分频方法、装置及助听设备与流程

1.本技术涉及声音补偿领域，具体而言，涉及一种分频方法、装置及助听设备。


背景技术：

2.助听设备是帮助提高听力的仪器，其作用是可以使比较弱小的声音，经放大后传到耳机，使用户借助仪器的放大作用而听到声音。
3.听损患者不同频带的听力损伤不同，需要助听设备根据患者各频带实际的听力损伤程度进行补偿。因此对声音进行分频带，根据患者不同的听力损失情况以及声响感觉程度，在各个频带设计对应的补偿曲线，满足用户的听觉需求。但目前在传统的分频带技术中，是通过采用多相滤波器方案进行声音补偿，需要采用专用加速芯片，需要消耗大量运算资源，因此存在延时高，助听设备成本高的问题。


技术实现要素：

4.有基于此，本技术实施例的目的在于提供一种分频方法、装置及助听设备，用以降低补偿声音的功耗，从而降低声音补偿的延时，降低助听设备的成本。
5.第一方面，本技术实施例提供一种分频方法，应用于助听设备，所述方法可以包括：
6.根据分频带数确定分频级数；其中，所述分频级数表征需要对所述助听设备的原始数据进行分频操作的次数；所述分频级数包括至少一个第一级和一个第二级；其中，所述第一级和所述第二级均对所述助听设备的数据进行一次所述分频操作；
7.由所述第一级分别以高通滤波器和低通滤波器接收上一级的输出信号，并将通过自身的信号输出至一个全通滤波器，由所述全通滤波器将通过自身的信号输出至下一级；
8.其中，所述高通滤波器配置为仅允许高于分频点的信号分量通过的滤波器，所述低通滤波器配置为仅允许低于所述分频点的信号分量通过的滤波器；
9.其中，在所述第一级为首级时，所述上一级的输出信号为所述助听设备的原始数据，在所述第一级不为首级时，所述上一级的输出信号为所述助听设备的中间数据；其中，所述中间数据为所述原始数据经过至少一次所述分频操作的数据；
10.由所述第二级分别以一个高通滤波器和一个低通滤波器接收最后一个所述第一级中每个所述全通滤波器的输出信号，以在所述输出信号通过自身时，输出对应的分频信号。
11.在上述实现过程中，能够通过采用树状iir交叉分频的方式对助听设备的数据进行分频，能够根据需要的分频数量确定设定的分频级数，通过使用二分法的方式对助听设备的数据进行分频，对节省分频过程中的运算资源，从而能够降低延时且灵活分频，通过使用全通滤波器对分频后的数据进行相位补偿，从而能够提高数据的稳定性。
12.第二方面，本技术实施例提供另一种分频方法，应用于助听设备，所述方法可以包括：
13.根据分频带数确定分频级数；其中，所述分频级数表征需要对所述助听设备的原始数据进行分频操作的次数；所述分频级数包括一个第一级和至少一个第二级；其中，所述第一级和所述第二级均对所述助听设备的数据进行一次所述分频操作；
14.由所述第一级分别以高通滤波器和低通滤波器接收所述助听设备的数据，并将通过自身的信号输出至下一级；
15.其中，所述高通滤波器配置为仅允许高于分频点的信号分量通过的滤波器，所述低通滤波器配置为仅允许低于所述分频点的信号分量通过的滤波器；
16.由所述第二级分别以一个高通滤波器和一个低通滤波器接收上一级中第一滤波器的输出信号，以及以一个全通滤波器接收上一级中第二滤波器的输出信号，以在所述输出信号通过最后一个第二级时，输出对应的分频信号；
17.其中，所述第一滤波器包括所述高通滤波器或所述低通滤波器，在所述第一滤波器为所述高通滤波器时，所述第二滤波器包括所述低通滤波器和所述全通滤波器，在所述第一滤波器为所述低通滤波器时，所述第二滤波器包括所述高通滤波器和所述全通滤波器。
18.可选地，在同一级中的所述高通滤波器和所低通滤波器的分频点相同。
19.可选地，所述全通滤波器包括一个高通滤波器和一个低通滤波器，所述高通滤波器和所述低通滤波器的输出信号相加后作为所述全通滤波器的输出信号；所述全通滤波器中的所述低通滤波器和所述高通滤波器的分频点相同。
20.在上述实现过程中，可以通过设置全通滤波器对分频后的数据进行相位补偿，从而能够提高数据的稳定性。
21.可选地，所述高通滤波器、所述低通滤波器和所述全通滤波器的阶数均大于或等于一阶。
