助聽設(shè)備中的語音信號(hào)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(hào)處理方法、裝置及助聽設(shè)備。該方法包括：接收語音信號(hào)；根據(jù)所述語音信號(hào)，提取所述語音信號(hào)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(diǎn)頻率；根據(jù)所述拐點(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)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(hào)的說話者的基頻來設(shè)置非線性壓縮的拐點(diǎn)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(hào)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(shí)別能力。
【專利說明】
助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理方法、裝置及助聽設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明實(shí)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(hào)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(hào)處理器，語音信號(hào)處理器的工作原理是接收語音信號(hào)、通過芯片放大語音信號(hào)然后再輸出放大后的語音信號(hào)。
[0003]但是，針對(duì)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(shí)現(xiàn)言語識(shí)別?，F(xiàn)有的頻率壓縮式助聽技術(shù)是確定固定的拐點(diǎn)頻率(cut-off frequency)，然后將高于拐點(diǎn)頻率的信號(hào)通過壓縮轉(zhuǎn)移到拐點(diǎn)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(diǎn)頻率如果過低，就會(huì)嚴(yán)重影響漢語聲調(diào)識(shí)別，但是拐點(diǎn)頻率過高會(huì)導(dǎo)致該項(xiàng)頻率壓縮助聽技術(shù)對(duì)聽障人群沒有多大幫助，因此，固定的拐點(diǎn)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(shí)別能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)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(shí)別能力。
[0006]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理方法，所述方法包括:
[0007]接收語音信號(hào)；
[0008]根據(jù)所述語音信號(hào)，提取所述語音信號(hào)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(diǎn)頻率；
[0010]根據(jù)所述拐點(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0011]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)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(hào)；
[0013]基頻提取模塊，用于根據(jù)所述語音信號(hào)，提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻；
[0014]拐點(diǎn)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(diǎn)頻率；
[0015]壓縮處理模塊，用于根據(jù)所述拐點(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0016]第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種助聽設(shè)備，包括語音信號(hào)處理器，所述語音信號(hào)處理器包括本發(fā)明任一實(shí)施例所述的助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理裝置。
[0017]本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過根據(jù)接收到的語音信號(hào)的說話者的基頻來設(shè)置非線性壓縮的拐點(diǎn)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(hào)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(shí)別能力。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理方法的流程圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理方法的流程圖；
[0020]圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理方法的流程圖；
[0021]圖4是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)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?jī)?nèi)容。
[0023]實(shí)施例一
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理方法的流程圖，本實(shí)施例可適用于對(duì)助聽設(shè)備接收到的語音信號(hào)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(hào)處理裝置來執(zhí)行，該裝置可以由軟件和/硬件來實(shí)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(hào)。
[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(hào)。
[0027]步驟120，根據(jù)所述語音信號(hào)，提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻。
[0028]人在發(fā)音時(shí)，根據(jù)聲帶是否震動(dòng)可以將語音信號(hào)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(shí)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(shí)，氣流通過聲門使聲帶產(chǎn)生張弛震蕩式振動(dòng)，產(chǎn)生準(zhǔn)周期的激勵(lì)脈沖串。這種聲帶振動(dòng)的頻率稱為基音頻率，簡(jiǎn)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(gè)人聲帶的長(zhǎng)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(gè)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(duì)較高。
[0030]提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻可以先估計(jì)說話者的基音周期，根據(jù)基音周期得到基頻，基音檢測(cè)的方法大致上可以分為三類:
[0031]時(shí)域估計(jì)法，直接由語音波形來估計(jì)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(hào)變換到頻域或者時(shí)域來估計(jì)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(lì)部分的信息，然后求取基音周期；
[0033]混合法，先提取信號(hào)聲道模型參數(shù)，然后利用它對(duì)語音信號(hào)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(diǎn)頻率。
[0035]非線性壓縮算法中的拐點(diǎn)頻率設(shè)置會(huì)影響語音識(shí)別，將影響與漢語言語識(shí)別相關(guān)的基頻軌跡信息?；l作用于漢語言語的聲調(diào)識(shí)別，如果拐點(diǎn)頻率低于基頻，則會(huì)影響漢語聲調(diào)識(shí)別，如果拐點(diǎn)頻率高于基頻，則經(jīng)過頻率壓縮對(duì)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(diǎn)頻率，將有助于提升聽障病人的言語識(shí)別能力。
[0036]可以將基頻的設(shè)定范圍內(nèi)的一個(gè)頻率設(shè)置為非線性壓縮的拐點(diǎn)頻率，其中，所述設(shè)定范圍較小，所述設(shè)定范圍的兩個(gè)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(diǎn)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(diǎn)頻率。
[0039]通過將所述基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點(diǎn)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(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0041]設(shè)置了拐點(diǎn)頻率后，將所述拐點(diǎn)頻率作為非線性壓縮的起點(diǎn)，對(duì)所述語音信號(hào)中高于所述拐點(diǎn)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(hào)中高于所述拐點(diǎn)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(shí)采用非線性壓縮算法。
[0043]本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過接收到語音信號(hào)后，提取所述語音信號(hào)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(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)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(hào)的說話者的基頻來設(shè)置非線性壓縮的拐點(diǎn)頻率，可以提高漢語聲調(diào)識(shí)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(hào)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(shí)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(hào)，提取所述語音信號(hào)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(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行分析，提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻。
