JPH08116596A - 話速変換機能を有する補聴器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】取り込んだ音声が装用者が発した音声かどうか
を識別して、装用者が発した音声であるときには話速変
換を行わないで出力する話速変換機能を有する補聴器を
提供する。 【構成】マイクロホン１で取り込んだ音声信号が、話者
識別部１４で補聴器の装用者が発した音声であるかどう
かを識別する。信号処理部６は、話者識別部１４で識別
された話者が補聴器の装用者である場合には、この取り
込んだ音声信号に対して話速変換処理を行わないで出力
する。一方、話者識別部１４で識別された話者が補聴器
の装用者でない場合には、この取り込んだ音声信号に対
して話速変換処理を行い出力する。レシーバ１１が、信
号処理部６から出力された信号を空気振動に変換して装
用者の外耳道に放出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、老齢化等により衰え
た聴覚機能を補助する補聴器に関し、特に取り込んだ音
声信号を時間軸上で伸長する話速変換処理を行って、装
用者にゆっくり、はっきり聴かせる話速変換機能を有す
る補聴器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、聴力が低下した人物の聴覚機
能を補助するものとして補聴器が使用されている。とこ
ろで、聴力の低下が老齢化による場合等では、最小可聴
信号レベルの上場や高音域の聴取機能の低下のみならず
音声識別臨界速度（音声を識別することができる最大の
話速）も低下しており、このような人物には、単に音声
の増幅や周波数特性のみ加工するだけではなく、時間特
性も同時に加工することが望ましい。このため、最近で
は取り込んだ音声信号を時間軸上で伸長する話速変換処
理を行って、この補聴器の装用者にゆっくり、はっきり
聴かせることができる補聴器が考えられている。

【０００３】音声信号を時間軸上で伸長させる技術とし
ては、「高品質話速変換型受聴システム」ＮＨＫ放送技
術研究所（日本音響学会聴覚研究会資料Ｈ−９２−５
４：１９９２年１１月２０日）に記載されているものが
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、人間が会話
をする場合には、自己が発する声を聞きながら次の声の
発生タイミングを計るなど、自己の発する声を聴取する
ことによるフィードバック処理を無意識に行っているも
のである。

【０００５】ところが、上記従来の話速変換機能を有す
る補聴器では、装用者自身が発した声も話速変換処理を
されたのち、装用者に聴取される構成になっているた
め、話速変換機能を有する補聴器を装着している者は、
話速変換処理により遅延された自己の声を聴いて次の発
生にフィードバックをかけることになる。しかし、遅延
された自分が発した声を聴いて次の発生にフィードバッ
クをかけると、正常に発生を行うことができなくなると
いう問題点があった。

【０００６】この発明の目的は、取り込んだ音声が装用
者が発した声かどうかを識別して、装用者が発した声で
あるときには話速変換処理を行わないで出力する補聴器
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、取り込んだ
音声信号を時間軸上で伸長する話速変換手段を備えた補
聴器において、取り込んだ音声信号が装用者の発した音
声であるかどうかを識別する音声識別手段と、前記音声
識別手段で装用者の音声であることを識別したときに
は、前記話速変換手段を禁止する話速変換禁止手段と、
を備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】この発明の話速変換機能を有する補聴器におい
ては、取り込んだ音声信号が装用者が発した声であるか
どうかを音声識別手段で識別する。この識別において、
取り込んだ音声が、装用者の発した声であると識別する
と、この取り込んだ音声信号に対して話速変換処理を行
わずに出力する。

