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soundsmoothing降噪新技术

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声音降噪降噪新技术

“语音和噪声处理系统”的新组件之一。这也是第一个可以减少瞬态噪声引起的不适的计算系统。

SoundSmoothing通过三个独立的研究进行评估:两个在实验室中,一个在日常生活中。这些结果充分证明SoundSmoothing为听力障碍者带来了许多好处。 SoundSmoothing有效地减少了佩戴者对瞬态噪声的不适感,并对随附的指南和软件进行了微调。 CENTRA产品是第一个使用SoundSmoothing技术的助听器系列。

背景介绍

背景噪音长期以来一直是助听器佩戴者需要解决的问题。这些噪音不仅影响对言语的理解,而且在许多情况下也会给佩戴者带来不适和不适,使得佩戴助听器成为非常讨厌的事情。

确定由烦躁引起的降噪的最佳方法是考虑佩戴者日常生活环境中的噪音类型。例如,噪音的变化是戏剧性的还是缓慢的?一些助听器佩戴者因持续的大声噪音(例如摩托车)而受到强烈刺激,而其他刺激则是由于短暂的微弱声音,例如敲击电脑键盘。

由五位听力学家组成的讨论组对所有不同的噪音进行了噪声测量评估。每种噪声都是根据专家认可的最均匀强度(轻微,平均和响亮)和典型噪声(瞬时,中等和连续)来评估的。划分不同的环境噪声水平,如图1所示。它表明33%的环境声音是瞬时声音,所以我们主要投资于瞬态噪声的研究。

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解决烦人的问题

应用数字降噪(DNR)可能是解决噪音引起的烦躁问题的一种方法。 DNR已用于数字助听器超过10年。

历史上,DNR处理规则基于调制,并且这些系统有效地从宽带稳态噪声中提取语音信号。当确定原始信号是噪声时,信道精细增益将减小。该方法在减少由任何类型的连续噪音引起的烦躁方面非常成功。在过去几年中,西门子采用了基于维纳滤波器的DNR处理技术。这种快速启动的降噪滤波器可进一步降低宽带稳态噪声,有效降低语音间隙中不必要的噪声。

如果我们回顾一下图1,我们发现33%的背景噪声是瞬时噪声,这种噪声引起的噪声几乎与连续噪声相同。减少导致信号烦躁的噪音的最佳方法是什么?考虑到传统的降噪系统,瞬时噪声信号不会被识别为噪声。虽然从表面上看,快速启动AGCi可以解决这些问题,但这种方法也会减少语音信号的调制,并且需要更短的压缩时间,我们正在寻找最佳的音质。因此,有必要设计一种专门用于瞬态噪声的新型降噪系统。

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一种新方法:SoundSmoothing

如图2所示,SoundSmoothing处理方法的结构。首先,输入信号进入频谱和时间分析仪。在光谱和时间分析之后,光谱信息允许SoundSmoothing衰减人耳不易察觉的瞬态声音。时间分析执行非常高的速度和异常延迟计算(<1ms)。为了减少SoundSmoothing的响应时间,瞬态噪声被包络滤波器最小化并提取,以确定它是否是语音。因此,包络滤波用于分析语音模式,只要判断为非语音,则减少所有瞬时增益。 (瞬态越多,增益衰减越多。)瞬态峰值的衰减根据感知阈值进行调整。感知阈值降低,耳朵疾病得到治疗,瞬态声音将不再通过声音平滑减弱。最终输出信号被发送到“综合处理”部分。

如图3所示,SoundSmoothing在连续发声器中的效果。这些声音包含很多瞬态噪音,是上面提到的刺激性的生活噪音。如果SoundSmoothing处于活动状态,则会衰减这些峰值以使声音保持在40dB输出(图3下方),并且最小的烦躁。传统的噪声衰减系统(基于DNR的调制或维纳滤波器)和慢启动AGC对这些信号没有影响。

