MEJORA DEL SONIDO PARA OYENTES QUE TIENEN UN DEFICIT AUDITIVO.
Un procedimiento para mejorar el sonido escuchado por un oyente que tiene un déficit auditivo,
comprendiendo el procedimiento
monitorizar el sonido en un entorno en el que se encuentra ubicado el oyente; y
manipular la frecuencia de los componentes de alta frecuencia del sonido en un intervalo de alta frecuencia, con poca distorsión, si es que la hay, a los componentes del sonido en el intervalo de frecuencias vocales, para mejorar las referencias espectrales para ayudar al oyente en la externalización y la espacialización del sonido, siendo manipulada la frecuencia de los componentes de alta frecuencia mediante una técnica seleccionada del grupo constituido por la compresión de componentes en un intervalo de frecuencia, el desplazamiento de componentes de alta frecuencia a frecuencias más bajas y combinaciones de lo anterior
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AU2004/001068.
Solicitante: VAST AUDIO PTY LTD.
Nacionalidad solicitante: Australia.
Dirección: 42 WOONONA AVE. WAHROONGA,SYDNEY, NEW SOUTH WALES 2076.
Inventor/es: CARLILE,SIMON, JIN,CRAIG, LEUNG,JOHAHN, VAN SCHAIK,ANDRE.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 16 de Diciembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- G10L21/00 FISICA. › G10 INSTRUMENTOS MUSICALES; ACUSTICA. › G10L ANALISIS O SINTESIS DE LA VOZ; RECONOCIMIENTO DE LA VOZ; PROCESAMIENTO DE LA VOZ O EL HABLA; CODIFICACIÓN O DESCODIFICACIÓN DEL AUDIO O LA VOZ. › Tratamiento de la señal de la voz para producir otra señal audible o no audible, p. ej. visual o táctil, con el fin de modificar su calidad o su inteligibilidad (G10L 19/00 tiene prioridad).
- H04R25/00C1
Clasificación PCT:
- G10L21/02 G10L […] › G10L 21/00 Tratamiento de la señal de la voz para producir otra señal audible o no audible, p. ej. visual o táctil, con el fin de modificar su calidad o su inteligibilidad (G10L 19/00 tiene prioridad). › Mejora de la inteligibilidad de la voz, p. ej. reducción de ruido o eliminación de ecos (reducción de efectos de eco en los sistemas de transmisión en línea H04B 3/20; supresión de eco en teléfonos de manos libres H04M 9/08).
- H04R25/00 ELECTRICIDAD. › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS. › H04R ALTAVOCES, MICROFONOS, CABEZAS DE LECTURA PARA GRAMOFONOS O TRANSDUCTORES ACUSTICOS ELECTROMECANICOS ANALOGOS; APARATOS PARA SORDOS; SISTEMAS PARA ANUNCIOS EN PUBLICO (producción de sonidos cuya frecuencia no está determinada por la frecuencia de alimentación G10K). › Aparatos para sordos.
Clasificación antigua:
Fragmento de la descripción:
Mejora del sonido para oyentes que tienen un déficit auditivo.
Campo de la invención
La presente invención versa acerca de una mejora del sonido para oyentes que tienen un déficit auditivo. Más en particular, la invención versa acerca de un procedimiento para la mejora del sonido, y un equipo para la misma, escuchado por oyentes que tienen un déficit auditivo.
Antecedentes de la invención
Un oyente que utiliza un audífono convencional, como el mostrado en el documento US 5077800, demuestra una reducción sustancial en su externalización del sonido y de las capacidades de espacialización del sonido y esto, a su vez, reduce significativamente la capacidad del oyente a analizar sonidos de interés de sonidos interferentes de fondo. Por otra parte, un oyente que no tiene un déficit auditivo depende de la audición espacial para separar sonidos interferentes en base a las distintas ubicaciones espaciales entre las fuentes de los sonidos y el oyente. La espacialización del sonido también asiste a los oyentes a centrar su atención en los sonidos de interés.
La audición espacial del ser humano depende de la integración de información acústica de ambos oídos. Esta información acústica consiste en la diferencia biaural en la intensidad y el tiempo de llegada del sonido entre los dos oídos y también de las referencias espectrales monoaurales que resultan de la filtración acústica que depende de la ubicación del sonido por el oído externo. La percepción de los sonidos externalizados (es decir, sonidos que son escuchados como si provinieran de fuera de la cabeza) depende principalmente de las referencias espectrales monoaurales proporcionadas por la filtración acústica del oído externo. Los sonidos sin estas referencias espectrales, pero con una referencia constante de diferencia de tiempo interaural y una referencia interaural de diferencia de la intensidad, son percibidos como lateralizados y como si provinieran de dentro de la cabeza.
