Streamed muziek voor de gehoorbeperking - een verkenning van de uitdagingen

Oorspronkelijk gepubliceerd in overeenstemming oktober 2022

door Ian O'Brien PhD Maudsa (CCP),
Onderzoeksaudioloog, Audeara
Principal Horn, Queensland Symphony Orchestra

muziek en zijn plaats in het leven

Muziek is een belangrijk onderdeel van het leven van veel mensen, of ze nu muzikaal geneigd zijn of niet. Voor sommigen is het een uitdrukking van hun identiteit, of een deel van hun communicatie. Voor anderen is het een levensstijlverbetering, een manier om verbinding te maken met of geliefden te onthouden, of het kan eenvoudig worden gebruikt als een stemmingsbooster of om herinneringen op te halen. Muziek is ook van cruciaal belang voor positief veroudering, vooral met betrekking tot zelfrespect en sociale verbinding ¹ .

De impact van gehoorverlies op het plezier van muziek is goed gedocumenteerd, waarbij sommige studies ontdekken dat ongeveer de helft van degenen met gehoorverlies meldteffecten op hun genot van muziek ² , en dit wordt meer een een Probleem naarmate mensen ouder worden ^{3 .}

Een belangrijk onderdeel van onze rol als hoor- en communicatiespecialisten is ervoor te zorgen dat onze klanten een voortdurende positieve betrokkenheid bij muziek hebben. Dit artikel zal kijken naar de huidige ontwerpuitdagingen van het reproduceren van opgenomen (niet live) muziek en media op persoonlijke luisterapparaten, benaderingen van de personalisatie van deze signalen voor de gehoorbeperking en zullen de prestaties van de drie belangrijkste vergelijken Apparaattypen.

muziek ‘kwaliteit’

Er zijn in het algemeen veel uitdagingen in verband met muziekreproductie. Als het gaat om onze favoriete muziek, weten we wat we leuk vinden en hebben de neiging om kieskeurig te zijn over wat we horen. Onze oren - gehandicapt of niet, getraind of niet - zijn goed afgestemd op vervormingen of artefact in het signaal, vaak beschreven in termen van geluid ‘kwaliteit’. Maar wat wordt in deze context bedoeld met ‘kwaliteit’? Het grootste deel van de gepubliceerde literatuur heeft de neiging zich te concentreren op dynamisch bereik en spectrale balans.

dynamisch bereik

In vergelijking met live spraak- en muzieksignalen heeft opgenomen media meestal een kleiner dynamisch bereik, met name met recente popmuziekreleases. Verdere vermindering of wijziging van dit dynamische bereik is echter nauw geassocieerd met een waargenomen verlies in muziekkwaliteit door zowel getrainde als niet -getrainde luisteraars ^{4 .}

Spectral Balance

Er is veel discussie over de ‘ideale’ spectrale reactie in hoofdtelefoons en oortelefoons. Hoewel het duidelijk een zeer subjectief probleem is, heeft onderzoek bij Harman International aangetoond dat leeftijd, geslacht en luisterervaring allemaal belangrijke factoren zijn, met name in de bas- en zeer hoge frequentiegebieden. De Harman-doelresponscurves (gebaseerd op het nabootsen van luidsprekerrespons in een semi-diffuse kamer) zijn tegenwoordig een brede startpunt voor veel fabrikanten van hoofdtelefoons en oordopjes. Er is aangetoond dat overmatige afwijking van deze ‘ideale curven’ een negatieve invloed heeft op de waargenomen audio ‘kwaliteit’ 5 .

Personalisatie van muzieksignalen

Hoorhoorgeleurde luisteraars delen een vergelijkbare intolerantie als veranderingen in dynamisch bereik en de spectrale balans tussen muzieksignalen voor mensen met niet -aangekeurde oren. Het toepassen van spraakgeoriënteerde algoritmen met gecomprimeerd of zelfs semi-gecomprimeerd dynamisch bereik is aangetoond dat het de perceptie van de muziekkwaliteit beïnvloedt en aanzienlijk minder de voorkeur heeft boven lineaire verwerking door gehoorgeluisterde luisteraars ⁵ . Hoewel niet-lineaire verwerking duidelijk een vereiste is voor sommige gehoorverliezen, is zorgvuldige toepassing nodig om het muzieksignaal te voorkomen. In reële termen resulteert dit in een verlies van duidelijkheid en instrumentbalans, vooral gezien de meeste popmuziek van vandaag bijna volledig woont in de top 15-20 dB van het bereik van de ‘DBFS’ (‘full-scale’).

Spectraal moet vanwege de niet-lineaire luidheidsgroei van verminderde oren worden gemaakt over veronderstelde luisterniveaus en het gewicht van versterking in verschillende delen van het spectrum. Verder hierop omvat een typisch audiogram (250-8000 Hz) een bereik van vijf octaaf, beginnend bij een (enigszins scherpe) 'middelste C' op de piano, wat leidt tot extrapolatie over drie octaven van hoorbare bas en het octaaf of zo boven 8 KHZ geassocieerd met schittering, duidelijkheid en 'air' ⁶ . Hoewel het waar is dat er enkele luisteraars zijn die weinig functioneel gehoor hebben in de zeer hoge frequenties, zijn er ook veel met gehoorverlies die veel baat hebben bij versterking boven 8 kHz. Evenzo kunnen onjuiste veronderstellingen rond het lage frequentie-gehoorvermogen leiden tot over- of ondervertelling in deze regio, wat resulteert in respectievelijk ‘modderige’ of ‘dunne’ signalen.

