JPH06189395A - 収斂される適応フィルタ機能を備えた聴覚補助装置、ノイズ抑制装置およびフィードバック抑制装置 - Google Patents
収斂される適応フィルタ機能を備えた聴覚補助装置、ノイズ抑制装置およびフィードバック抑制装置Info
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- H04R25/453—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback electronically
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ノイズまたはフィードバック抑制能力が選択
された周波数帯域にわたって収斂されるような適応フィ
ルタシステムを提供する。 【構成】 ノイズ・フィードバック抑制装置は望ましい
成分と望ましくない成分を共にもつ音声入力信号１２０
を処理する。装置は入力信号に動作的に結合されている
第１フィルタ２７０を具備し、主として望ましくない成
分を含んでいる入力信号の音声スペクトルを選択的に通
して集中される基準信号２７５を生成する。基準信号
は、適応フィルタ出力信号を与えるために入力信号を濾
過するために配置されている適応フィルタ１１０に送ら
れる。結合回路網は、適応フィルタ出力信号を入力信号
から取り除いて、エラー信号を生成する。また、入力信
号の望ましくない成分のスペクトルを実質的にカバーす
るエラー信号の音声スペクトルを適応フィルタに選択的
に通す第２フィルタ３１０を更に具備している。
された周波数帯域にわたって収斂されるような適応フィ
ルタシステムを提供する。 【構成】 ノイズ・フィードバック抑制装置は望ましい
成分と望ましくない成分を共にもつ音声入力信号１２０
を処理する。装置は入力信号に動作的に結合されている
第１フィルタ２７０を具備し、主として望ましくない成
分を含んでいる入力信号の音声スペクトルを選択的に通
して集中される基準信号２７５を生成する。基準信号
は、適応フィルタ出力信号を与えるために入力信号を濾
過するために配置されている適応フィルタ１１０に送ら
れる。結合回路網は、適応フィルタ出力信号を入力信号
から取り除いて、エラー信号を生成する。また、入力信
号の望ましくない成分のスペクトルを実質的にカバーす
るエラー信号の音声スペクトルを適応フィルタに選択的
に通す第２フィルタ３１０を更に具備している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、音響システム
に用いられる聴覚補助装置、ノイズ抑制装置およびフィ
ードバック抑制装置、特に適応フィルタ機能を備えた該
聴覚補助装置に関する。
に用いられる聴覚補助装置、ノイズ抑制装置およびフィ
ードバック抑制装置、特に適応フィルタ機能を備えた該
聴覚補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】聴覚補助装置を含めた音声信号処理シス
テムの設計者は、対象となる入力信号からフィードバッ
クとノイズを除外するという課題に対する挑戦に、過去
から現在まで引き続き直面している。例えば、補聴器の
ような聴覚補助装置のユーザに共通する不満は、ノイズ
環境でスピーチを理解できる能力がそれらにないことで
ある。今まで、補聴器のユーザは、音量調節に依る全体
的な利得の調整、周波数応答特性の調整、または補聴器
を単純に取り外すような雑音環境での聞き取り対応策(l
istening-in-noise strategies) に限られていた。ごく
最近の補聴器は、例えば、ノイズに応答する低周波利得
の修正に基づくノイズ低減技術を使用するようになって
きた。一般的には、しかし、これらの対応策と技術は、
望ましいレベルのノイズ低減をまだ達成できていない。
テムの設計者は、対象となる入力信号からフィードバッ
クとノイズを除外するという課題に対する挑戦に、過去
から現在まで引き続き直面している。例えば、補聴器の
ような聴覚補助装置のユーザに共通する不満は、ノイズ
環境でスピーチを理解できる能力がそれらにないことで
ある。今まで、補聴器のユーザは、音量調節に依る全体
的な利得の調整、周波数応答特性の調整、または補聴器
を単純に取り外すような雑音環境での聞き取り対応策(l
istening-in-noise strategies) に限られていた。ごく
最近の補聴器は、例えば、ノイズに応答する低周波利得
の修正に基づくノイズ低減技術を使用するようになって
きた。一般的には、しかし、これらの対応策と技術は、
望ましいレベルのノイズ低減をまだ達成できていない。
【０００３】数多くの市販品で入手可能な補聴器も、音
響フィードバックによって発生される歪み、リンギン
グ、キーキー音に悩まされている。このフィードバック
は、音響式補聴器の出力トランスデューサによって発せ
られる音の一部が入力マイクロフォンへの戻ることによ
り、発生される。このような音響フィードバックは、ト
ランスデューサをサポートするために用いられる耳当て
を通してか、あるいは、その周りから伝搬すると思われ
る。
響フィードバックによって発生される歪み、リンギン
グ、キーキー音に悩まされている。このフィードバック
は、音響式補聴器の出力トランスデューサによって発せ
られる音の一部が入力マイクロフォンへの戻ることによ
り、発生される。このような音響フィードバックは、ト
ランスデューサをサポートするために用いられる耳当て
を通してか、あるいは、その周りから伝搬すると思われ
る。
【０００４】効果的にノイズとフィードバックを低減す
るほかに、現実的なイアー・レベル(ear level) の補聴
器のデザインは、現在市販されている補聴器のデザイン
によって指摘されているパワー、サイズ、マイクロフォ
ン取付上の制約に適合しなければならない。パワフルな
デジタル信号処理技術も使用できるが、それらは、補聴
器のハードウェアにかなりのスペースとパワーを、か
つ、ソフトウェアにもかなりの処理時間を必要とする。
補聴器の寸法が小さいため、ノイズとフィードバックの
抑制に向けることのできるスペースとパワーに要求され
る制約条件は比較的厳しい。
るほかに、現実的なイアー・レベル(ear level) の補聴
器のデザインは、現在市販されている補聴器のデザイン
によって指摘されているパワー、サイズ、マイクロフォ
ン取付上の制約に適合しなければならない。パワフルな
デジタル信号処理技術も使用できるが、それらは、補聴
器のハードウェアにかなりのスペースとパワーを、か
つ、ソフトウェアにもかなりの処理時間を必要とする。
補聴器の寸法が小さいため、ノイズとフィードバックの
抑制に向けることのできるスペースとパワーに要求され
る制約条件は比較的厳しい。
【０００５】ノイズとフィードバック干渉によって増大
される歪みを直す１つのアプローチは、適応フィルタ(a
daptive filtering)技術の使用が関連している。適応フ
ィルタの周波数応答は、静的で“不動の(stationary)”
（すなわち、緩慢に変化する）ノイズ成分を入力信号か
ら除去するために、十分に速く自己調整されることが可
能である。適応干渉低減(adaptive interference reduc
tion) 回路は全体的な周波数スペクトルに対する不動ノ
イズを除去するように動作し、高エネルギーノイズの周
波数に応じて大幅に減衰する。しかし、環境的なバック
グラウンド・ノイズは、低周波、殆どのケースで 1,000
Hz 以下であるが、に集中される傾向を示す。
される歪みを直す１つのアプローチは、適応フィルタ(a
daptive filtering)技術の使用が関連している。適応フ
ィルタの周波数応答は、静的で“不動の(stationary)”
（すなわち、緩慢に変化する）ノイズ成分を入力信号か
ら除去するために、十分に速く自己調整されることが可
能である。適応干渉低減(adaptive interference reduc
tion) 回路は全体的な周波数スペクトルに対する不動ノ
イズを除去するように動作し、高エネルギーノイズの周
波数に応じて大幅に減衰する。しかし、環境的なバック
グラウンド・ノイズは、低周波、殆どのケースで 1,000
Hz 以下であるが、に集中される傾向を示す。
【０００６】同様に、望ましくないフィードバック調波
は、音声システムのフィードバック経路の利得が最大に
なる傾向を示す 3,000 〜 5,000 Hz の範囲において、
発生する傾向を持っている。システムの利得が大きくな
るにつれて、フィードバック調波によって誘導される歪
みは金属性の感じを音声に誘導する。歪みは、フィード
バック経路の比較的低い利得の結果として、 3,000 以
下の周波数に於いて小さく発声される。
は、音声システムのフィードバック経路の利得が最大に
なる傾向を示す 3,000 〜 5,000 Hz の範囲において、
発生する傾向を持っている。システムの利得が大きくな
るにつれて、フィードバック調波によって誘導される歪
みは金属性の感じを音声に誘導する。歪みは、フィード
バック経路の比較的低い利得の結果として、 3,000 以
下の周波数に於いて小さく発声される。
【０００７】バックグラウンド・ノイズとフィードバッ
ク・エネルギーは特殊スペクトル領域に集中されるけれ
ども、適応ノイズ・フィルタは一般的に補聴器の全体的
な帯域幅にわたって作動する。適応ノイズ・フィルタ
は、平均最小２乗(Least MeanSquare、 LMS) アルゴリ
ズムに従ってデジタル・フィルタの重み付けパラメータ
(weighting parameter) を適切に調整し、ノイズの推定
値を計算して、ノイズを最小限にする推定値を使用す
る。平均２乗エラーと適応フィルタのＮの重み値との関
係は２次関数になる。平均２乗エラーを最小限にするた
めに、重みはＮの重みの各々に対して平均２乗エラーを
Ｎ次元にプロットで表して得られるエラー面の負の傾き
に従って修正される。各々の重みは、そこで、(i) 傾き
の推定値を計算し、(ii)その推定値をスカラー適応学習
定数(adaptive learning constant)μで倍数計算して、
(iii) この量を前の重みの値から引き算することにより
更新される。
ク・エネルギーは特殊スペクトル領域に集中されるけれ
ども、適応ノイズ・フィルタは一般的に補聴器の全体的
な帯域幅にわたって作動する。適応ノイズ・フィルタ
は、平均最小２乗(Least MeanSquare、 LMS) アルゴリ
ズムに従ってデジタル・フィルタの重み付けパラメータ
