La méthodologie de calcul de cibles de niveau de sortie in-vivo (REAR) ou de gain d’insertion (REIG) de l’UWO (University of Western Ontario), connue sous le nom de DSL i/o (Desired Sensation Level input/output), a longtemps été considérée comme une méthodologie d’appareillage des enfants. Ce n’est pas entièrement faux et a été longtemps revendiqué par Richard SEEWALD et ses collaborateurs.

En parallèle, la méthodologie « concurrente » NAL (du nom des laboratoires australiens d’acoustique, ou National Acoustic Laboratories), a été considérée comme la formule de calcul la plus appropriée à l’appareillage des adultes.

Screencast du site de DSL

Nous nous sommes contentés longtemps de cet état de fait sans vraiment se poser la question valable « Pourquoi ? ». Et d’ailleurs, la frontière est-elle toujours aussi nette aujourd’hui ? Car ces deux méthodologies ont réellement évolué depuis leur création: DSL est passé de 4.1 à 5.0a puis 5.0b en quelques années, NAL, de NL1 à NL2 sur la même durée. Juste un changement de numéro ? Pas vraiment. Et je pense que le plus gros changement (en terme de public visé) a été celui de DSL, en passant de la version 4.1 à la version 5.0a.

Ce billet fait donc écho à un article de Polonenko, Scollie, Moodie, Seewald et Coll. dans l’IJA et dont vous trouverez un résumé sur le blog STARKEY.

Certes, cela ne coûte pas grand chose de dire « on a changé » et « nous sommes au top pour les adultes maintenant », il est intéressant de rechercher ce qui a évolué chez DSL pour se prévaloir aujourd’hui d’être une formule également adaptable à l’adulte.

DSL (et notamment la version 4.1) a toujours eu comme principe assumé de « placer la dynamique de la parole dans le champ auditif du malentendant ». En respectant scrupuleusement ce principe, on se retrouvait dans les versions inférieures à 5.0, avec des cibles de niveau de sortie in-vivo (REAR) complètement utopiques, dans le sens où ni les appareils ne sont capables d’un niveau de sortie de 100dB SPL à 6000Hz, ni les cochlées ne sont prêtes à l’encaisser ! Et pourtant, il n’était pas faux de dire que pour faire passer le /s/, il fallait ce qu’il fallait…

L’équipe de DSL s’est même prêtée de bonnes grâces à l’époque à une étude en double aveugle avec le NAL qui concluait, sans surprises, que DSL était supérieure à NAL-NL pour les voix faibles, mais trop forte au-delà, surtout en environnements bruyants. Les versions testées étaient 4.1 pour DSL et NL1 pour NAL.

Donc cette fameuse version 4.1 de DSL a été considérée pendant longtemps comme une formule hyper correctrice, pas franchement réaliste dans l’amplification des sons aigus (4KHz et plus) et des sons graves et faibles (nécessité d’une occlusion, quelle que soit la perte, pour y parvenir). Elle a donc été classée « spécifique enfants ». Ce n’est pas tout à fait faux. Mais l’apparition de la nouvelle version il y a quelques années (la version 5.0a) est à mon goût passée trop inaperçue. De très nombreux changements ont été opérés, avec principalement l’apparition d’une correction spécifique à l’adulte, mais aussi des changements (certes légers) des fonctions de transfert HL–>SPL tympan, la prise en compte de l’inconfort pour le calcul d’une cible (BOLT) utilisable avec des signaux large bande (ISTS par exemple), etc. Grosso modo, cette version 5.0 de DSL i/o est de 8 à 10dB moins correctrice que la précédente pour les adultes. Elle est donc quasi l’équivalente de NAL-NL (1 ou 2), voire moins correctrice que NAL.

La confusion demeure cependant, notamment en raison de l’utilisation du libellé « DSL i/o » dans certains logiciels fabricants qui ne spécifient pas s’il s’agit de la version 4.1 ou 5.0a/b. Dommage…

Mais qu’est-ce qui différencie aujourd’hui NAL-NL de DSL 5.0 ?

