JP5205510B2 - 補聴器における音処理方法および補聴器 - Google Patents

Description

この発明は，補聴器および補聴器における音信号処理方法（methods of processing sound signals）に関する。この発明はまた，音信号の制御に関し，より詳細には，複数の圧縮器を利用することによって，特に聴覚障害者のための音信号を処理する方法および補聴器装置に関する。

本願において，補聴器は，聴覚障害者によって人の耳の後ろまたは耳の中に装着されるようにデザインされた，小さくかつ電池駆動の小型電子ディバイス（microelectronic device）として理解される。使用の前に，補聴器は補聴器フィッタ（調節者）によって処方（a prescription）にしたがって調節される。この処方は，いわゆるオージオグラムによって得られる，聴覚障害者の裸耳聴力（unaided hearing）のパフォーマンスの聴覚テストに基づく。ユーザが聴覚欠損を受けている可聴周波数帯の範囲における（複数の）周波数の音を増幅することによって，補聴器が聴覚損失を軽減することになる設定に達するように上記処方は作成される。補聴器は，一または複数のマイクロフォン，電池，処理装置を含む小型電子回路，および音響出力トランスデューサを備えている。信号処理装置は好ましくはディジタル信号処理装置である。補聴器は人の耳の後または耳内へのフィットに適するケーシング内に収められる。

補聴器のマイクロフォンは周囲からの音をアナログの電気信号に変換する。補聴器のディジタル信号処理装置はアナログ／ディジタル変換器によってマイクロフォンからのアナログ電気信号をディジタル信号に変換する。その後の信号処理はディジタル領域で実行される。ディジタル信号は複数のディジタル・バンドパス・フィルタによって対応する複数の数の周波数帯に分割され，各バンドパス・フィルタが周波数帯を個別に処理する。複数のバンドパス・フィルタは通常帯域分割フィルタを表す。各周波数帯における信号処理は利得算出および圧縮を含む。圧縮は一般に聴覚障害が減少されたダイナミック・レンジに関連しているために必要とされる。個別の周波数帯における信号処理の後，複数の周波数帯は加算されてディジタル出力信号から音に変換される。

このように，ディジタル補聴器は，入力信号の複数の異なる周波数帯を個別にかつ独立に増幅することができ，その後，音響表現に適するコヒーレントな可聴周波数範囲にわたって結果を結合することができる。増幅処理の一部は各帯域のダイナミックを個別に制御する圧縮アルゴリズムを含み，特定の聴覚損失に音再生を合わせるために，増幅利得および圧縮パラメータは各帯域について個別に制御することができる。

現在の補聴器における現在の圧縮器は，通常，補聴器フィッティングの手続中においてユーザの聴覚損失に対して会話を忠実かつ分かりやすく再生することを目的に最適化された設定を有している。それ以外の音ももちろん補聴器によって再生されるが，会話信号の処理品質が最高にされている。雑音中の会話信号は聴覚障害者にとって特に理解しづらく，したがって補聴器がユーザにフィットされるときに最適化プロセスにおいてこの要素が考慮される。

本願において「圧縮器システム」（compressor system）という用語は「信号レベル推定器」および「圧縮器」を構成するものとして言及される。信号レベル推定器は上記圧縮器に推定信号レベル（an estimated signal level）を供給する回路として言及され，推定信号レベルは上記圧縮器の入力として用いられる。その後上記圧縮器は上記入力に基づいて，信号処理において与えられるべき信号利得値を算出する。

さらに，用語「圧縮比」は補聴器の入出力カーブの傾きの逆数（the inverse）として言及される。このカーブは入力音圧縮レベルの関数としての出力音圧縮レベルを示す。用語「屈曲点」（knee point）は入出力カーブにおける傾きが変化する点として言及される。

低速および高速圧縮器（the slow and the fast compressor）の圧縮特性は，低速および高速圧縮器の対応する入出力関数を構成する。

本願において，信号レベル推定器のスピード（速度）は，推定される信号レベルが上記信号レベル推定器の入力信号における変化に素早く応答し，したがって上記入力信号に比較的近接して追従する場合に「高速」として言及され，上記推定される信号が上記信号レベル推定器の入力信号における変化にゆっくりと応答し，したがって上記入力信号の変動に追従することができず，ある種入力信号平均となる場合に「低速」として言及される。

本願において「エンベロープ信号」（envelope signal）が上記信号レベル推定器の入力信号である。エンベロープ信号は音響入力音信号を電気入力信号に変換し，電気入力信号の絶対値を決定し，かつ最後に上記電気入力信号の絶対値をローパス・フィルタリングして上記エンベロープ信号を抽出することによってもたらされる。

