O Signia Integrated Xperience (IX) introduziu a tecnologia RealTime Conversion Enhancement para ajudar os utilizadores a participar e a envolver-se em conversas de grupo ruidosas. Com o apoio de uma análise avançada do ambiente sonoro e de uma arquitetura multi-stream única, os utilizadores do Signia IX podem acompanhar e contribuir para conversas em todas as situações dinâmicas e desafiantes. Neste artigo, atualizamos um estudo anterior para incluir os últimos lançamentos de 2024 dos principais concorrentes numa comparação técnica entre o Signia IX e os 4 principais aparelhos auditivos da concorrência numa conversa dinâmica de grupo simulada com ruído de fundo elevado. Foi observada uma clara vantagem de 3,2 dB na relação sinal/ruído para o Signia IX. Isto significa que o Signia IX oferece mais do dobro do benefício de melhoria da fala numa conversa de grupo ruidosa do que os concorrentes mais próximos, incluindo as plataformas baseadas em co-processador de IA.
Niels Søgaard Jensen, Cecil Wilson, Homayoun Kamkar Parsi, Barinder Samra, Jens Hain, Sebastian Best, Brian Taylor
OUTUBRO 2024
Uma capacidade reduzida de entender outras pessoas a falar em ambientes ruidosos é conhecida por ser uma das consequências mais visíveis e importantes da perda auditiva. Proporcionar a capacidade de entender a fala no meio de ruído – e assim permitir a participação em conversas com ruído de fundo – é, portanto, uma das tarefas mais importantes de um aparelho auditivo. Numa pesquisa com quase 15.000 pessoas, onde a grande maioria relatou ter perda auditiva, "ouvir amigos e familiares em ambientes ruidosos" foi considerado o atributo mais desejado num aparelho auditivo, com 88,3% dos participantes classificando este atributo como muito ou extremamente importante (Manchaiah et al., 2021).
Com cada nova geração das tecnologias Signia de melhoria de fala e redução de ruído, houve um foco renovado em equilibrar a melhoria da compreensão da fala em ambientes ruidosos com a percepção dos sons ao redor do utilizador.
Com a nossa mais recente inovação, Signia Integrated Xperience (IX) com RealTime Conversation Enhancement (RTCE), a Signia deu um grande salto em frente. Em vez de simplesmente melhorar a capacidade de entender a fala num ambiente acústico estático, em que o interlocutor está voltado para o utilizador do aparelho auditivo, os avanços na análise e processamento de cenários de conversação em tempo real agora melhoram toda a experiência do utilizador em conversas de grupo dinâmicas em ambientes com ruído de fundo. A análise do contexto e o efeito combinado do processamento dividido único – que permite o processamento separado da fala e do ruído – e a nova abordagem de processamento multi-stream do RTCE oferecem ao utilizador a capacidade de participar plenamente e contribuir para a conversa, enquanto permanece totalmente imerso nos sons do ambiente. Para uma descrição mais detalhada do processamento dividido e do RTCE, consulte Jensen et al. (2021) e Jensen et al. (2023a), respetivamente.
O desempenho clínico e os benefícios do Signia IX com RTCE já foram demonstrados numa variedade de estudos. A arquitetura única de multi-stream do Signia IX requer estudos com múltiplos interlocutores dinâmicos para mostrar plenamente as suas capacidades. Acreditamos que esses cenários de teste são cruciais para a indústria avançar além das simples comparações com interlocutores imóveis em ambientes ruidosos. O nosso objetivo é promover metodologias de teste que sejam realizadas em ambientes reais ou concebidas para refletir melhor a realidade das conversas dos nossos utilizadores.