(weighting parameter) を適切に調整し、ノイズの推定
値を計算して、ノイズを最小限にする推定値を使用す
る。平均２乗エラーと適応フィルタのＮの重み値との関
係は２次関数になる。平均２乗エラーを最小限にするた
めに、重みはＮの重みの各々に対して平均２乗エラーを
Ｎ次元にプロットで表して得られるエラー面の負の傾き
に従って修正される。各々の重みは、そこで、(i) 傾き
の推定値を計算し、(ii)その推定値をスカラー適応学習
定数(adaptive learning constant)μで倍数計算して、
(iii) この量を前の重みの値から引き算することにより
更新される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この調整の全周波数モ
ードは、フィルタのノイズとフィードバック抑制能力を
高い信号エネルギーの周波数側に歪ませる傾向にあるの
で、適応フィルタを通るエネルギーの平均２乗推定値が
最小化される。しかし、全ノイズ・スペクトルが検討さ
れる場合、適応フィルタが収斂する一組のパラメータ
は、対象となる周波数帯域にわたって、望ましい減衰量
より小さいという結果になる。このような“不完全な”
収斂の結果、適応フィルタのノイズとフィードバック抑
制資源が対象となるスペクトル範囲に効果的に集中され
ないこととなる。
ードは、フィルタのノイズとフィードバック抑制能力を
高い信号エネルギーの周波数側に歪ませる傾向にあるの
で、適応フィルタを通るエネルギーの平均２乗推定値が
最小化される。しかし、全ノイズ・スペクトルが検討さ
れる場合、適応フィルタが収斂する一組のパラメータ
は、対象となる周波数帯域にわたって、望ましい減衰量
より小さいという結果になる。このような“不完全な”
収斂の結果、適応フィルタのノイズとフィードバック抑
制資源が対象となるスペクトル範囲に効果的に集中され
ないこととなる。
【０００９】したがって、ノイズまたはフィードバック
抑制能力が選択された周波数帯域にわたって収斂される
ような適応フィルタ・システムについての技術が求めら
れている。
抑制能力が選択された周波数帯域にわたって収斂される
ような適応フィルタ・システムについての技術が求めら
れている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】要約すれば、本発明は、
望ましい成分と望ましくない成分を共に含んでいる音声
入力信号を処理するノイズ・フィードバック抑制装置を
含んでいる。効果的にノイズ打ち消しを実現するに当た
り、本発明は入力信号に動作上結合される第１フィルタ
を有する。第１フィルタは、主として望ましくない成分
を含んでいる入力信号の音声スペクトルを選択的に通過
させることによって基準信号を発生する。基準信号は、
入力信号を濾過して適応フィルタ出力信号を供給するよ
うに構成された適応フィルタに送られる。入力信号と適
応フィルタ出力信号に動作上結合されている結合ネット
ワークは、入力信号からの望ましくない成分を打ち消
し、エラー信号を生成するために適応フィルタ出力信号
を用いている。ノイズ抑制装置は、入力信号の望ましく
ない成分のスペクトルを実質的に包含しているエラー信
号の音声スペクトルを適応フィルタに選択的に通過させ
るための第２フィルタを更に具備している。この打ち消
し機能により、前記の入力信号の望ましい成分に実質的
に影響することなく、望ましくない成分が入力信号から
効果的に除去される。
望ましい成分と望ましくない成分を共に含んでいる音声
入力信号を処理するノイズ・フィードバック抑制装置を
含んでいる。効果的にノイズ打ち消しを実現するに当た
り、本発明は入力信号に動作上結合される第１フィルタ
を有する。第１フィルタは、主として望ましくない成分
を含んでいる入力信号の音声スペクトルを選択的に通過
させることによって基準信号を発生する。基準信号は、
入力信号を濾過して適応フィルタ出力信号を供給するよ
うに構成された適応フィルタに送られる。入力信号と適
応フィルタ出力信号に動作上結合されている結合ネット
ワークは、入力信号からの望ましくない成分を打ち消
し、エラー信号を生成するために適応フィルタ出力信号
を用いている。ノイズ抑制装置は、入力信号の望ましく
ない成分のスペクトルを実質的に包含しているエラー信
号の音声スペクトルを適応フィルタに選択的に通過させ
るための第２フィルタを更に具備している。この打ち消
し機能により、前記の入力信号の望ましい成分に実質的
に影響することなく、望ましくない成分が入力信号から
効果的に除去される。
【００１１】例えば補聴器の内部でフィードバックを抑
制するために実施される場合に、本発明は、入力信号と
適応フィルタ出力信号に動作上結合される結合回路網を
具備している。結合回路網は、適応フィルタ出力信号を
用いて、フィードバック成分を入力信号から打ち消し、
エラー信号を補聴器の信号処理回路に送っている。本発
明のフィードバック抑制回路は、エラー信号のフィード
バック・スペクトルを適応フィルタに選択的に通すため
に配置されているエラー・フィルタを更に具備してい
る。基準フィルタは、ノイズ信号のフィードバック・ス
ペクトルを選択的に通すことによって基準信号を適応フ
ィルタに送り、そこでは適応フィルタ出力信号が基準信
号に応答して合成されている。
制するために実施される場合に、本発明は、入力信号と
適応フィルタ出力信号に動作上結合される結合回路網を
具備している。結合回路網は、適応フィルタ出力信号を
用いて、フィードバック成分を入力信号から打ち消し、
エラー信号を補聴器の信号処理回路に送っている。本発
明のフィードバック抑制回路は、エラー信号のフィード
バック・スペクトルを適応フィルタに選択的に通すため
に配置されているエラー・フィルタを更に具備してい
る。基準フィルタは、ノイズ信号のフィードバック・ス
ペクトルを選択的に通すことによって基準信号を適応フ
ィルタに送り、そこでは適応フィルタ出力信号が基準信
号に応答して合成されている。
【００１２】好適な実施態様においては、ノイズ・プロ
ーブ信号は、フィードバック抑制回路の出力信号経路中
に挿入され、望ましくないフィードバック信号の僅かの
残留成分がその回路の音声環境内に存在する時に、フィ
ードバック源を供給する。ノイズ・プローブ信号は、適
応フィルタの収斂を支援するために、適応フィルタに直
接送られることもできる。
ーブ信号は、フィードバック抑制回路の出力信号経路中
に挿入され、望ましくないフィードバック信号の僅かの
残留成分がその回路の音声環境内に存在する時に、フィ
ードバック源を供給する。ノイズ・プローブ信号は、適
応フィルタの収斂を支援するために、適応フィルタに直
接送られることもできる。
【００１３】オプションにより、第２のマイクロフォン
が、ノイズ抑制回路の入力遅延の代わりに、あるいは、
フィードバック抑制回路のノイズ・プローブ信号の代わ
りに用いられるようにすることもできる。本発明の更な
る目的と特徴は、図面と共に用いられる次に示す詳細な
説明と前記されている特許請求の範囲から、更に容易に
明らかとなろう。
が、ノイズ抑制回路の入力遅延の代わりに、あるいは、
フィードバック抑制回路のノイズ・プローブ信号の代わ
りに用いられるようにすることもできる。本発明の更な
る目的と特徴は、図面と共に用いられる次に示す詳細な
説明と前記されている特許請求の範囲から、更に容易に
明らかとなろう。
【００１４】
【実施例】本発明のノイズ抑制回路とフィードバック打
消回路は、そこに搭載されている適応フィルタシステム
を対象となる特定の周波数帯域に集束するように動作す
る。このようにして、適応フィルタ能力は予め設定され
た態様で集中化されるので、関連するノイズとフィード
バックの帯域にわたって適応フィルタの増強された収斂
が可能となる。本発明は、エネルギーを特定化されたス
ペクトル帯域から各回路内部に搭載されている適応フィ
ルタに選択的に伝送するように構成された整形フィルタ
を採用することによって、この態様によってフィルタ資
源を収斂させるものである。ノイズ抑制回路 図１を見ると、補聴器のような聴覚補助装置に使用する
ノイズ抑制回路100 は、望ましくないノイズ・エネルギ
ーが抑制される帯域幅を集束するために、時間−ドメイ
ン方法(time-domain method)を使用している。更に詳細
に次に説明されるように、適応フィルタ110 のノイズ除
去帯域は適応フィルタ110 に与えられる基準入力とエラ
ー入力を選択的に事前に濾過して定められる。この信号
整形(signal shaping)は対象となる周波数帯域にノイズ
抑制回路100 を集束するので、適応フィルタ110 の資源
の効果的な活用を可能にする。
消回路は、そこに搭載されている適応フィルタシステム
を対象となる特定の周波数帯域に集束するように動作す
る。このようにして、適応フィルタ能力は予め設定され
た態様で集中化されるので、関連するノイズとフィード
バックの帯域にわたって適応フィルタの増強された収斂
が可能となる。本発明は、エネルギーを特定化されたス
ペクトル帯域から各回路内部に搭載されている適応フィ
ルタに選択的に伝送するように構成された整形フィルタ
を採用することによって、この態様によってフィルタ資
源を収斂させるものである。ノイズ抑制回路 図１を見ると、補聴器のような聴覚補助装置に使用する
ノイズ抑制回路100 は、望ましくないノイズ・エネルギ
ーが抑制される帯域幅を集束するために、時間−ドメイ
ン方法(time-domain method)を使用している。更に詳細
に次に説明されるように、適応フィルタ110 のノイズ除
去帯域は適応フィルタ110 に与えられる基準入力とエラ
ー入力を選択的に事前に濾過して定められる。この信号
整形(signal shaping)は対象となる周波数帯域にノイズ
抑制回路100 を集束するので、適応フィルタ110 の資源
の効果的な活用を可能にする。
【００１５】ノイズ抑制回路100 は、マイクロフォン、
信号処理回路、または類似機器によって生成されるよう
な補聴器入力信号の任意の通常の発生源を示す入力120
を有している。入力120 はアナログ入力のアナログ・デ
ジタル・コンバーター（図示されていない）を有してい
るので、入力信号140 はデジタル信号になる。入力信号
140 はＪサンプル遅延回路160 と信号結合器280 によっ
て受信される。遅延回路160 は、入力信号140 から適応
フィルタ110 に送られる遅延された入力信号250 の相関
関係をすぐに解除するように作用する。遅延回路160 の
長さは、入力信号140 と遅延された入力信号250 の内部
