声音补偿方法、系统及耳机技术方案

本发明专利技术提出一种声音补偿方法、系统及耳机，涉及声学与信号处理领域，该方法包括：确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数和第二声特性传递函数；确定发声处到声补偿处的第三声特性传递函数；根据第一声特性传递函数、第二声特性传递函数以及第三声特性传递函数，确定声补偿滤波器传递函数。与现有技术相比，本发明专利技术能够克服扬声器本身的发声限制以及左右耳无时差听音问题，实现佩戴护耳装置听到的声音与裸耳听到的声音一致，高度还原环境声，使得用户在佩戴护耳装置时能够精确监听环境声，避免由于无法精确监听环境声带来的误判而造成的危险，且该方法简单，易于实施。

Voice compensation method, system and earphone

The invention provides a sound compensation method, system and earphone, which relates to the field of acoustics and signal processing. The method includes: determining the first acoustic characteristic transfer function and the second acoustic characteristic transfer function from the sound pickup to the sound compensation; determining the third acoustic characteristic transfer function from the sound production to the sound compensation; and transferring according to the first acoustic characteristic. The transfer function of the acoustic compensation filter is determined by the function, the second acoustic characteristic transfer function and the third acoustic characteristic transfer function. Compared with the prior art, the invention can overcome the voice limitation of the loudspeaker itself and the problem of no time difference between left and right ears, realize that the sound heard by the wearing ear protector is consistent with that heard by the bare ear, and highly restore the environmental sound, so that the user can accurately monitor the environmental sound while wearing the ear protector, and avoid the inaccuracy due to inaccuracy. It is easy to monitor the danger caused by the misjudgement of the environmental vocal cords, and the method is simple and easy to implement.

