CN103391496B - 应用于主动噪声消除anr耳机的啸叫抑制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于主动噪声消除ANR耳机的啸叫抑制方法和装置。该方法包括：利用第一麦克风和第二麦克风采集信号；第一麦克风设置于所述ANR耳机的在被佩戴时位于耳道外的位置，第二麦克风设置于所述ANR耳机的在被佩戴时位于耳道内的位置；根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号之间的关系判断所述ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态；当所述ANR耳机的当前状态为可能产生啸叫的状态时，启动防止啸叫产生的处理。该技术方案能够做到ANR耳机始终没有啸叫产生。

Description

应用于主动噪声消除ANR耳机的啸叫抑制方法和装置

技术领域

本发明涉及声学处理技术领域，特别涉及一种应用于主动噪声消除ANR耳机的啸叫抑制方法和装置。

背景技术

当前的耳机通常采用主动噪声消除（ANR，Active Noise Reduction）技术来减小环境噪声对人耳的影响。ANR技术通常为前馈（Feed Forward）ANR电路（FF ANR）或反馈（Feed Back）ANR电路（FB ANR），或两者均包括。

FF ANR的实现通常需要在耳机外侧（耳机被佩戴时位于耳道外）放置一个参考（Reference）麦克风（REF MIC)，用于对环境噪声进行感知，该REF MIC信号经耳机内部电路处理后通过喇叭(SPK，Speaker)播放，播放信号与传播到外耳道的环境噪声进行抵消，消除环境噪声对人耳的影响。FBANR的实现通常需要在耳机内侧（耳机被佩戴时位于耳道内）放置一个误差（Error）麦克风（ERR MIC）用于对透过耳机的环境噪声进行感知，该ERRMIC信号经耳机内部电路处理后通过喇叭播放，播放信号与传播到外耳道的环境噪声进行抵消，消除环境噪声。

图1是ANR耳机的结构示意图。图1中示意出了放置于耳机外侧的REFMIC101、放置于耳机内侧的ERR MIC102以及喇叭103。

根据ANR耳机所采用的技术，可以将ANR耳机分为前馈式主动噪声消除（FF ANR）耳机，反馈式主动噪声消除(FB ANR)和混合式主动噪声消除（混合式ANR）耳机。

图2A是FF ANR耳机的功能框图。图2B是FB ANR耳机的功能框图。图2C是混合式ANR耳机的功能框图。在图2A和图2C中，FF ANR模块将REF MIC采集到的信号进行相应处理后经喇叭（SPK）播放；在图2B和图2C中，FB ANR模块将ERR MIC采集到的信号进行相应处理后经SPK播放；在图2A、2B和2C中，OUTPUT表示耳机输出信号，如播放的音乐信号或打电话时对方的语音等等。环境噪声信号被REF MIC和ERR MIC拾取，通过FF ANR模块和FB ANR模块处理后经SPK播放。SPK播放的声音信号又会被REF MIC和ERR MIC拾取，分别经FF ANR模块和FB ANR模块处理后再次通过SPK播放，在满足某些条件情况下会形成正反馈，进而产生啸叫。

图3是啸叫模型图。定义开环响应T_O(z,n)=G(z)F(z,n)。其中z表示频点，n表示时间。啸叫产生条件为，在某一频率为f_Osc处满足

∠T_O(2πf_Osc,n)＝k2π,k∈N

|T_O(2πf_Osc,n)|＞1

则反馈系统不稳定，形成振荡，从而产生啸叫。满足上述条件时，频率为f_Osc的信号的幅度在G(z)→F(z,n)→G(z)循环过程中成指数增加，理想状态下多次循环后幅度趋于无穷大。但在ANR耳机上，由于电路总电压或MIC幅度限制，通常增大到最大幅值为止。

