JP2004509543A5 - - Google Patents
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Description
【0007】
音響帰還は、通気口を有する公知のCIC補聴器(CIC=complete in the canal(完全耳道内))において重要な問題となっている。通気口の存在と補聴器の出入力トランスデューサ間の距離が短いことが出力トランスデューサから入力トランスデューサまでの音響帰還経路における減衰の低さを招き、遅延時間が短いために信号における相関が維持されてしまうからである。[0007]
Acoustic feedback is an important problem in known CIC hearing aids with a vent (CIC = c omplete i n the c anal ( full ear canal)). Because the presence of the vent and the short distance between the input and output transducers of the hearing aid result in low attenuation in the acoustic feedback path from the output transducer to the input transducer, the correlation in the signal is maintained due to the short delay time It is.
【0038】
この発明の好適な実施例によれば、補聴器は、第1の適応フィルタの組と並行して動作する、すなわち同じ信号に作用するが、しかし、第1の適応フィルタの組の第1の収束速度より高速の第2の収束速度を有する第2の適応フィルタの組をさらに備えている。第1の適応フィルタの組の出力は、処理装置の対応する入力部に供給され、これによって音響帰還信号は、処理装置による処理の前に、信号から実質的に除去される。第2の適応フィルタの組の出力は、処理装置の入力信号の修正には用いられない。[0038]
According to a preferred embodiment of the present invention, the hearing aid operates in parallel with the first set of adaptive filters, ie acts on the same signal, but with a first convergence of the first set of adaptive filters There is further provided a second set of adaptive filters having a second convergence rate that is faster than the rate. The outputs of the first set of adaptive filters are provided to corresponding inputs of the processing unit whereby the acoustic feedback signal is substantially removed from the signal prior to processing by the processing unit. The outputs of the second set of adaptive filters are not used to correct the processor's input signal.
【0039】
この実施例において、制御装置は、第2の適応フィルタの組のパラメータを決定することにより音響帰還の量を推定するように構成されている。高速の第2の収束速度により、第2の適応フィルタは、第1の適応フィルタより経時的に厳密に音響帰還を追跡しうる。さらに、第2の適応フィルタの出力信号は入力トランスデューサ信号から減じられないため、所望の信号が第2の適応フィルタによって歪まされることはない。[0039]
In this embodiment, the controller is configured to estimate the amount of acoustic feedback by determining the parameters of the second set of adaptive filters. The fast second convergence rate allows the second adaptive filter to track the acoustic feedback more closely in time than the first adaptive filter. Furthermore, the desired signal is not distorted by the second adaptive filter, as the output signal of the second adaptive filter is not subtracted from the input transducer signal.
【0040】
このように、この発明の好適な実施例によれば、第2の帯域フィルタリングされた電気信号をフィルタリングして各第4の電気信号にすることによって補聴器における帰還を抑制する第2のフィルタ係数を有する第2の適応フィルタの組と、前記第4の電気信号をそれぞれの第1の帯域フィルタリングされた電気信号から減じることによって第5の電気信号を生成するとともに、該第5の電気信号を処理装置に供給する結合ノードとをさらに備え、前記第2のフィルタ係数が第1の収束速度より高速の第2の収束速度で更新される、補聴器が提供される。[0040]
Thus, in accordance with a preferred embodiment of the present invention, the second filter coefficients for suppressing feedback in the hearing aid by filtering the second band-filtered electrical signal into respective fourth electrical signals are used. Generating a fifth electrical signal by subtracting the second set of adaptive filters and the fourth electrical signal from the respective first band-filtered electrical signal, and processing the fifth electrical signal A hearing aid is provided, further comprising a coupling node for supplying the device, wherein the second filter coefficients are updated with a second convergence rate that is faster than the first convergence rate.
【0041】
音響帰還の量は、第2の適応フィルタの組の入力部における信号の振幅と第2の適応フィルタの組の出力部における信号の振幅とのそれぞれの比を決定することによって推定することができる。この方法により、音響帰還経路における変化に対する迅速な応答が達成されるとともに、非常に小さい処理装置パワーしか要求しない。[0041]
The amount of acoustic feedback can be estimated by determining the ratio between the amplitude of the signal at the input of the second set of adaptive filters and the amplitude of the signal at the output of the second set of adaptive filters . In this way, a quick response to changes in the acoustic feedback path is achieved, while requiring very little processor power.
