CN109982637B - 利用未参考的音频系统精确地估计纯音阈值的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用未校准的音频系统估计人的纯音听力阈值或者纯音听力图的方法，包括步骤：至少在一部分的可听频谱上执行超阈值测试，其中，所述可听频谱范围特别地从16Hz到20.000Hz，其中，所述超阈值测试是在相对于未参考的音频系统的预定义的输出水平的第一声音水平处的未参考的音频系统上执行；确定用于可听频谱中的至少一部分的超阈值测试结果，其中，所述超阈值测试结果相对于所述未参考的音频系统的预定义的输出水平来提供，从确定所述超阈值测试结果的过程中确定至少一个绝对纯音阈值，其中，所述至少一个绝对纯音阈值以绝对物理单位来提供，特别地，以分贝听力水平或者以分贝声音压力水平来提供。

Description

利用未参考的音频系统精确地估计纯音阈值的方法
说明书
本发明涉及一种用于从数据中估计纯音听力图的方法和系统，所述数据从非参考或者非校准系统上获取。
通常在受控条件下执行听力测试。尤其是，利用已经定义的音频系统来执行用于多个频率的纯音阈值测试，该纯音阈值测试估计包括有人的听力阈值(也即，人能够检测到的最低声音强度)的听力图。这些测试通常在受控噪音环境中执行，例如在英国听力学会(british society of audiology，BSA)指南中定义的用于纯音空气传导测听的静音环境，从而不会有外部噪音干扰提供至测试者的信号。例如，所述BSA指南通过以下链接是可以被访问的，并且对于本领域技术人员来说是已知的：
http://www.thebsa.org.uk/wp-content/uploads/2014/04/BSA_RP_PTA_FINAL_24Sept11_MinorAmend06Feb12.pdf
更重要的，包括有例如耳机和信号发生器的音频系统必须将具有已知的音频特性的声音提供给人，以便能够以音频或者声音水平(例如，分贝声音压力水平)的绝对物理单位确定纯音阈值。否则这些听力图将无法与其他听力图进行比较，因此，例如，诊断和量化听力损失将是不可能的。
特别地，听力测试结果以分贝听力水平(dB HL)给出，其类似于分贝声音压力水平(dB SPL)，但标准化为跨频率的正常听力的标准化曲线，而不是20微帕斯卡(microPascal)的固定参考值。本领域技术人员能够将dB HL转换为dB SPL。由于上述原因，通常校准用于执行听力测试的音频系统，从而可以获取定量的听力图。
无法从未校准的音频系统或者缺少参考输出水平的音频系统(即该音频系统未被参考)中准确地确定纯音阈值，并且该系统的输出音频电平是在绝对物理单位(例如声压、声能或者强度)中是不可知的。
未参考的音频系统例如是具有某种成品耳机的成品智能手机。
因此，未参考的音频系统特别是在绝对物理单位(例如，分贝声音压力水平或者分贝听力水平)中相对于特定频率的输出水平是未知的任何音频系统。然而，在本说明书的上下文中，假设未参考的音频系统关于特定频率的声音水平提供足够平坦的输出特性。
特别地，术语“足够平坦”指代音频系统的频率响应，特别地为耳机的频率响应，该频率响应在250Hz至8000Hz范围内的预期声音水平的偏差在10dB以内，特别地在15dB以内。
术语“未参考的”和“未校准的”在说明书中被同义地使用。
与阈值测量相反，所谓的超阈值测试聚焦于人的听力能力的其他方面，并且-根据定义-依赖于在人的听力阈值之上呈现的刺激。
例如，心理测量调谐曲线(psychometric tuning curve，PTC)是估计听觉感知的频率分辨率的一种测量。
此外，时间精细结构(temporal fine structure，TFS)测试是超阈值测试，其中，TFS测试估计内部毛细胞(负责将耳蜗中的机械振动转换为神经尖峰代码的单元)的能力，以解决在缺少光谱信号情况中的调制信号中的快速振荡。
每个感兴趣频率区域的TFS测试结果是以Hz为单位的频率鉴别阈值。因此，与PTC测试的结果不同(PTC测试通常可以显示为测试中每个频率区域周围的V形布局)，TFS测试的结果仅返回测试中的每个频率区域的单个值，即，它不如PTC测试结果中的数据丰富。
超阈值刺激的水平通常根据分贝感觉水平(dB SL)(相对于个体听力水平)来定义，并且-至少在一定程度上-测量结果通常不依赖于刺激的绝对物理声音水平。
本发明所要解决的问题是提供一种利用未参考的音频系统或在未参考的音频系统上确定至少一个纯音阈值或者整个纯音听力图的方法和计算机程序。
该问题通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求19的特征的计算机程序来解决。从属权利要求中限定了优选的实施例。
根据权利要求1，一种利用未校准音频系统估计人的纯音听力阈值或纯音听力图的方法，该方法包括以下步骤：
-至少在一部分的可听频谱上对人执行超阈值测试，其中，所述可听频谱范围特别地为从16Hz到20.000Hz，其中，所述超阈值测试是在相对于未参考的音频系统的预定义的输出水平的第一声音水平处的未参考音频系统上执行。特别地，所述第一声音水平高于人的听力阈值，特别地，舒适的听力是可能的，特别的，高于纯音阈值的20分贝至50分贝，
