Косинусно-модулированные банки фильтров с фазовым преобразованием: реализация и применение в слуховых аппаратах

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СЛУХОВОЙ СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕКА И ОБЗОР ПОДХОДОВ К ПОСТРОЕНИЮ ЦИФРОВЫХ СЛУХОВЫХ АППАРАТОВ
1.1. Слух и понимание
1.2. Физиология уха человека
1.3. Психоакустические аспекты тугоухости
1.4. Функции слухового аппарата
1.4.1. Компрессия динамического диапазона
1.4.2. Шумоподавление
1.4.3. Подавление эффекта акустической обратной связи
1.5. Разработка слуховых аппаратов
1.5.1. Требования, предъявляемые к слуховым аппаратам
1.5.2. Современные подходы к построению слуховых аппаратов
1.5.3. Структура слухового аппарата с обработкой в перцептуальной частотной шкале
1.6. Обзор методов построения неравнополосных банков фильтров
1.7. Краткие выводы

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ НЕРАВНОПОЛОСНОГО КОСИНУСНО-МОДУЛИРОВАННОГО БАНКА ФИЛЬТРОВ
2.1. Косинусно-модулированный банк фильтров (КМБФ)
2.1.1. Основные понятия
2.1.2. Полифазная реализация КМБФ
2.1.3. Эффективная реализация косинусной модуляции
2.2. Неравнополосный косинусно-модулированный банк фильтров
2.2.1. Фазовое преобразование
2.2.2. Деформация частотной оси КМБФ
2.2.3. Расчет коэффициента деформации частотной оси КМБФ для аппроксимации шкалы барков
2.2.4. Выбор коэффициентов децимации/интерполяции
2.2.5. Выравнивание групповой задержки
2.3. Метод расчета фильтра-прототипа неравнополосного косинусно-модулированного банка фильтров
2.3.1. Постановка задачи
2.3.2. Расчетные выражения
2.3.3. Расчет фильтра-прототипа НКМБФ
2.4. Результаты экспериментов
2.4.1. Расчет коэффициентов децимации/интерполяции
2.4.2. Оптимизация фильтра-прототипа
2.4.3. Бичастотная функция неравнополосного КМБФ

ГЛАВА 3. ПЕРЕКРЫВАЮЩИЕСЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СЛУХОВЫХ АППАРАТАХ
3.1. Причины применения перекрывающихся преобразований в слуховых аппаратах
3.2. Перекрывающееся преобразование (ПП)
3.3. Дополненное модулированное ПП (ДМПП)
3.3.1. Модулированное перекрывающееся преобразование
3.3.2. Определение ДМПП
3.3.3. Схема компенсации акустической обратной связи на основе ДМПП
3.3.4. Предсказатель H [m]
3.4. Модифицированное дискретное косинусное преобразование с деформацией частотной оси
3.4.1. Модифицированное дискретное косинусное преобразование (МДКП)
3.4.2. Искривление частотной оси МДКП
3.4.3. Применение МДКП с деформацией частотной оси в слуховом аппарате
3.5. Краткие выводы

ГЛАВА 4. СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД СИНТЕЗА БЫСТРЫХ АЛГОРИТМОВ ВЫЧИСЛЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО КОСИНУСНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОГО РАЗМЕРА
4.1. Обоснование разработки систематического метода синтеза быстрых алгоритмов ДКП
4.2. Анализ методов синтеза быстрых алгоритмов дискретных преобразований
4.3. Синтез быстрых алгоритмов дискретных преобразований с использованием полиномиальной алгебры
4.3.1. Представление алгоритма
4.3.2. Полиномиальное преобразование
4.4. Алгебраический метод синтеза быстрых алгоритмов ДКП
4.4.1. Описание метода
4.4.2. Синтез быстрого алгоритма ДКП-4 формата 7
4.4.3. Рекурсивный быстрый алгоритм ДКП-4
4.4.4. Рекурсивный быстрый алгоритм ДКП-2
4.5. Основные результаты и выводы

ГЛАВА 5. АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА В СЛУХОВОМ АППАРАТЕ НА ОСНОВЕ НЕРАВНОПОЛОСНОГО БАНКА ФИЛЬТРОВ
5.1. Модификация спектра сигнала в слуховом аппарате
5.1.1. Принцип работы
5.1.2. Шумоподавление
5.1.3. Компенсация потери слуха
5.1.4. Компрессия динамического диапазона
5.2. Компенсация эффекта акустической обратной связи с использованием неравнополосного банка фильтров
5.2.1. Введение
5.2.2. Метод субполосной компенсации эффекта акустической обратной связи
5.2.3. Оценка эффективности компенсации сигнала АОС
5.3. Основные результаты и выводы

ГЛАВА 6. РЕАЛИЗАЦИЯ СЛУХОВОГО АППАРАТА НА МОБИЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЕ
6.1. Преимущества и недостатки мобильных платформ для реализации слуховых аппаратов
6.2. Схема обработки сигнала для коррекции слуха
6.3. Определение целевых параметров звукоусиления
6.3.1. Аудиограмма
6.3.2. Расчет целевого усиления и коэффициентов корректирующего фильтра
6.3.3. Компенсация нарушения ощущения громкости
6.3.4. Временные параметры компрессора динамического диапазона
6.4. Реализация слухового аппарата на мобильной платформе
6.4.1. Схема включения приложения
6.4.2. Полоса пропускания
6.4.3.Алгоритм обработки сигнала в слуховом аппарате на мобильной платформе
6.4.4. Задержка обработки сигнала
6.5. Результаты экспериментов
6.5.1. Конфигурация устройства
6.5.2. Полное акустическое усиление
6.5.3. Пример обработки сигнала
6.6. Резюме

ГЛАВА 7. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СЛУХОВОГО АППАРАТА НА ОСНОВЕ НЕРАВНОПОЛОСНОГО БАНКА ФИЛЬТРОВ
7.1. Структура процессора слухового аппарата
7.2. Реализация неравнополосного КМБФ
7.3. Цепочка фазовых звеньев
7.4. Блок полифазных компонент фильтра-прототипа
7.5. Блок косинусной модуляции
7.5.1. Быстрый алгоритм ДКП с использованием техники кодирования алгебраическими числами
7.5.2. Реализация 16-точечного ДКП-2
7.5.3. IP-ядра быстрого алгоритма ДКП
7.6. Система быстрого прототипирования неравнополосного косинусно-модулированного банка фильтров
7.7. Основные результаты и выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Краткие сведения из теории групп и теории Галуа

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Полиномы Чебышева

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Кохлеарный банк фильтров