【0042】
第2のパラメータは、第1の適応フィルタの組の第2の収束速度または適応速度であってもよい。たとえば、フィルタリングの適応速度は、補聴器が、たとえば音響環境における突然の変化によって引き起こされる、望ましくない音が発生する危険性が高い状態に近づいたときはいつでも、第1の適応フィルタの適応速度が増加してこの変化を迅速に補償するような形で、処理装置の動作ゲイン、または第2の適応フィルタの組の減衰、またはこれらの組み合わせに依存するようにしてもよい。[0042]
The second parameter may be a second convergence rate or adaptation rate of the first set of adaptive filters. For example, the adaptation speed of the filtering may increase the adaptation speed of the first adaptive filter whenever the hearing aid approaches a high risk of producing unwanted sounds, eg caused by a sudden change in the acoustic environment Depending on the operating gain of the processor, or the attenuation of the second set of adaptive filters, or a combination thereof, it may be possible to quickly compensate for this change.
【0043】
第2の適応フィルタの組に関して既に説明したように、第1の適応フィルタの組の収束速度は、適応フィルタのフィルタ係数を更新するアルゴリズムを修正することによって調節されうる。以下にさらに説明するように、このアルゴリズムは、第2のパラメータの決定に応じて調節されうる1つまたはそれ以上のスケーリング・ファクタを含みうる。たとえば、1つ以上のスケーリング・ファクタは、処理装置の動作ゲインの所定の関数として設定されうる。[0043]
As already described for the second set of adaptive filters, the convergence speed of the first set of adaptive filters may be adjusted by modifying the algorithm that updates the filter coefficients of the adaptive filters. As described further below, the algorithm may include one or more scaling factors that may be adjusted in response to the determination of the second parameter. For example, one or more scaling factors may be set as a predetermined function of the operating gain of the processing device.
【0044】
第1の適応フィルタの組は、それぞれの周波数帯域において信号の個々のフィルタリングを提供する。好ましくは、第1の適応フィルタの組の周波数帯域は、第2のフィルタ・バンクの周波数帯域と実質的に同一である。[0044]
The first set of adaptive filters provides individual filtering of the signal in each frequency band. Preferably, the frequency band of the first set of adaptive filters is substantially identical to the frequency band of the second filter bank.
【0045】
第1の適応フィルタの組の周波数帯域は、第1のフィルタ・バンクおよび第2の適応フィルタの組の周波数帯域と数および範囲において異なりうる。しかしながら、この発明の好適な実施例においては、第2のフィルタ・バンクは複数の帯域フィルタを備え、一方、第1の適応フィルタの組は、単一の周波数帯域における処理装置の入力信号の修正を行なう単一の適応フィルタによって構成される。したがって周波数依存補償能力を有する補聴器に、単純な単一帯域の音響帰還補償ループを設けることができる。[0045]
The frequency bands of the first set of adaptive filters may differ in number and range from the frequency bands of the first filter bank and the second set of adaptive filters. However, in the preferred embodiment of the present invention, the second filter bank comprises a plurality of band pass filters, while the first set of adaptive filters corrects the processor's input signal in a single frequency band. It consists of a single adaptive filter that A hearing aid with frequency dependent compensation can thus be provided with a simple single-band acoustic feedback compensation loop.
【0046】
このように、この発明の好適な実施例によれば、第2の電気信号をフィルタリングして第4の電気信号にすることにより補聴器における帰還を抑制する第2のフィルタ係数を有する第2の適応フィルタと、前記第4の電気信号を第1の電気信号から減じることにより第5の電気信号を生成するとともに、該第5の電気信号を第1のフィルタ・バンクのそれぞれの帯域フィルタに供給する結合ノードとをさらに備え、第2のフィルタ係数が第1の収束速度より高速の第2の収束速度で更新される補聴器が得られる。[0046]
Thus, according to a preferred embodiment of the present invention, a second adaptation with a second filter factor which suppresses feedback in the hearing aid by filtering the second electrical signal into a fourth electrical signal. A filter and generating a fifth electrical signal by subtracting the fourth electrical signal from the first electrical signal and supplying the fifth electrical signal to the respective band pass filters of the first filter bank A hearing aid is obtained, further comprising a coupling node, wherein the second filter coefficients are updated with a second convergence rate that is faster than the first convergence rate.
