CN110740413B - 一种环境音监测参数校准系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种环境音监测参数校准系统及方法，系统包括音频发声模块、仿真头、耳机和控制运算模块，耳机耳塞置于人工耳道上，音频发声模块与控制运算模块电连接，控制运算模块与耳机通信连接。方法包括以下步骤：1）使耳机的耳塞置于仿真头的人工耳道上；2）所述耳机与控制运算模块通信连接，使耳机进入校准模式；3）控制运算模块控制音频发声模块播放校准音频；4）麦克风对校准音频进行采集而转换成分析音频；5）所述控制运算模块对分析音频进行分析计算，得到校准参数，并将校准参数发送至耳机上储存。本发明能对环境音监测参数进行校准，使用户在戴着耳机的情况下也能监听环境音；本发明还具备助听功能，提高耳机实用性能。

Description

一种环境音监测参数校准系统及方法

技术领域

本发明涉及耳机技术领域，特别涉及一种环境音监测参数校准系统及方法。

背景技术

境音，主要泛指人耳周围的各种声音的总称。对于佩戴耳机等类型电子产品的用户来说，环境音监测是很有必要的，因为人耳被堵住，在听音乐时对外面的声音不敏感，无法正常听清别人的说话及道路上的汽车报警等声音等，容易带来各种困扰及危险，采用摘下耳机再监听的方式，就显得很被动。环境音的监测，则可以很好的解决以上难题。

对于电子类产品来说，因为涉及到结构来料的组装，电子元器件的差异性等，无法保证出厂时的规格一致性，容易导致环境音的监测性能不一致；如图1所示，上方的线代表外部的环境音的曲线，下方的线代表环境音传到耳机内部，因为结构材料对高频声音信号的吸收作用，高频部分逐步衰减，最终传到耳道内的曲线。两者在低频部分比较贴合，在高频部分逐步衰减，由此会导致用户带着耳机时不能很好对环境音进行监测。

如图2所示，下方的线代表正常听阈曲线，上方的线代表有听力损伤人群的听阈曲线（仅作为示例，具体请以医学指标为准）， 对于听力损伤人群来说，在某一段或几段频率范围的听阈值比正常人的听阈值要高，听觉有所下降，无法正常沟通交流，长此以往，还容易引起耳聋。对于传统的助听设备，属于医疗设备范畴，价格昂贵。对大部分普通人来说，超出其所能承受的范围。因此，环境音的监测功能，又可以实现一定功能的助听作用。

基于以上背景，很有必要对环境音监测参数进行校准。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对上述现有技术中的不足，提供一种环境音监测参数校准系统及方法，其能对环境音监测参数进行校准，使用户在戴着耳机的情况下也能监听环境音；另一方面，通过本校准系统及方法能使耳机还具备助听功能，有效提高耳机的实用性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种环境音监测参数校准系统，包括：

