(57)【要約】  聴覚強化および聴覚保護のためのデジタルおよび／またはアナログ信号処理システム及び方法はオーディオ信号に高強度のピークを与え、ピーク電力を制限することによりオーディオ信号をクリップし、クリップされた信号を発生し、クリップされた信号を増幅する処理を含んでいる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
聴覚強化及び聴覚保護のための信号処理方法において、
高強度のピークを有するオーディオ信号を制御し、
ピーク電力を制限することにより前記オーディオ信号をクリップしてクリップされた信号を発生し、
前記クリップされた信号を増幅するステップを含んでいる方法。
【請求項２】
前記増幅は１０ｄＢオーバードライブされた信号を発生する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法ではフィードバックループは使用されない請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記クリッピングは１０ｄＢのクリッピングを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記クリッピングおよび前記増幅は母音と子音の比を強化する請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記クリッピングおよび前記増幅は１以上のＤＳＰチップによって行われる請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記クリッピングおよび前記増幅はアナログ回路によって行われる請求項１記載の方法。
【請求項８】
聴覚強化及び聴覚保護のための信号処理システムにおいて、
高強度のピークを有するオーディオ信号を制御するための処理装置と、
電力を供給するために前記処理装置に接続されている電力ユニットと、
動作的に前記処理装置に接続され、前記オーディオ信号を受信するように構成されている入力ソケットと、
動作的に前記処理装置に接続され、処理されたオーディオ信号を出力するように構成されている出力ソケットとを具備し、前記処理装置はピーク電力を制限することにより前記オーディオ信号をクリップしてクリップされた信号を発生するように構成され、さらに前記クリップされた信号を増幅するように構成されている信号処理システム。
【請求項９】
前記オーディオ信号を処理するか、前記オーディオ信号を処理しないかを選択するためのセレクタスイッチをさらに具備し、前記セレクタスイッチは前記セレクタスイッチの位置にしたがって、前記信号処理システムに前記オーディオ信号を処理させるか、または前記オーディオ信号を処理させないようにするかをアレンジするように構成されている請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
さらに、前記処理装置により行われる２以上のプログラム間で選択するためのプログラムセレクタを具備している請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
さらに、前記処理装置に接続され、前記処理装置をプログラムするために使用されるように構成されている少なくとも１つのプログラムソケットを具備している請求項８記載のシステム。
【請求項１２】
さらに、前記オーディオ信号の特性を表示するためのディスプレイを有しているＶＵ計を具備している請求項８記載のシステム。
【請求項１３】
前記出力ソケットはヘッドセットと適合される請求項８記載のシステム。
【請求項１４】
前記電力装置は再充電可能である請求項８記載のシステム。
【請求項１５】
前記処理装置は１以上のＤＳＰチップを含んでいる請求項８記載のシステム。
【請求項１６】
前記処理装置はアナログ回路を含んでいる請求項８記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は聴取の強化、音声および雑音の抑制、オーディオ聴取及び音楽伝送のための方法及び装置に関する。特に本発明はソフトな及び平均的なレベルの信号成分を強化し、音質および知覚的詳細を改良し、音量を増加せずに信号歪みを除去する方法で、潜在的に有害なピーク成分を再分配するための信号処理技術を使用してオーディオ信号を修正する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は2008年6月30日出願の米国暫定出願第61/077,006号明細書の利点を主張している2009年6月30日出願の米国実用新案出願第12/495,539号明細書の利点を主張している。
