az akusztikus visszacsatolás minden hallókészülékben előfordul, amikor hangok szivárognak a füldugó és a hallójárat közötti szellőzőnyílásból vagy tömítésből. A legtöbb esetben az akusztikus visszacsatolás nem hallható. Ha azonban a hallókészülék in-situ nyeresége kellően nagy, vagy ha az optimálisnál nagyobb méretű szellőzőnyílást használnak, a hallókészülék kimenete a hallójáratban keletkezik, meghaladhatja a fülpenge/héj által kínált csillapítást. Ezután a hallókészülék kimenete instabillá válik, és az egyszer nem hallható akusztikus visszacsatolás hallhatóvá válik. A szerzők megjegyzése: ebben a cikkben a hallható sípoló hangot “visszacsatolásnak” nevezzük, annak ellenére, hogy az olvasóknak tisztában kell lenniük azzal, hogy technikailag a visszacsatolás folyamatosan történik egy hallókészülékben.
a visszacsatolás korlátozza a viselő számára elérhető nyereséget. Sok viselője és a körülötte lévő emberek számára a visszajelzés bosszúság, sőt zavar. Ezenkívül a visszacsatolás határán lévő hallókészülékek (azaz a szuboszcillációs visszacsatolás) befolyásolhatják a hallókészülék frekvenciajellemzőit, és szakaszos sípoláshoz vezethetnek.1 valójában a hallókészülék viselőinek 24% – a számolt be elégedetlenségről a készülék fütyülésével kapcsolatban.2 ezért nem váratlan, hogy az elmúlt néhány évben számos kutató, mérnök és klinikus megkísérelte megelőzni és kezelni a visszacsatolás előfordulását. Az olvasók említett Agnew3 egy kiváló összefoglaló.
a különböző megközelítések ellenére, beleértve a digitális jelfeldolgozó (DSP) technikákat is, mindegyik bizonyos fokú nemkívánatos mellékhatásokhoz vezet, amelyek veszélyeztethetik a kényelmet, a hangminőséget és/vagy a beszédérthetőséget. Ebben a cikkben áttekintjük a visszacsatolás különböző aspektusait, beleértve annak létrehozását, kezelésének alapelveit, a kapcsolódó mellékhatásokat, valamint azokat a módszereket, amelyekkel ezeket a problémákat egy új digitális hallókészülékben meg lehet oldani.
a visszacsatolás modelljeinek feltárása
hangrendszer minden olyan entitás, amely hangbemenetet vesz és kimenetet hoz létre. Ezt a meghatározást használva a hallókészülék olyan fizikai rendszer, amely hangokat (azaz bemenetet) vesz fel, felerősíti őket a viselő halláskárosodásának megfelelően (azaz feldolgozás) úgy, hogy a jelek elhagyják a hallókészüléket (azaz., kimenet) a viselő számára megfelelő hangerővel.
következésképpen leírható a hallókészülék viselkedése a mérnöki vezérlőrendszer elméletében általánosan használt fogalmak felhasználásával.4 az alábbiakban egyszerűsített mennyiségi leírást adunk arról, hogy miért és mi történik a visszacsatolás során.
ábra. Az 1. ábra egy hallókészülék egyszerű blokkdiagramját mutatja. A bemeneti jelet (X) erősítési tényező (G) erősíti, amely kimeneti jelet (Y) eredményez. Ha a hallókészülék / fülhallgató teljes tömítést biztosít (pl., nincs visszacsatolási út), a kimeneti jelet (Y) egyszerűen a hallókészülék nyeresége és a bemeneti szint (X) határozza meg. Ez az,
1. egyenlet: Y = GX
Fig. 1. A hallókészülék blokkdiagramja.
ha visszacsatolási útvonal van jelen, a kimeneti jel egy bizonyos része ( ^ ) szivárog vissza a mikrofonba. Fig. A 2. ábra egy hallókészülék egyszerű blokkdiagramját mutatja, amely lehetővé teszi, hogy az erősített hangok egy része visszaszivárogjon a mikrofonjába (azaz visszacsatolási útvonala van). A visszacsatolási folyamatot hurkolt eseménysorozatnak tekinthetjük. Először az X bemeneti jel létrehoz egy GX kimenetet. Az első ciklus során a GX kimeneti jel egy bizonyos hányada ( ^ ) visszaszivárog a mikrofonba, és a bemenethez úgy járul hozzá, mint a bemenethez. Így a kombinált bemenet a mikrofonon lesz (X + xhamgx). Ezt követően a jelet egy G tényezővel felerősítik, és hozzájárulnak a kimeneti jelhez. Vagyis a hallókészülék kimenete egy hurok után válik:
2. egyenlet: y = GX + g (xhamgx)
Fig. 2. Olyan hallókészülék blokkdiagramja, amely lehetővé teszi, hogy az erősített hang egy része visszaszivárogjon a mikrofonba.
