CN114040289A - 一种耳机降噪方法及耳机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耳机降噪方法及耳机，具有主动降噪效果，且可以在使得滤波器组件更稳定的同时，还可以保持降噪效果不变，不会影响到耳机整体的降噪效果等特点，其中，该方法可以应用于耳机，耳机包括降噪麦克风、喇叭和滤波器组件，滤波器组件包括第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器；该方法包括：通过降噪麦克风采集环境噪声信号；分别通过第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器获取到环境噪声信号的中高频段信号、需要处理的频段信号和低频段信号，并将中高频段信号、频段信号和低频段信号进行叠加处理，获得反相噪声信号，反相噪声信号与环境噪声信号相位相反、幅度相同；通过喇叭播放反相噪声信号，以抵消环境噪声信号。

Description

一种耳机降噪方法及耳机
技术领域
本发明涉及声学技术领域，特别是涉及一种耳机降噪方法及耳机。
背景技术
随着科技的进步发展，耳机已广泛的应用于人们的生活当中。带有噪声抑制功能的耳机能够在机场、地铁、密闭空间内(如大巴车、汽车、飞机等)、餐厅等各种嘈杂环境下，抑制噪声，使得用户能够享受到舒适的听觉体验。
目前，在采用TWS数字降噪技术进行噪声处理的方案中，FF降噪对于低频信号(例如20-50HZ频段信号)的处理不稳定，麦克风接收到异常冲击声信号后，经过芯片内部增益后容易使得低频段信号异常放大，使得喇叭发出POPO异常噪音，影响消费者的使用体验。
发明内容
基于此，本发明的目的在于解决现有技术中存在喇叭发出POPO异常噪音的问题，提供一种具有主动降噪效果，且可以在使得滤波器组件更稳定的同时，还可以保持降噪效果不变，不会影响到耳机整体的降噪效果等特点的耳机降噪方法及耳机。
第一方面，本发明实施例提供一种耳机降噪方法，所述方法可以应用于耳机，所述耳机包括降噪麦克风、喇叭和滤波器组件，所述滤波器组件包括第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器；所述方法包括：
通过所述降噪麦克风采集环境噪声信号；
通过所述第一滤波器获取到所述环境噪声信号的中高频段信号，通过所述第二滤波器获取到所述环境噪声信号中需要处理的频段信号，通过所述第三滤波器获取到所述环境噪声信号中的低频段信号，并将所述中高频段信号、所述频段信号和所述低频段信号进行叠加处理，获得反相噪声信号，所述反相噪声信号与所述环境噪声信号相位相反、幅度相同；
通过所述喇叭播放所述反相噪声信号，以抵消所述环境噪声信号。
本发明实施例中，可以通过更改滤波器组件的架构方式来改变传递函数变量，从而可以衰减不稳定的噪声频段信号，可以用于解决降噪麦克风开启工作时在低频振荡不稳定环境中芯片内部增益异常放大，导致喇叭发出POPO异常噪音的问题，从而可以在使得滤波器组件更稳定的同时，还可以保持降噪效果不变，不会影响到耳机整体的降噪效果。
可选地，通过所述第一滤波器获取所述环境噪声信号的中高频段信号，通过所述第二滤波器获取所述环境噪声信号中需要处理的频段信号，通过所述第三滤波器获取所述环境噪声信号中的低频段信号，包括：
根据所述耳机整机的声学响应测量获取到所述滤波器组件的传递函数参数，所述传递函数参数包含需要处理的噪声频段；
基于所述噪声频段，通过所述第一滤波器匹配所述环境噪声信号的中高频段，获取到所述中高频段信号；
基于所述噪声频段，通过所述第二滤波器选择所述环境噪声信号中需要处理的频段，获取到所述频段信号；
基于所述噪声频段，通过所述第三滤波器处理所述环境噪声信号中的低频段，获取到所述低频段信号。
可选地，所述第一滤波器为auto滤波器；
所述第二滤波器为一阶带通滤波器；
所述第三滤波器为低架滤波器。
