[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN113099348B - 降噪方法、降噪装置和耳机 - Google Patents

降噪方法、降噪装置和耳机 Download PDF

Info

Publication number
CN113099348B
CN113099348B CN202110383255.0A CN202110383255A CN113099348B CN 113099348 B CN113099348 B CN 113099348B CN 202110383255 A CN202110383255 A CN 202110383255A CN 113099348 B CN113099348 B CN 113099348B
Authority
CN
China
Prior art keywords
noise signal
signal
useful
noise
orientation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110383255.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113099348A (zh
Inventor
顾晓闻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TAILING MICROELECTRONICS (SHANGHAI) CO Ltd
Original Assignee
TAILING MICROELECTRONICS (SHANGHAI) CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TAILING MICROELECTRONICS (SHANGHAI) CO Ltd filed Critical TAILING MICROELECTRONICS (SHANGHAI) CO Ltd
Priority to CN202110383255.0A priority Critical patent/CN113099348B/zh
Publication of CN113099348A publication Critical patent/CN113099348A/zh
Priority to EP22167340.3A priority patent/EP4071750B1/en
Priority to US17/716,635 priority patent/US11922919B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN113099348B publication Critical patent/CN113099348B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17853—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter
    • G10K11/17854—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter the filter being an adaptive filter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17821—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the input signals only
    • G10K11/17823—Reference signals, e.g. ambient acoustic environment
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1783—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase handling or detecting of non-standard events or conditions, e.g. changing operating modes under specific operating conditions
    • G10K11/17837—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase handling or detecting of non-standard events or conditions, e.g. changing operating modes under specific operating conditions by retaining part of the ambient acoustic environment, e.g. speech or alarm signals that the user needs to hear
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17879—General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17881—General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being an acoustic signal, e.g. recorded with a microphone
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1041—Mechanical or electronic switches, or control elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1083—Reduction of ambient noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/406—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/108—Communication systems, e.g. where useful sound is kept and noise is cancelled
    • G10K2210/1081—Earphones, e.g. for telephones, ear protectors or headsets
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/111—Directivity control or beam pattern
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3027—Feedforward
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3028—Filtering, e.g. Kalman filters or special analogue or digital filters
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3044—Phase shift, e.g. complex envelope processing
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/321—Physical
    • G10K2210/3215—Arrays, e.g. for beamforming
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208—Noise filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/10—Details of earpieces, attachments therefor, earphones or monophonic headphones covered by H04R1/10 but not provided for in any of its subgroups
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2460/00—Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2460/01—Hearing devices using active noise cancellation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

本申请提供一种降噪方法、降噪装置和耳机。该降噪方法包括：获取第一参考噪声信号；接收触发信号，得到初始有用语音方向；跟踪耳机的朝向，根据耳机的实时朝向和所述初始有用语音方向得到实时有用语音方向；在实时有用语音方向上提取有用语音信号，将有用语音信号从第一参考噪声信号中滤除，得到无用噪声信号；对无用噪声信号进行滤波，输出反相噪声信号，以供扬声器播出。采用该降噪方法，既能抵消环境噪声中的无用噪声，又能保留有用语音信号。

