本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程領(lǐng)域，尤其涉及一種可根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的助聽器系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代社會(huì)，隨著人口老齡化和環(huán)境噪聲的增加，聽力障礙逐漸成為一個(gè)普遍的健康問題。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)，全球約有4.66億人受到不同程度的聽力損失影響。助聽器作為改善聽力的主要設(shè)備，其技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用也隨之受到重視。傳統(tǒng)的助聽器通常依賴靜態(tài)增益設(shè)置，缺乏適應(yīng)性，未能有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境音響條件。

2、環(huán)境噪聲是影響人們聽力體驗(yàn)的關(guān)鍵因素之一。人們?cè)诓煌沫h(huán)境中(如嘈雜的街道、安靜的圖書館或喧鬧的餐廳)對(duì)聲音的需求不同，因此，助聽器需要根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境噪聲情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以提供最佳的聽力體驗(yàn)。然而，傳統(tǒng)助聽器無法實(shí)時(shí)適應(yīng)這些變化，導(dǎo)致用戶在噪聲較大的環(huán)境中仍然可能感到不適或無法有效聽到重要的聲音，如對(duì)話或警報(bào)聲。

3、為了改善這個(gè)問題，近年來研究者們開始探索基于環(huán)境噪聲的動(dòng)態(tài)增益調(diào)節(jié)技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種可根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)音量方法，包括以下步驟：

2、步驟s101、通過助聽器的至少一個(gè)麥克風(fēng)收集環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)，生成聲音特征向量v＝{v1，v2，...，vn}，其中vi表示第i個(gè)聲音特征；

3、步驟s103、對(duì)所述聲音特征向量v進(jìn)行快速傅里葉變換fft計(jì)算頻率特征f＝{f1，f2，...，fm}，并提取頻率分量及其能量譜e＝|f|2；

4、步驟s105、根據(jù)所述頻域特征f和能量譜e計(jì)算環(huán)境噪聲的總體聲壓級(jí)spl；

5、步驟s107、根據(jù)所述總體聲壓級(jí)spl和用戶的聽力曲線c＝{c1，c2，...，ck}進(jìn)行適應(yīng)性補(bǔ)償，計(jì)算所需增益g，其中采用如下公式計(jì)算所述增益g

6、

7、，其中，ci表示用戶在頻率fi下的聽力響應(yīng)，n為頻率分量的數(shù)量，ei為第i個(gè)頻率分量的能量譜，splref為參考聲壓級(jí)，havg為用戶聽力曲線在頻率f的平均響應(yīng)，t為時(shí)間區(qū)間的上限，s(t)為時(shí)刻t的環(huán)境聲音信號(hào)強(qiáng)度，h(t)為時(shí)刻t的用戶聽力曲線響應(yīng)函數(shù)，m為頻率分量的數(shù)量，wj為第j個(gè)頻率分量的權(quán)重，fj為第j個(gè)頻率分量的頻率，τ為用戶聽力敏感度的閾值，α為邏輯回歸函數(shù)的斜率參數(shù)；

8、步驟s109、基于所述增益g，通過數(shù)字信號(hào)處理器調(diào)節(jié)助聽器輸出音量。

9、其中，所述步驟s103還包括對(duì)所述聲音特征向量v進(jìn)行的小波變換，以獲取多尺度頻域特征w＝{w1，w2，...，wp}，實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)噪聲變化的敏感捕捉。

10、其中，所述步驟s105中采用如下公式計(jì)算總體聲壓級(jí)spl，

11、其中，n為頻率分量的數(shù)量，ei為第i個(gè)頻率分量的能量譜。

12、其中，所述步驟s107中，通過如下公式表示其中m為選定頻率的數(shù)量，ci是c在第i個(gè)頻率分量下的值。

13、其中，所述步驟s107中s(t)＝|x(t)|，其中x(t)是在時(shí)刻t的音頻信號(hào)的復(fù)數(shù)形式，|x(t)|是其幅度。

14、其中，所述步驟s107中h(t)＝c(f0+δf·t)，其中，f0是初始頻率，δf是頻率變化速率。

15、其中，所述步驟s107中所述用戶的聽力曲線c由用戶反饋的聽力測(cè)試數(shù)據(jù)生成，具體通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