NAL-NL:

• a longtemps été une formule de prescription de gain d’insertion (REIG). On avait donc pour « telle perte HL, tel gain d’insertion en fonction du niveau d’entrée« .
• NAL a évolué et propose désormais des cibles de niveau de sortie, et donc permet l’usage du SPLoGramme, pour les audios (de plus en plus nombreux) qui souhaitent analyser in-vivo un signal de parole en niveau de sortie (REAR). Il était temps ! Mais c’est un peu bancale encore, car la fonction de transfert HL–>SPL au tympan est statistique (REDD NAL, détaillé et étudié dans cette thèse) et ne permet pas aussi précisément d’approximer le SPLoGramme. MAIS NAL accepte les seuils directs en SPL au tympan, pour les chaînes de mesure qui ont cette fonction (ancien Aurical, par exemple).
• Pour les utilisateurs d’inserts (EAR 3A ou 5A), la mesure du RECD permet d’obtenir des courbes de gain d’insertion (au coupleur) mais pas de recalculer le SPLoGramme (d’approximer les seuils au tympan pour les utilisateurs du niveau de sortie in-vivo appareillé).
• utilise un inconfort statistique pour le calcul des cibles, même si vous lui fournissez le votre (!!!!!!!). Et ça, pour une formule qui se prévaut de restaurer la sensation d’intensité, ne pas utiliser l’inconfort du patient, c’est bien dommage.
• dans sa version NL2, redonne un peu plus de compression à niveaux modérés et forts (suite reproche point précédent).
• dans sa version NL2, s’intéresse aux gains à faibles niveaux d’entrée (DSL like ?).
• dans sa version NL2, ne dit pas « faire entrer la parole dans la dynamique du malentendant » (ça, c’est DSL), mais dit « maximiser le SII » (index d’intelligibilité), ce qui en gros revient au même (voir sur le .ppt précédent).
• permet de saisir précisément le nombre de canaux des AA et calcul les cibles en conséquence afin d’éviter la sommation des bandes (mais s’arrête à 5). Idem pour les TK.
• plus… (ZMC, langues tonales, etc.)

DSL 5.0:

• a longtemps été une formule exclusive de prescription de niveau de sortie (REAR), et a pour cela popularisé le concept de SPLoGramme (seuils en dB SPL mesurés au tympan). Récemment, la version 5.0 a introduit la possibilité d’obtenir des cibles de gain d’insertion (REIG).
• est toujours, et clairement, une formule qui préfère l’utilisation des inserts que du casque. C’est logique quand on cherche à obtenir un SPLoGramme précis.
• Utilise (toujours) le seuil d’inconfort mesuré par l’audio pour l’établissement des cibles, et donc des compressions calculées. Sinon, un inconfort statistique est utilisé. introduit le concept de cible MPO pour les signaux large bande (BOLT).
• cherche à placer les informations de parole dans la dynamique du malentendant, mais en minimisant ses cibles « illusoires » dans les aigus.
• introduit une correction spécifique adulte. La correction « enfant » progressivement décroissante en fonction de l’âge n’est pas modifiée.
• est toujours une formule très correctrice des niveaux faibles d’entrée, et donc pas forcément adaptée à la lettre aux pertes légères.
• etc. (mais sans les grandes « révolutions » annoncées par NAL-NL2).

Donc en résumé, les reproches faits à NAL (pas assez de sons faibles, trop d’amplification à forts niveaux, pas de cibles de niveau de sortie, etc.) ont été pris en compte dans la version NL2. Les reproches faits à DSL (trop correctrice, pas applicable à l’adulte, pas de cibles de gain d’insertion, etc.) ont été pris en compte dans la version 5.0.

Des gens plus calés que moi ont disséqué dans cette très intéressante présentation les différences historiques et actuelles entre les deux concepteurs.

