CN108810702A - 一种主动降噪耳机、设计系统及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种主动降噪耳机、设计系统及设计方法，涉及主动降噪领域，该主动降噪耳机包括：主动降噪系统和第一接口；主动降噪系统与第一接口连接；主动降噪系统用于获取耳机声学特性数据，基于降噪参数实现主动降噪功能；第一接口用于写入固件、传输耳机测量数据和降噪参数。与现有的主动降噪耳机设计系统相比，减少了数据采集器和主动降噪系统开发板的使用，设计系统中所有设备的连接方式更简单，需要的设备更少，成本更便宜；同时，对装配完成的降噪耳机进行降噪参数调整时，无需拆卸耳机，提高了主动降噪耳机的量产效率、降低了量产难度，同时能够实现主动降噪耳机降噪效果的进一步优化和一致性的提高。

Description

一种主动降噪耳机、设计系统及设计方法

技术领域

本发明涉及主动降噪领域，具体而言，涉及一种主动降噪耳机、设计系统及设计方法。

背景技术

主动降噪耳机是利用耳机内的次级生源发出与噪声声波幅值相等、相位相反的消噪声波实现噪声的消除。理论上的噪声全完消除在实际中是无法实现的，但通过精准的测量数据和科学的滤波器设计方法，能够在中低频段实现优异的降噪效果。

对于现有技术，在主动降噪系统设计阶段，需要将待调试耳机、主动降噪系统开发电路板、数据采集器以及数据分析与计算装置依次连接，同时主动降噪系统开发电路板还与数据分析与计算装置连接，通过主动降噪系统开发电路板控制耳机内的声传递特性数据的测量过程，并将测量所得数据通过数据采集装置采集并传输至数据分析与计算装置，数据分析与设计装置基于声传递特性数据建立耳机的传声特性模型，并基于该模型设计滤波器，并将滤波器参数回传至主动降噪系统开发电路板，主动降噪系统开发电路板运行滤波电路，并将耳机与主动降噪系统开发板组成的主动降噪系统的运行结果通过数据采集装置传输至数据分析与计算装置，若分析结果满足降噪性能的要求，则调试完成，若不满足要求，则要根据分析结果对滤波器参数进一步修改，并将修改后的滤波器参数传输至主动降噪系统开发电路板，通过不断调整滤波器参数，直至满足降噪性能的要求。这种调试系统需要的设备较多，各种设备间进行连接的过程繁琐，调试过程复杂，且成本昂贵。当主动降噪系统已经与耳机装配完成后，由于不同耳机的声学特性存在差异，若采用相同的降噪参数，无法保证所有耳机的降噪效果以及一致性，当需要对装配好的耳机的降噪参数进行调整时，需要将耳机拆卸开，并将主动降噪系统重新与调试设备连接，对量产造成了极大的不便。

