TW202322640A - 開放式聲學裝置 - Google Patents

Abstract

本說明書揭露一種開放式聲學裝置，包括：固定結構，被配置為將所述聲學裝置固定在使用者耳朵附近且不堵塞使用者耳道的位置；第一麥克風陣列，被配置為拾取環境雜訊；信號處理器，被配置為：基於所述環境雜訊確定所述第一麥克風陣列與所述使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數；基於所述環境雜訊和所述初級路徑傳遞函數，估計所述使用者耳道處的雜訊信號；以及基於所述使用者耳道處的所述雜訊信號來產生降雜訊信號；以及揚聲器，被配置為根據所述降雜訊信號輸出降雜訊波，所述降雜訊波用於消除所述使用者耳道處的所述雜訊信號。

Description

開放式聲學裝置

本說明書涉及聲學領域，特別涉及一種開放式聲學裝置。

本申請案主張於2021年11月19日提交之申請號為202111399590.6的中國專利申請案的優先權和於2022年2月25日提交之申請號為202210182877.1的中國專利申請案的優先權，其全部內容通過引用的方式併入本文。

聲學裝置允許使用者在收聽音訊內容、進行語音通話的同時保證使用者互動內容的私密性，且收聽時不打擾到周圍人群。聲學裝置通常可以分為入耳式和開放式兩大種類。其中，入耳式的聲學裝置在使用過程中會有結構位於使用者耳道內，對使用者的耳部造成堵塞，使用者長時間佩戴容易產生不適感。而開放式的聲學裝置可以解決上述問題，開放式的聲學裝置不會堵塞使用者耳部，有利於長期佩戴。但是，開放式聲學輸出裝置中用於採集外部環境雜訊的麥克風以及發出降雜訊波的揚聲器是位於使用者耳朵附近（例如，耳廓前側的面部區域），與使用者耳道具有一定的距離，直接將麥克風拾取的環境雜訊當作使用者耳道處的雜訊而進行的降雜訊，往往會導致開放式聲學輸出裝置的降雜訊效果不明顯，使得使用者的聽覺體驗降低。

因此，希望提供一種開放式聲學裝置，可以在開放使用者雙耳的同時，具有良好的降雜訊能力，從而提高使用者的聽覺體驗。

本說明書實施例提供一種開放式聲學裝置，包括：固定結構，被配置為將所述聲學裝置固定在使用者耳朵附近且不堵塞使用者耳道的位置；第一麥克風陣列，被配置為拾取環境雜訊；信號處理器，被配置為：基於所述環境雜訊確定所述第一麥克風陣列與所述使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數；基於所述環境雜訊和所述初級路徑傳遞函數，估計所述使用者耳道處的雜訊信號；以及基於所述使用者耳道處的所述雜訊信號來產生降雜訊信號；以及揚聲器，被配置為根據所述降雜訊信號輸出降雜訊波，所述降雜訊波用於消除所述使用者耳道處的所述雜訊信號。

為了更清楚地說明本說明書實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本說明書的一些示例或實施例，對於所屬技術領域中具有通常知識者來講，在不付出進步性努力的前提下，還可以根據這些附圖將本說明書應用於其它類似情景。除非從語言環境中顯而易見或另做說明，圖式中相同的元件符號代表相同結構或操作。

應當理解，本文使用的“系統”、“裝置”、“單元”和/或“模組”是用於區分不同級別的不同元件、組件、部件、部分或裝配的一種方法。然而，如果其他詞語可實現相同的目的，則可通過其他表達來替換所述詞語。

如本說明書和申請專利範圍中所示，除非上下文明確提示例外情形，“一”、“一個”、“一種”和/或“該”等詞並非特指單數，也可包括複數。一般說來，術語“包括”與“包含”僅提示包括已明確標識的步驟和元素，而這些步驟和元素不構成一個排它性的羅列，方法或者設備也可能包含其它的步驟或元素。

本說明書中使用了流程圖用來說明根據本說明書的實施例的系統所執行的操作。應當理解的是，前面或後面操作不一定按照順序來精確地執行。相反，可以按照倒序或同時處理各個步驟。同時，也可以將其他操作添加到這些流程中，或從這些流程移除某一步驟或幾個步驟的操作。

開放式聲學裝置可以包括開放式耳機等聲學設備。開放式聲學裝置可以通過固定結構（例如，耳掛、頭掛、眼鏡腳等）將揚聲器固定於使用者的耳部附件而不會對使用者的耳道的位置造成堵塞。當使用者使用開放式聲學裝置時，外界環境雜訊也可以被使用者聽到，這就使得使用者的聽覺體驗較差。例如，在外界環境雜訊較大的場所（例如，街道、景區等），使用者在使用開放式聲學裝置進行音樂播放時，外界環境的雜訊會直接進入使用者耳道，使得使用者聽到較大的環境雜訊，環境雜訊會干擾使用者的聽音樂體驗。又例如，當使用者佩戴開放式聲學裝置進行通話時，麥克風不僅會拾取使用者自身的說話聲音，也會拾取環境雜訊，使得使用者通話體驗較差。

基於上述問題，本說明書實施例中描述一種開放式聲學裝置。在一些實施例中，該聲學裝置可以包括固定結構、第一麥克風陣列、信號處理器以及揚聲器。其中，固定結構被配置為將聲學裝置固定在使用者耳朵附近且不堵塞使用者耳道的位置。第一麥克風陣列被配置為拾取環境雜訊。在一些實施例中，信號處理器可以被配置為基於環境雜訊確定第一麥克風陣列與使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數。初級路徑傳遞函數是指第一麥克風陣列處的環境雜訊傳遞至使用者耳道處的相頻回應。進一步地，信號處理器可以基於環境雜訊和初級路徑傳遞函數估計使用者耳道處的雜訊信號，以及基於使用者耳道處的雜訊信號來產生降雜訊信號。在一些實施例中，揚聲器可以被配置為根據降雜訊信號輸出降雜訊波，降雜訊波可以用於消除使用者耳道處的雜訊信號。本說明書實施例提供的開放式聲學裝置中，第一麥克風陣列可以包括多個麥克風，信號處理器通過多個麥克風拾取的環境雜訊可以確定雜訊源方向，信號處理器根據環境雜訊的參數資訊（例如，頻率）、雜訊源方向以及第一麥克風陣列中的麥克風與使用者耳道的位置資訊確定初級路徑傳遞函數，信號處理器可以基於環境雜訊的參數資訊（相位資訊、頻率資訊、幅值資訊等）和初級路徑傳遞函數估計使用者耳道處的雜訊信號，進一步地，信號處理器基於估計的使用者耳道處的雜訊信號來產生降雜訊信號，揚聲器基於降雜訊信號來產生降雜訊波對使用者耳道處的雜訊進行抵消。本說明書實施例提供的開放式聲學裝置可以針對不同頻率範圍的雜訊進行降雜訊，呈現特定的降雜訊效果。例如，在150 Hz至2000 Hz的頻率範圍內，具有5 dB至25 dB的降雜訊深度，從而可以明顯提高開放式聲學裝置在該頻率範圍的降雜訊效果。

圖1是根據本說明書一些實施例所示的開放式聲學裝置100的示例性框架結構圖。如圖1所示，開放式聲學裝置100可以包括固定結構120、第一麥克風陣列130、信號處理器140和揚聲器150。在一些實施例中，開放式聲學裝置100可以通過固定結構120將開放式聲學裝置100固定於使用者耳朵附近且不堵塞使用者耳道。第一麥克風陣列130可以拾取環境雜訊。信號處理器140可以與第一麥克風陣列130、揚聲器150耦接（例如電連接），信號處理器140可以接收第一麥克風陣列130的信號，信號處理器140還可以發送信號至揚聲器150。例如，信號處理器140可以接收第一麥克風陣列130傳遞的環境雜訊轉換的電信號並對其進行處理以獲取環境雜訊的參數資訊（例如，幅值資訊、相位資訊等）。在一些實施例中，第一麥克風陣列130可以包括多個麥克風，信號處理器140可以基於多個麥克風拾取的環境雜訊確定雜訊源方位。在一些實施例中，信號處理器140可以基於環境雜訊的參數資訊（例如，頻率）、雜訊源方位、第一麥克風陣列130與使用者耳道的位置資訊確定第一麥克風陣列130與使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數，信號處理器140還可以基於環境雜訊和初級路徑傳遞函數，估計使用者耳道處的雜訊信號。降雜訊信號的參數資訊與環境雜訊的參數資訊相對應，例如，降雜訊信號的幅值大小與環境雜訊的幅值大小近似相等，降雜訊信號的相位與環境雜訊的相位近似相反。信號處理器140可以將來產生的降雜訊信號傳遞至揚聲器150，揚聲器150可以根據降雜訊信號輸出降雜訊波，該降雜訊波可以與使用者耳道位置處的環境雜訊相互抵消，從而實現開放式聲學裝置100的主動降雜訊，提高使用者在使用開放式聲學裝置100過程中的聽覺體驗。

第一麥克風陣列130可以被配置為拾取環境雜訊。在一些實施例中，環境雜訊是指使用者所處環境中的多種外界聲音的組合。在一些實施例中，環境雜訊可以包括交通雜訊、工業雜訊、建築施工雜訊、社會雜訊等中的一種或多種。在一些實施例中，交通雜訊可以包括但不限於機動車輛的行駛雜訊、鳴笛雜訊等。工業雜訊可以包括但不限於工廠動力機械運轉雜訊等。建築施工雜訊可以包括但不限於動力機械挖掘雜訊、打洞雜訊、攪拌雜訊等。社會生活環境雜訊可以包括但不限於群眾集會雜訊、文娛宣傳雜訊、人群喧鬧雜訊、家用電器雜訊等。在一些實施例中，第一麥克風陣列130可以設置於使用者耳道附近位置，用於拾取傳遞至使用者耳道處的環境雜訊，第一麥克風陣列130可以將拾取的環境雜訊信號轉換為電信號並傳遞至信號處理器140進行信號處理。在一些實施例中，環境雜訊也可以包括使用者講話的聲音。例如，當開放式耳機100為未通話狀態時，使用者自身說話產生的聲音也可以視為環境雜訊，第一麥克風陣列130可以拾取使用者自身說話的聲音以及其他環境雜訊，並將使用者說話產生的聲音信號和其他環境雜訊轉化為電信號傳遞至信號處理器140進行信號處理。在一些實施例中，第一麥克風陣列130可以分佈於使用者的左耳或右耳處。在一些實施例中，第一麥克風陣列130還可以位於使用者的左耳和右耳處。例如，第一麥克風陣列130可以包括第一子麥克風陣列和第二子麥克風陣列，其中，第一子麥克風陣列位於使用者的左耳處，第二子麥克風陣列位於使用者的右耳處，第一子麥克風陣列和第二子麥克風陣列可以同時進入工作狀態或二者中的一個進入工作狀態。

在一些實施例中，環境雜訊可以包括使用者講話的聲音。例如，第一麥克風陣列130可以根據開放式聲學裝置100的通話狀態拾取環境雜訊。當開放式聲學裝置100處於未通話狀態時，使用者自身說話產生的聲音可以被視為環境雜訊，第一麥克風陣列130可以同時拾取使用者自身說話的聲音以及其他環境雜訊。當開放式聲學裝置100處於通話狀態時，使用者自身說話產生的聲音可以不被視為環境雜訊，第一麥克風陣列130可以拾取除使用者自身說話的聲音之外環境雜訊。例如，第一麥克風陣列130可以拾取距離第一麥克風陣列130一定距離（例如，0.5米、1米）之外的雜訊源發出的雜訊。