图4是FF ANR耳机的啸叫模型图。如图4所示，系统前向路径传递函数为TF_REF～SPK；反馈路径传递函数为TF_SPK～REF；啸叫条件满足时，则产生啸叫。

图5是FB ANR耳机的啸叫模型图。如图5所示，系统前向路径传递函数为TF_REF～SPK；反馈路径传递函数为TF_SPK～REF；啸叫条件满足时，则产生啸叫。

混合式ANR耳机，当前馈回路或反馈回路满足啸叫条件，或前馈和反馈回路同时满足啸叫条件，或前馈、反馈回路的作用结合在一起满足啸叫条件，则产生啸叫。

啸叫产生以后，喇叭播放的功率达到最大，MIC处声压级达到最高，电路上电流达到最大，容易造成喇叭、MIC损伤，耗电量显著增加，且容易导致电路烧坏。啸叫后喇叭会在啸叫频点处发出高声压级的声波，容易引起用户不适。

啸叫抑制的作用是抑制啸叫，避免元器件、电路损坏或引起用户不适。啸叫抑制通常包括啸叫检测和啸叫处理两部分。啸叫检测即检测当前是否产生啸叫或当前是否可能产生啸叫；啸叫处理即破坏促使啸叫产生的正反馈回路，使之不产生啸叫。ANR耳机啸叫处理方法包括修改ANR参数或关闭ANR电路等。

啸叫的特点是通常在某个频点处产生啸叫，而环境噪声，语音、音乐等通常是宽带信号。因此在现有技术中通常采用的啸叫抑制方法利用啸叫时信号的频域特征进行检测，即单频信号检测方法。检测到单频信号即认为啸叫产生，然后进行啸叫处理，进而抑制啸叫。具体做法是，先将A/D转换后的数字信号转换到频域，将频域分成多个不同的频段，通过频域峰均比方法检测哪个频段存在啸叫，然后对啸叫的频段进行频率抑制。这种做法可用于前馈式、反馈式、混合式ANR耳机。但这种做法的缺点是，只有在啸叫产生之后才能检测到，即会有一小段啸叫时间。若应用于ANR耳机，则可能出现短暂的啸叫声。即用户能够听到短暂的啸叫声，且由于啸叫仍然产生，可能导致MIC或SPK损伤。因此最好的方法是防止啸叫的产生。

发明内容

本发明提供了一种应用于ANR耳机的啸叫抑制方法和装置，以防止ANR耳机产生啸叫。

为达到上述目的本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种应用于主动噪声消除ANR耳机的啸叫抑制方法，该方法包括：

利用第一麦克风和第二麦克风采集信号；其中，第一麦克风设置于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道外的位置，第二麦克风设置于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道内的位置；

根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号之间的关系，判断所述ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态；

当所述ANR耳机的当前状态为可能产生啸叫的状态时，开启防止啸叫产生的处理。

本发明还公开了一种应用于主动噪声消除ANR耳机的啸叫抑制装置，该装置包括：

第一麦克风，设置于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道外的位置；

第二麦克风，设置于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道内的位置；

状态判断器，根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号之间的关系，判断所述ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态；

啸叫处理器，在所述状态判断器输出的所述ANR耳机的当前状态为可能产生啸叫的状态时，开启防止啸叫产生的处理。

本发明的技术方案，利用设置于ANR耳机的在被佩戴时位于耳道外的位置第一麦克风和设置于ANR耳机的在被佩戴时位于耳道内的位置的第二麦克风所采集的信号之间的关系，能够判决ANR耳机是否处于可能产生啸叫的状态，并且在判决出ANR耳机处于可能产生啸叫的状态时即进行啸叫处理，从而能够有效防止啸叫的产生。本发明的技术方案可以做到ANR耳机始终没有啸叫产生，从而避免器件损伤，减少用户的不适感。

