2025年4月9日 | 店頭販売 |
この調査では、補聴器モード、メディアアシストモード、会話ブースト機能に焦点を当て、AirPods Pro 2 の補聴器としての性能を総合的に評価します。
Nicky Chong-White博士、Matthew Croteau、MClinAud、Padraig Kitterick博士、およびBrent Edwards博士（オーストラリア、シドニーの国立音響研究所）
導入
AppleがAirPods Pro 2向けにFDA承認済みの補聴ソフトウェアを導入したことは、軽度から中等度の難聴を持つ方々の聴覚ケアに消費者向けテクノロジーを統合する上で重要な一歩となります。ユーザーはiPhoneで聴力検査を実施し、その結果に基づいてAirPods Pro 2を簡単に設定できるようになりました。この機能は、聴覚ニーズへの合理的かつアクセスしやすいアプローチを提供し、聴覚の健康に対する意識を高めることを目的としています。
このソフトウェアは、広く普及している消費者向けイヤホンを、従来の補聴器に代わる低コストの代替品へと変貌させます。しかし、その効果については疑問が残ります。どれほど聴覚を助けるのでしょうか？
我々はこれまでに、AirPods Pro（第1世代）の補聴機能（Chong-White et al., 2021, 2022; Valderrama et al., 2023）と、AirPods Pro 2のアップデートされたノイズキャンセリング機能（Chong-White et al., 2023）について評価してきました。本稿では、2024年10月に米国で発売されたばかりの補聴機能（HAF）に焦点を当て、包括的な実験室測定から得られた知見を紹介します。具体的には、以下の点について調査します。
- 様々な難聴プロファイルにおける環境音の 挿入利得、
- オーディオ再生を強化するメディアストリーミングゲイン、および
- 雑音環境における音声理解の向上を目的としたビームフォーミングと信号対雑音比（SNR）の改善
これらの研究結果は、臨床医と難聴患者の皆様に、AirPods Pro 2のHAF機能についてより明確な理解を提供することを目的としています。制御された環境下でのパフォーマンスを分析することで、聴覚ケアにおけるデバイスの潜在的な役割と、ユーザーにどのようなメリットをもたらすかを明らかにします。
図1.補聴器の機能オプションと微調整コントロールが表示されたiPhoneの聴覚コントロールパネル
補聴器の挿入利得
補聴モードは、周囲の音を増幅し、ユーザーの難聴プロファイルに合わせて増幅度を調整することで、日常的なリスニングとコミュニケーションをサポートするように設計されています。 図1に示すように、iPhoneの聴覚コントロールパネルには、増幅、トーン、バランスなど、限られた範囲の機能を有効化および調整するためのインターフェースが用意されています。これらの測定では、AirPods Pro 2は補聴機能に必要な外部音取り込みモードに設定されました。
方法：
音響試験室において、B&K Head and Torso Simulator（HATS）を用いて、管理された実験室測定を実施しました。AirPods Pro 2（ファームウェア7B19）をiOS 18.1を搭載したiPhoneとペアリングし、HATSの耳に装着しました。AirPods Proに内蔵されているイヤーチップフィットテストを実施し、耳穴への適切な密着性を確認しました。
入力刺激として国際音声試験信号（ISTS）が使用され、HATSの正面に設置されたスピーカーから、50、65、80 dB SPLの校正レベルで再生されました。これらのレベルは、小さな音声、平均的な音声、大きな音声を表しています。AirPods Pro 2を補聴器として使用できるように設定するため、聴力低下プロファイルをApple Healthアプリにアップロードしました。テストされたプロファイルには、軽度傾斜、中等度傾斜、平坦な聴力低下設定が含まれていました（図2）。聴力図は、写真を撮る、保存されたファイルからアップロードする、または周波数と耳ごとに閾値を手動で入力することで追加できます。
図2.試験に使用した難聴構成の聴力図
出力波形は両耳で測定され、1/3オクターブの周波数帯域で分析された後、補聴器を装着していない状態（オープンイヤー）と比較されました。結果は、NAL-NL2処方式で規定された挿入ゲイン目標値に対して評価されました。Apple HAFはデフォルトで、+/-6dBの調整範囲内で控えめな増幅設定を適用します。これは、増幅を徐々に増加させることを好む初心者ユーザーにも対応するためです。ここで示す結果は、iPhoneの聴覚コントロールパネルで増幅スライダーを最大設定にして測定されたものです。
結果と考察：
