Опубликовано: 01.07.2022
Направленность.  Смена фокуса внимания

Одной из главных сложностей при протезировании слуховыми аппаратами остается понимание речи в шумных ситуациях. В аудиометрии отношение между речью и шумом выражают в виде отношения сигнал/шум и измеряют в дБ. Хорошо слышащий человек способен понимать речь на фоне шума с одинаковой громкостью (отношение сигнал/шум составляет 0 дБ). 

Одной из главных сложностей при протезировании слуховыми аппаратами остается понимание речи в шумных ситуациях. В аудиометрии отношение между речью и шумом выражают в виде отношения сигнал/шум и измеряют в дБ. Хорошо слышащий человек способен понимать речь на фоне шума с одинаковой громкостью (отношение сигнал/шум составляет 0 дБ). В случае нарушения слуха разработчики устройств отталкиваются от того, что отношение сигнал/шум должно иметь положительное значение, то есть полезный сигнал громче шума. При этом даже маленькая разница может иметь огромное значение. Многочисленные исследования показали, что улучшение отношения сигнал/шум на 1 дБ улучшает разборчивость фраз для слабослышащих людей примерно на 10 %. Добиться такого результата помогают различные технологии, используемые в слуховых аппаратах, в том числе и направленность. Если раньше основной ее задачей было обес-печение хорошего понимания в шуме, то сегодня фокус внимания сместился в другую сторону. Подробнее об этом – в предлагаемой вашему

вниманию статье.

Экскурс в историю

q9h6mNcJ8kY.jpg

Известно, что в заушном слуховом аппарате с  всенаправленной микрофонной характеристикой звуковые компоненты принимаются со всех направлений, что затрудняет акустическое разделение полезного сигнала и источника шума. Владельцы слуховых аппаратов часто описывают эту ситуацию следующими словами: «Я все слышу, но ничего не понимаю». Для того чтобы пользователь аппаратов хорошо понимал собеседника, который стоит напротив него, применяются направленные микрофоны. Первый слуховой аппарат с фиксированным направленным приемом звука был создан в 1969 году компанией Wilco. Его недостаток заключался в том, что микрофон аппарата не воспринимал важные фоновые звуки, например шум уличного движения. В 1977 году датский производитель Oticon представил слуховой аппарат E24V. Пользователь E24V мог самостоятельно выбирать между всенаправленной и направленной характеристикой микрофона, используя для этого специальный затворяющий механизм микрофонных отверстий. А с появлением в середине 1990-х годов технологии Audio-Zoom от компании Phonak направленные микрофоны обрели «законный» статус.

Развитие цифровых технологий позволило сделать использование нескольких направленных микрофонов золотым стандартом отрасли. Подавляющее число моделей слуховых аппаратов сегодня используют технологию адаптивной направленности, которая в автоматическом режиме реагирует на изменение акустической ситуации, включая в нужный момент всенаправленный или направленный режим.

Преимущества и недостатки технологии направленных микрофонов

Направленный прием звука всегда изменяет естественную звуковую картину. Несмотря на то, что в этом режиме понимание речи находится в центре внимания, он имеет ряд недостатков, в частности, повышенный собственный шум, неестественный «металлический» звук и плохую пространственную ориентацию. Кроме этого, автоматическое действие направленности по отдельным каналам требует больших расчетных мощностей процессора аппарата.

Еще один важный аспект – увеличение числа моделей слуховых аппаратов, использующих технологию открытого протезирования. При ее применении шум попадает непосредственно в ухо к барабанной перепонке, и эффективность направленности снижается.

смена фокуса внимания.png
Обычно при общении нескольких человек речь слышна одновременно с разных направлений.



При проведении исследований ученые предпочитают использовать реалистичные отношения сигнал/шум, поэтому достаточно редко в качестве опытных образцов выбирают слуховые аппараты для открытого протезирования. Известно, что в условиях лаборатории отношение сигнал/шум можно улучшить больше, чем на 6 дБ. Это соответствует улучшению понимания речи в шуме почти на 60 %. Достичь этого можно, если полезный источник сигнала располагается точно спереди, а шум, в зависимости от выбранной диаграммы приема звука (кардиоиды или гиперкардиоиды), находится на определенном расстоянии сзади или сбоку. Попасть в такую ситуацию в реальной жизни практически невозможно, так как среднее улучшение отношения сигнал/шум благодаря направленности составляет всего 1-2 дБ.

Для рано протезированных людей с небольшим периодом нахождения в тишине и хорошими когнитивными способностями такое небольшое улучшение никакого значения не имеет. Однако именно эта категория пользователей слуховых аппаратов предъявляет достаточно большие требования к качеству звука в любых акустических ситуациях.
Сегодня отношение к технологии направленных микрофонов и тем преимуществам, которые она может дать пользователям слуховых аппаратов, начало меняться. Покажем смену фокуса внимания на примерах стратегий, которые ведущие мировые производители реализуют в своих слуховых аппаратах. Они все стремятся к тому, чтобы звук, который передает аппарат, был максимально естественным, однако применяемые при этом технологии отличаются.

