CN104661149B - 应用于耳机麦克风组的信号处理电路及相关信号处理方法 - Google Patents

应用于耳机麦克风组的信号处理电路及相关信号处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种应用于耳机麦克风组的信号处理电路及相关信号处理方法，在本发明中，信号处理电路调整左声道信号及右声道信号的增益与相位以产生一第一调整信号，并且将麦克风所录到的声音信号与该第一调整信号相加以消除耦合信号；另外，信号处理电路调整右声道信号的增益与相位以产生第二调整信号，并将右声道信号与该第二调整信号相加以消除耦合信号；以及信号处理电路调整左声道信号的增益与相位以产生第三调整信号，并将左声道信号与第三调整信号相加以消除耦合信号。

Description

应用于耳机麦克风组的信号处理电路及相关信号处理方法
技术领域
本发明涉及信号处理，具体地涉及一种应用于耳机麦克风组的信号处理电路及相关信号处理方法。
背景技术
对目前的耳机麦克风组来说，当耳机麦克风组的接头插入到音频插座（audiojack）时，会因为音频插座本身的接地（ground）端点上的阻抗、或是音频IC（audio IC）内部接地端点的阻抗、或是音频插座连接到音频IC的接线（layout trace）上的阻抗，使耳机的左右声道在播放音频信号时，右耳会听到左声道的声音，且左耳也会听到右声道的声音；此外，若是此时麦克风正在录音，麦克风也会同时录到左右声道的声音，这些串音干扰会造成使用者的不便。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种应用于耳机麦克风组的信号处理电路及信号处理方法，其可以降低上述的串音干扰，以解决现有技术的问题。
依据本发明的一实施方式，提供了一种应用于一耳机麦克风组的信号处理电路，其中该耳机麦克风组包含一左耳耳机、一右耳耳机以及一麦克风，该信号处理电路会自该麦克风接收一声音信号，且该信号处理电路会 产生音频信号至该左耳耳机与该右耳耳机，该信号处理电路包含有：一模拟数字转换器，用来接收来自该麦克风的该声音信号，并将该声音信号转换为一数字输入信号；一音频处理电路，用来产生一左声道信号以及一右声道信号，其中该左声道信号与该右声道信号是用来产生该音频信号；一第一增益及相位调整器，耦接于该音频处理电路，用来对该左声道信号以及该右声道信号进行增益与相位的调整，以产生一第一调整信号；以及一第一加法器，耦接于该模拟数字转换器、该第一增益及相位调整器以及该音频处理电路，用来将该数字输入信号与该第一调整信号相加以产生一调整后的数字输入信号至该音频处理电路。
依据本发明另一实施方式，提供了一种应用于一耳机麦克风组的信号处理电路，其中该耳机麦克风组包含一左耳耳机、一右耳耳机以及一麦克风，该信号处理电路会自该麦克风接收一声音信号，且该信号处理电路会产生音频信号至该左耳耳机与该右耳耳机，该信号处理电路包含有：一音频处理电路，用来产生一左声道信号以及一右声道信号；一第一增益及相位调整器，耦接于该音频处理电路，用来调整该右声道信号的增益与相位以产生一第一调整信号；一第一加法器，耦接于该第一增益及相位调整器以及该音频处理电路，用来将该左声道信号与该第一调整信号相加以产生一调整后的左声道信号；一第一数字模拟转换器，耦接于该第一加法器，用来将该调整后的左声道信号进行数字模拟转换以产生该音频信号中的一左耳音频信号；一第二增益及相位调整器，耦接于该音频处理电路，用来调整该左声道信号的增益与相位以产生一第二调整信号；一第二加法器，耦接于该第二增益及相位调整器以及该音频处理电路，用来将该右声道信号与该第二调整信号相加以产生一调整后的右声道信号；以及一第二数字模拟转换器，耦接于该第二加法器，用来将该调整后的右声道信号进行数字模拟转换以产生该音频信号中的一右耳音频信号。