可选地，所述耳机还包括DSP芯片；
通过所述第一滤波器获取到所述环境噪声信号的中高频段信号，通过所述第二滤波器获取到所述环境噪声信号中需要处理的频段信号，通过所述第三滤波器获取到所述环境噪声信号中的低频段信号之前，所述方法还包括：
通过所述DSP芯片将所述环境噪声信号转为数字信号；
通过所述喇叭播放所述反相噪声信号，以抵消所述环境噪声信号之前，所述方法还包括：
通过所述DSP芯片将所述反相噪声信号转换为模拟信号。
可选地，所述耳机为TWS耳机。
相较于现有技术而言，本发明实施例提供的耳机降噪方法达到主动降噪效果，且可以在使得滤波器组件更稳定的同时，还可以保持降噪效果不变，不会影响到耳机整体的降噪效果。
第二方面，本发明实施例还提供了一种耳机，包括：降噪麦克风、喇叭、滤波器组件和处理芯片，所述降噪麦克风、所述喇叭、所述滤波器组件分别与所述处理芯片连接；其中，
所述降噪麦克风，用于通过采集环境噪声信号；
所述滤波器组件包括第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器；所述第一滤波器用于获取所述环境噪声信号的中高频段信号，所述第二滤波器用于获取所述环境噪声信号中需要处理的频段信号，所述第三滤波器用于获取所述环境噪声信号中的低频段信号；
所述处理芯片，用于将所述中高频段信号、所述频段信号和所述低频段信号进行叠加处理，获得反相噪声信号，所述反相噪声信号与所述环境噪声信号相位相反、幅度相同；
所述喇叭，用于播放所述反相噪声信号，以抵消所述环境噪声信号。
可选地，所述处理芯片具体用于：根据所述耳机整机的声学响应测量获取到所述滤波器组件的传递函数参数，所述传递函数参数包含需要处理的噪声频段；
所述第一滤波器具体用于：基于所述噪声频段，匹配所述环境噪声信号的中高频段，获取到所述中高频段信号；
所述第二滤波器具体用于：基于所述噪声频段，选择所述环境噪声信号中需要处理的频段，获取到所述频段信号；
所述第三滤波器具体用于：基于所述噪声频段，处理所述环境噪声信号中的低频段，获取到所述低频段信号。
可选地，所述第一滤波器为auto滤波器；
所述第二滤波器为一阶带通滤波器；
所述第三滤波器为低架滤波器。
可选地，所述处理芯片为DSP芯片；所述处理芯片还用于：
将所述环境噪声信号转为数字信号，再发送给所述滤波器组件；
将所述反相噪声信号转换为模拟信号，再发送给所述喇叭。
可选地，所述耳机为TWS耳机。
第二方面相关的有益技术效果可以参考上述第一方面相关的有益技术效果，在此不再赘述。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种耳机降噪方法的流程示意图；
图2为现有的一种用于耳机降噪的滤波器组件获得反相噪声信号的示意图；
图3为现有的一种用于耳机降噪的滤波器组件的仿真参数设置示意图；
图4为现有的一种用于耳机降噪的滤波器组件获得反相噪声信号的仿真降噪效果示意图；
图5为本发明实施例提供的一种通过滤波器组件获得反相噪声信号的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种滤波器组件的仿真参数设置示意图；
图7为本发明实施例提供的一种通过滤波器组件获得反相噪声信号的仿真降噪效果示意图；
图8为本发明实施例提供的一种耳机的结构示意图。
具体实施方式
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于其构造进行定义的，它们是相对的概念。因此，有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本公开的一些方面相一致的实施方式的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
附图中各个部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明以下示例性实施例中所描述的实施方式。
