JP3621028B2

JP3621028B2 - Auditory filter shape estimation device

Info

Publication number: JP3621028B2
Application number: JP2000223768A
Authority: JP
Inventors: 健志中市; 敬介綿貫; 真一坂本
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2020-07-25
Also published as: JP2002058660A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人の聴覚フィルタの形状を推定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、最も頻繁に行われている難聴者の聴覚特性検査は、聴力検査（オージオグラムの測定）と語音明瞭度検査である。聴力検査では、難聴者の最小可聴閾値の周波数特性を知ることができ、語音明瞭度検査では、難聴者の言葉の聞き取り能力を知ることができる。
しかし、難聴者の聴覚特性は個人毎に様々であるので、これら２つの方法のみでは、その複雑な聴覚特性の一端しか把握できないと考えられている。
【０００３】
一般に、難聴者は、聴力の低下及び言葉の聞き取り能力の低下に加えて、周波数分解能が低下していると言われている。ここで、周波数分解能とは、周波数が異なる２つの音を聞き分ける能力である。健聴者は、例えば、１ｋＨｚと１．２ｋＨｚといった周波数が近接した２つの音を聞き分けることができるが、周波数分解能が低下した難聴者は、これら２つの音を聞き分けることができない。
【０００４】
この周波数分解能の低下の度合いが大きくなると、言葉の聞き取り能力が低下したり、雑音下での音声弁別能力が低下したりする。この周波数分解能の低下の度合いを知ることは、難聴の診断、難聴者の聴覚特性の把握、補聴器フィッティング等においては非常に有益である。
【０００５】
また、近年、人間の聴覚の周波数分析のメカニズムを表現するためのモデルとして、聴覚フィルタが提案されている。これは、人間の内耳の周波数分析のメカニズムを複数の帯域フィルタバンクで表現する考え方である。このフィルタバンク内の個々のフィルタ（聴覚フィルタ）の形状は、通常、ノッチノイズマスキングを用いて測定される。これまでに、この聴覚フィルタの理論を利用した難聴者のための周波数分解能簡易測定法が、特開平６−３２７６５４号公報に開示されている。人間の聴覚フィルタの形状は、ｒｏｅｘ（ｐ，ｒ）フィルタによってモデル化できることが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ノッチノイズマスキングによる聴覚フィルタの測定は、個々の被験者の聴覚フィルタ形状を高精度で測定することができると言われているが、測定に要する時間は極めて長く、実際に耳鼻科臨床の現場や補聴器フィッティングの現場で、個々の難聴者について随時測定することは事実上不可能であった。特開平６−３２７６５４号公報では、短時間で周波数分解能が劣化しているかどうかを測定する方法が提案されているが、この方法は劣化の有無を判定することは可能であるが、周波数分解能の劣化度合い、延いては聴覚フィルタの形状そのものを測定することはできなかった。
【０００７】
更に、聴覚フィルタの形状は、入力信号のレベルに応じて変化するといわれている。健聴者の聴覚フィルタ測定には、過去の様々な知見から、４０ｄＢ／Ｈｚ程度のレベルのマスカー（ノッチノイズ）が最適であると言われており、４０ｄＢ／Ｈｚ以上のレベルで測定した聴覚フィルタはその形状がブロードになるといわれている。しかし、全ての難聴者においてもこれらのレベルに応じて、健聴者と同様の聴覚フィルタの形状変化が起こっているとは限らない。個々の難聴者の、レベルに応じた聴覚フィルタの形状変化特性を測定する方法はこれまでのところ皆無である。
【０００８】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、難聴の診断、難聴者の聴覚特性の把握、補聴器フィッティング等を効率的かつ正確に行うために有効な聴覚フィルタの形状を短時間で推定する装置を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、聴覚フィルタの形状をモデル化したroex（ｐ，ｒ）フィルタの係数ｐを求めて聴覚フィルタの形状を推定する装置であって、所定周波数の信号音を生成する信号音生成部と、この信号音生成部で生成された信号音を所定レベルに増幅・減衰する信号音レベル変更部と、ノッチを持たないノイズを生成するノイズ生成部と、このノイズ生成部で生成されたノイズを所定レベルに増幅・減衰するノイズレベル変更部と、ノイズに前記信号音の周波数を含むノッチを与えるノッチ幅変更部と、このノッチ幅変更部が出力するノッチノイズを前記信号音レベル変更部が出力する信号音に重畳するノッチノイズ重畳部と、このノッチノイズ重畳部が出力する検査音を被験者に提示する検査音提示部と、被験者が検査音を知覚できた時のノッチ幅に基づいて roex （ｐ，ｒ）フィルタの係数ｐを算出すると共に、得られた係数ｐ，ｒからフィルタ形状を表示する聴覚フィルタ算出・表示部を備えるものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の聴覚フィルタの形状推定装置において、周波数ｆにおける被験者の最小可聴閾値Ｔに加算する任意の値ｘをパラメータとして聴覚フィルタの形状を推定するものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の聴覚フィルタの形状推定装置において、限界マスキングレベルＮ_X及びまたは最小ノッチ幅ｇ_X-aを測定する際に、被験者に対するマスカーの提示を開始した後に、所定の時間間隔を置いてから信号音の提示を開始するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る聴覚フィルタの形状推定装置の構成図、図２は検査音の提示と被験者の応答の関係を示すタイミングチャート、図３は本発明に係る聴覚フィルタの形状推定装置の動作説明図、図４は聴覚フィルタの形状推定の手順を示すフローチャート、図５は本発明で求めた聴覚フィルタの形状を示す図、図６はマスカーの構成図である。