【０００９】したがって、補聴器は取り込んだ音声信号
が装用者が発した声である時には話速変換処理を行わず
にこの音声信号を出力し、取り込んだ音声信号が装用者
が発した声でない時には話速変換処理を行ってこの音声
信号を出力する。よって、補聴器の装用者は、話速変換
されていない自分の発した声を聴いて次の発生にフィー
ドバックをかけるので、次の発声を正常に行うことがで
きる。また、話速変換処理された他人が発した声を聴く
ことになるので、これをゆっくり、はっきり聴くことが
できる。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明の実施例である話速変換機
能を有する補聴器の構成を示すブロック図である。この
補聴器は、マイクロホン１から入力された音声信号が装
用者が発した声の信号であるか否かを判断し、装用者が
発した声の場合には、増幅のみして出力し、装用者以外
の者が発した声の場合にはこの音声信号を時間的に伸長
して出力しすることにより装用者に聞きやすくしてい
る。話声の信号を時間的に伸長する場合、単に均一に伸
長するのみでは自然な話声にすることができない。これ
は人がゆっくり話す場合、発音の間隔すなわち無音区間
が長くなるとともに母音の発音時間が多少長くなるが、
子音の発音時間は殆ど変化しないからである。したがっ
て、この補聴器では、無音区間と母音区間（有声音区
間）は伸長し、子音区間（無声音区間）は伸長せずに出
力することで自然な話声の伸長を実現している。なお、
無音区間と母音区間はそれぞれ個別に伸長する倍率を設
定することができる。

【００１１】図１において、補聴器は、マイクロホン
１，アンチエリアシング２，Ａ／Ｄ変換回路３からなる
入力部、ＤＳＰ回路１２，メモリ回路１３からなる信号
処理部６、Ｄ／Ａ変換回路７，ローパスフィルタ８，イ
コライザ９，アンプ１０，レシーバ１１からなる出力
部、クロックジェネレータ４，サンプリングクロック発
生回路５からなるクロック回路、および、マイクロホン
１で受信した音声信号が装用者が発した声であるかどう
かを識別する話者識別部１４からなっている。

【００１２】マイクロホン１は空気振動を音声信号とし
て取り込みこれをアナログの電気信号に変換して出力す
る。アンチエリアシングフィルタ２は、いわゆるローパ
スフィルタであり、Ａ／Ｄ変換回路３のＡ／Ｄ変換にと
もなう歪みの発生を防止するため、前記マイクロホン１
から入力されるアナログ信号からＡ／Ｄ変換回路３のサ
ンプリング周波数（ｆ＝１６ｋＨｚ）の１／２である８
ｋＨｚ以上の高音域をカットする。Ａ／Ｄ変換回路３
は、アンチエリアシングフィルタ２で高音域をカットさ
れたアナログ信号をディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ
変換回路３のサンプリング周波数は上述したように１６
ｋＨｚであり、この周波数のサンプリングクロックはサ
ンプリングクロック発生回路５から与えられる。サンプ
リングクロック発生回路５は、クロックジェネレータ４
が発生する高速のクロック信号（数十メガＨｚ）を分周
して上記サンプリングクロックを生成する。クロックジ
ェネレータが発生する高速のクロック信号はＤＳＰ回路
１２の動作クロックとして供給される。

【００１３】信号処理部６は、前記Ａ／Ｄ変換回路３か
ら入力されたディジタル信号に対して伸長処理等の話速
変換処理を行う回路であり、マイクロプログラムにより
音声信号の切り出しや切り出された音声信号のうち有声
音部を伸長するなどの処理を行う。Ｄ／Ａ変換回路７
は、信号処理部６で処理されたディジタル信号をアナロ
グ信号に変換する。ローパスフィルタ８は、８ｋＨｚの
カットオフ周波数を有しＤ／Ａ変換回路７の出力したア
ナログ信号から折り返しノイズを除去する。このアナロ
グ信号はイコライザ９に入力され、中高音域の信号レベ
ルをブーストするなど装用者の聴力に合わせて周波数特
性を変換される。イコライザ９から出力された信号はア
ンプ１０で十分なパワーの信号に増幅されたのちレシー
バ１１に入力される。なお、イコライザ９を設けずにこ
の処理をＤＳＰ回路１２で行うようにしてもよい。レシ
ーバ１１は、装用者の耳に装着されるものであり、入力
されたアナログ信号を空気振動に変換して装用者の外耳
道に放出する。

