現在的助聽器功能越來越強大,助聽器技術的發展甚至可以和芯片、移動電話技術相比較。科技的發展使得過去全聾的孩子也有了聽到聲音的希望。助聽器中的全數字助聽器以一種嶄新的方式來對聲音信號進行處理,能夠改善音質、降低噪音。麥克風收集完聲音信號后,再通過模/數(shu)轉(zhuan)化器(qi)將模擬信號轉(zhuan)化為數(shu)字信號,對聲音信號進行(xing)放大,最后數(shu)字信號再通(tong)過受話器(qi)轉(zhuan)變成聲音輸出。
數字助聽器原理
1、助聽器的聲學途徑
對于佩帶助聽器的人們(men)來說,聲(sheng)(sheng)音進(jin)入耳道的途徑(jing)有(you)三條:第(di)一條途徑(jing):聲(sheng)(sheng)音通過助聽器或耳模的通氣(qi)孔(kong)或耳道縫隙直接進(jin)入耳道,到(dao)達鼓膜(mo)。
選配的(de)助聽器開放程(cheng)度越(yue)高、聽力損(sun)失(shi)程(cheng)度越(yue)輕(qing),這條途徑的(de)就越(yue)占主導地(di)位;第二條途(tu)(tu)徑(jing):當佩帶者自(zi)己發聲時,聲音通過顱骨的振(zhen)動傳(chuan)人耳道,在(zai)鼓膜(mo)處產生一定的聲壓(ya)級,這種途(tu)(tu)徑(jing)只有(you)在(zai)本人說話時才(cai)能夠(gou)被感受到;第三條途徑:聲音進入助聽(ting)器的麥克風轉(zhuan)(zhuan)換(huan)為電能,經過運(yun)算后(hou)進行放(fang)大,最(zui)后(hou)通過受話器轉(zhuan)(zhuan)換(huan)成聲能送到佩帶者的鼓膜處(chu)。
在佩帶(dai)(dai)者(zhe)感(gan)受(shou)到聲(sheng)音(yin)前,聲(sheng)音(yin)通過(guo)這幾條路徑(jing)到達鼓(gu)膜的(de)時(shi)間不同。當(dang)佩帶(dai)(dai)者(zhe)發聲(sheng)時(shi),聲(sheng)音(yin)通過(guo)前兩(liang)條路徑(jing)很(hen)快到達鼓(gu)膜,從而(er)先(xian)被佩帶(dai)(dai)者(zhe)感(gan)受(shou)到,而(er)聲(sheng)音(yin)通過(guo)第三條路徑(jing)時(shi)要經過(guo)助聽器的(de)運(yun)算(suan)處理,會產(chan)生(sheng)一定的(de)延遲(chi),當(dang)這種延遲(chi)達到一定程度時(shi),佩帶(dai)(dai)者(zhe)會明顯感(gan)到音(yin)質發生(sheng)變(bian)化。
數字助聽器要經過復雜(za)的數字運算,如信號的模數/數(shu)模(mo)轉換、濾波、量化等,所以(yi)產生的(de)延(yan)遲(chi)時間(jian)就長(chang)。在過去的(de)十年當中,數(shu)字(zi)助聽器引起的(de)延(yan)遲(chi)時間(jian)越(yue)來越(yue)受到人(ren)們(men)的(de)重視,因為(wei)其(qi)遠比模(mo)擬助聽器的(de)延(yan)遲(chi)時間(jian)要(yao)長(chang)。
雖然(ran)數字助聽器引起(qi)的(de)延遲時間(jian)僅有幾毫秒,但言(yan)語信號的(de)音質仍然(ran)會受到(dao)影響。當(dang)延遲時間(jian)達到(dao)10 ms時(shi),直接進入耳道的(de)聲音和(he)經過(guo)放大后的(de)聲音就會相互干擾,這(zhe)(zhe)就使頻(pin)譜出現了小(xiao)(xiao)的(de)起伏變化(hua),改變了音質。但這(zhe)(zhe)也是有條(tiao)改變了音質。但這(zhe)(zhe)也是有條(tiao)件的(de),只有當兩種(zhong)聲音處在(zai)相似的(de)強度下,才會引起聲譜發生(sheng)小(xiao)(xiao)變化(hua)。
也就是說,如果放大后的(de)(de)聲音能量(liang)顯(xian)著大于(yu)直接的(de)(de)聲音能量(liang)的(de)(de)話(hua),這種變化就不會(hui)發(fa)生了。延(yan)遲達到(dao)一定時間(jian),佩(pei)帶者會(hui)有(you)種“回聲感”,當延遲時間達到一定程度(40ms以(yi)上),就會(hui)發(fa)生聽覺與視覺不(bu)同步的現象,即(ji)“對不(bu)上(shang)口型(xing)”。
