消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法及系统

摘要

本发明提供一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法包括将播放源播放的数字信号分成第一路数字信号和第二路数字信号，其中所述第一路数字信号经DA转换器转换成模拟电信号传输给播放器进行声音播放，所述第二路数字信号传输给第一数字滤波器进行滤波得到数字消除信号；麦克风收集噪声信号以及播放器所播放的声音信号，并将收集到所述噪声信号和所述声音信号通过AD转换器转换为数字混合信号；所述数字混合信号与所述数字消除信号经加法器耦合处理输出第三路数字信号，所述第三路数字信号进入降噪通路对环境噪声进行消除。本发明实现对噪声消除的同时降低对播放声音的影响，保证音腔中播放声音的品质。

说明书

技术领域

本发明涉及噪声处理技术领域，特别涉及一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法及降噪系统。

背景技术

随着智能化的不断发展，人们生活水平的不断提高，人们对耳机要求也逐渐增加。一般地对于耳机降噪通常有两种方法，即主动降噪和被动降噪。

主动降噪是通过降噪系统发出与环境噪声相位反向声波来抵消噪声声波将环境噪声消除，从而实现降噪的效果。被动降噪是通过包围耳朵形成封闭空间，或者采用硅胶耳塞等隔音材料来阻挡外界噪声。与被动降噪相比，主动降噪耳机通过降噪电路的芯片处理，能够有效地对低频噪声进行降噪，使降噪效果更加理想。

现有技术中的主动降噪耳机已经逐渐走到人们生活中，可以让人们在嘈杂环境中得到一个相对安静的环境。但是，现有技术主动降噪方法对播放声音会造成一定的影响，在消除噪声时导致耳机播放的声音整体减小，并且减小后的声音难以恢复到原来的品质。

因此，为了解决上述问题，需要能够在主动降噪过程中消除对播放声音削弱的一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法及降噪系统。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法，所述方法包括：

将播放源播放的数字信号分成第一路数字信号和第二路数字信号，其中所述第一路数字信号经DA转换器转换成模拟电信号传输给播放器进行声音播放，所述第二路数字信号传输给第一数字滤波器进行滤波得到数字消除信号；

麦克风收集噪声信号以及播放器所播放的声音信号，并将收集到所述噪声信号和所述声音信号通过AD转换器转换为数字混合信号；

所述数字混合信号与所述数字消除信号经加法器耦合处理输出第三路数字信号，所述第三路数字信号进入降噪通路对环境噪声进行消除。

优选地，所述第三路数字信号反馈给所述第一数字滤波器，调整所述数字消除信号。

优选地，所述降噪通路为反馈降噪通路，所述降噪通路布置第二数字滤波器。

优选地，所述第二数字滤波器将第三路数字信号滤波后与所述第一路数字信号耦合叠加，经DA转换器转换为模拟电信号；

所述模拟电信号传输给播放器进行声音播放。

优选地，所述第一数字滤波器为自适应滤波器或固定滤波器。

优选地，所述第二数字滤波器为自适应滤波器或固定滤波器。

优选地，所述数字消除信号的调整按照如下方法进行：

更新权向量：w(n+1)＝w(n)+2μe(n)x(n)，其中，w(n)为权向量，e(n)为第三路数字信号，x(n)为第二路数字信号，μ为步长参数；

更新调整后的数字消除信号：y(n)＝w^T(n)x(n)，其中，y(n)为调整后的数字消除信号，w^T(n)为权向量的转置向量，x(n)为第二路数字信号。

优选地，所述步长参数μ满足：0＜μ＜2/MP_in，其中，M为滤波器长度，P_in＝E[x²(n)]为第二路数字信号的输入功率。

本发明的另一个方面在于提供一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪系统，所述系统包括：

播放源，与播放源直接连接的第一数字滤波器，所述播放源播放的数字信号分为第一路数字信号和第二路数字信号；

所述第一滤波器直接对播放源播放的第二路数字信号进行滤波得到数字消除信号。

麦克风，收集来自环境的噪声信号以及播放器所播放声音信号。

AD转换器，将麦克风收集的噪声信号和声音信号转换为数字混合信号；

降噪通路，接收加法器对所述数字消除信号和所述数字混合信号耦合后输出的第三路数字信号进行噪声消除。

优选地，所述第三路数字信号反馈给所述第一数字滤波器，调整所述数字消除信号。

本发明提供的一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法及降噪系统，通过将播放的声音成为两路，一路用于声音播放，另一路通过第一滤波器进行滤波后用于抵消麦克风采集到播放器播放的声音，从而使用于噪声消除的第三路模拟电信号为单一的噪声信号，消除了噪声消除过程中由于采集到播放器的播放声音而削弱整体的播放声音。

本发明通过第三路数字信号反馈进行数字消除噪声调整，能够有效对第三路数字信号进行净化，极大程度地降低了降噪过程对播放的声音的影响。

本发明提供的一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法及降噪系统，有效地防止了主动降噪过程中由于麦克风采集到播放的声音进而对整体播放声音的影响，使耳机的播放品质更上一个台阶。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了使用本发明主动降噪系统的耳机音腔示意图；

