CN112584267A - 一种防大风噪方法及耳机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种防大风噪方法及耳机,方法适用于耳机,包括以下步骤:1)获取前馈麦克风所采集到的第一音频信号和第二音频信号;2)分别计算出第一音频信号和第二音频信号的信噪比;3)使第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比与信噪比阈值对比;4)计算出第一音频信号和第二音频信号之间的相关值;5)使第一音频信号和第二音频信号之间的相关值与相关阈值对比;耳机包括耳塞、前馈麦克风、扬声器和控制器,前馈麦克风摄于耳塞的外侧,扬声器装设于耳塞内,控制器包括模数转换模块、分帧处理模块、语音激活检测模块、信噪比运算模块、前馈降噪滤波器、相关值运算模块和主控模块。本发明能避免风噪声到达人耳,提高耳机的降噪效果。

Description

一种防大风噪方法及耳机
技术领域
本发明涉及耳机技术领域,特别涉及一种防大风噪方法及耳机。
背景技术
前馈降噪的基本原理是由设置在耳机外部的前馈麦克风采集环境噪声信号,并通过降噪滤波器对环境噪声进行反相处理,通过耳机内部的扬声器播出与环境噪声信号等值反相的降噪信号,以对环境噪声信号进行抵消。
风噪是空气流动经过物体表面产生的声音,对于降噪耳机而言,当风经过前馈降噪麦克风表面并击打麦克风薄膜所产生的声音,而麦克风是不会区分收音的,这种声音是随机性极强的,当降噪滤波器无法及时处理该噪声信号时,前馈降噪麦克风却仍会收录该风噪声到达人耳,会使消费者有体验恶劣的影响,极其影响用户体验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,针对上述现有技术中的不足,提供一种防大风噪方法及耳机,其能避免风噪声到达人耳,提高耳机的降噪效果,给用户带来良好的体验感。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种防大风噪方法,适用于耳机,包括以下步骤:
1)获取设置于所述耳机两耳塞上的前馈麦克风所采集到的第一音频信号和第二音频信号;
2)分别计算出第一音频信号和第二音频信号的信噪比;
3)使第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比与存储于耳机内的信噪比阈值对比;其中,当第一音频信号的信噪比和第二噪声信噪比均小于信噪比阈值时,则进入步骤4);
4)计算出第一音频信号和第二音频信号之间的相关值;
5)使第一音频信号和第二音频信号之间的相关值与存储于耳机内的相关阈值对比,当相关值不大于相关阈值时,耳机停止根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理;当相关值大于相关阈值时,耳机根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理。
作为一种优选方案,步骤2)在计算第一音频信号和第二音频信号的信噪比之前,通过耳机内的模数转化模块使第一音频信号和第二音频信号由模拟信号转换成数字信号。
步骤2)计算第一音频信号/第二音频信号信噪比的方法包括以下步骤:
1)对第一音频信号/第二音频信号进行分帧和加窗处理;
2)通过语音激活检测识别出第一音频信号/第二音频信号中的语音片段和噪声片段;
3)获取第一音频信号/第二音频信号中语音片段的平均幅值,得到第一音频信号/第二音频信号中语音平均幅值;
4)获取第一音频信号/第二音频信号中噪声片段的平均幅值,得到第一音频信号/第二音频信号中噪声平均幅值;
5)以第一音频信号/第二音频信号中语音平均幅值与第一音频信号/第二音频信号中噪声平均幅值相除得到的比值为底数,e为对数进行对数运算,将得到的对数运算结果乘以倍数20得到第一音频信号/第二音频信号的信噪比。
作为一种优选方案,步骤4)中计算第一音频信号和第二音频信号之间的相关值是第一音频信号的信噪比除以第二音频信号的信噪比得到的商值。
作为一种优选方案,步骤5)中耳机停止根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理包括:控制所述耳机的前馈降噪滤波器停止生成前馈降噪信号。
作为一种优选方案,步骤5)中耳机停止根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理的同时,对耳机的后馈降噪滤波器生成后馈降噪信号进行淡入淡出处理和迟滞效果处理。
一种耳机,包括耳塞、前馈麦克风、扬声器和控制器,所述耳塞和前馈麦克风均为两个,每个耳塞上设置有一前馈麦克风,所述前馈麦克风摄于耳塞的外侧, 所述扬声器装设于耳塞内,两个前馈麦克风用于将采集到的第一音频信号和第二音频信号发送至控制器,所述控制器包括:
