[청각기술 리뷰] 개인화된 압축으로 난청환자에게 권한 부여 - 보청기 압축기술

 

보청기의 압축기술은 난청이 있는 사람들이 정상 청력을 가진 사람들에 비해 동적인 범위가 줄어든다는 근본문제를 해결합니다. 따라서 압축(넒은 의미에서 비선형 증폭)은 구현 방식은 다양하지만 현재 보청기의 핵심부분입니다. 또한 청취자마다 자신에게 가장 유익한 압축 유형이 다양하여 압축이 개인화되어야 한다는 강력한 증거가 있습니다.

 

압축의 주요 매개변수에 대한 간략한 개요를 기반으로 이 기사에서는 다양한 압축 속도에 따른 선호도 및 성능의 변화에 ​​대한 연구를 요약합니다. 또한 이 연구는 보청기 사용자가 일상생활에서 소리를 제어할 수 있도록 하는 도구인 AI 기반의 Widex MySound 퍼스낼라이제이션에 압축 속도를 포함시키기 위한 기반이 되고 있습니다.

 

비선형 증폭의 주요 매개변수 (파라미터)

선형 증폭은 모든 입력 레벨에 동일한 양의 게인(gain)을 적용하지만 비선형 증폭은 입력 레벨에 따라 달라집니다(그림1). 압축은 출력 레벨의 증가가 입력 레벨의 증가보다 작은 경우(그림 1의 포인트2와 포인트3 사이)이고, 확장은 출력 레벨이 입력 레벨보다 큰 경우(그림 1의 포인트0과 포인트1 사이)입니다. 압축비(출력 레벨의 1dB 변화를 일으키는 입력 레벨의 변화)는 보청기 브랜드와 피팅 근거에 따라 다르며, 비율이 변화하는 지점, 이른바 무릎 지점(knee point)도 마찬가지입니다.

[그림1]  선형 증폭과 비선형 증폭비선형 예는 Widex Fitting Regonom에 적합한 N3 청력 손실의 2kHz 값을 기반으로 합니다. 실선은 보청기 출력과 직접 전달되는 사운드의 결합 효과를 나타냅니다.

 

또 다른 주요 매개변수는 입력 레벨의 변화에 ​​따라 게인이 변화하는 속도인 압축 속도입니다. 이러한 입력 레벨 변화는 연설 후 박수를 치거나, 엔진이 갑자기 멈추는 것과 같은 갑작스러운 큰 변화이거나 변조 및 음성의 조용한 일시 중지와 같은 작은 변동일 수 있습니다.

 

압축 속도는 어택 타임과 릴리즈 타임에 의해 결정됩니다. 컴프레서가 게인을 줄임으로써 입력 레벨의 증가에 반응하는시간을 어택 타임이라고 합니다. 이는 어택 타임이 일반적으로 약 5ms로 빠르다는 것을 의미하는 너무 큰 입력으로부터 청취자를 보호하는 데 중요합니다. 따라서 압축 속도에 대한 연구는 주로 릴리스 시간, 즉 입력 레벨이 감소할 때 게인이 얼마나 빨리 증가하는지에 중점을 두고 있습니다.

 

빠른 압축과 느린 압축의 장단점

빠른 압축과 느린 압축 모두 장점과 단점이 있으며 압축 비율과 니 포인트에 따라 달라집니다. 전체 시스템은 복잡하고 많은 상호의존성이 있으며, 다양한 선택의 효과에 대한 연구가 항상 명확한 것은 아닙니다. 그럼에도 불구하고, 몇 가지 광범위한 추세가 나타나며 다음에서 논의됩니다.

 

빠른 압축의 주요 이점은 입력 레벨에 빠르게 적응하여 청취 환경의 변화를 더 빠르게 표현한다는 것입니다. 예를 들어, 이것은 큰 소리에 뒤따르는 부드러운 소리를 더 잘 들리게 합니다. 또한 부드러운 말소리, 일반적으로 무성 자음이 더 큰 말소리, 일반적으로 모음보다 상대적으로 더 많이 증폭되도록 합니다.

