CN112866852A - 一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法及蓝牙耳机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，通过出对于具备主动降噪(混合降噪或单前馈降噪)的蓝牙耳机，定义了一种实时监控前馈麦克风采集外界信号强弱，并以此来判断外界风噪异响的方法。通过设置权限去限制风噪触发和关闭，使其没有那么随心所意；设置权限过于灵敏，降风噪就会常被误触发，有一点微风也会开启，从而触发降风噪降低前馈麦克风的增益，使得降噪效果不好，用户体验不行；设置权限过于钝化，降风噪机制就会很难触发，那么有该机制就相当于没有；本发明通过预置两个预设阈值，分别是能量阈值与左右相关性阈值，则实现了控制左右相关性阈值来达到大风噪触发防乒乓的迟滞效果。
Description
技术领域
本发明属于主动降噪耳机技术领域，更具体地说，尤其涉及一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法及蓝牙耳机。
背景技术
耳机在人们的寻常生活和工作中已经得到了广泛应用，耳机除了用来欣赏音乐，娱乐的功能之外，也被广泛的应用于隔离噪声，保持相对安静的环境，但是耳机对低频噪声的隔噪效果和能力是有局限性的。主动降噪技术采用的方法是产生一个与外界噪声幅度相同相位相反的信号来抵消进入耳机的噪声。但是目前耳机中采用的主动降噪技术多是固定降噪的技术，这种固定降噪技术存在以下缺陷：外界环境不停变化，当外界噪声和固定降噪量相当的时候会产生比较好的降噪效果，但是当外界噪声高于固定降噪量，就会出现降噪效果达不到最优，或者当外界噪声低于固定降噪量的时候，主动降噪模块实质上会产生一个新的噪声到达人的耳朵。
对于混合式(前馈+反馈)主动降噪，或者自适应前馈降噪，一般都有会带有风噪检测触发机制，通过前馈麦克风拾取能量并计算外界风噪能量，做出降风噪的处理。在主动降噪耳机设计中，一般通过采集并计算前馈滤波器处的能量信号比，然后通过模拟或者数字的方法实现；虽然是有降风噪的功能特性在，但是如何稳妥利用该机制，使其能够稳定，符合人性化与多数消费者的使用习惯，让他们有良好的用户体验，这就需要对风噪机制有一个稳定触发与稳定关闭的模式，因此我们需要提出一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，通过出对于具备主动降噪的蓝牙耳机，定义了一种实时监控前馈麦克风采集外界信号强弱，并以此来判断外界风噪异响的方法。通过设置权限去限制风噪触发和关闭，使其没有那么随心所意；设置权限过于灵敏，降风噪就会常被误触发，有一点微风也会开启，从而触发降风噪降低前馈麦克风的增益，使得降噪效果不好，用户体验不行；设置权限过于钝化，降风噪机制就会很难触发，那么有该机制就相当于没有；本发明通过预置两个预设阈值，分别是能量阈值与左右相关性阈值，则实现了控制左右相关性阈值来达到大风噪触发防乒乓的迟滞效果，而提出的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，包括以下步骤，在主动降噪耳机的每只耳机上各设置一个前馈麦克风，所述前馈麦克风设置在耳机的外侧，所述主动降噪耳机的降风噪控制方法包括：
对前馈麦克风当前时刻采集到的噪声信号进行采样，通过对前馈麦克风从一个时间上连续变化的模拟信号取出若干个有代表性的样本值，来对代表这段时间内连续变化的模拟信号；
量化过程是将采样值在幅度上再进行离散化处理的过程，采样把模拟信号变成了时间上离散的样值序列，但每个样值的幅度仍然是一个连续的模拟量，因此还必须对其进行离散化处理，将其转换为有限个离散值，才能最终与数码来表示其幅值；
采样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字脉冲，则对采样与量化后的耳机信号进行编码，每个二进制数对应一个量化电平，然后把它们排列，得到二值脉冲串组成的数字信息流，用这样方式组成的二值脉冲的频率等于采样频率与量化比特数的乘积，则得到了数字信号的数码率；
通过音频编码方法对数字信号的数码率进行处理，从而便于后续阈值的设置；
