本文關(guān)鍵詞：數(shù)字助聽器成型濾波算法研究

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【摘要】：數(shù)字助聽器算法的研究對我國自主研發(fā)、生產(chǎn)數(shù)字助聽器具有重要意義。本文在學(xué)習(xí)國內(nèi)外助聽器研究成果、臨床聽力學(xué)及語音信號處理技術(shù)的基礎(chǔ)上提出一套數(shù)字助聽器濾波算法，，希望能更好實現(xiàn)對聽力損失患者的聽力補(bǔ)償及對現(xiàn)有助聽器算法研究提供一條新的思路。 本文根據(jù)輸入聲壓級的變化，設(shè)置多條聽力補(bǔ)償曲線，以適應(yīng)人耳在不同聲壓級下的非線性響應(yīng)。據(jù)此設(shè)計了一套能實現(xiàn)噪聲消除和自適應(yīng)改變補(bǔ)償曲線的綜合算法。首先，根據(jù)多通道的方式通過調(diào)整每個通道的增益值實現(xiàn)不同聲壓級下的多條響應(yīng)曲線。每個通道用FIR帶通濾波器實現(xiàn)，以保證線性相位。所有通道頻段根據(jù)耳蝸感音結(jié)構(gòu)的頻率帶分布為參考進(jìn)行劃分，以獲得最佳聽音效果。其次，譜減降噪算法消除對患者生活中不需要的寬帶噪聲，提高信噪比使語音更清晰。算法設(shè)計過程中還比較了多種端點檢測算法及使用改進(jìn)的譜減算法，以期盡可能地減少因降噪帶來的語音失真。最后，參考聲級計原理設(shè)計的聲級判定算法使程序變得靈活，能根據(jù)環(huán)境切換多通道補(bǔ)償曲線。另外，在算法設(shè)計中使用了數(shù)字信號處理中常用的算法，如FFT、分幀、加窗、卷積等。為提高算法效率，確保任務(wù)的實時性，用快速卷積的方式實現(xiàn)濾波算法。各個算法都通過MATLAB進(jìn)行設(shè)計并實現(xiàn)，此外文中還借助MATLAB中FDATool工具對多通道濾波算法部分中的帶通濾波器進(jìn)行設(shè)計并在simulink中仿真。通過時頻分析和直接音頻播放功能確定帶通濾波器參數(shù)設(shè)計的合理性，高效率地進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和改進(jìn)。 考慮到算法最終需要移植到嵌入式平臺的要求，選用TI公司生產(chǎn)的DSP型號為TMS320C5509A并結(jié)合TLC320AIC23B音頻處理芯片搭建了一個嵌入式語音處理測試平臺。該平臺采用CCS開發(fā)環(huán)境與MATLAB進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計，不僅加快了算法移植過程的調(diào)試周期還減小了設(shè)計難度。利用該DSP支持的嵌入式操作系統(tǒng)BIOS作為算法的載體，可將各個算法以多任務(wù)的方式進(jìn)行合理調(diào)度，多個任務(wù)共同配合完成對語音的處理。平臺的搭建也為算法的進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)和新算法的研究提供了更好的條件。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)字助聽器 濾波器組 FIR濾波器 降噪算法 DSP
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN713;R764.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒言9-13
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展10-11
• 1.3 本文研究內(nèi)容11-13
• 第二章 耳生理分析及方案簡介13-25
• 2.1 人耳解剖與功能13-15
• 2.2 掩蔽效應(yīng)與響度15-17
• 2.3 聽覺障礙分類及現(xiàn)有助聽器技術(shù)17-22
• 2.4 本文方案簡介22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 算法設(shè)計25-53
• 3.1 聲音預(yù)處理25-30
• 3.1.1 語音信號分幀與短時傅里葉變換25-26
• 3.1.2 語音信號加窗26-28
• 3.1.3 快速卷積28-30
• 3.2 語音增強(qiáng)30-37
• 3.2.1 語音中的噪聲31-32
• 3.2.2 各種語音增強(qiáng)方法32
• 3.2.3 譜減法降噪原理32-37
• 3.3 聽力補(bǔ)償曲線設(shè)計原理37-48
• 3.3.1 補(bǔ)償曲線與數(shù)字濾波器37-38
• 3.3.2 多通道實現(xiàn)補(bǔ)償曲線原理38-48
• 3.4 聲級判定原理48-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第四章 硬件平臺搭建53-65
• 4.1 硬件平臺整體框圖53-54
• 4.2 模擬電路部分54-56
• 4.2.1 麥克風(fēng)及前置放大電路54-55
• 4.2.2 抗混濾波電路55-56
• 4.3 音頻電路部分56-59
• 4.4 硬件核心 DSP 部分59-63
• 4.4.1 TMS320VC5509 整體介紹59-60
• 4.4.2 DSP 中與音頻部分的軟硬接口60-61
• 4.4.3 DSP 中算法設(shè)計61-62
• 4.4.4 DSP 軟件系統(tǒng)設(shè)計方法62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第五章 實驗結(jié)果及分析65-74
• 5.1 減譜降噪算法65-68
• 5.2 多通道帶通濾波器組68-71
• 5.3 聲級判定71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 第六章 結(jié)束語74-75
• 6.1 本文完成工作總結(jié)74
• 6.2 不足與展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：785772