CN113873388A - 一种耳机闭塞效应消除方法及耳机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耳机闭塞效应消除方法及耳机。其中，所述耳机设置有紧贴外耳道壁的振动器，所述耳机闭塞效应消除方法包括以下步骤：检测外耳道壁的振动频率和振动幅值，并生成相应的外耳道壁振动信号；将所述外耳道壁振动信号进行低通滤波处理；将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。本发明消除了耳机的闭塞效应，提高用户使用的体验感。

Description

一种耳机闭塞效应消除方法及耳机

技术领域

本发明涉及耳机技术领域，特别涉及一种耳机闭塞效应消除方法及耳机。

背景技术

当今社会，随着生活水平的提高，耳机成为了人们生活的标配，人们对于耳机的音质，实用性以及佩戴的舒适性等提出了新的要求。但是，各类耳机在使用过程中，均会对佩戴者的耳道有着或多或少的遮挡或阻塞，特别是入耳式耳机，而这会导致闭塞效应(或者又称为堵耳效应)的产生，致使用户听阈降低。用户在佩戴耳机后，自己的咀嚼声、吞咽声、说话声和呼吸声等会经过骨传导导致外耳道壁振动，并且其中的低频部分会因为闭塞效应放大，所以会使用户觉得自己的咀嚼声、吞咽声、说话声和呼吸声等被放大了，甚至类似于回声，极为影响佩戴者的听觉感受。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种耳机闭塞效应消除方法及耳机，旨在消除耳机的闭塞效应，提高用户使用的体验感。

为实现上述目的，本发明提出一种耳机闭塞效应消除方法，所述耳机设置有紧贴外耳道壁的振动器，所述耳机闭塞效应消除方法包括：

检测外耳道壁的振动频率和振动幅值，并生成相应的外耳道壁振动信号；

将所述外耳道壁振动信号进行低通滤波处理；

将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。

可选的，所述检测外耳道壁的振动频率和振动幅值，并生成相应的外耳道壁振动信号的步骤具体包括：

检测外耳道壁不同位置的振动频率和振动幅值，并获得多个相应的外耳道壁振动信号；

根据多个所述外耳道壁振动信号以及每个所述外耳道壁振动信号对应的预设权重比，计算生成相应的所述外耳道壁振动信号。

可选的，在执行所述将所述外耳道壁振动信号进行低通滤波处理的步骤之前，所述闭塞效应消除方法还包括：

设置预设补偿系数，按照所述预设补偿系数对所述外耳道壁振动信号进行信号补偿处理。

可选的，所述耳机还设置有扬声器、外麦克风和内麦克风，在执行所述将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤之前，所述闭塞效应消除方法还包括：

获取外麦克风拾取的外部音频，并输出相应的外部音频参考信号；

所述将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤具体为：

将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号；

控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动并将所述外部音频参考信号通过所述扬声器播放；

获取内麦克风拾取的耳道内的内部音频，并输出相应的内部音频信号，将所述外部音频参考信号和所述内部音频信号进行作差处理后，输出相应的闭塞效应残留信号；

根据所述闭塞效应残留信号，调整所述闭塞效应消除信号的参数，直至所述闭塞效应残留信号的幅值为零值。

可选的，所述获取外麦克风拾取的外部音频，并输出相应的外部音频参考信号的步骤具体包括：

获取外麦克风拾取的外部音频，并输出相应的外部音频信号；

将所述外部音频信号进行高通滤波处理后输出所述外部音频参考信号。

可选的，所述耳机还设置有外麦克风和内麦克风、扬声器，在执行所述将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤之前，所述闭塞效应消除方法还包括：

接收外部终端发来的用户音频信号；

所述将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤具体为：

将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号；

控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动并将所述用户音频信号通过所述扬声器播放；

获取内麦克风拾取的耳道内的内部音频，并输出相应的内部音频信号，将所述用户音频信号和所述内部音频信号进行作差处理后，输出相应的闭塞效应残留信号；

根据所述闭塞效应残留信号，调整所述闭塞效应消除信号的参数，直至所述闭塞效应残留信号的幅值为零值。

本发明还提出一种耳机，所述耳机包括：

壳体；

频率检测传感器，所述频率检测传感器设置于所述壳体内，并对应设置在所述壳体贴近外耳道壁的位置，所述频率检测传感器用于检测外耳道壁的振动频率，并输出对应的外耳道壁振动频率检测信号；

振幅传感器，所述振幅传感器设置所述壳体内，并紧贴所述外耳道壁设置，所述振幅传感器用于检测外耳道壁的振动幅值，并输出对应的外耳道壁振动幅值检测信号；

第二控制模块，所述第二控制模块分别与所述振幅传感器的输出端和所述频率检测传感器的输出端电连接，并用于根据所述外耳道壁振动频率检测信号和所述外耳道壁振动幅值检测信号生成相应的外耳道壁振动信号；

