CN110996216B - 对耳机内均衡滤波器进行配置的方法、装置、系统及耳机 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种对耳机内均衡滤波器进行配置的方法、装置、系统及耳机。该方法包括：获取扬声器到所述耳机的耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或其相关参数和对应的均衡滤波器的预设滤波系数；基于所获取的传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数，以及在所述耳机放入耳道使用的情况下所述传输路径的当前传递函数或其相关参数，来确定所述均衡滤波器的当前滤波系数；以所述当前滤波系数来配置均衡滤波器。如此，能够针对用户的不同使用场景，及时且针对性调整均衡滤波器的滤波系数，使得均衡滤波器能够在各种使用场景下良好地均衡声场，用户能够有高质量的听音体验。

Description

对耳机内均衡滤波器进行配置的方法、装置、系统及耳机
技术领域
本公开涉及耳机领域，更具体地，涉及一种对耳机内均衡滤波器进行配置的方法、装置、耳机的均衡处理系统以及耳机。
背景技术
随着社会进步和人民生活水平的提高，耳机已成为人们必不可少的生活用品；其在机场、地铁、飞机、餐厅等各种嘈杂环境下都能使用户享受到舒适的听音体验。入耳式耳机，特别是半入耳式耳机因其佩戴的舒适性越来越多地受到市场和客户的广泛认可。然而，不同的耳机佩戴方式（比如松紧程度、入耳还是半入耳式、耳机佩戴方向）、传输路径上的各种器件例如扬声器的频率响应缺陷、以及人耳的个体差异性的耳道结构（例如但不限于耳道长度、耳道宽窄以及反射作用）都显著地影响了耳机的声场，也给用户带来了不够理想的听音体验。
现有的解决上述问题的方式为，使得要播放的音频信号101经过一个均衡滤波器104，以对各种不同频率的电信号进行幅度、相位上的调节来补偿各种因素所导致的声场的缺陷，调节可以考虑到不同用户或者不同调音师的偏好。均衡处理后的音频信号再经由数模转换器102馈送到扬声器103以供播放，经由耳道反射作用由人耳接收，如图1所示。目前，通常由调音师在耳机出厂前通过试听来调节得到理想的预设滤波系数，在使用中则直接以该预设滤波系数来配置同型号或者类似型号耳机中的均衡滤波器104以执行均衡处理。但是，实际耳机的使用场景多变，未必与调音师试听时的使用场景相同，例如，佩戴方式可能不同，不同用户的耳道结构也有差异，各种器件例如扬声器在不同型号耳机的性能可能不同，同一型号器件（例如扬声器、麦克风）的不同个体在其传递函数的幅度、相位上也有差异，甚至这些器件随着持续使用性能也会发生变化。因此，以试听时得到的预设滤波系数所配置的均衡滤波器104，无法良好地抵消声场的缺陷，不能确保不同用户在不同使用场景下的高质量听音体验。
发明内容
提供了本公开以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种对耳机内均衡滤波器进行配置的方法、装置、耳机的均衡处理系统以及耳机，其能够针对用户的不同使用场景，及时且针对性地调整均衡滤波器的滤波系数，使得以调整后的滤波系数配置的均衡滤波器能够在各种使用场景下良好地均衡声场，使得用户能够有高质量的听音体验。
根据本公开的第一方案，提供了一种对耳机内均衡滤波器进行配置的方法。所述方法始于获取所述耳机的扬声器到所述耳机的耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或其相关参数和对应的所述均衡滤波器的预设滤波系数。基于所获取的传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数，以及在所述耳机放入用户耳道使用的情况下所述传输路径的当前传递函数或其相关参数，来确定所述均衡滤波器的当前滤波系数。并可以所述当前滤波系数来配置所述均衡滤波器。
根据本公开的第二方案，提供了一种对耳机内均衡滤波器进行配置的装置。所述装置包括：第一获取模块，被配置为：获取所述耳机的扬声器到所述耳机的耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或其相关参数和对应的所述均衡滤波器的预设滤波系数；第一确定模块，被配置为：基于所获取的传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数，以及在所述耳机放入用户耳道使用的情况下所述传输路径的当前传递函数或其相关参数，来确定所述均衡滤波器的当前滤波系数；配置模块，其用于以所述当前滤波系数来配置所述均衡滤波器。
根据本公开的第三方案，提供了一种耳机的均衡处理系统。该系统包括根据本公开各个实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的装置和所述均衡滤波器。
