KR102596749B1 - Magnitude and phase correction of hearing devices - Google Patents

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Abstract

열린 귀 청각 장치에서 크기 및 위상 왜곡을 보정하는 방법은 귀에 있을 때 고막(11)에서 실질적으로 청각 장치(12)의 삽입 효과를 판정하는 단계를 포함한다. 적절한 위치에 청각 장치가 없이 고막으로의 전달 함수가 실질적으로 전달 함수에 매칭할 때 복합 삽입 전달 함수(ITF)의 크기 및 위상 응답이 보정된다.A method of correcting magnitude and phase distortion in an open ear hearing device includes determining the effect of insertion of the hearing device 12 substantially on the eardrum 11 when in the ear. The magnitude and phase response of the complex insertion transfer function (ITF) is corrected when the transfer function to the eardrum substantially matches the transfer function without an appropriately positioned hearing device.

Description

청각 장치의 크기 및 위상 보정Magnitude and phase correction of hearing devices

본 발명은 일반적으로 사람이 소리를 들을 수 있는 능력을 향상시키기 위해 사람이 착용하는 청각 장치에 관한 것이다. 본 명세서에서는 때때로 "보청기"라고 할 것이다. 그러나 그러한 호칭은 청력 상실자가 사용하도록 본 발명을 제한하려는 의도는 아니다. 본 발명은 청각 장애가 없는 사람도 사용할 수 있다.The present invention generally relates to hearing devices worn by a person to improve the person's ability to hear sounds. In this specification, it will sometimes be referred to as a “hearing aid.” However, such designation is not intended to limit the invention to use by persons with hearing loss. The present invention can also be used by people without hearing impairment.

본 발명은 보다 구체적으로는 장치의 적어도 일부가 외이도(ear canal)를 폐쇄하고 바람직하지 않은 삽입 효과를 생성하는 청각 장치에 관한 것이다. 본 발명은 열린 귀의 청각 장치에 특히 적용 가능하지만, 폐쇄된 귀 장치와 함께 사용될 수도 있다.The invention more particularly relates to a hearing device in which at least a portion of the device occludes the ear canal and creates undesirable insertion effects. The invention is particularly applicable to open-ear hearing devices, but can also be used with closed-ear hearing devices.

보청기의 전부 또는 일부를 귀에 삽입하는 것은 고막(ear drum)에 도달하는 사운드의 크기 및 위상 모두를 왜곡시킨다. 이상적으로, 청각 장치는 도착한 사운드가 청각 장치와 외이도를 통과한 후에 왜곡되지 않도록 이러한 효과를 보상할 것이다. 많은 보청기는 크기 효과를 보상하지만 위상 왜곡을 적절하게 해결하지 못한다. 결과적으로 사용자는 사운드가 자연스럽지 않고 청취 경험에 중요한 방향 큐가 부족하다는 불평을 종종 한다. 이러한 불평은 그들의 귀가 미묘한 차이를 구분하도록 훈련받았지만, 그들은 청취의 부분적 손실을 보상하기 위해 보청기를 필요로하는 음악 업계의 음악가 및 전문가들 사이에서 특히 널리 퍼져 나간다.Inserting all or part of a hearing aid into the ear distorts both the loudness and phase of the sound reaching the ear drum. Ideally, the hearing device will compensate for this effect so that the arriving sound is not distorted after passing through the hearing device and the ear canal. Many hearing aids compensate for size effects but do not adequately resolve phase distortion. As a result, users often complain that the sound is unnatural and lacks the directional cues that are important to the listening experience. These complaints are especially prevalent among musicians and professionals in the music industry who require hearing aids to compensate for partial loss of hearing, even though their ears are trained to distinguish subtle differences.

보청기의 삽입 효과를 보상하는 하나의 제안된 해결책은 Sigfrid Soli 등의 미국 특허 제5325436호에 기재되어있다. Soli의 특허는 귀에 장착된 보청기의 삽입 효과를 보상하는 디지털 필터를 판정하는 방법을 개시한다. Soli에서는 귀에서의 크기와 위상 반응이 보청기 없이도 그리고 적절한 위치에 보청기가 있어도 모두 측정된다. 그런다음 필요한 등화(equalization)(EQ)가 계산된다. 이렇게 하면, Soli는 대부분의 경우 유효하지 않은 위상 컴포넌트에 대한 가정을 한다. Soli에서 설명한 방법은 복잡하고 EQ를 계산해야 하며 위상에 관해 이루어진 가정에 따라 효과적이지 않을 수 있다. Soli는 외이도를 완전히 감추어 모든 외부 사운드를 감쇠시키는 귀 덮개(ear piece)를 미리 전제로 한다. 또한 Soli에 설명된 보정은 귀와 귀 사이의 시간 간격 차이 뿐만이 아니라 절대적인 타이밍 차이를 보존하도록 의도된 것이고: 이로 인해, Soli는 보청기의 양 이음쇠 피팅이 필요하다.One proposed solution to compensate for the effects of hearing aid insertion is described in US Pat. No. 5,325,436 to Sigfrid Soli et al. Soli's patent discloses a method for determining digital filters that compensate for the insertion effects of ear-mounted hearing aids. In Soli, the loudness and phase response at the ear is measured both without a hearing aid and with the hearing aid in place. The required equalization (EQ) is then calculated. This way, Soli makes assumptions about phase components that are invalid in most cases. The method described in Soli is complex, requires EQ calculations, and may not be effective depending on the assumptions made about phase. Soli presupposes an ear piece that completely hides the ear canal and attenuates all external sounds. Additionally, the corrections described in Soli are intended to preserve absolute timing differences as well as ear-to-ear differences in time intervals: because of this, Soli requires a two-piece fitting of the hearing aid.

본 발명은 귀에 있어서 청각 장치의 삽입 효과를 보정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는데, 이 장치는 위상 응답에 대한 어떠한 가정도 필요로 하지 않고, 모노럴 피팅(monaural fitting)과 함께 사용될 수 있고, 개방 귀 삽입물에 적합하다. 본 발명은 외이도에서 청각 장치의 존재에 의해 야기된 사운드의 위상 왜곡 및 이상 현상(anomalies)을 고막에서 보정하는데 특히 효과적이다. 본 발명의 장치 및 방법은 개선된 청취 경험을 위해 방향성 큐를 보유하고 자연스럽게 인식되는 증폭된 사운드를 고막에 제공할 수 있다. 즉, 이 장치는 음향적으로 투명하게 인식된다. 청취 경험의 향상은 대부분의 사용자에 의해 실현될 것이지만, 특히 미묘한 음악적 차이를 식별할 수 있는 능력을 회복하려는 음악 업계 전문가들에 의해 실현될 것이다.The present invention provides a device and method for correcting the implantation effects of a hearing device in the ear, which device does not require any assumptions about the phase response, can be used with monaural fitting, and can be used with an open ear. Suitable for inserts. The present invention is particularly effective in correcting phase distortions and anomalies of sound in the eardrum caused by the presence of the hearing device in the external auditory canal. The devices and methods of the present invention can provide the eardrum with amplified sound that is perceived naturally and retains directional cues for an improved listening experience. In other words, the device is perceived as acoustically transparent. Improvements to the listening experience will be realized by most users, but especially by music industry professionals seeking to regain their ability to discern subtle musical differences.

