一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器，包括音頻接收裝置、A/D轉(zhuǎn)換器、分幀器、元音端點(diǎn)檢測器、參數(shù)提取器、聲調(diào)強(qiáng)化器、合成器、助聽器算法單元、D/A轉(zhuǎn)換器和音頻輸出裝置，所述的A/D轉(zhuǎn)換器與音頻接收裝置連接，所述的分幀器與A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述的參數(shù)提取器與分幀器連接，所述的聲調(diào)強(qiáng)化器與參數(shù)提取器連接，所述的合成器與聲調(diào)強(qiáng)化器連接，所述的助聽器算法單元與合成器連接，所述的D/A轉(zhuǎn)換器與助聽器算法單元連接，所述的音頻輸出裝置與D/A轉(zhuǎn)換器連接，所述的分幀器和參數(shù)提取器之間連接有元音端點(diǎn)檢測器。
【專利說明】一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明所述的的漢語音調(diào)增強(qiáng)方法屬于數(shù)字語音信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，它針對(duì)中文 聲調(diào)語音的特征對(duì)中文聲調(diào)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)處理，適用于數(shù)字式的助聽器。

【背景技術(shù)】
[0002] 聽力損失最直接簡易的干預(yù)方法就是佩戴助聽器。感音神經(jīng)性聽力損失的一個(gè)重 要的后果是會(huì)帶來聽覺動(dòng)態(tài)范圍的降低。具備了現(xiàn)代數(shù)字壓縮技術(shù)的助聽器能將全聽閾的 聽覺動(dòng)態(tài)范圍壓縮到有限的聽損患者的聽覺范圍內(nèi)。但是這種方法的缺點(diǎn)是，壓縮算法會(huì) 削弱聲音信號(hào)的幅度差，這種信號(hào)幅度信息的損失，會(huì)使聲音信號(hào)的可懂度下降，造成聽障 患者更加聽不清。
[0003] 目前數(shù)字助聽器的主要關(guān)鍵技術(shù)仍主要由西方各國所持，其信號(hào)處理方法主要為 西方用戶開發(fā)，并不完全符合中文的特征。在一定程度上影響了助聽器的助聽效果。某些 已經(jīng)開發(fā)的助聽器用聲調(diào)增強(qiáng)方法，在確定了元音端后，使用改變?cè)鲆娴姆椒▉韺?duì)中文效 果進(jìn)行增強(qiáng)。但是，這種增益的改變的效果會(huì)被壓縮算法部分的削弱。
[0004] 漢語是一種聲調(diào)語言，音相同但聲調(diào)不同的字很多。普通話中元音部分通過基音 周期的改變來形成四種特有的聲調(diào)。有實(shí)驗(yàn)證明。強(qiáng)化漢語信號(hào)的聲調(diào)特征有利于提高中 文言語的分辨率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)出一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器。
[0006] 本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有現(xiàn)代數(shù)字助聽器大多以西方拉丁語系的發(fā)音特征為基礎(chǔ) 進(jìn)行研究的現(xiàn)狀，不符合中文發(fā)聲特性的問題。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：它包括包括音頻接收裝置、A/D轉(zhuǎn)換器、分幀器、元音端點(diǎn) 檢測器、參數(shù)提取器、聲調(diào)強(qiáng)化器、合成器、助聽器算法單元、D/A轉(zhuǎn)換器和音頻輸出裝置，所 述的A/D轉(zhuǎn)換器與音頻接收裝置連接，所述的分幀器與A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述的參數(shù)提取器 與分幀器連接，所述的聲調(diào)強(qiáng)化器與參數(shù)提取器連接，所述的合成器與聲調(diào)強(qiáng)化器連接，所 述的助聽器算法單元與合成器連接，所述的D/A轉(zhuǎn)換器與助聽器算法單元連接，所述的音 頻輸出裝置與D/A轉(zhuǎn)換器連接，所述的分幀器和參數(shù)提取器之間連接有元音端點(diǎn)檢測器。
[0008] -種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的增強(qiáng)方法，其特征在于包括如下步 驟： a) 含有一音頻接收裝置用于接收聲信號(hào)； b) 含有A/D轉(zhuǎn)換器，與音頻接收裝置連接，將步驟a音頻接收裝置接收的聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為 時(shí)域數(shù)字輸入信號(hào)； c) 含有一分幀器，與A/D轉(zhuǎn)換器連接，對(duì)步驟b中的時(shí)域數(shù)字輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間上的分 幀，得到分幀信號(hào)； d) 含有一元音端點(diǎn)檢測器，與分幀器連接，對(duì)步驟c中得到的分幀信號(hào)進(jìn)行是否是元 音的判斷；若是元音時(shí)，進(jìn)行后續(xù)的步驟；若不是元音時(shí)，則不進(jìn)行后續(xù)的步驟； e)含有一參數(shù)提取器，與分幀器連接，對(duì)步驟c得到的分幀信號(hào)進(jìn)行分析，得到基音周 期和參數(shù)。
