CN113286214A - 耳机信号处理方法、装置和耳机 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开一种耳机信号处理方法、装置和一种耳机。所述耳机信号处理方法包括：利用置于耳机内部的加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态；利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况；根据耳机佩戴者的运动状态以及不同频段的风噪情况，调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中所述前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于所述耳机的主动降噪。本发明实施例的方案能够在分频段进行风噪判断时既考虑了两麦克风的信号相关性还考虑了麦克风的信号能量，能够有效减小风噪的误判，避免风噪对听感的不良影响，且减小运动中降噪引起的安全问题。

Description

耳机信号处理方法、装置和耳机
技术领域
本发明涉及耳机主动降噪技术领域，特别涉及一种耳机信号处理方法、装置和一种耳机。
背景技术
耳机因为体积小，便于携带，在我们日常生活中得到越来越广泛的应用，除了利用耳机听音乐，看视频等，耳机还起到隔绝噪声的作用，为用户提供一个安静的环境。耳机的物理隔绝对中低频的噪声特别是低频噪声是有局限性的。因此，主动降噪在耳机中得到越来越广泛的应用。
主动降噪的原理是，产生一个与环境噪声幅度相近，相位相反的信号来抵消环境噪声的影响。但目前耳机中采用的主动降噪技术大多比较简单，考虑的外界影响因素较少。即使有根据环境噪声大小来自适应调节降噪等级的方法，但现有的降噪算法往往未考虑存在风噪的情况，以及当存在风噪且用户正在运动时的情况。
例如，用户在走路或跑步过程中，可能会处于一个较高的降噪等级，再加上耳机对环境噪声的物理隔绝，从而导致听不到环境噪声，比如自行车，或电动车，或汽车开过来的声音或鸣笛声，从而产生安全问题，因此需要根据耳机佩戴者是否处于运动状态调整降噪频段，在保证降噪的同时，可以感知到外界有用的噪声。
另外，因为风噪是随机信号，无固定相位，如果根据现有的降噪算法，在前馈麦克风简单获取外部声音信号并反向叠加后，可能会导致风噪无法被消除甚至被放大，当存在较大风噪时，会严重影响听感。因此，在进行降噪处理时还需要考虑风噪情况。
发明内容
本发明实施例提供了一种耳机信号处理方法、装置和一种耳机，能够避免风噪对听感的不良影响，且减小运动中降噪引起的安全问题。
根据本发明的第一方面的实施例，提供了一种耳机信号处理方法，包括：
利用置于耳机内部的加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态；
利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况；
根据所述耳机佩戴者的运动状态以及所述不同频段的风噪情况，调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中所述前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于所述耳机的主动降噪。
根据本发明的第二方面的实施例，提供了一种耳机信号处理装置，包括：
运动状态检测模块，用于利用置于耳机内部的加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态；
风噪检测模块，用于利用置于耳机外部的双麦克风检测不同频段的风噪情况；
降噪控制模块，用于根据所述耳机佩戴者的运动状态以及所述不同频段的风噪情况，调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中所述前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于所述耳机的主动降噪。
根据本发明的第三方面的实施例，提供了一种耳机，包括：置于耳机内部的加速度传感器、置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风、以及位于耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器；所述耳机内还设置有上述的耳机信号处理装置。
本发明实施例提供的耳机信号处理方法、装置和耳机，相比于现有技术，在对耳机内的滤波器组进行主动降噪控制时，综合考虑了佩戴者的运动状态和不同频段的风噪情况，通过调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，使得运动中的用户可以感知到外界有用的噪声，从而避免安全问题；而且当有风噪存在时，控制前馈滤波器的降噪处理避开风噪所处的频段，从而避免风噪对听感的不良影响。
本发明实施例还提供了一种风噪检测方法和装置，能够有效减小风噪的误判，提高风噪检测的精度。
根据本发明的第四方面的实施例，提供了一种风噪检测方法，包括：
根据置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号；
将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段，根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量；
根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
根据本发明的第五方面的实施例，提供了一种风噪检测装置，包括：
信号获取单元，用于根据置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号；
频段划分单元，用于将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段；
平均相关获取单元，用于根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关；
平均能量获取单元，用于根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的所述第一麦克风信号的平均能量；
风噪判断单元，用于根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
本发明实施例提供的风噪检测方法和装置，在分频段进行风噪判断时既考虑了两麦克风的信号相关性还考虑了麦克风的信号能量，根据前馈麦克风和通话麦克风在不同频段的信号相关性，以及前馈麦克风在对应频段的信号能量，分频段检测风噪情况，有效减小了风噪的误判，且提高了风噪检测的精度。
附图说明
图1为本发明一个实施例示出的耳机信号处理方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例示出的风噪检测方法的流程示意图；
图3为本发明一个实施例示出的风噪情况判断的逻辑示意图；
图4为本发明另一个实施例示出的耳机信号处理方法的流程示意图；
图5为本发明一个实施例示出的主动降噪控制的逻辑示意图；
图6为本发明一个实施例示出的耳机信号处理装置的结构示意图；
图7为本发明另一个实施例示出的耳机信号处理装置的结构示意图；
图8为本发明一个实施例示出的风噪检测方法的流程示意图；
图9为本发明一个实施例示出的风噪检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。
因此，本发明的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本发明的技术可以采取存储有指令的计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，计算机可读存储介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。计算机可读存储介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。
主动降噪耳机，通常降噪模式是固定的，而不能根据实际情况智能选择降噪效果。如果用户在运动过程中，尤其是当用户选择了较高的降噪等级，将导致在物理隔绝的基础上又加上更大的降噪量。如果用户忘记调低降噪等级，往往会使得用户完全听不到外界环境声，而引起安全问题。因此需要根据运动状态可以自动控制降噪滤波器，使得用户在运动过程中可以感知到外界有用噪声，从而避免安全问题。另外，当有风噪存在时，由于风噪是随机信号，没有固定的相位特征，前馈降噪的反向叠加，会导致有些时刻的风噪被放大，严重影响用户的听感。因此，需要根据不同频段的风噪强度大小来自动控制前馈滤波器，避免风噪对听感的不良影响。
