CN114339515A - 信号处理方法、电子设备、终端设备及耳机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种信号处理方法、电子设备、终端设备及耳机，其中，信号处理方法包括：利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号；利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号；利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。因为加速度计可以采集结构振动引起的机械波，而无法采集声波，因此，利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波，利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波，这样就可以减小麦克风的结构振动引起的噪音以及扬声器播放的声音，提高麦克风采集信号的质量。

Description

信号处理方法、电子设备、终端设备及耳机

技术领域

本申请实施例涉及电子信息技术领域，尤其涉及信号处理方法、电子设备、终端设备及耳机。

背景技术

在许多应用场景中，例如语音通话、视频会议等，都需要利用麦克风采集声音信号，然后进行传输或播放。在利用麦克风采集声音信号的过程中，麦克风不仅能够采集声音信号，还能够采集因为麦克风的结构振动所引起的机械波，如果扬声器距离麦克风比较近，还会采集到扬声器播放的声音信号，这使得麦克风采集的信号噪音比较多，信号质量较差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种信号处理方法、电子设备、终端设备及耳机，以解决上述部分或全部问题。根据本申请实施例的第一方面，提供了一种信号处理方法，包括：利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号；利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号；利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。

根据本申请实施例的第二方面，提供了一种电子设备，包括：信号处理电路板、扬声器、麦克风、第一加速度计和第二加速度计；其中，信号处理电路板分别与扬声器、麦克风、第一加速度计、第二加速度计电连接；麦克风，用于采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号，将待处理信号传输至信号处理电路板；第一加速度计，用于采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号，将第一参考信号传输至信号处理电路板；第二加速度计，用于采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号，将第二参考信号传输至信号处理电路板；信号处理电路板，用于利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。

根据本申请实施例的第三方面，提供了一种终端设备，包括：如第二方面所描述的电子设备，以及通信模组，通信模组与电子设备的信号处理电路板电连接。

根据本申请实施例的第四方面，提供了一种耳机，包括：主控芯片、扬声器、麦克风、第一加速度计和第二加速度计；其中，主控芯片分别与扬声器、麦克风、第一加速度计、第二加速度计电连接；麦克风，用于采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号，将待处理信号传输至主控芯片；第一加速度计，用于采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号，将第一参考信号传输至主控芯片；第二加速度计，用于采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号，将第二参考信号传输至主控芯片；主控芯片，用于利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。

本申请实施例提供的信号处理方法、电子设备、终端设备及耳机，利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号；利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号；利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。因为加速度计可以采集结构振动引起的机械波，而无法采集声波，因此，利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波，利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波，这样就可以减小麦克风的结构振动引起的噪音以及扬声器播放的声音，提高麦克风采集信号的质量。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种信号处理方法的应用场景示意图；

图2为本申请实施例一提供的一种信号处理方法的流程图；

图3为本申请实施例二提供的一种电子设备的结构图；

图4为本申请实施例三提供的一种终端设备的结构图；

图5为本申请实施例三提供的一种应用场景示意图；

图6为本申请实施例四提供的一种耳机的结构图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，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，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。

实施例一

本申请实施例一提供一种信号处理方法，应用于终端设备，为了便于理解，对本申请实施例一所提供的信号处理方法的应用场景进行说明，参照图1所示，图1为本申请实施例一提供的一种信号处理方法的场景示意图。图1所示的场景中包括电子设备101以及用户102。

电子设备101包括信号处理电路板1011、扬声器1012、麦克风1013、第一加速度计1014以及第二加速度计1015。

图1所示的场景可以是一个会议室，在用户讲话时，麦克风会采集用户的语音声波，同时，麦克风还会采集到有结构振动引起的环境振动噪音，以及扬声器发出的声波，扬声器发出的声波可以是用户说的前一句话。麦克风同时采集到这三种信号生成待处理信号，传输至信号处理电路板。在麦克风采集信号的同时，第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号，将第一参考信号传输至信号处理电路板，因为第一加速度计采集的机械波，与麦克风采集的环境振动噪音都是由麦克风的结构振动引起的，因此，是相同的信号；在麦克风采集信号的同时，第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号，将第二参考信号传输至信号处理电路板，因为扬声器发出的声波是由振动引起的机械波传播至空气中，由空气振动形成的，因此，第二加速度计采集的机械波与扬声器发出的声波是相同的信号。

