CN112887869A - 语音信号处理方法、装置、无线耳机及无线耳机系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种语音信号处理方法、装置、无线耳机及无线耳机系统。本申请对耳机麦克风采集的声信号进行消噪处理以恢复其中所包含的用户语音信号，然后通过耳机的通讯模块将恢复出的用户语音信号传输至其他耳机，以实现用户之间的语音交互。本申请能够使多名耳机用户在嘈杂的环境中清晰地听取彼此的讲话内容。

Description

语音信号处理方法、装置、无线耳机及无线耳机系统

技术领域

本申请涉及信号处理领域，具体而言涉及一种语音信号处理方法、装置、无线耳机及无线耳机系统。

背景技术

当人们在例如早晚高峰的地铁车厢内与同伴们相互交谈时，语音极易受到周边嘈杂环境不断变化的强噪声干扰，使得交谈各方都难以听清彼此的讲话内容。这种情况下，人们一般不得不在公共场合提高讲话音量以完成交谈，既不便利也会使得他人产生不适。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，提供一种语音信号处理方法、装置、无线耳机及无线耳机系统，本申请通过对语音信号的提取和交互，能够使嘈杂的环境中的各个耳机用户能够分别清晰地听取其他同伴的讲话内容。本申请具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种语音信号处理方法，应用于第一无线耳机，所述第一无线耳机包括麦克风单元和扬声器；所述方法包括：获取所述麦克风单元采集的声信号；对所述声信号进行消噪处理，以恢复所述声信号中所述第一无线耳机的用户的第一语音信号；将所述第一语音信号无线传输至与所述第一无线耳机配对的至少一个第二无线耳机，其中所述至少一个第二无线耳机与所述第一无线耳机为同样的耳机。

可选的，如上任一所述的语音信号处理方法，其中，将所述第一语音信号无线传输至与所述第一无线耳机配对的至少一个第二无线耳机包括：将所述第一语音信号发送至由所述第一无线耳机与所述至少一个第二无线耳机组成的第一配对群组的第一总址，以便于所述至少一个第二无线耳机从所述第一总址获取所述第一语音信号。

可选的，如上任一所述的语音信号处理方法，其中，还包括：接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的第二语音信号；通过所述扬声器播放所述第二语音信号。

可选的，如上任一所述的语音信号处理方法，其中，接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的第二语音信号包括：接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的各第二无线耳机的用户的语音信号；和/或，接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的与所述第二无线耳机配对但未与所述第一无线耳机配对的至少一个第三无线耳机的用户的语音信号。

可选的，如上任一所述的语音信号处理方法，其中，在接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的第二语音信号之后，所述方法还包括：将所述第二语音信号发送至由所述第一无线耳机与至少一个第四无线耳机组成的至少一个第二配对群组的第二总址，以便于所述至少一个第四无线耳机从所述第二总址获取所述第二语音信号；其中，所述至少一个第四无线耳机与所述第一无线耳机配对但未与所述第二无线耳机配对。

可选的，如上任一所述的语音信号处理方法，其中，所述麦克风单元包括第一麦克风和第二麦克风，当所述第一无线耳机处于佩戴状态时，所述第一麦克风与所述用户的嘴部之间的距离异于所述第二麦克风与所述嘴部之间的距离；获取所述麦克风单元采集的声信号包括：获取所述第一麦克风采集的第一声信号和所述第二麦克风采集的第二声信号；对所述声信号进行消噪处理，以恢复所述声信号中所述第一无线耳机的用户的第一语音信号包括：对所述第一声信号和所述第二声信号进行求差处理，以得到所述第一语音信号。

同时，为实现上述目的，本申请还提供一种语音信号处理装置，应用于第一无线耳机，所述第一无线耳机包括麦克风单元和扬声器，所述装置包括：信号获取模块，用于获取所述麦克风单元采集的声信号；信号处理模块，用于对所述声信号进行消噪处理，以恢复所述声信号中所述第一无线耳机的用户的语音信号；信号传输模块，用于将所述语音信号无线传输至与所述第一无线耳机配对的至少一个第二无线耳机，其中所述至少一个第二无线耳机与所述第一无线耳机为同样的耳机。

