Метод коррекции слуха на основе психоакустически обусловленного переноса частот в речевом сигнале

Abstract

Целью работы являлась разработка метода обработки речевого сигнала для коррекции слуховых патологий на основе психоакустически обусловленного переноса высокочастотных составляющих спектра сигнала в низкочастотную область с последующим частотно-зависимым усилением. Для достижения поставленной цели были решены задачи, связанные с разработкой принципов переноса частот в речевом сигнале. Разработанный метод является адаптивным, его настройка осуществляется согласно аудиограмме тугоухого человека. Для переноса частот выбираются две частотных полосы: исходная (откуда производится перенос) и целевая (куда производится перенос). Ширина исходной частотной полосы фиксирована, а ширина целевой полосы выбирается адаптивно. Перенос спектра выполняется только для согласных звуков, восприятие которых тугоухими людьми затруднено. Классификация звуков по признаку гласный/согласный/пауза реализована на базе нейронной сети. В качестве информационных признаков выбирались: среднее число переходов через нуль, кратковременная энергия, кратковременная амплитуда, нормализованная автокорреляционная функция и первый спектральный момент. Чтобы сохранить максимально натуральное звучание переносимых звуков используется концепция равной громкости. Для компенсации ослабления восприятия звука тугоухим человеком используется частотно-зависимое усиление сигнала на основе аудиограммы. Эффективность предложенного метода проверена экспериментально с использованием моделирования эффекта потери слуха. В эксперименте учувствовали 10 человек, которым давали прослушивать записи, пропущенные через модель потери слуха, а также записи, прощенные через модель потери слуха с последующей коррекцией. Результаты показали, что применение разработанного метода коррекции слуха в среднем улучшает разборчивость речи на 6 %.