Abschlussarbeiten

In der nachfolgenden Arbeit geht es um die Ankopplungsmöglichkeiten von Hörsystemen an ein BERA-Mess-System zur Evaluierung von Hörsystemanpassungen. Hierzu wurden empirisch nachfolgende Ankopplungen mit den Messmethoden für den Delay und Frequenzverlauf unter statistischer Auswertung berücksichtigt. Gemessen wurde mit Audiokabel, digitaler Übertragungsanlage und Freifeldkopfhörer im Vergleich zum in der Klinik genutzten Einsteckhörer. Nachfolgende Ankopplungen waren zu verwerfen: Die Digitale Übertragungsanlage, da der Delay mit 23,73 ms bis 26,49 ms +/- 0,02 bis +/- 0,14 zu hoch war. Das Audiokabel wurde verworfen, da es nicht für die breite Masse an Hörsystemen geeignet ist. Die Messwerte für das Audiokabel lagen in einem verwertbaren Bereich. Als verwertbare Ankopplungen wurde der Freifeldkopfhörer ausgewählt, weil der Delay akzeptabel mit 7,45 ms bis 10,59 ms +/- 0,02 bis +/- 0,10 und einem schon unkalibrierten, verwendbaren Frequenzverlauf lag. Bei der Arbeit handelt es sich um einen Pretest für ein großangelegtes Forschungsprojekt bei der Uni Klinik Köln, deren Ergebnisse im Verlauf der nächsten Jahre zu erwarten sind.

The following paper deals with the coupling possibilities of hearing systems to an ABR measurement system for the evaluation of hearing system fittings. For this purpose, subsequent couplings were empirically considered with the measurement methods for the delay and frequency response under statistical evaluation. Measurements were made with audio cable, digital transmission system and free-field headphones in comparison to plug-in headphones that are used in clinic environments. Subsequent couplings were to be discarded: The digital transmission system, as the delay was too high at 23.73 ms to 26.49 ms +/- 0.02 to +/- 0.14. The audio cable was discarded because it is not suitable for the broad mass of hearing aid systems. The readings for the audio cable were in a usable range. The free-field headphones were selected as usable couplings because the delay was acceptable at 7.45 ms to 10.59 ms +/- 0.02 to +/- 0.10 and an already uncalibrated usable frequency response. This is a pretest for a large-scale research project at the University of Cologne, the results of which are expected in the course of the next few years.

In dieser Bachelorarbeit wird ein messtechnisches Verfahren entwickelt, mit dem akustische Eigenschaften eines Sensors ermittelt werden können. Für den Sensor zur Detektion von aufprallenden Körnern stellen die Ergebnisse eine Grundlage dar, um diesen als System zur Übertragung von Körperschall bewerten zu können. Schwerpunkte der Arbeit sind die Einflüsse verschiedener, variabler Struktureigenschaften und der Gewinn eines akustischen Verständnisses des Sensors. Dazu tragen neben theoretischen Modellvorstellungen auch verschiedene Versuche bei, von denen einige schließlich in einem aufwandsoptimierten Messkonzept zusammengefasst werden. Für das Messkonzept wurde eine realitätsnahe Testsituation mit guter Verlässlichkeit und einfacher Durchführung angestrebt. Es lässt sich auf strukturell unterschiedliche Varianten des Sensors anwenden, wodurch die Zuordnung der Veränderungen in der Sensorstruktur zu entsprechenden Konsequenzen für das Körperschallübertragungsverhalten ermöglicht werden soll.

In this bachelor thesis, a metrological method is developed which acoustic properties of a sensor can be determined with. For the sensor, detecting impacts of grains, the results provide a foundation to evaluate it as a system for the transmission of structure-borne sound. The work focuses on the influences of different, variable structural properties and on gaining an understanding of the sensor from an acoustic perspective. Besides theoretical models, various experiments contribute to this and some of them are finally combined in an effort-optimized measurement concept. For this measurement concept, a realistic test situation with good reliability and simple execution is desired. It can be applied to structurally different variants of the sensor, and aims to enable the assignment of changes in the sensor structure to corresponding consequences for the sound transmission behaviour.

Die Sprachverständlichkeit wird gemessen, um eine Hörminderung zu diagnostizieren oder um den Nutzen von Hörgeräten zu bewerten. Typischerweise werden solche Messungen in einfachen akustischen Laborsituationen durchgeführt, d. h. Darbietung eines Zielsignals von vorne und maximal eine stationäre Störgeräuschquelle aus derselben Richtung (S0N0) oder von einer Seite (S0N90). Diese Labormessbedingungen spiegeln jedoch nicht die realen Hörumgebungen und Kommunikationssituationen von Menschen im Alltag wider. So werden beispielsweise Aspekte des räumlichen Hörens, wie binaurale Demaskierung und Hören mit dem besseren Ohr, im Vergleich zu realistischen Szenen nicht berücksichtigt (S0N0) oder überspitzt dargestellt (S0N90). Darüber hinaus wird bei einer Sprachaudiometrie nur die Spracherkennung berücksichtigt, die nur einen Aspekt der Sprachwahrnehmung abdeckt. Ein weiteres Maß, das Aufschluss über die Sprachwahrnehmung gibt, ist die Höranstrengung, die Aspekte der Kommunikation erfasst, auch wenn keine Abnahme der Spracherkennung gemessen wird. Als bekanntes Messverfahren für die Sprachverständlichkeit ist der Oldenburger Satztest (OLSA) und für die Messung der Höranstrengung das Adaptive Categorial Listening Effort Scaling (ACALES)-Verfahren bereits in Standardlaborsituationen validiert. Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, ob die beiden Verfahren auch zur Anwendung in akustisch, komplexen Szenen geeignet sind. Dazu wurden Messungen zur Test-Retest-Reliabilität mit 15 Normalhörenden durchgeführt. Zudem werden interindividuelle Unterschiede der Messergebnisse mit Ergebnissen aus kognitiven Tests verglichen. Die komplexen Szenen unterscheiden sich durch die Anzahl und räumliche Anordnung der Störgeräuschquellen, sowie durch die Art des Störgeräuschs. Die Darbietung der Messsignale erfolgte mithilfe von virtueller Akustik. Die Ergebnisse werden vorgestellt und diskutiert. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass das ACALES-Verfahren reproduzierbare Ergebnisse in allen gemessenen akustisch, komplexen Hörsituationen liefern. Dies wurde mittels dem Intraklassen Korrelationkoeffizienten bestimmt. Beim OLSA weisen Szenen mit räumlicher Trennung und/oder informationeller Maskierung keine guten Reproduzierbarkeiten im Gegensatz zu den anderen Szenen auf. Außerdem korreliert die selektive Aufmerksamkeit negativ mit der Höranstrengung. Je besser die selektive Aufmerksamkeit, desto höher ist die subjektiv bewertete Höranstrengung.

