KR20060092456A - Method for compensating a hearing impairment with multi-channel of digital a hearing aid and a hearing aid using the same - Google Patents

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Abstract

보청기를 사용하는 난청자에게 각각 다르게 발생하는 난청의 주파수 특성을 채널별로 미세하게 조정하기 위한 다채널 난청 보상 방법 및 이를 이용한 디지털 보청기가 개시된다. 본 발명은,외부 음성 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 디지털 신호를 주파수 대역을 기준으로 저음, 중음, 고음으로 다채널로 분할하여 각각의 채널로 출력시키는 단계; 각 채널로 입력된 신호의 디지털 신호중 고대역 부분과 저대역 부분을 각각 분리하는 단계; 분리된 고대역 부분과 저대역 부분을 각각 사인파 발생기에서 발생된 특정 사인파들의 합을 입력신호로 사용하고, 입력신호에 따라 특정 사인파들의 합을 보상신호로 사용하여 해당 대역의 난청 보상 이득을 계산하여 이를 누적하여 출력하는 단계; 및 난청 보상 이득을 이용하여 난청이 보상된 데이터를 아날로그 신호로 변환한 후, 음성 신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것이다.Disclosed are a multi-channel deafness compensation method for finely adjusting the frequency characteristics of deafness that occur differently to a deaf person using a hearing aid for each channel, and a digital hearing aid using the same. The present invention comprises the steps of: converting an external voice signal into a digital signal; Dividing the digital signal into multiple channels of low, mid, and high frequencies based on a frequency band and outputting the digital signal to each channel; Separating the high band portion and the low band portion of the digital signal of the signal input to each channel, respectively; The separated high-band and low-band portions are used as the input signal using the sum of specific sine waves generated by the sine wave generator, and the specific sine wave is used as the compensation signal according to the input signal to calculate the hearing loss compensation of the corresponding band. Accumulating and outputting them; And converting the data for which the hearing loss is compensated using the hearing loss compensation gain into an analog signal, and then converting the data into an audio signal and outputting the same.

Description

디지털 보청기의 다채널 난청 보상 방법 및 이를 이용한 디지털 보청기{method for compensating a hearing impairment with multi-channel of digital a hearing aid and a hearing aid using the same}Method for compensating a hearing impairment with multi-channel of digital a hearing aid and a hearing aid using the same

도 1은 본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기의 구조를 보여주기 위한 블럭도이다.1 is a block diagram showing the structure of a multi-channel digital hearing aid according to the present invention.

도 2는 도 1의 다채널 디지털 보청기에 형성된 이득 조절부의 구조를 보여주기 위한 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram illustrating a structure of a gain adjuster formed in the multichannel digital hearing aid of FIG. 1.

도 3은 도 2의 구성중 서브밴드 난청보상 필터부의 구조를 보여주기 위한 블록도이다. FIG. 3 is a block diagram illustrating a structure of a subband hearing loss compensation filter unit in FIG. 2.

도 4는 도3의 난청보상 필터부중 서브밴드 필터부를 통과한 신호의 파형을 보여주기 위한 그래프이다. FIG. 4 is a graph illustrating a waveform of a signal passing through a subband filter unit of the hearing loss compensation filter unit of FIG. 3.

도 5는 도 3의 난청보상 필터부중 보상필터의 구조를 보여주기 위한 블록도이다. FIG. 5 is a block diagram illustrating a structure of a compensation filter in the hearing loss compensation filter unit of FIG. 3.

도 6은 본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기에서 보상필터의 동작을 설명하기 위하여 난청인과 정상인의 가청 한계값을 보여주기 위한 그래프이다. FIG. 6 is a graph illustrating audible threshold values of the hearing impaired and the normal in order to explain the operation of the compensation filter in the multi-channel digital hearing aid according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기와 종래의 다중밴드 압축방식을 이용한 디지털 보청기의 보상신호를 비교하기 위한 그래프이다. 7 is a graph for comparing compensation signals of a multi-channel digital hearing aid according to the present invention and a digital hearing aid using a conventional multiband compression scheme.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100A,110B : 마이크로폰 120A, 120B : A/D 변환기100A, 110B: Microphone 120A, 120B: A / D Converter

130 : 음성입력부 140A~140N : 채널부        130: voice input section 140A ~ 140N: channel section

150A~150N : 이득조절부(AGC) 160 : 신호합성부       150A ~ 150N: Gain control part (AGC) 160: Signal synthesis part

170 : D/A 변환기 180 : 스피커        170: D / A converter 180: speaker

152 : 서브밴드 궤환 제거부 154 : 서브밴드 난청보상 필터부       152: subband feedback removal unit 154: subband deafness compensation filter unit

201A, 201B, 211A, 211B : 주파수 스펙트럼 201A, 201B, 211A, 211B: Frequency Spectrum

202A, 202B, 204A, 204B, 212A,212B, 212C, 212D : 서브밴드 필터        Subband filter: 202A, 202B, 204A, 204B, 212A, 212B, 212C, 212D

203A, 203B : 보상필터        203A, 203B: Compensation Filter

205A, 205B : 차수제한필터       205A, 205B: Order Limit Filter

본 발명은 디지털 보청기의 다채널 난청 보상 방법 및 이를 이용한 디지털 보청기에 관한 것으로, 특히 보청기를 사용하는 난청자에게 각각 다르게 발생하는 난청의 주파수 특성을 채널별로 미세하게 조정하기 위한 다채널 난청 보상 방법 및 이를 이용한 디지털 보청기에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-channel hearing loss compensation method of a digital hearing aid and a digital hearing aid using the same, in particular a multi-channel hearing loss compensation method for finely adjusting the frequency characteristics of the hearing loss that occurs differently for the hearing loss using the hearing aid, and the same It relates to a digital hearing aid used.