附图说明

图1是ANR耳机的结构示意图；

图2A是FF ANR耳机的功能框图；

图2B是FB ANR耳机的功能框图；

图2C是混合式ANR耳机的功能框图；

图3是啸叫模型图；

图4是FF ANR耳机的啸叫模型图；

图5是FB ANR耳机的啸叫模型图；

图6是本发明实施例中的一种应用于ANR耳机的啸叫抑制方法的流程图；

图7是本发明实施例中的REF MIC到ERR MIC的时域传递函数实测结果的比较示意图；

图8是本发明实施例中的REF MIC到ERR MIC的频域传递函数实测结果的比较示意图；

图9是本发明实施例中的一种应用于ANR耳机的啸叫抑制装置的结构图；

图10是本发明一个实施例中的状态判断器903的结构图。

具体实施方式

与前述现有技术中通常采用的利用信号频域特征检测啸叫的方法不同，在本专利申请中将ANR耳机的所处的状态分为可能产生啸叫的状态（Howling）和不可能产生啸叫的状态（noHowling）。若能区分当前耳机所处的状态，则可知当前耳机是否可能产生啸叫，即需要区分ANR耳机当前处于可能产生啸叫的状态或不可能产生啸叫的状态，若处于可能产生啸叫的状态，则可直接进行啸叫处理，若处于不可能产生啸叫的状态，则不进行处理。耳机处于可能产生啸叫的状态之后不一定马上产生啸叫，啸叫产生还需满足啸叫产生条件，但在本申请中若检测到耳机处于可能产生啸叫的状态之后马上进行啸叫处理，即当前耳机所处状态为可能产生啸叫的状态时，不管是否满足啸叫产生条件一律按啸叫产生进行处理。因此本专利申请的技术方案无需等到啸叫产生之后进行处理，因此可以做到ANR耳机始终没有啸叫产生。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图6是本发明实施例中的一种应用于ANR耳机的啸叫抑制方法的流程图。如图6所示，该方法包括：

步骤S601，利用第一麦克风和第二麦克风采集信号；其中，第一麦克风位于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道外的位置，第二麦克风位于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道内的位置。

在本发明的一个实施例中，当ANR耳机为前馈式ANR耳机时，第一麦克风可以为实现前馈式ANR所需的参考麦克风REF MIC。当ANR耳机为反馈式ANR耳机时，第二麦克风可以为实现反馈式ANR所需的误差麦克风ERR MIC。当ANR耳机为混合式ANR耳机时，第一麦克风可以为实现前馈式ANR所需的参考麦克风REF MIC，以及第二麦克风可以为实现反馈式ANR所需的误差麦克风ERR MIC。

当然所述的第一麦克风不一定就是REF MIC，也可以是专门设置的麦克风。所述的第二麦克风也不一定就是ERR MIC，也可以是专门设置的麦克风。但这会增加成本。

步骤S602，根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号之间的关系，判断所述ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态。

在ANR耳机的不可能产生啸叫的状态和可能产生啸叫的状态下，第一麦克风和第二麦克风所采集的信号之间的关系会有一定的区别，在本发明中根据该区别区分ANR耳机的不可能产生啸叫的状态和可能产生啸叫的状态。

步骤S603，当所述ANR耳机的当前状态为可能产生啸叫的状态时，开启防止啸叫产生的处理。

本步骤中，进行防止啸叫生产的处理具体可以采用现有的已知技术，如修改ANR参数破坏啸叫产生的条件，或者直接关闭ANR电路等。

图6所示的方法能够判决ANR耳机是否处于可能产生啸叫的状态，并且在判决出ANR耳机处于可能产生啸叫的状态时进行啸叫处理，因此能够在ANR耳机在可能产生啸叫的状态时，防止啸叫的产生。本方法可以在啸叫产生前就进行抑制啸叫的处理，而不是等到啸叫产生后再处理。

前面提到，在步骤S602中根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号之间的关系来区分ANR耳机的不可能产生啸叫的状态和可能产生啸叫的状态。具体来说根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号，计算出第一麦克风到第二麦克风的传递函数；根据第一麦克风到第二麦克风的传递函数的时域特性判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态；或者，根据第一麦克风到第二麦克风的传递函数的频域特性判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态。

这是因为，ANR耳机处于不可能产生啸叫的状态时，两个麦克风所拾取的信号特征为：环境噪声总是先到达第一麦克风，后到达第二麦克风，可以通过第一麦克风到第二麦克风之间传递函数的因果性来判决；环境噪声被第二麦克风拾取之前先被耳机壳和外耳阻挡，相当于通过一个滤波器，该滤波器的高频部分衰减大于低频部分。ANR耳机处于可能产生啸叫的状态时，两个麦克风所拾取的信号特征为：环境噪声到达第一麦克风和第二麦克风的先后顺序不固定，且声波在第一麦克风和第二麦克风之间没有明显的障碍，因此不会出现明显的滤波效果。

