JPH0630499A - 音響信号処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 聴覚補助装置の使用中でも、会話を交わしな
がらテレビ等を楽しむことが可能な装置を提供する。 【構成】 オーディオ入力端子５からは、テレビ等から
の音声情報が入力されており、通常はこの音声が増幅さ
れてヘッドフォン１０から出力されている。この時、マ
イクロフォン１から呼び掛けのような大音量の音声情報
が入力されると、レベル判定回路１１が動作し、リレー
接点１２が切り替わることによって、乗算回路３の乗数
と除算回路７の除数が同時に大きくなる方向に変化し、
マイクロフォン１の入力音声の方がテレビ等の音声より
も相対的に大きく増幅されてヘッドフォン１０から出力
されることになる。 【効果】 雑音等を含む臨場感の無い音場が耳元に集中
してしまう弊害を取り除き、真に必要と思われるときに
のみマイクロフォンからの音声情報を聞くことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音響信号処理方法及び装
置、特に聴覚機能障害者用の補聴器に用いて好適な音声
信号処理方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】聴覚機能障害者が用いる補聴器は、外観
形状は各種あるものの基本的にはマイクロフォン（又は
電話器受話用の誘導コイル）と増幅器とイヤフォン（ヘ
ッドフォン）とで構成されている。マイクロフォンで着
用者周辺の音響情報を収集し、聴覚機能の低下を補うレ
ベルまで増幅器で増幅し、イヤフォンを介して増幅され
た周辺音響情報を聞くことになる。

【０００３】また最近は、ディジタル信号技術の進歩を
受け、千差万別な障害状況にも対処可能な個人対応型デ
ィジタル補聴器や、着用者が抱く違和感を極力なくすこ
とを主な目的として、増幅器のゲインを実時間で調節す
ることも可能なラウドネス補償型補聴器など、機能面に
おいてもより高度なものが研究・開発されている。こう
した状況は、例えば、日本音響学会誌４７巻６号（１９
９１）の３７３頁から３７９頁などに記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、聴覚
機能が低下してしまった人でも健常者と同一の音場レベ
ルで周辺音響情報を聞くことができるように機能面での
向上を図っているものであり、補聴器着用者、中でも老
人性難聴者が家族と一緒にテレビを見ながら会話をはず
ませる、というような日常生活を円滑に送るための使い
勝手面に対する配慮がなされていない。すなわち日常会
話やテレビや電話の音声が聞き取りにくくなったと答え
た老人性難聴者の中の約４分の３は、補聴器を使用して
いない、とのことである（平成３年６月５日付け東京新
聞夕刊のサイエンス＆ライフ欄）。

【０００５】原因は色々考えられるが、健常者にとって
最適なテレビや日常会話の音量を単純に増幅するだけで
は、周囲の生活雑音成分をも同時に増幅し耳元で聞こえ
てしまうため、極めてうっとうしい状況となってしま
う。従って、難聴者がテレビなどを見る場合はテレビに
付属のイヤフォンを使用するか、テレビやステレオの音
量を大きくせざるをえず、結果として、聴覚が健常な家
族等との交流の機会が阻害されることになる。

【０００６】本発明の主な目的は、複数種の音源信号を
電気的に処理し、音響信号にする場合、必要な音響信号
の実情に応じて、複数の音響信号の大きさを相対的に制
御する音響信号処理方法及びそのための装置を提供する
ことである。本発明の他の目的は、聴覚機能が低下して
しまった難聴者においても、聴覚健常者と一緒にテレビ
や音楽などを自然な会話を交わしながら楽しむことが可
能な補聴器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、マイクロフォン、オーディオ入力端子等の複数系統
の音響信号に基づく電気信号をそれぞれ増幅処理を含む
信号処理し、上記信号処理後混合してから音響に変換す
る方法において、上記信号処理の各増幅処理を相補的に
連動させる。また、上記方法を実現する音響処理装置を
複数系統の音響信号にそれぞれに対応する複数の電気信
号入力手段と、上記複数の電気信号入力手段のそれぞれ
に対して設けられた増幅回路を含む複数の信号処理手段
と、上記複数の信号処理手段の出力を合成し音響信号に
変換する手段と、上記複数の電気信号入力手段の出力信
号の少なくとも一つの大きさを判定し、判定結果に基づ
き上記複数の信号処理手段の増幅回路のゲインを相補的
に連動させて設定する手段を設けて構成した。

