תפיסת איכות הצליל בקרב מושתלי שתל השבלול בעת האזנה למוזיקה – תקציר המאמר

רקע

למרות שמושתלי שתל שבלול מדווחים לעיתים קרובות על ירידה באיכות הקול בעת האזנה למוסיקה, קיימות מעט מאוד שיטות לכימות ומדידה של טענות סובייקטיביות אלה.

מטרה

1) לתכנן שיטת מחקר חדשנית לכימות תפיסת איכות הקול בקרב מושתלי שתל שבלול במהלך האזנה למוסיקה; 2) לתת תוקף לשיטה זו באמצעות הערכת מאפיין אחד של תפיסת ההאזנה למוסיקה, תפיסת תדר הבס, אשר מניחים שהוא רלבנטי לתפיסת האיכות הכוללת של הקול בהאזנה למוסיקה.

היפותיזה: מגבלות בתפיסת תדר הבס תורמות לירידה באיכות הקול בקרב מושתלי שתל שבלול. השיטה המוצעת תכמת ירידה זו באמצעות מדידת היכולת הלקויה של משתמשי שתל שבלולי להבחין בין גירויים מוסיקליים עם כמויות שונות של הסרת תדר הבס.

השיטה

שיטה המשמשת לעיתים קרובות בתעשיית עזרי השמע – MUSHRA (multiple stimulus with hidden reference and anchor) ("גירויים שונים עם התייחסות סמויה ועוגן") הותאמה למושתלי שתל שבלול, והיא מכונה CI-MUSHRA. לקבוצת מושתלי שתל שבלול ולקבוצת בקרה של שומעים הוצג קטע מוסיקלי בשבע גירסאות שונות של איכות: חמש גירסאות של הפחתת תדר הבס באמצעות מסנן תדרים גבוהים (-200, -400, -600, -800, 1000-Hz) עם כמויות יורדות של אינפורמצית בס, גירסה ללא שינוי ("התייחסות סמויה"), וגירסה בעלת שינוי רב (מסנן מעביר פס 1000-1200 Hz – "עוגן"). המשתתפים דירגו את איכות הקול בכל גירסה בין 0 (נמוך מאוד) לבין 100 (מצויין). הדירוגים שיקפו שינויים בתפיסת איכות הקול בין הגירויים.

תוצאות

מושתלי שתל שבלול התקשו יותר מן השומעים להבחין באיכות הקול כפונקציה של אובדן תדר הבס, כפי שהודגם באמצעות קורלציה חלשה יותר באופן משמעותי בין תוכן תדר הבס ודירוגי איכות הקול. באופן ספציפי, מושתלי שתל שבלול לא יכלו לתפוס הבדלים באיכות הקול בין גירויים חסרי עד 400 Hz של אינפורמצית תדר בס.

מסקנה

ליקויים בתדר הבס תורמים לירידה באיכות הקול במהלך האזנה למוסיקה עבור מושתי שתל שבלול. שיטת CI-MUSHRA סיפקה הערכה כמותית שיטתית לירידה זו באיכות הקול. למרות שההשפעות של הסרת תדר הבס נחקרו במחקר זה, הרי שאנו תומכים ב- CI-MUSHRA ככלי מחקר ידידותי וורסטילי למדידת ההשפעות של טווח רחב של מניפולציות אקוסטיות על תפיסת איכות הקול בקרב מושתלי שתל שבלול.

מושתלי שתל שבלול רבים מדווחים על ירידה בהנאה מהאזנה למוסיקה לאחר ההשתלה. ניתן לייחס ממצא זה להעברה בלתי יעילה של מאפיינים מבניים עדינים של המוסיקה הדרושים לתפיסה משביעת רצון, אשר תוצאתה תפיסה ירודה של גוון הקול (timbre) וגובה הצליל (pitch). בנוסף להפרעות מסוימות במהלך התפיסה של אלמנטים מבודדים של המוסיקה, מושתלי שתל שבלול דיווחו גם על ירידה ברורה באיכות הקול. למרות החשיבות של איכות הקול לתפיסת המוסיקה, מדידה כמותית של איכות הקול לא ממש נחקרה, לעומת מאמצים שהושקעו בבדיקות המעריכות ביתר קלות תכונות מכומתות של מוסיקה, כגון זיהוי מלודיה או קצב. למרות שמאפיינים מבודדים אלה הם עקרוניים לתפיסת המוסיקה, הרי שאיכות הקול – או "כמה טוב נשמעת המוסיקה" – עשויה להיות מבודדת מדיוק הקשור לתפיסה של מאפיינים אלה. לדוגמא, יתכן ואדם יוכל לזהות מלודיה הנשמעת בטלפון למרות האיכות הירודה והברורה של הקול.

