CN103096230A

CN103096230A - 全数字式助听器及其变通道匹配补偿方法

Info

Publication number: CN103096230A
Application number: CN2013100137461A
Authority: CN
Inventors: 李鹏
Original assignee: ACOSOUND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ACOSOUND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明公开了一种全数字式助听器及其变通道匹配补偿方法，其步骤如下：麦克风接收声音传到模数转换器；模数转换装置将声音信号转换成数字信号；数字信号传入DSP数字信号的处理器实现了变通道匹配补偿听力增益，并实现对声音的对语音信号补偿、除噪、除啸叫处理及对语音信号进行分类判断；数字信号处理器输出的信号进入数模转换装置输出模拟信号；受话器输出声音给患者。本发明在不损失患者的言语辨识率的前提下，减少了通道数，降低了信号处理器的功耗，具有匹配度高，验配准确的优点。同时还实现了对语音信号补偿、除噪、除啸叫处理及对语音信号分类判断，实现针对不同的环境调用不同的控制参数的功能，使用起来更加高效，舒适。

Description

全数字式助听器及其变通道匹配补偿方法

技术领域

本发明涉及一种全数字式助听器及其变通道匹配补偿方法。

背景技术

随着经济水平的发展，人们越来越关注生活质量和人际交往。但是根据统计我国目前听障患者的人数大约有2600多万人数，给社会和家庭都带来了巨大的负担。大部分听障患者可以通过佩戴助听器或者语言训练回归康复。但是助听器的需要准确验配和反复调试，患者佩戴不舒服，噪音大，音质不自然，需要长时间的适应。听力学领域的专家和医学界人士一直致力于改变这种状况。芯片，软件技术的引入使得助听器的功能越来越高端和人性化。比如增加麦克风，采用数字技术，非线性放大电路，程序转换等。

多通道助听器是近10年来的研究热点，市场上的多通道助听器占领着大部分的市场份额。人类可以听到的声音频率从20赫兹（Hz）到20000赫兹，主要的频率段是125赫兹到8000赫兹，而助听器就是主要工作在这个频率段。多通道助听器将这个频率段分成了多个部分，每一个部分都可以独立的调节放大量和压缩比等参数，通道越多，分得就越细。换句话说，通道越多，越能精确的调节，越能更好的配合不同患者的听力损失需求。

目前，助听器业界主要以固定通道数目的助听器为主，理论上讲助听器通道数目越多，对患者的听力补偿越精确。目前通道数目已成为衡量助听器性能的重要指标，出现了16通道、32通道、甚至128通道的助听器产品，有些多通道助听器确实是体现出其优越性，但有些产品则不然，这是由于技术因素。助听器多通道处理要求芯片的运算速度要足够快，通道与通道之间的衔接失真也要科学处理，处理不理想反过来影响声音的质量。由于市场推广的需要，一般商家以助听器通道多少来定价，鼓吹通道越多越好，容易误导消费者。患者应以实际听力需求，用自己的耳朵去鉴别优劣才不会上当。产品功能越多不一定就越好，还得看每个功能实际的效果如何，会不会影响到最根本最重要的性能，如：声音的失真度，即音质。而在增加技术成本的同时却忽略了患者的真实需求，同时由于通道数目的增加，导致计算量增大，从而使系统功耗增加。

全数字助听器需要依据患者个体的听力曲线特征对患者进行听力补偿。不同患者的听力损失情况是不同的，并且同一个患者在不同频率的听力损失也呈现出不同的特点。

发明内容

本发明基于以上现状寻求解决方法，提出了基于患者个体听力特征的变通道匹配补偿技术，实行可变的通道边界划分及可变的通道数目管理，。

对于全数字助听器来说，助听器的语音处理部分将全部由基于DSP芯片的信号处理算法实现。它主要由麦克风、A/D转换器、数字信号处理器、D/A转换器、受话器五个部分组成。

1、麦克风：声音的输入通道。

2、A/D转换器：该模块负责将语音信号采样、量化，转换成数字信号。

3、DSP数字信号处理器：该模块不仅实现了变通道匹配补偿技术，实行可变的通道边界划分及可变的通道数目管理，而且实现了补偿、去噪、啸叫抑制等数字助听器语音信号处理的所有算法，并用于存储患者专用的听力补偿参数和一些环境参数。它是数字助听器的核心部件，其功能的好坏直接决定了助听器的性能。

