一种针对听力损失的辅音增强方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种针对听力损失的辅音增强方法及设备。本方法为：1)对语音S进行辅音检测，将语音划分为辅音与非辅音，并将辅音划分为不同的类别；2)通过听觉模型和响度模型分别计算每一类别的辅音所需的增强参数，使得使用增强参数对语音S处理后的语音S

【技术实现步骤摘要】
一种针对听力损失的辅音增强方法及设备


[0001]本专利技术属于助听
，涉及听力补偿方法，具体涉及一种针对听力损失的辅音增强方法及设备。

技术介绍

[0002]听力损失是重要的公共健康问题之一，根据世界卫生组织2021年发布的全球听力评估报告，目前全球约有15亿人患有听力损失，其中4.3亿需要针对听力损失的康复服务，到2050年，听力损失人数或将增加至25亿，其中7亿需要听力康复。听力损失会造成沟通障碍，从而影响人际关系和工作能力，导致社会孤立和生活质量的下降。研究表明，与没有听力损失的个体相比，听力损失的老年人发生跌倒、痴呆、抑郁以及死亡的风险更高。听力损失的儿童则会出现语言功能发育迟缓的现象，且对学业表现产生重大不利影响。从社会经济层面来看，世界卫生组织估计听力损失造成了全球每年7500亿美元的损失，其中包括卫生部门的成本、教育支持成本以及生产力损失带来的经济损失。听力损失影响身心健康，且带来高昂的社会经济成本，需要尽早发现和干预。
[0003]听力损失诊断的标准是听阈(hearing threshold)，听阈的获得是在特定环境和设备等条件下，播放固定频率的纯音信号，测量受试者做出正确察觉反应能达到预定百分数的最低声压级。听力损失通常会导致听阈抬升，表现为无法探测到较微弱的声音，这是由于能够引起听神经发放的阈值升高了，即听神经需要更大强度的声音才能引起相同程度的发放；其次，响度感知的动态范围变窄，这是由于耳蜗的非线性压缩机制的消失导致的。对于听力正常人而言，耳蜗的外毛细胞对于不同声强的声音的响应程度不同。其中当输入强度较低时，相对于声强的变化，人耳感知到的响度的变化会被放大；而当输入声音的强度较高时，响度增强的程度与声强增大的程度没有太大差别，甚至更小。这种机制使得正常人具有较宽的响度动态范围，对于较低声强下的声音具有较高的敏感性，更容易察觉到响度的差异。但对于听力损伤患者而言，由于耳蜗外毛细胞的损伤，这种机制可能无法起作用甚至完全消失，因此导致听者对低声强的声音感知到的响度变化不再被放大，响度感知的动态范围变窄，对声音响度变化的敏感度降低。
[0004]给予恰当的听力康复服务能够使得绝大部分听力损失者的听力得到补偿，从而改善其言语交流能力并提高生活质量。助听器是目前使用人数最多的一种听力补偿设备，它的基本原理是利用响度补偿技术将正常人听觉动态范围内的声音映射到听力损伤患者的听觉动态范围内，进而改善听力损失患者的言语交流能力。然而，对于语音而言，语音中的辅音能量小且较为短促，响度补偿后的辅音的响度可能仍未达到听力损伤患者的听觉动态范围内，因而对听力补偿的效果造成了一定影响。

