基于零陷滤波的耳机辅听方法和耳戴式设备技术

本申请公开了基于零陷滤波的耳机辅听方法和耳戴式设备，针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，针对接收到两路语音信号中的任一路语音信号增加信号时延，与另一路语音信号做差分，通过调节信号时延，使两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应。该方法能够对不同频率的信号，在人嘴方向上形成零陷响应，以抑制佩戴者语音信号，具有低功耗低延时的特点，能够在极低信噪比条件下，有效抑制佩戴者语音信号，以改善耳机辅听效果。

Earphone auxiliary hearing method and earphone based on zero trap filter

【技术实现步骤摘要】
基于零陷滤波的耳机辅听方法和耳戴式设备
本申请属于电声
，具体涉及一种基于零陷滤波的耳机辅听方法和耳戴式设备。
技术介绍
耳机的种类繁多，按照其外型结构可分为头戴式耳机、有线耳机以及无线蓝牙耳机。随着蓝牙、音频编码、集成电路以及人工智能等技术的快速发展，耳机逐渐向无线化、智能化的趋势靠近，人们对耳机设备的便携性、可控性、多功能性的要求也越来越高。因此，真无线立体声蓝牙耳机自问世以来就倍受相关领域学者的关注和研究。传统的真无线蓝牙耳机已经被赋予了音频播放、语音通话以及人机交互等功能。然而，耳机在一定程度上隔离了佩戴者外界声环境，当人们与周围环境中的人出现沟通交流，或者想回归现实环境中时，往往需要摘卸耳机。耳机的频繁佩戴与摘卸比较麻烦，影响用户使用体验，如何避免耳机使用过程中的频繁佩戴与摘卸，达到更好的用户体验，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请公开了一种基于零陷滤波的耳机辅听方法和耳戴式设备，旨在提高耳机辅听性能。针对以上技术问题，本申请第一方面实施例提供了一种基于零陷滤波的耳机辅听方法，针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，使两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应。可选的，针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，具体包括：针对接收到两路语音信号中的任一路语音信号增加信号时延，与另一路语音信号做差分，输出差分波束形成信号。可选的，针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理之前，进一步包括：确定接收到的两路语音信号中佩戴者语音信号的入射角度差；针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，使两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应，具体包括：调节信号时延，使两路语音信号中的佩戴者语音信号之间的入射角度差落入预设范围内时形成零陷响应。可选的，调整信号时延，具体包括：当两路语音信号基于单侧双传声器接收时，根据声速和单侧双传声器的两个传声器之间的距离，确定信号时延的参考值，调节信号时延为参考值的相反数；和/或，当两路语音信号基于双侧双传声器接收时，调节信号时延为0。可选的，使两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应之后，进一步包括：采用窗函数，对差分波束形成信号进行分帧处理，以及通过傅里叶变换得到输出信号的频谱。可选的，通过傅里叶变换得到输出信号的频谱之后，进一步包括：对输出信号的频谱进行频率补偿，恢复输出信号中的低频成分。第二方面，本申请实施例还提供一种耳戴式设备，包括用于接收两路语音信号的双传声器，耳戴式设备还包括波束形成器，其中：波束形成器，用于针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，使两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应。可选的，差分波束形成器，具体用于：针对接收到两路语音信号中的任一路语音信号增加信号时延，与另一路语音信号做差分，输出差分波束形成信号；耳戴式设备中设有微处理器，微处理器，用于：确定接收到的两路语音信号中佩戴者语音信号的入射角度差；调节信号时延，使两路语音信号中的佩戴者语音信号之间的入射角度差落入预设范围内时形成零陷响应。可选的，微处理器，具体用于：当两路语音信号基于单侧双传声器接收时，根据声速和单侧双传声器的两个传声器之间的距离，确定信号时延的参考值，调节信号时延为参考值的相反数；和/或，当两路语音信号基于双侧双传声器接收时，调节信号时延为0。可选的，微处理器，还用于：采用窗函数，对差分波束形成信号进行分帧处理，以及通过傅里叶变换得到输出信号的频谱；或者，耳戴式设备还设有频率补偿器，用于对输出信号的频谱进行频率补偿，恢复输出信号中的低频成分。