本申请还提供有一种无线耳机，其包括：扬声器；麦克风单元，用于采集声信号；第一处理器，其连接所述麦克风单元，用于对所述声信号进行消噪处理，以恢复所述声信号中所述无线耳机的用户的语音信号；通讯模块，用于将所述语音信号无线传输至与所述无线耳机配对的至少一个同样的无线耳机。

可选的，如上任一所述的无线耳机，其中，还包括：第二处理器，其连接在所述麦克风单元与所述扬声器之间，用于根据所述声信号确定与所述声信号对应的抗噪声信号，并驱动所述扬声器播放所述抗噪声信号。

本申请还提供一种无线耳机系统，其包括：至少两个如上所述的无线耳机。

有益效果

本申请对耳机麦克风单元所采集到的声信号进行消噪处理以恢复出其中所包含的用户语音信号，并通过耳机内部的通讯模块将恢复出的用户语音信号传输至其他耳机，以实现用户之间的语音交互。本申请能够使每名耳机用户在嘈杂的环境中清晰地听取其他同伴的讲话内容。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1是本申请一实施例提供的无线耳机的框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本申请首先提供一种无线耳机以及应用于无线耳机之间的语音信号处理方法。

如图1所示，每一个无线耳机均分别包括：通讯模块、麦克风单元、处理器和扬声器。其中，无线耳机中的通讯模块可通过蓝牙、UWB（Ultra Wide Band，超宽带）、WiFi等无线通讯方式实现信号传输。各无线耳机的处理器及通讯模块按照以下方法进行语音交互，以第一无线耳机为例，语音信号处理方法10包括步骤：

S12，获取麦克风单元采集的声信号。

S14，对声信号进行消噪处理，以恢复声信号中该无线耳机的用户的语音信号。

S16，将语音信号无线传输至与该无线耳机配对的至少一个同样的无线耳机，下文中称“第二无线耳机”。

反之，第二无线耳机也可执行上述语音信号处理方法，并实现与第一无线耳机相同的功能。此时第一无线耳机作为第二无线耳机用户的话音接收方，执行方法10所进一步包括的步骤：

S22，接收至少一个第二无线耳机无线传输的语音信号；以及

S24，通过扬声器播放所接收的语音信号。

基于本申请所提供的语音信号处理方法，通过对耳机麦克风采集的声信号进行消噪处理以恢复其中所包含的用户语音信号，并将恢复出的用户语音信号无线传输至其他耳机，能够使多名耳机用户在嘈杂的环境中清晰地听取彼此的讲话内容，无需有意地提高嗓音即可轻松实现用户之间的语音交互。

在一些实施例中，无线耳机中的麦克风单元包括双麦克风，且当耳机处于佩戴状态时，双麦克风与用户嘴部之间的距离不等，则上述步骤S12可进一步包括步骤：

S122，获取第一麦克风采集的第一声信号和第二麦克风采集的第二声信号。

进而，上述步骤S14可进一步包括步骤：

S142,对第一声信号和第二声信号进行求差处理，以得到该无线耳机用户的语音信号。

第一声信号包括第一麦克风位置所存在的第一环境噪声信号和来自用户的语音信号，第二声信号包括第二麦克风位置所存在的第二环境噪声信号和来自用户的语音信号，而其中的第一、第二环境噪声信号来自于环境中无向的背景噪声源，因此无论在耳机上如何布局双麦克风的位置，第一、第二环境噪声信号统计意义上始终可以认为相同。

由用户嘴部发出的语音信号在自由空间辐射，并被耳机上不同位置的麦克风所接收，其声场尺度可视为近场，也即麦克风所处位置接收到的用户语音信号的强度与其位置至用户嘴部的距离成反比。

因此，上述的求差处理能够从总的声信号中消除环境噪声信号，恢复其中的用户语音信号，且方案运算量小，硬件布局简易、成本低。耳机间传输的数字信号中环境噪声成分被预先消除，通讯多方接收到的用户语音不会湮没于环境噪声之中，能够显著提升话音质量以及用户体验。

一些实施例中，在第一无线耳机将其用户的语音信号无线传输至与其配对的多个第二无线耳机时，为优化传输效率、节约配对网络中耳机设备承载的流量，可在耳机配对网络中使用一组播地址作为总址。相应地，上述步骤S16可进一步包括步骤：

