KR20110005669A - Signal processing method of digital hearing aid - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for processing the signal of a digital hearing aid is provided to automatically erase specific peripheral noises of a narrow frequency band using a spectrum noise erasing algorithm. CONSTITUTION: In a frame, a digital signal is processed with respect to 128 input signals. A final voice signal is transferred to an output buffer. A programming algorithm is implemented in order to synchronize 32 output buffers to a receiver in 0.0625msec of sampling time. A spectrum amplitude modulation signal is processed after a fast Fourier transform is implemented. A fast Fourier reverse transform algorithm is implemented to calculate output voice data. A spectrum amplitude modulation algorithm is implemented to mainly concentrate conversation voice.

Description

디지털 보청기의 신호처리 방법{SIGNAL PROCESSING METHOD OF DIGITAL HEARING AID}SIGNAL PROCESSING METHOD OF DIGITAL HEARING AID

본 발명은 귓속 삽입형 디지털 보청기에 관한 것으로서, 특히 난청인의 청력역치 역동범위 내에서 디지털 보청기의 출력 음압이 주파수 채널별로 각기 다르게 발생하고, 귓속형 보청기의 착용에서 발생할 수 있는 음향 피드백을 자동으로 제거하며, 협소한 주파수 밴드의 특정 주변 잡음을 자동으로 소거할 수 있도록 하며, 보청기의 착용자의 취향에 맞춰 음색을 변화시켜줄 수 있을 뿐만 아니라, 다 목적 성능의 보청기를 구현할 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a hearing aid-type digital hearing aid. In particular, within the hearing threshold dynamic range of a hearing impaired person, the output sound pressure of the digital hearing aid is different for each frequency channel, and automatically removes acoustic feedback that may occur in wearing the hearing aid. In addition, it is possible to automatically cancel specific ambient noise in a narrow frequency band, and to change the tone according to the wearer's preference, as well as a digital hearing aid signal processing method that can implement a multipurpose hearing aid. It is about.

현재까지 개발되거나 시판되는 귓속 삽입형 디지털 보청기들에 내장된 디지털 IC 칩의 디지털신호처리 방법은 음성 신호의 채널별 압축과 음향 피드백 제거, 주변 환경 잡음 소거, 음색 변화를 위한 방법들이 모두 개별적으로 실행되도록 하여 디지털 IC 칩 내의 중앙연산장치(CPU)의 계산양이 많아져서 전력 소모가 많게 되고 실행 프로그램 알고리즘이 복잡해지는 문제점이 있었다.The digital signal processing method of the digital IC chip embedded in the ear insertion type hearing aids developed or marketed so far is to perform the methods for the compression of the audio signal, the removal of the acoustic feedback, the noise cancellation of the surrounding environment, and the tonal changes. As a result, the amount of computation of the central processing unit (CPU) in the digital IC chip increases, resulting in high power consumption and complicated execution program algorithms.

본 발명은 상기 문제점을 모두 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 난청인의 청력역치 역동범위 내에서 디지털 보청기의 출력 음압이 주파수 채널별로 각기 다르게 발생하고, 귓속형 보청기를 착용에서 발생할 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is that the output sound pressure of the digital hearing aid is differently generated for each frequency channel within the hearing threshold dynamic range of the hearing impaired, and may occur in wearing a hearing aid. The present invention provides a signal processing method of a digital hearing aid.

본 발명의 다른 목적은 음향 피드백을 자동으로 제거할 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a signal processing method of a digital hearing aid that can automatically remove acoustic feedback.

본 발명의 또 다른 목적은 협소한 주파수 밴드의 특정 주변 잡음을 자동으로 소거할 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a signal processing method of a digital hearing aid that can automatically cancel specific ambient noise of a narrow frequency band.

본 발명의 또 다른 목적은 디지털 보청기를 착용자의 취향에 맞춰 음색을 변화시켜줄 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a signal processing method of a digital hearing aid that can change a tone according to a wearer's taste.

본 발명의 또 다른 목적은 다 목적 성능의 보청기를 구현할 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a signal processing method of a digital hearing aid that can implement a multi-purpose performance hearing aid.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 디지털 보청기의 신호처리 방법은 한 프레임 당 128개의 입력 신호에 대한 디지털 신호를 처리하되 CPU에 의한 신호 처리 시간으로 인해 일부 신호 끊김 현상이 발생하지 않도록, 입력 버퍼를 통해 32개의 신규 음성 신호가 입력되자마자 0.0625msec 샘플링 시간 동안, 모든 스펙트럼 변조 알고리즘 신호 처리가 완료된 최종 128개의 프레임 데이터 중에서 먼저 입력되었던 32개의 최종 음성 신호를 출력 버퍼에 이동시킨 후, 32개의 출력 버퍼를 리시버로 0.0625msec 샘플링 시간에 동기화시켜 출력시키는 프로그래밍 알고리즘 수행단계와; 상기 프로그래밍 알고리즘 수행단계 후에 고속 프리에 변환 후 65개만의 복소수 데이터만을 로그 단위(dB HL)로 변환시켜 스펙트럼 진폭 변조 신호 처리를 수행한 후, 다시 로그 단위로부터 기대칭의 128개 복소수 단위로 재변환시켰다가 고속 프리에 역변환으로 128개의 완료된 최종 출력 음성 데이터를 연산하는 고속 프리에 역변환 알고리즘 수행단계와; 고속 프리에 역변환 알고리즘 수행단계 후에 200msec 동안 연속적으로 입력된 음성 신고의 스펙트럼이 대화음의 자음 역치 레벨 곡선보다 작으면 이를 주변 소음으로 간주하여 증폭이 아닌 감쇄로 난청인이 계속 증폭된 주변 소음에 노출되지 않도록 하여 대화음 위주의 음성에만 집중하도록 하는 스펙트럼 진폭 변조 알고리즘을 수행단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention has been made to achieve the above object, and the signal processing method of the digital hearing aid of the present invention processes digital signals for 128 input signals per frame, but some signal dropouts are caused due to signal processing time by the CPU. In order not to occur, the 32 final voice signals that were input first are moved out of the last 128 frame data after all spectrum modulation algorithm signal processing is completed during the 0.0625msec sampling time as soon as 32 new voice signals are input through the input buffer. Performing a programming algorithm for synchronizing the 32 output buffers with a receiver at 0.0625 msec sampling time and outputting the same; After performing the programming algorithm, after converting only 65 complex data into log unit (dB HL) after fast free-switching, the spectrum amplitude modulation signal processing is performed, and then again converted from log unit to 128 complex units of expected value. Performing a fast free inverse transform algorithm that computes 128 completed final output speech data with a fast free inverse transform; If the spectrum of the voice report continuously input for 200 msec after the fast free inverse transform algorithm is smaller than the consonant threshold level curve of the conversation sound, it is regarded as ambient noise and the attenuation is not exposed to the amplified ambient noise by attenuation rather than amplification. And performing a spectral amplitude modulation algorithm so as to concentrate only on speech-oriented voices.

본 발명에 따른 디지털 보청기의 신호처리 방법에 의하면, 난청인의 청력역치 역동범위 내에서 디지털 보청기의 출력 음압이 주파수 채널별로 각기 다르게 발생하고, 귓속형 보청기를 착용에서 발생할 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.According to the signal processing method of the digital hearing aid according to the present invention, within the hearing threshold dynamic range of the hearing impaired, the output sound pressure of the digital hearing aid is generated differently for each frequency channel, and the signal processing of the digital hearing aid may occur when wearing a hearing aid. To provide a way.

본 발명의 다른 목적은 음향 피드백을 자동으로 제거할 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a signal processing method of a digital hearing aid that can automatically remove acoustic feedback.

본 발명의 또 다른 목적은 협소한 주파수 밴드의 특정 주변 잡음을 자동으로 소거할 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a signal processing method of a digital hearing aid that can automatically cancel specific ambient noise of a narrow frequency band.

본 발명의 또 다른 목적은 디지털 보청기를 착용자의 취향에 맞춰 음색을 변화시켜줄 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a signal processing method of a digital hearing aid that can change a tone according to a wearer's taste.

본 발명의 또 다른 목적은 다 목적 성능의 디지털 보청기를 구현할 수 있는 디지털 보청기의 신호처리 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a signal processing method of a digital hearing aid that can implement a multi-purpose digital hearing aid.

