(57)【要約】音響信号を音響の衝突角度方向の関数としてのみならず音響信号源の距離の関数として識別する。互いに隔離した少くとも２つの音響／電気変換器（１、２）により音響信号をレジスターし、この出力信号により距離を電子的に計算する（Ｓ３ ）。距離を表わす信号について振巾フィルタリング（６）を実施する。音響／電気変換器（１、２）の出力信号の少くとも１つは、振巾フィルタリングを実施された距離を表わす信号により、ビーム形成に先立って、坪量される（８）。【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の距離をもって互いに離隔した少くとも２つの受信位置においてそれぞれ音響信号をレジスターし、前記音響信号を表わす少くとも２つの第一の電気信号を生成する工程；前記第一の電気信号に基づいて前記受信位置の少くとも１つに関する音響信号源の距離の少くとも１つを電子的に計算し、これによって距離信号を生成する工程；前記距離信号について振巾フィルタリングを実施し、これによってパターン化された距離信号を生成する工程；及び前記パターン化された距離信号に基づいて前記第一の電気信号の少くとも１つに従属する信号を坪量し、これによって距離パターン内の音響環境に分布する音源からの前記音響信号を表わす出力信号を生成する工程；を備えてなることを特徴とする音響環境の分析方法。
【請求項２】
前記距離の計算は、次の式、即ち、
2004512493.tif 000020
但し、
ｒ１ は、前記少くとも２つの受信位置から前記音響信号源への少くとも２つの距離のうちより小さい方の距離；
｜ｄ｜は、前記少くとも２つの受信位置のそれぞれと前記音響信号源との間の距離の差の絶対値；
＞｜Ｓ１ ｜＜は、前記少くとも２つの受信位置のうち前記音響信号源への距離がより小さい方の受信位置においてレジスターされて前記音響信号を表わす電気信号であって、絶対値表示され、かつ、所定の時間量Ｔに対して平均化されている；
＞｜Ｓ２ ｜＜は、前記少くとも２つの受信位置のうち前記音響信号源への距離がより大きい方の第二の受信位置においてレジスターされて前記音響信号を表わす電気信号であって、絶対値表示され、かつ、前記所定の時間量Ｔに対して平均化されている；
により実施してなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記振巾フィルタリングは、所定の振巾帯域内の振巾値を通過する少くとも１つの、好ましくは１つの、帯域振巾フィルタリングにより実施してなることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記第一の電気信号に従属する前記信号は、それぞれの前記音響信号が前記少くとも２つの受信位置に衝突する時の空間角度に従属して前記第一の電気信号を坪量することにより生成してなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記振巾フィルタリングは、可調整フィルター特性をもって実施してなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記音響信号のレジスターは、１つの補聴器装置における少くとも２つのマイクロホン及び／又は両耳用補聴器システムにおけるマイクロホンのうちの少くとも２つのマイクロホンによって実施してなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第一の電気信号はディジタル信号として生成してなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記第一の電気信号は時間領域／周波数領域変換された信号として生成してなることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
所定の距離をもって互いに離隔して配されて、それぞれが第一の電気出力信号を出力部に生成する少くとも２つの音響／電気変換器と、前記音響／電気変換器の出力部に入力部を接続されて、前記音響／電気変換器の１つに関して音響環境内の音響源の距離を表わす信号を出力部に生成する計算装置と、前記計算装置の出力部に入力部を接続されて、前記計算装置からの入力信号の振巾に従属する関数により坪量された出力信号を出力部に生成する振巾フィルター装置、及び少くとも２つの入力部を有して、その１つの入力部は前記振巾フィルター装置の出力部に接続され、その第二の入力部は前記音響／電気変換器の出力部の少くとも１つに接続された坪量装置を備えてなることを特徴とする音響環境の分析システム。
【請求項１０】