实施例一
本实施例一提供了一种耳机降噪方法，该方法可以用于耳机上，该耳机可以包括降噪麦克风、喇叭和滤波器组件。其中，该滤波器组件可以包括第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器。如图1所示，该方法可以包括如下步骤：
S101、通过降噪麦克风采集环境噪声信号。
可选地，可以通过降噪麦克风采集环境中的环境噪声信号。此时，降噪麦克风采集到的环境噪声信号为模拟信号。
可选地，耳机还可以包括DSP芯片。降噪麦克风采集到环境噪声信号后，可以将环境噪声信号发送给DSP芯片。DSP芯片接收到环境噪声信号后，可以将环境噪声信号转为数字信号，例如，可以通过内部的AC/DC转换电路将环境噪声信号转为数字信号。之后，DSP芯片可以将环境噪声信号发送给滤波器组件进行相应的处理。
S102、通过第一滤波器获取到环境噪声信号的中高频段信号，通过第二滤波器获取到环境噪声信号中需要处理的频段信号，通过第三滤波器获取到环境噪声信号中的低频段信号，并将获取到的中高频段信号、需要处理的频段信号和低频段信号进行叠加处理，获得反相噪声信号。
可选地，反相噪声信号可以与环境噪声信号相位相反、幅度相同。
可选地，在采用滤波器组件对环境噪声信号进行相应的处理之前，可以根据耳机整机的声学响应测量获取到滤波器组件的传递函数参数(即滤波器架构数据)，该传递函数参数可以包含需要处理的噪声频段(即降噪生效的目标频段)，例如，该噪声频段可以为80HZ-1.5KHZ。之后，可以将传递函数参数写进DSP芯片的存储器进行存储。
可选地，滤波器组件可以基于该噪声频段进行相应的处理。比如：
第一滤波器可以主要负责中高频段的环境噪声信号匹配处理。例如，当噪声频段为80HZ-1.5KHZ时，可以设置第一滤波器负责匹配的频段为800HZ-1.5KHZ。通过第一滤波器匹配环境噪声信号的中高频段，即可获取到环境噪声信号的中高频段信号。
第二滤波器可以主要负责选择环境噪声信号中需要处理的频段。例如，当噪声频段为80HZ-1.5KHZ时，可以设置第二滤波器负责选择的频段为80HZ-1.5KHZ。通过第二滤波器选择环境噪声信号中需要处理的频段，即可获取到环境噪声信号中需要处理的频段信号，可以理解为，通过第二滤波器处理掉环境噪声信号中不需要的频段，选出需要处理的频段，输出频段信号。
第三滤波器可以主要负责处理环境噪声信号中的低频段。例如，当噪声频段为80HZ-1.5KHZ时，可以设置第三滤波器负责处理的频段为80HZ-300HZ。通过第三滤波处理器处理环境噪声信号中的低频段，即可获取到环境噪声信号的低频段信号。
需要说明的是，第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器是并行进行工作的。在具体的的实现过程中，通过将中高频段信号、需要处理的频段信号和低频段信号进行叠加处理，即可获得反相噪声信号。其中，当噪声频段为80HZ-1.5KHZ时，反相噪声信号的频段可以位于80HZ-1.5KHZ内。
S103、通过喇叭播放反相噪声信号，以抵消环境噪声信号。
可选地，经过滤波器组件对环境噪声信号进行处理获得的反相噪声信号为数字信号。可以通过DSP芯片将反相噪声信号转换为模拟信号后，通过喇叭播放环境噪声信号，可以用于抵消环境噪声信号，从而可以达到主动降噪效果。
在具体的的实现过程中，上述第一滤波器可以设置为auto滤波器(自动适应滤波器)，上述第二滤波器可以设置为一阶带通滤波器，上述第三滤波器可以设置为低架滤波器。
在具体的实现过程中，上述耳机可以是真无线(True Wireless Stereo，TWS)蓝牙耳机。
为了便于理解本实施例一提供的技术方案，下面以第一滤波器为auto滤波器，第二滤波器为一阶带通滤波器，第三滤波器为低架滤波器为例，结合图1-7对本实施例一提供的技术方案进行相应的说明。