图1为本发明一个实施例示出的耳机信号处理方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的耳机信号处理方法包括如下步骤：
S110，利用置于耳机内部的加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态。
耳机佩戴者的运动状态可以利用置于耳机内部的三轴加速度传感器获得。目前集成的三轴加速度传感器通常都会有步数的输出，亦或可以根据三轴加速度信号进行计步统计，然后根据步数输出情况，来判断是否是运动。根据一个实施例，如果连续3秒(s)有计步，并且总步数大于8步，那么可以判定耳机佩戴者此时是运动状态；如果连续3秒(s)无计步，那么可以判断耳机佩戴者此时处于非运动状态。
S120，利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况。
风噪情况主要是利用设置在耳机外部的麦克风的信号进行检测。本发明中，在耳机外部设置有两个麦克风：第一麦克风和第二麦克风。这两个麦克风的设置位置稍有不同，其中第一麦克风远离耳机佩戴者的嘴的位置，主要是用于采集耳机佩戴者周围的环境噪声，亦称作为前馈麦克风；第二麦克风靠近耳机佩戴者的嘴的位置，主要是用于采集耳机佩戴者的语音信号，亦称作为通话麦克风。
另外，耳机内部通常还设置有一个反馈麦克风，位于人耳和耳机的耦合腔内，用于拾取耦合腔内的残留噪声。
将信号频段划分成多个不同频段，对每个频段分别检测风噪的有无及风噪的强弱，从而检测出风噪污染的频段，以便在运动状态下，选择合适的频段来放大外界环境声，最大限度地避免安全问题。
需要说明是，上述步骤S110和S120是同步进行的，获取到的是同一时刻下耳机佩戴者的运动状态和不同频段的风噪情况。
S130，根据耳机佩戴者的运动状态以及不同频段的风噪情况，调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中前馈滤波器和反馈滤波器被用于耳机的主动降噪。
本步骤中，根据耳机佩戴者的运动状态以及不同频段的风噪情况，调整前馈滤波器的系数和/或反馈滤波器的系数，使它们在不同场景及不同频段下有合适的降噪效果。
前馈滤波器主动降噪的原理是，根据前馈麦克风(第一麦克风)拾取的周围环境噪声，控制扬声器产生能量接近、相位相反的噪声，从而起到降噪的效果。反馈滤波器主动降噪的原理是，根据反馈麦克风拾取的耦合腔内的残留噪声，控制扬声器产生一个与耦合腔内噪声能量接近、相位相反的信号，从而起到降噪效果。
需要说明的是，如果只采用前馈降噪，可以考虑不设置反馈麦克风，本实施例的算法亦适用。
本实施例提供的耳机信号处理方法、装置和耳机，相比于现有技术，在对耳机内的滤波器组进行主动降噪控制时，综合考虑了佩戴者的运动状态和不同频段的风噪情况，通过调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，使得运动中的用户可以感知到外界有用的噪声，从而避免安全问题；而且当有风噪存在时，控制前馈滤波器的降噪处理避开风噪所处的频段，从而避免风噪对听感的不良影响。
下面对上述步骤S120和S130进行详细说明。
为了有效检测出风噪情况，本实施例根据前馈麦克风和通话麦克风不同频段的信号相关性，以及前馈麦克风的不同频段的信号能量，得到一种有效检测不同频段风噪情况的方法。由于风噪强度不同，风噪所能达到的频率段亦是有区别的，例如低频段无风噪或弱风噪的情形下，可以认为中频段和高频段也无风噪，而低频段是强风噪的情形下，中频段可能为弱风噪也可能为强风噪。而且风噪强度和所在的频率段是实时变化的。为了保证运动状态下，能够让用户听到外界环境声，因此需要考虑放大中高频(喇叭声、警报声通常位于中高频)，但当风噪存在的时候，不能放大风噪存在的频段，以免影响听感。因此在运动过程中，为了避免放大风噪，并且尽可能的放大中高频的外界环境声，本实施例将风噪的判断，划分成三个频段：低频段，中频段，以及高频段。分别判断这三个频段的风噪的有无及风噪强弱，以便在运动模式下，可以选择合适的频段来放大外界环境声，最大限度地避免安全问题，同时避免风噪的不利影响。
在一些实施例中，上述步骤S120包括：根据第一麦克风和第二麦克风所拾取的信号，分别获得对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和第一麦克风信号的平均能量，然后根据所获得的平均相关和平均能量，判断在低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
上述低频、中频和高频三个频段的划分，考虑了风噪主要集中的频率范围，以及一些环境噪声所处的大致频率范围，比如电动车，汽车，自行车等运行时的频率范围，以及鸣笛时的频率等。
在一些实施例中，上述的“根据第一麦克风和第二麦克风所拾取的信号，分别获得对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和第一麦克风信号的平均能量”，包括：
根据第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得第一麦克风和第二麦克风在各个频点处的频域信号；将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段，根据所获得的第一麦克风和第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和第一麦克风信号的平均能量。
在一些实施例中，上述的“根据所获得的平均相关和平均能量，判断在低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱”，包括：
对某一频段，在平均相关小于第一相关阈值时，若平均能量大于第一能量阈值，则判断该频段有强风噪；若平均能量小于第一能量阈值，但大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪；若平均能量小于第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于第一相关阈值但小于第二相关阈值时，若平均能量大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪，若平均能量小于第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于第二相关阈值时，则判断该频段无风噪。
上述判断逻辑适用于低频、中频和高频三个频段。
需要说明的是，判断在低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱时，先对低频段进行有无风噪的判断，在判断出低频段有风噪时，再对中频段进行有无风噪的判断，在判断出中频段有风噪时，再对高频段进行有无风噪的判断。这是因为：由于风噪强度不同，风噪所能达到的频率段亦是有区别的。风噪越强，所能达到的频率越高，所涉及的频段越宽。风噪较弱时，只有低频才有。因此在判断出低频段无风噪时，中频段和高频段亦认为无风噪，则对中频段和高频段无需再进行有无风噪的判断；在判断出中频段无风噪时，高频段亦认为无风，则对高频段无需再进行有无风噪的判断。采用从低频段、中频段至高频段的判断顺序，当低频段或中频段无风噪时，可以减少判断次数且不会影响判断结果的准确性。
图2为本发明一个实施例示出的风噪检测方法的流程示意图。参见图2所示，本实施例给出的风噪检测方法包括如下步骤：
S201，获得两路麦克风分别拾取的时域信号。
例如，第一麦克风(前馈麦克风)拾取的时域信号记作x＝[x(0),x(1),......,x(N-1)]，第二麦克风(通话麦克风)拾取的时域信号记作y＝[y(0),y(1),......,y(N-1)]。
此外，为滤除直流信号的影响，通常需要对这两路麦克风的时域信号进行高通滤波。
S202，获得这两路麦克风在各个频点处的频域信号。
本步骤是对高通滤波后的这两路麦克风的时域信号分别加分析窗并进行傅里叶变换得到频域信号。
所加的分析窗，比如汉明窗(w＝[w(0),w(1),......,w(N-1)])。获得这两路麦克风在各个频点处的频域信号，分别记作X(k),Y(k)，如下式所示：
Figure BDA0002387636030000091