S162，将第一无线耳机用户的语音信号发送至由该第一无线耳机与至少一个第二无线耳机组成的配对群组（网络）的总址，以便于各第二无线耳机从该总址获取第一无线耳机用户的语音信号。

此时，第一无线耳机作为组播源，向一组播地址即上述总址发送一份报文。网络中部署的组播协议为该组播报文建立一树型路由，根节点为第一无线耳机的通讯模块，叶子节点为各第二无线耳机的通讯模块。

反之，当第一无线耳机作为某第二无线耳机用户的话音接收方时，该第二无线耳机作为组播源向总址发送一份报文。此时，树型路由的根节点为该第二无线耳机的通讯模块，叶子节点为第一无线耳机以及网络内其他第二无线耳机的通讯模块，分别接收该第二无线耳机无线传输的其用户的语音信号。

然而，诸如蓝牙等无线通讯方式通常受距离的限制，难以直接地实现较远距离的数据传输。对此，在一些实施例中，语音组播报文还可进行跨网段传输。仍以第一无线耳机作为话音接收方为例，上述步骤S22可进一步包括步骤：

S222，接收与该第一无线耳机配对的至少一个第二无线耳机无线中继转发的至少一个第三无线耳机的用户的语音信号。

其中，各第三无线耳机与相应的第二无线耳机配对但未与该第一无线耳机配对。例如：各第三无线耳机分别与相应的第二无线耳机组成配对群组，而各第三无线耳机与该第一无线耳机距离超过直接通讯距离阈值，不与该第一无线耳机处于同一配对群组中。此时，各第二无线耳机作为中继端，接收各第三无线耳机无线传输的语音信号并向第一无线耳机进行转发，以间接地实现第一、第三无线耳机之间的远距离通讯。

相似地，如第一无线耳机同时还另与至少一个第四无线耳机组成若干配对群组，而各第四无线耳机又未与任何第二无线耳机处于同一配对群组中，则为使各第四无线耳机也能够同第一无线耳机一样接收第二无线耳机无线传输的语音信号，第一无线耳机还需执行方法10所进一步包括的步骤：

S18，将于步骤S22接收的语音信号发送至由该第一无线耳机与至少一个第四无线耳机组成的各配对群组的总址，以便于各第四无线耳机从相应的总址获取第二无线耳机无线传输的语音信号。

此时，第一无线耳机作为第二无线耳机与第四无线耳机之间的中继端，接收各第二无线耳机无线传输的语音信号并向各第四无线耳机进行转发，以间接地实现第二、第四无线耳机之间的远距离通讯。

本申请实施例所提供的语音信号处理方法基于组播网络与跨组网传输，实现了高效的一方讲话、多方收听以及远距离话音转发，同时可保障语音信息不被群组外的陌生设备所监听。

另一方面，本申请还提供一种语音信号处理装置，其可设置在具有麦克风和扬声器的无线耳机中。该语音信号处理装置包括：

信号获取模块，用于获取麦克风单元采集的声信号；

信号处理模块，用于对声信号进行消噪处理，以恢复声信号中该无线耳机用户的语音信号；以及

信号传输模块，用于将语音信号无线传输至与该无线耳机配对的至少一个同样的无线耳机。

基于本申请所提供的语音信号处理装置，通过对耳机麦克风采集的声信号进行消噪处理以恢复其中所包含的用户语音信号，并将恢复出的用户语音信号无线传输至其他耳机，能够使多名耳机用户在嘈杂的环境中清晰地听取彼此的讲话内容，无需有意地提高嗓音即可轻松实现用户之间的语音交互。

需要说明的是，无论“第一”、“第二”、“第三”、“第四”无线耳机，均可称“同样的”无线耳机，均可作为主体执行本申请任一实施例提供的语音信号处理方法并实现相同的功能。“第一”、“第二”、“第三”、“第四”对本申请提供的无线耳机而言并无任何实质性限定。

承上述，本申请还提供一种包括至少两个上述“同样的”无线耳机的无线耳机系统，佩戴该无线耳机的多名用户在嘈杂的环境中能够清晰地听取每个人的讲话内容，显著地降低了人们在强噪声环境中彼此交谈的难度和对无关人员的影响，极大地提升了公共场合的用户体验。

