多通道语音处理装置、助听器系统及语音处理方法与流程

本发明涉及助听器应用的语音信号处理，具体为一种多通道语音处理装置、助听器系统及语音处理方法。

背景技术：

1、助听器是听力障碍者使用的辅助工具，其作为一个声音放大装置，能有效地放大外界的声音，帮助听力障碍患者听到声音，从而提升自身听觉能力、提高生活质量。随着信息化发展和电子化普及，听力障碍者对助听器的语音信号处理效果要求越来越高。

2、目前市场上的绝大部分助听器为模拟助听器，模拟助听器处理语音信号为模拟信号，通过模拟式放大器对语音信号进行线性放大，但模拟助听器主要采用整体放大处理方式对全频段的音频信号进行处理，这种处理方式无法对外界噪声进行有效过滤和消除，导致小声听不清楚，大声引起听力损伤，严重影响了听力障碍者的佩戴使用感受。另外，在听力障碍人群中，不同听力障碍患者的听力损伤程度和状态不同，多数表现为对不同段频率的音频听觉的损伤程度不一样，采用上述全频段音频处理方式无法满足不同听觉患者的听力补偿需求，并且助听器一般都需要长时间持续佩戴，长时间佩戴这种模拟助听器还会导致其它未受损的听觉逐渐受到损伤。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种多通道语音处理装置，其可满足不同段频率音频处理需求，可提高语音信号处理效果。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种多通道语音处理装置，其包括语音信号输入单元，所述语音信号输入单元输入数字调制信号，其特征在于，语音信号输入端顺次连接调制器dem、高通滤波器hpf、分析滤波器组wola_a、fft单元、噪声消除单元nr、听力补偿单元wdrc、频率均衡单元eq、ifft单元、综合滤波器组wola_s、低通滤波器lpf、音量输出单元volume，

4、所述调制器dem用于将数字调制信号还原为数字语音信号，高通滤波器hpf、分析滤波器组wola_a、fft单元、噪声消除单元、听力补偿单元、频率均衡单元、ifft单元分别用于对数字语音信号进行高通滤波、分析、快速傅里叶变换、噪声消除处理、听力补偿、频率均衡处理、反傅里叶变换，获取重建语言信号；

5、所述音量输出单元volume用于输出重建语言信号。

6、其进一步特征在于，

7、所述分析滤波器组wola_a包括至少一组并联连接的第一滤波器组，所述第一滤波器组将高通滤波器hpf处理后的语音信号根据频率分段定义分成相应个数的子带；

8、所述综合滤波器组wola_s包括至少一组并联连接的第二滤波器组，所述第二滤波器组用于将所述fft单元快速傅里叶变换后的语音信号相加；

9、所述第一滤波器组包含k个通道：第零个通道～第k-1个通道，所述第零个通道为低通滤波器，所述第k-1个通道为高通滤波器，其余通道为带通滤波器，即第二个通道～第k-2个通道为带通滤波器。

10、应用上述多通道语音处理装置处理语音信号的方法，其特征在于，所述方法包括：a1、通过语音信号输入端输入数字调制信号；

11、a2、通过调制器dem将数字调制信号还原为数字语音信号；

12、a3、依次通过高通滤波器hpf、分析滤波器组wola_a、fft单元、噪声消除单元、听力补偿单元、频率均衡单元、ifft单元对数字语音信号分别进行高通滤波、分析、快速傅里叶变换将时域信号转化成频域信号、噪声消除处理、听力补偿、频率均衡处理、反傅里叶变换将频域信号转化成时域信号，获取重建语言信号；

13、a4、通过音量输出单元volume将所述重建语言信号输出。

14、其进一步特征在于，

15、步骤a3中，通过分析滤波器组wola_a中的第一滤波器组将输入的第二语音信号分离，将第二语音信号均匀划分成若干个频带信号，频带信号数量与通道数量一致，信号分离后，在对应通道中对每个频带信号依次进行运算、噪声消除处理、听力补偿、频率均衡处理。

