CN101765041B - 音频播放设备及降低音频播放时环境噪声的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种音频播放设备及降低音频播放时环境噪声的方法。所述方法包括：采集环境噪声信号；对采集到的环境噪声信号进行反相，产生反噪声信号，并对所述反噪声信号进行放大；对音频信号源进行回放，产生音频信号，并对所述音频信号进行放大；对放大后的音频信号和放大后的反噪声信号进行相加，产生相加信号；将所述相加信号输出到耳机，利用所述相加信号中的反噪声信号来抵消环境噪声。依照本发明，能够在不影响耳机便携性的前提下，达到较好的降噪效果。
Description
技术领域
本发明涉及音频播放时的噪声处理，特别涉及一种音频播放设备及降低音频播放时环境噪声的方法。
背景技术
图1示出了现有的音频信号播放过程。参照图1，回放单元对音频信号源进行回放，产生音频信号，该音频信号经由可变增益放大器进行幅度放大和功率放大器进行功率放大后，被输出到耳机，由耳机对音频信号进行播放。由于环境噪声的存在，用户听到的是由耳机播放的音频与所述环境噪声的混合信号，环境噪声干扰了用户对正常音频信号的收听，从而影响到了用户的体验。
现有技术对环境噪声的处理为：在耳机中设置降噪电路，利用所述降噪电路来降低环境噪声对收听的信号的干扰。现有技术的缺点在于，需要利用安装在耳机上的话筒拾取环境噪声，且要为降噪电路提供单独的电源。若将电池集成在耳机上，会造成耳机体积比较庞大；若将电池及降噪电路单独放置，增加的线使耳机便携性降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种音频播放设备及降低音频播放时环境噪声的方法，在不影响耳机便携性的前提下，达到较好的降噪效果。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一种降低音频播放时环境噪声的方法，包括：
采集环境噪声信号；
对采集到的环境噪声信号进行反相，产生反噪声信号，并对所述反噪声信号进行放大；
对音频信号源进行回放，产生音频信号，并对所述音频信号进行放大；
对放大后的音频信号和放大后的反噪声信号进行相加，产生相加信号；
将所述相加信号输出到耳机，利用所述相加信号中的反噪声信号来抵消环境噪声。
上述的方法，其中，还包括：通过调整对所述反噪声信号进行放大的增益，来调整对环境噪声的抵消效果。
上述的方法，其中，根据预先设置的增益来对所述反噪声信号进行放大。
上述的方法，其中，所述预先设置的增益根据如下步骤获取：
产生一校准音频信号；
对所述校准音频信号放大后与所述放大后的反噪声信号进行相加后输出到耳机；
调整对所述反噪声信号进行放大的增益，并在对环境噪声的抵消效果满足要求时，保存当前的增益，将该保存的增益作为所述预先设置的增益。
上述的方法，其中，将所述相加信号输出到耳机为：将所述相加信号进行功率放大后输出到所述耳机。
一种音频播放设备，包括：
麦克风单元，用于采集环境噪声信号；
反相单元，用于对采集到的环境噪声信号进行反相，产生反噪声信号；
第一可变增益放大器，用于对所述反噪声信号进行放大；
回放单元，用于对音频信号源进行回放，产生音频信号；
第二可变增益放大器，用于对所述音频信号进行放大；
相加单元，用于对放大后的音频信号和放大后的反噪声信号进行相加，产生相加信号，并将所述相加信号输出到耳机，利用所述相加信号中的反噪声信号来抵消环境噪声。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：降噪处理部分设置在音频播放设备中，在降低环境噪声的同时，不影响耳机的便携性，并且，能够适用于各种类型的耳机。进一步，还能对降噪部分进行增益控制以及校准，增加了用户的体验。
