[发明专利]一种基于人耳听觉特性的听力保护装置和方法

说明书

本发明公开一种基于人耳听觉特性的听力保护装置和方法，包括获取当前音频数字信号S0和分析信号S1，分别对音频数字信号S0和S1进行分频段滤波，获得M个子带信号S2(k)和S3(k)，0≤k≤M‑1；基于心理声学模型，对子带音频信号S3(k)进行分析，获得各子带对应的增益值G(k)；根据增益值G(k)对各子带信号S2(k)进行增益处理，得到处理后的各子带信号S4(k)；对各子带信号S4(k)进行合成滤波，合成输出数字音频信号S5。本发明基于心理声学模型，实现了更科学地听力保护。

技术领域

本发明涉及一种听力保护耳机，具体涉及一种基于人耳听觉特性的听力保护装置和方法。

背景技术

当今，耳机和音乐、视频等基本上成为大众的日常。带上耳机，人们便进入到耳机为我们呈现的听觉世界中去，并且不用担心打扰别人、甚至免于被打扰，但也因此深陷其中，无法自拔。长时间、高强度的声音不可避免地损害着人们的听力，据世界卫生组织发布的统计数据，目前全球至少有3.6亿人患有听力障碍。而我国也有至少近3000万人受听力损失之扰，且每年都不断增长，其中不正确的使用耳机是导致听力受损最主要的原因之一，因此为听力保护设计专门的耳机势在必行。

为了应对此问题，市场上出现各种类型的听力保护耳机，但其功能基本上还是局限于简单的限制音频音量或能量、控制音频播放总时长等，如图1所示，这些确实能够对听力产生保护作用。但人耳最终接收到的声音大小不仅仅和原音频的音量或能量相关，还和人耳的听觉特性密切相关，而目前市场上所涉及的听力保护耳机基本上都只考虑了前者、而忽略了后者。因此为了更加科学地进行听力保护，必须要把人耳听觉特性纳入考虑范围之中。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于人耳听觉特性的听力保护装置和方法，以解决现有听力保护方法中只注重音量大小和播放时间，而忽视人耳听觉特性，不能更进一步、更科学地保护人耳听觉的问题。

技术方案：本发明所述的基于人耳听觉特性的听力保护装置，音频数据输入模块，用于获取当前输入耳机的数字音频信号S0，和用于分析的数字音频信号S1；

听觉滤波器组分段模块，用于对所述数字音频信号S0和S1进行分频段滤波，获得用于增益控制的M个子带信号S2(k)和用于分析的子带信号S3(k)，0≤k≤M-1；

基于心理声学模型的音频分析模块，对所述子带信号S3(k)进行分析，获得各子带对应的增益值G(k)；

子带增益调整模块，根据增益值G(k)对各子带信号S2(k)进行增益处理，得到处理后的各子带信号S4(k)；

合成滤波模块，对各子带信号S4(k)进行合成滤波，合成输出数字音频信号S5。

进一步完善上述技术方案，所述音频数据输入模块包括：获取的输入耳机的音频信号S0包括音频播放设备直接输出到耳机的数字音频信号或输入的模拟音频信号经过模数转换后获得的数字信号；所述用于分析的音频信号S1包括音频播放设备输入耳机的音频信号，或音频播放设备输入耳机的音频信号经过基于耳机频响的等效滤波器数字滤波后的信号，或耳机播放端采集的数字信号。

进一步地，所述合成滤波模块与听觉滤波器组分段模块构成完全重构或近似重构。

进一步地，所述听觉滤波器组分段模块采用Bark刻度或ERB刻度或符合人耳听觉特性的刻度划分滤波器带宽。

进一步地，所述基于心理声学模型的音频分析模块为响度/声压级计算模块，响度/能量累计模块，响度/声压级计算模块与响度/能量累计模块的组合，响度/声压级计算模块、响度/能量累计模块与听力恢复程度计算模块的组合，响度/能量累计模块与听力恢复程度计算模块的组合中任一种；