CN112752195A - 用于耳机的音频功放处理方法和音频功放系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于耳机的音频功放处理方法和音频功放系统。音频功放处理方法包括：设置AB类功放器件和D类功放器件，使其可选择地耦联到所述数模转换器和扬声器；确定所述耳机的主动降噪功能的状态；在所述耳机的主动降噪状态为关闭状态的情况下，将D类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理；在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，或者在所述耳机的主动降噪功能为启用状态且麦克风采集到的环境噪声低于第一阈值的情况下，将AB类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理，其中，所述第一阈值被定义为使得高于第一阈值的环境噪声掩盖功放器件的底噪。如此，可在减少“嘶嘶”噪声的同时降低功耗。

Description

用于耳机的音频功放处理方法和音频功放系统

技术领域

本公开涉及用于耳机的音频处理方法和音频处理系统，更具体地，涉及一种用于耳机的音频功放处理方法和音频功放系统，尤其是用于具备主动降噪功能的耳机的音频功放处理方法和音频功放系统。

背景技术

随着社会进步和人民生活水平的提高，耳机已成为人们必不可少的生活用品。具备主动噪声抑制功能(也称为“主动降噪功能”)的耳机能够使得用户在机场、地铁、飞机、餐厅等各种嘈杂环境下享受到舒适的降噪体验，其越来越多地受到市场和客户的广泛认可。主动降噪功能的原理是通过耳机主动发出相位相反的声波来抵消声波(前馈路径)或者在声音通路上加上反馈路径来减少耳机听到的噪音。但是，现在具备主动降噪功能的耳机经常容易产生“嘶嘶”声、“噗噗”声以及“啪啪”的噪声，严重影响了用户的听音体验，而且功耗通常较大。

发明内容

提供了本公开以解决现有技术中存在的上述问题。

本公开旨在提供一种用于耳机的音频功放处理方法和音频功放系统，该耳机包括麦克风、滤波器、数模转换器和扬声器用于实现主动降噪功能，也就是具备主动降噪功能的耳机，其能够显著减少甚至消除启用主动降噪功能的状态下耳机发出的“嘶嘶”“噗噗”声，提升用户在启用主动降噪功能的状态下的听音体验，同时兼具降低耳机功耗的效果。

根据本公开的第一方案，提供了一种用于耳机的音频功放处理方法。所述耳机可以包括麦克风、滤波器、数模转换器和扬声器用于实现主动降噪功能。所述音频功放处理方法可以包括如下步骤。可设置AB类功放器件和D类功放器件，使其可选择地耦联到所述数模转换器和扬声器。可以确定所述耳机的主动降噪功能的状态。在所述耳机的主动降噪状态为关闭状态的情况下，可将D类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理。在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，或者在所述耳机的主动降噪功能为启用状态且麦克风采集到的环境噪声低于第一阈值的情况下，可将AB类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理，其中，所述第一阈值被定义为使得高于第一阈值的环境噪声掩盖功放器件的底噪。

根据本公开的第二方案，提供了一种用于耳机的音频功放系统。所述耳机包括麦克风、滤波器、数模转换器和扬声器用于实现主动降噪功能。所述音频功放系统可以包括功放组件、切换单元和控制单元。所述功放组件可以包括AB类功放器件和D类功放器件两者。切换单元可以配置为：根据切换指令，切换到AB类功放器件和D类功放器件中的相应一个以耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理。控制单元可以配置为：确定所述耳机的主动降噪功能的状态；在所述耳机的主动降噪功能为关闭状态的情况下，向所述切换单元发送切换到D类功放器件的切换指令。控制单元可以进一步配置为：在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，或者在所述耳机的主动降噪功能为启用状态且麦克风采集到的环境噪声低于第一阈值的情况下，向所述切换单元发送切换到AB类功放器件的切换指令，其中，所述第一阈值被定义为使得高于第一阈值的环境噪声掩盖功放器件的底噪。

