CN111757211A - 降噪方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降噪方法，包括以下步骤：获取各个所述麦克风采集的噪音信号；根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风的位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的残余噪音的信号特征；根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频，其中，所述降噪音频为所述残余噪音的反相等幅音频。本发明还公开了一种终端设备及计算机可读存储介质，达成了提高终端设备的定点降噪效果的目的。

Description

降噪方法、终端设备及存储介质
技术领域
本发明涉及降噪声学技术领域，尤其涉及降噪方法、终端设备及计算机可读存储介质。
背景技术
为提高用户的耳机使用体验，许多耳机设置有降噪功能。在传统的降噪耳机中，一般通过一个设置于耳机内的全指向麦克风采集噪音信号，然后基于全指向麦克风采集的噪音信号，生成与噪音对应的降噪信号，以达到降噪的效果。
但是通过一个全指向麦克风采集噪音信号的方式，只能采集全指向麦克风所在位置处对应的噪音，因此无法实现对声场的修正和校准。这样导现有的耳机无法实现“耳朵鼓膜”处的降噪效果，这样存在降噪效果较差的缺陷。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种降噪方法、终端设备及计算机可读存储介质，旨在达成提升终端设备的定点降噪效果的目的。
为实现上述目的，本发明提供一种降噪方法，所述降噪方法包括以下步骤：
获取各个所述麦克风采集的噪音信号；
根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风的位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的残余噪音的信号特征；
根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频，其中，所述降噪音频为所述残余噪音的反相等幅音频。
可选地，所述根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风对应位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的对应的残余噪音的信号特征的步骤包括：
获取预设距离，其中，所述预设距离为目标麦克风与所述佩戴者的鼓膜之间的距离；
根据所述预设距离、所述位置信息以及每一所述麦克风采集到的噪音信号确定所述残余噪音的信号特征。
可选地，所述根据所述预设距离、所述位置信息以及每一所述麦克风采集到的噪音信号确定所述残余噪音的信号特征的步骤包括：
获取每个所述噪音信号的信号特征；
根据所述预设距离、所述位置信息以及所述噪音信号的信号特征确定所述残余噪音的信号特征。
可选地，所述信号特征包括相位角和幅度值。
可选地，所述位置信息包括相邻麦克风之间的间隔距离，所述根据所述预设距离、所述位置信息以及所述噪音信号的信号特征确定所述残余噪音的信号特征的步骤包括：
根据所述间隔距离及每个所述噪音信息号的幅度值，确定所述残余噪音的幅度值，其中，所述麦克风与噪声源之间的距离越大，所述麦克风采集到的噪音信号的幅度值越小；
根据采集到的每个所述噪音信号的相位角，确定所述残余噪音的相位角。
可选地，所述根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频的步骤包括：
根据所述残余噪音的相位角和幅度值确定所述降噪音频的相位角和幅度值，其中，所述残余噪音的相位角与所述降噪音频的相位角相反，所述残余噪音的幅度值与所述降噪音频的幅度值相等；
基于所述降噪音频的所述相位角和所述幅度值生成并输出所述降噪音频。可选地，在降噪功能已开启时，执行所述获取各个所述麦克风采集的噪音信号的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种终端设备，所述终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的降噪程序，所述降噪程序被所述处理器执行时实现如上所述的降噪方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有降噪程序，所述降噪程序被处理器执行时实现如上所述的降噪方法的步骤。
本发明实施例提出的一种降噪方法、终端设备及计算机可读存储介质先获取各个所述麦克风采集的噪音信号，然后根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风的位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的残余噪音的信号特征，然后根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频，其中，所述降噪音频为所述残余噪音的反相等幅音频。由于可以通过由多个麦克风组成的麦克风采集多个不同位置处可接收到的噪音信号，从而使得本方案可以实现立体声场修正和校准，实现更优化的定点主动降噪效果。
附图说明
图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；
图2为本发明降噪方法的一实施例的流程示意图；
图3为本发明实施例涉及的麦克风与佩戴者之间的位置关系简图；