ahogy a kimenet “hurkol” vissza a mikrofonhoz, a kimenet fokozatosan nagyobb lesz G-szorosával. Az” n ” hurkok száma után a hallókészülék kimenete:
3. egyenlet: Y = GX
a 3. egyenlet egy példa egy hatványsorra, és így egyszerűsíthető a következőre:
4.egyenlet: Y = GX/(1 – g++)
Alternatív megoldásként a 4. egyenlet megértésének intuitív módja az, ha figyelembe vesszük, hogy az Y kimeneti jel két komponensből áll. Az első komponens az erősített bemeneti jel, a második komponens pedig az erősített visszacsatolási jel. Az erősített bemeneti jel megegyezik a bemeneti jel szorzatával a G erősítő erősítésével (az ábra alapvető hallókészülék diagramja szerint. 1). A visszacsatolási jel megegyezik az Y kimeneti jel hányadosával (lásd az ábrát. 2). Ezt a visszacsatolási jelet a mikrofon felveszi, és egy G-tényezővel felerősíti, és hozzájárul a kimeneti jelhez g-ként. Ez azt jelenti, hogy a hallókészülék kimenete:
5. egyenlet: Y = GX + G ++
azáltal, hogy a G ++ – t az egyenlet bal oldalára mozgatjuk és egyszerűsítjük, a következők vannak:
6. egyenlet: Y (1-g) = GX
, amely mindkét oldal (1-g) – vel történő elosztásával ugyanazt az eredményt kapjuk, mint a 4. vagy: Y = GX / (1-g++)
kiderült, hogy a 4. egyenlet alapvető fontosságú a hallókészülék visszacsatolását szabályozó tényezők megértésében. Megjegyezzük, hogy a nevező (azaz az osztóvonal alá írt rész) nélkül a 4. egyenlet megegyezik a visszacsatolási út nélküli hallókészülék 1. egyenletével (az ábra szerint. 1). Így ez a nevező írja le a hallókészülék visszacsatolási tulajdonságait. A nevezőben, a G-ben és a xhamsterben lévő elemek alkotják a G-ot (vagy a nyitott hurok-erősítést), amely a hallókészülék-rendszer lehetséges visszacsatolási problémáinak fő meghatározója.
a Hurokerősítést nyilvánvalóan a hallókészülék nyeresége (G) vezérli (azaz ezért néha kiküszöbölheti a visszacsatolást az erősítés csökkentésével). Másrészről, a nagyságát sok tényező befolyásolja, amelyek ellenőrizhetők vagy nem. Például, míg a szellőzőnyílásból származó szivárgás mennyisége szabályozható, az állkapocs mozgásának szakaszos szivárgása, a hallókészülék közelében lévő fényvisszaverő felületek jelenléte, a helyiség visszhangja és a fej pozíciójának megváltoztatása szintén megváltoztathatja a visszacsatolási utat és befolyásolhatja a kb. Ez azt jelenti, hogy a visszacsatolási út nagysága és frekvenciaválasza nem biztos, hogy helyhez kötött.
látható, hogy ha a ++ nulla (azaz nincs szivárgás), akkor a G = 0 kifejezés nulla lesz. Ezekben az esetekben, amikor a nevező pozitív értéket vesz fel (>0), a hallókészülék-rendszerről azt mondják, hogy stabil, és nem hallható visszacsatolás történik (ezt Nyquist Stabilitási kritériumnak nevezik). Másrészt, ha az értéke növekszik, vagy ha az erősítő nyeresége növekszik (vagy mindkettő), akkor a G értéke növekszik. Ez viszont csökkenti a nevező értékét (1-g), és a rendszer kimenete növekszik. Azonban, ahogy a G értéke megközelíti az 1-et, a nevező megközelíti a 0-t, és a rendszer instabillá válik. Ebben az esetben hallható visszacsatolás következik be, és az Y kimeneti jel addig növekszik, amíg el nem éri a hallókészülék maximális kimenetét, vagy amikor az erősítés csökken a kompressziós rendszer aktiválásával.
a 4.egyenlet azt is mutatja, hogy ugyanazon szivárgás esetén (6) a visszacsatolás előfordulását elsősorban a hallókészülék (G) nyeresége határozza meg. Ahogy G növekszik, a visszacsatolás kockázata növekszik, amikor G 6-hoz közelít (a nevező pedig 0-hoz közelít). Nyilvánvaló, hogy a G növekedésével a GX kimenet is növekszik. Azonban fel kell ismernünk, hogy a nagy teljesítmény nem mindig igényel nagy nyereséget. A magas bemenet (X) alacsony erősítéssel szintén nagy kimenetet eredményezhet.
visszacsatolási ellenőrzési módszerek
mivel a hallható visszacsatolás a hallókészülék-rendszer instabilitásának jele, a 4.egyenlet azt sugallja, hogy a stabilitás visszanyerésére két lehetséges megoldás létezik. Az egyik megoldás az, hogy a jelet a mikrofonhoz visszajuttatják a szivárgási tényező vezérlésével. A másik a hallókészülék nyereségének (G) csökkentése. Az alábbiakban bemutatjuk a visszacsatolás csökkentésének módját.
Fig. 3. A bemeneti-nyereség görbére gyakorolt hatás a visszacsatolás-kezelés (FB) során egy lineáris hallókészüléken. Az erősítés csökkentése a lineáris hallókészülékek visszacsatolásának szabályozásához az erősítés csökkenését eredményezi minden frekvencián és minden bemeneten.
megelőző gyakorlat: megelőző intézkedések annak biztosítására, hogy viselője a lehető legjobb állapotban legyen a hallókészülék rendelkezésre álló nyereségének kihasználásához, magában foglalja:
- pontos füllenyomat biztosítása;
- a vevő megfelelő orientációjának biztosítása a hallójáratban;
- a fülzsír elkerülése a hallójáratban vagy a vevő nyílásán;
- annak biztosítása, hogy a csőben ne legyenek repedések, és
- megfelelő szellőzőmérettel stb.
ezek a gyakorlatok jól ismertek, és a potenciális visszacsatolási út vezérlésére irányulnak. Ezeket attól függetlenül kell gyakorolni, hogy rendelkezésre állnak-e visszacsatolás-ellenes vagy visszacsatolás-törlési algoritmusok a hallókészüléken.
