CN111954116A - 一种蓝牙耳机及其音量自适应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蓝牙耳机及其音量自适应的方法，包括以下步骤：S1用麦克风侦测外部环境噪音；S2耳机IC拾取来自麦克风的携带外部环境噪音的噪音信号，并且分析噪音信号的大小，以判断当前外部环境噪音等级；S3依据当前噪音等级，耳机IC输出相对应等级的音量能量作用于扬声器，其中，当外部环境噪音等级越高时，耳机IC给扬声器施加的音量能量越高；相反，当外部环境噪音等级越低时，耳机IC给扬声器施加的音量能量越低，也即是外界非常嘈杂时，则耳机的音量会自动增大，外界非常安静时，则耳机的音量会自动降低，从而达到音量自适应的效果，大大的提高了用户的听音体验以及产品体验。

Description

一种蓝牙耳机及其音量自适应的方法

技术领域

本发明涉及耳机领域技术，尤其是指一种蓝牙耳机及其音量自适应的方法。

背景技术

目前现有的蓝牙耳机，用户所到的固定声音效果都由耳机在研发端的选件跟调试决定，这其中便包括了音色音量以及设备本有的固定音频底噪，而其中体验者烦恼的可听闻底噪问题则是很大程度由环境决定的，研发的调试工程师可能是在办公室环境下或者是在专门的消音室下校对的底噪，底噪问题受至于体验者的耳朵听觉灵敏的个体差异，很多情况下便出现为了满足音量音色的需求而导致了消费者体验者在如常见的深夜或者比较安静的环境场景下听到的可闻的底噪声。

对目前的这种固定的调试方法，便存在了很大的一个局限性，往往声音音量需求与底噪问题是一个矛盾的问题，在背景环境音特别小往往不需要那么大的一个电平增益便可以或者较好的声学动态和音量，而在嘈杂的环境如室外公交车上时面对较大的一个环境噪声，我们往往需要一个较高的增益结构来获得更好的听觉效果，而这时候由于背景比较嘈杂，音量需要足够大才能被人们接受，在一些情况下，即使人们将耳机音量调至最大，仍然无法满足听力需求。

目前市面上的耳机产品多重点研究如何降低底噪问题，如在先专利CN104602163B；CN104717587B；CN106101902A；CN106941637B；CN107615775B，但是还不存在根据外部环境噪音来实时调整耳机音量的设计。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种蓝牙耳机及其音量自适应的方法，其可以根据环境噪音来实时自适应耳机的音量，以满足人们获得更好的视听感受。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种蓝牙耳机音量自适应的方法，包括以下步骤

S1，用麦克风（10）侦测外部环境噪音；

S2，耳机IC（20）拾取来自麦克风（10）的携带外部环境噪音的噪音信号，并且分析噪音信号的大小，以判断当前外部环境噪音等级；

S3，依据当前噪音等级，耳机IC（20）输出相对应等级的音量能量至扬声器（30），以控制扬声器（30）的音量，其中，

噪音等级被定义如下：噪音等级分为N、N+1、N+2……N+n，N为最低级表示外部环境基本无噪音，N+1、N+2……表示级别逐渐升高外部环境噪音逐渐增大；N+n为最高级表示外部环境噪音最大；

音量能量等级被定义如下：音量能量等级分为M、M+1、M+2……M+n，M为最高级表示最小程度增加扬声器（30）音量，M+1、M+2……表示施加于扬声器（30）音量的幅度逐渐升高，M+n为最低级表示最大程度增加扬声器（30）音量；

当噪音等级为N时，耳机IC（20）输出M级音量能量所对应的增益给扬声器（30）；

当噪音等级为N+1时，耳机IC（20）输出M+1级音量能量所对应的增益给扬声器（30）；

当噪音等级为N+2时，耳机IC（20）输出M+2级音量能量所对应的增益给扬声器（30）……按同样的规律，当噪音等级为N+n时，耳机IC（20）输出M+n级音量能量所对应的增益给扬声器（30）。