Description

降噪方法、降噪装置和耳机
技术领域
本申请属于信号处理技术领域，具体涉及一种降噪方法、降噪装置和耳机。
背景技术
现有的主动降噪耳机(ANC：Active Noise Control)中，外部噪声首先被参考麦克风拾取，得到参考噪声信号。参考噪声信号经过ANC滤波器滤波后产生反相噪声信号供扬声器播放，扬声器播放的反相噪声抵消外部噪声，未抵消的外部噪声作为残余噪声，被误差麦克风拾取，得到误差噪声信号，进而被自适应控制器用来更新ANC滤波器的系数，从而使得反相噪声更好地抵消外部噪声在耳机内部的影响。
在候车室候机厅等场合下，用户在使用耳机时既要抑制外部噪声，又不想错过语音广播等有用语音。现有的ANC滤波器会把语音广播等有用声音作为噪声消除。如要收听语音就需要关闭耳机的降噪功能。这导致用户体验较差。
发明内容
本申请的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种降噪方法、降噪装置和耳机。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：一种降噪方法，应用于具有降噪功能的耳机，所述方法包括：
获取第一参考噪声信号；
接收触发信号，得到初始有用语音方向；
跟踪耳机的朝向，根据耳机的实时朝向和所述初始有用语音方向得到实时有用语音方向；
在实时有用语音方向上提取有用语音信号，将有用语音信号从第一参考噪声信号中滤除，得到无用噪声信号；
对无用噪声信号进行滤波，输出反相噪声信号，以供扬声器播出。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：一种降噪装置，应用于具有降噪功能的耳机，所述装置包括：
获取模块，用于获取第一参考噪声信号；
接收模块，用于接收触发信号，得到初始有用语音方向；
跟踪调整模块，用于跟踪耳机的朝向，根据耳机的实时朝向和所述初始有用语音方向得到实时有用语音方向；
第一滤波模块，用于实时有用语音方向上提取有用语音信号，将有用语音信号从第一参考噪声信号中滤除，得到无用噪声信号；
第二滤波模块，用于对无用噪声信号进行滤波，输出反相噪声信号。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：一种降噪装置，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述的方法。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：一种耳机，包括前述的滤波装置，以及包括用于波束成形的麦克风阵列、用于拾取第一参考噪声信号的参考麦克风、用于拾取误差噪声信号的误差麦克风、和用于播放反相噪声信号的扬声器。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：多数情况下，有用语音的声源位置相对固定，有用语音的声源相对于耳机佩戴者所在位置的方向也相对固定(或者这个方向的变化是可以忽略的)，当用户转动头部会使得耳机的朝向也会改变，从而可以推导出有用语音的声源相对于耳机的方向是朝耳机转动方向的相反方向改变的，从而可以实时地确定出有用语音信号相对于耳机的朝向，进而将有用语音信号与无用噪声信号进行分离。在进行滤波器系数更新时，仅根据无用噪声信号更新滤波器系数，使得用户即能听到外部的有用语音，又不受外部无用噪声干扰。
附图说明
图1是现有技术中耳机的结构示意图。
图2是本申请的实施例的降噪方法的流程图。
图3是本申请实施例的耳机的结构示意图。
图4是本申请实施例的降噪装置的结构框图。
图5是本申请另一实施例的降噪装置的结构框图。
具体实施方式
在本申请中，应理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中存在所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，但是并不排除存在一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在的可能性。
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
下面结合附图所示的实施例对本申请作进一步说明。
图1示出现有的主动降噪系统(ANC：Active Noise Control)的结构示意图。为了解决现有技术中主动降噪系统无法识别有用语音和无用噪声，从而导致对有用语音完全过滤，或者无用噪声太大引起用户使用体验较差的技术问题。本实施例提出一种降噪方法，该方法的执行主体为安装在耳机上的降噪装置，也可以是耳机上运行的程序。如图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤101、获取第一参考噪声信号；
步骤102、接收触发信号，得到初始有用语音方向；
步骤103、跟踪耳机的朝向，根据耳机的实时朝向和所述初始有用语音方向得到实时有用语音方向；
步骤104、在实时有用语音方向上提取有用语音信号，将有用语音信号从第一参考噪声信号中滤除，得到无用噪声信号；
步骤105、对无用噪声信号进行滤波，输出反相噪声信号，以供扬声器播出。