助聽器延(yan)遲(chi)效應與聽力(li)損失的程度有很大(da)(da)關系:聽力(li)越(yue)差(cha),患者得(de)到(dao)的放大(da)(da)聲音就(jiu)(jiu)越(yue)多,直接進入耳道(dao)的聲音就(jiu)(jiu)越(yue)少,延(yan)遲(chi)就(jiu)(jiu)越(yue)不容易注意(yi)到(dao);而且,聽(ting)力損失越重,助聽(ting)器與(yu)耳道的密封性就越強(如通氣孔越小),導(dao)致(zhi)直接傳(chuan)人耳道的聲音(yin)的更大(da)衰減,從而使人不(bu)容易察(cha)覺到延(yan)遲的發(fa)(fa)生(sheng)。數字助聽(ting)(ting)器不(bu)可避免地會(hui)引發(fa)(fa)延(yan)遲,目(mu)前延(yan)遲是無法消除的,但關鍵(jian)是多久的延(yan)遲可以被(bei)大(da)多數助聽(ting)(ting)器佩帶者所接受。
2、數字助聽器的延遲時間
聲學信號從進入放大(da)系統(tong)到輸出(chu)會產生的一定(ding)延遲(chi)時間,通常稱為處理延遲(chi)時間( processing delay,PD)。延(yan)遲時(shi)間(jian)取決(jue)于系統的采樣率和算法,大(da)體上說,頻率分(fen)辨率越(yue)高(gao),延(yan)遲時(shi)間(jian)越(yue)長。
在過去的十(shi)年(nian)中,Stone等針對(dui)可接受(shou)的助聽器(qi)延遲時(shi)(shi)間做了大量研(yan)究,其研(yan)究成果總結如下:延遲時(shi)(shi)間增(zeng)加(jia)(jia),干(gan)擾就會增(zeng)加(jia)(jia);20~30ms的(de)延遲時間(jian)就可以讓輕度(du)至中度(du)聽力損失的(de)患者感覺到聲音“失真”;而對于(yu)正(zheng)常人來說,如(ru)果(guo)延遲時間超過(guo)30ms,其言語理解力就會受到影響。另(ling)外,一些助聽器(qi)研(yan)究人員(yuan)認(ren)為延遲達到10 ms就會(hui)影響(xiang)音質。
近(jin)年來(lai),開(kai)放耳道助聽(ting)器(qi)的受歡迎(ying)度(du)與日(ri)俱增,重又引(yin)發了(le)對助聽(ting)器(qi)延(yan)遲時(shi)間的關注。從命名來(lai)看,“開放”使耳模/耳(er)(er)(er)塞與(yu)耳(er)(er)(er)道的(de)密(mi)封性大大降低,這與(yu)傳統(tong)的(de)耳(er)(er)(er)模或定制機有(you)(you)很大差別(bie)。因此,在開放耳(er)(er)(er)道助聽器驗(yan)配中,有(you)(you)更多的(de)聲音直接(jie)傳人耳(er)(er)(er)道,佩戴者很容易感受到(dao)(dao)這部分(fen)聲音。而且,往往選(xuan)配開放耳(er)(er)(er)道助聽器的(de)人群(qun)都為(wei)輕度到(dao)(dao)中度聽力損失,他們(men)更能感受到(dao)(dao)助聽器的(de)延(yan)遲時(shi)間(jian)。
最(zui)近的(de)一(yi)項研(yan)究(jiu)表明(ming),如果聽力損失(shi)最(zui)先發生于2kHz和1 kHz,開放耳道(dao)選配(pei)中的延(yan)遲時間分別不能超過(guo)5ms和6ms,否則會使(shi)音質受損。但研究者同(tong)時也指出,其試驗中(zhong)所使(shi)用的模(mo)擬(ni)方法混有很多(duo)其他因素,實(shi)際情況(kuang)下佩戴(dai)者可(ke)以忍受更長的延(yan)遲時間。
3、助聽器的信號處理
數字信號處理中,助(zhu)聽(ting)器的每個“特性”都會使線路總的群延遲(group delay,GD)時(shi)問增加。助聽器的通(tong)道數越多,數字噪(zao)聲抑制功能(neng)越先進(jin),反饋處理(li)系統(tong)越復雜,其產生的延遲時間越長。信號處理(li)的種(zhong)類是(shi)另(ling)一(yi)個需要(yao)考慮的因(yin)素。
助(zhu)聽器(qi)制造(zao)商通常采(cai)用兩種(zhong)不(bu)同的方法對信號進(jin)行處理和頻率分析:一種(zhong)是通過濾波(bo)器(qi)把聲音信號按(an)照頻率的不(bu)同分別進(jin)行處理,另一種(zhong)是使用快速(su)傅立葉變換( fast fourier transformation,FFT)同時處理所(suo)有輸入信號(hao)。兩(liang)種方法都遵循聲學不確定性原(yuan)理或測不準原(yuan)理,即頻域(yu)與(yu)時域(yu)都可以(yi)變化,但頻域(yu)與(yu)時域(yu)的(de)乘積(ji)是不變的(de)。
