Qui sommes nous ?

Nous sommes un collectif d'audioprothésistes, depuis 2006, qui cherchent à améliorer l'image et la diffusion de connaissances techniques à destination des audioprothésistes ! L'exercice nous permet de commenter et également d'améliorer nos connaissances. Il faut bien le dire ce blog bouillonne de bonnes idées !!!! Si toi aussi tu as envie de partager ton expérience ! Alors rejoins nous !

2 – Le Saint Graal de l’audioprothèse : mesurer le RSB en sortie d’aide auditive – Mise en place d’un test

La technique d’extraction du signal et du bruit à la sortie d’une aide auditive proposée par Hagerman&Olofsson est fréquemment utilisée en mastering audio, sous le nom de « NULL TEST« . Elle permet entre autres, de quantifier la perte de qualité liée à un ré-échantillonage du signal d’origine. Comme nous l’avons vu précédemment, Miller (2013) utilise 4 signaux pour l’extraction et l’estimation du facteur de qualité de cette extraction, permettent une analyse du RSB assez robuste à la sortie d’une aide auditive : (+S+N) + (+S-N) extrait le signal (+S+N) + (-S+N) extrait le bruit et (+S+N) + (-S-N) extrait… rien !, ou plutôt devrait tendre vers -∞ mais en réalité doit être 20dB plus faible que le plus faible extrait des deux précédents. C’est un critère de qualité/d’erreur. La difficulté majeure de ce type de test vient de l’alignement de tous ces signaux : plus elle est rigoureuse et précise, plus le calcul fera « disparaître » les signaux se retrouvant en opposition de phase. Et ça se joue quelques échantillons près (un échantillon avec une fréquence d’échantillonnage de 96kHz dure… 10μs !).  Les éléments technologiques présents dans les aides auditives actuelles rendent très difficile cet alignement : les anti-larsen notamment ont tendance à inverser la phase du signal pendant le test, et bien sûr, jamais au même moment… Les systèmes « d’aide à la décision » analysant également la scène sonore ont tendance à ne jamais faire exactement la même chose au même moment entre deux mesures. Enfin, entre autres joyeusetés, les appareils peuvent présenter un phénomène de « Time shifting », c’est à dire qu’ils allongent (certes de quelques ms) le signal, mais jamais non plus aux mêmes endroits des tests… Bref, une solution s’impose : se méfier des anti-larsen ( = les désactiver) et fixer les appareils dans un mode programme défini. De là à dire qu’il faudrait faire pareil avec les appareils de nos patients… mais ça pourrait des fois se discuter pour des raisons de qualité sonore ! Alignement précis = élimination précise de la parole ou du bruit = besoin d’un enregistrement « HiRes », c’est à dire en 96kHz/24bits = de bon gros fichiers .wav pour 45′ environ d’enregistrement (RSB testés +10/+5/0/-5/-10dB, pour 4 configurations différentes +S+N, -S-N, +S-N et -S+N). Bien aligner ensuite tout le monde, pour bien éliminer ce qui doit l’être. Exemple avec l’ISTS et l’IFnoise à RSB -4dB :   SpN+SmN   Le signal +S+N à l’écoute :   Le signal +S-N à l’écoute (aucune différence à l’oreille) :     Ici deux fichiers +S+N et +S-N se retrouvant strictement synchronisés (configuration Hagerman & Olofsson de 2004), l’addition des deux va donner la parole + 6dB, le bruit, en opposition de phase dans +S-N, s’annulant avec +S+N :   Parole extraite   Pour ceux qui voudraient écouter le signal extrait (extraction médiocre… non conservée) ci-dessus, non trafiqué, même si ça a un petit côté magique :     Et si vous ne me croyez pas, vous pouvez télécharger ces +S+N et +S-N et les fusionner dans Audacity, vous retrouverez bien la voix extraite ! Et si vous avez tout suivi, et que vous maîtrisez un peu Audacity, avec ces deux extraits, vous pourriez même, connaissant le RSB à l’entrée (-4dB), reconstituer le RSB à la sortie de ce Widex Dream Fashion 440 😉 Allez, je vous aide ! On n’a rien sans rien… Cet alignement est très long et fastidieux. Si vous avez eu le courage de tenter la manip ci-dessus, vous avez dû comprendre. Et encore, les signaux sont déjà alignés et tous prêts à l’emploi ! Une solution mise en place par Franck LECLERE et avant lui, l’institut Fraunhofer, a été un traitement par lots (batch processing) des divers fichiers enregistrés à divers RSB avec « alignement automatique » basé sur la structure fine ou bien l’enveloppe du signal (au choix, selon les appareils) :   Décomposition signal_Seewave   Pourquoi des signaux mesurés à la sortie de certains appareils s’alignent mieux avec l’enveloppe (une majorité) ou d’autres par la structure fine ? cela reste un mystère… Donc pour faire court, on obtient un « train » de 4 signaux à 5 RSB différents (20 combinaisons), enregistrés en 96kHz/24bits qu’il va falloir découper, puis aligner entre eux afin d’en extraire la substantifique moelle (y’a pas que l’audio dans la vie… vous lisez trop le blog !) :   TrainH&O C’est un algorithme qui va découper ce train, aligner les signaux (ici sur l’enveloppe) et extraire signal et bruit. Il ne restera plus qu’à recalculer le RSB à la sortie. Conditions de test :
  • Signal ISTS, bruit IFnoise (même densité spectrale de niveau), téléchargeables sur le site de l’EHIMA
  • Appareil réglé selon méthodologie fabricant, dont le niveau de sortie pour l’ISTS à 65dB SPL d’entrée a été fixé dans un coupleur 2cc sur cible DSL 5.0a (EAR + RECD HA2) sur la base d’un audiogramme normalisé KS100 (sans inconfort entré)
  • Cabine : TR 0,23s et BDF 27dBA
  • HP : 1 à l’avant (émission de l’ISTS) à 0.70m et 2 à l’arrière (émission de l’IFnoise) à 135 et 225°, à 1,5m chacun
  • Etalonnage du niveau d’émission de l’ISTS par sonomètre au niveau du micro de l’AA par Leq 30s en dBA; étalonnage identique pour l’IFnoise
  • enregistrement en fond de coupleur par un microphone DPA 4061 en 96kHz/24bits, en acquisition sur carte Echo 2 en USB et Audacity en mode natif sous Mac
  • enregistrement en parallèle par enregistreur Roland R26 afin de vérifier la RSB à l’entrée
  • Découpage, extraction par un code Matlab sur les 30 dernières secondes de chaque mesure (afin de laisser les algos se stabiliser) pour l’enregistrement de l’appareil, et pour l’enregistrement de référence
Le premier testé sera un appareil qui ne prêtera pas à polémique, puisqu’il n’est plus diffusé : un Widex Inteo 19, de 2006 si j’ai bonne mémoire. Il y a eu 3 générations de circuits après cet appareil (puces Mind, Clear puis Dream). On obtient, par exemple à RSB -10dB, la séparation des signaux :   Exemple fig extraction RSB-10dB   Voici sa progression :   IN19   Pas d’amélioration du RSB, sauf à -10dB (lissage du bruit par la compression WDRC, j’en avais parlé dans l’article précédent) et détérioration (légère) du RSB à +10dB par l’effet inverse (= un lissage des crêtes du signal utile). On retrouve tout à fait les résultats décrits par Taylor & Johannesson en 2009 (le Widex Inteo avait un temps de retour variable, comme le lièvre, mais plutôt long) :   Capture   Par la même occasion, si vous avez eu la patience de lire la thèse de Miller (2013), les résultats étaient quasi identiques avec son successeur, le Widex Mind 440. Je précise : les autres fabricants ne faisaient pas mieux à l’époque, voire plutôt moins bien.   A suivre…

