專利名稱：一種適用于漢語(yǔ)語(yǔ)言的聽力損失補(bǔ)償方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及語(yǔ)音信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及聽力損失補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
在漢語(yǔ)語(yǔ)言中，元音(韻母)和輔音(聲母)是構(gòu)成漢語(yǔ)語(yǔ)言的基本語(yǔ)素。幾乎所有漢字都是以輔音(聲母)開始，元音(韻母)結(jié)束的，其中包括只有元音而沒有輔音的純?cè)粢艄?jié)，稱為“零輔音”。此外，漢語(yǔ)語(yǔ)音還具有以下特點(diǎn)(1)音系簡(jiǎn)單，即音素少、音節(jié)少(大約有60個(gè)音素，但只有約407個(gè)音節(jié)，即便考慮音調(diào)也不過1330多個(gè)有調(diào)音節(jié))，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(只有CV和V兩種，其中，C是輔音， V是單元音或復(fù)合元音)；(2)清輔音多，而且多是弱清音；(3)語(yǔ)感響亮，字詞分隔清楚。在漢語(yǔ)語(yǔ)言中，元音是一個(gè)音節(jié)的主干，無(wú)論是從長(zhǎng)度還是從能量上來(lái)看，元音都占了主要部分。輔音在一個(gè)音節(jié)的前端，它的時(shí)長(zhǎng)和音量都相對(duì)較小，然而卻對(duì)語(yǔ)言的辨別和理解至關(guān)重要。因此，如果聽不到或聽不清輔音就很難辨別詞語(yǔ)的語(yǔ)義。隨著人年齡的增長(zhǎng)，聽力損失(多為感音神經(jīng)性聽力損失)通常先是從高頻段開始，而輔音的中心頻率大多位于2. 5kHz以上(有些清輔音甚至高于4kHz)。因此對(duì)于有聽力損失的患者而言，聽清輔音顯得尤其重要。聽力損失補(bǔ)償是助聽器的核心算法，它的作用是針對(duì)患者的聽力損失情況，將外界聲音信號(hào)進(jìn)行一系列的壓縮放大增強(qiáng)等處理，從而對(duì)聽力進(jìn)行一定程度上的補(bǔ)償?，F(xiàn)有的聽力損失補(bǔ)償技術(shù)幾乎采用的都是多通道補(bǔ)償方法，即先將語(yǔ)音信號(hào)分成若干個(gè)獨(dú)立頻帶，在每個(gè)頻帶內(nèi)根據(jù)患者的聽力損失情況進(jìn)行放大補(bǔ)償。傳統(tǒng)的聽力補(bǔ)償方法有兩種，一種是采用濾波器組的多通道補(bǔ)償方法，另一種是采用離散傅里葉變換的多通道補(bǔ)償方法。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用濾波器組的多通道補(bǔ)償方法的示意圖。該采用濾波器組的多通道補(bǔ)償方法是在時(shí)域中進(jìn)行的，它首先將語(yǔ)音信號(hào)輸入給一組帶通濾波器組，即分析濾波器組(設(shè)為N個(gè))，得到N個(gè)子帶信號(hào)(通道)，然后計(jì)算每個(gè)通道的增益量，實(shí)現(xiàn)增益補(bǔ)償。最后再將補(bǔ)償后的信號(hào)輸入到綜合濾波器組，合成補(bǔ)償后的語(yǔ)音信號(hào)。具體可參見 1991年ICASSP會(huì)議(國(guó)際聲學(xué)語(yǔ)音與信號(hào)處理會(huì)議)，由T Lunner和J Hellgren提出的 "A digital filterbank hearing aid-design, implementation and evaluation" ； 以及參見1998年的IEEE電路與系統(tǒng)國(guó)際學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)，R Brennan和T Schneider提出的 "A flexible filterbank structure for extensive signal manipulations in digital hearing 已ids’，ti^0圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用離散傅里葉變換的多通道補(bǔ)償方法的示意圖。該采用離散傅里葉變換的多通道補(bǔ)償方法是在頻域進(jìn)行的，它首先將輸入語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行離散傅里葉變換(DFT)；然后將頻域信號(hào)根據(jù)需要組合成不同的通道，計(jì)算每個(gè)通道的增益量，實(shí)現(xiàn)增益補(bǔ)償；最后再將補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉變換，最終得到補(bǔ)償后的時(shí)域信號(hào)。