Phonak Insight Roger Pen Med fokus på bedre forståelse Denne universelle, banebrytende trådløse mikrofonen hjelper personer med hørselstap med å forstå mer tale i støy og på avstand. Roger Pen er designet med hensyn til diskresjon og har adaptiv trådløs overføring, fullstendig automatiserte innstillinger, bredbåndsaudio-bluetooth for bruk med mobiltelefon og audioinngang for lytting til multimedier. Roger Pen fungerer med alle designintegrerte Roger-mottakere for Phonak-høreapparater og utvalgte cochlea-implantatprosessorer, eller universelle Roger-mottakere som kan festes via audiosko til høreapparatet eller kroppsbårne halsslyngemottakere. Roger digital, adaptiv, trådløs ved 2,4 GHz Roger er en teknologistandard som er utviklet av Phonak, som har adaptiv, trådløs overføring og går på 2,4 GHz-båndet. Rogerlydsignaler digitaliseres og pakkes i svært korte (160 μs) digitale koder (pakker) og sendes flere ganger i ulike kanaler mellom 2,4000 og 2,4835 GHz. Frekvenshopping mellom kanaler, i kombinasjon med disse gjentatte sendingene, gjør at man unngår problemer med interferens. Lydforsinkelsen fra en Roger-mikrofon til en Rogermottaker er bare 17 ms, som tilsvarer forsinkelsen til lyd som går gjennom luften over 5,8 meter. Derfor unngår man problemer med leppesynkronisering eller ekko. Roger-systemer er også avlyttingssikre, og de beskytter brukerens privatliv til enhver tid. Frekvenshoppingen som Roger bruker, er adaptiv, noe som betyr at kun ledige kanaler brukes. Roger-mottakere svarer regelmessig Roger Pen for å informere systemet om hvilke kanaler som er opptatt (av andre systemer i nærheten som bruker 2,4 GHz, f.eks. et WiFinettverk), og hvilke kanaler som er ledige. Roger Pen hopper så automatisk over kanaler som er opptatt (se figur 1). Dette innebærer at selv om det er stor trafikk på 2,4 GHz, er det svært usannsynlig at Roger-forbindelsen forstyrres eller blir borte. Til sammenligning gjentar bare trådløs Bluetooth-teknologi sending av pakker på forespørsel fra mottakeren eller repetisjon ved bruk av SCO-protokoll. Dersom det ikke bekreftes at pakken er mottatt i Bluetooth-senderen, sendes pakken på nytt. Som et resultat sender Bluetooth-mottakere nesten kontinuerlig tilbake til senderen, og det øker strømforbruket til mottakeren betraktelig. Med Bluetooth begrenses det maksimale antallet mottakere til tre. Derfor kan selv ikke kun to personer med binaurale Bluetoothmottakere på ørenivå lytte til den samme Bluetooth-streamen, og heller ikke større grupper. I hodetelefonprotokollen til Bluetooth er lydforsinkelse fortsatt akseptert (10 til 15 ms), men lydbåndbredden er ofte begrenset (opptil 4 khz) hvis ikke man bruker bredbåndsaudiofunksjonen til den håndfrie profilversjonen 1.6, som kan gå opptil 7 khz. I lydstreamingsprotokollen A2DP for Bluetooth øker båndbredden til 20 khz, men lydforsinkelsen på godt over 100 ms gjør at den ikke er egnet for kommunikasjon ansikt til ansikt. Denne forsinkelsen kan kun reduseres til omtrent 40 ms med spesielle Bluetooth-brikker i begge ender.
