(57)【要約】【課題】音声信号の周波数歪み印加方法を提供する。【解決手段】本発明は、音声信号（４２）に周波数歪み（２２）を印加する方法（４０）であって、音声信号（４２）が複数の特定の周波数帯域（ＦＢ、ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３）に分離され、それぞれの場合において２つの直接隣接する周波数帯域（ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３）によって、帯域限界周波数（ｆＬ０〜ｆＬ３）がそれぞれ規定され、音声信号（４２）に基づいて、第１の周波数帯域（ＦＢ１）、および第１の周波数帯域（ＦＢ１）のすぐ上に位置する第２の周波数帯域（ＦＢ２）が決定されるとともに、第２の周波数帯域（ＦＢ２）の信号成分（４４）に印加された歪みとは異なる周波数歪み（２２）が、第１の周波数帯域（ＦＢ１）の信号成分（４４）に印加され、結果として、周波数歪み信号（２４）が生成される方法について記載する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号（４２）に周波数歪み（２２）を印加する方法（４０）であって、
前記音声信号（４２）が複数の特定の周波数帯域（ＦＢ、ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３）に分割され、それぞれの場合において２つの直接隣接する周波数帯域（ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３）によって、帯域限界周波数（ｆＬ０〜ｆＬ３）がそれぞれ規定され、
前記音声信号（４２）に基づいて、印加される周波数歪み（２２）が異なる２つの周波数範囲の間の境界に対して第１の目標周波数（ｔｆ１）が最初に決定され、前記第１の目標周波数（ｔｆ１）に基づいて、第１の周波数帯域（ＦＢ１）が決定され、
前記第１の目標周波数（ｔｆ１）よりも下に位置する前記帯域限界周波数（ｆＬ１）によって上限帯域周波数（ｆＬ１）が形成される前記周波数帯域が、前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）として決定され、
前記音声信号（４２）に基づいて、前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）のすぐ上に位置する第２の周波数帯域（ＦＢ２）が決定されるとともに、
前記第２の周波数帯域（ＦＢ２）の信号成分（４４）に印加された歪みとは異なる周波数歪み（２２）が、前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）の信号成分（４４）に印加され、結果として、周波数歪み信号（２４）が生成される方法。
【請求項２】
前記第１の目標周波数（ｔｆ１）のすぐ下に位置する前記帯域限界周波数（ｆＬ１）によって上限帯域周波数（ｆＬ１）が形成される前記周波数帯域が、前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）として決定される、請求項１に記載の方法（４０）。
【請求項３】
前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）の前記決定後のある時点において、前記音声信号（４２）を用いて、前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）とは異なる第３の周波数帯域（ＦＢ３）が決定されるとともに、
前記第３の周波数帯域（ＦＢ３）に直接隣接する周波数帯域の信号成分（４４）に印加された歪みとは異なる周波数の歪み（２２）が、前記第３の周波数帯域（ＦＢ３）の信号成分（４４）に印加される、請求項１または２に記載の方法（４０）。
【請求項４】
前記第３の周波数帯域（ＦＢ３）を決定するために、前記音声信号（４２）に基づいて、前記第１の目標周波数（ｔｆ１）とは異なる第２の目標周波数（ｔｆ２）が最初に決定されるとともに、前記第２の目標周波数（ｔｆ２）に基づいて、前記第３の周波数帯域（ＦＢ３）が決定される、請求項３に記載の方法（４０）。
【請求項５】
前記第２の目標周波数（ｔｆ２）が、前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）とは異なる、さらなる周波数帯域（ＦＢ３）の前記上限帯域周波数（ｆＬ３）のすぐ上に位置するかどうかを決定するためにチェックが行われ、
このチェックに応じて、前記さらなる周波数帯域が、前記第３の周波数帯域（ＦＢ３）として決定され、
前記第３の周波数帯域（ＦＢ３）のすぐ上に位置する前記周波数帯域の前記信号成分（４４）に印加された歪みとは異なる周波数の歪み（２２）が、前記第３の周波数帯域（ＦＢ３）の前記信号成分（４４）に印加される、請求項４に記載の方法（４０）。
【請求項６】
周波数歪み（２２）が、それぞれの場合において、前記周波数全体にわたって一定である量（△）の分だけの、および／または時間に依存して変調された周波数値分だけのシフト（４６）からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法（４０）。
【請求項７】
周波数帯域（ＦＢ２）の前記信号成分（４４）に印加される周波数歪み（２２）の変更が常に、前記周波数歪み信号成分（４４）の位相が、前記変更に起因してジャンプしないように、またはジャンプしても限界値を下回る程度にすぎないように行われる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法（４０）。
【請求項８】
