專(zhuān)利名稱(chēng)：高級(jí)包絡(luò)編碼音調(diào)聲音處理方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理從聲音信號(hào)中提取出的信號(hào)的系統(tǒng)和方法，具體來(lái)說(shuō)， 是涉及一種系統(tǒng)和方法用于處理從聲音信號(hào)中提取出的信號(hào)，以在聽(tīng)覺(jué)假體中產(chǎn)生刺激， 包括人工耳蝸植入和其他需要以聲碼器為基礎(chǔ)的聲音處理或編碼系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人工耳蝸植入在臨床上已被證明能夠有效地向患有嚴(yán)重聽(tīng)力損失的患者提供聽(tīng)覺(jué)。這些設(shè)備通常包含一系列被置于患者耳蝸內(nèi)的可植入電極，這些電極可直接將電刺激作用于尚未壞死的聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)元，被大腦感知后辨別為聲音。作用于患者聽(tīng)覺(jué)通路的電刺激來(lái)源于一種聲波信號(hào)，而聲音處理器則負(fù)責(zé)根據(jù)各種聲音處理方案對(duì)此聲波信號(hào)進(jìn)行處理。傳統(tǒng)上，大多數(shù)早期的聲音處理方案主要是處理聲信號(hào)，使接受者能夠獲得某種程度的開(kāi)集言語(yǔ)識(shí)別。就這一點(diǎn)而論，現(xiàn)有的聲音處理方案已經(jīng)成功地使接受者能夠在安靜的環(huán)境中并且無(wú)唇讀輔助的情況下理解對(duì)話言語(yǔ)。然而，在對(duì)比了正常聽(tīng)力和耳蝸植入聽(tīng)力后，研究者發(fā)現(xiàn)耳蝸植入使用者幾乎感知不到音調(diào)以及形成音樂(lè)旋律基礎(chǔ)的音高信息。音調(diào)信息在言語(yǔ)感知中發(fā)揮著重要作用。音調(diào)信息能夠提供重要的言語(yǔ)語(yǔ)言特征的線索，如能夠幫助聽(tīng)者辨別說(shuō)話人提問(wèn)和陳述之間區(qū)別的語(yǔ)調(diào)以及說(shuō)話人加在某個(gè)詞語(yǔ)或某句話的重音。音調(diào)信息也能夠提供重要的言語(yǔ)副語(yǔ)言特征的線索以輔助辨識(shí)說(shuō)話人、 確定說(shuō)話人的情緒狀態(tài)以及幫助聽(tīng)者隔除其他同時(shí)說(shuō)話人的聲音。最重要的是，音調(diào)信息對(duì)感知如普通話和廣東話這樣的聲調(diào)語(yǔ)言至關(guān)重要，這一點(diǎn)早已被確定。在這兩種語(yǔ)言中，相同音素段內(nèi)聲音基頻發(fā)生的變化會(huì)導(dǎo)致詞義發(fā)生變化。目前已經(jīng)研發(fā)出多種處理聲音信號(hào)的聲音處理方案為刺激聽(tīng)覺(jué)假體所用，如人工耳蝸植入。有一種“多峰方案”主要集中于對(duì)言語(yǔ)的信號(hào)方式進(jìn)行編碼，如共振峰和聲音基頻(FO)。在這一方案中，音調(diào)信息主要通過(guò)電刺激速率的方式進(jìn)行編碼。但是，盡管這一方案的結(jié)果顯示音高可以被感知到，但是在現(xiàn)實(shí)情況下性能會(huì)迅速衰退，這一點(diǎn)在有噪音的情況下尤甚。其他方案已經(jīng)提出，通過(guò)幅度調(diào)制的方式、以一個(gè)等于或與音頻相關(guān)的頻率、 在電刺激信號(hào)的包絡(luò)中對(duì)音調(diào)信息(音頻高達(dá)約300赫茲的)進(jìn)行編碼。這些方案包括 “最大譜峰聲音處理法”(Spectral Maxima Sound Processor，簡(jiǎn)稱(chēng) SMSP)(在 McDermott 和 Vandali, 1991年澳大利亞專(zhuān)利號(hào)657959和美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5597380中有更所詳細(xì)信息)，最近實(shí)現(xiàn)的被稱(chēng)為“譜峰法” (Spectral Peak，簡(jiǎn)稱(chēng)為SPEAK) (Skinner等人，1994 ；Whitford等人，1995)，及高級(jí)組合編碼方案(Advanced Combinational Encoder，簡(jiǎn)稱(chēng)為 ACE) (Vandali 等人，2000 ；Skinner等人，200 。但是，對(duì)以上方案的音高感知度進(jìn)行檢驗(yàn)的研究表明，對(duì)某些信號(hào)以及在現(xiàn)實(shí)狀況下，音高線索的顯著性和準(zhǔn)確性很低，并且在噪音中其性能會(huì)迅速衰退。一系列對(duì)現(xiàn)有聲音編碼方案的修改浮現(xiàn)出來(lái)，試圖對(duì)聲音和(或)音樂(lè)音高的編碼進(jìn)行改良。這其中包括由“增強(qiáng)調(diào)制深度法”(Modulation Depth Enhancement，簡(jiǎn)稱(chēng)為 MDE)和“多渠道包絡(luò)調(diào)制”(Multi-channel Envelope Modulation，簡(jiǎn)稱(chēng)為 MEM) (Vandali 等人，2005，公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào) 20060080087) ； Vandali, Α. E.和 van Hoesel, R.J.的 “±曾強(qiáng)調(diào)制深度用于音調(diào)感知” (Modulation depth enhancement for tone perception), 美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 7561709 ；以及 Vandali，A. E.、van Hoesel, R. J.和 Seligman，P.M.的“聽(tīng)覺(jué)假體中的音高感知” (Pitch perception in an auditory prosthesis)，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) US 2006/0080087的部分接續(xù)專(zhuān)利申請(qǐng)。此外，MeDermott和McKay提出了一種改進(jìn)人工耳蝸植入系統(tǒng)中音高編碼的設(shè)備(McDerm0tt，H.，和McKay，C.，“人工耳蝸植入聲音處理方法和系統(tǒng)”，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朥S 2005/0107843)。以上所有文件都通過(guò)參考并入本文。盡管在改進(jìn)聲音和(或)音樂(lè)音高的編碼方面，尤其用于刺激聽(tīng)覺(jué)假體的編碼方面做了上述努力，但是在一系列聽(tīng)力情況下還存在提高此感知度的需求。基于此，本發(fā)明通過(guò)在人工耳蝸植入系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建一套完整的聲音和(或)音樂(lè)音調(diào)信息編碼系統(tǒng)滿足了這種需求，并且此方法能有效地抵御噪音及(或)干擾信號(hào)的影響。以上對(duì)于先前提案或產(chǎn)品的引用和描述并不欲作為或設(shè)計(jì)為對(duì)該領(lǐng)域的一般常識(shí)性知識(shí)的陳述或坦白。尤其是，以下先前的工藝論述不涉及領(lǐng)域技術(shù)人員常用或熟知的內(nèi)容，但有助于理解本發(fā)明的發(fā)明步驟，而對(duì)先前相關(guān)工藝建議的確定只是本發(fā)明的一部分。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明提供了一種用于聽(tīng)力假體內(nèi)的聲音信號(hào)處理方法，包括將言語(yǔ)聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；將言語(yǔ)電信號(hào)處理成多個(gè)頻道的信號(hào)，每個(gè)頻道的信號(hào)含有一個(gè)振幅包絡(luò)可明確至少一組頻道輸出；獲取與電信號(hào)基頻有關(guān)的信息；獲取與電信號(hào)的諧波性質(zhì)有關(guān)的信息；根據(jù)與電信號(hào)基頻和諧波性質(zhì)有關(guān)的信息調(diào)制至少一組頻道輸出，以產(chǎn)生至少一組改進(jìn)的頻道輸出；選擇從至少一組改進(jìn)的頻道輸出中選擇一個(gè)或多個(gè)頻道來(lái)明確至少一個(gè)或多個(gè)頻道，以通過(guò)聽(tīng)力假體中一個(gè)對(duì)應(yīng)的電極進(jìn)行電刺激以及確定電刺激的幅度。