JPS62224200A - デイジタル聴覚増進装置、聴覚を増進する方法およびトランスマルチプレクサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の？￥層１ この発明は、一般に、聞き取り能力の改善に有益なシス
テムと装置に関し、さらに特定的に、個人の「知覚空間
」における音の識別を改善することにより、音の聞き取
りおよび空間処理における改善を提供する方法と装置に
関するものである。

Ｐｉ党障害が重大な問題であることは公衆によって目下
あまねく認められている。しかしながら、この問題は、
一般に、他の病気、病弊あるいは障害と同様の注目を受
けてはいなかった。注目が欠如している理由は、典型的
に、聴覚障害が［無言のハンディ４＝　ｐツブ」である
からである。すなわら、それは他の身体的ハンディキャ
ップのように、公衆にたやすく明らかではない。小実、
多くの聴覚障害の人々は、調べられるかあるいは特殊な
状況に直面さぼられるまで、彼等の損失に気付かない。

それにもかかわらず、障害のある聴覚は、それにかかわ
る個人の人生の質に重大な衝撃を与え得る。それゆえ、
聴覚の向−ヒあるいは「補聴器」を生み出すことは、数
年間にわたり（様々な能力のレベルの）多くの研究者に
よる調査の源であった。これらの補助器具は、様々の専
門的技術レベルで、入手可能である。

市場で入手可能な？Ｉｆｌ聴器の１つの型は、騒音抑制
技術を使用している。しかしながら、従来のフィルタ技
術は、一般に、補聴器に望ましい真に高忠実度の周波数
補償を提供するために効果的、あるいは適当であるとは
認められない。このように、これらの技術の実現の結果
は、はっきり囲ぎ取れない昌の出力や受は入れ難い雑音
とリンギング問題にしばしば苦しむ。

従来の段３１の補聴器におりるさらなる問題は、背１１
　Ｍｔ　ｉの不適切な処理である。このように、従来の
補聴器設語に関連する問題は、たとえば、ｌ■音によっ
て生じるより高い強さのエネルギを下げるために、使用
者は普通ポリ：Ｌ−ムを下げるであろうということであ
る。しかしながら、同時に、たとえば、子音によって生
じるより低いエネルギの信号の強さを同時に下げること
によって、使用者はスビーヂの明瞭性を犠牲にづる。さ
らに、自動利１−を制御（すなわら、入力レベルが増ザ
と、利得を減らす）を用いる補聴器は、スビーヂに含ま
れるより低い周波数の、より強い母音の音の関数だけで
なく、エネルギの大きい、低周波数の背景雑音の関数で
利１５１を減らすという不利な点を有している。背景雑
音と母音とは、利得制御について同じ効果を有し得るの
で、スビーヂ音相互間の異常な関係が導入される。たと
えば、高周波数子音は、Ｙ’ｆ　ｕ＋雑音の存在のもと
で、十分に増幅されず、それにＪ：って、非常にスビー
ヂの明瞭さを減じる結果となる。従来の補聴器システム
では、サベてのｒｌは増幅され、そうすると、背晴Ｍ、
音がスビーヂ明瞭性を大いに覆う。

ベクシー（Ｂｅｋｅｓｙ）の１４の模型により、基底膜
の進行波現象により、低周波数雑音が、より高い周波数
の子音を圧倒的に、マスクするということが公知である
。すく≧わち、低周波数情報は、高周波数情報をマスク
する。ところが、逆は貞でない。この現象は、通常、文
献において、マスキングの「上方拡散」として言及され
ている。

張力陣害名にとって特に厄介な領域は、会議あるいは大
きな事務所の環境にお（）る通常の会話中に＃　（ｆ　
ｉＪる。正常な聴覚を有する人は、１人の他人からだけ
の会話を選択的に聞き取ることができる。聴覚障害の人
は、このような能力を有しておらず、そのため、その人
は、そこではすべての音が雑＆とひずみの解読不能な布
に織られる「カクテルパーティ効果」として知られる現
象を経験する。すべての入来音が、従来の補聴器の出力
変換器では単一の点源を有するので、このような状態は
聴覚障吉名にとって悪化する。このような状況で、スピ
ーチ自体が雑音と競争し、聴覚陣書者は、常に、彼ある
いは彼女が聞きたい音をフィルタで除こうとする精神的
緊張を負っている。その結果はコミュニクーション不良
、欲求不満そして疲労である。

従来の補Ｕ器、特に「開放成形」の補聴器具におＧＪる
、さらに別の動作短所は、オーディオフィードバックの
領域に存在する。増幅された信号は文字通りに補聴器の
入力マイクロフォンに戻され、増幅システムを繰返し通
過し、Ｊ１常にいらいらするビュービューいう盲やリン
ギングを生じる。フィードバックは、固定された聞き取
り状況では制御され得る一方、変化する聴覚環境に面す
る補聴器使用者にとっては制御不可能であった。

背１５３雑音にＩ３１′Ｉｉ！する聴覚障害の別の領域
は、多くの騒々しい環境にＪ３いて経験される。これら
の環境を少しだけ挙げると、工場所在地、オフィス領域
、コンピユータ室、空港のＭ着陸位置が含まれる。これ
らの環境では、正常の聴覚をイイする人でさえ、音声で
あれ、その他であれ、音を理解、および／または識別け
るのに困難を経験する。すなわら、正常な会話は不可能
であり、単に間かれるために人々は叫び合わなければな
らない。さらに、これらの環境の多く（特に工場あるい
は空港所在地）では、人々は耳への損傷を妨げるために
イヤプロテクターを着けている。事実、いくつかの場合
、このような耳の保護装Ｖｔが、法律で指定されている
。

