JP3588294B2

JP3588294B2 - 補聴器の最適化調整方法及びその装置

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Publication number: JP3588294B2
Application number: JP36584199A
Authority: JP
Inventors: 英行高木; 政博渡辺; 真一坂本
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001186598A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、個人の嗜好に合わせた音響特性の調整を始めとする、評価基準が主観的及び不明確であって定量的な評価基準に基づいて調整を行うことができない問題について、個人の主観的な評価に基づいて最適な調整結果を得るための補聴器の最適化調整方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
個人の嗜好に合わせた音響特性の調整を行う場合、その特性の評価基準は極めて主観的であって不明確なものとなる。各特性に対する嗜好の傾向はユーザ毎に大きく異なる場合が多いため、調整結果を定量的に評価、表現することができないという問題がある。
加えて、通常の場合、対象とする音響特性を調整するためのパラメータは複数個存在し、これらのパラメータ値の相互作用がユーザの主観的な評価に大きな影響を及ぼすため、最適な調整結果の決定は更に困難なものとなる。
【０００３】
このような問題を解決するために、例えば特開平９−５４７６５号公報には、対話型遺伝的アルゴリズムを用いた最適化調整方法が提案されている。この方法では、ｎ個の調整パラメータを要素とするｎ次元ベクトルを解ベクトル（染色体）とし、各解ベクトルに応じて処理された音響信号をユーザに提示した上で、各解ベクトルに対する適合度（対話型遺伝的アルゴリズムにおいてはユーザの評価値が用いられる場合が多い）を基に遺伝的アルゴリズムを実施し、最適解ベクトルを推定するものである。
このような方法によれば、各調整値の最適値を個別に算出するのではなく、ユーザ自身が主観的に最も聞きやすいと感じるような特性を、各調整値間の相互作用も加味した上で算出することができる。
【０００４】
本発明で対象としている、個人の嗜好に合わせた音響特性を決定する問題の一例として、補聴器のフィッティングが考えられる。難聴者の聴覚特性は個人毎に様々である上に、音に対する嗜好も個人個人で異なる。補聴器の多くは、このような様々な難聴者各々にフィットできるように、複数の調整機能（例えば、音量調整、周波数特性調整、出力制限調整、自動利得制御調整など）を有している。
【０００５】
補聴器フィッティングとは、これら各調整機能の調整度合（調整値）を個々の難聴者にとって最適な値に設定する作業であり、通常はオージオグラム等の値を既知のフィッティング用の処方式に代入することにより行われる。一方、特開平９−５４７６５号公報には、各調整機能の調整値を利用して前記ｎ次元解ベクトルを構成し、対話型遺伝的アルゴリズムを用いて補聴器のフィッティングを行う方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記対話型遺伝的アルゴリズムでは、ユーザが評価値の基準を判断しにくいという問題があった。人間の判断基準はあいまいであり、高い評価を与えられた解ベクトルが次世代で再度現れた場合に、前回と同様に高い評価が与えられるとは限らない。
多くのユーザはそれまでに現れた解ベクトルの音響的特性を記憶しておくことができず、次世代で再度同じ解ベクトルもしくは極めて類似の解ベクトルが現れた場合に、それらがこれまでに現れた解ベクトルであるということに気付かずに、異なる評価値を与えてしまうという問題があった。これは、そのユーザの評価の基準が遺伝的アルゴリズムの世代が代わる毎に変化しているということを示している。
【０００７】
対話型遺伝的アルゴリズムはユーザの評価値に基づいて最適値を探索していくアルゴリズムであるので、このような評価のゆらぎは、最適値への収束速度と収束精度に大きな影響を与える。
