CN112312258A - 一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能耳机技术领域，尤其涉及一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其包括：麦克风模块、喇叭模块、放大器模块和控制模块，控制模块包括主动降噪模块、听力补偿模块和切换模块；主动降噪模块，用于控制喇叭模块发出与所述声音电信号相位相反、振幅相同的声波；听力补偿模块用于控制喇叭模块发出放大所述声音电信号的声波；切换模块用于将主动降噪模块或听力补偿模块切换至工作状态。本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，可根据环境噪声的大小，选择触发切换模块将主动降噪模块或听力补偿模块切换至工作状态，实现对使用者听力的保护或补偿使用者听力的功能。

Description

一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机

技术领域

本发明涉及智能耳机技术领域，尤其涉及一种具有听力防护及听力补偿 的智能耳机。

背景技术

耳机作为一个与人耳机合的听音乐设备，其本身具有一定的隔绝外界题 声的能力，多数只能隔绝一定量的高频噪声，主动降噪技术在耳机上的应用 目前弥补了耳机低频降噪能力的不足，但是主动降噪技术对于听力有障碍的 使用者来说是很不友好的，特别是需要经常在高噪声环境、正常语音交流环 境间切换的使用者，因此有必要提供一款耳机，可满足特殊使用者群体的需 求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种具有听力防护及听力补 偿的智能耳机，可具有听力防护和听力补偿功能，且方便切换。

为实现上述目的，本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机， 包括：麦克风模块，用于拾取环境声音并转化成声音电信号；喇叭模块，用 于发出声音，放大环境声音，或发出相位相反、振幅相同的声波以降噪；放 大器模块，用于放大声音电信号；控制模块，控制模块包括主动降噪模块、 听力补偿模块和切换模块；主动降噪模块，用于控制喇叭模块发出与所述声 音电信号相位相反、振幅相同的声波；听力补偿模块用于控制喇叭模块发出 放大所述声音电信号的声波；切换模块用于将主动降噪模块或听力补偿模块 切换至工作状态；麦克风模块、切换模块、听力补偿模块、放大器模块、喇 叭模块依次电连接；麦克风模块、切换模块、主动降噪模块、喇叭模块依次 电连接。

进一步的，所述切换模块包括切换开关，切换开关为触摸开口或物理切 换开关。

进一步的，所述切换模块包括比较电路模块，比较电路模块用于比较声 音电信号与预设值的大小；当所述声音电信号小于预设值时，听力补偿模块 处于工作状态，当声音电信号大于预设值时，切换模块将主动降噪模块切换 至工作状态。

进一步的，所述主动降噪模块包括存储装置、一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一 个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现主动降噪方法，主 动降噪方法包括：

采集当前环境中的音频信息；

对所述音频信息进行解码，得到所述音频信息对应的时域波形；

基于所述时域波形，检测所述音频信息中是否包含语音部分；

若所述音频信息中不包含语音部分，则基于所述音频信息生成噪声模型；

在检测到所述音频信息中包含语音时，基于噪声模型对包含语音和噪声 的混合音频进行降噪和编码处理，得到降噪之后的音频。

进一步的，本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征 在于，基于所述时域波形，检测所述音频信息中是否包含语音部分，包括：

截取所述时域波形在预设时段内的目标波段；

基于预设的声音阈值基线，统计所述目标波段中的波形穿过所述声音阈 值基线的次数；

若所述波形穿过所述声音阈值基线的次数大于或等于预设次数，则判定 所述音频信息中包含语音部分；

基于所述时域波形，检测所述音频信息中是否包含语音部分，包括：

截取所述时域波形在预设时段内的目标波段，

基于预设的声音阈值基线，统计所述目标波段中相邻采样点的幅度值之 间符号不同的次数，

根据所述相邻采样点的幅度值之间符号不同的次数，通过如下公式确定 所述目标波段的音色转换参数：

其中，|x(k)-x(k-1)|≥T，T表示设定差值参数；k表示采样时刻，x(k)表示 幅度值，sum表示总采样次数；

若所述音色转换参数大于等于预设阈值，则判定所述音频信息包含所述 语音部分。

进一步的，本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征 在于，基于所述音频信息生成噪声模型，包括：

