Audition et logiciel libre

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Objectif

Il s'agit d'étudier les apports des logiciels et des matériels libres dans la réalisation de prothèses auditives et d'outils d'audition assistée par ordinateur. Le but est de permettre le choix de la solution auditive, et de ses différents composants (système d'acquisition, de traitement et de restitution du son) et d'effectuer soi-même les réglages en fonction de l'environnement sonore et des besoins auditifs.

Le contexte

Les appareils actuels de correction auditive présentent des caractéristiques très contraignantes pour l'utilisateur :

• l'impossibilité ou les possibilités très restreintes de réaliser ses propres réglages;(à part le volume et le choix de quelques profils d'écoute, le réglage se fait obligatoirement chez l'audioprothésiste). En effet, un appareil auditif est un dispositif médical au sens de l'article L5211-1 du Code de Santé Publique, et le choix, l'adaptation, le contrôle d'efficacité immédiate et permanente est confié à l'audioprothésiste (article L4361-1 du CSP). L'utilisateur n'a donc pas la possibilité d'accéder de façon autonome à tous les réglages de l'appareil s'il le souhaite. Ce réglage effectué chez l'audioprothésiste permet certes un accompagnement du patient dans toutes les étapes nécessaires à l'acceptation de sa déficience et à la compréhension de la technologie de compensation pour favoriser une bonne adaptation à l'appareillage, mais introduit une interface supplémentaire génératrice de décalage entre les besoins du patients et les solutions apportées.
  

L'ensemble de la démarche réalisée pour une adaptation optimale de la prothèse est impactée par les différences de perception, d'expression et de compréhension entre l'utilisateur de prothèse auditive et l'audioprothésiste chargé des réglages. Si l'utilisateur peut lui même régler sa prothèse, et ressentir directement les effets des réglages, le décalage entre les besoins et les résultats obtenus ne peut être liée à l'intervention de l'audioprothésiste. Et celui-ci peut alors consacrer l'ensemble de son action sur l'accompagnement du patient et l'aider dans la recherche d'une perception auditive optimale.
Cette adaptation et ces réglages des appareils auditifs sont également assistés par des technologies numériques qui permettent de visualiser à partir de mesures in vivo du spectre auditif du patient et en temps réel le bénéfice d'écoute obtenu pour différents stimuli sonores. Dans cette situation, la perception du patient est remplacée par la qualité des capteurs de mesure, l'interprétation par l'algorithme d'analyse du son utilisé, et son expression par une représentation graphique en temps réel des variations du spectre sonore et des bénéfices obtenus. Cette interface technique est sensée mettre à distance l'interprétation de l'audioprothésiste et permettre de rendre à la démarche un caractère plus objectif.
La question qui en découle est : l'interprétation d'une perception effectuée par une technologie est-elle plus pertinente que celle réalisée par une personne ? et ces deux interprétations peuvent-elles de substituer à celle du sujet qui perçoit ?
La recherche d'objectivation d'une perception ou d'un d'un gain de perception par l'utilisation de technologies mérite certainement d'être étudiée mais ne doit pas se substituer à la possibilité donnée à l'utilisateur d'agir lui même sur sa perception par des technologies similaires. Aujourd'hui, il existe un décalage très important entre l'évolution des technologies qui permettent d'objectiver un gain de perception auditive et celle des technologies qui permettraient de rendre à l'utilisateur la maîtrise et le pilotage de son appareillage. Ces deux approches mériteraient d'être approfondies et gagneraient mutuellement à évoluer de concert. Pour la seconde démarche qui consiste à rendre l'utilisateur autonome dans le pilotage et le réglage de son appareillage, les logiciels libres sont les seuls outils qui répondent entièrement aux exigences d'autonomie et de personnalisation.

• le coût : Le coût d'une prothèse auditive est de 750 à 2000 € par oreille (le coût comprend l'appareil lui-même et les services d'adaptation et de réglages de la prothèse) et le tarif de prise en charge par l'Assurance maladie est de 199,71 € par oreille (source : - Appareils électroniques correcteurs de surdité – révision des descriptions génériques de la LPPR – rapport de la Haute Autorité de Santé - avril 2008). Le coût d'une prothèse reste un frein important et retarde bien souvent la décision d'appareillage de plusieurs années après l'annonce du diagnostic.

