Słuch – Test LGOB, Ubytek, Protezy Słuchowe, Skalowanie Głośności, Przetwarzanie Rozmyte


Jaką metodą dobrać odpowiednie parametry aparatu słuchowego ???

W zdecydowanej większości przypadków ubytek słuchu ma charakter nieliniowy i na ogół jest różny dla różnych pasm częstotliwości. Z tego też powodu korekcja słuchu za pomocą liniowego wzmocnienia jest nie tyle mało skuteczna, co w skrajnych przypadkach niebezpieczna dla i tak już osłabionego słuchu. Dlatego też we współczesnych aparatach słuchowych stosuje się układy dynamicznej korekcji wzmocnienia sygnału dźwiękowego. Na ogół rolę takiego nieliniowego wzmacniacza pełnią układy kompresji dynamiki dźwięku. Z powyższych faktów wynika dość intuicyjny wniosek, że aby dobrze określić charakterystykę dynamiki poszukiwanego aparatu słuchowego dla danego pacjenta, należy dokonać badania dynamiki jego słuchu. W ogólnym przypadku problem właściwego dopasowania protezy słuchowej sprowadza się do jak najlepszego dopasowania dynamiki tejże protezy do dynamiki uszkodzonego słuchu. Rysunek 1 prezentuje przykładowe statyczne charakterystyki dynamiki, kompresora (Rys. 1a) i ekspandera (Rys. 1b). Obie charakterystyki opisują przeciwstawne działanie procesora dynamiki, stąd też można kompensować działanie ekspandera za pomocą kompresora i na odwrót.

Ponieważ w przypadku ubytku słuchu istnieje problem zbyt wąskiego zakresu dynamiki słyszenia w stosunku do dynamiki dźwięków słyszalnych, dlatego istnieje potrzeba poddania kompresji sygnału dźwiękowego w taki sposób, aby dopasować jego dynamikę do dynamiki uszkodzonego słuchu. Właściwości dynamiczne słuchu można wyznaczyć w oparciu o wyniki testu skalowania głośności. Generalnie w tego typu teście chodzi o zbadanie różnicy w ocenie wrażenia głośności przez osobę badaną a prawidłową oceną wrażenia głośności danego sygnału testowego. W audiologii istnieje kilka znanych metod skalowania głośności . Jednak ze względu na cel prowadzonych prac, czyli opracowanie metodyki i systemu dopasowania protez słuchu, wybrano test LGOB. Wyniki tego testu pozwalają określić dynamikę słuchu niezależnie w czterech pasmach częstotliwości o częstotliwościach środkowych 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz i 4000 Hz, a tym samym pozwalają określić parametry układu wielopasmowego kompresora, stosowanego w większości typowych protez słuchu.

