- 文／雅文基金會聽語科學研究中心 張逸屏
在 KTV 歡唱時，當挑戰高音不成，還偏偏硬是要唱，就會用大絕招──降 key！但你知道嗎？其實助聽器也有類似降 key 的功能喔！也就是所謂的「降頻技術」。但是，助聽器降頻技術到底是怎麼運作的呢？對於聽損者的語音理解真的有幫助嗎？
一般我們聆聽到的各種聲音，包含了許多高低不同的頻率，低頻的聲音像是打雷、海浪、抽油煙機和語音／ㄨ／等，而高頻的聲音則是像鳥叫、哨子、指甲刮黑板和語音／ㄙ／等聲音。但事實上，絕大多數的聲音都是由許多高低不同的頻率所組成，只是每個聲音的組成成份當中，高低頻的比例不同而已。
所以當我們說這是一個高頻的聲音或語音時，只是意味其中高頻聲音的佔比較多，並不代表當中完全沒有低頻的成份。因此，在討論聽力損失時，除了損失程度（類似近視度數）之外，對不同頻率聲音的接收程度也是需要考量的面向。例如，有些聽損者可能是從低頻到高頻的聽損程度都差不多，有些則在不同頻帶聽損程度變化很大。
一般而言，對於降頻技術使用反應較好的聽力損失者，是屬於高頻區域聽力受損較重的，主要是陡降型聽損和高頻型聽損這兩大族群（如圖二）。受限於助聽器放大強度的限制，無法將高頻的聲音放大到這些聽損者可利用的程度。再者，即使可放大到足夠大聲，但聽損者常有耳蝸死區 [註 1] 和頻率解析能力 [註 2] 不足的狀況，導致大腦無法接收及運用這些被放大後的高頻語音。
因此，某些廠牌型號的助聽器，便具備降頻的功能，將降頻功能開啟後，聽損者在較小的音量時就能聽得到高頻的語音，讓高頻的聽力察覺閾值 [註 3] 能夠降低。如此一來，許多聽損者容易錯失的高頻語音，像是／ㄙ、ㄐ、ㄔ、ㄈ／等就都可以聽得到了，也可能比較不會產生誤聽的狀況，例如將「舌頭」聽成「額頭」（沒聽到／ㄕ／）[註 4]。
三種降頻技術，概念相似、作法不同
那麼當助聽器的降頻功能開啟時，是怎麼進行訊號處理的呢？降頻技術的原文是 frequency lowering，有時也稱作移頻技術（frequency shifting），顧名思義就是將聽損者聽不到的、較高頻率帶的聲音，挪移到聽損者聽力較好的低頻率帶，讓聽損者能聽到。
在訊號處理方面，通常會依據個案的聽力圖先決定一個起始頻率，針對比起始頻率要高的頻帶來進行降頻處理。而訊號處理的方式大致可分為三種類型（不同廠牌的助聽器可能會使用不同的處理方式），包括：頻率搬移（frequency transposition）、頻率合成（frequency composition，有時亦稱為頻率轉換，即 frequency translation）和頻率壓縮（frequency compression）。[1]
如圖三（a）所示，頻率搬移是將起始頻率以上的聲音直接搬移到低頻帶，和低頻帶原本的聲音重疊在一起，而且被移走的部份並不保留，如同圖三（a）中，兩個紫色方形移到低頻的區域，原本高頻帶的地方變成灰色，表示沒有訊號。
頻率合成則和頻率搬移很相似，只是在搬移之前會把高頻帶的聲音先進行壓縮，如同圖三（b）中，搬移到橘黃色方形上方的兩個紫色方形疊在一起了（頻寬變小），而且在高頻帶仍然保留原本的聲音。
而第三種是如圖三（c）的頻率壓縮，是把高頻帶的聲音以不同壓縮比例的方式往低頻率帶擠壓，因為有不同的壓縮比例，也就是非線性的，故有時也稱作非線性頻率壓縮（non-linear frequency compression; NFC）。
「聽得到」和「聽得清楚」的拉鋸戰
這三種降頻技術都是將原本聽損者聽不到的高頻聲音，搬移到聽損者聽力較好的低頻帶，藉此讓助聽器使用者能聽到原本無法聽到的聲音。但是，有別於 KTV 的降 key 是全部聲音往低頻搬移，助聽器的降頻技術只有針對部份高頻的聲音處理，所以整體來說會有某種程度的扭曲 [2]。若以視覺來比喻，降頻技術則有點類似遊樂園的哈哈鏡（曲面鏡），對於不同區域採用不同方式的反射，所以會有扭曲現象。
哈哈鏡的扭曲影像讓人發笑，但降頻技術若導致聲音過度扭曲而無法辨識，那可不好玩！所以，降頻技術雖然可以提升「察覺」高頻聲音的表現，但能否提升「理解」就不一定了。也就是說，即便降頻技術讓聽損者能聽到／ㄙ、ㄐ、ㄔ、ㄈ／等高頻語音，但聽起來也許已經不像這些聲音了，有些人或許透過訓練和適應後能辨識這些語音，但也有些人會完全無法適應。因此，如同圖四，降頻技術就是「聽到」和「扭曲聲音」兩者之間的權衡取捨 [3]。
有一項針對高頻聽損者的研究，分析使用降頻技術的效益和高頻帶平均聽力閾值間的關係，發現高頻聽力閾值愈高（高頻聽力相對較差），使用降頻技術後在聽能表現的提升愈顯著 [3]，因為對這些聽損者而言，能聽到高頻的聲音是比較重要的，因此可以接受一點聲音扭曲的代價，來換取聽得到高頻聲音的效益。
