CN110830863B - 一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法及耳机 - Google Patents

一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法及耳机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法及耳机，涉及耳机技术领域，应用于耳机，所述耳机包括微处理器MCU，数字信号处理器DSP及微机电系统MEMS麦克风，所述方法包括：所述MEMS麦克风接收DSP回馈的语音回馈信息；所述语音回馈信息是DSP检测出的需对MEMS麦克风拾取的语音信号进行放大或缩小的需求信息；所述MEMS麦克风根据所述语音回馈信息，调整ASIC泵电压及存储的增益信息，以便根据特殊应用集成电路ASIC泵电压及所述增益信息调整拾取的语音信号的大小。本发明可以实时的调整耳机麦克风的灵敏度，提高DSP接收到的语音信号的质量，从而提高其降噪效果，保证上行语音质量。

Description

一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法及耳机
技术领域
本发明涉及耳机技术领域，尤其涉及一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法及耳机。
背景技术
现有蓝牙耳机中所使用的麦克风均为固定的灵敏度，为配合DSP算法的需求，一般通过麦克风输出信号端增加或降低增益的方式来改变麦克风拾取的语音信号的大小，将其传输至DSP进行相应的降噪处理。在实际使用过程，普通蓝牙耳机通过DSP算法对语音信息进行降噪处理，而当用户在嘈杂环境中使用蓝牙耳机时，由于蓝牙耳机麦克风仅能按照固定的灵敏度来拾取人声和环境噪声，并将拾取的语音信号传输至DSP，此时由于语音信号中有效语音信号声音较小，DSP不能很好的对接收到的语音信号进行降噪处理，影响上行语音质量。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的不足，提供一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法及耳机。
本发明的技术方案是：第一方面，本发明提供了一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法，其特征在于，应用于耳机，所述耳机包括微处理器MCU，数字信号处理器DSP及微机电系统MEMS麦克风，所述方法包括：所述MEMS麦克风接收DSP回馈的语音回馈信息；所述语音回馈信息是DSP检测出的需对MEMS麦克风拾取的语音信号进行放大或缩小的需求信息；
所述MEMS麦克风根据所述语音回馈信息，调整ASIC泵电压及存储的增益信息，以便根据特殊应用集成电路ASIC泵电压及所述增益信息调整拾取的语音信号的大小。
可选地，所述方法还包括：
所述MEMS麦克风根据ASIC泵电压输出相应的工作电压，拾取语音信号；
所述MEMS麦克风根据所述增益信息调整拾取的语音信号的大小，并对所述调整后的语音信号进行滤波器降噪处理，并将处理后的语音信号发送至 DSP；
所述DSP对接收的所述语音信号进行二次降噪处理，将二次降噪处理后的语音信号至MCU，以使所述MCU进行相应的传输处理；
所述DSP根据所述语音信号中有效语音信号及周围环境噪声信号的大小，确定是否需要调整MEMS麦克风处的增益信息，在确定需要调整MEMS 麦克风处的增益信息时，生成所需的语音回馈信息，发送至所述MEMS麦克风。
可选地，所述MEMS麦克风对所述调整后的语音信号进行滤波器降噪处理包括：
所述MEMS麦克风识别所述调整后的语音信号中的稳态噪声信号及非稳态信号；
所述MEMS麦克风根据所述稳态噪声信号生成与之相位相反幅度相同的降噪信号；
所述MEMS麦克风利用所述降噪信号对所述调整后的语音信号中的稳态噪声信号进行降噪处理。
