سمعک زیمنس و مدل های آن

 

جهت فهم پیام منتقل شده توسط جمله، شنونده بایستی سمعک واحدهای ساختاری که بیانگر معنی مورد نظر میباشند را بازسازی نماید. در فصل 5 عنوان شد که گوینده، نمایشهای ذهنی اجزاء را ایجاد مینماید یعنی مجموعه ای از کلمات که به لحاظ نحوی بهم ارتباط دارند. همانگونه که در فصل 6 بحث گردید شنونده، دانش زبانی و اطلاعات موجود در سیگنال اکوستیکی را برای بازسازی یک نمایش فنولوژیکی بکار میبرد که بعدا برای بازیابی مجموعه آیتم های واژگانی (lexical) از واژگان درونی استفاده میشود. شناسایی روابط نحوی (Syntactic) بین دو مجموعه لغات دریافتی، قدم اساسی بعدی میباشد که در نهایت منجر به بازیابی معنی اصلی مورد نظر گوینده میشود. بازیابی ساختار یک جمله (که مورد بحث این فصل میباشد) کاری است که بر عهده پردازشگرساختاری (Structural Processor) یا تجزیه گر (Parser) میباشد.

مروری بر عملکردهای پایه ای نحو(Syntax) به فهم عمل تجزیه گر کمک خواهد کرد:

ساختارهای پایه ای را ایجاد میکند.

جملات ساده را پس از ترکیب، به جملات پیچیده تبدیل مینماید.

اجزای تشکیل دهنده جملات را از یک موقعیت ساختاری به موقعیت دیگر انتقال میدهد.

تجزیه گر، نیازمند شناسایی اجزای اصلی جملات میباشد (اجزایی همچون مسند و مسند الیه، عبارات قیدی و ...) و فقط زمانی قادر به انجام این کار میباشد که بتواند جملات پیچیده محافظ گوش ضد آب را به عبارات ساده تر تجزیه نماید و همچنین قادر به شناسایی اجزایی باشد که حرکت داده میشوند و آنها را با فواصلی (Gap) که در پس موقعیت های ساختاری اصلی آنها قرار دارند، متصل نماید.

در بخشهایی که در ادامه می آید به لحاظ psycholinguistic توضیح داده میشود که چگونه تجزیه گر، ساختار را در طی پردازش جمله تشکیل میدهد. ما در ابتدا به پرسش واقعیت سایکولوژیکی ساختار جمله می پردازیم و شواهدی را بر این ادعا فراهم میکنیم تجویز سمعک که عباراتی که جملات پیچیده را تشکیل میدهند بصورت واحدهای منفرد پردازش میشوند.

سمعک چیست و مدارات آن

شاید این سوال برای شما پیش بیاید که سمعک چیست و مدارات آن چطور است. این بخش چندین مدار پیشرفته در سمعک ها را توصیف می کند. مدارها شامل چندین میکروفن هستند که در بزرگترین جزئیات ملاحظه شده اند. چون آنها بیشترین استفاده ثابت شده را دارند، و ظاهرا بزرگترین پتانسیل برای فراهم کردن بیشترین استفاده را ارائه می دهند. تا چند سال آینده این مدارات خوش بختانه به طور افزاینده در سمعک های تجاری مرسوم قرار می گیرند. 

1-7- بیماری های گوش داخلی و استفاده از سمعک های مجهز به میکروفن های دایرکشنال و آرایش های چند میکروفنه 
تنها دو راه ثابت شده در افزایش وضوح بالاوجود دارد.یک راه قراردادن میکروفن سمعک  ( یا چندین میکروفن محوری) نزدیک به منبع است. این افزایش سطح از صدای روبرو در مقایسه با صدای منعکس شده و نویز محیطی،  در بخش 3.5 توضیح داده شده است متاسفانه نزدیک تر به منبع قرار دادن یا قرار دادن یک میکروفن نزدیک به منبع همیشه عملی نیست. 
راه حل دیگر اثبات شده استفاده از بعضی از انواع میکروفن دایرکشنال است. میکروفن های دایرکشنال می توانند تنها از یک  میکروفن با دو دریچه ورودی یا بوسیله ادغام خروجی های الکتریکی دو میکروفن برای تنظیم سمعک یا بیشتر ساخته شده باشد، یک میکروفن یا گروهی از میکروفن ها با بیش از یک دریچه ورودی اغلب به عنوانbeamforming array  یا  microphone array  نامیده می شود. 
آرایش های میکروفنی می تواند  به 2 نوع عریض طبقه بندی شود: آنها یی که ویژگی های دایر کشنالی دارند که از لحظه ای تا لحظه ی دیگر تغییر نمی کند آرایش های ثات (fixed array) و آنهایی که با محیط طوری تطبیق پیدا می کنند که تا حد امکان نویز دریافتی از زوایای خاصی، کاهش یابد آرایش های تطبیقی (adaptivearray)  ( این ها در بخش بعد از این پوشش داده شده است). 