周波数帯域（ＦＢ２）の前記信号成分（４４）に印加される周波数歪み（２２）の変更が、当該歪みと相関する前記周波数歪み信号成分（４４）の調相のゼロ交差において、またはゼロ交差の特定の近辺においてのみ行われる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法（４０）。
【請求項９】
前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）が、低域通過フィルタ（ＴＰ）で、追加でフィルタ処理され、かつ／または
前記第２の周波数帯域（ＦＢ２）が、高域通過フィルタ（ＨＰ）で、追加でフィルタ処理される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法（４０）。
【請求項１０】
前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）と前記第２の周波数帯域（ＦＢ２）との間の前記帯域限界周波数（ｆＬ１）が、前記低域通過フィルタ（ＴＰ）のフィルタ特性による、および／または前記高域通過フィルタ（ＨＰ）のフィルタ特性による前記周波数帯域（ＦＢ、ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３）の、前記第１の目標周波数（ｔｆ１）への前記分離によって特定された値からシフトされる、請求項９に記載の方法（４０）。
【請求項１１】
周波数歪み（２２）が、前記第１の周波数帯域（ＦＢ１）と前記第２の周波数帯域との間の前記帯域限界周波数（ｆＬ１）の一方側で、周波数帯域（ＦＢ２、ＦＢ３）の信号成分（４４）のみに印加される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法（４０）。
【請求項１２】
音響システム（２）の音響フィードバック（ｇ）を抑制する方法（１）であって、
前記音響システム（２）の入力トランスデューサ（４）が、周囲の音声信号（６）から入力信号（８）を生成し、
前記入力信号（８）に基づいて、中間信号（１４）が生成されるとともに、前記中間信号（１４）の、周波数帯域に基づいた分離のためのフィルタバンク（１８）を有する信号処理部（１６）に送られ、
出力信号（２８）が、周波数歪み信号（２４）から生成されるとともに、前記音響システム（２）の出力トランスデューサ（３０）によって、出力音声信号（３２）に変換され、
前記出力音声信号（３２）の前記入力トランスデューサ（４）への注入により生じる音響フィードバック（ｇ）が、前記周波数歪み信号（２４）に基づいて、前記音響システム（２）内で抑制され、かつ、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の周波数歪み（２２）を印加する方法（４０）が前記中間信号（１４）に適用され、結果として、前記周波数歪み信号（２４）が生成される方法。
【請求項１３】
周囲の音声信号（６）から入力信号（８）を生成するための入力トランスデューサ（４）と、前記入力信号（８）から派生した音声信号（４２）を分割するためのフィルタバンク（１８）を有する信号処理部（１６）と、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を行うように構成された制御部と、を備える補聴器（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号に周波数歪みを印加する方法に関し、この方法では、異なる周波数の歪みが、音声信号の様々な信号成分に印加され、結果として周波数歪み信号が生成される。
【背景技術】
【０００２】
音響フィードバックの制御は、音響システムの動作において、中心的な役割を果たしている場合が多く、この音響システムによって、最も広い意味で、周囲の音声信号が電気的に増幅された形で、すなわち、例えば、補聴器の動作用にもまた再生される。周囲の音声信号を拾い上げ、それに応じて電気入力信号を生成するように設けられた音響システムの入力トランスデューサ内に、音響システムによって生成された出力音声信号の一部が注入されると、ここで音響フィードバックが生じる場合がある。この場合、出力音声信号の信号成分が音響システムによって再び電気的に増幅される可能性があり、これにより、周囲の音声信号中に存在し得る有用な信号が、聞き取れなくなる程度まで、前記有用な信号に完全に被さる可能性のある干渉ノイズが、結果として出力音声信号中に形成される。したがって、音響システムの電気信号経路では、音響フィードバックの抑制または補償措置が講じられる場合が多い。この種の補償は、適応型フィルタによって実施されることが多く、このフィルタには、十分に増幅された出力信号が送られ、この出力信号から、出力音声信号が入力変数として生成される。そこから補償信号が生成され、まだ増幅されていない入力信号に送られてフィードバックを補償する。適応型フィルタはここでは通常、入力信号と補償信号との間の差から形成される障害信号を介して制御される。
【０００３】
これを行うために、十分に増幅された出力信号が音響システム内で周波数歪みを受けることが多く、その結果、出力信号が入力信号から無相関化されることで、上述した信号損失の発生を概ね回避可能にしている。周波数歪みは、ここでは通常、周囲の音声信号のタイプに依存して、特定の周波数範囲の増幅された信号にのみ印加され、この目的のために、前記増幅された信号が、所与の分割周波数で、歪みが印加される信号成分と、歪みが印加されない信号成分とにフィルタ処理される。
【０００４】
出力信号中のアーチファクトの発生を可能な限り抑制するために、分割周波数は通常、決定した音響フィードバックに適合されている。分割周波数は、ここでは通常、高域通過フィルタおよび低域通過フィルタを介して実施されることにより、音響システムで追加の待ち時間が生じてしまう。
【０００５】
