Bose ANC Technology in Orka O1 Pro Hörgeräten: Warum sie so wichtig ist

Als HearingTracker im März erstmals über das Debüt des Orka O1 Pro auf der AWE in Shanghai berichtete, bezeichnete Orka es als das weltweit erste Receiver-in-Canal-(RIC)-Hörgerät mit aktiver Geräuschunterdrückung (ANC).

Ich gebe zu, dass ich mir über die Definition von ANC und seine Funktionsweise nicht ganz im Klaren war – oder darüber, ob andere Hörgerätehersteller es verwendeten. Aber ich kannte den Bose-Forscher Andy Sabin, PhD, der dazu beitrug, Boses ANC-Technologie in das Orka O1 Pro zu integrieren und zuvor Bose-Hörgeräteprodukte auf den Markt zu bringen. Außerdem kannte ich ihn durch seine Arbeit im Bereich Akustiktechnik als Mitbegründer des HearAdvisor-Labors zusammen mit dem HearingTracker-Mitbegründer Abram Bailey. Ich wollte verstehen, was ANC-Technologie Hörgeräteträgern bieten kann.

Was genau ist also ANC? Aktive Geräuschunterdrückung nutzt Mikrofone, um Schall zu erkennen, und verwendet dann einen Lautsprecher, um eine Schallwelle zu erzeugen, die in der Amplitude gleich, aber in der Phase entgegengesetzt ist – wodurch sich die beiden Wellen teilweise gegenseitig aufheben. Sie wird in Produkten wie Bose QuietComfort Ohrhörern und Apple AirPods Pro eingesetzt und ist besonders wirksam bei der Dämpfung tieffrequenter Geräusche wie dem Dröhnen eines Flugzeugs. Ähnlich wie bei Ohrhörern reduziert ANC in Hörgeräten Schall, der direkt durch die Belüftungsbohrung des Ohrpassstücks oder Ohrstöpsels eindringt, sodass KI-verbesserte Sprache klarer durchkommt. Es kann außerdem den dröhnenden Klang der eigenen Stimme reduzieren, der mit einer stärker geschlossenen Anpassung verbunden ist (d. h. dem Okklusionseffekt), indem der über den Körper übertragene Schall als aufhebbares Geräusch behandelt wird.

Um diese Möglichkeiten zu untersuchen, interviewte ich Sabin und Orkas Linkai Li, Mitbegründer und Leiter der Forschung und Entwicklung bei Orka. Im Folgenden erläutert Sabin die akustischen Prinzipien und berichtet über Laborergebnisse, die auf der jüngsten International Hearing Aid Research Conference (IHCON )¹ und in einer kommenden Publikation² vorgestellt wurden und auf seinen früheren, in Trends in Hearing veröffentlichten Forschungen aufbauen.³ Li spricht darüber, wie diese Technologie in eine vollständige Hörgerätelösung umgesetzt wird, einschließlich Anpassung, Benutzersteuerung, Akkulaufzeit und Plänen zur Verfügbarkeit.

Das Folgende wurde aus Gründen der Länge und Klarheit bearbeitet und gekürzt.

HearingTracker: Was bewirkt ANC im O1 Pro in einfachen Worten?

Andy Sabin: Es ist besser, ANC als etwas zu betrachten, das parallel zu Ihrem Hörgerät arbeitet.

Wenn Sie an ein RIC mit offener Anpassung denken, haben Sie diese großen Öffnungen im Schirmchen. Wenn Sie den gesamten Schallausgang, der Ihr Trommelfell erreicht, mit einem Gemälde eines Künstlers vergleichen, ist es, als würde man auf eine schmutzige Leinwand malen. Selbst wenn Sie KI-Algorithmen haben, die das SNR erhöhen können, können Sie das Rauschen irgendwann nicht weiter reduzieren, weil das über den direkten Weg eindringende Signal Ihre Leinwand einfärbt und das Endergebnis beeinträchtigt.

Linkai Li: Bose hat mehr als ein Jahrzehnt damit verbracht, die Technologie zu entwickeln, die dies ermöglicht. Die Zusammenarbeit, um daraus ein vollständiges Hörgerät zu machen, hat viele Kompromisse und wiederholte Verfeinerungen erfordert. Wir mussten berücksichtigen, wie Akustik, Hörverarbeitung, Anpassung und Hardware im Alltag zusammenwirken.