【技术实现步骤摘要】
声音补偿方法、系统及耳机
本专利技术涉及声学与信号处理领域，具体而言，涉及一种声音补偿方法、系统及耳机。
技术介绍
对于在强环境噪声下工作的人员，为保护听力，必须在双耳上佩带保护装备，现有的保护装备包括耳塞和主动降噪耳机。耳塞是一种利用被动降噪的方式减小环境噪声对人耳听力的损伤；主动降噪耳机通过被动降噪与主动降噪结合的方式起到很好环境噪声消除效果，保护人的听力。不论是耳塞还是主动降噪耳机，在减弱环境噪声的同时也屏蔽了一些有用的声音信息，例如在恶劣的环境噪声中作战的士兵，为了保护听力必须一直佩带主动降噪耳机且不允许摘下，然而，在需要通过环境声判断身处的状况或敌军的状况时，由于人类习惯于在裸露双耳的情况下，对周围的环境声进行感知与判断，并通过左耳与右耳接收声音的时差对声源进行定位，此时主动降噪耳机对其佩带人员具有极大的干扰作用。现有技术中，在主动降噪耳机中设置监听模式，使得佩戴者不用摘下耳机就能感知周围的环境声，其做法是利用耳机的前馈麦克风拾取环境噪声，并利用耳机内的扬声器将该声音播放出来，这种方法的缺点在于，一方面，左右耳为同时接收到扬声器播放的声音，无法利用接收声音的时差对生源定位，另一方面，由于扬声器本身的性能限制，很多环境声无法播放而导致的环境声复现失真。
技术实现思路
针对上述提出的问题，本专利技术提出一种声音补偿方法、系统及耳机，以解决环境声无法精准复现的问题。第一方面，本专利技术实施例提出一种声音补偿方法，包括：确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数和第二声特性传递函数；确定发声处到声补偿处的第三声特性传递函数；根据所述第一声特性传递函数、所述第二声特性传递函数以及所述第三声特性传递函数，确定声补偿滤波器传递函数。进一步地，确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数，包括：在裸耳情况下，分别测量声源在拾声处的第一声音信号和在声补偿处的第二声音信号；根据所述第一声音信号和所述第二声音信号，利用时域建模方法确定所述第一声特性传递函数。进一步地，确定拾声处到声补偿处的第二声特性传递函数，包括：在佩戴护耳装置的情况下，分别测量声源在拾声处的第三声音信号和在声补偿处的第四声音信号；根据所述第三声音信号和所述第四声音信号，利用时域建模方法确定所述第二声特性传递函数。进一步地，确定发声处到声补偿处的第三声特性传递函数，包括：分别测量补偿声源在发声处的第五声音信号和在声补偿处的第六声音信号；根据所述第五声音信号和所述第六声音信号，利用时域建模方法确定所述第三声特性传递函数。进一步地，所述时域建模方法为最小二乘类建模方法。第二方面，本专利技术实施例提出一种声音补偿系统，包括声音检测装置，补偿滤波器以及发声装置；所述声音检测装置与所述补偿滤波器连接，所述补偿滤波器与所述发声装置连接；所述声音检测装置用于拾取声音信号；所述补偿滤波器基于所述拾取的声音信号，及通过第一方面所述的声音补偿方法所确定的声补偿滤波器传递函数，生成所述补偿信号；所述发声装置根据所述补偿信号，发出补偿声信号。第三方面，本专利技术实施例还提出一种耳机，包括第二方面所述的声音补偿系统，还包括主动降噪系统，用于消除环境噪声。进一步地，包括切换开关，用于在环境声监听模式和主动降噪模式间切换。本专利技术实施例提出的声音补偿方法包括：确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数和第二声特性传递函数；确定发声处到声补偿处的第三声特性传递函数；根据第一声特性传递函数、第二声特性传递函数以及第三声特性传递函数，确定声补偿滤波器传递函数。与现有技术相比，本方法能够克服扬声器本身的发声限制以及左右耳无时差听音问题，实现佩戴护耳装置听到的声音与裸耳听到的声音一致，高度还原环境声，使得用户在佩戴护耳装置时能够精确监听环境声，避免由于无法精确监听环境声带来的误判而造成的危险，且该方法简单，易于实施。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的一种声音补偿方法的步骤流程图；图2示出了本专利技术实施例提供的一种声音补偿方法的原理框图；图3示出了本专利技术实施例提供的一种声音补偿系统的结构框图；图4示出了本专利技术实施例提供的一种耳机的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”“第三”、“第四”、“第五”及“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。实施例1如图1所示的声音补偿方法步骤流程图，本专利技术实施例提供一种声音补偿方法，包括如下步骤：S100：确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数P0和第二声特性传递函数P1；S200：确定发声处到声补偿处的第三声特性传递函数S；S300：根据第一声特性传递函数P0、第二声特性传递函数P1以及第三声特性传递函数S，确定声补偿滤波器传递函数H。在一个实施方式中，如图2所示的声音补偿原理框图，图2中(a)表示裸耳状态下，拾声处的声信号x经过第一声特性传递函数P0后达到声补偿处后变为声信号y0；(b)表示双耳在佩戴护耳装置的状态下，拾声处的声信号x经过第二声特性传递函数P1后达到声补偿处后变为声信号y1，同时声信号x经过补偿滤波器传递函数H后再经过第三声特性传递函数S到达声补偿处后变为声信号y2，声信号y1和声信号y2叠加，得到声信号y，为使裸耳状态与佩戴护耳装置状态下，声补偿处听到的声音是一样的，应使得y＝y0。在一个实施方式中，上述步骤S100中，确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数P0，包括如下步骤：S110：在裸耳情况下，分别测量声源在拾声处的第一声音信号x1和在声补偿处的第二声音信号x2。S120：根据第一声音信号x1和所述第二声音信号x2，利用时域建模方法确定第一声特性传递函数P0。在一个实施方式中，上述步骤S100中，确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数P1，包括如下步骤：S130：在佩戴护耳装置的情况下，分别测量声源在拾声处的第三声音信号x3和在声补偿处的第四声音信号x4。S140：根据所述第三声音本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声音补偿方法，其特征在于，包括：确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数和第二声特性传递函数；确定发声处到声补偿处的第三声特性传递函数；根据所述第一声特性传递函数、所述第二声特性传递函数以及所述第三声特性传递函数，确定声补偿滤波器传递函数。

【技术特征摘要】
1.一种声音补偿方法，其特征在于，包括：确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数和第二声特性传递函数；确定发声处到声补偿处的第三声特性传递函数；根据所述第一声特性传递函数、所述第二声特性传递函数以及所述第三声特性传递函数，确定声补偿滤波器传递函数。2.根据权利要求1所述的声音补偿方法，其特征在于，所述确定拾声处到声补偿处的第一声特性传递函数，包括：在裸耳情况下，分别测量声源在拾声处的第一声音信号和在声补偿处的第二声音信号；根据所述第一声音信号和所述第二声音信号，利用时域建模方法确定所述第一声特性传递函数。3.根据权利要求1所述的声音补偿方法，其特征在于，所述确定拾声处到声补偿处的第二声特性传递函数，包括：在佩戴护耳装置的情况下，分别测量声源在拾声处的第三声音信号和在声补偿处的第四声音信号；根据所述第三声音信号和所述第四声音信号，利用时域建模方法确定所述第二声特性传递函数。4.根据权利要求1所述的声音补偿方法，其特征在于，所述确定发...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞安波，
申请(专利权)人：会听声学科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11