CN103051774A - 一种基于多单元扬声器的移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于多单元扬声器的移动终端通讯主动降噪系统音频信号接收装置，用于接收通讯发送方发送的音频信号；降噪开关，用于移动终端用户调整接收音频信号，使音频信号处于正常模式，或者语音增强模式，或者完全降噪模式；扬声器装置，用于将音频信号通过扬声器回放频响范围内的音频；信号分流电路，用于将原始音频信号分流成子信号流并传输给扬声器装置；信号放大电路，用于将传输的音频信号发送到相应扬声器装置，并对该音频信号进行放大输出。从而获得相对背景音较清晰或去除背景音的语音通讯质量。

Description

一种基于多单元扬声器的移动终端

技术领域

本发明涉及一种移动终端，特别是移动终端通讯降噪领域。 

背景技术

随着移动通讯设备的发展，部分移动终端已经具备了通话过程中的主动降噪功能，就目前来看，除去实用度不高的被动降噪设计，移动终端主动降噪的方案基本上需要通讯发送方的麦克风支持降噪功能，或者接收方对接收到的音频信号进行算法分析及过滤再通过全频段的扬声器进行回放。 

但是还未出现不依赖于通讯发送方终端设备支持，以及不需要接收方终端设备对音频信号进行复杂处理的主动降噪方案。 

1)从现行的技术方案来看，依赖于通讯发送方麦克风采集支持的降噪方案，需要通讯双方终端设备同时支持降噪功能，应用范围明显受到局限。 

2)从基于接受方对音频信号进行分析和过滤的技术方案来看，一是受限于音频分离算法的精确度，可能造成音频信号的过度失真；二是受限于移动终端芯片的处理速度，可能在通讯过程中引入过多的延时；三是复杂的处理过程会占用设备过多的资源，造成系统响应过慢或电力续航时间明显降低。 

3)目前的各种移动终端设备的主动降噪方案，最终进行声音回放时基本上都采用的是全频段频响范围的扬声器，或者使用多个扬声器，但每个扬声器的频响范围基本一致，仅仅起到了增加音量的作用。 

发明内容

为解决上述问题，本发明公开一种基于多单元扬声器的移动终端通讯主动降噪系统， 

一种基于多单元扬声器的移动终端，包括通讯主动降噪系统，其特征在于，所述通讯主动降噪系统包括： 

音频信号接收装置，用于接收通讯发送方发送的音频信号； 

降噪开关，用于移动终端用户调整通信降噪模式，使通信降噪模式处于正常模式，或者语音增强模式，或者完全降噪模式； 

信号分流电路，与所述降噪开关相连接，用于将所述接收的音频信号分流成子信号流并传输给对应的扬声器； 

扬声器装置，用于回放频响范围内的音频信号。 

所述移动终端，其特征在于，所述通讯主动降噪系统还包括信号放大电路，用于降噪开关处于语音增强模式时将音频信号中的中频信号进行音频信号的放大，使语音信号增强。 

所述移动终端，其特征在于，所述降噪开关处于正常模式时通讯信号中的语音与背景音均以相同的声压进行输出。 

所述移动终端，其特征在于，所述降噪开关处于语音增强模式时通讯信号中的语音相比背景音以较大的声压输出。 

所述移动终端，其特征在于，所述降噪开关处于完全降噪模式时通讯信号中只有语音信号进行输出。 

所述移动终端，其特征在于，所述扬声器装置中包括三个频响范围分别为10-90Hz、90-1200Hz、1.2-20KHz的低、中、高频扬声器。 

所述移动终端，其特征在于，所述信号分流电路中的音频信号分成完全相同的子音频信号，并传输给三个扬声器装置。 

所述移动终端，其特征在于，所述降噪开关处于完全降噪模式时只有中频扬声器处于开启状态，低频扬声器、高频扬声器完全关闭，信号分流电路停止工作，信号放大电路则处于工作状态，同时放大语音音频信息。 

所述移动终端，其特征在于，所述扬声器装置中， 

中频扬声器的频响范围为语音的主要频率范围；低频扬声器、高频扬声器的频响范围为背景音的主要频率范围。 

本发明的有益效果在于，移动终端在进行通讯的过程中，无论发送方的终端设备是否支持降噪功能，通过接收方移动终端对接收到的音频信号进行内部电路处理以及多单元扬声器的声音回放，在不需要计算及分离原始音频信号的前提下，能够更快速准确地去除环境背景音，实现清晰的通话效果。 

附图说明

图1为本发明基于多单元扬声器的移动终端通讯主动降噪系统硬件构造图； 

图2为本发明基于多单元扬声器的移动终端通讯主动降噪步骤流程图。 

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

具体实施案例：当用户使用搭载本发明的通讯设备接受对方语音时，无论对方使用移动终端、固定电话或其它通讯工具，该用户始终有“正常模式”、“语音增强”和“完全降噪”三个模式可供选择，对应的语音效果分别为原始语音、人声增强的语音和隔离环境噪音的语音。 