【０００３】
音響伝送技術の最近の発展により新しい改良された補聴器、ヘッドセット、音楽用のイヤホン、電話のハンドセット、および特別に音響を人間の耳へ伝送するためのその他の装置が開発されている。電話のハンドセット及びヘッドセットのようなある種の装置は外耳に固定するように設計され、手またはヘッドバンドにより位置を保持され、ヘッドバンドはノートを取ったり、またはハンドセットまたはヘッドセットを介して情報を受信しながら同時に行われることができる他の動作のために手を自由にさせる。
【０００４】
補聴器、音楽用イヤホン、耳栓のような他の装置が耳の通路の外部または外耳道へ直接挿入され、イヤホンの場合のように容易な音響伝送システムとして使用されることができる。他方で、補聴器は音を鼓膜へ送信するだけではなく難聴者のために音質を強化し、ある可聴周波数を選択的に抑制しおよび／または背景或いはいわゆる「白色雑音」の振幅を変調することにより二重機能を提供する。このような装置は前述のヘッドセットのように「耳を覆う装置」とは反対に集合的に「挿耳型装置」と呼ばれることができる。
【０００５】
挿耳装置または耳を覆う装置のユーザに対する主な問題は、特にユーザが難聴である場合には音質である。ユーザは自然的傾向として、音質および信号を聴取する能力、例えば音楽的エレメントまたは無線音声伝送が強化されることを信じて音量を上げる傾向がある。しかしながら音量の増加は、実際には音楽及びスピーカに典型的なよりソフトな及び中間のレベルの音における信号の明瞭度、帯域幅、音響的詳細が品質において劣化される可能性があるが、送信を聴取する能力が増加されているという認識をリスナーに与える可能性がある。さらに音量の増加はオーディオ信号の非常に短期間のピーク成分のレベルも増加し、これは特に高い音量の信号を長い期間にわたって聴取する場合、リスナーの聴覚系に損傷を与え兼ねない。
【０００６】
したがって、全てのレベルにおいて全体的な信号品質を改良し聴取経験を強化しながら、歪みを誘起せずにオーディオ信号の有害なピーク成分を除去するシステムが必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、聴覚強化および聴覚保護のためのシステム及び方法を提供することである。
【０００８】
本発明の前述の目的及びその他の目的を実現するために、聴覚強化及び聴覚保護のための信号処理方法が与えられ、これは高強度のピークを有するオーディオ信号を制御し、ピーク電力を制限することによりオーディオ信号をクリップしてクリップされた信号を発生し、クリップされた信号を増幅する処理を含んでいる。
【０００９】
さらに、聴覚強化および聴覚保護のための信号処理システムが提供され、これは処理装置、電力装置、入力ソケット、出力ソケットを具備している。処理装置は高強度のピークを有するオーディオ信号を制御するためのものである。電力ユニットは電力を転送するため処理装置に接続されている。入力ソケットは処理装置に接続され、オーディオ信号を受信するように構成されている。出力ソケットは処理装置に接続され、処理されたオーディオ信号を出力するように構成されている。処理装置はピーク電力を制限することによりオーディオ信号をクリップしてクリップされた信号を発生するように構成され、さらにクリップされた信号を増幅するように構成されている。
【００１０】
本発明のこれら及び他の目的、特徴、特性、利点は、添付図面を伴って本発明の好ましい実施形態を開示している以下の詳細な説明から当業者に明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】均質の有機物質（ラテックス）の振動している弾力性コードにおけるシフトする弾性係数を示すグラフである。
【図２】チンチラの耳中の基底膜におけるシフトする共振を示す図である。
【図３】音楽の一節における短い高レベルのエクスカージョンを示す図である。
【図４】全体的な期間のうちの小部分を占める音楽の一節における高レベルを示す詳細を示した図である。
【図５】瞬間的な音圧レベルの上位１０ｄＢが切り取られている音楽の一節を示す図である。
【図６】瞬間的な音圧レベルの上位１０ｄＢが切り取られ、その後１０ｄＢだけ増幅されている音楽の一節を示す図である。