（特許文献１）は、高周波信号成分と、低周波信号成分と、に入力信号を分離する、補聴器の動作方法を明示しており、この方法では、高周波信号成分に周波数歪みが印加されている。この方法では、低周波信号成分と、周波数歪み高周波信号成分とに基づいて形成された出力信号中のアーチファクトが、可能な限り減少するように、入力信号を分析することによって、高周波信号成分と、低周波信号成分とに分離するための限界周波数が決定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第２  ２４４  ４９１  Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、待ち時間を可能な限り最小限にし、かつ、これにより、アーチファクトの形成を可能な限り抑制することを意図した、音声信号の周波数歪みの方法を示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の目的は、本発明に従って、音声信号の周波数歪みの方法であって、音声信号が複数の特定の周波数帯域に分離され、それぞれの場合において２つの直接隣接する周波数帯域によって、帯域限界周波数がそれぞれ規定され、（直接的または間接的に）音声信号に基づいて、第１の周波数帯域、および第１の周波数帯域のすぐ上に位置する第２の周波数帯域が決定されるとともに、第２の周波数帯域の信号成分に印加された歪みとは異なる周波数の歪みが、第１の周波数帯域の信号成分に印加される方法により実現される。結果として、（すなわち、２つの異なる周波数歪み信号成分から）周波数歪み信号が生成される。有利な設計は、本発明それ自体の一部であり、従属請求項および以下の説明に記載されている。
【０００９】
特に、周波数歪み信号は、周波数領域で発生する。
【００１０】
ここでは、音声信号は、概して、電気信号を備える。その信号特性は、音響的な情報のキャリアとしての機能を果たすことができるとともに、適切な出力トランスデューサによって対応する音声信号に変換することができる。ここでは、音声信号は、例えばフィルタバンクによって、複数の特定の周波数帯域に分離される。個々の周波数帯域、特に、例えばそれぞれの中間周波数および／または帯域幅といったような、個々の周波数帯域の帯域特性は、ここでは例えば、その音声信号が用いられる、より高レベルの印加によって特定される。より高レベルの印加には、例えば、補聴器の信号処理動作が含まれる。この場合、個々の周波数が、特に、補聴器の周波数帯域に基づいた信号処理の要件に基づいて、特定される。
【００１１】
２つの特性周波数間に、それ以上の周波数帯域の異なる特性周波数が位置していなければ、２つの周波数帯域が特に直接隣接するとみなされることになり、周波数領域における周波数帯域の位置をそれぞれ規定する。特に、ある周波数帯域の中間周波数、または絶対周波数応答の最大周波数が、このタイプの特性周波数として用いられる。２つの直接隣接する周波数帯域の帯域限界周波数は、当該の２つの周波数帯域のそれぞれのフィルタ挙動に関する情報が、ここから、当該の２つの周波数帯域が隣接する周波数範囲で、すなわち、特に、存在する場合には重なり合い区域で提供されるように規定されることが好ましい。特に、帯域限界周波数は、２つの直接隣接する周波数帯域が同じ絶対周波数応答を有する周波数として、または２つの直接隣接する周波数帯域を決定する特性周波数間の算術平均値もしくは幾何平均値として決定される。
【００１２】
本発明によれば、歪みが異なる２つの周波数範囲の間の所望の境界を示す（第１の）目標周波数が、音声信号に基づいて最初に決定される。次に、第１の周波数帯域および第２の周波数帯域が、この目標周波数に基づいて間接的に決定される。目標周波数は音声信号の特性から派生しているので、この目標周波数が帯域限界周波数と正確に一致するのは、例外的な場合のみである。目標周波数は通常、最も近い帯域限界周波数から多少の隔たりがある。
【００１３】
第１の目標周波数は、特に、音声信号のより高レベルの印加では、例えば、補聴器の信号処理動作の場合では、特定の周波数範囲内の周波数歪み信号に対して補聴器に生じる必要性に応じて決定される。これに関連して、第１の目標周波数は、より高レベルの印加に望まれる音声信号の周波数歪みに対する要件に特に適切であるように決定されることで、特に、第１の目標周波数が周波数歪みの点で、音声信号のより高レベルの印加の臨界値を表すようにすることが好ましく、音声信号の周波数歪みの変更が、前記臨界値で適切に行われることが好ましい。より高レベルの印加としての補聴器の信号処理動作の場合には、このような周波数歪みに対する臨界周波数には、例えば、補聴器上で抑制される音響フィードバックが含まれるが、これは、できるだけ狭い周波数範囲で行われることが好ましく、この場合、音響フィードバックの抑制中に周波数歪みが印加される。例えば、音響フィードバック経路および信号処理部から形成された閉ループでの増幅の合計が、必ず１未満であるようにするためには、音響フィードバックの抑制が必要である最小周波数が、この場合には、臨界周波数として選択される。
【００１４】
第１の周波数帯域、および第１の周波数帯域のすぐ上に位置する第２の周波数帯域は、第１の目標周波数のみに基づいて、例えば、帯域限界周波数が、特に、第１の目標周波数のすぐ下に位置する直接隣接する周波数帯域を選択することによって、第１の周波数帯域、および第１の周波数帯域のすぐ上に位置する第２の周波数帯域として決定されること、すなわち、このとき、特に、第１の目標周波数と、その下にある、第１の周波数帯域および第２の周波数帯域が隣接する帯域限界周波数との間に、他の周波数帯域の帯域限界周波数がそれ以上そこに位置しないことが好ましい。本発明の１つの代替的な設計では、第１の目標周波数に加えて、さらなるパラメータもまた用いられる。例えば、個々の周波数帯域のそれぞれの信号成分もまた考慮され、したがって、その信号成分に対して特定の最大レベルを超過しない周波数帯域だけが、第１の周波数帯域および第２の周波数帯域として認められる。この場合、第１の目標周波数が、周波数歪みの点で最大臨界周波数としての音声信号のより高レベルの印加で規定されるのであれば、信号レベルは、例えば、２つの隣接する周波数帯域が、その信号成分が特定の最大レベルを超過しない第１の目標周波数よりも下の帯域限界周波数で決定されるように考慮される。
