滤光片组的选择是助听器重现自然声音的关键。
Dana Helmink, Widex USA
现代助听器是医学技术的奇迹,特别是在数字音频处理领域。它们捕捉声波,将其转换为数字信号,通过设备进行处理,然后根据设置和佩戴者的情况自动向耳朵发送优化的新声波。数字音频处理并不新鲜,但当它通过助听器等医疗设备完成时,它可以让生活变得更好。
每八个美国人中就有一个12岁以上的人双耳听力受损,大多数人会从治疗中受益。如果不加以解决,听力损失会导致严重的认知能力下降除了抑郁、焦虑和孤独。与此同时,研究建议社会化和日常生活的参与——通常由助听器实现——提高认知功能,帮助保持大脑受到刺激。基本上,你听到的越糟糕,你参与的就越少。你参与得越少,对你的认知健康越不利。
信号处理的重要性:音量vs清晰度
对于助听器佩戴者来说,挑战不仅仅是听到更多(音量)。这是关于听力更好(更清晰)。例如,如果你在一家嘈杂的餐厅,你不想让噪音更大。最好的助听器可以帮助佩戴者限制背景音,这样他们就能清楚地理解人们所说的话。助听器技术有时会阻碍这种清晰度。
当声音处理有延迟时,助听器听起来“很细”,很做作。现在大多数助听器需要5-8毫秒来处理声音。这似乎不是很长一段时间,但当再加上直接、直接的声音通过耳机或环绕耳机进入耳道时,产生的声音是扭曲和不自然的。这就是信号处理如此重要的原因。生产所需的时间和制造商采用的技术会产生很大的不同。
总的来说,大多数数字助听器处理声音的过程几乎相同。麦克风接收声波并将其转换成数字信号。分析滤波器组将信号分成多个频带,然后可以根据监听情况对其进行压缩、放大和处理。之后,这些频带被重新组合在一个合成滤波器组中,这就是通过助听器耳尖听到的声音。
这种方法强调了滤波器组对于数字信号处理的重要性。选择合适的滤光片组是让助听器听起来自然的关键。
选择滤波器组
频域滤波器组是助听器制造商的热门选择,其中有一些令人信服的原因。但为了传递最自然的声音,听力行业的人应该考虑时域滤波器组。
显而易见的问题是:两者之间有什么区别?答案在于时间和频率分辨率。在任何滤波器组中,频带越宽,时间分辨率越高。因此,5倍宽的带宽具有5倍高(更快)的时间分辨率。相反,更窄的带宽意味着更差的时间分辨率(更慢)。
对于频域滤波器组,频带的宽度总是相同的。这意味着所有频带都保持相对狭窄,因为带宽是根据最低频率所需的带宽设置的,而耳朵的灵敏度最高。由于时间和频率之间的相关性,所有波段都具有相同的、相对较差的时间分辨率。
时域滤波器组允许制造商使用不同宽度的滤波器。因此,产品设计师可以以任何他们喜欢的方式设置带宽。随着波段宽度的变化,时间分辨率也随之变化。
重现真实的听觉
可调宽度在实践中意味着什么?时域滤波器组允许助听器设计师在较低的频率上缩小频带,在较高的频率上扩大频带,从而在时间和频率之间进行权衡,就像人类自己的耳朵一样。健康的人耳对低频频率的敏感度较高,对高频频率的敏感度较低。
重建人类语言是一项复杂的工作。辅音发音持续时间短,但频率高且宽。口语元音持续时间较长,但频率较低且较窄。这意味着声音信号可以通过滤波器进行最有效的处理,其中高频具有高时间分辨率,而低频具有更好的频率分辨率——这是只有时域才能实现的。
远离向下抽样
设计助听器时要考虑的另一件事是降低采样。助听器对佩戴者来说是至关重要的医疗设备。理想情况下,它们可以使用一整天,然后才需要充电,这意味着信号处理等耗电功能需要得到控制。低采样可以帮助节省电池,但代价是音质。
频域滤波器组由于其窄滤波器使得下采样变得简单。使用时域滤波器组,降低采样的好处很小,而且不会超过音质下降的风险。因此,时域滤波器组需要其他可用的解决方案来保持低功耗。但通过避免降低采样并保留原始信号内容,制造商可以获得更高的保真度,降低伪影风险,并改善自然音质。
在设计助听器和改进信号处理时,频域滤波器组可能有其好处,但时域滤波器组将为佩戴者提供最好的结果。
Dana Helmink是Widex美国听力学/临床教育的高级总监。Helmink拥有超过15年的产品管理经验,将她在以用户为中心的设计和可用性测试方面的经验应用于开发创新的培训项目。她在北伊利诺伊大学获得听力学硕士学位,在萨勒斯大学获得听力学博士学位。她曾在临床听力学工作,并在伊利诺伊州听力学学院董事会任职超过10年。本文仅代表作者个人观点,并不代表MedicalDesignandOutsourcing.com或其员工的观点。