CN113630684B - 一种具有主动降噪功能的耳机及其降噪方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种具有主动降噪功能的耳机及其降噪方法，属于耳机技术领域。耳机包括耳内麦克风、扬声器、前馈滤波器和控制器，控制器被配置为在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，基于播放的提示音和采集的提示音，确定当前的第一相关参数；基于当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来确定前馈滤波器的当前滤波器参数。如此，通过提示音能够快速地来确定前馈滤波器的当前滤波器参数，使得用户在较短的时间内感受到稳定的降噪效果，从而提升了用户的使用体验。
Description
技术领域
本公开涉及耳机技术领域，更具体地，涉及一种具有主动降噪功能的耳机及其降噪方法。
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。传统有线耳机通过导线连接智能设备(比如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等)，但限制佩戴者的行动，尤其在运动场合十分不便。同时，耳机线的缠绕、拉扯以及听诊器效应都影响用户体验。普通蓝牙耳机取消了耳机和无线主机之间的连线，但左右耳之间仍然存在连线。主动降噪耳机也逐渐走到人们生活中，可以让人们在嘈杂环境中得到一个相对安静的环境，其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)或者在声音通路上加上反馈的声学通路(反馈)来减少人耳听到的噪音。
目前，耳机的主动降噪方法多为用户根据噪声场景来选择滤波系数，噪声场景可以包括飞机、餐厅、地铁、街道等。用户通过选择不同的噪声场景来为耳机设置一组固定的降噪系数，例如前馈滤波系数和反馈滤波系数。当用户在多个场景之间进行切换时，需要多次选择场景来调整降噪系数，这很大程度上影响了用户的使用体验。即便在同一场景中，噪声情况也并不一致，例如上下班高峰时期的地铁和深夜的地铁具有完全不同的噪声强度，对不同时段的地铁场景使用同样的降噪系数显然是不合适的。
其次，耳机的降噪效果受不同佩戴方式以及耳道结构的影响较大。不同的用户具有不同的耳道结构，而不同的佩戴方式将使得耳机与人耳之间形成不同的相对位置，其产生的空隙对噪声的影响以及对耳内回声的影响都是不同的。即便是同一用户使用同一款耳机，该用户每次佩戴耳机时，耳机在人耳中所处的位置也不完全一致，此时需要对耳机降噪时采用的滤波系数主动进行适应性调整。显然，现有的耳机无法解决上述问题。
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。需要一种具有主动降噪功能的耳机及其降噪方法，通过提示音能够快速地来确定前馈滤波器的当前滤波器参数，使得用户在较短的时间内感受到稳定的降噪效果，从而提升了用户的使用体验。
根据本公开的第一方案，提供一种具有主动降噪功能的耳机，所述耳机包括耳内麦克风、扬声器、前馈滤波器和控制器。所述扬声器被配置为在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，播放提示音；在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，播放用户听觉范围之外的低频音频信号。所述耳内麦克风被配置为在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，采集提示音；在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，采集用户听觉范围之外的低频音频信号。所述控制器被配置为在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，基于播放的提示音和采集的提示音，确定当前的第一相关参数；基于当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来确定所述前馈滤波器的当前滤波器参数；在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，基于播放的低频音频信号和采集的低频音频信号，确定当前的第二相关参数；基于当前的第二相关参数及预先确定的第二相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来更新所述前馈滤波器的当前滤波器参数；以及所述前馈滤波器被配置为根据所述控制器确定或更新的当前滤波器参数来工作。
