"ГОСТ Р МЭК 60118-15-2024. Национальный стандарт Российской Федерации. Электроакустика. Аппараты слуховые. Часть 15. Методы определения характеристик преобразования сигнала слуховым аппаратом с использованием тестового речеподобного сигнала"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 09.12.2024 N 1856-ст)

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "Производственно-коммерческая фирма Цифровые приборы" (ООО "ПКФ Цифровые приборы") и Закрытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (ЗАО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 358 "Акустика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 декабря 2024 г. N 1856-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60118-15:2012 "Электроакустика. Аппараты слуховые. Часть 15. Методы определения характеристик преобразования сигнала слуховым аппаратом с использованием тестового речеподобного сигнала" (IEC 60118-15:2012 "Electroacoustics. Hearing aids. Part 15. Methods for characterising signal processing in hearing aids with a speech-like signal", IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом TC 29 "Электроакустика" Международной электротехнической комиссии (IEC).

Дополнительная сноска в тексте стандарта, выделенная курсивом, приведена для пояснения текста оригинала.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Характеристики слухового аппарата при его использовании могут существенно отличаться от полученных в соответствии с МЭК 60118-0 и МЭК 60118-7 в связи с тем, что последние в целях определения характеристик используют сигналы неречевой природы и настройки слухового аппарата, отличающиеся от пользовательских.

В настоящем стандарте описан метод определения характеристик слухового аппарата с применением речеподобного тестового сигнала и настроек аппарата, установленных по выбору пользователя или в соответствии с рекомендациями изготовителя. В настоящем стандарте слуховой аппарат рассматривается как совокупность его аппаратной и программной частей.

Настоящий стандарт устанавливает международный речевой тестовый сигнал (ISTS), имитирующий нормальную человеческую речь, а также методы определения характеристик преобразования сигнала слуховым аппаратом воздушной проводимости для оценки вносимого усиления. В целях производства и поставки для оценки вносимого усиления применяют акустическую камеру связи объемом 2 см³ по МЭК 60318-5.

Методы, установленные настоящим стандартом, предполагают использование речеподобного сигнала при индивидуальных настройках слухового аппарата под конкретного пользователя или при стандартных настройках, рекомендуемых изготовителем для типичных представителей разных групп слуховой способности (с плоской, плавно или ступенчато спадающей аудиограммой).

Применение процедур и испытательного оборудования, установленных настоящим стандартом, обеспечивает получение результатов, сопоставимых с получаемыми при измерениях в реальном ухе.

Если преобразование сигнала слуховым аппаратом существенно нелинейно, измеренные характеристики преобразования распространяются только на конкретный тестовый сигнал. Методы, требующие использования разных тестовых сигналов или разных условий испытаний, в настоящем стандарте не рассматриваются.

Соблюдение требований настоящего стандарта может быть продемонстрировано только в том случае, когда акустические характеристики находятся в пределах допуска по 6.1 с учетом неопределенности измерения.

Влияние на измеряемые характеристики акустической связи слухового аппарата с ухом конкретного пользователя и анатомических особенностей пользователя в настоящем стандарте не рассматривается.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения)]:

IEC 60118-7, Electroacoustics - Hearing aids - Part 7: Measurement of the performance characteristics of hearing aids for production, supply and delivery quality assurance purposes (Электроакустика. Аппараты слуховые. Часть 7. Измерение рабочих характеристик слуховых аппаратов для обеспечения качества при производстве и поставке)

IEC 60118-8:2005, Electroacoustics - Hearing aids - Part 8: Methods of measurement of performance characteristics of hearing aids under simulated in situ working conditions (Электроакустика. Аппараты слуховые. Часть 8. Методы измерения рабочих характеристик слуховых аппаратов с имитацией рабочих условий)

IEC 60318-4, Electroacoustics - Simulator of human head and ear - Part 4: Occluded-ear simulator for the measurement of earphones coupled to the ear by means of ear inserts (Электроакустика. Имитаторы человеческой головы и уха. Часть 4. Имитаторы внутреннего уха для измерений характеристик телефонов, соединяемых с ухом посредством ушных вкладышей)

IEC 60318-5, Electroacoustics - Simulator of human head and ear - Part 5: 2 cm³ coupler for the measurement of hearing aids and earphones coupled to the ear by means of ear inserts (Электроакустика. Имитаторы человеческой головы и уха. Часть 5. Эталонная камера объемом 2 см³ для измерения параметров слуховых аппаратов и телефонов с ушными вкладышами)

IEC 61260-1, Electroacoustics - Octave-band and fractional-octave-band filters (Электроакустика. Фильтры полосовые октавные и на доли октавы)

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 уровень звукового давления <1> (sound pressure level): Десятикратный десятичный логарифм отношения квадрата звукового давления p к квадрату опорного звукового давления p₀ (p₀ = 20 мкПа), выраженный в децибелах (дБ).

--------------------------------

<1> На практике вместо этой величины используют эквивалентный уровень звукового давления, получаемый усреднением уровня звукового давления на заданном интервале времени.

3.2 перцентиль уровня звукового давления (percentile sound pressure level): Уровень звукового давления, ниже которого находится заданный процент результатов измерения эквивалентного уровня звукового давления с усреднением на интервале 125 мс на заданном периоде измерений.

Примечание 1 - Перцентиль для заданного процента совокупности всегда сопровождается указанием этого процента. Например, 30-й перцентиль уровня звукового давления - это значение, ниже которого находятся 30% результатов всех выполненных измерений уровня звукового давления, а выше - остальные 70%.

Примечание 2 - Иногда 99-й перцентиль рассматривают как пиковое значение уровня звукового давления на данном периоде измерений.

Примечание 3 - Приведенное определение соответствует применению термина "перцентиль" в математической статистике.

3.3 международный речевой тестовый сигнал; ISTS (international speech test signal, ISTS): Речеподобный тестовый сигнал, определенный настоящим стандартом.

