CN112235683B - 一种受送话器和环境声音降噪方法 - Google Patents

一种受送话器和环境声音降噪方法 Download PDF

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Abstract

本文公开了一种受送话器，包括，拾音麦克、受话器、降噪增强模块；所述拾音麦克设置为，采集环境声音信号；所述降噪增强模块设置为，当满足第一预设触发条件时，判断所述环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；当超过所述噪声阈值时，对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；所述受话器设置为，当满足所述第一预设触发条件时，播放所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的环境声音信号；所述受话器是入耳式耳塞。本文还公开了一种环境声音降噪方法。

Description

一种受送话器和环境声音降噪方法
技术领域
本公开涉及但不限于受送话器领域，特别是涉及到一种具有降噪功能的受送话器和环境声音降噪方法。
背景技术
在我们的工作生活中越来越多的脉冲噪声出现在我们身边。节日的爆竹声、工地的爆破声、工厂机器突然的启动声、火灾现场的爆炸声、战场上的枪炮声等等。面对这些突然出现的脉冲噪声我们来不及捂住耳朵保护听听力，如果提前佩戴耳塞又不能听清周围的环境声。所以在不影响监听环境声的条件下又能降低脉冲噪声对人员听力损伤是急需解决的问题。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本公开实施例提供了一种受送话器和环境声音降噪方法，既能感知环境音又能降低环境噪声对人听力的损伤。
本公开实施例提供了一种受送话器，包括，
拾音麦克、受话器、降噪增强模块；
所述拾音麦克设置为，采集环境声音信号；
所述降噪增强模块设置为，当满足第一预设触发条件时，判断所述环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；当超过所述噪声阈值时，对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；
所述受话器设置为，当满足所述第一预设触发条件时，播放所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的环境声音信号；所述受话器是入耳式耳塞。
本公开实施例还提供了一种环境声音降噪方法，包括，
通过拾音麦克采集环境声音信号；
当满足第一预设触发条件时，判断所述环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；当超过所述噪声阈值时，对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；通过受话器播放进行噪声抑制处理后的环境声音信号；
其中，所述受话器是入耳式耳塞。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
图1为本公开实施例中送受话器外形示意图；
图2为本公开实施例中一种受送话器的结构示意图；
图3为本公开实施例中噪声防护原理图；
图4为本公开实施例中方位感知原理示意图；
图5为本公开另一实施例中一种受送话器的结构示意图；
图6为本公开另一实施例中一种受送话器的结构示意图；
图7为本公开实施例中环境声音降噪方法流程图；
图8为本公开另一实施例中环境声音降噪方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
下述步骤编号不限定特定的执行顺序，根据具体实施例部分步骤能够调整其执行顺序。
可以看到，相关领域中的受送话器方案存在以下问题：
1、不具备环境(脉冲)噪声防护能力；
2、能够达到防护性能指标却忽略了对环境声音的感知。
实施例一
本公开实施例提供一种受送话器的示例性实施例中，其外形如图1所示。另一些示例性实施例中，受送话器外观和/或结构不限于图1所示，可以选择其他外观或结构形式。
一些示例性实施例中，受送话器包括左右2个耳机(耳塞)，其左、右耳机壳体材料选用加工性能好、耐低温冲击和耐热变的改性工程塑料，选用具有隔声性能较好、高弹力、慢回弹记忆棉耳套，依据亚洲人耳道特性设计大、中、小三种不同规格尺寸，可以适合佩戴更多人群，其中小号可以适配耳道超窄、超短的中国男性，利于提高被动隔音量。
本公开实施例提供一种受送话器，如图2所示，包括：
拾音麦克、受话器、降噪增强模块；其中，所述拾音麦克包括左拾音麦克和右拾音麦克，所述受话器包括左双动铁受话单元和右双动铁受话单元；
