This diploma thesis deals with pitch shifting methods of acoustical signals. The theoretic part of this thesis involves description of three different pitch shifting techniques, these are the method using a modulated delay line, PICOLA method and method using a phase vocoder. The first two methods represent the processing in time domain, the third method represents the processing in frequency domain. In relation with the PICOLA method, the thesis also mentions algorithms for pitch estimation. The practical part demonstrates the use of these methods. There is described a sampler virtual musical instrument based on the playback of the sounds stored in memory. In this part the particular units providing the required functionality are described. The generating of sounds is controlled by the MIDI protocol. In the sampler is implemented the PICOLA method.

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The use of Code Division Multiple Access (CDMA) technology for cellular radio and personal communications has ushered in a new era wherein the benefits of CDMA can be directly applied to voice transmission. In particular, the resistance to multipath and graceful degradation of performance (voice quality) in the presence of multiple access interference are the significant benefits of CDMA. Spectral efficiency is a key issue in mobile communications. The use of vocoders reduces the average bit transmission rate for each user, thereby reducing the bandwidth necessary to transmit the speech of each user. Qualcomm-Code Excited Linear Prediction (QCELP) algorithm provides a way to implement a variable rate vocoder which could reduce the average bit rate by a factor of two. This thesis describes a software implementation of the QCELP algorithm and the integration of the vocoder with the CDMA transmission and reception segments. A subjective performance analysis of the vocoder, using a Mean Opinion Score (MOS) test on the speech quality under various channel conditions including 1-Ray and 2-Ray Rayleigh fading environments is performed. Objective quality measures such as Signal-to-Noise Ratio (SNR), Segmental SNR (SSNR) and the Coherence Function (CF) are also investigated for comparison with the subjective analysis results. / Master of Science

The main subject of this work represents the time-frequency signal analysis. Firstly, it intends to provide the most essential theoretical background with focus on the continuous wavelet transform, where also a comparison of the key features with its close relative the short-time Fourier transform is performed. Afterwards, there follows a demonstration of the purpose with a practical example. The particular aim is to create a phase vocoder solution for modifying the length of a sound record duration and pitch shifting. Here, in this place, the functional principles, design, procedure of assembling, outputs and achieved results are well documented.

Le clinicien se trouve parfois confronté à des sujets qui présentent une surdité supérieure à 90 dB HL au-delà de 1 kHz avec une audition résiduelle dans les fréquences graves. Pour réhabiliter les hautes fréquences, il existe aujourd’hui différentes technologies : amplification conventionnelle, compression fréquentielle, implant cochléaire et depuis une dizaine d’année la stimulation électro-acoustique EAS qui consiste à stimuler acoustiquement les sons graves et électriquement les sons aigus via un implant cochléaire. La première partie de cette thèse a consisté à identifier les facteurs qui influencent les capacités des patients sourds partiels à traiter l’information basse fréquence de la parole. Nous avons utilisé un test d’audiométrie vocale filtrée passe-bas. Nos résultats indiquent que les scores d’intelligibilité de la parole sont positivement corrélés avec la durée de la surdité. Ceci signifie qu’avec le temps, ces sujets malentendants apprennent à comprendre avec cette audition type filtre passe-bas, à tel point que certains ont des performances supra-normales pour l’utilisation des basses fréquences. Nos résultats montrent également une corrélation négative entre l’âge d’apparition de la surdité et les scores l’intelligibilité. Ce test pourra aider le clinicien à mieux cibler l’appareillage le plus adapté à chaque profil de patient. La seconde partie de cette thèse, consacrée à l’EAS, a consisté à évaluer par des simulations chez le normo-entendant, diverses stratégies de codage du son par l’implant EAS. Actuellement, la stratégie utilisée pour l’EAS est calquée sur celle de l’implant cochléaire et nos résultats suggèrent que cette stratégie peut être optimisée. / Clinicians may face patients who have a deafness superior to 90 dB HL above 1 kHz with good lowfrequency residual hearing. Today, several technologies are available to provide high frequencies: conventional amplification, frequency compression, cochlear implant since about 10 years Electric-Acoustic Stimulation EAS which consists in stimulating acoustically low frequencies while stimulating electrically high frequency sounds via a cochlear implant. The firt part of this dissertation consisted in identifying the factors which may influence abilities of partially deaf subjects to process low-frequency speech information. We used a low-pass filtered speech test. Our results show that speech intelligibility scores are positively correlated to the duration of deafness. This means that these hearing-impaired subjects learn to understand with this lowpass-like hearing, in such a way that some of them exhibit supranormal abilities for the processing of low-frequency sounds. Our results also show a negative correlation between the age at onset of deafness and speech intelligibility scores. This test may help the clinician to better evaluate which device would be best for every patient’s profile. The second part of this dissertation, about EAS, consisted in evaluating through simulations in normal hearing listeners, several coding strategies by the EAS implant. Now the strategy used for EAS duplicates the strategy used by cochlear implants and our results suggest that this strategy could be optimized.

Le clinicien se trouve parfois confronté à des sujets qui présentent une surdité supérieure à 90 dB HL au-delà de 1 kHz avec une audition résiduelle dans les fréquences graves. Pour réhabiliter les hautes fréquences, il existe aujourd'hui différentes technologies : amplification conventionnelle, compression fréquentielle, implant cochléaire et depuis une dizaine d'année la stimulation électro-acoustique EAS qui consiste à stimuler acoustiquement les sons graves et électriquement les sons aigus via un implant cochléaire. La première partie de cette thèse a consisté à identifier les facteurs qui influencent les capacités des patients sourds partiels à traiter l'information basse fréquence de la parole. Nous avons utilisé un test d'audiométrie vocale filtrée passe-bas. Nos résultats indiquent que les scores d'intelligibilité de la parole sont positivement corrélés avec la durée de la surdité. Ceci signifie qu'avec le temps, ces sujets malentendants apprennent à comprendre avec cette audition type filtre passe-bas, à tel point que certains ont des performances supra-normales pour l'utilisation des basses fréquences. Nos résultats montrent également une corrélation négative entre l'âge d'apparition de la surdité et les scores l'intelligibilité. Ce test pourra aider le clinicien à mieux cibler l'appareillage le plus adapté à chaque profil de patient. La seconde partie de cette thèse, consacrée à l'EAS, a consisté à évaluer par des simulations chez le normo-entendant, diverses stratégies de codage du son par l'implant EAS. Actuellement, la stratégie utilisée pour l'EAS est calquée sur celle de l'implant cochléaire et nos résultats suggèrent que cette stratégie peut être optimisée.