(57)【要約】      （修正有）【課題】外部装置から受信した信号に対して、ユーザが、バイノーラル信号を定位できるようにフィルタリングする補聴器を提供する。【解決手段】バイノーラル聴覚システム１００は、バイノーラル補聴器と、電子モノラル信号受信器１１４と、到来方向（ＤＯＡ）推定部１０と、聴力損失プロセッサ１１６を備える。電子モノラル信号受信器は、モノラル信号送信器から発せられる電子モノラル信号を受信し、２組のマイクロフォン出力信号４０〜４６を電子モノラル信号と相関して、第１組および第２組のマイクロフォン２４〜３０の指向性伝達関数９４−Ｒ〜９６−Ｌを提供する。それによって、ユーザに、変換された電子モノラル信号が音源から到来すると聴こえるように知覚させる。【選択図】図３
2019083515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイノーラル聴覚システムであって、
バイノーラル聴覚機器と、電子モノラル信号受信器と、到来方向推定部と、バイノーラルフィルタを備えており、
前記バイノーラル聴覚機器は、
前記バイノーラル聴覚システムのユーザの第１の耳に装着されるように適用され、第１組のマイクロフォンを収容する第１ハウジングであって、前記第１組のマイクロフォンが、前記第１組のマイクロフォンに到来する音声を、第１組の対応するマイクロフォン出力信号に変換する、第１ハウジングと、
前記バイノーラル聴覚システムの前記ユーザの第２の耳に装着されるように適用され、第２組のマイクロフォンを収容する第２ハウジングであって、前記第２組のマイクロフォンが、前記第２組のマイクロフォンに到来する音声を、第２組の対応するマイクロフォン出力信号に変換する、第２ハウジングと、
第１出力トランスデューサであって、前記バイノーラル聴覚機器着用の際に、前記第１出力トランスデューサに供給される第１トランスデューサオーディオ信号を、前記ユーザの前記第１の耳で人の聴覚系により受信可能な第１音響出力信号に変換する、第１出力トランスデューサと、
第２出力トランスデューサであって、前記バイノーラル聴覚機器着用の際に、前記第２出力トランスデューサに供給される第２トランスデューサオーディオ信号を、前記ユーザの前記第２の耳で人の聴覚系により受信可能な第２音響出力信号に変換する、第２出力トランスデューサと、を有しており、
前記電子モノラル信号受信器は、
モノラル信号送信器から発せられる電子モノラル信号を受信し、
前記電子モノラル信号を復号化し、出力するように適用されており、
前記モノラル信号送信器は、前記ユーザから離れて位置する音源から発せられる音声を符号化することにより前記電子モノラル信号を生成し、
前記音源から発せられる前記音声は、前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一部が前記電子モノラル信号に対応するように、前記バイノーラル聴覚システムに伝播し、
前記到来方向推定部は、
前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号を前記電子モノラル信号と相関して、前記第１組および前記第２組のマイクロフォンの指向性伝達関数を提供するように適用されており、
前記バイノーラルフィルタは、
前記指向性伝達関数に基づく伝達関数により前記電子モノラル信号をフィルタリングすることで、前記第１および前記第２出力トランスデューサにそれぞれ前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号を提供し、それによって前記ユーザに前記変換された電子モノラル信号が前記音源から到来すると聴こえるように知覚させる、ように適用されるバイノーラル聴覚システム。
【請求項２】
前記到来方向推定部は、
前記電子モノラル信号に対応する前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一部を強調するために、
前記第１組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号と、前記電子モノラル信号との相互相関をとり、第１組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を提供することと、
前記第２組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号と、前記電子モノラル信号との相互相関をとり、第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を提供することと、
前記第１組および前記第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号に基づいて、前記到来方向を推定することと、によって、
前記音源から発せられる前記音声の前記ユーザでの前記到来方向を推定するように適用される、請求項１に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項３】
前記到来方向推定部は、前記第１および前記第２組のマイクロフォン出力信号の一方から選択されたマイクロフォン信号の相互相関をとり、前記相互相関に基づいて、前記モノラル信号送信器に関連付けられる前記音源が、前記ユーザの前方に位置するか、前記ユーザの後方に位置するするかを判定するように適用される、請求項２に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項４】
前記到来方向推定部は、前記相互相関の結果が最大となる第１の時間遅延を判定し、前記第１の時間遅延の符号に基づいて、前記モノラル信号送信器に関連付けられる前記音源が、前記ユーザの前方に位置するか、前記ユーザの後方に位置するかを判定するように適用される、請求項３に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項５】
前記到来方向推定部は、前記第１組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号と、前記第２組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号との相互相関をとり、前記相互相関に基づいて、前記到来方向を推定するように適用される、請求項１から４のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項６】
前記到来方向推定部は、前記第１組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号と、前記第２組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号との相互相関の結果が最大となる第２の時間遅延を判定し、前記第２の時間遅延を両耳間時間差として判定するように適用される、請求項５に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項７】
前記到来方向推定部は、前記両耳間時間差に基づいて、前記到来方向を推定するように適用される、請求項６に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項８】
前記到来方向推定部は、前記両耳間時間差と前記第１の時間遅延の前記符号とに基づいて、前記到来方向を推定するように適用される、請求項４および７に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項９】
前記バイノーラルフィルタは、前記電子モノラル信号をフィルタリングし、前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号を出力するように適用されており、
前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号は、
前記推定到来方向に基づいて、互いに位相がシフトしている前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号と、
前記推定到来方向に基づいて、相互ゲイン差により増幅された前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号と、
前記推定到来方向に基づいて、互いに位相がシフトしており、相互ゲイン差により増幅された前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号と、
から成る信号群から選択される、請求項１から８のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項１０】
前記バイノーラルフィルタの指向性伝達関数は、頭部伝達関数（Ｈｅａｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に略等しい、請求項９に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項１１】
前記バイノーラルフィルタは、前記電子モノラル信号を複数の周波数チャネルで個別に処理するように適用される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項１２】
前記ユーザの前記頭部に装着されて、ユーザ頭部の動きについての情報を含むトラッキング信号を提供し、前記到来方向推定部に提供するように構成されるヘッドトラッカーをさらに備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項１３】
前記第１および前記第２聴覚機器は、前記ユーザの聴力損失を補償するように適用される聴力損失プロセッサを備える補聴器である、請求項１から１２のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
【請求項１４】
バイノーラル聴覚システムで電子モノラル信号を処理する方法であって、
前記バイノーラル聴覚システムは、前記バイノーラル聴覚システムのユーザの第１の耳に装着される第１組のマイクロフォンと、前記ユーザの第２の耳に装着される第２組のマイクロフォンと、電子入力であって、前記電子入力で受信した電子モノラル信号を提供する前記電子入力と、を有しており、
前記方法は、
前記第１組および前記第２組のマイクロフォンのそれぞれから提供される第１組および第２組のマイクロフォン出力信号を、前記電子モノラル信号と相関して、前記第１組および前記第２組のマイクロフォンの指向性伝達関数を提供することと、
前記指向性伝達関数に基づく伝達関数により前記電子モノラル信号をフィルタリングすることと、を備える方法。
【請求項１５】
前記第１組および前記第２組のマイクロフォンのそれぞれから提供される前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号を、前記電子モノラル信号と相互相関して、前記電子モノラル信号に対応する前記第１および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一部が強調された第１組および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号のそれぞれを提供することを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一方から選択されたマイクロフォン信号を相互相関することと、
前記相互相関に基づいて、前記モノラル信号送信器に関連付けられる音源が、前記ユーザの前方に位置するか、前記ユーザの後方に位置するするかを判定することと、を備える請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
バイノーラル聴覚システムに音波として伝播する音声を発する音源の向上された定位を備えるバイノーラル聴覚システムが提供される。ここで、音声は、バイノーラル聴覚システムに有線または無線で送信される電子モノラル信号に変換もされる。対応する方法も提供される。
【背景技術】
【０００２】
聴覚障害者は、以下の少なくとも２つの固有の問題を経験することが多い。
（１）聴覚閾値レベルの上昇としての聴力損失
（２）聴力正常者と比較して、ノイズの中、会話を理解する能力の低下。多くの聴覚障害患者は、到来する音声に対する可聴度を増幅により回復した状態でも、ノイズ中音声明瞭度（ｓｐｅｅｃｈ−ｉｎ−ｎｏｉｓｅ  ｉｎｔｅｌｌｉｇｉｂｉｌｉｔｙ）テストの結果が、聴力正常者よりも劣っていた。語音聴取閾値（ＳＲＴ）は、音声を認識する能力の欠如の測定基準であり、ノイズ下聴き取りテストにおいて、５０％正しく音声を理解できる場合の信号に必要な信号雑音比として定義される。
【０００３】
聴力損失を補うために、今日の多くのデジタル補聴器は、多チャネル増幅、および圧縮信号処理により聴覚障害者の音声明瞭度を回復している。これにより、聴き取れていなかった音声キューを聴き取り可能とし、患者の聴力回復が図られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ノイズ下で会話（発話者が複数いる環境での会話を含む）を聴き取れなくなることは、非補聴器使用者を含む、多くの人々にとって深刻な問題である。
【０００５】
特定の発話者による発話に対する信号雑音比を向上する手段として、当該発話者がいわゆるスパウスマイクロフォンと呼ばれる装置に含まれるマイクロフォンを利用することが考えられる。スパウスマイクロフォンは、当該発話者の近傍に存在することで、その発話を、高信号雑音比で拾う。スパウスマイクロフォンは、その発話を対応する電子モノラル信号に高信号雑音比で変換し、その信号を、好ましくは無線で聴覚機器（典型的にはイヤホンまたは補聴器）に送る。これにより、ユーザには、そのＳＲＴを十分上回る信号雑音比の音声信号が届けられる。
【０００６】
人々から声が聞きたいと望まれる発話者からの発話の信号雑音比を上げる更なる方法として、例えば電話、ＦＭシステム（ネックループ付き）、誘導ループシステム（ヒアリングループとも呼ばれる）が生成した音声信号を、テレコイルにより磁気的に拾うことが考えられる。ここで、人々から声が聞きたいと望まれる発話者とは、例えば教会、講堂、劇場、映画館等の公共の場で発言する人物、または駅、空港、ショッピングモール等で場内アナウンスにより多数の人々に発言する人物である。これにより、聴者のＳＲＴを大幅に上回る高信号雑音比で、音声が聴覚機器（典型的には補聴器）に送信され得る。
【０００７】
近年では、ＭＰ３プレーヤや、テレビ等のメディアプレーヤからストリーミングされる音楽や音声等の、ストリーミング音声全般を受信するための無線信号を受信するため、無線回路を装備した補聴器やヘッドセットが存在する。
【０００８】
さらには、例えば補聴器を携帯電話、オーディオヘッドセット、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末、デジタルカメラ等に相互接続するためのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術を含む、狭域ネットワークを介して各種オーディオ信号源に接続する補聴器やヘッドセットも出現している。ＨｏｍｅＲＦ、ＤＥＣＴ、ＰＨＳ、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、またはその他の固有ネットワーク等のその他の無線ネットワークも提案されている。
【０００９】
しかし、同時に複数の電子モノラル信号を、従来のバイノーラル聴覚システムを使用して聴き取ろうとしても、ユーザにとって信号源を区別することが困難であることが多い。
【００１０】
通常、バイノーラル聴覚システムは、ユーザが頭の中で音源を定位するように、音声を再生する。この音声は、いわゆる外在化（ｅｘｔｅｒｎａｌｉｚｅｄ）ではなく、内在化（ｉｎｔｅｒｎａｌｉｚｅｄ）されているとされる。
【００１１】
「ノイズ下での会話聴き取りの問題」として、必要な音声明瞭度を実現できるほど信号雑音比（ＳＮＲ）が高いのに、会話がすべて聴き取り困難となることが、聴覚システムのユーザ共通の不満となっている。この主な原因としては、聴覚システムが内在化音場を生成することが挙げられる。これによりユーザの認知負荷が増すので、ユーザは聴き取り疲れを起こしたり、しまいには聴覚システムを外したりしてしまいかねない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、各モノラル信号送信器に対応する音源の定位が向上したバイノーラル聴覚システムが求められている。音源はそれぞれ、バイノーラル聴覚システムへ音波として伝播する音を発するもので、バイノーラル聴覚システムが電子モノラル信号に基づいて音声を再生できるように、バイノーラル聴覚システムに有線または無線で送信される電子モノラル信号に音声を変換するように構成されたモノラル信号送信器に対応する。
【００１３】
以下の説明において、「モノラル信号送信器」という用語は、バイノーラル聴覚システムに有線または無線で（通常は無線で）電子モノラル信号を送るように構成された装置を指す。バイノーラル聴覚システムは、電子モノラル信号を受信し、バイノーラル聴覚システムのユーザの耳に送られる信号に変換するように構成される。これにより、ユーザは音声を聴くことができる。
【００１４】