16、進(jìn)行用戶聽力測(cè)試，獲取用戶在不同頻率下的聽力閾值；

17、通過線性插值法構(gòu)建用戶的聽力曲線c以平滑不同頻率的聽力閾值變化。

18、其中，所述通過線性插值法構(gòu)建用戶的聽力曲線c具體包括：

19、輸入已知頻率和聽力閾值，設(shè)定f的取值范圍為[f1,fk]；

20、對(duì)于每個(gè)需要插值的頻率f找到fi和fi+1；

21、使用插值公式計(jì)算t(f)；

22、得到的t(f)形成平滑的用戶聽力曲線c。

23、其中，線性插值的基本思想是，對(duì)于任意兩個(gè)已知點(diǎn)(fi，ti)和(fi+1，ti+1)經(jīng)過這兩個(gè)點(diǎn)的直線來估算在它們之間的點(diǎn)，則采用如下公式計(jì)算t(f):

24、其中t(f)是在頻率f處的估算聽力閾值。

25、本發(fā)明還提出了一種可根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的助聽器系統(tǒng)，包括

26、至少一個(gè)麥克風(fēng)，其用于收集環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)，生成聲音特征向量v＝{v1，v2，...，vn}，其中vi表示第i個(gè)聲音特征；

27、頻率特征分析模塊，其用于對(duì)所述聲音特征向量v進(jìn)行快速傅里葉變換fft計(jì)算頻率特征f＝{f1，f2，...，fm}，并提取頻率分量及其能量譜e＝|f|2；

28、總體聲壓級(jí)計(jì)算模塊，其用于根據(jù)所述頻域特征f和能量譜e計(jì)算環(huán)境噪聲的總體聲壓級(jí)spl；

29、增益計(jì)算模塊，其用于根據(jù)所述總體聲壓級(jí)spl和用戶的聽力曲線c＝{c1，c2，...，ck}進(jìn)行適應(yīng)性補(bǔ)償，計(jì)算所需增益g，其中采用如下公式計(jì)算所述增益g

30、

31、，其中，ci表示用戶在頻率fi下的聽力響應(yīng)，n為頻率分量的數(shù)量，ei為第i個(gè)頻率分量的能量譜，splref為參考聲壓級(jí)，havg為用戶聽力曲線在頻率f的平均響應(yīng)，t為時(shí)間區(qū)間的上限，s(t)為時(shí)刻t的環(huán)境聲音信號(hào)強(qiáng)度，h(t)為時(shí)刻t的用戶聽力曲線響應(yīng)函數(shù)，m為頻率分量的數(shù)量，wj為第j個(gè)頻率分量的權(quán)重，fj為第j個(gè)頻率分量的頻率，τ為用戶聽力敏感度的閾值，α為邏輯回歸函數(shù)的斜率參數(shù)；

32、數(shù)字信號(hào)處理器，其用于基于所述增益g，控制所述助聽器輸出音量。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)：

34、傳統(tǒng)助聽器通常使用固定的增益設(shè)置，無法實(shí)時(shí)適應(yīng)不同的環(huán)境條件。這導(dǎo)致用戶在嘈雜環(huán)境中可能無法清楚聽到重要聲音，或在安靜環(huán)境中感到音量過大。通過本發(fā)明的自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制，助聽器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境噪聲，并根據(jù)當(dāng)前環(huán)境的聲壓級(jí)(spl)動(dòng)態(tài)調(diào)整音量，確保用戶在各種環(huán)境下都能獲得最佳的聽力體驗(yàn)。

