CN117319863A - 一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，包括前馈噪音收集麦克风、残余噪音收集麦克风、音频处理模块、周期性高分贝低频噪声抵消模块、宽带低分贝噪声抵消模块、音效模块；本发明提出一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境下的主动降噪耳机。本发明将噪声分为高分贝低频噪声源和宽带低分贝噪声源两部分，并根据相应特点分别设计两路噪声源电路，解决宽频放大电路的功率限制问题，同时扩大噪声的动态范围，以满足高分贝周期性低频噪声突出环境下的耳机降噪需求。
Description
技术领域
本发明涉及降噪领域，具体是一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机。
背景技术
市场上常见的降噪耳机主要分为两类,主动降噪耳机与被动降噪耳机。被动降噪耳机主要是通过物理隔绝的方式降低外界噪音的干扰,让其与耳朵隔绝开来,处理高频率降噪效果不错，主动降噪耳机是一种能够减少外界噪音干扰的耳机。它通过内置的电路和算法，主动地对外界噪音进行监测和分析，并产生相应的反向声波来抵消噪音，从而使用户能够享受更清晰、更纯净的音频体验。
主动噪声控制是利用次级通路产生与噪声幅度相同相位相反的声波抵消噪声。自适应数字滤波器相比早期的模拟电路实现噪声控制具有明显的优势，能够根据噪声环境做自适应调节，且实现灵活、电路简单，因此受到越来越多研究者的关注。采用数字电路引入了更多的延时，为了保证噪声控制系统的降噪性能，必须保证主通路的延时大于次级通路延时和数字控制器处理延时的总和，保证满足因果性。针对因果性问题，主要的解决方式是通过增大参考传声器和次级声源间距或者提高数字控制器的采样率。增大参考传声器和次级扬声器的间距会导致耳机体积增大，便携性下降。而传统的提高采样率方式，对低频处(一般为50Hz～3k)的主动降噪需要较长的滤波器系数，会导致整个数字控制器运算量增加，特别是需要对自适应滤波器的输入和系数做缓存处理，增加了缓存代价，因此整个实现代价较大。
常见的降噪电路自适应系统中数字滤波器多采用自适应滤波法,它能够通过强大的计算能力同时实现对相位及幅度错误进行纠正。以头戴式主动降噪自适应系统为例,它会通过耳机顶部的噪声收集器将所采集的噪音信号作为参考信号,之后自适应滤波器利用收集信号经过耳机系统模型的转移函数来预测耳机内部可能产生的噪音,最后系统将预测噪音反相后与所需要的音频信号进行相互结合叠加,最终传到至耳机的换能器。在耳罩内的噪音收集器可以获得实际的噪音并通过处理产生一个精准的误差信号,进而使得滤波器经过处理可以获得更加精准的抗造信号。但是这些传统的自适应有源降噪耳机中由于误差传声器会带来算法稳定性差、声频信号频响损伤和耳机结构复杂等问题。
综上所述，现有主动降噪耳机适应于噪声分贝较低的环境，在高分贝周期性低频噪声突出的环境下，由于抵消噪音的输出功率限制以及调整动态范围的影响，存在降噪效果不足的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，包括前馈噪音收集麦克风、残余噪音收集麦克风、音频处理模块、周期性高分贝低频噪声抵消模块、宽带低分贝噪声抵消模块、音效模块；
所述前馈噪音收集麦克风获取来自外部环境的前馈噪声，产生第一触发脉冲，并传输至音频处理模块；
所述残余噪音收集麦克风获取来自外部环境的残余噪音，产生第二触发脉冲，并传输至音频处理模块；
所述音频处理模块接收到第一触发脉冲后，生成高分贝低频噪声抵消控制信号，并传输至周期性高分贝低频噪声抵消模块；
所述音频处理模块接收到第二触发脉冲后，生成宽带低分贝噪声抵消控制信号，并传输至宽带低分贝噪声抵消模块；
所述周期性高分贝低频噪声抵消模块接收到高分贝低频噪声抵消控制信号后，生成和播放周期性高分贝低频噪声源信号，与前馈噪声抵消；
所述宽带低分贝噪声抵消模块接收到宽带低分贝噪声抵消控制信号后，生成和播放宽带低分贝噪声源信号，与残余噪声抵消；
所述音效模块接收终端设备的声信号，并播放。
进一步，还包括耳机外壳；
