a audiologia no epoq
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A AUDIOLOGIA NO EPOQ – W H I T EPA PER 2 Conteúdo Introdução página 3 A Arquitetura RISE página 5 Ambiente Sonoro página 7 Som Espacial página 9 Conectando ao Mundo Distante página 10 Novo Processamento de Sinal Inteligente página 12 Dinâmica Verdadeira página 12 Largura de Banda Extrema página 14 Foco Dianteiro página 15 Cancelamento de Feedback Dinâmico Binaural página 16 Minha Voz página 16 Aprendizado de Vida página 17 Características Audiológicas Melhoradas página 19 A Nova Experiência do Usuário página 21 Pensamentos Finais página 21 Referências página 23 Apêndice A: O que sabemos sobre percepção espacial? página 26 Apêndice B: Um manual rápido sobre o Streamer do Epoq e as aplicações de tecnologia sem fio página 30 3 Introdução: Nossos sentidos nos encaixam no mundo que nos rodeia. Este mundo é rico em estimulação: algumas desenvolvidas para nos fornecer informação, algumas refletem o nível de complexidade do ambiente que nos rodeia, e outras simplesmente nos fornecem a ambiência de fundo. As visões, os sons, cheiros e a sensação do mundo que nos rodeia, nos conecta em diferentes níveis. Toda esta estimulação nos fornece o senso de tempo e de espaço. Interface: o aparelho auditivo é a conexão entre as habilidades auditivas remanescentes do usuário e o completo mundo de som. Quando a audição cai, estamos arriscados a perder um canal de conexão vital com o mundo (Ramsdell, 1978). O mundo que nos rodeia não é tão óbvio (as conversas que temos). Ele inclui a ambiência do lugar, aqueles sons importantes que ouvimos e que nos trazem informações e apreciação do nosso ajuste, e em um ritmo explosivo, estes sons mediados pelas modernas fontes eletrônicas como telefones celulares, televisão, rádio, computadores e outros. Esta ambiência é essencial para o ouvinte, para que ele possa se sentir conectado ao ambiente. Nós queremos ter a noção de lugar. Nós queremos que os sons que ouvimos tenham um relacionamento natural com o lugar onde estamos. Em Audiologia, nós sempre dividimos o mundo sonoro em preto e branco: sons bons e sons ruins. Nós queremos que os aparelhos auditivos amplifiquem os sons bons e eliminem os sons ruins. Este ponto de vista ignora as múltiplas propostas do som e a realidade de que qualquer som pode mudar o que é significativo no ambiente para perturbador, dependendo do momento do fluxo diário da vida. Limitando o nosso ponto de vista sobre quais sons são importantes, nós limitamos o que esperamos da amplificação. Qual a função de um aparelho auditivo? Por muitos anos, temos visto o aparelho auditivo executar a função básica de corrigir a perda auditiva do usuário. Nós medimos o quanto de perda está presente e então calculamos quanto de amplificação é necessária para compensar os sons perdidos, especialmente a fala conversacional. O problema com esta aproximação da “correção da perda auditiva” é que isso é guiado pelo que nós estamos acostumados a medir - perda auditiva. Este objetivo, apesar de adequado, tem deixado em desuso a potência do avançado processamento de som digital. Mais ainda, isto subestimou, se não perturbou, a habilidade natural do sistema auditivo e do cérebro, mesmo na presença da perda auditiva, para absorver e fazer uso da grande variedade de informação nos ambientes diários. Isto não mantém o foco na regra verdadeira do aparelho auditivo: ser uma interface entre o usuário e o mundo externo. Aparelhos auditivos que são focados apenas no aumento do acesso às dicas de fala (atendendo à audibilidade e o controle de ruído) podem não dar atenção dupla ao que é necessário para manter o acesso ao amplo mundo de som. Através dos anos, aprendemos mais e mais sobre o que proporciona acesso ao sinal de fala. Agora é a hora de construir nesse conhecimento o sucesso e voltar nossa atenção para o que mantém a conexão natural do ouvinte ao completo mundo de som. Audiologicamente, focamos em promover o acesso aos sons da fala na vizinhança próxima ao usuário (vamos dizer entre 5 a 10 metros). 4 Quando a fala vem de origens mais distantes ou quando os sons de interesse são relacionados mais aos ajustes e não à conversação com o parceiro, nós não atingimos especificamente a amplificação para capturar os sons. Contudo, o Mundo Próximo dos Sons – a totalidade desses sons que constituem nosso ambiente sonoro – é o que define a experiência auditiva para aqueles com audição normal. Além disso, sons vindos de fontes distantes e que são transmitidos através de dispositivos eletrônicos formam o Mundo Distante (Figura 1). Nós prestamos atenção apenas ao acesso a estes sons. As bobinas telefônicas foram disponíveis apenas em alguns modelos de aparelhos auditivos e sempre tiveram suas limitações. A explosão do uso de telefones celulares tornou o acesso aos sinais telefônicos ainda mais limitados devido à incompatibilidade com as bobinas telefônicas e às interferências eletrônicas perturbadoras. Mais e mais sinais estão sendo transmitidos através do Bluetooth, uma solução para enviar os sinais do Bluetooth aos aparelhos auditivos ainda está para chegar ao mercado. INTERFACE ORELHA ESQUERDA MUNDO DISTANTE CÉREBRO MUNDO PRÓXIMO ORELHA DIREITA Figura 1: Os aparelhos auditivos com interface entre os Mundos Próximo e Distante e o usuário. Mundo Próximo: os sons que nos rodeiam nos proporcionam uma experiência auditiva imediata, ao vivo, incluindo não só conversas, mas todos os sons acústicos. O nosso foco limitado, no que a função do aparelho auditivo deve ser, ampliou o espaço entre as experiências sonoras daqueles com audição normal e daqueles com perda auditiva. Os avanços no processamento digital do som foram impressionantes, primeiramente focando na manipulação dos sons do mundo. O processamento dos esquemas não é páreo para o que o cérebro humano é capaz de fazer com a metade da chance. Muitas das abordagens que utilizamos em uma amplificação tradicional são desenvolvidas para compensar as mudanças conhecidas na dinâmica sonora da orelha com perda audititva neurossensorial. Existe um risco; contudo, estas correções unidimensionais para um aspecto da perda auditiva podem roubar informação do sinal, alimentando o cérebro de informação e não nos permitindo usar as habilidades do processamento binaural do modo mais eficiente. Cada usuário possui uma gama de habilidades únicas. O audiograma nos diz o que o paciente perdeu,não as habilidades que o paciente ainda possui. Os aparelhos auditivos não modificam a audição – eles modificam os sons apresentados ao usuário. Ter uma visão do aparelho auditivo como uma interface põe a própria perspectiva no desafio: para capturar e melhorar a gama completa de sinais que o paciente quer ouvir e encontrar a melhor combinação para as capacidades e preferências do usuário. A amplificação, quando desenvolvida como uma interface, trará vantagem à compreensão em como o ser humano processa a informação. Como todas as boas interfaces, ela prestará atenção em ambas direções: na captura e no processamento da ampla série de sons vindos do mundo externo, mas também reconhecendo a melhor maneira de encontrar a informação para as potencialidades restantes do usuário. Uma interface inteligente faz mudanças no sinal quando necessário mas 5 Mundo Distante: aqueles sons que informam e entretêm, que são enviados através de alguns dispositivos eletrônicos, incluindo telefones celulares, MP3, rádios, etc. também preserva, tanto quanto possível, a naturalidade das dicas ocorrentes, permitindo que o cérebro faça o que ele faz de melhor. O Epoq da Oticon é baseado nos princípios da interface. É um sistema de processamento de sinal digital desenvolvido para pegar a ampla gama de sons do mundo que nos rodeia - tanto aqueles no mundo próximo, imediato, quanto aqueles transmitidos pelo mundo distante – e apresentá-los ao sistema auditivo do paciente de maneira que ele faça um melhor uso de suas capacidades auditivas remanescentes. Ele reconhece que o sistema auditivo normal é desenvolvido para capitalizar as entradas das duas orelhas para conectar o ouvinte ao ambiente. Ele também reconhece que, mais e mais a cada dia, aqueles sons que informam e divertem não vêm apenas do ambiente imediato, mas também, de uma série de dispositivos de transmissão. Como uma interface, ele é desenvolvido para ligar o espaço entre o mundo de som e as capacidades diminuídas, ainda relevantes, do sistema auditivo do paciente. A Arquitetura RISE Pense no que os computadores nos ofereciam há 5 ou 10 anos atrás. Eles eram sistemas eletrônicos de armazenamento potentes, processadores de palavras e processadores de números. Eles foram desenvolvidos para aumentar a produtividade pessoal utilizando o potente processamento de sinal digital. Infelizmente, a conectividade com o mundo externo era considerada como um desenvolvimento tardio, necessitando de hardware adicional e adicionando canais de telecomunicações existentes. Acoplando um modem, seletor interno e torcendo para que, no melhor dos casos, gerasse uma conexão de banda de freqüência baixa. Atualmente, a conectividade é parte integrante do desenvolvimento do PC. A capacidade de banda estendida é um prêmio. Sistemas novos possuem capacidades sem fio e bluetooth como características padrão. É difícil encontar um computador nos dias atuais que não seja conectado à rede. Isto é praticamente arcaico. Esta mudança no hardware conduziu a uma era de muitas possibilidades. Um único PC é tão potente quanto os dados e o software que