信号处理电路板接收到待处理信号、第一参考信号和第二参考信号，利用第一参考信号将待处理信号中由麦克风的结构振动产生的信号抵消掉；利用第二参考信号将待处理信号中由扬声器发出的声波产生的信号抵消掉；这样处理之后得到的待输出信号就只是包含了用户的语音声波。当然，第一参考信号和第二参考信号在抵消过程中，因为实际工艺的原因，有可能没有完全抵消掉环境振动噪音和扬声器发出的声波，但也极大程度上减弱了噪音的影响。

电子设备101可以接入网络，通过网络与云端连接，并进行数据交互。本申请中，网络包括局域网(英文：Local Area Network，LAN)、广域网(英文：Wide Area Network，WAN)、移动通信网络；如万维网(英文：World Wide Web，WWW)、长期演进(英文：Long TermEvolution，LTE)网络、2G网络(英文：2th Generation Mobile Network)、3G网络(英文：3thGeneration Mobile Network)，5G网络(英文：5th Generation Mobile Network)等。云端可以包括通过网络连接的各种设备，例如，服务器、中继设备、端到端(英文：Device-to-Device，D2D)设备等。当然，此处只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。

结合上述图1所示的场景，本申请实施例一提供一种信号处理方法，应用于电子设备，需要说明的是，图1只是本申请信号处理方法的一种示例性应用场景，并不代表本申请信号处理方法必须应用于图1所示的场景，参照图2所示，图2为本申请实施例一提供的一种信号处理方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤201、利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号。

其中，环境振动噪音指的是麦克风所处环境中，因为振动产生的噪音。示例性地，环境振动噪音可以包含麦克风的结构振动产生的噪音，麦克风的结构振动可以包含麦克风，以及与麦克风固定连接的结构部件的振动，即包含麦克风以及能够通过固体介质与麦克风进行机械波传递的结构部件的振动。麦克风采集的声波可以包含扬声器发出的声波，以及目标对象的声波等，目标对象是需要采集声波的对象。

需要说明的是，此处列举两个示例说明如何获取待处理信号。可选地，在第一个示例中，电子设备包含麦克风，电子设备可以利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号；可选地，在第二个示例中，电子设备不包含麦克风，电子设备可以接收麦克风传输的，基于采集环境振动噪音以及声波得到的待处理信号。

步骤202、利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号。

需要说明的是，加速度计用于采集结构振动引起的机械波，无法采集通过空气传播的声波。此处，第一加速度计可以设置于麦克风附近，第一加速度计可以和麦克风通过固体介质传递机械波，可选地，第一加速度计和麦克风之间的距离小于预设阈值，示例性地，预设阈值可以是5毫米、2毫米、1毫米、0.5毫米等，距离越近，采集第一参考信号的效果越好。

步骤203、利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号。

第二加速度计可以设置于扬声器附近，第二加速度计可以和扬声器通过固体介质传递机械波，可选地，第二加速度计和扬声器之间的距离小于预设阈值，示例性地，预设阈值可以是5毫米、2毫米、1毫米、0.5毫米等，距离越近，采集第二参考信号的效果越好。还需要说明的是，因为扬声器是基于振动产生机械波，即声波，机械波通过空气发出，同时机械波可以通过扬声器与第二加速度计之间的固体介质传递至第二加速度计，因此，第二加速度计可以采集到扬声器输出的机械波。

步骤204、利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。

需要说明的是，信号优化可以包括降噪和回音消除。可选地，在一种实现方式中，利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号，包括：利用第一参考信号对待处理信号进行降噪处理，得到降噪后的待处理信号；利用第二参考信号对降噪后的待处理信号进行回音消除，得到待输出信号，其中，信号优化包括降噪处理和回音消除。第一参考信号可以表示由麦克风的结构振动引起的噪声信号，第二参考信号可以表示扬声器输出的信号，因此，利用第一参考信号可以进行降噪，降低结构振动引起的噪声，利用第二参考信号可以进行回音消除，消除麦克风采集到的由扬声器发出的声波，即回音。

此处，列举两个示例分别说明如何进行降噪以及回音消除。

可选地，在第一个示例中，利用第一参考信号对待处理信号进行降噪处理，得到降噪后的待处理信号，包括：将第一参考信号进行反向处理得到第一参考信号的反向信号；将第一振动的反向信号与待处理信号融合，抵消待处理信号中，由麦克风的构振动产生的噪音信号，得到降噪后的待处理信号。因为待处理信号是由麦克风采集声波以及环境振动噪音得到的混合信号，将第一参考信号进行反向处理后，即可得到待处理信号中与环境振动噪音产生的噪音信号相反的信号，即在理论上同一时间点大小相同，方向相反的信号，实际工艺中，因为误差等影响，可能会存在一定偏差，但在一定程度上，可以大大减小环境振动噪音的影响。

