專利名稱：基于譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配裝置及方法
基于譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域一種基于窄帶語音通訊譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配裝置及方法，將窄帶語 音信號(hào)擴(kuò)展成為寬帶語音信號(hào)，涉及電子耳蝸恢復(fù)耳聾患者聽覺領(lǐng)域，尤其適用于 提高電子耳蝸佩帶者使用電話時(shí)的言語識(shí)別能力，可結(jié)合多種電子耳蝸臨床產(chǎn)品使 用，從而為中國(guó)耳聾患者更好的恢復(fù)聽覺。
背景技術(shù)：
電子耳蝸(也稱人工耳蝸或仿生耳)是唯一能使全聾患者恢復(fù)聽覺的電子裝置。 電子耳蝸將聲能轉(zhuǎn)換成電能，避開外耳、中耳和部分內(nèi)耳器官等，直接刺激內(nèi)耳殘 余的聽神經(jīng)纖維，以使聾人恢復(fù)聽覺。電子耳蝸技術(shù)可以幫助全聾患者恢復(fù)語言交 流能力，增加他們接受教育、就業(yè)和社會(huì)交往的機(jī)會(huì)。尤其是聾兒，無論是"語前 聾"還是"語后聾"，當(dāng)借助于助聽器仍然無法聽到聲音時(shí)，將導(dǎo)致他們終生失去獲 得正常教育的機(jī)會(huì)，給家庭和社會(huì)增加沉重的負(fù)擔(dān)。電子耳蝸可以幫助他們重新獲 得對(duì)聲音的感覺，獲取外界的信息和知識(shí)，和聽力正常人一樣享受幸福的生活?，F(xiàn)有的臨床產(chǎn)品已經(jīng)在恢復(fù)佩帶者言語識(shí)別能力方面取得了很大的進(jìn)展，不過在 佩帶者使用電話和手機(jī)進(jìn)行通訊時(shí)，其言語識(shí)別能力卻由于通訊語音信號(hào)的一些限 制受到很大的影響，難以滿足佩帶者的要求。通過遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)傳播的語音往往是窄帶語音信號(hào)，其頻帶限定在300 - 3400Hz 范圍內(nèi)，然而語音信號(hào)的能量主要集中在50 - 8000Hz的寬帶范圍，電子耳蝸臨床產(chǎn) 品的語音處理方法同樣覆蓋了這一范圍，這就使得佩帶者在使用窄帶語音通訊時(shí)難 以通過電子耳蝸獲得豐富的語音高頻信息，從而極大的削弱了佩帶者的言語識(shí)別能 力。因此，發(fā)明一種基于語音信號(hào)譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配裝置及方法，將 窄帶通訊語音信號(hào)擴(kuò)展成為寬帶語音，從而為電子耳蝸佩帶者提供更多語音信號(hào)的 高頻信息，來更好的恢復(fù)佩帶者在用電話或手機(jī)通訊時(shí)的言語識(shí)別能力，對(duì)于聽力 殘疾眾多的我國(guó)就具有非常重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前電子耳蝸電話和手機(jī)通訊存在的上述問題，提供一種 高效的基于譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配裝置及方法，以更加有效地恢復(fù)我國(guó)耳 聾患者的聽力狀況。本發(fā)明基于語擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配裝置包括數(shù)字信號(hào)處理器、音頻輸入輸出接口、外部存儲(chǔ)器以及電源管理模塊，所述外部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有基于語音信 號(hào)處理的譜擴(kuò)展程序；來自電話的窄帶語音信號(hào)經(jīng)音頻輸入輸出接口放大、AD轉(zhuǎn)換 后輸入數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)行外部存儲(chǔ)器中的譜擴(kuò)展程序?qū)碜砸?頻輸入輸出接口的窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為涵蓋正常語音能量范圍(50 - 8000Hz)的寬 帶語音信號(hào)后，再經(jīng)音頻輸入輸出接口輸出至電子耳蝸體外部分。
進(jìn)一步，上述數(shù)字信號(hào)處理器采用TMS320VC5509A,所述音頻輸入輸出接口采 用音頻編解碼器TLV320AIC23B，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC5509A通過I2C接口和 MCBSP接口與音頻編解碼器TLV 3 2 0 AIC2 3B連4姿。
進(jìn)一步，外部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的譜擴(kuò)展程序包括正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法和白噪聲信 號(hào)譜擴(kuò)展算法中的至少一種；其中，