就给降风噪的触发与关闭模式加以限制，通过设置两个预设阈值，分别是能量阈值与左右相关性阈值，从而控制左右相关性阈值来达到大风噪触发防乒乓的迟滞效果；
能量阈值设置越高，降风噪机制越难触发降低前馈麦克风增益；
左右相关性阈值设置越低，降风噪机制越难触发降低前馈麦克风增益；
即通过算法模块设计两组阈值：风噪模块检测到外界风噪满足预设阈值的时候触发降低前馈麦克风增益；风噪模块检测到外界风噪满足预设阈值的时候触发恢复前馈麦克风增益。
优选的，对前馈麦克风当前时刻采集到的噪声信号进行采样时，一个在时间和幅值上都连续的模拟音频信号的函数表示为x(t)，采样的过程就是在时间上将函数x(t)离散化的过程，一般的采样是按均匀的时间间隔进行的，设这一时间间隔为T，则取样后的信号为x(nT)，n为自然数。
优选的，量化过程是将采样值在幅度上再进行离散化处理的过程中，所有的采样值可能出现的范围被划分成有限多个量化阶的集合，把凡是落入某个量化阶内的采样值都赋予相同的值，即量化值，采用不同的量化方法，量化后的数据量也就不同，也即量化也是一种压缩数据的方法。
优选的，对采样与量化后的耳机信号进行编码的过程中，由于最简单的编码方式是二进制编码，则采取二进制编码，即用沟比特的二进制编码来表示己经量化过的样值。
优选的，对采样与量化后的耳机信号进行编码的过程中，采样频率越高量化比特数越大，数码率就越高所需要的传输带宽就越宽。
优选的，通过音频编码方法对数字信号的数码率进行处理中，音频编码方法分成波形编码、参数编码与混合编码三类。
优选的，波形编码是尽量保持输入波形不变，即重建的语音信号基本上与原始语音信号波形相同，压缩比较低；
参数编码是要求重建的信号听起来与输入语音一样，但其波形可以不同，它是以语音信号所产生的数学模型为基础的一种编码方法，压缩比较高；
混合编码是综合了波形编码的高质量潜力和参数编码的高压缩效率的混合编码的方法，这类方法也是目前低码率编码的方向。
优选的，能量阈值中，降噪耳机收到的影响风速与预置能量阈值呈正相关。
优选的，左右相关性阈值中，降噪耳机收到的影响风速与预置能量阈值呈正相关，设置能量阈值与左右相关性阈值时，用户可根据这两组预设阈值加上实际场景获取的数据来调整预设阈值。
还包括一种蓝牙耳机，使用了上述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法。
本发明的技术效果和优点，本发明提供的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法：通过出对于具备主动降噪(混合降噪或单前馈降噪)的蓝牙耳机，定义了一种实时监控前馈麦克风采集外界信号强弱，并以此来判断外界风噪异响的方法。通过设置权限去限制风噪触发和关闭，使其没有那么随心所意；设置权限过于灵敏，降风噪就会常被误触发，有一点微风也会开启，从而触发降风噪降低前馈麦克风的增益，使得降噪效果不好，用户体验不行；设置权限过于钝化，降风噪机制就会很难触发，那么有该机制就相当于没有；本发明通过预置两个预设阈值，分别是能量阈值与左右相关性阈值，则实现了控制左右相关性阈值来达到大风噪触发防乒乓的迟滞效果。
附图说明
图1为本发明实施例中预置能量阈值与风速的关系示意图；
图2为本发明实施例中左右相关性阈值与风速的关系示意图；
图3为本发明实施例中风噪左右相关性阈值的示意图；
图4为本发明实施例中风噪检测流程的检测流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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
请参阅附图1-4，一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，包括以下步骤，在主动降噪耳机的每只耳机上各设置一个前馈麦克风，所述前馈麦克风设置在耳机的外侧，所述主动降噪耳机的降风噪控制方法包括：
对前馈麦克风当前时刻采集到的噪声信号进行采样，通过对前馈麦克风从一个时间上连续变化的模拟信号取出若干个有代表性的样本值，来对代表这段时间内连续变化的模拟信号；
量化过程是将采样值在幅度上再进行离散化处理的过程，采样把模拟信号变成了时间上离散的样值序列，但每个样值的幅度仍然是一个连续的模拟量，因此还必须对其进行离散化处理，将其转换为有限个离散值，才能最终与数码来表示其幅值；