Figure BDA0002387636030000092
其中N表示傅里叶变换点数，n表示信号序列样点，k表示频点。
S203，对这两路麦克风的频域信号进行归一化相关计算。
本步骤是对这两路麦克风的频域信号分别进行幅度归一化处理，如下式所示，得到归一化的信号Xnorm(k)及Ynorm(k)：
Figure BDA0002387636030000101
然后对归一化的信号利用下式得到相关信号：
Figure BDA0002387636030000102
S204，频段划分。
本步骤是将信号频段划分为对应低频、中频和高频的三个频段。例如，根据实际情况及经验数据，为了避免不同频段间的相互干扰，将信号频段划分成如下三个不连续的频段：200Hz-600Hz、700Hz-1200Hz和1300Hz-3000Hz。当然根据实际需要也可以将信号频段划分成三个连续的频段。
频域下的频点与时域下的频率换算公式如下：
Figure BDA0002387636030000103
其中bin表示频域下的频点(或称为频率窗口)，f表示时域下的实际频率，比如200Hz，600Hz,700Hz,1200Hz,1300Hz以及3000Hz等，fs＝8000Hz表示采样率，信号处理的时间长度是0.016s，N＝8000*0.016＝256，表示FFT(Fast Fourier Transformation，快速傅氏变换)点数。
S205，计算不同频段的平均相关。
可以采用如下方式计算不同频段的两麦克风信号的平均相关：
Figure BDA0002387636030000104
其中Cohband_i表示第i个频段的平均相关，bandi表示第i个频段(例如，第1个频段为低频段，第2个频段为中频段，第3个频段为高频段)，i_binstart表示第i个频段开始频点序号，i_binend表示第i个频段结束的频点序号，Coh(k)表示第k个频点处的相关值。
步骤S206，计算不同频段的平均能量。
可以采用如下方式计算不同频段的第一麦克风信号的平均能量：
Figure BDA0002387636030000111
其中，X(k)表示第一麦克风在各个频点处的频域信号幅值，Xpowband_i表示第i个频段的平均能量。
需要说明的是，上述步骤S205和S206是并行关系，两步骤可以并行执行，也可以先后执行，例如：可以将第一麦克风的频域信号划分成不同的频段，先计算第一麦克风在不同频段内的平均能量大小，之后将两麦克风信号的相关信号也划分为同等频段，再计算相应频段内的两麦克风信号的平均相关水平。
S207，根据获得的平均相关和平均能量，判断对应频段的风噪情况。
本步骤是根据获得的分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和第一麦克风信号的平均能量，分别判断在低频、中频和高频是否存在风噪以及风噪强弱。
根据由于风噪的随机性，两麦克风采集到的风噪相关性很低，并且风噪较大时通常第一麦克风的信号能量也比较大，因此可以根据这两个特征得到不同频段是否存在风噪以及风噪强弱。通过在判断风噪时考虑麦克风的信号能量值，能够避免当仅考虑第一、第二麦克风的信号相关值大小时，可能产生的错误判断。
图3为本发明一个实施例示出的风噪情况判断的逻辑示意图，该判断逻辑适用于低频、中频和高频任一个频段。参见图3所示，本实施例给出的某一频段的风噪情况判断的逻辑包括如下步骤：
S301，判断平均相关是否小于第一相关阈值；若判断为是，也即平均相关小于第一相关阈值时，进入步骤S302，若判断为否，也即平均相关大于第一相关阈值时，进入步骤S312。
S302，判断平均能量是否大于第一能量阈值；若判断为是，也即平均能量大于第一能量阈值时，进入步骤S330，认为具有强风噪。若判断为否，进入步骤S303。
S303，判断平均能量是否大于第二能量阈值；若判断为是，也即平均能量小于第一能量阈值，但大于第二能量阈值时，进入步骤S340，认为具有弱风噪。若判断为否，也即平均能量小于第二能量阈值时，进入步骤S350，认为无风噪。
S312，判断平均相关是否小于第二相关阈值；若判断为是，也即平均相关大于第一相关阈值但小于第二相关阈值时，进入步骤S322，若判断为否，也即平均相关大于所述第二相关阈值时，进入步骤S350，认为无风噪。
S322，判断平均能量是否大于第二能量阈值；若判断为是，也即平均能量大于第二能量阈值时，进入步骤S340，认为具有弱风噪。若判断为否，也即平均能量小于第二能量阈值时，进入步骤S350，认为无风噪。
不同频段内的相关阈值和能量阈值可根据实际测试统计得到。例如，根据实际测试统计得到对应低频段的第一相关阈值取值0.35，第二相关阈值取值0.5，第一能量阈值取值0.0032，第二能量阈值取值0.0015。
由于风噪的随机性，在风噪较小时，或者无风噪且较安静的环境下，环境噪声的能量较小时，耳机外部的两麦克风的相关性也比较低，此时单用相关很容易引起误判。本实施例给出的风噪检测方法，除了考虑信号相关，将第一麦克风(前馈麦克风)的能量也考虑进来，在判断风噪情况时同时考虑信号相关和信号能量，有效减小风噪的误判，保证只有较大风噪时才会被检测为存在风噪；而且对风噪的检测结果，既能够区分弱风噪和无风噪，也能够避免将弱风噪判为强风噪。
在一些实施例中，上述步骤S130包括：
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有弱风噪、而中频段及高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并保持反馈滤波器不变；
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有强风噪，而中频段有弱风噪，高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其仅放大高频段信号，并保持反馈滤波器不变；
在耳机佩戴者处于运动状态，且中频段有强风噪、高频段有弱风噪或强风噪时，关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变；
在耳机佩戴者处于非运动状态，且低频段有强风噪时，则关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变。
具体而言，由于物理隔绝主要隔绝了中高频噪声，特别是高频噪声，而汽车，电动车或自行车的运行噪声及鸣笛噪声也主要集中在中高频，为了安全，需要在运动的时候让用户听到这类噪声，因此需要前馈滤波器放大此频段的噪声，以便用户听到。针对上述需求，在步骤S130对前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式做上述调整的原因如下：
在耳机佩戴者处于运动状态，并且低频段虽然有弱风噪，而中频段及高频段无风噪时，那么此时调整前馈滤波器的系数，将前馈滤波器的频响曲线在中高频抬升，使得中高频段的噪声放大，让用户听到外界环境声，保证安全问题；并且此时保持反馈滤波器不变，也即保持反馈滤波器对低频噪声的降噪效果。
在耳机佩戴者处于运动状态，并且低频段有强风噪，而中频段有弱风噪，高频段无风噪时，此时调整前馈滤波器的系数，将前馈滤波器的频响曲线在高频抬升，使得高频段的噪声放大，而对中低频段的噪声不产生作用，这样可以避免风噪对听感的不良影响，同时也可以在一定程度上保证安全问题。此时同样保持反馈滤波器不变，也即保持反馈滤波器对低频噪声的降噪效果。
在耳机佩戴者处于运动状态，并且中频段有强风噪、高频段有弱风噪或强风噪时，那么直接关闭前馈滤波器，保持反馈滤波器不变，也即只保留反馈滤波器对低频噪声的降噪效果。
在耳机佩戴者处于非运动状态，但当前低频段有强风噪，即当前在风噪环境中时，因为此时不存在安全问题，可以关闭前馈滤波器，仅保留反馈滤波器对低频的降噪效果。
图4为本发明另一个实施例示出的耳机信号处理方法的流程示意图，如图4所示，本实施例的耳机信号处理方法包括如下步骤：
S410，利用置于耳机内部的三轴加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态。
S420，利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况。
S430，利用第一麦克风检测环境噪声的能量大小。
S440，根据耳机佩戴者的运动状态、不同频段的风噪情况以及环境噪声的能量大小，调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中所述前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于所述耳机的主动降噪。