根据本公开的第四方案，提供了一种耳机，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序。所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现根据本公开各个实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法的各个步骤。
根据本公开的第五方案，提供了一种耳机，该耳机依序包括均衡滤波器、上采样滤波器、扬声器、耳内麦克风和下采样滤波器，其中，所述均衡滤波器利用根据本公开各个实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法来配置。
利用根据本公开各个方案的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法、装置、耳机的均衡处理系统以及耳机，能够针对用户的不同使用场景，及时且针对性地调整均衡滤波器的滤波系数，使得以调整后的滤波系数配置的均衡滤波器能够在各种使用场景下良好地均衡声场，使得用户能够有高质量的听音体验。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
图1示出了根据本公开实施例的对耳机中的音频信号进行均衡处理的过程的示意图。
图2示出了根据本公开实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法的流程图。
图3示出了根据本公开实施例的利用自适应回声滤波器来确定扬声器到耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或者当前传递函数的方法的示意图。
图4示出了根据本公开实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法的示意图。
图5示出了根据本公开又一实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法的示意图。
图6示出了根据本公开实施例的耳机的均衡处理系统的示意图。
图7示出了根据本公开另一实施例的耳机的均衡处理系统的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。
图2示出了根据本公开实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法200的流程图。如图2所示，该方法200始于步骤201：获取所述耳机的扬声器到所述耳机的耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或其相关参数和对应的所述均衡滤波器的预设滤波系数。注意，在本文中，技术术语“传递函数或其相关参数”可以表示传递函数在时域和/或频域上的曲线分布，或者其在时域和/或频域上的至少部分区段上的相关特征参数，该相关特征参数包括但不限于幅值、相位、峰值、斜率、过零点等等。也就是说，可以预先建立预设传递函数或其相关参数与所述均衡滤波器的预设滤波系数之间的对应关系，以便在确定均衡滤波器的当前滤波参数时作为参考。技术术语“传递函数或其相关参数”并不限于一种相关参数，还可以包含两种以上不同类型的相关参数，如此其与均衡滤波器的预设滤波系数之间的对应关系反映了所述耳机的扬声器到所述耳机的耳内麦克风的传输路径的不同方面的特质（例如频域分布特点和时域分布特点）对均衡滤波的需求，从而在确定均衡滤波器的当前滤波参数时提供更全面的参考。
该预设传递函数或其相关参数和对应的所述均衡滤波器的预设滤波系数可以在N种耳机的使用场景下得到N组，从而涵盖用户的不同耳道结构、耳机的不同佩戴状况、传输路径上的器件的属性（例如不同型号或同一型号耳机使用的扬声器的例如频响参数的偏差、扬声器等器件伴随持续使用导致的例如频响参数的劣化等）所定义的各种使用场景下预设传递函数或其相关参数的状况，以及该使用场景下能够实现良好均衡滤波效果的均衡滤波器的期望的预设滤波系数，从而在耳机的各种使用场景下都能够提供针对性的参考。耳机可以是入耳式也可以是半入耳式。尤其是半入耳式耳机，其预设传递函数或其相关参数和对应的所述均衡滤波器的预设滤波系数受用户的不同耳道结构、耳机的不同佩戴状况等影响更大。
在一些实施例中，该预设传递函数或其相关参数和对应的所述均衡滤波器的预设滤波系数可以在耳机的设计阶段预先测量得到。例如，可以在实验室中利用不同人工耳、同一人工耳的不同佩戴状况等来预先测量预设传递函数，并由调音师通过试听来调节和确定该预设传递函数适用的均衡滤波器的预设滤波系数。再例如，可以在实验室中将耳机佩戴到人耳（例如调音师或者试用者的耳部），通过试听来调节和确定该预设传递函数适用的均衡滤波器的预设滤波系数。在一些实施例中，均衡滤波器的预设滤波系数不仅可以通过人工试听来调节和确定，也可以直接简单地取预设传递函数的逆（例如倒数）所对应的滤波系数，或者通过在前述取逆运算的基础上再通过人工听感调节其滤波系数得到。
