一种自适应的听力补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应的听力补偿方法，本发明专利技术包括以下步骤：首先利用gammatone滤波器组对输入信号进行多通道分解，然后根据通道内信号的动态范围以及听损患者的听觉范围确定补偿方法，若通道信号经线性增益处理后仍在患者的听觉范围内则使用线性放大进行听力补偿以减小畸变，否则使用动态范围压缩进行补偿以增加可听度。另外，为减小动态范围压缩带来的信号畸变，提高噪声环境下输出信号的信噪比，采用自适应压缩方法进行听力补偿，使压缩比尽量接近于1。本发明专利技术相比已有的听力补偿方法，本发明专利技术补偿后的语音可懂度更高，具有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于语音信号处理领域，具体涉及。
技术介绍
听力补偿是助听器信号处理算法中的关键算法之一，算法的优劣直接影响着助听 器的性能。听力补偿即对输入的声音信号进行放大，使听损患者感受到的响度和正常听力 者感受到的响度相同。早期的助听器皆采用线性放大技术对信号进行放大，线性放大对不 同声压级的信号使用同样的增益，若输出声压级超过不适阈，则通过削峰来限制最大输出。 常用的线性放大公式有Berger法则、P0G0、Libby步骤、NAL-R等。线性放大的优点是对于 中等声压级的输入信号，线性放大可以提供合适的增益，信号无畸变，语音质量好，可懂度 高。线性放大的缺点是对于低声压级输入信号，线性放大可以提供的增益不足；但是对于高 声压级输入信号，由于线性放大提供了过多的增益，患者常觉得不适。当今，几乎所有的助 听器皆采用非线性放大技术即宽动态范围压缩（widedynamicrangecompression,WDRC) 对声音信号进行放大，WDRC技术对低声压级输入信号使用较大的增益使得听损患者能够听 到声音，对高声压级输入信号使用较小的增益以避免患者感觉不适。常用的非线性放大公 式有FIG. 6、IHAFF、DSL、NAL-NL1等。WDRC的优点是对于不同声压级的输入信号给予不同 的增益，使得低声压级信号可听，高声压级信号不吵。但WDRC技术使得信号可听的同时也 带来了信号的畸变，从而影响了语音的可懂度。 在本专利技术之前，国内外针对自适应听力补偿的的研究较少，2005年，Peter J.Blarney提出了自适应动态范围优化方法，该方法利用统计分析选择通道内输入信号信息 最丰富的部分，然后利用模糊规则控制通道内的增益。该研究仍然是在非线性放大的基础 上进行自适应调整增益，存在语音畸变现象。此后，该课题组成员对该算法进一步研究，将 其用于助听器、人工耳蜗，研究结果显示在噪声环境下该方法没有取得令人满意的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的缺陷，设计，在保 证信号可听的条件下增加其可懂度。 本专利技术的技术方案是： -种自适应的听力补偿方法，所述方法包括以下步骤：S1:对输入语音信号进行预处理；S2:对预处理的语音进行判决，以确定补偿方法；S3 :根据判决结果进行听力补偿； 进一步的，所述步骤S1中对输入语音信号进行预处理通过如下步骤完成： (a)将语音信号通过ga_atone滤波器组，得到分解后的通道信号； (b)利用希尔伯特变换求取通道信号的包络； 进一步的，所述步骤S2的对预处理的语音进行判决通过如下步骤完成： (a)求解第5-10通道信号的最大声压级MaxSPL、最小声压级MinSPL以及平均声 压级AveSPL; 其中，Xl (η)表示第i个通道信号的包络，i= 5, 6,......，10,N为通道内信号长 度，P。为基准声压值，P。= 20μPa。 (b)对第5-10通道的最大声压级MaxSPL、平均声压级MinSPL分别乘以线性放大 所对应的通道内增益gl，若补偿后的声压级在患者的听阈范围内，即 则使用线性放大对信号进行补偿；否则使用宽动态范围压缩对信号进行补偿。