La rétroaction acoustique se produit dans toutes les aides auditives lorsque des sons s’échappent de l’évent ou du joint entre le cache-oreille et le conduit auditif. Dans la plupart des cas, le retour acoustique n’est pas audible. Mais lorsque le gain in situ de l’instrument auditif est suffisamment élevé ou lorsqu’un évent de taille supérieure à la taille optimale est utilisé, la sortie de l’instrument auditif générée dans le conduit auditif peut dépasser l’atténuation offerte par l’oreillette / la coque. La sortie de l’instrument auditif devient alors instable et le retour acoustique autrefois inaudible devient audible. Note des auteurs: Dans cet article, nous appelons le sifflement audible « rétroaction », même si les lecteurs doivent savoir que, techniquement, la rétroaction se produit tout le temps dans un instrument auditif.
La rétroaction limite le gain disponible pour le porteur. Pour de nombreux porteurs et les personnes qui les entourent, les commentaires sont une gêne et même une gêne. De plus, les appareils auditifs qui sont à la limite de la rétroaction (c’est-à-dire une rétroaction sous-oscillatoire) peuvent influencer les caractéristiques de fréquence de l’appareil auditif et entraîner un sifflement intermittent.1 En effet, pas moins de 24 % des porteurs d’appareils auditifs ont signalé une insatisfaction par rapport au sifflement dans l’appareil.2 Il n’est donc pas surprenant que de nombreux chercheurs, ingénieurs et cliniciens aient tenté, au cours des dernières années, de prévenir et de gérer l’apparition de la rétroaction. Les lecteurs sont référés à Agnew3 pour un excellent résumé.
Malgré les différentes approches, dont certaines utilisant des techniques de traitement numérique du signal (DSP), toutes conduisent à certains degrés d’effets secondaires indésirables pouvant compromettre le confort, la qualité sonore et / ou l’intelligibilité de la parole. Les différents aspects de la rétroaction sont passés en revue dans cet article, y compris sa génération, les principes de sa gestion, les effets secondaires associés et la manière dont ces problèmes sont conçus pour être résolus dans un nouvel instrument auditif numérique.
Exploration de modèles de rétroaction
Un système sonore est toute entité qui prend une entrée sonore et produit une sortie. Selon cette définition, un appareil auditif est un système physique qui capte les sons (c.-à-d. l’entrée), les amplifie en fonction de la perte auditive du porteur (c.-à-d. le traitement) de sorte que les signaux quittent l’appareil auditif (c.-à-d., sortie) à une intensité sonore appropriée pour le porteur.
Par conséquent, on peut décrire les comportements d’un instrument auditif en utilisant des concepts couramment utilisés dans la théorie des systèmes de contrôle d’ingénierie.4 Ce qui suit est une description quantitative simplifiée du pourquoi et de ce qui se passe lorsque la rétroaction se produit.
Fig. 1 montre un schéma synoptique simple d’un appareil auditif. Le signal d’entrée (X) est amplifié par un facteur de gain (G) qui donne un signal de sortie (Y). Si l’aide auditive/le cache-oreilles fournit une étanchéité complète (p. ex., pas de chemin de rétroaction), le signal de sortie (Y) serait simplement déterminé par le gain de l’instrument auditif et le niveau d’entrée (X). C’est-à-dire,
Équation 1 : Y = GX
Fig. 1. Schéma de principe d’un appareil auditif.
Lorsqu’un chemin de rétroaction est présent, une certaine fraction (ß) du signal de sortie fuit vers le microphone. Figue. 2 montre un schéma synoptique simple d’un appareil auditif qui permet à certains des sons amplifiés de s’échapper vers son microphone (c’est-à-dire qu’il a un chemin de rétroaction). On peut considérer le processus de rétroaction comme une séquence d’événements en boucle. Tout d’abord, le signal d’entrée X créera une sortie GX. Pendant la première boucle, une certaine fraction (ß) du signal de sortie GX va fuir vers le microphone et contribuer à l’entrée sous la forme ßGX. Ainsi, l’entrée combinée au microphone sera (X + ßGX). Par la suite, le signal sera amplifié d’un facteur G et contribuera au signal de sortie. C’est-à-dire que la sortie de l’instrument auditif après une boucle devient:
Équation 2 : Y = GX + G (ßGX)
Fig. 2. Schéma synoptique d’un appareil auditif qui permet à une partie du son amplifié de s’échapper vers le microphone.
