CN106797508A - 用于改善音质的方法及耳机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耳机，其特征在于，包括：至少一个耳内扩音器(In‑Ear Microphone)；至少一个耳外扩音器(Out‑Ear Microphone)；控制部，包括：耳内信号处理模块，从通过耳内扩音器检测到的信号提取低音成分；耳外信号处理模块，从通过耳外扩音器检测到的信号提取高音成分；以及混合模块，混合被提取的低音成分及高音成分来输出，通信部，用于将从控制部的混合模块输出的信号向外部设备传送，本发明去除通过耳机传递的用户语音信号的噪音，并生成接近于用户的语音的信号，从而可改善音质。

Description

用于改善音质的方法及耳机
技术领域
本发明揭示用于改善通过耳机(headset)传递的语音信号的音质的方法，更具体地涉及在移动设备连接耳机，并以带上耳机的状态通话时，与用户的实际嗓音类似地处理的音质改善方法及采用该方法的耳机。
背景技术
以往通常手里拿着手机通话，但随着智能手机的普及，作为用于欣赏音乐或通话的用途广泛利用着耳机。
耳机通常具有耳塞的形态或者耳麦的形态，通常具有两个扬声器(speaker)和1个扩音器(microphone)。
用户以带上耳机的状态，用智能手机播放音乐来听音乐，一旦来电话，就选择通话功能，在带上耳机的状态下通话。欣赏音乐时，扩音器不进行工作，若选择通话功能，则智能手机停止播放音乐，并使扩音器进行工作来将用户的语音传递给通话对象。同时将通话对象的语音通过耳机的扬声器播放而给用户听。
通常，通过附着于耳机的耳外扩音器(Out-Ear Microphone)捕捉的语音信号中混合有较多的周围的噪音，由此存在通话质量降低的问题。
为了提供解决噪音问题，并可更加简便地佩戴的耳机，使用如下的耳内扩音器(In-Ear Microphone)，其原封不动地维持有线或无线耳塞的外形，将扩音器安装于耳塞的头部，使得扩音器位于用户的耳朵的内部。
使用耳内扩音器时，可阻断周围噪音，但通过外耳道传递的语音几乎不包括高音成分，而大部分是低音成分，由此存在与实际用户的语音差距大的问题。
发明内容
技术问题
本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而开发的，其目的在于，提供用于均使用耳内扩音器和耳外扩音器，来改善通过耳机的扩音器传递的语音信号的音质的方法及耳机。
技术方案
为了实现这些目的，本发明的一实施例的耳机可包括：至少一个耳内扩音器(In-Ear Microphone)；至少一个耳外扩音器(Out-Ear Microphone)；控制部，包括：耳内信号处理模块，从通过上述耳内扩音器检测到的信号提取低音成分；耳外信号处理模块，从通过上述耳外扩音器检测到的信号提取高音成分；以及混合模块，混合被提取的上述低音成分及高音成分来输出；通信部，用于将从上述控制部的混合模块输出的信号向外部设备传送。
上述至少一个耳外扩音器可包括：第一耳外扩音器，设在上述耳机的第一头部；第二耳外扩音器，设在第二头部，上述耳外信号处理模块包括波束成形(Beam forming)模块，上述波束成形模块在从上述第一耳外扩音器及上述第二耳外扩音器输出的两个信号中去除有时差的信号，仅检测用户发出的语音。
上述耳外信号处理模块还可包括噪音去除模块，上述噪音去除模块在从上述波束成形模块输出的信号中去除噪音。
上述耳内信号处理模块可包括语音活性检测(VAD，Voice Activity Detection)模块，上述语音活性检测模块，若存在通过上述耳内扩音器检测到的信号，则判断为用户在发出语音，上述噪音去除模块仅在借助上述语音活性检测模块判断为用户在发出语音的情况下进行工作。
上述耳内信号处理模块包括语音活性检测模块，上述语音活性检测模块，若存在通过上述耳内扩音器检测到的信号，则判断为用户在发出语音，上述混合模块仅在借助上述语音活性检测模块判断为用户在发出语音的情况下进行工作。
上述耳内信号处理模块可包括增进模块，上述增进模块用于在提取上述低音成分之前，在从上述耳内扩音器输出的信号中，将高音调高，并将低音调低，以保持均衡。
在本发明的其他实施例中，用于具备至少一个耳内扩音器(In-Ear Microphone)和至少一个耳外扩音器(Out-Ear Microphone)的耳机的音质改善方法，可包括：从通过上述耳内扩音器检测到的信号提取低音成分的步骤；从通过上述耳外扩音器检测到的信号提取高音成分的步骤；混合被提取的上述低音成分及高音成分来输出的步骤。
发明的效果
根据如上所述的本发明，去除通过耳机传递的用户语音信号的噪音，并生成接近于用户的语音的信号，从而可改善音质。
附图说明
图1为用于说明本发明一实施例的耳机的外形的图。
图2为用于说明本发明一实施例的耳机的结构的功能框图。
图3为用于说明本发明一实施例的耳机的控制部的结构的功能框图。
图4为本发明一实施例的耳机的外形的图。
图5为本发明一实施例的耳机的结构的功能框图。
图6为本发明其他实施例的耳机的控制部的结构的功能框图。
图7为用于说明本发明一实施例的用于耳机的音质改善方法的流程图。
附图标记：
200、500：耳机
210：外部设备
220、520：控制部
230、530：通信部
110、240、410、540：第一头部
120、250、420、550：第二头部
111、241、411、541：耳内扩音器
242、252、542、552：扬声器单元
121、251、412、422、543、551：耳外扩音器
310、610：耳内信号处理模块
320、620：耳外信号处理模块
330、630：混合模块
611：增进模块
612：低频信号提取模块
613：VAD(语音活性检测)模块
621：波束成形模块
622：NS(噪音去除)模块
623：高频信号提取模块
具体实施方式
简略地说明本说明书中使用的术语，并具体说明本发明。
本发明中使用的术语考虑本发明中的功能的同时选择了尽可能在目前广泛使用的一般的术语，但这会根据本领域的技术人员的意图或判例、新技术的出现等而不同。并且，特定的情况下，还可以有申请人任意选定的术语，这时候，在相关的发明说明部分里会详细记载其意义。因此，本发明中使用的术语不是单纯的术语的名称，而是应当基于其术语带有的意义和本发明的整体内容而定义。
说明书全文中，当有些部分“包括”有些结构要素时，只要其没有特别反对的记载内容，就意味着不是除外其他结构要素，而是还可包括其他结构要素。并且，说明书中记载的“…机构”、“…部”、“模块”等术语意味着处理至少一个功能或动作的单元，这可体现为硬件或软件，或者体现为硬件和软件的结合。
下面，参照附图，详细说明本发明的实施例，使得本发明所属技术领域的普通技术人员可容易实施。但是，本发明能够以多种不同形态体现，并不局限于在此说明的实施例。而且，附图中为了明确地说明本发明，省略了与说明无关的部分，在说明书全文中，对于类似的部分采用了类似的附图标记。
图1为用于说明本发明一实施例的耳机的外形的图。
参照图1，本发明的耳机包括佩戴于用户的耳朵的第一头部110及第二头部120，在两个头部110、120分别具有扬声器单元(未图示)，在两个头部中之一的第一头部110配置有耳内扩音器111，在第二头部120配置有耳外扩音器121。根据实施例，耳内扩音器111和耳外扩音器121还可安装于相同的头部。
人的嗓音会发出到嘴外，但还可通过耳内的鼓膜传递。堵住耳朵说话时，能听到自己的嗓音，这种情况相当于以上内容。因此，在耳机的头部110设置耳内扩音器111，佩戴耳机时，使扩音器位于耳内，从而可阻断外部噪音的同时仅传递向耳内传递的嗓音。
如上所述，耳内扩音器111是当用户佩戴于耳朵时，位于用户的外耳道内的扩音器。对于耳内扩音器111而言，当佩戴时，可与用户的外耳道相紧贴地配置，或者能够以朝向用户的外耳道内部的方式进行配置。当耳内扩音器111不与用户的外耳道相紧贴，而是以朝向外耳道内部的方式配置时，可更有效地捕捉向耳内传递的嗓音。
在通过耳内扩音器111接收的信号中，人的语音当中的高音成分几乎被消失，仅剩了低音，听起来与实际人说话的语音不同。因此，本发明中，耳内扩音器111用作捕捉语音信号中的低音的用途。并且，进入耳内扩音器111的信号仅仅是人的说话声，而外部噪音被阻断，因此利用耳内扩音器111可判断人是否在说话。
