Traitement numérique du signal acoustique pour une aide aux malentendants

Digital acoustic signal processing for hearing-aids

• Auteur / Autrice : Thomas Fillon
• Direction : Jacques Prado
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal et image
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés libres

Signal audio

Prothèses auditives

Annulation d'écho

Acoustique

Réduction du bruit

Filtrage adaptatif

Résumé

Pour un malentendant, le déficit auditif peut représenter un handicap majeur tant du point de vue physique que du point de vue social. Pour cette raison, la réhabilitation auditive constitue un champ d'application particulièrement important du traitement du signal audio et ses enjeux dépassent le seul contexte technologique. C'est dans de la réhabilitation auditive par port de prothèses externes que se situe ce travail. Au cours de nos recherches, nous avons travaillé sur la réalisation d'un module de rehaussement du signal de parole utilisant une technique d'atténuation spectrale à court-terme. Nous proposons d'adapter cette méthode en réalisant l'analyse spectrale selon une échelle en fréquence conforme à notre perceptionauditive, l'échelle ERB. Dans un deuxième temps, nous avons étudié le problème de retour acoustique entre les transducteurs de la prothèse. Ce retour acoustique est source d'instabilité pour le système et contraint l'audioprothésiste à limiter le gain d'amplification. Pour pallier ce problème, nous proposons d'utiliser une méthode de filtrage adaptatif multi-délais basée sur le LMS(Least Mean Square) et réalisée dans le domaine de la transformée de Hartley. Du fait du retour acoustique, les conditions d'application sont contraires aux hypothèses de convergence du filtre adaptatif. Pour assurer la convergence de l'algorithme de descente de gradient, nous proposons une nouvelle méthode de définition du pas d'adaptation. Afin de vérifier le bon fonctionnement de la méthode proposée dans des conditions réalistes, nous avons mis en place uneplate-forme de test en temps-réel basée sur un prototype de prothèses

Hearing impairment may be considered as a serious physical and social handicap. Alleviating hearing impairment is therefore a very challenging application for digital signal processing. The framework of this thesis is the use and development of digital signal processing technique for use in hearing-aid devices. Since the auditory system is a very effective and complex, compensating for the hearing-loss is a very challenging problem. Moreover, hearing-aid is based on miniaturized chips and electro-acoustic devices that force to be subject to certain technology constraints. During our research, we have studied and developed a speech enhancement stage in the hearing-aid using a short-term spectral modification method, the Ephraïm and Malah suppression rule (EMSR). In order to perform the frequency analysis on a perceptually relevant frequency scale, we introduce an adaptation of the EMSR. The frequency scale used in this work, the ERB (EquivalentRectangular Bandwith) scale, models the resolution of the auditory filters. Hearing-aid can be considered as a closed-loop electro-acoustical system that can become unstable because of the feedback. The main part of this thesis is devoted to feedback cancellation using multi delay adaptive filtering in the transform domain. The last part of this work consist in developing a real-time implementation of the feedback cancellation algorithm previously proposed using a prototype hearing aid