KR20160027083A

KR20160027083A - 적응성 분류기를 갖는 보청기

Info

Publication number: KR20160027083A
Application number: KR1020167002490A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 언게스트럽; 마이크 린드 랭크
Original assignee: 와이덱스 에이/에스
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2016-03-09
Also published as: US11330379B2; EP3036915B1; US10264368B2; US20160173999A1; CN105519138A; CN105519138B; US20200045481A1; US20180070186A1; US10524065B2; US20190208340A1; WO2015024585A1; KR101728991B1; EP3036915A1; DK3036915T3; US10674289B2; US9883297B2; US20200275219A1

Abstract

청각 시스템은 단거리 데이터 통신 링크를 통해 연결되어 있는 보청기(10) 및 개인 통신 디바이스(20)를 포함한다. 보청기(10)는 오디오 처리 파라미터에 따라 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서(13), 적어도 2개의 모드에 대해 각각의 처리 파라미터의 세트를 적용하는 서브시스템, 입력 신호의 특정 특성을 하나 이상의 임계값에 비교함으로써 청각적인 환경을 통계적으로 분석하는 분류기 부품(51)을 구비한다. 프로그램 셀렉터 부품(16)은 분류기 출력에 따라 신호 처리 서브시스템에 대한 적절한 모드를 자동으로 선택한다. 개인 통신 디바이스(20)는 사용자에게 보청기(10)의 프로그램 셀렉터 부품(16)을 제어하고 이와 상호작용하기 위한, 그리고 보청기(10)에 통지를 생성하여 송신하기 위한 사용자 인터페이스를 제공한다. 통지의 수신 시에, 프로세서(13)는 분류기 부품(51)에 의해 사용되는 상기 하나 이상의 임계값 중 적어도 하나를 조정한다.

Description

적응성 분류기를 갖는 보청기{HEARING AID HAVING AN ADAPTIVE CLASSIFIER}

본 발명은 보청기에 관한 것이다. 본 발명은 더욱 구체적으로는, 청각적인 환경을 분류하고 적어도 2개의 동작 모드를 각각 갖는 하나 이상의 신호 처리 서브시스템을 위한 동작 모드를 선택하는 분류기를 갖는 청각 시스템에 관한 것이다. 청각 시스템은 보청기 및 개인 통신 시스템을 포함한다. 또한, 본 발명은 보청기에서 프로그램 선택을 제어하는 방법에 관한 것이다.

기본적으로는, 보청기는 사운드를 전기 신호로 변환하는 마이크로폰과, 사용자의 난청을 완화하기 위한 증폭기 및 증폭된 전기 신호를 사운드로 다시 변환하는 수신기를 갖는다. 현대의 디지털 보청기는 청각 장애가 있는 개인에 대한 난청을 완화할 때 도움이 되는 처방에 따라서 사운드를 처리 및 증폭시키기 위한 정교하고 복잡한 신호 처리 유닛을 포함한다. 보청기의 주요 목적은 스피치 명료도(speech intelligibility)를 향상시키는 것이다. 최신식 보청기는 보청기에 의해 픽업되는 오디오 신호 내의 스피치를 인식하고 노이즈를 억제하기 위한 특징을 갖는다. 통계적인 분석에서 유용한 요소는 시간율 소음 레벨(percentile level)이다. 시간율 소음 레벨은 레벨 분포, 즉, 착신 신호의 소음 레벨이 시간 경과에 따라 어떻게 변화하는 지에 관한 정보를 제공한다. 다중 주파수에 대해 획득되는 경우, 이 정보는 청각적인 환경의 상당히 상세한 묘사를 제공한다. US 7,804,974 B 및 US 8,411,888 B는 보청기 분류기의 동작을 상세하게 기재한다.

본 발명의 목적은 원하지 않는 프로그램의 변화의 위험이 최소화되는 보청기에서의 프로그램 선택을 위한 개량된 분류기를 제공하는 것이다.

이 목적은 보총기와 개인 통신 디바이스를 포함하는 본 발명에 따르는 청각 시스템에 의해 달성된다. 본 발명의 제1 양태에 따르면, 단거리 데이터 통신 링크를 제공하기 위한 단거리 데이터 송수신기를 양자가 포함하는 보청기 및 개인 통신 디바이스를 포함하는 청각 시스템이 제공된다. 보청기는 상기 보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라서 전기 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서, 및 상기 전기 입력 신호의 적어도 하나의 특정 특성을 통계적으로 분석하는 분류기 부품을 포함하며, 상기 통계적 분석은 적어도 하나의 특정 특성의 하나 이상의 임계값에 대한 비교를 포함한다. 프로그램 셀렉터 부품이 상기 분류기 분류에 따라서 상기 신호 처리 서브시스템에 대해 상기 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 자동으로 선택한다. 임계값들은 상기 신호 프로세서에 의해 제어된다. 상기 개인 통신 디바이스는, 사용자에게 상기 보청기의 프로그램 셀렉터 부품을 제어하고 이와 상호작용하며, 사용자 인터페이스의 동작에 따라서 통지를 생성하고, 상기 통지를 상기 단거리 데이터 통신 링크를 통해 상기 보청기에 송신하기 위한 사용자 인터페이스를 제공한다. 상기 개인 통신 디바이스로부터 상기 통지의 수신 시에, 상기 프로세서는 상기 분류기 부품에 의해 사용되는 상기 하나 이상의 임계값 중의 적어도 하나를 조정한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라서 전기 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서를 포함하는 상기 보청기를 위한 신호 처리 서브시스템에 대한 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 선택하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 단거리 데이터 통신 링크에 의해 상기 보청기에 개인 통신 디바이스를 연결하는 단계, 상기 보청기의 음향 환경을 판정하기 위해 상기 전기 입력 신호의 적어도 하나의 특정 특성을 분류기에서 통계적으로 분석하는 단계로서, 상기 통계적 분석은 적어도 하나의 특정 특성의 하나 이상의 임계값에 대한 비교를 포함하는, 단계, 및 상기 개인 통신 디바이스에 의해, 사용자에게 상기 보청기의 프로그램 셀렉터 부품을 제어하고 이와 상호작용하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 더욱이, 상기 사용자 인터페이스의 동작에 따라서 통지를 생성하고, 상기 통지를 상기 단거리 데이터 통신 링크를 통해 상기 보청기에 송신하는 단계; 및 상기 개인 통신 디바이스로부터 상기 통지의 수신 시에 상기 분류기 부품에 의해 사용되는 상기 하나 이상의 임계값 중의 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 단거리 데이터 통신 링크를 통해 개인 통신 디바이스와 통신하는 보청기가 제공된다. 상기 보청기는 상기 보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라서 전기 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서, 상기 전기 입력 신호의 적어도 하나의 특정 특성을 통계적으로 분석하는 분류기 부품으로서, 상기 통계적 분석은 적어도 하나의 특정 특성의 하나 이상의 임계값에 대한 비교를 포함하는, 분류기 부품, 및 상기 분류기 부품에 의해 수행되는 상기 분류기 분류에 따라서 상기 신호 처리 서브시스템에 대해 상기 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 자동으로 선택하는 프로그램 셀렉터 부품을 포함한다. 상기 신호 프로세서는 상기 개인 통신 디바이스로부터의 통지를 수신하도록 적응되고, 사용자가 상기 프로그램 셀렉터 부품을 제어할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 동작시키는 사용자에 의해 개시되며, 상기 개인 통신 디바이스로부터의 상기 통지의 수신 시에 상기 분류기 부품의 상기 하나 이상의 임계값을 조정하도록 적응된다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라서 전기 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서, 상기 전기 입력 신호의 상기 샘플에 대해 적어도 하나의 특정 특성에 관한 값 표시를 추출하는 특징 추출기, 및 상기 값 표시를 상기 적어도 하나의 특정 특성에 대한 하나 이상의 임계값에 비교함으로써 상기 값 표시를 통계적으로 분석하는 분류기 부품을 포함하는 보청기가 제공된다. 상기 신호 프로세서는 더욱이, 청각적인 환경의 균질성을 평가하기 위해 상기 값 표시의 통계적인 분포를 분석한다. 상기 신호 프로세서가 상기 청각적인 환경이 균질적인 것으로 인식할 때, 상기 신호 프로세서는 상기 분포의 평균값을 상기 적어도 하나의 특정 특성에 대한 상기 임계값에 비교한다. 상기 신호 프로세서가 상기 평균값과 상기 하나 이상의 임계값 중 하나 사이의 차이를 제1의 미리 정해진 값 미만으로 인식할 때, 상기 신호 프로세서는 상기 차이가 적어도 상기 제1의 미리 정해진 값에 대응하도록 상기 임계값들을 조정한다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라서 전기 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서를 포함하는 상기 보청기에 대한 음향 환경을 분류하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 특징 추출기에서 상기 전기 입력 신호의 샘플에 대해 적어도 하나의 특정 특성에 관한 값 표시를 추출하는 단계, 분류기 부품에서 상기 값 표시를 상기 적어도 하나의 특정 특성에 대한 하나 이상의 임계값에 비교함으로써 상기 값 표시를 통계적으로 분석하는 단계, 및 신호 프로세서에서 상기 값 표시의 통계적인 분포를 분석하여 청각적인 환경의 균질성을 평가하는 단계를 포함한다. 상기 신호 프로세서가 상기 청각적인 환경을 균질적인 것으로 인식할 때, 상기 신호 프로세서는 상기 분포의 평균값을 상기 적어도 하나의 특정 특성에 대한 상기 하나 이상의 임계값에 비교하고, 상기 신호 프로세서가 상기 평균값과 상기 하나 이상의 임계값 중 하나 사이의 차이가 제1의 미리 정해진 값 미만인 것을 인식할 때, 상기 신호 프로세서는 상기 차이가 적어도 상기 제1의 미리 정해진 값에 대응하도록 상기 하나 이상의 임계값 중 상기 하나를 조정한다.

