CN111541971B - 对耳机主动降噪的方法、主动降噪系统以及耳机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种对耳机主动降噪的方法、主动降噪系统以及耳机。该方法包括：播放提示音；确定从所述扬声器到所述耳内麦克风的传输路径的当前传递函数，或者确定所述耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数，作为选择基准参数；基于多组的预设选择基准参数及其关联的预设滤波参数以及所确定的选择基准参数，来确定所述耳机的所述滤波器的当前滤波参数；以所确定的当前滤波参数来配置所述滤波器，以进行主动降噪。该方法能够在基本不影响用户体验的情况下，针对不同佩戴方式以及不同耳道结构对滤波器配置进行方便且迅速的适应性调整，从而确保耳机的主动降噪效果，并提升用户的听音体验。

Description

对耳机主动降噪的方法、主动降噪系统以及耳机

本申请为申请日为2020年1月8日、申请号为2020100162497且发明名称为“对耳机主动降噪的方法、主动降噪系统以及耳机”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及耳机以及耳机的主动降噪方法，更具体地，涉及一种对耳机主动降噪的方法、与耳机兼容的主动降噪系统和具备主动降噪功能的耳机。

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。带有主动噪声抑制功能的耳机能够使得用户在机场、地铁、飞机、餐厅等各种嘈杂环境下享受到舒适的降噪体验，其越来越多地受到市场和客户的广泛认可。然而，不同的噪声条件、不同的耳机佩戴方式以及不同的耳道结构都会影响现有的耳机的噪声抑制功能，也给用户带来了不够理想的使用体验。

首先，目前的耳机提供的主动降噪方案多为用户根据噪声场景来选择滤波系数，例如噪声场景可以包括：飞机、餐厅、地铁、街道等。用户通过选择不同的噪声场景来为耳机设置一组固定的降噪系数，例如前馈滤波系数和反馈滤波系数。当用户在多个场景之间进行切换时，需要多次选择场景来调整降噪系数，这样的方法在很大程度上影响了用户的使用体验。即便在同一场景中，噪声情况也并不一致，例如上下班高峰时期的地铁和深夜的地铁具有完全不同的噪声强度，对不同时段的地铁场景使用同样的降噪系数显然是不合适的。

其次，耳机的降噪效果受不同佩戴方式以及不同耳道结构影响较大。不同的用户具有不同的耳道结构，而不同的佩戴方式将使得半入耳式耳机与人耳之间形成不同的相对位置，其产生的空隙对噪声的影响以及对耳内回声的影响都是不同的。即便是同一用户使用同一款耳机，该用户每次佩戴耳机时，耳机在人耳中所处的位置也不完全一致，这就需要对耳机降噪时采用的滤波系数主动进行适应性调整。显然，现有耳机无法解决上述问题。

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。

本公开旨在提供一种主动降噪方案，包括用于实现该方案的方法、系统和耳机，其能够在基本不影响用户体验的情况下，针对不同佩戴方式以及不同耳道结构对滤波器配置进行方便且迅速的适应性调整，从而确保耳机的主动降噪效果，并提升用户的听音体验。

根据本公开的第一方案，提供了一种主动降噪方法。该方法应用于耳机，包括扬声器、耳内麦克风和滤波器。该方法包括：播放提示音；确定从所述扬声器到所述耳内麦克风的传输路径的当前传递函数，或者确定所述耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数，作为当前的选择基准参数；基于多组的预设的选择基准参数及其关联的预设滤波参数以及所确定的选择基准参数，来确定所述耳机的所述滤波器的当前滤波参数；以所确定的当前滤波参数来配置所述滤波器，以进行主动降噪。

根据本公开的第二方案，提供了一种主动降噪系统，应用于耳机，该耳机包括扬声器、耳内麦克风和滤波器。该系统包括播放单元、第一确定单元、第二确定单元和耳机内的所述滤波器。该播放单元配置为使得耳机的扬声器播放提示音。第一确定单元配置为：确定从所述扬声器到所述耳内麦克风的传输路径的当前传递函数、或者所述耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数，作为当前的选择基准参数。第二确定单元配置为：基于多组的预设的选择基准参数及其关联的预设滤波参数以及所述当前的选择基准参数，来确定所述耳机的所述滤波器的当前滤波参数。所述滤波器则配置为：以所确定的当前滤波参数来配置以进行主动降噪。