第１種類のモノラル信号送信器は、モノラル信号送信器に対応する音源から発せられた音声を受信し、バイノーラル聴覚システムに送信される電子モノラル信号に変換する１つまたは複数のマイクロフォンを有する。バイノーラル聴覚システムは、電子モノラル信号に基づく音声を再生するように構成される。モノラル信号送信器の１つまたは複数のマイクロフォンが音源の近傍に配置される場合、当該音源は上記種類のモノラル信号送信器に関連付けられる。この送信器の場合、１つまたは複数のマイクロフォンにより音声が高信号雑音比で記録される。例えば、モノラル信号送信器は人物が装着するスパウスマイクロフォンであってもよい。スパウスマイクロフォンは人物の口の近くに装着されるので、人物からの音声がほとんど減衰されずにスパウスマイクロフォンにより記録される。スパウスマイクロフォンは指向性マイクロフォンを有し得る。これにより、人物の口以外の方向の音声は減衰される。したがって、スパウスマイクロフォンは超高信号雑音比で人物からの音声を拾う。一方、バイノーラル聴覚システムに音波として伝播する音声は、人物とバイノーラル聴覚システムとの距離の二乗に基づいて減衰される。さらに、音声はバイノーラル聴覚システムのマイクロフォンにより、ユーザのいる音環境内のその他音源から発せられ得る音声と共に検出される。したがって、電子モノラル信号の信号雑音比は通常、バイノーラル聴覚システムのマイクロフォンで受信される音声の信号雑音比よりも圧倒的に高くなる。
【００１５】
第１種類のモノラル信号送信器の例としては、上述のスパウスマイクロフォンや、例えば教会、講堂、劇場、映画館等の中で、聴衆の中の複数の聴き手を前にして発話者が発する発話を拾うためのマイクロフォンを備える発話者システム、例えばＦＭシステム（ネックループを備える）、誘導ループシステム（「ヒアリングループ」とも呼ばれる）等が挙げられる。
【００１６】
第２種類のモノラル信号送信器は、ラジオ、テレビ、ＤＶＤプレーヤ、メディアプレーヤ、コンピュータ、電話、テレカンファレンスシステム、アラーム付き装置等であって、１つまたは複数のラウドスピーカを有する。１つまたは複数のラウドスピーカは、ソース信号を、バイノーラル聴覚システムに音波として伝播する音声に変換する。したがって、この種のモノラル信号送信器は音源も含む。この種のモノラル信号送信器は、音声変換対象のソース信号に基づいて電子モノラル信号を生成することから、音源は、電子モノラル信号に符号化もされるソース信号が供給されることにより、この種のモノラル信号送信器に関連付けられる。
【００１７】
このモノラル信号送信器は、デジタル音声、すなわちデジタル音声信号にデジタル化済みの音声を送信する、ストリーミングユニットを有してもよい。
【００１８】
簡潔性のため、本開示全体において、「電子モノラル信号」という用語は、電子モノラル信号が生成される出力から、最終的な目的地点までの間の、電子モノラル信号の信号経路内のあらゆるアナログまたはデジタル形式の電子モノラル信号を指すものとする。
【００１９】
例えば、スパウスマイクロフォンで、電子モノラル信号はバイノーラル聴覚システムへの無線送信のために符号化、変調され得るアナログマイクロフォン出力信号として生成され得る。バイノーラル聴覚システムで、電子モノラル信号は復調、復号化され、フィルタリングされて最終的に信号（バイノーラル聴覚システムのユーザが聞き取り可能な音響信号）に変換される。したがって、同じ「電子モノラル信号」という用語が、その信号経路内の各種任意の形式の信号に使用される。
【００２０】
以下の説明において、音源への方向、および音源から生じた音声の到来方向（ＤＯＡと略する）という表現は、バイノーラル聴覚システムを装着したユーザの例えば前方視方向を基準とした、ユーザから音源への方向を示す。
【００２１】
例えば、音源は第１種類のモノラル信号送信器（例えばスパウスマイクロフォン）の装着者であってもよい。第１種類のモノラル信号送信器は、人物の発話を、バイノーラル聴覚システムに無線送信される電子モノラル信号に変換する。これにより、人物の発話が、バイノーラル聴覚システムのマイクロフォンにより受信、検出されるように、バイノーラル聴覚システムへの音波として伝播し、さらにバイノーラル聴覚システムに無線送信される電子モノラル信号に符号化もされる。当該電子モノラル信号は、バイノーラル聴覚システムの無線モノラル信号受信器に受信されてから、音声の再生に供される。
【００２２】
この例では、ＤＯＡは、バイノーラル聴覚システムのユーザの例えば前方視方向を基準にして、ユーザから人物の唇への方向となる。
【００２３】
ＤＯＡの方位は、ユーザの前方視方向を基準に、水平面上に投射される、モノラル信号送信器に関連付けられた音源への方向の、認知角度φである。前方視方向は、ユーザの頭部の中心、およびユーザの鼻の中心を通過するように引かれた仮想線により定義される。したがって、ユーザの前方視方向の先の音源の方位値はφ＝０°となり、ユーザの前方視方向の正反対に位置する音源の方位値はφ＝１８０°となる。ユーザの前方視方向に直交する垂直平面の左側に位置する音源の方位値はφ＝−９０°となり、ユーザの前方視方向に直交する垂直平面の右側に位置する音源の方位値はφ＝＋９０°となる。
【００２４】
以下の説明で、「ユーザ」という用語は、「バイノーラル聴覚システムのユーザ」を示す。
【００２５】
各電子モノラル信号に空間的キューを追加可能なバイノーラル聴覚システムが提供される。各空間的キューは、バイノーラル聴覚システムに音波として伝播した音声のＤＯＡに対応する。音声はまた、受信した電子モノラル信号に基づいてバイノーラル聴覚システム内で再生される。
【００２６】
バイノーラル聴覚システムにおいて、異なるモノラル信号送信器から生じた各電子モノラル信号は、ユーザの音環境において、それぞれ現在推定されたＤＯＡに配置された各音源をユーザが認知するように、ユーザの耳に提示される。
【００２７】
このようにして、人の聴覚系のバイノーラル信号処理を利用して、ユーザの、別々のモノラル信号送信器からの信号を区別する能力を向上する。さらに、電子モノラル信号の内の、所望の信号から再生される音声に注意を傾けて聴くことや、複数の電子モノラル信号から再生される音声を同時に聴いて認識する能力の向上も図られる。
【００２８】
聴力が正常のユーザと聴力を損失したユーザのいずれも、このバイノーラル聴覚システムを使用すれば、外在化や、各モノラル信号送信器に関連付けられた音源の定位向上という利点を享受でき、外在化された音源から再生された音声を利用できる。
【００２９】
詳細に後述するように、バイノーラル聴覚システムにおいて、指向性伝達関数を有するバイノーラルフィルタを利用して、空間的キューを電子モノラル信号に加える。
【００３０】
人間は、バイノーラル音声定位能力を有し、それにより、三次元空間において、モノラル信号送信器の検出、定位が実現される。
【００３１】
聴覚入力は、２つの信号、すなわち鼓膜それぞれでの音圧から構成される。この信号を以下にバイノーラル音声信号と称する。所定の空間的音場で生成されたであろう鼓膜での音圧が、鼓膜で正確に再生されれば、人の聴覚系では空間的音場で生成された実際の音声と、再生音声とは区別できないであろう。
【００３２】
所定の方向に配置された音源からの、鼓膜への音波送信と、聴者の左右の耳に関する距離が、それぞれ左鼓膜、右鼓膜用の２つの伝達関数で説明される。伝達関数は、カラーレーション、両耳間時間差および両耳間スペクトル差等の任意の線形歪みを含む。このような、それぞれ左鼓膜、右鼓膜用の、２つで一組の伝達関数を頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）と称する。ＨＲＴＦの各伝達関数は、対応する外耳道内、または近傍の特定の点での平面波により生成された音圧ｐ（左外耳道内のｐＬと右外耳道内のｐＲ）の基準に対する比として定義される。通常、この基準として選択されているのは音圧ｐｌである。これは、聴者不在と仮定して、頭部の真ん中の位置での平面波で生成され得るものである。
【００３３】
ＨＲＴＦは、頭部回りの回折、肩からの反射、外耳道での反射等、聴者の耳への音声送信に関するあらゆる情報を含む。したがって、ＨＲＴＦは個人差がある。
【００３４】
以下の説明では、ＨＲＴＦの伝達関数の１つについても、便宜上ＨＲＴＦと称する。
【００３５】
ＨＲＴＦは、聴者の耳に対する、音源の方向および距離に応じて変化する。ＨＲＴＦは、任意の方向および距離について測定でき、例えばフィルタにより、例えば電子的にシミュレーションできる。当該フィルタがマイクロフォン等の信号源と、聴者が使用するヘッドフォンとの間の信号経路に挿入されれば、聴者は、耳内音圧の正確な再現により、該当するＨＲＴＦをシミュレーションしたフィルタの伝達関数で定義された、当該距離および当該方向に位置する音源から発せられた音声がヘッドフォンで生成されたものと認識するであろう。
【００３６】
空間的に符号化された情報に、脳のバイノーラル処理を実行すると、様々な良い影響につながる。具体的には、信号源区別、到来方向（ＤＯＡ）推定、奥行／距離認識である。
【００３７】
人の聴覚系がどのようにして音源の距離および方向についての情報を抽出するかは完全には解明されていないが、人の聴覚系が多数のキューを使用して判定することは分かっている。これらのキューとしては、スペクトルキュー、残響キュー、両耳間時間差（ＩＴＤ）、両耳間位相差（ＩＰＤ）、および両耳間レベル差（ＩＬＤ）が挙げられる。
【００３８】
バイノーラル処理におけるキューで最も重要なのが、両耳間時間差（ＩＴＤ）と、両耳間レベル差（ＩＬＤ）であろう。ＩＴＤは、音源から両耳への距離の差に基づく。このキューが主に有用なのは、特に１．５ｋＨｚまでであり、この周波数を超えると、聴覚系がＩＴＤキューを認識不能となる。
【００３９】
レベル差は、回析の結果であり、音源に対する耳の相対位置により定まる。このキューは、２ｋＨｚ超で非常に効果的である。ただし、聴覚系はスペクトル全体で、ＩＬＤの変化に対して等しく敏感である。
【００４０】
聴力損失は、低周波数では顕著でないことが多いため、ＩＴＤキューが最も聴覚障害者に有用であると言われている。
【００４１】
指向性伝達関数は、スペクトルキュー、残響キュー、両耳間時間差（ＩＴＤ）、両耳間位相差（ＩＰＤ）、および両耳間レベル差（ＩＬＤ）等の指向性キューを電子モノラル信号に加えるＨＲＴＦまたは当該ＨＲＴＦへの近似である。これにより、電子モノラル信号に指向性伝達関数を適用するバイノーラルフィルタの出力信号に基づくバイノーラル音声信号を聴き取るユーザは、指向性伝達関数により定義された方向に存在する音源から発せられた音声を知覚する。
【００４２】
例えば、個別のＨＲＴＦへの近似は、ＫＥＭＡＲ等のマネキンを使用して判定されてもよい。これにより、バイノーラル聴覚システムのユーザが、バイノーラル聴覚システムを使用しながら方向感覚を保つのに十分な精度のＨＲＴＦ近似が実現できる。
【００４３】
バイノーラル聴覚システムの、バイノーラル聴覚システムに音波として伝播する音声を発する音源の定位が向上する。音声はさらに、バイノーラル聴覚システムに有線または無線送信される電子モノラル信号に変換もされる。
【００４４】
バイノーラル聴覚システムのマイクロフォンが受信する、バイノーラル聴覚システムへ音波として伝播する音声に、電子モノラル信号が関連付けられてもよい。これにより、各音源から各マイクロフォンへの指向性伝達関数が判定できる。当該関数は、音源から各マイクロフォンへの送信路のフィルタ関数を含む。
【００４５】
ユーザの各耳では、その耳に装着されたマイクロフォンの、判定された指向性伝達関数の内の選択された１つ、またはその耳に装着されたマイクロフォンの、判定された指向性伝達関数から判定された結果的指向性伝達関数を使用して、フィルタリングされた信号の、該当するマイクロフォンが装着された耳に送信される信号への変換前に、電子モノラル信号をフィルタリングしてもよい。これにより、ユーザは、フィルタリングされた信号が、各音源のＤＯＡから到来するものと知覚する。
【００４６】
例えば、ユーザの外耳道入り口に配置されたマイクロフォンの指向性伝達関数は、ユーザの対応するＨＲＴＦの左耳部分または右耳部分に良好に近似することがよく知られている。
【００４７】
その後、判定された指向性伝達関数は、ＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦと比較されてもよい。これにより、判定された指向性伝達関数の一部を成すＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦを判定し、そのＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦを使用して、フィルタリングされた信号を該当するマイクロフォンが装着された耳に送信される信号へ変換する前に、電子モノラル信号をフィルタリングしてもよい。これにより、ユーザは、フィルタリングされた信号が、各音源のＤＯＡから到来するものと知覚する。
【００４８】
例えば、音声伝播は、電子モノラル信号と、各出力信号との線形関係により、線形波動方程式で表すことができる。
【００４９】
例えば、時不変系の時間領域について、電子モノラル信号ｘ（ｎ）と、各マイクロフォン出力信号ｙｋ（ｎ）により以下の式が成立する。
【００５０】
【数１】
2019083515.tif 000003
【００５１】
式中、（＊）は畳み込み演算子であり、ｋはマイクロフォンの指標であり、ｎはサンプルの指標であり、ｇｋは音源からｋ番目のマイクロフォンまでの伝達路のフィルタ関数のインパルス応答であり、ｖｋはｋ番目のマイクロフォンで受信されたノイズである。各音源からｋ番目のマイクロフォンまでの伝達路のフィルタ関数ｇｋ（ｎ）のインパルス応答には、室内残響およびｋ番目の指向性伝達関数のインパルス応答が含まれる。
【００５２】
伝達関数ｇｋ（ｎ）のインパルス応答を判定する１つの方法として、以下の最小化問題を解くことが挙げられる。
【００５３】
【数２】
2019083515.tif 000004
【００５４】
式中、Ｎはマイクロフォンの総数であり、ｐは整数であり、例えばｐ＝２である。
【００５５】
前記最小化問題は、１組の選択されたマイクロフォンに関して解を求めてもよい。
【００５６】
前記最小化問題は、周波数領域において解を求めてもよい。
【００５７】
残響が全くない、またはわずかである空間において、インパルス応答ｇｋ（ｎ）を有する指向性伝達関数Ｇｋ（ｆ）は、周波数領域における電子モノラル信号Ｘ（ｆ）と周波数領域におけるｋ番目のマイクロフォンの出力信号Ｙｋ（ｆ）との間の比として判定されてもよい。
【００５８】
【数３】
2019083515.tif 000005
【００５９】
さらに、伝達関数Ｇｋ（ｆ）のインパルス応答ｇ＾ｋ（ｎ）は、指向性伝達関数のインパルス応答として使用されてもよく、あるいは伝達関数のインパルス応答ｇ＾ｋ（ｎ）は、室内残響を除去または抑制するために切り捨てられてもよく、切り捨て後のインパルス応答ｇ＾ｋ（ｎ）は指向性伝達関数のインパルス応答として使用されてもよい。
【００６０】
次に、ユーザのそれぞれの耳において、該当する耳に装着されたマイクロフォンの、判定された指向性伝達関数、すなわち時間領域におけるインパルス応答ｇ＾ｋ（ｎ）および周波数領域における伝達関数Ｇｋ（ｆ）の内の選択された関数、または該当する耳に装着されたマイクロフォンの判定された指向性伝達関数から判定された結果的指向性伝達関数が、フィルタリングされた信号を該当するマイクロフォンが装着された耳に伝達される信号へと変換する前に、モノラル信号をフィルタリングするために使用されてもよく、これによりユーザはフィルタリングされた信号が音源のＤＯＡから到来しているように知覚する。
【００６１】
判定された指向性伝達関数は、ＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦのインパルス応答と比較されて、判定された指向性伝達関数の一部を形成するＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦを判定してもよい。また、このＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦは、フィルタリングされた信号を該当するマイクロフォンが装着された耳に伝達される信号へと変換する前にモノラル信号をフィルタリングするために使用されてもよく、これによりユーザはフィルタリングされた信号を音源のＤＯＡから到来しているように知覚する。
【００６２】
したがって、バイノーラル聴覚システムが提供され、
バイノーラル聴覚システムは、と、電子モノラル信号受信器と、ＤＯＡ推定部と、バイノーラルフィルタを備えており、
前記バイノーラル聴覚機器は、
前記バイノーラル聴覚システムのユーザの第１の耳に装着されるように適用され、第１組のマイクロフォンを収容する第１ハウジングであって、前記第１組のマイクロフォンが、前記第１組のマイクロフォンに到来する音声を、第１組の対応するマイクロフォン出力信号に変換する、第１ハウジングと、
前記バイノーラル聴覚システムのユーザの第２の耳に装着されるように適用され、第２組のマイクロフォンを収容する第２ハウジングであって、前記第２組のマイクロフォンが、前記第２組のマイクロフォンに到来する音声を、第２組の対応するマイクロフォン出力信号に変換する、第２ハウジングと、
第１出力トランスデューサであって、前記バイノーラル聴覚機器着用の際に、前記第１出力トランスデューサに供給される第１トランスデューサオーディオ信号を、前記ユーザの前記第１の耳で人の聴覚系により受信可能な第１音響出力信号に変換する、第１出力トランスデューサと、
第２出力トランスデューサであって、前記バイノーラル聴覚機器着用の際に、前記第２出力トランスデューサに供給される第２トランスデューサオーディオ信号を、前記ユーザの前記第２の耳で人の聴覚系により受信可能な第２音響出力信号に変換する、第２出力トランスデューサと、を有しており、
前記電子モノラル信号受信器は、
モノラル信号送信器から発せられる電子モノラル信号を受信し、前記電子モノラル信号を復号化し、出力するように適用されており、
前記モノラル信号送信器は、前記ユーザから離れて位置する音源から発せられる音声を符号化することにより前記電子モノラル信号を生成し、
