CN113938787A - 基于数字均衡技术的骨传导耳机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，包括骨传导耳机模组以及耳挂，骨传导耳机模组包括无线通信单元、数字均衡处理单元、语音增强处理单元、可控开关、音频处理芯片、骨传导单元，无线通信单元、数字均衡处理单元连接、可控开关依次连接，可控开关的输出端连接音频处理芯片和语音增强处理单元，音频处理芯片与骨传导单元连接。本发明采用数字均衡技术提高骨传导耳机的性能，并设置了语音增强处理单元，能够进一步降低噪声干扰。

Description

基于数字均衡技术的骨传导耳机

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别是涉及一种基于数字均衡技术的骨传导耳机。

背景技术

骨传导耳机与传统的气传导耳机不同，其将声音转化为不同频率的机械振动，通过人的颅骨、骨迷路、内耳淋巴液传递、螺旋器、听神经、听觉中枢来传递声波。与通过振膜产生声波的经典气传导耳机相比，骨传导耳机简化了声波传递的步骤，能够在具有噪声的环境中实现清晰的声音还原，声波也不会扩散进而影响到他人，还能提高声音传输的保密性，比如直升机、潜艇、矿山、交警、消防等。骨传导耳机不仅可用于助听设备，还可用于可穿戴设备以及运动耳机等等，骨传导耳机克服了常规入耳式及头戴式耳机的缺点，得到运动爱好者的喜爱。

数字均衡技术通常是用滤波器来实现的，使用滤波器来补偿失真的脉冲，判决器得到的解调输出样本，是经过均衡器修正过的或者清除了码间干扰之后的样本。自适应均衡器直接从传输的实际数字信号中根据某种算法不断调整增益，因而能适应信道的随机变化，使均衡器总是保持最佳的状态，从而有更好的失真补偿性能。数字均衡技术能够有效提高骨传导耳机的性能。

公开号为CN106658304A的中国发明专利公开了一种用于可穿戴设备音频的输出控制方法及可穿戴设备，该方法包括：获取可穿戴设备的待处理音频信号；根据预设均衡参数对待处理音频信号进行均衡处理，获得目标音频信号，其中，预设均衡参数根据用于表示声音从人体手腕传递到手指过程中在骨骼和皮肤中的衰减特性的预设频响曲线得到；将目标音频信号输出至可穿戴设备骨传导振子模块中的一个或者多个目标骨传导振子，并控制目标骨传导振子将接收到的目标音频信号转换成振动信号并通过皮肤和骨介质进行传递；用于提高声音在皮肤和骨介质中的传导声压，使可穿戴设备播放的声音经皮肤和骨介质传导后达到声音清晰的效果，防止使用可穿戴设备通话时声音被周围人听到，保护用户隐私。

公开号为CN113302837A的一种骨传导换能组件的校准方法，包括：经由空气传导(AC)换能器向头戴式装置的佩戴者呈现第一音调，所述第一音调属于处于不同频率的多个音调；经由所述头戴式装置的骨传导(BC)换能器向所述佩戴者呈现相应的音调，所述相应的音调具有与所述第一音调相同的频率；调整所述相应的音调，使得响度水平在所述第一音调的响度水平的阈值范围内；记录由所述第一音调产生的耳道声压(ECSP)；记录电压，所述电压施加到所述BC换能器，用于产生经调整的相应的音调，使得所述经调整的相应的音调的响度水平在所述第一音调的响度水平的阈值范围内；和部分地基于所述ECSP和所述电压生成均衡滤波器，所述均衡滤波器用于对音频信号进行滤波，以经由所述BC换能器呈现。

由此可知，现有的骨传导耳机只是简单设置了均衡滤波器的配置参数，并未实现骨传导耳机的语音增强。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，采用数字均衡技术提高骨传导耳机的性能，并设置了语音增强处理单元，能够进一步降低噪声干扰。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，所述骨传导耳机包括骨传导耳机模组以及设在所述骨传导耳机模组上的耳挂，所述骨传导耳机模组包括壳体和固定在壳体内的无线通信单元、数字均衡处理单元、语音增强处理单元、可控开关、音频处理芯片、骨传导单元，所述无线通信单元用于获取无线数字音频信号，传输给所述数字均衡处理单元；所述数字均衡处理单元通过数字均衡算法对接收到的数字音频信号进行处理，并将处理后的数字音频信号经可控开关传输给所述音频处理芯片，所述可控开关的输出端分别连接所述音频处理芯片和语音增强处理单元，所述音频处理芯片判断处理后的数字音频信号的信噪比是否符合设定阈值，若不符合设定阈值，则控制可控开关连通所述数字均衡处理单元和语音增强处理单元，所述语音增强处理单元对处理后的数字音频信号执行语音增强处理，传输给所述音频处理芯片，所述音频处理芯片将符合设定阈值的数字音频信号传输给所述骨传导单元，所述骨传导单元将数字音频信号转换成振动。

