一種改善人工耳蝸音質(zhì)的新型語(yǔ)音編碼方法的研究.pdf

1、人工耳蝸是一種用電刺激的方法恢復(fù)全聾人聽覺的裝置，其功能是對(duì)正常人的外耳、中耳、內(nèi)耳等外周聽覺系統(tǒng)生理功能的模仿。依據(jù)耳蝸對(duì)語(yǔ)音的部位編碼原理，將若干個(gè)電極植入耳蝸的鼓階內(nèi)，體外的語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)處理器處理后產(chǎn)生與各個(gè)電極對(duì)應(yīng)的電刺激脈沖，直接興奮耳蝸內(nèi)不同部位電極附近的聽神經(jīng)，使患者產(chǎn)生真實(shí)的聽覺感受，從而達(dá)到恢復(fù)患者聽力的目的。當(dāng)前人工耳蝸主要包括三部分：微型麥克風(fēng)、語(yǔ)音處理器、植入電極。 經(jīng)過(guò)科學(xué)家們多年的研究，人工耳蝸已經(jīng)取得

2、可喜的成績(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)今植入人工耳蝸的患者可以恢復(fù)分辨普通對(duì)話80％的聽力水平。而對(duì)于除平常人交談的聲音外的聲音分辨效果就非常差。耳蝸進(jìn)行聲音信號(hào)向生物電信號(hào)轉(zhuǎn)換包括兩部分。第一部分是機(jī)械波向感受器電位的轉(zhuǎn)換，即由毛細(xì)胞的機(jī).電轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行整流并生成耳蝸微音器電位。第二部分是耳蝸微音器電位轉(zhuǎn)換成昕神經(jīng)纖維上的動(dòng)作電位，在這一過(guò)程中，一神經(jīng)纖維上動(dòng)作電位的產(chǎn)生有依賴于聲音強(qiáng)度的時(shí)間反應(yīng)特性。目前人工耳蝸就忽視了這一突觸反應(yīng)過(guò)程。全聾患者多

3、因毛細(xì)胞功能喪失，不僅喪失了人耳分頻作用和機(jī).電轉(zhuǎn)換作用，也喪失了毛細(xì)胞與聽神經(jīng)纖維的突觸傳遞作用；因而也就失去了神經(jīng)纖維產(chǎn)生動(dòng)作電位的時(shí)間編碼作用。時(shí)間編碼作用不僅是動(dòng)物聽覺具有前掩蔽和后掩蔽生理特性的原因，也是中樞進(jìn)行信息加工整合的依據(jù)。沒法表現(xiàn)聽覺中樞的時(shí)間編碼、傳遞和處理特性，以及前后掩蔽的生理特性。 由于現(xiàn)有人工耳蝸所實(shí)現(xiàn)的對(duì)非人類平常對(duì)話語(yǔ)音分辨效果并不十分理想。本課題研究是在CIS語(yǔ)音編碼方法的基礎(chǔ)下，結(jié)合聽覺生理

4、刺激產(chǎn)生的機(jī)制，提出一種使用“幅度-時(shí)間-頻率”(Amplitude-Time-Frequency)編碼方法。該方法將語(yǔ)音信號(hào)的強(qiáng)度分別轉(zhuǎn)換為刺激起始時(shí)間、頻率和幅度。我們稱之為ATF編碼方法。ATF編碼方法是由單一采樣幅度生成一串電脈沖序列，最后整合出適合刺激耳蝸神經(jīng)的電脈沖序列。該方法使位置編碼和時(shí)間編碼有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，不僅成功地保留了聲音的原始特性，又融入突觸的時(shí)間編碼作用，從而可能最大限度地恢復(fù)聽覺的生理功能。 本文詳細(xì)

5、介紹了ATF語(yǔ)音編碼方案的理論依據(jù)，數(shù)學(xué)模型，以及通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬人工耳蝸的語(yǔ)音信號(hào)處理方法，實(shí)現(xiàn).ATF語(yǔ)音編碼方案的過(guò)程，并且得到具體的結(jié)果。結(jié)果表明ATF編碼方案中，經(jīng)過(guò)ATF編碼后，語(yǔ)音信號(hào)保持原始語(yǔ)音信號(hào)的絕大部分的信息量，在語(yǔ)音編碼中是可行的；隨著聲音強(qiáng)度的不同產(chǎn)生不同幅度、不同起始時(shí)間和不同頻率的刺激脈沖，使得不同電極給予電刺激的時(shí)間和幅度變異性更高，從而解決同時(shí)刺激電流干擾的影響。 在論文的最后對(duì)研究工作中的遺留問(wèn)