본 발명은 바람직한 양태 및 첨부하는 도면을 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 보청기 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 2는 진폭 대 시간으로 예시된 보청기에서 관측되는 오디오 신호의 4개의 카테고리를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제1 양태에 따르는 프로그램 선택을 예시한다.
도 4는 본 발명의 제1 양태에 따르는 보청기에서의 프로그램 선택 방법을 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 보조 분류기로서의 역할을 하고 보청기를 제어하는 응용 소프트웨어용 사용자 인터페이스를 예시한다.
도 6은 본 발명에 따르는 보조 분류기 및 분류기의 제1 실시예에 의해 행해지는 가능한 판정을 예시한다.
도 7은 서브시스템용의 프로그램을 변경하고 임계값을 적응적으로 수정하는 본 발명의 일 실시예에 따르는 방법에 대한 플로우차트를 도시한다.
도 8은 실질적으로 균등한 청각적인 환경의 특정의 특성 오디오 샘플의 분포를 예시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따르는 적응형 분류기의 2차원 특징 공간을 예시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 청각 시스템을 개략적으로 예시하는 도 1에 대해 참조가 이루어진다. 사용하기 전에, 보청기의 설정이 처방에 따라 청각 보호 전문가에 의해 설정되고 조정된다. 처방은 청능훈련사(audiologist)에 의해 제공되고 청각 테스트를 기반으로 하여 청각 장애가 있는 사용자의 보청기 미착용 청각의 성능인 소위 청력도(audiogram)를 생성한다. 처방은 사용자가 청각 결손이 있는 가청 주파수 범위의 부분에서의 주파수에서 사운드를 증폭시킴으로써 보청기가 청각 손실을 완화하는 설정에 도달하도록 개발된다.

보청기(10)는 음향 사운드를 취득하여 그 음향 사운드를 전기 신호로 변환하기 위한 2개의 입력 트랜스듀서(11, 12)를 포함한다. 2개의 트랜스듀서(11, 12)로부터의 전기 신호는 청능훈련사에 의해 미리 정해진 설정 세트에 따라서 증폭 및 조절하기 위한 디지털 신호 처리(DSP) 유닛(13)으로 유도된다. 듀얼 마이크로폰 시스템을 갖는 이점은 공간적인 필터링을 수행하는 것이 가능하게 만든다는 것이다. 입력 신호는 바람직하게는 그 후에 별개로 처리될 수 있는 다수의 좁은 주파수 대역으로 분할된다. 디지털 신호 처리(DSP) 유닛(13)은 증폭되고 조절된 전기 출력 신호를 스피커 또는 출력 트랜스듀서(14)에 전송한다. 바람직하게는, 신호 처리에 델타-시그마 변환이 적용되어, 전기 출력 신호가 출력 트랜스듀서(14)에 직접 공급되는 1 비트 디지털 데이터 스트림으로서 형성되며, 그에 의해 보청기(100가 출력 트랜스듀서(14)를 등급 D 분류기로서 구동시킨다.

보청기(10)는 전원으로서 표준 보청기 배터리(도시 생략됨)를 포함하고, 또한 방송되는 전자기 신호를 취득하기 위한 텔레코일(tele-coil)(도시 생략됨)을 더 포함할 수 있다.

디지털 신호 처리(DSP) 유닛(13)은 착신 오디오 신호를 분석하여 그에 따라 보청기 프로그램을 선택하거나 제어 신호(17)에 의해 표시되는 그 설정을 조정하는 자동 프로그램 셀렉터 부품(16)을 포함한다. 더욱이, 보청기(10)는 개인 통신 디바이스(20)와 통신하기 위한 연결 부품(15)을 포함한다. 연결 부품(15)은 바람직하게는, 블루투스 저 에너지(Bluetooth Low Energy)라고도 알려져 있는 블루투스 코어 규격 버전 4.0에 따라서 동작한다. 그러한 연결 부품(15)은 다양한 제조업체로부터 전용 칩으로서 시판되며, 그러한 부품을 보청기에 포함시킴으로써, 보청기를 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 또는 다른 유형의 외부 통신 디바이스로의 연결을 통해 인터넷에 연결하여 그러한 연결로부터 이익을 얻는 것이 가능하게 된다.

개인 통신 디바이스(20)는 인터넷(35)을 통해 외부 서버(40)에 액세스하여 보청기(10) 전용의 하나의 응용 소프트웨어(app)를 다운로드할 수 있다. 개인 통신 디바이스(20) 상에서 실행할 때, 본 발명에 따르는 응용 소프트웨어는 외부 보조 분류기(24)의 기능을 제공한다. 분류기(16)는 외부 보조 분류기(24)가 사용자 위치 및 행동을 분석하는 동안 청각적인 환경을 분석하고, 주변의 음향 특성에 관한 정보를 또한 검색할 수 있다. 보조 분류기(24)는 개인 통신 디바이스(20)의 위치 데이터를, 이들 데이터가 프로세서(23)로부터 사용 가능하기 때문에 추출할 수 있다.

개인 통신 디바이스(20)는 전자 캘린더 및 시계를 포함할 수 있다. 대부분의 사람은 매주마다 반복되는 어떤 매일의 일과를 행한다. 대부분의 사람은 한 주에 5일 종종 9시에서 5시까지 일을 한다.

본 발명에 따르면, 개인 통신 디바이스(20)는 보청기(10)와 통신할 수 있고 그에 따라 바람직하게는, 블루투스 코어 규격 버전 4.0 하에서 동작하는 연결 부품(29)을 포함한다.

개인 통신 디바이스(20)는 사용자에게 컨텐츠, 입력 스크린 및 통지를 제시하고 사용자가 지시 및 명령을 입력할 수 있게 하는 터치 디스플레이와 같은 사용자 인터페이스(UI)(27)를 포함한다. NFC 판독기(28)는 개인 통신 디바이스(20)가 그와 관련된 코드를 판독하기 위한 NFC 태그(34) 또는 유닛과 상호 작용할 수 있게 한다.

개인 통신 디바이스(20)는 마이크로폰(21), 스피커(22) 및 동작을 제어하는 프로세서(23)를 포함하는 이동 전화일 수 있다. 개인 통신 디바이스(20)는 사용자에게 폭 넓은 통신 서비스를 제공하도록 의도되며, 이러한 목적으로, 개인 통신 디바이스(20)는 무선 주파수(RF) 부품(25)과 같은 무선 송수신기 및 대응하는 안테나 모듈(26)을 포함한다.

RF 부품(25)은 프로세서(230 상에서 실행되는 시스템 소프트웨어에 의해 제어되고, GSM(2G), WCDMA(3G) 및/또는 LTE(4G)와 같은 셀룰러 프로토콜을 사용하는 셀룰러 네트워크를 통해 통신(이동 전화 호출 및 데이터 연결)하기 위한 셀룰러 부(31)를 포함하며, 그에 의해 개인 통신 디바이스(20)가 인터넷(35)에 연결할 수 있다. 셀룰러 네트워크에 액세스할 때, 개인 통신 디바이스(20)는 셀룰러 네트워크 내의 기지국에 링크한다. 이 기지국은 네트워크 운영자에 의해 명명되며, 이름 또는 Cell-ID는 일반적으로 각 기지 송수신기국(BTS)을 식별하기 위해 사용되는 고유 번호이고, 개인 통신 디바이스(20)의 현재 위치의 대략 표시이다. 프로세서(23)는 사용 가능한 기지국들 중 개인 통신 디바이스(20)가 현재 연결되어 있는 기지국에 트랙을 유지하며, 필요한 경우 핸드 오버(hand-over)를 관리한다.

위치의 정확한 판정을 위해 Cell-ID를 사용하는 경우 상당한 불확실성이 있지만, 전화기는 기지 송수신기국까지의 거리에 대한 측정치를 제시하는 타이밍 어드밴스(timing advance)라고 명명된 추가의 파라미터를 알 수 있고, 전화기의 기지 송수신기국 이력의 트랙을 유지함으로써, 보조 분류기(24)는 대부분의 사람이 가정과 직장 사이의 출퇴근에 정해진 일과를 갖고 이러한 일과에 덧붙여 약간의 스포츠 및 쇼핑을 행하므로 패턴을 용이하게 인식할 수 있다. 이들 상세는 캘린더에 플래그 표시될 수 있으므로, 보조 분류기(24)를 제어하는 app이 캘린더로부터 직접 카테고리 및 타이밍을 포함하는 상세를 검색할 수 있다.

