Medizinische Physik

Technische und perzeptive Evaluation

Die Kommunikation in akustisch schwieriger Umgebung stellt eine Herausforderung für jeden Menschen dar. Insbesondere in Situationen mit mehreren Sprechern, wie z. B. bei Cocktailpartys (Cherry, 1953), nutzt das gesunde Gehör verschiedenste Signaleigenschaften, um dieses Problem zu lösen. Hierzu gehören monaurale Informationen, sowohl des rechten als auch des linken Ohres, wie z. B. die Zusammensetzung der Frequenzen oder die Pegelmodulationen eines Signals, und binaurale Informationen, die erst aus der Kombination beider Ohren resultieren, wie z. B. die Pegel- und Phasenunterschiede zwischen linkem und rechtem Ohr.

Im Februar 2013 machte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) bekannt, dass weltweit rund 360 Millionen Menschen (ca. 5% der Weltbevölkerung) an einem sie einschränkenden Hörverlust von mehr als 40 dB auf dem besseren Ohr leiden. Viele dieser Schwerhörenden können aufgrund ihres beeinträchtigten Hörvermögens die oben beschriebenen Informationen zur Schallortung und Analyse auditorischer Szenen nur in Teilen oder sogar gar nicht nutzen. Dies führt nicht nur zu einem schlechteren Sprachverstehen, sondern infolgedessen kann es auch zu Frustration und letztendlich sozialer Isolation kommen.

In modernen Hörhilfen helfen fortgeschrittene digitale Signalverarbeitungsstrategien diese Defizite zu kompensieren. Das vorrangige Ziel ist dabei die Wiederherstellung der Sprachverständlichkeit bei gleichzeitig möglichst hohem Erhalt der Signalqualität - wenn möglich individuell angepasst auf jeden Betroffenen. Dabei wurden die dafür entwickelten Algorithmen mit der Zeit immer effektiver, aber auch immer komplexer. Dies macht die Entwicklung von Verfahren zur effizienten Optimierung und individuellen Anpassung zu einer wichtigen Aufgabe.

Der Beitrag, den unsere Gruppe hierzu leisten will, ist die breite auditorische Charakterisierung von Anwendern und neuen Signalverarbeitungsstrategien, einzeln und/oder zusammen. Um diese zu verwirklichen führen wir physikalische Messungen durch, machen Vorhersagen mit auditorischen Modellen und verwenden subjektive Methoden der Psychoakustik. Die Kombination dieser drei Ansätze erlaubt es uns nicht nur zu beschreiben, wie der Schall von den Algorithmen manipuliert wird, sondern auch eine Einschätzung deren Effektivität im Modell sowie schlussendlich deren Effizient in der wirklichen Welt.

Unsere Arbeit wird unter anderem gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Keywords

psychoacoustics, auditory perception, speech intelligibility, monaural, binaural, loudness, pitch, localization, amplitude modulation, fine structure, sound, hearing impairment, model,  hearing aids, algorithms