Puheen ymmärtäminen melussa

Puheen ja melun välisen suhteen tutkimus sai alkunsa kun Colin Cherry alkoi tutkimaan cocktailkutsu-ilmiöksi (cocktail party problem) nimeämäänsä ongelmaa vuonna 1953. Ilmiön englanninkieliseksi nimeksi vakiintui ajan myötä cocktail party effect. Kyse on tarpeesta suunnata kuulo yhteen ärsykkeeseen ja kyvystä sulkea muut pois, eli cocktailkutsu-ilmiöllä viitataan yhden henkilön puheen erottamiseen taustahälyn ja muiden puhujien seasta. 

Ilmiötä alettiin alunperin tutkia lentoturvallisuuden parantamiseksi. Tuolloin lennonjohtotorneissa käytettiin kuulokkeiden sijaan kaiuttimia, ja yhdestä kaiuttimesta tuli usean pilotin ääni. Tämä teki lennonjohtajan ja pilotin välisestä kommunikoinnista haastavaa. Cherryn tutkimuksissa havaittiin, että puheen erottumiseen taustahälystä vaikuttivat monet tekijät, kuten puhujan sukupuoli, äänilähteen sijainti, äänen korkeus, puheen nopeus sekä sen laatu. Ihmisillä on siis oikeasti valikoiva kuulo kaikenikäisinä ja monissa tilanteissa, ei vain teini-iässä tai silloin kun pyydetään tyhjentämään tiskikone. 

Jo vauvat valitsevat hälyisässä ympäristössä huomionkohteensa kiinnittämällä huomiota esimerkiksi vanhempiensa ääniin tai aikuisiin, jotka lepertelevät normaaliin äänensävyyn puhuvien sijaan. Myöhemmin ihmisillä on taipumus kiinnittää helposti huomiota esimerkiksi omaan nimeen tai niin sanottuihin ”kiellettyihin” sanoihin sellaisissakin keskusteluissa, joita he eivät sillä hetkellä seuraa. 

Valitsemansa puheen suodattaminen taustahälystä ja muusta puheesta on asia, jossa normaalikuuloiset ovat yleisesti ottaen huomattavasti parempia kuin kuulovammaiset tai kuulon kuntoutukseen käytetyt apuvälineet, mutta tähänkin voi vaikuttaa. 

Huoneakustiikka vaikuttaa voimakkaasti puheen ymmärtämiseen — esimerkiksi voimakkaat äänenheijastumat, eli kaiut häiritsevät keskittymistä puheeseen. Kaiuista syntyy myös jälkiheijastumia, jolloin ääni jää ”leinehtimaan” tilaan. Konserttisalissa ääni vaimenee 1/1000:en alkuperäisestä keskimäärin 1–2 sekunnissa, kirkossa 1,5–6 sekunnissa ja auditoriossa, jossa puheesta täytyy saada selvää 0,4–1 sekunnissa. Mitä pidempään ääni ”lainehtii” tilassa, sitä vaikeammaksi informaation erottaminen äänessä tapahtuvien muutosten vuoksi tulee. Ongelma korostuu kuulovammaisten kohdalla, ja sekä kuulolaitteiden että sisäkorvaistutteiden käyttäjät kärsivät jo pienistäkin heijasteista. 

Miten asiaa voi auttaa? Helppo nyrkkisääntö: mitä kovempi, tasaisempi ja suorempi pinta, sitä voimakkaammin se heijastaa ääntä. Eli pintojen pehmentäminen ja rikkominen kannattaa. Kirjahyllyt ja ryijyt vähentävät seinistä ja matot lattiasta tulevia heijastuksia. Kattoon voi tarvittaessa asentaa esimerkiksi akustiikkalevyjä. 

Myös kehittyvä teknologia auttaa. 

Kuulolaitteiden ja sisäkorvaistutteiden ääniprosessoreissa käytettävät algoritmit kehittyvät jatkuvasti paremmiksi monella saralla, mukaan lukien kyvyssä erottaa puhe taustahälystä.

Myös kuulontestauksessa on viime vuosina alettu käyttää yhä useammin paremmin oikean elämän epäoptimaalisia kuunteluympäristöjä mallintavia hälypuhetestejä, joiden tulokset antavat kuulosta realistisemman kuvan kuin täysin hiljaisissa olosuhteissa tehdyt. Suomeen hälypuhetestit saatiin vuoden 2014 keväällä. 

Ohion osavaltion yliopistossa kehitetty ja aiemmin tänä vuonna testattu algoritmi on esimerkiksi osoittautunut erityisen tehokkaaksi halutun puheen erottelussa muiden keskusteluiden synnyttämästä taustahälystä. Testeissä kuulovammaiset kuulokojeiden käyttäjät ymmärsivät hälyisissä olosuhteissa äänitetystä puheesta 85 prosenttia algoritmin avulla ja 25 prosenttia ilman sitä. Kun verrattiin kuulovammaisten tuloksia algoritmin kera, ne olivat parempia kuin normaalikuuloisten opiskelijoiden ilman algoritmin tarjoamaa suodatusta. Ohion yliopiston kokeet tehtiin tallennetulla äänellä, mutta vastaavia algoritmeja on reaaliaikaisessakin käytössä.

Sisäkorvaistutekäyttäjien kuulo eroaa merkittävällä tavalla kuulolaitteiden käyttäjistä, joten samat ratkaisut eivät toimi kummallekin ryhmälle. Med-Elillä, Cochlearilla ja Advanced Bionicsilla on kaikilla omat algoritminsa, joilla ne parantavat prosessoriensa kykyä erotella puhe taustahälystä. Kaikista on saatu hyviä tuloksia kokeissa.

Tällä hetkellä tutkitaan myös sitä, miten ihmiskorva normaalisti erottelee äänilähteitä niiden sijainnin perusteella. Tutkimuksista toivotaan olevan hyötyä sekä kuulokojeiden että sisäkorvaistutteiden kehittämisessä.

Sekä kuulokoje- että sisäkorvaistutekäyttäjien kannattaa tutustua eri vaihtoehtoihin asiantuntijan johdatuksella. 


 

Lisätietoa aiheesta

• Ville Pulkki, Aalto Yliopisto: presentaatio Satakieliseminaarissa Tampereella 25.-26.9.2014
• Hear It: The problem with the ”cocktail party effect may be solved”
• MRC Institute of Hearing Research: Improving hearing in noise for people with hearing aids and cochlear implants
• Wikipedia: Cocktail Party Effect
• Niemitalo-Haapola, E; Haapala S.; Jansson-Verkasalo, E; Kujala, T: Background Noise Degrades Central Auditory Processing in Toddlers. Ear Hear.

Lisää uusi kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *