專利名稱：一種適用于漢語語言的聽力損失補(bǔ)償方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及語音信號處理領(lǐng)域，尤其涉及聽力損失補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
在漢語語言中，元音(韻母)和輔音(聲母)是構(gòu)成漢語語言的基本語素。幾乎所有漢字都是以輔音(聲母)開始，元音(韻母)結(jié)束的，其中包括只有元音而沒有輔音的純元音音節(jié)，稱為“零輔音”。此外，漢語語音還具有以下特點(1)音系簡單，即音素少、音節(jié)少(大約有60個音素，但只有約407個音節(jié)，即便考慮音調(diào)也不過1330多個有調(diào)音節(jié))，并且結(jié)構(gòu)簡單(只有CV和V兩種，其中，C是輔音， V是單元音或復(fù)合元音)；(2)清輔音多，而且多是弱清音；(3)語感響亮，字詞分隔清楚。在漢語語言中，元音是一個音節(jié)的主干，無論是從長度還是從能量上來看，元音都占了主要部分。輔音在一個音節(jié)的前端，它的時長和音量都相對較小，然而卻對語言的辨別和理解至關(guān)重要。因此，如果聽不到或聽不清輔音就很難辨別詞語的語義。隨著人年齡的增長，聽力損失(多為感音神經(jīng)性聽力損失)通常先是從高頻段開始，而輔音的中心頻率大多位于2. 5kHz以上(有些清輔音甚至高于4kHz)。因此對于有聽力損失的患者而言，聽清輔音顯得尤其重要。聽力損失補(bǔ)償是助聽器的核心算法，它的作用是針對患者的聽力損失情況，將外界聲音信號進(jìn)行一系列的壓縮放大增強(qiáng)等處理，從而對聽力進(jìn)行一定程度上的補(bǔ)償?，F(xiàn)有的聽力損失補(bǔ)償技術(shù)幾乎采用的都是多通道補(bǔ)償方法，即先將語音信號分成若干個獨立頻帶，在每個頻帶內(nèi)根據(jù)患者的聽力損失情況進(jìn)行放大補(bǔ)償。傳統(tǒng)的聽力補(bǔ)償方法有兩種，一種是采用濾波器組的多通道補(bǔ)償方法，另一種是采用離散傅里葉變換的多通道補(bǔ)償方法。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用濾波器組的多通道補(bǔ)償方法的示意圖。該采用濾波器組的多通道補(bǔ)償方法是在時域中進(jìn)行的，它首先將語音信號輸入給一組帶通濾波器組，即分析濾波器組(設(shè)為N個)，得到N個子帶信號(通道)，然后計算每個通道的增益量，實現(xiàn)增益補(bǔ)償。最后再將補(bǔ)償后的信號輸入到綜合濾波器組，合成補(bǔ)償后的語音信號。具體可參見 1991年ICASSP會議(國際聲學(xué)語音與信號處理會議)，由T Lunner和J Hellgren提出的 "A digital filterbank hearing aid-design, implementation and evaluation" ； 以及參見1998年的IEEE電路與系統(tǒng)國際學(xué)術(shù)報告會，R Brennan和T Schneider提出的 "A flexible filterbank structure for extensive signal manipulations in digital hearing 已ids’，ti^0圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用離散傅里葉變換的多通道補(bǔ)償方法的示意圖。該采用離散傅里葉變換的多通道補(bǔ)償方法是在頻域進(jìn)行的，它首先將輸入語音信號進(jìn)行離散傅里葉變換(DFT)；然后將頻域信號根據(jù)需要組合成不同的通道，計算每個通道的增益量，實現(xiàn)增益補(bǔ)償；最后再將補(bǔ)償后的信號進(jìn)行逆傅里葉變換，最終得到補(bǔ)償后的時域信號。具體可參見 1991 年 ICASSP 會議，由 F Asano, Y Suzuki 和 T Sone 提出的“A digital hearing aid that compensates loudness for sensorineural impaired listeners，，文獻(xiàn)；以及參見 1995 年 ICASSP 會議，由 J C Tejero, S Bernal, J A Hidaldo 提出的 “Adigital hearing aid that compensates loudness for sensorineural hearing impaiements，，文現(xiàn)有技術(shù)中的采用濾波器組或離散傅里葉變換算法所進(jìn)行聽力補(bǔ)償，都需要將聲音信號分成數(shù)個獨立的頻率通道，并在每個通道內(nèi)加以不同程度的放大處理，最后將合成的聲音回放出來。然而這種方法會帶來一定的問題(1)若元音的共振峰正好處于頻段的交疊處，就會被“劈”成兩部分，而每部分都給予了不同程度的放大，這很可能造成共振峰的移動、變形等，進(jìn)而大大降低了語音的可理解度；(2)此種方法在對語音信號進(jìn)行放大處理過程中，同時也會將語音中的噪聲或干擾成分放大，從而降低患者的聽覺舒適度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能解決以上問題的適用于漢語語言的聽力損失補(bǔ)償方法及設(shè)備。在第一方面，本發(fā)明提供了一種聽力損失補(bǔ)償方法。該方法首先接收語音信號 x(m)；然后檢測語音信號X(m)中的輔音；最后對該檢測到的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。在第二方面，本發(fā)明提供了一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，該設(shè)備接收來自外界的語音信號。并且該設(shè)備包括輔音獲取模塊、輔音補(bǔ)償模塊。該輔音獲取模塊根據(jù)該語音信號的輔音特性，檢測該語音信號中的輔音。該輔音補(bǔ)償模塊基于檢測到的輔音區(qū)域，對該語音信號中的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。本發(fā)明根據(jù)漢語語音的特點，提出了一種新的聽力損失補(bǔ)償策略，其采用一種選擇放大的方式，將語音中患者難以聽清辨識的輔音部分加以放大，而能量較大、容易辨識的元音部分則不做處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)沒有對語音進(jìn)行分頻段處理，因此不會造成共振峰的移動或變形，減少了語音的失真；(2)僅針對輔音部分進(jìn)行放大補(bǔ)償，避免了噪聲和干擾的放大，提高了患者的聽覺舒適度。


