Hoorapparaten: hoe werken de computers rond je oor?

Zondagavond. Wout is op bezoek bij zijn opa. ‘Hoe was je dag?’, vraagt hij. Opa vertelt dat hij een rondleiding heeft gevolgd in de stadsbibliotheek. Goed dat opa hoorapparaten draagt, bedenkt Wout. Sindsdien kan hij weer makkelijker gesprekken volgen, en dus deelnemen aan zulke rondleidingen. Dat is iets waar Wouts opa mee gestopt was door gehoorproblemen. Wouts opa is een van de ruim 430 miljoen mensen met gehoorverlies, voor wie een hoorapparaat kan helpen. Verwonderd over deze technologie vraagt Wout zich nu af hoe zo’n ding werkt.

Een hoorapparaat bestaat uit drie onderdelen: microfoons, chips en een luidspreker. De microfoons nemen het geluid op. Daarna analyseren en verwerken de chips dit geluid. De luidspreker speelt het verwerkte geluid nadien af in de gehoorgang van de persoon met het hoorapparaat.

De technologie op de chips is where the magic happens. Je zou denken dat een hoorapparaat al het opgenomen geluid gewoon evenveel versterkt zoals een volumeknop. Maar die versterking is niet vanzelfsprekend. Een hoorapparaat doet trouwens ook veel meer dan dat. Een hoorapparaat is als een computer die rond je oor zit.

Hoorapparaat is niet zomaar een simpele versterker

Een hoorapparaat compenseert het gehoorverlies via versterking. Maar gehoorverlies zorgt er niet zomaar voor dat alles evenveel stiller klinkt. Je hebt misschien al ooit een ‘piepjestest’ gedaan? Bij zo’n test zet je een koptelefoon op. Daarna hoor je piepjes op verschillende toonhoogtes. Je moet dan op een knop duwen wanneer je zo’n piepje hoort. Audiologen doen deze test omdat gehoorverlies verschilt per toonhoogte.

Daarnaast zijn voornamelijk de stilste geluiden minder hoorbaar. Het luidste geluid dat nog net comfortabel klinkt, is daarentegen vaak nauwelijks anders dan bij iemand zonder gehoorverlies. Het geluidsbereik is dus kleiner voor een persoon met gehoorverlies.

De audioloog moet de versterking door het hoorapparaat daarom zo instellen dat het geluidsbereik van een persoon zonder gehoorverlies ook hoorbaar is voor de persoon met het hoorapparaat. Hij of zij stelt deze versterking in voor elke toonhoogte. En omdat het gehoorverlies verschilt van mens tot mens, doet de audioloog dit voor iedereen persoonlijk.

Figuur: aangezien het gehoorverlies verschilt voor elke toonhoogte en elk volume, verandert ook de versterking.

Als jij een hoorapparaat met enkel deze versterkingstechnologie aan Wouts opa zou geven, wacht je een onaangename verrassing. Jij hoort een constante fluittoon. Heb je al ooit een microfoon dicht bij een luidspreker gehouden? Dan heb je dit waarschijnlijk al gehoord. In een hoorapparaat zitten de microfoons en luidspreker dicht bij elkaar. Daardoor nemen de microfoons niet enkel het omgevingsgeluid op, maar ook het versterkte geluid van de luidspreker. Dit creëert een zelfversterkende lus, en dus een storende fluittoon. Daarom gebruiken hoorapparaten fluittoononderdrukking om deze zelfversterkende lus te voorkomen.

Een hoorapparaat met versterking en fluittoononderdrukking zorgt ervoor dat Wouts opa weer gesprekken kan horen, maar… dat betekent niet noodzakelijk dat hij ze ook kan verstaan. Mensen zonder gehoorverlies kunnen een goed onderscheid maken tussen een gewenste spreker en ongewenst achtergrondgeluid. Denk maar aan een gesprek in een rumoerig restaurant. Mensen met gehoorverlies kunnen dit onderscheid minder goed maken. Dit komt doordat het gehoorverlies ervoor zorgt dat verschillen tussen geluiden, bijvoorbeeld in toonhoogte en richting, vervagen.

Daarom hebben hoorapparaten ook achtergrondgeluidonderdrukking. Die werkt op twee manieren. Aan de ene kant maakt het hoorapparaat gebruik van gekende patronen in spraak, zoals veranderingen in toonhoogte en veranderingen doorheen de tijd. Aan de andere kant kunnen hoorapparaten geluiden uit bepaalde richtingen dempen. Hoorapparaten dempen hierbij vaak geluiden van de zij- en achterkant. Je staat dus best vóór de persoon met het hoorapparaat wanneer je praat. Al kunnen sommige moderne hoorapparaten deze richtingsonderdrukking aan- en uitzetten wanneer nodig, of de richting aanpassen.

Alles in één

Een hoorapparaat combineert al die technologie in één enkel toestel van nauwelijks enkele centimeters groot. Dit kleine apparaat verwerkt al het opgenomen geluid. Zo haalt het de ongewenste fluittoon en het ongewenste achtergrondgeluid weg. Daarna versterkt het apparaat het juiste geluid in functie van het gehoorverlies.

In onderstaande video kan je luisteren naar het effect van deze ingebouwde technologie in hoorapparaten. Hierbij vertrekken we van gehoorverlies in de hoge tonen, waardoor het geluid dof klinkt. Dit soort gehoorverlies is een typisch voorbeeld van ouderdomsgehoorverlies, zoals ook bij Wouts opa. Hoor jij hoe de versterking het geluid minder dof doet klinken? Hoor jij hoe de fluittoon verschijnt door die versterking? En hoor jij hoe de achtergrondgeluidonderdrukking het rumoer onderdrukt?

VIDEO: Luister zelf naar de technologie achter hoorapparaten. Deze demo is samen ontwikkeld met collega Brent Sterckx. De demo dient ter illustratie van de technologie, maar is geen één-op-één weergave van een echt hoorapparaat.

Een hoorapparaat is dus geen volumeknop, maar een computer rond je oor. Met deze computer kan Wouts opa weer makkelijker gesprekken volgen, en actief deelnemen aan zijn hobby’s. Of, in de woorden van Matt Mullenweg, de medeoprichter van WordPress: ‘Technology is best when it brings people together.’