図 3に、AirPods Pro 2 を補聴器モードで使用して、小さな、中程度の、大きな音声入力に対して測定した実耳挿入ゲインのグラフを示します 。
図3a
図3b
図3： AirPods Pro 2の補聴機能（HAF）を使用して測定した実耳挿入利得（REIG）。a）中等度の難聴、b）入力レベル50、65、80 dB SPLにおける平坦な40 dBの難聴。比較のためにNAL-NL2ターゲットを重ねて表示しています。
中音域（1～4kHz）の増幅は、すべての入力レベルにおいてNAL-NL2実耳挿入ゲインの目標値にほぼ一致しました。これは、以前のヘッドフォン調整機能（小さな音は増幅不足、大きな音は増幅過剰で、圧縮率の低下を示していた）と比べて改善が見られることを示しています。
低周波音のゲインはNAL-NL2の目標値を上回りました。これは、AirPods Proの密閉型密閉構造が、従来の補聴器で一般的に使用されている通気孔付きまたは開放型のフィット感と比較して低周波音を強調していることによると考えられます。密閉型設計は、快適性や自分の声の知覚に影響を与える可能性があります。さらに、NAL-NL2の計算式は、快適な音量を維持しながら音声明瞭度を最大化するように設計されています。中周波（1～4 kHz）は音声の明瞭度に非常に重要であり、音声明瞭度指数（SII）に最も大きく寄与するため、NAL-NL2では低周波よりもこの帯域のゲインを優先しています。
大音量入力において、Apple HAFは中等度難聴プロファイル向けのNAL-NL2目標値に達しませんでした。これは、過度の音への曝露を防ぐための健康安全規制に準拠するために、全体的な出力レベルに内蔵された制限を反映している可能性があります。また、グラフには6～8kHzのピークが見られますが、これはAirPods Proのスピーカーの挿入深度が浅いため、外耳道内で共鳴効果が生じている可能性が考えられます。
全体的に、Apple HAFは重要な中周波数帯域においてNAL-NL2の目標値とほぼ一致しています。低周波数帯域と高周波数帯域では、物理的な設計と出力の制限によるものと思われますが、若干の偏差が見られます。これらの結果は、AirPods Pro 2が聴覚補助のための効果的な増幅を提供できる可能性を示唆しています。
メディアストリーミングゲイン
メディア アシスト モードは、聴覚に障害のある方向けに、音楽、ポッドキャスト、映画、電話通話などのストリーミング コンテンツのリスニング体験を向上させるように設計されています。
方法：
AirPods Pro 2のメディアアシストモードにおけるパフォーマンスは、iPhoneからのBluetoothメディアストリーミング中に提供される増幅を測定することで評価されました。増幅プロファイルは、AirPods Pro 2を装着した状態で、メディアアシストモードが有効になっている場合と無効になっている場合の出力レベルを比較することで評価されました。
国際音声試験信号（ISTS）はAirPods Pro 2に直接ストリーミング配信されました。キャリブレーションは、AirPods Pro 2のRMS（実効値）出力レベルが、50、65、80dB SPLの入力レベルを耳を開けた状態で受信した時のRMSレベルと一致するまで、iPhoneの音量を調整することで実施されました。測定されたレベルはクロスチェックされ、聴覚コントロールパネルに表示される瞬間的なヘッドフォンオーディオレベルから1～2dB以内であることが確認されました。
結果と考察：
AirPods Pro 2 をメディアアシストモード (メディアと通話に適用された補聴器モード) で測定して得られたゲインのグラフを、 以下の図 4 (a と b) に示します。
図4a
図4b
図4： AirPods Pro 2のメディアアシストゲイン（a）中等度の難聴、b）入力レベル50、65、80 dB SPLにおける40 dBの平坦な難聴。比較のためにNAL-NL2ターゲットを重ねて表示しています。
AirPods Pro 2のメディアアシストモード（図4）と補聴器モード（図3）の出力を比較すると、顕著な違いが見られました。中高音域（1kHz以上）では増幅度がNAL-NL2の目標値を大幅に下回り、低音域（1kHz未満）では増幅度がNAL-NL2の目標値を超え、低音が顕著に強調されました。
これらの調査結果は、メディアアシストモードが、音声明瞭度を重視した規定的なアプローチではなく、一般的なメディア視聴に適した穏やかでバランスの取れた増幅プロファイルを優先していることを示唆しています。控えめなゲイン調整は、多様なコンテンツタイプにおいて快適なリスニング体験を提供することを目的としていると考えられます。ユーザーはiPhoneを使用して音量をさらに調整したり、低音域や高音域を強調したりできるため、リスニングの好みに合わせてさらにカスタマイズできます。