【００１５】
さらなる信号処理ステップ、例えば、個々の周波数帯域で伝達される信号成分の周波数帯域に特有の増幅が、音声信号の周波数帯域への分離と、上述した周波数歪みとの間で実行される。これは、異なる周波数の歪みが印加される第１の周波数帯域または第２の周波数帯域の信号成分が、必ずしも個々の周波数帯域への分離における音声信号の信号成分と同一であるとは限らないことを意味する。これに加え、またはこの代わりに、周波数歪みの後に続けて、この種のさらなる信号処理ステップを行うこともまた可能である。
【００１６】
周波数のそれぞれの歪みは、第１の周波数帯域または第２の周波数帯域の信号成分だけに限定されたままではなく、それぞれの場合において、第１の周波数帯域と第２の周波数帯域との間の帯域限界周波数からさらに離れて位置する、さらなる周波数帯域まで拡張することもまた可能であることが好ましい。これは、特に、第１の周波数帯域以下のすべての低周波帯域の信号成分に特定の周波数の歪みが印加され、以前の歪みとは異なる周波数の歪みが、第２の周波数帯域以上のすべての高周波帯域の信号成分にそれぞれ印加される場合を含む。第１の周波数帯域または第２の周波数帯域（および適切な場合には、さらなるそれぞれ関連する周波数帯域）の信号成分の「異なる周波数歪み」は、特に、これら２つの周波数帯域（および適切な場合には、関連するさらなる周波数帯域）のうちの１つの信号成分に歪みが印加されないことで、この周波数帯域の、またはこれら複数の周波数帯域の出力周波数が、それぞれの入力周波数に対応するようになっている場合もまた含む。
【００１７】
したがって、周波数に依存して音声信号に歪みが印加される場合には、音声信号のより高レベルの印加において行われる個々の周波数帯域への分離が、ここで前述の周波数歪みに用いることが可能であることで、音声信号のより高レベルの印加の、すでに利用可能なインフラを用いて、周波数歪み自体の周波数依存性を実現することが可能になっている。一方では、このことは、より高レベルの印加において省資源効果があり、他方では、周波数歪みのための周波数を分離するために追加の独立したフィルタ処理の必要がなくなることにより、追加の待ち時間が回避される。
【００１８】
本発明によれば、上限帯域周波数が、特に、第１の目標周波数のすぐ下に位置する帯域限界周波数によって形成されている周波数帯域は、第１の周波数帯域として決定される。音声信号を複数の特定の周波数帯域に分離する最も一般的な実施態様は、それぞれの場合において生じた周波数帯域が、最大値が規定された絶対周波数応答、および／または局所最小値のない絶対周波数応答を有するように設計されている。所与の周波数帯域について、特に、直接隣接する周波数帯域それぞれに対する２つの帯域限界周波数の間の区域は、構造上の理由で絶対周波数応答が通常最大である周波数帯域の区域として、および／または、絶対周波数応答が帯域限界周波数のうちの１つよりも大きい周波数帯域の区域として示される。この区域は、ここでは特に、周波数帯域のコア区域として識別される。第１の周波数帯域を、第１の目標周波数のすぐ下に位置する帯域限界周波数によって上限帯域周波数が形成される周波数帯域として決定することが提案された結果、第１の目標周波数は、上述した周波数帯域の設計のために、第２の周波数帯域のコア区域に位置することになる。
【００１９】
第１の目標周波数が、特定のタイプの周波数歪みが所望される最小周波数として、音声信号のより高レベルの印加において決定される場合、有利なことに、本発明によれば、前述の選択、および第２の周波数帯域の対応する周波数歪みを通じて、第２の周波数帯域のコア区域への第１の目標周波数の関連する配置を行うことにより、あらゆる場合において、第１の目標周波数のこの所望の最小特性を考慮することが実現可能である。
【００２０】
第１の周波数帯域および第２の周波数帯域の決定後のある時点で、これらとは異なる第３の周波数帯域が、第１の周波数帯域ではなく、音声信号に基づいて適宜決定される。第３の周波数帯域に直接隣接する（特に、すぐ上に位置する）周波数帯域の信号成分に印加された歪みとは異なる周波数の歪みは、この第３の周波数帯域の信号成分に印加される。
【００２１】
本発明の１つの適切な設計では、音声信号に基づいて、第１の目標周波数ではなく、第２の目標周波数が最初に決定される。次に、この目標周波数に基づいて間接的に、第３の周波数帯域が決定される。第２の目標周波数は通常、帯域限界周波数のうちのどれにも一致せず、通常、最も近い帯域限界周波数から多少の隔たりがある。
【００２２】
第３の周波数帯域（および適切な場合には、第２の目標周波数も同様に）は、ここでは、特に、音声信号のより高レベルの印加において、連続的な、周期的な、または事象制御された更新を通じて決定される。第３の周波数帯域または直接隣接する周波数帯域の信号成分の周波数の歪みは、特に、上述した第１の周波数帯域または第２の周波数帯域の信号成分の周波数の歪みと同様のやり方で行われる。言いかえれば、周波数歪みの点で異なる２つの周波数範囲の間の境界は、音声信号に依存して、様々なタイプの周波数歪みの間で周波数帯域を切り替えることによって、シフトされる。
【００２３】