22.可选地，所述高通滤波器和所述低通滤波器的结构包括直接i型、直接ii型、转置i型、转置ii型、并联型或串联型中的任意一种。
23.可选地，所述高通滤波器、所述低通滤波器和所述全通滤波器的类型包括巴特沃兹滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器或贝塞尔滤波器中的任意一种。
24.第三方面，本技术实施例提供一种分频装置，应用于助听设备，可以包括：
25.确定模块，用于根据分频带数确定分频级数；其中，所述分频级数表征需要对所述助听设备的原始数据进行分频操作的次数；所述分频级数包括多个第一级和一个第二级；其中，所述第一级和所述第二级均对所述助听设备的数据进行一次所述分频操作；
26.第一级信号模块，用于由所述第一级分别以高通滤波器和低通滤波器接收上一级的输出信号，并将通过自身的信号输出至一个全通滤波器，由所述全通滤波器将通过自身的信号输出至下一级；
27.其中，所述高通滤波器配置为仅允许高于分频点的信号分量通过的滤波器，所述低通滤波器配置为仅允许低于所述分频点的信号分量通过的滤波器；
28.其中，在所述第一级为首级时，所述上一级的输出信号为所述助听设备的原始数据，在所述第一级不为首级时，所述上一级的输出信号为所述助听设备的中间数据；其中，所述中间数据为所述原始数据经过至少一次所述分频操作的数据；
29.第二级信号模块，用于由所述第二级分别以一个高通滤波器和一个低通滤波器接
收最后一个所述第一级中每个所述全通滤波器的输出信号，以在所述输出信号通过自身时，输出对应的分频信号。
30.第四方面，本技术实施例提供另一种分频装置，应用于助听设备，可以包括：
31.确定模块，用于根据分频带数确定分频级数；其中，所述分频级数表征需要对所述助听设备的原始数据进行分频操作的次数；所述分频级数包括一个第一级和多个第二级；其中，所述第一级和所述第二级均对所述助听设备的数据进行一次所述分频操作；
32.第一级信号模块，用于由所述第一级分别以高通滤波器和低通滤波器接收所述助听设备的数据，并将通过自身的信号输出至下一级；
33.其中，所述高通滤波器配置为仅允许高于分频点的信号分量通过的滤波器，所述低通滤波器配置为仅允许低于所述分频点的信号分量通过的滤波器；
34.第二级信号模块，用于由所述第二级分别以一个高通滤波器和一个低通滤波器接收上一级中第一滤波器的输出信号，以及以一个全通滤波器接收上一级中第二滤波器的输出信号，以在所述输出信号通过最后一个第二级时，输出对应的分频信号；
35.其中，所述第一滤波器包括所述高通滤波器或所述低通滤波器，在所述第一滤波器为所述高通滤波器时，所述第二滤波器包括所述低通滤波器和所述全通滤波器，在所述第一滤波器为所述低通滤波器时，所述第二滤波器包括所述高通滤波器和所述全通滤波器。
36.第五方面，本技术实施例提供一种助听设备，所述助听设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器读取并运行所述程序指令时，执行上述任一实现方式中的步骤。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
38.图1为本技术实施例提供的分频方法的步骤示意图；
39.图2为本技术实施例提供的分频带数为4的分频拓扑结构示意图；
40.图3为本技术实施例提供的分频带数为8的分频拓扑结构示意图；
41.图4为本技术实施例提供的另一种分频方法的步骤示意图；
42.图5为本技术实施例提供的采用另一种分频方法时分频带数为4的分频拓扑结构示意图；
43.图6为本技术实施例提供的全通滤波器的结构示意图；
44.图7为本技术实施例提供的分带效果示意图；
45.图8为本技术实施例提供的补偿增益效果示意图；
46.图9为本技术实施例提供的分频装置的示意图；
47.图10为本技术实施例提供的另一种分频装置的示意图。
具体实施方式
48.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
