Støjreduktion i open-fit høreapparater i BEAR projektet

Præsentationer af emnet: "Støjreduktion i open-fit høreapparater i BEAR projektet"— Præsentationens transcript:

1 Støjreduktion i open-fit høreapparater i BEAR projektet

2 Hvorfor støjreduktion?
1

3 Hvorfor støjreduktion?
Gener og nedsat taleforståelse i støj - En almindelig klage hos høreapparatsbrugere (Killon, 1997). Nedsat auditiv processering og kognition hos ældre - Ældre klarer sig dårligere i tale i støj tests end yngre personer med samme høretærskler (Kricos, 2006). Killon, M. C. (1997). SNR loss: I can hear what people say, but i can’t understand them. The Hearing Review, 4(12), 8-14. Kricos, P. B. (2006). Audiologic management of older adults with hearing loss and compromised cognitive/psychoacoustic auditory processing capabilities. Trends Amplif, 10(1), 1-28.

4 Hvad er problemet? 2

5 Hvad er problemet? Proprietær teknologi
Tidligere studier har vist stor forskel på algoritmers funktion Begrænset specifiktation - Producenter skriver i nogle tilfælde blot, at støjreduktion er mulig at slå til i apparatet Åbne fittings kan nedsætte funktionen af features - Støjreduktion og direktionalitet Svært at designe støjreduktion. Individuel variation, lyttebehov Algoritmedesign: Hvilket formal skal algoritmen have – komfort, hvilke situationer skal den virke i, hvordan skal lydkvaliteten være ”naturlig” eller max reduktion. Algoritmens begrænsninger, hvor effektiv kan den være, før for meget lyd fjernes eller kvalitet nedsættes.

6 Hvordan fungerer støjreduktionsalgoritmer?
3

7 Hvordan fungerer støjreduktion?
Historisk set – lavfrekvent reduktion i analoge apparater Detektion af modulationer i signaler. 1 mikrofon (”klassisk” støjreduktion), 2 mikrofoner (støjreduktion via direktionalitet) Lavfrekvent historisk. Compresson trigger, overall nedsat gain, upward spread of masking. Kun 1 kanal I analoge apparater. Detektion af modulation – støj flere modulation, tale har færre med større dybde (dB). Typer: overodnede typer, som kan hjælpe på forståelse. Ellers proprietære

8 Hvordan fungerer støjreduktion?
Detektion/fravær af støj i HA’et kanaler Estimering af SNR Typer: Multichannel adaptive /modulation based, detekterer modulation Synchrony detection, detekterer co-modulation Speech enhancement – kan øge kontrasten mellem vokaler og konsonanter. Multichannel adaptive De fleste algoritmer er denne type Detekterer tale og støj og estimerer et signal-støj ratio. Rettet mod støj Har nemmere ved at detektere, hvis støjen er meget anderledes end tale. Multitalker babble bliver mere stationær jo flere talere der er. Synchrony detection Co-modulation, fundamentalfrekvens: Bredbåndet energipuls som skabes af vibrerende stemmelæber Rettet mod tale. Hvis tale detekteres, forstærkes talen sammen med støjen. Støj reduceres, når kun støj detekteres. Kun 1 eller 2 kommercielle apparater nævnt i litteraturen, ældre Oticon. Speech enhancement Minder om multichannel. Kan reducere eller forstærke. Spectral processing: Reducerer støj. Fx. Spectral subtraction. Temporal: Øger tale ved at identificere høje SNR portioner. Tale øges ved høje SNR. Målt forstærkning i de 3 apparater med speech enhancement.

9 Algoritmernes beslutningsregler
Tidskonstanter – hvor hurtigt skal gain reduceres? Hvor meget gain-reduktion? I hvilke kanaler skal gain reduceres? Aktiveringstærskel – ved hvilket SNR / input niveau skal gain reduceres? Forstærkning af gain ved positive SNR (speech enhancement) - Frequency importance weighting /SII

10 Problemformulering 4

11 Hvad blev der undersøgt ?
Hvordan fungerer støjreduktion i åbne fittings? Hvordan er støjreduktion påvirket af forskellige audiogrammer, SNR og inputniveauer? Hvordan behandler algoritmerne ren tale, ren støj og en blanding af tale og støj?

12 Metode og udstyr 5

13 Widex Unique FS 440 & Dream FS 220
Høreapparater Oticon Opn1 & Nera 2 Pro GN Resound Linx 2*7 & Enya 4 Widex Unique FS 440 & Dream FS 220

14 Audiogrammer fra IEC . F

15 2 Programmer: Max støjreduktion slået til og slået fra
HA programmering NAL-NL2 Max MPO Omni 2 Programmer: Max støjreduktion slået til og slået fra Anden avanceret signalprocessering slået fra.

16 Interacoustics Affinity 2.0 med HIT440 Højttaler Lydmåler
Måleudstyr KEMAR Interacoustics Affinity 2.0 med HIT440 Højttaler Lydmåler

17 Målinger med støjreduktion slået fra og støjreduktion sat til maksimum
Målinger af ren tale, ren støj og signal+støj. Talesignal: ISTS Støjsignal: ICRA1 Målinger foretaget med talesignal på fast inputniveau på 62 dB SPL og 75 dB SPL (ANSI S ) Støjsignal: Varierende SNR fra +6 til – 12 dB i 3 dB steps Målinger med støjreduktion slået fra og støjreduktion sat til maksimum 30 sek pre-conditioning, 30 sek måling.

18 Databehandling Noise reduction ON – noise reduction OFF
Midling til 1/3-vægtede oktaver fra 250 Hz til 6300 Hz Linjegrafer som viser gain-reduktion (dB) som funktion af frekvens (Hz)

19 Resultater 6

20 Konsekvens af åbne fittings
Ingen målt lavfrekvent reduktion under Hz Dermed mulighed for upward spread of masking, hvis lavfrekvent lyd er 10 dB højere en forstærket lyd.

21 Widex Dream FS 220 med N3 og ISTS på 62 og 75 dB SPL
Multichannel adaptive De fleste algoritmer er denne type Detekterer tale og støj og estimerer et signal-støj ratio. Rettet mod støj Har nemmere ved at detektere, hvis støjen er meget anderledes end tale. Multitalker babble bliver mere stationær jo flere talere der er. Synchrony detection Co-modulation, fundamentalfrekvens: Bredbåndet energipuls som skabes af vibrerende stemmelæber Rettet mod tale. Hvis tale detekteres, forstærkes talen sammen med støjen. Støj reduceres, når kun støj detekteres. Kun 1 eller 2 kommercielle apparater nævnt i litteraturen, ældre Oticon. Speech enhancement Minder om multichannel. Kan reducere eller forstærke. Spectral processing: Reducerer støj. Fx. Spectral subtraction. Temporal: Øger tale ved at identificere høje SNR portioner. Tale øges ved høje SNR. Målt forstærkning i de 3 apparater med speech enhancement.

22 Widex Unique FS 440 med N3 + S3 og ISTS på 62 dB SPL
Multichannel adaptive med speech enhancement. Frequency Importance weighting. Calculation of SII. Hvor meget hørbarhed er tilgængeligt for lytteren. SII beregnes på en skala fra 0-1. Tale som ikke er corrupted af støj vil være mere tilgængeligt og have højere SII-værdi. Hvis høj SII detekteres in en HA kanal, vil der gives mindre gain. Anvender også audiogram – mindre reduktion til sværere høretab. Måske baseret på filosofien om, at sværere tab skal have max hørbarhed, man risikerer at påvirke tale når man reducerer støj. Max reduktion på 9 dB. Lidt forstækrning ved positive SNR.

23 Resound Enya4 med N3 + S3 og ISTS på 62 dB SPL
Multichannel adaptive spectral subtraction – estimerer SNR når der er mellemrum i talen. Angivet aktiveringstærskel omkring 0 dB SNR. Max reduktion fra +3 til -3 dB, modsat forrige resultater hvor max reduktion gives ved laveste negative SNR. SNR estimation: When only noise is present the SNR estimate will be small. SNR estimate will be greater when the total input consists of speech and noise by comparing the level of the noise with the level of the overall signal. Her er målt kraftigst reduction af rent støjsignal. Max målt reduktion 3 dB. Virker til at give lidt mindre reduction ved højere inputniveauer. Resound har ”naturlig lyd”, man vil gerne bevare noget af støjen. Ikke topmodel, måske derfor mindre

24 Resound Linx 2*7 med N3 og ISTS på 62 og 75 dB SPL
Samme algoritme som Enya4. Støjreduktion kan nu opdeles i grader. Multichannel adaptive spectral subtraction – estimerer SNR når der er mellemrum i talen. Angivet aktiveringstærskel omkring 0 dB SNR. Max reduktion omkring -6 dB SNR, modsat forrige resultater hvor max reduktion gives ved laveste negative SNR. Her er målt kraftigst reduktion af rent støjsignal. Max målt reduktion 6 dB. Mindre reduktion ved højere inputniveauer. Resound har filosofi om “naturlig lyd”. Nogle algoritmer giver max reduction af støj, denne vil gerne lade noget støj være til stede

25 Oticon Nera 2 Pro med N3 og ISTS på 62 og 75 dB SPL
Multichannel adaptive Max reduktion 3 dB Grad af støjreduktion ændrer kompressorhastighed. I specialet er målt med langsom kompression. Profiler optimeret til tale – mindre støjreduktion, hurtig hastighed. Profiler optimeret til støj – mere støjreduktion, langsom hastighed The instruments utilizes parameters such as input level, type of input signal, SNR at the input level, change in input level (short- and long-term).

26 Oticon OPN1 med S3 og ISTS på 62 og 75 dB SPL
Max reduktion på 3 dB. Angivet som mellem 7-9. Fungerer som residual noise cleaner I 2 mic setup. Anbefales ikke som alene brug. Sammenligning Forstærkes muligvis noget tale ved høje input. Bonus: Høj forstærkning, Rapid noise reduction. Max reduktion på 5 dB. Målt longterm average. Kunne være interessant at se shortterm.

27 BONUS: Oticon OPN1 med N3 og overall input på 65 dB SPL
Resultat fra pre-test. Kan være fejlfyldt, dette ses ved overall forstærkning af gain på op til +3 dB. Rapid noise reduction. Max reduktion på 5 dB. Målt longterm average. Kunne være interessant at se shortterm.

28 Multiple Speaker Access Speech Enhancement i OPN1
”Rapid” noise reduction Separation af tale og støj mulig pga retningsmikrofoner Retnings og støjreduktionsmoduler opdateres over 100 gange/sek.

29 Opsummering – forskelle i apparaterne
Samlet mængde reduktion Fra 0-14 dB gain reduktion i alt Andre observerede forskelle: Reduktion mellem input-niveauer Mellem audiogrammer Ved hvilke frekvenser reduktionen opstår Ved hvilket SNR den kraftigste reduktion opstår Om reduktion er kraftigst for ren støj eller tale + støj Forstærkning af gain I tre apparater ved +6 og +3 dB SNR Ingen reduktion af gain under Hz

30 Mange tak! Nogen spørgsmål ? I kan finde mig på:
Mange tak! Nogen spørgsmål ? I kan finde mig på: @ linkedin.com/in/alexpanina