افزایش اثربخشی میکروفون‌های جهت‌دار در سمعک‌های ایرانی: راهکاری برای شنوایی بهتر در محیط‌های شلوغ

کم‌شنوایی، به‌ویژه کم‌شنوایی حسی‌عصبی (SNHL)، یکی از شایع‌ترین اختلالات حسی است که میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار داده است. این اختلال می‌تواند درک گفتار را، به‌خصوص در محیط‌های پر سر و صدا مانند رستوران‌ها یا جلسات شلوغ، به شدت مختل کند. سمعک‌های دیجیتال مجهز به میکروفون‌های جهت‌دار (Directional Microphones)، تنها فناوری سمعک هستند که به‌طور علمی ثابت شده در بهبود نسبت سیگنال به نویز (SNR) و افزایش وضوح گفتار در چنین شرایطی مؤثرند. این فناوری با تمرکز بر صداهای ورودی از یک جهت خاص (معمولاً جلو) و کاهش نویزهای پس‌زمینه، تجربه‌ای طبیعی‌تر برای کاربران فراهم می‌کند.

با وجود موفقیت میکروفون‌های جهت‌دار در آزمایش‌های آزمایشگاهی، عملکرد آن‌ها در دنیای واقعی گاهی با محدودیت‌هایی مواجه است. عواملی مانند بازتاب صدا، حرکت منابع صوتی و طراحی فیزیکی سمعک می‌توانند اثربخشی را کاهش دهند. این مقاله رویکرد نوآورانه‌ای را بررسی می‌کند که با الهام از شنوایی دوگوشی طبیعی و استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته، شکاف بین آزمایشگاه و دنیای واقعی را پر می‌کند. همچنین، نقش سمعک‌های ایرانی در ارائه این فناوری‌ها با کیفیت بالا و قیمت مقرون‌به‌صرفه برجسته می‌شود. در پایان، با راهنمایی برای انتخاب سمعک مناسب و تأکید بر اهمیت باتری‌های باکیفیت از fannkala.com، به شما کمک می‌کنیم تا بهترین تصمیم را برای بهبود شنوایی خود بگیرید.

 

کم‌شنوایی حسی‌عصبی: چالش‌ها و نیازها

کم‌شنوایی حسی‌عصبی، ناشی از آسیب به سلول‌های مویی حلزون گوش یا عصب شنوایی، شایع‌ترین نوع کم‌شنوایی دائمی است. این اختلال اغلب در اثر عواملی مانند پیری، قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض صداهای بلند، عفونت‌ها یا عوامل ژنتیکی ایجاد می‌شود. افراد مبتلا به SNHL معمولاً در شنیدن صداهای با فرکانس بالا، مانند حروف صامت (مانند "س"، "ش"، یا "ف")، مشکل دارند که برای درک گفتار ضروری‌اند. این مشکل در محیط‌های پر سر و صدا، مانند کافه‌ها، بازارها یا جلسات کاری، تشدید می‌شود.

میکروفون‌های جهت‌دار در سمعک‌ها با تمرکز بر منبع صوتی اصلی (مانند صدای گوینده روبه‌رو) و کاهش نویزهای محیطی، راه‌حلی مؤثر برای این چالش ارائه می‌دهند. این فناوری از دهه 1970 در سمعک‌های پشت‌گوشی استفاده می‌شود و با پیشرفت‌های دیجیتال، به سیستم‌های دو میکروفونی پیشرفته‌تر ارتقا یافته است. با این حال، عواملی مانند بازتاب صدا (Reverberation)، اندازه دریچه سمعک و حرکت منابع صوتی می‌توانند عملکرد این میکروفون‌ها را در دنیای واقعی محدود کنند. برای رفع این محدودیت‌ها، رویکردهای نوینی توسعه یافته‌اند که در ادامه بررسی می‌شوند.

 

فناوری میکروفون‌های جهت‌دار: چگونه کار می‌کند؟

میکروفون‌های جهت‌دار با استفاده از دو میکروفون در سمعک کار می‌کنند: یکی در جلو و دیگری در عقب. این سیستم با ایجاد تأخیر در سیگنال دریافتی از میکروفون عقبی و کسر آن از سیگنال میکروفون جلویی، صداهای ناخواسته از پشت و کناره‌ها را کاهش می‌دهد. نتیجه، ایجاد الگوهای جهت‌داری مانند کاردیوئید (تمرکز بر جلو) یا هایپرکاردیوئید (تمرکز شدیدتر) است که SNR را بهبود می‌بخشد.

