La retroalimentación acústica se produce en todos los audífonos cuando los sonidos se filtran por la ventilación o el sello entre el molde y el canal auditivo. En la mayoría de los casos, la retroalimentación acústica no es audible. Pero cuando la ganancia in situ del audífono es lo suficientemente alta o cuando se utiliza un respiradero de tamaño superior al óptimo, la salida del audífono generada dentro del canal auditivo puede exceder la atenuación ofrecida por el molde/carcasa. La salida del audífono se vuelve inestable y la retroalimentación acústica que una vez fue inaudible se vuelve audible. Nota del autor: En este artículo, nos referimos al tono de silbido audible como «retroalimentación», aunque los lectores deben ser conscientes de que, técnicamente, la retroalimentación ocurre todo el tiempo en un audífono.
La retroalimentación limita la ganancia disponible para el usuario. Para muchos usuarios y las personas que los rodean, la retroalimentación es una molestia e incluso una vergüenza. Además, los audífonos que están al borde de la retroalimentación (es decir, retroalimentación sub-oscilatoria) pueden influir en las características de frecuencia del audífono y provocar silbidos intermitentes.1 De hecho, hasta el 24% de los usuarios de audífonos reportaron insatisfacción en relación con el silbido en el dispositivo.2 Por lo tanto, no es inesperado que muchos investigadores, ingenieros y médicos clínicos en los últimos años hayan intentado prevenir y manejar la ocurrencia de retroalimentación. Se remite a los lectores a Agnew3 para un excelente resumen.
A pesar de los diversos enfoques, incluidos algunos que utilizan técnicas de procesamiento de señal digital (DSP), todos conducen a algunos grados de efectos secundarios indeseables que pueden comprometer la comodidad, la calidad del sonido y/o la inteligibilidad del habla. En este artículo se revisan los diversos aspectos de la retroalimentación, incluida su generación, los principios de su manejo, los efectos secundarios asociados y las formas en que se diseñan estos problemas para resolverlos en un nuevo audífono digital.
Explorar modelos de retroalimentación
Un sistema de sonido es cualquier entidad que toma una entrada de sonido y produce una salida. Usando esa definición, un audífono es un sistema físico que toma sonidos (es decir, entrada), los amplifica de acuerdo con la pérdida de audición del usuario (es decir, procesamiento) para que las señales salgan del audífono (es decir., salida) con un volumen adecuado para el usuario.
En consecuencia, se pueden describir los comportamientos de un audífono utilizando conceptos que se usan comúnmente en la teoría de sistemas de control de ingeniería.4 Lo que sigue es una descripción cuantitativa simplificada de por qué y qué sucede cuando se produce la retroalimentación.
Fig. 1 muestra un diagrama de bloques simple de un audífono. La señal de entrada (X) se amplifica mediante un factor de ganancia (G) que da como resultado una señal de salida (Y). Si el audífono/molde proporciona un sellado completo (es decir,, sin ruta de retroalimentación), la señal de salida (Y) simplemente estaría determinada por la ganancia del audífono y el nivel de entrada (X). Que es,
Ecuación 1: Y = GX
Fig. 1. Diagrama de bloques de un audífono.
Cuando está presente una ruta de retroalimentación, una cierta fracción (ß) de la señal de salida se filtrará de nuevo al micrófono. Higo. 2 muestra un diagrama de bloques simple de un audífono que permite que algunos de los sonidos amplificados se filtren de nuevo a su micrófono (es decir, tiene una ruta de retroalimentación). Uno puede considerar el proceso de retroalimentación como una secuencia de eventos en bucle. En primer lugar, la señal de entrada X creará una salida GX. Durante el primer bucle, una cierta fracción (ß) de la señal de salida GX se filtrará de nuevo al micrófono y contribuirá a la entrada como ßGX. Por lo tanto, la entrada combinada en el micrófono será (X + ßGX). Posteriormente, la señal se amplificará con un factor G y contribuirá a la señal de salida. Es decir, la salida del audífono después de que se convierta en un bucle:
Ecuación 2: Y = GX + G (ßGX)
Fig. 2. Diagrama de bloques de un audífono que permite que parte del sonido amplificado vuelva al micrófono.
