Akustinen palaute tapahtuu kaikissa kuulolaitteissa, kun äänet vuotavat tuuletusaukosta tai korvakäytävän ja korvakäytävän välisestä tiivisteestä. Useimmissa tapauksissa akustinen takaisinkytkentä ei ole kuultavissa. Mutta kun kuulolaitteen in situ-vahvistus on riittävän suuri tai kun käytetään optimaalista kokoa suurempaa tuuletusaukkoa, korvakäytävässä syntyvän kuulolaitteen ulostulo voi ylittää earmoldin/kuoren tarjoaman vaimennuksen. Kuulolaitteen ulostulo muuttuu epävakaaksi ja kerran kuulumaton akustinen takaisinkytkentä tulee kuuluvaksi. Kirjoittajien huomautus: tässä paperissa viittaamme kuuluvaan vihellysääneen ”palautteena”, vaikka lukijoiden pitäisi olla tietoisia siitä, että teknisesti palautetta tapahtuu koko ajan kuulolaitteessa.
palaute rajoittaa käyttäjän käytettävissä olevaa hyötyä. Monille käyttäjille ja heidän läheisilleen palaute on harmillista ja jopa noloa. Lisäksi takaisinkytkennän partaalla olevat kuulolaitteet (eli alioskillatiivinen takaisinkytkentä) voivat vaikuttaa kuulolaitteen taajuusominaisuuksiin ja johtaa ajoittaiseen viheltämiseen.1 itse asiassa jopa 24 prosenttia kuulolaitteen käyttäjistä ilmoitti tyytymättömyyttä suhteessa laitteen viheltämiseen.2 ei siis ole yllättävää, että monet tutkijat, insinöörit ja kliinikot ovat viime vuosien aikana yrittäneet estää ja hallita palautteen esiintymistä. Agnew3 tarjoaa lukijoille erinomaisen yhteenvedon.
huolimatta erilaisista lähestymistavoista, joista osa käyttää digitaalista signaalinkäsittelyä (DSP), kaikki johtavat jossain määrin ei-toivottuihin sivuvaikutuksiin, jotka voivat vaarantaa mukavuuden, äänenlaadun ja/tai puheen ymmärrettävyyden. Tässä artikkelissa tarkastellaan palautteen eri näkökohtia, mukaan lukien sen tuottaminen, sen hallinnan periaatteet, siihen liittyvät sivuvaikutukset ja tavat, joilla nämä ongelmat on suunniteltu ratkaistavaksi uudessa digitaalisessa kuulolaitteessa.
palautteen mallien tutkiminen
äänijärjestelmä on mikä tahansa olio, joka ottaa äänen syötteen ja tuottaa ulostulon. Tätä määritelmää käyttäen kuulolaite on fyysinen järjestelmä, joka ottaa ääniä (eli syöttää), vahvistaa niitä käyttäjän kuulon heikkenemisen mukaan (eli käsittely) niin, että signaalit lähtevät kuulolaitteesta (ts., output) käyttäjän kannalta sopivalla äänekkyydellä.
näin ollen voidaan kuvata kuulolaitteen käyttäytymistä käsitteillä, joita käytetään yleisesti tekniikan ohjausjärjestelmäteoriassa.4 Seuraavassa on yksinkertaistettu kvantitatiivinen kuvaus siitä, miksi ja mitä tapahtuu, kun palaute tapahtuu.
Kuva. 1 näyttää yksinkertaisen lohkokaavion kuulolaitteesta. Tulosignaalia (X) vahvistetaan vahvistuskertoimella (G), jonka tuloksena on lähtösignaali (Y). Jos kuulolaite/earmold tarjoaa täydellisen tiivisteen (ts., ei takaisinkytkentäpolku), lähtösignaali (Y) määräytyisi yksinkertaisesti kuulolaitteen vahvistuksen ja tulotason (X) perusteella. Se on,
yhtälö 1: Y = GX
Kuva. 1. Kuulolaitteen lohkokaavio.
takaisinkytkentäpolun ollessa läsnä tietty lähtösignaalin murto-osa (ß) vuotaa takaisin mikrofoniin. Kuva. 2 näyttää kuulolaitteen yksinkertaisen lohkokaavion, jonka avulla jotkut vahvistetut äänet vuotavat takaisin mikrofoniin (eli sillä on palautepolku). Palauteprosessia voi pitää silmukkana tapahtumasarjana. Ensimmäinen, tulosignaali X luo lähtö GX. Ensimmäisen silmukan aikana tietty osuus (ß) lähtösignaalista GX vuotaa takaisin mikrofoniin ja osallistuu tuloon ßGX: nä. Siten yhdistetty tulo mikrofoniin on (X + ßGX). Tämän jälkeen signaali vahvistuu kertoimella G ja myötävaikuttaa lähtösignaaliin. Toisin sanoen kuulolaitteen ulostulo yhden silmukan jälkeen tulee:
yhtälö 2: Y = GX + G (ßGX)
Kuva. 2. Lohkokaavio kuulolaitteesta, jonka avulla osa vahvistetusta äänestä pääsee vuotamaan takaisin mikrofoniin.