1 – Le Saint Graal de l’audioprothèse : mesurer le RSB* en sortie d’aide auditive – Historique

*RSB = Rapport Signal sur Bruit :   RSBfreq   Ces articles sont le fruit d’un cheminement intellectuel (le grand mot !) démarré avec Alexandre GAULT et Jean-Baptiste DELANDE (Advanced Bionics), puis continué (et brillamment finalisé !) par Franck LECLERE pour la partie systématisation et précision de la mesure. Je me suis décidé aussi à communiquer un peu sur le sujet à la suite (et c’est nouveau dans l’histoire de la profession) d’affirmations de plus en plus nettes de fabricants mettant en avant les performances dans le bruit de leurs appareils auditifs. Car vous l’aviez peut être remarqué, jusqu’à maintenant si les arguments de discrétion, joliesse, communication, confort, couleur, design, fiabilité, consommation, dynamique, épilation du maillot, bonheur absolu, etc, etc, pleuvaient sur nous et nos patients concernant ces beaux et nouveaux modèles, une donnée cruciale manquait : « Et ça améliore le rapport signal/bruit, un appareil auditif ? ». Vous ne vous étiez peut être jamais posé la question, pensant que, bien sûr, avec les progrès des appareils actuels et depuis l’invention du microphone directionnel adaptatif, le bruit était atténué et la parole était mise en évidence ( = la rapport signal/bruit s’améliorait donc). Bien sûr… Et pourtant, jamais jusqu’à aujourd’hui, nous n’avions lu ou entendu telle affirmation… ni son contraire. Ni son contraire ???? Un appareil auditif pourrait-il détériorer le RSB ??? Arff… Nous profitons de ce moment de doute pour ouvrir une « séquence histoire » :