これらの場合は、標準の補ａ器は、前述されたよ・うな
理由のため、はとんどあるいは全く右利な結果を生じな
い。しかしながら、このような状況で、快適、便利、お
よび／または安全に使用するある２１゛Ｌの聴覚増進装
置あるいは器具を有することが非常に望まれている。

相互引用 ググラスーＭ−シャブリ（［）ｏｕｇｌａｓ　　Ｍ、　
Ｃｈａｂｒｉｃｓ　）らにより　　　　に出願され、出
願番号筒　　　　号を有しフィルタバンク構造を有する
ディジタル補聴器という名称の係属中の出願を引用する
。これは？！ｆＰＡ技術の引用および参照を含みそっく
りイのままここに援用する。

先行技術特許 特、？′ｒ番号順に挙げられる次の米国特許を引用する
。

米国特許第４２３８７４６　＠アダプディブラインイン
ハンリ°−マツコール（Ｍｃ　Ｃｏｏｌ　）ら米国特ム
１第４３４９８８９　Ｑ各反復に対して調節可能なスデ
ップリ°イズを有する非再帰的フィルタ　パン・ゲン・
エルゼン（ｖａｎ　ｄｅｎ　Ｅ　Ｉｚｃｎ）ら米国特許
第４２４３９３５号アゲブチイブ検出器　マツコール（
Ｍｃ　Ｃｏｏｌ　）ら米国特許第４０５２５５９号雑音
フィルタ装置ボール（Ｐａｕｌ）ら 米国特ニＴ第４０３８５３６　＠　ｌダプティブ再帰的
最小４１均２乗誤差フィルタ　フ１−ンタッチ（Ｆ　ｅ
ｒｎｔｕｃｈ　） 米国特許第３３７５４５１号アダブティブトラッキング
ノッヂフィルタシステム　ボレーリ（Ｂｏｒｃ＋＋＋）
ら 米国特許第４３０２７３８号周波数弁別器のための雑音
除去回路　カボッｔ（Ｃａｂｏｔ）ら米国特許第４４８
０２３６号ヂャネル化連続アダプディブフィルタプロセ
ッ１ｆ　　ハリス（ＨａｒｒｉＳ） ［発明の要約］ この発明は、暗黙のあるいは課せられたものであれ、あ
る型の聴覚障害を有する人の聴力を改訂するための方法
と装置に関するものである。この発明は、人の聴覚の障
害を受けた部分を実験的に検出するシステムを含む。こ
の補聴システムはそれから特に、それらの障害のある部
分を増進するために選ばれる。これは過度に鋭敏な聞き
取り能力の性質を帯びたいくつかの障害の削減を含むか
もしれない。この発明のずべての方法および装置は、人
の知覚空間におけるその人の総体的な聞き取り能力を増
進することに関するものであり、それによって、聴神経
に改訂された聴覚信号を生ずる。この発明は単にすべて
の音を増幅するものではない。

この発明は′ａ合抑圧、フィードバック抑圧、周波数補
償および補充を提供する。これらの改善は、−緒にある
いは別々に、いかなる順序にも供給され得る。これらの
改暦のすべてを用いることによって、最適信号が１ｑら
れ得る。しかしながら、改良技術のすべて以下のものを
用いることによって、より小さい信号が生じ得る。

この発明は、本質的に入来信号を複数個の帯域に分ける
トランスマルチプレクサを用いる。これらの帯域はそれ
から別々に作動される。適当な抑圧はアダプティブフィ
ルタ、増倍回路あるいはその他同種のものによって達成
される。信号の対数および指数をとるＪ：うな弛の動作
は、個人の補助器具のために処方された装置をマツプす
るために用いられる。数個の帯域が、それから個人に供
給される出力信号を生じるために再結合される。

この記述の文脈において、聴覚補助あるいは聴覚増進装
置という言い回しは、彼あるいは彼女の環境内で、人の
間さ取り能力を増進するために用いられる器具あるい番
ユ装置を含むものと企図される。個々の聴覚障害を有す
るそれらの人々の助けどなるための装置を含むが、単に
それらに限定されない。

［好ましい実施例の説明］ さて、第１図を参照すると、平均的な人間の耳の正常な
聴覚パターンの典型的なグラフ表示が示され【いる。筒
音の大きさ曲線（ホーン）が、音の強さレベル（アシベ
ル）およびｌ−１ｚで表わされる周波数に対してプロッ
トされている。この場合、曲線は、１０００　ｆ−１ｚ
にお９ノる音の強さレベルに対応する等菖の大ささによ
−）で番号が打たれている。等菖の大きさ曲線は、典型
的に、対数的に間隔がおかれ、そのため、デシベルで表
記されていることに注目されるべきである（１０１０（
］　＋　ｏ　）。

人の聴覚システムは、この非線形性を説明しなければな
らない。

このグラフにおいて、曲線０は、聴覚のしきい値として
規定される。すなわら、この強さ以下では、正常な人間
の耳は音を知覚しない。このように、Ｑ（ＩＢＪＪよび
１０００　ＨＺでは、平均的な人にとって、盲はかろう
じて聞き取れるにすぎ７７い。

