以下文章来源于腾讯天籁实验室
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前言
听力健康是人类全生命周期都应关注的重大问题。世界卫生组织数据显示，全球有超过15亿人听力受损[1]；长期或多次暴露于高分贝的噪音是导致听力损伤的最常见的原因之一。
有效的听力筛查是听力健康的重要保障，及时发现听力损失并及时干预，可以避免部分听力损失的发生和发展。现代科技和互联网可通过有效的传播手段，基于简易的交互形式，让用户快速初步评估自己的听力健康状况，提升爱耳护耳意识，对公共听力健康事业的发展将产生积极影响。[2]。
国际上，有研究人员利用噪声下的言语感知测试来做听力筛查，并已在多个国家和地区成功应用。参考国际通用测试方法，2022年3月3日，第23个全国爱耳日，腾讯会议旗下天籁实验室，联合华南理工大学和深圳大学的听力声学团队，推出了融合中国十二生肖元素的线上公益测听工具，ZIN（Zodiacs in Noise）。 该工具基于经典的噪声场景下的言语可懂度测试方法，吸纳有中国元素的“十二生肖”打造的听力测试工具，通过识别用户在不同噪声干扰下，识别生肖的准确率，评估听力水平。 点击文末阅读原文立马测试。
本测试工具共包含15轮测试内容，每次测试时会听到3个生肖，在屏幕上按听到的顺序依次进行选择，系统会根据选择进行综合分析，得出测试结果。
图1.ZIN“十二生肖”公益测听工具界面
本文将介绍本次爱耳日活动用到的工具的工作原理和测试结果的初步数据分析。提醒注意，本报告基于大数据进行统计分析，不针对任何特定的测试样本。同时，本方法主要帮助用户初步了解自己的听力情况，不能代替临床诊断结论；如需获得进一步临床指导，请到正规机构咨询。
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ZIN“十二生肖”测听工具简介
有效的听力筛查是听力健康的重要保障，及时发现听力损失并及时干预，可以避免部分听力损失的发生和发展。临床上普遍采用纯音测听作为听力检查的金标准，然而纯音测听需要专业的检查设备、环境和操作人员，不利于大规模筛查应用。国际上，有研究人员利用噪声下的言语感知测试来做听力筛查，并已在多个国家和地区成功应用。
参考国际通用测试方法，我们开发了噪声中的生肖（Zodiacs in Noise，ZIN）测试。在测试材料的选取上，我们选取了中国传统文化中的十二生肖作为测试材料，经过严谨的心理声学实验验证，在保证测试科学性的同时增加趣味性。
在测试语料方面，我们选取十二生肖作为目标语料。十二生肖是用于代表12年周期循环的不同中国农历年份的12种不同的动物，从鼠开始，以猪结束。因此，每一年都有一个生肖(即一种动物)作为这一年的象征。例如，从公历2022年2月1日开始的中国农历年份是虎年。中国的生肖是中国传统文化的一部分，为广大中国人民所熟知。所有的生肖都是单音节的，覆盖了普通话的四个声调。
录音流程遵循标准ISO 8253-3：2012(ISO 8253-3,2012)中规定的语音测试材料录音要求。录音在消声室中进行，采样率为44.1 kHz，存储为16-bit.wav文件。材料由具有普通话专业广播经验的播音员以正常的音量和语速录制。下图为十二生肖的语谱图示例
图2. 十二个生肖语音信号的语谱图
在掩蔽噪声方面，我们制作与目标语音具有相同长时平均功率谱的准平稳噪声作为掩蔽噪声。它是通过提取语音长时平均功率谱后，对白噪声进行滤波以匹配语音长时平均功率谱而得。通过主观测试，完成各项测试语料的同质化工作。
为了评估不同听力水平受试者在噪声下的言语可懂度，我们设置了-20至8dB，共计15个噪声级别（对应于听力水平H值）；其中，-20dB为H：15级（最难），8dB为H：1级（最易）。此外，为了互联网传播的需要，我们将听力水平值映射为10-100分。其中，H<=8，会被工具认定为有潜在的听损问题。
在测试流程方面，我们设置15轮测试。每一轮测试时，用户会听到随机播放的3个生肖提示音；用户在屏幕上按听到的顺序依次进行选择；系统会根据用户的选择结果是否准确，动态调整测听的难度。最后，系统会根据综合分析，得出用户对应的听力水平；表示听力水平H值、对应的百分制得分等。
为了保证方法的有效性，我们也进行了临床测试，对有效性进行验证。本临床测试，在中山大学附属第一医院、广东省人民医院、华南理工大学五山校区分别测试了18人、32人、11人，总计61人。其中，在两家医院采用临床听力计，受试者来自门诊，在征求其同意的情况下进行测试，在华南理工大学采用了基于TWS耳机的快速测听软件[3]。每人在参与纯音测听后参与ZIN测试。此处将一侧耳的听力损失标准定义为四频点（500、1k、2k、4k Hz）的平均听阈>25dBHL。图3所示为61人的测试结果。根据观察，暂定为ZIN得分 = 65分为用ZIN区分正常和听损的阈值；该阈值在15个听力水平H值的居中位置，也符合DIN的一般标准。根据更好耳的听阈计算的敏感性和特异性分别为 100.0%和75.0%。
图3. “十二生肖”公益测听工具（ZIN）初步临床测试结果
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爱耳日推广情况和大数据分析
“十二生肖”公益测听工具（ZIN）一经推出，获得业界的广泛关注，这得益于本次活动中加大互联网传播属性的措施：1）引入“十二生肖”概念，增加趣味性；2）将测试轮数控制在15轮，用户使用的时间成本低。
参考天籁实验室在iTAP2021（https://tea-lab.qq.com/iTAP2021）公布的《2021爱耳日数字测听数据分析》的形式[4]，我们也整理了今年爱耳日“十二生肖”公益测听工具（ZIN）数据分析情况。
图4. 各年龄段的平均听力水平
图5. 不同听力水平人数占比随年龄变化趋势曲线
以图4和图5为例，我们先给出了按年龄区分的平均听力水平趋势，和不同听力水平的人数占比随年龄的变化趋势。可以清楚得看出，除了1620岁年龄段之外，听力异常（H<=8）人数占比随着年龄增加而增加。由此进一步验证了，随着年龄增加平均听力水平逐渐下降的趋势。同时，1620岁年龄段的听力异常人数占比也是高于21~30年龄段的情况。
图6. 各年龄段人数占比
接下来，我们从多个方面，进行更为细节的数据分析。
测试群体的年龄分布方面，图6显示了在所收集数据中不同年龄段人数占比分布。其中1620岁年龄段人数占21%，2130岁年龄段人数占27%，3140岁年龄段人数占14%，4150岁年龄段人数占17%，5160岁年龄段人数占13%，6170岁年龄段人数占6%，70岁年龄以上段人数占2%。
图7. 各年龄段的男女平均听力水平
测试群体性别分布方面，图7显示了各年龄段男性和女性的平均听力水平。可以看出，所有年龄段的女性听力水平都高于男性；并且，听力水平随年龄增长的变化关系，基本一致。
图8. 2021年爱耳日数据分析报告中各年龄段的低分用户的平均听力水平[4]
图9 异常听力水平区间（H值在1～8之间）各年龄段的平均听力水平
图10 听力水平H值在5~8之间各年龄段的平均听力水平
测试群体低分区间方面，图9是各年龄段低分用户的平均听力水平值。从结果看显示，听力健康是人类全生命周期都应关注的问题；尤其，在低年龄段出现的听力问题，需要引起关注。类比地，如图8所示，我们将天籁实验室在2021年爱耳日期间推广的数字测听（DIN）的数据结果进行了回顾。虽然测试方法有差异性，但两次活动对于低分区间的平均听力状况的分析结论是趋同的。尽管，受测试方法限制，上述定量结果不能反映全部信息，但对于年青人的听力健康关注，还是需要引起重视。
考虑到用户在使用本程序过程，误点击或者随意操作，造成的数据偏差，如图10，我们给出了58分区间的平均听力水平及变化趋势。这部分用户误点击或者随意操作的概率更小；因此，当统计样本非常高时，其可靠性更高。我们结合图4、图9和图10，进一步做了细节分析。从图9可以看出，在整个低分区域1640岁年龄段的低分平均分甚至低于70岁以上的人群。但是从其他低分区间各年龄段的平均听力水平却显示1640岁年龄段的区间平均分高于70岁以上的人群。由此可以看出，1640岁年龄段的分为1或者2的人数较多。其中可能有两种原因，其一是在1640岁年龄段的测试者中有部分用户测试不够仔细，其二可能是在1640岁年龄段存在更多佩戴了人工耳蜗或者助听器的测试者。辅听设备，尤其人工耳蜗，主要兴起于20世纪90年代，16~40岁年龄段的听力障碍者刚好是辅听设备受益者。图4反映了的规律是，随着年龄增长，平均听力水平是一个下降趋势，也符合一般常识；然而，从图10可以看出在听力异常数据中，随着年龄增长，H值为5-8分的平均分听力受损的程度，16-30年龄区间，与31-50岁年龄没有明显的差异性。这也客观反映了，听力健康问题在年轻人中突显的局面。