본 발명은 청각 장치에서의 크기 및 위상 왜곡을 보정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 청각 장치의 적어도 일부는 사용자가 착용할 때 귀에 삽입된다. 이 방법은 사용자의 귀에 있을 때 청각 장치의 삽입 효과를 판정하는 단계를 포함한다. 상기 삽입 효과는 크기 및 위상 응답을 갖는 복합 삽입 전달 함수(ITF)에 의해 특징지어지며 고막에서 판정된다. 고막으로의 전달 함수가 적절한 위치에서 청각 장치 없는 전달 함수와 매칭하면 ITF의 크기 및 위상 응답이 모두 보정된다.The present invention relates to a method and device for correcting magnitude and phase distortion in a hearing device, at least a portion of which is inserted into the ear when worn by a user. The method includes determining the effectiveness of insertion of the hearing device when in the user's ear. The insertion effect is characterized by a complex insertion transfer function (ITF) with magnitude and phase response and is determined at the eardrum. When the transfer function to the eardrum matches the transfer function without the hearing device at the appropriate location, both the magnitude and phase responses of the ITF are corrected.

바람직하게는, 삽입 효과는 적어도 하나의 그리고 적절하게는 복수의 2차 최소 위상 필터들에 의해 보정된다. 2차 최소 위상 필터는 바람직하게는 무한 임펄스 응답(IIR) 필터이며, 더욱 바람직하게는 바이쿼드 필터이다.Preferably, the insertion effect is corrected by at least one and suitably a plurality of second order minimum phase filters. The second order minimum phase filter is preferably an infinite impulse response (IIR) filter, more preferably a biquad filter.

크기 및 위상 모두에서 삽입 효과를 보정하는 것은, 적절한 등화를 판정하는 단계를 포함하고, 이는 복합 헤드 관련 전달 함수(HRTF: Head Related Transfer Function) 및 복합 삽입 전달 함수(ITF)의 비율을 취함으로써 대략적으로는 판정될 수 있지만, 전적으로 판정될 수 있는 것은 아니다. 복합 HRTF 및 ITF는 청각 장치가 있는 또는 없는 인체 모형에 대한 측정에 의해 판정되거나, 청각 장치 사용자에 대해 직접 측정하여 판정될 수 있다. 상기 위상 응답은 위상 응답이 최소 위상인 경우에만 보정된다.Correcting for insertion effects in both magnitude and phase involves determining appropriate equalization, which can be approximated by taking the ratio of the composite Head Related Transfer Function (HRTF) and the composite Insertion Transfer Function (ITF). It can be determined as such, but it cannot be determined entirely. The composite HRTF and ITF may be determined by measurements on a manikin with or without a hearing device, or by measurements directly on a hearing device user. The phase response is corrected only when the phase response is at the minimum phase.

상기 청각 장치의 크기 및 위상 응답이 알려지면, ITF를 보정하기 위한 등화가 최소 위상인 전달 함수의 모든 부분에 대해 계산될 수 있다. 그러나 최소값이 아닌 위상 영역을 처리할 수 있는 분석 방법이 없기 때문에 대부분의 경우 이것이 가능하지 않다.Once the magnitude and phase response of the hearing device are known, equalization to correct for ITF can be calculated for all parts of the transfer function that are of minimum phase. However, in most cases this is not possible because there are no analysis methods that can handle non-minimum phase regions.

보다 실질적으로, 원하는 등화는 반복적인 프로세스를 통해 판정될 수 있다. 최소한의 위상 현상이 지배적인 스펙트럼 영역을 보정하기 위해 상이한 최소 위상 필터링을 청각 장치에 도입할 수 있고: 위상을 보정할 수 없는 다른 영역에서는, 크기 응답을 보정하는 것이 가능하다. 이것은 원하는 위상 보정이 달성될 때까지 반복적으로 수행된다.More practically, the desired equalization may be determined through an iterative process. Different minimum phase filtering can be introduced in the hearing device to correct spectral regions where minimum phase phenomena dominate: in other regions where phase correction is not possible, it is possible to correct the magnitude response. This is performed iteratively until the desired phase correction is achieved.

대안적으로, ITF 크기 및 위상 응답을 보정하기 위한 원하는 등화는 사운드를 기술하는데 경험 있는 사용자에 의해 주관적으로 판정될 수 있다. 사용자는 자신의 외이도에 청각 장치가 있는지 여부에 관계없이 청취한 사운드에 대한 자신의 인식을 비교한다. 사용자가 두 조건 사이에 감지된 차이가 없음을 나타낼 때 원하는 등화가 달성된다.Alternatively, the desired equalization for correcting ITF magnitude and phase response may be determined subjectively by a user experienced in describing sounds. Users compare their perception of the sounds they hear regardless of whether they have a hearing device in their ear canal. The desired equalization is achieved when the user indicates that there is no perceived difference between the two conditions.

본 발명의 최상의 모드에 따라, 청각 장치는 상기 청각 장치에 의해 증폭된 사운드의 대기 시간이 상기 청각 장치에 의해 증폭된 모든 주파수에서 약 120도의 위상보다 작은 것에 대응하도록 구성된다. 즉, 청각 장치의 대기 시간은 상기 청각 장치에 의해 생성된 가장 높은 주파수의 주기의 약 1/3 미만인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 장치가 최대 10kHz로 사운드를 증폭하면 바람직한 대기 시간은 30㎲ 미만이 된다.According to the best mode of the invention, the hearing device is configured such that the latency of sound amplified by the hearing device corresponds to less than about 120 degrees of phase at all frequencies amplified by the hearing device. That is, the latency of the hearing device is preferably less than about one third of the period of the highest frequency produced by the hearing device. For example, if the device amplifies sound up to 10 kHz, the desired latency would be less than 30 μs.