正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法包括
線性預(yù)測(cè)編碼分析單元，用于獲取輸入的窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率參
數(shù)；
高斯混合模型計(jì)算單元，用于根據(jù)窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率計(jì)算得到 高頻語音信號(hào)的線性譜頻率參數(shù)；
多帶激勵(lì)分析單元，用于獲取窄帶語音信號(hào)的清濁音判決；
清濁音判決映射單元，用于對(duì)窄帶語音信號(hào)的U/V碼本進(jìn)行映射得到高 頻語音信號(hào)的清濁音判決；
正弦模型合成單元，用于將高頻語音信號(hào)的清濁音判決信息合成高頻語 音激勵(lì)信號(hào)；
線性預(yù)測(cè)編碼合成單元，用于利用獲得的高頻語音激勵(lì)信號(hào)和線性譜頻 率參數(shù)合成高頻擴(kuò)展信號(hào)；以及，
寬帶信號(hào)合成單元，用于將輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò) 展的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào);
白噪聲信號(hào)譜擴(kuò)展算法包括
源權(quán)重參數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)輸入的窄帶語音信號(hào)確定高頻信號(hào)部分 的源權(quán)重參數(shù)；
高頻信號(hào)合成單元，該單元利用所述源權(quán)重參數(shù)由白噪聲信號(hào)計(jì)算合成 出高頻語音信號(hào)；
頻帶限定單元，該單元對(duì)合成的高頻語音信號(hào)濾波，輸出限定頻帶范圍 的高頻擴(kuò)展信號(hào)；以及，
寬帶信號(hào)合成單元，用于將輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò) 展的限定頻帶范圍的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào)。本發(fā)明基于譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配方法包括以下步驟
A、 將電話輸出的窄帶語音信號(hào)放大和AD轉(zhuǎn)換；
B、 運(yùn)行基于語音信號(hào)處理的譜擴(kuò)展程序?qū)D轉(zhuǎn)換后的窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為涵 蓋正常語音能量范圍的寬帶語音信號(hào)；
C、 將寬帶語音信號(hào)發(fā)送給電子耳蝸體外部分。
上述步驟B中，可以采用正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法將窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬帶語音 信號(hào)，具體包括以下步驟
Bl.l、對(duì)窄帶語音信號(hào)分別進(jìn)行線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)分析和多帶激勵(lì)(MBE) 分析得到該窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率(LSF)參數(shù)和清濁音(U/V)判決；
B1.2、將窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率(LSF)參數(shù)輸入高斯混合模型得到高頻語 音信號(hào)的線性譜頻率參數(shù)；
Bl. 3、對(duì)窄帶語音信號(hào)的U/V碼本進(jìn)行映射得到高頻語音信號(hào)的清濁音判決； B14、根據(jù)高頻語音信號(hào)的清濁音判決信息利用正弦模型合成出高頻語音激勵(lì)信
B1.5、將高頻語音激勵(lì)信號(hào)輸入線性預(yù)測(cè)編碼合成器獲得高頻擴(kuò)展信號(hào)；以及，
Bl. 6、利用輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò)展的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成 寬帶語音信號(hào)。
上述步驟B中，也可以采用白噪聲信號(hào)譜擴(kuò)展算法將窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬帶 語音信號(hào)，具體包括以下步驟