도 1은 본 발명이 적용되는 귓속 삽입형 디지털 보청기의 사시도로써 통상적인 외형 구조를 보여준다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 IC 칩의 아날로그-디지털 변환기에 의해 변환된 디지털 신호를 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 1 바이트 당 13 비트로 구성되는 일련의 메모리 버퍼 공간(1∼128 주소번지)을 보여주는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 65개의 복소수 데이터들로부터 128개의 기대칭된 복소수 데이터들을 계산하는 동작 운영을 보여주는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 1∼4차 메모리 버퍼 공간에서의 디지털 신호 처리를 위한 데이터 흐름을 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 128개씩의 메모리 버퍼로 디지털 신호처리를 연속적으로 수행하면서 32개씩 신규 데이터들을 옮겨 이동시켜가는 동작 운영을 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 고속 프리에 변환 후 스펙트럼 변조 알고리즘 및 고속 프리에 역변환을 수행하는 동작 운영을 보여주는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 난청인의 청력 검사 결과표를 구분하여 보여주는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 청력 검사에 의한 역치 레벨 곡선들과 음성 신호 스펙트럼을 동시에 보여주는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 음성 신호의 파형 중에서 초성, 중성, 종성을 구분하여 보여주는 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 난청인의 청력 상태에 맞춰 음성 신호를 주파수 대역에서 얼마나 증폭하거나 감쇄시켜야 하는 지 보여주는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 의한 대화음의 역동 범위를 난청인의 저하된 청력 역동 범위에 맞추는 정도를 보여주는 개념도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 난청인의 청력 검사 결과표와 대화음의 역동 범위를 스펙트럼 상에서 함께 보여주는 개념도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 의한 스펙트럼 진폭 변조 알고리즘 중에서 역동 범위 압축 알고리즘의 전체 동작 운영을 보여주는 개념도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 의한 음성의 진폭 스펙트럼을 보여주는 개념도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 의한 음성 진폭 스펙트럼의 평균치를 계산하여 순간 진폭 스펙트럼과 비교하여 보여주는 개념도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 의한 음향 피드백이나 협대역 소음이 발생할 경우 음성과 함께 입력된 전체 신호음의 진폭 스펙트럼을 보여주는 개념도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 의한 음향 피드백이나 협대역 소음에 의해 음성 진폭 스펙트럼이 급격하게 변할 때에, 나타나는 진폭 스펙트럼 평균치를 보여주는 개념도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 의한 음향 피드백이나 협대역 소음의 발생 시, 대응하는 디지털 신호 처리 동작 운영을 보여주는 개념도이다.
1 is a perspective view of an ear insertion type hearing aid to which the present invention is applied, and shows a typical external structure.
2 is a conceptual diagram illustrating a digital signal converted by an analog-to-digital converter of a digital IC chip according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a series of memory buffer spaces (1 to 128 address addresses) including 13 bits per byte according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating an operation of calculating 128 expected complex data from 65 complex data according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating a data flow for digital signal processing in a first to fourth memory buffer space according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an operation operation of moving new data by 32 data while continuously performing digital signal processing with 128 memory buffers according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram illustrating an operation operation of performing a spectrum modulation algorithm and a fast free inverse transform after a fast free transform according to an embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram showing the hearing test result table of the hearing loss according to an embodiment of the present invention.
9 is a conceptual view showing threshold level curves and a voice signal spectrum simultaneously by a hearing test according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating the initial, neutral, and final characteristics of waveforms of a voice signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating how to amplify or attenuate a voice signal in a frequency band according to the hearing condition of a hearing impaired person according to an embodiment of the present invention.
12 is a conceptual diagram showing the degree of matching the dynamic range of the dialog sound to the hearing loss range of the hearing impaired according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a dynamic range of a hearing test result table and a dialogue sound of a hearing impaired person according to an embodiment of the present invention together on a spectrum.
14 is a conceptual diagram illustrating an overall operation of a dynamic range compression algorithm among spectral amplitude modulation algorithms according to an embodiment of the present invention.
15 is a conceptual diagram illustrating an amplitude spectrum of speech according to an embodiment of the present invention.
16 is a conceptual diagram illustrating an average value of a voice amplitude spectrum and comparing the instantaneous amplitude spectrum according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating an amplitude spectrum of an entire signal sound input together with voice when acoustic feedback or narrowband noise occurs according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating an average value of amplitude spectrums when a voice amplitude spectrum is rapidly changed due to acoustic feedback or narrowband noise according to an embodiment of the present invention.
19 is a conceptual diagram illustrating a corresponding digital signal processing operation operation when acoustic feedback or narrowband noise is generated according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 보청기의 신호처리 방법에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, a signal processing method of a digital hearing aid according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 19에 도시한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 보청기의 신호처리 방법에 대하여 설명한다.A signal processing method of a digital hearing aid according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings illustrated in FIGS. 1 to 19.

디지털 보청기의 이어쉘(10)에 내장되는 디지털 IC 칩의 아날로그-디지털 변환 모듈에 의해 변환된 디지털 신호는 일정한 시간 간격(샘플링시간)의 시간 축(X 축)에 대한 연속적으로 입력되는 음성 신호 세기 축(Y 축)으로 표기된다.The digital signal converted by the analog-to-digital conversion module of the digital IC chip embedded in the earshell 10 of the digital hearing aid is continuously input voice signal strength with respect to the time axis (X axis) at regular time intervals (sampling time). It is denoted by the axis (Y axis).

아날로그-디지털 변환된 음성 신호 데이터는 일정한 샘플링시간 간격으로 수집되어 디지털 IC 칩 내부 메모리에 연속적으로 저장되는데, 예를 들면 1∼128번 메모리 주소에 1바이트 단위로 저장되며 각 메모리 1바이트는 13비트로 구분되어 0 혹은 1의 디지털 이진 수치를 입출력한다. 13비트의 이진 수치는 십진수 로그(dB) 스케일로 환산하면, 20 x log10(213), 즉, 약 78 dB 까지 로그 스케일 범위를 갖는다. 디지털 보청기가 필요한 난청인의 청력 역치가 약 25dB의 정상 역치에서부터 증가하므로 25dB에서 78dB를 더한 25dB ∼ 103dB 까지가 디지털 보청기의 입출력 역동 범위가 된다.The analog-digital converted voice signal data is collected at regular sampling time intervals and continuously stored in the internal memory of the digital IC chip. For example, each memory byte is stored in 13 bit units at 1 to 128 memory addresses. Separately input and output digital binary values of 0 or 1. A 13-bit binary number, in terms of decimal logarithmic (dB) scale, has a logarithmic scale range of 20 x log 10 (2 13 ), that is, about 78 dB. The hearing threshold of a hearing impaired person who needs a digital hearing aid increases from the normal threshold of about 25 dB, so that 25 dB to 78 dB plus 25 dB becomes the input / output dynamic range of the digital hearing aid.

디지털화 되어 연속해서 입력되는 이진 음성 신호 데이터를 128개 바이트 메모리 공간에 입출력시키면서 디지털 신호 처리를 수행할 경우, 샘플링주파수를 16kHz라고 하면 샘플링시간은 0.0625msec이다. 128개의 음성 데이터를 순서대로 입력 저장하게 되면, 샘플링시간 0.0625msec에 128을 곱한 8msec 시간 동안의 음성 신호를 수집하게 되는데, 이는 8msec의 역수, 즉 125Hz의 정현파 신호 한 주기에 해당하는 시간 길이로써, 난청인의 청력 역치 보정에 필요한 최소 데이터 개수가 128개임을 의미한다. 128개의 시간 영역 실수 데이터, x(n),로부터 고속 프리에 변환을 실행하면 128개의 주파수 영역 복소수 데이터, X(n),가 계산된다. 여기서 n=1∼128 이다. 128개 복소수의 데이터는 전체의 절반인 64개씩 데이터들이 기대칭하기 때문에, 모두 저장할 필요 없이 65개만 저장하도록 한다. 이렇게 고속 프리에 변환에 의해 계산된 65개 주파수 영역 복소수의 데이터로부터 다시 시간 영역으로 고속 프리에 역변환을 하기 위해서는 역변환 직전에 65개의 복소수 데이터들로부터 나머지 63개(66∼128)의 기대칭된 복소수 데이터들을 먼저 계산하여야 한다.When digital signal processing is performed while digitally inputting and continuously inputting binary audio signal data to and from 128-byte memory space, a sampling frequency of 0.0625 msec is assumed when the sampling frequency is 16 kHz. When 128 audio data are input and stored sequentially, the audio signal is collected for 8msec time multiplied by 128 times the sampling time of 0.0625msec, which is the inverse of 8msec, that is, the length of a sinusoidal signal cycle of 125Hz. This means that the minimum number of data needed to correct hearing thresholds for deaf people is 128. Performing a fast free conversion from 128 time domain real data, x (n), calculates 128 frequency domain complex data, X (n). N = 1 to 128 here. Because 128 complex data are expected to be 64 data, which is half of the total, only 65 data can be stored without having to store all of them. In order to perform the inverse fast free transform from the 65 frequency domain complex data calculated by the fast free transform, the remaining 63 (66-128) expected complex data from the 65 complex data immediately before the inverse transform are performed. Calculate first.

예를 들면, X(66)=X(64)* 이다. 예를 들면 X(64)=0.5+j2.4라고 하면, X(66)=0.5-j2.4 가 된다. 여기서 j 는

Figure pat00020
이다. 마찬가지로 X(67)=X(63)* 이며 이와 같은 방식으로 모든 X(68),...,X(128) 에 대해 동일하게 기대칭 복소수 데이터들을 계산한다.For example, X (66) = X (64) * . For example, if X (64) = 0.5 + j2.4, then X (66) = 0.5-j2.4. Where j is
Figure pat00020
to be. Similarly, X (67) = X (63) * and in this way we compute equally expected complex data for all X (68), ..., X (128).

예를 들면, 샘플링시간 0.0625msec 동안 디지털 보청기의 성능 구현에 필요한 모든 디지털 신호처리 연산을 다 수행하기에는 디지털 IC 칩의 연산 능력에 물리적인 한계가 있다. 그러므로 디지털 IC 칩의 연산 능력을 감안하여 디지털 보청기의 성능 구현에 필요한 연산 시간을 Ta라 할 때, 예를 들면, Ta를 2msec라고 하면 2msec를 샘플링시간 0.0625msec으로 나눈 32번의 샘플링 시간 동안 디지털 IC 칩은 디지털 보청기의 성능 구현에 필요한 모든 연산을 다 수행하여야 한다. 이럴 경우, Ta, 즉 2msec 의 디지털 IC 칩 연산 시간 동안 끊임없이 연속적으로 입력되는 음성 신호가 일부 끊기게 된다. 따라서 이와 같은 끊김 현상을 근본적으로 해결하기 위해서 본 발명에서는 새로운 연산 방법을 고안하였다.For example, there is a physical limitation in the computational capability of a digital IC chip to perform all the digital signal processing operations required to realize the performance of a digital hearing aid during a sampling time of 0.0625 msec. Therefore, when the operation time required for the performance of the implementation of a digital hearing aid T d in view of the computational power of the digital IC chip, e.g., a digital T for 32 times the sampling time by dividing the sampling time by 2msec 0.0625msec Speaking 2msec The IC chip must perform all the operations necessary to implement the performance of the digital hearing aid. In this case, a part of the voice signal which is continuously input continuously during the operation time of T a , or 2 msec digital IC chip, is cut off. Therefore, in order to fundamentally solve such a disconnection phenomenon, the present invention has devised a new calculation method.

1. 본 발명에서 제안한 기술은 128개씩의 음성 신호 시간 영역 데이터들을 가지고 2msec 동안 디지털 보청기의 성능 구현에 필요한 모든 연산을 실행하기 위해 다음 순서대로 프로그래밍 알고리즘을 제시하였다.1. The proposed technique proposes a programming algorithm in the following order to execute all the operations required to implement the performance of a digital hearing aid for 2 msec with 128 speech signal time domain data.