這(zhe)表明系(xi)統的時域(yu)分(fen)辨(bian)能力與頻域(yu)分(fen)辨(bian)能力相互制約,這(zhe)就是說,如果頻域(yu)分(fen)辨(bian)率增(zeng)加,時域(yu)分(fen)辨(bian)率就會降低,反之也如此。所以,通道越(yue)窄,群延(yan)遲時間越(yue)長(不(bu)論是(shi)濾波(bo)法還是(shi)快速傅立葉變換(huan)法)。兩種方(fang)法(fa)的(de)(de)根本區別(bie)是(shi)(shi)(shi):快速(su)傅立(li)葉變換的(de)(de)各個(ge)通(tong)道的(de)(de)帶寬是(shi)(shi)(shi)相同的(de)(de),而濾波方(fang)法(fa)各個(ge)通(tong)道的(de)(de)帶寬可以是(shi)(shi)(shi)不同的(de)(de)。
濾波方(fang)法模(mo)擬(ni)了(le)入耳(er)耳(er)蝸基底膜(“臨(lin)界帶寬”)的(de)(de)對數結構,其低頻(pin)感受區基底(di)膜的(de)(de)分辨(bian)率要高(gao)于高(gao)頻(pin)感受區基底(di)膜。按(an)照聲學不確定(ding)性原(yuan)理,低頻(pin)所(suo)需的(de)(de)窄帶濾波器相對于高(gao)頻(pin)引發了更長的(de)(de)延(yan)遲時間。
研究已經證實,如果助聽器的頻率依(yi)賴性(xing)延遲(chi)太久的話,當(dang)原始語言信號中輔音(yin)出現在元音(yin)之后(即“元音十輔音”)時產生延遲(chi)后(hou),聽(ting)者(zhe)在元音(yin)之前就(jiu)感覺到輔音(yin)的存在,即“輔音(yin)十元音(yin)”,或(huo)者(zhe)兩者(zhe)同時出(chu)現。
而利(li)用傅(fu)立葉(xie)變換的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa),信(xin)(xin)號(hao)(hao)包絡(luo)被(bei)統(tong)一分析,各等帶寬的(de)(de)(de)頻譜進(jin)行相同處理,因(yin)此(ci),與濾波法(fa)(fa)不(bu)同,傅(fu)立葉(xie)變換引起的(de)(de)(de)延(yan)遲時(shi)間在各個頻段(duan)內(nei)是相同的(de)(de)(de),不(bu)會出現以上元音(yin)和輔音(yin)先后(hou)顛(dian)倒的(de)(de)(de)情況。無論助聽器生產廠(chang)家采用哪種方(fang)法(fa)(fa)進(jin)行信(xin)(xin)號(hao)(hao)處理,助聽器的(de)(de)(de)延(yan)遲時(shi)間都會延(yan)長,因(yin)為聲音(yin)信(xin)(xin)號(hao)(hao)所經(jing)過(guo)的(de)(de)(de)處理器和算(suan)法(fa)(fa)都在增加。
數字助聽器的特點
全數字助聽器有這個(ge)或多個(ge)微小(xiao)芯片(pian)整理(li)器,能將(jiang)模擬信(xin)號轉換為0和1的(de)計算機(ji)語言(yan)。這種格式的(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)波比模擬聲(sheng)(sheng)(sheng)波可以更(geng)快(kuai)、更(geng)有(you)效(xiao)地開展整理。數字運算法能快(kuai)速分(fen)析(xi)聲(sheng)(sheng)(sheng)強和聲(sheng)(sheng)(sheng)頻,并通過調節聲(sheng)(sheng)(sheng)強和聲(sheng)(sheng)(sheng)頻,使助聽器切合不(bu)同的(de)聽力(li)損失。
數(shu)字(zi)運(yun)算法(fa)能夠繼續地顧問(wen)噪聲,盡管演講的響聲的強(qiang)度在(zai)毫秒(miao)之內都可(ke)快速變化,但(dan)噪聲在(zai)這(zhe)個相對較長(chang)的時(shi)(shi)刻內保持穩定。經(jing)過一段使用時(shi)(shi)刻后(hou),數(shu)字(zi)技術能夠精確減小(xiao)諸如車(che)流聲及家用電器等連續性的噪聲。當(dang)短促的響聲如說話聲被助聽器監測(ce)到今(jin)后(hou),阿拉伯數(shu)字(zi)技術能立(li)即調整助聽器,把響聲回答到放(fang)大的水平。
數字(zi)技術能連續地把聲(sheng)音分成(cheng)不同的(de)頻道。例如(ru),這(zhe)個聽力(li)損失者聽不清低(di)音,但如(ru)果(guo)放大(da)某些頻段的(de)聲(sheng)音,甚至是一點兒,就會讓他受不了。具有全(quan)數字(zi)壓縮(suo)路線(xian)的(de)助(zhu)聽器能夠(gou)將(jiang)接(jie)收(shou)的(de)響聲(sheng)分層,探測并著(zhu)重放大(da)那些需求放大(da)的(de)響聲(sheng)。