前記少くとも２つの音響／電気変換器は、１つの補聴器装置又は両耳用補聴器装置セットの２つの補聴器装置に設けられてなることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第一の電気出力信号のそれぞれは、前記計算装置に入力される前に、アナログ／ディジタル変換器及び時間領域／周波数領域変換器に導かれてなることを特徴とする請求項９又は１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記振巾フィルター装置は帯域特性を有してなることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記振巾フィルター装置の振巾伝達特性は可調整でなることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記少くとも２つの音響／電気変換器の出力部はビーム形成装置に接続され、前記ビーム形成装置の出力部は前記坪量装置の前記第二の入力部に接続されてなることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
前記坪量装置の出力信号は周波数領域／時間領域変換とディジタル／アナログ変換を実施され、前記変換後の出力信号は少くとも１つの補聴器装置における電気／機械変換器に入力されてなることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、特に、補聴器技術において生じる必要性に対処するものではあるが、より一般的に音響信号をレジスターする技術にも適用することができる。
【０００２】
従来のビーム形成装置は、音響信号が音響／電気変換器装置に進入し、衝突する時の空間方向に応じた音響信号の坪量を可能とするのみである。
【０００３】
配置された１つの音響／電気変換器によるこのような空間角度に応じた坪量の実施、即ちビーム形成、の他に、このような坪量のために変換器列、即ち少くとも２つのマイクロホン、を備えることが知られている。これらのマイクロホンは、任意の距離をもって互いに離隔して設けられる。
【０００４】
例えば補聴器技術においては、いわゆるビーム形成手法を用いて空間角度に従属する坪量を実施することにより、希望しない衝突方向からくるノイズを消去することが可能である。こうすることにより、補聴器使用者において、１つの補聴器、又は両耳用の場合は２つの補聴器に関して所定の角度範囲内にある音響信号源を知覚する能力が向上する。通常はこのような坪量機能により、補聴器使用者の背後から衝突してくる音響信号は基本的に消去される。
【０００５】
従来のビーム形成器、特に補聴器に使用されるものは、角度の変化に応答するのみであるので、ある音響環境、例えばカクテルパーティ会場のような環境においては、仮に受信指向性が高い場合でも、目標方向からくる音声が、補聴器の使用者に関して同じ方向に位置する別の話し手の声との重なりのために分りにくくなるという事態が生じる。
【０００６】
従って、本発明は、衝突してくる音響信号をその衝突する角度方向の関数としてのみならず、補聴器使用者から音響信号源への距離の関数としてもまた識別する方法を提供することを課題とする。
【０００７】
より一般的には、本発明は、音響信号の距離の選択的モニターを行う方法とシステム装置を提供することを課題とする。１つの好ましい実施の形態は特に補聴器装置に使用されるものであり、ここにおいて本発明による音響信号の距離の選択的レジスターがこの音響信号の方向の選択的レジスターとの組合せにより実施される。
【０００８】
このような組合せにより、音響環境における音源の位置を特定することが可能となるが、この事は補聴用以外の目的にも重要である上、補聴用の場合にも受信を所望の音響信号源、例えば特定の話し手に集中させることを可能とする。
【０００９】
上述の本発明の課題は、次の工程を含む音響環境の分析方法により実現される：
・任意の距離をもって互いに離隔した少くとも２つの受信位置においてそれぞれ
音響信号をレジスターし、前記音響信号を表わす少くとも２つの第一の電気信
号を生成する工程；
・前記第一の電気信号に基づいて前記受信位置の少くとも１つに関する音響信号
源の距離の少くとも１つを電子的に計算し、これによって距離信号を生成する
工程；
・前記距離信号について振巾フィルタリングを実施し、これによってパターン化
された距離信号を生成する工程；及び
・前記パターン化された距離信号に基づいて前記第一の電気信号の少くとも１つ
に従属する信号を坪量し、これによって距離パターン内の音響環境に分布する
音源からの前記音響信号を表わす出力信号を生成する工程。
【００１０】
好ましい実施の形態において、計算とこれに基づく距離信号の生成は、以下の説明においてより詳細に述べる好ましい信号処理によって実施される。
【００１１】
本発明ににおいてパターン化された距離信号により坪量される第二の信号として、音響環境における音源の距離の識別のみを実施する場合には、直接的に第一の電気信号の１つを用いることができる。一方、指向性選択の維持を希望する場合には、第二の信号として、指向性を提供する従来の指向性ビーム形成器、特に可調整伝送ビーム形成器、の出力信号が用いられる。特に上述の機能の組合せを実施する場合には、選択的に音響源を単一距離においてのみならず、同時に２以上の所定の距離からもレジスターすべき事態が生じることは明白である。従って、振巾フィルタリングは、それぞれのフィルタリング機能をもって、例えば櫛形フィルタによって実施することができるが、好ましい実施の形態においては、振巾フィルタリングは所定の振巾帯域内の振巾値を通過する１つの帯域振巾フィルタリングによって実施される。こうして第二の信号が坪量されると共に、音響環境内の一方向内に位置する音源を表わす信号のみが出力される。
【００１２】
本発明の方法を実現する別の実施の形態においては、上述の第一の電気信号に従属する信号は、それぞれの音響信号が少くとも２つの受信位置に衝突する時の空間角度に従属して第一の電気信号を坪量することにより生成される。
【００１３】
特に本発明の方法を補聴用に適用する場合には、可調整フィルター特性をもって振巾フィルタリングを実施することが好ましい。これによって、特に一帯域振巾フィルタリングを実施することにより、本発明を実施する補聴器装置の使用者は、例えば特定の話し手のような特定の音響信号源に関してその時々の聞き取り具合を調整するために、例えば遠隔制御装置を用いて、振巾フィルタリングの実施を調整することができる。
【００１４】
本発明の方法を１つの補聴器装置又は両耳用補聴器システムの２つの補聴器装置に適用する実施の形態においては、この１つの補聴器装置における少くとも２つのマイクロホン及び／又は両耳用補聴器システムの耳用マクロホンのうちの少くとも２つのマイクロホンが、互いに離隔した少くとも２つの受信位置における音響信号の受信のために使用される。
【００１５】
本発明の方法に関わる１つの実施の形態において、上述の第一の電気信号はディジタル信号として生成され、また好ましくは更に時間領域／周波数領域変換を実施される。
【００１６】
本発明による音響環境の分布システムは、
−所定の距離をもって互いに離隔して配されて、それぞれが第一の電気出力信号
を出力部に生成する少くとも２つの音響／電気変換器と、
−前記音響／電気変換器の出力部に入力部を接続されて、前記音響／電気変換器
の１つに関して音響環境内の音響源の距離を表わす信号を出力部に生成する計
算装置と、
−前記計算装置の出力部に入力部を接続されて、前記計算装置からの入力信号の
振巾に従属する関数により坪量された出力信号を出力部に生成する振巾フィル
ター装置、及び
−少くとも２つの入力部を有して、その１つの入力部は前記振巾フィルター装置　の出力部に接続され、その第二の入力部は前記音響／電気変換器の出力部の少　くとも１つに接続された坪量装置を備える。
【００１７】
本発明によるシステムの更なる実施の形態は、請求項１０ないし１５における記載及び以下の本発明のより詳細な説明により当技術の熟練者に明らかとされる。本発明のシステムに関わるこれらの形態は特に単一の補聴器装置又は両耳用補聴器システムにおいて実現される。
【００１８】
本発明を以下において図面を参照し例示的により詳細に説明する。
【００１９】
図１は、２つの音響／電気変換器として、互いに所定の距離ｐをもって離隔したマイクロホン１、２を略式に示す。それぞれの音響信号Ｓａ１、Ｓａ２の信号源が、２つのマイクロホン１、２からかつ相互間の距離ｐに相対して遠くに離隔している場合には、マイクロホン１、２のそれぞれの電気出力信号Ｓ１ 、Ｓ２ は次の関係式で表わされる：
2004512493.tif 000002
2004512493.tif 000003
【００２０】
ここにおいてｒ１ は、音響信号源とそれぞれのマイクロホン１、２との間の２つの距離のうちの小さい方の距離を示し、図１の場合には、音響信号源とマイクロホン１との間の距離を示す。
【００２１】
上述のようにｐを２つのマイクロホン１、２の相互間の距離とし、また、θを音響信号の衝突角、ｆを衝突する音響信号Ｓａ１、Ｓａ２の周波数、ｃを空気中の音速とすると、ω＝２πｆとして、上記の式（１）、（２）におけるｄ及びｋは次の式で表わされる；
2004512493.tif 000004
【００２２】
上記の関係式（１）、（２）は事実上２つの複素値（ｃｏｍｐｌｅｘ ｖａｌｕｅｓ）の２つの式（即ち４つの式）であり、また、未知数はＳ０（複素値） 、ｒ１及びｄ、即ち４未知数を形成する。これによりこれらの関係式は全体として次のように定義され解を得ることができる：
2004512493.tif 000005
2004512493.tif 000006
2004512493.tif 000007
2004512493.tif 000008
【００２３】
（４）、（５）の関係式から次が得られる：
2004512493.tif 000009
【００２４】
この結果として次が得られる：
2004512493.tif 000010
【００２５】
また（６）、（７）の関係式から次が得られる：
2004512493.tif 000011
2004512493.tif 000012