-确定用于至少一部分的可听频谱的超阈值测试的结果，其中，特别地，所述超阈值测试的结果相对于未参考的音频系统的预定义的输出水平来提供，
-根据所述超阈值测试的结果确定至少一个绝对纯音阈值，特别地，用于至少一个频率的绝对纯音阈值，其中，所述至少一个绝对纯音阈值以绝对物理单位来提供，特别地，以分贝听力水平或以分贝声音压力水平来提供。
根据本发明已给出的利用未校准或者未参考的音频系统准确地估计人的纯音听力阈值或纯音听力图的可替选的解决方案，所述方法包括以下步骤：
-特别地，在未参考的音频系统上的任意单元中执行听力阈值估计，
-至少在一部分的可听频谱上执行超阈值测试，其中，所述可听频谱范围特别地从16Hz到20.000Hz，其中，所述超阈值测试特别地相对于未参考的音频系统的预定义的输出水平的第一声音水，在未参考的音频系统上执行，
-确定用于至少一部分的可听频谱的超阈值测试的结果，其中，所述超阈值测试的结果相对于未参考的音频系统的预定义的输出水平来提供，
-根据所述超阈值测试的结果，特别地为已确定结果的过程、形状或者特定特征，确定用于至少一个频率的至少一个绝对纯音阈值，其中，所述至少一个绝对纯音阈值以绝对物理单位来提供，特别地以分贝听力水平或以分贝声音压力水平来提供。
根据本发明的另一个实施例，第一特别相对的声音水平高于人的听力阈值，其中，特别舒适的听觉是可能的。
在说明书的上下文中的术语“舒的适”特别地定义为信号或探测刺激组件是清晰可听的，而并没有不舒服的强度。同时，超阈值测试(supra-threshold test，STT)范例中使用的任何掩蔽刺激部件可以有效地屏蔽信号，而不需要以特别地低于90dB SPL的不舒服强度来展现。
特别地，通过分析超阈值测试结果的形状、过程或者其他特征并且得出纯音阈值的绝对值，来便于纯音阈值的确定。
特别地，超阈值测试的结果可以表示为布局的一系列值或者值对。同样地，超阈值测试的结果可以包括特征性或描述性参数，所述特征或描述性参数是来自超阈值测试的第一评估的结果，并且配置为减少超阈值测试的信息量。所述参数可用于至少一个绝对纯音阈值的确定。
在超阈值结果被表示为值或者值对的布局的情况下，特别地，所述布局表现出可以被评估以得出纯音阈值的结论的形状、过程或者特定形状的特征。
所述超阈值测试结果与至少一个绝对纯音阈值之间的关系可能不是完全已知的，但是它可以例如通过多变量分析或者特别的监督学习算法来建模。此外，人工神经网络、包括具有训练分类器的支持向量机的方法、用于将来自超阈值测试的获得结果分类为相应的绝对纯音阈值也是合适的。
根据本发明的一个实施例，在第一可选的步骤中，例如通过估计纯音阈值来确定舒适的听力水平，其中，特别地，所述纯音阈值可以仅相对于预定义的输出水平来表示，例如，相对于音频系统的最大输出水平(例如，100％的音量)。
如果在超阈值测试之前在未参考的音频系统上执行纯音阈值测试，则可以确定舒适的听力水平，例如，通过将音频系统的第一声音水平(例如20dB)高于估计的纯音阈值。
可替选地，可以将第一声音水平调节到未参考音频系统的最大输出水平的50％、30％或者任何合适的部分。
随后，所述超阈值测试以所述舒适的第一声音水平呈现，其中，特别地，所述超阈值测试结果的绝对物理单位不受关注。
只要单位相对于彼此以分贝为单位，就可以例如根据其形状(值或对的布局的形状)来评估超阈值测试结果。在超阈值测试是心理测量调谐曲线(psychometric tuningcurve，PTC)测试的情况下尤其如此。
在所述超阈值测试是时间精细结构(TFS)测试的情况中，结果单位为Hz，因此相对或绝对水平不适用于该测试。
还应当注意的是，在TFS测试中，呈现两个交替的声音，这些声音可以在约20dB至80dB HL的范围内。在PTC测试中，探测音呈现为大约20dB至50dB HL，但测试中使用的屏蔽音可以达到更高的水平，因为它需要屏蔽探测。屏蔽音可高达约90dB HL。这就是为什么探测应该处于相当低的呈现水平，即特别地在舒适的听力水平呈现。
进行超阈值测试的第一声音水平，因此，特别地指在PTC测试的情况中的探测音以及在TFS测试期间呈现的交替声音。
本发明发现以下优点：超阈值测试结果，特别是PTC测试的形状不依赖于-在一定限度内-所提供的音频水平，特别是第一声音水平，即，对于给定用户存在一定数量的水平不变性。
因此，只要所提供的信号是(a)高于听力阈值并且(b)不超过听力阈值，超阈值测试结果与对应于正常听力能力的另一超阈值测试结果的偏差可以被分配至人际听觉差异，其可以对绝对纯音阈值进行预测。
因此，通过仔细分析超阈值测试结果，特别地为所述超阈值测试结果的形状和特征，可以得出至少一个绝对纯音阈值。
特别地，当执行可能的不同的第二超阈值测试时，所述估计形成得更好。特别地，术语“不同的”指的是不同类型的超阈值测试和/或以不同声音水平和/或不同频率执行的超阈值测试。
