KR102004460B1 - Digital hearing device using bluetooth circuit and digital signal processing - Google Patents
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Abstract
블루투스 회로와 디지털 신호 처리를 이용한 디지털 히어링 디바이스가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스는 사용자의 음성 신호를 수신하는 마이크; 및 상기 마이크로 수신되는 음성 신호에 대한 분석 결과에 기초하여 제어 파라미터를 설정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 블루투스 모듈과 보청 기능을 제공하기 위한 디지털 신호 처리(DSP) 솔루션을 이용하여 상기 제어 파라미터를 설정하는 것을 특징으로 한다.A digital hearing device using a Bluetooth circuit and digital signal processing is disclosed. According to an aspect of the present invention, there is provided a digital hearing device comprising: a microphone for receiving a voice signal of a user; And a controller for setting a control parameter based on an analysis result of the micro-received voice signal, wherein the controller uses the Bluetooth module and a digital signal processing (DSP) solution for providing a hearing function, .
Description
본 발명은 블루투스 회로와 디지털 신호 처리를 이용한 디지털 히어링 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블루투스 회로와 디지털 신호 처리를 이용하여 블루투스 모듈의 한정된 자원에서 사용자 청력 프로파일과 보청기 착용 환경에 맞는 최적화된 보청 기능을 제공할 수 있는 디지털 히어링 디바이스에 관한 것이다. The present invention relates to a digital hearing device using a Bluetooth circuit and digital signal processing. More particularly, the present invention relates to a hearing aid having a user's hearing profile and an optimized hearing function suitable for a wearer's wearing environment in limited resources of a Bluetooth module using a Bluetooth circuit and digital signal processing To a digital hearing device.
최근에는 의공학적 기술의 도약적인 발전에 의하여 이전에 보청기를 착용하여 큰 도움을 받지 못하던 환자들이 적합한 보청기를 선정하여 착용함으로써, 훌륭한 청력 개선을 도모할 수 있게 되었다.Recently, due to the technological advancement of engineering technology, patients who have not been helped by wearing a hearing aid previously can select a suitable hearing aid and wear it to improve their hearing.
보청기는 의료기기 중에도, 늘 몸에 부착하여 사용하는 첨단 의료기기 이다. 보청기는 청력의 변화에 따라 꾸준히 관리를 받아야 하고, 습기와 귀 내 이물질로 인해 손상되는 부분에 대한 A/S를 받아야 한다. 따라서, 보청기는 의공학적 기술 중에서도 가장 중요한 기술 중의 하나라고 여겨진다.Hearing aids are high-tech medical devices that are always attached to the body even among medical devices. Hearing aids need to be constantly managed according to changes in hearing and should receive A / S for the parts damaged by moisture and foreign substances in the ear. Therefore, hearing aids are considered to be one of the most important technologies among engineering techniques.
기존의 보청기는 나팔형의 집음기의 형태였으나, 현재는 보통 음의 증폭을 돕는 전기보청기의 형태로 사용된다. 또한, 보청기는 유돌부에 장착하는 골도식이 있으나 대개는 기도식의 구조이며, 음파를 마이크로폰으로 받아 전기 진동으로 바꾸고, 이것을 확대하여 이어폰으로 다시 음파로 변환하여 귀에 들리게 한다.Conventional hearing aids were in the form of trumpet-type sound recorders, but now they are used in the form of electric hearing aids that usually amplify the sound. In addition, the hearing aid has a bone marrow formula attached to the shaft portion, but it is usually a structure of prayer type. The sound wave is converted into electric vibration by using a microphone, and enlarged and converted into a sound wave by an earphone.
이러한 보청기에 대한 연구가 끊이지 않고 있는데, 근래에 개발된 디지털 보청기는 단순히 소리만 증폭하는 것이 아니라 가청 주파수 대역 중 저음역과 고음역을 몇 개의 채널로 나누어 개별적으로 증폭하거나 제어한다. 즉, 디지털 보청기는 사용자의 청력 손실도에 따라 주파수 별로 필요한 만큼만 증폭을 조정하기 때문에 기존의 증폭기와 비교하여 훨씬 더 명료한 음을 들을 수 있다.Recently, digital hearing aids have been developed. Recently, digital hearing aids amplify or control individual low frequency and high frequency bands in a few frequency bands. In other words, digital hearing aids adjust the amplification as much as necessary according to the degree of hearing loss of the user, so they can hear a much clearer sound compared to the conventional amplifier.
최근에는 한 보청기 회사에서, 강력한 보청기 전용 프로세서를 개발하는 등의 노력을 보이고 있다. 보청기 전용 프로세서는 기존의 프로세서에 비해 2배 이상 빨라진 처리속도와 메모리를 탑재하고, 진화된 나노 기술로 작게 구성된 칩과 부품들로 구성되어 있다. In recent years, a hearing aid company has been working hard to develop a powerful processor for hearing aids. Hearing aid-specific processors are made up of chips and components made up of advanced nanotechnology, with processing speeds and memory that are two times faster than conventional processors.
본 발명의 목적은, 블루투스 모듈과 디지털 신호 처리를 이용하여 블루투스 모듈의 한정된 자원에서 사용자 청력 프로파일과 보청기 착용 환경에 맞는 최적화된 보청 기능을 제공할 수 있는 디지털 히어링 디바이스를 제공하고자 한다. It is an object of the present invention to provide a digital hearing device capable of providing optimized hearing function suited to a user's hearing profile and a wearing environment of a hearing aid in limited resources of a Bluetooth module using a Bluetooth module and digital signal processing.
본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스는 사용자의 음성 신호를 수신하는 마이크; 및 상기 마이크로 수신되는 음성 신호에 대한 분석 결과에 기초하여 제어 파라미터를 설정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 블루투스 모듈과 보청 기능을 제공하기 위한 디지털 신호 처리(DSP) 솔루션을 이용하여 상기 제어 파라미터를 설정하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a digital hearing device comprising: a microphone for receiving a voice signal of a user; And a controller for setting a control parameter based on an analysis result of the micro-received voice signal, wherein the controller uses the Bluetooth module and a digital signal processing (DSP) solution for providing a hearing function, .
상기 디지털 히어링 디바이스는 상기 사용자의 입을 기준으로 서로 다른 거리에 위치된 제1 마이크 및 제2 마이크를 포함할 수 있다.The digital hearing device may include a first microphone and a second microphone positioned at different distances with respect to the mouth of the user.
상기 디지털 신호 처리 솔루션은 와이드 다이나믹 레인지 컴프레션(WDRC)를 활용하여 사용자의 청력 프로파일과 보청기 착용 환경에 맞는 보청 기능을 제공할 수 있다.The digital signal processing solution can utilize wide dynamic range compression (WDRC) to provide a hearing profile of the user and a hearing function suited to the wearing environment of the hearing aid.