• la miniaturisation : La miniaturisation recherchée pour rendre l'appareillage le plus discret possible, rend difficile le maniement pour certains utilisateurs, dont la vue ou les capacités de manipulation fine sont réduites. D'autres part, on peut se demander si la discrétion recherchée par l'ensemble des constructeurs de prothèses auditives reste un argument de vente prioritaire si on considère la banalisation du port d'écouteurs, d'oreillettes ou de casques liée à la diffusion massive de lecteurs audios nomades ou de téléphones mobiles.

• l'utilisation de piles qui doivent être changées très régulièrement. Les prothèses équipées d'une batterie rechargeable sont maintenant proposées.

Devant ce décalage entre les besoins des utilisateurs et les aides techniques proposées, il apparaît intéressant de chercher d'autres possibilités de correction auditive, et les logiciels libres ainsi que le matériel libre permettent d'en étudier les différents aspects et de favoriser leur mise au point.

L'intérêt de cette démarche repose sur la possibilité :

• de découvrir facilement les types d'améliorations proposées par les aides auditives,
• de réaliser plus facilement des essais d'adaptation et de réglage d'aide auditive,
• d'appréhender avant l'appareillage, à quels types de son numérique la personne va être confrontée et faciliter l'habituation à ces nouveaux sons,
• de s'approprier l'aide auditive par l'action directe et immédiate sur son environnement sonore.

Principe

Trois systèmes composent une prothèse auditive :

• le système de prise de son
• le système de traitement et de réglage du son
• le système d'écoute

La prise en compte séparée de chaque élément permet de définir, de personnaliser et de modifier la configuration finale en fonction de ses besoins.

Revue des sites

Portail sur l'audition :

• France Audition
• Appareil auditif
• Structure d'un appareil auditif

Les associations :

• France-presbyacousie
• France-acouphènes
• Fédération nationale des sourds de France

Les constructeurs de prothèses auditives et de solutions d'audition assistée:

• Tinteo, amplificateur d'écoute intelligent
• Audition-infos
• http://annuaire-audition.com/list_fournisseur_aides_aud.php?cat=A
• http://www.sonalto.fr/

Les audioprothésistes :

• Collège national des audioprothésistes

Les algorithmes numériques des appareils auditifs :

• Lobe
• Bernafon

Quelques spécifications techniques :

• Produits Audio Controle

Quelques sites divers :

• un site sur la physiologie de la cochlée
• un site sur les acouphènes
• un site sur l'audition

Les aspects matériels

Le système de prise de son :

• Différents types de microphones, étudier effet directionnel du microphone, étudier un ou plusieurs micros pour localisation spatiale du son, et réduction bruit de fond +++ si interlocuteur en milieu bruyant. Pour chaque oreille, il pourrait y avoir un micro d'ambiance et un micro directionnel, pour traiter chaque piste différemment, diminuer ou inverser la piste d'ambiance pour mettre en relief la piste directionnelle (afin de privilégier la voix d'un interlocuteur par rapport au bruit ambiant ?).

Intérêt de positionner au moins les micros d'ambiance le plus près possible de l'oreille pour bénéficier des propriétés acoustiques du pavillon de l'oreille.

• Un microphone nomade pourrait aussi être utilisé. L'intérêt de cet équipement réside dans la capacité de capter le son d'un orateur au plus près de la source et de le transmettre à l'appareillage audio directement dans les oreilles, ce qui permet d'éliminer facilement les bruits parasites de l'environnement sonore.
• Captation binaurale : apport dans la perception de l'origine d'une source sonore, existe t-il des logiciels capables de recréer la spatialisation des sons ?

Le système de traitement et de réglage du son :

De nombreuses pistes matérielles peuvent être explorées, entre un ordinateur et une prothèse auditive, sans négliger l'accessibilité et l'ergonomie de l'interface de réglage qui doit s'adapter à tous les utilisateurs.

• pour le moment Pc : Eeepc S101d'Asus.==> à voir du côté des tablettes pc ou des smartphones ?