所述拾音麦克设置为，采集环境声音信号，包括左拾音麦克和右拾音麦克分别采集左、右环境声音信号，并将左、右环境声音信号分别送至所述降噪增强模块；其中，采集环境声音信号包括：采用数模混合设计，通过模数转换器ADC高速采集拾取的环境声音信号。
所述降噪增强模块包括：音频放大单元、脉冲检测单元和动态压缩单元；
所述降噪增强模块设置为，当拾音增强功能开启时，接收拾音麦克采集的环境声音信号，通过音频放大单元将信号放大，被放大的信号被送到脉冲检测单元；脉冲检测单元检测信号幅度是否超过预设的阈值，输出检测结果给动态压缩单元；一些示例性实施例中，所述预设的阈值包括预设的幅度阈值(如，电压幅度阈值)，脉冲检测单元检测输入的脉冲信号的电压幅度值，判断是否超过预设的幅度阈值(电压幅度阈值)。
所述动态压缩单元，接收所述脉冲检测单元输出的检测结果和被放大的信号，依据预设的滤波条件进行滤波，对滤波后的信号进行幅值压缩，将压缩后的信号输出到受话器；例如，对超过85dB的脉冲噪声、人耳辨识频率范围300Hz～4000Hz以外的声音信号进行滤除；一些示例性实施例中，所述动态压缩单元根据所述脉冲检测单元输出的检测结果确定是否对被放大的信号进行压缩，当所述检测结果表明信号幅度超过预设的阈值时，确定对被放大的信号进行压缩，否则，不进行压缩。
所述降噪增强模块设置为对接收到的左、右环境声音信号分别执行上述处理。
一些示例性实施例中，所述降噪增强模块如图3所示。
所述受话器设置为，左双动铁受话单元和右双动铁受话单元分别接收降噪增强模块处理后的左、右环境声音信号后进行播放，播放时不进行混音处理，即左耳双动铁受话单元播放左耳拾音MIC采集的环境音，右耳双动铁受话单元播放右耳拾音MIC采集的环境音。
所述降噪增强模块还包括，微控制单元MCU，
所述MCU设置为，基于PID算法，根据输入的环境声音信号的幅度的高低，基于PID算法调整增益，使得最终降噪增强模块输出的信号幅度稳定在一个固定范围内。
所述MCU设置为，基于比例\积分\微分PID算法，根据所述环境声音信号控制所述音频放大单元调整其增益。
MCU负责对拾音增强的输出幅度监控。基于PID算法根据幅度变化调整其增益值，有效并快速的对脉冲噪声进行抑制。
一些示例性实施例中，所述降噪增强模块还包括声音还原单元。
所述降噪增强模块还设置为，接收拾音麦克采集的环境声音信号，通过音频放大单元对环境声音信号进行动态增益调整和均衡处理(左、右环境声音信号分别进行处理)，处理后送至声音还原单元；
声音还原单元对左右两侧麦克风拾取的不同声源声音进行处理，通过动态压缩后将左右拾音MIC采集信号同时放大以保证听觉舒适度；通过时间补偿，保留声源在双耳的时间差，可保障不改变环境声音的方向感；最终分别送至左右侧双动铁受话单元进行播放。其中左耳双动铁受话单元播放左耳拾音MIC采集的环境音，右耳双动铁受话单元播放右耳拾音MIC采集的环境音；
一般而言，不戴送受话器时人耳通过声源到达两耳的时间差判断声源位置；佩戴送受话器时人耳通过听双动铁受话单元播放的左右拾音器采集声源发出声音的时间差判断声源位置。中间包括左右拾音器(拾音MIC)采集的时间和通过电路以及软件处理的时间。本公开实施例所提供的方案中，所述保留的时间差是声源到左右双动铁受话单元的时间差，在左右拾音器(拾音MIC)高度一致左右声道电路对称的前提下，确保左右拾音器采集的声音在处理前的时间差和左右双动铁受话单元播放的时间差相对一致。
从声音幅度角度来说，人耳能分辨的声音肯定不能淹没在环境音中，即幅度要高于环境音幅度，通过拾音器(拾音MIC)也同样可以分辨。假设左声道开始处理左拾音器采集的声音的时间点为t1，右声道开始处理右拾音器采集的声音的时间点为t2，左右拾音器(拾音MIC)采集的声音在处理前的时间差为Δt＝t1-t2。左侧双动铁播放声音的时间点为tL，那么右侧双动铁播放声音的时间点tR需要补偿Δt后进行播放。
一些示例性实施例中，所述声音还原单元的如图4所示；
一些示例性实施例中，如图2所述，还包括骨导送话器；
所述骨导送话器设置为，采集耳骨的振动转换为送话话音信号；
所述降噪增强模块还设置为，当满足第二预设触发条件时，对接收到的送话语音信号进行语音增强，将增强后的语言信号输出至终端设备的麦克接口；
所述骨导送话器还设置为，当不满足所述第二预设触发条件时，将所述送话话音信号输出至所述终端设备的麦克接口；
所述终端设备为与其他设备进行语音通信的设备。
一些示例性实施例中，所述第二预设触发条件包括：送话降噪功能开启。即所述送话降噪功能开启时，通过双麦克风音频降噪算法，对所述骨导送话器采集的送话话音进行语音增强，最后将增强后的语音送至终端MIC接口，即将骨导送话器接收的语音信号增强后通过所述终端设备发送给其他设备。而当送话降噪功能关闭时，所述骨导送话器采集的送话话音直通输出至终端MIC接口，即将骨导送话器接收的语音信号直接通过所述终端设备发送给其他对端设备。一些示例性实施例中，所述受送话器结构如图2所示，其外形为图1所示的带骨导传感器和耳塞的受送话器。