3.4 усредненный спектр речевого сигнала; LTASS (long term average speech spectrum, LTASS): Уровни звукового давления в третьоктавных полосах, усредненные на длительном речевом интервале.

Примечание - В настоящем стандарте речевой интервал принят равным 45 с.

3.5 имитатор внутреннего уха; OES (occluded ear simulator, OES): Имитатор уха по МЭК 60318-4.

3.6 оценка вносимого усиления (слухового аппарата); EIG (estimated insertion gain of a hearing aid, EIG): Оценка усиления звука слуховым аппаратом, которая могла бы быть получена по результатам измерений для группы лиц.

Примечание - Данную оценку получают на основе результатов измерений с использованием имитатора внутреннего уха или акустической камеры связи объемом 2 см³ по МЭК 60318-5.

3.7 усиление в акустической камере связи (coupler gain of a hearing aid): Усиление звука слуховым аппаратом, измеренное с использованием акустической камеры связи объемом 2 см³ по МЭК 60318-5.

3.8 LTASS-усиление (слуховым аппаратом) (LTASS gain of a hearing aid): Оценка вносимого усиления или усиление в акустической камере связи в случае применения международного речевого тестового сигнала с усредненным спектром речевого сигнала.

3.9 перцентильное усиление (слуховым аппаратом) (percentile gain of a hearing aid): Оценка вносимого усиления или усиление в акустической камере связи для заданного перцентиля уровня звукового давления в третьоктавной полосе частот при применении международного речевого тестового сигнала.

Методы, установленные настоящим стандартом, позволяют получить технические характеристики слуховых аппаратов, но они не определяют медицинскую услугу по измерению усиления звука слуховым аппаратом. Вместе с тем результатом применения данных методов является оценка вносимого усиления, которая может быть использована для понимания того, какие результаты можно ожидать от применения слухового аппарата пользователем.

Оценка вносимого усиления может существенно отличаться от результатов измерений в реальном ухе вследствие различий акустических свойств уха и его имитатора или акустической камеры связи, а также от анатомических особенностей строения головы и туловища пользователя, его ушной раковины, наружного слухового прохода и барабанной перепонки.

Задачей измерений является определение оценки вносимого усиления. В целях производства и поставки для оценки вносимого усиления применяют акустическую камеру связи объемом 2 см³ по МЭК 60318-5.

В качестве тестового сигнала используется международный речевой тестовый сигнал (ISTS). Усиление звукового сигнала слуховым аппаратом в третьоктавных полосах частот определяют через LTASS-усиление и перцентильное усиление по выборкам эквивалентного уровня звукового давления на интервале 125 мс. LTASS-усиление в каждой третьоктавной полосе частот получают усреднением по периоду измерений. Перцентильное усиление в каждой третьоктавной полосе частот получают на основе распределения уровней звукового давления, усредненных на 125-миллисекундных участках записи сигнала.

Метод, установленный настоящим стандартом, позволяет определить вносимое усиление (предпочтительная характеристика) и усиление в акустической камере связи (дополнительная характеристика) по результатам измерения LTASS-усиления и перцентильного усиления для 30-го, 65-го и 99-го перцентилей.

При определении оценки вносимого усиления спектр ISTS, разработанный для условий свободного звукового поля, корректируют с учетом калибровки микрофона слухового аппарата. Уровень звукового давления на выходе слухового аппарата определяют по результатам измерения в имитаторе внутреннего уха (предпочтительный вариант) или через измерения уровня звукового давления в акустической камере связи с учетом поправки на разность результатов измерений в камере связи и в имитаторе внутреннего уха. Оценку вносимого усиления (определенную через LTASS-усиление или перцентильное усиление) получают вычитанием из уровня звукового давления на выходе слухового аппарата в октавных полосах частот входного сигнала ISTS в тех же полосах частот и усиления открытого уха манекена (OEG) - см. МЭК 60118-8:2005, приложение B.

При определении усиления в акустической камере связи входным сигналом является ISTS, а уровень звукового давления на выходе слухового аппарата получают по его измерениям в камере объемом 2 см³.

Структурные схемы измерений указанных величин приведены в 5.2 и 5.3.

Примечание 1 - Имитатор внутреннего уха - по МЭК 60318-4, акустическая камера связи - по МЭК 60318-5.

Примечание 2 - Элементам схемы с вертикальными линиями соответствуют физические элементы измерительной системы, с горизонтальными линиями - процедуры обработки программными средствами.

Примечание 1 - Акустическая камера связи объемом 2 см³ - по МЭК 60318-5.

Примечание 2 - Элементам схемы с вертикальными линиями соответствуют физические элементы измерительной системы, с горизонтальными линиями - процедуры обработки программными средствами.

При измерении акустических характеристик к испытательному оборудованию, условиям испытаний и акустической испытательной камере предъявляют требования по МЭК 60118-7, в том числе:

a) испытательная камера должна обеспечивать условия существенно свободного звукового поля в диапазоне частот от 200 Гц до 8 кГц;

b) слуховой аппарат в процессе испытаний должен быть расположен в испытательной камере таким образом, чтобы отражать фронтально падающую звуковую волну (нулевые азимутальный угол и угол подъема по МЭК 61669). Если конструкция слухового аппарата не позволяет обеспечить выполнение данного условия, то следует указывать действительный угол падения звуковой волны;

c) уровень звукового давления в контрольной точке слухового аппарата поддерживают постоянным с помощью контрольного микрофона (метод давления) или с использованием метода замещения;

d) используемые третьоктавные фильтры со среднегеометрическими частотами от 250 Гц до 6,3 кГц должны соответствовать требованиям к оборудованию класса 2 по МЭК 61260;

e) посторонние сигналы в испытательной камере, вызванные фоновым шумом или вибрацией, не должны изменять результаты измерений более чем на 0,5 дБ. Проверить выполнение данного требования можно отключением источника подаваемого сигнала - уровень сигнала на выходе слухового аппарата должен при этом уменьшаться не менее чем на 10 дБ;