RF 부품(25)은 더욱이, 바람직하게는, (표준 802.11a, 802.11g 및 802.11n 중 하나 이상을 포함하는) IEEE 802.11 프로토콜에 따라서 동작하는 WLAN 모뎀(32)을 포함할 수 있다. 여기에서, 개인 통신 디바이스(20)가 WLAN 네트워크로의 액세스가 허용되는 경우 라우터(30)를 통해 인터넷(35)에 연결될 수 있다. WLAN 모뎀(32)이 스위치 온 될 때, 프로세서(23)는 사용 가능한 WLAN 네트워크의 리스트를 유지하며, 이러한 인식 능력 범위(knowledge)는 개인 통신 디바이스(20)가 가정에서, 직장에서 또는 WLAN 네트워크 액세스에 의해 미리 정해지는 어떤 다른 위치에 있는지를 판정하기 위해 사용될 수 있다. 프로세서(23)는 허용된 WLAN 네트워크가 액세스 가능할 때의 핸드셰이킹을 관리한다. 프로세서(23)는 개인 통신 디바이스(20)가 연결되는 것뿐만 아니라 주변의 모든 사용 가능한 WLAN 네트워크의 리스트를 또한 관리할 수도 있다.

RF 부품(25)은 더욱이, 위성 신호를 수신하여 그 신호를 기반으로 하여 개인 통신 디바이스(20)의 현재 위치에 대한 표시를 계산하는 GPS 수신기(33)를 포함할 수 있다. 이 표시 또는 좌표가 내비게이션용으로 사용될 수 있지만, 실제로는 또한, 개인 통신 디바이스(20)의 현재 위치의 상당히 정확한 표시이다. GPS 수신기(33)가 스위치 온 될 때, 프로세서(23)는 종종 디스플레이되는 맴 상에 현재 위치를 나타내기 위한 좌표를 사용한다. 대부분의 GPS app은 개인 통신 디바이스(20)의 현재 속도를 추출할 수 있고, 이것은 통용(the current use) 및 예를 들면, 자동차나 기차에 의한 이동을 나타내는 표시로서 사용될 수도 있다. 외부 보조 분류기(24)는 GPS 수신기(33)가 전력 절감을 이유로 턴 오프될 때 GPS 수신기(33)를 정보 소스로서 무시할 수도 있다.

더욱이, 연결 부품(29)(블루투스 모듈)이 다양한 상황에서 예를 들면, 개인 통신 디바이스(20)를 자동차의 핸즈프리 시스템에 연결하기 위해 사용될 수 있다. 블루투스 핸즈프리 옵션은 현재 자동차 스테레오 시스템의 통합 부품으로서 중급 및 고급 자동차에서 쉽게 발견된다. 프로세서(23)의 시스템 소프트웨어는 핸즈프리 프로파일을 관리하고, 그러한 핸즈프리 프로파일은 블루투스(등록 상표) 스페셜 인터레스트 그룹 인코포레이티드(Bluetooth® Special Interest Group(SIG), Inc)에 의해 "SIM ACCESS PROFILE 상호운용성 규격(Interoperability Specification)"으로서 표준화되어 있다.

과거 10년 동안, 청각 장애가 있는 사람의 청각 능력을 향상시키기 위한 전략 중 하나는 유용한 사운드 성분과 노이즈를 식별하기 위해 보청기 사용자의 청각적인 환경을 분석하였고, 이러한 인식 능력 범위를 사용하여 식별된 노이즈를 보청기 사용자에게 제공되는 오디오 신호로부터 제거해 왔었다. 이 신호 분석 및 후속하는 취득한 오디오 신호의 분류는 분석된 신호에 내재하는 3개의 특정 특성의 동시 검사를 포함할 수 있다. 제1 특정 특성은 강도 변화일 수 있다. 강도 변화는 모니터링된 시간의 기간 동안 오디오 신호의 강도의 변화로서 정의된다. 제2 특정 특성은 변조 주파수일 수 있다. 변조 주파수는 모니터링된 시간의 기간 동안 신호의 강도가 변화하는 비율로서 정의된다. 제3 특정 특성은 시간일 수 있다. 시간은 간단히 신호의 지속기간으로서 정의된다.

도 2는 진폭 대 시간으로서 예시되는 보청기에서 관측될 수 있는 오디오 신호의 4가지 카테고리를 도시한다.

"a) 정상 노이즈"로 라벨 붙여진 제1 오디오 신호 예는 예를 들면, 2초 정도의 분석 기간 동안 안정화되는 것을 특징으로 한다. 더욱이, 강도는 변화하지 않고 신호가 변조되지 않는다 바꿔 말하면, 분석 기간 동안 스펙트럼 성분이 동일하게 남아 있다. 정상 노이즈의 대표적인 소스는 에어 컨디셔너 또는 엔진을 포함한다.

제2 오디오 신호 예는 "b) 의사-정상 노이즈"로 라벨 붙여져 있고, 변조가 관측될 수 있다고 하더라도, 분석 기간 동안 대체로 안정화되는 것을 특징으로 한다. 의사 정상 노이즈의 대표적인 소스는 교통 노이즈 및 개별 대화를 하는 더 작은 그룹(칵테일 파티)으로 분할한 군중을 포함한다.

제3 오디오 신호 예는 "c) 스피치(speech)"로 라벨 붙여져 있다. 스피치는 사이의 묵음부와 심하게 변조되는 것을 특징으로 한다. 주파수 도메인을 또한 분석하는 경우, 개별 사운드는 주파수가 또한 변화하는 것을 볼 수도 있다.

제4 오디오 신호 예는 "d) 순간 노이즈"로 라벨 붙여져 있다. 순간 노이즈의 대표적인 소스는 문 닫는 소리, 총소리, 또는 쾅쾅거리는 소리일 수 있다. 순간 노이즈에 대해 공통적인 것은 증폭되어 귀에 직접 출력될 때 노이즈가 극도로 불안정하다는 것이다. 순간 노이즈는 자동으로 프로그램 선택을 위해 사용되지 않지만, 보청기가 그러한 사운드의 검출 시에 그 사운드를 증폭시킴 없이 사운드를 상쇄하려고 시도한다.

오디오 신호 예들과 특정 특성 사이의 연속체(continuum)가 아래의 표 1에 열거된다.

	정상 노이즈	의사-정상 노이즈	스피치	순간 노이즈
강도 변화	소 <------------------------------------------------> 대
변조 주파수	저 <------------------------------------------------> 고
신호의 지속기간 (시간)	안정 <-----------------------------------------------> 단

[표 1] 오디오 신호의 특정 특성과 수신된 오디오 신호의 기원 사이의 상관을 예시한다.

이제 도 6을 참조하면, 3개의 특정 특성 파라미터 "강도 변화", "변조", 및 "지속기간"이 도시된다. "강도 변화"에 있어서, 동적인 범위는 2개의 임계값 "임계값 I1" 및 "임계값 I2"를 제공함으로써 3개의 구간 I1, I2 및 I3으로 분리된다. 이와 유사하게, "변조"는 임계값 "임계값 M1"에 의해 2개의 구간 M1 및 M2로 분리되고, "지속기간"은 임계값 "임계값 D1"에 의해 2개의 구간 D1 및 D2로 분리된다. 외부 보조 분류기(24)로부터, 프로그램 셀렉터(16)는 여기에서는 "가정", "사무실", "자동차" 및 "다른 곳"으로 표시된 장소 입력을 수신한다.

이로써, 특정 특성 파라미터 구간을 빈(bin)에 연관시킬 수 있고, 빈을 히스토그램으로서 취급하여 최상위 빈이 사용자 행동 및 청각적인 환경에 가장 적합한 보청기 프로그램을 자동으로 선택하기 위해 프로그램 셀렉터(16)에 의해 사용된다. 예를 들면, 자동차를 운전할 때, 자동차 엔진은 증폭되는 경우 사용자에게 어떠한 유익한 정보도 주지 않기 때문에 억제될 수 있는 특성 노이즈 패턴을 갖는다.

[표 2] 노이즈 랜드스케이프(landscape) 및 위치 정보가 프로그램 선택을 위해 사용되는 히스토그램에 함께 놓여질 수 있는 방법을 예시한다.

도 3을 참조하여, 프로그램 셀렉터(16)의 동작이 논의된다. 트랜스듀서(11, 12)는 복수의 사운드 소스(#1, #2, ..., #N)로부터 사운드를 수신한다. 프로그램 셀렉터(16)는 특성 파라미터를 신호의 "강도 변화", "변조 주파수" 및 "지속기간"으로서 판정함으로써 오디오 신호 샘플을 분석하도록 적응되는 특징 추출기(50)를 포함한다. 이들 파라미터는 판정된 특성 파라미터를 일부 미리 정해진 임계값들과 비교함으로써 오디오 신호 샘플을 분류하도록 적응되는 분류기(51)로 핸드오버된다. 분류기(51)는 적절한 빈을 1씩 증가시킴으로써 히스토그램을 업데이트한다.

