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本專著分析和闡述了助聽器語音信號處理的特點，從面向人群的特殊性入手，對所涉及的助聽器演算法進行了全面深入的介紹和驗證。本書共分為9章，主要內容包括：數位助聽器研究的背景和意義，數位助聽器研究基礎，數位助聽器多通道響度補償演算法，助聽器語音增強演算法，助聽器回波抵消演算法，助聽器降頻演算法，助聽器驗配演算法。最後，面向應用，本文詳細介紹了課題組設計並實現的語音信號處理開發與測試平臺。
目次
目錄
前言
第1章緒論
1.1數字助聽器研究的背景和意義1
1.2數字助聽器算法概述2
1.2.1多通道響度補償算法2
1.2.2自適應降噪算法3
1.2.3回波抑制算法3
1.2.4降頻算法3
1.2.5助聽器方向性技術3
1.2.6其他算法4
1.3國內外研究現狀4
1.4目前存在的問題5
1.5本章小結6
參考文獻6
第2章數字助聽器研究基礎9
2.1聽力損失疾病及其治療方法9
2.1.1聽力損失疾病9
2.1.2聽力損失與語言理解障礙10
2.1.3聽力損失治療方法14
2.2聽力檢測15
2.2.1測聽基礎15
2.2.2純音聽閾測試16
2.3言語測聽18
2.3.1言語測聽的設備與場地19
2.3.2言語信號的校準20
2.3.3言語識別閾測聽21
2.3.4言語識別率測聽22
2.4數字助聽器硬件結構23
2.5產品級全數字助聽器24
2.6漢語助聽器語言策略26
2.6.1漢語與英語的語言差異對比26
2.6.2助聽器漢語助聽策略及方法28
2.7本章小結29
參考文獻29
第3章數字助聽器響度補償原理與算法31
3.1引言31
3.2助聽器壓縮原理與方法31
3.2.1助聽器壓縮背景與意義31
3.2. 2助聽器壓縮基本原理32
3.2.3數字助聽器壓縮方法43
3.2.4助聽器處方公式47
3.3響度補償原理51
3.3.1增益傳遞函數51
3.3.2響度補償基本方法52
3.3.3聲壓級計算54
3.3 .4多通道響度補償算法55
3.4符合人耳聽覺特性的濾波器組設計59
3.4.1人耳聽覺特性59
3.4.2數字助聽器八通道響度補償模型60
3.4.3完美重構分析與綜合濾波器組實現61
3.5實驗與仿真62
3.5.1八通道子帶濾波器分析與綜合測試62
3.5.2多通道響度補償實驗65
3.6本章小結72
參考文獻73
第4章助聽器降噪算法76
4.1引言76
4.2助聽器降噪算法概述77
4.2.1多通道自適應降噪算法78
4.2.2同步檢測降噪算法81
4.2.3兩種降噪算法的聯合使用82
4.2.4存在的問題82
4.3改進的多通道降噪算法83
4.3.1多通道濾波器分解83
4.3.2譜減法原理84
4.3.3維納濾波算法原理85
4.3.4改進的降噪算法86
4.4實驗結果及分析87
4.4.1實驗設置87
4.4.2算法降噪性能比較87
4.4.3算法實時性分析90
4.5本章小結90
參考文獻91
第5章助聽器回波抑制算法94
5.1引言94
5.2助聽器回波抑制算法概述95
5.2.1自適應增益衰減法96
5.2.2陷波濾波器法97
5.2.3自適應濾波器法97
5.2.4聯合算法98
5.2.5挑戰和局限99
5.3回波抵消算法及其改進100
5.3.1助聽器回波抵消系統基本模型100
5.3.2自適應NLMS算法102
5.3.3自適應RLS算法103
5.3.4自適應次梯度投影算法103
5.3.5加權次梯度投影算法106
5.4實驗與仿真108
5.4.1預濾波單元A(z)對迴聲估計性能的影響110
5.4.2白噪聲輸入情況下三種算法的失調誤差比較111
5.4.3語音信號輸入時三種算法的失調誤差比較113
5.4.4白噪聲和語音信號輸入時的均方誤差比較114
5.4.5白噪聲和語音信號輸入時的迴聲返回損耗增益值115
5.4.6次梯度投影算法中參數ρ取值對收斂性能的影響117
5.4.7算法複雜性分析119
5.5本章小結120
參考文獻120
第6章助聽器降頻算法124
6.1引言124
6.2降頻助聽技術概述125
6.2.1多通道聲碼器126
6.2.2慢速播放126
6.2.3頻率轉移127
6.2.4頻率壓縮128
6.2.5目前存在的問題128
6.3自適應慢放移頻算法129
6.3.1慢放因子的評估129
6.3.2噪聲下的算法改進131
6.3.3算法實現原理133
6.4算法性能評估134
6.4.1實驗設置134
6.4.2測試量表的信效度分析136
6.4.3漢語識別性能分析136
6.4.4含噪聲音的識別性能比較137
6.5本章小結139
參考文獻139
第7章助聽器方向性技術142
7.1引言142
7.2定向麥克風技術143
7.2.1一階定向麥克風144
7.2.2自適應定向麥克風146
7.2.3二階定向麥克風149
7.2.4麥克風陣列150
7.3人耳聽覺定位策略及線索151
7.3.1人耳聽覺定位原理及方法151
7.3.2人耳聲源定位線索153
7.4人耳聽覺定位模型154
7.4.1聽覺外周模型154
7.4.2定位特徵的計算與選擇155
7.4.3聲源估計方法156
7.5實驗與仿真158
7.5.1實驗設置158
7.5.2理想情況下的聲源方位估計160