نوسان در سمعک و نوسانات آن

نوسان فیدبک می تواند با استفاده از چندین وسایل الکترونیکی دیگر با احتمال کمتری ایجاد شود یک نکنیک ساده این است که بهره را تنها برای فرکانس ها و شدت های ورودی که نوسان محتمل است کاهش دهیم . تکنیک دوم تغییر فاز پاسخ سمعک است تا اینکه جابجایی فاز که برای نوسان احتیاج بود در هر فرکانسی که بهره کافی برای ایجاد فیدبک وجود دارد اتفاق نیافتد. تکنیک سوم شامل افزودن یک فاز فیدبک درونی کنترل شده ای است که دارای بهره و فاز پاسخ لازم برای کنسل کردن نشت تصادفی حول قالب یا بدنه است .آخرین روش شامل ایجاد فرکانس خروجی متفاوت با فرکانس ورودی است: تکنیک اول و سوم تاکنون در کاربرد سمعک برای افراد کم شنوا های پیشرفته در دسترس هستند. 
برای افراد با کم شنوایی شدید یا عمیق در فرکانس های بالا، روش قابل شنیدن کردن مولفه های فرکانس بالای گفتار این است که این مولفه ها به فرکانس های پایین تر انتقال داده شوند.  در حالی که این چنین انتقال فرکانس می تواند توانایی شنیدن را تضمین کند، لزوماً  وضوح بهتری را تضمین نمی کند، زیرا مولفه های گفتار که به فرکانس پایین تر انتقال داده شده اند، ممکن است با درک مولفه های گفتار اصلی در این محدوده فرکانس پایین تر تداخل پیدا کنند. با وجود این پیشرفت هایی در وضوح گفتار گزارش شده است. 
 بیشتر شکل های پیچیده ی تقویت، که هنوز تجاری مرسوم نیستند شامل افزودن گفتار در مسیرهایی که از یک صدای گفتار به دیگری تغییر می کند، است. این روش ها شامل اغراق ( افزایش زیاد) قله ها و فضاهای بین دو موج در اسپکترام صدای گفتار، طولانی کردن و کوتاه کردن دپرش صداهای خاص، و افزایش میزان تقویت در زمان وقوع یک همخوان است. با اعتبار شواهدی که قبلا بدست آمده بهره حال هیچ کدام از این روش ها افزایش خیلی زیادی در وضوح گفتار در مقایسه با تقویت سمعک ضد آب مرسوم تولید  نخواهد کرد.

سمعک داخل گوشی و مدارات پردازش سیگنال پیشرفته

به جز استفاده از سمعک و میکروفن متحرک که نزدیک منبع قرار گرفته، آرایش های دایرکشنال چند میکروفنه (شامل میکروفن های دایرکشنال) راه بسیار موثری برای افزایش وضوح  در محیط نویزی هستند. تا چند وقت اخیر، میکروفن های دایرکشنال استفاده شده در نحوه استفاده از سمعک ها آرایش ها ثابت شده بود, بعنی اینکه آنها الگوی جهتی یکسان ( که با پاسخ متقابل نشان داده شده) در همه موقعیت ها داشتند.  این آرایش های ثابت از پردازش کاهنده  استفاده کرده اند که سیگنال ها از دو میکروفن، یا صداهای وارده به دو ورودی یک میکروفن، تفریق می شود تا سیگنال متفاوتی ساخته شود یک پیشرفت اخیر که تجاری و مرسوم شده است آرایش های ثابت افزایشی است که خروجی های چندین میکروفن که بر روی قفسه سینه قرار گرفته اند، به هم اضافه می شوند پیشرفت مهم ابداع آرایش های تبلیغاتی است این آرایش ها ویژگی های دایرکشنالی دارند که با توجه به محل نویز زمینه نسبت به شخص استفاده کننده از سمعک تغییر می کند.

 آرایش های تطبیقی  به طور خودکارمسیر ادغام سیگنال های انتخاب شده به وسیله 2 یا چندین میکروفن را تغییر می دهد تا اینکه بهترین حساسیت را برای صوات که از جهت منابع نویز غالب نزدیک، می آیند ،داشته باشد. چند میکروفنه ها که سیگنال ورودی را فراهم می کنند می توانند در یک طرف سر یا هر دو طرف سر نصب شده باشند. مثل آرایش های ثابت آرایش های تطبیقی در موقعیت هایی که سطح پایین ای از انعکاس صدا وجود دارد، موثرتر کار می کنند.

