Parametric Spatial Audio in Hearing Performance Evaluation of Hearing-Impaired and Aided Listeners

Abstract

Clinical hearing performance testing has conventionally been conducted by measuring the detection thresholds for narrow-band stimuli or the reception of speech in quiet. However, especially hearing-impaired individuals and hearing device users generally have the most problems in communication situations involving dynamic background noise or reverberation, and these problems are not necessarily reflected well with these measures. Thus, methods have been developed to more accurately assess the real-life representative hearing performance using multiple loudspeakers. However, many of the current systems are either too large and complex for clinical environments or do not reproduce the spatial characteristics of the sound scene correctly. Directional Audio Coding (DirAC) is a parametric perceptually-motivated spatial sound reproduction technique. With DirAC, the spatial attributes of sound can be captured and reproduced with arbitrary loudspeaker setups. In this thesis, DirAC was applied to reproducing sound scenes and reverberation for realistic hearing performance testing. A method is proposed for conducting speech intelligibility assessments in realistic pre-recorded sound scenes where an external speech target is augmented. With listening tests, a comparison was made between a reference sound scene and a reproduced scene where the reference was reproduced by the method under investigation. Furthermore, analysis of the error sources was provided when the system is used in aided listening, where the test subject listens the reproduced sound scene through a hearing device beamformer. Requirements were specified for a clinical implementation of the system. The main advantage of the system is that with certain limitations it enables a fairly accurate assessments of real-life hearing abilities using a relatively compact loudspeaker setup.

Kliininen kuulon suorituskyvyn mittaaminen on perinteisesti suoritettu mittaamalla havaitsemiskynnyksiä kapeakaistaisille äänille tai puheen erottelua hiljaisuudessa. Kuulonalenemasta kärsivät ja kuulolaitteen tai -istutteen käyttäjät kuitenkin tyypillisesti kokevat hankalimpina kommunikaatiotilanteet erilaisissa hälyisissä tai kaiuntaisissa tiloissa. Perinteiset mittarit eivät välttämättä kuvaa näitä ongelmia kunnolla. Kuulon tosielämän suorituskyvyn mittaamiseen onkin kehitetty menetelmiä, joissa ääni toistetaan useammalla kaiuttimella. Tosin useimmat nykytoteutukset joko eivät toista äänen tilaominaisuuksia kunnolla tai niiden tila- ja laitteistovaatimukset ovat liian suuret kliinisiin ympäristöihin. Directional Audio Coding (DirAC) on psykoakustisesti motivoitu parametrinen tilaäänen analysointi- ja toistotekniikka. DirAC:n avulla äänen tilaan liittyvät ominaisuudet voidaan tallentaa ja toistaa mielivaltaisella kaiutinjärjestelmällä. Tässä työssä DirAC:ia sovellettiin kuulon suorituskyvyn realistiseen mittaamiseen. Työ esittelee metodin hälypuhekynnyksen mittaamiseen, jossa käytetään ennalta äänitettyä oikean tilan taustahälyä ja kaiuntaa, johon augmentoidaan ulkoinen puhuja. Referens-siääniympäristöä ja sen DirAC-toistettua kopiota verrattiin keskenään kuuntelukokein. Lisäksi analysoitiin virhelähteet siinä tilanteessa kun DirAC-toistettua äänikenttää kuunnellaan kuulolaitteen suuntamikrofonin läpi. Järjestelmän tekniset vaatimukset määriteltiin kliiniseen ympäristöön soveltuvaa toteutusta ajatellen. Ehdotetun metodin tärkein etu on sen tuoma mahdollisuus – tietyin rajoittein – mitata kuulon tosielämän suorituskykyä kohtuullisen tarkasti verrattain kompaktilla kaiutinjärjestelmällä.