現(xiàn)代助聽器的降噪技術(shù)(單麥克風(fēng)類)和性能(2)

張戌寶

4 其它降噪技術(shù)

4.1風(fēng)噪聲降低技術(shù) 風(fēng)沿著人頭吹時，可在耳朵附近產(chǎn)生風(fēng)湍流，這是一種近場風(fēng)流，會在助聽器麥克風(fēng)入口處產(chǎn)生較大噪聲；如果是方向性麥克風(fēng)，則噪聲輸出增加20～25 dB[9]。風(fēng)噪聲的頻域能量主要分布在甚低頻，因而最簡單的降噪技術(shù)就是降低低頻道的增益，如1 kHz以下。風(fēng)噪聲大小與麥克風(fēng)入口的形狀有關(guān)，巧妙地設(shè)計麥克風(fēng)入口過濾器也可以降低風(fēng)噪聲；一些助聽器利用外殼自身的裝配間隙做聲音入口就能使風(fēng)噪聲降低。在方向性麥克風(fēng)模式中，增益頻響在低頻道SNR差，而風(fēng)的低頻能量大，因此，可以采用分裂式方向性麥克風(fēng)處理，即在低頻道采用全向性麥克風(fēng)處理，而在中、高頻道采用方向性麥克風(fēng)處理。在中度風(fēng)噪聲的條件下，這種分裂式方向性麥克風(fēng)處理既能降低風(fēng)噪聲的低頻能量，又能獲得中、高頻方向性麥克風(fēng)的益處[5]。

4.2低聲壓降噪技術(shù) 低聲壓噪聲指低于語音聲壓許多的噪聲，通常小于40 dB SPL[9]，包括器件的熱(固有)噪聲和環(huán)境中的弱噪聲。這種噪聲在模擬助聽器中十分突出，在安靜情況下會引起助聽器用戶的煩惱。在數(shù)字助聽器中，寬動態(tài)范圍壓縮最左拐點之左的處理稱之為低聲壓增益擴展(low level extension)[1]，該段壓縮曲線的壓縮比小于1，其倒數(shù)稱之為擴展比，大于1。該段壓縮降低低聲壓噪聲的效果明顯，是模擬助聽器無法實現(xiàn)的，有時也稱之為噪聲靜音(squelch)技術(shù)。設(shè)置了低聲壓增益擴展的助聽器，在安靜的環(huán)境中用戶因感覺不到像模擬助聽器發(fā)出的那種咝咝聲而滿意。

4.3雙側(cè)無線連通技術(shù) 當聽音環(huán)境的噪聲不對稱時，雙側(cè)助聽器輸入的噪聲，無論是風(fēng)、聚會或設(shè)備引起的，在時域和頻域上的特性都可能是不同的；此外，由于頭影效應(yīng)、電話的單側(cè)使用又使得雙側(cè)輸入語音的聲級不同。這些因素會導(dǎo)致雙側(cè)助聽器的輸出SNR差別較大。Phonak[6]的雙側(cè)語聲數(shù)流(binaural Voice Stream)技術(shù)能在全頻道的范圍分析、交換和控制雙側(cè)助聽器的輸入聲音信號。對于SNR差的一側(cè)，降低輸入聲級，再用SNR好的另一側(cè)輸入信號去覆蓋，這樣，能使得SNR差的一側(cè)助聽器的輸出得到數(shù)dB的改善。

5 降噪性能評估

評估降噪技術(shù)在助聽器的實際應(yīng)用效果是檢驗其性能的重要途徑，也是助聽器適配過程的必要步驟。降噪處理的獲益表現(xiàn)在多方面，如語音感知/理解度、聲音質(zhì)量、聽音舒適和可聽音源定位等。多數(shù)降噪性能評價都是主觀測試的方法，即在給定的聽音條件下，受試者聽完測聽句子后，為測聽材料中的若干聽音理解效果評分或者調(diào)節(jié)測聽句子的SNR直到試聽者理解為止，這樣的評分或者SNR值與助聽器輸出的語音理解度相關(guān)聯(lián)。郗昕[12]介紹了國內(nèi)外使用的一些評估助聽器性能的測聽材料詳情。

Ricketts等[7]對一個應(yīng)用了組合DNR助聽器的性能進行了調(diào)查，14例聽力損失患者參加；有兩種常見的聽音環(huán)境，71 dB A的低噪聲加6 dB SNR的語音和75 dB A的高噪聲加1 dB SNR的語音，噪聲類型是多人談話聲；助聽器設(shè)置有全向性麥克風(fēng)和方向性麥克風(fēng)兩種模式，這樣形成了四種組合。當DNR開啟和關(guān)閉時，讓受試者分別為他們的喜好度評分，結(jié)果，全向性麥克風(fēng)和DNR開啟時評分最高，約87%；在四種組合下DNR開啟有8例受試者喜好，僅一人不喜好，而其他人對這些組合不完全喜好。Fransics[4]使用含SE技術(shù)的助聽器，針對幾種不同聽音環(huán)境和聽力損失情況，得到了SE的頻率增益測試效果圖。這些情況是：語音加汽車噪聲和中度到重度平坦型聽力損失、語音加吸塵器噪聲和中度到重度平坦型聽力損失、語音加汽車噪聲和輕度到重度斜坡型聽力損失。得到的圖形說明，該語音增強器的增益控制完全符合其設(shè)計的SE規(guī)則，得到接近最佳的SII。Lise[13]評估了含三態(tài)噪聲管理技術(shù)的三種型號高檔助聽器在噪聲環(huán)境中的性能，58例有輕度到中度感音神經(jīng)性聽力損失的成人參加了評估；使用丹麥語的測試語句Dantale II和兩種問題答卷：Epoq問卷和語音、空間和質(zhì)量問卷。語音聲源來自前方，非相干會聚噪聲來自兩側(cè)，聲極75 dB SPL。先使用SNR50的評分準則和Epoq問卷測試，結(jié)果說明，這三種助聽器都有很好的性能，其SNR為-7.5～-8.9 dB，比同廠家未采用三態(tài)噪聲管理技術(shù)的助聽器的SNR -7 dB優(yōu)0.5～1.8 dB，意味著這類新助聽器的語音理解度有約5%～18%的改善。用語音、空間和質(zhì)量問卷對復(fù)雜聽音環(huán)境中的性能進行了評估，得到了類似的結(jié)論。

