一种数字降噪方法、装置和一种音频播放设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种数字降噪方法、装置和一种音频播放设备。该方法包括：采集环境噪声的模拟信号；将模拟信号进行放大；将放大后的模拟信号转换为数字信号，并进行反相处理，得到反相数字信号，反相处理的增益降低至0dB以下；将得到的反相数字信号转换为模拟信号，输出到扬声器以抵消环境噪声；其中，对模拟信号放大的增益量，用以抵消反相处理降低的增益量。本发明专利技术通过在对模拟信号进行模数转换之前，加入放大步骤，并将噪声信号反相处理的增益减小到0dB以下，由前述放大步骤弥补降噪滤波器减小的增益量，实现了增益前移，既保证了降噪所需的整体增益，又避免了模数转换引入的噪声被同时放大，提高了系统输出端的信噪比，改善了用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种数字降噪方法、装置和一种音频播放设备
本专利技术涉及降噪
，特别涉及一种数字降噪方法、装置和一种音频播放设备。
技术介绍
传统的降噪耳机采用模拟电路实现，需要通过复杂的硬件电路来搭建滤波器，不但调试复杂，而且精度较低。随着数字技术的不断发展，数字信号的处理也越来越成熟，降噪耳机开始更加普遍地采用数字技术进行降噪处理。将降噪滤波器改为数字滤波器后，大大简化了降噪耳机的调试过程，仅需在软件中修改几个参数便可进行实测，避免了重复焊接硬件电路的繁琐，同时数字滤波器精度非常高，可保证量产时的一致性。然而，通过数字信号进行滤波处理，要比直接使用模拟信号进行滤波处理多一个步骤，即需要将模拟信号转换为数字信号。将模拟信号转化为数字信号的装置叫做模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，简写ADC)，经ADC转化后的数字信号输入到数字信号处理(DigitalSignalProcessing，简写DSP)芯片进行处理，再经数模转换器(Digital-to-AnalogConverter，简写DAC)转换为模拟信号，用于输出降噪，其装置框图如图1所示，该降噪装置100中，模数转换器110、数字信号处理芯片120和数模转换器130依次连接。在数字降噪设计中，DSP中设置有降噪滤波器，用以得到与外界噪声反相的降噪信号，并输出给扬声器抵消噪声。通常为了得到较高的降噪量，设计的降噪滤波器具有很高的增益，最高增益可达20dB以上，图2为一种数字反馈降噪耳机的降噪滤波器曲线，从图2中可见，该降噪滤波器在低频段的增益最高达到30dB左右。图3为采用图2所示降噪滤波器的降噪装置在未接入输入时输出信号的傅里叶变换(FastFourierTransformation，简写FFT)曲线，其测试设备为AudioPrecision525音频分析仪。如图3所示，在现有的数字降噪装置中，数字降噪芯片存在比较大的延迟，在降噪滤波器设计时容易引进高频噪声，再加上ADC的噪声被放大，造成本底噪声较大，影响了整体的数字降噪效果。因此，需要提出一种能够降低数字降噪装置本底噪声的方法，来提高降噪效果，提高用户体验。
技术实现思路
鉴于现有技术数字降噪装置存在较高本底噪声的问题，提出了本专利技术的一种数字降噪方法、装置和一种音频播放设备，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：依据本专利技术的一个方面，提供了一种数字降噪方法，该方法包括：S110，采集环境噪声的模拟信号；S120，将所述模拟信号进行放大；S130，将放大后的所述模拟信号转换为数字信号，并进行反相处理，得到反相数字信号，反相处理的增益降低至0dB以下；S140，将得到的反相数字信号转换为模拟信号，输出到扬声器以抵消环境噪声；其中，步骤S120中放大的增益量，用以抵消步骤S130中反相处理降低的增益量。可选地，在步骤S120中，利用可编程增益放大器对所述模拟信号进行放大。可选地，在步骤S140中，在将转化的模拟信号输出到扬声器之前，还包括步骤：S141，将转换得到的模拟信号与待播放的音频信号进行叠加，将叠加后的信号输出到扬声器。依据本专利技术的另一个方面，提供了一种数字降噪装置，该数字降噪装置包括依次连接的放大单元、模数转换器、数字信号处理芯片和数模转换器；所述放大单元，用于接收环境噪声的模拟信号，将所述模拟信号放大，并发送给所述模数转换器；所述模数转换器，用于将放大后的所述模拟信号转换为数字信号，并发送给所述数字信号处理芯片；所述数字信号处理芯片，用于将接收到的数字信号进行反相处理，得到反相数字信号，并发送给所述数模转换器，所述数字信号处理芯片的增益降低至0dB以下；所述数模转换器，用于将得到的反相数字信号转换为模拟信号，输出到扬声器以抵消环境噪声；其中，所述放大单元的放大增益量，用以抵消所述数字信号处理芯片降低的增益量。可选地，所述放大单元为可编程增益放大器。可选地，该数字降噪装置还包括叠加单元；所述叠加单元连接在所述数模转换器和扬声器之间，用于接收所述数模转换器发送的模拟信号，并将所述模拟信号与待播放音频信号叠加，将叠加后的信号输出到扬声器。