【０００８】上記増幅処理及び増幅回路のゲインを相補
的に連動させるとは、特定系統の増幅の増幅度を高くす
るとき、他の系統の増幅度を低くすることである。本発
明の一つの実施形態として、１つの電気信号入力手段と
してマイクロフォン、他の１つとして、テレビあるいは
オーディオ機器の入力端子とし、これらの電気信号を増
幅処理し、混合して、同じに音響信号にする補聴器など
において、マイクロフォンからの電気信号を増幅する増
幅器及びオーディオ入力端子から電気信号を増幅する増
幅器のそれぞれに乗算回路及び除算回路を設け、更にマ
イクロフォンからの電気信号の信号レベルを判定するコ
ンパレータ回路と、上記コンパレータ回路の出力によっ
て上記乗算回路及び除算回路を制御し増幅器のゲイン切
り替えるようにして補聴器を構成した。また、上記増幅
処理（増幅回路のゲイン）を相補的に連動するとは、補
聴器における音声信号のレベルのみならず、音声信号の
特定周波数成分、音声信号に限らず、種々の警報音のい
ずれでもよい。

【０００９】

【作用】本発明によれば、複数の音源の信号が個々に処
理されて、混合された音響に変換される場合、特定の音
源の信号の内容によって、複数の増幅処理が相補的に連
動して制御されるため、混合された音響の中の必要な音
響が自動的に強調されることになる。例えば、上記補聴
器として構成した場合、マイクロフォンからの入力音量
が一定値以上になったとき、オーディオ入力端子からの
音声情報を聞いている時でも、自動的にマイクロフォン
側の音量が上がり、反対にオーディオ入力端子側の音量
は下がるように作用する。それによって、例えばテレビ
等の音声をオーディオ入力端子を介して聞いているよう
なケースにおいて、マイクロフォンを介して他からの呼
び掛けなどに対し速やかに対処できるという効果があ
る。

【００１０】また、特定信号成分の分離抽出回路は、入
力音声情報の中から電話の呼出し音やドアチャイムの音
ならびに非常ベルの音、更に家族等の特定話者に限定し
た会話音声などを認識する（周波数スペクトルならびに
フォルマントを分析することによって可能となる）よう
に作用する。それによって、補聴器のオーディオ入力端
子の系統のボリュームを大きくしたままの状態で音楽等
を楽しんでいるときでも、真に必要な外部からの働きか
けに対しては速やかに対応することができる。

【００１１】

【実施例】以下図を用いて本発明の実施例を説明する。
図１は本発明による音響信号処理装置の第１の実施例の
構成を示すブロック図である。コンデンサマイクロフォ
ン１ａ及び１ｂの出力を増幅するステレオマイクロフォ
ンアンプ２と、その出力の１部がモード設定スイッチ１
５を介して加えられるレベル判定回路１１及びその結果
を反映させるリレー接点１２と、リレー接点１２を介し
て第１のボリューム１３によって可変された電圧又は第
２のボリューム１４によって可変された電圧の一方とア
ンプ２の出力を乗算する乗算回路３と、乗算回路３の出
力を遅延する遅延回路４と、オーディオ入力端子５から
の入力を増幅するプリアンプ６と、上記リレー接点１２
からの電圧信号Ｘとプリアンプ６の出力の除算を行う除
算回路７と、遅延回路４の出力と除算回路７の出力を混
合するミキシング回路８と、ミキシング回路８の出力が
ヘッドフォンアンプ９を介して加えられるステレオヘッ
ドフォン１０とを含んで構成する。

【００１２】先ず、オーディオ入力端子５はテレビのイ
ヤフォンジャックに接続し、モード設定スイッチ１５を
ＯＮ側にした状態で、ボリューム１３を調整し（ボリュ
ーム１３の中点の値、すなわち演算係数Ｘ１は０.１〜
１０の範囲で可変される）、テレビの音声が最適に聞こ
えるように設定する。次に、モード設定スイッチ１５を
ＯＦＦ側に切り替え（この状態でレベル判定回路１１の
入力レベルは自動的に上昇し、リレー接点１２はＮＣの
反対側に接続される）、マイクロフォン１ａ及び１ｂか
らの入力音声が最適となるようにボリューム１４で調整
し（ボリューム１４の中点の値、すなわち演算係数Ｘ２
は０.１〜１０の範囲で可変される）、その後モード設
定スイッチ１５をＯＮ側に戻しておく。なお、全体の音
量調節は、ヘッドフォンアンプ９内部の第３のボリュー
ム（図示省略）で行うことができる。