B2.1、由窄帶語音信號(hào)計(jì)算得出統(tǒng)計(jì)恢復(fù)函數(shù)(SRF),并通過統(tǒng)計(jì)恢復(fù)函數(shù)確 定高頻信號(hào)部分各個(gè)源的權(quán)重參數(shù)；
B2.2、用白噪聲產(chǎn)生高頻信號(hào)源，并利用所述權(quán)重參數(shù)計(jì)算合成出高頻語音信
—弓一 ，
B2. 3、通過高通濾波器限定該高頻語音信號(hào)頻帶范圍；以及， B2. 4 、利用輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò)展的限定頻帶范圍的高 頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào)。
本發(fā)明電子耳蝸電話適配裝置和方法通過將電話通訊中的窄帶語音擴(kuò)展成含有 更加豐富高頻信息的寬帶語音，從而為電子耳蝸佩帶者提供更加豐富的高頻語音信 號(hào)，提高他們?cè)谡Z音通訊時(shí)的言語識(shí)別能力。其主要效果有
a)采用以TMS320VC5509A為核心的數(shù)字信號(hào)處理器，提高了系統(tǒng)的計(jì)算能力， 在滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜的算法。同時(shí)，該DSP 系統(tǒng)功耗更低，為便攜式系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了很大便利。TMS320VC5509A片內(nèi)RAM存儲(chǔ)空間大，無需再擴(kuò)展RAM，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。b) 音頻輸入輸出接口采用音頻編解碼器TLV320AIC23B,用單一芯片完成了模數(shù) 轉(zhuǎn)換所需的放大、抗混疊濾波、AD采樣三項(xiàng)功能，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，減少 了系統(tǒng)的物理空間，降低了成本。采樣過程中，可以根據(jù)不同實(shí)際需要靈活 設(shè)置不同的參數(shù)。c) 采用USB接口與PC通信，由于TMS320VC5509A片內(nèi)集成有USB模塊，只需擴(kuò) 展少量的分立器件，就可以實(shí)現(xiàn)USB的通信，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，還克 服了傳統(tǒng)RS232串口通信中數(shù)據(jù)傳輸可靠性差、傳輸速度低等缺點(diǎn)。d) 在同一裝置中設(shè)置兩種語音信號(hào)譜擴(kuò)展算法，分別實(shí)現(xiàn)了以正弦信號(hào)和以白 噪聲信號(hào)將窄帶語音信號(hào)恢復(fù)成寬帶語音信號(hào)的方法，可以適應(yīng)不同佩帶者 的使用需要。


圖1是本電子耳蝸電話適配裝置的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是其正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是其白噪聲信號(hào)譜擴(kuò)展算法的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。圖1是本電子耳蝸電話適配裝置的結(jié)構(gòu)框圖。本基于譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話 適配裝置共包括6個(gè)主要部分?jǐn)?shù)字信號(hào)處理器(DSP) 1、音頻輸入輸出接口 2、 藍(lán)牙接口 3、外部存儲(chǔ)器4、電腦接口 5和電源管理模塊6。下面介紹各部分的實(shí)施 方法。數(shù)字信號(hào)處理器1需要考慮到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、任務(wù)處理能力以及功耗等多種因素。本 發(fā)明采用了 TI公司的TMS320VC5509A數(shù)字信號(hào)處理器，這是一款既擁有強(qiáng)大運(yùn)算能 力，又擁有較低功耗的處理芯片，非常適合便攜式電子產(chǎn)品的開發(fā)。芯片的最高時(shí) 鐘可達(dá)200隨z,片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)接口，自帶較大空間RAM,無需擴(kuò)展片外RAM。音頻輸入輸出接口 2采用TI公司的音頻編解碼處理器TLV320AIC23B。這款芯片 可以將輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行放大、抗混疊濾波和采樣。對(duì)模擬信號(hào)的放大，該芯片 采用了兩級(jí)可調(diào)放大倍數(shù)的放大方式第一級(jí)放大倍數(shù)通過硬件調(diào)整；第二級(jí)通過 軟件調(diào)整范圍在Q - 20dB。采樣率同樣可以通過軟件設(shè)置為8kHz到96kHz不等，采 樣后數(shù)字信號(hào)的字長(zhǎng)可以設(shè)置為16、 20、 24和32位。音頻編解碼器2和數(shù)字信號(hào) 處理器1通過TC接口和MeBSP接口進(jìn)行連接，分別用于控制接口和同步傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 接口 。音頻編解碼器2的輸入輸出采用了多源設(shè)計(jì)，同時(shí)具備Mic接口 、 2. 5mm耳 機(jī)音頻接口、 3. 5mm耳機(jī)音頻接口以及電話聽筒音頻接口 ，可以滿足不同佩帶者的實(shí)際需要。
