現(xiàn)代助聽器的方向性麥克風技術(shù)和性能

張戌寶吳毓祥

·技術(shù)與方法·

現(xiàn)代助聽器的方向性麥克風技術(shù)和性能

張戌寶1吳毓祥2

助聽器輸出聲音的信噪比（signal-noise ratio，SNR）與言語理解度直接相關(guān)。在某些聽音環(huán)境中，助聽器的時域和頻域降噪技術(shù)能改善輸出SNR，但是，在多數(shù)情況下SNR并沒有得到改善。因此，有關(guān)的研究人員、聽力學家和助聽器生產(chǎn)廠家對方向性麥克風（directional microphone，DM），也稱麥克風波束形成，進行了多年的研究并取得了令人鼓舞的成就。Hamacher等［1］較早而全面地闡述了高檔助聽器的多種技術(shù)的原理和進展，其中DM技術(shù)被列為主要的?；趯嶋H的聽音環(huán)境，Yanz［2］探討了模式自動轉(zhuǎn)換的DM的言語檢測技術(shù)及其應用；Flynn［3］設計的多種波束模式并行處理在不同空間噪聲中能進行快速而最佳的DM模式選擇，確保了后續(xù)降噪處理的需求。Chalupper等［4］開發(fā)了一種輕聲級DM技術(shù)，將它并入常規(guī)的多頻道DM系統(tǒng)中，使之在輕聲級輸入時也能改善SNR；后來，Chalupper等［5］又開發(fā)了一種自動目標波束形成技術(shù)，解決了言語來自后方時的情景需要。Nyffeler等［6］介紹了另一種更實際的波束模型控制技術(shù)，當言語來自后方或側(cè)面時，使用后向或側(cè)向的波束，因而SNR改善更多。Phonak開發(fā)了一種雙側(cè)窄波束DM算法，對雙側(cè)常規(guī)DM的輸出進行加權(quán)求和處理，可使得雙側(cè)DM合成后的波束比非合成的單側(cè)波束更窄［7］。常規(guī)的自適應DM技術(shù)只用零點對準噪聲源，而當今的自適應DM還能使目標波束指向側(cè)面或后方，打破了波束僅面向前方的慣例。

為了驗證助聽器新DM技術(shù)的性能，開發(fā)廠家和有關(guān)聽力學專家進行了實驗室的功能驗證和外場的性能評估。Wu等［8］在駕駛汽車的環(huán)境中，于兩種談話位置，對三個不同廠家的新一代自適應DM助聽器進行了較為全面的錄音和測試，結(jié)果表明，新的DM比全向性麥克風（omnidirectional microphone，OM）和常規(guī)DM效果好。本文對部分有關(guān)DM的最先進技術(shù)（不包括麥克風陣列即多于二個麥克風的結(jié)構(gòu)）進行模擬分析、討論和性能評估，并指出應用的局限性。

1 助聽器方向性麥克風的基礎理念

在理論上和實踐中，DM被證實能顯著提高SNR。DM用延遲（通常在后麥克風電路中）相減或延遲相加的電路構(gòu)成，前者有很好的方向特性，故實際中總是被選用；后者的方向性較差，但SNR較高。當兩麥克風入口的間距是16 mm時，后麥克風對前麥克風的外部聲音延時約46.6μs；該延時對應1／4波長的聲音頻率約為5.4 k Hz。模擬計算可知，如果DM的內(nèi)部延時也是46.6μs，則該DM的輸出在5.4 k Hz有最大的前后波束幅度比，形成心臟型波束；如果DM的內(nèi)部延時是0，則該DM的輸出在5.4 k Hz的前后幅度比為1，且在90°和270°方位上有零點，形成雙極型波束；當DM的內(nèi)部延時在0 μs到46.6μs之間時，其輸出的前后幅度比大于1；當DM的內(nèi)部延時與外部延時之比為0.34時，其方向性最好，形成超級心臟型波束。將后麥克風延時換成前麥克風延時后，則形成對應的反向波束模型。助聽器設計好后，外部延時不能改變，此時可以討論DM波束的方向性或靈敏度與聲音頻率的關(guān)系。常規(guī)的DM僅對一個聲音頻率有最大的靈敏度（前方入射時），比如，16 mm的入口間距，如內(nèi)部延時為46.6μs，該DM的最大靈敏度在5.4 k Hz；當頻率降低或增高時，其靈敏度都降低；在低于5.4 k Hz的頻域下降斜率約6 dB／倍頻程，這就是常規(guī)DM在低頻段增益較低的機理。

