簡單分析數(shù)字助聽器原理及特點(diǎn)

我們都希望自己是一個(gè)健康的人，但是我們周圍有一部分人身體上會由于各種原因出現(xiàn)一些缺陷，比如聽力損失。在過去科技還不發(fā)達(dá)的年代，患者智能默默忍受。而今隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們發(fā)明了各式各樣的助聽器，大部分聽力有所損失的人可以使用助聽器進(jìn)入有聲世界，與他人盡心交流。本文向大家簡單介紹了數(shù)字助聽器原理及其特點(diǎn)。

現(xiàn)在的助聽器功能越來越強(qiáng)大，助聽器技術(shù)的發(fā)展甚至可以和芯片、移動(dòng)電話技術(shù)相比較?？萍嫉陌l(fā)展使得過去全聾的孩子也有了聽到聲音的希望。助聽器中的全數(shù)字助聽器以一種嶄新的方式來對聲音信號進(jìn)行處理，能夠改善音質(zhì)、降低噪音。麥克風(fēng)收集完聲音信號后，再通過模/數(shù)轉(zhuǎn)化器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，對聲音信號進(jìn)行放大，最后數(shù)字信號再通過受話器轉(zhuǎn)變成聲音輸出。

以下就是數(shù)字助聽器原理介紹

1、助聽器的聲學(xué)途徑

對于佩帶助聽器的人們來說，聲音進(jìn)入耳道的途徑有三條：第一條途徑：聲音通過助聽器或耳模的通氣孔或耳道縫隙直接進(jìn)入耳道，到達(dá)鼓膜。

選配的助聽器開放程度越高、聽力損失程度越輕，這條途徑的就越占主導(dǎo)地位;第二條途徑：當(dāng)佩帶者自己發(fā)聲時(shí)，聲音通過顱骨的振動(dòng)傳人耳道，在鼓膜處產(chǎn)生一定的聲壓級，這種途徑只有在本人說話時(shí)才能夠被感受到;第三條途徑：聲音進(jìn)入助聽器的麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過運(yùn)算后進(jìn)行放大，最后通過受話器轉(zhuǎn)換成聲能送到佩帶者的鼓膜處。

在佩帶者感受到聲音前，聲音通過這幾條路徑到達(dá)鼓膜的時(shí)間不同。當(dāng)佩帶者發(fā)聲時(shí)，聲音通過前兩條路徑很快到達(dá)鼓膜，從而先被佩帶者感受到，而聲音通過第三條路徑時(shí)要經(jīng)過助聽器的運(yùn)算處理，會產(chǎn)生一定的延遲，當(dāng)這種延遲達(dá)到一定程度時(shí)，佩帶者會明顯感到音質(zhì)發(fā)生變化。

數(shù)字助聽器要經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)字運(yùn)算，如信號的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換、濾波、量化等，所以產(chǎn)生的延遲時(shí)間就長。在過去的十年當(dāng)中，數(shù)字助聽器引起的延遲時(shí)間越來越受到人們的重視，因?yàn)槠溥h(yuǎn)比模擬助聽器的延遲時(shí)間要長。

雖然數(shù)字助聽器引起的延遲時(shí)間僅有幾毫秒，但言語信號的音質(zhì)仍然會受到影響。當(dāng)延遲時(shí)間達(dá)到10 ms時(shí)，直接進(jìn)入耳道的聲音和經(jīng)過放大后的聲音就會相互干擾，這就使頻譜出現(xiàn)了小的起伏變化，改變了音質(zhì)。但這也是有條改變了音質(zhì)。但這也是有條件的，只有當(dāng)兩種聲音處在相似的強(qiáng)度下，才會引起聲譜發(fā)生小變化。

也就是說，如果放大后的聲音能量顯著大于直接的聲音能量的話，這種變化就不會發(fā)生了。延遲達(dá)到一定時(shí)間，佩帶者會有種“回聲感”，當(dāng)延遲時(shí)間達(dá)到一定程度(40ms以上)，就會發(fā)生聽覺與視覺不同步的現(xiàn)象，即“對不上口型”。

