새로운 분할 처리 패러다임을 통한 음성 인식 기능 향상

기술주제 : 2021년 6월 Hearing Review

들어오는 사운드를 두 개의 개별 신호 스트림으로 분할하는 Augmented Focus라는 새로운 신호 처리 패러다임을 도입 한 Signia AX 플랫폼에 대한 연구 결과가 제시됩니다. Augmented Focus의 활성화는 배경 소음에서 음성 인식에에상당한 이점을 보였으며 주요 경쟁 업체와 비교할 때 상당한 이점도 관찰되었습니다. 또한, Signia AX 바이노럴 빔포머와 결합했을 때 청력 손실이 있는 참가자의 음성 인식은 일반 청력 참가자보다 훨씬 더 우수했습니다.   

최근 몇 년 동안, 보청기의 지속적인 발전은 신호 대 잡음 비(SNR)를 개선하고 착용자의 청취를 용이하게 하기 위해 이루어 졌습니다. 현재 우리는 다중 청취 조건을 정확하게 식별할 수 있는 신호 분류 시스템, 소음원을 추적(감소)하거나, 원하는 음성 소스를 자동으로 찾아 향상시킬 수 있는 지향성 방향 극성도(adaptive directional polar plots)을 갖추고 있습니다. 보청기 신호 처리는 일부의 경우 청력 손실이 있는 개인의 청취 조건과 언어 이해도가 정상적인 청력을 가진 동료와 같거나 더 우수할 정도로 진전되었습니다. 이러한 진보에도 불구하고, 보청기 착용자 들에게 있어 배경 소음에서 말하는 것을 이해하지 못하는 문제는 여전히 가장 큰 불만 중 하나입니다.

 

이 문제는 Augmented Focus ™라는 새롭고 혁신적인 신호 처리 패러다임을 도입한 Signia AX (Augmented Xperience) 플랫폼에 의해 해결되었습니다(이 새로운 처리 접근 방식에 대한 자세한 검토는 Taylor 및 Hoydal8의 Signia 백서를 참조하십시오). 간단히 말해서, 착용자가 집중하고자 하는 소리, 일반적으로 말하기를 주변 소리와 완전히 별개로 처리하는 것이 아이디어입니다. 이 분할 처리는 초점과 주변 사이의 대비를 증가시키고 음성을 더 명확하고 이해하기 쉽게 돋보이게 합니다.

 

이 새로운 유형의 처리는 들어오는 사운드를 두 개의 개별 신호 스트림으로 분할하는 데 사용되는 Signia의 빔 포머 기술을 통해 가능합니다( 그림1 ). 하나의 스트림에는 착용자의 앞쪽에서 나오는 소리가 포함되고 다른 스트림에는 뒤쪽에서 들어오는 소리가 포함됩니다. 그런 다음 두 스트림이 독립적으로 처리됩니다. 즉, 각 스트림에 대해 전용 프로세서를 사용하여 모든 방향에서 들어오는 신호의 특성을 분석하고 48개 채널에서 사운드를 처리 할 수 ​​있습니다. 신호에 착용자가 듣고자 하는 정보가 포함된 경우 Focus 스트림으로 처리되고 원하지 않거나 산만해지는 사운드가 포함된 경우 Surrounding 스트림으로 별도로 처리됩니다.

 

[그림1] 증강포커스를 사용한 Signia AX의 분할처리를 개략적으로 나타낸 그림 - 이 예에서 앞에서 나오는 음성은 포커스 스트림으로 감지되어 처리되는 만면, 뒤에서 나는 소음이 감지되어 주변 스트림으로 처리된다. 

 

두개의 스트림을 분리 처리한다는 것은 서로 영향을 주지 않고 두개의 스트림의 처리를 최적화 할 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 기존의 단일 스트림 처리에 비해 음성 신호는 더 많은 선형 이득으로 처리 할 수있는 반면, 음성 처리를 손상 시키지 않고 주변 잡음 신호에 더 효과적인 압축 및 노이즈 감소를 적용 할 수 있습니다. 그 결과 두 개의 스트림이 지능형 혼합 유닛으로 재결합 될 때 음성을 증가시키는 정교한 방향성 증폭 패턴이 발생하는데, 이는 고급 동적 사운드 스케이프 처리분석에서 제공합니다.

[그림2] Augmented Focus의 고유한 특성을 나타내는 스트림사운드 분류 시각화

착용자가 원하는 소리를 들을 수 있도록 신호 처리 믹스에서 Focus 스트림이 우선 순위로 지정됩니다. 보다 선형적인 방식으로 Focus 스트림의 사운드를 처리함으로써 Augmented Focus는 더 감쇠되고 압축된 Surrounding 스트림과 현저한 대조를 이룹니다. 이로 인해 착용자에게 포커스 사운드가 서라운드 사운드보다 더 가깝다고 인식되어 현실을 증가시키고 착용자에게 이익을 줍니다. 스트림의 믹싱은 또한 SNR, 감지된 음향 상황 및 착용자가 듣는 동안 말하거나 움직이는 지 여부에 따라 달라집니다. 시끄러운 청취 상황에서 믹싱 유닛은 프론트 스트림에서 바이노럴 빔 포밍을 활성화 할 수도 있습니다.

[그림3] Augmented Focus 사운드 스케이프 분석의 필수 구성요소

음성 선명도와 이해도를 향상시키는 SNR 이점 외에도 Augmented Focus는 주변 소리의 이득을 빠르고 정확하게 조정하여 배경 소리에 대한 착용자의 인식을 향상시킵니다. 이를 위해 Augmented Focus는 성공적인 Xperience 플랫폼에서 가져온 강력한 사운드 스케이프 처리 장치를 사용합니다. 이 두 가지 분석 시스템 (Stream & Soundscape Analysis)은 함께 작동하여 Augmented Focus가 청취 상황에 관계없이 항상 보청기 착용자 주변에서 일어나는 일을 정확히 파악할 수 있도록합니다. 그림 3은 Augmented Focus의 사운드 스케이프 분석의 필수 구성 요소를 보여줍니다. 이를 통해 배경음의 안정성이 향상되고 결과적으로 전체 사운드 스케이프에 대한 착용자의 인식이 향상됩니다.

 

앞에서 언급한 바와 같이, Signia AX의 예상되는 장점 중 하나는 동적 청취 상황, 즉 하나 또는 두 개의 주요 통신 파트너가 있을 수 있는 환경에서 예기치 않은 위치에서 발생하는 무작위 소음이 발생하는 향상된 음성 이해입니다. 

 

 

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