相比于图1所示的耳机信号处理方法，图4所示的耳机信号处理方法新增步骤S430，该步骤S430与步骤S410和S420是同步进行的，也即获取到的是同一时刻下耳机佩戴者的运动状态、不同频段的风噪情况和环境噪声的能量大小；图4使用步骤S440替换图1所示的步骤S130，在调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式时，还考虑了环境噪声的能量大小；
图4所示的步骤S410和S420分别同于图1所示的步骤S110和S120。
在一些实施例中，上述步骤S430包括：对第一麦克风的任一频点的频域信号进行指数平滑，在设定时间长度内对平滑后的信号取最小值得到当前时间帧下该频点的环境噪声信号；对当前时间帧下的所有频点的环境噪声信号进行叠加得到环境噪声的总能量。
具体而言，环境噪声的能量大小计算，可以采用传统的噪声估计方法，比如最小值统计噪声的估计方法，对第一麦克风在各个频点k处的频域信号X(k)进行指数平滑，然后在设定时间长度内，对平滑后的信号取最小值，从而得到环境噪声信号Noise(k)，如下式所示，其中，λ表示当前时间帧，W表示时间长度，k表示频点，P(λ,k)表示平滑后的信号谱：
P(λ,k)＝αP(λ-1,k)+(1-α)|X(k)|2
Noise(k)＝min[P(λ-W+1,k),P(λ-W+2,k),...P(λ,k)]
然后对估计出的环境噪声信号Noise(k)，采用下式进行总能量NoisePow计算。
Figure BDA0002387636030000151
本实施例给出的环境噪声的能量大小估计方法，可避免瞬态信号的干扰。另外当有风噪的时候，噪声估计不更新，可避免风噪对环境噪声能量计算的影响。
上述步骤S440，在调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式时，需要考虑环境噪声的能量大小包括如下两种情形：
情形一，在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并根据低频段的环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，使得低频段有合适的降噪量；
情形二，在耳机佩戴者处于非运动状态，且低频段无风噪或有弱风噪时，根据整个频段的环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，对整个频段进行降噪。
具体而言，当耳机佩戴者处于运动状态时，对于低频段的噪声控制，可以根据环境噪声在低频段的能量大小，将环境噪声预先划分成不同的等级，根据不同的噪声等级选择对应的预设的前馈滤波器及反馈滤波器系数，使得低频段有合适的降噪量。当耳机佩戴者处于非运动状态时，对于整个频段的噪声控制，可以根据环境噪声在整个频段的能量大小，将环境噪声预先划分成不同的等级，根据不同的噪声等级选择对应的预设的前馈及反馈滤波器系数，对整个频段进行降噪。下文中，将进行进一步说明。
前馈滤波器是对前馈麦克风信号的处理，反馈滤波器是对反馈麦克风信号的处理，二者均可以通过芯片上的软件来实现。申请人发现，前馈滤波器主要对500Hz-1000Hz左右有较好的降噪效果，而对500Hz以下的低频段降噪效果有限，但反馈滤波器主要对500Hz以下的低频段有降噪效果。所以考虑前馈滤波器及反馈滤波器对不同频段的降噪效果不同，可以根据环境噪声的能量大小调整前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，保证其在对应频段的降噪量。比如，当耳机佩戴者处于运动状态，并且此时低频段无风噪，考虑安全问题，以及环境噪声通常在低频能量较强，因此需要将环境噪声的中高频放大，低频做适当的降噪。而对于降噪滤波器的选择，可以根据环境噪声中低频能量的大小，将降噪滤波器的降噪级别划分成不同的等级(各个等级都有其对应的预设前馈及反馈滤波器系数)，如果环境噪声低频能量高，那么就选择高降噪级别的降噪滤波器，反之，选择低降噪级别的降噪滤波器。如果低频段有风噪，就不再根据环境噪声低频能量来调整滤波器。如果在非运动状态，并且此时无风噪或低频段有很小的风噪，那么可以根据环境噪声整个频带能量大小，将降噪划分成不同的等级，各个等级都有其对应的、预设的前馈及反馈滤波器系数。如果环境噪声能量高，那么就选择高级别的降噪滤波器，反之，选择低级别的降噪滤波器。如果低频段有强风噪，那么就不根据环境噪声能量调整滤波器。
综合图1中的步骤S130已包括的四种控制情形，图4中的步骤S440“根据耳机佩戴者的运动状态、不同频段的风噪情况以及环境噪声的能量大小，调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式”，至少有六种控制情形。
图5为本发明一个实施例示出的主动降噪控制的逻辑示意图。参见图5所示，本实施例给出的主动降噪控制的逻辑包括如下步骤：
S501，获取耳机佩戴者的运动状态。
S502，获取低频段、中频段和高频段的风噪情况。
S503，获取环境噪声的能量大小。
S511，判断耳机佩戴者是否处于运动状态；若判断为是，也即耳机佩戴者处于运动状态时，进入步骤S521，若判断为否，也即耳机佩戴者处于非运动状态时，进入步骤S531。
S521，判断低频段是否有风噪及风噪强弱；若判断出低频段无风噪时，进入步骤S540，若判断出低频段有弱风噪时，进入步骤S550，若判断出低频段有强风噪时，进入步骤S522。
S522，判断中频段的风噪强弱，若判断出中频段有弱风噪时，进入步骤S560，若判断出中频段有强风噪时，进入步骤S570。
S531，判断低频段是否有风噪及风噪强弱；若判断出低频段无风噪或有弱风噪时，进入步骤S580，若判断出低频段有强风噪时，进入步骤S570。
S540，调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并根据低频段的环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，使得低频段有足够的降噪量。例如，当低频段的环境噪声较大时，可以选择更高的降噪级别。
注解：低频段无风噪的情形下，可以认为中频段和高频段也无风噪。
S550，调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并保持反馈滤波器不变。
注解：低频段是弱风噪的情形下，可以认为中频段和高频段无风噪。
S560，调整前馈滤波器的系数，使其仅放大高频段信号，并保持反馈滤波器不变。
注解：低频段是强风噪的情形下，中频段可能为弱风噪也可能为强风噪。中频段为弱风噪的情形下，可以认为高频段无风噪。
S570，关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变。
注解：中频段是强风噪的情形下，高频段可能为弱风噪也可能为强风噪。
S580，根据整个频段的环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，对整个频段进行降噪，使得整个频段有足够的降噪量。比如，根据环境噪声能量大小，将降噪级别划分成不同的等级，各个等级都有其对应的、预设的前馈及反馈滤波器系数。如果环境噪声能量高，那么就选择高降噪级别的降噪滤波器，反之，选择低降噪级别的降噪滤波器。
需要说明的是，对应上述步骤S570的“关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变”的控制手段有两种控制情形：一种是非运动状态下，只要低频段有强风噪，则直接关闭前馈滤波器，中频段或高频段是否有风噪都进行此操作，所以无需考虑中高频段的风噪情况。另一种是运动状态下，基于安全考虑，需要放大环境噪声，但风噪大小影响的频段不同，所能放大的频段需要根据风噪所涉及的频段来判断，所以需要考虑中高频段的风噪情况，但只要中频段有强风噪，也是直接关闭前馈滤波器，避免风噪对听感的不良影响。
至此，详细介绍了本实施例的耳机信号处理方法的实现过程。本实施例的耳机信号处理方法，通过综合考虑耳机佩戴者的运动状态、不同频段的风噪情况以及环境噪声的能量大小，调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，以达到自动控制降噪效果的同时，在不同场景下可以得到更优的听感效果，并减小运动中因降噪引起的安全问题。
图6为本发明一个实施例示出的耳机信号处理装置的结构示意图，如图6所示，本实施例的耳机信号处理装置包括：
