Zhoršenie zrozumiteľnosti ľudskej reči, najmä v prítomnosti hluku v pozadí, je jedným z hlavných problémov používateľov sluchové pomôcky. Dizajnéri a výrobcovia moderných načúvacích prístrojov si to dobre uvedomujú a vynakladajú maximálne úsilie na vyriešenie tejto neľahkej úlohy. Takmer všetky moderné digitálne načúvacie prístroje sú vybavené špeciálnymi systémami, tzv. systémy na zníženie hluku“, čo umožňuje znížiť vplyv cudzích zvukov na rečový signál. Bohužiaľ, väčšina týchto systémov je založená na znížení zisku v načúvacom prístroji pre určité frekvenčné oblasti. Inými slovami, spolu s potlačením hluku zariadenie čiastočne potláča aj reč. V dôsledku toho zostáva zrozumiteľnosť reči neuspokojivá.

Audiológovia spoločnosti Widex opäť ponúkajú neštandardné riešenie tohto problému. hovorím o unikátny systém « Zosilňovač reči“, ktoré sú vybavené moderné zariadenia Séria Widex Mind, Inteo, Passion. Tento systém využíva sofistikovaný plne automatický algoritmus založený na analýze údajov o strate sluchu používateľa, o povahe reči partnera a o vlastnostiach hluku v pozadí. Výsledkom je, že načúvací prístroj optimalizuje výkon všetkých svojich systémov tak, že v akomkoľvek zvukovom prostredí, dokonca aj v tom najhlučnejšom, je zosilnenie reči vždy výrazne vyššie ako pri šumovom signáli. Týmto spôsobom Widex zaisťuje najvyššiu možnú zrozumiteľnosť reči pre každú akustickú situáciu.

Ďalším unikátnym vývojom Widexu je systém založený na použití takzvanej lineárnej frekvenčnej transpozície. Tento systém je tzv Rozširovač počuteľnosti". Faktom je, že niekedy použitie aj toho najpokročilejšieho a najvýkonnejšieho načúvacieho prístroja úplne nevykompenzuje stratu sluchu používateľa. Je to o o prípadoch ťažkej straty sluchu vo vysokofrekvenčnej oblasti. Pred niekoľkými rokmi by sme takýmto pacientom povedali: Bohužiaľ nebudete môcť počuť vysokofrekvenčné zvuky.". Keď hovoríme o vysokofrekvenčných zvukoch, nemáme na mysli len spev vtákov, budík alebo melódiu flauty. Myslíme aj na vysokofrekvenčné zvuky, ktoré tvoria ľudskú reč. Bez týchto zvukov nedokáže dosiahnuť primeranú zrozumiteľnosť reči a čo je obzvlášť dôležité, nie je možný správny a úplný rozvoj reči dieťaťa.

« Rozširovač počuteľnosti»prenáša časť najvýznamnejších zvukových signálov z vysokofrekvenčnej časti do základnej oblasti. Je to v oblasti, v ktorej je zachovaná citlivosť na zvuk. Teda aj človek úplný nedostatok sluchu vo vysokofrekvenčnej oblasti opäť začne počuť tieto zvuky. Samozrejme, zvuk týchto zvukov je odlišný od originálu. Zostávajú však podobné pôvodnému pôvodnému signálu. Systém prešiel dlhodobými klinickými skúškami detí a dospelých v mnohých audiologických laboratóriách vrátane USA a Austrálie, ktorých výsledky poukazujú na jeho vysokú účinnosť.

Malo by sa však pamätať na to, že v každom prípade použitia „ Rozširovač počuteľnosti» treba použiť individuálny prístup na konkrétnu poruchu sluchu pacienta, ako aj dlhú dobu adaptácie používateľa (v niektorých prípadoch 2-3 mesiace). Donedávna bol takýto systém prezentovaný v zariadeniach Widex radu Inteo. S potešením oznamujeme, že teraz, s uvedením novej série načúvacích prístrojov, menovite Mind-440 a Mind-330, sa systém stal dostupnejším pre používateľov našich načúvacích prístrojov.

Audiológ ruského zastúpenia Widex
Bronjakin Stanislav Jurijevič

Zrozumiteľnosť a zrozumiteľnosť reči

Jasnosť prejavy - hlavná charakteristika, ktorá určuje vhodnosť cesty na prenos reči. Priame určenie tejto charakteristiky sa môže uskutočniť štatistickou metódou zahŕňajúcou veľký počet poslucháčov a rečníkov. Kvantifikácia zrozumiteľnosti reči - zrozumiteľnosť.

čitateľnosť prejavy pomenujte relatívny alebo percentuálny počet správne prijatých rečových prvkov z celkový počet prenášané pozdĺž cesty. Prvky reči sú zložité zvuky, slová, frázy, čísla. Podľa toho rozlišujú slabičný, zvuk, verbálne, sémantický A digitálny zrozumiteľnosť. Existuje medzi nimi štatistický vzťah. V praxi sa využíva najmä slabičná, verbálna a sémantická zrozumiteľnosť.