音频发声模块，用于播放校准音频，

仿真头，所述仿真头设有两个人工耳道；

耳机，所述耳机设有耳塞和麦克风，所述麦克风用于对校准音频进行采集而转换成分析音频；

控制运算模块，用于与待测耳机数据交互、对待测耳机发送过来的分析音频进行分析计算得到校准参数和用于将校准参数发送至耳机中；

所述耳机耳塞置于仿真头的人工耳道上，所述音频发声模块与控制运算模块电连接，所述控制运算模块与耳机通信连接。

作为一种优选方案，所述控制运算模块与耳机通过有线方式或无线网络方式通信连接。

作为一种优选方案，所述耳机具有两种监听模式，分为普通模式和助听模式，所述普通模式和助听模式之间通过开关方式切换。

一种环境音监测参数校准方法，基于以上所述的环境音监测参数校准系统，该方法包括以下步骤：

1）使耳机的耳塞置于仿真头的人工耳道上；

2）所述耳机与控制运算模块通信连接，并使耳机进入校准模式；

3）控制运算模块控制音频发声模块播放校准音频；

4）耳机上的麦克风对校准音频进行采集而转换成分析音频，并将分析音频发送至控制运算模块；

5）所述控制运算模块对分析音频进行分析计算，得到校准参数，并将校准参数发送至耳机上储存。

作为一种优选方案，所述校准参数为普通校准参数或助听校准参数。

作为一种优选方案，当校准参数为普通校准参数时，所述控制运算模块对分析音频进行分析计算的方法，包括以下步骤：

1）控制运算模块将校准音频和分析音频分别转换成第一频响曲线和第二频响曲线；

2）控制运算模块选取多个频点；

3）控制运算模块根据频点在第一频响曲线上找出对应的第一分贝值；

4）控制运算模块根据频点在第二频响曲线上找出对应的第二分贝值；

5）控制运算模块用第一分贝值减去第二分贝值，得到普通补偿值；

6）控制运算模块将频点及其对应的普通补偿值整理得到普通校准参数。

作为一种优选方案，当校准参数为助听校准参数时，所述控制运算模块对分析音频进行分析计算的方法，包括以下步骤：

1）控制运算模块将分析音频转换成第三频响曲线；

2）控制运算模块根据存储于其内部的听力损伤听阈曲线选取多个频点；

3）控制运算模块根据频点在听力损伤听阈曲线中找出对应的第三分贝值；

4）控制运算模块根据频点在第三频响曲线上找出对应的第四分贝值；

5）控制运算模块用第三分贝值减去第四分贝值，得到助听补偿值；

6）控制运算模块将频点及其对应的助听补偿值整理得到助听校准参数。

作为一种优选方案，所述分析音频分为左耳分析音频和右耳分析音频，所述普通校准参数分为左耳校准参数和右耳校准参数。

作为一种优选方案，所述分析音频分为左耳分析音频和右耳分析音频，所述助听校准参数分为左耳助听校准参数和右耳助听校准参数。

作为一种优选方案，在校准完成后，所述耳机对环境音进行处理的方法，包括以下步骤：

1）麦克风对环境音进行拾取，得到待处理音频；

2）耳机将待处理音频转换成第四频响曲线；

3）耳机根据存储于普通校准参数/助听校准参数中的频点找出第四频响曲线上对应的第五分贝值；

4）耳机使第五分贝值加上普通补偿值/助听补偿值之后得到播放出来。

本发明的有益效果是：通过本校准系统及方法能在产线自动完成校准，很好的弥补了耳机电子结构的规格不一致问题，从而用户带着耳机的情况下也能很好对环境音进行监测；通过本校准系统及方法还能使耳机还具备助听功能，有效提高耳机的实用性能；由于一般而言校准参数中具有12个或以上的频点对应的普通补偿值或听力补偿值，这样能有效提高校准精度。

附图说明

图1为未校准前佩戴耳机和不佩戴耳机状态下的频响曲线对比图；

图2为正常听阈曲线和失常听阈曲线的对比图；

图3为本发明之实施例的结构示意图；

图4为本发明之耳机麦克风为一个时环境音监测参数校准方法的流程框架图

图5为本发明之当校准参数为普通校准参数时控制运算模块对分析音频进行分析计算的方法的流程框架图（一个麦克风）；

图6为本发明之在普通校准后，所述耳机对环境音进行处理的方法的流程框架图（一个麦克风）；

图7为本发明之当校准参数为助听校准参数时控制运算模块对分析音频进行分析计算的方法的流程框架图（一个麦克风）；

图8为本发明之在助听校准后，所述耳机对环境音进行处理的方法的流程框架图（一个麦克风）；

图9为本发明之耳机麦克风为二个时环境音监测参数校准方法的流程框架图

图10为本发明之当校准参数为普通校准参数时控制运算模块对分析音频进行分析计算的方法的流程框架图（二个麦克风）；

图11为本发明之在普通校准后，所述耳机对环境音进行处理的方法的流程框架图（二个麦克风）

图12为本发明之当校准参数为助听校准参数时控制运算模块对分析音频进行分析计算的方法的流程框架图（二个麦克风）；

图13为本发明之在助听校准后，所述耳机对环境音进行处理的方法的流程框架图（二个麦克风）。

图中：1-音频发声模块，2-仿真头，3-耳机，4-控制运算模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