A medida que la salida «hace bucles» de vuelta al micrófono, la salida se hace progresivamente más grande por un factor de Gß. Después del número» n » de bucles, la salida del audífono se convierte en:
Ecuación 3: Y = GX
La ecuación 3 es un ejemplo de una serie de potencias y, por lo tanto, se puede simplificar en:
Ecuación 4: Y = GX/(1 – Gß)
Alternativamente, una forma intuitiva de entender la Ecuación 4 es considerar que la señal de salida Y consta de dos componentes. El primer componente es la señal de entrada amplificada, y el segundo componente es la señal de retroalimentación amplificada. La señal de entrada amplificada es igual a la señal de entrada multiplicada por la ganancia del amplificador G (según el diagrama del audífono básico de la Fig. 1). La señal de retroalimentación es igual a la fracción ß de la señal de salida Y (ver Fig. 2). Esta señal de retroalimentación será captada por el micrófono y amplificada por un factor G y contribuirá a la señal de salida como GßY. Es decir, la salida del audífono es:
Ecuación 5: Y = GX + GßY
Moviendo GßY hacia el lado izquierdo de la ecuación y simplificando, tenemos:
Ecuación 6: Y (1 – Gß) = GX
que, dividiendo ambos lados por (1-Gß), obtenemos el mismo resultado que se muestra en la Ecuación 4 o: Y = GX / (1 – Gß)
Resulta que la ecuación 4 es fundamental para comprender los factores que controlan la retroalimentación en un audífono. Tenga en cuenta que, sin el denominador (es decir, la parte escrita debajo de la línea divisoria), la Ecuación 4 es idéntica a la Ecuación 1 para el audífono sin una ruta de retroalimentación (según la Fig. 1). Por lo tanto, es este denominador el que describe las propiedades de retroalimentación de un audífono. Los elementos del denominador, G y ß, forman la ganancia de bucle Gß (o ganancia de bucle abierto), que es el principal determinante de posibles problemas de retroalimentación en un audífono.
La ganancia de bucle obviamente está controlada por la ganancia (G) del audífono (es decir, es por eso que a veces puede eliminar la retroalimentación al reducir la ganancia). Por otro lado, la magnitud de ß se ve afectada por muchos factores que pueden o no ser controlables. Por ejemplo, si bien se puede controlar la cantidad de fugas de la ventilación, las fugas intermitentes del movimiento de la mandíbula, la presencia de superficies reflectantes cerca del audífono, la reverberación de la sala y el cambio de posición de la cabeza también pueden cambiar la ruta de retroalimentación y afectar la magnitud de ß. Esto significa que la respuesta de magnitud y frecuencia de la ruta de retroalimentación puede no ser estacionaria.
Se puede ver que si ß es cero (es decir, sin fugas), el término Gß será cero (0). El denominador será 1 y el valor de Y está determinado únicamente por los valores de G y X. En estos casos en los que el denominador toma un valor positivo (>0), se dice que el sistema de audífonos es estable y no se produce retroalimentación audible (esto se conoce como el Criterio de estabilidad de Nyquist). Por otro lado, si el valor de ß aumenta o si la ganancia del amplificador aumenta (o ambos), el valor de Gß aumenta. Esto, a su vez, disminuye el valor del denominador (1-Gß) y la salida del sistema aumenta. Sin embargo, a medida que el valor de Gß se acerca a 1, el denominador se acerca a 0 y el sistema se vuelve inestable. En este caso, se produce una retroalimentación sonora y la señal de salida Y aumenta hasta que alcanza la salida máxima del audífono o cuando su ganancia se reduce mediante la activación del sistema de compresión.
La ecuación 4 también muestra que, para la misma fuga (ß), la ocurrencia de retroalimentación está determinada principalmente por la ganancia (G) del audífono. A medida que G aumenta, el riesgo de retroalimentación aumenta a medida que Gß se acerca a 1 (y el denominador se acerca a 0). Obviamente, a medida que G aumenta, la salida GX también aumenta. Sin embargo, uno debe darse cuenta de que un alto rendimiento no siempre requiere una alta ganancia. Una entrada alta (X) con una ganancia baja también puede resultar en una salida alta.
Métodos de control de retroalimentación
Debido a que la retroalimentación audible es un signo de inestabilidad del sistema de audífono, la ecuación 4 sugiere que hay dos soluciones posibles para recuperar la estabilidad. Una solución es controlar la señal que regresa al micrófono controlando el factor de fuga ß. La otra es reducir la ganancia (G) del audífono. A continuación se describen las formas en que se ha aplicado la reducción de la retroalimentación.