本願において，上記信号レベル推定器の「アタック・タイム」および「リリース・タイム」は，上記信号レベル推定器のスピードの大きさ（a measure）である。したがって，上記信号レベル推定器のアタックおよびリリース・タイムは，上記信号レベル推定器のスピードが高速であるときに短い。しかしながら，本願においてこれらの用語「アタック・タイム」および「リリース・タイム」は，ｄＢ／ｓにおいて計測される値によって与えられ，上記信号レベル推定器についてのクロック周波数とは独立した信号レベル推定器のスピードをもたらす。「アタック・タイム」および「リリース・タイム」の値が大きい場合，ユニットにおけるこの選択における上記信号レベル推定器のスピードは高速である。

会話明瞭度（speech intelligibility）および聴取満足度（listening comfort）の両方に関する補聴器の信号品質は，上記信号レベル推定器のスピードおよび上記圧縮器自体の特性の両方に依存する。

補聴器によって再生される音はあるスピードおよび振幅を持って利得が変化すると，ポンピング感（a pumping sensation）を引起こし，この場合補聴器装着者はたとえ穏やかな音環境にいるとしても音レベルの変化を知覚する。典型的には，補聴器使用者はこの場合に再生音が安定していないと言うであろう。

低速の信号レベル推定器を持つ圧縮システムは通常は良好な信号品質を生じさせる。しかしながら，低速の信号レベル推定器のレイテンシーのために，上記圧縮システムが音入力レベルの突然の増大に即座に追従できないので，たとえば会話セグメントの音セットにおける信号レベルが知覚されない大きさになることがある。同じように，低速の信号レベル推定器のレイテンシーは，音入力レベルにおける急落（たとえば，会話センテンスの終わりのとき）の直後に続くソフトな入力信号の適切な増幅を妨げる。高速の信号レベル推定器は一時的なダイナミック信号の特性をより良く追跡することができ，その結果として低速の信号レベル推定についての上述した問題を緩和する。しかしながら，低速の信号レベル推定器に比較して，高速の信号レベル推定器に基づく圧縮器では信号品質が一般に低くなる。さらに，信号品質は圧縮比の増大によって低くなりがちであるが，他方において上記圧縮比は出力信号のダイナミックレンジを適切に圧縮するのに十分な大きさを必要とする。

通常の聴力と聴覚障害との間の音声明瞭度の差（相違，違い）は，安定した雑音中よりも変動する雑音中の方がより大きいことが知られている。したがって，頻繁に変動する雑音中にソフトな話者がいるような音環境では，雑音を解消してその結果聴覚障害者にとっての音声明瞭度を増加するためには，高速の圧縮を適用するのが有利である。

したがって，信号品質および言語明瞭度を改良するために，信号レベル推定器のスピードと圧縮カーブ特性のコンビネーションに関して大幅に柔軟性を向上させた，改良された圧縮システムを持つ補聴器の提供が望まれている。

欧州特許公開EP-A-1059016には，検出された音レベルに応答してアタックおよびリリースタイムが調整される補聴器装置が記載されており，高い入出力音レベルでは比較的短い時間でアタックタイムおよびリリースタイムが調整されて高速利得調整が行われ，低い入出力音レベルでは比較的長い時間でアタックタイムおよびリリースタイムが調整されて低速の利得調整が行われる。この方法によって，音は低い音レベルにおいては長いアタックおよびリリースタイムによって制御され，伝達関数が圧縮特性をもたらし，利得が時間に沿って変動する場合，再生音は非常にセンシティブとなって音効果が上下に変動する（to pumping or vibrating sound effects）。他方，音レベルが上昇しているとき（at elevated sound levels）再生音はクリッピングまたは苦痛閾値（the clipping or pain threshold）に到達し，音は短いアタックおよびリリースタイムで制御される。

さらに，２つの個別の圧縮システムが並列に動作するマルチ・チャンネル補聴器も従来技術において知られており，このシステムは，１５チャネルを持つ一のシステムが比較的低速で動作し，４チャネルを持つ他方のシステムが比較的高速に動作する。２つの圧縮システムの相対インパクト（the relative impact）は一定に調整される。ソフトから中程度の音レベルにおいてシステムはより低速に応答し，音レベルが増大するとき，高速動作圧縮経路のインパクトが増大する。

上述の補聴器は，音声明瞭度において有利な特徴を持つにもかかわらず，比較的高い音入力レベル（たとえば，カクテルパーティ状況）において，低速の信号レベル推定器によって圧縮システムを制御することができない。

国際特許公開WO-A1-03/081947は，電気回路における未知のレベルの入力信号の信号レベルの検出を用いてダイナミック時定数を決定する方法を提供している。この方法は，全体としての信号レベルの検出よりも入力音信号レベルの変化に高速に反応する補助レベル決定手段を通して入力信号を供給し，ガイド時定数を取り決めるガイドレベル検出手段を通して入力信号または補助レベル検出手段の出力のいずれかを供給し，上記ガイドレベル検出手段が，上記入力信号のレベルを推定値を出力し，上記補助およびガイドレベル検出手段の出力を分析し，この分析に基づいて上記ガイドレベル検出手段の時定数を決定する。