のノイズ・エネルギー間の自動相関関係(auto-correlat
ion)を保持するが、２つの信号の内部のスピーチ・エネ
ルギーの自動相関関係を大幅に低減する、期間になるよ
うに一般的に選ばれる。特に、遅延回路160 は、入力信
号140 と遅延された入力信号250 の間のスピーチ・エネ
ルギーの自動相関関係を低減できる好都合な十分な長さ
になるので、最小限のスピーチ・キャンセルが適応フィ
ルタプロセス中に行われる。例えば、10 kHzのサンプル
抽出レートに於いて、８サンプル遅延は 800マイクロセ
カンドの許容時間遅延になる。このような遅延は、適度
なノイズ除去を可能にするために要求されるレベルに入
力信号140 と遅延された入力信号250 の内部のノイズ・
エネルギー間の自動相関関係を保持すると考えられる。
信号処理回路、または類似機器によって生成されるよう
な補聴器入力信号の任意の通常の発生源を示す入力120
を有している。入力120 はアナログ入力のアナログ・デ
ジタル・コンバーター（図示されていない）を有してい
るので、入力信号140 はデジタル信号になる。入力信号
140 はＪサンプル遅延回路160 と信号結合器280 によっ
て受信される。遅延回路160 は、入力信号140 から適応
フィルタ110 に送られる遅延された入力信号250 の相関
関係をすぐに解除するように作用する。遅延回路160 の
長さは、入力信号140 と遅延された入力信号250 の内部
のノイズ・エネルギー間の自動相関関係(auto-correlat
ion)を保持するが、２つの信号の内部のスピーチ・エネ
ルギーの自動相関関係を大幅に低減する、期間になるよ
うに一般的に選ばれる。特に、遅延回路160 は、入力信
号140 と遅延された入力信号250 の間のスピーチ・エネ
ルギーの自動相関関係を低減できる好都合な十分な長さ
になるので、最小限のスピーチ・キャンセルが適応フィ
ルタプロセス中に行われる。例えば、10 kHzのサンプル
抽出レートに於いて、８サンプル遅延は 800マイクロセ
カンドの許容時間遅延になる。このような遅延は、適度
なノイズ除去を可能にするために要求されるレベルに入
力信号140 と遅延された入力信号250 の内部のノイズ・
エネルギー間の自動相関関係を保持すると考えられる。
【００１６】図９に図示されている発明のノイズ抑制回
路の代替実施態様において、第２マイクロフォン161
は、基準信号250 を与えるために遅延回路160 の代わり
に用いられる。第２マイクロフォン161 は、周囲のノイ
ズ・エネルギーと最小限度の音声スピーチだけ主として
受信するように好都合に配置されている。このように、
第２マイクロフォン161 によって生成される電気信号の
サンプル抽出されたバージョンは、サンプル抽出された
入力信号140 の内部に固有のスピーチ・インフォメーシ
ョンとの相関関係が実質的に分離されるので、重要なス
ピーチの除外が適応フィルタ作用中に発生することが防
止される。マイクロフォン120 と第２マイクロフォン16
1 は、しかし普通は、同じノイズ・フィールド内に置か
れるので、少なくとも或る程度の相関関係が第２マイク
ロフォン161 によって与えられる入力信号140 と基準信
号250 の内部のノイズ・エネルギーの間に存在する。
路の代替実施態様において、第２マイクロフォン161
は、基準信号250 を与えるために遅延回路160 の代わり
に用いられる。第２マイクロフォン161 は、周囲のノイ
ズ・エネルギーと最小限度の音声スピーチだけ主として
受信するように好都合に配置されている。このように、
第２マイクロフォン161 によって生成される電気信号の
サンプル抽出されたバージョンは、サンプル抽出された
入力信号140 の内部に固有のスピーチ・インフォメーシ
ョンとの相関関係が実質的に分離されるので、重要なス
ピーチの除外が適応フィルタ作用中に発生することが防
止される。マイクロフォン120 と第２マイクロフォン16
1 は、しかし普通は、同じノイズ・フィールド内に置か
れるので、少なくとも或る程度の相関関係が第２マイク
ロフォン161 によって与えられる入力信号140 と基準信
号250 の内部のノイズ・エネルギーの間に存在する。
【００１７】図１および図９の説明を続けると、遅延さ
れた（図１に関して）入力信号250も集束される基準信
号275 を適応フィルタ110 に与えるために配置されてい
る基準整形フィルタ270 に送られる。基準整形フィルタ
270 は、入力信号140 から除去されるように望ましいノ
イズ・スペクトルを通す転送特性をもつ有限インパルス
・レスポンス(FIR) フィルタとして好適に実現される
が、対象となる大半のスピーチ・スペクトルを通さな
い。マシンのノイズと他の紛らわしいバックグラウンド
のノイズは、大きいスピーチ・エネルギーが高音声周波
に存在するが、多くの場合100 Hz未満の周波数に集中化
される。従って、基準整形フィルタ270 は、好ましく
は、例えば数百ヘルツ未満の遮断周波数をもつ低域の変
形タイプになる。FIR 構成が採用される時に、基準整形
フィルタ270 内部に含まれるタップの重みは、望ましい
低域遮断周波数の仕様条件に基づいて周知のFIR フィル
タ設計技術から決定される。例えば、Chabries他の米国
特許 No.4,658,426 号の「適応ノイズ抑制器」を参照さ
れたい。
れた（図１に関して）入力信号250も集束される基準信
号275 を適応フィルタ110 に与えるために配置されてい
る基準整形フィルタ270 に送られる。基準整形フィルタ
270 は、入力信号140 から除去されるように望ましいノ
イズ・スペクトルを通す転送特性をもつ有限インパルス
・レスポンス(FIR) フィルタとして好適に実現される
が、対象となる大半のスピーチ・スペクトルを通さな
い。マシンのノイズと他の紛らわしいバックグラウンド
のノイズは、大きいスピーチ・エネルギーが高音声周波
に存在するが、多くの場合100 Hz未満の周波数に集中化
される。従って、基準整形フィルタ270 は、好ましく
は、例えば数百ヘルツ未満の遮断周波数をもつ低域の変
形タイプになる。FIR 構成が採用される時に、基準整形
フィルタ270 内部に含まれるタップの重みは、望ましい
低域遮断周波数の仕様条件に基づいて周知のFIR フィル
タ設計技術から決定される。例えば、Chabries他の米国
特許 No.4,658,426 号の「適応ノイズ抑制器」を参照さ
れたい。
【００１８】再び図１を見ると、適応フィルタ110 によ
って合成される適応された信号290は信号結合器280 に
送られている。入力信号140 のノイズ成分の特徴を決め
る、適応された信号290 は、望ましい出力信号295 を信
号処理回路300 に与えるために結合器280 によって入力
信号140 から取り除かれる。信号処理回路300 は、好ま
しくは、信号エネルギーを音声周波数の予め設定された
帯域全体にわたって高めるように設計されたフィルタ型
増幅回路を搭載している。特に、信号処理回路300 は、
補聴器のデジタル信号を処理するために使用できる１つ
または複数の広く使われている信号処理回路によって実
現されることができる。例えば、信号処理回路300 はEn
gerbretson他の米国特許 No.4,548,082 号によって開示
されているフィルタ−制限−フィルタ(filter-limit-fi
lter) 構造を搭載できる。望ましい出力信号295 が信号
処理回路300 を通過した後に、デジタル・アナログ・コ
ンバータ305 は残留信号302 をアナログ信号307 に変換
する。アナログ信号307 は、それに対応する音響波形を
生成するために配置されている出力トランスデューサ30
8 をドライブする。
って合成される適応された信号290は信号結合器280 に
送られている。入力信号140 のノイズ成分の特徴を決め
る、適応された信号290 は、望ましい出力信号295 を信
号処理回路300 に与えるために結合器280 によって入力
信号140 から取り除かれる。信号処理回路300 は、好ま
しくは、信号エネルギーを音声周波数の予め設定された
帯域全体にわたって高めるように設計されたフィルタ型
増幅回路を搭載している。特に、信号処理回路300 は、
補聴器のデジタル信号を処理するために使用できる１つ
または複数の広く使われている信号処理回路によって実
現されることができる。例えば、信号処理回路300 はEn
gerbretson他の米国特許 No.4,548,082 号によって開示
されているフィルタ−制限−フィルタ(filter-limit-fi
lter) 構造を搭載できる。望ましい出力信号295 が信号
処理回路300 を通過した後に、デジタル・アナログ・コ
ンバータ305 は残留信号302 をアナログ信号307 に変換
する。アナログ信号307 は、それに対応する音響波形を
生成するために配置されている出力トランスデューサ30
8 をドライブする。
【００１９】望ましい出力信号295 は、入力信号140 か
ら除外されるように希望されたスペクトル・ノイズ範囲
を転送するために選ばれた通過帯域をもつエラー整形フ
ィルタ310 にも送られる。エラー整形フィルタ310 は、
入力信号140 から除外されるように希望されたノイズ・
スペクトルを通す転送特性をもつ有限インパルス・レス
ポンス(FIR) フィルタに好都合になるが、対象となる大
半のスピーチ・スペクトルを通さない。そこで、エラー
整形フィルタ310 は、基準整形フィルタ270 と実質的に
同じ遮断周波数をもつ好都合の低域変形タイプ（すなわ
ち数百ヘルツ未満）になる。
ら除外されるように希望されたスペクトル・ノイズ範囲
を転送するために選ばれた通過帯域をもつエラー整形フ
ィルタ310 にも送られる。エラー整形フィルタ310 は、
入力信号140 から除外されるように希望されたノイズ・
スペクトルを通す転送特性をもつ有限インパルス・レス
ポンス(FIR) フィルタに好都合になるが、対象となる大
半のスピーチ・スペクトルを通さない。そこで、エラー
整形フィルタ310 は、基準整形フィルタ270 と実質的に
同じ遮断周波数をもつ好都合の低域変形タイプ（すなわ
ち数百ヘルツ未満）になる。
【００２０】ノイズ抑制回路100 が図２のブロック図の
中に非常に詳細にわたって描かれている。図２を見る
と、入力信号140 のサンプルx(n)は、Ｊサンプル遅延回
路160を通る信号を処理することによってまず遅延され
る。x(n-J)によって表されている、遅延された入力信号
250 のサンプルは、基準整形フィルタ270 によって更に