他ｈ、５０　ｄＢＪ３Ｊ：ヒ１０００１−１ｚ　テｒｉ
、音ｃ、ｉ　部分に正常な聴覚領域内である。逆に、４
０ｄＢでも、５０　ｔ（ｚの信０は、通常は聞えない。

領域の他端て゛は、上の曲線は、苦痛、不快のしきい値
と呼ばれる。すなわら、指示されたデシベルレベルのあ
るいはそれ以上の適当な周波数の信号を与えると、不快
（苦痛）と、たぶん、１４に対する損（セとを生じるだ
ろう。約１２５ｄＢのレベルでは、この不快、苦痛のし
きい値は、まったく一定である。

しかしながら、補聴器具にとっては、音の大きさの不快
レベル（Ｌ　Ｄ　Ｌ　’）は、苦痛のしきい値というよ
りはむしろ、補聴器出力の上限として用いられるべきで
ある。このようなアプローチを辿れば、昌の大きさ、駐
底膜を酷使することによる非線形ひずみの導入および／
または内耳の部分への肉体的１＆１　（Ｉｌｌ！に起因
する（聞く者の）実際の苦痛、不快を避けることは可能
になる。

第１Ａ図は、音圧レベル（ＳＰＬ）対周波数のグラフ表
示を示ず。この図はまた、パルス化された狭帯域２２音
に対する快適（ＭＣＬ）および不快聞き取りレベル（Ｕ
ＣＬ）の平均と範囲を示している。Ｕ　ＣＬに対する上
の領域からしきい値レベルを減じることが、正常な聴覚
の人々に、聴覚のグイノミツクレンジを提供する。この
ように、２５０からＢ　ＯＯＯＨｚの範囲では、ダイナ
ミックレンジは、約８０および９５ｄＢの間である。

しかしながら、聴覚障害の多くの場合においては、この
ダイナミックレンジはかなり変更されることが確定され
ていた。聴覚のｇＩ害は、個人の聴覚のしきい値が、効
果的に上げられるときに起こる。このにうに、その個人
に対するダイナミックレンジは減じられ、ことによると
歪められる。さらに、聴覚のしぎい値は、周波数の関数
として均一に増加されるかもしれない。聴覚のしきい値
が、事実、周波数に対して均一に増加されれば、補聴構
造に対する典彎！的なアプローチ、すなわち、信号の単
なる」ｎ幅は、有利であろう。しかしながら、１１党の
しきい値の均一なｊｎ加を伴なってさえ、その均一な増
幅は、所望の周波数（そこに聴覚損失が存在Ｊる）およ
び不所望の周波数（そこでは聴覚が正常である）の双方
を増幅するであろう。もちろんこの動作は、現在入手可
能な従来の補聴器にとってｉｎ大な問題として認められ
る。

しかしながら、最も典型的に遭！！！される聴覚障害は
、聴覚のしきい値における均一の上昇では単にないとい
うことが認められる。さらに典型的に、起こるのは、成
る周波数領域が受は入れられないかあるいは全く受り入
れられないしきい値聴覚曲線の形にお【Ｊる変更である
。

この発明の目的は、人間の聴覚システムが、測定可能な
グイノミツクレンジを伴・）非線形処理として形成され
、帯域を通過しくｑることを認識し、さらに、プログラ
ム可能で、各使用者の特定の聴覚欠損を歪みを減じるよ
うなやり方で補償づるためのこの非線形聴覚モデルを利
用する補［）を提供し、信号対２１ｔ音比を取計し、が
やがやいうｇ声を含む雑音のｉ７在のもとにおいて改牌
されたスビーブの明瞭性をもたらし、オーディオフィー
ドバックを減じるかあるいは削減し、すべての周波数に
対するＦＩＭ党のしきい値および不快のしきい値（ＬＤ
Ｌ）曲線との間に出力を提供することである。同様に、
この発明は、聴取者に対して富の大きさの知覚を増進す
る。

正常な耳にとっての、ンーンの音の大きさのボーンの音
の大きさに対する関係が、第２図の実線２Δで示されて
いる。これは４０ホーンが１ソーンに等しい対数／対数
プロットである。ｌＫＨ２における５０ｄＢ聴覚欠損を
有する個人にとっての、補充、音の大きさにおける異常
に速い伸びが、１点鎖線２Ｂで示されている。すなわち
、この個人は５０ｄＢ以下では問えない１．シかしなが
ら、音の強さは６５ｄＢおよび５ソーンまでは、索車く
伸びており、その人のａの大きざの知覚【よ、正常な聴
覚システムのイれに等しい。この非線形性は、聴覚障害
を有する聴取者にとって考慮されるべきである。

異なる個人によって遭遇される聴覚障害の型は変わる。

現在市場で入手可能な従来の補聴器は、単にすべての人
々に適しはしない。

さて第３図を参照すると、人間聴覚システム３００の聴
覚動作の非線形モデルを代表する関数のブロック図が示
されている。この配列では、盲は！ｌｔＩ型的な源３０
８により提供され、聴覚器具に受ＧＪられる。耳は、入
来音信号を複数個の帯域出力１３号八へ分ける周波数変
換芯３０１として動作する。これらの帯域出力信号は、
これらの信号の１辰幅を増すかあるいは減らすことによ
って帯域出力信号を１１准するために作動する伝達関数
３０２に供給される。このようにして、耳は選択的に背
景あるいは鮪音信ｑを除き、所望の信号に集中すること
ができる。