【図７】音響信号の知覚された大きさと時間期間との関係を示す図である。
【図８】信号処理システムの１実施形態を示す図である。
【図９】直接信号（上部曲線）と信号処理システム（下部曲線）の周波数応答を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の原明細書の一部を形成する添付図面を参照する。  
本発明の新しい優れたシステム及び方法は、人間の耳の瞬間的な圧縮特性を模倣する方法でデジタルおよび／またはアナログ信号処理を使用してオーディオ信号中の瞬間的なピーク電力を制御可能に制限する信号処理方法またはシステム10を提供することによって従来技術に関連される前述の問題を克服する。特に１実施形態では、システムは外有毛細胞が利得を強化し同調を敏感にする領域を超えた音響レベルで人間の耳が機能する方法を模倣している。
【００１３】
聴取の損失が蝸牛で発生するとき、大部分の快適な大きさ（ＭＣＬ）は上方向にシフトされることが研究により立証されている。しかしながら、不快な大きさレベル（ＵＣＬ）における対応するシフトは生じず、このことは高いオーディオレベルでは難聴者の耳は正常の人の耳と同じように動作していることを示している。通常の補聴器はピークレベルを装着者のＵＣＬに維持するＤＳＰプロセッサを組み込んでいるが、これはユーザに対して通常は検出可能ではない静かな音を可聴レベルまで高める。ヘッドホンは典型的に同時に大きさを増加し帯域幅を広げながら通常の聴取レベルを有する人の安全レベルにピークオーディオ信号を維持するように設計されている。
【００１４】
Georg von Bekesyによる死体で行われた実験では、人間の聴覚系の同調能力は神経学的プロセスからではなく基底膜（ＢＭ）の身体的特徴から得られることが示唆されている。ＢＭは高い周波数端で狭く、蝸牛孔方向に広がる。これは組織により接続された横方向の弾性的コードからなる。高い音圧レベルで、このコードはほぼそれらの通常の長さの２倍まで伸ばされる。弾性（ヤング率）は均質の有機物質において高いストレスレベルで増加することが確立されている。
【００１５】
図１は種々のレベルのローディングにおけるラテックスコードの弾性係数を示している。可変のローディングであるが一定の質量では、これは内耳における基底膜上の横断方向のコードの弾性特性に与えられるとき、共振におけるシフトを示唆する。総質量が一定でありながら弾性が増加されるならば、瞬間的な共振はより低い周波数にシフトされる。ラテックスコードが振動されるとき、これは同調曲線の広がりおよび高い振動レベルにおけるより低い周波数へのシフトを含めた、基底膜により発生される曲線と類似の同調曲線を示すことが立証できる。この結果はルッゲロ等の文献の図２のグラフに示されており、これは生きたチンチラの耳中の１０ｋＨｚ  ＣＦ位置で行われた測定を示している。これらの曲線は約４５ｄＢの音圧レベル（ＳＰＬ）を超えると、共振はＳＰＬの増加と共に低い周波数方向へ漸進的にシフトすることを示しており、これは音圧縮の誤った印象を与える。瞬間的な共振は瞬間的なＳＰＬに依存するので、共振は高いオーディオレベルでは低い周波数方向へシフトする。広くなった共振ピークは波サイクルをとして「瞬間的共振」のシフトによるものである。事実上、外有毛細胞は総エネルギの減少、例えば熱散逸または反射なしに蝸牛の広い領域にわたってエネルギを拡散することにより保護される。
【００１６】
従って以下さらに詳細に説明するように、本発明の方法はオーディオ信号品質を強化するため、電気的、機械的または電気的装置と機械的装置の両者の組合せを含むがそれらに制限されないあるアナログおよび／またはデジタル装置を使用することにより人間の耳の瞬間的圧縮特徴を模倣する。特に、本発明のシステム又は方法は、明瞭度および帯域幅の改良を有するオーディオ聴取レベルの顕著な減少と、ピーク電力検出の特有で優れた方法により歪みを減少しながら聴覚保護する利点と、信号の平均利得を設定するための無知覚に低速度の圧縮と、その後の一時的な歪みのない瞬間的なピーククリッピングとを与え、これは低レベルの詳細と平均的レベル豊富度を強化する。即座のピークを切除した、２ｍｓｅｃ後、レベル調節が無視できる程度の歪みを有することを確実にするために高速度の圧縮がバックアップとして適用される。
【００１７】
