akustická zpětná vazba se vyskytuje ve všech sluchadlech, když zvuky unikají z průduchu nebo těsnění mezi uchem a zvukovodem. Ve většině případů není akustická zpětná vazba slyšitelná. Pokud je však zisk sluchadla na místě dostatečně vysoký nebo pokud se používá větrací otvor větší než optimální velikost, může výstup sluchadla generovaného ve zvukovodu překročit útlum, který nabízí ušní/skořepina. Výstup sluchadla se pak stává nestabilním a jednou neslyšitelná akustická zpětná vazba je slyšitelná. Poznámka autorů: v tomto článku, odkazujeme na slyšitelný pískací tón jako „zpětná vazba“, i když čtenáři by si to měli být vědomi, technicky, zpětná vazba se vyskytuje po celou dobu v sluchadle.
zpětná vazba omezuje dostupný zisk pro uživatele. Pro mnoho nositelů a lidí kolem nich je zpětná vazba nepříjemností a dokonce i rozpaky. Sub-oscilační zpětná vazba) mohou ovlivnit frekvenční charakteristiky sluchového nástroje a vést k přerušovanému pískání.1 ve skutečnosti až 24% nositelů sluchadel uvedlo nespokojenost s pískáním v zařízení.2 není tedy neočekávané, že se mnoho vědců, inženýrů a lékařů v posledních několika letech pokusilo zabránit a řídit výskyt zpětné vazby. Čtenáři jsou odkázáni na Agnew3 za vynikající shrnutí.
navzdory různým přístupům, včetně některých technik zpracování digitálního signálu (DSP), všechny vedou k určitým stupňům nežádoucích vedlejších účinků, které mohou ohrozit pohodlí, kvalitu zvuku a/nebo srozumitelnost řeči. V tomto článku jsou přezkoumány různé aspekty zpětné vazby, včetně jejího generování, principů jejího řízení, souvisejících vedlejších účinků a způsobů, jak jsou tyto problémy navrženy tak, aby byly vyřešeny v novém digitálním sluchadle.
zkoumání modelů zpětné vazby
Zvukový systém je jakákoli entita, která přijímá zvukový vstup a vytváří výstup. Pomocí této definice je sluchový nástroj fyzický systém, který přijímá zvuky (tj. vstup), zesiluje je podle ztráty sluchu nositele (tj. zpracování) tak, aby signály opouštěly sluchadlo (tj., výstup) při vhodné hlasitosti pro nositele.
v důsledku toho lze popsat chování sluchového nástroje pomocí konceptů, které se běžně používají v teorii inženýrských řídicích systémů.4 následuje zjednodušený kvantitativní popis toho, proč a co se stane, když dojde ke zpětné vazbě.
obr. 1 ukazuje jednoduché blokové schéma sluchadla. Vstupní signál (X) je zesílen ziskovým faktorem (G), který má za následek výstupní signál (Y). Pokud sluchadlo/chránič sluchu poskytuje úplné utěsnění (tj., bez zpětné vazby), výstupní signál (Y) by byl jednoduše určen ziskem sluchového nástroje a vstupní úrovní (X). To je,
rovnice 1: Y = GX
obr. 1. Blokové schéma sluchadla.
pokud je přítomna zpětnovazební cesta, určitá část (ß) výstupního signálu unikne zpět do mikrofonu. Obr. 2 ukazuje jednoduché blokové schéma sluchadla, které umožňuje, aby některé zesílené zvuky unikly zpět do mikrofonu (tj. Proces zpětné vazby lze považovat za smyčkovou sekvenci událostí. Nejprve vstupní signál X vytvoří výstupní GX. Během první smyčky určitá frakce (ß) výstupního signálu GX unikne zpět do mikrofonu a přispěje ke vstupu jako ßGX. Kombinovaný vstup na mikrofonu bude tedy (X + ßGX). Následně bude signál zesílen faktorem G a přispěje k výstupnímu signálu. To znamená, že výstup sluchadla po jedné smyčce se stává:
rovnice 2: Y = GX + G (ßGX)
obr. 2. Blokové schéma sluchového nástroje, které umožňuje, aby část zesíleného zvuku unikla zpět do mikrofonu.
jako výstup „smyčky“ zpět do mikrofonu, výstup se postupně zvětšuje o faktor Gß. Po „n“ počtu smyček se výstup sluchadla stává:
rovnice 3: Y = GX
rovnice 3 je příkladem výkonové řady a lze ji tedy zjednodušit na:
rovnice 4: Y = GX / (1 – Gß)
alternativně intuitivním způsobem porozumění rovnici 4 je zvážit, že výstupní signál Y se skládá ze dvou složek. První složkou je zesílený vstupní signál a druhou složkou je zesílený zpětnovazební signál. Zesílený vstupní signál se rovná vstupnímu signálu vynásobenému ziskem zesilovače G (podle základního schématu naslouchacího přístroje na obr. 1). Signál zpětné vazby se rovná zlomku ß výstupního signálu Y (viz obr. 2). Tento signál zpětné vazby bude zachycen mikrofonem a zesílen faktorem G a přispěje k výstupnímu signálu jako GßY. To znamená, že výstup sluchadla je:
rovnice 5: Y = GX + GßY
přesunutím GßY na levou stranu rovnice a zjednodušením máme:
rovnice 6: Y (1-Gß)= GX
což vydělením obou stran (1-Gß) získáme stejný výsledek, jak je znázorněno v rovnici 4 nebo: Y = GX / (1 – Gß)
ukazuje se, že rovnice 4 je zásadní pro pochopení faktorů, které řídí zpětnou vazbu v sluchadle. Všimněte si, že bez jmenovatele (tj. části zapsané pod dělicí čárou) je rovnice 4 totožná s rovnicí 1 pro naslouchací přístroj bez zpětné vazby (podle obr. 1). Je to tedy tento jmenovatel, který popisuje vlastnosti zpětné vazby sluchadla. Prvky ve jmenovateli, G a ß, tvoří zisk smyčky Gß (nebo zisk otevřené smyčky), který je hlavním determinantem možných problémů se zpětnou vazbou v systému sluchových přístrojů.
zisk smyčky je zjevně řízen ziskem (G) sluchového nástroje (tj. Na druhé straně je velikost ß ovlivněna mnoha faktory, které mohou nebo nemusí být kontrolovatelné. Například, zatímco množství úniku z průduchu může být řízeno, přerušovaný únik z pohybu čelisti, přítomnost reflexních povrchů v blízkosti sluchového přístroje, dozvuk místnosti a změna polohy hlavy mohou také změnit cestu zpětné vazby a ovlivnit velikost ß. To znamená, že velikost a frekvenční odezva zpětné vazby nemusí být stacionární.
je vidět, že pokud ß je nula (tj. žádný únik), termín Gß bude nula (0). Jmenovatel bude 1 a hodnota Y je určena pouze hodnotami G a X.v těchto případech, kdy jmenovatel má kladnou hodnotu (>0), se říká, že systém sluchadel je stabilní a nedochází k žádné slyšitelné zpětné vazbě (toto je známé jako kritérium Stability Nyquist). Na druhou stranu, pokud se hodnota ß zvýší nebo pokud se zvýší zisk zesilovače (nebo obojí), hodnota Gß se zvýší. To zase snižuje hodnotu jmenovatele (1-Gß) a výstup systému se zvyšuje. Nicméně, jak se hodnota Gß blíží 1, jmenovatel se blíží 0 a systém se stává nestabilním. V tomto případě dochází ke zvukové zpětné vazbě a výstupní signál Y se zvyšuje, dokud nedosáhne maximálního výstupu sluchového přístroje nebo když se jeho zisk sníží aktivací kompresního systému.
rovnice 4 také ukazuje, že pro stejný únik (ß) je výskyt zpětné vazby primárně určen ziskem (G) sluchového přístroje. Jak se G zvyšuje, riziko zpětné vazby se zvyšuje, jak se Gß blíží 1 (a jmenovatel se blíží 0). Je zřejmé, že jak se G zvyšuje, výstup GX se také zvyšuje. Je však třeba si uvědomit, že vysoký výkon nevyžaduje vždy vysoký zisk. Vysoký vstup (X) s nízkým ziskem může také vést k vysokému výkonu.
metody řízení zpětné vazby
protože slyšitelná zpětná vazba je známkou nestability systému sluchových přístrojů, rovnice 4 naznačuje, že existují dvě možná řešení pro opětovné získání stability. Jedním z řešení je ovládání signálu přiváděného zpět do mikrofonu řízením faktoru úniku ß. Druhým je snížení zisku (G) sluchového nástroje. Následující text popisuje způsoby implementace redukce zpětné vazby.
obr. 3. Vliv na křivku vstupního zisku během řízení zpětné vazby (Fb) na lineárním sluchadle. Snížení zisku pro kontrolu zpětné vazby v lineárních sluchadlech způsobuje snížení zisku napříč všemi frekvencemi a na všech vstupech.
preventivní praxe: preventivní opatření k zajištění toho, aby nositel dostal nejlepší podmínky pro využití dostupného zisku na sluchadle, zahrnují:
- zajištění přesného otisku ucha;
- zajištění správné orientace přijímače ve zvukovodu;
- zamezení ušního mazu v ušním kanálu nebo na otvoru přijímače;
- zajistit, aby v hadičce nebyly nalezeny žádné trhliny, a
- pomocí vhodné velikosti průduchu atd.
tyto postupy jsou dobře známy a jsou zaměřeny na řízení potenciální cesty zpětné vazby ß. Měly by být vykonávány bez ohledu na dostupnost jakýchkoli algoritmů proti zpětné vazbě nebo zrušení zpětné vazby na sluchadle.
