1、數字助聽器開拓是必然的技術支持

　　助聽器的設計具有嚴格的技術要求。助聽器必須足夠小的體積(以便置于人耳之中或其后部)、極低的運行功耗且不得引入噪聲或失真。為滿足這些要求，現有的助聽器件消耗的電流低于1mA，工作電壓為1V，并占用不到 的硅片面積(通常這意味著兩個或三個元件需要彼此堆疊放置)。 

　　典型的模擬助聽器由具有非線性輸入/輸出功能以及頻率相關增益的放大器所組成。但是，與數字處理相比，這種模擬處理的缺點在于其依賴定制電路、不具備可編程性且成本較高。相比于同類模擬器件，近來的數字器件已經在器件成本和功耗方面有所改進。數字器件具有的最大優點是其處理功率和可編程性的改善，它使得設計能夠針對特定的聽力受損情況和環境對助聽器進行客戶化設計。可以采用較為復雜的處理方法(而非簡單的聲音放大和可調頻率補償)來使傳送到受損人耳的聲音質量有所改善。但是，這種方案的實現需要仰仗DSP所具有的復雜處理能力。 

　　2、 聽力損失的分類與解決

　　聽力損失通?？煞譃閮深悾杭磦鲗吐犃p失和感覺神經型聽力損失(SNHL)。當通過患者外耳或中耳的聲音傳送異常時會發生傳導型聽力損失，而SNHL則發生在耳蝸中的感覺細胞或聽覺系統中更高級的神經機理出現故障的場合。 

　　2.1 傳導型聽力損失的解決-聲音進行放大

　　傳導型聽力損失當發生傳導型聽力損失時，聲音不能通過中耳或外耳的進行正確的傳導。由于聲音衰減主要是因傳導損失所致，因此對聲音進行放大是恢復接近正常聽力所必不可少的。傳統的模擬助聽器無需特殊的信號處理就能發揮很好的作用。但是，在那些具有某種程度的聽力障礙的患者中，只有5%是純粹由傳導型聽力損失所造成的。 

　　2.2 感覺神經型聽力損失(SNHL) 的解決

　　SNHL包括因器官老化而引起的聽力損失、噪聲引發的聽力損失以及由損害聽力系統的藥物所導致的聽力損失。多數類型的SNHL似乎是由耳蝸功能失效引起的。SNHL被認為是由于內耳絨毛細胞和/或外耳絨毛細胞受損引起的。但是潛在的生理學病因是復雜的，不同的人將表現出不同的病狀，這意味著聽力圖相同的患者其聽力損失情況未必相同。而且，在不同的頻率范圍內，患者聽力受損的情形甚至也有可能存在差異。 

　　SNHL的影響通常會導致某些頻率范圍內的輸入信號缺損、靈敏度嚴重不足以及聽覺濾波器濾波范圍變大等問題。這些影響反過來又會大大影響患者對聲音的感覺。與聽力正常的人相比，SNHL患者最有可能遇到的問題就是需要加大音量(即患者的舒適聆聽電平范圍與正常值相比受到壓縮)以及頻率分辨率降低。聲音感覺方面的這些改變會顯著影響聽者對語音的理解能力。 

　　由于SNHL不僅僅是聲音傳輸的問題，而實際上是聲音處理的問題，因此這種損失不大可能通過簡單的放大來彌補-把失真的聲音放大并不會使其變得更加清晰。所以，幫助SNHL患者的一種有效途徑或許是通過信號的預處理來對合成音調頻譜進行改善的方法來補償聽力損失。 

　　不同表現形式的SNHL不大可能采用一種相同的最佳處理方法來補救。對聲音進行處理能夠使語音變得更加清晰。但是，最佳處理算法會因人而異，而且，即使是同一個人，由于所處聆聽環境(比如既有安靜的房間也有噪雜的運動場)的不同，處理算法甚至也有可能改變。要想適應這些差異，關鍵在于助聽器的靈活性。 

　　2.3 傳統助聽器組成及功能

    傳統助聽器一直采用的是裝在與最終用戶相配的定制耳模內的放大器。助聽器系統包括傳聲器、放大器、鋅-空氣電池和接收器/揚聲器。大多數此類放大器均采用了某種用于對增大的音量進行補償的壓縮函數(基本上是非線性輸入/輸出關系)。此外，不同頻段中的增益是可以調節的，且頻段的數量各不相同，但通常為兩個或三個。很多最新型的助聽器具有數字可編程性，這意味著盡管它們采用模擬信號處理，但其處理則受控于可由聽覺病矯治專家進行調節的數字參數。此外，一些模擬助聽器具有幾套“程序”(即幾組參數)，以適應不同的聆聽環境。 