可选地，所述语音回馈信息为语音信号需增强的信息，或者语音信号需减弱的信息。
第二方面，本发明实施例提供了一种耳机，包括：MEMS麦克风；所述 MEMS麦克风包括ASIC模块、MEMS模块；其中，所述ASIC模块，用于接收DSP回馈的语音回馈信息，并根据所述语音回馈信息，调整ASIC泵电压及存储的增益信息，以便根据ASIC泵电压及所述增益信息调整拾取的语音信号的大小；其中，所述语音回馈信息是DSP检测出的需对MEMS麦克风拾取的语音信号进行放大或缩小的需求信息；
所述MEMS模块，用于拾取语音信号。
可选地，还包括DSP及MCU；
所述ASIC模块，还用于根据ASIC泵电压及所述增益信息调整所述 MEMS模块拾取的语音信号的大小，并对所述调整后的语音信号进行滤波器降噪处理，并将处理后的语音信号发送至DSP；
所述DSP，用于对接收的所述语音信号进行二次降噪处理，将二次降噪处理后的语音信号至MCU，以使所述MCU进行相应的传输处理；
所述DSP，还用于根据所述语音信号中有效语音信号及周围环境噪声信号的大小，确定是否需要调整MEMS麦克风处的增益信息，在确定需要调整 MEMS麦克风处的增益信息时，生成所需的语音回馈信息，发送至所述 MEMS麦克风；
所述MCU，用于接收所述DSP发送语音信号，并将所述语音信号传输至其他电子设备。
可选地，所述ASIC模块，具体用于识别所述调整后的语音信号中的稳态噪声信号及非稳态信号；
根据所述稳态噪声信号生成与之相位相反幅度相同的降噪信号；
利用所述降噪信号对所述所述调整后的语音信号中的稳态噪声信号进行降噪处理。
可选地，所述耳机为蓝牙耳机，所述MCU为蓝牙芯片。
可选地，所述语音回馈信息为语音信号需增强的信息，或者语音信号需减弱的信息。
本发明的一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法及耳机，耳机包含 MCU、DSP及MEMS麦克风，MEMS麦克风接收到DSP回馈的语音回馈信息；MEMS麦克风根据所述语音回馈信息，调整ASIC泵电压及存储的增益信息，以便根据ASIC泵电压及所述增益信息调整拾取的语音信号的大小。这样一来，在耳机的DSP进行降噪过程中检测出需要调整语音信号的大小，此时可以将语音回馈信息发送至MEMS麦克风，MEMS麦克风接收到语音回馈信息后，根据语音回馈信息调整相应的增益信息，进而可以对拾取的语音信号根据调整后的增益信息进行调整，即为可以实时的调整耳机的增益信息从而调整拾取的语音信号的大小，使得DSP可以在接收到的语音信号中识别出有效语音信号，并对无效语音信号进行降噪处理，保证上行语音质量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种降噪方法的示例图；
图4为本发明实施例提供的一种耳机的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种耳机麦克风灵敏度自动调节的方法，应用于耳机，所述耳机包括MCU(Microcontroller Unit，微处理器)，DSP(digital signalprocessor，数字信号处理器)及MEMS (Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)麦克风，所述方法包括：
步骤101、MEMS麦克风接收DSP回馈的语音回馈信息。
其中，语音回馈信息是DSP检测出的需对MEMS麦克风拾取的语音信号进行放大或缩小的需求信息。
具体的，DSP在对语音信息进行降噪处理时，会确定接收到的语音信号的大小是否需要调整，若需要调整可以生成相应的需对MEMS麦克风拾取的语音信号进行放大或缩小的需求信息，即为生成语音回馈信息，发送给 MEMS麦克风。
步骤102、MEMS麦克风根据语音回馈信息，调整ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，特殊应用集成电路)泵电压及存储的增益信息，以便根据ASIC泵电压及增益信息调整拾取的语音信号的大小。