优选的，所述骨传导耳机模组还包括用于供电的电池单元。

优选的，所述骨传导耳机包括用于左耳的左骨传导耳机模组、设在所述左骨传导耳机模组上的左耳挂、用于右耳的右骨传导耳机模组、设在所述右骨传导耳机模组上的右耳挂以及用于连接左骨传导耳机模组和右骨传导耳机模组的束带。

优选的，所述左耳挂、右耳挂采用橡胶或硅胶制成。

优选的，所述束带采用橡胶或硅胶或塑料制成。

优选的，所述左骨传导耳机模组和右骨传导耳机模组通过束带内的连接线连接，二者中的一个仅设有骨传导单元。

优选的，所述音频处理芯片根据数字信号在连接线内传输的时间差，将左骨传导耳机模组和右骨传导耳机模组播放的数字音频信号进行对齐处理。

优选的，所述无线通信单元为蓝牙通信单元。

本发明的有益效果在于：采用数字均衡技术提高骨传导耳机的性能，并设置了语音增强处理单元，能够进一步降低噪声干扰。

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获得其他的附图。

图1是本发明一种基于数字均衡技术的骨传导耳机实施例一的结构示意图；

图2是传导耳机模组的原理框图。

图中，1-左骨传导耳机模组、2-左耳挂、3-右骨传导耳机模组、4-右耳挂、5-束带。

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其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明提出了一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，所述骨传导耳机包括骨传导耳机模组以及设在所述骨传导耳机模组上的耳挂，所述骨传导耳机模组包括壳体和固定在壳体内的无线通信单元、数字均衡处理单元、语音增强处理单元、可控开关、音频处理芯片、骨传导单元，所述无线通信单元用于获取无线数字音频信号，传输给所述数字均衡处理单元；所述数字均衡处理单元通过数字均衡算法对接收到的数字音频信号进行处理，并将处理后的数字音频信号经可控开关传输给所述音频处理芯片，所述可控开关的输出端分别连接所述音频处理芯片和语音增强处理单元，所述音频处理芯片判断处理后的数字音频信号的信噪比是否符合设定阈值，若不符合设定阈值，则控制可控开关连通所述数字均衡处理单元和语音增强处理单元，所述语音增强处理单元对处理后的数字音频信号执行语音增强处理，传输给所述音频处理芯片，所述音频处理芯片将符合设定阈值的数字音频信号传输给所述骨传导单元，所述骨传导单元将数字音频信号转换成振动。

具体的，数字均衡处理单元采用判决反馈均衡器，判决反馈均衡器由前馈滤波器、判决器和反馈滤波器组成，前馈滤波器是全通滤波器。

在另一实施例中，数字均衡处理单元根据预设均衡参数对接收到的数字音频信号进行均衡处理，预设均衡参数是骨传导耳机到鼓膜的衰减特性的头相关传输函数（head-related transfer function，HRTF）得到，头相关传输函数可通过对使用者进行测量实验获取，也可以根据用户的性别、年龄段从头相关传输函数数据库中获取。

设无线通信单元输出信号为

，左耳信号为

，右耳信号为

，其中，

是左耳的HRTF，

是右耳的HRTF，f是频率，通过功率均衡能够实现对数字音频信号的音色均衡，改善音色受损情况。

具体的，音频处理芯片预先设置有若干骨传导耳机的模式，比如娱乐模式、工作模式和自定义模式，并为每种模式设置对应的信噪比的阈值，若为娱乐模式，则其对应的信噪比阈值为空，即在娱乐模式不对数字音频信号作出限制，骨传导耳机接收到数字音频信号直接播放，若为工作模式，则根据用户需求设定信噪比阈值。自定义模式指的是用户可自定义配置语音增强处理单元的工作方式。

