최적 음질을 위한 보청기 지연시간의 저감 - 새로운 패러다임

 

[이미지] Widex Moment

디지털 보청기의 음질은 종종 신호 처리 지연과 그 결과로 발생하는 "콤보 필터 효과"로 인해 저하됩니다. 이를 바꾸기 위해 Widex는 최근에 새로운 솔루션을 선 보였습니다. 특히 초저 지연을 적용하는 청력 손실을 위해 설계되었습니다. 이것은 지금까지 디지털 보청기에서 얻을 수 없었던 음질을 가져옵니다. 이 기사는 보청기 지연의 물리적 원리를 설명하고, 새로운 시스템의 음질 경험에 대한 현장 연구를 제시합니다.  (기술주제 : 2020.04월 Hearing Review)

 

사람들이 보청기에 적응하는 것이 어렵다고 생각하는 데는 많은 이유가 있지만, 그 중에서도 두드러진 것은 소리입니다. 보청기가 아무리 좋아도 보청기처럼 들립니다. 보청기의 디지털 신호 처리는 이어팁의 환기 및 주변의 누수를 통해 귀로 들어오는 직접 음에 비해 증폭된 소리를 지연시키는 과정에서 발생하는 "콤보필터 효과"가 그 원인입니다. 이 지연 시간이 몇 밀리 초인 경우에도 증폭 된 직접 사운드가 위상을 오가거나 다른 위상으로 이동하여 원래 신호에 없는 결합된 신호의 게인-주파수 곡선에서 피크와 최저점으로 이어집니다. 콤보 필터 효과의 그래픽 묘사는 머리빗의 이빨모양과 비슷합니다 (예 : 그림 2 참조).

 

콤보 필터 효과는 튜브 나 조개 껍질을 통해 듣는 것과 같이 왜곡된, 속이 빈 자연스러운 소리와 같이 느껴집니다. 이것은 분명히 매력적인 음질은 아니지만 지금까지 완전히 밀폐된 장치를 제외하고는 디지털 보청기의 피할 수 없는 부분이었습니다. 개방형 및 배출형 피팅의 경우 환경 분석, 노이즈 감소 및 피드백 제거와 같은 훌륭한 기능을 가능하게 하는 디지털 신호 처리의 내재적 지연으로 인해 음질이 저하됩니다.

 

이제는 처리의 새로운 패러다임 덕분에 더 이상 문제가되지 않습니다. 새로운 WIDEX MOMENT ™ 보청기의 PureSound ™  프로그램은 지연 시간을 줄여 콤보 필터 효과가 실질적으로 제거되고 음질에 ​​부정적인 영향을 줄입니다. 이 기사에서는이 기술을 사용하는 방법을 설명하고 실제 상황에서 지연 감소로 인해 우수한 음질을 얻는 방법을 보여주는 연구를 제시합니다.

 

지연의 물리학(The Physics of Delay)

설명한 바와 같이, 콤보 필터 효과는 귓구멍으로 들어가 지연된 보청기 소리와 섞인 직접 소리의 결과입니다. 이것은 이 문제가 완전히 개방된 이어팁 문제가 가장 크다는 것을 의미합니다. 하지만, 이전의 연구에서 보았듯이 인스턴트 이어팁은 거의 완전히 폐쇄되지 않습니다. 미국에서 인스턴트 이어팁은 보청기 판매량의 약 82%를 차지하기 때문에, 대다수 보청기 사용자들에게 발생할 수 있는 잠재적인 문제입니다.

 

콤보 필터 효과는 특히 문제가 가장 두드러진 개방형 및 배기식 부속품을 가지고 있을 가능성이 높은 가벼운 청각 손실이 있는 사용자에게 특히 청각적으로 들립니다. 이 효과는 두개의 사운드 기여가 대략적으로 동일한 진폭(일반적으로 귀의 팁, 이도 및 보청기 게인(gain)에 따라 0.5~2kHz)일 때 가장 두드러집니다.

 

프리미엄 보청기의 일반적인 지연 시간은 약 5-8msec 이지만,  Widex보청기의 지연 시간은  주로 적용되는 시간 영역 필터 뱅크로 인해 오랫동안 낮아졌습니다.  아래 그림 1은 ZeroDelay™기술에 기반을 둔 새로운 프로그램인 WidexPureSound™의 지연과 함께 네가지 다른 프리미엄 보청기의 그룹 지연을 보여 줍니다. 밝은 파란 색으로 표시된 퓨어 사운드 프로그램의 지연은 분명히 그 자체의 범주에 있습니다.

 

[그림1] WidexPureSound와 타 제조사 고급형보청기그룹과 지연시간 비교

3, 5, 심지어 8msec의 평균 지연은 짧게 보일지라도, 이러한 짧은 지연조차도 고막 소리에 영향을 미치며 개방형 및 배기식 피팅에서 이러한 모든 지연에 대해 콤보 필터링으로 인한 왜곡이 발생합니다(그림 2). 이러한 지연의 물리적 영향은 지금까지 디지털 신호 처리의 장점에 대해 피할 수 없는 가격이 되어 왔으며, 최대 2kHz의 채널에서 이득을 꺼야만 방지할 수 있었습니다. 이로 인해 가청이 줄어들 수 있습니다.

