CN115314823A - 一种基于数字发声芯片的助听方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于数字发声芯片的助听方法、系统及设备，涉及数字助听技术领域，用于解决现有声重放技术中扬声器需经过数模转换后才能播放音频，且无法在全频域上精确播放某个频率的问题。方案包括：获取数字音频信号；基于数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；采用DSR算法将音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号并发送给数字发声芯片，数字发声芯片驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声，数字助听发声直接将处理后的数字音频信号用于驱动发声，可精准还原频率和响度补偿。且发声芯片为低时延MEMS像素换能元件组成，可实现微秒级的响应。在保证补偿精度的同时保证时效性。

Description

一种基于数字发声芯片的助听方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及数字助听技术领域，尤其涉及一种基于数字发声芯片的助听方法、系统及设备。

背景技术

助听器(Hearing Aid)是一种供听障者使用的、补偿听力损失的小型扩音设备，其发展历史可以分为以下七个时代：手掌集音时代、炭精时代、真空管、晶体管、集成电路、微处理器和数字助听器时代。人类最早、最实用的“助听器”可能是听障者自己的手掌。将手掌放在耳朵边形成半圆形喇叭状，可以很好地收集声音。其中，数字助听器可以在噪声环境中自动识别并压缩噪音频率的声信号，重点突出言语频率的声信号，提高信噪比，保证语音识别率。数字助听器根据用户不同的听力损失性质、程度、年龄情况等，自动选择不同的计算公式计算出不同的补偿曲线，最大限度满足用户的听觉需求，并且还可以结合用户聆听感受做微调。数字助听器采用分频段、多通道技术。声信号处理更加细化，在言语保真、音质等方面，更加接近人耳的自然感受。可根据用户不同的使用环境，设置不同的适听程序，自动切换。

数字助听器拥有五个主要组成部分：麦克风、放大器(或信号处理器)、微型芯片、授话器(也被称为扩音器)和电池。需要对数字信号进行处理，经过数模转换之后才能播放，并且由于播放的是模拟信号，导致无法在全频域上精确地播放某个频率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数字发声芯片的助听方法、系统及设备，用于解决现有技术中需要经过数模转换之后才能播放，且无法在全频域上精确地播放某个频率的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种基于数字发声芯片的助听方法，所述方法应用于基于数字发声芯片的助听系统，所述助听系统中至少包括处理器以及数字发声芯片；所述方法包括：

获取数字音频信号；

基于所述数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；

采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号；

将所述数字驱动信号发送给所述数字发声芯片，所述数字发声芯片基于所述数字驱动信号驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声。

本发明提供一种基于数字发声芯片的助听系统，所述助听系统中至少包括处理器以及数字发声芯片；

所述处理器还包括DSP模块、响度补偿模块以及DSR模块，所述DSP模块以及所述响度补偿模块用于基于获取的数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；

所述DSR模块用于采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号后发送给数字发声芯片；所述数字发声芯片用于基于所述数字驱动信号驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声。

本发明提供一种基于数字发声芯片的助听设备，所述设备包括：

通信单元/通信接口，用于获取数字音频信号；

处理单元/处理器，用于基于所述数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；

采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号；将所述数字驱动信号发送给所述数字发声芯片，所述数字发声芯片基于所述数字驱动信号驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声。

与现有技术相比，本发明提供的一种基于数字发声芯片的助听方法、系统及设备。方案包括：获取数字音频信号；基于数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；采用DSR算法将音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号；并发送给数字发声芯片，数字发声芯片驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声，使用数字发声芯片代替了传统受话器，可以直接在数字音频重构(DSR)阶段直接对音频进行响度补偿处理，数字助听发声直接将处理后的数字音频信号用于驱动发声，可以精准还原频率和响度补偿。算法对音频所做的处理可以实时地，线性地由数字发声芯片播放出来，发声芯片为低时延MEMS像素换能元件组成，可以实现微秒级的响应，并且由于数字发声芯片可以在全频域上精确地播放某个频率，可使算法所设定的频率与发声芯片所发出的频率一一对应，精准补偿患者的听力缺陷频段，从而在保证补偿精度的同时，还具有一定的时效性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的一种基于数字发声芯片的助听系统结构示意图；

