基于曲線壓縮實現(xiàn)的寬動態(tài)范圍壓縮方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)字信號技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于曲線壓縮實現(xiàn)的寬動態(tài)范圍壓 縮方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在助聽器的各類算法中，聽力補償算法是最基本、最重要的一種算法。聽力補償算 法的目的在于對聲音進行壓縮放大，將正常人的聽力動態(tài)范圍通過算法處理后，映射到聽 力受損患者的聽力動態(tài)范圍內(nèi)，并盡可能保持聲音的辨識度和低失真度。
[0003] 如圖1所示，病人和正常人聽闊和痛闊聽力曲線圖，反映某一病人和正常人分別 在各頻率點的聽闊與痛闊水平。聽力損失大概是50地，其中，THm為病人的聽闊，化M為病 人的痛闊；TH。為正常人的聽闊，UL。為正常人的痛闊。
[0004] 正常人的聽闊水平和痛闊水平為一定的，由于性別原因可能會有所差異；但是，聽 力損失患者的聽闊水平和痛闊水平卻是因個體不同而差別迴異。
[0005] 聽闊是指，在某一頻率范圍內(nèi)，一個人剛好能聽到聲音的聲壓級大?。煌撮熓侵?， 一個人所能接受的最大聽力聲壓級大小。一般來說，聽力受損患者的聽闊比正常人的聽闊 值大，整個可聽聲音頻域上的動態(tài)范圍都縮小，其直接體現(xiàn)就是在某一頻率范圍內(nèi)，正常人 可W聽到的較高或者較低的聲音聽力損傷患者都無法聽到。
[0006] 為對該一部分損失的聽力進行補償，使聽力損傷患者能聽到正常人的聲音，助聽 器設(shè)計者提出了 "壓縮"該一概念。如圖2所示，為一典型的寬動態(tài)壓縮聲壓補償后的I/O 圖。其中，沿輸入輸出順序分別為線性放大區(qū)，直線壓縮區(qū)，輸出限制區(qū)。
[0007] 一般的，寬動態(tài)范圍壓縮算法在聽闊到痛闊中間采用直線壓縮的方式，該處理方 法雖然也能將正常人聽力動態(tài)范圍映射到聽力受損患者的聽力動態(tài)范圍之內(nèi)，但卻不能很 好地響應(yīng)聽力受損患者對補償后的聲音的反饋。有些患者可能覺得聲音放大地超出自己的 預(yù)期，又有些患者可能會覺得聲音放大地達不到自己的預(yù)期。簡而言之，直線壓縮的方式不 夠靈活，達不到最佳用戶體驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于曲線壓縮實現(xiàn)的寬動態(tài)范圍壓縮方法和系統(tǒng)，解 決直線壓縮方式不夠靈活的缺點，使處理結(jié)果更理想。
[0009] 本發(fā)明實施例提供一種基于曲線壓縮實現(xiàn)的寬動態(tài)范圍壓縮方法，包括；S1、對輸 入的音頻時域信號進行快速傅立葉變換，得到頻域序列；S2、對所述頻域序列進行多通道寬 動態(tài)范圍壓縮，劃分為多個子頻率帶；S3、計算所述多子頻率帶的頻域信號的平均聲壓值， 確定輸入聲壓級；S4、根據(jù)輸入聲壓級計算輸出聲壓級；S5、根據(jù)所述輸入聲壓級和輸出聲 壓級計算幅值增益值；S6、對幅值進行逆傅立葉變，輸出時域信號。
[0010] 本發(fā)明實施例還提供一種基于曲線壓縮實現(xiàn)的寬動態(tài)范圍系統(tǒng)，包括：快速傅立 葉變換模塊，用于對輸入的音頻時域信號進行快速傅立葉變換，得到頻域序列；多通道寬動 態(tài)范圍壓縮模塊，用于對所述頻域序列進行多通道寬動態(tài)范圍壓縮，劃分為多個子頻率帶； 第一計算模塊，用于計算所述多個子頻率帶的頻域信號的平均聲壓值，確定輸入聲壓級；第 二計算模塊，用于根據(jù)輸入聲壓級計算輸出聲壓級；第=計算模塊，用于根據(jù)所述輸入聲壓 級和輸出聲壓級計算幅值增益值；逆傅立葉變換模塊，用于對幅值進行逆傅立葉變換，輸出 時域信號。
[0011] 本發(fā)明的基于曲線壓縮實現(xiàn)的寬動態(tài)范圍采用曲線壓縮的方式，增加曲線壓縮因 子該一可配置的參數(shù)來達到聲壓級壓縮，實現(xiàn)了一般寬動態(tài)范圍壓縮算法補償聲音的功 能，同樣很好地解決了直線壓縮方式不夠靈活的缺點，使得處理結(jié)果更理想，使用戶有更好 的體驗。
