CN106251856B - 一种基于移动终端的环境噪声消除系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动终端的环境噪声消除系统及方法。其中，所述基于移动终端的环境噪声消除系统包括麦克风、信号处理器和扬声器，通过麦克风采集环境噪声信号；之后信号处理器对环境噪声信号进行反相处理；之后扬声器输出经反向处理后的反相信号，通过用户随身携带的移动终端输出与环境噪声反相的声音，当用户持续暴露于噪声环境中时，能有效降低或消除噪声，避免用户在嘈杂环境中产生耳鸣等状况，提高用户体验。

Description

一种基于移动终端的环境噪声消除系统及方法

技术领域

本发明涉及移动终端技术领域，特别涉及一种基于移动终端的环境噪声消除系统及方法。

背景技术

随着社会发展，我们的日常环境充满各种噪声，影响人们的心情和正常作息。比如，高速行驶的汽车的发动机声音；建筑工地搅拌机、切割机的噪声；飞机引擎的轰鸣声；晚上空调制冷机的噪声等等，这一类噪声有一个共同特征：声音稳定重复。无论是幅度还是频谱，都比较固定。在时域上，信号变化很小，上一时刻的信号，和下一时刻的信号差别很小。而目前移动终端以及称为人们生活中不可缺少的交通工具，基本都随身携带，如何利用日常生活中的移动终端在嘈杂的环境中降低噪声还是一个待解决的问题。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于移动终端的环境噪声消除系统及方法，利用用户随身携带的移动终端输出与环境噪声反相的声音，有效降低或消除噪声，避免用户在嘈杂环境中产生耳鸣等状况，提高用户体验。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于移动终端的环境噪声消除系统，其包括：

麦克风，用于采集环境噪声信号；

信号处理器，用于对环境噪声信号进行反相处理；

扬声器，用于输出经反向处理后的反相信号。

所述的基于移动终端的环境噪声消除系统中，所述信号处理器包括：

分段单元，用于对所述环境噪声信号进行分段处理；

反相器，用于对经分段处理后的环境噪声信号进行反相处理。

所述的基于移动终端的环境噪声消除系统中，还包括：

第一放大器，用于对所述环境噪声信号进行放大；

模数转换器，用于对经放大后的环境噪声信号进行模数转换，并将模数转换后的环境噪声信号输出至信号处理器。

所述的基于移动终端的环境噪声消除系统中，还包括：

数模转换器，用于对经反向处理的反相信号进行数模转换，并将数模转换后的反相信号输出至第二放大器；

第二放大器，用于对数模转换后的反相信号进行放大后输出至扬声器。

所述的基于移动终端的环境噪声消除系统中，所述反相信号与环境噪声信号振幅相等相位相反。

一种基于移动终端的环境噪声消除方法，其包括如下步骤：

A、由麦克风采集环境噪声信号；

B、由信号处理器对环境噪声信号进行反相处理；

C、由扬声器输出经反向处理后的反相信号。

所述的基于移动终端的环境噪声消除方法中，所述步骤B包括步骤：

B1、由分段单元对所述环境噪声信号进行分段处理；

B2、由反相器对经分段处理后的环境噪声信号进行反相处理。

所述的基于移动终端的环境噪声消除方法中，所述步骤A之后，步骤B之前还包括步骤：

B01、由第一放大器对所述环境噪声信号进行放大；

B02、由模数转换器对经放大后的环境噪声信号进行模数转换，并将模数转换后的环境噪声信号输出至信号处理器。

所述的基于移动终端的环境噪声消除方法中，所述步骤B之后，步骤C之前还包括步骤：

C01、由数模转换器对经反向处理的反相信号进行数模转换，并将数模转换后的反相信号输出至第二放大器；

C02、由第二放大器对数模转换后的反相信号进行放大后输出至扬声器。

相较于现有技术，本发明提供的基于移动终端的环境噪声消除系统及方法中，所述基于移动终端的环境噪声消除系统包括麦克风、信号处理器和扬声器，通过麦克风采集环境噪声信号；之后信号处理器对环境噪声信号进行反相处理；之后扬声器输出经反向处理后的反相信号，通过用户随身携带的移动终端输出与环境噪声反相的声音，当用户持续暴露于噪声环境中时，能有效降低或消除噪声，避免用户在嘈杂环境中产生耳鸣等状况，提高用户体验。