基于所述音频信息，生成所述音频信息对应的频谱；

基于所述频谱信息对应的频谱，生成所述噪声模型；

基于噪声模型对包含语音和噪声的混合音频进行降噪和编码处理，得到 降噪之后的音频，包括：

对所述混合音频进行傅里叶变换，得到混合频谱；

对所述噪声模型进行傅里叶变换，得到噪声频谱；

根据所述混合频谱和所述噪声频谱之间的差，估计得到降噪音频对应的 频谱；

对所述降噪音频对应的频谱进行傅里叶反变换，得到所述混合音频对应 的降噪之后的音频。

进一步的，本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征 在于，根据所述混合频谱和所述噪声频谱之间的差，估计得到降噪音频对应 的频谱，包括：

根据所述噪声频谱，确定所述噪声频谱的平均值；

基于所述噪声频谱的平均值和所述混合频谱对应的相位，确定噪声频谱 估值；

根据所述混合频谱和所述噪声频谱估值之间的差，估计得到降噪音频对 应的频谱。

进一步的，本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征 在于，根据所述混合频谱和所述噪声频谱估值之间的差，估计得到降噪音频 对应的频谱，包括：

其中，X(e^jω)表示所述混合频谱；μ(e^jω)表示所述噪声频谱的平均值；ω 表示频谱的实数参数。

本发明的有益效果：本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机， 当环境噪声大于预定值或使用者的接受程度时，可触发切换模块将主动降噪 模块切换至工作状态，使得主动降噪模块控制喇叭模块发出与所述声音电信 号相位相反、振幅相同的声波，以抵消或减弱环境噪声，实现对使用者听力 的保护。当需要补偿使用者听力时，可触发切换模块将主动降噪模块切换至 工作状态，使得主动降噪模块控制喇叭模块发出放大所述声音电信号的声波， 以补偿使用者听力。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申 请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描 述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图 中：

图1示意性示出了根据本申请的一个实施例的模块连接结构示意图；

图2示意性示出了根据本申请的一个实施例的降噪方法的流程图；

图3示意性示出了根据本申请的另一个实施例的实施例的具有听力防 护及听力补偿的智能耳机的示意图；

图4示意性示出了根据本申请的一个实施例的具有听力防护及听力补 偿的智能耳机的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够 以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实 施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达 给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或 更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实 施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术 方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装 置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、耳机、实现或者 操作以避免模糊本申请的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体 相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件 模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或 微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/ 步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解， 而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际 情况改变。

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图所示，本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征 在于，包括：麦克风模块001，用于拾取环境声音并转化成声音电信号；喇 叭模块006，用于发出声音，放大环境声音，或发出相位相反、振幅相同的 声波以降噪；放大器模块，用于放大声音电信号；控制模块，控制模块包括 主动降噪模块003、听力补偿模块004和切换模块002；主动降噪模块003， 用于控制喇叭模块006发出与所述声音电信号相位相反、振幅相同的声波； 听力补偿模块004用于控制喇叭模块006发出放大所述声音电信号的声波； 切换模块002用于将主动降噪模块003或听力补偿模块004切换至工作状态； 麦克风模块001、切换模块002、听力补偿模块004、放大器模块、喇叭模块 006依次电连接；麦克风模块001、切换模块002、主动降噪模块003、喇叭 模块006依次电连接。本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机， 当环境噪声大于预定值或使用者的接受程度时，可触发切换模块002将主动 降噪模块003切换至工作状态，使得主动降噪模块003控制喇叭模块006发 出与所述声音电信号相位相反、振幅相同的声波，以抵消或减弱环境噪声， 实现对使用者听力的保护。

当需要补偿使用者听力时，可触发切换模块002将主动降噪模块003切 换至工作状态，使得主动降噪模块003控制喇叭模块006发出放大所述声音 电信号的声波，以补偿使用者听力。

进一步的，本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，所述切 换模块002包括切换开关，切换开关为触摸开口或物理切换开关。本发明的 一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，使用者可通过手动切换，实现对 使用者听力的保护或补偿使用者听力的功能。

进一步的，本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，所述切 换模块002包括比较电路模块，比较电路模块用于比较声音电信号与预设值 的大小；当所述声音电信号小于预设值时，听力补偿模块004处于工作状态， 当声音电信号大于预设值时，切换模块002将主动降噪模块003切换至工作 状态。本发明的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，可在预设值设定 后，智能的根据环境噪声将主动降噪模块003或听力补偿模块004切换至工 作状态，自动根据环境实现对使用者听力的保护或补偿使用者听力的功能。

图2示出了根据本申请的一个实施例的降噪方法的流程图，该降噪方法 可以由服务器来执行，该服务器可以是图2中所示的服务器。参照图2所示， 该降噪方法至少包括步骤S110至步骤S150，详细介绍如下：

