CN111711881A - 一种根据环境音自适应音量调节方法及无线耳机 - Google Patents

一种根据环境音自适应音量调节方法及无线耳机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种根据环境音自适应音量调节方法及无线耳机，用于让用户在通话过程中拥有更佳的使用体验。本发明包括以下步骤S1、检测近端声道的回音，并对近端声道的回音消除；S2、对近端声道进行检测，并将检测到的近端环境声的强度记录为A；S3、对远端声道进行检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B；S4、计算B和A的比值数为M0，通过比值数M0调节相应控制远端声音音量的系数G的收敛等级，设置判断增加远端声音音量或调低远端声音音量的比值判断数为M，其中，G初始化为1，每帧处理以G＝0.99+0.01M/M0形式收敛；当M0大于M时，G小于1，则调低远端声音音量；当M0小于M时，G大于1，则增大远端声音音量。

Description

一种根据环境音自适应音量调节方法及无线耳机
技术领域
本发明涉及耳机音量调节技术领域，尤其涉及一种根据环境音自适应音量调节方法及无线耳机。
背景技术
用户佩戴无线耳机在通话过程中，通常因为周围环境的嘈杂而听不清，现在先进的音频技术中会采用降噪技术(主动降噪或被动降噪)来阻绝噪声传播至耳道内，但是环境噪声是偶然性、无规律的，降噪技术不能完全消除、或者有时无法消除，所以导致的问题是噪声总会进入耳道中产生影响，单纯的降噪技术以及不能满足复杂环境下的通话条件。
在这种背景下，有部分技术提出自适应调整通话音量大小的方案，比如CN201610404367.9在检测到环境噪声等级从而自适应调节音量，现在市场上大多也是采用这种技术实现，当然需要结合一些内置现有技术的算法处理。但其存在的问题在于：处理效果不是最佳，一是其只是能在部分情况(没有检测到讲话的情况下)下实现调节功能，在面对测试到有讲话声时这类算法会置为不工作状态导致如果不间断讲话的时候算法并不会随近端的环境音去调节音量的根据环境音调节下行量的大小，二是，这类算法只根据近端环境音的改变去调节下行音量，如果在下行声音已经比近端环境声已经比较大的情况下，即使近端环境音变大一点，也并不需要去调节下行音量，或者下行音量很小的情况下，即使近端环境音变小的情况下，也并不需要去调小下行音量。在实际通话的通话过程中，上述的方式会带来较差的用户体验。
因此，为解决上述的技术问题，寻找一种根据环境音自适应音量调节方法及无线耳机成为本领域技术人员所研究的重要课题。
发明内容
本发明实施例公开了一种根据环境音自适应音量调节方法及无线耳机，用于让用户在通话过程中拥有更佳的使用体验。
本发明实供了一种根据环境音自适应音量调节方法，包括以下步骤：
S1、检测近端声道的回音，并对近端声道的回音消除；
S2、对近端声道进行检测，并将检测到的近端环境声的强度记录为A；
S3、对远端声道进行检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B；
S4、计算B和A的比值数为M0，通过比值数M0调节相应控制远端声音音量的系数G的收敛等级，设置判断增加远端声音音量或调低远端声音音量的比值判断数为M，其中，G初始化为1，每帧处理以G＝0.99+0.01M/M0形式收敛；
当M0大于M时，G小于1，则调低远端声音音量；
当M0小于M时，G大于1，则增大远端声音音量。
可选地，所述步骤S1中检测近端声道的回音的过程具体包括：
记录近端声道的音频为Λ1，采集远端声道的音频为Λ2；
添加双自适应滤波器并根据Λ1和Λ2的差值调整所述双自适应滤波器的系数，采用最小二乘法去获取最接近回音的滤波器系数并根据近端人声和远端人声以切换两个滤波器的工作状态。
可选地，所述步骤S1中消除近端声道的回音的过程具体包括：
记录检测到的回声声波；
运用Λ1减去Λ2和处在工作状态下的滤波器h[n]的卷积值。
可选地，所述步骤S2具体包括：
近端声道采用单耳麦拾音，若通过VAD检测得到近端环境声，则将近端环境声的强度记录为A。
可选地，近端声道采用单耳麦拾音，若通过VAD检测得到近端人声，则运用历史近端环境声数据推导得到当前的近端环境声，并利用推导的近端环境声覆盖近端人声，并将推导的近端环境声的强度记录为A。
可选地，所述步骤S2具体包括：
近端声道采用双耳麦拾音，通过固定波束形成的原理消除近端人声并将近端环境声记录为A。
可选地，所述步骤S3具体包括：
对远端声道进行VAD检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B。
可选地，所述步骤S4还包括：
设置远端声音音量增加的最大阈值为Max和远端声音音量调低的最小阈值为Min；
当B大于或等于Max时，则不需要调整远端声音音量；
当A小于或等于Min时，则不需要调整远端声音音量。
