一種利用計算機進行口吃矯正的裝置的製作方法
2023-06-20 19:52:51 1
專利名稱：一種利用計算機進行口吃矯正的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於口吃矯正裝置領域，尤其是一種利用計算機及其相關設備，通過數位訊號處理器對語音信號進行延遲聽覺反饋處理，對口吃現象進行矯正或輔助治療的裝置。
背景技術：
目前，世界上有6千萬口吃患者。口吃是一種心因性語言障礙症，易發於幼童時期，一般來說症狀隨著年齡的增長逐漸而加重，妨礙了患者與他人的交流，造成其學習、溝通能力下降，嚴重影響其人生的發展。從醫學上講，對於口吃患者目前尚不能用常規的藥物、手術、訓練等傳統方法治癒這一疾病。傳統幫助口吃障礙者的辦法主要是心理引導、語言訓練，但都不能從根本上解決問題。經研究結果表明，通過數字延遲聽覺反饋和頻率變換反饋處理後可直接並強有力地改善大腦的左、右半球的交流狀態，促進言語的流利程度。通過延遲聽覺反饋，口吃症狀能減輕70-80％，通過對延遲聽覺反饋和頻率改變參數的調整，口吃現象能減輕80-90％。
準確地講，嚴重的口吃患者在延遲聽覺反饋的治療中比輕微的口吃患者的語言流利程度得到了更大的提高，研究表明，經檢驗了延遲聽覺反饋的微分反應後，顯示出適當的延遲聽覺反饋處理將最大程度地減輕口吃。根據以上原理，本實用新型提出了利用計算機實現口吃矯正的大眾化產品。
發明內容
本實用新型旨在克服現有口吃矯正方法及其設備的不足，提供一種利用計算機及其相關設備，通過數位訊號處理器對語音信號進行延遲聽覺反饋處理，對口吃現象進行矯正或輔助治療的裝置。
本實用新型以數位訊號處理器為核心；以音頻處理器作為數位訊號的協處理器，把從外界接收到的聲音信號輸入到音頻處理器進行實時的數位訊號處理，然後將處理後的信號通過音頻處理器輸出到聲音還原裝置供用戶接聽，從而實現口吃矯正器的各種功能。採用本實用新型能夠極大地改善大腦的左、右半球的交流狀態，促進言語的流利程度，有效地減輕口吃現象。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於該裝置包括a、由計算機CPU和音頻處理器，或個人數字助理PDA構成的數位訊號處理器；b、與音頻處理器的輸入/輸出接口連接的音頻接收裝置和聲音還原裝置；所述音頻接收裝置將採集到的語音信號輸入到數位訊號處理器內的音頻處理器，所述音頻處理器內有一個延遲聽覺反饋模塊，該延遲聽覺反饋模塊將音頻處理器從音頻接收裝置獲得的語音數據流進行延遲處理，處理後的數位訊號輸出到聲音還原裝置，由聲音還原裝置將其轉換為語音信號。
所述音頻處理器還包括輸入/輸出裝置、時域/頻域轉換模塊、噪聲處理模塊、自動增益控制器、頻率變換反饋模塊、頻域/時域轉換模塊。
所述輸入/輸出裝置設有與音頻接收裝置、聲音還原裝置連接的輸入/輸出埠，和將接收到的語音信號轉換為數位訊號的A/D轉換模塊；輸入/輸出裝置得到的輸入語音數據流經過時域/頻域轉換模塊轉換為系統所需的語音數據，該語音數據流經延遲聽覺反饋模塊、頻率變換反饋模塊、噪聲處理模塊、自動增益控制器處理，通過頻域/時域轉換裝置輸出到輸入/輸出裝置，通過A/D轉換後由輸出埠輸出到聲音還原裝置。
所述延遲聽覺反饋模塊採用延時濾波器對給定的音頻輸入信號進行控制，在延遲指定時間後輸出延遲聽覺反饋信號。
所述時域/頻域轉換模塊採用輸入管理器對時域信號進行列隊，並採用迭加DFT濾波器組處理音頻數據塊，將時域信號轉變成頻域信號。
所述噪聲處理模塊產生多通道混噪頻域信號，分別對各通道進行特徵提取，然後進行信號識別和處理，對有語音存在的通道予以放大。
所述自動增益控制器為多頻段(通道)依從輸入放大控制器，將時域輸入信號經過分解濾波器組、通道處理、合成濾波器組進行放大輸出。
所述頻率變換反饋模塊採用頻率變換濾波器對給定的音頻輸入信號，按指定的改變函數進行不同頻率的移動和疊加，輸出頻率變換反饋信號。
所述頻域/時域轉換模塊採用迭加DFT濾波器組處理音頻數據塊，將時域信號轉變成頻域信號，採用輸出管理器輸出時域信號進行隊列。
本實用新型採用的計算機為臺式計算機、筆記本計算機、掌上計算機或個人數字助理PDA，包含中央處理器、存儲器、輸入設備、輸出設備的計算機具。
所述音頻處理器為計算機內置音效卡、外置音效卡，或其它可聯結在計算機上的音頻處理裝置。
所述音頻接收裝置是一種將聲音信號轉換為電信號的能量變換裝置，包括電磁式話筒、電容式話筒、駐極體話筒、壓電式話筒。