1차 메모리 버퍼 공간(입력버퍼)은 입력 음성 신호를 1차 수집하여 저장하는 장소이고, 2차 메모리 버퍼 공간(전처리버퍼)은 1차 메모리 버퍼 공간의 32개 이진 데이터들을 4개의 그룹으로 순차적으로 이동 저장하는 장소이고, 3차 메모리 버퍼 공간(후처리버퍼)은 2차 메모리 버퍼 공간의 128개 이진 데이터들을 가지고 디지털 신호처리가 수행된 결과를 임시적으로 이동 저장하는 장소이고, 4차 메모리 버퍼 공간(출력버퍼)은 3차 메모리 버퍼 공간으로부터 가장 먼저 저장되었던 32개 이진 데이터들을 이동 저장한 후, 외부 리시버로 출력시키기 위해 대기하는 장소이다.The primary memory buffer space (input buffer) is a place to collect and store the input voice signal first, and the secondary memory buffer space (preprocessing buffer) is to sequentially store 32 binary data of the primary memory buffer space into four groups. The tertiary memory buffer space (post-processing buffer) is a place to temporarily store and store the result of digital signal processing with 128 binary data of the secondary memory buffer space, and the fourth memory buffer space. (Output buffer) is a place to wait to output to the external receiver after moving the 32 binary data stored first from the tertiary memory buffer space.

1-1) 32개의 1차 메모리 버퍼 공간에 FIFO (First In First Out) 방식으로 끊임없이 입력되는 음성 신호 데이터를 샘플링 시간 간격으로 1개씩 순차적으로 (1,2,3,..,32) 저장한다.1-1) The audio signal data continuously input by the FIFO (First In First Out) method is sequentially stored (1,2,3, .., 32) one by one at a sampling time interval in 32 primary memory buffer spaces. .

1-2) 위의 1-1) 항이 실행되는 2msec 시간 동안 128개의 2차 메모리 버퍼 공간에 들어있는 128개의 이진 데이터들(1,2,...128)을 가지고 디지털 IC 칩에서는 디지털 보청기의 성능 구현에 필요한 모든 연산을 병렬 실행한 후, 그 최종 결과를 3차 메모리 버퍼 공간에 이동 저장한다. 128개씩의 2차 및 3차 메모리 버퍼 공간들은 32개씩 4개의 메모리 버퍼 공간으로 구분 된다(G1, G2, G3, G4).1-2) With 128 binary data (1, 2, ... 128) contained in 128 secondary memory buffer spaces for 2 msec time, the above 1-1) is executed. After parallel execution of all the operations required for performance, the final result is moved to tertiary memory buffer space. The 128 secondary and tertiary memory buffer spaces are divided into four 32 memory buffer spaces (G1, G2, G3, and G4).

1-3) 위의 1-1)항과 1-2)항에서 1차 메모리 버퍼 공간에 32개의 음성 신호 데이터가 모두 신규 입력되는 때에, 0.0625 msec 샘플링시간 이내에서, 우선, 3차 메모리 버퍼 공간의 G4 그룹의 32개 데이터가 4차 메모리 버퍼 공간의 32개 데이터 위치로 병렬 이동하고, 2차 메모리 버퍼 공간의 G1, G2, G3 그룹의 96개 데이터가 2차 메모리 버퍼 공간의 G2, G3, G4 그룹의 96개 데이터 공간으로 쉬프트 이동한다, 그리고 1차 메모리 버퍼 공간이 32개 데이터가 2차 메모리 버퍼 공간의 G1 그룹의 32개 데이터 위치로 병렬 이동한다. 디지털 IC 칩의 중앙연산처리에서 산술적 연산에 비해 메모리 데이터 이동 속도가 월등하게 고속으로 실행되기 때문에 32개의 메모리 버퍼 데이터 병렬이동 2회와 96개의 메모리 버퍼 데이터 쉬프트 이동에 소요되는 시간은 매우 적어 샘플링시간 이내에서 구현이 충분히 가능하다.1-3) When all 32 audio signal data are newly input into the primary memory buffer space in 1-1) and 1-2) above, within the 0.0625 msec sampling time, first, the tertiary memory buffer space 32 data in the G4 group of the data are moved in parallel to 32 data positions in the 4th memory buffer space, and 96 data in the G1, G2, and G3 groups in the secondary memory buffer space are G2, G3, Shift to 96 data spaces in the G4 group, and the primary memory buffer space moves parallel to 32 data locations in the G1 group of secondary memory buffer space. In the central processing of the digital IC chip, the memory data movement speed is much higher than that of arithmetic operations, so the time required for two 32 memory buffer data parallel movements and 96 memory buffer data shift movements is very small. It is possible to implement within.

1-4) 4차 메모리 버퍼 공간은 디지털 IC 칩에서 연산된 최종 결과를 단순히 외부 리시버로 출력시키기 위한 메모리로써, 1차 메모리 버퍼 공간으로 외부 음성 신호가 디지털 IC 칩 시스템 클럭에 동기화되어 샘플링시간에 맞춰 입력됨과 동시에, 4차 메모리 버퍼 공간으로부터 최종 처리된 음성 신호가 디지털 IC 칩 시스템 클럭에 동기화 되어 샘플링시간에 맞춰 출력된다. 이 같은 발명으로 인해 앞서 설명한 끊김 현상은 근본적으로 해결된다.1-4) The 4th memory buffer space is a memory for simply outputting the final result calculated by the digital IC chip to an external receiver. The primary memory buffer space is used to synchronize the external audio signal with the digital IC chip system clock to provide sampling time. At the same time, the audio signal finally processed from the 4th memory buffer space is synchronized with the digital IC chip system clock and output at the sampling time. Due to this invention, the above-mentioned disconnection phenomenon is fundamentally solved.

2. 이번에는 일실시예로 2msec 시간 동안 128개의 2차 메모리 버퍼 공간에 들어있는 128개의 입력 음성 신호 데이터들(1,2,...128)을 가지고 디지털 IC 칩에서 디지털 보청기의 성능 구현에 필요한 모든 연산을 병렬 실행하는 과정을 설명하겠다.2. This time, as an example, the performance of a digital hearing aid in a digital IC chip with 128 input voice signal data (1, 2, ... 128) contained in 128 secondary memory buffer spaces for 2 msec. I will explain the process of executing all necessary operations in parallel.

2-1) 2차 버퍼 메모리 공간의 128개의 데이터를 5차 메모리 버퍼 공간 (프리에 시간 버퍼)으로 이동시킨다. 5차 버퍼 메모리 공간의 128개의 시간 영역 실수 데이터, x(n),로부터 고속 프리에 변환을 실행하면 128개의 주파수 영역 복소수 데이터, X(n),가 계산된다. 여기서 n=1∼128 이다. 계산된 128개의 주파수 영역 복소수 데이터들을 6차 메모리 버퍼 공간 (프리에 주파수 버퍼)에 저장하도록 한다. 계산된 128개의 주파수 영역 복소수 데이터에서 초기 1번부터 65번까지 65개만 6차 메모리 버퍼 공간으로부터 7차 메모리 버퍼 공간 (선형 버퍼1)에 저장하도록 한다. 7차 메모리 버퍼 공간은 복소수를 저장해야 하기 때문에 65개씩 2 그룹으로 총 130개 메모리 버퍼 공간으로 구성되며, 실수 65개와 허수 65개로 나뉘어 저장된다.2-1) Move 128 data in the secondary buffer memory space to the fifth memory buffer space (pre-time buffer). When fast fast pre-conversion is performed from 128 time domain real data, x (n), in the 5th buffer memory space, 128 frequency domain complex data, X (n), is calculated. N = 1 to 128 here. The calculated 128 frequency-domain complex data are stored in a sixth order memory buffer space (free frequency buffer). In the calculated 128 frequency domain complex data, only 65 from the first 1 to 65 are stored in the 7th memory buffer space (linear buffer 1) from the 6th memory buffer space. Since the seventh memory buffer space needs to store complex numbers, it consists of a total of 130 memory buffer spaces in two groups of 65 each, and is divided into 65 real numbers and 65 imaginary numbers.

2-2) 디지털 보청기는 로그 단위(dB HL)의 청력 역치를 일정한 단위의 주파수의 함수로 측정한 난청인의 청력 검사 결과를 근거로 난청인 청력 역치 역동 범위 내에서 가장 적합한 피팅을 수행하여 저하된 청력 역치를 보정하는 것이 주 목적이다. 그러므로 디지털 IC 칩에서 고속 프리에 변환이 실행되고 나서부터 최종적으로 고속 프리에 역변환을 실행하기 전까지의 디지털 보청기의 성능 구현에 필요한 모든 연산을 dB 단위로 처리하는 것이 매우 효율적이다. 이를 위해서는 우선 7차 메모리 버퍼 공간의 실수와 허수로 구성된 복소수 데이터로부터 진폭과 위상을 계산하여 실수, 허수 대신에 진폭, 위상으로 변환시켜 각각 65개씩 재저장한다. 만약 실수와 허수가 각각 x 와 y 라면, 진폭은

Figure pat00021
이고 위상은
Figure pat00022
이다.2-2) The digital hearing aid is deteriorated by performing the most appropriate fitting within the hearing threshold threshold dynamic range based on the hearing test result of the hearing impaired person who measured the hearing threshold in logarithmic units (dB HL) as a function of the frequency of a certain unit. The primary purpose is to correct the established hearing threshold. Therefore, it is very efficient to process all the operations necessary to realize the performance of the digital hearing aid in dB after the fast IC conversion from the digital IC chip to the final fast reverse conversion. To do this, amplitude and phase are first calculated from complex data consisting of real and imaginary numbers in the 7th memory buffer space, and converted into amplitude and phase instead of real and imaginary numbers. If real and imaginary are x and y respectively, the amplitude is
Figure pat00021
And phase is
Figure pat00022
to be.

2-3) 7차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터를 dB 단위로 변환시켜 재저장한다.2-3) Convert 65 amplitude data of 7th memory buffer space in dB and restore it.

20 x log10 (x)20 x log 10 (x)

2-4) dB단위의 7차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터는 보청기의 마이크로폰으로 감지된 음성의 음압 신호로써 일반적으로 0 dB 이하의 수치로 계산된다. 이 수치에 절대 음압 보정을 해주어야 실재 음압 dB SPL(Sound Pressure Level) 단위로 변환되는데, 절대 음압 보정을 위해서는 마이크로폰의 수신 감도 측정으로부터 획득한 주파수 함수의 절대 음압 보정값 (dB SPL 단위)을 7차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터(dB 단위)에 주파수별로 더해준다.2-4) The 65 amplitude data in the 7th memory buffer space in dB is the sound pressure signal of the voice detected by the microphone of the hearing aid and is generally calculated to be 0 dB or less. Absolute sound pressure correction should be applied to this value to convert the actual sound pressure into units of dB SPL (Sound Pressure Level) .For absolute sound pressure correction, the absolute sound pressure correction value (in dB SPL units) of the frequency function obtained from the reception sensitivity measurement of the microphone is 7th order. The frequency is added to 65 amplitude data (in dB) in the memory buffer space.

