(57)【要約】  本出願に提示される技術は、ユーザが理想的な聴覚及び／又は所望の聴覚を有するかのようにオーディオ信号を知覚するようオーディオ信号をパーソナライズすることによって、ユーザにとっての音の楽しさを高める。一実施形態では、ユーザの頭にあるヘッドホンは、センサ及びスピーカを含んでいる。スピーカがユーザに対してオーディオ信号を再生している間に、センサはオーディオ信号に対するユーザの応答を記録する。センサは、マイク、脳波センサ、ＥＥＧセンサ等であり得る。ユーザの応答は、ユーザの耳内のオーディオ応答、ユーザに関連する脳波応答、ユーザに関連する電気皮膚反応等であり得る。測定された応答、及び、他の人々が音を知覚する方法についての知見に基づいて、オーディオ信号は、ユーザの聴力と理想的な聴覚及び／又は所望の聴覚との差を補償するように修正され、それによって、ユーザにとっての音の楽しさが高められる。【選択図】図１
2018528735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号をユーザにパーソナライズするように構成されたヘッドホンであって、
コンテンツオーディオ信号及びテストオーディオ信号を発するように構成された、ユーザの耳に近接するスピーカであって、前記テストオーディオ信号が可聴周波数範囲内の周波数を含んでいる、スピーカと、
前記ユーザに関連する応答を測定するように構成された、前記ユーザの耳に近接するマイクであって、前記応答が前記テストオーディオ信号に応じて前記ユーザの耳内に誘発される音を含んでいる、マイクと、
前記スピーカ及び前記マイクに結合されたプロセッサであって、
前記テストオーディオ信号を生成し、
前記テストオーディオ信号を前記スピーカに送信し、
前記マイクから前記ユーザに関連する前記テストオーディオ信号に対する前記応答を受信し、
前記テストオーディオ信号及び前記テストオーディオ信号に対する前記応答に基づいて、前記ユーザに関連する聴覚伝達関数を決定し、
前記ユーザに関連する前記応答に基づいて前記ユーザを識別し、ここで、前記応答は、前記テストオーディオ信号に応じて前記ユーザの耳内に誘発される音を含んでおり、
人間聴覚プロファイルに関するデータを表す統計情報を受信し、
前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数及び人間聴覚プロファイルに関するデータを表す前記統計情報に基づいて、前記コンテンツオーディオ信号に関連する振幅を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節し、
調節された前記コンテンツオーディオ信号を前記スピーカに送信する
ように構成されたプロセッサと
を備えている、ヘッドホン。
【請求項２】
前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数は、前記テストオーディオ信号に対する応答における前記周波数の聴覚閾値、前記テストオーディオ信号に対する前記応答の振幅、前記テストオーディオ信号に対する前記応答における前記周波数の位相シフト及び前記テストオーディオ信号に対する前記応答における前記周波数のレイテンシのいずれかより導出される、請求項１に記載のヘッドホン。
【請求項３】
前記プロセッサは、さらに、前記コンテンツオーディオ信号の位相及び前記コンテンツオーディオ信号のレイテンシのいずれかを、前記所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節するよう構成されている、請求項１に記載のヘッドホン。
【請求項４】
前記ユーザの耳に近接する前記スピーカは、
前記可聴周波数範囲内で音を発するように構成されたツイータースピーカと、
前記可聴周波数範囲内で音を発するように構成されたウーファースピーカと、
前記ツイータースピーカ及び前記ウーファースピーカに結合されたクロスオーバーであって、
１つ以上のオーディオチャンネルを含む前記テストオーディオ信号を受信し、
前記テストオーディオ信号の１つ以上のチャンネルを前記ツイータースピーカに送信すると共に、前記テストオーディオ信号の１つ以上のチャンネルを前記ウーファースピーカに送信し、
前記コンテンツオーディオ信号を受信し、
前記コンテンツオーディオ信号に対してローパスフィルタ処理を実行して、その結果生じた信号を取得し、
前記その結果生じた信号を前記ウーファースピーカに送信し、
前記コンテンツオーディオ信号に対してハイパスフィルタ処理を実行し、
その結果生じた信号を前記ツイータースピーカに送信する
ように構成されたクロスオーバーと
を備えている、請求項１に記載のヘッドホン。
【請求項５】
前記マイクは、ユーザの外耳道内に配されるイヤホンの一部を形成している、請求項1に記載のヘッドホン。
【請求項６】
オーディオ信号をユーザにパーソナライズするように構成されたヘッドホンであって、
オーディオ信号を発するように構成された、ユーザの耳に近接するスピーカと、
前記ユーザに関連する音響応答を測定するように構成された、前記ユーザの頭に近接するセンサと、
前記スピーカ及び前記センサに結合されたプロセッサであって、
前記センサから前記ユーザに関連する前記オーディオ信号に対する前記音響応答を受信し、
前記オーディオ信号及び前記オーディオ信号に対する前記音響応答に基づいて、前記ユーザに関連する聴覚伝達関数を決定し、
前記ユーザに関連する前記オーディオ信号に対する前記音響応答に基づいて、前記ユーザを識別し、
前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数に基づいて、前記オーディオ信号を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節し、
調節された前記オーディオ信号を前記スピーカに送信する
ように構成されたプロセッサと
を備えている、ヘッドホン。
【請求項７】
前記オーディオ信号は、コンテンツオーディオ信号を含んでいる、請求項６に記載のヘッドホン。
【請求項８】
前記プロセッサは、前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数及び人間聴覚プロファイルに関するデータを表す前記統計情報に基づいて、前記オーディオ信号を調節するように構成されている、請求項６に記載のヘッドホン。
【請求項９】
前記センサは、マイクを備えており、前記マイクは、
前記ユーザに関連する耳音響放射応答を検出し、ここで、前記耳音響放射応答は、前記オーディオ信号に応じて生成され、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射応答に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記耳音響放射応答の振幅、前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記耳音響放射応答の位相及び前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記耳音響放射応答のレイテンシのいずれかを決定する
ように構成されている、請求項６に記載のヘッドホン。
【請求項１０】
前記プロセッサは、
前記可聴周波数範囲にわたり種々異なる周波数にて振幅を増加又は減少させた、前記ユーザに対する前記オーディオ信号を生成し、
前記オーディオ信号が前記ユーザに関連する可聴閾値に近接している際に、ユーザ生成入力を受信する
ように構成されている、請求項６に記載のヘッドホン。
【請求項１１】
前記プロセッサは、前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数を、外部データベースから又は外部データベースへと送信するように構成されている、請求項６に記載のヘッドホン。
【請求項１２】
前記センサは、電極、容量式センサ又はマイクを備えている、請求項６に記載のヘッドホン。
【請求項１３】
前記センサは、前記ユーザに関連する前記オーディオ信号に対する前記音響応答を測定するように構成され、前記センサは、
前記ユーザに関連する聴覚誘発電位応答を検出し、ここで、前記聴覚誘発電位応答は、前記オーディオ信号に応じて生成され、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答の振幅及び前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答のレイテンシのいずれかを決定する
ように構成されている、請求項６に記載のヘッドホン。
【請求項１４】
前記プロセッサは、さらに、前記聴覚伝達関数内の周波数のサブセットに関連する前記聴覚伝達関数を精緻化することによって、前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数を連続的に精緻化するように構成されている、請求項６に記載のヘッドホン。
【請求項１５】
オーディオ信号をユーザにパーソナライズする方法であって、
前記オーディオ信号を前記ユーザに対して再生するステップと、
前記ユーザに関連する前記オーディオ信号に対する音響応答を測定するステップと、
前記オーディオ信号及び前記オーディオ信号に対する前記音響応答に基づいて、前記ユーザに関連する聴覚伝達関数を決定するステップと、
前記ユーザに関連する前記オーディオ信号に対する前記音響応答に基づいて前記ユーザを識別するステップと、
人間聴覚プロファイルに関するデータを表す統計情報を受信するステップと、
前記ユーザに関連する聴覚伝達関数及び人間聴覚プロファイルに関するデータを表す前記統計情報に基づいて、前記オーディオ信号を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節するステップと、
調節された前記オーディオ信号を前記スピーカに送信するステップと
を含んでいる、方法。
【請求項１６】
前記聴覚伝達関数は、前記オーディオ信号に対する前記音響応答における周波数の振幅、前記オーディオ信号に対する前記音響応答における前記周波数の聴覚閾値、前記オーディオ信号に対する前記音響応答における前記周波数の位相シフト及び前記オーディオ信号に対する前記音響応答における前記周波数のレイテンシのいずれかより導出される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記オーディオ信号に対する前記音響応答を測定する前記ステップは、
前記ユーザに関連する聴覚誘発電位応答を検出し、ここで、前記聴覚誘発電位応答は、前記オーディオ信号に応じて生成するステップと、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答の振幅及び前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答のレイテンシのいずれかを決定するステップと
を含んでいる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
種々異なるユーザの耳の違い及びイヤホンの配置の違いを考慮するように、前記スピーカのインサイチュ較正を実行するステップをさらに含んでいる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記聴覚伝達関数を決定する前記ステップは、
前記オーディオ信号に対する複数の応答を結合するステップを含んでいる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記オーディオ信号に対する前記音響応答を測定する前記ステップは、前記ユーザが前記オーディオ信号を聞いている間に、脳電図（ＥＥＧ）信号を記録するステップを含んでいる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記聴覚伝達関数を決定する前記ステップは、
前記オーディオ信号と前記ＥＥＧ信号の周波数成分を比較するステップであって、それにより前記聴覚伝達関数の低周波数部分を決定するステップを含んでいる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記聴覚伝達関数を決定する前記ステップは、音響過渡後における前記ＥＥＧ信号を分析するステップであって、それにより前記聴覚伝達関数の高周波数部分を決定するステップを含んでいる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記オーディオ信号内の過渡音を検出するステップと、
前記過渡音の時間窓のフーリエ変換を実行するステップであって、それにより前記ユーザの耳の蝸牛における刺激された部分を決定するステップと、
前記過渡音の前の時間窓内における前記ＥＥＧ信号の事前二乗平均平方根（ｐｒｅ−ＲＭＳ）値を記録するステップと、
前記過渡音の後の時間窓内における前記ＥＥＧ信号の事後二乗平均平方根（ｐｏｓｔ−ＲＭＳ）値を記録するステップと、
経時的に記録された複数のｐｒｅ−ＲＭＳ値に基づいて、ｐｒｅ−ＲＭＳ平均値を計算するステップと、
経時的に記録された複数のｐｏｓｔ−ＲＭＳ値に基づいて、ｐｏｓｔ−ＲＭＳ平均値を計算するステップと、