Entre os estudos sobre o Signia IX, destacamos alguns dos resultados recentes. Investigadores da University of Western Ontario testaram o efeito do RTCE num cenário real de conversa de grupo em um ambiente ruidoso numa praça de alimentação movimentada. Eles observaram altos níveis de satisfação auditiva e uma preferência significativa pelo RTCE em conversas reais (Folkeard et al., 2024). Investigadores da ORCA-USA, utilizando um cenário dinâmico com múltiplos interlocutores, publicaram resultados de um estudo de desempenho humano que mostraram uma melhoria na compreensão da fala, maior tolerância ao ruído e uma redução no esforço auditivo auto-relatado com o RTCE (Korhonen & Slugocki, 2024). Os investigadores também realizaram medições objetivas de EEG que sugeriram que o RTCE reduz o esforço auditivo (Slugocki et al., 2024).
Foi também realizada uma avaliação técnica num cenário dinâmico com múltiplos interlocutores (Jensen et al., 2023b). Esse estudo investigou o aumento na relação sinal-ruído (SNR) – ou seja, a capacidade do aparelho auditivo de melhorar a fala em relação ao ruído – proporcionado pelo Signia IX e quatro concorrentes principais numa conversa de grupo dinâmica em ambientes ruidosos. Melhorar a relação sinal-ruído (SNR) é, obviamente, um dos pré-requisitos mais importantes para melhorar a compreensão da fala em ambientes ruidosos. Nesta comparação, o Signia IX proporcionou uma SNR 3,2 dB superior ao melhor dos concorrentes. Esta diferença substancial pode ser explicada pelas filosofias de processamento dividido e multi-stream aplicadas nos aparelhos auditivos Signia IX, em que a fala é processada e melhorada independentemente da redução de ruído, e múltiplos feixes binaurais adaptam-se continuamente ao cenário da conversa. Em contraste, os aparelhos auditivos concorrentes utilizam um processamento tradicional de um único fluxo, onde a redução de ruído pode afetar a clareza da fala, uma vez que fala e ruído são processados juntos.
Desde a conclusão desse estudo de SNR, alguns dos principais concorrentes lançaram novos produtos com tecnologias como a redução de ruído baseada em Redes Neurais Profundas (DNN). No entanto, esses produtos ainda dependem do mesmo processamento fundamental de um único fluxo, o que pode limitar a sua capacidade de gerir de forma independente a fala e o ruído.
Embora os concorrentes tenham publicado dados destacando os benefícios dos seus novos produtos, eles não os testaram num ambiente dinâmico e com múltiplos interlocutores que espelhe conversas da vida real. Para ver como os aparelhos auditivos concorrentes se comparam ao Signia IX num cenário que reflete uma conversa de grupo movimentada, atualizámos o nosso estudo original para incluir esses novos produtos.
Os utilizadores de aparelhos auditivos relatam os níveis mais baixos de satisfação auditiva em conversas de grupo com ruído (Picou, 2022), sendo a capacidade de ouvir facilmente um fator-chave para o sucesso, juntamente com a possibilidade de contribuir ativamente para a conversa (Nicoras et al., 2023). O ruído de fundo, a alternância de interlocutores e o movimento da cabeça do utilizador criam desafios significativos nestas situações. O Signia IX foi especificamente desenvolvido e testado para enfrentar esses desafios, e pesquisas com utilizadores mostram a sua eficácia em conversas de grupo no mundo real (Jensen et al., 2024).
A investigação teve como objetivo avaliar o desempenho da relação sinal-ruído (SNR) de diferentes aparelhos auditivos num cenário de conversação dinâmica, com múltiplos interlocutores a alternar entre si, em vez de um ambiente mais estático com apenas um interlocutor à frente.
A investigação baseou-se na técnica de inversão de fase de Hagerman, amplamente reconhecida, originalmente proposta por Hagerman & Olofsson (2004). Este método oferece uma forma de avaliar os sistemas de redução de ruído em aparelhos auditivos quando a fala e o ruído estão presentes simultaneamente. Ao gravar o sinal combinado (fala e ruído) na saída do aparelho auditivo, com e sem a inversão de fase dos sinais de entrada, a metodologia permite isolar a fala processada e o ruído processado. Ao fazer uma média dos sinais de fala e ruído, respetivamente, é possível fornecer uma estimativa precisa da SNR de saída que o utilizador do aparelho auditivo experimenta.
