ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПРЕССИИ

В данной статье будут рассмотрены такие понятия, как пороги, коэффициенты и скорость компрессии.
Перед прочтением этой статьи рекомендуется ознакомиться со статьей «Система компрессии в слуховых аппаратах»
Рассмотрим график выход/вход, показывающий работу слухового аппарата с компрессией (более подробно об этом типе графиков можно прочитать в статье “Графики выход/вход и вносимое усиление/вход в Compass GPS”).

Кривая выход/вход имеет несколько прямых участков, для наглядности разделенных точками. Рассмотрим участок А-Б. Входящий сигнал в 20 дБ на выходе будет иметь уровень 50 дБ, входящий сигнал в 40 дБ на выходе будет иметь уровень 70 дБ. В обоих случаях усиление будет составлять 30 дБ. Все входящие сигналы от 0 до 50 дБ будут усиливаться одинаково, на 30 дБ. Таким образом, этот участок демонстрирует линейное усиление. Если цена деления на графике выход/вход одинакова по горизонтали и по вертикали, то наклон линии под углом 45 градусов всегда будет соответствовать линейному усилению.
Участок Б-В имеет меньший угол (по отношению к горизонтальной оси), это говорит о том, что здесь имеет место компрессия. Например, входящий сигнал в 70 дБ будет иметь на выходе уровень 90 дБ (усиление на 20 дБ), входящий сигнал в 90 дБ на выходе будет иметь уровень 100 дБ (усиление на 10 дБ). По мере увеличения уровня входящего сигнала усиление уменьшается– это и есть компрессия. В данном случае она начинает применяться для входящих сигналов уровнем выше 50 дБ. Порог компрессии — это значение уровня входящего сигнала, выше которого он начинает подвергаться компрессии.
Точку, где меняется наклон кривой, называют коленом компрессии. Порог компрессии и колено компрессии — очень схожие понятия (но не тождественные), и в рамках этой статьи будем считать, что это одно и то же.
В зависимости от значения порога, компрессия бывает низко- и высокоуровневая. Компрессия с большими значениями порогов (высокоуровневая) применяется для того, чтобы громкие звуки не были дискомфортными. Низкоуровневая компрессия применяется для того, чтобы обеспечить лучшую слышимость тихих звуков, так как позволяет давать для них большее усиление. На рисунке 2 хорошо видно, что входящий сигнал уровнем в 60 дБ в случае низко- и высокоуровневой компрессии будут усиливаться почти одинаково, а сигналы более низкого уровня будут больше усиливаться при низкоуровневой компрессии и их уровень на выходе будет больше.

Колен компрессии может быть несколько. В этом случае они разделяют сегменты кривой с разной степенью компрессии. Например, компрессия, применяемая в слуховых аппаратах Widex, называется EDRC (компрессия расширенного динамического диапазона). Для разных типов входящих сигналов используется разная компрессия (рисунок 3).
Следует иметь в виду, что рассмотренные выше графики демонстрируют зависимость выхода от входа без уточнения, какой частоты этот сигнал. В случае многоканальной компрессии каждому каналу соответствует своя кривая. Это можно изобразить на трехмерном графике (рисунок 4).
В программе Compass GPS можно отобразить кривые выход/вход и усиление/вход для любого из каналов.
Степень того, на сколько уменьшается усиление слухового аппарата по мере увеличения уровня входящего сигнала, характеризуется коэффициентом компрессии. Это отношение прироста уровня входного сигнала к приросту уровня выходного. Например, если уровень входящего сигнала увеличится на 10 дБ, а на выходе при этом он увеличится на 5 дБ, то коэффициент компрессии 2:1 (два к одному) или просто 2. Коэффициент, равный 1 говорит о том, что компрессии нет, то есть усиление является линейным. Другими словами, коэффициент компрессии – это то, на сколько должен увеличиться уровень входного сигнала (в дБ), чтобы вызвать увеличение уровня выходного сигнала на 1 дБ. Чем больше коэффициент, тем в большей степени будет уменьшаться усиление по мере увеличения входящего сигнала. Рассмотрим это на примере (рисунок 5).