Die eigene Stimme ist tatsächlich eine Herausforderung; wir müssen sicherstellen, dass sich die theoretischen Vorteile von ANC für Nutzer in ein natürliches Erlebnis der eigenen Stimme übertragen. In einem Test während der Entwicklungsphase war die mittlere objektive Okklusion mit ANC geringer als unter Bedingungen mit offenem Ohr und anderen Standard-RIC-Bedingungen. Wir mussten auch hören, wie die eigene Stimme des Trägers durch das vollständige Hörgerät klang. Das bedeutete, ANC und verstärkte Schallwege gemeinsam abzustimmen, die Ergebnisse mit Nutzern zu bewerten und die Balance zwischen ihnen zu verfeinern.

HearingTracker: Wann sollte ANC in einer Hörgeräteanwendung den größten Unterschied machen?

Andy Sabin: Um bei der Leinwandmetapher zu bleiben: Wenn Sie viel Farbe auf die Leinwand auftragen, spielt es eine geringere Rolle, ob sie schmutzig war. Wenn Sie also sehr viel Verstärkung hinzufügen – denken Sie an eine an Taubheit grenzende Schwerhörigkeit in Ruhe –, könnten Sie ANC ein- und ausschalten, ohne einen Unterschied im versorgten Signalweg zu hören. Wenn die Verstärkung abnimmt, wird eine leere Leinwand wichtiger.

Fast alle Hörgeräte verwenden bei Schallempfindungsschwerhörigkeit eine Breitband-Dynamikbereichskompression [WDRC], die bei lauter werdenden Eingangssignalen weniger Verstärkung anwendet. Bei geringerer Verstärkung kann der unverarbeitete Schall, der durch die Belüftungsbohrung eindringt, eine größere Wirkung am Trommelfell haben. Deshalb kann die Reduzierung dieser Leckage mit ANC besonders in lauteren Umgebungen wertvoll sein – vor allem, wenn die KI Sprache effektiv von Geräusch trennen kann.

Bei der KI-Schalltrennung müssen Sie außerdem Sprache von Geräusch trennen und das Geräusch reduzieren. Die Qualität dieser Trennung beeinflusst den Nutzen von ANC. Weniger Verstärkung und bessere SNR-verbessernde Algorithmen bedeuten einen größeren ANC-Nutzen beim Hören anderer Stimmen. Und für die eigene Stimme ist der Nutzen immer vorhanden.

HearingTracker: Wenn dies eine so elegante Lösung ist, warum wurde sie dann nicht häufig in RIC-Hörgeräten eingesetzt?

Andy Sabin: Es ist unter den Einschränkungen eines Hörgeräts schwer umzusetzen. Es bedeutet, das Gerät im Ohr nahezu unsichtbar zu machen und es den ganzen Tag lang betreiben zu können. Daher war dies in erster Linie ein Größen- und Leistungsproblem.

Das ANC-System läuft auf dem digitalen Signalprozessor (DSP) eines Hörgeräts und verbraucht sehr wenig Energie. Es stützt sich außerdem auf einen proprietären Bose-Lautsprecher, der trotz seines kleinen Durchmessers ein großes Luftvolumen bewegen kann. Diese Kombination ermöglicht ANC über einen Lautsprecher, der klein genug ist, um in den Gehörgang zu passen, und gleichzeitig eine Akkulaufzeit für den ganzen Tag unterstützt.

Linkai Li: Ja, wie Andy erwähnte, liegt der schwierige Teil in der Entwicklung. Die Idee ist einfach, aber während der Entwicklung treffen wir zahlreiche Kompromisse und führen viele Diskussionen, um jeden Aspekt auszubalancieren. Das erfordert auf beiden Seiten viel Aufwand.

Ein Beispiel für eine Herausforderung auf Produktebene war, die akustischen und hörverarbeitenden Fähigkeiten, sorgfältige Abstimmung und Bluetooth-Konnektivität in einem kompakten Hörgerät mit einem im Gehörgang unsichtbaren Receiver zusammenzuführen. Das Orka O1 Pro ist kleiner als viele Hörgeräte und erreicht dennoch bis zu 35 Stunden Akkulaufzeit mit aktiviertem ANC und allen Funktionen, während viele Hörgeräte diese Akkulaufzeit selbst ohne klassisches Bluetooth und ANC nicht erreichen können.

HearingTracker: Wie lange ist dies schon in Entwicklung?

Linkai Li: Das erste Gespräch zwischen Bose und Orka fand 2023 auf der EUHA statt. So begann unsere Geschichte.

HearingTracker: Wie beeinflusst das Hinzufügen von ANC die Klangqualität, wenn es mit KI-Sprachverbesserung kombiniert wird?

Andy Sabin: Es ist tatsächlich etwas kontraintuitiv: Sie können die Artefakte im KI-verarbeiteten Klang klarer hören, weil Sie auf diese saubere Leinwand malen. Sie hören alles in höherer Auflösung.