Au fur et à mesure que la sortie « boucle » vers le microphone, la sortie devient progressivement plus grande d’un facteur de Gß. Après « n » nombre de boucles, la sortie de l’instrument auditif devient :
Équation 3: Y = GX
L’équation 3 est un exemple de série de puissance et peut donc être simplifiée en :
Équation 4 : Y = GX/(1–Gß)
Alternativement, une façon intuitive de comprendre l’Équation 4 est de considérer que le signal de sortie Y est constitué de deux composantes. La première composante est le signal d’entrée amplifié et la deuxième composante est le signal de rétroaction amplifié. Le signal d’entrée amplifié est égal au signal d’entrée multiplié par le gain de l’amplificateur G (selon le schéma de base de l’appareil auditif de la Fig. 1). Le signal de rétroaction est égal à la fraction ß du signal de sortie Y (voir Fig. 2). Ce signal de rétroaction sera capté par le microphone et sera amplifié d’un facteur G et contribuera au signal de sortie en tant que GßY. Autrement dit, la sortie de l’aide auditive est:
Équation 5: Y = GX + GßY
En déplaçant GßY vers le côté gauche de l’équation et en simplifiant, nous avons:
Équation 6: Y (1-Gß) = GX
qui, en divisant les deux côtés par (1-Gß), nous obtenons le même résultat que celui indiqué dans l’équation 4 ou: Y = GX /(1-Gß)
Il s’avère que l’équation 4 est fondamentale pour comprendre les facteurs qui contrôlent la rétroaction dans une aide auditive. Notez que, sans le dénominateur (c’est-à-dire la partie écrite sous la ligne de séparation), l’équation 4 est identique à l’équation 1 pour l’instrument auditif sans chemin de rétroaction (selon la Fig. 1). C’est donc ce dénominateur qui décrit les propriétés de rétroaction d’une aide auditive. Les éléments du dénominateur, G et ß, forment le gain en boucle Gß (ou gain en boucle ouverte) qui est le principal déterminant des problèmes de rétroaction possibles dans un système d’instruments auditifs.
Le gain de boucle est évidemment contrôlé par le gain (G) de l’instrument auditif (c’est pourquoi vous pouvez parfois éliminer la rétroaction en réduisant le gain). D’autre part, l’ampleur de ß est affectée par de nombreux facteurs qui peuvent ou non être contrôlables. Par exemple, alors que la quantité de fuite de l’évent peut être contrôlée, les fuites intermittentes dues au mouvement de la mâchoire, la présence de surfaces réfléchissantes près de l’instrument auditif, la réverbération de la pièce et le changement de position de la tête peuvent également modifier le chemin de rétroaction et affecter l’amplitude de ß. Cela signifie que l’amplitude et la réponse en fréquence du chemin de rétroaction peuvent ne pas être stationnaires.
On peut voir que si ß est nul (c’est-à-dire sans fuite), le terme Gß sera nul (0). Le dénominateur sera 1 et la valeur de Y est uniquement déterminée par les valeurs de G et X. Dans ces cas où le dénominateur prend une valeur positive (> 0), le système d’aide auditive est dit stable et aucun retour audible ne se produit (c’est ce qu’on appelle le critère de stabilité de Nyquist). Par contre, si la valeur de ß augmente ou si le gain de l’amplificateur augmente (ou les deux), la valeur de Gß augmente. Ceci, à son tour, diminue la valeur du dénominateur (1-Gß) et la sortie du système augmente. Cependant, lorsque la valeur de Gß se rapproche de 1, le dénominateur se rapproche de 0 et le système devient instable. Dans ce cas, une rétroaction audible se produit et le signal de sortie Y augmente jusqu’à atteindre la sortie maximale de l’appareil auditif ou lorsque son gain est réduit par l’activation du système de compression.
L’équation 4 montre également que, pour une même fuite (ß), l’apparition de la rétroaction est principalement déterminée par le gain (G) de l’instrument auditif. À mesure que G augmente, le risque de rétroaction augmente à mesure que Gß se rapproche de 1 (et que le dénominateur se rapproche de 0). Évidemment, à mesure que G augmente, la sortie GX augmente également. Cependant, il faut se rendre compte qu’un rendement élevé ne nécessite pas toujours un gain élevé. Une entrée élevée (X) avec un faible gain peut également entraîner une sortie élevée.
Méthodes de contrôle de la rétroaction
Comme la rétroaction audible est un signe d’instabilité du système auditif, l’équation 4 suggère qu’il existe deux solutions possibles pour retrouver la stabilité. Une solution consiste à contrôler le signal renvoyant vers le microphone en contrôlant le facteur de fuite ß. L’autre est de réduire le gain (G) de l’instrument auditif. Ce qui suit décrit les façons dont la réduction de la rétroaction a été mise en œuvre.