在步骤202，基于所获取的传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数，以及在所述耳机放入耳道使用的情况下所述传输路径的当前传递函数或其相关参数，来确定所述均衡滤波器的当前滤波系数。本文中，技术术语“传输路径的当前传递函数或其相关参数”中，“相关参数”采用与预设传递函数的相关参数相同定义的参数。如此，可以基于在所述耳机放入用户耳道使用的情况下所述传输路径的当前传递函数或其相关参数，参考预先建立的传输路径的预设传递函数或其相关参数和适宜的均衡滤波器的预设滤波系数之间的对应关系，来迅速方便地确定当前合适的均衡滤波系数。
接着，在步骤203，可以以所确定的当前合适的均衡滤波系数来配置耳机中的均衡滤波器。在步骤204，可以利用配置好的均衡滤波器，对待播放的音频信号进行均衡处理并馈送到扬声器以供播放。从而，使得各种应用场景下用户对音频的倾听效果，尽可能少受应用场景的各种多变因素的影响，包括但不限于用户的耳道结构（比如耳道宽窄等）、用户佩戴的方式（比如松紧程度、耳机方向）、不同型号耳机的器件属性（例如频响属性）差异、不同使用时期的耳机的器件的性能（是否劣化等）等，从而确保各种应用场景下都能够实现均衡良好的音频倾听效果，使得用户能够有高质量的听音体验。
在一些实施例中，可以方便地利用自适应回声滤波器来确定扬声器到耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或者当前传递函数。图3示出了根据本公开实施例的利用自适应回声滤波器来确定扬声器到耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或者当前传递函数的方法300的示意图。如图3所示，首先以实验室中利用人工耳对传输路径的预设传递函数进行预先测量为例对该方法300进行说明。这种情况下，第一音频信号301为要被传输至扬声器303播放的音频信号，一方面其经数模转换器302的数模转换处理后，由扬声器303播放，所播放的声音信号经由耳道反射会产生回声信号；另一方面其被传输至自适应回声滤波器304，该自适应回声滤波器304用于抵消待播的第一音频信号301由扬声器303播放后经耳道反射产生的回声信号。耳道反射所产生的回声信号被耳内麦克风305采集得到，并经由模数转换器306转换为第二音频信号307馈送给自适应回声滤波器304。以便所述自适应回声滤波器304基于第一音频信号301和第二音频信号307自适应调整滤波系数，使得其对第一音频信号301滤波处理后的音频信号能够与第二音频信号307彼此抵消，调整完成后的自适应回声滤波器304的传递函数即为预设传递函数，在对自适应回声滤波器304进行自适应滤波系数调整的计算过程中也可以方便地计算出所述预设传递函数。在实际应用场景中，耳机佩戴到人耳，依然采用图3中的各个器件和连接关系，自适应回声滤波器304的工作原理也相同，第一音频信号301成为实际上要被传输至扬声器303播放的音频信号，第二音频信号307为扬声器303实际播放的声音信号经耳道反射后由耳内麦克风305采集到的音频信号；相似地，在对自适应回声滤波器304进行自适应滤波系数调整的计算过程中也可以方便地计算出所述当前传递函数。
基于所获取的传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数，以及在所述耳机放入耳道使用的情况下所述传输路径的当前传递函数或其相关参数，可以采用多种方式来确定均衡滤波器的当前滤波系数。
在一些实施例中，可以通过如下公式（1）来确定均衡滤波器的当前滤波系数：
EQ1=EQ·H·(1/H1) 公式（1）
其中，EQ1表示所述均衡滤波器的当前滤波系数，EQ表示所述均衡滤波器的预设滤波系数，H表示所述传输路径的预设传递函数，H1表示所述传输路径的当前传递函数，公式（1）表示：以EQ1配置的均衡滤波器通过将以EQ配置的均衡滤波器、传递函数为H的滤波器和传递函数为H1的滤波器级联来得到。也就是说，运算符号·所连接的滤波系数和/或传递函数实质上实现了分别利用其配置的滤波器的级联。下文中将运算符号·的运算称为·积，与滤波系数的·积表示与其系统函数（即该滤波系数对应的传递函数）的乘积，与传递函数的·积则表示与该传递函数的乘积。也就是说，均衡滤波器实际上是以预设滤波系数EQ配置的第一滤波器、以预设传递函数H配置的第二滤波器、和以传递函数(1/H1)配置的滤波器级联得到的滤波器。本发明人发现，在不同应用场景下，均衡滤波器的滤波系数与扬声器到耳内麦克风的传输路径的传递函数的·积相对固定，例如在2k频率以内其变化不超过1db，从而利用上述公式（1）可以方便、准确且迅速地确定该应用场景下均衡滤波器的适宜配置。也就是说，当因耳机不同、佩戴方式不同和人耳的耳道结构的不同等产生应用场景的变化时，只要已知预设滤波系数和预设传递函数的·积（或者已知预设滤波系数和预设传递函数），只需要确定当前应用场景下的扬声器到耳内麦克风的传输路径的当前传递函数，就能够方便、准确且迅速地确定出当前应用场景下的适宜对均衡滤波器配置的当前滤波系数。
在另外一些实施例中，还可以采用其他方式来确定均衡滤波器的当前滤波系数。
