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reducción del retraso
de los audífonos
para un sonido óptimo.
Calidad: un nuevo paradigma en el procesamiento.
Reproducido al español por Edna Perdomo, Fonoaudióloga, Especialista en Audiología.
La calidad del sonido en los audífonos digitales a menudo se ve comprometida debido al retraso en el procesamiento de la señal y el “efecto de filtro comb (o peine) “resultante. Para cambiar esto, Widex introdujo recientemente una nueva solución diseñada especialmente para pérdidas auditivas de leves a moderadas, que emplea un retraso imperceptible. Esto da como resultado una calidad de sonido que, hasta ahora, ha sido inalcanzable en los audífonos digitales. Este artículo describe la física del retraso de los audífonos y presenta un estudio de campo sobre la experiencia de calidad de sonido del nuevo sistema.
Hay muchas razones por las que a las personas les resulta difícil adaptarse a los audífonos, pero entre ellas la razón principal es el sonido:” no importa lo bueno que sea un audífono, suena como un audífono”. Una causa importante de esto es el “efecto de filtro comb o peine”, que surge porque el procesamiento de la señal digital en el audífono retrasa el sonido amplificado en relación con el sonido directo que ingresa al oído a través de la ventilación y cualquier fuga alrededor del molde o adaptador instantaneo. Incluso si este retraso es de unos pocos milisegundos, hace que los sonidos amplificados y directos entren y salgan de fase, lo que genera picos y valles en la curva de frecuencia de ganancia de la señal combinada que no están presentes en la señal original. La representación gráfica del efecto de filtro de comb se asemeja a los dientes de un peine (por ejemplo, consulte la Figura 2).
El efecto de filtro comb se percibe como un sonido distorsionado, hueco y antinatural, parecido a escuchar a través de un tubo o una concha marina. Obviamente, esta no es una calidad de sonido atractiva, pero, hasta ahora, ha sido una parte inevitable de los audífonos digitales, excepto en adaptaciones completamente cerradas. Para accesorios abiertos y ventilados, el retraso inherente del procesamiento de la señal digital que habilita excelentes funciones como el análisis ambiental, la reducción de ruido y la cancelación de retroalimentación, lo que da como resultado una calidad de sonido degradada cuando el sonido procesado se mezcla con el sonido directo.
Ahora, gracias a un nuevo paradigma en el procesamiento, esto ya no es un problema. El programa PureSound” de los nuevos audífonos WIDEX MOMENT permite un retardo tan bajo que prácticamente se elimina el efecto filtro Comb o peine y su efecto negativo en la calidad del sonido. Este artículo explica cómo se emplea esta tecnología y luego presenta un estudio que muestra cómo la reducción del retardo da como resultado una calidad de sonido superior en situaciones de la vida real.
Ahora, gracias a un nuevo paradigma en el procesamiento, esto ya no es un problema. El programa PureSound” de los nuevos audífonos WIDEX MOMENT permite un retardo tan bajo que prácticamente se elimina el efecto filtro Comb o peine y su efecto negativo en la calidad del sonido. Este artículo explica cómo se emplea esta tecnología y luego presenta un estudio que muestra cómo la reducción del retardo da como resultado una calidad de sonido superior en situaciones de la vida real.
La física del retraso
Como se describió, el efecto de filtro de peine es el resultado del sonido directo que ingresa al canal auditivo y se mezcla con el sonido retardado del audífono. Esto significa que el problema es mayor para las olivas completamente abiertas. Sin embargo, como se vio en un estudio anterior, las olivas instantáneas rara vez se cierran por completo. Dado que las almohadillas para orejas instantáneas representan aproximadamente el 82 % de las ventas de audífonos en los Estados Unidos,2 la distorsión debida al filtro de peine es un problema potencial para muchos usuarios de audífonos.
El efecto de filtro de peine es particularmente audible para los usuarios con pérdidas auditivas de leves a moderadas que, a su vez, probablemente tengan accesorios abiertos y ventilados donde el problema es más prominente. El efecto es más pronunciado cuando las dos contribuciones de sonido tienen aproximadamente la misma amplitud, normalmente entre 0,5 y 2 kHz, según la punta del oído, el canal auditivo y la ganancia del audífono.
Los retrasos típicos de los audífonos premium son de alrededor de 5 a 8 mseg, aunque el retraso en los audífonos Widex ha sido menor durante mucho tiempo, principalmente debido al banco de filtros de dominio de tiempo aplicado. La figura 1 muestra los retrasos grupales de cuatro audífonos premium diferentes junto con el retraso de Widex PureSound™, un nuevo programa basado en la tecnología ZeroDelay. El retraso en el programa PureSound, que se muestra en azul claro, está claramente en una categoría propia.