如图3所示，一种环境音监测参数校准系统，包括：

音频发声模块1，用于播放校准音频，

仿真头2，所述仿真头2设有两个人工耳道；

耳机3，所述耳机3设有耳塞和麦克风，所述麦克风用于对校准音频进行采集而转换成分析音频；

控制运算模块4，用于与待测耳机3数据交互、对待测耳机3发送过来的分析音频进行分析计算得到校准参数和用于将校准参数发送至耳机3中；

所述耳机3耳塞置于仿真头2的人工耳道上，所述音频发声模块1与控制运算模块4电连接，所述控制运算模块4与耳机3通信连接。

作为一种优选方案，所述控制运算模块4与耳机3通过有线方式或无线网络方式通信连接。

作为一种优选方案，所述耳机3具有两种监听模式，分为普通模式和助听模式，所述普通模式和助听模式之间通过开关方式切换。

音频发声模块1为扬声器或音箱，所述控制运算模块4为MCU芯片或智能设备，其中，当控制运算模块4为智能设备时，所述智能设备为智能手机、平板、电脑或笔记本电脑。

实施例1

所述耳机3的麦克风为一个。

如图4所示，一种环境音监测参数校准方法，基于以上所述的环境音监测参数校准系统，该方法包括以下步骤：

1）使耳机3的耳塞置于仿真头2的人工耳道上；

2）所述耳机3与控制运算模块4通信连接，并使耳机3进入校准模式；

3）控制运算模块4控制音频发声模块1播放校准音频；

4）耳机3上的麦克风对校准音频进行采集而转换成分析音频，并将分析音频发送至控制运算模块4；

5）所述控制运算模块4对分析音频进行分析计算，得到校准参数，并将校准参数发送至耳机3上储存。

作为一种优选方案，所述耳机3进入校准模式的方式有多种，例如可以通过按键方式使耳机3进入校准模式，也可以通过在智能设备安装一个APP，并通过该APP控制进入。

作为一种优选方案，所述校准参数为普通校准参数或助听校准参数。

如图5所示，当校准参数为普通校准参数时，所述控制运算模块4对分析音频进行分析计算的方法，包括以下步骤：

1）控制运算模块4将校准音频和分析音频分别转换成第一频响曲线和第二频响曲线；

2）控制运算模块4选取多个频点；

3）控制运算模块4根据频点在第一频响曲线上找出对应的第一分贝值；

4）控制运算模块4根据频点在第二频响曲线上找出对应的第二分贝值；

5）控制运算模块4用第一分贝值减去第二分贝值，得到普通补偿值；

6）控制运算模块4将频点及其对应的普通补偿值整理得到普通校准参数。

如图6所示，在校准完成后，所述耳机3对环境音进行处理的方法，包括以下步骤：

1）麦克风对环境音进行拾取，得到待处理音频；

2）耳机3将待处理音频转换成第四频响曲线；

3）耳机3根据存储于普通校准参数中的频点找出第四频响曲线上对应的第五分贝值；

4）耳机3使第五分贝值加上普通补偿值之后得到播放出来。

如图7所示，当校准参数为助听校准参数时，所述控制运算模块4对分析音频进行分析计算的方法，包括以下步骤：

1）控制运算模块4将分析音频转换成第三频响曲线；

2）控制运算模块4根据存储于其内部的听力损伤听阈曲线选取多个频点；

3）控制运算模块4根据频点在听力损伤听阈曲线中找出对应的第三分贝值；

4）控制运算模块4根据频点在第三频响曲线上找出对应的第四分贝值；

5）控制运算模块4用第三分贝值减去第四分贝值，得到助听补偿值；

6）控制运算模块4将频点及其对应的助听补偿值整理得到助听校准参数。

如图8所示，在校准完成后，所述耳机3对环境音进行处理的方法，包括以下步骤：

1）麦克风对环境音进行拾取，得到待处理音频；

2）耳机3将待处理音频转换成第四频响曲线；

3）耳机3根据存储于助听校准参数中的频点找出第四频响曲线上对应的第五分贝值；

4）耳机3使第五分贝值加上助听补偿值之后得到播放出来。

实施例2

耳机3具有两个耳塞，每个耳塞中设置有一个麦克风。述分析音频分为左耳分析音频和右耳分析音频。

如图9所示，一种环境音监测参数校准方法，基于以上所述的环境音监测参数校准系统，该方法包括以下步骤：