분석기(52)는 히스토그램을 모니터하여 현재의 노이즈 랜드스케이프를 나타내기 위해 우위의 빈을 식별하고, 그에 따라서 분석기(52)는 DSP(13)에 대응하는 프로그램을 선택하도록 지시한다. 분석기(52)는 DSP(13)에 현재의 노이즈 랜드스케이프에 따라 프로그램을 선택하고/하거나 프로그램 파라미터를 설정하도록 명령을 출력한다. 분석기(52)는 히스토그램을 신뢰하여 분류기(51)에 공급되는 후속 노이즈 샘플 사이의 시간을 더 조정할 수 있으며, 그에 의해 주변 노이즈 랜드스케이프는 랜드스케이프가 균질하지 않을 경우(히스토그램 내에 우위의 빈이 없는 경우) 더욱 철저하게 모니터링된다. 청각적인 환경의 변화를 검출 가능하게 만들기 위해, 분류기에 공급되는 새로운 청각적 샘플이 이전의 샘플보다 높게 가중되는 것을 보증하도록 지수 포겟팅(exponential forgetting)이 실현되어 왔다.

디지털 신호 처리(DSP) 유닛(13)은 사용자에게 처리된 신호를 제공하기 전에 입력 신호를 조작하기 위한 복수의 알고리즘을 포함한다. 이들 알고리즘은 그 행동이 알고리즘의 설정을 변경함으로써 변할 수 있으므로 서브시스템으로서 간주될 수 있다.

보조 분류기(24)가 변화를 검출할 때, 프로세서(23)는 보청기(10)에 업데이트 통지의 송신을 개시한다. 업데이트 통지는 머릿말(송신 중인 데이터의 블록의 도입부에 위치하는 보충 데이터)을 갖는 데이터 패키지로서 준비된다. 머릿말 구성은 파싱(parsing)이 가능하도록 명확하고 분명한 규격 또는 포맷에 따르는 것이 중요하다. 데이터 패키지는 연결 부품(29)으로부터 연결 부품(15)으로 송신된다. 머릿말에 의거하여, 업데이트 통지가 프로그램 또는 서브시스템을 선택할 때 이 추가의 정보를 고려하여 분석기(52)에 유도된다.

그러한 서브시스템의 일례가 방향성 마이크로폰 시스템일 수 있다. Widex A/Sunder로부터 HD 로케이터(등록상표)라는 명칭으로 시판된 하나의 그러한 프로그램 또는 서브시스템은 2개의 전방향성 마이크로폰(11, 12)으로 이루어진다. 마이크로폰 시스템은 적응형이고, 이는 마이크포폰 시스템이 현재의 청취 환경에서 최상의 신호 대 노이즈 비를 산출하는 폴라 패턴(polar pattern)을 취하는 것을 의미한다. 바꿔 말하면, 노이즈는 입력 의존 방향성 패턴을 채용함으로써 억제된다.

제한된 노이즈를 갖는 조용한 환경에서, 마이크로폰 시스템은 모든 방향으로부터 균일하게 사운드를 취득하는 전방향성 패턴을 취한다. 그러나, 노이즈가 제공되면, 시스템은 취득되는 최소량의 노이즈를 유도하는 방향성 패턴을 취한다. 노이즈 소스가 예를 들면, 보청기 사용자의 뒤에 위치하는 경우, 마이크로폰 시스템은 앞으로부터의 사운드를 취득하고 옆으로부터 및 뒤로부터의 사운드를 대부분 소거하는 카디오이드 패턴(cardioid pattern)을 취한다.

이것은, 노이즈를 억제하기 위해 취해진 방향성 패턴이 노이즈가 실제로 존재하는 주파수 영역에 매우 좁게 제한될 수 있는 여러 개의 독립형 주파수 대역에서 적응형 방향성 패턴이 동작할 수 있는 것을 의미한다. 저 주파수 노이즈 소스(예를 들면, 자동차의 엔진)가 일 방향으로 위치하고 고 주파수 노이즈 소스(예를 들면, 에스프레소 머신)가 다른 방향으로 위치하는 경우, 듀얼 마이크로폰 시스템이 양 노이즈의 소스에 대한 감도를 독립적으로 감소시켜, 보청기 사용자가 청취할 노이즈의 총량을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

그러한 서브시스템의 다른 예는 트랜스포징(transposing) 시스템일 수 있다. 고 주파수 사운드의 가청도의 손실은 종종 스피치 이해 및 음악 및 자연의 사운드의 감상을 손상시킨다. 트랜스포징 프로그램 또는 서브시스템은 Widex A/Sunder로부터 가청도 확대기(등록상표)(Audibility Extender)라는 명칭으로 시판된다. 이 서브시스템은 고주파수 스피치 사운드와 같은 불가청 사운드 및 새소리, 초인종, 음악 등과 같은 환경적인 사운드를 이들이 가청되는 주파수 영역으로 변환시킨다. 이것은 바람직하게는, 선형 주파수 전위(transposition)를 채용함으로써 발생하며, 그에 의해 사운드의 중요한 조화 관계가 유지된다. 이것은 보청기 착용자에게 특정 사운드의 사용자 체험을 위해 중요하다.

트랜스포징 서브시스템은 고주파수에서 청각 손상이 있는 경우 /s/, /∫/, /t/, /z/와 같은 음소가 판별하기 어려우므로 스피치 인지를 향상시키기 위해 사용자를 돕기 위해 필수적이다. 영어를 말할 때 /s/와 /z/를 판별할 수 있는 것은 이들 음소가 복수형, 소유격 및 축약형뿐만 아니라 3인칭 단수 시제를 나타내기 때문에 중요하다.

그러한 서브시스템에 대한 제3의 예는 피드백 제거 서브시스템일 수 있다. 피드백은 보청기로부터 증폭된 사운드가 보청기 마이크로폰에서 취득되어 다시 보청기에 전달될 수 있으므로 결국 고주파 휘슬링(whistling) 사운드를 생성하기 때문에 발생한다. 피드백 제거 시스템은 착신 신호를 분석하고, 그 신호가 가청 피드백 휘슬링인 것으로 밝혀지는 경우, 다시 피드백 휘슬링 없는 안정적인 사운드를 제공하도록 영향을 받은 주파수로 감소된다. 음악을 들을 때, 피드백 제거는 예를 들면, 현악기의 사운드가 가청 피드백 휘슬링으로 해석되고 그에 따라서 본의 아니게 제거될 수 있으므로 감소되어야 한다.

실내 잔향 특성

노이즈 상태에서의 스피치를 이해하지 못하는 것이 일반적으로 보청기 사용자에 대한 주요 목적이다. 교회, 강당, 영화관과 같은 어떤 잔향 환경에서, 보청기 사용자의 스피치 가청도는 매우 장애가 되고 있다. 잔향은 청취자에 의해 수신되는 오디오 신호가 직접 전파된 신호 및 하나 이상의 반사된 컨트리뷰션(contributions)로 구성되는(다경로 전파) 오디오 신호의 다경로 전파에 의해 기인한다. 사람의 뇌는 잔향으로 인해 청취된 사운드로부터 실내에 관한 정보를 추출할 수 있다. 보청기 사용자에 있어서, 잔향은 노이즈가 있는 오디오 환경을 초래하고, 따라서 일부 양이(binaural) 보청기는 반사되는 신호 경로로부터의 컨트리뷰션을 제거하려고 시도하는 알고리즘을 갖는다. 영화관이나 콘서트 홀에 적절한 음향 패널이 설치되어 있지 않은 경우, 원하지 않는 사운드 반사가 생성된다. 이것이 잔향을 증가시켜 청중이 대사나 음악을 명확하게 청취하기 어렵게 만든다. 잔향 환경에서 보청기의 시험은 1996년에 유타, 솔트 레이크 시티에서의 미국 국내 청각학 컨벤션 아카데미(American Academy of Audiology National Convention)에서 제시된 M. Izel 등에 의한 "시뮬레이트된 잔향 및 보청기(Simulated Reverberation and Hearing Aids)"에서 논의된 적이 있다.

다경로 신호는 실내의 크기 및 벽, 바닥 및 천장에 사용되는 표면의 크기에 의존한다. 실내의 크기는 에코의 지연을 결정하고, 표면은 흡수되는 에너지와 반사되는 에너지 사이의 관계를 결정하며, 그에 의해 직접 신호와 에코 사이의 관계를 결정한다. 실내의 지연값은 RT60이라 칭해지는 공식을 사용하여 평가될 수 있다. 제1의 초기 반사가 경로가 더 길기 때문에 직접 신호가 도달한 직후에 청취자에게 도달한다. 직접 신호와 제1 초기 반사의 도달 사이의 시간 차는 밀리초로 측정된다. 현재 잔향 제거는 수신된 오디오 신호를 분석함으로써 실내 잔향 특성을 평가한 후 에코를 억제하기 위한 보청기 내의 다양한 필터를 적용함으로써 일어난다.