akustické přístupy: většina odborníků na výdej je obeznámena s řízením zpětné vazby snížením úniku zvuků prostřednictvím sluchového přístroje / systému earmold. Pokusy, jako je omezení průměru průduchu a / nebo zvětšení průměru / obvodu první oblasti ohybu pláště earmold/sluchadla, jsou prvními kroky a představují nejčastěji používané akustické přístupy.
tyto přístupy však mohou také ovlivnit dostupný zisk ze sluchadla. Kuk5 poskytl údaje o maximálním zaváděcím zisku jednokanálového lineárního výkonového sluchadla BTE, protože průměr paralelního Select-a-Vent (SAV)byl nastaven z 0 na 3 mm. bylo zaznamenáno až 25 dB změny zisku při 250 Hz a 10-15 dB nad 1000 Hz. Taková zjištění by mohla být změněna, pokud by místo toho byl použit vícekanálový sluchový nástroj.
akustické přístupy jsou také zaměřeny na řízení potenciální cesty zpětné vazby b. i když tyto pokusy mohou být účinné, mohou také vést k dalším vedlejším účinkům. Například snížení průměru průduchu může vést ke snížení ventilace uzavřeného zvukovodu, změně frekvenční odezvy sluchadla, sníženému průtoku přirozených nízkých frekvencí větracím otvorem,horší Subjektivní kvalitě zvuku a zvýšenému vnímání okluze během vokalizace.6 kromě toho může zvětšení průměru kanálku ucha vést k fyzickému nepohodlí. Ve vzácných případech může dojít k bolestivosti a oděru zvukovodu.
snížení zisku u lineárních nástrojů: většina sluchadel je vyráběna s větším ziskem ve vysokých frekvencích. Bohužel typická zpětná vazba také poskytuje menší útlum při vysokých frekvencích než při nízkých frekvencích. Proto je riziko slyšitelné zpětné vazby nejvyšší ve vyšším frekvenčním rozsahu.
jednou z běžných metod řízení zpětné vazby je snížení vysokofrekvenčního zisku sluchového nástroje pomocí kontroly tónu nebo filtrování nízkého průchodu. S tímto přístupem je však také ohrožen zisk ve vyšších frekvenčních (a sousedních) regionech. V důsledku toho může trpět srozumitelnost řeči. Alternativní přístupy, jako je použití zářez filtru (např Agnew7), tlumení rezonanční frekvence, fázového posunu (např Preves et al.8) a frekvenční posun (např. Bennett et al.9), nebo snížení zisku v jednom nebo více filtrech ve filtrační bance (např. Lunner et al.10) jsou přesnější v řízení zpětné vazby s menším účinkem na blízké frekvence. Je zřejmé, že rozsah, v jakém je to pravda, závisí na šířce pásma filtrů.
existuje další problém se správou zpětné vazby v lineárních sluchadlech. Protože tato zařízení poskytují stejný zisk na všech vstupních úrovních, snížení zisku, které se aplikuje na frekvenční oblast, bude účinné na všech vstupních úrovních. To znamená, že měkké zvuky i zvuky střední úrovně budou ovlivněny ve stejném rozsahu. Může být ovlivněna srozumitelnost řeči na všech vstupních úrovních (obr. 3). Ačkoli frekvence zpětné vazby může pocházet z oblastí s omezeným kmitočtem, uživatel s jednokanálovým lineárním sluchovým nástrojem bude muset snížit celkový zisk napříč všemi frekvencemi, aby minimalizoval zpětnou vazbu.
redukce zisku v nelineárních přístrojích: nelineární (nebo kompresní) zařízení poskytuje menší zisk při zvyšování vstupu. Protože řízení zpětné vazby v těchto nástrojích je také dosaženo snížením zisku ve frekvenční oblasti, kde dochází ke zpětné vazbě, mohou nastat stejné vedlejší účinky spojené se správou zpětné vazby v lineárních sluchadlech.
existuje jedna výjimka. Zatímco u lineárního sluchadla je ovlivněn zisk na všech vstupních úrovních, lze navrhnout nelineární sluchový přístroj tak, aby mohl být ovlivněn pouze zisk pro nejnižší vstupní úroveň. Je to proto, že zisk nelineární pomoci je maximální na nejnižší vstupní úrovni a klesá se zvyšujícím se vstupem. Snížením tohoto maximálního zisku prostřednictvím zvýšeného prahu komprese je zpětná vazba řízena, aniž by to ovlivnilo zisk na vyšších vstupních úrovních.11 jedná se o účinnou a praktickou metodu kontroly zpětné vazby a používá se v digitálních sluchadlech (např.12 ačkoli srozumitelnost měkké řeči může být ohrožena, srozumitelnost konverzační řeči je zachována. Obr. 4 ukazuje vliv řízení zpětné vazby na křivky vstupního zisku takového nelineárního sluchadla. Všimněte si, že v nelineární pomoci je ovlivněn pouze zisk pro měkčí zvuky.
