Claims (24)
1. Способ определения стрессового состояния человека по голосу, включающий следующие этапы:1. A method for determining a person’s stress state by voice, comprising the following steps:
получение речевого сигнала в определенном отрезке времени;receiving a speech signal in a certain period of time;
расчет спектральных характеристик спектра полученного речевого сигнала;calculation of spectral characteristics of the spectrum of the received speech signal;
определение уровня стрессового состояния по рассчитанным спектральным характеристикам; иdetermination of the level of stress state by calculated spectral characteristics; and
отображение результатов определенного стрессового состояния, отличающийся тем, что:displaying the results of a certain stress state, characterized in that:
при расчете спектральных характеристик рассчитывают по крайней мере четыре параметра спектра: частоту основного тона, интенсивность спектра, медиану спектра и широту спектра;when calculating the spectral characteristics, at least four spectrum parameters are calculated: the fundamental frequency, the intensity of the spectrum, the median of the spectrum and the breadth of the spectrum;
при определении уровня стрессового состояния, по каждому из четырех параметров спектра рассчитывают безразмерный нормализованный параметр стресса, который отражает стрессовое состояние по соответствующему параметру спектра, для чего предварительно рассчитывают стресс-фактор Z нормализованного параметра стресса как сумму относительных отклонений между средним арифметическим значением параметра спектра и текущим значением параметра спектра и между локальным средним значением параметра спектра и текущим значением параметра спектра, определяя нормализованный параметр стресса как 1/(1+eZ), а уровень стрессового состояния определяют как средневзвешенное значение всех рассчитанных нормализованных параметров стресса; иwhen determining the level of a stress state, a dimensionless normalized stress parameter is calculated for each of the four spectrum parameters, which reflects the stress state by the corresponding spectrum parameter, for which the stress factor Z of the normalized stress parameter is previously calculated as the sum of the relative deviations between the arithmetic mean value of the spectrum parameter and the current the value of the spectrum parameter and between the local average value of the spectrum parameter and the current value of the spectrum parameter a, determining the normalized stress parameter as 1 / (1 + e Z ), and the level of stress state is determined as the weighted average of all calculated normalized stress parameters; and
результаты определенного стрессового состояния отображают путем непосредственного отображения величины определенного уровня стрессового состояния и/или путем отображение сигналов, соответствующих определенной величине или определенному интервалу величин определенного уровня стрессового состояния.the results of a particular stress state are displayed by directly displaying a value of a certain level of a stress state and / or by displaying signals corresponding to a certain value or a certain range of values of a certain level of a stress state.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для расчета спектральных характеристик используют окна речевого сигнала, перекрывающиеся по крайней мере на половину своей ширины.2. The method according to claim 1, characterized in that for the calculation of spectral characteristics using the window of the speech signal, overlapping at least half its width.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что окна речевого сигнала принимают к расчету при условии, что в ряду окон имеется не более одного невокализованного окна.3. The method according to claim 2, characterized in that the windows of the speech signal are accepted for calculation, provided that in the row of windows there is no more than one unvoiced window.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что окна речевого сигнала принимают к расчету при условии, что относительное отклонение частоты основного тона в любой паре вокализованных окон не превышает 20%.4. The method according to claim 2, characterized in that the windows of the speech signal are accepted for calculation, provided that the relative deviation of the frequency of the fundamental tone in any pair of voiced windows does not exceed 20%.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что за текущее значение частоты основного тона принимают частоту основного тона при максимуме спектральной характеристики в диапазоне частот 50-500 Гц.5. The method according to claim 1, characterized in that the current frequency of the fundamental tone is the frequency of the fundamental tone with the maximum spectral characteristics in the frequency range of 50-500 Hz.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность спектра рассчитывают как интеграл квадрата спектральной характеристики.6. The method according to claim 1, characterized in that the intensity of the spectrum is calculated as the integral of the square of the spectral characteristic.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что медиану спектра рассчитывают как средневзвешенное значение спектральной характеристики, где в качестве весов используют частоты.7. The method according to claim 1, characterized in that the median of the spectrum is calculated as the weighted average value of the spectral characteristic, where frequencies are used as weights.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что широту спектра рассчитывают, как разность между максимальной и минимальной частотами, для которых спектральная характеристика превышает заданное пороговое значение.8. The method according to claim 1, characterized in that the breadth of the spectrum is calculated as the difference between the maximum and minimum frequencies for which the spectral characteristic exceeds a predetermined threshold value.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что при расчете широты задают пороговое значение 2-8%, ниже которого спектральную характеристику считают нулевой.9. The method according to claim 8, characterized in that when calculating the latitude, a threshold value of 2-8% is set, below which the spectral characteristic is considered zero.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве средневзвешенного значения всех рассчитанных нормализованных параметров стресса используют их среднее арифметическое значение.10. The method according to claim 1, characterized in that the arithmetic average value is used as the weighted average of all calculated normalized stress parameters.
11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что результаты определенного стрессового состояния отображают световым излучением в диапазоне видимых волн, причем длина испускаемой волны света зависит от значения определенного уровня стрессового состояния.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the results of a certain stress state are displayed by light radiation in the range of visible waves, the length of the emitted wave of light depending on the value of a certain level of stress state.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что уровень стрессового состояния отображают так, что длина испускаемой волны света возрастает или убывает при увеличении или уменьшении значения определенного уровня стрессового состояния в диапазоне его возможных значений.12. The method according to claim 11, characterized in that the level of the stress state is displayed so that the length of the emitted wave of light increases or decreases with increasing or decreasing values of a certain level of stress state in the range of its possible values.