采样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字脉冲，则对采样与量化后的耳机信号进行编码，每个二进制数对应一个量化电平，然后把它们排列，得到二值脉冲串组成的数字信息流，用这样方式组成的二值脉冲的频率等于采样频率与量化比特数的乘积，则得到了数字信号的数码率；
通过音频编码方法对数字信号的数码率进行处理，从而便于后续阈值的设置；
就给降风噪的触发与关闭模式加以限制，通过设置两个预设阈值，分别是能量阈值与左右相关性阈值，从而控制左右相关性阈值来达到大风噪触发防乒乓的迟滞效果；
能量阈值设置越高，降风噪机制越难触发降低前馈麦克风增益；
左右相关性阈值设置越低，降风噪机制越难触发降低前馈麦克风增益；
即通过算法模块设计两组阈值：风噪模块检测到外界风噪满足预设阈值的时候触发降低前馈麦克风增益；风噪模块检测到外界风噪满足预设阈值的时候触发恢复前馈麦克风增益。
对前馈麦克风当前时刻采集到的噪声信号进行采样时，一个在时间和幅值上都连续的模拟音频信号的函数表示为x(t)，采样的过程就是在时间上将函数x(t)离散化的过程，一般的采样是按均匀的时间间隔进行的，设这一时间间隔为T，则取样后的信号为x(nT)，n为自然数。
量化过程是将采样值在幅度上再进行离散化处理的过程中，所有的采样值可能出现的范围被划分成有限多个量化阶的集合，把凡是落入某个量化阶内的采样值都赋予相同的值，即量化值，采用不同的量化方法，量化后的数据量也就不同，也即量化也是一种压缩数据的方法。
对采样与量化后的耳机信号进行编码的过程中，由于最简单的编码方式是二进制编码，则采取二进制编码，即用沟比特的二进制编码来表示己经量化过的样值；对采样与量化后的耳机信号进行编码的过程中，采样频率越高量化比特数越大，数码率就越高所需要的传输带宽就越宽。
通过音频编码方法对数字信号的数码率进行处理中，音频编码方法分成波形编码、参数编码与混合编码三类；波形编码是尽量保持输入波形不变，即重建的语音信号基本上与原始语音信号波形相同，压缩比较低；参数编码是要求重建的信号听起来与输入语音一样，但其波形可以不同，它是以语音信号所产生的数学模型为基础的一种编码方法，压缩比较高；混合编码是综合了波形编码的高质量潜力和参数编码的高压缩效率的混合编码的方法，这类方法也是目前低码率编码的方向。
能量阈值中，降噪耳机收到的影响风速与预置能量阈值呈正相关；左右相关性阈值中，降噪耳机收到的影响风速与预置能量阈值呈正相关；设置能量阈值与左右相关性阈值时，用户可根据这两组预设阈值加上实际场景获取的数据来调整预设阈值。
具体使用时，生活中很典型的一个案例，生活中避免不了摇头风扇，假如佩戴带有降风噪特性的降噪耳机，降风噪机制随着风扇的摇头来回触发关闭，就像是乒乓球落地弹起来一样，给消费者一种不好的体验，在本设计中，就给降风噪的触发与关闭模式加以限制，尽量满足用户体验，营造良好的体验效果；在本设计中涉及到了两个预设阈值，分别是能量阈值与左右相关性阈值，该设计主要控制左右相关性阈值来达到大风噪触发防乒乓的迟滞效果。
综上所述：通过出对于具备主动降噪(混合降噪或单前馈降噪)的蓝牙耳机，定义了一种实时监控前馈麦克风采集外界信号强弱，并以此来判断外界风噪异响的方法。通过设置权限去限制风噪触发和关闭，使其没有那么随心所意；设置权限过于灵敏，降风噪就会常被误触发，有一点微风也会开启，从而触发降风噪降低前馈麦克风的增益，使得降噪效果不好，用户体验不行；设置权限过于钝化，降风噪机制就会很难触发，那么有该机制就相当于没有；本发明通过预置两个预设阈值，分别是能量阈值与左右相关性阈值，则实现了控制左右相关性阈值来达到大风噪触发防乒乓的迟滞效果。
另外本发明还包括一种蓝牙耳机，采用了上述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
在主动降噪耳机的每只耳机上各设置一个前馈麦克风，所述前馈麦克风设置在耳机的外侧，所述主动降噪耳机的降风噪控制方法包括：
对前馈麦克风当前时刻采集到的噪声信号进行采样，通过对前馈麦克风从一个时间上连续变化的模拟信号取出若干个有代表性的样本值，来对代表这段时间内连续变化的模拟信号；
量化过程是将采样值在幅度上再进行离散化处理的过程，采样把模拟信号变成了时间上离散的样值序列，但每个样值的幅度仍然是一个连续的模拟量，因此还必须对其进行离散化处理，将其转换为有限个离散值，才能最终与数码来表示其幅值；