其 中，5彡i彡10，DCL表示患者的不适阈，HT表示患者的听阈。选择第5-10通道的信号进行 判决是由于该频带所对应的语音信号占语音可懂度的70%。 更进一步的，根据所述步骤S3的判决结果对信号进行补偿，使用线性放大或非线 性放大的方法对信号进行补偿，在非线性放大的过程中，为降低信号的畸变，采用自适应的 非线性放大方法对信号进行补偿。 本专利技术公开了 ，本专利技术包括以下步骤：首先利用 ga_atone滤波器对输入信号进行多通道分解，然后根据通道内信号的动态范围以及听损 患者的听觉范围确定补偿方法，若通道信号经线性增益处理后仍在患者的听觉范围内则使 用线性放大进行听力补偿以减小畸变，否则使用动态范围压缩进行补偿以增加可听度。另 外，为减小动态范围压缩带来的信号畸变，提高噪声环境下输出信号的信噪比，采用自适应 压缩方法进行听力补偿，该方法根据输出信号的动态范围以及患者的听阈自适应调整压缩 比，若输出信号的最大声压级小于不适阈，则增加高拐点处增益；若输出信号的最小声压级 大于听阈，则降低低拐点处的增益，使压缩比尽量接近于1。本专利技术相比已有的听力补偿方 法，本专利技术补偿后的语音可懂度更高，质量更好，具有很强的实用性。 本专利技术的优点和效果在于： 1.与现有技术相比，本专利技术采用的自适应听力补偿技术，优先选择线性补偿方案， 减小了信号的畸变； 2.与现有技术相比，本专利技术采用的自适应听力补偿技术，若线性补偿后的信号不 在患者听阈范围内，则采用非线性听力补偿方法，以增加信号的可听度； 3.本专利技术提出的自适应听力补偿方法，若对信号采用非线性听力补偿，系统能够 根据患者的听阈自适应地调整压缩比，以进一步降低信号的畸变，并且在噪声环境下，与 WDRC方法相比本专利技术提出的方法可改善输出信号的信噪比。【附图说明】 图1为本专利技术算法基本流程图； 图2为本专利技术中16通道Gammatone滤波器组的频率响应； 图3为宽动态范围压缩I/O曲线； 图4为自适应宽动态范围压缩I/O曲线； 图5为被试患者听力图； 图6为不同方法补偿后的语音信号时域波形比较图； 图7为不同方法补偿后的语音可懂度比较图。【具体实施方式】： 下面结合附图和实施例，对本专利技术所述的技术方案作进一步的阐述。 图1所示为依照本专利技术一种实施方式的自适应听力补偿方法流程图。从图1可以 看出，该方法包括以下步骤： S1 :对输入语音信号进行预处理； 将语音信号通过ga_atone滤波器组，得到分解后的通道信号；利用希尔伯特变 换求取通道信号的包络。本专利技术采用的16通道ga_aton滤波器组的频率响应如图2所示。 选择gammatone滤波器组对输入信号进行通道分解，原因如下：1)人耳对经gammatone滤 波器组分解后在各通道内信号的感知到的响度是相同的；2)滤波器组的延时低，尤其适用 于助听器；3)滤波器组的计算量低，每个滤波器都可利用一个四阶IIR滤波器实现。S2:对预处理的语音进行判决，以确定补偿方法； 求解第5-10通道信号的最大声压级MaxSPL、最小声压级MinSPL以及平均声压级 AveSPL。对第5-10通道的最大声压级MaxSPL、平均声压级MinSPL分别乘以线性放大所对 应的通道内增益^，若补偿后的声压级在患者的听阈范围内，则使用线性放大对信号进行 补偿；否则使当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应的听力补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：对输入语音信号进行预处理；S2：对预处理的语音进行判决，以确定补偿方法；S3：根据判决结果进行听力补偿。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王侠，梁瑞宇，王青云，陶华伟，赵力，邹采荣，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32