在一些實施例中，第一麥克風陣列130包括兩個或兩個以上的麥克風。第一麥克風陣列130可以包括氣傳導麥克風和/或骨傳導麥克風。在一些實施例中，第一麥克風陣列130可以包括兩個或兩個以上氣傳導麥克風。例如，使用者在使用開放式聲學裝置100聽取音樂時，氣傳導麥克風可以同時獲取外界環境的雜訊和使用者說話時的聲音並將其作為環境雜訊轉換為電信號傳輸至信號處理器140中進行處理。在一些實施例中，第一麥克風陣列130還可以包括兩個或兩個以上骨傳導麥克風。在一些實施例中，骨傳導麥克風可以直接與使用者的頭部皮膚接觸，使用者說話時面部骨骼或肌肉產生的振動信號可以直接傳遞給骨傳導麥克風，進而骨傳導麥克風將振動信號轉換為電信號，並將電信號傳遞至信號處理器140進行信號處理。在一些實施例中，骨傳導麥克風也可以不與人體直接接觸，使用者說話時面部骨骼或肌肉產生的振動信號可以先傳遞至殼體結構，再由殼體結構傳遞至骨傳導麥克風，骨傳導麥克風進一步將該人體振動信號轉換為包含語音資訊的電信號。例如，使用者在通話狀態時，信號處理器140可以將氣傳導麥克風採集的聲音信號作為環境雜訊進行降雜訊處理，骨傳導麥克風採集的聲音信號作為語音信號進行保留，從而保證使用者通話時的通話品質。

在一些實施例中，根據麥克風的工作原理作為分類，第一麥克風陣列130可以包括動圈式麥克風、帶式麥克風、電容式麥克風、駐極體式麥克風、電磁式麥克風、碳粒式麥克風等，或其任意組合。在一些實施例中，第一麥克風陣列130的陣列排布方式可以是線性陣列（例如，直線形、曲線形）、平面陣列（例如，十字形、圓形、環形、多邊形、網狀形等規則和/或不規則形狀）或立體陣列（例如，圓柱狀、球狀、半球狀、多面體等），關於第一麥克風陣列130的排布方式具體可以參考本說明書圖13A至圖13D以及圖14A、圖14B及其相關內容。

信號處理器140被配置為基於環境雜訊確定第一麥克風陣列130與使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數，並基於環境雜訊和初級路徑傳遞函數，估計使用者耳道處的雜訊信號，以及基於使用者耳道處的雜訊信號來產生降雜訊信號。初級路徑傳遞函數是指第一麥克風陣列130到使用者耳道處的傳遞路徑傳遞函數。在一些實施例中，信號處理器140可以基於環境雜訊估計雜訊源方向，並根據環境雜訊的參數資訊（例如，頻率）、雜訊源方向以及第一麥克風陣列130與使用者耳道的位置資訊確定初級路徑傳遞函數。在一些實施例中，信號處理器140可以基於環境雜訊的參數資訊（相位資訊、頻率資訊、幅值資訊等）和初級路徑傳遞函數估計使用者耳道處的雜訊信號，進一步地，信號處理器140可以基於估計的使用者耳道處的雜訊信號來產生降雜訊信號。

在一些實施例中，開放式聲學裝置100還包括第二麥克風陣列。信號處理器140可以基於第二麥克風陣列拾取的環境雜訊和降雜訊波估計耳道處的雜訊，進一步地，信號處理器140可以基於耳道處的聲音信號更新降雜訊信號。在一些實施例中，信號處理器140還可以基於第二麥克風陣列拾取的聲音信號獲取第二麥克風陣列拾取的降雜訊波，信號處理器140可以基於揚聲器150輸出的降雜訊波和第二麥克風陣列拾取的降雜訊波確定第一次級路徑傳遞函數（第一次級路徑即聲音信號從揚聲器150傳播到第二麥克風陣列的傳播路徑），信號處理器140可以通過完成訓練的機器學習模型或預先設定的模型、基於第一次級路徑傳遞函數確定第二次級路徑傳遞函數（第二次級路徑即聲音信號從第二麥克風陣列傳播到耳道的傳播路徑），信號處理器140可以基於第一次級路徑傳遞函數和第二次級路徑傳遞函數確定整體次級路徑傳遞函數（整體次級路徑即聲音信號從揚聲器150傳播到耳道的傳播路徑）。信號處理器140可以基於使用者耳道處的雜訊信號估計使用者耳道處的降雜訊波，並基於使用者耳道處的降雜訊波和整體次級傳遞函數更新降雜訊信號。

在一些實施例中，信號處理器140可以包括硬體模組和軟體模組。僅作為示例，硬體模組可以包括數位信號處理器（Digital Signal Processor，DSP）晶片、高級精簡指令集機器（Advanced RISC Machines，ARM），軟體模組可以包括演算法模組。關於信號處理器140的更多介紹可以參考後續圖3及其相應描述。

揚聲器150可以被配置為根據降雜訊信號輸出降雜訊波。該降雜訊波可以用於降低或消除傳遞到使用者耳道處（例如，鼓膜、基底膜）的環境雜訊。僅作為示例性說明，信號處理器140控制揚聲器150輸出與使用者耳道處的雜訊信號的幅值大小近似相等、相位近似相反的降雜訊波以抵消使用者耳道處的雜訊信號。在一些實施例中，當使用者佩戴開放式聲學裝置100時，揚聲器150可以位於使用者耳部的附近位置。在一些實施例中，根據揚聲器的工作原理，揚聲器150可以包括電動式揚聲器（例如，動圈式揚聲器）、磁式揚聲器、離子揚聲器、靜電式揚聲器（或電容式揚聲器）、壓電式揚聲器等中的一種或多種。在一些實施例中，根據揚聲器輸出的聲音的傳播方式，揚聲器150可以包括氣傳導揚聲器和/或骨傳導揚聲器。在一些實施例中，揚聲器150的數量可以為一個或多個。當揚聲器150的數量為一個時，該揚聲器150可以用於輸出降雜訊波以消除環境雜訊且可以用於向使用者傳遞使用者需要聽取的聲音資訊（例如，設備媒體音訊、通話遠端音訊）。例如，當揚聲器150的數量為一個且為氣傳導揚聲器時，該氣傳導揚聲器可以用於輸出降雜訊波以消除環境雜訊。在這種情況下，降雜訊波可以為聲波信號（即空氣的振動），該聲波信號可以通過空氣傳遞到目標空間位置處（例如，使用者耳道處）並與環境雜訊相互抵消。同時，該氣傳導揚聲器還可以用於向使用者傳遞使用者需要聽取的聲音資訊。又例如，當揚聲器150的數量為一個且為骨傳導揚聲器時，該骨傳導揚聲器可以用於輸出降雜訊波以消除環境雜訊。在這種情況下，降雜訊波可以為振動信號（例如，揚聲器殼體的振動），該振動信號可以通過骨頭或組織傳遞到使用者的基底膜並與環境雜訊在使用者的基底膜處相互抵消。同時，該骨傳導揚聲器還可以用於向使用者傳遞使用者需要聽取的聲音資訊。當揚聲器150的數量為多個時，多個揚聲器150中的一部分可以用於輸出降雜訊波以消除環境雜訊，另一部分可以用於向使用者傳遞使用者需要聽取的聲音資訊（例如，設備媒體音訊、通話遠端音訊）。例如，當揚聲器150的數量為多個且包括骨傳導揚聲器和氣傳導揚聲器時，氣傳導揚聲器可以用於輸出聲波以降低或消除環境雜訊，骨傳導揚聲器可以用於向使用者傳遞使用者需要聽取的聲音資訊。相比於氣傳導揚聲器，骨傳導揚聲器可以將機械振動直接通過使用者的身體（例如，骨骼、皮膚組織等）傳遞至使用者的聽覺神經，在此過程中對於拾取環境雜訊的氣傳導麥克風的干擾較小。

需要注意的是，揚聲器150可以是獨立的功能器件，也可以是能夠實現多個功能的單個器件的一部分。僅作為示例，揚聲器150可以和信號處理器140集成在一起和/或形成為一體。在一些實施例中，當揚聲器150的數量為多個時，多個揚聲器150的排布方式可以包括線性陣列（例如，直線形、曲線形）、平面陣列（例如，十字形、網狀形、圓形、環形、多邊形等規則和/或不規則形狀）、立體陣列（例如，圓柱狀、球狀、半球狀、多面體等）等，或其任意組合，本說明書在此不做限定。在一些實施例中，揚聲器150可以設置於使用者的左耳和/或右耳處。例如，揚聲器150可以包括第一子揚聲器和第二子揚聲器。第一子揚聲器可以位於使用者的左耳處，第二子揚聲器可以位於使用者的右耳處。第一子揚聲器和第二子揚聲器可以同時進入工作狀態或二者中的一個進入工作狀態。在一些實施例中，揚聲器150可以為具有定向聲場的揚聲器，其主瓣指向使用者耳道處。

在一些實施例中，為了保證信號拾取的一致性，第一麥克風陣列130中所有麥克風均位於不受到或者少受到開放式聲學裝置100中揚聲器150影響的位置。在一些實施例中，揚聲器150可以形成至少一組聲學偶極子。例如，揚聲器150的振膜正面和振膜背面可以視為兩個聲源，可以輸出的一組相位近似相反、幅值近似相同的聲音信號。該兩個聲源可以構成聲學偶極子或類似聲學偶極子，其向外輻射的聲音具有明顯的指向性。理想情況下，在兩個點聲源連線所在的直線方向，揚聲器輻射的聲音較大，其餘方向輻射聲音明顯減小，在兩個點聲源連線的中垂線（或中垂線附近）區域揚聲器150輻射的聲音最小，因此，可以將第一麥克風陣列130中所有的麥克風均放置揚聲器150的聲壓級最小區域，即兩個點聲源連線的中垂線（或中垂線附近）區域。

在一些實施例中，開放式聲學裝置100可以包括第二麥克風陣列160。在一些實施例中，第二麥克風陣列160可以具有兩個或兩個以上麥克風，麥克風可以包括骨傳導麥克風和氣傳導麥克風。在一些實施例中，第二麥克風陣列160至少部分區別於第一麥克風陣列130。例如，第二麥克風陣列160中的麥克風與第一麥克風陣列130中的麥克風的數量、種類、位置、排布方式等中的一種或多種不同。例如，在一些實施例中，第一麥克風陣列130中麥克風排布方式可以是線形的，第二麥克風陣列160中麥克風的排布方式可以是圓形的。又例如，第二麥克風陣列160中的麥克風可以只包括氣傳導麥克風，第一麥克風陣列130中可以包括氣傳導麥克風和骨傳導麥克風。在一些實施例中，第二麥克風陣列160中的麥克風可以是第一麥克風陣列130中包括的任意一個或多個麥克風，第二麥克風陣列160中的麥克風也可以獨立於第一麥克風陣列130的麥克風。第二麥克風陣列160被配置為拾取環境雜訊和降雜訊波。第二麥克風陣列160拾取的環境雜訊和降雜訊波可以傳遞至信號處理器140。在一些實施例中，信號處理器140可以基於第二麥克風陣列160拾取的聲音信號更新降雜訊信號。在一些實施例中，信號處理器140可以基於第二麥克風陣列160拾取的聲音信號確定揚聲器150與使用者耳道之間的整體次級傳遞函數，並根據使用者耳道處的雜訊信號和整體次級傳遞函數估計降雜訊信號。關於基於第二麥克風陣列160拾取的聲音信號更新降雜訊信號的具體內容可以參考本說明書圖8至圖12及其相關描述。