04
结语
随着人民生活水平的提高，听力健康问题获得更多人群的关注。通过不同领域的跨界融合，包括在听力学、临床医学等专业学科技术上，以合适的方式，将互联网等技术手段引入，会对听力健康领域的进步，起到非常积极作用；同时，也是提升用户的爱耳护耳意识，提升生活质量。
有效的听力筛查是听力健康的重要保障，基于简易的交互形式，让用户快速初步评估自己的听力健康状况，是一种高效方法。
基于去年爱耳日活动推广经验，在2022年爱耳日期间，腾讯会议旗下天籁实验室，联合华南理工大学和深圳大学的听力声学团队，推出了融合中国十二生肖元素的线上公益测听工具，ZIN（Zodiacs in noise）。在今年的活动中，我们的工作概括如下：
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我们尝试了加大了互联网传播因素；特别地，我们将测试轮数控制在15轮，减少用户体验的时间成本。
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为了保证方法的严谨性，我们进行了相关的临床测试，证明“十二生肖”公益测听工具（ZIN）的有效性。
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我们进行了比较全面的数据分析。
从数据分析结果看，主要的两个观察和建议：
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在统计意义上，随着年龄的增长，平均听力水平是下降的。因此，关注老年人的听力健康是我们一直需要关注的重点。
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相比去年的活动，我们仍然发现，听力健康问题在低年龄段突显出来。因此，我们呼吁关注年青人听力健康问题。
参考文献：
[1] World Health Organization, World report on hearing, 2021.
[2] Xi Chen, Yefei Mo, Kang Ouyang, Mingyue Shi, Huali Zhou, Yupeng Shi, Wei Xiao, Shidong Shang, Qinglin Meng, Nengheng Zheng, Internet streaming audio based speech reception threshold measurement in cochlear implant users, The International Conference on Acoustics, Speech, & Signal Processing (ICASSP), Singapore, May 2022 (已录用)
[3] Zhenyu Guo, Guangzheng Yu, Huali Zhou, Xianren Wang, Yigang Lu, and Qinglin Meng. "Utilizing True Wireless Stereo Earbuds in Automated Pure-Tone Audiometry." Trends in Hearing 25 (2021): 23312165211057367.
[4] 肖玮, 陈曦, 王蒙, 商世东. 2021爱耳日数字测听数据分析. iTAP 2021.
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