 

[그림2] 65dB SPL에서 핑크 노이즈가있는 개방형 711 커플러에서 측정된 4개의 프리미엄 보청기와 Widex PureSound의 보조 이득. 모든 보청기에 N2 보청기 및 개방형 착용에 대한 NAL-NL2 이론이 적용되었다

 

WidexZeroDelay기술은 0.5밀리 초 미만의 평균 지연을 달성함으로써 이러한 왜곡을 방지합니다.  이 기능은 Universal 및 특수 프로그램에 전원을 공급하는 Widex Classic 신호 경로와 PureSound 프로그램이 기반으로 하는 새로운 ZeroDelay 경로라는 두 가지 신호 경로가 있는 보청기 플랫폼으로 가능합니다.  Classic경로에는 Widex장치에서 기대할 수 있는 모든 디지털 신호 처리 기능이 포함되어 있으며, ZeroDelay경로는 적응형 버전을 사용하여 거의 콤보 필터 효과 없이 사운드를 제공합니다.

이 경로는 실질적으로 즉각적으로 소리를 전달해야 하기 때문에 일부 기능이 적용되지만 신호 대 잡음 비 개선 및 즉각적인 피드백 제어를 목표로 합니다. 따라서 퓨어사운드 프로그램은 개별화된 이득과 멀티 포인트 압축, 소음 감소, 주변 환경에 대한 자동 감지와 조정을 포함하여 디지털 보청기에서 우리가 기대했던 대부분의 기능을 포함합니다. 이를 통해 PureSound 프로그램을 일반적인 사용에 적합하며, 약간의 청력 손실이 있는 사용자에게 우수한 음질을 제공합니다.

 

지연 시간은 얼마 동안 조정이 가능할까? 

아날로그 보청기의 경우 지연은 무시할 수 있었지만 디지털 신호 처리에는 시간이 걸리기 때문에 디지털 보청기의 도입으로 인해 이를 고려하는 것이 중요해 졌습니다. 더욱이, 개방형 피팅의 사용이 증가함에 따라 직접적인 사운드가 더 많은 피팅에서 더 큰 역할을 한다는 것을 의미합니다.

 

우수한 음질을 위한 지연 시간 최적화

중요한 질문은 어떻게 WidexPureSound(그림 1)의 짧은 지연 시간과 결과적으로 발생한 콤보 필터링 부재(그림 2)가 청취자 경험으로 변환되는지에 관한 것입니다. 이 질문은 21명의 참가자들이 이중 블라인드 설계에서 표준 보청기 지연과 비교하여 WidexPureSound의 새로운 초저주파 지연의 음질을 평가한 가이드 사운드 워킹 연구에서 해결되었습니다.

상황별 선호도를 보면, 가이드 워크에 포함된 시나리오는 다양한 실제 상황을 나타내는 광범위한 선택을 구성하고 있습니다. 따라서 상황은 상당히 다양하지만 표1과 같이 7개의 다른 소리 범주로 분류될 수 있습니다. 이는 또한 거의 대부분의 범주에서 거의 동일한 수준의 대부분의 PureSound선호도를 보여 주며, 100%의 참가자가 PureSound를 선호하는 것이 눈에 띕니다.

 

[표1] 소리 범주별 순수한 소리 선호도 비율

 

또한 아래 그림 3은 평균 선호도 등급을 볼 수 있으며, 여기서  '얼마나 더 나은가에 대한  답변으로 -3(표준 지연이 훨씬 좋음)에서 +3(PureSound가 훨씬 좋음)까지의 척도로 변환되어 있습니다. 이를 통해 지속적인 퓨어 사운드 선호도를 확인할 수 있으며, 특히 강력한 이점을 제공하는 교통 소음이 눈에 띕니다. 모든 범주의 상황에 대해 Wilcoxon부호 등급 검정은 PureSound 선호도가 유의함을 나타냅니다(모든 p의<0.02).

 

[그림3] 다양한 사운드 범주에 대한 평균 선호도

결론

이상의 연구에서 지연의 물리학이 실제 청각 보조 사용자들에게 어떻게 영향을 미치는지를 명확히 보여 주었습니다. 초저 지연 퓨어 사운드 프로그램은 표준 지연을 포함하는 프로그램보다 훨씬 더 많은 상황에서 크고 중요한 대다수 청취자들이 선호했습니다. 이것은 PureSound가 모든 사람들에게 적합한 솔루션이라는 것을 의미하는 것은 아니지만, 완전히 새로운 사용자를 포함하여 전체적으로 콤보 필터 효과에 의해 가장 큰 방해를 받을 가능성이 높은 부드러운 청각 장애를 가진 사용자들에게 우수한 음질을 제공하는 이상적인 옵션이 될수 있을 것입니다.

 

청력 손실이 더 심한 사용자들을 위해, Widex MOMENT Universal프로그램은 여전히 우수한 음질에 초점을 맞춘 Widex의 특징입니다. 두가지 처리 옵션의 가능성 덕분에, WidexMOMENT보청기는 보청기 사용자들을 포함하여 모든 사람들에게 최적의 솔루션을 제공하며, 더 이상 지연되는 소리에 익숙해지기 위해 애쓸 필요가 없습니다.

 

 

이편한보청기 청각센터 031-994-2544

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