Рис. 1. Визуальное представление процесса сбора и анализа синхронизированных записей микрофона и индукционной катушки с помощью распознавательного устройства Google STT.

Предыдущие исследования продемонстрировали значительные преимущества слуховых петель и индукционных катушек на основе субъективных отчетов или объективных измерений в контролируемых условиях. В этом исследовании оценивается степень улучшения отношения сигнал/шум (SNR), обеспечиваемая этими системами вспомогательных технологий в различных реальных ситуациях прослушивания.

Джастин Р. Бурвинкель, AuD; Рэйчел Э. Баррет, AuD; Дэниел Марквардт, доктор философии; Эрик Джордж, MS; Кеннет К. Дженсен, доктор философии

Было проведено исследование с целью оценить эффективность общественных вспомогательных систем обеспечения слуха в улучшении общения людей с потерей слуха. Слуховые аппараты Genesis AI RIC RT собрали записи аудиовхода, которые были проанализированы с использованием технологии распознавания речи в текст (STT) и сравнены с результатами 20 субъектов с потерей слуха во время задачи прослушивания, которая включала различное соотношение сигнал/шум (SNR). ) соотношения при использовании слуховых аппаратов Starkey Genesis AI RIC RT и ITE R. Результаты показали, что слуховые петли значительно улучшили распознавание речи слуховыми аппаратами в различных реальных приложениях, что подчеркивает их эффективность в улучшении слуховой доступности.

Фон

Потеря слуха является распространенной проблемой, особенно среди пожилых людей. Исследования показывают, что примерно каждый третий человек в возрасте от 65 до 74 лет испытывает ту или иную степень потери слуха. Эта распространенность увеличивается примерно у половины людей в возрасте 75 лет и старше.1 Помимо личных проблем, потеря слуха может влиять на различные аспекты жизни, включая социальную активность, производительность и общее благополучие. Усиление речи на расстоянии становится особенно сложной задачей в условиях фонового шума и реверберации. Чтобы справиться с этими трудностями, решающую роль в обеспечении связи и взаимодействия людей с нарушениями слуха играют общественные вспомогательные технологии обеспечения слуха, такие как слуховые петли и шейные петли.

Предыдущие лабораторные исследования показали, что направленные микрофоны могут улучшить соотношение сигнал/шум и разборчивость речи на 1–6 дБ для людей, использующих слуховые аппараты, в зависимости от таких факторов, как степень потери слуха и вентиляция в ушном соединении слухового аппарата.2 Однако физическое расстояние между слушателем и говорящим может свести на нет преимущества направленных микрофонов. Кроме того, многим людям с потерей слуха могут потребоваться еще более выгодные значения SNR для эффективного управления усилием прослушивания, превосходящие возможности направленных микрофонов.3

Беспроводные дистанционные микрофоны и FM-системы эффективно помогают слуховым аппаратам преодолевать проблемы, связанные с физическим расстоянием, и могут обеспечить еще большее улучшение в диапазоне от 6 до 16,8 дБ.4 Хотя эти системы добившись успеха в аудиториях и знакомых условиях, таких как беседы один на один, они могут оказаться непригодными для многочисленных публичных слушаний, таких как лекционные залы, места отправления культа и транспортные узлы.

Законодательные требования требуют, чтобы в большинстве общественных мест были установлены технологии обеспечения доступности слуха, универсально совместимые со слуховыми аппаратами и кохлеарными имплантами. Слуховые петли и шейные петли при использовании вместе с приемниками с различными передающими технологиями (например, FM, инфракрасными и т. д.) предлагают этот тип прямого аудиовхода для слуховых аппаратов.5 Более того, это Тип подключения позволяет индивидуальным слуховым аппаратам оптимизировать звук в соответствии с конкретными потребностями человека.6

Предыдущие исследования продемонстрировали значительные преимущества слуховых петель и индукционных катушек на основе субъективных отчетов или объективных измерений в контролируемых средах, которые могут не полностью отражать некоторые более динамичные условия реального мира.7,8,9 sup> Целью данного исследования было устранение этого пробела путем оценки степени улучшения отношения сигнал/шум (SNR), обеспечиваемого этими системами вспомогательных технологий в различных реальных ситуациях прослушивания.