ハードピーククリッピングの代りとして、オーバーロードによる歪みを阻止するために負フィードバックを導入する多くの増幅方法が使用されている。主要な動機は高調波歪の減少が許容可能な音質において重大であるという共通した仮定である。このような（フィードバックループ）方法は一時的な変更（歪み）を信号に導入する必要がある。これらはリスナーに対して、減少することを意図されている高調波歪みとして同等（又はそれ以上の）に分配することができる。本発明は有効にこれらの欠点を回避し、重要な聴覚の利点をその特有の信号制御及び操作方法で有する。
【００１８】
通常の仮定と対照的に、ピーク成分が故意に好ましい聴覚結果のためにクリッピングされるように動的な複合信号を生産的にオーバーロードすることが可能である。出力関係への利得を短時間だけ慎重に調節することによって、それ故無知覚にピークが飽和によりクリップされる。ソフトで平均的なレベルの音は良好な聴取利点に比例して増加される。
【００１９】
フィードバックループが必要とされないので、これは一時的な歪のない信号の瞬間的圧縮の効果を有する。これは人間の聴覚系の動作により類似しており、ほぼ間違い無く知覚的により自然である。Ruggerio等による蝸牛機構の研究（およびvon Bekesyのノーベル賞受賞の研究に戻る）はその効果に対する根拠を与えている。
【００２０】
知覚的利点に関して、この革新的な信号処理方法の幾つかの効果の１つは、高レベルの（潜在的に有害な）ピークエネルギを必要とせずにリスナーが非常に動的な音節において低レベルの詳細と平均レベルの豊富度を聴取できることである。
【００２１】
逆説的に、平均的な全体的聴取レベル位置の増加は伝送された音を心理音響的に聴覚のダイナミック範囲のより平坦な部分に置く。蝸牛が高いエネルギピークから保護されながら、通常より高いレベルで聴取することは改良された音質と知覚的詳細を与える。長い期間の聴取に基づいて、この処置は十分な聴覚的楽しさと明瞭さを同時に与えながら聴覚保護を特有に支持する。図３乃至７はこの概念と革新的な信号処置方法の説明を与えている。
【００２２】
図３と４を参照すると、本発明の方法は高い強度のピークを有するオーディオ信号を正確に制御するステップを含んでいる。図３は時間の大部分で平均エネルギがピーク下１０ｄＢである記録された音楽の節の１例である。聴覚系の時間積分特性はこれらの短い期間の成分では長い時間を有する音よりも非常に小さい大きさを生じる。
【００２３】
図４は−１０ｄＢを超えるエクスカージョンによる総電力に対する影響が最大よりも１０ｄＢ低い信号レベルによる影響の電力の半分よりも小さいことを示すズームされた画像である。短い過渡状態が生じる総期間が約１０ｍｓｅｃのみまたは１００ｍｓｅｃの大きさの積分ウィンドウの２０分の１であるので、−１０ｄＢを超えるレベルは２００ｍｓｅｃの積分ウィンドウの総電力の４０分の１しか貢献せず、２０  ｌｏｇ（１＋１／４０）または０．２ｄＢの音の大きさの増加を生じる。これらの高強度のピークは可聴ではない可能性があるが、これらは依然として蝸牛の有毛細胞に損傷を与える可能性がある。
【００２４】
図５を参照すると、本発明の方法はさらに、クリップされた信号を生成するためにピーク電力を制限することによりオーディオ信号をクリップするステップを含んでいる。図５はピーク電力の瞬間的制限による１０ｄＢのクリッピングを有する信号を示している。「音の大きさ（ラウトネス）」はピークの除去により顕著な減少は生じない。しかしながら、潜在的に有害なスパイクが除去されている。
【００２５】
図６を参照すると、本発明の方法はさらに図５のクリップされた信号を増幅するステップを含んでいる。図６はクリップ（または１０ｄＢによるオーバードライブ）後に増幅された信号を示している。長い期間の平均レベルが増加され、増加された音の大きさを生じる。これは周波数範囲がより広い領域で耳が動作することを可能にする。この処理により、潜在的に有害なレベルの知覚される大きさはリスナーに対してこのようにさらに容易に認識される。この結果はこの処理をしない信号のように非可聴ではない高いレベルの過渡現象が存在しないことにより生じる。
【００２６】