Мы слышим мозгом, а не ушами


Пять лет назад Oticon стал первой компанией, переосмыслившей практическое использование технологии направленных микрофонов. Известно, что формирование устойчивого мнения о том, что диаграмма направленности, ориентированная на находящегося напротив слабослышащего человека собеседника спереди, больше не отвечает повседневным акустическим ситуациям, например семейному празднику. Инженеры датского концерна взяли за основу постулат: естественное звуковое ощущение можно создать только в присутствии определенного уровня шума, потому что осознанное восприятие сигнала генерируется не в микрофоне и не в ушной раковине, а в мозге человека. Однако всенаправленная технология в данном случае работать не будет. Поэтому оптимальным вариантом является комплексная система микрофонов, реализующая принцип Open Sound Navigator.

 
Направленная технология «работает» по следующему алгоритму. Слуховые аппараты не просто фокусируются на одном собеседнике, а анализируют акустическую ситуацию комплексно. Одна диаграмма направленности, ориентированная назад, улавливает рассеянный пространственный звук, а вторая – 360-градусную шумовую завесу. Задача состоит в том, чтобы «просканировать» все акустические сигналы, и если шум действительно является доминирующим, то за счет целенаправленного нулевого положения диаграммы направленности и умеренного подавления шума адаптировать алгоритм обработки сигнала. Если же доминирующей является речь, то подавление шума «замораживается». Таким образом, вся обработка сигнала направлена на создание пространственной звуковой картины. Это особенно важно в случае раннего протезирования и регулярного ношения слуховых аппаратов. В этом случае когнитивные способности у слабослышащего человека сохраняются в полном объеме, они позволяют без труда разделять шумовой и полезный сигнал. Если же пользователь слуховых аппаратов имеет достаточно сильную потерю слуха, направленная технология помогает формированию достоверной акустической картины, снижает усилие слушания, улучшает ориентацию в пространстве.

Анализировать движение

photo3.pngПонятие «смена фокуса внимания» компания Phonak реализовала в слуховом аппарате Audeo Paradise. Основной акцент сделан на работу микрофонной системы. При помощи специального сенсорного датчика слуховой аппарат распознает, движется ли его владелец, и при положительном ответе реагирует с помощью всенаправленной характеристики. Как правило, в ситуации движения собеседник находится не прямо перед слушателем, а сбоку от него. Если вы идете по улице, то большинство фоновых шумов, таких как щебет птиц и шелест листвы, скорее будут помогать созданию естественного звукового окружения, а не мешать. Если же движение происходит в пределах закрытого помещения, и полезный сигнал будет раздаваться не точно спереди, а под определенным углом или с большого расстояния, всенаправленный режим также будет более предпочтительным. Полезными станут и другие функции слухового аппарата, например усиление тихих голосов. То есть решающую роль в хорошем понимании речи, по мнению инженеров Phonak, играет оптимально подобранная комбинация разных функций.

 

Направленное действие за счет ушной раковины


Слуховой аппарат One компании GN ReSound применяет технологию направленности особенным образом. Инженеры датского производителя расположили микрофон на внутриушном телефоне, который располагается в слуховом проходе. Находясь за пределами корпуса аппарата, он воспринимает звук естественным образом. Функцию направленности в данном случае, как и у нормально слышащего человека, реализует ушная раковина.

 
Одновременно GN ReSound не отказался от классической версии направленности. Судить об этом позволяет конструкция корпуса заушного аппарата, в который встроена традиционная система направленных микрофонов. Во время активации она пробует комбинировать разные режимы, создавая максимально достоверную акустическую картину. При необходимости функцию «ультра-фокус», которая отвечает за понимание речи в экстремально шумных ситуациях, можно активировать вручную. Сделано это было намерено, поскольку наиболее важным аргументом инженеры концерна GN ReSound называют естественность звука.

    photo4.png

Многогранное применение направленности

Немецкий концерн Signia называет технологию направленности одной из приоритетных. Еще в 2002 году его предшественник, компания Siemens, предприняла попытку разделить в слуховом аппарате Triano полезный и шумовой сигнал. Реализовано это было с помощью необычной микрофонной антенны – по три микрофона с каждой стороны. Сегодня в портфолио Signia присутствует достаточно большой выбор аппаратов, успешно применяющих принцип направленности. В частности, в экстремальных акустических ситуациях для получения качественного сигнала направленная система микрофонов может автоматически использовать очень узкий направленный луч. Кроме этого, для максимально прицельного управления приемом звука в них применяются дополнительные сенсоры. Если же и этого недостаточно, с помощью специального приложения для смартфона слабослышащий человек может скорректировать степень направленности, которая будет восприниматься аппаратом как ведущая.