模数转换模块,用于使第一音频信号和第二音频信号由模拟信号转换成数字信号;
分帧处理模块,用于对第一音频信号和第二音频信号进行分帧处理;
语音激活检测模块,用于对经分帧处理后的第一音频信号和第二音频信号进行分析,识别出语音片段和噪声片段;
信噪比运算模块,用于根据识别出的第一音频信号的语音片段和噪声片段以及第二音频信号的语音片段和噪声片段计算出第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比;
前馈降噪滤波器,用于根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号,并发送至扬声器播放出来;
相关值运算模块,用于根据第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比计算出第一音频信号和第二音频信号之间的相关值;
主控模块,用于使第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比与存储于其内的信噪比阈值对比;当第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比均小于信噪比阈值时,控制相关值运算模块计算出相关值,并使相关值与存储于其内的相关阈值对比;当相关值不大于相关阈值时,控制前馈降噪滤波器停止根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号。
作为一种优选方案,所述耳机还包括后馈麦克风,所述后馈麦克风设置于耳塞与人耳的耦合腔内,所述控制器还包括后馈降噪滤波器,所述后馈降噪滤波器根据后馈麦克风拾取的后馈信号生成后馈降噪信号。
本发明的有益效果是:本防大风噪方法能通过实时监控前馈麦克风采集外界信号强弱来判断是否存在风噪异响,并实时停止生成前馈降噪信号,以避免风噪声到达人耳,从而达到提高耳机的降噪效果,给用户带来良好的体验感。
附图说明
图1为本发明之耳机的结构示意图;
图2为本发明之防大风噪方法的流程框架图;
图3为本发明之计算第一音频信号/第二音频信号信噪比方法的流程框架图。
图中:1-前馈麦克风,2-扬声器,3-控制器,31-模数转换模块,32-分帧处理模块,33-语音激活检测模块,34-信噪比运算模块,35-前馈降噪滤波器,36-相关值运算模块,37-主控模块,38-后馈降噪滤波器,39-数模转换模块,4-后馈麦克风。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
如图1所示,一种耳机,包括耳塞、前馈麦克风1、扬声器2以及控制器3,所述耳塞和前馈麦克风1均为两个,每个耳塞上设置有一前馈麦克风1,所述前馈麦克风1摄于耳塞的外侧, 所述扬声器2装设于耳塞内,两个前馈麦克风1用于将采集到的第一音频信号和第二音频信号发送至控制器3,所述控制器3包括:
模数转换模块31,用于使第一音频信号和第二音频信号由模拟信号转换成数字信号;
分帧处理模块32,用于对第一音频信号和第二音频信号进行分帧处理;
语音激活检测模块33,用于对经分帧处理后的第一音频信号和第二音频信号进行分析,识别出语音片段和噪声片段;
信噪比运算模块34,用于根据识别出的第一音频信号的语音片段和噪声片段以及第二音频信号的语音片段和噪声片段计算出第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比;
前馈降噪滤波器35,用于根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号,并发送至扬声器2播放出来;
相关值运算模块36,用于根据第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比计算出第一音频信号和第二音频信号之间的相关值;
主控模块37,用于使第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比与存储于其内的信噪比阈值对比;当第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比均小于信噪比阈值时,控制相关值运算模块36计算出相关值,并使相关值与存储于其内的相关阈值对比;当相关值不大于相关阈值时,控制前馈降噪滤波器35停止根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号。
作为一种优选方案,所述耳机还包括后馈麦克风4,所述后馈麦克风4设置于耳塞与人耳的耦合腔内,所述控制器3还包括后馈降噪滤波器38,所述后馈降噪滤波器38根据后馈麦克风4拾取的后馈信号生成后馈降噪信号。
所述模数转换模块31使后馈信号由模拟信号转换成数字信号。
作为一种优选方案,所述控制器3还包括数模转换模块39,所述数模转换模块39使输出信号由数字信号转换成模拟信号。
当相关值不大于相关阈值时,所述输出信号为后馈降噪滤波器38根据后馈麦克风4拾取的后馈信号生成后馈降噪信号;且主控模块37对输出信号进行淡入淡出处理和迟滞效果处理;
由于当相关值不大于相关阈值时代表风噪异响严重,前馈降噪滤波器35无法及时处理这种风噪声,若此时前馈降噪滤波器35根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号,非但不能降噪,使风噪声到达人耳,因此,此时需要控制前馈降噪滤波器35停止根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号,而由于缺少前馈降噪信号,会造成音频不协调,为提高音频的协调性,需对输出信号进行淡入淡出处理和迟滞效果处理。
当相关值大于相关阈值时,所述输出信号为前馈噪滤波器根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号以及后馈降噪滤波器38根据后馈麦克风4拾取的后馈信号生成后馈降噪信号混波形成的降噪音频信号。
如图2所示,一种防大风噪方法,适用于以上所述耳机,包括以下步骤:
1)获取设置于所述耳机两耳塞上的前馈麦克风1所采集到的第一音频信号和第二音频信号;
2)分别计算出第一音频信号和第二音频信号的信噪比;
3)使第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比与存储于耳机内的信噪比阈值对比;其中,当第一音频信号的信噪比和第二噪声信噪比均小于信噪比阈值时,则进入步骤4);
4)计算出第一音频信号和第二音频信号之间的相关值;
5)使第一音频信号和第二音频信号之间的相关值与存储于耳机内的相关阈值对比,当相关值不大于相关阈值时,耳机停止根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理;当相关值大于相关阈值时,耳机根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理。
作为一种优选方案,步骤2)在计算第一音频信号和第二音频信号的信噪比之前,通过耳机内的模数转化模块使第一音频信号和第二音频信号由模拟信号转换成数字信号。
如图3所示,步骤2)计算第一音频信号/第二音频信号信噪比的方法包括以下步骤:
1)对第一音频信号/第二音频信号进行分帧和加窗处理;
2)通过语音激活检测识别出第一音频信号/第二音频信号中的语音片段和噪声片段;
3)获取第一音频信号/第二音频信号中语音片段的平均幅值,得到第一音频信号/第二音频信号中语音平均幅值;
4)获取第一音频信号/第二音频信号中噪声片段的平均幅值,得到第一音频信号/第二音频信号中噪声平均幅值;
5)以第一音频信号/第二音频信号中语音平均幅值与第一音频信号/第二音频信号中噪声平均幅值相除得到的比值为底数,e为对数进行对数运算,将得到的对数运算结果乘以倍数20得到第一音频信号/第二音频信号的信噪比。
作为一种优选方案,步骤4)中计算第一音频信号和第二音频信号之间的相关值是第一音频信号的信噪比除以第二音频信号的信噪比得到的商值。
作为一种优选方案,步骤5)中耳机停止根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理包括:控制所述耳机的前馈降噪滤波器35停止生成前馈降噪信号。
作为一种优选方案,步骤5)中耳机停止根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理的同时,对耳机的后馈降噪滤波器38生成后馈降噪信号进行淡入淡出处理和迟滞效果处理。
由于当相关值不大于相关阈值时代表风噪异响严重,前馈降噪滤波器35无法及时处理这种风噪声,若此时前馈降噪滤波器35根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号,非但不能降噪,使风噪声到达人耳,因此,此时需要控制前馈降噪滤波器35停止根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号,而由于缺少前馈降噪信号,会造成音频不协调,为提高音频的协调性,需对后馈降噪滤波器38生成后馈降噪信号进行淡入淡出处理和迟滞效果处理。
本发明的有益效果是:本防大风噪方法能通过实时监控前馈麦克风采集外界信号强弱来判断是否存在风噪异响,并实时停止生成前馈降噪信号,以避免风噪声到达人耳,从而达到提高耳机的降噪效果,给用户带来良好的体验感。