聽力學家很關(guān)注DM的方向特性并用方向性指數(shù)（directivity index，DI）來度量。DI被定義為正前方入射純音的輸出功率與全部非前方入射純音的平均輸出功率之比。實際中，可用離散化的下列公式計算，

n＝0，1，2，…N.（N為入射角樣本數(shù)）

公式中f為純音頻率，P（n，f）為離散入射角序號n的純音輸出功率，n＝0表示DM正前方的入射角（0°）；n＞0表示非正前方的入射角（≠0°）。在自由場中，在DM的最佳靈敏度頻率下，全向型波束的DI為0 dB，心臟型波束的DI為4.8 dB，超級心臟型波束的DI為6 d B，是DM中最大的。DI可以反映DM在某個頻率的SNR得益。助聽器的實際DI越高，其言語識別閾降低越多。

助聽器麥克風內(nèi)設的放大器會產(chǎn)生噪聲，DM相消電路輸出的噪聲比單個麥克風輸出的噪聲增加3 dB。另一方面，人耳對言語的正確識別率與聲音的SNR直接關(guān)聯(lián)：SNR在2～9 d B時，言語識別率近似線性增加，從20%到80%［2］。因此，如果DM模式能使輸出的SNR在該范圍，則啟動DM；反之則維持OM模式以避免DM電路產(chǎn)生的附加噪聲，形成自動DM處理。在有多個噪聲源的聽音環(huán)境中，單頻道的自適應DM波束圖最多有兩個零點，只能消掉最多兩處空間噪聲。當采用多頻道的自適應DM處理時，如果每個噪聲源的頻率不同，不同的頻道可形成對付不同噪聲源的波束圖零點，因而可相消掉多個空間噪聲。常規(guī)多頻道DM的波束固定地指向前方。

2 模式并行處理的多頻道自適應方向性麥克風技術(shù)

在很多情況下，掩蔽噪聲（競爭噪聲）與目標言語（欲聽談話聲）處于不同的位置，利用DM處理可以區(qū)分它們，進而提高輸出語噪比（voice-noise ratio，VNR）。Flynn［3］認為，基于預測的某個環(huán)境分類而利用相應的DM算法，得到的結(jié)果難以如愿。為此，他設計了對付常見噪聲環(huán)境的三種DM模式：全頻帶全向性（surround）、分裂方向性（split directionality）和全頻帶方向性（full directionality），執(zhí)行時三者可并行處理，以確保在不同環(huán)境的空間噪聲中實時選用最佳波束模型。這些模式在各頻道的處理還要配合輸入信號的檢測、分析和判定等人工智能活動，如圖1所示。

圖1 模式并行處理的多頻帶自適應DM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

2.1 三種DM模式 全頻帶全向性模式：做前后麥克風的求和運算，得到的輸出幾乎沒有方向性，提高SNR約3 dB；當輸入聲音輕時（低于對話聲聲級），或當風噪聲較強，或目標聲源在后方時，該模式可以改善SNR。分裂方向性模式：當輸入聲音中度時（相當于對話聲聲級），該DM系統(tǒng)分流麥克風輸出信號進入各頻帶，在低頻帶（＜1 k Hz）使用OM處理，而在中、高頻帶使用常規(guī)的自適應DM處理，如：DI值較大的心臟型波束；這樣既避免了低頻帶常規(guī)DM引起的較低SNR，又確保在中、高頻帶常規(guī)DM降低空間噪聲的獲益；在中度環(huán)境噪聲或風噪聲時，該模式輸出有盡可能小的噪聲。全頻帶方向性模式：當輸入聲音強時（大于對話聲聲級），該系統(tǒng)在全部頻帶中執(zhí)行常規(guī)的自適應DM處理，如：DI值最大的超級心臟型波束，以抑制強的空間噪聲；當一個頻帶的DM零點對準一個方位來的噪聲時，該系統(tǒng)將空間的多個噪聲降至盡可能低。