일반적으로 인간의 가청 영역은 20Hz ~ 20KHz 까지 이지만 회화 영역은 보통 250Hz ~ 4000Hz까지의 음파 대역이다. 그런데 청력 감지 세포 중 고음 대역은 청신경관(auditory canal)의 상부에 위치하고 있고, 이 부근의 청신경 세포들은 조 직학적으로 노인성 난청이나 소음성 난청의 경우 쉽게 변성되는 것이 관찰되며, 따라서 같은 이득의 소리라면 다른 대역보다 더욱 들리기 쉽지 않고 고음에 지속적으로 노출되면 이러한 변성이 가속화 될 수 있다. In general, the human audible range is from 20Hz to 20KHz, but the conversational range is usually from 250Hz to 4000Hz. However, the high-frequency band of the hearing-sensing cells is located at the upper part of the auditory canal, and the neighboring auditory cells are observed to be denatured easily in the case of senile hearing loss or noise-induced hearing loss. Ramen is harder to hear than other bands and can be accelerated by constant exposure to high frequencies.

듣는 능력의 손실에 의해 생기는 난청(hearing impairment)을 보상해주기 위해 사용하는 도구인 보청기(hearing aid)는 난청인의 청력기관으로 입력되는 음향신호를 변형하여 결과적으로 뇌에 의해 인식되는 정도를 정상인과 같아지도록 하는데 그 목적을 두고 있다. Hearing aid, a tool used to compensate for hearing impairment caused by the loss of hearing ability, transforms the acoustic signal input into the hearing organ of a hearing impaired person, and as a result, the degree of recognition by the brain The goal is to be the same.

현재 상용화되어 있는 보청기는 크게 아날로그, 디지털, 그리고 아날로그/디지털 혼합형의 세 가지 종류로 분류할 수 있는 데, 아날로그 보청기는 아날로그 회로가 유연성이나 신뢰성이 떨어지며 기능조정이 용이하지 않으므로 가청영역을 제한된 대역수로 압축하거나 증폭시키는 등의 기본적인 기능을 구현할 수 밖에 없었다. Currently commercially available hearing aids can be classified into three types: analog, digital, and mixed analog / digital types. Analog hearing aids are limited in the number of bands because the analog circuit is not flexible, reliable, or easy to adjust. It was forced to implement basic functions such as compression or amplification.

따라서, 디지털 회로를 내장한 디지털 보청기가 개발되었으며, 디지털 보청기에 필요한 디지털 신호처리 알고리즘의 개발도 계속되어 왔다. 디지털 보청기의 경우 회로의 유연성과 신뢰성 면에서 갖는 장점 뿐만 아니라 복잡한 고성능 신호처리 알고리즘을 쉽게 실현시킬 수 있으며, 특히 감음 신경성 난청환자에 대한 비선형 교정 방법과 같은 고성능 난청 보상 알고리즘을 효율적으로 구현할 수 있다.Accordingly, digital hearing aids incorporating digital circuits have been developed, and development of digital signal processing algorithms required for digital hearing aids has been continued. Digital hearing aids can easily realize complex high-performance signal processing algorithms, as well as the advantages of flexibility and reliability of circuits, and can effectively implement high-performance hearing loss compensation algorithms, such as nonlinear correction methods for patients with aural hearing loss.

최근에는 보청기에 입력되는 소리를 저음, 중저음, 고음등으로 다채널로 분류하여 입력되는 소리를 개별적으로 조절할 수 있도록 하기 위한 다채널 보청기가 개발되었다. 다채널 보청기의 경우 난청의 특성 따라 입력되는 소리를 조절할 수 있기 때문에 종래의 보청기에 비하여 진일보된 기술임은 분명하다.Recently, multi-channel hearing aids have been developed to separately control the input sound by classifying the sound input into the hearing aid into low-, mid-, and high-pitched sounds. In the case of a multi-channel hearing aid, the input sound can be adjusted according to the characteristics of the hearing loss, so it is obvious that the technology is an advanced technology compared to the conventional hearing aid.

그러나 종래의 다채널 보청기에서는 다중밴드압축기술 즉, 보청기의 여러 채널에서 입력되는 소리를 동일한 주파수 밴드로 압축하고, 이를 보상하여 수신단에서 분리하기 때문에 다중밴드 압축시에 입력되는 신호간의 간섭현상이 발생하며, 보청기에서 가청최저치(hearing threshold)이하에서도 전대역에 절쳐 일정한 이득을 주어 보상하는 이른바 평탄화 특성이 발생하여 불필요한 보상 및 입력신호의 주파수 왜곡으로 인하여 보청기의 사용자들이 입력되는 소리를 명료하게 듣지 못하게 되는 문제점이 발생한다. However, in the conventional multi-channel hearing aid, multiband compression technology, that is, the sound input from the various channels of the hearing aid is compressed into the same frequency band, and compensated for and separated from the receiver, so that interference between signals input during multiband compression occurs. In the hearing aid, even if it is below the hearing threshold, a so-called flattening characteristic that compensates by giving a constant gain over the entire band is compensated. A problem occurs.

그러므로 종래의 다중밴드 압축기술을 사용하는 다채널 보청기는 음질의 재현에 명료도가 저하되고, 이에 따라 어음 어음변별력이 저하되는 문제점이 발생하는 것이다.Therefore, the multi-channel hearing aid using the conventional multi-band compression technology has a problem that the intelligibility is lowered in the reproduction of sound quality, and thus the speech discrimination power is lowered.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명에 따른 다채널 보청기의 경우에는 보청기의 사용자들이 난청의 종류 및 정도에 따라 주파수별 이득 손실치가 다르게 발생하는 점을 감안하여 이를 효과적으로 보상해 주기 위한 서브밴드 난청 보상 필터를 설계함으로써 보청기에 입력되는 소리를 채널별로 보상하여 입력 신호간의 간섭현상으로 인한 불필요한 보상 및 입력신호의 주파수 왜곡을 개선하여 보청기의 사용자들이 입력되는 소리를 자연스럽고 명료하게 듣을 수 있도록 하기 위한 디지털 보청기의 다채널 난청 보상 방법을 제공하는 데 제 1 목적이 있다. The present invention has been invented to solve the above problems, and in the case of the multi-channel hearing aid according to the present invention, the users of the hearing aid effectively compensate for this in consideration of the fact that gain loss values for frequencies vary according to the type and degree of hearing loss. By designing a subband deafness compensation filter to compensate for the sound input to the hearing aid for each channel to improve unnecessary compensation due to interference between input signals and frequency distortion of the input signal, the user of the hearing aid is natural and clear It is a first object of the present invention to provide a multi-channel hearing loss compensation method of a digital hearing aid for audible listening.

본 발명의 제 2 목적은 상기한 디지털 보청기의 다채널 난청 보상 방법을 채용한 디지털 보청기를 제공하는 것이다. A second object of the present invention is to provide a digital hearing aid employing the multi-channel hearing loss compensation method of the digital hearing aid.

이와 같은 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명은The present invention for achieving the first object

외부 음성 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;Converting an external voice signal into a digital signal;

디지털 신호를 주파수 대역을 기준으로 저음, 중음, 고음으로 다채널로 분할하여 각각의 채널로 출력시키는 단계;Dividing the digital signal into multiple channels of low, mid, and high frequencies based on a frequency band and outputting the digital signal to each channel;

각 채널로 입력된 신호의 디지털 신호중 고대역 부분과 저대역 부분을 각각 분리하는 단계; Separating the high band portion and the low band portion of the digital signal of the signal input to each channel, respectively;

분리된 고대역 부분과 저대역 부분을 각각 사인파 발생기에서 발생된 특정 사인파들의 합을 입력신호로 사용하고, 입력신호에 따라 특정 사인파들의 합을 보상신호로 사용하여 해당 대역의 난청 보상 이득을 계산하여 이를 누적하여 출력하는 단계; 및 The separated high-band and low-band portions are used as the input signal using the sum of specific sine waves generated by the sine wave generator, and the specific sine wave is used as the compensation signal according to the input signal to calculate the hearing loss compensation of the corresponding band. Accumulating and outputting them; And

난청 보상 이득을 이용하여 난청이 보상된 데이터를 아날로그 신호로 변환한 후, 음성 신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것이다. Converting the data for which hearing loss is compensated using a hearing loss compensation gain into an analog signal, and then converting the data into an audio signal and outputting the same.

본 발명의 제 2목적을 수행하기 위한 디지털 보청기는, Digital hearing aid for performing the second purpose of the present invention,

음성 신호를 입력받기 위한 2개의 마이크로폰; Two microphones for receiving a voice signal;

마이크로폰을 통하여 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 주기 위한 A/D 변환기; An A / D converter for converting an analog signal input through a microphone into a digital signal;

A/D변환기를 통하여 디지털 신호로 변환된 음성신호의 주파수 크기에 따라 저음, 중음, 고음부등 채널별로 구분하여 출력시키기 위한 음성입력부; A voice input unit for dividing and outputting each channel such as a bass, middle and treble according to the frequency of the voice signal converted into a digital signal through an A / D converter;

음성입력부에 출력된 디지털 신호를 각각 입력받는 각각의 채널부의 후단에 접속되어, 채널부에 각각 입력된 신호를 고대역 부분 및 저대역 부분으로 분리하여 일정 횟수 이상 궤환하여 이득을 조정하기 위한 서브밴드 궤환 제거부 및 서브밴드 난청 보상 필터부로 구성된 이득조절부; Subband for controlling the gain by being connected to the rear end of each channel section for receiving digital signals outputted from the voice input section respectively, separating the signals inputted into the channel section into a high band portion and a low band portion and feeding back a predetermined number of times. A gain adjuster comprising a feedback remover and a subband deafness compensation filter;

이득조절부를 통하여 이득 조절된 신호를 합성하기 위한 신호합성부; 및 A signal synthesizing unit for synthesizing a gain adjusted signal through the gain adjusting unit; And

신호합성부의 출력측에 접속되어 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 D/A변환기와 아날로그 신호로 증폭하여 출력시키기 위한 스피커를 포함한다.It is connected to the output side of the signal synthesizing unit and includes a D / A converter for converting a digital signal into an analog signal and a speaker for amplifying and outputting the analog signal.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기의 구조를 보여주기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1의 다채널 디지털 보청기에 형성된 이득 조절부의 구조를 보여주기 위한 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a multichannel digital hearing aid according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the structure of a gain control unit formed in the multichannel digital hearing aid of FIG.

또한, 도 3은 도 2의 구성중 서브밴드 난청보상 필터부의 구조를 보여주기 위한 블록도이고, 도 4는 도3의 난청보상 필터부중 서브밴드 필터부를 통과한 신호의 파형을 보여주기 위한 그래프이다. FIG. 3 is a block diagram illustrating a structure of a subband hearing loss compensation filter unit of FIG. 2, and FIG. 4 is a graph illustrating a waveform of a signal passing through the subband filter unit of the hearing loss compensation filter unit of FIG. 3. .

도 5는 도 3의 난청보상 필터부중 보상필터의 구조를 보여주기 위한 블록도이고, 도 6은 본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기에서 보상필터의 동작을 설명하기 위하여 난청인과 정상인의 가청 한계값을 보여주기 위한 그래프이며, 도 7은 본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기와 종래의 다중밴드 압축방식을 이용한 디지 털 보청기의 보상신호를 비교하기 위한 그래프이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a structure of a compensation filter of a hearing loss compensation filter of FIG. 3, and FIG. 6 is an audible threshold value of a hearing loss person and a normal person to explain the operation of a compensation filter in a multichannel digital hearing aid according to the present invention. 7 is a graph for comparing a compensation signal of a multi-channel digital hearing aid according to the present invention and a digital hearing aid using a conventional multiband compression scheme.