利用根据本公开各个实施例的用于具备主动降噪功能的耳机的音频功放处理方法和音频功放系统，能够显著减少甚至消除启用主动降噪功能的状态下耳机发出的“嘶嘶”“噗噗”声，提升用户在启用主动降噪功能的状态下的听音体验，同时兼具降低耳机功耗的效果。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1示出根据本公开实施例的耳机的主动降噪过程的示意图；

图2示出根据本公开实施例的AB类功放器件的示意性框图；

图3示出根据本公开实施例的D类功放器件的示意性框图；

图4示出根据本公开实施例的用于具备主动降噪功能的耳机的音频功放处理方法；

图5示出根据本公开实施例的用于具备主动降噪功能的耳机的音频功放处理方法；

图6示出根据本公开实施例的具备主动降噪功能的耳机的构造的示意性框图；

图7(a)示出根据本公开实施例的功放组件和切换单元的示例性电路图；

图7(b)示出根据本公开实施例的功放组件和切换单元的示例性电路图；以及

图8示出根据本公开实施例的用于预先测量补偿增益的功放组件和切换单元的示例性电路图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。

耳机可以包括麦克风、滤波器、数模转换器和扬声器用于实现主动降噪功能。作为示例，图1示出了根据本公开实施例的耳机的主动降噪过程的示意图。如图1所示，通常，耳机可以通过前馈路径和/或反馈路径来实现主动降噪过程。为了更全面地描述主动降噪过程，下面结合前馈滤波器111、回声滤波器112和反馈滤波器113三者进行说明；但须知，可以视具体情况(例如功耗、降噪所需时间与降噪效果之间的权衡)来选择性地启用各个滤波器。在一些实施例中，在主动降噪功能是启用状态的情况下，前馈滤波器111可以是启用的，回声滤波器112和反馈滤波器113则可以选择性启用。

在一些实施例中，在前馈路径上，可以由耳外麦克风101a采集环境噪声，耳外麦克风101a采集到的环境噪声除周围环境产生的噪声外，还可以包括耳机的扬声器107播放音频信号时，漏到周围环境的音频分量，该部分音频分量也成为环境噪声的一部分。将采集到的环境噪声通过模拟增益102a的增益处理以及第一模数转换器103a的模数转换处理后，被传输至第一低通及下采样滤波器104a。第一低通及下采样滤波器104a能够降低滤波器采样率，从而降低功耗并减少滤波器阶数，进而减小降噪芯片的面积以及降低成本。随后，由前馈滤波器111对经过第一低通及下采样滤波器104a的环境噪声信号进行滤波，以对耳外麦克风101a采集到的环境噪声进行降噪处理。经降噪处理后的环境信号被传输至加法器109，随后经数模转换器106的数模转换处理后，由扬声器107播放。扬声器107播放出的经前馈滤波的环境噪声与到达耳内的环境噪声产生空中对消以实现降噪。

在一些实施例中，在反馈路径上，耳内麦克风101b在耳机内侧靠近耳道的位置上采集耳内噪声，耳内噪声包括播放音频信号时产生的音频回声信号以及空中对消后的耳内残留信号。将采集到的耳内噪声通过模拟增益102b的增益处理以及第二模数转换器103b的模数转换处理后，被传输至第二低通及下采样滤波器104b。第二低通及下采样滤波器104b能够降低滤波器采样率，从而降低功耗并减少滤波器阶数，进而减小降噪芯片的面积以及降低成本。随后，经过第二低通及下采样滤波器104b的耳内噪声信号被传输至加法器110。待播音频信号105为要被传输至扬声器107播放的音频信号，一方面其被传输至加法器109，经数模转换器106的数模转换处理后，由扬声器107播放；另一方面其被传输至回声滤波器112，回声滤波器112用于抵消待播音频信号105经扬声器107播放后产生的音频回声信号，随后经回声滤波器112滤波的待播音频信号105被送入加法器110。加法器110整合经第二低通及下采样滤波器104b处理后的耳内噪声以及经回声滤波器112处理后的音频信号，这样反馈路径上的噪声信号将不再受音频回声信号的影响。加法器110随后将整合后的噪声信号传输至反馈滤波器113进行滤波以实现反馈降噪。反馈滤波后的噪声信号经限幅器108后，被传输至加法器109，经数模转换器106的数模转换处理后，由扬声器107播放。

