本发明涉及中医康复系统领域，尤其涉及一种训练发声的方法及系统。
背景技术：
帕金森病(又称震颤麻痹)：是一种常见于中老年人的中枢神经系统变性疾病。中国内地目前帕金森病病人已有200多万，占全国老年人口的1.5％，每年有新增帕金森病病例约10万人。目前临床上经常应用的药物和手术治疗，仅能改善或消除对生活影响较大的震颤、僵直、动作迟缓等常见运动症状以及抗帕金森病药物引起的运动并发症，对于病情的逐渐进展而出现的发声障碍、吞咽困难、步态障碍、容易摔跤等症状效果并不明显。综上，我们期望对于发声障碍、吞咽困难、步态障碍、容易摔跤等对生活有影响的症状也有一定的治疗手段。康复训练具有药物治疗、手术治疗所无法替代的作用，早期系统化的康复训练可以预防和改善帕金森病的运动功能障碍，维持充分的活动能力。
中医引导学的理论和方法在帕金森病康复训练中已有一定的应用。“古本易经筋十二势导引法”是中医导引学的经典，在中国传承近1500年，2014年被列入第四批国家级非物质文化遗产代表性项目名录。易经筋十二势有针对性地疏导人体十二经筋，从而改善人体的筋骨状况，增强病人的自我神经保护能力和神经康复能力。
在目前流传的易筋经十二势的导引法中，只有国家级非物质文化遗产“中医诊疗法-古本易筋经十二势导引法”第十势“卧虎扑食势”，有虎啸音的导引动作与吐气发音要求。如图1所示，卧虎扑食势导引法要求练习者通过练习能发出一种类似“虎啸”的声音。该虎啸音模仿的是老虎在咆哮时的吐气发声方法，声音的直观特点是浑厚粗犷，并且显著区别于人的大声吼叫或高声呼喊。有超过70％以上帕金森病患者同时伴有不同程度的发音障碍，正确发出虎啸音有助于调动正确的发声肌肉，同时改善呼吸和吞咽相关的肌肉力量和功能。采用正确的卧虎扑食势导引法练习虎啸音，才能达到预期效果及对帕金森病患者的语言和吞咽功能的康复训练有重要的意义。
现有技术在指导训练虎啸音时多采用录音、录像、教师讲解的方法，练习者几乎完全通过自身领会和模仿进行练习。由于无法针对发声肌肉逐一纠错，发声训练难以进行客观指导；录音、录像、人工指导等现有方法无法对练习者所发出的声音进行实时分析；现有方法均无法对练习者发出的声音与正确虎啸音进行比对；现有方法均没有对于发声声线、频谱的实时反馈；现有方法均无法提示练习者与正确虎啸音的差距。
综上所述，用现有方法指导训练虎啸音发声存在诸多缺点，训练效果差。因此，本领域的技术人员致力于开发一种能够客观指导发声训练的方法，练习者可以直观地看到自己的练习效果和正确虎啸音之间的差距，从而调整自己的练习方式，逐步达到最佳的练习效果。
技术实现要素：
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：1、提供一种能够客观指导发声训练的方法；2、能对练习者所发出的声音进行实时分析，分析指标包括声音频谱、声线特点等；3、能对练习者所发出的声音与易筋经古本十二势传承人发出的虎啸音进行比对；4、能对练习者的声音分析结果以图形等直观方式实时反馈给练习者；5、能将练习者与古本易筋经十二势传承人发出的虎啸音比对结果以图形等方式反馈给练习者。
为实现上述目的，本发明提供一种训练发声的方法，包括以下步骤：
步骤1、采集练习者发出的虎啸音；
步骤2、对采集的声音信号进行模拟-数字转换，得到数字音频信号；
步骤3、对所述数字音频信号进行实时分析得到音频分析结果和误差分析结果；
步骤4、将得到的所述音频分析结果和所述误差分析结果实时转化为反馈形式，呈现给练习者。
进一步地，所述步骤3包括两个子步骤：
步骤3.1、对所述数字音频信号进行实时分析得到所述音频分析结果；
步骤3.2、将所述音频分析结果与国家级非物质文化遗产古本易筋经十二势导引法传承人的虎啸音数据对比得出所述误差分析结果。
进一步地，所述步骤4还包括对所述音频分析结果和所述误差分析结果进行实时存储步骤。
进一步地，所述数字音频信号为采样率超过44.1khz的数字音频信号。
进一步地，所述音频分析结果包括声音频率分布分析结果、频率分布随时间变化分析结果、声强分析结果、音色分析结果及声音断续变化分析结果。
进一步地，所述反馈形式包括图片形式、动画形式及声音形式。
本发明同时提供一种训练发声的系统，所述系统包括声音采集模块、声音转换及传输模块、声音实时分析模块、主控制器和实时反馈模块；
所述主控制器与所述声音实时分析模块和所述实时反馈模块相连，所述声音转换及传输模块与所述声音实时分析模块相连，所述声音采集模块与所述声音实时分析模块相连；
所述主控制器中包含计算机程序，所述计算机程序可在所述声音采集模块、所述声音转换及传输模块、所述声音实时分析模块、所述实时反馈模块上运行；
所述声音采集模块包括麦克风，在所述主控制器运行所述计算机程序时执行所述方法步骤1；
所述声音转换及传输模块包括声音数字转换器，在所述主控制器运行所述计算机程序时执行所述方法步骤2；
所述声音实时分析模块包括声音分析器，在所述主控制器运行所述计算机程序时执行所述方法步骤3；
所述实时反馈模块，包括扬声显示器，在所述主控制器运行所述计算机程序时执行所述方法步骤4。
进一步地，所述训练发声的系统，还包括数据存储模块，所述数据存储模块包括存储器，与所述主控制器相连，在所述主控制器运行所述计算机程序时执行上述实时存储步骤；所述存储器还存储所述练习者的个人信息。
进一步地，所述声音实时分析模块、所述实时反馈模块、所述数据存储模块，为分离使用或整合为一体，即一个部件使用。