在一些實施例中，開放式聲學裝置100可以包括固定結構120。固定結構120可以被配置為將開放式聲學裝置100固定在使用者耳朵附近且不堵塞使用者耳道的位置。在一些實施例中，固定結構120可以與開放式聲學裝置100的殼體結構物理連接（例如，卡接、螺紋連接等）。在一些實施例中，開放式聲學裝置100的殼體結構可以為固定結構120的一部分。在一些實施例中，固定結構120可以包括耳掛、後掛、彈性帶、眼鏡腿等，使得開放式聲學裝置100可以更好地固定在使用者耳朵附近位置，防止使用者在使用時發生掉落。例如，固定結構120可以為耳掛，耳掛可以被配置為圍繞耳部區域佩戴。在一些實施例中，耳掛可以是連續的鉤狀物，並可以被彈性地拉伸以佩戴在使用者的耳部，同時耳掛還可以對使用者的耳廓施加壓力，使得開放式聲學裝置100牢固地固定在使用者的耳部或頭部的特定位置上。在一些實施例中，耳掛可以是不連續的帶狀物。例如，耳掛可以包括剛性部分和柔性部分。剛性部分可以由剛性材料（例如，塑膠或金屬）製成，剛性部分可以與開放式聲學裝置100的殼體結構通過物理連接（例如，卡接、螺紋連接等）的方式進行固定。柔性部分可以由彈性材料（例如，布料、複合材料或/和氯丁橡膠）製成。又例如，固定結構120可以為頸帶，被配置為圍繞頸/肩區域佩戴。再例如，固定結構120可以為眼鏡腿，其作為眼鏡的一部分，被架設在使用者耳部。

在一些實施例中，開放式聲學裝置100可以包括殼體結構。殼體結構可以被配置為承載開放式聲學裝置100的其他部件（例如，第一麥克風陣列130、信號處理器140、揚聲器150、第二麥克風陣列160等）。在一些實施例中，殼體結構可以是內部中空的封閉式或半封閉式結構，且開放式聲學裝置100的其他部件位於殼體結構內或上。在一些實施例中，殼體結構的形狀可以為長方體、圓柱體、圓臺等規則或不規則形狀的立體結構。當使用者佩戴開放式聲學裝置100時，殼體結構可以位於靠近使用者耳朵附近的位置。例如，殼體結構可以位於使用者耳廓的周側（例如，前側或後側）。又例如，殼體結構可以位於使用者耳朵上但不堵塞或覆蓋使用者的耳道。在一些實施例中，開放式聲學裝置100可以為骨傳導耳機，殼體結構的至少一側可以與使用者的皮膚接觸。骨傳導耳機中聲學驅動器（例如，振動揚聲器）將音訊信號轉換為機械振動，該機械振動可以通過殼體結構以及使用者的骨骼傳遞至使用者的聽覺神經。在一些實施例中，開放式聲學裝置100可以為氣傳導耳機，殼體結構的至少一側可以與使用者的皮膚接觸或不接觸。殼體結構的側壁上包括至少一個導聲孔，氣傳導耳機中的揚聲器將音訊信號轉換為氣傳導聲音，該氣傳導聲音可以通過導聲孔向使用者耳朵的方向進行輻射。

在一些實施例中，開放式聲學裝置100還可以包括一個或多個感測器。一個或多個感測器可以與開放式聲學裝置100的其他部件（例如，信號處理器140）電連接。一個或多個感測器可以用於獲取開放式聲學裝置100的物理位置和/或運動資訊。僅作為示例，一個或多個感測器可以包括慣性測量單元（Inertial Measurement Unit，IMU）、全球定位系統（Global Position System，GPS）、雷達等。運動資訊可以包括運動軌跡、運動方向、運動速度、運動加速度、運動角速度、運動相關的時間資訊（例如運動開始時間，結束時間）等，或其任意組合。以IMU為例，IMU可以包括微電子機械系統（Microelectro Mechanical System，MEMS）。該微電子機械系統可以包括多軸加速度計、陀螺儀、磁力計等，或其任意組合。IMU可以用於偵測開放式聲學裝置100的物理位置和/或運動資訊，以啟用基於物理位置和/或運動資訊對聲學裝置100的控制。

在一些實施例中，開放式聲學裝置100可以包括信號收發器。信號收發器可以與開放式聲學裝置100的其他部件（例如，信號處理器140）電連接。在一些實施例中，信號收發器可以包括藍牙、天線等。開放式聲學裝置100可以通過信號收發器與其他外部設備(例如，行動電話、平板電腦、智慧手錶)進行通信。例如，開放式聲學裝置100可以通過藍牙與其他設備進行無線通訊。

在一些實施例中，開放式聲學裝置100還可以包括用於調整降雜訊波聲壓的互動模組。在一些實施例中，互動模組可以包括按鈕、語音助手、手勢感測器等。使用者通過控制互動模組可以調整開放式聲學裝置100的降雜訊模式。具體地，使用者通過控制互動模組可以調整（例如，放大或縮小）降雜訊信號的幅值資訊，以改變揚聲器150發出的降雜訊波的聲壓，進而達到不同的降雜訊效果。僅作為示例，降雜訊模式可以包括強降雜訊模式、中級降雜訊模式、弱降雜訊模式等。例如，使用者在室內佩戴開放式聲學裝置100時，外界環境雜訊較小，使用者可以通過互動模組將開放式聲學裝置100的降雜訊模式關閉或調整為弱降雜訊模式。又例如，當使用者在街邊等公共場合行走時佩戴開放式聲學裝置100，使用者需要在收聽音訊信號（例如，音樂、語音資訊）的同時，保持對周圍環境的一定感知能力，以應對突發狀況，此時使用者可以通過互動模組（例如，按鈕或語音助手）選擇中級降雜訊模式，以保留周圍環境雜訊（如警報聲、撞擊聲、汽車鳴笛聲等）。再例如，使用者在乘坐地鐵或飛機等交通工具時，使用者可以通過互動模組選擇強降雜訊模式，以進一步降低周圍環境雜訊。在一些實施例中，信號處理器140還可以基於環境雜訊強度範圍向開放式聲學裝置100或與開放式聲學裝置100通信連接的終端設備（例如，手機、智慧手錶等）發出提示資訊，以提醒使用者調整降雜訊模式。

圖2是根據本說明書的一些實施例所示的開放式聲學裝置100的降雜訊原理圖。如圖2所示，x(n)為第一麥克風陣列130接收到的初級雜訊信號（環境雜訊信號），P(z)是初級雜訊信號從第一麥克風陣列130傳播到耳道的初級路徑，d(n)是傳播至第二麥克風陣列160的初級雜訊信號，W(z)是主動降雜訊自我調整濾波器，y(n)是自我調整濾波器的輸出信號，S(z)是次級聲源（降雜訊波）從揚聲器150傳播到耳道的整體次級路徑，y’(n)是降雜訊波經過整體次級路徑達到耳道處的聲音，e(n)為在使用者耳道處的聲音。開放式聲學裝置100降雜訊的目標是使得耳道處的聲音e(n)降低到最小，例如，e(n)=0。關於第一麥克風陣列130捕捉信號x(n)的具體內容請參照後續圖5的相關描述，在此不再贅述。在一些實施例中，開放式聲學裝置100（的信號處理器140）可以根據第一麥克風陣列130與使用者耳道之間的初級路徑P(z)以及第一麥克風陣列130接收到的初級雜訊信號x(n)估計出使用者耳道處的雜訊信號，來產生相應的降雜訊信號，揚聲器150根據該降雜訊信號產生降雜訊波。但是由於揚聲器150與使用者耳道處之間具有一定距離，使用者耳道處接收到的降雜訊波與揚聲器150發出的降雜訊波會具有差異，導致降雜訊效果降低。在一些實施例中，開放式聲學裝置100可以根據第二麥克風陣列160拾取的降雜訊波和環境雜訊確定揚聲器150與耳道之間的整體次級路徑S(z)，從而根據整體次級路徑S(z)確定降雜訊信號，以提升使用者耳道處接收到的揚聲器150發出的降雜訊波對使用者耳道處的雜訊的降雜訊能力，使得使用者耳道處的聲音e(n)降低到最小。

應當注意的是，以上關於圖1和圖2的描述僅僅是出於說明的目的而提供的，並不旨在限制本說明書的範圍。對於所屬技術領域中具有通常知識者來說，根據本說明書的指導可以做出多種變化和修改。然而，這些變化和修改不會背離本說明書的範圍。例如，開放式聲學裝置100中的一個或多個元件（例如，固定結構等）可以省略。在一些實施例中，一個元件可以被其他能實現類似功能的元件替代。例如，在一些實施例中，開放式聲學裝置100可以不包括固定結構，開放式聲學裝置100的殼體結構可以為具有人體耳朵適配形狀的殼體結構，例如圓環形、橢圓形、多邊形（規則或不規則）、U 型、V 型、半圓形，以便殼體結構可以掛靠在使用者的耳朵附近。在一些實施例中，一個元件可以拆分成多個子元件，或者多個元件可以合併為單個元件。

圖3是根據本說明書的一些實施例所示的信號處理器140的示例性結構示意圖。如圖3所示，信號處理器140可以包括類比至數位轉換單元210、雜訊估計單元220、幅相補償單元230和數位至類比轉換單元240。

在一些實施例中，類比至數位轉換單元210可以被配置為將第一麥克風陣列130或第二麥克風陣列160輸入的信號轉換為數位信號。例如，第一麥克風陣列130可以拾取環境雜訊，並將拾取到的環境雜訊轉換為電信號傳遞至信號處理器140。接收到第一麥克風陣列130發送的環境雜訊的電信號後，類比至數位轉換單元210可以將電信號轉換為數位信號。在一些實施例中，類比至數位轉換單元210可以與第一麥克風陣列130電連接並進一步與信號處理器140的其他部件（例如，雜訊估計單元220）電連接。進一步，類比至數位轉換單元210可以將轉換的環境雜訊的數位信號傳遞到雜訊估計單元220。