f) уровень звукового давления в контрольной точке слухового аппарата должен поддерживаться в пределах +/- 1,5 дБ от заданного в диапазоне частот от 200 Гц до 2 кГц и в пределах +/- 2,5 дБ в диапазоне частот от 2 до 8 кГц;

g) частотная характеристика контрольного микрофона при измерениях в условиях свободного звукового поля относительно ее значения на частоте 1 кГц должна быть постоянной в пределах +/- 1 дБ в диапазоне частот от 200 Гц до 5 кГц и в пределах +/- 2 дБ в диапазоне частот от 5 до 8 кГц. Должна быть известная частотная характеристика контрольного микрофона, полученная при калибровке в поле давления на одной из частот в диапазоне от 250 до 1250 Гц (предпочтительно на частоте 1 кГц) с расширенной неопределенностью калибровки не более 1 дБ;

h) частотная характеристика микрофона в акустической камере связи при измерениях в условиях поля давления относительно ее значения на частоте 1 кГц должна быть постоянной в пределах +/- 1 дБ в диапазоне частот от 200 Гц до 5 кГц и в пределах +/- 2 дБ в диапазоне частот от 5 до 8 кГц. Должна быть известная частотная характеристика микрофона в акустической камере связи, полученная при калибровке в поле давления на одной из частот в диапазоне от 250 до 1250 Гц (предпочтительно на частоте 1 кГц) с расширенной неопределенностью калибровки не более 1 дБ.

Все измерения, установленные настоящим стандартом, выполняют с применением ISTS в качестве тестового сигнала. Данный сигнал предложен Европейской ассоциацией изготовителей слуховых аппаратов (European Hearing Instrument Manufacturers Association) и является ее интеллектуальной собственностью. По решению этой организации данный сигнал в 16-битном или 24-битном формате с расширением .wav находится в свободном доступе.

Для создания сигнала были использованы записи речи женщин-дикторов на арабском, английском, французском, немецком, северокитайском и испанском языках. Короткие фрагменты этих записей смешаны в случайном порядке. Описание ISTS приведено в приложении A и [1]. Сигнал имеет следующие основные характеристики:

a) диапазон частот от 100 Гц до 16 кГц. Для измерений в соответствии с настоящим стандартом применяют сигналы, прошедшие фильтрацию в третьоктавных полосах частот со среднегеометрическими частотами от 0,25 до 6,3 кГц;

b) спектр, усредненный на длительном интервале времени (LTASS), в соответствии с рисунком 3 и таблицей 1. Он представляет собой усредненный спектр речи для женского голоса согласно [2]. При акустическом воспроизведении сигнала пределы допуска составляют +/- 3 дБ для всех третьоктавных полос со среднегеометрическими значениями от 0,25 до 6,3 кГц;

c) 30-й, 65-й и 99-й перцентили распределения уровня звукового давления по 125-миллисекундным участкам записи в третьоктавных полосах частот в соответствии с рисунком 3 и таблицей 1. При акустическом воспроизведении сигнала пределы допуска составляют +/- 3 дБ для всех третьоктавных полос со среднегеометрическими значениями от 0,25 до 6,3 кГц;

d) общую длительность 60 с. Возможно увеличение длительности объединением 60-секундных записей. Начало и конец каждой записи сформированы таким образом, чтобы обеспечить гладкость воспроизводимого сигнала в местах стыков;

e) номинальный уровень звукового давления 65 дБ в полосе частот от 200 Гц до 5 кГц. Этот уровень рассматривается как соответствующий нормальной речи собеседников, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга.

Примечание - ISTS с другими уровнями звукового давления нельзя считать представительным для более тихой или более громкой речи, поскольку эти уровни неточно отражают изменение речевых усилий говорящего.

Обычно тестовый сигнал определяют исходя из его воспроизведения в условиях свободного звукового поля. Как указано в разделе 1, метод оценки вносимого усиления должен давать результаты, сопоставимые с получаемыми при измерениях в реальном ухе. При надетом слуховом аппарате условия свободного звукового поля неприменимы.

При получении оценки вносимого усиления тестовый сигнал корректируют для приведения в соответствие с условиями калибровки микрофона слухового аппарата (поправка на переходную характеристику к условиям свободного звукового поля). Данные в отношении переходных характеристик для слуховых аппаратов типичных конструкций приведены в МЭК 60118-8:2005 (таблица A.1). Если при коррекции тестового сигнала использованы иные данные, то они должны быть указаны. Для корректировки используют только те данные, которые применимы для рассматриваемой модели слухового аппарата. Перед проведением коррекции определяют входной уровень звукового давления для исходного (некорректированного) тестового сигнала.

При измерениях усиления в акустической камере связи на вход слухового аппарата непосредственно подается тестовый сигнал, определенный для условий свободного звукового поля. Никакой коррекции не применяют.

Для измерения уровня звукового давления на выходе слухового аппарата применяют имитатор внутреннего уха по МЭК 60318-4, обеспечивающий импеданс нагрузки слухового аппарата, сопоставимый с импедансом реального уха.

Слуховой аппарат соединяют с имитатором через адаптер в соответствии с МЭК 60318-4.

Допускается вместо имитатора внутреннего уха использовать акустическую камеру связи объемом 2 см³ по МЭК 60318-5. Конструктивное исполнение камеры определяется устройством ее соединения со слуховым аппаратом и зависит от типа слухового аппарата: внутриушного (камера НА-1) или с ушным вкладышем (камера НА-2). Камера НА-1 может быть использована для слухового аппарата с ушным вкладышем при наличии соответствующего переходного устройства.

