[發明專利]基于模塊復用的語音處理方法的硬件設計方法及系統

在審

• 申請號: 201410387069.4
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104183242A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 郭峰;張國新;何越文;王雪祥;蒲智星;王丹;劉永新
• 申請（專利權）人: 深圳市微納集成電路與系統應用研究院
• 主分類號: G10L19/00
• 分類號: G10L19/00;G10L21/02;H04R25/00
• 代理公司: 深圳市華優知識產權代理事務所(普通合伙) 44319
• 代理人: 韋鰲

技術領域

本發明涉及電子技術領域，并且特別涉及一種基于模塊復用的語音處理方法的硬件設計方法及系統。?

背景技術

在當今社會，隨著語音處理技術的不斷發展，語音處理方法的種類和復雜度都有了極大的提高。集成在語音處理設備(例如，助聽器、耳機、音響等)中的語音處理芯片也更加復雜。在語音處理芯片中通常集成多種語音處理方法來優化聲音信號，用以實現更高質量的語音處理效果。因此，在芯片硬件電路設計中，如何統籌規劃多種語音處理方法，進而以最優的面積和功耗實現方法的硬件化將是一個非常重要的任務。這要求設計者能夠綜合各種語音處理方法自身的特點，對其進行結構優化整合，使整個語音處理方法電路能夠高效、快速地運轉，從而提升芯片的集成度，減少生產成本。?

目前，常用的語音處理方法有寬動態范圍壓縮處理過程(WDRC)和自動增益調節處理過程(AGC)等。?

聽力動態范圍是指人耳對某一種頻率的聲音或某類聲音從能夠聽到的最小聲到感到不能忍受的最大聲之間的聲強范圍。可聽聲音域是從聽閾到痛閾的這一段區域。顯然，與正常人相比，聽力損傷者的整個可聽聲音域的動態范圍較小，主要體現在聽力損傷者無法聽到一般正常人能聽到的較低的聲音。在助聽器內的語音處理方法中，聽力補償方法的目的是壓縮放大聲壓級，將正常人聽力動態范圍內的聲音映射到聽力受損患者的聽域內，并盡可能保持聽覺的舒適，同時提高聲音的清晰度和辨識度。?

圖1所示為典型的寬動態壓縮聲壓補償后的輸入/輸出(I/O)圖。在圖1?中，橫坐標代表正常人的聲壓級，縱坐標代表需要根據正常人聽力水平映射到聽力受損患者聽力動態范圍的聲壓級。I_min代表指正常人的聽閾，I_max代表正常人的痛閾，O_min代表聽力受損患者的聽閾，O_max代表聽力受損患者的痛閾。?

圖2所示為寬動態范圍壓縮處理過程的計算流程圖。如圖2所示，寬動態范圍壓縮處理過程將輸入的頻率信號分為幾個不同的子頻帶，其中，頻帶的劃分方式根據方法的需求不同而不同。在劃分頻帶之后，根據公式(1)計算每個子頻帶輸入信號的平均能量：?

P(n)=Σi=1k(X_re2(i)+X_im2(i))k---(1)]]>

隨后根據公式(2)計算各子頻帶的平均聲壓級：?

SPL(n)＝20log(P(n)/Pref)?????????????(2)?

其中，Pref代表基準聲壓20微帕(uPa)。判斷各子頻帶的平均聲壓級落在哪個聲壓范圍：正常人聽閾以下；正常人聽閾到痛閾之間；正常人痛閾以上。之后根據圖1所示的聲壓補償I/O圖計算補償增益，并將子頻帶中的原始信號與相應增益相乘后輸出。?

在助聽器中，雖然有“Volume?Control”開關以及“Clipping”來控制助聽器的輸出音量，但是在設定之后，在使用過程中無法調節音量，為使聲音不超過人耳的聽力動態范圍，需要自適應的語音音量調節方法，根據輸入的語音信號實時地改變音量的增益，使得聲音保持在人耳的聽力動態范圍內。?

自動增益調節處理過程有多種，其中線性數字自動增益調節處理過程極具代表性。在線性數字自動增益調節處理過程中，增益系數的調整量與誤差信號之間成線性關系，增益的計算如公式(3)所示：?