一種數(shù)字助聽器頻率分辨力增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及語音信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字助聽器頻率分辨力增強(qiáng)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前的數(shù)字助聽方法主要關(guān)注于聲信號的"可聽性"提高，即如何通過硬件或軟 件的方法，對不同頻率、不同聲壓級的信號響度進(jìn)行適當(dāng)?shù)胤糯?，以補償聽損患者所損失的 聲音強(qiáng)度。但是，人類的聽覺是個復(fù)雜的過程，聽到并不一定表示聽懂。在嘈雜環(huán)境或者 干擾聲中進(jìn)行言語交流時，聽損患者對目標(biāo)語音的頻率分辨力對理解語言至關(guān)重要。衡量 人耳頻率分辨力的指標(biāo)為頻率辨別閾。以往研究表明，正常人耳的頻率辨別閾為頻率值的 0. 1%~0. 45%，低于該數(shù)值就會影響患者的言語識別能力。大多數(shù)聽損患者在聽閾上升的 同時都伴有頻率分辨力下降。但是，傳統(tǒng)的助聽器驗配方法只測量聽損患者在各頻點的聽 閾、舒適閾和痛閾，并不進(jìn)行頻率分辨力的測量。當(dāng)前的數(shù)字助聽器語音信號處理算法也沒 有針對聽損患者頻率分辨力下降情況進(jìn)行相應(yīng)地糾正或補償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字助聽器頻率分辨力增 強(qiáng)方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0005] -種數(shù)字助聽器頻率分辨力增強(qiáng)方法，包括以下步驟：
[0006]S1.獲取患者頻率分辨力下降頻點的頻率辨別閾和頻率值；
[0007]S2.根據(jù)頻率辨別閾和頻率值確定需要增強(qiáng)頻率分辨力的頻率拉伸區(qū)域和頻率壓 縮區(qū)域；
[0008]S3.對數(shù)字助聽器輸入的語音信號的頻率拉伸區(qū)域進(jìn)行非線性頻率拉伸，對其頻 率壓縮區(qū)域進(jìn)行非線性頻率壓縮。
[0009] 進(jìn)一步的，步驟S1包括：選取多個測試頻點的音頻序列，依次測量患者在每個測 試頻點的頻率辨別閾；
[0010] 所述音頻序列由第一音頻和第二音頻間隔停頓拼接而成，所述第一音頻為 基準(zhǔn)測試頻點信號A，所述第二音頻為測試頻點信號仁或頻偏信號f\±AA，頻偏值
[0011] 計算機(jī)測試軟件播放測試頻點的音頻序列，患者根據(jù)聽到的音頻序列，在計算機(jī) 測試軟件上反饋所聽到的第一音頻和第二音頻有無差異；
[0012] 當(dāng)患者連續(xù)N次反饋正確，減小頻偏值△f;一檔，當(dāng)患者連續(xù)N次反饋錯誤，增大 頻偏值A(chǔ)&-檔，否則，繼續(xù)對該檔信號進(jìn)行測試，N為預(yù)設(shè)值；
[0013]當(dāng)患者在相鄰兩檔頻偏值A(chǔ)f1+1]，1=1，2,…，10來回切換三次，或在Δ& 檔反復(fù)測量Μ次以上，則患者在該測試頻點的頻率辨別閾為△f\，Μ為預(yù)設(shè)值。
[0014] 進(jìn)一步的，所述多個測試頻點選取測量范圍從125Hz至8000Hz的11個頻點，其頻 率值分別為 125Hz、250Hz、500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz、 8000Hz。
[0015] 進(jìn)一步的，所述音頻序列的聲壓級設(shè)定為患者在該測試頻點的舒適閾。
[0016] 進(jìn)一步的，所述計算機(jī)測試軟件包括測試信號產(chǎn)生模塊、測試參數(shù)設(shè)定模塊和用 戶反饋模塊。
[0017] 進(jìn)一步的，步驟S2包括：
[0018]S21.將頻率辨別閾高于對應(yīng)頻率值0.45%的頻點確定為需要增強(qiáng)頻率分辨力的 頻點，假設(shè)其頻率值為f;