2-5) 위 2-4)항의 7차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터 (dB SPL 단위)를 dB HL 단위로 변환시킨다. 이를 위해서는 통상적으로 사용하는 주파수 함수의 라우드니스 곡선을 사용한다.2-5) Convert 65 amplitude data (in dB SPL unit) of the 7th order memory buffer space in 2-4) above to dB HL unit. To do this, the loudness curve of the frequency function is used.

2-6) 위 2-5)항의 7차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터(dB HL 단위)를 사용하여 스펙트럼 변조 알고리즘을 수행한 후, 최종 수행 결과를 8차 메모리 버터 공간 (로그 버퍼)에 65개 진폭 데이터 (dB HL 단위)로 저장한다.2-6) After the spectral modulation algorithm is performed using the 65 amplitude data (in dB HL) of the 7th order memory buffer space of 2-5) above, the final result is transferred to the 8th order memory butter space (log buffer). Store as 65 amplitude data (in dB HL).

2-7) 8차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터 (dB HL 단위)를 dB SPL 단위로 변환시킨다. 이를 위해서는 통상적으로 사용하는 주파수 함수의 라우드니스 역곡선을 사용한다.2-7) Convert 65 amplitude data (in dB HL) from the 8th order memory buffer space to dB SPL. To do this, we use a loudness inverse curve of a frequency function that is commonly used.

2-8) 8차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터 (dB SPL 단위)를 dB 단위로 변환시킨다. 이를 위해서는 위 4.항과 마찬가지로 주파수 함수의 절대 음압 보정값(dB SPL 단위)을 8차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터(dB SPL 단위)로부터 주파수별로 감해준다.2-8) Convert 65 amplitude data (in dB SPL units) from the 8th order memory buffer space to dB units. To do this, subtract the absolute sound pressure correction value (in dB SPL units) of the frequency function from the 65 amplitude data (in dB SPL units) in the 8th order memory buffer space for each frequency.

2-9) dB 단위로 저장된 8차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터를 선형 단위로 변환시켜 재저장한다.2-9) 65 amplitude data of 8th order memory buffer space stored in dB unit is converted into linear unit and restored.

100.05*x 10 0.05 * x

2-10) 8차 메모리 버퍼 공간의 65개 진폭 데이터 (선형 단위)와 7차 메모리 버퍼 공간에 저장되었던 65개 위상 데이터 (선형 단위)로부터 통상적인 계산 방식에 의해 복소수 단위로 변환시켜 9차 메모리 버퍼 공간 (선형 버퍼2)에 이동 저장한다.2-10) 9th-order memory by converting from 65 amplitude data (linear unit) in the 8th memory buffer space and 65 phase data (linear unit) stored in the 7th memory buffer space into a complex unit by a conventional calculation method. Move and store in buffer space (linear buffer 2).

x+j*y = Amp x cos (phase) + j * Amp x sin (phase)x + j * y = Amp x cos (phase) + j * Amp x sin (phase)

2-11) 9차 메모리 버퍼 공간의 65개 복소수 데이터를 앞서 언급한 기대칭 방식에 따라 128개 복소수 데이터로 확장하여 6차 메모리 버퍼 공간에 이동 저장한다.2-11) The 65 complex data of the 9th memory buffer space is extended to 128 complex data according to the above-mentioned expectation method, and then moved and stored in the 6th memory buffer space.

2-12) 6차 메모리 버퍼 공간의 128개 주파수 영역의 복소수 데이터로부터 고속 프리에 역변환에 의해 128개 시간 영역 실수 데이터로 변환시켜 5차 메모리 버퍼 공간에 이동 저장한다.2-12) It converts the complex data from 128 frequency domains of the 6th memory buffer space into 128 time domain real data by fast free inverse transform and transfers them to the 5th memory buffer space.

2-13) 5차 메모리 버퍼 공간의 128개 시간 영역 실수 데이터 (최종 디지털 신호 처리된 데이터)를 3차 메모리 버퍼 공간에 이동 저장한다.2-13) 128 time domain real data (final digital signal processed data) of the 5th memory buffer space is moved and stored in the 3rd memory buffer space.

3. 다음에는 예를 들면, 2-6)항의 스펙트럼 변조 알고리즘 연산을 병렬 실행하는 과정을 설명하겠다. 스펙트럼 변조 알고리즘은 두 개로 나누어 병렬 처리한다.3. Next, for example, the process of executing the spectrum modulation algorithm operations in 2-6) in parallel will be described. The spectral modulation algorithm is divided into two parallel processing.

하나는 스펙트럼 압축, 스펙트럼 스퀄치, 스펙트럼 등화와 같이 음성의 진폭 스펨트럼 곡선 형태를 변화시키는 스펙트럼 진폭 변조 알고리즘이고, 다른 하나는 협대역 소음이나 음향 피드백이 발생하면서 생기는 특이 진폭 스펙드럼 형태를 임의로 적정하게 자동 조절하는 스펙트럼 잡음 소거 알고리즘이다. 주파수 스펙트럼은 본 발명의 일실시예의 7차 메모리 버퍼에 저장되는 65개 진폭 데이터(dB HL 단위)에 대해 샘플링주파수가 16000Hz 인 경우, 0Hz, 125Hz, 250Hz, 375Hz, 500Hz, 625Hz, 750Hz, 875Hz, 1000Hz, 1125Hz, 1250Hz, 1375Hz, 1500Hz, 1625Hz, 1750Hz, 1875Hz, 2000Hz, 2125Hz, 2250Hz, 2375Hz, 2500Hz, 2625Hz, 2750Hs, 2875Hz, 3000Hz, 3125Hz, 3250Hz, 3375Hz, 3500Hz, 3625Hz, 3750Hz, 3875Hz, 4000Hz, 4125Hz, 4250Hz, 4375Hz, 4500Hz, 4625Hz, 4750Hz, 4875Hz, 5000Hz, 5125Hz, 5250Hz, 5375Hz, 5500Hz, 5625Hz, 5750Hz, 5875Hz, 6000Hz, 6125Hz, 6250Hz, 6375Hz, 6500Hz, 6625Hz, 6750Hz, 6875Hz, 6000Hz, 7125Hz, 7250Hz, 7375Hz, 7500Hz, 7625Hz, 7750Hz, 7875Hz, 8000Hz 로 주파수 간격이 결정된다.One is a spectral amplitude modulation algorithm that changes the shape of the amplitude spectrum curve of the speech, such as spectral compression, spectral squelch, and spectral equalization. The other is to arbitrarily titrate the shape of the specific amplitude spectra resulting from narrowband noise or acoustic feedback. It is an automatic spectral noise cancellation algorithm. The frequency spectrum is 0Hz, 125Hz, 250Hz, 375Hz, 500Hz, 625Hz, 750Hz, 875Hz, when the sampling frequency is 16000Hz for 65 amplitude data (dB HL units) stored in the 7th memory buffer of an embodiment of the present invention. 1000 Hz, 1125 Hz, 1250 Hz, 1375 Hz, 1500 Hz, 1625 Hz, 1750 Hz, 1875 Hz, 2000 Hz, 2125 Hz, 2250 Hz, 2375 Hz, 2500 Hz, 2625 Hz, 2750 Hs, 2875 Hz, 3000 Hz, 3125 Hz, 3250 Hz, 3375 Hz, 3500 Hz, 3625 Hz, 3750 Hz, 3875 Hz, 4000 Hz, 4000 Hz, 4000 Hz 4125 Hz, 4250 Hz, 4375 Hz, 4500 Hz, 4625 Hz, 4750 Hz, 4875 Hz, 5000 Hz, 5125 Hz, 5250 Hz, 5375 Hz, 5500 Hz, 5625 Hz, 5750 Hz, 5875 Hz, 6000 Hz, 6125 Hz, 6250 Hz, 6375 Hz, 6500 Hz, 6625 Hz, 6750 Hz, 6875 Hz, 6000 Hz, 7125 Hz, 7125 Hz Frequency intervals are determined by 7250 Hz, 7375 Hz, 7500 Hz, 7625 Hz, 7750 Hz, 7875 Hz, and 8000 Hz.