Fig. 3. Effet sur la courbe de gain d’entrée lors de la gestion du feedback (Fb) sur une aide auditive linéaire. La réduction du gain pour contrôler la rétroaction dans les aides auditives linéaires entraîne une réduction du gain sur toutes les fréquences et à toutes les entrées.
Pratique préventive: Les mesures préventives pour s’assurer que le porteur est dans les meilleures conditions pour utiliser le gain disponible sur l’instrument auditif, comprennent:
- Assurer une empreinte auditive précise;
- Assurer une orientation correcte du récepteur dans le conduit auditif;
- Éviter le cérumen dans le conduit auditif ou sur l’ouverture du récepteur;
- S’assurer qu’aucune fissure ne se trouve dans le tube, et
- En utilisant une taille d’évent appropriée, etc.
Ces pratiques sont bien connues et visent à contrôler le chemin de rétroaction potentiel ß. Ils doivent être exercés indépendamment de la disponibilité d’algorithmes d’anti-rétroaction ou d’annulation de rétroaction sur l’instrument auditif.
Approches acoustiques: La plupart des professionnels de la distribution sont familiers avec le contrôle de la rétroaction en réduisant les fuites de sons à travers l’appareil auditif / le système d’oreillette. Les tentatives, telles que la limitation du diamètre de l’évent et / ou l’augmentation du diamètre / de la circonférence de la première zone de courbure de l’oreillette / de la coque de l’aide auditive, sont les premières étapes et représentent les approches acoustiques les plus fréquemment utilisées.
Cependant, ces approches peuvent également affecter le gain disponible de l’instrument auditif. Kuk5 a fourni des données sur le gain d’insertion maximal d’un appareil auditif BTE à puissance linéaire à canal unique, car le diamètre d’un évent à sélection parallèle (SAV) a été ajusté de 0 à 3 mm. Jusqu’à 25 dB de variation de gain à 250 Hz et 10-15 dB au-dessus de 1000 Hz a été noté. Ces résultats pourraient être modifiés si un instrument auditif multicanal était utilisé à la place.
Les approches acoustiques visent également à gérer le chemin de rétroaction potentiel b. Bien que ces tentatives puissent être efficaces, elles peuvent également entraîner d’autres effets secondaires. Par exemple, la diminution du diamètre de l’évent peut entraîner une diminution de la ventilation du conduit auditif occlus, une modification de la réponse en fréquence de l’aide auditive, une diminution du flux de basses fréquences naturelles à travers l’évent, une qualité sonore subjective inférieure et une perception accrue de l’occlusion pendant la vocalisation.6 En outre, l’augmentation du diamètre du canal de l’oreillette peut entraîner une gêne physique. Dans de rares cas, une douleur et une abrasion du conduit auditif peuvent en résulter.
Réduction du gain dans les instruments linéaires: La plupart des appareils auditifs sont fabriqués avec un gain plus important dans les hautes fréquences. Malheureusement, le chemin de rétroaction typique fournit également moins d’atténuation aux hautes fréquences qu’aux basses fréquences. Par conséquent, le risque de rétroaction audible est le plus élevé dans la gamme de fréquences plus élevée.
Une méthode courante pour contrôler la rétroaction consiste à abaisser le gain de haute fréquence de l’instrument auditif en utilisant le contrôle de la tonalité ou le filtrage passe-bas. Cependant, le gain dans les régions de fréquence plus élevée (et adjacentes) est également compromis avec cette approche. L’intelligibilité de la parole peut en souffrir. D’autres approches comme l’utilisation d’un filtre à encoche (par exemple, Agnew7), l’amortissement de la fréquence de résonance, le déphasage (par exemple, Preves et al.8) et le décalage de fréquence (p. ex. Bennett et coll.9), ou en réduisant le gain dans un ou plusieurs filtres dans un banc de filtres (par exemple, Lunner et al.10) sont plus précis dans le contrôle de la rétroaction avec moins d’effet sur les fréquences voisines. De toute évidence, la mesure dans laquelle cela est vrai dépend de la bande passante des filtres.
Il y a un problème supplémentaire avec la gestion de la rétroaction dans les appareils auditifs linéaires. Étant donné que ces dispositifs fournissent le même gain à tous les niveaux d’entrée, la réduction de gain appliquée à une région de fréquence sera efficace à tous les niveaux d’entrée. Cela signifie que les sons doux, ainsi que les sons de niveau moyen, seront affectés dans la même mesure. L’intelligibilité de la parole à tous les niveaux d’entrée peut être affectée (Fig. 3). Bien que la fréquence de rétroaction puisse provenir de régions de fréquences limitées, un porteur avec un appareil auditif linéaire à canal unique devra réduire le gain global sur toutes les fréquences pour minimiser la rétroaction.
