2020 Fiscal Year Research-status Report
Objective evaluation of effects of delayed auditory feedback and its application to hearing aids for elderly people
| Project/Area Number |
20K12745
|
|---|
| Research Institution | Meiji University |
|---|
Principal Investigator |
村上 隆啓 明治大学, 理工学部, 専任講師 (50409463)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 遅延聴覚フィードバック / 客観的評価 / 老人性難聴 / 補聴器 / 1chマイクロホン / 到来方向推定 / 非負値行列因子分解 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は，老人性難聴用補聴器の性能改善を目指して，「（1）遅延聴覚フィードバックが身体運動に与える影響の客観的評価方法の確立」「（2）加齢による聴力損失と聴覚フィードバックにおける許容遅延時間の関係の調査」「（3）聴力損失に合わせた補聴器の入出力時間差の上限の決定」の3つを明らかにすることである．また，上記（3）が明らかになった後，決定した入出力時間差によって補聴器に実装されるDSP技術の性能が向上することも確認する．
令和2年度の研究では，当初は上記（1）および（2）を行う予定であった．しかし，新型コロナウイルス感染拡大の影響により，上記（2）を実施できなくなった．そこで，令和2年度は，上記（1）において必要となる機器の精査および上記（2）を実施した際に必要となるデータ処理方法から派生した信号処理技術の開発に注力した．
上記（1）において必要となる機器の精査では，遅延聴覚フィードバックを発生させるために必要となるオーディオインタフェースの選定および遅延聴覚フィードバックが発生しているときに身体運動に現れる影響を計測するための機器の選定を行った．前者では，市販の様々なオーディオインタフェースについて，動作の安定性および入出力レイテンシの長さを実測した．後者では，本研究で実施予定のタッチパネルを使用した課題の前段階として，オーディオインタフェースとリアルタイムで連動可能な入力デバイスの調査および入力デバイス操作時のタイムラグの実測を行った．
上記（2）を実施する際に必要となるデータ処理方法から派生した信号処理技術の開発では，上記（2）における実施環境の残響が与える影響に関連して，1chマイクロホンによる音響信号の到来方向推定を行った．また，上記（1）の調査において得られるデータの解析方法の一つとして非負値行列因子分解に着目し，この方法への深層学習の応用を試みた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の研究計画では，令和2年度に「（1）遅延聴覚フィードバックが身体運動に与える影響の客観的評価方法の確立」および「（2）加齢による聴力損失と聴覚フィードバックにおける許容遅延時間の関係の調査」を行う予定であった．これは，上記（2）において遅延聴覚フィードバックの影響が現れやすい方法を，上記（1）において試行錯誤によって開発および検討を行うものである．しかし，新型コロナウイルス感染拡大の影響によって，高齢者および大学生を対象とした対面での調査を実施することができなくなった．そこで，令和2年度では，上記（2）を実施せずに遂行できる内容として，上記（1）において必要となる機器の精査を行った．この調査では，市販のオーディオインタフェースについて，入出力レイテンシ，発生させる遅延時間の正確さ，および動作の安定性を詳細に調べた．その結果，いくつかのオーディオデバイスが，本研究の遂行に必要な要件を満たすことがわかった．また，オーディオインタフェースとリアルタイムで連動して操作可能な入力デバイスについても精査し，比較的遅延時間が短くて動作が安定しているデバイスを選定した．
上記（2）に関しては，実施することができなくなったが，実際に実施することを想定してデータ処理方法を検討した．その中で，調査の実施環境の残響が与える影響についての問題から派生して，1chマイクロホンを用いた音響信号の到来方向推定方法の開発を行った．この方法では，1chマイクロホンの近傍に設置した平らな壁によって反射する音が干渉して発声するスペクトル上のノッチに着目し，これを最尤推定によって推定するための評価関数およびその最適化方法を提案した．また，調査によって得られるデータに含まれる散らばりの処理から派生して，非負値行列因子分解とよばれるデータ解析方法への深層学習の応用を行った．
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度から実施する予定だった「（2）加齢による聴力損失と聴覚フィードバックにおける許容遅延時間の関係の調査」は，新型コロナウイルスの感染拡大が収束した場合はすぐに取りかかる予定である．一方，新型コロナウイルスの感染拡大が続いた場合は，その実施が困難となる．この場合を想定して，オンラインで遅延聴覚フィードバックが身体運動に与える影響を評価できないかを検討する．これらによって上記（2）を実施できる場合は，その調査を続けることで，本研究課題で明らかにする事柄の一つである「（3）聴力損失に合わせた補聴器の入出力時間差の上限の決定」を行う．
新型コロナウイルスの感染拡大の影響によって上記（2）が進まない場合は，本来であれば上記（3）が決定した後に実施する予定の事柄である，入出力時間差の増加によって補聴器に実装されるDSP技術の性能が向上することを確認するための計算機シミュレーションを，前倒しして実施する．ここでは，補聴器の入出力時間差を増加したときのDSP技術の性能の変化を調査する．また，ここでのDSP技術には，補聴器におけるハードウェア的制約を考慮して，演算量が比較的少ないビームフォーミングおよびスペクトル引き算を用いる．
|
| Causes of Carryover |
令和2年度は，成果発表および情報収集のために，国内外で開催される研究会や国際会議等に参加するための旅費を計上していた．しかし，新型コロナウイルスの世界的な感染拡大のため，すべての研究会や国際会議等がオンラインでの開催となったため，旅費の支出がなくなった．また，「（2）加齢による聴力損失と聴覚フィードバックにおける許容遅延時間の関係の調査」も実施できなくなったため，この調査での使用を予定していたタブレットPCの購入も延期し，この購入のための支出がなくなった．一方，本研究課題の遂行に不可欠である被験者の聴力を測定するためのオージオメータとして，当初は安価であるが手作業での記録が必要な製品の使用を予定していた．しかし，その後の調査方法についてのシミュレーションおよび再検討において，手作業での記録には時間がかかることと人為的ミスが発生し得ることから，高価であるが自動での記録が可能なオージオメータを使用することとした．これらの増減により，当初予定していた金額よりも使用金額が少なくなった．
令和3年度は，当初は予定していなかった遅延聴覚フィードバックが身体運動に与える影響のオンラインでの調査が可能であるかの検討を行う．そのために必要となる，オンラインでの調査に対応したデバイスの購入に，次年度使用額を充てる．
|
Research Products
(4 results)
