CN112383856A - 一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，包括智能耳机的发声单元，所述发声单元分为左发声单元、右发声单元；用于采集外部音频的多个外环采集单元；多个所述外环采集单元采集智能耳机外部的外声波信息；对多个所述外声波信息进行音频处理：解析所述外声波信息得到频谱、音量后，按照该外声波信息的频谱大小，判断并分离出该外声波信息的底噪音频信息、选择音频信息；再按照所述选择音频信息的音量大小，判断所述选择音频信息的声场位置信息；将所述外声波信息中的底噪音频信息过滤、并添加声场位置信息后，根据声场位置信息输出至所述左发声单元、右发声单元。

Description

一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法及系统

技术领域

本发明涉及声场检测、音频过滤以及耳机降噪等技术领域，具体涉及一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法及系统。

背景技术

降噪耳机是指利用某种方法达到降低噪音的一种耳机。目前降噪耳机有两种分别为：主动降噪耳机和被动降噪耳机。主动降噪功能就是通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果。主动式降噪耳机带有与外界噪声抗衡的降噪电路它们大部分采用体积较大的头戴式设计，可利用耳塞棉和耳机外壳等构造阻挡外界噪声，进行第一轮隔音，同时也为了有充足的空间安装主动降噪电路以及电源。被动式降噪耳机主要通过包围耳朵形成封闭空间，或者采用硅胶耳塞等隔音材料来阻挡外界噪声。由于噪声没有经过降噪电路芯片处理，一般只能阻隔高频噪声，对低频噪声降噪效果不明显。

主动降噪功能作为现在主流的降噪方式之一，降噪性能强劲，但是降噪能力强也会带来一定的问题，在一些场景中，完全隔绝外部的噪音时，完全密闭的空间可能会影响使用者的听感，会出现减弱使用者的方向感等问题，如何为使用者提供更好的体验，在提高降噪能力的同时减少密闭感、为使用者提高方向判断的能力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法及系统，提高降噪能力的同时减少密闭感、为使用者提高方向判断的能力，可以有效的对底噪的进行选择性降噪。

一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，包括智能耳机的发声单元，所述发声单元分为左发声单元、右发声单元；用于采集外部音频的多个外环采集单元；多个所述外环采集单元采集智能耳机外部的外声波信息；对多个所述外声波信息进行音频处理：解析所述外声波信息得到频谱、音量后，按照该外声波信息的频谱大小，判断并分离出该外声波信息的底噪音频信息、选择音频信息；再按照所述选择音频信息的音量大小，判断所述选择音频信息的声场位置信息；将所述外声波信息中的底噪音频信息过滤、并添加声场位置信息后，根据声场位置信息输出至所述左发声单元、右发声单元。

本发明一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法通过对智能耳机外部环境进行声波采集的方式检测声场、底噪，并对其加以利用或过滤，为佩戴者带来良好的体验，提高降噪能力的同时减少密闭感、为佩戴者提高方向判断的能力，从而降低佩戴主动降噪耳机时产生危险的概率，所述选择音频信息可由佩戴者自己选择不同环境中的底噪，在过滤掉原有底噪的同时还原一部分底噪可以减少密闭感，使耳机佩戴者的耳部获得通透感，更加舒适。

进一步的，为了增加使用者的使用体验，提高降噪效果，所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，还包括用于采集内部音频的内环采集单元，所述内环采集单元设置在所述发声单元内侧；所述内环采集单元采集智能耳机内部的内声波信息；将所述内声波信息与所述外声波信息的频谱信息进行对比，若检测到有相同频谱，则发送声场未密闭信号至智能耳机，若检测到没有相同频谱，则发送声场密闭信号至智能耳机。耳机佩戴者可以通过声场未密闭信号和声场密闭信号来判断耳机是否佩戴正确。

进一步的，对所述外声波信息中的底噪音频信息过滤具体方法为：通过生成与所述底噪音频信息相位相反、振幅相同的声波来抵消所述底噪音频信息。

进一步的，对所述外声波信息中添加声场位置信息具体方法为：根据所述选择音频信息得到所述声场位置信息后，生成模拟外部环境的声场信息，并将所述声场信息输出至所述左发声单元、右发声单元。

进一步的，为了提高对外部环境的采集效率和声场检测效率，所述外环采集单元包括第一采集单元、第二采集单元。

优选的，所述第一采集单元设置在所述左发声单元外侧，所述第二采集单元设置在所述右发声单元外侧。通过设置左右发声单元来模拟人耳的听声辨位，通过识别不同位置的外环采集单元所采集的外声波信息来判断佩戴者所处声场的位置，采用左右设置为最优选。

进一步的，所述第一采集单元、第二采集单元均设置在所述左发声单元或右发声单元外侧。设置在同一侧时，可以根据第一采集单元、第二采集单元的前后或上下关系来实现声场位置的判断。

