表1 16通道分解综合滤波器组频带划分表
[0057] 103为升降采样率Si，由于滤波器组中的各滤波器带宽不同，为防止混叠应设计不 同的升降米样率。
[0058] 根据带通抽样理论，要求未经抽样的子带信号的带宽必须严格满足：
[0060] 其中，h为子带信号带宽，S为升降采样率，f A信号最高频率，此处为8000Hz ; 将分解滤波器组输出信号通过103降采样，得到子带信号Xl (η)。
[0061 ] 104为数字助听器方法的核心部分，响度补偿模块，将Xl (η)通过此模块，得到补偿 后的子带信号yi (η);再经过103升采样后，通过105综合滤波器组Fi (ζ)，综合与分解滤波 器组的关系为fjz) = S^Hjz)，综合后的子带信号为yi' (η);最后将16个子带输出信 号y/ (η)合成即可得到最终补偿后的语音信号y(n):
[0063] 宽动态压缩方法如图2所示，201表示经过分解滤波器组后的子带语音信号 Xi(η) 〇
[0064] 202模块为声压级计算模块，通过202可计算得到子带当前帧的声压级splp
[0065] 203为患者的听力图，由203通过线性插值得到16个通道各中心频率值对应的听 阈值ht。
[0066] 对第i通道，针对10dB SPL的输入声压级：
[0068] 针对25dB SPL的输入声压级：
[0070] 针对40dB SPL的输入声压级：
[0072] 针对50dB SPL的输入声压级：
[0074] 针对65dB SPL的输入声压级：
[0076] 针对80dB SPL的输入声压级：
[0078] 针对95dB SPL的输入声压级：
[0080] 针对llOdB SPL的输入声压级：
[0082] 其中，ig表示指定输入声压级所需的增益值（dB)。
[0083] 通过式（4)即可得到16个通道的8段指定声压级所需的增益值以及第一段直线 402的斜率1^。=1(丨=0，1，...，15)，再得到拐点15(^3?1^所需增益18，继而可依次获得 其他拐点所需增益，然后得到402-409这8段直线解析式yi= k y+bu参数k u和b ^ (i = 0，1，...，15，]_ = 0，1，...，7)，从而，患者所需的压缩比为(^1」=1/1^，输入0(^3?1^对应 的输出401为h。，进而可以得到204所指的I/O曲线，其示例如图4所示，16个通道得到的 输入输出三维曲线示例如图3所示。
[0084] 通过202和204即可得到205表示的患者在第i通道当前帧所需的增益值1&，再 将dB域的增益值转换为非dB域的增益值gain1:
[0085] igi= splout i-spli (5)
[0086] gainj(6)
[0087] 其中，splouti表示患者在第i通道当前帧的输出信号声压级值。
[0088] 通过206所指的WDRC即可得到患者在第i通道当前帧的输出信号yi (η):
[0089] y； (η) = gain； · x； (n) (7)。
[0090] 在本发明的步骤3)对声压级计算中，在一定时间间隔内将瞬时声压对时间求均 方根值即可得到有效声压IV
[0092] 其中，t表示平均时间间隔，它是周期的整数倍。而一般的声音信号，由于每帧信 号只能取离散个点，因此并不能直接用式（8)进行计算。
[0093] 设一帧信号离散点数为N，声音长度为T，采样间隔为At，则式（8)近似等效为：
[0095] 由式（9)即可计算得到一帧信号的有效声压值，再通过下式即可计算得到此帧信 号的声压级spli:
[0097] 其中，praf为参考声压值，在空气中参考声压值一般取2X10 5Pa。