前記音源から発せられる前記音声は、前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一部が前記電子モノラル信号に対応するように、前記バイノーラル聴覚システムに伝播し、
前記ＤＯＡ推定部は、
前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号を前記電子モノラル信号と相関して、前記第１組および前記第２組のマイクロフォンの指向性伝達関数を提供するように適用されており、
前記バイノーラルフィルタは、
前記指向性伝達関数、即ち到来方向に基づく伝達関数により前記電子モノラル信号をフィルタリングすることで、前記第１および前記第２出力トランスデューサにそれぞれ前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号を提供し、それによって前記ユーザに前記変換された電子モノラル信号が前記音源から到来すると聴こえるように知覚させるように適用される。
【００６３】
前記ＤＯＡ推定部は、
前記電子モノラル信号に対応する前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一部を強調するために、
前記第１組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号と、前記電子モノラル信号との相互相関をとり、第１組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を提供することと、
前記第２組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号と、前記電子モノラル信号との相互相関をとり、第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を提供することと、
前記第１組および前記第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号に基づいてＤＯＡを推定することと、
によって、音源から発せられる音声のＤＯＡを推定するように適用されてもよい。
【００６４】
前記ＤＯＡ推定部は、
Ｍｉｃ１ｉ（ｔ）を前記第１組のマイクロフォン出力信号のマイクロフォン出力信号、
ｉを前記第１組のマイクロフォン出力信号の前記マイクロフォン出力信号の指数、
Ｍｉｃｊ２（ｔ）を前記第２組のマイクロフォン出力信号のマイクロフォン出力信号、
ｊを前記第２組のマイクロフォン出力信号の前記マイクロフォン出力信号の指数、
Ｒｍ＿ｎ（ｔ’）を受信された電子モノラル信号、
ｎを前記電子モノラル信号を発信した前記モノラル信号送信器の指数、
ｔ’を時間ｔまたは逆転時間Ｔ−ｔ、
Ｔを前記フィルタリングが因果的（ｃａｕｓａｌ）となるように付加された任意の定数、
演算子＊を畳み込み演算子として、
第１組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号Ｆ１ｉ（ｔ）＝Ｍｉｃｉ１（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（ｔ’）を提供することと、
第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号Ｆ２ｊ（ｔ）＝Ｍｉｃｊ２（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（ｔ’）を提供することと、
によって、音源によって発信された音声のＤＯＡの推定を行い、第１および第２組のマイクロフォン出力信号の、受信した電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ’）に対応する少なくとも一部を強調することと、
第１および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号Ｆ１ｉ（ｔ）、Ｆ２ｊ（ｔ）に基づいて到来方向を推定することと、を行うように適用されてもよい。
【００６５】
前記第１および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号はそれぞれ少なくとも１つのフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を含み、前記第１および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号はそれぞれ、前記第１および第２組のマイクロフォンのそれぞれのマイクロフォンからのフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を含んでもよい。
【００６６】
ユーザの頭部に対して固定位置に装着された装置であるヘッドトラッカーにより、急速な頭部の動きが追跡されてもよい。したがって、ヘッドトラッカーはユーザの頭部の動きを検出し、頭部の向きおよび、可能であればユーザの頭部の位置に基づくトラッキング信号を出力できる。
【００６７】
バイノーラル聴覚システムは、ＤＯＡ推定部が判定したＤＯＡを調整するために使用され得るトラッキング信号を出力するヘッドトラッカーを有してもよい。これにより、頭部の動きに応じたＤＯＡの調整の、当該動きに対する遅延が低減され得る。
【００６８】
ヘッドトラッカーは、バイノーラル聴覚システムの第１および第２ハウジングの一方または両方に収容されてもよい。
【００６９】
ヘッドトラッカーは、例えばバイノーラル聴覚システムのヘッドバンドに装着される、個別のハウジングに収容されてもよい。
【００７０】
ヘッドトラッカーは、ユーザがその頭部の、所期の動作位置に聴覚機器を装着した際に、頭部ヨーさらには任意で頭部ピッチ、頭部ロールを判定するように配置された慣性測定部を有してもよい。
【００７１】
頭部ヨー、頭部ピッチ、および頭部ロールは、頭部座標系を使用して判定されてもよい。頭部座標系は、その中心をユーザの頭部の中心として定義され得る。頭部の中心とは、ユーザの左および右耳それぞれの鼓膜の中心を結ぶ線の中心として定義される。
【００７２】
すなわち、頭部座標系のｘ軸は、ユーザの鼻の中心から前方を指し、ｙ軸は左鼓膜の中心を通るように左耳を指し、ｚ軸は上方向を指してもよい。
【００７３】
頭部ヨーは、ユーザの位置の水平面に投射される、頭部座標系のｘ軸、即ちユーザの前方視方向と、水平参照方向（磁気北または真北等）との間の角度である。したがって、ＤＯＡの方位と同様、頭部ヨーは水平角であり、音源が動かない場合、頭部ヨーの変化は、対応するＤＯＡの方位の同様の変化につながる。
【００７４】
頭部ピッチは、頭部座標系のｘ軸と、水平面との間の角度である。
【００７５】
頭部ロールは、ｙ軸と、水平面との間の角度である。
【００７６】
ヘッドトラッカーは、頭部ヨー、頭部ピッチ、頭部ロールについての情報を提供する３軸ＭＥＭＳジャイロと、ユーザの頭部の３次元変位についての情報を、当該分野で公知の方法で提供する３軸加速度計とを有してもよい。
【００７７】
したがって、ヘッドトラッカーにより、バイノーラル聴覚システムにおける処理のため、ユーザの現在位置と、頭部の向きを提供できる。
【００７８】
ヘッドトラッカーはさらに、地球の磁気、例えば磁気北に対して、頭部ヨーを判定しやすくする、３軸磁力計の形式の、方位磁針を有してもよい。
【００７９】
例えば、上述の電子モノラル信号に基づくバイノーラルフィルタの伝達関数の判定の際に、ヘッドトラッカーが頭部の動きを検出しない、または検出しても些細であれば、判定された伝達関数が電子モノラル信号のフィルタリングに使用される。その後、ヘッドトラッカーが頭部の動きを検出すると、ヘッドトラッカーが検出したユーザの頭部の向きの変化に従って、判定された伝達関数が修正される。例えば、検出された頭部ヨーの変化に応じてＤＯＡの方位が変化する。
【００８０】
言い換えると、ユーザの頭部が動かない状態で、電子モノラル信号に基づいて較正された、ヘッドトラッカーが出力するトラッキング信号に基づいて、該当する音源のＤＯＡが判定されてもよい。
【００８１】
本開示の全体において、「適用する」および「構成する」という語は同意語として使用されており、互いに置換可能である。
【００８２】
バイノーラル聴覚システムで電子モノラル信号を処理する方法もまた提供される。
前記バイノーラル聴覚システムは、前記バイノーラル聴覚システムのユーザの第１の耳に装着される第１組のマイクロフォンと、前記ユーザの第２の耳に装着される第２組のマイクロフォンと、電子入力であって、前記電子入力で受信した電子モノラル信号を提供する前記電子入力と、を有している。
前記方法は、
前記第１組および前記第２組のマイクロフォンのそれぞれから提供される第１組および第２組のマイクロフォン出力信号を、前記電子モノラル信号と相関して、前記第１組および前記第２組のマイクロフォンの指向性伝達関数を提供することと、
前記指向性伝達関数に基づく伝達関数により前記電子モノラル信号をフィルタリングすることと、を備える。
【００８３】
前記方法は、
前記第１組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号を前記電子モノラル信号と相互相関して、第１組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を提供するステップと、
前記第２組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号を前記電子モノラル信号と相互相関して、第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を提供するステップと、を備えてもよい。
前記電子モノラル信号に対応する前記第１および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一部は、前記第１組および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号に強調されている。
【００８４】
バイノーラル聴覚システムで電子モノラル信号を処理する方法もまた提供される。
バイノーラル聴覚システムは、当該バイノーラル聴覚システムのユーザの第１の耳に装着される第１組のマイクロフォンと、前記ユーザの第２の耳に装着される第２組のマイクロフォンと、電子入力であって、前記電子入力で受信される電子モノラル信号を提供する電子入力と、を有している。
前記方法は、
Ｍｉｃ１ｉ（ｔ）を前記第１組のマイクロフォン出力信号のマイクロフォン出力信号、
ｉを前記第１組のマイクロフォン出力信号の前記マイクロフォン出力信号の指数、
Ｍｉｃｊ２（ｔ）を前記第２組のマイクロフォン出力信号のマイクロフォン出力信号、
ｊを前記第２組のマイクロフォン出力信号の前記マイクロフォン出力信号の指数、
Ｒｍ＿ｎ（ｔ’）を受信された電子モノラル信号、
ｎを前記電子モノラル信号を発信した前記モノラル信号送信器の指数、
ｔ’を時間ｔまたは逆転時間Ｔ−ｔ、
Ｔを前記フィルタリングが因果的となるように付加された任意の定数、
演算子＊を畳み込み演算子として、
第１組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号Ｆ１ｉ（ｔ）＝Ｍｉｃｉ１（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（ｔ’）を提供することと、
第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号Ｆ２ｊ（ｔ）＝Ｍｉｃｊ２（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（ｔ’）を提供することと、
によって、前記電子入力で受信した前記電子モノラル信号に関連付けられた音源から発せられた音声の、前記ユーザに対する到来方向を推定して、前記選択されたマイクロフォン出力信号の、前記電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ’）に対応する少なくとも一部を強調することと、
前記第１および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号Ｆ１ｉ（ｔ）、Ｆ２ｊ（ｔ）に基づいて、前記到来方向を推定することと、
前記到来方向に基づく伝達関数で前記電子モノラル信号をフィルタリングすることと、を備える。
【００８５】
前記方法はさらに、前記電子モノラル信号を発する前記モノラル信号送信器に関連付けられた前記音源からの音声の音響的受信についての、前記バイノーラル聴覚システムを装着するユーザの前記左耳と、前記右耳との間の両耳間時間差（ＩＴＤ）を、前記第１組および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号に基づいて判定することを含んでもよい。
【００８６】
前記ＩＴＤは、前記ユーザが前記バイノーラル聴覚システムを装着した際に、前記左耳に配置される前記１つまたは複数のマイクロフォンにより生成される出力信号の１つに基づく前記相関フィルタの１つにより提供されるフィルタリングされたマイクロフォン出力信号と、前記ユーザが前記バイノーラル聴覚システムを装着した際に、前記右耳に配置される前記１つまたは複数のマイクロフォンにより生成される出力信号の１つに基づく別の前記相関フィルタにより提供されるフィルタリングされたマイクロフォン出力信号との間の前記時間遅延であって、当該２つのフィルタリングされたマイクロフォン出力信号の相関が最大となる時間遅延を判定することで判定されてもよい。
【００８７】
当該判定は、前記２つのフィルタリングされたマイクロフォン出力信号の相互相関または、差分二乗和（ＳＳＤ）等を利用して実現されてもよい。
【００８８】
前記方法はさらに、
前記第１および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号の少なくとも１つから選択されたフィルタリングされたマイクロフォン出力信号間の前記時間遅延を判定することと、
前記モノラル信号送信器が前記ユーザの前方に存在するか、後方に存在するかを、前記相互相関に基づいて判定することと、を含んでもよい。
【００８９】
当該判定は、前記２つのフィルタリングされたマイクロフォン出力信号の相互相関または、差分二乗和（ＳＳＤ）等を利用して実現されてもよい。
【００９０】
前記バイノーラル聴覚システムは、頭部装着装置、例えばヘッドセット、ヘッドフォン、イヤホン、イヤディフェンダ、イヤマフ等を備えてもよく、その例としては、耳かけ型（ＢＴＥ）、耳内レシーバ型（ＲＩＥ）、耳あな型（ＩＴＥ）、外耳道挿入型（ＩＴＣ）、完全外耳道挿入型（ＣＩＣ）等の任意の種類の補聴器を備えた、イヤーハンガー、インイヤー、オンイヤー、オーバーイヤー、ビハインドネック、ヘルメット、またはヘッドガード等のバイノーラル補聴器が挙げられる。
【００９１】
前記頭部装着装置内のマイクロフォンおよび出力トランスデューサの各種位置は、頭部装着装置の分野において公知である。
【００９２】
前記第１組および第２組のマイクロフォンは、無指向性マイクロフォンの組であってもよく、例としては、例えば選択的に、マイクロフォンに到来する音声を、補聴器等の頭部装着装置の分野において公知の指向性特徴を形成するために使用できる各マイクロフォン出力信号へ変換するための無指向性前側および後側マイクロフォンが挙げられる。
【００９３】
耳あな型（ＩＴＥ）、外耳道挿入型（ＩＴＣ）、完全外耳道挿入型（ＣＩＣ）の聴覚機器、例えば補聴器の場合、それぞれのハウジングは、例えば、供給されたトランスデューサオーディオ信号を、ユーザの鼓膜に向かって音波として伝播する音声へと変換するためのレシーバ等の出力トランスデューサをさらに収容してもよい。
【００９４】
ユーザの耳介の後ろに配置される、耳かけ型（ＢＴＥ）の補聴器等の聴覚機器の場合、それぞれのハウジングは、例えば、レシーバ等の出力トランスデューサをさらに収容してもよく、また、ハウジングに接続された音響管であって、該音響管を介してレシーバによって出力された音声を、ユーザの外耳道に配置、保持され、音声をユーザの鼓膜へと伝達するための出力孔を有するイヤピースへと伝播する音響管をさらに有する。
【００９５】
耳内レシーバ型（ＲＩＥ）の補聴器等の聴覚機器の場合、レシーバがイヤピースへと移され、したがって、音響管がオーディオ信号伝達部材に置き換えられている点を除いては、ＢＴＥ聴覚機器のハウジングと同様のハウジングを有する。該オーディオ信号伝達部材は、トランスデューサのオーディオ信号を、その出力孔を介してユーザの鼓膜に向かって音声を発信するためのイヤピースに配置されたレシーバへと伝播するための導電体を備える。
【００９６】
イヤピースを備える聴覚機器の中には、該イヤピースに収容された１つまたは複数のマイクロフォンをさらに有するものもある。
【００９７】
バイノーラル聴覚システムは、人工内耳（ＣＩ）等の埋め込み型装置を備える聴覚人工器官を含んでもよく、この場合、出力トランスデューサは、蝸牛に埋め込まれて、人工内耳の分野において公知のように蝸牛から脳へと聴覚情報を伝達する蝸牛神経に電子的刺激を与える電極アレイである。
【００９８】
バイノーラル聴覚システムは、該バイノーラル聴覚システムのその他の部品と通信し、バイノーラル聴覚システムの信号処理の少なくとも一部を実行するように適用または構成された装着式装置を含んでもよく、バイノーラル聴覚システムのユーザインターフェース、またはユーザインターフェースの一部を含んでもよい。
【００９９】
装着式装置は、携帯用端末、例えばＩＰＡＤ（登録商標）、ミニＩＰＡＤ等のタブレットＰＣであってもよく、スマートフォン、例えばＩＰｈｏｎｅ（登録商標）、アンドロイド（登録商標）フォン、ウィンドウズ（登録商標）フォン等であってもよい。
【０１００】
１つまたは複数のＤＯＡ推定部、あるいは１つまたは複数のＤＯＡ推定部の一部、および／またはバイノーラルフィルタ、あるいはバイノーラルフィルタの一部、および／またはバイノーラル聴覚システムの処理回路の他の部品は、バイノーラル聴覚システムの他の部品に相互接続されている装着式装置に含まれてもよい。
