簡(jiǎn)單分析數字助聽(tīng)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?chē)幸徊糠秩松眢w上會(huì )由于各種原因出現一些缺陷，比如聽(tīng)力損失。在過(guò)去科技還不發(fā)達的年代，患者智能默默忍受。而今隨著(zhù)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(tīng)器，大部分聽(tīng)力有所損失的人可以使用助聽(tīng)器進(jìn)入有聲世界，與他人盡心交流。本文向大家簡(jiǎn)單介紹了數字助聽(tīng)器原理及其特點(diǎn)。

現在的助聽(tīng)器功能越來(lái)越強大，助聽(tīng)器技術(shù)的發(fā)展甚至可以和芯片、移動(dòng)電話(huà)技術(shù)相比較?？萍嫉陌l(fā)展使得過(guò)去全聾的孩子也有了聽(tīng)到聲音的希望。助聽(tīng)器中的全數字助聽(tīng)器以一種嶄新的方式來(lái)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(guò)模/數轉化器將模擬信號轉化為數字信號，對聲音信號進(jìn)行放大，最后數字信號再通過(guò)受話(huà)器轉變成聲音輸出。

以下就是數字助聽(tīng)器原理介紹

1、助聽(tīng)器的聲學(xué)途徑

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

選配的助聽(tīng)器開(kāi)放程度越高、聽(tīng)力損失程度越輕，這條途徑的就越占主導地位;第二條途徑：當佩帶者自己發(fā)聲時(shí)，聲音通過(guò)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(shuō)話(huà)時(shí)才能夠被感受到;第三條途徑：聲音進(jìn)入助聽(tīng)器的麥克風(fēng)轉換為電能，經(jīng)過(guò)運算后進(jìn)行放大，最后通過(guò)受話(huà)器轉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(guò)這幾條路徑到達鼓膜的時(shí)間不同。當佩帶者發(fā)聲時(shí)，聲音通過(guò)前兩條路徑很快到達鼓膜，從而先被佩帶者感受到，而聲音通過(guò)第三條路徑時(shí)要經(jīng)過(guò)助聽(tīng)器的運算處理，會(huì )產(chǎn)生一定的延遲，當這種延遲達到一定程度時(shí)，佩帶者會(huì )明顯感到音質(zhì)發(fā)生變化。

數字助聽(tīng)器要經(jīng)過(guò)復雜的數字運算，如信號的模數/數模轉換、濾波、量化等，所以產(chǎn)生的延遲時(shí)間就長(cháng)。在過(guò)去的十年當中，數字助聽(tīng)器引起的延遲時(shí)間越來(lái)越受到人們的重視，因為其遠比模擬助聽(tīng)器的延遲時(shí)間要長(cháng)。

雖然數字助聽(tīng)器引起的延遲時(shí)間僅有幾毫秒，但言語(yǔ)信號的音質(zhì)仍然會(huì )受到影響。當延遲時(shí)間達到10 ms時(shí)，直接進(jìn)入耳道的聲音和經(jīng)過(guò)放大后的聲音就會(huì )相互干擾，這就使頻譜出現了小的起伏變化，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，只有當兩種聲音處在相似的強度下，才會(huì )引起聲譜發(fā)生小變化。

也就是說(shuō)，如果放大后的聲音能量顯著(zhù)大于直接的聲音能量的話(huà)，這種變化就不會(huì )發(fā)生了。延遲達到一定時(shí)間，佩帶者會(huì )有種“回聲感”，當延遲時(shí)間達到一定程度(40ms以上)，就會(huì )發(fā)生聽(tīng)覺(jué)與視覺(jué)不同步的現象，即“對不上口型”。

助聽(tīng)器延遲效應與聽(tīng)力損失的程度有很大關(guān)系：聽(tīng)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(tīng)力損失越重，助聽(tīng)器與耳道的密封性就越強(如通氣孔越小)，導致直接傳人耳道的聲音的更大衰減，從而使人不容易察覺(jué)到延遲的發(fā)生。數字助聽(tīng)器不可避免地會(huì )引發(fā)延遲，目前延遲是無(wú)法消除的，但關(guān)鍵是多久的延遲可以被大多數助聽(tīng)器佩帶者所接受。

2、數字助聽(tīng)器的延遲時(shí)間

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

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

近年來(lái)，開(kāi)放耳道助聽(tīng)器的受歡迎度與日俱增，重又引發(fā)了對助聽(tīng)器延遲時(shí)間的關(guān)注。從命名來(lái)看，“開(kāi)放”使耳模/耳塞與耳道的密封性大大降低，這與傳統的耳?；蚨ㄖ茩C有很大差別。因此，在開(kāi)放耳道助聽(tīng)器驗配中，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(kāi)放耳道助聽(tīng)器的人群都為輕度到中度聽(tīng)力損失，他們更能感受到助聽(tīng)器的延遲時(shí)間。