Fig. 3. Efecto en la curva de entrada-ganancia durante la gestión de retroalimentación (Fb) en un audífono lineal. Reducir la ganancia para controlar la retroalimentación en audífonos lineales causa una reducción de la ganancia en todas las frecuencias y en todas las entradas.
Práctica preventiva: Las medidas preventivas para garantizar que el usuario tenga las mejores condiciones para utilizar la ganancia disponible en el audífono, incluyen:
- Garantizar una impresión precisa del oído;
- Garantizar una orientación adecuada del receptor en el canal auditivo;
- Evitar el cerumen en el canal auditivo o en la abertura del receptor;
- Asegurando que no se encuentren grietas en el tubo, y
- Utilizando un tamaño de ventilación adecuado, etc.
Estas prácticas son bien conocidas y están dirigidas a controlar la ruta de retroalimentación potencial ß. Deben ejercerse con independencia de la disponibilidad de algoritmos anti-retroalimentación o cancelación de retroalimentación en el audífono.
Enfoques acústicos: La mayoría de los profesionales de dispensación están familiarizados con el control de la retroalimentación al reducir la fuga de sonidos a través del audífono/sistema de moldes para oídos. Los intentos, como restringir el diámetro de ventilación y/o aumentar el diámetro/circunferencia de la primera área de curvatura de la carcasa del molde para oídos/audífono, son los primeros pasos y representan los enfoques acústicos empleados con mayor frecuencia.
Sin embargo, estos enfoques también pueden afectar la ganancia disponible del audífono. Kuk5 proporcionó datos sobre la ganancia máxima de inserción de un audífono BTE de potencia lineal de un solo canal, ya que el diámetro de un Select-A-Vent (SAV) paralelo se ajustó de 0 a 3 mm. Se observaron hasta 25 dB de cambio de ganancia a 250 Hz y 10-15 dB por encima de 1000 Hz. Estos hallazgos podrían modificarse si se utilizara un audífono multicanal en su lugar.
Los enfoques acústicos también están dirigidos a gestionar la ruta de retroalimentación potencial b. Si bien estos intentos pueden ser efectivos, también pueden provocar otros efectos secundarios. Por ejemplo, la disminución del diámetro de la ventilación puede conducir a una disminución de la ventilación del canal auditivo ocluido, alteración de la respuesta de frecuencia del audífono, disminución del flujo de bajas frecuencias naturales a través de la ventilación, peor calidad de sonido subjetiva y aumento de la percepción de oclusión durante la vocalización.6 Además, aumentar el diámetro del canal del molde auricular puede provocar molestias físicas. En casos raros, se puede producir dolor y abrasión en el canal auditivo.
Reducción de ganancia en instrumentos lineales: La mayoría de los audífonos se fabrican con mayor ganancia en las frecuencias altas. Desafortunadamente, la ruta de retroalimentación típica también proporciona menos atenuación en frecuencias altas que en frecuencias bajas. Por lo tanto, el riesgo de retroalimentación sonora es mayor en el rango de frecuencia más alto.
Un método común para controlar la retroalimentación es reducir la ganancia de alta frecuencia del audífono mediante el uso de control de tono o filtrado de paso bajo. Sin embargo, la ganancia en las regiones de mayor frecuencia (y adyacentes) también se ve comprometida con este enfoque. La inteligibilidad del habla puede sufrir como consecuencia. Enfoques alternativos como el uso de un filtro de muesca (por ejemplo, Agnew7), amortiguación de la frecuencia resonante, cambio de fase (por ejemplo, Preves et al.8) y el cambio de frecuencia (por ejemplo, Bennett et al.9), o reducir la ganancia en uno o más filtros en un banco de filtros (por ejemplo, Lunner et al.10) son más precisos en el control de la retroalimentación con menos efecto en las frecuencias cercanas. Obviamente, la medida en que esto es cierto depende del ancho de banda de los filtros.
Existe un problema adicional con la gestión de la retroalimentación en los audífonos lineales. Debido a que estos dispositivos proporcionan la misma ganancia en todos los niveles de entrada, la reducción de ganancia que se aplica a una región de frecuencia será efectiva en todos los niveles de entrada. Esto significa que los sonidos suaves, así como los sonidos de nivel medio, se verán afectados en la misma medida. La inteligibilidad del habla en todos los niveles de entrada puede verse afectada (Fig. 3). Aunque la frecuencia de retroalimentación puede provenir de regiones de frecuencia limitada, un usuario con un audífono lineal de un solo canal tendrá que reducir la ganancia general en todas las frecuencias para minimizar la retroalimentación.