Speech intelligibility is measured to diagnose hearing loss or to evaluate the benefit of hearing aids. Typically, such measurements are performed in simple acoustic laboratory situations, i.e., presentation of a target signal from the front and maximal one stationary noise source from the same direction (S0N0) or from one side (S0N90). However, these laboratory measurement conditions do not reflect the real listening environments and communication situations of people in everyday life. For example, aspects of spatial hearing, such as binaural demasking and hearing with the better ear, are not considered (S0N0) or exaggerated (S0N90) compared to realistic scenes. Furthermore, speech audiometry only considers speech recognition, which covers only one aspect of speech perception. Another measure that provides information about speech perception is listening effort, which captures aspects of communication even if no decrease in speech recognition is measured. As a well-known measure of speech intelligibility, the Oldenburg Satz Test (OLSA) and for the measurement of listening effort, the Adaptive Categorial Listening Effort Scaling (ACALES) has already been validated in standard laboratory situations. The aim of this work was to find out whether the two procedures are also suitable for application in acoustically complex scenes. For this purpose, test-retest stability measurements were performed with 15 normal-hearing subjects. In addition, interindividual differences of the measurement results are compared with results from a cognitive test, Go/NoGo. The complex scenes differ in the number and spatial arrangement of the noise sources, as well as in the type of noise. Virtual acoustics were used to present the measurement signals. The results are presented and discussed. Altogether, it was found that the ACALES method provided reproducible results in all measured acoustically, complex listening situations. This was determined using the intraclass correlation coefficient. For the OLSA, scenes with spatial separation and/or informational masking do not show good reproducibilities in contrast to the other scenes. Selective attention correlates negatively with listening effort. The better the selective attention, the higher the subjectively rated listening effort.

Adaptives Hörtraining hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung bei der Verbesserung der Hörleistung von Cochlea-Implantat-Trägern gewonnen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde untersucht, inwieweit der Effekt eines adaptiven Hörtrainings bei Cochlea-Implantat-Versorgung das Sprachverständnis beeinflusst. Dazu wurde das Sprachverstehen in Ruhe (Freiburger Einsilbertest) und im Störgeräusch (Göttinger Satztest) vor und nach dem Durchführen des Hörtrainings gemessen. Der „Hearing Handicap Inventory for the Elderly“ wurde ebenfalls zu beiden Zeitpunkten beantwortet. Insgesamt wurden 20 Erwachsene untersucht, die beidseitig mit einer Hörhilfe (bilateral Cochlea-Implantat, bimodal) versorgt waren. Davon nahmen zehn Versuchspersonen an einem dreiwöchigen Hörtraining teil. Um den Effekt des Hörtrainings zeigen zu können, diente zum Vergleich eine Kontrollgruppe ohne Trainingsphase, die im entsprechenden Zeitabstand ebenfalls die sprachaudiometrischen Messungen durchführten. Der Effekt des Hörtrainings konnte teilweise anhand von signifikanten Ergebnissen in den Sprachtestverfahren gezeigt werden. Die Gruppe, die ein adaptives Hörtraining durchgeführt hat, erzielte in vielen Sprachtest-Messungen eine höhere Sprachverständlichkeit, als die Kontrollgruppe. Somit hatte das adaptive Hörtraining einen positiven Einfluss auf die Sprachverständlichkeit bei Cochlea-Implantat-Versorgung. Des Weiteren zeigten sich signifikante Korrelationen der Personenvariablen „Art der Versorgung“ und „Tragedauer der Hörsysteme“ mit dem Freiburger Einsilbertest. In beiden Gruppen konnten keine signifikanten Unterschiede in der Beantwortung des Fragebogens zu beiden Zeitpunkten erfasst werden.

In recent years, adaptive hearing training has become increasingly important in improving the hearing performance of cochlear implant users. This bachelor thesis investigated to what extent the effect of adaptive hearing training in cochlear implant users influences speech comprehension. For this purpose, speech comprehension was measured in quiet (Freiburger Einsilbertest) and in noise (Göttinger Satztest) before and after the implementation of the auditory training. A total of 20 adults who were fitted on both sides with a hearing aid (bilateral cochlear implant, bimodal) were examined. Ten of them participated in a three-week hearing training program. In order to be able to show the effect of the auditory training, a control group without a training phase was used for comparison, who also carried out the speech audiometric measurements at the corresponding time interval. The effect of the auditory training was partially demonstrated by significant results in the speech tests. The group that received adaptive auditory training achieved higher speech intelligibility in many speech test measurements than the control group. This indicates that the adaptive auditory training had a positive influence on speech intelligibility. Furthermore, significant correlations of the personal variables "type of fitting", "duration of wearing the hearing instruments" were found with the Freiburger Einsilbertest. In both groups, no significant differences in the response to the questionnaire could be recorded at either time point.

