İşitme Cihazı Bileşenleri ve Sinyal İşleme
Modern bir işitme cihazı, küçük bir dijital ses işleme sistemidir: bir veya daha fazla mikrofon sesi elektriksel bir sinyale dönüştürmekte, bir dijital sinyal işlemcisi bu sinyali kullanıcının işitme kaybına göre şekillendirmekte ve yükseltmekte, bir alıcı (hoparlör) ise kulağa iletmektedir. Sinyal işleme zinciri, her frekans ve seviyede ne kadar kazanç uygulanacağını, yüksek seslerin nasıl konforlu tutulacağını ve arka plan gürültüsünün nasıl yönetileceğini belirlemektedir.
Tanım
İşitme cihazı bileşenleri ve sinyal işleme, işitme kaybı olan bir kişi için akustik bir sinyali işitilebilir ve konforlu hale getirmek üzere yakalayan, yükselten, sıkıştıran ve temizleyen dönüştürücüleri (mikrofonlar ve alıcı) ve dijital algoritmaları ifade etmektedir.
Kapsam
Bu konu, bir işitme cihazının yapı taşlarını ve gerçekleştirdiği temel işlemleri kapsamaktadır: mikrofonlar ve alıcılar, analogdan dijitale dönüştürme yolu, frekansa bağlı kazanç, geniş dinamik aralık sıkıştırması ve dijital gürültü azaltma. Bu unsurları mühendislik ve algısal kavramlar olarak ele almaktadır; herhangi bir birey için ayarları belirtmemekte ve uyarlama rehberliği niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- Bir işitme cihazını hangi donanım bileşenleri oluşturmaktadır ve her biri ne iş yapmaktadır?
- Sıkıştırma, gerçek dünya ses seviyelerini hasarlı bir kulağın azalmış dinamik aralığına nasıl eşlemektedir?
- Dijital gürültü azaltma nasıl çalışmaktadır ve dinleyici için gerçekte neyi başarmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Mikrofon ve alıcı dönüştürücüler
- Analogdan dijitale ve dijitalden analoga dönüştürme
- Frekansa özgü kazanç şekillendirme
- Geniş dinamik aralık sıkıştırması (WDRC)
- Sıkıştırma oranı, eşik ve zaman sabitleri
- Dijital gürültü azaltma
- Geri besleme iptali
Mekanizmalar
Ses bir mikrofon aracılığıyla girmekte ve dijitalleştirilmektedir; bir dijital sinyal işlemcisi sesi frekans bantlarına ayırmakta ve hem frekansa hem de giriş seviyesine bağlı kazanç uygulamaktadır. Hasarlı bir koklea azalmış bir dinamik aralığa sahip olduğundan — yumuşak sesler işitilemez hale gelirken, yüksek sesler rahatsız edici kalmaktadır — geniş dinamik aralık sıkıştırması (WDRC) yumuşak girişlere daha fazla, yüksek girişlere ise daha az kazanç uygulamakta, böylece yüksek sesleri aşırı yükseltmeden işitilebilirliği geri kazandırmaktadır; bu davranış sıkıştırma oranı, eşik ve atak/serbest bırakma zaman sabitleri tarafından yönetilmektedir (Jenstad, 2000; Dillon, 2012). Dijital gürültü azaltma, hangi zaman-frekans bölgelerinin gürültü tarafından domine edildiğini tahmin etmekte ve bu bölgelerdeki kazancı azaltmaktadır; kanıtlar bunun algılanan gürültü rahatsızlığını ve dinleme çabasını güvenilir bir şekilde azalttığını, ancak tek başına konuşma anlaşılırlığını tutarlı bir şekilde iyileştirmediğini göstermektedir (Brons, 2014; Alexander, 2021). Geri besleme iptali, yükseltilmiş sesin mikrofona geri sızmasından kaynaklanan ıslık sesini bastırmaktadır.
Klinik önem
İşleme zincirini anlamak, iki işitme cihazının neden farklı ses çıkarabildiğini, sıkıştırma ve gürültü azaltma ayarlarının neden önemli olduğunu ve hangi özelliklerin ne yapmasının beklenebileceğini veya beklenemeyeceğini açıklamaktadır. Bu, cihaz iddialarının ve sonuç çalışmalarının eleştirel değerlendirmesini desteklemektedir; teknolojinin nasıl çalıştığını tanımlamakta olup, herhangi bir birey için bir cihazı programlamak için bir temel oluşturmamaktadır.
Tarihçe
Erken dönem işitme cihazları, yumuşak sesleri işitilebilir kılmak ile yüksek sesleri tolere edilebilir tutmak arasında bir denge kurmayı zorunlu kılan sabit doğrusal yükseltme kullanmaktaydı. 1990'larda programlanabilir ve ardından tamamen dijital cihazlara geçiş, çok bantlı geniş dinamik aralık sıkıştırmasını pratik hale getirmiş ve gürültü azaltma ile geri besleme iptalini mümkün kılarak alanı basit yükseltmeden adaptif sinyal işlemeye doğru taşımıştır.
Tartışmalar
- Dijital gürültü azaltma konuşma anlaşılırlığını iyileştirmekte midir?
- Çalışmalar, gürültü azaltma algoritmalarının rahatsızlığı ve dinleme çabasını azalttığını ve genellikle tercih edildiğini tutarlı bir şekilde göstermektedir, ancak tek başlarına konuşma anlaşılırlığını güvenilir bir şekilde artırmamaktadırlar; bu nedenle fayda, ham tanıma skorlarından ziyade konfor ve çaba açısından çerçevelenmektedir.
Öne çıkan isimler
- Harvey Dillon
- Joshua Alexander
- Lorienne Jenstad
İlgili konular
Temel eserler
- dillon-2012
- jenstad-2000
Sıkça sorulan sorular
- Geniş dinamik aralık sıkıştırması nedir?
- Bu, yumuşak seslere daha fazla, yüksek seslere ise daha az yükseltme uygulayan bir işleme yaklaşımıdır, böylece günlük ses seviyelerinin geniş aralığı, hasarlı bir kulağın rahatça duyabileceği daha dar aralığa sıkıştırılmaktadır.
- Bir işitme cihazındaki gürültü azaltma, gürültülü bir restoranda konuşmayı daha iyi duymamı sağlar mı?
- Gürültü azaltma genellikle dinlemeyi daha konforlu ve daha az çaba gerektiren hale getirmekte ve arka plan gürültüsünün rahatsızlığını azaltmaktadır, ancak kanıtlar, tek başına kaç kelimenin anlaşıldığını güvenilir bir şekilde iyileştirmediğini göstermektedir; yönlü mikrofonlar bu konuda daha etkili olma eğilimindedir.