一種改善人工耳蝸音質(zhì)的新型語音編碼方法的研究.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)耳蝸對語音的部位編碼原理，將若干個電極植入耳蝸的鼓階內(nèi)，體外的語音信號經(jīng)處理器處理后產(chǎn)生與各個電極對應(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)生真實的聽覺感受，從而達到恢復(fù)患者聽力的目的。當前人工耳蝸主要包括三部分：微型麥克風、語音處理器、植入電極。 經(jīng)過科學(xué)家們多年的研究，人工耳蝸已經(jīng)取得

2、可喜的成績。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)今植入人工耳蝸的患者可以恢復(fù)分辨普通對話80％的聽力水平。而對于除平常人交談的聲音外的聲音分辨效果就非常差。耳蝸進行聲音信號向生物電信號轉(zhuǎn)換包括兩部分。第一部分是機械波向感受器電位的轉(zhuǎn)換，即由毛細胞的機.電轉(zhuǎn)換功能進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)纖維上的動作電位，在這一過程中，一神經(jīng)纖維上動作電位的產(chǎn)生有依賴于聲音強度的時間反應(yīng)特性。目前人工耳蝸就忽視了這一突觸反應(yīng)過程。全聾患者多

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

4、刺激產(chǎn)生的機制，提出一種使用“幅度-時間-頻率”(Amplitude-Time-Frequency)編碼方法。該方法將語音信號的強度分別轉(zhuǎn)換為刺激起始時間、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間編碼有機地結(jié)合起來，不僅成功地保留了聲音的原始特性，又融入突觸的時間編碼作用，從而可能最大限度地恢復(fù)聽覺的生理功能。 本文詳細

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