以上为基于本公开实施例的对耳机进行主动降噪的工作原理，能够实现耳机的主动降噪功能，提高耳机的降噪效果，以及提升用户的听音体验。

在一些实施例中，前馈滤波器603、回声滤波器604和反馈滤波器605可以实现为可编程(例如至少滤波器系数可写入)的硬件，诸如FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(特定用途集成电路)、SOC(片上系统)、DSP(数字信号处理器)芯片中的任何一种；也可以实现为存储器上所存储且可由微处理单元执行的可执行计算机指令。进一步地，所述微处理单元包括例如但不限于DSP、单片机、SOC、ARM(高级精简指令集计算机)处理器、Intel处理器和无内部互锁流水级的微处理器(MIPS处理器)等。

通常，在数模转换器106的输出侧扬声器107的输入侧可以设有功放组件100，以通过耦联到所述数模转换器106和扬声器107来执行音频功放处理。注意，在本公开中的术语“功放组件”表示包含各种功放器件和各种辅助器件的器件组合，各种辅助器件例如但不限于放大器、电阻等。功放组件100中的功放器件可以包括但不限于AB类功放器件、D类功放器件等。

图2示出根据本公开实施例的AB类功放器件的示意性框图。注意，图2的电路结构仅仅是AB类功放器件的示例性电路，实际也可以按需进行各种修改。如图2所示，AB类功放器件可以包括放大器1、偏置电路2、一对级联的晶体管4a和4b。其中，晶体管4a和4b分别是PNP和NPN型，晶体管4a的集电极被提供电压+Vdd，晶体管4a的发射极连接到晶体管4b的发射极，晶体管4b的集电极被提供电压-Vss。放大器1的一个输入端接收输入信号而另一个输入端接地，放大器1的输出馈送到偏置电路2，偏置电路2具有两个输出端，分别连接到晶体管4a和4b的基极，晶体管4a和晶体管4b的互相连接的发射极连接到扬声器107，且所接收的输入信号也负反馈3到所述发射极与扬声器107之间的接入点。可以看到，AB类功放器件通常有两个偏压，在无信号时也有少量电流通过输出晶体管4a和4b。AB类功放器件在信号小时，采用A类工作模式，以改善电路线性；而当信号提高到某一电平时，则自动转为B类工作模式，以获得较高的效率。相对A类、B类放大而言，AB类功放器件可以获得较小的交越失真并提高效率、减少热量，其实际放大效率通常为35％-45％，功耗较高，但底噪较低。本发明人发现，在采用AB类功放器件用于功放组件100的情况下，即便启用主动降噪功能也能显著减少“嘶嘶”声，提升用户的听音体验。

图3示出根据本公开实施例的D类功放器件的示意性框图。注意，图3的电路结构仅仅是D类功放器件的示例性电路，实际也可以按需进行各种修改。如图3所示，D类功放器件可以包括放大器5、三角波发生器6、比较器7、负反馈支路8、死区时间控制单元9、电平移动单元10以及末级的一对金属氧化物场效应管(MOSFET)11a和11b，其中负反馈支路8将输入信号负反馈到MOSFET 11a和11b的互相连接点与放大器107之间的接入点。D类功放器件与AB类放大器不同，其工作原理基于一对金属氧化物场效应管(MOSFET)11a和11b的开关，可在极短的时间内完全导通或完全截止。两只MOSFET 11a和11b不会在同一时刻导通，因此产生的热量很少。这种类型的功放器件放大效率很高(90％左右，远高于AB类功放器件)，功耗显著低于AB类功放器件。不过另一方面，开关工作模式也增加了输出信号的失真。

