CN107396223A - 耳机上行降噪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耳机上行降噪方法，包括：复用耳机左侧或者右侧听筒内的降噪麦克风作为第一上行降噪麦克风，将通话麦克风作为第二上行降噪麦克风；获取第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号，将语音信号与预设阈值进行比较，预设阈值为预先设定的第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号的能量值或者灵敏度值；如果语音信号小于预设阈值，采用第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风对语音信号进行噪音消除；否则，采用第二上行降噪麦克风对语音信号进行噪音消除。通过本发明能够避免因通话麦克风的位置不固定而使耳机上行降噪的性能出现波动的问题，从而提高通话的语音质量。

Description

耳机上行降噪方法
技术领域
本发明涉及声学技术领域，更为具体地，涉及一种耳机上行降噪方法。
背景技术
随着高品质智能手机、Pad等便携式电子产品的广泛应用，人们对可与其配合应用的耳机的声学参数的要求也越来越高。随着TypeC和Lightning接口的引入，耳机逐渐向数字模式转换，具备ANC(Active Noise Control，主动噪声控制系统)功能的耳机得以在数字耳机上实现。
在目前的ANC耳机中，其降噪功能主要有两种实现方式，一种是通过通话麦克风来实现上行降噪功能；另一种是通过复用分别设置在左右两侧耳机听筒内的麦克风实现上行降噪。虽然复用分别设置在左右两侧耳机听筒内的麦克风进行上行降噪的方式能够对使用者左右的噪音消除效果较好，但由于设置在左右两侧耳机听筒内的麦克风所接收到的音频信号相对稳定，因此，其对于使用者后侧的噪音则基本无法消除；而由于通话麦克风通常设置在耳机的线控盒上，其位置无法有效进行固定，且单个麦克风的上行降噪功能并不理想。
在申请号为201610147513.4的中国发明专利中，其公布了一种耳机及其降噪方法，具体为在耳机两个听筒内分别设置有一颗降噪麦克风，在耳机线上固定设置有一通话麦克风，通过通话麦克风与两颗降噪麦克风的配合来实现对耳机的上行降噪功能。然而，其仅仅只是降噪麦克风和通话麦克风的降噪功能的叠加，其同样会由于通话麦克风的位置的不固定而使耳机上行降噪的性能出现波动。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种耳机上行降噪方法，以解决现有的上行降噪方法存在的上行降噪性能不稳定的问题。
本发明提供的耳机上行降噪方法，其中，耳机包括分别设置在耳机左右两侧听筒内的降噪麦克风，以及设置在耳机线上的通话麦克风；该耳机上行降噪方法包括：复用耳机左侧或者右侧听筒内的降噪麦克风作为第一上行降噪麦克风，将通话麦克风作为第二上行降噪麦克风；获取第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号，将语音信号与预设阈值进行比较；如果第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号小于预设阈值，采用第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除；否则，采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除；其中，预设阈值为预先设定的第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号的能量值或者灵敏度值。
此外，优选的方式为：在采用第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行分析，根据第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的差异，对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。
此外，优选的方式为：在根据第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的差异，对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，对比第一上行降噪麦克风所拾取到的语音信号与第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号，将第一上行降噪麦克风和第二降噪麦克风所拾取到的语音信号中的大小相同的语音信号进行消除，保留大小不相同的语音信号。
此外，优选的方式为：在根据第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的差异，对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，对比第一上行降噪麦克风所拾取到的语音信号与第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号，将第一上行降噪麦克风和第二降噪麦克风所拾取到的语音信号中的频率相同的语音信号进行消除，保留频率不相同的语音信号。
此外，优选的方式为：在采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，第二上行降噪麦克风对所拾取到的语音信号进行分析，判断语音信号的方向，并消除位于头部后方的波束，保留位于头部前方的波束，以消除语音信号中的噪音。
此外，优选的方式为：在采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，第二上行降噪麦克风通过语音信号中的噪音信号与语音信号的频段差异，消除语音信号中的噪音。
此外，优选的方式为：在采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，通过滤波器对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。
利用上述根据本发明的耳机上行降噪方法，通过复用耳机左侧或者右侧听筒内的降噪麦克风作为第一上行降噪麦克风，将通话麦克风作为第二上行降噪麦克风，然后将第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号与预设阈值进行比较，该预设阈值为预先设定的第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号的能量值或者灵敏度值；当第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号小于预设阈值时，采用第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号进行噪音消除；否则，采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。通过本发明能够避免因通话麦克风的位置不固定而使耳机上行降噪的性能出现波动的问题，从而提高通话的语音质量。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的耳机上行降噪方法的流程示意图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
