数字助听器的算法研究及DSP实现

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1、中图分类号：TN215：TN432UDC：621．38学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文数字助听器的算法研究及DSP实现TheResearchofAlgorithmsofDigitalHearingAidsandImplementationonDSP作者姓名：杨博导师姓名：骆丽学位类别：工学学号：10120043职称：教授学位级别：硕士学科专业：微电子学与固体电子学研究方向：嵌入式系统开发北京交通大学2013年4月致谢本论文的工作是在我的导师骆丽教授的推荐下，在清华大学语音处理芯片实验室完成的。首先感谢骆丽老

2、师对于我的课题方向及论文工作上的指导意见。在论文工作期间，清华大学刘润生老师悉心指导我完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向刘老师表示衷心的谢意。在实验室工作期间，祁均、董保帅、何艳辉等同学对我课题中的算法设计、DSP实现及实验结果测试等工作方面给了我巨大的支持，在此也向他们表示由衷的感谢。中文摘要随着人们生活水平的不断提高，听力障碍者对于助听器的要求也越来越高。数字助听器凭借其出色的信号处理算法及功能灵活性逐步取代了传统的模拟助听器。在我国，数字助听器的消费潜力巨大，但算法的国产率很低。本文

3、研究了数字助听器中的最核心的两种算法，包括动态范围压缩算法及噪声抑制算法。本文的研究在运用前人经典的理论同时，结合自己一些新的观点与实践经验，提出了自己的实现方案，并取得了理想的实验结果。动态范围压缩算法研究中，本文采用了宽动态范围压缩(WideDynamicRangeCompression，WDRC)和根据输出的自动增益控制(AutomaticGainControlaccordingtoOutput，AGCO)相结合的方法，在频率分析的基础上，根据信号的能量，变化速率等特征计算增益。并通过频响整形及最大输出限制算法完善增益。该

4、算法简单实用，适合在DSP上实时实现。测试结果表明，在满足失真度要求及频响曲线要求的情况下，该信号处理方法可以将声音信号压缩到理想的动态范围内。噪声抑制算法中，本文采用了基于麦克风阵列的噪声抑制算法，使用双麦克风方案进行噪声抑制。陔方案中，我们结合了波束形成、计算听觉场景分析及听觉掩蔽效应的原理，首先通过波束形成提取参考目标语音和参考噪声，然后由计算听觉场景分析原理计算每个时频单元的增益，最后依靠听觉掩蔽效应的原理达到噪声抑制的目的。实验结果表明，对于不同的噪声类型，该方案的效果均要优于传统的单麦克风降噪方案。本文所研究的算法都

5、在OnSemiconductor公司的BelaSigna300DSP平台上进行了实时实现，并用专业的仪器设备及测试软件，如FryeFONIX8000，对实验结果进行了测试。实验结果符合预期，说明本文的算法具有一定的实际应用价值。关键词：数字助听器算法，动态范围压缩，双麦克风噪声抑制，DSPABSTRACTAspeople’slifeimproved，thedemandsofhearing—impairedpeopletohearingaidsareincreasingquickly．Bytheabilityofsignalpro

6、cessingandflexibilityoffunction，digitalhearingaidsgraduallytakeoverthepositionofthetraditionalanalogone·Inourcountry，consumptionpotentialityofdigitalheatingaidsisSOhuge，butthealgorithmdevelopedbyournationhardlyexists．Thecrucialalgorithmsofdigitalhearingaidsarediscuss

7、edinthispaper,includingdynamicrangecompresslonandnoisereduction．Basedontheclassictheories，somenewideasandexperimentmethodswereputforward，whichgotsomeidealresults．Intheresearchofdynamicrangecompression，WideDynamicRangeCompression(WDRC)andAutomaticGainControlaccordingt

8、oOutput(AGCO)werecombinedtogether．Inthisalgorithm，basedonthespectrumanalysis，gainswerecalculatedaccordingtothefeaturesofinputsignal