本发明的实施例将降噪功能集成到音频播放设备中，通过噪声采集及处理，使用户能够利用普通耳机在比较高分贝的噪声中享受安静的音乐欣赏环境。进一步，还可以对反噪声信号的放大增益进行调整和校准，使得本发明实施例的音频播放设备能够适配于各种类型的耳机。
附图说明
图1为现有的音频播放过程示意图；
图2为本发明实施例的音频播放设备的结构示意图；
图3为本发明另一实施例的音频播放设备的结构示意图；
图4为本发明实施例的降低音频播放时环境噪声的方法流程图。
具体实施方式
为解决耳机便携性问题，同时改善用户收听时的体验，本发明实施例将降噪功能集成到音频播放设备中，通过噪声采集及处理，使用户能够利用普通耳机在比较高分贝的噪声中享受安静的音乐欣赏环境。
参照图2，本发明实施例的音频播放设备，包括：麦克风单元10、反相单元20、第一可变增益放大器30、回放单元40、第二可变增益放大器50、相加单元60和功率放大器70。
麦克风单元10采集环境噪声信号，将采集到的环境噪声信号输出到反相单元20。反相单元20对采集到的环境噪声信号进行反相处理，产生反噪声信号，将所述反噪声信号输出到第一可变增益放大器30，所述反噪声信号的相位与所述环境噪声信号的相位相反(即相差180度)。第一可变增益放大器30对所述反噪声信号进行放大，将放大后的反噪声信号输出到相加单元60。
回放单元40对音频信号源进行回放，产生音频信号，将所述音频信号输出到第二可变增益放大器50。第二可变增益放大器50对所述音频信号进行放大，将放大后的音频信号输出到相加单元60。
相加单元60对放大后的音频信号和放大后的反噪声信号进行相加，产生相加信号，并将所述相加信号输出到功率放大器70。功率放大器70将所述相加信号进行功率放大后输出到耳机80。其中，所述功率放大器70为可选单元，所述相加单元60也可以将相加信号直接输出到所述耳机80。
耳机80对所述相加信号进行播放时，所述相加信号会与环境噪声再次叠加，这样，利用相加信号中的反噪声信号，就可以与进入耳道的环境噪声互相抵消，而正常的音频信号基本不受影响，从而达到降噪或消噪的效果。
在播放音频的过程中，用户可以根据自己的需要或喜好，通过对第一可变增益放大器30的放大增益进行调整，来调整所述反噪声信号的幅度，从而改变对环境噪声的抵消效果，实现对环境噪声的最大抑止。
由于每部耳机的播放效率不同，当用户使用不同的耳机后，可以对所述第一可变增益放大器30的放大增益进行调整，使得所述音频播放设备能够适配于各种类型的耳机。
在本发明另一实施例的音频播放设备中，还可以对反噪声信号的放大增益进行校准。图3为本发明另一实施例的音频播放设备的结构示意图，与图2不同的是，该音频播放设备中还包括有校准信号产生单元90。
校准信号产生单元90产生一校准音频信号，将该校准音频信号输出到第二可变增益放大器50。第二可变增益放大器50进一步对所述校准音频信号进行放大，将放大后的校准音频信号输出到相加单元60。相加单元60进一步对放大后的校准音频信号与放大后的反噪声信号进行相加后输出到耳机80(或者通过功率放大器70对相加信号进行功率放大后再输出到耳机80)。通过对第一可变增益放大器30的放大增益进行调整，来调整所述反噪声信号的幅度，在对环境噪声的抵消效果满足要求时，保存当前的增益。这样，用户在播放音频时，第一可变增益放大器30可以直接使用所述保存的增益来对反噪声信号进行放大。
参照图4，本发明实施例的降低音频播放时环境噪声的方法包括如下步骤：
步骤401：采集环境噪声信号；
通过设置在音频播放设备中的噪声采集单元(麦克风)来拾取环境噪声信号。
步骤402：对采集到的环境噪声信号进行反相，产生反噪声信号；
通过设置在音频播放设备中的反相单元(反相器)来实现，所述反噪声信号与环境噪声信号相位相反(即相位差为180度)。
步骤403：对所述反噪声信号进行放大；
通过设置在音频播放设备中的可变增益放大器来实现。可以通过调整对反噪声信号进行放大的增益，来实现不同的降噪效果，并使得音频播放设备能够适配于不同类型的耳机。详见后文所述。
