Tratamiento de la señal

El principio básico

El micrófono captura sonidos ambientales y crea una corriente eléctrica variable en el amplificador que depende de las variaciones en las ondas de presión sonoras recibidas. Este proceso analógico (una variación de la tensión en función del tiempo) es comparable a la vibración y deformación del tímpano sano. Dependiendo del tipo de audífono, se usan micrófonos direccionales u omnidireccionales.

El procesador de voz es la parte más compleja del audífono. Se compone de dos sub-etapas: el microprocesador y el amplificador.

La señal analógica se recibe del micrófono y se digitaliza según criterios específicos: la tasa de muestreo (A, B, C; el intervalo de tiempo durante el cual se recoge la señal) y la tasa de cuantificación (que determina el número de bits) son responsables de la fidelidad de la señal digital en comparación con la señal analógica original (D, E, F).

IMAGEN: Amplitude (V) --> Amplitud (V)

Duree (s) --> Tiempo (s)

El Gráfico A muestra una sinusoide muestreada a una tasa o frecuencia de muestreo baja. Cuando se unen los puntos (B), o muestras, hay una cantidad significativa de imprecisión (compare la línea roja con la azul). C muestra la misma sinusoide muestreada a una tasa de muestreo alta. Al unir estos puntos, o muestras, proporciona una representación mucho mejor de la señal original (la curva roja se confunde con la curva azul original).

IMAGEN: Amplitude (V) --> Amplitud (V)

Duree (s) --> Tiempo (s)

Graph D shows inadequate amplitude coding of the selected samples, whereas E offers more precise coding for an equivalent sampling rate. Increasing the quantification increases the fidelity of the digital signal: it is similar to the original, analog, signal (F). There is a trade-off though - high fidelity processing is more labour-intensive and produces longer processing times.

El gráfico D muestra una codificación de amplitud inadecuada de las muestras seleccionadas, mientras que E presenta una codificación más precisa para una tasa de muestreo equivalente. Al aumentar la cuantificación aumenta la fidelidad de la señal digital, que será similar a la señal original, analógica (gráfico F). Sin embargo, el tiempo de procesamiento será más largo.

Una señal digital puede experimentar una serie de modificaciones algorítmicas diferentes (como filtrado, compresión ...) con el objetivo de producir una señal que se adapte al perfil de audición de cada paciente con discapacidad auditiva:

• Control automático de ganancia en la entrada (AGC I): este sistema permite controlar la ganancia aportada por el amplificador en función del nivel de entrada. Los volúmenes más altos requieren menos amplificación.
• Control automático de ganancia en la salida (AGC O): al igual que el AGC I, este sistema controla la ganancia, pero esta vez se produce después de la amplificación. Esto resulta en una ganancia menor para niveles de salida más altos. Actualmente, se prefiere AGC I para la regulación de ganancia, mientras que AGC O se usa predominantemente para minimizar el nivel de salida del dispositivo. El último es similar  un sistema de peak clipping (recorte de picos).

Este gráfico muestra la evolución de la ganancia en función del nivel de sonido. Es constante (o lineal) hasta 90 dB, donde la señal se recorta (tiene compresión infinita). El recorte degrada marcadamente la calidad de la señal de salida. FIGURA: Gain (dB) ---> Ganancia (dB) Niveau (dB) --> Nivel (dB)

Actualmente, los nuevos audífonos cambian el valor de la ganancia en función de los niveles de entrada y/o de salida. Como resultado, se obtiene una amplificación no lineal, que tiene el objetivo de aproximar la sensación de intensidad del paciente. Esta no-linealidad traduce la existencia de una compresión, determinada por una tasa; cuanto más alta es, más rápido disminuye la ganancia.

En general, el limitador de salida en audífonos lo establece un AGCO con altos niveles de compresión

Este gráfico muestra la evolución de la ganancia en función del nivel de entrada de un sonido. Es constante (o lineal) hasta 50 dB. Después de este punto se observa una disminución en la ganancia. La velocidad de esta disminución se define por la tasa de compresión: curva negra (1.5: 1); curva verde (2: 1), curva violeta (3: 1). La curva marrón representa el límite de salida de un AGCO con una tasa de compresión de 100 y el umbral de inicio de 80 dB.

Cuando se han llevado a cabo las modificaciones deseadas, la señal se convierte nuevamente en una señal analógica para ser amplificada. Esta amplificación puede ocurrir en la entrada o la salida, dependiendo de la estrategia de procesamiento utilizada.

El altavoz permite reproducir la señal transformada. Se constituye simplemente de un cable enrollado alrededor de un electroimán. La bobina recibe las variaciones de la corriente de salida y las envía a la membrana del electroimán para provocar el movimiento de las moléculas de aire.

En el caso de los implantes del oído medio, el altavoz es generalmente un pistón electromagnético pequeño que se ha fijado quirúrgicamente a la rama descendente del yunque. Recibe las variaciones en la corriente y las transmite mecánicamente al estribo.

Algunas consideraciones sobre ajustes y adaptaciones

Es evidente que en el caso de pérdida de audición (hipoacusia), la amplificación de la intensidad del sonido se convierte en una necesidad. Sin embargo, no resuelve todos los problemas.

Por ejemplo, la mayoría de los pacientes con presbiacusia sufren de reclutamiento: su rango dinámico auditivo está disminuido, particularmente en las más altas frecuencias. Se debe aplicar una amplificación (no-lineal, si es posible), integrando la compresión de señal para evitar pasar el umbral de tolerancia.

Esta compresión se puede aplicar de manera independiente a través de diferentes bandas de frecuencia en el amplificador. Los sistemas de transposición frecuencial y compresión también se pueden usar para limitar la amplificación en el rango de las altas frecuencias (los sonidos de entrada de mayor frecuencia en un valor definido (Fc) se reconstruyen en un rango de frecuencia que es inferior a Fc).

La adaptación en audífonos debe ser precisa. El profesional de la audición debe brindar apoyo y dar ánimos ya que el proceso de ajuste puede ser largo y complejo. El primer contacto es muy importante y un ambiente de confianza es esencial. Es bueno medir la personalidad del paciente para obtener mejores resultados y tener en cuenta otros factores, como la edad, la destreza manual, la agudeza visual y la motivación, para maximizar su capacidad de adaptación.