CN113823255A - 降噪方法及装置、电子设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种降噪方法及装置、电子设备及计算机可读存储介质，其中，所述方法包括：获取所处环境中的第一信号；基于第一信号生成第二信号，其中，第一信号和第二信号互为反相信号；叠加第一信号和第二信号。通过本申请，解决了现有技术中通过戴耳塞来减弱噪声，其降噪效果较差的技术问题。

Description

降噪方法及装置、电子设备及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种降噪方法及装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着经济的快速增长，环境噪声污染日渐严重，饱受失眠困扰的人群也不断扩大。由于直接控制噪声源或阻断噪声传播在技术难度、经济成本上来说都比较难，因此在人耳处减弱噪声是比较经济、便捷的噪声控制方式。

现有的人耳处减弱噪声方式主要为戴耳塞、播放白噪音等方式。戴耳塞既不舒适，起到的降噪效果也极为有限，耳塞更换不及时甚至有可能引发耳部疾病。播放白噪音对部分人群来说无法促进睡眠，甚至可能产生新的干扰。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种降噪方法及装置、电子设备及计算机可读存储介质，解决了现有技术中通过戴耳塞来减弱噪声，其降噪效果较差的技术问题。具体技术方案如下：

在本申请实施的第一方面，提供了一种降噪方法，所述方法包括：获取所处环境中的第一信号；基于第一信号生成第二信号，其中，第一信号和第二信号互为反相信号；叠加第一信号和第二信号。

在本申请实施的第二方面，提供了一种降噪装置，所述装置包括：获取模块，用于获取所处环境中的第一信号；生成模块，用于基于第一信号生成第二信号，其中，第一信号和第二信号互为反相信号；处理模块，用于叠加第一信号和第二信号。

在本申请实施的第三方面，提供了还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的降噪方法。

在本申请实施例中，通过获取所处环境中的第一信号，然后基于第一信号生成与第一信号互为相反信号的第二信号，叠加第一信号和第二信号；也就是说，主动发出一个与所处环境的第一信号相反的第二信号，使得第一信号与第二信号叠加，从而解决现有技术中通过戴耳塞来减弱噪声，其降噪效果较差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本申请实施例中降噪方法的流程图之一；

图2为本申请实施例中降噪方法的流程图之二；

图3为本申请实施例中用于降噪的睡眠系统的结构示意图；

图4为本申请实施例中基于睡眠系统的主动降噪方法的流程图；

图5为本申请实施例中次级声场与原始噪声信号叠加之前的示意图；

图6为本申请实施例中次级声场与原始噪声信号叠加之后的示意图；

图7为本申请实施例中降噪装置的结构示意图；

图8为本申请实施例中电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述地实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出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。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。本申请实施例提供了一种降噪方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤102，获取所处环境中的第一信号；

可选地，本申请实施例中所处环境包括但不限于家居环境、办公场所、工厂车间，也可以是其他有降噪需求的环境；在本申请实施例中可以根据需求确定相应的环境。此外，本申请实施例中的第一信号指所处环境中的环境噪声，如家居环境中的噪音、办公环境中的噪音等，噪音可以是指当前环境不合时宜的声音，例如家居环境中的大声喧哗、办公环境中播放音乐的声音等。

步骤104，基于第一信号生成第二信号，其中，第一信号和第二信号互为反相信号；

可选地，本申请实施例中第一信号和第二信号互为反相信号是指第一信号与第二信号的相位相反，例如相位相差180°。此外，为了能够降噪效果更好，第一信号与第二信号的幅度接近，优选为幅度相等，具体可以根据实际情况进行相应的设置。

步骤106，叠加第一信号和第二信号。

可选地，本申请实施例中第一信号和第二信号幅度相同且相位相差180°，叠加后最终两个信号相互抵消。

通过本申请施例的上述步骤102至步骤106，通过获取所处环境中的第一信号，然后基于第一信号生成与第一信号互为相反信号的第二信号，叠加对第一信号和第二信号；也就是说，生成一个与所处环境的第一信号互为反相信号的第二信号，进而叠加第一信号与第二信号，由于第一信号和第二信号互为反相信号，叠加之后能够减少第一信号的强度甚至可以抵消第一信号，从而达到较好的降噪效果，即解决现有技术中通过戴耳塞来减弱噪声，其降噪效果较差的技术问题。