前記ｐｒｅ−ＲＭＳ平均値及び前記ｐｏｓｔ−ＲＭＳ平均値を前記複数の聴覚伝達関数と比較するステップであって、それにより前記聴覚伝達関数の前記高周波数部分を決定するステップと
を含んでいる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
ユーザを識別する方法であって、
オーディオ信号を前記ユーザに対して再生するステップと、
前記ユーザに関連する前記オーディオ信号に対する応答を測定するステップと、
前記オーディオ信号及び前記オーディオ信号に対する前記応答に基づいて、前記ユーザに関連する聴覚プロファイルを決定するステップと、
データベースから複数の格納された聴覚プロファイルを引き出すステップと、
前記聴覚プロファイルと前記複数の格納された聴覚プロファイルとの間の一致スコアを繰り返し計算するステップと、
最良の一致スコアを選択するステップと、
前記最良の一致スコアが特定の閾値を満たす場合に、複数の格納された聴覚プロファイル内における最良の格納された聴覚プロファイルに関連するユーザＩＤを選択するステップであって、前記最良の一致スコアは、前記最良の格納された聴覚プロファイルに関連している、ステップと、
前記データベースから前記ユーザＩＤに関連する聴覚プロファイルを引き出すステップと、
前記ユーザＩＤに関連する前記聴覚プロファイルに基づいて、前記オーディオ信号を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザＩＤに関連する前記聴覚プロファイルとの差を自動的に補償するように調節するステップと、
調節された前記オーディオ信号をスピーカに送信するステップと
を含んでいる、方法。
【請求項２５】
前記ユーザＩＤに関連するプレイリストを提供するステップを含んでいる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ユーザに関連する前記聴覚プロファイルを前記データベースに格納するステップをさらに含んでいる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記オーディオ信号に対する前記応答を測定する前記ステップが、
前記応答を検出するステップであって、前記応答は、ユーザの外耳内における前記スピーカのインサイチュ周波数応答、ユーザの耳の音響インピーダンス、前記ユーザに関連する耳音響放射応答及び聴覚誘発電位応答のうち少なくとも１つを含んでおり、前記応答がオーディオ信号に応じて生成される、ステップと、
ユーザの外耳道が、前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する振幅応答、前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応するレイテンシ応答、オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記聴覚放射及び前記聴覚誘発電位に関連する聴覚閾値のうち少なくとも１つを決定するステップと
を含んでいる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
ユーザ識別を改善するために生体計測データを使用するステップであって、前記生体計測データは、前記ユーザに関連する頭の幅を含む、ステップをさらに含んでいる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
オーディオ信号をユーザにパーソナライズするように構成されたヘッドホンであって、
コンテンツオーディオ信号及びテストオーディオ信号を発するように構成された、ユーザの耳に近接するスピーカであって、前記テストオーディオ信号が可聴周波数範囲内の周波数を含んでいる、スピーカと、
前記ユーザに関連する耳音響放射を測定するように構成された、前記ユーザの耳に近接するマイクであって、前記耳音響放射が前記テストオーディオ信号に応じて前記ユーザの耳内に誘発される音を含んでいる、マイクと、
前記スピーカ及び前記マイクに結合されたプロセッサであって、
前記テストオーディオ信号を生成し、
前記テストオーディオ信号を前記スピーカに送信し、
前記マイクから前記ユーザに関連する前記テストオーディオ信号に対する前記耳音響放射を受信し、
前記テストオーディオ信号及び前記耳音響放射に基づいて、聴覚の主観テストを行うことなく、前記ユーザに関連する聴覚伝達関数を決定し、
人間聴覚プロファイルに関するデータを表す統計情報を受信し、
前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数及び人間聴覚プロファイルに関するデータを表す前記統計情報に基づいて、前記コンテンツオーディオ信号に関連する振幅を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節し、
調節された前記コンテンツオーディオ信号を前記スピーカに送信する
ように構成されたプロセッサと
を備えている、ヘッドホン。
【請求項３０】
前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数は、前記耳音響放射に関連する前記周波数の聴覚閾値、前記耳音響放射に関連する振幅、前記耳音響放射に関連する前記周波数の位相シフト及び前記耳音響放射に関連する前記周波数のレイテンシのいずれかより導出される、請求項２９に記載のヘッドホン。
【請求項３１】
前記プロセッサは、さらに、前記コンテンツオーディオ信号の位相及び前記コンテンツオーディオ信号のレイテンシのいずれかを、前記所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節するよう構成されている、請求項２９に記載のヘッドホン。
【請求項３２】
前記マイクは、ユーザの外耳道内に配されるイヤホンの一部を形成している、請求項２９に記載のヘッドホン。
【請求項３３】
前記ユーザの耳に近接する前記スピーカは、
前記可聴周波数範囲内で音を発するように構成されたツイータースピーカと、
前記可聴周波数範囲内で音を発するように構成されたウーファースピーカと、
前記ツイータースピーカ及び前記ウーファースピーカに結合されたクロスオーバーであって、
１つ以上のオーディオチャンネルを含む前記テストオーディオ信号を受信し、
前記テストオーディオ信号の１つ以上のチャンネルを前記ツイータースピーカに送信すると共に、前記テストオーディオ信号の１つ以上のチャンネルを前記ウーファースピーカに送信し、
前記コンテンツオーディオ信号を受信し、
前記コンテンツオーディオ信号に対してローパスフィルタ処理を実行して、その結果生じた信号を取得し、
前記その結果生じた信号を前記ウーファースピーカに送信し、
前記コンテンツオーディオ信号に対してハイパスフィルタ処理を実行し、
その結果生じた信号を前記ツイータースピーカに送信する
ように構成されたクロスオーバーと
を備えている、請求項２９に記載のヘッドホン。
【請求項３４】
オーディオ信号をユーザにパーソナライズするように構成されたヘッドホンであって、
オーディオ信号を発するように構成された、ユーザの耳に近接するスピーカと、
前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定を行うように構成された、前記ユーザの頭に近接するセンサと、
前記スピーカ及び前記センサに結合されたプロセッサであって、
前記センサから前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定を受信し、
前記オーディオ信号及び前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定に基づいて、聴覚の主観テストを必要とすることなく、前記ユーザに関連する聴覚伝達関数を決定し、
前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数に基づいて、前記オーディオ信号を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節し、
調節された前記オーディオ信号を前記スピーカに送信する
ように構成されたプロセッサと
を備えている、ヘッドホン。
【請求項３５】
前記オーディオ信号は、コンテンツオーディオ信号を含んでいる、請求項３４に記載のヘッドホン。
【請求項３６】
前記プロセッサは、前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数及び人間聴覚プロファイルに関するデータを表す前記統計情報に基づいて、前記オーディオ信号を調節するように構成されている、請求項３４に記載のヘッドホン。
【請求項３７】
前記センサは、マイクを備えており、前記マイクは、
前記ユーザに関連する耳音響放射を検出し、ここで、前記耳音響放射は、前記オーディオ信号に応じて生成され、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記耳音響放射の振幅、前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記耳音響放射の位相及び前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記耳音響放射のレイテンシのいずれかを決定する
ように構成されている、請求項３４に記載のヘッドホン。
【請求項３８】
前記プロセッサは、前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数を、外部データベースから又は外部データベースへと送信するように構成されている、請求項３４に記載のヘッドホン。
【請求項３９】
前記センサは、電極、容量式センサ又はマイクを備えている、請求項３４に記載のヘッドホン。
【請求項４０】
前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定を行うように構成された前記センサは、
前記ユーザに関連する聴覚誘発電位応答を検出し、ここで、前記聴覚誘発電位応答は、前記オーディオ信号に応じて生成され、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答の振幅及び前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答のレイテンシのいずれかを決定する
ように構成された前記センサを含んでいる、請求項３４に記載のヘッドホン。
【請求項４１】
前記プロセッサは、さらに、前記聴覚伝達関数内の周波数のサブセットに関連する前記聴覚伝達関数を精緻化することによって、前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数を連続的に精緻化するように構成されている、請求項３４に記載のヘッドホン。
【請求項４２】
オーディオ信号をユーザにパーソナライズする方法であって、
前記オーディオ信号を前記ユーザに対して再生するステップと、
前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定を行うステップと、
前記オーディオ信号及び前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定に基づいて、聴覚の主観テストを行うことなく、前記ユーザに関連する聴覚伝達関数を決定するステップと、
前記ユーザに関連する聴覚伝達関数及び人間聴覚プロファイルに関するデータを表す統計情報に基づいて、前記オーディオ信号を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節するステップと、
調節された前記オーディオ信号を前記スピーカに送信するステップと
を含んでいる、方法。
【請求項４３】
前記聴覚伝達関数は、前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定における周波数の振幅、前記客観的測定に関連する前記周波数の聴覚閾値、前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定における前記周波数の位相シフト及び前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定における前記周波数のレイテンシのいずれかより導出される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記客観的測定を行う前記ステップは、
前記ユーザに関連する聴覚誘発電位応答を検出するステップであって、前記聴覚誘発電位応答は、前記オーディオ信号に応じて生成する、ステップと、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答の振幅及び前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答のレイテンシのいずれかを決定するステップと
を含んでいる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
