道听“Tu”说 | 关于助听器压缩的那些“硬”知识 ——I-O曲线和I-G曲线

导读:现如今,几乎所有的助听器都使用某些形式的压缩,我们可以试着从声音的三个维度——频率、强度和时间来理解这一技术。频率和强度维度定义了压缩器的静态特性;而时间维度定义了压缩器的动态特性。在强度维度中,听力工作者们常常会看到输入-输出(I-O)曲线和输入-增益(I-G)曲线,正确分析这些曲线有助于我们更好地理解助听器压缩的工作方式。

输入-输出(I-O)曲线

图1显示了三种不同助听器的I-O曲线。助听器A显示的是线性信号处理,因为它在从10 dB SPL到90 dB SPL(80 dB范围)的输入范围与其输出范围(80 dB,从40 dB SPL到120 dB SPL)相同。助听器A在直到输入达到90dB SPL时均提供30 dB的恒定增益,输入增加将不再导致输出增加的输入声级被称为助听器的饱和阈值(在这个例子中,它的饱和阈值为90 dB SPL)。这种输出被限制的过程称为削峰(在这个例子中,它的削峰值为120 dB SPL)。当削峰发生时会出现明显的谐波失真和时域包络失真。

图1. 线性助听器(A)和两个非线性助听器(B和C)的输入-输出(I-O)曲线 [Valente M., et al. Audiology Treatment. 2nd Ed. PP 180. Thieme NY. 2007]

助听器B显示了低于50 dB SPL输入声级时的增益恒定为30 dB;当输入增加到高于该强度时,增益降低,输出范围(从80 dB SPL到100 dB SPL,即20 dB)小于输入范围(从50 dB SPL到90 dB SPL,即40 dB)。助听器B显示了压缩特性(增益随着输入声级的增加而减小)。在50 dB SPL输入声级处,增益开始下降,则该输入声级被称为压缩阈值(CT)或压缩拐点。很明显,CT是具有最大增益的点(或输入声级)。输入变化(从50 dB SPL到90 dB SPL,即40 dB)与输出变化(从80 dB SPL到100 dB SPL,即20 dB)的比率称为压缩比(CR)。在这个例子中,CR计算为40/20,即2:1。类似地,可以看到在90 dB SPL和100 dB SPL之间,助听器的输出仅增加了1 dB。这是助听器的另一个压缩阈值(CT=90 dB SPL),CR为10:1。增益降低的输入声级范围被称为压缩范围。在这个例子中,压缩范围>50 dB(在50 dB SPL和>100 dB SPL输入声级之间)。

助听器C是现代多段压缩式助听器的一个例子(Kuk 2007),它的压缩阈值为20 dB SPL和60 dB SPL。低于20 dB SPL的区域称为扩张(Expansion),因为增益随着输入的增加而增加。它的作用是尽量最小化小声音的增益,以保持其不被听见(Plyer et al., 2006)。在20 dB SPL和60 dB SPL之间的区域是压缩处理区域,其中输出范围(从60 dB SPL到80 dB SPL,即20d dB)小于输入范围(40 dB)。从60 dB SPL到100 dB SPL之间的区域为线性处理,因为输入范围(60 dB SPL到100 dB SPL)与输出范围(80 dB SPL到120 dB SPL)相同,助听器的饱和阈值高于100 dB SPL。唯听的助听器即采用了这种压缩方式。

输入-增益(I-G)曲线

输入-增益(I-G)曲线直接提供了压缩助听器工作的信息,曲线的方向(上升、倾斜或平坦)显示了特定输入范围的处理形式,图2显示了图1中报告的I-O曲线的等效I-G曲线。对于线性助听器,其特征为一条平坦的水平线,表示无论输入如何都具有相同的增益(助听器A)。下降线表示压缩。因此,助听器B在50 dB SPL以下呈线性(水平线),在50 dB SPL至90 dB SPL之间呈压缩(斜线),在90 dB SPL以上呈不同的CR。上升线表示扩张,因此助听器C显示从0 dB SPL到20 dB SPL呈扩张,从20 dB SPL到60 dB SPL呈压缩,并且在60 dB SPL和100 dB SPL之间呈线性。

图2. 与图1所示相同的线性和非线性助听器的输入-增益(I-G)曲线 [Valente M., et al. Audiology Treatment. 2nd Ed. PP 180. Thieme NY. 2007]

通过今天的学习,相信大家都学会了如何正确地查看I-O曲线和I-G曲线。那么压缩助听器允许进行哪些参数的调整?究竟什么样的输入声级会受到哪些特定增益参数的影响呢?我们下期再为大家继续介绍~

文章来源:本文内容来自于Francis Kuk博士编写的《Compression For Clinicians》。

参考文献:
Kuk, F. (2007). Considerations in fitting nonlinear hearing aids. In Audiology: Diagnosis, Treatment, and Practice Management. Eds. (Roeser RJ, Valente M, Hosford-Dunn, H). Vol. II. Chapter 7, pp 180-198. Thieme Publisher. New York.
Plyler, P., Trine, T., & Hill, A. (2006). The subjective evaluation of the expansion time constant in single-channel wide dynamic range compression hearing instruments. International Journal of Audiology, 45, 331-337.

  
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