==> à voir du côté des téléphones open source Neo FreeRuner aussi appelé openMoko,présentation générale du projet, la présentation en français.

• Carte son intégrée ==> à voir les différents types de carte son : il serait utile de pouvoir bénéficier de plusieurs entrées.
• Commande de réglage : ==> à voir « Midibox » surface de commande Midi adaptée (source liste de discussion : [Midibox]et explications Midibox])

Le système d'écoute :

Il serait utile qu'il puisse être dissocié des deux autres systèmes pour permettre le choix par l'utilisateur du type d'écouteurs ou de casques, en fonction de son besoin d'écoute et de son environnement sonore.

Les aspects logiciels

Les effets audios :

L'égaliseur

Le premier effet notable sur la correction auditive a été mis en évidence lors de l'utilisation de VLC, avec l'égaliseur graphique. Il permet de faire varier le gain de 10 bandes de fréquences, lors de l'écoute de flux audio. Le réglage en direct lors de l'écoute est très appréciable pour constater l'amélioration auditive.

La correction est immédiate et permet :

• de faire apparaître des sons non perçus sans l'égaliseur,
• de rendre les sons plus "purs", moins étouffés,
• d'améliorer l'intelligibilité des dialogues.

Il a également été possible d'utiliser cet effet avec Ardour (TAP Equalizer/BW (2151/tap_equalizer_bw) sur différents échantillons sonores. Avec Ardour il est possible de paramétrer les variations de gains, de fréquence, et d'octave. Les corrections auditives sont immédiates. Cependant, vu le nombre et la finesse des variations possibles, il est difficile de trouver le réglage le plus juste entre l'amélioration auditive et la dégradation du signal sonore qui survient quand l'augmentation de gain est trop importante.

Le compresseur

C'est le deuxième effet (SC4 mono (1916/sc4m) qui permet une amélioration notable. L'utilisation d'un compresseur entraîne la diminution des bruits forts sans perdre l'information auditive ni atténuer les bruits les plus faibles. Il est utile dans les situations où le bruit est élevé, ou quand la puissance sonore varie beaucoup, ou lors de l'écoute de vidéos quand il existe un décalage important de puissance sonore entre passages musicaux et dialogues. Les paramètres qui ont permis de mettre en évidence les améliorations sont le seuil et le ratio. Les autres paramètres sont plus difficiles à évaluer.

Le "noise gate"

L'intérêt du noise gate (gate, 1410) est de diminuer le souffle des microphones lors du traitement des flux audios provenant des microphones. Le réglage moyen utilisé est le suivant :

• LF key filter (Hz) : 500
• HF key filter (Hz) : 12000
• Threshold (dB) : -20
• Attack (ms) : au minimum
• Hold (ms) : au minimum
• Decay (ms) : 700 (au pifomètre)
• Range (dB) : -18
• Output select : gate

Les générateurs de bruits

Il existe de nombreux générateurs de bruits, simples à utiliser afin de masquer un acouphène.

Autres pistes d'études

Il existe de nombreux autres effets.

==> les différents types de greffons (écrêtage, filtrage, gain, compression multi-bande,...); la différenciation bruit-parole; les paramètres de réglages de chacun des greffons; les distorsions; la transposition de fréquence; les techniques utilisées dans prothèses auditives "Réduction adaptative du bruit, Directivité adaptative Gestionnaire adaptatif de l'effet Larsen, Détection de l'environnement...(sources : technologies sophistiquées)...

==> la spatialisation du son : une question concerne la possibilité d'identifier la localisation d'une source sonore et éventuellement si la source sonore est mobile d'appréhender sa direction. Un des sympômes liés à la presbyacousie, est la perte de discrimination des sons en milieu bruyant, et la perte de la capacité à repérer une source sonore, dues probablement aux distorsions induites par l'oreille interne qui ne transmets plus un message cohérent. Ainsi un élément sonore peut être perçu très proche alors qu'il est loin en réalité, aussi les signaux sonores d'alertes (sirène d'ambulance...) ne sont pas repérés dans l'espace, d'où quelques situations plutôt anxiogènes ! Ainsi pouvoir visualiser une source sonore et sa direction est utile, ainsi que le fait de pouvoir discriminer grâce à leur source sonore les différents éléments sonores d'un milieu bruyant. S'il est possible en milieux bruyant de repérer les éléments sonores en fonction de leur source, alors il peut être possible de discriminer les éléments sonores, de focaliser sur l'élément sonore utile en éliminant ou réduisant les sources sonores "parasites"?

