Hörgeräte im Störgeräusch

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1 Hörgeräte im Störgeräusch Prof. Dr. Inga Holube Institut für Hörtechnik und Audiologie Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven

2 Hören im Störgeräusch Hören in Ruhe (%) Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses Hören in Störgeräuschen (%) Fragebogen: Oldenburger Inventar

3 Störgeräuschreduktion Sprache Störung gestörte Sprache NRA x Analyse Reaktion hervorgehobene Sprache Summation Filterbank Frequenzabhängige Gewichtung

4 Richtmikrofonsystem DI [db] AI-DI: mit Artikulationsindex (AI) gewichtete Frequenzmittelung des DI AI-DI = 5.01 db AI-DI = 0.49 db Directivity Index (DI) Richtmikro Pinna Omni 60 0 AI-DI = db AI Gewichtung Frequenz [Hz] 8000 Puder, 2009

5 Zeit [s] -20 [db] Frequenz [Hz] 9000 Frequenz [Hz] Spektrum bei 0.4 sec Zeit-Frequenzanalyse -30 [db] -40 Leistungsverlauf über die Zeit der Frequenzkomponente bei 1500 Hz Zeit [s] Puder, 2009

6 Zeit-Frequenzbereichs-Filterung Frequenz [Hz] leistungsabhängige Gewichtung über der Zeit 0 Zeit [s] Frequenz [Hz] Frequenz [Hz] Zeit [s] Zeit [s] Puder, 2009

7 Gewinn durch Störgeräuschreduktion Nicht signifikante Auswirkungen auf Sprachverständlichkeit Merkliche Präferenz der geräuschreduzierten Signale Test mit 14 Schwerhörenden, angepasst mit NAL-NL1 Low noise: 6 db SNR (75 dba Sprachpegel) High noise: 1 db SNR (71 dba Sprachpegel) Quelle (Studie im Auftrag von Siemens): T.A. Ricketts and B.W.Y. Hornsby: Sound Quality Measures for Speech in Noise through a Commercial Hearing Aid Implementing Digital Noise Reduction in Journal American Academic Audiology, 16: (2005) Puder, 2009

8 Messmethoden Objektive Messtechnik-Maße: Directivity Index Perzentilanalyse Verfahren nach Hagerman & Olofsson Perzeptive Maße (Objektive) Sprachverständlichkeitstests Subjektive Sprachverständlichkeit Akzeptierbarer Störgeräuschpegel Höranstrengung Subjektive Maße Fragebögen

9 Messmethoden Objektive Messtechnik-Maße: Directivity Index Perzentilanalyse Verfahren nach Hagerman & Olofsson Perzeptive Maße (Objektive) Sprachverständlichkeitstests Subjektive Sprachverständlichkeit Akzeptierbarer Störgeräuschpegel Höranstrengung Subjektive Maße Fragebögen

10 1 Perzentilanalyse Internationales Sprach-Testsignal (ISTS) Auswertemethoden: Verstärkung Effektives Kompressionsverhältnis Störgeräuschreduktion

11 1 Häufigkeit Verteilung der Kurzzeitpegel Pegel 30 % R M S τ.. R M S Kurzzeit-Pegel in Fenstern der Dauer 125 ms 65 % 99 %

12 1 Ein- und Ausgangssignal

13 1 Effektive Kompression

14 1 Effektive Kompression LO LI 30% 99%

15 1 Effektive Kompressionsverhältnisse A CR: Bestimmung nach Hörgeräte-Standard CRsoft: Herstellerangaben in Software CReff aus Perzentilanalyse B C

16 1 Sprache im Störgeräusch Eingangssignal Ausgangssignal Verstärkung

17 1 Verstärkungsdifferenz für LTASS Differenz der Verstärkung mit und ohne NRA Gemittelt über 250 Hz 4 khz Für verschiedene S/N

