Частотна модифікація в слуховому апараті - запорука кращого розуміння мови

Від чого залежить досягнення максимально можливої ​​природності звуку? В першу чергу, від розбірливості високочастотних звуків, які більшість людей із сильною втратою слуху, на жаль, не чує. А без цих звуків неможливо домогтися природності звучання навіть в самих просунутих слухових апаратах. Фахівці компанії Oticon багато років працюють над унікальними стратегіями обробки звуку, щоб допомогти слабочуючих людям розуміти слова співрозмовника в умовах сильного навколишнього шуму.

Мозок і слух

Під загальним поняттям «brain hearing» фахівці датської компанії Oticon акумулюють знання, отримані з досліджень активності мозку. Наприклад, вони вивчають, чому при однакових аудіограма випробовувані отримують неоднакову користь, причому це стосується різних функцій слухових апаратів. Результати цих же досліджень підтверджують, що максимально широка смуга пропускання слухових апаратів дає багато переваг. Це твердження справедливо і для таких ступенів втрати слуху, при яких слабочуючих людина приймає лише малу частину високочастотних компонентів.

Чутність високочастотних мовних звуків

Високочастотні мовні звуки, такі як / с /, / з /, / в /, / ф / або / ш /, містять різну мовну інформацію. Але при цьому вони відіграють вирішальну роль у формуванні чіткості мови (Рис. 1). Ці звуки часто не можна почути людям з сильною втратою слуху, що негативно відбивається на розумінні мови. Особливо така обмеженість може вплинути на мовленнєвий розвиток дітей: не чуючи високочастотні компоненти, діти не можуть навчитися їх вимовляти. Результатом завжди буде нечітке, нерозбірливе вимова і, як наслідок, проблеми при спілкуванні з іншими людьми.

Мал. 1. Для фрази «Strawberry jam is sweet» ( «Полуничний джем солодкий») мовні звуки вище або нижче 3 кГц позначені на малюнку відповідно синім або червоним кольором.

Якщо деяким слабочуючих слухові апарати можуть повністю відновити чутність, то іншим високочастотного посилення виявляється недостатньо. У цього явища кілька причин:

• Такі звуки, як / с / або / ш /, через особливості їх відтворення (потік повітря проходить через вузьке місце голосового тракту) мають невелику енергію (Рис. 2 вгорі).
• Частотна характеристика надпотужних слухових апаратів на високих частотах різко падає (Рис. 2 внизу).
• Мертві зони обмежують користь від протезування слуховим апаратом. Мертві зони - місця на базилярної мембрани, в яких внутрішні волоскові клітини і / або нейрони більше не діють. Ці ділянки ускладнюють або повністю блокують розуміння мови, а також заважають сприйняттю навколишніх звуків.

Мал. 2. Верхнє зображення показує відносну мовну енергію (по вертикалі) в залежності від частоти (по горизонталі). Нижня зображення демонструє частотно-залежне максимальне посилення (по вертикалі) на прикладі слухового апарату Sensei SP від ​​Oticon. По горизонталі - частота.

частотна модифікація

Якщо людям з сильною втратою слуху не вистачає високочастотного посилення, вирішити цю проблему можна за допомогою частотної модифікації. У спеціалізованій літературі замість цього терміна використовується загальне поняття «частотне зниження» (Frequency Lowering). Однак більш правильним буде саме термін «частотна модифікація», так як, по-перше, описуваний метод не є реальним зниженням частоти. По-друге, слово «зниження» в деяких мовах має негативний зміст. Крім того, слід пам'ятати, що наша мета - не зниження, а підвищення ступеня розбірливості мови.

Частотна модифікація надає слабочуючих людям ті високочастотні компоненти сигналу, які їм не чути, в нижчому частотному діапазоні. Доведено, що частотна модифікація в деяких випадках дозволяє покращити розуміння мови як в тихій, так і в галасливій обстановці. Кожен виробник реалізує цей алгоритм по-своєму. Як правило, мова йде про те, щоб перемістити оригінальний високочастотний діапазон в цільову область, яка знаходиться в чутному, більш низькочастотному діапазоні. Найважливіші методи модифікації представлені на Рис. 3.

Мал. 3. Огляд найважливіших методів частотної модифікації.

Розглянемо докладніше складові частотної модифікації.

Частотна компресія. Оригінальна область вище за стартову частоти стискається, а верхня гранична частота переміщається вниз. Таким чином, всі сигнали між стартовою і верхньої граничної частотою будуть стиснуті і змінені. Частка високочастотних компонентів при цьому сильно зменшується, що використовується для додаткового придушення самозбудження. Через відносно сильного зміни сигналу час звикання до таких слухових апаратів збільшується.

Частотний перенесення. Оригінальна високочастотна область «вирізується» і копіюється в області середніх частот. В цільової області відбувається перекривання сигналів, що може привести до виникнення артефактів і зміни тембру. Решта частотний діапазон не зачіпається. Цей метод відрізняється меншим зміною звуку, ніж компресія, однак і тут також знижується якість відтворення високих частот.

Частотна композиція. Високочастотна оригінальна область копіюється в цільової області. Однак на відміну від попередніх методів, тут зберігається весь частотний діапазон. Таким чином, сигнали передаються з найменшими чутними змінами звуку. Метод, описаний нижче, використовує саме частотну композицію.