【００２６】
また、関係式（９）から次が得られる：
2004512493.tif 000013
【００２７】
信号がマイクロホン列の軸線に垂直をなす方向から来る時は、｜Ｓ１ ｜＝｜Ｓ２ ｜及びｄ＝０となるため、ｒ１ を表わす式にはある不連続点が生じる。ビーム形成が、角度９０°からの信号を消去する２次のものである場合には、この方向における距離計算を行うことを不要とするか、又は第三のマイクロホンを設けて同様に距離計算を実施することができる。
【００２８】
好ましい計算の形態は次に示される：
2004512493.tif 000014
【００２９】
ここにおいてオペレータ＞…＜は、信号源が２つのマクロホン１、２に関して静止していると考えられる所定の時間Ｔに対する平均を表わす。関係式（１３）から距離ｒ１ は次のようになる：
2004512493.tif 000015
【００３０】
以上により、｜ｄ｜＝ｐ｜ｃｏｓ（θ）｜に加えて、マイクロホン１、２の２つの出力信号から再びｒ１ を計算することができる。にも拘わらず、｜ｄ｜もまた、これらの出力信号から、例えば後述するように計算することができる。
【００３１】
次の関数、即ち
2004512493.tif 000016
【００３２】
を２つの信号Ｓ１ 、Ｓ２ に適用すると、ｋｄ≪１の場合、即ち両マイクロホン間の距離が、衝突するそれぞれの音響信号の波長よりも小さい場合には、更にまたｄ≪ｒ１ の場合、即ち音響信号源が２つのマイクロホンから相当離れた位置にある場合には、ｄは次のように表される：
2004512493.tif 000017
【００３３】
これにより、式（１５）と共に、ｒ１ は次のように表される：
2004512493.tif 000018
【００３４】
こうして、ｒ１ はそれぞれの周波数ｆにおける２つの信号Ｓ１ 、Ｓ２ と所定の距離ｐをもって決定され、かつ、例えば式（１７）によっても計算し得ることが分る。
【００３５】
図２は、上述の知見に関わる実施の形態を示す略式図である。少くとも２つのマイクロホン１、２の出力信号Ｓ１ 、Ｓ２ は、計算装置４に入力される。計算装置４においては、例えば式（１７）及び（１５）又は（１２）により距離ｒ１ を計算し、これに対応する電気信号Ｓ３ （ｒ１ ）を生成する。この信号Ｓ３ は距離ｒ１ に比例する。計算装置４の出力信号は、振巾フィルター装置６に入力され、振巾フィルター装置６は所定のフィルター特性に従って、又は入力信号Ｓ３ の、従って距離ｒ１ の絶対値に選択的に又は選択可能に従属して、出力信号Ｓ４ を生成する。
【００３６】
振巾フィルター装置６の出力信号Ｓ４ は、坪量装置８、これは例えば乗算装置である、に入力される。この坪量装置８において、少くとも１つの信号、例えばマイクロホン１の出力信号Ｓ１ で坪量装置８の第二の入力として入力された信号、が出力信号Ｓ４ によって坪量される。これによって、坪量装置８は、信号Ｓ１ においてフィルター装置６の振巾フィルター特性によって明確に増巾される部分に一致する信号Ｓ５ を出力する。
【００３７】
信号Ｓ１ において所定の距離における１つの音響信号源によって生成される成分のみが主たる目的である場合には、振巾フィルター６のフィルター特性が帯域特性として仕立てられ用いられる。このような帯域振巾フィルター特性は、例えば次の式により定義される。
2004512493.tif 000019
【００３８】
図３は、所定の周波数ｆに対して、距離ｒ０ ＝１、指数ｎ＝１、２、４及び８の場合について減衰Ｆを示す。
【００３９】
振巾フィルター装置６は、最も好ましくは計算装置４と一体に構成されるが、図２においては説明の都合上別体として示されている。
【００４０】
図２における振巾フィルター装置６のフィルター特性として実現された図３の振巾フィルター特性の１つを考慮した場合、信号Ｓ１ において、例えばｒ１ ＝１ｍの音響信号源に正しくスケールを合わせて、ｒ１ ＝ｒ０ を有効とする成分のみが信号Ｓ５ において現われることが明白である。
【００４１】
図２において更に示されるように、振巾フィルター装置６のフィルター特性を可調整のものとすることが可能であり、かつ、これが期待され、これによってシステムの運用において、音響環境のどの領域及びどの距離をモニターすべきかを選択することができる。
【００４２】
図４は、本発明の方法及びシステムに関わる別の実施の形態を略式に示しており、特にこの実施の形態は補聴器装置又は両耳用補聴器装置のセットとして実現されている。熟練者には明白であるが、信号処理は、信号Ｓ１ 、Ｓ２ のアナログ／ディジタル変換の後、また最も好ましくは更に時間領域／周波数領域変換の後に実施される。この事は図２に示した実施の形態についても同様である。個々のニーズに応じて、図２における信号Ｓ５ のような出力信号は、周波数領域／時間領域変換とこれに続くディジタル／アナログ変換のそれぞれの再変換を実施される。
【００４３】