振动器，所述振动器设置于所述壳体表面，并紧贴所述外耳道壁设置；

低通滤波器，所述低通滤波器的输入端与所述第二控制模块的输出端连接；

所述低通滤波器用于将所述外耳道壁振动信号进行低通滤波处理后输出低频外耳道壁振动信号；

控制模块，所述控制模块分别与所述振动器和所述低通滤波器的输出端电连接；

所述控制模块，用于将所述低频外耳道壁振动信号进行反相处理后输出闭塞效应消除信号至所述振动器，以使所述振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。

可选的，所述第二控制模块还用于将生成的所述外耳道壁振动信息按照预设补偿系数进行补偿处理后再输出。

可选的，所述耳机还包括：

外麦克风，所述外麦克风设置于耳外的所述壳体上，所述外麦克风，所述外麦克风用于拾取外部音频，并输出相应的外部音频信号；

内麦克风，所述内麦克风设置于耳内的所述壳体上，所述内麦克风与所述控制模块连接，所述内麦克风用于拾取耳道内的内部音频，并输出相应的内部音频信号；

高通滤波器，所述高通滤波器分别与所述外麦克风和所述控制模块电连接；

所述高通滤波器，用于将所述外部音频信号进行高通滤波处理后输出外部音频参考信号；

扬声器，所述扬声器设置于所述壳体上，所述扬声器朝向耳道方向发声设置，所述扬声器与所述控制模块电连接；

所述控制模块，还用于将所述外部音频参考信号输出至所述扬声器，并驱动所述扬声器播放所述外部音频参考信号；

所述控制模块，还用于将所述外部音频参考信号和所述内部音频信号进行作差处理后，根据作差处理的结果调整所述闭塞效应消除信号的参数，直至所述闭塞效应残留信号的幅值为零值。

可选的，所述耳机还包括：

通讯模块，通讯模块与所述控制模块电连接，所述通讯模块用于与所述外部终端通讯连接，所述通讯模块还用于接入所述外部终端发来的用户音频信号；

所述控制模块，还用于将所述用户音频信号输出至所述扬声器，并驱动所述扬声器播放所述用户音频信号；

所述控制模块，还用于将所述用户音频信号和所述内部音频信号进行作差处理后，根据作差处理的结果调整所述闭塞效应消除信号的参数，直至所述闭塞效应残留信号的幅值为零值。

本发明技术方案中，先检测外耳道壁的振动频率和振动幅值，并生成相应的外耳道壁振动信号，再将外耳道壁振动信号进行低通滤波处理，然后将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。如此，在实际应用中，外耳道壁的低频振动会与振动器产生的振动相互抵消，从而不会在耳道内产生闭塞效应信号，即低频的声音，也就不会使用户听到被自己放大的咀嚼声、吞咽声和呼吸声，从而在根源上消除了耳机的闭塞效应，提高了用户使用耳机的体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明耳机闭塞效应消除方法一实施例的方法步骤流程图；

图2为本发明耳机闭塞效应消除方法另一实施例的方法步骤流程图；

图3为本发明耳机闭塞效应消除方法另一实施例的方法步骤流程图；

图4为本发明耳机闭塞效应消除方法另一实施例的方法步骤流程图；

图5为本发明耳机闭塞效应消除方法另一实施例的方法步骤流程图；

图6为本发明耳机闭塞效应消除方法另一实施例的方法步骤流程图；

图7为本发明耳机一实施例的电路示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

需要理解的是，外耳道壁因为骨传导传来声音而振动，当用户戴上耳机，特别是入耳式耳机时，会堵塞外耳道，导致耳道内的空间变小，空气不流通，导致闭塞效应发生。此时，外耳道振动的低频部分会因为闭塞效应产生闭塞信号，即低频的声音信号，从而使用户觉得自己的咀嚼声、吞咽声、说话声等放大了，极大地降低了用户使用的体验感。

为此，本发明提出一种耳机闭塞效应消除方法，耳机设置有紧贴外耳道壁的振动器，在本发明一实施例中，参考图1，本发明提出一种耳机闭塞效应消除方法包括：

步骤S100、检测外耳道壁的振动频率和振动幅值，并生成相应的外耳道壁振动信号；

在本实施例中，耳机内可以设置有用于检测外耳道壁的振动频率的振动频率检测传感器，例如加速度计、位移传感器等，同时还可以设置有用于检测外耳道壁的振动幅值的振幅传感器，振幅传感器可以采用压力传感器来实现，例如陶瓷型压力传感器等。两种传感器均可以设置在耳机的外壳上并且紧贴设置，从而能够更加精确的检测外耳道壁的震动参数。耳机内还可以设置有一用于生成相应的外耳道壁振动信号的第二主控芯片，例如MCU、DSP(Digital Signal Process，数字信号处理芯片)、FPGA(Field Programmable GateArray，可编程逻辑门阵列芯片)等，以根据振动频率检测传感传来的外耳道壁振动频率检测信号和振幅传感器传来的外耳道壁振动幅值检测信号确定外耳道壁振动的频率和振幅，并且输出相应的外耳道壁振动信号，外耳道壁振动信号的振幅和频率与外耳道壁的振动频率和幅值相同。