图2为入耳式助听器结构示意图；

图3为本发明提供的基于数字发声芯片的助听方法流程示意图；

图4为本发明提供的基于数字发声芯片的助听方法中采用宽动态压缩算法进行响度补偿的流程示意图；

图5为本发明提供的基于数字发声芯片的助听方法中采用多通道响度补偿算法进行响度补偿的原理示意图；

图6为本发明提供的基于数字发声芯片的助听设备结构示意图。

附图说明：1-传声器组件，110-数字发声芯片，120-处理器，110A-驱动模块，110B-基板，110C-发声像素单元阵列，130-传声器阵列，140-电池，150-盖板，160-狭缝，170-防耵聍装置，180-外壳。

具体实施方式

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

本发明提供一种基于数字发声芯片的助听方法、系统及设备。接下来，结合实施例中的方案进行说明：

图1为本发明提供的一种基于数字发声芯片的助听系统结构示意图。

如图1所示，一种基于数字发声芯片的助听系统，其特征在于，所述系统包括传声器组件1、处理器120以及数字发声芯片110；所述传声器组件1包括传声器、放大器与抗混叠滤波器；用于将获取的多路连续声源信号进行放大处理以及噪音消除处理，得到经过初步处理的模拟音频信号；所述处理器120还包括A/D转换模块，DSP模块、响度补偿模块以及DSR模块，所述A/D转换模块以及所述DSP模块用于将所述模拟音频信号转换为数字音频信号进行数字信号处理，得到第一音频信号；所述第一音频信号处于患者的听觉阈值范围之内；所述响度补偿模块用于基于所述患者的听力曲线对所述第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号；所述DSR模块用于计算所述处理后的音频信号所需发声像素的数量与位置，并将所述处理后的音频信号拆分为数字驱动信号或者采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号后发送给数字发声芯片110；所述数字发声芯片110用于基于所述数字驱动信号驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声。

其中，所述DSP模块中包括声源定位与跟踪模块、环境识别模块、语音增强与降噪模块、频移压缩模块以及自适应回波消除模块。

其中，所述声源定位与跟踪模块用于采用定位算法，对声源位置进行定位与跟踪；所述环境识别模块用于提取环境特征，自动确定环境模式；所述环境模式与数字信号处理算法以及响度补偿算法对应；所述语音增强与降噪模块用于对所述数字音频信号进行语音增强以及降噪；所述频移压缩模块用于采用频移压缩算法将患者听力损失严重频段的语音信号按一定的比例压缩频率；所述自适应回波消除模块用于采用自适应回波消除算法调整滤波器的权值，使得滤波器输出无限接近声反馈路径输出。所述响度补偿模块包括宽动态压缩模块或者多通道响度补偿模块；所述宽动态压缩模块用于采用宽动态压缩算法基于所述患者的听力曲线对所述第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号；所述多通道响度补偿模块用于采用多通道响度补偿算法基于所述患者的听力曲线对所述第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号。

处理器120还可以包括无线信号处理模块、长期记忆存储体以及电源管理模块；所述无线信号处理模块用于处理天线接收的无线信号，使助听器与电子设备通讯实现音频播放；所述长期记忆存储体用于存储所述患者的听力曲线以及预设的各个环境模式对应的算法参数数据；所述电源管控模块用于管理与控制所述系统的电源供应，并监控电源使用情况。

数字发声芯片110可以包括发声像素单元、驱动模块110A以及基板110B；所述发声像素单元为最小的发声单位；所述驱动模块110A用于根据输入的数字驱动信号，给对应的发声像素单元施加工作电压，驱动对应的像素单元工作发声；所述基板110B用于连接与承载发声像素单元与驱动模块110A。

