[연구] 시끄러운 환경에서 더 나은 음성 인식을 위한 뇌 제어 보청기

난청은 주요 건강 문제로, 전 세계 인구의 5.3%가 쇠약한 난청을 가지고 살고 있습니다. 기대 수명의 점진적인 증가를 고려할 때, 쇠약해진 난청을 가진 사람들의 수는 향후 30년 동안 거의 두 배로 증가할 것으로 예상됩니다. 난청은 지각에 중요한 영향을 미치며 인지 저하를 가속화할 수 있습니다. 또한 의사 소통의 상실은 사회적 기술에 영향을 미치고 특히 노인들 사이에서 고립과 자신감 상실을 조장합니다.

 

난청이 있는 청취자의 가장 일반적인 불만은 식당이나 칵테일 파티와 같은 시끄러운 환경에서 대화를 이해하는 데 어려움이 있다는 것입니다. 이러한 청취자들은 일반적으로 서로 경쟁하는 음원 속에서 말하는 사람의 목소리를 듣는 데 어려움을 겪습니다(낮은 신호 대 잡음비 문제).

 

보청기는 그에 따라 특정 주파수를 증폭하여 사용자의 주파수별 감도 손실을 수정하려고 합니다. 보청기의 주목할만한 이점에도 불구하고 이러한 장치가 필요한 사람 중 소수만이 실제로 보청기를 사용합니다. 보청기에 대한 열정을 감소시키는 주요 요인 중 하나는 장치가 대상 음성과 함께 배경 소음을 증폭하기 때문에 화자를 선택적으로 인식하는 능력을 복원하지 못하는 것입니다.

 

신호 처리 알고리즘은 단순한 배경 소음을 억제할 수 있지만, 소음이 다른 스피커(=화자)로부터 나오는 등 소음과 음성이 음향적으로 다르지 않으면 대상 스피커의 확장이 실패합니다. 이러한 시나리오에서 피험자가 어떤 화자에게 집중하고 싶은지 먼저 알지 못하면 음성 향상 방법이 도움이 되지 않습니다. 이 상태는 보청기 시스템에 어떤 스피커가 대상이고 어떤 스피커가 간섭인지 알려주는 추가 제어 신호가 필요합니다. 이러한 제어 신호의 가능한 예에는 머리 및 시선 방향 및 수동 선택이 포함됩니다. 그러나 이러한 해결책은 자연스럽지도 만족스럽지도 않습니다. 사용자는 옆이나 뒤에 있는 소스에 주의를 기울이고 싶을 수 있고, 사용자는 휴대용 수동 선택 장치를 지속적으로 작동하기를 원하지 않거나, 대상과 방해하는 화자가 서로 가까이 있을 수 있습니다.

 

두뇌 제어의 가능성

 

과거의 연구에서는 인간의 청각 피질이 무인 음원과 관련하여 참석한 화자를 선택적으로 나타낸다는 것을 증명했습니다. 그래서 청취자가 혼잡한 환경에서 특정 화자에게 집중하면 청취자의 뇌파가 목표 화자의 음성을 추적합니다. 이 과학적이고 비약적인 발전은 듣는 사람의 뇌파를 지속적으로 모니터링하고 이를 환경의 음원과 비교하여 주제가 참석하는 화자를 결정하는 뇌로 제어되는 보청기의 가능성에 동기를 부여했습니다. 그런 다음 장치는 참석한 화자를 다른 사람에 비해 증폭하여 군중 속에서 해당 화자를 들을 수 있도록 합니다(그림 1). 이 과정을 청각적 디코딩(AAD)이라고 하며, 최근 몇 년 동안 상당히 성장한 연구 분야입니다.

 

[그림1] 제안된 뇌 제어 보조 청각 장치의 개요. 뇌제어 보조청각장치는 여러 스피커 중 하나의 소리를 자동으로 증폭시킬 수 있다.심층 뉴럴 네트워크는 혼합된 각 스피커를 자동으로 분리하여 각 스피커를 보청기 사용자의 뇌에서 나오는 신경 데이터와 비교합니다.그런 다음 신경 데이터에 가장 잘 맞는 스피커를 증폭하여 사용자를 지원합니다.

 

신경 신호를 측정하기 위한 비침습적 및 비간섭적 방법을 포함하여 뇌 제어 보청기를 실현 가능하게 만들기 위해 여러 가지 문제가 해결되어야 합니다. 또 다른 주요 문제는 개별 스피커 오디오가 부족하다는 것입니다. 실제 상황에서는 하나 이상의 마이크에서 녹음된 스피커의 혼합 오디오만 있습니다. 따라서 AAD의 첫 번째 단계는 혼합된 오디오에서 스피커를 자동으로 분리하는 것입니다. 그러나 화자 독립적인 음성 분리(특정 화자에 대한 사전 지식이 없음을 의미)는 매우 어려운 문제이며 최근에야 해결 방법을 향한 진전을 볼 수 있었습니다.

 

이 문제에 대한 지속적인 연구는 청각 주의력과 인간 청각 피질의 신경 마커에 대한 이해를 높이고 청각 장애가 있는 사람들의 어음 명료도를 개선하고 듣기 노력을 줄이기 위한 AAD의 실행 가능성과 효능을 확립하기 위한 기술적 장벽을 제거하는 데 중점을 둡니다. 이 연구는 청취자가 다화자 음성 조건에서 화자에게 집중할 수 있게 하는 신경 메커니즘에 대한 새로운 이해로 이어질 것이며, 따라서 뇌 제어 보청기 기술을 현실에 훨씬 더 가깝게 가져올 것입니다.

 

* 레퍼런스(References)

1. WHO. Deafness and hearing loss. March 2019. http://bit.ly/2Jwy5rm

2. M.C. Killion. (2002) New thinking on hearing in noise: A generalized articulation index In: Semin. Hear. Copyright© 2002 by Thieme Medical Publishers, Inc., 333 Seventh Avenue, New …. pp. 57-76. 외 다수

 

* 출처 : The Hearing Journal 

 

이편한보청기 청각센터
문의, 상담 (전화연결) 031-994-2544

 

---

 

[이편한보청기 일산청각센터 찾아오시는 길]

---

※ 방문예약을 남겨주신 분들께는 추가 할인혜택을 제공해드립니다.