本発明のこの方法又はシステムは人間の聴取における時間的積分の心理音響的特性を生産的に利用する。短期間の音の可聴性および比例して、その大きさは５００ミリ秒に満たない信号期間に多く依存する。Zwislocki（1969年）の研究のような心理音響的研究は、信号が２００−５００ミリ秒で又はその近くで漸近になるまで信号の可聴性及び大きさにおいて急速な減少を一貫して示している。図面から、（短期間のピークのような）１０ミリ秒に満たないエネルギは同じ信号のより長い期間のサンプルよりも２０ｄＢ小さいことが分かる。これは図３に示されているオーディオサンプル中のエネルギのスパイクが非常に微小である理由を説明するのに役立つ。さらにこの方法はフレッチャーとマンソンの古典的な図に示されている等ラウドネス曲線のより好ましい部分にレベルをリスナーが調節することを特有に可能にする。本発明はほとんど述べられない増加された知覚帯域幅の利点を提供する。これはより可聴な聴覚詳細（音質）とよりリッチな聴取経験を生成するより平坦な周波数関係の利点を有する。
【００２７】
本発明は音響的詳細のより広い帯域幅を提供し、音質の知覚を改良するダイナミック範囲のより高い領域を聴取するために聴覚系の周波数間（等しい大きさ）の関係の関係を使用する。
【００２８】
本発明のシステム及び方法は長期間の平均に対するピーク音響エネルギの関係を制御する。これは従来の方法で普通のフィードバックループ（及び関連される時間的歪み）を必要としない強力で新しい方法である。この革新的な操作は幾つかの重要な結果と利点を生成する。
【００２９】
最初に、これは瞬間的である。信号は制御され、計算された範囲でオーバーロード状態へ故意に増加され、これは短く可聴ではないスパイクのみをクリップする。
【００３０】
さらに、（音楽とスピーカで典型的な）非常に動的な波形のよりソフトで中間のレベルの成分を増加する。これは知覚される音の大きさを上昇し、フレッチャーとマンソンその他のデータパターンで長く反射されるのと等しい大きさの平坦な大きさ特性を有する可聴領域で生じる拡張された周波数感度パターンにより聴取経験を改良する。
【００３１】
聴覚保護は短期間の高いエネルギピークの除去によりサポートされる。動的な信号のソフトで、中間の音の大きさの成分の効率的な圧縮は好ましい聴取レベルをよりリッチな心理音響領域へ安全に位置付け、より大きな音響的詳細と帯域幅を与え、有害なピーク強度は少ない。母音／子音比は他の“ＡＧＣ”方法に関連されるエンベロープ歪みなしにこの圧縮により改良される。母音／子音比は強化され、スペクトルは「鈴の音のような」品質に対して周波数応答をバイアスせずに平坦にされる。
【００３２】
より有効に、ソフトな周囲音は適応方法と共通のポンピング歪みなしに〜１０ｄＢ減少される。さらに、指数関数適応時間を介して実現されるピーク検出及び平均化は知覚できない程に低速度であり、サイレント期間後に迅速な変化を有する。解析で決定される平均ピークエネルギは例えば最終的なピークレベルの約６７％（〜３ｄＢ）である。これは高速度の開始および衰退を有する信号では瞬間的にまたは２ｍｓｅｃ内で、低速度の開始及び衰退を有する信号では１００−２００ｍｓｅｃ内で決定される。
【００３３】
例示として、前述及び以下の例で説明される特性及び利点を行う信号処理システム10の１実施形態が図８に示されている。この説明から、この信号処理システム10は本発明を実行するための１実施形態にすぎず、これは図３乃至７を参照して前述したように、オーディオ信号を制御し、信号をクリッピングし、増幅することにより、聴覚強化及び聴覚保護を行うことが当業者に明白である。信号処理システム10は少なくとも１つの処理装置12、ＶＵ計14、電力装置16、充電器18を含んでいる。処理装置12は１以上のＤＳＰチップおよび／またはアナログ回路を含んでいる。したがって、この実施形態により、デジタルおよび／またはアナログ信号処理が存在することができる。電力装置16は好ましくは再充電可能であり、例えば複数の再充電可能なＮｉＭＨセルを含むことができる。電力装置16は電力を処理装置12とＶＵ計14へ供給する。充電器18は電力装置16を充電する。充電器18は標準的な壁のコンセントへプラグで差し込まれ、変圧器と、約２０ボルトのピーク電圧を発生する全波整流器とを有する。充電器18はさらに２５０ｍＡヒューズのようなヒューズを含んでいる。
【００３４】
信号処理システム10はさらに、内部のコンポーネントを保護するためのハウジング20を含んでいる。ハウジング20の第１の側面上には、充電器入力ジャック22が位置されている。充電器入力ジャック22は電力装置16に接続され、電力装置16を充電するために充電器18と接続される。ハウジング20の第２の側面上には、第１および第２のプログラムソケット24、26が配置されている。第１および第２のソケット24、26は処理装置12を再プログラムするために使用される。処理装置12は例えばコンピュータ上で動作するソフトウェアからプログラムを供給するために第１および第２のプログラムソケット24、26へ取り付けられた適切なケーブルで再プログラムされることができる。
