feedback-ul acustic apare în toate instrumentele auditive atunci când sunetele se scurg din aerisire sau sigiliul dintre ureche și canalul urechii. În cele mai multe cazuri, feedback-ul acustic nu este audibil. Dar când câștigul in situ al instrumentului auditiv este suficient de mare sau când se utilizează o aerisire mai mare decât dimensiunea optimă, ieșirea instrumentului auditiv generată în canalul urechii poate depăși atenuarea oferită de ureche/coajă. Ieșirea instrumentului auditiv devine apoi instabilă și feedback-ul acustic o dată inaudibil devine audibil. Nota autorilor: în această lucrare, ne referim la tonul de fluierat sonor ca „feedback”, chiar dacă cititorii ar trebui să fie conștienți de faptul că, din punct de vedere tehnic, feedback-ul apare tot timpul într-un instrument auditiv.
Feedback-ul limitează câștigul disponibil pentru purtător. Pentru mulți purtători și oamenii din jurul lor, feedback-ul este o supărare și chiar o jenă. În plus, instrumentele auditive care se află în pragul feedback-ului (adică feedback sub-oscilator) pot influența caracteristicile de frecvență ale instrumentului auditiv și pot duce la fluierarea intermitentă.1 într-adevăr, până la 24% dintre purtătorii de instrumente auditive au raportat nemulțumiri în ceea ce privește fluieratul în dispozitiv.2 Prin urmare, nu este neașteptat faptul că mulți cercetători, ingineri și clinicieni în ultimii ani au încercat să prevină și să gestioneze apariția feedback-ului. Cititorii sunt referiți la Agnew3 pentru un rezumat excelent.
în ciuda diferitelor abordări, inclusiv unele care utilizează tehnici de procesare digitală a semnalului (DSP), toate duc la unele grade de efecte secundare nedorite care pot compromite confortul, calitatea sunetului și/sau inteligibilitatea vorbirii. Diferitele aspecte ale feedback-ului sunt revizuite în acest articol, inclusiv generarea acestuia, principiile gestionării sale, efectele secundare asociate și modalitățile în care aceste probleme sunt concepute pentru a fi rezolvate într-un nou instrument auditiv digital.
explorarea modelelor de Feedback
un sistem de sunet este orice entitate care ia o intrare de sunet și produce o ieșire. Folosind această definiție, un instrument auditiv este un sistem fizic care preia sunete (adică intrare), le amplifică în funcție de pierderea auzului purtătorului (adică procesare), astfel încât semnalele să părăsească aparatul auditiv (adică., ieșire) la o intensitate adecvată pentru purtător.
în consecință, se pot descrie comportamentele unui instrument auditiv folosind concepte care sunt utilizate în mod obișnuit în teoria sistemelor de control ingineresc.4 ceea ce urmează este o descriere cantitativă simplificată a motivului și a ceea ce se întâmplă atunci când apare feedback-ul.
Fig. 1 prezintă o diagramă bloc simplă a unui instrument auditiv. Semnalul de intrare (X) este amplificat de un factor de câștig (G) care are ca rezultat un semnal de ieșire (Y). Dacă aparatul auditiv / urechea asigură o etanșare completă (adică., fără cale de feedback), semnalul de ieșire (Y) ar fi pur și simplu determinat de câștigul instrumentului auditiv și de nivelul de intrare (X). Aceasta este,
ecuația 1: Y = GX
Fig. 1. Diagrama bloc a unui instrument auditiv.
atunci când este prezentă o cale de feedback, o anumită fracție (inqq) a semnalului de ieșire se va scurge înapoi la microfon. Fig. 2 prezintă o diagramă bloc simplă a unui instrument auditiv care permite unora dintre sunetele amplificate să se scurgă înapoi la microfonul său (adică are o cale de feedback). Se poate considera procesul de feedback ca o secvență de evenimente în buclă. În primul rând, semnalul de intrare X va crea o ieșire GX. În timpul primei bucle, o anumită fracție (XQ) a semnalului de ieșire GX se va scurge înapoi la microfon și va contribui la intrarea ca xqqx. Astfel, intrarea combinată la microfon va fi (x + xqqx). Ulterior, semnalul va fi amplificat de un factor G și va contribui la semnalul de ieșire. Adică, ieșirea instrumentului auditiv după o buclă devine:
ecuația 2: Y = GX + g ()
Fig. 2. Diagrama bloc a unui instrument auditiv care permite o parte din sunetul amplificat să se scurgă înapoi la microfon.