根据本公开的第三方案，提供一种耳机。该耳机至少包括扬声器、耳内麦克风、滤波器、存储器和处理器。其存储器上存储有计算机可执行指令，由处理器执行时能够实现根据本公开各个实施例的耳机的主动降噪方法。

上述耳机通过基于多组的预设选择基准参数及其关联的预设滤波参数以及所确定的当前的选择基准参数，能够方便且迅速地确定滤波器的适应性配置，能够确保在不同佩戴方式以及不同耳道结构下的主动降噪效果；并且通过播放小段的提示音而非特意播放持续时间较长的音频来确定当前的选择基准参数，能够改善用户体验，且相应地减少该确定步骤所要消耗的计算资源和时间。

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耳机的主动降噪过程的示意图；

图2(a)示出了根据本公开实施例的耳机的主动降噪方法的流程图；

图2(b)示出了根据本公开实施例的耳机的主动降噪方法的流程图；

图3示出了根据本公开实施例的在启用前馈滤波器的情况下确定预设滤波参数的示意图；

图4示出了根据本公开实施例的确定预设传递函数的示意图；

图5示出了根据本公开实施例的确定当前传递函数的示意图；

图6示出了根据本公开实施例的主动降噪系统的框图。

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1示出了根据本公开实施例的耳机100的主动降噪过程的示意图。如图1所示，通常，耳机100通过前馈路径和反馈路径来实现主动降噪过程。为了更全面地描述主动降噪过程，下面结合前馈滤波器111、回声滤波器112和反馈滤波器113三者进行说明；但须知，可以视具体情况(例如功耗、降噪所需时间与降噪效果之间的权衡)来选择性地启用各个滤波器。通常前馈滤波器111是启用的，回声滤波器112和反馈滤波器113则可以选择性启用。

在一些实施例中，在前馈路径上，耳外麦克风101a在采集环境噪声，耳外麦克风101a采集到的环境噪声除周围环境产生的噪声外，还可以包括耳机100的扬声器107播放音频信号时，漏到周围环境的音频分量，该部分音频分量也成为环境噪声的一部分。将采集到的环境噪声通过模拟增益102a的增益处理以及第一模数转换器103a的模数转换处理后，被传输至第一低通及下采样滤波器104a。第一低通及下采样滤波器104a能够降低滤波器采样率，从而降低功耗并减少滤波器阶数，进而减小降噪芯片的面积以及降低成本。随后，由前馈滤波器对经过第一低通及下采样滤波器104a的环境噪声信号进行滤波，以对耳外麦克风101a采集到的环境噪声进行降噪处理。经降噪处理后的环境信号被传输至加法器109，随后经数模转换器106的数模转换处理后，由扬声器107播放。扬声器107播放出的经前馈滤波的环境噪声与到达耳内的环境噪声产生空中对消以实现降噪。

在一些实施例中，在反馈路径上，耳内麦克风101b在耳机内侧靠近耳道的位置上采集耳内噪声，耳内噪声包括播放音频信号时产生的音频回声信号以及空中对消后的耳内残留信号。将采集到的耳内噪声通过模拟增益102b的增益处理以及第二模数转换器103b的模数转换处理后，被传输至第二低通及下采样滤波器104b。第二低通及下采样滤波器104b能够降低滤波器采样率，从而降低功耗并减少滤波器阶数，进而减小降噪芯片的面积以及降低成本。随后，经过第二低通及下采样滤波器104b的耳内噪声信号被传输至加法器110。待播音频信号105为要被传输至扬声器107播放的音频信号，一方面其被传输至加法器109，经数模转换器106的数模转换处理后，由扬声器107播放；另一方面其被传输至回声滤波器112，回声滤波器112用于抵消待播音频信号105经扬声器107播放后产生的音频回声信号，随后经回声滤波器112滤波的待播音频信号105被送入加法器110。加法器110整合经第二低通及下采样滤波器104b处理后的耳内噪声以及经回声滤波器112处理后的音频信号，这样反馈路径上的噪声信号将不再受音频回声信号的影响。加法器110随后将整合后的噪声信号传输至反馈滤波器113进行滤波以实现反馈降噪。反馈滤波后的噪声信号经限幅器108后，被传输至加法器109，经数模转换器106的数模转换处理后，由扬声器107播放。

