CN108174321B - 耳机降噪处理的方法、装置及耳机 - Google Patents

耳机降噪处理的方法、装置及耳机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耳机降噪处理的方法、装置及耳机，该方法包括：判断耳机上的第一麦克风采集的第一声音信号和耳机上的第二麦克风采集的第二声音信号中是否存在相位差超过预设的第一相位差阈值的成分，得到判断结果；在所述判断结果为否的情况下，对所述第一声音信号和耳机上的第三麦克风采集的第三声音信号进行相减处理，得到第一降噪信号；其中，所述第一麦克风和所述第二麦克风的距离位于第一预设距离范围内，所述第一麦克风和所述第三麦克风的距离位于第二预设距离范围内，所述第二预设距离范围中的距离值大于所述第一距离范围中的距离值。根据本发明的一个实施例，提升了用户体验。

Description

耳机降噪处理的方法、装置及耳机
技术领域
本发明涉及耳机降噪技术领域，更具体地，本发明涉及一种耳机降噪处理的方法、装置及耳机。
背景技术
目前，耳机一般都具有上行降噪耳机功能，上行降噪即通话降噪。通话降噪功能通常是通过单麦克风/双麦克风降噪算法来实现的。
以双麦克风降噪算法为例，该双麦克风安装在同一耳机听筒上。当用户佩戴该耳机后，用户嘴巴发出声音，该双麦克风可拾取到用户嘴巴发出的声音和环境中的噪音。由于该双麦克风分别与用户嘴巴所处位置的距离是不同的，使得麦克风拾取到的用户发出的语音信号存在相位差。该双麦克风拾取到的噪音基本上不存在相位差。这样，可以根据相位差，从该双麦克风拾取到的声音信号中，识别出哪些成分是用户发出的语音信号，哪些是噪音，进而对噪音进行消除处理，得到降噪信号。
但是，上述涉及的降噪算法仅在用户正确佩戴耳机的前提下，才能实现降噪效果。用户正确佩戴耳机的情况是指上述两个麦克风分别与用户嘴巴所在的位置的距离满足该两个双麦克风拾取到的用户发出的语音信号存在满足要求的相位差。当用户未正确佩戴该耳机时，使得耳机的降噪效果不明显，影响了用户的体验。
因此，需要提供一种新的技术方案，针对上述现有技术中的问题进行改进。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种耳机降噪处理的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种耳机降噪处理的方法，包括：
判断耳机上的第一麦克风采集的第一声音信号和耳机上的第二麦克风采集的第二声音信号中是否存在相位差超过预设的第一相位差阈值的成分，得到判断结果；
在所述判断结果为否的情况下，对所述第一声音信号和耳机上的第三麦克风采集的第三声音信号进行相减处理，得到第一降噪信号；
其中，所述第一麦克风和所述第二麦克风的距离位于第一预设距离范围内，所述第一麦克风和所述第三麦克风的距离位于第二预设距离范围内，所述第二预设距离范围中的距离值大于所述第一距离范围中的距离值。
可选地，所述方法还包括：
在所述判断结果为是的情况下，从所述第二声音信号中识别出所述噪声信号；
反相所述噪声信号得到负反馈信号；
对所述第一声音信号和所述负反馈信号进行叠加处理，得到第二降噪信号。
可选地，从所述第二声音信号中识别出所述噪声信号，包括：
从所述第一声音信号和所述第二声音信号中，识别出相位差小于预设的第二相位差阈值的成分，作为所述噪声信号。
可选地，所述第一麦克风和所述第二麦克风安装在所述耳机的耳柄上，所述第三麦克风安装在所述耳机对应的用户头部顶部部位。
根据本发明的第二方面，提供了一种耳机降噪处理的装置，包括：
判断模块，用于判断耳机上的第一麦克风采集的第一声音信号和耳机上的第二麦克风采集的第二声音信号中是否存在相位差超过预设的第一相位差阈值的成分，得到判断结果；
第一降噪信号生成模块，用于在所述判断结果为否的情况下，对所述第一声音信号和耳机上的第三麦克风采集的第三声音信号进行相减处理，得到第一降噪信号；
其中，所述第一麦克风和所述第二麦克风的距离位于第一预设距离范围内，所述第一麦克风和所述第三麦克风的距离位于第二预设距离范围内，所述第二预设距离范围中的距离值大于所述第一距离范围中的距离值。
可选地，所述装置还包括：
识别模块，用于在所述判断结果为是的情况下，从所述第二声音信号中识别出所述噪声信号；
反相处理模块，用于反相所述噪声信号得到负反馈信号；
第二降噪信号生成模块，用于对所述第一声音信号和所述负反馈信号进行叠加处理，得到第二降噪信号。