发明内容

针对上述提出的问题，本发明提出一种主动降噪耳机、设计系统及设计方法，以解决主动降噪系统设计过程接线复杂、量产难度大的问题。

第一方面，本发明提出一种主动降噪耳机，包括：主动降噪系统和第一接口；所述主动降噪系统与所述第一接口连接；

所述主动降噪系统用于获取耳机测量数据，基于降噪参数实现主动降噪功能；

所述第一接口用于写入固件、传输所述耳机测量数据和所述降噪参数。

进一步地，还包括第二接口，所述第二接口与所述主动降噪系统连接，用于传输音频信号。

进一步地，还包括供电装置，所述供电装置通过所述第一接口进行充电。

进一步地，所述主动降噪系统包括检测装置、主动降噪模组和发声装置；

所述检测装置与主动降噪模组连接，所述主动降噪模组与发声装置连接；

所述检测装置用于检测声信号；

所述主动降噪模组用于产生所述耳机声学特性数据和消噪信号；

所述发声装置用于发出所述消噪声波。

进一步地，所述主动降噪模组包括：存储电路、控制与计算电路、和电源管理电路；

所述存储电路用于存储数据；

所述控制与计算电路用于控制、并输出消噪信号；

所述电源管理电路用于管理所述供电装置的充/放电过程。

进一步地，所述控制与计算电路包括模数转换电路、控制电路、计算电路与数模转换电路；

所述计算电路包括第一输入端、第二输入端与输出端；

所述模数转换电路的输出端分别与所述控制电路输入端、所述计算电路第一输入端连接；

所述计算电路第二输入端与所述控制电路输出端连接；

所述计算电路输出端与所述数模转换电路输入端连接。

第二方面，本发明提出一种主动降噪设计系统，包括第一方面提出的主动降噪耳机，还包括设计装置；

所述计算与分析装置通过所述第一接口与所述主动降噪耳机连接；

所述设计装置对所述主动降噪耳机进行降噪参数调试及标定。

进一步地，所述设计装置包括具有分析与计算功能的降噪设计软件。

第三方面，本发明提出一种主动降噪设计方法，基于第二方面的主动降噪设计系统进行实施，包括：

将主动降噪耳机通过所述第一接口与所述计算与分析装置连接；

所述主动降噪耳机获取所述耳机测量数据，并通过所述第一接口传输至所述计算与分析装置；

所述计算与分析装置基于所述耳机测量数据进行计算与分析，并将获得的所述降噪参数经过所述第一接口传输至所述主动降噪耳机。

本发明提出一种主动降噪耳机、设计系统及设计方法，涉及主动降噪领域，该主动降噪耳机包括：主动降噪系统和第一接口；主动降噪系统与第一接口连接；主动降噪系统用于获取耳机声学特性数据，基于降噪参数实现主动降噪功能；第一接口用于写入固件、传输耳机测量数据和降噪参数。与现有的主动降噪耳机设计系统相比，减少了数据采集器和主动降噪系统开发板的使用，设计系统中所有设备的连接方式更简单，需要的设备更少，成本更便宜；同时，对装配完成的降噪耳机进行降噪参数调整时，无需拆卸耳机，提高了主动降噪耳机的量产效率、降低了量产难度，同时能够实现主动降噪耳机降噪效果的进一步优化和一致性的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例1中提供的一种主动降噪耳机结构示意图；

图2示出了本发明实施例1中提供的另一种主动降噪模组结构示意图；

图3示出了本发明实施例1中提供的控制与计算电路结构示意图；

图4示出了本发明实施例2中提供的主动降噪设计系统的结构示意图；

图5示出了本发明实施例5中提供的主动降噪设计方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示的主动降噪耳机结构示意图，本发明提出一种主动降噪耳机，包括主动降噪系统200和第一接口100；主动降噪系统200用于获取耳机测量数据，基于降噪参数实现主动降噪功能；第一接口100用于写入固件、传输耳机测量数据和降噪参数。通过第一接口100，在无需拆除装配完成的主动降噪耳机的情况下，实现主动降噪耳机与外部设备的通信。

在一个实施方式中，主动降噪系统200获取的耳机测量数据为耳机的主通道声音输入数据、声音输出数据和次级通道的声音输入数据和声音输出数据，泄漏通道声音输入数据、声音输出数据。

在一个实施方式中，继续参考图1，主动降噪耳机还包括第二接口300，第二接口300与主动降噪系统200连接，用于传输音频信号。优选地，第二接口300为3.5mm音频接口。主动降噪耳机通过第二接口300接收音频信号，在实现降噪功能的同时还能接收音频信号。

在一个实施方式中，主动降噪耳机还包括供电装置(图1中未画出)，供电装置通过第一接口100对供电装置进行充电。供电装置可对主动降噪耳机中所有需要供电的电路和装置供电，利用外部电源对供电装置进行充电。优选地，确定锂电池为主动降噪耳机的供电装置，锂电池能量密度大，体积小，适用于主动降噪耳机。

在一个实施方式中，继续参考图1，主动降噪系统200包括检测装置210、主动降噪模组220和发声装置230；检测装置210与主动降噪模组220连接，主动降噪模组220与发声装置连接230。检测装置210用于检测声信号；主动降噪模组220用于产生耳机声学特性数据和消噪信号；发声装置230用于发出所述消噪声波。优选地，确定检测装置210为麦克风，发声装置230为扬声器。

在一个实施方式中，麦克风包括前馈麦克风和反馈麦克风，前馈麦克风放置在耳机后腔内壁上，反馈麦克风放置在耳机前腔内壁上。

在一个实施方式中，如图2所示的主动降噪模组结构示意图，主动降噪模组220包括存储电路2201、控制与计算电路2202、和电源管理电路2203。

存储电路2201用于存储固件。固件通过第一接口100传输并通过存储电路存储，用于驱动控制与计算电路2202。

控制与计算电路2202用于控制消噪信号的产生，并输出该消噪信号。控制与计算电路2202通过控制降噪参数，进而控制消噪信号的产生。

电源管理电路2203用于管理所述供电装置的充/放电过程。通过设置电池电量的最低阙值和最高阙值，当电池电量低于最低阙值时，电源管理电路控制电池不再打放电；当电池电量高于最高阙值时，电源管理电路控制电池不再充电。

在一个实施方式中，如图3所示的控制与计算电路结构示意图，包括模数转换电路22021、控制电路22022、计算电路22023与数模转换电路22024；

计算电路22023包括第一输入端、第二输入端与输出端；

模数转换电路22021的输出端分别与控制电路22022输入端、计算电路22023第一输入端连接；

计算电路22023第二输入端与控制电路22022输出端连接；

计算电路22023输出端与数模转换电路22024输入端连接。

当主动降噪耳机处于装配完毕但还需调试时，通过控制电路22022触发扬声器发出声信号，分别利用前馈麦克风和反馈麦克风检测该声信号，即可获取主通道声音输入数据、声音输出数据和次级通道的声音输入数据和声音输出数据，还可获取泄漏通道的声音输入数据和声音输出数据。上述数据经过模数转换电路22021转换后，输入至控制电路22022，经过控制电路22022输出。