在一些實施例中，雜訊估計單元220可以被配置為根據接收的環境雜訊的數位信號對環境雜訊進行估計。例如，雜訊估計單元220可以根據接收的環境雜訊的數位信號估計目標空間位置處（例如，使用者耳道處）的環境雜訊的相關參數。僅作為示例，所述參數可以包括目標空間位置處（例如，使用者耳道處）的雜訊源方向、幅值、相位等，或其任意組合。在一些實施例中，雜訊估計單元220可以根據第一麥克風陣列130接收的環境雜訊的數位信號估計雜訊源方向，並根據環境雜訊（例如，頻率）、雜訊源方向以及第一麥克風陣列130與使用者耳道的位置資訊確定初級路徑傳遞函數，接著基於環境雜訊和初級路徑傳遞函數估計使用者耳道處的雜訊信號。在一些實施例中，雜訊估計單元220可以根據第二麥克風陣列160拾取的環境雜訊和降雜訊波估計使用者耳道處的雜訊，並基於使用者耳道處的聲音信號更新降雜訊信號。在一些實施例中，雜訊估計單元220可以基於第二麥克風陣列160拾取的聲音信號確定揚聲器150與使用者耳道之間的整體次級路徑傳遞函數，並根據使用者耳道處的雜訊信號和整體次級路徑傳遞函數更新降雜訊信號。在一些實施例中，雜訊估計單元220還可以被配置為利用第一麥克風陣列130對目標空間位置（例如，使用者耳道處）的聲場進行估計。在一些實施例中，雜訊估計單元220可以與信號處理器140的其他部件（例如，幅相補償單元230）電連接。進一步，雜訊估計單元220可以將估計的環境雜訊相關的參數和目標空間位置的聲場傳遞到幅相補償單元230。

在一些實施例中，幅相補償單元230可以被配置為根據目標空間位置的聲場對估計的環境雜訊相關的參數進行補償。例如，幅相補償單元230可以根據使用者耳道處的聲場對環境雜訊的幅值和相位進行補償，信號處理器140基於幅相補償單元230補償後的環境雜訊來產生數位降雜訊信號。在一些實施例中，幅相補償單元230可以調整環境雜訊的幅值並對環境雜訊的相位進行反向補償，信號處理器140基於幅相補償單元230補償後的環境雜訊來產生數位降雜訊信號。數位降雜訊信號的幅值可以與環境雜訊對應的數位信號幅值近似相等，數位降雜訊信號的相位可以與環境雜訊對應的數位信號的相位近似相反。在一些實施例中，幅相補償單元230可以與信號處理器140的其他部件（例如，數位至類比轉換單元240）電連接。進一步，幅相補償單元230可以將數位降雜訊信號傳遞到數位至類比轉換單元240。

在一些實施例中，數位至類比轉換單元240可以被配置為將數位降雜訊信號轉換為類比信號以獲得降雜訊信號（例如，電信號）。僅作為示例，數位至類比轉換單元240可以包括脈衝寬度調變（Pulse Width Modulation，PMW）。在一些實施例中，數位至類比轉換單元240可以與開放式聲學裝置100的其他部件（例如，揚聲器150）電連接。進一步，數位至類比轉換單元240可以將降雜訊信號傳遞至揚聲器150。

在一些實施例中，信號處理器140可以包括信號放大單元250。信號放大單元250可以被配置為放大輸入的信號。例如，信號放大單元250可以放大第一麥克風陣列130輸入的信號。僅作為示例，當開放式聲學裝置100處於通話狀態時，信號放大單元250可以用於放大第一麥克風陣列130輸入的使用者說話的聲音。在一些實施例中，信號放大單元250可以與開放式聲學裝置100或信號處理器140的其他部件（例如，第一麥克風陣列130、雜訊估計單元220、幅相補償單元230）電連接。

應當注意的是，以上關於圖3的描述僅僅是出於說明的目的而提供的，並不旨在限制本說明書的範圍。對於所屬技術領域中具有通常知識者來說，根據本說明書的指導可以做出多種變化和修改。在一些實施例中，信號處理器140中的一個或多個部件（例如，信號放大單元250）可以省略。在一些實施例中，信號處理器140中的一個部件可以拆分成多個子部件，或者多個部件可以合併為單個部件。例如，雜訊估計單元220和幅相補償單元230可以集成為一個部件用於實現雜訊估計單元220和幅相補償單元230的功能。這些變化和修改不會背離本說明書的範圍。

圖4是根據本說明書的一些實施例所示的降雜訊過程的示例性流程圖。如圖4所示，流程400可以包括下述步驟：

步驟410，拾取環境雜訊。

在一些實施例中，該步驟可以由第一麥克風陣列130執行。

根據上述圖1至圖2相關描述，環境雜訊可以指使用者所處環境中的多種外界聲音（例如，交通雜訊、工業雜訊、建築施工雜訊、社會雜訊）的組合。在一些實施例中，第一麥克風陣列130可以位於使用者耳道的附近位置，當環境雜訊傳遞至第一麥克風陣列130處時，第一麥克風陣列130中各麥克風可以將各自拾取的環境雜訊信號轉換為電信號並傳遞至信號處理器140進行信號處理。

步驟420，基於環境雜訊確定第一麥克風陣列130與使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

第一麥克風陣列130可以將拾取到的不同方向、不同種類的環境雜訊轉化為電信號傳遞至信號處理器140，信號處理器140可以將環境雜訊對應的電信號進行分析，從而計算第一麥克風陣列130到使用者耳道處的初級路徑傳遞函數。初級路徑傳遞函數可以包括環境雜訊從第一麥克風陣列130傳遞至使用者耳道處的相頻回應。信號處理器140可以根據第一麥克風陣列130接收到的環境雜訊與初級路徑傳遞函數確定使用者耳道處的雜訊。關於初級路徑傳遞函數的示例請參照圖5的描述。圖5是根據本說明書的一些實施例所示的示例性的開放式聲學裝置環境雜訊的傳遞示意圖。如圖5所示，在一些實施例中，第一麥克風陣列130可以具有兩個或兩個以上麥克風，當使用者佩戴開放式聲學裝置，開放式聲學裝置100可以位於使用者耳朵附近（例如，使用者耳廓前側的面部區域、使用者的耳廓處或使用者耳廓後側等），相對應地，此時第一麥克風陣列130中的兩個或兩個以上麥克風可以位於使用者耳朵附近（例如，使用者耳廓前側的面部區域、使用者的耳廓處或使用者耳廓後側等），第一麥克風陣列130可以拾取來自各個方向的環境雜訊。圖5中所示的1、2、3表示第一麥克風陣列130中的三個麥克風，黑色圓圈表示耳道，實線箭頭表示從不同方向來的環境雜訊信號。虛線箭頭表示第一麥克風陣列130到耳道處的初級路徑傳遞函數。從圖5中可以看出，即使兩個來自不同方向的環境雜訊信號（圖5中示出的，信號1和信號2）到達麥克風3處時信號相同，它們到達耳道處的信號卻是不同的，例如，信號1和信號2在耳道處的相位不同。通過確定第一麥克風陣列130與使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數，可以將第一麥克風陣列130所拾取的環境雜訊轉換為使用者耳道口處的雜訊，從而更準確地實現對使用者耳道口處的降雜訊。關於確定初級路徑傳遞函數的具體內容請參照後續圖6、圖7及其相關描述。

步驟430，基於環境雜訊和初級路徑傳遞函數，估計使用者耳道處的雜訊信號。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

使用者耳道處的雜訊信號是指環境雜訊在使用者耳道處的聲場。在一些實施例中，耳道處的聲場可以指聲波在耳道口處或耳道口附近的分佈和變化（例如，隨時間的變化，隨位置的變化）。描述聲場的物理量可以包括聲壓、聲音頻率，聲音幅值、聲音相位、聲源振動速度、或媒質（例如空氣）密度等。在一些實施例中，聲場的物理量可以是位置和時間的函數。由於開方式聲學輸出裝置位於使用者耳道附近，不堵塞耳道，外界的環境雜訊的傳播路徑可以看作是先通過第一麥克風陣列130中的麥克風進行採集，然後傳遞至使用者耳道。為了精準地確定使用者耳道處的雜訊信號，在一些實施例中，可以通過第一麥克風陣列130拾取的環境雜訊和初級路徑傳遞函數可以估計出使用者耳道處的雜訊信號。具體地，信號處理器140可以根據第一麥克風陣列130拾取到環境雜訊的相關參數（例如，幅值，相位等），及經第一麥克風陣列130傳遞到耳道處的初級路徑傳遞函數估計耳道口處的雜訊信號。

步驟440，基於使用者耳道處的雜訊信號來產生降雜訊信號。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

在一些實施例中，信號處理器140可以基於步驟430中獲得的耳道處的雜訊信號來產生降雜訊信號。為了保證開放式聲學裝置的降雜訊效果，在一些實施例中，降雜訊信號的相位可以與使用者耳道處的雜訊信號的相位相反或大致相反，降雜訊信號的幅值與耳道口處的雜訊的幅值相等或大致相等，從而使得揚聲器基於降雜訊信號輸出的降雜訊波與使用者耳道處的環境雜訊相抵消。在一些實施例中，使用者還可以根據使用場景手動調整降雜訊信號的參數資訊（例如，相位、幅值等）。僅作為示例性說明，在一些實施例中，降雜訊信號的相位與耳道處的雜訊信號的相位的相位差的絕對值可以在預設相位範圍內。在一些實施例中，預設相位範圍可以在90至180度範圍內。降雜訊信號的相位與耳道處的雜訊信號的相位的相位差的絕對值可以根據使用者的需要在該範圍內進行調整。例如，當使用者不希望被周圍環境的聲音打擾時，該相位差的絕對值可以為較大值，例如180度，即降雜訊信號的相位與耳道口處的雜訊的相位相反。又例如，當使用者希望對周圍環境保持敏感時，比如，使用者在過馬路或者是騎行狀態時，該相位差的絕對值可以為較小值，例如90度。需要注意的是，使用者希望接收越多周圍環境的聲音，該相位差的絕對值可以越接近90度，當相位差的絕對值越接近90度時，降雜訊信號與使用者耳道處的雜訊信號之間的抵消和疊加效果都比較弱，以使得使用者可以接收較多的周圍環境的聲音的同時，不會增加使用者耳道聽到的雜訊信號的音量。使用者希望接收越少周圍環境的聲音，該相位差的絕對值可以越接近180度。在一些實施例中，當降雜訊信號的相位與耳道口處的雜訊的相位滿足一定的條件（例如相位相反）時，耳道口處的雜訊的幅值與該降雜訊信號的幅值差可以在預設幅值範圍內。例如，當使用者不希望被周圍環境的聲音打擾時，該幅值差可以為較小值，例如0dB，即降雜訊信號的幅值與耳道口處的雜訊的幅值相等。又例如，當使用者希望對周圍環境保持敏感時，該幅值差可以為較大值，例如約等於耳道口處的雜訊的幅值。需要注意的是，使用者希望接收越多周圍環境的聲音，該幅值差可以越接近耳道處的雜訊的幅值，使用者希望接收越少周圍環境的聲音，該幅值差可以越接近0dB。