為了滿足和外部藍(lán)牙手機(jī)之間的通訊，設(shè)置了藍(lán)牙接口 3,藍(lán)牙接口 3采用TI 公司的藍(lán)牙模塊BRF6150實(shí)現(xiàn)，BRF6150是一個(gè)高度集成的Bluetooth 規(guī)范vl. 2 單芯片解決方案。BRF6150將TI的藍(lán)牙基帶、數(shù)字射頻、ARM7TOMI 和電源管理 集成到單芯片中，這樣可以提高性能、縮減成本并最小化板級(jí)空間。藍(lán)牙接口 3與 數(shù)字信號(hào)處理器1通過串口進(jìn)行連接。
外部存儲(chǔ)器4的功能是防止掉電情況下系統(tǒng)軟件的丟失，本發(fā)明采用了 AMD公司 的外擴(kuò)的FLASH存儲(chǔ)器AM29LV160D,該FLASH存儲(chǔ)器4和數(shù)字信號(hào)處理器1通過數(shù) 據(jù)線和地址線進(jìn)行連接，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器4中存儲(chǔ)有系統(tǒng)程序和基于語音信號(hào)處理的 譜擴(kuò)展程序，在每次重新上電后，運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理器l自帶的Bootload功能自動(dòng) 從FLASH存儲(chǔ)器4中加載程序。
電腦接口 5采用了 USB接口 ，作為本適配裝置和PC機(jī)通信的接口 ，該USB接口 利用數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC5509A內(nèi)部集成的USB模塊，為PC間通訊提供了簡(jiǎn)潔 的連接方式。
電源管理模塊6采用了低壓差線性電源TPS70102 (LDO)為本適配裝置供電，該 芯片可以提供3. 3V普通10電壓和1. 6V的DSP內(nèi)核電壓。
本適配裝置的外部存儲(chǔ)器4中存儲(chǔ)的譜擴(kuò)展程序包括正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法和白 噪聲信號(hào)譜擴(kuò)展算法兩種，分別實(shí)現(xiàn)了以正弦信號(hào)和以白噪聲信號(hào)將窄帶語音信號(hào) 恢復(fù)成寬帶語音信號(hào)的方法，用戶使用時(shí)可以切換到不同的算法，以適應(yīng)不同佩帶 者的使用需要。也可以在外部存儲(chǔ)器4中只設(shè)置兩種算法中的一種。
參照?qǐng)D2，本適配裝置中采用的正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法包括
線性預(yù)測(cè)編碼分析單元Sll,用于獲取輸入的窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率參數(shù)；
高斯混合模型計(jì)算單元Sl2,用于根據(jù)窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率計(jì)算得到高 頻語音信號(hào)的線性譜頻率參數(shù)；
多帶激勵(lì)分析單元S13,用于獲取窄帶語音信號(hào)的清濁音判決；
清濁音判決映射單元Sl4,用于對(duì)窄帶語音信號(hào)的U/V碼本進(jìn)行映射得到高頻 語音信號(hào)的清濁音判決；
正弦模型合成單元S15,用于將高頻語音信號(hào)的清濁音判決信息合成高頻語音 激勵(lì)信號(hào)；
線性預(yù)測(cè)編碼合成單元S16,用于利用獲得的高頻語音激勵(lì)信號(hào)和線性譜頻率 參數(shù)合成高頻擴(kuò)展信號(hào)；以及，