kun ulostulo ”silmukoituu” takaisin mikrofoniin, ulostulo kasvaa asteittain gß-kertoimella. ”N” silmukoiden lukumäärän jälkeen kuulolaitteen ulostulo tulee:
yhtälö 3: Y = GX
yhtälö 3 on esimerkki potenssisarjasta ja voidaan näin yksinkertaistaa:
yhtälö 4: Y = GX/(1 – Gß)
vaihtoehtoisesti intuitiivinen tapa ymmärtää yhtälö 4 on katsoa, että lähtösignaali Y koostuu kahdesta komponentista. Ensimmäinen komponentti on monistettu tulosignaali ja toinen komponentti on monistettu takaisinkytkentä signaali. Monistettu tulosignaali on yhtä suuri kuin tulosignaali kerrottuna vahvistimen g vahvistuksella (kuten peruskuulolaitekaaviossa Kuvassa. 1). Takaisinkytkentäsignaali on lähtösignaalin y murto-osan ß suuruinen (KS. 2). Tämä takaisinkytkentä signaali poimitaan mikrofoni ja vahvistetaan tekijä G ja edistää lähtösignaalin GßY. Toisin sanoen kuulokojeen ulostulo on:
yhtälö 5: Y = GX + GßY
siirtämällä gßy yhtälön vasemmalle puolelle ja yksinkertaistamalla saadaan:
yhtälö 6: Y (1-Gß)= GX
joka jakamalla molemmat puolet (1-Gß), saadaan sama tulos kuin yhtälössä 4 tai: Y = GX / (1 – Gß)
on käynyt ilmi, että yhtälö 4 on olennainen ymmärrettäessä tekijöitä, jotka ohjaavat palautetta kuulokojeessa. Huomaa, että ilman nimittäjää (eli jakajaviivan alle kirjoitettua osaa) yhtälö 4 on sama kuin yhtälö 1 kuulolaitteelle ilman takaisinkytkentäpolkua(kuten kuvassa. 1). Näin ollen tämä nimittäjä kuvaa kuulokojeen palautteen ominaisuuksia. Nimittäjän, g: n ja ß: n elementit muodostavat silmukkavahvistuksen Gß (eli avoimen silmukan vahvistuksen), joka on tärkein kuulolaitejärjestelmän mahdollisten takaisinkytkentäongelmien määrittäjä.
Silmukkavahvistusta ohjataan ilmeisesti kuulolaitteen G: llä (eli siksi palautetta voi joskus poistaa vähentämällä vahvistusta). Toisaalta ß: n suuruuteen vaikuttavat monet tekijät, jotka voivat olla tai eivät ole hallittavissa. Esimerkiksi tuuletusaukosta tulevan vuodon määrää voidaan säädellä, mutta leuan liikkeen ajoittaiset vuodot, heijastavien pintojen esiintyminen kuulolaitteen lähellä, huoneen jälkikaiunta ja pään asennon muutos voivat myös muuttaa takaisinkytkentäpolkua ja vaikuttaa ß: n suuruuteen. Tällöin takaisinkytkentäpolun suuruus ja taajuusvaste eivät välttämättä ole paikallaan.
voidaan nähdä, että jos ß on nolla (Eli ei vuotoa), termi Gß on nolla (0). Nimittäjä on 1 ja Y: n arvo määräytyy yksinomaan g: n ja X: n arvojen perusteella.näissä tapauksissa, joissa nimittäjä saa positiivisen arvon (>0), kuulokojejärjestelmän sanotaan olevan vakaa eikä kuuluvaa palautetta tapahdu (tätä kutsutaan Nyquistin Stabiilisuuskriteeriksi). Toisaalta jos ß: n arvo kasvaa tai jos vahvistimen voitto kasvaa (tai molemmat), gß: n arvo kasvaa. Tämä puolestaan pienentää nimittäjän arvoa (1-Gß) ja systeemin tuotos kasvaa. Kun gß: n arvo lähestyy arvoa 1, nimittäjä lähestyy arvoa 0 ja systeemi muuttuu epävakaaksi. Tällöin tapahtuu kuuluva takaisinkytkentä ja lähtösignaali Y kasvaa, kunnes se saavuttaa kuulolaitteen maksimitehon tai kun sen vahvistusta vähennetään puristusjärjestelmän aktivoinnin kautta.
yhtälö 4 osoittaa myös, että saman vuodon (ß) osalta takaisinkytkennän esiintyminen määräytyy ensisijaisesti kuulolaitteen vahvistuksen (G) perusteella. G: n kasvaessa takaisinkytkennän riski kasvaa Gß: n lähestyessä 1: tä (ja nimittäjän lähestyessä 0: ta). On selvää, että G: n kasvaessa myös lähtö GX kasvaa. On kuitenkin ymmärrettävä, että suuri tuotos ei aina vaadi suurta voittoa. Suuri tulo (X) pienellä vahvistuksella voi myös johtaa korkeaan lähtöön.
Takaisinkytkentämenetelmät
koska kuuluva takaisinkytkentä on merkki kuulolaitteiston epävakaudesta, yhtälö 4 viittaa siihen, että on olemassa kaksi mahdollista ratkaisua vakauden palauttamiseksi. Yksi ratkaisu on ohjata signaalin syöttöä takaisin mikrofoniin ohjaamalla vuotokerrointa ß. Toinen on vähentää kuulolaitteen vahvistusta (G). Seuraavassa kuvataan tapoja, joilla palautteen vähentäminen on toteutettu.
Kuva. 3. Vaikutus tulo-vahvistuskäyrään palautteen hallinnan (Fb) aikana lineaarisessa kuulokojeessa. Vähentää voitto hallita palautetta lineaariset kuulolaitteet aiheuttaa vähentää voitto kaikilla taajuuksilla ja kaikki tulot.
ennaltaehkäisevä käytäntö: ennaltaehkäisevät toimenpiteet, joilla varmistetaan, että käyttäjä saa parhaan mahdollisen hyödyn kuulolaitteesta, mukaan lukien:
- tarkan korvavaikutelman varmistaminen;
- vastaanottimen oikean suunnan varmistaminen korvakäytävässä;
- korvavahan välttäminen korvakäytävässä tai vastaanottimen aukossa;
- varmistamalla, ettei letkussa ole halkeamia, ja
- käyttämällä sopivaa tuuletusaukkoa jne.