ビームフォーミングとSNRの改善：会話ブースト
AirPods Pro 2が補聴器モードになっている場合、会話ブースト機能は聴覚コントロールパネルから手動で有効にできます。この機能はビームフォーミング技術を採用し、マイクビームを正面方向に集中させ、側面と後方からの音を抑制することで、騒音下でも会話の明瞭度を向上させます。
1. 信号対雑音比（SNR）の改善
方法：
SNRの改善は、Hagerman法（Hagerman & Olofsson, 2004）を用いて、模擬騒音環境において評価されました。測定は、水平円形アレイ（直径3.6m）にスピーカーを配置した音響試験室で実施されました。16個のスピーカーを等間隔に配置し、それぞれが聴取者（HATS）の位置で65dB SPLに調整された、相関のないマルチトーカー・バブルノイズを再生することで、厳しい拡散雑音場が構築されました。目標音声（ISTS）は、方位角0°でスピーカーから提示されました。SNRは、カフェやレストランなどの実際の環境を反映して-3dBに設定されました。
ヘーガーマン法を用いて、音声刺激を2回提示し、2回目の提示時に位相を反転させた。録音を加算すると音声成分がキャンセルされ、雑音信号が分離される。一方、録音を減算すると雑音がキャンセルされ、音声信号が分離される。各条件における耳におけるSNRを計算した。
対象音声とノイズ信号はHATSマイクを用いて収録され、1/3オクターブのフィルタバンクを通して分析されました。各周波数帯域のSNRとSNRアドバンテージ（テスト条件と基準条件間のSNRの差）が算出され、平均化されました。
測定は4つの条件で実施された：（1）会話ブースト（CB）オフ、周囲騒音低減（ANR）0％、（2）CBオン、ANR 0％、（3）CBオフ、ANR 100％、（4）CBオン、ANR 100％。
結果と考察：
表1は 、中等度HLおよびFlat40聴力プロファイルにおける各条件での測定SN比を示しています。CB（会話ブースト）と100% ANR（周囲騒音低減）の組み合わせでは平均SN比が3.5dB向上しましたが、CB単独の場合は2dBの改善にとどまりました。
これらの結果は、CBが中程度の騒音環境において、特にANRと組み合わせた場合、音声理解を向上させることを示しています。しかし、適応型マイクや超指向性マイクを搭載した従来の補聴器は、動的な騒音源を含むより複雑な聴取状況において、より高いSN比の改善を示し、AirPods Pro 2よりも優れた性能を発揮する可能性があります。
表1:信号対雑音比（SNR）レベルと、会話ブースト（CB）および周囲雑音低減（ANR）によるSNRの利点
2. ビームフォーミングと極性パターン
方法：
カンバセーションブースト（CB）の指向性性能を評価するため、極性パターンを測定しました。背景ノイズのない状態で、円形アレイ内の16個のスピーカーそれぞれから音声（ISTS）を順に再生しました。各スピーカーは65dB SPLで信号を出力しました。
AirPods Pro 2の前方音のフォーカスを強化し、他の方向からの音を抑制する能力を評価するため、CBのオン/オフを切り替えながら測定を行いました。信号はHATSを用いてキャプチャされ、得られた極性パターンは広帯域とオクターブ周波数レベルの両方で分析され、異なる周波数範囲における指向性効果を定量化しました。
結果と考察：
図5aは 、CBをオフにした中等度HLオージオグラムプロファイルにおける広帯域音の極性パターンを示しています。この状態では、あらゆる方向からの音が同様に収音されます。対照的に、CBをオンにした場合（図5b）、パターンは正面方向からの音の収音が改善されていることを示しています。個々の周波数帯域における極性プロットの分析により、この指向性効果は中高周波数（2 kHzおよび4 kHz）で最も顕著であることが明らかになりました。
この効果は、図6に示す指向性指数によってさらに定量化されます 。グラフは周波数依存の改善を示しており、特に中高周波数域において、CBオンとCBオフを比較した場合の指向性が向上していることがわかります。
実験結果から、Conversation Boostのビームフォーミング機能は、前方からの音声を効果的に強調し、他の方向からの音を抑制することが確認されました。この機能は、1対1の会話やプレゼンテーション中などの集中したリスニングに特に効果的です。
図5a
図5b
図5: 中等度HL聴力検査における広帯域音受容の極座標プロット（(a) CBオフ、(b) CBオン）
図6
図6： Apple HAFの指向性指数、中程度のHLプロファイル、会話ブースト（CB）オンとオフ
まとめ