本发明的目的是在移动终端配置多个声音回放设备如扬声器，每个扬声器具备不同的频响范围，并在移动终端内部设计分流及放大电路，使语音通讯接收方听到的声音中，去除了不相干噪音的干扰，从而获得清晰的语音。 

1)移动终端内部配置有信号分流电路与信号放大电路，信号分流电路能够将原始信号分流成完全相同的三个子信号流并传输给三个扬声器单元；信号放大电路能够将传输到回放人声的中频扬声器的信号进行放大。 

2)移动终端听筒配置为三个频响范围分别为10-90Hz、90-1200Hz、1.2-20KHz的低、中、高音单元扬声器，每个扬声器能够回放各自频响范围内的音频，非频响范围内的音频信号不能进行回放。其中中频扬声器的频响范围为人声的主要频率范围。 

3)移动终端机身上配置一个硬件降噪开关，用于同时控制低频高频扬声器单元以及音频分流、放大电路的开关。降噪开关具有“正常模式”Normal档、“语音增强”Voice档和“完全降噪”Denoise三个模式。Normal档为不开启降噪功能的正常模式，此时通讯信号中的语音与背景音均以相同的声压进行输出；Voice档为使语音较环境背景音突出的中等降噪模式，此时通讯信号中的语音相比背景音以较大的声压输出；Denoise档为降噪功能完全开启的模式，此时通讯信号中只有语音信号进行输出，背景环境音不进行输出。 

4)根据附图2所示，本发明的具体实施步骤如下： 

步骤S201，移动终端语音通讯开始。 

步骤S202，获取原始音频信息，通讯发送方采集到音频信号Audio-s(通讯发送方原始音频信号)，通讯接收方接收到的对应音频信号为Audio-r(通讯接收方原始音频信号)。 

步骤S203，选择降噪模式。 

步骤S204，若硬件降噪开关处于Normal模式，执行步骤S205，若硬件降噪开关处于Denoise模式，则执行步骤S212。 

步骤S205，对原始音频进行分流。此时高中低频三个扬声器单元均处于开启状态，音频信号分流电路S1处于工作状态而信号放大电路S2不工作。 

步骤S206，获取三个子音频流，接收方音频信号经音频信号分流电路S1被分流成完全相同的三个子音频信号Audio-r1(通讯接收方原始音频信号的子音频信号1)、Audio-r2(通讯接收方原始音频信号的子音频信号2)、Audio-r3(通讯接收方原始音频信号的子音频信号3)，每个子音频信号与原始音频信号具有完全相同的信息。 

步骤S207，判断是否为Voice模式，若是则执行步骤S211；若否，则执行步骤S208。 

步骤S208，扬声器获得相应的音频，即获得三个子音频流。 

步骤S209，扬声器根据获得相应的三个子音频流，回放对应的音频。子音频信号Audio-r1由高频扬声器回放、Audio-r2由中频扬声器回放、Audio-r3由低频扬声器回放，由于每个子音频信号均具有全频段的信息，但对应的扬声器只能回放自身频响范围限制的音频信息，因此三个扬声器实际上通过高中低三分频的组合，实现了与普通单元全频段扬声器相同的效果。 

步骤S210，回放对应的音频，语音通讯结束。 

步骤S211，此时硬件降噪开关处于Voice模式，移动终端设备进入中等降噪状态即语音增强模式，高中低频三个扬声器单元均处于开启状态，音频信号分流电路S1与信号放大电路S2同时开始工作。接收方音频信号经音频信号分流电路S1被分流成完全相同的三个子音频信号Audio-r1、Audio-r2、Audio-r3后，Audio-r1与Audio-r3直接传输到高频与低频扬声器。 

Audio-r2传输到信号放大电路S2，在电路芯片本身不会引入精度损失的前提下，经过该电路部分处理后的音频信号Audio-r2s(放大后的子音频信号) 与原始母信号Audio-r2的信息仍完全相同，但是信号本身被放大，即输出功率增加。 

然后继续执行步骤S208，扬声器获得相应的音频。即获得三个子音频流，其中音频放大电路放大中频单元音频流。 

执行步骤S209，最终声音的回放中，由于中频扬声器的音频信号Audio-r2s相比高频与低频扬声器的Audio-r1、、Audio-r3声压输出较高，因此可以实现语音相对于背景环境音被增强的中等降噪效果。然后执行步骤S210。 

步骤S212，若硬件降噪开关处于Denoise模式，此时移动终端设备进入完全降噪模式，只有中频扬声器单元处于开启状态，高低频扬声器单元完全关闭，音频信号分流电路停止工作，音频放大电路则处于工作状态，同时放大原始音频流。 

步骤S213，通讯接收方接收到的音频线号Audio-r，在完全降噪模式下输出功率需要增加，因此Audio-r(原始音频信号)直接通过音频信号放大电路，得到输出声压增强的音频信号Audio-rs(放大后的原始音频信号)。音频信号Audio-rs直接传输到中频扬声器单元，高低频扬声器单元无信号输入。 