进一步地，放大器与抗混叠滤波器，负责将采集到的连续声源信号放大并且消除由混叠导致的低频噪音。传声器组件1将经过初步处理的模拟信号输入给处理器120。处理器120中各个模块的作用可以进一步进行说明：

A/D转换模块：将传声器组件1输入的模拟音频信号转为数字音频信号。若采用的传声器能直接输出数字音频信号则可以省去此模块。

DSP模块：包含多个子模块，负责对数字音频信号进行处理，使处理后的音频能够处于患者的听觉阈值范围之中，提高患者的舒适度。

声源定位与跟踪模块：借助麦克风阵列收集多路声源信号，可以采用波束形成算法、基于时延估计等定位算法，对声源位置进行准确定位与跟踪，增强目标语音，提升助听器的助听效果。

环境识别模块：用于提取环境特征，自动判断调节环境模式。

语音增强与降噪模块：用于在噪音环境中增强语音信号，提高语音的信噪比。语音增强算法可采用谱减法、自适应噪音抵消法、信号子空间法、维纳滤波法、小波阈值去噪法等等。

频移压缩模块：当患者在某个频段听力丧失较为严重时，单纯的增大响度已经很难提高语音的可辨别度。因此需要频移压缩算法将患者听力损失严重频段的语音信号按一定的比例压缩频率，“搬运”到损失较轻的频段。

自适应回波消除模块：由于助听器存在气压平衡通道，小部分经过放大处理的语音信号会发生泄漏，重新被传声器拾取后并被再次放大，从而产生啸叫现象，极大影响助听器的舒适性。采用自适应回波消除算法通过不断地调整滤波器的权值，使得滤波器输出无限接近声反馈路径输出，通过反向叠加来实现对声反馈的抑制。

响度补偿模块：患者在不同频率段有不同程度的听力损失，其听阈值远远高于正常人的听阈值；同时其痛阈值又低于正常人。因此，患者的听力动态范围远小于正常人，需要使用算法将传声器采集的语音信号的响度动态范围映射到患者的可听范围中。

DSR模块：负责根据输入的已补偿音频信号计算所需发声像素的数量与位置，并将其拆分为数字驱动信号后发送给数字发声芯片110。

无线信号处理模块：处理天线接收的无线信号，可使助听器与手机等电子设备通讯，实现音频播放，模式遥控切换等功能。

长期记忆存储体：用于存储患者的听力曲线，预设的各个环境模式所对应各模块算法的参数等等数据。

电源管控模块：用于管理与控制整个系统的电源供应，以及读取监控电池的使用信息。

数字发声芯片110可以包括发声像素单元、驱动模块110A、基板110B三个主要结构。发声像素单元采用MEMS技术制造，可以采用静电、压电等原理，驱动硅微振膜振动发声。驱动模块110A负责根据输入的数字驱动信号，给对应的发声像素单元施加工作电压，驱动所需工作的像素单元工作发声。基板110B用于连接与承载发声像素单元与驱动模块110A。

图1中的基于数字发声芯片的助听系统，系统中设置数字发声芯片110，可以直接在数字音频重构(DSR)阶段直接对音频进行响度补偿处理。算法对音频所做的处理可以实时地，线性地由数字发声芯片110播放出来。并且由于数字发声芯片110可以在全频域上精确地播放某个频率，本系统可使算法所设定的频率与发声芯片所发出的频率一一对应，精准补偿患者的听力缺陷频段。在保证补偿精度的同时，还具有一定的时效性。