Дополнительная литература: Слуховые петли и слабослышащие путешественники

Методы оценки технологий помощи при публичных слушаниях

Данные были собраны на основе реальных сценариев слуховой системы и сравнительной лабораторной установки для оценки практической эффективности технологии слуховых аппаратов для общественного слуха.
Чтобы понять реакцию индукционной катушки Genesis AI в реальных условиях, была разработана специализированная исследовательская прошивка, позволяющая набору слуховых аппаратов Genesis AI передавать по беспроводной сети входные аудиосигналы в специальное приложение для смартфона для дальнейшего анализа и хранения. С помощью этой исследовательской прошивки бинауральный набор слуховых аппаратов был настроен для захвата и записи входных сигналов микрофона слухового аппарата и индукционной катушки в различных сценариях прослушивания, встречающихся в повседневной жизни. Этот инновационный подход позволил собрать синхронизированные записи обоих сигналов для точного сравнения разборчивости и качества звуков, записанных с использованием и без использования систем слухового контроля (см. Рисунок 1 выше).

Оценка методов снижения шума и улучшения речи в реальных условиях исторически была сложной задачей из-за множества переменных, которые невозможно учесть, таких как способность идеально изолировать речевые и шумовые сигналы от записей. Чтобы преодолеть это ограничение, исследовательская группа Starkey разработала практическую методологию, которая использует распознаватель речи Google (STT) для оценки разборчивости речи непосредственно на основе образцов полевого аудио.10 Этот инновационный подход позволил повысить эффективность анализ различий в разборчивости речи, которые наблюдались в различных записях, полученных со входов микрофона и индукционной катушки (рис. 1).

Чтобы лучше понять, как на распознаватель речи Google (STT) влияют различные уровни фонового шума, была проведена контролируемая оценка с использованием как исходной, так и систематически перезаписываемой версии речевого корпуса QuickSIN, которая была собранные со входов микрофона и индукционной катушки слуховых аппаратов Genesis AI RIC RT во время лабораторного моделирования реалистичной среды с заранее заданными уровнями отношения сигнал/шум (SNR). В этом моделировании говорящий манекен представлял речевой корпус QuickSIN в присутствии лепетания нескольких говорящих, исходящего из окружающего массива динамиков. Микрофон на подиуме был расположен в пределах 4 дюймов от мундштука манекена, затем его сигнал передавался через систему слуховой петли, откалиброванную в соответствии с международным стандартом11, а затем перезаписывался через вход индукционной катушки слухового аппарата. Эта часть анализа позволила получить ценную информацию о том, как работает Google STT в реальных условиях фонового шума.

Впоследствии результаты, полученные в результате анализа Google STT с использованием записанных входов микрофона и индукционной катушки слухового аппарата, были сравнены со средними оценками 20 субъектов с нарушениями слуха, протестированных с функциональными слуховыми аппаратами Genesis AI RIC RT и ITE R в та же лабораторная установка. Это позволило охарактеризовать работу распознавателя Google STT относительно оценки восприятия людей с нарушениями слуха.

Вот что мы узнали

1. Слуховые петли значительно улучшают качество слуха в общественных местах

Лабораторное исследование (Рисунок 2) показало, что производительность распознавателя Google STT демонстрирует сопоставимые закономерности с показателями людей с нарушениями слуха (n = 20) при различных известных уровнях SNR, как для входы для микрофона и индукционной катушки слухового аппарата. Эти результаты позволили понять, как можно использовать технологию распознавания STT для оценки различий в SNR между реальными записями с микрофонов слуховых аппаратов и индукционных катушек.

Рис. 2. Работа распознавательного устройства Google STT при анализе оригинальных и перезаписей QuickSIN по сравнению с слушателями с нарушениями слуха (n = 20), протестированными в той же лабораторной установке.

После сбора полевых образцов Google STT использовался для создания расшифровок каждой записи с микрофона и индукционной катушки, которые затем анализировались на предмет точности и полноты путем проверки тех же записей человеком. Помимо генерации расшифровок, распознаватель Google STT присваивал уровни достоверности каждому обнаруженному слову. В Таблице 1 представлены средние показатели достоверности, количество правильно обнаруженных слов и общее количество слов для записей с микрофона и индукционной катушки в каждом полевом образце.

Таблица 1.
Общее количество слов, обнаруженных оценщиком-человеком и распознавателем Google STT. Выходные данные распознавательного устройства Google STT сравнивались с реальными наблюдениями людей с нормальным слухом, чтобы определить количество слов, правильно обнаруженных с помощью микрофона слухового аппарата и записей индукционной катушки. Распознаватель Google STT предоставляет доверительное значение для каждого обнаруженного слова, которое ранее использовалось для объективного сравнения различий в разборчивости.10

Точность распознавателя Google STT сильно различалась в зависимости от полевых образцов записей входного сигнала микрофона: от 0 % до 57,0 %. Однако при использовании входа индукционной катушки точность заметно улучшилась: от 47,2% до 91,8% для всех мест записи, кроме одного (см. рисунок 3). Подобно слушателям с нарушениями слуха, Google STT был чувствителен к различиям в SNR, а относительно более высокое преобладание конкурирующих говорящих в записях микрофона слухового аппарата приводило к меньшему количеству распознаваемых слов и меньшей точности. Эти результаты подчеркивают потенциальную выгоду от использования входа индукционной катушки со слуховыми петлями в различных реальных сценариях.