以上为基于本公开实施例的对耳机进行主动降噪的工作原理，通过分别对前馈路径和反馈路径上的噪声进行滤波，能够实现耳机的主动降噪功能，提高耳机的降噪效果，以及提升用户的听音体验。本公开的各个实施例考虑到耳机佩戴姿势和人耳耳道结构的变化所导致的降噪需求的变化，能够在基本不影响用户体验(避免播放持续时间较长的非用户期望的音频)的情况下，针对不同佩戴方式以及不同耳道结构对滤波器配置(启用哪种滤波器以及启用滤波器配置的滤波系数等)进行方便且迅速的适应性调整，从而确保耳机的主动降噪效果，并提升用户的听音体验。

图2(a)示出了根据本公开实施例的主动降噪方法200a的流程图。如图2所示，流程200a始于步骤201，在步骤201，播放提示音。例如，提示音可以响应于检测到耳机入耳而播放，且持续时间短于5秒，以向用户提示耳机的工作状态，例如“叮”(耳机入耳)、“降噪打开”、“主动降噪开启”等。在步骤202a，通过播放提示音，确定从所述扬声器到所述耳内麦克风的传输路径的当前传递函数。该当前传递函数表征了扬声器、耳道反射以及耳内麦克风这一传输路径对于音频信号的作用效果。通过播放持续时间较短且音频内容简单的提示音来确定当前传递函数，计算量较小，计算出的当前传递函数阶数较低，相较基于一段持续时间较长的音频来确定当前传递函数的做法，能够减少当前步骤乃至后续步骤(例如下文中提及的步骤203a)所消耗的计算资源和计算时间；并且，这些提示音持续时间很短，很多当前耳机中都有，用户普遍已经适应了这些提示音的播放，用户友好度较高，对耳机中普遍存在且用户普遍接受的提示音播放进行了有效再利用，而避免播放持续时间较长且用户体验不良的新的音频信号，在降低步骤202a的控制难度的同时，也改善了用户体验。

接着，在步骤203a，可以基于多组的预设传递函数及其关联的预设滤波参数以及确定的当前传递函数，来确定耳机的滤波器的当前滤波参数。注意，本文中的技术术语“滤波参数”包括各个滤波器(例如但不限于前馈滤波器、反馈滤波器和回声滤波器)分别是否启用以及所启用的各个滤波器的滤波系数。

在步骤204，可以以所确定的当前滤波参数来配置所述滤波器，例如启用相应的滤波器并对其配置所确定的当前滤波系数，从而进行主动降噪。通过实验发现，通过基于从扬声器到耳内麦克风的传输路径的传递函数来匹配滤波器的配置，能够方便且迅速地确定滤波器的适应性配置，且能够确保在不同佩戴方式以及不同耳道结构下的主动降噪效果。

在图2(a)中，使用从扬声器到耳内麦克风的传输路径的传递函数作为(当前的)选择基准参数，来确定耳机的滤波器的当前滤波参数。但这仅仅作为示例而非限制，还可以采用其他形式的选择基准参数；发明人发现，可以采用各种体现从扬声器到耳内麦克风的传输路径对于提示音的作用效果的选择基准参数；具体说来，不同佩戴方式以及不同耳道结构会影响该传输路径上的耳道反射和传输作用，从而表征为该传输路径对于提示音的不同作用效果。

图2(b)示出了根据本公开实施例的耳机的主动降噪方法200b的流程图，其中步骤201和步骤204与图2(a)中的步骤201和步骤204相同，在此不赘述。如图2(b)所示，与主动降噪方法200a的区别在于，在步骤202b，确定耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数，作为当前的选择基准参数。在步骤203b，可以基于多组的预设的相应特征参数及其关联的预设滤波参数以及所确定的特征参数，来确定耳机的滤波器的当前滤波参数。