předpokladem přístupu „redukce zisku“ ke správě zpětné vazby je, že existuje pouze jedna pevná frekvence zpětné vazby. Ve skutečnosti je takový předpoklad zřídka pravdivý. Obvykle existuje více než jedna frekvence, při které dochází k nestabilitě. Potlačení jedné frekvence může vytvořit zpětnou vazbu na jiné frekvenci.3 Dále, jak bylo naznačeno dříve, není zpětnovazební dráha stacionární; je dynamicky modifikována stavem nositele sluchadla. V důsledku toho se zpětná vazba může stále vyskytovat v reálném životě, i když je kontrolována na klinice.
strategie zpětné vazby v nástrojích DSP
digitální techniky poskytují další možnosti řešení problému zpětné vazby. Vzhledem k intenzivním výpočetním požadavkům takových algoritmů redukce zpětné vazby však mnoho sluchadel DSP využívá metody popsané v předchozích odstavcích. Navzdory těmto omezením se na sluchadlech pokusila řada algoritmů pro zrušení zpětné vazby založených na DSP pro kontrolu zpětné vazby.
zásady zrušení zpětné vazby: obr. 2 ukazuje, že zpětná vazba nastává, protože zesílení zpětnovazebního signálu (GßX) vede k nestabilitě systému. Pokud jsou známy vlastnosti tohoto zpětnovazebního signálu, může být vygenerován filtr, který má charakteristiku odezvy podobnou charakteristice zpětné vazby. Odečtením odhadovaného zpětnovazebního signálu od vstupu lze získat systém prakticky bez zpětné vazby. To je princip moderní teorie zrušení zpětné vazby. Egolf & Larson13 podrobně popsal tento princip.
ačkoli je teoreticky zvuk, metoda včasného zrušení zpětné vazby popsaná Egolfem & Larson13 byla založena na filtrech s jednou pevnou odpovědí. Jak bylo uvedeno výše, pohyb sluchadla v ušním kanálu během pohybů čelistí, změny reflexních ploch kolem hlavy (jako je telefon umístěný nad sluchadlem14) atd., změnit charakteristiky cesty zpětné vazby. V důsledku toho se zpětná vazba může stále vyskytovat v reálném životě. Je vyžadován variabilní filtrační systém, který se přizpůsobuje změnám charakteristik zpětné vazby.
adaptivní zrušení zpětné vazby: první adaptivní systémy pro zrušení zpětné vazby určené pro sluchadla byly vyvinuty kolem roku 1990.15,16 místo pevného filtru se používá systém pro zrušení zpětné vazby, který neustále sleduje cestu zpětné vazby, aby se aktualizovaly vlastnosti adaptivního Storno filtru. V dřívějších systémech sluchový přístroj generoval nízkoúrovňový šum jako vstupní signál do zesilovače. Byly provedeny kontinuální korelační analýzy mezi původním šumovým signálem vstupujícím do přijímače a mikrofonem, aby byl poskytnut přesný odhad zpětnovazebního signálu. Výsledky korelačních analýz byly poté použity k kontinuálnímu modifikování přenosové funkce adaptivního filtru směrem k přenosové funkci zpětnovazební cesty. Odečtení odhadovaného zpětnovazebního signálu od mikrofonního signálu (který obsahuje skutečný zpětnovazební signál)vedlo ke zrušení zpětnovazebního signálu a tím snížilo efektivní zpětnovazební faktor (ß na obr. 2).
výhodou adaptivního algoritmu je, že nejsou použity žádné pevné filtry a nedochází ke kompromisům v použitelném zisku. Tyto algoritmy hlásily zlepšení 5-10 dB dalšího použitelného zisku vložení před zpětnou vazbou.17 dále jsou řádně spravovány pomalé změny v charakteristikách zpětnovazebních cest18.
obr. 4. Vliv na křivku vstupního zisku během řízení zpětné vazby (Fb) na nelineárním sluchadle. Všimněte si rozdílu účinku mezi vstupními úrovněmi mezi lineárními a nelineárními sluchadly.
navzdory své relativní účinnosti několik problémů zabránilo rozšířenému přijetí tohoto systému. Jedním z problémů byla intenzivní výpočetní poptávka po korelační analýze. Aby bylo možné přesně odhadnout cestu zpětné vazby, musí být korelační analýzy prováděny nepřetržitě nebo v krátkých pravidelných intervalech. Vzhledem k úrovni čipové technologie v té době bylo obtížné implementovat takový komerční systém, který byl kosmeticky i funkčně přijatelný.
další nevýhodou tohoto přístupu je to, že hluk nízké úrovně použitý v korelaci byl slyšitelný pro většinu nositelů sluchadel. To bylo pro některé nositele nepříjemné a v praxi omezilo používání těchto sluchadel, které rušily zpětnou vazbu, na lidi, kteří měli vážné až hluboké ztráty. Nedávno byly popsány systémy pro zrušení zpětné vazby, které používají zvuky v prostředí k odhadu cesty zpětné vazby.19 ty mohou vyřešit problém se slyšitelným měřením hluku, protože není přítomen žádný umělý hluk.