在实际应用中，助听器按传导方式分类可以分为气导助听器、骨导助听器和触觉助听器，按使用方式分类可以分为盒式、眼镜式、耳背式、耳内式，其中，盒式助听器也称体佩式助听器，主体尺寸似火柴盒大小，可置于上衣口袋或特制的胸兜内，机与耳机之问用导线连接。按技术电路分类，助听器可以分为模拟助听器、数码编程助听器，全数字式助听器，其中，模拟助听器的电路采用模拟电路，其放大形式多为线性放大，适合于动态范围较宽的听力损失患者。数码编程助听器的控制程序采用数码技术，放大电路采用模拟电路，放大形式为压缩放大，更适合于动态范围较窄的听力损失患者。全数字式助听器的电路采用逻辑电路，在信号的采集、分频段的滤波器和信号处理器上引入数字技术，适合于各种听力损失患者。本方案适用于所有类型的助听器，接下来，结合图2以入耳式(ITE)助听器对本发明的系统作举例说明：

图2为入耳式助听器结构示意图。如图2所示，入耳式助听器结构可以包括数字发声芯片110、处理器120、驱动模块110A、基板110B、发声像素单元阵列110C、传声器阵列130、电池140、盖板150、狭缝160、防耵聍装置170以及外壳180，其中，盖板150为标准部件，用于支承传声器阵列130、电池140、处理器120等组件，狭缝160用于平衡耳内外气压，防耵聍装置170用于防止耵聍进入堵塞腔体，外壳180可以根据患者耳道形状进行个性化定制。

上述图1中的基于数字发声芯片的助听系统，对应有基于数字发声芯片110的助听方法，具体的方法步骤可以结合图3进行说明：

图3为本发明提供的基于数字发声芯片的助听方法流程示意图。该方法应用于图1中的基于数字发声芯片的助听系统，助听系统中包括处理器120以及数字发声芯片110。如图3所示，该流程可以包括以下步骤：

步骤310：获取数字音频信号。

步骤320：基于所述数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号。

首先，可以对输入的连续声源信号进行放大处理以及噪音消除处理时，可以采用放大器进行放大处理，采用抗混叠滤波器进行噪音消除处理，传声器组件将经过初步处理的模拟音频信号输入给处理器。

不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波或电压信号来表示；数字数据则采用数字信号(Digital Signal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。

模拟信号和数字信号之间可以相互转换，模拟信号一般可以通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8＝256个量级，实用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。当然，也可以采用其他方式进行模数转换，对此，本说明书不作具体限定。

数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)可以是以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。使处理后的音频能够处于患者的听觉阈值范围之中，提高患者的舒适度。

步骤330：采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号。

听力曲线图的横坐标可以表示声音的频率(Hz)，俗称为声调。纵坐标表示输出声压级，用分贝(dB)来表示。听力曲线图可以帮助了解听力损失的情况。

从听力曲线图中确定患者听力损失情况，可以相应进行响度补偿。

通常音量的大小与频响是无关的，但人耳听觉的频响特性对音量大小却有很大关系。随着音量由大到小，耳朵对高、低音的灵敏度会不断减弱，声压越高，需要达到等响度效果的提升量也越减小，这就是音量越开大，高、低音感到越丰满的原因。当然，人耳频响特性是无法改变的，要解决这个问题只能进行响度补偿。

数字声音重构(Digital Sound Reconstruction，简称DSR)，基于DSR算法可以计算所述处理后的音频信号对应的发声像素数量以及发声位置，将所述处理后的音频信号拆分为数字驱动信号或者说采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号。

步骤340：将所述数字驱动信号发送给所述数字发声芯片，所述数字发声芯片基于所述数字驱动信号驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声。

数字发声芯片主要可以通过数字声音重构(DSR)技术实现直接数字发声，所述数字扬声器一般包含N个换能元件，所述换能元件数量N的大小一般和重构声音的音质息息相关。

每个数字发声芯片110可以包括多个发声像素单元阵列。数字发声芯片级联成阵列的基本元件。

图3中的方法，获取数字音频信号；基于数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；采用DSR算法将音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号；并发送给数字发声芯片，数字发声芯片驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声，使用数字发声芯片代替了传统受话器，可以直接在数字音频重构(DSR)阶段直接对音频进行响度补偿处理。算法对音频所做的处理可以实时地，线性地由数字发声芯片播放出来，并且由于数字发声芯片可以在全频域上精确地播放某个频率，可使算法所设定的频率与发声芯片所发出的频率一一对应，精准补偿患者的听力缺陷频段，从而在保证补偿精度的同时，还具有一定的时效性。