【附圖說明】
[0012] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 W根據(jù)該些附圖獲得其他的附圖。
[0013] 圖1是現(xiàn)有的病人和正常人聽闊和痛闊聽力曲線圖；
[0014] 圖2是現(xiàn)有的寬動態(tài)壓縮聲壓補償后的輸入輸出圖。
[0015] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的寬動態(tài)壓縮聲壓補償后的輸入輸出圖；
[0016] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的寬動態(tài)范圍方法的流程圖；
[0017]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的寬動態(tài)范圍系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 具體實施例
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步更詳細的描述。顯然， 所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實 施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都 應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019] 本發(fā)明提出一種基于曲線壓縮實現(xiàn)的寬動態(tài)范圍壓縮方法，采用曲線壓縮的方 式，增加曲線壓縮因子該一可配置的參數(shù)來達到聲壓級壓縮。如圖3所示，其中，b2表示正 常直線壓縮方式，bl表示曲線彌補用戶覺得補償不足的弊處，b3表示曲線彌補用戶覺得補 償超過預(yù)期的弊處。
[0020] 該寬動態(tài)范圍壓縮方法中，輸入離散時域信號x[n]，經(jīng)過分帖，漢明加窗， FFT(pastFourierTransformation,快速傅立葉變換）變換到頻域內(nèi)的信號，再通過求解 7通道內(nèi)的增益，在寬動態(tài)范圍壓縮（WideDynamicRangeCompression，WDRC)處理后，再 經(jīng)過IFFT(InverseFastFourierTransformation,逆傅立葉變換）將頻域信號轉(zhuǎn)換為時域 信號，輸出X' (n)。
[0021] 如圖4所示，本實施例提供一種基于曲線壓縮實現(xiàn)的寬動態(tài)范圍壓縮方法，包括：
[0022] 步驟S1、對輸入的音頻時域信號進行FFT，得到頻域序列；
[002引具體地，對輸入的音頻時域信號X(n)，n= 0~127,進行FFT，得到頻域序列X㈱，N= 0 ~127。
[0024]S2、對所述頻域序列進行多通道寬動態(tài)范圍壓縮，劃分為多個子頻率帶；
[0025] 優(yōu)選地，多通道為8通道，每一通道頻率帶的頻域信號增益為統(tǒng)一值。本發(fā)明實施 例取fO= 62Hz，n= 12甜Z，f2 = 250Hz，f3 = 500Hz，f4 =lOOOHz，巧=2000Hz，f6 = 4000Hz，f7 = 8000Hz。
[0026]S3、計算所述多個子頻率帶的頻域信號的平均聲壓值，確定輸入聲壓級；
[0027] 所述平均聲壓值
[002引
[0029] 其中，X(k)為落在一頻率帶內(nèi)的頻域信號，m為落在該段頻率帶內(nèi)的信號個數(shù)，N 為FFT的采樣點數(shù)，Pref為基準聲壓。
[0030] 在平均聲壓值計算之前還包括計算輸入信號的平均能量P(n) =X2化）；w及計算 瞬時聲壓SP(n) = 201g(P(n)/Puf)，其中，健康人耳聽覺感受有極寬的動態(tài)范圍，可達0~ 140 地。
[0031] 如用帕斯卡（Pa)來表達聲音，須處理小至20uPa，大至2, 000, 000,OOOPa的數(shù)字。 如此一來，用化來表達聲音或噪音會頗為不便，較簡單的做法是用一個對數(shù)標度來表達聲 音的響亮度。此處，W10作為基數(shù)，為避免化來表達聲音