Akusztikus megközelítések: a legtöbb adagoló szakember ismeri a visszacsatolás vezérlését azáltal, hogy csökkenti a hangok szivárgását a hallókészülék/fülhallgató rendszeren keresztül. A kísérletek, mint például a szellőző átmérőjének korlátozása és/vagy a füldugó/hallókészülék héjának első hajlítási területének átmérőjének / kerületének növelése az első lépések, és a leggyakrabban alkalmazott akusztikus megközelítéseket képviselik.
ezek a megközelítések azonban befolyásolhatják a hallókészülék elérhető nyereségét is. A Kuk5 adatokat szolgáltatott az egycsatornás lineáris teljesítményű BTE hallókészülék maximális beillesztési erősítéséről, mivel a párhuzamos Select-A-Vent (SAV) átmérőjét 0-ról 3 mm-re állítottuk be. 25 dB erősítésváltozás 250 Hz-en és 10-15 dB 1000 Hz felett volt megfigyelhető. Ezek a megállapítások módosíthatók, ha ehelyett többcsatornás hallókészüléket használnak.
az akusztikus megközelítések a potenciális visszacsatolási út kezelésére is irányulnak b. bár ezek a kísérletek hatékonyak lehetnek, más mellékhatásokhoz is vezethetnek. Például a szellőzőnyílás átmérőjének csökkentése az elzáródott hallójárat csökkent szellőzéséhez, a hallókészülék frekvenciaválaszának megváltozásához, a természetes alacsony frekvenciák áramlásának csökkenéséhez vezethet a szellőzőnyíláson keresztül, gyengébb szubjektív hangminőség és az elzáródás fokozott észlelése a vokalizáció során.6 ezenkívül a füldugó csatornaátmérőjének növelése fizikai kényelmetlenséget okozhat. Ritka esetekben a fülcsatorna fájdalma és kopása következhet be.
Nyereségcsökkentés lineáris műszerekben: a legtöbb hallókészüléket nagyobb nyereséggel gyártják a magas frekvenciákon. Sajnos a tipikus visszacsatolási út szintén kevesebb csillapítást biztosít magas frekvenciákon, mint alacsony frekvenciákon. Ezért a hallható visszacsatolás kockázata a legmagasabb a magasabb frekvenciatartományban.
a visszacsatolás vezérlésének egyik általános módszere a hallókészülék nagyfrekvenciás nyereségének csökkentése hangvezérlés vagy aluláteresztő szűrés alkalmazásával. Ezzel a megközelítéssel azonban a magasabb frekvenciájú (és a szomszédos) régiók nyeresége is veszélybe kerül. A beszéd érthetősége ennek következtében szenvedhet. Alternatív megközelítések, mint például egy bevágás szűrő használata (például Agnew7), a rezonáns frekvencia csillapítása, fáziseltolás (pl.8) és frekvenciaváltás (pl. Bennett et al.9), vagy csökkenti az erősítést egy vagy több szűrőben egy szűrőbankban (például Lunner et al.10) pontosabbak a visszacsatolás szabályozásában, kevesebb hatással a közeli frekvenciákra. Nyilvánvaló, hogy ez igaz, a szűrők sávszélességétől függ.
további probléma van a lineáris hallókészülékek visszacsatolásának kezelésével. Mivel ezek az eszközök minden bemeneti szinten ugyanazt az erősítést biztosítják, a frekvenciatartományra alkalmazott erősítéscsökkentés minden bemeneti szinten hatékony lesz. Ez azt jelenti, hogy a lágy hangok, valamint a közepes szintű hangok ugyanolyan mértékben érintettek. A beszéd érthetőségét minden bemeneti szinten befolyásolhatja (ábra. 3). Bár a visszacsatolási frekvencia korlátozott frekvenciájú régiókból származhat, az egycsatornás lineáris hallókészülékkel rendelkező viselőnek csökkentenie kell az összes frekvencia teljes nyereségét a visszacsatolás minimalizálása érdekében.
Nyereségcsökkentés nemlineáris eszközökben: a nemlineáris (vagy tömörítési) eszköz kevesebb nyereséget biztosít a bemenet növekedésével. Mivel ezekben az eszközökben a visszacsatolás kezelése a visszacsatolás frekvenciatartományának csökkentésével is megvalósul, ugyanazok a mellékhatások fordulhatnak elő, mint a lineáris hallókészülékek visszacsatolásának kezelésével.
van egy kivétel. Míg egy lineáris hallókészülékben az erősítés minden bemeneti szinten érintett, egy nemlineáris hallókészüléket úgy lehet megtervezni, hogy csak a legalacsonyabb bemeneti szint nyereségét befolyásolja. Ez azért van, mert a nemlineáris támogatás nyeresége a legalacsonyabb bemeneti szinten maximális, és a bemenet növekedésével csökken. Ennek a maximális erősítésnek a megnövelt tömörítési küszöbön keresztüli csökkentésével a visszacsatolást úgy vezérlik, hogy a magasabb bemeneti szinteken ne befolyásolja a nyereséget.11 ez egy hatékony és praktikus módszer a visszacsatolás szabályozására, és a digitális hallókészülékekben (pl.12 bár a lágy beszéd érthetősége sérülhet, a társalgási beszéd érthetősége megmarad. Fig. A 4. ábra a visszacsatolás kezelésének hatását mutatja egy ilyen nemlineáris hallókészülék bemeneti-erősítési görbéire. Ne feledje, hogy a nemlineáris segédeszköz csak a lágyabb hangok nyereségét érinti.