49.申请人在研究的过程中发现，在目前常使用的多相滤波器方案中，通过插值滤波器和下采样滤波器组合为单一滤波器，其配置成使得抑制高于输入速率和处理速率中的最小速率的一半的频率以实现采样以及计算采样率转换后的信号，在这种方案中，需要采用专用加速芯片，因此需要大量运算资源，存在延时高以及成本高的问题。
50.因此，本技术实施例提供一种分频方法，通过采用树状iir交叉分频技术对助听设备的数据分成多个频带数，减少延时，降低运算资源消耗，节约助听设备的成本。请参看图1，图1为本技术实施例提供的分频方法的步骤示意图，对助听设备的分频方法可以包括如下步骤：
51.在步骤s11中，根据分频带数确定分频级数。
52.其中，所述分频级数表征需要对所述助听设备的原始数据进行分频操作的次数；所述分频级数包括至少一个第一级和一个第二级；其中，所述第一级和所述第二级均对所述助听设备的数据进行一次所述分频操作。
53.在本技术实施例中，以分频级数为n为例，通过n级将数据分成2n个频带，如，在确定需要将数据分成4个频带数据时，则确定分频级数为2，在确定需要将数据分成8个频带数据时，确定分频级数为3。
54.应当理解的是，本技术实施例中的第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
55.在本技术实施例中，助听设备可以是助听器，也可以是辅听器，其中，助听器是“可穿戴的仪器或设备，为听力障碍者提供听力补偿”，包括空气传导式助听器和各种类型的骨导式助听器(例如头夹式骨导助听器，植入式助听器)。而辅听器即个人放大器，又叫放大器，目的是扩大环境音效，使用者不用补偿受损的听力。助听器是一种可佩戴式扩音设备，其功能主要是为了弥补听力受损。而个人辅听器是一种简单的扩大环境音效的电子产品，其目的主要不是为了弥补听力受损，而是在使用者由于不同环境需要进一步放大声音时所使用的。
56.在步骤s12中，由所述第一级分别以高通滤波器和低通滤波器接收上一级的输出信号，并将通过自身的信号输出至一个全通滤波器，由所述全通滤波器将通过自身的信号
输出至下一级。
57.其中，所述高通滤波器配置为仅允许高于分频点的信号分量通过的滤波器，所述低通滤波器配置为仅允许低于所述分频点的信号分量通过的滤波器。
58.其中，在所述第一级为首级时，所述上一级的输出信号为所述助听设备的原始数据，在所述第一级不为首级时，所述上一级的输出信号为所述助听设备的中间数据；其中，所述中间数据为所述原始数据经过至少一次所述分频操作的数据。
59.在步骤s13中，由所述第二级分别以一个高通滤波器和一个低通滤波器接收最后一个所述第一级中每个所述全通滤波器的输出信号，以在所述输出信号通过自身时，输出对应的分频信号。
60.示例性地，助听设备的数据依次经过多个第一级，以进行分频带操作，并经过第二级之后输出每个频带数据，具体地，本技术实施例以设置一个第一级和一个第二级为例进行说明，请参看图2，图2为本技术实施例提供的分频带数为4的分频拓扑结构示意图，在图2中采用的分频结构为树状iir交叉分频拓扑结构，由多级组成，分频拓扑结构可以包括一个第一级和一个第二级，在第一级中设置有一个低通滤波器和一个高通滤波器，每个滤波器连接一个全通滤波器，通过第一级中的高通滤波器和低通滤波器接收助听设备的数据，并将助听设备的数据分成两个频带，分别以全通滤波器对通过每个滤波器的信号进行相位补偿，以将补偿后的信号作为第二级的输入数据。
61.在第二级中设置有两个高通滤波器和两个低通滤波器，分别以一个高通滤波器和一个低通滤波器接收第一级中一个全通滤波器的输出信号，并将全通滤波器的输出信号分成两个频带并输出，以将助听设备的数据分成四个分频数据。
62.在本技术实施例中，在同一级中的所述高通滤波器和所低通滤波器的分频点相同，因此能够根据相同的分频点将一个信号分成两个频带数据。通过调整各级中滤波器的分频点即可实现按任意频点将数据分成任意频带数。
63.示例性地，本技术实施例还提供将助听设备的数据分为8个分频数据的实施方式，请参看图3，图3为本技术实施例提供的分频带数为8的分频拓扑结构示意图，在图3中，分频拓扑结构可以包括两个第一级和一个第二级，在首个第一级(以下称首级)中，设置有一个低通滤波器和一个高通滤波器，每个滤波器连接一个全通滤波器，通过首级中的高通滤波器和低通滤波器接收助听设备的数据，并将助听设备的数据分成两个频带，分别以全通滤波器对通过每个滤波器的信号进行相位补偿，以将补偿后的信号作为下一个第一级(以下称次级)的输入数据。