在本实施例中，两种传感器可以直接输出为数字信号的检测结果，也可以输出为模拟信号的检测结果，再通过第二主控芯片内集成的ADC转换模块转换为数字信号，以便于主控芯片进行处理和保存。

步骤S200、将外耳道壁振动信号进行低通滤波处理；

需要理解的是，由于闭塞效应，多出现在1KHz以下频率，不会出现在高频段，并且不会出现高频的回响声音。

在本实施例中，可以通过在耳机内设置低通滤波器来实现对外耳道壁振动信号进行低通滤波。从而保证经过低通滤波处理后的外耳道壁振动信号的频率和振幅就是外耳道壁振动的低频部分的频率和振幅，两者频率、相位，振动幅值一致。如此，在后续的消除闭塞效应的过程中，只会针对容易产生闭塞效应的外耳道壁振动的低频部分，不会影响正常高频部分，即不会将传导至外耳道壁的有用的声音信号滤除掉。

步骤S300、将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。

在本实施例中，耳机中可以设置有控制模块，控制模块中采用ADC转换模块、DAC转换模块和第一主控芯片等来实现，控制模块可以将接收到的低通滤波处理后的外耳道壁振动信号经过进行反相处理，例如对低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行传递函数估计，增益以及传函反函数的计算，并最终输出与低通滤波处理后的外耳道壁振动信号相位完全相反，但是振幅、频率一致的闭塞效应消除信号，再将闭塞效应消除信号转换为模拟信号后，输出至紧贴外耳道壁设置的振动器，以使振动器按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动。可以理解的是，振动器可以由激振器和振动小板来实现，通过激振器将点振动转换为面振动，增大振动的面积，从而实现更好的振动效果，振动小板的面积随耳机类型和表面积不同而改变。

此时，由上述实施例内容可知，外耳道壁振动的低频部分就是低通滤波处理后的外耳道壁振动信号。如此，在实际应用中，外耳道壁的低频振动会与振动器产生的振动相互抵消，从而不会在耳道内产生闭塞效应信号，即低频的声音，也就不会使用户听到被自己放大的咀嚼声、吞咽声和呼吸声，从而在根源上消除了耳机的闭塞效应，提高了用户使用耳机的体验感。

本发明技术方案中，先检测外耳道壁的振动频率和振动幅值，并生成相应的外耳道壁振动信号，再将外耳道壁振动信号进行低通滤波处理，然后将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。如此，在实际应用中，外耳道壁的低频振动会与振动器产生的振动相互抵消，从而不会在耳道内产生闭塞效应信号，即低频的声音，也就不会使用户听到被自己放大的咀嚼声、吞咽声和呼吸声，从而在根源上消除了耳机的闭塞效应，提高了用户使用耳机的体验感。

在本发明一实施例中，参考图2，检测外耳道壁的振动频率和振动幅值，并生成相应的外耳道壁振动信号的步骤具体包括：

步骤S110、检测外耳道壁不同位置的振动频率和振动幅值，并获得多个相应的外耳道壁振动信号。

步骤S120、根据多个外耳道壁振动信号以及每个外耳道壁振动信号对应的预设权重比，计算生成相应的外耳道壁振动信号。

在本实施例中，耳机内的振动频率检测传感器和振幅传感器的数量均为多个，两类传感器中的每个传感器设置于外耳道壁的不同位置，从而检测外耳道壁不同位置的振动幅值和振动频率，以使第二主控芯片生成多个外耳道壁振动信号，再将每个外耳道壁振动信号乘以其对应的预设权重比后相加计算生成最终的外耳道壁振动信号。例如一共有三个检测位置，A位置的预设权重比为1/2，B位置的预设权重比为1/8，C位置的预设权重比为3/8，则将三个位置的加速度计输出的外耳道壁振动信号乘以其对应的预设权重比后相加计算生成最终的外耳道壁振动信号。

通过上述设置，能够有效地提高外耳道壁振动信号的精确性，从而能够提高闭塞效应信号抵消的准确性，更进一步消除了耳机的闭塞效应，提高了用户使用的体验感。

需要理解的是，振动频率检测传感器和振幅传感器由于设置位置和检测误差的存在，会使第二主控芯片生成的外耳道壁振动信号的频率和振幅会和外耳道壁振动的实际参数产生一定的偏差。

参考图3，在本发明一实施例中，在执行将外耳道壁振动信号进行低通滤波处理的步骤之前，闭塞效应消除方法还包括：

步骤S400、设置预设补偿系数，按照预设补偿系数对外耳道壁振动信号进行信号补偿处理。

在本实施例中，研发人员在研发过程中可以对需要使用的振动频率检测传感器和振幅传感器进行测试，比如采用人外耳道模型以及激振器进行测试，并将振动频率检测传感器和振幅传感器检测到的结果与激振器设定参数的结果进行比对，计算得出频率检测结果的误差百分比和振幅检测结果的误差百分比，并经过多次不同的设定参数进行测试后，获得预设补偿系数，预设补偿系数包括频率预设补偿系数和振幅预设补偿系数。

