‘Het liefst zou je wat elektronica áchter een beschadigd oor plaatsen’, vertelt W. Dreschler, audioloog in het Academisch Medisch Centrum (AMC) in Amsterdam. Een beschadigd oor mist de precisie om de geluiden nog goed waar te nemen. ‘Het oor is dan een grote vervuiler. Ook alle stoorgeluiden komen binnen. Maar ja, je kunt het nu eenmaal niet uitschakelen.’ Wie het oor wil helpen, is daarom aangewezen op een apparaatje in de oorschelp. Het nadeel daarvan is dat het alle geluiden evenveel versterkt. De sonore bas van opa hoor je daarom even sterk als de kopjes die op schoteltjes worden gezet. Het blijft een grote brei, alleen wat versterkt.
Storing wegfilteren
Om spraak te verstaan, moet je het stoorgeluid kunnen onderdrukken. ‘Je kunt gebruik maken van de toonhoogte,’ legt Dreschler uit. ‘Stoorgeluiden hebben vaak een heel lage of een heel hoge toon. Die kun je eruit filteren.’ Daarnaast kun je gebruik maken van het feit dat een menselijke stem muzikaal klinkt. Net als een piano of een fluit, heeft de stem boventonen. Bij elke trilling komen er ook trillingen voor met precies een dubbele of driedubbele frequentie. Dat is een verschil met het doffe geluid van kopjes en bestek of het piepen van boren en ventilatoren. Slimme elektronica in gehoorapparaten kan dergelijke eigenschappen herkennen en gebruiken om stoorgeluiden uit te filteren.
Een nieuw type hoortoestel dat kunstmatige intelligentie toepast om kenmerken van spraak te versterken en bijgeluiden te verminderen. Bron: Siemens
Lastiger is het als er verschillende mensen door elkaar spreken. Er zijn dan twee manieren om toch die ene spreker daaruit naar voren te halen. Je kunt een richtingsgevoelige microfoon gebruiken voor het hoorapparaat en je kunt in de signaalverwerking proberen om de verschillende stemsoorten uit elkaar te houden. De ideale oplossing is waarschijnlijk een combinatie van beide.
Mikken op geluid
Richtingsgevoelige microfoons kun je maken met een rijtje van bijvoorbeeld vijf gewone microfoons, die op een bijzondere manier aan elkaar gekoppeld worden. Geluiden die recht van voren komen, arriveren tegelijk bij alle vijf microfoons. Geluiden van rechts komen eerder aan bij de rechter microfoon en pas een fractie later bij de linker. Door slim gebruik te maken van dit tijdsverschil, kun je de microfoon extreem richtingsgevoelig maken. Als de spreker rechts zit, worden bijvoorbeeld geluiden die het eerst aankomen bij de linkermicrofoon direct weggefilterd. Het is een handige methode, want je hoeft aan de opstelling van de microfoons niets te veranderen, om het rijtje gevoelig te maken voor een andere richting. Als de spreker naar links loopt, gaat de elektronica voortaan letten op geluid dat het eerst bij de linker microfoon aankomt.
Dit is een bekende truc om instrumenten richtingsgevoelig te maken. Een soortgelijke techniek gebruiken sterrenkundigen bijvoorbeeld om een rij radiotelescopen uiterst precies te richten op één astronomisch object, zonder last te hebben van radiostraling uit ander richtingen. Dat principe blijkt nu ook goed toepasbaar in hoorapparaten.
Bewegende sprekers
Het volgen van de spreker blijft echter nog een probleem. Je moet natuurlijk voorkomen dat de gebruiker van het hoorapparaat constant de elektronica moet instellen omdat de spreker naar links of rechts loopt. Het liefst moet het hoorapparaat zelf in de gaten hebben dat de spreker van plaats verandert. De elektronica kan bijvoorbeeld constateren dat de tijdverschillen tussen de eerste en de laatste microfoon geleidelijk minder worden. Zo kan de spreker continu uitgepeild worden en de richtingsgevoeligheid automatisch goed worden ingesteld. ‘Het wordt lastig als twee sprekers elkaar kruisen, terwijl je naar de één aan het luisteren bent,’ vertelt Dreschler. ‘De elektronica moet dan wel de goede persoon blijven volgen. Dat kan bijvoorbeeld door gebruik te maken van stemkenmerken van de spreker.’
Dergelijke slimme hoorapparaten worden nu in een groot Europees project ontwikkeld en uitgetest. Naast het AMC doen daaraan verschillende fabrikanten mee en enkele andere academische ziekenhuizen. De apparaten zijn zo ingewikkeld, dat de elektronica nog niet allemaal in de oorschelp kan worden weggewerkt. Bij de eerste prototypes moeten de testpersonen een omvangrijke signaalprocessor meesjouwen. Maar als de miniaturisering van elektronica doorzet, kan de signaalverwerking uiteindelijk wel rond het oor plaatsvinden.
Een deel van dit project richt zich op mensen met een gezond gehoor, die werken in lawaai. Temidden van stampende machines moeten zij kunnen telefoneren. Een sportverslaggever moet zijn commentaar verstaanbaar kunnen maken temidden van krijsende supporters. Ook daar kunnen de intelligente, richtingsgevoelige microfoons goed van pas.