可选地，所述识别模块还用于：
从所述第一声音信号和所述第二声音信号中，识别出相位差小于预设的第二相位差阈值的成分，作为所述噪声信号。
可选地，所述第一麦克风和所述第二麦克风安装在所述耳机的耳柄上，所述第三麦克风安装在所述耳机对应的用户头部顶部部位。
根据本发明的第三方面，提供了一种耳机降噪处理的装置，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据上述任一项所述的耳机降噪处理的方法。
根据本发明的第四方面，提供了一种耳机，包括如上述任一所述的耳机降噪处理的装置。
本发明实施例提供的耳机降噪处理的方法，通过判断第一麦克风采集的第一声音信号和第二麦克风采集的第二声音信号中是否存在相位差超过预设的第一相位差阈值的成分，确定用户是否正常佩戴耳机，在用户正常佩戴耳机时，对第一声音信号和第二声音信号进行处理，实现降噪效果，在用户未正常佩戴耳机时，对第一声音信号和第三声音信号进行处理，实现降噪效果，提升了用户体验。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1示出了根据本发明一个实施例的耳机降噪处理的方法的处理流程图。
图2示出了根据本发明一个实施例的耳机降噪处理的方法的另一种处理流程图。
图3示出了根据本发明一个实施例的三个麦克风的安装位置的示意图。
图4示出了根据本发明一个实施例的耳机降噪处理的装置的结构示意图。
图5示出了根据本发明一个实施例的耳机降噪处理的装置的另一种结构示意图。
图6示出了根据本发明一个实施例的耳机降噪处理的装置的硬件性结构示意图。
图7示出了根据本发明一个实施例的耳机的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明的一个实施例提供了一种耳机降噪处理的方法。图1示出了根据本发明一个实施例的耳机降噪处理的方法的处理流程图。参见图1，该方法至少包括以下步骤S101和步骤S102。
步骤S101，判断耳机上的第一麦克风采集的第一声音信号和耳机上的第二麦克风采集的第二声音信号中是否存在相位差超过预设的第一相位差阈值的成分。
第一麦克风(MIC1)和第二麦克风(MIC2)安装在耳机的同一听筒上，即可安装在耳机的左听筒上，或者，安装在耳机的右听筒上。
用户利用耳机进行通话时，MIC1可采集到用户嘴巴发出的声音信号和环境中的噪音信号，将其采集的用户嘴巴发出的声音信号和环境中的噪音信号作为第一声音信号。MIC2也可采集到用户嘴巴发出的声音信号和环境中的噪音信号，将其采集的用户嘴巴发出的声音信号和环境中的噪音信号作为第二声音信号。
由于MIC1和MIC2的安装位置是不同的，使得用户正常佩戴耳机时，MIC1和MIC2到用户嘴巴所在位置的距离是不同的，进而使得用户嘴巴发出的声音到达MIC1和MIC2存在时延，即MIC1采集的用户嘴巴发出的声音信号和MIC2采集的用户嘴巴发出的声音信号存在相位差。
通常情况下，噪声源所在位置距离MIC1和MIC2较远。虽然MIC1和MIC2到噪声源的距离是不同的，但是在用户正常佩戴耳机时，该距离相差不多，使得MIC1采集的噪声源的声音信号和MIC2采集的噪声源的声音信号存在相位差很小，甚至没有相位差。
本发明的一个实施例中，在耳机中预存有第一相位差阈值。当从第一声音信号和第二声音信号中可识别出相位差超过预设的第一相位差阈值的成分时，可确定用户佩戴耳机的状态正常，其中，该相位差超过第一相位差阈值的成分为用户嘴巴发出的声音信号。当从第一声音信号和第二声音信号中不能识别出相位差超过预设的第一相位差阈值的成分时，可确定用户未正常佩戴耳机。
由于不同麦克风接收到同一声源发出的声音信号，声音信号的波形、频率、振幅均相同，可根据上述声音信号的波形、频率、振幅，从第一声音信号和第二声音信号中识别出的相位差超过预设的第一相位差阈值的成分。
当用户正常佩戴耳机时，对第一声音信号和第二声音信号进行处理，实现降噪效果。当用户未正常佩戴耳机时，对第一声音信号和第三声音信号进行处理，实现降噪效果。
需要说明地是，第一麦克风和第二麦克风的距离位于第一预设距离范围内。第一预设距离范围可满足用户正常佩戴耳机时，通过对第一声音信号和第二声音信号进行处理，达到降噪效果。第一预设距离范围优选为20mm-30mm。在判断结果为否的情况下，执行步骤S102，对第一声音信号和耳机上的第三麦克风(MIC3)采集的第三声音信号进行相减处理，得到第一降噪信号。