一种音量自适应的蓝牙耳机，依据一种蓝牙耳机音量自适应的方法制备而成。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，本发明通过现代蓝牙耳机即将普遍标配的环境声麦克风作为一个声学环境监测感应到的背景环境音做一个档位划分来控制蓝牙耳机系统的增益架构，在环境麦克风监测到有较大的背景环境音压时自动提高增益结构，以满足大环境音下的听音需求，在环境麦克风监测到背景环境音压较小时自动降低增益结构，以减小系统的听音底噪，且又满足安静环境下的听音需求，通过以上软件设置的档位架构自动调整便可以很好的解决音量和底噪之间的矛盾问题，从而大大的提高了用户的听音体验以及产品体验。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之实施例的方法流程图。

图2是本发明之实施例的蓝牙耳机使用状态示意图。

图3是本发明之实施例的蓝牙耳机构成模块结构示意图。

图4是本发明之实施例的音量合成调整单元的计算方式示意图。

图5是本发明之实施例的蓝牙耳机示意图。

附图标识说明：

10、麦克风 20、耳机IC

21、D/A转换单元 22、A/D转换单元

23、噪音信号拾取单元 24、噪音信号分析单元

25、噪音信号等级判断单元 26、音量能量施加单元

27、音量合成调整单元 271、音源单元

28、蓝牙模块 29、电源模块

30、扬声器。

具体实施方式

请参照图1至图5所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体方式，一种蓝牙耳机音量自适应的方法包括以下步骤：

S1，用麦克风10侦测外部环境噪音；

S2，耳机IC 20拾取来自麦克风10的携带外部环境噪音的噪音信号，并且分析噪音信号的大小，以判断当前外部环境噪音等级；

S3，依据当前噪音等级，耳机IC 20输出相对应等级的音量能量作用于扬声器30，以控制扬声器30的音量。

藉由通过现代蓝牙耳机即将普遍标配的环境声麦克风10作为一个声学环境监测感应到的背景环境音做一个档位划分来控制蓝牙耳机系统的增益架构，在环境麦克风10监测到有较大的背景环境音压时自动提高增益结构，以满足大环境音下的听音需求，在环境麦克风10监测到背景环境音压较小时自动降低增益结构，以减小系统的听音底噪，且又满足安静环境下的听音需求，通过以上软件设置的档位架构自动调整便可以很好的解决矛盾问题，从而大大的提高了用户的听音体验以及产品体验。

其中，噪音等级被定义如下：噪音等级分为N、N+1、N+2……N+n，N为最低级表示外部环境无噪音，N+1、N+2……表示级别逐渐升高外部环境噪音逐渐增大；N+n为最高级表示外部环境噪音最大。

音量能量等级被定义如下：音量能量等级分为M、M+1、M+2……M+n，M为最低级表示最小程度增加扬声器30音量，M+1、M+2……表示施加于扬声器30音量的幅度逐渐升高，M+n为最低级表示最大程度升高扬声器30音量；

当噪音等级为N时，耳机IC 20输出M级音量能量所对应的增益给扬声器30；当噪音等级为N+1时，耳机IC 20输出M+1级音量能量所对应的增益给扬声器30；当噪音等级为N+2时，耳机IC 20输出M+2级音量能量所对应的增益给扬声器30……按同样的规律，当噪音等级为N+n时，耳机IC 20输出M+n级音量能量所对应的增益给扬声器30。

由此可知，如常规耳机的音量是在0-100的范围内可调，经过本发明的方法之后，会自适应于环境噪音来调整音量。在表面现象上，即使当前音量指示是处于100的位置上，然而实际上的音量在嘈杂环境和安静环境下是动态变化的，不是相等的固定值。

也即是意味着，当外部环境非常安静时，则耳机会自动降低音量。举例而言，当耳机的原本音量为60dB时，如果麦克风10侦测到外部环境噪音较小（30dB时），则耳机音量自动降低为55dB，这种降低音量的动作不需要人工操作，是一种自适应的方式。相当的，当外部环境非常嘈杂时，则耳机的音量会自动提高，例如从60dB自动提高至65dB。

如图4所示，所述耳机IC 20将耳机音源信号A与其中一种音量能量等级信号所对应的增溢量X运算处理后，得到控制信号B，再输出至扬声器30，公式为B=A*X。具体选择可参考下表：

噪音等级N	音量能量等级M	音量能量等级所对应的增溢量X	音源信号A	控制信号B
					N	M	X1	A1	A1* X1
N+1	M+1	X2	A2	A2* X2
					N+2	M+2	X3	A3	A3* X3
……	……	……	……	……
					N+n	M+n	X4	An	An* Xn