在一個(gè)實(shí)施方案中，將言語(yǔ)聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)的步驟包括使用一個(gè)麥克風(fēng)來(lái)檢測(cè)并將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。電信號(hào)可能會(huì)被進(jìn)一步放大，然后電信號(hào)會(huì)穿過(guò)一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器從而產(chǎn)生一個(gè)采樣信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)頻道信號(hào)的步驟包括使電信號(hào)穿過(guò)第一組帶通濾波器。之后，每個(gè)頻道信號(hào)可能會(huì)穿過(guò)一個(gè)包絡(luò)檢波器，產(chǎn)生一組對(duì)應(yīng)的頻道包絡(luò)信號(hào)作為第一組信道輸出。第一組信道輸出的每個(gè)頻道包絡(luò)信號(hào)可能會(huì)及時(shí)被一個(gè)信道包絡(luò)跟蹤器變得平緩，而派生出緩慢移動(dòng)的頻道包絡(luò)信號(hào)，作為第二組信道輸出。該頻道包絡(luò)跟蹤器可能會(huì)以一種低通濾波器的形式工作，可使每個(gè)頻道包絡(luò)信號(hào)中的頻率分量平緩至大約70赫茲以上。將電信號(hào)處理成多個(gè)頻道信號(hào)的步驟還可能包括使電信號(hào)穿過(guò)第二組帶通濾波器。第二組帶通濾波器可能與第一組帶通濾波器有大致相同的中心頻率，并且每個(gè)濾波器可能有足夠?qū)挼膶挾?，可以允許至少兩個(gè)確定與電頻率有關(guān)的最高基頻諧波通過(guò)，以產(chǎn)生多個(gè)寬帶信道信號(hào)。每個(gè)寬帶信道信號(hào)可能會(huì)穿過(guò)一個(gè)包絡(luò)檢波器而產(chǎn)生多個(gè)合成寬帶信道包絡(luò)信號(hào)作為第三組信道輸出。在另一個(gè)實(shí)施方案中，獲取與電信號(hào)基頻有關(guān)的信息的步驟包括是電信號(hào)穿過(guò)一個(gè)基頻估值器。該估值器可能是一個(gè)相位聲碼器快速傅里葉變換(FFT)濾波器，可將電信號(hào)進(jìn)行處理后提供存在于頻率高達(dá)2千赫茲的電信號(hào)中的任何正弦頻率分量的頻率和功率預(yù)估值?；l估值器可能會(huì)確定在電信號(hào)中檢測(cè)到的最主要諧波信號(hào)的基頻，并且可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)表示最主要基頻預(yù)估的信號(hào)?；l估值器可能會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生一個(gè)表示在頻率高達(dá)約2千赫茲的電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，獲取與電信號(hào)諧波性質(zhì)有關(guān)的信息的步驟包括，將表示電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)傳送到一個(gè)周期概率估值器。該周期概率估值器可能會(huì)通過(guò)壓縮限制和使表示電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)變得平穩(wěn)，而推導(dǎo)出一個(gè)輸入信號(hào)(高達(dá)2千赫茲)的周期概率值。在另一個(gè)實(shí)施方案中，獲取與電信號(hào)諧波性質(zhì)有關(guān)的信息的步驟包括，將電信號(hào)中和第三組信道輸出中的任何正弦頻率分量的頻率和功率傳送到周期概率估值器中。周期頻率估值器可能會(huì)估計(jì)出任何頻道的信號(hào)與被估計(jì)的電信號(hào)的最主要基頻相關(guān)的概率，并且可能為每個(gè)信道產(chǎn)生一個(gè)信道周期概率信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)信道調(diào)制器負(fù)責(zé)根據(jù)有關(guān)電信號(hào)基頻和諧波性質(zhì)的信息，調(diào)制至少一組信道輸出以產(chǎn)生至少一組改進(jìn)的信道輸出。該信道調(diào)制器可能接收到第二組信道輸出并且可能通過(guò)一個(gè)周期調(diào)制函數(shù)來(lái)調(diào)制信號(hào)，該函數(shù)實(shí)質(zhì)上等于由基頻估值器得出的預(yù)估的電信號(hào)最主要基頻。經(jīng)過(guò)調(diào)制的第二組信道輸出的大小可能會(huì)被由周期概率估值器得出的信道周期概率信號(hào)改變，從而產(chǎn)生一組大小變化了的并且經(jīng)過(guò)調(diào)制的第二組信道輸出。信道調(diào)制器可能進(jìn)一步接收第一組信道輸出，并且可能通過(guò)每個(gè)信道的非周期概率信號(hào)(如一個(gè)負(fù)的信道周期概率)來(lái)改變每個(gè)第一信道輸出的大小，從而得出改變大小的第一組信道輸出。該組信道輸出可能會(huì)被信道調(diào)制器進(jìn)一步削弱，尤其是當(dāng)輸入信號(hào)周期概率值顯示出輸入信號(hào)為周期性的，從而得出改變大小的并且被削弱的第一組信道輸出ο在一個(gè)實(shí)施方案中，被改變大小并且被調(diào)制的第二組信道輸出可能會(huì)與被改變大小并且被調(diào)制的第一組信道輸出相混合，以得出改進(jìn)了的第四組信道輸出。在另一個(gè)實(shí)施方案中，被改變大小并且被調(diào)制的第二組信道輸出可能會(huì)與被改變大小并且被調(diào)制的第一組信道輸出相混合，以得出一組還原信道包絡(luò)信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，從至少一組改進(jìn)的信道輸出中選擇一個(gè)或多個(gè)信道的步驟包括，從具有一個(gè)最大頻譜幅度的、改進(jìn)的第四組信道輸出中選擇信道。選擇具有最大頻譜幅度的信道可能至少有一部分通過(guò)全部幀被多路傳輸，以增加選定信道的頻譜范圍并在選定的最大值信道中引發(fā)更大的傳播。具有最大頻譜幅度的選定信道的幅度可能會(huì)從那一組還原頻道包絡(luò)信號(hào)的幅度還原。根據(jù)第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于聽(tīng)力假體內(nèi)的聲音信號(hào)處理方法，包括將言語(yǔ)聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；將言語(yǔ)電信號(hào)處理成多個(gè)頻道的信號(hào)，每個(gè)頻道的信號(hào)含有一個(gè)振幅包絡(luò)可明確至少一組頻道輸出；確定電信號(hào)是否包含諧波及(或)非諧波信號(hào)；對(duì)于部分包含諧波信號(hào)的電信號(hào)，通過(guò)一個(gè)與諧波信號(hào)基頻相等的頻率周期函數(shù)來(lái)調(diào)制緩慢變化的信道輸出包絡(luò)，以得出一個(gè)或多個(gè)被調(diào)制的信道包絡(luò)信號(hào)；對(duì)于部分包含非諧波信號(hào)的電信號(hào)，得出一個(gè)或多個(gè)為被調(diào)制的信道包絡(luò)信號(hào)；對(duì)每個(gè)信道，根據(jù)事先確定的混合比例將被調(diào)制的信道包絡(luò)信號(hào)與未被調(diào)制的信道包絡(luò)信號(hào)相混合，以得出每個(gè)頻道的經(jīng)混合的信道刺激信號(hào)；以及根據(jù)經(jīng)過(guò)混合的信道刺激信號(hào)，選擇一個(gè)或多個(gè)信道以確定至少一個(gè)或多個(gè)信道用于電刺激并將刺激作用于對(duì)應(yīng)的聽(tīng)力假體電極上。在本發(fā)明這一方面的一個(gè)實(shí)施案例中，事先確定的混合比例是從頻道信號(hào)與電信號(hào)中最主要基頻的相關(guān)度而得出的。頻道信號(hào)和電信號(hào)中最主要基頻的關(guān)系越強(qiáng)，則混合比例越大；反之，頻道信號(hào)和電信號(hào)中最主要基頻的關(guān)系越弱，則混合比例越小。