全数字助听器语音增强算法研究

发布时间：2020-03-09 18:32

【摘要】：随着半导体技术的不断进步,今天的高端数字助听器有着强大的数字信号处理能力,特别是近十几年来步入数字化时代后,数字助听器的优势更加明显,低噪声、节能、小型化和可调性强等特点都是模拟助听器不可取代的,成为听力患者的希望。数字助听器的发展主要包括两个方面,即算法研究和外形设计。前者的问题在于如何设计算法使听障者听觉舒适,同时提高对语音的敏感性。这些算法主要包括语音增强、宽动态压缩、移频技术和自动增益控制等数字处理方法。外形设计方面则要美观大方,佩戴舒适,尽量减小助听器的重量和体积。以上两个方面就是影响数字助听器发展的重要因素,也是未来助听器发展的研究方向。本论文主要的研究内容是数字助听器语音增强算法,在对传统语音增强算法的深入理解上,本文设计了一种基于维纳滤波的Mel频率语音增强算法,设计算法各部分处理模块,实现语音增强功能。论文中设计了一种计算量小、估计准确的VAD语音活动检测算法。只有VAD算法高速有效,才能提高整个语音增强算法的效果。为了提高语音信号输出信噪比,本文设计了一种基于先验信噪比增益因子的数字处理方法。目的是在保证语音质量的同时,减少残留噪声,使输出的语音信号信噪比进一步提高。在算法设计实现后,本文对不同种类的算法进行了充分的验证,并深入的分析了每种算法的优缺点。传统算法的主要问题是处理后语音质量偏低,语音损失严重,产生明显的音乐噪声,或者是计算量偏大不适合数字助听器使用。实验结果充分说明,本文所设计的语音增强算法,在保证语音质量的同时,输出信噪比明显高于其他种类算法,在计算量方面,本文所设计的增强算法计算量少,更加适用于数字助听器的使用。最后,将本文设计的算法成功的在基于TMS320VC5509数字助听器开发平台上实现。设计了数据流程和软件实现,详细分析了内部的基本运算和对算法进行定点化处理,讨论了算法中的问题和对程序加以优化。通过仿真器验证,算法处理的效果良好。
【图文】：

助听器,数字,高度竞争,制造厂家

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文噪声衰减首次出现在 Widex 的 SensoTM 数字助听器当中，它是基于[9-13]。相比于模拟电路完成的噪声衰减，DSP 功能更加灵活，因为它值的操作，然而因为 DSP 算法不够完善，从带噪语音中完全消除背较困难[14-17]。助听器发展到了今天，外观上有着多种多样的形式，耳内式、耳背式满足了不同用户的需求。人们更容易接受体积小功能全的助听器，佩然有了进一步提升[18]。图 1-3 为一些市场上常见的助听器外观。

语谱图,语谱图,男性,共振频率

图 2-1 男性语音的 LPC 语谱图发出周期性声源时，，声道并不是一个均匀的声管，口腔的内同的收缩，从而改变了口腔的大小，共振频率也会随之改变。个时变的共鸣腔，共振频率随口腔形状改变，产生不同的声图分析是语音分析的重要工具，是语音功率大小随时间 t 变化的图换常用于语谱图分析[23-24]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN912.35

【共引文献】