Các thành phần và xử lý tín hiệu của máy trợ thính

Máy trợ thính hiện đại là một hệ thống xử lý âm thanh kỹ thuật số nhỏ gọn: một hoặc nhiều micrô chuyển đổi âm thanh thành tín hiệu điện, bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số định hình và khuếch đại tín hiệu theo mức độ mất thính lực của người dùng, và bộ thu (loa) đưa tín hiệu đến tai. Chuỗi xử lý tín hiệu quyết định mức độ khuếch đại được áp dụng ở mỗi tần số và mức độ, cách giữ cho âm thanh lớn vẫn dễ chịu, và cách quản lý tiếng ồn nền.

Definition

Các thành phần và xử lý tín hiệu của máy trợ thính đề cập đến các bộ chuyển đổi (micrô và bộ thu) và các thuật toán kỹ thuật số giúp thu nhận, khuếch đại, nén và làm sạch tín hiệu âm thanh để tín hiệu đó có thể nghe được và dễ chịu đối với người bị mất thính lực.

Scope

Chủ đề này bao gồm các khối cấu tạo của máy trợ thính và quá trình xử lý cốt lõi mà nó thực hiện: micrô và bộ thu, đường dẫn tương tự-sang-số, độ khuếch đại phụ thuộc tần số, nén dải động rộng, và giảm tiếng ồn kỹ thuật số. Nó xem xét các khái niệm này dưới góc độ kỹ thuật và nhận thức; nó không chỉ định cài đặt cho bất kỳ cá nhân nào và không phải là hướng dẫn điều chỉnh.

Core questions

• Những thành phần phần cứng nào tạo nên một máy trợ thính và mỗi thành phần làm gì?
• Nén ánh xạ các mức âm thanh trong thế giới thực vào dải động giảm của tai bị tổn thương như thế nào?
• Giảm tiếng ồn kỹ thuật số hoạt động như thế nào và nó thực sự đạt được điều gì cho người nghe?

Key concepts

• Bộ chuyển đổi micrô và bộ thu
• Chuyển đổi tương tự-sang-số và số-sang-tương tự
• Định hình độ khuếch đại theo tần số cụ thể
• Nén dải động rộng (WDRC)
• Tỷ lệ nén, ngưỡng và hằng số thời gian
• Giảm tiếng ồn kỹ thuật số
• Triệt tiêu phản hồi

Mechanisms

Âm thanh đi vào qua micrô và được số hóa; bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số chia âm thanh thành các dải tần số và áp dụng độ khuếch đại phụ thuộc vào cả tần số và mức đầu vào. Bởi vì ốc tai bị tổn thương có dải động giảm — âm thanh nhẹ trở nên không nghe được trong khi âm thanh lớn vẫn gây khó chịu — nén dải động rộng áp dụng độ khuếch đại lớn hơn cho các đầu vào nhẹ và ít hơn cho các đầu vào lớn, khôi phục khả năng nghe mà không khuếch đại quá mức các âm thanh lớn; hành vi này được điều chỉnh bởi tỷ lệ nén, ngưỡng và hằng số thời gian tấn công/nhả (Jenstad, 2000; Dillon, 2012). Giảm tiếng ồn kỹ thuật số ước tính các vùng thời gian-tần số bị chi phối bởi tiếng ồn và giảm độ khuếch đại ở đó; bằng chứng cho thấy điều này làm giảm đáng kể sự khó chịu do tiếng ồn và nỗ lực nghe nhưng bản thân nó không cải thiện một cách nhất quán khả năng hiểu lời nói (Brons, 2014; Alexander, 2021). Triệt tiêu phản hồi ngăn chặn tiếng rít do âm thanh khuếch đại rò rỉ trở lại micrô.

Clinical relevance

Việc hiểu chuỗi xử lý giải thích tại sao hai máy trợ thính có thể nghe khác nhau, tại sao cài đặt nén và giảm tiếng ồn lại quan trọng, và những tính năng nào có thể và không thể mong đợi thực hiện. Điều này hỗ trợ đánh giá phê bình các tuyên bố về thiết bị và các nghiên cứu về kết quả; nó mô tả cách công nghệ hoạt động và không phải là cơ sở để lập trình thiết bị cho bất kỳ cá nhân nào.

History

Các máy trợ thính ban đầu sử dụng khuếch đại tuyến tính cố định, buộc phải đánh đổi giữa việc làm cho âm thanh nhẹ có thể nghe được và giữ cho âm thanh lớn có thể chịu đựng được. Sự chuyển đổi sang các thiết bị có thể lập trình và sau đó là kỹ thuật số hoàn toàn vào những năm 1990 đã làm cho nén dải động rộng đa băng tần trở nên khả thi và cho phép giảm tiếng ồn và triệt tiêu phản hồi, đưa lĩnh vực này từ khuếch đại đơn giản sang xử lý tín hiệu thích ứng.

Debates

Giảm tiếng ồn kỹ thuật số có cải thiện khả năng hiểu lời nói không?

Các nghiên cứu nhất quán cho thấy rằng các thuật toán giảm tiếng ồn làm giảm sự khó chịu và nỗ lực nghe và thường được ưa chuộng, nhưng chúng không tự mình cải thiện một cách đáng tin cậy khả năng hiểu lời nói, vì vậy lợi ích được định hình theo sự thoải mái và nỗ lực hơn là điểm nhận dạng thô.

Key figures

• Harvey Dillon
• Joshua Alexander
• Lorienne Jenstad

Seminal works

• dillon-2012
• jenstad-2000

Frequently asked questions

Nén dải động rộng là gì?

Đây là một phương pháp xử lý áp dụng khuếch đại nhiều hơn cho âm thanh nhẹ và ít hơn cho âm thanh lớn, để dải rộng các mức âm thanh hàng ngày được nén vào dải hẹp hơn mà tai bị tổn thương có thể nghe thoải mái.

Giảm tiếng ồn trong máy trợ thính có giúp tôi nghe lời nói tốt hơn trong một nhà hàng ồn ào không?

Giảm tiếng ồn nói chung làm cho việc nghe thoải mái hơn và ít tốn công sức hơn, đồng thời giảm sự khó chịu của tiếng ồn nền, nhưng bằng chứng cho thấy bản thân nó không cải thiện một cách đáng tin cậy số lượng từ được hiểu; micrô định hướng có xu hướng hiệu quả hơn cho việc đó.