[0046]利用自相關(guān)法提取說話者的基頻時(shí)，利用所述語音信號(hào)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(jiǎn)化運(yùn)算。倒譜法是求取所述語音信號(hào)的對(duì)數(shù)功率譜，對(duì)所述對(duì)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(shí)施例二
[0048]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理方法的流程圖，本實(shí)施例在實(shí)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(hào)。
[0050]步驟220，根據(jù)所述語音信號(hào)，提取所述語音信號(hào)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(diǎn)頻率。
[0052]步驟240，根據(jù)所述拐點(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0053]步驟250，輸出處理后的語音信號(hào)。
[0054]通過輸出處理后的語音信號(hào)，使得聽障病人能夠聽到所述語音信號(hào)中的言語信息。
[0055]本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過接收到語音信號(hào)后，提取所述語音信號(hào)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(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮處理，輸出處理后的語音信號(hào)。由于通過根據(jù)接收到的語音信號(hào)的說話者的基頻來設(shè)置非線性壓縮的拐點(diǎn)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(shí)別能力，從而更好地提升聽障病人的漢語言語可懂度。
[0056]實(shí)施例三
[0057]圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理方法的流程圖，本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上的一個(gè)優(yōu)選實(shí)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(hào)。
[0059]步驟320，根據(jù)所述語音信號(hào)，通過所述助聽設(shè)備的語音信號(hào)處理器提取所述語音信號(hào)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(diǎn)頻率。
[0061]步驟340，根據(jù)所述拐點(diǎn)頻率，通過所述助聽設(shè)備的語音信號(hào)處理器對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0062]步驟350，輸出處理后的語音信號(hào)。
[0063]步驟360，通過所述助聽設(shè)備的語音信號(hào)處理器探測(cè)到基頻發(fā)生變動(dòng)；
[0064]接收新的語音信號(hào)，提取新的語音信號(hào)的說話者的基頻，當(dāng)新的語音信號(hào)的說話者的基頻和之前的語音信號(hào)的說話者的基頻不同時(shí)，所述助聽設(shè)備的語音信號(hào)處理器可以探測(cè)到基頻發(fā)生了變動(dòng)。
[0065]步驟370，將變動(dòng)后的基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點(diǎn)頻率，之后順序執(zhí)行步驟340-步驟370。
[0066]本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過對(duì)接收到的語音信號(hào)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(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮處理，當(dāng)提取到的基頻發(fā)生變動(dòng)時(shí)，將變動(dòng)后的基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點(diǎn)頻率，即根據(jù)實(shí)時(shí)提取的基頻變動(dòng)非線性壓縮的拐點(diǎn)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(shí)別率。
[0067]實(shí)施例四
[0068]圖4是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，本實(shí)施例所述的助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理裝置包括:語音接收模塊410、基頻提取模塊420、拐點(diǎn)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(hào)；
[0070]基頻提取模塊420用于根據(jù)所述語音信號(hào)，提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻；
[0071]拐點(diǎn)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(diǎn)頻率；
[0072]壓縮處理模塊440用于根據(jù)所述拐點(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮處理。
[0073]優(yōu)選的，所述拐點(diǎn)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(diǎn)頻率。
[0075]優(yōu)選的，還包括:
[0076]語音輸出模塊，用于在對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮之后，輸出處理后的語音信號(hào)。
[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(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行分析，提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻。
[0079]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種助聽設(shè)備，包括語音信號(hào)處理器，所述語音信號(hào)處理器包括本發(fā)明任一實(shí)施例所述的助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理裝置。
[0080]上述產(chǎn)品可執(zhí)行本發(fā)明任意實(shí)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(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)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(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)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(shí)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(shí)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(xiàng)】
1.一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)處理方法，其特征在于，所述方法包括: 接收語音信號(hào)； 根據(jù)所述語音信號(hào)，提取所述語音信號(hào)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(diǎn)頻率； 根據(jù)所述拐點(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)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(diǎn)頻率包括: 將所述基頻設(shè)置為非線性壓縮的拐點(diǎn)頻率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮之后，還包括: 輸出處理后的語音信號(hào)。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(hào)，提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻包括: 利用自相關(guān)法或者倒譜法對(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行分析，提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻。5.一種助聽設(shè)備中的語音信號(hào)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(hào)； 基頻提取模塊，用于根據(jù)所述語音信號(hào)，提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻； 拐點(diǎn)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(diǎn)頻率； 壓縮處理模塊，用于根據(jù)所述拐點(diǎn)頻率，對(duì)所述語音信號(hào)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(diǎn)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(diǎn)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(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮之后，輸出處理后的語音信號(hào)。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(duì)所述語音信號(hào)進(jìn)行分析，提取所述語音信號(hào)的說話者的基頻。9.一種助聽設(shè)備，包括語音信號(hào)處理器，其特征在于，所述語音信號(hào)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(hào)處理裝置。
【文檔編號(hào)】G10L21/038GK105931651SQ201610226897
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】陳霏, 朱淑豐
【申請(qǐng)人】南方科技大學(xué)