帯域毎に利用者の聴覚特性によ
る聴覚心理モデルに基づいて前記利用者の周波数帯域間
のマスキング特性を推定する利用者マスキング特性推定
手順と、前記健聴者の周波数帯域間のマスキング特性お
よび前記利用者の周波数帯域間のマスキング特性に基づ
いて前記周波数帯域毎のゲイン補償量を算出するゲイン
補償量算出手順と、前記周波数帯域毎のゲイン補償量に
応じて前記入力信号に対して前記利用者の聴覚の周波数
特性を補償する周波数特性補償手順とを実行させる構成
を有している。
波数帯域間のマスキング特性に基づいて算出された周波
数帯域毎のゲイン補償量に応じて入力信号に対して周波
数特性補償手段により利用者の聴覚の周波数特性の補償
が、コンピュータ上の処理として実現されることとな
る。
て、図面を用いて説明する。
形態の音響処理装置100は、入力信号の周波数特性を
分析する周波数特性分析手段102と、分析された周波
数特性を複数の周波数帯域に分割する周波数帯域分割手
段103と、分割された複数の周波数帯域毎に健聴者の
聴覚特性による聴覚心理モデルに基づいて健聴者の周波
数帯域間のマスキング特性を推定する健聴者マスキング
特性推定手段104と、分割された複数の周波数帯域毎
に利用者の聴覚特性による聴覚心理モデルに基づいて利
用者の周波数帯域間のマスキング特性を推定する利用者
マスキング特性推定手段105と、健聴者の周波数帯域
間のマスキング特性および利用者の周波数帯域間のマス
キング特性に基づいて周波数帯域毎のゲイン補償量を算
出するゲイン補償量算出手段106と、周波数帯域毎の
ゲイン補償量に応じて前記入力信号に対して利用者の聴
覚の周波数特性を補償する周波数特性補償手段107と
を備えている。
の動作について説明する。
り集音され、アナログ信号に変換された後、A/D変換
手段101によりディジタル信号に変換され、音響処理
装置100の周波数特性分析手段102および周波数特
性補償手段107に出力される。
号は、必要に応じてバッファリングされて高速フーリエ
変換等により周波数特性が分析され、周波数帯域分割手
段103に出力される。
は臨界帯域幅やオクターブバンド幅などの複数の周波数
帯域に分割された後、健聴者マスキング特性推定手段1
04および利用者マスキング特性推定手段105に出力
される。
は、周波数帯域分割手段103で分割されたそれぞれの
帯域について、ある帯域内の信号成分が他帯域に与える
マスキング特性が健聴者の平均的な聴覚特性データによ
る聴覚心理モデルに基づいて推定される。この聴覚心理
モデルには、例えば文献2(Brian C.J.Moore and Bria
n R.Glasberg, “A Model of Loudness Perception App
lied to Cochlear Hearing Loss”, Auditory Neurosci
ence,Vol.3,1997)に記載されているものがあり、文献
2に記載のSpecific Loudness Pattern(以下、単に特
定ラウドネスパターンという。)を算出することによ
り、入力された音が聴覚上どれほど周波数領域で広がっ
て知覚されるかが予測できるので、ある帯域内の信号成
分が他帯域に与えるマスキング特性を推定することがで
きる。健聴者の平均的な聴覚特性データにより、前述の
特定ラウドネスパターンを算出すれば、周波数帯域分割
手段103で分割されたそれぞれの帯域における健聴者
の平均的なマスキング特性を得ることができる。
5では、利用者の聴覚特性に基づいた他周波数帯域への
マスキング特性が推定される。健聴者マスキング特性推
定手段104と同様に、利用者の聴覚特性データによ
り、前述の特定ラウドネスパターンを算出すれば、周波
数帯域分割手段103で分割されたそれぞれの帯域にお
ける利用者のマスキング特性を得ることができる。
れた健聴者および利用者のマスキング特性に基づいて、
健聴者の聞こえと一致するように、分割された各帯域の
ゲインの補償量が算出される。これは、例えば、前述の
特定ラウドネスパターンにおいて、他帯域からの広がり
と重ならない部分、即ちマスキングされない部分の信号
の振幅あるいはエネルギー値が健聴者と難聴者で等しく
なるように各帯域のゲインの補償量が算出される。