Результаты, полученные с применением акустической камеры связи, будут отличаться от полученных с применением имитатора внутреннего уха, что требует внесения в них соответствующей поправки (см. 8.2.3). Расхождение в результатах после внесения поправки будет объясняться в первую очередь разными нагрузками, создаваемыми переходными устройствами.

В протоколе испытаний должно быть указано нагружающее устройство и используемые адаптеры. Схема измерительной установки должна быть приведена в деталях, достаточных для обеспечения воспроизводимости результатов испытаний.

Используют акустическую камеру связи объемом 2 см³ по МЭК 60318-5.

В случае внутриушного слухового аппарата используют камеру НА-1, в случае слухового аппарата с телефоном с ушным вкладышем - НА-2. Камера НА-1 может быть использована для слухового аппарата с ушным вкладышем при наличии соответствующего переходного устройства.

Применяемая камера должна быть описана в протоколе испытаний. Схема измерительной установки должна быть приведена в деталях, достаточных для обеспечения воспроизводимости результатов испытаний.

Слуховой аппарат должен иметь индивидуальные пользовательские настройки.

Допускается устанавливать слуховой аппарат, запрограммированный для типичного пользователя с применением одной из аудиограмм, указанных в 7.3, которая соответствует применяемому слуховому аппарату. Должна быть предоставлена информация о том, какая из аудиограмм может быть применена. Программирование должно обеспечить оптимальные настройки для данного типичного пользователя с учетом возможностей, предоставляемых данным слуховым аппаратом.

Все данные, связанные с настройкой слухового аппарата, должны быть зафиксированы, чтобы обеспечить воспроизводимость получаемых результатов.

Если в целях испытаний требуется использовать настройки, отличные от применяемых конечным пользователем, изменения настроек должны быть зафиксированы.

Все настройки слухового аппарата, включая алгоритмы подавления шумов, обратной связи, эхо-сигналов и т.п., подбирают под конечного пользователя.

В некоторых случаях, например когда выбранные настройки влияют на нормальную работу слухового аппарата, требуется применение специальных настроек. Это может иметь место, в частности, если программируемые настройки связаны с вентиляцией слухового прохода, направленностью микрофона или когда характеристики слухового аппарата изменяются автоматически в зависимости от акустических условий. Специальные настройки могут также использоваться для демонстрации эффекта их применения, например в отношении характеристик компрессии, снижения шума, максимального усиления сигнала и др. Опция транспозиции частотного спектра должна быть отключена, поскольку ее применение может затруднить интерпретацию результатов измерений. Используемые специальные настройки должны быть определены и зафиксированы.

При программировании слухового аппарата программа может потребовать ввода данных о размерах вентиляционных отверстий (вентов). В этом случае рекомендуется указать, что все венты заглушены.

Если слуховой аппарат запрограммировать с учетом открытых вентов, то следует иметь в виду, что во время измерений вентиляция отсутствует. Это может привести к несоответствию результатов измерений настройкам аппарата.

Слуховые аппараты с направленными микрофонами рекомендуется, если это возможно, настроить в режим ненаправленного приема.

Если режим ненаправленного приема выбрать невозможно, это должно быть зафиксировано. При интерпретации результатов измерений следует учитывать их возможную зависимость от показателя направленности слухового аппарата.

При программировании слухового аппарата для типичного пользователя из некоторой группы пользователей используют соответствующую этой группе аудиограмму.

Набор стандартных аудиограмм в виде плоской или плавно спадающей зависимости с данными из таблицы 2 показан на рисунке 4. Набор стандартных аудиограмм со ступенчатым спадом с данными из таблицы 3 показан на рисунке 5.

Общую потерю слуха HL, дБ, определяют как HL = (HL0,5k + HL1k + HL2k + HL4k)/4, где HLxk означает порог слышимости на частоте x, кГц.

Построение стандартных аудиограмм описано в [3].

Настоящий стандарт определяет только два вышеуказанных семейства аудиограмм, поскольку другие виды зависимости порога слышимости от частоты (с подъемами, впадинами и пр.) встречаются крайне редко. Если ни одна из предложенных аудиограмм не применима, то изготовитель слухового аппарата может указать другую аудиограмму вместе с описанием условий ее использования.

Измерения проводят с использованием 60-секундного тестового сигнала ISTS (см. 6.2). Начальный 15-секундный участок сигнала используют для стабилизации слухового аппарата. Оставшийся участок тестового сигнала длительностью 45 с используют для измерений. Изготовитель может при необходимости установить большее время стабилизации, нарастив тестовый сигнал [см. 6.2.1, перечисление d)], но длительность участка тестового сигнала для измерений и анализа (45 с) остается неизменной.

Измерения выполняют в третьоктавных полосах частот со среднегеометрическими частотами от 250 Гц до 6,3 кГц. Речеподобный тестовый сигнал с уровнем 65 дБ по 6.2 соответствует условиям нормального речевого общения. Кроме того, измерения проводят с тем же тестовым сигналом по 6.2, усилив его громкость до уровня 80 дБ.

Дополнительно могут быть проведены измерения с тестовым сигналом по 6.2, уровень которого ослаблен до 55 дБ. Однако следует иметь в виду, что такой тихий сигнал может быть близок к шумовому порогу измерительной системы.

Измерения могут быть также проведены с использованием тестовых сигналов по 6.2 других уровней при обеспечении заданных требований к точности.

Примечание - Тестовый сигнал ISTS с уровнем 65 дБ является представительным для речевого общения при расстоянии между собеседниками 1 м. После усиления до 80 дБ или ослабления до 55 дБ тестовый сигнал не может считаться представительным для нормальной речи, поскольку изменение речевых усилий говорящего изменяет спектральные характеристики его голоса. Однако предполагается, что измерения при усиленном (ослабленном) сигнале будут достаточными, чтобы характеризовать работу слухового аппарата при разных уровнях речевого сигнала.