也就是说，在步骤202b，采用耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数，作为选择基准参数。通过预设提示音，耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数能够准确表征从扬声器到耳内麦克风的传输路径对于提示音的作用效果；尤其对于耳内麦克风和扬声器配置近似的同一系列耳机，耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数能够准确表征这一传输路径上由不同佩戴方式以及不同耳道结构所导致的不同的耳道反射和传输作用。通过实验发现，采用这样的选择基准参数来匹配滤波器的配置，能够方便且迅速地确定滤波器的适应性配置，且能够确保在不同佩戴方式以及不同耳道结构下的主动降噪效果。而且，耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数是针对单个提示音信号(也就是传输路径作用后的提示音信号)的处理，相较图2(a)中所述传输路径的传递函数(基于传输路径作用前的提示音信号和作用后的提示音信号两者)，计算更简单方便，实时性更好。

可以采用各种方式来确定多组的预设选择基准参数及其关联的预设滤波参数。在一些实施例中，可以通过人工耳内的预先模拟测试得到。例如，可以将图1中所示的耳机佩戴于人工耳内，播放一段提示音作为音频信号105，通过调整前馈滤波器111、反馈滤波器113和回声滤波器112的各种配置，以得到优化的主动降噪效果，并相关联地记录选择基准参数及优化后的滤波参数，作为一组预设选择基准参数及其关联的预设滤波参数。调整佩戴条件(例如不同佩戴方式以及不同耳道结构)，可以得到多组的预设选择基准参数及其关联的预设滤波参数。

在使用从扬声器到耳内麦克风的传输路径的传递函数作为选择基准参数的情况下，还可以利用如下方式对多组的预设选择基准参数及其关联的预设滤波参数进行扩增，从而显著降低预先模拟检测的工作负荷。具体说来，以启用前馈滤波器111为例，在不同佩戴条件下的前馈滤波器111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。由此，上述对应关系可以表示为：第一预设滤波系数·第一预设传递函数＝第二预设滤波系数·第二预设传递函数；其中运算符号“·”表示以上述滤波系数和传递函数配置的滤波器的级联。也就是说，当噪声环境因耳机不同佩戴方式和不同人耳耳道结构而变化时，鉴于已知的预设滤波系数和预设传递函数，只需要确定变化后的预设条件下的扬声器到耳内麦克风的传输路径的另一预设传递函数，就能够确定出对应的另一预设滤波系数。这种扩增方式也可以转用于反馈滤波器113和回声滤波器112，在此不赘述。

下面将结合附图3对启用前馈滤波器的情况下如何确定预设滤波系数进行进一步说明。

图3示出了根据本公开实施例的确定前馈滤波器的预设滤波系数的示意图。如图3所示，将耳机放入人工耳的耳道，当扬声器尚未播放音频信号时，获取环境噪声301a。环境噪声301a一方面经模数转换器302a后被传输至前馈滤波器304。另一方面环境噪声301a进入人耳后形成耳内噪声301b，耳内噪声301b被耳内麦克风303采集到，随后经模数转换器302b后被传输至前馈滤波器304。前馈滤波器304基于环境噪声信号和耳内噪声信号能够确定实验室条件下的前馈滤波器304的预设滤波系数。通过不断调整前馈滤波器304的滤波系数使得耳内麦克风303采集到的耳内噪声信号尽可能小。具体说来，在得到预设滤波系数后，前馈滤波器304利用该系数对噪声信号进行滤波，随后经扬声器进行播放，播放出的噪声与耳内的噪声产生空中对消效应，对消后的残留信号被耳内麦克风303采集到，利用该残留信号进一步进行滤波系数的迭代调整，直到残留信号足够小为止。需要注意的是，实验室可提供多种环境噪声，实验过程中可通过播放多种环境噪声反复试验，来确定具有较佳降噪效果的预设滤波系数。

在一些实施例中，也可以由扬声器播放提示音，提示音连同环境噪声301a馈入模数转换器302a，其他处理过程类似，在此不赘述，可以通过不断调整前馈滤波器304的滤波系数使得耳内麦克风303采集到的声音尽可能接近原始的提示音，来得到具有较佳降噪效果的预设滤波系数。