具體可參見 1991 年 ICASSP 會(huì)議，由 F Asano, Y Suzuki 和 T Sone 提出的“A digital hearing aid that compensates loudness for sensorineural impaired listeners，，文獻(xiàn)；以及參見 1995 年 ICASSP 會(huì)議，由 J C Tejero, S Bernal, J A Hidaldo 提出的 “Adigital hearing aid that compensates loudness for sensorineural hearing impaiements，，文現(xiàn)有技術(shù)中的采用濾波器組或離散傅里葉變換算法所進(jìn)行聽力補(bǔ)償，都需要將聲音信號(hào)分成數(shù)個(gè)獨(dú)立的頻率通道，并在每個(gè)通道內(nèi)加以不同程度的放大處理，最后將合成的聲音回放出來(lái)。然而這種方法會(huì)帶來(lái)一定的問題(1)若元音的共振峰正好處于頻段的交疊處，就會(huì)被“劈”成兩部分，而每部分都給予了不同程度的放大，這很可能造成共振峰的移動(dòng)、變形等，進(jìn)而大大降低了語(yǔ)音的可理解度；(2)此種方法在對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行放大處理過程中，同時(shí)也會(huì)將語(yǔ)音中的噪聲或干擾成分放大，從而降低患者的聽覺舒適度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能解決以上問題的適用于漢語(yǔ)語(yǔ)言的聽力損失補(bǔ)償方法及設(shè)備。在第一方面，本發(fā)明提供了一種聽力損失補(bǔ)償方法。該方法首先接收語(yǔ)音信號(hào) x(m)；然后檢測(cè)語(yǔ)音信號(hào)X(m)中的輔音；最后對(duì)該檢測(cè)到的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。在第二方面，本發(fā)明提供了一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，該設(shè)備接收來(lái)自外界的語(yǔ)音信號(hào)。并且該設(shè)備包括輔音獲取模塊、輔音補(bǔ)償模塊。該輔音獲取模塊根據(jù)該語(yǔ)音信號(hào)的輔音特性，檢測(cè)該語(yǔ)音信號(hào)中的輔音。該輔音補(bǔ)償模塊基于檢測(cè)到的輔音區(qū)域，對(duì)該語(yǔ)音信號(hào)中的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。本發(fā)明根據(jù)漢語(yǔ)語(yǔ)音的特點(diǎn)，提出了一種新的聽力損失補(bǔ)償策略，其采用一種選擇放大的方式，將語(yǔ)音中患者難以聽清辨識(shí)的輔音部分加以放大，而能量較大、容易辨識(shí)的元音部分則不做處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)沒有對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行分頻段處理，因此不會(huì)造成共振峰的移動(dòng)或變形，減少了語(yǔ)音的失真；(2)僅針對(duì)輔音部分進(jìn)行放大補(bǔ)償，避免了噪聲和干擾的放大，提高了患者的聽覺舒適度。


下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用濾波器組的多通道補(bǔ)償方法示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用離散傅里葉變換的多通道補(bǔ)償系統(tǒng)示意圖；圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的聽力損失補(bǔ)償設(shè)備框圖；圖4是漢語(yǔ)語(yǔ)言中元音的短時(shí)平均幅度波形示意圖；圖5是漢語(yǔ)語(yǔ)言中輔音的短時(shí)過零率波形示意圖；圖6是某聽力患者的聽力圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的聽力損失補(bǔ)償方法流程圖。
具體實(shí)施例方式圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的聽力損失補(bǔ)償設(shè)備框圖。該聽力損失補(bǔ)償設(shè)備包括加窗分幀處理模塊310、元音起止端獲取模塊320、輔音獲取模塊330、輔音補(bǔ)償模塊340。該加窗分幀處理模塊310將時(shí)域語(yǔ)音信號(hào)χ (1)進(jìn)行加窗分幀處理，從而得到分幀后的語(yǔ)音信號(hào)X (m)。元音起止端獲取模塊320接收來(lái)自該加窗分幀處理模塊310的分幀后的語(yǔ)音信號(hào) x(m)，并查詢得到該語(yǔ)音中元音(韻母)所處位置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過語(yǔ)音的短時(shí)能量參數(shù)得到語(yǔ)音中的元音位置。理由是在漢語(yǔ)語(yǔ)音中，元音的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，并且能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于輔音及噪聲，因此可通過分析各幀的短時(shí)能量參數(shù)，檢測(cè)語(yǔ)音中的元音。下面簡(jiǎn)述該元音起止端獲取模塊320如何通過語(yǔ)音短時(shí)能量參數(shù)檢測(cè)語(yǔ)音中的兀首?，F(xiàn)設(shè)第η幀語(yǔ)音信號(hào)ι (m)的長(zhǎng)度為N (通常N = 10毫秒)，則該信號(hào)xn (m)的短時(shí)平均幅度值(可作為能量的表征)為