스펙트럼 압축, 스펙트럼 스퀄치, 스펙트럼 등화와 같이 진폭 스펨트럼 곡선 형태를 변화시키는 스펙트럼 진폭 변조 알고리즘를 설명하기 위해서 먼저, 청력 검사에 의한 역치 레벨 곡선들을 알아야 한다. 역치 레벨 곡선은 세 가지로 나뉜다. 0Hz를 제외한 64개 순음 주파수의 정현파 신호음을 압력 보정된 이어폰을 통해 귀의 고막 가까이에 들려주면서, 피검자의 청각 반응에 따라 역치 레벨 곡선을 측정, 작성한다. 청력 역치 레벨 곡선은 개별적인 주파수의 순음에 대해 소리가 거의 들릴 정도의 청각 정도를 나타낸다. 청력 역치 레벨 곡선보다 낮은 세기의 음압은 들리지 않는다는 뜻이다. 불쾌 역치 레벨 곡선은 피검자가 소리를 듣기에 불편할 정도로 큰 음압의 소리에 대한 청각 반응 정도이다. 불쾌 역치 레벨 곡선보다 높은 세기의 음압은 듣기에 불쾌할 만큼 음압이 세다는 뜻이다. 안정 역치 레벨 곡선은 개별적인 주파수 순음에 대해 소리가 피검자에게 가장 편하게 느껴지는 청각 반응 정도를 가리킨다. 피검자의 청감에 따라 스스로 가장 편하게 느껴지는 소리의 세기가 주파수별로 달라지는데, 피검자는 스스로 느껴지는 청감 선호도에 따라 가장 편한 역치 레벨을 선택한다. 그러므로 안정 역치 레벨 곡선은 자연스레 피검자가 원하는 스펙트럼 등화(Equalizing)를 결정하게 된다. 또한 저음이나 고음같이 피검자가 경우에 따라 듣기 싫은 주파수의 소리 세기를 달리하고 자 안정 역치 레벨 곡선도 피검자의 선택에 따라 변경할 수 있다. 따라서 청력이 저하된 난청인에게는 외부 소리가 작게 들리는데, 각 주파수 별로 난청인의 안정 역치 레벨 곡선만큼 외부 소리가 증폭되면 가장 편하게 느껴지게 된다. 이 세 가지 역치 레벨 곡선은 모두 dB HL 단위로 측정되기 때문에, 7차 메모리 버퍼에 저장되는 65개 진폭 데이터는 dB HL 단위로 저장되었다. 불쾌 역치 레벨 곡선과 청력 역치 레벨 곡선의 차이를 청력 역동 범위라고 하는데 이는 주파수의 함수로써 주파수에 따라 그 범위가 달라지며 청력 역동 범위는 난청인의 청력이 외부 소리를 들을 수 있는 최저와 최고의 물리적 한계 범위로 정한다.To describe a spectral amplitude modulation algorithm that changes the shape of an amplitude spectrum curve such as spectral compression, spectral squelch, and spectral equalization, first, the threshold level curves by hearing test must be known. The threshold level curve is divided into three. The threshold level curve is measured and prepared according to the auditory response of the subject while the sine wave signal of 64 pure tone frequencies except 0 Hz is heard close to the ear drum through the pressure-compensated earphone. Hearing threshold level curves represent the degree of hearing that is almost audible to the pure tone of an individual frequency. This means that you will not hear a sound pressure that is lower than the hearing threshold level curve. The discomfort threshold level curve is the degree of auditory response to sound at a sound pressure that is uncomfortable for the subject to hear. Sound pressure at higher intensity than the offended threshold level curve means that the sound pressure is high enough to be unpleasant to hear. The stable threshold level curve indicates the degree of auditory response at which the sound is most comfortable to the subject for individual frequency pure tones. The intensity of the sound felt most comfortable by the subject varies depending on the frequency. The subject selects the threshold level most comfortable according to the hearing preference felt by the subject. The stable threshold level curve therefore naturally determines the spectral equalization desired by the subject. In addition, the subject may vary the loudness of undesired frequencies, such as bass or treble, and change the self-stable threshold level curve according to the subject's choice. Therefore, the external sound is small to the deaf and hard of hearing, and when the external sound is amplified by the stable threshold level curve of each deaf person, it is most comfortable. Since all three threshold level curves are measured in dB HL, the 65 amplitude data stored in the 7th memory buffer are stored in dB HL. The difference between the unpleasant threshold level curve and the hearing threshold level curve is called the hearing dynamic range, which varies with frequency as a function of frequency, and the hearing dynamic range is the lowest and highest physical limit at which hearing loss can hear external sounds. Set it to a range.

7차 메모리 버퍼에 저장되는 65개 진폭 데이터(dB HL 단위)는 외부 음성 신호의 음압 세기를 나타내는 음성 진폭 스펙트럼으로써 각 주파수별로 외부 음성 신호 세기를 감지, 저장한 데이터이다. 외부 음성 진폭 스펙트럼은 각 주파수별 세기가 난청인의 청력 역치 레벨 곡선, 안정 역치 레벨 곡선, 불쾌 역치 레벨 곡선 사이에서 매순간 다른 패턴의 곡선을 형성한다.The 65 amplitude data (in dB HL units) stored in the 7th memory buffer are voice amplitude spectra representing sound pressure strength of the external voice signal. The external speech amplitude spectrum forms a different pattern of curves every time between the hearing threshold level curve, the stable threshold level curve, and the discomfort threshold level curve of the hearing impaired at each frequency.

또한 청력 역치 레벨 곡선 이하의 작은 세기의 소리에 대해서도 고려하였다. 일상적인 대화음은 음소들 (예를 들어 'ㅈ', 'ㅏ', 'ㅇ')로 음절 (예를 들어 '장)을 이루고, 음절이 더해져서 단어 (예를 들어 '장미' )를 구성한다. 그리고 음절은 초성, 중성, 종성으로 구분하기도 한다. 그런데 일반적으로 모음은 자음에 비해 음향 에너지가 크고 주파수는 저음에 가까운 반면에, 자음은 모음에 비해 음향 에너지가 작고 주파수는 고음에 가깝다. 특히 초성 자음을 대부분의 난청인들이 놓치게 되는데 이는 초성 자음의 음향 에너지가 작기 때문이다. 따라서 디지털 보청기는 대화음의 초성 자음을 최소한 감지할 수 있어야하고 초성 자음을 난청인이 들을 수 있도록 해당 주파수의 음성 진폭을 청력 역치 레벨 곡선만큼 증폭해 주어야 한다. 그런데 대화음이 아닌 주변의 작은 소음까지도 함께 증폭해 버린다면 주변 소음에 의해 정작 들어야 할 대화음의 어음 변별이 어려워진다. 그래서 주변의 작은 소음과 대화음의 차이를 구별할 수 있어야 하는데, 본 발명에서는 200msec 동안 연속적으로 입력된 음성 신호의 스펙트럼이 통상적인 대화음의 초성 자음의 음향 에너지에 해당하는 적정 역치 (대화음의 자음 역치 레벨 곡선, dB HL 단위)보다 작으면, 이를 주변의 작은 소음으로 간주하고 증폭이 아닌 감쇄를 실행하고 자 한다. 이를 가리켜 스펙트럼 스퀄치 자동 조절이라고 한다. 즉, 대화음의 자음 초성보다도 작은 세기의 주변 소음 음향 신호가 디지털 보청기의 마이크로폰을 통해 입력되면 200msec의 시간을 지켜본 후, 200msec 동안에도 여전히 작은 세기의 소리가 입력되면 이를 주변 환경 소음으로 간주하여 디지털 보청기의 증폭 대신에 감쇄를 수행하도록 하는 것이다. 이를 위해서는 200msec의 시간 간격으로 스펙트럼 스퀄치를 관찰할 타이머가 필요해 진다. 200msec 로 관측 시간을 가진 이유는 통상적인 대화음의 한 음절 시간은 최대 200msec 이기 때문이다. 디지털 보청기의 디지털 IC 칩은 평상시에는 청력 역치 레벨 곡선보다 작은 세기의 입력 음성에 대해 증폭을 수행하지만 200msec 이상 계속 작게 입력되는 경우가 발생하면, 즉시 증폭 대신에 감쇄를 수행함으로써 난청인이 계속 증폭된 주변 소음에 노출되지 않도록 하고 자 하여, 디지털 보청기를 착용하는 난청인은 대화음 위주의 소리에 집중하도록 하게 된다.We also considered sound with a small intensity below the hearing threshold level curve. Everyday conversation sounds make up syllables (eg 'chapters') with phonemes (eg 'ㅈ', 'ㅏ', 'ㅇ'), and syllables add words to make up words (eg 'roses') do. And syllables can be divided into primary, neutral, and final. However, in general, vowels have higher acoustic energy and frequencies closer to bass than consonants, while consonants have lower acoustic energy and higher frequencies than vowels. In particular, most deaf people miss the consonant because the acoustic energy of the consonant is small. Therefore, a digital hearing aid must be able to detect at least the consonant of the dialogue and amplify the speech amplitude of the frequency by the hearing threshold level curve so that the consonant can hear the consonant. However, if you amplify even the small noises of the surroundings, not even the conversational sounds, it is difficult to discriminate the speech of the conversational sounds to be heard by the surrounding noises. Therefore, it is necessary to distinguish the difference between the small noise and the dialogue sound. In the present invention, the spectrum of the voice signal continuously input for 200 msec corresponds to the sound threshold of the acoustic energy of the initial consonant of the normal conversation sound ( If it is smaller than the consonant threshold level curve (in dB HL), it is regarded as a small noise around it and we want to perform attenuation rather than amplification. This is called automatic spectral squelch adjustment. In other words, if the ambient noise sound signal of a smaller intensity than the consonant initial of the conversation sound is input through the microphone of the digital hearing aid, the time of 200 msec is observed. If the sound of small intensity is still input even during 200 msec, it is regarded as the ambient noise. Instead of amplifying the hearing aids, attenuation is performed. This requires a timer to observe the spectral squelch at 200msec intervals. The reason for having an observation time of 200 msec is that a syllable time of a typical conversation sound is a maximum of 200 msec. The digital IC chip of a digital hearing aid normally amplifies the input voice with an intensity smaller than the hearing threshold level curve, but when input continues to be smaller than 200 msec, attenuation is continuously amplified by performing attenuation instead of amplification immediately. In order to avoid exposure to ambient noise, a hearing impaired person wearing a digital hearing aid may focus on conversational sounds.

통상적인 대화음으로 판단되는 경우에는 그러므로 외부 음성 진폭 스펙트럼을 난청인의 청력 역치 레벨 곡선과 불쾌 역치 레벨 곡선 사이의 청력 역동 범위 안에서 중심값이 안정 역치 레벨 곡선에 근사하도록 각 주파수별 진폭 레벨을 자동으로 조절해 준다면, 난청인은 자신의 청력에 가장 편하게 소리를 들을 수 있게 된다. 이를 위해서 어떤 주파수에서는 음성 진폭 스펙트럼을 임의로 증폭시키거나, 또 다른 주파수에서는 임의로 감쇄시켜줘야 한다.If it is judged to be normal conversation sound, therefore, the external voice amplitude spectrum is automatically adjusted for each frequency so that the center value approximates the stable threshold level curve within the hearing dynamic range between the hearing threshold level and the discomfort threshold level curve of the deaf person. If you adjust it, the deaf person can hear the sound most comfortably in their hearing. To do this, one must amplify the speech amplitude spectrum randomly at another frequency or attenuate it at another frequency.

일반 대화음의 초성 자음과 중성 모음 사이의 에너지 레벨 차이는 통상적인 대화음의 경우 45∼50dB 이다. 그런데 난청인의 청력 역치 레벨과 불쾌 역치 레벨의 차이인 청력 역동 범위는 주파수에 따라 달라지는데 경도 난청에서 중도, 중고도, 고도, 심도 난청으로 난청의 정도가 심해질수록 매우 협소해 진다. 예를 들어 고도 난청인의 청력 역동 범위는 30dB로 줄어들기도 한다. 따라서 난청인의 청력 역동 범위 안으로 대화음의 역동 범위가 들어가도록 주파수에 따른 음성 진폭 스펙트럼을 적절하게 변화시켜 주어야 하는데 이를 스펙트럼 압축이라고 부른다.The difference in energy levels between the initial consonant and the neutral vowels of a normal conversation sound is 45-50 dB for a typical conversation sound. However, the range of hearing dynamics, which is the difference between the hearing threshold level and the discomfort threshold level of the hearing impaired, varies with frequency. As the degree of hearing loss increases from mild to moderate, medium, high, and deep hearing loss, the hearing loss becomes narrower. For example, the hearing dynamic range of highly hearing impaired persons may be reduced to 30 dB. Therefore, it is necessary to change the amplitude spectrum of speech according to frequency so that the dynamic range of dialogue sound falls within the hearing dynamic range of the hearing impaired person. This is called spectral compression.