针对前述现有的耳机上行降噪方法存在上行降噪性能不稳定的问题，本发明通过复用耳机左侧或者右侧听筒内的降噪麦克风作为第一上行降噪麦克风，将通话麦克风作为第二上行降噪麦克风，然后将第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号与预设阈值进行比较，该预设阈值为预先设定的第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号的能量值或者灵敏度值；当第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号小于预设阈值时，采用第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号进行噪音消除；否则，采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。通过本发明能够避免因通话麦克风的位置不固定而使耳机上行降噪的性能出现波动的问题，从而提高通话的语音质量。
需要说明的是，本发明中的耳机包括分别设置在耳机左右两侧听筒内的降噪麦克风，以及设置在耳机线上的通话麦克风。其中，通话麦克风(下述的第二上行降噪麦克风)可以固定在左耳分线或者右耳分线上。在本发明提供的耳机上行降噪方法中，是根据不同的语音环境，采用双麦克风或者单麦克风来实现耳机的上行降噪功能。在采用双麦克风进行上行降噪时，是复用的耳机左右两侧其中一侧的听筒内的降噪麦克风作为上行降噪麦克风的其中一颗，将通话麦克风作为上行降噪麦克风的另一颗。
具体地，为说明本发明提供的耳机上行降噪方法，图1示出了根据本发明实施例的耳机上行降噪方法的流程。
S110：复用耳机左侧或者右侧听筒内的降噪麦克风作为第一上行降噪麦克风，将通话麦克风作为第二上行降噪麦克风。
S120：获取第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号，将该语音信号与预设阈值进行比较；其中，该预设阈值为预先设定的第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号的能量值或者灵敏度值；如果该语音信号小于预设阈值时，进入步骤S130，否则进入步骤S140。
S130：采用第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。
S140：采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。
由于使用者在佩戴耳机时通常会有两种模式，一种是正常佩戴模式，即：左耳听筒和右耳听筒均正常佩戴在耳朵内，耳机线处于正常下垂状态，此时，通话麦克风离嘴的距离较远，通话麦克风所拾取到的使用者的语音信号相对较弱；另一种是通话麦克风靠近嘴的佩戴模式(下述的近嘴模式)，即：通话麦克风到嘴的距离较近，左耳听筒或者右耳听筒可正常佩戴，亦可自然下垂，此种状态下通话麦克风所拾取到的使用者的语音信号相对较强。因此，在本发明中，根据不同的语音环境采用不同的上行降噪方法能够有效保证通话的语音质量。
在本发明耳机上行降噪方法中，通过对通话麦克风(下述的第二上行降噪麦克风)所拾取到的语音信号的识别，确定耳机的佩戴模式，从而进一步根据佩戴模式确定降噪方案。在本发明的一个具体实施方式中，设定距离嘴巴为2cm的距离为临界值，当距离小于2cm时确定为近嘴模式，距离大于2cm时为正常佩戴模式。根据耳机实际使用的通话麦克风的类型，可在2cm距离时，测试通话麦克风所拾取到的语音信号的能量或者灵敏度，根据所拾取到的语音信号的能量值或者灵敏度值确定预设阈值。当然，上述的预设阈值可以根据实验室的测试环境而定，也可以根据使用者在使用耳机的过程中实际产生的语音信号确定，亦可以定期根据使用者的近期历史语音信号进行修正。
具体地，当通话麦克风(即上述的第二上行降噪麦克风)离嘴的距离较远时，通话麦克风所拾取到的使用者的语音信号相对与预设阈值较小，可采用双麦克风进行上行降噪，其是基于两个麦克风(第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风)所拾取到的语音信号的差异来实现的。
即：在采用第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行分析，根据第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的差异，对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。
具体地，在正常佩戴模式下，由于第一上行降噪麦克风距离嘴巴的距离较远，而相对于第一上行降噪麦克风，第二上行降噪麦克风距离嘴巴的距离较近，当嘴巴发声时，第二上行降噪麦克风拾取到的语音信号会大于第一上行降噪麦克风拾取到的语音信号，而对于周围噪声来说，第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的噪音信号的大小基于一致，因此，可以利用两种信号被两个麦克风所拾取到的大小差异，从而将语音信号中的噪音消除。
即：在根据第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的差异，对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，对比第一上行降噪麦克风所拾取到的语音信号与第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号，将第一上行降噪麦克风和第二降噪麦克风所拾取到的语音信号中的大小相同的语音信号进行消除，保留大小不相同的语音信号。此外，在将大小不相同的语音信号保留之后，还可以对大小不相同的语音信号进行语音增强，从而进一步将语音信号中的噪音进行消除。
同样地，在正常佩戴模式下，第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的频率会大于第一上行降噪麦克风拾取到的语音信号的频率，而对于周围噪声来说，第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的噪音信号的频率基于一致，因此，可以利用两种信号被两个麦克风所拾取到的频率差异，从而将语音信号中的噪音消除。
即：在根据第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的差异，对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，对比第一上行降噪麦克风所拾取到的语音信号与第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号，将第一上行降噪麦克风和第二降噪麦克风所拾取到的语音信号中的频率相同的语音信号进行消除，保留频率不相同的语音信号。此外，在将频率不相同的语音信号保留之后，还可以对频率不相同的语音信号进行语音增强，从而进一步将语音信号中的噪音进行消除。
在通话麦克风靠近嘴的佩戴模式下，第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号会明显增大，通话麦克风所拾取到的使用者的语音信号相对大于等于预设阈值，此时，可采用单麦克风(即仅只采用第二上行降噪麦克风)进行上行降噪，以避免第二上行降噪麦克风靠近嘴时出现语音破音失真等问题的出现。
具体地，在采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，第二上行降噪麦克风对所拾取到的语音信号进行分析，判断语音信号的方向，并消除位于头部后方的波束，保留位于头部前方的波束，以消除语音信号中的噪音。
此外，在采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，第二上行降噪麦克风通过语音信号中的噪音信号与语音信号的频段差异，消除语音信号中的噪音。
另外，在采用第二上行降噪麦克风对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，通过滤波器对第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。
在本发明的一个具体实施方式中，上述的第一降噪麦克风可以采用ANC麦克风，第二降噪麦克风可以采用ANC麦克风、电容式麦克风或者电动式麦克风等。
通过上述可知，本发明能够根据不同的语音环境，采用不同的上行降噪方案来实现耳机的上行降噪功能，从而既可以避免因通话麦克风的位置不确定而导致上行降噪性能不稳定的问题，又能够避免因通话麦克风近嘴时出现的语音破音失真的问题，从而极大提高通话的语音质量。
如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的耳机上行降噪方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的耳机上行降噪方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (9)

1.一种耳机上行降噪方法，其特征在于，所述耳机包括分别设置在耳机左右两侧听筒内的降噪麦克风，以及设置在耳机线上的通话麦克风；所述耳机上行降噪方法包括：
复用耳机左侧或者右侧听筒内的降噪麦克风作为第一上行降噪麦克风，将所述通话麦克风作为第二上行降噪麦克风；
获取所述第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号，将所述语音信号与预设阈值进行比较；
如果所述第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号小于所述预设阈值，采用第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除；否则，
采用所述第二上行降噪麦克风对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除；其中，
所述预设阈值为预先设定的所述第二上行降噪麦克风所拾取的语音信号的能量值或者灵敏度值。
2.如权利要求1所述的耳机上行降噪方法，其中，在采用第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，
对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行分析，根据所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的差异，对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。
3.如权利要求2所述的耳机上行降噪方法，其中，在根据所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的差异，对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，
对比所述第一上行降噪麦克风所拾取到的语音信号与所述第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号，将所述第一上行降噪麦克风和所述第二降噪麦克风所拾取到的语音信号中的大小相同的语音信号进行消除，保留大小不相同的语音信号。
4.如权利要求2所述的耳机上行降噪方法，其中，在根据所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号的差异，对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，
对比所述第一上行降噪麦克风所拾取到的语音信号与所述第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号，将所述第一上行降噪麦克风和所述第二降噪麦克风所拾取到的语音信号中的频率相同的语音信号进行消除，保留频率不相同的语音信号。
5.如权利要求1所述的耳机上行降噪方法，其中，在采用所述第二上行降噪麦克风对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，
所述第二上行降噪麦克风对所拾取到的语音信号进行分析，判断所述语音信号的方向，并消除位于头部后方的波束，保留位于头部前方的波束，以消除所述语音信号中的噪音。
6.如权利要求1所述的耳机上行降噪方法，其中，在采用所述第二上行降噪麦克风对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，
所述第二上行降噪麦克风通过所述语音信号中的噪音信号与所述语音信号的频段差异，消除所述语音信号中的噪音。
7.如权利要求1所述的耳机上行降噪方法，其中，在采用所述第二上行降噪麦克风对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除的过程中，
通过滤波器对所述第一上行降噪麦克风和第二上行降噪麦克风所拾取到的语音信号进行噪音消除。
8.如权利要求1所述的耳机上行降噪方法，其中，
所述第一降噪麦克风采用ANC麦克风；
所述第二降噪麦克风采用ANC麦克风、电容式麦克风或者电动式麦克风。
9.如权利要求1所述的耳机上行降噪方法，其中，
所述第二上行降噪麦克风固定在左耳分线或者右耳分线上。
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