【０１０１】
装着式装置に含まれるバイノーラル聴覚システムの回路部品については、特にバイノーラル聴覚システムがバイノーラル補聴器を備える場合に、該バイノーラル聴覚システムにおいて使用可能な限定的な演算資源や電力供給と比較して、装着式装置において通常使用可能なより多くの演算資源や電力供給を活用できる利点があり得る。
【０１０２】
装着式装置は、バイノーラル聴覚システムの少なくとも一部をユーザが制御できるように適用されたユーザインターフェースを収容してもよい。
【０１０３】
装着式装置は、バイノーラル聴覚システムの遠隔制御装置として機能してもよい。
【０１０４】
装着式装置は、インターネット等の広域ネットワークとの接続のためのインターフェースを有してもよい。
【０１０５】
装着式装置は、ＧＳＭ（登録商標）、ＩＳ−９５、ＵＭＴＳ、ＣＤＭＡ−２０００等の携帯電話ネットワークを介して、広域ネットワークにアクセスしてもよい。
【０１０６】
バイノーラル聴覚システムは、制御信号を装着式装置からバイノーラル聴覚システムの他の部品へと伝達するためのデータインターフェースを備えてもよい。
【０１０７】
データインターフェースは、例えばＵＳＢインターフェース等の無線インターフェースであってもよく、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈインターフェース（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ低エネルギーインターフェース）等の無線インターフェースであってもよい。
【０１０８】
電子モノラル信号受信器は、例えばストリーミングされた音楽や発話等のストリーミングされたオーディオ一般の受信のための、無線信号の受信を行うように適用された無線装置であってもよい。
【０１０９】
電子モノラル信号受信器は、デジタルオーディオ、場合によっては送信器識別子、場合によってはネットワーク制御信号等の、受信した電子モノラル信号から、デジタルデータを読み出し、読み出したデジタルデータをバイノーラル聴覚システムの他の部品に、処理または処理制御のために転送するように適用されてもよい。
【０１１０】
受信した電子モノラル信号は、複数のモノラル信号送信器からの信号を含んでもよく、したがって、受信した電子モノラル信号は、以下に開示するＤＯＡ推定部等のバイノーラル聴覚システムの他の部品に転送される複数の信号を形成してもよく、例えば各モノラル信号送信器について、１つの電子モノラル信号が１つのＤＯＡ推定部に転送される。
【０１１１】
受信した電子モノラル信号は、モノラル信号送信器の識別に関するデータをさらに含んでもよい。電子モノラル信号受信器は、これらのデータを受信した電子モノラル信号から抽出し、該受信した電子モノラル信号が複数の電子モノラル信号に分割されるように、すなわち各モノラル信号送信器に対して１つの信号が与えられるように適用されてもよい。
【０１１２】
バイノーラル聴覚システムが、各電子モノラル信号に対して、モノラル信号送信器に関連付けられた音源への方向感覚を付与することができるようにするために、バイノーラル聴覚システムは、第１組および第２組のマイクロフォン出力信号の、電子モノラル信号に対応する少なくとも一部を強調するために、第１組および第２組のマイクロフォン出力信号それぞれの各電子モノラル信号に対する相互相関を取って、第１組および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号をそれぞれ提供して、前記第１組および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号に基づいてＤＯＡを推定することに基づいて、該当するモノラル信号送信器に関連付けられた音源からの音声のＤＯＡを推定する、ＤＯＡ推定部を有してもよい。
【０１１３】
電子モノラル信号は、干渉ノイズがないまたは極めて少ない状態で、モノラル信号送信器により生成されるため、高信号雑音比となる。
【０１１４】
バイノーラル聴覚システムにより、特定のモノラル信号送信器に関連付けられた特定の音源に関する空間的キューが、非常に高ノイズの環境でも得られ、さらには複数の音源が存在する音環境でも選択的に得られる。これら環境はそれぞれ、各モノラル信号送信器に関連付けられるものである。
【０１１５】
バイノーラル聴覚システムにより、特定のモノラル信号送信器に関連付けられた特定の音源に関連付けられた空間的キューが、バイノーラル聴覚システムのマイクロフォンの出力信号と、特定のモノラル信号送信器から生じる電子モノラル信号とを、相関フィルタで相関をとることで得られる。相関フィルタはマイクロフォン出力信号を出力する。マイクロフォン出力信号では、特定のモノラル信号送信器の電子モノラル信号とは無関係の部分が削減または削除されている。言い換えると、マイクロフォンの出力信号の特定のモノラル信号送信器の電子モノラル信号に対応する部分が強調されている。
【０１１６】
相関フィルタは、空間的キューの取得が望まれるモノラル信号送信器からの電子モノラル信号に対して等しい、場合によっては時間逆転されている、インパルス応答ｈ（ｔ）を有する整合フィルタであってもよい。
【０１１７】
したがって、Ｒｍ＿ｎ（ｔ）は電子モノラル信号を生成する各モノラル信号送信器に関連付けられた複数の音源を含む音環境において、選択した受信した電子モノラル信号を指す。ここで、Ｒｍは、Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  ｍｏｎａｕｒａｌ（受信したモノラル）の略で、ｎは当該モノラル信号送信器の指数で、ｔは時間である。Ｒｍ＿ｎ（ｔ）を生成するモノラル信号送信器に関連付けられた音源に関する空間的キューを得ることが求められる場合、ユーザの左耳に配置された１つまたは複数のマイクロフォンにより形成された１つまたは複数の出力信号と、ユーザの右耳に配置された１つまたは複数のマイクロフォンにより形成された１または複数の出力信号が、インパルス応答により、各相関フィルタで、フィルタリングされる。ここで、
ｈ（ｔ）＝Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）または、
ｈ（ｔ）＝Ｒｍ＿ｎ（ｔ）である。
【０１１８】
このようにして、マイクロフォンの出力信号の、複数の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）の内の選択された１つに対応する部分が、フィルタリングされたマイクロフォン出力信号において強調される。そして、受信した電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）の選択された１つを生成するモノラル信号送信器に関連付けられた音源が発する音声のＤＯＡが、フィルタリングされたマイクロフォン出力信号に基づいて推定される。これにより、電子モノラル信号のうちの選択された１つよりもノイズやその他電子モノラル信号の影響が低くなるため、選択的ＤＯＡ推定や推定精度の向上が図られる。
【０１１９】
したがって、各相関フィルタは、以下のフィルタ関数を実行する。
Ｆ（ｔ）＝Ｍｉｃ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）、
式中、Ｆ（ｔ）はフィルタリングされたマイクロフォン出力信号であり、
Ｍｉｃ（ｔ）は、ユーザの左耳に配置された１つまたは複数のマイクロフォンにより形成された、または１つまたは複数のマイクロフォンの組み合わせにより形成された出力信号の１つ、或いはユーザの右耳に配置された１つまたは複数のマイクロフォンにより形成された、または１つまたは複数のマイクロフォンの組み合わせにより形成された出力信号の１つであり、
Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）は、選択された時間逆転の電子モノラル信号であり、
演算子＊は畳み込み演算子である。
【０１２０】
或いは、相関フィルタは、時間を逆転せずに、Ｒｍ＿ｎ（ｔ）によりマイクロフォン出力信号Ｍｉｃ（ｔ）を畳み込んでもよい。
【０１２１】
以下では、相関フィルタのフィルタ動作を、選択した１つの受信した電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）とマイクロフォン出力信号Ｍｉｃ（ｔ）の相互相関を取ると称する。
【０１２２】
したがって、受信した選択した１つの電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）によるマイクロフォン出力信号Ｍｉｃ（ｔ）の相互相関の出力Ｆ（ｔ）は、以下のとおりであってもよい。
Ｆ（ｔ）＝Ｍｉｃ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）または、
Ｆ（ｔ）＝Ｍｉｃ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（ｔ）。
【０１２３】
時間逆転の電子モノラル信号は、定数Ｔで時間シフトしてもよい。これにより、相関フィルタが因果的（ｃａｕｓａｌ）フィルタとなることが保証される。したがって、受信した選択した１つの電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）とマイクロフォン出力信号Ｍｉｃ（ｔ）の相互相関の出力Ｆ（ｔ）は、以下のとおりであってもよい。
Ｆ（ｔ）＝Ｍｉｃ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（Ｔ-ｔ）。
【０１２４】
バイノーラル聴覚システムは単一の電子モノラル信号を受信し、ＤＯＡを推定する方法は単一の電子モノラル信号に対して実行されてもよい。
【０１２５】
バイノーラル聴覚システムは、複数の電子モノラル信号を受信し、ＤＯＡを推定する方法は、複数の電子モノラル信号の内の選択された電子モノラル信号、複数の電子モノラル信号の内の選択された電子モノラル信号群、または、複数の電子モノラル信号の全てに実行されてもよい。
【０１２６】
選択された１つの電子モノラル信号を発するモノラル信号送信器に関連付けられた音源からの音声の音響的受信についての、前記バイノーラル聴覚システムを装着するユーザの左耳と、右耳との間の両耳間時間差（ＩＴＤ）を、相関フィルタにより提供されるフィルタリングされたマイクロフォン出力信号、すなわちユーザがバイノーラル聴覚システムを装着する際にそれぞれ左耳と右耳に配置されるマイクロフォンのフィルタリングされた出力信号に基づいて判定してもよい。
【０１２７】
ＩＴＤは、ユーザがバイノーラル聴覚システムを装着した際に、左耳に配置される前記１つまたは複数のマイクロフォンにより生成される出力信号の１つに基づく相関フィルタの１つにより提供されるフィルタリングされたマイクロフォン出力信号と、ユーザがバイノーラル聴覚システムを装着した際に、右耳に配置される前記１つまたは複数のマイクロフォンにより生成される出力信号の１つに基づく別の相関フィルタにより提供されるフィルタリングされたマイクロフォン出力信号との相互相関で判定されてもよい。
【０１２８】
相互相関は、複数のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号に対して実行され、その結果の合計として、最終的な相互相関出力が形成されてもよい。
【０１２９】
そしてＩＴＤは、相互相関出力、場合によっては最終的な相互相関出力が最大となる時間遅延τｎとして判定されてもよい。
【０１３０】
判定されたＩＴＤを、該当する電子モノラル信号に適用してもよい。すなわち、電子モノラル信号は判定されたＩＴＤで遅延され、片方の耳に提供されてもよい。その際、他方の耳には、遅延のない電子モノラル信号が提供される。遅延された電子モノラル信号が提供される耳は、ＩＴＤ判定に応じて選択される。これにより、ユーザに方向感覚が伝達される。
【０１３１】
対応する両耳間レベル差ＩＬＤを、例えばユーザの耳への電波路の長さの差、および／または頭部の影や回析の影響に基づくＩＴＤに基づいて算出されてもよい。そしてＩＬＤを該当する電子モノラル信号に適用してもよい。即ち、電子モノラル信号は、判定されたＩＬＤで減衰され、片方の耳に提供されてもよい。その際、他方の耳には、減衰されない電子モノラル信号が提供される。減衰された電子モノラル信号が提供される耳は、ＩＬＤ判定に応じて選択される。これにより、ユーザに伝達される方向感覚が向上する。
【０１３２】
判定されたＩＴＤの、ＤＯＡ、例えば方位φへのマッピングは固有のものではない。例えば、ユーザ後方の特定の位置の音源と、前方における対応する位置の別の音源に対してＩＴＤが同一となり得る。
【０１３３】
モノラル信号送信器に関連付けられた音源がユーザの前方に存在するのか、後方に存在するのかを判定するため、ユーザの耳の同一の耳における異なる配置の各マイクロフォンのフィルタリングされたマイクロフォン出力信号の相互相関をとってもよい。
【０１３４】
相互相関は、複数のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号に対して実行され、その結果を合計して、最終的な相互相関出力を形成してもよい。
【０１３５】
その後、相互相関、例えば最終的な相互相関が最大となる時間遅延τ２ｎを判定してもよい。τ２ｎの符号により、音源ｎがユーザの前方に存在するか、後方に存在するかが判定される。
【０１３６】
τｎおよび場合によってはτ２ｎに基づいて、電子モノラル信号が発せられるモノラル信号送信器に関連付けられた音源のＤＯＡが、例えばテーブル参照により判定できる。
【０１３７】
推定ＤＯＡ、例えば方位φに基づいて、推定ＤＯＡに対応する指向性伝達関数を有し、電子モノラル信号に基づく、ユーザの右耳、左耳それぞれに向けた信号を出力するように構成されたバイノーラルフィルタが選択され得る。出力信号は、推定ＤＯＡに基づき、且つ対応するＩＴＤを導入するため、位相シフトにより互いに位相がずれている。したがって、対応するモノラル信号送信器に関連付けられた音源の知覚位置は、頭部外に、かつバイノーラル補聴器システムのユーザの頭部の向きに対して側方にシフトされる。
【０１３８】
さらに／あるいは、バイノーラルフィルタは、電子モノラル信号に基づく、ユーザの右耳、左耳のそれぞれに向けた信号を出力するように構成されてもよい。出力信号は、電子モノラル信号をそれぞれ右ゲインおよび左ゲインで乗算したものであってもよい。これにより、推定ＤＯＡに基づき、且つ対応するＩＬＤが得られ、ユーザが知覚する方向感覚が強調される。
【０１３９】
例えば、バイノーラルフィルタは、推定ＤＯＡに対応する指向性伝達関数を有するＨＲＴＦを選択してもよい。これによりユーザは、受信された電子モノラル信号が、ユーザに対する現在位置における音源から発せられたものと知覚する。
【０１４０】
ＨＲＴＦは、それぞれユーザに対して個別に判定されたＨＲＴＦ組から選択されてもよいし、ＫＥＭＡＲヘッドで判定された近似ＨＲＴＦ組から選択されてもよいし、人間の平均的なＨＲＴＦから判定されてもよい。
【０１４１】
特定のＤＯＡについて選択されたＨＲＴＦは、別のＨＲＴＦや別のＤＯＡから、例えば補間により算出されてもよい。
【０１４２】
ＨＲＴＦは、異なる複数のモノラル信号送信器が発した複数の電子モノラル信号について選択されてもよい。左耳および右耳用のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を合計して、合計したフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を左耳と右耳とにそれぞれ提供してもよい。これにより、ユーザは、各電子モノラル信号が、その電子モノラル信号を発した各モノラル信号送信器に対応する異なる音源に向けた各方向から聴こえるように知覚することになる。
【０１４３】
（実施例）
以下に、ユーザの音環境に存在する、複数のＮ個のモノラル信号送信器のｎ番目のモノラル信号送信器に関連付けられたｎ番目の音源に対するＤＯＡを推定する方法をより詳細に説明する。ｎ番目の音源は、発話を含む電子モノラル信号を無線送信するスパウスマイクロフォンを使用して発話する人物であってもよい。
【０１４４】
バイノーラル聴覚システムは、ユーザの左耳、右耳にそれぞれ装着される第１および第２ハウジングを有する。補聴器の分野で公知のように、ハウジングはそれぞれ、２つの無指向性マイクロフォン、即ちユーザの各耳で指向性マイクロフォンアレイを形成可能な前側マイクロフォンおよび後側マイクロフォンを収容する。
【０１４５】
したがって、本実施例では、第１ハウジングはユーザの右耳に装着され、それぞれ右耳前側出力信号Ｍｉｃ１１（ｔ）と、右耳後側マイクロフォン出力信号Ｍｉｃ１２（ｔ）とを出力する、指数Ｉ＝１の右耳前側マイクロフォンと、指数Ｉ＝２の右耳後側マイクロフォンを含む、第１組のマイクロフォンを収容するように構成される。同様に、第２ハウジングはユーザの左耳に装着され、それぞれ左耳前側出力信号Ｍｉｃ２１（ｔ）と、左耳後側マイクロフォン出力信号Ｍｉｃ２２（ｔ）とを出力する、指数ｊ＝１の左耳前側マイクロフォンと、指数ｊ＝２の左耳後側マイクロフォンを含む、第２組のマイクロフォンを収容するように構成される。
【０１４６】
方法の第１ステップにおいて、マイクロフォン信号とｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）の相関がとられ、マイクロフォン信号における、ｎ番目のモノラル信号送信器により発せられる音声が強調される。すなわち、以下のとおり相関がとられる。
左耳：
ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）＝Ｈｉ＿ＬＦ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）
