Phonak Insight. Roger Pen Wypełnia luki w rozumieniu. Roger cyfrowa adaptacyjna komunikacja bezprzewodowa na częstotliwości 2.

Transkrypt

1 Phonak Insight Roger Pen Wypełnia luki w rozumieniu Ten uniwersalny najnowocześniejszy mikrofon bezprzewodowy pomaga osobom z ubytkiem słuchu zrozumieć więcej mowy w hałaśliwym środowisku i na odległość. Roger Pen, zaprojektowany z myślą o dyskrecji, zapewniający adaptacyjną transmisję bezprzewodową, w pełni zautomatyzowane ustawienia, szerokopasmowy Bluetooth audio umożliwiający prowadzenie rozmów przez telefon komórkowy, łączność z odbiornikiem TV i wejście audio umożliwiające słuchanie multimediów. Roger Pen działa ze zintegrowanymi kształtem odbiornikami Roger dla aparatów słuchowych firmy Phonak i wybranymi procesorami implantów ślimakowych oraz z uniwersalnymi odbiornikami Roger podłączanymi za pomocą stopki audio do aparatu słuchowego lub noszonymi na szyi odbiornikami z pętlą indukcyjną. Roger cyfrowa adaptacyjna komunikacja bezprzewodowa na częstotliwości 2.4 GHz Roger to standard technologii opracowany przez firmę Phonak, zapewniający adaptacyjną transmisję bezprzewodową i działający w paśmie 2,4 GHz. Sygnały audio systemu Roger są próbkowane i formowane w bardzo w bardzo krótkie (160 μs) pakiety i nadawane kilkukrotnie w różnych kanałach między 2,4000 i 2,4835 GHz. Przeskakiwanie częstotliwości (frequency hopping) między kanałami w połączeniu z powtarzanym nadawaniem zapobiega problemom z interferencjami. Opóźnienie audio z mikrofonu Roger do wyjścia odbiornika Roger wynosi tylko 17 ms, co odpowiada opóźnieniu dźwięku pokonującemu w powietrzu odległość 5,8 m. Eliminuje to problemy z synchronizacją audiowizualną i pogłosem. Ponad to systemy Roger są zabezpieczone przed podsłuchem, zapewniając zachowanie prywatności sygnału użytkownika nawet przed jego przypadkowym podsłuchaniem. Przeskakiwanie częstotliwości używane w systemach Roger jest adaptacyjne, co oznacza, że używane są tylko wolne kanały. Odbiorniki Roger regularnie "kontaktują się" z urządzeniem Roger Pen, informując system o kanałach, które są stale zajęte (przez inne pobliskie systemy działające z użyciem częstotliwości 2,4 GHz, takie jak sieć WiFi) i o kanałach, które są wolne. Następnie Roger Pen automatycznie przeskakuje zajęte kanały (patrz rys. 1). To oznacza, że nawet przy dużym ruchu danych na częstotliwości 2,4 GHz, przerwanie lub utrata połączenia Roger są mało prawdopodobne. W technologii bezprzewodowej Bluetooth nadawanie pakietów jest powtarzane tylko na żądanie odbiornika lub wtedy, gdy używany jest protokół SCO. Jeśli potwierdzenie odbioru pakietu nie dotrze do nadajnika Bluetooth, pakiet ten zostanie rozesłany ponownie. W wyniku tego odbiorniki Bluetooth prawie nieprzerwanie przesyłają dane z powrotem do nadajnika, co znacznie zwiększa zużycie energii przez odbiornik. W technologii Bluetooth maksymalna liczba odbiorników jest ograniczona do trzech. Oznacza to, że nawet dwie osoby z obuusznymi odbiornikami Bluetooth nie mogą słuchać tego samego strumienia Bluetooth, a co dopiero większe grupy. W protokole zestawu słuchawkowego Bluetooth opóźnienie audio jest akceptowalne (10 do 15 ms), jednak pasmo audio jest często ograniczone (do 4 khz), chyba że używana jest funkcja szerokopasmowego audio - profilu HFP 1.6, która zapewnia pasmo do 7 khz. W protokole A2DP ( strumieniowe przekazywanie sygnału audio za pomocą Bluetooth) pasmo wzrasta do 20 khz, ale opóźnienie audio wynoszące przeszło 100 ms uniemożliwia zastosowanie go do bezpośredniej komunikacji na żywo. Tylko użycie specjalnych układów scalonych Bluetooth na obu końcówkach umożliwia zredukowanie tego opóźnienia do około 40 ms.