环境噪声先到达第一麦克风，后到达第二麦克风，且被第二麦克风拾取之前先被耳机壳和外耳阻挡，相当于通过一个滤波器。由啸叫产生条件可知，只有形成正反馈才可能产生啸叫，该状态下信号幅度有衰减，且有滤波效果，因此不满足啸叫产生条件，从而不会产生啸叫。环境噪声到达第一麦克风和第二麦克风的先后顺序不固定，且声波在第一麦克风和第二麦克风之前没有明显的障碍，因此不会出现明显的滤波效果。由啸叫产生条件可知，该状态容易满足啸叫产生条件，进而产生啸叫。

下面以混合式ANR耳机为例对此进行详细说明。在本实施例中，所述的第一麦克风即为混合式ANR耳机的REF MIC，所述的第二麦克风即为混合式ANR耳机的ERR MIC。在耳机正常不可能产生啸叫的状态下，环境噪声总是先到达REF MIC，后到达ERR MIC，因此可以通过REF MIC到ERRMIC之间传递函数的因果性来判决。

图7是本发明实施例中的REF MIC到ERR MIC的时域传递函数实测结果的比较示意图。参见图7，虚线表示的是可能产生啸叫（Howling）状态下的REF MIC到ERR MIC的时域传递函数，实线表示的是不可能产生啸叫（noHowling）状态下REF MIC到ERR MIC的时域传递函数。时域传递函数的最大值点表示声波的群时延。由图7可以看出，Howling状态群时延为0，noHowling状态群时延为一个大于0的正值。即通过REF MIC到ERR MIC的传递函数的时延特性即可区分Howling和noHowling状态。

图8是本发明实施例中的REF MIC到ERR MIC的频域传递函数实测结果的比较示意图。参见图8，虚线表示的是可能产生啸叫（Howling）状态下的REF MIC到ERR MIC的频域传递函数，实线表示的是不可能产生啸叫（NoHowling）状态下REF MIC到ERR MIC的频域传递函数。由图8可以看出，Howling状态传递函数的幅频特性接近全通滤波器，NoHowling状态幅频特性接近低通滤波器。即REF MIC到ERR MIC的传递函数的幅频特性也可以区分NoHowling和Howling状态。

可见，在本发明的实施例中，计算出REF MIC到ERR MIC的传递函数后，即可以根据该传递函数的时域特性判断ANR耳机的不可能产生啸叫的状态，也可以根据该传递函数的频域特性判断ANR耳机的不可能产生啸叫的状态。

在本发明的一个实施例中，根据第一麦克风到第二麦克风的传递函数的时域特性判断ANR耳机的不可能产生啸叫的状态具体可以为：令时域判决统计量为第一麦克风到第二麦克风的时域传递函数的前M阶的平方和与前N阶的平方之比；N为自然数，是所述时域传递函数的长度，M为小于N的自然数；如果所述时域判决统计量小于判决门限，则判断为不可能产生啸叫的状态；如果所述时域判决统计量大于判决门限，则判断为可能产生啸叫的状态。其中判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。该方法的一个具体计算方式参见后续图10对应说明，这里暂时先不进行说明，以免重复。

在本发明的另一个实施例中，根据第一麦克风到第二麦克风的传递函数的频域特性判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态具体为：令频域判决统计量为第一麦克风到第二麦克风的频域传递函数的前M阶的模平方和与前M＋1到N/2阶的模平方和之比；N为自然数，是所述频域传递函数的长度，M为小于N/2的自然数；如果所述频域判决统计量小于判决门限，则判断为可能产生啸叫的状态；如果所述频域判决统计量大于判决门限，则判断为不可能产生啸叫的状态。其中判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。该方法的一个具体计算方式参见后续图10对应说明，这里暂时先不进行说明，以免重复。