D类功放器件的工作原理有点类似开关稳压电源，它是通过控制功率管(即MOSFET11a和11b)的开关(通/断)来获得功率转换的。MOSFET 11a和11b在导通的时候虽然电流最大，但是管压降却很低；而在截止的时候虽然电压最大，电流却等于零。作为开关器件的MOSFET 11a和11b总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。这种耗电只与管子的特性有关，而与信号输出的大小无关，这样消耗在器件上的功率就很小，适合用作大功率功放的输出。

D类功率放大器不是像A类、A/B类功放那样，按某种线性比例去放大音频信号；而是通过某种调制的方式，来获得与输入音频信号相关的开关波形，然后再通过低通滤波器，滤除了开关脉冲中的高频谐波分量，从而恢复出功率增强了的音频信号。D类功放与模拟功放最显著的不同点就是对音频信号的调制，可以采用例如但不限于三角波调制方式和Δ-∑调制方式等。图3示出了三角波调制方式作为示例，由图3可见，输入信号经过前级的放大器5放大后，并不是直接去驱动末级的MOSFET 11a和11b，而是由比较器7与一个某种频率的三角波(例如可由三角波发生器6生成)进行比较，产生出随着输入信号正弦波规律变化的、不同脉冲宽度的方波信号，去驱动末级的MOSFET 11a和11b的通/断。在这里，末级的MOSFET11a和11b的作用相当于一个开关。图2中，死区时间控制单元9可以配置为防止MOSFET 11a和11b直通受损；电平移动单元10可以配置为电路的上臂提供所需的偏置电平。

图4示出根据本公开实施例的用于具备主动降噪功能的耳机的音频功放处理方法。如图4所示，所述音频功放处理方法可以包括如下步骤。

在步骤401，可以同时设置AB类功放器件和D类功放器件，使其可选择地耦联到所述数模转换器和扬声器。相较仅仅在数模转换器和扬声器之间耦联单种功放器件来说，同时设置底噪和功耗水平可以互补的AB类功放器件和D类功放器件，按照底噪优先还是功耗优先的具体需求，可以将对应的功放器件耦联到数模转换器和扬声器执行音频功放处理，以满足具体需求。

可以在步骤402，确定所述耳机的主动降噪功能的状态，例如是启用状态还是关闭状态。可以在步骤403判定耳机的主动降噪功能是否为关闭状态，如果是，则可以将D类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理(步骤404)。本发明人发现，“嘶嘶”声等噪声能被人耳所感知或明显感知与主动降噪功能的开启具有紧密关联性，在主动降噪功能为关闭状态的情况下，通常启用底噪较大的D类功放器件进行功放处理也不会发生易被人耳所感知的“嘶嘶”声等噪声,此时启用D类功放器件而非AB类功放器件可以显著降低功耗。

在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，则可以将AB类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理(步骤405)，受益于AB类功放器件的显著更低的底噪，能够显著减少“嘶嘶”声。

图5示出根据本公开实施例的用于具备主动降噪功能的耳机的音频功放处理方法，其中的步骤401-405与图4中的步骤401-405分别相同，在此不赘述。与图4的区别之处在于，在步骤403判定耳机的主动降噪状态为启用状态的情况下，没有直接执行步骤405，即没有直接将AB类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理。而是，增加了一个比较步骤406，将麦克风采集到的环境噪声与第一阈值进行比较。其中，所述第一阈值被定义为使得高于第一阈值的环境噪声掩盖功放器件的底噪。在一些实施例中，麦克风可以是图1中所示的耳外麦克风101a，相应的环境噪声可以是其采集到的耳外环境噪声，也可以是图1中所示的耳内麦克风101b，相应的环境噪声可以是其采集到的耳内环境噪声。