Speech Rescue

Метод частотної композиції від Oticon називається Speech Rescue. Високочастотні нечутні компоненти копіюються і додаються з мінімальним перекриванням в частотний діапазон, що сприймається слабочуючих людиною. Заснований на стратегіях Brain Hearing, цей метод реалізує три принципи:

Мал. 4. Різні частоти активують в слуховий корі різні зони. Speech Rescue копіює високочастотні області (фіолетовий колір) і додає їх до більш прийнятною среднечастотним областям (зелений колір). Тепер мозок може обробляти звуки.

Максимальне збереження природності. Speech Rescue працює без прямої компресії. Це дозволяє зберегти гармонійні обертони з цільової та оригінальною областей, так як гармонійні обертони високочастотних приголосних додаються до обертонам голосних зі збереженням структури. Звук стає більш природним.

Максимальне збереження оригінальної області. Speech Rescue продовжує акустичну стимуляцію оригінальної області. Передача високих і середніх частот здійснюється паралельно. При цьому транслюється максимальну кількість інформації. Слабочуючих отримує оптимально можливу широкосмугову передачу і гарна якість звуку. На Рис. 5 показано дію Speech Rescue в спектральному поданні. У тій області, в якій через відсутність голосних передається мало енергії, знаходиться місце для копіювання високочастотних компонентів.

Мал. 5. Зліва представлений спектр звуку / с / без Speech Rescue, праворуч - з Speech Rescue.

Speech Rescue в налаштуванні слухових апаратів

Мал. 6. Програма настройки Genie пропонує багато можливостей для індивідуальної настройки Speech Rescue. Свою пропозицію програма маркує цільовим символом.

Тональна аудиограмма порівнюється з підсилюються мовним спектром. На його основі визначається максимальна чутна частота, при якій підсилюваний спектр знаходиться нижче порогів чутності клиен та. Тобто максимальна чутна частота являє собою точку перетину порога чутності з верхньої обмежувальної лінією посиленого мовного спектру. Програма Genie вибирає з десяти можливих конфігурацій ті, у яких верхня частота приблизно відповідає максимальній чутної частоті (Рис. 7).

Мал. 7. Максимальна чутна частота - точка, в якій посилений мовної спектр вже не перевищує поріг чутності.

Мал. 8. Зміни Speech Rescue.
А) Оригінальна область (сірий колір) розділяється і «складається штабелем»
або копіюється один на одного по стрілочки в цільову область (червоний колір).
Цей приклад відповідає п'ятій конфігурації.
В) Десять можливих комбінацій оригінальної і цільової області.
С) Відповідні частотні області.

точна настройка

Після активації Speech Rescue можна оптимізувати настройку. Якщо після схвалення пропозиції, яке зробила програма настройки, такі високочастотні звуки, як / с / або / ш /, як і раніше не чути, то необхідно вибрати іншу конфігурацію. Для цього регулятор зсувається вліво до тих пір, поки ці звуки не почнуть сприйматися. Це перевіряється за допомогою вимови звуку / с /. У деяких системах вимірювань в реальному вусі, таких як Verifit і Affinity, ці сигнали вже пропонуються, і слухопротезіст з їх допомогою може провести об'єктивну перевірку користі налаштованого слухового апарату. У аудіологічних поданні в програмі настройки можна використовувати для візуального відображення вид сигналу «Мовний звук С» або «Мовний звук Ш» (Рис. 9). Після цього для оптимізації результату можна варіювати інтенсивність: «різкість» для звуку С при цьому буде змінюватися (Рис. 6). Відповідно до стандарту настройки слухових апаратів, високочастотне посилення включено завжди. Якщо слабочуючих посилення високих частот неприємно, його можна знизити за допомогою тріммера настройки або повністю відключити клацанням мишки (Рис. 6). При асиметричних втрати слуху Speech Rescue необхідно налаштовувати окремо для кожного вуха.

Мал. 9. У відображенні в програмі настройки можна вибрати вид сигналу «Мовний звук Ш», щоб візуально показати дію Speech Rescue.

Функції Speech Rescue і Speech Guard

Слухові апарати, що володіють обома функціями Speech Rescue і Speech Guard, найкращим чином підтримують функціонування мозку в процесі розуміння (Рис. 10). Speech Rescue «рятує» нечутні високочастотні компоненти сигналу за допомогою копіювання «частотних пакетів» в яку було чути среднечастотную область. Speech Guard 2.0 приймає ці «врятовані» частотні пакети і підсилює їх максимально лінійно в індивідуальному динамічному діапазоні таким чином, щоб зберегти мовну огибающую. В результаті частотна композиція зберігає більше динаміки, контрасту і нюансів, ніж традиційні методи компресії.

Мал. 10. Поєднання Speech Rescue і Speech Guard забезпечує найкраще мови.

Значимість методу для людей з сильними втратами слуху

Мовна огинає може дуже точно відображатися в слуховий корі моз га. Чим краще вона відображається, тим якісніше розбірливість мови. Тому вибір стратегії компресії є одночасно і ключем до розуміння мови. Це має велике значення при протезуванні людей з сильною втратою слуху, так як вони через погіршеної частотного дозволу можуть розуміти мову і відрізняти звуки один від одного переважно на основі тимчасової інформації.

висновок

При протезуванні людей з сильною втратою слуху необхідно прагнути до того, щоб звуки в слухових апаратах звучали максимально природно. Це саме можна сказати і до широкої частотної передачі. Сьогодні частотна передача в діапазоні до 10 кГц можлива і для надпотужного протезування, оскільки слухопротезіст має в своєму арсеналі різні можливості для точного налаштування Speech Rescue. Користувачі при цьому чують більшу кількість мовних нюансів, розуміння мови помітно поліпшується, а слухові зусилля помітно зменшуються. В результаті слабочуючих людина набагато менше втомлюється під час розмови.