種々異なるユーザの耳の違い及びイヤホンの配置の違いを考慮するように、前記スピーカのインサイチュ較正を実行するステップをさらに含んでいる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記聴覚伝達関数を決定する前記ステップは、
前記オーディオ信号に対する複数の応答を結合するステップを含んでいる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定を行う前記ステップは、前記ユーザが前記オーディオ信号を聞いている間に、脳電図（ＥＥＧ）信号を記録するステップを含んでいる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
前記聴覚伝達関数を決定する前記ステップは、
前記オーディオ信号と前記ＥＥＧ信号の周波数成分を比較するステップであって、それにより前記聴覚伝達関数の低周波数部分を決定するステップを含んでいる、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記聴覚伝達関数を決定する前記ステップは、音響過渡後における前記ＥＥＧ信号を分析するステップであって、それにより前記聴覚伝達関数の高周波数部分を決定するステップを含んでいる、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記オーディオ信号内の過渡音を検出するステップと、
前記過渡音の時間窓のフーリエ変換を実行するステップであって、それにより前記ユーザの耳の蝸牛における刺激された部分を決定するステップと、
前記過渡音の前の時間窓内における前記ＥＥＧ信号の事前二乗平均平方根（ｐｒｅ−ＲＭＳ）値を記録するステップと、
前記過渡音の後の時間窓内における前記ＥＥＧ信号の事後二乗平均平方根（ｐｏｓｔ−ＲＭＳ）値を記録するステップと、
経時的に記録された複数のｐｒｅ−ＲＭＳ値に基づいて、ｐｒｅ−ＲＭＳ平均値を計算するステップと、
経時的に記録された複数のｐｏｓｔ−ＲＭＳ値に基づいて、ｐｏｓｔ−ＲＭＳ平均値を計算するステップと、
前記ｐｒｅ−ＲＭＳ平均値及び前記ｐｏｓｔ−ＲＭＳ平均値を前記複数の聴覚伝達関数と比較するステップであって、それにより前記聴覚伝達関数の前記高周波数部分を決定するステップと
を含んでいる、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記客観的測定を行う前記ステップは、前記ユーザが前記オーディオ信号を聞いている間に、耳音響放射を測定するステップを含んでいる、請求項４２に記載の方法。
【請求項５２】
前記客観的測定を行う前記ステップは、
前記ユーザに関連する耳音響放射を検出するステップであって、前記耳音響放射は、前記オーディオ信号に応じて生成される、ステップと、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射の振幅、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射の位相測定、及び前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射のレイテンシのいずれかを決定するステップと
を含んでいる、請求項４２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年５月１３日に出願された米国特許出願第１５／１５４，６９４号に対する優先権を主張するものであり、該米国特許出願は、以下のオーストラリア仮特許出願に対する優先権を主張するものである：２０１５年８月３１日に出願されたオーストラリア仮特許出願第２０１５９０３５３０号、２０１６年１月１４日に出願されたオーストラリア仮特許出願第２０１６９００１０５号、２０１６年１月１４日に出願されたオーストラリア仮特許出願第２０１６９００１０６号、２０１６年１月１４日に出願されたオーストラリア仮特許出願第２０１６９００１０７号。これらの全ては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本発明は、概して、民生用ヘッドホン又はイヤホンのような１つ以上のラウドスピーカにより聴覚刺激を提供することに関し、特に、ユーザの聴覚における固有の特性を調節するために、そのようなラウドスピーカによって生成される聴覚刺激をパーソナライズすることに関する。
【背景技術】
【０００３】
オーディオヘッドホンは、一般に、全てのユーザが同じように聞こえることを期待して、電子入力信号を周波数範囲にわたって音響波に変換するように設計されている。標準的なオーディオヘッドホンは、ユーザ間における伝音性聴覚及び感音性聴覚の違いを考慮することができない。多くの人々は、特に老化によって難聴を経験することになり、「正常な聴覚」を有する人々であっても、種々異なる周波数の音に対する感度は様々である。「正常な」聴覚についての臨床的定義は、幅広い（すなわち、閾値が、周波数全域にわたって−１０〜＋２５ｄＢの間にある）。
【０００４】
個々のユーザに対して最適なヘッドホンを選択するために、そのユーザは、現在のところ、いくつものヘッドホンを試用して、そのユーザの聴覚に最も良く「適合する」ヘッドホンを選択するように制約を受けている。ユーザは、様々なオンイヤー、オーバーイヤー又はインイヤーのヘッドホン又はイヤホンを試用して、自身が利用できる最良の音再生について主観的な評価を下すことになる。
【０００５】
ヘッドホンの中には、ヘッドホン自体にて利用可能な制御動作によって、又は、スマートフォンアプリ等への有線又は無線接続を介して、オーディオイコライゼーションを手動で調節可能なものがあるが、そのようなイコライゼーションは、繰り返しになるがユーザによる手動調節に基づくものであって、聴力測定情報に基づくものではない。
【０００６】
ユーザの耳の近く又はその耳の中の所定の場所に保持されるように構成された１つ以上のラウドスピーカによって生成される聴覚刺激をパーソナライズする方法であって、主観的及び／又は客観的な聴力測定情報を使用して、その聴覚刺激がユーザの聴覚プロファイルに良く適するよう自動的に適合させる方法を提供することが望ましい。また、既知の音再生技術の１つ以上の欠点を改善又は克服する、１つ以上のラウドスピーカによって生成される聴覚刺激をパーソナライズする方法を提供することも望ましい。
【発明の概要】
【０００７】
本明細書には、ユーザが理想的な聴覚及び／又は所望の聴覚を有するかのようにオーディオ信号を知覚するようオーディオ信号をパーソナライズすることによって、ユーザにとっての音の楽しさが高められる装置及び方法が提示される。一実施形態では、ユーザの頭にあるヘッドホンは、センサ及びスピーカを含んでいる。スピーカがユーザに対してオーディオ信号を再生している間に、センサはオーディオ信号に対するユーザの応答を記録する。センサは、マイク、脳波センサ、ＥＥＧセンサ等であり得る。ユーザの応答は、ユーザの耳内のオーディオ応答、ユーザに関連する脳波応答、ユーザに関連する電気皮膚反応等であり得る。測定された応答、及び、人々が音を知覚する方法についての知見に基づいて、オーディオ信号は、ユーザの聴覚と理想的な聴覚及び／又は所望の聴覚との差を補償するように修正され、それによって、ユーザにとっての音の楽しさが高められる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態におけるこれらの及び他の目的、特徴及び特性は、以下の詳細な説明を添付の特許請求の範囲及び図面と併せて検討することにより、当業者にはより明らかになるであろう。添付の図面は様々な実施形態の例示を含むが、図面は特許請求の範囲における主題を限定することを意図したものではない。
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係る、乾式電極又は容量式センサと、スピーカと、信号処理モジュールとを含むヘッドホンのセットを示す。
【図２】図２は、一実施形態に係る、ヘッドホンの各ハウジング内に設置された信号処理モジュールの電気コンポーネントを示す概略図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る、図１に示されたものとは別の配置を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、一実施形態に係る、図３に示されるイヤホン配置のデジタル信号処理モジュールの電気コンポーネントの概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、一実施形態に係る、歪成分耳音響放射（ＤＰ−ＯＡＥ）を測定するためのプローブの概略図を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、一実施形態に係る、図４Ｂの各スピーカの周波数応答を示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、一実施形態に係る、図４Ｂのプローブを使用して、ユーザに関連する聴覚伝達関数及び／又は聴覚プロファイルを測定するためのデジタル信号処理アルゴリズムのフローチャートである。
【図５】図５は、一実施形態に係る、図２及び図４に示された信号処理モジュールによって実行される信号処理動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、軽度の難聴を伴う耳と比較した、代表的な正常な耳の時間領域における周波数応答を示す。
【図７】図７は、正常な耳及び軽度の難聴を伴う耳の周波数領域における聴覚誘発電位応答のＲＭＳ振幅を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、一実施形態に係る、ローパスフィルタ処理されて出力された音信号及びＥＥＧ（応答後の周波数）のフーリエ解析を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、一実施形態に係る、聴覚伝達関数の低周波数部分を決定する技法のフローチャートである。
【図９Ａ】図９Ａは、一実施形態に係る、音響過渡後のＥＥＧ信号を分析することによって得られる高周波聴覚についての情報を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、一実施形態に係る、聴覚伝達関数の高周波数部分を決定する技法のフローチャートである。
【図１０】図１０は、一実施形態に係る、歪成分ＯＡＥ微細構造の一例を示す。
【図１１】図１１は、ＯＡＥプローブが民生用オーディオ用途のためのヘッドホンのセットとしても機能する、本発明の一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
用語
本出願を通じて使用される用語、略語及び成句の簡単な定義を、以下に示す。
【００１１】
「理想的な聴覚」は、可聴周波数スペクトルにわたって一定の振幅が音声刺激として提供される際の、若くオントロジー的に正常な耳の可聴周波数スペクトルにわたる知覚の平均レベルである。
【００１２】
「所望の聴覚」は、可聴周波数スペクトルにわたって一定の振幅が音声刺激として提供される際の、可聴周波数スペクトルにわたる知覚の所望のレベルである。所望の聴覚プロファイルは、任意に設定されることができ、理想的な聴覚プロファイルとして設定されてもよく、そのように設定されなくてもよい。
【００１３】
「正常な聴覚」は、理想的な聴覚の近傍の範囲である。多くの人々が「正常な聴覚」を有していると考えられている。これは、そのような人々の聴覚感度が、周波数全体にわたって理想的な聴覚である１５〜２０ｄＢの範囲内にあることを意味している。
【００１４】
「聴覚伝達関数」は、所与の入力周波数と、入力オーディオ信号に関連する対応する入力振幅とを、該所与の入力周波数の知覚される振幅と相関させる。
【００１５】
「聴覚プロファイル」は、人の聴覚伝達関数を推定することが可能な、人の聴力についての測定値のセットを含む。
【００１６】
「オーディオチャンネル」は、１つのソース又は別々のソースから来る別々のオーディオ信号である。複数のオーディオチャンネルは、組み合わせて同じスピーカを通じて再生することもでき、別々のスピーカから再生することもできる。
【００１７】
「人間聴覚プロファイルに関するデータを表す統計情報」すなわち「統計情報」は、多くの人々の聴覚プロファイルに関する統計の集合である。統計情報は、１つ以上の周波数での人間聴覚プロファイルの平均、１つ以上の周波数での人間聴覚プロファイルの標準偏差、個々の聴者の聴覚プロファイル又は聴覚伝達関数、及び、客観的聴覚データ又は主観的聴覚データのタイプ間における相関性のうち１つ以上を含む。
【００１８】
本明細書における「一実施形態」又は「実施形態」への参照は、その実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造又は特性が、本開示の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所において「一実施形態では」という句が現れた場合、必ずしも全てが同じ実施形態について参照しているわけではなく、全てが他の実施形態と相互排他的な別個の又は代替の実施形態について参照しているわけでもない。さらに、記載される様々な特徴は、いくつかの実施形態によって示され得るが、他の実施形態によっては示され得ない。同様に、記載される様々な特徴は、いくつかの実施形態の要件であり得るが、他の実施形態の要件ではあり得ない。