伝達Ｉｌｌ数３０２からの信号Ｂは、ぞこで対数関数を
実行する対数回路３０３に供給される。対数関数３０３
の出力Ｃは、補充関数３０４に供給され、イれは、すべ
ての聴覚領域周波数に対する聴覚しきい値と不快しさ゛
い値との間に合うダイナミックレンジ（ずなわら、耳の
ダイナミックレンジ）を伴なう出力を生じる周波数関数
として、供給された信号を調整する。

補充関数３０４の出力りは、飽和によって非常に低いお
よび高い振幅をカットオフする効果を有するクリッピン
グあるいは飽和関数３０５に供給される。クリッピング
関数３０５の出力Ｅは、知覚空間３０６と８及されると
ころに供給される。

この知覚空間は、この論功の目的のために、聴神経の入
力端にお【プる信号空間として規定される。

聴覚シスアムにより生ずる効果は、本質的に、信号を聴
神経入力にマツプすることであり、それはそれから神経
刺激あるいは同種のものを真似、それから適当な音とし
て検出され得る。

この発明では、また、聴覚動作およびその障害は、第３
図に示される人間の聴覚システムの２元性において示さ
れおよび説明される１つあるいはそれ以上の関数の動作
のＥｑ数である。たとえば、もし、感度関数３０２、対
数関数３０３、補充関数３０４あるいはクリッピング関
数３０５が、幾分欠陥があれば、周波数伝達関数３０１
により供給される帯域信号の一部が失われ、減らされ、
増進される等１Ｊる。この欠損は、信丹しベルへ、Ｂ。

Ｃ，ＤあるいはＥで生じ得る。聴覚関数のこのようない
かなる変形も、もらろん知覚空間３０６にＪ３いて検出
される聴覚の不所望の障害を生じるだろう。

第３図どのｒｌ！１連で−Ｌ述した２元性は、正確であ
ると信じられる一方、この２元性に対する修正がＩＩ数
を結合すること、関数を分離すること、関数を再規定あ
るいは微調整することなどによりされ得るということが
理解される。

第３図に示すように、聴覚増進装置１００は、音源３０
８と人間の聴覚システムを示ずｎ構３００との間に挿入
され得る。この聴覚増進装置１００は、点線の輪郭で表
わされ、実際の耳の機構から分離されて必要な場合にの
み供給されるということを示している。

聴覚システム３００が正常な仕方で作動するどき（第１
図、第１Ａ図Ｊ３よび第２図に関連して示唆されたよう
に）、聴覚増進装置１００　Ｇよ必要でないことが推定
される。聴覚システム３００が正しく動作しないときに
は、聴覚増進装置１ｏＯは、聴覚処理チ１／ンネルに挿
入される。

この発明では、聴覚補助装置１００は、実際の聴覚機構
３００にお１ノるいかなる欠陥も補償するために試みに
用いられる。典型的な応用においては、個人は、実験的
なやり方で、様々な周波数で音をオーディオメータある
いはその他同種のものによってその個人に与えることに
よりテストされる。これらのテストの結果は、第２図に
示されるような耳の伝達特性を生じ得るとともに、第１
図Ｊ３よび第１Ａ図において示される聴覚ダイナミック
レンジに対する情報も伴なう。これらの特性を利用する
ことににって、補聴装置は、それから処方箋のような基
準で、個人に対してプログラムされ得る。

さて第４図を参照すると、この発明の補聴器に組入れた
システムの概略図が示されている。この図において、帯
域フィルタ４０１の入力において音波はすを受ける装置
が示されている。フィルタは、分かれており、かつ本質
的に独立している複数個の帯域周波数を生じるように配
置される。ずなわら、帯域周波数によつ１２定される個
々のピンにＪ３いて周波数のｆ［なりはほとんどないか
全くない。典型的にこれらのフィルタは入力信号の帯域
幅に対して均等に間隔をあ番プられた対称の帯域フィル
タであり得る。同様に、効果的な実現化例では、フィル
タの数は２の整数幕である。また、多数のフィルタ（お
よびそれらの形状）は、十分な周波数分解能を提供し、
所望のいかなる伝達関数も、フィルタの重み合計として
実現され得ることが推測される。

これらの多重帯域信号は、それから、処理回路４０３、
対数回路４０４、補充回路４０５および飽和回路４０６
に供給される。これらの回路あるいは装置は、第３図に
関連して説明されたあれらの装置と同じような仕方で動
作する。しかしながら、人間の聴覚システム３００１す
なわち個人の動作能力は、第３図に示されるシステムに
応じて前もってテストされているということが注目され
る。その結果、聴覚処理における欠点あるいは障害は検
出され、適当な補償がされ得る。この補償は逆の回路網
を補聴システムに挿入することによってなされ得る。こ
のようにして、逆補充スデージ４０７が、補充ステージ
４０５に対する補償を提供するために用いられる。補充
ステージ４０７の出力は、対数回路４０４を補償するか
あるいは否定する効果を有づる指数幕化回路４０８に供
給される。

同様のｆｉｔ数で、感度回路４０９は感度回路４０３の
逆であり、処理回路４０３の動作を補償する。

システムの出力は再構成装置４１０を含み、それはもち
ろん、上記のベース帯域の帯域フィルタ４０１の逆であ
る。再構成装置４１０は、帯域フィルタ信号のすべてを
再結合し、最後に結合された盲信号を供給する。この出
力は、聴覚増進装置１００として用いられる。

