Zpracování zvuku v emulátoru kochleárního implantátu

• Thesis title in thesis language (Slovak): Zpracování zvuku v emulátoru kochleárního implantátu
• Thesis title in Czech: Zpracování zvuku v emulátoru kochleárního implantátu
• Thesis title in English: Sound Processing in an Emulator of Cochlear Implant
• Key words: lokalizácia zvuku, binaurálny neurón, model
• English key words: sound localization, binaural neuron, model
• Academic year of topic announcement: 2010/2011
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: slovenština
• Department: Department of Theoretical Computer Science and Mathematical Logic (32-KTIML)
• Supervisor: prof. RNDr. MUDr. Petr Maršálek, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 09.08.2011
• Date of assignment: 09.08.2011
• Confirmed by Study dept. on: 15.08.2011
• Date and time of defence: 05.09.2011 09:30
• Date of electronic submission: 15.08.2011
• Date of submission of printed version: 09.08.2011
• Date of proceeded defence: 05.09.2011
• Opponents: RNDr. Jan Hric

Guidelines

Výchozím modelem bude model slyšení a emulátor kochleárního implantátu ve skriptovém jazyce Matlabu, popřípadě v jazyce C spolu s modelem prostorového slyšení, který studuje pracovní skupina na ÚPF 1.LF UK posledních pět let.

V teoretické části je cílem studovat kódování zvuku a řeči ve výše zmíněných modelech a prezentovat vlastní interpretaci základních funkcí sluchové dráhy. Je známo, že současné kochleární implantáty nepřenášejí přesně výšku tónu. Porozumění řeči u kochleárních implantátů je umožněno přenosem nízkofrekvenční amplitudové modulace signálu. Tato modulace se uplatňuje i při prostorovém slyšení. Dále je známo, že u oboustranných implantátů nelze současně dosáhnout nejlepšího prostorového vjemu a nejlepšího porozumění řeči. Popište přenos řeči u telefonie, normálního slyšení, poruchy řeči a u kochleárního implantátu. Navrhněte vlastní implementaci emulátoru kochleárního implantátu takovou, aby: (1) měla nastavitelnou vzorkovací frekvenci a maximální frekvenci stimulace, (2) aby bylo možné v jednotlivých kanálech dodat "timing jitter" = náhodné, anebo deterministické rozostření (zpoždění) pulsů, (3) aby bylo možné simulovat poslech dvěma implantáty na sluchátka v pokuse u normálně slyšícího subjektu, (4) aby bylo možné nastavit nezávisle hlasitost na pravé a levé straně. Jaké časové a prostorové (kochleární, tonotopické) rozlišení je třeba pro porozumění řeči a jaké pro prostorové slyšení? Na základě vlastního popisu kódování ve sluchovém nervu navrhněte odpověď na tuto otázku a teoreticky ji zdůvodněte.

V praktické části implementujte emulátor s výše uvedenými vlastnostmi, s přihlédnutím k implementaci V. Sabola. (1) Seznamte se s prostředím webového rozhraní k Matlabu na serveru "mlab.lf1.cuni.cz". (2) Portujte emulátor kochleárního implantátu do webové aplikace. (3) Zprovozněte rozhraní pro prezentaci zvuku jako výstupu z programu Matlab na těchto webových stránkách. (4) Ověřte a otestujte funkčnost s prohlížeči na obou hlavních OS na PC, na Linuxu a pod Windows. Metodika: programovací prostředí jazyka C a softwarového balíku Matlab, skriptové jazyky pro webové aplikace.

References

[1] Bruce, I. C., White, M. W., Irlicht, L. S., O?Leary, S. J., a Clark, G. M.: The effects of stochastic neural activity in a model predicting intensity perception with cochlear implants: Low-rate stimulation, IEEE Trans Biomed Eng 46(12): 1393?1404, 1999.

[2] Maršálek P. a Drápal M.: Mechanisms of Coincidence Detection in the Auditory Brainstem: Examples. In: Mathematical Modeling of Biological Systems, Volume II. A. Deutsch, R. Bravo de la Parra, R. de Boer, O. Diekmann, P. Jagers, E. Kisdi, M. Kretzschmar, P. Lansky and H. Metz (eds). Birkhaeuser, Boston, 255-264, 2008.

[3] Maršálek P.: Simulace v neurovědách, příklad modelu prostorového slyšení. Umelá inteligencia a kognitívna veda I,
Kvasnička V., Pospíchal J., (eds.), STU, Bratislava, Slovakia, 281-298, 2009.

[4] Sabol V.: Model kódování ve sluchové dráze, diplomová práce, KSVI MFF UK, 2010.