【0047】
このため、この発明の好適な実施例においては、処理装置および第2の適応フィルタが、(複数の)同じ周波数帯域をカバーする(複数の)チャネルに分割され、一方、第1の適応フィルタは、複数個のチャネルには分割されない。さらに、制御装置は、対応する第1の適応フィルタのチャネルの減衰の決定に応じて、各処理装置(プロセッサ)チャネルの個別の最大ゲイン限界 Gmaxを制御するように構成してもよい。制御装置は、さらに、対応する処理装置チャネルのゲインがGmax 限界により制限され、そのためにゲイン制限の期間が減少したときに、第2の適応フィルタの組の1つのフィルタの第2の収束速度を高めるように構成してもよい。さらに、制御装置は、ゲイン限界および/または収束速度を補聴器の現在の動作モードにしたがって調節するように構成してもよい。動作モードという用語は、以下で説明される。[0047]
Thus, in the preferred embodiment of the present invention, the processing unit and the second adaptive filter are divided into channel (s) covering the same frequency band (s) while the first adaptive filter is , Not divided into a plurality of channels. In addition, the controller may be configured to control the individual maximum gain limit G max of each processor channel in response to the determination of the attenuation of the corresponding first adaptive filter channel. The controller further has a gain of G max for the corresponding processor channel The second convergence rate of one of the second set of adaptive filters may be configured to increase the second convergence speed of the second set of adaptive filters when limited by a limit and thus the duration of the gain limit is reduced. Furthermore, the controller may be configured to adjust the gain limit and / or the convergence rate according to the current operating mode of the hearing aid. The term operating mode is explained below.
【0051】
FIRフィルタまたはワープ形FIRフィルタにおいて、次のサンプルY(t+T)は、次式にしたがって計算される。
【数7】
である。[0051]
In the FIR filter or the warped FIR filter, the next sample Y (t + T) is calculated according to the following equation.
[Equation 7]
It is.
【0070】
出力信号80は、出力トランスデューサ5と任意の(オプションとしての)遅延Δとに送られ、遅延された信号83が適応フィルタA、すなわち参照符号10に供給される。出力トランスデューサ5は、出力信号80を音響出力信号に変換する。この音響信号の一部分は、伝達関数Hfbをもつ帰還経路6に沿って入力トランスデューサ1に伝搬する。好ましくは、遅延線Δの時間遅延は、出力トランスデューサ5から入力トランスデューサ1までの帰還経路6に沿う通過時間と実質的に等しい。他の時間遅延を選択してもよい。しかし、より短い時間遅延または零の時間遅延は、フィルタリングを複雑にする。たとえばフィルタが有限インパルス応答フィルタである場合には、より長いフィルタ、すなわちより多くのタップを有するフィルタが必要になる。このため、さらに他の遅延を処理装置7の出力側において回路内に挿入して、遅延信号を出力トランスデューサ5とオプションの遅延Δとに供給し、これによって入力信号4とフィルタリングされた信号85との間の相関を減少させてもよい。[0070]
The
【0071】
適応フィルタ10において、遅延信号83がフィルタリングされて、音響帰還の推定であるフィルタリングされた信号85が得られる。すなわちフィルタリングされた信号85は、出力トランスデューサ5に由来する音を受信することによって生成されるトランスデューサ生成信号4の一部分の推定である。フィルタリングされた信号85は、結合ノード9においてディジタル入力信号4から減じられ、これによって帰還補償信号86が得られ、これがディジタル処理装置7に入力される。音響帰還経路における変化を補償するために、適応フィルタ10のフィルタ係数は、フィルタリングされた信号85が帰還経路6に沿って伝搬する帰還信号6と実質的に同一に維持されるように、連続的に更新される。[0071]
In the
【0079】
図2に、各チャネル(チャンネル)が図1に示された単一チャネルの実施例と一般に同じように動作する、この発明にしたがった補聴器の多重チャネル(マルチチャネル)の実施例が示されている。図2の参照符号に添え字が付け加えられていることを除いて、図1および図2の対応する部分は、同じ参照符号で示されている。簡単にするために、図2には3個のチャネルのみが図示されている。しかしながら、この補聴器は、チャネルをいかなる適切な個数でも含みうることに注意されたい。[0079]
FIG. 2 shows a multi-channel embodiment of a hearing aid according to the invention, in which each channel operates generally in the same way as the single-channel embodiment shown in FIG. There is. Corresponding parts of FIGS. 1 and 2 are indicated with the same reference numerals, except that the reference numerals of FIG. 2 have been suffixed. Only three channels are illustrated in FIG. 2 for simplicity. However, it should be noted that the hearing aid may include any suitable number of channels.