步驟450，根據降雜訊信號輸出降雜訊波。

在一些實施例中，該步驟可以由揚聲器150執行。

在一些實施例中，揚聲器150可以將降雜訊信號（例如，電信號）基於揚聲器150中的振動元件轉化為降雜訊波，該降雜訊波可以與使用者耳道處的環境雜訊相互抵消。例如，當環境雜訊為第一環境雜訊時，環境雜訊是該第一環境雜訊在使用者耳道處的聲場。又例如，當環境雜訊為多個時，環境雜訊包括第一環境雜訊和第二環境雜訊，環境雜訊是指第一環境雜訊和第二環境雜訊在使用者耳道處的聲場。在一些實施例中，揚聲器150可以基於降雜訊信號輸出與戶耳道處的聲場相對應的目標信號。在一些實施例中，耳道處的雜訊為多個環境雜訊時，揚聲器150可以基於降雜訊信號輸出與多個環境雜訊相對應的降雜訊波。例如，多個環境雜訊包括第一環境雜訊和第二環境雜訊，揚聲器150可以輸出與第一環境雜訊的雜訊相位近似相反、幅值近似相等的第一降雜訊波以抵消第一環境雜訊，與第二環境雜訊的雜訊相位近似相反、幅值近似相等的第二降雜訊波以抵消第二環境雜訊。在一些實施例中，當揚聲器150為氣傳導揚聲器時，降雜訊波與環境雜訊相抵消的位置可以為耳道附近的位置。耳道附近的位置與使用者耳道之間的間距較小，耳道口附近的雜訊可以近似視為使用者耳道位置的雜訊，因此，降雜訊波與耳道附近的雜訊相互抵消，可以近似為傳遞至使用者耳道的環境雜訊被消除，實現開放式聲學裝置100的主動降雜訊。在一些實施例中，當揚聲器150為骨傳導揚聲器時，降雜訊波與環境雜訊向抵消的位置可以為基底膜。降雜訊波與環境雜訊在使用者的基底膜被抵消，從而實現開放式聲學裝置100的主動降雜訊。

在一些實施例中，信號處理器140還可以根據使用者的手動輸入更新降雜訊信號。例如，使用者在比較嘈雜的外界環境中佩戴開放式聲學裝置100進行音樂播放時，使用者自身的聽覺體驗效果不理想，使用者可以根據自身的聽覺效果手動調整降雜訊信號的參數資訊（例如，頻率資訊、相位資訊、幅值資訊）。又例如，特殊使用者（例如，聽力受損使用者或者年齡較大使用者）在使用開放式聲學裝置100的過程中，特殊使用者的聽力能力與普通使用者的聽力能力存在差異，開放式聲學裝置100本身來產生的降雜訊信號無法滿足特殊使用者的需要，導致特殊使用者的聽覺體驗較差。這種情況下，可以預先設置一些降雜訊信號的參數資訊的調整倍數，特殊使用者可以根據自身的聽覺效果和預先設置的降雜訊信號的參數資訊的調整倍數調整降雜訊信號，從而更新降雜訊信號以提高特殊使用者的聽覺體驗。在一些實施例中，使用者可以通過開放式聲學裝置100上的按鍵手動調整降雜訊信號。在另一些實施例中，使用者可以是通過終端設備調整降雜訊信號。具體地，開放式聲學裝置100或者與開放式聲學裝置100通信連接外部設備（例如，手機、平板電腦、電腦）上可以顯示給使用者建議的降雜訊信號的參數資訊，使用者可以根據自身的聽覺體驗情況進行參數資訊的微調。

應當注意的是，上述有關流程400的描述僅僅是為了示例和說明，而不限定本說明書的適用範圍。對於本領域技術人員來說，在本說明書的指導下可以對流程400進行各種修正和改變。例如，可以增加、省略或合併流程400中的步驟。又例如，還可以對環境雜訊進行信號處理（例如，濾波處理等）。然而，這些修正和改變仍在本說明書的範圍之內。

圖6是根據本說明書的一些實施例所示的確定第一麥克風陣列130與使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數的示例性流程圖。在一些實施例中，步驟420的可以通過圖6所示的流程實現。如圖6所示，流程600可以包括下述步驟。

步驟610，基於環境雜訊估計雜訊源方向。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

第一麥克風陣列130可以將拾取到的不同方向、不同種類的環境雜訊轉化為電信號傳遞至信號處理器140，信號處理器140可以將環境雜訊對應的電信號進行分析，通過雜訊定位演算法對雜訊源的方向進行預估。

在一些實施例中，雜訊定位演算法可以包括波束形成演算法、超分辨空間譜估計演算法、到達時差演算法（也可以稱為時間延遲估計演算法）等中的一種或多種。波束形成演算法是一種基於最大輸出功率的可控波束形成的聲源定位方法。僅作為示例，波束形成演算法可以包括可控回應功率和相位變換（Steering Response Power-Phase Transform，SPR-PHAT）演算法、延遲-疊加波束形成（delay-and-sum beamforming）、差分麥克風演算法、旁瓣相消（Generalized Sidelobe Canceller，GSC）演算法、最小方差無失真回應（Minimum Variance Distortionless Response，MVDR）演算法等。超分辨空間譜估計演算法可以包括自回歸AR模型、最小方差譜估計（MV）和特徵值分解方法（例如，多信號分類（Multiple Signal Classification，MUSIC）演算法）等，這些方法都可以通過獲取麥克風陣列拾取的環境雜訊來計算空間譜的相關矩陣，並對環境雜訊源的方向進行有效估計。到達時差演算法可以先進行聲音到達時間差估計，並從中獲取麥克風陣列中麥克風之間的聲延遲（Time Difference Of Arrival，TDOA），再利用獲取的聲音到達時間差，結合已知的麥克風陣列的空間位置進一步定位出環境雜訊源的方向。

例如，時間延遲估計演算法可以通過計算環境雜訊信號傳遞到麥克風陣列中的不同麥克風的時間差，進而通過幾何關係確定雜訊源的位置。又例如，SPR-PHAT演算法可以通過在每一個雜訊源的方向上進行波束形成，其波束能量最強的方向可以近似認為是雜訊源的方向。再例如，MUSIC演算法可以是通過對麥克風陣列拾取的環境雜訊信號的協方差矩陣進行特徵值分解，得到環境雜訊信號的子空間，從而分離出環境雜訊的方向。又例如，在一些實施例中，信號處理器140可以將拾取的環境雜訊按照特定的頻帶寬度（例如，每500 Hz作為一個頻帶）劃分為多個頻帶，每個頻帶可以分別對應不同的頻率範圍，並在至少一個頻帶上確定與該頻帶對應的環境雜訊。例如，信號處理器140可以對環境雜訊劃分的頻帶進行信號分析，得到每個頻帶對應的環境雜訊的參數資訊。再例如，信號處理器140可以通過雜訊定位演算法確定與每個頻帶對應的環境雜訊。

為了更加清楚的說明雜訊源的定位原理，下面以波束形成演算法為例具體說明雜訊源的定位是如何實現的。以麥克風陣列為直線形陣列作為示例，雜訊源可以為遠場聲源，此時認為雜訊源入射到麥克風陣列的入射聲波是平行的。在平行的聲場中，雜訊源入射聲波的入射角度與麥克風陣列（例如，第一麥克風陣列130或第二麥克風陣列160）中的麥克風平面垂直時，入射聲波可以同時達到麥克風陣列（例如，第一麥克風陣列130或第二麥克風陣列160）中的各個麥克風。在一些實施例中，平行聲場中的雜訊源入射聲波的入射角度與麥克風陣列（例如，第一麥克風陣列130或第二麥克風陣列160）中的麥克風平面不垂直時，入射聲波到達麥克風陣列（例如，第一麥克風陣列130或第二麥克風陣列160）中的每個麥克風會有延時，該延時可以由入射角度決定。在一些實施例中，不同的入射角度，疊加之後的雜訊波形強度是不一樣的。例如，入射角度為0°時，雜訊信號強度較弱，入射角度為45°時，雜訊信號強度最強。入射角度不同時，雜訊波形疊加後的波形疊加強度不同，由此使得麥克風陣列具有極性，從而可以得到麥克風陣列的極性圖。在一些實施例中，麥克風陣列（例如，第一麥克風陣列130或第二麥克風陣列160）可以是一個方向陣，該方向陣的指向性可以通過時域演算法或頻域相位延遲演算法實現，例如，延遲、疊加等。在一些實施例中，通過控制不同的延遲，可以實現不同方向的指向。在一些實施例中，方向陣指向可控相當於一個空間濾波器，先把雜訊定位區域進行網格劃分，再通過各個網格點的延遲時間對各個麥克風進行時域延遲，最終將各個麥克風的時域延遲疊加起來，計算得到每個網格的聲壓，從而得到每個網格的相對聲壓，最終實現雜訊源的定位。

步驟620，根據環境雜訊、雜訊源方向以及第一麥克風陣列130與使用者耳道的位置資訊確定初級路徑傳遞函數。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

在一些實施例中，第一麥克風陣列130與使用者耳道的位置資訊是指第一麥克風陣列130中的任意一個麥克風與使用者耳道的距離。例如，第一麥克風陣列130可以包括第一麥克風和第二麥克風，第一麥克風陣列130與使用者耳道的位置資訊可以是指第一麥克風與使用者耳道的距離。第一麥克風可以是距離使用者耳道最近的麥克風，或者其他位置的麥克風。在一些實施例中，根據環境雜訊、雜訊源方向以及第一麥克風陣列130與使用者耳道的位置資訊確定初級路徑傳遞函數可以包括基於環境雜訊的頻率、雜訊源方向以及第一麥克風陣列與使用者耳道的距離確定初級路徑傳遞函數。關於確定初級路徑傳遞函數的具體內容參考圖7及其相關描述。圖7是根據本說明書的一些實施例所示的確定第一麥克風陣列130到耳道口處的初級路徑傳遞函數的示意圖。如圖7所示，第一麥克風陣列130可以包括麥克風710、麥克風720和麥克風730，其中，麥克風710、麥克風720和麥克風730位於使用者耳道附近。第一麥克風陣列130與耳道口的距離可以視為麥克風710與使用者耳道口的距離d。環境雜訊的傳遞方向X相對於麥克風710與耳道連線的角度為θ，其中，第一麥克風陣列130中麥克風710拾取到的環境雜訊的聲音信號的頻率為ω，幅度為A，則經第一麥克風陣列130中麥克風710傳遞到耳道口處的傳遞函數可以表示為P(z)=A

。這裡通過第一麥克風陣列130中的麥克風710可以基於環境雜訊源方向等資訊計算初級路徑傳遞函數。需要注意的是，在計算初級路徑傳遞函數的過程中，不限於第一麥克風陣列130中的麥克風710及其拾取的雜訊信號，還可以是麥克風720或者麥克風730及其拾取的雜訊信號。

應當注意的是，上述有關流程600的描述僅僅是為了示例和說明，而不限定本說明書的適用範圍。對於本領域技術人員來說，在本說明書的指導下可以對流程600進行各種修正和改變。然而，這些修正和改變仍在本說明書的範圍之內。

在一些實施例中，揚聲器基於降雜訊信號輸出的降雜訊波在傳遞至使用者耳道口後，降雜訊波的參數資訊（例如，相位資訊、幅值資訊等）發生改變，導致降雜訊波不能與使用者耳道口處的雜訊完全抵消。為了提高開放式聲學裝置的降雜訊效果，在一些實施例中，開放聲學裝置還可以包括第二麥克風陣列。第二麥克風陣列可以拾取環境雜訊和降雜訊波，信號處理器可以基於第二麥克風陣列拾取環境雜訊和降雜訊波估計第一空間位置的雜訊，信號處理器進一步基於第一空間位置的聲音信號更新降雜訊信號。第一空間位置可以等效視為使用者耳道或使用者耳道附近的位置。在一些實施例中，第一空間位置比第二麥克風陣列中任一麥克風更加靠近使用者耳道。

圖8是根據本說明書一些實施例所示的第二麥克風陣列160參與工作時的示例性流程圖。如圖8所示，流程800可以包括下述步驟：

步驟810，基於第二麥克風陣列160拾取的環境雜訊和降雜訊波估計第一空間位置的雜訊。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