在本申请实施例的可选实施方式中，如图2所示，本申请实施例中步骤104中涉及到的基于第一信号生成第二信号的方式，进一步可以包括：

步骤202，基于第一信号生成第三信号；

步骤204，基于第三信号与第一信号确定误差信号；

步骤206，基于误差信号对第三信号进行调整得到第二信号。

对于上述步骤202至步骤204，在一示例中，第一信号即环境噪声为X(n)，噪声源到人耳的传递方程为P(n)，基于第一信号生成的第三信号为Z(n)，第三信号源到人耳的传递方程为G(n)；步骤206中的调整方式包括但不限于反相、时延。在调整后得到的第二信号Y(n)用于抵消人耳处的环境噪声，Y(n)与X(n)*P(n)大小相等，相位相差180°，即Y(n)＝X(n)*P(n)；为实现消除人耳处噪声的效果，人耳获取的声音和第三信号传播到人耳时的声音应当相等，也就是说，X(n)*P(n)＝Z(n)*G(n)；误差信号的大小由噪声源到人耳处的大小与第二信号的差值决定，Z(n)＝X(n)*P(n)-Y(n)，当人耳处噪声被完全消除时，Z(n)＝0。

在本申请实施例中，对于上述步骤206中涉及到的基于误差信号对第三信号进行调整得到第二信号的方式，进一步可以包括：

步骤11，在误差信号指示第一信号大于第二信号的情况下，增大第二信号；

步骤12，在误差信号指示第一信号小于第二信号的情况下，减小第二信号。

上述步骤11和12，具体的，当误差信号Z(n)>0，指示第一信号大于第二信号，即环境噪声未被第二信号完全抵消，需要增大第二信号。而当误差信号Z(n)<0，指示第一信号小于第二信号，即第二信号比环境噪声大，需要减小第二信号。可见，在本申请实施例中可以通过调整第二信号以达到较佳的降噪效果。

在本申请实施例的可选实施方式中,对于上述步骤204中涉及到的基于第三信号与第一信号确定误差信号的方式，进一步可以包括：

步骤21，确定第三信号与第一信号之间的信号差值；

步骤22，基于信号差值确定误差信号。

具体的，在上述步骤204的示例中，第一信号传递到人耳处时的大小为X(n)*P(n)，第三信号传递到人耳处时的大小为Z(n)*G(n)，误差信号为X(n)*P(n)-Z(n)*G(n)。

在本申请实施例的可选实施方式中,对于上述所有步骤中涉及到的第二信号与第一信号的幅度相同，且第二信号与第一信号相位相差180°。

具体的，第二信号和第一信号幅度相同，相位相差180°，当人耳处的第二信号与第一信号相叠加时，人耳处的环境噪声被第二信号所抵消。

下面结合本申请实施例的具体实施方式对本申请进行举例说明，该具体实施方式是一种基于睡眠系统的主动降噪方法，如图3所示，该睡眠系统包括：参考麦克风、前馈控制器、反馈控制器、扬声器、误差麦克风；基于此，如图4所示，该基于睡眠系统的主动降噪方法的步骤包括：

步骤401，参考麦克风负责获取环境中的噪声参考信号(对应于上述实施例中的第一信号)；

步骤402，噪声参考信号发送到前馈控制器；

步骤403，前馈控制器将接收到的参考信号经过相应的处理，产生一个能够驱动扬声器的音频信号，驱动扬声器发声，产生一个次级声场(对应于上述实施例中的第二信号)。

步骤404，安装在次级声场的误差麦克风获取次级声场的音频信号后将该音频信号发送到反馈控制器模块；

步骤405，反馈控制器根据相应的算法，调整次级声场信号的强度；

其中，通过调整次级声场信号的强度使扬声器播放信号和原始噪声信号叠加、抵消，达到抑制噪声的效果，如图5和图6所示。

对于上述步骤401至步骤405，如果噪声源的噪声参考信号为X(n)，噪声源到人耳的传递方程为P(n)，扬声器到人耳的声学传递方程为G(n)，则人在床上听到的噪声为X(n)*P(n)。Z(n)是扬声器播放的声音，也是误差麦克风采集到的声音。为实现降噪，需要实现在床上的人耳获取的声音和扬声器播放出来的声音大小相等X(n)*P(n)＝Z(n)*G(n)，此时，误差信号Z(n)＝X(n)*P(n)/G(n)。Z(n)传递到控制器之后，有控制器进行反相、时延等处理，生成新的控制信号Y(n)驱动扬声器播放。

次级声场是扬声器播放的信号，用来抵消人耳出的环境噪声。因此次级声场出的信号强度Y(n)和噪声源到人耳处的信号X(n)*P(n)大小一样，相位相差180°，即Y(n)＝X(n)*P(n)。