在一些实施例中，本申请提供的上述无线耳机为主动降噪耳机，图1所示的麦克风单元例如可以实现为该主动降噪耳机的参考麦克风，设置于耳机外壳上，以使其采集的声信号中包含将传入用户耳道的环境噪声信号。相应地，该主动降噪耳机还包括：

连接在麦克风单元与扬声器之间的主动降噪处理器，用于根据声信号确定与环境噪声信号对应的抗噪声信号。该抗噪声信号由扬声器播放以生成抗噪声波，于用户耳道区域实现主动降噪。

以上仅为本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种语音信号处理方法，应用于第一无线耳机，其特征在于，所述第一无线耳机包括麦克风单元和扬声器；所述方法包括：

获取所述麦克风单元采集的声信号；

对所述声信号进行消噪处理，以恢复所述声信号中所述第一无线耳机的用户的第一语音信号；

将所述第一语音信号无线传输至与所述第一无线耳机配对的至少一个第二无线耳机，其中所述至少一个第二无线耳机与所述第一无线耳机为同样的耳机。

2.如权利要求1所述的语音信号处理方法，其特征在于，将所述第一语音信号无线传输至与所述第一无线耳机配对的至少一个第二无线耳机包括：

将所述第一语音信号发送至由所述第一无线耳机与所述至少一个第二无线耳机组成的第一配对群组的第一总址，以便于所述至少一个第二无线耳机从所述第一总址获取所述第一语音信号。

3.如权利要求1或2所述的语音信号处理方法，其特征在于，还包括：

接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的第二语音信号；

通过所述扬声器播放所述第二语音信号。

4.如权利要求3所述的语音信号处理方法，其特征在于，接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的第二语音信号包括：

接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的各第二无线耳机的用户的语音信号；和/或，

接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的与所述第二无线耳机配对但未与所述第一无线耳机配对的至少一个第三无线耳机的用户的语音信号。

5.如权利要求3所述的语音信号处理方法，其特征在于，在接收所述至少一个第二无线耳机无线传输的第二语音信号之后，所述方法还包括：

将所述第二语音信号发送至由所述第一无线耳机与至少一个第四无线耳机组成的至少一个第二配对群组的第二总址，以便于所述至少一个第四无线耳机从所述第二总址获取所述第二语音信号；其中，所述至少一个第四无线耳机与所述第一无线耳机配对但未与所述第二无线耳机配对。

6.如权利要求1或2所述的语音信号处理方法，其特征在于，所述麦克风单元包括第一麦克风和第二麦克风，当所述第一无线耳机处于佩戴状态时，所述第一麦克风与所述用户的嘴部之间的距离异于所述第二麦克风与所述嘴部之间的距离；

获取所述麦克风单元采集的声信号包括：获取所述第一麦克风采集的第一声信号和所述第二麦克风采集的第二声信号；

对所述声信号进行消噪处理，以恢复所述声信号中所述第一无线耳机的用户的第一语音信号包括：对所述第一声信号和所述第二声信号进行求差处理，以得到所述第一语音信号。

7.一种语音信号处理装置，应用于第一无线耳机，所述第一无线耳机包括麦克风单元和扬声器，其特征在于，所述装置包括：

信号获取模块，用于获取所述麦克风单元采集的声信号；

信号处理模块，用于对所述声信号进行消噪处理，以恢复所述声信号中所述第一无线耳机的用户的语音信号；

信号传输模块，用于将所述语音信号无线传输至与所述第一无线耳机配对的至少一个第二无线耳机，其中所述至少一个第二无线耳机与所述第一无线耳机为同样的耳机。

8.一种无线耳机，其特征在于，包括：

扬声器；

麦克风单元，用于采集声信号；

第一处理器，其连接所述麦克风单元，用于对所述声信号进行消噪处理，以恢复所述声信号中所述无线耳机的用户的语音信号；

通讯模块，用于将所述语音信号无线传输至与所述无线耳机配对的至少一个同样的无线耳机。

9.如权利要求8所述的无线耳机，其特征在于，还包括：第二处理器，其连接在所述麦克风单元与所述扬声器之间，用于根据所述声信号确定与所述声信号对应的抗噪声信号，并驱动所述扬声器播放所述抗噪声信号。

10.一种无线耳机系统，其特征在于，包括：至少两个如权利要求8或9所述的无线耳机。

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