[發明專利]電子耳蝸中的非幅度調制語音編碼方法及裝置

有效

• 申請號: 200910203201.0
• 申請日: 2009-05-20
• 公開（公告）號: CN101582260A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 王衛東;劉洪運
• 申請（專利權）人: 王衛東
• 主分類號: G10L19/00
• 分類號: G10L19/00;A61F11/04;H04R1/00;H04R3/00
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳 立

技術領域

本發發明屬電子耳蝸技術領域，具體涉及一種電子耳蝸中的語音編碼方 法及裝置。

背景技術

耳蝸基底膜的機械特性和毛細胞的靜纖毛的梯度變化是耳蝸對輸入聲波 進行頻率和空間分析的形態學基礎。根據Von?Bekesy的實驗結果，耳蝸基底 膜的基底部對高頻聲音敏感，蝸頂部對低頻聲音敏感，不同的聲音頻率沿著 基膜在不同的位置引起神經興奮，因此耳蝸可以被認為由一組空間分布的帶 通濾波器構成，而且濾波器的品質因數Q(中心頻率與帶寬之比)近似恒 定。而人類語言頻率范圍500-3000Hz剛好與基底膜從底部算起的10-25mm位 置相對應?；啄ふ駝訒r，帶動相連的復膜和靜纖毛發生剪切運動，使毛細 胞表皮板的電阻發生變化，調制了通過毛細胞的電流，進而產生耳蝸的感受 器電位，這就是聲波的機械能轉化為電能的過程。該耳蝸感受器電位可以使 毛細胞底部的表面膜電位發生變化，從而引起耳蝸神經末稍纖維興奮，形成 突觸后電位，最終產生的神經動作電位由耳蝸神經向中樞傳遞從而形成聽 覺。

模仿耳蝸的電子耳蝸也稱稱耳蝸埋植，是一種能將聲能轉化成電能，通 過植入鼓階或圓窗的電極直接刺激耳蝸內殘存的聽神經纖維使聾人恢復聽覺 的植入式電子裝置。

由于遺傳因素、耳毒性藥物、疾病以及遭到過響噪聲破壞等緣故，毛細 胞受損或數量減少，無法實現正常的換能功能，使得聲音的機械振動無法轉 換為電信號，導致重度或完全性失聰。人工電子耳蝸就是繞過纖毛細胞這一 環節，直接對聽神經進行電刺激，以達到恢復聽覺的目的。

根據人工電子耳蝸系統語音捕獲、頻譜分析、語音信號細節處理以及傳 遞電刺激至聽神經這四個功能塊，可將其分為體外和體內植入部件兩個部 分，如圖1所示。其中語音處理器是人工電子耳蝸系統的核心，語音編碼策 略的發展決定著言語處理器的發展。

迄今為止，多通道人工電子耳蝸的語音處理方案大致可以劃分為三大 類，一類是特征提取，即提取語音信號的基頻和共振峰等特征信息，然后產 生相應的刺激信號，該類方案包括F0/F2、F0/F1/F2、MPEAK(Multi-peak) 等；另一類是基于濾波器組的分頻方法，即對語音信號進行分頻段濾波，經 相關的語音細節處理后得到電極刺激信號的分頻方案，根據耳蝸頻率分布， 將不同的頻率信息送至耳蝸相應的位置，它類似于基底膜的初步濾波作用， 該類方案包括：壓縮模擬CA、同時模擬刺激SAS、最大譜峰處理器SMSP、譜 峰法SPEAK(Spectral?peak)、連續間隔采樣CIS等。第三類同樣是采用分 頻的方法，語音信號經多個窄帶處理后提取相應的幅度和頻率信息，利用頻 率信息來調制載波獲得相應的刺激脈沖，該方案主要有頻率幅度調制編碼 FAME，。

無論是特征提取還是基于濾波器組的分頻方法，都利用了語音信號的包 絡信息，而目前人工電子耳蝸最常用的語音編碼策略也基本上都采用幅度調 制的方法獲得刺激序列。而上述的傳統語音編碼策略存在通道干擾、刺激脈 沖序列頻率人為固定等缺點，同時這些方法還需要進行幅度調制。

發明內容

本發明要解決的技術問題能夠克服旨在克服上述不足，提供一種能夠保 留語音信號內部的時間相關性和相干性，反映人的耳蝸對語音信號的時間編 碼特性，無需進行包絡提取和嚴格的幅度調制，從而可避免通道之間干擾的 電子耳蝸中的非幅度調制語音編碼方法及裝置。

解決上述問題的技術方案是：本發明方法包含下述內容：對獲取的語 音信號通過預加重處理以對高頻成分進行補償；再將其經過與N個電極相對 應的N個通道的倍頻程小波變換后，分別對各通道的信號在該通道設置的門 限選擇下進行過零點檢測，對經過零點檢測后的信號進行一個脈沖單位的延 時，再將延時后的零點信號與延時前的零點信號求和，獲得過零點的單位刺 激脈沖，將各通道的過零點脈沖進行放大微分處理后送到對應的電極陣列。

本發明裝置的技術方案是：體外部分設有依次連接的麥克、信號調理裝 置、無線發射裝置，體內部分設有依次連接的無線接收裝置、抗混疊濾波波 器(信號調理裝置)、模/數轉換裝置、DSP數字處理器、數/模轉換裝置、 電極陣列。