根据本公开的第二方案，提供一种具有主动降噪功能的耳机的降噪方法，所述耳机包括耳内麦克风、扬声器、前馈滤波器和控制器，所述降噪方法包括在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，由扬声器播放提示音，由耳内麦克风采集提示音，由控制器基于播放的提示音和采集的提示音，确定当前的第一相关参数；由控制器基于当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来确定所述前馈滤波器的当前滤波器参数；在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，由扬声器播放用户听觉范围之外的低频音频信号，由耳内麦克风采集用户听觉范围之外的低频音频信号，由控制器基于播放的低频音频信号和采集的低频音频信号，确定当前的第二相关参数；由控制器基于当前的第二相关参数及预先确定的第二相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来更新所述前馈滤波器的当前滤波器参数；以及根据确定或更新的当前滤波器参数来工作。
根据本公开中的具有主动降噪功能的耳机及其降噪方法，通过提示音能够快速地来确定前馈滤波器的当前滤波器参数，使得用户在较短的时间内感受到稳定的降噪效果，从而提升了用户的使用体验。同时，基于低频音频信号能够持续地来更新前馈滤波器的当前滤波器参数，如此，当用户的佩戴方式(比如耳机的松紧程度、耳机的佩戴方向等)发生变化时，均能够通过更新当前滤波系数提高耳机的降噪性能，使得用户拥有一个良好的使用体验。再者，从耳内麦克风采集到的提示音中去除了环境音，从而减少了环境音对提示音的干扰，能够减少环境音对提示音的影响，进而提升耳机的降噪性能。
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。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具有主动降噪功能的耳机的结构示意图。
图3示出根据本公开实施例的具有主动降噪功能的耳机的降噪方法流程示意图。
图4示出根据本公开实施例的去除环境音干扰得到提示音的流程示意图。
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。
图1示出了根据本公开实施例的耳机100的主动降噪过程的示意图。如图1所示，通常，耳机100通过前馈路径和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。通常前馈滤波器111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，耳外麦克风101a在采集环境噪声，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100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。
图2示出根据本公开实施例的具有主动降噪功能的耳机的结构示意图，如图2所示，耳机100除了包括耳内麦克风101b、扬声器107、前馈滤波器111之外，还进一步包括控制器114。扬声器107被配置为在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，播放提示音；耳内麦克风101b被配置为在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，采集提示音，此时，控制器114被配置为在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，基于播放的提示音和采集的提示音，确定当前的第一相关参数，并基于当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来确定前馈滤波器的当前滤波器参数，以使得前馈滤波器111根据控制器114确定的当前滤波器参数来工作。除此之外，扬声器107进一步被配置为在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，播放用户听觉范围之外的低频音频信号，耳内麦克风101b进一步被配置为在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，采集用户听觉范围之外的低频音频信号，在一些情况下，耳内麦克风101b采集的用户听觉范围之外的低频音频信号包含耳内的噪声。控制器114进一步被配置为在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，基于播放的低频音频信号和采集的低频音频信号，确定当前的第二相关参数；基于当前的第二相关参数及预先确定的第二相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来更新前馈滤波器的当前滤波器参数。最后，前馈滤波器111进一步被配置为根据控制器114更新的当前滤波器参数来工作。