Réduction du gain dans les instruments non linéaires: Un dispositif non linéaire (ou de compression) fournit moins de gain à mesure que l’entrée augmente. Étant donné que la gestion de la rétroaction dans ces instruments est également réalisée en réduisant le gain dans la région de fréquence où la rétroaction se produit, les mêmes effets secondaires associés à la gestion de la rétroaction dans les instruments auditifs linéaires peuvent se produire.
Il y a une exception. Alors que, dans un appareil auditif linéaire, le gain à tous les niveaux d’entrée est affecté, on peut concevoir un appareil auditif non linéaire de sorte que seul le gain pour le niveau d’entrée le plus bas puisse être affecté. En effet, le gain d’une aide non linéaire est maximal au niveau d’entrée le plus bas, et il diminue à mesure que l’entrée augmente. En abaissant ce gain maximum via un seuil de compression accru, la rétroaction est contrôlée sans affecter le gain à des niveaux d’entrée plus élevés.11 Il s’agit d’une méthode efficace et pratique pour contrôler la rétroaction et elle a été utilisée dans les appareils auditifs numériques (par exemple, Senso).12 Bien que l’intelligibilité de la parole douce puisse être compromise, l’intelligibilité de la parole conversationnelle est préservée. Figue. 4 montre l’effet de la gestion de la rétroaction sur les courbes de gain d’entrée d’un tel instrument auditif non linéaire. Notez que seul le gain pour les sons plus doux est affecté dans l’aide non linéaire.
Une hypothèse derrière l’approche de « réduction du gain » de la gestion de la rétroaction est qu’il n’y a qu’une seule fréquence de rétroaction fixe. En réalité, une telle hypothèse est rarement vraie. Typiquement, il y a plus d’une fréquence à laquelle l’instabilité se produit. La suppression d’une fréquence peut créer une rétroaction à une autre fréquence.3 De plus, comme cela a été indiqué précédemment, le chemin de rétroaction n’est pas stationnaire ; il est modifié dynamiquement par l’état du porteur de l’instrument auditif. Par conséquent, la rétroaction peut toujours se produire dans la vie réelle même si elle est contrôlée en clinique.
Stratégies de rétroaction dans les instruments DSP
Les techniques numériques offrent des possibilités supplémentaires pour résoudre le problème de rétroaction. Cependant, en raison des exigences de calcul élevées de tels algorithmes de réduction de rétroaction, de nombreux appareils auditifs DSP utilisent les méthodes décrites dans les paragraphes précédents. Malgré ces contraintes, un certain nombre d’algorithmes d’annulation de rétroaction basés sur le DSP ont été tentés sur des appareils auditifs pour contrôler la rétroaction.
Principes d’annulation de rétroaction: Fig. 2 montre que la rétroaction se produit parce que l’amplification du signal de rétroaction (GßX) entraîne une instabilité du système. Si les caractéristiques de ce signal de rétroaction sont connues, on peut générer un filtre présentant une caractéristique de réponse similaire à celle du chemin de rétroaction. En soustrayant le signal de rétroaction estimé de l’entrée, on peut obtenir un système pratiquement sans rétroaction. C’est le principe de la théorie moderne de l’annulation de la rétroaction. Egolf &Larson13 a décrit ce principe en détail.
Bien que théoriquement solide, la méthode d’annulation précoce de la rétroaction décrite par Egolf & Larson13 était basée sur des filtres avec une réponse fixe. Comme indiqué précédemment, le mouvement de l’instrument auditif dans le conduit auditif lors des mouvements de la mâchoire, les modifications des surfaces réfléchissantes autour de la tête (comme un téléphone placé au-dessus de l’aide auditif14), etc., modifier les caractéristiques du chemin de rétroaction. Par conséquent, la rétroaction peut encore se produire dans la vie réelle. Un système de filtre variable qui s’adapte aux changements des caractéristiques du chemin de rétroaction est nécessaire.
Annulation adaptative de la rétroaction: Les premiers systèmes d’annulation adaptative de la rétroaction conçus pour les appareils auditifs ont été développés vers 1990.15,16 Au lieu d’un filtre fixe, un système d’annulation de rétroaction qui surveille en permanence le chemin de rétroaction est utilisé afin de mettre à jour les caractéristiques du filtre d’annulation adaptative. Dans les systèmes antérieurs, l’instrument auditif générait un bruit de bas niveau en tant que signal d’entrée de l’amplificateur. Des analyses de corrélation continues ont été effectuées entre le signal de bruit d’origine entrant dans le récepteur et le microphone afin de fournir une estimation précise du signal de rétroaction. Les résultats des analyses de corrélation ont ensuite été utilisés pour modifier en continu la fonction de transfert du filtre adaptatif vers la fonction de transfert du chemin de rétroaction. La soustraction du signal de rétroaction estimé du signal de microphone (qui contient le signal de rétroaction réel) a conduit à une annulation du signal de rétroaction et a ainsi réduit le facteur de rétroaction effectif (ß sur la Fig. 2).