【００１５】
本発明に係る聴覚フィルタの形状推定装置は、図１に示すように、信号音生成部１、信号音レベル変更部２、ノイズ生成部３、ノイズレベル変更部４、ノッチ幅変更部５、ノッチノイズ重畳部６、検査音提示部７、聴覚フィルタ算出・表示部８、ノッチ幅表示部９、応答部１０などを備えてなる。
【００１６】
信号音生成部１は、信号音（純音）として所定の周波数ｆの正弦波信号を出力する。周波数ｆの値は、任意に設定することができる。信号音生成部１は、ＣＰＵで構成して、所定のプログラムによって信号音を生成してもよいし、メモリで構成し、予め信号音信号を格納するようにしてもよい。
【００１７】
信号音レベル変更部２は、信号音生成部１で生成された信号音を所定レベルに増幅・減衰する。信号音レベル変更部２は、ある被験者の最小可聴閾値Ｔ［ｄＢＳＰＬ］の信号音、最小可聴閾値Ｔ［ｄＢＳＰＬ］に任意の値ｘ［ｄＢ］を加算したレベルＴ＋ｘ［ｄＢＳＰＬ］の信号音Ｓ、レベルＴ＋ｘ［ｄＢＳＰＬ］から任意の値ａ［ｄＢ］を減算したレベルＴ＋ｘ−ａ［ｄＢＳＰＬ］の信号音Ｓ’などを出力する。なお、ｘ＞ａとする。
【００１８】
ノイズ生成部３は、ノッチを持たないノイズ（ホワイトノイズなど）を生成する。ノイズ生成部３は、ＣＰＵで構成して、所定のプログラムによってノイズを生成してもよいし、メモリで構成し、予めノイズ信号を格納しておいてもよい。ノイズレベル変更部４は、ノイズ生成部３で生成されたノイズを所定レベルに増幅・減衰する。ノイズレベル変更部４は、レベルＴ＋ｘ［ｄＢＳＰＬ］の信号音ＳをマスクすることができるレベルＮ_Ｘのノイズなどを出力する。
【００１９】
ノッチ幅変更部５は、ノイズレベル変更部４より出力されるノイズに中心周波数ｆ_Ｃが信号音の周波数ｆと同一（ｆ_Ｃ＝ｆ）であるノッチを与える。このノッチのノッチ幅ｇは、被験者の応答によって随時変更される。ノッチ幅変更部５は、所望のノッチを実現するようなフィルタとして構成してもよいし、複数のノッチノイズを予めメモリに格納しておいて、各種のノッチを有するノイズを随時選択的に使用してもよい。
【００２０】
ノッチノイズ重畳部６は、ノッチ幅変更部５が出力する中心周波数ｆ_Ｃ、ノッチ幅ｇ、レベルＮ_Ｘのノッチノイズ（マスカーＭ）を、信号音レベル変更部２が出力する信号音Ｓ’に重畳して検査音とする。
【００２１】
検査音提示部７は、ノッチノイズ重畳部６が出力する検査音を被験者に提示する。被験者は検査音を聴取して、信号音Ｓ’を知覚できたか否かを応答する。
聴覚フィルタ算出・表示部８は、被験者が信号音Ｓ’を知覚できた時のノッチ幅ｇに基づいてｒｏｅｘ（ｐ，ｒ）フィルタのフィルタ係数ｐを算出すると共に、得られたフィルタ係数ｐ，ｒからフィルタ形状を表示する。
【００２２】
ｒｏｅｘ（ｐ，ｒ）フィルタは、次に示す式（１）で定義される。
【００２３】
ｗ（ｇ）＝（１−ｒ）（１＋ｐｇ）ｅ^−ｐｇ＋ｒ（１）
【００２４】
ここで、ｐはフィルタのバンド幅（傾斜角度）を表す係数、ｒはフィルタのダイナミックレンジを表す係数、ｇはノッチ幅（＝Δｆ／ｆ_Ｃ）である。聴覚フィルタを式（１）でモデル化するためには、ノッチノイズマスキングによって得られるノッチ雑音マスキングデータＰｓ（ｇ）が用いられる。これは、次に示す式（２）で定義される。
【００２５】
【数１】

【００２６】
ここで、ｇ_ｍａｘはノッチ幅ｇの上限値、Ｋは各個人の感度、Ｎ_Ｘは周波数ｆ_ＣにおけるマスカーＭのレベルである。
【００２７】
ノッチ幅表示部９は、ノッチ幅変更部５が出力するマスカーＭのノッチ幅ｇを表示する。
応答部１０は、被験者の操作によって検査音提示部７により提示される検査音から信号音Ｓ’を知覚できた場合の応答信号と知覚できない場合の応答信号を出力する。そして、信号音Ｓ’を知覚できない場合の応答信号が、ノッチ幅変更部５へ出力される。
【００２８】
なお、信号音Ｓ’を知覚できた場合の応答信号のみを使用し、所定時間知覚できた場合の応答信号が出力されない時には、知覚できなかったものと判断し、次のステップに進むようにしてもよい。
【００２９】
以上のように構成した聴覚フィルタの形状推定装置の動作について説明する。
信号音Ｓ’にマスカーＭをノッチノイズ重畳部６において重畳し、検査音を作成する。作成された検査音は、検査音呈示部７から被験者に提示される。
被験者は、検査音を聴取し、信号音Ｓ’を知覚できたか否かを応答部１０により応答する。
【００３０】
ここで、図２に示すように、被験者に対して最初の検査音を提示する際には、検査音提示の開始時に所定時間ｔだけ信号音レベル変更部２が出力する信号音Ｓ’のレベルを０にする（信号音Ｓ’の提示をマスカーＭよりも所定時間ｔだけ遅らせる）ことができる。
【００３１】
ノッチ幅変更部５では、その応答に応じて新たなマスカーＭを作成し、再びノッチノイズ重畳部６に出力する。ここで、マスカーＭのノッチ幅ｇの変更は、被験者の応答に応じて自動的に行うようにしてもよいし（ＣＰＵ等で構成し、専用プログラムを用意する）、測定者がその都度手動で指示してもよい。
