Amélioration de la compréhension de la parole et de l’écoute spatiale pour les malentendants appareillés

Improvement of the speech intelligibility and the spatial hearing for aided listeners

• Auteur / Autrice : Adrien Llave
• Direction : Renaud Séguier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, Image, Vision
• Date : Soutenance le 11/03/2022
• Etablissement(s) : CentraleSupélec
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Alexandre Garcia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Zimpfer, Simon Leglaive, Mathieu Paquier, Romain Serizel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandre Garcia, Véronique Zimpfer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reconnaissance des mots

Audition directionnelle

Prothèses auditives

Mots clés libres

Prothèse auditive

Formation de voie

Localisation auditive

Compression de dynamique

Intelligibilité de la parole

Hearing aids

Beamforming

Auditory localization

Dynamic range compression

Speech intelligibility

Résumé

Les prothèses auditives ont pour but de faire recouvrir les principales capacités auditives, au premier rang de laquelle : l’intelligibilité de la parole. Cela est assuré principalement par deux tâches : compenser la perte auditive et réduire le niveau de bruit. La réduction de bruit et la compensation de perte auditive sont effectuées l’une à la suite de l’autre. Or, toutes deux ont des objectifs antagonistes et introduisent des artefacts néfastes à l’appréhension d’une scène sonore complexe dans sa globalité. Dans un premier temps, nous unifions le formalisme sous-jacent aux algorithmes de débruitage et de compensation de perte de sorte à développer une solution explicite au problème dans son ensemble, pour une scène sonore composée d’une source de parole et d’un bruit ambiant. Dans un second temps, nous nous employons à mieux préserver les indices de localisation interauraux pour toutes les directions de l’espace. Pour cela, nous développons trois méthodes basées sur des approximations du terme de coût associé à la préservation de la fonction de transfert interaurale. Enfin, nous élargissons notre modèle de scène sonore à plusieurs sources de parole et du bruit ambiant. Le contexte des prothèses auditives rend ce cas difficile à traiter du fait du nombre réduit de microphones. Nous proposons d’exploiter la propriété de parcimonie de la parole dans le domaine temps-fréquence pour dépasser cet obstacle.

Hearing aids are designed to restore the essential abilities of hearing, the most important of which is speech intelligibility. This is achieved mainly through two functions: compensating for hearing loss and reducing the noise level. Noise reduction and hearing loss compensation are performed one after the other. However, both have antagonistic objectives and introduce artifacts that are detrimental to the apprehension of a complex auditory scene in its entirety. In a first step, we unify the formalism underlying the denoising and loss compensation algorithms in order to develop an explicit solution to the problem as a whole, for an auditory scene composed of one speech source and an ambient noise. In a second step, we focus on a better preservation of the interaural localization cues for all spatial directions. For this purpose, we develop three methods based on approximations of the cost function related to the interaural transfer function preservation. Finally, we extend the auditory scene model to several speech sources and ambient noise. The context of hearing aids makes this case difficult to handle due to the small number of microphones. We propose to exploit the sparsity property of speech in the time-frequency domain to overcome this obstacle.