特に、最初に印加される周波数の歪みは、上述したように、第１の周波数帯域、および第２の周波数帯域の信号成分に関して、ここでは単に印加の区域を第３の周波数帯域、および第３の周波数帯域のすぐ上に位置する周波数帯域の方にシフトすることによって、実現することができる。上述したように周波数帯域に、したがって、第１の目標周波数とは異なる帯域限界周波数に割り当てられる第２の目標周波数に、周波数の歪みを適合させることにより、より高レベルの印加における音声信号の周波数歪み要件の変更に対する応答、すなわち、例えば、補聴器の信号処理部で抑制されるフィードバックの変更に対する応答が可能になる。
【００２４】
ここで、第２の目標周波数が、第１の周波数帯域とは異なる、さらなる周波数帯域の上限周波数のすぐ上に位置するかどうかを決定するためにチェックを行うことが好ましく、このチェックに応じて、さらなる周波数帯域が、第３の周波数帯域として決定されるとともに、第３の周波数帯域のすぐ上に位置する周波数帯域の信号成分に印加された歪みとは異なる周波数の歪みが、第３の周波数帯域の信号成分に印加される。その結果、第２の目標周波数が、第３の周波数帯域のすぐ上に位置する周波数帯域のコア区域が、第２の目標周波数を含むように、第３の周波数帯域に割り当てられる。第２の目標周波数が、所望の周波数歪みの最小周波数として、より高レベルの印加の要件に従った音声信号に基づいて決定される場合には、これは特に有利である。第３の周波数帯域のすぐ上の周波数帯域のコア区域内へと第２の目標周波数を配置し、次に、第２の目標周波数のこの最小特性を考慮して、少なくとも上記周波数帯域に、および適切な場合には、第３の周波数帯域を除いた、上にあるさらなる周波数帯域に所望の周波数歪みを相応に印加する。
【００２５】
本発明の１つの有利な設計では、周波数の歪みは、それぞれの場合において、周波数全体にわたって一定である量の分だけ、および／または時間に依存して変調された周波数値分だけ、シフトすることを通じてもたらされる。特に、時間に依存して変調された周波数値は、ここでは周波数全体にわたって一定である。次に、第２の周波数帯域の信号成分に印加された歪みとは異なるやり方で、第１の周波数帯域の信号成分に印加される周波数の歪みが、特に、この一定の量の違いを通じて実現される。特に、本発明による周波数シフトの量は、２つの周波数帯域のうちの１つの信号成分に対して、好ましくは第１の周波数帯域に対してゼロとすることもまた可能であることで、当該の周波数が事実上シフトされないようになっている。
【００２６】
周波数歪みは、周波数領域で、周波数歪み信号成分の時間に依存する調相と相関している。具体的には、当該の周波数帯域でそれぞれ伝達された信号成分が、特に、複素数値の指数ｅｉ△ｔと掛け算されることにより、周波数歪みが実現される。ここで、変数△は、それぞれの周波数帯域に対する周波数歪みの強さを示す。変数ｔは、時間を表す。△が複数の周波数帯域に対して同一の場合、これは、これらの周波数帯域の周波数シフトが一定であることと同一視される。周波数帯域の信号成分に印加される周波数歪みの変更が常に、周波数歪みにおける周波数歪み信号成分の位相が、この変更に起因してジャンプ（すなわち、突如変化）しないように、またはジャンプしても限界値を下回る程度にすぎないように行われることが好ましい。本発明の１つの特に適切な設計では、周波数歪みの変更は、歪みと相関する調相のゼロ交差の場合において、またはゼロ交差の特定の近辺においてのみ行われる。したがって、前述の調相の指数ｅｉ△ｔが複素数平面の実軸に位置するか、またはその付近に位置する場合にのみ、周波数歪みが変更される（すなわち、△・ｔ≒０，２π，４π，．．．かつ、ｅｉ△ｔ≒１の場合）。
【００２７】
有利なことに、このように、周波数歪みが変更されたときに、周波数歪み信号中の可聴のアーチファクト（例えば「カチッ、カチッというノイズ」）が回避される。
【００２８】
特に、周波数帯域の信号成分に印加される歪みの変更について、当該の信号成分の調相がチェックされ、周波数歪みの変更は、調相のゼロ交差において、または調相のゼロ交差の近辺においてのみ許可される。周波数帯域の信号成分に印加される歪みの変更は、ここでは、特に、第１の目標周波数の第２の目標周波数への更新の後に続いて、それぞれのコア区域が少なくとも部分的に、第１の目標周波数と第２の目標周波数との間に位置する周波数帯域の信号成分に対して、印加される周波数の歪みが変わるような変更を含む。
【００２９】
ここでは、変更は、１つまたは複数の周波数帯域に対する周波数歪みの完全な有効化または無効化で構成されてもまたよい。周波数歪みの無効化は、周波数歪みを表す指数ｅｉ△ｔが、値１を有する調相期間へと変わるという点で数値的に表現される。無効化の際に、指数ｅｉ△ｔが１とは大きく異なる値を有する場合には、この変更により、明らかに可聴のアーチファクトが生じることになるであろう。この種のアーチファクトを避けるために、本発明の有利な設計では、調相を表す積項△・ｔの量が、特定の限界値、例えば、π／８、またさらにはπ／１６を下回る時にのみ、周波数歪みの無効化が許可される。
【００３０】
本発明のさらなる有利な設計では、第１の周波数帯域が低域通過フィルタで、追加でフィルタ処理され、これに加え、またはこの代わりに、第２の周波数帯域が高域通過フィルタで、追加でフィルタ処理される。それぞれのフィルタ処理は、ここでは特に、第１の周波数帯域と第２の周波数帯域との間の帯域限界周波数で実行される。その結果、第１の周波数帯域と、第２の周波数帯域との間の重なり合いを縮小することができる。第１の周波数帯域と第２の周波数帯域との間の重なり合いの区域からの信号成分ごとに、信号成分の周波数の歪みがそれぞれ異なる第１の周波数帯域の信号成分、および第２の周波数帯域の信号成分は、周波数領域から時間領域への周波数歪み信号の合成および逆変換が後続することにより、同じ信号成分の２つの異なる周波数歪みの寄与の被さりが生じる。これにより、可聴のアーチファクトおよび／またはうなり（ｂｅａｔ）が生じる場合がある。信号成分がそれぞれ個々の周波数帯域の異なる周波数歪みを受ける、まさにその区域での重なり合いが縮小されたことで、もともとは同じ信号成分に由来する異なる周波数歪みを有するこの種の重複した寄与は、このとき、かなり抑制することができる。低域通過フィルタは第１の周波数帯域にのみ適用され、および／または、高域通過フィルタは第２の周波数帯域にのみ適用されることが好ましい。その結果、低域通過フィルタおよび／または高域通過フィルタにより生じる追加の待ち時間を、狭い周波数範囲に限定することが可能である。
