[摘要]Speech Preservation in Noise Management Strategies

撰稿人：何承諭 (陽明大學醫工所聽語工程實驗室/碩士研究生)
審稿人：蔡昆憲 (陽明大學醫工所聽語工程實驗室/博士候選人)

文章出處
篇名：Speech Preservation in Noise Management Strategies
作者：Francis Kuk, PhD, & Heidi Peeters, MA
出處：The Hearing Review
期號：December
出版年份:2007

摘要
助聽器技術日新月異，儘管如此，助聽器在噪音的處理上仍然是助聽器配戴者最不滿意的一部分。本文討論一些助聽器噪音的處理方法，希望在助聽器噪音處理上有所幫助。

噪音處理演算法的準則－改善噪音下的噪音消除
每個配戴者在噪音下對噪音的忍受度不同，其中，大多是以增加語音理解度為準則，有的則是希望增加聆聽舒適度或是增加噪音容忍度。另一方面，在噪音環境使用方向性麥克風會有很大的改善，例如：方向性麥克風對開放式選配(open-fitting)助聽器能提高2－3 dB的訊噪比(SNR)；對堵耳式選配(occluded fitting)助聽器能提高4－6 dB的訊噪比。

噪音處理演算法的準則－保持可聽度及語音理解度
不適當的降低增益值或當語音來自旁邊或後面時，可能影響語音理解度。所以噪音消除系統需以不傷害聲音本質及不降低語音理解度為原則。

保持語音理解度－噪音管理
為確保最大的語音理解度，有三個要點：(1)正確的區分「噪音」與「非噪音」，以避免將「非噪音」信號的增益量降低。(2)適當的啟動閾值與增益量降低。由於在噪音環境下，噪音和語音同時存在，某些時候可能無法正確的區分噪音或語音。一般來說，噪音管理技術僅會針對過大的聲音(約為60 dB SPL，即所謂的啟動閾值)做處理，如此聲音僅會被降低音量，而不至於讓語音完全聽不見。(3)對不同頻帶給予不同的增益量降低，亦即對語音理解度貢獻較多的頻帶給予較少的增益量降低。一般來說，噪音管理技術降低增益量最多僅有10到12 dB，以避免聲音完全聽不見。

保持語音理解度－方向性麥克風
方向性麥克風搭配低壓縮閾值(compression threshold)設定可以使小聲音有較大的增益量，進而提升語音理解度。而全自動調適性的方向性麥克風技術可以根據設定啟動閾值切換全方向性(omnidirectional)麥克風與方向性(directioanl)麥克風，低於啟動閾值(一般設定在50到55 dB)時使用全方向性麥克風，高於啟動閾值則使用方向性麥克風。這些技術都可以使小聲音更容易被聽見。

新噪音處理演算法
Widex公司提出一個新的整合信號處理(Integrated Signal Processing, ISP)技術，藉以加強噪音消除與調適性方向性麥克風系統，即是語音增強(Speech Enhancer, SE)噪音消除演算法。SE演算法針對各種不同聽損程度的聽損者，在噪音環境下對語音理解度提供最大的語音理解度。不同於傳統噪音消除，在不造成回饋音和聲音不舒適度的前提下，SE演算法會自動增加在噪音中的增益值以增加語音理解度指標(Speech Intelligibility Index, SII)。

多頻道方向性(multichannel directionality)技術
傳統的方向性麥克風技術對不同頻帶都給予相同的極向圖(polar pattern)設定，就像單頻道助聽器對各頻帶給予相同的增益量一樣。但新的多頻道方向性技術則可以對不同的頻帶設定不同的極向圖，例如500 Hz的頻道設定為全方向性，1000 Hz的頻道設定為超心型的極向圖。如此可保持聲音的可聽度。

實驗設計與實驗結果
全方向性麥克風加上SE演算法與適應性方向性麥克風加上SE演算法，進行噪音下語音的實驗，7個中重度平坦型聽損(平均約70 dB HL)的成年受測者，配戴助聽器年數3到43年，平均年齡66歲（46到86歲），使用Hearing in Noise Test(HINT)測試法，連續語音加權式噪音(continuous HINT speech-shaped noise)的音量為75 dB SPL，分別在兩個測試條件下施測：(1)3個來自側面與後方的噪音源(90度、180度、270度)和4個來自前方、側面與後方的噪音源(0度、90度、180度、270度)。實驗結果顯示，在3個方向噪音源時單獨使用SE演算法可提升1.5 dB的SNR，搭配方向性麥克風可提升7 dB的SNR；在4個方向噪音源時單獨使用SE演算法可提升2.3 dB的SNR，而搭配方向性麥克風可提升4 dB的SNR。實驗結果顯示，適應性方向性麥克風加上SE演算法可以有效地增加訊雜比。在噪音處理演算法上，新的ISP技術可以維持語音理解度與有效地進行噪音消除。

個人心得
噪音處理在助聽器驗證上往往是配戴者最大的不滿意處，如何從聲音中分辨語音與噪音又不影響語音理解度往往是助聽器噪音消除上重要的技術。Widex依據語音理解度指標(SII)來設計新的SE演算法，但目前的語音理解度指標是以英語為設計參考，若華語與英語間有不同的語音理解度指標，那麼或許可據此設計針對華語的噪音消除演算法。