【００１３】ここで、係数Ｘ１の値が０.５、係数Ｘ２
の値が２.０にそれぞれ設定すると、オーディオ入力系
統のプリアンプ６の出力は除算回路７で２倍に増幅され
（除算出力Ｚ＝Ｙ÷Ｘ）、反対にマイクロフォンアンプ
２の出力は半分に減衰されることになり（乗算出力Ｚ＝
Ｙ×Ｘ）、ミキシングアンプ８とヘッドフォンアンプ９
を経てヘッドフォン１０では、マイクロフォン１からの
入力音声情報よりも相対的に４倍の音量でテレビの音声
が聞こえていることになる。この時、「おじいさん！」
というように大声で呼び掛けがあったとすると、レベル
判定回路１１が作動し、リレー接点１３はＮＣの反対側
へ接続され、乗算回路３の乗数Ｘ入力及び除算回路７の
除数Ｘ入力はＸ２の値、すなわち上記仮定にのっとり
２.０となるため、乗算回路３は２倍に増幅し、除算回
路７は２分の１の減衰動作を行い、ヘッドフォン１０で
は、テレビの音声が小さくなり、音声遅延回路４で遅延
（実施例では約１００ミリ秒）したマイクロフォン１
ａ，１ｂからの音声が相対的に４倍の音量で聞こえるこ
とになる。

【００１４】図２は図１のレベル判定回路１１の構成を
示す回路ブロック図である。モード設定スイッチ１５の
ＯＮ側接点から検波回路２１へ入力し整流し、ローパス
フィルタ２２で平滑化した波形をコンパレータ２３で一
定値以上の大きさか否かを判定し、リレー１２’を駆動
し、その接点１２がＮＣと反対側へ接触されることにな
る。

【００１５】図３は図１の実施例の動作説明のための各
部の信号波形図である。同図（ａ）はオーディオ入力系
統のプリアンプ（図１の６）出力信号である。 同図
（ｂ）はヘッドフォンアンプ（図１の２）の出力波形、
すなわちマイクロフォン１からの入力音声信号波形であ
り（実際はステレオ信号であるため、片チャンネルの波
形）、その中央部分が前記した「おじいさん！」と呼び
掛けた箇所を模擬している。同図（ｃ）は、入力音声信
号を検波した波形（図２の２１の出力）を示し、その検
波波形をローパスフィルタ（図２の２２）で平滑化した
状態を同図（ｄ）で示す。ここで、事前に定めた２値化
レベルよりもプラス方向へ大きい値となったときに（図
２の検波回路２１の入力がオープンとなったときにもプ
ラスの大きな値を示すように動作する）乗数又は除数が
切り替わり、その状態を同図（ｅ）で示す（図１のリレ
ー接点１２の切り替わりを指す）。

【００１６】また、同図（ｆ）はマイクロフォン入力音
声を一定時間遅らせた状態を示している（図１の音声遅
延回路４の出力波形）。同図（ｇ）はヘッドフォンアン
プ（図１の９）への入力波形を示しており、入力音声レ
ベルが一定値以下の時には（同図（ｅ）がローレベル）
その大部分をオーディオ入力端子５からの音声情報成分
が占め（前記仮定によりゲイン比が４倍もあるため）、
反対にマイクロフォン１ａ，１ｂの入力からの音声情報
が一定値以上、又はモード設定スイッチ（図１ならびに
図２の１５）がＯＦＦ状態のとき（同図（ｅ）がハイレ
ベルのとき）遅延されたマイクロフォン１からの音声情
報が相対的に大きくなっている。

【００１７】図４は第１の実施例で用いた装置の外観図
である。寸法はＩＣカードと同じであり、今までの説明
では省略したがオーディオ入力は２系統有している。図
１の実施例によれば、聴覚機能の低下又は障害のためや
むを得ず補聴器を使用している人でも、テレビ等を見な
がら家族や友人との団欒をほゞ聴覚健常者と同等に過ご
すことも可能となる。また、携帯型に構成することによ
って、通常のステレオ補聴器としても使用することがで
き、補聴器の着用が習慣化され、着用に対する抵抗をや
わらげることもできる。