Als wir einen KI-Algorithmus für eine offene Versorgung abstimmten, klang er gut. Als wir jedoch mit ANC hörten, konnten wir Artefakte wahrnehmen, die wir zuvor überhört hatten. Ohne ANC hatte der unverarbeitete, in das Ohr eindringende Schall diese Details vertäubt.

HearingTracker: Sind ANC und KI-Sprachverbesserung aufeinander abgestimmte Verarbeitungsstufen? Können Nutzer die KI anpassen?

Andy Sabin: Die KI arbeitet auf dem versorgten Signalweg. ANC und KI müssen nichts voneinander wissen. Es sind zwei Dinge, die parallel laufen: das, was Ihre Leinwand reinigt, und das, was sie bemalt.

Linkai Li: Auf Algorithmusebene arbeiten ANC und KI-Sprachverbesserung auf getrennten Wegen, wie Andy es beschrieben hat. Auf Produktebene haben wir viel Systemabstimmung vorgenommen, damit sie gut zusammenarbeiten. Das bedeutet auch, sie zusammen mit den anderen Hörgerätefunktionen und Verarbeitungsalgorithmen abzustimmen. Es braucht wiederholte Tests, Hörproben und Verfeinerungen, um die richtige Balance zu finden, denn letztlich zählt, wie das gesamte System klingt und funktioniert, wenn all diese Komponenten zusammenwirken. Unser Ziel ist es, ihre kombinierten Vorteile herauszustellen und gleichzeitig das Hörerlebnis natürlich und angenehm zu halten.

Nutzer können die KI-Sprachverbesserung in der App anpassen, und Audiologen haben in der Anpasssoftware zusätzliche Steuerungsmöglichkeiten, um die Einstellungen an individuelle Bedürfnisse und verschiedene Klangumgebungen anzupassen.

HearingTracker: Was wurden in Ihrem IHCON-Forschungsposter¹ und der neuen Publikation² verglichen, und was haben Sie herausgefunden?

Andy Sabin: Wir hatten drei Bedingungen mit derselben Verarbeitung des Hörgeräte-Signalwegs: Orka O1, ein Standard-Hörgerät; O1 Pro mit deaktiviertem ANC; und O1 Pro mit aktiviertem ANC. Wir testeten jede davon mit ein- und ausgeschalteter KI-Sprachverbesserung. Mit eingeschalteter KI erzielte das Standard-O1 gegenüber dem offenen Ohr etwa 1.6 dB zusätzliches SNR, verglichen mit 5.1 dB unter der Bedingung mit eingeschaltetem ANC.

Oberhalb von etwa 2 kHz ist der KI-Nutzen unter den drei Bedingungen ähnlich. Mit einer stärker geschlossenen Anpassung erweitert sich dieser Nutzen zu niedrigeren Frequenzen. Wenn Sie ANC einschalten, erweitert er sich noch weiter.

HearingTracker: Können Sie unterschiedliche Schirmchen verwenden oder die Aufhebung für das individuelle Ohr anpassen?

Linkai Li: Wir haben unterschiedliche Größen, aber die Belüftungsbohrungen sind beim Produkt O1 Pro heute alle gleich.

HearingTracker: Wo ist das Produkt erhältlich, wie viel wird es kosten und was kommt als Nächstes?

Linkai Li: Die behördliche Zulassung muss Land für Land erfolgen. Wir haben die Zulassung in China erhalten, daher ist es dort erhältlich. Wir planen auch Markteinführungen in Europa und den USA.

Bose und Orka haben dieses Produkt gemeinsam entwickelt, und wir versuchen gemeinsam, es so vielen Menschen wie möglich zugänglich zu machen. Die Preisgestaltung haben wir noch nicht festgelegt.

HearingTracker: Was sollten Leser aus dieser Kombination von ANC und KI-Sprachverbesserung mitnehmen?

Linkai Li: Andys Analogie der „saubereren Leinwand“ beschreibt die Chance gut. Indem unerwünschter Schall reduziert wird, der die Verarbeitung des Hörgeräts umgeht, kann ANC dazu beitragen, dass mehr vom Nutzen der KI-Sprachverbesserung das Ohr erreicht. Es bietet uns außerdem eine Möglichkeit, den dröhnenden Klang der eigenen Stimme anzugehen, der mit einer stärker geschlossenen Anpassung verbunden ist.

Bei der gemeinsamen Entwicklung dieses Produkts mit Bose lag unser Fokus darauf, diese Fähigkeiten in ein vollständiges Hörgerät zu integrieren. Für den Träger ist das Ziel klarere Sprache bei einem Klang, der sich natürlich und angenehm anfühlt – und das erfordert eine sorgfältige Verfeinerung und Abstimmung des gesamten Systems.