도 1은 삽입 효과를 생성하고 고막으로의 두 개의 사운드 경로를 나타내는 귀에 착용된 개방 귀 보청기의 도식적 표현이다.
도 2는 헤드 관련 전달 함수(HRTF) 및 삽입 전달 함수(ITF)가 음향 인체 모형에 대해 측정된 개방 귀(open ear) 청각 장치의 삽입 효과를 나타내는 그래프이다.(크기 응답은 위쪽 그래프에 표시되고 위상 응답은 아래쪽 그래프에 표시된다.)
도 3은 본 발명에 따라 ITF가 2차 최소 위상 필터로 어떻게 보상될 수 있는지를 나타내는 그래프이다. HRTF는 도 2와 동일하지만, 보조 전달 함수(ATF)는 직접 사운드와 청각 장치에 의해 증폭되고 등화된 사운드 결과이다.(크기 응답은 상부 플롯 상에 도시되고, 위상 응답은 하부에 도시된다.) HRTF는 헤드 관련 전달 함수이고 ATF는 보조 전달 함수이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3과 유사하게 최소 위상 필터가 감쇠를 완전히 보상할 수 있는 방법을 수학적으로 설명하는 그래프이다(크기 응답은 위에 나타내지만; 위상 응답은 아래에 도시된다.). 필터는 도 4a에 개별적으로 도시되고, 도 4b에 함께 도시되어있다.
도 5a 및 도 5b는 1.5ms 지연으로 인해 어떻게 대역 통과 필터가 크기 또는 위상 중 어느 하나에서 감쇠를 보상하는 것을 불가능하게 하는지를 수학적으로 설명하는 그래프이다. 다시, 필터는 도 5a에 개별적으로 도시되고 도 5b에 함께 합산되어 도시되어 있다.
도 6은 외이도에서 청각 장치의 삽입 효과를 보정하기 위한 본 발명에 따른 2개의 기본 단계를 나타내는 일반화된 흐름도이다.
도 7은 음향 인체 모형을 사용하여 외이도에서 청각 장치의 삽입 효과를 보정하는 단계를 도시하는 더 상세한 흐름도이다,
Figure 1 is a schematic representation of an open-ear hearing aid worn on the ear, creating an insertion effect and showing two sound paths to the eardrum.
Figure 2 is a graph showing the insertion effect of an open ear hearing device where the head-related transfer function (HRTF) and insertion transfer function (ITF) were measured on an acoustic manikin (magnitude response is shown in the top graph). The phase response is shown in the lower graph.)
Figure 3 is a graph showing how ITF can be compensated with a second order minimum phase filter according to the present invention. The HRTF is the same as in Figure 2, but the auxiliary transfer function (ATF) is the direct sound and the result of the sound amplified and equalized by the hearing device. (The magnitude response is shown on the top plot, and the phase response is shown on the bottom.) HRTF is the head-related transfer function and ATF is the auxiliary transfer function.
Figures 4A and 4B are graphs that, similar to Figure 3, mathematically illustrate how a minimum phase filter can fully compensate for attenuation (magnitude response is shown above; phase response is shown below). The filters are shown individually in Figure 4A and together in Figure 4B.
Figures 5A and 5B are graphs that mathematically illustrate how a 1.5 ms delay makes it impossible for a bandpass filter to compensate for attenuation in either magnitude or phase. Again, the filters are shown individually in Figure 5A and summed together in Figure 5B.
Figure 6 is a generalized flow diagram showing two basic steps according to the invention for correcting the effects of insertion of a hearing device in the external auditory canal.
Figure 7 is a more detailed flow diagram illustrating the steps for compensating for the effects of insertion of a hearing device in the external auditory canal using an acoustic manikin.

외이도 내에 청각 장치가 존재하면, 고막으로의 전달 함수가 바뀐다. 이 변화는 두 가지 컴포넌트로 구성되는데: 즉, 장치 자체의 능동적 응답과 그의 수동 음향 효과이다. 수동적인 효과가 보상되면 청각 장치는 진정하게 투명하게 되어 모든 사운드 레벨에서 사용자에게 자연스러운 소리를 낸다.When an auditory device is present within the ear canal, the transfer function to the eardrum changes. This change consists of two components: the active response of the device itself and its passive acoustic effects. Once passive effects are compensated, the hearing device becomes truly transparent, sounding natural to the user at all sound levels.

개방형 보청기의 경우, 외이도에서 수신기의 존재에 의해 입사 사운드가 완전히 감쇠되지 않는다: 이는 수신기(또는 스피커) 주위의 직접 경로가 적절한 위치에 수신기를 유지하는 고무 삽입 팁 내의 구멍에 의해 제공되기 때문에 사실이다. 이러한 장치는 저주파수(500Hz 미만)를 거의 감쇠시키지 않지만, 보청기, 귀 끝 및 사용자의 외이도의 기하학적 형상에 따라 가변적인 방식으로 고주파를 감쇠시키는 경향이 있다.In the case of open hearing aids, incident sound is not completely attenuated by the presence of the receiver in the ear canal: this is true because a direct path around the receiver (or speaker) is provided by a hole in the rubber insert tip that holds the receiver in the proper position. . These devices provide little attenuation of low frequencies (below 500 Hz), but tend to attenuate high frequencies in a variable manner depending on the geometry of the hearing aid, ear tip, and user's ear canal.

이러한 개방 보조 장치는 사용자에 대해 2가지 이점을 갖는다: 첫째, 고주파 난청(가장 일반적인 종류)을 가진 사람들을 위해, 보청기는 저주파수 사운드를 전혀 증폭할 필요가 없으며, 사용되는 소형 스피커에 대해 물리적인 제약이 보다 적다. 둘째, 외이도로의 입구가 막힐 때 자신의 목소리에 대한 인식의 변화인 폐쇄(occlusion) 효과가 없다.These open assistive devices have two advantages for the user: firstly, for people with high-frequency hearing loss (the most common type), the hearing aid does not need to amplify low-frequency sounds at all, and there are no physical constraints on the small speakers used; Less than this. Second, when the entrance to the ear canal is blocked, there is no occlusion effect, which is a change in the perception of one's own voice.

폐쇄형 보청기의 경우, 입사 사운드는 모든 주파수에서 감쇠되고 일반적으로 무시될 수 있다. 이는 보청기에 의해 생성된 소리가 고막에 도달하는 유일한 중요한 소리임을 의미한다. 그러나 삽입 효과는 진폭 및 위상 모두에서 유지되며 여기에 설명된 것과 동일한 방식으로 보정할 필요가 있다.For closed-back hearing aids, incident sound is attenuated at all frequencies and can generally be ignored. This means that the sound produced by the hearing aid is the only significant sound that reaches the eardrum. However, interpolation effects persist in both amplitude and phase and need to be corrected in the same way as described here.

인-이어 모니터와 같은 마이크가 없는 청각 장치의 경우, 입력 신호는 이제 전기 신호가 된다. 이러한 장치의 삽입 효과는 이전 경우와 동일하며, 사운드가 착용자 앞의 스피커를 통해 재생되는 경우로부터 판정될 수 있다.For hearing devices without microphones, such as in-ear monitors, the input signal is now an electrical signal. The effect of insertion of such a device is the same as in the previous case and can be judged from the case where the sound is played through a speaker in front of the wearer.

본 발명의 방법은 보청기의 삽입 효과를 효과적으로 보정하기 위해 필요한 등화를 판정하는데 필요한 측정에 음향 인체 모형이 사용되는 열린 귀 보청기의 경우에 대해 먼저 기술된다. 인체 모형을 사용하는 대신 나중에 인체 모형을 사용하지 않고 살아있는 사람에게 의존하는 방법을 설명한다. 위에서 언급한 다른 두 가지 경우인 폐쇄 보청기와 인-이어 모니터는 사실상 동일하며 여기에 설명된 것과 동일한 방법을 사용하여 보정할 수 있다.The method of the present invention is first described for the case of open-ear hearing aids, where an acoustic manikin is used to make the measurements necessary to determine the equalization necessary to effectively correct for the implantation effects of the hearing aid. Instead of using a dummy, we explain how to later rely on a living person instead of using a dummy. The other two cases mentioned above, closed hearing aids and in-ear monitors, are virtually identical and can be calibrated using the same methods described here.