本公开中的控制器114可以利用一个或多个处理器、一个或多个可编程电路、一个或多个专用电路或其组合来实现。例如，当所述控制器114实现为处理器时，该处理器可以是微型处理单元(MPU)、SOC(片上系统)、DSP(数字处理)中的任何一种或组合。可编程电路是例如现场可编程门阵列(FPGA)，但是不限于此。专用电路是例如专用集成电路(ASIC)，但是不限于此。
本公开中的具有主动降噪功能的耳机，通过提示音能够快速地来确定前馈滤波器的当前滤波器参数，使得用户在较短的时间内感受到稳定的降噪效果，从而提升了用户的使用体验。同时，基于低频音频信号能够持续地来更新前馈滤波器的当前滤波器参数，如此，当用户的佩戴方式(比如耳机的松紧程度、耳机的佩戴方向等)发生变化时，均能够通过更新前馈滤波器的当前滤波系数从而提高耳机的降噪性能，使得用户拥有一个良好的使用体验。
本公开中上述所述的“提示音”可以是“ding”、“叮”、“ANC ON”、“降噪打开”、“降噪开”、“入耳”等。同时，提示音往往有更丰富的频谱，比如300Hz、500Hz、1KHz、2KHz等，其相对于20Hz以下的低频音频信号受外界干扰的程度较轻。因此，本公开中利用提示音这一音频信号，来快速地确定耳机的前馈滤波器的当前滤波系数，能够使得用户在较短时间内获得较好的降噪体验，从而提升用户的满意度。
在一些实施例中，可以在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，由扬声器107播放提示音。在一些实施例，在要打开主动降噪功能时，可以由先扬声器107播放提示音，随后再打开主动降噪。在另一些实施例，还可以先打开主动降噪，此时前馈滤波器111使用预定或缺省的一组滤波系数，再由扬声器播放提示音。
本公开中的第一相关参数可以是播放的提示音和采集的提示音的相关结果，则预先确定的第一相关参数可以是预先设置的播放的提示音和采集的提示音的相关结果。其中，相关结果可以是播放的提示音和采集的提示音的互相关处理结果，其在时域或频域均可以得到。相关结果也可以是对播放的提示音和采集的提示音做反卷积处理，或在频域上播放的提示音和采集的提示音的相除或共轭相除处理得到的结果。播放的提示音和采集的提示音的相关结果是对播放的提示音和采集的提示音之间相似性的一种表征。具体来说，在时域上通过互相关处理以确定播放的提示音和采集的提示音两者的相关结果时，首先可以基于播放的提示音和采集的提示音进行互相关运算，互相关运算的结果是一个相关向量。在一些实施例中，可以从所述相关向量中选取部分相关值，作为播放的提示音和采集的提示音的相关结果。在另一些实施例中，上述的相关结果还可以由播放的提示音和/或采集的提示音的幅度或功率来归一化得到。
在频域上通过互相关处理以确定播放的提示音和采集的提示音的相关结果时，首先计算播放的提示音和采集的提示音信号的频域相干系数Cy1y2(w)，将所述频域相干系数作为播放的提示音和采集的提示音的相关结果，或者还可以将所述频域相干系数的幅度或者相位作为播放的提示音和采集的提示音的相关结果。其中，播放的提示音和采集的提示音信号的频域相干系数Cy1y2(w)可以基于下述公式(1)-(4)中的任意一种方式获得：
Cy1y2(ω)＝Φy1y2(ω) (2)
其中，Cy1y2(w)为频域相干系数，Φy1y2(w)为播放的提示音和采集的提示音的互功率谱密度，Φy1y1(w)为播放的提示音的功率谱密度，Φy2y2(w)为采集的提示音的功率谱密度，w为数字角频率。
在一些实施例中，第一相关参数和第二相关参数中的至少一个为一个或多个选择频点处的相关参数。具体来说，多个频点的选择可以参考提示音的频谱分布，比如可以在提示音的频谱分量较集中处选取若干频点，进一步将选取若干频点的频域相干系数作为第一相关参数。如此，可以使得选取的第一相关参数的精确度较高，进一步提高了基于该第一相关参数确定的前馈滤波器的当前滤波器参数的精度，从而实现耳机的良好降噪性能，进而提升用户的使用体验。在一些实施例中，第二相关参数也可以是一个频点处的相关参数。
在一些实施例中，如图1所示，耳外麦克风101a配置为在耳机入耳，但播放提示音之前，采集耳外环境音；在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，采集耳外环境音。耳内麦克风101b进一步配置为在耳机入耳，但播放提示音之前，采集耳内环境音。控制器114进一步被配置为在耳机入耳，但播放提示音之前，确定耳外环境音与耳内环境音的第三相关参数，在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，基于采集的耳外环境音及第三相关参数，确定当前的耳内环境音；最后从耳内麦克风采集到的提示音中去除当前的耳内环境音，用于与播放的提示音确定当前的第一相关参数。