在本实施例中，耳机中的第二主控芯片在生成了外耳道壁振动信号后，会根据频率预设补偿系数和振幅预设补偿系数对外耳道壁振动信号的振幅和振动频率进行增益放大后，再输出至低通滤波器进行滤波。如此，便能够防止一些原来属于高频的信号因为频率检测传感器检测误差导致被检测到的频率低于了低通滤波器的阈值，同时降低了振幅传感器对于振幅检测的误差，最终提高了控制模块输出至振动器的闭塞效应消除信号的精确性。

通过上述方法，实现了消除因振动频率检测传感器和振幅传感器的检测位置和检测误差所带来的检测结果的误差，从而提高了闭塞效应消除信号的准确性，更进一步消除了耳机的闭塞效应，提高了用户使用的体验感。

参考图4，在本发明一实施例中，耳机还设置有扬声器、外麦克风和内麦克风，在执行所述将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤之前，所述闭塞效应消除方法还包括：

步骤S600、获取外麦克风拾取的外部音频，并输出相应的外部音频参考信号；

在本实施例中，外麦克风设置于耳朵外侧的耳机的外壳上，用于拾取外部音频，例如环境音、人话音等等，并输出相应的外部音频参考信号，再将耳机内的通过ADC转换模块，将输出的外部音频信号从模拟信号转换为数字信号。

在另一实施例中，参考图5，获取外麦克风拾取的外部音频，并输出相应的外部音频参考信号的步骤具体包括：

步骤S610、获取外麦克风拾取的外部音频，并输出相应的外部音频信号。

步骤S620、将外部音频信号进行高通滤波处理后输出外部音频参考信号。

在本实施例中，为了防止环境噪音对用户体验的影响，还可以将转换为数字信号的外部音频信号经过高通滤波器后输出外部音频参考信号，从而防止用户受到外部的噪音干扰。

将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤具体为：

步骤S310、将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号；

步骤S320、控制振动器按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动并将外部音频参考信号通过扬声器播放；

步骤S330、获取内麦克风拾取的耳道内的内部音频，并输出相应的内部音频信号，将外部音频参考信号和内部音频信号进行作差处理后，输出相应的闭塞效应残留信号；

步骤S340、根据闭塞效应残留信号，调整闭塞效应消除信号的参数，直至闭塞效应残留信号的幅值为零值。

在本实施例中，耳机中的控制模块会将高通滤波器输出的外部音频参考信号转换为模拟信号输出至扬声器，并且驱动扬声器开始播放，此时，设置于耳机的壳体上并位于外耳道内的内麦克风便会拾取外耳道内的内部音频，并输出内部音频信号，控制模块会将内部音频信号从模拟信号转换为数字信号后，再与外部音频参考信号进行作差处理。

若外耳道壁振动的低频部分被振动器的振动完全抵消，那么闭塞效应产生的闭塞效应信号就不会产生，即消除了闭塞效应，则内麦克风拾取到的内部音频信号，应该就只剩下由扬声器播放的外部音频参考信号，则转换为数字信号的内部音频信号与控制模块中存储的转换为数字信号的外部音频参考信号作差的结果应该为零值，即闭塞效应残留信号的幅值应该为0。

若闭塞效应残留信号的幅值不为零值，即产生了闭塞效应残留信号，则说明上述实施例中，控制模块在对低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理的过程中，存在了计算误差和处理误差，或者是振动器自身所产生的振动误差，此时控制模块会根据闭塞效应残留信号对低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理的过程中的部分参数进行修改，例如调整传递函数的参数、调整增益参数、调整补偿参数等，从而最终调整输出的闭塞效应消除信号的频率、相位与振动幅值，以使得振动器在按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动时，能够完全抵消外耳道壁振动的低频部分，从而实现消除闭塞效应。

通过上述设置，实现了闭塞效应消除的负反馈，更进一步的提高了闭塞效应消除信号的准确性。实现了完全消除耳机的闭塞效应，更进一步提高了用户使用的体验感。

在本发明另一实施例中，参考图6，在执行将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤之前，闭塞效应消除方法还包括：

步骤S700、接收外部终端发来的用户音频信号；

将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤具体为：

步骤S350、将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号；

步骤S360、控制振动器按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动并将用户音频信号通过扬声器播放；

步骤S370、获取内麦克风拾取的耳道内的内部音频，并输出相应的内部音频信号，将用户音频信号和内部音频信号进行作差处理后，输出相应的闭塞效应残留信号；

步骤S380、根据闭塞效应残留信号，调整闭塞效应消除信号的参数，直至闭塞效应残留信号的幅值为零值。

在本实施例中，在实际应用中，耳机一般会通过与外部终端无线或者有线连接建立通讯，用户可以在外部终端例如手机上进行操作，以使外部终端输出用户音频信号至耳机，使耳机播放用户所点播的音乐，或者是通过耳机播放他人的语音内容。由于播放出来的用户音频信号不会导致外耳道壁振动，所以便可以直接将用户音频信号转换为模拟信号后，由扬声器进行播放，并与上述实施例实时过程同理，将内麦克风拾取到的内部音频信号转换为数字信号后与用户音频信号进行作差处理。