음향 인체 모형은 평균적인 사람의 머리를 에뮬레이트하도록 설계되고 조정된 인공 귀에서의 마이크를 포함한다. 임베디드 마이크는 인체 모형의 고막 위치에서 음압을 쉽게 측정할 수 있게 한다. 이러한 측정은 청각 장치가 적절한 위치에 있거나 없는 상태에서 사운드가 귀를 통과해서 고막에 어떻게 전달되는지를 설명하는 복합 전달 함수를 판정하는 데 사용할 수 있다. 청각 장치가 없다면, 귀는 폐쇄되지 않으며(unoccluded) 복합 전달 함수는 일반적으로 헤드 관련 전달 함수(HRTF)라고 한다. 청각 장치를 적절한 위치에 놓고 턴오프 되면, 귀가 폐쇄되고 복합 전달 함수를 삽입 전달 함수(ITF)라고 할 수 있다. 삽입 효과는 HRTF와 ITF의 차이이다. 이것은 때때로 "삽입 손실(insertion loss)"이라고도 하는데, 이것과 연관된 크기 감쇠 때문에, 그러나 크기 응답을 변화시키는 공진 또는 필터가 필수적으로 위상도 변화시킬 것이기 때문에 위상도 영향을 받는다.The acoustic manikin includes microphones in prosthetic ears designed and adjusted to emulate the average human head. The embedded microphone makes it easy to measure sound pressure at the eardrum location of the human body model. These measurements can be used to determine the complex transfer function, which describes how sound travels through the ear to the eardrum with or without the hearing device in the appropriate position. Without hearing devices, the ears are unoccluded and the complex transfer function is commonly referred to as the head-related transfer function (HRTF). When the hearing device is placed in the appropriate position and turned off, the ears are closed and the complex transfer function can be referred to as the insertion transfer function (ITF). The insertion effect is the difference between HRTF and ITF. This is sometimes called "insertion loss" because of the magnitude attenuation associated with it, but phase is also affected because any resonance or filter that changes the magnitude response will necessarily change the phase as well.

HRTF와 ITF 간의 크기 및 위상 차는 투명한 인식을 위해 보정되어야 한다. 외이도와 장치의 삽입 효과는 정적이며 수동적이다. 따라서, 그들의 공진은 최소 위상으로 기술될 수 있다. 최소 위상 시스템은 다수의 유용한 특성을 가지고 있고: 그 효과는 스펙트럼적으로 로컬라이징 되어 있으며; 그것들은 안정된 반전을 가지고; 주어진 크기 응답에 대해 최소 위상 응답은 고유하다.The magnitude and phase difference between HRTF and ITF must be corrected for transparent recognition. The effect of insertion of the device into the ear canal is static and passive. Therefore, their resonance can be described in terms of minimum phase. Minimum phase systems have a number of useful properties: their effects are spectrally localized; They have stable inversions; For a given magnitude response, the minimum phase response is unique.

이러한 모든 속성은 삽입 효과가 보청기에서의 처리에 상보적인 2차 최소 위상 필터를 추가함으로써 제거될 수 있음을 의미한다. 이렇게 하면, 크기 및 위상 응답이 모두 보정된다. 최소값이 아닌 위상 필터가 사용되었다면, 크기 또는 위상 응답 중 하나를 보정할 수는 있지만 한 번에 둘 다 보정할 수는 없다. 삽입 효과를 보상하는 전달 함수를 ATF(Aided Transfer Function)라고 하며, 청각 장치가 없는 경우 HRTF와 동일하다.All these properties mean that the insertion effect can be eliminated by adding a second-order minimum phase filter complementary to the processing in the hearing aid. This way, both magnitude and phase responses are corrected. If a non-minimum phase filter is used, either the magnitude or phase response can be corrected, but not both at once. The transfer function that compensates for the insertion effect is called ATF (Aided Transfer Function), and is the same as HRTF when there is no hearing device.

ATF는 고막에서, 직접 사운드(ITF로 기술됨) 및 증폭된 사운드의 조합이다. 이 합계가 제대로 작동하려면, 보청기에 의해 증폭된 모든 주파수에서 위상 지연이 120도 위상 이하에 대응하도록 사운드 사이의 시간 지연을 최소화해야 한다. 위상 지연은 마이크를 보청기의 수신기에 더 가깝게 이동시키고 이에 따라 보청기를 설계함으로써 조정할 수 있다. 이러한 변화는 설계에 필수적인 경향이 있다. 대조적으로, ATF에 대한 보상 필터는 보청기가 디지털인 경우 예를 들면, 디지털 신호 프로세서 칩을 재프로그래밍함으로써 변경될 수 있다.(본 발명은 디지털 구현에 제한되지 않음을 이해할 것이다.)ATF is a combination of direct sound (described as ITF) and amplified sound, at the eardrum. For this sum to work properly, the time delay between sounds must be minimized so that the phase delay at all frequencies amplified by the hearing aid corresponds to less than 120 degrees in phase. Phase delay can be adjusted by moving the microphone closer to the hearing aid's receiver and designing the hearing aid accordingly. These changes tend to be essential to the design. In contrast, the compensation filter for the ATF can be changed if the hearing aid is digital, for example, by reprogramming the digital signal processor chip. (It will be appreciated that the invention is not limited to digital implementations.)

이 방법을 인간의 귀에 적용하기 위해, 프로브 마이크로 인-이어 응답을 측정한다. 프로브 마이크는 외이도에 위치하고, HRTF, ITF 및 ATF는 음향 인체 모형으로 정확하게 동일하게 측정된다.To apply this method to the human ear, the in-ear response is measured with a probe microphone. The probe microphone is placed in the ear canal, and HRTF, ITF, and ATF are measured exactly the same with an acoustic manikin.

대안적인 인간 응용은 주관적인 경로를 취하는 것이다: 피검자가 어려움 없이 그것을 들을 수 있는 수준의 소스 물질을 사용하면, 보조장치(HRTF) 없이 소스 인식이 ATF와 일치하는지를 파검자에게 물을 것이다. 피검자가 HRTF와 ATF 사이의 정확한 스펙트럼 차이에 대한 상세한 가이드를 제공할 수 있다면, 측정 방법과 동일한 필터를 발견할 수 있을 것이다. 이 접근법은 음악가 또는 녹음 엔지니어와 같이 훈련된 청취자에게 가장 적합하다.An alternative human application would be to take the subjective route: using source material at a level where the subject could hear it without difficulty, the examiner would be asked whether the source perception without the assistive device (HRTF) matched the ATF. If the subject can provide detailed guidance on the exact spectral difference between HRTF and ATF, it may be possible to find a filter equivalent to the measurement method. This approach is best suited for trained listeners, such as musicians or recording engineers.

도 1은 마이크(13), 프로세서(15) 및 스피커(17)로 구성된 열린 귀 보청기(12)의 일례를 개략적으로 도시하며, 숫자 10으로 표시된 입사 사운드는 A 및 B로 표시된 두 개의 사운드 경로를 통해 고막(11)에 도달한다. 직접 경로 A는 이어 피스(도시되지 않음)를 돌아다니며 삽입 전달 함수(ITF)에 의해 특징지어진다. 증폭된 경로 B는 마이크(13), 프로세서(15)(보정 등화를 제공함), 및 스피커(17)를 통과한다. 화살표 P로 표시된 인식된 사운드는 이들 2개의 경로를 통해 고막에 도달하는 사운드의 합이다.Figure 1 schematically shows an example of an open-ear hearing aid 12 consisting of a microphone 13, a processor 15 and a speaker 17, where the incident sound, denoted by the number 10, passes through two sound paths, denoted A and B. It reaches the eardrum (11) through. Direct path A travels around the ear piece (not shown) and is characterized by an insertion transfer function (ITF). The amplified path B passes through microphone 13, processor 15 (which provides corrective equalization), and speaker 17. The perceived sound, indicated by arrow P, is the sum of the sounds reaching the eardrum through these two pathways.