加えて、フィードバック抑圧および／または雑音抑圧に
対するディジタル信号処理技術も、信号に加えられる。

これらの技術の適用は、補充回路４０５あるいは飽和回
路４０６の出力において最も効果的であるが、処理回路
４０３あるいは対数回路４０４の出力で用いられてもよ
い。雑音抑圧に対する以前の技術は・、これらのアルゴ
リズムを処理されていない音響信号に与え、出力に音を
鈍くする効果を与えており、そのためスピーチＭ＠の明
瞭さを減じた。最近の雑音抑制アルゴリズムは、この音
を鈍くする効果を直すために試みられた。雑音抑圧Ｊノ
よびフィードバック抑圧の特定の実施例が、この発明の
一部として説明される。説明された処理のさらに別な特
質は、線形位相が両耳処理を許容するために保持される
かもしれないことである。

入力フィルタ４０１と再構成あるいは出力フィルタ４１
０との間の処理回路の正確な順序は、変化しくａるとい
うことが確認された。さらに、１つあるいはそれ以上の
これらの処理動作は、ある目的のために所望あるいは必
要なら除かれ得る。しかしながら、１つあるいはそれ以
上の処理回路を除去することによって、システムの信号
処理能力が減じられ、そうすると、与えられた出力信号
も、内容において減じられる。

さ−Ｃ第５図を参照すると、この発明に応じて実行する
トンンスマルチプレクサシステム５００のブロック図が
示されている。第５図に示されるよ・うに、トランスマ
ルヂブレクサは本質的に、入力プレフィルタステージ５
０１、時間−周波数変換（ＦＦＴ）５０２、変換空間５
０３における処理ブロック、周波数一時間変換〈逆ＦＦ
Ｔ）５０４および出力ポストフィルタステージ５０５を
含む５つの構成要素部分を含む。処理ブロックは、雑音
抑圧ステージ５０６、フィードバック抑圧ステージ５０
７、周波数補償ステージ５０Ｂおよび補充ステージ５０
９とを含む。

トランスマルヂプレクナ５００は、ステージ５０１　Ｊ
３よび５０２において時間信号をぞの周波数表示に変換
するアルゴリズムを基準として動作し、変換空間５０３
における周波数ピン相互間の独立した処理を許容し、そ
れから周波数表示を時間信号（ステージ５０４．５０５
＞に変換して戻す。

ディジクルの補ｖｉ器では、１−ランスマルチブレク量
すは、変換空間５０３における同形の処理可能性を、変
換空間におけるピンが本質的に独立であることを確実に
することによって最大にするために用いられる。

一般に、Ｆ　Ｆ　１−は、時間信号の周波数表示を１り
るために、等定ｒｌＬ値的に効果的なアルゴリズムであ
る。Ｎ点Ｆ［：１の出力は、Ｎ個の周波数ピンであり、
それぞれ（、Ｌその周波数領域にＪ３ける時間信号の振
幅に近似する。しかしながら、特定周波数のピンにおけ
る直は、その周波数のみのエネルギの関数ではなく、む
しろ、数個の隣接するピンにおける実際のエネル１！相
互間に重要な相互作用がある。ピンにお（Ｊる値が独立
でないだ（プ、逆「ＦＴ関数が実行される際に、他の周
波数ピンに影響することなくスケールされ１りない。好
ましい実施例では、トシンスマルチブレクリ°のアルゴ
リズムは、周波数ピン相り間の依存を減らすために、入
力および出力フィルタはもらろん、２つの唄なるＦ　Ｆ
　Ｔを用いている。周波数ピンは、それに隣接するピン
にイれほと重ならない。

述べたように、トランスマルブブレクナのこの実行にお
いＣは、２つの重なった［：Ｆｌ−が必要とサレル。コ
ノ実施例ｒ　ハ、各Ｆ　Ｆ　−ｒ　５０２△　５０２Ｂ
への入力は、各々２つの別々の入力フィルタ列５５０１
△、５０１Ｂの出力である。入力フィルタ列は、同じ係
数含有するが、列の１つくたとえば列５０１Ｂ＞に供給
される入力信号は、遅延回路ＷＩ　！５１０に通され、
このようにして、列の多数のフィルタの半分が遅延する
。特に、Ｎが列のフィルタの数であるＪＡ合、列５０１
Ｂへの入力は、Ｎ／２リンプルだけ遅延する。

出力フィルタは、フィルタ係数が違う順序で配置されて
いるという点を除いて、入力フィルタと同じである。こ
れらの係数は、上記のウィンド関数の異なるサンプリン
グにより４４１られる。また、フィルタ列５０５Δより
の出力信号も、遅延５１１に通され、Ｎ／２だけ遅延し
、それから、総和結合点５１２でフィルタ列５０５Ｂの
出力信号に加えられ、処理されたトランスマルブブレク
ナ出力を生み出す。このようにして、システムは重なり
一付加構造を達成する。２つの出力フィルタ列５０５　
Ａ　、　５０５１３への入力は、２つの重なり合う逆Ｆ
ＦＴ５０４△、５０４Ｂの出力である。ＦＦＴ５０２お
よび逆ＦＦＴ５０５のアルゴリズムは、文献でよく証明
されているので、ここでは論功されない。好ましい実施
例では、中間処理ブ［１ツクにおける計算結果同様、変
換に要する実際の計亦粘未が、ＦＦＴの対称を利用する
ことによって半分に切り１ｑることに注口されるべきで
ある。

