自适应方向性模式

5.6.3　自适应方向性模式

由于传统的固定方向性麦克风模式是根据常见的生活场合所设计的,因此随着该类助听器佩戴者的增加,越来越多的助听器佩戴者和临床听力学家发现,只有当佩戴者处于典型聆听环境时,佩戴者才能够根据当时的情况轻松地选用传统方向性模式来获得相对较佳的助听效果和清晰度。然而事实上,噪声源和信号声源的位置往往不是固定不动的,许多时候噪声环境将随时间而快速的变化。例如汽车快速驶过时,噪声源的移动；教师授课来回走动时,信号声源的移动。因此,当变化的噪声源一旦进入某种固定方向性麦克风模式的有效接收范围内时,该噪声就会被收听到,固定方向性麦克风系统的性能也随之降低。

同时,助听器佩戴者和临床听力学家还发现很多佩戴者并不了解麦克风方向性功能的作用,不知道如何使用这项功能,即使知道这项功能,很多实际场合声音也比较复杂,佩戴者仍不能很准确地判断并及时地进行启用和关闭。再者，就算佩戴者非常了解这项功能,并能够熟练应用，但在很多场合要经常切换也非常麻烦。

因此,麦克风自适应方向性系统应运而生,该系统能够自动实时捕捉和分析噪声源,根据环境的变化始终把噪声排除在麦克风接收范围之外,自动完成最佳极性图的选择,无须佩戴者手动调节,提高信噪比。

1.工作原理

从理论上而言,麦克风的方向性是通过采用改变延时比Ti/Te,控制调整麦克风极性图,改变抵消槽角度实现的。故在日常生活中,尽管噪声入射方向经常实时地变动,但通常仅需通过改变麦克风的Ti/Te比例,就可以连续地改变麦克风的方向性极性图,以便抵消槽符合噪声的入射方向。因此,通过自适性方向性技术的基本法则,调整抵消槽方向(指该方向的声音被最大化抵消的方向),促使其指向被认为是噪声信号传来的方向,用于增强麦克风的方向性和信噪比在理论上是完全可行的。但是,在过去的时间里方向性麦克风自适应延时比的调整,只有采用数字滤波的方式得以实现,而这种数字延时滤波将导致极高的运算量,难以在助听器芯片中实时完成。因此,出于方便实现自适应功能的目的,Elko和Pong提出了一种高效的自适应方向性实现方式即将麦克风自适应极性图的形状由一个8字形极性图和一个心形图输出信号的加权总和控制。重要的是该方式保证了数字技术实现同步计算抵消槽方位和其对应均衡因子k的可能性,目前已得到了广泛应用。

2.注意事项

自适应方向性系统的注意事项包括以下几方面：

①抵消槽的管理必须是可靠和精确的。应保证该种方向性麦克风系统在0°方向(正前方)不会导入任何不自然的(外加的)和可察觉的声音变化,同时没有自前半球传来的目标声源被抑制(抵消槽被限制于90°～270°的后半球)。抵消槽的深度需要被限制,以防止对助听器佩戴者产生危险。

②自适应过程必须足够快和精确,以便更好地补偿交流时因佩戴者头部转动而导致的言语可懂度下降的情况或跟踪移动噪音源。

③据研究显示，通常情况下，头部正前方声源在鼓膜处的压强均弱于人耳侧后方的声源,故SchweitzerC、JesseSK认为就本能而言,由于警觉性的需求，人耳对侧后方的声源最为敏感,这与目前自适应方向性麦克风系统的理论存在偏差。因此,目前部分研究提出采用听觉优势耳佩戴自适应方向性麦克风,对侧耳佩戴全向性麦克风的方式，能够更接近人体仿生学的要求,同时解决方向性麦克风对声音信号存在盲点的问题。