13 Способ по п.12, отличающийся тем, что для наименьших значений уровня стрессового состояния используют зеленый свет, для средних значений - желтый свет, а для максимальных значений - красный цвет.13 The method according to p. 12, characterized in that for the smallest values of the level of stress state use green light, for average values - yellow light, and for maximum values - red.
14. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что результаты определенного стрессового состояния отображают с помощью вибрации, причем частота вибрационных колебаний зависит от значения определенного уровня стрессового состояния.14. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the results of a certain stress state are displayed using vibration, and the frequency of vibrational vibrations depends on the value of a certain level of stress state.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что уровень стрессового состояния отображают так, что частота вибрационных колебаний возрастает или убывает вплоть до нуля при увеличении или уменьшении значения определенного уровня стрессового состояния в диапазоне его возможных значений.15. The method according to 14, characterized in that the level of the stress state is displayed so that the frequency of vibrational vibrations increases or decreases to zero as the value of a certain level of stress state increases or decreases in the range of its possible values.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что для наименьших значений уровня стрессового состояния используют минимальную частоту вибрационных колебаний из числа возможных или их отсутствие, для средних значений уровня стрессового состояния - среднюю частоту вибрационных колебаний из числа возможных, а для максимальных значений уровня стрессового состояния - максимальную частоту вибрационных колебаний из числа возможных.16. The method according to p. 15, characterized in that for the smallest values of the level of stress state use the minimum frequency of vibrational vibrations from the number of possible or their absence, for average values of the level of stressful state - the average frequency of vibrational vibrations from among the possible, and for maximum values of the level stress state - the maximum frequency of vibrational vibrations from among the possible.
17. Устройство для определения стрессового состояния человека по голосу, содержащее:17. A device for determining the stress state of a person by voice, containing:
средство приема для получения речевого сигнала в определенном отрезке времени;reception means for receiving a speech signal in a certain period of time;
средство обработки для расчета спектральных характеристик спектра полученного речевого сигнала, преобразованного в цифровую форму, и определения уровня стрессового состояния по рассчитанным спектральным характеристикам; иprocessing means for calculating the spectral characteristics of the spectrum of the received speech signal, converted into digital form, and determining the level of stress state from the calculated spectral characteristics; and
средство отображение результатов определенного стрессового состояния, отличающееся тем, что средство обработки выполнено с возможностью расчета спектральных характеристик спектра полученного речевого сигнала и определения уровня стрессового состояния по рассчитанным спектральным характеристикам способом по любому из пп.1-10.means for displaying the results of a certain stress state, characterized in that the processing means is configured to calculate the spectral characteristics of the spectrum of the received speech signal and determine the level of stress state according to the calculated spectral characteristics by the method according to any one of claims 1 to 10.
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что средство отображения выполнено в виде средства светового излучения в диапазоне видимых волн, причем длина испускаемой волны света зависит от значения уровня стрессового состояния, определенного средством обработки.18. The device according to 17, characterized in that the display means is made in the form of light radiation in the range of visible waves, and the length of the emitted light wave depends on the value of the level of stress state determined by the processing means.
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что средство светового излучения выполнено с возможностью испускать зеленый свет, когда уровень стрессового состояния имеет наименьшие из возможных значений уровня стрессового состояния, желтый свет - для средних из его возможных значений и красный свет - для максимальных из его возможных значений.19. The device according to p. 18, characterized in that the light emission means is configured to emit green light when the stress state level has the smallest possible values of the stress state level, yellow light for average of its possible values and red light for maximum of its possible meanings.
20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что средство отображения выполнено в виде средства вибрации, причем частота вибрационных колебаний зависит от значения уровня стрессового состояния, определенного средством обработки.20. The device according to 17, characterized in that the display means is made in the form of means of vibration, and the frequency of vibrational vibrations depends on the value of the level of stress state determined by the processing means.
21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что средство вибрации выполнено с возможностью вибрировать с минимальной частотой вибрационных колебаний вплоть до нуля из числа возможных, когда уровень стрессового состояния имеет наименьшие из возможных значений уровня стрессового состояния, вибрировать со средними частотами вибрационных колебаний из числа возможных для средства вибрации, когда уровень стрессового состояния имеет средние из числа возможных значений уровня стрессового состояния, и вибрировать с максимальными частотами вибрационных колебаний из числа возможных для средства вибрации, когда уровень стрессового состояния имеет максимальные из числа возможных значений уровня стрессового состояния.21. The device according to claim 20, characterized in that the vibration means is configured to vibrate with a minimum frequency of vibrational vibrations up to zero of those possible, when the level of the stress state has the smallest possible values of the level of stress state, vibrate with the average frequencies of vibrational vibrations from the numbers possible for the means of vibration, when the level of the stress state is average of the number of possible values of the level of stress, and vibrate with the maximum vibration frequencies fluctuations from the number of possible vibrations for the means, when the level of the stress state has the maximum of the number of possible values of the level of stress state.
22. Устройство по п.20, отличающееся тем, что все элементы устройства объединены в составе одного портативного прибора.22. The device according to claim 20, characterized in that all the elements of the device are combined as part of one portable device.
23. Устройство по п.20, отличающееся тем, что все элементы устройства входят в состав компьютера или компьютеризированного устройства.23. The device according to claim 20, characterized in that all the elements of the device are part of a computer or computerized device.
24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что компьютеризированное устройство выбирают из группы цифровой диктофон, сотовый телефон; цифровая камера с записью звука; карманный компьютер.
24. The device according to item 23, wherein the computerized device is selected from the group of digital voice recorder, cell phone; digital camera with sound recording; handheld computer.