Рис. 3. Точность распознавателя Google STT основана на записях микрофона слухового аппарата и индукционной катушки, собранных в различных реальных ситуациях. Результаты распознавательного устройства Google STT сравнивались с реальными наблюдениями людей с нормальным слухом, чтобы определить процент слов, правильно обнаруженных для каждого условия.

Особого внимания заслуживает заметное улучшение точности трансляции объявлений в зонах продажи билетов и выдачи багажа в аэропортах. Когда использовался микрофонный вход слухового аппарата, точность распознавателя Google STT была крайне низкой: 0% и 2,6% соответственно. Однако при использовании входа индукционной катушки точность значительно улучшилась до 91,8 % и 89,7 % соответственно, что обеспечило расчетное улучшение эффективного отношения сигнал/шум (SNR) примерно от 20 до 30 дБ.

Аналогичные улучшения наблюдались и в других местах. Например, во время богослужения в небольшой исторической часовне точность распознавателя Google STT улучшилась с 30,7% до 85,4%, что соответствует расчетному эффективному улучшению отношения сигнал/шум на 10–15 дБ. Аналогичным образом, на собрании в мэрии, где микрофоны на трибуне использовались как для системы громкой связи, так и для системы слухового контура, точность распознавания Google STT увеличилась с 57% до 91,2%, что указывает на расчетное эффективное преимущество SNR примерно в 10 дБ при использовании системы петли. .

Эти результаты подчеркивают преобразующий эффект использования слуховых петель и входов индукционной катушки в общественных местах. Позволяя людям с потерей слуха подключать свои слуховые аппараты непосредственно к аудиосигналам, эти системы значительно повышают четкость речи, о чем свидетельствуют значительные улучшения, наблюдаемые с нашей парадигмой распознавания STT. Эти улучшения особенно значимы, если принять во внимание их влияние на работоспособность 20 человек с потерей слуха. Значительные улучшения, наблюдаемые в различных сценариях, подчеркивают важность внедрения вспомогательных систем обеспечения слуха, совместимых со слуховыми аппаратами, в общественных местах. Таким образом, людям с потерей слуха можно будет предложить равный доступ к общению, способствуя инклюзивности и социальному участию.

2. Искусственный интеллект может быстро раскрыть суть невидимых проблем доступности

Инновационная методология, использованная в этом исследовании, позволила получить ценную информацию о проблемах, с которыми люди сталкиваются при понимании речи в общественных местах, а также подчеркнула потенциал искусственного интеллекта (ИИ) в эффективной оценке эффективности стратегий устранения инвалидности. Результаты этих исследований показали, что слуховые петли значительно повысили точность распознавателя Google STT и могут использоваться в качестве средства прогнозирования качества понимания человеческой речи с помощью этих систем. Однако важно учитывать случаи, когда эффективность слуховых петель может быть более ограниченной.

В ходе этого исследования на заседании мэрии возникла примечательная ситуация, когда в качестве входа для усилителя слуховой петли использовался массив пограничных микрофонов. Удивительно, но распознаватель Google STT достиг точности 33,6% при записи со входа микрофона слухового аппарата, тогда как точность записи со входа индукционной катушки составила только 25,6%.
Кроме того, на информационной стойке, где использовался пограничный микрофон, точность составила 13,8% для записей с микрофона и 47,2% для записей с индукционной катушки, обеспечивая лишь незначительное предполагаемое преимущество SNR по сравнению с тем, что можно было бы ожидать от направленных микрофонов. Эти результаты подчеркивают важность выбора оборудования, а также инструкций пользователя по использованию слуховых петель, поскольку они могут влиять на эффективность вспомогательных систем обеспечения слуха.

В этих примерах пограничные микрофоны, использованные на заседании мэрии, улавливали больше окружающего шума и временных искажений, что приводило к снижению разборчивости речи. Для сравнения, распознаватель Google STT работал намного лучше при записи входных сигналов индукционной катушки в сценариях, где вместе со слуховой петлей использовались микрофоны с близкого расстояния (т. е. микрофоны на подиуме, петличные микрофоны и портативные микрофоны). Этот вывод подчеркивает сложности, связанные с оптимизацией доступности в конкретных средах, и подчеркивает необходимость тщательного рассмотрения при проектировании и внедрении вспомогательных систем прослушивания.