64.在次级中设置有两个高通滤波器、两个低通滤波器和四个全通滤波器，分别以一个高通滤波器和一个低通滤波器接收首级中一个全通滤波器的输出信号，将助听设备的数据分为四个频带数据，并以全通滤波器对每个高通滤波器以及低通滤波器的输出信号进行相位补偿，并将补偿后的信号传输至第二级。
65.在第二级中设置有四个高通滤波器和四个低通滤波器，分别以一个高通滤波器和一个低通滤波器接收次级中一个全通滤波器的输出信号并输出，从而将助听设备的数据分为八个频带数据。
66.由此可见，本技术实施例能够通过采用树状iir交叉分频的方式对助听设备的数据进行分频，能够根据需要的分频数量确定设定的分频级数，通过使用二分法的方式对助
听设备的数据进行分频，对节省分频过程中的运算资源，从而能够降低延时且灵活分频，通过使用全通滤波器对分频后的数据进行相位补偿，从而能够提高数据的稳定性。
67.另外，本技术实施例中提供的分频方式较多相滤波器方案而言，不需要设置专用加速芯片，可直接在微控制单元(microcontroller unit，mcu)芯片上实现，因此还能够降低产品成本。
68.在一可选的实施例中，本技术还提供另一种采用树状iir交叉分频的分频方法，请参看图4，图4为本技术实施例提供的另一种分频方法的步骤示意图，对助听设备的分频方法可以包括如下步骤：
69.在步骤s41中，根据分频带数确定分频级数。
70.其中，所述分频级数表征需要对所述助听设备的原始数据进行分频操作的次数；所述分频级数包括一个第一级和至少一个第二级；其中，所述第一级和所述第二级均对所述助听设备的数据进行一次所述分频操作。
71.在该实施例中，以分频级数为n(n≥1)为例，通过n级将数据分成n 1个频带，如，在确定需要将数据分成4个频带数据时，则确定分频级数为3，在确定需要将数据分成6个频带数据时，确定分频级数为5。
72.在步骤s42中，由所述第一级分别以高通滤波器和低通滤波器接收所述助听设备的数据，并将通过自身的信号输出至下一级。
73.其中，所述高通滤波器配置为仅允许高于分频点的信号分量通过的滤波器，所述低通滤波器配置为仅允许低于所述分频点的信号分量通过的滤波器。
74.在步骤s43中，由所述第二级分别以一个高通滤波器和一个低通滤波器接收上一级中第一滤波器的输出信号，以及以一个全通滤波器接收上一级中第二滤波器的输出信号，以在所述输出信号通过最后一个第二级时，输出对应的分频信号。
75.其中，所述第一滤波器包括所述高通滤波器或所述低通滤波器，在所述第一滤波器为所述高通滤波器时，所述第二滤波器包括所述低通滤波器和所述全通滤波器，在所述第一滤波器为所述低通滤波器时，所述第二滤波器包括所述高通滤波器和所述全通滤波器。
76.具体地，请参看图5，图5为本技术实施例提供的采用另一种分频方法时分频带数为4的分频拓扑结构示意图，该分频拓扑结构可以包括一个第一级和两个第二级，在第一级中设置有一个低通滤波器和一个高通滤波器，通过第一级中的高通滤波器和低通滤波器接收助听设备的数据，并将助听设备的数据分成两个频带，并将输出信号作为第一个第二级(以下称中间级)的输入数据。
77.在中间级中设置有一个低通滤波器、一个高通滤波器和一个全通滤波器，以全通滤波器接收第一级中低通滤波器的数据并对数据进行相位补偿，以高通滤波器和低通滤波器接收第一级中高通滤波器的数据，再次对该数据进行分频并输出分频数据以作为第二个第二级(以下称输出级)的输入数据。
78.在输出级中设置有一个低通滤波器、一个高通滤波器和两个全通滤波器，以全通滤波器接收上一级中低通滤波器和全通滤波器的数据，对数据进行相位补偿后输出，以高通滤波器和低通滤波器接收上一级中高通滤波器的数据，再次对该数据进行分频后输出，从而得到最终需要的四个分频数据。
79.应当理解的是，本技术实施例中以高通滤波器和低通滤波器接收上一级中高通滤波器的数据的方式也可以替换为以高通滤波器和低通滤波器接收上一级中低通滤波器中的数据，对应地，则以全通滤波器接收上一级中高通滤波器和全通滤波器的数据。
