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助听器理论
 

助听器的方向性麦克风降噪技术

  在噪声环境中,听力障碍患者与正常人相比需要更多的信噪比才能获得必要的言语可懂度。目前公认提高言语清晰度的方法之一是通过方向性技术提高信噪比。试验表明,信噪比每提高1dB,言语理解能力将潜在提高10%。而无方向性的助听器对噪声和言语同时同量的放大,无法达到提高信噪比的目的。

助听器降噪技术的发展方向是,依赖于麦克风的设计,从单一的麦克风降噪到多麦克风降噪处理,达到降噪和提高言语分辨率的目的。

方向性麦克风系统作为提高在噪声环境中语言可懂度的一个重要技术,广泛地应用在助听器的设计中。近年来这项技术又有了进一步的发展,有些研究报告讨论了方向性麦克风系统的分类,和在具体临床应用上的使用效果,以及一些相关的问题,诸如怎样选择不同类型的方向性麦克风,这些不同方向性麦克风系统在实际应用中的具体影响等。

一些研究报告显示,单麦克风系统和全方向性麦克风系统相比,单麦克风系统平均有7dB的提升,而双麦克风系统则有7.4dB的提升。

方向性麦克风是采取减少侧面和后方声音灵敏度(增益)的方法来达到信噪比提升的,它的效果是通过方向性指数反映的。更确切地说,在典型噪声环境中,对于来自侧面和后方声音来说,更高的方向性指数意味着麦克风对这些声音(非来自前方)的灵敏度更低,结果明显提高了信噪比。

另一方面,如果语言信号(或其它想听的声音)从这些方向传来,它们的可听性就会被方向性麦克风降低。在比较了全向性和方向性麦克风对于来自收听者后方声音的识别率,声音强度为50dBSPL和65dBSPL(安静环境下),相比而言,方向性麦克风的语言识别率低于全方向性麦克风。对轻声说话(50dBSPL)的理解度下降超过20%(全向性=37%,方向性=13%),这就证明了方向性麦克风在某些场合的表现并不是很好,有潜在的局限性。在这种情况下,使用者可能会错过一些重要的信息,导致理解或交流问题。所以应该还有一些额外的补偿措施来弥补这种损失。

解决这个问题有一个很简单的方法,就是在助听器上加一个开关,让使用者自己来选择方向性还是非方向性。但这个办法必须要求使用者能确实感觉到方向性和非方向性之间的差别,并且懂得在什么情况下需要选择以及如何进行选择。反而言之,对于不具备这个能力的使用者,则不能从这个功能中得到方便。此外,那些即便能够自己判断并选择的人也不能那么刚好在最需要或最适宜的时刻来进行切换。但有些助听器的新功能可以确保方向性和非方向性麦克风在这种情况下的正确使用,特别是对具有高指向性指数(DI)的方向性麦克风。

另一种解决方法是采用宽动态范围压缩 (WDRC) 线路和方向性麦克风相结合使用的办法,因为这种线路具有比较低的压缩阈值(CT),可以部分补偿灵敏度的降低。低压缩阈值的麦克风比高压缩阈值的麦克风对轻的声音能够得到更高的增益,对于方向性麦克风系统的敏感度降低有一定的补偿作用。

研究证明,用单麦克风系统(低CT)比用双麦克风系统(典型CT)的言语测试得分要高,当轻声从后面传来时,单麦克风系统得到的44%的言语分值,而双麦克风系统的得分是在全方向性模式下有37%,在方向性模式下只有13%。采用单麦克风系统的助听器能有这么高的得分,说明低压缩比的系统也可能和其它用一个单独麦克风来收集后方声音的助听器具有同样的效果。事实是,方向性麦克风降低了灵敏度,而低压缩比系统则能减少这种负面影响,它能为所有的方向性系统带来好处,而不管方向性麦克风系统是否提供全方向/方向性切换开关。

研究结果表明,助听器的信号处理系统结合方向性功能就能得到期望的信噪比提升。

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