L’avantage de l’algorithme adaptatif est qu’aucun filtre fixe n’est utilisé et aucun compromis sur le gain utilisable n’est fait. Ces algorithmes ont rapporté une amélioration de 5 à 10 dB du gain d’insertion utilisable supplémentaire avant rétroaction.17 En outre, les changements lents des caractéristiques du chemin de rétroaction 18 sont également gérés correctement.
Fig. 4. Effet sur la courbe de gain d’entrée lors de la gestion de la rétroaction (Fb) sur une aide auditive non linéaire. Notez la différence d’effet entre les niveaux d’entrée entre les aides auditives linéaires et non linéaires.
Malgré son efficacité relative, plusieurs problèmes ont empêché l’acceptation généralisée de ce système. L’un des problèmes était la forte demande de calcul de l’analyse de corrélation. Pour estimer le chemin de rétroaction avec précision, les analyses de corrélation doivent être effectuées en continu ou à de brefs intervalles réguliers. Compte tenu du niveau de technologie des puces à cette époque, il était difficile de mettre en œuvre un tel système commercial à la fois cosmétiquement et fonctionnellement acceptable.
Un autre inconvénient de cette approche est que le bruit de faible niveau utilisé dans la corrélation était audible pour la plupart des porteurs d’instruments auditifs. Cela était gênant pour certains porteurs et, dans la pratique, limitait l’utilisation de ces appareils auditifs annulant la rétroaction aux personnes ayant subi des pertes graves à profondes. Récemment, des systèmes d’annulation de rétroaction qui utilisent des sons dans l’environnement pour estimer le chemin de rétroaction ont été décrits.19 Ceux-ci peuvent résoudre le problème du bruit de mesure audible, car aucun bruit artificiel n’est présent.
Cependant, il peut subsister des problèmes liés aux artefacts et à la vitesse de réponse de la méthode d’annulation. Il a été mentionné précédemment que des analyses de corrélation sont effectuées pour estimer le chemin de rétroaction. Ceci est basé sur l’hypothèse qu’un signal de rétroaction est une version fortement corrélée du signal d’origine. Si une corrélation élevée est observée, mais que la durée de l’analyse de corrélation est courte, le système peut suggérer la présence d’une rétroaction lorsque, dans la vie réelle, une telle rétroaction ne s’est pas produite. C’est un artefact de l’algorithme d’analyse. Dans la vie réelle, la plupart des signaux vocaux et musicaux sont fortement corrélés à court terme mais pas à long terme. Ainsi, une analyse de corrélation à court terme sur la parole et la musique pourrait entraîner l’annulation de certains signaux, voire entraîner une qualité sonore désagréable et une perte d’intelligibilité. Cela suggère que la corrélation à long terme (c’est-à-dire l’estimation du chemin de rétroaction à action lente) devrait être utilisée pour éviter de tels artefacts.
D’autre part, si l’algorithme d’annulation de rétroaction met beaucoup de temps à annuler le signal de rétroaction, il peut ne pas être en mesure de gérer les changements soudains des caractéristiques du chemin de rétroaction. Un retour audible peut encore se produire jusqu’à ce que l’algorithme d’annulation du retour ait estimé et annulé le signal de retour avec succès. Par exemple, un combiné téléphonique placé à côté de l’oreille entraînera un sifflement qui peut durer plusieurs secondes avant que l’algorithme d’annulation de rétroaction ne soit efficace pour atténuer le signal gênant. Ceci n’est pas souhaitable et l’algorithme réussi devrait (idéalement) gérer des changements soudains dans le chemin de rétroaction.
Pour résumer, les méthodes existantes pour réduire la rétroaction comprennent des approches pour minimiser les fuites et réduire le gain disponible. Ces méthodes peuvent limiter la rétroaction, mais peuvent également entraîner une gêne et une perte d’intelligibilité / qualité sonore. Les méthodes DSP actuelles d’annulation de rétroaction adaptative sont prometteuses, mais peuvent également produire des artefacts indésirables.