a visszacsatolás kezelésének “nyereségcsökkentés” megközelítése mögött az a feltételezés áll, hogy csak egy rögzített visszacsatolási frekvencia létezik. A valóságban egy ilyen feltételezés ritkán igaz. Általában egynél több gyakoriság van, amelyen instabilitás lép fel. Az egyik frekvencia elnyomása visszacsatolást hozhat létre egy másik frekvencián.3 továbbá, amint azt korábban jeleztük, a visszacsatolási út nem álló, hanem dinamikusan módosul a hallókészülék viselőjének állapota által. Következésképpen a visszacsatolás továbbra is előfordulhat a való életben, annak ellenére, hogy a klinikán ellenőrzik.
visszacsatolási stratégiák a DSP eszközökben
a digitális technikák további lehetőségeket kínálnak a visszacsatolási probléma kezelésére. Az ilyen visszacsatolás-csökkentő algoritmusok erőteljes számítási követelményei miatt azonban sok DSP hallókészülék használja az előző bekezdésekben leírt módszereket. Az ilyen korlátozások ellenére számos DSP-alapú visszacsatolás-törlési algoritmust kíséreltek meg a hallókészülékeken a visszacsatolás vezérlésére.
a visszajelzés törlésének alapelvei: ábra. A 2. ábra azt mutatja, hogy a visszacsatolás azért következik be, mert a visszacsatolási jel (G) erősítése a rendszer instabilitását eredményezi. Ha ennek a visszacsatolási jelnek a jellemzői ismertek, akkor olyan szűrő hozható létre, amelynek válaszjellemzője hasonló a visszacsatolási útéhoz. A becsült visszacsatolási jel kivonásával a bemenetből gyakorlatilag visszacsatolásmentes rendszert lehet elérni. Ez az elv a modern visszacsatolási törlési elmélet mögött. Egolf & Larson13 részletesen leírta ezt az elvet.
bár elméletileg megalapozott, az Egolf & Larson13 által leírt korai visszacsatolási módszer egy rögzített válaszú szűrőkön alapult. Amint azt korábban tárgyaltuk, a hallókészülék mozgása a hallójáratban az állkapocs mozgása közben, a fej körüli fényvisszaverő felületek változásai (például a hallókészülék fölé helyezett telefon14) stb., változtassa meg a visszacsatolási út jellemzőit. Következésképpen a visszacsatolás továbbra is előfordulhat a való életben. Változó szűrőrendszerre van szükség, amely alkalmazkodik a visszacsatolási út jellemzőinek változásaihoz.
adaptív visszacsatolás törlése: az első hallókészülékekhez tervezett adaptív visszacsatolás-megszakító rendszereket 1990 körül fejlesztették ki.15,16 rögzített szűrő helyett egy visszacsatolási törlési rendszert használnak, amely folyamatosan figyeli a visszacsatolási utat az adaptív törlési szűrő jellemzőinek frissítése érdekében. A korábbi rendszerekben a hallókészülék alacsony szintű zajt generált az erősítő bemeneti jeleként. Folyamatos korrelációs elemzéseket végeztünk a vevőbe belépő eredeti zajjel és a mikrofon között annak érdekében, hogy a visszacsatolási jel pontos becslését biztosítsuk. A korrelációs elemzések eredményeit ezután arra használtuk, hogy az adaptív szűrő átviteli függvényét folyamatosan módosítsuk a visszacsatolási út átviteli függvénye felé. A becsült visszacsatolási jel kivonása a mikrofonjelből (amely a valós visszacsatolási jelet tartalmazza) a visszacsatolási jel törléséhez vezetett, és ezáltal csökkentette a tényleges visszacsatolási tényezőt (ábrán látható). 2).
az adaptív algoritmus előnye, hogy nem használnak rögzített szűrőket, és nem tesznek kompromisszumokat a használható nyereségben. Ezek az algoritmusok 5-10 dB további használható beillesztési erősítés javulásáról számoltak be a visszacsatolás előtt.17 ezenkívül a visszacsatolási út jellemzőinek lassú változásait18 is megfelelően kezelik.
Fig. 4. Hatás a bemeneti-nyereség görbére a visszacsatolás kezelése (Fb) során egy nemlineáris hallókészüléken. Vegye figyelembe a bemeneti szintek közötti különbséget a lineáris és a nemlineáris hallókészülékek között.
viszonylagos hatékonysága ellenére számos probléma megakadályozta a rendszer széles körű elfogadását. Az egyik probléma a korrelációs elemzés erőteljes számítási igénye volt. A visszacsatolási út pontos becsléséhez korrelációs elemzéseket kell végezni folyamatosan vagy rövid, rendszeres időközönként. Figyelembe véve a chip technológia szintjét abban az időben, nehéz volt olyan kereskedelmi rendszert megvalósítani, amely mind kozmetikai, mind funkcionálisan elfogadható volt.