米国特許公開US-A1-2006/0233408は，圧縮器が入力信号の変動または変化に応じてアタックおよびリリース時定数を適応する補聴器を記載している。一実施態様において，平均信号レベルを超える入力信号レベルの増大がアタックおよびリリース時定数の減少を導く。

このように，上述のいずれのシステムも，低速および高速の信号レベル推定のそれぞれに基づいて協働して動作する２つの圧縮器についての圧縮カーブ特性の独立した設定の可能性についての記載はない。

したがって，上述のシステムはいずれも，フィッティング原理（the fitting rationale）によって処方された入出力関数を変更することなく，特定の音環境に最適化するための高速動作圧縮特性の自由な調整を行うことができない。

したがって，この発明は，向上した会話品質および利得制御プロパティの両方を有する音信号処理の方法および補聴器を提供することを目的とする

第１の観点において，この発明は，請求項１にしたがう補聴器における音信号処理方法を提供する。

この方法によって，音環境の変化に対して圧縮システムを簡単なやり方で適応させることができる。これに加えてこの観点におけるこの発明の方法によると，低速および高速の圧縮器の圧縮特性，すなわち，利得，圧縮比および屈曲点を，互いに独立してアレンジさせることができ，これにより会話明瞭度および聴取満足度を向上させることができる。

第１の観点において，この発明は請求項１１に記載の補聴器を提供する。

さらなる有利な特徴が従属請求項から明らかにされている。

この発明のさらに他の目的は，この発明をより詳細に説明する次の記載から，当業者には明らかであろう。

この発明は，添付の図面に関連する次の詳細な記載から容易に理解される。当然ではあるが，この発明は他の異なる実施形態に適用することができ，この発明から離れることがないすべての明らかな態様について，いくつかの詳細を様々に変更することができる。 したがって，図面および説明の記述は本質的に実施例であって制限を加えるものではないとみなされる。

この発明の一実施形態による補聴器のかなり簡潔かつ簡単化されたブロック図を示す。 この発明の一実施形態による補聴器の一部のブロック図を示す。 この発明の一実施形態による補聴器において用いられるグルーピング制御ユニットを構成する代表ブロック図を示す。 この発明の一実施形態による信号レベル推定方法を示すフロー図である。 この発明の他の実施形態による他の信号レベル推定方法を示すフロー図である。 この発明の他の実施形態による補聴器の他のかなり簡潔かつ簡単化されたブロック図を示す。 この発明のさらに他の実施形態による，ブロークンスティック非線形を有する高速圧縮特性の図を示す。 典型的な会話シーケンスの振幅変動のシミュレーションを時間の関数として示す。 図８からの信号を入力とする，この発明による圧縮システムから出力される信号のシミュレーションを示す。 図８からの信号を入力とする，比較的低速の信号レベル推定に基づく，単一圧縮システムから出力される信号のシミュレーションを示す。 図８からの信号を入力とする，比較的高速の信号レベル推定に基づく，単一圧縮システムから出力される信号のシミュレーションを示す。

図１は，この発明による第１実施例の補聴器をかなり簡潔にかつ簡単化して示すブロック図である。補聴器100の信号経路は音響入力信号を電気入力信号101に変換する入力トランスデューサまたはマイクロフォン115を含む。この信号は２つの分岐（branches），すなわち，利得係数（the gain factor）を算出するために用いられる利得分岐（a gain branch）と，利得乗算器113において修正されるレベルを有する所望信号を搬送する信号分岐（a signal branch）とに分割される。利得分岐中の電気入力信号は，高速のスピードおよび低速のスピードにしたがって応答するように構成されている第１の信号レベル推定器103および第２の信号レベル推定器105にそれぞれ与えられる。したがって，これらの信号レベル推定器からの出力が，高速の信号レベル推定に基づく第１の推定信号レベル102と，低速の信号レベル推定に基づく第２の推定信号レベル104である。

続いて第２の推定信号レベル104が２つの分岐，すなわち低速の信号レベル推定に基づく入力に適応する第２の圧縮器109への入力として用いられる圧縮器入力分岐（a compressor input branch）と，減算ユニット117において上記第１の推定信号レベル102から第２の推定信号レベル104を減算するために用いられる減算分岐（a subtraction branch）とに供給される。その結果得られる信号レベル106が，次に第１の圧縮器107への入力として用いられる。上記第１の圧縮器107および第２の圧縮器109は，次にそれぞれの圧縮入力レベルおよび圧縮特性に基づいて利得を決定する。以下において，第１および第２の信号レベル推定器および圧縮器は，高速および低速の信号レベル推定器および圧縮器としてそれぞれ言及することもある。参照符号108および110は第１の圧縮器107および第２の圧縮器109によってそれぞれ生成された圧縮器利得制御出力（the compressor gain control outputs）を意味する。その後，合算ユニット（a summing unit）114が上記圧縮器出力を合算（合計）して最終利得制御信号（a net gain control signal）111を生成する。上記信号分岐中に設けられた乗算器113が上記最終利得制御信号111にしたがって乗算を行うことによって上記電気入力信号101を増幅し，増幅信号112を生成する。増幅信号はその後出力トランスデューサ116によって音響音信号（acoustic sound signal）に変換される。