【００３１】
第１の周波数帯域と第２の周波数帯域との間の帯域限界周波数は、ここでは、低域通過フィルタのフィルタ特性によって、および／または高域通過フィルタのフィルタ特性によって周波数帯域を第１の目標周波数の方へと分離することにより特定された値からシフトされることが好ましい。この目的のために、高域通過フィルタは、エッジの急峻度が低域通過フィルタよりも大きいことが好ましい。それゆえ、所望の周波数歪みが印加される区域であり、また、個々の周波数帯域の信号成分の周波数の歪みを介して実現される区域は、第１の周波数帯域と第２の周波数帯域との間の帯域限界周波数のシフト、および当該の周波数帯域の関連する変更後の絶対周波数応答を通じて、第１の目標周波数によって制限されるように、所望の、または音声信号のより高レベルの印加において必要な周波数シフトに、より良好に適合させることができる。
【００３２】
有利なことに、第１の周波数帯域と第２の周波数帯域との間の帯域限界周波数の一方の側の周波数帯域の信号成分のみに周波数の歪みが印加される。一方では、これは、信号処理技術を用いて、特に簡単なやり方で実施可能である。また一方で、多くの用途では、周波数歪みを可能な限り狭い範囲の音声信号に印加することが重要であるが、音声信号の周波数歪みの最小範囲が、適用可能な制約によって特定される。この場合には、周波数の歪みは、周波数歪みが所望されているか、または必要であると見なされる周波数帯域の信号成分のみに印加される。
【００３３】
本発明の１つの実施形態は、さらに、音響システムの音響フィードバックを抑制する方法であって、音響システムの入力トランスデューサが、周囲の音声信号から入力信号を生成し、入力信号に基づいて中間信号が生成されるとともに、周波数帯域に基づいた中間信号の分離のためのフィルタバンクを有する信号処理部に送られ、出力信号が、周波数歪み信号から生成されるとともに、音響システムの出力トランスデューサによって、出力音声信号に変換され、出力音声信号の入力トランスデューサへの注入により生じる音響フィードバックが、周波数歪み信号に基づいて、音響システム内で抑制され、かつ、前述した本発明による周波数歪みの方法が中間信号に適用され、結果として、周波数歪み信号が生成される方法である。ここでは、音響システムは、特に、補聴器、ならびにスタジオおよび／またはステージ技術からの音声信号の記録、増幅、および再生のためのシステムを備える。
【００３４】
入力トランスデューサは、概して、周囲の音声信号を対応する電気信号または電磁信号に変換するように構成された音響−電気トランスデューサ、すなわち、例えばマイクロホンを備える。出力トランスデューサは、概して、電気信号および／または電磁信号から出力音声信号を生成するように構成された電気−音響トランスデューサ、すなわち、例えばラウドスピーカ、または骨導音用の音源を備える。ここでは、信号処理は、特に、入力信号、または入力信号から派生した信号の処理、すなわち、特に、周波数帯域に依存する増幅および／またはノイズ抑制を意味すると理解される。
【００３５】
入力信号に基づく中間信号の生成は、ここでは、特に、信号処理部が入力信号に直接依存する信号、すなわち、例えば、音響フィードバックを補償する補償信号によって補正された入力信号を受信することを意味すると理解される。次に、周波数歪みの方法は、特に、信号処理部のフィルタバンクにおいて中間信号が個々の特定の周波数帯域内へと分離され、信号処理部を通じた個々の周波数帯域の信号成分の周波数帯域に依存する処理の後に続いて、周波数歪み信号をこのように生成するために、異なる周波数の歪みが、第１の周波数帯域、または第２の周波数帯域のさらなる処理済み信号成分に印加されるように、中間信号に適用することができる。次に、出力信号が、とりわけ個々の周波数帯域成分の合成を通じて、そこから生成される。フィードバックの抑制は、周波数歪み信号に基づいて、適応型フィルタによって、すなわち、特に、対応する補償信号を介して、適応型フィルタの参照変数としての出力信号によってもまた、実現することができる。
【００３６】
音声信号の周波数歪みの方法、およびその発展形態について示された利点は、音響システムの音響フィードバックを抑制する方法に適宜転用可能である。
【００３７】
本発明はさらに、周囲の音声信号から入力信号を生成するための入力トランスデューサと、入力信号に基づいて、入力信号から派生した音声信号を分離するためのフィルタバンクを有する信号処理部と、前述した音声信号の歪みの方法を行うように構成された制御部と、を備える補聴器に関する。本方法およびその発展形態について、示された利点は、ここでは、適宜補聴器に転用可能である。特に、信号処理部およびフィルタバンクは、制御部の一部である。この場合、音声信号は制御部内の中間信号である。
【００３８】
以下に、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】補聴器の音響フィードバックを抑制する方法をブロック図に概略的に示す。
【図２】図１による周波数歪みの方法をブロック図に概略的に示す。
【図３】図２による方法におけるフィルタバンクの周波数応答を概略的に示す。
【図４】高域通過フィルタおよび低域通過フィルタによって適合された図３によるフィルタバンクの、２つの隣接する周波数帯域の周波数応答を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