estão na placa. Contudo, hoje, um computador conectado à rede possui a capacidade de todos os computadores desta rede, e um que esteja conectado ao Extenso Mundo da Rede utiliza milhões e milhões de outros sistemas. Inspirando-se nos computadores atuais, a arquitetura RISE da Oticon é a primeira arquitetura de aparelho auditivo a ser construída com a conectividade como uma capacidade chave. Ao contrário de sistemas no passado, a conectividade não é apenas uma característica adicional. Particularmente, tanto para um hardware e para o ponto de vista de funcionalidade, a conectividade entre os aparelhos e os dispositivos de audição com o mundo externo são o centro do desenvolvimento. Epoq é o primeiro aparelho baseado nesta nova arquitetura. A arquitetura RISE da Oticon combina ambas estruturas e seções totalmente programáveis para alcançar tanto uma alta velocidade de processamento, mas também, a flexibilidade para personalização. A arquitetura proporciona entre 10 e 50 vezes mais potência do que as disponíveis nos melhores produtos desta categoria. Juntamente com as abordagens do processamento de sinal que definiram os 6 avançados aparelhos auditivos digitais até agora, a arquitetura RISE introduz dois avanços na amplificação pessoal: Trajeto Duplo de processamento de sinal e conectividade sem fio EarStream. Um aparelho auditivo digital avançado por si só pode ser um potente sistema de processamento de som. O Epoq oferece uma nova e avançada abordagem e características já conhecidas em multicanais, aparelhos não-lineares com direcionalidade adaptativa multibandas, redução de ruído, cancelamento de feedback e aprendizado do aparelho. Além disso, o Epoq introduz novos conceitos como a detecção da própria voz e o uso do trajeto duplo de compressão. Contudo, uma vez que este aparelho esteja conectado à velocidade de banda estendida ao aparelho do outro lado da cabeça, novas capacidades de processamento que nunca poderiam ser alcançadas por um aparelho auditivo atuando isoladamente serão possíveis. Uma vez que o par de aparelhos é conectado a sons mediados eletronicamente, um novo mundo de acesso é ativado. O computador pessoal tem evoluído recentemente de uma ferramenta de produtividade pessoal para um amplo universo de informação e diversão. A arquitetura RISE, sendo desenvolvida com a conectividade como um componente chave, muda a função do apare- ANÁLISE À FRENTE CÓPIA DO SINAL CONTROLE & AJUSTES ENTRADA DE ÁUDIO CAMINHO DIRETO DO SOM Figura 2: Um diagrama da Arquitetura Dupla no Epoq. SAÍDA DE ÁUDIO lho auditivo de um corretor isolado para a perda auditiva para uma interface entre o sistema auditivo do usuário e o mundo de som, tanto para os sons do ambiente imediato (o Mundo Próximo) quanto para aqueles transmitidos de lugares distantes (o Mundo Distante). Trajeto Duplo de Processamento: Quando o processamento de sinal digital foi introduzido nos aparelhos auditivos há dez anos atrás, as primeiras aplicações foram desenvolvidas para replicar o processamento analógico (no tempo, multicanal, Compressão Dinâmica de Banda Ampla-WDRC). Através da última década, mais e mais aplicações específicas de Processamento de Sinal Digital-DSP foram adicionadas a este desenvolvimento (direcionalidade automática, redução de ruído, cancelamento de feedback, etc.). Em todas as aplicações até agora, o processamento do sinal com trajeto único foi usado para implementar estas tecnologias. Quando o número de passos era limitado, esta estrutura estava certamente adequada. No entanto, quanto mais funcionalidades são adicionadas ao trajeto do sinal, a maioria das limitações do processamento serial tornam-se evidentes: cada passo necessita de uma resolução grande para manter a integridade do sinal. Quanto mais passos são implementados, mais e mais bits são adicionados, necessitando de uma grande potência de processamento e de tempo. O método fundamental do processamento do som na arquitetura RISE é baseado no princípio simples e poderoso do “Trajeto Duplo”. Em contraste com o método utilizado nos aparelhos tradicionais, onde o sinal sonoro é encaminhado a passos de processamento individuais, o sinal que chega é clonado e enviado à análises independentes e trajetos de processamento. Ajustes de sinal requeridos por todas as unidades de processamento são coordenados por uma unidade de decisão central. O Epoq irá programar instanta- 7 neamente todos os elementos no trajeto do processamento baseado no conhecimento completo dos efeitos combinados de todos os ajustes (veja Figura 2). Como resultado, todos os ajustes são feitos em um passo, e com uma decisão em comum. A vantagem desta proposta é o uso mais eficiente de todas as ferramentas de processamento sonoro do aparelho sem interações negativas ou competição entre sistemas diferentes. Este sistema de alta velocidade garante uma reprodução sonora clara e limpa desde que o sinal não seja manipulado por um sistema de processamento de sinal separado, melhorando o sinal quando necessário, mas ainda preservando a qualidade sonora natural. EarStream: A tecnologia magnética sem fio totalmente integrada na arquitetura RISE representa uma combinação de velocidade nunca vista, uma energia eficiente e tamanho pequeno. Funcionando a 120.000 bits por segundo, é comparada às velocidades na entrada de nível ADSL e conexões do cabo do modem disponíveis no mercado hoje. Ela é 100 vezes mais rápida que a melhor encontrada na indústria de cuidados auditivos até hoje. Largura de Banda de Freqüência Binaural: comunicação em alta velocidade entre os dois aparelhos Epoq do usuário. A tecnologia EarStream torna um amplo número de aplicações possíveis. A comunicação em alta velocidade entre os aparelhos auditivos o que chamamos de Banda Estendida Binaural - torna o processamento binaural possível pela Som Ambiente: os sons do lugar onde estamos, proporcionando o sinal auditivo do nosso ambiente. primeira vez na amplificação. Além disso, a EarStream permite, em tempo real, uma transmissão de áudio de banda ampliada completa. Ela tem energia suficiente e é pequena o suficiente para se adaptar a pequenos BTEs, RITEs e até pequenos modelos personalizados. Usando, por exemplo, uma bateria 312, a tecnologia sem fio permite que a RISE da Oticon funcione por mais de 12.000 minutos. Em comparação, um dispositivo Bluetooth padrão operarira por 540 minutos em uma bateria 312 - e um telefone celular GSM padrão duraria 30 minutos - um fator de diferença de 400. Obviamente, a faixa de um telefone celular é bem mais ampla do que a necessária para uma comunicação sem fio entre aparelhos auditivos que estão a alguns centímetros separados, ou outros dispositivos próximos à pessoa, mas, mesmo quando a faixa da tecnologia sem fio está incluída no cálculo, a tecnologia sem fio utilizada na arquitetura RISE da Oticon é significativamente mais eficiente do que o Bluetooth. A descoberta da tecnologia do processamento de Trajeto Duplo e o EarStream foram essenciais para criar esse novo entendimento de como a amplificação deve ser. Estas abordagens nos permitiram implementar o processo do sinal desenvolvido para trabalhar da forma como o sistema auditivo foi desenvolvido: pegar a ampla faixa de sons do mundo que nos rodeia e apresentar os sinais de forma clara e natural ao sistema binaural. Ambiente Sonoro Existe um rico mundo de som que rodeia o ouvinte. Ele é chamado Ambiente Sonoro (Schaeffer, 1994). Não há apenas importantes sinais de comunicação, mas também, os sons de todos os dias que criam uma ambiência da vida diária. Essa ambiência é essencial para o ouvinte se sentir conectado ao ambiente (Ramsdell, 1978). Queremos ter noção de 8 espaço. Queremos os sons que ouvimos para ter um relacionamento natural com o espaço onde nos inserimos. Uma das conseqüências desagradáveis da amplificação (ao contrário de não ter ajuda) é que as habilidades de localização do ouvinte podem ficar mais pobres com a amplificação (Byrne, Sinclair & Noble, 1998; Van den Bogaert et al., 2006). Ocluindo o conduto auditivo, o acesso às importantes dicas de localização de alta freqüência ficará limitado (Byrne, Sinclair & Noble, 1998). Além disso, sistemas ambientalmente adaptativos como a direcionalidade automática (Van den Bogaert et al., 2006) podem distorcer naturalmente as dicas, “confundindo” aquelas que auxiliam na localização. Esta confusão é criada porque 30 30 20 20 10 10 ILD (dB) ILD (dB) Nosso sistema sensorial é naturalmente desenvolvido para nos dar noção do mundo que nos rodeia, nos permitindo automaticamente e facilmente usar todas as fontes de informação para identificar os objetos e os eventos que nos rodeiam. Dentro do mundo auditivo, nós usamos duas funções – Segregação de Transmissão e Análise da Cena – para analisar o complexo ambiente sonoro que nos encontramos todos os dias (Bregman, 1990). Nós determinamos diferentes partes de entrada de som que consideramos como sendo fontes significativas (Segregação de Transmissão) e então organizamos essas várias fontes do espaço que nos rodeia (Análise da Cena). Uma vez que nós desenvolvemos este organizado mundo sônico, podemos determinar recursos para especificar fontes de interesse. A habilidade de localizar o som é essencial para a completa Análise da Cena. Sem localização, podemos estar aptos a isolar fontes de som individuais, mas colocá-las apropriadamente no espaço que nos rodeia é impossível. Além disso, mesmo a habilidade para determinar várias entradas de fontes diferentes podem ser limitadas significativamente pela perda das dicas de localização. Em ambientes de audição difícil, o uso da das dicas de localização pode proporcionar um aumento de 5 a 10dB na razão sinal/ruído (Cherry, 1953; Aborgast, Mason & Kidd, 2005). 