本申请实施例提供一种基于零陷滤波的耳机辅听方法，针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，使两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应，达到抑制佩戴者语音的目的，可以在低信噪比的复杂声环境，尤其在双工对话场景中，保持良好的耳机辅听模式用户体验，达到了在低信噪比情况下有效抑制佩戴者自身的干扰语音，并可选择增强外界目标语音同时恢复外界环境声，提高了耳机辅听性能。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的一些实施例，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是本申请实施例公开的一种基于零陷滤波的耳机辅听方法的方法流程图；图2a-图2c分别为本申请实施例中佩戴者的正面、侧面和俯视图；图3是本申请实施例公开的双传声器语音通信系统的一阶差分波束形成器的模型示意图；图4a-图4d分别是本申请实施例公开的0°方向零陷波束形成器波束响应图；图5a-图5d分别为本申请实施例公开的90°方向零陷波束形成器波束响应图；图6是本申请实施例公开的一种耳戴式设备结构示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请实施例保护的范围。耳机在一定程度上隔离了佩戴者外界声环境，当人们与周围环境中的人出现沟通交流，或者想回归现实环境中时，往往需要摘卸耳机。为了避免人们重复的佩戴和摘卸耳机，新一代真无线蓝牙耳机新增了辅听模式，也称为通透模式。在该模式下，耳机扬声器将还原外界目标语音，使佩戴者能够无障碍的与外界进行交流。开启辅听模式的蓝牙耳机类似于助听器，两者的不同之处在于：助听器主要面向听力损失患者，重在提高患者对语音的感知度；耳机主要面向正常听力人群，其辅听模式重在消除耳机的堵耳效应以恢复外界环境声。因此，助听器与耳机辅听模式的内置算法侧重点有所不同：由于听障人群的听阈范围与正常人不同，因此宽动态压缩技术、移频压缩技术是助听器系统的关键技术，而耳机辅听模式的关键技术包括耳机均衡、语音降噪技术等。辅听模式加强了耳机的实用性，可提高人们使用真无线耳机的便利性，提高了用户使用体验。由于耳机传声器系统拾取的佩戴者语音能量过大，使耳机扬声器不可避免的放大了佩戴者语音，降低了佩戴者的听觉舒适度，因此，本申请重点关注针对佩戴者语音信号的降噪算法。由于真无线蓝牙耳机采用电池供电，内置算法功耗不宜过大。本申请根据耳机位置和佩戴者语音位置相对固定的特点，提出首先利用双耳传声器阵列进行零陷波束形成，以抑制佩戴者语音，并增强外界目标语音。然后采用低通频率补偿滤波器，以解决语音信号低频部分能量衰减的问题。该方法具有较高的鲁棒性，并且具有低功耗低延时的特点，既可以应用于非实时的语音增强技术，也可以应用于实时语音增强技术中。在本申请实施例中，每个耳戴式设备(例如耳机)内有两个传声器，接收两路语音信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于零陷滤波的耳机辅听方法，所述方法包括：/n针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，使所述两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应。/n

【技术特征摘要】
1.基于零陷滤波的耳机辅听方法，所述方法包括：
针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，使所述两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，具体包括：
针对接收到两路语音信号中的任一路语音信号增加信号时延，与另一路语音信号做差分，输出差分波束形成信号。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理之前，进一步包括：
确定接收到的两路语音信号中佩戴者语音信号的入射角度差；
针对接收到的两路语音信号，进行差分波束形成处理，使所述两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应，具体包括：
调节所述信号时延，使所述两路语音信号中的佩戴者语音信号之间的入射角度差落入预设范围内时形成零陷响应。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，调整所述信号时延，具体包括：
当所述两路语音信号基于单侧双传声器接收时，根据声速和所述单侧双传声器的两个传声器之间的距离，确定所述信号时延的参考值，调节所述信号时延为所述参考值的相反数；和/或，
当所述两路语音信号基于双侧双传声器接收时，调节所述信号时延为0。


5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，使所述两路语音信号中的佩戴者语音信号之间形成零陷响应之后，进一步包括：
采用窗函数，对所述差分波束形成信号进行分帧处理，以及通过傅里叶变换得到输出信号的频谱。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：项京朋，邱锋海，王之禹，
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