処理される。更に詳細に次に説明されるように、適応フ
ィルタ110 の前のサイクルで計算された濾過されるエラ
ーのストリーム350 の重みが付けられているエラー信号
ｅW (n) と共に、集束される基準信号275 のサンプルＵ
W (n) の最終的なストリームは、適応フィルタ110 の内
部のタップの重みh(n)の更新に用いられる。
中に非常に詳細にわたって描かれている。図２を見る
と、入力信号140 のサンプルx(n)は、Ｊサンプル遅延回
路160を通る信号を処理することによってまず遅延され
る。x(n-J)によって表されている、遅延された入力信号
250 のサンプルは、基準整形フィルタ270 によって更に
処理される。更に詳細に次に説明されるように、適応フ
ィルタ110 の前のサイクルで計算された濾過されるエラ
ーのストリーム350 の重みが付けられているエラー信号
ｅW (n) と共に、集束される基準信号275 のサンプルＵ
W (n) の最終的なストリームは、適応フィルタ110 の内
部のタップの重みh(n)の更新に用いられる。
【００２１】適応する重みh(n)の変更後に、適応フィル
タ110 は、適応信号290 を生成するためにサンプルx(n-
J)を処理する。このように、適応される信号290 は、適
応される信号290 のサンプルを入力信号140 のサンプル
x(n)から取り除いて望ましい出力信号295 を生成する、
結合器280 に使用できるようにされる。望ましい出力信
号295 は、次に、濾過されるエラーのストリーム350 の
サンプルｅW (n) の計算が適応フィルタ110 の次の処理
サイクル中に使用されることを可能にするために、エラ
ー整形フィルタ310 に送られる。
タ110 は、適応信号290 を生成するためにサンプルx(n-
J)を処理する。このように、適応される信号290 は、適
応される信号290 のサンプルを入力信号140 のサンプル
x(n)から取り除いて望ましい出力信号295 を生成する、
結合器280 に使用できるようにされる。望ましい出力信
号295 は、次に、濾過されるエラーのストリーム350 の
サンプルｅW (n) の計算が適応フィルタ110 の次の処理
サイクル中に使用されることを可能にするために、エラ
ー整形フィルタ310 に送られる。
【００２２】ノイズ抑制回路100 のオペレーションは図
３、４、５、６の信号フローチャートを引用して更に特
に説明される。特に、図３のフローチャートは入力信号
140の連続するサンプルがＪサンプル遅延回路160 によ
って遅延される状態を示している。Ｊサンプル遅延回路
160 は、サンプルを入力信号140 から受信し、Ｊサンプ
ル抽出周期後に各々受信されたサンプルを出力する、シ
リアル・シフト・レジスターとして好都合に設置されて
いる。図３に図示されるように、各々サンプル抽出周期
後に、シフト・レジスターに含まれていた“最も古い”
サンプルx(J)が遅延された入力信号250 の今のサンプル
になる。残りの値x(i)はフィルタで次にシフトされる１
つのタップになる。入力信号140 の今のサンプルは値x
(1)として記憶される。
３、４、５、６の信号フローチャートを引用して更に特
に説明される。特に、図３のフローチャートは入力信号
140の連続するサンプルがＪサンプル遅延回路160 によ
って遅延される状態を示している。Ｊサンプル遅延回路
160 は、サンプルを入力信号140 から受信し、Ｊサンプ
ル抽出周期後に各々受信されたサンプルを出力する、シ
リアル・シフト・レジスターとして好都合に設置されて
いる。図３に図示されるように、各々サンプル抽出周期
後に、シフト・レジスターに含まれていた“最も古い”
サンプルx(J)が遅延された入力信号250 の今のサンプル
になる。残りの値x(i)はフィルタで次にシフトされる１
つのタップになる。入力信号140 の今のサンプルは値x
(1)として記憶される。
【００２３】図４は、基準整形フィルタ270 のFIR 形態
が遅延された入力信号250 のサンプルのストリームをシ
リーズのタップ位置を用いて処理する状態の概略を示す
フローチャートである。図４を見ると、各々サンプル抽
出周期中に、第１処理サイクルは或るタップ位置によっ
て基準整形フィルタ270 の従来のデータy(i)をシフトす
るために用いられている。一般的なケースのように、基
準整形フィルタ270 の近くのタップ位置はシングル・ユ
ニット遅延によって分離される（図２の記号“ｚ-1”に
よって表される）。遅延された入力信号250 の今のサン
プルは基準整形フィルタ270 の第１タップ・ロケーショ
ンy(1)に置かれている。この第１処理サイクルは、図３
を引用して前に説明されたＪサンプル遅延回路160 の更
新手順と本質的に同じである。
が遅延された入力信号250 のサンプルのストリームをシ
リーズのタップ位置を用いて処理する状態の概略を示す
フローチャートである。図４を見ると、各々サンプル抽
出周期中に、第１処理サイクルは或るタップ位置によっ
て基準整形フィルタ270 の従来のデータy(i)をシフトす
るために用いられている。一般的なケースのように、基
準整形フィルタ270 の近くのタップ位置はシングル・ユ
ニット遅延によって分離される（図２の記号“ｚ-1”に
よって表される）。遅延された入力信号250 の今のサン
プルは基準整形フィルタ270 の第１タップ・ロケーショ
ンy(1)に置かれている。この第１処理サイクルは、図３
を引用して前に説明されたＪサンプル遅延回路160 の更
新手順と本質的に同じである。
【００２４】図２と４を見ると、サンプル周期内の第２
サイクルに於いて、各々フィルタ・サンプルy(i)は、通
常のFIR フィルタ設計技術に従って定められた値をもつ
固定されたタップ・重みa(i)によって掛け算されてい
る。タップ・重みの掛け算の合計は、適応フィルタ110
に送られる集束される基準信号250 を与える、Ｍ入力合
計器340 によって累積される。
サイクルに於いて、各々フィルタ・サンプルy(i)は、通
常のFIR フィルタ設計技術に従って定められた値をもつ
固定されたタップ・重みa(i)によって掛け算されてい
る。タップ・重みの掛け算の合計は、適応フィルタ110
に送られる集束される基準信号250 を与える、Ｍ入力合
計器340 によって累積される。
【００２５】図５は、サンプルy(n)のストリーム（図２
に関して前に定められた）が適応フィルタ110 によって
合成されるプロセスを示すフローチャートである。各々
サンプル周期内の第１サイクル342 に於いて、集束され
る基準信号275 の今のサンプルは、添字ｗが基準整形フ
ィルタ270 によって影響される“スペクトルで重みが付
けられる”整形を意味する、適応入力サンプルU W (1)
として適応フィルタ110 にシフトされる。前の N-1 基
準サンプルは、U W (2) 、U W (3) 、・・・U W (N) と
され、なおかつ、サンプルU W (1) がシフトされると適
応フィルタ110の内部の或るタップ・ロケーションに各
々シフトされる。この位置合わせプロセスが行われる
と、適応重みh(1)、h(2)、...h(N) が濾過されるエラー
のストリーム350 の今の値ｅW に従って変更される第２
サイクル344 が開始される。更に詳細に次に説明される
ように、この更新プロセスは次に示す再帰関係式に従っ
て実施される。
に関して前に定められた）が適応フィルタ110 によって
合成されるプロセスを示すフローチャートである。各々
サンプル周期内の第１サイクル342 に於いて、集束され
る基準信号275 の今のサンプルは、添字ｗが基準整形フ
ィルタ270 によって影響される“スペクトルで重みが付
けられる”整形を意味する、適応入力サンプルU W (1)
として適応フィルタ110 にシフトされる。前の N-1 基
準サンプルは、U W (2) 、U W (3) 、・・・U W (N) と
され、なおかつ、サンプルU W (1) がシフトされると適
応フィルタ110の内部の或るタップ・ロケーションに各
々シフトされる。この位置合わせプロセスが行われる
と、適応重みh(1)、h(2)、...h(N) が濾過されるエラー
のストリーム350 の今の値ｅW に従って変更される第２
サイクル344 が開始される。更に詳細に次に説明される
ように、この更新プロセスは次に示す再帰関係式に従っ
て実施される。
【００２６】 h(i)NEW =h(i) OLD (1- β)+μ uW (i)eW （式１） ここで(i) は適応フィルタ110 のｉ番目の成分を、μは
適応フィルタ110 の収斂レートを定める定数を、βは０
と１の間の実数を表している。μの値は通常の状態で好
都合に選ばれるので、適応フィルタ110 が許容レートで
収斂するが、入力信号140 のパワー・スペクトルの僅か
な変動に対して過度に敏感にならない。
適応フィルタ110 の収斂レートを定める定数を、βは０
と１の間の実数を表している。μの値は通常の状態で好
都合に選ばれるので、適応フィルタ110 が許容レートで
収斂するが、入力信号140 のパワー・スペクトルの僅か
な変動に対して過度に敏感にならない。
【００２７】第３サイクル346 で適応フィルタ110 のＮ
タップ遅延ラインの遅延されたサンプルx(n-J-i+1)は或
るタップ位置によってシフトされ、第４サイクル348 で
は更新された適応フィルタ・重みh(i)は遅延されたサン
プルx(n-J-i+1)によって掛け算され且つ適応フィルタ11
0 の出力として適応される信号290 の今のサンプルを生
成するために合計される。遅延されたサンプルの指標
“n-J-i+1 ”は、適応フィルタ110 に関連される遅延を
プラスした、Ｊサンプル遅延回路160 に関連されるＪサ
ンプル周期遅延を示している。
タップ遅延ラインの遅延されたサンプルx(n-J-i+1)は或
るタップ位置によってシフトされ、第４サイクル348 で
は更新された適応フィルタ・重みh(i)は遅延されたサン
プルx(n-J-i+1)によって掛け算され且つ適応フィルタ11
0 の出力として適応される信号290 の今のサンプルを生
成するために合計される。遅延されたサンプルの指標
“n-J-i+1 ”は、適応フィルタ110 に関連される遅延を
プラスした、Ｊサンプル遅延回路160 に関連されるＪサ
ンプル周期遅延を示している。
【００２８】前述の関係式(1) は、当業者によって広く
理解され、なおかつ、Haykin著「適応フィルタ理論」Pr
entice-Hall (1986), p.261 に更に詳細に説明されてい