0 -10 -20 -20 -30 -30 100 0 -10 1000 FREQÜÊNCIA (Hz) 10000 100 1000 FREQÜÊNCIA (Hz) 10000 Figura 3: As diferenças de espectro interaurais para sons de 90 a 150 graus da direita para a linha média (Sensimetrics Corp., 2003). 9 CO N D U T O A U D I T I VO A B E RT O D I R E I TA ESQUERDA 3 a 4dB, ou menos, com a quantidade moderada de compressão típica das adaptações WDRC para perdas auditivas de grau moderado. Som Espacial CO M P R E SS Ã O I N D E P E N D E N T E GANHO GANHO GANHO GANHO S I S T E M A D E S O M E S PA C I A L Figura 4: Efeito na ocorrência de diferenças naturais de espectro de dois aparelhos auditivos que atuam independentemente (painel do meio) e quando coordenados através do Som Espacial no Epoq (painel de baixo). A linha superior representa a orelha próxima à fonte sonora e a de baixo representa a orelha mais distante da fonte. estes sistemas são desenvolvidos para obter a melhor entrada de sinal à orelha do indivíduo. Contudo, a falta de coordenação entre as orelhas pode levar ao sistema auditivo uma série de dicas que não ocorrem mais naturalmente entre elas. Especificamente, a presença da cabeça cria diferenças espectrais entre as orelhas quando os sons não vêm da linha central (Yost, 1994) (Figura 3). Essas diferenças espectrais são essenciais para a localização. A tendência natural dos sistemas de compressão é minimizar essa diferenças espectrais, já que a quantidade de ganho aplicada ao sinal é maior para entradas de sinais de menor nível. Uma diferença de 10dB entre as orelhas ocorrendo naturalmente pode reduzir em apenas Som Espacial: a habilidade do Epoq de preservar as dicas de localização que ocorre naturalmente do outro lado da cabeça. A característica de som espacial no Epoq compara a entrada de dois aparelhos auditivos diferentes e, na velocidade da largura de banda, ajusta a resposta da compressão para manter uma diferença espectral precisa em altas freqüências. O efeito é proporcionar ao sistema auditivo central uma série emparelhada de entradas que refletem exatamente as verdadeiras diferenças entre as orelhas: informação vital para a definição exata do ambiente auditivo. (Para uma discussão mais detalhada da literatura da área de percepção espacial e perda auditiva, veja Apêndice A.) O painel superior da Figura 4 fornece uma medida espectral nos condutos das orelhas direita e esquerda no KEMAR de uma banda de freqüência apresentada a 45 graus da direita para o meio. Note que ocorrem naturalmente diferentes níveis nas altas freqüências. Por exemplo, acima de 4kHz, a diferença de nível é maior que 15dB. O painel do meio mostra os níveis de espectro processados por aparelhos auditivos não-lineares independentes programados para a mesma perda auditiva. Note agora como as diferenças de espectro nas altas freqüências foram reduzidas significativamente. O painel inferior mostra as mesmas condições, mas agora como é processada pelo Epoq. Note que as diferenças espectrais de alta freqüência que ocorrem naturalmente são melhor mantidas. A resposta dos sistemas de compressão, quando atuando independentemente em duas orelhas diferentes (painel do meio), faz sentido quando vista uma orelha de cada vez. O nível de entrada no lado esquerdo foi menor que do lado direito, então o ganho precisou ser maior do lado esquerdo do que no direito. Contudo, quando visto como duas fontes de entrada de um sistema binaural, 10 a informação vital de nível interaural foi perdida. O Som Espacial permite que esta informação seja melhor mantida quando os dois aparelhos auditivos estão agindo juntos (painel inferior). Este processamento binaural é aplicado também à ação de outros sistemas de processamento de sinal ambientalmente adaptativos. Nos nossos aparelhos, quando eles estão atuando independentemente, a redução de ruído e os sistemas direcionais são desenvolvidos para avaliar constantemente as condições ambientais e ajustar o sistema adaptativo baseado nas condições experienciadas pelo aparelho auditivo (Schum, 2004). Desde que condições como nível de sinal e S/R possam ser diferentes em ambos os lados da cabeça, estes sistemas inteligentes podem tomar decisões diferentes em ambos lados da cabeça. Às vezes isso faz sentido, mas, outras vezes pode conduzir a diferentes respostas de sistema de uma orelha frente à outra: omni com agressiva redução de ruído no lado direito mas a direcionalidade parcial menos agressiva, redução de fala+ruído no lado esquerdo. Isso não é bom para o cérebro e criará uma impressão de algo diferente acontecendo em ambas orelhas quando o papel do cérebro é criar uma percepção única. Existem situações, como em ambientes com audição muito assimétrica (ex. dirigindo com a janela aberta), onde ajustes similares não fazem sentido. O sistema de Som Espacial nos aparelhos Epoq coordenarão a resposta destes sistemas. Isto permite qualidade sonora aumentada significativamente já que o aparelho evitará situações em que um aparelho atrasa o outro em termos de tomada de decisão, resultando em pobre qualidade sonora devido à falta de coordenação (Keidser et al., 2006). Em situações de assimetria alta, a tecnologia de IA no Epoq garante que dois aparelhos funcionem separadamente. O benefício chave de sistemas de coordenação é proporcionar estabilidade auditiva ao usuário através de modos coordenados, permitindo estabilidade melhorada através de comparação de dados em ambas orelhas antes de mudar os modos. A decisão se torna mais forte e evita a percepção de um sistema que é muito ativo em termos de processamento de som. Em suma, o Som Espacial garante que o usuário continue a se beneficiar com os efeitos dos sistemas de processamento avançado sem experimentar nenhuma redução na qualidade sonora devido à incoordenação de processamento. Processamento binaural (ex. compressão coordenada) mantém a disposição natural dos sons, contrastes naturais e assimetria na cena sonora. Para o usuário, ele irá experimentar uma figura sonora mais estável complementada pela redução de mudanças descoordenadas no modo de seleção e consciência melhorada no ambiente sonoro. Conectando ao Mundo Distante Apesar dos avanços no processamento de som, que foram possíveis graças aos aparelhos auditivos digitais, ainda existem algumas situações auditivas que permanecem inadequadas. Estas situações são apontadas pelos usuários de aparelho auditivo como áreas onde eles estão menos satisfeitos - e infelizmente, essas experiências deterioram suas percepções gerais sobre os aparelhos auditivos. Atualmente, usuários consideram o uso de telefones celulares juntamente com seus aparelhos auditivos como o maior problema que eles enfremtam, com apenas 62% de todos os usuários informando ser aceitável o desempenho nestas situações (Kochkin 2005). Os problemas são notados, geralmente, na falta de compatibilidade e interferência eletrônica. Por anos, aparelhos auditivos têm sido desenvolvidos com a fala ao vivo como o sinal de maior interesse. Como todos nós sabemos, informações interessantes nos alcançam 11 A PA R E L H O S AUDITIVOS TELEFONES C E LU L A R E S MP3 P L AY E R S A PA R E L H O D E TELEFONIA FIXA SISTEMA GPS A D A PTA D O R D E Á U D I O B LU E T O OT H CO M P U TA D O R E PA L M S TELEVISÃO EQ U I PA M E N T O S D E SOM ESTÉREO Figura 5: Um diagrama mostrando o relacionamento entre os aparelhos Epoq, Streamer e fontes de áudio externas. de muitas formas: o telefone celular, MP3 players, a televisão, a internet. Até agora, o acesso a estes outros sinais tem sido deixado em segundo plano no desenvolvimento do aparelho auditivo. O Epoq foi concebido para proporcionar ao usuário de prótese auditiva o acesso completo a todos os sons presentes no mundo, não importando a forma como eles nos alcançam. Como descrito anteriormente, a arquitetura RISE foi desenvolvida com um receptor/transmissor magnético sem fio no aparelho auditivo. Esta funcionalidade não é apenas usada para conectar os dois aparelhos auditivos em um par binaural; ela também é usada para se comunicar com um dispositivo de entrada (Streamer). O Streamer da Oticon (Figura 5) pode transmitir áudio sem fio e diretamente aos dois aparelhos auditivos através de diferentes tipos de equipamentos de som eletrônicos. O sistema EarStream magnético sem fio é usado para criar uma Área de Rede Pessoal (PAN) no topo do corpo, permitindo que os aparelhos se comuniquem diretamente com o Streamer. O Streamer utiliza Bluetooth para se conectar às fontes externas que transmitem um sinal usando essa técnica de transmissão. (Para uma discussão mais detalhada de como o Bluetooth é integrado ao Streamer, veja o Apêndice B.) Com a conectividade sem fio do Bluetooth dentro do Streamer, o Epoq pode se transformar instantaneamente em um fone de ouvido sem fio, com o som limpo e claro em ambas orelhas, eliminando os problemas com telefones celulares. 