風噪聲的能量主要分布在甚低頻帶，常規(guī)的自適應DM在低頻帶SNR很差，不宜使用。為此，當系統(tǒng)檢測到風噪聲存在時，就使用全頻帶全向性或分裂方向性模式。當言語來自后方或側(cè)面時，該系統(tǒng)使用全向型波束拾起它們，使SNR盡可能地提高，而沒有自動的目標波束形成。DM模式工作時，系統(tǒng)可調(diào)節(jié)內(nèi)部延時，得到雙極型波束以抑制側(cè)面來的噪聲。

2.2 三個聲級通道和并行處理的最佳模式判定作為言語優(yōu)先處理（voice priority processing）的一部分，該DM系統(tǒng)對需要的模式做并行處理，為最

佳模式的選用提供足夠的依據(jù)。圖1中，輸入聲音用幅度檢測器分為輕、中、強三類，對于輕聲音通道，該系統(tǒng)需用全頻帶全向性模式計算它的VNR；對于中度聲音通道，該系統(tǒng)需用全頻帶全向性模式和分裂方向性模式作并行處理，計算它們的VNR；對于強聲音通道，該系統(tǒng)需用全頻帶全向性模式、分裂方向性模式和全頻帶方向性模式作并行處理，計算三者的VNR。這三個通道輸出之一的VNR集，聯(lián)合風噪聲的判定和前后方聲級比數(shù)據(jù)，再作最后的模式擇優(yōu)判定。最后的判定中，風噪聲的判定和前后方聲級比的判定可以壓倒多頻帶VNR最大的判定。

例如：65 dB SPL的言語信號從模擬人頭（knowles electronic mannequin for acoustic research，KEMAR）后方或側(cè)面的揚聲器發(fā)出，噪聲信號來自其它5個揚聲器，形成一種嘈雜的周邊噪聲，整體約56 d B SPL。經(jīng)測試，在該KEMAR耳中，模式并行處理的多頻帶自適應DM助聽器進入分裂方向性模式［9］。

3 輕聲級的多頻道自適應方向性麥克風技術(shù)

3.1 輕聲級啟動的方向性麥克風 言語加噪聲的實驗聽音環(huán)境中，如果助聽器的輸入聲級低時，如55～60 dB SPL，常規(guī)的多頻道自動DM總是在全部頻道中選擇OM模式處理以克服在低頻道SNR差的缺陷；實際上，這樣的處理并未完全發(fā)揮DM的益處。Chalupper等［4］設計了一種DM，其方向性和SNR均在OM的和常規(guī)DM的之間，稱為輕聲級（soft level）DM。原理上，只要環(huán)境背景噪聲在OM的噪聲和DM的噪聲之間，讓助聽器轉(zhuǎn)換到輕聲級DM，就可進一步獲益，特別是對某些低頻聽力好的助聽器用戶。實際中，每個頻道DM的噪聲聲級是不同的，低頻道的高，而中、高頻道的低；因此，在每個頻道的OM和DM模式轉(zhuǎn)換門限之下建立各自的輕聲級DM門限，以擴展DM至輕聲級的應用；這樣的DM能從較低噪聲和較低言語中獲益，而構(gòu)成輕聲級的多頻道自適應DM。圖2顯示一輕聲級DM門限設置圖，圖中每個頻道的輕聲級DM門限區(qū)的設置是不同的，也就是說它們是輸入噪聲和頻道的二維函數(shù)；在低頻道，噪聲聲級門限是40至60 dB SPL；在高頻道，是20至40 dB SPL；在中間頻道，在這兩個范圍之間。

考慮到每個用戶的聽力狀況不同，DM的模式轉(zhuǎn)換門限是可調(diào)的。比如，DM的轉(zhuǎn)換門限可設置為輸入噪聲聲級48、54和60 dB SPL。為了得到甚低噪聲的DM處理，選擇48 dB SPL作為門限；不過該DM系統(tǒng)的門限默認值是54 dB SPL，它是多數(shù)用戶喜歡的；而48 dB SPL是為那些偏愛DM模式的用戶所設；60 d B SPL是高門限，是為那些偏愛OM模式的用戶所設，或者是為了更好地定位聲音源而選用。只要確定選用DM模式，輕聲級DM就自動激活作為默認設置。