Figura 1. Retrasos grupales en cuatro audífonos premium, en comparación con Widex Purefound.
Aunque los retrasos promedio de 3, 5 o incluso 8 milisegundos parecen cortos, incluso estos retrasos cortos afectan el sonido en el tímpano, con distorsión debido al filtro comb encontrado para todos estos retrasos en adaptaciones abiertas y ventiladas (Figura 2). Este efecto físico del retardo ha sido hasta ahora un costo inevitable por obtener a cambio los beneficios del procesamiento digital de la señal, que solo podía evitarse desactivando la ganancia en los canales hasta los 2 kHz. Esto a su vez puede reducir la audibilidad.
La tecnología Widex ZeroDelay evita esta distorsión al lograr un retraso de menos de medio milisegundo. Esta hazaña es posible gracias a una plataforma de audífonos con dos vías de señal: la vía de señal Widex Classic, que impulsa los programas universales y especializados, y la nueva vía ZeroDelay que establece la relación precisa entre el retraso y la calidad del sonido. En segundo lugar, debido a las limitaciones técnicas de la tecnología de audífonos previamente disponible, la mayoría de las investigaciones han utilizado demoras de 2 ms en adelante, sin una línea de base sin demora.
Sin embargo, la Figura 2 muestra que incluso un retraso de alrededor de 2 mls da como resultado un filtro de peine claro, mientras que un retraso mínimo por debajo de 0,5 ms no lo hace. Esto cambia fundamentalmente la pregunta de una demora tolerable (es decir, “¿Con cuánta demora podemos salirnos con la nuestra?”) a una pregunta de cómo la optimización de la demora puede ayudarnos a lograr una calidad de sonido óptima.
El vínculo entre el retraso mínimo y la calidad del sonido se exploró en el siguiente estudio de la vida real.
Figura 2. Ganancia asistida para cuatro audífonos premium y Widex Purefound, medida en un acoplador abierto 711 con ruido rosa a 65 dB fPL. Todos los audífonos se adaptaron con la justificación NAL-NL2 para una pérdida auditiva N2 y adaptaciones abiertas.
Optimización del retardo para un gran sonido
Una pregunta crucial es cómo la demora más corta para Widex PureSound (Figura 1) y la ausencia resultante de filtros de peine (Figura 2) se traducen en experiencias para el oyente. Esta pregunta se abordó en un estudio de paseo sonoro guiado en el que 21 participantes calificaron la calidad del sonido del nuevo retardo mínimo de Widex PureSound en comparación con el retardo estándar de los audífonos en un diseño doble ciego en el que se basa el programa PureSound. La vía Classic contiene todas las funciones de procesamiento de señales digitales que esperaría de un dispositivo Widex, mientras que la vía ZeroDelay utiliza versiones adaptadas para ofrecer sonido casi sin efecto de filtro de peine.
Dado que esta vía se basa en la entrega de sonido prácticamente instantánea, se adaptan algunas características, pero aún apuntan a mejoras en la relación señal-ruido y control de retroalimentación instantáneo. Por lo tanto, el programa PureSound incluye la mayoría de las características que esperamos de los audífonos digitales, incluida la ganancia individualizada y la compresión de múltiples puntos de inflexión, la reducción de ruido y la detección automática y el ajuste al entorno. Esto hace que el programa PureSound sea adecuado para uso general, proporcionando una calidad de sonido superior para usuarios con pérdidas auditivas de leves a moderadas.
¿Cuánto tiempo es tolerable un retraso?
El retraso era insignificante en los audífonos analógicos, pero con la introducción de los audífonos digitales se volvió importante tenerlo en cuenta, ya que el procesamiento de la señal digital lleva tiempo. Es más, el mayor uso de adaptaciones abiertas significa que el sonido directo juega un papel más importante en más adaptaciones. Por estas razones, la investigación se ha centrado en cuánto retraso pueden introducir los audífonos antes de que se vuelva intolerable. Por ejemplo, Stone y Moore publicaron una serie de artículos de 5 partes de 1999 a 2008 sobre “Retraso tolerable de los audífonos”, donde investigaron cómo diferentes retrasos perturbaban la audición.
Las investigaciones anteriores varían mucho en términos de qué retrasos y aspectos de procesamiento se investigaron, si los participantes tenían pérdida auditiva y cómo se produjo o simuló el sonido del audífono. En general, ha habido consenso en que los retrasos por debajo de 10 milisegundos son probablemente aceptables, aunque Stone et al’ indicaron que los retrasos pueden necesitar ser inferiores a 5 o 6 milisegundos para ser aceptables, Dillon y otros mostraron una relación entre las puntuaciones de retraso y preferencias.