Viele audiologische Untersuchungen, die den Nutzen von und die Zufriedenheit mit Hörgeräten untersuchen, konzentrieren sich auf Laborsituationen. Studien zeigen allerdings, dass der ermittelte Nutzen der Hörgeräte in Labormessungen häufig nicht mit der Hörfähigkeit im realen Leben übereinstimmt und im realen Leben typischerweise geringer ist als im Labor. So können beispielsweise Sprachmessungen mit Hörgeräten im Labor nicht unbedingt den Nutzen der Hörgeräte im realen Leben vorhersagen. Im Rahmen dieser Studie wurde die subjektive Zufriedenheit mit drei unterschiedlichen Hörprogrammen in einer realen Alltagssituation und einer entsprechenden Hörsituation im Labor verglichen. Dafür haben elf Testpersonen mit einer Hörbeeinträchtigung ihr Hörempfinden mit individuell angepassten Hörgeräten jeweils in randomisierter Reihenfolge in einem realen Café und in einer akustischen Café-Szene im Labor bewertet. Die Auswertung zeigt, dass beim Vergleich der subjektiven Bewertungen Unterschiede in den beiden Hörsituationen auftreten. In der realen Alltagssituation zeigt sich eine etwas größere Zufriedenheit als in der Laborsituation. Anhand von Paarvergleichen ergaben sich im Labor und in der realen Alltagssituation Präferenzen für unterschiedliche Hörprogramme. Insgesamt zeigt die Studie, dass von Ergebnissen aus Labortests nicht auf dieselben Ergebnisse im realen Leben geschlossen werden kann. Die Laborsituation in dieser Studie war, anders als in vorangegangenen Studien, kein optimales Szenario, sondern für die Testperson sogar herausfordernder als die reale Alltagssituation.

Many audiological studies investigating the benefits of and satisfaction with hearing aids focus on laboratory situations. However, studies demonstrate that the benefit of hearing aids in laboratory measurements often does not reflect hearing ability in real-life and is typically lower in real-life than in the laboratory. For example, speech measurements with hearing aids in the laboratory may not predict the benefit of hearing aids in real-life. In this study, the subjective satisfaction with three different hearing aid programs in a real-life situation and a corresponding hearing situation in the laboratory were compared. For this purpose, eleven hearing-impaired subjects evaluated their hearing perception with individually fitted hearing aids, each in randomised order, in a real café and in an acoustic café scene in the laboratory. The results show that there are differences between the two listening situations when comparing the subjective evaluations. In the real everyday situation, there is a slightly higher level of satisfaction than in the laboratory situation. Paired comparisons revealed preferences for different listening programs in the laboratory and in the real-life situation. Overall, the study shows that results from laboratory tests cannot be inferred from the same results in real-life. Nevertheless, in contrast to previous studies, the laboratory situation in this study was not an optimal scenario but was even more challenging for the test person than the real everyday situation.

Nachdem sich Sprachsteuerung in den letzten Jahren in dem Consumer-Bereich bereits fest etabliert hat, findet sie auch in der Industrie zunehmend Anwendung. Mit ihren potenziellen Vor-teilen in Flexibilität und Effizienz gegenüber herkömmlichen Bedienmedien wie Touchscreens kommen jedoch auch Risiken bezüglich der Ausnutzung durch Unbefugte. Eine Möglichkeit für die sichere Anwendung von Sprachsteuerung im Produktionskontext stellt die Implementie-rung von Sprechererkennungssystemen als Verifikationsmethode dar. Ziel dieser Arbeit ist die Inbetriebnahme sowie die Evaluation eines Sprechererkennungssystems bezüglich verschiede-ner, für die Produktion relevanter Einflussfaktoren. Die Evaluation findet offline anhand eines Datensatzes von produktionsnahen Sprachbefehlen statt, welche in unterschiedlichen Störge-räuschkonditionen bis 84 dB(A) mit mehreren Mikrofonen aufgezeichnet wurden. Über die vergleichende Betrachtung der Equal Error Rate in verschiedenen Konditionen werden dabei die optimalen Bedingungen für die Anwendung erörtert. Der größte Einfluss zeigt sich dabei in der Wahl des verwendeten Mikrofons, wobei ein persönlich getragenes Mikrofon mit gerichteter Aufnahmecharakteristik und zusätzlicher Störgeräuschunterdrückung die geringsten Equal Error Rates über alle Störgeräuschpegel aufweist. Außerdem ergibt sich eine starke Abhängigkeit der Equal Error Rate von der Länge der Sprachbefehle, wobei bis zu einer Audiolänge von etwa 5 s Verbesserungen vermerkt werden können. Anhand der erfolgreichen Implementie-rung in ein Sprachsteuerungssystem wird zudem die Nutzbarkeit der Sprechererkennung in einem realen Szenario aufgezeigt. Dabei sind weitere Untersuchungen bezüglich des Schutzes gegen Replay-Angriffe und andere Manipulationsversuche sowie der Wahl einer optimalen Entscheidungsschwelle für die Annahme oder Ablehnung eines Sprechers nötig.

After voice control has established itself in the consumer sector in recent years, it is increasingly being used in industry as well. However, with its potential advantages in flexibility and efficiency compared to conventional control media such as touchscreens, there are also risks regarding unauthorized use. One possibility for the secure application of voice control in a production context is the implementation of speaker recognition systems as a verification method. In this work, a speaker recognition system is commisioned and evaluated with regard to various influencing factors relevant for production. The evaluation takes places offline using a dataset of production-related voice commands recorded in different noise conditions up to 84 dB(A) with several microphones. By comparing the Equal Error Rate in different conditions, the optimal conditions for the application are discussed. The greatest influence is seen in the choice of microphone used, with a personally worn microphone with directional recording characteristics and additional noise reduction having the lowest Equal Error Rate across all noise levels. In addition, there is a strong influence of the voice command length, with improvements noted up to an audio length of about 5 s. Based on a successful implementation in a speech control system, the usability of speaker recognition in a real-world scenario is also demonstrated. Further research is needed regarding the protection against replay attacks and other spoofing attempts as well as the choice of an optimal decision threshold for accepting or rejecting a speaker.

