?(文章來著電子發(fā)燒友：紫檀)
近年來，全球智能聽力保護裝置市場發(fā)展穩(wěn)定，平均增長率為13.88 %。 2016年全球智能聽力保護設備市場超過8.4億美元，智能聽力保護裝置產(chǎn)量約為850萬臺，到2022年預計將達到20.5億美元。

Source : The Market for Smart Wearable Technology - WiFore Consulting 2016年11月

根據(jù)MarketsandMarkets 統(tǒng)計，現(xiàn)今 60 億美元的全球助聽器產(chǎn)業(yè)預計將以6％的年增長率增長，這一趨勢將持續(xù)到 2020 年。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）推算，全球有殘疾性聽力損失總計3.6億人。65歲以上人群中，大約3人當中1人受到聽力損失的影響。

一般認為，60歲及以上老年人口占人口總數(shù)達到10％，即意味著進入老齡化社會。我國從1999年進入人口老齡化社會到2017年，老年人口凈增1.1億，其中2017年新增老年人口首次超過1000萬，預計到2050年前后，我國老年人口數(shù)將達到峰值4.87億，占總?cè)丝诘?4.9％。

根據(jù)全國老齡工作委員會辦公室公布的數(shù)據(jù)顯示：

·2012年，我國老年人口數(shù)量達到1.94億，比上年增加891萬，占總?cè)丝诘?4.3%。

·2013年，我國60歲及以上老年人口已達2.02億，占總?cè)丝诘?4.9%。

·2014年，60歲以上老年人口達到2.1億，占總?cè)丝诘谋壤?5.5%。

·2015年，我國60歲以上老年人口達到2.22億，占總?cè)丝诘?6.1%。

·2016年，我國60周歲及以上人口2.3億人，占總?cè)丝诘?6.7%;65周歲及以上人口1.5億人，占總?cè)丝诘?0.8%。

·2017年，中國老年人口(60歲以上)2.41億人，已占全國總?cè)丝诘?7.3%，僅2017年，新增加的老年人口就超過一千萬人。

·預計到2020年，全國60歲以上老年人口將增加到2.55億人左右，占總?cè)丝诒戎靥嵘?7.8%左右；高齡老年人將增加到2900萬人左右，獨居和空巢老年人將增加到1.18億人左右，老年撫養(yǎng)比將提高到28%左右；

據(jù)世衛(wèi)組織估計，到2016年，65歲以上老年人當中將有三分之二患有聽力障礙，60歲及以上老年人聽力受損的患病率范圍從12.8% 到34.7%。聽覺衰退是老年人最為直觀的功能性退化，老年人由于這樣的生理癥狀會轉(zhuǎn)變成心理癥狀，從而陷入沉默，遠離社會，甚至造成憂郁、癡呆等病癥。

根據(jù)國際確認的聽損（藥物性聽損、老年性聽損、先天性聽損、突發(fā)性聽損、噪音性聽損、疾病致聽損）發(fā)病率，全球約有2.78億人患有中度以上的聽力損失，其中因聾致殘者接近１億。據(jù)統(tǒng)計，全國患有不同程度聽力障礙的人群數(shù)量2.19億人，占到總?cè)丝诘?5.84%。其中有7000萬人的聽力障礙是致殘級，這就意味著每20個中國人里就有1個聽力堪憂的人。我國是世界上耳聾人數(shù)最多的國家之一，目前中國助聽器佩戴率僅為5%，而美國為24.6%。我國助聽器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供巨大的消費市場。預計到2020年我國助聽器產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達到50億元。

雖然國內(nèi)市場前景火爆，但市場卻常年被外國品牌占據(jù)，國產(chǎn)助聽器品牌市場占有率很低。目前單只助聽器的價格從幾千到幾萬不等，國外進口品牌占據(jù)約90%的市場份額，以丹麥瑞聲達、瑞士鋒利、德國西門子、丹麥奧迪康、丹麥唯聽、美國斯達克為代表。國產(chǎn)助聽器（品牌：廈門歐仕達、廈門新聲、杭州惠耳、杭州愛可聲）不到10%的市場份額。

助聽器就是合理放大聲音的裝置，分為模擬助聽器和數(shù)字助聽器。助聽器的工作原理是：聲波由麥克風接收，并轉(zhuǎn)換成一個模擬電子訊號。透過模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)拾取這個模擬訊號，并把它轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字訊號；接著再用DSP算法進行處理和調(diào)節(jié)。然后該數(shù)字訊號被重新轉(zhuǎn)換為模擬形式，傳遞到接收器，并轉(zhuǎn)換成由助聽器用戶聽到的聲波。

數(shù)字助聽器基本上是一臺微型電腦，采用數(shù)字電子技術(shù)對聲音進行處理，它可以處理聲音使之盡可能的逼真，可以通過數(shù)字技術(shù)對聲音信號進行分段處理，多通道寬動態(tài)壓縮（壓縮閾值可從30dB起）、自動降噪、動態(tài)聲反饋抑制、快慢時程探測器、輸出自動增益控制和軟削峰、方向性麥克風、麥克風性能自動匹配、多存儲器、寬范圍高低頻濾波器、低電壓、存儲器轉(zhuǎn)換提示音、多通道編程，最大限度地滿足使用者不同的聽力需求。它的最大特點是信噪比高，聲音更清晰，更利于提高辨別力。