并且，特别地，在确定至少一个纯音阈值时，当仅考虑感觉神经性听力损失时，可以更可靠地执行根据本发明的方法。
特别地，本发明的一个目的是确定不同频率的多个纯音阈值，使得可以建立至少一部分的人的听力图。
根据本发明的方法有利地提供了一种节约成本的工具，以在“日常”设备(例如，智能手机、计算机等)上执行纯音阈值估计，其还可以用于调整设备的输出特性，以增强人的听觉体验。
超阈值测试是在通过人来识别的声音水平(即，高于听力阈值)下执行的，因为提供给人的声音在人的听力范围以内。
由于未参考的音频系统的输出水平在绝对值中是未知的，例如分贝声音压力水平，因此选择相对于音频系统的预定义的输出水平来调节的第一声音水平，以执行所述超阈值测试。所述音频系统的预定义的输出水平可以是例如音频系统的最大输出水平或者最大输出水平的一部分，使得可以表达和参考相对于所述预定义的输出水平的第一声音水平。
根据本发明的另一实施例，超阈值测试结果包括或者为特征参数的集合，其中所述特征参数集合包括至少一个参数，其中，所述参数被配置为描述超阈值测试结果的过程、形状特征、梯度和/或特别的图形表示的形状，或者其中，所述特征参数集合为或者包括超阈值测试结果的主要成分，其中，所述特征参数集合特别地包括不多于五个超阈值测试结果的主要成分。
如上所述，所述特征参数集合有助于减少来自超阈值测试结果的信息量，使得可以减少包括有结果的文件大小。此外，可以将各种数学概念应用于不适合来自超阈值测试结果的“原始”数据(例如，测量的调谐曲线)的特征参数集合。
根据本发明的另一个实施例，至少一个绝对纯音阈值由递归函数来确定，其中，执行超阈值测试的超阈值测试结果(特别地以特征参数集合的形式)被提交至所述递归函数，其中，所述递归函数被配置为从提交的超阈值测试结果确定至少一个纯音阈值。
通过递归函数确定至少一个纯音阈值具有的优点是可以使用特别地连续的函数来确定绝对纯音阈值。可以使用更合适的递归关系或者更合适的递归系数随时间细化递归函数。
递归函数可以是参数化递归函数或者半参数化递归函数。递归函数不必是线性的。
根据本发明的另一个实施例，递归函数由以下步骤确定：
-提供包括有多个超阈值测试结果的训练集合，特别地，每一个以特征参数集合的形式，其中，特别地，所述超阈值测试结果是从多个人中估计，其中，对于训练集合的每一个超阈值测试结果，至少一个纯音阈值被关联。
-通过递归分析从训练集合确定超阈值测试结果与相关联的至少一个纯音阈值之间的递归函数。
提供训练数据对于估计超阈值测试结果与相应的绝对纯音阈值之间的功能连接特别地有利。
特别地，训练集合包括超阈值测试结果和/或来自不同人的特征参数集合，特别是表现出不同的听力能力导致不同的绝对纯音阈值。
特征参数集合中或者超阈值测试结果的形状、过程或者其他特征中的差异是可以被评估的提示，并且基本上编码用于唯一可指定的绝对纯音阈值。
根据本发明的另一个实施例，递归函数是多元线性递归函数，其中，特别地，用于提交特征参数的递归函数的变量，特别地，其中，已经从训练集合中确定了递归函数的系数；特别地从训练集合中确定。
已发现多元线性递归函数来模拟超阈值测试结果与至少一个绝对纯音阈值之间的关系，该纯音阈值足够准确以用于预测或确定至少一个绝对纯音阈值。
根据本发明的另一实施例，确定比至少一个纯音调阈值更多的绝对纯音调阈值，其中，针对不同频率确定每一个绝对纯音调阈值，其中，特别地，整个纯音调阈值听力图特别地包括已确定的不同频率下的六个绝对纯音阈值。
可以在整个可听频谱中估计纯音阈值，其中，必须考虑音频系统的硬件，因为许多扬声器具有在可听范围内的截止频率。为了获得听力图，通常几个，特别是五至十个纯音阈值就足够了。
作为递归函数方法的替代或者补充，还可以选择查找表方法，其中，超阈值测试结果彼此进行比较。似的超阈值测试结果将被分配类似的绝对纯音阈值。两个超阈值测试结果之间的相似性可以通过特定的相似性度量来估计。
根据本发明的另一个实施例，所述至少一个绝对纯音阈值由以下步骤确定：
-提供多个超阈值测试结果(特别地，从多个人获得)的数据库，其中，至少一个绝对纯音阈值或者绝对纯音听力图与每一个提供的多个超阈值测试结果中的超阈值测试结果相关联。
-确定来自数据库的类似的超阈值测试结果，特别地，通过超阈值测试结果之间的预定义的相似性或者距离度量来确定，其中，所述类似的超阈值测试结果是与从已执行的超阈值测试中的超阈值测试结果最相似的相似性度量的超阈值测试结果。
-将与相似的超阈值测试结果相关联的至少一个绝对纯音阈值分配给至来自已执行的超阈值测试的超阈值测试结果。
相似性度量可以例如通过现有的卡方(chi-square)估计器或者其他稳健的估计器来建立。并且，相关系性数或者基于方法的其他相关性可用于确定两个超阈值测试结果之间的相似性。
如果来自所述已执行的超阈值测试的超阈值测试结果类似于来自数据库的多个超阈值测试结果，则还可以将相关的绝对纯音阈值组合成单独的(特别是加权的)纯音阈值。
根据本发明的另一个实施例，两个超阈值测试结果之间的相似性度量被设计为评估相似性，其中，特别地，所述相似性度量为或者包括差异、差异的绝对值、卡方估计器、残差(residual)、相关性系数、线性递归方法或者机器学习方法(特别是已训练的分类器)。
