JP2011139462A - 補聴器におけるビームフォーミング - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気入力信号を提供する第1のマイクロホン4及び第2のマイクロホン6と、少なくとも一部において電気入力信号に基づき、指向性の空間特性を有する第1のオーディオ信号14を提供するビームフォーマ12を含み、ビームフォーマ12は、少なくとも一部において電気入力信号に基づき、第1のオーディオ信号14とは別の空間特性を有する第2のオーディオ信号16を提供するように構成され、使用者に聞こえる出力信号を提供するため第1のオーディオ信号14と第2のオーディオ信号16とを混合するミキサ18をさらに含む。
【選択図】図1
Description
この方法をシミュレーションで試験し、ここでは本発明の態様に係る両耳補聴器システム(以下、バイノーラルビームフォーマと称する)を、未処理信号及び本発明の別の態様に係るモノラルアダプティブビームフォーマと比較した。シミュレーションでは自由音場モデルを使用するとともに、遠距離音場での伝搬を仮定し、すなわち音響モデルは遠距離音場近似に基づいた。アレイは、頭部の各側に2個ずつ、4個のマイクロホンを有した。これはすなわち、前部マイクロホンと後部マイクロホンとの2個のマイクロホンを各々が備える2個の補聴器を含む本発明の態様に係る両耳補聴器システムに対応する。個々の補聴器におけるマイクロホン間の距離は1cmであり、2個の前部マイクロホン間の距離は14cmであり、一方、2個の後部マイクロホン間の距離は15cmであった。音速は342m/sと仮定し、両耳補聴器システム全体のサンプリング周波数は16kHzとした。特定の雑音チャネルhm(太字)に関連するフィルタは21タップを有し、結果として処理遅延はターゲット信号の10サンプルであった。スピーチ信号は0度から再生した。熱雑音は空間的及び時間的にガウス分布白色雑音であると仮定した。雑音のレベルは、SNRが30dB(60dBの音圧レベル及び30dBのマイクロホン雑音レベルに対応する)となるように調整した。
このシミュレーションでは、1つの干渉源のみを用いた。干渉源は、この場合、帯域制限された指向性の雑音成分であった。入射角はマイクロホンアレイに対して90度とした。雑音成分の帯域幅は1kHzであり、前方から到来するターゲット信号とは無相関であった。雑音成分の中心周波数は500Hz〜7.5kHzまで変化させた。パラメータβは、この場合、雑音の最大の減衰を与えるように選択した(βm=0)。結果は図9に見ることができる。曲線78は(無指向性)マイクロホンのいずれかにおける未処理信号を表し、曲線80は片耳補聴器のSNRを示し、曲線82は両耳補聴器システムの結果である。両耳補聴器システムは、低い周波数では片耳補聴器より優れた性能を有するが、より高い周波数ではその差異は小さくなる。
このシミュレーションにおいても、1つの干渉源のみを用いた。干渉源は、この場合、帯域制限された指向性の雑音成分であった。雑音の中心周波数は2kHzとし、雑音成分の帯域幅は1kHzとして、前方から到来するターゲット信号とは無相関であった。入射角は0〜90度まで変化させた。パラメータβは、この場合もまた、雑音の最大の減衰を与えるように選択した(βm=0)。結果は図10に見ることができる。曲線84はマイクロホンのいずれかにおける未処理信号を表し、曲線86は片耳補聴器のSNRを示し、曲線88は両耳補聴器システムの結果である。両耳補聴器は、0〜90度の角度について片耳補聴器よりはるかに優れた性能を有するが、後半球においては2つのシステムは同様の性能を示す。
より多くのマイクロホンを有することによる利点の一つは、ビームフォーマがより高い自由度でそれらと連動することである。従って、多音源についての性能の違いを示すため、さらなるシミュレーションを実施した。このシミュレーションでは、3つの干渉源を90度、120度及び180度から入射させた。全ての雑音源について中心周波数は2kHzとなるように選択し、帯域幅は1kHzとした。雑音源は相互に無相関で、且つターゲット信号と無相関であった。3つのテストケースについてのSNRを表1に見ることができる。ここで、片耳補聴器が8dBのSNR上昇を示したに過ぎないのに対し、SNRゲインが約29dBであった両耳補聴器システムの優位性は明らかである。
拡散性雑音における性能は、会議室、飲食店又はカフェテリアなどの高残響状況下でかかる雑音場に直面することが多いため、補聴器用途にとっては極めて関心が高い。従って、拡散性雑音についてのシミュレーションも実施し、ここで拡散性雑音場は以下のとおりシミュレートした。
初めに、シミュレーションにより、指向性雑音源の正確なITDを再現する能力について調べた。第1のシミュレーションでは、波動場に単一の雑音成分が存在した。雑音の中心周波数は2kHzとなるように選択し、雑音成分の帯域幅は1kHzとなるように選択して、前方から到来するターゲット信号とは無相関であった。入射角は10〜350度まで変化させた。右耳のチャネルと左耳の対応するチャネルと間のITDを計算した。これは、2つの異なるチャネルの雑音推定の相互相関関数における補間ピークを求めることにより実現した。この値を指向性雑音成分の真のITDと比較した。マイクロ秒単位の誤差が図11に曲線90として示される。調査対象の2個のマイクロホンは線形アレイ配置であったため、この誤差は0度及び180度に関して対称である。