一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤系统，包括外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元、控制单元以及通讯单元，所述控制单元与外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元以及通讯单元通信连接，其中：所述外环采集单元用于采集所述智能耳机外部的外声波信息，并发送至音频处理单元；所述内环采集单用于元采集所述智能耳机内部的内声波信息，并发送至音频处理单元；所述音频处理单元用于接收所述外声波信息、内声波信息，根据所述外声波信息、内声波信息进行信息处理，生成底噪音频信息、选择音频信息以及声场位置信息，并整合处理所述底噪音频信息、选择音频信息以及声场位置信息后发送至发声单元；所述控制单元用于控制所述外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元以及通讯单元的动作；所述发声单元用于接收所述整合处理后的所述底噪音频信息、选择音频信息以及声场位置信息；所述通讯单元用于建立通信连接。

进一步的，所述音频处理单元包括依次电性连接的预处理单元、A/D转换单元、DSP单元、D/A转换单元以及放大单元，所述预处理单元与外环采集单元、内环采集单元通信连接，所述放大单元与所述发声单元通信连接。

进一步，所述DSP单元采用Cirrus的CS485系列数字音频处理器。

本发明的有益效果体现在：

本发明一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法及系统，提高降噪能力的同时减少密闭感、为使用者提高方向判断的能力，可以有效的对底噪的进行选择性降噪；通过对智能耳机外部环境进行声波采集的方式检测声场、底噪，并对其加以利用或过滤，为佩戴者带来良好的体验，从而降低佩戴主动降噪耳机时产生危险的概率，所述选择音频信息可由佩戴者自己选择不同环境中的底噪，在过滤掉原有底噪的同时还原一部分底噪可以减少密闭感，使耳机佩戴者的耳部获得通透感，更加舒适

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例的原理示意图；

图2为本发明实施例外环采集单元的原理示意图；

图3为本发明实施例音频处理单元的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例

如图1-3所示：

一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，包括智能耳机的发声单元，所述发声单元分为左发声单元、右发声单元；用于采集外部音频的多个外环采集单元；多个所述外环采集单元采集智能耳机外部的外声波信息；对多个所述外声波信息进行音频处理：解析所述外声波信息得到频谱、音量后，按照该外声波信息的频谱大小，判断并分离出该外声波信息的底噪音频信息、选择音频信息；再按照所述选择音频信息的音量大小，判断所述选择音频信息的声场位置信息；将所述外声波信息中的底噪音频信息过滤、并添加声场位置信息后，根据声场位置信息输出至所述左发声单元、右发声单元。

本发明一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法通过对智能耳机外部环境进行声波采集的方式检测声场、底噪，并对其加以利用或过滤，为佩戴者带来良好的体验，提高降噪能力的同时减少密闭感、为佩戴者提高方向判断的能力，从而降低佩戴主动降噪耳机时产生危险的概率，所述选择音频信息可由佩戴者自己选择不同环境中的底噪，在过滤掉原有底噪的同时还原一部分底噪可以减少密闭感，使耳机佩戴者的耳部获得通透感，更加舒适。

在本实施例中，为了增加使用者的使用体验，提高降噪效果，所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，还包括用于采集内部音频的内环采集单元，所述内环采集单元设置在所述发声单元内侧；所述内环采集单元采集智能耳机内部的内声波信息；将所述内声波信息与所述外声波信息的频谱信息进行对比，若检测到有相同频谱，则发送声场未密闭信号至智能耳机，若检测到没有相同频谱，则发送声场密闭信号至智能耳机。耳机佩戴者可以通过声场未密闭信号和声场密闭信号来判断耳机是否佩戴正确。

在本实施例中，对所述外声波信息中的底噪音频信息过滤具体方法为：通过生成与所述底噪音频信息相位相反、振幅相同的声波来抵消所述底噪音频信息。其底噪音频信息过滤方法也可采取现有的主动降噪技术。

在本实施例中，对所述外声波信息中添加声场位置信息具体方法为：根据所述选择音频信息得到所述声场位置信息后，生成模拟外部环境的声场信息，并将所述声场信息输出至所述左发声单元、右发声单元。

在本实施例中，为了提高对外部环境的采集效率和声场检测效率，所述外环采集单元包括第一采集单元、第二采集单元。

在本实施例中优选的，所述第一采集单元设置在所述左发声单元外侧，所述第二采集单元设置在所述右发声单元外侧。通过设置左右发声单元来模拟人耳的听声辨位，通过识别不同位置的外环采集单元所采集的外声波信息来判断佩戴者所处声场的位置，采用左右设置为最优选。

在本实施例中，所述第一采集单元、第二采集单元均设置在所述左发声单元或右发声单元外侧。设置在同一侧时，可以根据第一采集单元、第二采集单元的前后或上下关系来实现声场位置的判断。