例えば、前記補聴器フィッティングの場合では、難聴ユーザが高い評価を与えた解ベクトル（フィッティング値）が再度提示された場合に、再び高い評価値を与えるとは限らずに、遺伝的アルゴリズムの世代が代わる毎に、これまでと同じ解ベクトルに異なる評価値を与えてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ユーザの嗜好が反映された最適値を、各解ベクトルに対するユーザの音響的な記憶を補助するような情報を提示することによって、ユーザの評価のゆらぎを最小限に押さえた上で、正確に決定するための補聴器の最適化調整方法及びその装置を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、音響的な情報を対象とする対話型遺伝的アルゴリズムを用いた補聴器の最適化調整方法において、各解ベクトルの表す音響的な情報をユーザに提示する際に、前記音響的な情報に基づく視覚的図形として周波数特性、入出力特性、時間波形またはサウンドスペクトログラムも併せて提示するものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、音響的な情報を対象とする対話型遺伝的アルゴリズムを用いた補聴器の最適化調整装置において、各解ベクトルの表す音響的な情報をユーザに提示する音響情報提示部と、前記音響的な情報に基づく視覚的図形として周波数特性、入出力特性、時間波形またはサウンドスペクトログラムをユーザに提示する視覚的図形提示部を有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る補聴器の最適化調整方法を適用した補聴器フィッティング装置の構成図、図２は同じくフローチャート、図３はユーザに提示される画面の一例を示す図である。
【００１６】
本発明に係る補聴器の最適化調整方法を適用した補聴器フィッティング装置は、図１に示すように、音響情報提示部１と、パラメータ作成部２からなる。なお、３はいわゆるプログラマブル補聴器である。
【００１７】
音響情報提示部１は、音源記憶部１ａ、音源信号変換部１ｂ、音源信号選択部１ｃ、音源提示部１ｄから構成され、パラメータ作成部２は、視覚的図形提示部２ａ、音響特性計算部２ｂ、パラメータ書き込み部２ｃ、評価値獲得部２ｄ、解ベクトル集合生成部２ｅから構成される。
【００１８】
プログラマブル補聴器３は、マイクロフォン３ａ、増幅器３ｂ、補聴処理部３ｃ、イヤホン３ｄ、パラメータ記憶部４から構成される。ここで、パラメータ書き込み部２ｂは、プログラマブル補聴器３のパラメータ記憶部４に接続されている。
【００１９】
音源記憶部１ａは、フィッティングに用いる音源（音響情報）をデジタルで記録したファイルと校正音ファイルを記憶している。ここで、音源及び校正音ファイルは、例えばＷＡＶＥファイル形式のようなデジタルデータで構成される。
【００２０】
音源信号変換部１ｂは、音源信号選択部１ｃからの制御信号に基づいて、音源記憶部１ａに記憶されている音源ファイルを呼び出す機能を有すると共に、音源ファイルに記憶されているデジタルデータをアナログ信号に変換する機能を有する。
【００２１】
音源提示部１ｄは、音源信号変換部１ｂから出力された音源信号（アナログ信号）を所定のレベルに増幅または減衰した後に、スピーカ５等を用いてプログラマブル補聴器３に向けて提示する。
【００２２】
視覚的図形提示部２ａは、音響特性計算部２ｂで算出された、画面上に提示された各解ベクトルの音響的な特性をユーザに対して視覚的に提示する。
音響特性計算部２ｂは各解ベクトルの要素の値から、その解ベクトルによって生ずる補聴器の音響的特性（本発明の実施の形態では周波数特性）を算出する。ここで解ベクトルは、対象となるプログラマブル補聴器３の各調整機能の調整値から構成される。
【００２３】
パラメータ書き込み部２ｃは、解ベクトル集合生成部２ｅで設定された解ベクトルを、プログラマブル補聴器３の調整機能のパラメータとしてプログラマブル補聴器３のパラメータ記憶部４に書き込む機能を有する。
【００２４】