Nouvelles solutions de rétroaction DSP
Les progrès de la technologie de miniaturisation ont permis l’utilisation d’une puce plus petite et plus puissante pour implémenter un algorithme de rétroaction adaptative dans le Senso Diva pour contrôler la rétroaction dans des situations réelles. L’algorithme actuel comprend plusieurs éléments brevetés en instance de brevet, et les résultats des tests Widex indiquent un gain utilisable supérieur à 10 dB avec peu ou pas d’effets secondaires comme ceux décrits précédemment. En raison de l’utilisation de la conception de la puce et de sa mise en œuvre DSP, l’algorithme de rétroaction adaptative de l’instrument est actif à tout moment tout en maintenant un faible drain de courant. Ce qui suit est une description des deux principales composantes de l’algorithme — le simulateur de chemin de rétroaction et l’optimiseur d’annulation dynamique.
Simulateur de chemin de rétroaction (FPS): Le simulateur de chemin de rétroaction est conçu pour estimer les caractéristiques du signal de rétroaction afin de générer un signal d’annulation. Contrairement aux tentatives précédentes d’utilisation d’une source de bruit externe, le FPS utilise le signal acoustique entrant pour piloter le processus de corrélation. De grands efforts ont été déployés pour établir une fenêtre temporelle de longueur appropriée où des analyses de corrélation sont effectuées afin d’éviter les erreurs d’estimation du chemin de rétroaction (c’est-à-dire une mauvaise interprétation de la parole / de la musique en tant que rétroaction). Les porteurs d’instruments auditifs n’ont pas à écouter le bruit extérieur décrit dans les paragraphes précédents.
Fig. 5 montre comment fonctionne le système. Le signal de microphone entrant (A) est corrélé en continu au signal amplifié entrant dans le récepteur (B) à une fréquence d’échantillonnage de 32 kHz afin d’estimer le signal renvoyant du récepteur vers le microphone. Un signal d’annulation (C) est généré qui est envoyé à l’été (+) pour annuler le signal de rétroaction au niveau du microphone. Lorsque les caractéristiques du chemin de rétroaction changent, les caractéristiques du signal d’annulation changent également. Afin d’obtenir une analyse stable, une fenêtre d’analyse d’environ 5 à 10 secondes a été choisie. Le résultat de l’analyse est mis à jour pour chaque nouvel échantillon (c’est-à-dire 32 000 fois par seconde).
Fig. 5. Schéma synoptique montrant les deux composantes principales de l’algorithme d’annulation de rétroaction Diva: le simulateur de chemin de rétroaction (FPS) et l’optimiseur d’annulation dynamique (DCO).
Comme mentionné précédemment, l’avantage de cette approche est qu’aucun filtre fixe n’est utilisé pour affecter le gain utilisable à n’importe quelle fréquence ou à n’importe quel niveau d’entrée. Les largeurs de bande du filtre ou le nombre de canaux dans l’appareil auditif n’ont aucun effet sur la précision du processus d’annulation car un signal d’annulation est généré et ajouté au signal du microphone avant les filtres à répartition de bande. De plus, comme il s’agit d’une réplique inverse du chemin de rétroaction, plus d’une fréquence de rétroaction peut être annulée. Étant donné que le simulateur de chemin de rétroaction est de nature adaptative, il intègre automatiquement tout changement des caractéristiques du chemin de rétroaction qui peut se produire au fil du temps.
Une mise en garde est nécessaire. Le processus FPS est spécialement conçu pour avoir un temps d’adaptation de 5 à 10 s afin d’éviter les artefacts potentiels lorsque la parole et la musique sont les signaux entrants. Lorsque les caractéristiques du signal de rétroaction ne varient pas trop dans le temps, le processus adaptatif dispose de suffisamment de temps pour converger et créer un « signal d’annulation de rétroaction » exact avec un haut degré de précision. Cela éliminerait complètement le signal de rétroaction. Cependant, si les caractéristiques du trajet du signal de rétroaction varient considérablement dans le temps, le processus adaptatif peut ne pas avoir assez de temps pour converger complètement pour produire un signal d’annulation de rétroaction exact. En effet, cette estimation moyenne peut s’écarter sensiblement des caractéristiques du signal de rétroaction momentané pour aboutir à une annulation de rétroaction incomplète.
Fig. 6. Gain maximal avant rétroaction audible sans l’unité d’annulation de rétroaction, et avec les deux composants de l’unité d’annulation de rétroaction. Notez que 10 à 12 dB de gain utilisable supplémentaire est disponible avec l’unité d’annulation de rétroaction active.