【0087】
図3に図示されている補聴器は、図1の補聴器に追加の測定装置を設けたものに対応する。対応する部分は同一の参照符号で示されており、これらの部分の動作の説明を繰り返すことはしない。図3に示された補聴器は、さらに、第1の適応フィルタA,10と並行して動作する、すなわち第1の適応フィルタA,10と同じ信号に対して作用するが、第1の適応フィルタA,10の第1の収束速度(convergence rate)より高速の第2の収束速度で動作する第2の適応フィルタB,参照符号11を含む。第1の適応フィルタA,10の出力85は、結合ノード9に供給されて、信号4から減じられ、処理装置7に入力される信号86が生成され、これによって音響帰還信号は、処理装置7による処理の前に、信号から実質的に除去される。第2の適応フィルタB,11の出力89は処理装置の入力の補正には用いられないことに注意されたい。[0087]
The hearing aid illustrated in FIG. 3 corresponds to the hearing aid in FIG. 1 provided with an additional measuring device. Corresponding parts are indicated with the same reference symbols and the description of the operation of these parts is not repeated. The hearing aid shown in FIG. 3 additionally operates in parallel with the first adaptive filter A, 10, ie operates on the same signal as the first adaptive filter A, 10, but the first adaptive filter A, a second adaptive filter B operating at a second convergence rate faster than the first convergence rate of A, 10,
【0088】
この実施例において、制御装置13は、第2の適応フィルタB,11のパラメータを決定することにより音響帰還の量を推定するようになっている。高い第1の収束速度により、第2の適応フィルタ11は、第1の適応フィルタ10よりも、音響帰還を経時的により厳密に追跡しうる。さらに、第2の適応フィルタ11の出力信号89が入力トランスデューサ信号4から減じられないため、所望の信号が第2の適応フィルタ11によって歪まされることはない。[0088]
In this embodiment, the
【0089】
第1の適応フィルタ10は、いかなる種類の適応フィルタであってもよいが、好ましくは、パワー正規化最小二乗平均(power-normalised Least Mean Square)(power−nLMS)アルゴリズムを用いるFIRフィルタまたはワープ形FIRフィルタである。[0089]
The first
【0091】
図3に示された実施例の重要な利点は、第2の適応フィルタ11によって生成された出力信号が入力トランスデューサ1から出力トランスデューサ5までの主要信号経路に供給されないことである。この主要信号経路は、入力トランスデューサ1と、ディジタル変換手段(図示せず)と、結合ノード9と、ディジタル処理装置7と、出力トランスデューサ5とからなる。したがって、第2の適応フィルタ11による信号処理が主要信号経路における信号に直接影響することはない。このため、主要信号経路における信号の信号歪みが第2の適応フィルタ11によって創出されることはなく、したがって第2の適応フィルタ11の適応速度(adaptation rate)を第1の適応フィルタ10の適応速度より実質的に高くすることができる。第2の適応フィルタ11の適応速度を第1の適応フィルタ10の適応速度より実質的に高くすることができるため、帰還経路は、第2の適応フィルタ11によって、第1の適応フィルタ10によるよりも、経時的にはるかに厳密に監視されうる。好ましくは、第2の適応速度は、固定された高適応速度であるが、この適応速度は、たとえば1個またはそれ以上のスケーリング・ファクタを補正することによって調節されうる。たとえば、第2の適応フィルタの適応速度を、処理装置における実際のゲインまたは入力パワー・レベルにしたがって調節することが好ましいかもしれない。[0091]
An important advantage of the embodiment shown in FIG. 3 is that the output signal generated by the second
【0093】
音響環境の急速な変化が起こった場合に、図3の第1の適応フィルタ10は、こうした変化に即座に適応してこの変化を補償することができない。したがって、未補償の帰還信号が発生し始めることになる。しかしながら、第2の適応フィルタ11は、第1の適応フィルタ10よりはるかに高速であり、かつ帰還経路における変化に適応する。[0093]
In the event of a rapid change in the acoustic environment, the first
【0094】
ひとつの実施例において、制御装置は、帰還経路における変化に対する第2の適応フィルタ11の迅速な応答に基づいて、たとえばμの値を制御するといったように、第1の適応フィルタ10の適応速度を制御する。このため、第2の適応フィルタ11の特性、たとえば減衰等のフィルタリング特性により帰還経路における変化が示されると、第1の適応フィルタ10はそれに応じて制御される。たとえばゲインが帰還限界に近い場合は、第1の適応フィルタ10の適応速度が増加する。第1の適応フィルタ10の適応速度を増加させることにより、第1の適応フィルタは、より迅速に、たとえば音響帰還が望ましくない音の発生を招く前に、音響帰還の変化を補償しうる。[0094]
In one embodiment, the controller controls the adaptation speed of the first
【0096】