Измерения выполняют следующим образом:

a) используют частотную коррекцию громкоговорителя для создания в акустической испытательной камере постоянного уровня звукового давления в контрольной точке слухового аппарата в диапазоне частот от 200 Гц до 8 кГц;

b) используют исходный (некорректированный) тестовый сигнал ISTS, создающий в контрольной точке слухового аппарата звуковое давление с уровнем 65 дБ;

c) записывают последние 45 с из 60-секундной реализации ISTS. Слуховой аппарат при этом должен быть выключен или удален из испытательной камеры. Полученную запись входного тестового сигнала используют для повторных измерений;

d) не изменяя настройки испытательной системы, обеспечивающие заданный уровень звукового давления в контрольной точке, корректируют ISTS как указано в 6.2.2 и используют его как входной сигнал слухового аппарата;

e) записывают последние 45 с выходного сигнала слухового аппарата в имитаторе внутреннего уха или акустической камере связи объемом 2 см³ для последующего анализа;

f) повторяют измерения начиная с шага по перечислению b), для уровней звукового давления 80 и (при необходимости) 55 дБ.

Измерения выполняют следующим образом:

a) используют частотную коррекцию громкоговорителя для создания в акустической испытательной камере постоянного уровня звукового давления в контрольной точке слухового аппарата в диапазоне частот от 200 Гц до 8 кГц;

b) используют исходный (некорректированный) тестовый сигнал ISTS, создающий в контрольной точке слухового аппарата звуковое давление с уровнем 65 дБ;

c) записывают последние 45 с из 60-секундной реализации ISTS. Слуховой аппарат при этом должен быть выключен или удален из испытательной камеры. Полученную запись входного тестового сигнала используют для повторных измерений;

d) записывают последние 45 с выходного сигнала слухового аппарата в акустической камере связи объемом 2 см³ для последующего анализа;

e) повторяют измерения начиная с шага по перечислению b), для уровней звукового давления 80 и (при необходимости) 55 дБ.

Записи входного и выходного сигнала слухового аппарата, полученные в соответствии с 8.1.2 и 8.1.3, используют при вычислениях оценки вносимого усиления или усиления в акустической камере связи для LTASS и 30-го, 65-го и 99-го перцентилей тестового сигнала. Общая схема анализа показана на рисунке 6.

Цифровая обработка сигнала слуховым аппаратом занимает некоторое время, следствием чего является задержка сигнала на выходе. Если такая задержка составляет 10 мс и более, то для вычисления перцентильного усиления требуется предварительно синхронизировать выходной сигнал слухового аппарата с входным сигналом. При определении LTASS-усиления такой синхронизации не требуется. Определение временной задержки может быть основано на корреляционном анализе широкополосных сигналов.

Временной сдвиг выходного сигнала должен быть определен с точностью не менее 10 мс. Важно, чтобы результат определения временного сдвига зависел только от особенностей обработки сигнала слуховым аппаратом и не зависел от применяемой измерительной системы. Процедура синхронизации проиллюстрирована на рисунке 7. Выходной сигнал y(t) должен быть сдвинут на время , соответствующее максимуму функции взаимной корреляции.

Если для получения оценки вносимого усиления слуховой аппарат нагружен на акустическую камеру связи объемом 2 см³, то в результат измерения уровня звукового давления в камере необходимо внести поправку, отражающую отличие этой величины от той, что была бы получена при измерениях в реальном ухе. Поправку в каждой третьоктавной полосе вносят путем прибавления соответствующего значения из таблицы 4, которые получены в [4] для акустических камер связи НА-1 и НА-2.

Оценку вносимого усиления по LTASS (LTASS-усиление) для ISTS получают следующим образом:

a) в каждой третьоктавной полосе определяют LTASS по последним 45 с входного сигнала, запись которого выполнена в соответствии с 8.1.2, перечисление c);

b) в каждой третьоктавной полосе определяют уровень звукового давления по последним 45 с выходного сигнала, запись которого выполнена в соответствии с 8.1.2, перечисление e). Если измерения выполнены с применением акустической камеры связи, то добавляют поправку в соответствии с 8.2.3;

c) в каждой третьоктавной полосе из результата, полученного в соответствии с перечислением b), вычитают результат, полученный в соответствии с перечислением a);

d) рассчитывают LTASS-усиление для каждой третьоктавной полосы, вычитая из результата, полученного в соответствии с перечислением c), усиление открытого уха манекена (OEG) по МЭК 60118-8:2005, приложение B.

Усиление в акустической камере связи по LTASS (LTASS-усиление) для ISTS рассчитывают следующим образом:

a) в каждой третьоктавной полосе определяют LTASS по последним 45 с входного сигнала, запись которого выполнена в соответствии с 8.1.3, перечисление c);

b) в каждой третьоктавной полосе определяют уровень звукового давления по последним 45 с выходного сигнала, запись которого выполнена в соответствии с 8.1.3, перечисление d);

c) рассчитывают LTASS-усиление для каждой третьоктавной полосы, вычитая из результата, полученного в соответствии с перечислением b), результат, полученный в соответствии с перечислением a).

В каждой третьоктавной полосе последние 45 с входного сигнала, записанного в соответствии с 8.1.2, перечисление c), или 8.1.3, перечисление c), и выходного сигнала, записанного в соответствии с 8.1.2, перечисление e), или 8.1.3, перечисление d), разбивают на участки длительностью (125 +/- 3) мс через каждые (62,5 +/- 2) мс, как показано на рисунке 8.

Распределение уровней звукового давления тестового сигнала (гистограмму) рассчитывают по 125-миллисекундным участкам, полностью помещающимся в последние 45 с входного сигнала. По полученной гистограмме определяют 30-й, 65-й и 99-й перцентили распределения уровня звукового давления во входном сигнале.