Na meranie zrozumiteľnosti boli vyvinuté špeciálne tabuľky slabík, berúc do úvahy ich výskyt v ruskej reči. Tieto tabuľky sú tzv artikulačné. Zrozumiteľnosť sa meria pomocou vyškoleného tímu poslucháčov bez porúch sluchu a reči formou subjektívno-štatistických vyšetrení. V tomto prípade sa merania môžu vykonávať rôznymi metódami, napríklad metódou bodovania, metódou na určenie percenta správne prijatých slov atď.

Vzťah medzi zrozumiteľnosťou reči a jej zrozumiteľnosťou je uvedený v tabuľke. 16.1. V tejto tabuľke sa zrozumiteľnosť reči hodnotí v štyroch stupňoch:

1) vynikajúce, ak je zrozumiteľnosť úplná, bez kladenia otázok;

2) dobré, ak poslucháči potrebujú samostatné opätovné otázky na zriedkavé slová alebo jednotlivé mená;

3) uspokojivé, ak poslucháči uviedli, že je pre nich ťažké porozumieť, často sa opakovali otázky;

4) maximálne prípustné, ak sa vyžadovali opakované výsluchy toho istého materiálu s prenosom jednotlivých slov listom pri plnom napätí sluchu.

Tabuľka 16.1

Príčinami zníženia zrozumiteľnosti sú akustické zvuky v miestnosti, rušenie od dozvuku a difúzneho zvuku, nedostatočné zosilnenie signálov primárneho zdroja zvuku.

Zvuk a systémy na zosilnenie zvuku musia poskytovať požadovanú zrozumiteľnosť reči. Pri prenose informačných programov, konaní mítingov a stretnutí sa vyžaduje výborná zrozumiteľnosť reči, ktorá je zabezpečená 80% slabičnou a 98% verbálnou zrozumiteľnosťou. Pre komunikáciu s dispečerom sa dosiahne úplná zrozumiteľnosť reči (uspokojivá zrozumiteľnosť) pri 40 ... 50 % slabičnej a 87 ... 93 % verbálnej zrozumiteľnosti. Preto sa pri výpočte dispečerskej komunikácie riadia menšími hodnotami zrozumiteľnosti ako pri výpočte systémov širokej aplikácie.

Existuje vzťah medzi zrozumiteľnosťou reči, podmienkami príjmu a charakteristikami prenosových ciest, ktorý bol stanovený pomocou teórie formantov, ktorú vyvinuli Fletcher a Collard.

Oblasti koncentrácie energie v určitej časti frekvenčného rozsahu sa nazývajú formantov. Ich umiestnenie závisí od polohy zvuku v slove alebo fráze, ako aj od individuálnych vlastností ľudského artikulačného aparátu. Každý zvuk má niekoľko formantov. Formanty zvukov reči vypĺňajú frekvenčný rozsah od 150 do 7000 Hz.

Bolo dohodnuté rozdeliť tento frekvenčný rozsah do 20 pásiem, v každom z nich je pravdepodobnosť výskytu formantov rovnaká. Tieto frekvenčné pásma sú tzv pruhy rovný zrozumiteľnosť. Sú definované pre množstvo jazykov vrátane ruštiny. Zistili sme, že pravdepodobnosť výskytu formantov spĺňa pravidlo aditivity. Pri dostatočne veľkom množstve zvukového materiálu je pravdepodobnosť výskytu formantov v každom pásme 0,05.

Formanty majú rôzne úrovne intenzity: sú vyššie pri hlasových zvukoch ako pri nepočujúcich. Ako sa úroveň zvyšuje akustický hluk najskôr sa maskujú formanty s nízkou úrovňou a potom s vyššími. V dôsledku maskovania klesá pravdepodobnosť vnímania formantov. Koeficient, ktorý určuje tento pokles v Komu- pásmo, sa nazýva koeficient vnímania alebo zrozumiteľnosti Komu f . Inými slovami, v Komu-Ach pásmo pravdepodobnosti príjmu formantov

kde je koeficient vnímania formantov Komu f závisí od úrovne vnemu, ktorá je zase určená rozdielom medzi priemernou spektrálnou úrovňou reči IN R v pásme rovnakej zrozumiteľnosti a spektrálnej úrovne šumu a rušenia v tom istom pásme IN w :

E f = IN R - IN w . (16.2)

Koeficient vnímania (zrozumiteľnosti) možno určiť z grafu na obr. 16.1. Tento graf ukazuje úrovne pocitov E f a ich zodpovedajúce koeficienty vnímania Komu f .

Pre úrovne citlivosti 0-18 dB Komu f možno určiť približne podľa vzorca k f = (E+ 6)/30.

Obrázok 16.1: Integrálne rozdelenie úrovní reči.

Vo všeobecnosti platí, že pre každé pásmo rovnakej zrozumiteľnosti bude koeficient vnímania iný. Celková zrozumiteľnosť formantov vo frekvenčnom rozsahu reči sa určuje z

(16.3)

Obrázok 16.2.Závislosť slabičnej zrozumiteľnosti od formantu.