[0009] f)含有一聲調(diào)強(qiáng)化器，與參數(shù)提取器連接，對(duì)步驟e中得到的語音幀信號(hào)的基音 周期進(jìn)行強(qiáng)化，得到新基因周期。
[0010] g)含有一合成器，與聲調(diào)強(qiáng)化器連接，對(duì)步驟f中得到的新基音周期和步驟e中的 參數(shù)進(jìn)行合成，得到強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸出。
[0011] h)含有一助聽器算法單元，與合成器連接，對(duì)步驟g中得到強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸 出，計(jì)算出補(bǔ)償后的信號(hào)。
[0012] i)含有一D/A轉(zhuǎn)換器，與助聽器算法單元連接，對(duì)步驟h中計(jì)算出補(bǔ)償后的信號(hào)轉(zhuǎn) 化為聲信號(hào)，然后通過一音頻輸出裝置輸出。
[0013] 所述分幀器將時(shí)域數(shù)字輸入信號(hào)分為重疊或不重疊的分幀信號(hào)。
[0014] 所述元音端點(diǎn)檢測器的工作過程是：元音端點(diǎn)檢測器對(duì)輸入的分幀信號(hào)是否是元 音進(jìn)行判斷。僅在分幀信號(hào)被判斷為元音時(shí)，進(jìn)行后續(xù)的運(yùn)算。
[0015] 所述參數(shù)提取器采用了語音合成的技術(shù)，用基音同步分析的方法從分幀信號(hào)中提 取出基音周期。
[0016] 所述聲調(diào)強(qiáng)化器根據(jù)基音周期的變化規(guī)律，通過擴(kuò)大頻率差的方法，計(jì)算出增強(qiáng) 后的新基音周期。
[0017] 所述合成器也使用了語音合成的技術(shù)，利用新基音周期和其他參數(shù)，生成強(qiáng)化聲 調(diào)后的語音輸出。
[0018] 所述助聽器算法單元，使用了驗(yàn)配公式確定增益，對(duì)接收的強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸 出進(jìn)行放大，得到補(bǔ)償后的信號(hào)。。
[0019] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過放大基音周期的變化，進(jìn)而放大語音的聲調(diào)特 征，將這一算法技術(shù)運(yùn)用于數(shù)字助聽器，能有效的提高使用者中文語音的識(shí)別率，使用戶對(duì) 中文獲得較好的助聽效果。本發(fā)明另辟蹊徑，根據(jù)中文普通話的語音語調(diào)特點(diǎn)，提出一種用 于數(shù)字助聽器的中文聲調(diào)增強(qiáng)方法，用數(shù)字助聽器內(nèi)部的芯片對(duì)中文聲調(diào)信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)化， 從而提高聽損患者對(duì)中文語音的識(shí)別率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明采用的信號(hào)流程框圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明基音周期調(diào)整前后的聲調(diào)對(duì)比。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023] 如圖所示，本發(fā)明包括包括音頻接收裝置1、A/D轉(zhuǎn)換器2、分幀器3、元音端點(diǎn)檢測 器10、參數(shù)提取器4、聲調(diào)強(qiáng)化器5、合成器6、助聽器算法單元7、D/A轉(zhuǎn)換器8和音頻輸出 裝置9,所述的A/D轉(zhuǎn)換器2與音頻接收裝置1連接，所述的分幀器3與A/D轉(zhuǎn)換器2連接， 所述的參數(shù)提取器4與分幀器3連接，所述的聲調(diào)強(qiáng)化器5與參數(shù)提取器4連接，所述的合 成器6與聲調(diào)強(qiáng)化器5連接，所述的助聽器算法單元7與合成器6連接，所述的D/A轉(zhuǎn)換器 8與助聽器算法單元7連接，所述的音頻輸出裝置9與D/A轉(zhuǎn)換器8連接，所述的分幀器3 和參數(shù)提取器4之間連接有元音端點(diǎn)檢測器10。
[0024] -種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的增強(qiáng)方法，其特征在于包括如下步 驟： a) 含有一音頻接收裝置用于接收聲信號(hào)； b) 含有A/D轉(zhuǎn)換器，與音頻接收裝置連接，將步驟a音頻接收裝置接收的聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為 時(shí)域數(shù)字輸入信號(hào)； c) 含有一分幀器，與A/D轉(zhuǎn)換器連接，對(duì)步驟b中的時(shí)域數(shù)字輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間上的分 幀，得到分幀信號(hào)； d) 含有一元音端點(diǎn)檢測器，與分幀器連接，對(duì)步驟c中得到的分幀信號(hào)進(jìn)行是否是元 音的判斷；若是元音時(shí)，進(jìn)行后續(xù)的步驟；若不是元音時(shí)，則不進(jìn)行后續(xù)的步驟； e) 含有一參數(shù)提取器，與分幀器連接，對(duì)步驟c得到的分幀信號(hào)進(jìn)行分析，得到基音周 期和參數(shù)。