例如：一助聽器設有輕聲級DM模式，當輸入聲音是50 dB SPL時，它的處理進入輕聲級DM模式，有一個零點明顯升高的心臟型波束圖；當輸入聲音是65 dB時，它進入了常規(guī)的DM模式，其波束圖與標準心臟型波束圖幾乎沒有差別［4］。

圖2 輕聲級的多頻道自適應DM的門限區(qū)設置

3.2 目標波束形成 常規(guī)的自適應DM的波束總是指向前方，而極性波束圖零點總是對準后方或側(cè)面，這是常見環(huán)境中DM的零點與噪聲方位的匹配，抑制噪聲的效果很好。但是在某些特殊環(huán)境中，用戶不能面向談話者（如用戶正在駕車，而乘客坐在后方或側(cè)面），這種情景下，常規(guī)的自適應DM效果不是最好的。為此，Chalupper等［5］開發(fā)出一種新算法，稱為言語聚合（speech focus），意指目標波束形成。該算法的三個波束為全向性波束、前向性波束和后向性波束，工作時能自動地選用其中之一，比如：指向前方或后方的言語源，而其零點分別對準后方或前方的噪聲源。實際應用時，目標波束分析器將設計好的三種波束模型作并行處理，并分析它們的輸出，其中輸出最大所對應的模型應是與環(huán)境言語匹配的模型。是否選擇為最佳方向模型進行處理還需要確認其輸出的言語屬性，該分析器的最后判定還要依賴調(diào)制檢測：典型的言語調(diào)制頻率為4 Hz左右，如輸出滿足該準則，則判定為言語，維持分析器的判定；如不滿足該準則，則要檢查其它模式處理的輸出；該判斷過程耗時較長，分析時間窗至少1秒。在多數(shù)聽音環(huán)境下，該目標波束形成是不必要的，因此，可以將它置于一個單獨的程序中，僅在需要時啟動，不需要時維持輕聲級自適應DM處理，因它是該系統(tǒng)默認的DM模式。

例如：測試助聽器樣品同上，具有目標波束形

成；言語（75 d B SPL）位于環(huán)境后方，會聚噪聲位于前方，測試得到的目標波束模型為反向心臟型，正符合設計要求［5］。

4 雙側(cè)窄波束的多頻道自適應方向性麥克風技術(shù)

4.1 波束自動控制的方向性麥克風 Nyffeler等［6］設計了一種能進行波束指向控制的DM，稱為聚增控制（zoom control，ZC），意指目標波束控制?；谇昂蠓?、左右側(cè)四個指向的波束模式，早期的ZC通過遙控器人工設置DM的波束方向，如言語來自側(cè)面時采用OM波束，雖然這與Chalupper的設計類似，但該目標波束控制能通過無線連通傳輸雙側(cè)DM信號。它一方面降低言語源對側(cè)的DM的輸出，同時將其同側(cè)的DM信號傳輸至對側(cè)的DM而提升較低的SNR。后來Nyffeler將ZC升級為自動目標波束控制（auto ZC，AZC），利用無線傳輸將雙側(cè)DM的輸入信號聯(lián)合分析，精確監(jiān)測和分類空間聲音。比如，利用不同方位聲音的聲強和SNR，確定相應最佳SNR的波束指向。當檢測到目標言語來自前方或后方時，AZC就自動控制DM的波束為前向心臟型或后向心臟型，實現(xiàn)與目標言語源方位匹配。在執(zhí)行這一算法時，AZC還考慮了對側(cè)助聽器的輸出響度和音調(diào)，讓用戶不會感覺到明顯在變化。另外，對雙耳不對稱聽力損失的用戶，使用AZC時還要考慮雙側(cè)壓縮放大特性的不同，這樣用戶個人的言語理解力才能最佳。