A configuração de medição, mostrada na Figura 1, foi estabelecida numa sala tratada acusticamente e incluiu um manequim KEMAR (no centro da configuração) e quatro altifalantes posicionados a uma distância de 1 metro. Secções do International Speech Test Signal (ISTS) (Holube et al., 2010) foram apresentadas por dois altifalantes a 0° e 315°, a um nível de aproximadamente 76 dBA, enquanto um ruído de fundo composto por uma gravação feita numa cafetaria movimentada misturada com ruído rosa foi apresentado por dois altifalantes a 135° e 225°, a um nível total de cerca de 72 dBA. Isto resultou numa SNR inicial de +4 dB para o ambiente de teste.
Para determinar a SNR de saída, os aparelhos auditivos foram posicionados nos ouvidos do manequim KEMAR, e uma série de gravações foi feita com e sem a inversão de fase dos diferentes sinais de entrada. Aplicando a técnica de inversão de fase nas gravações, foi então possível estimar cada um dos sinais processados na saída dos aparelhos auditivos, tanto para as fontes de fala e ruído individuais, quanto para o sinal combinado de fala e ruído, como ilustrado na Figura 1.
FIGURA 1
Configuração usada para medições de SNR de saída. Os sinais de fala (S) foram apresentados pelos dois altifalantes na metade frontal, enquanto os sinais de ruído (N) foram apresentados pelos dois altifalantes na metade traseira. Os sinais processados pelos aparelhos auditivos foram gravados nos ouvidos do manequim KEMAR, com e sem a inversão de fase de cada sinal, e o método de Hagerman foi utilizado para gerar estimativas dos vários sinais S e N, tanto isoladamente quanto em combinação.
FIGURA 2
Apresentação dos sinais dos quatro altifalantes. A apresentação dos sinais começou em t=0, enquanto as gravações usadas para a análise foram iniciadas em t=50 segundos, para permitir que os aparelhos auditivos atingissem uma condição de funcionamento estável. A análise foi baseada em 40 segundos de gravações (tempo de avaliação), incluindo duas secções de 10 segundos de cada uma das duas posições dos falantes (S0 e S315).
O cenário de conversação foi estabelecido alternando entre S0 e S315, sendo o sinal apresentado de uma determinada direção durante 10 segundos antes da mudança, como indicado na Figura 2. Cada gravação incluiu duas secções com S0 e duas secções com S315, num total de 40 segundos. Antes do registo, os sinais sonoros permaneceram ligados durante 50 segundos para permitir a estabilização de todos os aparelhos auditivos.
O resultado da análise é a SNR de saída dos diferentes aparelhos auditivos, calculada como média ao longo do tempo de avaliação. Devido ao layout do teste, em que a fala foi apresentada a partir da frente e do lado esquerdo do KEMAR, apresentamos os SNRs de saída do aparelho auditivo esquerdo, que é mais relevante para a compreensão da fala devido ao efeito de melhor ouvido. Na análise, calculámos a SNR global da conversação, (S0+S315)/ (N135+N225).
No estudo SNR anterior (Jensen et al., 2023b), o desempenho do Signia Pure Charge&Go IX foi comparado com o desempenho de aparelhos auditivos premium com recetor no canal (RIC) dos 4 principais concorrentes. No entanto, um dos aparelhos auditivos da concorrência teve um desempenho pior do que a condição de base sem ajuda e, uma vez que o fabricante não lançou um produto de substituição, excluímo-lo deste estudo atualizado para simplificar os resultados.
Os aparelhos auditivos dos concorrentes participantes estão identificados com a marca A-C. No momento da medição, cada aparelho auditivo representava o aparelho auditivo RIC premium mais atual oferecido por cada fabricante respetivo. Para as medições, o Signia IX e todos os aparelhos auditivos da concorrência foram programados para uma perda auditiva simétrica e plana de 50 dB, usando a configuração padrão prescrita pela lógica de adaptação recomendada (proprietária) de cada fabricante. Todos os aparelhos auditivos foram testados na configuração predefinida do respetivo programa Universal. Para garantir a aplicação válida da técnica de inversão de fase, as funções que manipulam a fase do sinal (cancelamento de feedback e compressão de frequência) foram desativadas em todos os aparelhos auditivos. As próteses auditivas foram colocadas nos ouvidos do KEMAR com a ajuda de olivas de acoplamento fechado.
