CN102158778A - 一种降低耳机噪声的方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种降低耳机噪声的方法、设备和系统，以提供一种无需增加硬件设备即可降低耳机噪声的方法，从而节省硬件设备。方法包括通过设备的耳机接口、模数转换电路、数字滤波电路、音频解码器和数模转换电路，对耳机的MIC采集到的环境噪声进行处理，得到与该环境噪声对应的反相环境噪声，并将该反相环境噪声叠加到音频信号中发送给所述耳机，以使得反相环境噪声与人耳直接听到的环境噪声相互抵消，实现对耳机的降噪。采用本发明技术方案，不需要对耳机或连接耳机的设备进行改进即可降低耳机噪声，简化了降低耳机噪声的流程、节省硬件设备，并且不需要对硬件设备进行改进，从而提高了降低耳机噪声的通用性和灵活性。

Description

一种降低耳机噪声的方法、设备和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种降低耳机噪声的方法、设备和系统。

背景技术

目前，耳机的种类越来越多，耳机的结构可如图1所示，包括耳机插口、带有按键开关的咪头和耳挂，其中：耳机插口用于插入到主设备(如手机、MP3、MP4等)的耳机接口中，以实现耳机与主设备的连接，目前使用较多的耳机接口时标准的3.5毫米；咪头的按键开关用于控制通话的接通或挂断等。

目前的耳机还没有实现相应的降噪功能，因此，当用户听音乐或通话过程中，由于受周边环境的影响，存在较大的噪声，影响音乐播放质量或通话质量等。

发明内容

本发明提供一种降低耳机噪声的方法、设备和系统，以提供一种无需增加硬件设备即可降低耳机噪声的方法，在实现降噪的同时节省硬件设备。

一种降低耳机噪声的设备，包括耳机接口、模数转换电路、数字滤波电路、音频解码器、数模转换电路，其中：

耳机接口，用于连接耳机，接收耳机的MIC采集的环境噪声；

模数转换电路，连接所述耳机接口，用于对所述耳机接口接收到的环境噪声进行模数转换，得到数字环境噪声并输出；

数字滤波电路，连接所述模数转换电路，用于对所述模数转换电路输出的数字环境噪声进行滤波处理和反相处理，得到反相数字环境噪声并输出；

音频解码器，连接所述数字滤波电路，用于对待发送给所述耳机音频信号进行解码并输出音频信号，以及，用于将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号中，得到叠加信号并输出；

数模转换电路，连接所述音频解码器，用于对所述音频解码器输出的叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号通过所述耳机接口发送给所述耳机。

一种采用前述设备降低耳机噪声的方法，包括：

耳机接口接收耳机的MIC采集的环境噪声；

模数转换电路对所述耳机接口接收到的所述环境噪声进行模数转换，得到数字环境噪声；

数字滤波电路对所述模数转换电路输出的数字环境噪声进行滤波处理和反相处理，得到反相数字环境噪声；

音频解码器将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到待发送给所述耳机的音频信号中，得到叠加信号；

数模转换电路对所述音频解码器输出的叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号通过所述耳机接口发送给所述耳机。

一种降低耳机噪声的系统，包括设置有麦克风MIC的耳机和连接该耳机的主设备，其中：

所述耳机，用于通过自身的MIC采集环境噪声并输出；

所述主设备，通过耳机接口连接所述耳机，用于接收所述耳机的MIC采集的环境噪声，对接收到的所述环境噪声进行模数转换得到数字环境噪声；对所述数字环境噪声进行滤波处理和反相处理得到反相数字环境噪声；将所述反相数字环境噪声叠加到待发送给所述耳机的音频信号中得到叠加信号；对所述叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号发送给所述耳机。