2 Roger zapewnia pełne pasmo częstotliwości od 200 do 7300 Hz. Wewnętrzny współczynnik SNR tego systemu wynosi około 55 db, dzięki czemu dźwięki otoczenia są bardzo ciche. Za pomocą systemu Roger można przesyłać nie tylko sygnał audio, ale także przesyłać i odbierać dane sterujące, na przykład podczas konfigurowania i/lub zarządzania siecią MultiTalker. Długość fal elektromagnetycznych przy częstotliwości 2,4 GHz wynosi około 12,5 cm. Co pozwoliło na zaprojektowanie nowych, niewielkich mikrofonów bezprzewodowych, takich jak Roger Pen, z krótkimi, wbudowanymi antenami. Przy częstotliwości 800 MHz długość fali wynosi 37,5 cm, a przy 200 MHz (w zakresie częstotliwości tradycyjnego systemu FM) jest to 1,5 m, co wymaga, aby anteną radiową był zewnętrzny kabel mikrofonowy. Ponieważ częstotliwość 2,4 GHz jest dostępna bez opłat na całym świecie (tak zwane pasmo ISM: Industry, Science and Medical), posiadanie licencji na jej używanie nie jest wymagane. Dzięki temu użytkownicy urządzeń Roger Pen mogą używać systemów na całym świecie. Serwisowanie systemów Roger podczas podróży jest także uproszczone, ponieważ standard jest taki sam w każdym kraju. Częstotliwość [MHz] Czas [ms] Rysunek 1 Różnorodność czasowa i częstotliwościowa kodów Roger (pakiety). Na osi pionowej przedstawiono częstotliwości pasma 2.4 GHz, a na osi poziomej - czas. Przeskakiwanie częstotliwości i powtarzalne nadawanie pakietów audio powodują, że wzajemne zakłócenia zostały zminimalizowane. Chip Roger W firmie Phonak opracowano chip Roger dedykowany do użycia ze zminiaturyzowanymi odbiornikami dołączanymi do aparatów (patrz rys. 2). Ten układ scalony zawiera 6,8 miliona tranzystorów dla porównania: procesor Pentium Pro zawiera ich 5,5 miliona. W tym układzie scalonym bloki analogowe i cyfrowe znajdują się obok bloków pamięci RAM, ROM, EEPROM i Flash. Rysunek 2 Układ scalony Roger. 2 Phonak Insight Roger Pen wypełnia luki w rozumieniu

3 Maksymalne możliwości w hałasie Roger Pen stale analizuje poziom hałasu otoczenia. Równolegle do szerokopasmowego sygnału audio do odbiorników Roger wysyłane są bity sterujące, które adaptacyjnie dopasowują wzmocnienie odpowiednio do środowiska akustycznego. Zakres adaptacji jest jeszcze większy niż w technologii Dynamic FM firmy Phonak. Ten zaawansowany dynamiczny sposób działania umożliwia znaczną poprawę rozpoznawania mowy w głośnym otoczeniu zwłaszcza przy wyższych poziomach hałasu sięgających 80 db(a) poziomy hałasu, które często występują w życiu codziennym, w miejscach publicznych, takich jak restauracje, bary, przyjęcia i w niektórych miejscach pracy. Wyniki pokrewnych badań przeprowadzonych przez profesor dr Lindę Thibodeau i profesora dr Jace Wolfe zostały przedstawione w dwóch wydaniach Phonak Field Study News: Roger i aparaty słuchowe i Roger i implanty ślimakowe. Najnowsze pomiary dokonane przez tych samych badaczy pokazały, że użytkownicy aparatów słuchowych i implantów ślimakowych w rzeczywistości mogą lepiej rozpoznawać mowę niż osoby z prawidłowym słuchem przy poziomie hałasu 65 db(a) lub wyższym w tej samej konfiguracji testowej (patrz rys. 3). Należy zauważyć, że podczas tych pomiarów mikrofony aparatów słuchowych i procesorów implantów ślimakowych nie były wyłączone, a mikrofon Roger został przetestowany pod kątem przezroczystości z mikrofonem na poziomie ucha przy 65 db(a) zgodnie z zaleceniami Amerykańskiej Akademii Audiologii. Mikrofon Roger został umieszczony 20 cm przed głośnikiem, na którym odtwarzane były zdania testu