شاخص‌های کلیدی برای سنجش اثربخشی میکروفون‌های جهت‌دار شامل:

نسبت جلو به عقب (Front-Back Ratio): میزان کاهش صداهای پشت نسبت به صداهای جلو.

شاخص جهت‌داری (Directivity Index): معیاری برای تمرکز میکروفون روی یک جهت خاص.

الگوریتم‌های تطبیقی در سمعک‌های مدرن، این الگوهای جهت‌داری را به‌صورت پویا تنظیم می‌کنند تا با تغییرات محیط (مانند حرکت گوینده یا افزایش نویز) سازگار شوند. فناوری‌های اضافی مانند کاهش بازتاب صدا و جبران پینا (Pinna Compensation) نیز به بهبود عملکرد کمک می‌کنند.

 

رویکرد نوآورانه برای افزایش اثربخشی میکروفون‌های جهت‌دار

برای رفع محدودیت‌های میکروفون‌های جهت‌دار، رویکردهای جدیدی با الهام از شنوایی دوگوشی طبیعی انسان توسعه یافته‌اند. این رویکرد شامل سه حالت گوش دادن است که تجربه‌ای پویا و متناسب با نیازهای کاربر ارائه می‌دهد:

1.حفظ نشانه‌های فضایی (Spatial Cue Preservation)

این حالت با شبیه‌سازی اثر پینا (نقش لاله گوش در جهت‌یابی صدا) در فرکانس‌های بالا، توانایی کاربر در تشخیص جهت صدا را بهبود می‌بخشد. الگوریتم جبران پینا خطاهای تشخیص جهت جلو/عقب را تا 40%  کاهش می‌دهد. این حالت برای موقعیت‌هایی که کاربر نیاز به آگاهی کامل از محیط اطراف دارد، مانند پیاده‌روی در خیابان، رانندگی، یا حضور در جمع‌های اجتماعی، ایده‌آل است. برای مثال، کاربری که در یک پارک شلوغ قدم می‌زند، می‌تواند همزمان صدای دوست خود را از روبه‌رو و صدای پرندگان از اطراف تشخیص دهد.

2.گوش دادن دوگوشی (Binaural Listening)

در این حالت، یکی از سمعک‌ها در حالت جهت‌دار و دیگری در حالت همه‌جهته تنظیم می‌شود تا بهترین SNR را در گوش با شرایط بهتر فراهم کند. این رویکرد از توانایی طبیعی مغز برای تمرکز بر گوش با سیگنال قوی‌تر بهره می‌برد. هماهنگی بی‌سیم بین سمعک‌ها امکان تنظیم پویا بر اساس تغییرات محیط را فراهم می‌کند. این حالت برای مکالمات گروهی، مانند جلسات کاری یا دورهمی‌های خانوادگی، بسیار مناسب است. برای مثال، در یک جلسه، کاربر می‌تواند روی صدای سخنران اصلی تمرکز کند، در حالی که همچنان از صداهای محیط آگاه است.

3.وضوح گفتار (Speech Intelligibility)

این حالت از فناوری بیم‌فورمینگ دوگوشی (Binaural Beamforming) استفاده می‌کند تا تمرکز شدیدی روی منبع گفتار ایجاد کند. با ایجاد یک "پرتو صوتی" باریک، این حالت نویزهای جانبی را به حداقل می‌رساند و SNR را تا 6 دسی‌بل بهبود می‌بخشد. این حالت برای محیط‌های بسیار پر سر و صدا، مانند رستوران‌ها، کنسرت‌ها، یا ایستگاه‌های مترو، طراحی شده است. برای مثال، کاربری که در یک رستوران شلوغ غذا می‌خورد، می‌تواند به‌راحتی با دوست خود مکالمه کند، بدون اینکه صدای ظروف یا مکالمات دیگر او را مختل کند.