寬帶信號(hào)合成單元S17,用于將輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò)展的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào)。參照?qǐng)D3，本適配裝置中采用的白噪聲信號(hào)譜擴(kuò)展算法包括 源權(quán)重參數(shù)計(jì)算單元S21，用于根據(jù)輸入的窄帶語音信號(hào)確定高頻信號(hào)部分的 源權(quán)重參數(shù)；高頻信號(hào)合成單元S22,該單元利用所述源權(quán)重參數(shù)由白噪聲信號(hào)計(jì)算合成出 高頻語音信號(hào)；頻帶限定單元S23,該單元對(duì)合成的高頻語音信號(hào)濾波，輸出特定頻帶范圍的 高頻擴(kuò)展信號(hào)；以及，寬帶信號(hào)合成單元S24,用于將輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò)展 的限定頻帶范圍的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào)。來自電話的窄帶語音信號(hào)經(jīng)音頻輸入輸出接口 2放大、AD轉(zhuǎn)換后輸入數(shù)字信號(hào) 處理器1，數(shù)字信號(hào)處理器1運(yùn)行外部存儲(chǔ)器4中的語擴(kuò)展程序?qū)鞟D轉(zhuǎn)換后的窄 帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為涵蓋正常語音能量范圍的寬帶語音信號(hào)后，再經(jīng)音頻輸入輸出接 口 2輸出至電子耳蝸體外部分。可以采用正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的擴(kuò)展， 也可以采用白噪聲信號(hào)譜擴(kuò)展算法實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的擴(kuò)展。具體方法如下參照?qǐng)D2，采用正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法將窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬帶語音信號(hào)的方 法，具體包括以下步驟Bl. 1、通過線性預(yù)測(cè)編碼分析單元Sll對(duì)窄帶語音信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)編碼(LPC ) 分析得到該窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率(LSF)參數(shù)，同時(shí)通過多帶激勵(lì)分析單元 S13對(duì)該窄帶語音信號(hào)進(jìn)行多帶激勵(lì)(MBE )分析得到該窄帶語音信號(hào)的清濁音(U/V ) 判決；Bl. 2、將窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率(LSF)參數(shù)輸入高斯混合模型計(jì)算單元S12 中，計(jì)算得到高頻語音信號(hào)的線性譜頻率參數(shù)；Bl. 3、通過清濁音判決映射單元S14對(duì)窄帶語音信號(hào)的U/V碼本進(jìn)行映射得到 高頻語音信號(hào)的清濁音判決；Bl.4、根據(jù)高頻語音信號(hào)的清濁音判決信息利用正弦模型合成單元S15合成出 高頻語音激勵(lì)信號(hào)；Bl. 5、將高頻語音激勵(lì)信號(hào)輸入線性預(yù)測(cè)編碼合成單元S16獲得高頻擴(kuò)展信號(hào)； 以及，B1.6、通過寬帶信號(hào)合成單元S17將輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào) 擴(kuò)展的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào)。參照?qǐng)D3,采用白噪聲信號(hào)譜擴(kuò)展算法將窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬帶語音信號(hào)的方 法，具體包括以下步驟B2. 1、假設(shè)窄帶語音信號(hào)有N個(gè)隨機(jī)的源，高頻信號(hào)部分有M個(gè)隨機(jī)的源，通 過源權(quán)重參數(shù)計(jì)算單元S21由窄帶語音信號(hào)計(jì)算得出統(tǒng)計(jì)恢復(fù)函數(shù)(SRF),并通過 統(tǒng)計(jì)恢復(fù)函數(shù)確定高頻信號(hào)部分M個(gè)隨機(jī)的源的權(quán)重參數(shù)f\、 f2 fM;
B2. 2、高頻信號(hào)合成單元S22將白噪聲通過M個(gè)對(duì)應(yīng)的濾波器產(chǎn)生M個(gè)高頻信 號(hào)源，并利用權(quán)重參數(shù)f,、 f2……"計(jì)算合成出高頻語音信號(hào)；
B2. 3、通過頻帶限定單元S23 (高通濾波器)限定該高頻語音信號(hào)頻帶范圍；以
及，
B2. 4、通過寬帶信號(hào)合成單元S24將利用輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音 信號(hào)擴(kuò)展的限定頻帶范圍的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào)。
權(quán)利要求