本发明实供了一种无线耳机，包括处理器、扬声器、声道麦克风、存储设备以及通讯电路；
所述扬声器、所述声道麦克风、所述存储设备以及所述通讯电路均与所述处理器电连接；
所述存储设备适于存储多条指令，所述指令适于由所述处理器加载并执行，所述指令包括：
检测近端声道的回音，并对近端声道的回音消除；
对近端声道进行检测，并将检测到的近端环境声的强度记录为A；
对远端声道进行检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B；
计算B和A的比值数为M0，通过比值数M0调节相应控制远端声音音量的系数G的收敛等级，其中，G初始化为1，每帧处理以G＝0.99+0.01M/M0形式收敛，设置判断增加远端声音音量或调低远端声音音量的比值判断数为M；
当M0大于M时，G小于1，则调低远端声音音量；
当M0小于M时，G大于1，则增大远端声音音量。
可选地，所述声道麦克风为单耳麦式声道麦克风或双耳麦式声道麦克风。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本实施例中的自适应音量调节方法相比现有方案的技术，其目的性更加明确，本实施例中的方法并不是只通过检测近端的环境音变化完成音量调节，而是通过设置通话时的远端人声的强度和近端环境声的强度的比值数M0，将M0与预先设置的比值判断数M进行对比，再根据对比后的结果调节远端声音音量，从而实现自适应音量调节，另外本实施例中的方法在近端有人声的情况下也能够完成调节远端声音音量，并不会出现传统方式中当近端声道检测到人声时算法则不处于工作状态的情况。综上所述，本实施例中的根据环境音自适应音量调节方法，能够为用户提供更佳的使用体验，使用户在近端和远端不同情况音量下能更清楚听见远端的讲话。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明中提供的一种根据环境音自适应音量调节方法的主要流程示意图；
图2为本发明中提供的一种根据环境音自适应音量调节方法的简要流程图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种根据环境音自适应音量调节方法及无线耳机，用于让用户在通话过程中拥有更佳的使用体验。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1至图2，本实施例提供的一种根据环境音自适应音量调节方法包括以下步骤：
S1、检测近端声道的回音，并对近端声道的回音消除；
S2、对近端声道进行检测，并将检测到的近端环境声的强度记录为A；
S3、对远端声道进行检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B；
S4、计算B和A的比值数为M0，通过比值数M0调节相应控制远端声音音量的系数G的收敛等级，设置判断增加远端声音音量或调低远端声音音量的比值判断数为M，其中，每帧处理以G初始化为1，G＝0.99+0.01M/M0形式收敛；
上述的帧指的是音频帧，音频数据是流式的，本身没有明确的一帧帧的概念，在实际的应用中，为了音频算法处理/传输的方便，一般取10ms～20ms为单位的数据量为一帧音频。这个时间被称之为“采样时间”，其长度没有特别的标准，它是根据编解码器和具体应用的需求来决定的。
当M0大于M时，G小于1，并且G收敛到一个较小的数值，则调低远端声音音量；
当M0小于M时，G大于1，并且G收敛到一个较大的数值，则增大远端声音音量。
在步骤S4中，G初始化为1但不限于1，另外，判断增加远端声音音量或调低远端声音音量的比值判断数为M，M实质上为预先设置的远端人声的强度B0与预先设置的近端环境声的强度A0的比值数，M＝B0/A0，也就是信噪比要大于MdB，比值判断数M根据设计者进行调节，比如说M的数值可以为(6±2)范围内某一个确定值。
本实施例中近端的含义为使用者耳机一端，而通话对方则称为远端，另外近端也可称为上行，远端也可称为下行。
本实施例中的自适应音量调节方法相比现有方案的技术，其目的性更加明确，本实施例中的方法并不是只通过检测近端的环境音变化完成音量调节，而是通过设置通话时的远端人声的强度和近端环境声的强度的比值数M0，将M0与预先设置的比值判断数M进行对比，再根据对比后的结果调节远端声音音量，从而实现自适应音量调节，另外本实施例中的方法在近端有人声的情况下也能够完成调节远端声音音量，并不会出现传统方式中当近端声道检测到人声时算法则不处于工作状态的情况。综上所述，本实施例中的根据环境音自适应音量调节方法，能够为用户提供更佳的使用体验，使用户在近端和远端不同情况音量下能更清楚听见远端的讲话。
进一步地，所述步骤S1中检测近端声道的回音的过程具体包括：
记录近端声道的音频为Λ1，采集远端声道的音频为Λ2；
添加双自适应滤波器并根据Λ1和Λ2的差值调整所述双自适应滤波器的系数，采用最小二乘法去获取最接近回音的滤波器系数并根据近端人声和远端人声以切换两个滤波器的工作状态。