如图2-4所示，当采用auto滤波器和低架滤波器来进行降噪处理时，在20HZ-50HZ这段频段区间，整体增益超过0电平(参见图4中的椭圆标记区域)，会导致低频振荡，使得耳机发出POPO异常噪音，降噪效果差。
结合图1-7所示，本实施例一通过在图2所示的滤波器组件的架构基础上，增加一阶带通滤波器，可以解决噪声频段内的任一频段增益超过0电平的问题，例如，可以解决20HZ-50HZ频段区间内增益超过0电平的问题，从而可以避免出现低频振荡导致发出PO PO异常噪音。例如，如图4和图7所示，现有的滤波器组件和本实施例一提供的滤波器组件的降值结果是一样的，但是，本实施例一提供的滤波器组件中，20HZ-50HZ频段区间内，增益低于0电平(参见图7中的椭圆标记区域)。
通过以上描述可知，本实施例一可以通过更改滤波器组件的架构方式来改变传递函数变量，例如，通过一阶带通滤波器来衰减不稳定的噪声频段信号，可以用于解决降噪麦克风开启工作时在低频振荡不稳定环境中芯片内部增益异常放大，导致喇叭发出POPO异常噪音的问题，从而可以在使得滤波器组件更稳定的同时，还可以保持降噪效果不变，不会影响到耳机整体的降噪效果。
实施例二
基于与实施例一相同的发明构思，本实施例二提供了一种耳机，如图8所示，该耳机可以包括：降噪麦克风10、喇叭20、滤波器组件30和处理芯片40。其中，降噪麦克风10、喇叭20、滤波器组件30分别可以与处理芯片40连接。
在具体的实现过程中，降噪麦克风10可以用于通过采集环境噪声信号。
在具体的实现过程中，滤波器组件30可以包括第一滤波器31、第二滤波器32和第三滤波器33。其中，第一滤波器31可以用于获取环境噪声信号的中高频段信号，第二滤波器32可以用于获取环境噪声信号中需要处理的频段信号，第三滤波器23可以用于获取环境噪声信号中的低频段信号。
在具体的实现过程中，处理芯片40可以用于将中高频段信号、需要处理的频段信号和低频段信号进行叠加处理，获得反相噪声信号。其中，反相噪声信号可以与环境噪声信号相位相反、幅度相同。
在具体的实现过程中，喇叭20可以用于播放反相噪声信号，以抵消环境噪声信号。
可选地，处理芯片40可以具体用于：根据耳机整机的声学响应测量获取到滤波器组件的传递函数参数，传递函数参数包含需要处理的噪声频段；
第一滤波器31可以具体用于：基于噪声频段，匹配环境噪声信号的中高频段，获取到所述中高频段信号；
第二滤波器32可以具体用于：基于噪声频段，选择环境噪声信号中需要处理的频段，获取到需要处理的频段信号；
第三滤波器33可以具体用于：基于噪声频段，处理环境噪声信号中的低频段，获取到低频段信号。
可选地，第一滤波器31可以为auto滤波器；第二滤波器32可以为一阶带通滤波器；第三滤波器33可以为低架滤波器。
可选地，处理芯片40可以为DSP芯片。其中，处理芯片40还可以用于：将环境噪声信号转为数字信号，再发送给滤波器组件；
将反相噪声信号转换为模拟信号，再发送给喇叭。
可选地，本实施例二中的耳机可以为TWS耳机。
本实施例二中的耳机与上述图1所示的耳机降噪方法是基于同一构思下的发明，通过前述对耳机降噪方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的了解本实施例二中耳机的实施过程，所以为了说明书的简洁，在此不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耳机降噪方法，其特征在于，所述耳机包括降噪麦克风、喇叭和滤波器组件，所述滤波器组件包括第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器；所述方法包括：
通过所述降噪麦克风采集环境噪声信号；
通过所述第一滤波器获取到所述环境噪声信号的中高频段信号，通过所述第二滤波器获取到所述环境噪声信号中需要处理的频段信号，通过所述第三滤波器获取到所述环境噪声信号中的低频段信号，并将所述中高频段信号、所述频段信号和所述低频段信号进行叠加处理，获得反相噪声信号，所述反相噪声信号与所述环境噪声信号相位相反、幅度相同；