4、D/A转换器：该模块负责将数字化语音信号转换成模拟信号输出。

5、受话器：将步骤4中得到的信号以声音的形式传给患者。

在助听器数字信号处理器中预置了1-32路的通道算法处理单元，通道算法处理单元的打开与关闭及工作参数由通道管理单元负责处理。信号处理器也就实现了在1～32通道之间的变通道处理功能。通道算法处理单元在关闭情况下是不增加系统功耗的。

整个DSP数字信号处理器的工作流程如下：

1、时域语音信号输入进行FFT变换模块，将信号从时域到频域进行变换，同时进行反馈前噪前处理。

2 语音信号上层验配系统根据患者的听力曲线情况，得到所需通道数目、各通道频率范围及补偿量，并传给助听器数字处理器的参数控制模块。

3、参数控制模块将通道信息传给通道管理单元。

4、通道管理单元接收参数控制模块传来的通道信息，并依据所得的信息，决定打开通道算法处理单元的个数，并设置各通道的频率范围，补偿量等工作参数。

5、通道管理单元将接收到的语音信号数据送入已打开的通道算法处理单元进行处理，并接收处理结果。

6通道管理单元的处理结果送后续IFFT信号处理单元，将信号从频域到时域进行变换。

7 输出时域语音信号。

本发明的有益效果：

具有验配准确，匹配效率高，低功耗的优点。同时助听器还实现了对语音信号补偿、除噪、除啸叫等处理及对语音信号进行分类判断，以实现针对不同的环境调用不同的控制参数的功能。

附图说明

图1为全数字助听器结构示意图。

图2为变通道处理模块示意图。

图3为数字信号处理器模块图。

图4为环境分类模型示意图。

图5为环境分类算法流程图。

图6为语音信号处理算法。

图7为反馈控制模块。

图8为WDRC 补偿增益模块。

图9为三个不同患者听力曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

1.一种全数字式助听器的变通道匹配补偿方法，它的步骤如下：

1）麦克风接收声音；

2）A/D转换装置将获取的声音信号采样，量化转换成数字信号；

3）基于DSP的数字信号处理器实现将数字信号变通道匹配补偿的功能；

4）D/A转换装置将数字信号转换成模拟信号；

5）受话器接收D/A转换装置的信号输出声音信号；

所述的基于DSP的数字信号处理器如图2包括：

参数控制模块，实现针对不同的环境调用不同的控制参数；

FFT（快递傅里叶变换，即将信号从时域到频域的变换）反馈去噪处理单元，将声音信号从时域变换到频域，并进行反馈，去噪处理；

通道管理单元，管理32个通道算法处理单元的打开与关闭及工作参数的传递；

IFFT(傅里叶逆变换，即将信号从频域变换到时域)信号处理单元，将声音信号从频域到时域进行转换；

实现所述方法的全数字式助听器,能实现基于患者个体听力特征的变通道匹配补偿技术，实行可变的通道边界划分及可变的通道数目管理，对患者的听力补偿更加准确。

在信号处理器中主要包括两个模块如图3，一个是语音信号的处理模块，主要是对语音信号补偿、除噪、除啸叫等处理。另一个是环境分类及参数控制模块，主要是对语音信号进行分类判断，以实现针对不同的环境调用不同的控制参数。

环境分类模型如图4，其步骤如下：

1）首先针对音频流截取音频段，特征提取；

2）根据所提取的特征而得到大体上的三种分类：静音类、有无音乐成分的音频、不含音乐成分的音频；

3）对含音乐成分的类及不含音乐成分的类进一步细分：含音乐成分的类进一步细分为和谐的环境音类、纯音乐、歌曲、有音乐背景的语音以及有音乐背景的环境音；不含音乐成分的类细分为纯语音和非和谐环境音。