图9是本发明实施例中的一种应用于ANR耳机的啸叫抑制装置的结构图。如图9所示，该装置包括：

第一麦克风901，设置于所述ANR耳机的在被佩戴时位于耳道外的位置；

第二麦克风902，设置于所述ANR耳机的在被佩戴时位于耳道内的位置；

状态判断器903，根据第一麦克风901和第二麦克风902所采集的信号之间的关系判断ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态；

啸叫处理器904，在状态判断器903输出的ANR耳机的当前状态为可能产生啸叫的状态时，开启防止啸叫产生处理。

在本发明的一个实施例中，当所述ANR耳机为前馈式ANR耳机时，第一麦克风901即为实现前馈式ANR所需的参考麦克风REF MIC；或者，当所述ANR耳机为反馈式ANR耳机时，第二麦902克风即为实现反馈式ANR所需的误差麦克风ERR MIC；或者，当所述ANR耳机为混合式ANR耳机时，第一麦克风901即为实现前馈式ANR所需的参考麦克风REF MIC，第二麦克风902即为实现反馈式ANR所需的误差麦克风ERR MIC。

在本发明的一个实施例中，状态判断器903用于根据第一麦克风901和第二麦克风902所采集的信号，计算出第一麦克风901到第二麦克风902的传递函数；然后根据第一麦克风901到第二麦克风902的传递函数的时域特性判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态，或者根据第一麦克风901到第二麦克风902的传递函数的频域特性判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态。

图9所示的装置能够判决ANR耳机是否处于可能产生啸叫的状态，并且在判决出ANR耳机处于可能产生啸叫的状态时进行啸叫处理，因此能够在ANR耳机在可能产生啸叫的状态时，防止啸叫的产生。

图10是本发明一个实施例中的状态判断器903的结构图。如图10所示，状态判断器903包括：

第一数据缓存器1001，用于缓存第一麦克风901采集的数字信号；

第二数据缓存器1002，用于缓存第二麦克风902采集的数字信号；

传递函数估计器1003，用于根据第一数据缓存器1001和第二数据缓存器1002中的数据计算第一麦克风901到第二麦克风902的时域传递函数；

判决统计量计算器1004，用于根据第一麦克风到第二麦克风的时域传递函数的前M阶的平方和与前N阶的平方和之比，得到时域判决统计量；其中，N为自然数，是所述时域传递函数的长度，M为小于N的自然数；

以及，状态判决器1005，用于在所述时域判决统计量小于判决门限时判断为不可能产生啸叫的状态，在所述时域判决统计量大于判决门限时判断为可能产生啸叫的状态的不可能产生啸叫，其中判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。

仍以混合式ANR耳机为例，第一麦克风901即为混合式ANR耳机的REF MIC，第二麦克风902即为混合式ANR耳机的ERR MIC。首先计算REFMIC到ERR MIC的传递函数。REF MIC的数字信号x_Ref[n]和ERR MIC的数字信号x_Err[n]分别进入第一数据缓存器1001和第二数据缓存器1002，形成数据帧和

${\tilde{x}}_{\mathrm{Ref}}\left[n\right]=\left(\begin{array}{cccc}{x}_{\mathrm{Ref}}[n-L+1]& \·\·\·& x_{\mathrm{Ref}}[n-1]& x_{\mathrm{Ref}}\left[n\right]\end{array}\right)$

${\tilde{x}}_{\mathrm{Err}}\left[n\right]=\left(\begin{array}{cccc}{x}_{\mathrm{Err}}[n-L+1]& \·\·\·& x_{\mathrm{Err}}[n-1]& x_{\mathrm{Err}}\left[n\right]\end{array}\right)$

其中L为数据帧长度。

数据帧和进入传递函数估计器1003，计算REF MIC到ERRMIC的传递函数h_{ref_err}[n]。传递函数计算方式可以采用互功率谱和自功率谱相除的方式：令为的频域形式，为的频域形式，H_{ref_err}[k]为传递函数h_{ref_err}[n]的频域形式，则计算公式为：