 

그러나 이러한 빠른 압축의 장점은 여러 가지 측면에서 문제가 있는 일시적 엔벨로프를 변경하는 데 따른 비용입니다. 반대로, 시간적 엔벨로프를 유지하는 것은 느린 압축의 주요한 이점입니다. 이는(그림2)에 설명되어 있습니다. 이는 상위 파형에서 해제 시간이 느릴수록 신호의 피크와 벨리가 더 잘 보존되는 방법을 보여줍니다. 더 낮은 파형에서 더 빠른 압축은 강도 차이를 줄여 음성이 일시 중지되는 동안 배경 소음이 증폭됩니다.

[그림2] 상단 패널에서 1초 이상의 긴(느린) 릴리스 시간과 하단 패널에서 30msec의 짧은(빠른) 릴리스 시간으로 압축을 사용하여 보청기를 통해 녹음된 음성 신호의 파형.

 

느린 압축으로 시간적 엔벌로프를 보존하면 더 자연스럽고 더 나은 음질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 청취의 편안함을 높일 수 있습니다. 또한 느린 압축은 소리 위치 파악 에 중요한 청각 간 레벨 차이를 더 잘 보존 합니다. 그리고 작업 기억력이 좋지 않고 더 심각한 청력 손실이 있는 보청기 착용자에게는 느린 압축을 사용하여 말의 시간적 외피를 보존하는 것이 특히 유익해 보입니다.

 

이러한 이점 때문에 Widex 가변 속도 컴프레서는 주로 느린 압축을 사용하지만, 특정 상황에서는 큰 소리에 뒤따르는 부드러운 소리가 들리지 않게 하기 위해 더 빠른 변경사항을 사용합니다. 느린 압축기가 우위에 따라 음질이 우선시되고,  빠른 요소를 추가하여 부드러운 소리의 가청도와 해당 상황에서의 음성 명료도가 높아집니다.

 

압축의 개인화 (Personalization of Compression )

가변 속도 압축 시스템에 대한 강력한 사례가 있지만 "일부 환자는 빠른 압축을 선호하거나 더 잘 수행하는 반면 다른 환자는 느린 압축을 선호하거나 더 잘 수행합니다" 라는 사실은 여전히 남아있습니다. 위에 인용된 연구는 청취자의 압축 속도 선호도에 상당한 개인차가 있음을 보여줍니다. Souza 등은 청취자 간의 큰 개인차이에서 퍼포먼스의 차이가 발생할 가능성이 높다고 주장합니다.

 

개인 간의 차이 외에도 선호도와 성능은 소음 유형과 음성 소재 간에도 다를 수 있습니다. 요컨대, 압축 속도가 다른 선호도와 성능은 개인과 상황에 따라 다르므로 특정 상황에서 특정 보청기 착용자를 위해 개인화하는 이상적인 매개변수가 됩니다.

 

[이미지] Widex Mysound App 스크린 샷

이것은 Widex Moment 앱의 업데이트된 Widex MySound에서 이루어집니다. MySound는 보청기 자동처리를 통해 소리를 커스터마이즈할 수 있는 AI 기반 기능입니다.

 

전망 (Perspectives)

요컨대, 개별 보청기 사용자를 위한 압축의 개인화에 대한 명확한 사례가 있습니다. 이것은 지금까지 피팅 소프트웨어에서 게인 및 압축을 조정하는 것으로 제한되었습니다. 변경이 관련된 환경에서 멀리 떨어진 상황에서 사운드 경험을 압축 설정으로 변환하는 번거로운 프로세스입니다. 반대로 새로운 MySound를 사용하면 완전히 새로운 방식으로 압축을 개인화할 수 있습니다. 

 

* 원문출처 : The Hearing Review  "Empowering Patients with Personalized Compression"

 

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