【００３２】
ノッチ幅ｇを増加させた後に、被験者に対して新たな検査音を提示する際にも、新たな検査音提示の開始時に所定時間ｔだけ信号音レベル変更部２が出力する信号音Ｓ’のレベルを０にする（信号音Ｓ’の提示をマスカーＭよりも所定時間ｔだけ遅らせる）ことができる。
【００３３】
測定中のノッチ幅ｇは、ノッチ幅表示部９に表示される。そして、ノッチ幅ｇを徐々に大きくしていき、信号音Ｓ’が知覚できる最小ノッチ幅（限界ノッチ幅）ｇ_Ｘ−ａを測定する。すると、聴覚フィルタ算出・表示部８では、測定されたノッチ幅ｇ_Ｘ−ａと設定してある値ａを基にｒｏｅｘ（ｐ，ｒ）フィルタのフィルタ係数ｐを次に示すように算出し、フィルタ係数ｐとフィルタ係数ｒに相当する値ｘからフィルタ形状を表示する。
【００３４】
ここで、図３に示すように、ｇ_Ｘ−ａは、ノッチ雑音マスキングデータ特性において、頂点からａ［ｄＢ］減衰した点のバンド幅と等価である。式（２）において、ｒが十分小さく、ｇ_ｍａｘが例えば０．８程度の値であるとすれば、次に示す式（３）となる。
【００３５】
【数２】

【００３６】
ａ［ｄＢ］≒１０ｌｏｇ（Ｐｓ（０）／Ｐｓ（ｇ_Ｘ−ａ））なので、次に示す式（４）となる。
【００３７】
【数３】

【００３８】
式（４）に、ａの値と、測定して求めたｇ_Ｘ−ａを代入すれば、フィルタ係数ｐの推定値を得ることができる。
【００３９】
このようにして、フィルタ係数ｒに相当する値ｘを、例えば１０，２０，３０，４０，５０［ｄＢ］として、それぞれについてフィルタ係数ｐの推定値を求め、図５に示すように、値ｘをパラメータとした聴覚フィルタの形状（横軸がノッチ幅ｇ、縦軸が減衰量［ｄＢ］）を表示する。
【００４０】
次に、本発明に係る聴覚フィルタの形状推定装置による聴覚フィルタの形状推定の手順について、図４に示すフローチャートより説明する。
先ず、ステップＳＰ１において、測定する周波数（信号音周波数）ｆを設定し、ステップＳＰ２において、ノイズを付加しない状態で周波数ｆにおける純音最小可聴閾値Ｔ［ｄＢＳＰＬ］を測定する。
【００４１】
次いで、ステップＳＰ３において、ノッチ雑音マスキングデータのダイナミックレンジを定める係数ｘの値を設定する。ここでは、ｘ＝１０としている。更に、ステップＳＰ４において、周波数ｆ［Ｈｚ］、レベルＴ＋ｘ［ｄＢＳＰＬ］の純音（信号音）Ｓを作成する。
【００４２】
次いで、ステップＳＰ５において、信号音Ｓにレベルが十分小さいホワイトノイズを重畳し、ホワイトノイズのレベルを徐々に上昇させながら、被験者が信号音Ｓを知覚できなくなる最小のレベル（限界マスキングレベル）１０ｌｏｇ _１０Ｎ_Ｘ［ｄＢＳＰＬ／Ｈｚ］を測定する。
【００４３】
ステップＳＰ６では、レベル１０ｌｏｇ _１０Ｎ_Ｘ［ｄＢＳＰＬ／Ｈｚ］のノイズのノッチ幅ｇを所定の値に設定する。ここでは、ｇ＝０．０５としている。また、ステップＳＰ７では、信号音ＳのレベルＴ＋ｘ［ｄＢＳＰＬ］から減じる値ａ［ｄＢ］を所定の値（ｘ＞ａ）に設定する。ここでは、ａ＝５としている。
【００４４】
次いで、ステップＳＰ８において、周波数ｆ［Ｈｚ］、レベルＴ＋ｘ−ａ［ｄＢＳＰＬ］の純音（信号音）Ｓ’を作成する。更に、ステップＳＰ９において、ノッチの中心周波数ｆ_Ｃ（＝ｆ）、ノッチ幅ｇ、レベル１０ｌｏｇ _１０Ｎ_Ｘ［ｄＢＳＰＬ／Ｈｚ］のマスカーＭを作成する。
【００４５】
次いで、ステップＳＰ１０において、信号音Ｓ’にマスカーＭを重畳し、検査音として被験者に提示する。更に、ステップＳＰ１１では、被験者に検査音から信号音Ｓ’を知覚できたか否か判断させ、信号音Ｓ’を知覚できたという応答がない場合には、ステップＳＰ１２へ進みノッチ幅ｇの値を増加させ（ここでは、増加幅を０．０５としている）、ステップＳＰ９〜ステップＳＰ１１を信号音Ｓ’を知覚できたという応答があるまで繰り返す。
【００４６】
ここで、図２に示すように、被験者に対して最初に検査音を提示する際には、検査音提示の開始時に所定時間ｔだけ信号音レベル変更部２が出力する信号音Ｓ’のレベルを０にする（信号音Ｓ’の提示をマスカーＭよりも所定時間ｔだけ遅らせる）ことができる。同様に、ステップＳＰ１２でノッチ幅ｇを増加させた後に、被験者に対して新たな検査音を提示する際にも、新たな検査音提示の開始時に所定時間ｔだけ信号音レベル変更部２が出力する信号音Ｓ’のレベルを０にすることができる。
【００４７】
そして、信号音Ｓ’の提示開始のタイミングと応答のタイミングが著しく異なる場合には、再度同条件で測定を行い、安定した応答が得られるまで測定を繰り返してもよい。また、所定時間ｔは一定値である必要はなく、測定回毎にランダムに変更してもよい。
【００４８】
このように、最初の検査音提示の際に信号音Ｓ’をマスカーＭよりも所定時間ｔだけ遅らせて提示したり、マスカーＭのノッチ幅ｇの値を変化させたときに信号音Ｓ’のみを一旦停止し、所定時間ｔが経過した後に信号音Ｓ’を被験者に提示したりして、その時の被験者の応答のタイミングを観察すれば、被験者の応答の正当性を判断することも可能であると考えられるからである。
【００４９】
図２に示すように、信号音Ｓ’が被験者に提示された後に、信号音Ｓ’を知覚したとの応答が有り、信号音Ｓ’の停止と同時に知覚したとの応答が無くなれば、被験者の応答は正常であると判断できる。一方、信号音Ｓ’が被験者に提示される前に、信号音Ｓ’を知覚したとの応答が有り、しかも信号音Ｓ’の停止後も知覚したとの応答が維持される場合などは、被験者の応答は正常でないと判断できるので、再測定を行うか、または信号音Ｓ’のレベル及びマスカーＭのレベルの設定を変更すればよい。
【００５０】