基于图3的方法，本说明书实施例还提供了该方法的一些具体实施方式，下面进行说明。

可选的，所述数字信号处理至少可以包括：声源定位与跟踪、环境识别、语音增强与降噪处理、频移压缩处理以及自适应回波消除处理；

所述将所述模拟音频信号转换为数字音频信号进行数字信号处理，得到第一音频信号，具体可以包括：

基于定位算法对声源位置进行定位与跟踪；

提取环境特征，确定环境模式；所述环境模式与数字信号处理算法以及响度补偿算法对应；

采用语音增强算法对所述数字音频信号进行语音增强，采用降噪算法对所述数字音频信号进行降噪；

基于所述患者的听力曲线，采用频移压缩算法对经过语音增强以及降噪的数字音频信号中听力损失严重频段的音频信号按一定的比例压缩频率；

将经过频移压缩的音频信号输入滤波器中，并采用自适应回波消除算法通过不断地调整滤波器的权值，使滤波器输出所述第一音频信号。

需要说明的是，图1中的长期记忆存储体中可以存储有患者听力曲线以及各种环境模式对应的算法参数，在应用中，可以基于不同的环境信息选择不同的算法参数进行计算。

可选的，图3中的方法步骤中，步骤340，在进行响度补偿时，可以采用多种响度补偿方式，在本方案中，主要采用宽动态压缩算法或者多通道响度补偿算法进行响度补偿，下面分别进行说明：

实施方式一、采用宽动态压缩算法进行响度补偿，实现流程可以结合图4进行说明：

图4为本发明提供的基于数字发声芯片的助听方法中采用宽动态压缩算法进行响度补偿的流程示意图。如图4所示，所述基于所述患者的听力曲线对所述第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号，具体可以包括：

对所述第一音频信号进行分帧，并采用线性预测算法提取多个共振峰的峰值点；

进行FFT(Fast Fourier Transformation)，即傅氏变换运算，得到音频信号的频谱；

根据所述音频信号的频谱，计算所述音频信号中各个频率特征点的声压级值；

根据输入/输出声压级曲线计算所述音频信号中各个频率特征点对应的增益值，并通过线性插值算法确定整个频域对应的増益值；

在全频域的增益值中寻找共振峰频段内的最小增益补偿因子，替代所有共振峰频段的增益，以此来保证共振峰的线性变，获得了基于共振峰估计的增益补偿序列；

将所述增益补偿序列与所述音频信号的频谱相乘，得到补偿后的音频信号频谱；

对补偿后的音频信号频谱进行IFFT(离散傅里叶逆变换)运算，得到所述处理后的音频信号。

实施方式二、采用多通道响度补偿算法进行响度补偿。实现过程可以结合图5进行说明：

图5为本发明提供的基于数字发声芯片的助听方法中采用多通道响度补偿算法进行响度补偿的原理示意图。如图5所示，所述基于所述患者的听力曲线对所述第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号，具体可以包括：

将输入的所述第一音频信号经过滤波器组分解为多个等宽或非等宽频率间隔的子通道；所述滤波器组为数字滤波器或模拟滤波器；

各通道内根据测得的声压级，参考所述患者的听力曲线分别进行响度补偿；得到补偿后的各段音频信号；

将补偿后的各段音频信号经过滤波器组重新合成，得到完整的处理后的音频信号。

上述两种实施方式中，采用多通道响度补偿算法进行响度补偿是对输入在时域上进行处理，把连续音频信号根据不同的频段拆分成不同的子带，例如：20-200赫兹，可以根据不同的子带算出子带的平均声压级，再通过声压级查询听力曲线表，然后对应进行补偿，例如，将20-200赫兹从40dB补偿到60dB，最后把补偿完的所有子带进行汇合。