图4为本发明实施例涉及的麦克风与声音位置关系简图；
图5为本发明降噪方法的另一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在传统的降噪耳机中，一般通过一个设置于耳机内的全指向麦克风采集噪音信号，然后基于全指向麦克风采集的噪音信号，生成与噪音对应的降噪信号，以达到降噪的效果。
但是通过一个全指向麦克风采集噪音信号的方式，只能采集全指向麦克风所在位置处对应的噪音，因此无法实现对声场的修正和校准。这样导现有的耳机无法实现“耳朵鼓膜”处的降噪效果，这样存在降噪效果较差的缺陷。
为解决传统降噪耳机的上述缺陷，本发明实施例提供一种降噪耳机及降噪方法，上述降噪方法的主要解决方案包括以下步骤：
获取各个所述麦克风采集的噪音信号；
根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风的位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的残余噪音的信号特征；
根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频，其中，所述降噪音频为所述残余噪音的反相等幅音频。
由于可以通过由多个麦克风组成的麦克风采集多个不同位置处可接收到的噪音信号，从而使得本方案可以实现立体声场修正和校准，实现更优化的定点主动降噪效果。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明实施例终端可以是降噪耳机等终端设备。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，用户接口1003，存储器1004，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如按键，触摸屏等，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器1004可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1004可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1004中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及降噪程序。
在图1所示的终端中，处理器1001可以用于调用存储器1004中存储的获取各个所述麦克风采集的噪音信号；
根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风的位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的残余噪音的信号特征；
根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频，其中，所述降噪音频为所述残余噪音的反相等幅音频。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的降噪程序，还执行以下操作：
获取预设距离，其中，所述预设距离为目标麦克风与所述佩戴者的鼓膜之间的距离；
根据所述预设距离、所述位置信息以及每一所述麦克风采集到的噪音信号确定所述残余噪音的信号特征。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的降噪程序，还执行以下操作：
获取每个所述噪音信号的信号特征；
根据所述预设距离、所述位置信息以及所述噪音信号的信号特征确定所述残余噪音的信号特征。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的降噪程序，还执行以下操作：
根据所述间隔距离及每个所述噪音信息号的幅度值，确定所述残余噪音的幅度值，其中，所述麦克风与噪声源之间的距离越大，所述麦克风采集到的噪音信号的幅度值越小；
根据采集到的每个所述噪音信号的相位角，确定所述残余噪音的相位角。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的降噪程序，还执行以下操作：
根据所述残余噪音的相位角和幅度值确定所述降噪音频的相位角和幅度值，其中，所述残余噪音的相位角与所述降噪音频的相位角相反，所述残余噪音的幅度值与所述降噪音频的幅度值相等；
基于所述降噪音频的所述相位角和所述幅度值生成并输出所述降噪音频。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的降噪程序，还执行以下操作：
在降噪功能已开启时，执行所述获取各个所述麦克风采集的噪音信号的步骤。
参照图2，在本发明降噪方法的一实施例中，所述降噪方法包括以下步骤：
步骤S10、获取各个所述麦克风采集的噪音信号；
步骤S20、根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风的位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的残余噪音的信号特征；
步骤S30、根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频，其中，所述降噪音频为所述残余噪音的反相等幅音频。
在传统的降噪耳机中，一般通过一个设置于耳机内的全指向麦克风采集噪音信号，然后基于全指向麦克风采集的噪音信号，生成与噪音对应的降噪信号，以达到降噪的效果。