若外耳道壁振动的低频部分被振动器的振动完全抵消，那么闭塞效应产生的闭塞效应信号就不会产生，即消除了闭塞效应，则内麦克风拾取到的内部音频信号，应该就只剩下由扬声器播放的用户音频信号，则转换为数字信号的内部音频信号与控制模块中存储的转换为数字信号的用户音频信号作差的结果应该为零值，即闭塞效应残留信号的幅值应该为0。

若闭塞效应残留信号的幅值不为零值，即产生了闭塞效应残留信号，则说明上述实施例中，控制模块在对低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理的过程中，存在了计算误差和处理误差，或者是振动器自身所产生的振动误差，此时控制模块会根据闭塞效应残留信号对低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理的过程中的部分参数进行修改，例如调整传递函数的参数、调整增益参数、调整补偿参数等，从而最终调整输出的闭塞效应消除信号的频率、相位与振动幅值，以使得振动器在按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动时，能够完全抵消外耳道壁振动的低频部分，从而实现消除闭塞效应。

通过上述设置，不仅仅能够在用户佩戴但不使用耳机时，实现闭塞效应消除的负反馈，还能够在用户佩戴并使用耳机进行播放音乐和语音等信息时，实现闭塞效应消除的负反馈，更进一步的提高了闭塞效应消除信号的准确性。完全满足用户的日常使用需要，提高了用户使用的便利性和体验感。

本发明还提出了一种耳机，参考图7，耳机包括：

壳体；

频率检测传感器10，频率检测传感器10设置于壳体内，并对应设置在壳体贴近外耳道壁的位置，频率检测传感器10用于检测外耳道壁的振动频率，并输出对应的外耳道壁振动频率检测信号；

振幅传感器100，振幅传感器100设置壳体内，并紧贴外耳道壁设置，振幅传感器100用于检测外耳道壁的振动幅值，并输出对应的外耳道壁振动幅值检测信号；

第二控制模块110，第二控制模块110分别与振幅传感器100的输出端和频率检测传感器10的输出端电连接，并用于根据外耳道壁振动频率检测信号和外耳道壁振动幅值检测信号生成相应的外耳道壁振动信号；

振动器90，振动器90设置于壳体表面，并紧贴外耳道壁设置；

低通滤波器30，低通滤波器30的输入端与第二控制模块110的输出端连接；

低通滤波器30用于将外耳道壁振动信号进行低通滤波处理后输出低频外耳道壁振动信号；

控制模块40，控制模块40分别与振动器90和低通滤波器30的输出端电连接；

控制模块40，用于将低频外耳道壁振动信号进行反相处理后输出闭塞效应消除信号至振动器90，以使振动器90按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。

在本实施例中，控制模块40可以包括ADC转换模块、DAC转换模块和与两者电连接的主控芯片来实现，主控芯片可以选用MCU、DSP(Digital Signal Process，数字信号处理芯片)、FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑门阵列芯片)等。同理，第二控制模块也可以采用上述主控芯片来实现。在本实施例中，为了便于对信号进行处理，可以使用DSP作为主控芯片，ADC转换模块、DAC转换模块可以实现将模拟信号转换为数字信号，或者是将数字信号转换为模拟信号。

在本实施例中，频率检测传感器10可以采用加速度计、位移传感器等来实现，以用于检测外耳道壁的振动频率并输出对应的外耳道壁振动频率检测信号至第二控制模块110，振幅传感器110可以采用压力传感器，例如陶瓷型压力传感器来实现，以用于检测外耳道壁的振动幅值并输出对应的外耳道壁振动幅值检测信号至第二控制模块110。第二控制模块110中的主控芯片会根据上述的外耳道壁振动频率检测信号和外耳道壁振动幅值检测信号，确定外耳道壁振动的频率和振幅，并且输出相应的外耳道壁振动信号至低通滤波器30，低通滤波器30再对接收到的外耳道壁振动信号进行低通滤波处理后输出低频外耳道壁振动信号，低频外耳道壁振动信号就是外耳道壁振动的低频部分，两者相位相同，频率、振动幅值也相同。在本实施例中，通过采用两组传感器分别检测外耳道壁的振动参数，能够有效地提高检测的精确性，进而提高闭塞效应消除的效果。

在本实施例中，频率检测传感器的数量为多个，振幅传感器的数量为多个，并且分布在外耳道壁的不同位置，每个位置可以设置一个频率检测传感器和一个振幅传感器，以检测外耳道壁不同位置的振动幅值和振动频率，第二控制模块相应生成多个外耳道壁振动信号，并且可以根据每个位置对应的外耳道壁振动信号预设权重比，将每个外耳道壁振动信号乘以对应的预设权重比后再相加合成最终的低频外耳道壁振动信号。如此，便能够有效地低频外耳道壁振动信号检测的准确性，进而提高闭塞效应消除信号的精确性。