Para investigar o efeito da redução de ruído DNN aplicada na plataforma de co-processador de IA oferecida pela marca A, foi também efectuada uma medição adicional com os aparelhos auditivos da marca A num programa manual em que a redução de ruído DNN foi desactivada. As duas configurações de teste serão referidas como Marca A1 e Marca A2, respetivamente.
Como linha de base, as gravações também foram feitas nas orelhas abertas (sem ajuda) do KEMAR. Isto permitiu que a SNR do ouvido aberto fosse calculada e utilizada como referência, representando a SNR de entrada.
As SNRs de conversação medidas para cada aparelho auditivo são apresentadas em relação à SNR sem ajuda medida no ouvido aberto do KEMAR. Assim, os resultados mostrados na Figura 3 são as melhorias relativas de SNR para cada aparelho auditivo. A figura mostra as melhorias da SNR, medidas nas duas posições do locutor, para o Signia IX e os três principais aparelhos auditivos concorrentes, que foram incluídos na investigação. Como mencionado acima, foram realizadas duas medições da Marca A, uma com a redução de ruído DNN activada (A1), e outra com a funcionalidade desactivada (A2).
FIGURA 3
Configuração utilizada para as medições da SNR de saída. Os sinais de fala (S) foram apresentados pelos dois altifalantes do hemisfério frontal e os sinais de ruído (N) foram apresentados pelos dois altifalantes do hemisfério posterior. Os sinais processados pelas próteses auditivas foram registados nos ouvidos KEMAR, com e sem inversão de fase de cada sinal, e o método de Hagerman foi utilizado para gerar estimativas dos vários sinais S e N, isolados e combinados.
A Figura 3 mostra que todos os quatro aparelhos auditivos ofereceram um benefício SNR, como ilustrado pelos valores de melhoria positivos. O Signia IX ofereceu, claramente, o maior benefício.
A melhoria da SNR da conversação proporcionada pelo Signia IX, comparada com a condição sem ajuda, foi de 8,1 dB, enquanto o melhor aparelho auditivo da concorrência (Marca A1) ofereceu uma melhoria da SNR de 4,9 dB. Ou seja, neste cenário de conversação, o Signia IX ofereceu uma melhoria na SNR de saída de uns impressionantes 3,2 dB, em comparação com o concorrente com melhor desempenho.
Os três aparelhos auditivos concorrentes foram bastante semelhantes entre si no desempenho do programa Universal, com melhorias dentro de 1 dB entre si (4,1 dB a 4,9 dB). No caso do aparelho auditivo da marca A, a medição com a redução de ruído DNN ativada (A1) revelou uma melhoria (4,9 dB), que foi 1,2 dB superior à melhoria (3,7 dB) observada na medição com a função desativada (A2). Este efeito está de acordo com os dados publicados pelo fabricante.
Neste estudo, investigámos o desempenho do SNR de saída do Signia IX e de três aparelhos auditivos concorrentes num cenário simulado de conversação em grupo com dois parceiros de conversação no hemisfério frontal e com ruído contínuo proveniente do hemisfério posterior. Os resultados mostraram que o Signia IX superou os três concorrentes, oferecendo um benefício geral de SNR de conversação de 8,1 dB em comparação com a audição sem ajuda e de 3,2 dB em comparação com o melhor concorrente.
Um aumento de 3 dB na SNR corresponde a uma duplicação do rácio entre a intensidade da fala e a intensidade do ruído. Assim, a vantagem de 3,2 dB observada na saída do aparelho auditivo significa que o Signia IX oferece mais do dobro do benefício de melhoria da fala no cenário de conversação ruidosa em grupo do que o concorrente com melhor desempenho.