Reducción de ganancia en instrumentos no lineales: Un dispositivo no lineal (o de compresión) proporciona menos ganancia a medida que aumenta la entrada. Debido a que la gestión de la retroalimentación en estos instrumentos también se logra reduciendo la ganancia en la región de frecuencia donde se produce la retroalimentación, pueden ocurrir los mismos efectos secundarios asociados con la gestión de la retroalimentación en los audífonos lineales.
Hay una excepción. Mientras que, en un audífono lineal, la ganancia en todos los niveles de entrada se ve afectada, se puede diseñar un audífono no lineal de modo que solo la ganancia para el nivel de entrada más bajo pueda verse afectada. Esto se debe a que la ganancia de una ayuda no lineal es máxima en el nivel de entrada más bajo, y disminuye a medida que aumenta la entrada. Al reducir esta ganancia máxima a través de un umbral de compresión aumentado, la retroalimentación se controla sin afectar la ganancia a niveles de entrada más altos.11 Este es un método eficaz y práctico para controlar la retroalimentación y se ha utilizado en audífonos digitales (por ejemplo, Senso).12 Aunque la inteligibilidad del habla suave puede verse comprometida, la inteligibilidad del habla conversacional se conserva. Higo. 4 muestra el efecto de la gestión de retroalimentación en las curvas de entrada-ganancia de un audífono no lineal de este tipo. Tenga en cuenta que solo la ganancia para los sonidos más suaves se ve afectada en la ayuda no lineal.
Una suposición detrás del enfoque de «reducción de ganancia» para la gestión de retroalimentación es que solo hay una frecuencia de retroalimentación fija. En realidad, tal suposición rara vez es cierta. Por lo general, hay más de una frecuencia en la que se produce inestabilidad. La supresión de una frecuencia puede crear retroalimentación en otra frecuencia.3 Además, como se indicó anteriormente, la ruta de retroalimentación no es estacionaria; se modifica dinámicamente por el estado del usuario del audífono. En consecuencia, la retroalimentación todavía puede ocurrir en la vida real a pesar de que se controla en la clínica.
Estrategias de retroalimentación en instrumentos DSP
Las técnicas digitales proporcionan posibilidades adicionales para abordar el problema de retroalimentación. Sin embargo, debido a los estrictos requisitos computacionales de dichos algoritmos de reducción de retroalimentación, muchos audífonos DSP utilizan los métodos descritos en los párrafos anteriores. A pesar de estas limitaciones, se han intentado varios algoritmos de cancelación de retroalimentación basados en DSP en audífonos para controlar la retroalimentación.
Principios de cancelación de comentarios: Fig. 2 muestra que la retroalimentación se produce porque la amplificación de la señal de retroalimentación (GßX) resulta en inestabilidad del sistema. Si se conocen las características de esta señal de retroalimentación, se puede generar un filtro que tenga una característica de respuesta similar a la de la ruta de retroalimentación. Al restar la señal de retroalimentación estimada de la entrada, se puede obtener un sistema virtualmente libre de retroalimentación. Este es el principio detrás de la teoría moderna de cancelación de retroalimentación. Egolf & Larson13 describió este principio en detalle.
Aunque teóricamente sólido, el método de cancelación de retroalimentación temprana descrito por Egolf & Larson13 se basó en filtros con una respuesta fija. Como se mencionó anteriormente, el movimiento del audífono en el canal auditivo durante los movimientos de la mandíbula, los cambios en las superficies reflectantes alrededor de la cabeza (como un teléfono colocado sobre el audífono) 14, etc., alterar las características de la ruta de retroalimentación. En consecuencia, la retroalimentación todavía puede ocurrir en la vida real. Se requiere un sistema de filtro variable que se adapte a los cambios en las características de la ruta de retroalimentación.
Cancelación de retroalimentación adaptativa: Los primeros sistemas de cancelación de retroalimentación adaptativa diseñados para audífonos se desarrollaron alrededor de 1990.15,16 En lugar de un filtro fijo, se utiliza un sistema de cancelación de retroalimentación que supervisa constantemente la ruta de retroalimentación para actualizar las características del filtro de cancelación adaptable. En sistemas anteriores, el audífono generaba ruido de bajo nivel como señal de entrada al amplificador. Se realizaron análisis continuos de correlación entre la señal de ruido original que entraba en el receptor y el micrófono para proporcionar una estimación precisa de la señal de retroalimentación. Los resultados de los análisis de correlación se utilizaron para modificar continuamente la función de transferencia del filtro adaptativo hacia la función de transferencia de la ruta de retroalimentación. Restar la señal de retroalimentación estimada de la señal del micrófono (que contiene la señal de retroalimentación real) llevó a una cancelación de la señal de retroalimentación y, por lo tanto, redujo el factor de retroalimentación efectiva (ß en la Fig. 2).