【００１４】マイクロホン１から音声信号が入力される
と、この信号はアンチエリアシングフィルタ２を介して
Ａ／Ｄ変換回路３でディジタル信号に変換されＤＳＰ回
路１１に入力される。同時にこの音声信号が装用者自身
の発した声であるか否かが話者識別部１４で識別され
る。話者識別部１４が装用者の発した声でない、すなわ
ち、装用者以外の者の発した声であると識別した場合に
は、ＤＳＰ回路１２は入力されたディジタル信号の時間
的伸長を行う。この伸長処理については図２のフローチ
ャートの説明において詳述する。伸長されたディジタル
信号はＤ／Ａ変換回路７でアナログ信号に変換され、ロ
ーパスフィルタ８，イコライザ９，アンプ１０で折り返
しノイズの除去，イコライジング，増幅が施されたのち
レシーバ１１から放音される。

【００１５】一方、話者識別部１４が入力された音声信
号が装用者自身の発した声であると判断した場合には、
ＤＳＰ回路１２は入力されたディジタル信号の伸長を行
わずそのままＤ／Ａ変換回路７に出力する。これによ
り、装用者自身の発した声はイコライジングおよび増幅
はされるが、時間的な伸長は行わずにレシーバ１１から
放音されることになる。

【００１６】図２は、この発明の実施例である補聴器の
信号処理を示すフローチャートである。マイクロホン１
で取り込まれた音声信号は、アンチエリアシングフィル
タ２で高音域をカットされＡ／Ｄ変換回路３でディジタ
ル信号に変換される（ｎ１）。このディジタル信号は、
ＤＳＰ回路１２を介して順次メモリ回路１３に取り込ま
れる（ｎ２）。メモリ回路１３に１フレームとして定め
られたＮ個のデータを記憶するとともに、話者識別部１
４で話者が装用者であるかどうかを識別する（ｎ３）。
ここで話者が装用者でないと識別すると、メモリ回路１
３に記憶しているデータに対して話速変換処理を行い
（ｎ４〜ｎ１２）、話速変換処理を行ったディジタルデ
ータをＤ／Ａ変換回路７に出力する。一方、話者が装用
者であると識別すると話速変換処理を行わず、入力され
たディジタル信号をＤ／Ａ変換回路７に出力する。

【００１７】ここで、ｎ４〜ｎ１２の話速変換処理につ
いて説明する。まず、このフレームが音声区間であるか
無音区間であるかを判断する。このため、メモリ回路１
３に記憶されているフレームデータ（Ｎ個のサンプリン
グデータ）の短時間平均音声パワーＥ１を求める（ｎ
４）。短時間平均音声パワーＥ１とは、フレーム区間内
の各データを２乗した値の総和をＮ分の１した値であ
る。この短時間平均音声パワーＥ１と予め設定されてい
る閾値Ｐ１とを比較し、Ｅ１＞Ｐ１のとき音声区間と判
定しＥ１＜Ｐ１のとき無音区間と判定する（ｎ５）。

【００１８】ｎ５で音声区間であると判定すると、この
データの周波数ｆｚを算出する（ｎ６）。周波数ｆｚは
このフレームデータの零交差回数から抽出する。そし
て、この周波数の分析を行って有声音または無声音どち
らであるかを識別する（ｎ７）。ここで、有声音は主と
して母音であり、無声音は主として子音である。このた
め、有声音に含まれる周波数と無声音に含まれる周波数
は、おおむね無声音が高く有声音が低い。したがって、
零交差回数が少ない場合（周波数が低い場合）には有声
音であり、零交差回数が多い場合（周波数が高い場合）
無声音であると識別することができる。この実施例で
は、零交差回数から求めた周波数ｆｚが予め設定されて
いる閾値周波数ｆｚ１と比較し、ｆｚ＞ｆｚ１のとき無
声音区間と識別し、ｆｚ＜ｆｚ１のとき有声音区間と識
別するようにした。