【００３５】
デジタル信号処理システム10のハウジング20は処理装置12とＶＵ計14の電力をオンに切換える正面上に配置された電力スイッチ28を有する。ハウジング20はさらに入力ソケット32と出力ソケット34を有する。入力ソケット32は例えば３．５ｍｍのステレオジャックソケットであることができる。この入力ソケット32はオーディオ信号を信号処理システム10中の他のコンポーネントへ転送する。ハウジングはさらに正面上にセレクタスイッチ30を有する。セレクタスイッチ30は３つの異なるモード、即ち直接、スタンバイ、ＤＳＰに対応する３つの異なる位置へ移動されることができる。セレクタスイッチ30が直接位置にあるとき、オーディオ信号は入力ソケット32から出力ソケット34へ処理なしに直接送られる。出力ソケット34は例えば３．５ｍｍのステレオジャックソケットであることができ、大部分のヘッドセットと適応できる。セレクタスイッチ30がスタンバイ位置にあるとき、信号は電力をオフにする必要なく接続を遮断される。セレクタスイッチ30がＤＳＰ位置にあるとき、オーディオ信号はステレオ入力電位差計33と処理装置12を通して送られる。パネルの左のステレオ入力電位差計33はセレクタスイッチ30がＤＳＰ位置にあるときのみ動作する。
【００３６】
さらに、ステレオモノスイッチ36がハウジング20上に配置されている。信号処理システム10がステレオ録音で使用されるとき、このスイッチはステレオ位置における楽しさ及び明瞭さを適切に改善するために使用されることができる。スイッチは直接およびＤＳＰモードで動作する。少なくとも２つのプログラムセレクタ38が各チャンネルについてプログラムの独立した選択を行うためにハウジング20上に配置される。この実施形態では、信号処理システム10は４つの異なるプログラムを有する。プログラム１はデフォルトプログラムであり、平坦な周波数応答を与える。プログラム１の選択はユーザのために発生される１つのビープ音により確かめられる。プログラム２（ＨＦブースト）は信号処理システム10を６ｋＨｚにおいて±１０ｄＢで動作させる。プログラム２の選択は例えば２つの高いピッチのビープ音により確かめられる。プログラム３（ＬＦブースト）は信号処理装置10を２５０Ｈｚにおいて±５ｄＢで動作させる。プログラム３の選択の確認は例えば３つの低いピッチのビープ音を発生することにより実現される。プログラム４はＬＦとＨＦブーストと５ｄＢの中間部のカットである。
【００３７】
ＶＵ計14はハウジング20の上面に配置されている。ＶＵ計14は較正され、オーディオ信号の監視を可能にするためにカラーコード化されている。示されている実施形態では、ＶＵ計14は−２０ｄＢと＋３ｄＢとの間の種々のデシベルのインジケータを有する。ＶＵ計14は現在選択されたモードを示すこともできる。例えばセレクタスイッチ30がＤＳＰ位置にあるとき、ＶＵ計14の−２０ｄＢ位置における緑色のＬＥＤが恒久的にオンである。
【００３８】
［例１］  
本発明のシステム及び方法は、過渡ピークレベルを制限し、聴取の楽しさを改良し、有害な音圧レベルが少なくて音の大きさの増加した感覚及び明瞭さを可能にする。図９はAble Planet Clear Harmony behind the headのヘッドセットによりロードされるPhilips SA2115 pocket MP3プレーヤ（上部ライン）と同じヘッドセットによりロードされるシステム10の（下部ライン）の処理装置12の白色雑音周波数スペクトルのグラフを与えている。システム10の処理装置12の出力は高い入力レベルでは約９ｄＢ低く、低い入力レベルではより高い。ＭＰ３プレーヤに予めロードされた音ファイルはスピーチ及び音楽のような動的な信号が連続的な信号とはかなり異なって処理される態様を示す役目を行っている。
【００３９】
［例２］  
この例では、電力はオンに切換えられ、プログラムセレクタ38は押されなかった。ステレオ入力電位差計33は最大に設定された。直接モードで５００Ｈｚの純音を再生するためにＭＰ３プレーヤを使用し、そのＭＰ３プレーヤの利得は＋１ｄＢのレベルに対応するＶＵ計14上のＬＥＤが点灯されるまで上げられた。