כיום, הערכה של איכות הקול בקרב אוכלוסיית מושתלי שתל שבלול מבוצעת במידה רבה באמצעות שיטות אומדן הדורשות מן המשתתפים לדרג את הנועם של גירוי מוסיקלי נתון באמצעות שימוש בסקאלה אנלוגית ויזואלית הנקבעת באמצעות שמות תואר (כגון אוהב/ לא אוהב, נעים/ לא נעים, וכו'). למרות שדירוגים סובייקטיביים אלה הינם שימושיים, הרי שהדירוג של נעימה קולית הניתן על ידי המשתתף מושפעת מאוד מגורמים רבים, כמו הסיטואציה (כגון האקוסטיקה בחדר, הדיוק, ואיכות הרפרודוקציה של הגירוי), המורכבות של הגירוי, ומאפיינים אינדיבידואליים של המאזין (כגון הכשרתו המוסיקלית, הכרת הקטע המושמע ועוד). אם ניקח בחשבון של השונות המהותית בין יחסיהם של המשתתפים לגירוי מוסיקלי ללא קשר למצב השמיעה שלהם, הרי שהדירוגים בקרב מושתלי שתל שבלול הופכים להיות קשים לתיקנון – נושא שהוא מורכב עוד יותר בשל המכשירים השונים ושיטות עיבוד הצליל השונות בהם נעשה שימוש אצל המשתתפים השונים בניסוי.

שיטת ההשוואה בזוגות הינה שיטת אומדן נוספת אשר משווה הבדלים בשיטות עיבוד אותות עבור משתתף יחיד. לפי גישה זו, מושתל שתל שבלול משווה איזו מבין שתי שיטות עיבוד אלטרנטיביות גורמת לאיכות צליל טובה יותר. בשיטה זו יש יתרון המסיר את השונות בין משתתפים, מאחר ואותו משתתף מספק דירוג עבור כל מצב. למרות זאת, שיטה זו מוגבלת בשל יכולתה להשוות הבדלים באיכות הצליל רק בין שיטות עיבוד מחוץ לאוזן; השיטה אינה ישימה עבור משתתף יחיד המספק דירוגים עבור מכשירים בעלי אלקטרודות מושתלות. המגבלות המתוארות עבור שיטות האומדן הנוכחיות מדגישות את הצורך בשיטה חדשה אשר תספק יכולת מדידה כמותית יותר של תפיסה לקויה של איכות הקול הסובייקטיבית בקרב מושתי שתל שבלול. מטרת מחקר זה היא ליצור כלי מחקר חדש להערכה סיסטמטית ומדידה של איכות הקול בקרב מושתלי שתל שבלול.

לשם השוואה, שיטות הערכה מתוקננות לאיכות הקול משמשות בדרך כלל בתעשיית האודיו לשם מדידת ההבדלים באיכות הקול בקרב משתמשים בעלי שמיעה נורמלית; ובפרט, שיטת MUSHRA היא זו המשמשת כיום להערכת האיכות בטווח רחב של מקורות צליל. שיטה זו מאפשרת הערכה (באמצעות כימות בדירוג נומרי) של סדרה של גירויים מוסיקליים, יחד עם גירוי מקורי ללא שינוי (אליו נתייחס כ"התייחסות סמויה") וגירסה בעלת שינוי רב (אליה נתייחס כ"עוגן"). גישת MUSHRA שימשה פעמים רבות כדרך להניב דירוגי קול כמותיים אמינים בקרב קבוצות גדולות של משתתפים.