进一步地，所述扬声显示器为个人电脑、手机或平板电脑；所述扬声显示器为一个或多个。
在本发明的较佳实施方式中，训练发声的系统包括声音采集模块、声音转换及传输模块、声音实时分析模块、主控制器、实时反馈模块和数据存储模块。主控制器与声音实时分析模块、实时反馈模块和数据存储模块相连，声音转换及传输模块与声音实时分析模块相连，声音采集模块与声音实时分析模块相连。主控制器中包含计算机程序，可以在上述各个模块上运行。
声音采集模块包括麦克风，在主控制器运行计算机程序时采集练习者发出的声音。
声音转换及传输模块包括声音数字转换器，在所述主控制器运行所述计算机程序时，对采集的声音信号进行模拟-数字转换，得到数字音频信号。
声音实时分析模块包括声音分析器，在所述主控制器运行所述计算机程序时，对所述数字音频信号进行实时分析得到所述音频分析结果；同时对音频分析结果与古本易筋经十二势导引法非物质文化遗产传承人的虎啸音数据对比得出误差分析结果。其中音频分析结果和误差分析结果包括频谱、声强变化、音色变化等分析结果。
实时反馈模块包括扬声显示器，在主控制器运行所述计算机程序时对音频分析结果和误差分析结果将得到的所述音频分析结果和所述误差分析结果实时转化为图片、动画、声音等反馈方式，通过扬声显示器软件界面显示后，呈现给练习者。
数据存储模块包括存储器，与主控制器相连，在主控制器运行所述计算机程序时执行实时存储步骤，便于后续生成分析报告，存储模块除存储音频分析结果和误差分析结果外，还存储练习者的个人信息。
在进行发声训练过程中，练习者对麦克风发出虎啸音，扬声显示器会即时显示出练习者声音的分析结果，以及与古本易筋经十二势导引法传承人所发出虎啸音的差异。扬声显示器可以是个人电脑、手机或平板电脑，练习者可以实时从扬声显示器获得反馈信息并调整自己的发声方式。
本发明提供了一种训练发声的方法及系统，特别是用于指导古本易筋经十二势导引法的练习者进行“卧虎扑食势”中虎啸音的发声训练，尤其是针对具有帕金森病发声障碍的练习者。本发明基于声音实时分析进行发音比对，其可行性是基于实验验证得出。本发明的特点是能够实时分析练习者声音和实时分析练习者声音与标准虎啸音的差异，并将实时分析结果转化为图像、动画、声音等比较容易理解的方式反馈给练习者；由于误差和反馈是在使用者发出声音的同时给出，所以能够起到实时纠正使用者发音的作用。本发明相比于现有技术，具有如下优势：
1、显著提高古本易筋经十二势导引法中“卧虎扑食势”发声训练的准确度；
2、显著降低发声训练的难度；
3、降低发声训练的成本。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是易筋经十二势第十势“卧虎扑食势”示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的发声练习系统实施示意图；
图3是本发明的一个较佳实施例的发声练习系统运行流程示意图；
图4是本发明的一个较佳实施例的发声练习系统手机显示的软件界面图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
如图2所示，应用本发明的系统进行发声训练，在教员发出指令后，练习者1对麦克风2尝试发出虎啸音，经过声音数字转换器3转化传输，在扬声显示器4会即时显示出对练习者声音的分析结果，以及与古本易筋经十二势导引法传承人所发出虎啸音”的差异。扬声显示器可以是个人电脑、手机或平板电脑，练习者可以实时从扬声显示器上获得反馈信息并调整自己的发声方式。
如图3所示，本发明系统的计算机程序运行流程如下：声音采集模块通过麦克风收集练习者发出的声音，声音转换及传输模块对音频信号进行模拟-数字转换，输出采样率超过44.1khz的数字音频信号，数字音频信号在声音实时分析模块中被实时分析，得出频谱、声强变化、音色变化等多方面分析结果，并且通过与古本易筋经十二势导引法非物质文化遗产传承人的数据比对得出误差分析结果。音频分析结果和误差分析结果进入数据存储模块和实时反馈模块。数据存储模块对结果进行实时存储，以便后续生成分析报告；实时反馈模块将实时分析结果转换成图片、动画、声音等反馈方式，再实时呈现给练习者，所述的反馈方式不限于以上提到的图片、动画、声音方式。
如图4所示，扬声显示器4其中一个为手机，在其软件界面中实时显示标准虎啸音频谱图和发声练习者实时频谱图。本发明基于声音实时分析进行发音比对，其可行性是基于实验验证得出。图4中显示了实验的一组代表性数据。上图是古本易筋经十二势导引法传承人所发出的虎啸音频谱随时间变化图，其低频(0-2000hz)分量亮度显著，且各个频段均有分布，符合虎啸音“嘶吼有力，低音雄浑”的特点。下图是未按照古本易筋经十二势导引法虎啸音发声要求所发出来的一般“啊/a/”韵音节，从可视化数据和频谱分量上均体现出与上图不一致的特点，其差异主要体现在低频分量不够明显，且其余频段也没有明显分布。根据实验研究结果，本发明能够计算出古本易筋经十二势导引法传承人所发出的虎啸音与练习者的发音之间在频率、响度、时间变化等方面的误差，并以实时显示的方式告知练习者。练习者1可以实时直观地看到自己的练习效果和正确虎啸音之间的差距，从而调整自己的练习方式，逐步达到最佳的练习效果。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。