ＥＦ＿ＬＲ（ｔ）＝Ｈｉ＿ＬＲ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）
右耳：
ＥＦ＿ＲＦ（ｔ）＝Ｈｉ＿ＲＦ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）
ＥＦ＿ＲＲ（ｔ）＝Ｈｉ＿ＲＲ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）
式中、
Ｈｉ＿ＬＦ（ｔ）は、左耳の前側マイクロフォンの出力信号Ｍｉｃ２１（ｔ）、
ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）は、左耳の前側マイクロフォンについて確立された相関フィルタの対応出力信号、
Ｈｉ＿ＬＲは、左耳の後側マイクロフォンの出力信号Ｍｉｃ２２（ｔ）、
ＥＦ＿ＬＲ（ｔ）は、左耳の後側マイクロフォンについて確立された相関フィルタの対応出力信号、
Ｈｉ＿ＲＦは、右耳の前側マイクロフォンの出力信号Ｍｉｃ１１（ｔ）、
ＥＦ＿ＲＦ（ｔ）は、右耳の前側マイクロフォンについて確立された相関フィルタの対応出力信号、
Ｈｉ＿ＲＲは、右耳の後側マイクロフォンの出力信号Ｍｉｃ１１（ｔ）、
ＥＦ＿ＲＲ（ｔ）は、右耳の後側マイクロフォンについて確立された相関フィルタの対応出力信号、
＊は畳み込み演算子である。
【０１４７】
或いは、電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎを時間逆転することなく、相互相関をとってもよい。
【０１４８】
方法の次のステップにおいて、ＩＴＤが、それぞれ別の耳に装着されたマイクロフォンの強調信号を相互相関することで判定される。すなわち、ＥＦ＿ＬＦとＥＦ＿ＲＦの相互相関をとり、ＥＦ＿ＬＲとＥＦ＿ＲＲの相互相関をとり、当該相互相関の和により、Ｓ（ｔ）が形成される。
Ｓ（ｔ）＝ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）＊ＥＦ＿ＲＦ（−ｔ）＋ＥＦ＿ＬＲ（ｔ）＊ＥＦ＿ＲＲ（−ｔ）
【０１４９】
次に、Ｓ（ｔ）が最大となる時間遅延τｎが判定される。
【０１５０】
τｎはｎ番目のモノラル信号送信器から発せられ、ユーザの左耳、右耳にそれぞれ装着されたマイクロフォンで受信した音響音声のＩＴＤである。
【０１５１】
方法の次のステップにおいて、ｎ番目のモノラル信号送信器に関連付けられたｎ番目の音源が、ユーザの前方に存在するか、後方に存在するかを、同一の耳の前側および後側マイクロフォンの強調信号の相互相関で判定する。すなわち、ＥＦ＿ＬＦとＥＦ＿ＬＲの相互相関をとり、ＥＦ＿ＬＲとＥＦ＿ＲＦの相互相関をとり、当該相互相関の和により、Ｕ（ｔ）が形成される。
Ｕ（ｔ）＝ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）＊ＥＦ＿ＬＲ（−ｔ）＋ＥＦ＿ＲＦ（ｔ）＊ＥＦ＿ＲＲ（−ｔ）
【０１５２】
次に、Ｕ（ｔ）が最大となる時間遅延τ２ｎが判定される。
【０１５３】
τ２ｎの符号により、ｎ番目のモノラル信号送信器に関連付けられたｎ番目の音源がユーザの前方に存在するか、後方に存在するかが判定される。
【０１５４】
ｎ番目の音源のＤＯＡの方位φｎが、τｎ、τ２ｎ、およびテーブル参照に基づいて判定される。
【０１５５】
テーブル参照（例えば、ＫＥＭＡＲ  ＨＲＴＦデータベースを使用）により、対応するＨＲＴＦ（ＨＲＴＦ＿Ｌ（φｎ、ｔ）、ＨＲＴＦ＿Ｒ（φｎ、ｔ））が選択可能である。ＨＲＴＦ＿ＬおよびＨＲＴＦ＿Ｒは、それぞれＨＲＴＦの左耳部分および右耳部分である。
【０１５６】
選択したＨＲＴＦでｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）をフィルタリングし、
Ｙｎ＿Ｌ（ｔ）＝ＨＲＴＦ＿Ｌ（φｎ、ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（ｔ）
Ｙｎ＿Ｒ（ｔ）＝ＨＲＴＦ＿Ｒ（φｎ、ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（ｔ）
Ｙｎ＿Ｌ（ｔ）とＹｎ＿Ｒ（ｔ）とをユーザの左耳、右耳にそれぞれ提供することで
ｎ番目のモノラル信号送信器からの、ｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）に、ＤＯＡについての情報が付与される。
【０１５７】
このようにして、ユーザは、ｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）を、ｎ番目の音源のＤＯＡから到来しているかのように聴こえるように知覚する。
【０１５８】
この実施例では、ユーザの音環境に存在し、バイノーラル聴覚システムにそれぞれ電子モノラル信号を送信するＮ個の音源と、対応するモノラル信号送信器全てに対して上記処理が繰り返される。
【０１５９】
Ｎ個のモノラル信号送信器それぞれについて、マイクロフォン信号と各ｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）の相関がとられる。これにより、マイクロフォン信号における、ｎ番目のモノラル信号送信器が発した音声が強調される。そして、ｎ番目の音源のＤＯＡの各方位φｎが判定され、各ｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）をフィルタリングするために、対応するｎ番目のＨＲＴＦが選択される。これにより、各方位φｎに対応する空間的キューが、ｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）で伝達される。
【０１６０】
最後に、得られた信号を合計して、ユーザの左耳、右耳にそれぞれ提供されるＹ＿Ｌ（ｔ）およびＹ＿Ｒ（ｔ）が形成される。
Ｙ＿Ｌ（ｔ）＝Ｙ１＿Ｌ（ｔ）＋Ｙ２＿Ｌ（ｔ）＋…＋Ｙｎ＿Ｌ（ｔ）＋…＋ＹＮ＿Ｌ（ｔ）
Ｙ＿Ｒ（ｔ）＝Ｙ１＿Ｒ（ｔ）＋Ｙ２＿Ｒ（ｔ）＋…＋Ｙｎ＿Ｒ（ｔ）＋…＋ＹＮ＿Ｒ（ｔ）。
【０１６１】
このようにして、ユーザは、Ｎ個の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）を、各ｎ番目の音源のＤＯＡから到来しているかのように聴こえるように知覚する。したがって、ユーザは各モノラル信号送信器に関連付けられた個々の音源を区別可能となり、例えば選択された音源に自身の聴覚を集中できる。さらに、電子モノラル信号の外在化により、ユーザがより発話を理解しやすくなり、さらに複数の同時に発言する音源の内の１つからの発話をより理解しやすくなる。
【０１６２】
バイノーラル聴覚システムは、アンテナと、バイノーラル聴覚システムへの無線送信用に符号化された１つまたは複数の電子モノラル信号を受信するためにアンテナに接続される無線受信器とを有してもよい。無線受信器は、受信した符号化信号から１つまたは複数の電子モノラル信号を抽出するように適用される。受信した符号化信号は、デジタル形式の１つまたは複数の電子モノラル信号を、場合によっては電子モノラル信号送信器の識別子と共に含んでもよい。これにより、別々のモノラル信号送信器からの電子モノラル信号が区別でき、電子モノラル信号がそれぞれ個別の各ＤＯＡ推定部に提供できる。
【０１６３】
したがって、バイノーラル聴覚システムは、それぞれ音環境の各モノラル信号送信器に対応する複数のＤＯＡ推定部を有してもよい。
【０１６４】
各ＤＯＡ推定部は、第１および第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一方から選択されたマイクロフォンの相互相関をとり、モノラル信号送信器に関連付けられた音源が、ユーザの前方に存在するか、後方に存在するかを、相互相関に基づいて判定するように適用されてもよい。
【０１６５】
各ＤＯＡ推定部は、相互相関が最大となる第１時間遅延を判定し、モノラル信号送信器に関連付けられた音源が、ユーザの前方に存在するか、後方に存在するかを、第１時間遅延の符号に基づいて判定するように適用されてもよい
【０１６６】
各ＤＯＡ推定部は、第１組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号を、第２組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号に相互相関して、相互相関に基づいてＤＯＡを推定するように適用されてもよい。
【０１６７】
各ＤＯＡ推定部は、第１組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号と、第２組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号との相互相関が最大となる第２時間遅延を判定し、両耳間時間差を第２時間遅延として判定するように適用されてもよい。
【０１６８】
各ＤＯＡ推定部は、両耳間時間差に基づいてＤＯＡを判定するように適用されてもよい。
【０１６９】
各ＤＯＡ推定部は、両耳間時間差と、第１時間遅延の符号に基づいて、ＤＯＡを判定するように適用されてもよい。
【０１７０】
バイノーラル聴覚システムは、
電子モノラル信号をフィルタリングし、信号群からそれぞれ選択される第１および第２出力信号を出力するように適用されるバイノーラルフィルタを備えてもよく、前記信号群は、
推定ＤＯＡに基づく位相シフトにより位相がシフトされた電子モノラル信号と、
推定ＤＯＡに基づくゲインが乗算される電子モノラル信号と、
ゲインが乗算され、位相が位相シフトによりシフトされた電子モノラル信号であって、ゲインと位相シフトが推定ＤＯＡに基づく電子モノラル信号とから成り、
第１および第２出力信号は、第１および第２出力トランスデューサにそれぞれ供給されて、第１および第２トランスデューサオーディオ信号を構成することで、ユーザは、変換された電子モノラル信号が推定ＤＯＡから到来するように聴こえるように知覚する。
【０１７１】
バイノーラルフィルタは、電子モノラル信号に等しいが、それぞれ異なるシフト量で位相がシフトされることで、ＩＴＤに対応するシフト量で、互いの位相がシフトされた、第１および第２出力信号を提供するように適用されてもよい。
【０１７２】
さらに／あるいは、バイノーラルフィルタは、入力信号に等しいが、推定ＤＯＡに対応するＩＬＤが得られるように、互いに異なる各ゲインで乗算された、出力信号を提供するように適用されてもよい。
【０１７３】
バイノーラルフィルタは、推定ＤＯＡのために、バイノーラル聴覚システムのユーザに対して個別に判定されたＨＲＴＦに相当する、或いは例えばＫＥＭＡＲ頭部のような、人工的な頭部について判定された、個別に判定されたＨＲＴＦに近似するＨＲＴＨに相当する指向性伝達関数を有してもよい。これにより、バイノーラル聴覚システムのユーザが、バイノーラル聴覚システムを装着した際に、方向感覚を維持可能とするのに十分な精度の個々のＨＲＴＦに対する近似が実現され得る。
【０１７４】
バイノーラルフィルタは、複数の周波数チャネルにおける電子モノラル信号を個別に処理するように適用されてもよい。
【０１７５】
バイノーラル聴覚システムは、各推定ＤＯＡに対応する異なる電子モノラル信号に適用される異なる指向性伝達関数を有する複数のバイノーラルフィルタを有してもよい。
【０１７６】
第１および第２聴覚機器は、ユーザの聴力損失を補償するように適用される聴力損失プロセッサを備える補聴器であってもよい。
【０１７７】
バイノーラル聴覚システムは、信号が複数の周波数チャネルに分割されて、各周波数チャネル内の信号の少なくとも一部が個別に処理される、多チャネル第１および／または第２補聴器を含むバイノーラル補聴器を含んでもよい。
【０１７８】
複数の周波数チャネルは、ワープ周波数を含んでもよい。例えば、全ての周波数チャネルがワープ周波数チャネルであってもよい。
【０１７９】
バイノーラル補聴器はさらに、聴力損失補償のためのその他従来の方法に応じて使用される回路をさらに提供するものであってもよい。これにより、新たな回路や、別の従来の回路が、異なる種類の音環境での動作に応じて選択できる。異なる様々な音環境としては、スピーチ、ざわめき、レストランでの音、音楽、交通騒音等が挙げられる。
【０１８０】
例えば、バイノーラル補聴器は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を有してもよい。当該プロセッサの処理を制御するため、各種信号処理アルゴリズムを選択可能である。当該アルゴリズムはそれぞれ、実際に実行される信号処理の調製用の各種パラメータを有する。多チャネル補聴器の周波数チャネルそれぞれのゲインは、当該パラメータの例である。
【０１８１】
選択可能な１つの信号処理アルゴリズムは、上述した空間的キューを１つまたは複数の電子モノラル信号に付与する方法に応じて動作する。
【０１８２】
例えば、従来のノイズ低減のための、各種アルゴリズムを利用できる。ノイズ低減とは、不要な信号の減衰と、必要な信号の増幅である。
【０１８３】
異なる音環境からそれぞれ得られたマイクロフォン出力信号の特徴は大いに異なり得る。当該特徴としては、平均および最高音圧レベル（ＳＰＬ）、および／または周波数コンテンツが挙げられる。したがって、各種類の音環境が特定のプログラムに関連付けられてもよい。信号処理アルゴリズムのアルゴリズムパラメータの特定の設定により、特定の音環境における最適な信号品質を有する処理音声が提供されるのである。当該パラメータの組は概して、広帯域ゲイン、コーナー周波数、または周波数選択的フィルタアルゴリズムの傾き、および自動ゲイン制御（ＡＧＣ）アルゴリズムのニーポイントおよび圧縮比を制御するパラメータを含む。
【０１８４】
各アルゴリズムの信号処理の特徴は、販売店での最初のフィッティング時に判定されて、バイノーラル補聴器の不揮発性メモリ領域にプログラムされてもよい。
【０１８５】
バイノーラル補聴器は、補聴器ハウジングのボタン、トグルスイッチ等、またはリモコンのようなユーザインターフェースを有してもよい。バイノーラル補聴器のユーザは、これを使用して、利用可能な信号処理アルゴリズムを一つ選択して、該当する音環境での所期の聴力損失補償を実現してもよい。
【０１８６】
通常、アナログ信号は、ＡＤ変換器で対応するデジタル信号に変換することで、デジタル信号処理に適したデジタル信号となる。したがって、アナログ信号の振幅は二値で表される。したがって、時間、振幅が連続したアナログ信号が、一連のデジタル値の形式の、離散時間および離散振幅のデジタル信号で表される。
【０１８７】
本開示全体で、一の信号が、別の信号に基づく場合は、当該一の信号が当該別の信号を表わすものとされる。例えば、当該一の信号は、当該別の信号をＡＤ変換またはＤＡ変換することで形成され得る。或いは、音響信号と電子信号の一方から他方への変換により、当該一の信号が形成されてもよい。さらに、当該一の信号はアナログまたはデジタルフィルタリング、或いはその他信号との混合により形成されてもよい。さらに、当該位置の信号は、当該別の信号の周波数変換のような変換により形成されてもよい。その他状況も考えられ得る。
【０１８８】
さらに、プロセッサのように特定の回路により処理される信号は、当該信号の回路への入力から出力までの信号経路の一部を成す、任意のアナログまたはデジタル信号を識別するための名称により、識別されてもよい。例えば、マイクロフォンの出力信号、すなわちマイクロフォンオーディオ信号は、マイクロフォンの出力から、そのレシーバへの入力の間の信号経路の一部を成す、任意の処理済みマイクロフォンオーディオ信号を含むアナログまたはデジタル信号を識別するために使用されてもよい。
【０１８９】
バイノーラル聴覚システムはさらに、例えば聴力損失補償、ノイズ低減等のその他従来の方法に応じて使用される回路をさらに提供するものであってもよい。これにより、新たな回路や、別の従来の回路が、異なる種類の音環境での動作に応じて選択できる。異なる様々音環境としては、スピーチ、ざわめき、レストランでの音、音楽、交通騒音等が挙げられる。
【０１９０】
例えば、バイノーラル聴覚システムは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を有してもよい。当該プロセッサの処理を制御するため、各種信号処理アルゴリズムを選択可能である。当該アルゴリズムはそれぞれ、実際に実行される信号処理の調製用の各種パラメータを有する。多チャネル補聴器の周波数チャネルそれぞれのゲインは、当該パラメータの例である。
【０１９１】
選択可能な信号処理アルゴリズムの１つは、本稿に開示の方法に従って動作する。
【０１９２】
例えば、各種アルゴリズムが、従来のノイズ抑制、すなわち不要な信号の減衰や所望の信号の増幅のために提供されてもよい。
【０１９３】
バイノーラル聴覚システムにおける信号処理は、専用ハードウェアで実施されても、信号プロセッサで実施されても、もしくは専用ハードウェアと１つまたは複数の信号プロセッサとの組合せによって実施されてもよい。
【０１９４】
本稿において、「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「コントローラ」、「システム」等の用語は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組合せ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアのいずれかであるＣＰＵに関連するエンティティを指すと意図される。プロセッサという用語は、ＣＰＵに関連するエンティティであっても、そうでなくてもよい、何らかのハードウェアを含む任意の集積回路をさらに指してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサはフィルタを含んでもよい。
【０１９５】
