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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 !

Chauchettes d’archiducheche chèches et autres bidouillages : les décalages fréquentiels sont-ils utiles aux frenchies ?

J’avais déjà abordé ce sujet dans un ancien billet. L’éventualité d’avoir à apporter la preuve de l’efficience d’un appareillage auditif n’est pas exclue dans le futur; de même que la justification du choix d’un modèle face à un financeur (les temps sont durs…). Il faudra donc peut être un jour démontrer l’efficacité des divers systèmes de décalages fréquentiels et d’argumenter nos choix prothétiques. Mais sans y être contraints par qui que ce soit, nous pouvons (simple curiosité) avoir envie de constater l’efficacité de ces systèmes, ou de les démontrer à nos patients.
DSLi/o (laboratoire d’audiologie de l’UWO pour University of Western Ontario), a créé récemment dans ce but des fichiers sons permettant de mesurer l’efficacité des différents systèmes de décalages fréquentiels (transposition, duplication, compression fréquentielle).
Il s’agit de signaux sonores reproduisant le phonème /s/ et /sh/(anglais) ou /ch/(français) noté /∫/ en alphabet phonétique international. Le /∫/ présente un pôle de bruit constant dans la zone 2000-8000Hz; le /s/ présente un pôle de bruit constant dans la zone 4500-10000Hz.
Ces signaux ont été créés à partir de l’ISTS, par extraction des zones fréquentielles respectives du /s/ et du /∫/ dans le signal d’origine, puis filtrage d’un bruit blanc par un filtre issu de ces zones fréquentielle : ISTS_SH_S Si vous regardez les spectres de ces fichiers, vous constaterez que ces phonèmes ont un facteur de crête très faible (normal pour ces phonèmes), et qu’en conséquence leur niveau moyen dans les aigus coïncide avec le percentile 99 de l’ISTS dans les zones fréquentielles concernées. C’est un bruit constant, avec les précautions d’usage qui s’imposent avec ce genre de signal.
Hélas, les fichiers .wav mis à disposition par DSL sur leur site (voir lien en début de ce billet), ne sont pas utilisables par les chaînes de mesure distribuées en France, pour des raisons de fréquence d’échantillonnage : ils ont été créés pour la Verifit 2 d’Audioscan.
Mais la maison GENY-DELERCE-MICHEL, qui ne recule devant aucun sacrifice, a créé une StartUp domiciliée au Panama, et alimentée à hauteur de 153,4 millions de dollars par un fonds de pension de retraités de Floride. Et donc :
  • vous les offre en cadeau Bonux et téléchargement dans une fréquence d’échantillonnage adaptée aux chaînes de mesure les plus distribuées chez nous !! Ce sont les deux fichiers NBN S.wav et NBN SH.wav
  • en deuxième cadeau Bonux, avec les 47 millions de $ qui nous restaient, et avant que le fisc nous tombe dessus, vous a créé à partir du spectre des deux fichiers précédents, deux ISTS filtrés : ISTS_SH.wav et ISTS_S.wav. Pour cela, NBN S et NBN SH ont été analysés, et un filtre a été créé correspondant à leurs spectres. Puis ces filtres ont été appliqués à l’ISTS pour créer deux fichiers distincts. Why ? (comme on dirait dans la langue du secoueur d’épieu…..) Parce qu’il est probable que certaines aides auditives prennent les deux premiers signaux comme du bruit. Je vous laisse apprécier le risque, j’attends vos retours, mais vous aurez mon avis sur la question en lisant un peu plus loin… Voici l’analyse spectrale et percentile (puisqu’ils ont une dynamique) de ces signaux maison:
ISTS_filt_SH-S
Vous l’avez compris : dans les deux cas (ISTS filtré ou « bruit phonémique »), on va utiliser le principe de la « zone fréquentielle tronquée » qui va servir de zone « réceptacle » afin de visualiser l’énergie transposée/compressée/dupliquée. Il est donc facile, en deux mesures « décalage pas activé »/ »activé », de vérifier et régler l’effet d’un décalage fréquentiel.

Niveaux d’émission du /∫/ et du /s/ :

En analysant l’ISTS, on peut extraire le /∫/ et le /s/ à respectivement 8,74  et 12,65 secondes du début du signal. On obtient ces niveaux : CH12_65_S8_74_ISTS
  • Pour le  /∫/ :
  • Pour le /s/ (plusieurs segments mis bout à bout = cigale, peuchère !) :
Le niveau est légèrement plus important pour le /∫/ que le /s/, mais la Sonie est nettement plus importante pour le /∫/, de bande passante plus large.

Précautions d’emploi :

  • Pour arriver au « niveau équivalent de crête » des spectres des fichiers NBN S.wav et NBN SH.wav par rapport à l’ISTS, il ne faudra pas émettre en MIV ces signaux à 65dB SPL, mais :
    • pour le /∫/, 65dB SPL – 6dB = 59dB SPL
    • pour le /s/, 65dB SPL – 10dB = 55dB SPL
  • Pour les fichiers ISTS_S.wav et ISTS_SH.wav, le niveau d’émission « équivalent voix moyenne » sera :
    • pour le /∫/, 65dB SPL – 15dB = 50dB SPL
    • pour le /s/, 65dB SPL – 15dB = 50dB SPL
Vous pouvez enregistrer NBN S.wav, NBN SH.wav, ISTS_S.wav et ISTS_SH.wav dans vos dossiers de fichiers sons REM ad hoc selon votre configuration matérielle, télécharger les tests suivants prédéfinis pour Affinity ou FreeFit, et techter tout cha ! Attention, tests basés sur une audiométrie obtenue aux inserts (à modifier si vous travaillez au casque).

Où enregistrer ces fichiers sons dans vos PC ?

  • Pour Freefit, dans ce dossier :
Chemin Freefit
  • Pour Affinity, dans ce dossier :
Chemin AffinityAttention pour Affinity, le dossier Windows « ProgramData » est un dossier caché. Il faut autoriser Windows dans certains cas à afficher ces dossiers cachés. Penser également à demander à Affinity à rechercher ces nouveaux fichiers dans le répertoire REMSoundFiles.

