Algoritmo adaptativo de redução de ruído e preservação das diferenças de nível interaural para aparelhos auditivos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carmo, Diego Marques do
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/181457
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017.
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spelling Algoritmo adaptativo de redução de ruído e preservação das diferenças de nível interaural para aparelhos auditivosEngenharia elétricaAlgorítmosAparelhos auditivosControle de ruídoTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017.Aparelhos auditivos binaurais consistem em um par de aparelhos que compartilham e processam os sinais sonoros que recebem em seus microfones. Decorrente disto, estes dispositivos podem explorar pistas binaurais de localização das fontes acústicas. Isto permite o desenvolvimento de técnicas de redução de ruído para processar os sinais recebidos com o intuito de criarem uma percepção mais verossímil do cenário acústico para o usuário de aparelhos auditivos. Neste sentido, uma técnica bastante utilizada em aparelhos binaurais é o filtro de Wiener multicanal (MWF ? Multichannel Wiener filter). Os coeficientes do MWF determinam um estimador linear para o sinal desejado de fala. Este estimador preserva as pistas binaurais de localização da fala e altera, contudo, as do ruído aditivo. Por esta razão, várias técnicas foram desenvolvidas com a finalidade de preservar as pistas binaurais do ruído. Algumas destas técnicas baseiam-se na extensão da função custo do erro quadrático médio através de um termo derivado a partir da definição matemática da pista de localização binaural denominada diferença de intensidade interaural (ILD ? Interaural leveld diference). Entretanto, a determinação dos coeficientes ótimos que minimizam estas funções custo requer o uso de técnicas de otimização numérica, o que pode acarretar em tempos de processamento e/ou recursos computacionais inadmissíveis em aplicações em tempo real. Diante disto, este trabalho propõe um algoritmo adaptativo para redução de ruído e preservação da ILD do sinal de ruído. O método proposto determina os coeficientes dos filtros lineares de forma iterativa, o que representa uma mudança de paradigma e uma redução de custo computacional em relação à técnicas anteriores. Para os cenários acústicos avaliados, o algoritmo desenvolvido diminui em 6,96 dB a métrica de preservação da ILD do ruído, tendo um aumento de apenas 0,98 dB na métrica de preservação da ILD da fala em relação ao MWF. As métricas de qualidade de fala, redução de ruído e inteligibilidade se mantém aproximadamente as mesmas no ouvido mais distante da fonte de ruído. Adicionalmente, resultados subjetivos mostram que o método proposto preserva a percepção da localização da fonte de ruído próximo de sua posição original.Abstract : Binaural hearing aids are two devices which share and process the signals received in their microphones. Consequently, these devices can explore binaural localisation cues. This results in the development of noise reduction techniques which process the received signals to create a reliable perception of the acustic scenario for the hearing impaired person. In this sense, the techniques based on the multichannel Wiener filter (MWF) are extensivily used in applications of binaural hearing aids. The MWF coefficients produce a linear estimator of the desired speech component. This estimator preserves the speech binaural cues, and shifts the cues of the additive noise. Because of this, many techniques have been developed aiming to preserve the noise localisation cues. Some of that are based in the extension of the mean squared error cost function using a perceptualy motivated term based on the mathematical expresion of a binaural localization cue called interaurallevel difference (ILD). However, the technique uses numerical optimization approches to calculate the coefficients of linear noise reduction filters. Considering a real time application, this may result in unacceptable processing time and/or computational resources. For this reason, this work presents an adaptive algorithm for both noise reduction and preservation of noise ILDs. The proposed method calculates de linear filters using recursive equation which results in a reduction of the computacional cost with respect to the previews techniques. In the assessed acustic scenario, the method leads to a reduction of the noise ILD preservation measurement of up to 6.96 dB, and to an increase of just 0.98 dB in speech ILD preservation measurement, with respect to the MWF. The measures of speech quality, noise reduction and intelligibility are kept approximately the same in the ear in the opposite side of the noise source. In addition, subjective experiments show the proposed technique preserves the noise position perception near of the original noise source.Costa, Márcio HolsbachUniversidade Federal de Santa CatarinaCarmo, Diego Marques do2017-11-28T03:25:59Z2017-11-28T03:25:59Z2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis110 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf348184https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/181457porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-11-28T03:25:59Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/181457Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732017-11-28T03:25:59Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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