宽动态压缩是在频域上做的处理，先进行傅里叶转换，根据听力曲线图，根据不同特征点的声压直接和听力曲线序列相乘，不需要转换成多子带。多通道是在时域上进行处理。

基于同样的思路，本说明书实施例还提供了基于数字发声芯片的助听设备结构。图6为本发明提供的基于数字发声芯片的助听设备结构示意图。可以包括：

通信单元/通信接口，用于获取数字音频信号；

处理单元/处理器，用于基于所述数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；

采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号；将所述数字驱动信号发送给所述数字发声芯片，所述数字发声芯片基于所述数字驱动信号驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声。

如图6所示，上述终端设备还可以包括通信线路。通信线路可包括一通路，在上述组件之间传送信息。

可选的，如图6所示，该终端设备还可以包括存储器。存储器用于存储执行本发明方案的计算机执行指令，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的计算机执行指令，从而实现本发明实施例提供的方法。

如图6所示，存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdisc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过通信线路与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

可选的，本发明实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。

在具体实现中，作为一种实施例，如图6所示，处理器可以包括一个或多个CPU，如图6中的CPU0和CPU1。

在具体实现中，作为一种实施例，如图6所示，终端设备可以包括多个处理器，如图6中的处理器。这些处理器中的每一个可以是一个单核处理器，也可以是一个多核处理器。

上述主要从各个模块之间交互的角度对本发明实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，各个模块为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件单元。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本发明能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明实施例可以根据上述方法示例进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

本说明书中的处理器还可以具有存储器的功能。存储器用于存储执行本发明方案的计算机执行指令，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的计算机执行指令，从而实现本发明实施例提供的方法。

存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electricallyerasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compact disc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过通信线路与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

可选的，本发明实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、ASIC、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

一种可能的实现方式中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令被运行时，用于实现上述实施例中的逻辑运算控制方法和/或逻辑运算读取方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序或指令时，全部或部分地执行本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、终端、用户设备或者其它可编程装置。所述计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；也可以是光介质，例如，数字视频光盘(digital video disc，DVD)；还可以是半导体介质，例如，固态硬盘(solid state drive，SSD)。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆

本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于数字发声芯片的助听方法，其特征在于，方法应用于基于数字发声芯片的助听系统，所述助听系统中至少包括处理器以及数字发声芯片；所述方法包括：

获取数字音频信号；

基于所述数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；

采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号；

将所述数字驱动信号发送给所述数字发声芯片，所述数字发声芯片基于所述数字驱动信号驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号，具体包括：

将所述数字音频信号进行数字信号处理，得到第一音频信号；所述第一音频信号处于患者的听觉阈值范围之内；

基于所述患者的听力曲线对所述第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，数字信号处理至少包括：声源定位与跟踪、环境识别、语音增强与降噪处理、频移压缩处理以及自适应回波消除处理；

将所述数字音频信号进行数字信号处理，得到第一音频信号，具体包括：

基于定位算法对声源位置进行定位与跟踪；

提取环境特征，确定环境模式；所述环境模式与数字信号处理算法以及响度补偿算法对应；

采用语音增强算法对所述数字音频信号进行语音增强，采用降噪算法对所述数字音频信号进行降噪；

基于所述患者的听力曲线，采用频移压缩算法对经过语音增强以及降噪的数字音频信号中听力损失严重频段的音频信号按一定的比例压缩频率；

将经过频移压缩的音频信号输入滤波器中，并采用自适应回波消除算法通过不断地调整滤波器的权值，使滤波器输出所述第一音频信号。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述患者的听力曲线对所述第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号，具体包括：