在判断结果为否时，可确定用户未正常佩戴耳机。第三声音信号包括有采集到的用户嘴巴发出的声音信号和环境中的噪音信号。
第一麦克风和第三麦克风的距离位于第二预设距离范围内，且第三麦克风与用户嘴巴所在位置的距离大于第一麦克风与用户嘴巴所在位置的距离。第二预设距离范围中的距离值大于第一预设距离范围中的距离值。第二预设距离范围可满足用户未正常佩戴耳机时，通过对第一声音信号和第三声音信号进行处理，达到降噪效果。第二预设距离范围通常为大于120mm。
在用户未正常佩戴耳机的情况下通话时，第一麦克风和第三麦克风均能采集到用户嘴巴发出的声音，但是由于第一麦克风与用户嘴巴所在位置的距离较近，第三麦克风与用户嘴巴所在位置的距离较远，使得第一麦克风采集到的用户嘴巴发出的声音的强度较大，第三麦克风采集到的用户嘴巴发出的声音强度较小。通常情况下，噪声源所在位置距离MIC1和MIC3较远。虽然MIC1和MIC3到噪声源的距离是不同的，但是该距离相差不多，使得MIC1采集的噪声源的声音信号和MIC3采集的噪声源的声音信号的强度相同或者相差不多。
由于MIC3采集到的用户嘴巴发出的声音的强度远远小于MIC1采集到的用户嘴巴发出的声音的强度，MIC3采集到的噪声源的声音信号和MIC1采集到的噪声源的声音信号的强度相同或者相差不多，对第一声音信号和第三声音信号进行相减处理，可消除噪声源的声音信号，同时不会对用户嘴巴发出的声音造成过多削弱，这样达到了降噪效果，提高通话的清晰度。
本发明的一个实施例中，参见图2，在判断结果为是时，可确定用户正常佩戴耳机，执行步骤S103，从第二声音信号中识别出噪声信号；步骤S104，对该噪声信号进行反相处理，得到负反馈信号；步骤S105，对第一声音信号和负反馈信号进行叠加处理，得到第二降噪信号。这样，使得第一声音信号中的噪声信号被中和衰减，达到了降噪的目的。
上述已提及MIC1采集的噪声源的声音信号和MIC2采集的噪声源的声音信号存在相位差很小，甚至没有相位差。本发明的一个实施例中，在耳机上预存有第二相位差阈值。从第一声音信号和第二声音信号中，识别出相位差小于预设的第二相位差阈值的成分，作为噪声信号。需要说明地是，第二相位差阈值小于第一相位差阈值。
由于不同麦克风接收到同一声源发出的声音信号，声音信号的波形、频率、振幅均相同，可根据上述声音信号的波形、频率、振幅，从第一声音信号和第二声音信号中识别出的相位差小于预设的第一相位差阈值的成分。
在得到第一降噪信号或者第二降噪信号后，可将第一降噪信号或者第二降噪信号传送至正在通话的电子设备，电子设备再将第一降噪信号或者第二降噪信号进行处理后经过GSM等网络信道传送至通话对方的电子设备。其中，该电子设备例如可以是手机或者平板电脑等可以用于通话的设备。
本发明的一个实施例中，图3示出了根据本发明一个实施例的三个麦克风的安装位置的示意图。参见图3，图中示出了一个头戴式耳机，第一麦克风和第二麦克风安装在耳机的耳柄上，第三麦克风安装在耳机对应的用户头部顶部位置。
本发明实施例提供的耳机降噪处理的方法，通过判断第一麦克风采集的第一声音信号和第二麦克风采集的第二声音信号中是否存在相位差超过预设的第一相位差阈值的成分，确定用户是否正常佩戴耳机，在用户正常佩戴耳机时，对第一声音信号和第二声音信号进行处理，实现降噪效果，在用户未正常佩戴耳机时，对第一声音信号和第三声音信号进行处理，实现降噪效果，提升了用户体验。
基于同一发明构思，本发明的一个实施例提供了一种耳机降噪处理的装置。
图4示出了根据本发明一个实施例的耳机降噪处理的装置的结构示意图。参见图4，该装置至少包括：判断模块410，用于判断耳机上的第一麦克风采集的第一声音信号和耳机上的第二麦克风采集的第二声音信号中是否存在相位差超过预设的第一相位差阈值的成分，得到判断结果；第一降噪信号生成模块420，用于在判断结果为否的情况下，对第一声音信号和耳机上的第三麦克风采集的第三声音信号进行相减处理，得到第一降噪信号；其中，第一麦克风和第二麦克风的距离位于第一预设距离范围内，第一麦克风和第三麦克风的距离位于第二预设距离范围内，第二预设距离范围中的距离值大于第一距离范围中的距离值。
本发明的一个实施例中，参见图5，该装置还包括：识别模块430，用于在判断结果为是的情况下，从第二声音信号中识别出噪声信号；反相处理模块440，用于反相噪声信号得到负反馈信号；第二降噪信号生成模块450，用于对第一声音信号和负反馈信号进行叠加处理，得到第二降噪信号。