35、通過使用快速傅里葉變換(fft)分析環(huán)境聲音特征，本發(fā)明能夠準(zhǔn)確識(shí)別主要的聲音成分。結(jié)合用戶的個(gè)性化聽力曲線，助聽器能夠根據(jù)用戶的聽力敏感度進(jìn)行適應(yīng)性補(bǔ)償。這種個(gè)性化的增益調(diào)整，顯著提升了用戶的舒適度，減少了因噪聲干擾導(dǎo)致的聽力疲勞和不適感。

36、本發(fā)明不僅關(guān)注環(huán)境噪聲的整體聲壓級(jí)，還通過提取頻率分量及其能量譜，優(yōu)化了特定頻率范圍內(nèi)的聲音增強(qiáng)。通過精確計(jì)算用戶在不同頻率下的聽力響應(yīng)，助聽器能夠更有效地放大重要聲音(如對(duì)話、警報(bào)聲等)，增強(qiáng)用戶對(duì)周圍環(huán)境的聲音識(shí)別能力。這對(duì)于需要在復(fù)雜環(huán)境中保持溝通的用戶尤為重要。

37、由于環(huán)境噪聲的多樣性，傳統(tǒng)助聽器往往難以應(yīng)對(duì)各種場(chǎng)景的音頻需求。通過本方案的增益調(diào)節(jié)機(jī)制，助聽器能夠針對(duì)不同的場(chǎng)景(如餐廳、街道、會(huì)議室等)進(jìn)行快速適應(yīng)。這種靈活性確保用戶在不同環(huán)境下都能享受到清晰的聲音，不再局限于特定的使用場(chǎng)合。

技術(shù)特征：

1.一種可根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)音量方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟s103還包括對(duì)所述聲音特征向量v進(jìn)行的小波變換，以獲取多尺度頻域特征w＝{ω1，ω2，...，ωp}，實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)噪聲變化的敏感捕捉。

3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟s105中采用如下公式計(jì)算總體聲壓級(jí)spl，

4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟s107中，通過如下公式表示其中m為選定頻率的數(shù)量。

5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟s107中s(t)＝|x(t)|，其中x(t)是在時(shí)刻t的音頻信號(hào)的復(fù)數(shù)形式，|x(t)|是其幅度。

6.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟s107中h(t)＝c(f0+δf·t)，其中，f0是初始頻率，δf是頻率變化速率。

7.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟s107中所述用戶的聽力曲線c由用戶反饋的聽力測(cè)試數(shù)據(jù)生成，具體通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

8.如權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，所述通過線性插值法構(gòu)建用戶的聽力曲線c具體包括：

9.如權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，線性插值的基本思想是，對(duì)于任意兩個(gè)已知點(diǎn)(fi，ti)和(fi+1，ti+1)經(jīng)過這兩個(gè)點(diǎn)的直線來估算在它們之間的點(diǎn)，則采用如下公式計(jì)算t(f):

10.一種可根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的助聽器系統(tǒng)，包括

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開可根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的助聽器系統(tǒng)及方法，所述方法包括：通過助聽器的至少一個(gè)麥克風(fēng)收集環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)；對(duì)所述聲音特征向量V進(jìn)行快速傅里葉變換FFT計(jì)算頻率特征F＝{f<subgt;1</subgt;，f<subgt;2</subgt;，．．．，f<subgt;m</subgt;}，并提取頻率分量及其能量譜E＝|F|<supgt;2</supgt;；根據(jù)所述頻域特征F和能量譜E計(jì)算環(huán)境噪聲的總體聲壓級(jí)SPL；根據(jù)所述總體聲壓級(jí)SPL和用戶的聽力曲線C＝{c<subgt;1</subgt;，c<subgt;2</subgt;，...，c<subgt;k</subgt;}進(jìn)行適應(yīng)性補(bǔ)償，計(jì)算所需增益G；基于所述增益G，通過數(shù)字信號(hào)處理器調(diào)節(jié)助聽器輸出音量。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)適應(yīng)性，能夠提高用戶舒適度、增強(qiáng)聲音識(shí)別能力和適應(yīng)多樣化的使用場(chǎng)景。

技術(shù)研發(fā)人員：王強(qiáng),伍朝文,陶建志
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市婕妤達(dá)電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9