跟着社会的开展以及人们对听障患者的日益注重，助听器的开展逐步遭到人们的注重。但因为听力妨碍患者病因各异，其听力丢失状况存在着较大差异，使得每位患者关于助听器的补偿有着不同的要求。现在，现代助听器技能进入到全数字助听器年代。一起，各种有用进步数字助听器效能的数字信号处理算法也得到更多的注重。在此提出依据TMS320VC5416的数字助听器规划，能满意听障患者对听力的需求。
1 体系构成和作业原理
1．1 体系组成
依据助听器的技能要求，选用TI公司的C54X系列产品TMS320C5416(以下简称C5416)和数字编码器TLV320AIC23(以下简称AIC23)。
数字编码器AIC23是TI公司推出的一款高性能的立体声响频Codec芯片，A／D转化和D／A转化部件集成在芯片内部，选用先进的∑-△过采样技能，内置耳机输出扩大器。AIC23DSP Codec作业电压与C5416的中心和I／O电压兼容，可完结与C54x串行口的无缝衔接，功耗很低，使得AIC23是一款十分抱负的音频模仿器材，能够很好地运用于数字助听器的规划傍边。
体系结构如图1所示，首要包含DSP模块、音频处理模块、JTAG接口、存储模块及电源模块等。模仿语音信号经过MIC或IANE IN输入AIC-23，经过模／数转化后经过MCBSP串口输入C5416，经过实践所需的算法进行处理和补偿后，得到听障患者所需求的语音信号，再经过AIC23数／模转化，经过扬声器或耳机输出声响信号。
1．2 C5416与AIC23的接口规划
图2是C5416与AIC23的接口原理图。因为AIC23采样输出的是串行数据，因而需求协调好与之般配的DSP的串行传输协议，MCBSP是最适合做语音信号传输的。将AIC23的第22脚MODE接高电平，接纳来自DSP的SPI格局串口数据。数字操控接口(SCLK，SDIN，CS)与MCBSPl衔接，操控字共16位，由高位开端传输。数字音频口LRCOUT，LRCIN，DOUT，DIN，BCLK与MCBSP0相连。在作业方式上，DSP为主方式，AIC23为从方式，即BCLK的时钟信号由DSP发生。
串口时钟由BCLKX0，BCLKR0并联到AIC23的BCLK时钟，这样在发送和接纳数据时都可发生串口时钟信号。输入／输出同步信号LRCIN与LRCOUT，用来发动串口数据传输，接纳DSP的帧同步信号。
BFSX0和BFSR0，BDR0和BDX0别离与AIC23的DIN和DOUT衔接来完结DSP与A%&&&&&%23之间的数字通信。
2 体系完结
2．1 语音的根本特性
声响是一种波，能被人耳听到声响的振荡频率为20 Hz～20 kHz。语音是声响的一种，他是由人的发音器官宣布的，具有必定语法和含义的声响。语音的振荡频率最高可达15 kHz。
语音按其鼓励方式的不同分为：浊音、清音、爆破音。而人的声响特性根本是由基因周期和共振峰等要素决议的。当发浊音时，气流经过声门使声带发生振荡，发生准周期鼓励脉冲串。这个脉冲串的周期就称为“基因周期”，其倒数即为“基因频率”。
人类的声道和鼻道都能够看做对错均匀界面的声道管，声道管的谐振频率称为共振峰。改动声道的形状就发生不同的声响。共振峰用顺次添加的多个频率表明．如F1，F2，F3，等，称之为榜首共振峰，第二共振峰等。为了进步语音接纳质量，有必要选用尽或许多的共振峰。实践中，头三个共振峰是最重要的，详细状况因人而有差异。
2．2 语音增强
在实践的运用环境中，语音会不同程度的遭到环境噪声的搅扰。语音增强便是对带噪语音进行处理，下降噪声的影响，改进听觉环境。
实践语音遇到的搅扰或许包含以下几类：
(1)周期性噪声：如电器搅扰，发动机旋转引起的搅扰等，这类搅扰在频域表现为一些离散的窄峰。特别是50 Hz或60 Hz沟通声会引起周期噪声。
(2)冲击噪声：如电火花，放电发生的噪声搅扰，这类搅扰在时域表现为忽然呈现的窄脉冲。消除这种噪声能够在时域中进行，即依据带噪语音信号起伏的平均值确认阈值。
(3)宽带噪声：通常指高斯噪声或白噪声，其特点是频带宽，简直掩盖整个语音频段。它的来历许多，包含风、呼吸噪声和一般的随机噪声源。
2．3 算法剖析