一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤系统，包括外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元、控制单元以及通讯单元，所述控制单元与外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元以及通讯单元通信连接，其中：所述外环采集单元用于采集所述智能耳机外部的外声波信息，并发送至音频处理单元；所述内环采集单用于元采集所述智能耳机内部的内声波信息，并发送至音频处理单元；所述音频处理单元用于接收所述外声波信息、内声波信息，根据所述外声波信息、内声波信息进行信息处理，生成底噪音频信息、选择音频信息以及声场位置信息，并整合处理所述底噪音频信息、选择音频信息以及声场位置信息后发送至发声单元；所述控制单元用于控制所述外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元以及通讯单元的动作；所述发声单元用于接收所述整合处理后的所述底噪音频信息、选择音频信息以及声场位置信息；所述通讯单元用于建立通信连接。所述外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元、控制单元以及通讯单元均采用现有的硬件设备即可。

在本实施例中，所述音频处理单元包括依次电性连接的预处理单元、A/D转换单元、DSP单元、D/A转换单元以及放大单元，所述预处理单元与外环采集单元、内环采集单元通信连接，所述放大单元与所述发声单元通信连接。

在本实施例中优选，所述DSP单元采用Cirrus的CS485系列数字音频处理器。Cirrus公司的CS485xx DSP系列可提供高性能的后处理和数字音频混合，在PCM输入上提供的双时钟域允许不同采样频率的音频流的混合，CS485xx系列产品包括三个器件，分别是CS48520、CS48540和CS48560，各器件之间的差异在可用的输入和输出数的不同。所有DSP支持双输入时钟控制和双音频处理路径，并都采用48引脚QFP封装。智能耳机设备可采用现有的头戴式耳机或入耳式耳机等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，包括智能耳机的发声单元，所述发声单元分为左发声单元、右发声单元，其特征在于，还包括：

用于采集外部音频的多个外环采集单元；

多个所述外环采集单元采集智能耳机外部的外声波信息；

对多个所述外声波信息进行音频处理：解析所述外声波信息得到频谱、音量后，按照该外声波信息的频谱大小，判断并分离出该外声波信息的底噪音频信息、选择音频信息；再按照所述选择音频信息的音量大小，判断所述选择音频信息的声场位置信息；

将所述外声波信息中的底噪音频信息过滤、并添加声场位置信息后，根据声场位置信息输出至所述左发声单元、右发声单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，其特征在于，还包括用于采集内部音频的内环采集单元，所述内环采集单元设置在所述发声单元内侧；

所述内环采集单元采集智能耳机内部的内声波信息；

将所述内声波信息与所述外声波信息的频谱信息进行对比，若检测到有相同频谱，则发送声场未密闭信号至智能耳机，若检测到没有相同频谱，则发送声场密闭信号至智能耳机。

3.根据权利要求1所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，其特征在于，对所述外声波信息中的底噪音频信息过滤具体方法为：

通过生成与所述底噪音频信息相位相反、振幅相同的声波来抵消所述底噪音频信息。

4.根据权利要求1所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，其特征在于，对所述外声波信息中添加声场位置信息具体方法为：

根据所述选择音频信息得到所述声场位置信息后，生成模拟外部环境的声场信息，并将所述声场信息输出至所述左发声单元、右发声单元。

5.根据权利要求1所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，其特征在于：所述外环采集单元包括第一采集单元、第二采集单元。

6.根据权利要求5所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，其特征在于：所述第一采集单元设置在所述左发声单元外侧，所述第二采集单元设置在所述右发声单元外侧。

7.根据权利要求5所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，其特征在于：所述第一采集单元、第二采集单元均设置在所述左发声单元或右发声单元外侧。

8.一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤系统，其特征在于，包括权利要求1-7其中任一项所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤方法，还包括外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元、控制单元以及通讯单元，所述控制单元与外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元以及通讯单元通信连接，其中：

所述外环采集单元用于采集所述智能耳机外部的外声波信息，并发送至音频处理单元；

所述内环采集单用于元采集所述智能耳机内部的内声波信息，并发送至音频处理单元；

所述音频处理单元用于接收所述外声波信息、内声波信息，根据所述外声波信息、内声波信息进行信息处理，生成底噪音频信息、选择音频信息以及声场位置信息，并整合处理所述底噪音频信息、选择音频信息以及声场位置信息后发送至发声单元；

所述控制单元用于控制所述外环采集单元、内环采集单元、发声单元、音频处理单元以及通讯单元的动作；

所述发声单元用于接收所述整合处理后的所述底噪音频信息、选择音频信息以及声场位置信息；

所述通讯单元用于建立通信连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤系统，其特征在于：所述音频处理单元包括依次电性连接的预处理单元、A/D转换单元、DSP单元、D/A转换单元以及放大单元，所述预处理单元与外环采集单元、内环采集单元通信连接，所述放大单元与所述发声单元通信连接。

10.根据权利要求9所述的一种用于智能耳机的声场检测、音频过滤系统，其特征在于：所述DSP单元采用Cirrus的CS485系列数字音频处理器。

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