WO2021017136A1

WO2021017136A1 - 一种耳机降噪方法、装置、耳机及可读存储介质

Info

Publication number: WO2021017136A1
Application number: PCT/CN2019/108289
Authority: WO
Inventors: 于锴; 华洋; 王若蕙
Original assignee: 歌尔股份有限公司
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-02-04
Also published as: CN110418233A

Abstract

本发明公开了一种耳机降噪方法、装置、耳机及计算机可读存储介质，包括依据前馈麦克风拾取到的声音信号得到第一麦克风电信号，声音信号包括噪声信号和喇叭声音信号；依据喇叭前端电信号对第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除喇叭声音信号的第二麦克风电信号；依据第二麦克风电信号控制喇叭发出相应的噪声抑制声音信号，以对于噪声信号进行抵消。本发明根据喇叭前端电信号对第一麦克风电信号进行滤波处理，将第一麦克风电信号中与喇叭声音信号对应的电信号部分滤除，得到保留噪声信号的第二麦克风电信号，根据第二麦克风电信号控制喇叭播放相应的噪声抑制声音信号，在使用过程中能破坏前馈降噪中的反馈回路，提高耳机的降噪效果和音质。

Description

一种耳机降噪方法、装置、耳机及可读存储介质

本申请要求于2019年7月26日提交中国专利局、申请号为201910684219.0、发明名称为“一种耳机降噪方法、装置、耳机及可读存储介质”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明实施例涉及耳机设备技术领域，特别是涉及一种耳机降噪方法、装置、耳机及计算机可读存储介质。

背景技术

前馈麦克风(FFMIC)设置在耳机外壳，以接收外部的环境噪声，通过降噪电路H发送给喇叭，使喇叭SPK发出一个与噪声信号等值反相的声音信号，与原噪声信号进行抵消，具体请参照图1和图2。

其中，图2中P为前馈麦克风到人耳处的声学通道传递函数，G为喇叭到人耳处声学通道的传递函数，H为降噪滤波器响应，d为渗透到人耳处的噪声，c为控制信号，e为d与c叠加后的残余噪声。

理论上，前馈降噪中仅存在前馈通路，无反馈通路出现。但是，在实际设计时，由于前馈麦克风密封不严等情况下，会将喇叭发出的声音传递给前馈麦克风，产生反馈通路，如图3虚线所示。反馈回前馈麦克的声音经前馈滤波器又发送给喇叭，在某些频点上可能会产生正向的叠加，引起***啸叫、共振等不稳定现象。另外，由于反馈回路的存在，喇叭播放音乐时也会被反馈回***，对音质产生破坏。

通常为避免上述情况出现，在设计耳机时会要求前馈麦克风严格密封，同时尽量将喇叭后腔与前馈麦克风隔开，从而减少反馈通路的产生，这一方案在耳罩等产品中比较容易实现，但是在耳塞等入耳式耳机产品中，由于空间较小，使前馈麦克风的点胶密封工作非常困难，点胶不到位容易出现细小的缝隙，低频密封较差，极易在低频段形成反馈回路，而且，没有足够的空间给喇叭设计单独腔体，使其与前馈麦克风隔离。

因此，如何提高耳机的降噪效果、保障耳机音质成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种耳机降噪方法、装置、耳机及计算机可读存储介质，在使用过程中能够破坏前馈降噪中的反馈回路，尤其能够提高入耳式耳机的降噪效果和音质效果。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种耳机降噪方法，包括：