本发明人发现，并非启用主动降噪功能就一定会听到“嘶嘶”声，环境噪声较大时，传递到耳内会掩盖掉功放器件的底噪，甚至是D类功放器件的较大底噪也可以掩盖掉。在一些实施例中，可以为使用耳外麦克风101a采集的耳外环境噪声设置第一阈值。在一些实施例中，也可以为使用耳内麦克风101b采集的耳内环境噪声设置第一阈值。在又一些实施例中，也可以为所述耳外环境噪声和耳内环境噪声分别设置第一阈值，相应地，判定环境噪声是否高于第一阈值时，任何一种环境噪声高于其相应设置的第一阈值，就认为足以掩盖各类功放器件(尤其是D类功放器件)的底噪，在此不赘述。

相应地，在判定环境噪声高于第一阈值(步骤407)，也就是足以掩盖各类功放器件(尤其是D类功放器件)的底噪时，可以进行到步骤404，即选择D类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理，而无需启用功耗较大的AB类功放器件(功耗优先)，从而在避免听到“嘶嘶”声等噪声的同时显著降低功耗。相反，如果步骤407的判定结果为否定，即环境噪声不足以掩盖各种功放器件的底噪，则依然进行到步骤405，即选择AB类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理(步骤405)，以便受益于AB类功放器件的显著更低的底噪，显著减少“嘶嘶”声等噪声，即便由于AB类功放器件的较高功耗而付出功耗的代价(底噪优先)。

在一些实施例中，可以与所述AB类功放器件串联地设置第一可编程增益放大器，以形成AB类功放支路，相应地，可以与所述D类功放器件串联地设置第二可编程增益放大器，以形成D类功放支路。本发明人发现，两条支路切换时容易发出“啪啪”的等噪声，而且“啪啪”的噪声与两条支路的增益偏差紧密关联。下文中会结合图7(a)和图7(b)详细描述。首先，可以调节第一可编程增益放大器和第二可编程增益放大器的增益，以使得AB类功放支路和D类功放支路的增益尽量匹配，以减少在这两条支路的切换过程中发出“啪啪”的等噪声。例如，可以根据AB类功放器件和D类功放器件的标称增益的差异，来选用第一可编程增益放大器和第二可编程增益放大器，使得这两种增益放大器的标称值尽量补偿该差异。第一可编程增益放大器和第二可编程增益放大器通常实现为模拟电路，其实际增益值可能与标称值存在偏差，无法准确补偿所述D类功放器件和AB类功放器件的增益偏差，从而遗留下增益偏差(也可以称为“剩余的增益偏差”)。在一些实施例中，可以额外地，对所述AB类功放支路或者D类功放支路上的待播放的音频数字信号进行增益放大或减小，以补偿所述AB类功放支路和D类功放支路之间的增益偏差。此增益补偿以数字方式在切换开关单元之前实现，可以准确补偿剩余的增益偏差，使得音频信号经过两条支路后的增益相同，从而尽量避免切换过程中出现“啪啪”声。

在一些实施例中，增益放大或减小可以采用预定增益，且用于补偿的预定增益可以预先测量得到。下文中会结合图8详细描述。简单说来，可以在AB类功放支路被接入执行音频功放处理的情况下，播放测试音频信号，并检测AB类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度。在本公开的各个实施例中，“幅度”可以表示信号的平均幅度、均方差幅度等等，在此不赘述。相应地，可以在D类功放支路被接入执行音频功放处理的情况下，播放同一个测试音频信号，并检测D类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度。可以基于AB类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度与D类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度的差异，来确定用于补偿的预定增益。如此，预定增益可以预先(例如但不限于耳机出厂之前)测量得到，使得可以补偿AB类功放支路和D类功放支路的增益偏差，使得补偿后的两条支路输出的信号的增益严格匹配，从而尽量避免切换过程中出现“啪啪”声。

在本公开的各个实施例中，图中所示的处理步骤的顺序仅仅作为示例，在不影响各个处理步骤的逻辑关系和实现的情况下，可以采取与图中所示的顺序不同的顺序来执行各个处理步骤。

图6示出根据本公开实施例的具备主动降噪功能的耳机的构造的示意性框图。如图6所示，该耳机可以包括麦克风601、滤波器602、数模转换器603和扬声器604用于实现主动降噪功能。这些构件的具体实施方式可以参见图1的相关描述，在此不赘述。该耳机还可以包括音频功放系统，该音频功放系统可以包括控制单元605、功放组件606和切换单元607。

功放组件606可以包括AB类功放器件和D类功放器件两者。如上文中对“功放组件”的解释，除了AB类功放器件和D类功放器件两者，功放组件606还可以包括各种辅助器件，各种辅助器件例如但不限于放大器(例如但不限于可编程增益放大器)、电阻、各种增益补偿单元等。

切换单元607可以配置为：根据切换指令，切换到AB类功放器件和D类功放器件中的相应一个以耦联到所述数模转换器603和扬声器604执行音频功放处理。

控制单元605可以配置为确定所述耳机的主动降噪功能的状态。进一步说来，控制单元605可以进一步配置为：在所述耳机的主动降噪功能为关闭状态的情况下，向所述切换单元607发送切换到D类功放器件的切换指令。控制单元605可以进一步配置为：在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，或者在所述耳机的主动降噪功能为启用状态且麦克风601采集到的环境噪声低于第一阈值的情况下，向所述切换单元607发送切换到AB类功放器件的切换指令，其中，所述第一阈值被定义为使得高于第一阈值的环境噪声掩盖功放器件的底噪。

在一些实施例中，所述控制单元605可以进一步配置为：获取麦克风601采集到的环境噪声(例如但不限于由耳外麦克风和/或耳内麦克风采集的环境噪声)；在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，将麦克风601采集到的环境噪声与所述第一阈值进行比较。在所述环境噪声高于所述第一阈值的情况下，控制单元605向所述切换单元607发送切换到D类功放器件的切换指令。而在所述环境噪声低于所述第一阈值的情况下，控制单元605可以配置为向所述切换单元607发送切换到AB类功放器件的切换指令。控制单元605可以配置为执行结合图4和图5描述的各种处理步骤，在此不赘述。在一些实施例中，控制单元605可以利用耳机自身的处理器来实现，处理器可以包括例如但不限于DSP、单片机、SOC、ARM(高级精简指令集计算机)处理器、Intel处理器和无内部互锁流水级的微处理器(MIPS处理器)等。

图7(a)示出根据本公开实施例的功放组件和切换单元的示例性电路图。如图7(a)所示，功放组件包括彼此串联连接的第一可编程增益放大器606c和AB类功放器件606a，用于形成AB类功放支路；还可以彼此串联连接的第二可编程增益放大器606d和D类功放器件606b，用于形成D类功放支路。切换单元则实现为第一开关单元607a和第二开关单元607b，用于根据来自控制单元605的切换指令，在数模转换器603和扬声器604之间切换接入AB类功放支路或者D类功放支路，以对要播放的音频数字信号经数模转换器603转换成的模拟信号进行功率放大，并馈送到扬声器604播放。具体地，AB类功放器件606a和D类功放器件606b也根据来自控制单元605的指令来启用或关闭。在一些实施例中，第一可编程增益放大器606c和第二可编程增益放大器606d的增益可以设置为使得AB类功放支路的增益(即第一可编程增益放大器606c的增益+AB类功放器件606a的增益)和D类功放支路的增益(即第二可编程增益放大器606d的增益+D类功放器件606b的增益)尽量匹配(相等)，以减少在这两条支路的切换过程中发出“啪啪”的等噪声。

例如，可以根据AB类功放器件606a和D类功放器件606b的标称增益的差异，来设置第一可编程增益放大器606c和第二可编程增益放大器606d，使得这两种增益放大器的标称增益值尽量补偿该差异。

