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申请/专利权人：谷米智能(深圳)有限公司

摘要：本发明公开了应用于助听器的语音音频处理方法及系统，涉及助听器技术领域，包括：至少一个麦克风按Broadside型进行线性排列，调整麦克风间距，控制各麦克风获取声音的时差；基于远场源二维定位MUSIC算法，确定声音的来源方向；麦克风把声信号转换成电信号，经过低通滤波后，经AD采样，由数字信号处理芯片处理，包括频响补偿、自动增益控制、反馈抑制和减少背景，传导至扬声器；使用基于阵列旋转不变性的盲波束算法形成自适应波束；对自适应波束进行语音补偿。通过设置间距调整模块、声源确定模块、波束适应模块和语音补偿模块，根据实际环境中声源和噪声源不断变化的位置，对波束进行自适应调整，从而能保证助听器的使用效果。

主权项：1.应用于助听器的语音音频处理方法，其特征在于，包括：至少一个麦克风按Broadside型进行线性排列，调整麦克风间距，控制各麦克风获取声音的时差；所述至少一个麦克风按Broadside型进行线性排列如下：麦克风等间距排布成直线，语音声源位于麦克风排列直线一侧，语音声源到麦克风距离超过麦克风间距预设倍数；所述调整麦克风间距，控制各麦克风获取声音的时差包括如下步骤：获取首个麦克风的声信号y0t，各麦克风收集到的声信号为首个麦克风收集到的声信号的延迟；根据时差公式，计算第i个麦克风的声信号yi-1t；使用向量综合表示各麦克风收集到的综合声信号yt，yt＝[y0t，y0t，…yM-1t]T，其中M为麦克风的个数，T为对向量作转置处理；调整麦克风的间距，改变声信号到各麦克风的时差；时差公式如下：yit＝y0t-τ0i， 其中，c为声波的传播速度，τ0i为第i+1个麦克风与首个麦克风的时差，δ为声信号与麦克风排列所在直线的垂线的夹角，i为下标，d为相邻所述麦克风的间距；基于远场源二维定位MUSIC算法，确定声音的来源方向；所述基于远场源二维定位MUSIC算法，确定声音的来源方向包括以下步骤：在xyz三维坐标系中，对D个远场信号源的声信号和M个麦克风进行建模，得到麦克风的位置矢量分别为P1，P2，…PM，远场信号源的声信号的位置矢量分别为S1，S2，…SD；对Si使用极坐标进行表示，其中，ri为第i个声信号到坐标原点的距离，θi为第i个声信号与z轴的夹角，为第i个声信号在XOY平面的投影与X轴的夹角；计算得出第i个麦克风接收到第j个声信号的相对时间延迟因子αij，αij＝||Sj-Pi||-||Sj||c，其中，||Sj-Pi||和||Sj||表示矢量的范数，c为声波的传播速度；将麦克风阵列接收的声信号在频域上表示，得到： 其中，fijω，t为第i个麦克风接收到来自第j个信号源的声信号，niω，t为第i个麦克风上接收到的噪声，e为自然常数，Fω，t是宽带二维信号；对宽带二维信号作划分子带和分帧处理，将ω划分为L个子带，得到ω1，ωk，…ωL；对麦克风阵列接收的声信号在频域上的表示，进行短时傅里叶变换，得到： 其中，为的变换结果，Sωk为的变换结果，Nωk为的变换结果；计算得出Fωk的相关矩阵Rωk，Rωk＝E{FωkFHωk}，其中，E为数学期望符号，H为对矩阵作共轭转置处理；对相关矩阵进行特征分解并排序得：Rωk＝Udiag[γ1，γ2，…γM]UH，其中，γ1，γ2，…γM是Rωk的特征值，diag为对角矩阵函数，U是由对应的特征向量组成的特征矩阵，且γ1γ2…γM；计算得出第k个子带的空间谱其中，a为的前k行组成的矩阵，H为对矩阵作共轭转置处理，UN为γ1，γ2，…γk对应的特征向量组成的特征矩阵，||aHUN||为矩阵的范数；搜索空间谱得到由第k子带估计出的信息源位置信息为取最大值时对应的数值，其中，为信息源位置与z轴的夹角，为信息源位置信息在XOY平面的投影与X轴的夹角；麦克风把声信号转换成电信号，经过低通滤波后，经AD采样，由数字信号处理芯片处理，包括频响补偿、自动增益控制、反馈抑制和减少背景，传导至扬声器；在传输过程中，使用基于阵列旋转不变性的盲波束算法形成自适应波束；所述使用基于阵列旋转不变性的盲波束算法形成自适应波束包括以下步骤：获取阵列频域传输方程：Xf，p＝AfSf，p+Nf，p，其中，Xf，p为第p帧的阵列接受数据，Sf，p为第p帧数据在频点f处的分量，Nf，p为噪声数据在频率f处的分量，Af为在频率f处的阵列传输矩阵；对第p帧的阵列接受数据逐帧进行傅单叶变换，得到各个频点的频域值矩阵Xfi；对频域值矩阵进行奇异值分解，得到Xfi＝Ufi∑fiVHfi≈U*fi∑fi）VHfi≈Afi）Sfi，其中，fi为奇异值，U*fi为Ufi生成的斜对称矩阵，Ufi和Vfi为Xfi的左、右奇异矩阵，H为对矩阵作共轭转置处理，∑fi中的奇异值按降序排列，Sfi＝Sfi，1，Sfi，2，…Sfi，K；计算得出可逆矩阵Tfi，满足于：U*fi＝AfiTfi；构造权矩阵Wfi＝TfiQfi，Qfi为U*fi的共轭转置矩阵；将权矩阵与频域值矩阵相乘的结果汇总，作为调整后的自适应波束；对自适应波束进行语音补偿；所述对自适应波束进行语音补偿包括以下步骤：使用八通道响度补偿方案进行语音补偿；输入信号xn，经过分析滤波器组H0z，H1z，…H7z分解成带通信号并进行下采样；抽取因子为S0，S1，…S7，在不同的通道内实现响度补偿；补偿后的信号进行上采样并经综合滤波器组G0z，G1z，…G7z综合，得到yn，yn为最后综合得到的重建信号。

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