第一参考噪声信号是由安装在耳机上的参考麦克风拾取并输出至耳机上的降噪装置。触发信号是由降噪装置外部的元件输入至降噪装置的。耳机的朝向可以通过陀螺仪等现有技术确定。
多数情况下，有用语音的声源位置相对固定，有用语音的声源相对于耳机佩戴者所在位置的方向也相对固定(或者这个方向的变化是可以忽略的)，当用户转动头部(会身体)会使得耳机的朝向也会改变，从而可以推导出有用语音的声源相对于耳机的方向是朝耳机转动方向的相反方向改变的，从而可以实时地确定出有用语音信号相对于耳机的朝向，进而将有用语音信号与无用噪声信号进行分离。在进行滤波器系数更新时，仅根据无用噪声信号更新滤波器系数，使得用户即能听到外部的有用语音，又不受外部无用噪声干扰。
在一个示例中，参考图3,提供了一种设置在耳机上的降噪装置的框图。耳机包括麦克风阵列(麦克风1、2、3……N)、参考麦克风、扬声器、误差麦克风、目标方向角度跟踪器、波束成形器、目标主动确认信号生成器、声音滤波器、ANC滤波器、自适应控制器。
用户在佩戴耳机时，如注意到外部噪声中的有用语音，会面向有用语音的声源，然后按下耳机上的特定的触发按钮。此时，目标主动确认信号生成器会记录耳机当前的朝向是用户面向有用语音声源的方向。随后，当用户转动身体或转动头部而造成耳机的朝向发生变化时，目标方向角度跟踪器会实时记录耳机朝向的变化，得到角度变化值。例如当用户水平直视有用语音的声源时按下特定的触发按钮，随后用户沿水平方向向左转头45°，那么可以推断有用语音的声源此时相对耳机而言水平向右转动了45°。波束成型器对麦克风阵列所拾取到的噪声信号进出处理，朝相对于用户头部右前方45°方向拾取环境噪声(即外部噪声)，得到图3中的第二参考噪声。声音滤波器从第二参考噪声中分离出有用的成分，即图3中的有用语音信号。
参考麦克风拾取外部噪声，得到第一参考噪声信号。第一参考噪声信号中的有用语音信号被滤除后，得到无用噪声信号。自适应控制器控制第一参考噪声直接传递给ANC滤波器，或者控制将无用噪声信号传递给ANC滤波器。当前用户需要保留环境噪声中的有用语音，故将无用噪声信号传递给ANC滤波器。
ANC滤波器对无用噪声信号滤波后，得到反相噪声信号，然后由扬声器播放反相噪声信号来抵消环境噪声(即图3中外部噪声)中的无用噪声。ANC滤波器根据误差噪声信号更新滤波器系数，从而更好地抵消无用噪声。
在一些实施例中，接收触发信号，得到初始有用语音方向，包括：
在接收到触发信号后，将预设方向作为初始有用语音方向。
即由滤波装置的外部向滤波装置提供触发信号，并且有用语音方向是相对于耳机的方向是预设。
例如，所述预设方向为耳机佩戴者的头部正面朝向。耳机佩戴者需要将自己的面部正对有用语音信号的声源，然后通过特定操作告知降噪装置当前有用语音信号的声源在自己的正前方。
当然预设方向也可以是耳机佩戴者的正左方、正右方为有用语音的声源的方向。预设方向也可以是多个。即预设方向也可以是耳机佩戴者的左耳朝向或右耳朝向。
而在另一些实施例中，降噪装置接收到触发信号之后，降噪装置搜索有用语音的声源并确定有用语音方向。如此，会提高降噪装置的成本。
在一些实施例中，根据用户的手动触发而得到触发信号，或者，根据语音指令而得到触发信号。
例如，当用户将耳机的朝向调整为其头部正对外部的有用语音信号的声源之后，按下耳机上的特定按钮，或者发出特定的语音指令。语音指令例如是“保留正前方的语音信号”，或者“保留左上方的语音信号”等。
在一些实施例中，跟踪耳机的朝向，根据耳机的实时朝向和所述初始有用语音方向得到实时有用语音方向，包括：
按照耳机的实时朝向相对于接收到触发信号时耳机的朝向的改变量，对所述初始有用语音方向进行反向等角度补偿，得到实时有用语音方向。
例如，与用户按下特定按钮时耳机的朝向相比，如果耳机水平向右转动90°，则对耳机而言实时有用语音方向水平向左转动90°。
这种情况下，仅考虑耳机的姿态的变化，不考虑耳机相对于有用语音声源的位置的变化。这是因为如果将波束成形的波束设定的足够宽，在多数情况下，耳机位置的移动对有用语音方向的影响是可以忽略的。这也能极大简化算法，降低运算量。
在一些实施例中，由安装在耳机内的陀螺仪跟踪并输出耳机的朝向。即通过陀螺仪检测耳机的姿态。当然，确定耳机姿态的方法不限于此。
在一些实施例中，在实时有用语音方向上提取有用语音信号，包括：
控制波束成形器沿实时有用语音方向拾取第二参考噪声信号；
从拾取到的第二参考噪声信号中提取有用语音信号。
由于有用语音的声源的方向是可以确定的，那么在这个方向上拾取的第二噪声信号中所包含的有用语音信号最为清晰。
在一些实施例中，从拾取到的第二参考噪声信号中提取有用语音信号，包括：
滤除第二参考噪声信号中设定频率范围以外的信号，得到有用语音信号。
例如可以将第二参考噪声信号中人声频率之外的频率的成分滤除。例如将第二参考噪声信号中频率低于500Hz或者高于2000Hz的成分滤除。当然，人声频率的上下边界可以灵活设定。
在一些实施例中，从拾取到的第二参考噪声信号中提取有用语音信号，包括：
利用主成分分析算法对麦克风阵列中N个麦克风获取的第二参考噪声信号进行特征分解，得到N个特征值Di(i＝1,2,……N)以及对应的N组奇异向量Ui和Vi，N为麦克风阵列中麦克风数量；
选择大于预设特征值的特征值Dj，计算所述有用语音信号S＝∑Uj*Dj*Vj。