实施例二
本公开实施例还提供一种受送话器50，如图5所示，包括，
拾音麦克501、受话器502、降噪增强模块503；
所述拾音麦克501设置为，采集环境声音信号；
所述降噪增强模块503设置为，当满足第一预设触发条件时，判断所述环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；当超过所述噪声阈值时，对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；
所述受话器502设置为，当满足所述第一预设触发条件时，播放所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的环境声音信号；所述受话器502是入耳式耳塞。
一些示例性实施例中，所述第一预设触发条件包括：拾音增强功能开启。
一些示例性实施例中，所述拾音麦克501包括：左拾音单元5011和右拾音单元5012，所述受话器502包括：左双动铁受话单元5021和右双动铁受话单元5022；
所述环境声音信号包括：左环境声音信号和右环境声音信号；
所述左拾音单元5011和右拾音单元5012分别设置为分别采集所述左环境声音信号和所述右环境声音信号；
所述降噪增强模块503设置为，当满足所述第一预设触发条件时，分别判断所述左环境声音信号和所述右环境声音信号是否超过预设的噪声阈值，当超过所述噪声阈值时，分别对所述左环境声音信号和所述右环境声音信号进行噪声抑制处理；
所述受话器502设置为，当满足所述第一预设触发条件时，所述左双动铁受话单元5021和所述右双动铁受话单元5022分别播放所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的左环境声音信号和所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的右环境声音信号。
一些示例性实施例中，所述降噪增强模块503包括：音频放大单元5031、脉冲检测单元5032、动态压缩单元5033；
所述音频放大单元5031设置为，对所述环境声音信号进行放大；
所述脉冲检测单元5032设置为，判断被放大后的环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；
所述动态压缩单元5033设置为，根据被放大后的环境声音信号的幅值和频率，依据预设的滤波条件进行滤波处理；还设置为，当超过预设的噪声阈值时，对滤波后的环境声音信号进行压缩。
一些示例性实施例中，所述降噪增强模块503还包括：微处理单元MCU5034；
所述MCU5034设置为，基于比例\积分\微分PID算法，根据所述环境声音信号控制所述音频放大单元5031调整其增益。
一些示例性实施例中，所述降噪增强模块503还包括声音还原单元5035；
所述音频放大单元5031还设置为，对所采集的环境声音信号分别进行动态增益调整和均衡处理后，送至所述声音还原单元；
所述声音还原单元5035设置为，计算所述环境声音信号中左环境声音信号和右环境声音信号的时间差；
所述受话器502设置为，当满足所述第一预设触发条件时，根据所述时间差，通过所述左双动铁受话单元5021和所述右双动铁受话单元5022分别播放所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的左环境声音和所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的右环境声音。
一些示例性实施例中，所述受送话器还包括骨导送话器504；
所述骨导送话器504设置为，采集耳骨的振动转换为送话话音信号；
所述骨导送话器504还设置为，当满足第二预设触发条件时，对所述送话语音信号进行语音增强，将增强后的语言信号输出至终端设备的麦克接口；
所述骨导送话器504还设置为，当不满足所述第二预设触发条件时，将所述送话话音信号输出至所述终端设备的麦克接口；
所述终端设备为与其他设备进行语音通信的设备。
一些示例性实施例中，还提供一种受送话器，其结构如图6所示。
实施例三
本公开实施例提供一种环境声音降噪方法，其流程如图7，包括：
步骤701，通过拾音麦克采集环境声音信号；
步骤702，当满足第一预设触发条件时，判断所述环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；当超过所述噪声阈值时，对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；通过受话器播放进行噪声抑制处理后的环境声音信号；
其中，所述受话器是入耳式耳塞。
