降噪技术及在助听器中的应用

降噪技术并不是一项很新的技术，早在应用于助听器以前，许多领域就要求有降噪技术的应用，如通信、机械等领域。降噪即把噪声从带噪语音的信号中区分开来，并把噪声去除的过程。同压缩技术、移频技术、声反馈技术应用于助听器一样，降噪技术也是被逐渐应用到助听器众多声学处理技术的一种。
1. 单麦克风降噪技术
在上世纪80年代和90年代，出现了一种专门用于助听器的降噪方法，通过减小一定的低频增益来实现。在单通道助听器中应用该方法时，可通过使用滚降来实现[1]。也就是说，低于中频某一频率点的助听器响应将会按一定的方式被削减，即低频增益衰减，这种方法无法增加言语的理解度。研究表明：带有自动低频衰减和不带有自动低频衰减的线路相比，在噪声环境中主观和客观评估中言语理解度并无区别。单麦克风的降噪一般都是使用信号和噪声在频谱或者调制率的差异上来实现降噪的，简单的是通过滤波器来实现的。一般认为语言声是高调制信号，噪声是低调制信号，信号处理的结果是含高调制频率的成分可以通过，而含低调制频率成份的不可以通过。Oticon Digifocus，GN Danavox 2 Danalogic,GN ReSound Canta7,Phonak Claro,Widex Senso Diva,Siemens Prisma在它们单通道信号拾取的产品中是使用调制技术的[2]。
2. 双麦克风自适应降噪技术
90年代出现的多通道、宽动态范围压缩技术（wide-dynamic-range compression, WDRC）可有效地对低频环境噪声进行处理[3]。在多通道助听器中，对噪声的处理不是采用滚降方式处理低频增益，而是在低频通道提供更高的压缩。虽然结果并不能增加言语的可听度，但可以减小低频噪声的响度而不影响声音质量。到2007年，唯听的Senso Diva，Phonak Claro，GN ReSound Canta7耳背式助听器中开始出现了双麦克风的自适应降噪技术。相对于固定的方向性麦克风，在单一噪声的情况下，该麦克风能提供更好的言语可懂度。但在比较复杂的情况下，比如有多个噪声、存在混响的情况下，该类麦克风的工作类似于固定方向性麦克风。为了应对复杂的噪声环境，在助听器中开始使用三个麦克风技术，如BTE Siemens Triano 3。
3. 基于芯片算法的助听器降噪技术
近十年来，助听器技术稳步发展，在方向性技术、压缩与放大、降噪以及数字反馈抑制等方面都取得了不断的进步。新的降噪技术中，就包括瑞声达公司的Noise TrackerTM Ⅱ（净噪Ⅱ技术）和唯听公司的Speech Enhancer（言语增强技术）。净噪Ⅱ技术，在冯定香，范小利的文章中定义为：采用频谱相减法，将全频信号分割成17频段，以1000次/秒的速度进行独立的分析，按照言语和噪声信号的能量比，剥离噪声信号，保留完整清晰的言语信号[4]。净噪Ⅱ提供4个净噪设置：轻度、中度、次强度和强度，能在不影响言语信号的前提下提供更多的降噪。运用了该技术的净噪系统的优势在于的鉴别言语信号和噪音信号的特征和维持动态的时间常量，即使在言语噪声的环境中也能得到满意的效果，形成真正的聆听环境。田宏斌[5]，Steen Teisen的文章中指出：言语增强技术的目的在于提高噪声环境下的言语可听度以达到大的言语可懂度,它是通过全新的大化使用个体的言语可懂度指数（speech intelligibility index, SII）实现的。一旦言语增强这一功能启动，对于噪声和言语的评估是通过噪声言语追踪器进行的，关于噪声和言语的信息以及助听器使用者个体听阈的信息均被用于在15通道进行优化处理,以达到所有频段的高言语可懂度指数[6]。
在助听器领域，将噪声对助听器的不利影响降到低是助听器开发的主要目标之一。目前，若助听器使用者希望凭借助听器降噪技术帮助其在日常复杂多变的生活环境里更多的获得言语信号，除方向性麦克风技术是一项被反复通过实验临床验证的技术外，助听器降噪技术的应用也随着芯片内存的扩充、运算能力的提高而逐步改善。正是在这种情况下，我们希望有一种先进的信号处理线路可以从复杂的混有噪声的信号中滤除噪声信号，这也是听力学临床工作者和助听器使用者所关注的焦点之一。因为高品质的降噪能力是促使助听器佩戴者更易接受助听器，从而增加了助听器佩戴率和使用时间。这样也为助听技术更新提供为基础的观察条件，为临床工作者提供更多的机会以了解新型助听技术的临床使用情况，从而建立一个良性循环，使助听技术不断更新、验证、再更新。