상기 디지털 신호 처리 솔루션은 서프레션 테크닉을 활용한 피드백 캔슬레이션(Feedback Cancellation using the suppression technique), 어택 앤드 릴리즈 필터(Attack & Release Filter for suppressing sudden and sharp sounds), 와이드 다이나믹 레인지 컴프레션(Wideband Dynamic Range Compression for comfortable hearing) 및 어답티브 노이즈 리덕션(Adaptive Noise Reduction for providing the best noise attenuation in varying environments) 기능을 제공할 수 있다.The digital signal processing solution includes a feedback cancellation using the suppression technique, an attack and release filter for suppressing sudden and sharp sounds, a wideband dynamic range compression (Wideband Dynamic Range Compression) for comfortable hearing and adaptive noise reduction for the best noise attenuation in varying environments.
상기 제어부는 사용자의 청력 데이터와 상기 분석 결과에 관련된 정보에 기초하여, 증폭값 변화, 볼륨 조절 및 주파수 조절 중 적어도 어느 하나 이상의 상기 제어 파라미터를 설정하여 맞춤형 보청 서비스를 제공할 수 있다. The control unit may provide at least one of the control parameter, the amplification value change, the volume control, and the frequency control based on the hearing data of the user and the information related to the analysis result to provide the customized hearing service.
본 발명의 일실시예에 따르면, 블루투스 모듈과 디지털 신호 처리를 이용하여 블루투스 모듈의 한정된 자원에서 사용자 청력 프로파일과 보청기 착용 환경에 맞는 최적화된 보청 기능을 제공할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a Bluetooth module and a digital signal processing can be used to provide an optimized hearing function according to a user's hearing profile and a wearing environment of a hearing aid in limited resources of the Bluetooth module.
구체적으로, 본 발명은 블루투스 모듈의 보청 기능을 위한 디지털 신호 처리 솔루션을 제공함으로써, 블루투스 모듈의 한정된 자원을 이용한 보청 기능을 제공할 수 있다.More specifically, the present invention provides a digital signal processing solution for a hearing function of a Bluetooth module, thereby providing a hearing function using limited resources of the Bluetooth module.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스의 구성을 나타내는 블록도를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 히어링 디바이스의 제품 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 히어링 디바이스의 적용 예를 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 제어부에 대한 일 실시예 구성을 나타낸 것이다.
도 5는 도 5에 도시된 DSP에 대한 일 실시예 구성을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 디지털 히어링 디바이스에 대한 시스템 개요를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a digital hearing device according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B show an example of a product of a smart hearing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 illustrates an application example of a smart hearing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a configuration of an embodiment of the control unit shown in FIG.
FIG. 5 shows a configuration of an embodiment of the DSP shown in FIG.
6 is a diagram illustrating an example of a system outline of the digital hearing device of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In addition, the same reference numerals shown in the drawings denote the same members.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the viewer, the intention of the operator, or the custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.
디지털 신호 처리(Digital signal processing, DSP)는 디지털화된 신호를 원하는 방향으로 정보 신호를 수정하거나 개선할 목적으로 알고리즘에 의해 수치적으로 처리하는 것을 의미하며, 보통 아날로그 신호를 디지털화하는 과정에서 이산 신호가 되고 수치화된다.Digital signal processing (DSP) refers to numerically processing a digitized signal numerically by an algorithm for the purpose of modifying or improving the information signal in a desired direction. In the process of digitizing an analog signal, a discrete signal And is digitized.
DSP의 일반적인 목적은 연속적인 실세계 아날로그 신호를 측정하고 걸러내고 압축하는 것으로, 첫 단계는 샘플링이라는 과정을 통해 신호를 아날로그에서 디지털 형태로 변환하는 것이고, 그 뒤 ADC를 이용하여 디지털화하여 아날로그 신호를 연속된 수로 바꾼다. 그러나 필요한 출력 신호는 또 다른 아날로그 출력 신호인데 이는 DAC를 요구한다. 아날로그 처리보다 과정이 더 복잡하고 이산 신호를 갖고 있음에도, 디지털 신호 처리로의 계산 능력의 응용으로 말미암아 여러 응용에서 아날로그 처리에 비해 수많은 이점을 가질 수 있다.The general purpose of a DSP is to measure, filter, and compress continuous real-world analog signals. The first step is to convert the signal from analog to digital form through a process called sampling, then digitize it using the ADC, Change to the number of. However, the required output signal is another analog output signal, which requires a DAC. Even though the process is more complex and has discrete signals than analog processing, the application of computational power to digital signal processing has many advantages over analog processing in many applications.
기존 보청기는 마이크, 스피커, 증폭기, 배터리로 구성되어 있는데, 기존 보청기의 증폭기라고 함은 DSP-Embedded Integrated Circuit을 의미하며, 증폭기 IC제조사들은 자신들의 DSP를 IC에 탑재시켜서 판매해왔다. 즉, 기존 증폭기 제조사들은 DSP를 폐쇠적으로 운영해왔으며, 실제 보청기 내 DSP는 블랙박스 상태이고, 프로그램 컨트롤이 가능한 부분은 청각사/청음사가 난청인에 맞게 세팅해주는 요소 뿐이다.Conventional hearing aids consist of a microphone, a speaker, an amplifier, and a battery. A conventional hearing aid amplifier means a DSP-Embedded Integrated Circuit. Amplifier IC makers have sold their own DSPs in their ICs. In other words, conventional amplifier manufacturers have operated DSP in a closed fashion. In actual hearing aids, DSP is black box, and program control is only the element that the hearing / audiologist sets for the hearing impaired.
이와 같이, 기존 보청기 제조 업체들은 증폭기 제조업체에서 증폭기 및 DSP를 구매하여 보청기를 제품화하는 방식이다. As such, traditional hearing instrument manufacturers buy amplifiers and DSPs from amplifier manufacturers to commercialize hearing aids.
본 발명은, 기존 보청기에서 사용되오던 증폭기 IC 대신, 블루투스 모듈과 디지털 신호 처리를 이용함으로써, 블루투스 모듈을 이용한 디지털 보청기를 제공하는 것을 그 요지로 한다.The present invention provides a digital hearing aid using a Bluetooth module by using a Bluetooth module and digital signal processing instead of an amplifier IC used in conventional hearing aids.
이러한 블루투스 모듈은 일반인이 사용하는 블루투스 이어셋에 들어가는 보편화된 부품이며, 통상적으로 모듈의 가격은 1만원 이하이지만, 블루투스 모듈은 보청기능을 위한 DSP 솔루션이 존재하지 않는다.Such a Bluetooth module is a generalized part to a Bluetooth earset used by a general person. In general, the price of a module is less than 10,000 won. However, a Bluetooth module does not have a DSP solution for a hearing aid function.