pe măsură ce ieșirea „se întoarce” înapoi la microfon, ieșirea devine progresiv mai mare cu un factor de G. După numărul” n ” de bucle, ieșirea instrumentului auditiv devine:
ecuația 3: Y = GX
ecuația 3 este un exemplu de serie de putere și poate fi astfel simplificată în:
ecuația 4: Y = GX/(1 – g Irak)
alternativ, un mod intuitiv de înțelegere a ecuației 4 este de a considera că semnalul de ieșire Y constă din două componente. Prima componentă este semnalul de intrare amplificat, iar a doua componentă este semnalul de feedback amplificat. Semnalul de intrare amplificat este egal cu semnalul de intrare înmulțit cu câștigul amplificatorului G (conform diagramei de bază a instrumentului auditiv din Fig. 1). Semnalul de reacție este egal cu fracțiunea de la semnalul de ieșire Y (Vezi Fig. 2). Acest semnal de feedback va fi recepționat de microfon și va fi amplificat de un factor G și va contribui la semnalul de ieșire ca G. Adică, ieșirea aparatului auditiv este:
ecuația 5: Y = GX + G Xixty
prin mutarea lui G Xixty în partea stângă a ecuației și simplificarea, avem:
ecuația 6: Y (1 – g Xixt)= GX
care, împărțind ambele părți la (1-g Xixt), obținem același rezultat ca în ecuația 4 sau: Y = GX / (1-g)
se pare că ecuația 4 este fundamentală în înțelegerea factorilor care controlează feedback-ul într-un aparat auditiv. Rețineți că, fără numitor (adică partea scrisă sub linia divizorului), ecuația 4 este identică cu ecuația 1 pentru aparatul auditiv fără o cale de feedback (conform Fig. 1). Astfel, acest numitor descrie proprietățile de feedback ale unui aparat auditiv. Elementele din numitor, g și XV, formează câștigul de buclă G XV (sau câștigul de buclă deschisă), care este principalul determinant al posibilelor probleme de feedback într-un sistem de aparate auditive.
câștigul în buclă este în mod evident controlat de câștigul (G) al instrumentului auditiv (adică, de aceea puteți elimina uneori feedback-ul prin reducerea câștigului). Pe de altă parte, magnitudinea lui hectolix este afectată de mulți factori care pot fi sau nu controlabili. De exemplu, în timp ce cantitatea de scurgere din aerisire poate fi controlată, scurgerile intermitente din mișcarea maxilarului, prezența suprafețelor reflectorizante aproape de aparatul auditiv, reverberația camerei și schimbarea poziției capului pot schimba, de asemenea, calea de feedback și pot afecta magnitudinea de la centimetrul. Aceasta înseamnă că magnitudinea și răspunsul în frecvență al căii de feedback pot să nu fie staționare.
se poate observa că, în cazul în care este zero (adică, nici o scurgere), termenul G va fi zero (0). Numitorul va fi 1, iar valoarea lui Y este determinată exclusiv de valorile lui G și X. În aceste cazuri în care numitorul are o valoare pozitivă (>0), se spune că sistemul auditiv este stabil și nu apare feedback sonor (acest lucru este cunoscut sub numele de criteriul de stabilitate Nyquist). Pe de altă parte, în cazul în care crește valoarea lui hectolix sau în cazul în care câștigul amplificatorului crește (sau ambele), crește valoarea lui G October. Aceasta, la rândul său, scade valoarea numitorului (1-g inkt), iar producția sistemului crește. Cu toate acestea, pe măsură ce valoarea lui G se apropie de 1, numitorul se apropie de 0 și sistemul devine instabil. În acest caz, apare feedback-ul sonor și semnalul de ieșire y crește până când atinge puterea maximă a instrumentului auditiv sau când câștigul său este redus prin activarea sistemului de compresie.
ecuația 4 arată, de asemenea, că, pentru aceeași scurgere (XV), apariția feedback-ului este determinată în primul rând de câștigul (G) al aparatului auditiv. Pe măsură ce G crește, riscul de feedback crește pe măsură ce G se apropie de 1 (iar numitorul se apropie de 0). Evident, pe măsură ce G crește, producția GX crește și ea. Cu toate acestea, trebuie să ne dăm seama că o producție mare nu necesită întotdeauna un câștig mare. O intrare ridicată (X) cu un câștig redus poate duce, de asemenea, la o ieșire ridicată.
metode de control al Feedback-ului
deoarece feedback-ul sonor este un semn al instabilității sistemului de instrumente auditive, ecuația 4 sugerează că există două soluții posibile pentru a recâștiga stabilitatea. O soluție este de a controla semnalul de alimentare înapoi la microfon prin controlul factorului de scurgere XV. Cealaltă este reducerea câștigului (G) al instrumentului auditiv. Următoarele descriu modalitățile în care a fost implementată reducerea feedback-ului.
Fig. 3. Efectul asupra curbei de intrare-câștig în timpul gestionării feedback-ului (Fb) pe un aparat auditiv liniar. Reducerea câștigului pentru a controla feedback-ul în aparatele auditive liniare determină o reducere a câștigului pe toate frecvențele și la toate intrările.
practica preventivă: măsuri Preventive pentru a se asigura că purtătorul este dat cea mai bună condiție pentru a utiliza câștigul disponibil pe aparatul auditiv, include:
- asigurarea unei amprente precise a urechii;
- asigurarea orientării corecte a receptorului în canalul urechii;
- evitarea cerumenului în canalul urechii sau pe deschiderea receptorului;
- asigurându-se că nu se găsesc fisuri în tub, și
- folosind o dimensiune adecvată de aerisire, etc.