Première époque

En 2004, Hagerman & Olofsson décrivent une méthode d’extraction de la parole du bruit à la sortie d’aides auditives en deux mesures successives : en connaissant le RSB à l’entrée d’une aide auditive il était donc possible de reconstituer le RSB à la sortie de l’aide auditive. Ils créent pour cela deux signaux :
  • un signal « classique » qu’il nomment SplN. C’est un fichier mono sur lequel on trouve le signal « utile » (ICRA) et le bruit dont le niveau varie au cours du temps afin de tester divers RSB
  • un signal inversé en phase qu’ils nomment SmN identique au premier, sauf que le bruit (N) a subit une rotation de 180° de sa phase, avec toujours une variation identique du RSB
Deux mesures successives sont réalisées avec chaque modèle d’appareil testé (anonymes dans l’article). SplN et SmN sont ensuite récupérés à la sortie de l’aide auditive. Une fois ces signaux vectorisés, deux calculs permettent d’extraire bruit et parole séparément : SplN + SmN = 2S (ou signal +6dB, les signaux s’additionnant en phase), puis SplN – SmN = 2N (ou bruit +6dB, idem). On connaissait le RSB à l’entrée, par reconstruction, on peut reconstituer le RSB à la sortie… magique ! Verdict en 2004 : aucun appareil testé n’améliore le RSB, tous le dégradent… Oui… mais ça c’était avant !

Seconde époque

Nous faisons un bond dans le temps pour arriver en 2009. Les appareils ont bien changé. Des automatismes de tous crins font leur apparition, les multicanaux sont la norme et les anti-larsen entrent sérieusement dans la partie. Tout cela constitue un indéniable progrès pour la précision de l’adaptation et le confort du patient (j’ai bien dit « confort », pas performance…), mais, croyez-moi sur parole, il devient de plus en plus difficile d’appliquer la procédure de séparation de signaux de Hagerman & Olofsson, pour des raisons que vous ne lirez jamais dans les articles de l’époque, mais qui sont, pour faire simple, un « time shifting » (allongement du signal entre deux mesures par l’appareil, de quelques ms ou plus), rotations de phases des anti-larsen rendant le calcul à partir de SplN et SmN très aléatoire dans le temps de mesure, automatismes de RB et mic. dir. s’enclenchant de manière aléatoire pendant la mesure… Bref, c’était beaucoup plus facile en 2004 avec les appareils « simples » de l’époque ! Cette mesure est essentiellement une mesure de labo, faite par des gens qui peuvent désactiver à loisir telle ou telle fonction, comme le montre l’article de Taylor & Johannesson dont j’avais parlé à un EPU. Ils démontrent qu’une compression trop rapide détériore le RSB lorsque qu’il est positif, par lissage des crêtes de la parole, et inversement dans beaucoup de bruit par lissage des crêtes du bruit; que le nombre de canaux n’améliore pas le RSB à la sortie de l’AA (ah bon ! on nous l’avais pourtant promis !), etc. Nous sommes là dans des conditions de tests à coeur ouvert, où les ingénieurs peuvent à loisirs inhiber tous les automatismes et les isoler afin d’en tester l’efficacité séparément. Mais en tout cas on en est toujours au même point : pas de franche amélioration du RSB en sortie de l’aide auditive… Et plutôt une dégradation.