 

پیاده‌سازی فناوری در سمعک‌های ایرانی

سمعک‌های ایرانی با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته جهانی، قابلیت‌های مشابهی را با قیمت مقرون‌به‌صرفه ارائه می‌دهند. این سمعک‌ها از طراحی دو میکروفونی استفاده می‌کنند که با الگوریتم‌های تطبیقی، الگوهای جهت‌داری پویا ایجاد می‌کنند. ویژگی‌های کلیدی شامل:

الگوریتم‌های تطبیقی: تنظیم خودکار الگوی جهت‌داری بر اساس موقعیت منابع صوتی و نویز.

کاهش بازتاب صدا: بهبود عملکرد در محیط‌های با اکو، مانند سالن‌های کنفرانس.

جبران پینا: شبیه‌سازی شنوایی طبیعی برای جهت‌یابی بهتر.

اتصال بی‌سیم: هماهنگی بین سمعک‌ها و اتصال به دستگاه‌های هوشمند برای پخش مستقیم صدا.

هوش مصنوعی: تحلیل الگوهای صوتی محیط و تنظیم خودکار برای تجربه‌ای شخصی‌سازی‌شده.

برای مثال، یک سمعک ایرانی مجهز به این فناوری‌ها می‌تواند به کاربری که در یک بازار شلوغ خرید می‌کند، کمک کند تا صدای فروشنده را به‌وضوح بشنود، در حالی که نویزهای اطراف به حداقل می‌رسد. برای عملکرد بهینه این سمعک‌ها، استفاده از باتری‌های باکیفیت پارس تک ضروری است که می‌توانید از fannkala.com  تهیه کنید.

 

ارزیابی عملکرد در دنیای واقعی

آزمایش‌های انجام‌شده در محیط‌های واقعی، مانند رستوران‌ها، جلسات کاری و فضاهای عمومی، اثربخشی این فناوری‌ها را تأیید کرده‌اند. این آزمایش‌ها شامل سناریوهایی با منابع صوتی متحرک و نویزهای چندجهته بود که شرایط روزمره را شبیه‌سازی می‌کردند. معیارهای ارزیابی شامل:

درک گفتار در نویز: با استفاده از تست استاندارد .

کیفیت صدا: از طریق پرس‌وجوهای ذهنی از کاربران.

جهت‌یابی صوتی: با سیستم‌های ردیابی حرکت.

نتایج کلیدی

بهبود SNR: حالت‌های گوش دادن دوگوشی و وضوح گفتار، SNR را به‌ترتیب 3 تا 6 دسی‌بل افزایش دادند، که به درک بهتر گفتار منجر شد.

کاهش خطاهای جهت‌یابی: حالت حفظ نشانه‌های فضایی خطاهای تشخیص جهت را تا 40%  کاهش داد، به‌ویژه در کاربرانی که آناتومی پینای آن‌ها با الگوریتم جبران پینا هم‌خوانی داشت.

رضایت کاربر: کاربران گزارش دادند که این فناوری‌ها درک گفتار را در محیط‌های شلوغ، مانند رستوران‌ها یا بازارها، به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشیده‌اند.

عملکرد پایدار: برخلاف نتایج آزمایشگاهی که گاهی ایده‌آل هستند، این فناوری‌ها در دنیای واقعی نیز عملکرد قابل‌اعتمادی ارائه کردند.

 

مقایسه با روش‌های سنتی

در مقایسه با میکروفون‌های جهت‌دار ثابت یا همه‌جهته، سیستم‌های جدید انعطاف‌پذیری بیشتری ارائه می‌دهند. میکروفون‌های ثابت در محیط‌های با نویز پویا عملکرد محدودی دارند، در حالی که الگوریتم‌های تطبیقی می‌توانند به‌سرعت با تغییرات محیط سازگار شوند. همچنین، استفاده از شنوایی دوگوشی طبیعی، برتری قابل‌توجهی نسبت به سیستم‌های تک‌گوشی ایجاد می‌کند. برای مثال، یک سمعک سنتی ممکن است در یک کنسرت شلوغ نتواند صدای خواننده را از نویز جمعیت جدا کند، اما سمعک‌های مجهز به بیم‌فورمینگ دوگوشی این کار را با دقت انجام می‌دهند.

 

جدول مقایسه حالت‌های گوش دادن در سمعک‌های مجهز به میکروفون‌های جهت‌دار