HINT, co reprezentowało Roger Pen zawieszone na szyi osoby mówiącej. Roger Pen zawdzięcza takie wyniki zaawansowanym algorytmom, a nie częstotliwości transmisji. Dorośli z prawidłowym słuchem Tylko implanty ślimakowe Implanty + Roger Procent poprawnych słów (test HINT) Quiet Poziom hałasu otoczenia db(a) Rysunek 3 Odległość odsłuchiwania wynosiła 5,5 m. Przedstawiono dane dotyczące 13 użytkowników Advanced Bionics Harmony (bez systemu Roger [ciemnoszare słupki] i z system Roger [zielone słupki]) i dla 20 dorosłych z prawidłowym słuchem [jasnoszare słupki]. Przy poziomach hałasu 65 db(a) i więcej, użytkownicy implantów ślimakowych korzystający z systemu Roger rozumieli mowę lepiej niż osoby z prawidłowym słuchem (Dr. Jace Wolfe, 2013) Kontekstowe przetwarzanie sygnału Jedną z barier dla asymilacji technologii słyszenia bezprzewodowego była do chwili obecnej jej złożoność lub postrzegana złożoność. Mikrofony bezprzewodowe z wieloma ustawieniami wymagały, aby protetycy słuchu nie tylko rozumieli te ustawienia, ale także by mogli objaśnić te opcje swoim pacjentom. Na przykład możliwość przełączania między trybami mikrofonów, takimi jak wszechkierunkowy, stała charakterystyka kierunkowa i adaptacyjna kierunkowość, dawała dodatkową potencjalną korzyść, ale tworzyła też kolejną warstwę złożoności. W efekcie doradzanie pacjentom i ich akceptacja takich technologii mogły stanowić nie lada wyzwanie. Roger Pen jest inny, ponieważ jego ustawienia są w pełni zautomatyzowane. Aby umożliwić tę automatyzację, w urządzeniu zastosowano dwa różne typy danych wejściowych: dźwięk i przyspieszenie. Obecność akustycznego sygnału mowy, poziom tego sygnału mowy i poziom hałasu w otoczeniu pomagają sterować wzmocnieniem, różnymi algorytmami tłumienia hałasu i charakterystyką kierunkową. Roger Pen jest także wyposażony w akcelerometr, który informuje urządzenie o jego położeniu z uwzględnieniem grawitacji. Akcelerometr jest miniaturowym komponentem mechanicznym i elektronicznym, który mierzy przyspieszenie w trzech wymiarach (X, Y i Z) z dużą szybkością i precyzją (patrz rys. 4). Na przykład w smartfonach akcelerometry są używane do obracania obrazu na ekranie przy obróceniu smartfona. Y X Z 1 Rysunek 4 Widok z góry: akcelerometr i kierunki wykrywanych przyspieszeń. Akcelerometr może mieć tylko klika milimetrów wielkości. Phonak Insight Roger Pen wypełnia Bridging the luki understanding w rozumieniu gap 3

4 Roger Pen potrafi wykryć, czy leży poziomo (tzn. na stole podczas obiadu lub spotkania biznesowego), czy jest trzymany w dłoni (technika wywiadu), czy wisi na szyi osoby mówiącej. Ta informacja wraz z wcześniej wspomnianą klasyfikacją akustyczną są brane pod uwagę podczas optymalizowania ustawień urządzeń Roger Pen. A wszystko to odbywa się automatycznie. Ponad to, gdy Roger Pen leży na płaskiej powierzchni, takiej jak stół, umieszczone w urządzeniu dodatkowe obciążenie pozycjonuje je w taki sposób, aby mikrofony zawsze były skierowane ku górze umożliwiając optymalny dostęp do dźwięku i zapobiegając przesłonięciu wlotów mikrofonów. Słyszenie cichych głosów i słyszenie na odległość Osoby dorosłe i nastolatki nie zawsze mogą podać mikrofon bezprzewodowy osobie mówiącej, na przykład wtedy, gdy osoba ta stoi lub siedzi nieco dalej. W urządzeniu Roger Pen do obsługi takiej sytuacji związanej z odległością użyto nowego algorytmu potrafiącego zredukować odbieraną odległość do 75% w cichym otoczeniu. Ta funkcja zbliżania wykorzystuje nowatorski sposób łączenia