第５図に見るように、様々の関数が、変換空間５０３の
信号に実行され１９る。これらの動作は、雑盲抑Ｉ−〔
、フィードバック抑圧１周波数補償あるいは均等化およ
び；甫充を含む。これらの動作の（れぞれが、別の関数
として実行され１【する限り、その異なった結合および
配置は、人間聴覚システムモデル３００の文脈において
、特定の聴覚不調を直すために用いられ得る。第５図は
、前述の動作のすべてが含まれる１ハ適のシステムを表
わしている。

雑音抑圧、特に周波数領域アダプ１イブＭ音抑圧器を実
現する沢山の方法がある。ｍ音抑圧器５０６の１つの一
実現化例が第６図に示されている。

雑音抑圧器は一列の７ダプデイブフイルタ６０１を含む
。アダプティブフィルタのそれぞれは、フィードバック
６０３とともにＦＩＲフィルタ６０２を含む。ピンごと
に１つのフィルタがあり、それにＪ：って、前述した対
称による節約を実現する。

それぞれのフィルタ６０１は、フィルタ列のすべてのフ
ィルタを考慮するど、ベクトルμを形成する異なったμ
を含むかもしれない。ベクトルμは、周波数ピンに６３
　Ｇ〕る適合時間の制御を許容する。

ｂし、第４図のシステムにＪ５いて、雑音抑圧が、帯域
フィルタ４０１あるいは処理回路４０３への入力におい
て用いられれば、各周波数領域におけるμは、等しい適
合時間をも′１容するために異なるであろう、、雑音抑
圧が、関数４０３．４０５あるいは／１０６の出力にＪ
３いて適用されれば、■−のμで十分であり得る。これ
らの適合時間は実験的に決定され４Ｅｔ、最適に利用さ
れるμが、それぞれの実施例に対して見つ（づ出される
。バルク遅延６−Δ ０３が遅延時間７　　を組入れ、フィルタへの一時入力
と所望の応答の相関関係を断つ（ｄＯｃＯｒｒｅｌａｔ
ｅ　）ために用いられる。遅延時間Δは、この実施例に
おいでΔ×Ｎ／２リンプルに等価である。

このことは、アダプティブフィルタにおける９９　ｇ抑
！七を九′Ｆ容する。

さて第６Ａ図を参照するど、第５図で示される３−ウェ
イ］・限定衝撃応答＜ＦＩＲ）フィルタ５０５の入力Ｊ
３よび出力フィルタ列で用いられるフィルタの１つの略
図が示されている。フィルタの１つの出力は、簡単な方
程式によってちえられる。

出力（ｊ　）＝　（ａ　＋ｂ　７−　’　・＋−ｃ　７
−２）入力（」ン＝＝　ａ　・入力（ｊ　）−トｂ・入
力（ｊ　−１）←Ｃ・入力（Ｊ−２） ここにおいて、ａ　、　ｂ　３３よびＣは一定のフィル
タｔＡ数であり、下に記したｊはサンプルｊを示し、７
−’は、単位り゛ンプル遅延に対する標準表記である。

これらの係数は上記のように選ばれる。

フィルタの係数は、入力信号を修正するウィンドウ関数
からのり゛ンブルであり、そのため、サンプル空間のピ
ンはΦならないであろう。いかなるウィンド関数も、ピ
ンがエイリアース（ａｌｉａｓｃ）されないことを関数
が請合う限り用いられ得る。

入力信号の７４シメイシコン（ｄｃｃｉｍａｔｉｏｎ）
は、フィルタ列におけるＦＩＲフィルタの数に依存する
。

たとえば、１６のフィルタを有するフィルタ列において
、１６番目のリーンプルごとに、特定のフィルタにゲー
トされ、すなわら、フィルタ１はナンブル１．１７およ
び３３を受ける。

代わりに、第７図に示すように、雑音抑圧５０６はフィ
ルタ列の入力相互間に遅延７０３を挿入１Ｊることによ
っても実行され得る。数学的に、これは遅延を時間の領
域に持ち込み、この遅延した信号を変換領域に変換する
ことを要する。遅延した入力信号は、遅延しない１３号
と同じ態様で、２つのＦＩＲフィルタ７０４．７０５が
先行する重なり合うＦＦＴ７０１．７０２により変換さ
れる。

遅延した信号フィルタ列７０６．７０７への入力は、主
要人力からΔリーンプルだけ遅延される。遅延ＦＦＴ７
０８，７０９の出力は、代表的な回路配置である雑音抑
圧８７２５への一次入力として用いられる。出力はＹで
ある。

雑音抑圧のこの方法で、各周波数ピンはある減衰要素Ａ
ｈ＜ｍ）によって増幅される。この減衰要素は、平滑化
された幕（すなわち、ピンの平均幕）と各ピンの推測′
１１音軍により決定される。減衰要素は、周波数ピン、
ナンプル数、１ｆｔｉｌｌｌ雑Ｍ幕、平滑化されたＷｃ
ｒ３よび選択された周波数ピンにお【ノる振幅の大きさ
の２乗とによって決定され、回路は方程式に従う。