根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于聽(tīng)力假體內(nèi)的聲音信號(hào)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于聽(tīng)力假體內(nèi)的聲音信號(hào)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)轉(zhuǎn)換器，用于將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；第一個(gè)處理器，負(fù)責(zé)將言語(yǔ)電信號(hào)處理成多個(gè)頻道信號(hào)，每個(gè)信道信號(hào)含有一個(gè)振幅包絡(luò)以確定至少一組信道輸出；第二個(gè)處理器，負(fù)責(zé)獲取與電信號(hào)的基頻相關(guān)的信息；第三個(gè)處理器，負(fù)責(zé)獲取與電信號(hào)的諧波性質(zhì)相關(guān)的信息；一個(gè)調(diào)制器，負(fù)責(zé)根據(jù)與電信號(hào)的基頻和諧波性質(zhì)相關(guān)的信息，調(diào)制至少一組從第一個(gè)處理器接收的信道輸出，以產(chǎn)生至少一組改進(jìn)的信道輸出；—個(gè)選擇器，負(fù)責(zé)從至少一組改進(jìn)的信道輸出選擇一個(gè)或多個(gè)信道，以確定至少一個(gè)或多個(gè)信道用于電刺激及言語(yǔ)電信號(hào)的幅度并據(jù)此產(chǎn)生刺激信號(hào)以及一個(gè)發(fā)送器，負(fù)責(zé)發(fā)送言語(yǔ)聽(tīng)力假體所用的言語(yǔ)刺激信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面的一個(gè)實(shí)施方案，傳感器配置有一個(gè)麥克風(fēng)用以檢測(cè)聲音信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。該傳感器可能還會(huì)包含一個(gè)用于放大電信號(hào)的放大器和一個(gè)用于產(chǎn)生采樣信號(hào)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。第一個(gè)處理器可能包含第一組帶通濾波器，可以將電信號(hào)處理成多個(gè)頻道信號(hào)。 該處理器可能還會(huì)包含一個(gè)包絡(luò)檢波器，經(jīng)過(guò)配置可能會(huì)使每個(gè)信道信號(hào)進(jìn)一步穿過(guò)該包絡(luò)檢波器，從而產(chǎn)生一組相應(yīng)的信道包絡(luò)信號(hào)，作為第一組信道輸出。該處理器還可能包含一個(gè)信道包絡(luò)跟蹤器，經(jīng)過(guò)配置可能會(huì)接受第一組信道輸出所發(fā)出的所有信道包絡(luò)信號(hào)， 從而產(chǎn)生緩慢移動(dòng)的信道包絡(luò)信號(hào)，作為第二組信道輸出。
第一個(gè)處理器還可能包含第二組帶通濾波器。第二組帶通濾波器可能與第一組帶通濾波器有大致相同的中心頻率，并且每個(gè)濾波器可能有足夠?qū)挼膶挾?，可以允許至少兩個(gè)確定與電頻率有關(guān)的最高基頻諧波通過(guò)，以產(chǎn)生多個(gè)寬帶信道信號(hào)。該處理器還可能包含第二個(gè)包絡(luò)檢波器，每個(gè)寬帶信道信號(hào)可能會(huì)穿過(guò)該包絡(luò)檢波器而產(chǎn)生多個(gè)合成寬帶信道包絡(luò)信號(hào)作為第三組信道輸出。第二個(gè)處理器可能包含一個(gè)基頻估值器。該估值器可能是一個(gè)相位聲碼器FFT濾波器，可將電信號(hào)進(jìn)行處理后提供存在于頻率高達(dá)2千赫茲的電信號(hào)中的任何正弦頻率分量的頻率和功率預(yù)估值?；l估值器可能會(huì)確定在高達(dá)2千赫茲的電信號(hào)中檢測(cè)到的最主要諧波信號(hào)的基頻，并且可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)表示最主要基頻預(yù)估的信號(hào)?；l估值器可能會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生一個(gè)表示在頻率高達(dá)約2千赫茲的電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)。第三個(gè)處理器可能包含一個(gè)周期概率估值器，該估值器至少會(huì)接收表示電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)。該周期概率估值器可能會(huì)通過(guò)壓縮限制和使表示電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)變得平穩(wěn)，而推導(dǎo)出一個(gè)輸入信號(hào)的周期概率值。該周期概率估值器可能會(huì)接收到電信號(hào)中和第三組信道輸出中的任何正弦頻率分量的頻率和功率。周期頻率估值器可能會(huì)估計(jì)出任何頻道的信號(hào)與被估計(jì)的電信號(hào)的最主要基頻相關(guān)的概率，并且可能為每個(gè)在從基頻估值器確定的電信號(hào)中和從第二組帶通濾波器確定的第三組信道輸出中使用任何正弦頻率分量的頻率和功率的信道產(chǎn)生一個(gè)信道周期概率信號(hào)。調(diào)制器可能是一個(gè)信道調(diào)制器，可能接收到第二組信道輸出并且可能通過(guò)一個(gè)周期調(diào)制函數(shù)來(lái)調(diào)制信號(hào)，該函數(shù)實(shí)質(zhì)上等于由基頻估值器得出的預(yù)估的電信號(hào)最主要基頻。經(jīng)過(guò)調(diào)制的第二組信道輸出的大小可能會(huì)被由周期概率估值器得出的信道周期概率信號(hào)所改變，從而產(chǎn)生一組大小變化了的并且經(jīng)過(guò)調(diào)制的第二組信道輸出。信道調(diào)制器可能進(jìn)一步接收第一組信道輸出，并且可能通過(guò)一個(gè)負(fù)的信道周期概率來(lái)改變每個(gè)第一信道輸出的大小，從而得出改變大小的第一組信道輸出。第一組信道輸出可能會(huì)被信道調(diào)制器進(jìn)一步削弱，尤其是當(dāng)輸入信號(hào)周期概率值顯示出輸入信號(hào)為周期性的，從而得出改變大小的并且被削弱的第一組信道輸出。被改變大小并且被調(diào)制的第二組信道輸出可能會(huì)與被改變大小并且被削弱的第一組信道輸出相混合，以得出改進(jìn)了的第四組信道輸出。被改變大小并且被調(diào)制的第二組信道輸出可能會(huì)與被改變大小并且被調(diào)制的第一組信道輸出相混合，以得出一組還原信道包絡(luò)信號(hào)。選擇器可能是一個(gè)極大值選擇器，可根據(jù)具有最大頻譜幅度的輸出，從至少一組改進(jìn)的信道輸出中選擇一個(gè)或多個(gè)信道。極大值選擇器還可能包含一個(gè)多路復(fù)用器，以便對(duì)具有最大頻譜幅度的信道的選擇至少有一部分通過(guò)全部幀被多路傳輸，以增加選定信道的數(shù)量。發(fā)送器可能包含一個(gè)編碼器，可對(duì)要發(fā)送到一個(gè)植入刺激器的刺激信號(hào)進(jìn)行編碼。該發(fā)送器還可能包含一個(gè)射頻轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)設(shè)置后可將經(jīng)過(guò)編碼的刺激信號(hào)以射頻信號(hào)的形式發(fā)送。


現(xiàn)在，將特別根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的首選功能進(jìn)行說(shuō)明。但是，需要明確的是，本發(fā)明的功能并不限于圖中所說(shuō)明及描述的功能范圍。附圖包括圖1是一個(gè)傳統(tǒng)聲音處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)單框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施案例，一個(gè)聲音處理系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，一個(gè)帶通濾波器組和包絡(luò)跟蹤器各個(gè)組成部分的一種實(shí)施案例的示意圖；圖4是圖3中的包絡(luò)跟蹤器各個(gè)組成部分的一種實(shí)施案例的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，一個(gè)FO估值器各個(gè)組成部分的一種實(shí)施案例的示意圖；圖6是圖5中的FO估值器的FFT相位聲碼器各個(gè)組成部分的一種實(shí)施案例的示意圖；圖7是圖5中的FO估值器產(chǎn)生與輸入聲音信號(hào)的基頻相關(guān)數(shù)值的過(guò)程的一種實(shí)施案例的流程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，一個(gè)周期概率估值器的各個(gè)組成部分的一種實(shí)施案例的示意圖；圖9是圖8中的周期概率估值器對(duì)系統(tǒng)所接收的輸入信號(hào)是諧波的(或周期的) 概率進(jìn)行估計(jì)過(guò)程的一種實(shí)施方案的流程圖；圖10是圖8中的周期概率估值器的又一張流程圖，顯示的是其對(duì)每個(gè)中心頻率小于等于2千赫茲的信道的信道周期概率進(jìn)行估計(jì)過(guò)程的一種實(shí)施方案；圖11是圖8中的周期概率估值器的又一張流程圖，顯示的是其對(duì)每個(gè)中心頻率大于2千赫茲的信道的信道周期概率進(jìn)行估計(jì)過(guò)程的一種實(shí)施方案；圖12是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，一個(gè)信道調(diào)制器各個(gè)組成部分的一種實(shí)施方案的示意圖；圖13是極大值選擇器確定刺激器的刺激信道和刺激幅度過(guò)程的一種實(shí)施方案的流程圖；圖14a和14b分別顯示了標(biāo)準(zhǔn)CI處理方案和本發(fā)明處理方案的電極圖。