На участке кривой А-Б (входящие сигналы от 0 до 40 дБ) аппарат дает линейное усиление. Оно составляет 30 дБ. Прирост уровня входящего сигнала равен приросту уровня сигнала на выходе. Например, при повышении уровня сигнала на входе с 10 до 30 (на 20 дБ) уровень сигнала на выходе увеличится с 40 до 60 (тоже на 20 дБ). Это соответствует коэффициенту 1. На участке Б-В (для входящих сигналов от 40 до 100) применяется компрессия с коэффициентом 2. Увеличение уровня входящего сигнала на каждые 2 дБ будет вызывать увеличение уровня сигнала на выходе на 1 дБ. Например, увеличение уровня на входе с 60 до 80 (на 20 дБ) приведет к увеличению сигнала на выходе с 80 до 90 дБ (на 10 дБ).
Участок В-Г (входящие сигналы >90 дБ) демонстрирует ограничение максимального выхода (до 100). Условно это тоже можно считать компрессией с коэффициентом, стремящимся к бесконечности.
Есть еще один очень важный аспект работы системы компрессии. Процессы изменения усиления в ответ на изменения входящего сигнала могут происходить с разной скоростью. Другими словами, они имеют еще и временной параметр. Чтобы лучше понять, о чем идет речь, посмотрим на рисунок 6. Здесь показаны три одновременно происходящих процесса: акустические колебания на входе, акустические колебания на выходе и изменение усиления, создаваемого слуховым аппаратом.

В какой-то момент уровень входного сигнала мгновенно возрастает и определенное время сохраняется на этом уровне, затем мгновенно возвращается к исходному уровню. В момент увеличения уровня входящего сигнала уровень на выходе тут же возрастает на ту же величину (как при линейном усилении), после чего начинает снижаться, пока не стабилизируется. Время от момента возрастания уровня входящего сигнала до момента стабилизации выходного сигнала называется временем атаки. При снижении уровня входного сигнала происходят обратные процессы: вначале уровень сигнала на выходе эквивалентно снижается, а затем постепенно возрастает (усиление увеличивается). Затрачиваемое на это время называется временем восстановления. Время восстановления, как правило, значительно больше времени атаки.
Временные интервалы могут варьировать от нескольких миллисекунд до нескольких секунд. В зависимости от этого компрессия может быть медленной, быстрой и сверхбыстрой. У каждого из вариантов есть преимущества и недостатки. С точки зрения разборчивости речи лучшей считается медленная компрессия, так как в этом случае сохраняются амплитудные модуляции речевого сигнала. В то же время при резком возрастании уровня входящего сигнала в случае медленной компрессии будет присутствовать период, когда звучание окажется слишком громким. При резком снижении уровня сигнала, наоборот, будет временный «провал слышимости». Например, пользователь слуховых аппаратов с медленной компрессией открывает дверь и входит в комнату, где громко играет музыка. В первый момент она может показаться ему слишком громкой (до того момента, пока аппарат не уменьшит усиление). Если после этого выключить музыку, пользователь в течение некоторого времени будет слышать все тише, чем нужно, пока усиление не возрастет. Таким образом, как медленная, так и быстрая компрессия имеет свои преимущества и недостатки.
Чтобы снизить их резкость импульсных звуков (щелчков, стуков и т.д.), нужно применять сверхбыструю компрессию с минимальным временем атаки и малым временем восстановления, чтобы на фоне постоянно присутствующих импульсных звуков не терять слышимость полезного сигнала.
Существует множество нюансов, касающихся временных параметров компрессии, и на многие вопросы нет единого мнения. Более того, для разных людей предпочтительной может оказаться как более медленная, так и более быстрая компрессия. Сложности добавляет тот факт, что эффекты времени атаки и восстановления зависят от порогов и коэффициентов компрессии, а также от количества каналов компрессии.
В упрощенном виде можно сказать, что скорость компрессии в первую очередь влияет на слышимость и разборчивость речи, а также на комфорт. В большинстве современных слуховых аппаратов компрессия может работать с разной скоростью. Например, в слуховых аппаратах Widex преимущественно применяется медленная (Truesound) компрессия. Она обеспечивает наибольшую разборчивость речи и естественность звучания. При этом есть алгоритм быстрой компрессии (Truesound Stabiliser), который активируется в случае быстрого и значительного изменения уровня сигнала. Также есть сверхбыстрая (время атаки менее 1 миллисекунды!) компрессия (Truesound Softener), которая активируется в ответ на импульсные звуки, сглаживая их. В слуховых аппаратах Unique применяется система компрессии с переменными временем атаки и временем восстановления, которые могут автоматически гибко меняться в зависимости от скорости, степени и продолжительности изменения уровня сигнала, а также от наличия в сигнале речевых компонентов. При этом время атаки и время восстановления могут меняться независимо друг от друга. Такая система позволяет лучше использовать преимущества всех типов компрессии.

ПОДПИШИТЕСЬ НА НОВОСТИ

Вы будете первыми узнавать  о новостях и событиях в мире  слухопротезирования.ПОДПИСАТЬСЯ



Напишите нам

Местное представительство Widex ответит на все ваши вопросы.

Напишите нам

Выберите страну

ООО "ВИДЭКС"

г. Москва

ул. Аргуновская, д. 3, стр.1

Тел.: +7 495 967-37-55