aceste practici sunt bine cunoscute, și sunt orientate spre controlul căii potențiale de feedback-ul de la XV. Acestea ar trebui să fie exercitate indiferent de disponibilitatea oricăror algoritmi anti-feedback sau de anulare a feedback-ului pe aparatul auditiv.
abordări acustice: majoritatea profesioniștilor care distribuie sunt familiarizați cu controlul feedback-ului prin reducerea scurgerilor de sunete prin aparatul auditiv/sistemul earmold. Încercările, cum ar fi restricționarea diametrului de aerisire și/sau creșterea diametrului/circumferinței primei zone de îndoire a carcasei aparatului auditiv/auditiv, sunt primii pași și reprezintă abordările acustice cele mai frecvent utilizate.
cu toate acestea, aceste abordări pot afecta, de asemenea, câștigul disponibil de la aparatul auditiv. Kuk5 a furnizat date privind câștigul maxim de inserție al unui instrument auditiv BTE cu putere liniară cu un singur canal, deoarece diametrul unui Select-a-Vent paralel (SAV) a fost ajustat de la 0 la 3 mm. s-a observat până la 25 dB de schimbare a câștigului la 250 Hz și 10-15 dB peste 1000 Hz. Astfel de constatări ar putea fi modificate dacă s-ar folosi în schimb un instrument auditiv multicanal.
abordările acustice vizează, de asemenea, gestionarea căii potențiale de feedback b. deși aceste încercări pot fi eficiente, ele pot duce și la alte efecte secundare. De exemplu, scăderea diametrului de aerisire poate duce la scăderea ventilației canalului urechii ocluzate, modificarea răspunsului în frecvență al aparatului auditiv, scăderea fluxului de frecvențe joase naturale prin aerisire, o calitate subiectivă mai slabă a sunetului și o percepție crescută a ocluziei în timpul vocalizării.6 în plus, creșterea diametrului canalului urechii poate duce la disconfort fizic. În cazuri rare, poate rezulta durere și abraziune a canalului urechii.
reducerea câștigului instrumentelor liniare: majoritatea instrumentelor auditive sunt fabricate cu un câștig mai mare în frecvențele înalte. Din păcate, calea tipică de feedback oferă, de asemenea, mai puțină atenuare la frecvențe înalte decât la frecvențe joase. Prin urmare, riscul de feedback sonor este cel mai mare în intervalul de frecvență mai mare.
o metodă comună de control al feedback-ului este de a reduce câștigul de înaltă frecvență al instrumentului auditiv prin utilizarea controlului tonului sau a filtrării low pass. Cu toate acestea, câștigul în regiunile cu frecvență mai mare (și adiacente) este, de asemenea, compromis cu această abordare. Inteligibilitatea vorbirii poate suferi ca o consecință. Abordări Alternative, cum ar fi utilizarea unui filtru de crestătură (de exemplu, Agnew7), amortizarea frecvenței rezonante, schimbarea fazelor (de exemplu, Preves și colab.8) și schimbarea frecvenței (de exemplu, Bennett și colab.9), sau reducerea câștigului în unul sau mai multe filtre dintr-o bancă de filtre (de exemplu, Lunner și colab.10) sunt mai precise în controlul feedback-ului cu un efect mai mic asupra frecvențelor din apropiere. Evident, măsura în care acest lucru este adevărat depinde de lățimea de bandă a filtrelor.
există o problemă suplimentară cu gestionarea feedback-ului în instrumentele auditive liniare. Deoarece aceste dispozitive oferă același câștig la toate nivelurile de intrare, reducerea câștigului care se aplică unei regiuni de frecvență va fi eficientă la toate nivelurile de intrare. Aceasta înseamnă că sunetele moi, precum și sunetele de nivel mediu, vor fi afectate în aceeași măsură. Inteligibilitatea vorbirii la toate nivelurile de intrare poate fi afectată (Fig. 3). Deși frecvența de feedback poate proveni din regiuni cu frecvență limitată, un purtător cu un instrument auditiv liniar cu un singur canal va trebui să reducă câștigul general pe toate frecvențele pentru a minimiza feedback-ul.
reducerea câștigului în instrumente neliniare: un dispozitiv neliniar (sau de compresie) oferă un câștig mai mic pe măsură ce crește intrarea. Deoarece gestionarea feedback-ului în aceste instrumente se realizează și prin reducerea câștigului în regiunea de frecvență în care apare feedback-ul, pot apărea aceleași efecte secundare asociate cu gestionarea feedback-ului în instrumentele auditive liniare.
există o excepție. În timp ce, într-un instrument auditiv liniar, câștigul la toate nivelurile de intrare este afectat, se poate proiecta un instrument auditiv neliniar astfel încât să poată fi afectat doar câștigul pentru cel mai scăzut nivel de intrare. Acest lucru se datorează faptului că câștigul unui ajutor neliniar este maxim la cel mai scăzut nivel de intrare și scade pe măsură ce crește intrarea. Prin scăderea acestui câștig maxim printr-un prag de compresie crescut, feedback-ul este controlat fără a afecta câștigul la niveluri mai mari de intrare.11 Aceasta este o metodă eficientă și practică de control al feedback-ului și a fost utilizată în instrumentele auditive digitale (de exemplu, Senso).12 deși inteligibilitatea vorbirii moi poate fi compromisă, inteligibilitatea vorbirii conversaționale este păstrată. Fig. 4 arată efectul gestionării feedback-ului asupra curbelor de intrare-câștig ale unui astfel de instrument auditiv neliniar. Rețineți că numai câștig pentru sunetele mai moi sunt afectate în ajutorul neliniar.