Используя инструменты искусственного интеллекта, такие как распознаватель Google STT, удалось оценить эффективность слуховых петель в различных реальных сценариях и выявить потенциальные ограничения, которые, возможно, не были очевидны и не учитывались в предыдущих лабораторных проектах. Такой эффективный и объективный подход позволил нам предоставить ценную информацию, предоставив операторам заведений, политикам и специалистам по слухопротезированию возможность принимать обоснованные решения.

Традиционно операторы заведений могут полагаться только на отзывы и жалобы посетителей, зависящие от этих систем, для выявления потенциальных проблем, что может привести к слишком позднему решению проблем, чтобы предотвратить ухудшение качества обслуживания пользователей или упущенные возможности. Однако, используя возможности ИИ, теперь можно быстро выявлять и решать невидимые проблемы доступности, стремясь к созданию более инклюзивных и справедливых общественных пространств для людей с потерей слуха. В будущем ИИ может сыграть жизненно важную роль в автономной защите интересов людей, нуждающихся в системах обеспечения доступности слуха, что еще больше улучшит их общий опыт.

3. Демонстрации раскрывают истинную ценность систем обеспечения слуха

В дополнение к ценным количественным данным и выводам, полученным в результате этого исследования, собранные образцы аудио могут убедительно продемонстрировать проблемы, с которыми сталкиваются люди, пользующиеся слуховыми аппаратами, а также глубокие улучшения, предлагаемые системами обеспечения доступности слуха. Получив доступ к предоставленному QR-коду (см. рисунок 4), слушатели смогут оценить качественную ценность слуховых петель и получить более глубокое понимание их влияния на разборчивость речи и доступ к общению в реальных условиях.

Объединив эти впечатляющие аудиообразцы с данными этого исследования, мы стремимся внести свой вклад в полное понимание ценности слуховых аппаратов в сочетании со вспомогательными системами обеспечения слуха.

Старки стремится способствовать инклюзивности и равенству для людей с нарушениями слуха, предоставляя людям, использующим слуховые аппараты, права отстаивать свои потребности в общении и поощряя политиков, операторов заведений и общественность уделять первоочередное внимание внедрению совместимых систем обеспечения доступности слуха. со слуховыми аппаратами.

Рис. 4. Ссылка по QR-коду на сравнительные записи микрофона и индукционной катушки, собранные и проанализированные в рамках исследования, представленного на ежегодном собрании Американской академии аудиологии, Сиэтл, Вашингтон, апрель 2023 г.

Обсуждение влияния вспомогательных технологий публичных слушаний

Результаты этого исследования убедительно доказывают положительное влияние ассистивных технологий общественного слуха на разборчивость речи в общественных местах. Наблюдаемые улучшения отношения сигнал/шум (SNR) в диапазоне примерно от 5 до 30 дБ подчеркивают существенные преимущества, которые эти технологии предлагают людям, которые используют слуховые аппараты в реальных ситуациях прослушивания.
Внедряя технологию обеспечения доступности слуха для населения, операторы учреждений получают возможность решать общие проблемы, такие как фоновый шум, расстояние и реверберация, тем самым способствуя более справедливому доступу к общению для людей с нарушениями слуха.

Важно отметить, что это исследование также выявило разницу в эффективности различных типов входных микрофонов, используемых в системах слухового доступа. В частности, некоторые пограничные микрофоны были менее эффективными по сравнению с подиумными и петличными микрофонами. Этот вывод подчеркивает важность тщательного выбора оборудования, которое одновременно интуитивно понятно в использовании и наиболее подходит для конкретной ситуации при внедрении этих систем.

Кроме того, медицинские работники играют решающую роль в реализации всех преимуществ этих систем для людей с потерей слуха. Рекомендуя слуховые аппараты, поставщики должны учитывать совместимость инструментов с используемыми системами слухового доступа. Наше предыдущее исследование продемонстрировало важность дополнительных факторов, таких как информационное консультирование, живые демонстрации и поощрение внедрения этих технологий в повседневную жизнь.12

Применяя вспомогательные технологии для общественных слушаний и принимая упреждающие меры, мы можем создать инклюзивное общество, в котором люди с нарушениями слуха смогут в полной мере участвовать и участвовать в любой среде. Влияние улучшения доступа к средствам связи выходит далеко за рамки индивидуального уровня, способствуя повышению социального участия, производительности и равным возможностям для всех.

