Поправки, вносимые тестом обратной связи, позволяют эффективно бороться с ней в стабильных условиях, однако в реальной жизни условия для возникновения обратной связи могут меняться. Это происходит, например, при приближении к слуховому аппарату отражающих звук предметов (телефон, ладонь), смещении вкладыша, изменении формы слухового прохода при жевании и разговоре, и т.п. В этих случаях уровень возвращающегося к микрофону сигнала становится больше, и риск обратной связи возрастает. Здесь приходят на помощь цифровые технологии обработки сигнала, призванные бороться с этой проблемой. В процесс вовлечены многие системы аппарата на разных этапах обработки, причем их работа дополняет и усиливает друг друга.
В первую очередь слуховой аппарат должен идентифицировать сигнал обратной связи. Как правило, это близкий к чистому тону звук, обычно в диапазоне частот от 1 до 6 кГц. Сигналы такого рода расцениваются аппаратом как возможная обратная связь. При этом в окружающем мире существует множество звуков, которые могут быть похожи на обратную связь. Это звучание некоторых музыкальных инструментов, звуковые оповещения, свист, писк, и т. д. В связи с этим от слуховых аппаратов требуется тщательная дифференцировка сигналов собственной обратной связи и похожих внешних звуков. Для этого существует несколько механизмов. Один из них — это отслеживание входного сигнала и сравнение его с сигналом на выходе. Когда в этих сигналах в течение определенного времени повторно присутствуют аналогичные компоненты, это говорит об обратной связи. Некоторые производители используют технологию «отпечатка», при которой слуховой аппарат сам генерирует специфический звуковой сигнал (очень короткий по времени и не воспринимаемый пользователем) и отслеживает его наличие (и уровень) в микрофонах. Таких сигналов нет в окружающей звуковой картине, и появление этого маркера во входном сигнале говорит о том, что это звук, вернувшийся из ресивера в микрофоны по пути обратной связи.
Для того чтобы отличить сигнал обратной связи от подобного внешнего звука, применяются и другие алгоритмы. Например, уровень сигнала, который потенциально может быть обратной связью, сравнивается между передним и задним микрофонами. Оценивая разницу в уровне и во времени поступления сигнала, слуховой аппарат может составить представление о том, где находится источник звука (непосредственно у аппарата или на расстоянии). Для акустической обратной связи характерна бо́льшая разница значений по сравнению со звуками, поступающими из окружающей среду. Есть слуховые аппараты, которые используют функции бинаурального взаимодействия для повышения точности такой идентификации за счет сравнения сигналов у микрофонов левого и правого аппаратов.
Выявление сигнала обратной связи — это только первый этап работы. Далее слуховой аппарат должен подавить его. Для этого также существует несколько механизмов. Наиболее простым и эффективным является снижение усиления. Слуховой аппарат адаптивно уменьшает усиление в каналах, соответствующих частотному диапазону, в котором возникла обратная связь. При этом аппарат постоянно контролирует ситуацию, при первой же возможности возвращая усиление на необходимый уровень. Несмотря на относительную простоту, этот механизм приводит к снижению усиления, что противоречит основной задаче слухового аппарата, так как необходимое усиление определяется снижением слуха пользователя и его уменьшение ухудшает слышимость.
По этой причине разработаны механизмы подавления обратной связи без снижения усиления. Наиболее распространенный из них — противофазное подавление. Для этого в ответ на возникновение обратной связи аппарат генерирует аналогичный по частоте и уровню сигнал, но в противофазе (также это называется сдвиг по фазе на 180 градусов или инверсия фазы). Наличие одновременно существующих сигналов одинаковой частоты в противофазе приводит к их взаимному гашению. При кажущейся простоте такого механизма реализация его на практике крайне сложна, так как в реальных условиях частота и уровень сигнала обратной связи может все время меняться из-за перемещения окружающих отражающих предметов, смещения вкладыша и т.д. В связи с этим параметры противофазных колебаний должны все время адаптироваться к фазе и частоте. Если генерируемый противофазный сигнал не будет совпадать по частоте или фазе с сигналом обратной связи, это не только не устранит обратную связь, но и приведет к возникновению дополнительных искажений (акустических артефактов). В связи с этим системы такого рода имеют задержку срабатывания, которая позволяет убедиться в том, что сигнал обратной связи стабильный по частоте и уровню. Некоторые производители дают возможность изменять скорость работы противофазного подавления, чтобы в сложных случаях найти нужный баланс между максимальным качеством звучания, но возможным периодическим «посвистыванием» аппарата и минимальным риском свиста, но возможным появлением акустических артефактов.