技术实现思路

[0005]针对现有方法的缺点，本专利技术提出一种针对听力损失的辅音增强方法及设备。元音与辅音是语音学中最基本的两个概念，元音是发音过程中由气流通过口腔而不受阻碍发
成的音，而辅音则是发音时从肺里出来不一定振动声带的气流，受到发音器官的完全或部分阻碍，产生的不够清晰响亮的音。与元音相比，辅音能量小且响度低，即使在响度补偿后，可能仍未达到听力损伤的患者的听觉动态范围内。言语感知的研究表明，对辅音进行特异性的增强(增强辅音强度或增加辅音时长)可以显著提升言语可懂度。然而，对于不同类型的辅音与不同的听力损失程度，辅音增强的参数也有所不同。因此，研究针对听力损失的辅音增强方法具有重要的意义。
[0006]本专利技术中所提出的针对听力损失的辅音增强方法的基本思想是：根据响度模型与听觉模型，设置不同听力损失程度下的不同类型辅音的增强参数，使得听力损伤患者感知的辅音的响度与正常人感知到的辅音响度尽可能一致。
[0007]本专利技术的技术方案为：
[0008]一种针对听力损失的辅音增强方法，其步骤包括：
[0009]1)对语音进行辅音检测，将语音划分为辅音与非辅音，并将辅音划分为不同的类别(不送气塞音、送气塞音、塞擦音和擦音、通音和鼻音等)；
[0010]2)通过听觉模型和响度模型分别计算不同类别的辅音所需的增强参数。其目标是使得使用增强参数处理后的语音依次使用听觉受损模型和响度模型后计算得到的听觉受损系统感知的响度与未处理刺激通过正常听觉模型和响度模型后计算得到的正常听觉系统感知得到的响度一致。响度模型可以参阅国际标准BS ISO 532
‑
2:2017；听觉模型可以参阅Kates J,2013.An auditory model for intelligibility and qualitypredictions[C/OL]//Proceedings of Meetings on Acoustics ICA2013.Montreal,Canada:
[0011]Acoustical Society of America:050184
‑
050184；
[0012]3)利用步骤2)中设置的辅音增强参数对步骤1)中检测出的不同类别的辅音进行增强；
[0013]4)利用传统的响度补偿技术对步骤1)中非辅音与步骤3)处理后的辅音进行补偿，产生补偿后的语音。
[0014]进一步的，辅音按照发音部位与发音方式划分为不同的类别。
[0015]进一步的，所述的响度模型主要用于计算声音的短时响度。
[0016]进一步的，所述的听觉模型可以通过设置不同的参数(即听阈)仿真正常听觉系统与听力损伤系统对声音的处理。
[0017]进一步的，所述的辅音增强参数包括辅音幅度与辅音时长。
[0018]进一步的，所述的听力损伤患者感知的增强后的辅音响度如下所示：对辅音进行增强，增强参数为P(初始条件下不进行增强)，然后采用传统的响度补偿技术进行补偿，再将补偿后的声音输入到听力损伤的听觉模型中处理，最后将处理后的信号经过响度模型计算得到听力损伤患者感知到的响度L
HI
。其中听觉模型可以通过设置不同程度的听力损失(HL)的参数实现正常听觉系统和听觉受损系统对声音的处理；听觉模型的输入是时域信号(如语音)，输出则是处理后的时域信号(如处理后的语音)。
[0019]进一步的，所述的正常人感知得到辅音响度计算方式如下：将步骤1)检测出的辅音输入到正常的听觉模型中处理，再将处理的信号经过响度模型计算得到感知到的短时响度L
NH
。
[0020]进一步的，所述的辅音增强参数的调整目标是使得听力损伤患者感知到的增强后
的辅音响度L
HI
与正常人感知到的辅音响度L
NH
尽可能一致。假设当前辅音增强参数P(初始设置为0，即不进行增强)，如果L
HI
＜L
NH
且P＜P
MAX
,则调大增强参数P，直至L
HI
≥L
NH
或P≥P
MAX
。
[0021]一种针对听力损失的辅音增强设备，其特征在于，包括辅音检测与分类、辅音增强参数设置、辅音增强、响度补偿等模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对听力损失的辅音增强方法，其步骤包括：1)对语音S进行辅音检测，将语音划分为辅音与非辅音，并将辅音划分为不同的类别；2)通过听觉模型和响度模型分别计算每一类别的辅音所需的增强参数，使得使用增强参数对语音S处理后的语音S
′
依次经听觉受损模型、响度模型计算得到的听觉受损系统感知的响度L
HI
与该语音S依次经正常听觉模型、响度模型计算得到的正常听觉系统感知得到的响度L
NH
一致；3)用步骤2)中设置的辅音增强参数对步骤1)中检测出的不同类别的辅音进行增强；4)利用响度补偿技术对步骤1)中非辅音与步骤3)处理后的辅音进行补偿，产生对该语音S补偿后的语音。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，辅音按照发音部位与发音方式划分为不同的类别，包括不送气塞音、送气塞音、塞擦音、擦音、通音和鼻音。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算得到响度L
HI
的方法为：首先采用所述增强参数对语音S中的辅音进行增强；然后采用响度补偿技术对增强后的语音进行补偿，再将补偿后的声音输入到听觉受损模型中处理，最后将处理后的信号输入响度模型进行计算得到听力损伤患者感知到的响度L
HI
。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算得到响度L
NH
的方法为：将步骤1)检测出的辅音输入到正常听觉模型中处理，再将处理的信号输入响度模型进行计算得到响度L
NH
。5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，得到所述增强参数的方法为：21)根据当前的增强参数P计算得到响度L
HI
和响度L
NH
，如果当前的L
HI
<L
NH
且P<P
MA...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈婧，吴玺宏，陈高峰，牛亚东，
申请(专利权)人：南京未来脑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：