Implementação de um algoritmo de redução de ruído para aparelhos auditivos binaurais em FPGAs

Abstract

Nos últimos anos, o uso de aparelhos auditivos vem crescendo constantemente. Ainda assim, há muitos desafios pendentes no desenvolvimento dos mesmos. Dentre estes destaca se o problema de redução de ruído, visto que, ao utilizar-se técnicas comuns de ampliação do sinal, aumenta-se não só o áudio de interesse como também barulhos e ruídos ao re dor do usuário, causando grande desconforto. Já existem soluções teóricas na literatura para esse problema. No entanto, tais soluções acabam sendo muito custosas devido à alta dificuldade de atender às restrições de área e energia que um aparelho auditivos pro porciona, custo esse que acaba sendo passado para o usuário final. Todavia, os recentes avanços nas tecnologias de rede permitem uma abordagem de computação de borda, onde o processamento desses algoritmos poderia ser feito através de uma arquitetura dedicada, de forma a atender os requisitos de latência do problema. O presente trabalho apresenta a implementação de um sistema de redução de ruído para aparelhos auditivos binaurais. Para essa redução, foi utilizado um filtro de Wiener adaptativo multicanal implementado a nível RTL utilizando aritmética de ponto fixo.

The use of hearing aids has been steadily increasing in recent years. However, there are still several pending challenges regarding their development. Among such challenges, the problem of noise reduction stand out because the use of common signal amplifica tion techniques results not only the desired audio, but also the noise surrounding the user, causing discomfort. Theoretical solutions for this problem already exist in academic studies. However, such solutions end up often being too expensive due to the challenging nature of the area and energy constraints of hearing devices, which often translates into an increased cost for the end user. The recennt advances in network technology, however, would allow edge computing approaches to the problem, where such algorithms could be run on dedicated architectures, making it easier to comply with the problems latency re quirements. This work shows the implementation of a noise reduction system for binaural hearing aids devices. The noise reduction was accomplished with a RTL implementation of an adaptive multichannel Wiener filter utilizing fixed point arithmetic.