一种用于耳鸣治疗的切迹音乐生成方法

1.本发明涉及声音数据制作技术领域，具体为一种用于耳鸣治疗的切迹音乐生成方法。


背景技术：

2.耳鸣是指在无任何外界声源或电刺激情况下，察觉到耳内或头部产生声音的一种主观感觉，常被形容为嘶嘶声、嗡嗡声或尖声铃声。耳鸣是一种常见的听觉系统疾病，严重危害人的健康和生活质量。
3.切迹音乐(tailor
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made notched music training)是近年来针对耳鸣旁抑制障碍中枢机制学说孕育而生的一种声治疗方法，主要是通过滤除以耳鸣频率f为中心的一段频率范围，从而制成有切迹的音乐。通过切迹音乐的刺激，可以减少对耳鸣频率对应特征性频率神经元的刺激兴奋，同时保持对切迹频率范围以外的频率刺激，使得耳鸣频率区域接受旁抑制作用，逆转不良的神经重塑，减轻患者对耳鸣的感知，达到治疗和改善耳鸣的效果。
4.目前，切迹音乐通常基于风声、雨声等自然声，结合患者的实际耳鸣频率生成。自然声在频谱上存在天然的特性，特别是人类感觉悦耳的声音的主要能量通常集中在中低频(4khz以下)，但是，基于对现有的耳鸣患者的抽样调查发现，超过半数患者的耳鸣属于高频音(4~8khz)，这使得基于传统方法制作的切迹音乐不适用于占比更多的高频耳鸣人群。
5.如图1所示，图1中a图为常见自然声频谱能量分布示意图，横坐标为频率(hz)，纵坐标为能量(db)；人耳感觉愉悦的自然声的能量大多集中在中低频处；b图为基于图a的自然声，使用传统切迹处理方法后，将耳鸣频率f为中心的一段频率范围滤除，得到的切迹音乐的频谱示意图。
6.如图2所示，图2中c图为低频耳鸣患者(耳鸣频率f)，听图b中的切迹音乐时，听觉感受到的频谱示意图，患者的耳鸣频率区域处于切迹音乐中被滤除的频率范围内，切迹音乐低频区域的能量足以从患者耳鸣频率f区域两侧对耳鸣频率区域进旁抑制作，减轻患者对耳鸣的感知。
7.图2中d图为，基于传统方法，以高频耳鸣患者（耳鸣频率f1）为中心，使用图a中自然声制作的切迹音乐；当高频耳鸣患者使用d图中的切迹音乐时，切迹音乐高频区域的能量不足，难以从患者耳鸣频率f区域两侧对耳鸣频率区域进旁抑制作，患者在听取d图中的切迹音乐时，也会很清晰的感知到自己的耳鸣声的存在；即，由于常见自然声频谱的能量分布特性，传统切迹处理的方法，在患者耳鸣属于低频耳鸣时能够起到较好的效果，但患者耳鸣属于高频耳鸣时起到的效果却有限。


