一种耳机通话降噪方法及耳机技术

技术编号:23450262 阅读:54 留言:0更新日期:2020-02-28 23:28
本发明专利技术提供一种耳机通话降噪方法及耳机。在一个实施例中,通过至少一个外部传声器接收人耳外部的多个第一语音信号;通过一个内耳传声器接收人耳内部的第二语音信号;并将所述多个第一语音信号和第二语音信号转换到频域中;对多个第一语音信号进行波束合成得到第三语音信号;对第二语音信号进行回声抵消处理以及频谱延拓处理得到第四语音信号;计算第三语音信号中各个频点的信噪比,通过所述信噪比对第三语音信号和第四语音信号进行加权处理得到第五语音信号,将第五语音信号转换到时域并输出。在低信噪比及较多说话人干扰等复杂声学场景下,能有效拾取佩戴者语音并抑制其他噪声。

A noise reduction method and earphone

【技术实现步骤摘要】
一种耳机通话降噪方法及耳机
本专利技术涉及语音降噪
,尤其涉及一种耳机通话降噪方法及耳机。
技术介绍
随着互联网及人工智能技术的发展,耳机已经被赋予了多种功能,包括听音乐、语音通话及语音助手等。实际应用中,耳机传声器接收信号中也会拾取各种各样的噪声,包括地铁噪声、马路噪声这类较为平稳的环境噪声,以及附近其他说话人或商城、高铁站广播产生的非平稳噪声。这些噪声不仅会使得佩戴者自身感到不适,同时也会影响通话质量及人机语音交互性能。因此,越来越多的耳机增加了通话降噪及主动降噪等功能。通话降噪技术往往将传声器置于耳机壳外拾取佩戴者语音,使用波束形成及后滤波技术对佩戴者说话语音进行增强,对环境噪声及其他干扰噪声进行抑制。主动降噪技术中,自适应降噪系统往往包括分别置于耳内及耳外的反馈传声器。耳外传声器拾取噪声信号作为参考信号,将当前信号经耳机系统模型的传递函数作用后预测耳罩内的噪声,然后将预测噪声反相后与所需音频信号进行叠加,最终传送给耳机换能器,从而获得降噪效果。目前常用的耳机通话降噪方法主要分为三类,第一类是采用基于传声器阵列的语音增强算法对目标方向语音进行增强,通过自适应波束技术对佩戴者语音进行增强,但该方法在低信噪比情况下性能会严重下降。第二类是基于辅助传感器的方法进行降噪,采用例如振动传感器或者加速度传感器(例如骨导传感器)等提取佩戴者语音,该类方法在低信噪比情况下可以有效提取佩戴者中低频语音,但该类传感器需要佩戴者正确佩戴耳机且成本较高。第三类是使用机器学习方法对接收信号进行语音增强,该类方法可以有效去除动态噪声但计算资源及内存占用较多。实际应用中,对于主动降噪的半入耳式或入耳式耳机,内耳传声器接收信号经处理后可辅助进行降噪处理。相比于壳外传声器,内耳传声器具有以下优点:1、紧耦合佩戴的入耳式耳机,内耳传声器能隔绝环境噪声(被动隔声+主动降噪)在20dB以上,隔绝风噪可达25dB以上;2、佩戴者的语音能通过骨导在耳道内形成比较好的中低频响应;3、松耦合佩戴的浅入耳式耳机,内耳传声器能一定程度隔绝风噪,特别是自然风状态。同时,内耳传声器也具有一定的局限性:1、包含耳机扬声器的信号成分较多,需要额外的回声抵消处理;2、内耳传声器接收信号中目标语音的中高频成分丢失严重,在高信噪比情况下中高频成分音质明显差于壳外传声器接收信号。
技术实现思路
有鉴于此,本申请实施例提供了一种耳机通话降噪方法及耳机。第一方面,本专利技术申请提供一种耳机通话降噪方法,包括:通过至少一个外部传声器接收人耳外部的多个第一语音信号;通过一个内耳传声器接收人耳内部的第二语音信号;并将所述多个第一语音信号和第二语音信号转换到频域中;对多个第一语音信号进行波束合成得到第三语音信号;对第二语音信号进行回声抵消处理以及频谱延拓处理得到第四语音信号;计算第三语音信号中各个频点的信噪比,通过所述信噪比对第三语音信号和第四语音信号进行加权处理得到第五语音信号,将第五语音信号转换到时域并输出。可选地,所述第一语音信号、第二语音信号均包括:目标语音信号、平稳态噪声和瞬态噪声。可选地,其特征在于,所述对多个第一语音信号进行波束合成得到第三语音信号包括:当通过一个外部传声器接收人耳外部的第一语音信号时,对接收的第一语音信号进行后滤波处理得到第三语音信号;当通过至少两个外部传声器接收人耳外部的多个第一语音信号时,将至少两个外部传声器接收的多个第一语音信号形成固定波束,并对目标方向上的语音进行增强,输出固定波束信号;通过构造阻塞矩阵对第一语音信号中目标方向上的语音进行抑制,得到参考噪声信号;对固定波束信号和参考噪声信号进行自适应滤波处理以及后滤波处理得到第三语音信号。可选地,其特征在于,所述对固定波束信号和参考噪声信号进行自适应滤波处理以及后滤波处理得到第三语音信号包括:对第一语音信号进行时延和DOA估计,并计算出目标声源与外部传声器阵列端射连线的第一夹角,然后通过第一夹角控制滤波器更新。可选地,所述计算第三语音信号中各个频点的信噪比包括:估计第三语音信号中小于等于3kHz的各频点的信噪比。第二方面,本专利技术申请提供一种通话降噪耳机,包括:至少一个外部传声器和一个内耳传声器安装在耳机上;所述至少一个外部传声器安装在耳机佩戴时远离人耳的一侧,用于接收人耳外部的多个第一语音信号;所述内耳传声器安装在耳机佩戴时与人耳接触的一侧,用于接收人耳内部的第二语音信号;处理单元,用于对第一语音信号进行波束合成得到第三语音信号;对第二语音信号进行回声抵消处理以及频谱延拓处理得到第四语音信号;所述处理单元,还用于计算第三语音信号中各个频点的信噪比,通过所述信噪比对第三语音信号和第四语音信号进行加权处理得到第五语音信号;输出单元,用于将第五语音信号转换到时域并输出。可选地,所述第一语音信号、第二语音信号均包括:目标语音信号、平稳态噪声和瞬态噪声。可选地,所述对多个第一语音信号进行波束合成得到第三语音信号包括:当通过一个外部传声器接收人耳外部的第一语音信号时,对接收的语音信号进行后滤波处理得到第三语音信号;当通过至少两个外部传声器接收人耳外部的多个第一语音信号时,将至少两个外部传声器接收的多个第一语音信号形成固定波束,并对目标方向上的语音进行增强,输出固定波束信号;通过构造阻塞矩阵对第一语音信号中目标方向上的语音进行抑制,得到参考噪声信号;对固定波束信号和参考噪声信号进行自适应滤波处理以及后滤波处理得到第三语音信号。可选地,所述对固定波束信号和参考噪声信号进行自适应滤波处理以及后滤波处理得到第三语音信号包括:对第一语音信号进行时延和DOA估计,并计算出目标声源与外部传声器阵列端射连线的第一夹角,通过第一夹角控制滤波器更新。可选地,所述计算第三语音信号中各个频点的信噪比包括:估计第三语音信号中小于等于3kHz的各频点的信噪比。本申请实施例提供了一种耳机通话降噪方法及耳机,在一个实施例中,利用耳机壳体外传声器阵列进行波束形成,得到波束输出信号;并对内耳传声器低频信号进行提取及增强;将增强后的信号进行频谱拓展,并与波束输出信号进行融合,得到增强后佩戴者语音信号。在低信噪比及多说话人干扰等复杂声学场景下,能有效拾取佩戴者语音并抑制其他噪声,为后续的语音通话及语音识别技术提供重要依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,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它的附图。图1为本专利技术申请一种通话降噪耳机的信号模型图;图2为本专利技术申请一种通话降噪耳机的结构示意图;图3为2麦通话降噪耳机与本专利技术申请的3麦通话降噪耳机的传声器阵列本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种耳机通话降噪方法,包括:/n通过至少一个外部传声器接收人耳外部的多个第一语音信号;通过一个内耳传声器接收人耳内部的第二语音信号;并将所述多个第一语音信号和第二语音信号转换到频域中;/n对多个第一语音信号进行波束合成得到第三语音信号;/n对第二语音信号进行回声抵消处理以及频谱延拓处理得到第四语音信号;/n计算第三语音信号中各个频点的信噪比,通过所述信噪比对第三语音信号和第四语音信号进行加权处理得到第五语音信号,将第五语音信号转换到时域并输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种耳机通话降噪方法,包括:
通过至少一个外部传声器接收人耳外部的多个第一语音信号;通过一个内耳传声器接收人耳内部的第二语音信号;并将所述多个第一语音信号和第二语音信号转换到频域中;
对多个第一语音信号进行波束合成得到第三语音信号;
对第二语音信号进行回声抵消处理以及频谱延拓处理得到第四语音信号;
计算第三语音信号中各个频点的信噪比,通过所述信噪比对第三语音信号和第四语音信号进行加权处理得到第五语音信号,将第五语音信号转换到时域并输出。