7.5.3含干擾源情況下的聲源方位估計160
7.5.4場景實驗統計分析166
7.5.5語音理解度實驗168
7.6本章小結169
參考文獻169
第8章展望174
參考文獻176
前言
第1章緒論
1.1數字助聽器研究的背景和意義1
1.2數字助聽器算法概述2
1.2.1多通道響度補償算法2
1.2.2自適應降噪算法3
1.2.3回波抑制算法3
1.2.4降頻算法3
1.2.5助聽器方向性技術3
1.2.6其他算法4
1.3國內外研究現狀4
1.4目前存在的問題5
1.5本章小結6
參考文獻6
第2章數字助聽器研究基礎9
2.1聽力損失疾病及其治療方法9
2.1.1聽力損失疾病9
2.1.2聽力損失與語言理解障礙10
2.1.3聽力損失治療方法14
2.2聽力檢測15
2.2.1測聽基礎15
2.2.2純音聽閾測試16
2.3言語測聽18
2.3.1言語測聽的設備與場地19
2.3.2言語信號的校準20
2.3.3言語識別閾測聽21
2.3.4言語識別率測聽22
2.4數字助聽器硬件結構23
2.5產品級全數字助聽器24
2.6漢語助聽器語言策略26
2.6.1漢語與英語的語言差異對比26
2.6.2助聽器漢語助聽策略及方法28
2.7本章小結29
參考文獻29
第3章數字助聽器響度補償原理與算法31
3.1引言31
3.2助聽器壓縮原理與方法31
3.2.1助聽器壓縮背景與意義31
3.2. 2助聽器壓縮基本原理32
3.2.3數字助聽器壓縮方法43
3.2.4助聽器處方公式47
3.3響度補償原理51
3.3.1增益傳遞函數51
3.3.2響度補償基本方法52
3.3.3聲壓級計算54
3.3 .4多通道響度補償算法55
3.4符合人耳聽覺特性的濾波器組設計59
3.4.1人耳聽覺特性59
3.4.2數字助聽器八通道響度補償模型60
3.4.3完美重構分析與綜合濾波器組實現61
3.5實驗與仿真62
3.5.1八通道子帶濾波器分析與綜合測試62
3.5.2多通道響度補償實驗65
3.6本章小結72
參考文獻73
第4章助聽器降噪算法76
4.1引言76
4.2助聽器降噪算法概述77
4.2.1多通道自適應降噪算法78
4.2.2同步檢測降噪算法81
4.2.3兩種降噪算法的聯合使用82
4.2.4存在的問題82
4.3改進的多通道降噪算法83
4.3.1多通道濾波器分解83
4.3.2譜減法原理84
4.3.3維納濾波算法原理85
4.3.4改進的降噪算法86
4.4實驗結果及分析87
4.4.1實驗設置87
4.4.2算法降噪性能比較87
4.4.3算法實時性分析90
4.5本章小結90
參考文獻91
第5章助聽器回波抑制算法94
5.1引言94
5.2助聽器回波抑制算法概述95
5.2.1自適應增益衰減法96
5.2.2陷波濾波器法97
5.2.3自適應濾波器法97
5.2.4聯合算法98
5.2.5挑戰和局限99
5.3回波抵消算法及其改進100
5.3.1助聽器回波抵消系統基本模型100
5.3.2自適應NLMS算法102
5.3.3自適應RLS算法103
5.3.4自適應次梯度投影算法103
5.3.5加權次梯度投影算法106
5.4實驗與仿真108
5.4.1預濾波單元A(z)對迴聲估計性能的影響110
5.4.2白噪聲輸入情況下三種算法的失調誤差比較111
5.4.3語音信號輸入時三種算法的失調誤差比較113
5.4.4白噪聲和語音信號輸入時的均方誤差比較114
5.4.5白噪聲和語音信號輸入時的迴聲返回損耗增益值115
5.4.6次梯度投影算法中參數ρ取值對收斂性能的影響117
5.4.7算法複雜性分析119
5.5本章小結120
參考文獻120
第6章助聽器降頻算法124
6.1引言124
6.2降頻助聽技術概述125
6.2.1多通道聲碼器126
6.2.2慢速播放126
6.2.3頻率轉移127
6.2.4頻率壓縮128
6.2.5目前存在的問題128
6.3自適應慢放移頻算法129
6.3.1慢放因子的評估129
6.3.2噪聲下的算法改進131
6.3.3算法實現原理133
6.4算法性能評估134
6.4.1實驗設置134
6.4.2測試量表的信效度分析136
6.4.3漢語識別性能分析136
6.4.4含噪聲音的識別性能比較137
6.5本章小結139
參考文獻139
第7章助聽器方向性技術142
7.1引言142
7.2定向麥克風技術143
7.2.1一階定向麥克風144
7.2.2自適應定向麥克風146
7.2.3二階定向麥克風149
7.2.4麥克風陣列150
7.3人耳聽覺定位策略及線索151
7.3.1人耳聽覺定位原理及方法151
7.3.2人耳聲源定位線索153
7.4人耳聽覺定位模型154
7.4.1聽覺外周模型154
7.4.2定位特徵的計算與選擇155
7.4.3聲源估計方法156
7.5實驗與仿真158
7.5.1實驗設置158
7.5.2理想情況下的聲源方位估計160
7.5.3含干擾源情況下的聲源方位估計160
7.5.4場景實驗統計分析166
7.5.5語音理解度實驗168
7.6本章小結169
參考文獻169
第8章展望174
參考文獻176
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