从世界上第一款人工耳蜗植入设备诞生至今,人工耳蜗的硬件和软件都取得了长足的发展,帮助世界上成千上万的听力损伤患者恢复了听了功能。与常见的助听设备不同的是,人工耳蜗是针对重度耳聋患者,也就是听力毛细胞严重损伤,但听觉神经大部分保留完好的患者。通过在耳蜗内植入多个电极,将语音处理器的输出传送至相应电极上产生电刺激来代替听觉毛细胞的功能,从而使患者产生听力。目前,在西方发达国家中人工耳蜗设备已经发展的较为成熟。　　过去,能够进行人工耳蜗植入手术的患者主要集中在西方发达国家,发展中国家的人工耳蜗植入患者则少得多。随着经济实力的腾飞,在中国以及东南亚一些国家中,近年来进行人工耳蜗植入手术的患者日渐增多。一个突出的问题是,在西方国家中广泛应用的语音处理算法对于中国等地以音调语言(例如汉语,广东话)为主的患者来说不够理想。原因是这些语音处理算法主要针对英语、德语、西班牙语等非音调语言,人工耳蜗设备只需要提取语音信号的包络信息(传达语义信息)就能够满足要求,而对于怎样传递语言的音调信息研究甚少。而在音调语言中,一个音节不同的音调就可能代表不同的意思。因此,提高对音调的编码研究对于中国等地的耳蜗植入患者的正常语音交流,乃至音乐欣赏都尤其重要。　　本文首先分析了组成语音信号的幅度包络以及时间精细结构,解释了二者在语音交流中起到的不同作用;基于人耳的基本听力机理,阐述了人工耳蜗语音处理设备的工作原理;分析了多年来试图提高人工耳蜗算法中的音调编码种种研究成果,并以编码基频作为本文的研究点。　　其次分析和实现了非音调语言中应用最为广泛的两种算法:连续间隔采样(Continuous Interleaved Sampling,CIS)算法和高级结合编码(Advanced Combination Encoder,ACE)算法。这两种算法都是对语音信号进行分帧,然后分频并提取各个通道内的包络信息,以此来调制离散脉冲序列,最后传送至相应的电极上。不同的是,CIS算法是利用数字滤波器组对信号进行分频;而ACE算法是对信号进行快速傅里叶变换之后,结合不同的离散分量对信号进行分频的。　　最后以前面分析的两种算法为基础,引入了基频正弦调制算法和基频相似性算法。前者在ACE算法分频的基础上引入了基频正弦幅度调制,并且使得各个通道当中的调制相位相一致;后者是基于CIS算法的分频方式,参考有关文献,引入了语音信号包络相似与基频轮廓的概念,期望能够得到好的人工耳蜗音调处理算法。