바람직하게는, 교회, 강당, 영화관과 같은 그러한 잔향 환경의 운영자는 서비스로서 주요 실내 또는 홀의 실내 잔향 특성이 청각 장애가 있는 사용자에게 사용 가능하게 만든다. 이들 데이터를 사용자 또는 고객에게 사용하게 만드는 하나의 방법은 데이터를 NFC 태그(34)(도 1)에 매립하는 것이다. NFC 태그(34) 상에 적절한 아이콘 또는 서술 텍스트를 인쇄함으로써, 사용자가 자신의 NFC 인에이블된 개인 통신 디바이스(20)에 의해 실내 잔향 특성을 얻을 수 있게 된다. NFC 태그(34)에 매립된 데이터는 프로세서(23)에게 데이터가 파싱될 때 어떻게 다루어져야 하는지를 알려주는 머릿말을 포함한다. 그 후, 보조 분류기(24)가 관련 파라미터를 추출하여 이들 파라미터를 적절한 프로그램이 선택되는 보청기의 프로그램 셀렉터(16)에 전달하고, 잔향 제거를 위한 파라미터는 개인 통신 디바이스(20)에 의해 얻어지는 실내 잔향 특성을 기반으로 한다.

이와 달리, 실내 잔향 특성은 위치 기반 서비스를 통해 액세스될 수 있다. 개인 통신 디바이스(20)에서 실행하는 응용 소프트웨어는 원격 서버(40)의 메모리(41)로부터 실내 잔향 특성을 검색한다. 이것은 개인 통신 디바이스(20)의 현재 위치를 원격 서버(40)에 업로드함으로써 달성될 수 있고, 원격 서버(40)는 응답 시에 실내 잔향 특성을 제공한다.

대체 실시예에 따르면, 개인 통신 디바이스(20)는 NFC 태그(34)로부터 원하는 실내 잔향 특성의 URL을 획득할 수 있고, 그 후 인터넷(35)을 통해 원하는 데이터에 액세스할 수 있다. 잔향 환경의 운영자는 서비스로서 실내 잔형 특성을 인터넷(35)을 통해 서버(40) 상의 청각 장애가 있는 사용자에게 사용 가능하게 만든다. 실내 잔향 특성이 보조 분류기(24)에 의해 획득되었다면, 실내 잔향 특성을 다운로드할 때 보청기(10)의 제어는 기본적으로 실내 잔향 특성이 NFC 태그(34)로부터 획득된 것과 동일하다.

실내 잔향 특성에 대한 별개의 서비스를 갖는 대신에, 데이터가 환경에 관한 인공 정보 및 그 대상이 실제 세계 카메라 뷰에 겹쳐질 수 있는 현실감 증가형 서비스에 포함될 수 있다. 실내 잔향 특성 데이터는 일종의 가상 그래피티(Virtual Graffiti)로서 다루어질 수 있고, 개인 통신 디바이스(20)가 데이터를 보조 분류기(24)에 보내도록 인에이블시키기 위해 식별자를 포함한다. 가상 그래피티는 개인들에 의해 제공되어 유지되는 가상 디지털 메시지로 이루어진다. 가상 그래피티 어플리케이션은 실제 세계에서 물리적인 랜드마크(landmark)에 메시지를 앵커(anchor)하기 위해 증강 또는 가상 현실 및 유비쿼터스 컴퓨팅을 이용한다. 이제 다시, 실내 잔향 특성이 보조 분류기(24)에 의해 추출되었다면, 보청기(10)의 제어는 기본적으로 실내 잔향 특성이 NFC 태그(34)로부터 획득된 것과 동일하다.

본 발명에 따르는 보청기(10)는 하나 이상의 외부적으로 정해진 분류기 카테고리를 수신하여 다룰 수 있고, 개인 통신 디바이스(20)가 이들 외부적으로 정해진 분류기 카테고리로 현재 사용을 분류하여 이들 카테고리를 보청기(10)에 제공할 수 있다. 개인 통신 디바이스(20)와 보청기(10)가 연결이 분리되는 경우, 보청기(10)의 프로그램 선택은 분류기(51)의 제어하에서 바로 다루어진다.

적절한 소프트웨어 어플리케이션이 다운로드되어 설치되었다면, 사용자는 개인 통신 디바이스(20)와 보청기(10)를 짝을 지을 수 있다. 이것은 보청기(10)를 스위치 온하여 미리 정해진 기간 동안 블루투스를 인에이블시킴으로써 달성될 수 있다. 이 기간은 5분 또는 그 보다 짧을 수도 있다. 유리하게도, 이 기간은 정확히 1분일 수 있지만, 보청기(10)가 인근에 블루투스 인에이블되는 디바이스를 검출하는 경우 예컨대, 2분으로 연장될 수도 있다. 이 기간 동안, 보청기는 블루투스 인에이블되는 디바이스를 탐색할 것이고, 그 디바이스가 발견되는 경우, 보청기는 사용자가 개인 통신 디바이스(20) 상에 보안 코드를 입력할 수 있도록 하기 위해 보안 코드를 오디오로 재생할 수도 있다. 연결이 확립되어 개인 통신 디바이스(20)가 이제부터 보청기(10)와 통신할 수도 있다.

사용자 인터페이스(120)(app 명칭 영역(121)을 갖는 도 5에 도시된 터치 스크린)를 갖는 보청기 app이 본 발명에 따라서 동작하고 있으면, 사용자는 도 4의 단계 100에서 자신의 기본 위치를 정의하기 시작할 수 있다. 이것은 보청기를 제어하기 위한 응용 소프트웨어에 의해 달성되며, 여기에서 사용자는 모드부(122)에서의 "NEW" 가상 키를 누를 수 있다. 그 후, 사용자는 가상 키패드(도시 생략됨)에 의해 그 자체가 알려진 방식으로 모드 라벨을 입력하도록 요청된다. 유용한 사용자 정의 행동 모드의 예가 표 3에 나타낸다. 행동 모드가 정의되면, 개인 통신 디바이스(20)는 단계 102에서 임의의 제어 입력을 사용 가능하게 되는 Cell-ID, WLAN 연결로서 나열하고, 이들 제어 입력이 사용 가능하게 되는 한, 보조 분류기(24)는 단계 104에서 개인 통신 디바이스(24)가 이 장소에 남아 있고 그에 따라 이 모드에 유지하는 것을 추정한다. 사용자는 자신이 적절한 장소에 존재하고 있을 때 자신이 하나씩 정의하기를 원하는 모든 행동 모드를 설정한다. 보조 분류기(24)가 단계 106에서 환경의 변화를 검출하는 경우, 단계 108에서 새로운 환경이 알려져 있는지의 여부를 체크한다. 보조 분류기(24)는 미리 정의된 모드가 검출되지 않은 경우 사용되는 "미지(Unknown)"라고 명명된 모드로 동작한다. 모드 변화가 검출되는 경우, 모드 변화 및 새로운 모드가 단계 110에서 보청기(10)에 통신되고, 보조 분류기(24)는 단계 104에서 개인 통신 디바이스(20)의 사용을 계속 모니터링한다.

개인 통신 디바이스(20)의 사용자 인터페이스(120)는 사용자에게 모드부(1220에서 모드를 이전에 설정된 모드 중 하나로 수동으로 설정할 기회를 제공하며, 이것은 바람직하게는, 사용자에게 선택하도록 셀렉터 리스트를 제공하는 "변경" 버튼을 누름으로써 달성된다. 보청기(10)는 단거리 데이터 통신 링크를 통해 프로그램이 현재 프로그램 셀렉터(16)에 의해 선택된 개인 통신 디바이스(20)에 통신한다. 사용자는 프로그램 선택부(123)를 통해 바람직하게는, 사용자에게 선택하도록 셀렉터 리스트를 제공하는 "변경" 버튼을 누름으로써 현재 선택된 프로그램을 변경할 수 있다. 이 셀렉터 리스트는 바람직하게는, 사용자에게 일부 미세 조정을 행함으로써 선택된 프로그램을 유지할 가능성을 제공한다. 스트리밍 소스부(1240를 통해, 사용자는 "활성화" 버튼 및 "변경" 버튼을 각각 누름으로써 스트리밍 소스를 활성화 및 변경할 수 있다. "변경" 버튼을 누르면 사용자에게 선택하도록 셀렉터 리스트를 제공하게 된다. 개인 통신 디바이스(20)는 텔레비전, FM 라디오 또는 전화기로부터 스트리밍을 관리할 수 있다. 최종적으로, 메뉴 제어부(125)가 사용자를 전체 app 메뉴에 액세스하고 app을 빠져나오게 할 수 있다.