열린 귀 보청기로부터의 삽입 효과의 예가 도 2에 도시되어 있으며, 이는 음향 인체 모형으로부터의 전달 함수 측정치를 도시한다. 삽입 효과는 HRTF와 ITF의 차이이고; 위쪽 그래프에 표시된 것처럼 크기는 500Hz와 다르고 그 이상("삽입 손실")이고; 하단 그래프에 표시된 것처럼 위상은 500 Hz 이상으로 상이하다.An example of the implantation effect from an open ear hearing aid is shown in Figure 2, which shows transfer function measurements from an acoustic manikin. The insertion effect is the difference between HRTF and ITF; As shown in the top graph, the magnitude is different from and above 500 Hz (“insertion loss”); As shown in the bottom graph, the phase differs by more than 500 Hz.

삽입 효과는 도 3에서 2차 최소 위상 필터를 사용하여 보정된 것으로 도시되어있다. ATF와 HRTF 사이의 차이는 크기 및 위상에서 1-8kHz의 범위에서 상당히 작다는 것에 유의하라. 950Hz에서의 작은 딥은 최소 위상 공진이 아니다.The interpolation effect is shown corrected using a second order minimum phase filter in Figure 3. Note that the difference between ATF and HRTF is quite small in the 1-8 kHz range in magnitude and phase. The small dip at 950Hz is not the minimum phase resonance.

이 개념은 도 4a 및 도 4b의 최소 위상 필터의 경우 수학적으로 도시된다. 또한 일반적으로 안정된 반전을 갖는 임의의 캐주얼 필터에 대해서도 사실이다. 이 실시 예에 있어서, 보청기(ITF)에 의해 감쇠된 직접 사운드는 벨형 감쇠 필터( "감쇠")로 모델링되며, 이는 중심 주파수에서 최소이고 중심으로부터 멀어져 1에 접근한다. 수학적으로, 그 2차 최소 위상 필터는 4차 방정식에 의해 주어진다.This concept is shown mathematically in the case of the minimum phase filter in Figures 4a and 4b. This is also generally true for any casual filter with stable inversion. In this embodiment, the direct sound attenuated by the hearing aid (ITF) is modeled with a bell-shaped attenuation filter (“attenuation”), which is minimal at the center frequency and approaches unity away from the center. Mathematically, the second-order minimum phase filter is given by the fourth-order equation:

여기서, s는 라플라스 변수이고, W는 각(angular) 주파수(= 2πF, 여기서 F는 중심 주파수)이고, Q는 품질 인자이고, G는 이 경우에 1보다 큰 것으로 한정된 이득이다. 이 필터의 전달 함수는 도 4a에서 점선으로 표시된다.where s is the Laplace variable, W is the angular frequency (=2πF, where F is the center frequency), Q is the quality factor, and G is the gain, which in this case is limited to be greater than 1. The transfer function of this filter is shown as a dashed line in Figure 4a.

보청기의 응답("부스트(boost)")은 중심 주파수에서 최대 크기를 갖고 에지에서 제로에 접근하는 이득을 갖는 대역 통과 필터로서 모델링된다:The response (“boost”) of a hearing aid is modeled as a bandpass filter with maximum magnitude at the center frequency and gain approaching zero at the edges:

고막에서의 그것들의 합산은 ATF에 대응한다. 고정 감쇠 필터가 주어지면 하기의 파라미터들Their summation in the tympanic membrane corresponds to the ATF. Given a fixed attenuation filter the following parameters

을 가진 부스트가 도 4b에 도시된 바와 같이 단위 크기 및 제로 위상 응답을 가져오는 것으로 분석적으로 도시될 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서의 필터 파라미터는 그러한 관계에 따라 선택되었다. 그러한 시스템은 완전히 투명하다.A boost with can be shown analytically to result in a unity magnitude and zero phase response as shown in Figure 4b. The filter parameters in FIGS. 4A and 4B were chosen according to that relationship. Such a system is completely transparent.

이 실시 예는 병렬로 합산하는 필터에 대응한다는 것에 유의하라. 두 개의 필터가 직렬로 배치될 때, 하나는 다른 필터의 출력상에서 작용하며 훨씬 간단한 조건, 즉 필터가 서로 반대가 될 때 유니티로 합계가 된다. 위에 요약된 수학적 논증은 특정한 경우이며, 두 개의 종 모양 필터(2개의 바이쿼드(biquad)), 고역 통과 및 저역 통과 등 다른 많은 필터 조합을 유지하는 것으로 나타낼 수 있다.Note that this embodiment corresponds to a filter summing in parallel. When two filters are placed in series, one acts on the output of the other and sums to unity under a much simpler condition: when the filters are opposite each other. The mathematical argument outlined above is a specific case and can be expressed as holding many other filter combinations, including two bell-shaped filters (two biquads), a high-pass and a low-pass.

상기 예는 직접 및 증폭된 사운드 사이의 시간 지연을 가정하지 않는다. 따라서, 피크 주파수에서 위상 변화가 없고 주변 주파수에서 무시할 수 있는 위상 변화가 없으므로 고막에서 코히어런트하게 합산된다. 이러한 조건은 보청기에 대기 시간이 없고 마이크와 보청기 사이에 상당한 거리(또는 전파 시간)가 없는 경우 충족된다.The above example does not assume a time delay between direct and amplified sound. Therefore, there is no phase change at the peak frequency and negligible phase change at the surrounding frequencies, resulting in coherent summation at the eardrum. These conditions are met if there is no latency in the hearing aid and there is no significant distance (or propagation time) between the microphone and the hearing aid.

증폭된 사운드가 충분히 지연된다면, 직접 사운드에 대해 위상이 180°만큼 시프트되는 주파수가 있을 것이다. 고막에서 합산되면, 이러한 사운드가 서로 파괴적으로 합산되어 상쇄된다. 주어진 주파수에서 증폭된 사운드의 직접 사운드에 대한 상대적인 크기는 상쇄가 완료될지(같은 크기인지) 또는 부분적인지(불균등한 크기)를 판정한다.If the amplified sound is sufficiently delayed, there will be frequencies at which the phase is shifted by 180° relative to the direct sound. When added together in the eardrum, these sounds destructively cancel each other out. The relative size of the amplified sound to the direct sound at a given frequency determines whether the cancellation is complete (equal magnitude) or partial (unequal magnitude).