圖3 雙側(cè)窄波束形成DM的方框圖

4.2 雙側(cè)窄波束形成 在某些聽音環(huán)境中，目標言語源和掩蔽噪聲源相隔不夠遠，如兩者與用戶的方位差小于60°，這時常規(guī)的1階DM的SNR改善就會下降許多，這一問題通過觀察心臟型或超級心臟型波束的主瓣寬度可以證實。為了改進這種不足，Phonak［7］提出了一種窄化波束的DM算法，能用于雙側(cè)連通的助聽器，稱為雙側(cè)聚增（stereo zoom）算法，意指雙側(cè)窄波束形成。該算法連通左右兩側(cè)的常規(guī)1階DM的輸出，作加權(quán)求和處理，如圖3所示。事先優(yōu)化設計的權(quán)系數(shù)｛wi｝能使各自的輸出具有更窄的波束特性。這種組合處理要保證DM數(shù)據(jù)在極短的時間內(nèi)雙向傳輸，才能得到雙側(cè)多頻道DM的窄波束。該DM的全頻道處理和雙側(cè)信號的延時不超過數(shù)ms。由于這兩側(cè)DM的距離較兩個麥克風入口的距離大很多，該系統(tǒng)對空間不同方位進入信號的處理差異明顯增大。該系統(tǒng)不是3階均勻線陣的DM，因而沒有那樣高的DI值和低頻道的靈敏度急劇下降；相反，它的低頻道言語波束的空間分辨率還有提高。由于雙側(cè)窄波束DM不是在任何環(huán)境中都有必要，Phonak又開發(fā)了一個自動啟動該系統(tǒng)的聲音數(shù)流（sound flow）算法［10］，它分析兩側(cè)助聽器提供的信息，僅在某種組合的條件下才啟動窄波束形成，確保該窄波束DM在獲益時啟動，不獲益時關(guān)閉以省功耗。當它與雙側(cè)窄波束一起工作時，要確保系統(tǒng)的工作較為平穩(wěn)和自然；開啟時間需要不多的幾秒，與環(huán)境的復雜程度有關(guān)。

例如：在一自由聲場、低反射實驗室中，使用雙側(cè)窄波束形成的DM，測得每側(cè)極性波束圖的目標波束寬度約±45°，而常規(guī)的1階DM的目標束波束寬度約±60°［7］。

5 方向性麥克風性能的外場評估

Wu等［8］在外場對三種助聽器DM新技術(shù)的性能進行了評估，25例試聽者均有助聽經(jīng)驗，雙耳下降型感音神經(jīng)性聽力損失，雙耳聽閾差在15 d B以內(nèi)。試驗用三個不同的助聽器，有各自的新DM技術(shù)：HA1有目標波束形成（Back-Dir）技術(shù)，當言語在前方時，它能形成前向波束；當言語在后方時，能形成后向波束；HA2有雙側(cè)無線傳輸（side-transmission）加目標波束控制技術(shù)，具有前后向波束控制的能力，同時雙側(cè)言語數(shù)據(jù)可以無線連通分析以互補得益；HA3有雙側(cè)抑制（side-suppression）功能，對側(cè)面來的噪聲用雙極型波束對付，對后方來的言語用OM波束拾起。三個助聽器的其它可選特性均為默認設置，如壓縮、降噪、最大輸出等，使之更接近實際。

試驗在一小型客貨車中進行，Wu等在司機前座右側(cè)安放了一個KEMAR，它的左側(cè)和后方各安裝一揚聲器作言語源，分別在波束圖中的270°和180°方位，離KEMAR中心0.5米處；它的右耳靠窗戶，測試得到的交通噪聲約78 dB A，其左耳朝向司機，噪聲約75 dB A。言語強度的設置：在后方言語條件下確保其右耳的SNR為-1 d B，在側(cè)面言語條件下確保其左耳的SNR為-1 dB。使用關(guān)聯(lián)語音測試（connected speech test，CST）材料，因為它更能代表日常對話用語。助聽器按平均聽力損失曲