依据本发明的另一实施方式，提供了一种应用于一耳机麦克风组的信号处理方法，其中该耳机麦克风组包含一左耳耳机、一右耳耳机以及一麦 克风，该信号处理方法包含有：接收来自该麦克风的一声音信号，并将该声音信号转换为一数字输入信号；产生一左声道信号以及一右声道信号，其中该左声道信号与该右声道信号是用来产生输出到该左耳耳机与右耳耳机的音频信号；对该左声道信号以及该右声道信号进行增益与相位的调整，以产生一第一调整信号；以及将该数字输入信号与该第一调整信号相加以产生一调整后的数字输入信号至该音频处理电路。
依据本发明的另一实施方式，提供了一种应用于一耳机麦克风组的信号处理方法，其中该耳机麦克风组包含一左耳耳机、一右耳耳机以及一麦克风，该信号处理方法包含有：产生一左声道信号以及一右声道信号；调整该右声道信号的增益与相位以产生一第一调整信号；将该左声道信号与该第一调整信号相加以产生一调整后的左声道信号；将该调整后的左声道信号进行数字模拟转换以产生该音频信号中的一左耳音频信号；调整该左声道信号的增益与相位以产生一第二调整信号；将该右声道信号与该第二调整信号相加以产生一调整后的右声道信号；以及将该调整后的右声道信号进行数字模拟转换以产生该音频信号中的一右耳音频信号。
附图说明
图1为依据本发明的一实施方式的应用于耳机麦克风组的信号处理电路的整体架构的示意图。
图2为依据本发明的一实施方式的信号处理电路的示意图。
图3为依据本发明的一实施方式的应用于一信号处理方法的流程图。
图4为依据本发明的另一实施方式的应用于一信号处理方法的流程图。
[图的符号简单说明]：
102：信号处理电路
210：音频处理电路
220：模拟数字转换器
222、232、242：加法器
224、230、240：增益相位调整器
250、260：数字模拟转换器
具体实施方式
在说明书及后续的权利要求中使用了某些词汇来指代特定的组件。所属领域中具有通常知识者应当理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或者通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
请参考图1，图1为依据本发明的一实施方式的应用于耳机麦克风组110的信号处理电路102的整体架构的示意图。如图1所示，信号处理电路102制作于一芯片100中，芯片100包含有至少四个接点Mic_in、HPO_R、HPO_L、GND_ref，而这四个接点Mic_in、HPO_R、HPO_L、GND_ref分别通过接线连接到一音频插座130的四个不同的端点；另一方面，耳机麦克风组110包含了一右耳耳机112_R、一左耳耳机112_L、一 麦克风114以及一音频插头116，其中音频插头116主要包含四个接点Mic、Gnd、R、L。
当音频插头116与该音频插座130结合，且芯片100开始运作时，麦克风114所录到的声音信号会经由音频插头116上的接点Mic以及芯片100上的接点Mic_in传输到信号处理电路102中（图的R1为一电阻），信号处理电路102所产生的左耳音频信号会经由芯片100上的接点HPO_L以及音频插头116上的接点L传输到左耳耳机112_L中，而信号处理电路102所产生的右耳音频信号会经由芯片100上的接点HPO_R以及音频插头116上的接点R传输到右耳耳机112_R中。
此外，如图1所示，由于音频插头116上的接点Gnd（接地接点）会通过接线连接到芯片100的接点GND_ref（参考接地接点），因此，由于接点Gnd的阻抗R2、接线的阻抗R3、以及芯片100内部的接地接点的阻抗R4的存在，会使得接地电压值并不稳定，而造成芯片100所输出至左耳耳机112_L与右耳耳机112_R的左耳音频信号与右耳音频信号会耦合到其他的信号线。举例来说，请参考图1，当芯片100由接点HPO_R输出右耳音频信号时，有一部分的右耳音频信号会耦合至接点Gnd与接点GND_ref之间的接线，之后这些耦合信号会传输到左耳耳机112_L以及芯片100的接点Mic_in，而造成使用者会由左耳耳机112_L听到右耳音频信号，且麦克风114所录到的声音也会掺杂至该耦合信号，因而降低了录音以及收听的质量。