图4示出了根据本公开实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法400的示意图。如图4所示，可以在所述耳机放入耳道使用的情况下，通过如下操作来确定均衡滤波器的当前滤波系数。首先，以所述预设滤波系数EQ配置第一子滤波器402。
通过如下公式（3）和（4）来迭代计算第二子滤波器403的第一当前滤波系数：
Figure 369840DEST_PATH_IMAGE001
公式（3）
Figure 276616DEST_PATH_IMAGE002
公式（4）
其中，
Figure 166075DEST_PATH_IMAGE003
为采样时刻n所述第二子滤波器403的滤波系数，M为所述第二子滤波器403的长度，
Figure 107486DEST_PATH_IMAGE004
为残留信号，
Figure 689777DEST_PATH_IMAGE005
为利用所述耳内麦克风407所采集的音频信号，
Figure 83849DEST_PATH_IMAGE006
为要播放的音频信号经由所述第一子滤波器402和以所述预设传递函数配置的第三滤波器410两者处理后所得到的音频信号，
Figure 776999DEST_PATH_IMAGE007
是迭代步长系数。具体说来，作为示例，第一音频信号401经由第一子滤波器402进行均衡滤波，所得到的音频信号一路经由第二子滤波器403进行均衡滤波后，可以经由上采样滤波器404进行上采样，经由数模转换器405转换为数字信号，并馈送给扬声器406进行播放；所播放的声音信号经由耳道结构反射，被耳内麦克风407采集得到，并经由模数转换器408转换为数字信号，经由下采样滤波器409进行下采样，下采样后的信号
Figure 838495DEST_PATH_IMAGE005
作为输入馈送到减法器。第一音频信号401经由第一子滤波器402进行均衡滤波后的另一路音频信号可以在缓存器411中缓存，以便利用第三滤波器410进行滤波处理，由第三滤波器410滤波处理后的信号
Figure 591688DEST_PATH_IMAGE006
作为输入馈送到减法器。减法器对两个输入信号
Figure 738635DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 969897DEST_PATH_IMAGE005
执行减法运算，以得到残留信号
Figure 620321DEST_PATH_IMAGE004
，并馈送到具有自适应功能的第二子滤波器403进行滤波系数的自适应迭代计算。在此，上采样滤波器404可以实现为插值滤波器等，下采样滤波器409可以实现为抽取滤波器等。
通过将配置好的第一子滤波器402和以所述第一当前滤波系数配置的第二子滤波器403级联，来配置所述均衡滤波器。也就是说，均衡滤波器通过将配置好的第一子滤波器402和第二子滤波器403级联来构成。
在一些实施例中，也可以对上述确定方法400进行变型，参见图5，示出了根据本公开又一实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法500的示意图。具体来说，可以通过如下步骤来确定均衡滤波器的当前滤波系数。在所述耳机放入耳道使用的情况下，可以以所述预设滤波系数配置第一子滤波器402。
可以通过如下公式（5）和（6）来确定第二子滤波器403的第一当前滤波系数：
Figure 544414DEST_PATH_IMAGE008
公式（5）
Figure 178658DEST_PATH_IMAGE009
公式（6）
其中，
Figure 213610DEST_PATH_IMAGE010
为采样时刻n所述第二子滤波器403的滤波系数，M为所述第二子滤波器403的长度，
Figure 984120DEST_PATH_IMAGE011
为残留信号，
Figure 79115DEST_PATH_IMAGE012
为利用所述耳内麦克风407所采集的音频信号经由以所述预设传递函数的逆作为传递函数配置的第四滤波器412处理后的音频信号，
Figure 200655DEST_PATH_IMAGE013
为要播放的音频信号经由所述第一子滤波器402处理后所得到的音频信号，
Figure 773719DEST_PATH_IMAGE014
是迭代步长系数。具体说来，作为示例，第一音频信号401经由第一子滤波器402进行均衡滤波，所得到的音频信号一路经由第二子滤波器403进行均衡滤波后，可以经由上采样滤波器404进行上采样，经由数模转换器405转换为数字信号，并馈送给扬声器406进行播放；所播放的声音信号经由耳道结构反射，被耳内麦克风407采集得到，并经由模数转换器408转换为数字信号，经由下采样滤波器409进行下采样，下采样后的信号还经由第四滤波器412进行滤波后，所得到的信号
Figure 395805DEST_PATH_IMAGE012
作为输入馈送到减法器。第一音频信号401经由第一子滤波器402进行均衡滤波后的另一路音频信号可以在缓存器411中缓存，以便将缓存的信号