る、“僅かの平均最小２乗(leaky least means squar
e)”エラー最小化アルゴリズムに基づいている。この調
整用アルゴリズムの選択は、入力がない時に、適応フィ
ルタ110 の濾過係数がゼロに調整されることを可能にす
る。このように、適応フィルタ110 は、基準整形フィル
タ270 とエラー整形フィルタ310 の通過帯域内にない入
力信号140 から成分を除外するために自己調整から防止
される。当業者は、他の適応フィルタとアルゴリズムが
本発明の範囲内で使用されることができることを認める
と思われる。例えば、Widrow他著「適応ノイズ除去：原
理と応用」Proceedings of the IEEE,63(12),1692-1716
(1795) に開示されている通常の平均最小２乗(LMS) ア
ルゴリズムは、図６に図示されている低域ポスト・フィ
ルタ回路網380 と共に採用されると考えられる。フィル
タ回路網380 は、濾過特性が基準整形フィルタ270 とエ
ラー整形フィルタ310 の通過帯域外の周波数スペクトル
内に含まれているインフォメーションに基づいて定めら
れる可能性を最小限にするように作動する。
理解され、なおかつ、Haykin著「適応フィルタ理論」Pr
entice-Hall (1986), p.261 に更に詳細に説明されてい
る、“僅かの平均最小２乗(leaky least means squar
e)”エラー最小化アルゴリズムに基づいている。この調
整用アルゴリズムの選択は、入力がない時に、適応フィ
ルタ110 の濾過係数がゼロに調整されることを可能にす
る。このように、適応フィルタ110 は、基準整形フィル
タ270 とエラー整形フィルタ310 の通過帯域内にない入
力信号140 から成分を除外するために自己調整から防止
される。当業者は、他の適応フィルタとアルゴリズムが
本発明の範囲内で使用されることができることを認める
と思われる。例えば、Widrow他著「適応ノイズ除去：原
理と応用」Proceedings of the IEEE,63(12),1692-1716
(1795) に開示されている通常の平均最小２乗(LMS) ア
ルゴリズムは、図６に図示されている低域ポスト・フィ
ルタ回路網380 と共に採用されると考えられる。フィル
タ回路網380 は、濾過特性が基準整形フィルタ270 とエ
ラー整形フィルタ310 の通過帯域外の周波数スペクトル
内に含まれているインフォメーションに基づいて定めら
れる可能性を最小限にするように作動する。
【００２９】図６によって示されているように、フィル
タ回路網380 は、適応信号290 によって示される低域フ
ィルタ390 を搭載している。低域フィルタ390 は、低域
転送特性を好都合に備えていて、なおかつ、基準整形フ
ィルタ270 とエラー整形フィルタ310 の特性と実質的に
類似している。フィルタ回路網380 は、低域フィルタ39
0 と同じ遅延特性を与えるために入力信号140 に結合さ
れているＫサンプル遅延回路410 を更に搭載している。
加算ノード420 は、低域フィルタ390 の出力をＫサンプ
ル遅延回路410 の出力から除外して、その差を信号処理
回路300 に与える。
タ回路網380 は、適応信号290 によって示される低域フ
ィルタ390 を搭載している。低域フィルタ390 は、低域
転送特性を好都合に備えていて、なおかつ、基準整形フ
ィルタ270 とエラー整形フィルタ310 の特性と実質的に
類似している。フィルタ回路網380 は、低域フィルタ39
0 と同じ遅延特性を与えるために入力信号140 に結合さ
れているＫサンプル遅延回路410 を更に搭載している。
加算ノード420 は、低域フィルタ390 の出力をＫサンプ
ル遅延回路410 の出力から除外して、その差を信号処理
回路300 に与える。
【００３０】或る形式のLMS アルゴリズムを実施する通
常の適応フィルタ構成に於いて、適応フィルタの係数
は、全体のシステム帯域幅にわたって入力信号と基準信
号の間で平方される差の推定値を最小限にするために更
新される。対照的に、本発明の基準整形フィルタ270 と
エラー整形フィルタ310 は適応打消を望ましいスペクト
ル範囲に於いて集束する。特に基準整形フィルタ270 と
エラー整形フィルタ310はＭ番目のFIR スペクトル整形
フィルタになり且つ係数ベクトルＷ W=[ w(1), w(2), ・・・W (M)] T （式２） ここでＴはベクトル転置行列を意味している、によって
表されることができる。入力信号140 のサンプルx(n)の
ストリームと適応される信号290 のサンプルy(n)のスト
リームの差は、エラー・ベクトルE(n)によって表され、
ここで、 E(n)=[e(n),e(n-1),・・・e(n-M+1)] T （式３） これはエラー整形フィルタ310 の遅延ライン420 に記憶
されていたエラー値のセットを示している。濾過された
エラー・ストリーム（図２）は特に重みが付けられ、な
おかつ、最小限にすることが望まれる推定平均２乗値は
次の関係式 e W (n)=[W] T ・E(n) （式４） によって与えられる。関係式４の平方の推定値を最小限
にする適応フィルタ110の係数ベクトルH = [h(1) 、h
(2)、...h(N)]は、次に示す関係式で表され、 H =E｛[UW (n) ・[UW (n)]T ] -1｝・E ｛x W (n) ・U W (n) ｝（式５） ここで、ｘW (n) は、次に示す関係式で定義される、入
力信号140 のサンプルの重みが付けられた合計であり、 x W (n)=[W] T ・X(n) （式６） ここで、 X(n)=[x(n),x(n-1),・・・x(n-M+1)] T （式７） である。関係式５に於いて、ＵW (n) は、集束される基
準信号275 の特に重みが付けられたサンプルのベクトル
を表していて、ここで U W (n)=[uW (n),u W (n-1),・・・u W (n-N+1)]T および （式８） u W (n)=[W] T ・U(n) （式９） ここでU(n)は遅延された入力信号250 のサンプルのスト
リームを表している。
常の適応フィルタ構成に於いて、適応フィルタの係数
は、全体のシステム帯域幅にわたって入力信号と基準信
号の間で平方される差の推定値を最小限にするために更
新される。対照的に、本発明の基準整形フィルタ270 と
エラー整形フィルタ310 は適応打消を望ましいスペクト
ル範囲に於いて集束する。特に基準整形フィルタ270 と
エラー整形フィルタ310はＭ番目のFIR スペクトル整形
フィルタになり且つ係数ベクトルＷ W=[ w(1), w(2), ・・・W (M)] T （式２） ここでＴはベクトル転置行列を意味している、によって
表されることができる。入力信号140 のサンプルx(n)の
ストリームと適応される信号290 のサンプルy(n)のスト
リームの差は、エラー・ベクトルE(n)によって表され、
ここで、 E(n)=[e(n),e(n-1),・・・e(n-M+1)] T （式３） これはエラー整形フィルタ310 の遅延ライン420 に記憶
されていたエラー値のセットを示している。濾過された
エラー・ストリーム（図２）は特に重みが付けられ、な
おかつ、最小限にすることが望まれる推定平均２乗値は
次の関係式 e W (n)=[W] T ・E(n) （式４） によって与えられる。関係式４の平方の推定値を最小限
にする適応フィルタ110の係数ベクトルH = [h(1) 、h
(2)、...h(N)]は、次に示す関係式で表され、 H =E｛[UW (n) ・[UW (n)]T ] -1｝・E ｛x W (n) ・U W (n) ｝（式５） ここで、ｘW (n) は、次に示す関係式で定義される、入
力信号140 のサンプルの重みが付けられた合計であり、 x W (n)=[W] T ・X(n) （式６） ここで、 X(n)=[x(n),x(n-1),・・・x(n-M+1)] T （式７） である。関係式５に於いて、ＵW (n) は、集束される基
準信号275 の特に重みが付けられたサンプルのベクトル
を表していて、ここで U W (n)=[uW (n),u W (n-1),・・・u W (n-N+1)]T および （式８） u W (n)=[W] T ・U(n) （式９） ここでU(n)は遅延された入力信号250 のサンプルのスト
リームを表している。
【００３１】関係式２〜９は、関係式１のスペクトル的
に重みが付けられたLMS 更新アルゴリズムの内に含まれ
るパラメータを説明している（前の説明を参照）。適応
フィルタ110 の適応重みh(i)は、関係式１によって与え
られる“微少(leaky) ”LMSアルゴリズムを実施するた
めにスケーリング・ブロック450 （図２）を経由して、
ここでは B = 1 -βである、ファクターＢによって各々
サンプル周期で変更される。
に重みが付けられたLMS 更新アルゴリズムの内に含まれ
るパラメータを説明している（前の説明を参照）。適応
フィルタ110 の適応重みh(i)は、関係式１によって与え
られる“微少(leaky) ”LMSアルゴリズムを実施するた
めにスケーリング・ブロック450 （図２）を経由して、
ここでは B = 1 -βである、ファクターＢによって各々
サンプル周期で変更される。
【００３２】信号処理回路300 と出力トランスデューサ
308 だけでなく入力120 を搭載している、主な信号処理
経路は、信号結合器280 が存在する場合を除いて干渉さ
れないことが注目される。すなわち、適応フィルタ110
の基準とエラー時間シーケンスは、通常の周波数重み付
けされたノイズ打消アプローチの実施時に一般的に要求
される有限の精度の重み付けフィルタによって主な信号
経路を妨げることなく、整形される。
308 だけでなく入力120 を搭載している、主な信号処理
経路は、信号結合器280 が存在する場合を除いて干渉さ
れないことが注目される。すなわち、適応フィルタ110
の基準とエラー時間シーケンスは、通常の周波数重み付
けされたノイズ打消アプローチの実施時に一般的に要求
される有限の精度の重み付けフィルタによって主な信号
経路を妨げることなく、整形される。
【００３３】図７はノイズ抑制回路100 の動作を説明す
るトップ・レベル・フローチャートを示している。次に
示す説明に於いて、“実行する”という用語は、図３、
４、５を用いて説明されるオペレーション・シーケンス
の１つが指示された機能を達成するために実施されるこ
とを意味している。図２と７を見ると、入力信号140の