Roger tilbyr full båndbredde for lydfrekvens fra 200 Hz til 7300 Hz. Det interne signal-til-støy-forholdet for systemet er rundt 55 db, noe som gjør bakgrunnsstøyen svært lav. Med Roger er det ikke bare mulig å sende lydsignaler, men også å sende og motta kontrolldata, for eksempel ved oppsett og/eller vedlikehold av et MultiTalkernettverk. Elektromagnetiske bølger ved 2,4 GHz har en bølgelengde på omtrent 12,5 cm. Dette gjør det mulig med utvikling av nye, små trådløse mikrofoner, slik som Roger Pen, som inneholder korte, innebygde antenner. Ved 800 MHz er bølgelengden 37,5 cm og ved 200 MHz (i det tradisjonelle FM-frekvensområdet) er bølgelengden 1,5 m, noe som krever at den eksterne mikrofonkabelen også fungerer som radioantenne. Siden 2,4 GHz er et fritt tilgjengelig bånd over hele verden (et såkalt ISM-bånd: Industry, Science, Medical), er det ikke nødvendig med lisens. Dette gir brukere av Roger Pen frihet til å bruke systemet over hele verden. Servicearbeid på Roger-systemer på reiser er også enklere siden standarden er den samme i alle land. Frekvens [MHz] Tid [ms] Figur 1 Tids- og frekvensmangfold for Roger-koder (pakker). På den vertikale aksen vises frekvensen innen 2,4 GHz-båndet, mens den horisontale aksen viser tiden. Ved å hoppe mellom frekvenser og gjentatt sending av audiopakker, reduseres kollisjoner som gir gjensidig interferens. Roger-mikrobrikken Phonak har utviklet den patenterte Roger-mikrobrikken for bruk med miniatyrmottakere på ørenivå (se figur 2). Denne brikken inneholder 6,8 millioner transistorer, mens en Pentium Pro-prosessor til sammenligning inneholder 5,5 millioner. På brikken er analoge og digitale blokker plassert ved siden av RAM, ROM, EEPROM og flashminneblokker. Figur 2 Roger-mikrobrikken. 2 Phonak Insight Roger Pen Med fokus på bedre forståelse
Maksimal ytelse i støy Roger Pen analyserer kontinuerlig nivået til bakgrunnsstøyen. Kontrollbits sendes parallelt med bredbåndsaudiosignal til Rogermottakere, som adaptivt justerer forsterkningen slik at den passer de akustiske omgivelsene. Tilpasningsområdet er enda større enn det til Phonak Dynamic FM-teknologien. Denne avanserte dynamiske atferden fører til betydelige forbedringer i talegjenkjenning i støy, spesielt i høyere støynivåer på opptil 80 db(a) støynivåer som er forholdsvis vanlig i dagliglivet, på offentlige steder som restauranter, barer, fester, samlinger og noen arbeidssteder. Relaterte studieresultater av professor Linda Thibodeau, PhD og Dr. Jace Wolfe, PhD finnes i to utgaver av Phonak Field Study News: Roger and Hearing Instruments (Roger og høreapparater) og Roger and Cochlear Implants (Roger og cochlea-implantater). Nyere målinger utført av de samme personene har vist at brukere av høreapparater og cochlea-implantater (CI) faktisk kan oppnå bedre talegjenkjenning enn normalthørende ved støynivåer på 65 db(a) og over i samme testoppsett (se figur 3). Det viktig å være oppmerksom på at under disse målingene var ikke høreapparatmikrofonene på ørenivå og CI-prosessorene slått av og Roger-mikrofonen ble testet for transparens med ørenivåmikrofonen ved 65 db(a), som anbefalt av American Academy of Audiology. Roger-mikrofonen ble plassert 20 cm foran høyttaleren som spilte av HINT-setninger, som representerte en Roger Pen rundt halsen til den som snakket. Roger Pen har denne ytelsen først og fremst på grunn av de avanserte patenterte algoritmene, heller enn overføringsfrekvensen. Prosentandel riktige ord (HNT) 100 80 60 40 20 Voksne med normal hørsel Kun CI CI + Roger 0 Quiet 50 55 60 65 70 75 80 Støynivå db(a) Figur 3 Lytteavstanden var 5,5 meter. Data vises for 13 brukere av Advanced Bionics Harmony (uten [mørkegrå linjer] og med [grønne linjer] Roger) og for 20 voksne med normal hørsel (lysegrå linjer). Ved støynivåer på 65 db(a) og over kunne CI-brukere med et Roger-system forstå tale bedre enn de med normal hørsel. (Dr. Jace Wolfe, 2013) Kontektstavhengig signalbehandling En av barrierene for å ta i bruk trådløs hørselsteknologi har frem til nå vært kompleksitet, eller oppfattet kompleksitet. Trådløse mikrofoner med flere innstillinger krever at høreapparatspesialister ikke bare forstår disse innstillingene, men også kan forklare disse til sine kunder. Dette