線，采用AudioScan Verifit適配軟件來建立澳國家聲學實驗室非線性版本1（NAL-NL1）目標增益曲線。該車在高速公路上行駛，70英里／小時，車窗關(guān)閉，空調(diào)打開以模擬實際駕駛情景。每個助聽器分別手控在OM、常規(guī)DM和新DM程序中，連同兩處言語源和三個助聽器，組合成18種工作條件。記錄完成后的數(shù)據(jù)需在實驗室進行處理，以確?；胤配浺魰r試聽者耳機中所聽見的聲音強度和頻譜與汽車行駛中KEMAR耳中所聽見的完全相同。同時還要對單個試聽者的聽力損失做補償，因為個人的聽力損失與平均損失有差別。評估時，加了噪聲的CST測試句通過耳機要求試聽者完成兩個任務：一是要求試聽者能重復聽見的測試句，每個測試條件播放一對語段，每個語段中含有25個關(guān)鍵詞，根據(jù)復述關(guān)鍵詞的正確率打分。二是試聽者對助聽器的偏愛打分，從CST測試句中隨機選出一句子，用三個助聽器樣品試聽后，基于總的喜好，給每個助聽器打分。打分前聽音測試要重復10次，每個試聽者共有180次判斷機會。

圖4 不同廠家的三個助聽器采用DM新技術(shù)的性能改善

圖4中的三個圖分別顯示了三個助聽器在三種DM模式和兩種言語位置情況下CST測試的平均得分?？梢?，當言語源在后方時，HA1新DM技術(shù)的CST得分明顯優(yōu)于OM和常規(guī)DM的得分，因為HA1具有的Back-Dir波束形成被激活了。HA2的新DM技術(shù)的CST得分也明顯優(yōu)于OM和常規(guī)DM的得分，因為HA2具有的Back-Dir波束形成也被激活了。在側(cè)面言語條件下，HA2的新DM性能優(yōu)于HA1，這是由于HA2激活Back-Dir的同時還有雙側(cè)連通的傳輸，它改善了頭影效應造成的右側(cè)DM的SNR較低，增強了言語提示。當言語來自側(cè)面時，HA3的新DM技術(shù)的CST性能明顯優(yōu)于OM和常規(guī)DM技術(shù)的性能?？偠灾?，在這種特殊環(huán)境中，OM的性能通常優(yōu)于常規(guī)DM的性能，而新DM技術(shù)的性能通常優(yōu)于OM的性能，具有Back-Dir加雙側(cè)連通傳輸?shù)腍A2優(yōu)于HA1和HA3。但當言語來自后方和側(cè)面時，HA3的新DM和OM技術(shù)得分落后于HA1和HA2較多，這不正常。Wu等［8］檢查發(fā)現(xiàn)，HA3工作時錄音環(huán)境的交通噪聲確實較HA1和HA2工作時的大，特別在后方言語情景時，SNR低約7 d B，表明在同等的噪聲條件下HA3的得分應比圖4中顯示的更好。

6 方向性麥克風的局限性

在許多聽音環(huán)境中，DM能提高聲音信號的SNR，但在一些情況下會受到限制。這里列舉以下兩個方面：

6.1 耳道開放式助聽器與方向性麥克風的結(jié)合耳道開放（open canal，OC）適配使得耳道內(nèi)的氣壓與外界氣壓平衡，因而消除了患者的耳堵塞感；同時它能降低低頻段（750～1 500 Hz以下）增益，提高中、高頻段增益，因此，長期以來OC適配常被患者選用。不過，當OC與DM一起使用時，DM的性能會受到不可忽視的影響。Bentler等［11］用一個OC式助聽器裝在一KEMAR中，分別測試該助聽器OM模式和DM模式的極性波束圖，結(jié)果顯示，當純音頻率為0.5 k Hz時，OM與DM的波束圖幾乎相同，即沒有方向特性；在1、2和4 k Hz時，DM仍有明顯的方向特性，與OM差別較大。當選用OC時，環(huán)境聲音有兩條路進入耳道，一是通過助聽器放大后進入，稱為放大路；另一是通過通氣孔進入耳道，稱為直接路。聽音環(huán)境的聲音經(jīng)過直接路到達耳道與放大路輸出的聲音合成，造成來自零點方向的輸出合成值增加，多少取決于聲音的頻率：如頻率低，聲音容易穿過通氣孔，使零點方向的輸出增加很多，造成波束圖缺乏方向性；而中、高頻段聲音不容易穿過通氣孔，零點方向的輸出仍然由放大路的輸出主控，故波束圖變化較小，患者仍然獲益。目前解決低頻段方向性差的途徑是選用適當尺寸的通氣孔，讓兩方面兼顧而使患者滿意。