【００１９】
文脈が明確に他を求めない限り、明細書及び特許請求の範囲を通じて、単語「含む」、「含んでいる」又はそれに類する単語は、排他的又は網羅的な意味ではなく、包括的な意味（換言すれば、「含むが、これに限定されない」という意味）で解釈されるものとする。本明細書で使用される場合、用語「接続」、「結合」又はその任意の変形は、２つ以上の要素間における、直接的又は間接的な任意の接続又は結合を意味する。要素間の結合又は接続は、物理的、論理的又はそれらの組み合わせであり得る。例えば、２つのデバイスは、直接的に結合されてもよく、１つ以上の中間チャンネル又はデバイスを介して結合されてもよい。別の例としては、複数のデバイスは、互いに物理的な接続を共有せずに、デバイス間で情報を受け渡し可能となるように結合されてもよい。さらに、本明細書で使用される場合、単語「本明細書」、「上記」、「下記」及び類似の意味の単語は、本出願全体を参照するものとし、本出願の特定部分には参照しないものとする。文脈が許容する限り、詳細な説明中における単数又は複数の数字を使用する単語は、それぞれ複数又は単数を含んでいてもよい。２つ以上の項目の列挙に関連する単語「又は」は、該単語について以下の解釈の全てを網羅する：列挙内の項目のいずれか、列挙内の項目の全て及び列挙内の項目の任意の組み合わせ。
【００２０】
本明細書において、構成要素又は特徴を「含んでもよい」、「含むことができる」、「含み得る」若しくは「含むことが可能であり得る」、又は、構成要素又は構成要素がある特性を「有していてよい」、「有するができる」、「有し得る」若しくは「有することが可能であり得る」と記載されている場合、その特定の構成要素又は特徴は含まれている必要はなく、又は、その特性を有している必要はない。
【００２１】
用語「モジュール」は、ローカルで実行されるソフトウェア、クラウドで実行されるソフトウェア、ハードウェア又はファームウェアコンポーネント（又はそれらの任意の組み合わせ）を広く参照する。モジュールは、典型的には、規定された（１つ以上の）入力を使用して有用なデータ又は他の出力を生成することが可能な機能コンポーネントである。モジュールは自己完結型であってもよく、なくてもよい。アプリケーションプログラム（「アプリケーション」とも称する）が１つ以上のモジュールを含んでいてもよく、モジュールが１つ以上のアプリケーションを含んでいてもよい。
【００２２】
詳細な説明において使用される用語は、特定の例と併せて使用されていたとしても、その用語の最も広く合理的な方法により解釈されることが意図されている。本明細書において使用される用語は、概して、本開示の文脈の範囲内で、かつ各用語が使用される具体的な文脈において、当技術分野における通常の意味を有する。便宜上、例えば、大文字、イタリック体及び／又は引用符を使用して、特定の用語又は要素を強調表示することがある。強調表示の使用は、用語の範囲及び意味には影響を与えない。同じ文脈では、用語が強調表示されているか否かにかかわらず、用語の範囲及び意味は同じである。同じ要素が複数の方法で記述され得ることは理解されよう。
【００２３】
したがって、代替の言い回し及び同義語は、本明細書にて論じる用語の任意の１つ以上に使用され得るが、本明細書において用語を詳述する又は論じるか否かについては、特別な意義はない。１つ以上の同義語の参照は、他の同義語の使用を排除するものではない。本明細書の任意の箇所における例（本明細書にて論じる任意の用語の例を含む）の使用は、単なる例示であり、本開示又は例示の用語の範囲及び意味をさらに限定することを意図するものではない。同様に、本開示は、本明細書にて与えられた様々な実施形態には限定されない。
【００２４】
ヘッドホン
図１は、一実施形態に係る、乾式電極又は容量式センサと、スピーカと、信号処理モジュールを含む電子モジュールとを含むヘッドホンのセットを示す。ヘッドホン１０のセットは、スピーカ１２及び１４を含んでいる。スピーカ１２及び１４は、スピーカ１２及び１４をユーザの両耳の近くに位置させるために、カップ１６及び１８内に設置されている。２つのカップ１６及び１８は、調節可能なヘッド支持部材２０に結合されている。カップ１６及び１８の後方には、電気／電子モジュール及びインタフェースユニットを収容するハウジング２２及び２４が設置されている。電気／電子モジュール及びインタフェースユニットの機能については、後に説明する。加えて、ヘッドホン１０は、ユーザの頭と接触するように配置された乾式電極又は容量式センサ２６，２８及び３０を含み、これにより、スピーカ１２及び１４を通じてユーザの耳の一方又は両方に与えられる聴覚刺激に応じてユーザにより生成される聴覚誘発電位を測定する。ヘッドホン１０は、外部マイク３２及び３４をさらに含み得る。
【００２５】
図２は、一実施形態に係る、ヘッドホン１０の各ハウジング２２及び２４内に設置された電気コンポーネントを示す概略図である。電子モジュール４０は、信号処理モジュール４２と、有線又は無線接続６０及び６２（オーディオ入力ジャック又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュールなど）と、ノイズキャンセリングのための外部マイク３２，３４とを含む。信号処理モジュール４２は、外部のデジタル又はアナログ装置とのインタフェースを取るためのアナログ−デジタル及び／又はデジタル−アナログ変換器４８〜５４をさらに含み、併せて、信号処理モジュール４２に電力を供給する電源５６をさらに含む。信号処理モジュール４２に相互接続されているものとしては、外部マイク３２及び３４のためのインタフェースと、デジタル又はオーディオアナログ信号入力を受信するための有線又は無線接続６０と、デジタルデータ転送のための有線又は無線接続６２とが挙げられる。これらは、例えば、信号処理モジュール４２のメモリ４６内に保持された格納設定を変更してプロセッサ４４の動作を制御したり、スマートフォンに表示するための聴力測定データを出力したりするために、信号処理モジュール４２に相互接続されている。有線接続はフォーンジャックであり得、無線接続はＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュールであり得る。この例示的な実施形態では、外部マイク３２及び３４は、信号処理モジュール４２によって使用されており、それによって、ノイズキャンセリング動作において使用するための周囲ノイズを記録する。しかしながら、他の実施形態では、信号処理モジュール４２は、マイクによって記録された周囲ノイズが大きすぎる場合には、結果を除外してもよい。
【００２６】
乾式電極又は容量式センサ２６，２８及び３０は、アナログ−デジタル変換器５４を介して相互接続される。スピーカ１２及び１４は、デジタル−アナログ変換器５２及びアンプによって、信号処理モジュール４２に相互接続される。任意には、内部マイク６４は、ヘッドホン１０の動作の較正のために設けられる。
【００２７】
信号処理モジュール４２はまた、聴力測定データ６６を有線又は無線接続６２を介して受信するように適合される。聴力測定データ６６は、周波数範囲にわたるユーザの可聴閾値又は等ラウドネス曲線を特徴付ける。１つ以上の実施形態では、聴力測定データ６６は、外部ソースによって提供されてもよく、例えば、聴力図検査の結果が、聴覚医によって提供されてもよい。聴力測定データ６６は、有線又は無線接続６２を介して信号処理モジュール４２内に入力され得る。
【００２８】
任意には、ユーザがラウドスピーカ１２及び１４によって提供される聴覚刺激を知覚したことに応答して、ユーザがプロセッサ４４への入力信号を生成することができるように、ボタン６８のようなユーザ制御器がヘッドセット１０に設けられてもよい。
【００２９】
図３は、一実施形態に係る、図１に示されたものとは別の配置を示す。ユーザの耳の一方の外耳道内に設置されるように適合されたイヤホン７０の配置は、２つのスピーカ８４及び８６と、内部マイク８２と、任意の外部マイクとを含む。イヤホン７０は、図１に示されるヘッドセット１０のハウジング２２及び２４内に設置されたものと同様の電子モジュール７２に接続されている。
【００３０】
図４Ａは、一実施形態に係る、図３に示されるイヤホン７０の配置の電気及び電子コンポーネントの概略図である。電子モジュール７２は、信号処理モジュール７４と、有線又は無線接続７６及び７８（音声入力ジャック又は無線モジュールなど）と、ノイズキャンセリングのためのオプションの外部マイク８０を含む。較正のため及び耳音響放射（ＯＡＥ）の測定のための内部マイク８２は、イヤホン７０の一部を形成するラウドスピーカ８４及び８６と同様に、イヤホン７０に共同設置される。この配置では、歪成分耳音響放射の測定を可能にするために、耳１つに対して２つのスピーカが含まれている。歪成分耳音響放射（ＤＰ−ＯＡＥ）は、外耳道内に送られる所与の周波数及び音圧レベルの２つのトーンに応じて、蝸牛内に生成される。ＤＰ−ＯＡＥは、正常に機能する蝸牛外有毛細胞の客観的指標である。他の種類の耳音響放射は、外耳道１つに対して１つのスピーカだけを必要としてもよい。
【００３１】
処理ユニット７４は、処理ユニットの動作を実行するためのプロセッサ８８と、プログラム実行中にプロセッサ８８によって使用されるプログラミング命令及びデータを格納するためのメモリ９０と、処理ユニット７４内の種々の電子コンポーネントに電力を供給するための（バッテリーのような）電源９２とを含むと共に、処理ユニット７４が外部マイク８０、内部マイク８２並びにスピーカ８４及び８６のような種々のデバイスとインタフェースをとることを可能にするためのアナログ−デジタル又はデジタル−アナログ変換器９４，９６及び９８を含む。加えて、処理ユニット７４は、聴覚医によって提供される聴力図検査の結果のような外部ソースから有線又は無線接続７８を介して聴力測定データ１００を受信するように適合されている。
【００３２】
図４Ｂは、一実施形態に係る、歪成分耳音響放射を測定するためのプローブの概略図を示す。ＤＰ−ＯＡＥプローブ１は、２つのバランスドアーマチュアスピーカであるウーファー２及びツイーター３と、マイク９とを含む。マイク９は、プリアンプ４とアナログ−デジタル変換器５に接続されている。スピーカ２及び３は、デュアルチャンネルのヘッドホンアンプ６に接続されており、デュアルチャンネルのヘッドホンアンプ６は、デュアルチャンネルのデジタル−アナログ変換器７に接続されている。変換器５及び７は、デジタル信号プロセッサ８に接続されており、デジタル信号プロセッサ８は、テストモードにおける刺激ラウドネス、再生イコライゼーション（所望の場合）及び２つのレシーバに対するデジタルクロスオーバーを制御するためにイコライゼーションを提供する。本発明の実施形態は、各耳にプローブを１つずつ含む。
【００３３】
図４Ｃは、一実施形態に係る、図４Ｂの各スピーカの周波数応答を示す。ウーファー２及びツイーター３はいずれも、標準的な聴覚検査における周波数及びラウドネス範囲にわたって、約２５０Ｈｚ〜８０００Ｈｚにて最大８０ｄＢ音圧レベル（ＳＰＬ）の十分なラウドネスによる刺激を生成可能である。両方のスピーカ２及び３をクロスオーバーと共に再生モードで使用すると、周波数範囲について優れたカバー範囲が得られるようになる。このデータは、市販のKnowles HODVTEC-31618-000及びSWFK-31736-000レシーバのデータシートに適合している。
【００３４】
図４Ｄは、一実施形態に係る、図４Ｂのプローブを使用して、ユーザに関連する聴覚伝達関数及び／又は聴覚プロファイルを測定するためのデジタル信号処理アルゴリズムのフローチャートである。ステップ１１では、デジタル信号プロセッサ８（図４Ｂに示す）は、オーディオ入力を受信する。オーディオ入力は、テストオーディオ信号、及び／又は、音楽、発話、環境音、動物音等のようなオーディオコンテンツを含むオーディオ再生信号であってもよい。オーディオ信号は、アナログ又はデジタルの有線又は無線オーディオインタフェース７６（図４Ａに示す）を介して入力され得る、又は、メモリ９０（図４Ａ）及び／又はメモリ４６（図２）内に格納され得る。ステップ１３では、プロセッサ８は、モードがテストモードであるか再生モードであるかを決定する。ステップ１５では、このモードがテストモードである場合、プロセッサ８は、オーディオ入力に対して、ウーファー２（図４Ｂ）及びツイーター３（図４Ｂ）にそれぞれ対応する第１及び第２フィルタを適用する。一実施形態では、第１及び第２のフィルタは、無操作フィルタ、又は、較正されたテスト刺激をスピーカ２及び３に再生させる、スピーカからのフラットな周波数応答を提供するフィルタである。
【００３５】
ステップ１７では、このモードが再生モードである場合、プロセッサ８は、オーディオ入力に対して、ウーファー２及びツイーター３にそれぞれ対応する第３及び第４のフィルタを適用する。一実施形態では、第３及び第４のフィルタはローパスフィルタ及びハイパスフィルタをそれぞれ含み、デジタルクロスオーバーを生成する。ステップ１９では、プロセッサ８は、オーディオ信号を（図４Ｂの）デジタル−アナログ変換器７に送信する。当業者であれば、切り替え可能なクロスオーバーを適用する方法には多くのバリエーションがあり、それらはデジタルに又は電子的に行われ得ることを認識するであろう。