另一方面，通过耳外扩音器121接收的信号中，不仅有人的语音还会混合有外部的噪音。因此，本发明中，在进入耳外扩音器121的信号中仅剪切用户的说话声，并提取高音部分来使用。
本发明中，混合如上所述地利用耳内扩音器111来提取的低音成分和通过耳外扩音器121接收的信号的处理过程中提取的高音成分，从而重现接近于实际用户的语音的信号，并可获得去除噪音的高质量的音响信号。
图2为用于说明本发明一实施例的耳机的结构的功能框图。
参照图2，耳机200与智能手机、手机等外部设备210相连接。外部设备210是向耳机200传送控制信号及音响信号并可通过耳机200的扩音器241、251接收音响信号的计算(computing)装置，可以是一种具有音响信息的播放、通话功能和/或语音识别功能的装置。
外部设备210利用移动通信系统，可利用语音通话、短信(SMS：Short MessageService)、数据收发服务等，可体现为通过内置照相机，根据用户的需求来拍摄被拍摄体，或者通过内置MP3播放器，可根据用户的需要来播放音乐的智能手机等便携式手机。
为了外部设备210与耳机200之间的通信，可利用有线或无线通信方式，作为其例子，可利用蓝牙(Bluetooth)、红外线(Infrared)、紫蜂(Zigbee)等通信方式，但并不局限于任一种方法。
参照图2，本发明的一实施例的耳机200可包括：第一头部240，具有耳内扩音器241及第一扬声器单元242，第二头部250，具有耳外扩音器251及第二扬声器单元252，通信部230，用于与外部设备210进行通信，控制部220，将通信部230所接收的音响信号通过第一扬声器单元242和/或第二扬声器单元252输出，并对通过扩音器241、251输入的音响信号进行音质改善处理，由此体现为执行通过通信部230发送至外部设备210等音频处理的电路。
图3为用于说明本发明一实施例的耳机的控制部220的结构的功能框图。
参照图3，控制部220可包括：耳内信号处理模块310，在通过耳内扩音器241检测到的信号中提取低音成分，耳外信号处理模块320，在通过耳外扩音器251检测到的信号中提取高音成分，以及混合模块330，混合上述提取的低音成分及高音成分来输出。
由耳内信号处理模块310提取的低音成分包括作为预定的频率的第一频率以下的低频信号，并可通过对超过上述第一频率的高频信号进行滤波的方法来获得。
由耳外信号处理模块320提取的高音成分包括作为预定的频率的第二频率以上的高频信号，并可通过对小于上述第二频率的低频信号进行滤波的方法来获得。
并且，从控制部220的混合模块330输出的信号会通过通信部230向外部设备传送。
另一方面，本发明还可适用于具有多个耳内扩音器和/或耳外扩音器的耳机。
当耳内扩音器为多个时，由于增益(gain)好，音量会增加，因此可更加提高通话的质量。这种情况下，对多个耳内扩音器可混合使用被提取的低音信号。被混合的低音信号会与从通过耳外扩音器捕捉的语音信号中提取的高音部分混合而输出。
并且，当耳外扩音器为多个时，例如为2个时，可按照如图4至图6所示的实施例进行处理。
图4为本发明一实施例的耳机的外形的图。
参照图4，耳机包括佩戴于用户的耳朵的第一头部410及第二头部420，在两个头部410、420分别具有扬声器单元(未图示)，在两个头部中之一的第一头部410配置有耳内扩音器411及耳外扩音器412，在第二头部420配置有耳外扩音器422。即，耳外扩音器412、422均安装在两个头部410、420。
图5为本发明一实施例的耳机的结构的功能框图。
参照图5，耳机500与智能手机、手机等外部设备210相连接。为了外部设备210与耳机500之间的通信，可利用有线或无线通信方式，作为其例子，可利用蓝牙(Bluetooth)、红外线(Infrared)、紫蜂(Zigbee)等通信方式，但并不局限于任一种方法。
参照图5，本发明的一实施例的耳机500可包括：第一头部540，具有耳内扩音器541、第一扬声器单元542及耳外扩音器543；第二头部550，具有耳外扩音器551及第二扬声器单元552；通信部530，用于与外部设备210进行通信；控制部520，将通信部530所接收的音响信号通过第一扬声器单元542和/或第二扬声器单元552输出，并对通过扩音器541、543、551输入的音响信号进行音质改善处理，由此体现为执行通过通信部530发送至外部设备210等音频处理的电路。