采样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字脉冲，则对采样与量化后的耳机信号进行编码，每个二进制数对应一个量化电平，然后把它们排列，得到二值脉冲串组成的数字信息流，用这样方式组成的二值脉冲的频率等于采样频率与量化比特数的乘积，则得到了数字信号的数码率；
通过音频编码方法对数字信号的数码率进行处理，从而便于后续阈值的设置；
就给降风噪的触发与关闭模式加以限制，通过设置两个预设阈值，分别是能量阈值与左右相关性阈值，从而控制左右相关性阈值来达到大风噪触发防乒乓的迟滞效果；
能量阈值设置越高，降风噪机制越难触发降低前馈麦克风增益；
左右相关性阈值设置越低，降风噪机制越难触发降低前馈麦克风增益；
即通过算法模块设计两组阈值：风噪模块检测到外界风噪满足预设阈值的时候触发降低前馈麦克风增益；风噪模块检测到外界风噪满足预设阈值的时候触发恢复前馈麦克风增益。
2.根据权利要求1所述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，其特征在于：对前馈麦克风当前时刻采集到的噪声信号进行采样时，一个在时间和幅值上都连续的模拟音频信号的函数表示为x(t)，采样的过程就是在时间上将函数x(t)离散化的过程，一般的采样是按均匀的时间间隔进行的，设这一时间间隔为T，则取样后的信号为x(nT)，n为自然数。
3.根据权利要求1所述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，其特征在于：量化过程是将采样值在幅度上再进行离散化处理的过程中，所有的采样值可能出现的范围被划分成有限多个量化阶的集合，把凡是落入某个量化阶内的采样值都赋予相同的值，即量化值，采用不同的量化方法，量化后的数据量也就不同，也即量化也是一种压缩数据的方法。
4.根据权利要求1所述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，其特征在于：对采样与量化后的耳机信号进行编码的过程中，由于最简单的编码方式是二进制编码，则采取二进制编码，即用沟比特的二进制编码来表示己经量化过的样值。
5.根据权利要求1所述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，其特征在于：对采样与量化后的耳机信号进行编码的过程中，采样频率越高量化比特数越大，数码率就越高所需要的传输带宽就越宽。
6.根据权利要求1所述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，其特征在于：通过音频编码方法对数字信号的数码率进行处理中，音频编码方法分成波形编码、参数编码与混合编码三类。
7.根据权利要求6所述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，其特征在于：波形编码是尽量保持输入波形不变，即重建的语音信号基本上与原始语音信号波形相同，压缩比较低；
参数编码是要求重建的信号听起来与输入语音一样，但其波形可以不同，它是以语音信号所产生的数学模型为基础的一种编码方法，压缩比较高；
混合编码是综合了波形编码的高质量潜力和参数编码的高压缩效率的混合编码的方法，这类方法也是目前低码率编码的方向。
8.根据权利要求1所述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，其特征在于：能量阈值中，降噪耳机收到的影响风速与预置能量阈值呈正相关。
9.根据权利要求1所述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法，其特征在于：左右相关性阈值中，降噪耳机收到的影响风速与预置左右相关性阈值呈正相关，设置能量阈值与左右相关性阈值时，用户可根据这两组预设阈值加上实际场景获取的数据来调整预设阈值。
10.一种蓝牙耳机，其特征在于，使用了权利要求1-9任一项所述的一种大风噪触发防乒乓的迟滞设计方法。
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