1. 基于譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配裝置，其特征在于包括數(shù)字信號(hào)處理器、音頻輸入輸出接口、外部存儲(chǔ)器以及電源管理模塊，所述外部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有基于語音信號(hào)處理的譜擴(kuò)展程序；來自電話的窄帶語音信號(hào)經(jīng)音頻輸入輸出接口放大、AD轉(zhuǎn)換后輸入數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)行外部存儲(chǔ)器中的譜擴(kuò)展程序?qū)碜砸纛l輸入輸出接口的窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為涵蓋正常語音能量范圍的寬帶語音信號(hào)后，再經(jīng)音頻輸入輸出接口輸出至電子耳蝸體外部分。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子耳蝸電話適配裝置，其特征在于所述數(shù)字信號(hào) 處理器采用TMS320VC5509A ，所述音頻輸入輸出接口采用音頻編解碼器 TLV320AIC23B，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC5509A通過I2C接口和M。BSP接口與音頻編 解碼器TLV320AIC23B連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子耳蝸電話適配裝置，其特征在于還包括藍(lán)牙接 口 ，用于和外部藍(lán)牙手才幾通訊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子耳蝸電話適配裝置，其特征在于所述音頻編解 碼器TLV320AIC2 3B設(shè)置有Mic接口 、耳機(jī)音頻接口和電話聽筒音頻接口 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子耳蝸電話適配裝置，其特征在于所述外部存儲(chǔ) 器采用FLASH存儲(chǔ)器，該FLASH存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有系統(tǒng)程序，該存儲(chǔ)器和數(shù)字信號(hào)處 理器通過數(shù)據(jù)線和地址線進(jìn)行連接，在每次重新上電后，運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理器自帶 的Bootload功能自動(dòng)從FLASH存儲(chǔ)器中加載程序。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子耳蝸電話適配裝置，其特征在于還包括與電腦 連接的USB接口 。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電子耳蝸電話適配裝置，其特征在于所述 外部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的譜擴(kuò)展程序包括正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法和白噪聲信號(hào)語擴(kuò)展算法 中的至少一種；其中，正弦信號(hào)譜擴(kuò)展算法包括線性預(yù)測(cè)編碼分析單元，用于獲取輸入的窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率參數(shù)；高斯混合模型計(jì)算單元，用于根據(jù)窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率計(jì)算得到 高頻語音信號(hào)的線性譜頻率參數(shù)；多帶激勵(lì)分析單元，用于獲取窄帶語音信號(hào)的清濁音判決；清濁音判決映射單元，用于對(duì)窄帶語音信號(hào)的U/V碼本進(jìn)行映射得到高 頻語音信號(hào)的清濁音判決；正弦模型合成單元，用于將高頻語音信號(hào)的清濁音判決信息合成高頻語 音激勵(lì)信號(hào)；線性預(yù)測(cè)編碼合成單元，用于利用獲得的高頻語音激勵(lì)信號(hào)和線性譜頻率參數(shù)合成高頻擴(kuò)展信號(hào)；以及，寬帶信號(hào)合成單元，用于將輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò) 展的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào)；白噪聲信號(hào)譜擴(kuò)展算法包括源權(quán)重參數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)輸入的窄帶語音信號(hào)確定高頻信號(hào)部分 的源權(quán)重參數(shù)；高頻信號(hào)合成單元，該單元利用所述源權(quán)重參數(shù)由白噪聲信號(hào)計(jì)算合成 出高頻語音信號(hào)；頻帶限定單元，該單元對(duì)合成的高頻語音信號(hào)濾波，輸出限定頻帶范圍 的高頻擴(kuò)展信號(hào)；以及，寬帶信號(hào)合成單元，用于將輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò) 展的限定頻帶范圍的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào)。