評価値獲得部２ｄは、プログラマブル補聴器３の補聴処理部３ｃで処理された音源をユーザが聴取した際の、処理された音源に対するユーザの評価の値を獲得する。
【００２５】
解ベクトル集合生成部２ｅは、各解ベクトルと評価値獲得部２ｄで得られた各解ベクトルに対するユーザの評価値を用いて遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を実施し、新たな解ベクトル集合を生成する。
【００２６】
以上のように構成した本発明に係る補聴器の最適化調整方法を適用した補聴器フィッティング装置の動作について、図２に示すフローチャートにより説明する。なお、本発明の実施の形態においては、視覚的図形を各解ベクトルによって生ずる周波数特性としている。
【００２７】
先ず、ステップＳＰ１において、難聴者のオージオグラムを測定し、ステップＳＰ２において、測定したオージオグラムを用いて、既知の補聴器フィッティング処方式により、フィッティング中に過大音や過小音が出力されないよう音量調整や出力制限の調整値の探索範囲を制限する制限範囲を算出する。
【００２８】
次いで、ステップＳＰ３において、フィッティングに先立ち、音源提示の際の提示音圧レベル校正のために、音源信号選択部１ｃを操作して、音源記憶部１ａより校正音ファイルを呼び出し、音源提示部１ｄより提示する。
ステップＳＰ４において、騒音計等を用い提示音圧レベル校正を音源提示部１ｄの増幅度や減衰量を操作して行う。
【００２９】
次いで、ステップＳＰ５において、音源ファイルを呼び出す。音源には、音声などの信号が使用される場合が多い。
【００３０】
次いで、ステップＳＰ６において、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を実施するための、プログラマブル補聴器３の各調整機能の調整値から構成される解ベクトルの初期値の集合、いわゆる初期解ベクトル集合ｐ_ｋ（ｋ＝１，２，３……，ｍ）を設定する。ここでは、ｍ＝１０としている。
【００３１】
初期解ベクトル集合ｐ_ｋ（ｋ＝１，２，３……，ｍ）は、通常の遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）では乱数等を用いてランダムに決定されるが、前記したステップＳＰ２において、フィッティング中に過大音や過小音が出力されないように、音量調整や出力制限の調整値の探索範囲に制限を設けている。
【００３２】
次いで、ステップＳＰ７において、設定された１０個の解ベクトルｐ_ｋの周波数特性を音響特性計算部２ｂで計算する。ここでの計算は、例えば、単に解ベクトルｐ_ｋの要素の中で補聴器の周波数特性の形状に影響を与える要素（音質調整器など）の値から算出しても良いし、事前に複数の解ベクトルｐ_ｋにおける周波数特性を実測しておいた上で、それらの値に基づいて算出しても良い。また、全ての解ベクトルｐ_ｋにおける周波数特性を実測しておいて、そのデータをそのまま用いても良い。
【００３３】
次いで、ステップＳＰ８において、ステップＳＰ７で算出された各解ベクトルｐ_ｋに対応する周波数特性を視覚的図形提示部２ａでユーザに提示する。
ここで、図３には、ユーザに提示するスクリーン上の解ベクトルｐ_ｋ及び周波数特性の一例を示す。図３で、四角に囲まれた１０個の個体が各解ベクトルｐ_ｋを示しており、各個体中の数字は、その解ベクトルｐ_ｋに対する５段階の評価値である。各個体の下に付与されている図が、その解ベクトルｐ_ｋによって生ずる周波数特性で、横軸が周波数、縦軸がパワーを表している。
【００３４】
次いで、ステップＳＰ９でユーザがスクリーン上の任意の解ベクトルｐ_ｋを指定すると、ステップＳＰ１０でパラメータ書き込み部２ｃによって、指定された解ベクトルｐ_ｋをプログラマブル補聴器３のパラメータに変換し、ステップＳＰ１１において、そのパラメータをプログラマブル補聴器３のパラメータ記憶部４に書き込む。
【００３５】
次いで、ステップＳＰ１２において、音源信号変換部１ｂ及び音源提示部１ｄで、先ほど呼び出した音源ファイルを再生し、スピーカ５よりプログラマブル補聴器３に提示する。ユーザはプログラマブル補聴器３の出力音（つまり、解ベクトルｐ_ｋに応じて補聴処理された音源）を聴取する。