본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기는 도 1에서 보는 바와 같이, 소리를 입력받기 위한 2개의 마이크로폰(110A, 110B)이 형성된다. 본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기의 마이크로폰(110A, 110B)은 소리에 대한 지향특성을 확대하기 위하여 2개로 듀얼(DUAL)방식으로 구성하여 소리에 대한 지향특성을 종래의 180도에서 360도로 확대하여 난청환자의 어음인지도를 향상시킨다. As shown in FIG. 1, the multi-channel digital hearing aid according to the present invention has two microphones 110A and 110B for receiving sound. The microphones 110A and 110B of the multi-channel digital hearing aid according to the present invention are configured in two dual manners in order to expand the directivity characteristic for the sound, thereby expanding the directivity characteristic for the sound from 180 degrees to 360 degrees in the related art. Improve speech recognition of hearing loss patients.

2개의 마이크로폰(110A, 110B)의 출력단에는 마이크로폰(110A, 110B)을 통하여 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 주기 위한 A/D 변환기(120A, 120B)가 형성된다. A/D변환기(120A, 120B)를 통하여 디지털 신호로 변환된 음성신호는 음성입력부(130)에 입력된다. 음성입력부(130)는 디지털 신호로 변환된 음성신호의 주파수 크기에 따라 저음, 중음, 고음부등으로 구분하여 후단의 각각의 채널부(140A~140N)로 입력시킨다. 채널부(140A~140N)에는 저음, 중음 고음부등 입력되는 주파수의 레벨에 따라 다수의 채널을 형성하는 것이 가능하며, 입력되는 음성신호의 세밀한 이득조정이 가능하며 음의 왜곡현상을 제거하기 위한 이득조절부(AGC)(150A~150N)가 각각 형성된다.A / D converters 120A and 120B are formed at the output terminals of the two microphones 110A and 110B to convert analog signals input through the microphones 110A and 110B into digital signals. The voice signal converted into a digital signal through the A / D converters 120A and 120B is input to the voice input unit 130. The voice input unit 130 is divided into a bass, a middle, a treble, and the like according to the frequency size of the voice signal converted into a digital signal and inputs to each channel unit 140A to 140N. It is possible to form a plurality of channels in the channel parts 140A to 140N according to the level of the input frequency, such as bass, mid-range treble, fine tuning of the input voice signal, and gain for removing sound distortion. Adjusting units (AGC) 150A to 150N are formed respectively.

이득조절부(150A~150N)를 통하여 이득 조절된 신호는 신호합성부(160)을 통하여 합성되고, D/A변환기(170)을 통하여 원래의 아날로그 신호로 변환된 다음 스피커(180)를 통하여 증폭되도록 형성된다. The gain-adjusted signal through the gain adjusting unit 150A to 150N is synthesized through the signal synthesizing unit 160, converted into an original analog signal through the D / A converter 170, and then amplified by the speaker 180. It is formed to be.

여기서, 본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기는 난청 보상의 이상치인 저음, 중음, 고음부등 각각의 채널부(140A~140N)로 입력된 청력 손실치를 이득조절부 (150A~150N)를 통하여 미세하게 이득을 조정함으로 음의 왜곡현상의 현저하게 제거하여 전음성 난청 및 신경 감음성 난청 환자 모두가 사용할 수 있도록 설계된다. Here, the multi-channel digital hearing aid according to the present invention finely gains a hearing loss value input to each channel unit 140A to 140N, which is an ideal value of hearing loss compensation, through the gain control unit 150A to 150N. It is designed to be used by both patients with deafness and neurodeafness by remarkably eliminating negative distortion.

이러한 효과는 채널부(140A~140N)에 각각 형성된 이득조절부(150A~150N)의 동작으로 가능한데 이득 조절부(150A~150N)은 도2에서 보는 바와 같이 서브밴드 궤환 제거부(152) 및 서브밴드 난청 보상 필터부(154)로 구성된다. This effect can be achieved by the operations of the gain adjusting units 150A to 150N formed in the channel units 140A to 140N, respectively. The gain adjusting units 150A to 150N are provided with the subband feedback removing unit 152 and the sub as shown in FIG. The band deafness compensation filter unit 154 is configured.

이하에서는 본 발명에 따른 이득조절부의 구성 및 동작을 첨부된 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the configuration and operation of the gain control unit according to the present invention will be described with reference to FIG.

채널부(140A~140N)에 각각 형성된 이득조절부(150A~150N)는 도 2에서 보는 바와 같이, 서브밴드 궤환 제거부(152) 및 서브밴드 난청 보상 필터(154)로 구성된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 2개의 마이크로폰(110A, 110B)에서 입력된 아날로그 음성신호는 A/D변환기(120A, 120B)를 통하여 디지털 신호(141)로 변환되어 음성입력부(130)를 통하여 각 채널부(140A~140N)에 입력되는 데, 채널부(140A~140N)에 입력된 디지털 신호(D)(141)는 서브밴드 궤환 제거부(152) 및 서브밴드 난청보상 필터부(154)에 각각 입력된다. As shown in FIG. 2, the gain adjusting units 150A to 150N respectively formed at the channel parts 140A to 140N include a subband feedback removing unit 152 and a subband hearing loss compensation filter 154. 1 and 2, the analog audio signals input from the two microphones 110A and 110B are converted into digital signals 141 through the A / D converters 120A and 120B, and then through the voice input unit 130. The digital signals (D) 141 input to the channel parts 140A to 140N are input to the channel parts 140A to 140N, and the subband feedback cancellation unit 152 and the subband hearing loss compensation filter unit 154 are provided. Are input to each.