以上所述,仅是本发明较佳实施方式,凡是依据本发明的技术方案对以上的实施方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种防大风噪方法,适用于耳机,其特征在于:包括以下步骤:
1)获取设置于所述耳机两耳塞上的前馈麦克风所采集到的第一音频信号和第二音频信号;
2)分别计算出第一音频信号和第二音频信号的信噪比;
3)使第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比与存储于耳机内的信噪比阈值对比;其中,当第一音频信号的信噪比和第二噪声信噪比均小于信噪比阈值时,则进入步骤4);
4)计算出第一音频信号和第二音频信号之间的相关值;
5)使第一音频信号和第二音频信号之间的相关值与存储于耳机内的相关阈值对比,当相关值不大于相关阈值时,耳机停止根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理;当相关值大于相关阈值时,耳机根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理。
2.根据权利要求1所述的一种防大风噪方法,其特征在于:步骤2)在计算第一音频信号和第二音频信号的信噪比之前,通过耳机内的模数转化模块使第一音频信号和第二音频信号由模拟信号转换成数字信号。
3.根据权利要求2所述的一种防大风噪方法,其特征在于:步骤2)计算第一音频信号/第二音频信号信噪比的方法包括以下步骤:
1)对第一音频信号/第二音频信号进行分帧和加窗处理;
2)通过语音激活检测识别出第一音频信号/第二音频信号中的语音片段和噪声片段;
3)获取第一音频信号/第二音频信号中语音片段的平均幅值,得到第一音频信号/第二音频信号中语音平均幅值;
4)获取第一音频信号/第二音频信号中噪声片段的平均幅值,得到第一音频信号/第二音频信号中噪声平均幅值;
5)以第一音频信号/第二音频信号中语音平均幅值与第一音频信号/第二音频信号中噪声平均幅值相除得到的比值为底数,e为对数进行对数运算,将得到的对数运算结果乘以倍数20得到第一音频信号/第二音频信号的信噪比。
4.根据权利要求3所述的一种防大风噪方法,其特征在于:步骤4)中计算第一音频信号和第二音频信号之间的相关值是第一音频信号的信噪比除以第二音频信号的信噪比得到的商值。
5.根据权利要求4所述的一种防大风噪方法,其特征在于:步骤5)中耳机停止根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理包括:控制所述耳机的前馈降噪滤波器停止生成前馈降噪信号。
6.根据权利要求5所述的一种防大风噪方法,其特征在于:步骤5)中耳机停止根据第一音频信号和第二音频信号进行前馈降噪处理的同时,,对耳机的后馈降噪滤波器生成后馈降噪信号进行淡入淡出处理和迟滞效果处理。
7.一种耳机,其特征在于:包括耳塞、前馈麦克风、扬声器和控制器,所述耳塞和前馈麦克风均为两个,每个耳塞上设置有一前馈麦克风,所述前馈麦克风摄于耳塞的外侧, 所述扬声器装设于耳塞内,两个前馈麦克风用于将采集到的第一音频信号和第二音频信号发送至控制器,所述控制器包括:
模数转换模块,用于使第一音频信号和第二音频信号由模拟信号转换成数字信号;
分帧处理模块,用于对第一音频信号和第二音频信号进行分帧处理;
语音激活检测模块,用于对经分帧处理后的第一音频信号和第二音频信号进行分析,识别出语音片段和噪声片段;
信噪比运算模块,用于根据识别出的第一音频信号的语音片段和噪声片段以及第二音频信号的语音片段和噪声片段计算出第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比;
前馈降噪滤波器,用于根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号,并发送至扬声器播放出来;
相关值运算模块,用于根据第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比计算出第一音频信号和第二音频信号之间的相关值;
主控模块,用于使第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比与存储于其内的信噪比阈值对比;当第一音频信号的信噪比和第二音频信号的信噪比均小于信噪比阈值时,控制相关值运算模块计算出相关值,并使相关值与存储于其内的相关阈值对比;当相关值不大于相关阈值时,控制前馈降噪滤波器停止根据第一音频信号和第二音频信号生成前馈降噪信号。
8.根据权利要求7所述的一种耳机,其特征在于:还包括后馈麦克风,所述后馈麦克风设置于耳塞与人耳的耦合腔内,所述控制器还包括后馈降噪滤波器,所述后馈降噪滤波器根据后馈麦克风拾取的后馈信号生成后馈降噪信号。
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