例えば、「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「コントローラ」、「システム」等は、プロセッサ上で動作するプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、一連の実行、および／またはプログラムを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
【０１９６】
例として、「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「コントローラ」、「システム」等の用語は、プロセッサおよびハードウェアプロセッサ上で動作するアプリケーションを指す。１つまたは複数の「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「コントローラ」、「システム」等、またはこれらの任意の組合せは、プロセルおよび／または一連の実行の中に存在してもよく、１つまたは複数の「プロセッサ」、「信号プロセッサ」、「コントローラ」、「システム」等、またはこれらの任意の組合せは、１つのハードウェアプロセッサ（他のハードウェア回路と組み合わせてもよい）に集中されてもよいし、および／または２つ以上のハードウェアプロセッサ（他のハードウェア回路と組み合わせてもよい）間で分散されてもよい。
【０１９７】
さらに、プロセッサ（または同様の用語）は、信号処理を実施可能な、任意の構成要素、または構成要素の任意の組合せであってもよい。例えば、信号プロセッサは、ＡＳＩＣプロセッサ、ＦＰＧＡプロセッサ、汎用プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路素子、または集積回路であってもよい。
【０１９８】
本発明の好適な実施形態を、図面を参照して以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】バイノーラル聴覚システムが有利に使用され得る例示的音環境を示す。
【図２】バイノーラル聴覚システムのＤＯＡ推定部の一例を示すブロック図である。
【図３】例示的なバイノーラル聴覚システムのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０２００】
新規の方法およびバイノーラル聴覚システムを、新規なバイノーラル補聴器システムの各種例が図示された図面を参照して以下により詳細に説明する。ただし、この方法およびバイノーラル補聴器システムは、別の形態で実施されてもよく、本稿に規定された例に限定されると解釈すべきではない。これらの例は本開示を網羅的かつ完全にするために提供されたものであり、当業者に本発明の範囲を十分に知らしめるものである。
【０２０１】
添付の図は概略図であり、明確に示すために単純化されており、本発明の理解に重要な詳細を示すのみであり、その他の詳細は割愛されている。
【０２０２】
全体的に、同様の符号は同様の構成要素を指している。同様の構成要素は、各図面の説明に関して詳細に説明されない。
【０２０３】
図１は、第１および第２種類の、２つの例示的なモノラル信号送信器、すなわち人物の発話者１２００が装着するスパウスマイクロフォン１１００と、テレビ１３００のストリーミングユニット１４００とを含む音環境１０００における、添付の特許請求の範囲に記載のバイノーラル聴覚システム１００の例を概略的に示す。
【０２０４】
図示の第１種類のモノラル信号送信器、すなわちスパウスマイクロフォン１１００は、身体装着型装置であり、通常は取り付けクリップで衣服に取り付けられるか、ストラップを使用して首からぶら下げられる。スパウスマイクロフォン１１００は、その着用者である人物の発話者１２００の口から短い距離に装着されることを意図したものである。
【０２０５】
スパウスマイクロフォン１１００は、人物の発話者１２００が発した発話を受信するマイクロフォン１１１０と、マイクロフォン１１１０からの出力信号１１１２を受信し、デジタルオーディオ形式の電子モノラル信号に変換し、さらに電波１１１６を発するアンテナ１１１４を介したバイノーラル聴覚システム１００への無線送信１１１６のためにデジタルオーディオを符号化するストリーミングユニット１１３０とを有する。
【０２０６】
バイノーラル聴覚システム１００は、バイノーラル聴覚システム１００の無線受信器（図示省略）により受信、復号された電子モノラル信号に基づいて、発話をそのユーザ１５００に再生するように構成される。発話はさらに、音波１１２０としてユーザ１５００と、バイノーラル聴覚システム１００とに伝播する。
【０２０７】
ユーザ１５００とスパウスマイクロフォン１１００への、音波１１２０の伝播路を点線で示す。
【０２０８】
図示の第２種類のモノラル信号送信器、すなわちテレビ１３００は、ソース信号１３２０をバイノーラル聴覚システム１００へ音波１３３０として伝播する音声に変換する１つまたは複数のラウドスピーカ１３１０を有する。したがって、この種のモノラル信号送信器さらに音源、すなわちラウドスピーカ１３１０を有する。この種のモノラル信号送信器１３００は、バイノーラル聴覚システム１００へ音波１３３０として伝播する音声に変換される同一のソース信号１３２０に基づいて電子モノラル信号を生成する。
【０２０９】
テレビ１３００はさらに、ソース信号１３２０からデジタルオーディオの形態の電子モノラル信号への変換のための、また、電波１４１６を発信するアンテナ１４１４を介したバイノーラル聴覚システム１００への無線送信のためにデジタルオーディオを符号化するためのストリーミングユニット１４００をさらに有する。バイノーラル聴覚システム１００は、バイノーラル聴覚システム１００の無線受信器（図示省略）によって受信され、復号された電子モノラル信号に基づいて、そのユーザ１５００へソース信号１３２０を再生するように適用される。
【０２１０】
ユーザ１５００の前方視方向を、矢印１５１０で示す。前方視方向１５１０は、ユーザの頭部の中心、およびユーザ１５００の鼻の中心を通過するように引かれた仮想線により定義される。人物１２００からユーザ１５００へ伝播する音波１１２０のＤＯＡを湾曲した矢印１５２０で示す。
【０２１１】
湾曲した矢印１５２０が示す角度は、ＤＯＡの方位φに対応する。方位は、ユーザ１５００が前方視方向１５１０を向いた状態で、水平面上に投射される、モノラル信号送信器１１３０、１４００への方向の認知角度φである。前方視方向は、ユーザの頭部の中心、およびユーザ１５００の鼻の中心を通過するように引かれた仮想線により定義される。したがって、ユーザの前方視方向の先のモノラル信号送信器の方位値はφ＝０°となり、その正反対に位置するモノラル信号送信器の方位値はφ＝１８０°となる。ユーザ１５００の前方視方向に直交する垂直平面の左側に位置するモノラル信号送信器の方位値はφ＝−９０°となり、ユーザ１５００の前方視方向に直交する垂直平面の右側に位置するモノラル信号送信器の方位値はφ＝＋９０°となる。
【０２１２】
図１は音環境１０００の上面図であるため、紙面が水平面となる。
【０２１３】
テレビ１３００からユーザ１５００へ伝播する音波１３３０のＤＯＡの方位を湾曲した矢印１５３０で示す。
【０２１４】
バイノーラル聴覚システム１００は、バイノーラル聴覚システム１００の無線受信器（図示省略）によって受信され、復号された各電子モノラル信号に、空間的キューを加えることができる。加えられた空間的キューは、音波１１２０、１３３０としてバイノーラル聴覚システム１００に伝播された音声のＤＯＡに対応し、この音声は、受信した電子モノラル信号に基づいて、バイノーラル聴覚システム１００において再生される。
【０２１５】
バイノーラル聴覚システム１００では、異なるモノラル信号送信器１１３０、１４００から生じた電子モノラル信号は、ユーザ１５００の音環境１０００において、ユーザ１５００がそれぞれ現在のＤＯＡに配置された各音源１２００、１３００を認知するように、ユーザ１５００の耳に提示される。
【０２１６】
このようにして、人の聴覚系のバイノーラル信号処理を利用して、ユーザ１５００の、別々のモノラル信号送信器１１３０、１３００からの信号を区別する能力を向上する。さらに、モノラル信号器１１３０、１３００の内の所望の１つに注意を向けて聴くことや、複数のモノラル信号送信器１１３０、１３００を同時に聴いて認識する能力の向上も図られる。
【０２１７】
聴力が正常のユーザ、聴力を損失したユーザのいずれも、このバイノーラル聴覚システム１００を使用すれば、外在化や、音源定位の向上という利点を享受でき、外在化された音源から再生された音声を利用できる。
【０２１８】
図示のバイノーラル聴覚システム１００は、ヘッドトラッカー１２０を有する。ヘッドトラッカー１２０は、バイノーラル聴覚システム１００のヘッドバンド１１８に搭載された個別のハウジングに収容される。したがって、ヘッドトラッカー１２０はユーザ１５００の頭部の動きを検出し、ユーザ１５００の頭部の向きと変位に基づくトラッキング信号を出力できる。
【０２１９】
頭部の動きに対応した、ＤＯＡの調整の遅れを低減するために、トラッキング信号を使用してＤＯＡを調整する。
【０２２０】
ヘッドトラッカー１２０は、ユーザ１５００が、バイノーラル聴覚システム１００をユーザ１５００の頭部の意図した動作位置に装着した際に、頭部ヨー、頭部ピッチ、頭部ロールを判定するための慣性測定部を有する。
【０２２１】
ヘッドトラッカー１２０は、頭部ヨー、頭部ピッチ、頭部ロールについての情報を提供する３軸ＭＥＭＳジャイロと、ユーザ１５００の頭部の３次元変位についての情報を、当該分野で公知の方法で提供する３軸加速度計とを有する。
【０２２２】
したがって、ヘッドトラッカー１２０はバイノーラル聴覚システム１００における処理のため、ユーザ１５００の現在位置と、頭部の向きについての情報を含むトラッキング信号を出力する。
【０２２３】
例えば、上述の電子モノラル信号に基づくバイノーラルフィルタの伝達関数の判定の際に、ヘッドトラッカー１２０が頭部の動きを検出しない、または検出しても些細であれば、判定された伝達関数が電子モノラル信号のフィルタリングに使用される。その後、ヘッドトラッカー１２０が頭部の動きを検出すると、ヘッドトラッカー１２０が検出したユーザ１５００の頭部の向きの変化に従って、判定された伝達関数が修正される。例えば、検出された頭部ヨーの変化に応じてＤＯＡの方位が変化する。
【０２２４】
言い換えると、ユーザ１５００の頭部が動かない状態で、電子モノラル信号１４に基づいて較正された、ヘッドトラッカー１２０が出力するトラッキング信号１２４に基づいて、該当する音源のＤＯＡが判定されてもよい。バイノーラル聴覚システム１００では、指向性伝達関数を備えるバイノーラルフィルタを使用して、電子モノラル信号に空間的キューが追加される。
【０２２５】
例えば、電子モノラル信号（図２の参照符号１４）は、音波１１２０、１３３０としてバイノーラル聴覚システム１００に伝播し、バイノーラル聴覚システム１００のマイクロフォン２４、２６、２８、３０で受信される音声に関連付けられる。これにより、各音源１２００、１３００から、各マイクロフォン２４、２６、２８、３０への指向性伝達関数が判定される。指向性伝達関数は、音源１２００、１３００から各マイクロフォン２４、２６、２８、３０への伝達路のフィルタ関数を含む。
【０２２６】
ユーザ１５００のそれぞれの耳において、該当する耳に装着されたマイクロフォンの、判定された指向性伝達関数の内の選択された関数、または該当する耳に装着されたマイクロフォン２４、２６、２８、３０の、判定された指向性伝達関数から判定された結果的指向性伝達関数が、フィルタリングされた信号を該当するマイクロフォンが装着された耳に伝達される信号へと変換する前に、電子モノラル信号をフィルタリングするために使用されてもよく、これにより、ユーザ１５００はフィルタリングされた信号が各音源１２００、１３００のＤＯＡ１５２０、１５３０から到来すると知覚する。
【０２２７】
例えば、ユーザ１５００の外耳道入り口に配置されたマイクロフォンの指向性伝達関数は、ユーザ１５００の対応するＨＲＴＦの左耳部分または右耳部分に良好に近似することがよく知られている。
【０２２８】
判定された指向性伝達関数は、ＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦと比較されて、判定された指向性伝達関数の一部を形成するＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦを判定してもよい。また、このＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦは、フィルタリングされた信号を該当するマイクロフォンが装着された耳に伝達される信号へと変換する前に、電子モノラル信号をフィルタリングするために使用されてもよく、これによりユーザ１５００はフィルタリングされた信号が音源１２００、１３００のＤＯＡ１５２０、１５３０から到来すると知覚する。
【０２２９】
例えば、音声伝播は、電子モノラル信号と、マイクロフォン２４、２６、２８、３０の各出力信号との線形関係により、線形波動方程式で表すことができる。
【０２３０】
例えば、時不変系の時間領域について、電子モノラル信号ｘ（ｎ）と、各出力信号ｙｋ（ｎ）により以下の式が成立する。
【０２３１】
【数４】
2019083515.tif 000006
【０２３２】
式中、（＊）は畳み込み演算子であり、ｋはマイクロフォンの指標であり、すなわち図１においてはｋ＝１、２、３、または４であり、ｎはサンプルの指標であり、ｇｋは各音源１２００、１３００からｋ番目のマイクロフォンまでの伝達路１１２０、１５３０のフィルタ関数のインパルス応答であり、ｖｋはｋ番目のマイクロフォンで受信されたノイズである。音源１２００、１３００からｋ番目のマイクロフォンまでの伝達路のフィルタ関数のインパルス応答ｇｋ（ｎ）には、室内残響およびｋ番目の指向性伝達関数のインパルス応答が含まれる。
【０２３３】
伝達関数のインパルス応答ｇｋ（ｎ）を判定する１つの方法は、以下の最小化問題を解くことである。
【０２３４】
【数５】
2019083515.tif 000007
【０２３５】
式中Ｎ＝４、すなわちマイクロフォンの総数であり、ｐは整数であり、例えばｐ＝２である。
【０２３６】
最小化問題は、１組の選択されたマイクロフォンに関して解を求めてもよい。
【０２３７】
最小化問題は、周波数領域において解を求めてもよい。
【０２３８】
残響が全くない、またはわずかである空間において、インパルス応答ｇｋ（ｎ）を有する指向性伝達関数Ｇｋ（ｆ）は、周波数領域における電子モノラル信号Ｘ（ｆ）と周波数領域におけるｋ番目のマイクロフォンの出力信号Ｙｋ（ｆ）との間の比として判定されてもよい。
【０２３９】
【数６】
2019083515.tif 000008
【０２４０】
伝達関数Ｇｋ（ｆ）のインパルス応答ｇ＾ｋ（ｎ）は、指向性伝達関数のインパルス応答として使用されてもよく、あるいは伝達関数のインパルス応答ｇ＾ｋ（ｎ）は、室内残響を除去または抑制するために切り出されてもよく、切り出し後のインパルス応答ｇ＾ｋ（ｎ）は指向性伝達関数のインパルス応答として使用されてもよい。
【０２４１】
次に、ユーザ１５００のそれぞれの耳において、該当する耳に装着されたマイクロフォンの、判定された指向性伝達関数、すなわち時間領域におけるインパルス応答ｇ＾ｋ（ｎ）および周波数領域における伝達関数Ｇｋ（ｆ）の内の選択された関数、または該当する耳に装着されたマイクロフォンの判定された指向性伝達関数から判定された結果的指向性伝達関数が、フィルタリングされた信号を該当するマイクロフォンが装着された耳に伝達される信号へと変換する前に、電子モノラル信号をフィルタリングするために使用されてもよく、これによりユーザ１５００はフィルタリングされた信号が音源のＤＯＡから到来しているように知覚する。
【０２４２】
判定された指向性伝達関数は、ＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦのインパルス応答と比較されて、判定された指向性伝達関数の一部を形成するＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦを判定してもよい。また、このＨＲＴＦまたは近似ＨＲＴＦは、フィルタリングされた信号を該当するマイクロフォンが装着された耳に伝達される信号へと変換する前に、電子モノラル信号をフィルタリングするために使用されてもよく、これによりユーザ１５００はフィルタリングされた信号が音源のＤＯＡから到来すると知覚する。
【０２４３】
バイノーラルフィルタの指向性伝達関数判定の一例を、以下に説明する。
【０２４４】
図２は、添付の特許請求の範囲に記載の、バイノーラル聴覚システム１００のＤＯＡ推定部１０の一例を示すブロック図である。
【０２４５】
ＤＯＡ推定部１０は、バイノーラル聴覚システム１００（図示省略）の無線受信器（図示省略）により提供される電子モノラル信号１４を受信するための入力１２を有する。無線受信器（図示省略）は、各複数の存在し得るモノラル信号送信器（図示省略）の各モノラル信号送信器（図示省略）から無線で電子モノラル信号を受信するように適用される。モノラル信号送信器（図示省略）は、電子モノラル信号をバイノーラル聴覚システム１００に送信するように適用される。電子モノラル信号は、音源（図示省略）から発せられて、バイノーラル聴覚システム１００（図示省略）に伝播する音声に対応する。該当する音源（図示省略）は、スパウスマイクロフォン１１００（図示省略）を使用して話している人物（図示省略）であり得る。スパウスマイクロフォン１１００（図示省略）により、その発話を含む電子モノラル信号が、バイノーラル聴覚システム１００（図示省略）に無線送信される。
【０２４６】
ＤＯＡ推定部１０は、右耳前側マイクロフォン２４、右耳後側マイクロフォン２６、左耳前側マイクロフォン３０、左耳後側マイクロフォン２８に接続するためのさらなる入力１６、１８、２０、２２を有する。