서브밴드 궤환 제거부(152)에 입력된 디지털 신호(D)는 주파수 스펙트럼(211A, 211B) 및 이 주파수 스펙트럼(211A, 211B)에 접속된 각 서브밴드 필터(212A,212B)(212C, 212D)를 통과하여 입력된 디지털 신호중 특정주파수 대역 즉, 가청주파수 대역을 선별하게 된다. 선별된 주파수 대역은 괘환제거기(213A, 213B, 213C, 213D)에 입력되어 직교 부밴드 인접투사 알고리즘(OSAP)을 사용하여 입력된 디지털 신호에 포함된 잡음 등의 성분을 제거하게 된다. 즉, 본 발명의 서브밴드 궤환 제거부(152)에서는 궤한 경로에서 발생하는 잡음등의 빠른 제거를 위하여 공지된 서브밴드 구조의 적응 필터(OSAP)를 사용하여 궤한 되도록 한다.The digital signal D inputted to the subband feedback removing unit 152 includes frequency spectrums 211A and 211B and respective subband filters 212A and 212B and 212C and 212D connected to the frequency spectrums 211A and 211B. A specific frequency band, that is, an audible frequency band, is selected from the digital signals input through the signal. The selected frequency band is input to the feedback cancellers 213A, 213B, 213C, and 213D to remove components such as noise included in the inputted digital signal using an orthogonal subband adjacent projection algorithm (OSAP). That is, the subband feedback cancellation unit 152 of the present invention uses a known subband structured adaptive filter (OSAP) for fast removal of noise, etc., generated in the faulty path.

또한, 도 2에서 A/D 변환된 디지털 신호(D)는 필터(S)를 통과하여 도 3에서 보는 바와 같이 서브밴드 난청보상 필터부(154)에 입력된다. 입력된 디지털 신호(d(n))는 주파수 스펙트럼(201A, 201B) 및 서브밴드 필터(202A,202B)를 통과하여 입력된 디지털 신호중 특정주파수 대역 즉, 가청주파수 대역만을 선별하게 된다. 입력된 디지털 신호(d(n))중 고대역 부분은 하단의 주파수 스펙트럼(201B)을 통과하도록 형성되고, 입력된 디지털 신호(d(n))중 저대역 부분은 상단의 주파수 스펙트럼(201A)을 통과하도록 형성된다. In addition, the A / D-converted digital signal D in FIG. 2 passes through the filter S and is input to the subband hearing loss compensation filter unit 154 as shown in FIG. 3. The input digital signal d (n) passes through the frequency spectrum 201A and 201B and the subband filters 202A and 202B to select only a specific frequency band, that is, an audible frequency band, from among the input digital signals. The high band portion of the input digital signal d (n) is formed to pass through the lower frequency spectrum 201B, and the low band portion of the input digital signal d (n) is the upper frequency spectrum 201A. It is formed to pass through.

여기서, 주파수 스펙트럼(201A, 201B) 및 서브밴드 필터(202A,202B)를 통과하여 선별된 주파수 대역(d0(n), d1(n))의 주파수 스펙트럼은 도 4에서 보는 바와 같이 주파수 스펙트럼이 확장된다. 이때 도 4의(b)와 같이 고대역의 경우에는 스펙트럼의 모양이 변화하므로 후단의 보상필터(203A, 203B)에서는 이를 고려하여 보상필터(203A, 203B)의 규격이 이산주파수에 대하여 크기와 위상의 주파수 응답으로 주어질 때 이산주파수를 갖는 정현파 입력으로 사용한다. Here, the frequency spectrum of the frequency bands d 0 (n) and d 1 (n) selected through the frequency spectrums 201A and 201B and the subband filters 202A and 202B is shown in FIG. 4. This is expanded. At this time, since the shape of the spectrum changes in the case of the high band as shown in FIG. 4 (b), the compensation filters 203A and 203B of the rear stage are considered so that the size of the compensation filters 203A and 203B is the magnitude and phase of the discrete frequency. It is used as a sinusoidal input with discrete frequency when given by the frequency response of.

즉, 보상필터(203A, 203B)는 도 5에서 보는 바와 같이 사인파 발생기(301)를 통하여 발생된 각 사인파의 합을 입력받는 의사 필터(302) 및 적용필터(303)로 구성된다. 여기서 각 사인파의 합을 입력신호로 사용하는 것은 보상필터(203A, 203B)에 입력될 수 있는 각 주파수의 크기와 위상에 대한 규격을 동시에 만족하도록 하기 위함이다. That is, the compensation filters 203A and 203B are composed of a pseudo filter 302 and an applied filter 303 that receive the sum of the respective sine waves generated through the sine wave generator 301 as shown in FIG. 5. In this case, the sum of the sine waves is used as an input signal to simultaneously satisfy the specifications of the magnitude and phase of each frequency that can be input to the compensation filters 203A and 203B.

의사 필터(302) 및 적용필터(303)의 입력신호로 사용되는 각 사인파의 합은 <식 1>과 같다.The sum of each sine wave used as an input signal of the pseudo filter 302 and the applied filter 303 is as shown in <Equation 1>.

Figure 112005008445763-PAT00001
..........................식 1
Figure 112005008445763-PAT00001
Equation 1

또한, 보상필터(203A, 203B)에서 원하는 신호는 의사필터(302)의 출력신호로 특정 규격에 따른 크기와 의상을 갖도록 <식 2>와 같은 사인파의 합을 사용한다. In addition, a signal desired by the compensation filters 203A and 203B uses a sum of sine waves as shown in Equation 2 to have a size and clothes according to a specific standard as an output signal of the pseudo filter 302.

