人工耳蝸語音處理算法研究.pdf

1、從世界上第一款人工耳蝸植入設備誕生至今,人工耳蝸的硬件和軟件都取得了長足的發(fā)展,幫助世界上成千上萬的聽力損傷患者恢復了聽了功能。與常見的助聽設備不同的是,人工耳蝸是針對重度耳聾患者,也就是聽力毛細胞嚴重損傷,但聽覺神經(jīng)大部分保留完好的患者。通過在耳蝸內(nèi)植入多個電極,將語音處理器的輸出傳送至相應電極上產(chǎn)生電刺激來代替聽覺毛細胞的功能,從而使患者產(chǎn)生聽力。目前,在西方發(fā)達國家中人工耳蝸設備已經(jīng)發(fā)展的較為成熟。
　　過去,能夠進行人工耳

2、蝸植入手術的患者主要集中在西方發(fā)達國家,發(fā)展中國家的人工耳蝸植入患者則少得多。隨著經(jīng)濟實力的騰飛,在中國以及東南亞一些國家中,近年來進行人工耳蝸植入手術的患者日漸增多。一個突出的問題是,在西方國家中廣泛應用的語音處理算法對于中國等地以音調(diào)語言(例如漢語,廣東話)為主的患者來說不夠理想。原因是這些語音處理算法主要針對英語、德語、西班牙語等非音調(diào)語言,人工耳蝸設備只需要提取語音信號的包絡信息(傳達語義信息)就能夠滿足要求,而對于怎樣傳遞語言

3、的音調(diào)信息研究甚少。而在音調(diào)語言中,一個音節(jié)不同的音調(diào)就可能代表不同的意思。因此,提高對音調(diào)的編碼研究對于中國等地的耳蝸植入患者的正常語音交流,乃至音樂欣賞都尤其重要。
　　本文首先分析了組成語音信號的幅度包絡以及時間精細結構,解釋了二者在語音交流中起到的不同作用;基于人耳的基本聽力機理,闡述了人工耳蝸語音處理設備的工作原理;分析了多年來試圖提高人工耳蝸算法中的音調(diào)編碼種種研究成果,并以編碼基頻作為本文的研究點。
　　其次分

4、析和實現(xiàn)了非音調(diào)語言中應用最為廣泛的兩種算法:連續(xù)間隔采樣(Continuous Interleaved Sampling,CIS)算法和高級結合編碼(Advanced Combination Encoder,ACE)算法。這兩種算法都是對語音信號進行分幀,然后分頻并提取各個通道內(nèi)的包絡信息,以此來調(diào)制離散脈沖序列,最后傳送至相應的電極上。不同的是,CIS算法是利用數(shù)字濾波器組對信號進行分頻;而ACE算法是對信號進行快速傅里葉變換之后,