最近的一項研究表明，如果聽(tīng)力損失最先發(fā)生于2kHz和1 kHz，開(kāi)放耳道選配中的延遲時(shí)間分別不能超過(guò)5ms和6ms，否則會(huì )使音質(zhì)受損。但研究者同時(shí)也指出，其試驗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(cháng)的延遲時(shí)間。

3、助聽(tīng)器的信號處理

數字信號處理中，助聽(tīng)器的每個(gè)“特性”都會(huì )使線(xiàn)路總的群延遲(group delay，GD)時(shí)問(wèn)增加。助聽(tīng)器的通道數越多.數字噪聲抑制功能越先進(jìn)，反饋處理系統越復雜，其產(chǎn)生的延遲時(shí)間越長(cháng)。信號處理的種類(lèi)是另一個(gè)需要考慮的因素。

助聽(tīng)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(guò)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，FFT)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。

這表明系統的時(shí)域分辨能力與頻域分辨能力相互制約，這就是說(shuō)，如果頻域分辨率增加，時(shí)域分辨率就會(huì )降低，反之也如此。所以，通道越窄，群延遲時(shí)間越長(cháng)(不論是濾波法還是快速傅立葉變換法)。兩種方法的根本區別是：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”)的對數結構，其低頻感受區基底膜的分辨率要高于高頻感受區基底膜。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(cháng)的延遲時(shí)間。

研究已經(jīng)證實(shí)，如果助聽(tīng)器的頻率依賴(lài)性延遲太久的話(huà)，當原始語(yǔ)言信號中輔音出現在元音之后(即“元音十輔音”)時(shí)產(chǎn)生延遲后，聽(tīng)者在元音之前就感覺(jué)到輔音的存在，即“輔音十元音”，或者兩者同時(shí)出現。

而利用傅立葉變換的方法，信號包絡(luò )被統一分析，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)頻段內是相同的，不會(huì )出現以上元音和輔音先后顛倒的情況。無(wú)論助聽(tīng)器生產(chǎn)廠(chǎng)家采用哪種方法進(jìn)行信號處理，助聽(tīng)器的延遲時(shí)間都會(huì )延長(cháng)，因為聲音信號所經(jīng)過(guò)的處理器和算法都在增加。

全數字助聽(tīng)器的特點(diǎn)

全數字助聽(tīng)器有這個(gè)或多個(gè)微小芯片整理器，能將模擬信號轉換為0和1的計算機語(yǔ)言。這種格式的聲波比模擬聲波可以更快、更有效地開(kāi)展整理。數字運算法能快速分析聲強和聲頻，并通過(guò)調節聲強和聲頻，使助聽(tīng)器切合不同的聽(tīng)力損失。

數字運算法能夠繼續地顧問(wèn)噪聲，盡管演講的響聲的強度在毫秒之內都可快速變化，但噪聲在這個(gè)相對較長(cháng)的時(shí)刻內保持穩定。經(jīng)過(guò)一段使用時(shí)刻后，數字技術(shù)能夠精確減小諸如車(chē)流聲及家用電器等連續性的噪聲。當短促的響聲如說(shuō)話(huà)聲被助聽(tīng)器監測到今后，阿拉伯數字技術(shù)能立即調整助聽(tīng)器，把響聲回答到放大的水平。

數字技術(shù)能連續地把聲音分成不同的頻道。例如，這個(gè)聽(tīng)力損失者聽(tīng)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(huì )讓他受不了。具有全數字壓縮路線(xiàn)的助聽(tīng)器能夠將接收的響聲分層，探測并著(zhù)重放大那些需求放大的響聲。

數字技術(shù)精密調節的性能還體如今寧靜的環(huán)境中。助聽(tīng)器 通過(guò)使用一種叫擴展技術(shù)的聽(tīng)力技術(shù)，數字運算法能夠把細微的環(huán)境響聲從家用電器的噪音中區別出來(lái)。阿拉伯數字運算法還能夠減小或消除聲反映。聲反映是助聽(tīng)器消耗中的一大困難。 數字運算法能夠在聲反映可以聽(tīng)到之前即開(kāi)展監測，然后減小聲反映所屬頻段的響聲，老人助聽(tīng)器 而不會(huì )對可覺(jué)察的響聲水平產(chǎn)生顯著(zhù)影響。

以上就是小編為您介紹的數字助聽(tīng)器原理及其特點(diǎn)，相信在小編的講解下，大家對數字助聽(tīng)器都有了更深的了解吧。傳統助聽(tīng)器將聲音轉換成電子能量，根據使用者的聽(tīng)力損失進(jìn)行修整，再轉換回使用者可以更容易聽(tīng)到的聲音。而數字助聽(tīng)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(tīng)器的舒適度。

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