噪声影响使得患者言语辨认率大幅下降，去噪和补偿是助听器的重要环节。人耳关于25～22 000 Hz的声响有反响。语音的大部分可用信息只存在于200～3 500 Hz之间。依据人耳感知特性及试验确认，对语音感知，语音辨认较为重要的第二共振峰大部分坐落1 kHz之上。
2．3．1 周期噪音消除
周期噪声一般是许多离散的谱峰，来历于发动机的周期性工作。电器搅扰，特别是50～60 Hz沟通声也会引起周期噪声。所以运用带通滤波器能够有用地消除周期噪音以及3 500 Hz以上的高频声响。
IIR数字滤波器在没计上能够凭借老练的模仿滤波器的作用，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，IIR数字滤波器线性差分方程：
Matlab环境下可视化得到滤波器对动态输入数据的实时滤波作用如图3所示。
2．3．2 依据短时谱估量的宽带噪音去除
因为语音信号的短时谱具有较强相关性，而噪声的前后相关性很弱，因而选用依据短时谱估量的办法从带噪语音中估量原始语音。并且人耳关于语音相位感触不灵敏，可将估量得方针放在短时谱的起伏上。
2．3．3 谱相减法
谱相减法在无参阅信号源的单话筒录音体系中是一个有用的办法。因为噪声是部分平稳的，能够为发语音强的噪声与发语音期间的噪声功率谱相同，因而运用语音前后的“幽静帧”来估量噪声。
谱相减法的原理框图及仿真成果如图4，图5所示，对语音信号加窗处理后，运用已知的噪声功率谱信息对信号进行除噪处理。
2．4 噪声对消法
噪声对消法是最根本的减谱算法，它的根本原理是从带噪语音中直接减去噪声。因为宽带噪声与语音信号在时域和频域上彻底堆叠，是比较难去除的。所以需求用到非线性处理，自适应滤波器不断地调理。
图6中一个声道收集带噪语音，另一个声道收集噪声。带噪语音序列S(n)与噪声序列d(n)经傅里叶改换得到频谱重量Sk(w)和Dk(w)，噪声重量Dk(w)经过滤波后与带噪语音相减，再加上带噪语音的相位，经傅里叶反改换康复为时域信号。在强噪音布景时，这种办法能够得到很好的消除噪音作用。
在实践中两个收集声道要确保必定阻隔，以避免两个声道都采到带噪语音。为了使收集到的噪声更接近于带噪语音中的噪声，自适应滤波器能够很好地完结这一功用。
图7是运用噪声对消法得到的左声道的增强语音示例。
2．4．1 多通道紧缩算法
在听力丢失的状况下，听阈遍及下移，然后形成听觉动态规模减小。这种动态规模的减小程度与频率有关，一般高频部分丢失较大。在数字助听器信号处理算法中，听力补偿算法是其中最中心的一种算法。听力补偿算法的意图是对声响进行紧缩扩大，将正常人听阈规模内的声响映射至聋人听域内，并尽或许的坚持听觉舒适和进步声响的清晰度和辨识度。
运用滤波器将信号分频段处理后再归纳，声响信号被分为数个独立的频率区域，这些频率区域被称之为通道。该算法首要致力于在时域对信号进行处理。在各个通道中，依据患者听力损害的状况，关于不同频段加以不同的扩大处理，对不同频率成分运用不同的紧缩算法，最终将组成的声响再发送到患者的耳道里。这儿运用该办法对信号做了必定的处理，该体系中将中频信号做了恰当的扩大，收音作用杰出。图8为三通道分频组成图。
2．5 体系完结
体系在完结时，经过USB接口将方针板和PC机衔接起来。经过CCS对方针工程进行在线调试。
方针工程的首要任务是TMS320C5416初始化、办理板上的资源和完结音频的处理算法。要正确编写采样和输出音频信号的程序，有必要对TMS320C5416的MCBSP的每个通道包含27个相关的寄存器进行正确的设置，以满意TMs320C5416和其他硬件电路芯片的各种时序要求(位同步、帧同步、时钟信号等)。图9为原始的语音信号在体系中的回放图形，图10为在CCS与DSP硬件衔接的原始语音与处理后语音的比照图形。
3 结语
该课题规划的助听器完结了小型化、集成化、快捷化。体系还能够依据患者的详细需求进行参数的更改和规划，以满意不同患者的需求。跟着社会的开展，在某些特定的场合不只听力有妨碍的人，便是听力正常的人也要凭凭借听器。人类关于助听器的需求会不断更新，关于问题的探究和研讨也将与时俱进，运用助听器更好地为人类服务，完结人与自然调和共处，然后促进社会调和开展