nämä käytännöt ovat hyvin tunnettuja, ja niiden tarkoituksena on kontrolloida mahdollista takaisinkytkentäpolkua ß. Niitä olisi käytettävä riippumatta siitä, onko kuulolaitteessa mitään palautteenesto-tai palautteen peruutusalgoritmeja.
akustiset lähestymiset: useimmat annostelun ammattilaiset tuntevat palautteen hallinnan vähentämällä äänten vuotamista kuulolaitteen/korvakuulojärjestelmän kautta. Yritykset, kuten tuulettimen halkaisijan rajoittaminen ja/tai korvaläpän/kuulokojeen kuoren ensimmäisen mutka-alueen halkaisijan / ympäryksen lisääminen, ovat ensimmäiset askeleet ja edustavat useimmin käytettyjä akustisia lähestymistapoja.
nämä lähestymistavat voivat kuitenkin vaikuttaa myös kuulolaitteesta saatavaan hyötyyn. Kuk5 toimitti tietoja yksikanavaisen lineaarisen BTE-kuulolaitteen suurimmasta lisäysvahvistuksesta, kun rinnakkaisen Select-a-Ventin (SAV) halkaisijaa säädettiin 0: sta 3 mm: iin. jopa 25 dB: n vahvistuksen muutos 250 Hz: n taajuudella ja 10-15 dB yli 1000 Hz: n taajuudella havaittiin. Tällaisia havaintoja voitaisiin muuttaa, jos sen sijaan käytettäisiin monikanavaista kuulolaitetta.
akustisilla lähestymistavoilla pyritään myös hallinnoimaan mahdollista takaisinkytkentäpolkua b. vaikka nämä yritykset voivat olla tehokkaita, ne voivat johtaa myös muihin sivuvaikutuksiin. Esimerkiksi venttiilin halkaisijan pienentäminen voi johtaa tukkeutuneen korvakäytävän vähentyneeseen ilmanvaihtoon, kuulolaitteen taajuusvasteen muuttumiseen, luonnollisten matalien taajuuksien virtauksen vähenemiseen tuuletusaukon kautta, subjektiivisen äänenlaadun heikkenemiseen ja tukkeutumisen havaitsemisen lisääntymiseen ääntelyn aikana.6 Lisäksi korvalehden kanavan halkaisijan kasvattaminen voi aiheuttaa fyysistä epämukavuutta. Harvinaisissa tapauksissa seurauksena voi olla korvakäytävän arkuutta ja hankausta.
lineaaristen soittimien Vahvistusvähennys: useimmat kuulolaitteet valmistetaan suuremmalla vahvistuksella korkeilla taajuuksilla. Valitettavasti tyypillinen takaisinkytkentäpolku antaa myös vähemmän vaimennusta korkeilla taajuuksilla kuin matalilla taajuuksilla. Siksi kuuluvan takaisinkytkennän riski on suurin korkeammalla taajuusalueella.
yksi yleinen tapa kontrolloida palautetta on alentaa kuulolaitteen suurtaajuusvahvistusta käyttämällä äänensäätöä tai alipäästösuodatusta. Kuitenkin, voitto korkeamman taajuuden (ja viereisten) alueilla on myös vaarantunut tällä lähestymistavalla. Puheen ymmärrettävyys voi kärsiä tämän seurauksena. Vaihtoehtoisia lähestymistapoja, kuten käyttö lovi suodatin (esim., Agnew7), vaimennus resonanssitaajuus, vaihesiirto (esim., Preves et al.8)ja taajuussiirtymä (esim., Bennett et al.9), tai vähentää voitto yhdessä tai useammassa suodattimet suodatin pankki (esim. Lunner et al.10) ovat tarkempia ohjaamaan palautetta vähemmän vaikutusta lähellä taajuuksia. On selvää, missä määrin tämä pitää paikkansa, riippuu suodattimien kaistanleveydestä.
lineaaristen kuulolaitteiden palautteen hallinnassa on lisäksi ongelmia. Koska nämä laitteet tarjoavat saman voiton kaikilla tulotasoilla, voitto vähentäminen, jota sovelletaan taajuusalueella on tehokas kaikilla tulotasoilla. Tämä tarkoittaa, että pehmeät äänet, kuten myös keskitason äänet, vaikuttavat samassa määrin. Puheen ymmärrettävyys kaikilla tulotasoilla voi vaikuttaa (Kuva. 3). Vaikka takaisinkytkentätaajuus voi olla peräisin rajatuilta alueilta, käyttäjän, jolla on yksikanavainen lineaarinen kuulolaite, on alennettava yleistä vahvistusta kaikilla taajuuksilla palautteen minimoimiseksi.
Gain reduction in nonlinear instruments: epälineaarinen (tai puristus) laite antaa vähemmän hyötyä, kun tulo kasvaa. Koska takaisinkytkennän hallinta näissä laitteissa tapahtuu myös vähentämällä vahvistusta taajuusalueella, jossa takaisinkytkentä tapahtuu, lineaarisissa kuulolaitteissa voi esiintyä samoja takaisinkytkennän hallintaan liittyviä sivuvaikutuksia.
on yksi poikkeus. Siinä missä lineaarisessa kuulolaitteessa vaikutus kaikilla tulotasoilla on, voidaan suunnitella epälineaarinen kuulolaite siten, että vain alimman tulotason voitto voi vaikuttaa. Tämä johtuu siitä, että epälineaarisen tuen voitto on maksimissaan alimmalla panostasolla, ja se pienenee panoksen kasvaessa. Alentamalla tätä suurin voitto kautta lisääntynyt Pakkaus kynnys, palautetta ohjataan vaikuttamatta voitto korkeammilla tulotasoilla.11 Tämä on tehokas ja käytännöllinen menetelmä palautteen hallintaan ja sitä on käytetty digitaalisissa kuulolaitteissa (esim.Senso).12 vaikka pehmeän puheen ymmärrettävyys voi vaarantua,keskustelevan puheen ymmärrettävyys säilyy. Kuva. 4 osoittaa palautteen hallinnan vaikutuksen tällaisen epälineaarisen kuulolaitteen tulo-vahvistuskäyriin. Huomaa, että vain voitto pehmeämpi äänet vaikuttavat epälineaarinen tuki.