Questions pratiques

  • DSL fournit un document très exhaustif, à la base pour l’adaptation pédiatrique, mais dont les pages 44 à 62 détaillent l’utilisation de ces signaux en pratique quotidienne.
  • Utiliser plutôt le test REM avec les fichiers bruités de DSL ou l’ISTS filtré ? Pour avoir testé les premiers (de DSL), vous constaterez peut être comme moi que le gain, après quelques secondes d’émission, se met radicalement à diminuer : c’est bien du bruit… C’est pourquoi, sans être présomptueux, je trouve plus intéressant d’utiliser les deux fichiers d’ISTS filtrés par la maison !
  • Le fichier ISTS_S.wav émis à 45dB SPL est-il trop faible ? Vous serez peut être surpris de la faiblesse d’émission (surtout ISTS_S.wav), mais pédagogiquement, il est très intéressant de se rendre compte du très faible niveau du /s/ dans la réalité (45dB SPL). Le /∫/ est moins surprenant. C’est également là que l’on se rend compte du côté un peu illusoire de la perception à 6kHz, même avec une transposition fréquentielle !
  • Freefit permet-il d’utiliser ces fichiers dans PMM « Réponse Avec Aide Auditive » ? Non, ces signaux n’apparaîtront pas dans la liste des signaux de test disponibles. Il faut utiliser le mode « Freestyle » pour y avoir accès dans la banque de données de signaux.
  • Ces signaux sont-ils disponibles d’origine sur les chaînes de mesure ? Pour être précis, les deux fichiers « bruités » de DSL NBN S et NBN SH seront présents dans l’Affinity version 2.8 à partir de juin 2016. Dans Freefit, ils sont déjà présents sous les noms Ling6 S et Ling6 SH. Les fichiers ISTS_S et ISTS_SH, eux, n’existent nulle part : exclusivité du blog !

Exemple

Voici un patient pour qui le seuil à 6kHz en dB SPL au tympan ne permet pas la perception du /s/ (courbe rose-violet). L’activation d’une duplication fréquentielle ici (Bernafon Saphira 5 CPx) permet de visualiser le décalage apporté à la zone 6kHz : la perception devient possible (à défaut d’être souhaitable…).
Dupli_S
On s’aperçoit également que cette duplication est proposée par défaut à un niveau « moyen » par le logiciel, et qu’elle est peut être un peu forte, car supérieure en intensité à la zone d’origine. Un réglage plus léger sera peut être mieux supporté (mais le patient ici vit très bien avec ce réglage depuis maintenant un an).

Conclusion

A l’usage, je pense que le fichier /∫/ est peu utile; on est encore dans la bande passante « utile » de l’appareillage. Le cas de /s/ est plus intéressant pour diverses raisons :
  • le fichier NBN S.wav s’avère quasiment inutilisable chez certains fabricants, le gain lors de l’émission diminuant drastiquement
  • Si on utilise ISTS_S.wav, la mesure devient possible, mais on s’aperçoit qu’il est illusoire de faire percevoir ce phonème dans une grande majorité des cas (surdité trop importante dans la zone d’émission et la zone adjacente)
  • Toujours en utilisant le signal ISTS_S.wav, le niveau d’émission est plutôt faible, et on est en permanence en limite de point d’expansion chez certains fabricants. Vous serez peut être surpris de voir que quelques aides auditives n’appliquent aucun gain à ce signal (la majeure partie du temps sous le point d’expansion), ou des variations de gain « explosives » (à des moments au dessus du point d’expansion, à d’autres en dessous), ou une amplification normale (le signal est en permanence au dessus du point d’expansion, réglé assez bas). Ce phénomène avait été décrit sur le blog Starkey à la suite d’un article de 2009 de Brennan et Souza (la figure 6 montre bien l’effacement de la consonne par la hauteur croissante du point d’expansion).
Bref, pour nous français, chez qui le pluriel et le possessif sont muets, la perception du /s/ n’a pas la même importance que chez les anglo-saxons, puisque l’article donne le plus souvent l’indication d’un pluriel, la suppléance mentale faisant le reste. De plus, toujours pour le /s/, son identification n’est pas du tout la même s’il est en dernier phonème d’un mot (le pluriel anglais) ou au milieu d’un mot. Dans ce dernier cas, sa perception sera facilitée par les transitions formantiques, rendant inutile un décalage fréquentiel.
Le décalage fréquentiel serait-il un réglage adapté aux anglo-saxons en priorité ? Allez savoir… Bons tests aux plus téméraires !

