数字助听器如何处理声音？

助听器的作用不仅仅是放大声音。为了创建可改进语音识别的自定义声音配置文件，他们以多种方式处理声音。

麦克风

与人耳一样，数字助听器不直接处理声波。首先是麦克风。它们充当换能器，捕获机械波能并将其转换为电能。

现代助听器配有两个麦克风：

1.全向麦克风可拾取来自任何方向的声音。

2.定向麦克风针对来自佩戴者前方的声音;它的主要重点是捕捉语音。

指向性麦克风可以是固定的，也可以是自适应的。自适应指向性麦克风可以根据需要打开或关闭。打开后，它会根据聆听环境在不同的定向麦克风算法之间自动切换。

模数转换

来自麦克风的模拟信号被转换为数字信号 （A/D）。二进制信号经过数字信号处理 （DSP）。然后将处理后的数字信号转换回声音信号 （D/A），通过接收器进入耳道。

在这些转换过程中，很多事情都可能出错。听证会审查指出：

如果不仔细设计，这种（转换）过程可能会引入噪声和失真，最终会影响助听器的性能。

A/D转换的一个关键问题是其有限的动态范围。人类平均听觉的动态范围为140dB，帮助我们听到从沙沙作响的树叶（0dB）到烟花（140dB）的任何声音。仍然常见的 16 位 A/D 转换器被限制在 96dB 的动态范围内，与 CD 一样，动态范围可能在 36-132dB 之间。虽然提高下限可以消除柔和的声音，例如在 30dB 时窃窃私语，但降低上限会在嘈杂的环境中产生较差的音质。

无法通过转换器的声音无法放大。

放大和频率压缩

放大是助听器的一项关键功能，而且很微妙。

一般来说，听力损失会降低个人的动态范围，通常低至 50dB。这缩小了声音需要压缩到的范围，以保持可听性，但听起来舒适。

然线性放大会使柔和的声音更响亮，理想情况下是可听见的，但它也会使响亮的声音不舒服甚至痛苦。因此，大多数助听器使用宽动态范围压缩 （WDRC）。这种压缩方法强烈地放大了柔和的声音，只对中等声音应用了适度的放大，并且几乎不会使响亮的声音变得更响亮。

频道和频段

现代助听器根据佩戴者的听力损失来处理声音。为此，他们将频率分成多个通道，从三个到40多个不等。每个通道覆盖不同的频率范围，并分别进行分析和处理。

虽然通道决定了处理，但频段控制不同频率的音量或增益。大多数现代助听器至少有十几个频段可以放大。这类似于耳机或扬声器均衡器，您可以在其中手动提高特定频率范围的电平，例如，增强低音。

拥有更多通道和频段的好处是增加了微调。助听器可以更好地将语音与背景噪音分开，抵消反馈，减少噪音，并将不同频率的音量和压缩与佩戴者的特定需求相匹配。

拥有额外通道的缺点是处理时间较长。对于没有助听器仍然可以听到环境声音的人来说，这可能是一个问题。研究表明，三到六毫秒的处理延迟会被视为音质下降。

那么，在通道级别会发生什么样的处理呢？

针对不同环境的自定义程序和人工智能

没有一种助听器设置适合所有场合。当您在家听安静的音乐时，您需要与在嘈杂的环境中与朋友外出时不同的处理。为了解决这个问题，大多数助听器都带有不同的程序，可让您从默认程序切换到音乐友好处理或更积极地消除背景噪音。

虽然您的听力保健提供者可以根据您的听力定制这些程序，但它们只能涵盖有限数量的场景。由于您将处于一个安静的环境中进行助听器验配，因此他们必须猜测您对不同声音场景的偏好。这就是人工智能 （AI） 的用武之地。

人工智能配备了机器学习能力，可以了解不同的环境，利用其他用户的数据，预测你认为最愉快的设置，并自动调整其处理。

频率偏移和降低可提高语音识别能力

我们已经确定助听器无法恢复正常听力，因为它们无法修复损坏的东西。他们的主要任务是通过使用剩余的听力能力来恢复语音识别。但是，当听力损失影响覆盖言语的频率时会发生什么？

在非声调（西方）语言中，语音清晰度的关键频率范围为 125-8,000Hz。这是标准听力测试和助听器所覆盖的确切带宽。请记住，人类的听力可以达到 20,000Hz，中年人通常为 17,000Hz。

当听力损失非常严重，以至于影响到低于 8,000Hz 的频率时，助听器可以将这些高频声音转移到较低频段。不幸的是，以这种方式转调声音会产生伪影。