Figure 112005008445763-PAT00002
................식 2
Figure 112005008445763-PAT00002
Equation 2

식 1과 식 2에서 N은 주어진 주파수 대역의 규격이고,

Figure 112005008445763-PAT00003
은 주파수별로 얻고자 하는 크기에 관한 규격이며,
Figure 112005008445763-PAT00004
은 규격이 주어지는 주파수 이며,
Figure 112005008445763-PAT00005
은 주파수 별로 얻고자 하는 위상 규격을 나타낸다. 본 발명에 따른 보상필터(203A, 203B)에서 각각 주파수의 규격 및 위상을 제어하는 것은 도 6에서 보는 바와 같이 난청인과 정상인의 가청주파수의 한계값에 차이를 보이기 때문이며, 이러한 가청주파수의 한계값이 본 발명에 따른 보상필터(203A, 203B)의 주파수 대역, 크기 및 위상의 규격을 결정하는 것이다. In Equations 1 and 2, N is the specification of a given frequency band,
Figure 112005008445763-PAT00003
Is the specification of the size to be obtained for each frequency.
Figure 112005008445763-PAT00004
Is the frequency at which the specification is given,
Figure 112005008445763-PAT00005
Denotes a phase specification to be obtained for each frequency. In the compensation filters 203A and 203B according to the present invention, the specification and phase of the frequency are respectively controlled because the difference between the threshold values of the hearing loss of the deaf and normal is shown in FIG. 6. The specification of the frequency band, magnitude and phase of the compensation filters 203A and 203B according to the present invention is determined.

예를 들어 각 난청인의 난청원인이 다르고, 난청 원인에 따른 가청주파수대역이 다르기 때문에 이를 분석하여 <식 1 > 및 <식 2>에 따라 보상필터(203A, 203B)의 주파수 대역, 크기 및 위상의 규격을 결정하는 것이다. For example, because the causes of hearing loss are different, and the audible frequency bands are different according to the cause of the hearing loss, this is analyzed and the frequency bands, magnitudes, and phases of the compensation filters 203A and 203B according to <Equation 1> and <Equation 2>. To determine the standard.

다시, 도 3을 참조하면 보상필터(203A, 203B)에서 입력된 신호의 주파수 대역(d0(n), d1(n))에 대하여 보상할 주파수 대역, 크기 및 위상의 규격을 결정하고 이를 보상하고 난 다음, 보상된 신호는 서브 밴드 필터(204A, 204B)에 입력되어 가청주파수 대역외의 주파수 대역이 제거되고, 보상필터(203A, 203B)의 보상값의 출력횟수를 제한하기 위한 차수제한필터(205A, 206B)에 입력되어 일정 횟수이상으로 보상이 이루어지면 차수제한필터(205A, 206B)의 후단의 신호합성부(160)를 통하여 누적된 보상신호가 출력되도록 한다. Referring to FIG. 3 again, the frequency band, magnitude and phase specifications to be compensated for the frequency bands d 0 (n) and d 1 (n) of the signal input from the compensation filters 203A and 203B are determined and then After the compensation, the compensated signal is input to the subband filters 204A and 204B to remove the frequency band outside the audible frequency band, and the order limit filter for limiting the output frequency of the compensation values of the compensation filters 203A and 203B. When the compensation is performed more than a predetermined number of times at 205A and 206B, the accumulated compensation signal is output through the signal synthesizing unit 160 at the rear end of the order limiting filter 205A and 206B.

본 발명에 따른 디지털 보청기의 전체적인 동작을 도 2를 참조하여 설명하면, 마이크로폰(110A, 110B)을 통하여 입력된 음성신호는 A/D 변환기(120A, 120B)를 통하여 디지털 신호로 변환되고, 음성입력부(130)에서 음성신호의 주파수 크기에 따라 저음, 중음, 고음부등으로 구분하여 후단의 각각의 채널부(140A~140N)로 입력시킨다. The overall operation of the digital hearing aid according to the present invention will be described with reference to FIG. 2. The voice signal input through the microphones 110A and 110B is converted into a digital signal through the A / D converters 120A and 120B, and the voice input unit In step 130, the sound is divided into bass, middle, and treble according to the frequency of the voice signal and inputs to the respective channel parts 140A to 140N.

각각의 채널부(140A~140N)에 입력된 신호는 이득 조절부(150A~150N)에 입력되어 이득 조절부(150A~150N)를 구성하는 서브밴드 궤환 제거부(152) 및 서브밴드 난청 보상 필터부(154)의 동작으로 보상이 이루어진다. 즉, 서브밴드 난청보상 필터부(154)는 입력된 디지털 신호(d(n))중 고대역 부분과 저대역 부분을 구분하여 상술한 보상 필터(203A, 203B)의 동작에 의하여 일정차수(횟수)이상 디지털 신호를 괘환시켜 보상을 수행하고, 서브밴드 궤환 제거부(152)에서는 서브밴드 구조의 적응 필터(OSAP)를 사용하여 궤한 경로에서 발생하는 잡음등의 빠른 제거를 수행한다. The signals input to the respective channel units 140A to 140N are input to the gain adjusting units 150A to 150N to form the subband feedback cancellation unit 152 and the subband deafness compensation filter constituting the gain adjusting units 150A to 150N. Compensation is performed by the operation of the unit 154. That is, the subband hearing loss compensation filter unit 154 divides the high band portion and the low band portion of the input digital signal d (n) and performs a predetermined order (number of times) by the operation of the compensation filters 203A and 203B. Compensation is performed by converting the abnormal digital signal, and the subband feedback cancellation unit 152 performs a rapid removal of noise generated in the track path using an adaptive filter (OSAP) having a subband structure.