1）使耳机3的耳塞置于仿真头2的人工耳道上；

2）所述耳机3与控制运算模块4通信连接，并使耳机3进入校准模式；

3）控制运算模块4控制音频发声模块1播放校准音频；

4）耳机3上的两个麦克风分别对校准音频进行采集而转换成左耳分析音频和右耳分析音频，并将左耳分析音频和右耳分析音频发送至控制运算模块4；

5）所述控制运算模块4对左耳分析音频和右耳分析音频进行分析计算，得到校准参数，并将校准参数发送至耳机3上储存。

作为一种优选方案，所述普通校准参数分为左耳校准参数和右耳校准参数；

如图10所示，当校准参数为普通校准参数时，所述控制运算模块4对左耳分析音频和右耳分析音频进行分析计算的方法，包括以下步骤：

1）控制运算模块4将校准音频转换成第一频响曲线，将左耳分析音频和右耳分析音频转换成第二左耳频响曲线和第二右耳频响曲线；

2）控制运算模块4选取多个频点；

3）控制运算模块4根据频点在第一频响曲线上找出对应的第一分贝值；

4）控制运算模块4根据频点分别在第二左耳频响曲线和第二右耳频响曲线上找出对应的第六分贝值和第七分贝值；

5）控制运算模块4用第一分贝值分别减去第六分贝值和第七分贝值，得到左耳补偿值和右耳补偿值；

6）控制运算模块4将频点及其对应的左耳补偿值和右耳补偿值整理得到左耳校准参数和右耳校准参数。

如图11所示，在校准完成后，所述耳机3对环境音进行处理的方法，包括以下步骤：

1）麦克风对环境音进行拾取，得到左耳待处理音频和右耳待处理音频；

2）耳机3将左耳待处理音频和右耳待处理音频转换成第四左耳频响曲线和第四右耳频响曲线；

3）耳机3根据存储于助听校准参数中的频点找出第四左耳频响曲线和第四右耳频响曲线上对应的第八分贝值和第九分贝值；

4）耳机3使第八分贝值和第九分贝值分别加上左耳补偿值和右耳补偿值之后得到播放出来。

作为一种优选方案，所述助听校准参数分为左耳助听校准参数和右耳助听校准参数。

如图12所示，当校准参数为助听校准参数时，所述控制运算模块4对左耳分析音频和右耳分析音频进行分析计算的方法，包括以下步骤：

1）控制运算模块4将左耳分析音频和右耳分析音频转换成第三左耳频响曲线和第三右耳频响曲线；

2）控制运算模块4根据存储于其内部的听力损伤听阈曲线选取多个频点；

3）控制运算模块4根据频点在听力损伤听阈曲线中找出对应的第三分贝值；

4）控制运算模块4根据频点在第三左耳频响曲线和第三右耳频响曲线上找出对应的第十分贝值和第十一分贝值；

5）控制运算模块4用第三分贝值分别减去第十分贝值和第十一分贝值，得到左耳助听补偿值和右耳助听补偿值；

6）控制运算模块4将频点及其对应的左耳助听补偿值和右耳助听补偿值整理得到左耳助听校准参数和右耳助听校准参数。

如图13所示，在校准完成后，所述耳机3对环境音进行处理的方法，包括以下步骤：

1）麦克风对环境音进行拾取，得到左耳待处理音频和右耳待处理音频；

2）耳机3将左耳待处理音频和右耳待处理音频转换成第四左耳频响曲线和第四右耳频响曲线；

3）耳机3根据存储于其内的左耳助听校准参数和右耳助听校准参数中的频点找出第四左耳频响曲线和第四右耳频响曲线上对应的第八分贝值和第九分贝值；

4）耳机3使第八分贝值和第九分贝值分别加上左耳助听补偿值和右耳助听补偿值之后得到播放出来。

将所述耳机3具有一个麦克风时的普通校准参数/助听校准参数整理成如表1所示的列表，并将这些数据存储于耳机3中。

表1

地址段编号	频点	普通补偿值/助听补偿值
			1	A1	B1
2	A2	B2
			…
N	An	Bn

将所述耳机3具有两个麦克风时的普通校准参数/助听校准参数整理成如表2所示的列表，并将这些数据存储于耳机3中。

表2

以上所述的频点一般为125、250、500、1000、1500、2000、2500、3000、4000、6000和8000Hz。频点不限于以上所述的12个，但频点的数量不少于12个；实际操作中，用户可以根据实际情况从中增设多个任意频点。