附圖詳細(xì)說(shuō)明以下將對(duì)有關(guān)本發(fā)明用于如人工耳蝸植入等可植入聽(tīng)力假體的申請(qǐng)進(jìn)行具體說(shuō)明。但是，也應(yīng)注意到本發(fā)明可能還應(yīng)用到其他以聲碼器為基礎(chǔ)的聲音處理系統(tǒng)，并且仍然落入本發(fā)明的精神。圖1顯示的是一個(gè)用于傳統(tǒng)人工耳蝸植入系統(tǒng)的傳統(tǒng)聲音處理系統(tǒng)20的簡(jiǎn)化框圖。傳統(tǒng)人工耳蝸植入系統(tǒng)通常包括一個(gè)外部的語(yǔ)音處理器，采用聲音處理系統(tǒng)20來(lái)檢測(cè)聲音并將聲音轉(zhuǎn)換成信號(hào)，之后將信號(hào)傳送到一個(gè)植入刺激單元。隨后，該植入刺激單元會(huì)將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電刺激脈沖直接應(yīng)用到植入患者的聽(tīng)覺(jué)通路來(lái)復(fù)制檢測(cè)到的聲音。目前已有各種聲音處理系統(tǒng)20問(wèn)世并應(yīng)用到人工耳蝸植入系統(tǒng)中，取得了不同程度的成效。不同類(lèi)型的系統(tǒng)或方案包括“高級(jí)組合編碼器”(ACE)、連續(xù)交替取樣(CIS)及譜峰法(SPEAK)。
一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)系統(tǒng)或方案20都采用麥克風(fēng)21探測(cè)和接收聲音并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。然后，電信號(hào)通常穿過(guò)一個(gè)前置處理器22，在此信號(hào)經(jīng)過(guò)一定的預(yù)放大，并且如有需求，信號(hào)在穿過(guò)一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器后會(huì)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。然后，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的信號(hào)通常會(huì)被一組23帶通濾波器分成數(shù)個(gè)頻道，信道的數(shù)量可能會(huì)因使用的具體方案而有所不同，并且通常每個(gè)信道中信號(hào)的包絡(luò)能夠估計(jì)出來(lái)。微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器M通常選擇最大信道振幅(在CIS刺激方案中，選擇的是所有信道)，之后，選定振幅通常被轉(zhuǎn)換成刺激電流水平。刺激電流水平通常會(huì)被映射到與選定頻道對(duì)應(yīng)的每個(gè)電極的聽(tīng)閾和最大舒適水平之間。在這一方面，植入刺激器的電極會(huì)以與耳蝸的音質(zhì)性質(zhì)相一致的方式被分配到各個(gè)頻道。刺激電流水平通常會(huì)被發(fā)送到一個(gè)編碼器 25，檢測(cè)到的聲音信號(hào)中的頻譜線索通常會(huì)在該編碼器中通過(guò)電極進(jìn)行編碼，并且時(shí)間包絡(luò)線索會(huì)通過(guò)刺激信號(hào)包絡(luò)中的幅度波動(dòng)進(jìn)行編碼。然后，經(jīng)過(guò)編碼的信號(hào)被發(fā)送到發(fā)送器沈后通常會(huì)以射頻信號(hào)的形式被發(fā)送到植入刺激器單元27。雖然上文所述系統(tǒng)20已經(jīng)能夠有效地使患者獲得高水平的言語(yǔ)感知，但是通常系統(tǒng)20所能提供的頻譜和時(shí)間信息是非常有限的，一般無(wú)法滿足人工耳蝸植入患者對(duì)音樂(lè)和音調(diào)的感知。為解決這方面的不足，提出了本發(fā)明的聲音處理系統(tǒng)15，如圖2所示。如上所述， 本發(fā)明的聲音處理系統(tǒng)15采用了上述傳統(tǒng)聲音處理系統(tǒng)的一些基本原則。在這方面，聲音處理系統(tǒng)15包括一個(gè)麥克風(fēng)1，可將輸入的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。隨后，由此產(chǎn)生的電信號(hào)會(huì)被前置放大器2放大，并使用一個(gè)8千赫茲反走樣低通濾波器和一個(gè)16位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器3以16千赫茲的速率對(duì)其進(jìn)行采樣。隨后，采樣(寬帶) 信號(hào)30通過(guò)濾波器組4。濾波器組4包括一組帶通濾波器43，可將信號(hào)30處理成多個(gè)間隔排列的頻道(通常數(shù)量為20個(gè))。濾波器組4包括多個(gè)包絡(luò)估值器或檢測(cè)器44用于估計(jì)每個(gè)間隔頻道中的信號(hào)包絡(luò)。還有一個(gè)最大值選擇器8用于根據(jù)具有最大振幅的頻道隨機(jī)選擇頻道子集， 進(jìn)行進(jìn)一步處理以產(chǎn)生電刺激信號(hào)。另外還配有一個(gè)映射編碼器9，用于根據(jù)人工耳蝸植入用戶(hù)的頻率到電極和輸入強(qiáng)度到電刺激水平映射要求，將最大值選擇器8所選定的包絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電刺激信號(hào)。另外還配有一個(gè)射頻發(fā)送器，可將電刺激信號(hào)傳送到一個(gè)植入的人工耳蝸植入接收——刺激裝置11。但是，與上述系統(tǒng)20不同，本發(fā)明的系統(tǒng)15針對(duì)的是輔助感知聲音信號(hào)中的聲調(diào)和音樂(lè)的音調(diào)。出于此原因，系統(tǒng)15還包括一個(gè)FO估值器5，可接收采樣(寬帶)信號(hào)30 并實(shí)時(shí)估計(jì)信號(hào)的最主要基頻(FO)以及FO信號(hào)和總信號(hào)之功率比。另外還配有一個(gè)周期概率估值器(PPE)6，用于確定每個(gè)頻道的信號(hào)與預(yù)估FO頻率之間的相關(guān)程度。為達(dá)到這一目的，PPE6能夠確定每個(gè)頻道的信號(hào)是否包含是預(yù)估FO頻率整數(shù)倍的頻率分量或諧音，以及(或)是否包含與預(yù)估FO頻率相等的包絡(luò)周期。另外還配有一個(gè)信道調(diào)制器7，可通過(guò)一個(gè)與預(yù)估FO頻率有相同頻率的周期函數(shù)對(duì)每個(gè)信道信號(hào)的低頻包絡(luò)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)制。 如下文即將說(shuō)明，本發(fā)明的系統(tǒng)15還提供了一種用于將未經(jīng)調(diào)制的(原始的)信道包絡(luò)信號(hào)與經(jīng)過(guò)信道調(diào)制器7調(diào)制的信道信號(hào)進(jìn)行適應(yīng)性結(jié)合(混合)的方法，而用于混合信號(hào)的增益比是由信道信號(hào)與預(yù)估FO相關(guān)性大小而決定的。如下文即將具體說(shuō)明，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明系統(tǒng)所提供的額外功能主要通過(guò)三個(gè)處理階段來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是某些標(biāo)準(zhǔn)處理階段還需要一系列細(xì)微的改進(jìn)。圖3對(duì)濾波器組4做了進(jìn)一步詳述。濾波器組4采用了第一組帶通濾波器43 (通過(guò)運(yùn)用一個(gè)重疊相加過(guò)程和128點(diǎn)帶通濾波器BPFl來(lái)實(shí)現(xiàn))，在此進(jìn)行復(fù)雜的FFT單元矢量加法運(yùn)算來(lái)構(gòu)建信道信號(hào)，從而將采樣信號(hào)30過(guò)濾成多個(gè)信道信號(hào)。