Un oyente que tiene un déficit auditivo normalmente sufre una mayor pérdida auditiva a mayores frecuencias. Sin embargo, debido a la forma y el tamaño del oído externo, el intervalo de frecuencia en el que las referencias espectrales monoaurales desempeñan un papel importante para la agudeza espacial es generalmente desde aproximadamente 5 kHz hasta 20 kHz, que se encuentra en el intervalo superior de frecuencias auditivas. Como resultado, la espacialización auditiva se ve deteriorada significativamente para el oyente que tiene un déficit auditivo, que lleva en última instancia a la incapacidad para separar la información del ruido de fondo. Además, son las frecuencias superiores a aproximadamente 8 kHz las que son requeridas para una espacialización precisa de los estímulos del habla.
Se han propuesto diversos procedimientos para mejorar la audición espacial de los oyentes que utilizan audífonos. Uno de estos procedimientos para mejorar la audición espacial de los oyentes que utilizan audífonos implica el uso de audífonos miniatura completamente insertados en el conducto auditivo (CIC) para evitar la interferencia con la filtración acústica del oído externo. La electrónica para los audífonos CIC está contenida dentro de un pequeño molde que está contenido completamente dentro del conducto auditivo.
Otro procedimiento para mejorar la audición espacial de los oyentes que utilizan audífonos implica el uso de moldes abiertos o no ocluidos de oído que no distorsionan las referencias interaurales de diferencia de tiempo de baja frecuencia.
Aún otro procedimiento para mejorar la audición espacial de oyentes que utilizan audífonos implica el ajuste de las ganancias de señal de los audífonos izquierdo y derecho en base a pruebas empíricas de localización en un intento para preservar las referencias interaurales de diferencia de intensidad.
Una desventaja de todos estos procedimientos es que no utilizan un procesado de señales para mejorar y proporcionar referencias espectrales monoaurales de frecuencia elevada que varía de forma constante con la ubicación del sonido en el espacio.
Otra desventaja de todos estos procedimientos es que no hacen que las referencias espectrales de frecuencia muy elevada (superior a aproximadamente 8 kHz) sean más audibles.
A continuación se definen las expresiones relacionadas con la presente invención:
La expresión intervalo de frecuencias vocales
es la gama de frecuencia (aproximadamente, pero no exactamente, entre 200 Hz y 4 kHz) que es el más importante empíricamente para la percepción del habla de un oyente. Puede variar ligeramente de oyente a oyente y puede ser determinado de forma empírica y/o analítica.
La expresión intervalo de alta frecuencia
hace referencia a la gama de frecuencia superior al intervalo de frecuencias vocales.
La expresión componente de alta frecuencia
hace referencia a un componente de frecuencia de un sonido que se da en el intervalo de alta frecuencia.
Resumen de la invención
Conforme a un primer aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para mejorar el sonido escuchado por un oyente que tiene un déficit auditivo, comprendiendo el procedimiento
monitorizar el sonido en un entorno en el que se encuentra el oyente; y
manipular la frecuencia de los componentes de alta frecuencia del sonido en un intervalo de alta frecuencia, con poca distorsión, si es que hay, de los componentes del sonido en un intervalo de frecuencias vocales, para mejorar las referencias espectrales para ayudar al oyente en la externalización y en la espacialización del sonido, siendo manipulada la frecuencia de los componentes de alta frecuencia por medio de una técnica seleccionada del grupo constituido por la compresión de los componentes en un intervalo de frecuencias, desplazar los componentes de alta frecuencia a frecuencias más bajas y combinaciones de lo anterior.
El procedimiento puede incluir
dividir el sonido en un número de segmentos en el tiempo;
determinar si hay componentes de alta frecuencia o no del sonido en cada uno de los segmentos; y
manipular la frecuencia de los componentes de alta frecuencia únicamente para los segmentos en los que hay una incidencia de energía de frecuencia elevada por encima de un umbral predeterminado en el intervalo de alta frecuencia.