【００４０】
セレクタスイッチ30はその後、ＤＳＰモードに切換えられた。信号はその後−２０ｄＢ以下まで低下した。音は非常に静かになり、非常に歪みを受けた。入力電位差計８ｄＢ（最大の４０％またはダイヤル位置では約１１時）の減少は歪みを除去し、ＤＳＰ信号は直接信号下で２０ｄＢを超える。これは本発明により内耳中の基底膜上の狭い領域に焦点を結ばれる単一の周波数が歪みなく劇的に減少されることを示している。最悪のシナリオでは、エネルギは奇数次高調波（第３高調波歪み）へ再分配されている音エネルギのために膜を横切って再分配される。
【００４１】
純音で聞こえる歪みは入力レベルがＤＳＰ増幅器の入力の限度を超えるときのピーククリッピングによるものである。その歪みは純音信号でのみ認知可能であることに注意すべきである。大部分の音楽及びスピーチは信号レベルの上位８ｄＢ（６０％）における過渡信号の短い特性のために可聴歪みなくピーククリッピングの８ｄＢを許容する。
【００４２】
［例３］  
直接モードにおいて、最大値に設定された入力電位差計33により、白色雑音信号を再生するためＭＰ３プレーヤを使用して、ＭＰ３プレーヤの利得は＋１ｄＢのレベルに対応するＶＵ計13上のＬＥＤが点灯されるまで調節された。ＤＳＰモードへ切換えられるとき、レベルは−７ｄＢまで落ちたが音エネルギは基底膜の全長を横切って安全に分配される。したがって本発明は内耳中の個々の有毛細胞上のストレスにおいて付加的な８ｄＢ（６０％）の減少を促す。
【００４３】
［例４］  
この例では、ＭＰ３プレーヤの利得は５００Ｈｚトーン（例２）と白色雑音（例３）に対して使用され、入力電位差計33を最大に設定した。ステレオで１０回反復された“Colonel Bogey”音楽サンプルの良好な品質のレコーディングはＭＰ３プレーヤを使用して行われ、直接モードにおいて、レコーディングの開始近くのケトルドラムはＶＵ計14で約−２０ｄＢであった。ＤＳＰモードにおいて、ＶＵ計14は１３ｄｂ高い値（−７ｄＢ）を読取り、ドラムはより大きい音であった。両モードにおいて、到達された最高のレベルは＋１ｄＢであったが、ＤＳＰ信号は通常は静かなコンポーネントのより大きい増幅のためにより大きくクリアに聞こえる。
【００４４】
［例５］  
例４はＭＰ３プレーヤを使用して、モノラムで１０回反復されたPrince Philipによるスピーチの貧弱な品質レコーディングの実行を反復されている。直接およびＤＳＰモードのピークレベルは等しいが、スピーチは臨界的な耳が時折歪みを検出する可能性がある事実にもかかわらず、ＤＳＰモードでは大きくクリアに聞こえた。
【００４５】
ＤＳＰ処理に関しては、ＤＳＰ処理は３つの方法で動作する。第１に、非常に高いレベルでは、瞬間的なピーククリッピングが存在する。第２に、ピーククリッピングレベル下で、比較的歪のない高速度のピーク減少が存在する。第３に、低速度のピーク検出器は信号の長期間の平均ピークレベルを減少する。
【００４６】
聴覚保護に関して、瞬間的なピーククリッピングは耳が大きい音の過渡信号から保護されることを確実にする。短時間の過渡信号は（聴覚系中の積分時間が不十分であるために）これらが実際よりも大きく聞こえず、リスナーは耳を有害な音圧レベルに過剰に露出する傾向にあるので、特に内耳中の有毛細胞に対して有害である。ピーククリッピングは歪み成分を発生するが、これらはこれらが生じる転移と同じ程度に短いので目立たない。
【００４７】
有限の時定数を有する高速度のピーク減少は比較的稀に生じる低周波数信号のみが歪みを受けるのに十分な低速度で動作することによりピーク減少の範囲を改良する。
【００４８】
聴取の研究では、８５乃至９０ｄＢのレベルの信号はこれらが短時間生じるとき非常に安全であるが、長期間、耳に与えられるならば聴覚損失を生じる可能性があることを示している。本発明は長期間のピークレベルを監視し減少させる。
【００４９】
音質に関して、低速度の応答ピーク検出器はスピーチ成分の動的な統合性が母音で維持されることを確実にする。母音の成分はそれらの相対的なレベルに維持するが弱い子音は高められる。音楽では、弱いインスツルメントが高められ、音の大きいインスツルメントによる順方向マスキングは少ない。順方向マスキングの減少はスピーチにも適用する。
【００５０】
本発明の重要な特性は、平均ピークレベルの上昇は、周波数範囲がより広いが狭い周波数帯域幅の高レベルのピークについての不快感がない音圧レベルで耳が機能することを可能にすることである。