[0019]S22.假設(shè)頻率拉伸區(qū)域為[f1，fh]，其中f-Af，fh=f+Af，Af為患 者在該頻點的頻率辨別閾，假設(shè)拉伸后的頻率區(qū)域為[f1'，]，頻率拉伸系數(shù)為γ，
γ取值在2~5之間；
[0020]S23.假設(shè)頻率拉伸區(qū)域兩邊的頻率壓縮區(qū)域為[fa，f1]和[fh， =a(fh-f1)，α取值在2~5之間，假設(shè)壓縮后的頻率區(qū)域為[fa\f]和[，，，]， 頻率壓縮系數(shù)為β，
[0021] 進(jìn)一步的，步驟S3包括：
[0022] S31.對輸入的語音信號進(jìn)行分幀，幀長為2Α，Α為正整數(shù)；
[0023]S32.對每幀信號進(jìn)行快速傅里葉變換，得到2A個點的譜序列
[0024]S33.計算譜序列/? J的頻率拉伸區(qū)域和頻率壓縮區(qū)域；
[0025] S34.假設(shè)頻率伸縮后的譜序列為:叫"· 計算其頻率拉伸區(qū)域 和頻率壓縮區(qū)域；
[0026]S35.通過對譜序列= 2<J的頻率拉伸區(qū)域進(jìn)行線性插值得到 頻率伸縮后譜序列m= 叫·· ·m2y]的頻率拉伸區(qū)域的序列值，通過對譜序列 :n=[?0 % "·的頻率壓縮區(qū)域的序列值進(jìn)行均勻抽樣得到頻率伸縮后譜序列 :0| =[班9叫的頻率壓縮區(qū)域的序列值。
[0027] 進(jìn)一步的，步驟S33包括：
[0028] 計算譜序列η= ?1:…中對應(yīng)頻率f1的點rii的下標(biāo)
對應(yīng)頻 率#的點nh的下標(biāo)
對應(yīng)頻率Γ的點na的下標(biāo)
對應(yīng)頻率fd的點nd 由于頻譜的對稱性，[叫nj和./Vu 為頻率拉伸區(qū)域，[nanj、
f
[nhnd]和hww 為頻率壓縮區(qū)域，其中fS為輸入語音信號的 采樣頻率。
[0029] 進(jìn)一步的，步驟S34包括：
[0030]假設(shè)[nvmh，]和[wyu 為譜序列m=[??0 _…？《2.Μ]的頻率拉伸 區(qū)域，[ma,mr ]、[mh,md,]和「《V-w [?V-卜# ?』為其頻率壓縮區(qū)域；
[0031] [nvnv]和「ziim ]的起始點下標(biāo)通過計算 _2M-/" 2^-1-/'J
[0032]下標(biāo)a' =a，d'=d，[m。ma,]與[n。nj相同，[w2<-卜與[??心:1-# 相同，fl% 與Bn2M<J相同。
[0033] 進(jìn)一步的，步驟S35包括：
[0034] [mrmh,]和卜y丨ft, %_#]的序列值通過對[叫nj和[?a&& 性插值方法得到；
[0035] [ma,πν]的序列值通過對[nanj的序列值均勻抽樣得到，抽樣后的信號滿足
_[nvmd(]的序列值通過對[nhnd]的序列值均勻抽樣得到，抽樣后的信號
f 的序列值通過對f_w?2 的序列值均勻抽樣得 * 至IJ，抽樣后的信號滿足
的序列值通過對
的序列值均勻抽樣得到，抽樣后的信號滿足
[0036] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于：
[0037] (1)本發(fā)明可以對聽損患者的頻率辨別閾進(jìn)行測量，獲取患者頻率分辨力下降頻 點信息，便于進(jìn)一步進(jìn)行頻率分辨力增強(qiáng)。
[0038] (2)本發(fā)明可以根據(jù)患者的頻率辨別閾測量結(jié)果，對頻率分辨力下降的頻率區(qū)域 進(jìn)行頻率拉伸，提高患者在該區(qū)域的頻率分辨力。
[0039] (3)本發(fā)明在進(jìn)行頻率拉伸的同時，對拉伸區(qū)域之外的頻率區(qū)域進(jìn)行頻率壓縮，以 避免輸出信號頻率混疊。
[0040] 總而言之，本發(fā)明針對頻率分辨力下降的區(qū)域，加大了該區(qū)域信號的頻率間隔，提 高患者的頻率敏感度，提高數(shù)字助聽器輸入語音信號的頻率分辨力，進(jìn)而提高患者的言語 識別能力和言語交流能力。
【附圖說明】