En cambio, el procedimiento puede incluir
dividir el sonido en un número de segmentos en el tiempo;
determinar si el sonido en cada segmento tiene una estructura armónica o no en el intervalo de alta frecuencia; y
manipular la frecuencia de los componentes de alta frecuencia únicamente para los segmentos en los que hay poca estructura armónica, si es que hay algo, en el intervalo de alta frecuencia.
El procedimiento puede ser implementado en al menos un audífono del oyente, incluyendo además el procedimiento la configuración del audífono para preservar la filtración acústica de un oído externo del oyente.
Además, el procedimiento puede incluir determinar un intervalo de audición para el oyente y personalizar la manipulación de los componentes de alta frecuencia al intervalo de audición del oyente.
En una realización, el procedimiento puede incluir la manipulación de los componentes de alta frecuencia al transformar en primer lugar una señal de sonido al dominio frecuencial y, a partir de entonces, modificar la representación de dominio frecuencial utilizando una técnica de transformación y de distorsión.
En otra realización de la invención, el procedimiento puede incluir la manipulación de los componentes de alta frecuencia en el dominio temporal utilizando al menos una de entre una batería de filtros de dominio temporal y una técnica de muestreo repetido para desplazar y/o comprimir los componentes de alta frecuencia a frecuencias más bajas.
En el caso de ambas realizaciones, la técnica de transformación puede incluir sustituir los componentes de frecuencia en un intervalo desde f1 hasta f2 con componentes de frecuencia en un segundo intervalo más bajo de f3 a f4 conforme a una transformación:
El procedimiento puede incluir, cuando se efectúa la manipulación de los componentes de alta frecuencia, preservar al menos parcialmente una relación...
Reivindicaciones:
1. Un procedimiento para mejorar el sonido escuchado por un oyente que tiene un déficit auditivo, comprendiendo el procedimiento
monitorizar el sonido en un entorno en el que se encuentra ubicado el oyente; y
manipular la frecuencia de los componentes de alta frecuencia del sonido en un intervalo de alta frecuencia, con poca distorsión, si es que la hay, a los componentes del sonido en el intervalo de frecuencias vocales, para mejorar las referencias espectrales para ayudar al oyente en la externalización y la espacialización del sonido, siendo manipulada la frecuencia de los componentes de alta frecuencia mediante una técnica seleccionada del grupo constituido por la compresión de componentes en un intervalo de frecuencia, el desplazamiento de componentes de alta frecuencia a frecuencias más bajas y combinaciones de lo anterior.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, que incluye
dividir el sonido en un número de segmentos en el tiempo;
determinar si hay o no componentes de alta frecuencia del sonido en cada uno de los segmentos; y
manipular la frecuencia de los componentes de alta frecuencia únicamente para los segmentos en los que hay una incidencia de energía de frecuencia elevada por encima de un umbral predeterminado en el intervalo de alta frecuencia.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, que incluye
dividir el sonido en un número de segmentos en el tiempo;
determinar si el sonido en cada segmento tiene una estructura armónica o no en el intervalo de alta frecuencia; y
manipular la frecuencia de los componentes de alta frecuencia únicamente para los segmentos en los que hay poca estructura armónica, si es que la hay, en el intervalo de alta frecuencia.
4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que es implementado en al menos un audífono del oyente, incluyendo el procedimiento además la configuración del audífono para preservar la filtración acústica de un oído externo del oyente.
5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye determinar un intervalo de audición para el oyente y personalizar la manipulación de los componentes de alta frecuencia al intervalo de audición del oyente.
6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye la manipulación de los componentes de alta frecuencia al transformar en primer lugar una señal de sonido al dominio frecuencial y, a partir de entonces, modificar la representación del dominio frecuencial utilizando una de entre técnica de transformación y de distorsión.
7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que incluye manipular los componentes de alta frecuencia en el dominio temporal utilizando al menos una entre una batería de filtros de dominio temporal y una técnica de muestreo repetido para desplazar y/o comprimir los componentes de alta frecuencia a frecuencias más bajas.
8. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7, en el que la técnica de transformación incluye sustituir los componentes de frecuencia en un intervalo desde f1 hasta f2 con componentes de frecuencia en un segundo intervalo más bajo de f3 a f4 conforme a una transformación:
9. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que incluye, cuando se efectúa la manipulación de los componentes de alta frecuencia, preservar al menos parcialmente una relación armónica entre los componentes.
10. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que incluye manipular los componentes de alta frecuencia utilizando una técnica de compresión logarítmica.
11. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7, que incluye dividir la señal de sonido en un número de componentes de frecuencia discreta y obtener los componentes de frecuencia fi por encima del intervalo de frecuencias vocales para una señal de salida conforme a una transformación:
en la que n es un número entero positivo y c es un número entero constante.
12. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7, que incluye dividir la señal de sonido en un número de componentes de frecuencia discreta y obtener los componentes de frecuencia fi por encima del intervalo de frecuencias vocales para una señal de salida conforme a una transformación:
en la que n es un número entero positivo y se ajusta ci para cada i para seleccionar el componente de frecuencia con una energía máxima entre los componentes de frecuencia fn*i a f(n+1)*i-1.
13. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7, que incluye llevar a cabo la transposición de frecuencias de la señal de sonido utilizando una transformada de Laguerre.
14. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye manipular adicionalmente la frecuencia de los componentes de alta frecuencia mediante la amplificación de la señal.
15. El procedimiento de la reivindicación 14, que incluye aplicar la amplificación de la señal, de forma que se mantiene constante la ganancia relativa de la señal en la frecuencia para los componentes de alta frecuencia.
16. El procedimiento de la reivindicación 14 o 15, que es implementado utilizando un audífono en cada oído del oyente, incluyendo el procedimiento aplicar la amplificación de la señal, de forma que se mantenga constante la ganancia relativa de la señal entre los oídos para el intervalo de alta frecuencia de cada oído.
17. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye cambiar la amplitud relativa de cada componente de frecuencia del sonido de forma independiente antes y/o después de la manipulación de los componentes de alta frecuencia.
18. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye permitir al oyente interrumpir la manipulación de los componentes de alta frecuencia.
19. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye recibir señales auxiliares de audio para ser convertidas en audio virtual; e
incorporar las señales auxiliares de audio para producir una señal de audio de salida que incluya un componente virtual de audio.
20. El procedimiento de la reivindicación 19, que incluye procesar las señales auxiliares de audio utilizando técnicas de espacio virtual de audio para crear un efecto para el oyente de que el sonido se origina en ubicaciones específicas en un espacio personal auditivo en torno a la cabeza del oyente.
21. Un equipo (10) para mejorar el sonido escuchado por un oyente
que tiene un déficit auditivo, comprendiendo el equipo (10)
al menos un dispositivo de audífono, que comprende:
22. El equipo (10) de la reivindicación 21, que incluye una interfaz (24), (25) manipulable por el oyente para permitir al oyente desactivar la disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares.
23. El equipo (10) de la reivindicación 21 o 22, que incluye un discriminador (22) en comunicación con la disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares, discriminando el discriminador (22) entre las frecuencias de los componentes de los sonidos y siendo manipulable para activar la disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares únicamente para ventanas temporales en las que hay una incidencia de energía de frecuencia elevada por encima de un umbral predeterminado en el intervalo de alta frecuencia.
24. El equipo (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, en el que el alojamiento (12) está configurado para interrumpir mínimamente la filtración acústica de un oído externo del oyente.
25. El equipo (10) de la reivindicación 24, en el que al menos una entre la disposición (18) de procesamiento de señales principales y la disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares es manipulable adicionalmente para manipular los componentes de alta frecuencia mediante amplificación de la señal.
26. El equipo (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, en el que la disposición (20) de procesamiento de señales auxiliares está interpuesta entre la disposición (18) de procesamiento de señales principales y el sensor (14).
27. El equipo (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 26, que incluye dos dispositivos de audífono, uno para cada oído del oyente.
28. El equipo (10) de la reivindicación 27, en el que las disposiciones (18), (20) de procesamiento de señales de cada uno de los dispositivos de audífono son manipulables para amplificar los componentes del sonido de alta frecuencia, de forma que se mantenga una ganancia constante de la señal entre los dos oídos del oyente para cada intervalo de alta frecuencia.
29. El equipo (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 28, que incluye un receptor (60) de comunicaciones en comunicación con la disposición (18) de procesamiento de señales principales, recibiendo el receptor (60) señales auxiliares de audio para ser convertidas en audio virtual para producir una señal de audio de salida que incluya un componente virtual de audio.
30. El equipo (10) de la reivindicación 29, en el que la disposición (18) de procesamiento principal es manipulable para procesar las señales auxiliares de audio utilizando técnicas de espacio virtual de audio para crear un efecto para el oyente de que el sonido se origina en ubicaciones específicas en un espacio personal auditivo en torno a la cabeza del oyente.
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