TWI543634B - 處理聲音段之方法及其電腦程式產品及助聽器 - Google Patents

Description

處理聲音段之方法及其電腦程式產品及助聽器

本發明係關於一種改善聽障者聽到聲音正確性之方法及助聽器。

由於絕大部分聽障者（包括高齡者）對於高頻的聲音比較有問題，因此助聽器基本上是將高頻的聲音進行低頻化處理。

先前技術美國專利第6,577,739號”Apparatus andmethods for proportional audio compression and frequency shifting”將聲音訊號以某比例壓縮後，提供給對某特定範圍有聽力損失的聽障者，然此技術是對全體聲音做壓縮，會使得聲音失真嚴重。

先前技術美國專利第7,609,841號”Frequency shifterfor use in adaptive feedback cancellers for hearing aids”改進了先前技術的移頻方法，僅針對信號中高頻部分做移頻(往上或往下)，且將移頻比例限定在6%以內。

先前技術美國專利第7,580,536號” Sound enhancement for hearing-impairedlisteners”提到對信號中高頻部分進行移頻。

申請人的美國公開第US20120140964號專利”Methodand hearing aid for enhancing the accuracy of sounds heard by ahearing-impaired listener”（即將核准），揭露判斷哪些高頻部分應該進行低頻化處理。

在即時處理輸入語音時，會先將輸入語音進行切割為聲音段，然後判斷是否要將各聲音段進行低頻化處理，常遇到的一種狀況譬如母音之後連接高頻子音（如”at”），傳統的作法是屬於”a” 所有聲音段都完全不做處理，而屬於” t” 所有聲音段都進行低頻化處理處理 ，然而在”a”與 ” t”之間常是非高頻或非低頻音，但一旦助聽器判斷為高頻，則進行低頻化處理，若被判斷為低頻則不進行低頻化處理，然而這種中間的混合音，有時不易被歸類，造成”at”在處理過程中，”a”與 ” t”之間有時會有不順暢的聲音產生，而上述的前案並無討論應該如何處理這種問題。

本發明之主要目的係在提供處理混和聲音段的方法，這種混和聲音段屬於高頻與低頻音之間的聲音段。

為達成上述之目的，本發明係應用於一助聽器，方法包括：

檢查一聲音段的類型，其中該聲音段至少分為三種類型：一低頻類型，一混合類型，及一高頻類型，其中高頻類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量大於X%且小於100%，其中1200≦A≦3000，50≦X≦60。混合類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量小於X%且大於Y%，其中X-30≦Y≦X-5。低頻類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量大於等於0%且小於Y%。

當該聲音段為該高頻類型時，則對該聲音段進行一第一低頻化處理，該第一低頻化處理至少針對該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段，且該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量於進行該第一低頻化處理之前無降低能量，其中2000≦B≦5000；以及

當該聲音段為該混合類型時，則對該聲音段進行一第二低頻化處理，該第二低頻化處理至少針對該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段，且該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量於進行該第二低頻化處理完成之前會降低能量。根據本發明實施例當該聲音段為該混合類型時，當於A赫茲以上之能量比例越小時，於該第二低頻化處理時，該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量降低能量百分比越多。

為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。

以下請先參考圖1係本發明之助聽器之整體架構圖。

本發明之助聽器10包括收音器11、聲音處理模組12及揚聲器13。收音器11用於接收輸入聲音20，交由聲音處理模組12處理後，由揚聲器13播出給聽障者81。收音器11可為麥克風等任何可收音之器材，揚聲器13（亦可有放大器）可為耳機等任何可播音之器材，但本發明不以上述列舉之裝置為限。聲音處理模組12一般為音效處理晶片搭配控制電路、放大電路所組成；亦可為處理器、記憶體搭配控制電路、放大電路所組成之解決技術。聲音處理模組12之重點為聲音訊號之放大處理、濾除噪音、改變聲音頻率組成以及為了達成本發明目的而需要之處理，由於聲音處理模組12可用習知之硬體搭配新的韌體或軟體，因此聲音處理模組12之硬體架構不再贅述。本發明所謂之助聽器10譬如可以為將硬體特製化之專用機，亦可為小型電腦如PDA、手機，助聽耳機（如藍牙耳機，具有處理音訊的晶片或處理器），或智慧型手機以及個人電腦以軟體程式實現本發明。

接著請參考圖2，係關於本發明聲音處理模組之步驟流程圖。另請一併參考圖3至圖9以瞭解本發明。

步驟201：接收輸入聲音20，此步驟由收音器11完成。

步驟202：將輸入聲音20切割為複數聲音段21。每一聲音段之時間長度建議為0.0001~0.1秒之間，以I-Phone4做為助聽器的實驗中（根據本發明所製作之軟體於I-Phone4中執行），聲音段之時間長度約在0.0001~0.1秒之間效果不錯。