【００３６】
図５は、一実施形態に係る、図２及び図４に示された信号処理モジュールによって実行される信号処理操作を示すフローチャートである。ステップ１１０では、各メモリ４６及び／又は９０は、ユーザの各耳についての聴覚伝達関数のコピーを格納する。ステップ１１２では、各メモリ４６及び／又は９０は、聴覚伝達関数の正確性及び完全性の推定値をさらに格納し、ステップ１１４では、各メモリ４６及び／又は９０は、聴力伝達関数に適用されることになる補正度合いについてのユーザの嗜好を格納する。別の実施形態では、メモリ４６及び／又は９０は、種々の必要な情報を格納するリモートデータベースであり得る。
【００３７】
ステップ１１６では、各プロセッサ８，４４又は８８は、ヘッドセット１０又はイヤホン１，７０のいずれかのスピーカによって再生されることが望ましい音に対応するオーディオ信号を受信する。任意には、ステップ１１８において、入力オーディオ信号が外部マイク３２，３４及び／又は８０によって受信され、ステップ１２０では、ステップ１１６にて入力されたオーディオ信号上における周囲ノイズの影響を最小にするために、プロセッサ８，４４及び／又は８８がノイズキャンセリング機能を実行する。
【００３８】
ステップ１２２では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、格納された聴覚伝達関数、格納された聴覚伝達関数の正確性及び完全性の推定値、及び、任意には聴力伝達関数に適用されることになる補正度合いについてのユーザの嗜好を使用して、それにより振幅及び位相について周波数特異的な調節を行い、ユーザの聴覚伝達関数を自動的に補償する。
【００３９】
いくつかの状況では、この補正は、音を完全に補正することを試みる必要はない。例えば、聴覚伝達関数の正確性又は完全性が低い場合、後述するように、又はユーザの嗜好に従って、部分的な補正のみが適用されてもよい。プロセッサ８，４４、又は８８はまた、ユーザによって危険な大音量であると知覚され得る音出力信号を制限するように構成されてもよい。
【００４０】
ステップ１２２では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、ユーザが理想的な聴覚及び／又は所望の聴覚を有するかのように入力オーディオ信号を知覚するよう、入力オーディオ信号を修正する。プロセッサ８，４４及び／又は８８は、入力オーディオ信号の振幅、位相、レイテンシ等を修正し得る。所与の周波数にて変化する振幅に対する人間の耳の応答は線形ではないため、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、入力オーディオ信号をどのように修正するかにつき、複数の方法にて決定し得る。
【００４１】
本明細書に記載の様々な実施形態では、所望の聴力は、ユーザによって設定され得る。例えば、ユーザは、低周波数、中間周波数又は高周波数のような特定の周波数範囲を増幅させるように規定し得る。別の例では、ユーザは、低周波数、中間周波数又は高周波数のような特定の周波数範囲を減衰させるように規定し得る。増幅及び減衰は、独立して又は同時に起こり得る。
【００４２】
一実施形態によれば、ステップ１２６では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、複数の人々に関連する複数の聴覚プロファイルを受信する。複数の聴覚プロファイルは、有線又は無線接続６２（図２）及び／又は７８（図４Ａ）を介して受信され得る、又は、メモリ４６（図２及び／又は９０（図４Ａ）に格納され得る。複数の聴覚プロファイル中の１つの聴覚プロファイルは、人に関連する聴覚伝達関数と、入力周波数に関連する入力振幅が変化する際における該入力周波数の知覚される振幅とを含む。
【００４３】
プロセッサ８，４４及び／又は８８は、ユーザに関連する聴覚伝達関数と厳密に一致する１つ以上の類似の聴覚プロファイルを発見する。この類似の聴覚プロファイルに基づいて、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、ユーザが理想的な聴覚及び／又は所望の聴覚を有するかのように入力オーディオ信号を知覚するよう、入力オーディオ信号をどこまで変化させるかを決定する。
【００４４】
例えば、ユーザに関連する聴覚伝達関数は、１０００Ｈｚを７０ｄＢで含む入力オーディオ信号が該ユーザには２５ｄＢを有すると知覚され、その一方で２０００Ｈｚを７０ｄＢで含む入力オーディオ信号が該ユーザには５０ｄＢを有すると知覚されることを規定する。プロセッサ８，４４及び／又は８８は、複数の聴覚プロファイルから類似の聴覚プロファイルのセットを決定する。ここで、類似の聴覚プロファイルは、１０００Ｈｚを２０００Ｈｚよりもおよそ２５ｄＢ（すなわち、２０ｄＢ〜３０ｄＢ）弱く知覚する人に関連するものである。これらの聴覚プロファイルは、７０ｄＢでの１０００Ｈｚの入力信号の振幅が７０ｄＢでの２０００Ｈｚの入力信号の振幅と同じであると該人が知覚するために、１０００Ｈｚの信号に対して必要な修正振幅に関する情報を含む。一実施形態によれば、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、これらの類似の聴覚プロファイルに関連する修正振幅を平均し、それによって該ユーザに関連する修正振幅を得る。プロセッサ８，４４及び／又は８８は、ステップ１２２において、それに応じて入力信号を修正する。
【００４５】
別の実施形態によれば、ユーザに関連する聴覚伝達関数は、１０００Ｈｚを７０ｄＢで含むオーディオ信号が、該ユーザには４５ｄＢを有すると知覚されることを規定する。プロセッサ８，４４及び／又は８８は、人が１０００Ｈｚを入力振幅よりも約２５ｄＢ弱いと知覚する聴覚プロファイルのセットを決定する。これらの聴覚プロファイルは、７０ｄＢでの１０００Ｈｚの入力信号が７０ｄＢであると該人が知覚するために、１０００Ｈｚの信号に対して必要な修正振幅に関する情報を含む。一実施形態によれば、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、これらの聴覚プロファイルに関連する修正振幅を平均し、それによって該ユーザに関連する修正振幅を得る。プロセッサ８，４４及び／又は８８は、それに応じて入力信号を修正する。
【００４６】
別の実施形態では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、複数の人々に関連する複数の聴覚プロファイルを受信しない。代わりに、プロセッサは、単一の周波数にて変化する振幅を含む入力オーディオ信号を再生することによって、ユーザに関連する聴覚プロファイルを測定する。入力オーディオ信号は、生成されたテストオーディオ信号、及び／又は、音楽、発話、環境音、動物音等を含むコンテンツオーディオ信号であり得る。例えば、入力オーディオ信号は、テストオーディオ信号が埋め込まれたコンテンツオーディオ信号を含み得る。
【００４７】
この場合、例えば、ユーザに関連する聴覚伝達関数は、１０００Ｈｚを７０ｄＢで含む入力オーディオ信号が該ユーザには６０ｄＢを有すると知覚され、その一方で１５００Ｈｚを７０ｄＢで含む入力オーディオ信号が該ユーザには５０ｄＢを有すると知覚されることを規定する。該ユーザに関連する聴覚プロファイルは、該ユーザが等ラウドネスで１０００Ｈｚ及び１５００Ｈｚを知覚するために、１５００Ｈｚにて１０ｄＢのラウドネスの相対的増加が必要であることを規定する。したがって、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、ステップ１２２において、それに応じて入力信号を修正する。
【００４８】
一実施形態によれば、ステップ１２６では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、人間聴覚プロファイルに関するデータを表す統計情報を受信する。統計情報は、有線又は無線接続６２（図２）及び／又は７８（図４Ａ）を介して受信され得るか、メモリ４６（図２）及び／又は９０（図４Ａ）内に格納され得る。例えば、人間聴覚プロファイルに関するデータを表す統計情報は、１つ以上の周波数における人間聴覚プロファイルの平均及び標準偏差を含み得る。また、統計情報は、複数の客観的聴覚データ又は主観的聴覚データのタイプ間の相関を含んでいてもよい。
【００４９】
統計情報に基づいて、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、ユーザに関連する聴覚伝達関数と厳密に一致する１つ以上の類似の聴覚プロファイルを決定する。例えば、統計情報に基づいて、プロセッサは、ユーザに関連する聴覚伝達関数に類似する複数の聴覚プロファイルを構築する。この類似の聴覚プロファイルに基づいて、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、ユーザが理想的な聴覚及び／又は所望の聴覚を有するかのように入力オーディオ信号を知覚するよう、入力オーディオ信号をどこまで変化させるかを決定する。
【００５０】
様々な実施形態では、プロセッサ８，４４、及び／又は８８は、ユーザがオーディオを聴き続けるにつれて、ユーザに関連する聴覚伝達関数を改善し続ける。
【００５１】
プロセッサ８，４４、又は８８からの修正されたオーディオ信号は、ステップ１２４においてラウドスピーカ１２及び１４又は８４及び８６へと出力され、それによってユーザの耳の一方又は両方に対して聴覚刺激を生成する。
【００５２】
メモリ４６又は９０内に格納された聴覚伝達関数は、複数の方法において生成されてもよく、すなわち、主観的測定、音響放射（ＯＡＥ）、聴覚誘発電位（ＡＥＰ）又は中耳反射のような他の客観的テストによって生成されてもよい。
【００５３】
主観的測定
聴覚士によって又はコンピュータプログラム等によって実行される聴力測定は、外部ソースから信号処理モジュール４２及び７４へと提供され得る。
【００５４】
あるいは、ボタン６８又はヘッドホン１０上における他のユーザ制御は、音信号に応じてユーザが該ボタンを押すことにより聴覚閾値データを直接取得するために、ユーザにより使用され得る。例えば、可聴周波数範囲にわたって種々異なる周波数における増加又は減少した振幅にて、聴覚刺激がユーザによって再生され得る。それぞれ種々異なる周波数について、聴覚刺激がユーザの聴覚閾値にある又はそれに近い場合には、ユーザはヘッドホン１０のボタンを押して、それによりユーザ生成入力信号を提供する。
【００５５】
簡便な精神物理学的試験としては、ユーザが聴覚の可聴閾値を決定するために対話を行う（interact with）純音聴力検査が挙げられる。あるいは、テストは、同じラウドネスであるが異なる周波数にて行われ得る（すなわち「等ラウドネス曲線」テスト）。
【００５６】
耳音響放射（ＯＡＥ）
耳音響放射は、ユーザの外耳道内で測定され得る。この耳音響放射は、その後、ユーザの（１つ又は複数の）耳の周波数依存の聴力伝達関数を発展させるため、複数の周波数における閾値の、又は、複数の周波数における耳音響放射の、１つ以上の閾値を超える音レベルに対する相対振幅を決定するために使用され得る。刺激周波数ＯＡＥ、スイープ音ＯＡＥ、過渡誘発ＯＡＥ、ＤＰ−ＯＡＥ又はパルスＤＰ−ＯＡＥが、この目的のために使用され得る。
【００５７】
測定されたＯＡＥの振幅、レイテンシ、聴覚閾値及び／又は位相は、ユーザの各耳についての周波数依存の聴覚伝達関数を発展させるため、正常な聴覚の聞き手及び聴覚障害のある聞き手からの応答範囲と比較され得る。
【００５８】
ＤＰ−ＯＡＥは、２つの別々のスピーカ／レシーバが各外耳道内に詰め込まれた密閉外耳道内にて最も良好に測定されるため、ＯＡＥの使用は、図３及び図４に示されるイヤホンの実装に最も適している。
【００５９】
ＯＡＥの場合、刺激周波数／ラウドネスの組み合わせ１つによって、応答振幅が得られる。このようにして複数の周波数を測定することにより、応答振幅対周波数のプロットが得られる。このプロットは、信号処理モジュール４２又は７４のメモリ４６又は９０内に格納されるか、リモートデータベースに格納され得る。多くのＯＡＥ技術は、刺激毎に１つの周波数を測定することに依存している。もっとも、スイープ音ＯＡＥは、スイープの範囲内における全ての周波数を測定する。それにもかかわらず、聴覚伝達関数は、使用される測定方法にかかわらず常に同じである。すなわち、聴覚伝達関数は、入力オーディオ信号を与えた際にユーザの耳に誘発されるＯＡＥの、信号振幅対周波数のプロットを含む。また、聴覚伝達関数は、入力周波数に関連する入力振幅をも含み得る。
【００６０】