本发明实施例中，耳机接口接收耳机的MIC采集的环境噪声；模数转换电路对所述耳机接口接收到的所述环境噪声进行模数转换，得到数字环境噪声；数字滤波电路对所述模数转换电路输出的数字环境噪声进行滤波处理和反相处理，得到反相数字环境噪声；音频解码器将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到待发送给所述耳机的音频信号中，得到叠加信号；数模转换电路对所述音频解码器输出的叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号通过所述耳机接口发送给所述耳机。而上述耳机接口、模数转换电路、数字滤波电路、音频解码器、数模转换电路等都是与耳机连接的设备的原有硬件电路，采用本发明技术方案，在耳机和连接耳机的设备原有的硬件功能设备上即可对耳机的MIC采集的环境噪声进行处理，不需要对耳机或连接耳机的设备进行改进即可降低耳机噪声，不需要对硬件设备进行改进，在实现降噪的同时节省了硬件资源，并且由于不需要改进现有耳机和主设备的硬件结构，从而提高了降低耳机噪声的通用性和灵活性。

附图说明

图1为现有技术中耳机的结构示意图；

图2A、图2B分别为本发明实施例中降低耳机噪声的设备的结构示意图；

图3为本发明实施例中降低耳机噪声的方法流程图；

图4A为本发明实施例中耳机MIC采集到的环境噪声的信号图；

图4B为本发明实施例中对图3所示的环境噪声进行处理得到的反相环境噪声的信号图。

具体实施方式

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明实施例提供一种降低耳机噪声的方法、设备和系统，以提供一种无需增加硬件设备即可降低耳机噪声的方法，从而节省硬件设备。该降低耳机噪声的设备包括耳机接口、模数转换电路、数字滤波电路、音频解码器、数模转换电路，其中：耳机接口，用于连接耳机，接收耳机的MIC采集的环境噪声；模数转换电路，连接所述耳机接口，用于对所述耳机接口接收到的环境噪声进行模数转换，得到数字环境噪声并输出；数字滤波电路，连接所述模数转换电路，用于对所述模数转换电路输出的数字环境噪声进行滤波处理和反相处理，得到反相数字环境噪声并输出；音频解码器，连接所述数字滤波电路，用于对待发送给所述耳机音频信号进行解码并输出音频信号，以及，用于将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号中，得到叠加信号并输出；数模转换电路，连接所述音频解码器，用于对所述音频解码器输出的叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号通过所述耳机接口发送给所述耳机。采用本发明技术方案，在耳机和连接耳机的设备原有的硬件功能设备上即可对耳机的MIC采集的环境噪声进行处理，不需要对耳机或连接耳机的设备进行改进即可降低耳机噪声，不需要对硬件设备进行改进，在实现降噪的同时节省了硬件资源，并且由于不需要改进现有耳机和主设备的硬件结构，从而提高了降低耳机噪声的通用性和灵活性。

下面结合说明书附图对本发明技术方案进行详细的描述。

参见图2A，为本发明实施例中降低耳机噪声的设备的结构示意图，该设备包括耳机接口21、模数转换电路22、数字滤波电路23、音频解码器24、数模转换电路25，其中：

耳机接口21，用于连接耳机，接收耳机的MIC采集的环境噪声；

模数转换电路22，连接耳机接口21，用于对耳机接口21接收到的环境噪声进行模数转换，得到数字环境噪声并输出；

数字滤波电路23，连接模数转换电路22，用于对模数转换电路22输出的数字环境噪声进行滤波处理和反相处理，得到反相数字环境噪声并输出；

音频解码器24，连接数字滤波电路23，用于对待发送给所述耳机音频信号进行解码并输出音频信号，以及，用于将数字滤波电路23输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号中，得到叠加信号并输出；

数模转换电路25，连接音频解码器24，用于对音频解码器24输出的叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号通过所述耳机接口发送给所述耳机。

本发明实施例中，上述数字滤波电路23对所述数字环境噪声进行数字滤波处理，具体用于：对所述数字环境噪声中的高低频信号的幅值进行补偿，以消除耳机的MIC采集到的环境噪声与人耳可感知的声音信号之间的非线性差异。比如，人耳对于低频的信号敏感度较低，而对高频的信号敏感度较高，这时需要将MIC采集来的噪声信号提高其低频部分的增益并降低高频部分的增益。

较佳地，为便于为耳机的MIC提供偏置电压，且滤除其他设备对耳机MIC的干扰，本发明实施例中的上述设备还可以包括耳机MIC滤波供电电路26，此时的设备的结构如图2B所示：