典型助聽器的組成器件

助聽器主要是由三大部分組成，主芯片、授話器和麥克風，助聽器的主要零部件是由跨國集團所控制，如：助聽器中使用的芯片來自三大廠商——高通、恩智浦半導體NXP(已被高通收購)、安森美半導體(ON Semiconductor)。隨著技術(shù)的發(fā)展，助聽器進入數(shù)字時代，而DSP芯片的應用，使得助聽器的功能發(fā)生革命性的進步。

國產(chǎn)和進口助聽器在技術(shù)上的區(qū)別表現(xiàn)在助聽器芯片內(nèi)對語音信號處理的算法，以及模具和配件的質(zhì)量。所有品牌助聽器產(chǎn)品部件基本通用，如麥克、喇叭，集成塊等來自相同的供應商。核心技術(shù)上唯一的差別是對于麥克風收集進來的聲音信號在芯片里面的處理方法（即算法），數(shù)字助聽器DSP芯片中的算法，很大程度上決定了產(chǎn)品性能，每一個品牌都有自己的解決方案?；?DSP 的助聽器可擴展軟件控制的功能，以包括頻率成形、反饋消減、噪聲降低、雙耳處理、耳殼與耳道過濾、混響消除以及提供從數(shù)字電話、電視或其它音頻設備的直接數(shù)字輸入。由于數(shù)字助聽器采用了DSP，從而提高了處理能力和可編程性，允許定制助聽器以適用于特定的聽力損傷和環(huán)境，從而取代了簡單的聲音放大和不 可調(diào)節(jié)的頻率補償，以獲得更復雜的處理策略來提高提供給受損耳朵的聲音質(zhì)量。

基于 DSP 的助聽器框圖

安森美半導體(ON Semiconductor)的Ezairo 7100是精巧且極其精密的系統(tǒng)單芯片(SoC)解決方案，針對下一代助聽器而設計。它結(jié)合了模擬前端、Arm Cortex-M3處理器以及24位四核心DSP(基于特定應用、開放式可編程架構(gòu))于一個半導體芯片中。封閉式和開放式可編程混合架構(gòu)的實施，意味著IC在10.24MHz的最大頻率速度作業(yè)時的功耗小于0.7mA。這能夠降低系統(tǒng)功耗，同時保留必要的設計靈活性(算法可調(diào)整)。

助聽器的高性能、低能耗ASIC IP陣容

Ezairo?7100系統(tǒng)框圖

助聽器各廠商使用的算法均不同，體現(xiàn)了各家獨立的專業(yè)特色。而助聽器的性能優(yōu)略取決于使用芯片的不同計算方法和運算速度，在此僅對DSP做簡單描述。

DSP（數(shù)字信號處理）芯片，指能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號處理技術(shù)的芯片，DSP可以快速的實現(xiàn)對信號的采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。DSP處理器的應用領域很廣，自從上世紀80年代誕生第一代DSP芯片TMS32010以來，已經(jīng)有六代DSP芯片問世，并廣泛應用于通信（56.1％）、計算機（21.16％）、消費電子和自動控制（10.69％）、軍事／航空（4.59％）、儀器儀表（3.5％）、工業(yè)控制（3.31％）、辦公自動化（0.65％）領域。未來集成化和可編程是DSP發(fā)展的兩大趨勢。

高端DSP市場長期被國外公司壟斷，未來集成化和可編程為兩大趨勢。世界上DSP芯片制造商主要有3家：德州儀器（TI）、模擬器件公司（ADI）和摩托羅拉（Motorola）公司，其中TI公司占據(jù)絕大部分的國際市場份額。

全球4大DSP IP提供商

國內(nèi)對DSP方面的研究起步較晚，華睿（中電科14所）、魂芯（中國電子集團第38所）等自主研發(fā)的DSP芯片逐步打破的國外壟斷，但目前多用在非民用領域。

2015年中國科學院微電子研究所智能感知中心研發(fā)出國內(nèi)首款智能數(shù)字助聽器SoC，包含自適應預放大電路PGA和低噪聲16-bit ADC，低功耗DSP包括專用指令集處理器ASIP和若干協(xié)處理器。由于種種原因，未被大規(guī)模采用。

低功耗助聽器SoC及系統(tǒng)框圖

隨著科技疾速發(fā)展，人工智能為將來展開一個新的開展方向。在助聽器上采用機器學習改善現(xiàn)有相關技術(shù)，已成為行業(yè)興起的趨勢，像是基于深度學習的多模態(tài)語音增強、以深度神經(jīng)網(wǎng)絡分類分離語音和噪聲、以深度學習優(yōu)化降噪等，智能體驗終將無所不在，未來智能助聽器會實現(xiàn)以下技術(shù)：

聽力認知技術(shù)：即想聽哪里，就聽哪里。通過研究神經(jīng)反應，從而解碼出弱聽人士在多人言語環(huán)境下想要聆聽的目標說話者。這項工作結(jié)合了兩項先進技術(shù)——語音處理技術(shù)和聽覺注意力解碼技術(shù)。

雙耳波束成形技術(shù)：即超級定向麥克風技術(shù)。目標是通過讓助聽器變得更智能的方式，更好地改善弱聽人士佩戴者在背景噪聲環(huán)境下選擇性聆聽的能力。

視覺引導技術(shù)：將波束成形麥克風組與眼球追蹤器相結(jié)合，眼球追蹤器能感知眼睛的注視，并據(jù)此引導麥克風的方向。通過視覺引導定向系統(tǒng)能否幫助弱聽人士在多噪音源環(huán)境下選擇性聆聽。