GARSŲ KOMFORTAS – GERIAUSIO GARSO (BestSound) TECHNOLOGIJOS DALIS

 

Girdėjimo recesija, sukelta lėto klausos netekimo proceso, daro sunkiu prisitaikymą prie sustiprinto garso ir padidėjusio garsų kiekio, užsidėjus klausos aparatą. Tai yra priežastis, kodėl žmonės pirmą kartą užsidėję klausos aparatą skundžiasi, kad aplinkos garsai yra per stiprūs arba „nenatūralūs“, „per aštrūs“. Tai taip pat yra viena iš priežaščių, dėl kurių daug klausos aparatų yra „nešiojami stalčiuje“. Tam, kad padėti lengviau įprasti prie padidėjusio garsumo, naujų klausos aparatų nešiojimas turi būti malonus ne tik fiziškai, bet ir garso kokybės požiūriu. Pirmą kartą nešiojantys klausos aparatus dažniausiai nori, kad bet koks triukšmas būtų nuslopintas, nes jie patiria didžiausius sunkumus triukšmingose situacijose. Seniai nešiojantys klausos aparatus jau žino, kad be triukšmų nuslopinimo yra labai svarbu nuslopinti švilpimą, gauti kuo platesnį dažnumų diapazoną, turėti aparatus, su kuriais galėtų lengvai lokalizuoti garso šaltinį (pagal garsą „žinoti“, iš kurios pusės atsklido garsas). Taigi, jie ir garsų komfortui iš karto kelia daug didesnius reikalavimus. 

Švilpimo eliminavimas – FeedbackStopper

Akustinis švilpesys yra vienas nemaloniausių aspektų, susijusių su klausos aparatais. Labai dažnai nemalonūs pojūčiai ir susierzinimas, susiję su švilpimu gali netgi nusverti klausos aparato teikiamus privalumus.

Švilpimas atsiranda, kai sustiprintas garsas iš garsiakalbio „pabėga“ iš ausies kanalo ir yra „pagaunamas“ klausos aparato mikrofonu. Tada jis dar labiau sustiprinamas, dar stipresnis papuola į mikrofoną ir t.t. Kelias, kuriuo toks garsas papuola iš garsiakalbio į mikrofoną yra vadinamas grįžtamojo ryšio kilpa. Taigi, tikslas yra šią kilpą „nutraukti“.  Su BestSound technologija Siemens pristato „FeedbackStopper“ švilpimo slopinimo technologiją, šiuo metu efektyviausią klausos aparatų pasaulyje. Efektyvus švilpimo slopinimas yra toks esminis ir aktualus, kad naujoji FeedbackStopper technologija yra įgyvendinta absoliučiai visuose BestSound technologiją turinčiuose produktuose.

Visos iki šiol egzistavusios švilpimo slopinimo sistemos įvertindavo individualios ausies ir reguliavimo skirtumus ir veikė statinę (nekintančią) švilpimo kilpą, tačiau sunkiai ir ne iš karto „susitvarkydavo“ su greitai besikeičiančia švilpimo kilpa. Tačiau netgi tam pačiam žmogui, nesvarbu, kiek gerai jis yra įsidėjęs ausies įdėklą ar įausinį klausos aparatą, realiam gyvenime švilpimo kilpa be perstojo keičiasi, kai žmogus kalba ar valgo, apsikabina, palenkia savo galvą prie sofos ir t.t.   

 

Pokyčiai švilpimo kilpoje, kad ir tokie, kokie tik ką buvo minėti, atsiranda labai greitai. Norint eliminuoti švilpimą, kol jis dar nesutrikdė klausos aparato naudotojo ar aplinkinių, švilpimo slopinimas turi suveikti per milisekundes. Tačiau greitai veikiančios švilpimo slopinimo sistemos turi minusą, kai „atpažįsta“ aplinkos garsą, tokį kaip muzika ar toninį pypsėjimą, kaip švilpimą ir tokiu būdu sukelia aplinkos garsų iškraipymus. Bendrai gera švilpimo slopinimo sistema turi tenkinti tris reikalavimus:

- pilnai nuslopinti švilpimą;

- neįnešti į garsą jokių iškraipymų;

- greitai reaguoti, o geriausiai nuslopinti švilpimą, jam dar neatsiradus.


Siemens galinga FeedbackStopper technologija yra prisitaikanti fazinio švilpimo slopinimo sistema kartu su momentiniu dažnių pastūmiu. Fazinis švilpimo slopinimas pašalina švilpimą, nepakenkdamas garso kokybei, atimant švilpimo signalą iš ateinačio garsinio signalo. Itin greitas sistemos prisitaikymas pasiekiamas naudojant dažninį postūmį. Jį naudojant išeinantis iš stiprintuvo garso signalas trumpai yra „pastumiamas“ 25 Hz taip „suardant“ švilpimo kilpą, taip padedant nuslopinti švilpimą iki jam atsirandant. Kas dar svarbiau, tai padeda išvengti garso iškraipymo (žmogaus ausis nieko nepajunta).  