ennek a megközelítésnek egy másik hátránya, hogy a korrelációban alkalmazott alacsony szintű zaj hallható volt a legtöbb hallókészülék viselője számára. Ez bosszantó volt néhány viselője számára, és a gyakorlatban ezeknek a visszacsatoló hallókészülékeknek a használatát olyan emberekre korlátozta, akiknek súlyos vagy mély veszteségei voltak. A közelmúltban leírták azokat a visszacsatolási rendszereket, amelyek a környezetben hangokat használnak a visszacsatolási út becsléséhez.19 Ezek megoldhatják a problémát hallható mérési zajjal, mivel nincs mesterséges zaj.
a törlési módszer hibáival és válaszsebességével kapcsolatban azonban továbbra is lehetnek problémák. Korábban említettük, hogy korrelációs elemzéseket végeznek a visszacsatolási út becslésére. Ez azon a feltételezésen alapul, hogy a visszacsatolási jel az eredeti jel erősen korrelált változata. Ha magas korreláció figyelhető meg, de a korrelációs elemzés időtartama rövid, a rendszer visszacsatolás jelenlétére utalhat, ha a való életben ilyen visszacsatolás nem történt. Ez az elemzési algoritmus tárgya. A való életben a legtöbb beszéd-és zenei jel rövid távon erősen korrelál, de hosszú távon nem. Így a beszéd és a zene rövid távú korrelációs elemzése egyes jelek törlését eredményezheti, sőt kellemetlen hangminőséghez és az érthetőség elvesztéséhez vezethet. Ez arra utal, hogy az ilyen leletek elkerülése érdekében hosszú távú korrelációt (azaz lassú hatású visszacsatolási út becslést) kell használni.
másrészt, ha a visszacsatolási törlési algoritmus hosszú időt vesz igénybe a visszacsatolási jel törléséhez, akkor nem biztos, hogy képes kezelni a visszacsatolási út jellemzőinek hirtelen változásait. Hallható visszacsatolás akkor is létrejöhet, ha a visszacsatolás-törlési algoritmus sikeresen megbecsülte és törölte a visszacsatolási jelet. Például a fül mellé helyezett telefonkagyló sípolást eredményez, amely néhány másodpercig tarthat, mielőtt a visszacsatolási algoritmus hatékonyan csökkenti a bosszantó jelet. Ez nem kívánatos, és a sikeres algoritmusnak (ideális esetben) kezelnie kell a visszacsatolási út hirtelen változásait.
összefoglalva, a visszacsatolás csökkentésére szolgáló meglévő módszerek közé tartoznak a szivárgás minimalizálására és a rendelkezésre álló nyereség csökkentésére irányuló megközelítések. Ezek a módszerek korlátozhatják a visszacsatolást, de kényelmetlenséghez és az érthetőség/hangminőség elvesztéséhez is vezethetnek. Az adaptív visszacsatolás törlésének jelenlegi DSP-módszerei ígéretet tesznek, de nem kívánt tárgyakat is előállíthatnak.
új DSP visszacsatolási megoldások
a miniatürizációs technológia fejlődése lehetővé tette egy kisebb, erősebb chip használatát adaptív visszacsatolási algoritmus megvalósításához a Senso Diva-ban a visszacsatolás vezérlésére valós helyzetekben. A jelenlegi algoritmus számos szabadalmaztatott, szabadalmaztatott elemet tartalmaz, és a Widex teszt eredményei több mint 10 dB-rel több használható nyereséget mutatnak, kevés mellékhatással vagy anélkül, mint korábban leírták. A chip tervezésének és a DSP megvalósításának köszönhetően az eszköz adaptív visszacsatolási algoritmusa mindig aktív, miközben alacsony áramleeresztést tart fenn. Az alábbiakban bemutatjuk az algoritmus két fő összetevőjét—a feedback path simulator-t és a dynamic cancellation optimizer-t.
Feedback path simulator (FPS): a feedback path simulator a visszacsatolási jel jellemzőinek becslésére szolgál, hogy törlési jelet generáljon. A külső zajforrás korábbi kísérleteivel ellentétben az FPS a bejövő hangjelzést használja a korrelációs folyamat vezetésére. Nagy erőfeszítéseket tettek egy megfelelő hosszúságú időablak létrehozására, ahol korrelációs elemzéseket végeznek a visszacsatolási út becslési hibáinak elkerülése érdekében (azaz a beszéd/zene félreértelmezése visszacsatolásként). A hallókészülék viselőinek nem kell hallgatniuk az előző bekezdésekben leírt külső zajt.
ábra. 5 megmutatja, hogyan működik a rendszer. A bejövő mikrofonjel (A) folyamatosan korrelál a vevőbe (B) belépő erősített jellel 32 kHz mintavételi frekvencián annak érdekében, hogy megbecsüljük a vevőtől a mikrofonhoz visszavezetett jelet. Egy törlési jel (C) jön létre, amelyet a nyárra ( + ) küld a mikrofon visszacsatolási jelének törlésére. Ahogy a visszacsatolási út jellemzői megváltoznak, a törlési jel jellemzői is megváltoznak. A stabil elemzés elérése érdekében körülbelül 5-10 másodperces elemzési ablakot választottunk. Az elemzés eredményét minden új mintára frissítjük (azaz másodpercenként 32 000-szer).