12 relacionados a aparelhos e celulares, sem mais problemas com apito e volume insuficiente. Em outras palavras, o Streamer do Epoq dará ao usuário o equivalente a um fone de ouvido Bluetooth para ambas orelhas sem precisar acoplar nenhum dispositivo à orelha e sem o uso de cabos. Figura 6: Uma visão mais de perto do Streamer. Uma segunda característica importante do Streamer é que ele conecta os aparelhos auditivos a diferentes fontes de áudio para diversão ou informação. O Streamer aceita qualquer sinal de áudio que possa ser acessado por conexão direta, permitindo conexão de áudio com MP3 players, rádios, computadores - etc. Como mais e mais destes sistemas transmitem seus sinais através de Bluetooth, a conectividade sem fio do Streamer será expandida. Sabendo que a tecnologia é desprezada se for difícil de ser utilizada, o Streamer foi desenvolvido para ser fácil e extremamente simples de usar, tanto para o profissional quanto para o cliente. Usar o Streamer é tão fácil quanto apertar um botão. O usuário controla todos os cenários através do Streamer (veja Figura 6), incluindo o controle de volume. Isso permite que os aparelhos auditivos se tornem fones sem fio, praticamente invisíveis, e o som é direcionado a ambas orelhas sem haver perda na qualidade do sinal. Através de um microfone interno onde o usuário fala, o Streamer do Epoq funciona como uma interface de Bluetooth para telefones celulares e soluciona problemas O Streamer utiliza a tecnologia EarStream sem fio para enviar, em velocidade de banda estendida, quaisquer sinais do mundo externo que são transmitidos através do Bluetooth ou através de entrada de áudio. Enquanto nenhum aparelho foi desenvolvido com a conectividade como o critério chave do projeto, problemas de compatibilidade se alastravam e frustravam os usuários de prótese auditiva. Eles se sentiam totalmente por fora do boom de comunicação em que estamos vivendo. O Epoq e o Streamer refazem isso. Novo Processamento de Sinal Inteligente Fica claro que as melhorias mais surpreendentes apresentadas pelo Epoq são Som Ambiente e acesso ao som transmitido pelo Streamer. De qualquer forma, existem algumas séries de técnicas importantes em cada Epoq que oferecem novos benefícios aos pacientes. Dinâmica Verdadeira Sistemas de compressão em aparelhos auditivos convencionais sofreram um compromisso. A compressão era relativamente rápida, trazendo boa compreensão de fala, mas com a qualidade sonora reduzida e altos níveis de fadiga auditiva. Alternativamente, a compressão era relativamente lenta, trazendo boa qualidade sonora e pouca fadiga auditiva, mas uma pobre compreensão de fala. Vários autores sugeriram como melhorar o sistema de compressão individual do usuário (Neuman et al., 1998; Gatehouse et al., 2003). 13 RESPOSTA RÁPIDA CAMINHOS PARALELOS QUANDO A ENTRADA É MAIS ALTA E A S/R É PIOR MISTURA ENTRADA DE SINAL RESPOSTA LENTA QUANDO A ENTRADA É MAIS BAIXA E A S/R É MELHOR Figura 7: Um diagrama do processamento paralelo no sistema de compressão Dinâmica Verdadeira. Muitas dessas recomendações se relacionam com prováveis tipos de sons ambientais que o usuário está mais suscetível a experimentar. Reconhecemos que diferentes ambientes sonoros necessitam de comportamentos diferentes através de sistemas de compressão digital. Através da Dinâmica Verdadeira, o Epoq é o único aparelho que oferece dois sistemas de compressão separados (veja Figura 7) funcionando em paralelo, atuando para superar esse compromisso clássico - uma parte atua relativamente devagar e possui 15 canais – enquanto o outro é relativamente mais rápido e possui 4 canais. O sistema de Dinâmica Verdadeira ajusta a contribuição de dois sistemas de compressão constantemente, dependendo do caráter da situação auditiva, para preservar a compreensão de fala – enquanto preserva a qualidade sonora e mantém a fadiga auditiva no mínimo. Em ambientes sonoros de suave a moderado, quando a razão sinal-ruído está geralmente boa, o sistema responde mais lentamente para tentar aumentar a qualidade sonora e minimizar a fadiga auditiva. Nesses ambientes suaves, a compressão atuando rapidamente tende a fazer sons mais suaves, mais audíveis do que eles precisam ser, levando à sensação de que há mais som. O clique de um teclado, o zumbido de uma geladeira ou pneus no solo, todos tendem a ser mais altos que o natural, deixando o paciente com um senso de audição muito maior que o normal dos sons em ambientes calmos. Um sistema de resposta mais calmo, especialmente quando implementado em 15 canais, garantirá que o nível de fala no ambiente esteja totalmente audível, mas a necessidade para amplificar por completo cada fonema suave não é necessária nem apreciada pelo usuário. A razão S/R tende a ser boa (Pearsons, Bennett & Fidell, 1977) então o entendimento de fala exato não é a questão. Enquanto o nível aumenta e a S/R (tipicamente) se torna mais pobre (Pearsons, Bennett & Fidell, 1977), a contribuição para a rápida atuação do trajeto da compressão aumenta. O propósito é garantir a maior informação de fala possível à orelha. Nestas situações mais desafiadoras, a qualidade sonora não é a questão. Especialmente, o paciente está buscando quaisquer dicas de fala que possam ser encontradas em ambiente ruidoso. A atuação rápida da compressão ajuda a manter a audibilidade através do alcance do aparelho. Além disso, situações barulhentas, altas, terão sempre picos intensos (risada, batida de porta, etc). O sistema de ação rápida proporciona excelente proteção contra níveis altos, e ainda irá recuperar rapidamente, evitando o comportamento que é típico de sistemas de ação mais lentos em ambientes ruidosos. Enquanto aparelhos com múltiplos canais nos permitiram alcançar objetivos, o aspectochave de múltiplos canais de compressão independentes capazes de dividir a imagem sonora ainda não foi alcançado. Na verdade, em processadores convencionais de sinal digital, após quatro canais não há benefício real em adicionar canais ao aparelho auditivo em termos de compreensão de fala (Moore & Glasberg, 1986; Stone, Moore, Alcantara, & Glasberg, 1999). Uma razão importante para isso é a limitação de múltiplos canais atuando independentemente. Múltiplos canais de ação rápida dividirão a imagem sonora e criarão 14 um espectro através dos canais, já que eles comprimem em resposta aos sinais rápidos, variando em termos de intensidade e freqüência. Para resolver este problema na qualidade sonora, o método é agrupar os canais, pois, desta forma, eles atuam como um aparelho com número de canais limitados (ex. 2-4), do que o grande número de canais em potencial (ex. 12-20). Então, para diversos sinais mais rápidos, um número de canais limitados fornecerá a melhor solução. De modo oposto, quando a entrada varia sobre um domínio de tempo mais lento, um grande número de canais fornecerá vantagens significativas em termos de qualidade sonora e habilidade para mapear o ambiente. No Epoq, o caminho para a compressão rápida utiliza quatro canais independentes para manter a fidelidade do sinal de fala e de mui- tos sons de fundo da vida real, já que eles se modificam rapidamente. No caminho de compressão mais lento, 15 canais são utilizados para encontrar o sinal mais apropriado à faixa dinâmica residual do usuário. Este formato ideal pode ser atingido sem a preocupação de efeitos negativos ou distorções, desde que as condições auditivas sejam melhores. Largura de Banda Extrema Melhorias na tecnologia de levaram à extensão na largura de banda dos aparelhos auditivos nas últimas duas décadas. Entretanto, desde que o Índice de Articulação (Kyter, 1962) sugeriu que há uma pequena informação de fala de 5 a 6 kHz., a necessidade de uma largura de banda extrema tem sido questionada. Esta análise esquece um importante fato sobre como o sistema auditivo humano funciona. Nós utilizamos a informação na EPOQ A PA R E L H O CO N V E N C I O N A L DICAS DE LO C A L I Z A Ç Ã O DICAS DE FALA 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 Figura 8: Uma comparação da localização da informação fonêmica e a informação espectral utilizada para ajudar na localização. 15 região da freqüência acima da largura de banda em aparelhos auditivos para nos ajudar a localizar a origem dos sons. Existe energia de fala nessas freqüências, não apenas nas que carregam apenas informações fonêmicas. Entretanto, esta energia (Figura 8) pode ser utilizada para localizar o falante no espaço (Best et al., 2005). O Epoq oferece banda de freqüência de áudio bem além dos aparelhos auditivos padrão - estendendo até aproximadamente 10 KHz. Essas altas freqüências são essenciais para uma localização precisa. Saber a localização de um falante é o primeiro passo para entender o que está sendo dito em uma situação de escuta difícil (Arbogast, Mason & Kidd, 2005). O homem é equipado com uma habilidade incrível para localizar o falante e focar a atenção na mensagem de fala. Foco Dianteiro O formato de nossas orelhas externas possui uma importante função: melhorar nossa sensibilidade para sons vindos da frente. O canal cria uma “impressão digital” acústica que o cérebro usa para determinar a localização da fonte sonora. Quando o som não é captado pelo canal auditivo, mas acima da orelha, nós perdemos essa direcionalidade natural (Figura 9). O Foco Dianteiro é uma ferramenta das versões BTE e RITE do Epoq. Quando o aparelho está funcionando no modo omnidirecional, o Foco Dianteiro funciona para restaurar o direcionamento que é perdido pelo movimento dos microfones localizados acima da orelha ao invés de estarem dentro do canal auditivo. Seguindo o efeito sombra da orelha externa, AUDIÇÃO NORMAL EPOQ APARELHO CONVENCIONAL Figura 9: Padrão de sensibilidade da orelha sem oclusão (linha azul), quando um BTE omni padrão é utilizado (linha verde) e com Epoq e Foco Dianteiro (linha vermelha). 