シンプルな減算ユニット117および合算ユニット114の使用によって，推定信号レベル（102，104および106）および圧縮器利得制御出力（108，110および111）がｄＢによって与えられることが理解されよう。

さらに，低速の圧縮器特性のみに基づいて簡単かつ直感的なやり方で利得を設定することができることも理解されよう。これは，従来知られている何らかのフィッティング原理（any fitting rationale）を用いることによって行うことができる。

さらに，低速圧縮器の特性が，典型的には選ばれたフィッティング原理によって決定されるのに対して，高速圧縮器の特性はこの原理とは別個（独立に）に選ぶことができ，たとえば低い圧縮比において（at a low compression ratio）高速圧縮が常に実行されることを選択することが可能になり，したがって信号品質が向上されることも理解されよう。

これに加えて，高速および低速の圧縮器のアタックおよびリリースタイムは，それぞれ，「会話」のような雑音の変調が結果として生じないように（no “speech like” modulation of the noise results）設定することができ，そうでなければ信号品質を下げることになりかねないポンピングの振舞い（the pumping behaviour）を避けることができる。

図２は，マルチバンド（多帯域）圧縮処理を含む，この発明による他の実施例の補聴器の一部のブロック図を示している。補聴器200の信号経路は，音響入力音信号を電気入力信号101に変換する入力トランスデューサまたはマイクロフォン（この図において図示略）と，電気入力音信号を受信し，この電気入力音信号を複数の周波数帯に分割して帯域分割信号202−１，202−２，・・・，202−ｎを得る帯域分割フィルタ215を備えている。図２には３つの周波数帯のみが示されているが，補聴器は１０個以上の周波数帯，たとえば１５個の周波数帯を包含してもよい。独立した帯域分割信号のそれぞれは，２つの分岐，すなわち，利得係数を算出するために用いられる利得分岐と，利得乗算器218−１，218−２，．．．，218−ｎの一つにおいて修正されたレベルを有する信号を搬送するために用いられる信号分岐とに与えられる。上記利得分岐中の独立した帯域分割信号（the individual band split signals）のそれぞれは，１セットの（a set of）第１の信号レベル推定器203−１，203−２，．．．，203−ｎと第２の信号レベル推定器205−１，205−２，．．．，205−ｎとに与えられる。上記第１および第２の信号レベル推定器は，それぞれ高速および低速スピードにしたがって応答するように構成されている。信号レベル推定器（複数）からの出力（複数）は，信号レベル推定器からの出力を修正する(modifying)ように適応されているグルーピング制御ユニット（a grouping control unit）217に与えられる。この修正は図３の記述中においてさらに記載される。

低速の信号レベル推定器205−１，205−２，．．．，205−ｎのそれぞれからの出力は上記グルーピング制御ユニット217において処理され，その後に低速の圧縮器入力分岐および減算分岐の２つの分岐に与えられる。減算分岐は，上記グルーピング制御ユニット217において同様に処理された，対応する高速の信号レベル推定器に基づく信号レベルから低速の信号レベル推定に基づく信号レベルを減算するために用いられる。上記減算によって得られる信号レベルは対応する高速圧縮器207−１，207−２，．．．，207−ｎの入力を形成する。

次に圧縮器207−１，207−２，．．．，207−ｎおよび209−１，209−２，．．．，209−ｎのそれぞれが，その独立した圧縮入力レベルおよび独立した圧縮特性に基づいて利得制御信号を決定する。圧縮器207−１，207−２，．．．，207−ｎおよび209−１，209−２，．．．，209−ｎによって生成された独立した圧縮器利得制御信号は，続いて合算ユニットにおいて合算され，周波数帯のそれぞれにおける最終圧縮器利得制御信号211−１，211−２，．．．，211−ｎが生成される。

利得乗算器218−１，218−２，．．．，218−ｎが周波数帯のそれぞれの信号分岐中に設けられており，対応する帯域分割信号202−１，202−２，．．．，202−ｎに各最終圧縮器利得を乗算することによって増幅して，増幅信号212−１，212−２，．．．，212−ｎが生成される。増幅信号212−１，212−２，．．．，212−ｎは合算ユニット216において合算され，その結果としての出力信号を出力トランスデューサ（この図において図示略）によって音響音信号に変換することができる。上記グルーピング制御ユニット217は補聴器装着者の聴覚損失214についてのデータ関数（a function of data about the hearing aid wearers hearing loss 214）として構成され，さらに音環境分類ユニット213を用いて適応的に制御することができる。