运动状态检测模块610，用于利用置于耳机内部的加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态；例如，利用耳机内部集成的三轴加速度传感器获得步数输出，亦或可以根据三轴加速度信号进行计步统计，然后根据步数输出情况，来判断是否是运动。
风噪检测模块620，用于利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况；
降噪控制模块640，用于根据耳机佩戴者的运动状态以及不同频段的风噪情况，调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于耳机的主动降噪。
其中，运动状态检测模块610和风噪检测模块620并行连接至降噪控制模块640。
在一些实施例中，仍如图6所示，风噪检测模块620包括：
分频段处理单元621，用于根据第一麦克风和第二麦克风所拾取的信号，分别获得对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和第一麦克风信号的平均能量；
风噪判断单元622，用于根据所获得的平均相关和平均能量，判断在低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
在一些实施例中，上述的分频段处理单元621具体用于：
根据第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得第一麦克风和第二麦克风在各个频点处的频域信号；
将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段，根据所获得的第一麦克风和第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和第一麦克风信号的平均能量。
在一些实施例中，上述的风噪判断单元622具体用于：
对某一频段，在平均相关小于第一相关阈值时，若平均能量大于第一能量阈值，则判断该频段有强风噪；若平均能量小于第一能量阈值，但大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪；若平均能量小于第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于第一相关阈值但小于第二相关阈值时，若平均能量大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪，若平均能量小于第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于第二相关阈值时，则判断该频段无风噪。
在一些实施例中，上述的降噪控制模块640具体用于：
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有弱风噪、而中频段及高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并保持反馈滤波器不变；
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有强风噪，而中频段有弱风噪，高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其仅放大高频段信号，并保持反馈滤波器不变；
在耳机佩戴者处于运动状态，且中频段有强风噪、高频段有弱风噪或强风噪时，关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变；
在耳机佩戴者处于非运动状态，且低频段有强风噪时，则关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变。
图7为本发明另一个实施例示出的耳机信号处理装置的结构示意图，如图7所示，本实施例的耳机信号处理装置包括：
运动状态检测模块710，用于利用置于耳机内部的三轴加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态；
风噪检测模块720，用于利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况；
环境噪声检测模块730，用于利用第一麦克风检测环境噪声的能量大小；
降噪控制模块740，用于根据耳机佩戴者的运动状态、不同频段的风噪情况以及环境噪声的能量大小，调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于耳机的主动降噪。
相比于图6所示的耳机信号处理装置，图7所示的耳机信号处理装置还包括环境噪声检测模块730，该环境噪声检测模块730与运动状态检测模块710和风噪检测模块720一起并行连接至降噪控制模块740；图7的降噪控制模块740相比于图6所示的降噪控制模块640，在调整耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式时，还考虑了环境噪声的能量大小；图7所示的运动状态检测模块710和风噪检测模块720分别同于图6所示的运动状态检测模块610和风噪检测模块620。
在一些实施例中，上述的环境噪声检测模块730具体用于：
对第一麦克风的任一频点的频域信号进行指数平滑，在设定时间长度内对平滑后的信号取最小值得到当前时间帧下该频点的环境噪声信号；
对当前时间帧下的所有频点的环境噪声信号进行叠加得到环境噪声的总能量。
在一些实施例中，相比于图6所示的降噪控制模块640，上述的降噪控制模块740还具体用于：
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并根据低频段的所述环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，使得低频段有合适的降噪量；
在耳机佩戴者处于非运动状态，且低频段无风噪或有弱风噪时，根据整个频段的环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，对整个频段进行降噪。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块或单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个模块或单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后，本发明还提供了一种耳机实施例。本发明实施例提供的耳机包括置于耳机内部的加速度传感器、置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风、以及位于耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器；该耳机内还设置有上述的耳机信号处理装置。
该耳机可以是无线耳机，也可以是有线耳机。如果是无线耳机，需要在每侧耳机上均有置于耳机内部的加速度传感器和置于耳机外部的双麦克风；如果是有线耳机，只要双侧耳机上共设置一套置于耳机内部的加速度传感器和置于耳机外部的双麦克风即可，它们可以分别在有线耳机的同侧，也可以分布在不同侧。耳机内部的加速度传感器可以是集成的三轴加速度传感器。
另外，本发明还给出了一种风噪检测方法的实施例，根据通话麦克风和前馈麦克风的信号相关特性以及前馈麦克风的信号能量检测不同频段的风噪情况，有效减小了风噪的误判，提高了风噪检测的精度。
图8为本发明一个实施例示出的风噪检测方法的流程示意图，如图8所示，本实施例的风噪检测方法包括如下步骤：
S810，根据置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得第一麦克风和第二麦克风在各个频点处的频域信号；
S820，将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段，根据所获得的第一麦克风和第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和第一麦克风信号的平均能量；
S830，根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
其中，步骤S810的实施可以参见上述附图2中针对步骤S201-S203的说明，步骤S820的实施可以参见上述附图2中针对步骤S204-S206的说明，在此不再赘述。
根据一个实施例，上述中第一麦克风为前馈麦克风，第二麦克风为通话麦克风。