En términos de comprender cómo la distorsión basada en la demora afecta la calidad del sonido, hay dos problemas con esta investigación anterior: primero, se ha centrado principalmente en cuándo la demora se vuelve directamente objetable, lo cual es, por supuesto, importante pero no muy informativo.
Métodos
Participantes. Un total de 21 participantes completaron una caminata guiada. Hubo 13 participantes con pérdida auditiva de leve a moderada y 8 participantes con audición normal.
Audífonos. Utilizamos un enfoque de ajuste por conglomerados para mantener el estudio lo más sistemático posible y para garantizar el doble ciego. Los audífonos para los participantes con pérdida auditiva (grupo HL) se ajustaron a una pérdida auditiva N2, y los audífonos para los participantes con audición normal (grupo NH) a una pérdida auditiva plana de 25 dB HL. Para tres participantes del grupo HL que habitualmente tenían problemas con la retroalimentación, la pérdida auditiva se fijó en N2 con 40 dB HL en las frecuencias más altas.
El grupo HL estaba formado por 8 usuarios de audífonos con experiencia (> 2 años de uso regular) y 5 usuarios sin experiencia que nunca habían usado audífonos con regularidad.
Todos los audífonos incluían dos programas de audición: el programa Widex PureSound y un programa de comparación con un retraso más estándar (retraso de grupo medio de aproximadamente 2,5 mseg). Alrededor de la mitad de los participantes tenían
. PureSound como Programa 1 y la otra mitad como Programa 2, y tanto los participantes como los investigadores desconocían la identidad de los Programas 1 y 2. Para centrarse en el efecto del retardo, se deshabilitaron todas las formas de reducción de ruido; se desactivaron el manejo de sonido de impulso y la clasificación de sonido; y los formadores de haz se configuraron en omnidireccionales. Todos los participantes usaron adaptadores abiertos para los oídos.
Procedimiento. El elemento principal del estudio fue una caminata guiada a lugares dentro y alrededor de la sede de Widex en Dinamarca, con 20 evaluaciones de calidad de sonido en 14 ubicaciones diferentes. Se instruyó a los participantes sobre cómo cambiar los programas con un control remoto y probaron la evaluación de la calidad del sonido en un lugar que no estaba incluido en los análisis. Las ubicaciones restantes estaban adentro y afuera con diferentes tipos de sonidos (consulte la Tabla 1 para obtener una lista de escenarios de sonido). Para cada uno de los escenarios, se instruyó al participante para cambiar entre los dos programas mientras escuchaba al entorno, a un sonido específico, a su propia voz o al investigador leyendo en voz alta. Luego se les preguntó si preferían la calidad de sonido del programa 1 o 2, en qué medida la preferían (“un poco mejor”, “mejor” o “mucho mejor”) y cuáles eran las razones de su preferencia. Los participantes también podrían indicar si no escucharon ninguna diferencia o si no tenían preferencia.
Después de la caminata guiada, los participantes fueron entrevistados sobre su experiencia general.
Figura 3: Preferencia general por PureSound frente al retardo estándar, con el grupo HL en el panel izquierdo y el grupo NH en el panel derecho.
Figura 4: Calificaciones de preferencia promedio para diferentes categorías de sonido, que van desde una fuerte preferencia por el retardo estándar (-3) hasta una fuerte preferencia por PureSound (+3).
Preferencia general. El resultado más importante de este estudio fue la preferencia general de calidad de sonido de los participantes, que se ilustra en la Figura 3. En la entrevista final, el 85 % del grupo HL y el 100 % del grupo NH indicaron una preferencia por PureSound sobre el retardo estándar. Esta preferencia de PureSound fue muy significativa (prueba binomial p< 0,001). La preferencia es, por supuesto, más relevante para el grupo HL, ya que pertenecen al grupo objetivo de PureSound. Sin embargo, también es interesante que un grupo de participantes normoyentes prefirieran tan claramente el programa con retraso minimo. Esto demuestra que el retardo tiene una fuerte influencia en lo que se percibe como sonido natural.
De los únicos dos participantes que no prefirieron PureSound, uno tenía tinnitus bastante severo, lo que puede haber afectado su capacidad para escuchar el filtro de peine, y el otro no indicó una preferencia general.