如图3所示，所述耳机IC 20上有D/A转换单元21和A/D转换单元22，该D/A转换单元21电性连接于麦克风10，用于将麦克风10侦测到的环境噪音模拟信号转换为能够被耳机IC 20识别处理的噪音数字信号；该A/D转换单元22电性连接于扬声器30，用于将耳机IC 20输出的音量数字信号转换为作用于扬声器30的音量调整模拟量信号。所述D/A转换单元21和A/D转换单元22的设计，实现了耳机IC 20的数据处理功能，且耳机IC 20具备逻辑判断能力和计算分析功能，一般情况下需依靠集成电路以及写入的程度实现此功能。

在其中一种实施方式中，所述耳机IC 20上有噪音信号拾取单元23、噪音信号分析单元24、噪音信号等级判断单元25、音量能量施加单元26、音量合成调整单元27等。其中，所述噪音信号拾取单元23用于获取来自麦克风10并通过AD转换后的噪音数字信号。所述噪音信号分析单元24用于对当前噪音数字信号进行分析，以得出实时的噪音强弱程度。所述噪音信号等级判断单元25用于依据当前噪音强弱程度，与已被定义好的噪音等级相比，将当前噪音划分在N、N+1、N+2……N+n的其中一级。所述音量能量施加单元26用于将当前噪音等级与需要施加的音量能量相匹配，寻找当前应该附加的能量等级为M、M+1、M+2……M+n的其中一种。所述音量合成调整单元分两路，第一路获取音源单元271的信号，另一路获取音量能量施加单元26的信号，并且通过计算得出控制信号B输出给扬声器30。

所述耳机IC 20依据麦克风10当前噪音实时控制扬声器30的音量，在一些应用中，耳机IC 20会一直间断式地扫描侦测到的外部环境噪音强度，例如可以1s扫描一次，因此外界环境音量不定时地变化，耳机IC 20会不断地调整扬声器30的音量。在另一种应用中，耳机IC 20的依据外界环境噪音来调整音量的模式还可以被选择而关闭，或者强制关闭。例如，当电量过低时，为了延长耳机的使用时间，降低功耗，会强制性关闭此功能。

如图2所示，所述蓝牙耳机为入耳式真无线蓝牙TWS耳机，具有插入耳道的内置部分和固定在耳朵上的外置部分，所述外置部分有局部表面外露于自然环境中，于该局部表面上设置了所述麦克风10，因此麦克风10可以顺利无阻碍地侦测外界环境的噪音。

除此之外，所述蓝牙耳机内置蓝牙模块28、电源模块29。所述蓝牙模块28用于与主设备进行通讯，例如与智能手机通讯，平板电脑通讯等。另外，还可以用于主耳机和重耳机之间的通讯。电源模块29是一种纽扣电池，一般是锂电池，可充放电，给耳机内部的各元器件供电。由于蓝牙模块28和电源模块29为蓝牙耳机较为普遍的配置，因此在此不再赘述。

本发明依据上述蓝牙耳机音量自适应的方法，可以制备出一种音量自适应的蓝牙耳机。如图5所示，在一些应用例中，所述蓝牙耳机以两个为一对，分别有左耳机100和右耳机200，其中一个耳机为主耳机，另一个为重耳机，重耳机的音量随主耳机同步增加和减少。在另一些应用例中，所述蓝牙耳机仍然是以两个为一对，分别有左耳机100和右耳机200，但是两个耳机的音量随环境噪音独立变化，互不干扰。

应用例

本发明的方法经多次实验，证实了音量自适应的实用性，在其中一次实验应用中，设计人员将噪音等级划分为三级，各数据如下表：

噪音等级N	音量能量等级M	音量能量等级所对应的增溢量X	音源信号A	控制信号B
					1级（表示弱）	1级（表示弱）	0.5倍	50dB	50dB*0.5=25dB
2级（表示中）	2级（表示中）	1倍	50dB	50dB*1=50dB
					3级（表示强）	3级（表示强）	1.5倍	50dB	50dB*1.5=75dB

以上，仅是其中一种应用方式，在另一种应用例中，还可以依据实际常规方法而选择不同的增溢量X，从而不仅可以被人耳听力接受，还达到舒适的目的。

综上所述，本发明的设计重点在于，提供一种蓝牙耳机及其音量自适应的方法，其可以根据环境噪音来实时自适应耳机的音量，以满足人们获得更好的视听感受。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种蓝牙耳机音量自适应的方法，其特征在于：包括以下步骤