mohou však existovat zbývající problémy spojené s artefakty a rychlostí odezvy metody zrušení. Již dříve bylo zmíněno, že korelační analýzy jsou prováděny za účelem odhadu cesty zpětné vazby. To je založeno na předpokladu, že signál zpětné vazby je vysoce korelovanou verzí původního signálu. Pokud je pozorována vysoká korelace, ale doba trvání korelační analýzy je krátká, systém může naznačovat přítomnost zpětné vazby, pokud v reálném životě taková zpětná vazba nenastala. Toto je artefakt analytického algoritmu. V reálném životě, většina řečových a hudebních signálů je krátkodobě vysoce korelována, ale ne dlouhodobě. Krátkodobá korelační analýza řeči a hudby by tedy mohla vést ke zrušení některých signálů a mohla by dokonce vést k nepříjemné kvalitě zvuku a ztrátě srozumitelnosti. To naznačuje, že dlouhodobá korelace (tj. pomalu působící odhad cesty zpětné vazby) by měla být použita, aby se zabránilo takovým artefaktům.
na druhou stranu, pokud algoritmus zrušení zpětné vazby trvá dlouhou dobu, než zruší zpětnovazební signál, nemusí být schopen zvládnout náhlé změny charakteristik zpětné vazby. Slyšitelná zpětná vazba může být stále výsledkem, dokud algoritmus zrušení zpětné vazby úspěšně neodhadne a nezruší zpětnovazební signál. Například telefonní sluchátko umístěné vedle ucha bude mít za následek pískání, které může trvat několik sekund, než bude algoritmus zrušení zpětné vazby účinný při snižování nepříjemného signálu. To je nežádoucí a úspěšný algoritmus by měl (ideálně) zvládnout náhlé změny v cestě zpětné vazby.
abychom to shrnuli, stávající metody ke snížení zpětné vazby zahrnují přístupy k minimalizaci úniku a snížení dostupného zisku. Tyto metody mohou omezit zpětnou vazbu, ale mohou také vést k nepohodlí a ztrátě srozumitelnosti/kvality zvuku. Současné DSP metody adaptivního zrušení zpětné vazby slibují, ale mohou také produkovat nežádoucí artefakty.
nová řešení zpětné vazby DSP
pokroky v technologii miniaturizace umožnily použití menšího, výkonnějšího čipu k implementaci algoritmu adaptivní zpětné vazby v Senso Diva pro řízení zpětné vazby v reálných situacích. Současný algoritmus obsahuje několik patentovaných patentovaných prvků a výsledky testů Widex ukazují více než 10 dB využitelného zisku s malými nebo žádnými vedlejšími účinky, Jaké byly popsány dříve. Vzhledem k použití návrhu čipu a jeho implementaci DSP je algoritmus adaptivní zpětné vazby v přístroji vždy aktivní při zachování nízkého proudu. Následuje popis dvou hlavních složek algoritmu—simulátoru zpětné vazby a dynamického optimalizátoru zrušení.
simulátor zpětné vazby (FPS): simulátor zpětné vazby je navržen tak, aby odhadl vlastnosti zpětnovazebního signálu za účelem generování signálu zrušení. Na rozdíl od předchozích pokusů o použití externího zdroje šumu používá FPS příchozí akustický signál k řízení korelačního procesu. Bylo vynaloženo velké úsilí na vytvoření časového okna vhodné délky, kde jsou prováděny korelační analýzy, aby se zabránilo chybám odhadu zpětné vazby (tj. nesprávná interpretace řeči / hudby jako zpětné vazby). Nositelé sluchadel nemusí poslouchat vnější hluk, který byl popsán v předchozích odstavcích.
obr. 5 ukazuje, jak systém funguje. Příchozí mikrofonní signál (A) kontinuálně koreluje se zesíleným signálem vstupujícím do přijímače (B) při vzorkovací frekvenci 32 kHz, aby se odhadl signál přivádějící zpět z přijímače do mikrofonu. Vygeneruje se Storno signál (C), který je odeslán na léto ( + ), aby zrušil zpětnovazební signál u mikrofonu. Jak se mění charakteristiky cesty zpětné vazby, mění se také vlastnosti signálu zrušení. Za účelem získání stabilní analýzy bylo zvoleno okno analýzy přibližně 5-10 sekund. Výsledek analýzy je aktualizován pro každý nový vzorek (tj.
obr. 5. Blokové schéma znázorňující dvě hlavní složky algoritmu zrušení zpětné vazby Diva: simulátor zpětné vazby (FPS) a dynamický optimalizátor zrušení (DCO).