在步骤S110中，采集当前环境中的音频信息。

在本申请的一个实施例中，在耳机开启过程中，可以自动采集当前环境 中的声音，作为音频信息。

在本申请的一个实施例中，采集音频信息的时间可以包括耳机播放音频 的时候，也可以是耳机未播放音频时，还可以是耳机连接蓝牙的时候等等。

在本申请的一个实施例中，音频信息可以为噪声、语音或者歌曲等信息， 此处不做限制。

在本申请的一个实施例中，耳机可以为有线耳机，也可以为无线耳机， 此处不做限制。并且，本实施例中的降噪方法也可以应用于除耳机之外的设 备中，例如音响等。

在步骤S120中，对音频信息进行解码，得到音频信息对应的时域波形。

在本申请的一个实施例中，在获取到音频信息之后，对音频信息进行解 码，得到其中的频域和时域信息，其中可以包括频率、幅度、相位等信息， 以构成时域波形。

在步骤S130中，基于时域波形，检测音频信息中是否包含语音部分。

在本申请的一个实施例中，步骤S130中基于时域波形，检测音频信息 中是否包含语音部分的过程，包括如下步骤：

截取时域波形在预设时段内的目标波段；

基于预设的声音阈值基线，统计目标波段中的波形穿过声音阈值基线的 次数；

若波形穿过声音阈值基线的次数大于或等于预设次数，则判定音频信息 中包含语音部分。

在本申请的一个实施例中，截取时域波形在预设时段内的目标波段可以 包括一段周期中的波形，也可以是预设时间内的波形等等。

在本申请的一个实施例中，本实施例中的声音阈值基线用于表示噪声和 音频之间的分割线，例如两者时间的频率或者幅度分割线。通过统计目标波 段中的波形穿过声音阈值基线的次数，以基于波形穿过声音阈值基线的次数 来判断当前是否包含语音部分。

具体的，若波形穿过声音阈值基线的次数大于或等于预设次数，则判定 音频信息中包含语音部分。若波形穿过声音阈值基线的次数小于预设次数， 则判定音频信息中不包含语音部分。

在本申请的一个实施例中，步骤S130中基于时域波形，检测音频信息 中是否包含语音部分的过程，包括如下步骤：

截取时域波形在预设时段内的目标波段；基于预设的声音阈值基线，统 计目标波段中相邻采样点的幅度值之间符号不同的次数；根据相邻采样点的 幅度值之间符号不同的次数，通过如下公式确定目标波段的音色转换参数：

其中，|x(k)-x(k-1)|≥T，T表示设定差值参数，以保证两个相邻采样点时 间存在数值差，使得两个采样点具有一定的大小差异；k表示采样时刻或者 采样次数等采样标识信息，x(k)表示幅度值或者频率值等，sum表示总采样 次数。

在本申请的一个实施例中，通过sgn[x(k)]对某一数值的正负进行统 计，若x(k)≥0则sgn[x(k)]＝1；若x(k)＜0则sgn[x(k)]＝-1。

在本申请的一个实施例中，通过上述公式的判定，可以降低波形在声音 阈值基线之上时对噪声的判断结果权重，以提升音色转换过程中对噪声判断 的精确度和严格程度，进而提升噪声模型构建的精确度。

在步骤S140中，若音频信息中不包含语音部分，则基于音频信息生成 噪声模型。

在本申请的一个实施例中，若音频信息中不包含语音部分，则判定当前 的声音为全部的噪声，并基于音频信息，生成音频信息对应的频谱，以基于 频谱信息对应的频谱，生成噪声模型。

在本申请的一个实施例中，在生成噪声模型时，可以通过对频谱进行适 当的放大、缩小等处理得到。

本实施例通过提取纯净噪声信号，为后端通过滤波器进一步降噪提供有 利条件，从而在降噪的同时实现语音通信的目的。

在步骤S150中，在检测到音频信息中包含语音时，基于噪声模型对包 含语音和噪声的混合音频进行降噪和编码处理，得到降噪之后的音频。

在本申请的一个实施例中，步骤S150中基于噪声模型对包含语音和噪 声的混合音频进行降噪和编码处理，得到降噪之后的音频的过程，包括如下 步骤：

对混合音频x(k)＝s(k)+n(k)进行傅里叶变换，得到混合频谱： X(e^jω)＝S(e^jω)+N(e^jω)。具体的：

其中，s(k)表示语音，S(e^jω)表示语音频谱；n(k)表示噪声，N(e^jω)表示 混合音频中的噪声的频谱，ω表示频谱的实数参数，L表示混合音频的长度。

对噪声模型进行傅里叶变换，得到噪声模型对应的噪声频谱N(e^jω)，其 中，噪声频谱N(e^jω)幅度的平均值为μ(e^jω)。

根据混合频谱和噪声频谱之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱；在 本申请的一个实施例中，根据混合频谱和噪声频谱之间的差，估计得到降噪 音频对应的频谱，包括：

根据噪声频谱，确定噪声频谱的平均值为μ(e^jω)。基于噪声频谱的平均 值和混合频谱对应的相位，确定噪声频谱估值。

具体的，由于在混合音频中，语音的相位与噪声的相位具有一致性，因 此本实施例用混合音频的频谱X(e^jω)中的相位θ_x(e^jω)代替噪声频谱N(e^jω)的 相位θ_n(e^jω)，得到噪声频谱的参数估值为

以提高语音数据计算 的效率。

根据混合频谱和噪声频谱估值之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱 为：

进一步的，考虑到[|X(e^jω)|-μ(e^jω)]的值可能为负值，若在为负值的情况 下直接将输出归零，则将降低降噪效果。因此，本实施例中当[|X(e^jω)|-μ(e^jω)] 为负值时，估计得到降噪音频对应的频谱为：

通过上述方式，保留降噪之后的音频数据，保证语音数据的完整性和真 实性，进而提高耳机的音频输出效果和降噪效果。

在本申请的一个实施例中，在得到降噪音频对应的频谱之后，对降噪音 频对应的频谱进行傅里叶反变换，得到混合音频对应的降噪之后的音频为：

本实施例中通过实时识别并接收环境中的噪声信息，以基于接收到的噪 声信息建立与当前环境对应的噪声模型，以在播放音频时，基于该噪声模型 对音频进行实时降噪处理。本实施例通过基于实时的噪声模型对混合音频进 行降噪，避免了不同环境下的噪声不同而导致不同的降噪效果，降低了环境 对降噪过程的影响，进而提高了耳机的降噪效果和用户的听觉体验。

以下介绍本申请的装置实施例，可以用于执行本申请上述实施例中的降 噪方法。可以理解的是，装置可以是运行于计算机设备中的一个计算机程序 (包括程序代码)，例如该装置为一个应用软件；该装置可以用于执行本申 请实施例提供的方法中的相应步骤。对于本申请装置实施例中未披露的细 节，请参照本申请上述的降噪方法的实施例。

图3示意性示出了根据本申请的一个实施例的实施例的具有听力防护 及听力补偿的智能耳机的示意图；

参照图3所示，根据本申请的一个实施例的具有听力防护及听力补偿的 智能耳机200，包括：

采集单元210，用于采集当前环境中的音频信息；解码单元220，用于 对音频信息进行解码，得到音频信息对应的时域波形；检测单元230，用于 基于时域波形，检测音频信息中是否包含语音部分；建模单元240，用于若 音频信息中不包含语音部分，则基于音频信息生成噪声模型；降噪单元250， 用于在检测到音频信息中包含语音时，基于噪声模型对包含语音和噪声的混 合音频进行降噪和编码处理，得到降噪之后的音频。

图4示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结 构示意图。

需要说明的是，图4示出的电子设备的计算机系统300仅是一个示例， 不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，计算机系统300包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)301，其可以根据存储在只读存储器(Read-Only Memory，ROM) 302中的程序或者从存储部分308加载到随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)303中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述 实施例中所述的方法。在RAM 303中，还存储有系统操作所需的各种程序和 数据。CPU 301、ROM 302以及RAM 303通过总线304彼此相连。输入/输出(Input/Output，I/O)接口305也连接至总线304。

以下部件连接至I/O接口305：包括键盘、鼠标等的输入部分306；包 括诸如阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等以及扬声器等的输出部分307；包括硬盘等的存储部分308； 以及包括诸如LAN(Local Area Network，局域网)卡、调制解调器等的网 络接口卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处 理。驱动器310也根据需要连接至I/O接口305。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器310上，以 便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分308。

特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现 为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包 括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程 图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通 信部分309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。在该 计算机程序被中央处理单元(CPU)301执行时，执行本申请的系统中限定 的各种功能。