Le monde vu par la fenêtre…

Non, ce n’est pas un billet tiré de « philosophie magazine » ou inspiré par une quelconque mouvance « mindfulness », quoique… allez savoir !
Je reviens à nos moutons audioprothétiques, et là normalement vous allez vous dire que le rédacteur de ce billet est totalement obsédé par ce sujet de… dynamique vocale !
Oui, je vais encore aborder le sujet car il me semble important, et même crucial de connaître l’état de cette dynamique à l’entrée de l’aide auditive, et à sa sortie. Surtout à sa sortie : une aide auditive qui lisserait les contrastes temporels de la parole par une compression trop importante des « crêtes » ou une amplification exagérée des « vallées » en réduirait le contraste dynamique, réduisant du même coup les chances du malentendant appareillé d’extraire ces informations dans un bruit par nature souvent plus stationnaire que la parole.
Mais puisque l’on parle de « dynamique », encore faut-il savoir de quoi on parle. Nous avons coutume de considérer que la parole a une dynamique de 30dB environ. C’est à dire que si l’on mesure son niveau par bandes de 1/3 d’octaves à long terme (ex : 1 minute), les crêtes se situent 12dB au-dessus de ce niveau à long terme, et les vallées 18dB en-dessous, environ. Cette dynamique de 30dB n’est pas « plaquée » autour du LTASS, elle est le résultat d’une analyse statistique de la distribution des niveaux du signal. Dans le cas de la chaîne de mesure in-vivo, pendant toute la durée de la mesure, la chaîne de mesure « classe » les différents niveaux atteints, et va se retrouver avec une courbe de distribution suivant une loi normale (cas de l’ISTS), ou de densité autre (signaux non vocaux par exemple), et dont les niveaux se répartissent autour d’un niveau médian (= dépassé, ou non-atteint 50% du temps), et qui indique, par exemple,  que 10% du temps le signal  a atteint tel niveau, que 30% du temps il a dépassé tel niveau, etc. C’est une donc ce que l’on appelle l’analyse percentile du signal. Je vous laisse imaginer le calcul processeur nécessaire pour faire cela « à la volée », mais aussi en parallèle compiler et classer sur le long terme (ex : pendant 45 secondes).
Classer les différents niveaux va permette au final de définir la « dynamique » que nous avons l’habitude de visualiser entre le 30ème percentile (dépassé 70% du temps = les vallées) et le 99ème percentile (dépassé 1% du temps = les crêtes). Et on a coutume de dire que cette dynamique 30/99ème percentile est de 30dB.
Oui… mais pas tout à fait ! Ce calcul est totalement dépendant de la fenêtre temporelle d’analyse du signal. Si on voulait utiliser une analogie avec la photographie ce serait le temps d’ouverture de l’objectif de l’analyseur. En photo, plus longtemps vous « ouvrez », plus vous faites entrer de photons sur le capteur. Si vous êtes en plein jour et que vous ouvrez très longtemps, votre photo sera « cramée », c’est à dire blanche…
La chaîne de mesure fonctionne un peu comme un objectif : elle prendra une « photo » selon un temps d’ouverture, et le résultat de l’analyse percentile (et donc la dynamique du signal) sera très dépendant de nombreux facteurs. Parmi ceux ci, il y a la résolution temporelle de la fenêtre de la FFT, et cette dernière peut avoir une influence sur la résolution fréquentielle de la mesure (voir plus loin).
Pour faire savant, si un signal est échantillonné à 44100Hz (Fs) et que la FFT est réalisée avec un bloc de 1024 échantillons (c’est à dire N = 1024 échantillons temporels, correspondant à une taille mémoire imposée par le matériel), la résolution temporelle sera de N/Fs = 1024/44100=23ms, et la résolution fréquentielle sera de Fs/N = 44100/1024=43Hz. N est toujours une puissance de 2 dans les analyseurs physiques. Le principe de la FFT (Fast Fourier Transform) utilisée, entre autres, dans nos chaînes de mesure est donc de prendre ces 1024 échantillons temporels de 23ms et 43Hz de « large » qui vont aller remplir la mémoire de l’analyseur pour ensuite passer dans un algorithme de calcul FFT. Si on voulait avoir une résolution temporelle de 1 seconde, il faudrait remplir une mémoire adéquate avec 44100 échantillons (dans ce cas, le nombre N d’échantillons temporels serait égal à la fréquence d’échantillonnage Fs).
Dans nos chaînes de mesure, il va y avoir, comme dans tout analyseur matériel, plusieurs limitations. L’une est la taille de la mémoire (qui limite le nombre d’échantillons à analyser), l’autre est la vitesse de transmission du port USB qui limite la résolution temporelle de signaux pouvant transiter vers le PC à des blocs de 46ms (donc impossible de faire transiter des informations plus fines en temporel). Ce n’est pas forcément un problème, car l’analyse idéale, définie par la norme IEC 60118-15 (qui régit l’analyse des signaux de mesure in-vivo), souhaiterait que la mesure in-vivo soit réalisée avec une résolution temporelle de 125ms. Mais c’est, pour l’instant, techniquement difficile, car pour y arriver il faudrait, au choix :
  1. diminuer la fréquence d’échantillonnage du signal, et donc sa bande passante (voir la suite)…
  2. ou alors, si on voulait conserver une fréquence d’échantillonnage de 44100Hz afin de ne pas perdre de bande passante mais garder une résolution temporelle de 125ms (0,125sec), effectuer 0,125ms x 44100Hz = 5512,5  blocs temporels pour le calcul de la FFT, soit 5 fois plus qu’actuellement (en fait, ce serait 2 puissance 12 ou 2 puissance 13 blocs temporels pour être exact).
Tout est une question de moyens financiers que l’on veut mettre dans du matériel possédant des capacités aussi importantes… Notez quand même qu’à l’heure actuelle, un matériel distribué en France par la société AURITEC, le Verifit2 d’Audioscan, permet une résolution temporelle de 128ms avec une bande passante (in-vivo et coupleur) de 16kHz, donc 4096 blocs temporels (32000Hz*0,128ms) pour le calcul de la FFT. Il s’agit d’une chaîne autonome (non reliée en USB au PC), tournant sous Linux, avec processeurs dédiés.
Si on applique cette méthode d’analyse idéale (norme IEC 60118-15), donc avec fenêtre de 125ms (donc N=Fs x 0,125ms = 5512,5), pour un signal (ISTS) émis à 65dB SPL, on obtient : ISTS_30_99_125ms_65dB SPL En observant l’analyse ci dessus, on constate bien que la dynamique entre les percentiles 30/99 est d’environ 30dB à 3kHz,et d’environ 20dB à 400Hz.
Mais si on avait analysé le signal avec une fenêtre de résolution temporelle 1 seconde (N=44100 échantillons temporels), pour un ISTS toujours à 65dB SPL, on aurait eu : ISTS_1s La fenêtre d’analyse étant plus grande, et si on suppose que les zones faibles (comme les fortes) du signal sont très brèves, elles ont été « diluées » en quelque sorte avec les zones moyennes (entre les percentiles 50 et 65), plus représentées statistiquement. La dynamique a été divisée par 2 (env. 15dB à 3kHz). La parole peut être considérée comme un signal stationnaire… (Citation de Franck L. 😉 ).