具体的，MEMS麦克风接收到语音回馈信息后，可以根据此语音回馈信息获知需要将增益增大或减小，从而调整ASIC泵电压及存储的增益信息，即为调整其内部的ASIC内部电荷泵输出相应的BIAS电压，同时调整寄存器配置信息实现增益调整，实现调整麦克风的灵敏度。
示例性的，DSP在进行语音信号的降噪处理时，发现有效语音信号过小，需将信号放大。此时，DSP可以生成需将信号增强的语音回馈信息并发送至 MEMS麦克风。MEMS麦克风接收到语音回馈信息后，通过解析获知需将信号增强。此时MEMS麦克风调整ASIC内部电荷泵输出更高的BIAS电压至MEMS芯片，同时调整寄存器配置信息增大增益，以便后续对拾取的语音信号进行信号放大处理。
可选的，语音回馈信息为语音信号需增强的信息，或者语音信号需减弱的信息。
这样一来，在耳机的DSP进行降噪过程中检测出需要调整语音信号的大小，此时可以将语音回馈信息发送至MEMS麦克风，MEMS麦克风接收到语音回馈信息后，根据语音回馈信息调整相应的增益信息，进而可以对拾取的语音信号根据调整后的增益信息进行调整，即为可以实时的调整耳机的增益信息从而调整拾取的语音信号的大小，使得DSP可以在接收到的语音信号中识别出有效语音信号，并对无效语音信号进行降噪处理，保证上行语音质量。
进一步的，如图2所示，上述方法还包括：
步骤103、MEMS麦克风根据ASIC泵电压输出相应的工作电压，拾取语音信号。
需要说明的是，在MEMS麦克风内包含振膜和与振膜相对的传感器背板，两者之间形成电容。其中，背板为多孔结构，具有良好的刚性，振膜较薄易弯曲。当声波引起的气压变化时，振膜会随着气压变化而弯曲，背板多孔且具有刚性，当空气流过时，背板保持静止。当振膜运动时，振膜与背板之间的电容量将会变化。MEMS麦克风内部的ASIC相关器件可将这种电容变化转换为电信号。
具体的，在MEMS麦克风，ASIC内部电荷泵输出ASIC泵电压至振膜上作为参考电压，当振膜运动导致振膜与背板之间的电容量发生变化时， ASIC相关器件检测电压变化，将其转换为电信号，即为拾取语音信号。因此，在MEMS麦克风根据上述步骤102调整的ASIC泵电压，在将声信号转换电信号时，转换的电信号也会相应的调整。即为，在将ASIC泵电压调大时，MEMS麦克风转换的电信号也会相应的变大，在将ASIC泵电压调小时， MEMS麦克风转换的信号也会相应的变小。
步骤104、MEMS麦克风根据增益信息调整拾取的语音信号的大小，并对调整后的语音信号进行滤波器降噪处理，并将处理后的语音信号发送至 DSP。
具体的，MEMS麦克风拾取语音信号后，根据增益信息对语音信号进行相应的放大或缩小处理，以便将语音信号转换为DSP所需的信号。在对语音信号进行相应的放大或缩小调整后，MEMS麦克风对调整后的语音信号进行滤波降噪处理，过滤部分噪音信号，凸显有效语音信号，以使得DSP更为准确的进行降噪处理，提高上行通话质量。
进一步的，MEMS麦克风对调整后的语音信号进行滤波器降噪处理包括：MEMS麦克风识别调整后的语音信号中的稳态噪声信号及非稳态信号； MEMS麦克风根据稳态噪声信号生成与之相位相反幅度相同的降噪信号； MEMS麦克风利用降噪信号对调整后的语音信号中的稳态噪声信号进行降噪处理。
具体的，MEMS麦克风识别语音信号中的稳态噪声信号，例如，飞机、地铁等有规律的声音信号，和非稳态信号，例如人的声音信号。由于需要将用户的语音信号传输至其他电子设备，因此MEMS麦克风识别出稳态噪声信号后，将其确定为噪声信号。此时，如图3所示，可以根据识别出的稳态噪声信号生成与之相位相反幅度相同的信号，用此信号与上述语音信号进行叠加，消除语音信号中的稳态噪声信号，从而实现对调整后的语音信号中的稳态噪声信号进行降噪处理。
需要说明的是，在本申请中的非稳态信号中除包含有有效语音信号之外，还可能包含有非稳态噪声信号，本申请对非稳态信号中包含的信号不做限制。