ステップＳＰ１１で、信号音Ｓ’を知覚できたという応答がされると、その時のノッチ幅ｇを、その被験者の最小ノッチ幅ｇ_Ｘ−ａと定め、ステップＳＰ１３において、ｒｏｅｘ（ｐ，ｒ）フィルタのフィルタ係数ｐ_Ｘ（ｘ＝１０）の推定値を式（４）より算出する。
【００５１】
次いで、ステップＳＰ１４において、ｘ＝５０であるか否かを判断し、ｘ＝５０でなければ、ステップＳＰ１５に進んでｘ＝ｘ＋１０とし、ｘ＝５０になるまでステップＳＰ４〜ステップＳＰ１３を繰り返し、新たなｘ（ｘ＝２０，３０，４０，５０）についてのフィルタ係数ｐ_Ｘの推定値を式（４）より算出する。ここでは、ｘの増加幅を１０とし、ｘ＝５０までの測定を行っている。
【００５２】
ステップＳＰ１４で、ｘ＝５０になったと判断されると、ステップＳＰ１６において、図５に示すように、値ｘをパラメータ（ｘ＝１０，２０，３０，４０，５０）とした聴覚フィルタの形状（横軸がノッチ幅ｇ、縦軸が減衰量［ｄＢ］）を表示する。
【００５３】
なお、本発明の実施の形態では、図６（ａ）に示すように、マスカーＭをホワイトノイズにノッチを付加する方法で作成しているが、このマスカーＭは、図６（ｂ）に示すように、２つのバンドノイズ（高周波数側と低周波数側）で構成してもよい。
【００５４】
また、上述の発明の実施の形態においては、信号音レベル変更部２が出力する信号音信号の周波数ｆと、ノッチ幅変更部５が出力するマスカーＭの中心周波数ｆ_Ｃを一致させた（ｆ＝ｆ_Ｃ）場合について説明したが、必ずしも、一致させる必要はなく、ノッチ幅内に信号音信号が含まれていればよい。
【００５５】
更に、上述の発明の実施の形態においては、被験者が知覚できる最小ノッチ幅（限界ノッチ幅）ｇ_Ｘ−ａを求めるのに際し、はじめにマスカーＭのノッチ幅ｇを狭く設定（ｇ＝０．０５）して検査音を提示し、被験者が検査音から信号音Ｓ’を知覚できない場合に、徐々にマスカーＭのノッチ幅ｇを広くして信号音Ｓ’を知覚できるまで再度検査音を提示する手順を説明した。
【００５６】
しかし、被験者が知覚できる最小ノッチ幅ｇ_Ｘ−ａが求まればよいのであるから、はじめにマスカーＭのノッチ幅ｇを広く設定して検査音を提示し、被験者が検査音から信号音Ｓ’を知覚できる状態にし、徐々にマスカーＭのノッチ幅ｇを狭くして信号音Ｓ’を知覚できなくなるまで再度検査音を提示する手順としてもよい。
【００５７】
また、上述の発明の実施の形態においては、信号音のレベルや限界マスキングレベルＮ_Ｘの設定に際し、いわゆる極限法を用いた場合について説明したが、信号音を加算した検査音と信号音を加算していない検査音のいずれかから選択させる二者強制選択法（Ｔｗｏａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｆｏｒｃｅｄｃｈｏｉｃｅ）等の心理物理測定法に基づいて設定してもよい。
【００５８】
更に、上述の発明の実施の形態においては、被験者が知覚できる最小ノッチ幅ｇ_Ｘ−ａを求めるに際し、極限法を用いた場合について説明したが、二者強制選択法等の心理物理測定法に基づいて求めてもよい。
【００５９】
また、上述の発明の実施の形態においては、聴覚フィルタのモデルをｒｏｅｘ（ｐ，ｒ）フィルタとしてフィルタ形状の推定を行ったが、このモデル関数は必ずしもｒｏｅｘ（ｐ，ｒ）フィルタである必要はなく、聴覚フィルタのモデルとして適正であれば、他の関数（例えば、ｒｏｅｘ（ｐ，ｒ）フィルタにおいて、ｒ＝０としたｒｏｅｘ（ｐ）など）であっても差し支えない。
【００６０】
聴覚フィルタのモデルとして、ｒｏｅｘ（ｐ）フィルタを採用した場合に、ｒｏｅｘ（ｐ）フィルタは、ｗ（ｇ）＝（１＋ｐｇ）ｅ^−ｐｇであるので、ｐの推定式は式（３）、式（４）と同様となる。
【００６１】
更に、上述の発明の実施の形態においては、最小ノッチ幅ｇ_Ｘ−ａ測定時のステップＳＰ１０における検査音提示の開始時に、信号音Ｓ’の提示をマスカーＭよりも所定時間ｔだけ遅らせて被験者の応答の正当性を判断しているが、ステップＳＰ５で限界マスキングレベルＮ_Ｘ測定時にホワイトノイズのレベルを変更する際にも、同様の時間遅れを信号音Ｓに与えて、限界マスキングレベルＮ_Ｘ測定における正当性も併せて判断してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、難聴の診断、難聴者の聴覚特性の把握、補聴器フィッティング等を効率的かつ正確に行うために有効な聴覚フィルタの形状を推定することができる。
【００６３】
請求項２に係る発明によれば、入力信号レベルに対応した聴覚フィルタの形状を推定することがで、入力信号レベルと聴覚フィルタとの関係を知ることができる。
【００６６】
請求項３に係る発明によれば、信号音提示のタイミングと被験者の応答のタイミングから被験者の応答の正当性を容易に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る聴覚フィルタの形状推定装置の構成図
【図２】検査音の提示と被験者の応答の関係を示すタイミングチャート
【図３】本発明に係る聴覚フィルタの形状推定装置の動作説明図
【図４】聴覚フィルタの形状推定の手順を示すフローチャート
【図５】本発明で求めた聴覚フィルタの形状を示す図
【図６】マスカーの構成図
【符号の説明】
１…信号音生成部、２…信号音レベル変更部、３…ノイズ生成部、４…ノイズレベル変更部、５…ノッチ幅変更部、６…ノッチノイズ重畳部、７…検査音提示部、８…聴覚フィルタ算出・表示部、９…ノッチ幅表示部、１０…応答部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for estimating the shape of a human auditory filter.
