助聽設(shè)備中的語音信號處理方法、裝置及助聽設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法、裝置及助聽設(shè)備。該方法包括：接收語音信號；根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻；根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率；根據(jù)所述拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。本發(fā)明通過根據(jù)接收到的語音信號的說話者的基頻來設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率，可以最大限度傳遞未失真的基頻軌跡信息，提高了語音信號中高頻語音信息非線性壓縮的準(zhǔn)確度，有助于提升聽障病人的言語識別能力。
【專利說明】
助聽設(shè)備中的語音信號處理方法、裝置及助聽設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明實施例涉及助聽設(shè)備技術(shù)，尤其涉及一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法、裝置及助聽設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全國有2000多萬聽障人群，佩戴助聽設(shè)備能幫助他們提升言語可懂度。助聽設(shè)備中包括語音信號處理器，語音信號處理器的工作原理是接收語音信號、通過芯片放大語音信號然后再輸出放大后的語音信號。
[0003]但是，針對重度聽力損失，尤其是高頻存在耳蝸死區(qū)的聽障患者，傳統(tǒng)的助聽設(shè)備并不能滿足他們的需求。因此，頻率壓縮式助聽裝置應(yīng)運(yùn)而生。頻率壓縮式助聽裝置是一種新型的充分運(yùn)用聽障病人殘余聽力的助聽設(shè)備，其將高頻語音信息壓縮到聽障病人的低頻殘余聽力區(qū)間來實現(xiàn)言語識別?，F(xiàn)有的頻率壓縮式助聽技術(shù)是確定固定的拐點頻率(cut-off frequency)，然后將高于拐點頻率的信號通過壓縮轉(zhuǎn)移到拐點頻率與帶寬限制之間，即壓縮轉(zhuǎn)移到可聽范圍。
[0004]上述固定的拐點頻率如果過低，就會嚴(yán)重影響漢語聲調(diào)識別，但是拐點頻率過高會導(dǎo)致該項頻率壓縮助聽技術(shù)對聽障人群沒有多大幫助，因此，固定的拐點頻率設(shè)置使得不能將高頻語音信息準(zhǔn)確的壓縮到聽障病人的殘余聽力區(qū)間，有礙于提升聽障病人的言語識別能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法、裝置及助聽設(shè)備，以提高高頻語音信息非線性壓縮的準(zhǔn)確度，提升聽障病人的言語識別能力。
[0006]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法，所述方法包括:
[0007]接收語音信號；
[0008]根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻；
[0009]根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率；
[0010]根據(jù)所述拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0011]第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種助聽設(shè)備中的語音信號處理裝置，所述裝置包括:
[0012]語音接收模塊，用于接收語音信號；
[0013]基頻提取模塊，用于根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻；
[0014]拐點頻率設(shè)置模塊，用于根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率；
[0015]壓縮處理模塊，用于根據(jù)所述拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0016]第三方面，本發(fā)明實施例還提供了一種助聽設(shè)備，包括語音信號處理器，所述語音信號處理器包括本發(fā)明任一實施例所述的助聽設(shè)備中的語音信號處理裝置。
[0017]本實施例的技術(shù)方案，通過根據(jù)接收到的語音信號的說話者的基頻來設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率，可以最大限度傳遞未失真的基頻軌跡信息，提高了語音信號中高頻語音信息非線性壓縮的準(zhǔn)確度，有助于提升聽障病人的言語識別能力。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法的流程圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法的流程圖；
[0020]圖3是本發(fā)明實施例三提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法的流程圖；
[0021]圖4是本發(fā)明實施例四提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0023]實施例一
[0024]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法的流程圖，本實施例可適用于對助聽設(shè)備接收到的語音信號進(jìn)行處理的情況，該方法可以由助聽設(shè)備中的語音信號處理裝置來執(zhí)行，該裝置可以由軟件和/硬件來實現(xiàn)，該裝置配置在助聽設(shè)備中，該方法具體包括如下步驟:
[0025]步驟110，接收語音信號。
[0026]通過助聽設(shè)備的語音接收裝置(如麥克風(fēng))接收語音信號。
[0027]步驟120，根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻。
[0028]人在發(fā)音時，根據(jù)聲帶是否震動可以將語音信號分為清音和濁音兩種。濁音又稱有聲語言，攜帶著語言中大部分的能量，濁音在時域上呈現(xiàn)出明顯的周期性;而清音類似于白噪聲，沒有明顯的周期性。發(fā)濁音時，氣流通過聲門使聲帶產(chǎn)生張弛震蕩式振動，產(chǎn)生準(zhǔn)周期的激勵脈沖串。這種聲帶振動的頻率稱為基音頻率，簡稱基頻，相應(yīng)的周期就稱為基音周期，基音周期性的變化稱為聲調(diào)。