DSP数字信号处理中的环境分类及参数模块可以将分类及控制算法如图5，分为4个步骤：

1）对音频数据特征提取；

2）通过所提取的特征参数结合知识库的存储的阈值运行分类算法；

3）得到判断结果并输入控制模块；

4）根据控制算法及分类结果得到控制参数并输送给语音处理模块。

语音信号处理流程如图6，可分为如下步骤：

1）首先对数字化的语音信号通过FFT、梳状滤波器、平滑滤波器等进行分频操作；

2）根据控制模块得到的控制参数对信号进行反馈控制操作如图7；

3）根据控制模块得到的噪声控制参数进行除噪处理；

4）根据控制模块存储的患者信息进行补偿增益操作如图8；

5）输出补偿后的信号；

实施例

为了更好的说明本发明的实际功效和特点，以三个患者为例分别佩戴传统的固定4通道助听器和本发明的变通道助听器。三个患者的听力图信息如图9所示。

患者1在低频区域几乎没有听力损失，而在高频区域听力损失较为严重，如在2000Hz处损失为10dB，4000Hz处损失为50dB，则在补偿时可将全频域划分为4个范围，0-1000Hz、1000-2000Hz、2000-4000Hz、4000-8000Hz，针对不同频率范围的损失情况给予相应的补偿量。所划分的每个频率范围称为一个通道，在同一通道内补偿策略相同。患者1的听力曲线整个频域内可分为4个部分，在全频域内采用4种听力补偿策略即4个通道可满足要求。患者2的听力曲线在整个频域内下降较为均匀，听力损失约为20dB，则在全频域内采用一种听力补偿策略即1个通道可满足要求。患者3的听力曲线较患者1更为复杂，可分为0-500Hz，500-1000Hz，1000-2000Hz，2000-4000Hz，4000-8000Hz，需要5个通道才可满足要求。

表1为三个患者应用固定通道助听器与本发明的变通道助听器比较结果。

表1

通过表1可见本发明采用变通道匹配补偿技术能使助听器对患者听力损失的补偿更加精确，并在保证补偿效果的前提下，尽可能减少了通道数，从而降低了信号处理器的功耗。

同时，变通道助听器信号处理器在技术上的创新也使其在销售方面也有很大优势。对于助听器生产厂家来说，如果采购变通道助听器信号处理器，则只需估计助听器信号处理器的需求总量，而不需细分各个通道的信号处理器的需求量，大大降低了助听器生产厂家的采购风险。

Claims

1. 一种全数字式助听器的变通道匹配补偿方法，其特征在于，它的步骤如下：

1）麦克风接收声音；

4）D/A转换装置将数字信号转换成模拟信号；

5）受话器接收D/A转换装置的信号输出声音信号；

所述的基于DSP的数字信号处理器包括：参数控制模块，实现针对不同的环境调用不同的控制参数；FFT反馈去噪处理单元，将声音信号从时域变换到频域，并进行反馈，去噪处理；通道管理单元，管理32个通道算法处理单元的打开与关闭及工作参数的传递；IFFT信号处理单元，将声音信号从频域到时域进行转换。

2.一种实现根据权利要求1所述方法的全数字式助听器，其特征在于，助听器能实现基于患者个体听力特征的变通道匹配补偿技术，实行可变的通道边界划分及可变的通道数目管理，对患者的听力补偿更加准确。

3.根据权利要求2所述的全数字式助听器,其特征在于，在数字信号处理器中包括两个模块，一个是语音信号的处理模块，对语音信号补偿、除噪、除啸叫处理；另一个是环境分类及参数控制模块，对语音信号进行分类判断，以实现针对不同的环境调用不同的控制参数。

4.根据权利要求3所述的全数字式助听器,其特征在于，所述的环境分类如下：

1）首先针对音频流截取音频段、特征提取；

2）根据所提取的特征而得到三种分类：静音类、有无音乐成分的音频、不含音乐成分的音频；

5.根据权利要求3所述的全数字式助听器，其特征在于，DSP数字信号处理中的环境分类及参数模块将环境分类算法分为4个步骤：

1）对音频数据特征提取；

3）得到判断结果并输入控制模块；

6.根据权利要求3所述的全数字式助听器，其特征在于，语音信号处理流程分为如下步骤：

2）根据控制模块得到的控制参数对信号进行反馈控制操作；

3）根据控制模块得到的噪声控制参数进行除噪处理；

4）根据控制模块存储的患者信息进行补偿增益操作；

5）输出补偿后的信号。