[0025] f)含有一聲調(diào)強(qiáng)化器，與參數(shù)提取器連接，對(duì)步驟e中得到的語音幀信號(hào)的基音 周期進(jìn)行強(qiáng)化，得到新基因周期。
[0026] g)含有一合成器，與聲調(diào)強(qiáng)化器連接，對(duì)步驟f中得到的新基音周期和步驟e中的 參數(shù)進(jìn)行合成，得到強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸出。
[0027] h)含有一助聽器算法單元，與合成器連接，對(duì)步驟g中得到強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸 出，計(jì)算出補(bǔ)償后的信號(hào)。
[0028] i)含有一 D/A轉(zhuǎn)換器，與助聽器算法單元連接，對(duì)步驟h中計(jì)算出補(bǔ)償后的信號(hào)轉(zhuǎn) 化為聲信號(hào)，然后通過一音頻輸出裝置輸出。
[0029] 所述分幀器將時(shí)域數(shù)字輸入信號(hào)分為重疊或不重疊的分幀信號(hào)。
[0030] 所述元音端點(diǎn)檢測器的工作過程是：元音端點(diǎn)檢測器對(duì)輸入的分幀信號(hào)是否是元 音進(jìn)行判斷。僅在分幀信號(hào)被判斷為元音時(shí)，進(jìn)行后續(xù)的運(yùn)算。
[0031] 所述參數(shù)提取器采用了語音合成的技術(shù)，用基音同步分析的方法從分幀信號(hào)中提 取出基音周期。
[0032] 所述聲調(diào)強(qiáng)化器根據(jù)基音周期的變化規(guī)律，通過擴(kuò)大頻率差的方法，計(jì)算出增強(qiáng) 后的新基音周期。
[0033] 所述合成器也使用了語音合成的技術(shù)，利用新基音周期和其他參數(shù)，生成強(qiáng)化聲 調(diào)后的語音輸出。
[0034] 所述助聽器算法單元，使用了驗(yàn)配公式確定增益，對(duì)接收的強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸 出進(jìn)行放大，得到補(bǔ)償后的信號(hào)。
[0035] 本發(fā)明所涉及的帶漢語音調(diào)增強(qiáng)的助聽器，去信號(hào)處理方法基于對(duì)音頻的處理。 其過程包括分幀、元音端點(diǎn)檢測、參數(shù)提取、基音周期調(diào)整及語音合成。見圖1 從音頻接收裝置輸入的語音經(jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)字信號(hào)，然后輸入分幀器。 分幀器的工作原理是：數(shù)據(jù)在經(jīng)過分幀器后，形成以幀為單位的數(shù)據(jù)塊。塊與塊之間存在一 定的重疊，以保證音頻信號(hào)還原后聲音的連續(xù)性。
[0036] 所述元音端點(diǎn)檢測器的過程是：由于輔音的能量較小而且集中在高頻，元音的能 量比較大，而且主要集中在人發(fā)聲的頻域范圍內(nèi)。通過這一原則，可將元音從背景噪聲中區(qū) 分開來。
[0037] 所述參數(shù)提取器的過程是：當(dāng)判定為元音時(shí)，對(duì)輸入的幀信號(hào)進(jìn)行參數(shù)提取。具體 流程是，利用語音合成技術(shù)，先從分幀信號(hào)中提取去除聲道信息的殘差信號(hào)，接著從殘差信 號(hào)中提取該頻段的基音周期信息。
[0038] 所述聲調(diào)強(qiáng)化器的過程是：記錄下本次元音段的初始基音周期數(shù)值，將當(dāng)前幀的 基音周期與其差值進(jìn)行放大，放大了基音周期的起伏變化，從而實(shí)現(xiàn)基音周期的調(diào)整。基音 周期調(diào)整后，第一聲的基音信號(hào)基本不發(fā)生變化，其余三個(gè)聲調(diào)的起伏都被增強(qiáng)了。
[0039] 所述合成器的過程是：首先使用調(diào)整后的新基音周期和其他參數(shù)合成殘差信號(hào)。 然后利用原有的聲道信息合成基音調(diào)整后的語音幀信號(hào)。最后通過重疊相加法得到強(qiáng)化聲 調(diào)后的語音輸出。然后輸出給助聽器算法單元。