 

Tam, kad atskirtume, ar švilpimas yra galimas ar jo nėra (pvz.: tai tiesiog panašus į švilpimą atėjęs iš aplinkos garsas), yra naudojama Siemens patentuota akustinio pėdsako technologija. Ją naudojant stiprintuvo sustiprintas signalas išeina su tam tikru dėsniu moduliuota faze. Jei ateinančio signalo fazė kinta tokiu pačiu dėsniu, klausos aparatas „žino“, kad tai sugrįžta sustiprintas signalas, taigi įmanomas švilpimas. Psichoakustiniai eksperimentai įrodė, kad toks fazinis moduliavimas visiškai nėra jaučiamas žmogaus ausimi. Taigi vėl - jokių juntamų iškraipymų.

Eksperimentai parodė, kad FeedbackStopper sistema yra tokia efektyvi, kad leidžia išgauti iš klausos aparato net iki 28 dB didesnį stiprinimą prieš atsirandant švilpimui - tai yra geriausias rezultatas klausos aparatų industrijoje.

 

Triukšmo nuslopinimas

Vienas iš esminių klausos aparatų naudotojų poreikių - gerai suprasti kalbą, nepaisant įvairių aplinkos triukšmų. Tai reiškia, kad klausos aparatai turi atpažinti skirtingus aplinkos triukšmus ir pritaikyti jiems tinkamas strategijas taip, kad kalba būtų aiški, o triukšmas prislopintas. BestSound technologija „įdarbina“ įvairias signalo apdorojimo schemas tam, kad nuslopintų nuolatinį triukšmą kalbant, impulsinius triukšmus tokius, kaip trenkiamų durų garsas, vėjo ūžesys ir mikrofono keliamas triukšmas.


Triukšmo nuslopinimas - Triukšmo ir Kalbos valdymo sistema

Siemens Kalbos ir Triukšmo valdymo sistema apjungia lėtą, moduliacija pagrįstą algoritmą, vadinamą Triukšmo slopinimu, ir greitą Wienerio filtrą, vadinamą Kalbos išryškinimu. Triukšmo slopinimas veikia aktyviai „ieškodamas“ signale kalbos moduliacijų, o kai tokių neranda, priskiria signalą triukšmui ir jį prislopina. Ši strategija geriausia tada, kai vartotoją supa vien triukšmas (niekas aplinkui nekalba). Kalbos išryškinimo algoritmas nuolat įvertina ateinančio triukšmo lygį ir jį prislopina. Šis itin greitai veikiantis algoritmas sugeba nuslopinti triukšmą esant kalbai - net tarp atskirų kalbos skiemenų. Nei vienas šių algoritmų neveikia, kai yra „kalbos tyloje“ situacija. Faktas, kad abi šios strategijos yra daugiakanalės ir adaptyvios, leidžia jas naudoti vienu metu slopinti skirtingo dažnio triukšmui. 

 

Triukšmo nuslopinimas - Garsų Glotninimas

Tyrimai parodė, kad 33% supančių mus triukšmų yra staigūs ir trumpalaikiai, be to, kad tokio tipo triukšmas (pvz.: krentantys stalo įrankiai, popieriaus čežėjimas) yra beveik toks pat erzinantis kaip ir ilgiau trunkantys triukšmai (pvz.: variklio burzgimas). Garsų Glotninimas (SoundSmoothing) yra labai sudėtingas algoritmas specialiai sukurtas prislopinti tokiems trumpalaikiams erzinantiems triukšmams, nepakenkiant kalbos signalo kokybei ir spektrui (trumpi priebalsiai: s, c, z ir kitų raidžių tembras, skambesys lieka nepakitę).

 

Triukšmo nuslopinimas - Vėjo Triukšmo Nuslopinimas (eWindScreen)

 Klausos aparatų naudotojams vėjo sukeltas triukšmas aparatų mikrofonuose gali būti garsus ir varginantis, gerokai trukdantis važiuoti dviračiu, keliauti gamtoje ar leisti laiką pliaže. Tokį triukšmą nuslopina Siemens sukurtas eWindScreen elektroninis vėjo triukšmo slopintojas. Keletos mikrofonų sistemose jis atskiria vėjo triukšmą nuo kitų garsų iš to, kad vėjo triukšmas tarp mikrofonų yra nekoreliuotas. Esant tokiam triukšmui eWindScreen perjungia klausos aparatą į visakryptį režimą ir sumažina vėjo triukšmo dažnumų stiprinimą iki 30 dB.

BestSound technologija nuo šiol siūlo eWindScreen ir vieno mikrofono klausos aparatams, tokiems kaip pilnai kanaliniams CIC. Šiuo atveju sistema atpažįsta vėjo triukšmą iš specifiškai kintančių spektro savybių. Atpažinus vėją, jo dažnumų stiprinimas sumažinamas net iki 40 dB. Kadangi įausinių CIC klausos aparatų nešiotojams vėjas triukšmas kelia problemų tik esant labai stipriam vėjui, tai šis vėjo triukšmo slopinimo algoritmas įsijungia ir veikia tik tada, kai vėjo greitis yra didesnis nei 15 km/h.