KOMPUTEROWY TEST LGOB

Jednym z najsłabszych punktów idei przeniesienia dowolnego urządzenia audiologicznego do środowiska komputerowego jest często niewystarczająca jakość toru fonicznego komputera. Okazuje się jednak, że stosując pewne rozwiązania kompromisowe można stworzyć równie wartościowe komputerowe urządzenie audiologiczne . Pierwszym i największym problemem jest dynamika komputerowego systemu dźwiękowego. Zakładając, że sygnały testowe mają postać 16 bitowych próbek (w tym bit znaku) można uzyskać maksymalną dynamikę rzędu 90 dB. Niestety rzeczywista dynamika większości przeciętnych kart dźwiękowych jest rzędu 70-80 dB i jest to realny zakres poziomów dźwięku, jakie można uzyskać w typowym komputerze. Mając na uwadze możliwości przeciętnej karty dźwiękowej ustalono dynamikę badania na 80 dB oraz przyjęto zakres badania 30-110 dB SPL. Kolejnym problemem, jaki należało rozwiązać było znalezienie słuchawek niskoimpedancyjnych, które pozwolą na uzyskanie przyjętych natężeń dźwięku. W opracowanym systemie wykorzystano słuchawki wewnątrzuszne ER-3 firmy Etymotic Research, które używane są również w profesjonalnym urządzeniu ReSound P3, służącym do doboru aparatów słuchowych. Sygnały testowe zostały przygotowane zgodnie z definicją testu LGOB. Natężenie kolejnych sygnałów testowych zmienia się z krokiem 5 dB, tzn. od poziomu 30 dB SPL do 110 dB SPL. Wszystkie sygnały testowe zostały wygenerowane i przetworzone za pomocą programu Cool Edit Pro. Fizycznie na dysku znajdują się dwie wersje sygnałów testowych: próbki stereofoniczne (kanał prawy), próbki stereofoniczne (kanał lewy). Takie rozwiązanie pozwala uwolnić się od ewentualnych przesłuchów, jakie mogą powstać w czasie programowego ustawiania balansu między kanałami w mikserze systemu MS Windows. Próbowano również wykorzystać możliwości biblioteki DirectSound z pakietu DirectX . Niestety w czasie badania sygnałów generowanych za pośrednictwem obiektu DirectSound okazało się, że system ten dla poziomów dźwięku mniejszych niż połowa maksymalnej głośności dostępnej w systemie generuje zbyt duży szum, który powoduje, ze sygnały o niskich poziomach głośności przestają być słyszalne. Problem ten spowodowany jest błędami zaokrągleń i szumem wynikającym z przepróbkowywnia dźwięków z tzw. drugorzędnych buforów do bufora nadrzędnego. Jednym z istotniejszych problemów do rozwiązania było opracowanie metody kalibracji. Do kalibracji systemu wykorzystano opracowany w Katedrze Inżynierii Dźwięku i Obrazu Politechniki Gdańskiej kalibrator. Jest to układ elektroniczny, działający na zasadzie komparatora napięcia, który w czasie kalibracji porównuje napięcie na wyjściu słuchawkowym karty dźwiękowej z ustawionym w kalibratorze napięciem referencyjnym. Jako ton kalibracyjny wykorzystuje się ton sinusoidalny o częstotliwości 1 kHz i poziomie -25 dB. Przy takim sygnale testowym, kalibrator został tak ustawiony, że ciśnienie wytwarzane w słuchawkach ma wartości odpowiednio: 95,1 dB SPL – ucho lewe i 95,2 dB SPL – ucho prawe (pomiar za pomocą sztucznego ucha i miernika B&K). Przy tak wykalibrowanym systemie, sygnały testowe o maksymalnej amplitudzie wytwarzają w słuchawkach ciśnienie rzędu 110 dB SPL. Kalibracja opracowanego systemu polega na ustawianiu poziomu sygnału testowego do momentu, aż w kalibratorze zapalą się odpowiednie diody.

Metoda wyznaczania statycznej charakterystyki dynamiki słuchu, wykorzystująca przetwarzanie rozmyte, daje wyniki poprawne i zgodne z oczekiwanymi. Opracowana metoda jest bardziej poprawna w sensie metodologicznym w porównaniu ze standardową metodą, ponieważ w przejrzysty, formalny i jawny sposób przetwarza dane opisowe (skala wrażenia głośności), a w wyniku inteligentnego przetworzenia wartości opisowych generuje wartości liczbowe, zgodne z oczekiwanymi. Ponadto w metodzie tej wykorzystywana pełna informacja statystyczna (funkcje przynależności), dotycząca poprawnego skalowania głośności za pomocą testu LGOB, a nie wartości średnie, jak ma to miejsce w przypadku metody standardowej. W ogólnym przypadku wrażenie głośności zależne jest od częstotliwości (krzywe izofoniczne). Mimo, że w teście LGOB, nie należy spodziewać się znaczących różnic w sposobie różnicowania głośności dla sygnałów z różnych pasm częstotliwości, to dzięki zastosowaniu logiki rozmytej istnieje możliwość pełniejszego uwzględnienia tych różnic poprzez opracowanie dla każdego pasma częstotliwości wiarygodnych zestawów funkcji przynależności. Analizując funkcje przynależności, wyznaczone dla poszczególnych pasm częstotliwości, łatwiej wydobyć różnice w skalowaniu głośności niż w przypadku analizy wartości średnich poprawnego skalowania głośności, uzyskanych w tych pasmach. Przeprowadzone badania pozwoliły na opracowanie optymalnej metody wyznaczania statycznej charakterystyki dynamiki uszkodzonego słuchu, która stanowi podstawę dalszych badań nad wyznaczeniem optymalnych parametrów poszukiwanej protezy słuchu, w szczególności dalszych badań nad wyznaczaniem optymalnej charakterystyki dynamiki poszukiwanej protezy słuchu, która w możliwie najlepszy sposób zniweluje problemy słyszenia u osoby z ubytkiem słuchu.

2 responses to “Słuch – Test LGOB, Ubytek, Protezy Słuchowe, Skalowanie Głośności, Przetwarzanie Rozmyte

bla, bla, bla ;)

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s