一些示例性实施例中，所述环境声音信号包括：左环境声音信号和右环境声音信号；
其中，步骤701所述通过拾音麦克采集环境声音信号，包括：
通过所述拾音麦克的左拾音单元和右拾音单元分别采集所述左环境声音信号和所述右环境声音信号；
所述当满足第一预设触发条件时，判断所述环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；当超过所述噪声阈值时，对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；通过受话器播放进行噪声抑制处理后的环境声音信号，包括：
当满足所述第一预设触发条件时，分别判断所述左环境声音信号和所述右环境声音信号是否超过预设的噪声阈值，当超过所述噪声阈值时，分别对所述左环境声音信号和所述右环境声音信号进行噪声抑制处理；
所述通过受话器播放进行噪声抑制处理后的环境声音信号，包括：
通过所述受话器的左双动铁受话单元和右双动铁受话单元分别播放进行噪声抑制处理后的左环境声音信号和进行噪声抑制处理后的右环境声音信号。
一些示例性实施例中，所述方法还包括：
步骤703，骨导送话器采集耳骨的振动，转换为送话话音信号；
步骤704，当满足第二预设触发条件时，将所述送话话音信号进行语音增强，将增强后的语言信号输出至终端设备的麦克接口；
或者，
步骤705，当不满足所述第二预设触发条件时，将所述送话话音信号输出至所述终端设备的麦克接口；
所述终端设备为与其他设备进行语音通信的设备。
一些示例性实施例中，步骤701-702和703-705不限于上述执行先后，可以先执行步骤703-705。
一些示例性实施例中，所述第一预设触发条件包括：拾音增强功能开启。
一些示例性实施例中，步骤702包括：
采用音频放大单元对所述环境声音信号进行放大；
采用脉冲检测单元判断被放大后的环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；
根据被放大后的环境声音信号的幅值和频率，依据预设的滤波条件进行滤波处理；当超过预设的噪声阈值时，对滤波后的环境声音信号进行压缩。
一些示例性实施例中，步骤702还包括：基于比例\积分\微分PID算法，根据所述环境声音信号控制所述音频放大单元调整其增益。
一些示例性实施例中，步骤702中所述通过受话器播放进行噪声抑制处理后的环境声音信号，包括：
计算所述环境声音信号中左环境声音信号和右环境声音信号的时间差；
当满足所述第一预设触发条件时，根据所述时间差，通过左双动铁受话单元和右双动铁受话单元分别播放进行噪声抑制处理后的左环境声音和右环境声音。
一些示例性实施例中，还提供一种环境声音降噪，其流程如图8所示。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种受送话器，其特征在于，包括，
拾音麦克、受话器、降噪增强模块；所述受话器包括：左受话单元和右受话单元；
所述拾音麦克设置为，采集环境声音信号；所述环境声音信号包括：左环境声音信号和右环境声音信号；
所述降噪增强模块设置为，当满足第一预设触发条件时，判断所述环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；当超过所述噪声阈值时，对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；当未超过所述噪声阈值时，不进行噪声抑制处理；
所述降噪增强模块还包括声音还原单元；所述声音还原单元设置为，计算所述环境声音信号中左环境声音信号和右环境声音信号的时间差；
所述受话器设置为，当满足所述第一预设触发条件时，根据所述时间差，通过所述左受话单元和所述右受话单元分别播放所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的左环境声音和所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的右环境声音，使得所述左环境声音信号和所述右环境声音信号在处理前的时间差和所述左受话单元和所述右受话单元播放的时间差相对一致；所述受话器包括入耳式耳塞。
2.根据权利要求1所述的受送话器，其特征在于，
所述第一预设触发条件包括：拾音增强功能开启。
3.根据权利要求1所述的受送话器，其特征在于，
所述拾音麦克包括：左拾音单元和右拾音单元，所述左受话单元包括双动铁受话单元；所述右受话单元包括双动铁受话单元；
所述左拾音单元和右拾音单元分别设置为分别采集所述左环境声音信号和所述右环境声音信号；
所述降噪增强模块设置为，当满足所述第一预设触发条件时，分别判断所述左环境声音信号和所述右环境声音信号是否超过预设的噪声阈值，当超过所述噪声阈值时，分别对所述左环境声音信号和所述右环境声音信号进行噪声抑制处理；