本发明的一个实施例中，识别模块430还用于：从第一声音信号和第二声音信号中，识别出相位差小于预设的第二相位差阈值的成分，作为噪声信号。
图6示出了根据本发明一个实施例的耳机降噪处理的装置的硬件性结构示意图。参见图6，该装置包括存储器620和处理器610。存储器620用于存储指令，指令用于控制处理器610进行操作以执行上述任一实施例提供的耳机降噪处理的方法。该处理器例如可以是DSP数字处理器、微处理器MCU等。该存储器例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。
基于同一发明构思，本发明的一个实施例提供了一种耳机。图7示出了根据本发明一个实施例的耳机的结构示意图。参见图7，该耳机700至少包括上述任一实施例提供的耳机降噪处理的装置710。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种耳机降噪处理的方法，其特征在于，包括：
判断耳机上的第一麦克风采集的第一声音信号和耳机上的第二麦克风采集的第二声音信号中是否存在相位差超过预设的第一相位差阈值的成分，得到判断结果；
在所述判断结果为否的情况下，对所述第一声音信号和耳机上的第三麦克风采集的第三声音信号进行相减处理，得到第一降噪信号；
其中，所述第一麦克风和所述第二麦克风的距离位于第一预设距离范围内，所述第一麦克风和所述第三麦克风的距离位于第二预设距离范围内，所述第二预设距离范围中的距离值大于所述第一预设距离范围中的距离值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述判断结果为是的情况下，从所述第二声音信号中识别出噪声信号；
反相所述噪声信号得到负反馈信号；
对所述第一声音信号和所述负反馈信号进行叠加处理，得到第二降噪信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述第二声音信号中识别出所述噪声信号，包括：
从所述第一声音信号和所述第二声音信号中，识别出相位差小于预设的第二相位差阈值的成分，作为所述噪声信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一麦克风和所述第二麦克风安装在所述耳机的耳柄上，所述第三麦克风安装在所述耳机对应的用户头部顶部部位。
5.一种耳机降噪处理的装置，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据权利要求1至4中任一项所述的耳机降噪处理的方法。
6.一种耳机降噪处理的装置，其特征在于，包括：
判断模块，用于判断耳机上的第一麦克风采集的第一声音信号和耳机上的第二麦克风采集的第二声音信号中是否存在相位差超过预设的第一相位差阈值的成分，得到判断结果；
第一降噪信号生成模块，用于在所述判断结果为否的情况下，对所述第一声音信号和耳机上的第三麦克风采集的第三声音信号进行相减处理，得到第一降噪信号；
其中，所述第一麦克风和所述第二麦克风的距离位于第一预设距离范围内，所述第一麦克风和所述第三麦克风的距离位于第二预设距离范围内，所述第二预设距离范围中的距离值大于所述第一预设距离范围中的距离值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
识别模块，用于在所述判断结果为是的情况下，从所述第二声音信号中识别出噪声信号；
反相处理模块，用于反相所述噪声信号得到负反馈信号；
第二降噪信号生成模块，用于对所述第一声音信号和所述负反馈信号进行叠加处理，得到第二降噪信号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述识别模块还用于：
从所述第一声音信号和所述第二声音信号中，识别出相位差小于预设的第二相位差阈值的成分，作为所述噪声信号。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一麦克风和所述第二麦克风安装在所述耳机的耳柄上，所述第三麦克风安装在所述耳机对应的用户头部顶部部位。
10.一种耳机，其特征在于，包括如权利要求5或6所述的耳机降噪处理的装置。
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