耳机MIC滤波供电电路26，连接在耳机接口21与模数转换电路22之间，用于为所述耳机的MIC提供偏置电压，并在所述模数转换电路22对所述环境噪声进行模数转换之前对所述环境噪声进行滤波处理。

较佳地，上述模数转换电路22进一步用于，在对接收到的环境噪声进行模数转换之前，对所述环境噪声进行滤波处理。具体的滤波方式可如下：根据周边环境设置环境噪声的信号频段，并从MIC采集到的环境噪声中选取相应信号频段内的环境噪声，并滤除掉采集到的环境噪声中的其他频段的噪声。如若需要实现窄带信号滤波，将所述信号范围设置为200Hz～3.4KHz；如果需要实现宽带噪声滤波，则可以将环境噪声的信号范围设置为100Hz～10KHz；如果需要实现更高的滤波带宽，则可将环境噪声的信号范围最高设置为20Hz～20KHz。

较佳地，由于本发明实施例中引入数模转换和数字滤波等操作，因此会导致处理得到的反相数字环境噪声与人耳直接从周边环境听到的环境噪声之间有一定的延迟，为降低该延迟，以进一步提高降低噪声的有效性，上述音频解码器24进一步用于，将所述数字滤波电路23输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号之前，采用预编码算法对所述反相数字环境噪声进行预编码处理。音频解码器24根据当前反相数字环境噪声的信号水平以及前一小段时间的反相数字环境噪声的信号水平，提前预测下一个时间点的反相数字环境噪声的信号强度，如前一小段信号强度呈现变大趋势且当前一个时间点的信号强度仍然变大，则预测下一个信号强度变大；反之预测下一时间点的信号强度变小；若前一小段时间的信号强度变大，当前时间点的信号强度变小，则预测下一时间点的信号强度变小，依此预测出环境噪声信号，并将预测出的环境噪声信号叠加到音频信号中；由于以低频为主的噪声信号大部分处于信号强度的上升沿或下降沿，因此，采用上述预编码算法预测出的环境噪声与实际的环境噪声相比失真率较低。本发明实施例中，音频解码器24可采用ADPCM(Adaptive Difference Pulse Code Modulation，自适应差分编码)或LPC(Linear Predictive Coding，线性预测编码)方式对所述反相数字环境噪声进行预编码处理；如，ADPCM编码具有自适应特性，该编码包括自适应量化和自适应预测两种形式，用于对所述反相数字环境噪声进行高效率压缩，其中：自适应量化是指在一定的量化级数下，减少量化误差或在相同误差情况下压缩所述反相数字环境噪声，并且具有对反相数字环境噪声的幅值的估算能力，从而确定反相数字环境噪声改变量的大小；自适应预测指根据常见环境噪声的信息源求得多组固定的预测参数，在实际编码时，根据信息源的特性.以实际值与预测值的均方差最小为原则，自适应地选择其中一组固定的预测参数对所述反相数字环境噪声进行编码。

较佳地，为减少人耳听觉上的空洞感，音频解码器24还可进一步用于，在接收到所述数字滤波电路23输出的反相数字环境噪声，且没有音频信号时，降低所述反相数字环境噪声的幅度。

较佳地，为提高反相数字环境噪声更好的配合不同灵敏度的耳机MIC，音频解码器24还可进一步用于，将数字滤波电路23输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号之前，根据所述耳机的MIC的灵敏度调节所述反相数字环境噪声的幅度。如，耳机的MIC的灵敏度较高则将所述反向数字环境噪声的幅度调高，反之，耳机的MIC的灵敏度较低时则将所述反向数字环境噪声的幅度降低。

本发明实施例中设备的模数转换电路22和数模转换电路25可通过CODEC芯片实现，数字滤波电路23和音频解码器24可通过应用处理器来实现，耳机接口21和耳机MIC滤波供电电路26为设备电路板上的电路。本发明实施例中CODEC芯片与应用处理器可以集成在同一芯片上，也可以作为两个独立的芯片。