可选地，在第二个示例中，利用第二参考信号对降噪后的待处理信号进行回音消除，得到待输出信号，包括：将第二参考信号进行反向处理得到第二参考信号的反向信号；将第二参考信号的反向信号与降噪后的待处理信号进行融合，抵消降噪后的待处理信号中，扬声器发出的声波，得到待输出信号。因为待处理信号主要包含由结构振动引起的环境振动噪音、扬声器发出的声波以及需要采集的目标对象的声波，利用第一参考信号抵消环境振动噪音后，再利用第二参考信号抵消扬声器发出的声波，得到的待输出信号，就是质量较高的采集目标对象的声波得到的信号。

本申请实施例提供的信号处理方法，利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号；利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号；利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。因为加速度计可以采集结构振动引起的机械波，而无法采集声波，因此，利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波，利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波，这样就可以减小麦克风的结构振动引起的噪音以及扬声器播放的声音，提高麦克风采集信号的质量。

实施例二

基于上述实施例一所描述的方法，本申请实施例二提供一种电子设备，用于执行上述实施例一所描述的方法，参照图3所示，该电子设备30包括：

信号处理电路板301、扬声器302、麦克风303、第一加速度计304和第二加速度计305；

其中，信号处理电路板301分别与扬声器302、麦克风303、第一加速度计304、第二加速度计305电连接；

麦克风303，用于采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号，将待处理信号传输至信号处理电路板301；

第一加速度计304，用于采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号，将第一参考信号传输至信号处理电路板301；

第二加速度计305，用于采集扬声器302输出的机械波得到第二参考信号，将第二参考信号传输至信号处理电路板301；

信号处理电路板301，用于利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。

可选地，在一种实施例中，第一加速度计304和麦克风303之间的距离小于等于预设阈值，第二加速度计305和扬声器302之间的距离小于等于预设阈值。示例性地，预设阈值可以是0.5毫米。

可选地，在一种实施例中，第一加速度计304和麦克风303之间通过固体介质传递麦克风303的结构振动引起的机械波；第二加速度计305和扬声器302之间通过固体介质传递扬声器输出的机械波。

可选地，第一加速度计304可以通过柔性电路板(英文：Flexible PrintedCircuit，FPC)与信号处理电路板301电连接，第二加速度计305可以通过柔性电路板与信号处理电路板301电连接。同理，扬声器302和麦克风303，也可以通过柔性电路板与信号处理电路板301电连接。

本申请实施例提供的电子设备，利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号；利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号；利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。因为加速度计可以采集结构振动引起的机械波，而无法采集声波，因此，利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波，利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波，这样就可以减小麦克风的结构振动引起的噪音以及扬声器播放的声音，提高麦克风采集信号的质量。

实施例三

基于上述实施例一所描述的方法以及实施例二所描述的电子设备，本申请实施例三提供一种终端设备，用于执行上述实施例一所描述的方法，参照图4所示，该终端设备40包括：如实施例二所描述的电子设备30，以及通信模组401；通信模组401与电子设备30的信号处理电路板301电连接。

此处，列举一种具体应用场景进行说明。可选地，如图5所示，图5为本申请实施例三提供的一种应用场景示意图，图5示出了两个终端设备，分别为第一终端设备501以及第二终端设备502，还示出了云端503，第一终端设备501以及第二终端设备502均通过网络接入云端503。

用户A利用第一终端设备501，用户B利用第二终端设备502，实现语音通话。当用户A说话时，第一终端设备501通过麦克风采集用户A发出的语音声波，同时采集到第一终端设备501的扬声器发出的声波，以及环境振动噪音，得到了待处理信号，与此同时，第一终端设备501的第一加速度计采集到麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号，第一终端设备501的第二加速度计采集到扬声器输出的机械波得到第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。第一终端设备501将待输出信号通过云端503传输至第二终端设备502，第二终端设备502播放接收到的待输出信号，用户B就可以听到用户A的语音了，同理，用户B发出的语音，用户A也可以听到。

本申请实施例提供的终端设备，利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号；利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号；利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。因为加速度计可以采集结构振动引起的机械波，而无法采集声波，因此，利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波，利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波，这样就可以减小麦克风的结构振动引起的噪音以及扬声器播放的声音，提高麦克风采集信号的质量。

实施例四

基于上述实施例一所描述的方法，本申请实施例四提供一种耳机，用于执行上述实施例一所描述的方法，参照图6所示，图6为本申请实施例四提供的一种耳机的结构示意图，该耳机可以是无线耳机或者有线耳机，示例性地，耳机可以是无线蓝牙耳机，该耳机60包括：主控芯片601、扬声器602、麦克风603、第一加速度计604和第二加速度计605；