16 o Foco Dianteiro atua para restaurar a habilidade natural do usuário em fazer a correta distinção do som que vem da frente ou que vem de trás. O Foco Dianteiro beneficia o usuário não apenas através da contribuição do ambiente sonoro natural, mas também tornando mais fácil para identificar a direção das fontes sonoras imediatamente. Cancelamento de Feedback Dinâmico Binaural O Cancelamento de Feedback Dinâmico causou uma grande melhoria no Epoq. Através do uso da Largura de Banda Binaural, nosso sistema DFC melhorado utiliza detectores combinados nas duas orelhas, permitindo que o sistema faça uma detecção de feedback mais precisa, evitando “falsos positivos” e artefatos comuns de sistemas DFC convencionais. Além disso, sons de alta freqüência como de instrumentos musicais ou sistemas de alarme podem enganar o sistema DFC fazendo-o achar que o som é feedback. O sistema de cancelamento, então, cria um tom que pode ser ouvido pelo usuário e por quem estiver por perto. No Epoq, se o sinal de “feedback” com características espectrais similares são detectados simultaneamente por ambos aparelhos, o sistema binaural irá registrar aquele sinal não como feedback, mas como um sinal externo, e evitará o cancelamento desnecessário (veja Figura 10). Este sistema melhorado permite aos usuários aproveitar a qualidade de som superior livre de feedback, especialmente quando, por exemplo, ouvindo músicas com muitos tons puros. Minha Voz Com a ferramenta Minha Voz no Epoq, o usuário irá experimentar uma figura sonora mais estável em ambientes ruidosos como, pela primeira vez um aparelho auditivo sendo capaz de identificar a própria voz do usuário – e atuar nisso. Ela é baseada no fato conhecido que o nível de som cai 6dB para cada dobra da distância. O microfone da frente do sistema direcional no Epoq será mais próximo à boca do usuário do que a porta traseira. Estes dois pontos de medida são próximos o suficiente Figura 10: Comparado ao convencional, aparelhos auditivos operando independentemente (figura da esquerda), DFC Binaural compara o potencial de sinal de feedback em ambas orelhas antes de iniciar o cancelamento (figura da direita). 17 E S C U TA N D O FALANDO E S C U TA N D O FALANDO E S C U TA N D O FALANDO E S C U TA N D O NÍVEL SEM REDUÇÃO DE RUÍDO E S C U TA N D O FALANDO E S C U TA N D O FALANDO E S C U TA N D O TEMPO FALANDO E S C U TA N D O NÍVEL CO M E P O Q RUÍDO NÍVEL CO M R E D U Ç Ã O D E R U Í D O T R A D I C I O N A L E S C U TA N D O FALANDO E S C U TA N D O FALANDO E S C U TA N D O FALANDO E S C U TA N D O RUÍDO TEMPO RUÍDO TEMPO Figura 11: A razão sinal-ruído medida pelo aparelho auditivo é muito diferente da própria voz do usuário para outras vozes. Isso confunde o sistema de gerenciamento de ruído de aparelhos tradicionais, já que o nível de ruído aumenta e diminui enquanto a conversa muda entre o usuário e o seu parceiro. Já que o Epoq sabe quando o usuário está falando, ele mantém uma figura exata do sinal-ruído. para que o nível caia enquanto o som se movimenta da frente para trás. Assim, o Epoq pode dizer se a fala que ele está detectando vem do usuário ou de outra pessoa nas proximidades. Através do Minha Voz, Epoq ajustará seu processamento de som de forma dinâmica, dependendo se o usuário fala ou não. Quando a conversa é recuperada entre o usuário de aparelho auditivo e outros, o S/R no aparelho muda dramaticamente (Figura 11). Para um dado ruído de fundo, a própria voz do usuário será pega num nível muito maior do que as vozes de outras pessoas na conversa. O sistema de Redução de Ruído em Três Estágios, como todos os sistemas de redução de ruído em aparelhos auditivos modernos, é monitorado constantemente e reagindo a S/R vista pelo aparelho auditivo. Aparelhos até agora reagem constantemente a essas pequenas mudanças de S/R mesmo se o ruído de fundo for relativamente estável, liberando a redução de ruído quando o usuário fala apenas para reaplicar uma vez que a conversação é recuperada por um dos participantes. Isso torna a percepção de fundo e ambiente sonoro muito perturbadora e mais desconfortável. Minha Voz certifica que o aparelho mantenha os mesmos ajustes, não importa quem fale, proporcionando uma experiência sonora mais natural e uniforme enquanto o ruído de fundo é estabilizado. Isto traz ao usuário ótimos benefícios na maioria das situações de comunicação barulhentas e altas. O usuário irá experimentar uma figura sonora mais natural e consistente através da conversa - já que aparece inafetada pela própria voz do usuário. 18 Aprendizado de Vida Recentemente, a importância da relação entre a audição do usuário e as preferências dos ajustes para o aparelho auditivo têm sido investigadas (Gatehouse, Naylor, & Elberling, 2003; Jensen, Petersen, & Nielsen, 2005). Infelizmente, esta interação entre o usuário e o ambiente é muito individual e não pode ser prevista pelo audiograma. Enquanto preferências baseadas em seleção prévia de aparelhos e questões sobre audiologia promovem alguma direção em termos de preferência, o único método para avaliar completamente o ambiente do usuário é através do desempenho do aparelho auditivo no mundo real. Datalogging e Envirograms proporcionam um caminho para facilitar uma melhor compreensão da forma como o aparelho auditivo funciona (Flynn, 2005). Baseado neste fundamento, o Epoq permite nova flexibilidade para o aparelho auditivo para encontrar um ambiente único do usuário. Isso leva a duas áreas-chave: Preferências de CV são aprendidas continuamente através de diferentes programas e uma fina rede de diferentes situações auditivas (Figura 12). Epoq não apenas acessa os dados, mas também, relembra e aplica as mudanças de controle de volume. Diferente de sistemas anteriores, os ajustes de conhecimento do Epoq necessitam ser interpretados cuidadosamente e ajustados através de uma escala fina, mais do que uma mudança total ou uma mudança em um número limitado de cenas sonoras. Epoq analisará as mudanças do controle de volume do usuário através de diversos modos dependendo da presença de fala, do grau do ruído de fundo e também do nível. A Dinâmica Verdadeira é otimizada para o estilo de vida específico do usuário, baseado na complexidade do ambiente acústico. Usuários variam em termos de ambientes sonoros que eles experimentam e em termos de efetividade das diferentes abordagens de compressão TEMPO AJUSTE MANUAL Figura 12: O Aprendizado de Vida trilha o uso do controlde de volume para diferentes situações e ajustes, tanto de Ganho Suave e Alto de modo apropriado através do tempo. 19 nestes ambientes (Gatehouse et al., 2003). Baseados no nosso conhecimento acumulado do nível de distribuições e proporção de fala e ruído, nós preparamos a resposta dinâmica do sistema de compressão. Se, com o passar do tempo, ficar claro que as experiências de ambientes sonoros dos usuários são mais ou menos dinâmicos que a média, os ajustes serão feitos com a mistura dos componentes rápidos e lentos do sistema de Dinâmica Verdadeira. O aprendizado permite que o Epoq construa na prescrição personalizada e outras individualidades o ajuste do aparelho auditivo. O segredo é que o Epoq adapta o desempenho do aparelho auditivo através de inúmeras funções automáticas para garantir o melhor desempenho possível. Esta adaptação ocorre através do tempo de vida do Epoq garantindo que ele continue a se ajustar às mudanças do estilo de vida do paciente. NÍVEL Características Audiológicas ó Melhoradas Como discutido anteriormente, a arquitetura RISE é a primeira arquitetura de aparelho auditivo baseada em conectividade. Esta conectividade permite que dois aparelhos auditivos compartilhem informações em velocidade de banda estendida. Esta habilidade permite o processamento de som binaural verdadeiro. Além disso, nos permite melhorar tecnologias como Direcionalidade Adaptativa Multibanda e Gerenciamento de Ruído em Três Estágios, que definiram até agora alta tecnologia em processamento de sinal em aparelhos auditivos. Estas funções foram melhoradas para funcionar com precisão quando utilizadas em um sistema binaural. Uma característica avançada de coordenação de processamento de dois aparelhos auditivos é a capacidade de aumentar a resistência dos sistemas de detecção em reduzir a probabilida- NÍVEL Figura 13: O modo de sistema de Direcionalidade Adaptativa Multibanda é coordenado através das duas orelhas. 