16、一种助听器系统，将该助听器系统封装于助听器的壳体中，所述助听器系统包括语音信号采集单元、主控状态机fsm、模拟电路、电源模块、语音信号输出单元，所述主控状态机fsm用于对助听器系统进行控制，所述模拟电路包括pga放大电路、sd_adc模数转换电路、音频功率放大器pa，所述语音信号采集单元顺次连接所述pga放大电路、sd_adc模数转换电路，所述语音信号采集单元用于采集原始语音信号，所述pga放大电路用于对原始语音信号进行放大，所述sd_adc模数转换电路用于对pga放大电路放大后的语音信号进行模数转换，所述电源模块用于对助听器系统进行供电，其特征在于，所述助听器系统包括上述多通道语音处理装置，所述多通道语音处理装置的输入端连接所述sd_adc模数转换电路，所述多通道语音处理装置的输出端顺次连接所述音频功率放大器pa、语音信号输出单元；

17、所述音频功率放大器pa用于对多通道语音处理装置处理后获得的重建语言信号功率进行放大；

18、所述语音信号输出单元用于输出放大重建语言信号。

19、其进一步特征在于，

20、所述主控状态机fsm包括i2c单元、按键检测单元keydet、音量和提示音控制单元ctrl、数字模块控制单元dmcu，所述i2c单元用于与片外存储单元进行通讯，并通过片外调试通讯接口直接访问内部寄存器，所述按键检测单元keydet连接按键key，所述按键检测单元keydet用于对按键key输入的开关信号进行检测，所述音量和提示音控制单元ctrl用于对助听器的音量进行控制，并用于在重建语言信号中叠加提示音；所述数字模块控制单元dmcu用于把片外的调试控制指令转化成内部读写控制信号，并用于把按键key输入的开关信号转化成相应的参数读写控制信号；

21、所述语音信号采集单元包括麦克风mic；

22、所述语音信号输出单元包括扬声器speak；

23、所述模拟电路还包括sigma-delta调制器、功放单元pa，所述sigma-delta调制器用于将重建语言信号转换为1bit调制信号，所述功放单元pa用于将1bit调制信号进行放大，获取放大语音信号。

24、基于上述助听器系统对语音信号进行处理的方法，其特征在于，该方法包括：b1、通过语音信号采集单元采集原始语音信号，并发送给模拟电路中的pga放大电路，通过pga放大电路、sd_adc模数转换电路依次对原始语音信号进行放大、模数转换，获取数字调制信号，并将数字调制信号发送给多通道语音处理装置；

25、b2、通过多通道语音处理装置对数字调制信号进行处理，获得重建语言信号；

26、b3、通过语音信号输出单元将重建语言信号输出。

27、采用本发明上述方法可以达到如下有益效果：多通道语音处理装置中高通滤波器hpf、噪声消除单元nr、低通滤波器lpf用于将数字调制信号中掺杂的外界噪声过滤和消除，有利于提高语音信号处理效果，获取更加清晰、稳定的语音信号；另外，多通道语音处理装置中还设置有分析滤波器组wola_a、综合滤波器组wola_s、听力补偿单元wdrc、频率均衡单元eq，分析滤波器wola_a用于将数字语音信号划分为不同频带信号，有利于分别对不同频带信号进行补偿，从而满足不同听觉患者的听力补偿需求，通过综合滤波器组wola_s对降噪后的语音信号进行综合，通过听力补偿单元wdrc、频率均衡单元eq对综合后的语音信号进行补偿、均衡，有利于获得更加清晰、均衡的重建语言信号，从而大大提高了语音信号还原效果。

28、将上述多通道语音处理装置应用于助听器系统中，通过多通道语音处理装置将数字调制信号划分为不同频率段(不同通道)的若干个频带信号，有利于实现不同频带信号的宽动态压缩听力补偿、频率均衡等精细化处理，这种对不同频带信号进行放大的分频段音频处理方式，即使在不同听力损失人群的不同调配需求条件下，也能够实现语言信号重建，并且多通道精细化处理后获得的重建语言语音信号更接近于原始语音信号，从而避免了小声听不清楚，大声引起听力损伤的问题出现，改善了听力障碍者对助听器的佩戴使用感受。