【０２４７】
バイノーラル聴覚システム１００は、第１および第２ハウジング（図示省略）、すなわちユーザの右耳に装着される右耳ハウジングと、ユーザ１５００の左耳に装着される左耳ハウジングとを有する。右耳ハウジング（図示省略）は右耳前側マイクロフォン２４と右耳後側マイクロフォン２６とを収容し、左耳ハウジング（図示省略）は左耳前側マイクロフォン３０と左耳後側マイクロフォン２８を収容する。これらマイクロフォンにより、例えば補聴器の分野で公知のように、ユーザ１５００の各耳で、指向性マイクロフォンアレイが形成できる。
【０２４８】
ＤＯＡ推定部１０は、受信、復号化された電子モノラル信号１４に対して、マイクロフォン出力信号４０、４２、４４、４６をそれぞれ相関させる、４つの相関フィルタ３２、３４、３６、３８を有する。これにより、マイクロフォン信号において、各モノラル信号送信器（図示省略）に関連付けられた音源（図示省略）から発せられた音声が強調される。
【０２４９】
このように、以下の相関が実施される。式中、＊は畳み込み演算子である。
【０２５０】
相関フィルタ３２（右耳−前側マイクロフォン２４）において、
ＥＦ＿ＲＦ（ｔ）＝Ｈｉ＿ＲＦ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）となり、
式中、Ｈｉ＿ＲＦ（ｔ）は右耳における前側マイクロフォン２４の出力信号４０であり、
ＥＦ＿ＲＦ（ｔ）は右耳における前側マイクロフォン２４に対して確立された相関フィルタ３２の対応する強調出力信号４８である。
【０２５１】
相関フィルタ３４（右耳−後側マイクロフォン２６）において、
ＥＦ＿ＲＲ（ｔ）＝Ｈｉ＿ＲＲ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）となり、
式中、Ｈｉ＿ＲＲ（ｔ）は右耳における後側マイクロフォン２６の出力信号４２であり
ＥＦ＿ＲＲ（ｔ）は右耳における後側マイクロフォンに対して確立された相関フィルタ３４の対応する強調出力信号５０である。
【０２５２】
相関フィルタ３６（左耳−後側マイクロフォン２８）において、
ＥＦ＿ＬＲ（ｔ）＝Ｈｉ＿ＬＲ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）となり、
式中、Ｈｉ＿ＬＲ（ｔ）は左耳における後側マイクロフォン２８の出力信号４４であり、
ＥＦ＿ＬＲ（ｔ）は左耳における後側マイクロフォン２８に対して確立された相関フィルタ３６の対応する強調出力信号５２である。
【０２５３】
相関フィルタ３８（左耳−前側マイクロフォン３０）において、
ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）＝Ｈｉ＿ＬＦ（ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（−ｔ）となり、
式中、Ｈｉ＿ＬＦ（ｔ）は左耳における前側マイクロフォン３０の出力信号４６であり、
ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）は左耳における前側マイクロフォン３０に対して確立された相関フィルタ３８の対応する強調出力信号５４である。
【０２５４】
あるいは、電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）を時間逆転させずに、相互相関がとられてもよい。
【０２５５】
各相関フィルタ３２、３４、３６、３８で、各モノラル信号送信器からの電子モノラル信号１４と、マイクロフォン２４、２６、２８、３０の出力信号４０、４２、４４、４６との相関がとられると、相関フィルタ３２、３４、３６、３８は強調出力信号４８、５０、５２、５４を提供する。当該信号においては、マイクロフォン２４、２６、２８、３０の出力信号４０、４２、４４、４６のうちで、特定のモノラル信号送信器の電子モノラル信号に対応する部分が強調されている。
【０２５６】
電子モノラル信号に対応する、出力信号４０、４２、４４、４６の当該部分のＩＴＤを判定するために、相関フィルタ５６、５８において、別々の耳に装着された各マイクロフォンの強調信号の相互相関がとられる。
【０２５７】
相関フィルタ５６（異なる耳における前側マイクロフォン）において、
Ｓ１（ｔ）＝ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）＊ＥＦ＿ＲＦ（−ｔ）
式中、Ｓ１（ｔ）は相関フィルタ５６の出力信号６０であり、ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）は出力信号５４であり、ＥＦ＿ＲＦ（ｔ）は出力信号４８である。
【０２５８】
相関フィルタ５８（異なる耳における後側マイクロフォン）において、
Ｓ２（ｔ）＝ＥＦ＿ＬＲ（ｔ）＊ＥＦ＿ＲＲ（−ｔ）
式中、Ｓ２（ｔ）は相関フィルタ５８の出力信号６２であり、ＥＦ＿ＬＲ（ｔ）は出力信号５２であり、ＥＦ＿ＲＲ（ｔ）は出力信号５０である。
【０２５９】
相互相関出力６０、６２は加算器６４で加算され、
Ｓ（ｔ）＝ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）＊ＥＦ＿ＲＦ（−ｔ）＋ＥＦ＿ＬＲ（ｔ）＊ＥＦ＿ＲＲ（−ｔ）
が形成される。式中、Ｓ（ｔ）は加算器６４の出力信号６６である。
【０２６０】
その後、Ｓ（ｔ）が最大となる時間遅延τが、ＩＴＤ推定部６８によりＩＴＤと判定される。
【０２６１】
したがって、ＩＴＤ推定部６８の出力信号７０は、ユーザ１５００の左耳、右耳にそれぞれ装着されるマイクロフォン２４、２６、２８、３０が受信する場合の、特定のモノラル信号送信器に関連付けられた音源からの音響音声のＩＴＤである。
【０２６２】
並行して、特定のモノラル信号送信器がユーザ１５００の前後いずれに存在するかを判定するため、相関フィルタ７２、７４において、同一の耳の前側および後側マイクロフォンの強調信号の相互相関がとられる。
【０２６３】
相関フィルタ７２（左耳の前側および後側マイクロフォン）において、
Ｕ１（ｔ）＝ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）＊ＥＦ＿ＬＲ（−ｔ）が得らえる。
式中、Ｕ１（ｔ）は相関フィルタ７２の出力信号７６であり、ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）は出力信号５４であり、ＥＦ＿ＬＲ（ｔ）は出力信号５２である。
【０２６４】
相関フィルタ７４（右耳の前側および後側マイクロフォン）において、
Ｕ２（ｔ）＝ＥＦ＿ＲＦ（ｔ）＊ＥＦ＿ＲＲ（−ｔ）が得られる。
式中、Ｕ２（ｔ）は相関フィルタ７４の出力信号７８であり、ＥＦ＿ＲＦ（ｔ）は出力信号４８であり、ＥＦ＿ＲＲ（ｔ）は出力信号５０である。
【０２６５】
相互相関出力７６、７８は加算器８０で加算され、
Ｕ（ｔ）＝ＥＦ＿ＬＦ（ｔ）＊ＥＦ＿ＬＲ（−ｔ）＋ＥＦ＿ＲＦ（ｔ）＊ＥＦ＿ＲＲ（−ｔ）
が形成される。式中、Ｕ（ｔ）は加算器８０の出力信号８２である。
【０２６６】
そして、Ｕ（ｔ）が最大となる時間遅延τ２が、前後推定部８４で判定される。
【０２６７】
τ２の符号により、特定のモノラル信号送信器がユーザ１５００の前方に存在するか、後方に存在するかが判定される。
【０２６８】
したがって、前後推定部８４の出力信号８６は論理変数、すなわち、特定のモノラル信号送信器がユーザ１５００の前側、後ろ側のいずれに存在するかを示すτ２の符号となる。
【０２６９】
方位推定部８８は、ＩＴＤ、τ２、およびテーブル参照に基づいて判定された特定のモノラル信号送信器の音声のＤＯＡの方位φを提供するための出力９０を有する。
【０２７０】
ＫＥＭＡＲ  ＨＲＴＦデータベース９２によるテーブル参照を利用して、対応するＨＲＴＦ（φ、ｆ）が選択できる。
【０２７１】
バイノーラルインパルス応答ｈｒｔｆ（φ、ｔ）を備える選択されたＨＲＴＦ（φ、ｆ）で特定のモノラル信号送信器信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）をフィルタリングすることで（図２には不図示。図３参照）、ＤＯＡについての情報が特定のモノラル信号送信器から生じる特定の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）に付与される。バイノーラルインパルス応答における左耳部分がｈｒｔｆ＿Ｌ（φ、ｔ）で、右耳部分がｈｒｔｆ＿Ｒ（φ、ｔ）である。
Ｙｎ＿Ｌ（ｔ）＝ｈｒｔｆ＿Ｌ（φ、ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（ｔ）
Ｙｎ＿Ｒ（ｔ）＝ｈｒｔｆ＿Ｒ（φ、ｔ）＊Ｒｍ＿ｎ（ｔ）
そして、Ｙｎ＿Ｌ（ｔ）とＹｎ＿Ｒ（ｔ）とがそれぞれユーザ１５００の左耳と右耳に提供される（図示省略）。
【０２７２】
このようにして、ユーザ１５００は、特定の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）を、特定のモノラル信号送信器に関連付けられた音源のＤＯＡから到来しているかのように知覚し、聴き取る。
【０２７３】
ＤＯＡ推定部１０は、ＤＯＡ推定部にトラッキング信号１２４を提供するヘッドトラッカー１２０（図示省略）の出力に接続するためのさらなる入力１２２を有する。
【０２７４】
トラッキング信号１２４は、ユーザ１５００の頭部の動きによる頭部ヨー、すなわちＤＯＡの方位変化の情報を含む。
【０２７５】
例えば、上述の電子モノラル信号に基づくバイノーラルフィルタの伝達関数の判定の際に、ヘッドトラッカー１２０が頭部の動きを検出しない、または検出しても些細であれば、判定された伝達関数が電子モノラル信号のフィルタリングに使用される。その後、ヘッドトラッカー１２０が頭部の動きを検出すると、ヘッドトラッカー１２０が検出したユーザ１５００の頭部の向きの変化に従って、判定された伝達関数が修正される。例えば、検出された頭部ヨーに応じてＤＯＡの方位が変化する。
【０２７６】
言い換えると、ユーザ１５００の頭部が動かない状態で、電子モノラル信号に基づいて較正された、ヘッドトラッカー１２０が出力するトラッキング信号に基づいて、該当する音源のＤＯＡが判定されてもよい。
【０２７７】
図３は、バイノーラル聴覚システム１００の一例、すなわちユーザ１５００の右耳、左耳にそれぞれ装着される第１および第２ハウジング（図示省略）を備えるバイノーラル補聴器を示すブロック図である。
【０２７８】
バイノーラル補聴器１００の補聴器は、耳かけ型（ＢＴＥ）、耳内レシーバ型（ＲＩＥ）、耳あな型（ＩＴＥ）、外耳道挿入型（ＩＴＣ）、完全外耳道挿入型（ＣＩＣ）等の任意の補聴器の種類であってもよい。
【０２７９】
第１ハウジング（図示省略）はユーザ１５００の右耳に装着されるように適用され、第１組のマイクロフォン、すなわち第１無指向性前側マイクロフォン２４および第１無指向性後側マイクロフォン２６を収容する。これにより、第１組のマイクロフォンに届く音声が、対応する第１組のマイクロフォン出力信号４０、４２に変換され、補聴器の分野で公知のように、当該信号は指向性特徴を形成するために使用できる。
【０２８０】
耳あな型（ＩＴＥ）、外耳道挿入型（ＩＴＣ）、完全外耳道挿入型（ＣＩＣ）補聴器の場合、第１ハウジング（図示省略）は、第１出力トランスデューサ１０２、すなわち右耳レシーバ１０２をさらに収容する。これにより、右耳レシーバ１０２に供給される第１トランスデューサオーディオ信号１０４が、音波としてユーザ１５００の右耳の鼓膜に伝播する第１音声信号に変換される。
【０２８１】
耳かけ型（ＢＴＥ）補聴器の場合、第１ハウジング（図示省略）は右耳レシーバ１０２をさらに収容し、第１ハウジングに音響管が接続される。これにより、ユーザ１５００の外耳道内に配置、保持されて、右外耳道の鼓膜への音声送信のための出力孔を有するイヤピースに、第１ハウジングのレシーバの音声出力が音響管を通じて伝播される。
【０２８２】
耳内レシーバ型補聴器の場合、第１ハウジング（図示省略）は、導電体を有する音声信号伝達部材に接続される。これにより、イヤピースの出力孔を通じて右外耳道の鼓膜に音声が発せられるように、第１トランスデューサオーディオ信号１０４がイヤピース内に配置された右耳レシーバ１０２に伝播する。
【０２８３】
第２ハウジング（図示省略）はユーザ１５００の左耳に装着されるように適用され、第２組のマイクロフォン、すなわち第２無指向性前側マイクロフォン３０および第２無指向性後側マイクロフォン２８を収容する。これにより、第２組のマイクロフォンに届く音声が、対応する第２組のマイクロフォン出力信号４４、４６に変換され、補聴器の分野で公知のように、当該信号は指向性特徴を形成するために使用できる。
【０２８４】
耳あな型（ＩＴＥ）、外耳道挿入型（ＩＴＣ）、完全外耳道挿入型（ＣＩＣ）補聴器の場合、第２ハウジング（図示省略）は、第２出力トランスデューサ１０６、すなわち左耳レシーバ１０６をさらに収容する。これにより、左耳レシーバ１０６に供給される第２トランスデューサオーディオ信号１０８が、ユーザ１５００の左耳の鼓膜に伝播する第２音声信号に変換される。
【０２８５】
耳かけ型（ＢＴＥ）補聴器の場合、第２ハウジング（図示省略）は左耳レシーバ１０６をさらに収容し、第２ハウジングに音響管が接続される。これにより、ユーザ１５００の外耳道内に配置、保持されて、ユーザ１５００の左耳の鼓膜への音声送信のための出力孔を有するイヤピースに、第２ハウジングの左耳レシーバ１０６の音声出力が音響管を通じて伝播される。
【０２８６】
耳内レシーバ型補聴器の場合、第２ハウジング（図示省略）は、導電体を有する音声信号伝達部材に接続される。これにより、イヤピースの出力孔を通じてユーザ１５００の左耳の鼓膜に音声が発せられるように、第２トランスデューサオーディオ信号１０８がイヤピース内に配置された左耳レシーバ１０６に伝播する。
【０２８７】
ＢＴＥ型補聴器ハウジング内に、出力トランスデューサが配置されてもよい。この場合、音声信号伝達部材は、ＢＴＥ型補聴器ハウジング内に配置されたレシーバからの音響音声信号を伝播するための音響管を含んでもよい。ユーザ１５００の外耳道内に配置、保持されて、右外耳道の鼓膜への音声送信のための出力孔を有するイヤピースに、音響音声信号が音響管を通じて伝播される。
【０２８８】
出力トランスデューサは、イヤピース内に配置されたレシーバであってもよい。この場合、音声信号伝達部材は、ＢＴＥ型補聴器ハウジング内の信号プロセッサの出力から、音響音声信号を伝播するための導電体を有する。イヤピースの出力孔を介して音声を発するため、導電体を介して当該信号がイヤピース内に配置されたレシーバに送られる。
【０２８９】
バイノーラル補聴器１００はアンテナ、テレコイル等の電子入力１１０をさらに有する。これにより、それぞれバイノーラル補聴器１００のマイクロフォン２４、２６、２８、３０に音波として伝播する音声を示す受信した電子モノラル信号１４、１１２が提供される。電子モノラル信号１４、１１２は、各モノラル信号送信器（図示省略）により発せられ、入力１１０で受信される。
【０２９０】
補聴器ユーザ１５００が聴きたいと望む人物が発した発話は、その人物が持ち携帯するスパウスマイクロフォン１１００（図示省略）により記録されてもよい。スパウスマイクロフォン１１００の出力信号は、無線データ送信でバイノーラル補聴器１００の電子入力１１０に送信されるように、符号化されてもよい。無線受信器１１４は、スパウスマイクロフォン出力信号を示す送信データを受信するように電子入力１１０に接続され、受信した信号を電子モノラル信号１４、１１２に復号化する。
【０２９１】
バイノーラル補聴器１００は、図２により詳細に示されるＤＯＡ推定部１０をさらに有する。図３のＤＯＡ推定部１０では、図２に示す回路が複数の同様の回路に多重化されている。同回路はそれぞれ、バイノーラル補聴器１００の電子入力１１０に電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）を送信する、複数のモノラル信号送信器の１つに対応する。ここで、ｎは複数のモノラル信号送信器のそれぞれを識別するための指標である。
【０２９２】
図３において、受信器１１４は２つの電子モノラル信号１４、１１２を出力するが、受信器１１４が任意のＮ個の電子モノラル信号を受信、復号化可能であることが理解されよう。
【０２９３】
各Ｎ個の電子モノラル信号１４、１１２についてＤＯＡ推定部１０は、例えばＫＥＭＡＲデータベースのような、ＨＲＴＦデータベース９２に、ｎ番目の電子モノラル信号用の推定ＤＯＡｎの方位φｎをそれぞれ提供する。データベース９２において、適切なＨＲＴＦ（φｎ、ｆ）が、例えばテーブル参照により選択され、各電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）に接続される。
【０２９４】
図３では、任意のＮ個の電子モノラル信号の内の電子モノラル信号１４、１１２についてこれが示されている。
【０２９５】
ＨＲＴＦ９４が選択され、電子モノラル信号１１２に接続される。ＨＲＴＦ９４は、それぞれ右耳に耳出力９５−Ｒを提供し、左耳に左耳出力９５−Ｌを提供する、右耳部分９４−Ｒと左耳部分９４−Ｌとを有する。バイノーラル出力信号９５−Ｒ、９５−Ｌは、聴力損失プロセッサ１１６に提供される。聴力損失プロセッサ１１６は、ユーザ１５００の聴力損失に応じて信号を処理し、聴力損失補償信号１０４、１０８を、レシーバ１０２、１０６に提供して、音声がユーザ１５００に送信される。
【０２９６】
ＨＲＴＦ９６が選択され、電子モノラル信号１４に接続される。ＨＲＴＦ９６は、それぞれ右耳に耳出力９７−Ｒを提供し、左耳に左耳出力９７−Ｌを提供する、右耳部分９６−Ｒと左耳部分９６−Ｌとを有する。バイノーラル出力信号９７−Ｒ、９７−Ｌは、聴力損失プロセッサ１１６に提供される。聴力損失プロセッサ１１６は、ユーザ１５００の聴力損失に応じて信号を処理し、聴力損失補償信号１０４、１０８を、レシーバ１０２、１０６に提供して、音声がユーザ１５００に送信される。