Fig. 5. A Diva feedback cancellation algoritmus két fő összetevőjét bemutató blokkdiagram: a feedback path simulator (FPS) és a dynamic cancellation optimizer (DCO).
mint korábban említettük, ennek a megközelítésnek az az előnye, hogy nincs rögzített szűrő, amely bármilyen frekvencián vagy bemeneti szinten befolyásolná a használható erősítést. A szűrő sávszélessége vagy a hallókészüléken belüli csatornák száma nincs hatással a törlési folyamat pontosságára, mivel a sávosztásos szűrők előtt törlési jel keletkezik és kerül a mikrofonjelhez. Továbbá, mivel ez a visszacsatolási út inverz replikációja, egynél több visszacsatolási frekvencia törölhető. Mivel a visszacsatolási út szimulátor adaptív jellegű, automatikusan magában foglalja a visszacsatolási út jellemzőinek bármilyen változását, amely idővel előfordulhat.
figyelmeztető megjegyzés szükséges. Az FPS folyamatot szándékosan úgy tervezték, hogy az adaptációs ideje 5-10 másodperc legyen, hogy elkerülje a lehetséges hibákat, amikor a beszéd és a zene a bejövő jelek. Amikor a visszacsatolási jel jellemzői nem változnak túl sokat az idő múlásával, az adaptív folyamatnak elegendő ideje van ahhoz, hogy konvergáljon és pontos “visszacsatolási jelet” hozzon létre nagy pontossággal. Ez teljesen kiküszöbölné a visszacsatolási jelet. Ha azonban a visszacsatolási jelút jellemzői az idő múlásával jelentősen eltérnek, akkor előfordulhat, hogy az adaptív folyamatnak nincs elegendő ideje a teljes konvergenciához, hogy pontos visszacsatolási jelet kapjon. Valójában ez az átlagos becslés jelentősen eltérhet a pillanatnyi visszacsatolási jel jellemzőitől, hogy hiányos visszacsatolási törlést eredményezzen.
Fig. 6. Maximális erősítés a hallható visszacsatolás előtt a visszacsatolás-megszakító egység nélkül, valamint a visszacsatolás-megszakító egység mindkét összetevőjével. Vegye figyelembe, hogy 10-12 dB-rel több használható erősítés érhető el az aktív visszacsatolás-lemondó egységgel.
dinamikus törlési optimalizáló (DCO): az FPS korlátai a dinamikus törlési optimalizáló (DCO) algoritmus kifejlesztéséhez vezettek. Amikor a viselő rágja vagy ásít, további hangszivárgás következik be, amikor a hallójárat alakja megváltozik. Ha a telefont a hallókészülék közelében tartják, a fül közelében lévő fényvisszaverő felület megváltozik. Ezek a helyzetek képviselik azokat a helyzeteket, amelyek során a visszacsatolási út, következésképpen a visszacsatolási jel gyorsan megváltozik. Az FPS lassú jellege miatt előfordulhat, hogy nem képes elég gyorsan generálni a “visszacsatolási jelet”. Ennek következtében ezekben az esetekben visszacsatolás történhet mindaddig, amíg az FPS meg nem becsül egy pontos visszacsatolási jelet, és azt nem törli. Ha pedig a visszacsatolási jel jellemzői nem stabilizálódnak (mint a viselőnél, aki folyamatosan mozgatja az állkapcsát), akkor a visszacsatolás soha nem törölhető. Nyilvánvaló, hogy ez bosszantó lehet a viselő számára.
egy hatékony visszacsatolási algoritmusnak képesnek kell lennie a visszacsatolási út gyors változásainak befogadására is. A DCO egy szabadalom alatt álló, gyors hatású mechanizmus, amelyet úgy terveztek, hogy folyamatosan becsülje a visszacsatolási út csillapítási jellemzőit az egyes frekvenciacsatornákban. Ebből kiszámítják az egyes frekvenciacsatornák maximális nyereségének becslését. Mivel nem hoz létre olyan jeleket, amelyek be vannak illesztve a jelútba, működése nagyon gyors lehet a korábban említett tárgyak előállítása nélkül. Ha a visszacsatolási útvonal gyorsan változik (pl. a DCO-t úgy tervezték, hogy gyorsan és ideiglenesen korlátozza az alacsony bemeneti erősítést a hallható visszajelzést előállító csatornákban. Ez lehetővé teszi az FPS időt az új visszacsatolási útvonal újraszámítására, és a visszacsatolási jelet az erősítés csökkentése nélkül törli. Mivel a DCO meghatározott csatornákon működik, a csatorna sávszélessége befolyásolhatja tevékenységének sajátosságait; ez azonban nem okozhat aggodalmat ebben az eszközben, mivel 15 csatornát használ, amelyek 1/3 oktáv szélesek.
mind az FPS, mind a DCO mindig aktív. Az ingerfeltételek jellegétől és a visszacsatolási mechanizmus követelményeitől függően azonban az egyik komponens hatása bármikor dominánsabb lehet a másikkal szemben. Fig. A 6. ábra azt mutatja, hogy az FPS és a DCO együttes hatása akár 10-12 dB-rel több hasznos erősítést tesz lehetővé a visszacsatolás előtt.
következtetés
az akusztikus visszacsatolás megfelelő megelőző és akusztikai intézkedésekkel minimalizálható. A digitális jelfeldolgozás további lehetőségeket kínál, amelyek messze meghaladják a hagyományos megközelítések képességét.