当采用从扬声器到耳内麦克风的传输路径的传递函数作为选择基准参数的情况下，可以采用多种方式来确定预设传递函数和当前传递函数，例如可以利用自适应回声滤波器来确定。

图4示出了根据本公开实施例的确定预设传递函数的示意图，如图4所示，将耳机放入人工耳的耳道，第一提示音401经数模转换器402a由扬声器403进行播放。一方面第一提示音401被传输至回声滤波器406；另一方面扬声器403播放的音频信号经耳道反射后被耳内麦克风404采集到，随后由模数转换器402b对其进行模数转换处理以得到第一提示音的回声信号405。回声滤波器406基于第一提示音401和第一提示音的回声信号405能够确定实验室预设条件下，耳机扬声器到耳内麦克风的传输路径的预设传递函数。

以上以人工耳预先测试为例进行说明，在一些实施例中，预先测试也可以在人耳内进行，在此不赘述。

下面将结合附图5对确定当前传递函数进行进一步说明。

图5示出了根据本公开实施例的确定当前传递函数的示意图，如图5所示，用户将耳机放入耳道，第二提示音501经数模转换器502a由扬声器503进行播放。一方面第二提示音501被传输至回声滤波器506；另一方面扬声器503播放的音频信号经耳道反射后被耳内麦克风504采集到，随后由模数转换器502b对其进行模数转换处理以得到第二提示音的回声信号505。回声滤波器506基于第二提示音501和第二提示音的回声信号505能够确定用户将耳机放入耳道并播放提示音音频时，耳机的扬声器到耳内麦克风的传输路径的当前传递函数。

在一些实施例中，除了使用自适应回声滤波器以外，还可以采用其他方式来计算预设和当前传递函数。

例如，当前传递函数可以通过如下公式(1)来计算：

y(n)＝x(n)*h(n) 公式(1)，

其中，x(n)表示提示音的离散信号，y(n)表示耳内麦克风获取的提示音的离散信号，h(n)表示所述当前传递函数的脉冲响应，n是离散时刻，*为卷积运算，h(n)通过将卷积运算展开再利用矩阵运算来得到。

再例如，当前传递函数也可以通过如下公式(2)来计算：

h(n)＝IFFT(FFT(y(n))/FFT(x(n))) 公式(2)

其中，FFT为傅里叶变换运算，IFFT为逆向傅里叶变换运算。

这样的计算方法无需自适应回声滤波器也能够方便准确地计算得到当前传递函数；当然，该计算方法也可灵活转用于预设传递函数的计算，在此不赘述。

在一些实施例中，可以在预先测试中使用与实际应用中相同的一段提示音，以减少提示音的差异(时域和/或频率上的差异)对于选择基准参数和滤波参数的干扰。在一些实施例中，提示音的播放及其由耳内麦克风获取都可由硬件时钟来触发，确保两者同时开始或者保持固定的时延。如此，确保播放的提示音与耳内麦克风获取的提示音，不会由于电路实现而产生不确定的时延，进而尽量避免如此导致的选择基准参数乃至最终确定的当前滤波参数的偏差。

下面分别对图2(a)中的步骤203a以及图2(b)中的步骤203b进行详细说明。

在一些实施例中，在所述当前传递函数作为当前的选择基准参数的情况下，所述预设选择基准参数相应地就是预设传递函数，可以通过如下来确定所述耳机的所述滤波器的当前滤波参数：从多组的预设传递函数中选取与所述当前传递函数具有最高相似度的预设传递函数；确定所选取的具有最高相似度的预设传递函数关联的预设滤波参数，作为所述当前滤波参数。

在一些实施例中，在所述耳内麦克风获取的提示音的时域分布参数作为当前的选择基准参数的情况下，所述预设选择基准参数相应地就是预设时域分布参数，可以通过如下来确定所述耳机的所述滤波器的当前滤波参数：从多组的预设时域分布参数中选取与所述耳内麦克风获取的提示音的时域分布参数具有最高相似度的预设时域分布参数；确定所选取的具有最高相似度的预设时域分布参数所关联的预设滤波参数，作为所述当前滤波参数。