oletus palautteenhallinnan ”gain reduction” – lähestymistavasta on, että palautetaajuuksia on vain yksi kiinteä. Todellisuudessa tällainen oletus on harvoin totta. Tyypillisesti epävakautta esiintyy useammalla kuin yhdellä taajuudella. Yhden taajuuden vaimentaminen voi luoda palautetta toisella taajuudella.3 Lisäksi, kuten aiemmin todettiin, takaisinkytkentäpolku ei ole paikallaan; se muuttuu dynaamisesti kuulolaitteen käyttäjän tilan mukaan. Näin ollen palautetta voi tulla tosielämässäkin, vaikka sitä valvotaan neuvolassa.
DSP-välineiden Palautestrategiat
Digitaalitekniikat tarjoavat lisämahdollisuuksia palauteongelman ratkaisemiseen. Tällaisten palautteen vähennysalgoritmien voimakkaiden laskennallisten vaatimusten vuoksi monet DSP – kuulolaitteet hyödyntävät edellisissä kappaleissa kuvattuja menetelmiä. Tällaisista rajoitteista huolimatta kuulolaitteisiin on yritetty käyttää useita DSP-pohjaisia palautteen peruutusalgoritmeja palautteen ohjaamiseksi.
palautteen peruuttamisen periaatteet: Kuva. 2 osoittaa, että takaisinkytkentä tapahtuu, koska takaisinkytkentäsignaalin (GßX) vahvistus johtaa järjestelmän epävakauteen. Jos tämän takaisinkytkentäsignaalin ominaisuudet tunnetaan, voidaan luoda suodatin, jonka vasteominaisuus on samanlainen kuin takaisinkytkentäpolulla. Vähentämällä arvioidun takaisinkytkentäsignaalin tulosta voidaan saada käytännössä takaisinkytkentävapaa järjestelmä. Tämä on nykyaikaisen palautteen peruutusteorian periaate. Egolf & Larson13 kuvasi tätä periaatetta yksityiskohtaisesti.
vaikka teoriassa eheä, egolfin & Larson13 kuvaama varhainen palautteen peruutusmenetelmä perustui suodattimiin, joilla oli yksi kiinteä vaste. Kuten edellä mainittiin, kuulolaitteen liike korvakäytävässä leuan liikkeiden aikana, pään ympärillä olevien heijastavien pintojen muutokset (kuten kuulolaitteen päälle sijoitettu puhelin14) jne., muuttaa palautetta polku ominaisuudet. Näin ollen palautetta voi vielä tulla tosielämässä. Tarvitaan muuttuva suodatinjärjestelmä, joka mukautuu palautepolun ominaisuuksien muutoksiin.
Adaptiivinen takaisinkytkennän peruutus: ensimmäiset kuulolaitteisiin suunnitellut Adaptiiviset takaisinkytkennän peruutusjärjestelmät kehitettiin vuoden 1990 tienoilla.15,16 kiinteän suodattimen sijasta käytetään takaisinkytkennän peruutusjärjestelmää, joka seuraa jatkuvasti takaisinkytkentäpolkua mukautuvan peruutussuodattimen ominaisuuksien päivittämiseksi. Aiemmissa järjestelmissä kuulolaite tuotti vahvistimen tulosignaalina matalaa kohinaa. Vastaanottimeen tulevan alkuperäisen kohinasignaalin ja mikrofonin välillä tehtiin jatkuvia korrelaatioanalyysejä, jotta takaisinkytkennästä saatiin tarkka arvio. Korrelaatioanalyysien tuloksia käytettiin sitten adaptiivisen suodattimen siirtofunktion jatkuvaan muokkaamiseen takaisinkytkentäpolun siirtofunktiota kohti. Estimoidun takaisinkytkentäsignaalin vähentäminen mikrofonin signaalista (joka sisältää todellisen takaisinkytkentäsignaalin) johti takaisinkytkentäsignaalin peruuttamiseen ja siten pienensi tehokasta takaisinkytkentäkerrointa (ß kuviossa. 2).
adaptiivisen algoritmin etuna on se, että kiinteitä suodattimia ei käytetä eikä käyttökelpoisesta hyödystä tehdä kompromisseja. Nämä algoritmit raportoivat parannusta 5-10 dB lisää käyttökelpoinen lisäys vahvistus ennen palautetta.17 lisäksi takaisinkytkentäpolun luonnehdintojen18 hitaita muutoksia hallitaan myös oikein.
Kuva. 4. Vaikutus tulo-vahvistuskäyrään palautteen hallinnan (Fb) aikana epälineaarisessa kuulokojeessa. Huomaa ero lineaaristen ja epälineaaristen kuulolaitteiden tulotasojen välillä.
sen suhteellisesta tehokkuudesta huolimatta useat ongelmat estivät järjestelmän laajan hyväksymisen. Yksi ongelma oli korrelaatioanalyysin voimakas laskennallinen kysyntä. Jotta takaisinkytkentäpolku voidaan arvioida tarkasti, korrelaatioanalyysit on tehtävä jatkuvasti tai lyhyin säännöllisin väliajoin. Ottaen huomioon siruteknologian tason tuolloin, oli vaikea toteuttaa tällaista kaupallista järjestelmää, joka oli sekä kosmeettisesti että toiminnallisesti hyväksyttävä.