步骤105、DSP对接收的语音信号进行二次降噪处理，将二次降噪处理后的语音信号至MCU，以使MCU进行相应的传输处理。
具体的，MEMS麦克风将处理后的语音信号发送至DSP，DSP接收到此语音信号后，可以识别出语音信号及周围环境噪声信号，并生成一个与周围环境噪声相位相反幅度相同的信号，将其与收到的语音信号叠加，消除语音信号中的环境噪声，从而可以较好的消除周围环境噪声，保证语音质量。DSP 二次降噪处理后，将二次降噪处理后的语音信号发送至MCU，MCU根据接收到的语音信号进行相应的处理，例如传输至其他电子设备等，本发明对此不作限制。
步骤106、DSP根据语音信号中有效语音信号及周围环境噪声信号的大小，确定是否需要调整MEMS麦克风处的增益信息，在确定需要调整MEMS 麦克风处的增益信息时，生成所需的语音回馈信息，发送至MEMS麦克风。
具体的，DSP在对语音信号进行二次降噪处理时，可以根据有效语音信号及周围环境噪声的大小，来确定是否调整MEMS麦克风处的增益信息。例如，当周围环境噪声较大，语音信号中的有效语音信号较小时，此时，需要增大语音信号来放大有效语音信号，因此DSP可以生成需增大语音信号的语音回馈信息，并将语音回馈信息发送至MEMS麦克风。
需要说明的是，上述步骤105与步骤106间的执行顺序本发明不做限制，可以先执行步骤105在执行步骤106，也可以先执行步骤106在执行步骤105，还可以同时执行步骤105及步骤106。
这样一来，在耳机的DSP进行降噪过程中检测出需要调整语音信号的大小，此时可以将语音回馈信息发送至MEMS麦克风，MEMS麦克风接收到语音回馈信息后，根据语音回馈信息调整相应的增益信息，进而可以对拾取的语音信号根据调整后的增益信息进行调整，即为可以实时的调整耳机的增益信息从而调整拾取的语音信号的大小，使得DSP可以在接收到的语音信号中识别出有效语音信号，并对无效语音信号进行降噪处理，保证上行语音质量。
如图4所示，本发明实施例提供了一种耳机，包括：MEMS麦克风40； MEMS麦克风40包括ASIC模块401、MEMS模块402。
ASIC模块401，用于接收DSP回馈的语音回馈信息，并根据语音回馈信息，调整ASIC泵电压及存储的增益信息，以便根据ASIC泵电压及增益信息调整拾取的语音信号的大小。
其中，语音回馈信息是DSP检测出的需对MEMS麦克风拾取的语音信号进行放大或缩小的需求信息。
MEMS模块402，用于拾取语音信号。
进一步的，上述耳机，如图4所示，还包括：DSP50及MCU60。
ASIC模块401，还用于根据ASIC泵电压及增益信息调整MEMS模块 402拾取的语音信号的大小，并对调整后的语音信号进行滤波器降噪处理，并将处理后的语音信号发送至DSP50。
具体的，ASIC模块401，具体用于识别调整后的语音信号中的稳态噪声信号及非稳态信号；根据稳态噪声信号生成与之相位相反幅度相同的降噪信号；利用降噪信号对所述调整后的语音信号中的稳态噪声信号进行降噪处理。
DSP50，用于对接收的语音信号进行二次降噪处理，将二次降噪处理后的语音信号至MCU60，以使MCU60进行相应的传输处理。
DSP50，还用于根据语音信号中有效语音信号及周围环境噪声信号的大小，确定是否需要调整MEMS麦克风处的增益信息，在确定需要调整MEMS 麦克风处的增益信息时，生成所需的语音回馈信息，发送至MEMS麦克风 40。
MCU60，用于接收DSP50发送语音信号，并将语音信号传输至其他电子设备。
进一步的，上述耳机为蓝牙耳机，MCU60为蓝牙芯片。
进一步的，上述语音回馈信息为语音信号需增强的信息，或者语音信号需减弱的信息。
在耳机的DSP进行降噪过程中检测出需要调整语音信号的大小，此时可以将语音回馈信息发送至MEMS麦克风，MEMS麦克风接收到语音回馈信息后，根据语音回馈信息调整相应的增益信息，进而可以对拾取的语音信号根据调整后的增益信息进行调整，即为可以实时的调整耳机的增益信息从而调整拾取的语音信号的大小，使得DSP可以在接收到的语音信号中识别出有效语音信号，并对无效语音信号进行降噪处理，保证上行语音质量。