今のサンプルは、Ｊサンプル遅延回路160 を通る信号を
処理することによって、まず遅延される(1710)。遅延さ
れた入力信号250 のサンプルは、次に基準整形フィルタ
270 によって更に処理される(1720)。集束された基準信
号275 のサンプルの最終的なストリームは、適応フィル
タ110 の前のサイクルで計算された濾過されたエラー・
ストリーム350 の重みが付けられたエラー信号と共に、
適応重み更新ルーチン(1730)の実行を可能にする。
るトップ・レベル・フローチャートを示している。次に
示す説明に於いて、“実行する”という用語は、図３、
４、５を用いて説明されるオペレーション・シーケンス
の１つが指示された機能を達成するために実施されるこ
とを意味している。図２と７を見ると、入力信号140の
今のサンプルは、Ｊサンプル遅延回路160 を通る信号を
処理することによって、まず遅延される(1710)。遅延さ
れた入力信号250 のサンプルは、次に基準整形フィルタ
270 によって更に処理される(1720)。集束された基準信
号275 のサンプルの最終的なストリームは、適応フィル
タ110 の前のサイクルで計算された濾過されたエラー・
ストリーム350 の重みが付けられたエラー信号と共に、
適応重み更新ルーチン(1730)の実行を可能にする。
【００３４】図７に図示されているように、適応重みの
変更後に、適応フィルタ110 は適応信号290 を生成する
遅延された入力信号250 を処理する(1740)。このよう
に、適応された信号290 は、適応された信号290 を入力
信号140 から差し引く(1750)ことによって、望ましい出
力信号295 を生成する結合器280 に対して使用可能とな
る。望ましい出力信号295 は、次に、濾過されるエラー
・ストリーム350 の計算(1760)を行って適応フィルタ11
0 の次の処理サイクルにおいて使用されるようにするた
めに、エラー整形フィルタ310 に送られる。図７を用い
て説明されたプロセスは各々サンプル周期で行われ、そ
の時に入力信号140 の新しいサンプルは入力120 によっ
て与えられ、新しい望ましい出力信号295 は信号処理回
路300 に送られる。フィードバック抑制回路 図８は、補聴器（図示されていない）に使用するために
適応される、本発明に従うフィードバック抑制回路500
を図示している。フィードバック抑制回路500は、偶発
的な音声入力信号に対して望ましくないフィードバック
・エネルギーによって作られる妨害を実質的に打ち消す
時間−ドメイン方法を使用している。更に詳細に次に説
明されるように、フィードバック抑制回路500 の内部に
搭載されている適応フィルタ510 のフィードバック抑制
帯域は、適応フィルタ110 に与えられる濾過された基準
ノイズ信号740 と濾過されたエラー信号645 を選択的に
事前に濾過して形成される。この信号整形は、本回路の
フィードバック打消能力を対象となる周波数帯域（例え
ば 3 〜 5 kHz）に集中させるので、適応フィルタ510
の資源を効果的に活用する結果になる。このように、フ
ィードバック抑制回路500 のオペレーションの基本とな
る原理は、各回路の特有な実施例が望ましくない信号エ
ネルギーを異なる周波数帯域に対して低減するために構
成されている、図１に図示されているノイズ抑制回路10
0 内で働いているものと実質的に同じに見える。
変更後に、適応フィルタ110 は適応信号290 を生成する
遅延された入力信号250 を処理する(1740)。このよう
に、適応された信号290 は、適応された信号290 を入力
信号140 から差し引く(1750)ことによって、望ましい出
力信号295 を生成する結合器280 に対して使用可能とな
る。望ましい出力信号295 は、次に、濾過されるエラー
・ストリーム350 の計算(1760)を行って適応フィルタ11
0 の次の処理サイクルにおいて使用されるようにするた
めに、エラー整形フィルタ310 に送られる。図７を用い
て説明されたプロセスは各々サンプル周期で行われ、そ
の時に入力信号140 の新しいサンプルは入力120 によっ
て与えられ、新しい望ましい出力信号295 は信号処理回
路300 に送られる。フィードバック抑制回路 図８は、補聴器（図示されていない）に使用するために
適応される、本発明に従うフィードバック抑制回路500
を図示している。フィードバック抑制回路500は、偶発
的な音声入力信号に対して望ましくないフィードバック
・エネルギーによって作られる妨害を実質的に打ち消す
時間−ドメイン方法を使用している。更に詳細に次に説
明されるように、フィードバック抑制回路500 の内部に
搭載されている適応フィルタ510 のフィードバック抑制
帯域は、適応フィルタ110 に与えられる濾過された基準
ノイズ信号740 と濾過されたエラー信号645 を選択的に
事前に濾過して形成される。この信号整形は、本回路の
フィードバック打消能力を対象となる周波数帯域（例え
ば 3 〜 5 kHz）に集中させるので、適応フィルタ510
の資源を効果的に活用する結果になる。このように、フ
ィードバック抑制回路500 のオペレーションの基本とな
る原理は、各回路の特有な実施例が望ましくない信号エ
ネルギーを異なる周波数帯域に対して低減するために構
成されている、図１に図示されているノイズ抑制回路10
0 内で働いているものと実質的に同じに見える。
【００３５】図８を見ると、フィードバック抑制回路50
0 は、例えば、マイクロフォンや信号処理回路を含めた
入力信号の任意の通常の発生源になる恐れがある入力ブ
ロック520 を含んでいる。入力ブロック520 の内部に好
都合に存在するマイクロフォン（図示されていない）は
電気入力信号530 を補聴器のユーザの外部の音から生成
し、そこから濾過され増幅される音545 を発する出力ト
ランスデューサ540 によって用いられる出力信号が合成
される。入力ブロック520 はアナログ・デジタル・コン
バータ（図示されていない）も搭載しているので、入力
ブロック530 はデジタル信号になる。図８によって図示
されているように、出力トランスデューサ540 によって
発せられる音545 の一部は、フィードバック転送機能55
0 によって一般的に特徴づけられる種々のフィードバッ
ク経路を経由して入力ブロック520 の中のマイクロフォ
ンに戻る。フィードバック信号570 は、入力ブロック52
0によって受信される集合的な音響フィードバック・エ
ネルギーの複合表示である。
0 は、例えば、マイクロフォンや信号処理回路を含めた
入力信号の任意の通常の発生源になる恐れがある入力ブ
ロック520 を含んでいる。入力ブロック520 の内部に好
都合に存在するマイクロフォン（図示されていない）は
電気入力信号530 を補聴器のユーザの外部の音から生成
し、そこから濾過され増幅される音545 を発する出力ト
ランスデューサ540 によって用いられる出力信号が合成
される。入力ブロック520 はアナログ・デジタル・コン
バータ（図示されていない）も搭載しているので、入力
ブロック530 はデジタル信号になる。図８によって図示
されているように、出力トランスデューサ540 によって
発せられる音545 の一部は、フィードバック転送機能55
0 によって一般的に特徴づけられる種々のフィードバッ
ク経路を経由して入力ブロック520 の中のマイクロフォ
ンに戻る。フィードバック信号570 は、入力ブロック52
0によって受信される集合的な音響フィードバック・エ
ネルギーの複合表示である。
【００３６】適応フィルタ510 によって生成される適応
出力信号580 は、フィードバック除外信号610 を生成す
るために入力信号結合器600 によって入力信号530 から
取り除かれる。フィードバック打消信号610 は信号処理
回路630 とエラー整形フィルタ640 の両方に送られる。
信号処理回路630 は、ノイズ打消回路100 の信号処理回
路300 を引用して前述の状態で好都合に実施される。信
号処理回路630 の出力635 はノイズ・プローブ670 によ
って生成される広帯域ノイズ信号690 に加算ノード650
で加えられる。加算ノード650 で作られた合成出力信号
655 はデジタル・アナログ・コンバータ720 と適応フィ
ルタ510 に与えられる。デジタル・アナログ・コンバー
タ720 の出力は出力トランスデューサ540 に送られる。
出力信号580 は、フィードバック除外信号610 を生成す
るために入力信号結合器600 によって入力信号530 から
取り除かれる。フィードバック打消信号610 は信号処理
回路630 とエラー整形フィルタ640 の両方に送られる。
信号処理回路630 は、ノイズ打消回路100 の信号処理回
路300 を引用して前述の状態で好都合に実施される。信
号処理回路630 の出力635 はノイズ・プローブ670 によ
って生成される広帯域ノイズ信号690 に加算ノード650
で加えられる。加算ノード650 で作られた合成出力信号
655 はデジタル・アナログ・コンバータ720 と適応フィ
ルタ510 に与えられる。デジタル・アナログ・コンバー
タ720 の出力は出力トランスデューサ540 に送られる。
【００３７】ノイズ・プローブ690 は、ノイズ基準入力
691 を、順に適応フィルタ510 に結合される基準整形フ
ィルタ730 に送る。ノイズ・プローブ670 によって生成
された広帯域ノイズ信号690 とノイズ基準信号691 は、
好ましくは同じであり、なおかつフィードバック打消回
路500 の適応動作が沈黙または最小音響入力の期間中に
維持されることを保証している。特に、加算ノード650
に与えられる広帯域ノイズ信号690 の大きさは、少なく
とも或る音響エネルギーが入力ブロック520 （フィード
バック信号570 として）によって他の信号入力のない時
に受信されることを保証する十分な大きさにすべきであ
る。このように、適応フィルタ510 の内部の重み付け係
数が最小音声入力の周期中に“浮遊すること”（すなわ
ち、ランダムに調整されること）から防止される。ノイ
ズ・プローブ670 は、例えば、実質的に均一の広帯域ノ
イズ信号に対応するランダムなシーケンスを与えるため
に作動する乱数ゼネレーターを用いて通常は行われる。
広帯域ノイズ信号690 は、ユーザ、一般的に重大な聴覚
障害をもつユーザの聴覚しきい値より低いレベルで与え
られることができて、なおかつ、僅かの聴力障害に悩ま
されているユーザによって低レベルのホワイト・ノイズ
音として認識されている。
691 を、順に適応フィルタ510 に結合される基準整形フ