一致している部分および変数は、すべての図においてそれぞれ、同じ参照番号を付して表示されている。
【００４１】
図１は、音響システムの音響フィードバックｇを抑制する方法１をブロック図に概略的に示す。音響システムは、ここでは補聴器２で構成されている。補聴器２は、周囲の音声信号６から入力信号８を生成する入力トランスデューサであって、この場合には、マイクロホンからなる入力トランスデューサ４を備える。補償信号１０は、後述するやり方で、電気的フィードバックループ１２内で生成されるが、それは、入力信号８から差し引かれる。入力信号８から生じた中間信号１４および補償信号１０は、信号処理部１６に送られ、補聴器２に対するユーザ固有の信号処理動作（特に、中間信号１４の周波数帯域に依存する増幅）が、ここで行われる。この目的のために、信号処理部１６はフィルタバンク１８を備え、中間信号はそこで個々の周波数帯域に分離され、次に、ユーザ固有のやり方で適宜処理される。次に、信号処理部１６は、周波数帯域に基づいて分解された処理済み信号であって、後述する方法で周波数歪み２２が印加される処理済み信号２０を出力する。次に、周波数歪み２２の印加により生じた、時間−周波数領域の周波数歪み信号２４は、合成フィルタバンク２６上で、時間領域の広帯域出力信号２８に変換され、今度は出力トランスデューサ３０によって、出力音声信号３２に変換される。この場合では、出力トランスデューサ３０は、ラウドスピーカからなる。
【００４２】
一方、出力信号２８は、電気的フィードバックループ１２へと分岐され、そこで適応型フィルタ３４に送られるが、この適応型フィルタは、故障信号としてのさらなる入力変数として中間信号１４もまた受信し、ここから補償信号１０を生成して音響フィードバックｇを抑制する。周波数歪み２２を通じて、出力信号２８が入力信号８から、したがって中間信号１４からもまた無相関化されることで、適応型フィルタ３４への故障信号１４の入力の更新を通じて、故障信号が出力信号２８の音調信号成分に十分に適合されないようにする。これにより、出力信号２８中に、したがって出力音声信号３２中にアーチファクトを形成しないようにすることができる。補償信号１０による音響フィードバックｇの抑制は、特に、特定の周波数範囲に限定し続けることができる、すなわち、この場合、補償信号１０は、前述の周波数帯域に対してのみ、特に、周波数歪み２２が印加されている周波数帯域に対して、かなりの信号成分を有する。
【００４３】
図２は、図１による中間信号１４の周波数歪み２２の印加方法４０のシーケンスをブロック図に概略的に示す。ここでは、中間信号１４は、方法４０に関連する入力変数として作用する音声信号４２を形成している。最初のステップＳ１において、音声信号４２に基づいてチェックが行われ、補聴器２の出力トランスデューサ３０から入力トランスデューサ８への音響フィードバックｇが、抑制される周波数範囲であって、適応型フィルタ３４においてフィードバックを抑制する間にアーチファクト中に生じ得る調性信号成分が、音声信号４２中にさらに存在する周波数範囲を識別する。抑制される音響フィードバックｇに関するチェックは、適応型フィルタ３４によって、また、信号成分の調性に関しては、信号処理部１６によって行うことが可能であることが好ましい。次に、第１の目標周波数ｔｆ１が、これらのチェックの結果に応じて規定される。目標周波数ｔｆ１は、ここでは、特に、これを上回ると、音響フィードバックを有効に抑制するために周波数歪みが必要な最小周波数として決定される。
【００４４】
次のステップＳ２において、次に、音声信号４２はフィルタバンク１８上で、個々の周波数帯域へと分離される。ステップＳ２はさらに、例えば、生成された周波数帯域の信号成分４４の、周波数帯域に依存する処理のような、さらなるサブステップを含む場合もあるが、これらが、方法４０のシーケンスそれ自体を妨げることはない。
【００４５】
さらなるステップＳ３において、第１の目標周波数ｔｆ１に基づいて、第１の周波数帯域ＦＢ１が決定される。ここでは、第１の周波数帯域ＦＢ１は、帯域上限周波数が、第１の目標周波数ｔｆ１のすぐ下に位置する帯域限界周波数により形成されている周波数帯域からなり、この帯域上限周波数は、第１の周波数帯域の絶対周波数応答が、第１の周波数帯域ＦＢ１のすぐ上の周波数帯域の絶対周波数応答と同一である周波数からなる。第１の周波数帯域ＦＢ１のすぐ上の周波数は、第２の周波数帯域ＦＢ２として規定される。
【００４６】
次のステップＳ４において、次に、低域通過フィルタＴＰが、第２の周波数帯域ＦＢ２に対するその帯域限界周波数で、第１の周波数帯域ＦＢ１に重なって置かれ、次に、高域通過フィルタＨＰが、同じ帯域限界周波数で、第２の周波数帯域ＦＢ２に重なって置かれている。その結果、一方では、第１の周波数帯域ＦＢ１と、第２の周波数帯域ＦＢ２との間の重なり合いは、フィルタバンク１８によって提供されるよりもさらに縮小されているが、その一方で、高域通過フィルタＨＰ、および低域通過フィルタＴＰのフィルタ特性が非対称に設計されているため、帯域限界周波数を第１の目標周波数ｔｆ１の方にわずかにシフトさせることができる。
【００４７】
ステップＳ５において、次に、第２の周波数帯域ＦＢ２から、周波数シフト４６の形で上方に時間的に一定の量△の分だけ全周波数帯域の信号成分４４に周波数歪み２２が印加されるが、その一方で、第１の周波数帯域ＦＢ１よりも上にある全周波数帯域の信号成分４４は、不変のままであり、これにより、周波数歪み信号２４を生成する。方法４０はさらに、第１の周波数帯域ＦＢ１の規格でステップＳ１に戻り、第１の目標周波数を連続的に、周期的に、または事象に基づいて更新することで、音響フィードバックｇが大幅に変化し、その結果、第１の目標周波数ｔｆ１が第１の周波数帯域ＦＢ１の外側に位置するようになった場合には、それに応じて方法４０を継続するために、第３の周波数帯域ＦＢ３が決定され、これが第１の周波数帯域ＦＢ１に取って代わるようにする。