    

Внутриушные слуховые аппараты и направленность

PROGRAMM.png


Как показывает практика, во внутриушных слуховых аппаратах также можно реализовать технологию направленности. Что касается подавления шума, то по этому параметру внутриушные аппараты ничем не уступают своим заушным собратьям или аппаратам с внутриушными телефонами. Положение микрофона, особенно в слуховых аппаратах «полностью в слуховом проходе» (CIC) или «невидимых в слуховом проходе» (IIC), примерно соответствует естественному приему звука. Современные технологии подавления обратной связи и создание вента нужной конфигурации позволяют проводить достоверную настройку. Важным критерием здесь, как и прежде, остается объем слухового прохода, доступный для работы. Однако, учитывая качество звука, которое способны дать внутриушные слуховые аппараты, они являются хорошей альтернативой в том случае, если слабослышащий человек категорически не хочет пользоваться заушными устройствами.

 

Что важнее – подавление шума или направленность?


Каждый производитель реализует свои собственные технологии направленности. Опираясь на основополагающий принцип многофункционального подхода, они предлагают уникальные технические решения. Пользователи слуховых аппаратов могут самостоятельно выбирать наиболее отвечающее их потребностям звучание, алгоритмы обработки сигнала и способы регулирования направленности. Возникает вопрос: существует ли альтернатива у технологии направленных микрофонов?

 
Цифровая революция на рынке сурдотехники позволила добиться огромного прогресса в области анализа входящего сигнала и подавления шума. Раньше, если система распознавала шум, то она снижала усиление в затронутом канале, одновременно с этим понижались и речевые компоненты. Это было удобно только в том случае, если речь шла об уровне шума, потому что разборчивость речи становилась гораздо хуже. Современные алгоритмы работы слуховых аппаратов позволяют максимально оперативно реагировать на изменение акустической картины с сохранением положительного отношения сигнал/шум. В шумном окружении человек неосознанно старается сделать свою речь более понятной, поэтому говорит громче вне зависимости от того, носит его собеседник слуховой аппарат или нет. Возникающее естественное положительное отношение сигнал/шум никакой корректировки не требует, а анализ окружающей обстановки проходит настолько быстро, что короткие речевые паузы становятся практически незаметны.


Сверхмощные системы подавления шума позволяют снижать усиление на 20 дБ. Звук, разумеется, становится неестественным, однако это все же лучше, чем не слышать ничего. Насколько хорошо удается сохранять естественное звучание при небольшом снижении усиления, зависит от вида акустической связи с ухом. Но ни одна функция подавления шума не способна отфильтровать шумы, которые попадают к барабанной перепонке через вент. Поэтому производителям слуховых аппаратов всегда приходится искать компромисс между естественностью звука, положительным отношением сигнал/шум и реальной пользой.

 

Заключение


Если речь идет о хорошей разборчивости речи, возникает вопрос: что важнее – усиление или фокусировка на полезном сигнале? Когда слабослышащий имеет глубокую потерю слуха, почти всегда приходится отказываться от естественности в пользу усиления, качество восприятия звука при этом проигрывает. Изменить ситуацию можно только практикой, чем длительнее по времени ежедневное ношение слуховых аппаратов, тем лучше у пользователя сохраняются естественные когнитивные навыки, что позволяет отказаться от искусственного улучшения отношения сигнал/шум за счет направленности.

 
Какое решение станет оптимальным в каждом конкретном случае, определяет только сурдоакустик. Поэтому во время первичной настройки аппарата нужно обращать внимание и на данные аудиограммы, и на особенности жизни клиента. Важно учитывать его опыт, как давно был поставлен диагноз, насколько технически он подготовлен, готов ли самостоятельно управлять устройством.

 
Во время подбора и настройки слуховых аппаратов нужно помнить о том, что универсального решения проблемы нарушенного слуха нет. Одним клиентам важнее слышать натуральный звук, и они готовы пожертвовать усилением. Другим хочется, чтобы аппараты предоставляли максимально возможное усиление, и естественность уходит на второй план. Предлагаемые ведущими производителями алгоритмы обработки звука однозначно позволяют использовать направленность в том объеме, в котором она требуется в каждом конкретном случае, без ущерба для качества звучания и разборчивости речи. Это способствует более быстрому привыканию к новым слуховым аппаратам и получению от них максимальной пользы.

 


Стефан Гайст, журналист, больше 20 лет пишет статьи
о проблемах аудиологии и сурдоакустики

Статьи для специалистов