助聽器延遲效應(yīng)與聽力損失的程度有很大關(guān)系：聽力越差，患者得到的放大聲音就越多，直接進(jìn)入耳道的聲音就越少，延遲就越不容易注意到;而且，聽力損失越重，助聽器與耳道的密封性就越強(qiáng)(如通氣孔越小)，導(dǎo)致直接傳人耳道的聲音的更大衰減，從而使人不容易察覺到延遲的發(fā)生。數(shù)字助聽器不可避免地會引發(fā)延遲，目前延遲是無法消除的，但關(guān)鍵是多久的延遲可以被大多數(shù)助聽器佩帶者所接受。

2、數(shù)字助聽器的延遲時(shí)間

聲學(xué)信號從進(jìn)入放大系統(tǒng)到輸出會產(chǎn)生的一定延遲時(shí)間，通常稱為處理延遲時(shí)間( processing delay，PD)。延遲時(shí)間取決于系統(tǒng)的采樣率和算法，大體上說，頻率分辨率越高，延遲時(shí)間越長。

在過去的十年中，Stone等針對可接受的助聽器延遲時(shí)間做了大量研究，其研究成果總結(jié)如下：延遲時(shí)間增加，干擾就會增加;20～30ms的延遲時(shí)間就可以讓輕度至中度聽力損失的患者感覺到聲音“失真”;而對于正常人來說，如果延遲時(shí)間超過30ms，其言語理解力就會受到影響。另外，一些助聽器研究人員認(rèn)為延遲達(dá)到10 ms就會影響音質(zhì)。

近年來，開放耳道助聽器的受歡迎度與日俱增，重又引發(fā)了對助聽器延遲時(shí)間的關(guān)注。從命名來看，“開放”使耳模/耳塞與耳道的密封性大大降低，這與傳統(tǒng)的耳?；蚨ㄖ茩C(jī)有很大差別。因此，在開放耳道助聽器驗(yàn)配中，有更多的聲音直接傳人耳道，佩戴者很容易感受到這部分聲音。而且，往往選配開放耳道助聽器的人群都為輕度到中度聽力損失，他們更能感受到助聽器的延遲時(shí)間。

最近的一項(xiàng)研究表明，如果聽力損失最先發(fā)生于2kHz和1 kHz，開放耳道選配中的延遲時(shí)間分別不能超過5ms和6ms，否則會使音質(zhì)受損。但研究者同時(shí)也指出，其試驗(yàn)中所使用的模擬方法混有很多其他因素，實(shí)際情況下佩戴者可以忍受更長的延遲時(shí)間。

3、助聽器的信號處理

數(shù)字信號處理中，助聽器的每個(gè)“特性”都會使線路總的群延遲(group delay，GD)時(shí)問增加。助聽器的通道數(shù)越多.數(shù)字噪聲抑制功能越先進(jìn)，反饋處理系統(tǒng)越復(fù)雜，其產(chǎn)生的延遲時(shí)間越長。信號處理的種類是另一個(gè)需要考慮的因素。

助聽器制造商通常采用兩種不同的方法對信號進(jìn)行處理和頻率分析：一種是通過濾波器把聲音信號按照頻率的不同分別進(jìn)行處理，另一種是使用快速傅立葉變換( fast fourier transformation，F(xiàn)FT)同時(shí)處理所有輸入信號。兩種方法都遵循聲學(xué)不確定性原理或測不準(zhǔn)原理，即頻域與時(shí)域都可以變化，但頻域與時(shí)域的乘積是不變的。

這表明系統(tǒng)的時(shí)域分辨能力與頻域分辨能力相互制約，這就是說，如果頻域分辨率增加，時(shí)域分辨率就會降低，反之也如此。所以，通道越窄，群延遲時(shí)間越長(不論是濾波法還是快速傅立葉變換法)。兩種方法的根本區(qū)別是：快速傅立葉變換的各個(gè)通道的帶寬是相同的，而濾波方法各個(gè)通道的帶寬可以是不同的。

