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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 permet de visualiser le décalage apporté à la zone 6kHz : la perception par crête devient possible (à défaut d’être souhaitable…). Transpo S_ISTS

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 !

3 – Le Saint Graal de l’audioprothèse : mesurer le RSB en sortie d’aide auditive – Test 2

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

Deuxième candidat : BERNAFON JUNA 9 CP. Couleur beige… mais ça, bon…

Il s’agit d’un contour d’oreille pile 13, successeur de l’ACRIVA 9, appareil que je trouvait assez difficile à mesurer en in-vivo car ultra-réactif au « chirp » de pré-calibration. Les appareils de la marque peuvent paraître entourés d’un certain mystère quant à leur fonctionnement « sans canaux » (en Schwyzerdütsch on dit « Channel Free »). Si vous avez la patience d’attaquer un bouquin pareil, leur anatomie est un peu dévoilée par leur créateur, Arthur Schaub, dans Digital Hearing Aids. L’Acriva était réputé pour un réducteur de bruit très très efficace, mais une pointe d’agressivité aux bruits impulsionnels. Son successeur le JUNA propose désormais deux modes de détection de la parole dans le bruit, basés soit sur la structure fine, soit sur l’enveloppe (mode testé ici) qui est, selon le fabricant, moins générateur d’inconfort pour les personnes les plus sensibles à des transitoires « explosifs ». Appareil testé sur un pré-réglage avec méthodologie propriétaire (Bernafit NL), base audiogramme KS100, réducteur de bruit au max (mais pas « ultra confort ») et microphone directionnel fixe, et priorité « parole dans le bruit » + « enveloppe ». Ouf !

Les résultats « visuels » à RSB -10dB :

JUNA9_RBmax_MicDir_env_Beyer Il ne faut que 3 à 4 secondes au RB pour intervenir (zone entourée noire). Rappelons que dans cette configuration, la parole (ISTS) est envoyée à 65dBA (Leq sur 30sec.) et le bruit (IFNoise) est à 75dBA (idem). Ce qui frappe, c’est la conservation, voire même le réhaussement, des crêtes du signal : les 8.5 premières secondes (ISTS seul) n’atteignent pas 0.5 d’amplitude relative puis l’apparition du bruit « efface » totalement les crêtes jusqu’à ce que le RB s’enclenche totalement; les crêtes ré-apparaissent, nettement plus amplifiées qu’au début de la mesure.

On écoute ?

Avec le Juna 9 : Contrairement à l’appareil testé précédemment (le STARKEY), on sent moins le réducteur de bruit, mais le signal vocal semble (c’est une sensation) plus audible.

Quand même pour comparaison, voici ce qui se passe en cabine en même temps, capté par le micro de référence : Qui a dit qu’en 2015 un appareil auditif ne fonctionne pas dans le bruit ? Il faudra penser un jour à arrêter le « Hearing Aid Bashing« , accepter un minimum de payer une recherche qui aboutit à ces résultats…

Des chiffres :

JUNA9_env_beyer Cela confirme l’écoute : quand le Starkey diminuait le signal vocal de plus de 7dB avec l’augmentation du bruit, le JUNA 9 le diminue très peu (env. 3dB de G3 à G7), et ce, quel que soit le niveau du RSB. On est donc en présence plus d’un « extracteur » de parole que d’un « réducteur de bruit ». Lorsque l’on regarde les enregistrements, on constate assez nettement ce renforcement du contraste temporel (réhaussement des pics de la parole). Bernafon communique depuis des années sur cette technologie, qui semble donc effective. Voici, pour s’en convaincre, l’enregistrement fait en parallèle par le micro de référence, celui en écoute plus haut (à RSB -10dB) : 5_DPA_ref_JUNA9_env_beyer_SNRm10_Aligned_Signals … difficile de distinguer la parole dans ce « magma » de bruit…   Et au même RSB, l’enregistrement du JUNA : 5_JUNA9_env_beyer_SNRm10_Aligned_Signals … les crêtes ré-apparaissent. Merci le micro directionnel (mais on a vu que ce n’était pas suffisant avec des modèles d’il y a plusieurs années) et surtout merci les algorithmes ! AN : Les deux enregistrements plus haut sont les signaux « SpN » des graphiques ci-dessus.

Voici sa progression :

JUNA9 L’amélioration du RSB est constante dans cette configuration de réglages, d’environ +6.7dB en moyenne, quel que soit le RSB en entrée.

Emergence du message

Voici l’émergence du signal par rapport au bruit, calculé sur 30sec. (merci Franck) sans passer par l’appareil (capté par le micro de référence), à RSB 0dB : SII_DPA_ref_JUNA9_RSB0dB Et avec l’appareil : SII_JUNA9_RSB0dB On obtient bien une émergence améliorée de 15% du signal par rapport au bruit.  

Conclusion(s)

On le voit, deux marques, deux stratégies totalement différentes. La première (STARKEY) est axée sur le confort (avec tout de même 5dB d’amélioration constante du RSB), quand BERNAFON avec le JUNA recherche une extraction constante de la parole, que que soit le RSB en apportant quasiment 7dB d’amélioration du RSB. Deux fonctionnements très différents, deux typologies de clientèles ? On finira par entendre mieux dans le bruit avec un appareil auditif que sans ! Quels progrès depuis 5 à 10ans, ne boudons pas notre plaisir.   Formule d’usage : l’auteur ne signale aucun lien d’intérêt avec le fabricant testé. N’y voyez aucune malice, 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.   Où s’arrêteront les fabricants ? jusqu’où vont les performances actuelles ? Vous le saurez (peut-être) dans une troisième et dernier épisode fin septembre…   Allez, zou ! en vacances !! Vous lisez trop le blog 😉

Techtez les décalages fréquenchiels !

Ca porte en général un doux nom du type « Sound Recover » (SR) ou « Audibility Extender » (AE). Le terme générique souvent utilisé est « frequency shifting » ou « frequency lowering » (décalage ou rabaissement fréquentiel). On peut considérer que ces techniques ont franchement changé la vie des utilisateurs de ces systèmes, même si on peut discuter de l’apport d’intelligibilité (la masse d’articles sur le sujet est assez impressionnante). Le principe de ces système, la zone 3, non audible pour causes multiples va être ramenée dans la zone 2 (AE) ou en lisière audible de la zone 2 (SR):

Un zone fréquentielle non audible (3) va être "décalée" vers une zone audible

Mais… (sinon il n’y aurait pas d’article !), comment « objectiver » (pas joli ce mot) ces systèmes ? Où démarrer ? Où s’arrêter ? Que transposer/compresser ? Et surtout: comment observer l’effet produit sur la parole amplifiée ? A titre personnel, j’ai assez vite pu mettre en évidence la transposition fréquentielle (AE) par le Visible Speech, sur une voix « live ». Le plus frappant est de prononcer un /s/, en général bien ciblé vers 5/6KHz et de le voir se décaler vers 3KHz. C’est frappant, mais un peu « appuyé » comme démonstration… Quant à la compression fréquentielle (SR), je faisais confiance… bref je séchais ! Alors Zorro est arrivé ! Zorro ce n’est pas moi, c’est un constructeur de chaînes de mesure: Audioscan. Non distribué en France, ce constructeur a mis au point un signal (trois signaux pour être exact) de mesure (signaux vocaux) afin de tester les appareils à décalages fréquentiels. Ca fait déjà quelques mois de ça quand même, mais les nouvelles d’Amérique me sont amenées par les mouettes qui font la traversée, désolé… Donc je reprends: la manip. consiste à créer un signal vocal dont les médiums sont « amputés » et dont seule une bande dans les aiguës est laissée, 4000 ou 5000 ou 6300Hz:

Le « creux » dans les médiums sert en fait à mettre en évidence le rabaissement fréquentiel induit par l’appareil (transposition ou compression); c’est à dire que la zone « enlevée » permettra de ne pas « polluer » la visualisation (mesure in-vivo) du glissement fréquentiel. Le but étant de tester d’abord sans le système de décalage fréquentiel, puis avec. Le choix de signal 4KHz, 5KHz ou 6.3KHz se fait (à mon avis) surtout pour les systèmes à transposition, en fonction de la fréquence de démarrage. Pour les systèmes à compression fréquentielle, le signal filtré 4 ou 5KHz semble suffire (encore mon avis). Et ces signaux ? Comme souvent Audacity est l’ami des audios, l’ISTS est passé à la casserolle:

Donc trois fichiers wave distincts selon le filtre passe-bande souhaité, intégrés dans la chaîne de mesure. Intégrés à la chaîne de mesure, ça donne un test « test REM décalages fréquentiels » que vous pouvez télécharger pour Affinity (2.0.4 sp2). Voyons voir si ça marche… va t-on enfin visualiser tout le travail de ces systèmes ? Est-ce que ça marche ? Quelques surprises…
  • La transposition fréquentielle:
Le principe est connu, rétrograder d’une octave une bande fréquentielle:

Principe de la transposition fréquentielle

Là, je dirais que l’effet est tellement ENOOOORME qu’il a toujours été facile de le mettre en évidence in-vivo. Il suffisait de produire un son situé dans la zone transposée et de le chercher une octave plus basse. Par exemple sur ce patient:

NS in-vivo sans transposition

La perception est nulle pour la zone 6KHz (le /s/ par exemple). Si on active un programme de transposition de la zone:

Proposition logicielle de transposition

En utilisant l’ISTS filtré sur 6.3KHz, on obtient:

Transposition du 6KHz

On voit bien que la zone 3KHz est plus élevée que sans la transposition (à comparer avec la courbe verte de la mesure REM précédente). Est-ce que ce réglage sera toléré sans problème, c’est encore une autre histoire… mais la visualisation est possible, le système est objectivable (ah ! ce mot !). Par contre, la zone transposée « s’ajoute » en intensité à la zone « saine », d’où la nécessité parfois soit de minimiser l’AE (c’est réglable), soit de diminuer le gain de la zone à transposer dans le programme sans transposition. L’avantage d’un signal vocal filtré, je le redis, est de mieux visualiser la zone transposée puisqu’elle se retrouve seule dans les médiums/aigus.
  • La compression fréquentielle:
Alors là, il y a du boulot. A titre personnel, je n’avais jamais réussi à visualiser l’effet de ce système en action. Ca restait « noyé » dans les fréquences contiguës en mesure in-vivo jusqu’à maintenant. Allez zou:

Voici l’audiogramme du gentil « cobaye ».

Et voici le réglage logiciel proposé:
Réglage défaut du Sound Recover

Réglage défaut du SoundRecover

Il est donc proposé de démarrer la compression fréquentielle à 4.8KHz. Si je ne doute pas que certains sons soient perçus dans cette zone, j’ai nettement plus de doutes pour les indices vocaux, et effectivement, mesure in-vivo à la voix (ISTS):

NS in-vivo voix moyenne

Aucune information ne passe au-delà de 4KHz: le choix d’une fréquence « receveuse » à 4.8KHz n’est pas judicieux si on veut faire passer des informations vocales dan cette zone.

Donc première chose: si on se sert de la compression fréquentielle pour améliorer la perception vocale des zones fréquentielles aiguës, il est quasiment indispensable de réaliser une mesure in-vivo de niveau de sortie (REAR avec ISTS par exemple) afin de bien déterminer à quel endroit exact on enclenche le système. Dans le cas ci dessus, la zone 3K/3.5Khz semble appropriée si on ne veut pas plus augmenter le gain à 4KHz (zones mortes par exemple…). Le principe de la compression fréquentielle étant de démarrer en « lisière » de la bande passante audible, autant bien calculer sa zone de réception, la fameuse « cut-off frequency » de l’illustration suivante:

Le principe de la compression fréquentielle

Et après essais à 3.9 puis 3.3KHz pour le patient suivant, on obtient:

REAR ISTS filtré 4KHz sans et avec SoundRecover démarré à 3.3KHz

J’explique la mesure: la courbe fine orange est le signal filtré 4KHz sans activation du SoundRecover, la courbe grasse après activation. On constate une élévation du niveau de sortie (légère, environ 5 dB) vers 3.5KHz provoquée par le rabaissement fréquenciel de la zone 4KHz et plus. Donc léger « glissement » en fréquence et augmentation de niveau.
  • Discussion:
A l’usage, on peut tous le constater, la transposition est très efficace, « visible » et audible et permet à certains patients de retrouver des sons totalement oubliés et inaccessibles autrement. De là à dire que la transposition est un système plus dédié aux « zones mortes » ou pentes audiométriques importantes, il n’y a qu’un pas… que je ne franchis pas ! Toujours est-il que la transposition demandera un temps d’apprentissage. La compression, elle, est plus discrète, moins surprenante pour les patients que la transposition. En essayant de tester in-vivo par le moyen de signaux filtrés, on s’aperçoit qu’elle est peut-être moins « visible » que la transposition pour les pentes fortes, donc peut-être moins adaptée. Mais à l’inverse, elle permet d’enrichir les informations vocales dans des zones en général inaccessibles (4K et au-delà), sans choquer. L’usage d’un tel système sur une surdité plate et moyenne est très facile à mettre en évidence avec ces signaux (voir l’article de Phonak suivant). Donc transpo ? compression fréquentielle ? Vous avez des éléments de réponse. A vos tests !
  • A propos du test:
Vous trouverez en téléchargement un test prédéfini pour Affinity 2.0.4 sp2, il suffit de placer les signaux filtré, téléchargeables ici dans un dossier quelconque et de paramétrer le test pour aller les chercher. Pour les autres chaînes de mesure récentes (Unity 2 ou FreeFit), je pense qu’il est possible aussi d’intégrer ces signaux wave. Bibliographie: Présentation du test mis au point par Audioscan (c’est vers la fin). Le test Affinity à importer. Les signaux à télécharger. Un article de PHONAK sur les tests in-vivo d’efficacité du SoundRecover, très impressionant pour les surdités « plates »… ça marche ! Une « contre-étude » d’un fabricant (!!!) sur les systèmes de rabaissement fréquentiels. Censuré ! (non, je blague, je ne le retrouve plus !). Un article du Kuk qui met au point un test vocal tentant de mettre en évidence les effets de ces systèmes de décalages fréquentiels: le test ORCA. Du même auteur, un article sur les tests des systèmes de rabaissement fréquentiel. Merci à Jean-Baptiste BARON pour les manips.