具体说来，该所述时域分布参数可以为时域上的信号幅值序列，所述相似度通过对应时刻的幅值差异来确定，例如可以通过对应时刻的幅值差异(差的绝对值或者差的平方等)在时域上的总和来确定。该总和越小，则认为相似度越高。在一些实施例中，也可以对信号的时域波形基于基准波形(例如在没有提示音分量或者很少提示音分量情况下的波形)进行校准处理(例如相减或者相除)，以消除基准波形对于相似度的干扰。

在一些实施例中，在所述耳内麦克风获取的提示音的频域分布参数作为当前的选择基准参数的情况下，预设选择基准参数相应地就是预设频域分布参数，可以通过如下来确定所述耳机的所述滤波器的当前滤波参数。例如，从多组的预设频域分布参数中选取与所述提示音的频域分布参数具有最高相似度的预设频域分布参数；确定所选取的具有最高相似度的预设频域分布参数关联的预设滤波参数，作为所述当前滤波系数。

在一些实施例中，所述频域分布参数可以为各个频点上的分量的集合，所述相似度通过对应频点上的分量的差异来确定。例如，所述相似度可以通过对应各个频点上的分量的差异(差的绝对值或者差的平方等)在频域上的总和来确定，该总和越小，则认为相似度越高。在一些实施例中，在求和过程中还可以对各个差异施加权重，以强化关注频点处的差异。

在一些实施例中，可以基于完整的提示音或者其中(时域中或频域中)的至少一个小段(例如一个或几个片段)来提取所述时域和/或频域的特征参数。例如，预设好提示音的波形及其播放时刻，则可以选取提示音中幅度较大的一个或几个片段，或者选取提示音中信噪比较好的一个或几个片段，这样有利于减少噪声的影响和干扰。

在一些实施例中，所述耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数也可以基于所述耳内麦克风获取的提示音的至少部分的时域和/或频域片段。例如，耳内麦克风获取的提示音，可以选取提示音中幅度较大的一个或几个片段(作为时域中的片段的示例)，或者选取提示音中信噪比较好的一个或几个片段(作为时域中的片段的示例)，或者也可以选取提示音的频域分布中的一个或多个片段(例如去除噪声的频域范围以外的一个或多个频域片段，作为频域中的片段的示例)，这样有利于减少噪声对获取的特征参数的影响和干扰。

在一些实施例中，所述耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数也可以包括所述耳内麦克风获取的提示音的至少部分的时域和/或频域上的信号能量。例如，耳内麦克风获取的提示音，可以选取提示音中幅度较大的一个或几个片段，或者选取提示音中信噪比较好的一个或几个片段，这样有利于减少噪声的影响和干扰。

在一些实施例中，可以选取提示音播放之前之后甚至中间，提示音的分量极小甚至为零的片段，来求得其信号能量，作为基准能量。然后，可以从提示音的信号能量减去该基准能量或者以其他方式相对于该基准能量标准化，以实现校准。利用校准后的信号能量来选择滤波器的当前滤波参数，能够进一步减少噪声的影响。进一步说来，鉴于噪声在时域波形上变化较大，在频域分量的分布上也有不确定性，求得噪声能量并据此进行校准，操作的鲁棒性更好，校准效果也更好。在一些实施例中，基准能量可以包括噪声能量，但不限于此，也可以包括漂移的基线能量。

在一些实施例中，所述耳内麦克风获取的提示音的至少部分的时域和/或频域上的信号能量，是相对于所述扬声器所播放提示音的信号能量的归一化。即信号能量由所述耳内麦克风获取的提示音的至少部分的时域和/或频域上的信号能量除以所述扬声器所播放提示音信号能量得到。

图6示出了根据本公开实施例的主动降噪系统的示意图，如图6所示，系统600包括播放单元601、第一确定单元602a、第二确定单元602b和滤波器组。作为示例，该滤波器组可以包括前馈滤波器603；可选地和附加地，还包括回声滤波器604以及反馈滤波器605。下面以包括前馈滤波器603、回声滤波器604和反馈滤波器605的滤波器组为例进行说明。