以上所述的听力损伤听阈曲线通过医学测定得到的。

本发明的有益效果是：通过本校准系统及方法能在产线自动完成校准，很好的弥补了耳机电子结构的规格不一致问题，从而用户带着耳机的情况下也能很好对环境音进行监测；通过本校准系统及方法还能使耳机还具备助听功能，有效提高耳机的实用性能；由于一般而言校准参数中具有12个或以上的频点对应的普通补偿值或听力补偿值，这样能有效提高校准精度。

以上所述，仅是本发明较佳实施方式，凡是依据本发明的技术方案对以上的实施方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种环境音监测参数校准系统，其特征在于：包括：

音频发声模块，用于播放校准音频；

仿真头，所述仿真头设有两个人工耳道；

耳机，所述耳机设有耳塞和麦克风，所述麦克风用于对校准音频进行采集而转换成分析音频；

控制运算模块，用于与待测耳机数据交互、对待测耳机发送过来的分析音频进行分析计算得到校准参数和用于将校准参数发送至耳机中；

所述耳机耳塞置于仿真头的人工耳道上，所述音频发声模块与控制运算模块电连接，所述控制运算模块与耳机通信连接；

基于所述环境音监测参数校准系统的环境音监测参数校准方法，包括以下步骤：1）使耳机的耳塞置于仿真头的人工耳道上；2）所述耳机与控制运算模块通信连接，并使耳机进入校准模式；3）控制运算模块控制音频发声模块播放校准音频；4）耳机上的麦克风对校准音频进行采集而转换成分析音频，并将分析音频发送至控制运算模块；5）所述控制运算模块对分析音频进行分析计算，得到校准参数，并将校准参数发送至耳机上储存；

所述校准参数为普通校准参数或助听校准参数；

当校准参数为普通校准参数时，所述控制运算模块对分析音频进行分析计算的方法，包括以下步骤：1）控制运算模块将校准音频和分析音频分别转换成第一频响曲线和第二频响曲线；2）控制运算模块选取多个频点；3）控制运算模块根据频点在第一频响曲线上找出对应的第一分贝值；4）控制运算模块根据频点在第二频响曲线上找出对应的第二分贝值；5）控制运算模块用第一分贝值减去第二分贝值，得到普通补偿值；6）控制运算模块将频点及其对应的普通补偿值整理得到普通校准参数；

当校准参数为助听校准参数时，所述控制运算模块对分析音频进行分析计算的方法，包括以下步骤：1）控制运算模块将分析音频转换成第三频响曲线；2）控制运算模块根据存储于其内部的听力损伤听阈曲线选取多个频点；3）控制运算模块根据频点在听力损伤听阈曲线中找出对应的第三分贝值；4）控制运算模块根据频点在第三频响曲线上找出对应的第四分贝值；5）控制运算模块用第三分贝值减去第四分贝值，得到助听补偿值；6）控制运算模块将频点及其对应的助听补偿值整理得到助听校准参数。

2.根据权利要求1所述的环境音监测参数校准系统，其特征在于：所述控制运算模块与耳机通过有线方式或无线网络方式通信连接。

3.根据权利要求1所述的环境音监测参数校准系统，其特征在于：所述耳机具有两种监听模式，分为普通模式和助听模式，所述普通模式和助听模式之间通过开关方式切换。

4.据权利要求1所述的环境音监测参数校准系统，其特征在于：所述分析音频分为左耳分析音频和右耳分析音频，所述普通校准参数分为左耳校准参数和右耳校准参数。

5.据权利要求1所述的环境音监测参数校准系统，其特征在于：所述分析音频分为左耳分析音频和右耳分析音频，所述助听校准参数分为左耳助听校准参数和右耳助听校准参数。

6.根据权利要求1所述的环境音监测参数校准系统，其特征在于：在校准完成后，所述耳机对环境音进行处理的方法，包括以下步骤：

1）麦克风对环境音进行拾取，得到待处理音频；

2）耳机将待处理音频转换成第四频响曲线；

3）耳机根据存储于普通校准参数/助听校准参数中的频点找出第四频响曲线上对应的第五分贝值；

4）耳机使第五分贝值加上普通补偿值/助听补偿值之后得到播放出来。

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