然后，信道信號(hào)穿過(guò)第一組包絡(luò)檢測(cè)器44 (通過(guò)將復(fù)雜的信道信號(hào)進(jìn)行正交整流，計(jì)算開(kāi)平方的實(shí)數(shù)值和虛數(shù)值總數(shù)的平方根來(lái)實(shí)現(xiàn))，以產(chǎn)生第一組信道輸出，簡(jiǎn)稱(chēng)為信道包絡(luò)信號(hào)40 (ChanMag)。 信道包絡(luò)信號(hào)40會(huì)及時(shí)被信道包絡(luò)跟蹤器47進(jìn)一步撫平順，本文簡(jiǎn)稱(chēng)為緩慢變化的信道包絡(luò)信號(hào)41 (ChanEnv)。圖4更詳細(xì)地展示了包絡(luò)跟蹤器47。包絡(luò)跟蹤器47可經(jīng)配置對(duì)包絡(luò)信號(hào)的峰值水平進(jìn)行跟蹤并將高于大約70赫茲(每20個(gè)樣本1455赫茲)以上的調(diào)制刪除。這一點(diǎn)是通過(guò)包絡(luò)跟蹤器47接收全部信道包絡(luò)信號(hào)40并跟蹤每個(gè)信號(hào)的幅度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。包絡(luò)跟蹤器具有一個(gè)瞬時(shí)啟動(dòng)時(shí)間474，以便能夠跟蹤信道包絡(luò)信號(hào)40(ChanMag)中的所有峰值水平。當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)峰值475時(shí)，它會(huì)將該峰值水平(或者使用一個(gè)非常滿得釋放時(shí)間0.02 赫茲，第一階低通濾波器LPF) 476保持一個(gè)在步驟479中確定的高達(dá)20個(gè)樣本的周期(大約13. 75毫秒)(或者比預(yù)估FO周期51稍長(zhǎng)的一段時(shí)間)，以便將包絡(luò)頻率分量撫平至大約70赫茲以上(或大于FO頻率)。如果在維持時(shí)間內(nèi)遇到更大的信號(hào)，則維持時(shí)間被重置，否則當(dāng)維持時(shí)間截止時(shí)，要迅速釋放時(shí)間477 (300赫茲LPF)以便低于大約70赫茲(或預(yù)估FO頻率)的包絡(luò)分量能夠被追蹤。注意，包絡(luò)跟蹤器在信號(hào)路徑中引入了 13. 75毫秒的額外處理延遲。再一次參考圖3，濾波器組4還被用于通過(guò)第二組帶通濾波器45 (還可通過(guò)使用相同的用于生成信道包絡(luò)信號(hào)的重疊相加128點(diǎn)FFT)過(guò)濾采樣信號(hào)30，以確定寬帶寬信道包絡(luò)信號(hào)(Wide Bandwidth ChanMag)42。這些信號(hào)將會(huì)被周期概率估值器(PPE)用于確定信道信號(hào)與預(yù)估FO之間相關(guān)概率。第二組帶通濾波器45與第一組帶通濾波器43平行，只能用于大于MaxF(大約為2千赫茲)的信道頻率。它們與用于得出信道包絡(luò)信號(hào)40 和41的原始組帶通濾波器43擁有相同的中心頻率，并且其最小帶寬足夠至少兩個(gè)最高FO 頻率的FO諧波通過(guò)以備系統(tǒng)進(jìn)行分析(即至少大約660赫茲寬，可允許最大FO為大約300 赫茲)。第二組包絡(luò)估值器46用于得出第三組信道輸出，本文稱(chēng)為寬帶寬信道包絡(luò)信號(hào) 42 (Wide Bandwidth ChanMag)。因此，對(duì)于復(fù)雜的諧音，這些信道將對(duì)與音調(diào)基頻相關(guān)的包絡(luò)進(jìn)行調(diào)幅。濾波器分析速度(或FFT窗口重疊)是視要求電刺激速率可在大約1毫秒到0.5 毫秒(或87. 5%到93. 75%)之間進(jìn)行調(diào)節(jié)的。通常采用0. 6873毫秒(即每11個(gè)樣本為 16000赫茲，相除后等于1455赫茲)的速度，這足以對(duì)高達(dá)約360赫茲的FO頻率進(jìn)行采樣。如上所述，F(xiàn)O估值器5是用于對(duì)與輸入的聲音信號(hào)30中最主要諧波有關(guān)的基頻 50進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)的，另外，其還對(duì)諧波信號(hào)與總信號(hào)之功率比，或另稱(chēng)為FO信號(hào)與噪音信號(hào)之功率比53 (FOSNSR)進(jìn)行估計(jì)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，F(xiàn)O估值器5結(jié)合了多個(gè)處理階段。第一階段用于估計(jì)輸入信號(hào)中分量的功率和頻率；在第二階段，采用了一系列諧波篩，每個(gè)諧波篩會(huì)通過(guò)帶有給定FO的諧波，用于確定存在于(或匹配的)與給定(候選)F0有關(guān)的信號(hào)中的功率。檢測(cè)到有一個(gè)FO頻率范圍由一個(gè)半音分隔，并發(fā)現(xiàn)候補(bǔ)FO經(jīng)過(guò)最高功率。在第三階段，對(duì)于含有最高匹配功率的候補(bǔ)F0，采用了具有更佳頻率分辨率的第二組諧波篩。第四階段用于減少FO倍頻程錯(cuò)誤。對(duì)最高候補(bǔ)FO的匹配功率采用加權(quán)函數(shù)，以將其在安靜和嘈雜環(huán)境中的倍頻程錯(cuò)誤降到最低。具有最高加權(quán)匹配功率的候補(bǔ)FO被選為FO估值器目前時(shí)間幀的FO估計(jì)。最后一個(gè)階段用于通過(guò)從持續(xù)數(shù)個(gè)連續(xù)時(shí)間幀中獲得的估計(jì)中選擇最佳FO估計(jì)的方式來(lái)減少在嘈雜環(huán)境中的寄生FO估計(jì)錯(cuò)誤。下面將對(duì)每個(gè)階段進(jìn)行具體描述。，圖5至圖7顯示的是FO估值器5的第一階段。這一階段采用了快速傅里葉變換 (FFT)相位聲碼器56來(lái)對(duì)存在于輸入信號(hào)30中的正弦分量(或諧音)的頻率或功率進(jìn)行估計(jì)。圖6詳細(xì)顯示了 FFT相位聲碼器56的工作方式。在步驟561中，在下降抽樣(及時(shí)抽取2倍)之前，通常從人工耳蝸植入患者所佩戴的麥克風(fēng)中接收到的采樣信號(hào)最初是通過(guò)一個(gè)低通抗混疊濾波器(截止頻率為2200赫茲的4階無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)巴特沃斯濾波器)進(jìn)行低通濾波，在步驟562中被濾為8千赫茲的速率。在步驟563中，下降采樣信號(hào)的最近的2毫秒，即256個(gè)樣本隨后會(huì)在步驟564中被漢寧窗(在頻域中提供一個(gè)31. 25 赫茲的3分貝帶寬)窗口化。在隨后的步驟565中，使用一種“堆疊和添加“技術(shù)，用于通過(guò)在頻域抽取2倍的數(shù)量將樣本數(shù)量減少至1 個(gè)(于步驟566)。在步驟567中，這些樣本以_(kXt)樣本適時(shí)旋轉(zhuǎn)，在這里，t是分析幀的數(shù)量(t
=0,1,2......)，k=分析幀頻=11個(gè)樣本(所提供的分析頻率=8000赫茲/11 = 727
赫茲)，N= 1 個(gè)樣本。之所以要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，是要保持連續(xù)FFT幀之間一個(gè)零相對(duì)相移，以備后續(xù)的相位聲碼器進(jìn)行處理。在步驟568中，采用1 點(diǎn)FFT以獲得對(duì)輸入信號(hào)復(fù)雜頻譜的估計(jì)，在這里FFT單元b = 1到32，代表頻帶被62. 5赫茲所分隔，在62. 5到2000赫茲范圍內(nèi)有中心頻率。在步驟569中，使用相位聲碼器估計(jì)在FFT單元b = 1到32范圍內(nèi)信號(hào)分量的單元功率值570和單元頻率值571。單元功率值是從開(kāi)平方的FFT實(shí)值和虛值總數(shù)得出的，而單元頻率值則是從連續(xù)FFT幀之間的相位差估算出的。計(jì)算方法為，從每個(gè)FFT單元中的實(shí)數(shù)項(xiàng)和虛數(shù)項(xiàng)計(jì)算相位(Ph)(在這里，Ph =反正切(虛/實(shí))，并運(yùn)用連續(xù)FFT幀之間的相位差(dPh)來(lái)計(jì)算單元頻率(在這里，單元頻率=b X Fs/N+dPh [b] X Fs/ (k X 2 π )，b = FFT 單元數(shù)，k=分析躍點(diǎn)=11個(gè)樣本，F(xiàn)s = 8000赫茲，N= 1 個(gè)樣本)。注意，在計(jì)算單元頻率之前，計(jì)算出的相位差要進(jìn)行“去包裹”。然后，在步驟572中求得單元功率和單元頻率在4個(gè)FFT幀的平均值，產(chǎn)生FFT單元1到32范圍內(nèi)單元功率平均值57 (AvBinPower [b]或 Pb)和單元頻率平均值59 (AvBinFreq [b]或fb)。通過(guò)取4個(gè)連續(xù)幀的單元功率和單元頻率的平均值，每5. 