La ventaja del algoritmo adaptativo es que no se utilizan filtros fijos y no se comprometen las ganancias utilizables. Estos algoritmos reportaron una mejora de 5-10 dB de ganancia de inserción utilizable adicional antes de la retroalimentación.17 Además, los cambios lentos en las características de la ruta de retroalimentación también se gestionan correctamente.
Fig. 4. Efecto en la curva de entrada-ganancia durante la gestión de retroalimentación (Fb) en un audífono no lineal. Tenga en cuenta la diferencia de efecto entre los niveles de entrada entre los audífonos lineales y no lineales.
A pesar de su eficacia relativa, varios problemas impidieron la aceptación generalizada de este sistema. Un problema fue la vigorosa demanda computacional del análisis de correlación. Para estimar la ruta de retroalimentación con precisión, los análisis de correlación deben realizarse de forma continua o a breves intervalos regulares. Teniendo en cuenta el nivel de tecnología de chips en ese momento, era difícil implementar un sistema comercial que fuera aceptable tanto estética como funcionalmente.
Otra desventaja de este enfoque es que el ruido de bajo nivel utilizado en la correlación era audible para la mayoría de los usuarios de audífonos. Esto era molesto para algunos usuarios y, en la práctica, limitaba el uso de estos audífonos de cancelación de retroalimentación a personas que tenían pérdidas graves a profundas. Recientemente, se han descrito sistemas de cancelación de retroalimentación que utilizan sonidos en el entorno para estimar la ruta de retroalimentación.19 Estos pueden resolver el problema con el ruido de medición audible, ya que no hay ruido artificial presente.
Sin embargo, puede haber problemas restantes asociados con artefactos y velocidad de respuesta del método de cancelación. Se mencionó anteriormente que los análisis de correlación se realizan para estimar la ruta de retroalimentación. Esto se basa en la suposición de que una señal de retroalimentación es una versión altamente correlacionada de la señal original. Si se observa una correlación alta, pero la duración del análisis de correlación es corta, el sistema puede sugerir la presencia de retroalimentación cuando en la vida real no se ha producido tal retroalimentación. Este es un artefacto del algoritmo de análisis. En la vida real, la mayoría de las señales del habla y la música están altamente correlacionadas a corto plazo, pero no a largo plazo. Por lo tanto, el análisis de correlación a corto plazo en el habla y la música podría resultar en la cancelación de algunas señales, e incluso podría conducir a una calidad de sonido desagradable y pérdida de inteligibilidad. Esto sugiere que la correlación a largo plazo (es decir, la estimación de la ruta de retroalimentación de acción lenta) debe usarse para evitar tales artefactos.
Por otro lado, si el algoritmo de cancelación de retroalimentación tarda mucho tiempo en cancelar la señal de retroalimentación, es posible que no pueda manejar los cambios repentinos en las características de la ruta de retroalimentación. La retroalimentación audible aún puede resultar hasta que el algoritmo de cancelación de retroalimentación haya estimado y cancelado con éxito la señal de retroalimentación. Por ejemplo, un teléfono colocado junto a la oreja provocará un silbido que puede durar varios segundos antes de que el algoritmo de cancelación de retroalimentación sea efectivo para disminuir la señal molesta. Esto es indeseable y el algoritmo exitoso debería (idealmente) manejar cambios repentinos en la ruta de retroalimentación.
En resumen, los métodos existentes para reducir la retroalimentación incluyen enfoques para minimizar las fugas y reducir la ganancia disponible. Estos métodos pueden limitar la retroalimentación, pero también pueden provocar incomodidad y pérdida de inteligibilidad/calidad de sonido. Los métodos DSP actuales de cancelación de retroalimentación adaptativa son prometedores, pero también pueden producir artefactos no deseados.