[0002]
[Prior art]
At present, the hearing characteristics of hearing-impaired people that are most frequently used are hearing tests (audiogram measurement) and speech intelligibility tests. In the hearing test, the frequency characteristics of the minimum hearing threshold of the deaf person can be known, and in the speech intelligibility test, the hearing ability of the deaf person can be known.
However, since the hearing characteristics of the hearing-impaired person vary from person to person, it is considered that only these two methods can grasp only one part of the complicated hearing characteristics.
[0003]
In general, it is said that a hearing-impaired person has a reduced frequency resolution in addition to a decrease in hearing ability and a ability to hear words. Here, the frequency resolution is the ability to distinguish two sounds having different frequencies. For example, a normal hearing person can distinguish between two sounds whose frequencies are close to each other such as 1 kHz and 1.2 kHz, but a hearing-impaired person whose frequency resolution is low cannot distinguish between these two sounds.
[0004]
If the degree of decrease in the frequency resolution increases, the ability to hear words decreases, and the ability to discriminate speech under noise decreases. Knowing the degree of the reduction in frequency resolution is very useful in diagnosis of hearing loss, grasping of hearing characteristics of a hearing impaired person, hearing aid fitting, and the like.
[0005]
In recent years, auditory filters have been proposed as models for expressing the mechanism of frequency analysis of human hearing. This is a concept of expressing the frequency analysis mechanism of the human inner ear with a plurality of band filter banks. The shape of the individual filters (auditory filters) in this filter bank is usually measured using notch noise masking. So far, a simple method for measuring the frequency resolution for a hearing impaired person using the theory of the auditory filter has been disclosed in JP-A-6-327654. It is known that the shape of a human auditory filter can be modeled by a roex (p, r) filter.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is said that auditory filter measurement by notch noise masking can measure the shape of an individual subject's auditory filter with high accuracy. However, the time required for measurement is extremely long, and it is actually an otolaryngology clinical site. It was virtually impossible to measure individual hearing loss at any time in the field of hearing aid fittings. Japanese Patent Laid-Open No. 6-327654 proposes a method for measuring whether or not the frequency resolution has deteriorated in a short time. This method can determine whether or not the frequency resolution has deteriorated. It was not possible to measure the degree of deterioration, and thus the shape of the auditory filter itself.
[0007]
Furthermore, the shape of the auditory filter is said to change according to the level of the input signal. It is said that a masker (notch noise) level of about 40 dB / Hz is optimal for auditory filter measurement of a normal hearing person based on various past knowledge. The shape is said to be broad. However, not all hearing-impaired people have the same change in the shape of the auditory filter as that of normal hearing, depending on these levels. To date, there is no method for measuring the shape change characteristics of an auditory filter according to the level of an individual deaf person.
[0008]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its purpose is to efficiently and accurately perform diagnosis of hearing loss, grasp of hearing characteristics of a hearing impaired person, fitting of hearing aids, and the like. It is intended to propose an apparatus for estimating the shape of an effective auditory filter in a short time.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is an apparatus for estimating the shape of an auditory filter by obtaining a coefficient p of a roex (p, r) filter that models the shape of the auditory filter, and having a predetermined frequency. A signal sound generating unit that generates a signal sound, a signal sound level changing unit that amplifies and attenuates the signal sound generated by the signal sound generating unit to a predetermined level, a noise generating unit that generates noise not having a notch, A noise level changing unit that amplifies and attenuates the noise generated by the noise generating unit to a predetermined level, a notch width changing unit that gives a notch including the frequency of the signal sound to the noise, and a notch output by the notch width changing unit A notch noise superimposing unit that superimposes noise on the signal sound output by the signal sound level changing unit, an inspection sound presenting unit that presents to the subject the inspection sound output by the notch noise superimposing unit, and the subject Calculates the coefficient p of the roex (p, r) filter based on the notch width when the test sound can be perceived, and includes an auditory filter calculation / display unit for displaying the filter shape from the obtained coefficients p, r. Is.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the auditory filter shape estimating apparatus according to the first aspect , the shape of the auditory filter is estimated using an arbitrary value x added to the minimum audible threshold value T of the subject at the frequency f as a parameter. is there.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the auditory filter shape estimating apparatus according to the first or second aspect , when the limit masking level N _X and / or the minimum notch width g _Xa is measured, the masker is presented to the subject. After the start, the presentation of the signal sound is started after a predetermined time interval.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a block diagram of the auditory filter shape estimation apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a timing chart showing the relationship between the presentation of the test sound and the response of the subject, and FIG. 3 is the auditory filter shape estimation according to the present invention. operation explanatory diagram of the apparatus, FIG, 6 4 showing a flow chart, the shape of the auditory filter obtained in Figure 5 the present invention showing a procedure of shape estimation of the auditory filter is a configuration diagram of a masker.
[0015]
As shown in FIG. 1, an auditory filter shape estimation apparatus according to the present invention includes a signal sound generator 1, a signal sound level changer 2, a noise generator 3, a noise level changer 4, a notch width changer 5, a notch A noise superimposing unit 6, an inspection sound presenting unit 7, an auditory filter calculation / display unit 8, a notch width display unit 9, a response unit 10, and the like are provided.