在本实施例中，为了便于对低频外耳道壁振动信号进行反相处理，会先将低频外耳道壁振动信号经过控制模块40中的ADC转换模块转换为数字信号输出至第一模块的主控芯片，此外，降低电路板的布线面积，还可以将ADC转换模块和DAC转换模块集成在主控芯片中。主控芯片会将接收到的低频外耳道壁振动信号进行反相处理，例如对低频外耳道壁振动信号进行传递函数估计，增益以及传函反函数的计算等，并最终输出与低频外耳道壁振动信号相位完全相反，但是频率、振动幅值一致的闭塞效应消除信号，并将闭塞效应消除信号转换为模拟信号后输出至振动器90，以使振动器90按照与闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。此时，外耳道壁振动的低频部分就是低频外耳道壁振动信号。如此，在实际应用中，外耳道壁的低频振动会与振动器产生的振动相互抵消，从而不会在耳道内产生闭塞效应信号，即低频的声音，也就不会使用户听到被自己放大的咀嚼声、吞咽声和呼吸声，从而在根源上消除了耳机的闭塞效应，提高了用户使用耳机的体验感。

值得注意的是，由于本发明耳机基于上述的耳机闭塞效应消除方法，因此，本发明耳机的实施例包括上述耳机闭塞效应消除方法全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

在本发明一实施例中，第二控制模块110还用于将生成的外耳道壁振动信息按照预设补偿系数进行补偿后再输出。

需要理解的是，振动频率检测传感器和振幅传感器由于设置的检测位置和自身传感器检测误差，可能会导致第二控制模块110最终生成的外耳道壁振动信号的频率和振幅与外耳道壁振动的实际参数产生一定的偏差。

在本实施例中，第二控制模块110在生成外耳道壁振动信号后，会再按照预设补偿系数对外耳道壁振动信号进行补偿处理后再输出至低通滤波器，如此，便能够防止一些原来属于高频的信号因为频率检测传感器检测误差导致被检测到的频率低于了低通滤波器的阈值，同时降低了振幅传感器对于振幅检测的误差，以及补偿了因两组传感器设置位置所导致的检测结果误差，最终提高了控制模块输出至振动器的闭塞效应消除信号的精确性。其中，预设补偿系数为研发人员根据实验获得并行预设在第二控制模块110中，预设补偿系数包括频率预设补偿系数和振幅预设补偿系数。

通过上述方法，实现了消除因振动频率检测传感器和振幅传感器的检测位置和检测误差所带来的检测结果的偏差，从而提高了闭塞效应消除信号的准确性，更进一步消除了耳机的闭塞效应，提高了用户使用的体验感。

参考图7，在本发明一实施例中，耳机还包括：

外麦克风50，外麦克风50设置于耳外的壳体上，外麦克风50，外麦克风50用于拾取外部音频，并输出相应的外部音频信号。

内麦克风60，内麦克风60设置于耳内的壳体上，内麦克风60与控制模块40连接，内麦克风60用于拾取耳道内的内部音频，并输出相应的内部音频信号。

高通滤波器70，高通滤波器70分别与外麦克风50和控制模块40电连接。

高通滤波器70，用于将外部音频信号进行高通滤波处理后输出外部音频参考信号。

扬声器20，扬声器20设置于壳体上，扬声器20朝向耳道方向发声设置，扬声器20与控制模块40电连接；

控制模块40，还用于将外部音频参考信号与闭塞效应消除信号叠加输出至扬声器20，并驱动扬声器20播放叠加后的外部音频参考信号与闭塞效应消除信号。

控制模块40，还用于将叠加后的外部音频参考信号与闭塞效应消除信号和内部音频信号进行作差处理后，根据作差处理的结果调整闭塞效应消除信号的参数，直至闭塞效应残留信号的幅值为零值。

在本实施例中，外麦克风50设置于耳朵外侧的耳机的外壳上，用于拾取外部音频，例如环境音、人话音等等，并输出相应的外部音频信号，再将外部音频信号经过高通滤波器70进行高通滤波后输出外部音频参考信号。其中，高通滤波的截止值可以用研发人员进行多次测试获得。如此，便能够防止环境音的噪声进入耳机内，防止用户受到外部噪音的干扰。

在本实施例中，高通滤波器70输出的外部音频参考信号会经过控制模块40中的ADC转换模块转换为数字信号后，输出至控制模块40中的第一主控芯片，第一主控芯片将高通滤波器70输出的外部音频参考信号转换为模拟信号输出至扬声器20，并且驱动扬声器20开始播放，以使扬声器播放外部音频参考信号。同时，内麦克风60会拾取外耳道内的内部音频，并且输出相应的内部音频信号，控制模块40会将内部音频信号从模拟信号转换为数字信号后，再与外部音频参考信号进行作差处理，并输出相应的闭塞效应残留信号。

此时，若外耳道壁振动的低频部分被振动器的振动完全抵消，那么闭塞效应产生的闭塞效应信号就不会产生，即消除了闭塞效应，则内麦克风60拾取到的内部音频信号，应该就只剩下由扬声器播放的外部音频参考信号，则转换为数字信号的内部音频信号与控制模块40中存储的转换为数字信号的外部音频参考信号作差的结果应该为零值，即闭塞效应残留信号的幅值应该为0。

