一种基于自然声掩蔽的耳鸣治疗声生成方法

本发明涉及声音数据制作技术领域，具体为一种基于自然声掩蔽的耳鸣治疗声生成方法。

背景技术：

耳鸣是指在无任何外界声源或电刺激情况下，察觉到耳内或头部产生声音的一种主观感觉，常被形容为嘶嘶声、嗡嗡声或尖声铃声。耳鸣是一种常见的听觉系统疾病，严重危害人的健康和生活质量。

掩蔽是指：用一种较强的声音引起基底膜的较大振动，使得与其频率相近的、引起基底膜的较小振动的其他声音不易被察觉，而产生较小声被“遮掩”或“覆盖”的现象。在听觉神经系统，掩蔽噪声能够使各级中枢的部分神经元诱发放电受到抑制，也能使听神经、脑干及皮层诱发电位的阈值提高，振幅减小。耳鸣的掩蔽疗法是指用一种声音掩蔽耳鸣声，或者说是用一种声音克制耳鸣声音的疗法。通过对耳鸣性质的系列测试后，选择与耳鸣音调、响度相匹配的特定外界声作为掩蔽声，在医师的指导下聆听掩蔽声，以达到抑制耳鸣或缓解耳鸣症状的方法。

传统的习服疗法，即患者聆听风声、水声等自然声进行耳鸣习服，虽然这些自然声听感上优于噪声，易于患者坚持。但是患者的耳鸣频段又具有较强的个体差异，分布在高频音(4～8khz)、中频音(1k～4khz)、低频音(1khz以下)等不同的频段；基于对现有的耳鸣患者的抽样调查，发现超过半数的耳鸣患者是高频音(4～8khz)的耳鸣，而由于这些自然声在频谱上存在天然的特性，特别是人类感觉悦耳的声音大部分都属于中频音。所以，现有技术中仅仅播放对应耳鸣频带自然声的方法，是无法对所有频段的耳鸣产生有效地遮蔽的。

如图1所示，当患者的耳鸣的频率高于自然声的频率时，存在以下问题：

(1)即便调高自然声的声强，但是由于自然声频谱在耳鸣频带的缺失，自然声无法遮蔽耳鸣声。

(2)仅仅是通过将调大自然声强度来遮蔽高频耳鸣声，不但无法有效的遮蔽，还会对患者听觉造成二次伤害。

(3)现阶段常用的耳鸣掩蔽声疗法中，通常采用白噪声或窄带噪声等噪声对耳鸣进行掩蔽。但是，长时间聆听噪声，患者常常感到较为枯燥，体验效果极差，导致患者不愿接受而无法取得疗效。

技术实现要素：

为了解决现有技术中治疗耳鸣用的噪声数据使用者的体验差，而未处理过的纯自然声数据又难以有效遮蔽所有频段耳鸣的问题，本发明提供一种基于自然声掩蔽的耳鸣治疗声生成方法，其可以面向个体生成基于自然声的声音数据，声音数据更有针对性，不但可以有效的遮蔽耳鸣声，且可以提高使用者的使用体验。