Vzťah medzi formantom a inými typmi zrozumiteľnosti bol zistený experimentálne. Takáto závislosť pre slabičnú zrozumiteľnosť je znázornená na obr. 16.2. Tento obrázok ukazuje, že takmer úplnú zrozumiteľnosť reči (slabičná zrozumiteľnosť je 80 %) získame prijatím len polovice všetkých formantov (zrozumiteľnosť formantov je 0,5), čo poukazuje na redundanciu reči a kombinačnú schopnosť mozgu.

Zisťovanie zrozumiteľnosti reči pre ozvučené miestnosti sa primárne vykonáva pre body ozvučovaného povrchu s minimálnou úrovňou priameho zvuku a maximálnou úrovňou akustického hluku. Spektrálna úroveň priameho zvuku od poslucháča nachádzajúceho sa v takom bode,

, (16.4)

Kde IN rm - spektrálna úroveň reči pri mikrofóne (určená z tabuliek);

,

Kde r m - odstránenie mikrofónu z reproduktora; - spektrálna úroveň reči vo vzdialenosti 1 m (určená z referenčných tabuliek);
- index zisku (index cesty je rozdiel medzi hladinami zvuku produkovaného reproduktorom ozvučovacieho systému pri uchu poslucháča a primárnym zdrojom zvuku na vstupe mikrofónu).

Tieto údaje sú určené pre každé pásmo rovnakej zrozumiteľnosti. Pre rovnaké pásma, spektrálne úrovne šumu a rušenia v mieste počúvania

Kde IN popol - spektrálna hladina akustického hluku (určená z referenčných tabuliek); IN P - spektrálna úroveň rušenia z reči (samomaskovanie reči),

Kde
- korekcia difúzneho rušenia zvuku (R - akustický pomer v mieste návrhu); N d - korekcia difrakcie, korekcia na odraz od hlavy poslucháča (určené z referenčných tabuliek);
- korekcia rušenia dozvuku (T R - doba dozvuku).

Úroveň akustického hluku nezávisí od traktového indexu, pričom miera rušenia reči stúpa so zvyšujúcim sa traktovým indexom (16,4), (16,6). Preto na zvýšenie úrovne pocitu je vhodné zvýšiť index traktu. Po dosiahnutí stavu

IN P = B popol + 6 (16.7)

ďalšie zvýšenie indexu traktu nie je racionálne, pretože úroveň pocitu v limite sa môže zvýšiť len o 1 dB. Táto podmienka, berúc do úvahy (16.4), (16.6), (16.7), určuje index cesty

Tento index cesty sa nazýva racionálny. Určuje ho najmä maximálna hodnota akustického pomeru
vo vypočítanom bode a čase dozvuku.

Pri racionálnom zosilnení z (16.5) vyplýva, že

IN w = B P + 1, (16.9)

tie. príspevok akustického hluku IN popol celková úroveň hluku a rušenia je zanedbateľná.

Výsledné výrazy umožňujú určiť zrozumiteľnosť a zrozumiteľnosť reči. Na tento účel sa podľa vzorcov (16.4), (16.6), (16.9) zistia úrovne reči, hluku a rušenia a potom sa podľa vzorca (16.2) určí úroveň vnímania formantov. E f pre každé pásmo rovnakej čitateľnosti. Grafická závislosť znázornená na obr. 16.1, umožňuje nájsť koeficienty zrozumiteľnosti Komu f , zodpovedajúce prijatým hodnotám E f . Všeobecná zrozumiteľnosť formantov A vo frekvenčnom rozsahu reči sa zistí z výrazu (16.3) a príslušná slabičná zrozumiteľnosť sa určí z obr. 16.2. Zrozumiteľnosť reči určuje tabuľka. 16.1.

Metódy zvýšiť zrozumiteľnosť prejavy

Znížená úroveň rušenia. (V praxi sa to nie vždy podarí dosiahnuť). Pokúša sa zvýšiť L p u poslucháča (priblíženie mikrofónom, zvýšenie úrovne hlasu hovoriaceho).

Zvýšenie hladiny akustického tlaku poslucháča priamym zvukom, priblížením mikrofónu k zdroju zvuku, zvýšením úrovne hlasu hovoriaceho, zvýšením indexu traktu.

Kompresia D rečový signál - zvýšenie hladín akustického tlaku slabých zvukov pri zachovaní maximálnych hladín akustického tlaku.

Obmedzujúci prípad kompresie D je obmedzenie amplitúdy - výstrižok. Keď sa tento rečový signál prevedie na sekvenciu impulzov s konštantnou amplitúdou, ale s rôznymi intervalmi medzi nulovými prechodmi (telegrafný režim). Výsledkom je, že všetky zvuky reči budú mať pri prijatí rovnakú (maximálnu) úroveň. Kvalita zvuku sa v tomto prípade zhoršuje, ale zrozumiteľnosť sa výrazne zvyšuje slabé zvuky neostrihaná reč, maskovaná rušením, pri tomto spôsobe prenosu bude nad úrovňou rušenia.

Použitie vokodérov.

Vokodér je zariadenie, v ktorého vysielacej časti sa z rečového signálu extrahujú parametre určujúce informačný obsah reči: spektrálne obálky zvukov reči a parametre hlavného tónu reči, t.j. pomaly sa meniace znaky zvukov reči v priebehu času.