Optimiseur d’annulation dynamique (DCO): Les limites du FPS ont conduit au développement de l’algorithme d’optimiseur d’annulation dynamique (DCO). Lorsque le porteur mâche ou bâille, une fuite sonore supplémentaire se produit lorsque la forme du conduit auditif est modifiée. Lorsqu’un téléphone est maintenu près de l’appareil auditif, la surface réfléchissante près de l’oreille est changée. Ces situations représentent certaines des situations au cours desquelles le chemin de rétroaction et, par conséquent, le signal de rétroaction sont modifiés rapidement. En raison de la nature lente du FPS, il peut ne pas être en mesure de générer le « signal d’annulation de rétroaction » assez rapidement. Par conséquent, une rétroaction peut se produire dans ces cas jusqu’à ce que le FPS ait estimé un signal de rétroaction précis et l’ait annulé. Et, si les caractéristiques du signal de rétroaction ne se stabilisent pas (comme chez le porteur qui bouge constamment sa mâchoire), le retour peut ne jamais être annulé. Évidemment, cela peut être ennuyeux pour le porteur.
Un algorithme d’annulation de rétroaction efficace devrait également pouvoir s’adapter aux changements rapides du chemin de rétroaction. Le DCO est un mécanisme à action rapide en instance de brevet conçu pour estimer en continu les caractéristiques d’atténuation du chemin de rétroaction dans chacun des canaux de fréquence. À partir de cela, une estimation du gain maximal dans chaque canal fréquentiel est calculée. Parce qu’il ne produit pas de signaux qui sont insérés dans le chemin du signal, son action peut être très rapide sans produire les artefacts mentionnés précédemment. Si le chemin de rétroaction change rapidement (par ex., un téléphone porté à l’oreille), le DCO est conçu pour limiter rapidement et temporairement le faible gain d’entrée dans les canaux qui produisent le retour audible. Cela permet au FPS de recalculer le nouveau chemin de rétroaction et annule le signal de rétroaction sans réduction de gain. Étant donné que l’OCD fonctionne sur des canaux spécifiques, les largeurs de bande des canaux pourraient affecter la spécificité de son action; cependant, cela ne devrait pas être une préoccupation dans cet instrument, car il utilise 15 canaux d’une largeur de 1/3 d’octave.
FPS et DCO sont actifs en tout temps. Cependant, selon la nature des conditions de stimulus et les exigences du mécanisme de rétroaction, l’action d’un composant peut être plus dominante sur l’autre à tout moment. Figue. 6 montre que les effets combinés du FPS et du DCO permettent jusqu’à 10-12 dB de gain utilisable en plus avant que la rétroaction ne se produise.
Conclusion
La rétroaction acoustique peut être minimisée grâce à des mesures préventives et acoustiques appropriées. Le traitement numérique du signal offre des possibilités supplémentaires qui dépassent de loin les capacités des approches traditionnelles.
Utilisation d’un algorithme d’annulation de rétroaction Lors des raccords
Un test de rétroaction fait partie intégrante de la procédure d’ajustement de l’appareil auditif Diva DSP. Étant donné que l’expérience avec l’algorithme d’annulation de rétroaction a été positive avec un minimum d’artefacts dans la majorité des situations, il est recommandé que l’algorithme reste actif à tout moment. Selon les caractéristiques individuelles et l’environnement de test, une unité d’annulation de rétroaction active permet un gain utilisable supérieur de 10 dB à une unité d’annulation inactive. D’autre part, la désactivation de l’algorithme de rétroaction peut empêcher l’apparition d’artefacts rares et imprévus provenant de certains types de musique.
Un état d’annulation active de la rétroaction est particulièrement nécessaire pour les porteurs qui ont besoin d’une grande quantité de gain utilisable de l’instrument auditif. Dans des situations moins critiques, un algorithme d’annulation de rétroaction active pourrait être avantageux pour les personnes qui souhaitent plus de ventilation / fuite de leur aide auditive / de leur cache-oreille pour une préférence subjective améliorée, y compris l’effet d’occlusion. Cela pourrait également être bénéfique pour ceux qui ont une peau de conduit auditif douce et / ou une géométrie de conduit auditif droit et qui éprouvent des problèmes avec leur instrument auditif personnalisé « en train de sortir » en raison des mouvements de la mâchoire. De plus, cette fonctionnalité pourrait être utile pour les raccords pédiatriques pour les personnes de moins de 10 ans. La croissance rapide de leurs canaux auditifs20, 21 et de la taille de la pinna / concha à mesure que l’enfant grandit entraîne un risque accru de rétroaction avec le même embout auriculaire.