依据前馈麦克风拾取到的声音信号得到第一麦克风电信号，所述声音信号包括噪声信号和喇叭声音信号；

依据喇叭前端电信号对所述第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号；

依据所述第二麦克风电信号控制所述喇叭发出相应的噪声抑制声音信号，以对于所述噪声信号进行抵消。

可选的，所述依据喇叭前端电信号对所述第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号的过程为：

采用自适应滤波器对所述喇叭前端电信号进行分析，确定出与所述自适应滤波器的最小误差信号对应的目标参考信号；

从所述第一麦克风电信号中滤除所述目标参考信号，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号。

可选的，所述喇叭前端电信号包括噪声抑制电信号和音频播放电信号。

可选的，所述依据所述第二麦克风电信号控制所述喇叭发出相应的噪声抑制声音信号的过程为：

依据所述第二麦克风电信号生成新的噪声抑制电信号；

依据所述新的噪声抑制电信号控制所述喇叭发出相应的噪声抑制声音信号；

采用所述新的噪声抑制电信号对所述喇叭前端电信号中的噪声抑制电信号进行更新。

可选的，所述音频播放电信号包括与音频文件对应的音频电信号和/或与语音通话对应的语音电信号。

本发明实施例还相应的提供了一种耳机降噪装置，包括：

获取模块，用于依据前馈麦克风拾取到的声音信号得到第一麦克风电信号，所述声音信号包括噪声信号和喇叭声音信号；

处理模块，用于依据喇叭前端电信号对所述第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号；

降噪模块，用于依据所述第二麦克风电信号控制所述喇叭发出相应的噪声抑制声音信号，以对于所述噪声信号进行抵消。

可选的，所述处理模块包括：

分析模块，用于采用自适应滤波器对所述喇叭前端电信号进行分析，确定出与所述自适应滤波器的最小误差信号对应的目标参考信号；

滤除模块，用于从所述第一麦克风电信号中滤除所述目标参考信号，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号。

本发明实施例还提供了一种耳机，包括前馈麦克风、喇叭、存储器和滤波处理器，其中：

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述滤波处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述耳机降噪方法的步骤。

可选的，所述滤波处理器包括自适应滤波器。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述耳机降噪方法的步骤。

本发明实施例提供了一种耳机降噪方法、装置、耳机及计算机可读存储介质，该方法根据喇叭前端电信号对前馈麦克风获取的第一麦克风电信号进行滤波处理，将第一麦克风电信号中与喇叭声音信号对应的电信号部分滤除，得到保留噪声信号的第二麦克风电信号，并根据该第二麦克风电信号控制喇叭播放相应的噪声抑制声音信号，本申请在使用过程中能够破坏前馈降噪中的反馈回路，尤其能够提高入耳式耳机的降噪效果和音质效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的一种前馈降噪示意图；

图2为现有的一种前馈降噪原理图；

图3为现有的一种存在反馈通路的前馈降噪结构图；

图4为本发明实施例提供的一种耳机降噪方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种设有自适应滤波器的前馈降噪结构图；

图6为本发明实施例提供的一种耳机降噪装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种耳机降噪方法、装置、耳机及计算机可读存储介质，在使用过程中能够破坏前馈降噪中的反馈回路，尤其能够提高入耳式耳机的降噪效果和音质效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

请参照图4，图4为本发明实施例提供的一种耳机降噪方法的流程示意图。该方法包括：

S110：依据前馈麦克风拾取到的声音信号得到第一麦克风电信号，声音信号包括噪声信号和喇叭声音信号；

需要说明的是，由于对于入耳式耳机(例如TWS耳机)内部空间小，前馈麦克风点胶会不到位，导致前馈麦克风密封不严格，并且前馈麦克风和喇叭之间不能够隔离，所以在耳机使用过程中前馈麦克风拾取到的声音信号包括两部分，一部分为环境中的噪声信号，另一部分为喇叭播放的声音信号反馈至前馈麦克风中的喇叭声音信号。根据前馈麦克风拾取到的声音信号能够进一步得到与其对应的第一麦克风电信号。

S120：依据喇叭前端电信号对第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除喇叭声音信号的第二麦克风电信号；

具体的，由于喇叭是根据喇叭前端电信号发出与其对应的声音信号的，所以在得到第一麦克风信号后，可以根据喇叭前端电信号对第一麦克风信号进行滤波处理，将第一麦克风信号中的喇叭声音信号部分滤除掉，从而得到剩余部分的第二麦克风电信号。

S130：依据第二麦克风电信号控制喇叭发出相应的噪声抑制声音信号，以对于噪声信号进行抵消。

具体的，在得到滤除喇叭声音信号的第二麦克风电信号后，根据该第二麦克风电信号控制喇叭发出相应的噪声抑制声音信号，以便采用该噪声抑制声音信号对噪声信号进行抵消，其中，由于本申请中的第二麦克风电信号中滤除了反馈至前馈麦克风的喇叭声音信号，所以根据该第二麦克风电信号控制喇叭发出的噪声抑制声音信号能够在一定程度上避免***啸叫、共振等不稳定情况的发生，破坏了反馈回路，从而提高降噪效果，尤其是对于小体积的耳机，在不能够对前馈麦克风和喇叭进行隔离时，能够提高耳机的降噪效果，并且在耳机播放音乐时，也能够提高音质。

