基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法，其中，語(yǔ)音處理方法包括多個(gè)處理過(guò)程，其特征在于，包括：由多個(gè)復(fù)用模塊將多個(gè)處理過(guò)程中的多個(gè)共性運(yùn)算步驟集成為多個(gè)復(fù)用運(yùn)算；由多個(gè)處理模塊分別執(zhí)行多個(gè)處理過(guò)程中的多個(gè)非共性運(yùn)算步驟；由參數(shù)設(shè)置單元設(shè)置用于多個(gè)處理過(guò)程的多個(gè)參數(shù)；以及將多個(gè)復(fù)用模塊、多個(gè)處理模塊、參數(shù)設(shè)置單元以及用于控制多個(gè)復(fù)用模塊和多個(gè)處理模塊的啟用的控制模塊進(jìn)行整合，得到集成后的硬件系統(tǒng)。本發(fā)明采用了模塊復(fù)用的設(shè)計(jì)方法，可以提高方法系統(tǒng)集成度，減少電路面積和資源消耗，降低功耗。
【專利說(shuō)明】基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，并且特別涉及一種基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今社會(huì)，隨著語(yǔ)音處理技術(shù)的不斷發(fā)展，語(yǔ)音處理方法的種類和復(fù)雜度都有了極大的提高。集成在語(yǔ)音處理設(shè)備(例如，助聽(tīng)器、耳機(jī)、音響等)中的語(yǔ)音處理芯片也更加復(fù)雜。在語(yǔ)音處理芯片中通常集成多種語(yǔ)音處理方法來(lái)優(yōu)化聲音信號(hào)，用以實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的語(yǔ)音處理效果。因此，在芯片硬件電路設(shè)計(jì)中，如何統(tǒng)籌規(guī)劃多種語(yǔ)音處理方法，進(jìn)而以最優(yōu)的面積和功耗實(shí)現(xiàn)方法的硬件化將是一個(gè)非常重要的任務(wù)。這要求設(shè)計(jì)者能夠綜合各種語(yǔ)音處理方法自身的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化整合，使整個(gè)語(yǔ)音處理方法電路能夠高效、快速地運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提升芯片的集成度，減少生產(chǎn)成本。
[0003]目前，常用的語(yǔ)音處理方法有寬動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理過(guò)程(WDRC)和自動(dòng)增益調(diào)節(jié)處理過(guò)程(AGC)等。
[0004]聽(tīng)力動(dòng)態(tài)范圍是指人耳對(duì)某一種頻率的聲音或某類聲音從能夠聽(tīng)到的最小聲到感到不能忍受的最大聲之間的聲強(qiáng)范圍。可聽(tīng)聲音域是從聽(tīng)閾到痛閾的這一段區(qū)域。顯然，與正常人相比，聽(tīng)力損傷者的整個(gè)可聽(tīng)聲音域的動(dòng)態(tài)范圍較小，主要體現(xiàn)在聽(tīng)力損傷者無(wú)法聽(tīng)到一般正常人能聽(tīng)到的較低的聲音。在助聽(tīng)器內(nèi)的語(yǔ)音處理方法中，聽(tīng)力補(bǔ)償方法的目的是壓縮放大聲壓級(jí)，將正常人聽(tīng)力動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的聲音映射到聽(tīng)力受損患者的聽(tīng)域內(nèi)，并盡可能保持聽(tīng)覺(jué)的舒適，同時(shí)提高聲音的清晰度和辨識(shí)度。
[0005]圖1所示為典型的寬動(dòng)態(tài)壓縮聲壓補(bǔ)償后的輸入/輸出(I/O)圖。在圖1中，橫坐標(biāo)代表正常人的聲壓級(jí)，縱坐標(biāo)代表需要根據(jù)正常人聽(tīng)力水平映射到聽(tīng)力受損患者聽(tīng)力動(dòng)態(tài)范圍的聲壓級(jí)。Imin代表指正常人的聽(tīng)閾，Imax代表正常人的痛閾，Omin代表聽(tīng)力受損患者的聽(tīng)閾，Offlax代表聽(tīng)力受損患者的痛閾。
[0006]圖2所示為寬動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理過(guò)程的計(jì)算流程圖。如圖2所示，寬動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理過(guò)程將輸入的頻率信號(hào)分為幾個(gè)不同的子頻帶，其中，頻帶的劃分方式根據(jù)方法的需求不同而不同。在劃分頻帶之后，根據(jù)公式(I)計(jì)算每個(gè)子頻帶輸入信號(hào)的平均能量:
[0007]剛=■土_—fi登
W|C( I )
[0008]隨后根據(jù)公式(2)計(jì)算各子頻帶的平均聲壓級(jí):
[0009]SPL (n) = 201og (P (n)/Pref)(2)
[0010]其中，Pref代表基準(zhǔn)聲壓20微帕(uPa)。判斷各子頻帶的平均聲壓級(jí)落在哪個(gè)聲壓范圍:正常人聽(tīng)閾以下；正常人聽(tīng)閾到痛閾之間；正常人痛閾以上。之后根據(jù)圖1所示的聲壓補(bǔ)償I/o圖計(jì)算補(bǔ)償增益，并將子頻帶中的原始信號(hào)與相應(yīng)增益相乘后輸出。
[0011]在助聽(tīng)器中，雖然有“Volume Control ”開(kāi)關(guān)以及“Clipping”來(lái)控制助聽(tīng)器的輸出音量，但是在設(shè)定之后，在使用過(guò)程中無(wú)法調(diào)節(jié)音量，為使聲音不超過(guò)人耳的聽(tīng)力動(dòng)態(tài)范圍，需要自適應(yīng)的語(yǔ)音音量調(diào)節(jié)方法，根據(jù)輸入的語(yǔ)音信號(hào)實(shí)時(shí)地改變音量的增益，使得聲音保持在人耳的聽(tīng)力動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。