Im Falle einer Schwerhörigkeit stellt das Verstehen von Sprache im Störgeräusch trotz einer Hörgeräteversorgung häufig weiterhin ein Problem dar. Die reine Anwendung der Verstärkung eines Hörgerätes führt meist nicht zu der gewünschten Hörleistung. Abbrüche einer Hörgeräteversorgung sind häufig die Folge. Hörgeräte-Features wie Richtmikrofonie sollen eine Verbesserung der Sprachverständlichkeit in diesen Situationen liefern. Zur Untersuchung eines alternativen Versorgungsansatzes wurden in dieser Studie 20 Personen mit subjektiven Schwierigkeiten in Hörsituationen im Störgeräusch eingeladen. Davon konnten in Labormessungen fünf Personen ausgemacht werden, die keinen Vorteil in der Sprachverständlichkeit durch Verstärkung erhalten. Diese erhielten eine Hörgeräteversorgung mit der Grundlage eines binaural breitbandigen Lautheitsausgleichs. In komplexen Hörsituationen im Labor sowie im Alltag wurde die Anwendung reiner Hörgeräteverstärkung sowie einer zusätzlich stark nach vorne gerichteten Richtmikrofonie bei insgesamt verschlossener Ankopplung evaluiert. Dies erfolgte unter Berücksichtigung der Dimensionen der Lautheit, Sprachverständlichkeit, Okklusion sowie der subjektiven Zufriedenheit der Nutzer. In komplexen Hörsituationen im Labor konnte der ausgebliebene Vorteil durch Verstärkung für vier der fünf Versuchspersonen bestätigt werden. Dies deckte sich mit den subjektiven Erfahrungen im Alltag. Im Labor konnte nicht in jedem Fall ein Vorteil in der Sprachverständlichkeit durch die Richtmikrofonie erreicht werden. Der subjektive Vorteil im Alltag konnte teils vorhergesagt werden. Wurde die Versorgung in Situationen bewertet, in denen eine nach vorne gerichtete Richtmikrofonie keinen Vorteil erbringen kann, fielen die subjektiven Bewertungen entgegen der Sprachverständlichkeit im Labor aus. Eine Verbesserung der Höranstrengung in einer simulierten Szene im Störgeräusch konnte durch die Anwendung der Richtmikrofonie gezeigt werden. Insgesamt stellt die vorgestellte Versorgung für einzelne Nutzer* innen in Hörsituationen im Störgeräusch eine Alternative zu einer offenen Versorgung mit situationsbedingter Richtmikrofonie dar.

In case of hearing loss, understanding speech in noise is often still a problem despite hearing aid supply. Only amplification of a hearing aid usually does not lead to the desired hearing performance in noise. Discontinuation of hearing aid supply is often the result. Hearing aid features such as directional microphones are intended to improve speech intelligibility in these situations. In order to investigate an alternative care approach, 20 people with subjective difficulties in listening situations with background noise were invited in this study. Five people who do not receive any advantage in speech intelligibility through amplification out of these 20 people were identified. These received a hearing aid supply based on a binaural broadband loudness compensation. In complex listening situations in the laboratory as well as in everyday life, the application of pure hearing aid amplification and additional forward-facing directional microphones with closed coupling were evaluated. This was done considering the dimensions of loudness, speech intelligibility, occlusion and the subjective satisfaction of the users. In complex listening situations in the laboratory, the lack of advantage by amplification was confirmed for four of the five test subjects. This coincided with the subjective experiences in everyday life. In the laboratory, an advantage in speech intelligibility was not always be achieved by the directional microphone. The subjective advantage in everyday life was partly predicted. If the supply was evaluated in situations in which a forward-facing directional microphone cannot provide any advantage, the subjective evaluations were contrary to speech intelligibility in laboratory. An improvement of the listening effort in a simulated scene in background noise with directional microphones was shown. Overall, the presented supply for individual users in listening situations in background noise represents an alternative to an open coupling with situational directional microphones.

Subjektive Hörprüfverfahren benötigen bei Kindern viel Erfahrung und Geduld. Eine mögliche Alternative zur Spiel-/ Tonaudiometrie mit reinen Tönen bietet der multifrequente Tierstimmentest (multifrequency animal sound test: mFAST). Das Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, ob der mFAST-Hörtest geeignet ist, um das Versorgungsergebnis bei Kindern mit Hörgeräten und Cochlea-Implantaten zu überprüfen. Dazu wurden die gemessenen Hörschwellen des mFASTs mit (vorhandenen) Aufblähkurven bzw. Hörschwellen aus der Spiel-/ Tonaudiometrie verglichen. Insgesamt wurden 33 Kinder (d.h. 66 Ohren) im Alter zwischen 3 und 7 Jahren untersucht, die entweder beidseitig mit einer Hörhilfe versorgt (bilateral Hörgerät, bilateral Cochlea Implantat, bimodal) oder normalhörend auf beiden Ohren waren. Zusätzlich wurden 11 normalhörende Erwachsene (d.h. 22 Ohren) zweimal mit der Tonaudiometrie und dem mFAST getestet, um die Test-Retest-Reliabilität zu quantifizieren. Bei den normalhörenden Erwachsenen zeigte sich eine höhere Test-Retest-Reliabilität in der Tonaudiometrie im Vergleich zum mFAST. Bei den Kindern beobachteten wir Gruppen-Unterschiede in der Hörschwelle bzw. der Aufblähkurve bei allen Frequenzen (500 Hz – 4 kHz) und unabhängig vom Testverfahren. Nur innerhalb der Hörgeräte-Gruppe korrelierten die Ergebnisse des mFASTs und der Tonaudiometrie. Die reduzierte Test-Retest-Reliabilität beim mFAST und die limitierte Korrelation zwischen den beiden Testverfahren deuten darauf hin, dass der mFAST nur bedingt eine Alternative zur Spiel-/ Tonaudiometrie darstellt, um das Versorgungsergebnis bei Kindern, die mit einer Hörhilfe versorgt sind, zu überprüfen. Dennoch zeigen beide Testverfahren bei Kindern vergleichbare Gruppenunterschiede hinsichtlich der Hörschwellen bzw. der Aufblähkurven.