图7(b)示出根据本公开实施例的功放组件和切换单元的示例性电路图。与图7(a)所示的音频功放系统的区别在于，还包括增益补偿单元608，其设置在所述AB类功放支路或者D类功放支路上，以对要播放的音频数字信号进行增益放大或减小，来补偿所述AB类功放支路和D类功放支路之间的增益偏差。增益补偿单元608可以通过增益值可配置(比如通过写寄存器)的乘法器来实现。增益补偿单元608可以根据要接入功放支路的状况而切换增益。例如，在AB类功放支路的增益比起D类功放支路差了增益α的情况下，增益补偿单元608的增益值可以在接入AB类功放支路的情况下配置为α而在接入D类功放支路的情况下配置为1，以实现匹配的增益补偿。在一些实施例中，对增益补偿单元608切换增益的时刻可以比第一开关单元607a的切换时刻提前预定时延，该预定时延可以设置为尽可能与音频信号从增益补偿单元608传输到第一开关单元607a的时延保持一致。

下文中以AB类功放支路的增益小于D类功放支路的增益为例进行说明。第一开关单元607a的输入侧根据控制单元605的指示，可以切换连接到两个前级支路，第一个前级支路包括数模转换器603及其输入侧串联的增益补偿单元608，第二个前级支路则包括数模转换器603而不引入任何增益补偿单元。当将AB类功放支路切换接入到数模转换器603与扬声器604之间进行音频功放处理时，控制单元605可以指示第一开关单元607a将输入侧接入到第一个前级支路，以利用增益补偿单元608来补偿AB类功放支路比起D类功放支路所缺的增益。具体说来，第一可编程增益放大器606c和第二可编程增益放大器606d通常实现为模拟电路，其实际增益值可能与标称值存在偏差，无法准确补偿所述D类功放器件606b和AB类功放器件606a的增益偏差，从而遗留下增益偏差(也可以称为“剩余的增益偏差”)。通过在第一个前级支路上串联连接到数模转换器603的输入侧的增益补偿单元608，可以对所述AB类功放支路上的待播放的音频数字信号进行数字增益放大，以补偿所述AB类功放支路相较D类功放支路缺失的增益偏差。此增益补偿作用于要播放的音频数字信号以数字方式在切换之前实现，可以准确补偿剩余的增益偏差，使得音频信号经过两条功放支路后的增益相同，从而尽量避免切换过程中出现“啪啪”声。

在一些实施例中，增益补偿单元608可以配置为以预定增益对要播放的音频数字信号进行增益放大，且用于补偿的预定增益可以是预先测量得到的，例如但不限于在耳机出厂之前测量得到。

在一些实施例中，可以利用图8所示的电路结构来进行预先测量。如图8所示，相较图7(a)所示的电路，可以在第二开关单元607a的输出侧串联连接模数转换器609而非扬声器604。如此，在AB类功放支路(即第一可编程增益放大器606c和AB类功放器件606a的串联支路)被接入执行音频功放处理的情况下，可以播放测试音频(数字)信号，并检测AB类功放支路输出的信号的经由模数转换器609数字化处理后的幅度。相应地，可以在D类功放支路(即第二可编程增益放大器606d和D类功放器件606b的串联支路)被接入执行音频功放处理的情况下，播放同一个测试音频(数字)信号，并检测D类功放支路输出的信号的经由模数转换器609数字化处理后的幅度。可以基于AB类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度与D类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度的差异，来确定用于补偿的预定增益。如此，预定增益可以预先(例如但不限于耳机出厂之前)测量得到，使得可以补偿AB类功放支路和D类功放支路的增益偏差，使得补偿后的两条支路输出的信号的增益严格匹配，从而尽量避免切换过程中出现“啪啪”声。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

Claims (10)

1.一种用于耳机的音频功放处理方法，所述耳机包括麦克风、滤波器、数模转换器和扬声器用于实现主动降噪功能，其特征在于，所述音频功放处理方法包括：

设置AB类功放器件和D类功放器件，使其可选择地耦联到所述数模转换器和扬声器；

确定所述耳机的主动降噪功能的状态；

在所述耳机的主动降噪状态为关闭状态的情况下，将D类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理；

在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，或者在所述耳机的主动降噪功能为启用状态且麦克风采集到的环境噪声低于第一阈值的情况下，将AB类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理，其中，所述第一阈值被定义为使得高于第一阈值的环境噪声掩盖功放器件的底噪。