스펙트럼 압축은 대화음의 역동 범위를 미리 정한 후, 난청인의 측정된 청력 역동 범위에 따라 주파수마다 다르게 일정한 비율로 증폭의 정도를 달리하도록 알고리즘을 작성한다. 일실시예로 대화음의 역동 범위를 어떤 주파수에서 25 dB HL ∼ 70 dB HL로 정한다고 하고, 같은 주파수에서 난청인의 청력 역동 범위를 60 dB HL ∼ 90dB HL이라고 한다고 하자. 그러면

Figure pat00023
비율이 나오므로, 예를 들면, 주파수에서 입력 음성 스펙트럼의 진폭이 x=50dB HL이라면,
Figure pat00024
공식에 의해, 출력되어야 할 진폭은 y=76.6667dB 이며, 원래 입력 진폭이 50dB HL이므로, 증폭 정도는 y-x=16,6667dB로 결정된다.Spectral compression sets the dynamic range of the dialogue sound in advance, and then writes an algorithm to vary the degree of amplification at a constant rate differently according to the measured hearing dynamic range of the hearing impaired person. In one embodiment, the dynamic range of the dialogue sound is set at 25 dB HL to 70 dB HL at a certain frequency, and the hearing dynamic range of the hearing impaired person at the same frequency is 60 dB HL to 90 dB HL. then
Figure pat00023
Ratio, so, for example, if the amplitude of the input speech spectrum at frequency is x = 50 dB HL,
Figure pat00024
By the formula, the amplitude to be output is y = 76.6667 dB, and since the original input amplitude is 50 dB HL, the amplification degree is determined to be y - x = 16,6667 dB.

통상적인 대화음의 스펙트럼을 고속 프리에 변환으로 주파수 특성을 분석해 보면, 대화음 중 모음 역치 레벨은 저음에서 75dB HL 정도로 높고 고음에서 70dB HL로 낮아지며, 자음 역치 레벨은 저음에서 35dB HL 정도로 높고 고음에서 25dB HL로 낮아진다. 이는 대화음의 역동 범위가 저음에서는 약 40dB 이고 고음에서는 약 45dB 정도임을 가리킨다. 정상인은 대화음을 모두 알아들을 만큼 청력 역치 레벨이 대화음의 자음 역치 레벨보다 낮으나, 난청인은 청력 역치 레벨이 대화음의 자음 역치 레벨보다 높기 때문에 대화음의 자음 역치 레벨을 최소한 청력 역치 레벨만큼 올려주어야 하는 데 이를 위해 디지털 보청기의 증폭이 불가피하게 된다. 반면에 대화음의 모음 역치 레벨은 경중도 난청인에게는 청력 역치 레벨보다 높을 수도 있고 중고도 난청인에게는 청력 역치 레벨보다 낮을 수도 있다. 따라서 대화음의 역동 범위가 난청인의 청력 역동 범위에 들어가도록 주파수별로 각기 다르게 입력 음성을 증폭하거나 감쇠하여야 한다.When analyzing the frequency characteristics of a typical dialogue tone with a fast free-switch, the vowel threshold level among the dialogue sounds is as high as 75dB HL at low and 70dB HL at high, and the consonant threshold level is as high as 35dB HL at low and 25dB at high. Lowered to HL. This indicates that the dynamic range of dialogue is about 40 dB at low and about 45 dB at high. Hearing threshold level is lower than the consonant threshold level of the conversational sound so that the normal person understands all the conversation sounds, but the hearing impaired person raises the consonant threshold level of the conversational sound at least the hearing threshold level because the hearing threshold level is higher than the consonant threshold level of the conversational sound. Amplification of digital hearing aids is inevitable. On the other hand, the vowel threshold level of dialogue sounds may be higher than the hearing threshold level for light hearing impaired persons and lower than the hearing threshold level for moderate hearing impaired persons. Therefore, the input voice must be amplified or attenuated differently for each frequency so that the dynamic range of the dialogue sound falls within the hearing dynamic range of the hearing impaired person.

본 발명에서는 통상적인 대화음의 자음 역치 레벨과 모음 역치 레벨 사이의 대화음 역동 범위를 난청인의 청력 역치 레벨과 불쾌 역치 레벨 사이의 청력 역동 범위에 맞추는 새로운 알고리즘을 제안한다. 이를 스펙트럼 진폭 변조 알고리즘 중 역동 범위 압축 알고리즘으로 구분한다. 본 발명의 제안은 통상적인 대화음의 자음 역치 레벨을 청력 역치 레벨보다 5dB( = A ) 더한 만큼 증폭하도록 제안한다. 이로써 난청인이 가장 놓치기 쉬운 대화음의 초성 자음이 난청인에게 명료하게 들릴 수 있게 된다. 그리고 통상적인 대화음의 모음 역치 레벨을 안정(희망) 역치 레벨보다 10dB(=B) 더한 만큼 증폭하도록 제안한다. 이로써 난청인이 불쾌하게 느껴지지 않는 정도까지만 모음을 증폭해 줌으로써 편안하게 디지털 보청기를 착용할 수 있게 된다. 경중도 난청인에게는 이러한 제안이 어렵지 않은 반면에 중고도 이상의 난청인에게는 안정(희망) 역치 레벨과 불쾌 역치 레벨 사이가 10dB(=B)이하로 매우 협소해 질 수 있는데, 이 경우에는 통상적인 대화음의 모음 역치 레벨을 불쾌 역치 레벨 만큼만 증폭하도록 제안한다. 이러한 증폭의 변화는 개별적인 주파수마다 달리 적용한다.The present invention proposes a new algorithm for matching the range of dialogue dynamics between the consonant threshold level and the vowel threshold level of a conventional dialogue tone to the hearing dynamic range between the hearing threshold level and the discomfort threshold level of a hearing impaired person. This is divided into dynamic range compression algorithm among spectral amplitude modulation algorithms. The proposal of the present invention proposes to amplify the consonant threshold level of a typical conversation sound by 5 dB (= A) more than the hearing threshold level. This makes it possible for the deaf person to hear the consonant consonant of the dialogue sound most easily missed. It is proposed to amplify the vowel threshold level of the normal conversation sound by 10 dB (= B) more than the stable (desired) threshold level. This amplifies the vowels only to the extent that the hearing impaired does not feel uncomfortable, making it possible to comfortably wear digital hearing aids. While this suggestion is not difficult for people with mild to moderate hearing loss, it can be very narrow, below 10 dB (= B), between the stable (desired) threshold level and the unpleasant threshold level for moderate to high hearing loss individuals, in which case the typical dialog It is proposed to amplify the vowel threshold level by only the offending threshold level. This change in amplification applies differently for individual frequencies.

4. 앞서 언급한 스펙트럼 압축, 스펙트럼 스퀄치, 스펙트럼 등화와 같이 진폭 스펨트럼 곡선 형태를 변화시키는 스펙트럼 진폭 변조 알고리즘이란 7차 메모리 버퍼 공간의 64개 음성 진폭 스펙트럼을 통상적인 대화음의 역동 범위가 주파수 별로 난청인에게서 측정한 청력 역치 레벨 곡선과 불쾌 역치 레벨 곡선 사이의 청력 역동 범위에 근접하도록 하는 프로그래밍 방법이다. 이를 실현하는 역동 범위 압축 알고리즘 방법은 다음과 같다.4. A spectral amplitude modulation algorithm that changes the shape of an amplitude spectrum curve, such as spectral compression, spectral squelch, and spectral equalization, mentioned above, is a frequency range of 64 speech amplitudes in the seventh-order memory buffer space. This is a programming method that approximates the hearing dynamic range between the hearing threshold level curve and the displeasure threshold level curve measured by the deaf person. The dynamic range compression algorithm method to achieve this is as follows.

4-1) 난청인으로부터 청력 검사에 의해 측정된 불쾌 역치 레벨 곡선을 65개 번지를 갖는 10차 메모리 버퍼 공간(불쾌 역치 버퍼)에 125Hz에서 8000Hz까지의 주파수에 해당하는 2번부터 65번까지 저장하고(1번은 0 값을 저장), 마찬가지로 청력 검사에 의해 측정된 안정(희망) 역치 레벨 곡선을 65개 번지를 갖는 11차 메모리 버퍼 공간(희망 역치 버퍼)에 2번부터 65번까지 저장하고(1번은 0 값을 저장), 마찬가지로 측정된 청력 역치 레벨 곡선을 65개 번지를 갖는 12차 메모리 버퍼 공간(청력 역치 버퍼)에 2번부터 65번까지 저장한다(1번은 0 값을 저장).4-1) Storing the discomfort threshold level curve measured by the hearing test from the hearing impaired in the 10th memory buffer space (discomfort threshold buffer) having 65 addresses from 2 to 65 times corresponding to the frequency of 125 Hz to 8000 Hz. (1 stores 0 values), and similarly stores the stable (desired) threshold level curve measured by the hearing test from 2 to 65 times in the 11th memory buffer space (desired threshold buffer) with 65 addresses ( 1 stores the measured hearing threshold level curve in the 12th memory buffer space (hearing threshold buffer) with 65 addresses (number 1 stores 0 values).

4-2) 통상적인 대화음의 모음 역치 레벨 곡선을 65개 번지를 갖는 13차 메모리 버퍼 공간(모음 역치 버퍼)에 125Hz에서 8000Hz까지의 주파수에 해당하는 2번부터 65번까지 저장하고(1번은 0 값을 저장), 마찬가지로 대화음의 자음 역치 레벨 곡선을 65개 번지를 갖는 14차 메모리 버퍼 공간 (자음 역치 버퍼)에 2번부터 65번까지 저장한다(1번은 0 값을 저장). 또한 65개 번지를 갖는 15차 메모리 버퍼 공간(스퀄치 버퍼)에 125Hz에서 8000Hz까지의 주파수에 해당하는 2번부터 65번까지 이진수 0값을 저장하여(1번은 0 값을 저장) 초기화 한다.4-2) Stores the vowel threshold level curve of a typical conversation sound in the 13th memory buffer space (collection threshold buffer) with 65 addresses from 2 to 65 corresponding to frequencies from 125 Hz to 8000 Hz (1 is Similarly, the consonant threshold level curve of the conversation sound is stored in the 14th memory buffer space (consonant threshold buffer) having 65 addresses from 2 to 65 (1 stores the 0 value). In addition, binary 0 values from No. 2 to 65, corresponding to frequencies from 125 Hz to 8000 Hz, are stored in the 15th memory buffer space (squeeze buffer) with 65 addresses (1 is 0).