adaptacyjnego modelu wzmocnienia z zaawansowanym formowaniem charakterystyki kierunkowej. Jest ona aktywowana automatycznie, gdy użytkownik skieruje Roger Pen w kierunku osoby, którą chce usłyszeć. Tryb konferencyjny Słuchanie grupy osób siedzących przy stole, co często zdarza się w pracy i przy obiedzie, może stanowić wyzwanie dla osób z ubytkiem słuchu. Roger Pen obsługuje ten niezwykle istotny przypadek użycia za pomocą automatycznego trybu konferencyjnego. Ten tryb jest aktywowany przez położenie mikrofonu na płaskiej powierzchni, takiej jak blat stołu, a sterowanie trybem mikrofonu, tłumieniem hałasu, wzmocnieniem i wychwytywaniem głosów odbywa się automatycznie. Położenie mikrofonu Roger Pen na stole na środku grupy osób i jego włączenie to jedyne czynności, które należy wykonać. Cichy upadek Jeśli Roger Pen zostanie przypadkowo upuszczony, akcelerometr natychmiast to wykryje. Po zaledwie kilku centymetrach spadania urządzenie automatycznie wyciszy mikrofony przed uderzeniem w podłogę. Dzięki temu połączeni z mikrofonem Roger Pen użytkownicy nie będą słyszeli niekomfortowego trzasku przy upadku urządzenia. Natychmiast po tym cichym lądowaniu Roger Pen wznowi normalne działanie. Słuchanie telewizji i muzyki Zarówno Roger Pen, jak i Roger Clip-On Mic są dostarczane ze stacją bazową. Pełni ona nie tylko funkcję ładowarki akumulatorów, ale po połączeniu z odbiornikiem TV (lub dowolnym urządzeniem multimedialnym) działa także jako streamer audio, wysyłając dźwięk z odbiornika TV do aparatów słuchowych lub procesorów implantu ślimakowego osoby słuchającej za pomocą odbiorników Roger. Kolejną nową funkcją mikrofonu Roger Pen jest automatyczna adaptacja modelu wzmocnienia, gdy sygnał audio jest dostarczany do wejścia audio urządzeń Roger Pen lub Clip-On Mic. Dzięki przesunięciu kompresji mikrofonu bezprzewodowego na wyższe poziomy ciśnienia akustycznego i dopasowaniu wzmocnienia w odbiorniku następuje poszerzenie zakresu dynamiki, natomiast średnia głośność pozostaje niezmieniona. To poszerzenie zakresu dynamiki korzystnie wpływa na głębię dźwięków muzyki słyszanej przez użytkownika, ponieważ zwiększa różnicę między cichymi i głośnymi sygnałami. Phonak Insight Roger Pen wypełnia luki w rozumieniu 4

5 Wiele mikrofonów w sieci bezprzewodowej Jedną z trudniejszych sytuacji, jeśli nie najtrudniejszą, dla osób słuchających z ubytkiem słuchu jest prowadzenie konwersacji z wieloma osobami przy wysokich poziomach hałasu, np. w głośnych restauracjach i na przyjęciach. W tych wymagających sytuacjach można połączyć Roger Pen z mikrofonem Roger Clip-On Mic na klips w bezprzewodową sieć wielu mikrofonów zapewniając osobie słuchającej z systemem Roger lepszy dostęp do słów wypowiadanych przez przyjaciół lub rodzinę. Każda osoba uczestnicząca w konwersacji nosi własny mikrofon bezprzewodowy, a jeden mikrofon główny znajdujący się w sieci steruje tym, który mikrofon jest aktywny w danym momencie. (Tylko jeden mikrofon może być aktywny w danym momencie. Wszystkie pozostałe są wyciszone). Przełączanie między mikrofonami jest szybkie i odbywa się automatycznie na zasadzie obsługi pierwszego głosu, który się pojawił. Innymi słowy: przełączaniem steruje aktywność głosowa. Dlaczego tylko jeden mikrofon jest aktywny w danej chwili? Zwykle nie można słuchać dwóch sygnałów audio jednocześnie. Ponadto jeśli słyszalnych jest wiele strumieni audio (głosów), średni współczynnik SNR w najlepszym przypadku wynosi 0 db, co nie jest wystarczającą wartością dla osób z