Quando comparamos os dados deste estudo SNR com os dados do estudo anterior semelhante (Jensen et al., 2023b), observamos o mesmo desempenho do Signia IX nos dois estudos. Este facto era obviamente esperado, uma vez que o processamento dividido e o RTCE permanecem os mesmos. Olhando para os concorrentes, embora observemos que os seus novos produtos têm melhorias modestas no seu desempenho SNR de até 1,5 dB, em comparação com os seus modelos anteriores, o desempenho do Signia IX na conversação dinâmica em grupo ainda é superior.
Concluímos que a diferença significativa observada entre o Signia IX e os outros aparelhos auditivos da concorrência premium resulta principalmente do processamento dividido e da tecnologia RTCE do IX. Em primeiro lugar, o processamento dividido “sempre ativo” do IX reduz o ruído separadamente para melhorar a fala. Em segundo lugar, o RTCE fornece uma análise avançada do esquema de conversação dos locutores, identificando e adaptando-se continuamente aos parceiros de conversação e às fontes de ruído em tempo real.
Na configuração de teste, os aparelhos auditivos Signia IX reconhecem sempre se a fala está a vir da frente ou do lado do utilizador, permitindo que a arquitetura multi-fluxo do RTCE adapte o processamento de cada fluxo em conformidade. Isto cria um espaço auditivo dinâmico onde os locutores ativos são melhorados, enquanto os sons ambientais estranhos são processados de forma independente. O RTCE adapta-se perfeitamente a alterações na conversação, como a tomada de vez, que foi simulada no nosso estudo através da alternância do discurso da frente e do lado do manequim KEMAR.
Finalmente, este estudo destaca a capacidade do RTCE de permitir que os utilizadores participem numa conversa sem estarem sempre de frente para o locutor ativo. Uma vez que a cabeça fixa do KEMAR está virada para a frente enquanto a fala alterna entre a frente e o lado, o processamento do aparelho auditivo deve adaptar-se à localização da fala em tempo real. Em última análise, isto facilitará um comportamento de conversação mais natural no mundo real, onde o utilizador pode facilmente seguir o fluxo da conversa. A capacidade de melhorar a fala de forma independente e de se adaptar rapidamente às transições entre locutores, possibilitada pela arquitetura multi-stream do RTCE, é provavelmente um fator chave para os benefícios SNR proporcionados pelo Signia IX em comparação com os aparelhos auditivos da concorrência. Os aparelhos auditivos tradicionais (e todos os concorrentes neste estudo) usam o processamento de fluxo único, onde a fala e o ruído são tratados da mesma forma. Embora esses sistemas possam aplicar alguma forma de processamento adaptativo quando os parceiros de conversação se revezam, eles geralmente respondem muito lentamente para acompanhar mudanças rápidas como as implementadas neste teste. Nas conversas do mundo real, onde os oradores se revezam a cada 10 segundos numa conversa é bastante realista, esta adaptação lenta pode limitar a eficácia destes sistemas.
Ao ouvir a fala em ambientes ruidosos, existe uma forte ligação entre a SNR da situação de audição, a clareza dos locutores e a capacidade do ouvinte para compreender a fala. Melhorar o SNR de saída de um aparelho auditivo geralmente melhora a compreensão da fala em situações desafiadoras com ruído de fundo. No entanto, essa relação não é direta e depende muito das condições de escuta e da SNR. Neste estudo, concentrámo-nos na medição da SNR de saída em condições bem definidas, mas realistas, para garantir uma comparação significativa e ecologicamente válida dos aparelhos auditivos. Selecionámos uma SNR de teste de cerca de +4 dB - muito próxima da SNR mediana de +4,6 dB para a fala em balbucio relatada por Smeds et al. (2015) - para replicar os tipos de situações da vida real em que os utilizadores de aparelhos auditivos começam a ter dificuldades na compreensão da fala. Consequentemente, este SNR foi escolhido porque reflete mais de perto as condições do mundo real em que o impacto do aparelho auditivo é mais importante para o utilizador. Isto apoia o nosso objetivo de testar os aparelhos auditivos apenas em condições verdadeiramente importantes para os utilizadores na vida quotidiana.