Poussons le raisonnement à l’inverse, avec une fenêtre de résolution temporelle de 5ms (de l’ordre du phonème, avec N=220,5 écantillons temporels) : ISTS_5ms La dynamique du signal passe à 30dB à 400Hz, et environ 37dB à 3000Hz. Mais surtout, vous remarquerez la perte de résolution fréquentielle  dans les basses fréquences. C’est mathématique : la durée de la fenêtre temporelle doit être au moins 5 fois plus longue que la période du signal à analyser : donc ici pour 200Hz, fenêtre temporelle minimale = 5 x (1/200Hz) = 0,025 = 25ms. La fenêtre temporelle de 5ms n’est pas adaptée à l’analyse de signaux de 200Hz, et pour être exact, cette résolution temporelle ne permet même pas une analyse correcte de signaux inférieurs à 900Hz car leur période (= 1/fréq) est supérieure à la résolution temporelle de la fenêtre d’analyse… ce qui veut dire en clair que nous n’aurons jamais accès à des événements brefs (impulsionnels), dans les graves tout au moins avec les méthodes de type analyse FFT utilisées actuellement sur nos chaînes de mesure. Mais d’autres méthodes existent pour ces événements impulsionnels, et peut-être les verrons-nous dans de futurs modèles de chaînes de mesure…
AN : avec une résolution temporelle de 23ms sur une chaîne de mesure, la plus basse fréquence analysable correctement est de 5/0,023 = 217Hz. On comprend mieux pourquoi l’ISTS a été créé avec des voix de femmes et un fondamental laryngé de 200Hz, et pas des voix d’hommes avec un F0 à 125 ou 150Hz…
Et enfin, ce que font nos chaînes de mesure avec une résolution temporelle de 46ms (2 blocs de 23ms moyennés = 2 x 1024 points moyennés) : ISTS_65dBSPL_46ms Vous remarquerez que la dynamique percentile 30<–>percentile 99 est un peu plus importante que celle du signal analysé en 125ms. Tout est relatif donc dans ce genre de mesures et d’analyse de la dynamique du signal…
Le facteur temporel d’analyse, qui découle donc de la fenêtre FFT (1024 échantillons sur nos chaînes de mesure), a donc des répercussions sur la lecture des mesures. La dynamique de la parole (ou d’un autre signal) est tout à fait relative, en fonction des paramètres d’analyse, souvent dictés par le matériel. Les audioprothésistes (les fabricants de nos chaînes de mesures…) sont face à un dilemme :
  • nous donner accès à des événements très brefs et potentiellement agressifs pour le patient, en lecture de crêtes, mais en perdant de la résolution fréquentielle et en sachant que ce n’est pas possible en basses fréquences (avec les méthodes d’analyse actuelles)
  • nous donner accès à la meilleure résolution fréquentielle possible pour les réglages en perdant en résolution temporelle, et donc en risquant de ne pas avoir la lecture d’événements potentiellement agressifs…
  • … je résumerais donc ce dilemme avec une maxime de Pierre DAC : « Plus je pédale moins fort, moins j’avance plus vite » !
Il y a donc un compromis dans la mesure, pour l’usage en audioprothèse, et qui va être :
  • de ne pas descendre sous quelques dizaines de ms afin de garder une bonne résolution fréquentielle (en BF),
  • d’aller au-delà de 125ms afin de visualiser l’effet des compressions sur le signal amplifié par la lecture de sa dynamique,
  • … mais tout en sachant que se rapprocher de 125ms permet une bonne résolution fréquentielle (idéale selon la norme)…
  • … donc de se situer dans une fourchette d’analyse 40 <–> 125ms… c’est justement celle choisie par les fabricants de chaînes de mesure !
  • … et tout cela dans la mesure du possible d’une chaîne de mesure reliée à un PC et qui est limitée par son port USB ne pouvant transmettre des segments de plus rapides que 46ms !
On peut imaginer dans un futur pas si lointain la possibilité  de se rapprocher des préconisations de la norme IEC de 125ms, avec un port plus rapide, voire un système autonome (chaîne de mesure ayant une fréquence d’échantillonnage plus importante que 44100Hz, avec processeurs dédiés à l’analyse et tournant sous son propre OS). Allez savoir, il est bien possible que ce soit dans les cartons…
Mais pourquoi tout ce cirque avec une analyse précise de la dynamique ?
A des niveaux « normaux » (efforts vocaux moyens), la lecture précise de la dynamique du signal amplifié est réellement utile, car elle peut être détruite par une compression trop importante qui en lisserait les crêtes, mais, c’est moins connu, également par une amplification trop rapide et importante des vallées (réduction de la dynamique par le bas). C’est ce qu’avait montré Holube en 2007 (interview pour Audiology Online de l’initiatrice de l’ISTS) :     TA_TR rapides Le graphique de gauche montre le signal amplifié par une aide auditive à temps d’attaque (TA) et temps de retour (TR) très rapides. Les vallées, dès qu’elles faiblissent, sont amplifiées très rapidement; les crêtes, dès qu’elles apparaissent sont lissées très rapidement également. Il en résulte une très nette diminution de la dynamique par rapport à un système plus lent (graphique de droite). Pour aller plus loin, vous pouvez également consulter ce document très intéressant (enfin, je trouve !).
Attention donc : sur quelques appareils, nous avons encore indirectement la main sur ces facteurs temporels, par le choix (obscur, j’adore !) de la « typologie du malentendant » et notamment un fameux choix « dynamique ». Les connaisseurs de ces fabricants reconnaitrons de qui je veux parler…
Juste pour vous montrer ce que devient le signal extrait d’un RSB 0dB, d’un appareil que j’avais testé précédemment sur ce blog, avant son amplification, puis après (émission à 65dBA, fenêtre d’analyse IEC 60118, de 125ms) : Dyn ISTS in SNR0Dyn_voix extr SNR0 La dynamique est réduite après amplification, au maximum, d’environ 5dB. Il y a donc un respect de la dynamique du signal, même en milieu bruyant. Ce n’est pas toujours le cas… (des noms ! des noms !). Ce n’était pas du tout le cas il y a quelques années, et c’est là que les choses ont beaucoup évolué, il faut le reconnaître. Notez au passage l’amplification du signal @ 3kHz = 28dB.
Voilà ce que subit le bruit avant et après amplification par le même appareil, extrait du même mix à RSB 0dB : Dyn ISTSnoise in SNR0 Dyn_bruit extr SNR0 Le bruit n’a pas de dynamique (c’est l’IFnoise), ce qui rend d’ailleurs « l’audition dans les vallées du bruit » très difficile; sa dynamique n’est donc pas affectée… puisqu’il n’en a pas. Notez au passage l’amplification du bruit @ 3kHz = 22dB, alors que les deux signaux ont été émis strictement au même niveau (RSB 0dB) et ont la même densité spectrale de niveau. Le signal est détecté, traité et amplifié de manière sélective (+6dB d’amplification par rapport au bruit).
Imaginons maintenant que la dynamique de sortie du signal n’ait pas été respectée (écrasée), cette différence d’amplification entre le signal et le bruit aurait été réduite à néant, car nous l’avons vu, la dynamique du signal avait déjà été réduite de 5dB par les compressions déjà « douces » (CR env. 1.2); une trop grande compression (protection) de la part de l’audioprothésiste aurait encore réduit cette dynamique, lui faisant perdre ses quelques dB d’émergence.
On le voit donc, la lecture de la dynamique du signal est extrêmement importante. Son respect par les algorithmes de traitement du signal est crucial. Pour info, la plupart des chaînes de mesure utilisent résolution temporelle de 46ms, mais en « overlapping », c’est à dire en faisant se chevaucher plusieurs blocs temporels à 50%, arrivent à 92ms de résolution temporelle, et donc se rapprochent des 125ms de l’idéal standard (j’en avais déjà parlé dans un billet traitant des diverses constantes de temps des chaînes de mesure in-vivo). Vous pouvez accédez à cette fonction dans le paramétrage de vos chaînes de mesure. Tout cela montre bien la subtilité de toutes ces analyses, mais nous fait aussi prendre conscience (attention : psychologie magazine !) que nous voyons le monde, en général, à travers… une fenêtre !
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Atelier informatique