根据本发明的另一个实施例，超阈值测试包括或者为心理测量调谐曲线(PTC)测试和/或包括或者为时间精细结构(TFS)测试、和/或包括或者为时间屏蔽曲线测试。
特别地，如果超阈值测试是TFS测试，则可以将特定频率的所述测试的结果与TFS测试结果数据的已知数据库相关联，如上述实施例中所描述的。
然而，也可以执行TFS测试和PTC测试，并评估两个测试并且比较各自已确定的至少一个绝对纯音阈值，特别是为了交叉检查结果。而且，可以组合已确定的两个测试(TFS和PTC)的至少一个绝对纯音阈值，例如，取平均值。此外，如果与预期的标准存在差异，例如，显示出与正常听力能力的病理性的偏差，可以忽略所确定的纯音阈值，或者根据更具体的听力损失形式来重新测试或者分析该差异。
根据本发明的另一个实施例，在未参考的音频系统上执行多个超阈值测试，其中，特别地，所述超阈值测试在不同的声音水平和/或频谱的不同部分中执行。
当执行和评估多个超阈值测试时，至少一个纯音阈值的确定变得更可靠和更稳定。
根据本发明的另一个实施例，超阈值测试是心理测量调谐曲线(PTC)测试，其中，特别地，测量PTC的频率为500Hz、1kHz、2kHz和/或4kHz的信号音，并且特别地，在信号水平为20dB SL，30dB SL和/或40dB SL，或者在这些信号水平之间的信号电平，其中，特别地，每个信号音的屏蔽信号在信号音频率附近的预定范围内扫描，特别地从信号音频率的60％到信号音频率的140％。
根据本发明的另一个实施例，特别地，屏蔽器的信号水平，即屏蔽信号的信号水平，根据用户对音调的响应来进行连续地调制。特别地，如果用户响应他们可以检测到信号音，则屏蔽信号水平增加，并且如果用户指示他们不能检测到信号音，则屏蔽信号水平降低。
在已校准的系统中，通过在曲线周围调制屏蔽器强度(即屏蔽信号的信号水平)，可以获得更可靠的数据，所述曲线将提供dB HL的恒定输出。这使得用户不会由于频率响应硬件设置的非线性或者由于人对不同频率的音调的敏感性的差异而经历任何强度跳跃。
然而，在未校准的音频系统中(假设音频系统的输出在频率上相当平坦，并且特别是考虑到如上所述在未校准系统中每个频率的精确输出水平是未知的)，以下实施例是有利的。
根据本发明的该实施例，屏蔽强度相对于标准的加权曲线被调制，例如A加权(例如在IEC 61672：2003中定义的)，或者等响度轮廓(例如在IS0226中定义的)。
这有利地在测试的频率范围内为用户提供了对于屏蔽器强度的控制的一致感，并且产生更一致的结果。
本发明的另一方面和本发明的另一个实施例涉及一种用于精确纯音阈值确定的方法。
根据该方法，通过执行以下步骤来估计纯音调阈值或者多个纯音调阈值：扫描频率上的信号音，并且其中，根据用户响应调制信号音的强度，其中，当或者如果用户指示他们可以检测到信号音，则减小信号音的强度，当或者如果用户指示他们不能检测到信号音时，则增加信号音的强度。
根据本发明的另一个实施例，信号音的减小和/或增加围绕或者根据标准化的加权曲线或者等响度轮廓来调制。
根据本发明的优选的实施例，在执行超阈值测试之前，执行以下步骤：
-利用未参考的音频系统与人一起执行纯音阈值测试，其中，相对于预定义的输出水平，特别是未参考的音频系统的最大水平，确定已提供的频率的已提供的声音水平。
-从纯音阈值测试中确定相对纯音阈值，特别是是包括有相对纯音阈值的相对的纯音听力图，其中，相对的纯音阈值相对于未参考的音频系统的预定义的输出水平进行表示，其中，对于至少一个频率的至少一个绝对纯音阈值的估计，使用相对纯音阈值。
有许多方法来执行纯音阈值(pure tone threshold，PTT)测试，但独立于使用哪个PTT，重要的是纯音阈值可以相对于音频系统的预定输出水平进行表示。
特别假设音频系统的输出在频率上基本上是平坦的。可替选地，可以采用跨频率的标准化的灵敏度曲线来生成绝对单位。对于其余的听力阈值，一个或多个阈值的可靠估计是已知的。
例如，至少一个相对纯音阈值或者整个相对纯音阈值听力图可以用于：
a)确定后续超阈值测试的听力阈值，并因此其可以用于提供在人的舒适的听觉范围内的刺激，
b)从至少一个绝对纯音阈值中估计整个绝对听力图，因为来自纯音阈值测试的相对听力图的形状可用于估计绝对听力图的缺失的绝对纯音阈值，例如通过调整从听力图到至少一个纯音阈值的绝对值的相对值的比例。
根据本发明的另一个实施例，超阈值测试的第一音频水平比多个相对纯音调阈值中的至少一个高出预定义的值。
根据本发明的另一个实施例，通过向根据本发明的方法提供关于音频系统的硬件特征或者组件的信息来估计预定义的输出水平，特别地，在超阈值测试之前或在纯音阈值测试之前。
由于许多制造商在输出水平或者其他特性方面提供了关于其产品的一些信息，因此该信息可用于生成音频系统的绝对输出水平的更好估计。
根据本发明的另一个实施例，所述第一声音水平可由人来调节。
根据本发明的另一个实施例，来自先前听力测试的结果被提供至根据本发明的方法，并且其中，在估计至少一个绝对纯音阈值时考虑来自听力测试的结果。