所述前馈噪音收集麦克风、残余噪音收集麦克风、大功率放大模块、小功率放大模块、音效模块、自适应噪声处理模块集成在耳机外壳内。
进一步，所述音频处理模块包括谐波脉冲信号发生器和自适应滤波器；
所述谐波脉冲信号发生器接收第一触发脉冲后，并生成高分贝低频噪声抵消控制信号；
所述自适应滤波器接收第二触发脉冲后，并生成宽带低分贝噪声抵消控制信号。
进一步，所述周期性高分贝低频噪声抵消模块包括周期性高分贝低频噪声放大电路和扬声器；
所述周期性高分贝低频噪声放大电路产生周期性高分贝低频噪声源信号，并通过扬声器播放。
进一步，所述宽带低分贝噪声抵消模块包括宽带低分贝噪声放大电路和扬声器；
所述宽带低分贝噪声放大电路产生宽带低分贝噪声源信号，，并通过扬声器播放。
进一步，所述前馈噪声为周期性高分贝低频噪声。
进一步，所述残余噪声为宽带低分贝噪声。
进一步，所述终端设备包括但不限于电脑、手机、MP3、MP4。
进一步，所述主动降噪耳机通过有线或无线的方式接收终端设备的声信号；
进一步，所述无线方式包括局域网、互联网、蓝牙。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明提出一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境下的主动降噪耳机。本发明将噪声分为高分贝低频噪声源和宽带低分贝噪声源两部分，并根据相应特点分别设计两路噪声源电路，解决宽频放大电路的功率限制问题，同时扩大噪声的动态范围，以满足高分贝周期性低频噪声突出环境下的耳机降噪需求。
附图说明
图1为原理框图；
图2为算法框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，包括前馈噪音收集麦克风、残余噪音收集麦克风、音频处理模块、周期性高分贝低频噪声抵消模块、宽带低分贝噪声抵消模块、音效模块；
所述前馈噪音收集麦克风获取来自外部环境的前馈噪声，产生第一触发脉冲，并传输至音频处理模块；
所述残余噪音收集麦克风获取来自外部环境的残余噪音，产生第二触发脉冲，并传输至音频处理模块；
所述音频处理模块接收到第一触发脉冲后，生成高分贝低频噪声抵消控制信号，并传输至周期性高分贝低频噪声抵消模块；
所述音频处理模块接收到第二触发脉冲后，生成宽带低分贝噪声抵消控制信号，并传输至宽带低分贝噪声抵消模块；
所述周期性高分贝低频噪声抵消模块接收到高分贝低频噪声抵消控制信号后，生成和播放周期性高分贝低频噪声源信号，与前馈噪声抵消；
所述宽带低分贝噪声抵消模块接收到宽带低分贝噪声抵消控制信号后，生成和播放宽带低分贝噪声源信号，与残余噪声抵消；
所述音效模块接收终端设备的声信号，并播放。
实施例2：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1，进一步的，还包括耳机外壳；
所述前馈噪音收集麦克风、残余噪音收集麦克风、大功率放大模块、小功率放大模块、音效模块、自适应噪声处理模块集成在耳机外壳内。
实施例3：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1-2任一项，进一步的，所述音频处理模块包括谐波脉冲信号发生器和自适应滤波器；
所述谐波脉冲信号发生器接收第一触发脉冲后，并生成高分贝低频噪声抵消控制信号；
所述自适应滤波器接收第二触发脉冲后，并生成宽带低分贝噪声抵消控制信号。
实施例4：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1-3任一项，进一步的，所述周期性高分贝低频噪声抵消模块包括周期性高分贝低频噪声放大电路和扬声器；
所述周期性高分贝低频噪声放大电路产生周期性高分贝低频噪声源信号，并通过扬声器播放。
实施例5：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1-4任一项，进一步的，所述宽带低分贝噪声抵消模块包括宽带低分贝噪声放大电路和扬声器；
所述宽带低分贝噪声放大电路产生宽带低分贝噪声源信号，，并通过扬声器播放。