jak již bylo zmíněno, výhodou tohoto přístupu je, že žádný pevný filtr se nepoužívá k ovlivnění využitelného zisku na jakékoli frekvenci nebo na jakýchkoli vstupních úrovních. Šířka pásma filtru nebo počet kanálů v sluchadle nemají žádný vliv na přesnost procesu zrušení, protože je generován signál zrušení a přidán k signálu mikrofonu před filtry rozdělenými na pásmo. Navíc, protože se jedná o inverzní replikaci zpětnovazební cesty, může být zrušena více než jedna frekvence zpětné vazby. Protože simulátor zpětné vazby je adaptivní povahy, automaticky zahrnuje jakékoli změny charakteristik zpětné vazby, ke kterým může dojít v průběhu času.
je nutná varovná poznámka. Proces FPS je záměrně navržen tak, aby měl adaptační dobu 5-10 s, aby se zabránilo potenciálním artefaktům, když jsou příchozí signály řeč a hudba. Když se vlastnosti zpětnovazebního signálu v průběhu času příliš nemění, adaptivní proces má dostatek času na sblížení a vytvoření přesného „signálu zrušení zpětné vazby“ s vysokou mírou přesnosti. To by zcela eliminovalo signál zpětné vazby. Pokud se však charakteristiky dráhy zpětnovazebního signálu v průběhu času značně liší, adaptivní proces nemusí mít dostatek času na úplné sblížení, aby získal přesný signál zrušení zpětné vazby. Ve skutečnosti se tento průměrný odhad může podstatně lišit od charakteristik okamžitého zpětnovazebního signálu, což má za následek neúplné zrušení zpětné vazby.
obr. 6. Maximální zisk před slyšitelnou zpětnou vazbou bez jednotky pro zrušení zpětné vazby a s oběma složkami jednotky pro zrušení zpětné vazby. Všimněte si, že 10-12 dB více využitelný zisk je k dispozici s aktivní zpětné vazby zrušení jednotky.
Dynamic Cancellation Optimizer (DCO): omezení FPS vedla k vývoji algoritmu dynamic cancellation optimizer (DCO). Když nositel žvýká nebo zívá, při změně tvaru zvukovodu dochází k dalšímu úniku zvuku. Když je telefon držen v blízkosti sluchadla, změní se reflexní povrch blízko ucha. Tyto situace představují některé ze situací, během kterých se zpětná vazba a následně zpětnovazební signál rychle mění. Vzhledem k pomalé povaze FPS nemusí být schopen generovat „signál zrušení zpětné vazby“ dostatečně rychle. V důsledku toho může v těchto případech dojít ke zpětné vazbě, dokud FPS neodhadne přesný zpětnovazební signál a nezruší jej. A pokud se vlastnosti zpětnovazebního signálu nestabilizují (jako u nositele, který neustále pohybuje čelistí), zpětná vazba nemusí být nikdy zrušena. Je zřejmé, že to může být pro uživatele nepříjemné.
účinný algoritmus pro zrušení zpětné vazby by měl být také schopen přizpůsobit rychlé změny v cestě zpětné vazby. DCO je patentovaný, rychle působící mechanismus, který je navržen tak, aby nepřetržitě odhadoval útlumové charakteristiky zpětné vazby v každém z frekvenčních kanálů. Z toho se vypočítá odhad maximálního zisku v každém frekvenčním kanálu. Protože nevytváří signály, které jsou vloženy do signální cesty, může být jeho činnost velmi rychlá, aniž by produkovala dříve zmíněné artefakty. Pokud se cesta zpětné vazby rychle změní (např. DCO je navržen tak, aby rychle a dočasně omezil zisk s nízkým vstupem v kanálech, které vytvářejí slyšitelnou zpětnou vazbu. To umožňuje čas FPS přepočítat novou cestu zpětné vazby a zruší zpětnovazební signál bez snížení zisku. Protože DCO pracuje na konkrétních kanálech, šířky pásma kanálů by mohly ovlivnit specifičnost jeho působení; to by však nemělo být problémem v tomto nástroji, protože používá 15 kanálů, které jsou široké 1/3 oktávy.
FPS i DCO jsou vždy aktivní. V závislosti na povaze stimulačních podmínek a požadavcích na mechanismus zpětné vazby však může být působení jedné složky kdykoli dominantnější nad druhou. Obr. 6 ukazuje, že kombinované účinky FPS a DCO umožňují až 10-12 dB více využitelného zisku, než dojde ke zpětné vazbě.
závěr
akustickou zpětnou vazbu lze minimalizovat vhodnými preventivními a akustickými opatřeními. Digitální zpracování signálu přináší další možnosti, které daleko přesahují možnosti tradičních přístupů.
použití algoritmu pro zrušení zpětné vazby během armatur
zpětná vazba je nedílnou součástí postupu montáže sluchadla Diva DSP. Protože zkušenosti s algoritmem zrušení zpětné vazby byly ve většině situací pozitivní s minimálními artefakty, doporučuje se, aby algoritmus zůstal vždy aktivní. V závislosti na individuálních vlastnostech a testovacím prostředí umožňuje aktivní jednotka pro zrušení zpětné vazby o více než 10 dB více využitelného zisku než neaktivní jednotka pro zrušení. Na druhé straně deaktivace algoritmu zpětné vazby může zabránit výskytu vzácných a nepředvídaných artefaktů vyplývajících z určitých typů hudby.