図３はこの発明の実施例による補聴器の一部をより詳細に示している。各帯域分割信号（この図において図示略）は，対応する第１信号レベル推定器203−１，203−２，．．．，203−ｎおよび第２の信号レベル推定器205−１，205−２，．．．，205−ｎのセットに与えられる。第１および第２の信号レベル推定器はそれぞれ高速および低速のスピードにしたがって応答するように構成されている。

上記信号レベル推定器（複数）からの出力（複数）は，すべてグルーピング制御ユニット217に供給される。この特定の実施例においては，上記低速の信号レベル推定器からの出力304−１，304−２，．．．，304−ｎは修正されずに上記グルーピング制御ユニット217を通過し，かつ高速の信号レベル推定器からの出力302−１，302−２，．．．，302−ｎは１セットの決定ルールユニット（a set of decision rule units）305−１，．．．，305−ｍによって，３つの隣接する周波数帯のグループ（groups of three adjacent frequency bands）にまとめられる（arranged）。決定ルールユニット305−１，．．．，305−ｍは，最大関数（the max function）（すなわち，関連するグループの周波数帯の中での最大の推定信号レベルを選択する）を供給すること，または他の数学的関数（any other mathematical function）を提供することができ，決定ルールユニットのそれぞれからの出力として，修正された第１の信号レベル（a modified first signal level）306−１，．．．，306−ｍを形成する。上記決定ルールユニット305−１，．．．，305−ｍのそれぞれからの出力は，続いて３つの分岐に分割されて修正第１信号レベルが伝達され，そこから対応する第２の信号レベル304−１，304−２，．．．，304−ｎが減算され，これによって得られる第３の信号レベルが高速の圧縮器207−１，207−２，．．．，207−ｎに入力される。上記信号レベル推定器からの出力のまとまり（アレンジメント）およびグルーピング，ならびにこれらの出力に適用される数学的関数は，上記音分類ユニット213によって提供される信号219を用いて適応的に制御することができる。

代替的実施例においては，上記信号レベル推定器からの出力（複数）のグルーピングは，すべての圧縮器 207−１, 207−２,..., 207−ｎ および209−１, 209−２,...,209−ｎに別個の圧縮器入力レベルが供給されるようにアレンジされる。

図４はこの発明の一実施例による信号レベル推定のフロー図である。この実施例における信号レベル推定は，図２に示す補聴器200のような補聴器装置中において実行される。方法ステップ401においてディジタル信号が受信され，ステップ402において上記信号の絶対値（the absolute value）が決定される。次のステップ403において上記信号の絶対値がローパスフィルタされて上記信号のエンベロープが抽出される。上記エンベロープ信号の線形値（the linear values）はその後ステップ404において対数スケールに変換される。これらの値は信号レベル推定器の入力として用いられる。ステップ405において信号エンベロープの対数値が信号レベル推定器からの出力の遅延値（a delayed value）と比較される。この比較に依存して，上記遅延出力値にステップ値（a step value）を加える，または上記遅延出力値からステップ値を減算することによって，ステップ406において信号レベル推定の出力値が見つけられる。ここで高速の信号レベル推定はステップ値が比較的大きいときに得られ，低速の信号レベル推定は上記ステップ値が比較的小さいときに得られる。さらに，上記遅延出力に加えられる上記値は，上記遅延出力から減算される上記値と同じでなくてもよい。好ましい実施態様では，加えられる値は減算される値よりもかなり大きい。

加えられるステップ値はアタックタイムを示し，減算されるステップ値はリリースタイムを示す。この実施例では，上記高速の信号レベル推定器（103，203−１，．．．，203−ｎ）の速度は2000ｄＢ／ｓ以上のアタックタイムをもたらし，低速の信号推定器（105，205−１，．．．，205−ｎ）のアタックタイムは50ｄＢ／ｓ以下のアタックタイムをもたらす。ｄＢ／ｓによって測定される値にアタックおよびリリースタイムという用語を使用することは相容れないように見えるかも知れない。これに代えて，アタックタイムおよびリリースタイムを，それぞれアタック応答レート（attack response rate）およびリリース応答タイム（release response time）と表してもよい。

一般に信号レベル推定器は，最も小さい（低い）アタックおよびリリースタイムが200ｄＢ／ｓよりも大きい（高い）場合に高速と考えられ，最も小さいアタックおよびリリースタイムが５ｄＢ／ｓよりも小さい（低い）ときに低速と考えられる。

一実施例において，方法ステップ401において受信されたディジタル信号は32ｋＨの速度でサンプル化され，方法ステップ403において用いられるローパスフィルタは15Ｈｚのカットオフ周波数を持つ。ローパスフィルタリングの後，サンプルレートは16分の１に低減され，信号レベル推定器においては２ｋＨｚのサンプルレートとなる。加算されるステップ値は，高速および低速の信号推定器においてそれぞれ5000ｄＢ／ｓおよび17ｄＢ／ｓである。減算されるステップ値は，高速および低速の信号レベル推定器においてそれぞれ500ｄＢ／ｓおよび２ｄＢ／ｓである。