以上两种提取有用语音信号的方法可以结合在一起使用。例如，一种示例中，通过滤波器对有用语音的方向上的参考噪声信号进行均衡滤波，滤除大于预设频率值的参考噪声信号。利用主成分分析算法(Principal Component Analysis，PCA)对保留的参考噪声信号进行特征分解。保留的参考噪声信号是有用语音方向的信号，可以来源于N个参考麦克风输出的N个参考噪声序列Xerr。保留的参考噪声信号输入至信号特征分析器，信号特征分析器利用经典PCA(Principal components analysis，主成分分析)算法将信号映射到彼此正交的空间上，获得特征值和特征向量作为特征参数，即N个特征值组成的特征值序列Di(i＝1,2,…N)，与N组奇异向量Ui和Vi(i＝1,2,…N)按序号对应，将特征值序列D与对应的奇异向量集合U和V作为一组特征参数S。特征值的个数和特征向量个数与麦克风的个数相同。选择大于预设特征值的特征值Dj，计算有用语音信号S＝∑Uj*j*j。例如，j＝1的特征值为最大特征值，利用最大特征值D1和对应的奇异向量集合U1和V1来回复人声信号S。预设特征值可以根据经验进行适应性设置，均在本实施例的保护范围内。
在一些实施例中，对无用噪声信号进行滤波，输出反相噪声信号，包括：
获取误差噪声信号；
根据误差噪声信号和无用噪声信号更新滤波器系数；
利用更新后的滤波器系数对无用噪声信号进行滤波，得到反相噪声信号。
参考图4，本申请的实施例还提供一种降噪装置，应用于具有降噪功能的耳机，所述装置包括：
获取模块1，用于获取第一参考噪声信号；
接收模块2，用于接收触发信号，得到初始有用语音方向；
跟踪调整模块3，用于跟踪耳机的朝向，根据耳机的实时朝向和所述初始有用语音方向得到实时有用语音方向；
第一滤波模块4，用于实时有用语音方向上提取有用语音信号，将有用语音信号从第一参考噪声信号中滤除，得到无用噪声信号；
第二滤波模块5，用于对无用噪声信号进行滤波，输出反相噪声信号，以供扬声器播出。
在一些实施例中，接收模块2具体用于：
在接收到触发信号后，将预设方向作为初始有用语音方向。
在一些实施例中，所述预设方向为耳机佩戴者的头部正面朝向。
在一些实施例中，接收模块2具体用于：根据用户的手动触发而得到触发信号，或者，根据语音指令而得到触发信号。
在一些实施例中，跟踪调整模块3具体用于：
按照耳机的实时朝向相对于接收到触发信号时耳机的朝向的改变量，对所述初始有用语音方向进行反向等角度补偿，得到实时有用语音方向。
在一些实施例中，跟踪模块包括陀螺仪，由陀螺仪跟踪并输出耳机的朝向。
在一些实施例中，第一滤波模块4具体用于：
控制波束成形器沿实时有用语音方向拾取第二参考噪声信号；
从拾取到的第二参考噪声信号中提取有用语音信号。
在一些实施例中，第一滤波模块4具体用于：
滤除第二参考噪声信号中设定频率范围以外的信号，得到有用语音信号。
在一些实施例中，第一滤波模块4具体用于：
利用主成分分析算法对麦克风阵列中N个麦克风获取的第二参考噪声信号进行特征分解，得到N个特征值Di(i＝1,2,……N)以及对应的N组奇异向量Ui和Vi，N为麦克风阵列中麦克风数量；
选择大于预设特征值的特征值Dj，计算所述有用语音信号S＝∑Uj*Dj*Vj。
在一些实施例中，第二滤波模块5具体用于：
获取误差噪声信号；
根据误差噪声信号和无用噪声信号更新滤波器系数；
利用更新后的滤波器系数对无用噪声信号进行滤波，得到反相噪声信号。
本申请实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，在此不再赘述。可以通过完全软件、完全硬件或者软件和硬件结合的方式实现上述各模块的功能。
参考图5，本申请的实施例还提供一种降噪装置，包括：
至少一个处理器502；以及与所述至少一个处理器502通信连接的存储器501；
其中，所述存储器501存储有可被所述至少一个处理器502执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器502执行，以使所述至少一个处理器502能够执行前述的方法。
存储器501作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的一种降噪方法对应的程序指令/模块。处理器502通过运行存储在存储器501中的非瞬时软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的一种降噪方法。
本申请的实施例还提供一种耳机，包括前述的滤波装置，以及包括用于波束成形的麦克风阵列、用于拾取第一参考噪声信号的参考麦克风、用于拾取误差噪声信号的误差麦克风、和用于播放反相噪声信号的扬声器。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
本申请的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变形而不脱离本申请的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本申请权利要求及其等同技术的范围，则本申请的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (16)