• Peut on réaliser des "cartes sonores" qui permettraient de visualiser la source sonore et sa direction ? (ça pourrait résoudre la situation compliquée qui est de savoir vers où s'orienter quand on est en voiture au milieu d'un carrefour et qu'on entend une sirène sans pouvoir déterminer où elle est ni où elle va avant de l'avoir en visuel dans un rétro, ou bien accessoirement :-) éviter de grimper en haut d'un lampadaire dès qu'on entend un crissement de pneu car vos oreilles affolées vous disent que c'est un 32 tonnes qui vous fonce dessus).
• Sur le modèle des lecteurs d'écran qui sonorisent du visuel numérisé (ce qui apparaît à l'écran), des cartes sonores pourraient elles transcrire en visuel du sonore numérisé ? Si on sonorise du visuel, pourquoi on ne pourrait pas visualiser du sonore ?

==> noyau temps réel Compiler un noyau 2.6 Temps Réel (source liste de discussion : [Noyau temps réel])

==> Ecasound : source liste de discussion : [script audiotest]; Man Ecasound, les différentes options, [Ecasound user's guide], [Ecasound-iam]

régler le son de l'environnement :

le logiciel Ardour permet de capturer, traiter, écouter le son en temps réel et régler les effets en direct. Les effets sur le son se font à l'aide de greffons disponibles dans les packages : tap-plugins swh-plugins ladspa-sdk cmt

Pour utiliser Ardour en temps réel : L'accès temps-réel pour les applications - P.A.M.

Pour avoir une piste monitoring et pouvoir intégrer des effets sur cette piste :Glossaire Monitoring

Le serveur de son Jack utilisé avec Jack-rack permet également d'intégrer des effets et d'effectuer les réglages à la volée.

Le logiciel Jaaa permet de visualiser les modifications effectuées sur les pistes.

En ce qui concerne le son de l'environnement, une piste à étudier est la possibilité d'identifier la localisation d'une source sonore. Les tests avec deux micros de sont pas concluants, (l'entrée micro est elle stéréo ? ou ajouter deuxième carte son pour séparer les deux voies droite et gauche en entrée ?...à noter que le branchement d'un micro externe n'apparaît pas sur la fenêtre de connexion de Jack ...).

régler les flux audios du pc :

PulseAudio Equalizer

Il permet de régler le gain de 15 bandes de fréquence, et qui agit au niveau du serveur de son permettant une correction quelque soit l'application audio ou vidéo utilisée. (PulseAudio Equalizer Script). PulseAudio Equalizer est aussi disponible dans les dépots d'Ubuntu 10.04.

module pulseaudio module-ladspa-sink

Permet de faire passer le flux audio pulseaudio dans un plugin LADSPA (package swh-plugins) [1] [2]

module ALSA LADSPA

[3]

Le serveur de son Jack et Jack-rack

Il peut aussi être utilisé pour les flux audios du pc mais il existe des problèmes de compatibilité avec certains lecteurs.

Pour résoudre les problèmes de compatibilité avec les lecteurs:

Par exemple pour VLC avec Ubuntu version Maverick :

• on installe 'vlc-plugin-jack'
• dans les préférences audio de VLC on choisit Jack output
• on édite le fichier ~/.config/vlc/vlcrc
• on cherche les lignes : # Automatically connect to writable clients (boolean) et #jack-auto-connect=0
• et on met Jack-auto-connect=1

Il faut vérifier les connexions dans Jack Control, car elles ne sont pas liées automatiquement.

VLC + JACK Control + JACK Rack : permet d'avoir tous les effets à disposition et pas seulement l'égaliseur de VLC.

VLC + JACK Control + Ardour permet également de régler les flux audios avec tous les effets disponibles.

.