6.2 助聽器寬動態(tài)范圍壓縮與方向性麥克風的結(jié)合 助聽器寬動態(tài)范圍壓縮（wide dynamic range compression，WDRC）使聽力受損者在寬聲強范圍的聽音環(huán)境中，維持輸出在可聽閾值和不舒適聲級

之間，當它與DM技術(shù)一起使用時，DM的輸出可能會受壓縮而被抑制。當輸入聲音輕時，WDRC接近線性放大，DM模式的聲音增益不變；當輸入聲音強時，WDRC處于壓縮放大，DM模式的聲音增益降低。Bentler等［11］用聚會噪聲加言語作輸入，測試OC適配的壓縮助聽器的輸出，對四種輸入聲級（55、65、75和85 d B A）時的放大路和直接路得到的波形進行觀察分析，得出助聽器的噪聲衰減和SNR均隨輸入聲級的增加而降低；原因是OC的聲音釋放和壓縮處理的共同作用，放大路的輸出隨輸入聲級的增加幾乎不增加，而直接路的輸出隨輸入聲級的增加而線性增加。來自波束指向的言語通常輸入聲級較高，其受壓縮的抑制量較輸入噪聲受壓縮的要高。因此，具有WDRC的DM助聽器方向性得益會減少，即SNR會降低，特別是在輸入聲音強的環(huán)境下。

7 小結(jié)

常規(guī)的多頻道自適應DM僅自適應地控制極性波束圖的零點來抑制多個不同的空間噪聲，而現(xiàn)代自適應DM在此基礎上并入了目標波束形成，使之指向目標聲音源，較完整地實現(xiàn)了助聽器空域信號處理。①模式并行處理的多頻道自適應DM技術(shù)利用最可能匹配大多數(shù)環(huán)境噪聲的三種方向性模式，分析對它們作并行處理得到的VNR集、前后幅度比和風噪聲強度信息，最后判斷哪種模式是當前最佳的DM處理模式。該技術(shù)較為成熟，在變化的聽音環(huán)境中性能穩(wěn)健，但后向波束模型和雙側(cè)連通傳輸有待改進。②輕聲級的多頻道自適應DM技術(shù)對輕度輸入聲音能啟用特別設計的DM，使該DM在噪聲強度較低的范圍獲益。與該技術(shù)組合使用的目標波束形成技術(shù)能對前后方的言語源作波束指向的自動控制，解決了與目標源匹配的要求，這種組合的DM能與目標言語源和環(huán)境噪聲源同時匹配，使當代助聽器的DM技術(shù)進入了對空域噪聲和空域言語都自適應的新階段，但兩側(cè)數(shù)據(jù)連通的互補有待完善。③雙側(cè)窄波束多頻道的自適應DM技術(shù)不但能控制每側(cè)DM的波束，使之指向前后方或左右側(cè)，完成自動的波束控制，還可以傳輸雙側(cè)DM的輸入信息，互補單側(cè)DM受到的頭影遮蔽。雙側(cè)窄波束技術(shù)利用雙側(cè)DM信息作加權(quán)處理，使目標波束更窄，有利于抑制與言語源相隔較近的掩蔽噪聲。這些技術(shù)的組合是當代較為完善的自適應DM技術(shù)，但僅適用于雙側(cè)助聽器的用戶，信號處理延時的縮短、性能進一步的穩(wěn)健還有待考慮。

這幾種現(xiàn)代助聽器的DM技術(shù)既能利用波束模型的零點又能控制波束方向，與常規(guī)的DM技術(shù)相比在復雜的環(huán)境中SNR改善更多，代表了現(xiàn)代DM技術(shù)的前沿。

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（2014-04-02收稿）

（本文編輯 周濤）

10.3969／j.issn.1006-7299.2015.03.022

時間：2015-3-4 10：26

R764.5

A

1006-7299（2015）03-0301-06

1 瑞士Sonova助聽器集團，加拿大分廠Unitron研發(fā)部； 2 美國lowa大學通訊科學障礙系，聽力老化研究實驗室

張戌寶（Email：xbzwdl@yahoo.com）

網(wǎng)絡出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／42.1391.R.20150304.1026.005.html