其中，步骤S830的“根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱”，包括：
对某一频段，在平均相关小于第一相关阈值时，若平均能量大于第一能量阈值，则判断该频段有强风噪；若平均能量小于第一能量阈值，但大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪；若平均能量小于第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于第一相关阈值但小于第二相关阈值时，若平均能量大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪，若平均能量小于第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于第二相关阈值时，则判断该频段无风噪。
步骤S830的上述判断逻辑可以参见附图3示出的风噪情况判断的逻辑示意图，在此也不再赘述。
图9为本发明一个实施例示出的风噪检测装置的结构示意图，如图9所示，本实施例的风噪检测装置包括：
信号获取单元910，用于根据置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得第一麦克风和第二麦克风在各个频点处的频域信号；
频段划分单元920，用于将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段；
平均相关获取单元930，用于根据所获得的第一麦克风和第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关；
平均能量获取单元940，用于根据所获得的第一麦克风和第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的第一麦克风信号的平均能量；
风噪判断单元950，用于根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
其中，平均相关获取单元930与平均能量获取单元940是并行关系，并行连接至风噪判断单元950，风噪判断单元950需要同时依据这两个单元的输出结果进行风噪情况的逻辑判断。
根据一个实施例，上述中第一麦克风为前馈麦克风，第二麦克风为通话麦克风。
其中，风噪判断单元950具体用于：
对某一频段，在平均相关小于第一相关阈值时，若平均能量大于第一能量阈值，则判断该频段有强风噪；若平均能量小于第一能量阈值，但大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪；若平均能量小于第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于第一相关阈值但小于第二相关阈值时，若平均能量大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪，若平均能量小于第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于第二相关阈值时，则判断该频段无风噪。
图9所示的风噪检测装置的各单元，基本对应图2所示的风噪检测方法实施例的各步骤，所以相关之处参见图2方法实施例的部分说明即可。并且，风噪判断单元950的判断逻辑可以参见图3所示的风噪情况判断的逻辑示意图。本发明实施例提供的风噪检测方法和装置，在分频段进行风噪判断时，既考虑了两麦克风的信号相关性还考虑了麦克风的信号能量，根据前馈麦克风和通话麦克风在不同频段的信号相关性，以及前馈麦克风在对应频段的信号能量，分频段检测风噪情况，有效减小了风噪的误判，且提高了风噪检测的精度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
A1、一种耳机信号处理方法，其特征在于，包括：
利用置于耳机内部的加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态；
利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况；
根据所述耳机佩戴者的运动状态以及所述不同频段的风噪情况，调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中所述前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于所述耳机的主动降噪。
A2、根据权利要求A1所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况，包括：
根据所述第一麦克风和所述第二麦克风所拾取的信号，分别获得对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量；其中，所述第一麦克风为前馈麦克风，所述第二麦克风为通话麦克风；
根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
A3、根据权利要求A2所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述根据所述第一麦克风和所述第二麦克风所拾取的信号，分别获得对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量，包括：
根据所述第一麦克风和所述第二麦克风所拾取的时域信号，获得所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号；
将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段，根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量。
A4、根据权利要求A2所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱，包括：
对某一频段，在平均相关小于第一相关阈值时，若平均能量大于第一能量阈值，则判断该频段有强风噪；若平均能量小于所述第一能量阈值，但大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪；若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第一相关阈值但小于第二相关阈值时，若平均能量大于所述第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪，若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第二相关阈值时，则判断该频段无风噪。
A5、根据权利要求A1所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述根据所述耳机佩戴者的运动状态以及所述不同频段的风噪情况，调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，包括：
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有弱风噪、而中频段及高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并保持反馈滤波器不变；或者
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有强风噪，而中频段有弱风噪，高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其仅放大高频段信号，并保持反馈滤波器不变；或者
在耳机佩戴者处于运动状态，且中频段有强风噪、高频段有弱风噪或强风噪时，关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变；或者
在耳机佩戴者处于非运动状态，且低频段有强风噪时，则关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变。
A6、根据权利要求A1-A5任一项所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述方法还包括：利用所述第一麦克风检测环境噪声的能量大小，并在调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式时考虑所述环境噪声的能量大小。