數(shu)字技(ji)術精密調節的(de)性能還體(ti)如今寧靜的(de)環(huan)境中(zhong)。助聽器通過使用(yong)一(yi)(yi)種叫擴展技(ji)術的(de)(de)聽力技(ji)術,數(shu)字運算法能(neng)夠把細微(wei)的(de)(de)環境響聲(sheng)從家用(yong)電器的(de)(de)噪音中區別出(chu)來。阿(a)拉伯(bo)數(shu)字運算法還(huan)能(neng)夠減(jian)小或消(xiao)除聲(sheng)反映。聲(sheng)反映是助(zhu)聽器消(xiao)耗中的(de)(de)一(yi)(yi)大困難。 數字運(yun)算法能夠在聲反映可以聽(ting)到(dao)之前即開展監測,然后減小聲反映所(suo)屬頻段的響聲,老人助聽(ting)器而不會對可覺(jue)察的(de)響(xiang)聲水平產生顯著影(ying)響(xiang)。
數字助聽器和模擬助聽器的區別
1、從(cong)機芯上看,模擬助聽器(qi)是(shi)由大量的(de)電子元(yuan)器(qi)件組成的(de),采用模擬路線,其(qi)核心是(shi)模擬信(xin)號的(de)放大,當(dang)然,信(xin)號也是(shi)使(shi)用模擬信(xin)號。而全數(shu)字助聽器(qi)芯片采用微電腦芯片,相當(dang)于一臺小型的(de)計算機,采用邏輯(ji)電路,即輸(shu)(shu)入信(xin)號經過高精度計算后輸(shu)(shu)出,信(xin)號為(wei)數(shu)字信(xin)號。
2、在聽(ting)力(li)(li)學的方面(mian)而言,傳統的模擬助聽(ting)器采(cai)用(yong)線(xian)性放(fang)大,對所有聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)進行相(xiang)同程度(du)的放(fang)大,使(shi)得相(xiang)對較小(xiao)的聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)不會被(bei)清楚地聽(ting)到,過(guo)度(du)的聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)非常不舒服,聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)質(zhi)量受(shou)到嚴重的影響(xiang),并且可能(neng)會進一步損壞(huai)患者的聽(ting)力(li)(li)。而全數字(zi)助聽(ting)器采(cai)用(yong)的是(shi)非線(xian)性放(fang)大,不僅可以做到對大聲(sheng)(sheng)(sheng)壓縮(suo),小(xiao)聲(sheng)(sheng)(sheng)變大,使(shi)得經處理過(guo)后的聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)聽(ting)起來舒適清楚,還能(neng)夠更(geng)好的保護殘余聽(ting)力(li)(li)。
3、從功能上講,全數(shu)字助(zhu)聽器(qi)還具備許多模擬式助(zhu)聽器(qi)所(suo)沒有具備的功(gong)(gong)能,全數(shu)字助(zhu)聽器(qi)處(chu)理速度極快,就像(xiang)一個(ge)探測(ce)器(qi),會自(zi)(zi)動隨環境的變(bian)化而變(bian)化,它(ta)會自(zi)(zi)動分析環境中的聲(sheng)音,如果在(zai)嘈(cao)雜的環境中,它(ta)就會發(fa)揮自(zi)(zi)動降噪功(gong)(gong)能,放大講話(hua)的聲(sheng)音,而將噪音降低,從(cong)而提高語(yu)言的理解力。
4。數字助(zhu)聽(ting)器還具有體(ti)積小、外觀好(hao)、非常穩定、抗(kang)干擾(rao)等優(you)點。
根據(ju)上(shang)面的(de)比(bi)較而言,數字助聽(ting)器(qi)不論(lun)是從(cong)性能(neng)上(shang),還(huan)是效(xiao)果上(shang)來講(jiang)都(dou)比(bi)模擬助聽(ting)器(qi)要好,現在(zai)大部分的(de)聽(ting)力患者(zhe)都(dou)會更(geng)(geng)偏向(xiang)于(yu)購(gou)買數字助聽(ting)器(qi),數字助聽(ting)器(qi)對患者(zhe)的(de)體驗度更(geng)(geng)佳。
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