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 !

100 ans de progrès. Ou presque…

A ma gauche, papy, en pure galalithe, rétractable en 3 parties, garanti 100% analogique. Période environ début XXème :

cornet On peut estimer qu’à l’époque (autour de la 1ère guerre mondiale), ce cornet était vendu autour de 20 francs (anciens francs donc), ce qui donne aujourd’hui un prix équivalent de 60 à 70€.
Voici le gain d’insertion obtenu avec cet accessoire (ah! le bon temps où l’on pouvait tester les appareils avec un bruit rose, sans avoir rien à désactiver !) :
gain-dinsertion-cornet
Un gain d’insertion de quasiment 30dB à 1500Hz et 10dB à partir de 3kHz. Pas mal pour l’objet préféré du Professeur Tournesol ! Notez au passage la bande passante jusqu’à 8000Hz (au moins !) : impossible aujourd’hui…
Voici le gain total, quand même, de l’engin :
3_cornet_mes_stereo_snr0_speech_third_oct_gain
Ca résonnait certainement un peu, mais qualité du son garantie pure 100% analogique !

A ma droite, pur produit d’un nouveau genre : le PSAP (alias « assistant d’écoute »), fabrication 100% en RPC, tout numérique :

Un SONETIK Go Hear acheté par correspondance (copie d’écran du 14/10/2016). Comme le dit leur site, « Focalisé sur le langage, étouffe les bruits parasites (deux micros) » :
sonetik-web
Nous allons bien voir cela… Soyons fous, tentons de le proposer à ce patient présentant cette surdité :
ks100
Voici le résultat in vivo de son programme 3 (il n’est pas réglable, mais il a 4 programmes…) :
sonetik-p3
Pas mal, pas mal… Vous noterez au passage que cet amplificateur atteint 100 et 102dB SPL à 1 et 2kHz; on est totalement hors de la légalité à ces niveaux.
Il n’a pas d’aigus, bien moins que son ancêtre le cornet, mais au moins pas de larsen !
Il a même un micro directionnel fixe :
sonetik_p3_fbr_snr0db
3 à 4dB de FBR (Front to Back Ratio), le minimum syndical.
Il a un réducteur de bruit (si, si !!!) :
sonetik_rb30s_p3
10 dB de RB après 30 secondes de babble à 70dB SPL. Mazette ! Mais alors, ce serait la qualité à prix low cost ? La quadrature du cercle en fin de compte ?
Voici son comportement dans le bruit, de -10dB à +10dB, NFIMfrench (voix française de l’ISTS) à 0° et Babble ISTS à 180° :
sntk
Cet appareil n’améliore en aucune façon le RSB, en tout cas dans une condition de test Voix devant et Bruit derrière, puis extraction du RSB par méthode de séparation Hagerman&Olofsson. Il dégrade même le RSB, ce qui est très classique pour un pur traitement numérique du signal. Ce qui est plus surprenant, c’est qu’il n’améliore rien malgré la directivité fixe et le réducteur de bruit. Son traitement du signal (s’il en a un), ou plus probablement sa compression ou son réducteur de bruit, sont très délétères.

Revenons à notre ancêtre le cornet, 100 ans plus tôt :

Quitte à être joueurs, soyons joueurs jusqu’au bout et testons cet engin dans les mêmes conditions que le Sonetik.
cornet_test
Son ouverture à la Professeur TOURNESOL bien en face du locuteur (signal = NFIMfrench) et tournant le dos au bruit (babble de 4 ISTS) sur les 2 HP arrières : inutile d’avoir fait polytechnique pour imaginer que l’on a un système directionnel de chez directionnel !
Oui, mais me direz-vous, le Sonetik lui aussi était directionnel, avec en plus un réducteur de bruit… ça n’est pas juste ! ça n’est pas équitable !
Le test du cornet :
cornet-ho
Vous avez bien vu, vous avez bien lu : ce cornet de la première guerre mondiale, avec sa grosse amplification et son « hyper-directivité » améliore le RSB de 3,8dB !!!! Ce pur produit d’avant-guerres est donc supérieur de 4dB en amélioration du RSB à l’assistant d’écoute SONETIK !!!!!

Ecoute, à RSB -5dB en entrée (fichiers .ogg) :

Le Sonetik :
Le cornet :   Il est clair que le réducteur de bruit, associé à une compression totalement destructrice, écrête totalement l’information potentiellement émergente du bruit dans le cas de l’assistant d’écoute SONETIK.

Conclusion(s)

  • La galalithe est un produit « plastique » à base de caséine (extrait du lait). Un siècle après elle est toujours de bonne qualité. Ma question : il y a un siècle on pouvait se passer de pétrole pour faire du plastique, et pas aujourd’hui ? Vous me direz aussi : sur le guide Michelin 1905, on trouvait des garages spécialisés dans la réparation des véhicules électriques… 100 ans de progrès là aussi !
  • Cet assistant d’écoute SONETIK est vendu quelques 100aines d’euros. Le prix équivalent du cornet avant la première guerre mondiale était de quelques 10aines d’euros. L’un n’améliore pas (dégrade même) le RSB, l’autre l’améliore. Ma question : quel est le bon rapport qualité/prix à votre avis ? Le marketing a t-il un coût ?
  • Un réducteur de bruit, plus un micro directionnel suffisent-ils à faire un « bon » appareil auditif, ou un assistant d’écoute « de luxe » ? La preuve que non…
  • Le « numérique » a 20 ans cette année 2016. Cette technologie suffit-elle, à elle seule, à améliorer l’écoute dans le bruit ? Oui peut-être, mais…
  • … une bonne directionalité donne mécaniquement un avantage de 3 à 4dB d’amélioration du RSB. Un appareil auditif analogique peut faire cela. Les bons appareils auditifs actuels en sont (seulement) à +6/+8dB d’amélioration du RSB : la R&D a un coût et un prix. On ne peut pas s’émerveiller (moi le premier) des performances des appareils auditifs actuels, et vouloir tout « low cost », service compris. Cet assistant d’écoute en est un exemple flagrant.
  • Quitte à mettre 300 ou 400€ dans un amplificateur, sans remboursements, multiplié par deux oreilles, et sans amélioration du RSB, autant se tourner vers un audioprothésiste, un « vrai » appareillage avec un vrai suivi, et dont les modèles améliorant de 4dB ou plus le RSB démarrent vers 1200€ avant remboursements. A bons entendeurs…
  • Ce SONETIK me trouble… Sa sonorité me rappelle celle d’une gamme de 7/8ans en arrière d’un fabricant bien connu… Son anti-larsen aussi, son circuit aussi, son coude aussi. Bah ! je dois me faire des idées !

Le mode microphonique « de base » est-il si basique que cela ?

Comme beaucoup de mes consoeurs et confrères, j’utilise régulièrement deux « programmes » voire plus, sur les aides auditives que j’adapte :
  1. un programme « calme » ou « adaptatif »
  2. un programme plus typé « performance dans le bruit » ou « confort », c’est selon
Et bien sûr, comme tout le monde, je présume que le premier de ces programmes, celui « adaptatif », est en mode microphonique omnidirectionnel dans le calme, et passe progressivement dans un mode directionnel plus ou moins avancé selon le niveau de bruit ou de RSB, et en fonction de la gamme de l’appareil.
Sur les conseils d’un confrère de La Rochelle (merci Jérome !), mais également poussé par un commentaire laissé sur ce blog d’un autre confrère regrettant que « l’art de l’écoute des appareils [par l’audioprothésiste] [soit] un art perdu » (c’est beau !), et devant quelques plaintes de patients s’étonnant de ne pas percevoir les voix à l’arrière aussi bien que les voix à l’avant, bref, je me suis « amusé » à tester le mode microphonique « de repos », alias « Programme 1 ». Et tant que j’y étais, le « Programme 2 » aussi.
Programme 1 :
Quand j’active ce mode :
 dir_adapt
j’ai tendance à penser que dans le calme, c’est en omnidirectionnel. Grave erreur ! Ou bien c’est moi qui me raconte des histoires, ou bien le fabricant ne m’a pas tout dit (ou alors je n’ai pas posé les questions pertinentes), mais le patient a ça dans le calme : dir_adapt_pattern   Ce n’est absolument pas omnidirectionnel (l’ID est de +3 à +4.6dB à toutes les fréquences) et il existe une encoche à 100 et 260°. C’est un mode super-cardioïde… dans le calme.
Est-ce un mode « restitution de l’effet pavillon » caché ? En tout cas, ce modèle ne le précise pas sur sa fiche technique ou sur le logiciel.
Voici le « programme 2 », créé pour le bruit avec mode microphonique directionnel fixe :
dir_fixe
Et le pattern correspondant :     dir_fixe_pattern
L’ID est bien renforcé, jusqu’à +6dB dans les HF. On observe clairement un pattern de micro directionnel fixe.
Donc méfiance… un mode « tout auto » ne semble pas signifier une captation omni-directionnelle dans le calme. Ce sera à vérifier chez plusieurs fabricants.

Sorry… we’re Open ! *

*Ca aurait pu s’appeler « Revue de presque », mais le nom était déjà utilisé par Canteloup ! « Presque », pour presque bien, presque fini, presque réglé, presque achevé, presque satisfait. La frontière entre « presque bien » et « bien » est ténue.
Revue de deux communications tirées :
  1. du International Journal of Audiology : Speech recognition in noise using bilateral open-fit hearing aids: The limited benefit of directional microphones and noise reduction. Vous pouvez le télécharger ici également.
  2. d’une présentation d’un mémoire de master que vous pouvez télécharger ici.
En voici un petit résumé :
Le premier article date de deux ans, mais je pense que sur le fond, l’état de fait est le même. Les auteurs se sont intéressés aux performances subjectives d’intelligibilité dans le bruit avec une aide auditive « performante », c’est à dire dotée d’un nombre de canaux suffisant et nécessaire, et d’un mode microphonique évolué, le tout couplé à un réducteur de bruit. Si avec tout ça…
Nous le ressentons bien aujourd’hui, les appareils récents sont tout à fait aptes à améliorer de 5, 6 ou 8dB le rapport signal/bruit. Mais ces mesures de séparation du signal dans le bruit sont des mesures objectives (mathématiques), difficilement transposables au malentendant. Car utilisera t-il intégralement les 8dB d’amélioration du RSB ? ou alors une partie de cette amélioration objective se perdra t-elle dans la diminution de ses capacités périphériques et centrales, ce qui est très probable à des degrés divers ? Sur ce plan, nous n’y pourrons rien. Par contre, il est un facteur à ne pas négliger : le couplage acoustique aide auditive/oreille. C’est un fondamental de l’audioprothèse. Nous avons des responsabilités sur ce point, et c’est ce qu’ont cherché à tester les auteurs de cet article.
Ils ont pour cela mesuré l’intelligibilité dans le bruit, dans trois conditions (non-appareillé, appareillage open, appareillage avec micro-embout) et trois modalités d’appareillage (Omni, directionnel adaptatif et directionnel+réducteur de bruit). Les patients (qui avaient déjà porté un appareillage auditif) ont été testés en audiométrie vocale dans le bruit, avec un test de type HINT (phrases dans le bruit). Afin d’éviter les effets de « plateau » en audiométrie vocale, les audiologistes ont effectué une recherche de SRT (50% d’intelligibilité), méthode beaucoup plus robuste pour mesurer et comparer inter-sujets l’intelligibilité dans le bruit qu’une recherche de 100% : srt Pour résumer :
  • les auteurs révèlent une perte de directivité dans les basses fréquences, passant de 4,2dB en fermé, à 1,9dB avec évent de 2mm et -2dB en open
  • la baisse d’efficacité moyenne du micro directionnel est de 1,6dB en open
  • en open, le réducteur de bruit n’a quasiment aucun effet sur l’intelligibilité
  • en open, les modalités « micro directionnel » et « micro directionnel+réducteur de bruit » ne sont quasiment pas meilleures que sans appareillage (à peine 1dB de gagné en SRT…)
  • avec embout plus fermé, l’amélioration du SRT est de plus de 4dB en condition « micro directionnel » par rapport à « sans appareil »
  • et enfin, le réducteur de bruit (qui a été largement amélioré ces dernières années) n’est efficace qu’à la seule condition « embout + micro directionnel », soit 5dB de mieux en SRT que sans appareil, et 4dB de mieux qu’en appareillage open dans les mêmes modalités.
Tout cela fait réfléchir à la facilité apparente de l’appareillage open. Ce type de couplage ne devrait-il être qu’une étape dans le suivi patient, vers l’occlusion progressive (type « tulipe » par exemple), même en pertes légères/moyennes. L’anti-larsen efficace est-il un piège ? Je vous laisse juges…
La seconde publication peut sembler ne pas avoir de lien avec l’article cité précédemment, mais ce serait oublier que ce qui différencie un PSAP (pour Personal Sound Amplification Product outre-atlantique) ou « assistant d’écoute » in french, et une aide auditive, en dehors du fait que le premier est vendu sans aucun suivi ni réglage, c’est aussi l’algorithme de traitement du signal (j’y inclus aussi le micro directionnel adaptatif). Donc comme on le sait, ces PSAP malgré leurs promesses alléchantes en terme de prix et d’efficacité (« comme les grands »), n’ont aucun réglage, aucun algorithme de traitement du signal, aucune adaptation en fonction de la perte auditive, etc, mais promettent tout de même de « filtrer automatiquement les bruits parasites pour un rendu haute-définition ». Mazette ! Moi-même après quelques années de pratique, je n’oserais pas en promettre autant à mes patients !
Et si c’était vrai ?
C’est ce qu’à cherché à déterminer l’audiologiste américaine Danielle Breitbart en comparant les préférences de patients utilisant alternativement un assistant d’écoute et une aide auditive « conventionnelle ». Pour info, voici les audiogrammes de ces gens, et vous remarquerez que l’on est parfois loin de la « surdité légère ». Je dirais même plus que l’on est à la limite de la « perte de chance » médicale : Sans titre Pour résumer :
  • un « PSAP » coûte aux US environ 350$ en moyenne contre 1250$ pour une aide auditive. Des prix somme toute communs sur la planète
  • les MIV faites avec tous les modèles d’appareils auditifs, y compris les plus basiques, sont correctes (corrigent de manière adéquate la perte)
  • les MIV faites avec les PSAP ne corrigent pas les aigus correctement, on s’en serait douté. C’est également normal : en corrigeant normalement les HF, ils enfreindraient la loi sur les niveaux maximums sonores admissibles…
  • l’amélioration de la conversation dans le calme est très inférieure avec les PSAP par comparaison à tous les modèles d’aides auditives conventionnelles testés
  • revers de la médaille : comme ils corrigent peu, les PSAP ne sont pas mal tolérés face aux bruits de la vie quotidienne par rapport aux AA
  • l’écoute de la musique ne montre pas de différences
  • En conclusion, les PSAP ou « assistants d’écoute » améliorent nettement moins l’intelligibilité qu’une aide auditive « conventionnelle », dans le calme. Encore fallait-il le prouver, même si cela pouvait paraître évident !
Donc en conclusion, la « frontière » existe bel et bien entre un assistant d’écoute et une aide auditive. Par contre, elle peut drastiquement se réduire dans le bruit en ne recherchant qu’une solution à court terme ou de confort, c’est à dire en open pur. L’essai d’un couplage auriculaire plus efficace à moyen terme semble très important. Cela s’appelle l’accompagnement (ou le suivi) du patient appareillé, et c’est finalement ce qui nous différencie de ces solutions « toutes prêtes à l’emploi ». Trop privilégier le confort du patient à court terme, ou pire, faire preuve d’une recherche de « facilité » dans l’adaptation prothétique, risque se payer cher (c’est le cas de le dire…).

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)

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 !