20 de de falsos positivos. Por exemplo, a detecção da própria voz é sincronizada entre as duas orelhas para melhorar a confiabilidade (menor detecções falsas). Por exemplo, uma pessoa sussurrando ou falando próximo à orelha de uma pessoa não será detectada como própria voz. Da mesma forma, a comunicação binaural é utilizada no controle do sistema de Cancelamento de Feedback Dinâmico para minimizar artefatos de fontes de tom puro (ex. música). Além disso, pode-se esperar por melhor estabilidade de sistemas automáticos. Por exemplo, ao considerar o sistema de Direcionalidade Adaptativa Multibanda (Figura 13), se uma orelha está próxima ao limiar de modo direcional, então ela pode mudar entre modos com variações pequenas na cena sonora. A informação do aparelho auditivo contralateral pode confirmar que a direcionalidade é realmente um benefício nesta situação e, portanto, a orelha permanecerá no modo direcional. O último e maior benefício da comunicação entre as orelhas é a coordenação da função. Apesar do desenvolvimento de aparelhos auditivos completamente digitais, um percentual significativo de usuários de aparelho auditivo deseja exercer controle sobre os seus aparelhos auditivos, ou alternativamente, possuem necessidades auditivas que necessitam de um programa específico. Infelizmente, um dos problemas quando os aparelhos auditivos são utilizados bilateralmente é que pode ser um inconveniente mudar o controle de volume ou programa nas duas orelhas. O Epoq proporciona ao usuário a habilidade de controlar a ação de ambos aparelhos auditivos simultaneamente (ajustes de programa e controle de volume). Como visto na figura 14, existe uma correlação muito clara entre a velocidade de comunicação e o valor que isto pode proporcionar. Velocidade de comunicação sem fio relativamente lenta nos aparelhos auditivos proporciona Velocidade de Comunicação Sem Fio Rápida Categoria Capacitando Exemplos de Características Transmissão Ao Vivo Transmissão de áudio sem fio em tempo real para ambas orelhas de várias fontes eletrônicas, como telefones celulares com Bluetooth e MP3 players de alta qualidade. Streamer do Epoq Processamento Binaural Correlação de processamento binaural verdadeira com atuação rápida de parâmetros como a compressão, para a preservação de uma imagem apropriada para melhorar a localização e a estabilidade sonora em situações de mudanças rápidas. Som Espacial DFC Binaural Minha Voz Binaural Sincronização Sincronização – Sincronização bilateral simples de mudanças de estado nas características automáticas e adaptativas, como direcionalidade e redução de ruído, para um comportamento menos perturbador e mais balanceado dos aparelhos. D Direcionalidade Binaural Gerenciamento de Ruído Binaural G Coordenação Coordenação – Coordenação básica dos ajustes de controle de volume e de mudança de programa para melhor conveniência entre os dois aparelhos. Operação Binaural de Controle de Volume Operação Binaural do botão de pressão Operação Binaural do telefone Lenta Figura 14: O relacionamento entre a velocidade sem fio e a funcionalidade - e o valor que isso pode proporcionar. 21 benefícios de sincronização simples entre os aparelhos incluindo controle de volume e mudança de programa - ou em mudanças lentas nas características de aparelho auditivo, como a direcionalidade. EarStream, a tecnologia sem fio de alta velocidade no Epoq permite o próximo passo - levando aos clientes os benefícios do processamento binaural - em que a comunicação de ação ultra rápida entre os aparelhos, inclui coordenação para compressão e sistemas DFC. Além disso, o EarStream permite transmissão de áudio digital em tempo real. Por isso, finalmente o mundo de som transmitido pela mídia eletrônica - incluindo telefone celular e música de MP3 players, além de muitos outros - pode ser disponibilizado aos usuários - sendo transmitido diretamente à orelha. A Nova Experiência do Usuário Por muitos anos aprendemos como fazer a correção da perda auditiva e controlar os efeitos do ruído. O centro da tecnologia no Epoq nos permite um grande passo nos benefícios que podemos proporcionar ao usuário. • Melhor Divisão de Informação: Nos beneficiamos muito da dualidade dos nossos sentidos... nossa experiência de visão e audição, por exemplo, é melhorada quando podemos contar com os dois olhos e as duas orelhas - não apenas um ou uma. A tecnologia de Banda Estendida Binaural permite a troca de informações em velocidade de banda estendida. Devido à largura de banda limitada, os primeiros sistemas binaurais dividiam apenas ajustes de informação rudimentar. Ao entrar no mundo da alta velocidade, o Epoq torna o desejo do processamento binaural uma realidade. • Melhor Preservação do Rico Mundo de Som: Através da força bruta, os aparelhos auditivos podem tornar o som alto demais para se ouvir. Mas essa manipulação agressiva do som pode também distorcer e atrapalhar a aparência do ambiente sonoro - comprimindo a complexidade da vida em um sinal acústico mono-dimensional. Apenas a tecnologia mais sofisticada encontrada nas características do Epoq em Minha Voz, Dinâmica Verdadeira e, o mais importante, Som Espacial - pode melhorar o som para tornar possível que o usuário ainda possa preservar a faixa completa de sutileza que é tão importante para a apreciação do ambiente sonoro. • Melhor Acesso ao Mundo de Som com o Streamer: O Epoq foi concebido para proporcionar ao usuário com deficiência auditiva total acesso ao mundo de sons no mundo, não importando como eles o alcançam. A partir de agora, os usuários de aparelho auditivo podem acessar o mundo de sons de telefones celulares e outros sinais do Mundo Distante de maneira efetiva, como as pessoas de audição normal. 22 Pensamentos Finais: Conseguindo o que esperamos dos aparelhos auditivos Antes do cancelamento de feedback ser possível nos aparelhos auditivos, nós simplesmente assumimos que o conduto auditivo devia ser fechado. Isso se tornou parte do design do aparelho auditivo do usuário e a experiência do paciente. Discutimos sobre ajuste fino e aconselhamentos que minimizassem os efeitos da oclusão. Quando o cancelamento de feedback estava próximo de se tornar uma realidade, a aplicação esperada era reduzir o feedback nas adaptações de ganho alto. Foi necessário que voltássemos um pouco e imaginássemos o que o cancelamento de feedback significava para o design do aparelho auditivo para que criássemos o conceito do Open Ear Acoustics. Em 5 anos, as adaptações abertas se tornaram a adaptação padrão na indústria, com a adaptação fechada sendo utilizada apenas em última estância. Onde estamos agora? Nós desenvolvemos uma longa lista de técnicas de processamento de sinal e práticas de adaptação para melhorar o aparelho auditivo, uma orelha de cada vez. Isso nos leva a pensar como estes sistemas podem ser amplamente melhorados quando consideramos os efeitos binaurais. Cada cliente chega para nós com habilidades incríveis para obter informações e ter uma noção disso. Ao observar a adaptação do aparelho auditivo não apenas como uma correção periférica da perda auditiva, mas como a melhora do sinal para um sistema binaural desenvolvido para utilizar duas entradas e criar uma percepção única, nós podemos recriar a função do aparelho auditivo. O som que nos rodeia - o Mundo Próximo - é essencial para proporcionar noção de tempo e lugar. A amplificação pode ser vista como uma forma de encaixar o cliente nesse mundo. Como aconselhamos sobre o uso do telefone? “Adquira um telefone com aplificação”. “Segure seu telefone celular no ângulo próximo à orelha para ouvir o sinal e não haver distorção.” “É melhor retirar o seu aparelho auditivo.” Estas soluções não resolvem, elas contornam. Isso nos leva a imaginar o cliente com acesso ao Mundo Distante que não é limitado. Acesso a sons eletrônicos não deveria ser um aborrecimento para o usuário. O acesso deveria ser tão simples quanto o acesso aos sons do ambiente. Deveria ser uma parte natural do uso do aparelho auditivo. Epoq redefine a função do aparelho auditivo. Ele é a interface do cliente com os mundos dos quais fazermos parte. 23 Referências Arbogast, A., Mason, C. & Kidd, G. (2005). The effect of spatial separation on informational masking of speech in normal-hearing and hearing-impaired listeners. Journal of the Acoustical Society of America. 117(4). 2169-2180. Ericson, M & McKinley, R. (1997). The Intelligibility of Multiple Talkers Separated Spatially in Noise. In R. Gilkey & T. Anderson (Eds.) Binaural and Spatial Hearing in Real and Virtual Environments. Earlbaum, Hillside, NJ. pp. 701-724. Best, V., Carlile, S., Jin, C. & Schaik, A. (2005). The role of high frequencies in speech localization. Journal of the Acoustical Society of America. 118(1). 353-363. Festen, J. M., and Plomp, R. 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San Diego: Academic Press. 26 Apêndice ê A: o que sabemos sobre a Percepção Espacial Organizando o Mundo de Som O sistema sensorial humano funciona de maneira a usarmos automaticamente e subconscientemente qualquer informação que pudermos para organizar o mundo que nos rodeia em objetos e eventos significativos. Normalmente, nós não somos cientes do estímulo auditivo, visual, olfativo ou proprioceptivo que constantemente nos bombardeiam. Particularmente, nós estamos cientes das coisas e acontecimentos que nos rodeiam, especialmente os que são significativos para nós. De acordo com os princípios de organização de Gestalt (Moore, 2001; Neuhoff, 2004), esta organização e função de análise são absolutamente vitais para que não nos tornemos sobrecarregados com tanta estimulação. No mundo auditivo, os termos Segregação de Transmissão e Análise da Cena (Bregman, 1990) foram criados para descrever como tornamos grandes quantidades de sons individuais em informações úteis. É importante lembrar que, exceto em laboratórios psicoacústicos, os sons não são criados sem contexto. Os sons são resultado da atividade gerada pelos humanos, pela natureza e pelas máquinas. O sons ocorrem através do tempo. Sons que ocorrem naturalmente não iniciam e param instantaneamente. Particularmente, eles são o resultado de algo que está acontecendo. A Segregação de Transmissão se refere à atividade cognitiva da junção de sons individuais através do tempo para uma origem comum. O exemplo mais comum da Segregação de Transmissão é a fala. As pessoas não produzem um fonema por vez, exceto, por exemplo, na expressão “oh!”