步骤S214，最终的声音回放中，中频单元播放音频，由于只有中频扬声器工作，根据中频扬声器的频响范围特性，只有人声所在频段的声音被播放，从而可以实现只有语音的完全降噪模式。然后执行步骤S210。 

在通讯的过程中，三种模式之间可以随时进行切换，即通过配置的硬件降噪开关进行人工切换，由于硬件切换的响应几乎是瞬时的，因此不同模式之间切换几乎不会引入延时。 

本发明可以使语音通讯中的接收方收听到较清晰的语音而不受发送方环境背景音的干扰，且可以随时进行降噪功能的瞬时切换。 

(1)高中低频扬声器各自的频响范围即分频点，应根据不同地区不同环境进行相应的调整。其中，中频单元应能覆盖一般语音通讯中人声所在的频响范围，高中低频扬声器总的频响范围能够覆盖一般全频段扬声器的频响范围。 

(2)音频分流电路与放大电路原则上不应产生音频信号本身信息的损失或导致声音的失真。 

(3)音频分流电路与放大电路应根据移动终端设备的实际情况进行设计和修正。 

(4)无论是否处于语音通讯中，由硬件开关控制的降噪模式之间的切换，不会导致声音的延时或移动终端设备的响应变慢。 

本发明的特征为通过移动终端多单元扬声器及分流放大电路，实现高效率的移动终端通讯降噪功能。 

①本发明只需要语音通讯的接收方终端设备支持，对发送方终端不存在任何依赖性，无论发送方终端是否支持降噪功能，接收方均能听到清晰的语音，从而避免了由于某些特定设备普及率造成的应用范围受限的问题。 

②本发明在降噪处理过程中，不存在对音频信号分析过滤以提取人声信息的复杂过程，因此不存在人声分离算法的精确度问题，音频信号在实质上也没有发生损失，可以随时且快速地还原到原始音频信号。 

③本发明在降噪处理过程中，无需移动终端处理器运行大量的运算，仅需要通过硬件电路进行信号分流及信号放大，因此不会引入处理延时；同时耗用资源的降低可以避免电池续航时间的降低。 

④本发明主要组成部分为用于将音频信号分流的信号分流电路、提供通话主扬声器放大信号的信号放大电路，以及频响范围分别负责回放高中低音频段的三个独立扬声器。 

⑤本发明最终能够实现高效率低能耗且具有接近零延时切换的语音通讯降噪效果。

本发明是在移动终端进行通讯的过程中，无论发送方的终端设备是否支持降噪功能，通过接收方移动终端对接收到的音频信号进行内部电路处理以及多单元扬声器的声音回放，在不需要计算及分离原始音频信号的前提下，能够更快速准确地去除环境背景音，实现清晰的通话效果。 

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (9)

1.一种基于多单元扬声器的移动终端，包括通讯主动降噪系统，其特征在于，所述通讯主动降噪系统包括：

音频信号接收装置，用于接收通讯发送方发送的音频信号；

降噪开关，用于移动终端用户调整通信降噪模式，使通信降噪模式处于正常模式，或者语音增强模式，或者完全降噪模式；

信号分流电路，与所述降噪开关相连接，用于将所述接收的音频信号分流成子信号流并传输给对应的扬声器；；

扬声器装置，用于回放频响范围内的音频信号。

2.如权利要求1所述移动终端，其特征在于，所述通讯主动降噪系统还包括信号放大电路，用于降噪开关处于语音增强模式时将音频信号中的中频信号进行音频信号的放大，使语音信号增强。

3.如权利要求1所述移动终端，其特征在于，所述降噪开关处于正常模式时通讯信号中的语音与背景音均以相同的声压进行输出。

4.如权利要求1所述移动终端，其特征在于，所述降噪开关处于语音增强模式时通讯信号中的语音相比背景音以较大的声压输出。

5.如权利要求1所述移动终端，其特征在于，所述降噪开关处于完全降噪模式时通讯信号中只有语音信号进行输出。

6.如权利要求1所述移动终端，其特征在于，所述扬声器装置中包括三个频响范围分别为10-90Hz、90-1200Hz、1.2-20KHz的低、中、高频扬声器。

7.如权利要求1所述移动终端，其特征在于，所述信号分流电路中的音频信号分成完全相同的子音频信号，并传输给三个扬声器装置。

8.如权利要求5或6所述移动终端，其特征在于，所述降噪开关处于完全降噪模式时只有中频扬声器处于开启状态，低频扬声器、高频扬声器完全关闭，信号分流电路停止工作，信号放大电路则处于工作状态，同时放大语音音频信息。

9.如权利要求5所述移动终端，其特征在于，所述扬声器装置中，

中频扬声器的频响范围为语音的主要频率范围；低频扬声器、高频扬声器的频响范围为背景音的主要频率范围。

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