Оценку вносимого усиления по 30-му, 65-му и 99-му перцентилям распределения (перцентильное усиление) для ISTS получают следующим образом:

a) если выходной сигнал по 8.1.2, перечисление e), был записан в камере акустической связи объемом 2 см³, для каждого участка записи вносят поправки в соответствии с 8.2.3;

b) в каждой третьоктавной полосе входного сигнала, записанного в соответствии с 8.1.2, перечисление c), находят 125-миллисекундные участки с уровнем звукового давления, равным (в пределах +/- 3 дБ) 30-му перцентилю распределения;

c) для каждого участка входного сигнала, определенного по перечислению b), находят соответствующий ему участок выходного сигнала в третьоктавной полосе частот, записанного в соответствии с 8.1.2, перечисление e), или в соответствии с перечислением a);

d) уровень звукового давления для каждого участка входного сигнала, определенного в соответствии с перечислением b), вычитают из уровня звукового давления соответствующего ему участка выходного сигнала, определенного в соответствии с перечислением c);

e) для каждой третьоктавной полосы усредняют результаты, полученные в соответствии с перечислением d), по всем участкам, полученным в соответствии с перечислением b).

Примечание - Усреднение осуществляют через суммирование уровней звукового давления, не пересчитывая их в абсолютные значения звукового давления. Такой метод усреднения считают предпочтительным, поскольку он обеспечивает лучшую сопоставимость оценок усиления звукового сигнала слуховым аппаратом с аудиограммой пользователя;

f) рассчитывают перцентильное усиление для 30-го перцентиля для каждой третьоктавной полосы, вычитая из результата, полученного в соответствии с перечислением e), усиление открытого уха манекена (OEG) по МЭК 60118-8:2005, приложение B;

g) аналогичным образом повторяют процедуру в соответствии с перечислениями от b) до f) для получения перцентильного усиления для 65-го и 99-го перцентилей.

Процедура расчета проиллюстрирована рисунком 9 (для 65-го перцентиля).

Усиление в акустической камере связи по 30-му, 65-му и 99-му перцентилям распределения (перцентильное усиление) для ISTS рассчитывают следующим образом:

a) в каждой третьоктавной полосе входного сигнала, записанного в соответствии с 8.1.3. перечисление c), находят 125-миллисекундные участки с уровнем звукового давления, равного (в пределах +/- 3 дБ) 30-му перцентилю распределения;

b) для каждого участка входного сигнала, определенного по перечислению a), находят соответствующий ему участок выходного сигнала в третьоктавной полосе частот, записанного в соответствии с 8.1.3, перечисление d);

c) уровень звукового давления для каждого участка входного сигнала, определенного в соответствии с перечислением a), вычитают из уровня звукового давления соответствующего ему участка выходного сигнала, определенного в соответствии с перечислением b);

d) для каждой третьоктавной полосы усредняют результаты, полученные в соответствии с перечислением c), по всем участкам, полученным в соответствии с перечислением a).

Примечание - Усреднение осуществляют через суммирование уровней звукового давления, не пересчитывая их в абсолютные значения звукового давления. Такой метод усреднения считают предпочтительным, поскольку он обеспечивает лучшую сопоставимость оценок усиления звукового сигнала слуховым аппаратом с аудиограммой пользователя;

e) аналогичным образом повторяют процедуру в соответствии с перечислениями от a) до d) для получения перцентильного усиления для 65-го и 99-го перцентилей.

Процедура расчета проиллюстрирована рисунком 9 (для 65-го перцентиля).

На верхнем графике рисунка 9 показаны участки записи входного сигнала, соответствующие 65-му перцентилю распределения, а на нижнем графике - соответствующие им участки выходного сигнала.

Результаты измерения LTASS-усиления для уровней входного сигнала 65 и 80 дБ представляют на одном графике. Если получен результат для уровня входного сигнала 55 дБ, то его также представляют на этом графике. Графики должны включать в себя только те точки, для которых получены достоверные результаты измерения (т.е. не подверженные значительному влиянию окружающего акустического шума). На рисунке 10 показан пример представления LTASS-усиления для всех трех уровней входного сигнала.

Для сравнения, чтобы продемонстрировать эффект компрессии сигнала, на рисунке 11 LTASS-усиления для уровней 80 и 55 дБ показаны относительно LTASS-усиления для уровня 65 дБ.

Результаты измерения перцентильного усиления для 30-го, 65-го и 99-го перцентилей представляют на одном графике. Если получен результат для уровня входного сигнала 55 дБ, то его также представляют на этом графике. Графики должны включать в себя только те точки, для которых получены достоверные результаты измерения (т.е. не подверженные значительному влиянию окружающего акустического шума). Каждому уровню входного воздействия должен соответствовать отдельный график. Для сравнения на графике может быть также показано LTASS-усиление. На рисунке 12 показан пример представления перцентильных усилений для входного сигнала ISTS с номинальным уровнем звукового давления 65 дБ.

Для сравнения, чтобы продемонстрировать эффект компрессии сигнала, на рисунке 13 перцентильные усиления для 30-го, 65-го и 99-го перцентилей показаны относительно LTASS-усиления.

Основным результатом является LTASS-усиление для уровня звукового давления входного сигнала 65 дБ, показывающее, как слуховой аппарат усиливает звук при нормальных условиях речевой коммуникации. LTASS-усиление для уровня 85 дБ характеризует работу слухового аппарата при речи повышенной громкости, а для уровня 55 дБ - при речи пониженной громкости.

В большинстве случаев при программировании слуховых аппаратов для тихой речи обеспечивается большее относительное усиление по сравнению с речью нормальной или повышенной громкости, что позволяет распознавать негромкую речь лицам с потерей слуха. Это дополнительное усиление может варьироваться в зависимости от полосы анализа. В то же время в случае громкой речи обеспечивается сравнительно меньшее усиление, чтобы обеспечить пользователю комфортные условия восприятия звука и предотвратить появление чрезмерно сильного звука на выходе слухового аппарата, способного повредить орган слуха. Это снижение усиления также зависит от полосы анализа.