上記信号レベル推定器においてこのステップ値を選択すると，推定信号レベルは90％パーセンタイル推定と同様になる。パーセンタイル推定の原理は欧州特許公開EP-A1-0732036にさらに記載されている。

図５はこの発明のさらに他の実施例による高度な（advanced）信号レベル推定のフロー図を示している。方法ステップ501において入力ディジタル信号が受信され，続いて２つの信号分岐に分割される。これが高速および低速分岐として示されている。次のステップ502−１，502−２，〜 506−１，506−２は，上記ステップ402〜406と同様であって，各分岐において独立に実行される。ステップ507において低速分岐における方法ステップ506−１からの出力の遅延値が修正され，その後，低速分岐における方法ステップ505−１における入力として用いられる。上記修正は，低速分岐の方法ステップ506−１からの出力の遅延値と，高速分岐中の対応する方法ステップ506−２からの出力の非遅延値（the non-delayed value）とを比較することを含む。

これらの２つの値の間の差（相違，違い）が所定の閾値よりも大きく，かつ低速分岐における方法ステップ506−１からの出力の遅延値が高速分岐中の対応する方法ステップ506−２からの出力の非遅延値よりも大きい場合，低速分岐中の方法ステップ506−１からの上記遅延出力値は修正されて，上記高速分岐中の方法ステップ506−２からの出力の非遅延値に上記所定の閾値を加えた値と同じにされる。

他方，上記低速分岐中の方法ステップ506−１からの出力の上記遅延値が，高速分岐中の対応する方法ステップ506−２からの出力の非遅延値よりも小さい場合，低速分岐中の方法ステップ506−１からの上記遅延出力値は修正されて，上記高速分岐中の方法ステップ506−２からの出力の非遅延値から上記所定の閾値を減算した値と同じにされる。上記低速分岐中の方法ステップ506−１からの出力の遅延値と，上記高速分岐中の対応する方法ステップ506−２からの出力の非遅延値との差が上記閾値よりも小さい場合には，上記低速分岐中の方法ステップ506−１からの出力遅延値は修正されない。これにより，入力信号が頻繁に変動するときに，低速の信号レベル推定の速度を増加させることができる。

一実施態様では，方法ステップ501において受信されるディジタル信号は32ｋＨｚの速度でサンプル化され，方法ステップ503において用いられるローパスフィルタは15Ｈｚのカットオフ周波数を持つ。ローパスフィルタリングの後，上記サンプルレートは16分の１に低減されて，信号レベル推定器では２ｋＨｚのサンプルレートとされる。上記加算されるステップ値は，高速および低速の信号推定器のそれぞれにおいて5000ｄＢ／ｓおよび17ｄＢ／ｓである。上記減算されるステップ値は高速および低速の信号推定器のそれぞれにおいて500ｄＢ／ｓおよび２ｄＢ／ｓである。方法ステップ507における所定の閾値は15ｄＢである。

一実施態様において，上記所定の閾値は，低速分岐における方法ステップ506−１からの出力の遅延値が上記高速分岐における対応する方法ステップ506−２からの出力の非遅延値よりも小さいか大きいかにしたがう。前者の場合上記閾値は10ｄＢとされ，後者の場合上記閾値は20ｄＢとされる。

他の実施態様では，上記閾値は測定される信号変動に基づいて適応的に決定される。さらに他の実施態様では上記信号変動は10％パーセンタイルと90％パーセンタイルの間の差（the difference between the 10％ and 90％ percentile）として決定される。

図６はこの発明による補聴器600の他の実施例をかなり概略的にかつ簡単化して示すブロック図である。この図は，図１のものに信号対雑音比推定器（a signal-to-noise ratio estimator）601および適応制御ユニット602を加えたものに対応する。すなわち，利得分岐における電気入力信号は，信号レベル推定器103および105と信号対雑音比推定器601とに与えられる。推定器601からの結果として得られる出力信号はその後適応制御ユニット602の入力として用いられる。上記適応制御ユニットは入力信号の関数として高速圧縮器107の圧縮特性を調整する。

好ましい実施態様において，上記圧縮比は上記信号対雑音比が10ｄＢよりも低いか，または20ｄＢよりも高いときに次第に増加される。

代替的な実施態様において上記信号対雑音比推定器601は雑音推定器によって置換され，さらに他の実施態様では上記推定器は信号対雑音比推定器および雑音推定器の両方を備える。

図７はこの発明のさらに他の実施態様による，高速の圧縮器(107, 207−１, 207−２,..., 207−ｎ, 307−１, 307−２,..., 307−ｎ)についての圧縮器特性の図である。上記圧縮器の利得が圧縮器特性の縦軸に沿って示される。上記高速の圧縮器（106）への入力が上記圧縮器特性の横軸に沿って示されている。上記利得および高速圧縮器への入力はいずれもデシベルによって示されている。上記圧縮器特性は２つの屈曲点によって分けられる３つの入力範囲を有しており，中央範囲701は２つの外側範囲702および703よりも低い圧縮範囲（a lower compression range）を持ち，かつ絶対利得（すなわち，ｄＢにおいて測定される利得の数値）が２つの外側範囲702および703における絶対利得よりも小さいという特徴を持つ。