Troisième époque

Une thèse (ici dans sa version préliminaire) : Miller, en 2013. Les appareils testés sont ici plus proches de nous (Widex Mind-440, Phonak Ambra, Oticon Acto Pro) et la méthode utilisée est dérivée de celle de Hagerman & Olofsson, en utilisant 4 signaux +S+N, -S+N, -S-N et +S-N. La parole est extraite par le processus mathématique (+S+N) + (+S-N) et le bruit (+S+N) + (-S+N). Un facteur de qualité de l’extraction, ou « erreur » est obtenu par (+S+N) + (-S-N) dont le niveau RMS doit rester 20dB inférieur au plus faible niveau des deux signaux extraits (bruit et parole), et ce, à chaque RSB testé. Comme toujours lors de la lecture de ces tests, on reste surpris (quand on connait la difficulté de l’extraction due à l’imprévisibilité des appareils) de l’absence d’évocation des moyens employés pour « fixer » les appareils, surtout ces derniers testés, dans un état stable. C’est à dire, en gros, en désactivant l’anti-larsen et le choix automatique du mode (parole, parole dans le bruit, bruit seul, musique, TV, etc.). Mais bon, tout le monde a sa petite combine qu’il veut garder secrète, c’est normal… Résultats ? AUCUN de ces appareils testés n’améliore de plus de 0,5dB le RSB à la sortie… Là j’entends un grand silence, je ressens une angoisse, je vois déjà le trouble nous envahir… C’était il y a…trois ans pour ces modèles, voire un peu plus. Deux générations se sont succédées depuis, avec moult promesses, certes, mais aussi ne boudons pas notre plaisir, la « sensation » que la technologie devient plus confortable dans le bruit, voire des fois, plus efficace. « Plus efficaces dans le bruit », le mot est lâché. En utilisant les travaux de Miller, avec un processus d’alignement des signaux permettant une extraction plus facile et précise, en reprenant en en essayant de pousser un peu plus les superbes travaux de Franck LECLERE réalisés dans ce sens lors de son mémoire de D.E., nous essaierons au fil du temps de vous faire profiter de ces mesures sur des appareils dernier cri, dans ce blog. Pour que l’argument technique des fabricants ne se résume pas à une soirée petits-fours 😉 Prochain sur la sellette : oh puis non, on verra bien selon l’humeur ! A plus !

LAFON 15 – THE LISTS OF PHONETIC TEST IN ENGLISH

Au cours du Congrès des Audioprothésistes qui s’est déroulé en avril 2015, j’ai eu l’occasion de rencontrer un confrère intéressé par les listes du test phonétique en langue espagnole car lui-même parle l’espagnol et certains de ses patients le parle en tant que langue maternelle. Cela m’a donné l’idée de communiquer les listes du test phonétique dans toutes les langues étrangères trouvées dans les écrits du Professeur LAFON. Je commence donc aujourd’hui avec l’anglais, « …langue officielle ou langue spéciale dans au moins 75 pays du monde, pour une population mondiale de plus de 2 milliards de personnes ». (1)
On trouve ces listes en page 234 à 237 du livre du Professeur LAFON « The phonetic test and the measurement of hearing » :
img683 Sweep word lists pour liste de balayage. Cochlear lists pour liste cochléaire.
img684 Integration lists pour liste d’intégration.
On s’aperçoit donc qu’il n’existe pas de liste de recrutement en anglais.
JYM