【００１８】図５は本発明による音声信号処理装置の第
２の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例の
図１の実施例との相違点は、図１の構成に、特定音声パ
ターン認識回路３１と第２のモード設定スイッチ３２を
追加した点である。図１と同一の機能、構成部は同一番
号を付す。ここで、状況設定等は第１の実施例の場合と
全く同じであるものとし、第２のモードスイッチ３２を
Ｊ側にしておきモード切替スイッチ１５の操作で第１の
実施例と同じように音量調整を行なっておく。

【００１９】通常は、テレビ音声がオーディオ入力端子
５と入力アンプ６と除算回路７を通過するパスの方がゲ
インが大きいため、ほとんどテレビの音声が聞こえてい
る状態であることは第１の実施例と同じである。しか
し、マイクロフォン１ａ，１ｂで受けた装置着用者周辺
の音声情報は、マイクロフォンアンプ２を経て特定音声
パターン認識回路３１へ入力しているため、特定音声パ
ターンとして登録してある情報以外は、大幅に減衰され
た状態で特定音声パターン認識回路３１から出力され、
乗算回路３及び音声レベル判定回路１１へ入力される。

【００２０】こうした状況下で、訪問者のドアチャイム
音や電話器のベル音、又は家族の発声音等登録された音
声パターンを特定音声パターン認識回路３１が認識する
と、認識回路３１はマイクロフォン１から入力された音
声をそのまま通過させるように動作し、それが一定音量
以上であったときには、音声レベル判定回路１１が作動
し、リレー接点１２が切り替わることによって、第１の
実施例の場合と同じようにマイクロフォン入力系統のゲ
インの方がオーディオ入力端子系統のゲインよりも相対
的に大きくなる。また、第２のモード切替スイッチ３２
の接点をＭ側にし、特定音声パターン認識回路３１の減
衰率（非登録音声パターンを有する音声情報信号の通過
率と登録音声パターンを有する音声情報信号の通過率と
の比）を比較的小さくしておけば、必要な音声情報だけ
を選別して増幅することになり、臨場感の無い雑音音声
を聞き続けることの不快感を排除して、補聴器の着用を
することができる。

【００２１】本第２の実施例によれば、聴覚機能が低下
や障害を有する人でも、テレビやステレオなどの音声を
静かに集中して聞くことができ、そうした状況下でも、
外部からの割込み音声上の中から、真に必要な音声情報
だけを選別して聞き取ることができるので、安心してこ
うした聴覚補助装置を使用することができる。なお、上
記実施例では難聴者用の補聴器について述べてきたが、
携帯型又は据置き型のテープレコーダやＣＤ（コンパク
トディスク）プレーやの出力部に用いても好適である。

【００２２】また、オーディオ入力端子にアダプタを取
付け、電波結合又は光結合など所謂無線で音声情報を受
けることもでき、その時は使い勝手の面でさらに好適な
システムとなる。また、この場合においてもヘッドフォ
ンアンプ以降を携帯型にし、その前段の信号処理回路等
はテレビ等の本体部に収納することによって、携帯性に
優れたシステムを実現することができる。また、音声遅
延回路はＩＣメモリによって容易に実現できるが、その
記憶作用を応用し、自己操作による聞き直し機能を付加
することができるので、高齢者等に良くみられる「言語
理解力の劣化」による難聴者対策としても極めて有効な
システムを実現することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、なんらかの原因で補聴
器の着用を余儀なくされている場合でも、家族や友人知
人との団欒の場を共有することも可能な聴覚補助装置を
提供することができる。また、携帯型テープレコーダの
ようにヘッドフォンを装着したまま交通機関を利用する
ような場合においても、警笛音等の非常時音響情報を識
別することができるので、使用者にとってより安全な携
帯型オーディオ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による音響信号処理装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１のレベル判定回路の構成を示す回路ブロッ
ク図である。