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结合不同的降噪技术

当然,连续的噪声也会引起烦躁和不适,或者当语音中存在连续的噪声时,它会增加识别语音的难度。因此,理想的噪声管理系统是联合多方面DNR处理方法:基于噪声的调制,维纳滤波器和声音平滑。参见图4.但是,当只有固定噪声时,基于DNR的调制(“降噪”)非常有效。维纳滤波器(“语音信号增加”)接受语音信号和噪声信号。最后,SoundSmoothing可以解决未固定的瞬态噪声,无论语音是否同时发生。注意:所有这些降噪技术都可以有效地减少大量噪声,但不会降低语音信号的质量。

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澳大利亚国家声学实验室引入了一个新项目来研究声音平滑对瞬态噪声的影响。在这项研究中,21名听力损失参与者参加了对照试验。听取6种不同的噪声和语音信号,通过SoundSmoothing处理信号和未处理信号将参与者分成两组。这是一个选择性测试,审核员必须选择一个或两个设置才能听到正确的语音。在这种情况下,SoundSmoothing比率选择远高于其他选项,如图5所示。

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从图5中可以看出,在派对噪声和语音声音的情况下,参与者的两个选项是等效的,这可能是因为他们没有听到任何差异,但必须做出选择。这是我们已经预料到的。当没有找到合适的噪声信号时(没有瞬态噪声),SoundSmoothing对语音信号没有任何影响。实际上,可以通过消除噪声来确定SoundSmoothing不会影响语音信号。在研究中值得注意的是,参与者在瞬态噪声下更倾向于声音平滑。

SoundSmoothing在现实世界中的好处

CENTRA的另一项研究是在德国吉森大学附属医院进行的,11名受试者在日常生活中使用助听器。通过日常佩戴,他们记录由各种噪音引起的烦躁程度,并评估由噪音引起的烦躁程度。用0-10评估易激惹程度(0表示没有烦躁; 10表示非常刺激)。一组受试者打开了SoundSmoothing,另一组则关闭了SoundSmoothing。两组中的其他设置相同,并且主题从未触及编程设置。当听到任何环境声音时,在两种模式之间切换,然后记录引起烦躁的两组比例。

如图6所示,研究中四种声音的平均比例引起烦躁。当出现瞬态噪音时,SoundSmoothing会降低烦躁程度。 “交通噪音”没有任何优势,表明这些不是瞬态噪音。这些发现纠正了原始国家声学实验室的结果,并进一步增加了现实生活经验。

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与竞争对手产品比较

在研究结束时,将介绍CENTRA助听器与SoundSmoothing和其他制造商的高端产品的比较结果。两种产品都使用最佳的解决方案来比较有源噪声的降噪。对比度产品使用传统的基于调制的降噪方法。除了传统的降噪方法,西门子CENTRA还采用了快速反应的DNR滤波器(“语音信号增加”)和最新的声音平滑处理方法。

事实上,CENTRA的烦躁比例远低于其他产品。如图7所示,25%的CENTRA性能相当于其他产品性能的75%,更值得关注的是,75%的CENTRA可以达到最佳降噪效果无烦躁。

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正确的选择

如前所述,SoundSmoothing的有效DNR处理与佩戴者密切相关。 SoundSmoothing的一些基本指南和患者咨询建议如下:

1,SoundSmoothing可以与其他处理方法结合使用,也可以单独使用。这种改进不是取代传统的DNR技术,而是为了患者的利益。

2. SoundSmoothing不是一种特殊的听力技巧。如果存在瞬时噪音,几乎所有助听器佩戴者都可以听到,但SoundSmoothing可以减少这些噪音引起的烦躁。

3.研究表明,总体而言,首次佩戴者或佩戴经验的患者可以从SoundSmoothing中受益。临床上,结果表明,患者首次佩戴的好处甚至超过了佩戴者的好处。

4,SoundSmoothing没有任何负面影响,因此所有佩戴者都可以放心使用它。

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