Le professionnel de la distribution peut effectuer le test de rétroaction automatique à partir du programmateur portable (SP3) ou du logiciel Compass (v. 3.1). Les tests doivent être effectués dans un environnement calme pour éviter que des sons étrangers ne confondent les résultats des tests. Les signaux sont utilisés pour initialiser le filtre adaptatif et estimer l’atténuation du chemin de rétroaction dans chaque canal fréquentiel. La sortie du récepteur qui fuit vers le microphone via le chemin de rétroaction acoustique est utilisée pour calculer les propriétés de transfert du chemin de rétroaction. Le test de rétroaction fournit deux informations importantes: il évalue la pertinence de l’ajustement de la coque / du cache-oreille et initialise le système.
Évaluation de l’ajustement coque /oreillette: Les résultats du test de rétroaction indiquent si l’oreillette/oreillette actuelle offre une étanchéité suffisante pour conserver le gain nécessaire à l’amplification de la parole normale au niveau d’écoute confortable du porteur. Ces informations peuvent permettre un évent plus grand que celui utilisé traditionnellement, réduisant ainsi l’effet d’occlusion et améliorant la qualité subjective de l’instrument auditif. Cependant, un évent plus grand peut réduire l’efficacité des systèmes de réduction du bruit et de microphone directionnel. L’avantage du test de rétroaction est que ses résultats permettent au professionnel de la distribution de faire un choix éclairé sur le diamètre d’évent nécessaire en fonction des préférences individuelles et des propriétés du conduit auditif et de l’oreillette.
Les résultats du test de rétroaction reflètent également la plage de gain utilisable avant que le retour audible ne se produise. Cependant, il est important de réaliser que les résultats ne s’appliquent qu’à l’état de la situation de test pendant le test de rétroaction. Dans une situation différente (p. ex. lorsque la bouche d’une personne est ouverte ou lorsqu’un téléphone est placé au-dessus de l’oreille), le trajet acoustique de l’appareil auditif peut devenir instable et entraîner une rétroaction audible. Si l’on devait fixer la limite de gain supérieure où la rétroaction se produit à la valeur déterminée lors du test de rétroaction, l’instrument auditif peut être au bord d’oscillations acoustiques tout le temps (rétroaction sous-oscillatoire). Cela pourrait modifier la réponse en fréquence de l’aide auditive.1 De plus, tout mouvement de la mâchoire pourrait envoyer l’instrument auditif en retour audible.
Pour éviter cela, la pratique consistant à inclure une « marge de rétroaction » a été adoptée dans les appareils auditifs Senso Plus et Diva. La marge de rétroaction représente le gain en dB en dessous du niveau où la rétroaction audible se produit. Par exemple, une marge de rétroaction de 6 dB signifie que le gain maximum est fixé à 6 dB en dessous de l’endroit où se produit un retour audible.
Initialisation du système : Le résultat du test de rétroaction sert également à initialiser le simulateur de chemin de rétroaction. C’est-à-dire qu’il définit les paramètres paramétriques initiaux du filtre numérique afin qu’il puisse générer le signal d’annulation. Les valeurs des paramètres sont stockées dans la mémoire de l’appareil auditif et sont activées à chaque mise sous tension de l’appareil auditif. Le processus d’annulation de rétroaction adaptative commence par cette estimation en tant que première estimation du chemin de rétroaction.
S’il n’y a pas de changement dans l’état dans lequel l’instrument auditif est porté dans la vie réelle, le FPS prendra un minimum de temps pour annuler le signal de rétroaction. S’il y a un changement dans les caractéristiques du chemin de rétroaction par rapport à celui estimé, la nature adaptative du FPS affinera ses paramètres paramétriques pour annuler le signal de rétroaction. Le temps de réajustement réel dépend de la proximité du chemin de rétroaction estimé et du chemin de rétroaction réel. Plus la différence est grande, plus le processus adaptatif est long à « zéro » sur une estimation précise. Ainsi, alors que la nature adaptative du processus d’annulation annulerait tous les signaux de rétroaction, des tests de rétroaction effectués dans des conditions plus réelles devraient produire de meilleures estimations initiales du chemin de rétroaction et améliorer l’efficacité du processus d’annulation de rétroaction. Pour la même raison, il est important de refaire le test de rétroaction lorsque l’oreillette ou la coque est modifiée afin qu’un nouvel ensemble de valeurs initiales soit stocké.
Cet article a été soumis aux RH par Francis Kuk, PhD, directeur de l’audiologie chez Widex Hearing Aid Co, Long Island City, NY, et Carl Ludvigsen, MS, directeur de l’audiologie, et Thomas Kaulberg, PhD, ingénieur de recherche chez Widex ApS, Vaerloese, Danemark. La correspondance peut être adressée à HR ou Francis Kuk, Widex Hearing Aid Co, 35-53 24th St, Long Island City, NY 11106-4116; email:.
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