【００３６】
ステップＳＰ１３において、評価値獲得部２ｄは、提示した音、つまり、その時の解ベクトルｐ_ｋに対するユーザの評価値Ｅ_ｋを得る。評価値Ｅ_ｋは、提示音に対する快適性、明瞭性などに基づく、ユーザの主観的な評価を表す数値であり、ここでは１〜５の５段階とし、１が最も評価が低く、５が最も評価が高いものとしている。
【００３７】
ユーザが評価値を決定する際には、視覚的図形提示部２ａで図示されている周波数特性の形状を参考にできる。例えば、図３においては、個体番号８番に対する評価を行う際には、周波数特性が類似の個体番号２番に自分がどのような評価を与えたのかを確認しながら評価値を決定することができる。
【００３８】
また、解ベクトルｐ_ｋの世代が進化して、現在の解ベクトル集合及び周波数特性がスクリーン上から消えて、新たな解ベクトル集合がスクリーン上に図示された場合にも、前世代に評価を行った解ベクトルｐ_ｋの特徴を周波数特性の形状に基づいて記憶しておくことができるので、評価のゆらぎが最小限に押さえられる。
【００３９】
ステップＳＰ１４において、ユーザが解ベクトル集合の更新の指示を行った場合には、ステップＳＰ１５へ進み、そうでない場合には再度ステップＳＰ９〜ステップＳＰ１４を繰り返す。
【００４０】
ステップＳＰ１５において、Ｅ_１〜Ｅ_１０の全ての評価値が獲得されたか否かを判断し、獲得されていなければステップＳＰ９へ進み、上記操作を繰り返す。
一方、Ｅ_１〜Ｅ_１０の全ての評価値が獲得された場合には、ステップＳＰ１６において、所定の終了条件を満たしているか否か判断する。
【００４１】
ステップＳＰ１６において、所定の終了条件を満たしていると判断した場合には、フィッティングを終了する。そして、現在の解ベクトル集合ｐ_ｋ（ｋ＝１，２，３……，ｍ）の中で最も高い評価値を得た解ベクトルｐ_ｋを最終フィッティング値とする。
【００４２】
ここで、所定の終了条件とは、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）の進化を終了するための条件であり、例えば、進化の回数を予め決めておいて、その回数になったら自動的に終了するようにすれば良い。
【００４３】
一方、終了条件を満たしていないと判断した場合には、ステップＳＰ１７において、現在の解ベクトル集合ｐ_ｋ（ｋ＝１，２，３……，ｍ）と各解ベクトルｐ_ｋに対する評価値Ｅ_ｋを用いて遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）における選択、交叉及び突然変異を実施し、新たな解ベクトル集合ｐ’_ｋを生成する。
【００４４】
そして、新たな解ベクトル集合ｐ’_ｋ（ｋ＝１，２，３……，ｍ）について、上記操作（ＳＰ９〜ＳＰ１６）を再度行う。
【００４５】
なお、図２には特に示していないが、評価値Ｅ_ｋの獲得は常に音源提示の次に行われる必要はなく、新解ベクトルｐ’_ｋの生成以前であれば、いつでも以前のＥ_ｋを書き換えられるような構成になっている場合が多い。
【００４６】
また、過大音、過小音の提示を回避するために、ステップＳＰ１とステップＳＰ２において、音量調整器と出力制限器の調整値に範囲制限を設けているが、範囲制限を設ける調整器はこれら２つに限らず、目的に応じて、ＡＧＣの調整器や音質調整器などの他の調整器に同様の範囲制限を行っても良い。
【００４７】
加えて、解ベクトルｐ_ｋの探索空間の制限範囲の決定をオージオグラムと既知のフィッティング処方式を用いて行っているが、予め音源記憶部１ａに所定の検査用信号（純音、バンドノイズなど）を用意しておき、その信号を用いてユーザの最小可聴閾値（ＨＴＬ）及びまたは不快閾値（ＵＣＬ）、快適値（ＭＣＬ）等を求め、それらの値に応じて調整器の値に制限を設けても良い。
【００４８】
また、終了条件としては、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）の進化の回数の他に、Ｅ_ｋ＝５の解ベクトルｐ_ｋが所定の数を超えたら終了するようにしても良いし、Ｅ_ｋの平均値が所定の値を超えたら終了するようにしても良い。