toinen haitta tässä lähestymistavassa on se, että korrelaatiossa käytetty matalan tason melu oli kuultavissa useimmille kuulolaitteen käyttäjille. Tämä ärsytti osaa käyttäjistä ja käytännössä rajoitti näiden palautteen peruuttavien kuulolaitteiden käytön ihmisiin, joilla oli vakavia tai syvällisiä menetyksiä. Viime aikoina on kuvattu palautteen peruutusjärjestelmiä, joissa ympäristön ääniä käytetään palautepolun arvioimiseen.19 nämä voivat ratkaista ongelman äänimittauksella, koska keinotekoista melua ei ole.
artefakteihin ja peruutusmenetelmän vastenopeuteen saattaa kuitenkin liittyä vielä ongelmia. Aiemmin mainittiin, että palautepolun arvioimiseksi tehdään korrelaatioanalyysejä. Tämä perustuu oletukseen, että takaisinkytkentäsignaali on vahvasti korreloiva versio alkuperäisestä signaalista. Jos havaitaan korkea korrelaatio, mutta korrelaatioanalyysin kesto on lyhyt, järjestelmä voi viitata takaisinkytkennän läsnäoloon, kun tosielämässä tällaista palautetta ei ole tapahtunut. Tämä on artefakti analyysialgoritmista. Tosielämässä useimmat puhe-ja musiikkisignaalit korreloivat hyvin lyhyellä, mutta eivät pitkällä aikavälillä. Näin ollen lyhytkestoinen puheen ja musiikin korrelaatioanalyysi voisi johtaa joidenkin signaalien mitätöintiin ja jopa epämiellyttävään äänenlaatuun ja ymmärrettävyyden menetykseen. Tämä viittaa siihen, että pitkän aikavälin korrelaatiota (eli hitaasti vaikuttavaa takaisinkytkentäpolun estimointia) tulisi käyttää tällaisten artefaktien välttämiseksi.
toisaalta, jos takaisinkytkennän peruutusalgoritmin takaisinkytkennän peruuttaminen kestää kauan, se ei välttämättä pysty käsittelemään takaisinkytkentäpolun ominaisuuksien äkillisiä muutoksia. Kuultu palaute voi silti johtaa siihen asti, kunnes palautteen peruutusalgoritmi on onnistuneesti arvioinut ja peruuttanut takaisinkytkennän signaalin. Esimerkiksi korvan viereen sijoitettu puhelin aiheuttaa vihellyksen, joka voi kestää useita sekunteja ennen kuin palautteen peruutusalgoritmi on tehokas vaimentamaan ärsyttävää signaalia. Tämä ei ole toivottavaa ja onnistuneen algoritmin pitäisi (ihannetapauksessa) käsitellä äkillisiä muutoksia palautepolussa.
yhteenvetona voidaan todeta, että olemassa olevia palautteen vähentämismenetelmiä ovat muun muassa menetelmät vuodon minimoimiseksi ja käytettävissä olevan hyödyn vähentämiseksi. Nämä menetelmät voivat rajoittaa palautetta, mutta voivat myös johtaa epämukavuutta ja menetys ymmärrettävyys/äänenlaatu. Nykyinen DSP menetelmiä mukautuva palaute peruutus pidä lupaus, mutta voi myös tuottaa ei-toivottuja esineitä.
uudet DSP-Palauteratkaisut
edistysaskeleet pienennystekniikassa ovat mahdollistaneet pienemmän ja tehokkaamman sirun käytön adaptiivisen palautealgoritmin toteuttamiseksi Senso Divassa palautteen ohjaamiseksi tosielämän tilanteissa. Nykyinen algoritmi sisältää useita patentoitavia elementtejä, ja Widex-testitulokset osoittavat yli 10 dB enemmän käyttökelpoista hyötyä, jolla on vain vähän tai ei lainkaan sivuvaikutuksia, kuten aiemmin on kuvattu. Sirusuunnittelun ja sen DSP-toteutuksen käytön vuoksi laitteen mukautuva palautealgoritmi on aktiivinen aina säilyttäen alhaisen virrankulutuksen. Seuraavassa on kuvaus algoritmin kahdesta pääkomponentista-takaisinkytkentäpolun simulaattorista ja dynaamisesta peruutusoptimaattorista.
Takaisinkytkentäsimulaattori (FPS): takaisinkytkentäsimulaattori on suunniteltu arvioimaan takaisinkytkentäsignaalin ominaisuudet peruutussignaalin tuottamiseksi. Toisin kuin aiemmat yritykset käyttää ulkoista melulähdettä, FPS käyttää saapuvaa äänisignaalia korrelaatioprosessin ajamiseen. On pyritty luomaan sopivan mittainen aikaikkuna, jossa korrelaatioanalyysejä tehdään, jotta vältettäisiin palautepolun estimointivirheet (eli puheen/musiikin tulkitseminen väärin palautteena). Kuulolaitteen käyttäjän ei tarvitse kuunnella edellisissä kappaleissa kuvattua ulkoista melua.
Kuva. 5 näyttää, miten järjestelmä toimii. Saapuvan mikrofonin signaali (A) korreloi jatkuvasti vastaanottimeen (b) saapuvan vahvistetun signaalin kanssa näytteenottotaajuudella 32 kHz, jotta voidaan arvioida signaalin syöttö takaisin vastaanottimesta mikrofoniin. Syntyy peruutussignaali (C), joka lähetetään kesällä ( + ) peruuttamaan takaisinkytkentäsignaali mikrofoniin. Takaisinkytkentäpolun ominaisuuksien muuttuessa myös peruutussignaalin ominaisuudet muuttuvat. Vakaan analyysin saamiseksi valittiin noin 5-10 sekunnin analyysiikkuna. Analyysin tulos päivitetään jokaisen uuden näytteen osalta (eli 32 000 kertaa sekunnissa).