Figure 927281DEST_PATH_IMAGE013
作为输入馈送到减法器。减法器对两个输入信号
Figure 4958DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 647292DEST_PATH_IMAGE012
执行减法运算，以得到残留信号
Figure 392394DEST_PATH_IMAGE011
，并馈送到具有自适应功能的第二子滤波器403进行滤波系数的自适应迭代计算。注意，第四滤波器412可以以所述预设传递函数的逆（例如倒数）作为传递函数来配置。在此，上采样滤波器404可以实现为插值滤波器等，下采样滤波器409可以实现为抽取滤波器等。
通过将配置好的第一子滤波器402和以所述第一当前滤波系数配置的第二子滤波器403级联，来配置所述均衡滤波器。
以上两种方法将均衡滤波器划分为固定部（以所述预设滤波系数配置的第一子滤波器402）和可变部（根据残留信号自适应迭代调整当前滤波系数的第二子滤波器403），从而显著降低了滤波系数需要动态配置的自适应滤波器的阶数，从而简化了运算难度，降低了计算资源的消耗，阶数较低的自适应滤波器的迭代计算也更容易收敛，收敛速度更快，从而在实际运用中改善了均衡滤波器的实时响应性能。
另一方面，作为可变部的第二子滤波器403，实现了公式（1）中的H·(1/H1)。可以随着当前的传递函数的变化，自适应地调整均衡滤波器，省略了去求(1/H1)。
在一些实施例中，在所述耳机放入耳道使用的情况下，可以通过预设传递函数或其相关参数与当前传递函数的对比来确定均衡滤波器的当前滤波系数。具体说来，可以获取所述传输路径的当前传递函数或其相关参数。从N个预设传递函数或其相关参数中选取与所述当前传递函数或其相关参数具有最高相似度的预设传递函数或其相关参数。例如，可以选择函数曲线与当前传递函数的函数曲线最相似的预设传递函数对应的预设滤波系数，直接作为所述均衡滤波器的当前滤波系数。再例如，可以从预设的时域和/或频域的特征参数（包括但不限于对应时域区段上的峰值、对应频段的相位、对应时域/频域区段上的功率等）中，选择与当前传递函数的对应时域和/或频域的当前特征参数最相似的那些特征参数对应的预设滤波系数，直接作为所述均衡滤波器的当前滤波系数。再例如，也可以根据函数曲线与时域和/或频域的特征参数、两种不同的时域和/或频域的特征参数等的至少两个因素来确定预设应用场景与当前应用场景之间的相似性，并相应地选择与当前应用场景相似性最高的特定预设应用场景下的预设滤波系数，作为当前应用场景下的均衡滤波器的当前滤波系数；相较单一因素，能够为当前应用场景匹配更优的均衡滤波器的配置，且能够避免单一因素的误差导致的错误配置，使得对均衡滤波器的配置具有更好的鲁棒性。
图6示出了根据本公开实施例的耳机的均衡处理系统600的示意图。如图6所示，该系统600包括第一获取模块601、第一确定模块602和配置模块603。其中，第一获取模块601可以配置为获取所述耳机的扬声器到所述耳机的耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或其相关参数和对应的所述均衡滤波器的预设滤波系数。第一确定模块602可以配置为基于所获取的传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数，以及在所述耳机放入耳道使用的情况下所述传输路径的当前传递函数或其相关参数，来确定所述均衡滤波器的当前滤波系数。具体说来，第一确定模块602可以具体配置为利用根据本公开实施例的任何一种方法来确定均衡滤波器的当前滤波系数。配置模块603可以配置为以当前滤波系数来配置所述均衡滤波器。
本系统中的各个模块可以采用存储器上存储的且由处理单元执行的可执行计算机指令来实现，处理单元包括但不限于DSP、单片机、SOC（片上系统）、ARM（高级精简指令集计算机）微处理器、Intel处理器和无内部互锁流水级的微处理器（MIPS处理器）等。在一些实施例中，各个模块也可以采用FPGA（现场可编程门阵列）、ASIC（特定用途集成电路）、SOC（片上系统）、DSP(数字信号处理器)芯片等中的任何一种可编程硬件来实现。
在一些实施例中，第一获取模块601、第一确定模块602和配置模块603可以构成对耳机内均衡滤波器进行配置的装置，该装置可以整合在耳机中。在一些实施例中，该系统600除了该装置以外，还可以包括均衡滤波器604，该均衡滤波器604可以由配置模块603进行动态配置，以满足当前的不用应用场景下的声场均衡需求。