Además de la preferencia general de los participantes, también es relevante explorar sus respuestas en escenarios individuales. Aquí vemos que los participantes con la preferencia general de PureSound también mostraron una mayoría de preferencias por PureSound en los 20 escenarios que calificaron, lo que indica que los participantes fueron sistemáticos en sus preferencias. Una prueba de rango con signo de Wilcoxon mostró un número significativamente mayor de preferencias de PureSound que las preferencias de retardo estándar en todas las situaciones (W = 222, p = 0,0002), con más de 3 veces más preferencias de PureSound que preferencias de retardo estándar
se debió más a escenarios sonoros particulares. En cuanto a los escenarios individuales, la mayor-
La diversidad de preferencias fue para PureSound en todos los escenarios. El porcentaje de preferencias de PureSound varió del 53 % (en interiores con ventilación ruidosa, donde se percibe que el efecto del filtro comb cambia el tono del ruido de la ventilación en lugar de sonar artificial como en otras situaciones) al 100 % ( ruido de tráfico).
Los escenarios incluidos en el paseo guiado constituyen una amplia selección que representa muy diversas situaciones de la vida real. Aunque son bastante diversas, las situaciones se pueden agrupar en siete categorías de sonido diferentes, como se muestra en la Tabla 1. Esto nuevamente muestra la mayoría de las preferencias de PureSound, aproximadamente al mismo nivel para la mayoría de las categorías, excepto el ruido del tráfico. que se destaca con el 100% de los participantes que prefieren PureSound.
También podemos ver las calificaciones de preferencia promedio como se ilustra en la Figura 4, donde las respuestas “cuánto mejor” han sido
traducido a una escala de -3 (retardo estándar mucho mejor) a +3 (PureSound mucho mejor). Esto confirma la imagen de una preferencia constante de PureSound, con el ruido del tráfico destacándose con una ventaja particularmente fuerte. Para todas las categorías de situaciones, las pruebas de rango con signo de Wilcoxon muestran que las preferencias de PureSound son significativas (todas las p < 0,02).
Razones de preferencia. Un paso final para comprender la calidad de sonido superior del retardo mínimo es observar las razones que dieron los participantes para sus preferencias. En la entrevista de salida, los 19 de los 21 participantes que preferían PureSound dieron 39 razones para su preferencia, de las cuales las más frecuentes fueron “menos ruido” (13), “más natural” (7), “más claro” (3 ), y “más matizado/detallado” (3).
Las razones de las preferencias de PureSound en escenarios individuales hacen eco de los mismos temas: de un total de 310 razones dadas, aproximadamente la mitad fueron “menos ruido” (76) o “más natural” (78). Otras razones destacadas incluyeron “agradable” (24), “más claro” (23), “menos túnel/sonido de conchas marinas” (19), “menos agudo” (11),y “mejor comprensión del habla” (10). Cabe destacar la descripción de “menos ruido”, a pesar de la desactivación de la gestión de ruido tradicional en este estudio.
“Más natural” también figura entre las razones dadas para las preferencias de retraso estándar, con 28 de un total de 94 razones dadas. Curiosamente esta razón fue aducida principalmente por usuarios experimentados de audífonos que, por supuesto, están acostumbrados a escuchar el retraso estándar y, como tal, es más probable que lo encuentren reconocible.
De manera similar, hubo 10 casos en los que los usuarios de audífonos con experiencia informaron que el retraso estándar incluía más del paisaje sonoro, mientras que ninguno de los usuarios sin experiencia informó esto. Nuevamente, esto puede deberse a que los usuarios de audífonos experimentados estaban tan acostumbrados al sonido del efecto de filtro de peine que, al menos en ciertas situaciones, interpretaron esa distorsión como una parte del entorno que “faltaba”. en el programa PureSound.
Conclusión
El estudio de la caminata guiada mostró claramente cómo la física del retraso afecta la calidad del sonido para los usuarios reales de audífonos en la vida real: el sonido del programa PureSound con retraso mínimo fue preferido por una gran y significativa mayoría de oyentes y en muchas más situaciones que el programa que incluía un retraso estándar. Esto no significa que PureSound sea la solución adecuada para todos, pero es una opción ideal que ofrece una calidad de sonido superior para aquellos usuarios con pérdida auditiva de leve a moderada que tienen más probabilidades de verse perturbados por el efecto de filtro de comb o peine, incluidos usuarios completamente nuevos.
Para los usuarios con pérdidas auditivas más severas, el programa Widex MOMENT Universal todavía se caracteriza por el enfoque de Widex en una gran calidad de sonido. Gracias a la posibilidad de ambas opciones de procesamiento, los audífonos Widex MOMENT brindan una solución óptima para todos, incluidos los usuarios que son nuevos en el uso de audífonos y que ya no tienen que luchar para acostumbrarse al sonido del retraso.
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