这有助于有利地改善关于纯音阈值的方法的估计质量。
根据本发明的另一个实施例，执行多个超阈值测试，并且从多个超阈值测试中形成结果和/或结果的过程，确定至少一个绝对纯音阈值。
根据本发明的另一个实施例，特别地，提供了从多个人获得的多个超阈值测试结果，其中，对于多个超阈值测试结果中的每一个提供的超阈值测试结果，绝对纯音阈值集合或者绝对纯音听力图被关联，其中，至少一个绝对纯音阈值是从与多个超阈值测试结果中的超阈值测试结果相关联的纯音阈值的集合中确定的，所述多个超阈值测试结果的过程与从已执行的超阈值测试中确定的超阈值测试结果最相似。
根据本发明的另一个实施例，已确定的超阈值测试结果是听力能力的函数，特别地以分贝声音压力水平和至少一个已提供的频率测量的，其中，特别地，所述超阈值测试结果的过程是所述函数的形状、斜率或者特定特征，例如局部V形或者局部抛物线形函数过程的宽度、局部最小值、和/或局部V形或者局部抛物线形函数过程的梯度。
特别地，人的听力能力通过将人的听力能力的偏差与规范人群相关联的功能来描述。听力能力是通过纯音阈值或者听力图来评估的形式示例。
根据本发明的另一个实施例，执行多个不同的超阈值测试，并且对于它们中的每一种或者它们的组合，确定至少一个绝对纯音阈值。
根据本发明的另一个实施例，结合已经由根据本发明的方法确定的结果，但在不同的未参考音频系统上确定至少一个绝对纯音阈值。
根据本发明的另一个实施例，在执行超阈值测试或者纯音阈值测试之前，确定声音回评和/或声音特性(例如音频系统周围的频率分布)，并且其中，在确定至少一个绝对纯音阈值时，考虑已确定的音频水平和/或声音特性。
根据本发明的问题还通过包括有计算机程序代码的计算机程序来解决，其中，当计算机程序在计算机上进行加载、流传输或者执行时，所述计算机程序执行根据本发明的方法。
术语“处理器”或者“计算机”或其系统在本文中用作本领域的普通内容，例如，可能包括诸如存储器或者通信端口的附加元件的通用处理器或者微处理器、RISC(reducedinstruction set computing，精简指令集计算)处理器或DSP(digital signalprocessing，数字信号处理)。可选地或者额外地，术语“处理器”或“计算机”或者其派生词表示能够执行所提供的或者并入的程序和/或能够控制和/或访问数据存储装置和/或其他装置(例如输入和输出端口)的装置。术语“处理器”或“计算机”还表示与连接和/或链接和/或以其他方式通信、可能共享一个或多个其他资源(例如存储器)的多个处理器或计算机。
在本说明书的上下文中的移动设备是小型计算机，特别地，足以在手中把持并操作并且具有能够运行移动应用(设计为在移动设备上运行的软件应用程序)的操作系统的移动设备。因此，移动设备是便携式计算机化设备，特别地，其重量小于500克。
特别地，移动设备(例如移动电话、智能电话、智能手表、便携式音乐播放器或平板电脑)包括至少一个处理器，即所谓的CPU(central processing unit，中央处理单元)。此外，特别地，移动设备包括用于连接到移动网络的蜂窝网络连接的装置，所述移动网络例如GSM(global system for mobile communications，全球移动通信系统)、3G、4G或5G、CDMA(code division multiple access，码分多址)、CDMA2000、UTMS(universal mobiletelecommunications system，通用移动电信系统)或者LTE(long term evolution，长期演进)。
所述移动设备包括具有小数字或字母数字键盘的显示屏，或者被配置为在屏幕上提供虚拟键盘和按钮(图标)的触摸屏。特别地，所述移动设备被配置为连接到互联网并且通过Wi-Fi、蓝牙或近场通信(near field communication，NFC)与其他计算机化的设备互连。集成摄像头，数字媒体播放器、移动电话和GPS功能是常见的。
本发明的其他特征和优点将通过实施例的详细描述来描述，其中，示例部分中公开的所有实施例也可以与要求保护的主题组合使用。
在潜在次优测试条件中收集的数据中精确估计一个或多个纯音听力阈值的方法。
其根本问题是能够在不确定的条件下执行听力测试。传统的听力测试只能在非常明确的情况下执行。这包括对背景噪音以及准确了解硬件的技术参数(耳机以及听力计/信号发生器，它们如何相互作用)的某些限制。因此，听力测试需要隔音环境，而硬件需要进行常规的重新校准。由于成本和尝试的限制，通常只能在专业环境中满足这两种条件。然而，在不太良好的声音受控环境中，利用商品化的硬件(例如智能手机)执行用于筛查或诊断的听力测试存在巨大的兴趣。这使得在发达国家中进行更常规和更广泛的测试，并在听力测试基础设施被限制或者完全缺失的国家中开辟了全新的健康保健机会。本发明通过提供一种规避传统听力测试限制的解决方案来解决该问题。
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技术背景