濾波方法模擬了入耳耳蝸基底膜(“臨界帶寬”)的對數(shù)結(jié)構(gòu)，其低頻感受區(qū)基底膜的分辨率要高于高頻感受區(qū)基底膜。按照聲學(xué)不確定性原理，低頻所需的窄帶濾波器相對于高頻引發(fā)了更長的延遲時(shí)間。

研究已經(jīng)證實(shí)，如果助聽器的頻率依賴性延遲太久的話，當(dāng)原始語言信號中輔音出現(xiàn)在元音之后(即“元音十輔音”)時(shí)產(chǎn)生延遲后，聽者在元音之前就感覺到輔音的存在，即“輔音十元音”，或者兩者同時(shí)出現(xiàn)。

而利用傅立葉變換的方法，信號包絡(luò)被統(tǒng)一分析，各等帶寬的頻譜進(jìn)行相同處理，因此，與濾波法不同，傅立葉變換引起的延遲時(shí)間在各個(gè)頻段內(nèi)是相同的，不會出現(xiàn)以上元音和輔音先后顛倒的情況。無論助聽器生產(chǎn)廠家采用哪種方法進(jìn)行信號處理，助聽器的延遲時(shí)間都會延長，因?yàn)槁曇粜盘査?jīng)過的處理器和算法都在增加。

全數(shù)字助聽器的特點(diǎn)

全數(shù)字助聽器有這個(gè)或多個(gè)微小芯片整理器，能將模擬信號轉(zhuǎn)換為0和1的計(jì)算機(jī)語言。這種格式的聲波比模擬聲波可以更快、更有效地開展整理。數(shù)字運(yùn)算法能快速分析聲強(qiáng)和聲頻，并通過調(diào)節(jié)聲強(qiáng)和聲頻，使助聽器切合不同的聽力損失。

數(shù)字運(yùn)算法能夠繼續(xù)地顧問噪聲，盡管演講的響聲的強(qiáng)度在毫秒之內(nèi)都可快速變化，但噪聲在這個(gè)相對較長的時(shí)刻內(nèi)保持穩(wěn)定。經(jīng)過一段使用時(shí)刻后，數(shù)字技術(shù)能夠精確減小諸如車流聲及家用電器等連續(xù)性的噪聲。當(dāng)短促的響聲如說話聲被助聽器監(jiān)測到今后，阿拉伯?dāng)?shù)字技術(shù)能立即調(diào)整助聽器，把響聲回答到放大的水平。

數(shù)字技術(shù)能連續(xù)地把聲音分成不同的頻道。例如，這個(gè)聽力損失者聽不清低音，但如果放大某些頻段的聲音，甚至是一點(diǎn)兒，就會讓他受不了。具有全數(shù)字壓縮路線的助聽器能夠?qū)⒔邮盏捻懧暦謱?，探測并著重放大那些需求放大的響聲。

數(shù)字技術(shù)精密調(diào)節(jié)的性能還體如今寧靜的環(huán)境中。助聽器 通過使用一種叫擴(kuò)展技術(shù)的聽力技術(shù)，數(shù)字運(yùn)算法能夠把細(xì)微的環(huán)境響聲從家用電器的噪音中區(qū)別出來。阿拉伯?dāng)?shù)字運(yùn)算法還能夠減小或消除聲反映。聲反映是助聽器消耗中的一大困難。 數(shù)字運(yùn)算法能夠在聲反映可以聽到之前即開展監(jiān)測，然后減小聲反映所屬頻段的響聲，老人助聽器 而不會對可覺察的響聲水平產(chǎn)生顯著影響。

以上就是小編為您介紹的數(shù)字助聽器原理及其特點(diǎn)，相信在小編的講解下，大家對數(shù)字助聽器都有了更深的了解吧。傳統(tǒng)助聽器將聲音轉(zhuǎn)換成電子能量，根據(jù)使用者的聽力損失進(jìn)行修整，再轉(zhuǎn)換回使用者可以更容易聽到的聲音。而數(shù)字助聽器可以提供最佳音質(zhì)，并增加使用者在吵雜環(huán)境使用助聽器的舒適度。

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