$H_{\mathrm{ref}\_\mathrm{err}}\left[k\right]=\frac{E\left({\tilde{X}}_{\mathrm{Err}}^{*}\right[k\left]{\tilde{X}}_{\mathrm{Err}}\right[k\left]\right)}{E\left({\tilde{X}}_{\mathrm{Err}}^{*}\right[k\left]{\tilde{X}}_{\mathrm{Ref}}\right[k\left]\right)}$

h_{ref_err}[n]=ifft(H_{ref_err}[k])

其中是的共轭。E(.)表示求期望运算，ifft表示逆傅立叶变换。

判决统计量计算器1004计算的时域判决统计量r_{ref_err}为：

$r_{\mathrm{ref}\_\mathrm{err}}=\frac{\underset{n=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left(h_{\mathrm{ref}\_\mathrm{err}}\right[n\left]\right)}^2}{\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(h_{\mathrm{ref}\_\mathrm{err}}\right[n\left]\right)}^2}$

其中，N为传递函数长度，是自然数。即时域判决统计量r_{ref_err}为传递函数前M阶的平方和与整个传递函数平方和之比。该时域判决统计量r_{ref_err}反映REF MIC信号到ERR MIC信号之间的时延特性，即因果性。时延越小，r_{ref_err}越大，则越接近可能产生啸叫的状态。M是小于N的自然数，通常，M取1、2或3。判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。Howling状态判决统计量大于NoHowling状态。r_{ref_err}大于门限，则判为可能产生啸叫的状态，否则判为不可能产生啸叫的状态。

即传递函数估计器1003得到的传递函数估计值h_{ref_err}[n]进入判决统计量计算器1004，判决统计量计算器1004计算时域判决统计量r_{ref_err}。时域判决统计量r_{ref_err}进入状态判决器1005判断耳机的当前状态（不可能产生啸叫的状态或可能产生啸叫的状态）并输出。状态判决器1005在时域判决统计量小于判决门限时判断为不可能产生啸叫的状态，在时域判决统计量大于判决门限时判断为可能产生啸叫的状态。

在上述实施例中，状态判断器903根据第一麦克风到第二麦克风的时域传递函数判断ANR耳机所处的状态。在本发明的另一个实施例中，状态判断器903也可以根据第一麦克风到第二麦克风的频域传递函数判断ANR耳机所处的状态，具体为：

第一数据缓存器1001，用于缓存第一麦克风901采集的数字信号；

第二数据缓存器1002，用于缓存第二麦克风902采集的数字信号；

传递函数估计器1003，用于根据第一数据缓存器1001和第二数据缓存器1002中的数据计算第一麦克风901到第二麦克风902的频域传递函数；

判决统计量计算器1004，用于根据第一麦克风到第二麦克风的频域传递函数的前M阶的模平方和与前M＋1到N/2阶的模平方和之比，得到频域判决统计量；其中，N为自然数，是所述频域传递函数的长度，M为小于N/2的自然数；

状态判决器1005，用于在所述频域判决统计量小于判决门限时判断为可能产生啸叫的状态，在所述频域判决统计量大于判决门限时判断为不可能产生啸叫的状态，其中判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。

仍以混合式ANR耳机为例，第一麦克风901即为混合式ANR耳机的REF MIC，第二麦克风902即为混合式ANR耳机的ERR MIC。首先计算REFMIC到ERR MIC的传递函数。REF MIC的数字信号x_Ref[n]和ERR MIC的数字信号x_Err[n]分别进入第一数据缓存器1001和第二数据缓存器1002，形成数据帧和

${\tilde{x}}_{\mathrm{Ref}}\left[n\right]=\left(\begin{array}{cccc}{x}_{\mathrm{Ref}}[n-L+1]& \·\·\·& x_{\mathrm{Ref}}[n-1]& x_{\mathrm{Ref}}\left[n\right]\end{array}\right)$

${\tilde{x}}_{\mathrm{Err}}\left[n\right]=\left(\begin{array}{cccc}{x}_{\mathrm{Err}}[n-L+1]& \·\·\·& x_{\mathrm{Err}}[n-1]& x_{\mathrm{Err}}\left[n\right]\end{array}\right)$

