压缩技术特性

5.3.3　压缩技术特性

1.静态压缩特性

静态压缩特性是指与时间无关的参数，即压缩阈值、压缩范围、压缩比率,这些参数可体现在输入-输出曲线和输入-增益曲线中。

（1）增益

由于增益随着输入声强度的变化而变化,为避免电路饱和,一般以50dBSPL输入声压级来测量增益。为了更好地描述压缩电路的增益特性,ANSI 1987使用输入-输出曲线,ANSI1992及IEC1182使用一组在不同声压级下测得的增益频响曲线。

（2）压缩阈值

压缩阈值(CK)是指助听器从线性放大刚转入压缩放大时的输入声压级,称为“拐点”。

（3）压缩范围

压缩发生的输入范围称为压缩范围,即压缩上限减去压缩阈值。

（4）压缩比率

在压缩状态下,压缩比率(CR)=Δ输入声压级/Δ输出声压级。

2.动态压缩特性

压缩电路通过反馈环路来监测信号的电压或电流,判别信号是否超过压缩阈值,从而决定助听器是否应进入压缩放大状态。

压缩电路工作状态的启动与恢复都需要时间,称为启动时间与恢复时间。

（1）启动时间

启动时间也称上升时间,IEC118 2中定义为：当输入信号声压级突然增加到所规定的分贝数的瞬间,到助听器输出声压稳定在已提高后的稳态声压级,其偏差在±2dB内的瞬间的时间间隔。它反映了压缩电路对信号强度增加的反应速度。

（2）恢复时间

在IEC118 2中，将恢复时间定义为：当输入信号从规定的声压级突然降低到较低声压级的瞬间,到助听器输出声压再次稳定到较低的稳态声压级,其偏差在±2dB内的瞬间的时间间隔。它反映了压缩电路对信号强度降低的反应速度。

（3）压缩启动时间与恢复时间的设定

如何设定启动时间与恢复时间,一直是听力学研究人员与助听器厂家所探讨的问题。经过长时间的研究,大多数学者认为短的启动时间（5～10ms的启动时间）是一个较佳的选择。

然而恢复时间长短的优劣,加上信号的千变万化,目前尚无一种最佳的选择。下面进行详细讨论。

1）长恢复时间

当音节中包含一个元音和一个辅音,同时元音与辅音的时间间隔很短,只有几十毫秒时，因元音的声压级较高,辅音的声压级较低,压缩助听器对元音起压缩放大作用。如果恢复时间大于元音与辅音的时间间隔,则对辅音仍采用压缩放大,那就会导致放大后的辅音无法听见,从而导致言语分辨率的下降,比线性放大助听器还差。而采用短恢复时间,压缩助听器对元音采取压缩放大,对辅音采取线性放大,因线性放大的放大倍数较高,元音与辅音均能听得清楚,言语分辨率得以提高。但是,压缩助听器输出的元音与辅音声压级差值较原信号输入时小,有可能导致某些言语声的可懂度下降。长恢复时间适用于短时程、高强度信号,一般大于50ms。

2）短恢复时间

当音节间隔时间较长时,压缩助听器对元音压缩放大后,很快恢复为线性放大状态。一般来讲,此时的增益较线性放大助听器为大,那么原来听不到的音节间的语音基底信号,恰好被听到,感觉像呼吸声或噪声等。解决的办法有两种：一是降低总体增益,二是增加恢复时间。临床上,一般助听器的启动时间与恢复时间不可调,那只有降低总体增益。短恢复时间适用于长时程、中等强度信号,一般小于50ms。

3）自适应恢复时间

因恢复时间的长短在各种环境下各有优缺点,为了求得更佳的压缩效果,自适应恢复时间随之诞生了。它的恢复时间随输入信号强度、时程的变化而变化。日常生活中多数声信号需要长恢复时间。

3.有效压缩比率

影响有效压缩比率的因素很多,如线性放大区域的增益、输入信号中的峰 谷比、输入信号的平均声压级、启动时间与恢复时间、峰信号的间隔等。静态压缩比的测试是以纯音信号为基础的,纯音信号是一种稳定的信号,但言语信号与纯音信号不同,在强度上有波动起伏,所以在现实生活中不一定都能体现静态压缩所显示的增益的改变。一般来讲，对言语信号产生的压缩比会小于按照纯音信号定义产生的压缩比。这使得有效压缩比率与静态压缩比率不同,即便是自适应恢复时间的压缩电路也如此。市场调查表明,自适应恢复时间的有效压缩比率接近于1。这与日常生活中多数声信号需要长恢复时间有关。

4.峰值探测与平均探测

声信号经平均探测器与峰值探测器处理后的比较所有的压缩系统都需要有强度探测器,一般有峰值探测和平均探测等方法,用于探测聆听者周围的环境声并调整系统的增益。强度探测电路一般通过测试变化的电压来改变增益,它通常包括信号整流及平滑。系统的起效和恢复时间与这种平滑有关。上面讲的启动时间与恢复时间的探测器均是峰值探测器,启动时间与恢复时间是根据信号的峰值作出反应的。现在部分助听器使用了平均探测器,它是对信号幅值的均方根值作出反应。使用峰值探测的压缩放大电路,由于对起伏比较大的信号(如言语信号),增益变化很快,因而经峰值探测压缩放大后的输出信号起伏就较小，增加了信号的失真。而使用平均探测的压缩电路,由于对起伏比较大的信号(如言语信号),增益变化较慢,因而经平均探测压缩放大后的输出信号起伏就较大,与输入声信号类似,从而有利于言语理解能力的提高。在平均探测电路中,有探测到信号的均方根值所产生的控制电压,它是通过阻容低通滤波器探测到的电压来完成。它的起效和释放时间并不彼此独立,与平滑电路的部分参数有关。

迄今为止，平均探测在压缩电路中是一种较好的探测方式。