若闭塞效应残留信号的幅值不为零值，即产生了闭塞效应残留信号，则说明上述实施例中，控制模块40在对低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理的过程中，存在了计算误差和处理误差，或者是振动器自身所产生的振动误差，此时控制模块40会根据闭塞效应残留信号对低频外耳道壁振动信号进行反相处理的过程中的部分参数进行修改，例如调整传递函数的参数、调整增益参数、调整补偿参数等，从而最终调整输出的闭塞效应消除信号的频率、相位与振动幅值，以使得振动器90在按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动时，能够完全抵消外耳道壁振动的低频部分，从而实现消除闭塞效应。

通过上述设置，实现了闭塞效应消除的负反馈，更进一步的提高了闭塞效应消除信号的准确性。实现了完全消除耳机的闭塞效应，更进一步提高了用户使用的体验感。

参考图7，在本发明一实施例中，耳机还包括：

通讯模块80，通讯模块80与控制模块40电连接，通讯模块80用于与外部终端通讯连接，通讯模块80还用于接入外部终端发来的用户音频信号。

控制模块40，还用于将用户音频信号输出至扬声器20，并驱动扬声器20播放用户音频信号；

控制模块40，还用于将用户音频信号与内部音频信号进行作差处理后，根据作差处理的结果调整闭塞效应消除信号的参数，直至闭塞效应残留信号的幅值为零值。

在本实施例中，通讯模块80可以通过有线通讯线例如CAN通讯线、RS-485通讯线、RS233通讯线等与外部终端建立有线通讯连接，例如有线入耳式耳机。同时，通讯模块80还可以通过无线通讯网络例如WIFI、蓝牙、4G/5G等与外部终端建立通讯连接，例如无线入耳式耳机。

在本实施例中，用户可以在外部终端例如手机上进行操作，以使外部终端输出用户音频信号经通讯模块80至耳机，使耳机播放用户所点播的音乐，或者是通过耳机播放他人的语音内容。由于播放出来的用户音频信号不会导致外耳道壁振动，所以控制模块40便可以直接将用户音频信号转换为模拟信号后输出至扬声器，由扬声器进行播放，并与上述实施例实时过程同理，将内麦克风60拾取到的内部音频信号转换为数字信号后与用户音频信号进行作差处理。

若外耳道壁振动的低频部分被振动器的振动完全抵消，那么闭塞效应产生的闭塞效应信号就不会产生，即消除了闭塞效应，则内麦克风60拾取到的内部音频信号，应该就只剩下由扬声器播放的用户音频信号，则转换为数字信号的内部音频信号与控制模块40中存储的转换为数字信号的用户音频信号作差的结果应该为零值，即闭塞效应残留信号的幅值应该为0。

若闭塞效应残留信号的幅值不为零值，即产生了闭塞效应残留信号，则说明上述实施例中，控制模块40在对低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理的过程中，存在了计算误差和处理误差，此时控制模块40会根据闭塞效应残留信号对低频外耳道壁振动信号进行反相处理的过程中的部分参数进行修改，例如调整传递函数的参数、调整增益参数、调整补偿参数等，从而最终调整输出的闭塞效应消除信号的频率、相位与振动幅值，以使得振动器90在按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动时，能够完全抵消外耳道壁振动的低频部分，从而实现消除闭塞效应。

通过上述设置，不仅仅能够在用户佩戴但不使用耳机时，实现闭塞效应消除的负反馈，还能够在用户佩戴并使用耳机进行播放音乐和语音等信息时，实现闭塞效应消除的负反馈，更进一步的提高了闭塞效应消除信号的准确性。完全满足用户的日常使用需要，提高了用户使用的便利性和体验感。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种耳机闭塞效应消除方法，其特征在于，所述耳机设置有紧贴外耳道壁的振动器，所述耳机闭塞效应消除方法包括：

检测外耳道壁的振动频率和振动幅值，并生成相应的外耳道壁振动信号；

将所述外耳道壁振动信号进行低通滤波处理；

将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。

2.如权利要求1所述的耳机闭塞效应消除方法，其特征在于，所述检测外耳道壁的振动频率和振动幅值，并生成相应的外耳道壁振动信号的步骤具体包括：

检测外耳道壁不同位置的振动频率和振动幅值，并获得多个相应的外耳道壁振动信号；

根据多个所述外耳道壁振动信号以及每个所述外耳道壁振动信号对应的预设权重比，计算生成相应的所述外耳道壁振动信号。

3.如权利要求1所述的耳机闭塞效应消除方法，其特征在于，在执行所述将所述外耳道壁振动信号进行低通滤波处理的步骤之前，所述闭塞效应消除方法还包括：

设置预设补偿系数，按照所述预设补偿系数对所述外耳道壁振动信号进行信号补偿处理。

4.如权利要求1所述的耳机闭塞效应消除方法，所述耳机还设置有扬声器、外麦克风和内麦克风，其特征在于，在执行所述将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤之前，所述闭塞效应消除方法还包括：

