تهيه نقشه شنوايي دو گوشي فضايي جهت نزديك كردن عملكرد سمعك به دنياي واقعي
مدت هاست محققين و كلينيسين ها بر اهميت تجويز دو گوشي سمعك براي به حداقل رساندن گسيختگي سيستم شنوايي دو گوشي تاكيد مي كنند. دسترسي به سمعك هاي مجهز به سيستم هاي وايرلس علاقه به اين موضوع را تجديد كرده و بر روي پردازش سيگنال تمركز نموده است.
اين مقاله تاثير و طراحي معقول شنوايي دو گوشي فضايي را كه در سمعك هاي وايرلس استاركي از طريق پروتكل ازتباط دو گوش امكان پذير است، توصيف مي كند. رضايت كلي استفاده از سمعك حدوداً 80% است، با اين حال كاربران سمعك در محيط هايي مثل رستوران، حين رانندگي و در جمع هاي شلوغ مشكلاتي براي استفاده از سمعك پيدا مي كنند كه اين موقعيت ها براي كاربران سمعك حائز اهميت هستند چرا كه ارتباط را درگير مي كنند.
شنوايي دو گوشي
شنوايي دو گوشي يعني شنيدن با هر دو گوش كه در مقايسه با شنوايي تك گوشي يك سري مزيت هايي دارد. در محيط هاي پويا و دشوار شنوايي كه سيگنال هاي صوتي رسيده به دو گوش متفاوت است، اين مزيت از اهميت بيشتري برخوردار است.
وقتي منبع صوت مستقيماً در جلو يا پشت سر ما قرار دارد، صدايي كه به هر دو گوش مي رسد، كاملاً يكسان است و در اين حالت شنوايي دو گوشي هيچ برتري نسبت به شنوايي تك گوشي ندارد. ولي وقتي منبع صوت به يك سمت مثلاً سمت چپ نزديكتر باشد، دو اثر دارد: يكي اينكه سطح شدت صدا در گوش چپ بيشتر است (ILD) كه بيشتر در فركانس هاي بالاي 1000Hz اتفاق مي افتد و ديگر اينكه زمان رسيدن صدا به گوش چپ كمتر از گوش راست است (ITD) كه در فركانس هاي زير 1KHz اتفاق مي افتد.
در محيط هاي دشوار شنوايي، درك گفتار با مشكل مواجه مي شود، حال اگر در محيط نويزي وجود داشته باشد كه طيف آن با طيف گفتار مشابه باشد، اين مشكل حادتر مي شود. يك راه نسبتاً ساده براي تشخيص گفتار از نويز، تمايز فضايي گفتار از نويز است.
پروسه ي پردازش سيگنال در سمعك، فرآيند ILD و ITD را كه در سيستم شنوايي به صورت طبيعي اتفاق مي افتد، مختل مي كند. براي مثال محدوده تراكم وسيع مي تواند منجر به كاهش ILD از طريق ارائه بهره بيشتر براي صداهاي ضعيف و بهره كمتر براي صداهاي بلند شود. ساير مدارات سمعك (مدار كاهنده ي نويز يا ويژگي دايركشناليتي سمعك ها) نيز ممكن است چنين تاثيري روي سيگنال ورودي بگذارند.
در تحقيقي كه در سال 2006 انجام گرفت نشان داده شد كه افرادي كه دچار كاهش شنوايي شده اند، نسبت به افراد نرمال خيلي كمتر از مزاياي شنوايي دو گوشي و سرنخ هاي شنوايي دو گوشي فضايي بهره مند مي شوند.
بنابراين حفظ سرنخ هاي شنوايي از طريق پردازش همزمان سيگنال در هر دو سمعك ممكن است بهترين راه حل نباشد. ممكن است پردازش سيگنال غير قرينه در دو سمعك، بتواند تا حدودي اين مشكل را حل كند.
در مطالعه اي كه در سال 2007 انجام شد، تأثير تقارن و عدم تقارن حالت ميكروفن را در سه محيط شنيداري بررسي كردند: 1) گفتار در روبرو و محيط نويزي 2) گفتار در روبرو و نويز در سمت چپ 3) گفتار در سمت راست و نويز در سمت چپ. زماني كه گفتار در روبرو قرار دارد، يعني شرايط 1 و 2 دايركشناليتي ميكروفن حداقل در يكي از سمعك ها منجر به بهبود درك گفتار در نويز مي شود. مزاياي دايركشناليتي زماني كه هر دو سمعك از آن بهره مندند، افزايش مي يابد. مكان قرارگيري منبع نويز هيچ تأثيري روي مزاياي دايركشناليتي ندارد. زماني كه گفتار در سمت راست قرار دارد و ميكروفن سمعك سمت راست روي حالت دايركشناليتي است، درك گفتار به صورت قابل توجهي كاهش مي يابد. در اين حالت وضعيت ميكروفن سمعك سمت چپ تأثيري روي نتايج ندارد. بنابراين مي توان نتيجه گرفت كه وقتي منبع گفتار در يك سمت قرار دارد، دايركشناليتي سمعك آن سمت مي تواند تأثيرات مخربي بر روي درك گفتار داشته باشد.
در تحقيق ديگري كه در سال 2010 انجام شد، مشاهده كردند كه اگر منبع صوت در روبرو قرار داشته باشد، درك گفتار در صورتيكه هر دو سمعك دايركشنال باشند، افزايش مي يابد ولي اگر منبع صوت در سمت راست و پشت سر باشد، در صورتيكه سمعك سمت راست دايركشنال باشد، درك گفتار پايين مي آيد.