步骤404：对音频信号源进行回放，产生音频信号；
通过设置在音频播放设备中的回放单元来实现。
步骤405：对所述音频信号进行放大；
通过设置在音频播放设备中的可变增益放大器来实现。
步骤406：对放大后的音频信号和放大后的反噪声信号进行相加，产生相加信号；
通过设置在音频播放设备中的相加单元来实现。
步骤407：将所述相加信号输出到耳机，利用所述相加信号中的反噪声信号来抵消环境噪声。
可以直接将所述相加信号输出到耳机，也可以将所述相加信号进行功率放大后再输出到所述耳机。相加信号进入耳道前，会与环境噪声再次叠加，这样，利用相加信号中的反噪声信号，就可以与进入耳道的环境噪声将互相抵消，而正常的音频信号基本不受影响，从而达到降噪或消噪的效果。
在播放音频的过程中，用户可以根据自己的需要或喜好，通过调整对所述反噪声信号进行放大的增益，来调整对环境噪声的抵消效果。
而且，还可以根据预先设置的增益来对所述反噪声信号进行放大。所述预先设置的增益可以根据如下增益校准过程获取：
产生一校准音频信号；
对所述校准音频信号放大后与所述放大后的反噪声信号进行相加后输出到耳机；
调整对所述反噪声信号进行放大的增益，并在对环境噪声的抵消效果满足要求时，保存当前的增益，将该保存的增益作为所述预先设置的增益。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种降低音频播放时环境噪声的方法，其特征在于，包括：
采集环境噪声信号；
对采集到的环境噪声信号进行反相，产生反噪声信号，并对所述反噪声信号进行放大；
对音频信号源进行回放，产生音频信号，并对所述音频信号进行放大；
对放大后的音频信号和放大后的反噪声信号进行相加，产生相加信号；
将所述相加信号输出到耳机，利用所述相加信号中的反噪声信号来抵消环境噪声；
产生一校准音频信号；
对所述校准音频信号放大后与所述放大后的反噪声信号进行相加后输出到耳机；
调整对所述反噪声信号进行放大的增益，并在对环境噪声的抵消效果满足要求时，保存当前的增益，将该保存的增益作为所述预先设置的增益；
根据预先设置的增益来对所述反噪声信号进行放大；
通过调整对所述反噪声信号进行放大的增益，来调整对环境噪声的抵消效果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述相加信号输出到耳机为：
将所述相加信号进行功率放大后输出到所述耳机。
3.一种音频播放设备，其特征在于，包括：
麦克风单元，用于采集环境噪声信号；
反相单元，用于对采集到的环境噪声信号进行反相，产生反噪声信号；
第一可变增益放大器，用于对所述反噪声信号进行放大；
回放单元，用于对音频信号源进行回放，产生音频信号；
第二可变增益放大器，用于对所述音频信号进行放大；
相加单元，用于对放大后的音频信号和放大后的反噪声信号进行相加，产生相加信号，并将所述相加信号输出到耳机，利用所述相加信号中的反噪声信号来抵消环境噪声；
还包括校准信号产生单元，用于产生一校准音频信号；
所述第二可变增益放大器进一步用于，对所述校准音频信号进行放大；
所述相加单元进一步用于，对放大后的校准音频信号与所述放大后的反噪声信号进行相加后输出到耳机；
所述第一可变增益放大器进一步用于，调整对所述反噪声信号进行放大的增益，并在对环境噪声的抵消效果满足要求时，保存当前的增益，将该保存的增益作为所述预先设置的增益；
所述第一可变增益放大器进一步用于，根据预先设置的增益来对所述反噪声信号进行放大；
所述第一可变增益放大器进一步用于，通过调整对所述反噪声信号进行放大的增益，来调整对环境噪声的抵消效果。
4.如权利要求3所述的音频播放设备，其特征在于：
还包括功率放大器，用于将所述相加信号进行功率放大后输出到所述耳机。
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