aktivní stav Zrušení zpětné vazby je zvláště nezbytný pro uživatele, kteří vyžadují vysoké množství využitelného zisku ze sluchadla. V méně kritických situacích by Aktivní algoritmus zrušení zpětné vazby mohl být výhodný pro lidi, kteří si přejí více odvzdušnění / úniku ze sluchadla / vyčlenit pro lepší Subjektivní preference, včetně okluzního efektu. To by mohlo být také prospěšné pro ty, kteří mají měkkou kůži zvukovodu a / nebo rovnou geometrii zvukovodu a mají problémy s vlastním sluchovým nástrojem, který „pracuje“ kvůli pohybům čelistí. Tato funkce by navíc mohla být užitečná pro dětské vybavení pro osoby mladší než 10 let. Rychlý růst jejich ušních kanálků 20, 21 a velikosti pinna/concha, jak dítě stárne, vede ke zvýšenému riziku zpětné vazby se stejným uchem.
výdejní odborník může provést automatickou zpětnou vazbu buď z přenosného programátoru (SP3)nebo softwaru Compass (v. 3.1). Testování by mělo být prováděno v tichém prostředí, aby se zabránilo zmatení výsledků testů cizími zvuky. Signály se používají k inicializaci adaptivního filtru a k odhadu útlumu zpětné vazby v každém frekvenčním kanálu. Výstup z přijímače, který uniká zpět do mikrofonu cestou akustické zpětné vazby, se používá k výpočtu přenosových vlastností zpětné vazby. Test zpětné vazby poskytuje dvě důležité informace: hodnotí vhodnost uložení shell / earmold a inicializuje systém.
posouzení vhodnosti skořepiny/ ušního chrániče sluchu: výsledky testu zpětné vazby ukazují, zda současný chránič sluchu / chránič sluchu poskytuje dostatečné utěsnění, aby si udržel potřebný zisk pro zesílení normální řeči na pohodlnou úroveň poslechu uživatele. Tato informace může umožnit větší průduch, než se tradičně používá, čímž se sníží účinek okluze a zlepší se Subjektivní kvalita sluchového nástroje. Větší větrací otvor však může snížit účinnost systémů redukce šumu a směrových mikrofonů. Výhodou testu zpětné vazby je, že jeho výsledky umožňují vydávajícímu odborníkovi informovaně zvolit potřebný průměr průduchu podle individuálních preferencí a vlastností zvukovodu a ušního boltce.
výsledky testu zpětné vazby také odrážejí rozsah použitelného zisku před slyšitelnou zpětnou vazbou. Je však důležité si uvědomit, že výsledky se vztahují pouze na stav testovací situace během testu zpětné vazby. V jiné situaci (např., když je ústa osoby otevřená nebo když je telefon umístěn nad uchem), může být akustická dráha sluchadla nestabilní a může mít za následek slyšitelnou zpětnou vazbu. Pokud bychom měli nastavit horní hranici zisku, kde dochází ke zpětné vazbě na hodnotu stanovenou během testu zpětné vazby, může být sluchový přístroj po celou dobu na pokraji akustických kmitů (sub-oscilační zpětná vazba). To by mohlo změnit frekvenční odezvu sluchadla.1 Kromě toho by jakýkoli pohyb čelisti mohl poslat sluchový přístroj do slyšitelné zpětné vazby.
aby se tomu zabránilo, byla v sluchadlech Senso Plus a Diva přijata praxe zahrnutí „marže zpětné vazby“. Okraj zpětné vazby představuje zisk dB pod úrovní, kde se vyskytuje slyšitelná zpětná vazba. Například mez zpětné vazby 6 dB znamená, že maximální zisk je nastaven o 6 dB níže, kde dochází ke zvukové zpětné vazbě.
inicializace systému: výsledek testu zpětné vazby slouží také k inicializaci simulátoru zpětnovazební cesty. To znamená, že nastavuje počáteční parametrická nastavení digitálního filtru tak,aby mohl generovat signál zrušení. Hodnoty parametrů jsou uloženy v paměti sluchadla a jsou aktivovány při každém zapnutí sluchadla. Proces adaptivního zrušení zpětné vazby začíná tímto odhadem jako prvním odhadem cesty zpětné vazby.