o presupunere din spatele abordării de „reducere a câștigului” pentru gestionarea feedback-ului este că există o singură frecvență de feedback fixă. În realitate, o astfel de presupunere este rareori adevărată. De obicei, există mai multe frecvențe la care apare instabilitatea. Suprimarea unei frecvențe poate crea feedback la o altă frecvență.3 În plus, după cum s-a indicat anterior, calea de reacție nu este staționară; este modificată dinamic de starea purtătorului aparatului auditiv. În consecință, feedback-ul poate apărea în viața reală, chiar dacă este controlat în clinică.
strategiile de Feedback în instrumentele DSP
tehnicile digitale oferă posibilități suplimentare pentru abordarea problemei de feedback. Cu toate acestea, datorită cerințelor de calcul viguroase ale unor astfel de algoritmi de reducere a feedback-ului, multe instrumente auditive DSP utilizează metodele descrise în paragrafele anterioare. În ciuda acestor constrângeri, au fost încercate o serie de algoritmi de anulare a feedback-ului bazat pe DSP pe instrumentele auditive pentru a controla feedback-ul.
principiile anulării feedback-ului: Fig. 2 arată că feedback-ul are loc deoarece amplificarea semnalului de feedback (G) are ca rezultat instabilitatea sistemului. Dacă sunt cunoscute caracteristicile acestui semnal de feedback, poate fi generat un filtru care are o caracteristică de răspuns similară cu cea a căii de feedback. Scăzând semnalul de feedback estimat de la intrare, se poate obține un sistem practic fără feedback. Acesta este principiul din spatele teoriei moderne de anulare a feedback-ului. Egolf & Larson13 a descris acest principiu în detaliu.
deși teoretic sună, metoda de anulare timpurie a feedback-ului descrisă de Egolf & Larson13 s-a bazat pe filtre cu un răspuns fix. După cum s-a discutat anterior, mișcarea aparatului auditiv în canalul urechii în timpul mișcărilor maxilarului, modificări ale suprafețelor reflectorizante din jurul capului (cum ar fi un telefon plasat peste aparatul auditiv14) etc., modificați caracteristicile căii de feedback. În consecință, feedback-ul poate apărea în continuare în viața reală. Este necesar un sistem de filtrare variabilă care se adaptează la modificările caracteristicilor căii de feedback.
anularea feedback-ului adaptiv: primele sisteme de anulare a feedback-ului adaptiv concepute pentru instrumentele auditive au fost dezvoltate în jurul anului 1990.15,16 în locul unui filtru Fix, un sistem de anulare a feedback-ului care monitorizează constant calea de feedback este utilizat pentru a actualiza caracteristicile filtrului de anulare adaptiv. În sistemele anterioare, instrumentul auditiv a generat zgomot de nivel scăzut ca semnal de intrare către amplificator. Au fost efectuate analize de corelație continuă între semnalul de zgomot original care intră în receptor și microfon pentru a oferi o estimare precisă a semnalului de feedback. Rezultatele analizelor de corelație au fost apoi utilizate pentru a modifica continuu funcția de transfer a filtrului adaptiv către funcția de transfer a căii de feedback. Scăderea semnalului de feedback estimat din semnalul microfonului (care conține semnalul de feedback real) a dus la o anulare a semnalului de feedback și, prin urmare, a redus factorul de feedback efectiv (in. 2).
avantajul algoritmului adaptiv este că nu se utilizează filtre fixe și nu se fac compromisuri în câștigul utilizabil. Acești algoritmi au raportat o îmbunătățire de 5-10 dB a câștigului suplimentar de inserție utilizabil înainte de feedback.17 în plus, modificările lente ale caracteristicilor căii de feedback18 sunt, de asemenea, gestionate în mod corespunzător.
Fig. 4. Efectul asupra curbei de intrare-câștig în timpul gestionării feedback-ului (FB) pe un aparat auditiv neliniar. Rețineți diferența de efect între nivelurile de intrare între aparatele auditive liniare și neliniare.
