Spatial audio reproduction for hearing aid research : System design, evaluation and application

Pausch, Florian; Fels, Janina; van Wieringen, Astrid

doi:41197

Spatial audio reproduction for hearing aid research : System design, evaluation and application

Pausch, Florian^RWTH*

2022

VerantwortlichkeitsangabeFlorian Pausch

ImpressumBerlin : Logos Verlag GmbH 2022

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

ISBN978-3-8325-5461-3

ReiheAachener Beiträge zur Akustik ; 36

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Druckausgabe: 2022. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Fels, Janina (Thesis advisor)^RWTH* ; van Wieringen, Astrid (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2021-11-26

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2022-03745
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/844220/files/844220.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Hörtechnik und Akustik (613610)

Projekte

ICARE - Improving Children's Auditory Rehabilitation (607139) (607139)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
auditory distance perception (frei) ; hearing aids (frei) ; real-time auralisation (frei) ; room acoustics (frei) ; sound localisation (frei) ; speech-in-noise perception (frei) ; virtual acoustics (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3

Kurzfassung
Hörverlust (HV) hat vielfältige negative Auswirkungen auf Menschen aller Altersgruppen. Trotz individueller Anpassung auf Basis von klinischen Verfahren werden Hörgeräte (HG) als Gegenmaßnahme wegen unzureichender Leistung von Betroffenen oft nicht akzeptiert. Infolgedessen wurde die methodische Komplexität in der Entwicklung von HG-Algorithmen durch die Verwendung von virtuellen akustischen Umgebungen, welche die Simulation von Innenraumszenarien mit plausibler Raumakustik ermöglichen, erhöht. Um HG-Träger*innen solche Umgebungen zugänglich zu machen, wird ein neuartiges Konzept zur Berücksichtigung der kombinierten Wahrnehmung über HG und das Resthörvermögen vorgeschlagen. Die Systemimplementierungen verwenden eine Softwareplattform für HG-Algorithmen in Kombination mit Forschungs-HG für die Wiedergabe der HG-Signale, und lautsprecherbasierte räumliche Wiedergabemethoden für die externe Schallfeldwiedergabe. Für einen zuverlässigen Systembetrieb werden unter Berücksichtigung perzeptiver Anforderungen Empfehlungen zu Systemkonfigurationen abgegeben. Untersuchungen mit normalhörenden Erwachsenen zeigen, dass die Eigenschaften der Forschungs-HG primär die Schalllokalisation beeinflussen, jedoch vergleichbare egozentrische auditive Entfernungsschätzungen wie bei lautsprecherbasierter Wiedergabe ermöglichen. Zur Demonstration der Systemanwendbarkeit wurde die Sprachwahrnehmung von Schulkindern mit HV bei Verwendung der Forschungs-HG in einem virtuellen Klassenzimmer in Präsenz von Störsprecherinnen getestet. Ähnliche Sprachverständlichkeitsschwellen wie jene einer Vergleichsgruppe mit kommerziellen HG bekräftigen die Plausibilität der HG-Simulation. Die Unfähigkeit der räumlichen Demaskierung von Sprache deutet darauf hin, dass bereits Nachhallzeiten ab 0,4 s die räumliche Verarbeitung von Kindern mit HV erheblich beeinträchtigen. Insgesamt zeigen die Evaluierungs- und Anwendungsergebnisse, dass die vorgeschlagenen Systeme wesentliche Kriterien für ihren Einsatz in der HG-Forschung erfüllen.

Hearing loss (HL) has multifaceted negative consequences for individuals of all age groups. Despite individual fitting based on clinical assessment, consequent usage of hearing aids (HAs) as a remedy is often discouraged due to unsatisfactory HA performance. Consequently, the methodological complexity in the development of HA algorithms has been increased by employing virtual acoustic environments which enable the simulation of indoor scenarios with plausible room acoustics. Inspired by the research question of how to make such environments accessible to HA users while maintaining complete signal control, a novel concept addressing combined perception via HAs and residual hearing is proposed. The specific system implementations employ a master HA and research HAs for aided signal provision, and loudspeaker-based spatial audio methods for external sound field reproduction. Systematic objective evaluations led to recommendations of configurations for reliable system operation, accounting for perceptual aspects. The results from perceptual evaluations involving adults with normal hearing revealed that the characteristics of the used research HAs primarily affect sound localisation performance, while allowing comparable egocentric auditory distance estimates as observed when using loudspeaker-based reproduction. To demonstrate the applicability of the system, school-age children with HL fitted with research HAs were tested for speech-in-noise perception in a virtual classroom and achieved comparable speech reception thresholds as a comparison group using commercial HAs, which supports the validity of the HA simulation. The inability to perform spatial unmasking of speech compared to their peers with normal hearing implies that reverberation times of 0.4 s already have extensive disruptive effects on spatial processing in children with HL. Collectively, the results from evaluation and application indicate that the proposed systems satisfy core criteria towards their use in HA research.

OpenAccess:
PDF
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