一种数字助听器频率分辨力增强方法技术

本发明专利技术涉及语音信号处理技术领域，尤其涉及一种数字助听器频率分辨力增强方法，主要包括以下步骤：S1.获取患者频率分辨力下降频点的频率辨别阈和频率值；S2.根据频率辨别阈和频率值确定需要增强频率分辨力的频率拉伸区域和频率压缩区域；S3.对数字助听器输入的语音信号的频率拉伸区域进行非线性频率拉伸，对其频率压缩区域进行非线性频率压缩。本发明专利技术针对频率分辨力下降的区域，加大了该区域信号的频率间隔，提高患者的频率敏感度，提高数字助听器输入语音信号的频率分辨力，进而提高患者的言语识别能力和言语交流能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及语音信号处理
，尤其涉及一种数字助听器频率分辨力增强方 法。
技术介绍
当前的数字助听方法主要关注于声信号的"可听性"提高，即如何通过硬件或软 件的方法，对不同频率、不同声压级的信号响度进行适当地放大，以补偿听损患者所损失的 声音强度。但是，人类的听觉是个复杂的过程，听到并不一定表示听懂。在嘈杂环境或者 干扰声中进行言语交流时，听损患者对目标语音的频率分辨力对理解语言至关重要。衡量 人耳频率分辨力的指标为频率辨别阈。以往研究表明，正常人耳的频率辨别阈为频率值的 0. 1%~0. 45%，低于该数值就会影响患者的言语识别能力。大多数听损患者在听阈上升的 同时都伴有频率分辨力下降。但是，传统的助听器验配方法只测量听损患者在各频点的听 阈、舒适阈和痛阈，并不进行频率分辨力的测量。当前的数字助听器语音信号处理算法也没 有针对听损患者频率分辨力下降情况进行相应地纠正或补偿。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种数字助听器频率分辨力增 强方法。 为实现上述目的，本专利技术可以通过以下技术方案予以实现： -种数字助听器频率分辨力增强方法，包括以下步骤：S1.获取患者频率分辨力下降频点的频率辨别阈和频率值；S2.根据频率辨别阈和频率值确定需要增强频率分辨力的频率拉伸区域和频率压 缩区域；S3.对数字助听器输入的语音信号的频率拉伸区域进行非线性频率拉伸，对其频 率压缩区域进行非线性频率压缩。 进一步的，步骤S1包括：选取多个测试频点的音频序列，依次测量患者在每个测 试频点的频率辨别阈； 所述音频序列由第一音频和第二音频间隔停顿拼接而成，所述第一音频为 基准测试频点信号A，所述第二音频为测试频点信号仁或频偏信号f\±AA，频偏值 计算机测试软件播放测试频点的音频序列，患者根据听到的音频序列，在计算机 测试软件上反馈所听到的第一音频和第二音频有无差异； 当患者连续N次反馈正确，减小频偏值△f;一档，当患者连续N次反馈错误，增大 频偏值A&-档，否则，继续对该档信号进行测试，N为预设值；当患者在相邻两档频偏值Af1+1]，1=1，2,…，10来回切换三次，或在Δ& 档反复测量Μ次以上，则患者在该测试频点的频率辨别阈为△f\，Μ为预设值。 进一步的，所述多个测试频点选取测量范围从125Hz至8000Hz的11个频点，其频 率值分别为 125Hz、250Hz、500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz、 8000Hz。 进一步的，所述音频序列的声压级设定为患者在该测试频点的舒适阈。 进一步的，所述计算机测试软件包括测试信号产生模块、测试参数设定模块和用 户反馈模块。 进一步的，步骤S2包括：S21.将频率辨别阈高于对应频率值0.45%的频点确定为需要增强频率分辨力的 频点，假设其频率值为f;S22.假设频率拉伸区域为，其中f-Af，fh=f+Af，Af为患 者在该频点的频率辨别阈，假设拉伸后的频率区域为，频率拉伸系数为γ，γ取值在2~5之间；S23.假设频率拉伸区域两边的频率压缩区域为和和， 频率压缩系数为β， 进一步的，步骤S3包括： S31.对输入的语音信号进行分帧，帧长为2Α，Α为正整数；S32.对每帧信号进行快速傅里叶变换，得到2A个点的谱序列S33.计算谱序列/? J的频率拉伸区域和频率压缩区域； S34.假设频率伸缩后的谱序列为:叫"· 计算其频率拉伸区域 和频率压缩区域；S35.