[0029]通常，基頻與個人聲帶的長短、薄厚、韌性、勁度和發(fā)音習(xí)慣等有關(guān)系，在很大程度上反應(yīng)了個人的特征。此外，基頻還跟隨著人的性別、年齡不同而有所不同。一般來說，男性說話者的基頻較低，而女性說話者和小孩的基頻相對較高。
[0030]提取所述語音信號的說話者的基頻可以先估計說話者的基音周期，根據(jù)基音周期得到基頻，基音檢測的方法大致上可以分為三類:
[0031]時域估計法，直接由語音波形來估計基音周期，常見的有:自相關(guān)法、并行處理法、平均幅度差法、數(shù)據(jù)減少法等；
[0032]變換法，是一種將語音信號變換到頻域或者時域來估計基音周期的方法，首先利用同態(tài)分析方法將聲道的影響消除，得到屬于激勵部分的信息，然后求取基音周期；
[0033]混合法，先提取信號聲道模型參數(shù)，然后利用它對語音信號進(jìn)行濾波，得到音源序列，最后再利用自相關(guān)法或者平均幅度差法求得基音周期。
[0034]步驟130，根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率。
[0035]非線性壓縮算法中的拐點頻率設(shè)置會影響語音識別，將影響與漢語言語識別相關(guān)的基頻軌跡信息?；l作用于漢語言語的聲調(diào)識別，如果拐點頻率低于基頻，則會影響漢語聲調(diào)識別，如果拐點頻率高于基頻，則經(jīng)過頻率壓縮對聽障病人也沒有幫助。因此，根據(jù)基頻設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率，將有助于提升聽障病人的言語識別能力。
[0036]可以將基頻的設(shè)定范圍內(nèi)的一個頻率設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率，其中，所述設(shè)定范圍較小，所述設(shè)定范圍的兩個端值與基頻的差值小于設(shè)定值。
[0037]其中，根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率優(yōu)選包括:
[0038]將所述基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率。
[0039]通過將所述基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率，可以進(jìn)一步提高非線性壓縮的準(zhǔn)確度。
[0040]步驟140，根據(jù)所述拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0041]設(shè)置了拐點頻率后，將所述拐點頻率作為非線性壓縮的起點，對所述語音信號中高于所述拐點頻率的高頻語音信息進(jìn)行非線性壓縮處理，將所述語音信號中高于所述拐點頻率的高頻語音信息壓縮轉(zhuǎn)移到聽障病人的殘余聽力區(qū)間內(nèi)。
[0042]其中，進(jìn)行非線性壓縮處理時采用非線性壓縮算法。
[0043]本實施例的技術(shù)方案，通過接收到語音信號后，提取所述語音信號的說話者的基頻，根據(jù)所述基頻設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。由于通過根據(jù)接收到的語音信號的說話者的基頻來設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率，可以提高漢語聲調(diào)識別率，最大限度傳遞未失真的基頻軌跡信息，提高了語音信號中高頻語音信息非線性壓縮的準(zhǔn)確度，即可以將高頻語音信息準(zhǔn)確的壓縮到聽障病人的殘余聽力區(qū)間內(nèi)，有助于提升聽障病人的言語識別能力。
[0044]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻優(yōu)選包括:
[0045]利用自相關(guān)法或者倒譜法對所述語音信號進(jìn)行分析，提取所述語音信號的說話者的基頻。
[0046]利用自相關(guān)法提取說話者的基頻時，利用所述語音信號的語音波形的自相關(guān)函數(shù)來提取基頻，采用中心削波平坦處理自相關(guān)函數(shù)的頻譜，并采用峰值削波來簡化運(yùn)算。倒譜法是求取所述語音信號的對數(shù)功率譜，對所述對數(shù)功率譜作傅里葉反變換，然后分離頻譜包絡(luò)和微細(xì)結(jié)構(gòu)，提取到說話者的基頻。通過自相關(guān)法或者倒譜法提取的基頻比較準(zhǔn)確，可以進(jìn)一步提高非線性壓縮的準(zhǔn)確度。
[0047]實施例二
[0048]圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法的流程圖，本實施例在實施例一的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，該方法具體包括如下步驟:
[0049]步驟210，接收語音信號。
[0050]步驟220，根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻。
[0051]步驟230，根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率。
[0052]步驟240，根據(jù)所述拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0053]步驟250，輸出處理后的語音信號。
[0054]通過輸出處理后的語音信號，使得聽障病人能夠聽到所述語音信號中的言語信息。
[0055]本實施例的技術(shù)方案，通過接收到語音信號后，提取所述語音信號的說話者的基頻，根據(jù)所述基頻設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理，輸出處理后的語音信號。由于通過根據(jù)接收到的語音信號的說話者的基頻來設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率，提高了高頻語音信息非線性壓縮的準(zhǔn)確度，有助于提升聽障病人的言語識別能力，從而更好地提升聽障病人的漢語言語可懂度。
[0056]實施例三
[0057]圖3是本發(fā)明實施例三提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法的流程圖，本實施例是在上述實施例的基礎(chǔ)上的一個優(yōu)選實例，該方法具體包括如下步驟:
[0058]步驟310，通過助聽設(shè)備的麥克風(fēng)接收語音信號。
[0059]步驟320，根據(jù)所述語音信號，通過所述助聽設(shè)備的語音信號處理器提取所述語音信號的說話者的基頻。
[0060]步驟330，將所述基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率。
[0061]步驟340，根據(jù)所述拐點頻率，通過所述助聽設(shè)備的語音信號處理器對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0062]步驟350，輸出處理后的語音信號。
[0063]步驟360，通過所述助聽設(shè)備的語音信號處理器探測到基頻發(fā)生變動；
[0064]接收新的語音信號，提取新的語音信號的說話者的基頻，當(dāng)新的語音信號的說話者的基頻和之前的語音信號的說話者的基頻不同時，所述助聽設(shè)備的語音信號處理器可以探測到基頻發(fā)生了變動。
[0065]步驟370，將變動后的基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率，之后順序執(zhí)行步驟340-步驟370。
[0066]本實施例的技術(shù)方案，通過對接收到的語音信號提取說話者的基頻，將所述基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理，當(dāng)提取到的基頻發(fā)生變動時，將變動后的基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率，即根據(jù)實時提取的基頻變動非線性壓縮的拐點頻率，可以提高非線性壓縮的準(zhǔn)確度，有助于提升聽障病人的言語識別率。
[0067]實施例四
[0068]圖4是本發(fā)明實施例四提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，本實施例所述的助聽設(shè)備中的語音信號處理裝置包括:語音接收模塊410、基頻提取模塊420、拐點頻率設(shè)置模塊430和壓縮處理模塊440。
[0069]其中，語音接收模塊410用于接收語音信號；
[0070]基頻提取模塊420用于根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻；
[0071]拐點頻率設(shè)置模塊430用于根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率；
[0072]壓縮處理模塊440用于根據(jù)所述拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0073]優(yōu)選的，所述拐點頻率設(shè)置模塊具體用于:
[0074]將所述基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率。
[0075]優(yōu)選的，還包括:
[0076]語音輸出模塊，用于在對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮之后，輸出處理后的語音信號。
[0077]優(yōu)選的，所述基頻提取模塊具體用于:
[0078]利用自相關(guān)法或者倒譜法對所述語音信號進(jìn)行分析，提取所述語音信號的說話者的基頻。
[0079]本發(fā)明實施例還提供了一種助聽設(shè)備，包括語音信號處理器，所述語音信號處理器包括本發(fā)明任一實施例所述的助聽設(shè)備中的語音信號處理裝置。
[0080]上述產(chǎn)品可執(zhí)行本發(fā)明任意實施例所提供的方法，具備執(zhí)行方法相應(yīng)的功能模塊和有益效果。
[0081]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項】
1.一種助聽設(shè)備中的語音信號處理方法，其特征在于，所述方法包括: 接收語音信號； 根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻； 根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率； 根據(jù)所述拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率包括: 將所述基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮之后，還包括: 輸出處理后的語音信號。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻包括: 利用自相關(guān)法或者倒譜法對所述語音信號進(jìn)行分析，提取所述語音信號的說話者的基頻。5.一種助聽設(shè)備中的語音信號處理裝置，其特征在于，所述裝置包括: 語音接收模塊，用于接收語音信號； 基頻提取模塊，用于根據(jù)所述語音信號，提取所述語音信號的說話者的基頻； 拐點頻率設(shè)置模塊，用于根據(jù)所述基頻，設(shè)置非線性壓縮的拐點頻率； 壓縮處理模塊，用于根據(jù)所述拐點頻率，對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮處理。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述拐點頻率設(shè)置模塊具體用于: 將所述基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點頻率。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括: 語音輸出模塊，用于在對所述語音信號進(jìn)行非線性壓縮之后，輸出處理后的語音信號。8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一所述的裝置，其特征在于，所述基頻提取模塊具體用于: 利用自相關(guān)法或者倒譜法對所述語音信號進(jìn)行分析，提取所述語音信號的說話者的基頻。9.一種助聽設(shè)備，包括語音信號處理器，其特征在于，所述語音信號處理器包括權(quán)利要求5-8任一所述的助聽設(shè)備中的語音信號處理裝置。
【文檔編號】G10L21/038GK105931651SQ201610226897
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】陳霏, 朱淑豐
【申請人】南方科技大學(xué)