图7示出了根据本公开另一实施例的耳机的均衡处理系统700的示意图。该均衡处理系统700包括第一获取模块601、第一确定模块602和配置模块603和均衡滤波器604，其中，第一获取模块601、第一确定模块602和配置模块603可以采用图6中所示的对应模块，上文中结合图6对该各个模块的描述也适用于此，在此不赘述。如图7中所示，均衡滤波器604可以划分为滤波系数相对固定的第一子滤波器604a和滤波系数可自适应调整的第二子滤波器604b，且通过将这两个子滤波器彼此级联而构成。在一些实施例中，该第一子滤波器604a可以预设滤波系数来配置。鉴于具有相对固定的滤波系数，该第一子滤波器604a可以实现为FPGA或者ASIC，具体说来，可以采用常见的FPGA或者ASIC的逻辑电路设计，实现为FPGA或者ASIC可以得到更快的滤波处理速度，设计难度低，且成本也比较低廉。与之对比，第二子滤波器604b由配置模块603进行动态配置，可以实现为软件模块，从而显著降低成本和制造难度。通过将均衡滤波器604划分为固定部和可变部，可以显著降低滤波系数需要动态配置的自适应滤波器的阶数，从而简化了运算难度，降低了计算资源的消耗，阶数较低的自适应滤波器的迭代计算也更容易收敛，收敛速度更快，从而在实际运用中改善了均衡滤波器604的实时响应性能。
在本公开的一些实施例中，还提供了一种具有良好声场均衡性能的耳机，所述耳机依序包括均衡滤波器（可实现为两个子滤波器，第一子滤波器402和第二子滤波器403，也可以实现为单个自适应滤波器）、上采样滤波器404、扬声器406、耳内麦克风407和下采样滤波器409（可参见图4和图5示例性所示），其中，所述均衡滤波器可以利用根据本公开任何一个实施例的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法来配置。
在一些实施例中，所述均衡滤波器通过所述第一子滤波器402和第二子滤波器403级联而成，所述第二子滤波器403为自适应滤波器，而第一子滤波器402的滤波系数相对固定且以预设滤波系数来配置。如图4所示，所述耳机还包括第三滤波器410，所述第三滤波器410可以以所述预设传递函数来配置，所述第一子滤波器402输出的信号被馈送到所述第三滤波器410，所述第三滤波器410输出的信号
Figure 829192DEST_PATH_IMAGE006
与所述下采样滤波器409输出信号
Figure 659745DEST_PATH_IMAGE005
的差信号
Figure 574611DEST_PATH_IMAGE004
作为残留信号被馈送到所述第二子滤波器403，以对所述第二子滤波器403的滤波系数进行自适应调整。
在一些实施例中，第三滤波器410可以变型为下采样滤波器409下游的第四滤波器412（参见图5），所述第四滤波器412以所述预设传递函数的倒数作为传递函数来配置，所述下采样滤波器409的输出信号馈送到所述第四滤波器412，所述第四滤波器412输出的信号
Figure 439799DEST_PATH_IMAGE012
与所述第一子滤波器402输出的信号
Figure 47498DEST_PATH_IMAGE013
的差信号
Figure 365346DEST_PATH_IMAGE011
作为残留信号被馈送到所述第二子滤波器403，以对所述第二子滤波器403的滤波系数进行自适应调整。
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合（例如，各种实施例交叉的方案）、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例（或其一个或更多方案）可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

Claims (14)

1.一种对耳机内均衡滤波器进行配置的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述耳机的扬声器到所述耳机的耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或其相关参数和对应的所述均衡滤波器的预设滤波系数；
基于所获取的传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数，以及在所述耳机放入耳道使用的情况下所述传输路径的当前传递函数或其相关参数，来确定所述均衡滤波器的当前滤波系数；
以所述当前滤波系数来配置所述均衡滤波器，
其中，确定所述均衡滤波器的当前滤波系数包括，在所述耳机放入耳道使用的情况下：
以所述预设滤波系数配置第一子滤波器；
通过如下公式（3）和（4），或者通过如下公式（5）和（6），来确定第二子滤波器的第一当前滤波系数：
Figure 310315DEST_PATH_IMAGE001
公式（3）
Figure 572669DEST_PATH_IMAGE002
公式（4）
Figure 34874DEST_PATH_IMAGE003
公式（5）
Figure 133411DEST_PATH_IMAGE004
公式（6）
其中，
Figure 339265DEST_PATH_IMAGE005
为采样时刻
Figure 456125DEST_PATH_IMAGE006
所述第二子滤波器的第一 当前滤波系数，M为所述第二子滤波器的长度，
Figure 354811DEST_PATH_IMAGE007
为残留信号，
