소음상황에서 음성 명료도를 향상시키는 보청기 기술 (1)

소음상황에서 음성 명료도를 향상시키는 보청기 기술
Hearing Aid Technology to Improve Speech Intelligibility in Noise
- Joshua M. Alexander -

 

개요 :
소음에서 말하는 것을 이해하는 것은 정상적인 청력을 가진 사람에게는 어렵고 청력을 잃은 사람에게는 더욱 어렵습니다. 소음에서 말하는 것을 이해하는 것이 사람들이 청력 보조기기를 찾는 주된 이유 중 하나입니다. 증폭에도 불구하고, 많은 보청기 사용자들은 여전히 소음 속에서 말을 이해하기 위해 애쓰고 있습니다. 이러한 지속적인 문제에 대응하여 보청기 제조업체들은 새로운 솔루션을 개발하는 데 상당한 투자를 했습니다. 모든 솔루션에에는 장단점이 있으며, 그것을 최적화하고 구현할 때 결정을 내려야 합니다. 이 중 많은 부분이 무대 뒤에서 일어나고, 일상적인 관찰자들은 새로운 보청기 기술 개발의 뉘앙스를 이해하지 못합니다. 임상의에게 이 정보를 전달하기 어려움은 오늘날 이용 가능한 다양한 기술의 사용이나 미세 조정을 방해할 수 있습니다.

 

청력 손실과 보청기 개발

청력 손실은 종종 가청(청력도)의 상실로 정의되며, 증폭이 그 손상의 재활의 주요 수단입니다. 그러나 소리를 크게 만드는 것은 쉬운 부분입니다. 값싼 장치라도 경증에서 중등도의 청력 손실이 있는 대다수의 사람들이 소리를 들을 수 있습니다. 잘 정립된 바와 같이, 감각신경성 난청과 관련된 실제 문제는 (1) 일부에서는 음량 모집이라고 부르는 잔여 동적 범위의 감소, (2) 청각 주변부의 왜곡(예: 확장된 청각 필터)을 포함합니다. 청각 피질로 올라가기 전에 감각 코드의 신호 대대 잡음비(SNR)를 줄입니다. 불행히도 이러한 문제 중 첫 번째인 WDRC (Wide Dynamic Range Compression)에 대한 솔루션은 결과적으로 소리가 증폭되는 방법과 시기에 많은 주의와 주의가 필요합니다. 이러한 점에서 보청기의 가장 중요한 역할 중 하나 는 올바른 주파수, 시간 및 도달 방향에서 올바른 소리를 감쇠 하여 증폭 과정 을 제어 하는 것 입니다. 올바르게 수행되면 보청기 사용자에게 의미 있는 소리, 종종 앞쪽에서 도달하는 음성이 우선적으로 증폭되어 SNR이 증가하고 청취 노력이 줄어듭니다.

 

여기에 보청기 개발자가 직면한 문제가 있습니다. 먼저 앞서 언급한 목록에서 "올바른" 구성 요소를 모두 찾기 위한 솔루션을 도출해야 합니다. 그러나 "옳은" 것에 대한 한 개발자의 생각은 사용자에게 의미 있는 것이 무엇인지에 대한 철학과 평균이 무엇인지에 대한 가정에 따라 다른 개발자의 생각과 다를 수 있습니다. 사람의 귀와 뇌는 정보를 처리해야 합니다. 문제를 더욱 복잡하게 하는 것은 사용자에게 의미 있는 것이 항상 연설이 아니며 항상 정면에서 도달하는 것도 아니라는 것입니다. 따라서, 알고리즘 및 기능의 형태로 보청기 사용자가 직면하는 문제에 대한 제조업체의 솔루션은 복잡하고 다양합니다. 대부분의 임상의와 학계 연구자에게 제조업체가 광고하는 기능은 종종 신비하고 신비로운 것부터 회의적인 것까지 어느 곳에서나 볼 수 있습니다. 그러나 제조업체의 기능(예: 누가 혜택을 받을지, 언제 활성화해야 하는지 , 어떻게 미세 조정), 임상의는 작동 방식과 한계를 이해해야 합니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 아래에서는 소음에서 음성 명료도를 향상시키는 보청기 기술에 중점을 두고자 합니다.

 

오토메틱스(Automatics)

다양한 범위에서 자동 프로그램 선택과 기능 조정과 관련된 개념은 아마도 현대 보청기 설계의 목표들 중 하나가 사용자의 개입이 있건 없건 간에, 언어의 지능성과 듣기 편안함 또는 환경 인식 사이의 균형을 최적화하기 위해 변화하는 청취 환경에 반응할 수 있는 능력이라는 사실을 반영하는 것일 것입니다. WDRC는 자동처리의 가장 초기적이고 가장 원시적인 형태 중 하나입니다. WDRC는 신호가 조용할 때 잘 작동하지만, 환경의 복잡성이증가함에 따라 분해됩니다. 이득, 방향성, 소음 감소 등을 변경하는 방법에 대한 정보에 입각한 결정을 내리려면 보청기는 전체적인 수준, SNR, 소음 유형, 다양한 음원의 상대적 위치 등 청취 환경에 대한 정확한 설명이 필요합니다. 이 정보를 취합하고 사용자가 어떤 유형의 청취 환경에 있는지 결정하는 것이 환경 분류자의 일입니다. 그런 다음 보청기 개발자의 철학 및 사용자의 청취 의도에 대한 가정(예: 대화 듣기, 음악 듣기, 배경 소음 차단)에 따라 프로그램과 기능 조정이 수행됩니다.

 

 

방향성(Directionality)

바이노럴프로세싱(Binaural Processing)

도착 방향은 빈도, 강도, 시간(상) 외에도 사람을 포함한 유기체가 듣는 환경 내에서 청각 장면에 대한 풍부한 정보원을 제공하는 4차원의 음입니다. 도착 방향은 또한 보청기가 분류와 신호 수정에 사용할 수 있는 풍부한 정보 원천이기도 합니다. 사람과 보청기 모두에서 두 귀 또는 머리 반대쪽에 위치한 마이크 세트를 비교했을 때 방향 감각이 크게 향상됩니다.

 

보청기 마이크로폰의 상대적인 위치와 피팅이 열리고/닫히는 정도를 나타냅니다. 사용자가 더 이상 고유한 귓바퀴 음향 필터링 속성에 액세스할 수 없기 때문에 마이크를 귓바퀴 위에 배치하면 수직면(위-아래, 앞-뒤)의 위치파악에 중요한 모노 신호가 완전히 손실됩니다. 또한, 맞춤이 더 폐쇄됨에 따라 사용자는 수평면(왼쪽-오른쪽)에서의 위치 파악에 중요한 저주파 바이노럴 신호(이간 시간차, ITD)에 대한 직접 액세스 권한을 상실하여 증폭을 통한 간접접근에 의존하게 됩니다.

 

바이너럴 빔포밍은 이름에도 불구하고 좌우 보청기 마이크에서 나오는 신호를 출력물에서 하나의 고방향 신호로 무선으로 결합해 사용자의 공간 처리를 크게 왜곡시킬 수 있습니다. 왼쪽 귀와 오른쪽 귀는 동일한 이온 신호를 받기 때문에 귀의 비교(ITD와 ILD)에 의존하는 바이노럴 신호는 완전히 소실됩니다.

 

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소음상황에서 음성 명료도를 향상시키는 보청기 기술 (2)에서 계속됩니다.

 

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