Subjective audiological measurements require more time and experience when it comes to testing children. The multifrequency animal sound test (mFAST) represents a possible alternative to pure tone audiometry determining the hearing threshold of children. This bachelor thesis analyzed whether the mFAST can be used to evaluate the fitting outcome of children with hearing aids and cochlear implants. The thresholds of the mFAST were compared to the hearing thresholds determined by tone audiometry. Within this study, 33 children (66 ears) were tested, who were either fitted bilaterally with hearing aids or cochlear implants, or who were bimodally supplied. One control group consisted of 11 normal-hearing children and another of 11 normal-hearing adults, who were tested twice to quantify the test-retest-reliability of the mFAST. Results of the normal-hearing adults showed a higher test-retest-reliability for tone audiometry when compared to mFAST. The results of the children revealed threshold differences between the three groups at all frequencies (500 – 4 kHz), irrespective of the test procedure. Only within the hearing-aid group, mFAST thresholds correlated with those from tone audiometry. The reduced test-retest-reliability and the limited correlations between the two test procedures indicate that the mFAST represents only a limited alternative to pure tone audiometry when it comes to evaluating the fitting outcome of children with hearing aids or cochlear implants. Yet, both test procedures show comparable group differences in children with regard to hearing thresholds.

Innerhalb dieser Studie wurden sieben verschiedene Hörgerätemodelle verschiedener Hersteller basierend auf objektiven und subjektiven Parametern verglichen. Mithilfe eines Kunstkopfes wurden Aufnahmen des Hörgeräteklangs mit verschiedenen Klangumgebungen, angepassten Hörverlusten, akustischen Ankopplungen und Programmen gemacht. Diese Aufnahmen ermöglichten die Berechnung des Signal-Rausch-Abstands am Ausgang des Hörgerätes (output SNR) gemäß einer Methode von Hagerman und Olofsson (2004) sowie die Bewertung von normalhörenden Versuchspersonen bezüglich ihrer persönlichen Präferenz. Es zeigt sich, dass die Ergebnisse stark von der Kombination der betrachteten Faktoren abhängen, wobei der Hörverlust und die akustische Ankopplung den geringsten Einfluss haben. Um eine Versuchsdurchführung mit normalhörenden Personen zu ermöglichen, wurde ein Hörverlustsimulator (siehe Grimault et al., 2018, Garcia, 2016) verwendet. Versuchsergebnisse deuten an, dass die Verwendung des Simulators die Ergebnisse weder positiv noch negativ beeinflusst hat. Weiterhin legen die Ergebnisse eine leicht positive Beziehung zwischen output SNR und persönlicher Präferenz nahe. Allerdings ist diese stark vom jeweiligen Hörgerätemodel abhängig.

Within this study seven different hearing aid models from different brands were compared based on objective and subjective parameters. Recordings of the hearing aid with different combinations of fitted hearing loss, acoustic configuration, and program were made with a head-and-torsosimulator. From these recordings the output signal-to-noise-ratio (SNR) was elicited based on the separation method by Hagerman and Olofsson (2004). Additionally, normal-hearing test persons rated the recordings based on their personal preference. The results are largely dependent on the combination of the investigated factors with the hearing loss and acoustic configuration having the lowest impact. Because normal-hearing test persons were used, a hearing loss simulator (see Grimault et al., 2018, Garcia, 2016) was utilised. Results indicate that the use of the simulator influenced the outcomes neither positively nor negatively. Additionally, a faintly positive relationship between output SNR and personal preference was found. However, this appears to be dependent on the respective hearing aid model.

Die Zielverstärkungskurven nach trueLOUDNESS, das die binaurale breitbandige Lautheitswahrnehmung normalisiert, zeigen bei manchen Versuchspersonen hohe Kompressionsverhältnisse. Diese hohen Kompressionsverhältnisse sind in der Anpasssoftware vieler Hersteller nicht einstellbar, da die Kompressionseinstellung gewissen Beschränkungen unterliegen und eine Änderung der Verstärkungskurven für 50 dB Eingangspegel nicht unabhängig von der Verstärkungskurve für 80 dB Eingangspegel eingestellt werden kann. In dieser Arbeit wurden zwei Verfahren untersucht, mit denen hohe Verstärkungsunterschiede zwischen 50 und 80 dB Eingangspegel erreicht werden sollten. Es wurde untersucht, ob die MPO-Einstellung (maximum power output) Einfluss auf das Kompressionsverhältnis hat und für die Einstellung hoher Kompressionsverhältnisse geeignet ist. Hierfür wurden Hörsysteme mit unterschiedlichen MPO Einstellungen technisch vermessen. Es wurde beobachtet, dass die MPO Einstellungen die Verstärkungsunterschiede der Hörsysteme veränderte. Als zweites wurde untersucht, ob ein hoher Verstärkungsunterschied durch Programmwechsel für ruhige und laute Umgebung erreicht werden kann. Es wurden zwei Programme mit unterschiedlichen Verstärkungswerten eingestellt sowie technisch und subjektiv vermessen. Bei einigen Versuchspersonen wurden sogar negative Verstärkungswerte für 80 dB Eingangspegel zur Lautheitsnormalisierung vorhergesagt. In diesem Fällen war die Dämpfung durch die akustische Ankopplung der Hörsysteme begrenzt. Das limitierte den Verstärkungsunterschied und eine Lautheitsnormalisierung konnte mit beiden Ansätzen bei den Probanden nicht erreicht werden. Für die Versorgung von Probanden mit hohen Verstärkungsunterschieden werden InSitu-Verifikations-Messungen mit Otoplastik empfohlen.