この例示的な実施形態では、ユーザの耳についての聴覚伝達関数を決定するため、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、いくつかの周波数、例えば、５００、１０００、２０００及び４０００Ｈｚを含む入力音信号のデータ点を捕捉する。これらのデータ点は、典型的には、ラウドスピーカ１２及び１４，８４及び８６，２及び３への出力オーディオ信号に作用するイコライザで使用される同じ周波数である。いずれの周波数においても、プロセッサは、例えば７０ｄＢ、６０ｄＢ、５０ｄＢ、４０ｄＢ等のようにレベルを低減して、測定可能な応答がなくなるまで、入力オーディオ信号に対する応答を測定する。プロセッサ８，４４及び／又は８８は、その時点でデータ点を記録する。他の実施形態では、カーブフィッティング又は単一のラウドネスレベルでのプロファイル測定のような種々異なる方法が、聴覚伝達関数を決定するために使用され得ることが理解されよう。入力オーディオ信号は、テストオーディオ信号、及び／又は音楽、発話、環境音、動物音等を含むコンテンツオーディオ信号を含み得る。例えば、入力オーディオ信号は、テストオーディオ信号が埋め込まれたコンテンツオーディオ信号を含み得る。
【００６１】
ユーザの外耳道に対するスピーカのインサイチュ較正は、ＯＡＥ測定を行う前に、プロセッサ８，４４及び／又は８８によって実行され得る。この文脈において、「インサイチュ」とは、スピーカ及びマイクが外耳道内で使用するために配置されている時に行われる測定を示す。スピーカの音響特性が既知である場合には、耳の音響インピーダンスを該データから計算し、補正を導出するために利用することができる。
【００６２】
１つ以上の実施形態では、インサイチュ較正は、テストオーディオ信号（例えば、チャープ信号）又はコンテンツ信号を再生し、スピーカの周波数範囲を網羅し、周波数応答をマイクにより記録して、所望のラウドネスにおけるフラットな周波数応答を作成するようにイコライザ設定を変更することにより出力を調節することによって行われ得る。
【００６３】
他の実施形態では、該較正は、スピーカへの電気入力がマイクへと与えられた場合に、その周波数領域における複数のスピーカの予測される出力を絶えず比較し、それらが一致するまでイコライザのゲインを変更することによって、任意の再生音（例えば、音楽、又は任意のコンテンツを含むオーディオ）に対してリアルタイムで行われ得る。インサイチュ較正は、種々異なるユーザの耳の外側部分の違い及びイヤホンの配置の違いを考慮する。聴力測定データがまだ利用可能でない場合、インサイチュ較正のみが音を調節するために使用され得る。
【００６４】
内部マイクを用いた任意の変形は、ユーザがヘッドホンをオンにする度に実行されるスピーカのインサイチュ較正にそのマイクを使用することができる。
【００６５】
聴覚誘発電位（ＡＥＰ）
ＡＥＰは、図１に示される乾式電極又は容量式センサ２６，２８及び３０からのナノボルト範囲の信号の測定を伴う。
【００６６】
ＡＥＰの信号対ノイズ比を高めるには、一般に、聴覚刺激を複数回繰り返して与える必要がある。
【００６７】
従来、ＡＥＰは、皮膚を軽く擦って用意をした後に、湿式電極を用いて測定される。このことは、民生用オーディオヘッドホンに使用するには実用的でない。その場合には、乾式電極及び／又は容量式センサが使用されるためである。信号対ノイズ比を低減する観点から、刺激を複数回繰り返すことが一般に必要とされ、このことは、湿潤電極が使用される場合に比べて、一般に聴覚伝達関数の推定により長い期間かかるか、該推定の精度が低いことを意味する。
【００６８】
任意のＡＥＰが測定可能であり、例えば、聴性脳幹反応、中間潜時反応、音響変化複合、聴性定常反応、複合聴性脳幹反応、蝸電図、蝸牛マイク、又は蝸牛神経音反応ＡＥＰなどが測定され得る。
【００６９】
各耳についての周波数依存の聴覚伝達関数は、トーン若しくは帯域制限されたチャープ信号のような周波数特異的な刺激又はユーザの耳に加えられる聴覚刺激として使用される音楽若しくは発話のようなオーディオコンテンツ信号を使用して、その後に周波数特異的な閾値のいずれかを決定するか、１つ以上の閾値を超える音圧レベルを使用して、ＡＥＰ応答の相対的振幅及び／又はレイテンシ時間を決定することにより、プロセッサ８，４４及び／又は８８によって決定される。
【００７０】
振幅、レイテンシ、聴覚閾値及び／又は位相の比較は、各耳についての聴覚伝達関数を発展させるため、正常な聴覚の聞き手及び聴覚障害のある聞き手からの応答範囲に対して行われ得る。正常な聴覚の聞き手及び聴覚障害のある聞き手の応答範囲は、そのような操作においてプロセッサ８，４４、及び／又は８８が使用するために、メモリ４６又は９０内に保持され得る。
【００７１】
ＡＥＰ応答を検出するためにプロセッサ８，４４、及び／又は８８によって実行される正確な処理操作は、各ＡＥＰについての特性波形の時間推移が異なるため、上述の各ＡＥＰ方法のそれぞれについて異なる。
【００７２】
一般に、プロセッサ８，４４及び／又は８８により適用される方法には、ピークピッキングアルゴリズムの使用、又は、ベースラインＲＭＳ若しくはベースラインノイズを超える信号の周波数特異ＲＭＳと比較した応答の窓二乗平均平方根（ＲＭＳ）測定の使用が含まれる。しかしながら、Valderrama, Joaquin T., et al. "Automatic quality assessment and peak identification of auditory brainstem responses with fitted parametric peaks.（パラメトリックなピークを有する聴性脳幹反応の自動品質評価及びピーク同定）" Computer methods and programs in biomedicine 114.3 (2014): 262-275.のような、他の方法も十分に説明される。
【００７３】
図６は、軽度の難聴を伴う耳と比較した、代表的な正常な耳の時間領域における周波数応答を示す。
【００７４】
図７は、正常な耳及び軽度の難聴を伴う耳の周波数領域における聴覚誘発電位応答のＲＭＳ振幅を示す。実線は正常な耳に関連する聴覚伝達関数を示し、破線は軽度の難聴を伴う耳に関連する聴覚伝達関数を示す。
【００７５】
２つのＡＥＰは、本発明の１つ以上の実施形態、すなわち聴性定常反応（ＡＳＳＲ）及び複合聴性脳幹反応（ｃＡＢＲ）に関して特に便利であることが判明している。ＡＳＳＲは、応答の検出が以下を含む公表された方法により統計的に行われるため、この用途にとって特に便利である：Muhler, Roland, Katrin Mentzel, and Jesko Verhey. "Fast hearing-threshold estimation using multiple auditory steady-state responses with narrow-band chirps and adaptive stimulus patterns.（狭帯域チャープ信号及び適応刺激パターンを用いた複数の聴性定常反応を用いた高速聴覚閾値推定）" The Scientific World Journal 2012 (2012)
【００７６】
上述の実施形態における他の特徴／利点は、以下を含む：
・複数の周波数を同時にテストすることができ、両方の耳を同時にテストすることができる。位相情報も利用可能である。
・ｃＡＢＲの使用には、複合音がユーザに再生されている間に脳電図（ＥＥＧ）活動を記録することを伴う。
・同じ刺激に対する複数の応答は、通常、プロセッサにより時間領域又は周波数領域において平均化される。
・低周波数（典型的には、１ｋＨｚ未満）の音には、ＥＥＧ波形（応答後の周波数）による遅延が追随する。
・発話、音符又はドラムビートの開始時における突然の立ち上がりのような音の過渡特性により、ＥＥＧ波形に追加のｃＡＢＲ状波形が発生する。
・ｃＡＢＲ分析は、音楽のような連続音に応じて耳の聴力伝達関数を推定するためにも適用できる。
【００７７】
図８Ａは、一実施形態に係る、ローパスフィルタ処理されて出力された音信号及びＥＥＧ（応答後の周波数）のフーリエ解析を示す。ローパスフィルタ処理された出力信号及び応答後のＥＥＧ周波数は、聴覚伝達関数の低周波数部分を提供する。信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が低いため、周波数領域の平均化が必要である。
【００７８】
図８Ｂは、一実施形態に係る、聴覚伝達関数の低周波数部分を決定する技法のフローチャートである。ステップ８００では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、オーディオ信号、及び、ＥＥＧ応答のような応答のフーリエ変換及び／又は高速フーリエ変換を繰り返し実行する。オーディオ信号は、複数の周波数範囲を含み、例えば、１２５、２５０、５００及び１０００Ｈｚ等の周波数範囲を含む。ステップ８１０では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、各周波数範囲のラウドネス、及び、ＥＥＧ応答のような検出された応答の振幅を決定する。ステップ８２０では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、周波数範囲／ラウドネスの複数の組の平均値を連続的に構築する。この技法は高周波数のバージョンよりも簡単でかつ正確であるが、本体は応答をローパスフィルタ処理するため、この技法は周波数が高くなるとうまく機能しなくなる。
【００７９】
図９Ａは、一実施形態に係る、音響過渡後のＥＥＧ信号のような応答を分析することによって得られる高周波聴覚についての情報を示す。要素９００は、入力オーディオ信号である。要素９１０は、ＥＥＧセンサのようなセンサから得られる信号である。要素９２０は、入力オーディオ信号９００において検出されたピークである。
【００８０】
図９Ｂは、一実施形態に係る、聴覚伝達関数の高周波数部分を決定する技法のフローチャートである。ステップ９３０では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、出力音における過渡状態を識別し、例えば、数ミリ秒の間に音量が閾値未満から該閾値を超えた特定のレベルにまで動くことを検出することによって識別を行う。ステップ９４０では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、過渡状態の最初の数ミリ秒に対してフーリエ解析を実行することによって、蝸牛の刺激された部分を決定する。例えば、過渡状態の最初の数ミリ秒に高速フーリエ変換を実行し、それによって刺激のラウドネスにおける蝸牛の刺激された部分（仮定として、１ｋＨｚ）を識別する。ステップ９５０では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、センサからのベースラインノイズが許容可能であるかどうかをチェックし、例えば、過渡状態の直前の時に、該ベースラインノイズが１０μＶＲＭＳ未満であるかどうかをチェックする。ステップ９６０では、ＥＥＧ信号のような信号上のノイズが許容可能に低い場合、その過渡状態の前後の時間窓における信号のＲＭＳ値が記録される。過渡状態及びＥＥＧ振幅の周波数範囲及びラウドネスは、メモリ４６及び／又は９０に格納される。ステップ９７０では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、ユーザが音楽を聴く際に上記複数のステップを連続的に繰り返し、それによって複数の周波数／ラウドネスの複数の組の平均値を算出する。
【００８１】
複数のエントリが、各周波数／ラウドネスの組み合わせ又は複数の近い周波数及びラウドネスのプールごとに照合される。平均化されたｐｒｅ−ＲＭＳ値及びｐｏｓｔ−ＲＭＳ値は、正常な聴覚の聞き手及び聴覚障害のある聞き手からの応答範囲と比較され、それによって各耳についての高周波聴覚伝達関数を発展させる。
【００８２】
上述したように、ユーザの各耳についての周波数依存の聴覚伝達関数を発展させるため、振幅と位相の両方の比較が、プロセッサ８，４４及び／又は８８による正常な聴覚の聞き手及び聴覚障害のある聞き手からの応答範囲と比較され得る。ＯＡＥ及びＡＳＳＲにより、信号の大きさに加えて応答位相を得ることができる。振幅及び位相の両方が使用されるこれらの実施形態では、これら２つの技法のうち１つを使用することが望ましい。しかしながら、種々異なるＡＥＰがユーザの耳内に誘発され得る本発明の他の実施形態では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、振幅を比較することのみが可能となり得る。
【００８３】
聴覚伝達関数において位相及び振幅が捕捉される実施形態では、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、（客観的な聴覚測定値からの位相情報が利用可能な実施形態については）難聴及び位相シフトの影響を最小限にするような大きさを備えた有限入力応答（ＦＩＲ）フィルタを効果的に実装し、それによって、オーディオ信号に対するユーザの知覚を理想的な聴覚の人の知覚と同様にする。
【００８４】
他の実施形態では、ユーザの耳についての周波数依存の聴覚伝達関数は、前述したような各周波数帯域、例えば５００，１０００，２０００及び４０００Ｈｚに対するゲインで全体が構成される。ゲインを設定する２つの実際的な方法として、第１には、検出された可聴閾値と理想的な聴覚プロファイルの聴覚伝達関数からの振幅との差に応じて、単にゲインを設定することが挙げられる。もっとも、第２には、複数の周波数におけるＡＥＰ／ＯＡＥの相対的振幅が、１つ以上の閾値を超える音レベルと比較され得る。例えば、８０ｄＢの刺激についての５００，１０００，２０００及び４０００ＨｚにおけるＡＥＰ／ＯＡＥの振幅が１２０，９０，１００及び１１０単位であり、理想的な聴覚の人の信号振幅が１０５，１００，９５及び１００単位であることが望ましい場合、イコライザゲインは、それに応じて、プロセッサ８，４４及び／又は８８により調節される。種々異なるユーザは、頭のサイズが種々異なり、頭髪がより多く、皮膚がより厚い等であり得るため、プロセッサ８，４４及び／又は８８が補償するものは、図６及び７に示されているように、絶対値ではなく種々異なる周波数についての値の間の実際の比率であることが理解されよう。
【００８５】
ＯＡＥ及びＡＥＰの両方の測定は、いくつかの異なる方法にて、時期を見て行われ得る：
・ユーザの要求に応じて、ユーザの耳の完全な聴覚伝達関数が作成され得る。
・ユーザが初めてヘッドホンをオンにする際に、又は、ユーザが初めてオーディオを聞く際に、ユーザの耳の完全な聴覚伝達関数が作成され得る。
・ユーザがヘッドホンをオンにする毎に、又は、ユーザがオーディオを聴く毎に、部分的な聴覚伝達関数が測定され、時が経つにつれて完全な聴覚伝達関数となる。いったん完全な聴覚伝達関数が完成すると、さらなる部分的な聴覚伝達関数が格納された関数を繰り返し改善する。
・曲の間に、又は、オーディオがデバイスへと入力されている際に、部分的な聴覚伝達関数がインターリーブされ得る。
【００８６】
聴覚伝達関数を推定するｃＡＢＲ法を実施する場合、ＥＥＧ記録は、オーディオが再生されている任意の時間中において連続的に行われる。聴覚伝達関数の高周波数部分を推定するのに十分な過渡現象を得るためには、何時間ものオーディオが必要である。
【００８７】
任意の外部マイク又は内部マイクは、正確な客観的又は精神物理学的測定及びそのような時間中に行われなかった測定にとって周囲ノイズレベルが高すぎるかどうかを決定するためにも使用され得る。
【００８８】
プロセッサ８，４４、及び／又は８８によってイコライザ機能が実行される間に適用される補償の精度は、正常な聴覚の聞き手及び聴覚障害のある聞き手の聴覚プロファイルの多くの例を収集することによって改善される。この点について、ヘッドホン１０又はイヤホン７０の各ユーザの可聴閾値を特徴付ける客観的及び精神物理学的聴力測定データが、リモートデータベース（図示せず）に送信され得る。十分な数のこの種の客観的及び精神物理学的聴力測定データを十分な数のユーザから収集すると、正常な聴覚の聞き手及び聴覚障害のある聞き手の周波数依存の聴覚伝達関数におけるより高い精度が決定され得ると共に、正規化された聴覚伝達関数が、メモリ４６及び／又は９０内に後で格納するために、インターネットへの無線又は有線接続によって、例えば、スマートフォンアプリと同期させることによって、プロセッサ８，４４及び／又は８８内へと入力され得る。この正規化された聴覚伝達関数は、上述の機能の実行中にプロセッサ８，４４及び／又は８８によって後に使用され得る。
【００８９】
当業者であれば、本出願に添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内で、本明細書に記載の構成に対する変形及び修正があってもよいことを理解するであろう。
【００９０】
例えば、他の実施形態では、聴覚伝達関数は、以下の出所に記載される補聴器フィッティングルールにおいて使用されるものと同様のより複雑な方法を使用して、プロセッサ８，４４、及び／又は８８によって聴力測定データから導出することも可能である：
・Pascoe, David Pedro."Clinical measurements of the auditory dynamic range and their relation to formulas for hearing aid gain.（聴性ダイナミックレンジの臨床測定及びその補聴器のゲインについての公式との関係）" Hearing aid fitting: Theoretical and practical views (1988): 129-152. http://www.blog-audioprothesiste.fr/wp-content/uploads/2011/02/129-52-Pascoe-CLINICAL-MEASUREMENTS-OF-THE-AUDITORY-DYNAMIC-RANGE.pdf
・Byrne, Denis, et al."NAL-NL1 procedure for fitting nonlinear hearing aids: Characteristics and comparisons with other procedures.（非線形補聴器をフィッティングするためのＮＡＬ−ＮＬ１プロシージャ：特性及び他の手順との比較）" JOURNAL-AMERICAN ACADEMY OF AUDIOLOGY 12.1 (2001): 37-51
【００９１】
ユーザの識別
図１０は、一実施形態に係る、歪成分ＯＡＥ微細構造の一例を示す。この図は、Shaffer, Lauren A., et al. "Sources and mechanisms of DP-OAE generation: implications for the prediction of auditory sensitivity.（ＤＰ−ＯＡＥ発生ソース及びメカニズム：聴覚感度の予測に対する影響）" Ear and hearing 24.5 (2003): 367-379から改変されたものである。要素１０００は３次差音であり、要素１０１０はユーザの耳の内部のノイズである。ここで、一次音ｆ１の周波数が低く、一次音ｆ２の周波数が高いと仮定する。２つの純音ｆ１及びｆ２が人の耳に対して同時に提示されると、最も顕著な「歪成分」（ＤＰ）は、２ｆ１−ｆ２で発生する（「３次差音」１０００）。例えば、ｆ１＝１０００Ｈｚ、ｆ２＝１２００Ｈｚの場合には、２ｆ１−ｆ２＝２（１０００）−１２００＝２０００−１２００＝８００Ｈｚとなる。また、ｆ１とｆ２の比が約１．２２であり、強さがｆ１＝６５ｄＢ ＳＰＬ、ｆ２＝５０ｄＢ ＳＰＬの場合に、３次差音１０００はｆ１より少なくとも５０ｄＢ小さく、２ｆ１−ｆ２ ＤＰ−ＯＡＥが最も大きくなる。
【００９２】
３次差音１０００は、蝸牛内の２つの別個の部位である第１部位及び第２部位から発生し、それぞれからの信号が互いに建設的及び破壊的に干渉して、応答中に複数の山及び谷を生じさせる。山及び谷の（周波数領域における）特定位置のパターンは微細構造と称され、各耳に固有のものである。ユーザからの３次差音１０００応答は、データベースに格納された複数の３次差音と比較され得る。データベースは、ヘッドホン１，１０，７０に統合されていてもよく、リモートデータベースであってもよい。
【００９３】
プロセッサ８，４４及び／又は８８は、測定された３次差音１０００と、データベースに格納された複数の３次差音とを比較して、対象者を識別する。プロセッサ８，４４及び／又は８８は、この比較を行うために、二乗平均平方根誤差のような一致スコアを使用する。例えば、プロセッサ８，４４、及び／又は８８は、最小の二乗平均平方根誤差を有する３次差音のような、最良の一致スコアを有する３次差音を選択する。選択された３次差音の一致スコアが、二乗平均平方根誤差が２５％未満のような特定の閾値を満たす場合、その一致が判定される。選択された３次差音が閾値要件を満たさない場合、識別／認証は行われない。一致が判定されると、プロセッサは、一致した３次差分音に関連するユーザＩＤを引き出す。
【００９４】
一実施形態によれば、識別の精度を向上させるために、ユーザの頭のようなユーザに関連する生体計測データが使用され得る。例えば、特定の閾値を満たす複数の３次差音が存在する場合、生体計測データの一致の品質に基づいてユーザを識別することができる。別の例では、二乗平均平方根誤差が互いに５％以内である複数の３次差音がある場合、生体計測データの一致の品質に基づいてユーザを識別することができる。
【００９５】
ユーザの音の知覚（すなわち、聴覚伝達関数）は、主観的方法、ＡＥＰ、ＥＥＧ等のような、任意の上記開示の方法を用いて測定され得る。各ユーザの聴覚伝達関数は固有である。ユーザの聴覚伝達関数は、ヘッドホン１，１０，７０に統合されたデータベース又はリモートデータベースのようなデータベースに格納される。同様に、プロセッサ８，４４及び／又は８８は、測定された聴覚伝達関数をデータベースのユーザ聴覚プロファイルと比較して、それにより対象者を識別する。
【００９６】
対象者の識別に基づいて、ヘッドホンは、ユーザの聴覚プロファイルに従って音を修正することや、識別されたユーザに関連するプレイリストをロードして再生すること等ができる。このユーザの識別は、セキュリティ目的のためにも、単独又は他の方法と共に使用され得る。
【００９７】
インサイチュスピーカ周波数応答、又は、耳の音響インピーダンスなどのインサイチュスピーカ周波数応答から導出されたデータのような、耳から測定される他の種類の客観的データもまた、識別のために使用することができる。
【００９８】
図１１は、ＯＡＥプローブが民生用オーディオ用途のためのヘッドホンのセットとしても機能する、本発明の一実施形態を示す。図４Ｂのプローブ１は、別の耳上にも複製されており、有線又は無線のアナログ又はデジタルオーディオインタフェース１１００に接続されている。マイクロプロセッサ１１１０は、生体計測プロファイルの測定を制御し、分析を実行する。食い違いが見られなければ、オーディオ情報はスピーカへとルーティングされる。
【００９９】
備考
特許請求された主題の様々な実施形態についての前述の説明は、例示及び説明のために提供されたものである。該説明は、網羅的であることや、特許請求された主題を開示された正確な形態に限定することを意図したものではない。多くの改変及び変形は、当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及びその実際の応用を最も良く説明するために選択されており、そのため、関連技術の当業者は、特許請求された主題、様々な実施形態及び考慮される特定の用途に適した様々な修正を、これらの実施形態から理解することができる。
【０１００】
実施形態は、完全に機能するコンピュータ及びコンピュータシステムの文脈において説明されているが、当業者であれば、様々な実施形態が様々な形態のプログラム製品として配布可能であり、実際に配布を行うために使用される機械又はコンピュータ可読媒体の特定のタイプにかかわらず、本開示が等しく適用されることを理解するであろう。
【０１０１】
上記の詳細な説明では、特定の実施形態及び考慮される最良の形態について説明しているが、上記にてどの程度まで文章中に詳細に開示されているかにかかわらず、それらの実施形態は多くの方法にて実施され得る。システム及び方法の詳細は、それらの実装の詳細において相当に変化することがあるが、それらは依然として本明細書に包含される。上述したように、様々な実施形態における特定の特徴又は態様を説明する際に使用される特定の用語は、本明細書において、関連する本発明の特定の特徴、特徴、又は態様に限定されるようにその用語が再定義されることを暗に意味するものとして理解されるべきではない。全体として、以下の特許請求の範囲にて使用される用語は、本明細書で明示的に定義されていない限り、本発明を本明細書に開示される特定の実施形態にまで限定するように解釈されるべきではない。したがって、本発明の実際の範囲は、開示の実施形態だけでなく、特許請求の範囲に基づく実施形態を実施又は実装する全ての均等な方法を包含する。
【０１０２】
本明細書で使用される言語は、主に可読性及び教示目的のために選択されたものであって、本発明の主題を線引き又は制限するために選択されていないことがある。したがって、本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、本明細書に基づく出願において発行される任意の請求項によって限定されることが意図される。したがって、様々な実施形態の開示は、以下の特許請求の範囲に記載される実施形態の範囲を例示するものであって、それらを限定するものではないことが意図される。
【図１】
2018528735.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2018528735.tif 000015
【図９Ｂ】
2018528735.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
2018528735.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月1日(2018.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号をユーザにパーソナライズするように構成されたシステムであって、
コンテンツオーディオ信号及びテストオーディオ信号を発するように構成された、ユーザの耳に近接するように構成されたスピーカであって、前記テストオーディオ信号が可聴周波数範囲内の周波数を含んでいる、スピーカと、
前記ユーザに関連する耳音響放射を測定するように構成された、前記ユーザの耳に近接するように構成されたマイクであって、前記耳音響放射が前記テストオーディオ信号に応じて前記ユーザの耳内に誘発される音を含んでいる、マイクと、