본 발명은 이러한 블루투스 모듈을 이용한 보청 기능을 제공하기 위한 디지털 신호 처리 솔루션을 제공함으로써, 블루투스 모듈을 이용한 최적화된 보청 기능을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 블루투스 모듈과 연결되는 적어도 하나 이상의 마이크를 통해 들어오는 소리를 블루투스 모듈에 구성되는 블루투스 회로와 보청 기능을 제공하기 위한 DSP 솔루션을 이용하여 최적화된 보청 기능을 제공할 수 있다.The present invention can provide an optimized hearing function using a Bluetooth module by providing a digital signal processing solution for providing a hearing function using the Bluetooth module. That is, according to the present invention, a sound coming through at least one microphone connected to the Bluetooth module can provide a bluetooth circuit configured in the Bluetooth module and an optimized hearing function using a DSP solution for providing a hearing function.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스의 구성을 나타내는 블록도를 도시한 것이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a digital hearing device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(100)는 사용자의 음성 신호를 수신하는 제1 마이크 및 주변의 소음 신호를 수신하는 제2 마이크로부터 수신된 오디오 신호에 대한 분석 결과에 기초하여 제어 파라미터를 설정한다.Referring to FIG. 1, the
이에 따른, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(100)는 제1 마이크(110), 제2 마이크(120), 전달부(130), 수신부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.Accordingly, the
제1 마이크(110)는 사용자의 음성 신호를 수신한다. 또한, 제2 마이크(120)는 사용자의 주변의 소음 신호를 수신한다.The
이 때, 제1 마이크(110) 및 제2 마이크(120)는 사용자의 입을 기준으로 서로 다른 거리에 위치한다. 예를 들면, 제1 마이크(110)는 사용자의 입 부근에 인접하게 위치하여 사용자의 목소리 위주의 음성 신호를 수신할 수 있고, 제2 마이크(120)는 제1 마이크(110)에 비해 상대적으로 사용자의 입에서 가능한 멀리 위치하여 주변 소음 위주의 소음 신호를 수신할 수 있다. At this time, the
또한, 제1 마이크(110) 및 제2 마이크(120)는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(100) 내 서로 다른 위치에 포함되나, 제1 마이크(110) 및 제2 마이크(120)의 공구(또는 구멍)가 향하는 방향은 균일한 음성 신호 및 소음 신호를 수집하고, 그에 따른 적정 소음 제거를 위해 동일한 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 적정 소음은 마이크의 위치에서 수집되는 음성 신호 및 소음 신호 외의 소음 및 수치값을 의미할 수 있다.The
이에 따라서, 제1 마이크(110) 및 제2 마이크(120)는 감지한 음성 신호 및 소음 신호를 전기 신호로 변환하며, 변환한 신호 정보를 전달부(130) 또는 제어부(150)로 전송한다. Accordingly, the
전달부(130)는 제1 마이크(110) 및 제2 마이크(120)로부터 수신된 음성 신호 및 소음 신호를 포함하는 오디오 신호를 전달한다.The transmitting
예를 들면, 전달부(130)는 블루투스(Bluetooth), Wi-Fi(Wireless Fidelity), 지그비(Zigbee), BLE(Bluetooth Low Energy) 중 적어도 어느 하나의 근거리 무선통신 모듈을 통해 사용자가 소지하는 모바일 디바이스로 음성 신호 및 소음 신호를 포함한 오디오 신호를 전달할 수 있다. For example, the
여기서, 전달부(130)는 블루투스 모듈에 해당하는 경우 블루투스 모듈에 포함되는 송신 기능에 대응될 수 있으며, 모바일 디바이스는 PC(personal computer), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet), 웨어러블 컴퓨터(wearable computer) 등의 사용자가 소지하고 있는 단말 장치로, 웹/모바일 사이트 또는 전용 어플리케이션의 제어 하에 서비스 화면 구성, 데이터 입력, 데이터 송수신, 데이터 저장 등 서비스 전반의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 모바일 디바이스는 모바일 디바이스 내에 다운로드되어 설치된 어플리케이션(Application)을 일컫을 수 있다. Here, the transmitting
수신부(140)는 외부 단말 예를 들어, 사용자의 스마트폰 어플리케이션으로부터 청력 테스트, 보청기 피팅 등의 데이터를 수신한다.The receiving
예를 들면, 수신부(140)는 외부 서버에서 오디오 신호에 대해 머신러닝(Machine Learning) 기법을 통해 분석된 분석 결과에 관련된 정보를 외부 서버 및 모바일 디바이스 중 적어도 어느 하나의 외부 단말로부터 수신할 수 있다. For example, the receiving
이 때, 상기 외부 서버는 SVM(Support Vector Machine) 및 kMeans 방식 중 적어도 어느 하나의 머신러닝(Machine Learning) 기법을 통해 사용자가 소지하는 모바일 디바이스로부터 수신된 음성 신호 및 소음 신호를 포함하는 오디오 신호를 분석할 수 있다. 다만, 상기 머신러닝 기법은 전술한 SVM 또는 kMeans 방식에 한정되지 않으며, 오디오 신호를 이용한 기계학습이 가능한 기법이면 무관하다. At this time, the external server transmits an audio signal including a voice signal and a noise signal received from a mobile device held by a user through at least one of Machine Support (SVM) and kMeans Can be analyzed. However, the machine learning method is not limited to the SVM or kMeans method described above, and it is irrelevant if it is a technique capable of machine learning using an audio signal.
실시예에 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(100) 내 전달부(130) 및 수신부(140)는 근거리 무선통신 모듈뿐만 아니라, 셀룰러 전화 네트워크, 무선 LAN(local area network) 및/또는 MAN(metropolitan area network) 등의 무선 네트워크, 인트라넷 및/또는 월드 와이드 웹(WWW)이라고도 불리는 인터넷과 같은 네트워크 및 기타 장치와 무선 통신에 의해 통신할 수 있다.The
이러한 무선 통신은 GSM(Global System for Mobile Communications), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), W-CDMA(wideband code division multiple access), CDMA(code division multiple access), TDMA(time division multiple access), 블루투스(Bluetooth), (IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g 및/또는 IEEE 802.11n 등의) Wi-Fi(Wireless Fidelity), VoIP(voice over Internet Protocol), Wi-MAX, LTE(Long Term Evolution), 지그비(Zigbee), Z-wave, BLE(Bluetooth Low Energy), 비콘(Beacon), IMAP(Internet Message Access Protocol) 및/또는 POP(Post Office Protocol) 등의 이메일용 프로토콜, XMPP(eXtensible Messaging and Presence Protocol), SIMPLE(Session Initiation Protocol for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions), IMPS(Instant Messaging and Presence Service), SMS(Short Message Service), LoRa 등의 인스턴트 메시징, 또는 본원의 출원일 당시에 개발되지 않은 통신 프로토콜을 포함할 수 있다. 다만, 상술한 무선 통신에는 이들로 한정되지 않는 복수의 통신 표준, 프로토콜 및 기술들이 사용될 수 있다.Such wireless communications may include, but are not limited to, Global System for Mobile Communications (GSM), Enhanced Data GSM Environment (EDGE), wideband code division multiple access (W-CDMA), code division multiple access (CDMA), time division multiple access (TDMA) Bluetooth), Wireless Fidelity (Wi-Fi), Voice over Internet Protocol (VoIP), Wi-MAX, LTE (Long Term Evolution), (IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g and / , E-mail protocols such as Zigbee, Z-wave, Bluetooth low energy (BLE), Beacon, Internet Message Access Protocol (IMAP) and / or Post Office Protocol (POP), eXtensible Messaging and Presence Instant messaging such as Instant Messaging and Presence Service (IMPS), Short Message Service (SMS), LoRa, etc., or communication protocols not developed at the filing date of this application . However, a plurality of communication standards, protocols, and techniques may be used for the above-mentioned wireless communication, without being limited thereto.
