Synthesizable and Prototypic Visual-Tactile System-in Fpga: An Alternative to Analysis and Improvement of the Voice Quality for the Hearing Impaired People

Abstract

Oral communication comprises one of the most important forms of social interaction. The process of learning the spoken language depends on the hearing, therefore, the total or partial loss of hearing sensitivity hinders such aspect. Digital signal processing techniques with non-invasive character are used for diagnosis, support and improvement of the voice quality of the deaf. Thus, the present study aims to propose and develop a system of analysis and correction of vocal disorders by means of visual and tactile feedback with module implemented in programmable device type FPGA (Field Programmable Gate Array). The results point to the potential of a proposed intervention as a helper for sensory substitution, being based on the monitoring and control of speech, in order to allow for the assessment and remediation by means of an electronic resource, allowing deaf individuals to obtain a support for learning the spoken language. The possibilities for improvements in communication skills observed in this study are dependent on the capability of the device together with the speech therapist, integrating therapies with the support of the family, the time and the motivation of the user, factors that cooperate for the success of this approach. KEYWORDS:Deafness, Speech, FPGA, Assistive Technology and Visual-Tactile Stimulation. SISTEMA VÍSUO-TÁTIL SINTETIZÁVEL E PROTOTIPÁVEL EM FPGA: UMA ALTERNATIVA PARA ANÁLISE E MELHORIA DA QUALIDADE DA VOZ DE DEFICIENTES AUDITIVOSA comunicação oral compreende uma das mais importantes formas de interação social. O processo de aprendizado da linguagem falada depende da audição, logo, a perda total ou parcial da sensibilidade auditiva dificulta tal aspecto. Técnicas de Processamento Digital de Sinais com caráter não-invasivo são usadas para diagnóstico, apoio e melhoria da qualidade da voz dos surdos. Desse modo, o presente estudo tem como objetivo propor e desenvolver um sistema de análise e correção de desordens vocais por meio da realimentação visual e tátil com módulo implementado em um dispositivo programável do tipo FPGA (Field Programmable Gate Array). Os resultados apontam para o potencial de uma proposta de intervenção como medida auxiliar para substituição sensorial, sendo baseada no monitoramento e controle da fala, de modo a permitir a avaliação e remediação por meio de um recurso eletrônico, possibilitando que os indivíduos surdos obtenham um suporte a mais para aprendizado da língua oral. As possibilidades de melhorias nas habilidades comunicativas observadas neste estudo dependem da potencialidade do dispositivo em conjunto com a atuação do fonoaudiólogo, a integração das terapias com o apoio da família, o tempo de utilização e a motivação do usuário, fatores estes que colaboram para o sucesso desta abordagem.

Protótipo para a análise da Frequência Fundamental da Voz com módulo implementado em dispositivo reconfigurável do tipo FPGA

“…As Com base nas abordagens analisadas na literatura, que demonstram a relevância do uso de sistemas embarcados e reconfiguráveis para o processamento digital de sinais [1][8], surge a presente proposta, que tem como objetivo prioritário a criação de um protótipo, utilizando FPGA, para analisar as medidas de F0 e demonstrar as alterações nos valores, para posteriormente prover um mecanismo de correção através da substituição sensorial, explorando-se portanto, o sentido visual, de modo que o indivíduo com perdas auditivas possa ter um recurso a mais para análise, monitoramento e controle da sua F0, por meio de uma aplicação alternativa, que utiliza tecnologias com significativo potencial de processamento de sinais, sendo de baixo custo.…”

“…Para que a criança aprenda a falar, isto é, desenvolva a produção oral, é preciso que possua a habilidade de percepção auditiva, de modo que possa ouvir os sinais sonoros do ambiente e assim reproduzi-los [1]. Assim, a integridade do sistema auditivo é fator fundamental para o desenvolvimento da fala e da linguagem [2], e consequentemente, do processo comunicativo, necessário para a interação do ser humano com o ambiente que o rodeia.…”

“…As alterações citadas são verificadas principalmente nos valores da Frequência Fundamental da Voz (F0) [1], ressonância, ritmo, intensidade, inteligibilidade, qualidade vocal, e velocidade [4]. Ademais, dentre as características apresentadas, a Frequência Fundamental merece atenção [5].…”

“…As pessoas surdas apresentam valores de F0 significativamente alterados [1]. Destaca-se que algumas técnicas e intervenções clínicas, com o suporte de tecnologias, possibilitam a correção do referido parâmetro [5], e consequentemente, promove melhorias para a produção oral das pessoas com deficiência auditiva [1].…”