Signaalverbetering

Moderne digitale gehoorapparaten zijn veel meer dan simpele geluidsversterkers. Zo kunnen ze uitgebreide signaalbewerkingen bevatten, aangepast aan de behoeftes van de individuele slechthorende en aan de meest voorkomende akoestische omstandigheden. Dit deel van het HearCom project concentreert zich op wat welke signaalbewerkingen met meest effectief zijn voor de individuele gehoorapparaatgebruiker.

Slechte luisteromstandigheden

Naast signaalcompressie en frekwentieafhankelijke versterking, afgeregeld op het individuele gehoorprofiel, bezitten moderne gehoorapparaten en cochlaire implantaten tegenwoordig vaak standaard een aantal mogelijkheden om bij spraakverstaan onder slechte luisteromstandigheden de geluidskwaliteit en het luistergemak te verbeteren. Waar eenvoudige compressie en versterking relatief simpel de gehoorapparaatgebruiker of cochleair geimplanteerde in staat kunnen stellen om in stille omgevingen weer een gesprek te kunnen voeren, neemt de verstaanbaarheid van spraak snel af in meer uitdagende situaties, zoals in omgevingen met duidelijke achtergrondruis of galm van het vertrek.

Technieken voor signaalverbetering

In de laatste tientallen jaren zijn er een groot aantal signaalbewerkingstechnieken voor het herstellen van de verstaanbaarheid van spraak onder moeilijke omstandigheden geintroduceerd, waarvan sommige meer succes hadden dan anderen. In het HearCom project worden vijf verschillende, representatieve, klassen van verbeteringstechnieken beschouwd:

  • "Single-channel noise suppression." Enkelkanaals ruisonderukking. Bij dit soort algoritme is maar één microfoon nodig, er wordt geprobeerd om op basis van de statistiek van signaaleigenschappen onderscheid te maken tussen gewenste en ongewenste geluiden.

  • "Adaptive beamforming." Adaptieve richtingsgevoeligheid. Door het signaal van twee microfoons van het gehoorapparaat of cochleiare implantaat slim te combineren kan een ruis uit een specifieke richting worden onderdrukt, zelfs als de positie van de ruisbron verandert in de tijd.

  • "Blind source separation." Blinde bronscheiding. Dit is een techniek om geluidsbronnen van elkaar te scheiden zonder te weten waar ze zijn in de ruimte. Deze techniek wordt hier toegepast door gebruikmaking van het microfoonsignaal van twee gehoorapparaten, één aan de ene kant en één aan de andere kant van het hoofd van de gebruiker.

  • "Coherence-based dereverberation." Coherentiegestuurde dereverberatie. Deze vorm van ruisonderdrukking dempt diffuse ruizen en geluidsreflecties door gebruikt te maken van het microfoonsignaal van twee gehoorapparaten, één aan de ene kant en één aan de andere kant van het hoofd van de gebruiker.

  • "Adaptive feedback cancellation." Adaptieve onderdrukking van rondzingen. Dit zijn technieken om het rondzingen van gehoorapparaten tegen te gaan met behulp van een neutraliserend terugkoppelingskanaal in het electronische pad van het gehoorapparaat.

In het huidige project wordt gekeken naar zowel bestaande "state-of-the-art" oplossingen die al worden gebruikt in de meest geavanceerde gehoorapparaten, als naar nieuwe beloftevolle technieken. Een aantal verschillende varianten van algoritmes uit de bovenstaande klassen zijn geïmplementeerd en geëvalueerd. Deze varianten verschillen onderling in hun theoretische achtergond en/of in de precieze instellingen van de parameters van de signaalbewerkingen.

Geluidsdemonstraties (Engels gesproken)

Er zijn een aantal geluidsdemonstaties gemaakt die de werking van elke klasse van algoritme demonstreren, met uitzondering van de "feedback cancellation" omdat dat in de strikte zin van het woord niet een verbeteringsstrategie is. Er zijn geluidsbestanden gegenereerd voor de volgende verzameling van test condities :


 
Algoritme
luisteromstandigheden Single-channel noise suppression Adaptive beamforming Blind source separation Coherence-based dereverberation
Vertrek met weinig lage galm en een stoorbron in een bepaalde hoek Onbewerkt.mp3 Bewerkt.mp3 Meer informatie Onbewerkt.mp3 Bewerkt.mp3 Meer informatie

Onbewerkt.mp3 Bewerkt.mp3
Meer informatie

 
Woonkamer met muziek in de hoek als achtergrondruis   Onbewerkt.mp3 Bewerkt.mp3 Meer informatie

Onbewerkt.mp3 Bewerkt.mp3 Meer informatie

 
Cafeterium met achtergrond gebabbel van alle kanten Onbewerkt.mp3 Bewerkt.mp3 Meer informatie Onbewerkt.mp3 Bewerkt.mp3 Meer informatie   Onbewerkt.mp3 Bewerkt.mp3 Meer informatie