2.根据权利要求1所述的音频功放处理方法，其特征在于，所述音频功放处理方法还包括：

在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，将麦克风采集到的环境噪声与第一阈值进行比较；

在所述环境噪声高于所述第一阈值的情况下，选择D类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理；以及

在所述环境噪声低于所述第一阈值的情况下，选择AB类功放器件耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理。

3.根据权利要求1或2所述的音频功放处理方法，其特征在于，所述麦克风包括耳外麦克风和/或耳内麦克风。

4.根据权利要求1所述的音频功放处理方法，其特征在于，还包括：

与所述AB类功放器件串联地设置第一可编程增益放大器，以形成AB类功放支路；

与所述D类功放器件串联地设置第二可编程增益放大器，以形成D类功放支路；

对所述AB类功放支路或者D类功放支路上的待播放的音频数字信号进行增益放大或减小，以补偿所述AB类功放支路和D类功放支路之间的增益偏差。

5.根据权利要求4所述的音频功放处理方法，其特征在于，增益放大采用预定增益，且用于补偿的预定增益通过如下步骤预先测量得到：

在AB类功放支路被接入执行音频功放处理的情况下，播放测试音频信号，并检测AB类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度；

在D类功放支路被接入执行音频功放处理的情况下，播放同一个测试音频信号，并检测D类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度；

基于AB类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度与D类功放支路输出的信号的数字化处理后的幅度的差异，来确定用于补偿的预定增益。

6.一种用于耳机的音频功放系统，所述耳机包括麦克风、滤波器、数模转换器和扬声器用于实现主动降噪功能，其特征在于，所述音频功放系统包括：

功放组件，所述功放组件包括AB类功放器件和D类功放器件两者；

切换单元，其配置为：根据切换指令，切换到AB类功放器件和D类功放器件中的相应一个以耦联到所述数模转换器和扬声器执行音频功放处理；

控制单元，其配置为：

确定所述耳机的主动降噪功能的状态；

在所述耳机的主动降噪功能为关闭状态的情况下，向所述切换单元发送切换到D类功放器件的切换指令；

在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，或者在所述耳机的主动降噪功能为启用状态且麦克风采集到的环境噪声低于第一阈值的情况下，向所述切换单元发送切换到AB类功放器件的切换指令，其中，所述第一阈值被定义为使得高于第一阈值的环境噪声掩盖功放器件的底噪。

7.根据权利要求6所述的音频功放系统，其特征在于，所述控制单元进一步配置为：

在所述耳机的主动降噪功能为启用状态的情况下，将麦克风采集到的环境噪声与所述第一阈值进行比较；

在所述环境噪声高于所述第一阈值的情况下，向所述切换单元发送切换到D类功放器件的切换指令；以及

在所述环境噪声低于所述第一阈值的情况下，向所述切换单元发送切换到AB类功放器件的切换指令。

8.根据权利要求6或7所述的音频功放系统，其特征在于，所述麦克风包括耳外麦克风和/或耳内麦克风，所述控制单元进一步配置为：获取由所述耳外麦克风和/或耳内麦克风采集的环境噪声。

9.根据权利要求6所述的音频功放系统，其特征在于，还包括：

第一可编程增益放大器，其与所述AB类功放器件串联连接以形成AB类功放支路；

第二可编程增益放大器，其与所述D类功放器件串联连接以形成D类功放支路；

增益补偿单元，其设置在所述AB类功放支路或者D类功放支路上，以对要播放的音频数字信号进行增益放大或减小，来补偿所述AB类功放支路和D类功放支路之间的增益偏差。

10.根据权利要求9所述的音频功放系统，其特征在于，所述增益补偿单元被配置为以预定增益对要播放的音频数字信号进行增益放大或减小，且用于补偿的预定增益是预先测量得到的。

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