본 발명에 따른 디지털 보청기는 종래의 디지털 보청기가 전대역에 걸쳐 일정한 이득을 주는 방식으로 보상을 수행하도록 함으로서 보상 필터의 보상 차수(횟수)에 제한을 받는 단점을 마이크로폰을 통하여 입력된 신호를 고음, 중음, 저음등 주파수 대역을 기준으로 구분하여, 각각의 채널로 입력시키고, 각각의 채널로 입력된 신호도 고대역 및 저대역으로 구분하여 상술한 방법에 의하여 각각 보상을 수행하는 시스템 식별기법을 사용하여 저차수의 필터로 동등한 성능을 갖게 된다.The digital hearing aid according to the present invention allows the conventional digital hearing aid to perform the compensation in a manner of giving a constant gain over the entire band, thereby limiting the compensation order (number of times) of the compensation filter. By using the system identification technique, the low frequency band is divided based on the frequency band, inputted to each channel, and the signal inputted to each channel is also divided into a high band and a low band to perform compensation by the above-described method. Lower order filters have equivalent performance.

본 발명에 따른 다채널 디지털 보청기와 종래의 다중밴드 압축방식을 이용한 디지털 보청기의 보상신호를 비교하면 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 보청기는 입력신호의 전력레벨에 따라 원하는 보상이 이루어 졌음을 알 수 있다. 즉, 도 7에서 A부분은 가청최저치(hearing threshold)이상에서는 본 발명에 다른 디지털 보청기나 종래의 다중밴드 압축 방식을 이용한 보청기나 적절한 보상이 이루어 졌으나, 가청최저치(hearing threshold)이하인 B 부분에서는 보상이 이루어지지 않아야 하지만 다중밴드 압축 방식의 경우에는 전대역에 절쳐 일정한 이득을 줌으로써 보상이 이루어짐을 알 수 있고, 본 발명에 따른 디지털 보청기에서는 보상이 이루어지지 않았음을 알 수 있다. Comparing the compensation signal of the multi-channel digital hearing aid according to the present invention and the digital hearing aid using the conventional multiband compression scheme, as shown in FIG. 7, the digital hearing aid according to the present invention achieves desired compensation according to the power level of the input signal. It can be seen that. That is, in FIG. 7, the portion A of the hearing aid using the digital hearing aid or the conventional multi-band compression method or the appropriate compensation is made above the hearing threshold, but the compensation of the portion B below the hearing threshold. This should not be done, but in the case of the multiband compression scheme, it can be seen that compensation is achieved by giving a constant gain over the entire band, and it can be seen that compensation is not performed in the digital hearing aid according to the present invention.

종래의 다중밴드 압축방식을 사용하는 디지털 보청기의 경우에는 전대역에 고르게 일정한 이득을 주는 방식으로 보상을 수행하여 가청최저치(hearing threshold)이하의 대역 (도 7의 B부분)에서도 불필요한 보상이 이루어져 입력 신호의 왜곡현상이 발생하지만 본 발명에서는 이를 개선하여 보청기의 사용자들이 입력되는 소리를 명료하게 듣을 수 있도록 하는 것이다. In the case of the conventional multi-band compression method, the digital hearing aid performs compensation in a manner that gives a uniform uniform gain over the entire band, so that unnecessary compensation is performed even in a band below the hearing threshold (part B of FIG. 7). Distortion occurs, but the present invention is to improve this to allow the user of the hearing aid to hear the input clearly.

상술한 바와 같이, 본 발명은 보청기의 사용자들이 난청의 종류 및 정도에 따라 주파수별 이득 손실치가 다르게 발생하는 점을 감안하여 이를 효과적으로 보상해 주기 위한 서브밴드 난청 보상 필터를 설계함으로써 보청기에 입력되는 소리를 채널별로 필터의 차수에 제한을 받는 단점을 시스템 식별기법을 고안하여 저차수의 필터로 동등한 성능을 갖도록 고안하였다. 이로 인하여 입력 신호간의 간섭현상으로 인한 불필요한 보상 및 입력신호의 주파수 왜곡을 개선하여 보청기의 사용자들이 입력되는 소리를 자연스럽고 명료하게 들을 수 있도록 한다. As described above, the present invention is a sound input to the hearing aid by designing a sub-band hearing loss compensation filter for the user of the hearing aid to effectively compensate for the fact that the gain loss value for each frequency according to the type and degree of hearing loss A system identification method is devised to have the same performance as a low order filter. As a result, unnecessary compensation due to interference between input signals and frequency distortion of the input signal are improved to allow users of hearing aids to listen to the input sound naturally and clearly.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (5)

ⅰ) 외부 음성 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;Iii) converting an external voice signal into a digital signal; ⅱ) 상기 디지털 신호를 주파수 대역을 기준으로 저음, 중음, 고음으로 다채널로 분할하여 각각의 채널로 출력시키는 단계;Ii) dividing the digital signal into multiple channels of low, mid, and high frequencies based on a frequency band and outputting the digital signal to each channel; ⅲ) 상기 각 채널로 입력된 신호의 디지털 신호중 고대역 부분과 저대역 부분을 각각 분리하는 단계; Iv) separating a high band portion and a low band portion of the digital signals of the signals input to the respective channels, respectively; ⅳ) 상기 분리된 고대역 부분과 저대역 부분을 각각 사인파 발생기에서 발생된 특정 사인파들의 합을 입력신호로 사용하고, 상기 입력신호에 따라 특정 사인파들의 합을 보상신호로 사용하여 해당 대역의 난청 보상 이득을 계산하여 이를 누적하여 출력하는 단계; 및 Iii) the separated high-band portion and the low-band portion, respectively, using a sum of specific sine waves generated by a sine wave generator as an input signal, and using a sum of specific sine waves as a compensation signal according to the input signal to compensate for hearing loss of a corresponding band; Calculating a gain and accumulating the gain; And ⅴ) 상기 난청 보상 이득을 이용하여 난청이 보상된 데이터를 아날로그 신호로 변환한 후, 음성 신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 보청기의 다채널 난청 보상 방법.Iii) converting the data for which hearing loss is compensated using the hearing loss compensation gain into an analog signal, and then converting the data into an audio signal and outputting the audio signal. 제 1 항에 있어서, 상기 ⅳ단계에서 상기 입력신호로 사용되는 각 사인파의 합은 다음 식으로 계산됨을 특징으로 하는 디지털 보청기의 다채널 난청 보상 방법. The method of claim 1, wherein the sum of each sine wave used as the input signal in the step 계산 is calculated by the following equation.
Figure 112005008445763-PAT00006
Figure 112005008445763-PAT00006
상기식에서, N은 주어진 주파수 대역의 규격,
Figure 112005008445763-PAT00007
은 규격이 주어진 주파수를 나타냄.
Where N is the specification of a given frequency band,
Figure 112005008445763-PAT00007
Indicates the frequency given in the specification.
제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 ⅳ단계에서 상기 입력신호에 따라 상기 보상신호는 다음 식으로 계산됨을 특징으로 하는 디지털 보청기의 다채널 난청 보상 방법.The method of claim 1 or claim 2, wherein the compensation signal is calculated according to the input signal in the step (8) according to the following equation.
Figure 112005008445763-PAT00008
Figure 112005008445763-PAT00008
상기식에서, N은 주어진 주파수 대역의 규격,
Figure 112005008445763-PAT00009
은 주파수별로 얻고자 하는 크기에 관한 규격,
Figure 112005008445763-PAT00010
은 규격이 주어지는 주파수,
Figure 112005008445763-PAT00011
은 주파수 별로 얻고자 하는 위상 규격을 나타냄.
Where N is the specification of a given frequency band,
Figure 112005008445763-PAT00009
Is the specification of the size to be obtained for each frequency,
Figure 112005008445763-PAT00010
Is the frequency given by the standard,
Figure 112005008445763-PAT00011
Indicates the phase specification to be obtained for each frequency.
음성 신호를 입력받기 위한 2개의 마이크로폰(110A, 110B); Two microphones 110A and 110B for receiving a voice signal; 상기 마이크로폰(110A, 110B)을 통하여 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 주기 위한 A/D 변환기(120A, 120B); A / D converters (120A, 120B) for converting the analog signal input through the microphone (110A, 110B) into a digital signal; 상기 A/D변환기(120A, 120B)를 통하여 디지털 신호로 변환된 음성신호의 주파수 크기에 따라 저음, 중음, 고음부등 채널별로 구분하여 출력시키기 위한 음성입력부(130); A voice input unit 130 for dividing and outputting each of channels such as low, middle and treble according to the frequency of the voice signal converted into a digital signal through the A / D converters 120A and 120B; 상기 음성입력부(130)에 출력된 디지털 신호를 각각 입력받는 각각의 채널부(140A~140N)의 후단에 접속되어, 상기 채널부(140A~140N)에 각각 입력된 신호를 고대역 부분 및 저대역 부분으로 분리하여 일정 횟수 이상 궤환하여 이득을 조정하기 위한 서브밴드 궤환 제거부(152) 및 서브밴드 난청 보상 필터부(154)로 구성된 이득조절부(150A~150N); It is connected to the rear end of each channel unit 140A to 140N for receiving the digital signal output to the voice input unit 130, respectively, and the high-band portion and the low-band are respectively inputted to the channel unit 140A to 140N. A gain adjusting unit 150A to 150N configured of a subband feedback removing unit 152 and a subband deafness compensation filter unit 154 for adjusting the gain by separating the portion into feedback a predetermined number of times; 상기 이득조절부(150A~150N)를 통하여 이득 조절된 신호를 합성하기 위한 신호합성부(160); 및A signal synthesizing unit 160 for synthesizing a signal whose gain is adjusted through the gain adjusting units 150A to 150N; And 상기 신호합성부(160)의 출력측에 접속되어 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 D/A변환기(170)와 상기 아날로그 신호로 증폭하여 출력시키기 위한 스피커(180)를 포함하는 디지털 보청기. And a D / A converter (170) connected to an output side of the signal synthesizing unit (160) for converting a digital signal into an analog signal and a speaker (180) for amplifying and outputting the analog signal. 제 4항에 있어서, 상기 서브밴드 난청보상 필터부(154)는 입력된 디지털 신호(d(n))중 고대역부분과 저대역부분을 각각 분리하여 가청주파수 대역만을 선별하게 주파수 스펙트럼(201A, 201B) 및 서브밴드 필터(202A,202B); 상기 선별된 주파수 대역의 신호에서 보상 주파수의 크기와 위상에 대한 규격을 만족하도록 사인파 발생기(301)를 통하여 발생된 각 사인파의 합을 입력받아 보상 신호를 출력하도록 하기 위한 의사 필터(302) 및 적용필터(303)로 구성된 보상필터(203A, 203B); 상기 보상필터(203A, 203B)의 출력단에 접속되어 보상값의 출력횟수를 제한하기 위한 차수제한필터(205A, 206B); 상기 차수제한필터(205A, 206B)의 출력단에 접속되어 누적된 보상신호를 출력시키기 위한 신호합성기(160)를 포함하는 디지털 보청기.The method of claim 4, wherein the subband hearing loss compensation filter unit 154 separates the high band portion and the low band portion of the input digital signal d (n) and selects only the audible frequency band. 201B) and subband filters 202A and 202B; Pseudo filter 302 and application for receiving the sum of the respective sine waves generated through the sine wave generator 301 to output the compensation signal in order to satisfy the specification of the magnitude and phase of the compensation frequency in the signal of the selected frequency band Compensation filters 203A and 203B composed of filters 303; Order limit filters (205A, 206B) connected to the output terminals of the compensation filters (203A, 203B) to limit the number of outputs of the compensation values; And a signal synthesizer (160) connected to the output of the order limiting filter (205A, 206B) for outputting the accumulated compensation signal.
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