80.本技术中提供的分频带数也不仅限于四个，可延拓到其他数目的分频带，上述实施例仅仅是示意性地而不应当理解为对本技术实施例保护范围的限制。
81.在一可选的实施例中，本技术实施例还提供一种全通滤波器的结构示意图，请参看图6，图6为本技术实施例提供的全通滤波器的结构示意图，全通滤波器60包括一个高通滤波器61和一个低通滤波器62，所述高通滤波器61和所述低通滤波器62输出信号相加后作为所述全通滤波器的输出信号，在全通滤波器60中，高通滤波器61和低通滤波器62的分频点相同。
82.由此可见，本技术实施例可以通过设置全通滤波器对分频后的数据进行相位补偿，从而能够提高数据的稳定性。
83.在一可选的实施例中，所述高通滤波器、所述低通滤波器和所述全通滤波器的阶数均大于或等于一阶。
84.在本技术实施例提供的方法中，高通滤波器和低通滤波器的结构可以包括直接i型、直接ii型、转置i型、转置ii型、并联型或串联型中的任意一种。高通滤波器、低通滤波器和全通滤波器的类型可以包括巴特沃兹滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器或贝塞尔滤波器中的任意一种。
85.示例性地，分频级数中各级的高通滤波器和低通滤波器可以采用iir滤波器，其差分方程为：
[0086][0087]
各级中的高通滤波器和低通滤波器采用的iir滤波器的系统函数为:
[0088][0089]
其中，x(n)为输入序列，y(n)为输出序列，ak和bk为滤波系数，m和n为延迟单元，n为当前时刻，k的数值表征第几个寄存器，h(z)为频率响应，y(z)和x(z)为y和x的z变换值。
[0090]
在本技术实施例中，以8分带为例，在运算复杂度方面，乘法运算器为24个，远小于传统方案(大于150个乘法器)；在精度方面，请参看图7，图7为本技术实施例提供的分带效果示意图，其中，分带误差小于0.5db；延时小于1ms，远小于传统方案(大于8ms)；在增益补偿方面，请参看图8，图8为本技术实施例提供的补偿增益效果示意图，其中，误差小于0.5db。
[0091]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种分频装置90，请参看图9，图9为本技术实施例提供的分频装置的示意图，分频装置90可以应用于助听设备，包括：
[0092]
确定模块91，用于根据分频带数确定分频级数；其中，所述分频级数表征需要对所述助听设备的原始数据进行分频操作的次数；所述分频级数包括多个第一级和一个第二级；其中，所述第一级和所述第二级均对所述助听设备的数据进行一次所述分频操作。
memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等各种可以存储程序代码的介质。其中，存储介质用于存储程序，所述处理器在接收到执行指令后，执行所述程序，本发明实施例任一实施例揭示的过程定义的电子终端所执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。
[0106]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0107]
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0108]
再者，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0109]
可以替换的，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。
[0110]
所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。
[0111]
而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0112]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。