Prijímacia časť vokodéra má komplexný filter, ktorý simuluje akustický systém hlasového traktu pre hlasové a nepočujúce zvuky. Úroveň syntetizovaných zvukov a parametre filtrov sú riadené signálmi extrahovanými na vysielacom konci vokodéra, v dôsledku čoho sa obnoví spektrálna obálka rečového signálu. Kvalita a zrozumiteľnosť obnoveného signálu je pomerne vysoká.

Zvýšenie priemerného výkonu signálu, a tým aj zrozumiteľnosti, rozdelením signálu na obálkovú a okamžitú fázu a ich špeciálnym spracovaním.

Výpočet zrozumiteľnosti reči

Vypočítame spektrálne úrovne reči, korigované na vzdialenosť od mikrofónu

, (16.10)

Kde IN' p – spektrálna úroveň reči vo vzdialenosti 1 m (určená z referenčných tabuliek).

2. Na základe daného spektra a úrovne akustického hluku zistíme jeho spektrálne úrovne IN A(určené z referenčných tabuliek).

3. Určte celkovú korekciu ΣΔ L.

4. Určite skutočný index cesty Q pani .

5. Všetky údaje sa zapisujú do tabuľky.

6. Vypočítame spektrálne hladiny reči poslucháča

(16.11)

7. Vypočítajte spektrálne hladiny šumu

. (16.12)

8. Zhrnutie spektrálnych úrovní rušenia so spektrálnymi hladinami akustického hluku

9. Od spektrálnej úrovne reči odčítame spektrálnu úroveň celkovej interferencie a šumu a získame úroveň vnemov formantov.

. (16.14)

10. Na základe zistenej úrovne vnemu zistíme koeficient zrozumiteľnosti k f;

za 0 . (16.15)

alebo nájdite jeho presné hodnoty v tabuľke. Všetky vypočítané hodnoty sa zadajú do kontingenčnej tabuľky.

11. Zosumarizujeme získané hodnoty koeficientov zrozumiteľnosti a zistíme zrozumiteľnosť formantov

. (16.16)

Formantovou zrozumiteľnosťou určujeme slabiku S a verbálne W zrozumiteľnosť a zrozumiteľnosť reči.

Z analýzy údajov koeficientu zrozumiteľnosti vyplýva, že nižšie frekvencie sa prenášajú oveľa horšie ako vyššie. Keďže pri týchto frekvenciách existuje rezerva pre index limitnej dráhy, je možné ich navrhnúť o cca 4 dB. Zrozumiteľnosť sa prakticky nezmení, ale zvýši sa kvalita zvuku.

Na približné určenie zrozumiteľnosti reči môžete použiť skrátenú metódu výpočtu. Ak sa spektrá reči a šumu menia vo frekvencii nie veľmi prudko, potom nemá zmysel počítať ich pre všetky pásma rovnakej zrozumiteľnosti, ale stačí ich vypočítať na oktávových frekvenciách.

Oktáva 173-350 Hz zodpovedá jednému pásmu rovnakej zrozumiteľnosti (200-350 Hz).

Oktáva 350-700 Hz pokrýva tri pásma (330-465);

Oktáva 700-1400 Hz zahŕňa 4 pásma (750-900);

Oktáva 1400-2800 Hz → 6 pásiem (1410-2840).

Oktáva 2800-5600 Hz → 5 pásiem (2840-5640).

Úsek rozsahu 5600-7000 Hz zodpovedá poslednému pásmu rovnakej zrozumiteľnosti (5640-7000).

Z tohto hľadiska je zrozumiteľnosť formantu určená vzorcom

Kde k f1 - k f6 sú koeficienty zrozumiteľnosti pri oktávových frekvenciách.