对所述第一音频信号进行分帧，并采用线性预测算法提取多个共振峰的峰值点；

进行FFT运算，得到第一音频信号的频谱；

根据所述第一音频信号的频谱，计算所述第一音频信号中各个频率特征点的声压级值；

根据输入/输出声压级曲线计算所述第一音频信号中各个频率特征点对应的增益值，并通过线性插值算法确定整个频域对应的増益值；

在全频域的增益值中寻找共振峰频段内的最小增益补偿因子，替代所有共振峰频段的增益，获得基于共振峰估计的增益补偿序列；

将所述增益补偿序列与所述第一音频信号的频谱相乘，得到补偿后的音频信号频谱；

对补偿后的音频信号频谱进行IFFT运算，得到处理后的音频信号。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述患者的听力曲线对所述第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号，具体包括：

将输入的所述第一音频信号经过滤波器组分解为多个等宽或非等宽频率间隔的子通道；所述滤波器组为数字滤波器或模拟滤波器；

各通道内根据测得的声压级，参考所述患者的听力曲线分别进行响度补偿；得到补偿后的各段音频信号；

将补偿后的各段音频信号经过滤波器组重新合成，得到完整的处理后的音频信号。

6.一种基于数字发声芯片的助听系统，其特征在于，所述助听系统中至少包括处理器以及数字发声芯片；

所述处理器还包括DSP模块、响度补偿模块以及DSR模块，所述DSP模块以及所述响度补偿模块用于基于获取的数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；

所述DSR模块用于采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号后发送给数字发声芯片；所述数字发声芯片用于基于所述数字驱动信号驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述DSP模块中包括声源定位与跟踪模块、环境识别模块、语音增强与降噪模块、频移压缩模块以及自适应回波消除模块；

所述声源定位与跟踪模块用于采用定位算法，对声源位置进行定位与跟踪；

所述环境识别模块用于提取环境特征，自动确定环境模式；所述环境模式与数字信号处理算法以及响度补偿算法对应；

所述语音增强与降噪模块用于对所述数字音频信号进行语音增强以及降噪；

所述频移压缩模块用于采用频移压缩算法将患者听力损失严重频段的语音信号按一定的比例压缩频率；

所述自适应回波消除模块用于采用自适应回波消除算法调整滤波器的权值，使得滤波器输出无限接近声反馈路径输出。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述响度补偿模块包括宽动态压缩模块或者多通道响度补偿模块；

所述宽动态压缩模块用于采用宽动态压缩算法基于患者的听力曲线对第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号；

所述多通道响度补偿模块用于采用多通道响度补偿算法基于所述患者的听力曲线对所述第一音频信号进行响度补偿，得到处理后的音频信号。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理器还包括无线信号处理模块、长期记忆存储体以及电源管理模块；

所述无线信号处理模块用于处理天线接收的无线信号，使助听器与电子设备通讯实现音频播放；

所述长期记忆存储体用于存储患者的听力曲线以及预设的各个环境模式对应的算法参数数据；

所述电源管控模块用于管理与控制所述系统的电源供应，并监控电源使用情况；

所述数字发声芯片包括发声像素单元、驱动模块以及基板；

所述发声像素单元为最小的发声单位；所述驱动模块用于根据输入的数字驱动信号，给对应的发声像素单元施加工作电压，驱动对应的像素单元工作发声；所述基板用于连接与承载发声像素单元与驱动模块。

10.一种基于数字发声芯片的助听设备，其特征在于，所述设备包括：

通信单元/通信接口，用于获取数字音频信号；

处理单元/处理器，用于基于所述数字音频信号进行数字信号处理以及响度补偿，得到处理后的音频信号；

采用DSR算法将处理后的音频信号转换为控制数字发声芯片工作的数字驱动信号；将所述数字驱动信号发送给所述数字发声芯片，所述数字发声芯片基于所述数字驱动信号驱动对应的发声像素单元振动，从而实现直接数字发声。

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