图6为用于说明本发明的其他实施例的耳机的控制部520的结构的功能框图。
参照图6，控制部520可包括：耳内信号处理模块610，从通过耳内扩音器541检测到的信号提取低音成分；耳外信号处理模块620，从通过耳外扩音器543、551检测到的信号提取高音成分；以及混合模块630，混合上述提取的低音成分及高音成分来输出。
耳内信号处理模块610可包括增进(Enhancing)模块611，上述增进模块611用于在提取低音成分之前，在从耳内扩音器541输出的信号中，将高音调高，并将低音调低，来使其保持均衡。由于人的语音比高音包含更多的低音成分，因此为了实际上让对方听得更清楚，将高音调高，将低音调低，来使其保持均衡。
并且，耳内信号处理模块610可包括低频信号提取模块612，上述低频信号提取模块612从借助增进模块611保持均衡的信号中提取低音成分。被提取的低音成分包括作为预定的频率的第一频率以下的低频信号，并可通过对超过上述第一频率的高频信号进行滤波的方法来获得。
另一方面，耳内扩音器541安装于用户的耳朵内部，仅捕捉人的嗓音而没有外部噪音，因此若通过耳内扩音器541接收信号，则可判断为用户在说话中。耳内信号处理模块541可包括VAD(Voice Activity Detection：语音活性检测)模块613，上述VAD模块613若存在通过耳内扩音器541检测到的信号，则判断为用户在发出语音。VAD模块613输出语音检测信号作为上述判断的结果，将输出的语音检测信号施加于混合模块630和/或噪音去除模块622，并控制成仅在用户发出语音期间混合低音成分和高音成分并去除噪音。
耳外信号处理模块620包括如下的结构，从而在被耳外扩音器543、551捕捉的音响信号中仅剪切用户的说话声，其中仅提取高音成分。
耳外信号处理模块620可包括波束成形(Beam forming)模块621，上述波束成形模块621在从第一耳外扩音器543及第二耳外扩音器551输出的两个信号中去除有时差的信号，仅用于检测用户发出的语音。波束成形为仅挑出特定方向的声音的技术，若利用其技术，可从两个扩音器信号仅捕捉从用户的正面即嘴里发出的声音。两个耳外扩音器543、551安装于两侧头部的对应的位置，这种情况下，从用户的嘴朝向相反方向位于相同的距离。分析从作为声音的发生地点的用户的嘴到两侧扩音器543、551为止的延迟情况，并均去除有时差的信号的是波束成形，最终仅保留从用户的嘴里发出的声音，并可去除从周围传来的大部分噪音。
从波束成形模块621输出的信号可被NS(Noise Suppression：噪音去除)模块622去除噪声。此时，仅在借助VAD模块613判断出用户在说话的期间，使NS模块622进行工作，由此可节约使用电力。
耳外信号处理模块620还可包括高频信号提取模块623，上述高频信号提取模块623在从NS模块622输出的噪声被去除的信号中仅提取高音成分，此时，被提取的高音成分包括作为预定的频率的第二频率以上的高频信号，并可通过对小于上述第二频率的低频信号进行滤波的方法来获得。
控制部520包括混合从低频信号提取模块612输出的低音成分和从高频信号提取模块623输出的高音成分的混合模块630，从混合模块630输出的信号会通过通信部540向外部设备传送。从混合模块630输出的信号会成为接近于实际用户的嗓音的信号。并且，仅在借助VAD模块613判断出用户在说话的期间，使混合模块630进行工作，由此可节约使用电力。
图7为用于说明本发明一实施例的用于耳机的音质改善方法的流程图。
参照图7，从通过耳内扩音器检测到的信号提取低音成分(步骤S702)，并从通过耳外扩音器检测到的信号提取高音成分(步骤S704)。接着，混合被提取的低音成分及高音成分来输出(步骤S706)。在各步骤中执行的详细的处理过程如参照图1至图6说明的内容。