请参考图2，图2为依据本发明的一实施方式的信号处理电路102的示意图。如图2所示，信号处理电路102包含一音频处理电路210、一模拟数字转换器220、三个加法器222、232、242、三个增益相位调整器224、230、240、以及两个数字模拟转换器250及260。
请同时参考图1、图2，在信号处理电路102的操作上，当信号处理电路102有同时进行录音及放音的动作时，首先，模拟数字转换器220接收来自麦克风114所接收的声音信号SMic，并将声音信号SMic作模拟数字转换以产生一数字输入信号Din；同时，音频处理电路210所产生的左声道信号SL以及右声道信号SR会传输到增益相位调整器224中，而增益相位调整器224会对左声道信号SL以及右声道信号SR进行增益与相位的调整，以产生一调整信号Sa1，在本实施方式中，增益相位调整器224可对相加之后的左声道信号SL以及右声道信号SR进行增益与相位的调整，或是对左声道信号SL以及右声道信号SR进行增益与相位的调整后再相加以得到调整信号Sa1。
此外，增益相位调整器224中涉及增益调整量以及相位调整量的设定可以由设计者或制造商依据实验测试结果来得到，亦即可以是一个固定值，或是其增益调整量以及相位调整量可以根据数字输入信号Din’的变化来动态地调整。增益相位调整器224所输出的调整信号Sa1的振幅会很接近图1所示的耦合至接点Mic_in的耦合信号，但是相位上是相反的。
加法器222接着将数字输入信号Din与调整信号Sa1相加以产生一调整后的数字输入信号Din’，并将调整后的数字输入信号Din’输入至音频处理电路210中。由于数字输入信号Din本身所带有的耦合信号与调整信号Sa1是振幅相同相位相反的，故调整后的数字输入信号Din’本身就可以视为是麦克风114所收录到的干净的声音信号，因此可以增进麦克风的录音质量。
另一方面，增益相位调整器230会对右声道信号SR进行增益与相位的调整，以产生一调整信号Sa2，而加法器232将左声道信号SL与调整信号Sa2相加以得到一调整后的左声道信号SL’，之后再经由数字模拟转换器250转换为一左耳音频信号SLCH后，通过接点芯片的接点HPO_L与音频插头116的接点L传输到左耳耳机112_L。
此外，增益相位调整器230中关于增益调整量以及相位调整量的设定可以由设计者或制造商依据实验测试结果来得到，亦即可以是一个固定值，或是其增益调整量以及相位调整量可以根据调整后的左声道信号SL’的变化来动态地调整。增益相位调整器230所输出的调整信号Sa2的振幅会很接近图1所示的耦合至左耳耳机112_L的耦合信号，但是相位上是相反的。
上述的增益相位调整器230与加法器232的操作可以视为预先对左声道信号SL/左耳音频信号SLCH作调整，以使得使用者利用左耳耳机112_L所听到的声音会很接近左声道信号SL的内容，而不会有图1所示的耦合信号的干扰。
类似地，增益相位调整器240会对左声道信号SL进行增益与相位的调整，以产生一调整信号Sa3，而加法器242将右声道信号SR与调整信号Sa3相加以得到一调整后的右声道信号SR’，之后再经由数字模拟转换器260转换为一右耳音频信号SRCH后，通过接点芯片的接点HPO_R与音频插头116的接点R传输到右耳耳机112_R。
此外，增益相位调整器240中有关于增益调整量以及相位调整量的设定可以由设计者或制造商依据实验测试结果来得到，亦即可以是一个固定值，或是其增益调整量以及相位调整量可以根据调整后的右声道信号SR’的变化来动态地调整。增益相位调整器240所输出的调整信号Sa3的振幅会很接近左耳音频信号耦合至右耳耳机112_R的耦合信号，但是相位上是相反的。
上述的增益相位调整器240与加法器242的操作可以视为预先对右声道信号SR/右耳音频信号SRCH作调整，以使得使用者利用右耳耳机112_R所听到的声音会很接近右声道信号SR的内容，而不会有耦合信号的干扰。
综上所述，本发明的信号处理电路102可以消除耦合信号的干扰，因此，麦克风114的录音质量以及右耳耳机112_R与左耳耳机112_L的收听质量都会有显著的提升。
请参考图3，图3为依据本发明的一实施方式的应用于一信号处理方法的流程图，其中图3所示流程主要是对应于图2的音频处理电路210、模拟数字转换器220、加法器222与增益相位调整器224的操作。参考图1～图3，流程如下所示：
步骤300：流程开始；
步骤302：接收来自麦克风的一声音信号，并将该声音信号转换为一数字输入信号；
步骤304：产生一左声道信号以及一右声道信号，其中该左声道信号与该右声道信号是用来产生输出到左耳耳机与右耳耳机的音频信号；
步骤306：对该左声道信号以及该右声道信号进行增益与相位的调整，以产生一第一调整信号；以及
步骤308：将该数字输入信号与该第一调整信号相加以产生一调整后的数字输入信号至该音频处理电路。
请参考图4，图4为依据本发明的另一实施方式的应用于一信号处理方法的流程图，其中图4所示的流程主要是对应于图2的音频处理电路210、增益相位调整器230和240、加法器232和242、以及数字模拟转换器250和260的操作。
步骤400：流程开始；
步骤402：产生一左声道信号以及一右声道信号；
步骤404：调整该右声道信号的增益与相位以产生一第一调整信号；
步骤406：将该左声道信号与该第一调整信号相加以产生一调整后的左声道信号；
步骤408：将该调整后的左声道信号进行数字模拟转换以产生一左耳音频信号至左耳耳机；
步骤410：调整该左声道信号的增益与相位以产生一第二调整信号；
步骤412：将该右声道信号与该第二调整信号相加以产生一调整后的右声道信号；以及
步骤414：将该调整后的右声道信号进行数字模拟转换以产生一右耳音频信号至右耳耳机。
简要归纳本发明，在本发明的应用于耳机麦克风组的信号处理电路及信号处理方法中，当音频插座本身的接地端点、或是音频IC（audio IC）内部接地端点、或是音频插座连接到音频IC的接在线存在阻抗时，本发明可以让左右声道不会互相串音干扰，且麦克风也不会同时录到耳机所播放出来的信号。
以上所述仅为本发明的优选的实施方式，凡是依照本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。
[符号说明]
100：芯片
102：信号处理电路
112_L：左耳耳机
112_R：右耳耳机
114：麦克风
116：音频插头
130：音频插座
210：音频处理电路
220：模拟数字转换器
222、232、242：加法器
224、230、240：增益相位调整器
250、260：数字模拟转换器
R1、R2、R3、R4：电阻
Mic、Gnd、R、L、Mic_in、HPO_R、HPO_L、GND_ref：接点
300～308、400～414：步骤。

Claims (6)

1.一种应用于一耳机麦克风组的信号处理电路，其中，所述耳机麦克风组包含一左耳耳机、一右耳耳机以及一麦克风，所述信号处理电路自所述麦克风接收一声音信号，且所述信号处理电路产生音频信号至所述左耳耳机与所述右耳耳机，所述信号处理电路包含有：
一模拟数字转换器，用来接收来自所述麦克风的所述声音信号，并将所述声音信号转换为一数字输入信号；
一音频处理电路，用来产生一左声道信号以及一右声道信号，其中所述左声道信号与所述右声道信号用来产生所述音频信号；
一第一增益及相位调整器，耦接于所述音频处理电路，用来对所述左声道信号以及所述右声道信号进行增益与相位的调整，以产生一第一调整信号；以及
一第一加法器，耦接于所述模拟数字转换器、所述第一增益及相位调整器以及所述音频处理电路，用来将所述数字输入信号与所述第一调整信号相加以产生一调整后的数字输入信号至所述音频处理电路，
一第二增益及相位调整器，耦接于所述音频处理电路，用来调整所述右声道信号的增益与相位以产生一第二调整信号；
一第二加法器，耦接于所述第二增益及相位调整器以及所述音频处理电路，用来将所述左声道信号与所述第二调整信号相加以产生一调整后的左声道信号；