所述步骤S1中消除近端声道的回音的过程具体包括：
记录检测到的回声声波；
运用Λ1减去Λ2和处在工作状态下的滤波器h[n]的卷积值。
其中，卷积值＝Λ1-Λ2*h[n]；
需要说明的是，上述的回音检测与消除方法只是其中一种实现方式，本实施例并不对回音的检测与消除方法进行限制，现有技术中的的NLMS算法也可以运用到回音的检测与消除。
可选地，所述步骤S2具体包括：
近端声道采用单耳麦拾音，若通过VAD检测得到近端环境声，则将近端环境声的强度记录为A，其中A的单位为能量J；
若通过VAD检测得到近端人声，则运用历史近端环境声数据推导得到当前的近端环境声，并利用推导的近端环境声覆盖近端人声，并将推导的近端环境声的强度记录为A，其中A的单位为能量J；
需要说明的是，近端声道检测可以区分人(主要是使用者)说话声和环境噪声，比如采用CN201310239724.7中的基于改进的并行模型组合的声音事件识别方法技术来区分识别；
另外，若通过VAD检测得到近端人声时则判断为使用者在说话，此时需要用到历史环境音推断人声讲话时的环境音，可采用谱减法在频域上估计环境噪声，估计环境噪声的方法采用最小统计量控制递归平均噪声估计算法，这类算法可以最大程度去减少近端端突发性的噪声，使自动调节算法更加平稳。
可选地，所述步骤S2具体包括：
近端声道采用双耳麦拾音，通过固定波束形成的原理消除近端人声并将近端环境声记录为A。
需要说明的是，在双耳麦拾音的情况下，采用固定波束形成的原理消除人嘴方向的人声，剩下的就是的环境声，可以不使用VAD直接进行记录，通过该设计，算法可以不间断的调整。
进一步地，所述步骤S3具体包括：
对远端声道进行VAD检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B，其中B的单位为能量J；
需要说明的是，如果对远端声道进行VAD检测，并且检测到是环境噪声时则不做操作，因为在实际通话的过程中，远端声音已经经过降噪处理，检测远端环境声没有实质作用；
进一步地，本实施例中所述的VAD检测为语音活动检测。
进一步地，所述步骤S4还包括：
设置远端声音音量增加的最大阈值为Max和远端声音音量调低的最小阈值为Min；
当B大于或等于Max时，则不需要调整远端声音音量；
当A小于或等于Min时，则不需要调整远端声音音量。
需要说明的是，在上述的远端人声大于或等于硬件扬声器的音量最大值时，则无需要对远端声音音量进行调整；上述的近端环境声小于或等于人耳能听到的音量最小值，也无需对远端声音音量进行调整。
实施例二
本实施例提供一种无线耳机，所述无线耳机包括：
处理器、扬声器、声道麦克风、存储设备以及通讯电路；
需要说明的是，本实施例中的通讯电路为现有技术中的通讯电路；
所述扬声器、所述声道麦克风、所述存储设备以及所述通讯电路均与所述处理器电连接；
所述存储设备适于存储多条指令，所述指令适于由所述处理器加载并执行，所述指令包括：
检测近端声道的回音，并对近端声道的回音消除；
对近端声道进行检测，并将检测到的近端环境声的强度记录为A；
对远端声道进行检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B；
计算B和A的比值数为M0，通过比值数M0调节相应控制远端声音音量的系数G的收敛等级，其中，G初始化为1，每帧处理以G＝0.99+0.01M/M0形式收敛，设置判断增加远端声音音量或调低远端声音音量的比值判断数为M；
当M0大于M时，G小于1，则调低远端声音音量；
当M0小于M时，G大于1，则增大远端声音音量。
需要说明的是，上述声道麦克风为单耳麦式声道麦克风或双耳麦式声道麦克风；
如果采用单耳麦式声道麦克风，则通过VAD检测得到近端环境声，则将近端环境声的强度记录为A；若通过VAD检测得到近端人声，则运用历史近端环境声数据推导得到当前的近端环境声，并利用推导的近端环境声覆盖近端人声，并将推导的近端环境声的强度记录为A；
如果采用双耳麦式声道麦克风，则通过固定波束形成的原理消除近端人声并将近端环境声记录为A。
进一步地，在上述无线耳机中，还可以包括设置于其外壳损伤的外部麦克风，因为软件控制的可靠率并不是100％，当出现算法故障时会对使用者造成的较大影响会甚至会对使用者的耳朵产生危险，为了克服上述的算法故障问题，可采用以下方法，其主要过程为：
1.联通外部环境的外部麦克风(不同于声道麦克风，通常设置于外壳上直接联通环境)检测环境噪声并赋予相应噪声级别，如50dB的噪声定义为B级别(比如设定0～20dB为A级别，20～50dB为B级别，50～80dB为C级别，，80dB以上为D级别)；
2.查找相应噪声级别对应的补偿分贝声(如设定A级别补偿10dB，B级别补偿20dB，C级别补偿30dB，D级别补偿40dB)；
3.根据查找的补偿分贝输出至扬声器用以自动调整音量，需要说明的是，各噪声级别对应的补偿不能是噪声监测分贝的大小，否则人耳将难以接受，比如C级别不能补偿50dB，这时候过高的声音对使用者有伤害。需要说明的是，补偿分贝声是在原播放基础(基准声)上增加的，因而基准声大小基本不变，跟随补偿的声音适应变化。