visszacsatolási algoritmus használata a szerelvények során
a visszacsatolási teszt a Diva DSP hallókészülék illesztési eljárásának szerves része. Mivel a visszajelzési törlési algoritmussal kapcsolatos tapasztalatok pozitívak voltak, a helyzetek többségében minimális melléktermékekkel, javasoljuk, hogy az algoritmus mindig aktív maradjon. Az egyedi jellemzőktől és a tesztkörnyezettől függően az aktív visszacsatolás-megszakító egység több mint 10 dB-rel több hasznos nyereséget tesz lehetővé, mint egy inaktív törlőegység. Másrészt a visszacsatolási algoritmus deaktiválása megakadályozhatja bizonyos típusú zenékből származó ritka és előre nem látható tárgyak előfordulását.
az aktív visszacsatolás-törlési állapot különösen azoknak a viselőinek szükséges, akiknek nagy mennyiségű használható nyereségre van szükségük a hallókészüléktől. Kevésbé kritikus helyzetekben az aktív visszacsatolás-törlési algoritmus előnyös lehet azok számára, akik nagyobb szellőzésre/szivárgásra vágynak a hallókészülékükből/fülhallgatójukból a jobb szubjektív preferencia érdekében, beleértve az elzáródási hatást is. Ez előnyös lehet azok számára is, akik puha hallójárat-bőrrel és/vagy egyenes hallójárat-geometriával rendelkeznek, és problémákat tapasztalnak az egyéni hallókészülékükkel, amely az állkapocs mozgása miatt “kijön”. Ezenkívül ez a funkció hasznos lehet a 10 évesnél fiatalabbak gyermekgyógyászati szerelvényei számára. A fülcsatornák 20,21 és pinna/concha méretének gyors növekedése a gyermek öregedésével növeli a visszacsatolás kockázatát ugyanazzal a füldugóval.
az adagoló szakember elvégezheti az automatikus visszacsatolási tesztet a hordozható programozó (SP3) vagy a Compass szoftver (3.V.1). A tesztelést csendes környezetben kell elvégezni, hogy az idegen hangok ne zavarják a teszt eredményeit. A jeleket az adaptív szűrő inicializálására és a visszacsatolási út csillapításának becslésére használják az egyes frekvenciacsatornákban. A vevőkészülék kimenete, amely az akusztikus visszacsatolási útvonalon keresztül szivárog vissza a mikrofonba, a visszacsatolási út átviteli tulajdonságainak kiszámítására szolgál. A visszacsatolási teszt két fontos információt szolgáltat: felméri a shell/earmold fit alkalmasságát és inicializálja a rendszert.
a héj/fülhallgató illesztésének értékelése: a visszacsatolási teszt eredményei azt mutatják, hogy az aktuális fülhallgató/héj elegendő tömítést biztosít-e ahhoz, hogy megtartsa a normál beszéd erősítéséhez szükséges erősítést a viselő kényelmes hallgatási szintjére. Ez az információ lehetővé teheti a hagyományosan használtnál nagyobb szellőzést, ezáltal csökkentve az elzáródási hatást és javítva a hallókészülék szubjektív minőségét. A nagyobb szellőzőnyílás azonban csökkentheti a zajcsökkentés és az irányított mikrofonrendszerek hatékonyságát. A visszacsatolási teszt előnye, hogy eredményei lehetővé teszik az adagoló szakember számára, hogy tájékozott döntést hozzon a szükséges szellőzőátmérőről a hallójárat és az auricle egyéni preferenciáinak és tulajdonságainak megfelelően.
a visszacsatolási teszt eredményei tükrözik a hallható visszacsatolás előtti hasznos erősítés tartományát is. Fontos azonban felismerni, hogy az eredmények csak a teszthelyzet állapotára vonatkoznak a visszacsatolási teszt során. Más helyzetben (pl., amikor egy személy szája nyitva van, vagy amikor a telefont a fül fölé helyezik), a hallókészülék akusztikus útja instabillá válhat, és hallható visszacsatolást eredményezhet. Ha valaki beállítaná a felső erősítési határt, ahol visszacsatolás történik a visszacsatolási teszt során meghatározott értékre, akkor a hallókészülék állandóan az akusztikus rezgések küszöbén állhat (al-oszcillációs visszacsatolás). Ez megváltoztathatja a hallókészülék frekvenciaválaszát.1 ezenkívül az állkapocs bármilyen mozgása hallható visszacsatolásba küldheti a hallókészüléket.
ennek elkerülése érdekében a Senso Plus és a Diva hallókészülékekben elfogadták a “visszacsatolási margó” beillesztésének gyakorlatát. A visszacsatolási margó azt a dB-nyereséget jelenti, amely a hallható visszacsatolás szintje alatt van. Például a 6 dB visszacsatolási margó azt jelenti, hogy a maximális erősítés 6 dB alatt van beállítva, ahol hallható visszacsatolás történik.
a rendszer inicializálása: a visszacsatolási teszt eredménye a visszacsatolási útvonal-szimulátor inicializálására is szolgál. Ez azt jelenti, hogy beállítja a digitális szűrő kezdeti paraméteres beállításait, hogy létrehozhassa a törlési jelet. A paraméterértékek a hallókészülék memóriájában tárolódnak, és minden alkalommal aktiválódnak, amikor a hallókészüléket bekapcsolják. Az adaptív visszacsatolás törlési folyamat azzal a becsléssel kezdődik, mint a visszacsatolási út első becslése.
ha nincs változás a hallókészülék viselésének állapotában a való életben, az FPS minimális időt vesz igénybe a visszacsatolási jel törléséhez. Ha a visszacsatolási útvonal jellemzői megváltoznak a becsülthez képest, az FPS adaptív jellege finomhangolja a paraméteres beállításokat a visszacsatolási jel törléséhez. A tényleges újrabeállítási idő a becsült visszacsatolási útvonal közelségétől és a tényleges visszacsatolási útvonaltól függ. Minél nagyobb a különbség, annál hosszabb ideig tart az adaptív folyamat a pontos becslés “nullázásához”. Így, míg a törlési folyamat adaptív jellege megsemmisítené a visszacsatolási jeleket, a valós körülmények között végzett visszacsatolási tesztek várhatóan jobb kezdeti becsléseket eredményeznek a visszacsatolási útvonalról és javítják a visszacsatolási folyamat hatékonyságát. Ugyanezen okból fontos újra elvégezni a visszacsatolási tesztet, amikor az earmold vagy a shell módosul, hogy a kezdeti értékek új halmaza tárolódjon.
ezt a cikket Francis Kuk, PhD, a Widex Hearing Aid Co, Long Island City, NY audiológiai igazgatója és Carl Ludvigsen, MS, audiológiai igazgató, és Thomas Kaulberg, PhD, a Widex ApS kutatómérnöke, Vaerloese, Dánia. Levelezés lehet címezni HR vagy Francis Kuk, Widex hallókészülék Co, 35-53 24th St, Long Island City, NY 11106-4116; email:.
1. Cox RM. A füldugók és a suboscillatory visszacsatolás kombinált hatásai a hallókészülék frekvenciaválaszára. Fül Hall. 1982;3:12-17.
2. Kochkin S. Az elégedettség és a haszon szubjektív mérései: normák létrehozása. Szemináriumok a tárgyaláson. 1997; 18(1):37-48.
3. Agnew J. akusztikus visszacsatolás és más hallható tárgyak a hallókészülékekben. Az amplifikáció tendenciái. 1996;1(2):45-82.
4. Egolf D. az akusztikus visszacsatolási irodalom áttekintése vezérlőrendszer szempontjából. In G Studebaker & F Bess ‘ (eds) Vanderbilt hallókészülék jelentés: a legkorszerűbb kutatási igények. Upper Darby, Pa: monográfiák a kortárs Audiológiában, 1982: 94-103.
5. Kuk F. maximálisan használható valós fül behelyezési erősítés tíz fülhallgató kialakítással. J Am Acad Audiol. 1994;5:44-51.
6. Kuk F. a hallókészülékek szellőztetésének észlelési következményei. Brit J Audiol. 1991; 25:163-169.
7. Agnew J. notch szűrő alkalmazása az akusztikus visszacsatolás csökkentése érdekében. Halld Jour-T. 1993; 46, 37-40.
8. Preves D, Sigelman J, LeMay P. a visszacsatolási stabilizáló áramkör hallókészülékekhez. Hallgassa Meg Az Instrumot. 1986; 37(4):34, 36-41, 51.
9. Bennett M, Srikandan S, Browne L. ellenőrzött visszacsatolású hallókészülék. Halld Aid Jour. 1980; 33(7):12, 42.
10. Lunner T, Hellgren J, Arlinger S, Elberling C. A digitális szűrőbank hallókészülék: Három digitális jelfeldolgozó algoritmus-felhasználói preferencia és teljesítmény. Fül Hall. 1997;18:373-387.
11. Kuk F. A nemlineáris hallókészülékek felszerelésének legújabb megközelítései. RJ Roeser, M Valente & H Hosford-Dunn (eds) Audiológia: diagnózis, kezelés és gyakorlati menedzsment. Vol. II. New York: Thieme kiadó. 2000:261-290.
12. Sandlin R. egy teljesen digitális hallókészülék bemutatása. Halld Jour-T. 1996;49 (4):45-49.
13. Egolf D, Larson V. akusztikus visszacsatolás elnyomása hallókészülékekben. Rehab R & D Előrehaladási Jelentések. Washington, DC: osztály. veterán ügyek, 1984: 163-164.
14. Kates J. a hallókészülékek visszajelzésének problémája. J Kommunikációs Zavarok. 1991; 24:223-235.
15. Bustamante D, Worrall T, Williamson M. az akusztikus visszacsatolás mérése és adaptív elnyomása hallókészülékekben. Proc. ICASSP. 1989: 2017-2020.
16. Dyrlund O, Bisgaard N. Akusztikus visszacsatolási margó fejlesztések a hallókészülékekben a DFS (Digital Feedback Suppression) prototípus rendszer használatával. Scand Audiol. 1991; 20:49-53.
17. Henningsen L, Dyrlund O, Bisgaard N, Brink B. digitális visszacsatolás elnyomása (DFS). Scand Audiol. 1994; 23:117-122.
18. Engebretson a, francia-St. George M, O ‘ Connell M. hallókészülékek adaptív visszacsatolási stabilizálása. Scand Audiol. 1993; 22:56-64.
19. Hellgren J, Lunner T, Arlinger S. a visszacsatolás rendszerazonosítása hallókészülékekben. J Acoust Soc Amer. 1999; 105:3481-3496.
20. Kruger B. frissítés a csecsemők és kisgyermekek külső fülrezonanciájáról. Fül Hall. 1987; 8: 333-336.
21. Feigin J, Kopun J, Stelmachowicz P, Gorga M. szonda-cső mikrofon méri a hallójárat hangnyomásának szintjét csecsemőknél és gyermekeknél. Fül Hall. 1989; 10: 254-258.