Žilinská Jekaterina Viktorovna

Relevantnosť výskumnej témy

Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) je v súčasnosti na svete asi 360 miliónov ľudí s poruchami sluchu a medzi ľuďmi nad 65 rokov asi tretina trpí invalidizujúcou poruchou sluchu (WHO, 2017).
Jedným z hlavných problémov pacientov s poruchou sluchu, ktorá výrazne zhoršuje kvalitu ich života, je zhoršená zrozumiteľnosť reči, vedúca k sociálnej izolácii pacientov. Všeobecne sa uznáva, že prevažná väčšina prípadov zníženej zrozumiteľnosti reči je spôsobená periférnymi poruchami (na úrovni slimáka), avšak stále viac štúdií dokazuje vysoký výskyt porúch zrozumiteľnosti reči spôsobených patológiou centrálnych častí ucha. sluchového ústrojenstva, pričom sluchové prahy pacientov podľa výsledkov tónovej prahovej audiometrie môžu byť dokonca v rámci normy. Výskyt centrálnych porúch sluchu je obzvlášť vysoký u starších a senilných ľudí: vyskytujú sa u 74 % ľudí starších ako 55 rokov (Golding M. et al., 2004).
Momentálne nie je vyvinutá účinná medikamentózna liečba dysfunkcií centrálneho nervového systému, vedúcich k zhoršenej zrozumiteľnosti reči (Chermak G.D., Musiek F.E., 2014), preto aj pri dobre nastavenom načúvacom prístroji môžu problémy s komunikáciou pacienti často zostávajú nevyriešení. To si vyžaduje hľadanie nových prístupov k diagnostike a korekcii porúch zrozumiteľnosti reči u pacientov s chronickou senzorineurálnou poruchou sluchu.
Stupeň rozvoja výskumnej témy. Štúdium porúch zrozumiteľnosti reči zaujíma dôležité miesto v audiológii a neurológii; bol zaznamenaný pokrok smerom k vytvoreniu nových metód na diagnostiku a nápravu týchto porúch. Hromadenie vedeckých a klinických údajov zlepšuje naše chápanie príčin porúch zrozumiteľnosti reči, vrátane centrálnej genézy, mechanizmov ich vzniku a možností kompenzácie nedostatku. Počet štúdií a publikácií o centrálnych poruchách sluchu, vrátane zhoršenej zrozumiteľnosti reči, sa v posledných rokoch výrazne zvýšil, čo ukazuje na rastúci záujem o túto tému, diagnostické kritériá a metódy rehabilitácie (Musiek F.E., Chermak G.D., 2014). Väčšina štúdií a publikácií sa však uskutočňuje v zahraničí a prevažný počet diagnostických a korekčných metód sa vyvíja pre anglicky hovoriacich pacientov, ale v Rusku sa tejto téme momentálne nevenuje dostatočná pozornosť, existuje len málo schválených testov a dostupné rehabilitačné metódy.
Hľadanie presnejších metód diagnostiky porúch zrozumiteľnosti reči, spôsobov nápravy deficitu povedie k zvýšeniu účinnosti rehabilitácie.

Účel štúdie– zefektívnenie lokálnej diagnostiky a rehabilitácie pri poruchách zrozumiteľnosti reči u pacientov s chronickou senzorineurálnou poruchou sluchu (CSHL).

534,773 UDC

I.V. PRASOL, PhD. tech. Sciences, KNURE (Charkov),

A.S. NECHIPORENKO, KNURE (Charkov)

METÓDA NA ZVÝŠENIE Zrozumiteľnosti reči U PACIENTOV

senzorineurálna strata sluchu

Na zvýšenie rýchlosti pohybu u pacientov s neurosenzorickou stratou sluchu bola navrhnutá nová metóda, ktorá je založená na filtrovaní signálu pohybu. V dôsledku filtrovania sa zistí, že najvýznamnejšie oblasti jazykového spektra sú oslabené, čo by malo prispieť k pohodliu jazyka. Dánska metóda umožňuje polypshitty spriynyattya movi pri ochoreniach s druhou citlivosťou vo frekvenčnom rozsahu viac ako 1 kHz.

Navrhuje sa nová metóda na zlepšenie zrozumiteľnosti fráz pre ľudí chorých neurochirurgia zmyslová strata sluchu. Je založená na filtrovaní hlasu. Výsledkom filtrovania sú najvýznamnejšie oblasti rečového spektra, ktoré ovplyvňujú vnímanie reči pacientov. Táto metóda pomáha zlepšiť vnímanie reči u pacientov s poruchou sluchu v rozsahu nad 1 kHz.

Formulácia problému. V súčasnosti stále viac ľudí trpí poruchou sluchu. Príčiny straty sluchu môžu byť rôzne, napríklad dlhodobé vystavenie nadmernému hluku a celkové zhoršenie životného prostredia, komplikácie po chorobách, úrazoch a genetických poruchách. Spomedzi patológií sluchového ústrojenstva je vedúcou senzorineurálnou poruchou sluchu - porucha sluchu so zachovaným vnímaním reči v dôsledku poškodenia prístroja na vnímanie zvuku alebo centrálnej časti sluchového analyzátora. Môže to byť dôsledok poškodenia neurosenzorických epiteliálnych buniek špirálového orgánu a subkortikálnych a kortikálnych sluchových centier. Senzorineurálna strata sluchu je však najčastejšie spôsobená patológiou receptora a koreňa vestibulocochleárneho nervu. Toto ochorenie nie je liečiteľné operáciou, preto sú pacientovi predpísané načúvacie prístroje. Načúvací prístroj by mal korigovať individuálne charakteristiky sluchu charakteristické pre tento typ patológie. Na tieto účely je v analógových načúvacích prístrojoch implementovaných množstvo algoritmov spracovania zvuku. Sú to algoritmy frekvenčne závislého zosilnenia, amplitúdovej kompresie, filtrovania šumu. Implementácia zložitých algoritmov spracovania rečových signálov prispôsobených individuálnej povahe straty sluchu u pacientov je však možná len v digitálnych načúvacích prístrojoch. Digitálne spracovanie signálu umožňuje použitie vysoko efektívnych adaptívnych algoritmov s možnosťou individuálneho nastavenia parametrov s rovnakým hardvérovým jadrom.