4-3) 7차 메모리 버퍼 공간에 2msec 간격으로 이동되어온 음성 신호 진폭 스펙트럼 데이터를 주파수 별로 곧바로 8차 메모리 버퍼 공간에 이동하게 되면, 진폭 스펙트럼 변조는 전혀 이뤄지지 않는 셈이다. 스펙트럼 진폭 변조를 위해 우선 65개 이진 주소를 갖는 8차 메모리 버퍼 공간(로그 버퍼)에 7차 메모리 버퍼 공간의 65개 이진 데이터를 그대로 옮겨 복사한다. 8차 메모리 버퍼 공간에 나타난 음성 진폭 스펙트럼이 10차 메모리 버퍼 공간에 저장된 불쾌 역치 레벨보다 크면 바로 불쾌 역치 레벨로 수정한다. 이는 난청인인 듣기에 불쾌한 최대 출력을 자동으로 제한하기 위함이다.4-3) If the audio signal amplitude spectrum data, which has been moved in the 7th memory buffer space at 2 msec intervals, is immediately moved to the 8th memory buffer space for each frequency, amplitude spectrum modulation is not performed at all. For spectral amplitude modulation, we first copy 65 binary data from the 7th memory buffer space into the 8th memory buffer space (log buffer) with 65 binary addresses. If the speech amplitude spectrum shown in the eighth memory buffer space is greater than the discomfort threshold level stored in the tenth memory buffer space, it is immediately corrected to the discomfort threshold level. This is to automatically limit the maximum output unpleasant for hearing impaired.

4-4) 앞서 언급한 스펙트럼 스퀄치 기능을 위해 200msec의 시간 간격을 연속해서 관측하여야 하므로, 디지털 IC 칩에 내장돼 있거나 프로그래밍에 의해 작동하는 타이머를 디지털 IC 칩 초기화 시에 자동 세팅하여 항시 가동시킨다. 7차 메모리 버퍼 공간의 65개 이진 데이터는 15차 메모리 버퍼 공간에 평균값으로 저장된다. 즉, 15차 메모리 버퍼 공간의 기 저장된 주파수별 데이터들(1번∼65번)을 7차 메모리 버퍼 공간으로부터 신규 입력되는 새로운 데이터들(1번∼65번)과 각각 합산한 후 다시 2로 나눈 평균값을 다시 15차 메모리 버퍼 공간에 1번부터 65번까지 주파수 별로 재저장한다. 이로써 15차 메모리 버퍼 공간은 외부 음성 신호의 평균 진폭 스펙트럼 레벨을 관측하는데 활용된다. 타이머가 인터럽트 방식에 의해 관찰 시간 (200msec)마다 인터럽트 신호를 전달하면, 그때마다 15차 메모리 버퍼 공간의 진폭 스펙트럼 세기를 14차 메모리 버퍼 공간과 주파수별로 비교, 합산하여 적정 문턱치보다 작으면, 이 상황을 외부에서 음성 신호가 입력되지 않는 것(스퀄치 상황이 발생한 것)으로 판단하고 8차 메모리 버퍼 공간의 내용을 1dB HL 값으로 세팅시킨 후, 15차 메모리 버퍼를 이진수 0 값으로 재초기화 한 다음, 스펙트럼 진폭 변조(역동 범위 압축) 알고리즘을 종료한다.4-4) Since the 200msec time interval must be observed continuously for the above-mentioned spectrum squelch function, a timer built in the digital IC chip or operated by programming is set automatically at the time of digital IC chip initialization. . 65 binary data of the 7th memory buffer space is stored as an average value in the 15th memory buffer space. In other words, the pre-stored frequency-specific data (numbers 1 to 65) in the 15th memory buffer space are summed with new data (numbers 1 to 65) newly input from the 7th memory buffer space, and then divided by 2 again. The average value is again stored in the 15th memory buffer space for each frequency from 1 to 65 times. This allows the 15th order memory buffer space to be used to observe the average amplitude spectral level of an external speech signal. When the timer delivers an interrupt signal every observation time (200 msec) by the interrupt method, if the amplitude spectral strength of the 15th memory buffer space is compared and summed by frequency with the 14th memory buffer space for each frequency, the situation is smaller than the appropriate threshold. Determining that no audio signal is input from outside (squeeze condition occurs), set the contents of the 8th memory buffer space to 1dB HL value, reinitialize the 15th memory buffer to binary 0 value, and then Terminate the spectral amplitude modulation (dynamic range compression) algorithm.

4-5) 스퀄치 상황이 발생하지 않는 경우에는 계속해서 다음 과정으로 넘어간다.4-5) If the squelch does not occur, continue to the next step.

앞서 설명한 데로, 통상적인 대화음의 자음 역치 레벨(14차 메모리 버퍼)과 모음 역치 레벨(13차 메모리 버퍼) 사이의 대화음 역동 범위를 난청인의 청력 역치 레벨(12차 메모리 버퍼)과 불쾌 역치 레벨(10차 메모리 버퍼) 사이의 청력 역동 범위에 맞추려는 역동 범위 압축 알고리즘으로써, 본 발명에서는 통상적인 대화음의 자음 역치 레벨(14차 메모리 버퍼)을 청력 역치 레벨(12차 메모리 버퍼)보다 5dB(=A) 더한 만큼 증폭하도록 제안하였고, 통상적인 대화음의 모음 역치 레벨(13차 메모리 버퍼)을 안정(희망) 역치 레벨(11차 메모리 버퍼)보다 10dB(=B)더한 만큼 혹은 불쾌 역치 레벨(10차 메모리 버퍼) 이하까지만 증폭하도록 제안하였다. 이는 2∼65개 메모리 주소의 주파수마다 별도로 계산한다.As described above, the range of the dialogue sound dynamics between the consonant threshold level (14th memory buffer) and the vowel threshold level (13th memory buffer) of a typical conversation sound is determined by the hearing threshold level (12th memory buffer) and the discomfort threshold of the hearing impaired person. As a dynamic range compression algorithm that tries to fit the hearing dynamic range between levels (10th memory buffer), in the present invention, the consonant threshold level (14th memory buffer) of a normal conversation sound is 5dB above the hearing threshold level (12th memory buffer). It is proposed to amplify by (= A), and the vowel threshold level (13th memory buffer) of the normal talk sound is 10dB (= B) more than the stable (desired) threshold level (11th memory buffer) or the discomfort threshold level. It was proposed to amplify only up to (10th order memory buffer). This is calculated separately for the frequencies of 2 to 65 memory addresses.

일실시예로 1개 주파수에서 대화음의 자음 역치 레벨이 a 이고, 대화음의 모음 역치 레벨이 b 이며, 불쾌 역치 레벨이 c 이고, 안정(희망) 역치 레벨이 d 이고, 청력 역치 레벨이 e 이라고 하자. 증폭율은 다음 식과 같이 y로 결정된다.In one embodiment, the consonant threshold level of the conversation sound is a, the vowel threshold level of the conversation sound is b, the displeasure threshold level is c, the stable (desired) threshold level is d, and the hearing threshold level is e at one frequency. Let's say. The amplification factor is determined by y as in the following equation.

Figure pat00025
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여기서 f는 d+B 혹은 c 값으로써 c 보다 같거나 더 작은 값을 선호하도록 한다. 일실시예로 A는 5dB, B는 10dB 로 제안하였으나, 맞춤형 디지털 보청기는 고객 맞춤형이므로 고객의 청감 상태에 따라 A와 B 수치를 조정할 수 있다. x 는 7차 메모리 버퍼 공간의 음성 스펙트럼 진폭이고, y 는 8차 메모리 버퍼 공간에 저장될 증폭된 음성 스펙트럼 진폭이다. 이 같은 방식으로 역동 범위 압축 알고리즘을 주파수 별로 수행한다.Where f is the value of d + B or c, prefering values less than or equal to c. As an example, A is 5dB and B is 10dB, but since the customized digital hearing aid is customized, the A and B values can be adjusted according to the hearing condition of the customer. x is the speech spectral amplitude of the seventh order memory buffer space and y is the amplified speech spectral amplitude to be stored in the eighth order memory buffer space. In this way, a dynamic range compression algorithm is performed for each frequency.

앞서 언급한 협대역 소음이나 음향 피드백이 발생하면서 생기는 특이 진폭 스펙드럼 형태를 임의로 적정하게 자동 조절하는 스펙트럼 잡음 소거 알고리즘을 설명하고 자 한다. 7차 메모리 버퍼 공간에 신규 입력 저장되는 음성 신호 진폭 데이터들(1번∼65번)은 2 msec 간격으로 입력되는 순간 음성 신호 스펙트럼 진폭이다. 순간 음성 신호 스펙트럼의 진폭 변화는 크게 나타나는데, 이를 시간에 대해 평균화시키면 시간이 지날수록 스펙트럼이 평탄화되며 안정적으로 나타난다.This paper describes a spectral noise cancellation algorithm that automatically and arbitrarily adjusts the shape of the singular amplitude spectra caused by the narrowband noise or acoustic feedback. The voice signal amplitude data (No. 1 to No. 65) newly input and stored in the 7th memory buffer space are the instantaneous voice signal spectral amplitudes input at intervals of 2 msec. The amplitude variation of the instantaneous speech signal spectrum is large, and when averaged over time, the spectrum flattens and becomes stable over time.

그러다가 음향 피드백(하울링)이나 협대역 소음이 발생하게 되면 그동안 시간에 따라 연속적으로 계산한 평균치에서 특정 하울링 혹은 협대역 소음에 해당하는 주파수 대역의 진폭이 갑자기 커지게 된다. 이러한 급격한 변화는 주로 고주파수 대역에서 발생하기 쉬운데 이러한 음향 피드백이나 협대역 소음은 난청인뿐만 아니라 정상인도 듣기 거북한 소리이다.Then, when acoustic feedback (howling) or narrowband noise occurs, the amplitude of the frequency band corresponding to a specific howling or narrowband noise suddenly increases from the mean value continuously calculated over time. Such drastic changes are likely to occur mainly in the high frequency band. Such acoustic feedback or narrowband noise is awkward to the normal as well as the hearing impaired.