需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读 信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读 存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导 体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具 体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机 磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只 读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光 纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、 光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算 机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令 执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可 读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中 承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式， 包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信 号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机 可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用 或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何 适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的 组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和 计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图 中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程 序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指 令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以 不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以 基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而 定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方 框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现， 或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可 以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这 些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介 质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而 未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当 上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述 实施例中所述的方法。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模 块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式， 上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单 元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步 划分为由多个模块或者单元来具体化。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的 示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来 实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出 来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘， 移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人 计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的 方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想 到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适 应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括 本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据 本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于，包括：

麦克风模块，用于拾取环境声音并转化成声音电信号；

喇叭模块，用于发出声音，放大环境声音，或发出相位相反、振幅相同的声波以降噪；

放大器模块，用于放大声音电信号；

控制模块，控制模块包括主动降噪模块、听力补偿模块和切换模块；主动降噪模块，用于控制喇叭模块发出与所述声音电信号相位相反、振幅相同的声波；听力补偿模块用于控制喇叭模块发出放大所述声音电信号的声波；切换模块用于将主动降噪模块或听力补偿模块切换至工作状态；

麦克风模块、切换模块、听力补偿模块、放大器模块、喇叭模块依次电连接；

麦克风模块、切换模块、主动降噪模块、喇叭模块依次电连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于：所述切换模块包括切换开关，切换开关为触摸开口或物理切换开关。

3.根据权利要求1所述的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于：所述切换模块包括比较电路模块，比较电路模块用于比较声音电信号与预设值的大小；当所述声音电信号小于预设值时，听力补偿模块处于工作状态，当声音电信号大于预设值时，切换模块将主动降噪模块切换至工作状态。

4.根据权利要求1所述的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于：所述主动降噪模块包括存储装置、一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现主动降噪方法，主动降噪方法包括：

采集当前环境中的音频信息；

对所述音频信息进行解码，得到所述音频信息对应的时域波形；

基于所述时域波形，检测所述音频信息中是否包含语音部分；

若所述音频信息中不包含语音部分，则基于所述音频信息生成噪声模型；

在检测到所述音频信息中包含语音时，基于噪声模型对包含语音和噪声的混合音频进行降噪和编码处理，得到降噪之后的音频。

5.根据权利要求4所述的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于，基于所述时域波形，检测所述音频信息中是否包含语音部分，包括：

截取所述时域波形在预设时段内的目标波段；

基于预设的声音阈值基线，统计所述目标波段中的波形穿过所述声音阈值基线的次数；

若所述波形穿过所述声音阈值基线的次数大于或等于预设次数，则判定所述音频信息中包含语音部分；

基于所述时域波形，检测所述音频信息中是否包含语音部分，包括：

截取所述时域波形在预设时段内的目标波段，

基于预设的声音阈值基线，统计所述目标波段中相邻采样点的幅度值之间符号不同的次数，

根据所述相邻采样点的幅度值之间符号不同的次数，通过如下公式确定所述目标波段的音色转换参数：

其中，|x(k)-x(k-1)|≥T，T表示设定差值参数；k表示采样时刻，x(k)表示幅度值，sum表示总采样次数；

若所述音色转换参数大于等于预设阈值，则判定所述音频信息包含所述语音部分。

6.根据权利要求4所述的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于，基于所述音频信息生成噪声模型，包括：

基于所述音频信息，生成所述音频信息对应的频谱；

基于所述频谱信息对应的频谱，生成所述噪声模型；

基于噪声模型对包含语音和噪声的混合音频进行降噪和编码处理，得到降噪之后的音频，包括：

对所述混合音频进行傅里叶变换，得到混合频谱；

对所述噪声模型进行傅里叶变换，得到噪声频谱；

根据所述混合频谱和所述噪声频谱之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱；

对所述降噪音频对应的频谱进行傅里叶反变换，得到所述混合音频对应的降噪之后的音频。

7.根据权利要求6所述的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于，根据所述混合频谱和所述噪声频谱之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱，包括：

根据所述噪声频谱，确定所述噪声频谱的平均值；

基于所述噪声频谱的平均值和所述混合频谱对应的相位，确定噪声频谱估值；

根据所述混合频谱和所述噪声频谱估值之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱。

8.根据权利要求7所述的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于，根据所述混合频谱和所述噪声频谱估值之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱，包括：

其中，X(e^jω)表示所述混合频谱；μ(e^jω)表示所述噪声频谱的平均值；ω表示频谱的实数参数。

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