2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一语音信号、第二语音信号均包括:目标语音信号、平稳态噪声和瞬态噪声。


3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对多个第一语音信号进行波束合成得到第三语音信号包括:
当通过一个外部传声器接收人耳外部的第一语音信号时,对接收的第一语音信号进行后滤波处理得到第三语音信号;
当通过至少两个外部传声器接收人耳外部的多个第一语音信号时,将至少两个外部传声器接收的多个第一语音信号形成固定波束,并对目标方向上的语音进行增强,输出固定波束信号;通过构造阻塞矩阵对第一语音信号中目标方向上的语音进行抑制,得到参考噪声信号;
对固定波束信号和参考噪声信号进行自适应滤波处理以及后滤波处理得到第三语音信号。


4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对固定波束信号和参考噪声信号进行自适应滤波处理以及后滤波处理得到第三语音信号包括:
对第一语音信号进行时延和DOA估计,并计算出目标声源与外部传声器阵列端射连线的第一夹角通过第一夹角控制滤波器更新。


5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述计算第三语音信号中各个频点的信噪比包括:估计第三语音信号中小于等于3kHz的各频点的信噪比。


6.一种通话降噪耳机,包括:
至少一个外部...

【专利技术属性】
技术研发人员:邱锋海项京朋
申请(专利权)人:北京声加科技有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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