gjelder for eksempel muligheten til å bytte mellom mikrofonmodi slik som omnidireksjonale, faste stråleformere og adaptive stråleformere, noe som gir en ekstra fordel, men som samtidig gjør det mer komplekst. Dette kunne gjøre det vanskelig under konsultasjoner med pasienter og få dem til å godta slik teknologi. Roger Pen skiller seg fra denne teknologien ved at innstillingene er fullstendig automatisert. For å gjøre slik automatisering mulig bruker enheten to ulike inngangssignaler: lyd og akselerasjon. Forekomsten av et akustisk talesignal, nivået på talesignalet og nivået på bakgrunnsstøyen bidrar til å styre forsterkning, ulike støyfjerningsalgoritmer og stråleforming. Roger Pen har også et akselerometer, som informerer enheten om retningen i forhold til tyngdekraften. Et akselerometer er en liten mekanisk og elektronisk komponent som måler akselerasjoner i tre dimensjoner (X, Y og Z) i høy hastighet og med stor presisjon (se figur 4). Blant annet bruker smarttelefoner akselerometere for å sørge for at skjermbildet roteres samtidig som telefonen. Y X Z 1 Figur 4 Et akselerometer sett ovenfra og retninger for registrerbare akselerasjoner. Akselerometere kan ha en størrelse på bare noen få millimeter. Phonak Insight Roger Pen Med fokus på bedre forståelse 3
Roger Pen kan registrere om den ligger horisontalt (dvs. på et bord under middag eller et forretningsmøte), holdes i hånden som en mikrofon eller henger rundt halsen til den som snakker. Denne informasjonen, sammen med tidligere nevnt akustisk klassifisering, tas med i beregningen ved optimalisering av innstillingene til Roger Pen. Og alt dette skjer automatisk. Og når Roger Pen ligger på et flatt underlag, for eksempel et bord, vil en presist plassert ekstravekt inne i enheten posisjonere den slik at mikrofonen alltid vender opp for å gi optimal tilgang til lyd og unngå at mikrofonåpningene dekkes til. Høre lave stemmer og høre på avstand For voksne og tenåringer er det ikke alltid mulig å gi personen som snakker, en trådløs mikrofon, for eksempel hvis personen står eller sitter flere meter unna. Roger Pen håndterer denne utfordringen med avstand med en ny algoritme som kan redusere oppfattet avstand med opptil 75% i stille omgivelser. Denne funksjonen bruker en innovativ ny måte å kombinere en adaptiv forsterkningsmodell med en avansert stråleformer på. Den aktiveres automatisk når brukeren peker Roger Pen mot den personen de ønsker å høre. Konferansemodus Det kan være utfordrende for personer med hørselstap å lytte til en gruppe mennesker som sitter rundt et bord, for eksempel på jobben eller rundt middagsbordet. Roger Pen takler disse situasjonene med sin automatiske konferansemodus. Denne modusen aktiveres ved å plassere mikrofonen på et flatt underlag, for eksempel et bord. Valg av mikrofonmodus, støyfjerning, forsterkning og oppfanging av stemmer styres automatisk. Alt som trengs er å legge Roger Pen på bordet midt i gruppen og slå den på. SilentLanding Hvis Roger Pen mistes og faller, registrerer akselerometeret dette umiddelbart. I løpet av noen få centimeter i fritt fall vil enheten automatisk dempe mikrofonene før den treffer gulvet. Da hører ikke tilkoblede Roger Pen-brukere det ukomfortable smellet når enheten lander. Roger Pen fortsetter normal drift umiddelbart etter denne stille landingen. Lytte til TV og musikk Roger Pen (og Roger Clip-On Mic) leveres med dokkingstasjon. Den fungerer ikke bare som en batterilader, men når den kobles til en TV (eller en multimedieenhet) fungerer den også som audiostreamer og sender lyden fra TV til lytterens høreapparater eller CI-proses sorer via Roger-mottakerne. En annen ny funksjon i Roger Pen er den automatiske tilpasningen av systemets forsterkningsmodell når lydsignalet sendes til audioinngangen til Roger Pen (eller Roger Clip-On Mic). Ved å bytte knepunktet for kompresjon for den trådløse mikrofonen til høyere lydtrykknivåer, og justere forsterkningen i mottakeren, utvides dynamikkområdet, mens gjennomsnittlig lydstyrke forblir uendret. Denne utvidelsen av dynamikkområdet har en svært positiv effekt på variasjonen og dybden til musikken som høres, fordi forskjellen i lydstyrke mellom lave og høye partier øker. Phonak Insight Roger Pen Med fokus på bedre forståelse 4