Kuva. 5. Lohkokaavio, jossa esitetään Diva feedback cancellation algoritmin kaksi pääkomponenttia: feedback path simulator (FPS) ja dynamic cancellation optimizer (DCO).
kuten aiemmin mainittiin, tämän lähestymistavan etuna on se, että kiinteää suodatinta ei käytetä vaikuttamaan käytettävissä olevaan vahvistukseen millään taajuudella tai millään tulotasolla. Suodattimen kaistanleveydet tai kuulolaitteen kanavien määrä eivät vaikuta peruutusprosessin tarkkuuteen, koska peruutussignaali syntyy ja lisätään mikrofonin signaaliin ennen kaistanjakosuodattimia. Lisäksi, koska se on käänteinen toisinto takaisinkytkentäpolusta, useampi kuin yksi takaisinkytkentätaajuus voidaan peruuttaa. Koska palautepolun simulaattori on luonteeltaan mukautuva, se sisältää automaattisesti kaikki palautepolun ominaisuuksien muutokset, joita voi tapahtua ajan mittaan.
varoittava huomautus on tarpeen. FPS-prosessi on tarkoituksellisesti suunniteltu niin, että sopeutumisaika on 5-10 s, jotta vältetään mahdolliset artefaktit, kun puhe ja musiikki ovat saapuvia signaaleja. Kun palautesignaalin ominaisuudet eivät vaihtele liikaa ajan mittaan, mukautuva prosessi on tarpeeksi aikaa lähentyä ja luoda tarkka ”takaisinkytkennän peruutussignaali” suurella tarkkuudella. Tämä poistaisi palautesignaalin kokonaan. Kuitenkin, jos Ominaisuudet takaisinkytkentäsignaalin polku vaihtelee huomattavasti ajan, mukautuva prosessi ei ehkä ole tarpeeksi aikaa lähentyä täysin tuottaa tarkka palautetta peruutussignaalin. Tämä keskimääräinen arvio voi poiketa huomattavasti hetkellisen takaisinkytkennän ominaisuuksista, jolloin takaisinkytkentä peruutetaan epätäydellisesti.
Kuva. 6. Maksimivoitto ennen kuultavaa palautetta ilman takaisinkytkennän peruutusyksikköä ja palautteen peruutusyksikön molemmilla komponenteilla. Huomaa, että 10-12 dB enemmän käyttökelpoista vahvistusta on käytettävissä active feedback cancellation unit.
Dynamic Cancellation Optimizer (DCO): FPS: n rajoitusten vuoksi kehitettiin dynamic cancellation optimizer (DCO) – algoritmi. Kun käyttäjä pureskelee tai haukottelee, lisää äänen vuotamista tapahtuu korvakäytävän muodon muuttuessa. Kun puhelinta pidetään lähellä kuulolaitetta, korvan lähellä oleva heijastava pinta vaihtuu. Nämä tilanteet edustavat niitä tilanteita, joissa palautepolku ja sitä kautta palautesignaali vaihtuu nopeasti. FPS: n hitaan luonteen vuoksi se ei välttämättä pysty tuottamaan ”takaisinkytkennän peruutussignaalia” riittävän nopeasti. Tämän seurauksena takaisinkytkentää voi esiintyä näissä tapauksissa, kunnes FPS on arvioinut tarkan takaisinkytkentäsignaalin ja peruuttanut sen. Ja jos palautesignaalin ominaisuudet eivät vakaudu (kuten käyttäjällä, joka liikkuu jatkuvasti leukaansa), palautetta ei saa koskaan peruuttaa. Tämä voi tietenkin olla käyttäjälleen ärsyttävää.
tehokkaan palautteen peruutusalgoritmin pitäisi myös kyetä mukautumaan palautepolun nopeisiin muutoksiin. DCO on patentoitu, nopeavaikutteinen mekanismi, joka on suunniteltu jatkuvasti arvioimaan takaisinkytkentäpolun vaimennusominaisuuksia kussakin taajuuskanavassa. Siitä lasketaan arvio kunkin taajuuskanavan maksimivoitosta. Koska se ei tuota signaaleja, jotka työnnetään signaalipolulle, sen toiminta voi olla hyvin nopeaa tuottamatta aiemmin mainittuja artefakteja. Jos palautepolku muuttuu nopeasti (esim., puhelin toi korvaan), DCO on suunniteltu nopeasti ja tilapäisesti rajoittamaan matalan tulon vahvistusta kanavissa, jotka tuottavat kuultavaa palautetta. Tämä antaa FPS aikaa laskea uudelleen uuden takaisinkytkentäpolun ja peruuttaa takaisinkytkentäsignaalin ilman vahvistuksen vähentämistä. Koska DCO toimii tietyillä kanavilla, kanavien kaistanleveydet voivat vaikuttaa sen toiminnan spesifisyyteen; tämän ei kuitenkaan pitäisi olla ongelma tässä laitteessa, koska se käyttää 15 kanavaa, jotka ovat 1/3 oktaavia leveitä.
sekä FPS että DCO ovat aktiivisia koko ajan. Ärsykeolosuhteiden luonteesta ja takaisinkytkentämekanismia koskevista vaatimuksista riippuen yhden komponentin toiminta voi kuitenkin milloin tahansa olla hallitsevampaa toiseen nähden. Kuva. 6 osoittaa, että FPS: n ja DCO: n yhteisvaikutukset mahdollistavat jopa 10-12 dB käyttökelpoisemman vahvistuksen ennen takaisinkytkentää.
johtopäätös
Akustinen palaute voidaan minimoida asianmukaisilla ennaltaehkäisevillä ja akustisilla toimenpiteillä. Digitaalinen signaalinkäsittely tuo lisämahdollisuuksia, jotka ylittävät huomattavasti perinteisten lähestymistapojen valmiudet.