행동 모드	표시자
가정	시간, Cell-ID, WLAN 라우터 명
자동차	블루투스 연결, GPS(속도)
사무실/직장	시간, Cell-ID, WLAN 라우터 명
교회	시간, Cell-ID
선호 레스토랑	시간, Cell-ID, WLAN 라우터 명
콘서트 홀, 강당, 영화관, 극장	캘린더, NFC 태크/"가상 그래피티", GPS 위치

[표 3] 보조 분류기로의 어느 입력이 현재 행동 모드를 정의하기 위해 사용될 수 있는지를 예시한다.

도 7은 본 발명에 따르는 방법을 예시하고, 이 방법에 따라서, 프로그램 셀렉터(16)가 바람직하게는 미리 정해진 지속기간 동안의 샐플을 분석하고 그 특정 특성에 의거하여 개별 샘플을 분류함으로써 단계 60에서 청각적인 환경을 모니터링한다. 분류기(51)의 통계적인 분석은 도 6에 나타내는 바와 같은 특정 특성의 각각에 대한 하나 이상의 임계값에 대한 개별 샘플의 비교 및 그 비교에 의존하여, 도 3에 도시된 히스토그램에서의 적절한 빈의 값을 증가시키는 것을 포함한다. 단계 61에서 분류기(52)가 히스토그램 내의 변화(새로운 빈 피크)를 검출하는 경우, 새로운 분류가 현재 사용되는 것과 상이한 프로그램에 관련되는 것인지를 조사하고, 이것이 사실인 경우, 프로그램 셀렉터(16)는 단계 63에서 프로그램을 자동으로 변경한다. 단계 61에서 새로운 피크인 빈을 식별하고, 단계 62에서 프로그램을 변경하기 위해 평가하며, 필요한 경우 단계 63에서 프로그램을 변경한 후에, 프로그램 셀렉터(16)는 단계 60으로 되돌아가 청각적인 환경에서 또는 사용자 행동에서 다음의 변화를 검출하기 위해 청각적인 환경을 모니터링한다.

청각적인 환경과 사용자 행동의 모니터링과 병행하여, 프로그램 셀렉터(16)는 또한 단계 64에서 사용자 상호작용을 모니터링한다. 이 사용자 상호작용은 본 발명의 일 실시예에 따라서 개인 통신 디바이스(20) 상에서 실행하는 응용 소프트웨어를 위한 도 5에 도시된 사용자 인터페이스(120)를 칭한다. 2개의 연결 부품(15, 29) - 블루투스(등록상표) 송수신기에 의해 제공되는 단거리 데이터 연결을 통해 개인 통신 디바이스(20)로부터 보청기(10)에 입력이 통신된다. 프로그램 선택부(123) 내의 "변경" 버튼을 누름으로써, 사용자에게는 바람직한 실시예에 따라서 선택하도록 셀렉터 리스트가 제공된다. 이 셀렉터 리스트는 바람직하게는, 프로그램 셀렉터(20)에 의해 개시되는 최근에(예를 들면, 마지막 순간 내에) 프로그램 변경을 무효로 할 가능성을 제공하고, 또한 베이스(bass)나 트레블(treble)이 더 많이 또는 더 적게 필요한 것, 윈드 노이즈가 문제시되는 것, 또는 자동 프로그램 선택이 다시 활성화될 때까지 특정 프로그램이 수동으로 선택되는 것을 나타냄으로써 일부 미세 조정을 행할 가능성을 제공한다.

프로세서(13)는 단계 65에서 관측된 사용자 상호작용을 분석하고, 자동 프로그램 변경이 일어난 직후의 "프로그램 변경 무효화" 명령이 프로세서(13)에 의해 오류가 있는 프로그램 변경으로 해석된다. 따라서, 프로세서(13)는 분류기(15)에 의해 계산되는 히스토그램의 형태를 분석한다 - 청각적인 환경이 균질한 것을 나타내는 커다란 피크가 존재하는지 또는 청각적인 환경이 불균질한 것을 나타내는 2개 이상의 피크가 존재하는지를 분석한다. 불균질한 청각적인 환경은 청각적인 환경이 변동 중인 것으로 또는 청각적인 환경이 하나의 오디오 타입에서 다른 오디오 타입으로 전이하는 거스로 해석될 수 있다. 히스토그램 내의 여러 개의 상이한 빈이 특정 프로그램의 선택을 유도할 수 있다. 프로세서(13)가 청각적인 환경이 변동되고 있는 것으로 간주하면, 각 샘플에 대한 특정 특성에 대한 개별 값을 분석하기 시작한다. 단계 65에서 수행되는 분석이 상당한 비율의 값이 도 6에 도시된 임계값 중 하나에 가까운 것을 나타낼 때, 및 임계값이 최근에 변경되지 않은 경우(단계 66), 프로세서(13)는 단계 69에서 특정 임계값을 조정하여 특정 특성에 대한 개별 값이 사용자에 의해 선택된 프로그램을 가리키는 구간에 실질적으로 정렬된다. 적응적 조정이 단계 60에서 청각적인 환경의 모니터링에 영향을 주는 것이 점섬 화살표로 표시되어 있다.

분류기에 의해 사용되는 임계값을 적응적으로 조정함으로써, 청각적인 환경이 비균질적인 것으로 간주되는 것에서 균질적인 것을 향해 시프트한다. 이로써, 청각적인 환경의 오역으로 인해 프로그램 변경을 야기할 프로그램 셀렉터(16)의 위험성이 현저히 감소된다. 단계 64에서 사용자 상호작용을 검출하고, 단계 65에서 적절한 임계값을 적응적으로 조정할 필요성을 평가하며, 필요한 경우 단계 66에서 임계값을 실제로 변경한 후에, 프로세서(13)는 단계 64로 되돌아가서 다음의 사용자 상호작용을 대기한다.

바람직하게는, 임계값의 적응적 조정은 앞에서 설명한 바와 같이 보청기(10) 자체에서 다루어진다. 그러나, 개인 통신 디바이스(20)가 스마트폰일 수도 있고, 따라서 프로세서를 또한 포함할 수 있으므로, 본 발명의 실현예는 프로세서(13)가 단거리 데이터 연결을 통해 각 샘플에 대한 특정 특성에 대한 개별 값 및 최근에 사용된 임계값을 개인 통신 디바이스(20)에 송신하는 것을 포함할 수 있다. 그 후, 개인 통신 디바이스(20)가 예를 들면, 가우스 분포된 경우의 개별 값이 적절한 구간 또는 빈 내에서 값들의 커다란 부분 예컨대, 적어도 75% 또는 바람직하게는 90% 이상을 갖는 것을 보증함으로써 적절한 새로운 세트의 임계값을 계산한다.

바람직하게는, 보조 분류기(24)는 원격 서버(40)에 새로운 세트의 임계값을 분류기(51)로부터의 통계 데이터 및 사용자 만족도의 표시와 함께 업로드한다. 사용자 만족도는 예컨대, 1-5 별표 평가를 하는 평가 스크린에 의해 능동적으로 또는 더 이상의 변화가 요구되지 않는 것을 기반으로 수동적으로 입력될 수 있다. 분류기(51)로부터의 이들 통계 데이터는 히스토그램 내의 실제 카운트 또는 각 오디오 샘플에 대한 특정 특성에 대한 개별 값의 세트를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 양자가 포함된다. 원격 서버(40)는 데이터 저장장치(41)에 업로드된 데이터 세트를 저장한다. 업로드된 데이터는 데이터베이스/서버 운영자에 의해 제어되는 미리 정의된 포맷으로 되고 다운로드 가능한 app으로 지정된다. 여기에서, 업로드된 데이터 세트는 유사한 업로드된 임계값으로 클러스터될 수 있고, 데이터 세트는 분류기를 위한 장래의 공장 임계값 설정을 계산하기 위해, 그리고, 특정의 문제가 있는 청각적인 환경에 대한 해결책 또는 해법 제공을 위해 사용 가능하다. 이들 해법 제공은 문제가 있는 청각적인 환경을 다루는 분류기에 대한 임계값 설정 또는 프로그램 셀렉터(16)에 의해 제어되는 서브시스템 중 하나 - 예를 들면, 다운로드 가능한 설정이 문제가 있는 청각적인 환경에서의 어떤 특성을 억제하거나 강조하도록 보청기를 돕는 트랜스포즈(transposer) - 에 대한 설정을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 보청기(10)의 프로세서(13)는 개인 통신 디바이스(20)를 통해 사용자 상호작용이 현재의 성능이 불만족스럽다는 것을 나타내는 경우 조정을 관리한다. 드문 상황에서, 프로세서(13)는 보청기 사용자가 성능에 만족하는 방식으로 분류기 임계값을 조정할 수 없어서, 단계 66에서 보조 분류기(24)가 임계값이 최근에 변경된 것 - 예를 들면, 몇 분만에 이루어진 제2 요구 - 을 인식할 때, 보조 분류기 app은 단계 67에서 문제가 있는 청각적인 환경을 다루기 위한 해결책을 다운로드하도록 사용자를 재촉하며, 사용자가 확인하면, 개인 통신 디바이스(20)는 단계 68에서 관련 히스토리 및 현재 설정을 포함하는 해법의 요구를 원격 서버(40)에 업로드한다. 서버는 문제점을 자동으로 - 또는 청능훈련사의 도움으로 분석하고, 임계값을 포함하는 요구된 설정을 전송함으로써 응답한다. 설정이 수신되었다면, 개인 통신 디바이스(20)는 단계 69에서 보청기(10)에 설정을 전송하며, 여기에서 프로세서(13)는 임계값이 프로세서(13) 자신에 의해 계산되었던 것처럼 임계값을 저장하고 단계 63에서 설정이 새로 지정된 프로그램을 포함한 경우 프로그램을 변경한다.