また、各解ベクトルｐ_ｋ間のユークリッド距離等から遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）の収束状態を推定し、収束状態が一定のレベルを超えたら終了するようにしても良い。
【００４９】
また、現在の解ベクトル集合ｐ_ｋ（ｋ＝１，２，３……，ｍ）の中で最も高い評価値を得た解ベクトルｐ_ｋを最終フィッティング値としているが、最高点（５点）の解ベクトルｐ_ｋが複数存在することも考えられる。この場合は、どれか一つを最終フィッティング値としてランダムに選択しても良いし、ユーザに最高点の解ベクトルｐ_ｋだけ再度試聴してもらった上で好みの解ベクトルｐ_ｋを選択させても良い。
【００５０】
なお、本発明の実施の形態では、視覚的図形提示部２ａで提示する図形を、解ベクトルｐ_ｋによって生ずる周波数特性としているが、この場合の図形は解ベクトルｐ_ｋの表す音響的情報に基づく図形であれば周波数特性でなくとも良い。例えば、音の入出力特性を変更できるタイプの補聴器（いわゆるＡＧＣ補聴器もしくはノンリニア補聴器）であるならば、その入出力特性を視覚的図形としても良い。
【００５１】
また、視覚的図形提示部２ａで提示する図形を、特定の音信号が補聴器に入力された場合の、その補聴器の出力音の時間波形としても良い。この場合の入力音は、遺伝的アルゴリズムで用いた音源を用いても良いし、他の音信号を用いても良い。
【００５２】
また、視覚的図形提示部２ａで提示する図形を、特定の音信号が補聴器に入力された場合の、その補聴器の出力音のサウンドスペクトログラムとしても良い。この場合の入力音は、遺伝的アルゴリズムで用いた音源を用いても良いし、他の音信号を用いても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、各解ベクトルの表す音響的な情報に基づく視覚的図形として周波数特性、入出力特性、時間波形またはサウンドスペクトログラムも併せて提示することによって、ユーザが各解ベクトルに対する評価値を決定する際に、過去の解ベクトルに自ら与えた評価値を容易に記憶することができるため、評価のゆらぎを最小限にとどめて、最適解を効率的かつ正確に求めることができる。
【００５５】
請求項２に係る発明によれば、各解ベクトルの表す音響的な情報に基づく視覚的図形として周波数特性、入出力特性、時間波形またはサウンドスペクトログラムをユーザに提示することによって、ユーザが各解ベクトルに対する評価値を決定する際に、過去の解ベクトルに自ら与えた評価値を容易に記憶することができるため、評価のゆらぎを最小限にとどめて、最適解を効率的かつ正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る補聴器の最適化調整方法を適用した補聴器フィッティング装置の構成図
【図２】本発明に係る補聴器の最適化調整方法を適用した補聴器フィッティング装置のフローチャート
【図３】ユーザに提示される画面の一例を示す図
【符号の説明】
１…音響情報提示部、１ａ…音源記憶部、１ｂ…音源信号変換部、１ｃ…音源信号選択部、１ｄ…音源提示部、２…パラメータ作成部、２ａ…視覚的図形提示部、２ｂ…音響特性計算部、２ｃ…パラメータ書き込み部、２ｄ…評価値獲得部、２ｅ…解ベクトル集合生成部、３…プログラマブル補聴器、４…パラメータ記憶部、５…スピーカ。

Claims

音響的な情報を対象とする対話型遺伝的アルゴリズムを用いた補聴器の最適化調整方法において、各解ベクトルの表す音響的な情報をユーザに提示する際に、前記音響的な情報に基づく視覚的図形として周波数特性、入出力特性、時間波形またはサウンドスペクトログラムも併せて提示することを特徴とする補聴器の最適化調整方法。
音響的な情報を対象とする対話型遺伝的アルゴリズムを用いた補聴器の最適化調整装置において、各解ベクトルの表す音響的な情報をユーザに提示する音響情報提示部と、前記音響的な情報に基づく視覚的図形として周波数特性、入出力特性、時間波形またはサウンドスペクトログラムをユーザに提示する視覚的図形提示部を有することを特徴とする補聴器の最適化調整装置。