在纯音听力测量(人可以检测到的最低强度音)与超阈值听力测量(在听者的可听强度范围内进行的测试)之间存在着已知的相关性。这些是通过在受控环境中进行测试而得知的。受控环境涉及(a)硬件的校准，(b)环境噪声的控制，以便不屏蔽测试刺激。必须在受控环境中测量纯音阈值才有意义，而超阈值测量不一定需要在受控环境中测量。超阈值刺激通常以dB SL(分贝感觉水平)的水平呈现，其是相对于人的阈值的声音水平。可以在任意比例上估计阈值，并且可以使用校准来实现物理上有意义的量，但是校准步骤不是在已知的dB SL处呈现刺激的要求，即，单位仅是比率。此外，超阈值测试本质上是在比纯音阈值更高的刺激强度下呈现的，因此，对来自背景噪声的干扰具有潜在的更大的弹性。
根据本发明的方法涉及使用这些事实来从一个或多个高级测量(超阈值听力听力测量)中预测更基本的标准化的测量(纯音听力图，或者更具体地，用于更广泛保护的一个或多个阈值)。本发明有助于：
-使用在不受控的环境中测量的数据预测纯音听力图。
-改善或验证在受控环境中测量或者在不受控制的环境中估计的纯音听力图的准确性。
因此，根据本发明的方法可以被描述为一种或多种类型的超阈值听力测定的组合，其由一个或多个重复的测量组成，以预测个体的一个或多个纯音阈值。
其中，特别地，使用非语音超阈值测试，和/或STT是PTC或TFS。
该方法在作为音频系统的智能手机、移动设备或其他个人计算机上执行。
该方法结合一个或多个纯音阈值测量值来执行。
该方法结合纯音听力图测量值来执行，以进一步提高预测的准确性。
该方法结合纯音听力图估计来执行，以结合历史系列的数据集合来增强超阈值测量本身的准确性。
该方法结合关于用于收集数据的硬件的信息来执行。
该方法结合关于执行任何诊断的声学环境的数据来执行。
该方法结合关于在进行诊断时的患者的认知能力的数据来执行。
该方法结合来自其他患者的数据(特别地，确认的临床标准纯音听力测量)来执行。
该方法结合关于以下数据集合的其他可用元信息来执行：
a)反应时间
b)数据集合的估计准确度
c)时间
d)地理位置
e)人口统计用户信息(年龄，性别等)
f)测试持续时间
g)中断次数
根据本发明的方法的实施例的一个示例给出如下：
-确定或测量至少一个纯音阈值，特别地，在未参考的音频系统上的任意单位中确定或测量，
-将高于阈值(分贝信号水平)的定义的声音水平以测量PTC的(即声音信号)超阈值刺激呈现给人，
-估计，确定或计算在高于最小值的特定水平处的限定V形曲线或V形PTC的宽度的每一个向下和向上倾斜的梯度。
-根据V形PTC的梯度/宽度与直接被估计的绝对纯音阈值之间的已知的一般关系，形成单独的绝对纯音阈值。
例如，更一般地：
-测量个体用户的PTC曲线
-根据预定义的方案定量参数化PTC曲线
-基于这些参数中的一个或多个之间的已知的一般关系来估计纯音阈值。
重要的是要注意，特别是为了估计纯音阈值，仅需要PTC的形状来与数据库相关联。y轴上的实际数字是无关的。因此，可以单独估计数据的阈值，或者，如果机器1中存在多个阈值，我们可以使用来自机器2的超阈值数据，对于其中一个阈值，可以将单位放在两个阈值上。
本发明的其他特征和优点将通过详细的附图来描述，其中，在图中部分中公开的特征也可以与要求保护的主题组合使用。
图1示出了PTC测量的图示。信号音102被屏蔽信号105屏蔽，特别地，通过信号音102附近的不同频率扫描103。测试人员指示他听到的每一个屏蔽信号的信号音的声音水平。信号音和屏蔽信号完全在人的听力范围以内。
该图在x轴上示出频率，并且在y轴上示出任意单位的音频水平或强度。
当向人播放频率和强度101恒定的信号音102时，屏蔽信号105从较低的频率缓慢地扫描103到高于信号音102的频率。扫描速率103是恒定的，或者可以由测试人员或操作员控制。测试人员的目标是听到信号音102。当测试人员不再听到信号音102时(例如，用户通过释放按钮指示)，将屏蔽信号强度减小104到测试人员开始听到信号音102的点(这是用于用户通过按下按钮指示的示例)。虽然屏蔽信号音105仍然在频率上向上扫描103，但是屏蔽信号105的强度再次增加104，直到测试人不再听到信号音102。这样，屏蔽信号强度关于屏蔽信号频率和信号音在测试人员的听力水平107周围(如实线所示)振荡106。
该听力水平107已经很好地建立，并且对于没有听力损失的人来说是已知的。从该曲线的任何偏差都表明听力损失(参见例如图2)。
图2示出了在已校准的设置上获得的测试结果，以便为根据本发明的方法生成训练集合。因此，已获得的PTC测试200可以以诸如dB HL的绝对单位给出。但是，对于进一步评估来说并不重要。
在本示例中，对于每一个信号音，在不同的信号音频率201(500Hz、1kHz、2kHz和4kHz)以及三个不同的声音水平(40dB HL、30dB HL和20dB HL；由粗线指示；线越粗信号音水平越低)执行四个PTC 200。因此，在每一个信号音频率处，有三条PTC曲线。每一条PTC曲线基本上是V形。
PTC曲线下方的点表示从校准的-因此是绝对的-纯音阈值测试中执行的结果，该测试由同一个人执行。