DSL s’est « NAL-isé » et NAL s’est « DSL-isé » ! A tel point aujourd’hui, que si vous prenez une chaîne de mesure récente et que vous éditez des cibles de niveau de sortie pour un signal de parole (ISTS par exemple) pour NAL-NL1/2 ou DSL 5.0a/b, vous serez très surpris, et pas forcément dans le sens où vous l’attendez…

Alors, aujourd’hui, il n’est pas aussi évident de différencier les deux méthodologies. Il n’y a plus de manière aussi nette le camp « enfant » et le camp « adulte ». DSL i/o 5.0a s’avère très intéressante pour un audio souhaitant travailler aux inserts (les cibles sont nettement moins sur-correctrices avec ce transducteur) et souhaitant affiner sa précision au tympan par la mesure du RECD. A tester, donc…

Mais on parle cibles, dB SPL, ça reste très théorique tout ça. A l’usage cependant, on se rend compte que la rigueur de la détermination dans les seuils au tympan et le réglage favorisant la meilleure émergence possible/souhaitable de la parole  dans la dynamique du malentendant, donne très vite les meilleurs résultats, très peu retouchés.

Une cible reste une cible. Qui est au bout ? Vous savez… le patient ! Lui seul nous guide, les méthodologies de correction nous permettent de mieux l’accompagner !

PS: tous les documents téléchargeables sont disponibles en toute légalité sur le net (j’ai rien volé !).

PS2: suite à un tweet de Sébastien, vous constaterez que le NAL travaille activement sur quelque chose comme « l’audiométrie par les AA et les patients » ou « l’auto fitting ». De nombreux docs et articles circulent sur le net, avec notamment une collaboration avec un fabricant. Ce n’est pas le sujet de ce post, mais on peut se demander si c’est vraiment de DSL qu’il faut avoir peur…

Vous m’excuserez de ne pas vous parler du Sonalto qui bientôt occupera 95% des posts de ce blog, ni de programmation neuro-linguistique, de consolidation de chiffre d’affaire, etc. Je suis juste un audio…

Je pense que si on devait décerner la palme du réglage  » presse-bouton  » dans le genre  » j’appuie-là-et-on-verra-si-c’est-mieux-le-bruit-de-vo’t-frigo-dans-une-semaine-ma-bonne-dame « , l’expansion serait en bonne position de tête !

Avec l’apparition des méthodologies non-linéaires et surtout des anti-larsen performants, il a été possible en théorie (et en pratique), de donner une amplification très importante à faibles niveaux d’entrée. Tellement importante que le risque, comme tout excès, est de noyer le malentendant dans un « brouillard bruité » du type « la VMC, le frigo et la route à 200m ». Alors l’idée géniale a été de proposer un « réglage » d’expansion. Quand je dis réglage, je suis gentil, car souvent on a on/off, 0/1 et même 0/1/2/3 (soyons fous !) ou alors des trucs non traduits du type soft sounds reducer (là forcément en anglais ça marche mieux).

En plus, pour faire simple intellectuellement, off ou 0 ça veut dire au max = le plus de sons faibles !

Techniquement, l’expansion consiste à ne pas amplifier (ou moins amplifier) les sons en dessous d’un certain niveau sonore:

Principe du réglage d'expansion

Effectivement, ça permet aussi de ne pas trop faire entrer dans le circuit divers bruits de fond électroniques tel que celui du microphone.

Le problème comme toujours avec ces systèmes fermés, c’est que le fabricant (pas tous, mais la majorité) ne communique pas sur le fameux « TK bas » ou premier point d’enclenchement de cette expansion. Sur le graphique ci-dessus, il est fixé à 25dB HL, donc on peut imaginer que c’est le seuil audiométrique qui va dicter ou non son enclenchement. 25dB HL, déjà c’est un peu flou: à quelle fréquence ? pareil à toutes les fréquences ? (ça a son importance), dans quelle mesure ? (plus rien après le TK ou un peu moins de gain?) etc. Tout ça pourrait nous intéresser, nous, les audios (et oui, on ne vend pas encore du Sonalto !). Pourquoi ? d’abord par curiosité intellectuelle, et puis même bas, qui dit que ce « TK bas » n’a pas d’influence sur la perception de la parole ?

Si on prend un appareil lambda par exemple, on visualise très légèrement moins de gain à 45dB SPL d’entrée qu’à 65dB SPL:

On peut penser que le point d’expansion est « quelque part » entre 45 et 65dB SPL que que sous ce point d’expansion, le facteur de compression est faible (pas trop de différence entre les deux courbes de gain). On reste quand même dans le flou.

Prenons une autre aide auditive avec un point d’expansion inconnu et un comportement sous le TK lui aussi inconnu. La courbe suivante de niveau de sortie in-vivo (REAR) est mesurée pour un signal d’entrée vocal de 65dB SPL, avec un réglage linéaire sous le premier TK (expansion off ou 0):

REAR 65dB SPL ISTS EXP "off"

Sachant que l’appareil est réglé de façon quasi linéaire, la zone verte claire représente la ligne de crêtes (percentile 99: dépassé 1% du temps) et en partie basse la ligne de « vallées » (percentile 30: dépassé 70% du temps). Cette analyse percentile est censée représenter (si l’appareil est linéaire) une dynamique comprise entre -18 et +12dB par rapport au spectre à long terme (courbe verte). Avec expansion off, c’est bien le cas: la dynamique dans la partie bas niveau (vallées) est respectée.

Si par contre on met le réglage d’origine, à savoir expansion on, donc réduction de gain dans une mesure inconnue, sous un niveau inconnu, on obtient:

REAR 65 expansion ON

Evidemment, les niveaux de crêtes ne sont pas altérés, le spectre à long terme quasiment pas (ce qui aurait pu), mais les bas niveaux « bavent » (je n’ai pas d’autres mots). La dynamique inférieure n’est plus de -18dB mais descend à -25dB, voire plus.

Qu’est-ce que cela signifie ? Les informations de parole passent en permanence au-dessus et en-dessous d’un TK bas vraisemblablement fixé trop haut (45dB SPL ?), et surtout, sous ce TK, la compression est forte. L’appareil s’arrête quasiment sous ce point d’expansion. Ce qui partait à l’origine d’une volonté de protection contre une amplification trop importante des sons faibles à un impact sur la parole à niveau normal: les informations de bas niveau sonores de la parole ne passent plus au-dessus du seuil. On imagine pour une émission plus faible, à 55dB SPL par exemple.

Pour le malentendant, cela se traduit par par des micros ruptures d’amplification selon que l’énergie est sur ou sous ce fameux point d’expansion. Certains le décrivent comme de brusque éclats (augmentation soudaine) de voix.

Même à niveau « normal » (63dB SPL par exemple), le spectre moyen de la parole n’atteint jamais 63dB SPL, mais souvent nettement moins:

Niveaux par bandes d'octaves de la parole à 63dB SPL

L’addition des bandes donne 63dB SPL, mais dès 1600Hz, on passe sous 45dB SPL. Certaines informations de la parole sont extrêmement faibles, et on ne parle que de niveau normal…

Les points d’expansion se doivent donc d’être judicieusement placés, et surtout, le comportement de l’appareil sous ce point est important. Il est dommage que les logiciels et les fabricants ne nous donnent pas plus d’informations sur ces aspects.

* Vous le savez maintenant, les jeux de mots débiles à la Achille Talon sont ma spécialité… (sinon vous ne lisez pas !)

J’avais évoqué il y a quelques temps la mort de l’écrêtage avec la mort de l’amplification analogique. Pour cause, toute amplification numérique ayant un délai de traitement du signal, même minime, les sons impulsionnels mettaient un certain temps à être pris en compte par le système (alors qu’un écrêtage de « old school » analogique est instantané). Certains patients sont sensibles à cela (« les couverts et les assiettes » !), et lorsque le circuit présente ce genre d’imperfection, l’enclenchement plus bas des compressions, la diminution du MPO ou l’augmentation des CR n’y changeront pas grand chose…

La parade a donc consisté à concevoir des systèmes de « gestion des bruits impulsionnels en entrée », à savoir, ne pas faire entrer dans le système certains bruits. A ce jour, beaucoup de fabricants proposent ce type de système ou cette fonction « réduction des bruits impulsionnels ».

Un exemple très frappant dernièrement a été donné par le Chronos de BERNAFON. Ce système, à l’écoute, est tout bonnement stupéfiant: les bruits d’impact et notamment l’over-shoot (pic lié au temps d’enclenchement du système) sont réellement réduits.

L’efficacité de ce système peut être mesurée par les chaînes de mesure.

Je me suis demandé si cette fonction était:

1. efficace (tout simplement)
2. non-destructrice (on verra ça ensuite)

Trois modèles ont été programmés « logiciel » sur une audiométrie à dynamique « pincée » (40dB max.). Il s’agit:

1. du BERNAFON Chronos 7 CP
2. du PHONAK Ambra micro P
3. du WIDEX Clear 3 Fusion (éc. M)

Ces trois modèles sont censés réduire les bruits impulsionnels et cette fonction a été testée sur « off », « moyen » et « max ». La séquence de test consiste en l’émission d’un son à 40dB SPL avec une montée brutale à 100dB SPL, puis relâchement:

Principe du test

Le graphe ci-dessus illustre le principe du test et une mesure (avec un très vilain AA dont je tairai la marque).

Le but du test est de vérifier si l’over-shoot (le pic à la montée en intensité du signal) est diminué, et quelles sont les conséquences éventuelles (dommages collatéraux) de ce traitement.

Pour BERNAFON:

Déjà, le pic (over-shoot) est important lorsque le système est désenclenché (courbe fine du haut). L’activation « moyenne » (proposée par défaut, courbe grasse) le réduit très efficacement de quasiment 20dB mais laisse apparaître un tout petit temps de latence du système pour revenir au gain optimal après enclenchement. L’activation « maxi » ne réduit pas plus l’over-shoot, mais en plus, retarde la remonté en gain sur quasiment 150ms. A déconseiller en « maxi » semble t-il, et déjà très efficace en « moyen », donc.

Pour PHONAK:

L’over-shoot est très présent en « off »: le système est vraiment nécessaire. De fait, il s’avère très efficace en « moyen » (courbe grasse) en réduisant de plus de 20dB le pic, pas nettement mieux en « max », mais sans temps de latence de retour.

Pour WIDEX:

Là, on a un cas d’école, puisque d’emblée (système en « off »), l’appareil ne présente pas d’over-shoot, donc théoriquement pas besoin de ce traitement de signal. De fait, l’enclenchement du système ne fait pas varier le pic, puisqu’il n’y en a pas. On introduit juste une latence de retour là où il n’y en avait pas. La technique de réduction de bruits impulsionnels en entrée (ne pas les faire entrer dans le système) semble déjà bien marcher.

Donc ces systèmes fonctionnent bien (ouf !), voire n’ont pas lieu d’être (la classe !).

Mais attention aux limites: ces systèmes sont très performants. A utiliser en toute connaissance de cause, voire, à brider par les fabricants (les enclenchements « max » semblent n’apporter rien de mieux sur les modèles testés). Le « super -écrêtage », semble, dans certains cas, introduire une latence de retour à l’équilibre, avec des conséquences potentielles sur l’intelligibilité.

Priver le malentendant des informations « extrêmes » de la parole n’est pas sans conséquences sur la perception de la parole: une voix considérée comme « moyenne » véhicule des informations utiles dont l’intensité varie dans une gamme très large de niveaux sonores. Une fois amplifiés, les pics (pour parler d’eux) seront souvent les seules informations vraiment accessibles à un malentendant, et plus encore en situation bruitée.

Imaginons un malentendant dans un restaurant: des voix et des fourchettes dans les assiettes… Les fabricants nous promettent de différencier les bruits d’impacts de la parole. On espère pour les plosives !

Pour tenter d’apporter une réponse à la question première « faut-il écrêter ? », je pense qu’il faut rester prudent avec ces systèmes, qui sont, faut-il le rappeler, ici pour palier aux imperfections des circuits. En cherchant à tout prix à « lisser » le signal, on risque en supprimer les contrastes avec des systèmes poussés à leurs maxima.

Les crêtes d’un signal vocal sont d’ailleurs considérées comme les informations les plus utiles, y compris chez le normo-entendant, voir cet article de Drullman.