Flere mikrofoner i et trådløst nettverk En av de vanskeligste, om ikke den aller vanskeligste, situasjonene for personer med hørselstap er en samtale med flere personer i omgivelser med høy bakgrunnsstøy, for eksempel på støyende restauranter og fester. I disse krevende situasjonene kan Roger Pen og Roger Clip-On Mic kombineres for å danne et trådløst nettverk med flere mikrofoner og dermed gi Roger-lyttere bedre tilgang til det personene rundt dem sier. I slike tilfeller bruker hver samtalepartner sin egen trådløse mikrofon, med en hovedmikrofon i nettverket som kontrollerer hvilken mikrofon som er åpen til enhver tid. (Kun én mikrofon kan være aktiv om gangen, alle andre mikrofoner er dempet.) Bytte mellom mikrofoner skjer raskt og automatisk etter førstemann til møllaprinsippet. Stemmeaktivitet styrer med andre ord denne byttingen. Hvorfor aktivere kun én mikrofon om gangen? Vanligvis kan ikke en person lytte til to audiostreamer samtidig. Og i gjennomsnitt er signal-til-støy-forholdet (SNR) i beste fall 0 db hvis flere lydstreamer (stemme) høres, som ikke er tilstrekkelig høyt SNR for personer med hørselstap. Derfor er det ikke noen vits i å ha flere aktive mikrofoner samtidig. Ekstra Roger Pen-er eller Clip-On Mic-er kan legges til når som helst. Det er også mulig å bygge blandede nettverk med én eller flere Roger Pen-er og én eller flere Roger Clip-On Mic-er i nettverket. Bredbåndsaudio-Bluetooth Roger Pen har bredbåndsaudio-bluetooth (også kjent som HDstemme). Det gjør at den kan parkobles med alle Bluetooth-aktiverte enheter, slik som mobiltelefoner, smarttelefoner, nettbrett m.m. Hvis Bluetooth-enheten og leverandøren tilbyr bredbåndsaudio, kan brukeren høre mobiltelefonsamtaler i begge ørene, over en audiobåndbredde på ca. 7 khz (se figur 5). Effekten er som å stå ved siden av noen i et forholdsvis stille rom. Bruken av bredbåndsaudio sprer seg raskt og forventes å gi store forbedringer ved telefonsamtaler for personer med hørselstap. Roger Pen er derfor klargjort for denne store utviklingen i digital telefonteknologi. 0dB Bredbånd Tradisjonelt smalbånd 50 Hz 200 Hz 3.4 KHz 7 KHz Frekvens Figur 5 Båndbreddesammenligning for standard tradisjonell smalbåndstelefon og bredbåndsaudio-bluetooth eller HD-stemme. Det grå båndet inneholder tydelig mye mer taleinformasjon enn det grønne båndet, som øker taleklarheten på telefonen betraktelig. Phonak Insight Roger Pen Med fokus på bedre forståelse 5
Diskré design Den diskré designen til Roger Pen forventes å øke aksepten hos brukere (se figur 6). Designen til pennen har ikke endret seg på mange tiår. Det er en hverdagsgjenstand som ikke vekker noe oppmerksomhet, i motsetning til de gammeldagse enhetene med medisinsk utseende som mange kvier seg for å legge på bordet i en gruppe. En svært troverdig, hverdagslig design bidrar til å bryte akseptbarrierene for brukere. Den mekaniske designen til Roger Pen handler imidlertid ikke bare om etterligning. Den er også designet med tanke på ytelse, pålitelighet og en intuitiv brukeropplevelse. En spesiell overflatebehandling reduserer støyen som oppstår ved kontakt med andre overflater, slik som klær, til et absolutt minimum. Figur 6 Roger Pen leveres i tre farger. Petrol, Silver og Ruby. Oppsummering Roger Pen er en banebrytende trådløs mikrofon som gjør at kundene kan høre og forstå mer tale i støyende omgivelser og på avstand. Innstillingene justeres automatisk for å passe omgivelsene basert på analyse av lydbildet og retningen. Bredbåndsaudio-Bluetooth for mobiltelefonsamtaler gir en lang liste med funksjoner, alt i en diskré innpakning. Referanseliste Se www.phonakpro.com/evidence Phonak Field Study News: Roger and hearing instruments Phonak Field Study News: Roger and cochlear implants Wolfe, J. et al. (2013) Better speech recognition with digital RF system in study of cochlear implants. The Hearing Journal, vol 66, No. 7, pp. 24-26. Thibodeau, L. (2013) Comparison of speech recognition with adaptive digital and FM wireless technology by listeners who use hearing aids. International Journal of Audiology. 6 Phonak Insight Roger Pen Med fokus på bedre forståelse 028-0933-10/V1.00/2013-09/8G/Printed in XXX Phonak AG All rights reserved