用于设计下一代数字助听器的开源

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在 64 Studio,我们使用带有实时补丁的 Linux 内核,以确保为我们客户苛刻的音频应用提供可靠、无故障的 I/O。拥有源代码和对系统设计的完全控制权意味着我们可以调整机器,以在目标硬件上获得最佳性能。通常,我们的最终用户位于“专业音频”市场——音乐制作、录音或广播。当音频工程师打开他们的新混音台时,他们可能没有意识到这实际上是一个嵌入式 GNU/Linux 设备,尽管它的重量是他们 Android 手机的几百倍。

最近,我们一直在开发一种相当不同的产品,该产品利用了专业音频用户已经享有的相同实时 Linux 功能。我们在 2009 年意大利帕尔马举行的 Linux 音频会议上展示了我们在移动设备实时音频方面的工作。在演示之后,我们收到了德国奥尔登堡大学听力增强算法研究员 Giso Grimm 的咨询。设计下一代数字助听器的麻烦在于优化和硬件小型化非常昂贵。如果您选择了一种次优算法并将其构建到助听器中,那么您只是在一个无法交付的产品上浪费了很多钱。因此,奥尔登堡 Haus des Hörens 研发机构的研究人员在标准 PC 硬件上现场测试新算法,使用专用的多通道 USB 音频接口,其 I/O 电缆连接到耳塞。

使用通用操作系统代替高度优化的硬件会带来潜在的性能挑战。PC 可以运行 GNU/Linux 或 Windows,但幸运的是,实时 Linux 内核比 Windows 具有更好的延迟性能。在数字音频环境中,延迟是指处理对用户听到的声音造成的延迟。我们可以容忍几毫秒的延迟,但如果延迟太高,大脑就会开始注意到。过度延迟的效果与观看配音糟糕的电影没什么不同,电影中演员的嘴唇与台词不同步;显然,这在助听器现场测试中是不可接受的。

起初,我们考虑为现场测试构建定制的嵌入式硬件,基于配备 Intel Atom 处理器的单板计算机。经过反思,我们认为最好能够在未经任何优化的情况下测试 CPU 密集型算法。因此,我们选择了联想 Thinkpad X200 笔记本电脑,因为它在相对小巧轻便的设备中配备了 Core 2 Duo CPU。然后,我们构建了一个最小、高性能且稳定的 GNU/Linux 发行版,我们将其代号命名为 Mahalia,供研究人员在 Thinkpad 上使用。用户报告表明 Mahalia 性能良好,另一轮现场测试即将开始。

Daniel James
Daniel James 是 64 Studio Ltd 的主管,该公司为 OEM 和研发实验室开发 GNU/Linux 产品。他是 linuxaudio.org 联盟的创始人之一,该联盟在专业音频领域推广 GNU/Linux 和自由软件的使用。

6 条评论

我想知道 Android 手机是否没有构建开源助听器所需的一切?

我们需要倾向于拥有庞大消费者数量的技术,以便利用规模经济。

我想提出的另一点是,年轻人身上到处都挂着各种电子产品。隐藏耳机的外观原因已基本消失。

BobLQ

我参与。我是一名患有先天性右耳失聪和左耳听力障碍的前电气工程师。我相信我们可以提出某种经济实惠的解决方案!

太棒了 Zac。

我现在在美国拜访我今年将满 100 岁的母亲。但在十天左右,我将回到菲律宾的家。我真的很想要一位合作者,并且还会尝试让一些来自菲律宾大学的年轻人参与进来。

很高兴看到您的兴趣。

BobLQ

谢谢 Bob!

有一些你可以购买的助听器芯片,听起来非常令人兴奋,可以用来玩,并且可能成为“开源”助听器的基础,就像 arduino 微控制器用于不太专业的开源项目一样。

听起来你所需要的只是编程器、麦克风、接收器和电池,你就可以开始了……好吧,你需要知道如何编程 DSP,我假设这不适合胆小的人!

你知道吗,我非常想做的另一件事是准确地模拟听力损失,以提高对听力损失的认识。诀窍是弄清楚如何完全消除低于给定阈值的给定频率的声音。

我想象你必须对语音信号进行 FFT,消除小于患者听力图阈值的频段,然后重建音频。

如果做得正确,修改后的音频回放对患者来说听起来完全一样,但对听力正常的配偶来说可能会感到震惊。

几分钟后就要去菲律宾了,所以之后一段时间我不会回复。

是的,好主意。

算法上(和非线性地)可以做很多事情。我有一些想法,将咝音(高频嘶嘶声)的停车标记作为低频音调标记。语音听起来可能不自然,但会非常清晰易懂。

等等,

几天后更多。

也许你应该通过电子邮件联系我:robert dot laquey at gmail dot com

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