図４において、少くとも２つのマイクロホン１０、１２、これらは１つの補聴器装置における２つのマイクロホン又は両耳用補聴器システムにおける２つの補聴器装置のそれぞれのマイクロホンとして構成されている、は、距離ｐをもって互いに離隔して配置されており、これらのマイクロホンのマトリクスによりそれぞれの電気信号Ｓ１０、Ｓ１２が生成される。電気出力信号Ｓ１０、Ｓ１２は増巾され、アナログ／ディジタル変換され、更にフィルター装置１４ａ、１４ｂによりフィルタリングを実施される。これにより得られる出力信号Ｓ１４ａ 、Ｓ１４ｂ は、時間領域／周波数領域変換装置１６ａ、１６ｂ、これは例えば高速フーリエ変換装置（ＦＦＴ）である、に入力され、ここで出力信号Ｓ１６ａ 、Ｓ１６ｂ がそれぞれ生成される。特に補聴器用に構成されたこの実施の形態において、２つの信号Ｓ１６ａ 、Ｓ１６ｂ はビーム形成装置１８に入力され、ここでよく知られた計算技術の１つを用いてビーム形成が実施される。ビーム形成装置１８の機能ブロックにおいて略式に示されるように、出力信号Ｓ１８は、基本的に２つの信号Ｓ１６の一方、但し、関数Ａ、即ち実際は音響信号Ｓａ がマイクロホン１０、１２の列に衝突する時の衝突角θに従属する増巾関数により坪量されたもの、を表わしている。
【００４４】
このようにして、出力信号Ｓ１８は、ビーム形成装置１８において実現されたビーム形状によって決定される指向性選択を有している。強調されるべきことは、本発明はビーム形成装置１８においてビーム形成を実現するために使用される技術及び手法には従属しないことである。
【００４５】
図２に関する説明から分るように、図４における２つの信号Ｓ１６ａ 、Ｓ１６ｂ は、この段階でもなお図２における信号Ｓ１ 、Ｓ２ に相当するものであり、これらの信号が計算装置４６に入力される。この計算装置４６において、図２における計算装置４に相当するｒ１ の計算と、同じく図２における振巾フィルター装置６に相当する振巾フィルタリングが実施される。ビーム形成装置１８の出力信号Ｓ１８は、坪量装置２０において、計算装置４６の出力信号により坪量される。坪量装置２０の出力信号Ｓ２２は、周波数領域／時間領域及びディジタル／アナログの再変換を実施される。補聴器装置における場合は、こうして得られる出力信号は、補聴器装置の信号処理装置を介して同補聴器における電気／機械出力変換器２４に接続される。
【００４６】
図５は、ビーム形成装置１８においてカルジオイド型ビーム形成が実現され、両マイクロホン間の距離ｐを１２ｍｍ、周波数を１ＫＨｚとした場合に、図４における信号Ｓ２２が衝突角θ、距離ｒ１ に従属する時の指向及び距離選択特性を示す。この特性により、式（１８）による１つの振巾フィルター関数がｒ０ ＝１ｍ、ｎ＝２をもって実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の方法及びシステムを実現する受信特性を説明するための互いに離隔した２つの受信位置を示す略式図。
【図２】
本発明の方法を実現するシステムの１つの実施の形態に関わる機能ブロック／信号フロー略式線図。
【図３】
本発明の方法を実現するシステムに関わる図２及び図４の実施の形態に好ましくは適用される４つの振巾フィルター関数を示す図。
【図４】
本発明の方法を実現するシステムの別の実施の形態に関わり、音響源の方向及び距離を特定する識別を実施し、単一補聴器装置又は両耳用補聴器装置システムに好ましくは適用されるものの機能ブロック／信号フロー略式線図。
【図５】
図４の実施の形態における信号Ｓ２２が衝突角及び距離に従属する時の指向及び距離選択特性を示す図。
【国際公開パンフレット】
2004512493.tif 000021
2004512493.tif 000022
2004512493.tif 000023
2004512493.tif 000024
2004512493.tif 000025
2004512493.tif 000026
2004512493.tif 000027
2004512493.tif 000028
2004512493.tif 000029
2004512493.tif 000030
2004512493.tif 000031
2004512493.tif 000032
2004512493.tif 000033
2004512493.tif 000034
2004512493.tif 000035
2004512493.tif 000036
2004512493.tif 000037
2004512493.tif 000038
2004512493.tif 000039
2004512493.tif 000040
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004512493.tif 000041
【国際調査報告】
2004512493.tif 000042
2004512493.tif 000043
2004512493.tif 000044