1.一种降噪方法，应用于具有降噪功能的耳机，其特征在于，所述方法包括：
获取第一参考噪声信号；
接收触发信号，得到初始有用语音方向；
跟踪耳机的朝向，根据耳机的实时朝向和所述初始有用语音方向得到实时有用语音方向；
在实时有用语音方向上提取有用语音信号，将有用语音信号从第一参考噪声信号中滤除，得到无用噪声信号；
对无用噪声信号进行滤波，输出反相噪声信号，以供扬声器播出，
其中在实时有用语音方向上提取有用语音信号，包括：
控制波束成形器沿所述实时有用语音方向拾取第二参考噪声信号；
滤除所述第二参考噪声信号中频率在设定频率范围以外的成分，得到保留信号；
利用主成分分析算法对所述保留信号进行特征分解，得到N个特征值Di以及对应的N组奇异向量Ui和Vi，N为用于所述波束成形器的麦克风数量，i＝1,2,……N；以及
选择大于预设特征值的至少一个特征值Dj，计算所述有用语音信号S＝∑Uj*Dj*Vj。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收触发信号，得到初始有用语音方向，包括：
在接收到触发信号后，将预设方向作为初始有用语音方向。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设方向为耳机佩戴者的头部正面朝向、耳机佩戴者的左耳朝向或耳机佩戴者的右耳朝向。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据用户的手动触发而得到触发信号，或者，根据语音指令而得到触发信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，跟踪耳机的朝向，根据耳机的实时朝向和所述初始有用语音方向得到实时有用语音方向，包括：
按照耳机的实时朝向相对于接收到触发信号时耳机的朝向的改变量，对所述初始有用语音方向进行反向等角度补偿，得到实时有用语音方向。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在，由安装在耳机内的陀螺仪跟踪并输出耳机的朝向。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对无用噪声信号进行滤波，输出反相噪声信号，包括：
获取误差噪声信号；
根据误差噪声信号和无用噪声信号更新滤波器系数；
利用更新后的滤波器系数对无用噪声信号进行滤波，得到反相噪声信号。
8.一种降噪装置，应用于具有降噪功能的耳机，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取第一参考噪声信号；
接收模块，用于接收触发信号，得到初始有用语音方向；
跟踪调整模块，用于跟踪耳机的朝向，根据耳机的实时朝向和所述初始有用语音方向得到实时有用语音方向；
第一滤波模块，用于实时有用语音方向上提取有用语音信号，将有用语音信号从第一参考噪声信号中滤除，得到无用噪声信号；
第二滤波模块，用于对无用噪声信号进行滤波，输出反相噪声信号，以供扬声器播出，
其中所述第一滤波模块具体用于：
控制波束成形器沿所述实时有用语音方向拾取第二参考噪声信号；
滤除所述第二参考噪声信号中频率在设定频率范围以外的成分，得到保留信号；
利用主成分分析算法对所述保留信号进行特征分解，得到N个特征值Di以及对应的N组奇异向量Ui和Vi，N为用于所述波束成形器的麦克风数量，i＝1,2,……N；以及
选择大于预设特征值的至少一个特征值Dj，计算所述有用语音信号S＝∑Uj*Dj*Vj。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，接收模块具体用于：
在接收到触发信号后，将预设方向作为初始有用语音方向。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述预设方向为耳机佩戴者的头部正面朝向、耳机佩戴者的左耳朝向或耳机佩戴者的右耳朝向。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，接收模块具体用于：根据用户的手动触发而得到触发信号，或者，根据语音指令而得到触发信号。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，跟踪调整模块具体用于：
按照耳机的实时朝向相对于接收到触发信号时耳机的朝向的改变量，对所述初始有用语音方向进行反向等角度补偿，得到实时有用语音方向。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在，跟踪模块包括陀螺仪，由陀螺仪跟踪并输出耳机的朝向。
14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，第二滤波模块具体用于：
获取误差噪声信号；
根据误差噪声信号和无用噪声信号更新滤波器系数；
利用更新后的滤波器系数对无用噪声信号进行滤波，得到反相噪声信号。
15.一种降噪装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
16.一种耳机，其特征在于，包括根据权利要求8至15任意一项所述的降噪装置，以及包括用于波束成形的麦克风阵列、用于拾取第一参考噪声信号的参考麦克风、用于拾取误差噪声信号的误差麦克风、和用于播放反相噪声信号的扬声器。
CN202110383255.0A 2021-04-09 2021-04-09 降噪方法、降噪装置和耳机 Active CN113099348B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110383255.0A CN113099348B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 降噪方法、降噪装置和耳机
EP22167340.3A EP4071750B1 (en) 2021-04-09 2022-04-08 Method and apparatus for noise reduction, and headset
US17/716,635 US11922919B2 (en) 2021-04-09 2022-04-08 Method and apparatus for noise reduction, and headset