【図３】図１の実施例の動作を説明するための波形図で
ある。

【図４】図１の実施例をの装置の外観図である。

【図５】本発明による音響信号処理装置の他の実施例の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…コンデンサマイクロフォン、 ２…ステレオマイ
クロフォンアンプ、３…乗算回路、
４…音声遅延回路、５…オーディオ入力端子、
６…入力プリアンプ、７…除算回路、
８…ミキシング回路、９…ヘッドフォンアン
プ、 １０…ステレオヘッドフォン、１１…レ
ベル判定回路、 １２…リレー、１３…第１
の音量調整ボリューム、 １４…第２の音量調整ボリュ
ーム、１５…モード設定スイッチ、 ２１…検波
回路、２２…ローパスフィルタ、 ２３…コン
パレータ、３１…特定音声パターン認識回路、 ３２…
第２のモード設定スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 禰寝 義人 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株 式会社日立製作所中央研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数系統の音響信号に基づく電気信号を
   それぞれ増幅処理を含む信号処理し、上記信号処理の後
   混合してから音響信号に変換する方法において、上記信
   号処理の各増幅処理を相補的に連動させることを特徴と
   する音響信号処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の音響信号処理方法におい
   て、上記複数系統の音響信号に基づく電気信号の少なく
   とも１つは音声を音響電気変換器によって電気信号に変
   換したものであることを特徴とする音響信号処理方法。
3. 【請求項３】 複数系統の音響信号にそれぞれに対応す
   る複数の電気信号入力手段と、上記複数の電気信号入力
   手段のそれぞれに対して設けられた増幅回路を含む複数
   の信号処理手段と、上記複数の信号処理手段の出力を合
   成し音響信号に変換する手段と、上記複数の電気信号入
   力手段の出力信号の少なくとも一つを選択し、選択され
   た電気入力信号の大きさを判定し、判定結果に基づき上
   記複数の信号処理手段の増幅回路のゲインを相補的に連
   動させて設定する制御手段とを持つ音響信号処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の音響信号処理装置におい
   て、複数の電気信号入力手段の１つは、音声を含む音響
   信号を電気信号に変換するマイクロホンであり、上記制
   御手段が上記マイクロホンから音声信号のレベルを判定
   するコンパレータと、上記判定の結果を用いて上記複数
   の増幅器のゲインを相補的に連動させて制御する手段と
   で構成されたことを特徴とする音響信号処理装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の音響信号処理装置におい
   て、複数の電気信号入力手段の１つは、音声を含む音響
   信号を電気信号に変換するマイクロホンであり、上記制
   御手段が上記マイクロホンから音声信号の特定話者を識
   別する識別回路と、上記特定話者が識別されたとき上記
   複数の増幅器のゲインを上記マイクロホンからの音声信
   号を処理する増幅回路のゲインを高くし、他の信号を処
   理する増幅回路のゲインを低くする手段で構成されたこ
   とを特徴とする音響信号処理装置。
6. 【請求項６】 請求項３記載の音響信号処理装置におい
   て、上記制御手段が上記複数の電気信号入力手段の少な
   くとも１つから特定の音響の信号を検出する検出手段
   と、上記特定の音響の信号が検出されたとき上記特定の
   音響の信号を処理する信号処理手段の増幅回路のゲイン
   を高くし、他の信号を処理する増幅回路のゲインを低く
   する手段で構成されたことを特徴とする音響信号処理装
   置。
7. 【請求項７】 マイクロホンと、上記マイクロホンから
   の電気信号を演算する第１の演算回路と、オーディオ入
   力端子と、上記オーディオ入力端子からの電気信号を演
   算する第２の演算回路と、上記第１及び第２の演算回路
   の出力を混合して音響信号に変換する手段と、上記第１
   の演算回路の入力のレベルを判定するコンパレータと、
   上記コンパレータの出力によって選択される演算信号を
   得る回路とを有し、上記第１の演算回路が上記マイクロ
   ホンからの電気信号と上記演算信号との乗算を行う乗算
   回路で、上記第２の演算回路が上記オーディオ入力端子
   からの電気信号を上記演算信号で除算する除算回路で構
   成されたことを特徴とする補聴器。
8. 【請求項８】 請求項７記載の補聴器において、上記マ
   イクロホンと上記第１の演算回路との間に特定の音声パ
   ターンを検出する検出回路を付加し、上記第２の演算回
   路の入力側に、上記検出回路の出力と上記オーディオ入
   力端子からの電気信号の一方を選択して上記第２の演算
   回路に入力する切り換え回路を付加しして構成されたこ
   とを特徴とする補聴器。