대부분의 보청기는 적어도 1.5 ms의 대기 시간을 가지며, 더 이상 지속되지 않는 경우, 이는 상당한 상쇄를 가져오고 ITF의 적절한 보상을 방지한다. 이러한 경우는 순수 지연을 대역 통과 필터에 추가하여 모델링되고; 지연은 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이 선형 위상 응답을 갖는다. 1.5ms의 지연에 대해, 다음의 두 가지 현저한 효과가 있다: 1) 중심 주파수에서의 크기 응답은 증폭된 사운드 단독보다 작으며, 2) 중심 주파수 주변에서 광범위한 코밍(combing)이 있다. 빗형(comb) 필터링은 입력 신호를 현저하게 왜곡하는 -10dB 미만의 이득을 갖는 다수의 노치를 포함한다.Most hearing aids have a latency of at least 1.5 ms, and if it does not last longer, this will result in significant offset and prevent proper compensation of the ITF. This case is modeled by adding a pure delay to the bandpass filter; The delay has a linear phase response as shown in Figures 5A and 5B. For a delay of 1.5 ms, there are two notable effects: 1) the magnitude response at the center frequency is smaller than that of the amplified sound alone, and 2) there is extensive combing around the center frequency. Comb filtering involves multiple notches with gains below -10dB that significantly distort the input signal.

마이크 지연은 마이크와 수신기 사이의 이격 거리를 단축시킴으로써 감소될 수 있고; 그것은 처리 회로(이는 디지털 프로세서일 수도 있지만 반드시 그렇지는 않음)에서 지연을 추가하거나 마이크를 수신기에서 멀리 이동시킴으로써 증가될 수 있다.Microphone delay can be reduced by shortening the separation distance between the microphone and receiver; It can be increased by adding delay in the processing circuitry (this may, but not necessarily be, a digital processor) or by moving the microphone further away from the receiver.

도 6의 블록도는 본 발명에 따른 청각 장치의 삽입 효과를 보정하기 위해 상술한 기본 단계를 도시한다. 제1 단계로서, 외이도에서의 청각 장치의 삽입 효과가 판정되어야한다(블록 102). 이는 외이도에서 제거되고 존재하는 장치로 측정을 수행하여 위에서 상술한 바와 같이 달성할 수 있다. (이 효과는 또한 상술한 바와 같이 착용자로부터의 입력으로부터 주관적으로 달성될 수 있다.) 외이도에서의 청각 장치의 삽입 효과가 판정되면, 그런 다음, 그것은 크기 및 위상에 대해 보정될 수 있다(블록 103).The block diagram in Figure 6 shows the basic steps described above for correcting the interjection effect of the hearing device according to the invention. As a first step, the effectiveness of insertion of the hearing device in the ear canal must be determined (block 102). This can be achieved as detailed above by performing measurements with the device present and removed from the external auditory canal. (This effect can also be achieved subjectively from input from the wearer as described above.) Once the effect of insertion of the hearing device in the ear canal is determined, it can then be corrected for magnitude and phase (block 103 ).

도 7은 음향 인체 모형을 사용하여 보정이 판정되는 이들 단계를 더 상세하게 도시한다. 음향 인체 모형은 고막에서의 평균 주파수 응답을 시뮬레이션하도록 설계된 외이(outer ear) 뒤에 내장된 마이크를 제공한다(블록 104). 외이도가 폐쇄되지 않도록 인체 모형의 귀에서 청각 장치를 제거하면, 복합 헤드 관련 전달 함수(HRTF)가 측정된다(블록 105). 그 다음, 청각 장치를 인체 모형의 외이도에 위치시킴으로써(블록 106), 복합 삽입 전달 함수(ITF)는 꺼진 청각 장치로 측정될 수 있다(블록 107). 측정된 HRTF 및 ITF를 사용하여, 외이도에서 청각 장치의 삽입 효과를 보정하는 데 필요한 등화가 판정될 수 있다(블록 108). 상술한 바와 같이, 보정 등화는 측정된 HRTF 대 측정된 ITF의 비율일 것이다. 이 보정은 청각 장치에 적용될 수 있다(블록 109). 결과적인 보조 전달 함수(ATF)는 그런 다음 측정되어 HRTF와 비교될 수 있다.Figure 7 shows these steps in more detail where correction is determined using the acoustic manikin. The acoustic manikin provides a microphone embedded behind the outer ear designed to simulate the average frequency response at the eardrum (block 104). Once the hearing device is removed from the dummy's ear so that the external auditory canal is not occluded, the complex head-related transfer function (HRTF) is measured (block 105). Next, by positioning the hearing device in the manikin's external auditory canal (block 106), the complex insertion transfer function (ITF) can be measured with the hearing device turned off (block 107). Using the measured HRTF and ITF, the equalization needed to correct for the effects of implantation of the hearing device in the ear canal can be determined (block 108). As mentioned above, the calibration equalization will be the ratio of the measured HRTF to the measured ITF. This correction may be applied to the hearing device (block 109). The resulting auxiliary transfer function (ATF) can then be measured and compared to the HRTF.

음향 인체 모형으로 삽입 효과를 보정하기 위해 도 7에 도시된 것과 동일한 단계가 실제 사람을 사용하여 사용될 수 있다. 이 경우, 측정은 고막에서 프로브 마이크로 수행된다.The same steps shown in Figure 7 can be used using real people to correct for interpolation effects with an acoustic manikin. In this case, measurements are performed with a probe microphone at the eardrum.

상술한 단계들은 반복적인 방식으로 반복되어 최적의 ATF에 도달하기 위해 보정을 미세하게 튜닝할 수 있음을 알 수 있다.It can be seen that the above-described steps can be repeated in an iterative manner to fine-tune the correction to reach the optimal ATF.

본 발명이 상기 명세서에서 상당히 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 다음의 청구 범위에 의해 요구되는 것을 제외하고는 그러한 세부 사항으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다는 것을 이해할 것이다.Although the invention has been described in considerable detail in the foregoing specification, it will be understood that the invention is not intended to be limited to such details except as required by the following claims.

Claims (27)