所述受话器设置为，当满足所述第一预设触发条件时，所述左受话单元和所述右受话单元分别播放所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的左环境声音信号和所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的右环境声音信号。
4.根据权利要求3所述的受送话器，其特征在于，
所述降噪增强模块包括：音频放大单元、脉冲检测单元、动态压缩单元；
所述音频放大单元设置为，对所述环境声音信号进行放大；
所述脉冲检测单元设置为，判断被放大后的环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；
所述动态压缩单元设置为，根据被放大后的环境声音信号的幅值和频率，依据预设的滤波条件进行滤波处理；还设置为，当超过预设的噪声阈值时，对滤波后的环境声音信号进行压缩；当未超过预设的噪声阈值时，对滤波后的环境声音信号不进行压缩。
5.根据权利要求4所述的受送话器，其特征在于，
所述降噪增强模块还包括：微处理单元MCU；
所述MCU设置为，基于比例\积分\微分PID算法，根据所述环境声音信号控制所述音频放大单元调整其增益。
6.根据权利要求5所述的受送话器，其特征在于，
所述音频放大单元还设置为，对所采集的环境声音信号分别进行动态增益调整和均衡处理后，送至所述声音还原单元；
所述受话器设置为，当满足所述第一预设触发条件时，根据所述时间差，通过所述左受话单元和所述右受话单元分别播放所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的左环境声音和所述降噪增强模块进行噪声抑制处理后的右环境声音。
7.根据权利要求1-6中任一所述的受送话器，其特征在于，
所述受送话器还包括骨导送话器；
所述骨导送话器设置为，采集耳骨的振动转换为送话话音信号；
所述骨导送话器还设置为，当满足第二预设触发条件时，对所述送话话音信号进行语音增强，将增强后的话音信号输出至终端设备的麦克接口；
所述骨导送话器还设置为，当不满足所述第二预设触发条件时，将所述送话话音信号输出至所述终端设备的麦克接口；
所述终端设备为与其他设备进行语音通信的设备。
8.一种环境声音降噪方法，其特征在于，包括，
通过拾音麦克采集环境声音信号；所述环境声音信号包括：左环境声音信号和右环境声音信号；
计算所述环境声音信号中左环境声音信号和右环境声音信号的时间差；
当满足第一预设触发条件时，判断所述环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；当超过所述噪声阈值时，对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；根据所述时间差，通过受话器的左受话单元和右受话单元分别播放进行噪声抑制处理后的左环境声音和进行噪声抑制处理后的右环境声音；当未超过所述噪声阈值时，不对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；
其中，所述受话器包括入耳式耳塞。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述左受话单元包括双动铁受话单元；所述右受话单元包括双动铁受话单元；
所述通过拾音麦克采集环境声音信号，包括：
通过所述拾音麦克的左拾音单元和右拾音单元分别采集所述左环境声音信号和所述右环境声音信号；
所述当满足第一预设触发条件时，判断所述环境声音信号是否超过预设的噪声阈值；当超过所述噪声阈值时，对所述环境声音信号进行噪声抑制处理；通过受话器播放进行噪声抑制处理后的环境声音信号，包括：
当满足所述第一预设触发条件时，分别判断所述左环境声音信号和所述右环境声音信号是否超过预设的噪声阈值，当超过所述噪声阈值时，分别对所述左环境声音信号和所述右环境声音信号进行噪声抑制处理；所述通过受话器播放进行噪声抑制处理后的环境声音信号，包括：
通过所述受话器的左双动铁受话单元和右双动铁受话单元分别播放进行噪声抑制处理后的左环境声音信号和进行噪声抑制处理后的右环境声音信号。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
所述方法还包括：
骨导送话器采集耳骨的振动，转换为送话话音信号；
当满足第二预设触发条件时，将所述送话话音信号进行语音增强，将增强后的语言信号输出至终端设备的麦克接口；
或者，
当不满足所述第二预设触发条件时，将所述送话话音信号输出至所述终端设备的麦克接口；
所述终端设备为与其他设备进行语音通信的设备。
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