在一些實施例中，第一空間位置是指與使用者耳道具有特定距離的空間位置，該第一空間位置比第二麥克風陣列160中任一麥克風更加靠近使用者耳道。這裡的特定距離可以是固定的距離，例如，0.5 cm、1cm、2cm、3cm等。在一些實施例中，第一空間位置與第二麥克風陣列160中各麥克風相對於使用者耳朵的分佈位置、數量相關，通過調整第二麥克風陣列160中各麥克風相對於使用者耳朵的分佈位置和/或數量可以對第一空間位置進行調整。例如，通過增加第二麥克風陣列160中麥克風的數量可以使第一空間位置更加靠近使用者耳道。

信號處理器140可以基於第二麥克風陣列160拾取的環境雜訊和降雜訊波估計第一空間位置的雜訊。第二麥克風陣列160拾取的環境雜訊可以是來自不同方位、不同種類的空間雜訊源，因而每一個空間雜訊源對應的參數資訊（例如，相位資訊、幅值資訊）是不同的。在一些實施例中，信號處理器140可以根據不同類型的雜訊在不同維度（例如，空域、時域、頻域等）的統計分佈和結構化特徵將第一空間位置的雜訊進行信號分離提取，從而估計不同類型（例如不同頻率、不同相位等）的雜訊，並估計每種雜訊所對應的參數資訊（例如，幅值資訊、相位資訊等）。在一些實施例中，信號處理器140還可以將根據第一空間位置處不同類型雜訊對應的參數資訊確定第一空間位置的雜訊的整體參數資訊。在一些實施例中，基於拾取的環境雜訊估計第一空間位置的雜訊還可以包括確定一個或多個與拾取的環境雜訊有關的空間雜訊源，基於空間雜訊源估計第一空間位置的雜訊。例如，將拾取的環境雜訊劃分為多個子帶，每個子帶對應不同的頻率範圍，在至少一個子帶上，確定與其對應的空間雜訊源。需要注意的是，這裡通過子帶估計的空間雜訊源是與外界真實雜訊源對應的虛擬雜訊源。

開放式聲學裝置100不堵塞使用者耳道，無法通過在耳道處設置麥克風的方式獲取環境雜訊，因此開放式聲學裝置100可以通過第二麥克風陣列160對耳道處的聲源進行重構，形成在第一空間位置處的虛擬感測器，即虛擬感測器可以用於表示或模擬若第一空間位置處設置麥克風後該麥克風採集的音訊資料。通過虛擬感測器得到的音訊資料可以近似或等效為若第一空間位置處放置物理感測器後該物理感測器所採集的音訊資料。第一空間位置是第二麥克風陣列160所構造的用於模擬使用者耳道位置的空間區域，為了更加精確地估計使用者耳道處傳遞的環境雜訊，在一些實施例中，第一空間位置比第二麥克風陣列160中任一麥克風更加靠近使用者耳道。在一些實施例中，第一空間位置與第二麥克風陣列160中各麥克風相對於使用者耳朵的分佈位置、數量相關，通過調整第二麥克風陣列160中各麥克風相對於使用者耳朵的分佈位置或數量可以對第一空間位置進行調整。例如，通過增加第二麥克風陣列160中麥克風的數量可以使第一空間位置更加靠近使用者耳道。又例如，還可以通過減小第二麥克風陣列160中各麥克風的間距使第一空間位置更加靠近使用者耳道。再例如，還可以通過改變第二麥克風陣列160中各麥克風的排列方式使第一空間位置更加靠近使用者耳道。

信號處理器140可以基於第二麥克風陣列160拾取的環境雜訊和降雜訊波的參數資訊（例如，頻率資訊、幅值資訊、相位資訊等），估計第一空間位置的雜訊的參數資訊，從而估計出第一空間位置的雜訊。例如，在一些實施例中，使用者身體前方和後方分別有一個空間雜訊源，信號處理器140可以根據前方空間雜訊源的頻率資訊、相位資訊或幅值資訊，估計前方空間雜訊源傳遞到第一空間位置時，前方空間雜訊源的頻率資訊、相位資訊或幅值資訊。信號處理器140根據後方空間雜訊源的頻率資訊、相位資訊或幅值資訊，估計後方空間雜訊源傳遞到第一空間位置時，後方空間雜訊源的頻率資訊、相位資訊或幅值資訊。信號處理器140基於前方空間雜訊源的頻率資訊、相位資訊或幅值資訊和後方空間雜訊源的頻率資訊、相位資訊或幅值資訊，估計第一空間位置的雜訊資訊，從而估計第一空間位置的雜訊。在一些實施例中，可以通過特徵提取的方法從第二麥克風陣列160拾取的聲音信號的頻率響應曲線提取聲音信號的參數資訊。在一些實施例中，提取聲音信號的參數資訊的方法可以包括但不限於主成分分析（Principal Components Analysis, PCA）、獨立成分分析（Independent Component Algorithm, ICA）、線性判別分析（Linear Discriminant Analysis, LDA）、奇異值分解（Singular Value Decomposition, SVD）等。

在一些實施例中，一個或多個與拾取的環境雜訊有關的空間雜訊源可以通過雜訊定位方法（例如波束形成演算法、超分辨空間譜估計演算法、到達時差演算法等）確定。通過雜訊定位演算法進行雜訊源定位的具體內容可以參照圖6中的相關描述，在此不再贅述。

步驟820，基於第一空間位置的聲音信號更新降雜訊信號。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

在一些實施例中，信號處理器140可以根據步驟810中得到的第一空間位置的雜訊（聲場）的參數資訊，調整降雜訊信號的參數資訊（例如，頻率資訊、幅值資訊和/或相位資訊），使得更新後降雜訊信號的幅值資訊、頻率資訊與使用者耳道處的環境雜訊的幅值資訊、頻率資訊更加吻合，且更新後降雜訊信號的相位資訊與使用者耳道處的環境雜訊的反相位資訊更加吻合，從而使得更新後降雜訊信號可以更加精準的消除環境雜訊。第二麥克風陣列160需要對降雜訊信號與環境雜訊抵消後使用者耳道處的聲場進行監測，信號處理器140可以基於第二麥克風陣列160拾取的降雜訊波和環境雜訊估計第一空間位置（比如，耳道處）的聲音信號，從而判斷耳道處的降雜訊波和環境雜訊是否完全抵消，信號處理器140通過第二麥克風陣列160拾取的聲音信號對耳道處的聲場進行估計以更新降雜訊信號，可以進一步提高降雜訊效果和使用者的聽覺體驗感。

應當注意的是，上述有關流程800的描述僅僅是為了示例和說明，而不限定本說明書的適用範圍。對於本領域技術人員來說，在本說明書的指導下可以對流程800進行各種修正和改變。然而，這些修正和改變仍在本說明書的範圍之內。

開方式聲學裝置的揚聲器位於使用者耳道附近，揚聲器基於降雜訊信號輸出的降雜訊波的傳遞路徑為由揚聲器傳遞至使用者耳道處（即，整體次級路徑）。具體地，揚聲器傳遞至使用者耳道的具體路徑可以分成由揚聲器傳遞至第二麥克風陣列的第一次級傳遞路徑和由第二麥克風陣列傳遞至使用者耳道處額第二次級傳遞路徑。揚聲器基於降雜訊信號（基於耳道處的雜訊信號來產生的降雜訊信號）產生的降雜訊波在傳遞至使用者耳道口後，降雜訊波的參數資訊（例如，相位資訊、幅值資訊等）發生改變，導致降雜訊波不能與使用者耳道口處的雜訊完全抵消。為了提高開放式聲學裝置的降雜訊效果，在一些實施例中，信號處理器可以基於第二麥克風陣列拾取的聲音信號確定揚聲器與使用者耳道之間的整體次級路徑傳遞函數，基於整體次級路徑傳遞函數和使用者耳道處的雜訊來產生降雜訊信號，使得揚聲器產生的降雜訊波在傳遞至耳道口處時可以與使用者耳道口處的雜訊完全抵消。關於基於使用者耳道處的雜訊信號來產生降雜訊信號的具體內容可以參考圖9至圖12及其相關內容。

圖9是根據本說明書一些實施例所示的第二麥克風陣列160參與工作時的另一示例性流程圖。如圖9所示，流程900可以包括下述步驟。

步驟910，基於第二麥克風陣列160拾取的聲音信號確定揚聲器150與使用者耳道之間的整體次級路徑傳遞函數。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。在一些實施例中，將聲音信號從揚聲器150傳播到耳道的傳播路徑稱為整體次級路徑。整體次級路徑傳遞函數S(z)是指聲音信號（例如揚聲器150發出的降雜訊波）從揚聲器150傳遞至使用者耳道處的相頻回應，其反映出整體次級路徑對聲音信號的影響。信號處理器140可以基於整體次級路徑傳遞函數S(z)與使用者耳道處的聲音信號估計降雜訊信號。有關整體次級路徑傳遞函數S(z)的具體內容請參照圖11、流程1100及其相關描述，在此不再贅述。

在一些降雜訊場景，如果不考慮整體次級路徑對聲音信號的影響，會使得揚聲器150所發出的降雜訊波的降雜訊效果不佳，導致耳道處由揚聲器150輸出的降雜訊波信號未能與耳道處的環境雜訊信號完全相消。為了改善這一問題，通過計算出整體次級路徑傳遞函數S(z)，以對揚聲器150發出的降雜訊波進行補償，從而增強揚聲器150發出的降雜訊波在使用者耳道處的降雜訊效果。

步驟920，根據使用者耳道處的雜訊信號和整體次級路徑傳遞函數S(z)估計降雜訊信號。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

在一些實施例中，信號處理器140可以基於步驟910中計算出來的整體次級路徑S(z)對降雜訊信號進行補償，使得最終由揚聲器發出的降雜訊波在經過整體次級路徑傳遞函數調整後能夠抵消耳道處的環境雜訊。例如，信號處理器140可以根據耳道處的環境雜訊信號（例如，聲壓、聲音頻率，聲音幅值、聲音相位、聲源振動速度、或媒質（例如空氣）密度等），調整降雜訊信號的參數資訊（例如，頻率資訊、幅值資訊、相位資訊）。

在一些實施例中，步驟920可以被包括在步驟440中。

應當注意的是，上述有關流程900的描述僅僅是為了示例和說明，而不限定本說明書的適用範圍。對於本領域技術人員來說，在本說明書的指導下可以對流程900進行各種修正和改變。然而，這些修正和改變仍在本說明書的範圍之內。

圖10是根據本說明書一些實施例所示的估計降雜訊信號的示例性流程圖，即圖10所示為步驟920的示例性流程圖。如圖10所示，流程1000（步驟920）可以包括下述步驟。

步驟1010，基於使用者耳道處的雜訊信號估計使用者耳道處的降雜訊波。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

在一些實施例中，通過與步驟440類似的方式執行，即可估計使用者耳道處的降雜訊信號，從而估計使用者耳道處的降雜訊波。

步驟1020，基於使用者耳道處的降雜訊波和整體次級路徑傳遞函數S(z)來產生降雜訊信號。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。

在一些實施例中，信號處理器140可以根據估計的使用者耳道處的降雜訊波（例如，聲壓、聲音頻率，聲音幅值、聲音相位、聲源振動速度、或媒質（例如空氣）密度等），調整降雜訊信號的參數資訊（例如，頻率資訊、幅值資訊、相位資訊）。

應當注意的是，上述有關流程1000的描述僅僅是為了示例和說明，而不限定本說明書的適用範圍。對於本領域技術人員來說，在本說明書的指導下可以對流程1000進行各種修正和改變。然而，這些修正和改變仍在本說明書的範圍之內。

圖11是根據本說明書一些實施例所示的確定整體次級路徑傳遞函數S(z)的示例性流程圖，即圖11所示為步驟910的示例性流程圖。如圖11所示，流程1100（步驟910）可以包括下述步驟。

步驟1110，基於揚聲器150輸出的降雜訊波和第二麥克風陣列160拾取的聲音信號確定揚聲器150和第二麥克風陣列160之間的第一次級路徑傳遞函數。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。具體地，聲音信號（例如，揚聲器150輸出的降雜訊波）從揚聲器150傳播到第二麥克風陣列160的傳播路徑稱為第一次級路徑。第一次級路徑傳遞函數S(z1)是指聲音信號（例如，揚聲器150發出的降雜訊波）從揚聲器150傳遞至第二麥克風陣列160的相頻回應，其反映出第一次級路徑對聲音信號的影響。人臉會對聲波產生反射，不同人的佩戴方式會對第一次級路徑傳遞函數產生影響，在一些實施例中，揚聲器150和第二麥克風陣列160可以分別將輸出的降雜訊音信號和拾取到的聲音信號轉化為電信號並傳遞至信號處理器140，信號處理器140可以將兩個電信號進行處理，計算得到第一次級路徑傳遞函數S(z1)。例如，第一次級路徑傳遞函數S(z1)可以表示為第二麥克風陣列160拾取到的聲音信號和揚聲器150輸出的降雜訊音信號的比值。

步驟1120，基於第一次級路徑傳遞函數確定整體次級路徑傳遞函數。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。在一些實施例中，信號處理器140被配置為根據第一次級路徑傳遞函數S(z1)計算確定整體次級路徑傳遞函數S(z)。在一些實施例中，基於第一次級路徑傳遞函數確定整體次級路徑傳遞函數可以包括基於第一次級路徑傳遞函數確定第二麥克風陣列與使用者耳道之間的第二次級路徑傳遞函數，以及基於第一次級路徑傳遞函數和第二次級路徑傳遞函數確定整體次級路徑傳遞函數。聲音信號從第二麥克風陣列160傳播到使用者耳道的傳播路徑稱為第二次級路徑。第二次級路徑傳遞函數S(z2)是指聲音信號（例如揚聲器150發出的降雜訊波）從第二麥克風陣列160傳遞至使用者耳道處的相頻回應，其反映第二次級路徑對聲音信號的影響。第一次級路徑傳遞函數S(z1)和第二次級路徑傳遞函數S(z2)具有一定關係（例如，第二次級路徑傳遞函數S(z2)=f(S(z1))），且通過第一次級路徑傳遞函數S(z1)可以確定得到第二次級路徑傳遞函數S(z2)。在一些實施例中，可以通過完成訓練的機器學習模型或預先設定的模型，基於第一次級路徑傳遞函數確定第二次級路徑傳遞函數。具體地，通過在完成訓練的機器學習模型或預先設定的模型中輸入第一次級路徑傳遞函數S(z1)，可以輸出第二次級路徑傳遞函數S(z2)。在一些實施例中，機器學習模型可以包括但不限於混合高斯模型、深度神經網路模型等其中的任意一種。

在一些實施例中，預先設定的模型可以是通過人工測試統計得到的，此時第二次級路徑傳遞函數S(z2)可以不通過第一次級路徑傳遞函數S(z1)確定。在一些實施例中，為了實現開放使用者雙耳不堵塞使用者耳道的目的，第二麥克風陣列160不能設置於使用者耳道的位置，所以開放式聲學裝置100中的第二次級路徑傳遞函數S(z2)是不固定的。此時，可以首先在產品調試階段，通過在第二麥克風陣列160的位置設置一個或一個以上的信號發生裝置，耳道處設置一個或一個以上的感測器，然後用耳道處設置的一個或一個以上的感測器接收信號發生裝置所發出的聲音信號，最後可以將信號發生裝置輸出的聲音信號和耳道處設置的一個或一個以上的感測器拾取到的聲音信號分別轉化為電信號傳遞至信號處理器140，信號處理器140可以將兩個電信號進行分析，計算得到第二次級路徑傳遞函數S(z2)。進一步地，信號處理器140可以計算出第二次級路徑傳遞函數S(z2)與第一次級路徑傳遞函S(z1)之間的關係S(z2)=f(S(z1))。

在一些實施例中，可以根據第一次級路徑傳遞函數S(z1)和第二次級路徑傳遞函數S(z2)計算整體次級路徑傳遞函數S(z)。例如，考慮到整體次級路徑傳遞函數、第一次級路徑傳遞函數S(z1)和第二次級路徑傳遞函數S(z2)都會受到開放式聲學裝置100周圍環境（例如，佩戴開放式聲學裝置100的人臉）的影響，整體次級路徑傳遞函數與第一次級路徑傳遞函數S(z1)和第二次級路徑傳遞函數S(z2)之間滿足一定的函數關係（例如，S(z)=f(S(z1)，S(z2))，信號處理器140通過調用該函數關係可以得到實際使用過程中的整體次級路徑傳遞函數。

應當注意的是，上述有關流程1100的描述僅僅是為了示例和說明，而不限定本說明書的適用範圍。對於本領域技術人員來說，在本說明書的指導下可以對流程1100進行各種修正和改變。然而，這些修正和改變仍在本說明書的範圍之內。

圖12是根據本說明書一些實施例所示的基於揚聲器150輸出的降雜訊波和第二麥克風陣列160拾取的聲音信號確定第一次級路徑傳遞函數的示例性流程圖，即圖12所示為步驟1110的示例性流程圖。如圖12所示，流程1200（步驟1110）可以包括下述步驟。

步驟1210，基於第二麥克風陣列160拾取的聲音信號獲取第二麥克風陣列160拾取的降雜訊波。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。在一些實施例中，信號處理器140可以根據第二麥克風陣列160拾取的聲音信號確定第二麥克風陣列160拾取的降雜訊波。步驟1210的執行方式與步驟1010的執行方式類似，在此不再贅述。

步驟1220，基於揚聲器150輸出的降雜訊波和第二麥克風陣列160拾取的降雜訊波確定第一次級路徑傳遞函數S(z1)。

在一些實施例中，該步驟可以由信號處理器140執行。信號處理器140可以基於揚聲器150發出的降雜訊波與第二麥克風陣列160拾取的降雜訊波計算出由揚聲器150到第二麥克風陣列160的第一次級路徑傳遞函數S(z1)。具體地，例如，揚聲器150可以播放一個標準聲音，第二麥克風陣列160對揚聲器150發出的該標準聲音信號進行拾取，信號處理器140可以通過對比揚聲器150發出的聲音信號的相關參數（例如，頻率資訊、幅值資訊、相位資訊）與第二麥克風陣列160接收到的該聲音信號的相關參數（例如，頻率資訊、幅值資訊、相位資訊），從而計算出從揚聲器150到第二麥克風陣列160的第一次級路徑傳遞函數S(z1)。在一些實施例中，揚聲器150可以播放提示音，也可以播放次聲波等不易引起使用者注意的聲音信號，以便獲取第一次級路徑傳遞函數S(z1)。

應當注意的是，上述有關流程1200的描述僅僅是為了示例和說明，而不限定本說明書的適用範圍。對於本領域技術人員來說，在本說明書的指導下可以對流程1200進行各種修正和改變。然而，這些修正和改變仍在本說明書的範圍之內。

圖13A至圖13D是根據本說明書一些實施例所示的麥克風陣列（例如第一麥克風陣列130）的示例性排布方式的示意圖。在一些實施例中，麥克風陣列的排布方式可以是規則幾何形狀。如圖13A所示，麥克風陣列可以為線形陣列。在一些實施例中，麥克風陣列的排布方式也可以是其他形狀。例如，如圖13B所示，麥克風陣列可以為十字形陣列。又例如，如圖13C所示，麥克風陣列可以為圓形陣列。在一些實施例中，麥克風陣列的排布方式也可以是不規則幾何形狀。例如，如圖13D所示，麥克風陣列可以為不規則陣列。需要說明的是，麥克風陣列的排布方式不限於圖13A至圖13D所示的線形陣列、十字形陣列、圓形陣列、不規則陣列，也可以是其他形狀的陣列，例如，三角形陣列、螺旋形陣列、平面陣列、立體陣列、輻射型陣列等，本說明書對此不做限定

在一些實施例中，圖13A至圖13D中的每一條短實線可以視為一個麥克風或一組麥克風。當每一條短實線被視為一組麥克風時，每組麥克風的數量可以相同或不同，每組麥克風的種類可以相同或不同，每組麥克風的朝向可以相同或不同。麥克風的種類、數量以及朝向可以根據實際應用情況進行適應性調整，本說明書對此不做限定。

在一些實施例中，麥克風陣列中的麥克風之間可以是均勻分佈。這裡的均勻分佈可以指麥克風陣列中的任意相鄰兩個麥克風之間的間距相同。在一些實施例中，麥克風陣列中的麥克風也可以是非均勻分佈。這裡的非均勻分佈可以指麥克風陣列中的任意相鄰兩個麥克風之間的間距不同。麥克風陣列中的麥克風之間的間距可以根據實際情況做適應性調整，本說明書對此不做限定。

圖14A和圖14B是根據本發明一些實施例所示的麥克風陣列（例如第一麥克風陣列130）的示例性排布方式的示意圖。如圖14A所示，當使用者佩戴具有麥克風陣列的聲學裝置，麥克風陣列以半圓形排布的排布方式設置於人耳處或周圍，如圖14B所示，麥克風陣列以線形排布的排布方式是設置於人耳處。需要說明的是，麥克風陣列的排布方式不限於圖14A和圖14B中所示的半圓形和線形，麥克風陣列的設置位置也不限於圖14A和圖14B中所示的位置，這裡的半圓形和線形以及麥克風陣列的設置位置只出於說明的目的。

上文已對基本概念做了描述，顯然，對於本領域技術人員來說，上述詳細揭露內容僅僅作為示例，而並不構成對本說明書的限定。雖然此處並沒有明確說明，本領域技術人員可能會對本說明書進行各種修改、改進和修正。該類修改、改進和修正在本說明書中被建議，所以該類修改、改進、修正仍屬於本說明書示範實施例的精神和範圍。

同時，本說明書使用了特定詞語來描述本說明書的實施例。如“一個實施例”、“一實施例”、和/或“一些實施例”意指與本說明書至少一個實施例相關的某一特徵、結構或特點。因此，應強調並注意的是，本說明書中在不同位置兩次或多次提及的“一實施例”或“一個實施例”或“一個替代性實施例”並不一定是指同一實施例。此外，本說明書的一個或多個實施例中的某些特徵、結構或特點可以進行適當的組合。

此外，本領域技術人員可以理解，本說明書的各方面可以通過若干具有可專利性的種類或情況進行說明和描述，包括任何新的和有用的工序、機器、產品或物質的組合，或對他們的任何新的和有用的改進。相應地，本說明書的各個方面可以完全由硬體執行、可以完全由軟體（包括韌體、常駐軟體、微碼等）執行、也可以由硬體和軟體組合執行。以上硬體或軟體均可被稱為“資料塊”、“模組”、“引擎”、“單元”、“元件”或“系統”。此外，本說明書的各方面可能表現為位於一個或多個電腦可讀取媒體中的電腦產品，該產品包括電腦可讀取程式編碼。