【０２９７】
したがって、通常は任意の数Ｎ個のモノラル信号送信器のそれぞれについて、相関フィルタにおいてマイクロフォン信号４０、４２、４４、４６が各ｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）１４、１１２に相関される。これにより、マイクロフォン信号において、ｎ番目のモノラル信号送信器が発した音声が強調される。
【０２９８】
ｎ番目のモノラル信号送信器のＤＯＡの各方位φｎがフィルタリングされた信号に基づいて判定され、判定された方位φｎに対応するｎ番目のＨＲＴＦ９４、９６が選択されて、各ｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）１４、１１２のフィルタリングに使用される。これによって、バイノーラルフィルタ９４、９６の出力信号Ｙｎ＿Ｒ（ｔ）９５−Ｒ、９７−Ｒ、およびＹｎ＿Ｌ（ｔ）９５−Ｌ、９７−Ｌにおいて、各方位φｎに対応する空間的キューが、ｎ番目の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）に付与される。
【０２９９】
最後に、得られた信号が加算されて、ユーザ１５００の左耳レシーバ１０６および右耳レシーバ１０２にそれぞれ提供されるＹ＿Ｌ（ｔ）１０８およびＹ＿Ｒ（ｔ）１０４が形成される。
Ｙ＿Ｌ（ｔ）＝Ｙ１＿Ｌ（ｔ）＋Ｙ２＿Ｌ（ｔ）＋…＋Ｙｎ＿Ｌ（ｔ）＋…＋ＹＮ＿Ｌ（ｔ）
Ｙ＿Ｒ（ｔ）＝Ｙ１＿Ｒ（ｔ）＋Ｙ２＿Ｒ（ｔ）＋…＋Ｙｎ＿Ｒ（ｔ）＋…＋ＹＮ＿Ｒ（ｔ）
【０３００】
このようにして、ユーザ１５００は、Ｎ個の電子モノラル信号Ｒｍ＿ｎ（ｔ）をそれぞれ、各モノラル信号送信器に関連付けられた各ｎ番目の音源のＤＯＡから到来しているかのように知覚し、聴き取ることになる。したがって、ユーザ１５００は各モノラル信号送信器に関連付けられた個々の音源を区別できるようになり、例えば自身の聴覚を選択された音源に集中することが可能となる。さらに、音源の外在化を知覚することで、ユーザ１５００がより発話を理解しやすくなり、さらに複数の同時に発言する音源の内の１つからの発話をより理解しやすくなる。
【０３０１】
ＤＯＡ推定部１０は、ＤＯＡ推定部にトラッキング信号１２４を提供するヘッドトラッカー１２０の出力への接続のためのさらなる入力１２２を有してもよい。
【０３０２】
トラッキング信号１２４は、ユーザ１５００の頭部の動きにより生じた頭部ヨー、即ちＤＯＡの方位の変化についての情報を含む。
【０３０３】
例えば、上述の電子モノラル信号に基づくバイノーラルフィルタの伝達関数の判定の際に、ヘッドトラッカー１２０が頭部の動きを検出しない、または検出しても些細であれば、判定された伝達関数が電子モノラル信号のフィルタリングに使用される。その後、ヘッドトラッカー１２０が頭部の動きを検出すると、ヘッドトラッカー１２０が検出したユーザ１５００の頭部の向きの変化に従って、判定された伝達関数が修正される。例えば、検出された頭部ヨーに応じてＤＯＡの方位が変化する。
【０３０４】
言い換えると、ユーザ１５００の頭部が動かない状態で、電子モノラル信号１４に基づいて較正された、ヘッドトラッカー１２０が出力するトラッキング信号１２４に基づいて、該当する音源のＤＯＡが判定されてもよい。
【０３０５】
例えば、図２および図３に示すようなバイノーラル聴覚システム回路は、システム１００の周波数領域全体で動作してもよい。
【０３０６】
図３に示すバイノーラル補聴器１００は、多チャネルバイノーラル補聴器１００であってもよい。すなわち、処理されるマイクロフォン信号４０、４２、４４、４６および電子モノラル信号１４、１１２が複数の周波数チャネルに分割され、各周波数チャネルで信号がそれぞれ個別に処理されてもよい。
【０３０７】
多チャネルバイノーラル補聴器１００について、図３では単一の周波数チャネルにおける回路と信号処理が示され得る。回路と信号処理は、例えば全ての周波数チャネルのように、複数の周波数チャネルで冗長化され得る。
【０３０８】
例えば、図２および図３に示す信号処理を、選択した周波数帯で実行してもよい。当該周波数帯は、例えば販売店で特定のユーザ１５００に補聴器をフィッティングする際に選択される。
【０３０９】
選択された周波数帯は、周波数チャネルの内の１つまたは複数、或いは全てを含んでもよい。選択された周波数帯は断片的であってもよい。すなわち、選択された周波数帯は、必ずしも連続した周波数チャネルを含まなくてもよい。
【０３１０】
複数の周波数チャネルは、ワープ周波数を含んでもよい。例えば、全ての周波数チャネルがワープ周波数チャネルであってもよい。
【０３１１】
マイクロフォン２４、２６、２８、３０は、従来通りにバイノーラル補聴器１００の聴力損失プロセッサ１１６に接続されてもよい。これにより、ある状況では、従来の聴力損失補償を選択し、別の状況では、フィルタリングされた電子モノラル信号９５−Ｒ、９５−Ｌ、９７−Ｒ、９７−Ｌを、プロセッサ４８における聴力損失補償に選択するといったことが可能となる。
【０３１２】
前側および後側マイクロフォン２４、２６、２８、３０の代わりに任意の数のマイクロフォンを使用してもよく、マイクロフォンの選択された出力信号を合成して、１つまたは複数のマイクロフォン信号４０、４２、４４、４６を形成してもよい。
【０３１３】
バイノーラル聴覚システム１００の構成要素と回路は、聴覚システム１００の別々のハウジングに分配されてもよい。
【０３１４】
例えば、バイノーラル聴覚システム１００は、例えば補聴器の分野で公知のように、それぞれ左耳、右耳に装着されるように適用されるハウジングを有してもよい。そして補聴器の分野で公知のように、マイクロフォン２４、２６、２８、３０、および出力トランスデューサ、例えばレシーバ１０２、１０６がハウジング、さらには場合によってはイヤピース内に収容されてもよい。ＤＯＡ検出部と、ＨＲＴＦは、それぞれ両方のハウジング内に収容されるように、冗長化されてもよい。
【０３１５】
或いは、ハウジングの一方が、マイクロフォンおよび出力トランスデューサを収容し、処理回路がすべて他方のハウジングに収容されてもよい。この場合、適宜ハウジング間で信号が送信されてもよい。
【０３１６】
バイノーラル聴覚システム１００はさらに、スマートフォンのような装着式装置（図示省略）を含んでもよい。装着式装置は、その供給電力や処理電力を消費するＤＯＡ検出部、および／またはＨＲＴＦを収容してもよい。これにより、バイノーラル聴覚システム１００の第１および第２ハウジングは、バイノーラル聴覚システム１００の従来部品のみを収容することが求められる。
【０３１７】
装着式装置（図示省略）は、バイノーラル聴覚システム１００のユーザインターフェースを収容してもよい。
以下の項目は、出願時の特許請求の範囲に記載の要素である。
（項目１）
バイノーラル聴覚システムであって、
バイノーラル聴覚機器と、電子モノラル信号受信器と、到来方向推定部と、バイノーラルフィルタを備えており、
前記バイノーラル聴覚機器は、
前記バイノーラル聴覚システムのユーザの第１の耳に装着されるように適用され、第１組のマイクロフォンを収容する第１ハウジングであって、前記第１組のマイクロフォンが、前記第１組のマイクロフォンに到来する音声を、第１組の対応するマイクロフォン出力信号に変換する、第１ハウジングと、
前記バイノーラル聴覚システムの前記ユーザの第２の耳に装着されるように適用され、第２組のマイクロフォンを収容する第２ハウジングであって、前記第２組のマイクロフォンが、前記第２組のマイクロフォンに到来する音声を、第２組の対応するマイクロフォン出力信号に変換する、第２ハウジングと、
第１出力トランスデューサであって、前記バイノーラル聴覚機器着用の際に、前記第１出力トランスデューサに供給される第１トランスデューサオーディオ信号を、前記ユーザの前記第１の耳で人の聴覚系により受信可能な第１音響出力信号に変換する、第１出力トランスデューサと、
第２出力トランスデューサであって、前記バイノーラル聴覚機器着用の際に、前記第２出力トランスデューサに供給される第２トランスデューサオーディオ信号を、前記ユーザの前記第２の耳で人の聴覚系により受信可能な第２音響出力信号に変換する、第２出力トランスデューサと、を有しており、
前記電子モノラル信号受信器は、
モノラル信号送信器から発せられる電子モノラル信号を受信し、
前記電子モノラル信号を復号化し、出力するように適用されており、
前記モノラル信号送信器は、前記ユーザから離れて位置する音源から発せられる音声を符号化することにより前記電子モノラル信号を生成し、
前記音源から発せられる前記音声は、前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一部が前記電子モノラル信号に対応するように、前記バイノーラル聴覚システムに伝播し、
前記到来方向推定部は、
前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号を前記電子モノラル信号と相関して、前記第１組および前記第２組のマイクロフォンの指向性伝達関数を提供するように適用されており、
前記バイノーラルフィルタは、
前記指向性伝達関数に基づく伝達関数により前記電子モノラル信号をフィルタリングすることで、前記第１および前記第２出力トランスデューサにそれぞれ前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号を提供し、それによって前記ユーザに前記変換された電子モノラル信号が前記音源から到来すると聴こえるように知覚させる、ように適用されるバイノーラル聴覚システム。
（項目２）
前記到来方向推定部は、
前記電子モノラル信号に対応する前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一部を強調するために、
前記第１組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号と、前記電子モノラル信号との相互相関をとり、第１組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を提供することと、
前記第２組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号と、前記電子モノラル信号との相互相関をとり、第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号を提供することと、
前記第１組および前記第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号に基づいて、前記到来方向を推定することと、によって、
前記音源から発せられる前記音声の前記ユーザでの前記到来方向を推定するように適用される、項目１に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目３）
前記到来方向推定部は、前記第１および前記第２組のマイクロフォン出力信号の一方から選択されたマイクロフォン信号の相互相関をとり、前記相互相関に基づいて、前記モノラル信号送信器に関連付けられる前記音源が、前記ユーザの前方に位置するか、前記ユーザの後方に位置するするかを判定するように適用される、項目２に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目４）
前記到来方向推定部は、前記相互相関の結果が最大となる第１の時間遅延を判定し、前記第１の時間遅延の符号に基づいて、前記モノラル信号送信器に関連付けられる前記音源が、前記ユーザの前方に位置するか、前記ユーザの後方に位置するかを判定するように適用される、項目３に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目５）
前記到来方向推定部は、前記第１組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号と、前記第２組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号との相互相関をとり、前記相互相関に基づいて、前記到来方向を推定するように適用される、項目１から４のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目６）
前記到来方向推定部は、前記第１組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号と、前記第２組のマイクロフォン出力信号から選択されたマイクロフォン出力信号との相互相関の結果が最大となる第２の時間遅延を判定し、前記第２の時間遅延を両耳間時間差として判定するように適用される、項目５に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目７）
前記到来方向推定部は、前記両耳間時間差に基づいて、前記到来方向を推定するように適用される、項目６に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目８）
前記到来方向推定部は、前記両耳間時間差と前記第１の時間遅延の前記符号とに基づいて、前記到来方向を推定するように適用される、項目４および７に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目９）
前記バイノーラルフィルタは、前記電子モノラル信号をフィルタリングし、前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号を出力するように適用されており、
前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号は、
前記推定到来方向に基づいて、互いに位相がシフトしている前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号と、
前記推定到来方向に基づいて、相互ゲイン差により増幅された前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号と、
前記推定到来方向に基づいて、互いに位相がシフトしており、相互ゲイン差により増幅された前記第１および前記第２トランスデューサオーディオ信号と、
から成る信号群から選択される、項目１から８のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目１０）
前記バイノーラルフィルタの指向性伝達関数は、頭部伝達関数（Ｈｅａｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に略等しい、項目９に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目１１）
前記バイノーラルフィルタは、前記電子モノラル信号を複数の周波数チャネルで個別に処理するように適用される、項目１から１０のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目１２）
前記ユーザの前記頭部に装着されて、ユーザ頭部の動きについての情報を含むトラッキング信号を提供し、前記到来方向推定部に提供するように構成されるヘッドトラッカーをさらに備える、項目１から１１のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目１３）
前記第１および前記第２聴覚機器は、前記ユーザの聴力損失を補償するように適用される聴力損失プロセッサを備える補聴器である、項目１から１２のいずれか一項に記載のバイノーラル聴覚システム。
（項目１４）
バイノーラル聴覚システムで電子モノラル信号を処理する方法であって、
前記バイノーラル聴覚システムは、前記バイノーラル聴覚システムのユーザの第１の耳に装着される第１組のマイクロフォンと、前記ユーザの第２の耳に装着される第２組のマイクロフォンと、電子入力であって、前記電子入力で受信した電子モノラル信号を提供する前記電子入力と、を有しており、
前記方法は、
前記第１組および前記第２組のマイクロフォンのそれぞれから提供される第１組および第２組のマイクロフォン出力信号を、前記電子モノラル信号と相関して、前記第１組および前記第２組のマイクロフォンの指向性伝達関数を提供することと、
前記指向性伝達関数に基づく伝達関数により前記電子モノラル信号をフィルタリングすることと、を備える方法。
（項目１５）
前記第１組および前記第２組のマイクロフォンのそれぞれから提供される前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の選択されたマイクロフォン出力信号を、前記電子モノラル信号と相互相関して、前記電子モノラル信号に対応する前記第１および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一部が強調された第１組および第２組のフィルタリングされたマイクロフォン出力信号のそれぞれを提供することを備える、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記第１組および前記第２組のマイクロフォン出力信号の少なくとも一方から選択されたマイクロフォン信号を相互相関することと、
前記相互相関に基づいて、前記モノラル信号送信器に関連付けられる音源が、前記ユーザの前方に位置するか、前記ユーザの後方に位置するするかを判定することと、を備える項目１５に記載の方法。
【図１】
2019083515.tif 000009
【図２】
2019083515.tif 000010
【図３】
2019083515.tif 000011
【外国語明細書】
2019083515000001.pdf
2019083515000002.pdf
2019083515000003.pdf
2019083515000004.pdf