במחקר זה, אימצנו את שיטת MUSHRA לשימוש בקרב מושתלי שתל שבלול כדרך להערכת איכות הקול במוסיקה. בניסוי שפיתחנו במסגרת מחקר זה (המכונה CI-MUSHRA), משתתפים קיבלו סדרה של גירסאות הולכות ויורדות של גירוי מוסיקלי והתבקשו לספק דירוגים אשר ישקפו את ההבדלים באיכות הקול בין הגירסאות. כמות הירידה שנדרשה על מנת להפיק השפעה פוגמת נתפסת באיכות הקול ניתנת לשימוש כאינדיקטור כמותי לאופן בו טווח רחב של מאפיינים קוליים משפיעים על איכות הקול עבור מושתלי שתל שבלול המאזינים למוסיקה.

באופן בולט במיוחד, CI-MUSHRA מגבילה את ההשפעה של השונות הסובייקטיבית הקיימת בשיטות ההערכה הקיימות, מאחר ואלו דורשות ממשתמשי שתל שבלולי להעריך הבדלים כלשהם באיכות הקול בין גירסאות שונות של גירוי מוסיקלי ספציפי, במקום לדרג את הנעימות האינהרנטית לאוזנו של המאזין.

תפיסת תדר הבס בקרב מושתלי שתל שבלול

אנו צופים שאחד היתרונות הבולטים של CI-MUSHRA הוא שהשיטה ניתנת ליישום באופן נרחב לחקר ההשפעה של כל פרמטר שמיעתי בעצם (לדוגמא, אלגוריתמים לעיבוד תדר דגימה או צליל דיגיטלי, כגון דחיסה, ריוורב (Reverb) והסטת גובה הצליל) על איכות הקול במהלך האזנה למוסיקה. לשם הדגמת השימוש בשיטה זו, החלטנו לחקור את נושא התפיסה של תדר הבס בקרב מושתלי שתל שבלול כדוגמא טיפוסית לפרמטר אשר אנו מניחים שיהיה רלבנטי לתפיסה הכללית של איכות הקול. התוצאה של אובדן תדר הבס עשויה להיות מוסיקה החסרה את המלאות והעושר אותה חווים בעלי שמיעה נורמלית. עבור מושתלי שתל שבלול, שמיעה אלקטרונית היא קשה עבור טווח תדר הבס (מתחת ל- 1,000 Hz), כנראה בשל החוסר היחסי של גירוי שבלולי חודי ברוב הדגמים של האלקטרודות המושתלות. מגבלה זו עשויה לתרום לתפיסה לקויה של המוסיקה. למושתלי שתל שבלול הרבה יותר קשה לזהות מלודיות בעלות טונים הרמוניים מורכבים בטווח תדר הבס מאשר מלודיות בטווח הבינוני והגבוה. לפי ממצאים של מחקרים מן הזמן האחרון, מושתלי שתל שבלול בעלי שתלי אלקטרודות מסורתיות משיגים הישגים פחותים במשימות מוסיקליות וזוכים להנאה פחותה ממוסיקה בהשוואה למטופלים בעלי גירוי אלקטרוני ואקוסטי משולב, שבהם השמיעה האקוסטית בטווח תדר הבס נשמרת באופן יחסי.

לשם חקר ההשפעה של תפיסה לקויה של תדר בס על איכות הקול, גירויים מוסיקליים של העולם האמיתי עברו סינון תדר גבוה לשם הסרת כמויות גדלות של אינפורמציית תדר בס. אובדן תדר בס עשויה הייתה להיות בעלת השפעה הפוגמת בתפיסת איכות הקול של הגירויים. שיטת CI-MUSHRA שימשה אז להערכת היכולת של מושתלי שתל שבלול לתפוס שינויים באיכות הקול כפונקציה של תוכן תדר הבס. ההיפותזה שלנו הייתה שמושתלי שתל שבלול יפגינו יכולת פחותה יותר להבחין בין גירויים שלא עברו שינוי לבין גירויים אשר עברו סינון תדר גבוה כתוצאה מתפיסה פגומה של תדר הבס.

תורגם מתוך:

Assessment of Sound Quality Perception in Cochlear Implant Users During Music Listening, Roy, Alexis T and others, Otology & Neurotology April 2012 – Volume 33 – Issue 3 – p 319–327.

תגובות