但是通过一个全指向麦克风采集噪音信号的方式，只能采集全指向麦克风所在位置处对应的噪音，因此无法实现对声场的修正和校准。这样导现有的耳机无法实现“耳朵鼓膜”处的降噪效果，这样存在降噪效果较差的缺陷。
为解决现有降噪耳机的上述缺陷，本发明实施例提出一种终端设备及一种降噪方法。该终端设备可以是头戴式降噪耳机。上述降噪方法可以应用于头戴式降噪耳机。
在本实施例中，上述头戴式耳机设置有至少两个与耳机佩戴者的鼓膜之间的间隔距离不同的麦克。上述麦克风用于采集耳机播音环境内的噪音信号。
示例性地，参照图3，在一具体应用场景中，耳机10上设置有第一麦克风11、第二麦克风12和第三麦克风13，其中上述第一麦克风11、第二麦克风12和第三麦克风13，在佩戴者20佩戴耳机后，各个麦克风与佩戴者的鼓膜之间的距离不同。例如，第一麦克风11与佩戴者20的鼓膜21之间的距离为d1，第三麦克风13与佩戴者20的鼓膜21之间的距离为d2，其中，d1与d2不相等。
当耳机检测到降噪功能已启动时，可以通过设置于耳机内的多个麦克风，采集耳机播音环境内的噪音信号。由于设置有多个麦克风，因此每一麦克风均可以采集到一个噪音信号。因此，耳机的主控可以获取到多个麦克风采集的多个噪音信号。
当获取到多个所述麦克风采集的噪音信号后，可以获取每一用于采集噪音信号的麦克风的位置信息，然后根据上述位置信息和上述多个噪音信号确定佩戴者鼓膜处的残余噪音的信号特征。
具体地，在确定上述残余噪音的信号特征时，可以先获取预设距离，其中，上述预设距离一般为预先保存在耳机中的一个固定常数，可以基于人体耳朵长度平均数据确定。其物理意义为目标麦克风与佩戴者的鼓膜之间的间隔距离。其中，上述目标麦克风一般设置为距佩戴者鼓膜最近的麦克风。当然，也可以设置为耳机中的任意一个麦克风。
可选地，上述预设距离还可以是经过测距传感器获取，例如，当用户佩戴耳机后，耳机中设置的测距传感器可以自定测量自身与佩戴者鼓膜之间的距离，然后基于测距传感器与目标麦克风之间的位置关系，及经测量获得的与鼓膜之间的距离，可以确定目标传感器与鼓膜之间的距离。
当获取到上述预设距离后，可以基于上述预设距离、上述位置信息以及上述噪音信号的信号特征确定上述残余噪音的信号特征。其中，可以先获取每个噪音信号的信号特征，然后根据上述预设距离、上述位置信息以及上述噪音信号的信号特征确定所述残余噪音的信号特征。所述信号特征包括相位角和幅度值。
具体地，在本实施例中，上述位置信息包括相邻麦克风之间的间隔距离，进而可以根据上述间隔距离及每个噪音信息号的幅度值，确定上述残余噪音的幅度值以及佩戴者的鼓膜与噪声源之间的距离，其中，麦克风与噪声源之间的距离越大，麦克风采集到的噪音信号的幅度值越小。并且还可以根据佩戴者的鼓膜与噪声源之间的距离和采集到的每个所述噪音信号的相位角，确定上述残余噪音的相位角。
为详细解释本发明的原理，以使本领域技术人员更好的理解发明的保护范围，以下基于一简化理论模型示例，对本法明进行解释。可以理解的是，以下解释内容进用于解释本发明，并不用于限定本发明。
示例性地：参照图4，在本示例中，耳机设置有第一麦克风和第二麦克风，以下将第一麦克风描述为MIC1，将第二麦克风描述为MIC2。
噪声源、MIC1、MIC2、鼓膜四个位置，定义如图4所示的距离d1、d2和d3，且MIC1、MIC2和鼓膜处的声压(即幅度值)分别为PMIC1、PMIC2和PDRP。
首先，在声信号频率固定的条件下，球面波声压(幅度值)与距离之间存在反比关系，其具体关系式如下：
d1×PMIC1＝(d1+d2)×PMIC2＝(d1+d2+d3)×PDRP
其中，d2可以根据上述位置关系直接确定，d3即为上述预设距离。因此，根据上述关系是可以计算得出PDRP，即上述残余噪音的幅度值。
其次，根据球面波相位
Figure BDA0002598783150000082
的计算，假定声波频率为f。当获取到MIC1和MIC2采集的噪音信号的相位角分别为
Figure BDA0002598783150000084
和
Figure BDA0002598783150000083
时，则残余噪音对应相位角
Figure BDA0002598783150000085
可以根据以下公式计算：
Figure BDA0002598783150000081
其中，v为声速，为固定数值，例如取340m/s。
基于上式，可以求解出残余噪音的相位角。
进一步地，在本实施例中，当确定残余噪音的相位角和幅度值等信号特征后，可以根据上述残余噪音的信号特征输出降噪音频，其中，降噪音频为上述残余噪音的反相等幅音频。
具体地，在生成上述降噪音频时，根据上述残余噪音的信号特征设置音频生成器，使得音频生成器生产相位角与上述残余噪音的相位角相反，当幅度值相等的降噪音频。
需要说明的是，上述相位相反是指降噪音频与残余音频的音频波形基于时间轴对称。
当生成降噪音频后，可以通过耳机的播音装置播放上述降噪音频，以通过上述降噪音频抵消上述残余噪音，从而达到降噪的目的。
在本实施例公开的技术方案中，先获取各个所述麦克风采集的噪音信号；根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风的位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的残余噪音的信号特征，然后根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频，其中，所述降噪音频为所述残余噪音的反相等幅音频。由于可以通过由多个麦克风组成的麦克风采集多个不同位置处可接收到的噪音信号，从而使得本方案可以实现立体声场修正和校准，实现更优化的定点主动降噪效果。