其中，所述播放单元601可以配置为使得所述扬声器播放提示音。第一确定单元602a可以配置为：确定从所述扬声器到所述耳内麦克风的传输路径的当前传递函数，或者确定耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数，作为当前的选择基准参数。第二确定单元602b可以配置为：基于多组的预设选择基准参数及其关联的预设滤波参数以及所确定的选择基准参数，来确定所述耳机的所述滤波器的当前滤波参数。而滤波器组603、604和605则可以配置为：以所确定的当前滤波参数来配置以进行主动降噪。

在一些实施例中，前馈滤波器603、回声滤波器604和反馈滤波器605可以实现为可编程(例如至少滤波器系数可写入)的硬件，诸如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)芯片中的任何一种；也可以实现为存储器上所存储且可由微处理单元执行的可执行计算机指令。进一步地，播放单元601、第一确定单元602a、第二确定单元602b分别可以实现为存储器上所存储且可由微处理单元执行的可执行计算机指令，所述微处理单元包括例如但不限于DSP、单片机、SOC、ARM(高级精简指令集计算机)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，第一确定单元602a可以进一步配置为：确定所述耳内麦克风获取的提示音的时域分布参数作为当前的选择基准参数。相应地，所述第二确定单元602b可以进一步配置为：从多组的预设时域分布参数中选取与所述耳内麦克风获取的提示音的时域分布参数具有最高相似度的预设时域分布参数；确定所选取的具有最高相似度的预设时域分布参数所关联的预设滤波参数，作为所述当前滤波参数。

在一些实施例中，所述第一确定单元602a可以进一步配置为：确定所述耳内麦克风获取的提示音的频域分布参数作为当前的选择基准参数。相应地，所述第二确定单元602b可以进一步配置为：从多组的预设频域分布参数中选取与所述提示音的频域分布参数具有最高相似度的预设频域分布参数；确定所选取的具有最高相似度的预设频域分布参数所关联的预设滤波参数，作为所述当前滤波参数。

这些仅仅作为示例，根据本公开各个实施例的对图2(a)中的步骤202a和203a以及图2(b)中的步骤202b和203b的各种实现方式都可以分别由第一确定单元602a和第二确定单元602b来实现，在此不赘述。具体说来，所述耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数可以包括所述耳内麦克风获取的提示音的至少部分的时域和/或频域上的信号能量。再例如，所述信号能量为相对于基准能量校准后的信号能量。

在本公开的一些实施例中，还提供了一种耳机，该耳机至少包括扬声器、耳内麦克风、滤波器、存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，其由所述处理器执行时，实现根据本公开各个实施例的对耳机主动降噪的方法的各个步骤。

在一些实施例中，滤波器也可以实现为存储器上可由处理器执行的可执行指令；或者实现为可编程(例如至少滤波器系数可写入)的硬件，诸如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)芯片中的任何一种。

在一些实施例中，多组的预设选择基准参数及其关联的预设滤波参数可以通过预先测试得到，并预存在所述耳机的存储器上，例如在耳机出厂时就存储在其存储器上；提示音也可以预先设置并预存在所述存储器上。如此，该耳机能够播放统一的提示音，据此确定从所述扬声器到所述耳内麦克风的传输路径的当前传递函数，或者确定所述耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数，作为选择基准参数，并将所确定的当前的选择基准参数与预存的多组的预设选择基准参数及其关联的预设滤波参数进行比较和匹配，来方便且迅速地确定滤波器的适应性配置，能够确保在不同佩戴方式以及不同耳道结构下的主动降噪效果。通过播放小段的提示音，而非特意播放持续时间较长的音频来确定选择基准参数，能够改善用户体验，且相应地减少该确定步骤所要消耗的计算资源和时间。通过在测试和实际应用时采用统一的提示音，有助于消除由于提示音的差异在各个步骤(例如但不限于当前传递函数的确定、耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数的确定、滤波器的当前滤波参数的确定等)所导致的偏差和干扰。

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。

Claims (10)

1.一种对耳机主动降噪的方法，所述耳机包括扬声器、耳内麦克风和滤波器，其特征在于，所述方法包括：

播放提示音，所述提示音持续时间短于5秒，且响应于检测到所述耳机入耳而播放，以向用户提示所述耳机的工作状况；

基于播放的提示音，确定所述耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数，作为当前的选择基准参数，其中，所述时域的特征参数包括提示音的至少部分的时域上的信号幅值序列或者信号能量，所述频域的特征参数包括提示音的至少部分的各个频点上的分量的集合或者频域上的信号能量；