【００１９】ｎ７で有声音区間であると識別された場
合、フレームデータを適当な窓幅で切りだし、自己相関
関数を求める（ｎ８）。そして、この求めた自己相関関
数からピッチ周期を求め（ｎ９）、区間の開始点に最も
近い正の微分係数を持つ零交差点を開始点とし、ピッチ
区間長後の次のピッチ区間の開始点の一つ前のデータを
終了点として伸長用波形を切り出す（ｎ１０）。そし
て、次のデータとして切りだし開始点からピッチ区間長
分のデータを接続することで、波形を繰り返す（ｎ１
１）。一方、ｎ７で無声音区間であると識別した場合に
はｎ８〜ｎ１１の処理を行わずに出力する。すなわち、
母音区間に対しては予め設定されている倍率で伸長処理
を行い、子音区間に対しては伸長処理を行わない。

【００２０】また、ｎ５で無音区間であると識別した場
合には予め設定されている長さの無音区間を挿入する
（ｎ１２）。

【００２１】このように処理することにより、補聴器
は、他人が発した声を話速変換処理して出力し、装用者
が発した声を話速変換処理しないで出力する。よって、
補聴器の装用者は、次の発声を正常に行うことができる
とともに、他人が発した声に対してはゆっくり、はっき
り聴くことができる。

【００２２】ここで、ｎ３での話者が装用者であるかど
うかを識別する処理を詳細に説明する。

【００２３】最初に、固体伝搬音を利用して話者が装用
者であるかどうかを識別する方法を説明する。

【００２４】図３は、固体伝搬音を利用して話者を識別
する話者識別部の構成を示す図である。話者識別部１４
は、加速度センサや圧力センサ等の直接接触している物
体の振動や機械的変化を検出する骨伝導マイク２１と、
骨伝導マイク２１の出力を増幅する増幅器２２と、比較
データを記憶する比較データ記憶回路２３と、前記増幅
器２２の出力と前記比較データとを比較する比較器２４
とを備えている。

【００２５】骨伝導マイク２１は、補聴器の耳穴に挿入
される部分に装着されている。装用者に装着した状態の
時に、骨伝導マイク２２は装用者の外耳道内壁に直接ま
たは保持する構造物を通じて接触するように取り付けら
れている。骨伝導マイク２１は装用者の発生によって生
じる外耳道内壁の振動を検出して、これを電気信号に変
換して出力する。この信号は、増幅器２２によって増幅
される。この増幅器２２の増幅率は、予め設定されてい
る。この増幅器２２で増幅された信号と、比較データ記
憶回路２３に記憶している比較データとが比較器２４で
比較される。比較器２４は、この比較で増幅器２２で増
幅された信号が比較データよりも大きい時には、話者が
装用者であることを示す信号を出力し、その他の場合に
は話者が装用者でないことを示す信号を出力する。信号
処理部６は、入力された信号が話者が装用者である旨の
信号であった場合、マイクロホン１で取り込んだ音声信
号に対して話速変換処理をせずそのままＤ／Ａ変換回路
７に出力する。

【００２６】図４は空間伝搬音から話者が装用者である
かどうかを識別する構成を示す図である。この回路で
は、装用者の発する声を検出するための話者識別マイク
３１を用いている。話者識別マイク３１は、例えば、イ
ヤホン型で装用者の耳に挿入して装用者の声を大きく検
出するようにされているが、他の音声であっても大きい
音声であればこのマイクによって検出される。これを装
用者の声と誤認しないようにこの回路は以下の構成にな
っている。

【００２７】図４において、話者識別マイク３１が取り
込んだ音声信号は増幅器３３で増幅され、マイクロホン
１で取り込んだ音声信号は増幅器３２で増幅される。増
幅器３２が出力する信号Ｂと増幅器３３が出力する信号
Ａとを比較器３４で比較する。増幅器３２、３３の増幅
率は、それぞれマイクロホン１、話者識別マイク３１を
取り付ける位置に応じてそれぞれ個別に決定されてい
る。比較器３４は信号Ａが信号Ｂよりも大きい時には、
話者が装用者であることを示す信号を出力する。