[0040] 所述助聽器算法單元，接收合成器輸出的強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸出，然后根據(jù)佩戴 者的聽力損失情況，利用驗(yàn)配公式計(jì)算出的補(bǔ)償方法，對(duì)誤差幀信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的放大，可以 得到補(bǔ)償后的信號(hào)幀。送往D/A后經(jīng)由音頻輸出裝置輸出，從而完成對(duì)中文聲調(diào)的增強(qiáng)，以 實(shí)現(xiàn)幫助聽障患者提高中文言語的識(shí)別率的目的。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器，其特征在于包括音頻接收裝置、A/D轉(zhuǎn) 換器、分幀器、元音端點(diǎn)檢測器、參數(shù)提取器、聲調(diào)強(qiáng)化器、合成器、助聽器算法單元、D/A轉(zhuǎn) 換器和音頻輸出裝置，所述的A/D轉(zhuǎn)換器與音頻接收裝置連接，所述的分幀器與A/D轉(zhuǎn)換器 連接，所述的參數(shù)提取器與分幀器連接，所述的聲調(diào)強(qiáng)化器與參數(shù)提取器連接，所述的合成 器與聲調(diào)強(qiáng)化器連接，所述的助聽器算法單元與合成器連接，所述的D/A轉(zhuǎn)換器與助聽器 算法單元連接，所述的音頻輸出裝置與D/A轉(zhuǎn)換器連接，所述的分幀器和參數(shù)提取器之間 連接有元音端點(diǎn)檢測器。
2. -種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的增強(qiáng)方法，其特征在于包括如下步驟： 含有一音頻接收裝置用于接收聲信號(hào)； 含有A/D轉(zhuǎn)換器，與音頻接收裝置連接，將步驟a音頻接收裝置接收的聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為時(shí) 域數(shù)字輸入信號(hào)； 含有一分幀器，與A/D轉(zhuǎn)換器連接，對(duì)步驟b中的時(shí)域數(shù)字輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間上的分 幀，得到分幀信號(hào)； 含有一元音端點(diǎn)檢測器，與分幀器連接，對(duì)步驟c中得到的分幀信號(hào)進(jìn)行是否是元音 的判斷；若是元音時(shí)，進(jìn)行后續(xù)的步驟；若不是元音時(shí)，則不進(jìn)行后續(xù)的步驟； 含有一參數(shù)提取器，與分幀器連接，對(duì)步驟c得到的分幀信號(hào)進(jìn)行分析，得到基音周期 和參數(shù)； 含有一聲調(diào)強(qiáng)化器，與參數(shù)提取器連接，對(duì)步驟e中得到的語音幀信號(hào)的基音周期進(jìn) 行強(qiáng)化，得到新基因周期； 含有一合成器，與聲調(diào)強(qiáng)化器連接，對(duì)步驟f中得到的新基音周期和步驟e中的參數(shù)進(jìn) 行合成，得到強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸出； 含有一助聽器算法單元，與合成器連接，對(duì)步驟g中得到強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸出，計(jì)算 出補(bǔ)償后的信號(hào)； 含有一 D/A轉(zhuǎn)換器，與助聽器算法單元連接，對(duì)步驟h中計(jì)算出補(bǔ)償后的信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲 信號(hào)，然后通過一音頻輸出裝置輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的增強(qiáng)方法，其特 征在于：所述分幀器將時(shí)域數(shù)字輸入信號(hào)分為部分重疊的分幀信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的增強(qiáng)方法，其特 征在于：所述元音端點(diǎn)檢測器的工作過程是：元音端點(diǎn)檢測器對(duì)輸入的分幀信號(hào)是否是元 首進(jìn)行判斷； 僅在分幀信號(hào)被判斷為元音時(shí)，進(jìn)行后續(xù)的運(yùn)算。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的增強(qiáng)方法，其特 征在于：所述參數(shù)提取器采用了語音合成的技術(shù)，用基音同步分析的方法從分幀信號(hào)中提 取出基音周期。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的增強(qiáng)方法，其特 征在于：所述聲調(diào)強(qiáng)化器根據(jù)基音周期的變化規(guī)律，通過擴(kuò)大頻率差的方法，計(jì)算出增強(qiáng)后 的新基音周期。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的增強(qiáng)方法，其特 征在于：所述合成器也使用了語音合成的技術(shù)，利用新基音周期和其他參數(shù)，生成強(qiáng)化聲調(diào) 后的語音輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有漢語音調(diào)增強(qiáng)方法的數(shù)字助聽器的增強(qiáng)方法，其特 征在于：所述助聽器算法單元，使用了驗(yàn)配公式確定增益，對(duì)接收的強(qiáng)化聲調(diào)后的語音輸出 進(jìn)行放大，得到補(bǔ)償后的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04R25/00GK104093111SQ201410112960
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】陳友元, 黃松華, 馮海泓, 曾凡鑌 申請(qǐng)人:嘉興益爾電子科技有限公司