步驟203：檢查檢查一聲音段是否為高頻類型？

請見圖4，輸入聲音20顯示不同型態之聲音段，圖4中越黑的部份表示能量越多，譬如於高頻區A3在2500Hz（是不同語言而有所不同）以上的能量較多，高頻區A3在語音來說通常就是高頻子音（如英文的T,S的發音）有此特性，如高頻類型聲音段21c。而低頻區A1在2500Hz以下的能量較多，低頻區A1在語音來說通常就是母音（如英文的O, A的發音）及低頻子音（如英文的Z,M的發音），如低頻類型聲音段21a。而於交界區A2（低頻聲轉高頻聲，或高頻聲轉低頻聲），在本實施例是母音與高頻子音之交接區A2，經常會發生具有高頻子音及母音混合的狀況，譬如混合類型聲音段21b。

高頻類型聲音段21c具有以下特徵：於A赫茲以上之能量大於X%且小於100%，其中1200≦A≦3000，50≦X≦60。A數值與X數值是有範圍的，主要原因是若A訂得比較小時，X會比較大，而且在某些範圍中實驗結果的準確性不會相差太大，另外A數值與X數值與語言種類也有關，與男聲及女聲發音也有關。以中文的實驗來說，發明人所開發的軟體程式其中一個例子A=1500, X=55。

若步驟203為是的話，則進行步驟204，若否的話，則進行步驟205。

步驟204：對聲音段進行第一低頻化處理D1。第一低頻化處理D1至少針對該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段，且該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量於進行該第一低頻化處理D1之前無降低能量，其中2000≦B≦5000。

將高頻類型聲音段進行低頻化處理為習知技術，低頻化處理基本上採用壓頻或/及移頻，譬如將聲音段中較為高頻之主要能量部分以移頻之方式移至低頻，或者是聲音段中較為高頻之主要能量部分以壓頻之方式壓至低頻，當然也經常壓頻及移頻一起進行。譬如高頻類型聲音段21c於高頻區域能量主要在高頻集中區211c，4000赫茲~6000赫茲的區域，則將高頻集中區211c進行壓頻為4000赫茲~5000赫茲，再移頻至3500赫茲~4500赫茲（下移500赫茲），亦即高頻集中區211c（4000赫茲~6000赫茲）成為降頻後集中區211c’（3500赫茲~4500赫茲）的聲音段21c’。需要注意的是壓頻及移頻為習知技術，上述僅是一個例子，譬如可參考申請人的美國公開第US20120140964號專利，由於本案並非在改良壓頻及移頻的技術，如壓頻比例，壓頻所選取的範圍，移頻的區間等等、本案不再贅述。另外關於B的數值需要視聽障者的狀況而定，較嚴重的聽障者，B的數值越小；而輕微聽障者由於可以聽到較高頻的聲音，因此B的數值越大。

在步驟204中需注意的是，聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量於進行第一低頻化處理D1之前無降低能量，亦即在本實施例中高頻集中區211c於進行第一低頻化處理D1之前無降低能量。

步驟205：檢查一聲音段是否為混合類型？混合類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量小於X%且大於Y%，其中X-30≦Y≦X-5。若步驟205為是的話，則進行步驟206；若否的話，則聲音段為低頻類型（如母音或低頻子音），則不進行處理，當聲音段為低頻類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量大於等於(≧)0%且小於Y%。

步驟206：對聲音段進行第二低頻化處理D2。亦即當聲音段為混合類型聲音段21b時，則對聲音段進行一第二低頻化處理D2，第二低頻化處理D2至少針對聲音段於B赫茲以上的部分聲音段，且該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量於進行該第二低頻化處理D2完成之前會降低能量。第二低頻化處理D2也是要針對高頻集中區211b進行壓頻或/及移頻，但重點是要真針對高頻集中區211b進行降低能量，最後再形成降頻後集中區211b’。譬如先將高頻集中區211b進行降低能量，再進行移頻或壓頻，最後形成降頻後集中區211b’；或者先將高頻集中區211b進行壓頻，但在移頻之前降低能量，最後再移頻形成降頻後集中區211b’。 以上步驟202~206為聲音處理模組12進行。

降低能量可以成上一個降能係數，降能係數小於1且大於0，請參考圖7。基本上於A赫茲以上之能量越小時，於該第二低頻化處理時，該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量降低能量百分比越多。譬如假設混合類型聲音段為1500赫茲以上之能量大於40%(Y%)但小於50% (X%)，如果有一聲音段的1500赫茲以上之能量佔49%，則降能係數為0.9，亦即高頻集中區211b保留90%的能量來進行壓頻/移頻。但如果有一聲音段的1500赫茲以上之能量佔47%，則降能係數為0.7，亦即高頻集中區211b保留70%的能量來進行壓頻/移頻。但如果有一聲音段的1500赫茲以上之能量佔41%，則降能係數為0.1，亦即高頻集中區211b保留10%的能量來進行壓頻/移頻。降能係數在上述例子為線性(圖7實線)，但亦可為非線性(圖7虛線)。