当用户所处的环境音较大时，耳内麦克风采集到的提示音受到环境音的干扰，此时，播放的提示音与采集的提示音的相关结果有较大误差，使得利用该相关结果得不到合适的前馈滤波器的滤波系数。因此，本公开中从耳内麦克风采集到的提示音中去除了环境音，从而减少了环境音对提示音的干扰，能够减少后期对提示音的处理中较少的受环境音的影响，进而提升耳机的降噪性能。在一些实施例中，第三相关参数为耳外环境音到耳内环境音的声学通路的传递函数，或者耳外环境音与耳内环境音在多个频点上的幅度和/或相位上的比值或差异。通过选取耳外环境音与耳内环境音在多个频点上的幅度和/或相位上的比值或差异，大幅度减少了计算量，有利于减少系统的功耗。在一些实施例中，耳外环境音经过所述传递函数的倒数，得到当前的耳内环境音，再用耳内麦克风采集到的提示音去除当前的耳内环境音，来确定当前的第一参数。在另一实施例中，耳外环境音经过耳外环境音与耳内环境音在多个频点上的幅度和/或相位上的比值或差异的校准，可以得到当前的耳内环境音，再用耳内麦克风采集到的提示音中去除当前的耳内环境音，来确定当前的第一参数。
进一步地，在一些实施例中，可以首先判断耳机处于入耳状态，并且在提示声播放之前，利用耳外麦克风101a采集耳外环境声，根据耳外环境声的幅度、功率或者提示音在功率集中的多个频点上的幅度或功率判断环境音的大小，如果耳外环境声的幅度、功率或者提示音在功率集中的多个频点上的幅度或功率小于预定值，则判断环境音较小，此时环境音对提示音的干扰较小，可以不对环境声进行消除。如此，减少了系统的运算量，另外在环境音较小时，防止在对环境声进行消除过程中引入新的噪声，从而影响提示音的后继处理(例如相关运算等)。示例性的，上述的新的噪声可以是对环境音进行消除时引入的耳外麦克风及后续处理电路(例如ADC，滤波电路)的电路噪声，以及消除处理的噪声等。
在一些实施例中，可以只使用耳内麦克风101b对环境音进行消除。具体是先判断耳机处于入耳状态，并且在提示声播放之前，利用耳内麦克风101b对环境音进行采集，并检测提示音在功率集中的多个频点上是否存在稳态噪声。如果在某些频点上存在稳态噪声，则可以从耳内麦克风采集的提示音中减去稳态噪声，从而减少环境音对提示音的干扰，使得对提示音的后续处理(比如相关运算)少受环境音的影响。其中，检测某个频点上是否存在稳态噪声，可以通过判断在播放提示音之前的预定时间段内通过检测该频点上的环境音的幅度或相位是否在预定阈值内变化得到。
前述实施例中的预先确定的第一相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系包括N组的预设第一相关参数和对应的前馈滤波器的预设滤波器参数。预先确定的第二相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系包括N组的预设第二相关参数和对应的前馈滤波器的预设滤波器参数。具体来说，预先确定的第一相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系或者预先确定的第二相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，两者均可以通过在耳机的N种使用场景下预先测量得到。使用场景由用户或人工耳的耳道结构、佩戴状况和传输路径上的器件的属性中的任一种或其组合来定义。不同的耳道结构、不同的耳机佩戴方式以及不同的耳机传输路径上的器件的属性(功能、参数、老化程度等)都会对耳机的降噪效果产生一定的影响，因此不同使用场景可由上述因素来定义。比如可以选择N组不同的佩戴松紧度来得到这N种使用场景，也可以选择不同大小人工耳或人耳，来得到N种使用场景。
基于当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来确定前馈滤波器的当前滤波器参数具体包括：基于当前的第一相关参数，从N组的预设第一相关参数中选择最接近的数组的预设第一相关参数；基于所选择的最接近的各组的预设第一相关参数与所述当前的第一相关参数的各个误差，可以将最小误差或者误差小于误差阈值的预设第一相关参数对应的前馈滤波器的预设滤波器参数作为当前的滤波器参数，N为正整数。相应地，基于当前的第二相关参数及预先确定的第二相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来更新前馈滤波器的当前滤波器参数具体包括：基于当前的第二相关参数，从N组的预设第二相关参数中选择最接近的数组的预设第二相关参数；基于所选择的最接近的各组的预设第二相关参数与当前的第二相关参数的各个误差，可以将最小误差或者误差小于误差阈值的预设第二相关参数对应的前馈滤波器的预设滤波器参数作为当前的滤波器参数来更新。通过当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，能够快速地来确定前馈滤波器的当前滤波器参数，使得用户在较短的时间内感受到稳定的降噪效果，从而提升了用户的使用体验。同时，基于当前的第二相关参数及预先确定的第二相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，能够持续地来更新前馈滤波器的当前滤波器参数，如此，当用户的佩戴方式(比如耳机的松紧程度、耳机的佩戴方向等)发生变化时，能够通过更新当前滤波系数提高耳机的降噪性能。