较佳地，本发明实施例中，在耳机的咪头中设置MIC，从而避免在耳机中增加MIC而需要对耳机硬件设备进行较大的改进的问题。本发明实施例中，耳机通过其耳机插口与主设备的耳机接口相连接，以实现耳机连接到主设备上。

基于上述结构的设备，本发明实施例还提供一种降低耳机噪声的方法。

参见图3为本发明实施例中降低耳机噪声的方法流程图，该方法包括：

步骤301、耳机接口21接收耳机的MIC采集的环境噪声。

步骤302、模数转换电路22对耳机接口21接收到的所述环境噪声进行模数转换，得到数字环境噪声并输出。

步骤303、数字滤波电路23对模数转换电路22输出的数字环境噪声进行滤波处理和反相处理，得到反相数字环境噪声并输出。

该步骤中，数字滤波电路23对数字环境噪声进行数字滤波处理，具体可包括：对所述数字环境噪声中的高低频信号的幅值进行补偿。

步骤304、音频解码器24将数字滤波电路23输出的反相数字环境噪声叠加到待发送给所述耳机的音频信号中，得到叠加信号并输出。

步骤305、数模转换电路25对音频解码器24输出的叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号通过所述耳机接口发送给所述耳机。

上述流程的步骤302中，在模数转换电路22对所述环境噪声进行模数转换之前，还可包括步骤：耳机MIC滤波供电电路26对所述环境噪声进行滤波处理，耳机MIC滤波供电电路26连接在耳机接口21与模数转换电路22之间。

较佳地，上述步骤304中，还可以包括步骤：音频解码器24将数字滤波电路23输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号之前，采用预编码算法对所述反相数字环境噪声进行预编码处理；和/或，音频解码器24在接收到数字滤波电路23输出的反相数字环境噪声且没有音频信号时，降低所述反相数字环境噪声的幅度；和/或，音频解码器24将数字滤波电路23输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号之前，根据所述耳机的MIC的灵敏度调节所述反相数字环境噪声的幅度。

本发明实施例还提供一种降低耳机噪声的系统，该系统可包括设置有MIC的耳机和连接耳机的主设备，其中：

耳机，用于通过自身的MIC采集环境噪声并输出；

主设备，通过耳机接口连接所述耳机，用于接收所述耳机的MIC采集的环境噪声，对接收到的所述环境噪声进行模数转换得到数字环境噪声；对所述数字环境噪声进行滤波处理和反相处理得到反相数字环境噪声；将所述反相数字环境噪声叠加到待发送给所述耳机的音频信号中得到叠加信号；对所述叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号发送给所述耳机。

上述系统中的主设备的结构可以如图2A所示，或者如图2B所示，在此不再赘述。

本发明实施例中，通过主设备中的原有硬件设备(耳机接口、模数转换电路、数字滤波电路、音频解码器和数模转换电路)实现对耳机的MIC采集的环境噪声(如图4A所示)进行滤波、反相等处理，生成与环境噪声相抵消的反相环境噪声(如图4B所示)，在向耳机传送音频信号时，将反相环境噪声叠加在音频信号中，从而使得反相环境噪声与原有环境噪声能够抵消，实现了降噪的功能，不需要对耳机或连接耳机的设备进行改进即可降低耳机噪声，采用本发明技术方案，在耳机和连接耳机的设备的原有的硬件功能设备上即可对耳机的MIC采集的环境噪声进行处理，不需要对耳机或连接耳机的设备进行改进即可降低耳机噪声，不需要对硬件设备进行改进，在实现降噪的同时节省了硬件资源，并且由于不需要改进现有耳机和主设备的硬件结构，从而提高了降低耳机噪声的通用性和灵活性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种降低耳机噪声的设备，包括耳机接口、模数转换电路、数字滤波电路、音频解码器、数模转换电路，其特征在于，其中：

耳机接口，用于连接耳机，接收耳机的MIC采集的环境噪声；

模数转换电路，连接所述耳机接口，用于对所述耳机接口接收到的环境噪声进行模数转换，得到数字环境噪声并输出；

数字滤波电路，连接所述模数转换电路，用于对所述模数转换电路输出的数字环境噪声进行滤波处理和反相处理，得到反相数字环境噪声并输出；

音频解码器，连接所述数字滤波电路，用于对待发送给所述耳机音频信号进行解码并输出音频信号，以及，用于将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号中，得到叠加信号并输出；