本調査では、AirPods Pro 2の補聴器としての性能を、補聴器モード、メディアアシストモード、会話ブースト機能に焦点を当てて包括的に評価します。これらの一般向けイヤホンは、軽度から中等度の難聴の方にとって、手頃な価格で偏見のない聴覚サポートを提供し、従来の補聴器導入にまだ踏み切れない方にとって魅力的な導入オプションとなります。
AirPods Pro 2は周囲の音を効果的に増幅し、中音域のゲインはNAL-NL2の目標値にほぼ一致しているため、音声の明瞭度が向上します。メディアアシストモードでは、低音域の強化を含む軽度の増幅が可能で、音量コントロールで音量を調整できます。カンバセーションブーストは、前方の音に焦点を合わせ、側方および後方のノイズを低減することで、中程度の騒音環境でもコミュニケーションを改善します。
しかし、大音量増幅、微調整オプション、そしてダイナミックノイズ処理における限界を考えると、従来型の補聴器は、より高度な聴覚ニーズを持つ人や、より複雑な聴取環境を持つ人にとって依然としてより適していると考えられます。こうした制約があるにもかかわらず、AirPods Pro 2は聴覚ケアへの貴重な入門機となり、聴覚ソリューションへの認知度と受容度を高めることに貢献しています。今後のソフトウェアアップデートにより、機能がさらに強化され、パフォーマンスが向上し、魅力がさらに高まる可能性があります。
AirPods Pro 2によるAppleの聴覚ケアにおける進歩は、聴覚ケアをより身近なものにし、難聴に対する偏見を軽減する大きな一歩となります。ユーザーが難聴対策デバイスとしてAirPods Pro 2を検討する際に考慮すべき主な点は、音質、困難な環境での性能、快適性、バッテリー駆動時間、難聴の程度、そして日常的にイヤホンを装着して聴覚をサポートする意思があることです。AirPodsがオーディオの視聴以外の用途でますます使用されるようになるにつれ、補聴器に対する世間の認識を変えるきっかけとなる可能性があります。私たちは今後、様々な環境、難聴のレベル、そして使用事例において、AirPods Pro 2の実際のパフォーマンスとユーザー満足度を評価することに注力していきます。
著者について
ニッキー・チョン＝ホワイト博士 は、オーストラリアのシドニーにある国立音響研究所の主任エンジニアであり、スマートテクノロジー・イノベーション・ポートフォリオを率いています。チョン＝ホワイト博士は、聴覚研究とデジタルヘルスイノベーションにおける豊富な経験に加え、音声信号処理、AI、モバイルテクノロジーに関する深い専門知識を有しています。
マシュー・クロトー（MClinAud）は、 NALの研究聴覚学者であり、聴覚学、音響学、音響工学の分野で豊富な経験を持っています。クロトーの業務は、聴力評価、リハビリテーション、機器試験、音響分析など多岐にわたります。
パドレイグ・キタリック博士は、NALの聴覚科学部門長です。キタリック博士の研究は補聴器の評価に焦点を当てており、患者と聴覚の健康を管理する臨床医の両方を支援するための成果指標の開発に専門知識を持っています。
ブレント・エドワーズ博士はNALのディレクターを務め、聴覚ヘルスケアを変革する研究とイノベーションの取り組みを主導しています。エドワーズは、大手補聴器メーカーやシリコンバレーのスタートアップ企業で20年以上にわたり研究を率いてきました。
参考文献：
- Chong-White N, Mejia J, Galloway J, Edwards B. ヘッドホンアコモデーションを備えたApple AirPods Proの補聴器としての評価。Hearing Review. 2021;28(12):8-11.
- Chong-White N, Mejia J, Valderrama-Valenzuela J, Edwards B. 騒音環境下における難聴者のための会話促進機能と周囲ノイズ低減機能を備えたApple AirPods Proの評価。The Hearing Review. 2022;29(4):24-27
- Chong-White N、Mejia J、Edwards B. Apple AirPods Pro 2の聴覚保護と聴取の評価。The Hearing Review。2023; 30 (6)
- Valderrama J、Mejia J、Wong A、Chong-White N、Edwards B. 正常な聴力検査結果を持つ人の騒音下での会話の難聴を管理するためのApple AirPods Proのヘッドホン調節の価値。2024年6月;63(6):447-457。
- Hagerman B, Olofsson Å. 音声とノイズの同時測定を用いたノイズ低減アルゴリズムの効果測定法. Acta Acustica United with Acustica. 2004;90(2):356-361.
リンク先はThe Hearing Reviewというサイトの記事になります。（原文：英語）