Nuevas soluciones de retroalimentación DSP
Los avances en la tecnología de miniaturización han permitido el uso de un chip más pequeño y potente para implementar un algoritmo de retroalimentación adaptativa en Senso Diva para controlar la retroalimentación en situaciones de la vida real. El algoritmo actual incluye varios elementos patentados pendientes, y los resultados de las pruebas Widex indican más de 10 dB de ganancia utilizable con pocos o ningún efecto secundario como los descritos anteriormente. Debido al uso del diseño del chip y su implementación de DSP, el algoritmo de retroalimentación adaptativa en el instrumento está activo en todo momento mientras mantiene un bajo consumo de corriente. Lo que sigue es una descripción de los dos componentes principales del algoritmo: el simulador de ruta de retroalimentación y el optimizador de cancelación dinámica.
Simulador de ruta de retroalimentación( FPS): El simulador de ruta de retroalimentación está diseñado para estimar las características de la señal de retroalimentación con el fin de generar una señal de cancelación. A diferencia de intentos anteriores de usar una fuente de ruido externa, el FPS utiliza la señal acústica entrante para impulsar el proceso de correlación. Se hizo un gran esfuerzo para establecer una ventana de tiempo de duración adecuada donde se realizan análisis de correlación para evitar errores de estimación de la ruta de retroalimentación (es decir, mala interpretación del habla/música como retroalimentación). Los usuarios de audífonos no tienen que escuchar el ruido externo descrito en los párrafos anteriores.
Fig. 5 muestra cómo funciona el sistema. La señal entrante del micrófono (A) se correlaciona continuamente con la señal amplificada que entra en el receptor (B) a una frecuencia de muestreo de 32 kHz para estimar la señal que regresa del receptor al micrófono. Se genera una señal de cancelación (C) que se envía al verano ( + ) para cancelar la señal de retroalimentación en el micrófono. A medida que cambian las características de la ruta de retroalimentación, también cambian las características de la señal de cancelación. Para obtener un análisis estable, se eligió una ventana de análisis de aproximadamente 5-10 segundos. El resultado del análisis se actualiza para cada nueva muestra (es decir, 32.000 veces por segundo).
Fig. 5. Diagrama de bloques que muestra los dos componentes principales del algoritmo de cancelación de retroalimentación Diva: el simulador de ruta de retroalimentación (FPS) y el optimizador de cancelación dinámica (DCO).
Como se mencionó anteriormente, la ventaja de este enfoque es que no se utiliza ningún filtro fijo para afectar la ganancia utilizable en cualquier frecuencia o en cualquier nivel de entrada. Los anchos de banda del filtro o el número de canales dentro del audífono no afectan a la precisión del proceso de cancelación porque se genera una señal de cancelación y se agrega a la señal del micrófono antes de los filtros divididos en banda. Además, dado que es una réplica inversa de la ruta de retroalimentación, se puede cancelar más de una frecuencia de retroalimentación. Debido a que el simulador de ruta de retroalimentación es de naturaleza adaptativa, incorpora automáticamente cualquier cambio de las características de la ruta de retroalimentación que pueda ocurrir con el tiempo.
Es necesaria una nota de advertencia. El proceso FPS está diseñado a propósito para tener un tiempo de adaptación de 5-10 s con el fin de evitar posibles artefactos cuando el habla y la música son las señales entrantes. Cuando las características de la señal de retroalimentación no varían demasiado a lo largo del tiempo, el proceso adaptativo tiene tiempo suficiente para converger y crear una «señal de cancelación de retroalimentación» exacta con un alto grado de precisión. Esto eliminaría por completo la señal de retroalimentación. Sin embargo, si las características de la ruta de la señal de retroalimentación varían considerablemente con el tiempo, el proceso adaptativo puede no tener tiempo suficiente para converger completamente para producir una señal de cancelación de retroalimentación exacta. De hecho, esta estimación promedio puede desviarse sustancialmente de las características de la señal de retroalimentación momentánea para dar lugar a una cancelación de retroalimentación incompleta.
Fig. 6. Ganancia máxima antes de la retroalimentación audible sin la unidad de cancelación de retroalimentación y con ambos componentes de la unidad de cancelación de retroalimentación. Tenga en cuenta que 10-12 dB de ganancia más utilizable está disponible con la unidad de cancelación de retroalimentación activa.
Optimizador de cancelación dinámica( DCO): Las limitaciones del FPS llevaron al desarrollo del algoritmo optimizador de cancelación dinámica (DCO). Cuando el usuario mastica o bosteza, se producen fugas de sonido adicionales a medida que se altera la forma del canal auditivo. Cuando se sujeta un teléfono cerca del audífono, se cambia la superficie reflectante cercana al oído. Estas situaciones representan algunas de las situaciones durante las cuales la ruta de retroalimentación y, en consecuencia, la señal de retroalimentación se cambia rápidamente. Debido a la naturaleza lenta del FPS, es posible que no pueda generar la «señal de cancelación de retroalimentación» lo suficientemente rápido. En consecuencia, puede producirse retroalimentación en esos casos hasta que el FPS haya estimado una señal de retroalimentación precisa y la haya cancelado. Y, si las características de la señal de retroalimentación no se estabilizan (como en el usuario que mueve constantemente su mandíbula), es posible que la retroalimentación nunca se cancele. Obviamente, esto puede ser molesto para el usuario.
Un algoritmo de cancelación de retroalimentación eficaz también debe ser capaz de adaptarse a cambios rápidos en la ruta de retroalimentación. El DCO es un mecanismo de acción rápida pendiente de patente que está diseñado para estimar continuamente las características de atenuación de la ruta de retroalimentación en cada uno de los canales de frecuencia. A partir de eso, se calcula una estimación de la ganancia máxima en cada canal de frecuencia. Debido a que no produce señales que se insertan en la ruta de la señal, su acción puede ser muy rápida sin producir los artefactos mencionados anteriormente. Si la ruta de retroalimentación cambia rápidamente (p. ej., un teléfono llevado al oído), el DCO está diseñado para limitar rápida y temporalmente la baja ganancia de entrada en los canales que producen la retroalimentación audible. Esto permite que el tiempo FPS vuelva a calcular la nueva ruta de retroalimentación y cancela la señal de retroalimentación sin reducción de ganancia. Debido a que el DCO opera en canales específicos, los anchos de banda de canal podrían afectar la especificidad de su acción; sin embargo, esto no debería ser una preocupación en este instrumento, ya que utiliza 15 canales que tienen un ancho de 1/3 de octava.
Tanto el FPS como el DCO están activos en todo momento. Sin embargo, dependiendo de la naturaleza de las condiciones de estímulo y los requisitos para el mecanismo de retroalimentación, la acción de un componente puede ser más dominante sobre el otro en cualquier momento. Higo. 6 muestra que los efectos combinados del FPS y el DCO permiten hasta 10-12 dB de ganancia más utilizable antes de que se produzca la retroalimentación.
Conclusión
La retroalimentación acústica se puede minimizar a través de medidas preventivas y acústicas adecuadas. El procesamiento digital de señales ofrece posibilidades adicionales que superan con creces la capacidad de los enfoques tradicionales.
Uso de un algoritmo de Cancelación de retroalimentación Durante los ajustes
Una prueba de retroalimentación es un componente integral del procedimiento de ajuste para el audífono Diva DSP. Debido a que la experiencia con el algoritmo de cancelación de retroalimentación ha sido positiva con artefactos mínimos en la mayoría de las situaciones, se recomienda que el algoritmo permanezca activo en todo momento. Dependiendo de las características individuales y del entorno de prueba, una unidad de cancelación de retroalimentación activa permite más de 10 dB de ganancia utilizable que una unidad de cancelación inactiva. Por otro lado, la desactivación del algoritmo de retroalimentación puede evitar la aparición de artefactos raros e imprevistos que surjan de ciertos tipos de música.
Un estado de cancelación de retroalimentación activa es especialmente necesario para los usuarios que requieren una gran cantidad de ganancia utilizable del audífono. En situaciones menos críticas, un algoritmo de cancelación de retroalimentación activa podría ser ventajoso para las personas que desean más ventilación/fugas de su audífono/molde para oídos para mejorar la preferencia subjetiva, incluido el efecto de oclusión. Esto también podría ser beneficioso para aquellos con piel suave del canal auditivo y / o geometría recta del canal auditivo y experimentan problemas con su audífono personalizado que «se abre camino» debido a los movimientos de la mandíbula. Además, esta característica podría ser útil para accesorios pediátricos para personas menores de 10 años. El rápido crecimiento de los canales de las orejas20,21 y el tamaño del pabellón auricular/concha a medida que el niño crece aumenta el riesgo de retroalimentación con el mismo molde para orejas.
El profesional dispensador puede realizar la prueba de retroalimentación automática desde el programador portátil (SP3) o el software Compass (v.3.1). La prueba debe realizarse en un ambiente tranquilo para evitar que los sonidos extraños confundan los resultados de la prueba. Las señales se utilizan para inicializar el filtro adaptativo y estimar la atenuación de la ruta de retroalimentación en cada canal de frecuencia. La salida del receptor que se filtra al micrófono a través de la ruta de retroalimentación acústica se utiliza para calcular las propiedades de transferencia de la ruta de retroalimentación. La prueba de retroalimentación proporciona dos piezas de información importantes: evalúa la idoneidad del ajuste de la carcasa/molde de oreja e inicializa el sistema.