Keuzes van het gehoorapparaat

Gemeenschappelijke persoonlijke apparaten voor opgenomen muziek en media zijn hoofdtelefoons, oordopjes en - steeds meer hoortoestellen met streamingmogelijkheden. De functionele afbakening tussen gehoorapparaten en draadloze oordopjes is vervaagd, waarbij elk sterke invallen in het domein van de andere, of het nu spraak hoort in lawaaierige situaties, tinnitus management, muziekstreaming of telefoongebruik. Hoofdtelefoons breiden ook hun mogelijkheden uit, met de nieuwste ruisonderdrukkingsmodellen met ‘pass-through’ standaard.

oordopjes

De oordopjes van vandaag kunnen een uitstekende geluidsreproductie, ruisonderdrukking, telefoonfunctionaliteit en zelfs ‘gepersonaliseerde’ pass-through hebben vergelijkbaar met een gehoorapparaat ⁷ . Hoewel handig, is hun belangrijkste nadeel misschien comfort en vormfactor. De vereiste voor het inbrengen en occlusie van de gehoorgang voor effectieve basrespons betekent dat gebruikers met kleine of ongewoon gevormde gehoorbanden of die lang niet van iets in hun gehoorgang houden, kunnen moeite hebben om een ​​bruikbare oplossing te vinden.

hoofdtelefoon

Veel gebruikers geven er de voorkeur aan dat hun audio wordt geleverd door hoofdtelefoons over- of on-the-ear, hetzij voor gemak, comfort of beide. Een goed ontworpen hoofdtelefoon zit comfortabel op de oren met weinig klemkracht, waardoor ze geschikt zijn voor langere luisterperioden. Vooruitgang in actieve ruisonderdrukking kan een hoge isolatie bieden met zeer weinig occlusie en de grote ‘dynamische’ stuurprogramma's in deze apparaten zorgen voor veel baskracht en duidelijkheid, zelfs in ‘open-backed’ modellen.

hoortoestellen

De meeste fabrikanten van hoortoestel bieden apparaten aan met muziek en media -streaming. Hoewel erg handig voor mensen met gehoorverlies, kunnen beperkingen en beperkingen met het fundamentele ontwerp van gehoorapparaten uitdagingen veroorzaken bij het luisteren naar deze signalen. Dit omvat een slechte basrespons met open-fit en geventileerde apparaten en uitgesproken niet-lineaire dynamische bereikverwerking. Bovendien kan de noodzakelijke focus van gehoorapparaten op live spraaksignalen zowel de bas als de zeer hoge frequentie -inhoud verwaarloosd laten. Hoewel verschillende fabrikanten hebben geprobeerd deze problemen aan te pakken, hetzij door mechanische innovatie 8 of via algoritmeontwerp ⁹ , lijken definitieve oplossingen tot nu toe ongrijpbaar.

Huidige gehoorapparaten zijn ook beperkt vanwege de enkele gebalanceerde armatuurdriver die in de meest voorkomende ontvangers wordt gebruikt. Hoewel in staat tot volledige spectrale reproductie, kunnen afzonderlijke stuurprogramma's moeite hebben om het volledige hoorbare spectrum tegelijkertijd tegelijkertijd te reproduceren. Het is om deze reden dat de meeste fabrikanten van de in-ear monitor meerdere stuurprogramma's gebruiken, vaak beweren dat "niet-mudded" bassen en duidelijke hoogfrequente reacties toegewijde stuurprogramma's vereisen die zijn afgestemd op verschillende delen van het spectrum 10 .

Vergelijking van het apparaat

Vergelijkt figuren 2 en 3 door middel van het illustreren van deze punten de spectrale en dynamische bereikreacties op Bluetooth-gestreamde testsignalen van een populair recent modelhoofdtelefoon, oordopje en gehoorapparaat van drie spraakmakende merken. Deze tests werden uitgevoerd op een Kemar -kop en torso -simulator uitgerust met GRAS -antropomorfe pinnae, gekoppeld aan een akoestische precisie akoestische analysator.

Figuur 2 toont de spectrale respons van de drie apparaten. De koptelefoons hechtten zich vooral aan de Harman-responscurves onder 6 kHz met uitgesproken sub-bas (minder dan 60 Hz), maar stimuleerden zeer hoge frequenties nauwlettend gevolgd een typische 'free-field' respons 13 resulterend in een duidelijke, Ruim geluid in vergelijking met de andere apparaten. De oordopjes vertoonde een minder uitgesproken bas en een scherpe val boven 8 kHz, zonder kracht en volheid. Het hoorapparaat viel steil boven 6 kHz, met de duidelijkheid en schittering, terwijl een bias tussen 60-250 Hz gecombineerd met een dip tussen 500-1500 Hz een modderigheid en gebrek aan aanwezigheid gaf.