【００４８】
図３は、周波数ｆに関連したフィルタバンク１８の周波数応答を示す。個々の周波数帯域ＦＢは、それぞれ隣接する周波数帯域とかなりの重なり合いＯＶを有し、２つの直接隣接する周波数帯域が、帯域限界周波数ｆＬ０〜ｆＬ３を規定するが、この帯域限界周波数は、２つの隣接する周波数帯域の絶対周波数応答が同等の大きさである周波数からなる。図２による方法４０のステップＳ１によれば、次に、第１の目標周波数ｔｆ１が特定され、それと同時に、上限帯域周波数ｆＬ１が、第１の目標周波数ｔｆ１のすぐ下に位置する帯域限界周波数によって形成されている周波数帯域として、第１の周波数帯域ＦＢ１が決定される。上述したように、低域通過フィルタＴＰは、上限帯域周波数ｆＬ１で第１の周波数帯域ＦＢ１に重なって置かれ、高域通過フィルタＨＰは、同じ帯域限界周波数ｆＬ１で第２の周波数帯域ＦＢ２に重なって置かれ、したがって、第２の周波数帯域ＦＢ２を下方に制限する。その結果、第１の周波数帯域ＦＢ１と、第２の周波数帯域ＦＢ２との間の重なり合いＯＶ１を縮小することができる。前述の２つのフィルタＴＰ、ＨＰは、それぞれの場合において１つの周波数帯域のみに適用されるので、結果として生じる待ち時間はすべて、当該の周波数帯域にスペクトル的に制限される。追加の待ち時間を最小限に抑えるために、１つの複素数値ゼロ点（フィルタ次数１）だけが挿入される。次に、第１の周波数帯域ＦＢ１の上限帯域周波数ｆＬ１を上回る周波数帯域、すなわち、ＦＢ２よりも上にある周波数帯域の音声信号４２の信号成分は、一定の量の分だけシフトする。
【００４９】
図１による補聴器２の音響フィードバックｇを決定する音響フィードバック経路が、ある一定時間後に変わると、第１の目標周波数ｔｆ１は、変化に適合した第２の目標周波数ｔｆ２に更新される。次に、第２の目標周波数ｔｆ２が、第１の周波数帯域ＦＢ１と、第２の周波数帯域ＦＢ２との間の帯域限界周波数ｆＬ１に依然として該当しているかどうか、すなわち、帯域限界周波数ｆＬ１が、第２の目標周波数ｔｆ２のすぐ下に位置する帯域限界周波数をまだ形成しているかどうかを決定するためにチェックを行う。帯域限界周波数ｆＬ１が第２の目標周波数ｔｆ２のすぐ下に位置する帯域限界周波数を形成している場合、周波数シフトを変えずにそのまま、好ましくは、第２の周波数帯域ＦＢ２よりも上にある全周波数帯域（斜線部分）の信号成分に印加し続けることができる。
【００５０】
しかしながら、この場合は、帯域限界周波数ｆＬ１は第２の目標周波数ｔｆ２のすぐ下に位置する帯域限界周波数を形成しない。というのは、ここでは第２の目標周波数が、第１の周波数帯域よりも上にある周波数帯域から、直接隣接する周波数帯域までのいろいろ異なる周波数帯域を制限する帯域限界周波数ｆＬ３よりも上に位置しているからである。ここで、帯域限界周波数ｆＬ３によって上方から制限される周波数帯域を第３の周波数帯域ＦＢ３として規定し、ここで、すでに説明したようなやり方で、特に、帯域限界周波数（斜影線を付けた区域）で対応する高域通過フィルタおよび低域通過フィルタを用いて、好ましくは、第３の周波数帯域ＦＢ３を除いた上方の全周波数帯域の信号成分に対して、周波数シフトが行われる。
【００５１】
図４は、図３による第１の周波数帯域ＦＢ１、および第２の周波数帯域ＦＢ２の、周波数ｆに対する帯域限界周波数ｆＬ１における絶対周波数応答を示す。それぞれの点線は、より高レベルのフィルタバンクにより帯域限界周波数ｆＬ１の区域で特定された、周波数帯域ＦＢ１、ＦＢ２の絶対周波数応答を示す。帯域限界周波数ｆＬ１の区域では、重なり合いＯＶ１は、第１の周波数帯域または第２の周波数帯域に適用される低域通過フィルタまたは高域通過フィルタによって、縮小することができる（ＯＶ１’、破線）。フィルタ特性が異なる、特に、フィルタ特性が非対称の低域通過フィルタおよび高域通過フィルタをここで用いる場合には、重なり合いＯＶ１’が縮小されたことに加えて、帯域限界周波数ｆＬ１もまた、適合後の帯域限界周波数ｆＬ１’の方に、例えば、第１の目標周波数の方向にわずかにシフトさせることができる。
【００５２】
好適な例示的な実施形態によって本発明を詳細に図示および説明してきたが、本発明は、この例示的な実施形態に限定されない。当業者は、本発明の保護範囲を逸脱することなく、この例示的な実施形態から他の変形形態を導き出すことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  フィードバックを抑制する方法
２  補聴器
４  入力トランスデューサ
６  音声信号
８  入力信号
１０  補償信号
１２  電気的フィードバックループ
１４  中間信号
１６  信号処理部
１８  フィルタバンク
２０  処理済み信号
２２  周波数歪み
２４  周波数歪み信号
２６  合成フィルタバンク
２８  出力信号
３０  出力トランスデューサ
３２  出力音声信号
３４  適応型フィルタ
４０  周波数歪み印加方法
４２  音声信号
４４  信号成分
４６  周波数シフト
ＦＢ  周波数帯域
ＦＢ１  第１の周波数帯域
ＦＢ２  第２の周波数帯域
ＦＢ３  第３の周波数帯域
ｆＬ０〜ｆＬ３  帯域限界周波数
ｆＬ１’  適合後の帯域限界周波数
ｇ  音響フィードバック
ＨＰ  高域通過フィルタ
ＯＶ  重なり合い
ＯＶ１  重なり合い
ＯＶ１’  適合後の重なり合い
Ｓ１〜Ｓ５  方法ステップ
ＴＰ  低域通過フィルタ
△  一定の周波数量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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