A7、根据权利要求A6所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述利用所述第一麦克风检测环境噪声的能量大小，包括：
对所述第一麦克风的任一频点的频域信号进行指数平滑，在设定时间长度内对平滑后的信号取最小值得到当前时间帧下该频点的环境噪声信号；
对当前时间帧下的所有频点的环境噪声信号进行叠加得到环境噪声的总能量。
A8、根据权利要求A6所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述在调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式时考虑所述环境噪声的能量大小，包括：
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并根据低频段的环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，使得低频段有合适的降噪量；或者
在耳机佩戴者处于非运动状态，且低频段无风噪或有弱风噪时，根据整个频段内的环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，对整个频段进行降噪。
B9、一种耳机信号处理装置，其特征在于，包括：
运动状态检测模块，用于利用置于耳机内部的加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态；
风噪检测模块，用于利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况；
降噪控制模块，用于根据所述耳机佩戴者的运动状态以及所述不同频段的风噪情况，调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中所述前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于所述耳机的主动降噪。
B10、根据权利要求B9所述的耳机信号处理装置，其特征在于，所述风噪检测模块包括：
分频段处理单元，用于根据所述第一麦克风和所述第二麦克风所拾取的信号，分别获得对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量；其中，所述第一麦克风为前馈麦克风，所述第二麦克风为通话麦克风；
风噪判断单元，用于根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
B11、根据权利要求B10所述的耳机信号处理装置，其特征在于，所述分频段处理单元，具体用于：
根据所述第一麦克风和所述第二麦克风所拾取的时域信号，获得所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号；
将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段，根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量。
B12、根据权利要求B10所述的耳机信号处理装置，其特征在于，所述风噪判断单元，具体用于：
对某一频段，在平均相关小于第一相关阈值时，若平均能量大于第一能量阈值，则判断该频段有强风噪；若平均能量小于所述第一能量阈值，但大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪；若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第一相关阈值但小于第二相关阈值时，若平均能量大于所述第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪，若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第二相关阈值时，则判断该频段无风噪。
B13、根据权利要求B9所述的耳机信号处理装置，其特征在于，所述降噪控制模块，具体用于：
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有弱风噪、而中频段及高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并保持反馈滤波器不变；或者
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有强风噪，而中频段有弱风噪，高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其仅放大高频段信号，并保持反馈滤波器不变；或者
在耳机佩戴者处于运动状态，且中频段有强风噪、高频段有弱风噪或强风噪时，关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变；或者
在耳机佩戴者处于非运动状态，且低频段有强风噪时，则关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变。
B14、根据权利要求B9-B13任一项所述的耳机信号处理装置，其特征在于，所述装置还包括：
环境噪声检测模块，用于利用所述第一麦克风检测环境噪声的能量大小；
所述降噪控制模块，还用于在调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式时，考虑所述环境噪声的能量大小。
B15、根据权利要求B14所述的耳机信号处理装置，其特征在于，所述环境噪声检测模块，具体用于：
对所述第一麦克风的任一频点的频域信号进行指数平滑，在设定时间长度内对平滑后的信号取最小值得到当前时间帧下该频点的环境噪声信号；
对当前时间帧下的所有频点的环境噪声信号进行叠加得到环境噪声的总能量。
B16、根据权利要求B14所述的耳机信号处理装置，其特征在于，所述降噪控制模块，还具体用于：
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并根据低频段的所述环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，使得低频段有合适的降噪量；或者
在耳机佩戴者处于非运动状态，且低频段无风噪或有弱风噪时，根据整个频段的环境噪声的能量大小，选择合适降噪级别的前馈滤波器及反馈滤波器，对整个频段进行降噪。
C17、一种耳机，包括：置于耳机内部的加速度传感器、置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风、以及位于耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器；其特征在于，所述耳机内还设置有权利要求B9-B16任一项所述的耳机信号处理装置。
D18、一种风噪检测方法，其特征在于，包括：
根据置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号；
将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段，根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量；
根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
D19、根据权利要求D18所述的风噪检测方法，其特征在于，所述根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱，包括：
对某一频段，在平均相关小于第一相关阈值时，若平均能量大于第一能量阈值，则判断该频段有强风噪；若平均能量小于所述第一能量阈值，但大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪；若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第一相关阈值但小于第二相关阈值时，若平均能量大于所述第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪，若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第二相关阈值时，则判断该频段无风噪。
E20、一种风噪检测装置，其特征在于，包括：