所述聲音還原裝置是一種將電信號轉換為聲音信號的能量的變換裝置，包括是揚聲器、耳機、聽筒。
所述計算機CPU控制音頻處理器的輸入、輸出和運算。
本實用新型的優點在於本實用新型通過數字延遲聽覺反饋和頻率變換反饋處理後可直接並強有力改善大腦左、右半球的交流狀態，促進言語的流利程度，嚴重口吃患者通過延遲聽覺反饋的治療，通過對延遲聽覺反饋和頻率變換反饋參數的調整，口吃現象能減輕80-90％。本實用新型操作方便，口吃患者可以方便地在計算機上使用本實用新型使口吃得到矯正。
圖1為本實用新型結構原理框圖圖2為本實用新型音頻處理器信號控制處理邏輯原理框圖具體實施方式
實施例1一種利用計算機進行口吃矯正的口吃矯正裝置，該裝置由麥克風、耳機、數位訊號處理器構成，所述數位訊號處理器為計算機CPU、音頻處理器(音效卡)。計算機CPU控制音頻處理器的輸入、輸出和運算。見圖1。所述音頻處理器包括輸入/輸出裝置、延遲聽覺反饋模塊、時域/頻域轉換模塊、噪聲處理模塊、自動增益控制器、頻率變換反饋模塊、頻域/時域轉換模塊、輸出匹配。輸入/輸出裝置設有與音頻接收裝置、聲音還原裝置連接的輸入/輸出埠，和將接收到的語音信號轉換為數位訊號的A/D轉換模塊；所述延遲聽覺反饋模塊採用延時濾波器對給定的音頻輸入信號進行控制，在延遲指定時間後輸出延遲聽覺反饋信號。該延遲時間可以任意調整，精度要求在1ms以上。
圖2，所述時域/頻域轉換模塊採用輸入管理器對時域信號進行列隊，並採用迭加DFT濾波器組處理音頻數據塊，將時域信號轉變成頻域信號。本實用新型利用上述濾波器組把輸入信號分解為N個頻率段，經過DFT的調製過程，單一的原型濾波器被複製為2N個複合濾波波段。這個調製過程在統一的濾波器組只產生相同的濾波波形和結果。
所述噪聲處理模塊基於多通道技術，利用譜相減法，對有語音存在的通道予以放大，而對只有噪音存在的通道不予放大，這樣就達到了通過混噪語音信號中的言語成分來提高言語可懂度。其過程是，產生多通道混噪頻域信號，分別對各通道進行特徵提取，然後進行信號識別和處理。
所述自動增益控制器是一個多頻段(通道)依從輸入放大控制器，採用自動增益控制(AGCi或AGCo)或寬動態範圍壓縮(WDRC)。將時域輸入信號經過分解濾波器組、通道處理、合成濾波器組進行放大輸出。
所述頻率變換反饋模塊採用頻率變換濾波器對給定的音頻輸入信號，根據頻率與聲強的關係，按指定的改變函數進行不同頻率的移動和疊加，輸出頻率變換反饋信號。。
所述頻域/時域轉換模塊的頻域/時域轉換過程是時域/頻域轉換的逆過程。採用迭加DFT濾波器組處理音頻數據塊，將時域信號轉變成頻域信號，採用輸出管理器輸出時域信號進行隊列。
麥克風將使用者的語音信號變為電平信號輸入到音頻處理器的輸入接口(麥克風接口)，經A/D轉換後，通過時域/頻域轉換模塊進行重構，轉換為系統所需的語音數據，重構後的語音數據流經延遲聽覺反饋模塊、頻率變換反饋模塊、噪聲處理模塊、自動增益控制器對信號進行聽覺延遲反饋、頻率變換反饋、降噪、音量控制，分頻段可編程放大等優化處理，再由頻域/時域轉換模塊輸出到輸入/輸出裝置，通過A/D轉換後由輸出埠輸出到聲音還原裝置(耳機或揚聲器)。以上重構和處理的參數可以通過計算機人機界面調整，由使用者進行控制，並可實時觀察到調整的結果，以方便使用者調節最適宜的參數，最大程度地發揮本系統的作用。這樣，使用者通過人機界面選擇適當的參數，然後在對著麥克風說話的過程中，從耳機中聽到經過重構和處理後說話聲，從而完成聽覺延遲反饋和頻率變換反饋，達到矯正口吃或者輔助治療口吃的目的。
實施例2一種利用計算機進行口吃矯正的口吃矯正裝置，該裝置由麥克風、耳機、數位訊號處理器構成，所述數位訊號處理器為個人數字助理PDA，內置音效卡。參見圖1。
所述個人數字助理設置有輸入/輸出裝置、時域/頻域轉換模塊、噪聲處理模塊、自動增益控制器、頻率變換反饋模塊、頻域/時域轉換模塊、輸出匹配。參見圖2。
麥克風將使用者的語音信號變為電平信號輸入到個人數字助理PDA的麥克風接口。個人數字助理PDA獲取由麥克風接口轉換得到的語音信號數據流並實時進行處理和控制，通過信號重構實現聽覺延遲反饋和頻率變換反饋，並進一步對信號進行降噪、音量控制，分頻段可編程放大等優化處理。以上重構和處理的參數可以通過個人數字助理PDA的人機界面調整，由使用者進行控制，並可實時觀察到調整的結果，以方便使用者調節最適宜的參數，最大程度地發揮本系統的作用。經重構和處理後的語音信號數據流通過輸出到PDA的輸出接口，然後輸出到耳機。這樣，使用者通過應用程式的人機界面選擇適當的參數，然後在對著麥克風說話的過程中，從耳機中聽到經過重構和處理後說話聲，從而完成聽覺延遲反饋和頻率變換反饋，達到矯正口吃或者輔助治療口吃的目的。