また他の実施例において、制御装置は、帰還における変化が第2の適応フィルタ11により検出されると、ディジタル処理装置におけるゲインを低下させる。特に、このことは、ディジタル処理装置の異なるチャネルにおいて選択的に実行されうる。[0096]
In yet another embodiment, the controller reduces the gain in the digital processor when a change in feedback is detected by the second
【0101】
図4にしたがったこの発明の多重チャネルの実施例は、図3に示された単一チャネルの実施例と同じ構成部分に加えて、帯域フィルタ信号(帯域フィルタリングされた信号)83a、83i、83nを、第1の適応フィルタの組と、第2の適応フィルタ11a、11i、11nの組 (set)に出力するフィルタ・バンク16を備えている。それぞれの第2の適応フィルタ11a、11i、11nの組は、それぞれの結合ノード12a、12i、12nに、結合ノード9a、9i、9nからのそれぞれの信号86a、86i、86nと組み合わされるフィルタリングされた信号を供給する。[0101]
The multi-channel embodiment of the invention according to FIG. 4 adds to the same components as the single-channel embodiment shown in FIG. , And a
【0102】
図4に示された多重チャネルの実施例では、帰還経路の伝達関数のより詳細な推定が達成される。さらに、信号処理は、より低い周波数帯域においてより低いサンプリング周波数で行なわれ得、これはデシメーション(decimation)として知られた技術である。第2の適応フィルタの組からの出力信号は主要信号経路には供給されないため、いかなるアンチ・エリアジング(anti-aliasing) フィルタもシステムには必要とされないので、デシメーションは、これらのフィルタにおいて特に簡単に用いられうる。[0102]
In the multi-channel embodiment shown in FIG. 4, a more detailed estimation of the transfer function of the feedback path is achieved. Additionally, signal processing may be performed at lower sampling frequencies at lower frequency bands, a technique known as decimation. Decimation is particularly easy in these filters since the output signal from the second set of adaptive filters is not fed to the main signal path, so no anti-aliasing filter is required for the system It can be used for
【0103】
図4に示された実施例は、図3に示された実施例と同じように制御されうる。しかしながら、図4に示された実施例では、各個別のチャネルにおいてゲインを選択的に低下させることと、第1の適応フィルタ10a、10i、10nの組の各個別の適応フィルタの適応速度を選択的に調節することが可能である。このため、帰還共振が起こりにくい周波数においてゲインを高い値に維持することができ、かつ歪みを低レベルに維持することができるというさらに他の利点が得られる。[0103]
The embodiment shown in FIG. 4 can be controlled in the same manner as the embodiment shown in FIG. However, the embodiment shown in FIG. 4 selectively reduces the gain in each individual channel and selects the adaptation speed of each individual adaptive filter in the first set of
【0104】
図5に、図4に示された実施例と同様の構成であり、かつ同様に動作する多重チャネルの実施例が示されている。しかし、図5に示された実施例は、単一の適応フィルタ10によって構成される第1の適応フィルタの組を有しており、かつ結合ノード9が単一の結合ノードであるため、より簡素である。[0104]
FIG. 5 shows a multiple channel embodiment which is similar in construction and operates in the same manner as the embodiment shown in FIG. However, the embodiment shown in FIG. 5 has a first set of adaptive filters constituted by a single
【0106】
特に、比較的少数のチャネルを有するディジタル信号処理装置7と、より多くのフィルタを含む第2の適応フィルタの組とを用いることが可能である。これに代え、第1の適応フィルタの組の個別の適応フィルタは、ディジタル信号処理装置7におけるチャネルとの組み合わせの上で動作するものでもよく、たとえばディジタル信号処理装置7の2個またはそれ以上のチャネルが第2の適応フィルタの組の特定の適応フィルタにより決定される同じ Gmaxを用いて動作するか、またはディジタル信号処理装置7の1個のチャネルが第2の適応フィルタの組の適応フィルタにより決定される2個以上のゲインのうちの最も低いゲインであるGmax を用いて動作してもよい。しかしながら、現在のところは、単一の第1の適応フィルタ10と多重チャネルの第2の適応フィルタ11の組とを備えた実施例が好ましい。[0106]
In particular, it is possible to use a
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