8、 基于譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配方法，其特征在于包括以下步驟A、 將電話輸出的窄帶語音信號(hào)放大和AD轉(zhuǎn)換；B、 運(yùn)行基于語音信號(hào)處理的譜擴(kuò)展程序?qū)D轉(zhuǎn)換后的窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為涵 蓋正常語音能量范圍的寬帶語音信號(hào)；C、 將寬帶語音信號(hào)發(fā)送給電子耳蝸體外部分。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子耳蝸電話適配方法，其特征在于步驟B中，將 窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬帶語音信號(hào)的方法包括以下步驟Bl. 1、對(duì)窄帶語音信號(hào)分別進(jìn)行線性預(yù)測(cè)編碼分析和多帶激勵(lì)分析得到該窄帶 語音信號(hào)的線性語頻率參數(shù)和清濁音判決；Bl. 2、將窄帶語音信號(hào)的線性譜頻率參數(shù)輸入高斯混合模型得到高頻語音信號(hào) 的線性譜頻率參數(shù)；Bl. 3、對(duì)窄帶語音信號(hào)的U/V碼本進(jìn)行映射得到高頻語音信號(hào)的清濁音判決； Bl. 4 、根據(jù)高頻語音信號(hào)的清濁音判決信息利用正弦模型合成出高頻語音激勵(lì) 信號(hào)；B1.5、將高頻語音激勵(lì)信號(hào)輸入線性預(yù)測(cè)編碼合成器獲得高頻擴(kuò)展信號(hào)；以及，Bl. 6、利用輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò)展的高頻擴(kuò)展信號(hào)合成 寬帶語音信號(hào)。
10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子耳蝸電話適配方法，其特征在于步驟B中， 將窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬帶語音信號(hào)的方法包括以下步驟B2. 1、由窄帶語音信號(hào)計(jì)算得出統(tǒng)計(jì)恢復(fù)函數(shù)，并通過統(tǒng)計(jì)恢復(fù)函數(shù)確定高頻信號(hào)部分各個(gè)源的權(quán)重參數(shù)；B2. 2、用白噪聲產(chǎn)生高頻信號(hào)源，并利用所述權(quán)重參數(shù)計(jì)算合成出高頻語音信—弓—，B2. 3、通過高通濾波器限定該高頻語音信號(hào)頻帶范圍；以及，B2.4、利用輸入的窄帶語音信號(hào)和由該窄帶語音信號(hào)擴(kuò)展的限定頻帶范圍的高 頻擴(kuò)展信號(hào)合成寬帶語音信號(hào)。
全文摘要
一種基于譜擴(kuò)展技術(shù)的電子耳蝸電話適配裝置，包括數(shù)字信號(hào)處理器、音頻輸入輸出接口、外部存儲(chǔ)器以及電源管理模塊，所述外部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有基于語音信號(hào)處理的譜擴(kuò)展程序；來自電話的窄帶語音信號(hào)經(jīng)音頻輸入輸出接口放大、AD轉(zhuǎn)換后輸入數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)行外部存儲(chǔ)器中的譜擴(kuò)展程序?qū)碜砸纛l輸入輸出接口的窄帶語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為涵蓋正常語音能量范圍的寬帶語音信號(hào)后，再經(jīng)音頻輸入輸出接口輸出至電子耳蝸體外部分。本裝置通過將電話通訊中的窄帶語音擴(kuò)展成含有更加豐富高頻信息的寬帶語音，從而為電子耳蝸佩帶者提供更加豐富的高頻語音信號(hào)，提高他們?cè)谡Z音通訊時(shí)的言語識(shí)別能力，它能夠更加有效地恢復(fù)我國(guó)耳聾患者的聽力狀況。
文檔編號(hào)A61F11/00GK101288614SQ20081006731
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者添 關(guān), 葉大田, 濤 徐, 朱子儼 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院