N-I
權(quán)利要求
1.一種聽力損失補(bǔ)償方法，包括接收語(yǔ)音信號(hào)X(m)；檢測(cè)該語(yǔ)音信號(hào)X(m)中的輔音；對(duì)該檢測(cè)到的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，在所述接收語(yǔ)音信號(hào)步驟之后包括，根據(jù)該語(yǔ)音信號(hào)的短時(shí)平均幅度值，得到該語(yǔ)音信號(hào)中元音的起止位置，以便根據(jù)該元音的起止位置檢測(cè)輔音。
3.如權(quán)利要求2所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，所述得到元音的起止位置的步驟包括計(jì)算最初多幀語(yǔ)音信號(hào)的各幀的短時(shí)平均幅度值；計(jì)算短時(shí)平均幅度的高能量閾值ITU和低能量閾值ITL ；根據(jù)該高能量閾值ITU和該低能量閾值ITL，以及根據(jù)元音的短時(shí)平均幅度特性，得到元音的起止位置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，所述檢測(cè)語(yǔ)音信號(hào)中輔音的步驟包括，基于語(yǔ)音的短時(shí)過零率參數(shù)檢測(cè)輔音的步驟。
5.如權(quán)利要求2所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，所述檢測(cè)語(yǔ)音信號(hào)中輔音的步驟包括計(jì)算語(yǔ)音的短時(shí)過零率；從元音的起位置向前，不超過前一個(gè)元音的止位置，逐次比較各幀的短時(shí)過零率；如果連續(xù)多幀的短時(shí)過零率都大于過零率檢測(cè)閾值IZCT，則將該短時(shí)過零率高于該 IZCT的該多個(gè)幀定位為輔音區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，所述補(bǔ)償步驟包括根據(jù)患者的聽力圖對(duì)輔音頻段進(jìn)行聽力補(bǔ)償?shù)牟襟E。
7.一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，該設(shè)備接收來(lái)自外界的語(yǔ)音信號(hào)，其特征在于，包括輔音獲取模塊，檢測(cè)該語(yǔ)音信號(hào)中的輔音；輔音補(bǔ)償模塊，對(duì)該檢測(cè)到的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。
8.如權(quán)利要求7所述的一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括元音起止位置獲取模塊，該元音起止位置獲取模塊根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的元音特性得到該語(yǔ)音信號(hào)X(m) 中元音的起止位置，以便所述輔音獲取模塊根據(jù)該得到的元音的起止位置檢測(cè)輔音。
9.如權(quán)利要求8所述的一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述元音起止位置獲取模塊基于語(yǔ)音的短時(shí)平均幅度值得到所述元音的起止位置。
10.如權(quán)利要求7或9所述的一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述輔音獲取模塊基于語(yǔ)音的短時(shí)過零率參數(shù)檢測(cè)輔音。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于漢語(yǔ)語(yǔ)言的聽力損失補(bǔ)償方法及設(shè)備。該方法包括以下步驟接收語(yǔ)音信號(hào)x(m)；檢測(cè)該語(yǔ)音信號(hào)x(m)中的輔音；對(duì)該檢測(cè)到的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。本發(fā)明減少了語(yǔ)音失真，提高了患者的聽覺舒適度，可適用于任意一種聽力助聽設(shè)備中。
文檔編號(hào)G10L21/02GK102222507SQ20111015075
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者侯朝煥, 洪纓, 蔡宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所