误差麦克风采集的是扬声器播放次级声场Y(n)和原始噪声信号抵消后的冗余噪声，即Z(n)＝X(n)*P(n)-Y(n),通过判断Z(n)的大小来调整次级声场的强度。比如Z(n)大于0，说明噪声源到人耳的声音大于扬声器播放的声音，此时噪声无法全部被抵消，需要控制器增大次级声场的驱动信号；Z(n)小于0，说明噪声源到人耳声音小于扬声器播放的声音，测试需要控制器减小次级声场的驱动信号。

可见，在该具体实施方式中，通过控制器产生一个反相信号，使误差麦克风和参考麦克风传输的信号相位和原始信号相差180°，两个幅度相同、相位相差180°的信号叠加后抵消从而实现降噪。

对应于上述本申请实施例中的降噪方法，本申请实施例提供了一种降噪装置，如图7所示，该装置包括：

获取模块72，用于获取所处环境中的第一信号；

生成模块74，用于基于所述第一信号生成第二信号，其中，所述第一信号和所述第二信号互为反相信号；

处理模块76，用于叠加所述第一信号和所述第二信号。

通过本申请实施例提供的降噪装置，可以获取所处环境中的第一信号，然后基于第一信号生成与第一信号互为相反信号的第二信号，叠加对第一信号和第二信号；也就是说，主动发出一个与所处环境的第一信号相反的第二信号，使得第一信号与第二信号叠加抵消，从而解决现有技术中通过戴耳塞来减弱噪声，其降噪效果较差的技术问题。

具体地，本申请实施例包括但不限于辅寝设备，具体地，例如智能床头柜、智能台灯、智能闹钟等。

可选地，本申请实施例的装置生成模块包括：生成单元，用于基于第一信号生成第三信号；确定单元，用于基于第三信号与第一信号确定误差信号；处理单元，用于基于误差信号对第三信号进行调整得到第二信号。

可选地，本申请实施例中的处理单元包括：第一处理子单元，用于在误差信号指示第一信号大于第二信号的情况下，增大第二信号；第二处理子单元，在误差信号指示第一信号小于第二信号的情况下，减小第二信号。

可选地，本申请实施例中的确定单元包括：第一确定子单元，用于确定第三信号与第一信号之间的信号差值；第二确定子单元，用于基于信号差值确定误差信号。

可选地，本申请实施例中的第二信号与所述第一信号的幅度相同，且第二信号与第一信号相位相差180°。

本申请实施例还提供了一种设备，如图8所示，包括处理器801、通信接口802、存储器803和通信总线804，其中，处理器801，通信接口802，存储器803通过通信总线804完成相互间的通信，

存储器803，用于存放计算机程序；

处理器801，用于执行存储器803上所存放的程序时，实现图1中的方法步骤，其所起到的作用与图1中的方法步骤一样。

上述终端提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述终端与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的降噪方法。

在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的降噪方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种降噪方法，其特征在于，包括：

获取所处环境中的第一信号；

基于所述第一信号生成第二信号，其中，所述第一信号和所述第二信号互为反相信号；

叠加所述第一信号和所述第二信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一信号生成第二信号包括：

基于所述第一信号生成第三信号；

基于所述第三信号与所述第一信号确定误差信号；

基于所述误差信号对所述第三信号进行调整得到所述第二信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述误差信号对所述第三信号进行调整得到所述第二信号包括：

在所述误差信号指示所述第一信号大于所述第二信号的情况下，增大所述第二信号；

在所述误差信号指示所述第一信号小于所述第二信号的情况下，减小所述第二信号。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第三信号与所述第一信号确定误差信号包括：

确定所述第三信号与所述第一信号之间的信号差值；

基于所述信号差值确定所述误差信号。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二信号与所述第一信号的幅度相同，且所述第二信号与所述第一信号相位相差180°。

6.一种降噪装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所处环境中的第一信号；

生成模块，用于基于所述第一信号生成第二信号，其中，所述第一信号和所述第二信号互为反相信号；

处理模块，用于叠加所述第一信号和所述第二信号。

7.根据权利要求6所述的降噪装置，其特征在于，所述生成模块包括：

生成单元，用于基于所述第一信号生成第三信号；

确定单元，用于基于所述第三信号与所述第一信号确定误差信号；

处理单元，用于基于所述误差信号对所述第三信号进行调整得到所述第二信号。

8.根据权利要求7所述的降噪装置，其特征在于，所述处理单元包括：

第一处理子单元，用于在所述误差信号指示所述第一信号大于所述第二信号的情况下，增大所述第二信号；

第二处理子单元，用于在所述误差信号指示所述第一信号小于所述第二信号的情况下，减小所述第二信号。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-5中任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的方法。

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