18 1 Verstärkungsdifferenz Hörgerät A -15dB -5dB +5dB +15dB

19 1 Verstärkungsdifferenz Hörgerät B -15dB -5dB +5dB +15dB

20 2 Verstärkungsdifferenz Hörgerät C -15dB -5dB +5dB +15dB

21 S/N nach Hagerman und Olofsson Zweimalige Aufnahme des Ausgangspegels, nur Rauschsignal wird invertiert Trennung von Sprache und Störgeräusch Berechnung der Änderung des SignalRausch-Verhältnisses Nur bei quasi linearen Systemen anwendbar 2

22 S/N mit und ohne NRA A C B S/N wird durch Kompression reduziert NRA verbessert S/N Größter Effekt bei positiven S/N 2

23 2 PC-basierte Störgeräuschreduktion Drei verschiedene Algorithmen: 1. Optimal apriori Wissen des Hintergrundgeräusches Wiener Gain Rule max. Reduktion: 6 db 2. Real6dB und Real8dB Rauschschätzung basierend auf Cohen (2002) Spektrale Subtraktion max. Reduktion: 6 bzw. 8 db 3. NoAlgo unverarbeitete Signale

24 2 duk hr e Sprache + Rauschen hr e us c u sc duk t i on Stö rge rä er ä Optimal rg Stö tion Störgeräuschreduktionen Real6dB Real8dB

25 2 Maximal erreichbarer Gewinn Objektiv gemessene S/N-Verbesserung durch die Störgeräuschreduktionen mit Shadow-Filtering und mit dem Verfahren nach Hagerman & Olofsson

26 2 Methoden Versuchspersonen: 10 Normalhörende 11 Schwerhörige: khz: db HL (Median) Testverfahren: Oldenburg Satz Test (OLSA) Just Follow Conversation Test (JFCT) Paarvergleich (Gesamtqualität) ANLT Testmaterial: Sprach- und Rauschsignal: OLSA Sprachpegel: individueller MCL Unterschiedlicher S/N im Paarvergleich Analyse der Ergebnisse: Nutzen ( ) = Ergebnis mit Algo - Ergebnis ohne Algo

27 2 Sprachverständlichkeitstests Nutzen von Störgeräuschreduktionen wird meistens mit Sprachverständlichkeitstests geprüft. Problem: Speech Reception Threshold (SRT) liegt bei negativen SNRs. Störgeräuschreduktionen arbeiten effizient bei positiven SNRs.

28 2 OLSA SRT Normalhörende Schwerhörige besser

29 2 Just Follow Conversation Test (JFCT) Dargebotene Signale: Sprache (z. B. OLSA-Sätze) Hintergrundgeräusch (z. B. OLSARauschen) Aufgabe: Lautstärke des Hintergrundgeräusches verändern, bis Sprache gerade eben zu verstehen ist. Ergebnis: S/N, der die subjektive Sprachverständlichkeitsschwelle beschreibt (JFC-Wert)

30 3 JFCT JFC Normalhörende Schwerhörige besser

31 3 Paarvergleich Präferenz gegenüber NoAlgo Normalhörende Schwerhörige besser

32 3 Acceptable Noise Level Test (ANLT) Nabelek (1991):, how much background noise would listeners tolerate? 1. Messung: Signal: Sprache Einstellung des Sprachpegels Ergebnis: Most Comfortable Level (MCL) 2. Messung: Signal: Sprache und Hintergrundgeräusch Einstellung des Hintergrundgeräusches Ergebnis: Background Noise Level (BNL) 3. Berechnung: Acceptable Noise Level ANL = MCL - BNL

33 3 ANLT individueller ANL Normalhörende Schwerhörige besser

34 3 ANLT ANL Normalhörende Schwerhörige besser

35 3 Zusammenfassung Optimal Real6dB Real8dB

36 3 Zusammenfassung Kommunikationsprobleme treten vor allem in Störgeräuschen auf Hörgeräte bieten Richtmikrofonsysteme und Störgeräuschreduktionsalgorithmen Objektive Messung der Wirkung ist möglich Subjektive Testmethoden können die Wirkung der Algorithmen aufzeigen Messbereich der Testmethoden ist wichtig Störgeräuschreduktionen sollten mit Schwerhörigen optimiert werden

37 3 Anne Schlüter Wiebke Heeren Stefan Taesler