Rozbor literatúry. Bola vykonaná analýza metód digitálneho spracovania signálov. Charakteristiky vnímania rečového signálu, existujúce metódy oddeľovania formantov z jeho spektra, ako aj metódy

spracovanie rečového signálu, ktoré umožňuje zvýšiť zrozumiteľnosť signálu ako pre pacientov s normálnym sluchom, tak aj pre pacientov so sluchovým postihnutím s diagnózou senzorineurálna porucha sluchu. Existujúce metódy na zvýšenie zrozumiteľnosti reči však nezohľadňujú taký znak neurosenzorickej patológie, ako je strata sluchu v rozsahu nad 1 kHz. Formantová analýza sa nepoužila na vytvorenie adaptívnych algoritmov na zlepšenie verbálnej zrozumiteľnosti.

Účelom tohto článku je vyvinúť metódu na zlepšenie zrozumiteľnosti reči u pacientov so senzorineurálnou poruchou sluchu.

Zrozumiteľnosť reči u pacientov so senzorineurálnou stratou sluchu.

Je známe, že senzorineurálna porucha sluchu je charakterizovaná zvýšením sluchových prahov, ako aj zhoršením sluchu v rozsahu nad 1 kHz, čo následne vedie k strate vnímania u takýchto pacientov vysokofrekvenčných zložiek reči. . Dôsledkom tohto obmedzeného vnímania je výrazné zhoršenie zrozumiteľnosti reči. Dôvod spočíva v zvláštnostiach lokalizácie zvukov rečového signálu, a to: spoluhlásky sú väčšinou vo frekvenčnom rozsahu nad 1 kHz a samohlásky sú v nízkofrekvenčnom rozsahu. Keďže zrozumiteľnosť reči je ovplyvnená predovšetkým vnímaním spoluhlások, zostávajúce spektrum reči sa v dôsledku prevahy samohlások v ňom stáva nejasným a ťažko pochopiteľným. Na základe vyššie uvedeného sa navrhuje zlepšiť zrozumiteľnosť rečového signálu zvýšením jasnosti odstránením častí spektra.

Zvláštnosti vnímania rečových signálov. Akýkoľvek rečový signál pozostáva z najjednoduchších zvukov reči nazývaných fonémy. Je známe, že každá fonéma má svoju vlastnú formu vokálneho traktu človeka, ktorá sa mení v súlade so zmenou polohy jazyka, pier, zubov a frekvencie vokálneho traktu vrátane rezonančných sa tiež menia v závislosti od toto. Oblasti spektrálnych maxím rečového signálu zodpovedajúce rezonančným frekvenciám vokálneho traktu sa nazývajú formanty. Formant je charakterizovaný frekvenciou, šírkou a amplitúdou. Rozpoznanie foném je založené na vnímaní formantov ako najinformatívnejších znakov rečového signálu. Treba tiež poznamenať, že k rozpoznaniu každej fonémy dochádza najmä podľa polohy prvých dvoch formantov. Berúc do úvahy tieto faktory, ako aj takú vlastnosť pacientov so senzorineurálnou stratou sluchu, ako je zníženie frekvenčnej selektivity, sa navrhuje odstrániť z rečového spektra oblasti hraničiace s formantovými pásmami.

Filtrovanie rečových signálov. Počas experimentu sa spracovalo niekoľko rôznych signálov z rôznych reproduktorov. Rečový signál bol prevedený na digitálny kód a spracovaný v počítači. Pre

Na identifikáciu vrcholov formantov samohlások bol použitý softvérový balík Cool Edit Pro, ktorý umožňuje spektrálnu analýzu rečového signálu. Na získanie spektrálnych charakteristík analógového signálu prezentovaného v diskrétnej forme sa použila rýchla Fourierova transformácia (FFT), ktorej výsledkom je zobrazenie signálu ako množiny n frekvencií.

F = (F1,F2,...,Fn). (1)

Vplyv zdrojov šumu na rečový signál môže viesť k vytvoreniu okamžitých vrcholov spektra, ktoré nie sú súčasťou rečového signálu. Takéto vrcholy sa nazývajú falošné vrcholy.

Vrchol definujeme ako maximálnu intenzitu energie signálu v určitom intervale d na frekvenčnej osi a vyjadríme funkciu P(Fk, d) kontroly maxima v intervale d takto:

G1, pri A, > max L, k Ф j,

ja k-d

P(Fk, d) = \ j (2)

10, pri Ak< ІШХ Aj , k ф j.

^k-d

Potom sa nájdenie všetkých píkov zredukuje na hľadanie rozkladových frekvencií F є F, pre ktoré je splnená podmienka P(F, d) = 1. Tento spôsob hľadania píkov sa nazýva sekvenčný prechod.

Keďže prvé dva formanty majú najväčší vplyv na rozpoznávanie rečového signálu, filtrujeme formantové oblasti prvých dvoch píkov. Na obr. 1 je znázornené okamžité spektrum

signál (jeden zvolený formant) pred filtrovaním. Na obr. 2 na obrázku

okamžité spektrum po filtrácii. Filtrácia sa uskutočnila podľa vzorcov:

Fa = Fk - mx2 1 , (3)

F = F + _2--------maxL (4)

A b i max 1 2 ' ^"

kde Fa, Fl, Fb, F2 sú hranice formantových oblastí, ktoré sa majú odstrániť; Fmax - špičková frekvencia formantov.