Figure 940644DEST_PATH_IMAGE008
为利用所述耳内麦 克风所采集的音频信号，
Figure 684609DEST_PATH_IMAGE009
为要播放的音频信号经由所述第一子滤波器和以所述预设 传递函数配置的第三滤波器两者处理后所得到的音频信号，
Figure 921556DEST_PATH_IMAGE010
是迭代步长系数，
Figure 725564DEST_PATH_IMAGE011
为 残留信号，
Figure 798693DEST_PATH_IMAGE012
为利用所述耳内麦克风所采集的音频信号经由以所述预设传递函数的逆 作为传递函数配置的第四滤波器处理后的音频信号，
Figure 346349DEST_PATH_IMAGE013
为要播放的音频信号经由所述 第一子滤波器处理后所得到的音频信号，
Figure 437802DEST_PATH_IMAGE014
是迭代步长系数；
通过将配置好的第一子滤波器和以所述第一当前滤波系数配置的第二子滤波器级联，来配置所述均衡滤波器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均衡滤波器的当前滤波系数通过如下公式来确定：
EQ1=EQ·H·(1/H1) 公式（1）
其中，EQ1表示所述均衡滤波器的当前滤波系数，EQ表示所述均衡滤波器的预设滤波系数，H表示所述传输路径的预设传递函数，H1表示所述传输路径的当前传递函数，公式（1）表示：以EQ1配置的均衡滤波器通过将以EQ配置的均衡滤波器、传递函数为H的滤波器和传递函数为H1的滤波器级联来得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所获取的所述传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数具有N组，N为大于2的整数，确定所述均衡滤波器的当前滤波系数包括，在所述耳机放入耳道使用的情况下：
获取所述传输路径的当前传递函数或其相关参数；
从N个预设传递函数或其相关参数中选取与所述当前传递函数或其相关参数具有最高相似度的预设传递函数或其相关参数；
将与所述具有最高相似度的预设传递函数或其相关参数对应的预设滤波系数作为所述均衡滤波器的当前滤波系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述N组所述传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数在N种耳机的使用场景下得到，耳机的使用场景由用户的耳道结构、佩戴状况以及所述传输路径上的器件的属性来定义。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输路径的预设传递函数和所述均衡滤波器的预设滤波系数在所述耳机的设计阶段预先得到。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输路径的预设传递函数和/或当前传递函数利用自适应回声滤波器来确定。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：利用配置好的所述均衡滤波器，对待播放的音频信号进行均衡处理并馈送到所述耳机的扬声器以供播放。
8.一种对耳机内均衡滤波器进行配置的装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，被配置为：获取所述耳机的扬声器到所述耳机的耳内麦克风的传输路径的预设传递函数或其相关参数和对应的所述均衡滤波器的预设滤波系数；
第一确定模块，被配置为：基于所获取的传输路径的预设传递函数或其相关参数和所述均衡滤波器的预设滤波系数，以及在所述耳机放入耳道使用的情况下所述传输路径的当前传递函数或其相关参数，来确定所述均衡滤波器的当前滤波系数；
配置模块，其用于以所述当前滤波系数来配置所述均衡滤波器，
其中，所述第一确定模块被进一步配置为：通过如下公式（3）和（4），或者如下公式（5）和（6），来确定第二子滤波器的第一当前滤波系数：
Figure 678290DEST_PATH_IMAGE001
公式（3）
Figure 973136DEST_PATH_IMAGE002
公式（4）
Figure 324483DEST_PATH_IMAGE003
公式（5）
Figure 270443DEST_PATH_IMAGE004
公式（6）
其中，
Figure 291619DEST_PATH_IMAGE005
为采样时刻n所述第二子滤波器的所述 第一当前滤波系数，M为所述第二子滤波器的长度，
Figure 198396DEST_PATH_IMAGE007
为残留信号，
Figure 946909DEST_PATH_IMAGE008
为利用所述耳 内麦克风所采集的音频信号，
Figure 888320DEST_PATH_IMAGE009
为要播放的音频信号经由第一子滤波器和以所述预设 传递函数配置的第三滤波器两者处理后所得到的音频信号，