技术实现要素：

8.为了解决基于传统切迹音乐生成方法生成的切迹音乐对高频耳鸣效果不好的技术问题，本发明提供一种用于耳鸣治疗的切迹音乐生成方法，其可以面向个体生成切迹音
乐声音数据，声音数据更有针对性，可以对任意强度的耳鸣起到治疗效果。
9.本发明的技术方案是这样的：一种用于耳鸣治疗的切迹音乐生成方法，其特征在于，其包括以下步骤：s1：获取患者的耳鸣声的耳鸣中心频率f、耳鸣宽度w和耳鸣响度s；所述耳鸣中心频率f为患者的耳鸣声音在频谱上的听觉感受频率的中点；所述耳鸣宽度w为患者主观感受耳鸣等同于外界窄带噪声在频谱上的宽度；所述耳鸣响度s为患者主观感受耳鸣等同于外界声音的音量；s2：选择作为基础数据的自然声数据；所述基础数据的频率范围包括所述耳鸣中心频率f；s3：基于患者的耳鸣声，确认增强频率区间、增强强度；所述增强频率区间为位于所述自然声数据的频率范围内，以所述耳鸣中心频率f为中心的一段连续的频率区间；所述增强强度与所述耳鸣响度s对应的声强的差值绝对值不超过预设的增强阈值；s4：对所述自然声数据进行增强处理；所述增强处理为：在所述自然声数据中，将位于所述增强频率范围内的声音数据的声音强度增强至所述增强强度，得到增强后声音数据；s5：基于所述增强后声音数据，确认切迹频率区间；所述切迹频率区间为在所述增强频率区间范围内，以所述耳鸣中心频率f为中心的一段连续的频率区间；s6：对所述增强后声音数据，进行切迹处理；所述切迹处理为：将所述增强后声音数据中位于所述切迹频率区间内的音频能量降低为小于所述耳鸣响度s的值，即得到耳鸣治疗用切迹音乐。
10.其进一步特征在于：所述切迹频率区间确认方法包括：设所述增强频率区间为( fl1,fu1)，其中：fl1< f < fu1；所述切迹频率区间为( fl2,fu2)，则有：fl1< fl2< f < fu2< fu1同时，所述增强频率区间、所述切迹频率区间满足以下关系：fl1=f/w1，fu1=f*w1，fl2=f/w2，fu2=f*w2；其中w1为所述增强频率区间对应的增强宽度，w1=n1*w；w2为所述切迹频率区间对应的切迹宽度，w2=n2*w；n1、n2为频率扩充值，n1、n2均为正数且0.1<n2<n1<10；所述增强处理中，当位于所述增强频率范围内的声音数据的声音强度小于所述增强强度时，采用增强或叠加的方法将强度的差值补进所述增强频率范围内的声音数据中，使所述增强后声音数据在所述增强频率范围内的声音强度增强至所述增强强度，而其他频段上的自然声的强度保持不变；所述切迹处理中，将所述增强后声音数据中位于所述切迹频率区间内的音频能量降低低至0；所述增强阈值的绝对值为20db。
11.本发明提供的一种用于耳鸣治疗的切迹音乐生成方法，其针对每个患者获取耳鸣声的中心频率得到增强频率区间，将自然声数据中位于增强频率区间的数据进行增强，然后进对增强后的自然声数据行切迹处理，确保得到的个性化的切迹音乐，基于本专利方法得到的切迹音乐对高频和低频耳鸣都能起到有效的治疗效果。
附图说明
12.图1为现有技术中自然声与切迹处理方式示意图；图2为低频耳鸣患者、高频耳鸣患者分别使用基于现有技术生成的切迹音乐时听觉感受到的频谱示意图；图3为本专利切迹音乐生成方法流程示意图；图4为基础数据与基于本专利方法得到的增强后声音数据的频谱示意图；图5为基于本专利方法得到的切迹音乐的频率示意图；图6为基于本专利方法获得的切迹音乐和耳鸣声的关系示意图。
具体实施方式
13.如图3所示，一种用于耳鸣治疗的切迹音乐生成方法，其包括以下步骤。
14.s1：获取患者的耳鸣声的耳鸣中心频率f、耳鸣宽度w和耳鸣响度s；耳鸣中心频率f为患者的耳鸣声音在频谱上的听觉感受频率的中点；耳鸣宽度w为患者主观感受耳鸣等同于外界窄带噪声在频谱上的宽度；耳鸣响度s为患者主观感受耳鸣等同于外界声音的音量。
15.具体实施时，利用现有的耳鸣检测设备得到患者耳鸣声的中心频率、宽度和响度即可。利用给声设备给出中心频率f(hz)，宽度w，响度s(db)的纯音声信号，并让操作者反复调节上述参数，找出使患者感受到和耳鸣最为接近的信号，记录此时的f、w和s，作为输入的患者耳鸣声的中心频率、宽度和响度。
16.s2：选择作为基础数据的自然声数据；基础数据的频率范围包括耳鸣中心频率f。