Neste artigo, apresentamos os resultados de um estudo técnico sobre o desempenho SNR fornecido pelo Signia Integrated Xperience e três aparelhos auditivos concorrentes. Foi realizada uma avaliação técnica num ambiente acústico que simulava um cenário de conversação em grupo com ruído de fundo, com dois interlocutores localizados à frente e ao lado do utilizador do aparelho auditivo. A avaliação baseou-se na técnica de inversão de fase de Hagerman, amplamente utilizada, que permite estimar a SNR de saída fornecida pelos aparelhos auditivos na configuração em causa.
A nossa análise demonstra uma clara vantagem de desempenho SNR para o Signia Integrated Xperience com RealTime Conversation Enhancement. O Signia IX forneceu um benefício de SNR de 8,1 dB em relação à condição sem ajuda, e uma melhoria de SNR de 3,2 dB em relação aos aparelhos auditivos concorrentes com melhor desempenho.
Uma vez que as melhorias no SNR de saída podem estar associadas a melhorias na compreensão da fala se o utilizador estiver numa situação de conversa de grupo ruidosa em que tenha dificuldade em participar, os resultados deste estudo sugerem que o Signia IX pode potencialmente oferecer um forte benefício em tais situações, tornando mais fácil para o utilizador participar e contribuir para a conversa.
Folkeard P., Jensen N.S., Parsi H.K., Bilert S. & Scollie S. 2024. Hearing at the Mall: Multibeam Processing Technology Improves Hearing Group Conversations in a Real-World Food Court Environment. Am J Audiol, 33, 782-792.
Hagerman B. & Olofsson Å. 2004. A method to measure the effect of noise reduction algorithms using simultaneous speech and noise. Acta Acustica United with Acustica, 90(2), 356-361.
Holube I., Fredelake S., Vlaming M. & Kollmeier B. 2010. Development and analysis of an international speech test signal (ISTS). International Journal of Audiology, 49(12), 891-903.
Jensen N.S., Høydal E.H., Branda E. & Weber J. 2021. Improving speech understanding with Signia AX and Augmented Focus. Signia White Paper. Retrieved from www.signia-library.com.
Jensen N.S., Samra B., Kamkar Parsi H., Bilert S. & Taylor B. 2023a. Power the conversation with Signia Integrated Xperience and RealTime Conversation Enhancement. Signia White Paper. Retrieved from www.signia-library.com.
Jensen N.S., Samra B., Taghvaei N. & Taylor B. 2024. Improving the Real-World Conversation Experience With a Multi-Stream Architecture. Hearing Review, 31(9), 16-20.
Jensen N.S., Wilson C., Kamkar Parsi H. & Taylor B. 2023b. Improving the signal-to-noise ratio in group conversations with Signia Integrated Xperience and RealTime Conversation Enhancement. Signia White Paper. Retrieved from www.signia-library.com.
Korhonen P. & Slugocki C. 2024. Augmenting Split Processing with a Multi-Stream Architecture Algorithm. Hearing Review, 31(5), 20-23.
Manchaiah V., Picou E.M., Bailey A. & Rodrigo H. 2021. Consumer Ratings of the Most Desirable Hearing Aid Attributes. Journal of the American Academy of Audiology, 32(8), 537-546.
Nicoras R., Gotowiec S., Hadley L.V., Smeds K. & Naylor G. 2023. Conversation success in one-to-one and group conversation: a group concept mapping study of adults with normal and impaired hearing. International Journal of Audiology, 62(9), 868-876.
Picou E.M. 2022. Hearing aid benefit and satisfaction results from the MarkeTrak 2022 survey: Importance of features and hearing care professionals. Seminars in Hearing, 43(4), 301-316.
Slugocki C., Kuk F. & Korhonen P. 2024. Using Alpha-Band Power to Evaluate Hearing Aid Directionality Based on Multistream Architecture. Am J Audiol, Early Online, 1-12.