通过对谱序列= 2<J的频率拉伸区域进行线性插值得到 频率伸缩后谱序列m= 叫·· ·m2y]的频率拉伸区域的序列值，通过对谱序列 :n=[?0 % "·的频率压缩区域的序列值进行均匀抽样得到频率伸缩后谱序列 :0| =[班9叫的频率压缩区域的序列值。 进一步的，步骤S33包括： 计算谱序列η= ?1:…中对应频率f1的点rii的下标对应频 率#的点nh的下标对应频率Γ的点na的下标对应频率fd的点nd 由于频谱的对称性，[叫nj和./Vu 为频率拉伸区域，[nanj、f和hww 为频率压缩区域，其中fS为输入语音信号的 采样频率。 进一步的，步骤S34包括：假设和的频率拉伸 区域，、和「《V-w [?V-卜# ?』为其频率压缩区域； 和「ziim ]的起始点下标通过计算 _2M-/" 2^-1-/'J下标a' =a，d'=d，与[n。nj相同，[w2<-卜与[??心:1-# 相同，fl% 与Bn2M<J相同。 进一步的，步骤S35包括： 和卜y丨ft, %_#]的序列值通过对[叫nj和[?a&& 性插值方法得到； 的序列值通过对[nanj的序列值均匀抽样得到，抽样后的信号满足_的序列值通过对的序列值均匀抽样得到，抽样后的信号f 的序列值通过对f_w?2 的序列值均匀抽样得 * 至IJ，抽样后的信号满足的序列值通过对的序列值均匀抽样得到，抽样后的信号满足 相对于现有技术，本专利技术的优点和有益效果在于： (1)本专利技术可以对听损患者的频率辨别阈进行测量，获取患者频率分辨力下降频 点信息，便于进一步进行频率分辨力增强。 (2)本专利技术可以根据患者的频率辨别阈测量结果，对频率分辨力下降的频率区域 进行频率拉伸，提高患者在该区域的频率分辨力。 (3)本专利技术在进行频率拉伸的同时，对拉伸区域之外的频率区域进行频率压缩，以 避免输出信号频率混叠。 总而言之，本专利技术针对频率分辨力下降的区域，加大了该区域信号的频率间隔，提 高患者的频率敏感度，提高数字助听器输入语音信号的频率分辨力，进而提高患者的言语 识别能力和言语交流能力。【附图说明】 图1是数字助听器非线性频率伸缩示意图； 图2是原信号谱序列和频率伸缩后的谱序列； 图3是汉语双音节词"许多"增强前和增强后的波形图和语谱图，其中（a)为输入 波形图，（b)为输出波形图，（c)为输入语谱图，（d)为输出语谱图； 图4是6位患者言语识别率P-Ι曲线图，其中（a)为原始词表P-Ι曲线，（b)为频 率伸缩后的词表P-Ι曲线。【具体实施方式】 下面将结合附图以及【具体实施方式】对本专利技术作进一步的说明： 本专利技术所述的数字助听器频率分辨力增强方法，主要包括以下方法步骤： S1.获取患者频率分辨力下降频点的频率辨别阈和频率值。 选取多个测试频点的音频序列，依次测量患者在每个测试频点的频率辨别阈。 对测量范围从 125Hz至 8000Hz共 11 个测试频点（125Hz、250Hz、500Hz、750Hz、1000Hz、 1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz、8000Hz)依次进行频率辨别阈测量，基准测试信号 仁，i= 1，…11由计算机测试软件产生，依次取自上述11个测试频点信号，测试信号声压级 设定为听损患者在该频点的舒适阈。听损患者通过压耳式耳机收听测试信号，测试从仁= :^= 125Hz测试频点开始。 音频序列由第一音频和第二音频间隔停顿拼接而成，由两段1秒音频信号 相间1〇〇毫秒停顿拼接而成，即"第一音频一一停顿一一第二音频"的形式。第一音 频为基准测试频点信号A，第二音频为测试频点信号仁或频偏信号f\±A&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字助听器频率分辨力增强方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.获取患者频率分辨力下降频点的频率辨别阈和频率值；S2.根据频率辨别阈和频率值确定需要增强频率分辨力的频率拉伸区域和频率压缩区域；S3.对数字助听器输入的语音信号的频率拉伸区域进行非线性频率拉伸，对其频率压缩区域进行非线性频率压缩。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹采荣，王青云，梁瑞宇，汪家冬，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44