경계요소기법(BEM)에 의한 양이 방향성 보청기의 지향성 패턴 해석

Abstract

보청기의 소음 감소를 위해 두 개 이상의 마이크로폰을 배열하여 신호대 잡음비를 증가 시키는 방법을 제안 할 수 있다. 본 논문에서는 양이에 두 개의 마이크로폰이 달린 방향성 보청기를 착용했을 때의 효과를 경계요소기법(BEM)에 의해 해석하였으며, 해석의 신뢰성을 위해 간이 무음향실을 제작하여 실험 검증하였다. 머리의 형태나 크기에 따라 약간의 차이는 있으나 실험과 시뮬레이션 결과가 대체로 일치하는 방향성 패턴을 보여주었는데, 결과를 분석 해 보면 방향성 보청기의 지향성을 정확하게 구현하기 위해서는 디지털 보청기의 시간지연이 주파수에 따라 그리고 머리와 귀의 모양과 크기에 따라서도 고려되어야 함을 알 수 있다. 그러므로 방향성 보청기의 디자인에 있어서 전용화된 시뮬레이션 프로그램 방법을 통해 주파수에 따른 시간지연 조절과 머리모양 효과를 미리 예측하여 개개인의 머리 효과를 고려한 가장 좋은 지향성 패턴을 보여주는 정확한 방향성 보청기를 설계해야 함을 제안하고자 한다. 이와 같은 소프트웨어적인 조절 방법만으로는 정확한 방향성 구현이 어렵기 때문에 더 향상된 지향성 실현을 위해서는 하드웨어적으로 주파수에 따라 가변적 시간지연을 조절할 수 있는 DSP칩에 시간지연 조절 회로가 내장되어야 한다. 디지털 보청기의 지향성 향상을 위하여 물리적으로 두 개의 마이크로폰의 위치는 조절하기 어렵지만, 시간지연은 주파수에 따라서 뿐 만 아니라 머리와 귀의 모양과 크기에 따라 변경시킬 수 있다. 그러므로 BEM 해석은 디지털 보청기에서의 정밀한 시간지연 조절을 위한 파라미터 추출 도구로서 앞으로 더욱 활용 될 수 있을 것이다.|The noise reduction of the hearing aid (HA) can be achieved by an array of microphones. Each of right and left ears is assumed to be fixed with two HA microphones. This two HA microphones array produces particular patterns of directivity by some time delay between two microphones. The directivity pattern geometrically increases the S/N ratio. The boundary element method (BEM) was used for the three dimensional simulation of the HA directivity pattern with the two pairs of microphone arrays. This numerical analysis may be then applied to the calculation of the time delay parameter of the digital hearing aid DSP chip. The separation between two microphones was fixed to 10 mm. The time delay between the two microphones was changed to produce the most narrow directivity pattern in the fore front of the head. The variation of the time delay was examined in accordance with input frequencies.