LAFON 14 LA LISTE D’INTÉGRATION

Le but de cette liste d’intégration me semble être de situer, le long des voies auditives, le lieu de la lésion provoquant un trouble d’intégration : « Lorsque l’identification par les voies auditives droite et gauche est significativement différente, il ne s’agit plus d’un trouble fonctionnel mais d’une atteinte lésionnelle… »(1) Pour ma part,  je n’utilise donc pas cette liste d’intégration car elle me paraît être réservée à la détection du siège de problèmes pathologiques sur lesquels l’audioprothésiste n’a aucune prise. Le Professeur LAFON écrit en page 161 de son livre « le test phonétique et la mesure de l’audition » : « Les atteintes lésionnelles doivent être examinées comparativement à l’audiogramme tonal…Le diagnostic d’une atteinte rétro-cochléaire s’effectue par la discordance entre la perturbation phonétique beaucoup plus marquée que la baisse de l’audition des sons purs ne permet de le prévoir, par l’absence de dominance des distorsions phonétiques de type cochléaire, l’importance de l’aggravation en présence de bruit. » Puis en page 199 de ce même livre : « Les troubles de l’audition sans surdité relèvent donc des processus d’intégration du message nerveux provoqué au niveau des cellules ciliées de l’organe de Corti jusqu’à sa diffusion au niveau des aires corticales. Nous pouvons rencontrer deux catégories de perturbation : celles qui sont liées à des lésions des circuits d’intégration auditive, celles qui répondent à des troubles fonctionnels. » Vous trouverez la liste I (= liste 1) des mots composant cette liste d’intégration sur : http://www.college-nat-audio.fr/fichiers/img90a.pdf Un grand remerciement au Collège National des Audioprothésistes pour avoir réalisé 5 CD d’audiométrie vocale : http://www.college-nat-audio.fr/listes-cd-audiometrie-vocale.html Tout audioprothésiste devrait les posséder. Le Professeur avait créé également une liste II (= liste 2), la voici extraite de la page 235 du livre du Professeur LAFON « le test phonétique et la mesure de l’audition » : img658 On utilise les mêmes niveaux Nm puis Nm + Bm que pour la liste de balayage (voir « LAFON 12 LA LISTE DE BALAYAGE (1) » pour la valeur de ces niveaux respectifs et ce qu’ils signifient). La liste I est, tout d’abord, émise au niveau Nm en lisant les mots horizontalement. Puis, cette même liste I est émise au niveau Nm mélangé à un niveau Bm de bruit, les mots étant lus verticalement. La différence du nombre d’erreurs phonétique entre ces deux listes I montre le degré du trouble d’intégration pour une première oreille : « La différence d’erreurs dans les deux mesures permet de connaître de façon précise les qualités de discrimination du sujet testé. Et si l’on définit statistiquement chez le sujet normal l’intervalle de confiance de cette identification on peut reconnaître les niveaux pathologiques. » (2) Pour tester la seconde oreille, on pratique de même en utilisant la liste II ou en reprenant la même liste I. Précisions : Le Professeur LAFON utilise le terme « trouble fonctionnel » dans une des phrases ci-dessus. Il nous en dit plus sur ce qu’il entend par trouble fonctionnel en page 201 de son livre « le test phonétique et la mesure de l’audition » :  ce trouble apparait lorsque « …nous n’entretenons pas le conditionnement phonétique auditif…Lorsque par ailleurs il n’est pas utile de garder un bon conditionnement ou que le sujet a peu l’occasion de parler et d’écouter, les qualités de discrimination diminuent entraînant une régression de l’identification phonétique. C’est le cas des isolés, des milieux fermés silencieux (ordres religieux), de certains travaux intellectuels entraînant une distraction auditive. » Le trouble d’intégration est alors bilatéral et symétrique, « il n’y a pas de dominance significative d’une oreille par rapport à l’autre. »(3) J’ai interrogé le Professeur LAFON, dans le courant des années 1990, sur la possibilité offerte par les réducteurs de bruit (balbutiants à l’époque) d’améliorer un trouble d’intégration fonctionnel. Il était très sceptique sur l’amélioration possible avec ces systèmes car lorsque le message nerveux n’est pas interprété correctement, quoiqu’on fasse il restera déficient. Donc, dès que je suis face à une difficulté d’intégration, je sais que j’aurai des problèmes à redonner une compréhension correcte dans le calme et a fortiori en ambiance bruyante. Le Professeur LAFON utilise le terme « discrimination » dans une des phrases ci-dessus. Il nous en dit plus sur ce qu’il entend par discrimination en page 68 du livre « le test phonétique et la mesure de l’audition » : « Les possibilités de discrimination dont nous disposons sont très importantes. On est étonné de la facilité avec laquelle parmi tous les sons complexes qui nous parviennent nous arrivons à accorder une valeur préférentielle à certains complexes acoustiques : on distingue une voix, donc une parole, parmi un groupe de plusieurs personnes, un message au milieu de bruits complexes aidés probablement par les possibilités de localisation sonore… Dans un concert on peut suivre le jeu d’un instrument que l’on choisit, le reste de l’orchestre devenant un fond sonore, nous pouvons suivre un timbre déterminé de préférence à l’ensemble des timbres instrumentaux… La discrimination repose sur une extraordinaire analyse du message nerveux, mais elle nécessite l’identification des messages acoustiques. » Le Professeur LAFON, par la figure qui se trouve en page 154 de son livre « le test phonétique et la mesure de l’audition », nous donne, pour les surdités de perception, les limites des distorsions pour une liste de la liste d’intégration émise au niveau Nm : img659 154 Un autre intérêt de la liste d’intégration est, pour ceux qui s’occupent d’appareillage d’enfants, de suivre les progrès de l’intégration de l’enfant au fur et à mesure de l’évolution de son âge. La figure suivante, que l’on trouve en page 152 du livre du Professeur LAFON « le test phonétique et la mesure de l’audition », donne les limites de la différence entre les erreurs phonétiques commises au niveau Nm+Bm et celles commises au niveau Nm : img660 152 Pour le prochain article, il m’a semblé utile de fournir les listes de balayage, cochléaire, de recrutement, d’intégration en langue anglaise, espagnole et allemande. Le test phonétique du Professeur LAFON a donc une portée internationale. Emoji JYM (1) Page 202 du livre du Professeur LAFON « le test phonétique et la mesure de l’audition ». (2) Page 19 du Bulletin d’Audiophonologie « LE TEST PHONETIQUE THEORIE et PRATIQUE » Volume 2 – Numéro 1 – Année 1972. (3) Page 199 du livre du Professeur LAFON « le test phonétique et la mesure de l’audition ».