【００２８】ＤＳＰ回路１２はこの信号が入力されたと
きマイクロホン１から取り込んだ音声信号に対する話速
変換処理を禁止する。

【００２９】以上の構成により、装用者以外が発した音
声が大きくなり、話者識別マイク３１が大きく取り込ん
でも、これを装用者の声と誤認することがなくなる。

【００３０】図４は、アナログ回路で信号Ａと信号Ｂと
を比較しているが、ＤＳＰ回路１２の機能を用いてこの
比較を行うこともできる。この場合には、話者識別マイ
ク３１の出力信号をＡ／Ｄ変換してＤＳＰ回路１２に入
力するとともに、図５に示す動作を行う。まず、話者識
別マイク３１で受信した信号Ａとマイクロホン１で取り
込んだ信号Ｂを所定の係数で増幅したのち（ｎ２１、ｎ
２２）、増幅された信号Ａとを比較する（ｎ２３）。信
号Ａ，Ｂに対する係数はそれぞれマイクロホン１、話者
識別マイク３１を取り付ける位置に応じてそれぞれ個別
に決定されている。比較の結果信号Ａが信号Ｂよりも大
きい時には、話者が装用者であると判断し（ｎ２４）、
その他の場合には話者が装用者でないと判断する（ｎ２
５）。このようにすることで、装用者以外の人物の発生
が極めて大きい場合でも、正確に話者を識別することが
できる。信号処理部６では、この信号に基づいて上記し
た話速変換処理を禁止する。

【００３１】次に、装用者の発する声の特徴を記憶し
て、入力された音声信号の特徴からこの信号が装用者の
声であるか否かを判断する補聴器について説明する。

【００３２】図６は同補聴器のブロック図である。この
実施例において図１に示した補聴器と構成において異な
る点は、話者識別部１４を備えていない点およびメモリ
回路１３に装用者が発した音声の特徴を記憶する装用者
音声特徴記憶エリア１３ａを備えている点で異なる。

【００３３】また、この補聴器の動作において上記実施
例と異なる点は、話者が装用者であるかどうかを識別す
る処理が異なるだけで、その他の処理（話速変換処理
等）については同一である。ここでは、話者が装用者で
あるかどうかを識別する処理のみ説明し、その他の動作
については説明を省略する。

【００３４】図７は、この実施例の話者識別処理を示す
フローチャートである。補聴器の装用者は事前に自分が
発した声の特徴を装用者音声特徴記憶エリア１３ａに記
憶させている（図７（Ａ）参照）。この、装用者音声特
徴記憶エリア１３ａに自分が発した声の特徴を記憶させ
るには、補聴器を登録モードに切り換えてマイクロホン
１に装用者が自分の声を取り込ませる（ｎ３１）。この
音声信号はアンチエリアシングフィルタ２を通過し、Ａ
／Ｄ変換回路３でディジタル信号に変換されて信号処理
部６に送られる。信号処理部６では、ＤＳＰ回路１２が
この信号の線形予測分析を行い（ｎ３２）、装用者であ
る人物の発した音声の特徴を抽出する（ｎ３３）。そし
て、この抽出した音声の特徴を装用者音声特徴記憶エリ
ア１３ａに記憶する（ｎ３４）。

【００３５】通常モードの時（使用状態の時）には（図
７（Ｂ）参照）、補聴器はマイクロホン１で音声信号を
取り込むと（ｎ４１）、この取り込んだ音声信号を上記
と同じ経路で信号処理部６に入力する。信号処理部６で
は、ＤＳＰ回路１２がこの信号の線形予測分析を行い
（ｎ４２）、この音声信号の特徴を抽出する（ｎ４
３）。そして、装用者音声特徴記憶エリア１３ａに記憶
している音声の特徴と、ｎ４３で抽出した音声の特徴と
を比較し、類似点を評価する。この評価における評価点
が予め設定されている値よりも大きい場合には、話者が
装用者であると識別し、評価点が予め設定されている値
よりも小さい場合には、話者が装用者でないと識別す
る。