5毫秒(182赫茲)會(huì)產(chǎn)生平均項(xiàng)。每個(gè)單元的平均單元功率的計(jì)算公式為 AvBinPower = (P1+P2+P3+P4) X0. 25，在這里Pl到P4為4個(gè)連續(xù)FFT幀的FFT單元功率。 每個(gè)單元的平均單元頻率的計(jì)算公式為AvBinFreq = (F1 XP1+F2XP2+F3XP3+F4XP4) / (P1+P2+P3+P4)，在這里，F(xiàn)l到F4為4個(gè)連續(xù)FFT幀的FFT單元頻率。因?yàn)閱卧β屎蛦卧l率取的是4個(gè)連續(xù)FFT幀的平均值(FFT幀頻=8000赫茲/11個(gè)樣本=727赫茲)， 所以在FO估值器內(nèi)的后續(xù)處理速率為727、4 = 182赫茲。平均單元頻率的允許上限值為 MaxF = (32+0. 5)FFT單元X62. 5赫茲(單元寬度)=2. 031赫茲。頻率超過(guò)此限值的平均單元功率會(huì)被歸零?？蛇x擇性地對(duì)平均單元功率57值進(jìn)行修改，以說(shuō)明在步驟565中被256點(diǎn)漢寧窗窗口化并被抽取2倍頻率的信號(hào)566在復(fù)譜幅度響應(yīng)中的過(guò)度波動(dòng)。頻率抽取過(guò)程向偏離 FFT單元中心頻率的頻率分量有效地引入了比在沒(méi)有進(jìn)行頻率抽取步驟的正常情況下更大的衰減效果。因此，在步驟573中，可通過(guò)將窗口(從單元的中心頻率開(kāi)始，正負(fù)半個(gè)單元寬度之內(nèi)的單元頻率)的逆振幅響應(yīng)運(yùn)用到基于平均單元頻率的平均單元功率上，將系統(tǒng)的復(fù)合振幅響應(yīng)變平。在步驟574中，對(duì)于從麥克風(fēng)1獲得的輸入信號(hào)，其在0到2000赫茲頻率范圍內(nèi)的平均單元功率57也通過(guò)一個(gè)麥克風(fēng)頻譜振幅響應(yīng)的反比例函數(shù)被均衡。該函數(shù)在62赫茲到2000赫茲內(nèi)有一個(gè)-4分貝/倍頻程響應(yīng)。對(duì)于直接送入系統(tǒng)的信號(hào)(即繞過(guò)麥克風(fēng))， 平均單元功率的均衡過(guò)程也被繞過(guò)。再一次參考圖5，得出的平均單元功率57和平均單元頻率59隨后被用于FO估值處理58的第二個(gè)階段.圖7對(duì)詳細(xì)介紹了 FO估計(jì)過(guò)程。首先，確定了與候選FO頻率有諧波關(guān)系的、低于 2000赫茲的采樣輸入信號(hào)30中的功率量。一個(gè)半音的步驟中，候選FO頻率范圍為約82赫茲到約3 赫茲(或更高，如根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的不同可達(dá)到523赫茲)，或約等于5. 94% (即
82，87，93，98，101，110，......311，329赫茲)，所對(duì)應(yīng)的是西方音階的E2到E4音符。每個(gè)
候補(bǔ)FO頻率的總功率或匹配功率是在步驟582中確定的，方法如下如果其平均單元頻率 59落在一系列集中在候補(bǔ)FO頻率的倍數(shù)的矩形諧波篩(即理想帶通濾波器)之內(nèi)，則合計(jì)平均單元功率57 Fr[T] = {f :f ^ 2-°'5/12nCF0-Foffset and f ^ 2"0'5/12nCF0+Foffset}for T = 1 to 28 and n_l，2，3____這里，T為候選FO模板數(shù)量；Cro為候選FO頻率=82X2T/12 ;Fr[T]為篩頻率范圍， 跨度為+/-O. 5個(gè)半音，Cfo的所有整數(shù)倍(η)可達(dá)到最大諧波頻率MaxF ；Foffset = 2赫茲， 用于向相鄰候選FO篩之間提供少量重疊。那么，在步驟582中，每個(gè)候補(bǔ)FO頻率的匹配功率的計(jì)算公式為以下等式
權(quán)利要求
1.一種用于聽(tīng)力假體內(nèi)的聲音信號(hào)處理方法，包括將言語(yǔ)聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；將言語(yǔ)電信號(hào)處理成多個(gè)頻道的信號(hào)，每個(gè)頻道的信號(hào)含有一個(gè)振幅包絡(luò)可明確至少一組頻道輸出；獲取與電信號(hào)基頻有關(guān)的信息；獲取與電信號(hào)的諧波性質(zhì)有關(guān)的信息；根據(jù)與電信號(hào)基頻和諧波性質(zhì)有關(guān)的信息調(diào)制至少一組頻道輸出，以產(chǎn)生至少一組改進(jìn)的頻道輸出；選擇從至少一組改進(jìn)的頻道輸出中選擇一個(gè)或多個(gè)頻道來(lái)明確至少一個(gè)或多個(gè)頻道， 以通過(guò)聽(tīng)力假體中一個(gè)對(duì)應(yīng)的電極進(jìn)行電刺激以及確定電刺激的幅度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將言語(yǔ)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的步驟包括使用一個(gè)麥克風(fēng)進(jìn)行檢測(cè)并將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和采樣并通過(guò)一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個(gè)采樣信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將電信號(hào)處理成多個(gè)頻道信號(hào)的步驟包括使電信號(hào)通過(guò)第一組帶通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中每個(gè)頻道信號(hào)進(jìn)一步通過(guò)一個(gè)包絡(luò)檢測(cè)器，從而產(chǎn)生一組相應(yīng)的信道包絡(luò)信號(hào)作為第一組信道輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中第一組信道輸出的每個(gè)頻道信號(hào)被一個(gè)信道包絡(luò)跟蹤器及時(shí)平順，從而得到緩慢移動(dòng)的信道包絡(luò)信號(hào)作為第二組信道輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任意一個(gè)的方法，其中將電信號(hào)處理成多個(gè)頻道信號(hào)的步驟包括使電信號(hào)通過(guò)第二組帶通濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中第二組帶通濾波器與第一組帶通濾波器有大致相同的中心頻率，并且每個(gè)濾波器可能有足夠?qū)挼膶挾?，可以允許至少兩個(gè)確定與電頻率有關(guān)的最高基頻諧波通過(guò)，以產(chǎn)生多個(gè)寬帶信道信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中每個(gè)寬帶信道信號(hào)會(huì)穿過(guò)一個(gè)包絡(luò)檢波器而產(chǎn)生多個(gè)合成寬帶信道包絡(luò)信號(hào)作為第三組信道輸出。
10.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，其中獲取與電信號(hào)基頻有關(guān)的信息的步驟包括是電信號(hào)穿過(guò)一個(gè)基頻估值器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中該估值器是一個(gè)相位聲碼器FFT濾波器，可將電信號(hào)進(jìn)行處理后提供存在于頻率高達(dá)2千赫茲的電信號(hào)中的任何正弦頻率分量的頻率和功率預(yù)估值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中基頻估值器會(huì)確定在頻率高達(dá)約2000赫茲的電信號(hào)中檢測(cè)到的最主要諧波信號(hào)的基頻并產(chǎn)生一個(gè)代表最主要基頻估計(jì)的信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中基頻估值器會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生一個(gè)表示在頻率高達(dá)約2 千赫茲的電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)。