F = F + F 2 F max (4)

V dôsledku filtrovania sa vyberú najvýznamnejšie oblasti spektra reči, ako aj zníženie maskovania spodných hraničných frekvencií nasledujúcich pásiem, ktoré zostávajú formantovými pásmami.

Na vytvorenie potrebných filtrov bola vykonaná frekvenčná analýza samohlások a spoluhlások. Spektrálna obálka obsahuje veľké množstvo vrcholov jednotlivých frekvencií, no väčšina z nich nie je informatívna a nachádza sa v oblasti nad 1500 Hz. Prenášajú sa hlavné rečové informácie

sám vrcholí s pomerne veľkou amplitúdou v rozsahu 70 Hz - 900 Hz. Na obr. 3 je znázornené spektrum zvuku "E", kde sú vrcholy formantov v tomto rozsahu jasne rozlíšiteľné.

Ryža. 2. Formantová linka po filtrácii

Ryža. 3. Zvukové spektrum "E" pred filtrovaním 163

Ryža. 4. Spektrum zvuku "E" po filtrovaní

Odstránenie frekvenčných pásiem bolo uskutočnené pomocou filtrov, ktoré boli vytvorené v položke ponuky PBT filter podľa vypočítaných údajov. Ako výsledok sa získala spektrálna charakteristika signálu, znázornená na obr. 4, z čoho možno usudzovať, že oblasti formantov sú zúžené, ako aj to, že amplitúda signálu sa zvyšuje v oblasti prvých dvoch vrcholov formantov.

Na obr. Obrázky 5 - 8 ukazujú spektrálne charakteristiky zvukov Zh, B pred a po filtrovaní.

Ryža. 5. Spektrum zvuku "Ж" pred filtrovaním 164

Týmto spôsobom bol spracovaný každý zvuk celej sekvencie reči. Keďže pokles krivky počuteľnosti u pacientov so senzorineurálnou stratou sluchu začína pri 1 kHz, na spektrum bol aplikovaný aj filter, ktorý odrezal frekvencie nad 1 kHz.

Ryža. 6. Spektrum zvuku "Ж" po filtrovaní

Ryža. 7. Spektrum zvuku "B" pred filtrovaním

Ryža. 8. Spektrum zvuku "B" po filtrovaní

Hodnotenie vplyvu navrhovanej metódy spracovania na vnímanie

reč. Na posúdenie vplyvu navrhovaného spôsobu spracovania na vnímanie rečového signálu bola skupina pacientov s neurosenzorickou stratou sluchu v počte 20 ľudí požiadaná, aby počúvali a porovnávali dva signály: pôvodný a vopred spracovaný. Všetci pacienti mali skúsenosti s používaním načúvacích prístrojov niekoľko rokov. Treba poznamenať, že pacienti mali nízku počiatočnú zrozumiteľnosť reči (menej ako 51 %). Na posúdenie zrozumiteľnosti sa použili Greenbergove rečové tabuľky viacslabičných slov, berúc do úvahy fonetické znaky charakteristické pre ruskú reč. Výstupný signál nebol podrobený žiadnym dodatočným transformáciám, okrem úpravy hlasitosti pre pohodlné vnímanie konkrétnym pacientom. Výsledky štúdie pre 6 osôb sú uvedené v tabuľke.

Výsledky výskumu

Subjekty s diagnostikovanou senzorineurálnou stratou sluchu Zrozumiteľnosť pôvodného rečového signálu (%) Zrozumiteľnosť spracovaného rečového signálu (%)

Stupeň straty sluchu Vek subjektu

Závery. Analýzou získaných údajov možno konštatovať, že zvýšenie zrozumiteľnosti reči u pacientov je v rozmedzí 5 – 18 %. Výsledky štúdie pre ostatných pacientov sú podobné, hodnoty zrozumiteľnosti sú v rámci vyššie uvedeného rozsahu. Následne, v dôsledku filtrovania frekvenčných pásiem spektra hraničiacich s formantmi, sa zvyšuje čistota rečového signálu. Izolácia najinformatívnejších oblastí spektra zlepšuje vnímanie sekvencie reči, reč sa stáva zrozumiteľnejšou a zrozumiteľnejšou. Použitie navrhovanej metódy spracovania rečového signálu umožňuje výrazne zvýšiť zrozumiteľnosť rečového signálu u pacientov so senzorineurálnou poruchou sluchu. Tým sa otvára možnosť vytvorenia adaptívneho algoritmu na zlepšenie verbálnej zrozumiteľnosti.