Evaluación del ajuste del molde/orejera: Los resultados de la prueba de retroalimentación indican si el molde/orejera actual proporciona un sello suficiente para retener la ganancia necesaria para amplificar el habla normal al nivel de escucha cómodo del usuario. Esta información puede permitir un respiradero más grande que el utilizado tradicionalmente, reduciendo así el efecto de oclusión y mejorando la calidad subjetiva del audífono. Sin embargo, un respiradero más grande puede reducir la eficacia de los sistemas de reducción de ruido y micrófono direccional. La ventaja de la prueba de retroalimentación es que sus resultados permiten al profesional dispensador tomar una decisión informada sobre el diámetro de ventilación necesario de acuerdo con las preferencias y propiedades individuales del canal auditivo y la aurícula.
Los resultados de la prueba de retroalimentación también reflejan el rango de ganancia utilizable antes de que se produzca la retroalimentación audible. Sin embargo, es importante darse cuenta de que los resultados se aplican solo a la condición de la situación de la prueba durante la prueba de retroalimentación. En una situación diferente (p. ej., cuando la boca de una persona está abierta o cuando se coloca un teléfono sobre la oreja), la trayectoria acústica del audífono puede volverse inestable y dar lugar a una retroalimentación audible. Si se establece el límite de ganancia superior donde se produce la retroalimentación al valor determinado durante la prueba de retroalimentación, el audífono puede estar al borde de oscilaciones acústicas todo el tiempo (retroalimentación sub-oscilatoria). Esto podría alterar la respuesta de frecuencia del audífono.1 Además, cualquier movimiento de la mandíbula podría enviar el audífono a una retroalimentación audible.
Para evitar esto, se adoptó la práctica de incluir un «margen de retroalimentación» en los audífonos Senso Plus y Diva. El margen de retroalimentación representa la ganancia de dB por debajo del nivel donde se produce la retroalimentación audible. Por ejemplo, un margen de retroalimentación de 6 dB significa que la ganancia máxima se establece 6 dB por debajo de donde se produce la retroalimentación audible.
Inicializar el sistema :El resultado de la prueba de retroalimentación también sirve para inicializar el simulador de ruta de retroalimentación. Es decir, establece la configuración paramétrica inicial del filtro digital para que pueda generar la señal de cancelación. Los valores de los parámetros se almacenan en la memoria del audífono y se activan cada vez que se enciende el audífono. El proceso de cancelación de retroalimentación adaptativa comienza con esa estimación como la primera estimación de la ruta de retroalimentación.
Si no hay ningún cambio en la condición en la que se usa el audífono en la vida real, el FPS tardará un tiempo mínimo en cancelar la señal de retroalimentación. Si hay un cambio en las características de la ruta de retroalimentación con respecto a la estimada, la naturaleza adaptativa del FPS ajustará su configuración paramétrica para cancelar la señal de retroalimentación. El tiempo real de reajuste depende de la cercanía de la ruta de retroalimentación estimada y la ruta de retroalimentación real. Cuanto mayor sea la diferencia, más tiempo llevará el proceso de adaptación a «cero» en una estimación precisa. Por lo tanto, si bien la naturaleza adaptativa del proceso de cancelación anularía cualquier señal de retroalimentación, se esperaría que las pruebas de retroalimentación realizadas en condiciones más reales arrojaran mejores estimaciones iniciales de la ruta de retroalimentación y mejoraran la eficacia del proceso de cancelación de retroalimentación. Por la misma razón, es importante volver a hacer la prueba de retroalimentación cuando se modifica el molde o la carcasa para que se almacene un nuevo conjunto de valores iniciales.
Este artículo fue enviado a Recursos Humanos por Francis Kuk, PhD, director de audiología en Widex Hearing Aid Co, Long Island City, NY, y Carl Ludvigsen, MS, director de audiología, y Thomas Kaulberg, PhD, ingeniero de investigación en Widex ApS, Vaerloese, Dinamarca. La correspondencia puede dirigirse a HR o Francis Kuk, Widex Hearing Aid Co, 35-53 24th St, Long Island City, NY 11106-4116; correo electrónico: .
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