本实施例中的无线耳机中的处理器能够加载并执行实施例一中所提及的指令，通过设置通话时的远端人声的强度和近端环境声的强度的比值数M0，将M0与预先设置的比值判断数M进行对比，再根据对比后的结果调节远端声音音量，从而实现自适应音量调节，另外本实施例中的方法在近端有人声的情况下也能够完成调节远端声音音量，并不会出现传统方式中当近端声道检测到人声时算法则不处于工作状态的情况。综上所述，本实施例中的无线耳机，能够为用户提供更佳的使用体验，使用户在近端和远端不同情况音量下能更清楚听见远端的讲话。
以上对本发明所提供的一种根据环境音自适应音量调节方法及无线耳机进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种根据环境音自适应音量调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、检测近端声道的回音，并对近端声道的回音消除；
S2、对近端声道进行检测，并将检测到的近端环境声的强度记录为A；
S3、对远端声道进行检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B；
S4、计算B和A的比值数为M0，通过比值数M0调节相应控制远端声音音量的系数G的收敛等级，设置判断增加远端声音音量或调低远端声音音量的比值判断数为M，其中，G初始化为1，每帧处理以G＝0.99+0.01M/M0形式收敛；
当M0大于M时，G小于1，则调低远端声音音量；
当M0小于M时，G大于1，则增大远端声音音量。
2.根据权利要求1所述的根据环境音自适应音量调节方法，其特征在于，所述步骤S1中检测近端声道回音的过程具体包括：
记录近端声道的音频为Λ1，采集远端声道的音频为Λ2；
添加双自适应滤波器并根据Λ1和Λ2的差值调整所述双自适应滤波器的系数，采用最小二乘法去获取最接近回音的滤波器系数并根据近端人声和远端人声以切换两个滤波器的工作状态。
3.根据权利要求2所述的根据环境音自适应音量调节方法，其特征在于，所述步骤S1中消除近端声道的回音的过程具体包括：
记录检测到的回声声波；
运用Λ1减去Λ2和处在工作状态下的滤波器h[n]的卷积值。
4.根据权利要求1所述的根据环境音自适应音量调节方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
近端声道采用单耳麦拾音，若通过VAD检测得到近端环境声，则将近端环境声的强度记录为A。
5.根据权利要求4所述的根据环境音自适应音量调节方法，其特征在于，近端声道采用单耳麦拾音，若通过VAD检测得到近端人声，则运用历史近端环境声数据推导得到当前的近端环境声，并利用推导的近端环境声覆盖近端人声，并将推导的近端环境声的强度记录为A。
6.根据权利要求1所述的根据环境音自适应音量调节方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
近端声道采用双耳麦拾音，通过固定波束形成的原理消除近端人声并将近端环境声记录为A。
7.根据权利要求1所述的根据环境音自适应音量调节方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
对远端声道进行VAD检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B。
8.根据权利要求1所述的根据环境音自适应音量调节方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：
设置远端声音音量增加的最大阈值为Max和远端声音音量调低的最小阈值为Min；
当B大于或等于Max时，则不需要调整远端声音音量；
当A小于或等于Min时，则不需要调整远端声音音量。
9.一种无线耳机，其特征在于，包括处理器、扬声器、声道麦克风、存储设备以及通讯电路；
所述扬声器、所述声道麦克风、所述存储设备以及所述通讯电路均与所述处理器电连接；
所述存储设备适于存储多条指令，所述指令适于由所述处理器加载并执行，所述指令包括：
检测近端声道的回音，并对近端声道的回音消除；
对近端声道进行检测，并将检测到的近端环境声的强度记录为A；
对远端声道进行检测，并将检测到的远端人声的强度记录为B；
计算B和A的比值数为M0，通过比值数M0调节相应控制远端声音音量的系数G的收敛等级，其中，G初始化为1，每帧处理以G＝0.99+0.01M/M0形式收敛，设置判断增加远端声音音量或调低远端声音音量的比值判断数为M；
当M0大于M时，G小于1，则调低远端声音音量；
当M0小于M时，G大于1，则增大远端声音音量。
10.根据权利要求9所述的无线耳机，其特征在于，所述声道麦克风为单耳麦式声道麦克风或双耳麦式声道麦克风。
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