前記スピーカ及び前記マイクに結合されたプロセッサであって、
前記テストオーディオ信号を生成し、
前記テストオーディオ信号を前記スピーカに送信し、
前記マイクから前記ユーザに関連する前記テストオーディオ信号に対する前記耳音響放射を受信し、
前記テストオーディオ信号及び前記耳音響放射に基づいて、聴覚の主観テストを行うことなく、前記ユーザに関連する聴覚伝達関数を決定し、
人間聴覚プロファイルに関するデータを表す統計情報を受信し、
前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数及び人間聴覚プロファイルに関するデータを表す前記統計情報に基づいて、前記コンテンツオーディオ信号に関連する振幅を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節し、
調節された前記コンテンツオーディオ信号を前記スピーカに送信する
ように構成されたプロセッサと
を備えている、システム。
【請求項２】
前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数は、前記耳音響放射に関連する前記周波数の聴覚閾値、前記耳音響放射に関連する振幅、前記耳音響放射に関連する前記周波数の位相シフト及び前記耳音響放射に関連する前記周波数のレイテンシのいずれかより導出される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサは、さらに、前記コンテンツオーディオ信号の位相及び前記コンテンツオーディオ信号のレイテンシのいずれかを、前記所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記マイクは、ユーザの外耳道内に配されるイヤホンの一部を形成している、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ユーザの耳に近接する前記スピーカは、
前記可聴周波数範囲内で音を発するように構成されたツイータースピーカと、
前記可聴周波数範囲内で音を発するように構成されたウーファースピーカと、
前記ツイータースピーカ及び前記ウーファースピーカに結合されたクロスオーバーであって、
１つ以上のオーディオチャンネルを含む前記テストオーディオ信号を受信し、
前記テストオーディオ信号の１つ以上のチャンネルを前記ツイータースピーカに送信すると共に、前記テストオーディオ信号の１つ以上のチャンネルを前記ウーファースピーカに送信し、
前記コンテンツオーディオ信号を受信し、
前記コンテンツオーディオ信号に対してローパスフィルタ処理を実行して、その結果生じた信号を取得し、
前記その結果生じた信号を前記ウーファースピーカに送信し、
前記コンテンツオーディオ信号に対してハイパスフィルタ処理を実行し、
その結果生じた信号を前記ツイータースピーカに送信する
ように構成されたクロスオーバーと
を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
オーディオ信号をユーザにパーソナライズするように構成されたシステムであって、
オーディオ信号を発するように構成されたスピーカと、
前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定を行うように構成されたセンサと、
前記スピーカ及び前記センサに結合されたプロセッサであって、
前記センサから前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定を受信し、
前記オーディオ信号及び前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定に基づいて、聴覚の主観テストを必要とすることなく、前記ユーザに関連する聴覚伝達関数を決定し、
前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数に基づいて、前記オーディオ信号を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節し、
調節された前記オーディオ信号を前記スピーカに送信する
ように構成されたプロセッサと
を備えている、システム。
【請求項７】
前記オーディオ信号は、コンテンツオーディオ信号を含んでいる、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記プロセッサは、前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数及び人間聴覚プロファイルに関するデータを表す前記統計情報に基づいて、前記オーディオ信号を調節するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記センサは、マイクを備えており、前記マイクは、
前記ユーザに関連する耳音響放射を検出し、ここで、前記耳音響放射は、前記オーディオ信号に応じて生成され、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記耳音響放射の振幅、前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記耳音響放射の位相及び前記オーディオ信号に関連する前記周波数に対応する前記耳音響放射のレイテンシのいずれかを決定する
ように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサは、前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数を、外部データベースから又は外部データベースへと送信するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサは、電極、容量式センサ又はマイクを備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項１２】
前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定を行うように構成された前記センサは、
前記ユーザに関連する聴覚誘発電位応答を検出し、ここで、前記聴覚誘発電位応答は、前記オーディオ信号に応じて生成され、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答の振幅及び前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答のレイテンシのいずれかを決定する
ように構成された前記センサを含んでいる、請求項６に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、さらに、前記聴覚伝達関数内の周波数のサブセットに関連する前記聴覚伝達関数を精緻化することによって、前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数を連続的に精緻化するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項１４】
オーディオ信号をユーザにパーソナライズする方法であって、
前記オーディオ信号を前記ユーザに対して再生するステップと、
前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定を行うステップと、
前記オーディオ信号及び前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する客観的測定に基づいて、聴覚の主観テストを行うことなく、前記ユーザに関連する聴覚伝達関数を決定するステップと、
前記ユーザに関連する聴覚伝達関数及び人間聴覚プロファイルに関するデータを表す統計情報に基づいて、前記オーディオ信号を、所望の聴覚伝達関数と前記ユーザに関連する前記聴覚伝達関数との差を自動的に補償するように調節するステップと、
調節された前記オーディオ信号を前記スピーカに送信するステップと
を含んでいる、方法。
【請求項１５】
前記聴覚伝達関数は、前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定における周波数の振幅、前記客観的測定に関連する前記周波数の聴覚閾値、前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定における前記周波数の位相シフト及び前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定における前記周波数のレイテンシのいずれかより導出される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記客観的測定を行う前記ステップは、
前記ユーザに関連する聴覚誘発電位応答を検出するステップであって、前記聴覚誘発電位応答は、前記オーディオ信号に応じて生成する、ステップと、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答の振幅及び前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記聴覚誘発電位応答のレイテンシのいずれかを決定するステップと
を含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
種々異なるユーザの耳の違い及びイヤホンの配置の違いを考慮するように、前記スピーカのインサイチュ較正を実行するステップをさらに含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記聴覚伝達関数を決定する前記ステップは、
前記オーディオ信号に対する複数の応答を結合するステップを含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記オーディオ信号に対する前記ユーザの聴覚感度に関連する前記客観的測定を行う前記ステップは、前記ユーザが前記オーディオ信号を聞いている間に、脳電図（ＥＥＧ）信号を記録するステップを含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記聴覚伝達関数を決定する前記ステップは、
前記オーディオ信号と前記ＥＥＧ信号の周波数成分を比較するステップであって、それにより前記聴覚伝達関数の低周波数部分を決定するステップを含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記聴覚伝達関数を決定する前記ステップは、音響過渡後における前記ＥＥＧ信号を分析するステップであって、それにより前記聴覚伝達関数の高周波数部分を決定するステップを含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記オーディオ信号内の過渡音を検出するステップと、
前記過渡音の時間窓のフーリエ変換を実行するステップであって、それにより前記ユーザの耳の蝸牛における刺激された部分を決定するステップと、
前記過渡音の前の時間窓内における前記ＥＥＧ信号の事前二乗平均平方根（ｐｒｅ−ＲＭＳ）値を記録するステップと、
前記過渡音の後の時間窓内における前記ＥＥＧ信号の事後二乗平均平方根（ｐｏｓｔ−ＲＭＳ）値を記録するステップと、
経時的に記録された複数のｐｒｅ−ＲＭＳ値に基づいて、ｐｒｅ−ＲＭＳ平均値を計算するステップと、
経時的に記録された複数のｐｏｓｔ−ＲＭＳ値に基づいて、ｐｏｓｔ−ＲＭＳ平均値を計算するステップと、
前記ｐｒｅ−ＲＭＳ平均値及び前記ｐｏｓｔ−ＲＭＳ平均値を前記複数の聴覚伝達関数と比較するステップであって、それにより前記聴覚伝達関数の前記高周波数部分を決定するステップと
を含んでいる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記客観的測定を行う前記ステップは、前記ユーザが前記オーディオ信号を聞いている間に、耳音響放射を測定するステップを含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記客観的測定を行う前記ステップは、
前記ユーザに関連する耳音響放射を検出するステップであって、前記耳音響放射は、前記オーディオ信号に応じて生成される、ステップと、
前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射に関連する聴覚閾値、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射の振幅、前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射の位相測定、及び前記オーディオ信号に関連する周波数に対応する前記耳音響放射のレイテンシのいずれかを決定するステップと
を含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
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