依据本专利技术的又一个方面，提供了一种音频播放设备，该音频播放设备包括依次连接的麦克风、放大单元、模数转换器、数字信号处理芯片、数模转换器和扬声器；所述麦克风，用于采集环境噪声的模拟信号，并发送给所述放大单元；所述放大单元，用于将接收到的所述模拟信号进行放大，并发送给所述模数转换器；所述模数转换器，用于将放大后的所述模拟信号转换为数字信号，并发送给所述数字信号处理芯片；所述数字信号处理芯片，用于将接收到的数字信号进行反相处理，得到反相数字信号，并发送给所述数模转换器，所述数字信号处理芯片的增益降低至0dB以下；所述数模转换器，用于将得到的反相数字信号转换为模拟信号，输出到扬声器以抵消环境噪声；所述扬声器，用于播放音频；其中，所述放大单元的放大增益量，用以抵消所述数字信号处理芯片降低的增益量。可选地，所述放大单元为可编程增益放大器。可选地，该音频播放设备还包括叠加单元；所述叠加单元连接在所述数模转换器和所述扬声器之间，用于接收所述数模转换器发送的模拟信号，并将所述模拟信号与待播放音频信号叠加，将叠加后的信号输出到扬声器。可选地，所述音频播放设备为耳机。综上所述，本专利技术的有益效果是：在对模拟信号进行模数转换之前，加入放大步骤，并将噪声信号反相处理的增益减小到0dB以下，由前述放大步骤弥补降噪滤波器减小的增益量，实现了增益前移，这样既保证了降噪所需的整体增益，又避免了模数转换引入的噪声被同时放大，提高了系统的信噪比，改善了用户体验。附图说明图1为现有技术一种数字降噪装置组成示意图；图2为现有技术一种数字降噪装置中数字信号处理芯片中滤波器曲线图；图3为现有技术一种数字降噪装置的本底噪声FFT曲线图；图4为本专利技术实施例一提供的一种数字降噪方法流程示意图；图5为本专利技术实施例二提供的一种数字降噪装置组成示意图；图6为本专利技术实施例二提供的一种数字降噪装置信号处理过程示意图；图7为本专利技术实施例二提供的一种数字降噪装置中数字信号处理芯片中滤波器曲线图；图8为本专利技术实施例二提供的一种数字降噪装置的本底噪声FFT曲线图；图9为本专利技术实施例三提供的一种音频播放设备组成示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术的技术构思是，在对模拟信号进行模数转换之前，加入放大步骤，并将反相处理中降噪滤波器的增益减小到0dB以下，由前述放大步骤弥补降噪滤波器减小的增益量，这样既保证了降噪所需的整体增益，又避免了模数转换过程引入的噪声被同时放大，提高了系统的信噪比。参考图2和图3所示，申请人在研发过程中发现，图3的本底噪声FFT曲线与图2的滤波器曲线形状基本一致，从而判定滤波器增益使本底噪声抬升，是产生较高本底噪声的重要原因。由于ADC本身存在各种噪声，如量化噪声等，这些噪声会同信号一起输入到DSP中，经滤波器滤波后输出到扬声器，导致本底噪声较大，佩戴时主观感受非常明显，例如可听到较大的“沙沙”声，尤其是在有较高降噪量时，外界噪声进入耳机内后被明显降低，本底噪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字降噪方法，其特征在于，该方法包括：S110，采集环境噪声的模拟信号；S120，将所述模拟信号进行放大；S130，将放大后的所述模拟信号转换为数字信号，并进行反相处理，得到反相数字信号，反相处理的增益降低至0dB以下；S140，将得到的反相数字信号转换为模拟信号，输出到扬声器以抵消环境噪声；其中，步骤S120中放大的增益量，用以抵消步骤S130中反相处理降低的增益量。

【技术特征摘要】
1.一种数字降噪方法，其特征在于，该方法包括：S110，采集环境噪声的模拟信号；S120，将所述模拟信号进行放大；S130，将放大后的所述模拟信号转换为数字信号，并进行反相处理，得到反相数字信号，反相处理的增益降低至0dB以下；S140，将得到的反相数字信号转换为模拟信号，输出到扬声器以抵消环境噪声；其中，步骤S120中放大的增益量，用以抵消步骤S130中反相处理降低的增益量。2.如权利要求1所述的数字降噪方法，其特征在于，在步骤S120中，利用可编程增益放大器对所述模拟信号进行放大。3.如权利要求1所述的数字降噪方法，其特征在于，在步骤S140中，在将转化的模拟信号输出到扬声器之前，还包括步骤：S141，将转换得到的模拟信号与待播放的音频信号进行叠加，将叠加后的信号输出到扬声器。4.一种数字降噪装置，其特征在于，该数字降噪装置包括依次连接的放大单元、模数转换器、数字信号处理芯片和数模转换器；所述放大单元，用于接收环境噪声的模拟信号，将所述模拟信号放大，并发送给所述模数转换器；所述模数转换器，用于将放大后的所述模拟信号转换为数字信号，并发送给所述数字信号处理芯片；所述数字信号处理芯片，用于将接收到的数字信号进行反相处理，得到反相数字信号，并发送给所述数模转换器，所述数字信号处理芯片的增益降低至0dB以下；所述数模转换器，用于将得到的反相数字信号转换为模拟信号，输出到扬声器以抵消环境噪声；其中，所述放大单元的放大增益量，用以抵消所述数字信号处理芯片降低的增益量。5.如权利要求4所述的数字降噪装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于锴，华洋，王若蕙，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37