[0041] 圖1是數(shù)字助聽器非線性頻率伸縮示意圖；
[0042] 圖2是原信號譜序列和頻率伸縮后的譜序列；
[0043] 圖3是漢語雙音節(jié)詞"許多"增強(qiáng)前和增強(qiáng)后的波形圖和語譜圖，其中（a)為輸入 波形圖，（b)為輸出波形圖，（c)為輸入語譜圖，（d)為輸出語譜圖；
[0044] 圖4是6位患者言語識別率P-Ι曲線圖，其中（a)為原始詞表P-Ι曲線，（b)為頻 率伸縮后的詞表P-Ι曲線。
【具體實施方式】
[0045] 下面將結(jié)合附圖以及【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：
[0046] 本發(fā)明所述的數(shù)字助聽器頻率分辨力增強(qiáng)方法，主要包括以下方法步驟：
[0047] S1.獲取患者頻率分辨力下降頻點的頻率辨別閾和頻率值。
[0048] 選取多個測試頻點的音頻序列，依次測量患者在每個測試頻點的頻率辨別閾。 對測量范圍從 125Hz至 8000Hz共 11 個測試頻點（125Hz、250Hz、500Hz、750Hz、1000Hz、 1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz、8000Hz)依次進(jìn)行頻率辨別閾測量，基準(zhǔn)測試信號 仁，i= 1，…11由計算機(jī)測試軟件產(chǎn)生，依次取自上述11個測試頻點信號，測試信號聲壓級 設(shè)定為聽損患者在該頻點的舒適閾。聽損患者通過壓耳式耳機(jī)收聽測試信號，測試從仁= :^= 125Hz測試頻點開始。
[0049] 音頻序列由第一音頻和第二音頻間隔停頓拼接而成，由兩段1秒音頻信號 相間1〇〇毫秒停頓拼接而成，即"第一音頻一一停頓一一第二音頻"的形式。第一音 頻為基準(zhǔn)測試頻點信號A，第二音頻為測試頻點信號仁或頻偏信號f\±A&，頻偏值
即對應(yīng)每個基準(zhǔn)測試頻點信號，可 9 以設(shè)定9檔頻偏值，初始頻偏值△ ^設(shè)定為
第一音頻和第二音頻出現(xiàn)的概率可設(shè) 定，有頻偏時，正向偏移A+AA和負(fù)向偏移f廠AA出現(xiàn)的幾率相等。
[0050] 計算機(jī)測試軟件播放測試頻點音頻序列一或兩遍（第二遍由患者自行選擇是否 需要播放），播放結(jié)束后，患者根據(jù)聽到的音頻序列，在計算機(jī)測試軟件上反饋所聽到的第 一音頻和第二音頻有無差異，計算機(jī)測試軟件根據(jù)患者反饋信息的正確與否，自動調(diào)整頻 偏信號的頻偏值。
[0051 ] 當(dāng)患者連續(xù)N次反饋正確，減小頻偏值ΔA-檔，例如由

以此類推；當(dāng)患者連續(xù)N次反饋錯誤，增大頻偏值△ &一檔，例如由
以此類推；否則，繼續(xù)對該檔信號進(jìn)行測試。N為預(yù)設(shè)值，由計算機(jī)測試軟 件設(shè)定。
[0052] 當(dāng)患者在相鄰兩檔頻偏值[ΛΔf1+1]，1 = 1，2,…，10來回切換三次，或在Δ 檔反復(fù)測量Μ次以上，則患者在該測試頻點的頻率辨別閾為△&，Μ為預(yù)設(shè)值，由計算機(jī)測 試軟件設(shè)定。
[0053] 若i< 11，則i=i+Ι切換到下一測試頻點；若i= 11，則測試結(jié)束，所得到的 Δf1;i= 1，2,…，11即為聽損患者在上述11個頻點的頻率辨別閾，該頻率辨別閾數(shù)值表示 了患者的頻率分辨力，數(shù)值越大，頻率分辨力越差。
[0054] 上述的計算機(jī)測試軟件包括測試信號產(chǎn)生模塊、測試參數(shù)設(shè)定模塊和用戶反饋模 塊。
[0055] 以上頻率辨別閾測量一般在聽損患者進(jìn)行純音聽閾測量之后進(jìn)行，作為純音聽閾 測量的補充。參數(shù)N和Μ可以根據(jù)需要由軟件設(shè)定，N和Μ取值大，測量準(zhǔn)確但是耗時長； Ν和Μ取值小，測量耗時短但是準(zhǔn)確度降低。該方法簡便易操作，患者一般不需訓(xùn)練即可進(jìn) 行，易被患者接受。為提高測試結(jié)果可靠性，可間隔一段