但對高頻聽力相對較好的人來說，可能原本可以聽得到一些高頻語音，因此也比較會感受到聲音被扭曲了。這樣的研究發現讓我們了解，降頻技術並不一定適合每個聽損者。
參數設定和聆聽情境是關鍵
除了要選擇合適的對象來使用降頻技術之外，聽力師也需要針對聲音處理技術的參數做合適的設定，才能在「聽到」和「扭曲聲音」兩者之間找到完美的平衡點。因為研究也發現，當降頻處理的程度愈大，也就是起始頻率愈低或壓縮程度愈大，那麼搬移／壓縮的聲音就愈多、聲音特性改變的幅度也愈大，此時助聽器使用者也容易覺得音質變差了 [3]。因此，挑選到合適的參數設定，才能在音質變化不大的情況下，享受到改善高頻語音察覺的益處！
此外，對降頻技術效益有影響的因素還包括了聆聽的情境，例如環境是安靜／吵雜、或內容是語音／音樂。相對於安靜的環境，在吵雜的環境中，助聽器使用者較能接受大程度的降頻處理 [3]，可能是在安靜情境下較能感受到降頻處理帶來的音質改變，而在吵雜時，「聽得到」的重要性會更加凸顯。
而相較於語音，降頻技術可能會對聆聽音樂產生負面影響 [4]。對語音來說，頻率的搬移和壓縮影響比較小，因為許多高頻子音其實有點類似寬頻的噪音，所以即使頻率被悄悄偷天換日到低頻帶了，再加上情境和上下文的線索，聽者仍然能理解接收到的語音。但在聆聽音樂時，精準的頻率是很重要的。概念上可以從「和絃」來理解，和絃中的組成音符，每個音都必須在正確的頻率上，組合起來的和絃才會是正確而且悅耳。這樣就不難理解降頻技術可能會對於聆聽音樂造成較大的負面影響，造成聲音聽起來不和諧。
和聽力師共同尋求最佳解方
綜合以上的研究發現，我們知道聽損者和聽力師針對降頻技術的討論，除了自己是否適合使用外，也要嘗試不同的參數設定，甚至是在不同聆聽環境中選擇是否開啟降頻功能、或設定不同的參數。其實就和所有的助聽器選配和調整一樣，都需要和聽力師密切討論、並說明在使用上的感受，才能讓助聽器發揮最理想的效果。
總結來說，降頻助聽器可能可以提升聽損者的聽音表現，但不見得適用於每個人。而且，若降頻處理的範圍或壓縮程度較大，也可能會讓聲音的音質改變、或語音的特性被扭曲，而導致聽不清楚的狀況。總結來說，使用降頻助聽器時，關鍵就是要以「最少的聲音扭曲」來換取「聽得到」高頻音的好處 [2]。
註解
註 1：相對於聽力損失是耳蝸中的毛細胞不健全或功能異常，耳蝸死區（cochlear dead regions）則是某些區域完全沒有毛細胞，導致有某些特定頻率的聲音，再怎麼放大也無法聽到。
註 2：頻率解析能力為分辨兩個不同頻率聲音的能力，一般來說聽損者的頻率解析能力也會較差。
註 3：「聽力察覺閾值」為某一頻率下，個人能聽到（察覺）聲音的最小音量。閾值愈高，表示要愈大聲才聽得到，聽損的程度就愈重。
註 4：想了解更多關於「高頻聽力損失」和「微聽損」相關資訊，可參閱雅文基金會「微聽損網站」和「如果小美人魚失去的是聽力，幸福也沒有比較容易：談輕微聽力損失『微聽損』」一文。
參考資料
- Angelo, K., Alexander, J. M., Christiansen, T. U., Simonsen, C. S., & Jespersgaard, C. F. C. (2015). Oticon Frequency Lowering: Access to high-frequency speech sounds with Speech Rescue technology. Oticon Whitepaper.
- McCreery, R.W. (2016, October). 20Q: Frequency lowering ten years later – evidence for benefit. AudiologyOnline, Article 18370.
- Souza, P. E., Arehart, K. H., Kates, J. M., Croghan, N. B., & Gehani, N. (2013). Exploring the limits of frequency lowering. Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 56(5), 1349–1363.
- Chasin, M. (n.d.). The Problem with Frequency Compression and Music.
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