数字助听器的响度补偿和移频压缩研究

发布时间：2020-08-08 05:28

【摘要】：听觉在人与外界交流中起着重要的作用。但是随着老龄化问题日益加剧,越来越多人遭受听力损失的困扰。听力损失严重的情况下不仅会在生理、心理上产生问题,也会为家庭、社会带来很大压力。目前,助听器是主流的、也是比较有效的补偿听力损失患者听力的手段。在数字助听器中,算法决定了助听器的功能和性能。响度补偿是其中最关键的算法之一,主要的功能是针对患者的听力受损情况对声音进行增益补偿。但是当听力损失较为严重时,响度补偿可能比较难有较好的效果,因此还采用了移频压缩算法进行辅助。因为不同患者的受损情况多种多样,固定的形式不能满足不同的需求,本文将针对可以方便在助听器中定制化配置的多通道响度补偿算法以及移频压缩算法进行研究。针对在助听器中实现灵活定制化配置,实现了一种可配置的多通道响度补偿算法。因为模拟信号到数字信号的转换需要经过数个硬件电路,这导致计算的声压级与实际声压级会出现偏差。通过推导声压级公式计算出偏差项,在经过实验测得偏差值对声压级进行修正。多通道的划分在频域实现,以人耳在低频处的分辨率较高和在高频处分辨率较低的特性为划分依据,根据患者情况进行非等宽的划分。通过设定通道数量以及各通道的起始点,能够灵活调整通道的划分情况。患者的各通道的响度补偿曲线通过有限的离散值得到。采用了拉格朗日插值多项式,可以对有限的数据采用不同的插值阶数进行插值。并且可以将输入范围进行分段,每段分别采取不同阶数。从仿真结果显示,算法能够患者根据通道划分的情况,针对不同通道的补偿曲线对声音进行补偿。为了弥补当患者高频损失较严重时,响度补偿算法效果有限的问题,实现了一种移频压缩算法。算法使用正交镜像滤波器组将信号分为低频和高频两个子带信号,其中高频子带是需要压缩搬移的频带,而低频子带是搬移的目标频带。此外为了控制不必要的移频时对语音信号频率的修改,利用语音活动检测算法以及通过估计高频信号的能量自动对算法的开启关闭进行控制。仿真实验表明,算法能够有效的在有高频语音信号的情况下将高频信号保持原本的频率分布搬移到低频区域。
【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】：2017
【分类号】：TH789
【图文】：

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听觉感知机理听觉是很多动物接受外界信息和刺激的重要的能力，可以说是重要性觉之后的一种感知方式听觉在我们的生活中扮演着重要的角色，不与他人的交流和接受外界危险的警告，更是一种能给我们提供更多丰方式的能力因此听觉不只是生活所必须，也是挺高生活品质的一个 .1 人的听觉系统耳朵就是我们的听觉系统的核心器官，其内部结构示意图如图 2-1 所主要有三个大部分组成：外耳中耳和内耳声音振动通过耳廓收集再经过外耳道的共振放大和听骨链的增压放大，接着从圆窗传进耳蜗动将在耳蜗被转变成神经冲动，再经由神经传送到大脑听觉中枢形

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2.1 助听器分类早期的助听器都是模拟助听器，只是一种初级产品，结构较为简单，可为是一种小型的放大装置，原理图如图 2-2 所示主要由三部分组成：麦放大器和耳机其核心就是放大电路，功能非常有限，体验也不是很且仅仅对声音进行放大，并不一定能让患者听清楚声音，甚至可能因为声大而造成二次损伤，使患者感到不适出现疼痛或耳鸣等问题因此模拟助的适用性并不是很好，反而可能产生更多的问题所以目前数字助听器逐取代模拟助听器因为自然环境中会有各式各样的噪声存在，这些噪声会障患者对语言的理解造成影响所以为了能有更好的体验，利用语音信号技术，不仅可以针对性的放大声音，还能对一定的噪声进行抑制，这样可听障患者听到更为舒适的声音

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图 2-2 模拟助听器基本结构现在市场上的数字助听器在功能上性能上种类繁多，在外观上也是多种多样如图 2-3 所示，在市面上从外观或者使用方式来分类的话可以分为以下三类：盒式助听器耳挂式助听器和内耳式助听器盒式助听器的体积是最大的携带较不方便，且需要戴上耳机，使用时可能不太美观，但是其优点在于放效果比较好，而且续航能力也比较强，相对于价格也较便宜也有一个比较的缺点是容易和衣服摩擦或者碰撞到其他物体产生无谓的噪声内耳式助听器比较小巧，也是最不显眼的，受外界影响也比较小，缺点是受到体积限制，航能力较弱，性能也稍差，而且容易产生啸叫问题耳挂式助听器则介于两之间，兼顾了各方面的需求

【参考文献】