în ciuda eficacității sale relative, mai multe probleme au împiedicat acceptarea pe scară largă a acestui sistem. O problemă a fost cererea de calcul viguroasă a analizei de corelație. Pentru a estima cu exactitate calea de feedback, analizele de corelație trebuie efectuate continuu sau la intervale regulate scurte. Având în vedere nivelul tehnologiei cipurilor la acel moment, a fost dificil să se implementeze un astfel de sistem comercial care să fie acceptabil atât din punct de vedere cosmetic, cât și funcțional.
un alt dezavantaj al acestei abordări este că zgomotul de nivel scăzut utilizat în corelație a fost audibil pentru majoritatea purtătorilor de instrumente auditive. Acest lucru a fost enervant pentru unii purtători și, în practică, a limitat utilizarea acestor instrumente auditive de anulare a feedback-ului la persoanele care au avut pierderi grave până la profunde. Recent, au fost descrise sistemele de anulare a feedback-ului care utilizează sunete în mediu pentru a estima calea de feedback.19 acestea pot rezolva problema cu zgomotul sonor de măsurare, deoarece nu există zgomot artificial.
cu toate acestea, pot exista probleme rămase asociate cu artefacte și viteza de răspuns a metodei de anulare. Sa menționat mai devreme că analizele de corelație sunt efectuate pentru a estima calea de feedback. Aceasta se bazează pe presupunerea că un semnal de feedback este o versiune foarte corelată a semnalului original. Dacă se observă o corelație ridicată, dar durata analizei de corelație este scurtă, sistemul poate sugera prezența feedback-ului atunci când în viața reală nu a avut loc un astfel de feedback. Acesta este un artefact al algoritmului de analiză. În viața reală, majoritatea semnalelor de vorbire și muzică sunt foarte corelate pe termen scurt, dar nu pe termen lung. Astfel, analiza corelației pe termen scurt asupra vorbirii și muzicii ar putea duce la anularea unor semnale și ar putea duce chiar la o calitate neplăcută a sunetului și la pierderea inteligibilității. Acest lucru sugerează că corelația pe termen lung (adică estimarea căii de feedback cu acțiune lentă) ar trebui utilizată pentru a evita astfel de artefacte.
pe de altă parte, dacă algoritmul de anulare a feedback-ului durează mult timp pentru a anula semnalul de feedback, este posibil să nu poată face față schimbărilor bruște ale caracteristicilor căii de feedback. Feedback-ul sonor poate rezulta în continuare până când algoritmul de anulare a feedback-ului a estimat și anulat cu succes semnalul de feedback. De exemplu, un telefon plasat lângă ureche va duce la fluierat care poate dura câteva secunde înainte ca algoritmul de anulare a feedback-ului să fie eficient în reducerea semnalului enervant. Acest lucru este nedorit și algoritmul de succes ar trebui (în mod ideal) să gestioneze schimbări bruște în calea de feedback.
pentru a rezuma, metodele existente de reducere a feedback-ului includ abordări pentru a minimiza scurgerile și a reduce câștigul disponibil. Aceste metode pot limita feedback-ul, dar pot duce, de asemenea, la disconfort și pierderea inteligibilității/calității sunetului. Metodele DSP actuale de anulare a feedback-ului adaptiv promit, dar pot produce și artefacte nedorite.
noile soluții de Feedback DSP
progresele în tehnologia de miniaturizare au permis utilizarea unui cip mai mic și mai puternic pentru a implementa un algoritm de feedback adaptiv în Senso Diva pentru controlul feedback-ului în situații din viața reală. Algoritmul actual include mai multe elemente brevetate în curs de brevetare, iar rezultatele testului Widex indică peste 10 dB câștig mai utilizabil, cu efecte secundare reduse sau deloc ca cele descrise anterior. Datorită utilizării designului cipului și a implementării sale DSP, algoritmul de feedback adaptiv din instrument este activ în orice moment, menținând în același timp o scurgere de curent scăzută. Ceea ce urmează este o descriere a celor două componente principale ale algoritmului—simulatorul căii de feedback și optimizatorul dinamic de anulare.
simulator de cale de Feedback (FPS): simulatorul de cale de feedback este conceput pentru a estima caracteristicile semnalului de feedback pentru a genera un semnal de anulare. Spre deosebire de încercările anterioare de utilizare a unei surse externe de zgomot, FPS folosește semnalul acustic de intrare pentru a conduce procesul de corelare. S-au depus eforturi mari pentru a stabili o fereastră de timp de lungime adecvată în care se efectuează analize de corelație pentru a evita erorile de estimare a căii de feedback (adică, interpretarea greșită a vorbirii/muzicii ca feedback). Purtătorii de instrumente auditive nu trebuie să asculte zgomotul extern descris în paragrafele anterioare.
Fig. 5 arată cum funcționează sistemul. Semnalul microfonului de intrare (a) este corelat continuu cu semnalul amplificat care intră în receptor (B) la o rată de eșantionare de 32 kHz pentru a estima alimentarea semnalului de la receptor la microfon. Un semnal de anulare (C) este generat, care este trimis la vara (+) pentru a anula semnalul de feedback de la microfon. Pe măsură ce caracteristicile căii de feedback se schimbă, caracteristicile semnalului de anulare se modifică și ele. Pentru a obține o analiză stabilă, a fost aleasă o fereastră de analiză de aproximativ 5-10 secunde. Rezultatul analizei este actualizat pentru fiecare eșantion nou (adică de 32.000 de ori pe secundă).