中央範囲701は25ｄＢの入力信号レベルの範囲に広がっている。ここで中央範囲のダイナミックレンジは会話のダイナミックレンジについての典型的な値を表す。典型的には，会話のダイナミックレンジは20ｄＢよりも大きく，かつ35ｄＢよりも小さい。

上記中央範囲は０ｄＢの入力信号レベルの周りに対称であるように設定されていず，(-)20ｄＢから(+)５ｄＢまでの範囲にわたっている。上記非対称の中央範囲の位置（the asymmetrical positioning of the center range）は，低速の信号レベル推定器の選択に依存する。低速の信号レベル推定がいわゆる90％パーセンタイル推定に基づく場合，推定される低速信号レベルはこれに対応して会話のダイナミックレンジの上限に近いものになる（ノイズレベルが会話レベルよりもかなり小さいものとする）。この実施例において，上記中央範囲の選択される位置は，推定される90％パーセンタイル低速信号レベル推定が，想定されるダイナミックレンジの上限および下限よりもそれぞれ5ｄＢ低くかつ20ｄＢ大きいことを反映することを狙っている。中央範囲の傾斜は(-)0.3に設定され，かつ２つの外側範囲の傾斜は(-)0.5に設定されている。これらの値は中央範囲における1.4の圧縮比と２つの外側範囲における2.0の圧縮比に対応する。

この発明による他の実施例では，上記中央範囲の位置および幅は，音分類に基づいて適応的に決定される。一例として，一人の話者（中心的スピーカ）の場合に（in case of a dominant speaker）上記中央範囲を広くすることは有利であろう。

したがって，この構成によって，比較的安定的した音シーンにおいて，低速の圧縮器に対して高速の圧縮の重み（the weighting）を小さくするアプローチが可能になる。しかしながら，入力信号が頻繁に変動する状況において，高速の圧縮の重みは即座に増大する。この特徴は，利用可能なダイナミックレンジが比較的制限されており，上記SNRが中程度である（moderate）音シーンにおいて特に有利である。このような音シーンは典型的にはカクテルパーティ，自動車の運転中，または会話もしくは音楽の聴取中に見受けられる。この構成は，頻繁に雑音が変動する中でのソフトな話者がいる状況においても有利である。

図８は時間領域におけるシミュレートされた会話シーケンスの振幅変動の図である。図９，図１０および図１１において，図８の信号が電気入力信号101として用いられており，これに基づいて３つの異なる圧縮器構成における対応する増幅信号112がシミュレートされて図９，１０および１１において示されている。

図９は，図１に示す補聴器と同様のこの発明の一実施例における増幅信号を示している。

図１０は，比較的低速の単一（シングル）圧縮器および単一信号レベル推定器の構成についての増幅信号を示している。当然のことではあるが，会話シーケンスの開始時において，信号増幅オーバーシュート（the signal amplitude overshoot）が図９に比べてかなり増加している（縦軸に違いがあることに注意）。

図１１は，比較的高速の単一圧縮器および単一信号レベル推定器の構成についての増幅信号を示している。このケースでは，信号増幅オーバーシュートの一時的な持続が即座に抑制されており，かつ信号増幅オーバーシュートの大きさが図９に匹敵しているが，残りの会話シーケンスの増幅変動が図９に比べてよりフラットになっており，これにより信号品質が低下していると考えられる。

Claims (18)

1. 音響入力音信号を電気入力信号に変換し，第１の速度にしたがって応答するように構成されている第１の信号レベル推定器に基づいて上記電気入力信号の第１信号レベルを推定し，第２の速度にしたがって応答するように構成されている第２の信号レベル推定器に基づいて上記電気入力信号の第２信号レベルを推定し，上記第２の速度は上記第１の速度よりも遅く，上記第１信号レベルから上記第２信号レベルを減算してこれにより第３信号レベルを形成し，上記第３信号レベルに基づいて第１の圧縮器において第１の圧縮器利得制御出力を決定し，上記第２信号レベルに基づいて第２の圧縮器において第２の圧縮器利得制御出力を決定し，上記第１および第２の圧縮器利得制御出力を合算してこれにより最終利得制御信号を作成し，上記最終利得制御信号にしたがって上記電気入力信号を増幅してこれにより電気出力信号を作成し，上記電気出力信号を音響出力信号に変換する，
   補聴器における音信号の処理方法。
2. 上記電気入力信号を複数の周波数帯にフィルタリングして１セットの帯域分割電気入力信号を得，１セットの第１の信号レベル推定器および１セットの第２の信号レベル推定器に基づいて上記複数の帯域分割電気入力信号を推定して，これにより１セットの帯域分割第１信号レベルおよび１セットの帯域分割第２信号レベルを形成する，
   請求項１に記載の方法。
3. 上記１セットの帯域分割第１信号レベルを少なくとも一つの第１グループにまとめ，かつ上記１セットの帯域分割第２信号レベルを少なくとも一つの第２グループにまとめ，上記１セットの帯域分割第１信号レベルに基づいて１セットの修正された帯域分割第１信号レベルを形成し，かつ上記１セットの帯域分割第２信号レベルに基づいて１セットの修正された帯域分割第２信号レベルを形成する，
   請求項２に記載の方法。
4. 音環境分類ユニットに基づいて上記まとめるステップおよび形成するステップを適応的に制御する，
   請求項３に記載の方法。
5. 修正された帯域分割第２信号レベルを，対応する修正された帯域分割第１信号レベルから減算してこれにより帯域分割第３信号レベルを形成する，
   請求項３または４に記載の方法。
   
