보청기에서는 신호대 잡음비(SNR)를 어떻게 적용하는가?

신호대 잡음비가 우수할 경우에는 그만큼 더욱 잘 들릴수 있게, 신호대 잡음비가 좋지 못할 경우에는 그나마 잘 들을 수 있도록 하는 소음관리 알고리즘이 요즘 보청기에는 탑재되어 있습니다. 이러한 알고리즘을 통해 포스팅 제목처럼 시끄러운 상황에서도 말소리만 쏙쏙 잘 들리는 보청기가 있으면 얼마나 좋겠습니까? 오늘은 신호대 잡음비가 보청기에서 어떻게 적용되는지 소개해 드리겠습니다.

 

☞ 요즘 보청기에는 너무도 다양한 기능들이 탑재되어 있습니다. 기능이 많이 들어있어 그 기능을 활용하면 편리한 것처럼 말이죠. 보청기를 착용했다고 하면 말소리를 잘 알아 들어야 하고, 잘 들려야 되는 것이 아주 당연한 첫 번째 목적이 아니겠습니까? 라고 들 생각하십니다. 그것도 아주 많은 분들이.

 

그렇지만 보청기라는 것은 사용자의 잔존청력과 어음명료도 결과에 따라 그 효과가 있어서는 개인차가 심한 물건? 이라고 할 수 있겠습니다. 그럼에도 불구하고 일단 잘 들을 수 있게끔 다양한 기술이 적용되어야 하고, 관련 기술을 개발하는 것이 보청기 연구 & 개발 (R&D)의 첫째 목표가 되는것은 당연한 것이라 하겠습니다.

 

그래서 오늘은 보청기에서 신호대 잡음비가 어떻게 적용되는지 최신의 기술력에 대해서 간단하게 설명드리도록 하겠습니다. 신호대 잡음비의 개념은 상당히 중요합니다. 보청기 착용자의 많은 불만 중에 하나가 이에 대한 이해의 부족에서 출발하기 때문입니다.

 

 

☞ 위 그림은 신호대 잡음비 상태가 SNR 값이 0이거나, 음수인 상태(즉, 말소리 크기와 소음 크기가 갖거나 또는 말소리 보다 소음이 더 크게 들려지는 상황으로 통상적으로 잘 듣기 어려운 상황)에서 일명 AudioScape (오디오스케이프) 알고리즘이 적용 됩니다.(그림의 파란색 부분)  

 

 

 

스타키 사의 신호대 잡음비가 적용된 알고리즘 명칭이 AudioScape(오디오스케이프)입니다. 제가 늘 강조하지만 제조사에서 마케팅 목적의 일환으로 붙이는 이름이나 명칭은 별 중요하지 않습니다. 원리와 기능을 잘 살펴 보시고 무엇을 이롭게 하기 위함인지? 를 파악하는 것이 중요합니다. 눈에 보이는 것 말고 보이지 않는 것을 파악하려고 노력하십시요. 세상의 이치가 그러하듯 정작 중요하고 가치있는 것은 눈에 보이지 않고 숨겨져 있는 법입니다.^^ 나름 저의 개똥 철학입니다.

 

 

 

이 AudioScape(오디오스케이프) 소음관리기능은 SNR 값이 0 (제로)에 도달하기 전까지는 채널별로 순간 이득 변화(adaptation)을 취하지 않도록 알고리즘을 설정 해 놓았는데, 이는 어음명료도(speech intelligibility)에 영향을 주지 않기 위해서 입니다. 통상 이런 알고리즘에는 통계적인 값들(예를 들어 많은 데이터 수치에 근거하여 디폴트 값을 미리 설정하는 행위)을 적용하는데, 보청기에서는 신호대 잡음비(SNR)에 근거아혀 채널별 이득을 다운(감소)시킬 경우, 어음 명료도에 영향을 주지 않는다는 가정하에 알고리즘을 설정합니다. 

 

 

소리를 증폭하여 자음 변별을 가능토록 하는 것은 상식적인 선에서 당연한 보청기의 역할이죠. 물론 증폭을 해 주었음에도 보청기 사용자의 어음명료도 결과과 높지 않아 변별에 어려움이 있는 것은 이차적인 문제입니다.

 

 

 

☞ 새롭게 적용될 Voice iQ(보이스아이큐)의 알고리즘은 신호대 잡음비(SNR)를 계산하기 위해 말소리와 소음 의 주파수(Spectral) 측면과 시간(temporal) 특성을 감지하고 지속적인 모니터링을 실시합니다.

 

 

 

설령 보청기를 통해 들어오는 입력음의 강도가 낮더라도(작은 소리를 증폭하는 경우라도) 말소리 사이 사이에서 소음 특성을 찾아내서 순간 이득 변화(Fast acting gain adaptation)를 취할 수 있도록 알고리즘을 새롭게 업데이트 하였다고 합니다.

 

 

보이스아이큐의 순간 이득 변화는 +5 SNR 수준에서 진행이 이루어지며, 0dB SNR 에서 순간 이득을 감소시킬것인가에 대해서 최대 가능 상태로 설정해 놓았습니다. 

 

 

중요한 것은 첫 번째 그림의 파란색 알고리즘 적용 시점(SNR이 0과 -SNR 상태)과 두번째 그림의 빨간색 알고리즘 적용시점(SNR이 0과 +SNR 상태)가 다르다는 것입니다. 이 차이점이 달라진점이며, 이 점에 대해서는 차후에 다시 포스팅 하도록 하겠습니다.

 

☞말소리만 쏙쏙 뽑아내는 보청기는 세상에 없습니다. 보청기를 사용하고 듣는 청취 환경에 따라 달라지며, 그 가운데 요즘 보청기는 소음 관리 측면에서 신호대 잡음비(SNR)를 고려한 알고리즘이 적용되기 때문에 쬐금 거짓부렁~ 보태서 광고하면 오늘의 포스팅 제목 처럼 "말소리만 잘~ 들리는 보청기가 있다" 라고 표현을 오바할 수 있다는 겁니다.

 

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