CN103813253A - 助听器声音处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种助听器声音处理方法，包括：获取音频时域信号；对音频时域信号进行离散余弦变换得到对应的频域信号；将所述频域信号分为多个子带频域信号，并计算各子带频域信号的平均声压值；由所述平均声压值范围选择相应增益大小，当声压值小于正常人的听阈时，对声压统一加上一个固定值作为输出声压；当声压值落在正常人的听阈到痛阈之间时，把正常人的听力动态范围线性压缩到听力受损患者的听力动态范围内；当声压值落在正常人的痛阈之外时，输出声压维持在听力受损患者的痛阈值；及将所述输出声压对应的频域信号进行变换得到补偿后的音频时域信号，并输出该补偿后的音频时域信号。该助听器声音处理方法可以避免丢失音频信号部分信息。

Description

助听器声音处理方法
技术领域
本发明涉及助听器，尤其涉及一种助听器声音处理方法。
背景技术
助听器是听力损失患者佩戴在耳后方或耳中的小型、电池供电的微电子装置。听阈是指在某一频率范围内，一个人刚好能听到声音的声压级大小。痛阈是指一个人所能接受的最大听力声压级大小。一般来说，听力受损患者的听阈比正常人的听阈值大，整个可听声音频域上的动态范围都缩小，其直接体现就是在某一频率范围内，正常人可以听到的较高或者较低的声音听力损伤患者都无法听到。
在助听器的各类算法中，听力补偿算法是最基本最重要的一种算法。听力补偿算法的目的在于对声音进行压缩放大，将正常人的听力动态范围通过算法处理后映射到听力受损患者的听力动态范围内，并尽可能保持声音的辨识度和低失真度。
图1便是某一听力受损患者和正常人分别在各频率点的听阈与痛阈水平。听力损失大概是50dB。其中THhi为听力受损患者的听阈，ULhi为听力受损患者的痛阈；THn为正常人的听阈，ULn为正常人的痛阈。正常人的听阈水平和痛阈水平为一定的，因为性别原因可能会有所差异；但是听力损失患者的听阈水平和痛阈水平却是因个体不同而差别迥异，所以听力补偿需要针对各个听力受损患者的不同情况而定制。
一般的宽动态范围压缩算法当外界声源的声压级大小小于正常人的听阈时，助听器一般不启动压缩算法。而让输出声压级大小为0，这样就丢失了音频信号一部分的信息。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种新的助听器声音处理方法，以解决现有助听器声音处理方法中会丢失音频信号一部分信息的技术问题。
一种助听器声音处理方法，包括以下步骤：获取音频时域信号；对音频时域信号进行离散余弦变换得到对应的频域信号；将所述频域信号分为多个子带频域信号，并计算各子带频域信号的平均声压值；由所述平均声压值范围选择相应增益大小，当声压值小于正常人的听阈时，对声压统一加上一个固定值作为输出声压；当声压值落在正常人的听阈到痛阈之间时，把正常人的听力动态范围线性压缩到听力受损患者的听力动态范围内；当声压值落在正常人的痛阈之外时，输出声压维持在听力受损患者的痛阈值；及将所述输出声压对应的频域信号进行反离散余弦变换得到补偿后的音频时域信号，并输出该补偿后的音频时域信号。
优选地，所述子带频域信号为落在某段频率带内的频域信号，子带频域信号的平均声压值                                                
Figure 201410087032X100002DEST_PATH_IMAGE001
，其中，X(k)为落在某段频率带内的频域信号，m为落在该段频率带内的信号个数；Pref=20uPa。
优选地，当所述平均声压值小于正常人的听阈时，此段的增益验配值为，其中，THhi为听力受损患者的听阈，THn为正常人的听阈。
优选地，当所述平均声压值落在正常人的听阈到痛阈之间时，此段的增益验配值为
Figure 201410087032X100002DEST_PATH_IMAGE003
，其中，THhi为听力受损患者的听阈，ULhi为听力受损患者的痛阈；THn为正常人的听阈，ULn为正常人的痛阈。
优选地，当所述平均声压值落在正常人的痛阈之外时，此段的增益验配值为
Figure 320761DEST_PATH_IMAGE004
，其中，ULhi为听力受损患者的痛阈。
相较于现有技术，所述助听器声音处理方法不仅能够对位于正常人的听阈和痛阈之间的声音进行补偿，还同样对小于正常人的听阈的声音进行了处理，解决现有助听器声音处理方法中会丢失音频信号一部分信息的技术问题，从而可以大大弥补听力受损患者的听觉能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是某一听力受损患者和正常人分别在各频率点的听阈与痛阈水平示意图。
图2是本发明实施例提供的助听器声音处理方法流程图。
图3是本发明实施例提供的助听器声音处理方法的输入/输出图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
请参阅图2，本发明实施例提供的助听器声音处理方法包括以下步骤：
S101：获取音频时域信号X(I)。本实施例中，所述I=0～127。在助听器中，麦克风可用于获取上述音频时域信号X(I)。
S102：对音频时域信号X(I)进行离散余弦变换（DCT）得到频域信号X(i)。本实施例中，所述i=0～127。