Figure 345977DEST_PATH_IMAGE010
是迭代步长系数，
Figure 740049DEST_PATH_IMAGE011
为 残留信号，
Figure 557833DEST_PATH_IMAGE012
为利用所述耳内麦克风所采集的音频信号经由以所述预设传递函数的逆 作为传递函数配置的第四滤波器处理后的音频信号，
Figure 88171DEST_PATH_IMAGE013
为要播放的音频信号经由第一 子滤波器处理后所得到的音频信号，
Figure 445291DEST_PATH_IMAGE014
是迭代步长系数；
所述配置模块用于：以所述预设滤波系数配置所述第一子滤波器；以所述第一当前滤波系数来配置所述第二子滤波器；
所述均衡滤波器通过将配置好的第一子滤波器和以所述第一当前滤波系数配置的第二子滤波器级联来配置。
9.一种耳机的均衡处理系统，其特征在于，包括根据权利要求8所述的对耳机内均衡滤波器进行配置的装置和所述均衡滤波器。
10.根据权利要求9所述的均衡处理系统，其特征在于，所述均衡滤波器包括彼此级联的所述第一子滤波器和所述第二子滤波器。
11.一种耳机，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法。
12.一种耳机，所述耳机依序包括均衡滤波器、上采样滤波器、扬声器、耳内麦克风和下采样滤波器，其特征在于，所述均衡滤波器利用根据权利要求1-7中任一项所述的对耳机内均衡滤波器进行配置的方法来配置。
13.根据权利要求12所述的耳机，其特征在于，所述均衡滤波器通过所述第一子滤波器和所述第二子滤波器级联而成，所述第二子滤波器为自适应滤波器，所述耳机还包括第三滤波器，所述第三滤波器以所述预设传递函数来配置，所述第一子滤波器输出的信号被馈送到所述第三滤波器，所述第三滤波器输出的信号与所述下采样滤波器输出信号的差信号作为残留信号被馈送到所述第二子滤波器，以对所述第二子滤波器的滤波系数进行自适应调整。
14.根据权利要求12所述的耳机，其特征在于，所述均衡滤波器通过所述第一子滤波器和所述第二子滤波器级联而成，所述第二子滤波器为自适应滤波器，所述耳机还包括第四滤波器，所述第四滤波器以所述预设传递函数的倒数作为传递函数来配置，所述下采样滤波器的输出信号馈送到所述第四滤波器，所述第四滤波器输出的信号与所述第一子滤波器输出的信号的差信号作为残留信号被馈送到所述第二子滤波器，以对所述第二子滤波器的滤波系数进行自适应调整。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111818439B (zh) * 2020-07-20 2022-04-19 恒玄科技(上海)股份有限公司 耳机的控制方法、控制装置及存储介质
CN112804621B (zh) * 2020-12-30 2022-07-08 西安讯飞超脑信息科技有限公司 音频均衡方法、耳机电路和耳机
CN115942170A (zh) * 2021-08-19 2023-04-07 Oppo广东移动通信有限公司 音频信号处理方法及装置、耳机、存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106686270A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 电信科学技术研究院 一种改善声学回波抵消器自适应学习的方法及装置
CN109451195A (zh) * 2018-09-18 2019-03-08 北京佳讯飞鸿电气股份有限公司 一种自适应双端检测的回声消除方法及系统
CN110706686A (zh) * 2019-12-13 2020-01-17 恒玄科技(北京)有限公司 降噪方法、自适应滤波器、入耳式耳机和半入耳式耳机
CN110809211A (zh) * 2020-01-08 2020-02-18 恒玄科技(北京)有限公司 对耳机主动降噪的方法、主动降噪系统以及耳机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106686270A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 电信科学技术研究院 一种改善声学回波抵消器自适应学习的方法及装置
CN109451195A (zh) * 2018-09-18 2019-03-08 北京佳讯飞鸿电气股份有限公司 一种自适应双端检测的回声消除方法及系统
CN110706686A (zh) * 2019-12-13 2020-01-17 恒玄科技(北京)有限公司 降噪方法、自适应滤波器、入耳式耳机和半入耳式耳机
CN110809211A (zh) * 2020-01-08 2020-02-18 恒玄科技(北京)有限公司 对耳机主动降噪的方法、主动降噪系统以及耳机

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