本发明属于啭音测试,尤其涉及一种啭音声学特性测试方法及系统。
背景技术:
1、啭音(warble tone)是一种在听力学测试中常用的声信号,其核心指标为信号带宽和重复周期,其为纯音频率在某一中心频率值附近作高低连续周期性变化的信号。啭音听起来不像纯音信号的调高一成不变,而是有连续周期性的音调变化,是一种调频信号,一般用5hz正弦波作为调制波,以调制更高频率的正弦载波而得到的信号。
2、啭音主要应用于声场测听。声场测听是在声场中通过扬声器发声进行听力测试,常用于了解小儿的听力、检查助听器和人工耳蜗助听后效果评估。因为纯音在室内产生的驻波会影响校准和测试结果的准确性,而且很少有单位具备在消声室作声场测听的条件,所以多用啭音或窄带噪声作声场测听。啭音能够消除驻波并防止声场中声波互相抵消产生“死点”。在大多数情况下,用纯音和啭音测得的阈值差别很小。除此之外,啭音作为声源信号还用于测量混响时间、幼儿及耳鸣患者听阈测听、声源定位能力研究等。
3、在听力学测试中,应用啭音有两个主要优点:一是啭音更能引人注意,并提高小儿对声音的兴趣;二是应用啭音可减少驻波的产生,从而成为一种重要的测试声。啭音在测量混响时间、声场测听、耳鸣患者及给对纯音不敏感的幼儿或老人测试听阈时,用作刺激声。
4、例如公开号为cn102835959b的中国专利公开了利用数字声卡形成的纯音听力测试系统,其通过在电脑上进行软件的编制,由软件编写纯音、啭音、窄带噪音、宽带噪音、言语信号通过声卡输出,以及配合行为测听的图片显示来实现对患者的听力损失的评估,形成一套以软件为主要控制的测试系统。
5、但是,目前啭音的测试方法较为简单,并没有一种可以准确测量啭音的信号带宽和重复周期的方法。
6、故此亟需开发一种啭音声学特性测试方法及系统来解决现有技术中的问题。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种啭音声学特性测试方法及系统,通过计算啭音信号频谱,得到啭音的信号带宽及啭音的重复周期,从而获得了啭音声学的主要特性,以解决上述背景技术中提出的目前并没有一种可以准确测量啭音的信号带宽和重复周期的方法或系统的问题。
2、为解决上述技术问题,本发明的具体技术方案如下:
3、一种啭音声学特性测试方法,包括如下步骤:
4、获取待测啭音信号;根据待测啭音信号,计算啭音信号频谱;
5、根据啭音信号频谱,计算中心频率、上限截止频率及下限截止频率,获取啭音的信号带宽;
6、对待测啭音信号进行快速傅里叶变换,根据上限截止频率或下限截止频率,获得啭音的重复周期。
7、进一步,所述根据啭音信号频谱,计算中心频率、上限截止频率及下限截止频率,获取啭音的信号带宽,包括如下步骤:
8、根据啭音信号频谱,获取频谱峰值;根据频谱峰值,获取截止频率值;
9、根据截止频率值,获取与截止频率值对应的上限截止频率和下限截止频率;
10、根据上限截止频率和下限截止频率,计算啭音的信号带宽;
11、其中,所述频谱峰值为啭音信号频谱中的两个峰值;
12、所述截止频率值通过计算频谱峰值与相对峰值之和得到;
13、所述上限截止频率为截止频率值对应的最大频率,所述下限截止频率为截止频率值对应的最小频率。
14、进一步,所述信号带宽通过如下公式计算:
15、δf = fh - fl;
16、其中,δf 为信号带宽,fh为上限截止频率,fl为下限截止频率。
17、进一步,所述对待测啭音信号进行快速傅里叶变换,根据上限截止频率,获得啭音的重复周期,包括如下步骤:
18、对待测啭音信号进行快速傅里叶变换分析,以获取各个时间间隔内与上限截止频率对应的信号强度;
19、根据获取的信号强度的变化周期,获取啭音的重复周期;
20、其中,所述啭音的重复周期为信号强度的变化周期;
21、或,所述对待测啭音信号进行快速傅里叶变换,根据下限截止频率,获得啭音的重复周期,包括如下步骤:
22、对待测啭音信号进行快速傅里叶变换分析,以获取各个时间间隔内与下限截止频率对应的信号强度;