附图说明

图1为本发明提供的基于移动终端的环境噪声消除系统的结构框图。

图2为本发明提供的基于移动终端的环境噪声消除方法的流程图。

具体实施方式

鉴于现有技术中用户经常暴露于噪声环境中影响用户身心等缺点，本发明的目的在于提供一种基于移动终端的环境噪声消除系统及方法，利用用户随身携带的移动终端输出与环境噪声反相的声音，有效降低或消除噪声，避免用户在嘈杂环境中产生耳鸣等状况，提高用户体验。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的基于移动终端的环境噪声消除系统包括麦克风10、信号处理器20和扬声器30，所述麦克风10、信号处理器20和扬声器30依次连接，所述麦克风10用于采集环境噪声信号；所述信号处理器20用于对环境噪声信号进行反相处理；所述扬声器30用于输出经反向处理后的反相信号，有效降低或消除噪声，保护用户耳朵，避免受损。

具体地，由于声音的本质是一种振动，数学模型上可以表示为多种正弦波的叠加，各种声音在传播过程中，会相互影响，可能会使声音加强或者衰减，取决于信号成分的相位关系。例如声音A在传播过程中，与声音B叠加，因为两者之间的相位相反（相位相差180度），叠加之后总的声音C为声音A和B之差，在信号幅度上明显小于声音A。利用这个原理，假设声音A为环境中的噪声，本发明提供的基于移动终端的环境噪声消除系统利用移动终端自带的麦克风10收集环境噪声，经过反相处理后通过扬声器30输出反相信号，可提供一个与环境噪声信号反相的信号，达到降低、消除环境中的噪声的目的，其中所述反相信号与环境噪声信号振幅相等相位相反，最大限度地消除环境噪声，提高用户的身心舒适度。具体实施时，所述麦克风10需具有较宽的频率响应范围（100-14000Hz）和较高的灵敏度特性，以适应各种噪声应用情景。

进一步地，所述信号处理器20包括分段单元201和反相器202，所述分段单元201连接反相器202，所述分段单元201用于对所述环境噪声信号进行分段处理；所述反相器202用于对经分段处理后的环境噪声信号进行反相处理，即信号处理器20接收到所述环境噪声信号后，先通过分段单元201将数据流分段，之后再由反相器202对分段处理后的环境噪声信号进行反相处理，分段处理可提高反相处理的准确性，切分段时长小于10ms，由于人耳对声音的响应速度一般在20-30ms，小的分段时长，可以实现消噪的持续性，进一步提高降噪消噪的效果。

请继续参阅图1，所述基于移动终端的环境噪声消除系统还包括第一放大器40和模数转换器50，所述第一放大器40连接模数转换器50和麦克风10，所述模数转换器50还连接分段单元201，所述第一放大器40用于对所述环境噪声信号进行放大；所述模数转换器50用于对经放大后的环境噪声信号进行模数转换，并将模数转换后的环境噪声信号输出至信号处理器20。

将麦克风10拾取的环境噪声信号，通过第一放大器40进行放大，放大倍数按20-30dB设置，防止因为信号放大引入的失真，之后将放大的环境噪声模拟信号，转换为环境噪声数字信号。模数转换器50按44.1kHz采样频率和16bit量化深度执行，保证转换后的数字信号跟原始的环境噪声信号尽可能接近，提高降噪效果。

进一步地，所述基于移动终端的环境噪声消除系统还包括数模转换器60和第二放大器70，所述数模转换器60连接第二放大器70和反相器202，所述第二放大器70还连接扬声器30，所述数模转换器60用于对经反向处理的反相信号进行数模转换，并将数模转换后的反相信号输出至第二放大器70；所述第二放大器70用于对数模转换后的反相信号进行放大后输出至扬声器30。即经过反向处理的反相信号仍为数字信号，通过数模转换器60对其进行数模转换，变为模拟信号。再由第二放大器70放大该模拟反相信号，驱动手机扬声器30发出与噪声反相的声音。达到降低或者消除噪声的效果。

本发明相应还提供一种基于移动终端的环境噪声消除方法，如图2所示，所述基于移动终端的环境噪声消除方法包括如下步骤：

S10、由麦克风采集环境噪声信号；

S20、由信号处理器对环境噪声信号进行反相处理；

S30、由扬声器输出经反向处理后的反相信号。

本发明提供的基于移动终端的环境噪声消除方法利用移动终端自带的麦克风收集环境噪声，经过反相处理后通过扬声器输出反相信号，可提供一个与环境噪声信号反相的信号，达到降低、消除环境中的噪声的目的，其中所述反相信号与环境噪声信号振幅相等相位相反，最大限度地消除环境噪声，提高用户的身心舒适度。具体实施时，所述麦克风需具有较宽的频率响应范围（100-14000Hz）和较高的灵敏度特性，以适应各种噪声应用情景。

