9.2.8(3). Compressie van cochlea tot hoortoestel

9 Revalidatie

Print Friendly, PDF & Email

9.2.8.1(3). Definities van tijdconstanten bij compressie

Bij het vergelijken van de effecten van verschillende compressiesystemen is het belangrijk om te weten hoe de attacktijd en de releasetijd zijn gedefinieerd, aangezien deze de reactie van een compressor op veranderingen in signaalamplitude beschrijven. Momenteel zijn er verschillende definities van attacktijd en releasetijd in gebruik. De twee standaarden die het meest worden gebruikt, zijn een internationale/Europese (IEC 60118-2, 1983) en de Amerikaanse (ANSI S3.22, 1996) standaard. Zowel de IEC 60118-2 (1983) als de eerdere (verouderde) ANSI S3.22 van 1987 definiëren attacktijd en releasetijd op basis van een verandering in het ingangsniveau van 55 naar 80 dB SPL (en vice versa) van een sinusgolf met een frequentie van 2 kHz. Zowel attacktijd als releasetijd worden gedefinieerd ten opzichte van een niveau van 2 dB onder het constante uitgangsniveau.

De nieuwe ANSI S3.22 (1996) definieert echter de attacktijd en releasetijd voor een verandering van het ingangsniveau van 55 naar 90 dB SPL (en vice versa) voor een sinusgolf van willekeurige frequentie. Attacktijd wordt gedefinieerd als de tijd die nodig is voor het uitgangsniveau om 3 dB boven het constante uitgangsniveau te komen, terwijl releasetijd de tijd is die nodig is om 4 dB onder het constante uitgangsniveau te komen.

Zowel IEC als ANSI definiëren de tijdconstanten als de tijd die nodig is voor het uitgangsniveau om een bepaalde afstand van het uiteindelijke constante niveau te bereiken. Dit type definitie is ambigu omdat de waarde van de tijdconstante niet alleen wordt beïnvloed door de snelheid van de piekdetector (de RC-constante), maar ook door de hoeveelheid overshoot. Dit impliceert dat het gedrag van twee systemen met dezelfde IEC/ANSI-tijdconstante heel verschillend kan zijn (Kates, 1993). Bijvoorbeeld, een systeem met een lage drempel en snelle compressie, en een ander systeem met een hoge drempel en langzame compressie, kunnen dezelfde releasetijd hebben wanneer ze over het gehele ingangsbereik worden gemeten. Natuurlijk wordt dit opgelost door IEC en ANSI door het specificeren van vaste ingangsniveaus bij metingen van de tijdconstanten.

In tegenstelling tot IEC en ANSI definiëren wij de tijdconstante wiskundig als de tijd die nodig is voor het uitgangsniveau om 1/e (± 37%) van de uiteindelijke wijziging in versterking te bereiken. Figuur 1 illustreert het verschil tussen onze en de IEC-definitie. Uit de figuur is te zien dat de definities fundamenteel verschillend zijn. Zowel de IEC- als de ANSI-definities zijn gebaseerd op de staart van de respons, terwijl onze definitie is gebaseerd op het initiële deel. Bijgevolg is de verhouding van tijdconstantes volgens de IEC/ANSI-definitie en de onze niet constant, maar afhankelijk van de hoeveelheid overshoot (en dus van de combinatie van ingangssignaal, compressieverhouding en drempel).

 

Fig.1. Verschillende definities van tijdconstante. TIEC volgens de IEC 60188-2 standaard; T1/e volgens onze definitie.

Een verandering in ingang van 55 naar 80 dB met CR=2 resulteert in een overshoot van het uitgangsniveau van 12,5 dB. Met deze overshoot en verondersteld logaritmisch verval voor een IEC-systeem, is de verhouding tussen onze (Texp) en de IEC-definitie (TIEC) Texp/TIEC = 0,4 voor zowel attacktijd als releasetijd. Voor een ANSI (1996) systeem is de verhouding voor dezelfde ingangsverhoging Texp/TANSI = 0,5 voor attacktijd en Texp/TANSI = 0,6 voor releasetijd. Aangezien deze verhoudingen afhankelijk zijn van overshoot, verschillen ze voor verschillende ingangssignalen en compressieverhoudingen.

Een overshoot van 6,25 dB (25 dB ingangsniveauwijziging met CR=4) en 16,7 dB (25 dB ingangswijziging met CR=1,5) resulteert in Texp/TIEC = 0,7 en Texp/TIEC = 0,3, respectievelijk. Bij het vergelijken van onze resultaten met die welke zijn gespecificeerd in termen van TIEC of TANSI stellen we voor om de factor van 0,4 te gebruiken.

Literatuur

  1. Dillon, H. (1996), “Compression?: Yes, but for low or high frequencies, for low or high intensities, and with what response times?” Ear and Hearing 17, 287–307.
  2. Goedegebuure A. ‘Phoneme Compression Processing of the Speech Signal and Effects on Speech Intelligibility in Hearing-Impaired Listeners’. Proefschrift Erasmus Universiteit Rotterdam, 2005.
  3. Goldstein, JL. (1967), ‘Auditory nonlinearity’ Journal of the Acoustical Society of America 41, 676–689.
  4. Houben 2006. ‘The Effect of Amplitude Compression on the Perception of Speech in Noiseby the Hearing Impaired
  5. Killion, M. C., Staab,W. J., and Preves, D. (1990), ‘Classifying automatic signal processors. Hearing Instruments 41, 24–26.
  6. Lyzenga, J., Festen, J., and Houtgast, T. (2002), ‘A speech enhancement scheme incorporating spectral expansion evaluated with simulated loss of frequency selectivity’. Journal of the Acoustical Society of America 112, 1145–1157.
  7. Oxenham, A. J. and Bacon, S. P. (2003), “Cochlear compression: Perceptual measures and implications for normal and impaired hearing,” Ear and Hearing 24, 352–366.

Auteurs

Houben

Revisie

15 augustus 2017