进一步的，上述S120中依据喇叭前端电信号对第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除喇叭声音信号的第二麦克风电信号的过程，具体可以为：

采用自适应滤波器对喇叭电信号进行分析，确定出与自适应滤波器的最小误差信号对应的目标参考信号；

从第一麦克风电信号中滤除目标参考信号，得到滤除喇叭声音信号的第二麦克风电信号。

需要说明的是，由于输入至喇叭的喇叭前端电信号与前馈麦克风拾取到的喇叭信号之间存在一定差异，所以为了提高处理精确度，本申请中可以采用自适应滤波器对喇叭前端电信号进行分析。具体的，如图5所示，第一麦克风电信号为n+s，其中n表示与噪声信号对应的电信号，s表示与前端麦克风接收到的喇叭声音信号对应的电信号，x为输出至喇叭的信号，也即喇叭前端电信号，y为自适应滤波器的输出电信号，其中，可以将喇叭前端电信号x作为初始参考信号，然后对该初始参考信号进行分析，当自适应滤波器的误差信号e达到最小时，确定出此时的输出信号y，将该输出信号y作为目标参考信号。也即将与自适应滤波器的最小误差信号对应的输出信号作为目标参考信号，误差信号e最小时，自适应滤波器的输出信号y与第一麦克风信号中的喇叭声音信号s最接近，所以可以将此时自适应滤波器的输出信号y作为目标参考信号(也即作为传入前馈麦克风的喇叭声音信号)，并从第一麦克风电信号中滤除该目标参考信号，从而能够得到滤除喇叭声音信号的第二麦克风电信号，以使该第二麦克风电信号中剩余的电信号部分更接近于噪声信号对应的电信号，进一步减少***啸叫、共振等不稳定情况的发生，提高降噪效果和耳机音质。

更进一步的，当用户使用耳机通话或者播放音乐时，该喇叭前端电信号可以包括两部分，一部分为噪声抑制电信号，另一部分为音频播放电信号，以使喇叭根据噪声抑制电信号发出噪声抑制声音信号，以抵消噪声信号，喇叭根据音频播放电信号发出相应的声音信号，该声音信号可以为音乐或者语音。也即，本实施例中的音频播放信号可以包括与音频文件对应的音频电信号和/或与语音通话对应的语音电信号，具体可以根据实际情况进行确定，本实施例不做特殊限定。

具体的，当喇叭前端电信号包括噪声抑制电信号和音频播放电信号两部分时，上述依据第二麦克风电信号控制喇叭发出相应的噪声抑制声音信号的过程，具体可以为：

依据第二麦克风电信号生成新的噪声抑制电信号；

依据新的噪声抑制电信号控制喇叭发出相应的噪声抑制声音信号；

采用新的噪声抑制电信号对喇叭前端电信号中的噪声抑制电信号进行更新。

需要说明的是，由于第二麦克风电信号中已经滤除了与喇叭声音信号对应的电信号部分，所以可以根据第二麦克风电信号生成新的噪声抑制电信号，并采用该新的噪声抑制电信号对喇叭前端电信号中的噪声抑制电信号进行更新，然后根据该新的噪声抑制电信号控制喇叭发出相应的噪声抑制声音信号，以对噪声信号进行抵消。在后续对喇叭进行控制时，不断更新喇叭前端电信号中的噪声抑制电信号，当然在音频文件发生变化时，也需要相应的更新音频播放电信号，该部分为现有技术，本申请对此不再赘述。

本发明实施例提供了一种耳机降噪方法，该方法根据喇叭前端电信号对前馈麦克风获取的第一麦克风电信号进行滤波处理，将第一麦克风电信号中与喇叭声音信号对应的电信号部分滤除，得到保留噪声信号的第二麦克风电信号，并根据该第二麦克风电信号控制喇叭播放相应的噪声抑制声音信号，本申请在使用过程中能够破坏前馈降噪中的反馈回路，尤其能够提高入耳式耳机的降噪效果和音质效果。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还相应的提供了一种耳机降噪装置，具体请参照图6，该装置包括：