[0098] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于声压级分段的数字助听器宽动态压缩方法，其特征在于，具体包括以下步 骤： (1) 对麦克风输入信号进行AD转换，并将转换后的数字信号分帧，每帧信号为x(n)(n = 0，1，...，N-1)，其中N为帧长； (2) 分解滤波：对每帧语音信号X(n)(n= 0, 1，. . .，N-1)，通过16通道非等宽的6阶 IIR分解滤波器组H1 (z)进行滤波，再进行采样率为降采样，得到符合人耳听觉特性的 16 个频带语音信号Xi(n)(n= 0, 1，? ? ?，N-I;i= 0, 1，? ? ?，15); (3) 声压级计算：计算各通道的语音-信号Xi (n)的声压级Spli(i= 0, 1，...，15); (4) 补偿增益值计算：根据患者听力图，得到患者在各通道的压缩比cri]、I/0曲线对应 的各段直线解析式参数kg、1?，其中i= 0, 1，. . .，15,j= 0, 1，. . .，7,并通过声压级Spli 计算得到所需的补偿增益值ig1; (5) 响度补偿：通过得到的所需的补偿增益值igl对语音信号进行补偿，得到补偿后的 语首f曰^if(n)(i= 0，1，? ? ?，15); (6) 综合滤波：将16个通道补偿后的语音信号yi (n)(i= 0, 1，...，15)先进行采样率 为升采样，再通过综合滤波器组F1 (z) =SjH1 (z)，得到综合后的子带信号71' (n)，最 后合成得到最终补偿后的输出语音信号y(n)。2. 根据权利要求1所述的基于声压级分段的数字助听器宽动态压缩方法，其特征在 于，所述步骤3)中的声压级计算包含以下步骤： (3. 1)对各子带信号Xi (n)(n= 0, 1，? ? ?，N-I;i= 0, 1，? ? ?，15)，利用均方根计算有效 声压氧.； (3. 2)声压级Spli的计算：其中K为有效声压值，P为参考声压值，在空气中参考声压值一般取2X10 5Pa。3. 根据权利要求1所述的基于声压级分段的数字助听器宽动态压缩方法，其特征在 于，所述步骤4)中包含以下步骤： (4. 1)根据患者的听力图以及所设计的滤波器组的各通道中心频率值fCl，通过线性插 值得到各通道中心频率对应的听损值i= 0, 1，. . .，15 ; (4. 2)将0-120dBSPL的输入声压级等分成8段，其中，7个拐点分别为15、30、45、60、 75、90 和 105dBSPL; (4. 3)对第i通道，针对IOdBSPL的输入声压级：其中，ig表示指定输入声压级所需的增益值（dB)，ht表示患者的听损值； (4. 4)根据步骤（4. 3)所得到的16个通道的8段指定声压级所需的增益值、输入OdB SPL时对应的输出Id1。以及第一段直线斜率klQ=I(i= 0, 1，. . .，15)，可得拐点15dBSPL 所需增益ig，继而可依次获得其他拐点所需增益，从而可获得8段直线解析式yi=k^x+b^ 参数h和bu(i= 0, 1，. . .，15,j= 0, 1，. . .，7)，可得患者所需的压缩比Crij= 1/k (4. 5)根据当前帧声压级SpliQ= 0, 1，. . .，15)以及患者所需I/O曲线，得到患者所 需的输出声压级Splouti,患者当前帧所需的补偿增益值ig;* : ig;=splouti^spli(3) 〇4.根据权利要求1所述的基于声压级分段的数字助听器宽动态压缩方法，其特征在 于，所述步骤5)包含以下步骤： (5. 1)根据补偿增益值ig;，将dB域转至非dB域增益gaini: gain} =IOfel72ft (式 4) (5.2)根据语音信号的不同频率部分X1 (n)，得到所需的不同频带的输出语音信号y； (n)：yi(n) =gain； ?Xi(n) (5) 〇
【专利摘要】本发明公开了一种基于声压级分段的数字助听器宽动态压缩方法，其特征在于，将语音信号分帧，并将分帧后的信号通过16通道非等宽的6阶IIR分解滤波器组进行滤波；然后计算各通道的语音信号的声压级，并结合患者的听力图，获得患者的听力补偿曲线；根据听力补偿曲线对患者进行分通道听力补偿，并将补偿后的多通道信号进行综合，得到补偿后的有用信号提供给患者。本发明所达到的有益效果是：通过将声压级进行八段细化，能够获得更加准确的输入/输出曲线；通过符合人耳听觉特性的6阶IIR分解综合滤波器组，能够得到更加符合患者实际需要的补偿增益值。
【IPC分类】H04R25/00
【公开号】CN105228069
【申请号】CN201510629503
【发明人】梁瑞宇, 王青云, 包永强, 姜涛, 蔡毅杰, 吴振飞
【申请人】南京工程学院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月28日