在一些实施例中，预设滤波器参数还包括在数个预设频点处的预设滤波器增益。基于所选择的最接近的各组的预设第一相关参数与当前的第一相关参数的各个误差，来确定前馈滤波器的当前的滤波器参数具体包括：确定所选择的最接近的各组在数个预设频点处的预设滤波器增益；基于所选择的最接近的各组的预设第一相关参数与当前的第一相关参数的各个误差和各组在数个预设频点处的预设滤波器增益，使得误差越大的组的预设滤波器增益的权重越低，来确定前馈滤波器的当前的滤波器增益。具体来说，以所选择的最接近的两组预设第一相关参数为例进行说明，所选择的最接近的两组的预设第一相关参数与当前的第一相关参数的误差分别为e1、e2，且e1<e2。此时,可以以e1所对应的第i组预设前馈降噪滤波器系数为基础，由e2所对应的第j组预设前馈降噪滤波器系数对此做修正。示例性的，第i组预设前馈滤波器的增益为gi，第j组预设前馈滤波器的增益gj，根据e1、e2来调整第i组预设前馈滤波器的增益，并将调整增益后的第i组预设前馈滤波器作为当前的前馈滤波器。当前的前馈滤波器的增益可以表示为g＝(e2*gi+e1*gj)/(e1+e2)。通过将最小误差的相关结果所对应的预设前馈滤波器系数作为基准，并根据各组最小误差和最小误差对应的至少两组预设前馈降噪滤波器的增益进行加权，得到当前前馈滤波器的增益，如此，使得前馈滤波器的增益最佳，进一步提高了耳机的降噪性能。
在一些实施例中，基于所选择的最接近的各组的预设第二相关参数与所述当前的第二相关参数的各个误差，来更新前馈滤波器的当前的滤波器参数具体包括：确定所选择的最接近的各组在数个预设频点处的预设滤波器增益；基于所选择的最接近的各组的预设第二相关参数与当前的第二相关参数的各个误差和各组在数个预设频点处的预设滤波器增益，使得误差越大的组的预设滤波器增益的权重越低，来更新前馈滤波器的当前的滤波器增益。如此，使得前馈滤波器的增益最佳，进而提高了耳机的降噪性能。
前述实施例中的第二相关参数可以是播放的低频音频信号与采集的低频音频信号的相关结果，还可以是采集的低频音频信号的参数。其中，这里的低频音频信号可以是用户听觉范围之外的音频信号，比如低于20Hz的音频信号，该低频音频信号可以间歇性播放，从而降低系统的功耗。在一些实施例中，控制器114进一步配置为在第二相关参数小于第一阈值的情况下，确定关闭主动降噪；或者在采集的低频音频信号的参数小于第二阈值的情况下，确定关闭主动降噪。第一阈值或者第二阈值可以预先通过实验测量得到。如此，可以通过耳机的主动关闭降噪性能从而减少功耗。
在一些实施例中，如图1所示，回声滤波器112被配置为对耳内麦克风采集的音频信号进行回声消除的滤波处理。控制器114进一步配置为基于耳内麦克风采集的低频音频信号经由回声滤波器112处理后得到的低频音频信号，来用于确定第二相关参数或确定是否关闭主动降噪。如此，通过回声滤波器112可以抵消低频音频信号中包含的回声信号，进而确定第二相关参数，为后期进一步来更新前馈滤波器的当前滤波参数提供了可靠的基础。
在一些实施例中，本公开还提供了具有主动降噪功能的耳机的降噪方法，如图3所示，该降噪方法始于步骤S201，在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，由扬声器107播放提示音，由耳内麦克风101b采集提示音，由控制器114基于播放的提示音和采集的提示音，确定当前的第一相关参数；由控制器114基于当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来确定前馈滤波器的当前滤波器参数。
步骤S202，在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，由扬声器107播放低频音频信号，该低频音频信号可以是用户听觉范围之外的音频信号，比如20Hz以下的音频信号。由耳内麦克风101b采集低频音频信号，由控制器114基于播放的低频音频信号和采集的低频音频信号，确定当前的第二相关参数；由控制器114基于当前的第二相关参数及预先确定的第二相关参数与前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来更新前馈滤波器的当前滤波器参数。
步骤S203，前馈滤波器111根据确定或更新的当前滤波器参数来工作。
本公开中的具有主动降噪功能的耳机的降噪方法，通过提示音能够快速地来确定前馈滤波器的当前滤波器参数，使得用户在较短的时间内感受到稳定的降噪效果，从而提升了用户的使用体验。同时，基于低频音频信号能够持续地来更新前馈滤波器的当前滤波器参数，如此，当用户的佩戴方式(比如耳机的松紧程度、耳机的佩戴方向等)发生变化时，均能够通过更新当前滤波系数提高耳机的降噪性能，使得用户拥有一个良好的使用体验。
图4示出根据本公开实施例的去除环境音干扰得到提示音的流程示意图，如图4所示，该流程始于步骤S301，在耳机入耳，但播放提示音之前，由耳外麦克风101a采集耳外环境音，由耳内麦克风101b采集耳内环境音，由控制器114确定耳外环境音与耳内环境音的第三相关参数。