实施例6：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1-5任一项，进一步的，所述前馈噪声为周期性高分贝低频噪声。
实施例7：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1-6任一项，进一步的，所述残余噪声为宽带低分贝噪声。
实施例8：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1-7任一项，进一步的，所述终端设备包括但不限于电脑、手机、MP3、MP4。
实施例9：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1-8任一项，进一步的，所述主动降噪耳机通过有线或无线的方式接收终端设备的声信号；
实施例10：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1-9任一项，进一步的，所述无线方式包括局域网、互联网、蓝牙。
实施例11：
参见图1至图2，一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，技术内容同实施例1-9任一项，进一步的，所述噪声通过自适应算法提取，提取噪声信号后，根据噪声信号生成相应的触发信号。
实施例12：
一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，包括前馈噪音收集麦克风、残余噪音收集麦克风、音频处理模块、周期性高分贝低频噪声抵消模块、宽带低分贝噪声抵消模块、音效模块；
所述前馈噪音收集麦克风获取来自外部环境的前馈噪声，产生第一触发脉冲，并传输至音频处理模块；
所述残余噪音收集麦克风获取来自外部环境的残余噪音，产生第二触发脉冲，并传输至音频处理模块；
所述音频处理模块接收到第一触发脉冲后，生成高分贝低频噪声抵消控制信号，并传输至周期性高分贝低频噪声抵消模块；
所述音频处理模块接收到第二触发脉冲后，生成宽带低分贝噪声抵消控制信号，并传输至宽带低分贝噪声抵消模块；
所述周期性高分贝低频噪声抵消模块接收到高分贝低频噪声抵消控制信号后，生成和播放周期性高分贝低频噪声源信号，与前馈噪声抵消；
所述宽带低分贝噪声抵消模块接收到宽带低分贝噪声抵消控制信号后，生成和播放宽带低分贝噪声源信号，与残余噪声抵消；
所述音效模块接收终端设备的声信号，并播放。
还包括耳机外壳；
所述前馈噪音收集麦克风、残余噪音收集麦克风、大功率放大模块、小功率放大模块、音效模块、自适应噪声处理模块集成在耳机外壳内。
所述音频处理模块包括谐波脉冲信号发生器和自适应滤波器；
所述谐波脉冲信号发生器接收第一触发脉冲后，并生成高分贝低频噪声抵消控制信号；
所述自适应滤波器接收第二触发脉冲后，并生成宽带低分贝噪声抵消控制信号。
所述周期性高分贝低频噪声抵消模块包括周期性高分贝低频噪声放大电路和扬声器；
所述周期性高分贝低频噪声放大电路产生周期性高分贝低频噪声源信号，并通过扬声器播放。
所述宽带低分贝噪声抵消模块包括宽带低分贝噪声放大电路和扬声器；
所述宽带低分贝噪声放大电路产生宽带低分贝噪声源信号，，并通过扬声器播放。
所述前馈噪声为周期性高分贝低频噪声。
所述残余噪声为宽带低分贝噪声。
所述终端设备包括但不限于电脑、手机、MP3、MP4。
所述主动降噪耳机通过有线或无线的方式接收终端设备的声信号；
所述无线方式包括局域网、互联网、蓝牙。
实施例13：
一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，内容如下：
主动降噪耳机由前馈噪音收集麦克风、残余噪音收集麦克风、适应于大功率但线性要求不高的放大电路和扬声器、适应于低功率但线性要求较高的宽频放大电路和扬声器、音效模块、自适应噪声处理模块、以及符合该环境声学设计的耳机外壳等部分组成。
抵消噪音源的产生分为周期性高分贝低频噪声源和宽带低分贝噪声源，并分别由两路独立电路完成；周期性高分贝低频噪声源由适应于大功率但线性要求不高的放大电路和扬声器产生，宽带低分贝噪声源由适应于低功率但线性要求较高的宽频放大电路和扬声器产生。