其中L为数据帧长度。

数据帧和进入传递函数估计器1003，计算REF MIC到ERRMIC的频域传递函数H_{ref_err}[k]。传递函数计算方式可以采用互功率谱和自功率谱相除的方式：令为的频域形式，为的频域形式，H_{ref_err}[k]为传递函数h_{ref_err}[n]的频域形式，则计算公式为：

$H_{\mathrm{ref}\_\mathrm{err}}\left[k\right]=\frac{E\left({\tilde{X}}_{\mathrm{Err}}^{*}\right[k\left]{\tilde{X}}_{\mathrm{Err}}\right[k\left]\right)}{E\left({\tilde{X}}_{\mathrm{Err}}^{*}\right[k\left]{\tilde{X}}_{\mathrm{Ref}}\right[k\left]\right)}$

其中是的共轭。E(.)表示求期望运算。

判决统计量计算器1004计算的频域判决统计量R_{ref_err}为：

$R_{\mathrm{ref}\_\mathrm{err}}=\frac{\underset{k=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H_{\mathrm{ref}\_\mathrm{ree}}\right[k\left]\right|}^2}{\underset{k=M+1}{\overset{N/2}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H_{\mathrm{ref}\_\mathrm{err}}\right[k\left]\right|}^2}$

其中，N为传递函数长度。即频域判决统计量R_{ref_err}为频域传递函数前M阶的模平方和与M+1到N/2阶的模平方和之比。该判决统计量反映传递函数的低通滤波特性，R_{ref_err}越大，低通滤波特性越好，越接近不可能产生啸叫的状态。判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。判决统计量R_{ref_err}大于门限，判为不可能产生啸叫的状态，否则判为可能产生啸叫的状态。

传递函数估计器1003得到的传递函数估计值H_{ref_err}[k]进入判决统计量计算器1004，判决统计量计算器1004计算频域判决统计量R_{ref_err}。频域判决统计量R_{ref_err}进入状态判决器1005判断耳机的当前状态。

在本发明的一个实施例中，当耳机的当前状态为noHowling时，开启ANR；当耳机的当前状态为Howling时，关闭ANR。这样就实现了啸叫抑制。

综上所述，本发明这种利用设置于ANR耳机的在被佩戴时位于耳道外的位置第一麦克风和设置于ANR耳机的在被佩戴时位于耳道内的位置的第二麦克风所采集的信号之间的关系，判断该ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态，当该ANR耳机的当前状态为可能产生啸叫的状态时，启动防止啸叫产生的处理的技术方案，能够判决ANR耳机是否处于可能产生啸叫的状态，并且在判决出ANR耳机处于可能产生啸叫的状态时进行啸叫处理，因此能够在ANR耳机在可能产生啸叫的状态时，防止啸叫的产生。进而可以做到ANR耳机始终没有啸叫产生，从而避免器件损伤，减少用户的不适感。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于主动噪声消除ANR耳机的啸叫抑制方法，其特征在于，该方法包括：

利用第一麦克风和第二麦克风采集信号；其中，第一麦克风设置于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道外的位置，第二麦克风设置于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道内的位置；

根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号之间的关系，判断所述ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态；

当所述ANR耳机的当前状态为可能产生啸叫的状态时，开启防止啸叫产生的处理；

所述根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号之间的关系判断所述ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态包括：

根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号，计算出第一麦克风到第二麦克风的传递函数，并根据所述第一麦克风到第二麦克风的传递函数判断所述ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一麦克风到第二麦克风的传递函数判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态包括：

根据第一麦克风到第二麦克风的传递函数的时域特性，判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态；或者，根据第一麦克风到第二麦克风的传递函数的频域特性，判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第一麦克风到第二麦克风的传递函数的时域特性，判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态包括：

令时域判决统计量为第一麦克风到第二麦克风的时域传递函数的前M阶的平方和与前N阶的平方和之比；其中N为自然数，是所述时域传递函数的长度，M为小于N的自然数；

如果所述时域判决统计量小于判决门限，则判断为不可能产生啸叫的状态；如果所述时域判决统计量大于判决门限，则判断为可能产生啸叫的状态，其中判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第一麦克风到第二麦克风的传递函数的频域特性，判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态包括：

