一種基于DSP的人工耳蝸語(yǔ)音處理器設(shè)計(jì)

4 設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證
文中設(shè)計(jì)的CIS算法首先用MATLAB進(jìn)行驗(yàn)證，然后修改成C語(yǔ)言在DSP上實(shí)現(xiàn)。為了更方便的分析算法結(jié)果，文中利用了集成在MATLAB 7．0中的CCSLlink工具。利用該工具可在MATLAB環(huán)境下完成對(duì)CCS和DSP目標(biāo)板的操作，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)試，數(shù)據(jù)傳遞和驗(yàn)證。在創(chuàng)建好CCSIDE連接對(duì)象后，利用MATLAB把工程文件加載到CCSIDE中，經(jīng)過編譯連接生成DSP可執(zhí)行文件。把可執(zhí)行文件加載到DSP目標(biāo)板，運(yùn)行程序，由waver ead函數(shù)讀取wav格式音頻文件。該音頻文件是立體聲的波形文件，采樣精度16位，采樣率22 050 Hz，左聲道模擬麥克風(fēng)1，右通道模擬麥克風(fēng)2。為了模擬真實(shí)環(huán)境中的噪聲，左右聲道各加入了相關(guān)的高斯白噪聲，通過LINE IN連接線接到DSP目標(biāo)板。先將自適應(yīng)濾波前后的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖5所示。

自適應(yīng)消噪后的語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過預(yù)加重，F(xiàn)FT變換，帶通濾波，能量求和及非線性壓縮后可得到與每個(gè)電極相對(duì)應(yīng)的刺激脈沖。以第一通道為例，同一語(yǔ)音分別經(jīng)DSP和MATLAB采樣處理的結(jié)果對(duì)比如圖6所示。

5 CIS算法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化
功耗是人工耳蝸語(yǔ)音處理器設(shè)計(jì)需要考慮的重要內(nèi)容，本系統(tǒng)在降低功耗方面做了一些努力。由于語(yǔ)音實(shí)時(shí)采樣分析的需要，每幀數(shù)據(jù)的處理時(shí)間必須小于每幀數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間。CIS算法優(yōu)化后減少了每幀數(shù)據(jù)的處理時(shí)間，可以使CPU工作在較低的工作頻率，一定程度上降低了系統(tǒng)功耗。CIS算法中開平方運(yùn)算和FFT運(yùn)算需要較多的處理時(shí)間，其中浮點(diǎn)數(shù)開平方運(yùn)算需要10 ms，浮點(diǎn)數(shù)FFT運(yùn)算需要51 ms。本算法中采用了DSP函數(shù)庫(kù)中的sqrt_16函數(shù)和cfft函數(shù)，這些函數(shù)全部為優(yōu)化過的匯編語(yǔ)言，可有C?語(yǔ)言方便調(diào)用，執(zhí)行速度得到了很大的提高。

6 結(jié)束語(yǔ)
文中介紹了基于16位定點(diǎn)DSP芯片TMS320VC5509A的人工耳蝸語(yǔ)音處理器的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。為了提高低噪聲中的語(yǔ)音識(shí)別率，本設(shè)計(jì)采用了雙麥克風(fēng)接收語(yǔ)音輸入的自適應(yīng)消噪技術(shù)。聲音經(jīng)過語(yǔ)音Codec芯片TLV320AIC23采集并進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)紻SP內(nèi)。系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)中噪聲的消除，并得到良好的電極刺激脈沖，其低功耗、低成本、移植性好的特性將有助于人工耳蝸更好的普及。