실질적으로 균질적인 청각적인 환경에 대한 샘플의 시퀀스에 있어서, 샘플은 특정 특성이 분류를 위해 측정될 때, 실질적으로 정규(또는 가우스) 분포에 따라서 분포되어 있는 정확한 값을 상정한다. 이것은 도 8에 예시되며, 여기에서 주파수(y축)는 특정 특성(x축)에 대한 값의 함수로서 도시된다. 정확한 값의 주파수는 곡선 80으로 도시되고, 분포는 값 81로서 표시된 무게 중심 또는 평균값 μ을 갖는다.

가우스 분포는 표준 편차 σ 및 분산 σ²을 갖는다. 파라미터는 실제 값의 세트에 의거하여 용이하게 계산되고 곡선 80을 특징화하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 정확한 값의 총 수의 대략 68%가 평균값 μ +/- 표준 편차 σ에 의해 정의되는 범위 내에 있게 된다. 도 8은 특정 특성에 대한 임계값 82을 도시하며, 청각적인 환경에 대한 오디오 샘플의 평균값 μ가 임계값 82에 근접하게 있는 경우, 청각적인 환경이 작은 표준 편차 σ를 갖는 상당히 안정적일지라도, 분류기(51)가 임계값 82에 의해 분리되는 2개의 구간 사이에서 토글(toggle)할 위험성이 존재한다. 이것은 의도하지 않은 프로그램 변경을 초래할 수 있다.

분석기(52)가 청각적인 환경이 불균질적인 것을 검출하는 경우, 프로세서(13)는 이유를 조사한다. 프로세서(13)가 실제 값의 세트가 가우스 분포를 따라는 것과 이하를 인식하면,

표준 편차 σ가 미리 정해진 값보다 작다는 것 - 이 미리 정해진 값은 특정 특성에 대한 전체 범위에 비해 작고, 예컨대, 전체 범위의 10% 미만 및 바람직하게는 예컨대, 전체 범위의 5% 미만임, 및

임계값 82가 표준 편차 σ보다 작은 평균값 μ로부터 떨어져 있다는 것;

프로세서(13)는 새로운 임계값 83으로 화살표로 나타내는 방향으로 임계값을 조정한다.

임계값 조정은 바람직하게는:

고정된 단계에서 예를 들면, 표준 편차 σ가 비교되는 미리 정해진 값에 대응하거나,

계산된 표준 편차 σ이거나,

새로운 조정된 임계값이 표준 편차 σ에 대응하는 평균값 μ로부터 떨어져 있는 것을 보증하는 값일 수 있다.

바람직하게는, 조정된 임계값은 청각적인 환경이 다시 변화할 때까지 유지되며, 그 후 임계값은 최초로 설정된 값을 취한다. 그러나, 프로세서(13)는 조정된 임계값이 유사한 방식으로 여러 번 정정되었던 경우 과거의 정정을 유리하게 기억할 수 있다.

EEG(Electroencephalography: 뇌파계)가 두피를 따른 전기적인 활동의 기록이며, 개인의 두뇌 활동 또는 정신 상태에 관한 정보를 제공할 수 있다. EEG 전극은 보청기(도시 생략됨)와 일체로 - 예를 들면, 외이도 내부 및/또는 귀 뒤에 위치하는 보청기 하우징 상에 - 제공될 수 있다. EEG 기록에 의거하여, 보청기 사용자의 기분의 특정 특성 표시가 제공될 수도 있다.

본 발명의 일 양태에 따르는 적응성 분류기는 도 7 및 도 8을 참조하여 하나의 특정 특성에 대해 하나의 임계값을 정정하기 위해 설명하였다. 그러나, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 프로그램 셀렉터(16)에 사용 가능한 다수의 특정 특성을 가질 수도 있다. 이들 특성은 오디오 신호에, 청각 시스템(보청기(10) 및 개인 통신 디바이스(20))의 장소에, 시계(실제 일자)에, 개인 통신 디바이스(20)의 캘린더에, 및 보청기 사용자의 기분(EEG 신호)에 관련된 특성을 포함할 수도 있다.

다수의 특정 특성에 의거하여 보청기에서 프로그램 선택을 위한 적응성 분류기는 다차원 특징 공간에서 동작한다. 그러한 다차원 특징 공간은 예를 들면, Wozniak 및 Krawczyk에 의한 International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. Volume 22, Issue 4, 페이지 855-866의 "Combined classifier based on feature space partitioning"에 기재되어 있다.

도 9는 특정 특성 중 2개를 나타내는 축 134 및 135에 의해 정의되는 2차원 특징 공간을 예시한다. 사용자 피드백에 의거하여, 2차원 특징 공간은 임계값 130 및 132에 의해 다수의 결정 - 여기에서는 3개 - 보청기 프로그램 #1, #2 또는 #3을 각각 선택하는 것으로 분리된다. 분류기가 특정 특성 값이 새로운 결정 - 예를 들면, 청각적인 환경에 대한 좌표들이 보청기 프로그램 #2가 선택되는 영역으로부터 보청기 프로그램 #3이 선택되는 위치 133으로 이동하는 것 - 이 이루어져야 하는 방식으로 변화하고 있는 것을 관측하는 경우, 프로그램 셀렉터(16)가 보청기 프로그램 #3을 선택한다. 사용자가 앞에서 설명된 바와 같이 보청기 프로그램을 프로그램 #2로 되돌려 변화시키는 경우, 프로세서는 변화를 에러로서 식별하고 임계 곡선 130을 그에 따라 적응시킨 후, 임계 곡선 130과 곡선 132 사이의 영역에 있는 추가의 관측이 보청기 프로그램 #2를 선택하도록 결정하게 한다.

다차원 특징 공간 기반 분류기는 매우 계산 집중적이고 벡터 알고리즘에 대한 지원을 필요로 할 수 있다. 그러나, 스마트폰이 요즘에는 아주 강력하여 그러한 계산을 다룰 수 있다. 보청기 프로세서는 장래에도 또한 그러한 계산을 다룰 수 있게 될 것이다.

다차원 특징 공간 기반 분류기의 임계값은 제조하는 동안 공장에서 설정될 수도 있고, 사용자 입력이 수신될 때 임계값을 적응적으로 적응시키도록 적응된다. 이로써, 임계값이 시간 경과에 따라 표준 설정으로부터 사용자 체험 및 피드백에 의거하여 개인화된 설정으로 변형될 것이다.

Claims

보청기 및 개인 통신 디바이스 - 상기 보청기와 상기 개인 통신 디바이스는 둘 다 단거리 데이터 통신 링크를 제공하기 위한 단거리 데이터 송수신기를 포함함 - 를 포함하는 청각 시스템(hearing system)에 있어서,

상기 보청기는,
ㅇ 상기 보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라 전기 입력 신호를 처리하고, 적어도 2개의 동작 모드를 갖는 신호 처리 서브시스템을 구비하는 신호 프로세서와;
ㅇ 상기 전기 입력 신호의 적어도 하나의 특정 특성을 통계적 분석 - 상기 통계적 분석은 적어도 하나의 특정 특성과 하나 이상의 임계값의 비교를 포함함 - 하는 분류기(classifier) 부품과;
ㅇ 상기 분류기의 분류에 따라 상기 신호 처리 서브시스템에 대해 상기 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 자동으로 선택하는 프로그램 셀렉터(program selector) 부품을 포함하며,
ㅇ 상기 하나 이상의 임계값은 상기 신호 프로세서에 의해 제어되고,

상기 개인 통신 디바이스는, 상기 보청기의 프로그램 셀렉터 부품을 제어하고 이와 상호작용하며, 사용자 인터페이스의 동작에 따라 통지를 생성하고, 상기 통지를 상기 단거리 데이터 통신 링크를 통해 상기 보청기에 송신하기 위한 사용자 인터페이스를 사용자에게 제공하며,