The target gain curves after trueLOUDNESS, which normalizes binaural broadband loudness perception, shows high compression ratios in some test subjects. These high compression ratios cannot be adjusted in the fitting software of many manufacturers since the compression settings are follow to certain restrictions. A Changing in the gain curves for 50 dB input levels cannot be adjusted independently of the gain curve for 80 dB input levels. In this work, two methods were investigated to achieve high gain differences between 50 dB and 80 dB input levels. First, we investigated whether the MPO setting (maximum power output) influences the compression ratio and is suitable for setting high compression ratios. For this purpose, hearing systems were technically measured with different MPO settings. It was observed that the MPO settings changed the gain differences of the hearing aids. Secondly, it was investigated whether a high gain difference can be achieved by using diffrent programs for soft and loud enviroment. Two programs with different amplification values were set and technically and subjectively evaluated. Negative gain values were even predicted for 80 dB input levels for loudness normalization for some subjects. In these cases, the attenuation was limited by the acoustic coupling of the hearing aids. This limited the difference in amplification, and normalization of loudness could not be achieved with either approach in the subjects. Therefore, in-situ verification measurements with earmoulds are recommended to fit test subjects with high amplification differences.

Diese Masterarbeit untersucht die Verarbeitung und Nutzung von Sprachkontext beim Sprachverstehen. Der Einfluss von Kontextinformationen auf das Sprachverstehen kann mit Hilfe von Kontextparametern dreier verschiedener Kontextmodelle quantifiziert werden. Boothroyd und Nittrouer (1988) führten ein grundlegendes statistisches Modell ein, welches empirische Daten über die Sprachkontextnutzung des Menschen mit Hilfe von zwei Parametern beschreibt. Bronkhorst et al. (1993) entwickelten dieses Modell weiter, so dass es weitere Parameter gibt, die den Kontexteffekt für eine unterschiedliche Anzahl korrekt verstandener Wörter beschreiben. Das neue Kontextmodell von Smits und Zekveld (2021) basiert auf den Erkenntnissen von Boothroyd und Nittrouer sowie Bronkhorst et al., besitzt jedoch mathematisch einfachere Formeln und reduziert das Modell auf nur noch einen Parameter zur Beschreibung der Kontextnutzung. Eine wichtige Erkenntnis ist, dass die Kontextparameter der drei Modelle eng miteinander verbunden sind. Die drei Kontextmodelle wurden nachimplementiert und auf Sprachverständlichkeitsdaten verschiedener Datenbasen angewendet. Die Datenbasen umfassen Messdaten mit dem Göttinger Satztest (GÖSA) und Oldenburger Satztest (OLSA) von normalhörenden Versuchspersonen und Versuchspersonen mit Hörverlust in verschiedenen Hörkonditionen. Zu den verschiedenen Hörkonditionen gehören die Präsentation in Ruhe, im stationären Störgeräusch und im modulierten Störgeräusch, um zu untersuchen, wie der Sprachkontext zur Kompensation fehlender Informationen während des Sprachverstehens verwendet wird. Darüber hinaus wird die Auswirkung von Sprache im Nachhall auf die Satzerkennung analysiert. Dies wird durch Hinweise aus früheren Hörstudien motiviert, dass geschlossene Satztests (wie der OLSA) ein anderes Maß an Anfälligkeit für bestimmte ungünstige Hörbedingungen aufweisen als Alltagssätze (wie der GÖSA): geschlossene Satztests sind wesentlich robuster gegenüber Nachhall als Alltagssätze. Zwischen dem stationären Störgeräusch und dem modulierten Störgeräusch fanden sich keine Unterschiede in der Kontextnutzung anhand der Kontextparameter. Beim GÖSA als Sprachmaterial waren signifikant mehr Kontextinformationen verfügbar als beim OLSA. Das gegensätzliche Verhalten der Kontextnutzung von OLSA und GÖSA im Störgeräusch und Nachhall ist auf eine unterschiedliche Kontextnutzung zurückzuführen und in den Kontextparametern abzulesen. Die Kontextparameter der Kontextmodelle zeigen nur die Nutzung von a posteriori-Kontext auf.

This master thesis investigates the processing and use of speech context in speech recognition. The influence of context information on speech recognition can be quantified using context parameters from three different context models. Boothroyd and Nittrouer (1988) introduced a statistical model describing empirical data of humans’ use of speech context using two global parameters. This model has been further developed by Bronkhorst et al. (1993) so that it breaks down the global parameters to additional parameters describing the context effect for different numbers of correctly perceived words. The new context model of Smits and Zekveld (2021) is based on the findings of Boothroyd and Nittrouer as well as Bronkhorst et al., but with a simpler set of equations and reduction of the number of parameters to only one. An important knowledge is that many of the context parameters of the three models are closely related to each other. The three context models were implemented and applied to speech intelligibility data from different data bases. The databases include measurement data with the Göttinger sentence test (GÖSA) and Oldenburg sentence test (OLSA) from normal-hearing subjects and subjects with hearing loss in different listening conditions. The different listening conditions include the presentation in quiet, in steady state noise and in speech-like modulated noise in order to investigate, how speech context is used to compensate for missing information during speech recognition. Furthermore, the effect of reverberated speech on sentence recognition is analysed. This is motivated by evidence from previous auditory studies, that closed word set sentences (like the OLSA) show a different degree of susceptibility to certain adverse listening conditions than everyday sentences (like the GÖSA: closed word set sentences are much more robust against reverberation than everyday sentences. No differences in context use were found between the stationary noise and the modulated noise based on the context parameters. Significantly more context information was available with the GÖSA as speech material than with the OLSA. The contrary behavior of the context use of the GÖSA and OLSA in noise and reverberation is due to different context use and can be read in the context parameters. The context parameters of the context models only show the use of a posteriori context.