本发明的一实施例的方法体现为可通过多种计算机手段执行的程序命令形态，并可记录于计算机可读介质。上述计算机可读介质可单独或组合包括程序命令、数据文件、数据结构等。记录于上述介质的程序命令可以是为了本发明而特别设计且构成的命令，或者可以是本领域技术人员公知的可使用的命令。作为计算机可读记录介质的例子，包括硬盘、软盘及磁盘之类的磁介质(magnetic media)、CD-ROM、DVD之类的光介质(optical media)、光盘(floptical disk)之类的磁光介质(magneto-optical media)及只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存之类的存储程序命令且可执行地特别构成的硬件装置。作为程序命令的例子，不仅包括由编译器制作的机器语言代码，而且还包括使用解释器等可借助计算机运行的高级语言代码。
以上，详细说明了本发明的实施例，但本发明的权利范围并不局限于此，利用所附的发明要求保护范围中定义的本发明的基本概念的本领域技术人员的多种变形及改善形态也属于本发明的权利范围。

Claims (10)

1.一种耳机，其特征在于，包括：
至少一个耳内扩音器；
至少一个耳外扩音器；
控制部，包括：耳内信号处理模块，从通过所述耳内扩音器检测到的信号提取低音成分；耳外信号处理模块，从通过所述耳外扩音器检测到的信号提取高音成分；以及混合模块，混合被提取的所述低音成分及高音成分来输出；
通信部，用于将从所述控制部的混合模块输出的信号向外部设备传送。
2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，
所述至少一个耳外扩音器包括：
第一耳外扩音器，设在所述耳机的第一头部；
第二耳外扩音器，设在第二头部，
所述耳外信号处理模块包括波束成形模块，所述波束成形模块在从所述第一耳外扩音器及所述第二耳外扩音器输出的两个信号中去除有时差的信号，仅检测用户发出的语音。
3.根据权利要求2所述的耳机，其特征在于，
所述耳外信号处理模块还包括噪音去除模块，所述噪音去除模块在从所述波束成形模块输出的信号中去除噪音。
4.根据权利要求3所述的耳机，其特征在于，
所述耳内信号处理模块包括语音活性检测(VAD)模块，所述语音活性检测模块，若存在通过所述耳内扩音器检测到的信号，则判断为用户在发出语音，
所述噪音去除模块仅在借助所述语音活性检测模块判断为用户在发出语音的情况下进行工作。
5.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，
所述耳内信号处理模块包括语音活性检测模块，所述语音活性检测模块，若存在通过所述耳内扩音器检测到的信号，则判断为用户在发出语音，
所述混合模块仅在借助所述语音活性检测模块判断为用户在发出语音的情况下进行工作。
6.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，
所述耳内信号处理模块包括增进模块，所述增进模块用于在提取所述低音成分之前，在从所述耳内扩音器输出的信号中，将高音调高，并将低音调低，以保持均衡。
7.一种音质改善方法，用于具备至少一个耳内扩音器和至少一个耳外扩音器的耳机，其特征在于，包括：
从通过所述耳内扩音器检测到的信号提取低音成分的步骤；
从通过所述耳外扩音器检测到的信号提取高音成分的步骤；
混合被提取的所述低音成分及高音成分并输出的步骤。
8.根据权利要求7所述的音质改善方法，其特征在于，
在提取所述高音成分的步骤之前，还包括执行波束成形的步骤，所述波束成形步骤在从设在所述耳机的第一头部的第一耳外扩音器及设在所述耳机的第二头部的第二耳外扩音器输出的信号中去除有时差的信号，仅提取用户发出的语音。
9.根据权利要求8所述的音质改善方法，其特征在于，
在提取所述高音成分的步骤之前，还包括：
若存在通过所述耳内扩音器检测到的信号，则判断为用户在发出语音的步骤；以及
在以所述波束成形执行的结果输出的信号中去除噪音的步骤，
仅在判断为所述用户在发出语音的情况下，执行所述去除噪音的步骤。
10.根据权利要求7所述的音质改善方法，其特征在于，
在提取所述低音成分的步骤之前，还包括增进步骤，所述增进步骤在从所述耳内扩音器输出的信号中，将高音调高，并将低音调低，以保持均衡。
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