[发明专利]基频可变式发声方法及自适应可变基频式电子人工喉

说明书

本发明公开了一种基频可变式发声方法及自适应可变基频式电子人工喉,包括以下步骤：先收集使用者的生理信号并进行分析，获得该生理信号中的语速信息；再根据语音的语速信息生成基础正弦信号和语速相关正弦信号；然后将基础正弦信号和语速相关正弦信号进行频率调制，得到驱动信号；最后将驱动信号经放大后驱动微型电‑力转换系统工作，生成基频变化的语音。本发明能够采集患者的生理信号并分析得到患者的发音语速，然后根据发音语速调节电子人工喉的发声基频，从而使语音的基频产生变化并形成具有声调信息的电子人工喉语音，有效降低对基频的调控难度和患者的学习难度。

技术领域

本发明涉及一种电子人工喉，特别是基频可变式发声方法及自适应可变基频式电子人工喉。

背景技术

由于疾病、外伤等原因，许多人不得不接受喉头切除术，从而导致术后患者的喉部被移除，声带受损或缺失，失去了发声功能。目前对喉头切除术患者的言语康复手段分为食管语音、食管-气管语音及电子人工喉语音三种。其中食管语音学习困难，发音短暂不连续，响度较低；食管-气管语音则需要二次手术，价格昂贵，维护困难，两者均难以被患者接受。而电子人工喉语音相比前两者具有发音连贯，声音洪亮，学习简单等优点，是目前最流行的言语发声类康复辅具。

但目前的电子人工喉语音仍存在基频单一，语音机械，辐射噪声大等缺点，特别是对于以汉语作为母语的患者而言，由于电子人工喉无法发出具有汉语声调的语音，使患者通过电子人工喉语音正确表达思想受到了巨大的阻碍，限制了电子人工喉的应用。虽然随着对电子人工喉的研究，有大量研究提出使用手指压力、表面肌电、气流气压等生理信号调节电子人工喉的发声基频，使语音具有声调变化，该这种发声方法都存在基频调控复杂、学习困难等缺陷，限制了其实际应用。因此，现有的电子人工喉存在语音基频单一、基频调控复杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基频可变式发声方法及自适应可变基频式电子人工喉。它能够根据患者的发音语速调节电子人工喉的发声基频，从而使语音基频产生变化并降低对基频的调控难度。

本发明的技术方案：基频可变式发声方法，包括以下步骤：

①收集使用者的生理信号并进行分析，获得该生理信号中的语速信息；

②根据语音的语速信息生成基础正弦信号和语速相关正弦信号；

③将基础正弦信号和语速相关正弦信号进行频率调制，得到驱动信号；

④将驱动信号经放大后驱动微型电-力转换系统工作，生成基频变化的语音。

前述的基频可变式发声方法中，所述步骤①中的生理信号包括使用者的语音信号，通过语音分割算法计算语音信号中前后两个音的间隔形成语速信息。

前述的基频可变式发声方法中，所述步骤①中的生理信号包括使用者两颊肌肉的表面肌电信号，通过提取表面肌电信号的平均峰值间隔形成语速信息。

前述的基频可变式发声方法中，所述步骤②中语速相关正弦信号的频率为语速的0.5倍，所述基础正弦信号的频率为60～80Hz。

前述的基频可变式发声方法中，所述步骤③中频率调制方法具体是将基础正弦信号的频率和语速相关正弦信号相乘，生成驱动信号。

实现前述的基频可变式发声方法所用的自适应可变基频式电子人工喉，

包括语音分析系统，用于采集使用者的生理信号，并提取生理信号中的语速信息；

驱动系统，用于分析语速信息中的语速变化，生成驱动信号，并将驱动信号放大后驱动微型电-力转换系统；

微型电-力转换系统，用于将驱动信号转化为机械振动，发出电子人工喉语音。

前述的自适应可变基频式电子人工喉中，还包括电源模块和控制开关。