第二低頻化處理之意義在於當混合類型聲音段越接近高頻類型聲音段，則混合類型聲音段輩處理的方式越像高頻類型聲音段的處理方式，亦即有較多的高頻區的能量被保留而移到低頻區。而當混合類型聲音段越接近低頻類型聲音段，則混合類型聲音段輩處理的方式越像低頻類型聲音段的處理方式，亦即高頻區的能量會較少的移至低頻區，也就是低頻區比較不受到改變。

需注意的是，上述處理過後的聲音段通常都會再被揚聲器13（耳機、喇叭、聲音放大器）進行放大能量，以使聽障者81可以聽到聲音，上述步驟是在描述聲音段還沒經過整體放大音量之前的處理。

需注意的是，上述僅為實施例，而非限制於實施例。譬如 此不脫離本發明基本架構者，皆應為本專利所主張之權利範圍，而應以專利申請範圍為準。

10‧‧‧助聽器
11‧‧‧收音器
12‧‧‧聲音處理模組
13‧‧‧揚聲器
20‧‧‧輸入聲音
21,21a,21b,21c‧‧‧聲音段
211c,211b‧‧‧高頻集中區
211c’,211b’‧‧‧降頻後集中區
81‧‧‧聽障者
D1‧‧‧第一低頻化處理
D2‧‧‧第二低頻化處理
A1‧‧‧低頻區
A2‧‧‧交界區
A3‧‧‧高頻區

圖1係本發明之助聽器之整體架構圖。圖2係本發明之聲音處理模組之步驟流程圖。圖3係輸入聲音切為複數聲音段之示意圖。圖4係顯示不同型態之聲音段。圖5係處理高頻類型聲音段之示意圖。圖6係處理混合類型聲音段之示意圖。圖7係降能係數之示意圖。

步驟201~步驟206

Claims (5)

1. 一種處理聲音段之方法，係應用於一助聽器，該方法包括：檢查一聲音段的類型，其中該聲音段至少分為三種類型：一低頻類型，一混合類型，及一高頻類型，其中：該高頻類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量大於X%且小於100%，其中1200≦A≦3000，50≦X≦60；該混合類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量小於X%且大於Y%，其中X-30≦Y≦X-5；該低頻類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量大於等於0%且小於Y%；當該聲音段為該高頻類型時，則對該聲音段進行一第一低頻化處理，該第一低頻化處理至少針對該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段，且該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量於進行該第一低頻化處理之前無降低能量，其中2000≦B≦5000；以及當該聲音段為該混合類型時，則對該聲音段進行一第二低頻化處理，該第二低頻化處理至少針對該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段，且該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量於進行該第二低頻化處理完成之前會降低能量，且該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量降低能量百分比小於100%且大於0%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之處理聲音段之方法，其中當該聲音段為該混合類型時，當於A赫茲以上之能量比例越小 時，於該第二低頻化處理時，該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量降低能量百分比越多。
3. 一種助聽器，係用以接收一輸入聲音，並可改造該輸入聲音以輸出給一聽障者，該助聽器包括：一收音器，用以接收該輸入聲音；一聲音處理模組，係與該收音器電性連接，並將該輸入聲音切割為複數聲音段，並進行檢查各聲音段的類型，其中各該聲音段至少分為三種類型：一低頻類型，一混合類型，及一高頻類型，其中：該高頻類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量大於X%且小於100%，其中1200≦A≦3000，50≦X≦60；該混合類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量小於X%且大於Y%，其中X-30≦Y≦X-5；該低頻類型具有以下特徵：於A赫茲以上之能量大於等於0%且小於Y%；當該聲音段為該高頻類型時，該聲音處理模組則對該聲音段進行一第一低頻化處理，該第一低頻化處理至少針對該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段，且該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量於進行該第一低頻化處理之前無降低能量，其中2000≦B≦5000；以及當該聲音段為該混合類型時，該聲音處理模組則對該聲音段進行一第二低頻化處理，該第二低頻化處理至少針對該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段，且該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量於進行該第二低頻化處理完成之前會降低能量，且該聲音段 於B赫茲以上的部分聲音段的能量降低能量百分比小於100%且大於0%。
4. 如申請專利範圍第3項所述之助聽器，中當該聲音段為該混合類型時，當於A赫茲以上之能量比例越小時，於該第二低頻化處理時，該聲音段於B赫茲以上的部分聲音段的能量降低能量百分比越多。
5. 一種電腦程式產品，當一助聽器載入該電腦程式並執行後，可完成申請專利範圍第1項至第2項任一項所述之方法。