Dans ces deux situations, il est possible d'écouter en même temps le flux audio du pc et le son de l'environnement en connectant également les captures micros sur les logiciels de réglages des effets si il est nécessaire d'être attentif également aux sons de l'environnement. Cela permet de garder une oreille sur le son extérieur et une autre sur le flux audio, ou de couper le son extérieur s'il perturbe trop l'écoute du flux du pc. Les réglages de correction auditives sont identiques sur les deux flux mais des réglages différents peuvent être mis en oeuvre (à étudier).

Les autres initiatives

Il existe d'autres intitiatives d'utilisateurs d'appareillages auditifs qui expriment également l'intérêt d'un réglage direct des prothèses auditives et étudient les pistes d'évolution possibles des appareillages auditifs vers des solutions libres.

• Hack and hear
• ...

Les projets connexes

Projet d'amélioration de la fonction auditive chez les personnes affectées à un poste de travail informatisé avec téléphonie

Objectif

Favoriser l'intégration d'outils de traitement audio au niveau des appels entrants dans le but de permettre aux personnes affectés à un poste de travail informatisé avec téléphonie de réaliser les corrections utiles en fonction de leurs besoins auditifs et de leur environnement sonore.

Les constats

• l'expression fréquente d'une difficulté en lien avec l'activité professionnelle, et attribuée à l'environnement sonore des personnes travaillant dans un espace ouvert.
• la sollicitation importante de la fonction auditive à ces postes de travail,
• la réalité clinique observée par la réalisation d'audiogramme qui confirme la présence d'anomalies audiométriques fréquentes,
• le rôle important de l'écoute dans la relation clientèle à distance majoré par l'impossibilité de de s'appuyer sur les codes non verbaux de la communication,
• La préoccupation de santé publique liée au faible taux d'appareillage des personnes présentant un déficit auditif (source « Appareil électroniques correcteurs de surdité » - Haute Autorité de Santé 2008).

Les apports

• La prise en charge des déficits auditifs repose exclusivement depuis plusieurs années sur des technologies numériques. Ces technologies numériques de traitement audio peuvent être exploitées sur un poste de travail informatique.
• Par exemple, dans un environnement Linux, il est possible d'apporter une correction en temps réel sur des flux audio entrants grâce au serveur de son Jack, à l'utilisation d'un rack d'effets audio (Jackrack et effets LADSPA).
• La correction la plus significative est celle apportée par un égaliseur qui permet une augmentation sélective du gain sur les fréquences aiguës, fréquences les plus classiquement altérées dans les déficits auditifs. L'effet perçu est l'amélioration de l'intelligibilité de la parole.
• L'un des intérêts de l'intégration de ces corrections sur le poste de travail est de permettre à l'utilisateur de réaliser ses propres réglages « à la volée » en fonction de ses besoins et de l'environnement sonore.
• Cela peut également permettre d'améliorer le différentiel entre les deux environnements sonores (celui de l'espace de travail et celui du casque), ce qui apporte un confort d'écoute supplémentaire.

Les perspectives

Ce projet de santé au travail a pour objectif d'améliorer les conditions de travail des personnes affectées à un poste de travail informatisé avec téléphonie en leur permettant d'interagir sur leur qualité d'écoute. Au delà de cette perspective, il entraîne l'appropriation des techniques de correction auditive, l'habituation aux réglages des effets audio, et modifie ainsi l'approche de la correction auditive. D'un enjeu de santé au travail ce projet pourrait évoluer vers l'émergence de nouvelles solutions de corrections auditives basées sur des technologies numériques aujourd’hui largement diffusées, moins chères que la plupart des solutions d’appareillages actuels, réglables par l'utilisateur, et répondrait ainsi à un besoin de santé publique.

Utilisation d'outils de traitements audios libres dans la rééducation auditive

à documenter...

Les interventions, documents et liens

• Présentation du projet pour le BarCamp 2011 du groupe de travail Accessibilité et Logiciel Libre
• RMLL 2011 : Intervention et transparents associés et émission de radio l'audition et l'orthophonie libre
• RMLL 2012 : Présentation du projet Audition et Logiciels Libres
• RMLL 2013 : Présentation du projet Audition et Logiciels Libres