Takaisinkytkentäalgoritmin käyttö liitosten aikana
takaisinkytkentätesti on olennainen osa Diva DSP-kuulolaitteen asennustapaa. Koska kokemukset palautteen peruutusalgoritmista ovat olleet positiivisia minimaalisilla esineillä useimmissa tilanteissa, on suositeltavaa, että algoritmi pysyy aktiivisena koko ajan. Yksilöllisistä ominaisuuksista ja testausympäristöstä riippuen aktiivinen takaisinkytkennän peruutusyksikkö mahdollistaa yli 10 dB enemmän käyttökelpoista hyötyä kuin passiivinen peruutusyksikkö. Toisaalta palautealgoritmin deaktivointi voi estää harvinaisten ja ennakoimattomien esineiden esiintymisen, jotka johtuvat tietyntyyppisestä musiikista.
aktiivinen palautteen peruutustila on erityisen tarpeen käyttäjille, jotka tarvitsevat suuren määrän käyttökelpoista hyötyä kuulolaitteesta. Vähemmän kriittisissä tilanteissa aktiivinen palautteen peruutusalgoritmi voisi olla edullinen ihmisille, jotka haluavat enemmän tuuletusta/vuotoa kuulokojeesta/korvanluusta paremman subjektiivisen mieltymyksen, mukaan lukien okkluusiovaikutus. Tämä voisi olla hyödyllistä myös niille, joilla on pehmeä korvakäytävän iho ja/tai suora korvakäytävän geometria ja joilla on ongelmia mukautetun kuulolaitteen kanssa ”työskentelemässä ulos” leuan liikkeiden vuoksi. Lisäksi tämä ominaisuus voisi olla hyödyllinen lastentarvikkeissa alle 10-vuotiaille. Nopea kasvu korva canals20, 21 ja pinna/concha koko lapsen vanhetessa johtaa lisääntyneeseen riskiin palautetta samalla korvalla.
annostelun ammattilainen voi suorittaa automaattisen palautetestin joko kannettavalta ohjelmoijalta (SP3) tai Kompassiohjelmistolta (v. 3.1). Testaus olisi tehtävä hiljaisessa ympäristössä, jotta vieraat äänet eivät sekoittaisi testituloksia. Signaaleja käytetään adaptiivisen suodattimen alustamiseen ja takaisinkytkentäpolun vaimenemisen arvioimiseen kullakin taajuuskanavalla. Ulostulo vastaanottimesta, joka vuotaa takaisin mikrofoniin akustisen takaisinkytkentäpolun kautta, käytetään takaisinkytkentäpolun siirtoominaisuuksien laskemiseen. Takaisinkytkentätesti antaa kaksi tärkeää tietoa:se arvioi kuoren / korvan sopivuuden ja alustaa järjestelmän.
hylsyn/korvaläpän sopivuuden arviointi: palautetestin tulokset osoittavat, onko nykyinen korvaläpän/kuoren Tiiviste riittävä säilyttämään normaalin puheen vahvistamiseen tarvittavan vahvistuksen käyttäjän mukavalle kuuntelutasolle. Tämä tieto voi mahdollistaa suuremman ilmanvaihdon kuin perinteisesti käytetään, mikä vähentää okkluusiovaikutusta ja parantaa kuulolaitteen subjektiivista laatua. Suurempi aukko voi kuitenkin vähentää kohinan vaimennus-ja suuntamikrofonijärjestelmien tehokkuutta. Takaisinkytkentätestin etuna on, että sen tulosten avulla annostelun ammattilainen voi tehdä tietoisen valinnan tarvittavasta tuuletusaukon halkaisijasta korvakäytävän ja korvalehden yksilöllisten mieltymysten ja ominaisuuksien mukaan.
takaisinkytkentätestin tulokset kuvaavat myös käyttökelpoisen hyödyn vaihteluväliä ennen kuuluvaa takaisinkytkentää. On kuitenkin tärkeää ymmärtää, että tulokset koskevat vain testitilanteen kuntoa palautetestin aikana. Eri tilanteessa (esim., kun henkilön suu on auki tai kun puhelin asetetaan korvan päälle), kuulolaitteen akustinen reitti voi muuttua epävakaaksi ja johtaa kuultavaan palautteeseen. Jos asetetaan ylempi vahvistusraja, jossa takaisinkytkentä tapahtuu takaisinkytkentätestin aikana määritettyyn arvoon, kuulolaite voi olla koko ajan akustisen värähtelyn partaalla (sub-oskillatorinen takaisinkytkentä). Tämä voi muuttaa kuulokojeen taajuusvastetta.1 lisäksi leuan mikä tahansa liike voisi lähettää kuulolaitteen kuuluvaan palautteeseen.
tämän välttämiseksi Senso Plus-ja Diva-kuulolaitteissa otettiin käyttöön ”palautemarginaalin” sisällyttäminen. Takaisinkytkentämarginaali kuvaa dB-vahvistusta sen tason alapuolella, jossa kuultu takaisinkytkentä tapahtuu. Esimerkiksi 6 dB: n takaisinkytkentämarginaali tarkoittaa, että suurin vahvistus on asetettu 6 dB: n alapuolelle, kun kuuluvaa takaisinkytkentää tapahtuu.
järjestelmän alustaminen: palautetestin tulos toimii myös palautepolkusimulaattorin alustamiseen. Toisin sanoen se asettaa digitaalisen suodattimen alkuperäiset parametriset asetukset, jotta se voi tuottaa peruutussignaalin. Parametriarvot tallennetaan kuulolaitteen muistiin ja aktivoidaan aina, kun kuulolaite kytketään päälle. Mukautuva takaisinkytkennän peruutusprosessi alkaa kyseisellä arviolla, joka on ensimmäinen takaisinkytkentäpolun arvio.