14.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，其中獲取與電信號(hào)諧波性質(zhì)有關(guān)的信息的步驟包括，將表示電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)傳送到一個(gè)周期概率估值器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中該周期概率估值器會(huì)通過(guò)壓縮限制和使表示電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)變得平穩(wěn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中獲取與電信號(hào)諧波性質(zhì)有關(guān)的信息的步驟包括，將電信號(hào)中和第三組信道輸出中的任何正弦頻率分量的頻率和功率傳送到周期概率估值器中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中周期頻率估值器會(huì)估計(jì)出任何頻道的信號(hào)與被估計(jì)的電信號(hào)的最主要基頻相關(guān)的概率，并且通過(guò)運(yùn)用由基頻估值器確定的電信號(hào)中和由第二組帶通濾波器確定的第三組通道輸出中任何正弦頻率分量的頻率和功率為每個(gè)信道產(chǎn)生一個(gè)信道周期概率信號(hào)。
18.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，其中一個(gè)信道調(diào)制器負(fù)責(zé)根據(jù)有關(guān)電信號(hào)基頻和諧波性質(zhì)的信息，調(diào)制至少一組信道輸出以產(chǎn)生至少一組改進(jìn)的信道輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中該信道調(diào)制器接收到第二組信道輸出并且通過(guò)一個(gè)周期調(diào)制函數(shù)來(lái)調(diào)制信號(hào)，該函數(shù)實(shí)質(zhì)上等于由基頻估值器得出的預(yù)估的電信號(hào)最主要基頻。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中經(jīng)過(guò)調(diào)制的第二組信道輸出的大小會(huì)被由周期概率估值器得出的信道周期概率信號(hào)改變，從而產(chǎn)生一組變化了的并且經(jīng)過(guò)調(diào)制的第二組信道輸出。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中信道調(diào)制器進(jìn)一步接收第一組信道輸出，并且可能通過(guò)每個(gè)信道的非周期概率信號(hào)(如一個(gè)負(fù)的信道周期概率)來(lái)改變每個(gè)第一信道輸出的大小，從而得出改變大小的第一組信道輸出。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中該組信道輸出會(huì)被信道調(diào)制器進(jìn)一步削弱，尤其是當(dāng)輸入信號(hào)周期概率值顯示出輸入信號(hào)為周期性的，從而得出改變大小的并且被削弱的第一組信道輸出。
23.根據(jù)權(quán)利要求20-22中任意一個(gè)的方法，其中被改變大小并且被調(diào)制的第二組信道輸出會(huì)與被改變大小并且被調(diào)制的第一組信道輸出相混合，以得出改進(jìn)了的第四組信道輸出。
24.根據(jù)權(quán)利要求20或21的方法，其中被改變大小并且被調(diào)制的第二組信道輸出會(huì)與被改變大小并且被調(diào)制的第一組信道輸出相混合，以得出一組還原信道包絡(luò)信號(hào)。
25.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，其中從至少一組改進(jìn)的信道輸出中選擇一個(gè)或多個(gè)信道的步驟包括，從具有一個(gè)最大頻譜幅度的、改進(jìn)的第四組信道輸出中選擇信道。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中選擇具有最大頻譜幅度的信道至少有一部分通過(guò)全部幀被多路傳輸，以增加選定信道的頻譜范圍并在選定的最大值信道中引發(fā)更大的傳播。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈的方法，其中具有最大頻譜幅度的選定信道的幅度會(huì)從那一組還原頻道包絡(luò)信號(hào)的幅度還原。
28.一種用于聽(tīng)力假體內(nèi)的聲音信號(hào)處理方法，包括將言語(yǔ)聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；將言語(yǔ)電信號(hào)處理成多個(gè)頻道的信號(hào)，每個(gè)頻道的信號(hào)含有一個(gè)振幅包絡(luò)可明確至少一組頻道輸出；確定電信號(hào)是否包含諧波及(或)非諧波信號(hào)；對(duì)于部分包含諧波信號(hào)的信號(hào)，是同頻率等于諧波信號(hào)基頻的周期函數(shù)調(diào)制信道輸出的慢變包絡(luò)，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)經(jīng)調(diào)制的信道包絡(luò)信號(hào)；對(duì)于部分包含非諧波信號(hào)的電信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)非諧波信道包絡(luò)信號(hào)； 對(duì)于每個(gè)信道，根據(jù)一個(gè)事先確定的混合比將經(jīng)調(diào)制和未經(jīng)調(diào)制的信道包絡(luò)信號(hào)混合，以產(chǎn)生混合信道刺激信號(hào)；以及根據(jù)經(jīng)過(guò)混合的信道刺激信號(hào)，選擇一個(gè)或多個(gè)信道以確定至少一個(gè)或多個(gè)信道用于電刺激并將刺激作用于對(duì)應(yīng)的聽(tīng)力假體電極上。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀的方法，其中事先確定的混合比例是從頻道信號(hào)與電信號(hào)中最主要基頻的相關(guān)度而得出的。
30.根據(jù)權(quán)利要求四的方法，其中頻道信號(hào)和電信號(hào)中最主要基頻的關(guān)系越強(qiáng)，則混合比例越大。
31.根據(jù)權(quán)利要求四的方法，其中頻道信號(hào)和電信號(hào)中最主要基頻的關(guān)系越弱，則混合比例越小。
32.一種用于聽(tīng)力假體內(nèi)的聲音信號(hào)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 一個(gè)轉(zhuǎn)換器，用于將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；第一個(gè)處理器，負(fù)責(zé)將言語(yǔ)電信號(hào)處理成多個(gè)頻道信號(hào)，每個(gè)信道信號(hào)含有一個(gè)振幅包絡(luò)以確定至少一組信道輸出；第二個(gè)處理器，負(fù)責(zé)獲取與電信號(hào)的基頻相關(guān)的信息； 第三個(gè)處理器，負(fù)責(zé)獲取與電信號(hào)的諧波性質(zhì)相關(guān)的信息；一個(gè)調(diào)制器，負(fù)責(zé)根據(jù)與電信號(hào)的基頻和諧波性質(zhì)相關(guān)的信息，調(diào)制至少一組從第一個(gè)處理器接收的信道輸出，以產(chǎn)生至少一組改進(jìn)的信道輸出；一個(gè)選擇器，負(fù)責(zé)從至少一組改進(jìn)的信道輸出選擇一個(gè)或多個(gè)信道，以確定至少一個(gè)或多個(gè)信道用于電刺激及言語(yǔ)電信號(hào)的幅度并據(jù)此產(chǎn)生刺激信號(hào)以及一個(gè)發(fā)送器，負(fù)責(zé)發(fā)送言語(yǔ)聽(tīng)力假體所用的言語(yǔ)刺激信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中傳感器配置有一個(gè)麥克風(fēng)用以檢測(cè)聲音信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中該傳感器還會(huì)包含一個(gè)用于放大電信號(hào)的放大器和一個(gè)用于產(chǎn)生采樣信號(hào)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