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Pour ceux qui seraient intéressés, cette analyse percentile du signal est réalisable avec une fonction (script) écrite pour le logiciel R. Ce programme a été écrit par Nathan D. Merchant pour accompagner leur article sur l’acoustique des habitats écologiques. J’en ai modifié le code source afin de l’adapter à l’analyse percentile du signal au audioprothèse. Vous pouvez, si vous le souhaitez, en modifier également les bornes percentiles (ici j’ai défini 30, 50, 65, 95 et 99, dans le fichier Viewer.R). Vous trouverez le script de cette version modifiée ici. Téléchargez les fichiers PAMGuide.R et Viewer.R et mettez-les dans un dossier (votre bureau par exemple). Ouvrez R et définissez ce dossier comme répertoire de travail, puis tapez les commandes suivantes :
source("/votre dossier de destination/PAMGuide.R")
Vous pouvez aussi, sans taper cette commande, accéder au menu « Sourcer fichier » dans R et sélectionner « PAMGuide.R », puis taper :
PAMGuide(atype="TOL", plottype="Stats", lcut=200, Hcut=16000, N=5512.5)
Cette commande déclenche une boîte de dialogue vous demandant de choisir un fichier .wav pour analyse. Cette dernière est effectuée en 1/3 d’octave (TOL), en bande passante de 200 à 16000Hz, et avec fenêtre temporelle de 125ms (N=5512,5). Le paramètre temporel N est fonction de la fréquence d’échantillonnage du signal à analyser : si vous avez 44100Hz de f.e., N=44100 x 0,125 =5512,5. Pour un signal échantillonné à 96000Hz, avec fenêtre d’analyse de 46ms, N = 96000 x 0,046 = 4416. Dans le cas où vous souhaiteriez avoir les valeurs en dB SPL (comme ici) et non pas en dB relatifs, utilisez le paramètre « calib=1 », puis définissez la sensibilité en dB du paramètre Mh en fonction de votre calibration (ici, un fichier .wav de calibration à 94dB SPL a servi de référence pour définir précisément Mh).
Par exemple pour une analyse de l’ISTS (fichier son téléchargeable sur le site de l’EHIMA), en dB absolus (et RMS = 65dB SPL) et fenêtre temporelle de 1 sec. :
PAMGuide(atype="TOL", plottype="Stats", lcut=200, hcut=16000, N=44100, calib=1, Mh=-3.4)

Et pour finir, l’analyse standardisée IEC 60118-15 en audiologie/audioprothèse, pour l’ISTS :
PAMGuide(atype="TOL", plottype="Stats", lcut=200, hcut=16000, N=5512.5, calib=1, Mh=-3.4, winname="Hann", r=50)

Sondage : pratique de la mesure in vivo en appareillage auditif

Bonjour à tous,   Je vous fais part de la demande d’une étudiante de Fougères (Capucine MARMORAT), dans le cadre de son mémoire de fin d’année. Ce mémoire porte sur la pratique de la MIV et les freins éventuels (formation, coût, temps, utilité, etc.) à cette pratique. Merci d’y consacrer quelques instants. Vous trouverez dans son message le lien pour répondre au questionnaire :
Cher(e) audioprothésiste,
Dans le cadre de mon mémoire, en vue de l’obtention du diplôme d’Etat d’audioprothésiste, je sollicite quelques minutes de votre temps (5 à 10 maximum) pour répondre à un questionnaire.
Mon mémoire a pour sujet : « La pratique de la Mesure In Vivo ». Je m’interroge sur la place de la MIV, à l’heure actuelle, en France.
Pour cela, j’ai besoin de connaître votre pratique pour faire une étude objective. Elle n’est en aucun cas un jugement de votre façon de travailler.
Bien entendu, toutes les réponses obtenues seront analysées uniquement dans le but de mon mémoire et de manière anonyme. J’insiste sur le fait qu’en aucun cas, votre nom ou vos réponses individuelles n’apparaîtront.
Enfin, si vous êtes intéressé(e) par les résultats de mon étude, je serai heureuse de vous les transmettre.
Pour remplir le questionnaire, il vous suffit de cliquer sur le lien suivant remplissez-le dans Google Forms et de répondre en ligne. Je vous remercie sincèrement pour toute l’attention et le temps que vous pourrez consacrer à ce questionnaire (d’autant plus que le CNA est intéressé par les résultats).
Bien cordialement,
Capucine MARMORAT, Etudiante en 3ème année à l’école de Fougères

3 – Le Saint Graal de l’audioprothèse : mesurer le RSB en sortie d’aide auditive – Test 3… et fin !