براي ارزيابي پيچيدگي اين يافته ها، ابتدا به پردازش قرينه و همزمان در سمعك هاي هر دو سمت بايد توجه كرد. چون كه سيستم پردازش هر دو سمعك همانند يكديگر است، اگر سمعك گوش چپ به دليل نزديكي به منبع نويز به سمت دايركشناليتي برود، سمعك راست نيز به همين شيوه عمل مي كند، به همين خاطر درك گفتار به شدت تحت تأثير قرار مي گيرد و به همين خاطر كاربر سمعك براي درك گفتار تلاش زيادي مي كند. اين تلاش زياد براي درك گفتار منجر مي شود كه شنونده تمركزش را بر روي كاري كه در حال انجام آن است، از دست بدهد و در طي زمان باعث خستگي زياد وي مي شود. بنابراين نتايج حاصل از پردازش قرينه و همزمان مطلوب نيست.
هدف از پردازش سيگنال مشاركتي، بهينه سازي نتايج كلي براساس اطلاعات موجود در هر گوش مي باشد. اين به اين معني است كه بعضي مواقع پردازش سيگنال غير قرينه، بهترين نتايج را به دست مي دهد. اين غير قرينگي در پردازش سيگنال دو سمعك، درك گفتار را راحت تر مي كند و تلاش براي آن را كاهش مي دهد. اين قدرت در پردازش سيگنال مشاركتي در نقشه گذاري دو گوشي فضايي فراهم گرديده است.
طراحي نقشه دو گوشي فضايي (Binaural Spatial Mapping)
نقشه دو گوشي فضايي پروتكل ارتباط دو گوش از طريق سمعك هاي مجهز به وايرلس شركت استاركي مي باشد. اين پروتكل به طور مداوم محيط آكوستيكي كاربر سمعك را آناليز مي كند و بهترين استراتژي پردازش سيگنال را اعمال مي كند. نقشه دو گوشي فضايي فقط از طريق ارتباط دو سمعك با كمك سيستم وايرلس به دست مي آيد. طراحي اين الگوريتم بر پايه دو اصل است: 1) حفظ قابليت شنيداري گفتار 2) حفظ راحتي گفتار در حضور ورودي هاي با شدت بالا.
سيستم نقشه دو گوشي فضايي با مقايسه اطلاعات رسيده به هر دو گوش، گفتار را از نويز تشخيص مي دهد و در هر دو سمعك نسبت سيگنال به نويز در حد مطلوب نگه داشته مي شود. قابليت شنيداري گفتار از دو طريق حفظ مي شود: 1) Invision Directionality، حالت ميكروفن را انتخاب مي كند (دايركشنال يا غيردايركشنال) كه اين منجر به حفظ SNR در هر دو گوش در حد مطلوب مي گردد. 2) مدار Fast Acting، Voice iQ نويز زمينه اي را بدون تأثير به گفتار كاهش مي دهد.
نويز در كل هم براي افراد با شنوايي نرمال و هم براي كاربران سمعك نامطلوب است و ترجيح بر اين است كه هميشه در پايين ترين حد ممكن باشد. افزايش كشف گفتار كه با سيستم نقشه شنوايي دو گوشي امكان پذير گشته است، راههايي را براي حفظ راحتي شنيداري حتي در حضور نويز زمينه فراهم كرده است. با توجه به تحقيقي كه در سال 1977 انجام شد، ورودي هايي كه سطح شدت آن از 80dB فراتر مي رود به عنوان نويز تلقي مي گردد. با اين حال اگر يك سيگنال گفتاري با اين سطح شدت در محيط كشف شود، نقشه فضايي دو گوشي تلاش مي كند بين قابليت شنيداري گفتار و حفظ راحتي بلندي موازنه برقرار مي كند. اين موضوع از طريق اخذ يك تصميم مشاركتي در دو سمعك به دست مي آيد. مثلاً سمعكي كه SNR بهتري دارد، قابليت شنيداري گفتار را حفظ مي كند در حاليكه سمعك ديگر راحتي شنيداري را حفظ مي كند. بنابراين نقشه شنوايي دو گوشي موجب مي شود كه سمعك هاي دو گوش در شرايط يكسان به صورت متفاوت سيگنال را پردازش مي كنند.
در نهايت يكي از مزاياي نقشه دو گوشي فضايي اين است كه ناراحتي شنيداري ناشي از الگوريتم پردازش سيگنال را كاهش مي دهد. تعويض يا تطابق در عملكرد مستقل سمعك هاي دو گوش همراه با يك تأخير زماني قابل توجه اتفاق مي افتد كه ممكن است باعث پريشاني كاربر سمعك شود. ولي در نقشه شنوايي دو گوشي فضايي عملكرد مشاركتي دو سمعك باعث شده كه هر گونه تعويض يا تطابق به صورت همزمان در هر دو سمعك اعمال شود. بنابراين پريشان شدن كاربر را به حداقل مي رساند.
خلاصه
نقشه شنوايي دو گوشي فضايي پروتكل ارتباط وايرلس دو گوش در سمعك هاي استاركي مي باشد. اين سيستم قدرت و سرعت دو سمعك را تركيب مي كند تا مزاياي پردازش موازي را فراهم كند. اين پروتكل محيط اكوستيكي اطراف كاربر سمعك را آناليز مي كند. مناسب ترين استراتژي پردازش سيگنال را براي Invision Directionality ، Audioscape ، Voice iQ فراهم مي كند. نقشه شنوايي دو گوشي فقط در صورتي عمل مي كند كه كاربر از دو سمعك وايرلس استفاده كند. نقشه شنوايي دو گوشي فضايي در كنار حفظ قابليت شنيداري گفتار، به طور همزمان سطح بلندي را در سطح راحت شنيداري حفظ مي كند.
گروه علمی و آموشی صبا