获取模块21，用于依据前馈麦克风拾取到的声音信号得到第一麦克风电信号，声音信号包括噪声信号和喇叭声音信号；

处理模块22，用于依据喇叭前端电信号对第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除喇叭声音信号的第二麦克风电信号；

降噪模块23，用于依据第二麦克风电信号控制喇叭发出相应的噪声抑制声音信号，以对于噪声信号进行抵消。

进一步的，处理模块22包括：

分析模块，用于采用自适应滤波器对喇叭电信号进行分析，确定出与自适应滤波器的最小误差信号对应的目标参考信号；

滤除模块，用于从第一麦克风电信号中滤除目标参考信号，得到滤除喇叭声音信号的第二麦克风电信号。

需要说明的是，本实施例中所提供的耳机降噪装置具有与上述实施例中所提供的耳机降噪方法相同的有益效果，并且对于本实施例中所涉及到的耳机降噪方法的具体介绍请参照上述实施例，本申请对此不再赘述。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种耳机，包括前馈麦克风、喇叭、存储器和滤波处理器，其中：

存储器，用于存储计算机程序；

滤波处理器，用于执行计算机程序时实现如上述耳机降噪方法的步骤。

进一步的，滤波处理器包括自适应滤波器，当然还包括前馈滤波器(也即降噪滤波器)。

具体的，在自适应滤波器输出目标参考信号后，前馈滤波器根据该目标参考信号对前馈麦克风输出的第一麦克风电信号进行处理，得到第二麦克风电信号，并根据该第二麦克风电信号控制喇叭发出相应的噪声抑制声音信号。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述耳机降噪方法的步骤。

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

一种耳机降噪方法，其特征在于，包括：

依据前馈麦克风拾取到的声音信号得到第一麦克风电信号，所述声音信号包括噪声信号和喇叭声音信号；

依据喇叭前端电信号对所述第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号；

依据所述第二麦克风电信号控制所述喇叭发出相应的噪声抑制声音信号，以对于所述噪声信号进行抵消。
根据权利要求1所述的耳机降噪方法，其特征在于，所述依据喇叭前端电信号对所述第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号的过程为：

采用自适应滤波器对所述喇叭前端电信号进行分析，确定出与所述自适应滤波器的最小误差信号对应的目标参考信号；

从所述第一麦克风电信号中滤除所述目标参考信号，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号。
根据权利要求2所述的耳机降噪方法，其特征在于，所述喇叭前端电信号包括噪声抑制电信号和音频播放电信号。
根据权利要求3所述的耳机降噪方法，其特征在于，所述依据所述第二麦克风电信号控制所述喇叭发出相应的噪声抑制声音信号的过程为：

依据所述第二麦克风电信号生成新的噪声抑制电信号；

依据所述新的噪声抑制电信号控制所述喇叭发出相应的噪声抑制声音信号；

采用所述新的噪声抑制电信号对所述喇叭前端电信号中的噪声抑制电信号进行更新。
根据权利要求3所述的耳机降噪方法，其特征在于，所述音频播放电信号包括与音频文件对应的音频电信号和/或与语音通话对应的语音电信号。
一种耳机降噪装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于依据前馈麦克风拾取到的声音信号得到第一麦克风电信号，所述声音信号包括噪声信号和喇叭声音信号；

处理模块，用于依据喇叭前端电信号对所述第一麦克风电信号进行滤波处理，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号；

降噪模块，用于依据所述第二麦克风电信号控制所述喇叭发出相应的噪声抑制声音信号，以对于所述噪声信号进行抵消。
根据权利要求6所述的耳机降噪装置，其特征在于，所述处理模块包括：

分析模块，用于采用自适应滤波器对所述喇叭前端电信号进行分析，确定出与所述自适应滤波器的最小误差信号对应的目标参考信号；

滤除模块，用于从所述第一麦克风电信号中滤除所述目标参考信号，得到滤除所述喇叭声音信号的第二麦克风电信号。
一种耳机，其特征在于，包括前馈麦克风、喇叭、存储器和滤波处理器，其中：

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述滤波处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任意一项所述耳机降噪方法的步骤。
根据权利要求8所述的耳机，其特征在于，所述滤波处理器包括自适应滤波器。
一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任意一项所述耳机降噪方法的步骤。