. A fala é compreendida entre uma série de fonemas que formam pala- vras e palavras que formam sentenças. A fala não tem sentindo enquanto estas palavras isoladas não são agrupadas em grupos significativos. O ouvinte precisa estar apto a trilhar estes sons através do tempo, designando-os à mesma fonte, desta forma o significado pode ser descoberto. Análise de Cena refere à atividade cognitiva da desconstrução da totalidade de entrada sonora em fontes de som isoladas que surgem de lugares específicos no espaço. Esta é a forma como nós organizamos perceptualmente o mundo sonoro que nos rodeia, em objetos e eventos significativos, com relacionamentos específicos. Estas duas habilidades combinam-se para nos permitir entender e apreciar o mundo de som que nos rodeia. Nós usamos as habilidades - que normalmente são automáticas - para desenvolver uma compreensão imediata de onde estamos em referência ao resto do mundo, para reconhecer o que está acontecendo em volta de nós e para focar nossa atenção nas fontes sonoras que escolhemos. Ao dar de cara com a tarefa de ouvir e falar em um ambiente desafiador, a Segregação de Transmissão e a Análise de Cena nos permitem encontrar e seguir a fala do falante em que estamos interessados, suprimindo a interferência de outros sons do ambiente próximo (Cherry, 1953). O fracasso dos dispositivos de reconhecimento de fala do computador atual é, em parte, relacionado à inabilidade dos programadores em replicar os processos da cognição humana automáticos, ainda incrivelmente poderosos. A compreensão de fala não é um evento do sistema auditivo, ela é um evento do sistema cognitivo. Audição Espacial A principal função de se ter duas orelhas é a habilidade de resolver as relações espaciais 27 entre nós mesmos e os sons que nos rodeiam. Nem o centro da sensibilidade auditiva e nem a acuidade é melhorada pelas duas orelhas. De qualquer forma, nossa habilidade de informar de onde o som está vindo é quase que totalmente dependente do sistema binaural (Blauert, 1983). A localização das fontes sonoras é possível devido às diferenças de tempo e nível dos sons que chegam em uma orelha e outra (Yost, 1994). Tem se reconhecido que, quando os sons são originados em algum lugar do que precisamente em frente ou atrás de nós, o som irá alcançar a orelha mais próxima antes e num nível mais alto do que a orelha mais distante. Nós utilizamos diferença de tempo abaixo de 1500 Hz. e diferenças de nível acima de 1500 Hz. para determinar de onde o som está vindo. As diferenças de tempo se devem à velocidade de som finita (sons de 90 graus ao lado chegam à orelha próxima em torno de 6 a 7 ms antes de alcançar a orelha distante) e as diferenças de nível se devem à habilidade da cabeça em atenuar os sons com comprimentos de onda curtos (até 20dB). Nós também somos sensíveis à localização de sons que ocorrem de algum outro lugar que não na mesma altura das orelhas, utilizando informação acústica nas altas freqüências extremas (acima de 5000Hz). Esta habilidade está relacionada ao formato do pavilhão auditivo, onde diferenças no aumento da fonte irão interagir com as rugas e pregas da orelha externa de forma a criar picos e vales significativos na resposta de alta freqüência extrema. Apesar de normalmente olharmos para a percepção espacial em termos de planos simples (horizontal, vertical, médio-sagital), a audição espacial da vida real refere à nossa habilidade de localizar os sons de qualquer direção no espaço tridimensional que nos rodeia. Além disso, dado que muitos, se não a maioria, dos sons que ocorrem naturalmente possuem energia através do amplo espectro, nós estamos utilizando constantemente uma combinação de dicas de tempo e espectro para resolver o espaço auditivo. Além disso, experimentalmente, a posição da cabeça é normalmente segura fixada, mas, em situações do mundo real, o movimento da cabeça é freqüentemente utilizado para ajudar a resolver a posição da fonte sonora. A maioria de nós não pode mover a orelha externa independentemente, mas o mundo animal é repleto de exemplos de criaturas que são habilitadas a utilizar o movimento do pavilhão para resolver o espaço auditivo. A resolução espacial é tipicamente medida em uma de duas vias. Primeiro, seguindo boa prática psicoacústica, sinais elementares são utilizados sob condições controladas. O desempenho é normalmente medido em termos de precisão de identificação angular ou em termos de diferenças notáveis para diferenças angulares. Em segundo lugar, o efeito preciso da resolução espacial é mensurado através da identificação do sinal no ruído. Desde que uma das funções básicas seja a capacidade de separar fontes isoladas do ruído de fundo, o nível de diferença de mascaramento (MDL), às vezes referido como “binaural squelch”, é uma melhora da medida da razão sinal/ruído tornada possível através do sistema binaural comparado ao desempenho do sistema monoaural. A medida é feita utilizando tons, outros sinais elementares ou fala. Em termos de resoluções angular, normalmente assuntos parecem capazes de resolver diferenças menores que 20 graus. Em termos de melhorias de S/R utilizando apenas sinais que não são de fala, o sistema binaural melhora a função por 10dB ou mais. Utilizando fala, a razão S/R pode ser melhorada em até 5dB se a competição for um falante. Se a competição é de uma ou duas outras vozes, a melhora pode ser na ordem de 5 a 10dB ou maior com 90 28 graus de separação espacial (Arbogast, Mason & Kidd, 2005; Hawley,Litovsky & Culling, 2004; Kidd, Mason & Gallun, 2005). A melhoria extra possui um componente cognitivo, mostrando o poder de identificar diferentes transmissões de fala no espaço e focando a atenção em um contra o outro. Baseado no pensamento de Índice de Articulação (Kryter, 1962), assumimos que apenas a energia da fala acima de 5000Hz é importante para a compreensão de fala. De qualquer forma, sob condições naturais e consistentes com as noções de Análise da Cena, é benéfico para localizar o falante antes que a informação de fala seja coletada. Kidd et al. (2005) demostrou melhorias significativas na compreensão de fala no ruído se a incerteza da localização do falante puder ser reduzida ou eliminada. Best et al. (2005) demonstrou que a energia de fala acima de 8000Hz pode ser usada para localizar de forma eficaz o falante no espaço. Estes resultados sugerem um modelo de dois estágios de compreensão de fala em contextos espaciais nos quais a energia de alta freqüência de fala é usada para ajudar a localizar o falante no ambiente, permitindo atenção focada para coletar informação de fala. Perda auditiva Neurossensorial e Resolução Espacial Existem várias investigações sobre as habilidades espaciais dos usuários com perda auditiva neurossensorial e os detalhes dos achados estão além do objetivo desta revisão. Algumas das publicações mais abrangentes incluem estas de Byrne & Nobel (1998), Goverts (2004) e Nobel, ter-Host & Byrne (1995). Como em muitas habilidades psicoacústicas, usuários com perda auditiva neurossensorial demostram diferenças significativas de usuário para usuário no desempenho de resolução de habilidades espaciais. Além disso, nova- mente com estudos constantes de outras habilidades auditivas, alguns usuários obtiveram desempenho tão bom quanto dos ouvintes com audição normal enquanto outros mostraram uma diminuição drástica no desempenho. Em alguns casos, mesmo quando a audibilidade dos sinais é assegurada, alguns usuários não demonstram habilidade de diferenciar a localização sonora, como se todos os sons tivessem a mesma localização. De qualquer forma, quando a medida utiliza fala no ruído, a maioria dos pacientes com perda auditiva neurossensorial parecia ter alguma habilidade residual. Apesar de que, na média, pacientes debilitados mostraram menor benefício de separação espacial entre fala e competição. Eles ainda mostraram desempenho superior (ex., Gelfand, Ross & Miller, 1998), especialmente quando a competição é da fala com nada mais do que poucos falantes (Arbogast, Mason & Kidd, 2005). O Efeito da Amplificação Primeiro e principalmente, se um som não pode ser ouvido, ele não pode ajudar o sistema auditivo binaural para localizar (Dubno, Ahlstrom & Horwitz, 2002). Por isso, as simples melhorias na audibilidade que são oferecidas por qualquer adaptação de aparelho auditivo devem auxiliar a audição espacial sob algumas condições. Relatórios subjetivos de usuários constantemente indicam que os aparelhos auditivos auxiliam na resolução espacial. Às vezes, estes relatórios são inconsistentes com o desempenho medido sob condições laboratoriais. De qualquer forma, é importante notar que estes relatórios de usuários devem-se à melhoria na audibilidade (especialmente) para informação de alta freqüência utilizada para resolver o espaço auditivo. Já que os sinais chegam aos aparelhos auditivos dos usuários em todos os níveis, melhorando a audibilidade de sons suaves, podem melhorar a consciência geral dos 29 diferentes sons do ambiente. Apesar de que a habilidade de localização pura pode ou não ser melhorada, a consciência certamente é. Dada a importância da audição espacial para a compreensão efetiva da fala em ambientes realmente barulhentos, houve alguns poucos estudos que olharam os efeitos objetivos da amplificação na percepção espacial. Existem algumas observações que formam o nosso conhecimento de trabalho. De qualquer forma, dado que os efeitos não foram estudados amplamente, especialmente porque a tecnologia de dispositivos eletrônicos avançou, estas observações devem ser tratadas como tentativas. • Como nota acima, muitas pesquisas subjetivas indicam que esta amplificação, especialmente a amplificação binaural, melhora a habilidade do usuário em dizer de onde o som está vindo e de separar a fala de um locutor para o outro (ex., Noble, ter-Host & Byrne, 