通过所述喇叭播放所述反相噪声信号，以抵消所述环境噪声信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述第一滤波器获取所述环境噪声信号的中高频段信号，通过所述第二滤波器获取所述环境噪声信号中需要处理的频段信号，通过所述第三滤波器获取所述环境噪声信号中的低频段信号，包括：
根据所述耳机整机的声学响应测量获取到所述滤波器组件的传递函数参数，所述传递函数参数包含需要处理的噪声频段；
基于所述噪声频段，通过所述第一滤波器匹配所述环境噪声信号的中高频段，获取到所述中高频段信号；
基于所述噪声频段，通过所述第二滤波器选择所述环境噪声信号中需要处理的频段，获取到所述频段信号；
基于所述噪声频段，通过所述第三滤波器处理所述环境噪声信号中的低频段，获取到所述低频段信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一滤波器为auto滤波器；
所述第二滤波器为一阶带通滤波器；
所述第三滤波器为低架滤波器。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述耳机还包括DSP芯片；
通过所述第一滤波器获取到所述环境噪声信号的中高频段信号，通过所述第二滤波器获取到所述环境噪声信号中需要处理的频段信号，通过所述第三滤波器获取到所述环境噪声信号中的低频段信号之前，所述方法还包括：
通过所述DSP芯片将所述环境噪声信号转为数字信号；
通过所述喇叭播放所述反相噪声信号，以抵消所述环境噪声信号之前，所述方法还包括：
通过所述DSP芯片将所述反相噪声信号转换为模拟信号。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述耳机为TWS耳机。
6.一种耳机，其特征在于，包括：降噪麦克风、喇叭、滤波器组件和处理芯片，所述降噪麦克风、所述喇叭、所述滤波器组件分别与所述处理芯片连接；其中，
所述降噪麦克风，用于通过采集环境噪声信号；
所述滤波器组件包括第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器；所述第一滤波器用于获取所述环境噪声信号的中高频段信号，所述第二滤波器用于获取所述环境噪声信号中需要处理的频段信号，所述第三滤波器用于获取所述环境噪声信号中的低频段信号；
所述处理芯片，用于将所述中高频段信号、所述频段信号和所述低频段信号进行叠加处理，获得反相噪声信号，所述反相噪声信号与所述环境噪声信号相位相反、幅度相同；
所述喇叭，用于播放所述反相噪声信号，以抵消所述环境噪声信号。
7.如权利要求6所述的耳机，其特征在于，所述处理芯片具体用于：根据所述耳机整机的声学响应测量获取到所述滤波器组件的传递函数参数，所述传递函数参数包含需要处理的噪声频段；
所述第一滤波器具体用于：基于所述噪声频段，匹配所述环境噪声信号的中高频段，获取到所述中高频段信号；
所述第二滤波器具体用于：基于所述噪声频段，选择所述环境噪声信号中需要处理的频段，获取到所述频段信号；
所述第三滤波器具体用于：基于所述噪声频段，处理所述环境噪声信号中的低频段，获取到所述低频段信号。
8.如权利要求6所述的耳机，其特征在于，所述第一滤波器为auto滤波器；
所述第二滤波器为一阶带通滤波器；
所述第三滤波器为低架滤波器。
9.如权利要求6-8任一项所述的耳机，其特征在于，所述处理芯片为DSP芯片；所述处理芯片还用于：
将所述环境噪声信号转为数字信号，再发送给所述滤波器组件；
将所述反相噪声信号转换为模拟信号，再发送给所述喇叭。
10.如权利要求9所述的耳机，其特征在于，所述耳机为TWS耳机。
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