Figuur 2. Spectrale responsen van verschillende apparaten om sinus testsignaal te worden gestreept door bluetooth (genormaliseerd bij 500 Hz)

Vanuit een invoer/uitvoerperspectief (figuur 3), terwijl de hoofdtelefoon en oordopjes lineair waren (input = output), paste het hoortoestel zware inputcompressie toe op ongeveer -10 dBF's (ongeacht door de gebruiker geselecteerd luisterniveau). Dit resulteert in een verlies van scheiding en balans tussen instrumenten in een zeer belangrijk deel van het dynamische bereik voor opgenomen muziek.

Figuur 3. Invoer-/uitvoerresponsen van verschillende apparaten op gestimuleerde sinus testsignaal gestreamd door Bluetooth

Er zijn veel hoortoestellen, oordopjes en hoofdtelefoons op de markt en een breed scala aan benaderingen van spectrale en dynamische bereikverwerking. De bovenstaande resultaten vertegenwoordigen een zeer beperkt monster en zijn alleen voor illustratieve doeleinden.

conclusie

Hoewel er grote vorderingen zijn gemaakt bij het leveren van muziek en media via hoortoestellen, zijn er nog steeds uitdagingen om te overwinnen om alle gebruikers een echte high-fidelity-ervaring te bieden. Oordopjes ontwikkelen zich snel, maar worden nog steeds geconfronteerd met fysieke en mechanische ontwerpbeperkingen. Voorlopig bieden hoofdtelefoons nog steeds consequent een hoogwaardige en comfortabele persoonlijke luisterervaring. Gehoorzame luisteraars hebben veel profiteren van een dieper inzicht in algoritmeontwerp voor muziekverbetering in combinatie met nieuwe technologie die beschikbaar is om hoofdtelefoons aan te passen aan gehoorprofielen.

Bij Audeara kunnen onze Bluetooth -hoofdtelefoons worden gemonteerd op het audiometrische profiel van de gebruiker via onze audassist desktopsoftware (alleen beschikbaar voor clinici) of via onze mobiele app van de consument. We doen voortdurend R & amp; D om onze innovatieve personalisatiealgoritmen en passende parameters te verbeteren om ervoor te zorgen dat alle luisteraars het geluid van de hoogste kwaliteit ontvangen voor hun gestreamde muziek en media, ongeacht hun gehoorprofiel.

Dit is een steeds competitievere ruimte - wat geweldig nieuws is voor de consument - en clinici moeten deze snel bewegende markt namens hun klant scherp in de gaten houden.

Referenties

1. Hays, T. (2005). Welzijn in het latere leven door muziek. Australasian Journal on Aging, 24 (1), 28–32. http://doi.org/10.1111/j.1741-6612.2005.00059.x
2. Leek, M., Molis, M., Kubli, L., & amp; Tufts, J. B. (2008). Genieten van muziek door oudere horende luisteraars. Journal of the American Academy of Audiology, 19 (6), 519–526. http://doi.org/10.3766/jaaa.19.6.7
3. Solheim, J., Kværner, K., & amp; Falkenberg, E. (2011). De gevolgen van het dagelijkse leven van gehoorverlies bij ouderen. Handicap en revalidatie, 33 (23-24), 2179–2185. http://doi.org/10.3109/09638288.2011.563815
4. Kirchberger, M., & amp; Russo, F. (2016). Dynamisch bereik tussen muziekgenres en de perceptie van dynamische compressie bij het horen van luisteraars. Trends in hoorzitting, 20. http://doi.org/10.1177/23312165166630549
5. Olive, S. (2022). De perceptie en meting van de geluidskwaliteit van de hoofdtelefoon: wat geven luisteraars de voorkeur? Acoustics Today, 18 (1), 58–67. http: // doi.org/10.1121/at.2022.18.1.58
6. headphonesty.com (2021). Het audiofrequentiespectrum legde uit. Ontvangen 25 september 2022, van https://headphonesty.com/
7. Chong-White, N., Mejia, J., & amp; Galloway, J. (2021). Apple AirPods Pro evalueren met hoofdtelefoonaccommodaties als gehoorapparaten. The Hearing Review, 28 (12), 8–11.
8. Latzel, M., Meija, J., Young, T., & amp; Hobi, S. (2022). ActiveVent ™ ontvanger voordelen. Fonak Field Study News. https://www.phonakpro.com/au/en/ Resources/Information-Forms/Evidence/Library.html
9. Brændgaard, M. (2021). De ontwikkeling achter Oticon Mymusic. (Technisch artikel). https://www.oticon.com.au/professionals/audiology- en-technology/Technologies/Research
10. pro.meaudio.com (2022). Zijn de beste in-ear monitoren die met de meeste bestuurders? Ontvangen 25 september 2022, van https://pro.meaudio.com/
11. Ilkless. (2021). Een diepe duik in Harman -bochten. Headphonesty.com. Ontvangen 25 september 2022, van https: //www.headphonesty. com/2020/04/HARMAN-Target-Curves-Part-3/