参照图5，基于上述实施例，在另一实施例中，在上述步骤S10之前，还包括：
步骤S40、检测降噪功能的开启状态。
上述耳机可以设置有降噪功能。耳机的上述降噪功能可以选择性开启或者关闭。例如，可以在耳机上设置一功能按键，使得用户可以通过按压上述功能按键，开启或者关闭耳机的降噪功能。或者，上述耳机也可以通过有线或者无线的连接方式与控制终端连接，并在控制终端中设置一耳机设置界面。使得用户可以在耳机设置界面中，控制耳机打开或者关闭耳机的降噪功能。其中，上述控制终端可以是智能手机、智能手表或者平板电脑等控制终端。
可以理解的是，上述降噪功能也可以定时开启，或者根据耳机检测到的环境参数确定是否开启。
具体地，在一具体应用场景中，用户一般在工作日的8:00至9：00以及18：00至19：00这两个时间段内搭乘公共交通工具，因此，可以通过控制终端或者耳机上设置的用户接口将上述时段设置为自动开启降噪功能的时段。其它时段在使用耳机时，为避免耳机屏蔽外界有用声音信息，设置为自动关闭降噪功能。
在另一应用场景中，耳机采集到噪音信号后，可以根据噪音信号的信号特征分析噪音信号的类型。当上述噪音信号的类型为预设类型是，自动启动上述降噪功能。否则，关闭上述降噪功能。其中，上述噪音信号的类型可以由耳机生产者根据实验数据，确定如何根据信号特征进行区分。
在本实施例中，可以在降噪功能开启时，再执行本发明所述的降噪方法，这样达成了提高降噪耳机的智能程度的效果。
此外，本发明实施例还提出一种终端设备，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的降噪程序，所述降噪程序被所述处理器执行时实现如上各个实施例所述的降噪方法的步骤。
具体地，上述终端设备设置为降噪耳机。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有降噪程序，所述降噪程序被处理器执行时实现如上各个实施例所述的降噪方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是降噪耳机等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种降噪方法，其特征在于，所述降噪方法应用于降噪耳机，所述降噪耳机设置有至少两个与佩戴者的鼓膜之间的距离不同的麦克风，其中，所述麦克风设置为采集噪音信号，所述降噪方法包括以下步骤：
获取各个所述麦克风采集的噪音信号；
根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风的位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的残余噪音的信号特征；
根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频，其中，所述降噪音频为所述残余噪音的反相等幅音频。
2.如权利要求1所述的降噪方法，其特征在于，所述根据各个所述麦克风采集到的所述噪音信号，以及所述麦克风对应位置信息，确定所述佩戴者的鼓膜处的对应的残余噪音的信号特征的步骤包括：
获取预设距离，其中，所述预设距离为目标麦克风与所述佩戴者的鼓膜之间的距离；
根据所述预设距离、所述位置信息以及每一所述麦克风采集到的噪音信号确定所述残余噪音的信号特征。
3.如权利要求2所述的降噪方法，其特征在于，所述根据所述预设距离、所述位置信息以及每一所述麦克风采集到的噪音信号确定所述残余噪音的信号特征的步骤包括：
获取每个所述噪音信号的信号特征；
根据所述预设距离、所述位置信息以及所述噪音信号的信号特征确定所述残余噪音的信号特征。
4.如权利要求1-3中任一项所述的降噪方法，其特征在于，所述信号特征包括相位角和幅度值。
5.如权利要求4所述的降噪方法，其特征在于，所述位置信息包括相邻麦克风之间的间隔距离，所述根据所述预设距离、所述位置信息以及所述噪音信号的信号特征确定所述残余噪音的信号特征的步骤包括：
根据所述间隔距离及每个所述噪音信息号的幅度值，确定所述残余噪音的幅度值，其中，所述麦克风与噪声源之间的距离越大，所述麦克风采集到的噪音信号的幅度值越小；
根据采集到的每个所述噪音信号的相位角，确定所述残余噪音的相位角。
6.如权利要求4所述的降噪方法，其特征在于，所述根据所述残余噪音的信号特征输出降噪音频的步骤包括：
根据所述残余噪音的相位角和幅度值确定所述降噪音频的相位角和幅度值，其中，所述残余噪音的相位角与所述降噪音频的相位角相反，所述残余噪音的幅度值与所述降噪音频的幅度值相等；
基于所述降噪音频的所述相位角和所述幅度值生成并输出所述降噪音频。
7.如权利要求1所述的降噪方法，其特征在于，在降噪功能已开启时，执行所述获取各个所述麦克风采集的噪音信号的步骤。
8.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的降噪程序，所述降噪程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的降噪方法的步骤。
9.如权利要求8中所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备为降噪耳机。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有降噪程序，所述降噪程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的降噪方法的步骤。
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