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110383255.0A CN113099348B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 降噪方法、降噪装置和耳机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113099348A CN113099348A (zh) 2021-07-09
CN113099348B true CN113099348B (zh) 2024-06-21

Family

ID=76675679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110383255.0A Active CN113099348B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 降噪方法、降噪装置和耳机

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11922919B2 (zh)
EP (1) EP4071750B1 (zh)
CN (1) CN113099348B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113077779A (zh) * 2021-03-10 2021-07-06 泰凌微电子(上海)股份有限公司 一种降噪方法、装置、电子设备以及存储介质
CN113596661A (zh) * 2021-07-28 2021-11-02 维沃移动通信有限公司 耳机、反馈降噪方法及装置
CN114173252A (zh) * 2021-12-14 2022-03-11 Oppo广东移动通信有限公司 音频采集方向的控制方法、装置、耳机以及存储介质
CN114155871B (zh) * 2021-12-16 2024-10-29 科大讯飞股份有限公司 一种语音降噪方法、装置、存储介质及设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103392349A (zh) * 2011-02-23 2013-11-13 高通股份有限公司 用于空间选择性音频增强的系统、方法、设备和计算机可读媒体
CN109218882A (zh) * 2018-08-16 2019-01-15 歌尔科技有限公司 耳机的环境声音监听方法及耳机