그러므로 이 같은 급격한 진폭 스펙트럼의 변화가 협대역에서 발생하는 것이 관측되면, 이를 일종의 소음으로 간주하고 해당 주파수 대역의 진폭을 낮춰져야 한다. 디지털 보청기에 이같이 피드백 자동 제거 기능이나 협대역 소음 자동 제거 기능이 갖추게 되면 디지털 보청기를 착용자에게 보청기 사용이 더욱 용이해 진다.Therefore, if it is observed that such a sudden change in the amplitude spectrum occurs in the narrow band, it should be regarded as a kind of noise and the amplitude of the corresponding frequency band should be lowered. The use of digital hearing aids such as automatic feedback cancellation or narrowband noise canceling makes it easier for wearers to use their hearing aids.

5. 이제, 바로 언급한 스펙트럼 잡음 소거 알고리즘 기능을 구현하는 과정을 설명한다.5. Now we describe the process of implementing the just mentioned spectral noise cancellation algorithm function.

5-1) 7차 메모리 버퍼 공간에 2 msec 간격으로 계속해서 신규 입력 저장되는 음성 신호 진폭 스펙트럼 데이터들(1번∼65번)을 65개 주소의 15차 메모리 버퍼 공간(스퀄치 버퍼)에 저장함과 동시에 65개 주소의 16차 메모리 버퍼 공간(피드백 버퍼)에도 병렬 처리로 평균화하며 저장한다. 16차 메모리 버퍼 공간은 15차 메모리 공간과 마찬가지로 같은 시간에 0 값들로 초기화 되었다. 16차 메모리 버퍼 공간의 기 저장된 주파수별 진폭 데이터들(1번∼65번)을 7차 메모리 버퍼 공간으로부터 신규 입력되는 새로운 진폭 데이터들(1번∼65번)과 각각 합산한 후 다시 2로 나눈 평균값을 다시 16차 메모리 버퍼 공간에 1번부터 65번까지 주파수 별로 재저장한다. 이로써 16차 메모리 버퍼 공간은 외부 음성 신호의 평균 진폭 스펙트럼 레벨의 변화를 관측하는데 활용된다. 스퀄치 제어와 달리 피드백 제어는 타이머가 필요 없다. 왜냐하면 음향 피드백이나 협대역 소음이 발생하자마자 곧바로 해당 주파수 대역의 진폭을 낮춰줘야 하기 때문이다. 그러므로 16차 메모리 버퍼에 저장되는 스펙트럼 진폭 중 어느 특정한 주파수에서 진폭의 크기가 초기 설정된 문턱치보다 크게 나타나면, 즉 음향 피드백이나 협대역 소음이 발생하면, 곧바로 해당 주파수의 진폭 스펙트럼 수치를 안정(희망) 역치 레벨(11차 메모리 버퍼)로 낮춰준다.5-1) Stores the audio signal amplitude spectrum data (numbers 1 to 65) that are newly input and stored continuously in the 7th memory buffer space at 2 msec intervals in the 15th memory buffer space (squench buffer) at 65 addresses. At the same time, the 16th memory buffer space (feedback buffer) of 65 addresses is averaged and stored in parallel processing. The 16th order memory buffer space was initialized to zero values at the same time as the 15th order memory space. The amplitude data for each frequency (numbers 1 to 65) in the 16th memory buffer space are summed with the new amplitude data (numbers 1 to 65) newly input from the seventh memory buffer space, and then divided by two. The average value is again stored in the 16th memory buffer space for each frequency from 1 to 65 times. This allows the 16th order memory buffer space to be used to observe changes in the average amplitude spectral level of the external speech signal. Unlike squelch control, feedback control does not require a timer. This is because as soon as acoustic feedback or narrowband noise occurs, the amplitude of the frequency band must be lowered. Therefore, if any amplitude of the spectral amplitude stored in the 16th order memory buffer is larger than the initial threshold, that is, when acoustic feedback or narrowband noise occurs, the amplitude spectral value at that frequency is immediately stabilized (desired) threshold. Lower to level (11th memory buffer).

이렇게 해서 스펙트럼 잡음 소거 알고리즘으로써 음향 피드백이나 협대역 소음과 같이 원치 않게 급격히 발생하는 주변 소음 중 어음과 다른 특이한 스펙트럼을 가진 신호의 진폭 스펙트럼을 변조시킨다.In this way, a spectral noise cancellation algorithm modulates the amplitude spectrum of a signal with an unusual spectrum that differs from the speech of undesired abruptly occurring ambient noise such as acoustic feedback or narrowband noise.

도면에 있어서 미설명 부호 30은 배터리 도어이다.In the drawings, reference numeral 30 denotes a battery door.

상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러 가지로 설계 변경하는 것도 본 발명의 청구범위에 포함되는 것은 물론이다.In the above description, the specific embodiments have been shown and described, but the present invention is not limited thereto, for example, by those skilled in the art without departing from the concept of the present invention. Of course, various design changes are included in the claims of the present invention.

10:이어 쉘 30:배터리 도어10: ear shell 30: battery door

Claims (3)

한 프레임 당 128개의 입력 신호에 대한 디지털 신호를 처리하되 CPU에 의한 신호 처리 시간으로 인해 일부 신호 끊김 현상이 발생하지 않도록, 입력 버퍼를 통해 32개의 신규 음성 신호가 입력되자마자 0.0625msec 샘플링 시간 동안, 모든 스펙트럼 변조 알고리즘 신호 처리가 완료된 최종 128개의 프레임 데이터 중에서 먼저 입력되었던 32개의 최종 음성 신호를 출력 버퍼에 이동시킨 후, 32개의 출력 버퍼를 리시버로 0.0625msec 샘플링 시간에 동기화시켜 출력시키는 프로그래밍 알고리즘 수행단계와;
상기 프로그래밍 알고리즘 수행단계 후에 고속 프리에 변환 후 65개만의 복소수 데이터만을 로그 단위(dB HL)로 변환시켜 스펙트럼 진폭 변조 신호 처리를 수행한 후, 다시 로그 단위(dB HL)로부터 기대칭의 128개 복소수 단위로 재변환시켰다가 고속 프리에 역변환으로 128개의 완료된 최종 출력 음성 데이터를 연산하는 고속 프리에 역변환 알고리즘 수행단계와;
고속 프리에 역변환 알고리즘 수행단계 후에 200msec 동안 연속적으로 입력된 음성 신호의 스펙트럼이 대화음의 자음 역치 레벨 곡선보다 작으면 이를 주변 소음으로 간주하여 증폭이 아닌 감쇄로 난청인이 계속 증폭된 주변 소음에 노출되지 않도록 하여 대화음 위주의 음성에만 집중하도록 하는 스펙트럼 진폭 변조 알고리즘을 수행단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 보청기의 신호처리방법.
During the 0.0625msec sampling time as soon as 32 new voice signals are input through the input buffer, it processes digital signals for 128 input signals per frame but does not cause some signal dropouts due to signal processing time by the CPU. Performing a programming algorithm for moving the 32 final voice signals, which were input first, out of the last 128 frame data for which all spectrum modulation algorithm signals have been processed to the output buffer, and then outputting the 32 output buffers in synchronization with a receiver at 0.0625 msec sampling time. Wow;
After performing the programming algorithm, after converting only 65 complex data into log unit (dB HL) after fast free-switching, the spectrum amplitude modulation signal processing is performed, and then from log unit (dB HL) to 128 complex units of expected values Performing a fast free inverse transform algorithm which reconverts and computes 128 completed final output speech data with fast free inverse transform;
If the spectrum of the speech signal continuously input for 200 msec after the fast free inverse transform algorithm is smaller than the consonant threshold level curve of the conversation sound, it is regarded as ambient noise and the attenuation is not exposed to the amplified ambient noise by attenuation rather than amplification. And performing a spectral amplitude modulation algorithm for concentrating only on speech-oriented voices.
제1항에 있어서, 상기 스펙트럼 진폭 변조 알고리즘 수행단계에서 입력 음성 신호를 증폭하는 정도를 주파수 별로 달리하되, 통상적인 대화음의 자음 역치 레벨을 난청인의 청력 역치 레벨보다 5dB 더 증폭하고, 통상적인 대화음의 모음 역치 레벨을 난청인의 안정(희망) 역치 레벨보다 10dB 더 증폭하거나, 최대 불쾌 역치 레벨만큼만 증폭하도록 하여, 통상적인 대화음의 역동 범위를 난청인의 청력 역동 범위에 맞추도록 함으로써, 난청인에게 디지털 보청기의 착용에 따른 어음 변별력을 최대한 향상시키는 것을 특징으로 하는 디지털 보청기의 신호처리방법.The method of claim 1, wherein the frequency of amplifying the input speech signal in the step of performing the spectral amplitude modulation algorithm is varied for each frequency, and the consonant threshold level of the normal conversation sound is amplified by 5 dB more than the hearing threshold level of the hearing impaired person. By amplifying the vowel threshold level of the conversational sound by 10 dB more than the stable (desired) threshold level of the hearing impaired person, or by only the maximum unpleasant threshold level, the dynamic range of the normal speech sound is adjusted to the hearing dynamic range of the hearing impaired person, Signal processing method of a digital hearing aid, characterized in that to improve the discrimination ability of speech in accordance with the wearing of the hearing aid. 제1항에 있어서, 제1항에 있어서, 상기 스펙트럼 진폭 변조 알고리즘 수행단계에서 음성 진폭 스펙트럼에 대한 평균치를 연산하여 저장하면서 평상 시의 스펙트럼 형태를 모니터링 하고 있다가, 진폭 스펙트럼 상의 일정 주파수 대역의 진폭이 순간적으로 매우 커지는 음향 피드백이나 협대역 소음 발생 시, 임의로 해당 주파수 대역의 진폭을 낮추도록 하여 디지털 보청기를 착용하는 난청인에게 불쾌한 음향 피드백(하울링)이나 특이한 외부 잡음이 노출되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 디지털 보청기의 신호처리방법.The method of claim 1, wherein in the performing of the spectral amplitude modulation algorithm, an average value of the speech amplitude spectrum is calculated and stored, and the usual spectral shape is monitored. In the event of extremely loud acoustic feedback or narrow-band noise, the user may arbitrarily lower the amplitude of the corresponding frequency band so that unpleasant acoustic feedback (howling) or unusual external noise is not exposed to the hearing impaired person wearing the digital hearing aid. Signal processing method of a digital hearing aid.
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