【００５１】
自動車及び航空機のような雑音の多い環境では、補聴器の長期間の平均ピークレベルは減少され、それによって快適さを改良し、耳を疲労から保護する。音声をこれらの状況で雑音より上に上げることは当然であるので、スピーチは依然として全方向から聞かれることができる。
【００５２】
本発明の技術的範囲の理解において、用語「具備する」（comprising）とその派生語はここで使用されるとき、前述の特性、エレメント、コンポーネント、グループおよび／またはステップの存在を特定するオープンエンド用語であることを意図されるが、他の前述していない特性、エレメント、コンポーネント、完全体および／またはステップの存在を除外しない。前述の説明は用語「含む」（including）、「有する」（having）及びそれらの派生語のような類似の意味を有する用語に適用する。ここで使用されているような「実質的に」（substantially）、「約」（about）、「おおよそ」（approximate）の程度の用語は最終結果が非常に変更されないように変形された用語の合理的な偏差量を意味している。例えばこれらの用語は、偏差が変更している用語の意味を無効にしないならば、変更された用語の少なくとも±５％の偏差を含んでいると解釈されることができる。
【００５３】
選択された実施形態のみが本発明を例示するために選択されたが、この説明から、種々の変化及び変形が特許請求の範囲に規定されているように本発明の技術的範囲を逸脱せずに行われることができることが当業者に明白であろう。例えば、種々のコンポーネントのサイズ、形状、位置または配向は必要なときにおよび／または所望されるときに変更されることができる。相互に直接接続されるか接触されて示されているコンポーネントはそれらの間に配置された中間構造を有することができる。１つのエレメントの機能は２つのエレメントにより行われることができ、その逆も行われる。１実施形態の構造及び機能は別の実施形態で採択されることができる。全ての利点が同時に特定の実施形態に存在する必要はない。したがって本発明による実施形態の前述の説明は例示のみで与えられ、特許請求の範囲及びそれらの等価物により規定されるように本発明を制限する目的で与えられるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月11日(2011.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図１は種々のレベルのローディングにおけるラテックスコードの弾性係数を示している。可変のローディングであるが一定の質量では、これは内耳における基底膜上の横断方向のコードの弾性特性に与えられるとき、共振におけるシフトを示唆する。総質量が一定でありながら弾性が増加されるならば、瞬間的な共振はより低い周波数にシフトされる。ラテックスコードが振動されるとき、これは同調曲線の広がりおよび高い振動レベルにおけるより低い周波数へのシフトを含めた、基底膜により発生される曲線と類似の同調曲線を示すことが立証できる。この結果はルッゲロ等の文献の図２のグラフに示されており、これは生きたチンチラの耳中の１０ｋＨｚの特性周波数（ＣＦ）位置で行われた測定を示している。これらの曲線は約４５ｄＢの音圧レベル（ＳＰＬ）を超えると、共振はＳＰＬの増加と共に低い周波数方向へ漸進的にシフトすることを示しており、これは音圧縮の誤った印象を与える。瞬間的な共振は瞬間的なＳＰＬに依存するので、共振は高いオーディオレベルでは低い周波数方向へシフトする。広くなった共振ピークは波サイクルをとして「瞬間的共振」のシフトによるものである。事実上、外有毛細胞は総エネルギの減少、例えば熱散逸または反射なしに蝸牛の広い領域にわたってエネルギを拡散することにより保護される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
フィードバックループが必要とされないので、これは一時的な歪のない信号の瞬間的圧縮の効果を有する。これは人間の聴覚系の動作により類似しており、ほぼ間違い無く知覚的により自然である。ルッゲロ等による蝸牛機構の研究（およびvon Bekesyのノーベル賞受賞の研究に戻る）はその効果に対する根拠を与えている。
【国際調査報告】
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