اجزای سمعک و پردازش سیگنال
سمعک مدرن یک سیستم کوچک پردازش صدای دیجیتال است: یک یا چند میکروفون صدا را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکنند، یک پردازشگر سیگنال دیجیتال آن را مطابق با کم شنوایی کاربر شکل داده و تقویت میکند، و یک گیرنده (بلندگو) آن را به گوش میرساند. زنجیره پردازش سیگنال تعیین میکند که چه مقدار بهره در هر فرکانس و سطح اعمال شود، چگونه صداهای بلند راحت نگه داشته شوند، و چگونه نویز پسزمینه مدیریت شود.
Definition
اجزای سمعک و پردازش سیگنال به مبدلها (میکروفونها و گیرنده) و الگوریتمهای دیجیتالی اشاره دارد که یک سیگنال صوتی را دریافت، تقویت، فشرده و پاکسازی میکنند تا برای فرد کم شنوا قابل شنیدن و راحت باشد.
Scope
این موضوع به اجزای سازنده سمعک و پردازش اصلی آن میپردازد: میکروفونها و گیرندهها، مسیر آنالوگ به دیجیتال، بهره وابسته به فرکانس، فشردهسازی دامنه دینامیکی وسیع، و کاهش نویز دیجیتال. این موارد را به عنوان مفاهیم مهندسی و ادراکی بررسی میکند؛ تنظیمات خاصی را برای هیچ فردی مشخص نمیکند و راهنمای تنظیم نیست.
Core questions
- چه اجزای سختافزاری یک سمعک را تشکیل میدهند و هر کدام چه کاری انجام میدهند؟
- فشردهسازی چگونه سطوح صدای دنیای واقعی را در دامنه دینامیکی کاهشیافته گوش آسیبدیده نگاشت میکند؟
- کاهش نویز دیجیتال چگونه کار میکند و در واقع چه چیزی برای شنونده به ارمغان میآورد؟
Key concepts
- مبدلهای میکروفون و گیرنده
- تبدیل آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ
- شکلدهی بهره وابسته به فرکانس
- فشردهسازی دامنه دینامیکی وسیع (WDRC)
- نسبت فشردهسازی، آستانه، و ثابتهای زمانی
- کاهش نویز دیجیتال
- حذف فیدبک
Mechanisms
صدا از طریق میکروفون وارد شده و دیجیتالی میشود؛ یک پردازشگر سیگنال دیجیتال آن را به باندهای فرکانسی تقسیم کرده و بهرهای را اعمال میکند که هم به فرکانس و هم به سطح ورودی بستگی دارد. از آنجا که حلزون گوش آسیبدیده دارای دامنه دینامیکی کاهشیافتهای است — صداهای آرام ناشنوا میشوند در حالی که صداهای بلند همچنان ناراحتکننده هستند — فشردهسازی دامنه دینامیکی وسیع، بهره بیشتری را به ورودیهای آرام و بهره کمتری را به ورودیهای بلند اعمال میکند، و قابلیت شنیدن را بدون تقویت بیش از حد صداهای بلند بازیابی میکند؛ این رفتار توسط نسبت فشردهسازی، آستانه، و ثابتهای زمانی حمله/رهایی کنترل میشود (Jenstad, 2000; Dillon, 2012). کاهش نویز دیجیتال تخمین میزند که کدام مناطق زمان-فرکانس تحت سلطه نویز هستند و بهره را در آنجا کاهش میدهد؛ شواهد نشان میدهد که این کار به طور قابل اعتمادی آزار نویز درک شده و تلاش شنیداری را کاهش میدهد اما به خودی خود، به طور مداوم وضوح گفتار را بهبود نمیبخشد (Brons, 2014; Alexander, 2021). حذف فیدبک، سوت ناشی از نشت صدای تقویتشده به میکروفون را سرکوب میکند.
Clinical relevance
درک زنجیره پردازش توضیح میدهد که چرا دو سمعک میتوانند صدای متفاوتی داشته باشند، چرا تنظیمات فشردهسازی و کاهش نویز اهمیت دارند، و چه ویژگیهایی را میتوان از سمعک انتظار داشت و چه ویژگیهایی را نمیتوان. این امر از ارزیابی انتقادی ادعاهای دستگاه و مطالعات نتایج حمایت میکند؛ نحوه عملکرد فناوری را توصیف میکند و مبنایی برای برنامهریزی دستگاه برای هیچ فردی نیست.
History
سمعکهای اولیه از تقویت خطی ثابت استفاده میکردند که به ناچار منجر به مصالحهای بین قابل شنیدن کردن صداهای آرام و قابل تحمل نگه داشتن صداهای بلند میشد. تغییر به ابزارهای قابل برنامهریزی و سپس کاملاً دیجیتال در دهه 1990، فشردهسازی دامنه دینامیکی وسیع چندبانده را عملی کرد و امکان کاهش نویز و حذف فیدبک را فراهم آورد، و این حوزه را از تقویت ساده به سمت پردازش سیگنال تطبیقی سوق داد.
Debates
- آیا کاهش نویز دیجیتال درک گفتار را بهبود میبخشد؟
- مطالعات به طور مداوم نشان میدهند که الگوریتمهای کاهش نویز، آزار و تلاش شنیداری را کاهش میدهند و اغلب ترجیح داده میشوند، اما به خودی خود به طور قابل اعتمادی وضوح گفتار را افزایش نمیدهند، بنابراین مزیت آن در قالب راحتی و تلاش به جای نمرات تشخیص خام بیان میشود.
Key figures
- Harvey Dillon
- Joshua Alexander
- Lorienne Jenstad
Related topics
Seminal works
- dillon-2012
- jenstad-2000
Frequently asked questions
- فشردهسازی دامنه دینامیکی وسیع چیست؟
- این یک رویکرد پردازشی است که تقویت بیشتری را به صداهای آرام و تقویت کمتری را به صداهای بلند اعمال میکند، به طوری که دامنه وسیع سطوح صدای روزمره در دامنه باریکتری که گوش آسیبدیده میتواند به راحتی بشنود، فشرده میشود.
- آیا کاهش نویز در سمعک به من کمک میکند تا گفتار را در یک رستوران پر سر و صدا بهتر بشنوم؟
- کاهش نویز معمولاً شنیدن را راحتتر و کمتلاشتر میکند و آزار نویز پسزمینه را کاهش میدهد، اما شواهد نشان میدهد که به خودی خود به طور قابل اعتمادی تعداد کلمات درک شده را بهبود نمیبخشد؛ میکروفونهای جهتدار برای این منظور مؤثرتر هستند.