本发明的技术方案是这样的：一种基于自然声掩蔽的耳鸣治疗声生成方法，其特征在于，其包括以下步骤：

s1：获取患者的耳鸣声的中心频率f和响度s；

所述中心频率f为患者的耳鸣声音在频谱上的听觉感受频率的中点；

所述响度s为患者主观感受耳鸣等同于外界声音的音量；

s2：基于患者的耳鸣声，获取耳鸣治疗声的掩蔽强度c；

所述掩蔽强度c为所述耳鸣治疗声在掩蔽范围内的总能量与所述响度s对应的声强的差值；所述掩蔽强度c为正数；

s3：基于患者的耳鸣声，采集计算所述耳鸣治疗声需要掩蔽的频率范围，记做掩蔽频率范围；

所述掩蔽频率范围为频率下限fl至频率上限fu之间的连续的频率区间；

所述掩蔽频率范围的取值符合：频率下限fl<所述中心频率f<频率上限fu；

s4：选择作为基础数据的自然声数据；

s5：在所述自然声数据中，找到位于所述掩蔽频率范围内的声音数据，记做待处理区间数据；

将所述待处理区间数据的声音强度增强至遮蔽声强度；

所述遮蔽声强度＝所述响度s对应的声强+所述掩蔽强度c；

调整后的所述自然声数据即为所述耳鸣治疗声。

其进一步特征在于：

步骤s5中，采用增强或叠加的方法将所述遮蔽声强度和所述待处理区间数据的声强的差值补进所述待处理区间数据中，使其声音强度增强至所述遮蔽声强度；

步骤s2中，还需要获取掩蔽宽度w；所述掩蔽宽度w为所述耳鸣治疗声在频谱上的宽度；其获得方法为：

w＝25+75(1+1.4f²)^0.69

其中，f为耳鸣声的中心频率；

步骤s3中，基于所述掩蔽宽度w进行计算得到所述掩蔽频率范围；

所述频率下限fl、所述频率上限fu分别对应所述掩蔽宽度w的两个边界值；

所述频率上限fu的取值范围为：1.01f≤fu≤10f；所述频率下限fl的取值范围为：0.1f≤fl≤0.99f。

本发明提供的一种基于自然声掩蔽的耳鸣治疗声生成方法，其针对每个患者获取耳鸣声的中心频度、响度，基于中心频度、响度进行对自然声进行调整生成耳鸣治疗声，确保得到的基于自然声生成的耳鸣治疗声更具针对性，有效的保证了治疗效果；基于掩蔽频率范围确保耳鸣治疗声能够在频率宽度范围内覆盖耳鸣声的频率，基于掩蔽强度确保遮蔽声强度覆盖到了耳鸣声的强度，最终得到的基于自然声生成的耳鸣治疗声不但可以有效的遮蔽耳鸣声，且可以提高使用者的使用体验。

附图说明

图1为现有技术中耳鸣声与自然声之间关系示意图；

图2为本专利耳鸣声生成方法流程示意图；

图3为基于本专利技术方案获得的耳鸣治疗声和耳鸣声的关系示意图。

具体实施方式

本发明一种基于自然声掩蔽的耳鸣治疗声生成方法，其具体包括以下步骤。

s1：获取患者的耳鸣声的中心频率f和响度s；

中心频率f为患者的耳鸣声音在频谱上的听觉感受频率的中点；

响度s为患者主观感受耳鸣等同于外界声音的音量；

具体实施时，利用现有的耳鸣检测设备得到患者耳鸣声的中心频率和响度即可。利用给声设备给出中心频率f(hz)，响度s(db)的纯音声信号，并使反复调节上述两个参数，找出使患者感受到和耳鸣最为接近的信号，记录此时的f和s，作为输入的患者耳鸣声的中心频率和响度。

s2：基于患者的耳鸣声，获取耳鸣治疗声的掩蔽强度c和掩蔽宽度w；

掩蔽强度c(db)为耳鸣治疗声在掩蔽范围内的总能量与响度s对应的声强的差值；掩蔽强度c为正数；

现有技术中的耳鸣检测设备基于声学信号处理技术完成对患者耳鸣因数据的采集，所以通过频程来划分频带；所以在基于现有给声设备采集患者的耳鸣声对应的参数时，采集的是掩蔽宽度w；掩蔽宽度w为耳鸣治疗声在频谱上的宽度。

掩蔽强度c和掩蔽宽度w的选择需要能够使患者完全无法察觉耳鸣声。因此，应首先依据诊断经验，从选择较小的值开始，生成治疗声并给患者聆听，如不能满足完全掩蔽耳鸣声的要求，则逐渐增大掩蔽强度和掩蔽宽度，直到满足要求且患者感觉舒适。