[0016]
The signal sound generation unit 1 outputs a sine wave signal having a predetermined frequency f as a signal sound (pure sound). The value of the frequency f can be set arbitrarily. The signal sound generation unit 1 may be configured by a CPU and generate a signal sound by a predetermined program, or may be configured by a memory and store a signal sound signal in advance.
[0017]
The signal sound level changing unit 2 amplifies and attenuates the signal sound generated by the signal sound generating unit 1 to a predetermined level. The signal sound level changing unit 2 is a signal sound having a minimum audible threshold value T [dBSPL] of a subject, a signal sound S having a level T + x [dBSPL] obtained by adding an arbitrary value x [dB] to the minimum audible threshold value T [dBSPL]. A signal sound S ′ of level T + x−a [dBSPL] obtained by subtracting an arbitrary value a [dB] from level T + x [dBSPL] is output. Note that x> a.
[0018]
The noise generating unit 3 generates noise (such as white noise) that does not have a notch. The noise generation unit 3 may be configured by a CPU and generate noise by a predetermined program, or may be configured by a memory and store a noise signal in advance. The noise level changing unit 4 amplifies and attenuates the noise generated by the noise generating unit 3 to a predetermined level. Noise level changing unit 4 outputs and level _{N X} of noise can be masked tone S level T + x [dBSPL].
[0019]
The notch width changing unit 5 gives the noise output from the noise level changing unit 4 a notch whose center frequency f _C is the same as the frequency f of the signal sound (f _C = f). The notch width g of this notch is changed at any time according to the response of the subject. The notch width changing unit 5 may be configured as a filter that realizes a desired notch, or a plurality of notch noises are stored in a memory in advance, and noise having various notches is selectively used as needed. May be.
[0020]
Notch noise superimposing unit 6, the center frequency f _C of the notch width changing section 5 _outputs, notch width g, the level N _X of the notch noise (masker M), the signal sound S 'output by the signal sound level changing unit 2 The inspection sound is superimposed.
[0021]
The inspection sound presenting unit 7 presents the inspection sound output by the notch noise superimposing unit 6 to the subject. The subject listens to the test sound and responds whether or not the signal sound S ′ can be perceived.
The auditory filter calculation / display unit 8 calculates the filter coefficient p of the roex (p, r) filter based on the notch width g when the subject can perceive the signal sound S ′, and obtains the filter coefficient p, The filter shape is displayed from r.
[0022]
The roex (p, r) filter is defined by the following equation (1).
[0023]
w (g) = (1−r) (1 + pg) e ^−pg + r (1)
[0024]
Here, p is a coefficient representing the bandwidth (tilt angle) of the filter, r is a coefficient representing the dynamic range of the filter, and g is a notch width (= Δf / f _C ). In order to model the auditory filter by the equation (1), notch noise masking data Ps (g) obtained by notch noise masking is used. This is defined by the following equation (2).
[0025]
[Expression 1]

[0026]
_{Here, g max} is the upper limit of the notch width g, K is the sensitivity of each individual, _{N X} is the level of the masker M at frequency _{f C.}
[0027]
The notch width display unit 9 displays the notch width g of the masker M output from the notch width changing unit 5.
The response unit 10 outputs a response signal when the signal sound S ′ can be perceived from the test sound presented by the test sound presenting unit 7 by the operation of the subject and a response signal when the signal sound S ′ cannot be perceived. Then, a response signal when the signal sound S ′ cannot be perceived is output to the notch width changing unit 5.
[0028]
It should be noted that only the response signal when the signal sound S ′ can be perceived is used, and when the response signal when the signal sound S ′ can be perceived for a predetermined time is not output, it is determined that the signal sound S ′ cannot be perceived and the process proceeds to the next step. .
[0029]
The operation of the auditory filter shape estimation apparatus configured as described above will be described.
A masker M is superimposed on the signal sound S ′ in the notch noise superimposing unit 6 to create an inspection sound. The created inspection sound is presented to the subject from the inspection sound presenting unit 7.
The test subject listens to the test sound and responds with the response unit 10 as to whether or not the signal sound S ′ has been perceived.
[0030]
Here, as shown in FIG. 2, when the first test sound is presented to the subject, the level of the signal sound S ′ output by the signal sound level changing unit 2 for a predetermined time t at the start of the test sound presentation. Can be set to 0 (presentation of the signal sound S ′ is delayed from the masker M by a predetermined time t).
[0031]
The notch width changing unit 5 creates a new masker M according to the response and outputs it again to the notch noise superimposing unit 6. Here, the change of the notch width g of the masker M may be automatically performed according to the response of the subject (configured by a CPU or the like, and a dedicated program is prepared), or manually by the measurer each time. You may instruct.
[0032]
Even when a new examination sound is presented to the subject after increasing the notch width g, the signal sound S ′ output by the signal sound level changing unit 2 for a predetermined time t at the start of the presentation of the new examination sound. The level can be set to 0 (presentation of the signal sound S ′ can be delayed by a predetermined time t from the masker M).
[0033]
The notch width g being measured is displayed on the notch width display section 9. Then, the notch width g is gradually increased, and the minimum notch width (limit notch width) g _X−a that can be perceived by the signal sound S ′ is measured. Then, the auditory filter calculation / display unit 8 calculates the filter coefficient p of the roex (p, r) filter based on the measured notch width g _X−a and the set value a as shown below, The filter shape is displayed from the value x corresponding to the filter coefficient p and the filter coefficient r.
[0034]
Here, as shown in FIG. 3, g _X−a is equivalent to the bandwidth of the point a [dB] attenuated from the apex in the notch noise masking data characteristic. In equation (2), if r is sufficiently small and g _max is a value of about 0.8, for example, equation (3) shown below is obtained.
[0035]
[Expression 2]

[0036]
Since a [dB] ≈10 log (Ps (0) / Ps (g _X−a )), the following equation (4) is obtained.
[0037]
[Equation 3]

[0038]
An estimated value of the filter coefficient p can be obtained by substituting the value of a and g _X-a obtained by measurement into Equation (4).