jos kuulolaitteen käyttötilassa ei tapahdu muutoksia tosielämässä, PALAUTESIGNAALIN peruuttaminen kestää vain vähän aikaa. Jos takaisinkytkentäpolun ominaisuudet muuttuvat arvioidusta, FPS: n mukautuva luonne hienosäätää parametriset asetuksensa takaisinkytkentäsignaalin peruuttamiseksi. Todellinen palauteaika riippuu arvioidun palautepolun läheisyydestä ja todellisesta palautepolusta. Mitä suurempi ero, sitä kauemmin kestää Adaptiivinen prosessi” nolla ” on tarkka arvio. Näin ollen, vaikka peruutusprosessin mukautuva luonne peruuttaisi kaikki takaisinkytkentäsignaalit, todellisemmissa olosuhteissa suoritettujen takaisinkytkentätestien odotettaisiin tuottavan parempia alkuarvioita takaisinkytkentäpolusta ja parantavan palautteen peruutusprosessin tehokkuutta. Samasta syystä on tärkeää tehdä takaisinkytkentätesti uudelleen, kun korvamerkkiä tai kuorta muutetaan niin, että uudet alkuarvot tallennetaan.
tämän artikkelin toimittivat HR: lle Francis Kuk, Ft, audiologian johtaja, Widex Hearing Aid Co, Long Island City, NY, ja Carl Ludvigsen, MS, audiologian johtaja, ja Thomas Kaulberg, Ft, tutkimusinsinööri, Widex ApS, Vaerloese, Tanska. Kirjeenvaihto voidaan osoittaa HR: lle tai Francis Kuk: lle, Widex Hearing Aid Co, 35-53 24th St, Long Island City, NY 11106-4116; Sähköposti: .
1. Cox RM. Earmold-tuuletusaukkojen ja suboscillatorisen palautteen yhdistetty vaikutus kuulokojeiden taajuusvasteeseen. Korva Kuulee. 1982;3:12-17.
2. Kochkin S. Subjektiiviset tyydytyksen ja hyödyn mittarit: normien luominen. Seminaarit kuulemisessa. 1997; 18(1):37-48.
3. Agnew J. Akustinen palaute ja muut kuultavat esineet kuulolaitteissa. Kehityssuunnat vahvistuksessa. 1996;1(2):45-82.
4. Egolf D. Akustisen palautekirjallisuuden tarkastelu ohjausjärjestelmän näkökulmasta. In G Studebaker & F Bess’ (eds) Vanderbilt Hearing Aid Report: State-of-the Art Research Needs. Upper Darby, Pa: Monographs in Contemporary Audiology, 1982: 94-103.
5. Kuk F. suurin käyttökelpoinen real-ear insertion gain kymmenen earmold malleja. J Am Acad Audiol. 1994;5:44-51.
6. Kuk F. kuulolaitteiden tuuletusten Perceptual consequences. Brit J Audiol. 1991; 25:163-169.
7. Agnew J. notch-suodattimen käyttö akustisen takaisinkytkennän vähentämiseksi. Kuule Jour. 1993; 46, 37-40.
8. Preves D, Sigelman J, LeMay P. palautteen stabilointipiiri kuulolaitteille. Kuulkaa Instrum. 1986; 37(4):34, 36-41, 51.
9. Bennett M, Srikandan s, Browne L. hallittu palautteen kuulolaite. Kuulkaa Apu Jour. 1980; 33(7):12, 42.
10. Lunner T, Hellgren J, Arlinger s, Elberling C. digitaalinen suodatinpankin kuulolaite: Kolme digitaalista signaalinkäsittelyalgoritmia – käyttäjän mieltymys ja suorituskyky. Korva Kuulee. 1997;18:373-387.
11. Kuk F. Viimeaikaiset lähestymistavat epälineaaristen kuulolaitteiden asentamiseen. In RJ Roeser, M Valente & H Hosford-Dunn ’ s (eds) Audiology: Diagnosis, Treatment, and Practice Management. Vol. II. New York: Thieme Publisher. 2000:261-290.
12. Sandlin R. esittelee täysin digitaalisen kuulolaitteen. Kuule Jour. 1996;49 (4):45-49.
13. Egolf D, Larson V. Akustinen takaisinkytkennän vaimennus kuulolaitteissa. Rehab R & D Edistymisraportit. Washington, DC: Dept. veteraaniasioista, 1984: 163-164.
14. Kates J. palautteen ongelma kuulolaitteissa. Viestintähäiriöt. 1991; 24:223-235.
15. Bustamante D, Worrall T, Williamson M. Akustisen takaisinkytkennän mittaus ja mukautuva vaimennus kuulolaitteissa. Proc. LKASSP. 1989: 2017-2020.
16. Dyrlund O, Bisgaard N. Acoustical feedback margin improvements in hearing instruments using a prototype DFS (Digital Feedback Suppression) system. Scand Audiol. 1991; 20:49-53.
17. Henningsen L, Dyrlund O, Bisgaard n, Brink B. Digital Feedback Suppression (DFS). Scand Audiol. 1994; 23:117-122.
18. Engebretson a, French-St. George M, O ’ Connell M. kuulolaitteiden Adaptive feedback stabilisation. Scand Audiol. 1993; 22:56-64.
19. Hellgren J,Lunner T, Arlinger S. palautteen tunnistaminen kuulolaitteissa. J Acoust Soc Amer. 1999; 105:3481-3496.
20. Kruger B. an update on the external ear resonance in infants and young children. Korva Kuulee. 1987; 8: 333-336.
21. Feigin J, Kopun J, Stelmachowicz P, Gorga M. koetin-putkimikrofoni mittaa korvakäytävän äänenpainetasoja imeväisillä ja lapsilla. Korva Kuulee. 1989; 10: 254-258.