一第一数字模拟转换器，耦接于所述第二加法器，用来将所述调整后的左声道信号进行数字模拟转换以产生所述音频信号中的一左耳音频信号；
一第三增益及相位调整器，耦接于所述音频处理电路，用来调整所述左声道信号的增益与相位以产生一第三调整信号；
一第三加法器，耦接于所述第三增益及相位调整器以及所述音频处理电路，用来将所述右声道信号与所述第三调整信号相加以产生一调整后的右声道信号；以及
一第二数字模拟转换器，耦接于所述第三加法器，用来将所述调整后的右声道信号进行数字模拟转换以产生所述音频信号中的一右耳音频信号。
2.根据权利要求1所述的信号处理电路，其中，所述信号处理电路设置于一芯片中，所述芯片连接于一音频插座，而所述耳机麦克风组还包含一音频插头以用来与所述音频插座结合，且所述音频插头上的接地接点通过一接线连接于所述芯片中的接地接点；其中，所述音频信号有一部分会经由所述接线以及所述音频插头混合到所述声音信号中，而所述第一加法器用来消除所述数字输入信号中关于所述音频信号的部分，以产生所述调整后的数字输入信号。
3.根据权利要求1所述的信号处理电路，其中，所述信号处理电路设置于一芯片中，所述芯片连接于一音频插座，而所述耳机麦克风组还包含一音频插头以用来与所述音频插座结合，且所述音频插头上的接地接点通过一接线连接于所述芯片中的接地接点；其中，所述右耳音频信号在传输到右耳耳机时有一部分会混合到所述左耳音频信号中，且所述左耳音频信号有一部分会混合到所述右耳音频信号中，而所述第二加法器是用来预先调整所述左声道信号以降低右耳音频信号的干扰，以及所述第三加法器是用来预先调整所述右声道信号以降低左耳音频信号的干扰。
4.一种应用于一耳机麦克风组的信号处理方法，其中，所述耳机麦克风组包含一左耳耳机、一右耳耳机以及一麦克风，所述信号处理方法包含有：
接收来自所述麦克风的一声音信号，并将所述声音信号转换为一数字输入信号；
产生一左声道信号以及一右声道信号，其中，所述左声道信号与所述右声道信号是用来产生输出到所述左耳耳机与所述右耳耳机的音频信号；
对所述左声道信号以及所述右声道信号进行增益与相位的调整，以产生一第一调整信号；以及
将所述数字输入信号与所述第一调整信号相加以产生一调整后的数字输入信号至音频处理电路，
调整所述右声道信号的增益与相位以产生一第二调整信号；
将所述左声道信号与所述第二调整信号相加以产生一调整后的左声道信号；
将所述调整后的左声道信号进行数字模拟转换以产生所述音频信号中的一左耳音频信号；
调整所述左声道信号的增益与相位以产生一第三调整信号；
将所述右声道信号与所述第三调整信号相加以产生一调整后的右声道信号；以及
将所述调整后的右声道信号进行数字模拟转换以产生所述音频信号中的一右耳音频信号。
5.根据权利要求4所述的信号处理方法，其中，所述信号处理方法是由设置于一芯片中的电路来执行，所述芯片连接于一音频插座，而所述耳机麦克风组还包含一音频插头以用来与所述音频插座结合，且所述音频插头上的接地接点通过一接线连接于所述芯片中的接地接点；其中，所述音频信号有一部分会经由所述接线以及所述音频插头混合到所述声音信号中，而产生所述调整后的数字输入信号是用来消除所述数字输入信号中关于所述音频信号的部分。
6.根据权利要求4所述的信号处理方法，其中所述信号处理方法是由设置于一芯片中的电路来执行，所述芯片连接于一音频插座，而所述耳机麦克风组还包含一音频插头以用来与所述音频插座结合，且所述音频插头上的接地接点通过一接线连接于所述芯片中的接地接点；其中所述右耳音频信号在传输到右耳耳机时有一部分会混合到所述左耳音频信号中，且所述左耳音频信号有一部分会混合到所述右耳音频信号中，而产生所述调整后的左声道信号的步骤是用来预先防止右耳音频信号的干扰，以及产生所述调整后的右声道信号的步骤是用来预先防止左耳音频信号的干扰。
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