權利要求1.一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於該裝置包括由計算機CPU和音頻處理器構成的數位訊號處理器；與音頻處理器的輸入/輸出接口連接的音頻接收裝置和聲音還原裝置；所述音頻接收裝置將採集到的語音信號輸入到數位訊號處理器內的音頻處理器，所述音頻處理器內有一個延遲聽覺反饋模塊，該延遲聽覺反饋模塊將音頻處理器從音頻接收裝置獲得的語音數據流進行延遲處理，處理後的數位訊號輸出到聲音還原裝置，由聲音還原裝置將其轉換為語音信號。
2.根據權利要求1所述的一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於所述音頻處理器還包括輸入/輸出裝置、時域/頻域轉換模塊、噪聲處理模塊、自動增益控制器、頻率變換反饋模塊、頻域/時域轉換模塊。
3.根據權利要求2所述的一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於所述輸入/輸出裝置設有與音頻接收裝置、聲音還原裝置連接的輸入/輸出埠，和將接收到的語音信號轉換為數位訊號的A/D轉換模塊；輸入/輸出裝置得到的輸入語音數據流經過時域/頻域轉換模塊轉換為系統所需的語音數據，該語音數據流經延遲聽覺反饋模塊、頻率變換反饋模塊、噪聲處理模塊、自動增益控制器處理，通過頻域/時域轉換裝置輸出到輸入/輸出裝置，通過A/D轉換後由輸出埠輸出到聲音還原裝置。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於所述延遲聽覺反饋模塊採用延時濾波器對給定的音頻輸入信號進行控制，在延遲指定時間後輸出延遲聽覺反饋信號。
5.根據權利要求1、2或3所述的一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於所述時域/頻域轉換模塊採用輸入管理器對時域信號進行列隊，並採用迭加DFT濾波器組處理音頻數據塊，將時域信號轉變成頻域信號。
6.根據權利要求1、2或3所述的一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於所述噪聲處理模塊產生多通道混噪頻域信號，分別對各通道進行特徵提取，然後進行信號識別和處理，對有語音存在的通道予以放大。
7.根據權利要求1、2或3所述的一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於所述自動增益控制器為多頻段(通道)依從輸入放大控制器，將時域輸入信號經過分解濾波器組、通道處理、合成濾波器組進行放大輸出。
8.根據權利要求1、2或3所述的一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於所述頻率變換反饋模塊採用頻率變換濾波器對給定的音頻輸入信號，按指定的改變函數進行不同頻率的移動和疊加，輸出頻率變換反饋信號。
9.根據權利要求1、2或3所述的一種利用計算機進行口吃矯正的裝置，其特徵在於所述頻域/時域轉換模塊採用迭加DFT濾波器組處理音頻數據塊，將時域信號轉變成頻域信號，採用輸出管理器輸出時域信號進行隊列。
專利摘要本實用新型公開了一種利用計算機及其相關設備，通過數位訊號處理器對語音信號進行延遲聽覺反饋處理，對口吃現象進行矯正或輔助治療的裝置。本實用新型以數位訊號處理器為核心；以音頻處理器作為數位訊號的協處理器，把從外界接收到的聲音信號輸入到音頻處理器進行實時的數位訊號處理，然後將處理後的信號通過音頻處理器輸出到聲音還原裝置供用戶接聽，從而實現口吃矯正器的各種功能。採用本實用新型能夠極大地改善大腦的左、右半球的交流狀態，促進言語的流利程度，有效地減輕口吃現象。
文檔編號G06F17/00GK2750797SQ20042003391
公開日2006年1月11日 申請日期2004年6月9日 優先權日2004年6月9日
發明者蔣濤, 付曉毅, 夏世雄, 蔣一寧, 陳志剛, 藺君剛 申請人:四川微迪數位技術有限公司