进一步地，所述步骤S20包括：

S21、由分段单元对所述环境噪声信号进行分段处理；

S22、由反相器对经分段处理后的环境噪声信号进行反相处理。

即信号处理器接收到所述环境噪声信号后，先通过分段单元将数据流分段，之后再由反相器对分段处理后的环境噪声信号进行反相处理，分段处理可提高反相处理的准确性，切分段时长小于10ms，由于人耳对声音的响应速度一般在20-30ms，小的分段时长，可以实现消噪的持续性，进一步提高降噪消噪的效果。

进一步地，所述步骤S10之后，步骤S20之前还包括步骤：

S201、由第一放大器对所述环境噪声信号进行放大；

S202、由模数转换器对经放大后的环境噪声信号进行模数转换，并将模数转换后的环境噪声信号输出至信号处理器。

将麦克风拾取的环境噪声信号，通过第一放大器进行放大，放大倍数按20-30dB设置，防止因为信号放大引入的失真，之后将放大的环境噪声模拟信号，转换为环境噪声数字信号。模数转换器按44.1kHz采样频率和16bit量化深度执行，保证转换后的数字信号跟原始的环境噪声信号尽可能接近，提高降噪效果。

更进一步地，所述步骤S20之后，步骤S30之前还包括步骤：

S301、由数模转换器对经反向处理的反相信号进行数模转换，并将数模转换后的反相信号输出至第二放大器；

S302、由第二放大器对数模转换后的反相信号进行放大后输出至扬声器。

即经过反向处理的反相信号仍为数字信号，通过数模转换器对其进行数模转换，变为模拟信号。再由第二放大器放大该模拟反相信号，驱动手机扬声器发出与噪声反相的声音。达到降低或者消除噪声的效果。

综上所述，本发明提供的基于移动终端的环境噪声消除系统及方法中，所述基于移动终端的环境噪声消除系统包括麦克风、信号处理器和扬声器，通过麦克风采集环境噪声信号；之后信号处理器对环境噪声信号进行反相处理；之后扬声器输出经反向处理后的反相信号，通过用户随身携带的移动终端输出与环境噪声反相的声音，当用户持续暴露于噪声环境中时，能有效降低或消除噪声，避免用户在嘈杂环境中产生耳鸣等状况，提高用户体验。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于移动终端的环境噪声消除系统，其特征在于，包括：

麦克风，用于采集环境噪声信号；

信号处理器，用于对环境噪声信号进行反相处理；

扬声器，用于输出经反向处理后的反相信号；

所述信号处理器包括：分段单元，用于对所述环境噪声信号根据时长进行分段处理；反相器，用于对经分段处理后的环境噪声信号进行反相处理；

所述分段处理中，切分段时长小于10ms；

还包括：

第一放大器，用于对所述环境噪声信号进行放大；

模数转换器，用于对经放大后的环境噪声信号进行模数转换，并将模数转换后的环境噪声信号输出至信号处理器。

2.根据权利要求1所述的基于移动终端的环境噪声消除系统，其特征在于，还包括：

数模转换器，用于对经反向处理的反相信号进行数模转换，并将数模转换后的反相信号输出至第二放大器；

第二放大器，用于对数模转换后的反相信号进行放大后输出至扬声器。

3.根据权利要求1所述的基于移动终端的环境噪声消除系统，其特征在于，所述反相信号与环境噪声信号振幅相等相位相反。

4.一种基于移动终端的环境噪声消除方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、由麦克风采集环境噪声信号；

B、由信号处理器对环境噪声信号进行反相处理；

C、由扬声器输出经反向处理后的反相信号；

所述步骤B包括步骤：B1、由分段单元对所述环境噪声信号根据时长进行分段处理；B2、由反相器对经分段处理后的环境噪声信号进行反相处理；

所述分段处理中，切分段时长小于10ms；

所述步骤A之后，步骤B之前还包括步骤：

B01、由第一放大器对所述环境噪声信号进行放大；

B02、由模数转换器对经放大后的环境噪声信号进行模数转换，并将模数转换后的环境噪声信号输出至信号处理器。

5.根据权利要求4所述的基于移动终端的环境噪声消除方法，其特征在于，所述步骤B之后，步骤C之前还包括步骤：

C01、由数模转换器对经反向处理的反相信号进行数模转换，并将数模转换后的反相信号输出至第二放大器；

C02、由第二放大器对数模转换后的反相信号进行放大后输出至扬声器。

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