S1，用麦克风（10）侦测外部环境噪音；

S2，耳机IC（20）拾取来自麦克风（10）的携带外部环境噪音的噪音信号，并且分析噪音信号的大小，以判断当前外部环境噪音等级；

S3，依据当前噪音等级，耳机IC（20）输出相对应等级的音量能量至扬声器（30），以控制扬声器（30）的音量，其中，

噪音等级被定义如下：噪音等级分为N、N+1、N+2……N+n，N为最低级表示外部环境基本无噪音，N+1、N+2……表示级别逐渐升高外部环境噪音逐渐增大；N+n为最高级表示外部环境噪音最大；

音量能量等级被定义如下：音量能量等级分为M、M+1、M+2……M+n，M为最低级表示最小程度增加扬声器（30）音量，M+1、M+2……表示施加于扬声器（30）音量的幅度逐渐升高，M+n为最高级表示最大程度增加扬声器（30）音量；

当噪音等级为N时，耳机IC（20）输出M级音量能量所对应的增益给扬声器（30）；

当噪音等级为N+1时，耳机IC（20）输出M+1级音量能量所对应的增益给扬声器（30）；

当噪音等级为N+2时，耳机IC（20）输出M+2级音量能量所对应的增益给扬声器（30）……按同样的规律，当噪音等级为N+n时，耳机IC（20）输出M+n级音量能量所对应的增益给扬声器（30）。

2.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机音量自适应的方法，其特征在于：所述耳机IC（20）将耳机音源信号A与其中一种音量能量等级信号所对应的增益值X运算处理后，得到控制信号B，再输出至扬声器（30），公式为B=A*X。

3.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机音量自适应的方法，其特征在于：所述蓝牙耳机为入耳式真无线蓝牙TWS耳机，具有插入耳道的内置部分和固定在耳朵上的外置部分，所述外置部分有局部表面外露于自然环境中，于该局部表面上设置了所述麦克风（10）。

4.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机音量自适应的方法，其特征在于：所述耳机IC（20）上有D/A转换单元（21）和A/D转换单元（22），该D/A转换单元（21）电性连接于麦克风（10），用于将麦克风（10）侦测到的环境噪音模拟信号转换为能够被耳机IC（20）识别处理的噪音数字信号；该A/D转换单元（22）电性连接于扬声器（30），用于将耳机IC（20）输出的音量数字信号转换为作用于扬声器（30）的音量调整模拟量信号。

5.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机音量自适应的方法，其特征在于：所述耳机IC（20）上有

噪音信号拾取单元（23），用于获取来自麦克风（10）并通过AD转换后的噪音数字信号；

噪音信号分析单元（24），用于对当前噪音数字信号进行分析，以得出实时的噪音强弱程度；

噪音信号等级判断单元（25），用于依据当前噪音强弱程度，与已被定义好的噪音等级相比，将当前噪音划分在N、N+1、N+2……N+n的其中一级；

音量能量施加单元（26），用于将当前噪音等级与需要施加的音量能量相匹配，寻找当前应该附加的能量等级为M、M+1、M+2……M+n的其中一种，并将当前能量等级所对应的增益值施加给音量合成调整单元的放大器；

音量合成调整单元（27），分两路，第一路获取音源单元（271）的信号，另一路获取音量能量施加单元（26）的信号，并且通过计算得出控制信号B输出给扬声器（30）。

6.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机音量自适应的方法，其特征在于：所述耳机IC（20）依据麦克风（10）当前噪音实时控制扬声器（30）的音量。

7.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机音量自适应的方法，其特征在于：所述蓝牙耳机内置蓝牙模块（28）、电源模块（29）。

8.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机音量自适应的方法，其特征在于：所述蓝牙耳机以两个为一对，分别有左耳机（100）和右耳机（200），其中一个耳机为主耳机，另一个为重耳机，重耳机的音量随主耳机同步增加和减少。

9.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机音量自适应的方法，其特征在于：所述蓝牙耳机以两个为一对，分别有左耳机（100）和右耳机（200），两个耳机的音量随环境噪音独立变化，互不干扰。

10.一种音量自适应的蓝牙耳机，依据权利要求1至9任一项所述的方法制备而成。

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