사용자가 착용했을 때 청각 장치(hearing device)의 적어도 일부가 귀에 삽입되는 상기 청각 장치의 크기 및 위상 왜곡을 보정하는 방법으로서,
청각 장치가 사용자의 귀에 삽입되고 상기 청각 장치가 턴오프(turn off) 되어 있을 때 상기 청각 장치의 삽입 효과를 판정하는 단계로서, 상기 삽입 효과는 크기 및 위상 응답을 갖는 복합 삽입 전달 함수(ITF)에 의해 특징지어지는 상기 판정하는 단계; 및
상기 ITF의 크기 및 위상 응답 모두를 보정함으로써 상기 삽입 효과를 보정하는 단계로서, 상기 위상 응답이 최소 위상인 경우에만 상기 위상 응답이 보정되는 상기 보정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.
A method of correcting size and phase distortion of a hearing device in which at least a portion of the hearing device is inserted into the ear when worn by a user, comprising:
Determining the insertion effect of the hearing device when the hearing device is inserted into the user's ear and the hearing device is turned off, wherein the insertion effect is a complex insertion transfer function (ITF) having a magnitude and phase response. The determining step characterized by; and
Correcting the insertion effect by correcting both the magnitude and phase response of the ITF, wherein the phase response is corrected only when the phase response is at a minimum phase;
A correction method comprising:
제1 항에 있어서, 상기 삽입 효과는 적어도 하나의 2차 최소 위상 필터에 의해 보정되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the insertion effect is corrected by at least one second order minimum phase filter. 제2 항에 있어서, 상기 2차 최소 위상 필터는 무한 임펄스 응답(IIR) 필터인 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.The method of claim 2, wherein the second order minimum phase filter is an infinite impulse response (IIR) filter. 제2 항에 있어서, 상기 2차 최소 위상 필터는 바이쿼드(biquad) 필터인 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.The method of claim 2, wherein the second order minimum phase filter is a biquad filter. 제1 항에 있어서, 상기 삽입 효과는 복수의 2차 최소 위상 필터들에 의해 보정되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.The method of claim 1, wherein the insertion effect is corrected by a plurality of second-order minimum phase filters. 제5 항에 있어서, 상기 복수의 2차 최소 위상 필터들은 무한 임펄스 응답(IIR) 필터들인 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the plurality of second order minimum phase filters are infinite impulse response (IIR) filters. 제5 항에 있어서, 상기 복수의 2차 최소 위상 필터들은 바이쿼드 필터인 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.The method of claim 5, wherein the plurality of second order minimum phase filters are biquad filters. 제1 항에 있어서, 상기 귀에 청각 장치 없이 상기 귀를 통해 고막으로의 사운드의 통과는 복합 헤드 관련 전달 함수(HRTF)를 특징으로 하고, 상기 삽입 효과를 보정하는 단계는, 상기 복합 헤드 관련 전달 함수(HRTF) 및 복합 삽입 전달 함수(ITF)로부터 판정되며 ITF 크기 및 위상 응답을 보정하기 위한 원하는 등화(equalization)를 판정하는 단계를 포함하며, 상기 원하는 등화의 크기 및 위상은 ITF에 대한 HRTF의 비율인 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the passage of sound through the ear to the eardrum without a hearing device in the ear is characterized by a composite head-related transfer function (HRTF), and wherein correcting for the insertion effect comprises: (HRTF) and a complex insertion transfer function (ITF), determining a desired equalization for correcting the ITF magnitude and phase response, wherein the magnitude and phase of the desired equalization are the ratio of the HRTF to the ITF. A correction method characterized by: 제8 항에 있어서, 상기 복합 HRTF는 인체 모형의 복합 HRTF를 측정함으로써 판정되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.The method of claim 8, wherein the composite HRTF is determined by measuring the composite HRTF of a human body model. 제8 항에 있어서, 상기 복합 HRTF는 상기 청각 장치의 사용자의 복합 HRTF를 측정함으로써 판정되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.9. The method of claim 8, wherein the composite HRTF is determined by measuring the composite HRTF of a user of the hearing device. 제8 항에 있어서, 상기 복합 ITF는 인체 모형의 귀 상의 상기 청각 장치의 복합 ITF를 측정함으로써 판정되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.9. The method of claim 8, wherein the composite ITF is determined by measuring the composite ITF of the hearing device on the manikin's ear. 제8 항에 있어서, 상기 복합 ITF는 사용자가 착용했을 때 상기 청각 장치의 상기 복합 ITF를 측정함으로써 판정되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.The method of claim 8, wherein the composite ITF is determined by measuring the composite ITF of the hearing device when worn by a user. 제1 항에 있어서, 상기 삽입 효과를 보정하는 단계는 ITF 크기 및 위상 응답을 보정하기 위한 원하는 등화를 판정하는 단계를 포함하고, 상기 원하는 등화는 사운드를 기술하는데 경험이 있는 사용자에 의해 주관적으로 판정되고, 상기 청각 장치를 착용할 때 상기 사용자가 상기 청각 장치 없이 청취한 사운드를 실질적으로 동일한 청취한 사운드와 비교하고, 양자간에 인식되는 차이가 없을 때 상기 원하는 등화가 달성되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.2. The method of claim 1, wherein correcting for insertion effects comprises determining a desired equalization for correcting ITF magnitude and phase response, wherein the desired equalization is subjectively determined by a user experienced in describing sounds. Compensating, wherein the sound heard by the user when wearing the hearing device is compared with the sound heard without the hearing device and the sound heard is substantially the same, and the desired equalization is achieved when there is no perceived difference between the two. method. 제8 항에 있어서, 상기 청각 장치의 크기 및 위상 응답이 알려지면, 상기 크기 응답 및 위상 응답을 보정하기 위한 상기 등화가 최소 위상인 상기 위상 응답의 모든 부분에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.9. The method of claim 8, wherein if the magnitude and phase response of the hearing device are known, the equalization for correcting the magnitude and phase responses is calculated for all parts of the phase response that are of minimum phase. method. 제8 항에 있어서, 원하는 위상 보정이 달성될 때까지 상기 위상 응답은 최소 위상인 상이한 위상 필터링이 상기 청각 장치에 반복적으로 도입되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.9. Method according to claim 8, wherein different phase filtering is repeatedly introduced to the hearing device, wherein the phase response is minimal phase, until the desired phase correction is achieved. 제1 항에 있어서, 상기 청각 장치는 오디오 주파수 스펙트럼 내의 사운드를 증폭하고, 상기 청각 장치는 상기 증폭된 사운드의 대기시간이 상기 청각 장치에 의해 생성된 최고 주파수의 약 120도 위상보다 작은 것에 대응하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.2. The hearing device of claim 1, wherein the hearing device amplifies sound within the audio frequency spectrum, and the hearing device is configured such that the latency of the amplified sound corresponds to being less than about 120 degrees phase of the highest frequency produced by the hearing device. A method of correction, characterized in that it consists of: 제1 항에 있어서, 상기 청각 장치의 대기 시간은 상기 청각 장치에 의해 생성된 최고 주파수의 주기의 약 1/3보다 작은 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the latency of the hearing device is less than about one third of the period of the highest frequency produced by the hearing device. 사용자가 착용했을 때 청각 장치의 적어도 일부가 귀에 삽입되는 상기 청각 장치의 크기 및 위상 왜곡을 보정하는 방법으로서, 착용시에 상기 청각 장치는 상기 청각 장치가 턴오프되어 있을 때 판정된 크기 및 위상 응답을 가지는 복합 삽입 전달 함수(ITF)에 의해 특징지어지는 삽입 효과를 산출하는 상기 방법은:
착용시의 상기 청각 장치의 대기 시간이 상기 청각 장치에 의해 증폭된 최고 주파수의 주기의 약 1/3 미만이 되도록 상기 청각 장치를 구성하는 단계;
상기 복합 ITF의 크기 응답을 보정하는 단계; 및
상기 위상 응답이 최소 위상인 곳에서 상기 복합 ITF의 위상 응답을 보정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.
A method of correcting size and phase distortion of a hearing device in which at least a portion of the hearing device is inserted into the ear when worn by a user, wherein, when worn, the hearing device has the magnitude and phase response determined when the hearing device is turned off. The method for calculating the insertion effect characterized by a complex insertion transfer function (ITF) with:
configuring the hearing device so that the latency of the hearing device when worn is less than about one third of the period of the highest frequency amplified by the hearing device;
Correcting the magnitude response of the complex ITF; and
correcting the phase response of the composite ITF where the phase response is at a minimum phase;
A correction method comprising:
제18 항에 있어서, 상기 복합 ITF의 상기 크기 및 위상 응답은 적어도 하나의 최소 위상 2차 필터를 사용하여 보정되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.19. The method of claim 18, wherein the magnitude and phase response of the complex ITF are corrected using at least one minimum phase second order filter. 제19 항에 있어서, 상기 최소 위상 2차 필터는 무한 임펄스 응답(IIR) 필터인 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.20. The method of claim 19, wherein the minimum phase second order filter is an infinite impulse response (IIR) filter. 제19 항에 있어서, 상기 최소 위상 2차 필터는 바이쿼드 필터인 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.The method of claim 19, wherein the minimum phase secondary filter is a biquad filter. 제18 항에 있어서, 상기 청각 장치의 상기 대기 시간은 상기 장치를 통과하는 사운드의 주파수 종속적인 위상 지연을 생성하고, 상기 ITF 위상 응답 및 주파수 종속적인 위상 지연들이 공지되는 경우, 상기 위상 보정은 최소 위상인 위상 응답의 모든 부분에 대해 연산되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.19. The method of claim 18, wherein the latency of the hearing device creates a frequency-dependent phase delay of sound passing through the device, and where the ITF phase response and frequency-dependent phase delays are known, the phase correction is performed at a minimum. A correction method characterized in that calculation is performed on all parts of the phase response. 제18 항에 있어서, 원하는 위상 보정이 달성될 때까지 상기 위상 응답이 최소 위상인 상이한 최소 위상 필터링이 상기 청각 장치에 대해 반복적으로 도입되는 것을 특징으로 하는 보정하는 방법.19. Method according to claim 18, wherein different minimum phase filtering is repeatedly introduced to the hearing device wherein the phase response is the minimum phase until the desired phase correction is achieved. 사용자가 착용했을 때 청각 장치의 적어도 일부가 귀에 삽입되는 하나 이상의 선택된 주파수 대역에서 증폭된 사운드를 생성하기 위한 청각 장치로서,
마이크;
상기 귀에 삽입될 수 있는 스피커로서, 상기 마이크와 스피커 사이의 거리는 착용했을 때 상기 청각 장치의 대기 시간이 상기 청각 장치에 의해 증폭된 최고 주파수의 주기의 약 1/3보다 작도록 선택되는 상기 스피커; 및
상기 마이크와 상기 스피커 사이의 프로세서;
를 포함하고,
상기 청각 장치의 적어도 스피커는 귀에 삽입될 때 삽입 효과를 생성하고, 상기 삽입 효과는 상기 청각 장치가 턴오프되어 있을 때 판정된 크기 및 위상 응답을 갖는 복합 삽입 전달 함수(ITF)에 의해 특징지어지고,
상기 프로세서는 상기 ITF의 크기 및 위상 응답 모두를 보정함으로써 상기 삽입 효과를 보정하도록 구성되며, 상기 위상 응답은 상기 위상 응답이 최소 위상인 경우에만 보정되는 것을 특징으로 하는 청각 장치.
A hearing device for producing amplified sound in one or more selected frequency bands wherein at least a portion of the hearing device is inserted into the ear when worn by a user, comprising:
mike;
a speaker insertable into the ear, wherein the distance between the microphone and the speaker is selected such that the latency of the hearing device when worn is less than about one third of a period of the highest frequency amplified by the hearing device; and
a processor between the microphone and the speaker;
Including,
At least a speaker of the hearing device produces an insertion effect when inserted into the ear, the insertion effect being characterized by a complex insertion transfer function (ITF) with a magnitude and phase response determined when the hearing device is turned off, and ,
and the processor is configured to correct for the insertion effect by correcting both the magnitude and phase response of the ITF, wherein the phase response is corrected only if the phase response is at a minimum phase.
제24 항에 있어서, 상기 프로세서는 적어도 하나의 최소 위상 2차 필터를 포함하고, 상기 최소 위상 2차 필터는 상기 복합 ITF의 크기 및 위상 응답을 보정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 청각 장치.25. The hearing device of claim 24, wherein the processor includes at least one minimum phase second order filter, the minimum phase second order filter being used to correct the magnitude and phase response of the complex ITF. 제25 항에 있어서, 상기 최소 위상 2차 필터는 무한 임펄스 응답(IIR) 필터인 것을 특징으로 하는 청각 장치.26. The hearing device of claim 25, wherein the minimum phase second order filter is an infinite impulse response (IIR) filter. 제25 항에 있어서, 상기 최소 위상 2차 필터는 바이쿼드 필터인 것을 특징으로 하는 청각 장치.26. The hearing device of claim 25, wherein the minimum phase second order filter is a biquad filter.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12490037B2 (en) 2023-04-04 2025-12-02 Harman International Industries, Incorporated Systems and methods for calibrating a headphone fixture
CN119314500B (en) * 2024-12-17 2025-03-11 内蒙古医科大学附属医院(内蒙古自治区心血管研究所) A method for generating hearing loss treatment sound and a hearing loss treatment system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015529413A (en) * 2012-08-15 2015-10-05 メイヤー・サウンド・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド Hearing aid with level and frequency dependent gain