【００３６】なお、話者識別部１０をスイッチで構成
し、装用者自身に識別信号を入力させるようにしてもよ
い。例えば、信号処理部６を該スイッチがオンしている
間話速変換処理を禁止する構成にすれば、装用者は自分
が話している間だけこのスイッチをオンすることにより
この発明の機能を実現することができる。また逆に、信
号処理部６をスイッチがオフしている間話速変換処理を
禁止する構成にした場合には、装用者は自分が話してい
る間だけこのスイッチをオフすればよい。なお、このス
イッチは、補聴器の動作を停止させるためのメインスイ
ッチではなく、話速変換処理を許可／禁止するスイッチ
であり、話速変換処理が禁止されている間でもマイクロ
ホン１から入力された音声信号は増幅されてレシーバ１
１から出力される。

【００３７】以上説明したように、補聴器は取り込んだ
音声信号が装用者が発した声である時には話速変換処理
を行わずにこの音声信号を出力し、取り込んだ音声信号
が装用者が発した声でない時には話速変換処理を行って
この音声信号を出力する。よって、補聴器の装用者は、
話速変換されていない自分の発した声を聴いて次の発生
にフィードバックをかけるので、次の発声を正常に行う
ことができる。また、話速変換処理された他人が発した
声を聴くことになるので、これをゆっくり、はっきり聴
くことができる。

【００３８】なお、実施例に対応させて特許請求の範囲
に記載した音声識別手段を以下に示すように限定するこ
ともできる。 音声識別手段は、耳穴に挿入される部分に装着され、
装用者の外耳道内壁に直接または間接的に接触する骨伝
導マイクと、前記骨伝導マイクの出力と予め設定されて
いる閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段で骨伝
導マイクの出力が前記閾値よりも大きい時に取り込んだ
音声信号が装用者の発した音声信号であると識別する手
段からなる。

【００３９】音声識別手段は、耳穴に挿入される部分
に装着され、空気振動を電気信号に変換する話者識別マ
イクと、取り込んだ音声信号と前記話者識別マイクで取
り込んだ信号を比較する比較手段と、前記比較手段で取
り込んだ音声信号が前記話者識別マイクで取り込んだ信
号よりも小さい時に取り込んだ音声信号が装用者の発し
た音声信号であると識別する手段からなる。

【００４０】音声識別手段は、スイッチである。

【００４１】音声識別手段は、装用者の発した声を線
形分析して特徴を抽出して記憶する装用者音声記憶手段
と、取り込んだ音声信号を線形分析して特徴を抽出する
特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段で抽出した特徴と前
記装用者音声記憶手段に記憶している特徴を比較して類
似点から取り込んだ信号が装用者が発した音声であるか
どうかを識別する手段である。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、補聴
器は装用者が発した声には話速変換を行い、他人が発し
た声に対しては話速変換を行う。したがって、補聴器の
装用者は、話速変換されていない自分の発した声を聴く
ことができるので、次の発声を正常に行うことができ
る。また、他人が発した声をゆっくり、はっきり聴くこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である話速変換機能を有する
補聴器の構成を示すブロック図

【図２】この発明の実施例である補聴器の信号処理を示
すフローチャート

【図３】固体伝搬音を利用して話者を識別する話者識別
部の構成を示す図

【図４】空気伝搬音を利用して話者を識別する話者識別
部の構成を示す図

【図５】空気伝搬音を利用して話者を識別する処理を示
すフローチャート

【図６】この発明の他の実施例である話速変換機能を有
する補聴器の構成を示すブロック図

【図７】この発明の他の実施例の話者識別処理を示すフ
ローチャート

【符号の説明】

１−マイクロホン、６−信号処理部、１０−話者識別部 １１−ＤＳＰ回路、１２−メモリ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取り込んだ音声信号を時間軸上で伸長す
   る話速変換手段を備えた補聴器において、 取り込んだ音声信号が装用者の発した音声であるかどう
   かを識別する音声識別手段と、前記音声識別手段で装用
   者の音声であることを識別したときには、前記話速変換
   手段を禁止する話速変換禁止手段と、を備えたことを特
   徴とする話速変換機能を有する補聴器。