S103：将所述频域信号X(i)分为多个子带频域信号X(k)，并计算各子带频域信号X(k)的平均声压值。子带频域信号X(k)为落在某段频率带内的频域信号。本实施例中，所述助听器为8个通道，对应的所述频域信号X(i)分为8个子带频域信号X(k)。每一个通道取一个合适的特征代表频率，本实施例中取f0=62Hz，f1=125Hz，f2=250Hz，f3=500Hz，f4=1000Hz，f5=2000Hz，f6=4000Hz，f7=8000Hz分别作为各通道的特征代表频率。每一个频率带的频域信号增益为统一值。子带频域信号X(k)的平均能量P(n)= X2(k)。瞬时声压计算公式为，（健康人耳听觉感受有极宽的动态范围，可达0~140dB。如用帕斯卡（Pa）来表达声音，我们须处理小至20uPa，大至2,000,000,000Pa的数字。如此看来，用Pa来表达声音或噪音会颇为不便。较简单的做法是用一个对数标度来表达声音的响亮度。以10作为基数，为避免Pa来表达声音需要处理大量复杂，难以操纵的数字，故是用分贝（dB）这个标度，该标度以听觉阈20uPa作为参考声压值，并定义这个声压水平为0dB。）基准声压为Pref=20uPa，也就是这个参考声压值。再用公式
Figure 400843DEST_PATH_IMAGE001
计算平均声压值。其中X(k)为落在某段频率带内的频域信号，m为落在该段频率带内的信号个数。
S104：由所述平均声压值范围选择相应增益大小，当声压值小于正常人的听阈时，对声压统一加上一个固定值作为输出声压；当声压值落在正常人的听阈到痛阈之间时，把正常人的听力动态范围线性压缩到听力受损患者的听力动态范围内；当声压值落在正常人的痛阈之外时，输出声压维持在听力受损患者的痛阈值。具体实现时，先判断声压值是落在哪一个声压范围内：1，正常人听阈以下；2，正常人听阈到痛阈之间；3正常人痛阈以上，以此来确定相应频率段内的声压增益值。若为范围1，则增益为g1；若为范围2，则增益为g2；若为范围3，则增益为g3。其中g1，g2，g3为验配软件测试得到。具体实现方式如下：听力受损听力受损患者的特征频率点的所需声压增益值的计算方法，由验配软件实现。由于我们是多通道宽动态压缩，验配时，应对每一个通道取一个合适的特征代表频率，如取f0=62Hz，f1=125Hz，f2=250Hz，f3=500Hz，f4=1000Hz，f5=2000Hz，f6=4000Hz，f7=8000Hz等分别作为各通道的特征代表频率。正常人在特征代表频率点上的听阈和痛阈是固定值，可参照图1上THn和ULn值，例如正常人在1000Hz时的听阈是10dB左右，痛阈是100dB左右。分别以Imin和Imax来表示。再针对听力受损患者分别测量其听阈和痛阈，分别用Omin和Omax来表示。请进一步参阅图3，当声压值小于正常人的听阈时，这个范围为线性放大区，令其增益为1，即在正常人听不到的范围内对声压统一加上一个固定值作为输出声压，也即此段的增益验配值为。若输入的声压值落在正常人的听阈到痛阈之间，这个范围为线性压缩区，需要把正常人的听力动态范围线性压缩到听力受损患者的听力动态范围内，按照公式
Figure 201410087032X100002DEST_PATH_IMAGE007
计算出对应的增益值当做此段的增益验配值。若输入的声压值落在正常人的痛阈之外，这个范围称为输出限制区，对于正常人都受不了的听力范围，我们让输出维持在听力受损患者的痛阈值，则相应增益为
Figure 330939DEST_PATH_IMAGE004
。
S105：将所述输出声压对应的频域信号进行反离散余弦变换（IDCT）得到补偿后的音频时域信号，并输出该补偿后的音频时域信号。
相较于现有技术，本实施例中的助听器声音处理方法不仅能够对位于正常人的听阈和痛阈之间的声音进行补偿，还同样对小于正常人的听阈的声音进行了处理，解决现有助听器声音处理方法中会丢失音频信号一部分信息的技术问题，从而可以大大弥补听力受损患者的听觉能力。
以上所揭露的仅为本发明实施例中的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种助听器声音处理方法，包括以下步骤：
获取音频时域信号；
对音频时域信号进行离散余弦变换得到对应的频域信号；
将所述频域信号分为多个子带频域信号，并计算各子带频域信号的平均声压值；
由所述平均声压值范围选择相应增益大小，当声压值小于正常人的听阈时，对声压统一加上一个固定值作为输出声压；当声压值落在正常人的听阈到痛阈之间时，把正常人的听力动态范围线性压缩到听力受损患者的听力动态范围内；当声压值落在正常人的痛阈之外时，输出声压维持在听力受损患者的痛阈值；及
将所述输出声压对应的频域信号进行反离散余弦变换得到补偿后的音频时域信号，并输出该补偿后的音频时域信号。
2.如权利要求1所述的助听器声音处理方法，其特征在于，所述子带频域信号为落在某段频率带内的频域信号，子带频域信号的平均声压值                                                
Figure 614586DEST_PATH_IMAGE001
，其中，X(k)为落在某段频率带内的频域信号，m为落在该段频率带内的信号个数；Pref=20uPa。
3.如权利要求2所述的助听器声音处理方法，其特征在于，当所述平均声压值小于正常人的听阈时，此段的增益验配值为
Figure 181965DEST_PATH_IMAGE002
，其中，THhi为听力受损患者的听阈，THn为正常人的听阈。
4.如权利要求2所述的助听器声音处理方法，其特征在于，当所述平均声压值落在正常人的听阈到痛阈之间时，此段的增益验配值为
Figure 918977DEST_PATH_IMAGE003
，其中，THhi为听力受损患者的听阈，ULhi为听力受损患者的痛阈；THn为正常人的听阈，ULn为正常人的痛阈。
5.如权利要求2所述的助听器声音处理方法，其特征在于，当所述平均声压值落在正常人的痛阈之外时，此段的增益验配值为
Figure 442362DEST_PATH_IMAGE004
，其中，ULhi为听力受损患者的痛阈。
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