％式％（）］ ここにおいで、ｋは周波数ピンを示し、Ｍはサンプル数
を示し、Ｎ２は推測された雑８′幕であり、×２は、平
滑化された幕であり、Ｐ’は周波数ビに ンｋにおける振幅の大ぎさの２乗である。

第７図に示す実現化例は、第７図におけるバルク遅延Δ
が変換空間５０３に変換される際には、各ブロックに４
つのＦＦＴが必要なのと比較し、各ブロック（Ｎ周のサ
ンプル）につき６つのＦＦＴを要する。この実施例にお
いて、遅延時間は時間領域におけるΔす・ンプルに等価
である。これは、４つのＦ　Ｆ　Ｔを用いるシステムに
比較して計算結果にＪ３ＧＪる増加のために、実時間の
実施の要求を生み出すであろう。

雑音抑制の別の方法が第８図に示されている。

この実施例は、周波数ピンのそれぞれに一定の雑音値を
仮定する。典型的に、この値は１に定められる。定数値
Ｃは、アダプティブフィルタ８００への一次入力である
。この型の雑音抑制は、スペクトル削減とも呼ばれる。

ここに説明される２１を合抑制の方法は、当該分野にお
いてくその出力および更新方程式として）公知である同
じ基本的アダプティブフィルタを用いている。

さて第９図を参照すると、フィードバック抑圧ステージ
５０７までの１つの実施例の概略図が示されている。フ
ィードバック抑圧関数は、雑音抑圧器と同じ方稈式によ
って統制されるアダプディブフＣルタ９０１を含むフィ
ードバック抑圧器によって生じる。しかしながら、フィ
ードバック抑圧＋Ｆｉ　５０７に対するバルクフィード
バック遅延９０２は、雑音抑圧器の遅延より大ぎく、ス
ピーチを相関させない（ｄｅＣｏｒｒｅｌａｔｅ　）た
めに選ばれる。

典ｙｌ的に、「延は約１００ミリセカンドである。

また、ツーＣ−ドパツク抑圧器の出力は、誤差信号によ
り規定される。

第１０図は１つの周波数補償回路網の概略図である。周
波数補償ステージ５０８は、たとえば、帯域フィルタ４
０１からの入力信号の周波数スペクトルをｉｉｆ寸。周
波数スペクトルに要求される正確な訂正は、各個人によ
って決定される。典型的に、この関数は聴覚科学者によ
り測定されるだろう。その最も簡単な形においては、特
定の変換ピンに対する周波数訂正スケーラである、ある
倍率Ｋによって各周波数ピンの出力を増すことにより実
行される。様々な倍率には、各個人により選択され、そ
れによって良い処方箋との合致を確実にする。

補充は、富の振幅にお【プる線形変化に対する個人の知
覚の非線形性を説明する現象である。補充は、変換ピン
幕が、聴覚のしきい値および不快のしきい値によって限
られる領域内にマツプされる手段である。このピンのマ
ツプは、木質的に非線形であり、数々の方法によって完
成されるかもしれない。１つの適当なアブローブは、各
ピンに対して１つのテーブルをｒｌ′なうテーブル参照
を通してて゛ある。テーブル内容は、ちょうど周波数均
等化倍率のような倍率であり、個人の試験により決定さ
れる。第１１図は個人に対する典型的な補充特性１１０
０のグラフ表示である。このサンプル曲線はいかなる特
定の特性を示すために企図されてはいない。しかしなが
ら、曲線上の数個の点は、参照テーブルに記憶されるで
あろう情報の代表である。このように、特定の入力が受
けられた際、たとえば補充装ｆｉｆｆ５０９は、適当な
出力を生じるであろう。この出力は、前述のダイナミッ
クレンジ内の個人の聴覚を増進するために適当であろう
。

このようにして、使用者の実際の聴覚能力は、増進され
、最適化される。

このように、聴覚増進の概念への新しく独特なアプロー
チが示され説明される。このアプローチにより、肉体的
な聴覚障害は改善され得る。また、環境的に障害を負っ
た聴覚も数群され得る。このアプローチは、どんな増進
が必要とされ望まれているかを決定するために、個人を
テストする技術を用いている。

この説明において、いくつかの特定の回路あるいは装置
が示唆されている。これらは一般に、最小平均２乗スペ
クトル誤差フィルタ基準を用いている。しかしながら、
このにうな回路の他の型や設計が企図される。このよう
な代わりの設計は、当業名の知識の範囲である。たとえ
ば、帯域フィルタされた信号は、所望なら周波数変位さ
れＭｌる。

しかしながら、この説明の範囲内であるこのような修正
あるいは代替物はいかなるものも、ここに含まれること
が企図される。

このように、ここに示され説明された特定の実施例は、
図解のためのみに企図されており、制限的であることを
企図されない。むしろ、発明の範囲は前掲の特許請求の
範囲によってのみ制限される。