数模转换电路，连接所述音频解码器，用于对所述音频解码器输出的叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号通过所述耳机接口发送给所述耳机。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述数字滤波电路对所述数字环境噪声进行数字滤波处理，具体用于：对所述数字环境噪声中的高低频信号的幅值进行补偿。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，还包括：

耳机MIC滤波供电电路，连接在所述耳机接口与所述模数转换电路之间，用于为所述耳机的MIC提供偏置电压，并在所述模数转换电路对所述环境噪声进行模数转换之前对所述环境噪声进行滤波处理。

4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述音频解码器进一步用于，将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号之前，采用预编码算法对所述反相数字环境噪声进行预编码处理；

和/或，所述音频解码器进一步用于，在接收到所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声，且没有音频信号时，降低所述反相数字环境噪声的幅度；

和/或，所述音频解码器进一步用于，将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号之前，根据所述耳机的MIC的灵敏度调节所述反相数字环境噪声的幅度。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，音频解码器采用预编码算法对所述反相数字环境噪声进行预编码处理，具体用于：

采用自适应差分编码ADPCM或线性预测编码LPC对所述反相数字环境噪声进行预编码。

6.一种采用前述权利要求所述的设备降低耳机噪声的方法，其特征在于，包括：

耳机接口接收耳机的MIC采集的环境噪声；

模数转换电路对所述耳机接口接收到的所述环境噪声进行模数转换，得到数字环境噪声；

数字滤波电路对所述模数转换电路输出的数字环境噪声进行滤波处理和反相处理，得到反相数字环境噪声；

音频解码器将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到待发送给所述耳机的音频信号中，得到叠加信号；

数模转换电路对所述音频解码器输出的叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号通过所述耳机接口发送给所述耳机。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数字滤波电路对所述数字环境噪声进行数字滤波处理，具体包括：对所述数字环境噪声中的高低频信号的幅值进行补偿。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述模数转换电路对所述环境噪声进行模数转换之前，还包括：

耳机MIC滤波供电电路对所述环境噪声进行滤波处理，所述耳机MIC滤波供电电路连接在所述耳机接口与所述模数转换电路之间。

9.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，还包括：

音频解码器将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号之前，采用预编码算法对所述反相数字环境噪声进行预编码处理；

和/或，所述音频解码器在接收到所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声且没有音频信号时，降低所述反相数字环境噪声的幅度；

和/或，所述音频解码器将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号之前，根据所述耳机的MIC的灵敏度调节所述反相数字环境噪声的幅度。

10.一种降低耳机噪声的系统，其特征在于，包括设置有麦克风MIC的耳机和连接该耳机的主设备，其中：

所述耳机，用于通过自身的MIC采集环境噪声并输出；

所述主设备，通过耳机接口连接所述耳机，用于接收所述耳机的MIC采集的环境噪声，对接收到的所述环境噪声进行模数转换得到数字环境噪声；对所述数字环境噪声进行滤波处理和反相处理得到反相数字环境噪声；将所述反相数字环境噪声叠加到待发送给所述耳机的音频信号中得到叠加信号；对所述叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号发送给所述耳机。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述主设备包括：

耳机接口，用于连接耳机，接收耳机的MIC采集的环境噪声；

模数转换电路，连接所述耳机接口，用于对所述耳机接口接收到的环境噪声进行模数转换，得到数字环境噪声并输出；

数字滤波电路，连接所述模数转换电路，用于对所述模数转换电路输出的数字环境噪声进行滤波处理和反相处理，得到反相数字环境噪声并输出；

音频解码器，连接所述数字滤波电路，用于对待发送给所述耳机音频信号进行解码并输出音频信号，以及，用于将所述数字滤波电路输出的反相数字环境噪声叠加到所述音频信号中，得到叠加信号并输出；

数模转换电路，连接所述音频解码器，用于对所述音频解码器输出的叠加信号进行数模转换和功率放大处理，将得到的信号通过所述耳机接口发送给所述耳机。

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