ィルタ730 に送る。ノイズ・プローブ670 によって生成
された広帯域ノイズ信号690 とノイズ基準信号691 は、
好ましくは同じであり、なおかつフィードバック打消回
路500 の適応動作が沈黙または最小音響入力の期間中に
維持されることを保証している。特に、加算ノード650
に与えられる広帯域ノイズ信号690 の大きさは、少なく
とも或る音響エネルギーが入力ブロック520 （フィード
バック信号570 として）によって他の信号入力のない時
に受信されることを保証する十分な大きさにすべきであ
る。このように、適応フィルタ510 の内部の重み付け係
数が最小音声入力の周期中に“浮遊すること”（すなわ
ち、ランダムに調整されること）から防止される。ノイ
ズ・プローブ670 は、例えば、実質的に均一の広帯域ノ
イズ信号に対応するランダムなシーケンスを与えるため
に作動する乱数ゼネレーターを用いて通常は行われる。
広帯域ノイズ信号690 は、ユーザ、一般的に重大な聴覚
障害をもつユーザの聴覚しきい値より低いレベルで与え
られることができて、なおかつ、僅かの聴力障害に悩ま
されているユーザによって低レベルのホワイト・ノイズ
音として認識されている。
【００３８】ノイズ・プローブ670 が作動される時に、
適応フィルタ510 の素早い収斂性は、主要信号経路をブ
レークして、信号処理回路630 の出力を結合器650 から
一時的に分離することによって、一般的に得られること
ができる。代わりに図10に図示されているように、第２
のマイクロフォン521 は、基準信号690 と691 を与える
ためにノイズ・プローブ670 の代わりに用いられること
ができる。図９を引用して述べられたように、このよう
な第２マイクロフォン521は、入力信号530 の内部のス
ピーチ・エネルギーの除外を防止するために、入力ブロ
ック520 に好都合に存在するマイクロフォンから十分に
離れて好都合に位置設定される。
適応フィルタ510 の素早い収斂性は、主要信号経路をブ
レークして、信号処理回路630 の出力を結合器650 から
一時的に分離することによって、一般的に得られること
ができる。代わりに図10に図示されているように、第２
のマイクロフォン521 は、基準信号690 と691 を与える
ためにノイズ・プローブ670 の代わりに用いられること
ができる。図９を引用して述べられたように、このよう
な第２マイクロフォン521は、入力信号530 の内部のス
ピーチ・エネルギーの除外を防止するために、入力ブロ
ック520 に好都合に存在するマイクロフォンから十分に
離れて好都合に位置設定される。
【００３９】図８および図１０を続けて参照すると、適
応フィルタ510 の重みを変更するために適用される濾過
される基準ノイズ信号740 は、ノイズ基準信号691 を基
準整形フィルタ730 を通して生成される。エラー整形フ
ィルタ640 と基準整形フィルタ730 は、入力信号530 か
ら除去されることを希望されたフィードバック・スペク
トル（例えば 3 〜 5 kHz）を通過するために定式化さ
れている転送特性によって制御される有限インパルス・
レスポンス(FIR) フィルタとして好都合に実施される。
入力信号530 のスピーチ成分は基準ノイズ信号691 の内
部に存在しないので、入力信号530 の内部のスピーチ・
エネルギーは、ノイズ基準信号691 の適応フィルタ510
によって合成される適応出力信号580 との相関関係が解
除される。その結果、入力信号530 のスピーチ成分は、
整形フィルタ（640 と730 ）がインテリジェント・スピ
ーチの周波数領域内で信号エネルギーを送るレベルと関
係なしに信号結合器600 に於いて適応出力信号580 と結
合した後に、基本的に完全な状態に保たれる。これは、
整形フィルタ（640 と730 ）の転送特性が、フィードバ
ック転送機能550 の利得が最大になるスペクトルの範囲
にフィードバック抑制回路500 のフィードバック打消資
源を集中するために、制約のない態様で選ばれることを
可能にする。
応フィルタ510 の重みを変更するために適用される濾過
される基準ノイズ信号740 は、ノイズ基準信号691 を基
準整形フィルタ730 を通して生成される。エラー整形フ
ィルタ640 と基準整形フィルタ730 は、入力信号530 か
ら除去されることを希望されたフィードバック・スペク
トル（例えば 3 〜 5 kHz）を通過するために定式化さ
れている転送特性によって制御される有限インパルス・
レスポンス(FIR) フィルタとして好都合に実施される。
入力信号530 のスピーチ成分は基準ノイズ信号691 の内
部に存在しないので、入力信号530 の内部のスピーチ・
エネルギーは、ノイズ基準信号691 の適応フィルタ510
によって合成される適応出力信号580 との相関関係が解
除される。その結果、入力信号530 のスピーチ成分は、
整形フィルタ（640 と730 ）がインテリジェント・スピ
ーチの周波数領域内で信号エネルギーを送るレベルと関
係なしに信号結合器600 に於いて適応出力信号580 と結
合した後に、基本的に完全な状態に保たれる。これは、
整形フィルタ（640 と730 ）の転送特性が、フィードバ
ック転送機能550 の利得が最大になるスペクトルの範囲
にフィードバック抑制回路500 のフィードバック打消資
源を集中するために、制約のない態様で選ばれることを
可能にする。
【００４０】フィードバック転送機能550 の決定は、ノ
イズ・エネルギーを出力トランスデューサ540 のロケー
ションから伝送し且つ入力ブロック520 で受信されたフ
ィードバック信号570 の音響波形を測定して経験的に行
われる。代わりに、フィードバック転送機能550 は、特
別の知識経験が出力トランスデューサ540 と入力ブロッ
ク520 の間の環境の音響特性に関して使用できる時に分
析的に推定されることができる。例えば、人の耳の聴管
の音響的特性と補聴器の特殊な物理的構造に関連する資
料は、フィードバック転送機能550 を分析的に決定する
ために利用できると思われる。
イズ・エネルギーを出力トランスデューサ540 のロケー
ションから伝送し且つ入力ブロック520 で受信されたフ
ィードバック信号570 の音響波形を測定して経験的に行
われる。代わりに、フィードバック転送機能550 は、特
別の知識経験が出力トランスデューサ540 と入力ブロッ
ク520 の間の環境の音響特性に関して使用できる時に分
析的に推定されることができる。例えば、人の耳の聴管
の音響的特性と補聴器の特殊な物理的構造に関連する資
料は、フィードバック転送機能550 を分析的に決定する
ために利用できると思われる。
【００４１】図11は本発明のフィードバック抑制装置の
代替実施態様を示している。図８に既に図示されている
フィードバック抑制装置は一般的に或るノイズ・レベル
をもつ環境で使用されるが、図８のノイズ・プローブ・
ゼネレーター670 を除去することが一部の周囲条件にお
いて可能である。図11に図示されているように、ノイズ
・プローブ・ゼネレーターを除去すると、適応フィルタ
510 が、対象となる周波数帯域の信号処理回路630 の出
力655 に於ける或るノイズの存在に依存することを可能
にする。適応フィルタ510 は、適応フィルタ510 の適応
エネルギーを、フィードバック成分をもつ入力信号の部
分と、信号処理回路630 から出力された信号655 に集中
する、エラー整形フィルタ640 だけに適応される。信号
処理回路630 の出力655 は、適応フィルタ510 の入力と
デジタル・アナログ・コンバータ720 に直接送られる。
代替実施態様を示している。図８に既に図示されている
フィードバック抑制装置は一般的に或るノイズ・レベル
をもつ環境で使用されるが、図８のノイズ・プローブ・
ゼネレーター670 を除去することが一部の周囲条件にお
いて可能である。図11に図示されているように、ノイズ
・プローブ・ゼネレーターを除去すると、適応フィルタ
510 が、対象となる周波数帯域の信号処理回路630 の出
力655 に於ける或るノイズの存在に依存することを可能
にする。適応フィルタ510 は、適応フィルタ510 の適応
エネルギーを、フィードバック成分をもつ入力信号の部
分と、信号処理回路630 から出力された信号655 に集中
する、エラー整形フィルタ640 だけに適応される。信号
処理回路630 の出力655 は、適応フィルタ510 の入力と
デジタル・アナログ・コンバータ720 に直接送られる。
【００４２】本発明は僅かの特定の実施態様を引用して
説明されてきたが、説明は、発明を図を用いて示すもの
であり、発明を制限するものとして解釈されない。種々
の変更は、前記の特許請求に範囲によって定められる発
明の真の精神と権利範囲を逸脱せずに当業者に行われる
と思われる。例えば、LMS 濾過アルゴリズム以外のアル
ゴリズムが、ノイズ抑制回路100 とフィードバック除外
回路500 の中に存在する適応フィルタを制御するために
用いられることができる。同様に、整形フィルタ(270,
310, 640, 730)は、望ましくない信号エネルギーをここ
で開示された以外のスペクトル範囲で除去するために適
応フィルタ機能を集束するために調節されることができ
る。
説明されてきたが、説明は、発明を図を用いて示すもの
であり、発明を制限するものとして解釈されない。種々
の変更は、前記の特許請求に範囲によって定められる発
明の真の精神と権利範囲を逸脱せずに当業者に行われる
と思われる。例えば、LMS 濾過アルゴリズム以外のアル
ゴリズムが、ノイズ抑制回路100 とフィードバック除外
回路500 の中に存在する適応フィルタを制御するために
用いられることができる。同様に、整形フィルタ(270,
310, 640, 730)は、望ましくない信号エネルギーをここ
で開示された以外のスペクトル範囲で除去するために適
応フィルタ機能を集束するために調節されることができ
る。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、本発明のノイズ抑制回路
とフィードバック打消回路は、そこに搭載されている適
応フィルタシステムを対象となる特定の周波数帯域に集
束するように動作する。このようにして、適応フィルタ
能力は予め設定された態様で集中化されるので、関連す
るノイズとフィードバックの帯域にわたって適応フィル
タの増強された収斂が可能となる。本発明は、エネルギ
ーを特定化されたスペクトル帯域から各回路内部に搭載
されている適応フィルタに選択的に伝送するように構成