[0039]
In this way, the value x corresponding to the filter coefficient r is set to 10, 20, 30, 40, 50 [dB], for example, and an estimated value of the filter coefficient p is obtained for each, and as shown in FIG. The shape of the auditory filter with the parameter as a parameter (notch width g on the horizontal axis and attenuation [dB] on the vertical axis) is displayed.
[0040]
Next, the procedure of the auditory filter shape estimation by the auditory filter shape estimation apparatus according to the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, in step SP1, the frequency (signal sound frequency) f to be measured is set, and in step SP2, the pure tone minimum audible threshold T [dBSPL] at the frequency f is measured without adding noise.
[0041]
Next, in step SP3, the value of the coefficient x that determines the dynamic range of the notch noise masking data is set. Here, x = 10. Further, in step SP4, a pure sound (signal sound) S having a frequency f [Hz] and a level T + x [dBSPL] is created.
[0042]
Next, in step SP5, white noise having a sufficiently low level is superimposed on the signal sound S, and the level at which the subject cannot perceive the signal sound S while gradually increasing the level of white noise (limit masking level) 10log ₁₀ N _X [dBSPL / Hz] is measured.
[0043]
In step SP6, the noise notch width g of level ₁₀ log ₁₀ N _X [dBSPL / Hz] is set to a predetermined value. Here, g = 0.05. In step SP7, the value a [dB] subtracted from the level T + x [dBSPL] of the signal sound S is set to a predetermined value (x> a). Here, a = 5.
[0044]
Next, in step SP8, a pure tone (signal tone) S ′ having a frequency f [Hz] and a level T + x−a [dBSPL] is created. Further, in step SP9, a masker M having a notch center frequency f _C (= f), a notch width g, and a level of ₁₀ log ₁₀ N _X [dBSPL / Hz] is created.
[0045]
Next, in step SP10, the masker M is superimposed on the signal sound S ′ and presented as a test sound to the subject. Further, in step SP11, the subject is made to judge whether or not the signal sound S ′ can be perceived from the inspection sound. If there is no response that the signal sound S ′ can be perceived, the process proceeds to step SP12 and the value of the notch width g is set. Increase (in this case, the increase range is 0.05), and repeat steps SP9 to SP11 until there is a response that the signal sound S ′ can be perceived.
[0046]
Here, as shown in FIG. 2, when the test sound is first presented to the subject, the level of the signal sound S ′ output by the signal sound level changing unit 2 for a predetermined time t at the start of the test sound presentation. Can be set to 0 (presentation of the signal sound S ′ is delayed from the masker M by a predetermined time t). Similarly, when the new test sound is presented to the subject after the notch width g is increased in step SP12, the signal sound level changing unit 2 outputs only the predetermined time t at the start of the new test sound presentation. The level of the signal sound S ′ to be performed can be reduced to zero.
[0047]
If the timing of starting the presentation of the signal sound S ′ and the response timing are significantly different, the measurement may be performed again under the same conditions, and the measurement may be repeated until a stable response is obtained. Further, the predetermined time t does not need to be a constant value, and may be changed randomly every measurement.
[0048]
In this way, when the first inspection sound is presented, the signal sound S ′ is presented with a delay of the predetermined time t from the masker M, or only the signal sound S ′ when the value of the notch width g of the masker M is changed. If the signal sound S ′ is presented to the subject after the predetermined time t has elapsed and the response timing of the subject at that time is observed, the validity of the subject's response can be determined. Because it is considered to be.
[0049]
As shown in FIG. 2, after the signal sound S ′ is presented to the subject, there is a response that the signal sound S ′ is perceived, and if there is no response that the signal sound S ′ is perceived simultaneously with the stop of the signal sound S ′, Can be determined to be normal. On the other hand, when there is a response that the signal sound S ′ is perceived before the signal sound S ′ is presented to the subject, and the response that the signal sound S ′ is perceived after the stop of the signal sound S ′ is maintained, etc. Since it can be determined that the response of the subject is not normal, remeasurement may be performed, or the settings of the level of the signal sound S ′ and the level of the masker M may be changed.
[0050]
When a response is made at step SP11 that the signal sound S ′ can be perceived, the notch width g at that time is defined as the minimum notch width g _X−a of the subject, and at step SP13, the roex (p, r) filter The estimated value of the filter coefficient p _X (x = 10) is calculated from the equation (4).
[0051]
Next, in step SP14, it is determined whether or not x = 50. If x = 50, the process proceeds to step SP15 to set x = x + 10, and steps SP4 to SP13 are repeated until x = 50. An estimated value of the filter coefficient p _X for x (x = 20, 30, 40, 50) is calculated from the equation (4). Here, the increase width of x is set to 10, and measurement up to x = 50 is performed.
[0052]
If it is determined in step SP14 that x = 50, as shown in FIG. 5, in step SP16, the shape of the auditory filter (with the value x as a parameter (x = 10, 20, 30, 40, 50)) ( The horizontal axis represents the notch width g, and the vertical axis represents the attenuation [dB].
[0053]
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6A, the masker M is created by a method of adding a notch to white noise. This masker M is shown in FIG. 6B. Thus, you may comprise by two band noises (a high frequency side and a low frequency side).
[0054]
In the above-described embodiment of the invention, the frequency f of the signal sound signal output from the signal sound level changing unit 2 and the center frequency f _C of the masker M output from the notch width changing unit 5 are matched (f = F _C ) The case has been described, but it is not always necessary to match, and it is only necessary that the signal sound signal is included within the notch width.
[0055]
Furthermore, in the above-described embodiment of the invention, when determining the minimum notch width (limit notch width) g _X-a that can be perceived by the subject, first, the notch width g of the masker M is set narrow (g = 0.05). The test sound is presented, and when the subject cannot perceive the signal sound S ′ from the test sound, the test sound is presented again until the notch width g of the masker M is gradually widened until the signal sound S ′ can be perceived. Explained.
[0056]
However, since it is of it Motomare minimum notch width g _X-a the subject can perceive, initially presents test sound by wider notch width g of the masker M, a signal sound S 'from the subject test sound The procedure may be such that the state of perception can be perceived and the notch width g of the masker M is gradually narrowed so that the inspection sound is presented again until the signal sound S ′ cannot be perceived.