35.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中第一個(gè)處理器包含第一組帶通濾波器，可以將電信號(hào)處理成多個(gè)頻道信號(hào)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其中該處理器還會(huì)包含一個(gè)包絡(luò)檢波器，經(jīng)過(guò)配置會(huì)使每個(gè)信道信號(hào)進(jìn)一步穿過(guò)該包絡(luò)檢波器，從而產(chǎn)生一組相應(yīng)的信道包絡(luò)信號(hào)，作為第一組信道輸出。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，其中該處理器還包含一個(gè)信道包絡(luò)跟蹤器，經(jīng)過(guò)配置會(huì)接受第一組信道輸出所發(fā)出的所有信道包絡(luò)信號(hào)，從而產(chǎn)生緩慢移動(dòng)的信道包絡(luò)信號(hào)，作為第二組信道輸出。
38.根據(jù)權(quán)利要求35-37中任意一個(gè)的系統(tǒng)，其中第一個(gè)處理器還包含第二組帶通濾波器。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中第二組帶通濾波器與第一組帶通濾波器有大致相同的中心頻率，并且每個(gè)濾波器可能有足夠?qū)挼膶挾?，可以允許至少兩個(gè)確定與電頻率有關(guān)的最高基頻諧波通過(guò)，以產(chǎn)生多個(gè)寬帶信道信號(hào)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中每個(gè)寬帶信道信號(hào)會(huì)穿過(guò)該包絡(luò)檢波器而產(chǎn)生多個(gè)合成寬帶信道包絡(luò)信號(hào)作為第三組信道輸出。
41.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中第二個(gè)處理器包含一個(gè)基頻估值器。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的系統(tǒng)，其中該估值器是一個(gè)相位聲碼器FFT濾波器，可將電信號(hào)進(jìn)行處理后提供存在于頻率高達(dá)2千赫茲的電信號(hào)中的任何正弦頻率分量的頻率和功率預(yù)估值。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的系統(tǒng)，其中基頻估值器會(huì)確定在高達(dá)2千赫茲的電信號(hào)中檢測(cè)到的最主要諧波信號(hào)的基頻，并且會(huì)產(chǎn)生一個(gè)表示最主要基頻預(yù)估的信號(hào)。
44.據(jù)權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中基頻估值器會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生一個(gè)表示在頻率高達(dá)約2千赫茲的電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)。
45.根據(jù)權(quán)利要求32-44中任意一個(gè)的系統(tǒng)，其中第三個(gè)處理器包含一個(gè)周期概率估值器，該估值器至少會(huì)接收表示電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)。
46.據(jù)權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中該周期概率估值器會(huì)通過(guò)壓縮限制和使表示電信號(hào)中最主要基頻和總信號(hào)功率之功率比的信號(hào)變得平穩(wěn)，而推導(dǎo)出一個(gè)輸入信號(hào)的周期概率值。
47.據(jù)權(quán)利要求45或46的系統(tǒng)，其中該周期概率估值器會(huì)接收到電信號(hào)中和第三組信道輸出中表示任何正弦頻率分量的頻率和功率的信號(hào)。
48.據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中周期頻率估值器會(huì)估計(jì)出任何頻道的信號(hào)與被估計(jì)的電信號(hào)的最主要基頻相關(guān)的概率，并且可能為每個(gè)在從基頻估值器確定的電信號(hào)中和從第二組帶通濾波器確定的第三組信道輸出中使用任何正弦頻率分量的頻率和功率的信道產(chǎn)生一個(gè)信道周期概率信號(hào)。
49.據(jù)權(quán)利要求32-48中任意一個(gè)的系統(tǒng)，其中調(diào)制器是一個(gè)信道調(diào)制器，接收到第二組信道輸出并且可能通過(guò)一個(gè)周期調(diào)制函數(shù)來(lái)調(diào)制信號(hào)，該函數(shù)實(shí)質(zhì)上等于由基頻估值器得出的預(yù)估的電信號(hào)最主要基頻。
50.據(jù)權(quán)利要求49的系統(tǒng)，其中經(jīng)過(guò)調(diào)制的第二組信道輸出的大小會(huì)被由周期概率估值器得出的信道周期概率信號(hào)所改變，從而產(chǎn)生一組變化了的并且經(jīng)過(guò)調(diào)制的第二組信道輸出。
51.據(jù)權(quán)利要求50的系統(tǒng)，其中信道調(diào)制器進(jìn)一步接收第一組信道輸出，并且通過(guò)一個(gè)負(fù)的信道周期概率來(lái)改變每個(gè)第一信道輸出的大小，從而得出改變大小的第一組信道輸出ο
52.據(jù)權(quán)利要求51的系統(tǒng)，其中第一組信道輸出會(huì)被信道調(diào)制器進(jìn)一步削弱，尤其是當(dāng)輸入信號(hào)周期概率值顯示出輸入信號(hào)為周期性的，從而得出改變大小的并且被削弱的第一組信道輸出。
53.根據(jù)權(quán)利要求50-52中任意一個(gè)的系統(tǒng)，其中被改變大小并且被調(diào)制的第二組信道輸出會(huì)與被改變大小并且被削弱的第一組信道輸出相混合，以得出改進(jìn)了的第四組信道輸出。
54.根據(jù)權(quán)利要求50或51的系統(tǒng)，其中被改變大小并且被調(diào)制的第二組信道輸出會(huì)與被改變大小并且被調(diào)制的第一組信道輸出相混合，以得出一組還原信道包絡(luò)信號(hào)。
55.根據(jù)權(quán)利要求32-54中任意一個(gè)的系統(tǒng)，其中選擇器是一個(gè)極大值選擇器，可根據(jù)具有最大頻譜幅度的輸出，從至少一組改進(jìn)的信道輸出中選擇一個(gè)或多個(gè)信道。
56.據(jù)權(quán)利要求55的系統(tǒng)，其中極大值選擇器還包含一個(gè)多路復(fù)用器，以便對(duì)具有最大頻譜幅度的信道的選擇至少有一部分通過(guò)全部幀被多路傳輸，以增加選定信道的數(shù)量。
57.根據(jù)權(quán)利要求32-56中任意一個(gè)的系統(tǒng)，其中發(fā)送器包含一個(gè)編碼器，可對(duì)要發(fā)送到一個(gè)植入刺激器的刺激信號(hào)進(jìn)行編碼。
58.據(jù)權(quán)利要求57的系統(tǒng)，其中該發(fā)送器還包含一個(gè)射頻轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)設(shè)置后可將經(jīng)過(guò)編碼的刺激信號(hào)以射頻信號(hào)的形式發(fā)送。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于聽(tīng)力假體內(nèi)處理聲音信號(hào)的系統(tǒng)(20)，該系統(tǒng)包括一個(gè)傳感器(1)用于將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(30)。第一個(gè)處理器(4)用于將語(yǔ)言電信號(hào)(30)處理成多個(gè)頻道信號(hào)，每個(gè)信道信號(hào)具有一個(gè)振幅包絡(luò)，可明確至少一組通道輸出(40、41)。第二個(gè)處理器(5)用于獲取與電信號(hào)(30)基頻相關(guān)的信息。第三個(gè)處理器(6)用于獲取與電信號(hào)(30)諧波性質(zhì)相關(guān)的信息。一個(gè)調(diào)制器(7)用于根據(jù)與電信號(hào)基頻和諧波性質(zhì)相關(guān)的信息，調(diào)制從第一個(gè)處理器處接收到的至少一組信道輸出(40、41)，產(chǎn)生至少一組改進(jìn)的信道輸出(70、71)。一個(gè)選擇器(8)用于從至少一組被改進(jìn)的信道輸出(70、71)中選擇一個(gè)或多個(gè)信道以明確至少一個(gè)或多個(gè)信道與語(yǔ)言電刺激的幅度一起用于電刺激，并據(jù)此產(chǎn)生刺激信號(hào)(80、81)。一個(gè)發(fā)送器用于發(fā)送語(yǔ)言刺激信號(hào)為聽(tīng)力假體(11)所用。
文檔編號(hào)A61N1/05GK102318371SQ201080006987
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者A·E·范達(dá)利, R·J·M·范赫塞爾 申請(qǐng)人:希爾沃克斯股份有限公司