Старки видит преимущества включения вариантов телекатушки в слуховую технологию и продолжает предлагать несколько вариантов, включая Genesis AI RIC RT, Genesis AI ITE R и StarLink Remote Mic + для использования телекатушки.

Джастин Р. Бурвинкель, AuD, старший аудиолог-исследователь в Starkey. Эрик Джордж, магистр наук, ME, — инженер-исследователь обработки сигналов в Starkey. > Кеннет К. Дженсен, доктор философии, — главный инженер по обработке сигналов в команде алгоритмов и технологий данных в Starkey. Не на фото: Рэйчел Барретт, AuD, в настоящее время работает клиническим аудиологом в частной практике в Ла-Кроссе, штат Висконсин. Она вносит свой вклад в исследования индукционной катушки в Starkey. Дэниел Марквардт — старший инженер-исследователь DSP в Starkey.

Ссылки:

Национальный институт глухоты и других коммуникативных расстройств. (2021, 25 марта). Краткая статистика о слухе. Национальный институт глухоты и других коммуникативных расстройств. https://www.nidcd.nih.gov/health/statistics/quick-statistics-hearing#6

Рикеттс, Т.А., и Хорнсби, Б.В.И. (2006). Преимущества направленного слухового аппарата для слушателей с тяжелой потерей слуха. Международный журнал аудиологии, 45(3), 190–197. https://doi.org/10.1080/14992020500258602

Крюгер М., Шульте М., Зоколл М.А., Вагенер К.К., Мейс М., Бранд Т. и Голубе И. (2017). Связь между усилием прослушивания и разборчивостью речи в шуме. Американский журнал аудиологии, 26(3S), 378–392. https://doi.org/10.1044/2017_AJA-16-0136

Родемерк К.С. и Галстер Дж.А. (2015). Преимущество удаленных микрофонов с использованием четырех беспроводных протоколов. Журнал Американской академии аудиологии, 26(8), 724–731. https://doi.org/10.3766/jaaa.15008

Закон об американцах-инвалидах (ADA) «Руководство по обеспечению доступности зданий и сооружений»; Рекомендации по обеспечению доступности Закона об архитектурных барьерах (ABA), 36 CFR, часть 1191, § 706 59540 (2004 г.).

Кауфманн Т., Стеркенс Дж. и Вудгейт Дж. М. (2015). Предпочтительная технология вспомогательного слушания. Дж. Аудио англ. Соц., 63(4), 5.

Фавр Р., Исмаил Ф., Стеркенс Дж., Тандер Т. и Чунг К. (2016). Влияние слуховых систем на понимание речи и качество звука у слушателей с нормальным слухом и пользователей слуховых аппаратов. Просмотр слушаний, 8, 28.

Кочкин С., Стеркенс Дж., Комптон-Конли К., Бек Д.Л., Тейлор Б., Крикос П., Каккаво М., Холмс А. и Пауэрс Т.А. (2014 г.) ). Восприятие потребителями влияния помещений с индуктивной петлей на полезность их слуховых аппаратов — The Hearing Review — бренд MEDQOR. https://www.hearingreview.com/hearing-products/implants-bone-conduction/cochlear-implants/consumer-perceptions-impact-inductivity-looped-venues-utility-hearing-devices

Кочински Дж. и Озимек Э. (2015). Разборчивость речи в помещениях с индукционной петлей и без нее для пользователей слуховых аппаратов. Архив акустики, 40(1), 1. https://doi.org/10.1515/aoa-2015-0007

Бетлехем Т., Марквардт Д. и МакКинни М. (13 августа 2022 г.).
Оценка разборчивости речи с помощью преобразования речи в текст Google [Плакат исследования]. Международная конференция по исследованию слуховых аппаратов, Тахо-Сити, Калифорния.

МЭК 60118-4. (2014). Электроакустика. Слуховые аппараты. Часть 4. Системы индукционной петли для слуховых аппаратов. Требования к характеристикам системы. Международная электротехническая комиссия.

Бурвинкель-младший, Олсон М. и Ракита Л. (2022). Отбрасывание микрофона на телекоммуникационные катушки: обсуждение ключевых результатов исследований, касающихся рекомендаций и демонстрации слуховых петель. Аудиологическая практика, 14(3), 26–31.
ол>

Оригинальная ссылка на эту статью: Бурвинкель Дж.; Баррет Р.; Марквардт Д.; Джордж Э.; Дженсен К. Слуховые петли и индукционные катушки: улучшение отношения сигнал-шум в общественных местах. Просмотр слушания. 2024;31(2):22-25.

Анонсы наших новых статей в Телеграме

Read More