在上窗口上，示出了从正常听力人处获得的PTC结果和纯音阈值测试结果，在下窗口上，示出了针对听力受损人员的相同的测试。
在所示的示例中，已经获得了包括有20个正常听力和听力受损人员的训练集合。
在图3中，示出了训练集合的PTC测试结果的概要300。根据单音频率和声音水平对这些图进行分组，得到12个窗口。
在每一个窗口中，PTC结果根据其相关的纯音阈值测试结果被分为5组(由不同的线型表示)。在一些窗口中，纯音阈值不可用，因此无法创建这些组。
这些组包括以下由线型指示的纯音阈值：
细虚线：＞55dB，粗虚线：＞40dB，点划线：＞25dB，虚线：＞10dB，连续线：＞-5dB。
出于比较的原因，PTC曲线相对于信号频率和声音水平已经被归一化。因此，x轴相对于信号音频率被归一化。所有图的x轴和y轴显示相同的范围。
如在所有图中可以容易地辨别的，阈值的升高逐渐与更宽的PTC一致，即听力受损(hearing impaired，HI)的听者与正常听力(normal hearing，NH)人相比具有逐渐更宽的调谐。
该定性观察可用于从PTC的形状特征定量地确定至少一个纯音阈值。
使用针对用户的相应PTC的各个纯音阈值的多元线性递归函数来实现数据的建模，其中单独的模型适合于每个实验条件(即，针对每一个信号音频率和声音水平)。
为了捕获跨用户的PTC的主要可变性-并且反过来降低预测器的维数，即提取特征参数集合-PTC迹线经受主成分分析(principle component analysis，PCA)。包括有超过前五个PCA成分不会提高预测能力。图4和图5概括了拟合的模型的阈值预测。在所有用户和条件下，估计的标准绝对误差为4.8(1.7)dB，89％的阈值估计在标准10db变化范围内。图6绘制了穿过PTC屏蔽器频率的递归权重，并指出了PTC迹线的大部分低频区域和高频区域都可预测相应的阈值。
因此，利用这种已生成的递归函数，可以从未校准的音频系统中确定绝对纯音阈值，特别地，PTC的形状特征可以用于形成未知的绝对声音水平的PTC到绝对纯音阈值的结论。
图4示出了所有用户和实验条件下PTC预测400对真实听力纯音阈值(标记的大小表示PTC信号水平)。点划线(虚线)表示估计的单位(双)标准误差。
图5示出了包括有近似的正态分布(平滑实线)的真实的与预测的纯音阈值之间的差异的直方图。
图6示出了在频率归一化图上的PTC信号频率(＝子图)和信号水平(＝线宽度)上的线性模型的递归权重。
图7示出了根据本发明的方法的流程图。首先，开始训练阶段，其中，在已校准的设置上收集PTC数据(步骤a.i)。
在a.ii中，对这些数据进行预处理，然后分析PTC特征(步骤a.iii)。
分类器的训练(步骤a.v)将PTC特征(也称为特征参数)以及相关的纯音阈值(步骤a.iv)作为输入。
实际预测阶段从步骤b.i开始，其中，在未校准的设置上收集PTC数据。对这些数据进行预处理(步骤b.ii)，然后分析PTC特征(步骤b.iii)。
使用在训练阶段(步骤a.v)期间开发的设置，所述分类器(步骤c.i)基于未校准设置的PTC特征预测至少一个纯音阈值(步骤c.ii)。

Claims (17)

1.一种利用未校准的音频系统从超阈值测试结果估计人的纯音听力阈值或者纯音听力图的计算机实现的方法，该方法包括以下步骤：
-至少在一部分的可听频谱(201)上对所述人执行超阈值测试(100)，其中，所述可听频谱范围从16Hz到20.000Hz，其中，所述超阈值测试在相对于所述未校准的音频系统的预定义的输出水平的第一声音水平(101)处的所述未校准的音频系统上执行，
-确定对于可听频谱中的至少一部分的超阈值测试结果，
-从所述超阈值测试结果中确定至少一个绝对纯音阈值，其中，所述至少一个绝对纯音阈值以绝对物理单位来提供，
-其中所述超阈值测试结果包括或者为特征参数的集合，其中，所述特征参数集合包括至少一个参数，其中，所述参数被配置为描述所述超阈值测试结果的过程、形状特征、梯度和/或图形表示(100)的形状。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征参数集合为或者包括所述超阈值测试结果的主要成分，或者其中，所述特征参数集合包括不多于五个所述超阈值测试结果的成分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个绝对纯音阈值由递归函数来确定，其中，已执行的超阈值测试的、为特征参数集合的形式的所述超阈值测试结果被提交至所述递归函数，其中，所述递归函数被配置为从已提交的超阈值测试结果中确定至少一个纯音阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述递归函数由以下步骤确定：
-提供包括有多个超阈值测试结果的训练集合(300)，每一个超阈值测试结果为特征参数集合的形式，其中，所述超阈值测试结果是从多个人中估计，其中，对于所述训练集合的每一个超阈值测试结果，关联至少一个纯音阈值，