ubytkiem słuchu. Dlatego nie ma sensu aktywowanie więcej niż jednego mikrofonu w danym momencie. Kolejne mikrofony Roger Pen i Clip-On Mic można dodawać w dowolnym momencie. Ponadto można zbudować sieci mieszane z jednym lub wieloma urządzeniami Roger Pen i z jednym lub wieloma mikrofonami Roger Clip-On Mic. Szerokopasmowy Bluetooth audio Roger Pen obsługuje szerokopasmowy Bluetooth audio (zwany również HD Voice). Umożliwia to parowanie go z każdym urządzeniem obsługującym Bluetooth, takim jak telefon komórkowy, smartfon, tablet itd. Jeśli urządzenie z Bluetooth i dostawca oferują szerokopasmowe audio, osoba słuchająca może prowadzić obuuszne rozmowy przez telefon komórkowy w paśmie wynoszącym około 7 khz (patrz rys. 5). Efekt jest taki, jak w sytuacji gdy stoimy obok kogoś w dość cichym pomieszczeniu. Adaptacja szerokopasmowego audio rozpowszechnia się szybko i oczekuje się, że będzie oferować znaczną poprawę w rozmowach telefonicznych u osób z ubytkiem słuchu. Roger Pen jest więc w pełni przygotowany na tę przyszłą rewolucję w technologii telefonii cyfrowej. 0dB Szerokopasmowy Tradycyjny wąskopasmowy 50 Hz 200 Hz 3.4 KHz 7 KHz Częstotliwość Rysunek 5 Porównanie szerkości pasma standardowego tradycyjnego telefonu wąskopasmowego i szerokopasmowego Bluetooth audio (HD Voice). Pasmo szare wyraźnie zawiera dużo więcej informacji niż pasmo zielone, znacznie zwiększając wyrazistość mowy w telefonie. Phonak Insight Roger Pen Pen Bridging wypełnia the luki understanding w rozumieniugap 5

6 Niepozorna konstrukcja Można się spodziewać, że dyskretna konstrukcja mikrofonu Roger Pen zwiększy poziom akceptacji wśród użytkowników (patrz rys. 6). Budowa pióra nie zmieniała się od wielu lat. Jest to obiekt codziennego użytku, który nikogo nie dziwi, podczas gdy położenie na stole pośrodku grupy urządzenia staromodnego lub o wyglądzie medycznym przez osobę z ubytkiem słuchu może spowodować stawianie pytań, których niektórzy użytkownicy wolą uniknąć. Wysoce wiarygodna zwykła konstrukcja pomaga przezwyciężać takie bariery stojące na drodze akceptacji. Jednak techniczna konstrukcja Roger Pen to nie tylko naśladownictwo. Urządzenie to zaprojektowano z myślą o możliwościach, niezawodności i intuicyjnej obsłudze przez użytkownika. Specjalna obróbka powierzchni powoduje redukcję hałasu powodowanego przez pocieranie o inne powierzchnie, takie jak odzież, do absolutnego minimum. Rysunek 6 Roger Pen dostępny jest w trzech kolorac: petrol, srebrnym i rubinowym. Podsumowanie Roger Pen to najnowocześniejszy mikrofon bezprzewodowy, który umożliwia pacjentom lepsze słyszenie i rozumienie mowy w głośnym otoczeniu i na odległość. Jego ustawienia automatycznie dopasowują się do środowiska z uwzględnieniem sytuacji akustycznej i jego położenia. Szerokopasmowy Bluetooth audio do rozmów przez telefon komórkowy stanowi dopełnienie długiej listy funkcji umieszczonych w niepozornej obudowie. Literatura See Phonak Field Study News: Roger and hearing instruments Phonak Field Study News: Roger and cochlear implants Wolfe, J. et al. (2013) Better speech recognition with digital RF system in study of cochlear implants. The Hearing Journal, vol 66, No. 7, pp Thibodeau, L. (2013) Comparison of speech recognition with adaptive digital and FM wireless technology by listeners who use hearing aids. International Journal of Audiology. 6 Phonak Insight Roger Pen wypełnia Bridging the luki understanding w rozumieniu gap /V1.00/ /8G/Wydrukowano w Polsce Phonak AG Wszystkie prawa zastrzeżone