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人工耳蜗是一种通过电刺激听觉神经来帮助重度听力损失患者恢复听力的医疗设备。CIS(Continuous Interleaved Sampling)算法是人工耳蜗信号处理中最常用的策略之一,它能有效避免电极间的干扰。
CIS算法仿真的基本原理是模拟人工耳蜗对声音信号的处理过程。当输入一个正常声音时,仿真系统会按照以下步骤进行处理:
预处理阶段:首先对输入声音进行预加重处理,增强高频成分以补偿人工耳蜗患者常见的高频听力损失。然后进行自动增益控制(AGC),调整声音的总体幅度。
带通滤波:将声音信号分成多个频带(通常对应人工耳蜗的电极数量),每个频带对应不同的频率范围。这个步骤模拟了耳蜗对不同频率声音的分辨能力。
包络提取:对每个频带的信号进行整流和低通滤波,提取出信号的包络。这一步骤保留了语音中最关键的时域信息。
非线性压缩:将提取的包络通过非线性函数进行压缩,以适应电刺激的动态范围限制。
脉冲序列生成:将压缩后的包络信息转换为电脉冲序列,这些脉冲将通过电极刺激听觉神经。
通过这样的处理,我们可以模拟出人工耳蜗使用者听到的声音效果。由于信息被简化且高频分辨率有限,仿真结果通常会呈现机械感强、缺乏音调信息的特点。
这种仿真技术不仅有助于研究人员改进信号处理算法,也能帮助听力正常的人士理解人工耳蜗使用者的听觉体验。