信号获取单元，用于根据置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号；
频段划分单元，用于将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段；
平均相关获取单元，用于根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关；
平均能量获取单元，用于根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的所述第一麦克风信号的平均能量；
风噪判断单元，用于根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
E21、根据权利要求E20所述的风噪检测装置，其特征在于，所述风噪判断单元，具体用于：
对某一频段，在平均相关小于第一相关阈值时，若平均能量大于第一能量阈值，则判断该频段有强风噪；若平均能量小于所述第一能量阈值，但大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪；若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第一相关阈值但小于第二相关阈值时，若平均能量大于所述第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪，若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第二相关阈值时，则判断该频段无风噪。

Claims (10)

1.一种耳机信号处理方法，其特征在于，包括：
利用置于耳机内部的加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态；
利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况；
根据所述耳机佩戴者的运动状态以及所述不同频段的风噪情况，调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中所述前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于所述耳机的主动降噪。
2.根据权利要求1所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况，包括：
根据所述第一麦克风和所述第二麦克风所拾取的信号，分别获得对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量；其中，所述第一麦克风为前馈麦克风，所述第二麦克风为通话麦克风；
根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
3.根据权利要求2所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述根据所述第一麦克风和所述第二麦克风所拾取的信号，分别获得对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量，包括：
根据所述第一麦克风和所述第二麦克风所拾取的时域信号，获得所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号；
将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段，根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量。
4.根据权利要求2所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱，包括：
对某一频段，在平均相关小于第一相关阈值时，若平均能量大于第一能量阈值，则判断该频段有强风噪；若平均能量小于所述第一能量阈值，但大于第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪；若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第一相关阈值但小于第二相关阈值时，若平均能量大于所述第二能量阈值，则判断该频段有弱风噪，若平均能量小于所述第二能量阈值，则判断该频段无风噪；
对某一频段，在平均相关大于所述第二相关阈值时，则判断该频段无风噪。
5.根据权利要求1所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述根据所述耳机佩戴者的运动状态以及所述不同频段的风噪情况，调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，包括：
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有弱风噪、而中频段及高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其放大中高频信号，并保持反馈滤波器不变；或者
在耳机佩戴者处于运动状态，且低频段有强风噪，而中频段有弱风噪，高频段无风噪时，则调整前馈滤波器的系数，使其仅放大高频段信号，并保持反馈滤波器不变；或者
在耳机佩戴者处于运动状态，且中频段有强风噪、高频段有弱风噪或强风噪时，关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变；或者
在耳机佩戴者处于非运动状态，且低频段有强风噪时，则关闭前馈滤波器，并保持反馈滤波器不变。
6.根据权利要求1-5任一项所述的耳机信号处理方法，其特征在于，所述方法还包括：利用所述第一麦克风检测环境噪声的能量大小，并在调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式时考虑所述环境噪声的能量大小。
7.一种耳机信号处理装置，其特征在于，包括：
运动状态检测模块，用于利用置于耳机内部的加速度传感器检测耳机佩戴者的运动状态；
风噪检测模块，用于利用置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风检测不同频段的风噪情况；
降噪控制模块，用于根据所述耳机佩戴者的运动状态以及所述不同频段的风噪情况，调整所述耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器的工作方式，其中所述前馈滤波器和所述反馈滤波器被用于所述耳机的主动降噪。
8.一种耳机，包括：置于耳机内部的加速度传感器、置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风、以及位于耳机内的前馈滤波器和反馈滤波器；其特征在于，所述耳机内还设置有权利要求7所述的耳机信号处理装置。
9.一种风噪检测方法，其特征在于，包括：
根据置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号；
将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段，根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关和所述第一麦克风信号的平均能量；
根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
10.一种风噪检测装置，其特征在于，包括：
信号获取单元，用于根据置于耳机外部的第一麦克风和第二麦克风所拾取的时域信号，获得所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号；
频段划分单元，用于将信号频段划分为低频、中频和高频三个频段；
平均相关获取单元，用于根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的两麦克风信号的平均相关；
平均能量获取单元，用于根据所获得的所述第一麦克风和所述第二麦克风在各个频点处的频域信号，获得分别对应于低频、中频和高频三个频段的所述第一麦克风信号的平均能量；
风噪判断单元，用于根据所获得的平均相关和平均能量，判断在所述低频、中频和高频三个频段是否存在风噪以及风噪强弱。
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