若骨传导耳机接收到数字音频信号，需要对其进行语音增强，则语音增强的过程如下：设数字音频信号表示为

，其中，

为语音信号，

为噪声信号，对数字音频信号做FFT变换并以极坐标形式表示为

，

为数字音频信号的幅度谱，

是数字音频信号的相位，噪声谱表示为

，设

用无语音时的平均幅度谱的估计

表示。语音增强后的信号谱为

然后对

进行逆傅里叶变换，通过原始噪声的相位恢复出语音信号。

音频处理芯片对语音增强处理单元输出的数字语音信号进行信噪比计算，若达到设定阈值，则播放，若未达到设定阈值，则通过基于非稳态噪声估计的维纳滤波算法进行二次滤波。

语音增强处理单元还可用于实现对待发射出去的语音信号进行语音增强处理，骨传导耳机还包括语音接收单元，语音接收单元获取用户的模拟音频信号，经放大、低通滤波、采样、AD转换后传输给语音增强处理单元，语音增强处理单元对接收到的待发送的语音信号进行语音增强处理后，发送给音频处理芯片，音频处理芯片将其发送给无线通信单元，由无线通信单元向外无线传输。音频处理芯片和语音增强处理单元分工协作，能够提高骨传导耳机的计算性能，降低数据处理时间。

优选的，所述骨传导耳机模组还包括用于供电的电池单元。电池单元可采用纽扣电池。

优选的，所述骨传导耳机包括用于左耳的左骨传导耳机模组1、设在所述左骨传导耳机模组上的左耳挂2、用于右耳的右骨传导耳机模组3、设在所述右骨传导耳机模组上的右耳挂4以及用于连接左骨传导耳机模组和右骨传导耳机模组的束带5。

优选的，所述左耳挂、右耳挂采用橡胶或硅胶制成。所述束带采用橡胶或硅胶或塑料制成。

优选的，所述左骨传导耳机模组和右骨传导耳机模组通过束带内的连接线连接，二者中的一个仅设有骨传导单元。所述音频处理芯片根据数字信号在连接线内传输的时间差，将左骨传导耳机模组和右骨传导耳机模组播放的数字音频信号进行对齐处理，以此提高用户的使用体验。

优选的，所述无线通信单元为蓝牙通信单元。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求书范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，其特征在于，所述骨传导耳机包括骨传导耳机模组以及设在所述骨传导耳机模组上的耳挂，所述骨传导耳机模组包括壳体和固定在壳体内的无线通信单元、数字均衡处理单元、语音增强处理单元、可控开关、音频处理芯片、骨传导单元，所述无线通信单元用于获取无线数字音频信号，传输给所述数字均衡处理单元；所述数字均衡处理单元通过数字均衡算法对接收到的数字音频信号进行处理，并将处理后的数字音频信号经可控开关传输给所述音频处理芯片，所述可控开关的输出端分别连接所述音频处理芯片和语音增强处理单元，所述音频处理芯片判断处理后的数字音频信号的信噪比是否符合设定阈值，若不符合设定阈值，则控制可控开关连通所述数字均衡处理单元和语音增强处理单元，所述语音增强处理单元对处理后的数字音频信号执行语音增强处理，传输给所述音频处理芯片，所述音频处理芯片将符合设定阈值的数字音频信号传输给所述骨传导单元，所述骨传导单元将数字音频信号转换成振动。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，其特征在于，所述骨传导耳机模组还包括用于供电的电池单元。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，其特征在于，所述骨传导耳机包括用于左耳的左骨传导耳机模组、设在所述左骨传导耳机模组上的左耳挂、用于右耳的右骨传导耳机模组、设在所述右骨传导耳机模组上的右耳挂以及用于连接左骨传导耳机模组和右骨传导耳机模组的束带。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，其特征在于，所述左耳挂、右耳挂采用橡胶或硅胶制成。

5.根据权利要求4所述的一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，其特征在于，所述束带采用橡胶或硅胶或塑料制成。

6.根据权利要求3所述的一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，其特征在于，所述左骨传导耳机模组和右骨传导耳机模组通过束带内的连接线连接，二者中的一个仅设有骨传导单元。

7.根据权利要求6所述的一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，其特征在于，所述音频处理芯片根据数字信号在连接线内传输的时间差，将左骨传导耳机模组和右骨传导耳机模组播放的数字音频信号进行对齐处理。

8.根据权利要求1所述的一种基于数字均衡技术的骨传导耳机，其特征在于，所述无线通信单元为蓝牙通信单元。

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