1995). Novamente, estes relatórios representam a combinação total dos efeitos da melhoria da audibilidade. • Objetivamente a medida do desempenho da localização não parece ter melhorado através dos aparelhos auditivos (e.g., Koehnke & Besing, 1997), especialmente quando os níveis de sinal de teste, na condição sem ajuda, estão acima do limiar. De qualquer forma, existem exemplos de casos e dados de grupos mostrando resultados positivos (e.g., Rakerd, Vander Velde & Hartmann, 1998). • Compreensão de fala no ruído, como refletido em melhoria de S/R, parece melhor com dois aparelhos auditivos do que com um (ex., Festen & Plomp, 1986). Parte deste efeito parece ser devido ao “binaural squelch” (um efeito binaural verdadeiro). Às vezes, este efeito se deve às melhorias em audibilidade em uma orelha compara- da a outra, dependendo de onde a fala e a competição está vindo. • Desempenho de localização parece pior em configurações de moldes fechados comparado a mais opções abertas (Byrne, Sinclair & Noble, 1998). Quanto mais direta for a entrada de som de alta freqüência no conduto auditivo, melhor é a localização. A largura de banda melhorada em aparelhos auditivos também ajuda a melhorar a localização (Byrne & Noble, 1998). • O processamento de sinal avançado em aparelhos auditivos (multicanal, WDRC, direcionalidade adaptativa e redução de ruído) pode causar transtorno na habilidade de localização (ex., Keidser et al., 2006; Musa-Shufani, et al., 2006; Van den Bogaert et al., 2006). De qualquer forma, os efeitos são altamente dependentes na configuração de teste e procedimentos. Dado que estes sistemas naturalmente causam transtornos em relacionamentos sonoros, especialmente quando comparando uma orelha com a outra, isso é cabível para suspeitar de alguns efeitos. De vez em quando, estas suspeitas são confirmadas. Implicações A resolução espacial efetiva é uma habilidade natural importante onde os ouvintes precisam manter o caos do mundo de som em um nível de informação viável. O sistema auditivo normal, juntamente com o cérebro, nos permite entender o que está acontecendo ao nosso redor. A habilidade de resolução espacial é comprometida em algum grau para a maioria dos pacientes com perda auditiva neurossensorial. De qualquer forma, eles normalmente demonstram algumas habilidades residuais. Precisamos lembrar como a amplificação, especialmente as técnicas modernas de processamento de sinal, interagem com as capacidades remanescentes do ouvinte. 30 Muitas das nossas abordagens de processamento de sinal são desenvolvidas para modificar o som radicalmente para ir de encontro às necessidades das orelhas individualmente. Este processamento pode romper as pistas naturais que são utilizadas pelo sistema binaural para a resolução das relações espaciais entre os sons do ambiente. O processamento verdadeiramente binaural, oferecido no Epoq, nos colocou entre o desejo de melhorar o sinal para uma orelha individual com a necessidade de manter as relações naturais que o sistema binaural precisa. Apêndice B: Uma Instrução Rápida sobre o Streamer do Epoq e as aplicações de tecnologias sem fio O Streamer do Epoq é constituído por duas tecnologias sem fio: uma área de rede corporal sem fio (BAN) (entre os aparelhos e o gateway) e uma área de rede pessoal sem fio (PAN) que o conecta às aplicações que nos cercam na vizinhança próxima. O Streamer é um dispositivo físico usado no corpo que coordena a comunicação de duas tecnologias EPOQ DIREITO EPOQ ESQUERDO ÁREA DE REDE CO R P O R A L individuais sem fio e garante que o vínculo completo seja captado como uma rede. 1. Área de Rede Corporal - EarStream A tecnologia é uma aplicação sem fio magnética - constituída na arquitetura RISE – feita especialmente para a aplicação em aparelho auditivo. Isso permite que os aparelhos auditivos recebam transmissão de áudio em banda larga de freqüência e sinais de dado em velocidades acima de 100Kbps. A singularidade desta tecnologia sem fio está na capacidade e no baixo consumo atual, permitindo com que ele seja implementado na maioria dos modelos e tamanhos de aparelho auditivo. A tecnologia EarStream é bem adaptada para uma Área de Rede Corporal. A rede funcionará em uma distância de até 1m para comandos e controle de sinais, e até uma faixa de 0,5m para transmissão contínua e ininterrupta de áudio de alta qualidade. 2. Área de Rede Pessoal – Bluetooth O Bluetooth é a tecnologia utilizada para estender a área de rede corporal às fontes de áudio periféricas na vizinhança ou no 31 ambiente de casa. O Bluetooth é um padrão global de conectividade de curta rede sem fio digital e que já é sustentada pela maioria dos telefones celulares e computadores atuais. O Bluetooth está se destacando cada vez mais em dispositivos de consumidores. O Streamer oferece suporte total para a maioria dos perfis Bluetooth, permitindo com que todos os tipos de dispositivos de áudio relevantes sejam conectados aos aparelhos auditivos com seu desempenho e largura de banda respectivos - e, como tal, permite que todo o potencial de qualidade de qualquer fonte de áudio seja reproduzido pelos aparelhos auditivos. Para funcionar e se comunicar, os dispositivos Bluetooth precisam ser conectados ao seu homólogo correlacionado para a comunicação. Antes destes dois dispositivos serem conectados, eles devem ser preparados para isso. Este processo é referido como pareamento. Uma vez que as duas unidades Bluetooth são pareadas - elas trocaram seus códigos de endereço exclusivo - que irão estabelecer um vínculo de comunicação ponto a ponto. O Streamer pode parear com um alto número de dispositivos Bluetooth e telefones celulares com Bluetooth. Noções básicas de utilização Quando o Streamer é utilizado para conectar os aparelhos auditivos ao telefone celular, a comunicação verbal entre o usuário e a pessoa alvo é transmitida como se segue: • Da PAN, pela BAN, os aparelhos auditivos estão recebendo e executando a entrada de fala. • O Streamer possui um microfone interno que capta a voz do usuário e a distribui ao telefone celular pela PAN. Por esta razão, o usuário deve falar no Streamer a uma distância de aproximadamente 30cm. Quando o gateway é utilizado para conectar os aparelhos auditivos à música ou fontes de informação dentro da Área de Rede Pessoal, esta é uma via de sinal pela qual o microfone do Streamer está desativado. Boa qualidade de áudio - e além de tudo, uma boa estabilidade de vínculo - está relacionada à posição física do uso do Streamer. A habilidade do Streamer em proporcionar a melhor interface entre os dispositivos de áudio e os ÁREA BAN ÁREAS " S W E E T S P OT " 32 aparelhos auditivos é dependente do seu posicionamento dentro do que chamamos de sweet spot. A “sweet spot” é uma área na parte superior do usuário, como descrito abaixo. Quando a transmissão é finalizada pelo usuário, os comandos são enviados para que os aparelhos voltem imediatamente ao programa que estava previamente ativo no cenário de transmissão. Durante qualquer sessão de transmissão de áudio aos aparelhos auditivos, a interface do usuário a eles está desabilitada, permitindo que o usuário se concentre na operação de todos os controles relevantes sendo realizada a partir dos controles no Streamer. Isto permite a vantagem de combinar sempre o programa mais apropriado e o completo funcionamento automático do aparelho auditivo sem a necessidade da interação do usuário. O Streamer possui dois programas. Cada programa é meticulosamente adaptado ao sinal de áudio recebido para proporcionar um resultado auditivo melhorado. Os dois programas diferentes são: • conectividade ao telefone celular • música e entretenimento Em ambos programas o usuário pode escolher misturar o sinal do microfone dos aparelhos auditivos para seguir as dicas dos arredores, ou escolher emudecer os microfones para obter uma situação auditiva clara. Música e entretenimento Por padrão, MIC’s estão emudecidos Conectividade com celular Por padrão, MIC’s estão ligados Quando inicia-se a transmissão de áudio, os dois programas possuem diferentes ajustes padrão em termos de microfones de aparelho auditivo. A situação de ouvir música é uma situação de entrada deliberada enquanto uma chamada telefônica pode ser uma situação de entrada inesperada. Ao transferir para o programa do Streamer, os microfones nos aparelhos auditivos são aplicados como a seguir: No processo de adaptação, o nível de microfone relativo ao sinal do Streamer pode ser configurado. Na configuração padrão, que mostra um bom balanço entre ambos sinais, os microfones do aparelho auditivo são amortecidos em 3dB. Isto pode ser dobrado ou neutralizado para um usuário específico. Prioridade dos Serviços Tendo uma faixa ampla de diferentes fontes de áudio é necessário que o usuário priorize os serviços para evitar aplicações conflitantes. O gráfico de prioridade é controlado pelo Streamer e funciona como segue (n. 1 desautorizar n. 2 e assim por diante): 1. Chamadas de telefone celular / conversações via Bluetooth 2. Áudio (música) conectado por fio ao gateway (micro entrada de tomada) 3. Áudio permitido pela fonte Bluetooth 33 Notas 34 Notas 35 Notas People First 910 15 330 00 / 01.08 Acreditamos que é preciso mais do que tecnologia e audiologia para criar os melhores aparelhos auditivos. É por este motivo que colocamos as necessidades individuais e os desejos das pessoas com perda auditiva em primeiro lugar no desenvolvimento de novas soluções auditivas.
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