-通过递归分析从所述训练集合中确定(400)所述超阈值测试结果与相关联的至少一个绝对纯音阈值之间的递归函数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述递归函数是多元线性递归函数，其中，所述递归函数的变量为所述特征参数，并且其中，从训练集合中确定所述递归函数的系数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个绝对纯音阈值由以下步骤确定：
-提供多个超阈值测试结果的数据库，所述多个超阈值测试结果从多个人获得，其中，至少一个绝对纯音阈值与每一个提供的超阈值测试结果相关联，
-从所述数据库中确定来类似的超阈值测试结果，通过所述超阈值测试结果之间的预定义的相似性度量来确定所述类似的超阈值测试结果，其中，所述类似的超阈值测试结果是与来自已执行的超阈值测试中的超阈值测试结果最相似的超阈值测试结果，
-将与相似的超阈值测试结果相关联的至少一个绝对纯音阈值分配给至来自所述已执行的超阈值测试中的超阈值测试结果。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超阈值测试包括或者为心理测量调谐曲线测试和/或包括或者为时间精细结构测试，和/或包括或者为时间屏蔽曲线测试。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述未校准的音频系统上执行多个超阈值测试，其中，所述超阈值测试在不同的声音水平和/或频谱的不同部分中执行。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超阈值测试为心理测量调谐曲线测试，其中，所述心理测量调谐曲线测试在频率为500Hz、1kHz、2kHz和/或4kHz处测量信号音，并且在信号水平为20dB SL，30dB SL和/或40dB SL处或在这些信号水平之间的信号水平处测量信号音，其中，每个信号音的屏蔽信号从信号音频率的60％到信号音频率的140％的信号音频率周围的预定义范围中扫描。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行所述超阈值测试之前，执行以下步骤：
-利用所述未校准的音频系统执行纯音阈值测试，其中，用于每一个信号音的所述声音水平被引用到所述未校准的音频系统的预定义的输出水平，
-确定纯音阈值，以从所述纯音阈值测试中构建纯音听力图，其中，相对于所述未校准的音频系统的预定义的输出水平提供所述阈值，
其中，所述超阈值测试的第一声音水平高于相对于预定义的音频水平提供的已确定的纯音阈值中的至少一个的预定义的值，和/或
其中，在确定所述至少一个绝对纯音阈值之后，将超阈值测试前估计的纯音阈值与所述至少一个绝对纯音阈值进行对比。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述超阈值测试之前或在执行所述纯音阈值测试之前，从关于所述未校准的音频系统的硬件特征或者组件的信息来估计预定义的输出水平。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用相对于未校准的音频系统的预定义的输出水平的第二声音水平执行第二超阈值测试，其中，至少一个纯音阈值从在第一声音水平和第二声音水平处进行的第二超阈值测试结果中确定所述至少一个纯音阈值，通过递归函数确定所述至少一个纯音阈值。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，已确定的超阈值测试结果是至少一个已提供的频率的函数，其中，所述超阈值测试结果的过程是由在图形化显示时的所述函数的形状、斜率或者特定特征表示的，所述特定特征包括局部V形或者局部抛物线形函数的宽度、局部最小值、和局部V形或者局部抛物线形函数的梯度。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行多个不同的超阈值测试，并且对于每一个已获得的超阈值测试结果或者对于已获得的超阈值测试结果的组合，确定至少一个绝对纯音阈值。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，结合所述超阈值测试结果，但在不同的未校准的音频系统上确定至少一个绝对纯音阈值。
16.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述超阈值测试使用屏蔽信号对信号音进行屏蔽，以及根据人对所述信号音的响应，所述屏蔽信号的信号水平相对于标准加权曲线或等响度轮廓被连续调制，使得如果人响应它们能够检测到所述信号音，则增加屏蔽的信号水平，以及如果人表示他们不能检测到所述信号音，则降低屏蔽的信号水平。
17.一种计算机可读存储介质，包括用于当在处理器上执行时使计算设备执行根据权利要求1至16中任一项所述的方法的指令。
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