pokud nedojde ke změně stavu, ve kterém je sluchový přístroj nošen v reálném životě, bude FPS trvat minimální čas na zrušení signálu zpětné vazby. Pokud dojde ke změně charakteristik zpětné vazby od odhadované, adaptivní povaha FPS doladí své parametrické nastavení, aby zrušila zpětnovazební signál. Skutečná doba přizpůsobení závisí na blízkosti odhadované cesty zpětné vazby a skutečné cesty zpětné vazby. Čím větší je rozdíl, tím déle trvá adaptivní proces na“ nulu “ při přesném odhadu. Tím pádem, zatímco adaptivní povaha procesu zrušení by zrušila všechny signály zpětné vazby, očekává se, že zpětné testy prováděné za reálnějších podmínek přinesou lepší počáteční odhady cesty zpětné vazby a zlepší účinnost procesu zrušení zpětné vazby. Ze stejného důvodu je důležité opakovat test zpětné vazby, když je earmold nebo shell upraven tak, aby byla uložena nová sada počátečních hodnot.
tento článek byl předložen HR Francisem Kukem, PhD, ředitelem audiologie ve společnosti Widex Hearing Aid Co, Long Island City, NY, a Carlem Ludvigsenem, MS, ředitelem audiologie, a Thomasem Kaulbergem, PhD, výzkumným inženýrem ve společnosti Widex ApS, Vaerloese, Dánsko. Korespondenci lze adresovat HR nebo Francis Kuk, Widex Hearing Aid Co, 35-53 24th St, Long Island City, NY 11106-4116; e-mailem: .
1. Cox RM. Kombinované účinky větracích otvorů a suboscilační zpětné vazby na frekvenční odezvu sluchadel. Ucho Slyší. 1982;3:12-17.
2. Kochkin V. Subjektivní míry spokojenosti a přínosu: stanovení norem. Semináře v jednání. 1997; 18(1):37-48.
3. Agnew J. akustická zpětná vazba a další zvukové artefakty ve sluchadlech. Trendy v zesílení. 1996;1(2):45-82.
4. Egolf D. Přehled literatury akustické zpětné vazby z hlediska řídicího systému. V G Studebaker & F Bess‘ (eds) Vanderbilt sluchadla zpráva: State-of-the art potřeby výzkumu. Horní Darby, Pa: monografie v současné audiologii, 1982: 94-103.
5. Kuk F. maximální použitelný zisk vložení do skutečného ucha s deseti designy earmold. J Am Acad Audiol. 1994;5:44-51.
6. Kuk F. percepční důsledky odvzdušnění ve sluchadlech. Brit J Audiol. 1991; 25:163-169.
7. Agnew J. použití zářezového filtru ke snížení akustické zpětné vazby. Poslechněte Si Jourovou. 1993; 46, 37-40.
8. Preves D, Sigelman J, LeMay P. obvod stabilizace zpětné vazby pro sluchadla. Slyšte Instrument. 1986; 37(4):34, 36-41, 51.
9. Bennett M, Srikandan S, Browne L. sluchadlo s řízenou zpětnou vazbou. Poslechněte Si Pomoc Jourovou. 1980; 33(7):12, 42.
10. Lunner T, Hellgren J, Arlinger S, Elberling C. sluchadlo pro digitální filtr: Tři algoritmy pro zpracování digitálních signálů-preference uživatelů a výkon. Ucho Slyší. 1997;18:373-387.
11. Kuk F. nedávné přístupy k montáži nelineárních sluchadel. V RJ Roeser, M Valente & H Hosford-Dunn ‚ s (eds) Audiology: diagnostika, léčba a řízení praxe. Svazek. II. New York: Vydavatel Thieme. 2000:261-290.
12. Sandlin R. představujeme zcela digitální sluchový přístroj. Poslechněte Si Jourovou. 1996;49 (4):45-49.
13. Egolf D, Larson v. potlačení akustické zpětné vazby ve sluchadlech. Rehab R & D Zprávy O Pokroku. Washington, DC: oddělení. veteránské záležitosti, 1984: 163-164.
14. Kates J. problém zpětné vazby v sluchadlech. J. 1991; 24:223-235.
15. Bustamante D, Worrall T, Williamson m. měření a adaptivní potlačení akustické zpětné vazby ve sluchadlech. Proc. ICASSP. 1989: 2017-2020.
16. Dyrlund O, Bisgaard n. Vylepšení rozpětí akustické zpětné vazby u sluchadel pomocí prototypového systému DFS (Digital Feedback Suppression). Skandál. 1991; 20:49-53.
17. Henningsen L, Dyrlund O, Bisgaard N, Brink B. potlačení digitální zpětné vazby (DFS). Skandál. 1994; 23:117-122.
18. Engebretson A, French-St. George M, O ‚ Connell m. adaptivní stabilizace zpětné vazby sluchadel. Skandál. 1993; 22:56-64.
19. Hellgren J, Lunner T, Arlinger s. systém identifikace zpětné vazby ve sluchadlech. J Acoust Soc Amer. 1999; 105:3481-3496.
20. Kruger B. aktualizace rezonance vnějšího ucha u kojenců a malých dětí. Ucho Slyší. 1987; 8: 333-336.
21. Feigin J, Kopun J, Stelmachowicz P, Gorga m. sonda-trubkový mikrofon měří hladiny akustického tlaku zvukovodu u kojenců a dětí. Ucho Slyší. 1989; 10: 254-258.