In der heutigen Zeit spielt die Einbindung von internetbasierten Testverfahren in die Hörforschung eine wichtige Rolle. Die Möglichkeit, Proband_innen zuhause in ihrer alltäglichen Umgebung zu erreichen, zeichnet sich zunehmend als geeignete Erweiterung von klassischen Labormessungen ab. Jedoch sind Messumgebungen und Equipment individuell und weder vollständig dokumentierbar noch kontrollierbar. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Messumgebung und Aufnahmequalität möglichst unmittelbar zu bewerten, um einschätzen zu können, ob aus akustischer Sicht eine Messung möglich ist. In einer Online-Studie wurden Hintergrundgeräusche, Sprache und Klatschen zum einen in einer möglichst ruhigen Umgebung, zum anderen in einer geräuschvollen Umgebung aufgezeichnet. Diese Aufnahmen dienten als Testmaterial für referenzfreie, objektive Bewertungsmaße. Verglichen wurden objektive Bewertungsmaße aus der Literatur mit Messgrößen, die wenig Rechenleistung erfordern und eine echtzeitnahe Einschätzung ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass für eine zuverlässige Bewertung die Aufnahme ohne weitere Signalverarbeitungsalgorithmen erfolgen sollte. Mit den vorgestellten Methoden lassen sich bezüglich der Messumgebung Hintergrundgeräusche und Halligkeit bewerten sowie bezüglich der Aufnahmequalität Übersteuerungen detektieren.

Nowadays, conducting online measurements to reach participants at home plays an important role in hearing research. However, measurement environments and the recording devices vary individually and can neither be documented nor controlled. Hence, non-intrusive, i.e., without a reference signal, low-complex quality measures are needed to ensure a required level of recording quality. In an online study, background sounds, speech and handclaps were recorded. The task was performed in an environment as quiet as possible and an artificially noisy environment. These recordings were analyzed with regard to the degrading factors clipping, background level, and reverberation and were used to develop low-complex quality measures to estimate the level of the degrading factors. It is recommended to record the signal without signal processing to achieve reliable assessments. The developed non-intrusive quality measures are capable of assessing the audio quality and environment.

Störgeräuschbefreiungsalgorithmen können die Sprache in einer geräuschvollen Umgebung vom Störgeräusch befreien. Andererseits mögen sie das Sprachsignal auch beschädigen, was zu unerwünschten Verzerrungen des Sprachsignals führen kann. Aus der Literatur geht hervor, dass es hierfür interindividuelle Präferenzen in Form von Persönlichkeitsmerkmalen gibt. Anhand eines Selbstanpassungsverfahrens wurden mit 20 Probanden (14 normalhörend, 6 schwerhörend) die individuellen Präferenzen von Sprachverstehen im Störgeräusch unter dem Einfluss von Verzerrungen untersucht. Dafür stellten die Probanden mehrere Schieberegler (SR) zur Adjustierung des Signal-Rausch-Abstandes (engl. signal-to-noise ratio, SNR) und des Grades der Verzerrungen nacheinander ein. Für die Bestimmung der Bereiche der SR wurden die verwendeten Stimuli mithilfe des PEMO-Q-Modells und der ISO 532-2:2017 (E) vor dem Experiment evaluiert. Auf Schieberegler 1 (SR1) sollten die Probanden den SNR so einstellen, dass die Hörsituation für sie wenig anstrengend war. Entlang Schieberegler 2 (SR2; gleicher SNR-Bereich wie SR1) und Schieberegler 3 (SR3; adaptiver SNR-Bereich bez. SR1) wurde mit dem SNR gleichzeitig der Grad der Verzerrung des Sprachsignals verändert. Indem der SNR erhöht wurde, nahmen auch die Verzerrungen zu. Aus den Differenzen aus SR1 – SR2 bzw. SR1 – SR3 wurden Rückschlüsse auf Persönlichkeitsmerkmale gezogen. Eine große, positive Differenz deutet auf einen „Distortion Hater“ hin, der Verzerrungen vermeiden möchte. Eine kleine oder gar keine Differenz deutet hingegen auf einen „Noise Hater“ hin, der Verzerrungen akzeptiert, um möglichst wenig Störgeräusch wahrnehmen zu müssen. Zusätzlich wurde die Höranstrengung nicht-adaptiv mit einer Methode der kategorialen Skalierung über dem SNR, dem Grad der Verzerrungen von Sprache und der Kombination aus beidem gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass es Probanden anhand der gewählten Methode der Selbstanpassung möglich war, ihre präferierte Einstellung zu finden. Aus den Ergebnissen ließen sich sowohl „Distortion Haters“ als auch „Noise Haters“ klassifizieren. Für die Messungen der Höranstrengung zeigte sich ein absinkender Kurvenverlauf der Höranstrengung gegen den SNR, ein ansteigender Kurvenverlauf mit zunehmendem Grad an Verzerrungen der Sprache ohne Störgeräusch und ein V-förmiger Ver-lauf mit einem Minimum der Höranstrengung über der Kombination aus beiden Szenarien.