Зависимость LTASS-усиления звука слуховым аппаратом от громкости входного сигнала называется компрессией звука. Чем больше отношение компрессии, тем больше разброс LTASS-усиления для разных уровней входного сигнала. Если постоянная времени испытуемого слухового аппарата больше времени стабилизации, то эффект компрессии может быть не полностью отражен результатами измерений. В этом случае рекомендуется повторять тестовый сигнал, пока работа алгоритма компрессии не стабилизируется.

Слуховые аппараты с линейным усилением демонстрируют одинаковое LTASS-усиление для всех уровней речевого сигнала.

Перцентильное усиление показывает, как слуховой аппарат усиливает разные элементы структуры речевого сигнала. Часть речевого сигнала может быть очень тихой, что связано с перерывами речи или взятием дыхания говорящим. Преобразование слуховым аппаратом этих тихих элементов речи описывается усилением 30-го перцентиля, в то время как преобразование самых громких звуков описывается усилением 99-го перцентиля. 65-й перцентиль близок к средней громкости воспроизводимого речевого сигнала. Следует отметить, что очень тихие звуки (ниже 15-го перцентиля) обычно характеризуют фоновый шум и физиологические особенности, сопровождающие процесс речи (например, дыхание). По этой причине в качестве среднего уровня звуковой энергии был выбран 65-й перцентиль.

Перцентильное усиление и LTASS-усиление являются взаимодополняющими характеристиками работы слухового аппарата. При этом полезно сравнивать LTASS-усиление с перцентильным усилением для 65-го перцентиля.

Слуховой аппарат с алгоритмом компрессии и малой постоянной времени демонстрирует разные перцентильные усиления для всех трех выбранных перцентилей. Чем больше отношение компрессии, тем больше разброс усиления для разных перцентилей. При этом больший разброс наблюдается для слуховых аппаратов с наименьшей постоянной времени. Это свидетельствует о том, что структура речи непостоянна и ее тихие и громкие звуки будут усиливаться по-разному.

Если постоянная времени слишком велика по сравнению со 125-миллисекундным окном анализа, разность в перцентильном усилении для разных перцентилей будет мала или вовсе отсутствовать, т.е. тихие и громкие звуки речи будут усиливаться одинаково.

Слуховые аппараты с линейным усилением демонстрируют одинаковое перцентильное усиление для разных перцентилей.

При представлении результатов измерений должны быть отражены следующие данные:

a) определяемая величина: оценка вносимого усиления (предпочтительно) или усиление в акустической камере связи (см. 5.1);

b) программные настройки слухового аппарата, включая ссылку на аудиограмму: стандартную или индивидуальную;

c) описание системы вентиляции, если не все венты заглушены, и направленность микрофона, если микрофон не всенаправленный (см. 7.2.2 и 7.2.3);

d) описание нагружающего устройства (см. 6.3);

e) если определяемой величиной является оценка вносимого усиления, переходная характеристика микрофона слухового аппарата к условиям свободного звукового поля (см., например, МЭК 60118-8:2005, таблица A.1);

f) если измеряемой величиной является перцентильное усиление, подтвержденные результаты оценки задержки сигнала слуховым аппаратом и примененный сдвиг выходного сигнала, если эта задержка составила 10 мс или более (см. 8.2.2);

g) подтверждение, что при измерениях уровень фонового шума был не менее чем на 10 дБ ниже уровня входного сигнала для всех точек, использованных для представления результатов. Если такое подтверждение в отношении некоторых точек отсутствует, то они должны быть удалены из представляемых результатов.

Международный речевой тестовый сигнал (ISTS) был разработан на основе следующих принципов:

- сигнал должен походить на нормальную речь, но при этом быть неразборчивым;

- сигнал должен быть сформирован на основе наиболее употребительных языков, к которым отнесены арабский, английский, северокитайский и испанский и к которым были также добавлены французский и немецкий;

- сигнал должен представлять женскую речь, поскольку ее параметры находятся посредине между мужским и детским голосом и потому что такая речь используется в большинстве существующих испытаний;

- диапазон частот сигнала должен составлять от 100 Гц до 16 кГц;

- спектр сигнала должен соответствовать международному усредненному спектру женской речи по [2] с отклонениями не более 1 дБ;

- уровень звукового давления сигнала в диапазоне от 200 Гц до 5 кГц должен быть 65 дБ;

- разность между 30-м и 99-м перцентилями распределения уровня звукового давления сигнала в третьоктавных полосах частот должен быть сопоставимым со значениями, получаемыми из [5] и [2];

- сигнал должен включать в себя как звонкие, так и глухие элементы речи. Звонкие элементы должны иметь гармоническую структуру и основную собственную частоту, характерную для женского голоса;

- сигнал должен иметь спектр модуляции, характерный для нормальной речи с максимумом в окрестности 4 Гц при измерениях в третьоктавных полосах частот;

- сигнал должен имитировать нормальные кратковременные (125 мс) вариации речевого спектра (формантные переходы);

- сигнал должен содержать элементы комодуляции, характерные для реальной речи и отражающие корреляции огибающих в разных третьоктавных полосах спектра;

- сигнал должен включать в себя кратковременные паузы, характерные для нормальной речи;

- длительность сигнала должна составлять 60 с.

ISTS находится в свободном доступе на сайте Европейской ассоциации изготовителей слуховых аппаратов (www.EHIMA.com).

В записи принимали участие 21 женщина-диктор, для которых родными языками являлись английский (американский вариант), арабский, северокитайский, французский, немецкий и испанский. Каждая из них несколько раз прочитала вслух с нормальной артикуляцией басню Эзопа "Солнце и ветер" [6]. Запись осуществлена в офисном помещении (время реверберации 0,5 с на частоте 500 Гц) с использованием направленного микрофона Neumann KM 184 и оцифрована с 24-битным разрешением и частотой выборки 44,1 кГц.

Из всего речевого материала были отобраны по одной записи от одного диктора для каждого языка. Критериями выбора были отсутствие характерных региональных особенностей и дефектов (например, хрипловатых звуков) в речи диктора, а также значение медианы основной частоты в голосовом спектре. Отобранный материал был приведен к международному усредненному речевому спектру для женского голоса в диапазоне от 100 Гц до 16 кГц согласно [2] для обеспечения его однородности. Кроме того, было построено и аппроксимировано гладкой кривой распределение длительности речи между продолжительными (свыше 100 мс) паузами. При построении кривой распределения длительность пауз была ограничена 650 мс.

Записи были разделены на сегменты с использованием следующей автоматизированной процедуры. Из записей были взяты начальные фрагменты длительностью 500 мс. Для последних 400 мс фрагмента был проведен анализ мощности сигнала на интервалах длительности 10 мс. Из этих 10-миллисекундных интервалов был отобран тот, для которого мощность минимальна. На этом интервале было зафиксировано наименьшее абсолютное значение сигнала.

Сегмент записи был выделен из 500-миллисекундного фрагмента и включал в себя участок записи от начала фрагмента до появления зафиксированного наименьшего абсолютного значения. Следующий 500-миллисекундный фрагмент записи начинал свой отсчет от момента появления наименьшего абсолютного значения. Автоматическая сегментация записи была скорректирована вручную для максимального исключения точек разрыва при произнесении гласных звуков и в связанных с ним фонемах. Полученные сегменты имели длительность от 100 до 600 мс.

Речевые паузы длительностью более 100 мс были сохранены в тех фрагментах, в которых они встретились в исходном речевом материале. Сегменты с длительными паузами, а также следующие за ними сегменты были специально отмечены.

Полученные сегменты были пристыкованы друг к другу в случайном порядке для получения участков записи длительностью 10 и 15 с. При этом сигнал на концах каждого сегмента на интервале 1 мс был сглажен применением окна Ханна для исключения звуковых артефактов. Кроме того, чередование языков в сегментах было изменено таким образом, чтобы на шести последовательных сегментах каждый язык встречался по одному разу.

В течение 10-секундного или 15-секундного участка записи каждый сегмент встречался только один раз. Чтобы не допускать скачков основной частоты между последовательными сегментами, на начальном и конечном 50-миллисекундном интервале каждого сегмента был выполнен анализ основной частоты спектра. При стыковании сегментов допускался скачок основной частоты не более чем на 10 Гц. Если это условие не соблюдалось, пристыкованный сегмент заменялся другим. При этом допускались сочетания звонких и глухих или двух глухих звуков.

Если длительность непрерывной речи не соответствовала построенной вероятностной кривой, использовались сегменты с паузами более 100 мс. Это обеспечивало сохранение в тестовом сигнале естественного чередования пауз. После каждой паузы выбирался сегмент речи на другом языке. На каждом 10-секундном или 15-секундном участке записи выбирался сегмент, содержащий речевую паузу, и корректировался для обеспечения требуемой длительности участка. Полученные участки записи снова подверглись фильтрации для приведения в соответствие с международным усредненным спектром женской речи по [2].

ISTS длительностью 60 с был составлен из участков записи длительностью 10 и 15 с. Длительность ISTS может быть изменена с шагом 5 мс (исключая шаги 5 мс и 55 мс). Для измерений в целях оценки характеристик слухового аппарата 15-секундная запись может быть использована для адаптации алгоритма обработки к предъявляемому сигналу, а последующие 45 секунд записи - непосредственно для измерений. Для грубой оценки характеристик могут быть использованы сигналы длительность 10 с.

Построенный сигнал ISTS был подвергнут анализу с целью проверки соответствия предварительно установленным критериям и сопоставимости с исходными записями. Было подтверждено, что ISTS согласуется с естественной речью по всем критериям. Ниже приведены наиболее важные результаты анализа:

- усредненные спектры для ISTS (LTASS), а также участков записи длительностью 10 и 15 с: соответствуют международному усредненному спектру женской речи по [2] в пределах допуска 1 дБ;

- 10-секундные спектрограммы: на спектрограммах наблюдались небольшие вариации основной частоты, характерные для разных языков;

- основная частота: медиана основной частоты ISTS равна 196 Гц, в то время как для исходной записи всех дикторов она составила 203 Гц, что можно считать хорошим совпадением с учетом стандартного отклонения (для ISTS и для всех языков) 44 Гц;

- спектр модуляции: максимум спектра в третьоктавных полосах для ISTS и для всех языков, использовавшихся в записи, приходится на диапазон от 2 до 8 Гц, систематических отклонений не обнаружено;

- комодуляционный анализ: анализ взаимной корреляции огибающих ISTS в третьоктавных полосах показал ее уменьшение с увеличением расстояния между полосами, что характерно для естественной речи на всех языках;

- длительность пауз: распределение речевых пауз и их длительности аналогичны тем, что имеют место для исходных языков, однако для укороченного сигнала ISTS характерно их несколько более неравномерное распределение по сравнению с этими языками. Паузы составляют шестую часть сигнала;

- перцентильное распределение: распределение уровня звукового давления для 125-миллисекундных участков (с 50-процентным перекрытием) сигналов, прошедших через третьоктавные фильтры, показано на рисунке A.1, а рассчитанные 99-й, 65-й и 30-й перцентили - на рисунке 3. Разность между 99-м и 33-м перцентилями составила от 20 до 30 дБ, что соответствует той же характеристике для шести языков, использовавшихся для формирования ISTS;

- доля глухих звуков: для ISTS она составила 44%, что несколько больше 35% для записей речи на исходных языках;

- распределение мгновенных значений: соответствует распределению в естественных языках;

- пик-фактор: для ISTS он равен 17, что очень близко к среднему значению 18 для языков, использовавшихся в записи.

Более подробные сведения о конструировании и анализе ISTS приведены в [1].