상기 신호 프로세서는, 상기 개인 통신 디바이스로부터 상기 통지의 수신 시에, 상기 분류기 부품에 의해 사용되는 상기 하나 이상의 임계값 중의 적어도 하나를 조정하는 것인, 보청기 및 개인 통신 디바이스를 포함하는 청각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 프로그램 셀렉터 부품이 제1 동작 모드로부터 제2 동작 모드로의 자동 변경을 일으켰을 때 그리고 그래픽 사용자 인터페이스를 동작시킴으로써 미리 정해진 기간 내에 사용자가 프로그램 변경을 무효로(overrule) 할 때, 상기 하나 이상의 임계값 중의 적어도 하나를 조정하는 것인 청각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 프로세서는, 가우스(Gauss) 분포될 때 특정 특성에 대한 개별 값의 적어도 75%가 적절한 구간에 있는 것을 보장하는, 특정 특성의 상기 하나 이상의 임계값을 적응적으로 조정하는 것인 청각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 보청기의 프로그램 셀렉터 부품은, 상기 분류기 부품에 의해 수행되는 상기 통계적 분석에 따라 신호 처리 서브시스템에 대한 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 자동으로 선택하도록 적응되는 것인 청각 시스템.
제1항에 있어서, 프로그램 선택을 위한 상기 분류기는, 청각 환경(auditory environment)의 분류를 위한 다차원 특징 공간에서 다루어지는 복수의 특정 특성에 기초하며, 표준 설정으로부터 사용자 체험 및 피드백에 기초하여 개인화된 설정으로 시간의 경과에 따라 적응적으로 변형되는(mutate) 것인 청각 시스템.
보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라 전기 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서를 포함하는 상기 보청기를 위한 신호 처리 서브시스템에 대한 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 선택하는 방법에 있어서,

단거리 데이터 통신 링크에 의해 상기 보청기에 개인 통신 디바이스를 연결하는 단계와;

상기 보청기의 음향 환경을 결정하기 위해 상기 전기 입력 신호의 적어도 하나의 특정 특성을 분류기에서 통계적 분석 - 상기 통계적 분석은 적어도 하나의 특정 특성과 하나 이상의 임계값의 비교를 포함함 - 하는 단계와;

상기 분류기의 분류에 따라 신호 처리 서브시스템에 대한 상기 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 자동으로 선택하는 단계와;

상기 개인 통신 디바이스에 의해, 상기 보청기의 프로그램 셀렉터 부품을 제어하고 이와 상호작용하기 위한 사용자 인터페이스를 사용자에게 제공하는 단계와;

상기 사용자 인터페이스의 동작에 따라 통지를 생성하고, 상기 통지를 상기 단거리 데이터 통신 링크를 통해 상기 보청기에 송신하는 단계와;

상기 개인 통신 디바이스로부터 상기 통지의 수신 시에 상기 분류기 부품에 의해 사용되는 상기 하나 이상의 임계값 중의 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는, 보청기를 위한 신호 처리 서브시스템에 대한 적어도 2개의 동작 모드 중 하나의 선택 방법.
제6항에 있어서, 상기 프로그램 셀렉터 부품이 제1 동작 모드로부터 제2 동작 모드로의 자동 변경을 일으켰을 때, 상기 하나 이상의 임계값 중의 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하고, 그래픽 사용자 인터페이스를 동작시킴으로써 미리 정해진 기간 내에 사용자가 프로그램 변경을 무효로 하는 것인 선택 방법.
제6항에 있어서, 상기 분류기 부품에 의해 수행되는 상기 통계적 분석에 따라 신호 처리 서브시스템에 대한 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 자동으로 선택함으로써 상기 보청기에서의 프로그램 선택을 관리하는 단계를 포함하는, 선택 방법.
단거리 데이터 통신 링크를 통해 개인 통신 디바이스와 통신하는 보청기에 있어서,

상기 보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라 전기 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서와;

상기 전기 입력 신호의 적어도 하나의 특정 특성을 통계적 분석 - 상기 통계적 분석은 적어도 하나의 특정 특성과 하나 이상의 임계값의 비교를 포함함 - 하는 분류기 부품과;

상기 분류기 부품에 의해 수행되는 상기 통계적 분석에 따라 신호 처리 서브시스템에 대한 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 자동으로 선택하는 프로그램 셀렉터 부품을 포함하며,

상기 신호 프로세서는 상기 개인 통신 디바이스로부터의 통지를 수신하도록 적응되고, 사용자가 상기 프로그램 셀렉터 부품을 제어할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 사용자가 동작시킴으로써 개시되며,

상기 신호 프로세서는 상기 개인 통신 디바이스로부터의 통지의 수신 시에 상기 분류기 부품의 상기 하나 이상의 임계값을 조정하는 것인, 개인 통신 디바이스와 통신하는 보청기.
제9항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 프로그램 셀렉터 부품이 제1 동작 모드로부터 제2 동작 모드로의 자동 변경을 일으켰을 때, 상기 하나 이상의 임계값 중의 적어도 하나를 조정하고, 그래픽 사용자 인터페이스를 동작시킴으로써 미리 정해진 기간 내에 사용자가 프로그램 변경을 무효로 하는 것인 보청기.
보청기에 있어서,

상기 보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라 전기 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서와;

상기 전기 입력 신호의 샘플에 대해 적어도 하나의 특정 특성에 관한 값 표시(value representation)를 추출하는 특징 추출기와;

상기 값 표시를 상기 적어도 하나의 특정 특성에 대한 하나 이상의 임계값과 비교함으로써 상기 값 표시를 통계적 분석하는 분류기 부품을 포함하며,

상기 신호 프로세서는 청각 환경의 균질성(homogeneity)을 평가하기 위해 상기 값 표시의 통계적 분포를 더 분석하고,

상기 신호 프로세서는, 상기 청각 환경을 균질적인 것으로 인식하면, 상기 분포의 평균값을 상기 적어도 하나의 특정 특성에 대한 상기 하나 이상의 임계값과 비교하도록 적응되며,

상기 신호 프로세서는, 상기 평균값과 상기 하나 이상의 임계값 중의 하나의 임계값 사이의 차이가 제1의 미리 정해진 값 미만인 것을 인식하면, 상기 차이가 적어도 상기 제1의 미리 정해진 값에 대응하도록 상기 하나 이상의 임계값 중의 상기 하나의 임계값을 조정하는 것인 보청기.
제11항에 있어서, 상기 분류기 부품에 의해 수행되는 상기 통계적 분석에 따라 신호 처리 서브시스템에 대한 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 자동으로 선택하도록 프로그램 셀렉터 부품이 적응되는 것인 보청기.
제11항에 있어서, 상기 신호 프로세서는, 상기 청각 환경의 균질성을 평가할 때, 상기 값 표시의 통계적 분포에 대한 표준 편차를 제2의 미리 정해진 값과 비교하는 것인 보청기.
제11항에 있어서, 상기 신호 프로세서는, 상기 차이가 적어도 상기 값 표시의 통계적 분포에 대한 표준 편차에 대응하도록 상기 하나 이상의 임계값 중의 상기 하나의 임계값을 조정하는 것인 보청기.
제11항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 변화된 청각 환경의 검출 시에 조정된 임계값을 리셋하는 것인 보청기.
보청기의 오디오 처리 파라미터에 따라 전기 입력 신호를 처리하는 신호 프로세서를 포함하는 상기 보청기에 대한 음향 환경을 분류하는 방법에 있어서,

특징 추출기에서, 상기 전기 입력 신호의 샘플에 대해 적어도 하나의 특정 특성에 관한 값 표시를 추출하는 단계와;

분류기 부품에서, 상기 값 표시를 상기 적어도 하나의 특정 특성에 대한 하나 이상의 임계값과 비교함으로써 상기 값 표시를 통계적 분석하는 단계와;

신호 프로세서에서, 상기 값 표시의 통계적 분포를 분석하여 청각 환경의 균질성을 평가하는 단계와;

상기 신호 프로세서에서, 상기 신호 프로세서가 청각 환경을 균질적인 것으로 인식했을 때, 상기 분포의 평균값을 상기 적어도 하나의 특정 특성에 대한 상기 하나 이상의 임계값과 비교하는 단계와;

상기 신호 프로세서가 상기 평균값과 상기 하나 이상의 임계값 중의 하나의 임계값 사이의 차이가 제1의 미리 정해진 값 미만인 것을 인식했을 때, 상기 차이가 적어도 상기 제1의 미리 정해진 값에 대응하도록 상기 하나 이상의 임계값 중의 상기 하나의 임계값을 조정하는 단계를 포함하는, 보청기에 대한 음향 환경의 분류 방법.
제16항에 있어서, 상기 분류기 부품에 의해 수행되는 상기 통계적 분석에 따라 신호 처리 서브시스템에 대한 적어도 2개의 동작 모드 중 하나를 자동으로 선택하는 단계를 포함하는 음향 환경의 분류 방법.
제16항에 있어서, 상기 청각 환경의 균질성을 평가하는 단계는, 상기 값 표시의 통계적 분포에 대한 표준 편차를 제2의 미리 정해진 값과 비교하는 단계를 포함하는 음향 환경의 분류 방법.
제16항에 있어서, 상기 차이가 적어도 상기 값 표시의 통계적 분포에 대한 표준 편차에 대응하도록 상기 하나 이상의 임계값 중의 상기 하나의 임계값을 조정하는 단계를 포함하는 음향 환경의 분류 방법.