された整形フィルタを採用することによって、この態様
によってフィルタ資源を収斂させることができる。
とフィードバック打消回路は、そこに搭載されている適
応フィルタシステムを対象となる特定の周波数帯域に集
束するように動作する。このようにして、適応フィルタ
能力は予め設定された態様で集中化されるので、関連す
るノイズとフィードバックの帯域にわたって適応フィル
タの増強された収斂が可能となる。本発明は、エネルギ
ーを特定化されたスペクトル帯域から各回路内部に搭載
されている適応フィルタに選択的に伝送するように構成
された整形フィルタを採用することによって、この態様
によってフィルタ資源を収斂させることができる。
【図１】聴覚補助装置に具体的に実施された場合の本発
明のノイズ抑制装置を示す単純化されたブロック図であ
る。
明のノイズ抑制装置を示す単純化されたブロック図であ
る。
【図２】本発明のノイズ抑制装置を示す詳細なブロック
図である。
図である。
【図３】本発明のノイズ抑制回路の連続する入力サンプ
ルがＪサンプル遅延ラインによって遅延される態様を示
すフローチャートである。
ルがＪサンプル遅延ラインによって遅延される態様を示
すフローチャートである。
【図４】整形フィルタのFIR 形態がＪサンプル遅延ライ
ンによって生成される遅延入力サンプルのストリームを
処理する態様の概略を示すフローチャートである。
ンによって生成される遅延入力サンプルのストリームを
処理する態様の概略を示すフローチャートである。
【図５】サンプルy(n)のストリームを含んでいる適応信
号が適応フィルタによって合成されるプロセスを示すフ
ローチャートである。
号が適応フィルタによって合成されるプロセスを示すフ
ローチャートである。
【図６】適応フィルタに結合されるオプションのポスト
・フィルタ回路網を示すブロック図である。
・フィルタ回路網を示すブロック図である。
【図７】本発明のノイズ抑制装置の動作を説明するトッ
プ・レベル・フローチャートである。
プ・レベル・フローチャートである。
【図８】聴覚補助装置に具体的に実施された場合の本発
明のフィードバック抑制装置を示すブロック図である。
明のフィードバック抑制装置を示すブロック図である。
【図９】本発明のノイズ抑制装置の２つのマイクロフォ
ンによる実施例のブロック図である。
ンによる実施例のブロック図である。
【図１０】本発明のフィードバック抑制装置の２つのマ
イクロフォンのよる実施例のブロック図である。
イクロフォンのよる実施例のブロック図である。
【図１１】本発明のフィードバック抑制装置のたの実施
例のブロック図である。
例のブロック図である。
１００…ノイズ抑制回路 １１０、５１０…適応フィルタ １２０…入力回路 １４０…入力信号 １６０…Ｊサンプル遅延回路 ２５０…遅延された入力信号 ２７０、７３０…基準整形フィルタ ２７５…基準信号 ２９５…出力信号 ３００、６３０…信号処理回路 ３０５、７２０…デジタル・アナログ・コンバータ ３０７…アナログ信号 ３０８…出力トランスデューサ ３１０、６４０…エラー整形フィルタ ３５０…エラー・ストリーム ３９０…低域ポスト・フィルタ ４１０…Ｋサンプル遅延回路 ５００…フィードバック抑制回路 ５５０…フィードバック転送機能 ６７０…ノイズ・プローブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケビン メリル バックレー アメリカ合衆国，ミネソタ 55144−1000, セント ポール，スリーエム センター （番地なし) (72)発明者 グレゴリー ピーター ウィディン アメリカ合衆国，ミネソタ 55144−1000, セント ポール，スリーエム センター （番地なし)
Claims (6)
- 【請求項１】 音響信号エネルギーを処理するために構
成されており、該音響信号エネルギーに応答して音声入
力信号を生成するマイクロフォンを有し、該入力信号が
望ましい成分と望ましくない成分を共に含んでおり、そ
して、音を放出する出力トランスデューサを有する聴覚
補聴器であって、 主として前記の望ましくない成分をもつ前記入力信号の
音声スペクトルを選択的に通すことによって基準信号を
発生するために、前記入力信号に動作上結合されている
第１フィルタ手段と、 前記入力信号に対して適応フィルタ作用を行うために、
前記入力信号と前記の基準信号とに動作上結合されて、
適応フィルタ出力信号を供給する適応フィルタ手段と、 前記適応フィルタ出力信号に前記入力信号を結合して、
前記の望ましくない成分を前記入力信号から除外するた
めに、前記入力信号と前記適応フィルタ出力信号とに動
作上結合されている結合手段と、 前記入力信号の前記の望ましくない成分に対応する音声
スペクトルのエラー信号を前記適応フィルタ手段に選択
的に通過させるために、該エラー信号に動作上結合され
ている第２フィルタ手段とを備え、 前記適応フィルタ手段が前記の選択的に通過された入力
信号と前記の選択的に通過されたエラー信号とを共に使
用する信号濾過アルゴリズムに従って制御されており、 前記出力トランスデューサ手段が前記の望ましい出力信
号に応答するようになっており、 それにより、前記の望ましくない成分が、前記入力信号
の前記の望ましい成分に実質的に影響することなく、前
記入力信号から効果的に除去されることを特徴とする聴
覚補助装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の聴覚補助装置であっ
て、前記適応フィルタ出力信号から前記入力信号の相関
関係を解除するために、前記入力信号と前記第１フィル
タ手段との間および前記入力信号と前記適応フィルタ手
段との間に挿入された相関関係解除手段を更に備えてい
る聴覚補助装置。 - 【請求項３】 補聴器の外部の音から入力信号を発生す
るマイクロフォン手段と、出力信号に応答して音を放出
するトランスデューサ手段であって、該トランスデュー
サ手段によって放出される音の一部が該マイクロフォン
手段に伝搬してフィードバック信号を該入力信号に加え
ているトランスデューサ手段と、該出力信号を生成する
信号処理手段とを有する聴覚補助装置であって、 ノイズ信号を発生するプローブ手段であって、該ノイズ
信号は前記出力信号中に注入されているプローブ手段
と、 前記入力信号から前記適応フィルタ出力信号を差し引く
ために前記入力信号と前記適応フィルタ出力信号に動作
上結合されて、前記入力信号から前記フィードバック信
号を実質的に除去し、かつ、前記信号処理手段に入力さ
れるエラー信号を発生する結合手段と、 前記エラー信号に動作上結合されて、前記フィードバッ
ク信号の音声スペクトルに対応する前記エラー信号の音
声スペクトルを選択的に通過させることによって濾過さ
れたエラー信号を発生する第１フィルタ手段と、 前記フィードバック信号の音声スペクトルに対応する前
記ノイズ信号の音声スペクトルを選択的に通過させる第
２フィルタ手段と、 前記第２フィルタ手段からの前記ノイズ信号の音声スペ
クトルおよび前記濾過されたエラー信号に動作上結合さ
れて、前記適応フィルタ出力信号を発生し、かつ、前記
適応フィルタ出力信号を前記結合手段に供給する適応フ
ィルタ手段とを備えたことを特徴とする聴覚補助装置。 - 【請求項４】 請求項１あるいは請求項３のいずれかに
記載の聴覚補助装置において、 前記適応フィルタ手段が、一組の濾過係数を持ち、か
つ、前記基準信号および前記第２フィルタ手段によって
通過された前記エラー信号の前記部分の値に従って、該
濾過係数を周期的に更新して、予め設定された平均最小
２乗誤差の値を最小化する手段を有するFIR フィルタで
ある聴覚補助装置。 - 【請求項５】 請求項１または請求項３に記載の聴覚補
助装置において、 前記適応フィルタ手段が、濾過係数h(i)と、次に示す形
式の微少平均最小２乗更新関数 ｈnew (i) = (1 -β) ｈold (i) + μu W (i) ｅW ここで、μは適応定数であり、βは０と１の間の実数で
あり、ｈnew (i) はｉ番目の濾過係数の更新値を表して
おり、ｈold (i) は該ｉ番目の濾過係数の前の値を表し
ており、u W (i) は基準信号のｉ番目のサンプルを示し
ており、ｅW は前記第２フィルタ手段によって通過され
た前記エラー信号の部分を示している、に従って該濾過
係数を更新する係数更新手段とを有しているFIR フィル
タである聴覚補助装置。 - 【請求項６】 望ましい信号成分と望ましくないノイズ
成分を共に持つ音声入力信号を処理するノイズ抑制装置
であって、 前記ノイズ成分と少なくとも或る相関関係を持つ基準信
号を発生する基準マイクロフォン手段であって、該基準
信号は前記の望ましい信号成分と実質的に相関関係を持
たないものである基準マイクロフォン手段と、 前記入力信号に対して適応フィルタ作用を行うために、
前記入力信号と前記基準信号とに動作上結合されて、適
応フィルタ出力信号を供給する適応フィルタ手段と、 前記入力信号と前記適応フィルタ出力信号とを比較して
エラー信号を生成するエラー手段と、 前記入力信号の前記の望ましくない成分に対応する前記
エラー信号の音声スペクトルを前記適応フィルタ手段に
選択的に通過させるエラーフィルタ手段と、 前記適応フィルタ手段は、前記の選択的に通過された入
力信号と前記の選択的に通過されたエラー信号とを共に
使用する信号濾過アルゴリズムに従って制御されてお
り、 前記入力信号と前記適応フィルタ出力信号とに動作上結
合されて、前記の望ましくない成分を前記入力信号から
打ち消し、それによって、望ましい出力信号を生成する
ように前記適応フィルタ出力信号を使用する結合手段と
を備え、 それによって、前記の望ましくない成分が、前記入力信
号の前記の望ましい成分に実質的に影響することなく、
前記入力信号から効果的に除去されるようになっている
ノイズ抑制装置。
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| US912886 | 1992-07-13 |
Publications (2)
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| JP3210494B2 JP3210494B2 (ja) | 2001-09-17 |
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| EP (1) | EP0579152B1 (ja) |
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