[0012]自動(dòng)增益調(diào)節(jié)處理過(guò)程有多種，其中線性數(shù)字自動(dòng)增益調(diào)節(jié)處理過(guò)程極具代表性。在線性數(shù)字自動(dòng)增益調(diào)節(jié)處理過(guò)程中，增益系數(shù)的調(diào)整量與誤差信號(hào)之間成線性關(guān)系，增益的計(jì)算如公式(3)所示:

【權(quán)利要求】
1.一種基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)方法，其中，所述語(yǔ)音處理方法包括多個(gè)處理過(guò)程，其特征在于，包括: 由多個(gè)復(fù)用模塊將所述多個(gè)處理過(guò)程中的多個(gè)共性運(yùn)算步驟集成為多個(gè)復(fù)用運(yùn)算； 由多個(gè)處理模塊分別執(zhí)行所述多個(gè)處理過(guò)程中的多個(gè)非共性運(yùn)算步驟； 由參數(shù)設(shè)置單元設(shè)置用于所述多個(gè)處理過(guò)程的多個(gè)參數(shù)；以及將所述多個(gè)復(fù)用模塊、所述多個(gè)處理模塊、所述參數(shù)設(shè)置單元以及用于控制所述多個(gè)復(fù)用模塊和所述多個(gè)處理模塊的啟用的控制模塊進(jìn)行整合，得到集成后的硬件系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述語(yǔ)音處理方法包括寬動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理過(guò)程和自動(dòng)增益調(diào)節(jié)處理過(guò)程。
3.如權(quán)利要求2所述的基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述多個(gè)步驟包括: 計(jì)算能量和； 計(jì)算增益值；以及 輸出增益處理之后的音頻數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述多個(gè)共性運(yùn)算步驟包括所述計(jì)算能量和的步驟和所述進(jìn)行增益處理后輸出音頻數(shù)據(jù)的步驟；所述多個(gè)非共性運(yùn)算步驟包括所述計(jì)算增益值的步驟。
5.如權(quán)利要求2所述的基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述多個(gè)參數(shù)包括所述寬動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理過(guò)程中需要使用的正常人和病人的聽(tīng)閾和痛閾值，以及所述自動(dòng)增益調(diào)節(jié)處理過(guò)程中的舒適聲壓級(jí)對(duì)應(yīng)的聲壓。
6.一種基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其中，所述語(yǔ)音處理方法包括多個(gè)處理過(guò)程，其特征在于，包括: 多個(gè)復(fù)用模塊，用于將所述多個(gè)處理過(guò)程中的多個(gè)共性運(yùn)算步驟集成為多個(gè)復(fù)用運(yùn)算； 多個(gè)處理模塊，用于分別執(zhí)行所述多個(gè)處理過(guò)程中的多個(gè)非共性運(yùn)算步驟； 參數(shù)設(shè)置單元，用于設(shè)置在所述多個(gè)處理過(guò)程中使用的多個(gè)參數(shù)；以及 控制模塊，用于控制所述多個(gè)復(fù)用模塊和所述多個(gè)處理模塊的啟用。
7.如權(quán)利要求6所述的基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述語(yǔ)音處理方法包括寬動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理過(guò)程和自動(dòng)增益調(diào)節(jié)處理過(guò)程。
8.如權(quán)利要求7所述的基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)復(fù)用模塊包括: 第一復(fù)用模塊，用于計(jì)算信號(hào)能量和；以及 第二復(fù)用模塊，用于將計(jì)算的增益值乘以原始音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
9.如權(quán)利要求7所述的基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)處理模塊包括: 第一處理模塊，用于計(jì)算所述寬動(dòng)態(tài)范圍壓縮處理過(guò)程的增益；以及 第二處理模塊，用于計(jì)算所述自動(dòng)增益調(diào)節(jié)處理過(guò)程的增益。
10.如權(quán)利要求6所述的基于模塊復(fù)用的語(yǔ)音處理方法的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，還包括存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)，其中，所述存儲(chǔ)模塊包括所述參數(shù)單元；所述控制模塊每次僅控制一個(gè)模塊的所述啟用。
【文檔編號(hào)】H04R25/00GK104183242SQ201410387069
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】郭峰, 張國(guó)新, 何越文, 王雪祥, 蒲智星, 王丹, 劉永新 申請(qǐng)人:深圳市微納集成電路與系統(tǒng)應(yīng)用研究院