음향되울림의 제어기술

보청기착용자에게서 가장 흔하게 발생하는 음질과 관련된 문제점 중 하나는 음향되울림(acoustic feedback)이다.6) 음향되울림은 외이도 내의 증폭된 소리가 보청기외형(hearing aid shell), 외이도의 틈 등을 통하여 밖으로 새어나와 과다하게 재증폭하여 발생하는 소리이다. 잘 적합된 보청기라 하더라도 착용시간이 경과함에 따라 포옹, 모자, 전화기, 손가락을 귀에 대었을 때 발생할 수 있으며, 아래턱의 움직임에 의해서도 발생할 수 있다. 음향되울림은 이론적으로 모든 주파수에서 발생할 수 있으나 주로 고주파수대역의 이득에 의해 발생한다. 대부분의 보청기제조사는 디지털기술의 접목과 아울러 음향되울림 제어기술을 선보이고 있는데(Table 1.), 일반적으로 협대역여과기(notch filter)와 위상상쇄(phase cancellation)를 이용한 방식을 사용하고 있다(2004년 말 기준).

1. 협대역여과기(notch filter) 

협대역여과기는 음향되울림의 과다이득(spike)을 억제하는 가장 기본적인 형태이다. 이 방식은 과다이득에 대해서 음향되울림에 해당하는 만큼을 줄여주는 것이다(Fig. 1). 협대역여과기는 고정(static)방식과 동적(roving)방식으로 나눌 수 있다.

고정 협대역여과기(fixed notch filter) 

일정한 골(notch)과 주파수를 갖는 고정 협대역여과기는 작동원리가 간단하고 소비전류가 적은 이점은 있지만 보청기 주위의 환경변화로 인하여 과다이득의 주파수가 변경되면, 골의 주파수가 고정되어 있기 때문에 변경된 주파수의 과다이득에 대해서 그 이득을 감소시키지 못한다. 따라서 보청기 주위에 손을 댄다든가, 전화기를 사용함으로 인해 음향되울림의 경로에 변화가 생기게 되면, 고정 협대역여과기는 이러한 변화에 적응하지 못하여 음향되울림을 제어할 수 없게 된다. 또한 특정한 2-3개의 과다이득을 제어할 경우 음질에 악영향을 끼칠 수 있다.

동적 협대역여과기(roving notch filter) 

음향되울림은 보청기 주위의 환경변화로 인하여 과다이득의 주파수가 변경되는 경우, 골의 주파수를 과다이득이 발생하는 주파수로 변경할 수 있는 동적 협대역여과기(roving notch)를 이용하는 것이 효과적이다. 그러나 건전지의 소모가 많으며 한 번에 2-3개 이상의 골을 사용하면 증폭된 신호의 주파수 반응에 이롭지 못한 효과를 가져 올 수 있다. 또한 3개의 골을 사용하는 경우, 빠르게 변화하는 음향되울림의 과다이득 경로로 전환하기 위해서는 200 ms 이상이 요구되며 동적 협대역여과기는 고정 협대역여과기에 비해 음향되울림을 제어하기에 효과적이기는 하나, 3 개 이상의 피드백을 조절하기에는 한계점을 지닌다.

2. 위상상쇄(phase cancellation) 

위상상쇄를 이용하여 음향되울림을 제어하는 원리는 Fig. 2과 같으며, 음향되울림이 감지되면, 송화기 지점에서부터 이득을 줄여주는 방식이다. 이득감소는 음향되울림의 위상과 180°의 위상을 갖는 또 다른 내부 신호를 생성시킴으로써 이루어진다. 음질에 변화를 주지 않으면서도 2-3개의 과다이득을 동시에 조절할 수 있도록 고안되었지만, 많은 소비전류가 필요하고 음향되울림을 완전히 제어하기 위해서는 400-500 ms의 시간이 필요하다.

C. 실시간 음향되울림 제어(real time feedback management) 

음향되울림의 제어는 상기의 협대역여과기와 위상상쇄를 이용한 방식 외에도 실시간 음향되울림 제어방식이 있다. 턱의 움직임이나 전화의 사용 등은 순간적으로 과다이득을 유발하는데 음향되울림의 제어는 이론적으로 과다이득이 최고점에 이르기 전에 제어해야 한다. 일반적으로 100 ms 이내에서 제어하여, 빠르게 변화하는 과다이득에 대응하도록 하는 것이 효과적이다. 그러므로 실시간 음향되울림제어 기술에서는 다양한 협대역탐지기(narrow-band detector)를 전략적으로 배치하여 음향되울림이 우려되는 진동(oscillation)을 모니터할 수 있도록 설계하였으며, 디지털신호처리 및 건전지의 소모와 관계없이 각 탐지기는 지정된 주파수 내에서 반응하도록 고안되었다.