数字助听器成型滤波算法研究

发布时间：2017-09-03 15:18

  本文关键词：数字助听器成型滤波算法研究

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【摘要】：数字助听器算法的研究对我国自主研发、生产数字助听器具有重要意义。本文在学习国内外助听器研究成果、临床听力学及语音信号处理技术的基础上提出一套数字助听器滤波算法，，希望能更好实现对听力损失患者的听力补偿及对现有助听器算法研究提供一条新的思路。 本文根据输入声压级的变化，设置多条听力补偿曲线，以适应人耳在不同声压级下的非线性响应。据此设计了一套能实现噪声消除和自适应改变补偿曲线的综合算法。首先，根据多通道的方式通过调整每个通道的增益值实现不同声压级下的多条响应曲线。每个通道用FIR带通滤波器实现，以保证线性相位。所有通道频段根据耳蜗感音结构的频率带分布为参考进行划分，以获得最佳听音效果。其次，谱减降噪算法消除对患者生活中不需要的宽带噪声，提高信噪比使语音更清晰。算法设计过程中还比较了多种端点检测算法及使用改进的谱减算法，以期尽可能地减少因降噪带来的语音失真。最后，参考声级计原理设计的声级判定算法使程序变得灵活，能根据环境切换多通道补偿曲线。另外，在算法设计中使用了数字信号处理中常用的算法，如FFT、分帧、加窗、卷积等。为提高算法效率，确保任务的实时性，用快速卷积的方式实现滤波算法。各个算法都通过MATLAB进行设计并实现，此外文中还借助MATLAB中FDATool工具对多通道滤波算法部分中的带通滤波器进行设计并在simulink中仿真。通过时频分析和直接音频播放功能确定带通滤波器参数设计的合理性，高效率地进行参数调整和改进。 考虑到算法最终需要移植到嵌入式平台的要求，选用TI公司生产的DSP型号为TMS320C5509A并结合TLC320AIC23B音频处理芯片搭建了一个嵌入式语音处理测试平台。该平台采用CCS开发环境与MATLAB进行联合设计，不仅加快了算法移植过程的调试周期还减小了设计难度。利用该DSP支持的嵌入式操作系统BIOS作为算法的载体，可将各个算法以多任务的方式进行合理调度，多个任务共同配合完成对语音的处理。平台的搭建也为算法的进一步优化改进和新算法的研究提供了更好的条件。
【关键词】：数字助听器 滤波器组 FIR滤波器 降噪算法 DSP
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN713;R764.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪言9-13
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 国内外研究进展10-11
• 1.3 本文研究内容11-13
• 第二章 耳生理分析及方案简介13-25
• 2.1 人耳解剖与功能13-15
• 2.2 掩蔽效应与响度15-17
• 2.3 听觉障碍分类及现有助听器技术17-22
• 2.4 本文方案简介22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 算法设计25-53
• 3.1 声音预处理25-30
• 3.1.1 语音信号分帧与短时傅里叶变换25-26
• 3.1.2 语音信号加窗26-28
• 3.1.3 快速卷积28-30
• 3.2 语音增强30-37
• 3.2.1 语音中的噪声31-32
• 3.2.2 各种语音增强方法32
• 3.2.3 谱减法降噪原理32-37
• 3.3 听力补偿曲线设计原理37-48
• 3.3.1 补偿曲线与数字滤波器37-38
• 3.3.2 多通道实现补偿曲线原理38-48
• 3.4 声级判定原理48-51
• 3.5 本章小结51-53
• 第四章 硬件平台搭建53-65
• 4.1 硬件平台整体框图53-54
• 4.2 模拟电路部分54-56
• 4.2.1 麦克风及前置放大电路54-55
• 4.2.2 抗混滤波电路55-56
• 4.3 音频电路部分56-59
• 4.4 硬件核心 DSP 部分59-63
• 4.4.1 TMS320VC5509 整体介绍59-60
• 4.4.2 DSP 中与音频部分的软硬接口60-61
• 4.4.3 DSP 中算法设计61-62
• 4.4.4 DSP 软件系统设计方法62-63
• 4.5 本章小结63-65
• 第五章 实验结果及分析65-74
• 5.1 减谱降噪算法65-68
• 5.2 多通道带通滤波器组68-71
• 5.3 声级判定71-72
• 5.4 本章小结72-74
• 第六章 结束语74-75
• 6.1 本文完成工作总结74
• 6.2 不足与展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：785772