在确定所述耳内麦克风获取的提示音的时域分布参数作为当前的选择基准参数的情况下，从多组的预设时域分布参数中选取与所述耳内麦克风获取的提示音的时域分布参数具有最高相似度的预设时域分布参数；确定所选取的具有最高相似度的预设时域分布参数所关联的预设滤波参数，作为当前滤波参数；

在确定所述耳内麦克风获取的提示音的频域分布参数作为选择基准参数的情况下，从多组的预设频域分布参数中选取与所述提示音的频域分布参数具有最高相似度的预设频域分布参数；确定所选取的具有最高相似度的预设频域分布参数关联的预设滤波参数，作为所述当前滤波参数；

以所确定的当前滤波参数来配置所述滤波器，以进行主动降噪。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述时域分布参数为时域上的信号幅值序列的情况下，所述相似度通过对应时刻的幅值差异来确定，且信号幅值为基于基准波形校准后的信号幅值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述频域分布参数为各个频点上的分量的集合的情况下，所述相似度通过对应频点上的分量的差异的加权求和来确定。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述时域和/或频域的特征参数为时域和/或频域上的信号能量的情况下，所述信号能量为相对于基准能量校准后的信号能量。

5.一种主动降噪系统，应用于耳机，该耳机包括扬声器和耳内麦克风，其特征在于，所述主动降噪系统包括：

播放单元，其配置为使得所述扬声器播放提示音，所述提示音持续时间短于5秒，且响应于检测到所述耳机入耳而播放；

第一确定单元，其配置为：基于播放的提示音，确定耳内麦克风获取的提示音的时域和/或频域的特征参数，作为当前的选择基准参数，其中，所述时域的特征参数包括提示音的至少部分的时域上的信号幅值序列或者信号能量，所述频域的特征参数包括提示音的至少部分的各个频点上的分量的集合或者频域上的信号能量；

第二确定单元，其配置为：在所述第一确定单元确定耳内麦克风获取的提示音的时域的特征参数作为当前的选择基准参数的情况下，从多组的预设的时域分布参数中选取与所述耳内麦克风获取的提示音的时域分布参数具有最高相似度的预设的时域分布参数；确定所选取的具有最高相似度的预设的时域分布参数所关联的预设滤波参数，作为当前滤波参数；在所述第一确定单元确定耳内麦克风获取的提示音的频域的特征参数作为当前的选择基准参数的情况下，从多组的预设频域分布参数中选取与所述提示音的频域分布参数具有最高相似度的预设频域分布参数；确定所选取的具有最高相似度的预设频域分布参数所关联的预设滤波参数，作为所述当前滤波参数；

滤波器组，其配置为：以所确定的当前滤波参数来配置以进行主动降噪。

6.根据权利要求5所述的主动降噪系统，其特征在于，所述第一确定单元配置为：确定所述提示音的至少部分的时域上的信号幅值序列作为所述当前的选择基准参数；

所述第二确定单元进一步配置为：通过基于基准波形校准后的对应时刻的幅值的差异来确定相似度。

7.根据权利要求5所述的主动降噪系统，其特征在于，所述第一确定单元配置为：确定所述提示音的至少部分的频域上的各个频点上的分量的集合的作为所述当前的选择基准参数；

所述第二确定单元进一步配置为：通过对应频点上的分量的差异的加权求和来确定相似度。

8.根据权利要求5所述的主动降噪系统，其特征在于，所述第一确定单元配置为：确定所述提示音的至少部分的时域和/或频域上的相对于基准能量校准后的信号能量，作为所述当前的选择基准参数。

9.一种耳机，至少包括扬声器、耳内麦克风、滤波器、存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，其由所述处理器执行时，实现根据权利要求1-4中任何一项所述的方法的各个步骤。

10.根据权利要求9所述的耳机，其特征在于，所述存储器被配置为存储所述多组的预设的选择基准参数及其关联的预设滤波参数。

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