专利名称：听力补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种音频信号处理的方法，特别是涉及一种针对高频听损患者的听力补偿方法。
背景技术：
中国有一亿三千万人有不同程度听力损失，而其中很大一部分患者需要配带合适的助听器。高频听力损失是临床最常见的听力损失形式，中国患者中有90%的人存在高频听力损失。高频听损意味着患者感知低频声音很好，而对高频声音听不清，甚至听不到。但是，在语言中，清辅音一般在不低于2000Hz的高频区。这些辅音虽然只占2%的能量，但是却有56%的清晰度。缺失了这些声音，成人辨识语言困难。更严重的是，对于幼儿来说，则无法学习发音和许多语法规则，变得既聋又 。传统的听力增强方法是振幅放大技术，但是却不适用于高频听损患者。从技术上来说，高频处的听力损失越严重，就需要越多的增益才能获得可听性。但是，这些增益要受到回声、低频掩蔽特性或者放大系统的输出性能的限制，几乎不可能获得足够的增益。此外，高频听力损失超过70dB时，内毛细胞的功能已损失殆尽。此时，振幅放大不但对语言理解没有作用，反而会产生失真，不适及反馈啸叫。而且，由于声音的向上扩散掩蔽特性，很多助听器甚至采用降低增益的方法来降低助听器的噪声。中国的老龄化问题日趋严重，老龄化耳聋的比例必然也不断增加。无手术危险，技术可升级的降频助听技术必然成为中国高频患者的首选技术。在国外，降频助听技术研究的较早，并形成四类主要方法声码器、慢速回放、频率转移和频率压缩。声码器是最早的降频技术，但是生成的降频信号屏蔽了一些重要的低频信息，所以并没体现出显著的高频性能改善。最早的商业助听技术是慢速回放，其原理是以比采样速度慢的速率来播放音频信号。该技术可以保留频率成分的比例关系，但是信号在时间轴上拉伸，造成输入输出间的不同步，从而引起失真。频率转移技术的原理将高频信息转移到低频部分，并与原来低频信号相加。该技术能较好的保留谐波频率间的比例关系，但是由于频率成分间存在交叠，会屏蔽有用的低频信息。此外，还会移入不需要的高频背景噪声。同其它技术相比，比较直接的降频技术是以固定因子降低所有频率成分，称为线性压缩技术。但是研究显示该技术并没有明显改善患者的高频听力。与之对应的是非线性压缩技术，即保持低频信号不变，高频信号以较大比例压缩。由于频率信息间没有交叠，所以该技术保留了元音信号的理解度。在近期一些实验研究中，该技术体现出了较显著的听觉改善。此外，还有一些结合的方法，如幅度放大低频信号，移动中频信号，非线性压缩高频信号，也取得了一些成果。上述研究虽然获得了一些成果，针对听障患者的测试取得了一些有益的反馈。首先，从算法原理上看，频率转移技术和频率压缩技术是将高频信息以不同方式搬移到截止频率以下的低频区。但是，对于重度听力患者，其截止频率一般在1000Hz到2500Hz之间， 这意味着要转移或压缩的高频区域是低频区的2倍以上(语音频率在8000Hz以下)。这些频率区域必然要进行取舍，但是不同的声音，其频率的分布不同，目前还没有一种方法来进行取舍。其次，上述这些方法只是针对母语为英语的患者进行测试，针对汉语的降频技术的报道多为综述或介绍性的论文。然而，研究表明，汉语和英语各有特点，在听觉感知过程中有很大差别。首先，英语是语调语言，而汉语是声调语言。声调信息是汉语的重要组成部分，对提高汉语语言的可懂度有重要贡献。其次，汉语中包含较多的清辅音，而清辅音虽然能量较少，但频率较高，无法被高频听损患者感知。其次，像汉语中的/j/、/q/、/x/，在英语中并无相同发音。由此可见，上述现有的降频助听技术，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决降频助听技术存在的问题，相关领域技术人员莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方法被发展完成，而一般现有的降频助听技术又不能适切的解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的降频助听技术存在的缺陷，而提供一种新型的针对高频听损患者的听力补偿方法，所要解决的技术问题是使其能够在保证可听的情况下，维持声音的自然度，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种针对高频听损患者的听力补偿方法，包括将语音信号转换为输入信号；将输入信号进行降噪以及端点检测，从而判断声音段和噪音段；将信号频谱和噪声频谱划分为六个频域0Hz 250Hz，250Hz 500Hz，500Hz IOOHz，IOOOHz 2000Hz，2000Hz 4000Hz和4000Hz 8000Hz，根据信号段和噪声段的不同频域的频谱的比例关系，按大小以1/2的幂次替代进行标准化；通过慢放因子从所述输入信号自适应的导出降频语音输出信号，将所述降频语音输出信号转换成降频语音。前述的听力补偿方法，其中，所述语音信号通过傅里叶变换为所述输入信号。前述的听力补偿方法，其中，所述降频语音输出信号通过傅里叶反变换为所述降
频语音。 前述的听力补偿方法，所述慢放因子
权利要求
1.一种针对高频听损患者的听力补偿方法，其特征在于包括 将语音信号通过傅里叶变换转换为输入信号；将输入信号进行降噪以及端点检测，判断声音段和噪音段；将信号频谱和噪声频谱划分为六个频域0Hz 250Hz，250Hz 500Hz，500Hz IOOHz，IOOOHz 2000Hz，2000Hz 4000Hz和4000Hz 8000Hz，根据信号段和噪声段的不同频域的频谱的比例关系，按大小以1/2的幂次替代进行标准化；通过慢放因子从所述输入信号自适应的导出降频语音输出信号，将所述降频语音输出信号通过傅里叶反变换转换成降频语音。
2.根据权利要求1所述的听力补偿方法，其特征在于，所述慢放因子_ ^2^1pback，其中，Yi和巧表示信号频谱的归一化幅度(i和J代表不同的频域)，J代表截止频率所在的频域，C,和Cj表示人耳对不同声音区域所需的慢放比例，此处，J+2代表忽略高于截止频率的第一个频带对慢放因子的影响。
全文摘要
本发明公开了一种针对高频听损患者的听力补偿方法，包括将语音信号转换为输入信号；将输入信号进行降噪以及端点检测，从而判断声音段和噪音段；将信号频谱和噪声频谱划分为六个频域，根据信号段和噪声段的不同频域的频谱的比例关系，按大小以1/2的幂次替代进行标准化；通过慢放因子从所述输入信号自适应的导出降频语音输出信号，将所述降频语音输出信号转换成降频语音。本发明的听力补偿方法方法能很好的保持汉语语音的声调信息，提高听障患者对汉语语音的理解度，相对于现有的降频技术来说，对汉语语音和环境声音的识别率平均高10%到15%。
文档编号G10L21/02GK102496374SQ201110422710
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者奚吉, 张卓, 张学武, 张福涛, 梁瑞宇, 许海燕 申请人:河海大学常州校区