 مدارات تک میکروفنه برای کاهش نویز خیلی کم موثرند. این مداران از قبیل

 Spectral subtraction , wiener filtering به طور موثری بهره را در هر فرکانس که نسبت سیگنال به نویر (SNR) نسبتا ضعیف است کاهش می دهد. این دو مدار مشترکاً به ارزیابی های جدایی از اسپکترام سیگنال و اسپکترام نویز احتیاج دارند. آنها در اینکه چطور از این ارزیابی ها استفاده می کنند تفاوت دارند، اما بعضی انواع wiener filtering تاثیرات آکوسنیکی یکسان  با بعضی انواع spectral subtraction دارند. اگر چه آنها می توانند راحتی صدا و SNR کلی را افزایش دهند، این مدارات نیتوانند SNR را در هرباند  فرکانسی باریکی افزایش دهند. در نتیجه، هیچ یک پیشرفت مهمی در وضوح گفتار    کم شنوایی انجام نمی دهند، مگر برای نویزهای زمینه ای غیرمعمول.

انواع سمعک هوشمند نامرئی و کاربردهای آن

سمعک ها بخشی از مشکلات مربوط به کم شنوایی را رفع می کنند. در کم شنوایی حسی عصبی چندین مشکل وجود دارد که باید حل شود. برخی صدا ها غیر قابل شنیدن اند و برخی دیگر قابل شنیدن اند چون بخشی از طیف صوتی شان شنیده می شود، اما ممکن است به درستی تشخیص داده نشوند، چون بقیه ی قسمت های طیف صوتی شان (مثلاً بخش high frequency) بطور غیر قابل شنیدن باقی می ماند. در فردی با افت حسی-عصبی، محدوده پویایی(DR) یا همان فاصله بین ضعیف ترین صداهای قابل شنیدن (PTA) و بیشترین شدت صوت قابل تحمل(LDL) نسبت به یک فرد سالم، کم تر است. برای جبران این مسئله سمعک باید صداهای ضعیف را نسبت به صداهای بلند بیشتر تقویت کند. بعلاوه، افت حسی-عصبی توانایی فرد در کشف و تجزیه یک فرکانس، در حضور سایر فرکانس ها را کاهش می دهد. و نیز توانایی فرد در شنیدن سیگنالی که سریع ادامه می یابد یا سیگنال متفاوتی که بلافاصله به دنبال آن می آید کاهش یافته است، این کاهش تفکیک فرکانسی و تفکیک زمانی ماسک گفتار توسط نویز را نسبت به یک فرد نرمال محتمل تر می کند.

کمبود شنوایی به این معنی است که شخص مبتلا به افت حسی- عصبی برای ارتباط موثر نیاز به نسبت سیگنال به نویز بزرگتری نسبت به فرد نرمال دارد، حتی وقتی صدا توسط سمعک تقویت می شود. در مقابل، در ضایعه ی انتقالی وقتی صدا از گوش میانی عبور می کند شدت آن کاهش می یابد.

برای درک اینکه انواع سمعک ها چه طور کار می کنند باید مشخصات فیزیکی سیگنال ها را درک کنید. این مشخصات شامل: تعداد نوسانات (فرکانس )، زمان صرف شده برای تکرار یک نوسان (دوره )، مسافتی که یک دوره موج در آن تکرار می شود ( طول موج)، مسیری که صوت اطراف مانع منحرف می شود (انکسار)، قدرت یک موج صوتی (فشار یا سطح فشار صوتی )، تجزیه یک صوت پیچیده به اجزای تون خالص در فرکانس های مختلف (طیف)، یا به چند باند فرکانسی (اکتاو، 3/1 اکتاو و یا باندهای بحرانی) و میزان ارتعاش هوا وقتی در معرض یک موج صوتی قرار می گیرد (سرعت و امپدانس).

تقویت کننده های داخل سمعک به 2 نوع خطی و غیر خطی طبقه بندی می شوند. تقویت کننده ی خطی اصوات یک فرکانس مشخص را با مقادیر مشابهی تقویت می کند و مهم نیست که سطح سیگنال چقدر باشد یا چه اصوات دیگری همزمان ارائه شوند. میزان تقویت به صورت نموداری از بهره در برابر فرکانس نشان داده می شود (بهره – پاسخ فرکانسی ) یا به صورت نمودار سطح خروجی در برابر سطح ورودی (منحنی I-O). بیشترین شدت تولید شده توسط سمعک زیمنس به عنوان سطح  فشار صوتی اشباع (SSPL) شناخته می شود. صدایی که از سمعک فوناک خارج می شود هم در کانال گوش بیمار قابل اندازه گیری است و هم در یک کوپلر کوچک یا شبه گوش ear stimulator)) که حجمی شبیه گوش واقعی دارد.