償量算出手段106により算出されたゲインの補償量に
応じてA/D変換手段101の出力信号に対し分割され
た帯域毎に利用者の聴覚の周波数特性が補償され、D/
A変換手段108に出力する。周波数特性補償手段10
7から出力されたディジタル信号は、D/A変換手段1
08でアナログ信号に変換され、図示していない増幅回
路、イヤホン等を通して利用者の耳に出力される。
置によれば、分割された複数の周波数帯域毎に、健聴者
および利用者の聴覚特性による聴覚心理モデルに基づい
て健聴者および利用者の周波数帯域間のマスキング特性
を推定し、この2つのマスキング特性に基づいて周波数
帯域毎のゲイン補償量を算出するので、周波数帯域毎の
ゲイン補償量に応じて入力信号に対して利用者の聴覚の
周波数特性を補償することができ、利用者の周波数選択
性の低下を補償することが可能となる。
記載のもののみに限定するものではなく、他の聴覚心理
モデルに基づいて健聴者のマスキング特性および利用者
のマスキング特性を推定しても同等の効果が得られる。
理方法について説明する。
信号は、周波数特性分析工程S21で必要に応じてバッ
ファリングされて高速フーリエ変換器等により周波数特
性が分析される。
周波数帯域分割工程S22で臨界帯域幅やオクターブバ
ンド幅などの複数の周波数帯域に分割される。
23では、周波数帯域分割工程S22で分割されたそれ
ぞれの帯域について、ある帯域内の信号成分が他帯域に
与えるマスキング特性が健聴者の平均的な聴覚特性デー
タによる聴覚心理モデルに基づいて推定される。健聴者
の平均的な聴覚特性データにより、前述の特定ラウドネ
スパターンを算出すれば、周波数帯域分割工程S22で
分割されたそれぞれの帯域における健聴者の平均的なマ
スキング特性を得ることができる。
24では、利用者の聴覚特性に基づいた他周波数帯域へ
のマスキング特性が推定される。健聴者マスキング特性
推定工程S23と同様に、利用者の聴覚特性データによ
り、前述の特定ラウドネスパターンを算出すれば、周波
数帯域分割工程S22で分割されたそれぞれの帯域にお
ける利用者のマスキング特性を得ることができる。
は、推定された健聴者のマスキング特性および利用者の
マスキング特性から、健聴者の聞こえと一致するように
ゲイン補償量が算出される。これは、例えば、前述の特
定ラウドネスパターンにおいて、他帯域からの広がりと
重ならない部分、即ちマスキングされない部分の信号の
振幅が健聴者と難聴者で等しくなるように各帯域のゲイ
ンの補償量が算出される。
算出された各帯域のゲインの補償量に応じて前記入力信
号に対して分割された帯域毎に利用者の聴覚の周波数特
性を補償する。
法によれば、分割された複数の周波数帯域毎に、健聴者
および利用者の聴覚特性による聴覚心理モデルに基づい
て健聴者および利用者の周波数帯域間のマスキング特性
を推定し、この2つのマスキング特性に基づいて周波数
帯域毎のゲイン補償量を算出するので、周波数帯域毎の
ゲイン補償量に応じて入力信号に対して利用者の聴覚の
周波数特性を補償することができ、利用者の周波数選択
性の低下を補償することが可能となる。
記載のもののみに限定するものではなく、他の聴覚心理
モデルに基づいて健聴者および利用者のマスキング特性
を推定しても同等の効果が得られる。
程S23および利用者マスキング特性推定工程S24の
処理の順序は固定されているものではなく、どちらが先
でもよく、また、同時に処理しても同等の効果が得られ
る。
をコンピュータに実行させることにより、分割された複
数の周波数帯域毎に、健聴者および利用者の聴覚特性に
よる聴覚心理モデルに基づいて健聴者および利用者の周
波数帯域間のマスキング特性を推定し、この2つのマス
キング特性に基づいて周波数帯域毎のゲイン補償量を算
出できるので、周波数帯域毎のゲイン補償量に応じて入
力信号に対して利用者の聴覚の周波数特性を補償するこ
とができ、利用者の周波数選択性の低下を補償すること
が可能となる。
分割された複数の周波数帯域毎に、健聴者および利用者
の聴覚特性による聴覚心理モデルに基づいて健聴者およ
び利用者の周波数帯域間のマスキング特性を推定し、こ
の2つのマスキング特性に基づいて周波数帯域毎のゲイ