Noise reduction algorithms may provide a good way to improve the listening situation for the listener in a noisy environment but could also damage the speech signal. By doing so, they may introduce distortions to the speech signal. It can be assumed that there are personal traits in listeners regarding listening preferences for speech-in-noise scenarios with distortions present as well. In a self-adjusted task with 20 subjects (14 with normal-hearing, 6 hearing-impaired) personal traits were investigated by using sliders (SR) on a graphical user interface (GUI) to adjust their individually preferred setting of the signal-to-noise ratio (SNR), in some cases at the cost of distortions applied to the speech signal. To evaluate the stimuli a model for audio quality assessment (PEMO-Q) and a loudness model (ISO 532-2:2017 (E)) were used. In slider 1 (SR1) the subjects were instructed to adjust the SNR to the point where they felt very little listening effort. Whilst adjusting on slider 2 (SR2; equal SNR range as SR1) and slider 3 (SR3; adaptive SNR range depending on SR1), more distortions were applied to the speech signal when subjects would increase their SNR of choice. From the SNR differences between SR1 – SR2 and SR1 – SR3 conclusions on the personal traits could be drawn: a rather large, positive difference indicating “distortion haters”, who tried to avoid distortions, and “noise haters”, who tried to avoid listening to noise and accept distortions for that purpose. In addition, listening effort (LE) was measured non-adaptively by using a categorical scale for the subjects to evaluate the stimuli in different scenarios: SNR, speech in quiet with varying amounts of distortions applied, and a combination of both. The results show that characterizing “distortion haters” and “noise haters” was possible by using the self-adjustment method. For the LE measurements results indicate a decrease of LE with increasing SNR, an increase of LE with the increasing number of distortions applied to the speech signal, and a V-shaped course of the LE curve for the combination of both scenarios.

Gehörschutzsysteme sollen der Entstehung von Gehörschäden durch Einwirkung von Lärm vorbeugen. Ein Nachteil ist, dass beim Tragen von Gehörschützern die Sprachwahrnehmung aufgrund der Dämpfungswirkung der Gehörschützer erschwert wird. Somit bleiben zum einen wichtige Signale ungehört und zum anderen wird die Kommunikation miteinander behindert. In einer Studie, welche im Rahmen der anzufertigenden Bachelorarbeit durchgeführt wurde, wurden Algorithmen der blinden Quellentrennung, die in ein Forschungsgehörschutzsystem implementiert wurden und die Sprachwahrnehmung durch die Hervorhebung von Sprachanteilen verbessern sollen, untersucht. Dabei wurde die Sprachwahrnehmung beim Tragen des entwickelten Systems im Vergleich zu einem aktiven, auf dem Markt erhältlichen Gehörschutz getestet. Die Evaluation wurde mit 20 normalhörenden, deutschsprachigen Proband_innen im Alter von 20 bis 31 Jahren durchgeführt, wobei die Zielgrößen Sprachverständlichkeit, empfundene Höranstrengung und die Anforderung an das Arbeitsgedächtnis in drei industriellen Störgeräuschen mit unterschiedlichen Spektren und Zeitstrukturen erfasst wurden. Neben der Erfassung von Verhaltensdaten (Reaktionszeit und Antwortgenauigkeit) dienten EEG-Messungen zur Beurteilung der Arbeitsgedächtnisbelastung. Sprache und Störgeräusche wurden aus einem Lautsprecher in einer Hörkabine dargeboten. Die Sprachverständlichkeitsmessung wurde adaptiv mit dem Oldenburger Satztest durchgeführt, während die Höranstrengung bei konstanten SNR-Werten subjektiv anhand einer Kategorialskala bewertet wurde. Des Weiteren wurde ein n-back-Task durchgeführt, mit dem der Effekt der Gehörschutzsysteme auf die Arbeitsgedächtnisbelastung in lauten Industrieumgebungen untersucht wurde. Es wurden keine Verbesserungen der Sprachwahrnehmung mit dem Forschungsgehörschutz mit implementierter Quellentrennung festgestellt. Der Grund dafür war ein durch die verzögerte Signalverarbeitung auftretender Echoeffekt, der besonders bei hohen Sprachpegeln wahrgenommen wurde. Trotzdem deuten die Ergebnisse auf das Potenzial blinder Quellentrennung zur Verbesserung der Sprach-wahrnehmung beim Tragen von Gehörschützern hin. Auch ergaben die Messungen einen Einfluss des Störgeräuschtyps auf die erfassten Zielgrößen.

The aim of hearing protecting devices is the prevention of noise-induced hearing losses. Using hearing protectors may be disadvantageous in certain situations as the perception of speech is hindered by high damping effects of the hearing protectors themselves. Therefore, important signals are not recognized anymore and the communication with each other becomes more difficult. In a study conducted for the in-progress bachelor thesis, algorithms of blind source separation were evaluated. They were implemented in a hearing protecting system for research focusing the improvement of speech perception by the accentuation of speech signals. The system was then compared to another active hearing protector which is available on the market. The evaluation was done with 20 normal hearing participants whose mother tongue was German and who were between 20 and 31 years old. Recorded were the target variables speech recognition, subjective listening effort and working memory load in three maskers having different time and frequency spectrums. In addition to the recording of behavioural data (reaction times and response accuracy), EEG-measurements were performed. Speech perception was determined by adaptive measures of Oldenburg sentence test (german: Oldenburger Satztest), while listening effort was rated on a categorical scale using constant signal-to-noise ratios. Furthermore, an n-back task was per-formed in which the impact of the hearing protectors on working memory load in loud industry noises was investigated. No improvements in speech perception using the research hearing protector were found. This was reasoned by an echo effect which was caused by a delayed signal processing and was perceived especially in high speech levels. Nevertheless, the results suggest that the algorithm of blind source separation can improve speech perception when hearing protectors are used. Additionally, the measurements showed that the type of noise signal influences the recorded target variables.