步骤S302，在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，由耳外麦克风101a采集耳外环境音。
步骤S303，由控制器114基于采集的耳外环境音及第三相关参数，确定当前的耳内环境音。
步骤S304，由控制器114从耳内麦克风采集到的提示音中去除当前的耳内环境音，用于与播放的提示音确定当前的第一相关参数。
本公开中从耳内麦克风采集到的提示音中去除了环境音，从而减少了环境音对提示音的干扰，能够减少后期对提示音的处理中较少的受环境音的影响，进而提升耳机的降噪性能。
此外，尽管在此描述了说明性实施例，但是范围包括具有基于本公开的等效元素、修改、省略、组合(例如，跨各种实施例的方案的组合)、调整或变更的任何和所有实施例。权利要求中的要素将基于权利要求中使用的语言进行宽泛地解释，而不限于本说明书中或在本申请的存续期间描述的示例，这些示例将被解释为非排他性的。因此，意图仅仅将描述视为例子，真正的范围由权利要求及其全部等同范围表示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方案)可以彼此组合使用。本领域普通技术人员在查看以上描述时可以使用其他实施例。而且，在上面的详细描述中，各种特征可以被组合在一起以简化本公开。这不应被解释成意图让不要求保护的公开特征对于任何权利要求而言都是必不可少的。而是，发明主题可以在于比一个公开的实施例的所有特征少的特征组合。因此，权利要求由此作为示例或实施例并入到具体实施方式中，其中每个权利要求独立作为单独的实施例，并且可以构想的是，这些实施例可以以各种组合或置换来相互组合。本发明的范围应该参考所附权利要求以及赋予这些权利要求的等同物的全部范围来确定。
Claims (9)
1.一种具有主动降噪功能的耳机，所述耳机包括耳内麦克风、扬声器、前馈滤波器和控制器，其特征在于，
所述扬声器被配置为：在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，播放提示音；在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，播放用户听觉范围之外的低频音频信号；
所述耳内麦克风被配置为：在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，采集提示音；在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，采集用户听觉范围之外的低频音频信号；
所述控制器被配置为：
在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，
基于播放的提示音和采集的提示音，确定当前的第一相关参数；
基于当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来确定所述前馈滤波器的当前滤波器参数；
在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，
基于播放的低频音频信号和采集的低频音频信号，确定当前的第二相关参数；
基于当前的第二相关参数及预先确定的第二相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来更新所述前馈滤波器的当前滤波器参数；
其中，所述第一相关参数和所述第二相关参数中的至少一个为一个或多个选择频点处的相关参数；以及
所述前馈滤波器被配置为根据所述控制器确定或更新的当前滤波器参数来工作。
2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述耳机进一步包括耳外麦克风，所述耳外麦克风配置为：在耳机入耳，但播放提示音之前，采集耳外环境音；在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，采集耳外环境音；
所述耳内麦克风进一步配置为：在耳机入耳，但播放提示音之前，采集耳内环境音；
所述控制器进一步被配置为：
在耳机入耳，但播放提示音之前，确定所述耳外环境音与耳内环境音的第三相关参数；
在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，
基于采集的耳外环境音及所述第三相关参数，确定当前的耳内环境音；
从所述耳内麦克风采集到的提示音中去除当前的耳内环境音，用于与播放的提示音确定当前的第一相关参数。
3.根据权利要求2所述的耳机，其特征在于，所述第三相关参数为耳外环境音到耳内环境音的声学通路的传递函数，或者耳外环境音与耳内环境音在多个频点上的幅度和/或相位上的比值或差异。
4.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述控制器进一步配置为：
在所述第二相关参数小于第一阈值的情况下，确定关闭主动降噪；或者
在采集的低频音频信号的参数小于第二阈值的情况下，确定关闭主动降噪。
5.根据权利要求1或4所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括回声滤波器，所述回声滤波器被配置为：对所述耳内麦克风采集的音频信号进行回声消除的滤波处理；
所述控制器进一步配置为：基于耳内麦克风采集的低频音频信号经由所述回声滤波器处理后得到的低频音频信号，来用于确定第二相关参数或确定是否关闭主动降噪。
6.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，
预先确定的第一相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系包括N组的预设第一相关参数和对应的所述前馈滤波器的预设滤波器参数；
基于当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来确定所述前馈滤波器的当前滤波器参数具体包括：基于当前的第一相关参数，从N组的预设第一相关参数中选择最接近的数组的预设第一相关参数；基于所选择的最接近的各组的预设第一相关参数与所述当前的第一相关参数的各个误差，来确定所述前馈滤波器的当前的滤波器参数，N为正整数；和/或
预先确定的第二相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系包括N组的预设第二相关参数和对应的所述前馈滤波器的预设滤波器参数；
基于当前的第二相关参数及预先确定的第二相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来更新所述前馈滤波器的当前滤波器参数具体包括：基于当前的第二相关参数，从N组的预设第二相关参数中选择最接近的数组的预设第二相关参数；基于所选择的最接近的各组的预设第二相关参数与所述当前的第二相关参数的各个误差，来更新所述前馈滤波器的当前的滤波器参数。
7.根据权利要求6所述的耳机，其特征在于，预设滤波器参数还包括在数个预设频点处的预设滤波器增益；
基于所选择的最接近的各组的预设第一相关参数与所述当前的第一相关参数的各个误差，来确定所述前馈滤波器的当前的滤波器参数具体包括：
确定所选择的最接近的各组在数个预设频点处的预设滤波器增益；
基于所选择的最接近的各组的预设第一相关参数与所述当前的第一相关参数的各个误差和各组在数个预设频点处的预设滤波器增益，使得误差越大的组的预设滤波器增益的权重越低，来确定所述前馈滤波器的当前的滤波器增益；和/或
基于所选择的最接近的各组的预设第二相关参数与所述当前的第二相关参数的各个误差，来更新所述前馈滤波器的当前的滤波器参数具体包括：
确定所选择的最接近的各组在数个预设频点处的预设滤波器增益；
基于所选择的最接近的各组的预设第二相关参数与所述当前的第二相关参数的各个误差和各组在数个预设频点处的预设滤波器增益，使得误差越大的组的预设滤波器增益的权重越低，来更新所述前馈滤波器的当前的滤波器增益。
8.一种具有主动降噪功能的耳机的降噪方法，所述耳机包括耳内麦克风、扬声器、前馈滤波器和控制器，其特征在于，所述降噪方法包括：
在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，由扬声器播放提示音，由耳内麦克风采集提示音，由控制器基于播放的提示音和采集的提示音，确定当前的第一相关参数；由控制器基于当前的第一相关参数及预先确定的第一相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来确定所述前馈滤波器的当前滤波器参数；
在耳机入耳且主动降噪打开的情况下，由扬声器播放用户听觉范围之外的低频音频信号，由耳内麦克风采集用户听觉范围之外的低频音频信号，由控制器基于播放的低频音频信号和采集的低频音频信号，确定当前的第二相关参数；由控制器基于当前的第二相关参数及预先确定的第二相关参数与所述前馈滤波器的滤波器参数之间的对应关系，来更新所述前馈滤波器的当前滤波器参数；
其中，所述第一相关参数和所述第二相关参数中的至少一个为一个或多个选择频点处的相关参数；以及
前馈滤波器根据确定或更新的当前滤波器参数来工作。
9.根据权利要求8所述的降噪方法，其特征在于，所述耳机还包括耳外麦克风；所述降噪方法进一步包括：
在耳机入耳，但播放提示音之前，由耳外麦克风采集耳外环境音，由耳内麦克风采集耳内环境音，由控制器确定所述耳外环境音与耳内环境音的第三相关参数；
在耳机入耳或者要打开主动降噪的情况下，由耳外麦克风采集耳外环境音；
由控制器基于采集的耳外环境音及所述第三相关参数，确定当前的耳内环境音；
由控制器从所述耳内麦克风采集到的提示音中去除当前的耳内环境音，用于与播放的提示音确定当前的第一相关参数。
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