Lokalizacijos optimizavimas

Kairės-dešinės lokalizacija (intuityvus „žinojimas“ iš kurios pusės atėjo garsas) priklauso nuo atėjusio garso dažninės sudėties, laiko skirtumo, kai garsas vieną ausį pasiekia anksčiau, o kitą vėliau, ir garso stiprumo skirtumo tarp ausų. Taigi kairiojo ir dešiniojo klausos aparatų sinchronizacija (veikimas tuo pačiu režimu) yra tiesiog būtinas gerai kairės/dešinės lokalizacijai. Aukščiau-žemiau ir priekio-nugaros lokalizacijai esminis faktorius jau yra visai kitas - tai kiekvienos ausies, dėl specifinės ausies kriauklės akustikos, skirtingai priimami aukštesnių dažnumų garsai. Lokalizacijos optimizavimui visomis erdvės kryptimis BestSound technologija naudoja binauralinę klausos aparatų sinchronizaciją, naudojant e2e wireless technologiją gerai kairės-dešinės lokalizacijai, ir TruEar technologiją priekis-nugara lokalizacijos pagerinimui.

 
 

 

Lokalizacijos optimizavimas - binauralinė sinchronizacija e2e wireless

Siemens e2e wireless 2.0 kartos sistema priverčia kairį ir dešinį klausos aparatus veikti kartu kaip viena harmoninga sistema. Garsas joje yra „dalinamas“ abiejų klausos aparatų taip, kad svarbūs sprendimai dėl tinkamo skaitmeninio šio signalo apdorojimo yra priimami remiantis abiejų klausos aparatų sprendimo priėmimo sistemomis kartu - tai leidžia realizuoti simteriškas sekimo funkcijas, pvz.: skaitmeninis triukšmo slopinimas ir kryptinių mikrofonų veikimas. Vartotojo komandos reguliuojant garsumą ar pasirenkant programą taip pat yra bevieliu būdu persiunčiamos tarp klausos aparatų, išlaikant simetrišką veikimą ir supaprastinat valdymą (pvz.: reikia paspausti tik vieną mygtuką tam, kad valdytum abu aparatėlius).

Lokalizacijos optimizavimas - Tikros ausies akustika (TruEar)

Be binauralinės klausos (pvz.: analizuojant ir palyginant smegenų kamiene akustinius abiejų ausų stimulus), žmogaus smegenys taip pat stipriai remiasi išorinės ausies (kriauklės) akustinėmis charakteristikomis lokalizuojant garsą, ypač skiriant aukščiau-žemiau bei priekis-nugara kryptis. Todėl užausinių klausos aparatų nešiotojai dažnai turi daugiau sunkumų teisingai lokalizuojant garso šaltinius, nes šiuo atveju klausos aparatų mikrofonas yra virš ausies, o ne ausies kanale. Siemens TruEar technologija išsprendžia šią problemą atkartodama unikalius natūralius akustinius efektus išorine ausimi „apdorojant“ ateinantį garsą. Dėl vidinių atspindžių ir rezonansinių ausies kriauklės charakteristikų, dažniai virš 1,5 kHz yra daugiau sustiprinami tada, kai garsas ateina iš priekio, lyginant su kitomis kryptimis (žr.: pav.).  

Tam, kad atstatytų tokią lokalizaciją, TruEar technologija atkartoja priklausomą nuo dažnio ausies kriauklės kryptiškumą, atitinkamai valdant kryptinių mikrofonų veikimą ir priimamų garsų skaitmeninį apdorojimą.
Pastaba: visiems klausos aparatams, kurie turi mikrofoną esantį netoli ausies kanalo pradžios (pvz.: individualūs pilnai kanaliniai (CIC) klausos aparatai) nereikia TruEar technologijos, nes jie naudoja natūralius ausies kriauklės „efektus“.

Girdimų dažnių išplėtimas - briliantinis garsas (SoundBrilliance)

SoundBrilliance - kitas inovatyvus Siemens sukurtas algoritmas, skirtas aplenkti tradicinių klausos aparatų dažninės juostos apribojimus tam, kad pasiūlytų klausymosi įspūdį artimą gerai girdintiems žmonėms. SoundBrilliance technologija analizuoja ateinančius signalus ir, spektro perkėlimo metodu, prideda aukštus dažnius iki 12 kHz. Gaunamas efektas -„skaidresnis“ („briliantinis“) garsas. SoundBrilliance ypač naudinga klausantis muzikos, o taip pat naudojant garso transliavimą per Bluetooth. Taip yra dėl to, kad Bluetooth standartas apriboja siunčiamų garsų dažnius iki 7,5 kHz, o SoundBrilliance juos praplečia iki 12 kHz. Ši technologija sukurta taip, kad visiškai nepadidintų švilpimo pavojaus. Su SoundBrilliance aukštų dažnių klausos aparato garso išėjimas gali būti padidintas iki 90 dB SPL - tai labai praverčia žmonėms turintiems iki 90 dB klausos netekimą aukštuose dažniuose (pvz.: ties 8 kHz).