【図面の簡単な説明】

第１図は平均的な聴力を有する人の聴覚領のグラフ表示
である。 第１Δ図は音のパルスされた狭帯域に応答して測定され
る正常聴覚を有する人のダイナミックレンジの別のグラ
フ表示である。 第２図は１１＜Ｈｚｔ−−ンのソーンで表わす音の大ぎ
さどホーンで表わす？３の大きさレベルどの間の関係の
グラフ表示である。 第３図は典ｇ＋２的な聴覚動性のモデルのブロック図で
ある。 第４図はこの発明の聴覚増進装同のモデルのブロック図
である。 第５図はこの発明のトランスマルヂプレクＩｊ装置のブ
ロック図である。 第６図はこの発明に用い得る変換領域における遅延を伴
なう２１　ｇ抑制装置のブロック図である。 第６Ａ図はこの発明に用い得る３−タップＦｒ［＜フィ
ルタの概略図である。 第７図は時間領域における遅延を伴なう雑音抑圧装置の
ブ［■ツク図である。 第８図は一定一次入力値を用いる雑音抑制装置のブ［１
ツク図である。 第９図はこの発明に用い１ｊ７るフィードバック抑圧装
置の１１１ツク図である。 第１０図はこの発明に用い得る周波数補償回路網の一実
施例の概略図である。 第１１図はこの発明に用いＩＰ）　Ｚａ　’Ｊ照テーブ
ルに関連する補充特性のグラフ表示である。 図において、／Ｉ０１は帯域フィルタ、４０３は処理回
路、４０４は対数回路、４０５は補充回路、４０６は飽
和回路、４０７は逆補充ステージ、４０ａは指数幕化回
路、４０９は（南度回路、４１０【ま再構成装置である
。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号を周波数信号の複数個の別々の帯域に変
   換するための手段と、 前記周波数信号に動作して前記周波数信号を個々の聴覚
   増進装置使用者の聴覚特性の非線形モデルに応じて変え
   るための手段とを含むディジタル聴覚増進装置。
2. （２）前記動作手段が雑音抑圧手段を含む特許請求の範
   囲第１項記載の装置。
3. （３）前記動作装置がフィードバック抑圧手段を含む特
   許請求の範囲第１項記載の装置。
4. （４）前記変換手段が複数個のフィルタ装置を含む特許
   請求の範囲第１項記載の装置。
5. （５）前記フィルタ装置のそれぞれが帯域フィルタを含
   む特許請求の範囲第４項記載の装置。
6. （６）前記モデルが前記個人の聴覚特性の逆に設計され
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。
7. （７）聴覚特性を確認するために人を試験する手段と、 前記特性に整合するように特定に設計される聴覚増進装
   置を提供する段階とを含む人の聞き取り能力を増進する
   方法。
8. （８）前記特性が特定の環境に確立され前記環境内にお
   ける聞き取り能力を増進する特許請求の範囲第７項記載
   の方法。
9. （９）１列の帯域フィルタと、 雑音抑圧手段と、 フィードバック抑圧手段と、 周波数補償手段と、 補充手段と、 再結合手段とを含み、 前記雑音抑圧手段、フィードバック抑圧手段、周波数補
   償手段および補充手段が帯域フィルタ手段の前記列と前
   記再結合手段との間に連続して一緒に接続され、それに
   より複数個の信号バンドにフィルタされた入力信号が連
   続して接続される構成要素によって作動された後、前記
   再結合手段において単一の出力信号に再結合される聴覚
   増進装置とともに用いられるトランスマルチプレクサ。
10. （１０）帯域フィルタの前記列が、入力信号の帯域幅に
    対して均等に間隔が置かれている特許請求の範囲第９項
    に記載のトランスマルチプレクサ。
11. （１１）前記フィルタのそれぞれが対称的である特許請
    求の範囲第１０項記載のトランスマルチプレクサ。
12. （１２）フィルタの前記列が本質的に独立している複数
    個の周波数ピンからなる特許請求の範囲第９項記載のト
    ランスマルチプレクサ。
13. （１３）入力信号フィルタ手段とフィルタされた信号を
    前記入力フィルタ手段から受けるために接続される周波
    数変換手段と、ＴＦＴ変換された信号を前記ＴＦＴ手段
    から受けるために接続される信号処理手段と、 前記信号処理手段から処理された信号を受けるために接
    続される周波数時間変換（ＦＴＴ）手段と、 ＦＴＴ変換された信号を受け再結合された出力信号を生
    じるための出力フィルタ手段とを含む聴覚増進装置とと
    もに用いられるトランスマルチプレクサ。
14. （１４）前記フィルタ手段のそれぞれが数列の限定衝撃
    応答（ＦＩＲ）フィルタを含む特許請求の範囲第１３項
    記載のトランスマルチプレクサ。
15. （１５）前記雑音抑圧手段が少なくとも１つの周波数領
    域アダプティブフィルタ手段を含む特許請求の範囲第９
    項記載のトランスマルチプレクサ。
16. （１６）前記周波数領域アダプティブフィルタ手段がフ
    ィードバックとともに限定衝撃応答フィルタ手段を含む
    特許請求の範囲第１５項記載のトランスマルチプレクサ
    。
17. （１７）前記フィードバックが遅延手段を含む特許請求
    の範囲第１６項記載のトランスマルチプレクサ。
18. （１８）前記周波数補充手段が帯域フィルタの前記列の
    それぞれからの出力を特定の信号値によって乗算するた
    めの乗算手段を含む特許請求の範囲第９項記載のトラン
    スマルチプレクサ。
19. （１９）前記特定の信号値が一定である特許請求の範囲
    第１８項記載のトランスマルチプレクサ。
20. （２０）前記補充手段がそこの強い信号のためのテーブ
    ル参照手段を含み、信号が前記聴覚増進装置の使用者の
    聴覚特性の代表である特許請求の範囲第９項記載のトラ
    ンスマルチプレクサ。