6. 電気入力信号の雑音および信号対雑音比の少なくとも一つを推定し，上記推定器からの出力にしたがって第１の圧縮器の圧縮特性を制御する，
   請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 第１の圧縮器の圧縮比は上記信号対雑音比が10ｄＢよりも低いときに増加する，請求項６に記載の方法。
8. 第１の圧縮器の圧縮比は上記信号対雑音比が20ｄＢよりも高いときに増加する，請求項６または７に記載の方法。
9. 上記第１の信号レベル推定器は200ｄＢ／ｓよりも高いアタックおよびリリース応答レートで応答するように構成されている，
   請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 上記第２の信号レベル推定器は５ｄＢ／ｓよりも低いアタックおよびリリース応答レートで応答するように構成されている，
    請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 音響入力音信号を電気入力信号に変換するように構成されている入力トランスデューサ，第１の速度を有する第１の信号レベル推定ユニットおよび第１の速度よりも遅い第２の速度を有する第２の信号レベル推定ユニット，上記第２の信号レベル推定ユニットの出力を上記第１の信号レベル推定ユニットの出力から減算して第３の信号レベルを形成するように構成されている減算ユニット，それぞれが，上記第３の信号レベルおよび上記第２の信号レベル推定ユニットの出力をそれぞれ用いて圧縮器出力を決定するように構成されている第１および第２の圧縮器，上記圧縮器出力を合算して最終利得制御出力を提供するように構成されている合算ユニット，上記電気入力信号に上記最終利得制御出力を乗算して電気出力信号を生成するように構成されている乗算ユニット，ならびに上記電気出力信号を音響音信号に変換するように構成されている出力トランスデューサ，
    を備える補聴器。
12. 上記電気入力信号を１セットの周波数帯域にフィルタリングして１セットの帯域分割電気入力信号を得るように構成されている帯域分割フィルタを備える，
    請求項１１に記載の補聴器。
13. １セットの第１信号レベル推定ユニットによって推定された上記信号レベルを少なくとも一つの第１のグループにまとめ，かつ１セットの第２の信号レベル推定ユニットによって推定された上記信号レベルを少なくとも一つの第２のグループにまとめ，かつ上記少なくとも一つの第１のグループにおける上記信号レベルにもとづいて１セットの修正された第１の信号レベルを形成し，かつ上記少なくとも一つの第２グループにおける上記信号レベルに基づいて１セットの修正された第２の信号レベルを形成するように構成されているグルーピング制御ユニットを備える，
    請求項１２に記載の補聴器。
14. 上記グルーピング制御ユニットを適応的に制御するように構成されている音環境分類ユニットを備える，
    請求項１３に記載の補聴器。
15. 第１の圧縮器の圧縮特性が，圧縮器入力レベルのゼロレベルを含む第１範囲内における第１の圧縮比と，圧縮入力レベルのゼロよりも小さい入力レベルを含む第２範囲内における第２の圧縮比と，圧縮入力レベルのゼロよりも大きい入力レベルを含む第３範囲内における第３の圧縮比とを含み，上記第１，第２および第３の範囲は共同して連続する範囲に広がっており，上記第１の圧縮比は上記第２の圧縮比よりも小さく，かつ上記第３の圧縮比よりも小さい，
    請求項１１から１４のいずれか一項に記載の補聴器。
16. 上記第１範囲における絶対利得の値は上記第２範囲における絶対利得の値よりも小さく，かつ上記第３範囲における絶対利得の値よりも小さい，
    請求項１５に記載の補聴器。
17. ゼロの絶対利得値が上記第１範囲に含まれている，
    請求項１５または１６に記載の補聴器。
18. 電気入力信号の雑音および信号対雑音比の少なくとも一つを推定する推定器，ならびに上記推定器からの出力にしたがって第１の圧縮器の圧縮特性を制御する制御ユニットを備える，
    請求項１１から１７のいずれか一項に記載の補聴器。

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