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9026906D0 (en) * 1990-12-11 1991-01-30 B & W Loudspeakers Compensating filters
US5325436A (en) * 1993-06-30 1994-06-28 House Ear Institute Method of signal processing for maintaining directional hearing with hearing aids
US5825894A (en) * 1994-08-17 1998-10-20 Decibel Instruments, Inc. Spatialization for hearing evaluation
JP2000508217A (en) * 1996-08-14 2000-07-04 デシベル インストルメンツ インコーポレイテッド Prosthesis in the auditory canal for hearing evaluation
EP1093700A4 (en) * 1998-06-29 2006-04-26 Resound Corp High quality open-canal sound transduction device and method
DE10318191A1 (en) * 2003-04-22 2004-07-29 Siemens Audiologische Technik Gmbh Producing and using transfer function for electroacoustic device such as hearing aid, by generating transfer function from weighted base functions and storing
AU2004324310B2 (en) * 2004-10-19 2008-10-02 Widex A/S System and method for adaptive microphone matching in a hearing aid
DK1750483T3 (en) * 2005-08-02 2011-02-21 Gn Resound As Hearing aid with wind noise suppression
EP2177046B2 (en) * 2007-08-14 2020-05-27 Insound Medical, Inc Combined microphone and receiver assembly for extended wear canal hearing devices
DE102008024490B4 (en) * 2008-05-21 2011-09-22 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Filter bank system for hearing aids
US8355517B1 (en) * 2009-09-30 2013-01-15 Intricon Corporation Hearing aid circuit with feedback transition adjustment
US8588441B2 (en) * 2010-01-29 2013-11-19 Phonak Ag Method for adaptively matching microphones of a hearing system as well as a hearing system
KR101651419B1 (en) * 2012-03-23 2016-08-26 돌비 레버러토리즈 라이쎈싱 코오포레이션 Method and system for head-related transfer function generation by linear mixing of head-related transfer functions
US9082389B2 (en) * 2012-03-30 2015-07-14 Apple Inc. Pre-shaping series filter for active noise cancellation adaptive filter
US9426589B2 (en) * 2013-07-04 2016-08-23 Gn Resound A/S Determination of individual HRTFs
WO2015166516A1 (en) * 2014-04-28 2015-11-05 Linear Srl Method and apparatus for preserving the spectral clues of an audio signal altered by the physical presence of a digital hearing aid and tuning thereafter.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015529413A (en) * 2012-08-15 2015-10-05 メイヤー・サウンド・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド Hearing aid with level and frequency dependent gain

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