当主动降噪耳机工作在降噪模式时，噪声信号通过模数转换电路转换成数字噪声信号后，同时传输至控制电路22022和计算电路22023，控制电路根据数字噪声信号下发控制信号至计算电路22023，计算电路22023根据数字噪声信号和控制信号生成数字消噪信号，并将数字消噪信号传输至数模转化电路22024，数模转化电路22024将数字消噪信号转换成模拟消噪信号后输出。

具体地，上述主动降噪模组220可通过DSP芯片和MCU组合实现。

实施例2

如图4所述的主动降噪设计系统结构示意图，本实施例提出一种主动降噪设计系统，包括实施例1中提出的主动降噪耳机1，还包括设计装置2。设计装置2通过第一接口100与主动降噪耳机2连接；设计装置2对主动降噪耳机1进行降噪参数调试及标定。主动降噪耳机1通过第一接口100输出耳机的测量数据至设计装置2，设计装置2根据耳机的测量数据，计算分析后得出降噪参数，并通过第一接口100将降噪参数输出至主动降噪耳机，实现降噪参数的调试及标定。

在一个实施方式中，设计装置2包括具有分析与计算功能的降噪设计软件。具体地，设计装置2为安装了分析与计算功能软件的计算机，设计装置2利用分析与计算功能软件对耳机的测量数据进行分析计算，根据主通道声音输入数据、声音输出数据和次级通道的声音输入数据和声音输出数据计算得出主通道传递函数和次级通道传递函数；根据泄漏通道声音输入数据和输出数据计算得出泄漏传递函数；并基于上述各种耳机的声学特性传递函数，设计滤波器，并利用该软件分析基于该滤波器的主动降噪耳机的降噪性能。

与现有的主动降噪耳机设计系统相比，减少了数据采集器和主动降噪系统开发板的使用，设计系统中所有设备的连接方式更简单，需要的设备更少，成本更便宜；同时，对装配完成的降噪耳机进行降噪参数调整时，无需拆卸耳机，提高了主动降噪耳机的量产效率、降低了量产难度，同时能够实现主动降噪耳机降噪效果的进一步优化和一致性的提高。

实施例3

如图5所示的主动降噪设计方法步骤流程图，本实施例提出一种主动降噪设计方法，包括如下步骤：

S10：将主动降噪耳机通过第一接口与计算与分析装置连接；

S20：主动降噪耳机获取耳机测量数据，并通过第一接口传输至计算与分析装置；

S30:计算与分析装置基于耳机测量数据进行计算与分析，并将获得的降噪参数经过第一接口传输至主动降噪耳机。

本发明实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述装置实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在这里示出和描述的所有示例中，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，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

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定义和解释。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (9)

1.一种主动降噪耳机，其特征在于，包括：主动降噪系统和第一接口；所述主动降噪系统与所述第一接口连接；

所述主动降噪系统用于获取耳机测量数据，基于降噪参数实现主动降噪功能；

所述第一接口用于写入固件、传输所述耳机测量数据和所述降噪参数。

2.根据权利要求1所述的主动降噪耳机，其特征在于，还包括第二接口，所述第二接口与所述主动降噪系统连接，用于传输音频信号。

3.根据权利要求1所述的主动降噪耳机，其特征在于，还包括供电装置，所述供电装置通过所述第一接口进行充电。

4.根据权利要求3所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述主动降噪系统包括检测装置、主动降噪模组和发声装置；

所述检测装置与主动降噪模组连接，所述主动降噪模组与发声装置连接；

所述检测装置用于检测声信号；

所述主动降噪模组用于产生耳机声学特性数据和消噪信号；

所述发声装置用于发出消噪声波。

5.根据权利要求4所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述主动降噪模组包括：存储电路、控制与计算电路、和电源管理电路；

所述存储电路用于存储数据；

所述控制与计算电路用于控制、并输出消噪信号；

所述电源管理电路用于管理所述供电装置的充/放电过程。

6.根据权利要求5所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述控制与计算电路包括模数转换电路、控制电路、计算电路与数模转换电路；

所述计算电路包括第一输入端、第二输入端与输出端；

所述模数转换电路的输出端分别与所述控制电路的输入端、所述计算电路的第一输入端连接；

所述计算电路的第二输入端与所述控制电路的输出端连接；

所述计算电路的输出端与所述数模转换电路输入端连接。

7.一种主动降噪设计系统，包括权利要求1至权利要求6任一项的主动降噪耳机，其特征在于，还包括计算与分析装置与设计装置；

所述计算与分析装置通过所述第一接口与所述主动降噪耳机连接；

所述设计装置对所述主动降噪耳机进行降噪参数调试及标定。

8.根据权利要求7所述的主动降噪设计系统，其特征在于，所述设计装置包括具有分析与计算功能的降噪设计软件。

9.一种主动降噪设计方法，基于权利要求7所述的主动降噪设计系统进行实施，其特征在于，包括：

将主动降噪耳机通过所述第一接口与所述计算与分析装置连接；

所述主动降噪耳机获取所述耳机测量数据，并通过所述第一接口传输至所述计算与分析装置；

所述计算与分析装置基于所述耳机测量数据进行计算与分析，并将获得的所述降噪参数经过所述第一接口传输至所述主动降噪耳机。