噪声抵消分为两级处理，第一级由周期性高分贝低频噪声源对噪声进行抵消，第二级由宽带低分贝噪声源对噪声进行抵消；第一级采用前馈和后反馈混合方式进行自适应处理，由前馈噪音收集麦克风产生触发脉冲，触发脉冲驱动谐波脉冲信号发生器，信号发生器输出的信号经由周期性高分贝低频噪声源电路，输出周期性高分贝低频抵消噪声；第二级采用后反馈方式进行自适应处理，由残余噪音收集麦克风所得信号经过自适应滤波器，滤波器输出信号经由宽带低分贝噪声源电路，输出宽带低分贝抵消噪声。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：包括前馈噪音收集麦克风、所述残余噪音收集麦克风、音频处理模块、周期性高分贝低频噪声抵消模块、宽带低分贝噪声抵消模块、音效模块。
所述前馈噪音收集麦克风获取来自外部环境的前馈噪声，产生第一触发脉冲，并传输至音频处理模块。
所述残余噪音收集麦克风获取来自外部环境的残余噪音，产生第二触发脉冲，并传输至音频处理模块。
所述音频处理模块接收到第一触发脉冲后，生成高分贝低频噪声抵消控制信号，并传输至周期性高分贝低频噪声抵消模块；
所述音频处理模块接收到第二触发脉冲后，生成宽带低分贝噪声抵消控制信号，并传输至宽带低分贝噪声抵消模块；
所述周期性高分贝低频噪声抵消模块接收到高分贝低频噪声抵消控制信号后，生成和播放周期性高分贝低频噪声源信号，与前馈噪声抵消；
所述宽带低分贝噪声抵消模块接收到宽带低分贝噪声抵消控制信号后，生成和播放宽带低分贝噪声源信号，与残余噪声抵消；
所述音效模块接收终端设备的声信号，并播放。
2.根据权利要求1所述的一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：还包括耳机外壳；
所述前馈噪音收集麦克风、残余噪音收集麦克风、大功率放大模块、小功率放大模块、音效模块、自适应噪声处理模块集成在耳机外壳内。
3.根据权利要求1所述的一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：所述音频处理模块包括谐波脉冲信号发生器和自适应滤波器；
所述谐波脉冲信号发生器接收第一触发脉冲后，并生成高分贝低频噪声抵消控制信号；
所述自适应滤波器接收第二触发脉冲后，并生成宽带低分贝噪声抵消控制信号。
4.根据权利要求1所述的一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：所述周期性高分贝低频噪声抵消模块包括周期性高分贝低频噪声放大电路和扬声器；
所述周期性高分贝低频噪声放大电路产生周期性高分贝低频噪声源信号，并通过扬声器播放。
5.根据权利要求1所述的一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：所述宽带低分贝噪声抵消模块包括宽带低分贝噪声放大电路和扬声器；
所述宽带低分贝噪声放大电路产生宽带低分贝噪声源信号，，并通过扬声器播放。
6.根据权利要求1所述的一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：所述前馈噪声为周期性高分贝低频噪声。
7.根据权利要求1所述的一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：所述残余噪声为宽带低分贝噪声。
8.根据权利要求1所述的一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：所述终端设备包括但不限于电脑、手机、MP3、MP4。
9.根据权利要求1所述的一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：所述主动降噪耳机通过有线或无线的方式接收终端设备的声信号。
10.根据权利要求9所述的一种用于高分贝周期性低频噪声突出环境的主动降噪耳机，其特征在于：所述无线方式包括局域网、互联网、蓝牙。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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