23、根据获取的信号强度的变化周期,获取啭音的重复周期;
24、其中,所述啭音的重复周期为信号强度的变化周期。
25、进一步,所述快速傅里叶变换分析的时间间隔小于等于100 ms;
26、所述信号强度的变化周期为信号强度的波峰与波峰之间的时间差值。
27、进一步,所述的根据待测啭音信号,计算啭音信号频谱,包括如下步骤:
28、对待测啭音信号进行fft变换,得到啭音信号频谱。
29、进一步,所述的获取待测啭音信号,并根据待测啭音信号,计算啭音信号频谱,包括如下步骤:
30、多次采集同一待测啭音信号的数据样本;
31、对每个数据样本进行fft变换,得到各个数据样本的频谱;
32、将多次fft变换得到的频谱在对应频率点上进行平均,得到最终的啭音信号频谱。
33、一种啭音声学特性测试系统,包括:
34、采集模块,所述采集模块用于获取待测啭音信号;
35、处理模块,所述处理模块用于根据待测啭音信号,计算啭音信号频谱;根据啭音信号频谱,计算中心频率、上限截止频率及下限截止频率,获取啭音的信号带宽;以及,对待测啭音信号进行快速傅里叶变换,根据上限截止频率或下限截止频率,获得啭音的重复周期。
36、进一步,所述采集模块包括:
37、传声器,用于采集待测啭音信号;
38、所述处理模块包括:
39、上位机,用于根据待测啭音信号,计算啭音信号频谱;根据啭音信号频谱,计算中心频率、上限截止频率及下限截止频率,获取啭音的信号带宽;以及,对待测啭音信号进行快速傅里叶变换,根据上限截止频率或下限截止频率,获得啭音的重复周期;
40、所述处理模块还包括:
41、音频电路,用于对待测啭音信号进行预处理;
42、主控模块,用于与上位机数据传输;
43、所述传声器与所述音频电路电连接,所述音频电路与所述主控模块电连接,所述主控模块与所述上位机通信连接。
44、进一步,所述根据啭音信号频谱,计算中心频率、上限截止频率及下限截止频率,获取啭音的信号带宽,包括如下步骤:
45、根据啭音信号频谱,获取频谱峰值;根据频谱峰值,获取截止频率值;
46、根据截止频率值,获取与截止频率值对应的上限截止频率和下限截止频率;
47、根据上限截止频率和下限截止频率,计算啭音的信号带宽;
48、其中,所述频谱峰值为啭音信号频谱中的两个峰值;
49、所述截止频率值通过计算频谱峰值与相对峰值之和得到;
50、所述上限截止频率为截止频率值对应的最大频率,所述下限截止频率为截止频率值对应的最小频率;
51、所述信号带宽通过如下公式计算:
52、δf = fh - fl;
53、其中,δf 为信号带宽,fh为上限截止频率,fl为下限截止频率;
54、所述对待测啭音信号进行快速傅里叶变换,根据上限截止频率,获得啭音的重复周期,包括如下步骤:
55、对待测啭音信号进行快速傅里叶变换分析,以获取各个时间间隔内与上限截止频率对应的信号强度;
56、根据获取的信号强度的变化周期,获取啭音的重复周期;
57、其中,所述啭音的重复周期为信号强度的变化周期;
58、或,所述对待测啭音信号进行快速傅里叶变换,根据下限截止频率,获得啭音的重复周期,包括如下步骤:
59、对待测啭音信号进行快速傅里叶变换分析,以获取各个时间间隔内与下限截止频率对应的信号强度;
60、根据获取的信号强度的变化周期,获取啭音的重复周期;
61、其中,所述啭音的重复周期为信号强度的变化周期。
62、本发明具有以下优点:
63、(1)本技术提供了啭音声学特性测试方法及啭音声学特性测试系统,可以通过计算啭音信号频谱,计算中心频率、上限截止频率及下限截止频率,以得到啭音的信号带宽;并根据上限截止频率或下限截止频率,以得到啭音的重复周期,从而获得了啭音声学的主要特性,且处理速度较快,准确率较高。
64、(2)本技术通过多次fft变换并平均的方式,可以得到较为准确的啭音信号频谱,以便于进一步提高本技术获取的啭音信号带宽及啭音重复周期的准确性。
65、本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。