其中，主控芯片601分别与扬声器602、麦克风603、第一加速度计604、第二加速度计605电连接；

麦克风603，用于采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号，将待处理信号传输至主控芯片601；

第一加速度计604，用于采集麦克风603的结构振动引起的机械波得到第一参考信号，将第一参考信号传输至主控芯片601；

第二加速度计605，用于采集扬声器602输出的机械波得到第二参考信号，将第二参考信号传输至主控芯片601；

主控芯片601，用于利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。

本申请实施例提供的电子设备，利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号；利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号；利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号对待处理信号进行信号优化得到待输出信号。因为加速度计可以采集结构振动引起的机械波，而无法采集声波，因此，利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波，利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波，这样就可以减小麦克风的结构振动引起的噪音以及扬声器播放的声音，提高麦克风采集信号的质量。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本申请实施例的目的。

上述根据本申请实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的信号处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的信号处理方法的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的信号处理方法的专用计算机。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请实施例的范围。

以上实施方式仅用于说明本申请实施例，而并非对本申请实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请实施例的范畴，本申请实施例的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种信号处理方法，其包括：

利用麦克风采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号；

利用第一加速度计采集麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号；

利用第二加速度计采集扬声器输出的机械波得到第二参考信号；

利用所述第一参考信号和所述第二参考信号对所述待处理信号进行信号优化得到待输出信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述利用所述第一参考信号和所述第二参考信号对所述待处理信号进行信号优化得到待输出信号，包括：

利用所述第一参考信号对所述待处理信号进行降噪处理，得到降噪后的所述待处理信号；

利用所述第二参考信号对降噪后的所述待处理信号进行回音消除，得到所述待输出信号，其中，所述信号优化包括降噪处理和回音消除。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述利用所述第一参考信号对所述待处理信号进行降噪处理，得到降噪后的所述待处理信号，包括：

将所述第一参考信号进行反向处理得到所述第一参考信号的反向信号；

将所述第一振动的反向信号与所述待处理信号融合，抵消所述待处理信号中，由所述麦克风的构振动产生的噪音信号，得到降噪后的所述待处理信号。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述利用所述第二参考信号对降噪后的所述待处理信号进行回音消除，得到所述待输出信号，包括：

将所述第二参考信号进行反向处理得到所述第二参考信号的反向信号；

将所述第二参考信号的反向信号与降噪后的所述待处理信号进行融合，抵消降噪后的所述待处理信号中，扬声器发出的声波，得到所述待输出信号。

5.一种电子设备，其包括：信号处理电路板、扬声器、麦克风、第一加速度计和第二加速度计；

其中，所述信号处理电路板分别与所述扬声器、所述麦克风、所述第一加速度计、所述第二加速度计电连接；

所述麦克风，用于采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号，将所述待处理信号传输至所述信号处理电路板；

所述第一加速度计，用于采集所述麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号，将所述第一参考信号传输至所述信号处理电路板；

所述第二加速度计，用于采集所述扬声器输出的机械波得到第二参考信号，将所述第二参考信号传输至所述信号处理电路板；

所述信号处理电路板，用于利用所述第一参考信号和所述第二参考信号对所述待处理信号进行信号优化得到待输出信号。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中，

所述第一加速度计和所述麦克风之间的距离小于等于预设阈值，所述第二加速度计和所述扬声器之间的距离小于等于所述预设阈值。

7.根据权利要求5或6所述的电子设备，其中，

所述第一加速度计和所述麦克风之间通过固体介质传递所述麦克风的结构振动引起的机械波；所述第二加速度计和所述扬声器之间通过固体介质传递所述扬声器输出的机械波。

8.一种终端设备，其中，包括：如权利要求5-7任一项所述的电子设备，以及通信模组；所述通信模组与所述电子设备的信号处理电路板电连接。

9.一种耳机，其中，包括：主控芯片、扬声器、麦克风、第一加速度计和第二加速度计；

其中，所述主控芯片分别与所述扬声器、所述麦克风、所述第一加速度计、所述第二加速度计电连接；

所述麦克风，用于采集环境振动噪音以及声波得到待处理信号，将所述待处理信号传输至所述主控芯片；

所述第一加速度计，用于采集所述麦克风的结构振动引起的机械波得到第一参考信号，将所述第一参考信号传输至所述主控芯片；

所述第二加速度计，用于采集所述扬声器输出的机械波得到第二参考信号，将所述第二参考信号传输至所述主控芯片；

所述主控芯片，用于利用所述第一参考信号和所述第二参考信号对所述待处理信号进行信号优化得到待输出信号。

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