在多人聚會的場合，聽力損失患者聽某人談話時往往感到理解語音相當困難，稱之“雞尾酒會”問題。Nicole等[10]對此環(huán)境條件下的助聽器性能進行了評估，40例受試者參加，他們使用了多個廠家的助聽器，設(shè)置為全向性麥克風(fēng)模式，目的是評估一般助聽器在聚會噪聲中的性能。測聽材料為協(xié)調(diào)響應(yīng)測聽(coordinate response measure)，測聽句子中含有呼叫、顏色和數(shù)字的用詞，要求受試者在一顯示板上輸入測聽句子中用的顏色和數(shù)字；用平均目標掩蔽聲級比(T/M)來評估助聽器的性能。當目標談話者與掩蔽談話者在相同位置時，最差的測試條件(年長者、無助聽、高混響)下，T/M是6.3 dB；最佳的測試條件(年輕者、雙側(cè)助聽、低混響)下，T/M是4.8 dB。當目標談話者與掩蔽談話者相隔900時，同樣的兩種測試條件下得到的T/M分別是4.9 dB和0.4 dB。這些說明雙側(cè)助聽在聚會噪聲中對語音理解有幫助，得益的大小取決于目標談話者與掩蔽談話者的間隔。Anastasios等[11]使用了另一種評估法：①要求受試者復(fù)述所聽見的句子或詞，測試者統(tǒng)計復(fù)述的正確率，結(jié)果在40%～ 100%之間；②要求受試者聽一個視頻操作的指令并完成某些屏幕上的任務(wù)，測試者統(tǒng)計完成任務(wù)的反應(yīng)時間，結(jié)果在0.62～0.74秒之間。這兩個調(diào)查用的測聽材料為噪聲中的語音感知-修改版(SPIN-R)和國際電氣電子工程測聽語(IEEE Sentences)，其結(jié)論是DNR技術(shù)本身并不增加用戶對語音的理解力，因為它沒增加語音的提示量。但是對25例受試者測得的兩組數(shù)據(jù)說明，適當?shù)亟档驮肼暡⑽雌茐恼Z音的提示成分卻使受試者聽音舒適、輕松，因此也就增加了對語音的理解力。

6 總結(jié)

上述幾種現(xiàn)代助聽器的降噪技術(shù)，組合的DNR、 SE和三態(tài)噪聲管理，它們通常與低聲壓增益擴展和風(fēng)噪聲降低技術(shù)一起應(yīng)用。組合的DNR技術(shù)應(yīng)用三種降噪技術(shù)并行運作，在常見的不同聽音環(huán)境中最佳地發(fā)揮各自的優(yōu)勢，具有互補的完善效果；該技術(shù)對瞬態(tài)噪聲的抑制滿意，維納濾波的效果對環(huán)境噪聲特性有強的依賴性，基于調(diào)制檢測的DNR對平穩(wěn)噪聲的抑制有效。SE技術(shù)在特定的環(huán)境噪聲譜下，基于助聽器用戶個人的聽力損失，以最大SII為目標優(yōu)化得到各頻道的增益設(shè)置，從語音理解度最佳的角度降低了噪聲；該技術(shù)優(yōu)化助聽器降噪性能的同時兼顧了聽力損失個性，其整體結(jié)構(gòu)較為簡化，對環(huán)境特性的依賴性較強，瞬態(tài)噪聲抑制性能不佳。三態(tài)噪聲管理技術(shù)同時采用調(diào)制檢測器和同步檢測器，準確而有效地檢測出語音、噪聲的存在性。針對常見三種環(huán)境狀態(tài)，以語音理解度優(yōu)先和聽音舒適為目標，各頻道的增益控制嚴格地取決于兩檢測器對語言、噪聲的判斷而構(gòu)成助聽器的噪聲管理策略。該技術(shù)對語音提示的保護較為理想，VNR、降噪性能的優(yōu)化對環(huán)境特性的依賴性弱，對瞬態(tài)噪聲的抑制欠考慮。這三類降噪技術(shù)都屬于前沿的現(xiàn)代助聽器噪聲管理系統(tǒng)，均達到了原設(shè)計的目標，即語音理解度有所提高和聽音舒適感增強。其它一般助聽器降噪技術(shù)也達到了設(shè)計的基本目標，即聽音舒適感提高和語音理解度不降低。

7 參考文獻

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