下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用濾波器組的多通道補(bǔ)償方法示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用離散傅里葉變換的多通道補(bǔ)償系統(tǒng)示意圖；圖3是本發(fā)明一個實施例的聽力損失補(bǔ)償設(shè)備框圖；圖4是漢語語言中元音的短時平均幅度波形示意圖；圖5是漢語語言中輔音的短時過零率波形示意圖；圖6是某聽力患者的聽力圖7是本發(fā)明一個實施例的聽力損失補(bǔ)償方法流程圖。
具體實施例方式圖3是本發(fā)明一個實施例的聽力損失補(bǔ)償設(shè)備框圖。該聽力損失補(bǔ)償設(shè)備包括加窗分幀處理模塊310、元音起止端獲取模塊320、輔音獲取模塊330、輔音補(bǔ)償模塊340。該加窗分幀處理模塊310將時域語音信號χ (1)進(jìn)行加窗分幀處理，從而得到分幀后的語音信號X (m)。元音起止端獲取模塊320接收來自該加窗分幀處理模塊310的分幀后的語音信號 x(m)，并查詢得到該語音中元音(韻母)所處位置。在本發(fā)明的一個實施例中，通過語音的短時能量參數(shù)得到語音中的元音位置。理由是在漢語語音中，元音的持續(xù)時間較長，并且能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于輔音及噪聲，因此可通過分析各幀的短時能量參數(shù)，檢測語音中的元音。下面簡述該元音起止端獲取模塊320如何通過語音短時能量參數(shù)檢測語音中的兀首?，F(xiàn)設(shè)第η幀語音信號ι (m)的長度為N (通常N = 10毫秒)，則該信號xn (m)的短時平均幅度值(可作為能量的表征)為
N-I
權(quán)利要求
1.一種聽力損失補(bǔ)償方法，包括接收語音信號X(m)；檢測該語音信號X(m)中的輔音；對該檢測到的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，在所述接收語音信號步驟之后包括，根據(jù)該語音信號的短時平均幅度值，得到該語音信號中元音的起止位置，以便根據(jù)該元音的起止位置檢測輔音。
3.如權(quán)利要求2所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，所述得到元音的起止位置的步驟包括計算最初多幀語音信號的各幀的短時平均幅度值；計算短時平均幅度的高能量閾值ITU和低能量閾值ITL ；根據(jù)該高能量閾值ITU和該低能量閾值ITL，以及根據(jù)元音的短時平均幅度特性，得到元音的起止位置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，所述檢測語音信號中輔音的步驟包括，基于語音的短時過零率參數(shù)檢測輔音的步驟。
5.如權(quán)利要求2所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，所述檢測語音信號中輔音的步驟包括計算語音的短時過零率；從元音的起位置向前，不超過前一個元音的止位置，逐次比較各幀的短時過零率；如果連續(xù)多幀的短時過零率都大于過零率檢測閾值IZCT，則將該短時過零率高于該 IZCT的該多個幀定位為輔音區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的一種聽力損失補(bǔ)償方法，其特征在于，所述補(bǔ)償步驟包括根據(jù)患者的聽力圖對輔音頻段進(jìn)行聽力補(bǔ)償?shù)牟襟E。
7.一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，該設(shè)備接收來自外界的語音信號，其特征在于，包括輔音獲取模塊，檢測該語音信號中的輔音；輔音補(bǔ)償模塊，對該檢測到的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。
8.如權(quán)利要求7所述的一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括元音起止位置獲取模塊，該元音起止位置獲取模塊根據(jù)語音信號的元音特性得到該語音信號X(m) 中元音的起止位置，以便所述輔音獲取模塊根據(jù)該得到的元音的起止位置檢測輔音。
9.如權(quán)利要求8所述的一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述元音起止位置獲取模塊基于語音的短時平均幅度值得到所述元音的起止位置。
10.如權(quán)利要求7或9所述的一種聽力損失補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述輔音獲取模塊基于語音的短時過零率參數(shù)檢測輔音。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于漢語語言的聽力損失補(bǔ)償方法及設(shè)備。該方法包括以下步驟接收語音信號x(m)；檢測該語音信號x(m)中的輔音；對該檢測到的輔音進(jìn)行放大補(bǔ)償。本發(fā)明減少了語音失真，提高了患者的聽覺舒適度，可適用于任意一種聽力助聽設(shè)備中。
文檔編號G10L21/02GK102222507SQ20111015075
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者侯朝煥, 洪纓, 蔡宇 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所