图2示出了本发明主动降噪系统的信号传递示意图；

图3示出了本发明数字消除信号的调整过程示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例，相关技术术语应当是本领域技术人员所熟知的。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤，除非另有说明。下面结合具体的实施例对本发明的内容进行说明，本发明的内容基于主动降噪过程中，麦克风收集噪声的同时会收集到播放器播放的声音(例如在音乐播放时，麦克风收集噪声进行主动降噪的过程中会收集到播放器播放的音乐)，进而在主动降噪时削弱播放声音，影响到播放声音的品质。下面以耳机播放音乐的过程为例对本发明的噪声消除进行说明，如图1所示使用本发明主动降噪系统的耳机音腔示意图，本实施例以有线耳机为例通过电线 105将播放的声音信号接入耳机中的信号处理芯片102，在一些实施例中可以是可以是无线耳机，包括但不限于通过蓝牙的方式将播放的声音信号接入到耳机100的信号处理芯片102。本实施例一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪系统包括：

播放源，与播放源直接连接的第一数字滤波器，播放源播放的数字信号分为第一路数字信号和第二路数字信号。本发明中的播放源为数字播放源，将声音以数字信号的方式输出。

第一滤波器直接对播放源播放的第二路数字信号进行滤波得到数字消除信号。

麦克风103，收集来自环境的噪声信号以及播放器104所播放声音信号。

AD转换器，将麦克风103收集的噪声信号和声音信号转换为数字混合信号。

降噪通路，接收加法器对所述数字消除信号和数字混合信号耦合后输出的第三路数字信号进行噪声消除。

本实施例中，声音信号由电线105接入到耳机中，在信号处理芯片 102中，播放源将声音信号转换为第一路数字信号和第二路数字信号，第一路数字信号通过DA转换器转换后进入到播放器104中播放声音，进入到使用者耳朵106。在耳机100的音腔101中容易存在环境噪声对播放的声音的影响，根据本发明本实施例第二路数字信号，以及麦克风103 收集混合声音(环境噪声和播放器104播放的声音)接入到信号处理芯片102进行处理。将处理后的纯净噪声再传输到播放器104播放消除音腔101中的环境噪声。

下面对本实施例中具体的降噪方法进行阐释，如图2所示本发明主动降噪系统的信号传递示意图，本实施例根据本发明提供的一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法包括：

将播放源206播放的数字信号分成第一路数字信号和第二路数字信号，其中第一路数字信号经DA转换器201转换成模拟电信号传输给播放器104进行声音播放。第二路数字信号传输给第一数字滤波器202进行滤波得到数字消除信号。优选地，本实施例第一滤波器202为自适应滤波器，在其他实施例中第一滤波器202可以为固定滤波器。

麦克风103收集噪声信号以及播放器105所播放的声音信号，即环境噪声和播放器104播放的声音。将收集到所述噪声信号和声音信号通过AD转换器205转换为数字混合信号。

数字混合信号与数字消除信号经加法器203耦合处理输出第三路数字信号，第三路数字信号进入降噪通路对环境噪声进行消除。由于麦克风103不可避免的会采集到播放器104播放的声音信号，为了防止在降噪通路输出的用于消除噪声的反向声波中存在对播放器104播放信号削弱的声波，本发明通过第一数字滤波器202以及加法器203提前对数字混合信号中由播放器104所播放的声音信号进行消除，以保证降噪通路中的噪声信号更加纯净。

进一步地，本发明中对播放器104所播放的声音信号的消除过程设置反馈机制，通过第三路数字信号向第一数字滤波器202反馈，并调整数字消除信号。如图3所示本发明数字消除信号的调整过程示意图，第三路数字信号反馈给所述第一数字滤波器，调整所述数字消除信号。

具体地，数字消除信号的调整按照如下方法进行：

更新权向量：w(n+1)＝w(n)+2μe(n)x(n)，其中，w(n)为权向量，e(n)为第三路数字信号，x(n)为第二路数字信号，μ为步长参数，步长参数μ满足：0＜μ＜2/MP_in，其中，M为滤波器长度，P_in＝E[x²(n)]为第二路数字信号的输入功率。

更新调整后的数字消除信号：y(n)＝w^T(n)x(n)，其中，y(n)为调整后的数字消除信号，w^T(n)为权向量的转置向量，x(n)为第二路数字信号。

本实施例中，降噪通路为反馈降噪通路，在降噪通路上布置第二数字滤波器204。第二数字滤波器将第三路数字信号滤波后，与第一路数字信号耦合叠加经DA转换器转换为模拟电信号，模拟电信号传输给播放器进行声音播放。在播放器播放声音的同时，对环境噪声实现降噪。优选地，本实施例第二滤波器204为自适应滤波器，在其他实施例中第二滤波器204可以为固定滤波器。

通过本发明上述方法对数字混合信号中播放器104所播放的声音信号的消除，保证了进入到降噪通路中的第三路数字信号为纯净噪声信号。第二数字滤波器204将第三路数字信号滤波后，与第一路数字信号耦合叠加经DA转换器201转换成模拟电信号。模拟电信号传输给播放器104 进行声音播放对音腔中的噪声进行消除，实现主动降噪。

本发明提供的一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法及降噪系统，通过将播放的声音成为两路，一路用于声音播放，另一路通过第一滤波器进行滤波后用于抵消麦克风采集到播放器播放的声音，从而使用于噪声消除的第三路模拟电信号为单一的噪声信号，消除了噪声消除过程中由于采集到播放器的播放声音而削弱整体的播放声音。

本发明通过第三路数字信号反馈进行数字消除噪声调整，能够有效对第三路数字信号进行净化，极大程度地降低了降噪过程对播放的声音的影响。

本发明提供的一种消除降噪通路对播放声音影响的主动降噪方法及降噪系统，有效地防止了主动降噪过程中由于麦克风采集到播放的声音进而对整体播放声音的影响，使耳机的播放品质更上一个台阶。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。