令频域判决统计量为第一麦克风到第二麦克风的频域传递函数的前M阶的模平方和与前M+1到N/2阶的模平方和之比；N为自然数，是所述频域传递函数的长度，M为小于N/2的自然数；

如果所述频域判决统计量小于判决门限，则判断为可能产生啸叫的状态；如果所述频域判决统计量大于判决门限，则判断为不可能产生啸叫的状态，其中判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述防止啸叫产生的处理包括：修改ANR参数或关闭ANR电路。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，

当所述ANR耳机为前馈式ANR耳机时，所述第一麦克风即为实现前馈式ANR所需的参考麦克风REF MIC；

当所述ANR耳机为反馈式ANR耳机时，所述第二麦克风即为实现反馈式ANR所需的误差麦克风ERR MIC；

当所述ANR耳机为混合式ANR耳机时，所述第一麦克风即为实现前馈式ANR所需的参考麦克风REF MIC，所述第二麦克风即为实现反馈式ANR所需的误差麦克风ERR MIC。

7.一种应用于主动噪声消除ANR耳机的啸叫抑制装置，其特征在于，该装置包括：

第一麦克风，设置于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道外的位置；

第二麦克风，设置于所述ANR耳机在被佩戴时位于耳道内的位置；

状态判断器，根据第一麦克风和第二麦克风所采集的信号之间的关系，判断所述ANR耳机的当前状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态；

啸叫处理器，在所述状态判断器输出的所述ANR耳机的当前状态为可能产生啸叫的状态时，开启防止啸叫产生的处理；

所述状态判断器，根据所述第一麦克风和所述第二麦克风所采集的信号，计算出所述第一麦克风到所述第二麦克风的传递函数；根据所述第一麦克风到所述第二麦克风的传递函数判断所述ANR耳机的状态为不可能产生啸叫的状态还是可能产生啸叫的状态。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述状态判断器包括：

第一数据缓存器，缓存第一麦克风采集的数字信号；

第二数据缓存器，缓存第二麦克风采集的数字信号；

传递函数估计器，根据第一数据缓存器和第二数据缓存器中的数据计算第一麦克风到第二麦克风的时域传递函数；

判决统计量计算器，根据第一麦克风到第二麦克风的时域传递函数的前M阶的平方和与前N阶的平方和之比，得到时域判决统计量；其中，N为自然数，是所述时域传递函数的长度，M为小于N的自然数；

以及，状态判决器，用于在所述时域判决统计量小于判决门限时判断为不可能产生啸叫的状态，在所述时域判决统计量大于判决门限时判断为可能产生啸叫的状态，其中判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述状态判断器包括：

第一数据缓存器，缓存第一麦克风采集的数字信号；

第二数据缓存器，缓存第二麦克风采集的数字信号；

传递函数估计器，根据第一数据缓存器和第二数据缓存器中的数据计算第一麦克风到第二麦克风的频域传递函数；

判决统计量计算器，根据第一麦克风到第二麦克风的频域传递函数的前M阶的模平方和与前M+1到N/2阶的模平方和之比，得到频域判决统计量；其中，N为自然数，是所述频域传递函数的长度，M为小于N/2的自然数；

以及，状态判决器，用于在所述频域判决统计量小于判决门限时判断为可能产生啸叫的状态，在所述频域判决统计量大于判决门限时判断为不可能产生啸叫的状态，其中判决门限随耳机结构变化而变化，由统计得出。

10.如权利要求7至9中任一项所述的装置，其特征在于，

当所述ANR耳机为前馈式ANR耳机时，所述第一麦克风即为实现前馈式ANR所需的参考麦克风REF MIC；

当所述ANR耳机为反馈式ANR耳机时，所述第二麦克风即为实现反馈式ANR所需的误差麦克风ERR MIC；

当所述ANR耳机为混合式ANR耳机时，所述第一麦克风即为实现前馈式ANR所需的参考麦克风REF MIC，所述第二麦克风即为实现反馈式ANR所需的误差麦克风ERR MIC。