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8374854B2 (en) * 2008-03-28 2013-02-12 Southern Methodist University Spatio-temporal speech enhancement technique based on generalized eigenvalue decomposition
US9202455B2 (en) * 2008-11-24 2015-12-01 Qualcomm Incorporated Systems, methods, apparatus, and computer program products for enhanced active noise cancellation
US9202456B2 (en) * 2009-04-23 2015-12-01 Qualcomm Incorporated Systems, methods, apparatus, and computer-readable media for automatic control of active noise cancellation
US9330675B2 (en) * 2010-11-12 2016-05-03 Broadcom Corporation Method and apparatus for wind noise detection and suppression using multiple microphones
US9716939B2 (en) * 2014-01-06 2017-07-25 Harman International Industries, Inc. System and method for user controllable auditory environment customization
CN108307486A (zh) 2016-08-11 2018-07-20 索尼公司 用于网络控制端和网络节点的电子设备和方法
US10224019B2 (en) 2017-02-10 2019-03-05 Audio Analytic Ltd. Wearable audio device
US10079026B1 (en) * 2017-08-23 2018-09-18 Cirrus Logic, Inc. Spatially-controlled noise reduction for headsets with variable microphone array orientation
CN111713120B (zh) * 2017-12-15 2022-02-25 Gn奥迪欧有限公司 具有降低环境噪声系统的耳机
CN108962274A (zh) * 2018-07-11 2018-12-07 会听声学科技（北京）有限公司 一种语音增强方法，装置及耳机
US10679602B2 (en) 2018-10-26 2020-06-09 Facebook Technologies, Llc Adaptive ANC based on environmental triggers
US10595149B1 (en) 2018-12-04 2020-03-17 Facebook Technologies, Llc Audio augmentation using environmental data
CN110808061B (zh) * 2019-11-11 2022-03-15 广州国音智能科技有限公司 语音分离方法、装置、移动终端及计算机可读存储介质

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103392349A (zh) * 2011-02-23 2013-11-13 高通股份有限公司 用于空间选择性音频增强的系统、方法、设备和计算机可读媒体
CN109218882A (zh) * 2018-08-16 2019-01-15 歌尔科技有限公司 耳机的环境声音监听方法及耳机

Also Published As

Publication number Publication date
US20220328031A1 (en) 2022-10-13
EP4071750B1 (en) 2024-07-31
CN113099348A (zh) 2021-07-09
US11922919B2 (en) 2024-03-05
EP4071750A1 (en) 2022-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113099348B (zh) 降噪方法、降噪装置和耳机
US9848273B1 (en) Head related transfer function individualization for hearing device
US10431239B2 (en) Hearing system
CN106782584B (zh) 音频信号处理设备、方法和电子设备
US7613310B2 (en) Audio input system
US20190208318A1 (en) Microphone array auto-directive adaptive wideband beamforming using orientation information from mems sensors
CN106653041B (zh) 音频信号处理设备、方法和电子设备
US9706288B2 (en) Apparatus and method of active noise cancellation in a personal listening device
JP2017092732A (ja) 聴覚支援システムおよび聴覚支援装置
JP7567344B2 (ja) 音信号処理方法および音信号処理装置
US20180249245A1 (en) Clip-on Microphone Assembly
CN115474121A (zh) 主动降噪方法、装置、芯片、耳机及存储介质
CN106302974B (zh) 一种信息处理的方法及电子设备
EP3684079B1 (en) Hearing device for orientation estimation and method of its operation
WO2023087565A1 (zh) 一种开放式声学装置
TW202242856A (zh) 開放式耳機
US10993029B2 (en) Mitigating crosstalk in tissue conduction audio systems
JP7567345B2 (ja) 音信号処理方法および音信号処理装置
US11750984B2 (en) Machine learning based self-speech removal
JP2024504379A (ja) マイクロホンビームステアリングを用いる頭部装着型コンピューティングデバイス
US20240223970A1 (en) Wearable hearing assist device with sound pressure level shifting
CN116320891A (zh) 一种音频处理方法、穿戴式设备
DE102015219581A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätesystems und Hörgerätesystem
CN118711605A (zh) 可穿戴设备中的自身语音抑制
CN118972736A (zh) 一种头戴式设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant