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 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.