综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种耳机灵敏度自动调节的方法，其特征在于，应用于耳机，所述耳机包括微处理器MCU，数字信号处理器DSP及微机电系统MEMS麦克风，所述方法包括：
所述MEMS麦克风接收DSP回馈的语音回馈信息；所述语音回馈信息是DSP检测出的需对MEMS麦克风拾取的语音信号进行放大或缩小的需求信息；
所述MEMS麦克风根据所述语音回馈信息，调整ASIC泵电压及存储的增益信息，以便根据特殊应用集成电路ASIC泵电压及所述增益信息调整拾取的语音信号的大小；
所述MEMS麦克风根据ASIC泵电压输出相应的工作电压，拾取语音信号；
所述MEMS麦克风根据所述增益信息调整拾取的语音信号的大小，并对所述调整后的语音信号进行滤波器降噪处理，并将处理后的语音信号发送至DSP；
所述DSP对接收的所述语音信号进行二次降噪处理，将二次降噪处理后的语音信号发送 至MCU，以使所述MCU进行相应的传输处理；
所述DSP根据所述语音信号中有效语音信号及周围环境噪声信号的大小，确定是否需要调整MEMS麦克风处的增益信息，在确定需要调整MEMS麦克风处的增益信息时，生成所需的语音回馈信息，发送至所述MEMS麦克风。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MEMS麦克风对所述调整后的语音信号进行滤波器降噪处理包括：
所述MEMS麦克风识别所述调整后的语音信号中的稳态噪声信号及非稳态信号；
所述MEMS麦克风根据所述稳态噪声信号生成与之相位相反幅度相同的降噪信号；
所述MEMS麦克风利用所述降噪信号对所述调整后的语音信号中的稳态噪声信号进行降噪处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述语音回馈信息为语音信号需增强的信息，或者语音信号需减弱的信息。
4.一种耳机，其特征在于，包括：MEMS麦克风；所述MEMS麦克风包括ASIC模块、MEMS模块；其中，
所述ASIC模块，用于接收DSP回馈的语音回馈信息，并根据所述语音回馈信息，调整ASIC泵电压及存储的增益信息，以便根据ASIC泵电压及所述增益信息调整拾取的语音信号的大小；其中，所述语音回馈信息是DSP检测出的需对MEMS麦克风拾取的语音信号进行放大或缩小的需求信息；
所述MEMS模块，用于拾取语音信号；
还包括DSP及MCU；
所述ASIC模块，还用于根据ASIC泵电压及所述增益信息调整所述MEMS模块拾取的语音信号的大小，并对所述调整后的语音信号进行滤波器降噪处理，并将处理后的语音信号发送至DSP；
所述DSP，用于对接收的所述语音信号进行二次降噪处理，将二次降噪处理后的语音信号发送 至MCU，以使所述MCU进行相应的传输处理；
所述DSP，还用于根据所述语音信号中有效语音信号及周围环境噪声信号的大小，确定是否需要调整MEMS麦克风处的增益信息，在确定需要调整MEMS麦克风处的增益信息时，生成所需的语音回馈信息，发送至所述MEMS麦克风；
所述MCU，用于接收所述DSP发送语音信号，并将所述语音信号传输至其他电子设备。
5.根据权利要求4所述的耳机，其特征在于：
所述ASIC模块，具体用于识别所述调整后的语音信号中的稳态噪声信号及非稳态信号；
根据所述稳态噪声信号生成与之相位相反幅度相同的降噪信号；
利用所述降噪信号对所述调整后的语音信号中的稳态噪声信号进行降噪处理。
6.根据权利要求4所述的耳机，其特征在于，所述耳机为蓝牙耳机，所述MCU为蓝牙芯片。
7.根据权利要求4所述的耳机，其特征在于，所述语音回馈信息为语音信号需增强的信息，或者语音信号需减弱的信息。
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