在本实施例中，掩蔽强度采用纯音测听5db平台掩蔽法进行；基于耳鸣声的中心频率f，通过munich临界带宽方法来计算掩蔽宽度w，具体实施时，可根据实际患者的情况，进一步调整扩充到其他适宜宽度：

w＝25+75(1+1.4f²)^0.69

基于耳鸣声的中心频率f，采用临界临界带宽的方法来获得掩蔽宽度w，可以更精确的获得中心频率f对应的遮蔽带宽，基于遮蔽带宽w得到的掩蔽频率范围对应的遮蔽声，对于处于中心频率f的耳鸣音可以起到更有效的遮蔽作用，进而提高了耳鸣治疗声的掩蔽效果。

s3：基于掩蔽宽度w，计算耳鸣治疗声需要掩蔽的频率范围，记做掩蔽频率范围；

掩蔽频率范围为频率下限fl至频率上限fu之间的连续的频率区间；

掩蔽频率范围的取值符合：频率下限fl<中心频率f<频率上限fu；

频率下限fl、频率上限fu分别对应掩蔽宽度w的两个边界值。

出于保护听力和提高治疗针对性的目的，掩蔽频率范围不宜设置过大或过小，所以基于掩蔽宽度w计算掩蔽频率范围后，如果超出过大，则需要调整频率上限fu、频率上限fu的取值范围；基于掩蔽宽度w换算为具体的掩蔽频率范围的方法，基于现有技术实现即可；

频率上限fu的取值范围为：1.01f≤fu≤10f；频率下限fl的取值范围为：0.1f≤fl≤0.99f；基于对频率下限fl、频率上限fu的取值范围的限制，确保最终得到的耳鸣治疗声的掩蔽频率范围，既可以完全遮蔽患者耳鸣声，又可以确保患者耳朵不会受到二次伤害。

s4：在现有的自然声音频库中，选择作为基础数据的自然声数据；关于作为数据基础的自然声数据的选择，从自然声音频库中选择主观上听感较好的某个声音，并调节其播放的音量大小到舒适值即可。

s5：在自然声数据中，找到位于掩蔽频率范围内的声音数据，记做待处理区间数据；自然声数据总能量为ea，待处理区间数据的能量记为e0，其中，ea≥e0；

将待处理区间数据的声音强度增强至遮蔽声强度；

遮蔽声强度＝响度s对应的声强+掩蔽强度c。

本专利中，采用增强或叠加的方法将差值补进将待处理区间数据中，使其在需要掩蔽的频谱上声音强度增强至遮蔽声强度，而其他频段上的自然声保持不变，维持了自然声频谱的原始分布规律，不会使自然声听感发生过大的变化，不会引起不适的听感。

补偿了待处理区间数据声强的自然声数据即为耳鸣治疗声。

具体实施时，可以通过任何现有技术、工具、声音增强处理算法，如傅里叶正反变换、滤波器、均衡器等等方法，将遮蔽声强度与e0的差值补充到自然声数据的待处理区间数据中，如图2所示，最终得到的耳鸣治疗声中，待处理区间数据的强度为(响度s对应的声强+掩蔽强度c)；而耳鸣治疗声中掩蔽频率范围外的其他频率范围的声音数据的强度保持原有数值即可，最终得到的耳鸣治疗声的总能量为：

ea+(响度s对应的声强+掩蔽强度c-e0)。

在本专利技术方案中，基于每个患者耳鸣声的频率特征(中心频率、带宽)、响度，对自然声进行处理生成耳鸣治疗声。基于患者耳鸣的频率特征得到掩蔽声的中心频率和带宽，确保耳鸣治疗声能够在有效的频率和宽度范围内掩蔽耳鸣声。基于患者的耳鸣响度得到掩蔽强度，确保治疗声强度能够有效掩蔽耳鸣声的强度，最终得到的基于自然声生成的耳鸣治疗声，可以有效地掩蔽耳鸣声。无论处于任何频段的耳鸣声，都可以基于本方法，以自然声数据为基础进行生成治疗使用的耳鸣治疗声，确保了本专利技术方案更具实用性。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。