ン補償量を算出するようになっているので、利用者の聴
覚特性における周波数選択性が健聴者と異なる場合で
も、周波数帯域毎のゲイン補償量に応じて入力信号に対
して利用者の聴覚の周波数特性を補償することができ、
利用者の周波数選択性の低下を補償することが可能とな
るので、複数帯域にまたがる周波数成分を持つ入力音に
対しても個々の音を聞き分けることができる。
置の構成のブロック図
法の手順のフローチャート
Claims (3)
- 【請求項1】 入力信号の周波数特性を分析する周波数
特性分析手段と、前記分析された周波数特性を複数の周
波数帯域に分割する周波数帯域分割手段と、前記分割さ
れた複数の周波数帯域毎に健聴者の聴覚特性による聴覚
心理モデルに基づいて前記健聴者の周波数帯域間のマス
キング特性を推定する健聴者マスキング特性推定手段
と、前記分割された複数の周波数帯域毎に利用者の聴覚
特性による聴覚心理モデルに基づいて前記利用者の周波
数帯域間のマスキング特性を推定する利用者マスキング
特性推定手段と、前記健聴者の周波数帯域間のマスキン
グ特性および前記利用者の周波数帯域間のマスキング特
性に基づいて前記周波数帯域毎のゲイン補償量を算出す
るゲイン補償量算出手段と、前記周波数帯域毎のゲイン
補償量に応じて前記入力信号に対して前記利用者の聴覚
の周波数特性を補償する周波数特性補償手段とを備え、
前記健聴者の周波数帯域間のマスキング特性および前記
利用者の周波数帯域間のマスキング特性により算出され
た前記周波数帯域毎のゲイン補償量に応じて前記入力信
号に対して前記利用者の聴覚の周波数特性を補償するこ
とを特徴とする音響処理装置。 - 【請求項2】 入力信号の周波数特性を分析する周波数
特性分析工程と、前記分析された周波数特性を複数の周
波数帯域に分割する周波数帯域分割工程と、前記分割さ
れた複数の周波数帯域毎に健聴者の聴覚特性による聴覚
心理モデルに基づいて前記健聴者の周波数帯域間のマス
キング特性を推定する健聴者マスキング特性推定工程
と、前記分割された複数の周波数帯域毎に利用者の聴覚
特性による聴覚心理モデルに基づいて前記利用者の周波
数帯域間のマスキング特性を推定する利用者マスキング
特性推定工程と、前記健聴者の周波数帯域間のマスキン
グ特性および前記利用者の周波数帯域間のマスキング特
性に基づいて前記周波数帯域毎のゲイン補償量を算出す
るゲイン補償量算出工程と、前記周波数帯域毎のゲイン
補償量に応じて前記入力信号に対して前記利用者の聴覚
の周波数特性を補償する周波数特性補償工程とを包含
し、前記健聴者の周波数帯域間のマスキング特性および
前記利用者の周波数帯域間のマスキング特性により算出
された前記周波数帯域毎のゲイン補償量に応じて前記入
力信号に対して前記利用者の聴覚の周波数特性を補償す
ることを特徴とする音響処理方法。 - 【請求項3】 コンピュータに、入力信号の周波数特性
を分析する周波数特性分析手順と、前記分析された周波
数特性を複数の周波数帯域に分割する周波数帯域分割手
順と、前記分割された複数の周波数帯域毎に健聴者の聴
覚特性による聴覚心理モデルに基づいて前記健聴者の周
波数帯域間のマスキング特性を推定する健聴者マスキン
グ特性推定手順と、前記分割された複数の周波数帯域毎
に利用者の聴覚特性による聴覚心理モデルに基づいて前
記利用者の周波数帯域間のマスキング特性を推定する利
用者マスキング特性推定手順と、前記健聴者の周波数帯
域間のマスキング特性および前記利用者の周波数帯域間
のマスキング特性に基づいて前記周波数帯域毎のゲイン
補償量を算出するゲイン補償量算出手順と、前記周波数
帯域毎のゲイン補償量に応じて前記入力信号に対して前
記利用者の聴覚の周波数特性を補償する周波数特性補償
手順とを実行させるためのプログラム。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002061390A JP3784734B2 (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 音響処理装置、音響処理方法およびプログラム |
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