また、ILDに関しても、このビームフォーミング方法を検証した。波動場には単一の雑音成分が存在した。雑音の中心周波数は2kHzとなるように選択し、雑音成分の帯域幅は1kHzとして、前方から到来するターゲット信号とは無相関であった。入射角は10〜350度まで変化させた。スピーチ信号とノイズ信号とを結合する前に、頭部右側のノイズ信号に2分の1を乗じた。頭部の各側の雑音成分を抽出し、それぞれの自己相関関数の最大値の比を計算することにより、ILDを推定した。図12では、推定したILDを曲線94により示し、真のILDを直線96により示す。このシミュレーションは、ビームフォーミング方法が波動場の正確なILDを再現可能であることを示している。
Claims (15)
- 電気入力信号を提供する第1のマイクロホン及び第2のマイクロホンと、
少なくとも一部において前記電気入力信号に基づき、指向性の空間特性を有する第1のオーディオ信号(ビーム)を提供するビームフォーマと、
を備えており、
前記ビームフォーマが、少なくとも一部において前記電気入力信号に基づき、前記第1のオーディオ信号とは別の空間特性を有する第2のオーディオ信号を提供するようにさらに構成されることを特徴とする補聴器システムであって、
前記補聴器システムが、
使用者に聞こえる出力信号を提供するために前記第1のオーディオ信号と前記第2のオーディオ信号とを混合するように構成されるミキサをさらに備えている、補聴器システム。 - 聴覚障害補正アルゴリズムに従い前記混合信号を処理するように構成されるプロセッサをさらに備えている、請求項1に記載の補聴器システム。
- 前記第1のオーディオ信号と前記第2のオーディオ信号とを混合する前に、聴覚障害補正アルゴリズムに従い前記第1のオーディオ信号を処理するように構成されるプロセッサをさらに備えている、請求項1に記載の補聴器システム。
- 前記ビームフォーマはアダプティブ型である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の補聴器システム。
- 前記補聴器システムは、前記第1のオーディオ信号と前記第2のオーディオ信号との混合を制御するために、前記ミキサに操作可能に接続されたユーザ操作インタフェースを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の補聴器システム。
- 前記ユーザ操作インタフェースは、無線リンクを介して前記ミキサに操作可能に接続される別個の遠隔制御装置に配置される、請求項5に記載の補聴器システム。
- 前記ユーザ操作インタフェースは、手動操作可能なスイッチを含む、請求項5に記載の補聴器システム。
- 前記補聴器システムは、通信リンクを介して互いに相互接続される第1の補聴器と第2の補聴器とを備えている両耳補聴器システムであり、前記第1のマイクロホンは前記第1の補聴器に位置し、前記第2のマイクロホンは前記第2の補聴器に位置する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の補聴器システム。
- 前記第1の補聴器及び前記第2の補聴器の各々は、前記ビームフォーマに接続される追加のマイクロホンを備えている、請求項8に記載の補聴器システム。
- 前記手動操作可能なスイッチは、前記第1の補聴器及び/又は前記第2の補聴器に配置される、請求項5に従属する、請求項8又は9に記載の補聴器システム。
- 両耳補聴器システムの一部を形成する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の補聴器システム。
- 前記第1のオーディオ信号及び前記第2のオーディオ信号の空間特性は、実質的に相補的である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の補聴器システム。
- 前記第2のオーディオ信号の空間特性は、実質的に無指向性である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の補聴器システム。
- 前記第1のオーディオ信号及び前記第2のオーディオ信号の空間特性は、結果として得られる前記混合オーディオ信号の空間特性を実質的に無指向性とするように生成される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の補聴器システム。
- 指向性オーディオ信号と無指向性オーディオ信号とを提供するマイクロホンと、
前記マイクロホンに操作可能に接続されており、使用者に聞こえる聴覚障害補正出力信号を提供するように構成されたプロセッサと、を備えており、
前記指向性オーディオ信号と前記無指向性オーディオ信号とを混合し、それによって混合オーディオ信号を提供するミキサをさらに備えていることを特徴とする、補聴器。
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