Метод моделирования эффекта ухудшения частотного разрешения слуха у больных нейросенсорной тугоухостью

Предложен метод моделирования эффекта ухудшения частотного разрешения уха у больных нейросенсорной тугоухостью, особенностью которого является возможность его настройки по аудиограмме конкретного человека. Метод основан на пофреймовой обработке сигнала в частотной области. Моделирование эффекта ухудшения частотного разрешения уха достигается за счет обработки составляющих амплитудного спектра исходного звукового сигнала «размывающей» функцией. «Размывающая» функция формируется из амплитудно-частотных характеристик слуховых фильтров, ширина полос которых определяется исходя из аудиограммы тугоухого человека. Предложенный метод реализован в среде MATLAB. Проведено экспериментальное исследование влияния эффекта ухудшения частотного разрешения уха с использованием теста на разборчивость речи. В эксперименте участвовало 15 человек, которым давали прослушивать записи, обработанные предложенным методом с различными настроечными параметрами, в том числе с добавлением белого шума и без добавления. Экспериментальные данные показали, что ухудшение частотного разрешения уха приводит к ухудшению разборчивости речи, особенно сильному при наличии фонового шума. На основании ответов участников эксперимента составлены таблицы спутывания звуков, отражающие факт неразличимости схожих по частоте звуков, что подтверждает корректность работы предложенного метода.

1. Королева, И. В. Введение в аудиологию и слухопротезирование / И. В. Королева. - СПб. : КАРО, 2012. - 400 с.

2. Erber, N. Applications of hearing-loss simulation in education of student clinicians / N. Erber // J. of the Academy of Rehabilitative Audiology. - 1995. - Vol. 28. - P. 37-50.

3. Simulation of hearing loss using compressive gammachirp auditory filters / H. Hu. [et al.] // IEEE Intern. Conf. on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). - Prague, Czech Republic, 2011. - Р. 5428-5431. https://doi.org/10.1109/ICASSP.2011.5947586

4. Graf, I. Simulation of the Effects of Sensorineural Hearing Loss / I. Graf. - Cambridge : Massachusetts Institute of Technology, 1997. - 112 p.

5. Mourgela, A. Perceptually motivated hearing loss simulation for audio mixing reference / A. Mourgela, T. Agus, J. D. Reiss // 147th Audio Engineering Society Intern. Convention. - N. Y., 2019.

6. Moore, B. Cochlear Hearing Loss: Physiological, Psychological and Technical Issues / B. Moore. -2nd ed. - John Wiley & Sons, 2008. - 332 p. https://doi.org/10.1002/9780470987889

7. Baer, T. Effects of spectral smearing on the intelligibility of sentences in noise / T. Baer, B. Moore // The J. of the Acoustical Society of America. - 1993. - Vol. 94, no. 3. - P. 1229-1241. https://doi.org/10.1121/1.408176

8. Goodwin, M. The STFT, sinusoidal models, and speech modification / M. Goodwin // Handbook of Speech Processing. - Springer, 2008. - P. 229-258. https://doi.org/10.1007/978-3-540-49127-9_12

9. A hearing impairment simulation method using audiogram-based approximation of auditory characteristics / N. Jinbo [et al.] // 15th Annual Conf. of the Intern. Speech Communication Association (INTERSPEECH). -Singapore, 2014. - P. 490-494.

10. The deterioration of hearing with age: Frequency selectivity, the critical ratio, the audiogram, and speech threshold / R. D. Patterson [et al.] // The J. of the Acoustical Society of America. - 1982. - Vol. 72, no. 6. -P. 1788-1803. https://doi.org/10.1121/1.388652

11. Effects of spectral smearing of stimuli on the performance of auditory steady-state response-based brain-computer interface / H. J. Hwang [et al.] // Cogn Neurodyn. - 2017. - Vol. 11, no. 6. - P. 515-527. https://doi.org/10.1007/s11571-017-9448-y

12. Фонлантен, А. Слуховые аппараты / А. Фонлантен, Х. Арндт. - Ростов н/Д. : Феникс, 2009. - 302 с.

13. Glasberg, B. Auditory filter shapes in subjects with unilateral and bilateral cochlear impairments / B. Glasberg, B. Moore // The J. of the Acoustical Society of America. - 1986. - Vol. 79, no. 4. - P. 1020-1033. https://doi.org/10.1121/L393374

14. Baer, T. Effects of spectral smearing on the intelligibility of sentences in the presence of interfering speech / T. Baer, B. Moore // The J. of the Acoustical Society of America. - 1994. - Vol. 95. - P. 2277-2280. https://doi.org/10.1121/L408640

15. Moore, B. Simulation of the effects of loudness recruitment and threshold elevation on the intelligibility of speech in quiet and in a background of speech / B. Moore, B. Glasberg // The J. of the Acoustical Society of America. - 1993. - Vol. 94, no. 4. - P. 2050-2062. https://doi.org/10.1121/1.407478

16. Nejime, Y. Simulation of the effect of threshold elevation and loudness recruitment combined with reduced frequency selectivity on the intelligibility of speech in noise / Y. Nejime, B. Moore // The J. of the Acoustical Society of America. - 1997. - Vol. 102, no. 1. - P. 603-615. https://doi.org/10.1121/1.419733

17. Effects of spectral smearing of stimuli on the performance of auditory steady-state response-based brain-computer interface / J. H. Hwang [et al.] // Cognitive Neurodynamics. - 2017. - Vol. 11, no. 6. - P. 515-527. https://doi.org/10.1007/s11571-017-9448-y