Literatúra: 1. Neiman L.V., Bogomilsky M.R. Anatómia, fyziológia a patológia orgánov sluchu a reči. - "Vlados", 2001. - 224 s. 2. Prasol I.V., Kobylinskiy A.V. Technika optimalizácie digitálnych obvodov biomedicínskych zariadení // Aplikovaná rádioelektronika. - 2007. -T. 6. - č. 1. - S. 51-55. 3. Prasol I.V., Kobylinskiy A.V. Algoritmy pre navrhovanie adaptívnych digitálnych načúvacích prístrojov / 7. vedecko-technická konferencia "Lekárske technológie na ochranu zdravia". Zborník vedeckých prác. - M.: MSTU im. N.E. Bauman, 2005. - S. 54-56. 4. Rabiner L., Gould B. Teória a aplikácia číslicového spracovania signálov. - M.: Mir, 1978. - 848 s. 5. Gelfand S.A. Sluch: Úvod do psychologickej a fyziologickej akustiky. - M.: Medicína, 1984. 6. Petrov S.M. Pásmová filtrácia rečového signálu - percepcia reči pri normálnej a so senzorineurálnou poruchou sluchu Bulletin otorinolaryngológie. - 2000. - N ° 3. - S. 55-56. 7. Rabiner L.R., Shafer R.V. Digitálne spracovanie rečových signálov. - M.: Rozhlas a komunikácia, 1981. - 496 s. 8. ttp://www.adobe.com/special/products/audition/syntrillium.html. 9. Serdyukov V.D. Rozpoznávanie rečových signálov na pozadí rušivých faktorov. - Tbilisi: Science, 1987. - 142 s. 10. Chistovich L.A., Ventsov A.V., Granstrem M.P. Fyziológia reči. Vnímanie ľudskej reči. - L.: Nauka, 1976. - 388 s. 11. James L. Flanagan Analýza, syntéza a percepcia reči. - M.: Komunikácia, 1968. - 396 s.

Pri centrálnej poruche sluchu infekciou alebo užívaním ototoxických antibiotík, ako aj pri starobe podmienenej poruche sluchu nedosahuje zrozumiteľnosť reči ani pri výraznejšej hlasitosti zvuku 100 %, pričom je dokonca možné so zvyšujúcou sa hlasitosťou zrozumiteľnosť znižovať. V literatúre sa to popisuje ako fenomén zrýchleného zväčšenia hlasitosti (FUNG) a ide o znak zhoršeného vnímania zvuku.

Čím dlhšie tento proces trvá, tým ťažšie a drahšie budú efektívne načúvacie prístroje. Sluchové centrá mozgu „zabúdajú“ na zvuky a tie „nepridávajú“ k porozumeniu reči. Vyžaduje si tiež dlhšie prispôsobenie sa načúvaciemu prístroju, ako aj novým vnemom zvuku. Dokonca aj pri úplnej korekcii sluchu u niektorých pacientov načúvací prístroj neposkytuje vždy úplné obnovenie zrozumiteľnosti reči. Pacient má zároveň stále problémy s vnímaním reči, napriek tomu, že začal lepšie počuť zvuky. Hlbšie poruchy si vyžadujú nielen kvalitné načúvacie prístroje, ale aj dodatočnú kompenzáciu – odčítanie z pier, titulky v televízii, výber polohy pri komunikácii, zvýšenú pozornosť spolubesedníka, redukciu okolitých zvukov v pozadí.

Moderné načúvacie prístroje majú schopnosť po nastavení obmedziť zosilnenie hlasitých zvukov, udržať pohodlnú hlasitosť pre stredne hlasné zvuky a poskytnúť dobrú hlasitosť pre tiché zvuky. Táto funkcia sa nazýva stratégia spracovania signálu WDRC (Wide Dynamic Range Compression) a je možné zmeniť kompresný pomer pre pohodlnejší zvuk. Tým je dosiahnutá vysoká zrozumiteľnosť reči.

Aj v moderných načúvacích prístrojoch bola zavedená technológia nelineárnej frekvenčnej kompresie (SoundRecover), ktorá umožňuje počuť zvuky, ktoré sú v rozšírenom frekvenčnom rozsahu nedostupné. Táto metóda komprimuje a posúva vysoké frekvencie dávkovaným spôsobom, čím poskytuje počuteľnosť a prirodzený zvuk. Pri nastavovaní zariadenia je možné nastaviť aj dostatočný koeficient nelineárnej kompresie frekvencie pre kvalitný a pohodlný zvuk.

Viackanálová povaha zariadení tiež prispieva k zvýšeniu zrozumiteľnosti reči v dôsledku vytvorenia rôzneho zosilnenia v rôznych kanáloch, čo poskytuje potrebné zosilnenie v súlade s rôznou stratou citlivosti na rôznych frekvenciách. To vám umožní dosiahnuť väčšiu zrozumiteľnosť reči pri nižšej hlasitosti, čo má za následok pohodlnejšie používanie načúvacieho prístroja.

Potrebný je neustály tréning, t.j. zvýšenie doby nosenia zariadenia, privykanie si na nové zvuky, zvýšenie selektivity zvuku a zvýraznenie reči. V procese porozumenia reči má veľký význam frekvenčná selektivita, zvyšuje sa diferenciácia a následne aj porozumenie reči.

Schopnosť rozlišovať zvuky s narušeným vnímaním zvuku je ovplyvnená aj časovým odstupom. Pri poruchách vnímania (zhoršené vnímanie) je schopnosť oddeľovať zvuky znížená, takže osoba so zmyslovými poruchami žiada partnera, aby hovoril nie hlasnejšie, ale pomalšie. Postupom času sa rýchlosť spracovania textu zvyšuje, čo je tiež prvok školenia.

Čím skôr sa vykoná kvalitný načúvací prístroj, tým väčší účinok možno dosiahnuť a skrátiť adaptačný čas a obnoviť zrozumiteľnosť reči.