Fig. 5. Diagrama bloc care prezintă cele două componente principale ale algoritmului de anulare a feedback-ului Diva: simulatorul căii de feedback (FPS) și optimizatorul de anulare dinamic (DCO).
după cum am menționat anterior, avantajul acestei abordări este că niciun filtru fix nu este utilizat pentru a afecta câștigul utilizabil la orice frecvență sau la orice nivel de intrare. Lățimile de bandă ale filtrului sau numărul de canale din aparatul auditiv nu au niciun efect asupra preciziei procesului de anulare, deoarece un semnal de anulare este generat și adăugat la semnalul microfonului înainte de filtrele divizate în bandă. Mai mult, deoarece este o replică inversă a căii de feedback, mai multe frecvențe de feedback pot fi anulate. Deoarece simulatorul căii de feedback este de natură adaptivă, acesta încorporează automat orice modificări ale caracteristicilor căii de feedback care pot apărea în timp.
este necesară o notă de avertizare. Procesul FPS este conceput în mod intenționat pentru a avea un timp de adaptare de 5-10 s pentru a evita potențialele artefacte atunci când vorbirea și muzica sunt semnalele primite. Când caracteristicile semnalului de feedback nu variază prea mult în timp, procesul adaptiv are suficient timp pentru a converge și a crea un „semnal de anulare a feedback-ului” exact cu un grad ridicat de precizie. Acest lucru ar elimina complet semnalul de feedback. Cu toate acestea, dacă caracteristicile căii semnalului de feedback variază considerabil în timp, este posibil ca procesul adaptiv să nu aibă suficient timp pentru a converge complet pentru a produce un semnal exact de anulare a feedback-ului. Într-adevăr, această estimare medie se poate abate substanțial de la caracteristicile semnalului de feedback momentan pentru a duce la anularea feedback-ului incomplet.
Fig. 6. Câștig maxim înainte de feedback-ul sonor fără unitatea de anulare a feedback-ului și cu ambele componente ale unității de anulare a feedback-ului. Rețineți că 10-12 dB câștig mai utilizabil este disponibil cu unitatea de anulare feedback activ.
Dynamic Cancellation Optimizer (DCO): limitările FPS au dus la dezvoltarea algoritmului dynamic cancellation optimizer (DCO). Când purtătorul mestecă sau căscă, apare o scurgere suplimentară de sunet pe măsură ce forma canalului urechii este modificată. Când un telefon este ținut aproape de aparatul auditiv, suprafața reflectorizantă aproape de ureche este schimbată. Aceste situații reprezintă unele dintre situațiile în care calea de feedback și, în consecință, semnalul de feedback este schimbat rapid. Din cauza naturii lente a FPS, este posibil să nu poată genera suficient de repede „semnalul de anulare a feedback-ului”. În consecință, feedback-ul poate apărea în aceste cazuri până când FPS a estimat un semnal de feedback precis și l-a anulat. Și, dacă caracteristicile semnalului de feedback nu se stabilizează (ca la purtătorul care își mișcă constant maxilarul), feedback-ul nu poate fi anulat niciodată. Evident, acest lucru poate fi enervant pentru purtător.
un algoritm eficient de anulare a feedback-ului ar trebui, de asemenea, să poată găzdui schimbări rapide în calea de feedback. DCO este un mecanism în curs de brevetare, cu acțiune rapidă, care este conceput pentru a estima continuu caracteristicile de atenuare ale căii de feedback în fiecare dintre canalele de frecvență. Din aceasta, se calculează o estimare a câștigului maxim în fiecare canal de frecvență. Deoarece nu produce semnale care sunt inserate în calea semnalului, acțiunea sa poate fi foarte rapidă fără a produce artefactele menționate anterior. Dacă calea de feedback se schimbă rapid (de ex., un telefon adus la ureche), DCO este proiectat pentru a limita rapid și temporar câștigul de intrare redus în canalele care produc feedback-ul sonor. Aceasta permite timpului FPS să recalculeze noua cale de feedback și anulează semnalul de feedback fără reducerea câștigului. Deoarece DCO funcționează pe canale specifice, lățimile de bandă ale canalului ar putea afecta specificitatea acțiunii sale; cu toate acestea, acest lucru nu ar trebui să fie o preocupare în acest instrument, deoarece folosește 15 canale care au o lățime de 1/3 octavă.
atât FPS, cât și DCO sunt active în orice moment. Cu toate acestea, în funcție de natura condițiilor de stimulare și de cerințele pentru mecanismul de feedback, acțiunea unei componente poate fi mai dominantă față de cealaltă în orice moment. Fig. 6 arată că efectele combinate ale FPS și DCO permit până la 10-12 dB câștig mai utilizabil înainte de apariția feedback-ului.
concluzie
feedback-ul acustic poate fi minimizat prin măsuri preventive și acustice adecvate. Procesarea digitală a semnalului aduce posibilități suplimentare care depășesc cu mult capacitatea abordărilor tradiționale.
utilizarea unui algoritm de anulare a Feedback-ului în timpul fitingurilor
un test de feedback este o componentă integrantă a procedurii de montare a aparatului auditiv Diva DSP. Deoarece experiența cu algoritmul de anulare a feedback-ului a fost pozitivă, cu artefacte minime în majoritatea situațiilor, se recomandă ca algoritmul să rămână activ în orice moment. În funcție de caracteristicile individuale și de mediul de testare, o unitate de anulare a feedback-ului activ permite peste 10 dB mai mult câștig utilizabil decât o unitate de anulare inactivă. Pe de altă parte, dezactivarea algoritmului de feedback poate împiedica apariția unor artefacte rare și neprevăzute care decurg din anumite tipuri de muzică.
o stare activă de anulare a feedback-ului este necesară în special pentru purtătorii care necesită o cantitate mare de câștig utilizabil de la aparatul auditiv. În situații mai puțin critice, un algoritm activ de anulare a feedback-ului ar putea fi avantajos pentru persoanele care doresc mai multă aerisire/scurgere de la aparatul auditiv/ureche pentru o preferință subiectivă îmbunătățită, inclusiv efectul de ocluzie. Acest lucru ar putea fi, de asemenea, benefic pentru cei cu pielea moale a canalului urechii și/sau geometria canalului urechii drepte și întâmpină probleme cu instrumentul auditiv personalizat „care își face drum” din cauza mișcărilor maxilarului. În plus, această caracteristică ar putea fi utilă pentru fitingurile pediatrice pentru cei mai tineri de 10 ani. Creșterea rapidă a urechilor lor20,21 și dimensiunea pinna / concha pe măsură ce copilul îmbătrânește duce la un risc crescut de feedback cu aceeași ureche.
profesionistul de distribuire poate efectua testul de feedback automat fie de la programatorul portabil (SP3), fie de la software-ul Compass (V.3.1). Testarea trebuie făcută într-un mediu liniștit pentru a evita sunetele străine să confunde rezultatele testului. Semnalele sunt utilizate pentru a inițializa filtrul adaptiv și pentru a estima atenuarea căii de feedback în fiecare canal de frecvență. Ieșirea de la receptor care se scurge înapoi la microfon prin calea de feedback acustic este utilizată pentru a calcula proprietățile de transfer ale căii de feedback. Testul de feedback oferă două informații importante: evaluează adecvarea potrivirii shell/earmold și inițializează sistemul.
evaluarea potrivirii carcasei/suportului urechii: rezultatele testului de feedback indică dacă suportul urechii/carcasei actuale oferă o etanșare suficientă pentru a menține câștigul necesar pentru amplificarea vorbirii normale la nivelul de ascultare confortabil al purtătorului. Aceste informații pot permite o aerisire mai mare decât cea utilizată în mod tradițional, reducând astfel efectul de ocluzie și îmbunătățind calitatea subiectivă a aparatului auditiv. Cu toate acestea, o aerisire mai mare poate reduce eficacitatea sistemelor de reducere a zgomotului și a microfonului direcțional. Avantajul testului de feedback este că rezultatele sale permit profesionistului de distribuire să facă o alegere în cunoștință de cauză cu privire la diametrul de aerisire necesar în funcție de preferințele și proprietățile individuale ale canalului urechii și ale auriculei.
rezultatele testului de feedback reflectă, de asemenea, intervalul de câștig utilizabil înainte de apariția feedback-ului sonor. Cu toate acestea, este important să ne dăm seama că rezultatele se aplică numai stării situației testului în timpul testului de feedback. Într-o situație diferită (de ex., atunci când gura unei persoane este deschisă sau când un telefon este plasat peste ureche), calea acustică a instrumentului auditiv poate deveni instabilă și poate duce la feedback sonor. Dacă s-ar seta limita superioară de câștig în cazul în care feedback-ul are loc la valoarea determinată în timpul testului de feedback, aparatul auditiv poate fi în pragul oscilațiilor acustice tot timpul (feedback sub-oscilator). Acest lucru ar putea modifica răspunsul în frecvență al aparatului auditiv.1 În plus, orice mișcare a maxilarului ar putea trimite aparatul auditiv în feedback sonor.
pentru a evita acest lucru, practica includerii unei „marje de feedback” a fost adoptată în instrumentele auditive Senso plus și Diva. Marja de feedback reprezintă câștigul dB sub nivelul în care apare feedback-ul sonor. De exemplu, o marjă de feedback de 6 dB înseamnă că câștigul maxim este setat la 6 dB mai jos unde apare feedback-ul sonor.
inițializarea sistemului: rezultatul testului de feedback servește, de asemenea, la inițializarea simulatorului de cale de feedback. Adică stabilește setările parametrice inițiale ale filtrului digital, astfel încât să poată genera semnalul de anulare. Valorile parametrilor sunt stocate în memoria aparatului auditiv și sunt activate de fiecare dată când aparatul auditiv este pornit. Procesul de anulare a feedback-ului adaptiv începe cu acea estimare ca prima estimare a căii de feedback.
dacă nu există nicio modificare a stării în care aparatul auditiv este purtat în viața reală, FPS va dura un timp minim pentru a anula semnalul de feedback. Dacă există o modificare a caracteristicilor căii de feedback față de cea estimată, natura adaptivă a FPS va regla fin setările parametrice pentru a anula semnalul de feedback. Timpul real de reajustare depinde de apropierea căii de feedback estimate și de calea de feedback reală. Cu cât diferența este mai mare, cu atât este nevoie de procesul adaptiv la „zero in” pe o estimare exactă. Astfel, în timp ce natura adaptivă a procesului de anulare ar anula orice semnal de feedback, testele de feedback efectuate în condiții mai reale ar trebui să producă estimări inițiale mai bune ale căii de feedback și să îmbunătățească eficacitatea procesului de anulare a feedback-ului. Din același motiv, este important să refaceți testul de feedback atunci când earmold sau shell este modificat astfel încât să fie stocat un nou set de valori inițiale.
acest articol a fost trimis la HR de Francis Kuk, PhD, director de Audiologie la Widex Hearing Aid Co, Long Island City, NY, și Carl Ludvigsen, MS, director de Audiologie, și Thomas Kaulberg, PhD, inginer de cercetare la Widex ApS, Vaerloese, Danemarca. Corespondența poate fi adresată HR sau Francis Kuk, Widex Hearing Aid Co, 35-53 24th St, Long Island City, NY 11106-4116; e-mail:.
1. COX RM. Efectele combinate ale orificiilor de aerisire și feedback-ul suboscilator asupra răspunsului în frecvență al aparatului auditiv. Ureche Auzi. 1982;3:12-17.
2. Kochkin S. Măsuri subiective de satisfacție și beneficii: stabilirea normelor. Seminarii în audiere. 1997; 18(1):37-48.
3. Agnew J. feedback acustic și alte artefacte sonore în aparatele auditive. Tendințe în Amplificare. 1996;1(2):45-82.
4. Egolf D. Revizuirea literaturii de feedback acustic din punct de vedere al sistemului de control. În G Studebaker & F Bess’ (eds) Vanderbilt raportul de ajutor auditiv: nevoile de cercetare de ultimă generație. Upper Darby, Pa: monografii în Audiologia contemporană, 1982: 94-103.
5. Kuk F. câștig maxim de inserție real-ureche utilizabil cu zece modele earmold. Sunt Acad Audiol. 1994;5:44-51.
6. Kuk F. consecințele perceptive ale ventilării în aparatele auditive. Brit J Audiol. 1991; 25:163-169.
7. Agnew J. aplicarea unui filtru notch pentru a reduce feedback-ul acustic. Auzi Jour. 1993; 46, 37-40.
8. Preves D, Sigelman J, LeMay P. Un Circuit de stabilizare a feedback-ului pentru aparatele auditive. Auzi Instrum. 1986; 37(4):34, 36-41, 51.
9. Bennett M, Srikandan s, Browne L. Un aparat auditiv cu feedback controlat. Auzi Ajutor Jour. 1980; 33(7):12, 42.
10. Lunner T, Hellgren J, Arlinger S, Elberling C. Un aparat auditiv bancar cu filtru digital: Trei algoritmi de procesare a semnalului digital-preferința și performanța utilizatorului. Ureche Auzi. 1997;18:373-387.
11. Kuk F. abordări recente pentru montarea aparatelor auditive neliniare. În RJ Roeser, m Valente & h Hosford-Dunn (eds) Audiologie: diagnostic, tratament și managementul practicii. Vol. II. New York: Editura Thieme. 2000:261-290.
12. Sandlin R. introducerea unui instrument auditiv complet digital. Auzi Jour. 1996;49 (4):45-49.
13. Egolf D, Larson V. suprimarea feedback-ului acustic în aparatele auditive. Rehab R & D Rapoarte De Progres. Washington, DC: Departamentul. al Afacerilor Veteranilor, 1984: 163-164.
14. Kates J. problema feedback-ului în aparatele auditive. J Comm Tulburări. 1991; 24:223-235.
15. Bustamante D, Worrall T, Williamson M. măsurarea și suprimarea adaptivă a feedback-ului acustic în aparatele auditive. Proc. ICASSP. 1989: 2017-2020.
16. Dyrlund O, Bisgaard N. îmbunătățiri ale marjei de feedback acustic în instrumentele auditive folosind un prototip DFS (suprimarea Feedback-ului Digital) sistem. Scand Audiol. 1991; 20:49-53.
17. Henningsen L, Dyrlund O, Bisgaard n, Brink B. suprimarea Feedback-ului Digital (DFS). Scand Audiol. 1994; 23:117-122.
18. Engebretson a, Franceză-St. George M, O ‘ Connell M. stabilizarea feedback-ului adaptiv al aparatelor auditive. Scand Audiol. 1993; 22:56-64.
19. Hellgren J, Lunner T, Arlinger S. identificarea sistemului de feedback în aparatele auditive. J Acoust Soc Amer. 1999; 105:3481-3496.
20. Kruger B. o actualizare a rezonanței urechii externe la sugari și copii mici. Ureche Auzi. 1987; 8: 333-336.
21. Feigin J, Kopun J, Stelmachowicz P, Gorga M. microfon cu tub sondă măsoară nivelurile de presiune sonoră ale canalului urechii la sugari și copii. Ureche Auzi. 1989; 10: 254-258.