Suite du premier et second billet. Troisème test après celui ci et celui ci.

Troisième (et dernier) candidat : WIDEX UNIQUE 440 Fusion

Il s’agit d’un RIC pile 312, successeur du circuit DREAM 440. Le Widex UNIQUE marque une rupture technologique qui semble importante chez ce fabricant puisque l’on a pour la première fois une détection automatique de 9 environnements sonores différents, le choix entre la transposition fréquentielle « classique » ou une duplication (mais ce n’est pas le sujet qui nous intéresse aujourd’hui), 4 convertisseurs A/D  de 18bits, soit pas loin de 108dB de dynamique, un seuil d’enclenchement possible vers 5dB SPL (étonnant), etc… Surtout, et là c’est plus surprenant (pour les audios habitués à la marque) et intéressant, l’amélioration de l’intelligibilité ne repose pas uniquement sur un réglage de « réduction du bruit » à proprement parler, mais plusieurs réglages de détection et et d’amplification de la parole (Speech Enhancer), dont un mystérieux réglage « Audibilité ». Widex explique d’ailleurs que les patients agissant sur le potentiomètre à la hausse, agiront spécifiquement sur ce réglage de renforcement de la parole.

Alors ? Marketing tout ça ou réelle avancée technologique ?

Appareil testé sur un pré-réglage avec méthodologie propriétaire Widex, base audiogramme KS100. Le LTASS de la voix moyenne (65dB SPL) a été mis sur une cible sur DSL 5.0a, base insert et RECD HA1, comme pour les autres appareils testés, afin de tous les comparer dans des conditions de réglages similaires. Pour ce Widex UNIQUE comme pour les autres appareils testés, les rapports de compression sont restés tels que préconisés par leurs fabricants respectifs.

Laisser faire les automatismes ou « fixer » l’appareil dans un mode particulier ?

Connaissant depuis un petit moment déjà l’anti-larsen Widex, on pourra certes lui reprocher plein de choses, mais en aucun cas d’inverser la phase du signal. C’est le genre d’effets collatéraux que l’on découvre en faisant ce genre de tests… Donc, et contrairement aux autres fabricants testés précédemment, j’ai décidé :
  • dans un premier temps, de le tester en désactivant la détection automatique d’environnements, d’activer le micro directionnel fixe avant, mais en activant ce fameux réglage « d’audibilité » au maximum; donc en fixant l’appareil dans une sorte de mode « parole dans le bruit », avec anti-larsen actif
  • puis de le tester dans un second temps « tel quel », sans activer, désactiver ou sur-activer de traitement du signal particulier, ni désactiver la reconnaissance automatique d’environnements. Je ne l’avais pas fait lors des essais précédents, les extractions n’auraient alors pas été possibles à cause de l’anti-larsen par opposition de phase des deux appareils précédents testés (et dans une moindre mesure, de la détection automatique des environnements)
  • enfin, de comparer les deux conditions afin de savoir si ce réglage d’extraction de la parole améliore réellement le RSB

Les résultats « visuels » à RSB -5dB :

U440_AUDIB_SNRm5 Les connaisseurs de Widex reconnaitront le fonctionnement typique de la marque : la réduction du bruit et/ou l’activation du mode directionnel est très progressif, mais nettement plus rapide que sur les modèles précédents où il fallait 10 à 15 secondes à l’appareil pour activer ses divers systèmes. Sur cet UNIQUE440, c’est beaucoup plus rapide : environ 7 secondes. Les crêtes semblent bien préservées tout au long de la mesure, n’oublions pas que nous sommes à un RSB de -5dB en entrée.

On écoute ?

 Voici d’abord ce que le micro de référence capte en cabine à RSB -5dB :

REF_CABINE_SNRm5Et ce que ça donne à l’écoute en cabine, sans appareil (il y a de l’ambiance !) :

 Et voici avec l’appareil, toujours à RSB -5dB en entrée, réglage d’audibilité au maximum (c’est l’écoute du visuel avec les zones temporelles entourées) :

On sent très nettement, entre la 12ème et la 15ème seconde, la réduction du bruit. La parole devient alors de plus en plus audible. Est-il plus probable que ce que l’on entende soit dû à l’enclenchement du microphone directionnel et/ou à l’activation d’un réducteur de bruit ? Nous verrons cela plus en détail par la suite… Suspenssssssss inssssssoutenable !!

 Des chiffres (réglage « Audibilité » maximum + micro. dir. fixe avant) :

Juste à noter, un détail : les extractions des signaux issus du Widex UNIQUE 440 ne peuvent se faire qu’avec un alignement par l’enveloppe des signaux SpN, SmN, mSmN et mSpN. Impossible d’avoir des extractions correctes en alignant par la structure fine… à l’inverse des deux autres fabricants testés ! Mystère… U440_audMax_micDir On trouve sur ce graphique :
  • ce que capte en parallèle le micro de référence (lignes 10 à 14)
  • les Leq en dBA(30s) respectifs du signal et du bruit (colonnes D et E)
  • lignes 3 à 7 : les extractions avec le UNIQUE 440
  • colonne C3<–>C7 le RSB réel en entrée (issu du micro de réf.)
  • colonne I3<–>I7 le RSB en sortie de l’appareil
  • colonne J17<–>J21 la différence entre le RSB à la sortie de l’appareil et le RSB réel en cabine (mic. de réf.)
La parole est très stable (delta de 3,5dB de RSB +10 à RSB -10), l’appareil « n’emporte pas » le signal avec le réducteur de bruit (ça arrive des fois…). Le bruit varie de 20 dB en entrée pour 17dB en sortie. L’amélioration du RSB par l’appareil est d’environ 8dB dans ce mode (colonne I – colonne C) de +10 à à 0dB en entrée. Les deltas sont en J17<–>J21. On est donc face à un appareil très performant dans le bruit, présentant un très efficace mode directionnel, mais couplé à un système qui semblerait préserver (donc différentier ?) le signal utile. Comment mettre en évidence ce système ? S’agit-il plutôt d’un réducteur de bruit ou d’un détecteur/expanseur de parole ?

« Audibilité renforcée » : réglage utile ou gadget ?

Vous vous demandez certainement (comme moi…) si le fait de déplacer un curseur de deux crans va réellement agir sur l’audibilité de la parole. Et quelle est l’action de ce réglage ? Une réduction du bruit dans les silences de la parole permettant une émergence du signal utile (comme le Bernafon) ? Ou au contraire une détection des indices vocaux et une amplification renforcée sélective ? Une seconde série de mesure à été refaite :
  1. comme la précédente, audibilité max et mic. directionnel avant fixe
  2. réglage « standard » en mode automatique total
AN : le réglages sont très reproductibles, puisque les deux mesures faites en « audibilité max. + mic. dir. » sont quasi-identiques sur les deux mesures.

Réponse avec l’analyse LeqA des divers signaux extraits sur les 30 dernières secondes (de 40″ à 1’10 ») du mix signal + bruit (donc après l’activation du microphone directionnel qui a dû se produire dans les 7 premières secondes) : U440_STDvsAUDIB Les réglages des gains sont les mêmes dans les deux conditions :
  • Il n’y a quasiment pas de différence entre les niveaux du bruit (lignes E3/E7 et E11/E15) avec le réglage d’audibilité « moyenne » ou « maximum » : le LeqA(30s) évolue dans les deux conditions de 63 à 80dB environ de +9 à -11dB de RSB(in). Le réglage d’audibilité n’est donc pas principalement un réducteur de bruit.
  • Par contre, on constate un net renforcement du signal de parole entre les deux conditions : +3 à +5dB en « audibilité maximum » par rapport au réglage « standard » (lignes D3/D7 par comparaison à D11/D15).
C’est donc l’action de ce réglage qui explique l’amélioration du RSB entre les deux conditions. Il ne s’agit donc pas d’un réducteur de bruit, mais bien d’une détection spécifique et d’un renforcement du signal de parole.

Voici la progression du UNIQUE 440 :

U440_auto_audib L’amélioration du RSB est de 4dB environ en « mode auto » (courbe orange), ce que bien des fabricants aimeraient atteindre en mode directionnel fixe et RB au maximum… On notera juste que l’appareil, dans les deux modes de réglages va privilégier le confort plus que l’efficacité sous RSB 0dB.

Par contre en mode d’audibilité renforcée (courbe rouge), l’appareil regagne encore 4dB de RSB, ce qui donne au total une amélioration du RSB de 8dB entre 0 et +10dB et 6 à 7dB environ entre -10 et 0dB. Impressionnant tout de même, c’est le maximum mesuré jusque là entre les divers fabricants en monaural…

Au-delà de la performance pure, certains appareils performants atteignent quasiment ce niveau, mais avec une qualité sonore du signal utile très « artificielle » (je présume, hachée par les compressions). Ici, et c’est souvent le cas chez Widex, la qualité du son reste très bonne. Les extractions (en sortie de l’appareil) donnent un signal de parole clair, comme ici extraite des 30 dernières secondes d’un mix RSB -5dB : Ca fonctionne quand même bien la méthode de séparation des signaux par opposition de phase… Merci Messieurs Hagerman & Olofsson ! Il faudra un jour que je vous fasse écouter les extractions de parole de 7 fabricants testés, en blind test : nous aurons des surprises dans la qualité sonore… C’est un aspect des choses ignoré, mais qui doit avoir aussi son importance…

Emergence du message

Widex dit utiliser un SII « HD » dans son algorithme. Je ne connais pas de norme SII « HD »… mais la bonne vieille (et toujours en vigueur) norme ANSI S3.5-1997 qui définit le calcul du SII, auquel, c’est vrai, on peut ajouter un calcul (non encore normé) du SII bilatéral. Bref… améliore t-il le SII ? On peut présumer que oui puisque la parole est détectée et amplifiée sélectivement.

Voici ce qui se passerait si l’appareil n’améliorait pas le RSB (situation encore fréquente ces dernières années…) : U440_SNR0in_SNR0out RSBin_equal_RSBout_corr_KS100Le SII avec l’appareil serait d’environ 0,38 à RSB 0dB.

Et avec l’appareil, dont l’amélioration RSB est d’environ 7,2dB à RSB 0dB en entrée : U440_SNR0in_SNR7out U440_SIILe SII passe à 0.61 (SII calculé sur base audiogramme KS100, signal à l’avant et bruit arrière, par le logiciel SIP-Toolbox). On obtient une émergence améliorée de 23% du signal par rapport au bruit. Pour vous donner une idée : un SII de 0,33 est suffisant à un normo-entendant pour répéter 50% des mots de listes dysyllabiques, et 0,4 pour répéter 90% des phrases d’un test (selon la norme SII). Vous noterez au passage qu’il serait impossible d’obtenir un SII supérieur à 0,8…

Conclusion(s)

  • Le réglage « Audibilité » de ce Widex UNIQUE 440 fonctionne bien comme un détecteur et « expanseur » de parole
  • absence de potentiomètre standard, remplacé par ce réglage croissant de détection de la parole améliore progressivement de RSB; vous êtes gêné pour comprendre dans le bruit = appuyez sur la touche + !!!
  • les meilleurs résultats dans le bruit (+8dB de RSB) sont obtenus avec un programme spécifique, en désactivant le détecteur d’environnements, en mode directionnel fixe et audibilité au maximum, comme sur les modèles testés précédemment. La directionnalité fixe potentialise toujours nettement l’action des algorithmes.

Fichiers et extractions

Pour les incrédules de la méthode (ou des résultats obtenus), ce que je peux comprendre, vous trouverez à l’adresse de ce lien tous les fichiers de calibration des micros de référence (Behringer) et de mesure (DPA) ainsi que les enregistrements avec ce UNIQUE 440 FS, découpages des séquences et extraits correspondants de parole et bruit à chaque RSB. Condition de test : Audibilité max. et mic. dir. fixe avant.

Formule d’usage : l’auteur signale un lien d’intérêt avec le fabricant testé, puisqu’il a accepté de me prêter cet appareil avant sa commercialisation officielle, mais pas dans le but de ces tests. Le « risque » est relativement important pour Widex qui a décidé de prêter quelques appareils à des fins comparatives à des patients déjà équipés de technologies évoluées. Si les résultats n’avaient pas été à la hauteur, je n’en aurait peut-être pas parlé, et chacun se serait fait son idée. Ce n’est pas (à mon humble avis), le cas. Comme d’habitude, n’y voyez aucune malice (et d’ailleurs, j’arrête la diffusion publique de ces tests, en attendant que les facs, en études multi-centriques, prennent le relai avec du matériel professionnel en cours d’installation), ne déduisez rien d’absolu au vu des seuls résultats. L’appareillage auditif est une alchimie entre l’audioprothésiste, son patient et la technologie la plus appropriée qu’ils choisissent en commun.

Ce troisième test conclura donc les billets sur l’analyse du RSB en sortie d’aide auditive par la méthode de séparation des signaux de Hagerman & Olofsson. Elle est cependant incomplète, car potentiellement améliorable par une même mesure, mais en binaural. Il est intéressant (j’espère) et rassurant de voir que la technologie a énormément évolué ces dernières années. Ce que nous ressentons vaguement dans les dires de nos patients est une réalité tangible et mesurable avec quelques appareils récents.

J’ai entendu parler (mais je ne lis pas ce genre d’articles) qu’un journal de consommateurs assimilait les appareils auditifs à des biens électroniques de grande consommation, et dont le prix ne pouvait que baisser dans le temps, comme tout bien électronique qui se respecte… C’est bien vite oublier que toutes ces améliorations sont le fruit d’algorithmes de plus en plus sophistiqués associés à l’évolution de composants ultra-spécifiques à l’appareillage auditif. Ces derniers ne sont qu’au service des premiers. Car, quelle est la différence entre l’appareil d’il y a 5 ans, et par exemple ce Widex UNIQUE 440 ? Pas le micro directionnel… Cette recherche, je veux bien le croire, nécessite des moyens colossaux en temps, en cerveaux et technologie.

Les appareils de 2015 n’ont finalement plus grand chose en commun avec ceux de 2005, mais présentent des spécificités importantes de comportement inter-marques.

Entre celui qui privilégie le confort avec une diminution de sonie importante, mais en conservant toujours un RSB amélioré, celui qui mise sur un « nettoyage » du bruit dans les silences de la parole, celui qui va chercher à améliorer la perception des crêtes afin d’améliorer le RSB, et que sais-je encore, les différences de fonctionnement sont très variées et très différentes selon les fabricants.

Pouvons-nous penser un seul instant que tous pourraient s’adapter indifféremment à n’importe quel patient ? Certainement pas…

Malheureusement, la seule lecture des fiches techniques ne nous renseignera pas sur leurs manières d’agir. Et certaines fois, la présentation de ces technologies se résume à une soirée promotionnelle…

A nous d’être curieux 😉

« Send out the Signals… Deep and Loud ! »*

Et pour finir cette série de 5 billets sur une note légère, un peu de musique avec un très beau morceau de Peter Gabriel (* paroles de la chanson) qui colle bien au sujet : Signal to Noise ! Où même le bruit peut devenir signal, si on le décide…     Encore merci à Franck et François-Xavier !

Ceci est un carré !

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Définition de la mesure in-vivo : moyen technique confirmant que ce que nous pensons être en train de faire est réellement ce que nous sommes en train de faire.

J’ai trouvé dans un résumé de conférence cette définition simple, humoristique et très juste. Cette conférence aborde le sujet intéressant de la dynamique de la parole, son analyse percentile par les chaînes de mesure et les effets collatéraux sur cette dynamique des temps d’attaque et de retour, TK et compressions…

Mais plus intéressant encore, la présentation rebondit sur un article de Hearing Revue paru cette année, issu d’un travail de mémoire en cours. En 2015, nous pouvons avoir cette fausse sensation de sécurité que les appareils actuels sont tellement bons (et je vais dans ce sens : certains sont vraiment très bons dans le bruit) que ce que vous voyez dans le logiciel (niveau de sortie et compressions) est ce que vous pensez obtenir réellement dans l’oreille.

Grave excès de confiance ! Et bien non, c’est un vieux serpent de mer, même en 2015 : à 10, voire 15dB près, vous ne savez toujours pas ce qui se passe dans le conduit auditif du patient !!! Pire encore : les compressions affichées ne sont pas celles réellement obtenues, avec une erreur moyenne de 10dB (en trop !) pour des niveaux d’entrée de 75dB SPL. Vous comprendrez aisément que lorsque les fabricants s’échinent à mettre au point des algorithmes capables d’améliorer de 8dB le RSB, il est dommage de ne pas savoir à 10 ou 15dB près ce que nous mettons dans le conduit, au risque de perdre tout ce que peut apporter la technologie…

Comment ont procédé les audiologistes : ils ont pré-réglé 5 appareils en méthodologie NAL-NL2, puis ont tout simplement effectué une mesure in-vivo avec une cible NAL-NL2 à 55, 65 et 75dB SPL en entrée. Et enfin, calculé la différence entre la cible NAL-NL2 et le LTASS réel du signal de mesure amplifié (REAR). Bien entendu, ces différences ne sont pas liées à NAL-NL2; elles auraient été identiques avec DSL 5.0.

En 2015, cessons de prendre des ronds pour des carrés (et vice versa) ! 😉