제어부(150)는 도 4에 도시된 바와 같이 블루투스 모듈과 보청 기능을 위한 DSP 솔루션(여기서, DSP 솔루션은 블루투스 모듈 내에 구비될 수도 있고, 별도로 구비될 수도 있음)을 포함할 수 있으며, 사용자와 관련된 데이터에 기초하여 보청기의 제어 파라미터를 설정한다. As shown in FIG. 4, the
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(100)는 보청기를 사용하는 사용자의 청력 데이터(Personal Hearing Profile)를 기본적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 제어부(150)는 사용자가 선호하는 볼륨 및 주파수와, 이질감을 느끼지 않을 정도의 증폭값, 볼륨 및 주파수 범위를 포함하는 사용자의 청력 데이터를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 전술한 데이터는 모바일 디바이스 또는 외부 서버에 저장되어 유지될 수도 있다. At this time, the
다만, 상기 청력 데이터는 증폭값, 볼륨 및 주파수 등의 항목 또는 수치값에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 청력 데이터는 작은 소리는 크게 증폭해주고 큰 소리는 작게 줄여주는 비선형 압축 정보, 소리가 들리는 방향을 정확히 잡아낼 수 있는 방향성 정보, 마이크로 수신된 소리를 증폭해 다른 잡음 없이 잘 들을 수 있도록 도와주는 피드백 정보 및 소음을 줄여주는 소음 제거 정보 중 적어도 어느 하나 이상의 정보에 대한 사용자의 선호도 및 수치값을 더 포함할 수도 있다. However, the hearing data is not limited to items such as amplification value, volume and frequency, or numerical values. For example, the hearing data may include non-linear compression information that amplifies small sounds to a large extent and reduces small sounds to a small size, directional information that accurately captures the direction in which the sound is heard, and amplifies the micro- The feedback information that helps the user, and the noise canceling information that reduces noise.
본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(100)의 제어부(150)는 사용자의 청력 데이터에 기초하여 증폭값 변화, 볼륨 조절 및 주파수 조절 중 적어도 어느 하나 이상의 제어 파라미터를 설정하여 사용자 맞춤형 보청 서비스를 제공할 수 있다.The
보다 상세하게는, 제어부(150)는 제1 마이크(110) 및 제2 마이크(120)로부터 수신되는 디지털 신호의 음성 신호 및 소음 신호에, 제어 파라미터를 설정하여 증폭값 변화, 볼륨 조절 및 주파수 조절 중 적어도 어느 하나 이상의 밸런스를 조절하며, 조절된 신호에 대한 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 사용자에게 전달할 수 있다. More specifically, the
예를 들면, 제1 마이크(110) 및 제2 마이크(120)로부터 수신된 오디오 신호에 따른 증폭값, 볼륨 및 주파수 중 적어도 어느 하나 이상이 사용자가 기 설정하거나, 선호하는 기준 범위를 벗어날 수 있다. 이에 따라서, 제어부(150)는 음성 신호 및 소음 신호의 증폭값, 볼륨 및 주파수 중 적어도 어느 하나 이상의 밸런스를 조절할 수 있으며, 조절된 밸런스에 따른 디지털 신호를 아날로그 신호(음향에너지)로 변환시켜 소리로 사용자에게 제공할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 블루투스 모듈과 보청 기능을 위한 DSP 솔루션을 이용하여 마이크로 입력되는 소리에 대한 분석 결과에 기초하여, 마이크로 수신되는 오디오 신호에 제어 파라미터를 설정하여 증폭값 변화, 볼륨 조절 및 주파수 조절 중 적어도 어느 하나 이상의 밸런스를 조절하며, 조절된 신호에 대한 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 사용자에게 맞춤형 보청 서비스를 제공할 수 있다.For example, at least one of an amplification value, a volume, and a frequency according to an audio signal received from the
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스의 제품 예를 도시한 것이다.2A and 2B show an example of a product of a digital hearing device according to an embodiment of the present invention.
보다 상세하게는, 도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스의 전면 예를 도시한 것이고, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스의 후면 예를 도시한 것이다.More specifically, FIG. 2A shows a front view of a digital hearing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B shows a rear view of a digital hearing device according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(200)는 제1 마이크(210), 제2 마이크(220) 및 온/오프 스위치(230)를 포함한다.2A, a
이 때, 제1 마이크(210)는 사용자의 목소리 위주의 음성 신호를 수신하기 위해 사용자의 입 부근에 인접하게 위치할 수 있으며, 온/오프 스위치(230)의 우측에 위치하여 제2 마이크(220)에 비해 상대적으로 사용자의 입에 근접한 것을 특징으로 한다. At this time, the
또한, 제2 마이크(220)는 사용자의 위치에 따른 주변 소음 위주의 소음 신호를 수신하기 위해 사용자의 입에서 가능한 멀리 위치할 수 있으며, 온/오프 스위치(230)의 좌측에 위치하여 제1 마이크(210)에 비해 상대적으로 사용자의 입에서 멀리한 것을 특징으로 한다. Also, the
나아가, 제1 마이크(210) 및 제2 마이크(220)의 공구(또는 구멍)가 향하는 방향은 동일한 것을 특징으로 하며, 이는 균일한 음성 신호 및 소음 신호를 각각 수집하고, 그에 따른 적정 소음 제거를 위한 것일 수 있다. Further, the directions of the tools (or holes) of the
도 2a 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(200)는 위치가 서로 다른 두 개의 마이크(210, 220)를 포함하며, 소프트웨어적으로 제1 마이크(210)를 메인으로 세팅하고, 제2 마이크(220)를 2차 입력 소스로 적용하여 서로 다른 음성 신호 및 소음 신호를 균일하게 수집할 수 있다. 2A, a
또한, 도 2a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(200)는 온/오프 스위치(230)를 포함하며, 온/오프 스위치(230)는 스마트 히어링 디바이스(200)의 전원을 온(on) 또는 오프(off)한다. 예를 들면, 사용자가 스위치 형태의 온/오프 스위치(230)를 터치, 푸시 또는 길게 누르면 스마트 히어링 디바이스(200)는 온(on) 또는 오프(off)될 수 있다. 2A, a
도 2b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(200)는 충전모듈(250) 및 스피커(240)를 포함한다. Referring to FIG. 2B, the
본 발명의 일실시예에 따른 스마트 히어링 디바이스(200)는 충전식 디바이스로, 충전모듈(Charging Terminals, 250)을 포함할 수 있다.The
예를 들면, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 히어링 디바이스(220)는 충전식 리튬 이온 폴리머 배터리(Li-ion Polymer Battery), 및 모바일 장치의 배터리 미터(Battery Meter)를 포함할 수 있으며, 충전모듈(250)을 통해 배터리를 충전할 수 있다. For example, the
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(200)는 스피커(240)를 통해 디지털 신호에서 아날로그 신호(음향에너지)로 변환된 소리를 제공할 수 있다.In addition, the
예를 들면, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(200)는 제1 마이크(210) 및 제2 마이크(220)로부터 수집된 음성 신호 및 소음 신호에 따른 제어 파라미터를 설정하며, 증폭값 변화, 볼륨 조절 및 주파수 조절 중 적어도 어느 하나 이상의 밸런스가 조절된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시켜 스피커(240)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. For example, the
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스의 적용 예를 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates an application example of a digital hearing device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(300)는 사용자(10)의 귀에 장착되며, 제1 마이크(310) 및 제2 마이크(320)는 사용자의 입을 기준으로 서로 다른 거리에 위치할 수 있다. 3, the
예를 들면, 제1 마이크(310)는 제2 마이크(320)에 비해 사용자의 입 부근에 인접하게 위치하며, 사용자의 목소리 위주의 음성 신호를 수신할 수 있다. 반면, 제2 마이크(320)는 제1 마이크(310)에 비해 사용자의 입에서 가능한 멀리 위치하며, 사용자의 위치에 따른 주변 소음 위주의 소음 신호를 수신할 수 있다. For example, the
이 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 마이크(310) 및 제2 마이크(320)는 온/오프 스위치(330)를 기준으로 사용자의 입에 근접하거나, 멀리 위치한 것을 확인할 수 있다. 3, it can be seen that the
나아가, 제1 마이크(310) 및 제2 마이크(320)는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 히어링 디바이스(300) 내 서로 다른 위치에 포함되나, 제1 마이크(310) 및 제2 마이크(320)의 공구(또는 구멍)가 향하는 방향은 균일한 음성 신호 및 소음 신호를 수집하고, 그에 따른 적정 소음 제거를 위해 동일한 것을 특징으로 한다.Further, the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 히어링 디바이스는 블루투스 모듈과 블루투스 모듈을 이용한 보청 기능을 제공하기 위한 DSP 솔루션을 제공함으로써, 증폭기 IC 대신 블루투스 모듈을 이용하여 사용자에게 최적화된 보청 기능을 제공할 수 있다.As described above, the digital hearing device according to the present invention provides a DSP solution for providing a hearing function using a Bluetooth module and a Bluetooth module, thereby providing a hearing aid optimized for the user by using a Bluetooth module instead of the amplifier IC have.
도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(150)는 블루투스 모듈(410)과 DSP 솔루션(420)을 포함할 수 있는데, 블루투스 모듈(410)은 일반 블루투스 이어셋에 들어가는 부품으로, 이에 대한 것은 이 기술분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다. 여기서, 도 4에서 블루투스 모듈(410)과 DSP 솔루션(420)을 별도의 구성 블록으로 도시하였지만, 블루투스 모듈(410) 내에 DSP 솔루션(420)이 구비될 수도 있다.4, the
블루투스 모듈(410)은 기존 보청기 증폭기 IC에 비해 그 가격이 저렴하기 때문에 블루투스 모듈(410)을 사용하여 보청 기능을 제공하는 경우 보청기 제조 단가를 줄일 수 있다.Since the
이 때, 블루투스 모듈(410)은 도 5에 도시된 바와 같이 마이크 및 스피커와 연결되어, 최적화된 보청 기능을 제공할 수 있다.At this time, the
DSP 솔루션(420)은 블루투스 모듈을 이용한 보청 기능을 제공하기 위한 솔루션으로, 본 발명의 DSP 솔루션에 대해 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 블루투스 모듈을 이용한 보청 기능을 제공하기 위한 DSP(420)는 제1 마이크와 제2 마이크를 통해 수신되는 오디오 신호인 아날로그 소리를 디지털 신호로 변환하는 ADC, ADC에서 변환된 디지털 신호를 수집 및 보관하는 i/p Buffer, 걸러내고 싶은 소리는 걸러주는 밴드 패스 필터(BP filter), 밴드 패스 필터의 출력 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 FFT, 입력 소리를 사용자의 청력에 맞게 압축/변형해주는 와이드 다이나믹 레인지 컴프레션(Wide Dynamic Range Compression, WDRC), 주파수 요소를 조절할 수 잇는 Equalizer(EQ), 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 재변환하는 iFFT, 듣기 싫은 소리를 특정 값에 의해 제거 및 조절해주는 리미터(Limiter) 및 디지털 신호를 아날로그 소리로 변화하여 스피커에 전달하는 DAC를 포함한다. As shown in FIG. 5, the
이러한 DSP 솔루션(420)은 와이드 다이나믹 레인지 컴프레션(WDRC)를 활용하여 사용자 청력 프로파일과 보청기 착용 환경에 맞는 최적화된 보청기능 제공하는 것으로, 디지털 EQ 예를 들어, BP Filter, Limiter 등을 활용하여 노이즈 제거, 필터 및 증폭할 수 있다. The
상술한 바와 같이, DSP 솔루션은 마이크로 입력되는 외부 소리를 전자 신호로 전환한 뒤 복합적인 기술을 활용하여 잡음을 제거하고 사용자 즉, 난청인에게 최적화된 보청 기능을 제공할 수 있다. 이렇듯, 블루투스 모듈에서 DSP 솔루션을 이용하여 보청 기능을 제공함으로써, 블루투스 모듈을 보청기처럼 활용할 수 있다.As described above, the DSP solution converts the external sound of a micro input into an electronic signal, and then utilizes a complex technology to remove noise and provide a hearing function optimized for a user, that is, a hearing impaired person. By providing the hearing aid function using the DSP solution in the Bluetooth module, the Bluetooth module can be utilized like a hearing aid.
DSP 솔루션에 대해 조금 더 상세히 설명하면 다음과 같다.The DSP solution is described in more detail below.
디지털 EQ에 대해 설명하면, 디지털 EQ는 저역통과, 고역통과 또는 대역통과 디지털 필터를 사용하여 신호 중에서 특정한 주파수 성분을 조정하는 기능으로, 보상 필터의 모든 변수 예를 들어, 감쇠 또는 증강율, 주파수 및 대역폭 등을 독립적으로 변화시킬 수 있는 변수 보상기(parametric equalizer)를 사용할 수 있다.Describing the digital EQ, the digital EQ is a function that adjusts a specific frequency component in a signal using a low-pass, high-pass, or bandpass digital filter. The digital EQ includes all the parameters of the compensation filter, for example, attenuation or enhancement rate, A parametric equalizer can be used that can independently vary the bandwidth and so on.
예를 들어, 저역통과 보상기(LEQ)와 고역통과 보상기(HEQ)의 특성은 Ao = -15dB ~ +15dB 이고, 저역통과 보상기(LEQ)의 fo = 300Hz, fs = 48kHz이며, 고역통과 보상기(HEQ)의 fo = 300Hz, fs = 48kHz일 수 있다. 또한, 대역 통과 필터(band pass filter)의 특성은 Ao = -15dB ~ +15dB이며, 대역 통과 필터의 fo = 300Hz, fs = 48kHz, BW = 3oct 또는 fo = 300Hz, fs = 48kHz, BW=1/3 oct일 수 있다.For example, the characteristics of the lowpass compensator (LEQ) and the highpass compensator (HEQ) are Ao = -15dB to +15 dB, fo = 300Hz and fs = 48kHz of the lowpass compensator (LEQ) ) Of fo = 300 Hz and fs = 48 kHz. The characteristic of the band pass filter is Ao = -15 dB to +15 dB, and fo = 300 Hz, fs = 48 kHz, BW = 3 oct or fo = 300 Hz, fs = 48 kHz, BW = 1 / 3 oct.
고속 디지털 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)은 계산의 크기(시간)를 logN/N 으로 줄여준다. 여기서, N 은 푸리에 변환에 사용되는 신호 샘플의 수로 DFT 또는 FFT 의 크기를 의미할 수 있다.Fast Fourier Transform (FFT) reduces the size (time) of calculations to log N / N. Here, N is the number of signal samples used in the Fourier transform and may mean the size of the DFT or FFT.
연속 푸리에변환을 계산하는 표준적인 방법은 실수와 허수변환에 대해서 각각 아래 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.The standard method of calculating the continuous Fourier transform can be expressed as Equation (1) below for real and imaginary transforms, respectively.
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1은 시간변화 신호 x[i]와 각 기저함수(basis function) 사이의 상관성(correlation)을 구하는 것으로, 이를 계산하기 위해서는 먼저 어느 한 불연속 주파수 변수 값 k에 대해 N개의 불연속 시간 변수 i에 대한 함수의 곱을 더하고(inner loop), 이를 N개의 k값들에 대해서 반복 수행(outer loop)해야 한다. 따라서 N개의 불연속 신호에 대한 푸리에 변환에는 cosine과 sine값을 사용한 곱셈과 덧셈이 N의 제곱 번 필요해서 N이 커지면 변환에 시간이 많이 소요된다.In order to compute the correlation between the time varying signal x [i] and each basis function, Equation (1) first calculates N discrete time variables i (Inner loop), and it is necessary to perform an outer loop on the N k values. Therefore, Fourier transform for N discrete signals requires multiplication and addition using cosine and sine values times N times, and if N becomes large, it takes time to convert.
고속 푸리에 변환에서는 log2N번의 과정에서 각각 N/2개의 나비형태들에 대한 계산이 필요하며, Correlation w/LUT 는 cosine 과 sine 값에 대한 표(예를 들어, look-up table)를 사용한 경우일 수 있다.Fast Fourier transform requires calculation of N / 2 butterfly shapes in the course of log2N, and Correlation w / LUT is the number of cosine and sine values (eg look-up table) have.
또한, 고속 푸리에 변환은 필요한 계산의 개수가 작기 때문에 계산에 따른 양자화 오차가 직접 계산(예를 들어, 상관방법)에 비해서 작다.In addition, the fast Fourier transform requires a small number of calculations, so that the quantization error according to the calculation is small compared to the direct calculation (for example, correlation method).
실제의 주파수 분해능을 증가시키기 위해서는 신호추출 시간을 늘려야 하는데, 신호추출 시간은 (Number of sampling points)/(Sampling frequency)이기 때문에, 신호추출 개수 즉 데이터 포인트의 숫자를 늘리거나 신호추출율을 감소시켜서 늘려야 한다.To increase the actual frequency resolution, it is necessary to increase the signal extraction time. Since the signal extraction time is (Number of sampling points) / (Sampling frequency), it is necessary to increase the number of signal extraction, do.
WDRC(와이드 다이나믹 레인지 컴프레션)에 대해 설명하면, WDRC 알고리즘은 난청인의 줄어든 가청영역으로 증폭 신호를 압축하는 것으로, 난청인의 청력 특성은 충분히 큰소리는 정상인과 비슷하게 듣지만 작은 소리는 듣지 못하는 경향이 있다. 따라서 보청기의 이득은 입력 신호의 파워가 작으면 많게 부과하고 크면 적게 부과해 줘야한다.In the WDRC (Wide Dynamic Range Compression), the WDRC algorithm compresses the amplified signal into a reduced audible area of the hearing impaired person. The auditory characteristic of the hearing impaired person tends to hear a sufficiently loud sound similar to that of a normal person, . Therefore, the gain of the hearing aid should be increased if the power of the input signal is small, and less if it is large.
하지만 잡음 제거 알고리즘이 WDRC 알고리즘보다 먼저 수행되기 때문에 줄어든 잡음 전력이 증폭되며, 이는 보청기 착용자에게 원치 않는 소리까지 들려주게 되어 불편함과 어음 인지력을 떨어뜨리는 결과를 초래할 수 있다.However, since the noise reduction algorithm is performed before the WDRC algorithm, the reduced noise power is amplified, which may cause unwanted sounds to be heard by the hearing aid wearer, which may result in inconvenience and poor speech recognition.
따라서, 난청인의 좁아진 가청대역을 보상해 주기위한 기술인 WDRC는 잡음 제거를 거친 신호의 크기에 따라 이득을 조절해 줘야한다.Therefore, WDRC, a technique to compensate for the narrowed audible range of the hearing impaired person, needs to adjust the gain according to the size of the noise canceled signal.
본 발명에서의 DSP 솔루션은 다음과 같은 주요 기능을 가질 수 있다.The DSP solution in the present invention can have the following main functions.
DSP 솔루션은 크게 4가지로 구성될 수 있으며, 구체적으로 서프레션 테크닉을 활용한 피드백 캔슬레이션(Feedback Cancellation using the suppression technique), 어택 앤드 릴리즈 필터(Attack & Release Filter for suppressing sudden and sharp sounds), 와이드 다이나믹 레인지 컴프레션(Wideband Dynamic Range Compression for comfortable hearing) 및 어답티브 노이즈 리덕션(Adaptive Noise Reduction for providing the best noise attenuation in varying environments)으로 구성될 수 있다.The DSP solution can be composed of four major components. Specifically, the DSP can be classified into a feedback cancellation using the suppression technique, an attack and release filter for suppressing sudden and sharp sounds, A wideband dynamic range compression for comfortable hearing and adaptive noise reduction for providing best noise attenuation in varying environments.
피드백 캔슬레이션(Feedback Cancellation)에 대해 설명하면, 보청기 사용자의 많은 불만 요소 중 하나는 "피드백 혹은 하울링"으로, 피드백 사운드는 보청기에서 출력된 소리가 다시 마이크로 들어가면서 계속적으로 발생하는 것이다. 피드백은 특정 주파수에서 나타나는 높은 값의 밴드 피크으로, 피드백은 대체적으로 2500 Hz에서 7500 Hz에서 발생하며, 특정 주파수의 피드백을 줄이기 위해, 본 발명의 DSP는 주파수 밴드 별 서프레션 테크닉을 이용하고, 프리셋 앰플리튜드 임계 값(Preset Amplitude Threshold)을 설정한다.Speaking of feedback cancellation, one of the many complaints of a hearing aid user is "feedback or howling", and the feedback sound is that the sound output from the hearing aid continues to enter the microphone again. Feedback is a high-valued band peak at a particular frequency, feedback generally occurs at 2500 Hz to 7500 Hz, and in order to reduce feedback at a particular frequency, the DSP of the present invention utilizes frequency band-specific suppression techniques, Set the Preset Amplitude Threshold.
예를 들어, 특정 주파수의 소리가 임계 값을 지나게되면, 인접한 주파수 밴드들과 상응하게 변하게 하여 소리의 출력값을 변화시키고, 와이드 다이나믹 레인지 컴프레션(WDRC)를 활용하면 주파수 별 음량의 컨트롤 포인트가 많아 지기 때문에, 피드백 캔슬레이션을 더욱 향상 시킬 수 있다.For example, when the sound of a specific frequency passes the threshold value, the output value of the sound is changed according to the adjacent frequency bands, and when the wide dynamic range compression (WDRC) is utilized, Therefore, the feedback cancellation can be further improved.
어택 앤드 릴리즈 필터에 대해 설명하면, 어택 시간은 입력 레벨의 증가에 따라 시스템이 반응하는 시간이고, 릴리즈 시간은 입력 레벨의 감소에 따라 시스템이 반응하는 시간이다. 입력 레벨의 급격한 증가가 있을 시, 어택 앤드 릴리즈 필터는 입력된 소리 레벨을 고의적으로 줄이며, 일반적 수준으로 점진적으로 돌려놓는다. 효과적인 보청기 사용을 위해 어택 시간이 릴리즈 시간보다 짧은 것이 이상적이다.To describe the attack and release filter, the attack time is the time that the system reacts as the input level increases, and the release time is the time the system responds as the input level decreases. When there is a sharp increase in the input level, the attack and release filter will intentionally reduce the input sound level and gradually return it to the normal level. Ideally, the attack time should be shorter than the release time for effective hearing aid use.
와이드 다이나믹 레인지 컴프레션(WDRC)에 대해 설명하면, 난청에 대한 보청 방안으로 단순히 음량을 높히는 것만으로는 부족하며, 모든 주파수대의 소리를 선형 증폭을 통해 증폭하게 되면, 소리간의 변별도가 낮아져 언어의 이해도가 낮아질 수 밖에 없다. 특히, 통제가능한 다이나믹 레인지 이상으로 증폭하게 되면 청음 자체가 불편해진다. 하지만, 저음, 중음, 고음와 같이 소리를 단계적으로 나누어 각각의 단계에 대한 게인과 증폭값을 비선형 구조로 컨트롤하게 되면 위와 같은 문제를 해결할 수 있다. 즉, 이와 같은 방법은 감각신경성 난청인의 감소된 다이나믹 레인지 범위 내에서 주변 소리를 압축해서 전달할 수 있으며, 적은 볼륨의 소리는 잘 들리게 되고, 중간 볼륨의 소리는 편안하게 들리게 되고, 큰 볼륨의 소리도 불편하게 들리게 된다. 이와 같이 비선형 증폭법은 난청인들도 일반 건청인이 듣는 소리와 흡사한 소리를 들을 수 있도록할 수 있다.Speaking about Wide Dynamic Range Compression (WDRC), it is not enough to simply raise the volume level as a hearing aid for hearing loss. If you amplify the sound of all frequency bands through linear amplification, Is inevitably lowered. In particular, amplification beyond the controllable dynamic range makes the sound itself uncomfortable. However, it is possible to solve the above problem by dividing the sound into steps such as bass, mid, and treble, and controlling the gain and amplification value for each step in a nonlinear structure. In other words, such a method can compress and transmit ambient sounds within the reduced dynamic range of sensory nerve impairment, the less volume sounds can be heard, the middle volume sounds more comfortably, the larger volume sound It also sounds uncomfortable. Thus, the nonlinear amplification method enables the hearing impaired to hear sounds similar to those heard by a normal hearing person.
어답티브 노이즈 리덕션에 대해 설명하면, 보청기 사용의 가장 큰 불만 사항은 소음으로, 보청기 사용자의 주변 소음은 항시 변화하기 때문에, 한번의 프리셋으로는 효과적인 제어를 하기 힘들다. 건강한 보청기 사용을 위해, 주변 소음을 줄여주는 노이즈 리덕션 기능 뿐만 아니라 바람 소리 리덕션 필터 기능 또한 필요하다. 본 발명의 DSP는 노이즈의 종류, 주파수 특징 등을 분석하고 이러한 분석 결과에 기초하여 보청기의 증폭 값을 조절할 수 있다.Speaking about adaptive noise reduction, the biggest complaint of using hearing aids is noise, which makes it difficult to control effectively with a single preset because the ambient noise of the hearing aid user changes all the time. To use healthy hearing aids, it is necessary to have a wind noise reduction filter as well as a noise reduction function that reduces ambient noise. The DSP of the present invention can analyze the type of noise, frequency characteristics, and the like, and adjust the amplification value of the hearing aid based on the analysis result.
나아가, 본 발명에 따른 디지털 히어링 디바이스는 도 6에 도시된 바와 같이 스마트폰과 같은 외부 프로세서를 사용하여 청력 테스트 및 보청기 피팅의 사용성을 높일 수 있으며, 백엔드의 사용자 데이터를 활용하여 사운드 알고리즘을 꾸준히 개선할 수 있다. Further, the digital hearing device according to the present invention can improve the usability of the hearing test and the hearing aid fitting by using an external processor such as a smart phone as shown in FIG. 6, and can continuously improve the sound algorithm by utilizing the user data of the back- can do.
일 예로, 디지털 히어링 디바이스에 대한 테스트 모드인 경우 스마트폰과 같은 외부 프로세서를 활용하여 청력 테스트 등의 사용성을 높일 수 있고, 보청기의 블루투스와 스마트폰의 블루투스, 스마트폰의 마이크, 스마트폰의 프로세서, 테스트를 위한 화면과 어플리케이션을 활용할수 있다.For example, in a test mode for a digital hearing device, an external processor such as a smart phone can be used to enhance the usability of the hearing test, and the hearing aid Bluetooth, the Bluetooth of the smartphone, the microphone of the smartphone, You can use screens and applications for testing.
다른 일 예로, 디지털 히어링 디바이스에 대한 노멀 모드인 경우 상술한 재원들을 사용하지 않으며, 스마트폰 연결 없이 블루투스 모듈과 DSP 솔루션을 이용하여 보청 기능 사용할 수 있다. As another example, in the normal mode for the digital hearing device, the above-mentioned resources are not used, and the hearing function can be used by using the Bluetooth module and the DSP solution without the smartphone connection.
도 6에 도시된 스마트 폰과 같은 모바일 디바이스는 디스플레이부를 통해 다수의 영역들 각각에 위치하는 다수의 아이템들을 포함하는 화면을 표시할 수 있으며, 햅틱(haptic) 접촉 또는 택틸(tactile) 접촉에 기초하여 사용자로부터의 입력을 받아들이는 터치-감지 표면, 센서 또는 센서 집합에 기초하여 기능과 관련된 적어도 하나 이상의 아이템을 포함하는 또 다른 화면을 표시할 수 있다. 또한, 모바일 디바이스는 키보드, 터치 디스플레이, 다이얼, 슬라이더 스위치, 조이스틱, 마우스 등의 입력부를 통해 사용자의 선택 입력을 수신할 수 있으며, 오디오 모듈, 스피커 모듈 및 진동 모듈을 포함하는 출력부를 통해 맞춤형 보청 서비스에 관련된 정보를 출력할 수도 있다.A mobile device such as the smartphone shown in Fig. 6 can display a screen including a plurality of items located in each of a plurality of areas through a display unit, and can display, based on haptic or tactile contacts, And may display another screen that includes at least one item related to the function based on the touch-sensitive surface, sensor, or sensor set that accepts input from the user. The mobile device may also receive a user's selection input through an input such as a keyboard, a touch display, a dial, a slider switch, a joystick, a mouse, and the like through an output unit including an audio module, a speaker module, May be output.