17.在现有的自然声音频库中，选择作为基础数据的自然声数据；关于作为数据基础的自然声数据的选择，从自然声音频库中选择主观上听感较好的某个声音，并调节其播放的音量大小到舒适值即可。具体实施时，也可根据实际患者的情况，选择白噪声、言语噪声等人工合成声。选择患者喜欢的声音作为基础数据做成切迹音乐，不但可以有效的治疗耳鸣声，且可以提高使用者的使用体验s3：基于患者的耳鸣声，确认增强频率区间、增强强度；增强频率区间为位于自然声数据的频率范围内，以耳鸣中心频率f为中心的一段连续的频率区间；增强强度与耳鸣响度s对应的声强的差值绝对值不超过预设的增强阈值；本实施例中，增强阈值的绝对值为20db，即增强强度与耳鸣响度s对应的声强的差值不超过正负20db。通过增强强度、增强阈值的设置，确保最后得到的切迹音乐声音能与耳鸣声自然过渡，不会产生令人不适的声音变化。
18.s4：对自然声数据进行增强处理；
增强处理为：在自然声数据中，将位于增强频率范围内的声音数据的声音强度增强至增强强度，得到增强后声音数据；增强处理中，当位于增强频率范围内的声音数据的声音强度小于增强强度时，采用增强或叠加的方法将强度的差值补进增强频率范围内的声音数据中，使增强后声音数据在增强频率范围内的声音强度增强至增强强度，而其他频段上的自然声的强度保持不变。具体实施时，可以通过任何现有技术、工具、声音增强处理算法，如傅里叶正反变换、滤波器、均衡器等等方法，将增强频率范围内的声音数据的声音强度与增强强度的差值补进增强频率范围内的声音数据中。
19.如图4所示，对作为基础数据的自然声以及增强后声音数据的频谱示意图，通过对自然声数据中位于增强频率范围内的声音数据的声音强度的增强处理，确保基于本专利的方法可以以自然声数据为基础生成面向高频、低频耳鸣的切迹音乐，突破了自然声数据本身频谱特征的局限性。
20.s5：基于增强后声音数据，确认切迹频率区间；切迹频率区间为在增强频率区间范围内，以耳鸣中心频率f为中心的一段连续的频率区间；切迹频率区间确认方法包括：设增强频率区间为( fl1,fu1)，其中：fl1< f < fu1；增强频率区间为fl1、fu1范围内的一段连续的频率区间；切迹频率区间为( fl2,fu2)，则有：fl1< fl2< f < fu2< fu1；切迹频率区间位于增强频率区间范围内的一段连续的频率区间，其频率上下线为：fl2、fu2；同时，增强频率区间、增强频率区间满足以下关系：fl1=f/w1，fu1=f*w1，fl2=f/w2，fu2=f*w2；其中w1为增强频率区间对应的增强宽度，w1=n1*w；w2为切迹频率区间对应的切迹宽度，w2=n2*w；n1、n2，n1、n2均为正数且0.1<n2<n1<10。
21.如图5所示，基于本专利方法得到的切迹音乐的频率示意图；本方法通过频率扩充值n1、n2的设置，来得到增强频率范围内的切迹频率区间，确保耳鸣频率音频被切除，但增强频率范围中切迹频率区间以外的音频能保留，进而确保最终生成的切迹音乐的能量足以从患者耳鸣频率f区域两侧对耳鸣频率区域进旁抑制作，减轻患者对耳鸣的感知。
22.s6：对增强后声音数据，进行切迹处理；切迹处理为：将增强后声音数据中位于切迹频率区间内的音频能量降低为小于耳鸣响度s的值，即得到耳鸣治疗用切迹音乐。增强后声音数据中位于切迹频率区间内的音频能量降低至远小于耳鸣响度s的值，具体实施时，以不会引起耳鸣频率f对应特征性频率神经元的刺激兴奋为标准；本实施例的切迹处理中，将增强后声音数据中位于切迹频率区间内的音频能量降低至0，确保不会引起耳鸣频率f对应特征性频率神经元的反应；具体实施时，使用现有技术手段，如傅里叶变换、滤波器或均衡器等等方法对增强后声音数据进行切迹处理。
23.如图6所示，基于本专利方法获得的切迹音乐和耳鸣声的关系示意图；本专利方法中，基于患者耳鸣的频率特征得到处理频率范围，确保切迹音乐在频谱上切合患者耳鸣特
征；基于患者的耳鸣响度进行处理，确保切迹音乐的强度能够产生治疗效果；最终得到的耳鸣切迹治疗声，可以有效地应用于不同频率的耳鸣声，解决了传统切迹算法依赖原始自然声频谱分布，难以应用于高频耳鸣的问题。
24.以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。