Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden signaalinkäsittelymallin, jolla mahdollistetaan tilaäänen tarkemman toiston että äänen säätämisen esimerkiksi kuulovammaisten tarpeisiin. Tutkimus nostettiin juuri arvostetun Journal of American Society of Acoustics (JASA) -lehden kansijutuksi. Mukana on suora linkki julkaisuun.

Ihmisen korvalehdillä on tärkeä rooli äänen tulosuunnan määrittämisessä. Nykyisissä kuulolaitteissa mikrofonin sieppaama signaali kulkee vahvistamisen jälkeen ohutputkea pitkin suoraan korvakäytävään. Siksi äänilähteet tuntuvat täyttävän pään, mikä on häiritsevää ja väsyttävää etenkin tilaisuuksissa, joissa on paljon ihmisiä. Kun äänten suunnat katoavat, myös eri puhujien erottaminen toisistaan on vaikeampaa.

JASA:n artikkelissa ryhmä esittää signaalinkäsittelyn mallin, jolla useiden, eri suunnista ääntä keräävien mikrofonien data analysoidaan niin, että äänen tilainformaatio saadaan talteen. ”Vasta sen jälkeen se johdetaan eteenpäin, esimerkiksi kuulolaitteen kompressoriin, joka vahvistaa signaalia kuulijan tarpeisiin sopivaksi. Tämän jälkeen ääni toistetaan kuulijalle käyttäen analysoitua tilainformaatiota, mikä tuottaa luonnollisen tilavaikutelman”, kertoo akustiikan professori Ville Pulkki.

Pulkin mukaan menetelmä ei vielä sovi useimpiin kuulolaitteisiin, koska se vaatii paljon laskentatehoa ja energiaa. Vasemman ja oikean korvan kuulolaitteen tulisi myös keskustella keskenään. Pienissä kuulolaitteissa tämä voi olla vaikeaa toteuttaa, ja käyttömukavuuden takia pariston tulisi kestää pitkään.Ryhmän kehittämällä mallilla ympäristön äänet saataisiin kuulumaan AR-lasien kuulokkeissa aivan kuin käyttäjällä ei olisi laitteita päässä ollenkaan.

Suurempiin laitteisiin laskentateho ja riittävän tehokas virtalähde on helpompi mahduttaa. Tällaisia voisivat olla esimerkiksi kuulemista haittaavia kypäröitä käyttäville ammattiryhmille, kuten pelastajille, poliiseille ja sotilaille, tarkoitetut kuulokkeet. Äänen suunnan kuuleminen on turvallisuuskysymys myös kuulovammaiselle. ”Äänen tilallisuuden parantamisessa on kyse elämänlaadun parantamisesta”, kiteyttää Aallon tutkimusartikkelin pääkirjoittaja, tohtorikoulutettava Janani Fernandez, joka on työskennellyt myös sisäkorvaimplanttien kanssa.

Tutkimusprojektiin signaalinkäsittelyn erikoisosaamista tutkimustyöhön toi tohtorikoulutettava Leo McCormack. Lisäksi tutkijatohtori Archontis Politis Tampereen yliopistosta otti osaa matemaattisen mallien kehittämiseen.  Aallon akustiikan laboratoriossa on tutkittu  laajemmin myös konserttisalien akustiikkaa.

Lisää: Tutkimusartikkeli (LINKKI).