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简述助听器的线性放大方式

来源:无  2018-09-17
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  目前助听器的放大方式有线性和非线性两类。

  线性放大表示助听器的增益是恒定的,输入变化量和输出变化量的关系为1:1,如果用输入输出曲线(I/O曲线)来表示,则斜率固定不变。

  非线性放大表示助听器的增益不是恒定的,输入变化量和输出变化量的关系也不是1:1,如果用输入输出曲线(I/O曲线)来表示,其斜率会发生变化。

  以上对于线性放大和非线性放大的叙述,虽然准确但比较抽象,不容易理解。为此,我们使用另外一种更形象的方法帮助各位需求者理解。

  输入+增益=输出

  助听器是一种电子仪器,其功能是对接收到的声音进行放大、降噪等处理后输出给用户。就助听器放大功能方面,我们可以简单理解为“输入+增益=输出”。

  以下所有例子中输入输出曲线所在的频率皆为1000Hz。

  线性放大

  线性放大中的增益固定不变,举例将其设定为30dB SPL,则输出随输入的变化而变化,存在下表的数据:

  将表格中的数据绘制成输入输出曲线,如下图:

  在图中我们可以看到,输入输出曲线是一条倾斜的直线,其倾斜角度是45°,斜率是1,也就是我们通常所说的压缩比为1:1。

  线性放大在轻声和中等声时表现良好,可以为助听器使用者提供良好的音质,提高言语理解度。但在响声输入时,线性放大的输出往往很高,这会让助听器使用者非常不舒服,从而拒绝佩戴助听器。如果使用削峰来限制响声的输出,将丢失大量信息并造成明显的失真,聆听效果大大降低。所以,线性放大的应用越来越少。

  非线性放大

  以线性放大为基础,弥补其缺点,就出现了非线性放大。

  非线性放大的核心内容就是,为较小的输入声音提供较大的增益,为较大的输入声音提供较小的增益,并且输入声音越大,提供的增益就越小。这样可以让声音富有层次感,尽量保留声音中包含的信息,并且匹配用户的响度感受。

  对于非线性放大,我们可以模拟出一组输入、增益和输出,设初始增益为30dB SPL,见下表:

  将表格中的数据绘制成输入输出曲线,如下图:

  当输入声音低于40dB SPL时,助听器是线性放大的,其压缩比为1:1,当输入声音高于40dB SPL时,增益逐渐减小,形成了一条折线。

  我们将40dB SPL称为拐点,而通过计算,拐点之后的压缩比为5:3。这就是我们通常所说的非线性放大。

  值得一提的是,经过不断发展,现代数字智能化助听器中,非线性放大的拐点和压缩比是可以调节的,这其实是在调节每个输入声音的增益。在验配软件中,也可以通过调节轻声、中等声和大声的增益来改变压缩拐点和压缩比,进而改善助听器用户的聆听体验。除此之外,由于通道数量越来越多,每一个处理通道的非线性放大参数都是彼此相对独立的,这样就可以满足非常复杂的听力需求。

  “输入+增益=输出”可以帮助我们更好地理解助听器的放大方式,但这种算法并不符合严格的声学原理,所以仅仅是一种学习方法。

  目前助听器主要采用非线性放大方式。线性放大虽然在处理大声时效果很差,但对于轻声和中等声音的处理可圈可点。有鉴于此,验配师在调试非线性放大的助听器时,可以将轻声和中等声处压缩比减小,使其更接近线性,在提高言语理解度方面会收到意想不到的效果。

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