Другая технология подавления обратной связи — смещение частоты (частотный сдвиг). Изменение частоты выходного сигнала по отношению к входному на 10 Гц например, не воспринимается человеком на слух, но в то же время разрывает цикл обратной связи, так как сигнал постоянно изменяется по частоте при возвращении обратно в микрофоны. Подобный полезный побочный эффект возникает при использовании систем частотного понижения (например, частотной компрессии). Несмотря на то, что частотное понижение первоначально имело целью обеспечить слышимость высокочастотных сигналов, которую нельзя достичь с помощью усиления, это оказалось выгодным и с точки зрения снижения риска обратной связи.
Если система микрофонов слухового аппарата позволяет менять направленность, то эта возможность тоже используется для снижения обратной связи. Цикл обратной связи запускается через один из микрофонов. Соответственно, направленность в частотных диапазонах, где возникает обратная связь, меняется в сторону того микрофона, где уровень этого сигнала меньше.
Детали механизмов подавления обратной связи отличаются у разных производителей. В статье описаны общие принципы наиболее распространенных из них. На практике слуховые аппараты обычно применяют сразу несколько способов, что усиливает их взаимный эффект. У многих современных слуховых аппаратов есть «интеллектуальные» механизмы, позволяющие прогнозировать возникновение обратной связи и обнаруживать её до того, как пользователь или окружающие её услышат.
Несмотря на обилие разных решений, ни одна из существующих систем подавления обратной связи (у любых производителей) не гарантирует стопроцентное избавление от неё во всех ситуациях (по крайней мере, без ущерба для усиления или качества звучания). Следует помнить, что основную роль в борьбе с обратной связью выполняет вкладыш (или корпус), обеспечивающий адекватную звукоизоляцию. Описанные цифровые технологии подавления обратной связи позволяют обеспечивать большее усиление без обратной связи. Современные слуховые аппараты могут давать стабильное усиление более чем на 15 дБ без возникновения обратной связи по сравнению с аппаратами без систем подавления обратной связи.
В заключение следует добавить, что оценивать эффективность систем подавления обратной связи следует не только по тому, «свистит» слуховой аппарат той или иной модели того или иного производителя или «не свистит». Обязательно нужно учитывать фактическое усиление, которое дает аппарат. Особенно это касается усиления тихих высокочастотных звуков (тихих — потому что для них требуется наибольшее усиление, а высокочастотных — потому что обратная связь, как правило, возникает на высоких частотах). Даже при одном и том же нарушении слуха разные слуховые аппараты могут давать различное усиление (например, из-за использования определенных формул усиления, ограничений теста обратной связи и т. д.), соответственно будут иметь разный риск возникновения обратной связи.
Кроме того, помимо самого факта отсутствия акустической обратной связи, большое значение имеет общее качество звучания (отсутствие акустических артефактов). Более агрессивная работа подавляющих обратную связь систем в качестве побочного эффекта может отрицательно влиять на звучание аппарата. В программах настройки слуховых аппаратов, как правило, есть возможность менять параметры работы системы подавления обратной связи, в том числе для специфических условий. Например, у многих производителей есть отдельный режим подавления обратной связи для ситуации, когда пользователь слушает музыку.
|
Автор Игорь Викторович Матвеев
Сурдолог-оториноларинголог, |
|