電腦儲存媒體可能包含一個內含有電腦程式編碼的傳播資料信號，例如在基帶上或作為載波的一部分。該傳播信號可能有多種表現形式，包括電磁形式、光形式等，或合適的組合形式。電腦儲存媒體可以是除電腦可讀取儲存媒體之外的任何電腦可讀取媒體，該媒體可以通過連接至一個指令執行系統、裝置或設備以實現通訊、傳播或傳輸供使用的程式。位於電腦儲存媒體上的程式編碼可以通過任何合適的媒體進行傳播，包括無線電、電纜、光纖電纜、RF、或類似媒體，或任何上述媒體的組合。

此外，除非申請專利範圍中明確說明，本說明書所述處理元素和序列的順序、數字字母的使用、或其他名稱的使用，並非用於限定本說明書流程和方法的順序。儘管上述揭露內容中通過各種示例討論了一些目前認為有用的發明實施例，但應當理解的是，該類細節僅起到說明的目的，附加的申請專利範圍並不僅限於揭露的實施例，相反，申請專利範圍旨在覆蓋所有符合本說明書實施例實質和範圍的修正和等價組合。例如，雖然以上所描述的系統元件可以通過硬體設備實現，但是也可以只通過軟體的解決方案得以實現，如在現有的伺服器或行動設備上安裝所描述的系統。

同理，應當注意的是，為了簡化本說明書揭露內容的表述，從而幫助對一個或多個發明實施例的理解，前文對本說明書實施例的描述中，有時會將多種特徵歸併至一個實施例、附圖或對其的描述中。但是，這種揭露方式並不意味著本說明書物件所需要的特徵比申請專利範圍中提及的特徵多。實際上，實施例的特徵要少於上述揭露內容的單個實施例的全部特徵。

一些實施例中使用了描述成分、屬性數量的數位，應當理解的是，此類用於實施例描述的數字，在一些示例中使用了修飾詞“大約”、“近似”或“大體上”來修飾。除非另外說明，“大約”、“近似”或“大體上”表明所述數字允許有±20%的變化。相應地，在一些實施例中，說明書和申請專利範圍中使用的數值參數均為近似值，該近似值根據個別實施例所需特點可以發生改變。在一些實施例中，數值參數應考慮規定的有效位數並採用一般位數保留的方法。儘管本說明書一些實施例中用於確認其範圍廣度的數值域和參數為近似值，在具體實施例中，此類數值的設定在可行範圍內盡可能精確。

針對本說明書引用的每個專利、專利申請案、專利申請公開本和其他材料，如文章、書籍、說明書、出版物、文件等，特此將其全部內容併入本說明書作為參考。與本說明書內容不一致或產生衝突的申請歷史文件除外，對本說明書申請專利範圍最廣範圍有限制的文件（當前或之後附加於本說明書中的）也除外。需要說明的是，如果本說明書附屬材料中的描述、定義、和/或術語的使用與本說明書所述內容有不一致或衝突的地方，以本說明書的描述、定義和/或術語的使用為準。

最後，應當理解的是，本說明書中所述實施例僅用以說明本說明書實施例的原則。其他的變形也可能屬於本說明書的範圍。因此，作為示例而非限制，本說明書實施例的替代配置可視為與本說明書的教導一致。相應地，本說明書的實施例不僅限於本說明書明確介紹和描述的實施例。

100:開放式聲學裝置 120:固定結構 130:第一麥克風陣列 140:信號處理器 150:揚聲器 160:第二麥克風陣列 210:類比至數位轉換單元 220:雜訊估計單元 230:幅相補償單元 240:數位至類比轉換單元 250:信號放大單元 400:流程 410:步驟 420:步驟 430:步驟 440:步驟 450:步驟 600:流程 610:步驟 620:步驟 710:麥克風 720:麥克風 730:麥克風 800:流程 810:步驟 820:步驟 900:流程 910:步驟 920:步驟 1000:流程 1010:步驟 1020:步驟 1100:流程 1110:步驟 1120:步驟 1200:流程 1210:步驟 1220:步驟

本說明書將以示例性實施例的方式進一步說明，這些示例性實施例將通過附圖進行詳細描述。這些實施例並非限制性的，在這些實施例中，相同的元件符號表示相同的結構，其中：

[圖1]係根據本說明書一些實施例所示的開放式聲學裝置的示例性框架結構圖；

[圖2]係根據本說明書的一些實施例所示的開放式聲學裝置的降雜訊原理圖；

[圖3]係根據本說明書的一些實施例所示的信號處理器的示例性結構示意圖；

[圖4]係根據本說明書的一些實施例所示的降雜訊過程的示例性流程圖；

[圖5]係根據本說明書的一些實施例所示的示例性的開放式聲學裝置環境雜訊的傳遞示意圖；

[圖6]係根據本說明書的一些實施例所示的確定第一麥克風陣列與使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數的示例性流程圖；

[圖7]係根據本說明書的一些實施例所示的確定第一麥克風陣列到耳道處的初級路徑傳遞函數的示意圖；

[圖8]係根據本說明書一些實施例所示的第二麥克風陣列參與工作時的示例性流程圖；

[圖9]係根據本說明書一些實施例所示的第二麥克風陣列參與工作時的另一示例性流程圖；

[圖10]係根據本說明書一些實施例所示的估計降雜訊信號的示例性流程圖；

[圖11]係根據本說明書一些實施例所示的確定整體次級路徑傳遞函數的示例性流程圖；

[圖12]係根據本說明書一些實施例所示的確定第一次級路徑傳遞函數的示例性流程圖；

[圖13A]係根據本說明書一些實施例所示的一種麥克風陣列的分佈示意圖；

[圖13B]係根據本說明書一些實施例所示的另一種麥克風陣列的分佈示意圖；

[圖13C]係根據本說明書一些實施例所示的又一種麥克風陣列的分佈示意圖；

[圖13D]係根據本說明書一些實施例所示的再一種麥克風陣列的分佈示意圖；

[圖14A]係根據本說明書一些實施例所示的使用者佩戴開放式聲學裝置時的麥克風陣列的排布示意圖；

[圖14B]係根據本說明書一些實施例所示的使用者佩戴開放式聲學裝置時的另一種麥克風陣列的排布示意圖。

100:開放式聲學裝置

120:固定結構

130:第一麥克風陣列

140:信號處理器

150:揚聲器

160:第二麥克風陣列

Claims (10)

1. 一種開放式聲學裝置，包括： 固定結構，被配置為將所述開放式聲學裝置固定在使用者耳朵附近且不堵塞使用者耳道的位置； 第一麥克風陣列，被配置為拾取環境雜訊； 信號處理器，被配置為： 基於所述環境雜訊確定所述第一麥克風陣列與所述使用者耳道之間的初級路徑傳遞函數； 基於所述環境雜訊和所述初級路徑傳遞函數，估計所述使用者耳道處的雜訊信號；且 基於所述使用者耳道處的所述雜訊信號來產生降雜訊信號；以及 揚聲器，被配置為根據所述降雜訊信號輸出降雜訊波，所述降雜訊波用於消除所述使用者耳道處的所述雜訊信號。
2. 如請求項1之開放式聲學裝置，其中，在頻率為150 Hz至2000 Hz的範圍內，所述開放式聲學裝置的降雜訊深度為5 dB至25 dB。
3. 如請求項1之開放式聲學裝置，其中，基於所述環境雜訊確定所述第一麥克風陣列與所述使用者耳道之間的所述初級路徑傳遞函數包括： 基於所述環境雜訊估計雜訊源方向； 根據所述環境雜訊、所述雜訊源方向以及所述第一麥克風陣列與所述使用者耳道的位置資訊確定所述初級路徑傳遞函數。
4. 如請求項3之開放式聲學裝置，其中，所述第一麥克風陣列與所述使用者耳道的位置資訊包括所述第一麥克風陣列與所述使用者耳道的距離，根據所述環境雜訊、所述雜訊源方向以及所述第一麥克風陣列與所述使用者耳道的位置資訊確定所述初級路徑傳遞函數包括： 基於所述環境雜訊的頻率、所述雜訊源方向以及所述第一麥克風陣列與所述使用者耳道的距離確定所述初級路徑傳遞函數。
5. 如請求項1之開放式聲學裝置，其中，所述聲學輸出裝置包括第二麥克風陣列，所述第二麥克風陣列被配置為拾取所述環境雜訊和所述降雜訊波； 所述信號處理器被配置為基於所述第二麥克風陣列拾取的所述環境雜訊和所述降雜訊波估計第一空間位置的雜訊，所述第一空間位置比所述第二麥克風陣列中任一麥克風更加靠近所述使用者耳道；且 基於所述第一空間位置的聲音信號更新所述降雜訊信號。
6. 如請求項1之開放式聲學裝置，其中，所述開放式聲學裝置包括第二麥克風陣列，所述第二麥克風陣列被配置為拾取所述環境雜訊和所述降雜訊波； 所述信號處理器被配置為基於所述第二麥克風陣列拾取的聲音信號確定所述揚聲器與所述使用者耳道之間的整體次級傳遞函數； 基於所述使用者耳道處的所述雜訊信號來產生所述降雜訊信號包括： 根據所述使用者耳道處的所述雜訊信號和所述整體次級傳遞函數估計所述降雜訊信號。
7. 如請求項6之開放式聲學裝置，其中，根據所述使用者耳道處的所述雜訊信號和所述整體次級傳遞函數估計所述降雜訊信號包括： 基於所述使用者耳道處的所述雜訊信號估計所述使用者耳道處的所述降雜訊波； 基於所述使用者耳道處的所述降雜訊波和所述整體次級傳遞函數來產生所述降雜訊信號。
8. 如請求項6之開放式聲學裝置，其中，基於所述第二麥克風陣列拾取的所述聲音信號確定所述整體次級傳遞函數包括： 基於所述揚聲器輸出的所述降雜訊波和所述第二麥克風陣列拾取的所述聲音信號確定所述揚聲器和所述第二麥克風陣列之間的第一次級路徑傳遞函數； 基於所述第一次級路徑傳遞函數確定所述整體次級路徑傳遞函數。
9. 如請求項8之開放式聲學裝置，其中，基於所述揚聲器輸出的所述降雜訊波和所述第二麥克風陣列拾取的所述聲音信號確定所述第一次級路徑傳遞函數包括： 基於所述第二麥克風陣列拾取的所述聲音信號獲取所述第二麥克風陣列拾取的所述降雜訊波； 基於所述揚聲器輸出的所述降雜訊波和所述第二麥克風陣列拾取的所述降雜訊波確定所述第一次級路徑傳遞函數。
10. 如請求項8之開放式聲學裝置，其中，基於所述第一次級路徑傳遞函數確定所述整體次級路徑傳遞函數包括： 基於所述第一次級路徑傳遞函數確定所述第二麥克風陣列與所述使用者耳道之間的第二次級路徑傳遞函數； 基於所述第一次級路徑傳遞函數和所述第二次級路徑傳遞函數確定所述整體次級路徑傳遞函數。

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