[0057]
Further, in the above-described embodiment of the invention, when setting the level and limitations masking level N _X of the tone it has been described the case of using the so-called method of limits, adding a test sound and tone obtained by adding a signal sound You may set based on psychophysical measurement methods, such as the two-part forced forced choice method (Two alternative forced choice) made to select from either of the test sounds which have not been performed.
[0058]
Furthermore, in the above-described embodiment of the present invention, the case where the limit method is used to determine the minimum notch width g _X-a that can be perceived by the subject has been described. However, the psychophysical measurement method such as the two-party forced selection method is used. You may ask based on.
[0059]
In the embodiment of the invention described above, the filter shape is estimated using the auditory filter model as a roex (p, r) filter. However, the model function is not necessarily a roex (p, r) filter. If it is appropriate as a model of the auditory filter, other functions (for example, roex (p) with r = 0 in the roex (p, r) filter) may be used.
[0060]
As a model of the auditory filter, in the case of employing the Roex (p) filter, Roex (p) filters, since it is w (g) = (1 + pg) e -pg, estimation formula is formula (3) p, wherein Same as (4).
[0061]
Further, in the embodiment described above of the invention, at the start of the test sound presentation at the minimum notch width g _X-a measurement time of step SP10, delayed by the predetermined time t than masker M presentation of tone S 'subjects While determining the legitimacy of the response, even when changing the level of white noise at the limit masking level N _X measured in step SP5, giving a similar time delay in the tone S, limit masking level N _X You may also judge the legitimacy in measurement.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to estimate the shape of an auditory filter effective for efficiently and accurately performing diagnosis of hearing loss, grasping hearing characteristics of a hearing impaired person, fitting a hearing aid, and the like. it can.
[0063]
According to the second aspect of the invention, it is possible to know the relationship between the input signal level and the auditory filter by estimating the shape of the auditory filter corresponding to the input signal level.
[0066]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to easily determine the legitimacy of the test subject's response from the timing of the signal sound presentation and the test subject's response timing.
[Brief description of the drawings]
[1] The present invention shape estimation apparatus of the auditory filter of the diagram Figure 2 is a timing chart showing the relationship between the response of the presentation and the subject of the test sound [3] of the shape estimation apparatus of the auditory filter of the present invention Figure 6 is a block diagram of a masker showing the shape of the auditory filter obtained in the flow chart the present invention; FIG showing the procedure of an operation illustration Figure 4 of the auditory filter shape estimation [description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Signal sound production | generation part, 2 ... Signal sound level change part, 3 ... Noise production | generation part, 4 ... Noise level change part, 5 ... Notch width change part, 6 ... Notch noise superimposition part, 7 ... Test sound presentation part, 8 ... auditory filter calculation / display unit, 9 ... notch width display unit, 10 ... response unit.

Claims

聴覚フィルタの形状をモデル化したroex（ｐ，ｒ）フィルタの係数ｐを求めて聴覚フィルタの形状を推定する装置であって、所定周波数の信号音を生成する信号音生成部と、この信号音生成部で生成された信号音を所定レベルに増幅・減衰する信号音レベル変更部と、ノッチを持たないノイズを生成するノイズ生成部と、このノイズ生成部で生成されたノイズを所定レベルに増幅・減衰するノイズレベル変更部と、ノイズに前記信号音の周波数を含むノッチを与えるノッチ幅変更部と、このノッチ幅変更部が出力するノッチノイズを前記信号音レベル変更部が出力する信号音に重畳するノッチノイズ重畳部と、このノッチノイズ重畳部が出力する検査音を被験者に提示する検査音提示部と、被験者が検査音を知覚できた時のノッチ幅に基づいてroex（ｐ，ｒ）フィルタの係数ｐを算出すると共に、得られた係数ｐ，ｒからフィルタ形状を表示する聴覚フィルタ算出・表示部を備えることを特徴とする聴覚フィルタの形状推定装置。An apparatus for estimating a shape of an auditory filter by obtaining a coefficient p of a roex (p, r) filter that models the shape of an auditory filter, a signal sound generator for generating a signal sound of a predetermined frequency, and the signal sound A signal sound level changing unit that amplifies and attenuates the signal sound generated by the generation unit to a predetermined level, a noise generation unit that generates noise not having a notch, and amplifies the noise generated by the noise generation unit to a predetermined level A noise level changing unit that attenuates, a notch width changing unit that gives the noise a notch that includes the frequency of the signal sound, and a notch noise that is output by the notch width changing unit to the signal sound that the signal sound level changing unit outputs Based on the notch noise superimposing unit to superimpose, the test sound presenting unit that presents the test sound output by the notch noise superimposing unit to the subject, and the notch width when the test subject can perceive the test sound An auditory filter shape estimation apparatus comprising: an auditory filter calculation / display unit that calculates a coefficient p of a roex (p, r) filter and displays a filter shape from the obtained coefficients p, r.

請求項１に記載の聴覚フィルタの形状推定装置において、周波数ｆにおける被験者の最小可聴閾値Ｔに加算する任意の値ｘをパラメータとして聴覚フィルタの形状を推定することを特徴とする聴覚フィルタの形状推定装置。The shape estimation device for an auditory filter according to claim 1, wherein the shape of the auditory filter is estimated using an arbitrary value x added to the minimum audible threshold value T of the subject at the frequency f as a parameter. Equipment .

請求項１又は請求項２に記載の聴覚フィルタの形状推定装置において、限界マスキングレベルＮ_X及びまたは最小ノッチ幅ｇ_X-aを測定する際に、被験者に対するマスカーの提示を開始した後に、所定の時間間隔を置いてから信号音の提示を開始することを特徴とする聴覚フィルタの形状推定装置。The shape estimation apparatus for an auditory filter according to claim 1 or 2 , wherein when the limit masking level N _X and / or the minimum notch width g _Xa is measured, a predetermined time interval is provided after the start of the masker presentation to the subject. An auditory filter shape estimation apparatus, wherein presentation of a signal sound is started after placing a signal.