创新的声音在耳蜗有限

绕过受损的耳蜗植入耳朵的一部分,直接传输声音信号接收方的听觉神经。这是唯一广泛使用医疗设备旨在恢复人类的意义。

发布以来首次植入系统20多年前,耳蜗植入的耳蜗产生了五代,每个加入更多的功能在更小的设备。

工程师在人工耳蜗使用MathWorks基于模型的设计工具来加速开发和原型和测试新的想法。

提高听力的经验

工程师评估新设计的有效性的方法之一是收集反馈从人工耳蜗内收件人特别装备研究实验室的环境常常在多个测试会话。

开发新的人工耳蜗处理方法通常涉及迭代实现一个自定义的数字信号处理器(信号处理使用汇编代码)。这种耗时的过程导致开发周期可以持续多年。

克服这些限制和测试更多的新观念,耳蜗决定开发几种快速成型系统。使用MathWorks工具,建模和模拟的外部言语处理器核^®24和自由™植入物,替代系统的所有部分,除了植入与软件本身。他们可以快速创建许多不同的测试用例通过改变处理步骤或参数在软件而不是开发一个新产品原型为每个测试。

创建一个开发和测试平台

高级DSP Brett Swanson耳蜗研究员使用MATLAB创建核MATLAB工具箱(NMT),一个开发和测试平台,复制生成的信号通常定制专用集成电路(asic)在外部言语处理器。NMT接口硬件与接受者的植入。它包括标准和专用信号处理算法,使耳蜗工程师和研究人员快速尝试新的设计和算法改进。

世界各地的研究人员使用NMT创建和播放刺激移植接受者,感知刺激的声音。当研究人员调整输入,接受者评论任何音质的改善或恶化。研究人员也可以测量收件人的性能在各种客观语言测试比较客观地处理变化。他们预备调查一些设计变化,比如降噪算法来提高信噪比困难的听力环境中利用MATLAB来检查和分析输出信号。这种方法有助于集中接收测试通过消除明显的问题。然而,最终移植接受者本身显著贡献所有的设计变更的验证改善听力的性能。

虽然NMT使得众多改进移植,如向耳蜗的专有SmartSound音频处理策略——它是有限的,因为它只能玩预处理记录声音。在测试期间,收件人听到NMT的信号,但不能听到研究员的指令或其他声音在房间里。

搬到一个实时环境

为了解决NMT的局限性,耳蜗寻求更先进的方法。“下一步是让所有可用NMT的simmons认为特性实时,”Michael Goorevich说校长耳蜗DSP工程师。“这是当我们开始使用万博1manbetx和xPC目标”。

Goorevich和他的团队开发了一种实时研究平台为开发声音——处理和语音编码算法。使用仿真软件万博1manbetx,设计一个自定义的框架和实现模型块商用从细胞核自由系统算法。框架包括标准化的信号水平和数据格式规范,使简单的交换的输入,输出和信号处理模块。仿真软件万博1manbetx模型连接到植入硬件使用xPC目标。

仿真软件和x万博1manbetxPC目标运行的所有生活,所以我们可以与对方互动。我们可以与他们交谈,他们可以听到我们,更重要的是,他们能听到自己的声音听起来如何,”Goorevich说。

新平台在NMT有许多优点。工程师可以实现语音编码算法在同样的时间框架和NMT,但无需编写自定义DSP汇编代码通常需要足够的实时性能。预处理的声音不再是必需的,使研究人员能够决定输入动态测试材料和不同模型参数来控制音量,压缩曲线,测试期间和电极水平。该小组计划在MATLAB中创建一个图形用户界面(GUI),使接受者自己控制参数,进一步加快测试过程。

开发和测试产品的改进

耳蜗工程师使用他们的新模型和xPC目标环境开发和测试范围的产品改进万博1manbetx。其中是一个灵活的方法提取信号信息从快速傅里叶变换(FFT)。在之前的设计,人工耳蜗语音处理器通过FFT-based提取频域能量过滤器银行。新的设计支持任意交叉频率中提取万博1manbetx过滤器的过滤器和新选项之间信封。与xPC目标接受者成功的测试之后,设计新自由演讲处理器上实现了临床试验进一步测试。

新的原型环境便于测试想法的例子,它使所涉及的工程师尝试一种新的方法,提取信封从每个不同的滤波器产生的信号增强的时间信息。

“我们真的不知道是否有任何好处的新方法,”Goorevich解释道。“我们做了一个小的调整,它使用xPC目标实现,使接受者开关”这个新特性。The team found a small but significant improvement in sound quality, as reported subjectively by the participants and observed in objective testing with speech test material.

与便携式系统试验

目前,所有收件人NMT或xPC目标测试是在实验室进行的几个会议。Goorevich和他的团队正在调查是否可行的开发一个系统,收件人可以带回家。便携式系统将包括DSP信号处理代码自动生成实时的车间。这种方法将使他们在实际环境中测试产品改进,改善测试的有效性,减少测试时间。

心理物理测试

耳蜗继续探索先进的心理物理测试。工程师在系统中使用MATLAB直接刺激电极阵列,绕过植入硬件转换信号的语音处理器刺激。在这些测试中,复杂的脉冲模式应用到数组中的单个或多个电极。接收者报告每个感知声音的相对响度和音调,使研究人员能够确定响度变化振幅和音调是如何影响不同的电极。目标是找到改进的刺激方法,可以被纳入未来的植入物的设计。

“如果没有一个好的研究平台,有效地测试新方法是不可能的,”Goorevich和Swanson结束。“使用我们的平台开发并继续快速学会了有机会尝试新想法,功能,和算法,将帮助人们听到更好。”