　　3、基于DSP的數字助聽器 

　　3.1 先述用ASIC(專用集成電路)制作的數字助聽器

　　市面上的一些數字助聽器是具有可編程系數的ASIC。這些ASIC能夠提供典型模擬器件所無法提供的幾套算法和多個頻段。例如，數字助聽器具有以下功能組合：2-14個具有可調交叉頻率的頻段、傳聲器、用于定向聆聽的對偶傳聲器、背景噪聲抑制、自動增益控制(AGC)、語音增強、反饋抑制和高響度保護?？傊?，數字助聽器能夠處理的數量是令人吃驚的，尤其在與模擬助聽器所采用的傳統處理相比較時更是如此。 

　　3.2 基于DSP的數字助聽器組成與功能

　　基于DSP的助聽器能夠實現軟件控制功能的擴展，從而包括頻率整形、反饋抑制、噪聲抑制、雙耳處理、耳廓和耳道濾波、混響抑制并備有用于接收來自數字電話、電視機或其他音頻設備的直接數字輸入的接口。 

　　可編程DSP還意味著無需改變硬件即可對助聽器的算法及特性進行客戶化設計或變更。助聽器從業人員可以采用可行的算法來進行近乎實時的成本效益型試驗。甚至還有可能具備可由用戶選擇的程序，以便在惡劣的聆聽場合切換到精細處理的聲音，或在安靜環境下切換回傳統的、失真較低的聲音。  

　　3.3 DSP的數字助聽器組成與技術支持  

圖1 基于DSP的數字助聽器組成框圖

　　DSP的數字助聽器組成方框如圖1所示,它顯示出基于DSP的數字助聽器的組成要素。一個典型的數字助聽器由三個彼此堆疊的半導體硅片所組成：即EEPROM或非易失性存儲器、數字器件和模擬器件。近期技術的發展使得這些模塊可被集成到兩塊甚至一塊半導體硅片中。由于電池電壓的范圍在7.35V-0.9V之間，因此這些器件的工作電壓被設計為0.9V。有些實現方案采用了電源管理來對電池電壓實施監控，當電池電量低時則向用戶報警，并在電池電壓降得過低時緩慢關閉系統。模擬器件通常包括∑△型模擬-數字轉換器(ADC)、具有壓縮輸入限制功能的傳聲器前置放大器、遙控數字解碼器、時鐘振蕩器以及穩壓器。∑△型ADC的典型頻率范圍為20kHz，分辨率為16位(線性分辨率為14位)。數字器件則包括DSP、邏輯支持功能、程序接口以及輸出級。輸出級通常是全數字式的，采用脈寬調制(PWM)輸出和D類放大器，并運用揚聲器阻抗來執行模擬—數字轉換。 

　　基于DSP助聽器的技術支持-高功效數字信號處理器TMS320C5402 定點DSP芯片的應用

　　圖2所示為高功效數字信號處理器DSP芯片內部組成框圖。TMS320C5402 DSP提供了延長數字助聽器電池使用壽命所需的高功效。在160MHz頻率條件下，該處理器提供了具有高度并行性的算術邏輯單元(ALU)、專用硬件邏輯電路、片上存儲器和附加的片上外圍元件。該DSP的運算靈活性及速度基于一個專用性的指令集。之所以應用TMS320C5402 定點DSP芯片,是因它具有如下特點: 

　　具有三個分離的16位數據存儲器總線和一個程序存儲器總線高級多總線架構；40位ALU(算術及邏輯單元)；可用于Viterbi運算符的求和/比較選擇的比較、選擇和存儲(CSSU)；可用于8M×16位最大可尋址外部程序空間的擴展尋址模式；由由兩個8K×l6位片上雙存取程序/數據RAM功能塊所組成的16X16位片上RAM；用于程序代碼的單指令重復和功能塊重復；是條件存儲指令；其片上外圍元件分別有軟件可編程等待狀態發生器和存儲切換、具有內部振蕩器或外部時鐘脈沖源的片上可編程鎖相環(PLL鐘發生器、一個16位定時器、6通道直接存儲器存取(DMA)控制器、三個多通道緩沖串行端口(McBSP)、8/16位增強型并行主機/端口接口(HPl8/16)；用戶可以自已配置IDLE休閑域(即可采用IDLEl、IDLE2和IDLE3指令進行功耗控制)；可用于使CLKOUT失效的CLKOUT關斷控制；封裝型式為144引腳BGA和144引腳方形扁平封裝(LQFP) 

　　4、結束語

　　應說現有的模擬助聽器和數字助聽器的功耗大致相等。模擬器件的總消耗電流約為0.7mA～1.0mA，而數字器件則為0.5mA-0.7mA?？商峁┘s30-65mAh并具有50pA自放電電流的1.35V鋅-空氣電池為該系統供電。電池耗盡時的電壓約為0.9V。但是，由于數字助聽器的處理量不斷增加，因此將數字助聽器優異特性是模擬助聽器無法達到的,它將被市埸所認同并逐一成為計據新趨勢。