또한, 모바일 디바이스는 디지털 히어링 디바이스와 연동되어 사용자의 청력을 테스트하기 위한 화면과, 그에 따른 각종 리포트에 관련된 정보를 제공할 수 있다. 이 때, 상기 리포트는 시간에 따른 맞춤형 보청 서비스에 대한 히스토리(history) 지표 또는 기록일 수 있다. In addition, the mobile device can provide information related to a screen for testing the hearing ability of the user in association with the digital hearing device, and various reports related thereto. At this time, the report may be a history indicator or record for a customized hearing service over time.
또한, 모바일 디바이스는 사용자 정보와, 사용자 정보에 대응하는 청력 데이터를 포함할 수 있으며, 사용자가 선호하는 증폭값, 볼륨 및 주파수 등의 적정 범위를 수치로 저장하여 유지할 수 있다. 나아가, 모바일 디바이스는 디지털 히어링 디바이스로부터 음성 신호 및 소음 신호가 수신되는 경우 이에 대한 분석 결과에 관련된 정보를 매칭시켜 데이터베이스화할 수도 있다. In addition, the mobile device may include user information and hearing data corresponding to the user information, and may store and maintain an appropriate range of the amplification value, volume, and frequency preferred by the user as numerical values. Furthermore, the mobile device may convert the voice signal and the noise signal from the digital hearing device into a database by matching information related to the analysis result when the voice signal and the noise signal are received.
또한, 모바일 디바이스는 사용자의 선택 입력에 따라 디지털 히어링 디바이스의 전원을 온(on) 또는 오프(off)할 수 있으며, 상황에 따라 분석 결과에 관련된 정보에 기초하여 디지털 히어링 디바이스의 증폭값, 볼륨 및 주파수 등의 수치를 수동으로 제어할 수도 있다. In addition, the mobile device can turn on or off the power of the digital hearing device according to the user's selection input. Depending on the situation, the mobile device can display the amplification value, volume and / The numerical values such as the frequency can also be manually controlled.
..
이와 같이, 본 발명에 따른 기술은 블루투스 모듈에 연결된 마이크를 통해 들어오는 외부 소리를 블루투스 모듈에 구비된 블루투스 회로와 보청 기능을 제공하기 위한 DSP 솔루션을 이용하여 사용자에게 최적화된 보청 기능을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명을 통해 블루투스 모듈을 보청기처럼 사용할 수 있으며, 이를 위해 상술한 DSP 솔루션을 제공하는 것이다.As described above, the technology of the present invention can provide an external sound input through a microphone connected to the Bluetooth module by using a Bluetooth circuit provided in the Bluetooth module and a DSP solution for providing a hearing function, . That is, the Bluetooth module can be used as a hearing aid through the present invention, and the DSP solution described above is provided for this purpose.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (5)
상기 마이크로 수신되는 음성 신호와 소음 신호에 대한 분석 결과에 기초하여 제어 파라미터를 설정하는 제어부
를 포함하고,
상기 제어부는
블루투스 모듈의 블루투스 회로와 상기 블루투스 모듈을 이용한 보청 기능을 제공하기 위한 디지털 신호 처리(DSP) 솔루션을 이용하여 상기 제어 파라미터를 설정함으로써, 상기 블루투스 모듈을 이용한 보청 기능을 제공하며,
상기 제어부는
사용자의 청력 데이터와 상기 분석 결과에 관련된 정보에 기초하여, 증폭값 변화, 볼륨 조절 및 주파수 조절을 포함하는 상기 제어 파라미터를 설정하여 맞춤형 보청 서비스를 제공하고,
상기 마이크는
상기 사용자의 입을 기준으로 서로 다른 거리에 위치되고 동일한 방향을 향하는 제1 마이크 및 제2 마이크를 포함하며,
상기 제1 마이크는
상기 사용자의 입 부근에 인접하게 위치하여 상기 음성 신호를 수신하고
상기 제2 마이크는
상기 사용자의 입을 기준으로 상기 제1 마이크보다 멀리 위치하여 상기 소음 신호를 수신하며,
상기 디지털 신호 처리 솔루션은
주파수 밴드 별 서프레션 테크닉을 이용하여 프리셋 앰플리튜드 임계값(Preset Amplitude Threshold)을 설정하는 서프레션 테크닉을 활용한 피드백 캔슬레이션(Feedback Cancellation using the suppression technique), 상기 음성 신호와 소음 신호의 입력 레벨에 따라 시스템의 반응 시간을 조절하는 어택 앤드 릴리즈 필터(Attack & Release Filter for suppressing sudden and sharp sounds), 소리를 저음 중음 및 고음의 단계로 나누고 각각의 단계에 대한 게인과 증폭값을 비선형 구조로 제어하는 와이드 다이나믹 레인지 컴프레션(Wideband Dynamic Range Compression for comfortable hearing) 및 상기 음성 신호와 소음 신호에 대해 분석된 노이즈의 종류 및 주파수 특징에 기초하여 보청기의 증폭 값을 조절하는 어답티브 노이즈 리덕션(Adaptive Noise Reduction for providing the best noise attenuation in varying environments) 기능을 제공하며,
상기 와이드 다이나믹 레인지 컴프레션(WDRC)를 활용하여 사용자의 청력 프로파일과 보청기 착용 환경에 맞는 보청 기능을 제공하는 디지털 히어링 디바이스. A microphone for receiving a user's voice signal and a noise signal; And
And a control unit for setting control parameters based on a result of analysis of the micro-
Lt; / RTI >
The control unit
A hearing aid function using the Bluetooth module is provided by setting the control parameter using a Bluetooth circuit of the Bluetooth module and a digital signal processing (DSP) solution for providing a hearing function using the Bluetooth module,
The control unit
Providing a customized hearing service by setting the control parameters including the amplification value change, the volume adjustment and the frequency adjustment based on the hearing data of the user and the information related to the analysis result,
The microphone
A first microphone and a second microphone positioned at different distances with respect to the mouth of the user and facing the same direction,
The first microphone
Is located adjacent to the mouth of the user and receives the voice signal
The second microphone
Wherein the microphone is located farther away from the first microphone than the mouth of the user,
The digital signal processing solution
A feedback cancellation using the suppression technique that sets a preset Amplitude Threshold using a suppression technique for each frequency band, In this paper, we propose a novel method to control the response time of the system by using the attack and release filters (suppress and sudden and sharp sounds), and to divide the sound into bass and treble stages. Adaptive Noise Reduction, which adjusts the amplification value of a hearing aid based on Wideband Dynamic Range Compression for comfortable hearing and the type and frequency characteristics of the noise analyzed for the speech signal and the noise signal, the best noise attenuation in varying environments It provides,
A digital hearing device that utilizes the Wide Dynamic Range Compression (WDRC) to provide a hearing profile that meets the user's hearing profile and hearing environment.
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