获取外麦克风拾取的外部音频，并输出相应的外部音频参考信号；

所述将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤具体为：

将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号；

控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动并将所述外部音频参考信号通过所述扬声器播放；

获取内麦克风拾取的耳道内的内部音频，并输出相应的内部音频信号，将所述外部音频参考信号和所述内部音频信号进行作差处理后，输出相应的闭塞效应残留信号；

根据所述闭塞效应残留信号，调整所述闭塞效应消除信号的参数，直至所述闭塞效应残留信号的幅值为零值。

5.如权利要求4所述的耳机闭塞效应消除方法，其特征在于，所述获取外麦克风拾取的外部音频，并输出相应的外部音频参考信号的步骤具体包括：

获取外麦克风拾取的外部音频，并输出相应的外部音频信号；

将所述外部音频信号进行高通滤波处理后输出所述外部音频参考信号。

6.如权利要求1所述的耳机闭塞效应消除方法，所述耳机还设置有外麦克风和内麦克风、扬声器，其特征在于，在执行所述将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤之前，所述闭塞效应消除方法还包括：

接收外部终端发来的用户音频信号；

所述将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号，并控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动的步骤具体为：

将低通滤波处理后的外耳道壁振动信号进行反相处理得到闭塞效应消除信号；

控制振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动并将所述用户音频信号通过所述扬声器播放；

获取内麦克风拾取的耳道内的内部音频，并输出相应的内部音频信号，将所述用户音频信号和所述内部音频信号进行作差处理后，输出相应的闭塞效应残留信号；

根据所述闭塞效应残留信号，调整所述闭塞效应消除信号的参数，直至所述闭塞效应残留信号的幅值为零值。

7.一种耳机，其特征在于，所述耳机包括：

壳体；

频率检测传感器，所述频率检测传感器设置于所述壳体内，并对应设置在所述壳体贴近外耳道壁的位置，所述频率检测传感器用于检测外耳道壁的振动频率，并输出对应的外耳道壁振动频率检测信号；

振幅传感器，所述振幅传感器设置所述壳体内，并紧贴所述外耳道壁设置，所述振幅传感器用于检测外耳道壁的振动幅值，并输出对应的外耳道壁振动幅值检测信号；

第二控制模块，所述第二控制模块分别与所述振幅传感器的输出端和所述频率检测传感器的输出端电连接，并用于根据所述外耳道壁振动频率检测信号和所述外耳道壁振动幅值检测信号生成相应的外耳道壁振动信号；

振动器，所述振动器设置于所述壳体表面，并紧贴所述外耳道壁设置；

低通滤波器，所述低通滤波器的输入端与所述第二控制模块的输出端连接；

所述低通滤波器用于将所述外耳道壁振动信号进行低通滤波处理后输出低频外耳道壁振动信号；

控制模块，所述控制模块分别与所述振动器和所述低通滤波器的输出端电连接；

所述控制模块，用于将所述低频外耳道壁振动信号进行反相处理后输出闭塞效应消除信号至所述振动器，以使所述振动器按照与所述闭塞效应消除信号对应的振动幅值和振动频率振动，以抵消外耳道壁的振动。

8.如权利要求7所述的耳机，其特征在于，所述第二控制模块还用于将生成的所述外耳道壁振动信息按照预设补偿系数进行补偿处理后再输出。

9.如权利要求7所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括：

外麦克风，所述外麦克风设置于耳外的所述壳体上，所述外麦克风，所述外麦克风用于拾取外部音频，并输出相应的外部音频信号；

内麦克风，所述内麦克风设置于耳内的所述壳体上，所述内麦克风与所述控制模块连接，所述内麦克风用于拾取耳道内的内部音频，并输出相应的内部音频信号；

高通滤波器，所述高通滤波器分别与所述外麦克风和所述控制模块电连接；

所述高通滤波器，用于将所述外部音频信号进行高通滤波处理后输出外部音频参考信号；

扬声器，所述扬声器设置于所述壳体上，所述扬声器朝向耳道方向发声设置，所述扬声器与所述控制模块电连接；

所述控制模块，还用于将所述外部音频参考信号输出至所述扬声器，并驱动所述扬声器播放所述外部音频参考信号；

所述控制模块，还用于将所述外部音频参考信号和所述内部音频信号进行作差处理后，根据作差处理的结果调整所述闭塞效应消除信号的参数，直至所述闭塞效应残留信号的幅值为零值。

10.如权利要求9所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括：

通讯模块，通讯模块与所述控制模块电连接，所述通讯模块用于与所述外部终端通讯连接，所述通讯模块还用于接入所述外部终端发来的用户音频信号；

所述控制模块，还用于将所述用户音频信号输出至所述扬声器，并驱动所述扬声器播放所述用户音频信号；

所述控制模块，还用于将所述用户音频信号和所述内部音频信号进行作差处理后，根据作差处理的结果调整所述闭塞效应消除信号的参数，直至所述闭塞效应残留信号的幅值为零值。

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