一种基于噪声分析的主动降噪处理方法、系统及芯片技术方案

本发明专利技术提供一种基于噪声分析的主动降噪处理方法、系统及芯片，其处理方法主要包括：由设置在耳机与使用者耳部所包围的腔体内的麦克风接收腔体内的原声声波并将其转换为原声信号；将原声信号与在时域上做延迟处理的音源信号比对，得到噪声信号及其音频参数；根据噪声信号的音频参数与音源信号的音频参数，分析噪声信号的类型、主观属性和声学效应；根据噪声信号的类型、主观属性和声学效应选择降噪模式；根据降噪模式以及噪声信号和音源信号的音频参数生成降噪信号；将降噪信号与音源信号调制为目标信号；由换能器将目标信号转换为目标声波并输出。本发明专利技术通过分析噪声的音频参数获取噪声信号的类型和心理声学特点，以生成基于心理声学降噪策略的降噪信号，降低了降噪信号延迟对主动降噪效果的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于噪声分析的主动降噪处理方法、系统及芯片
本专利技术涉及音频分析及处理
，尤其涉及一种基于噪声分析的主动降噪处理方法、系统及芯片。
技术介绍
声音是由物体振动产生的，而振动在弹性介质中的传播形式就是声波，处于一定频率范围内(20～20000Hz)的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。噪声(noise)通常定义为“不需要的声音”(unwantedsound)。从生理学观点来看，噪声是一类引起人烦躁或音量过强危害人体健康的声音，即凡是干扰人们休息、学习和工作以及对人们所要听到的声音产生干扰的声音，都属于噪声。为了保障人们的正常生活与身体健康，应当尽可能地杜绝噪声对人体或人耳的作用，而在该过程中所应用的技术手段，即降噪技术。降噪技术通常分为被动降噪技术与主动降噪技术。主动降噪技术，即“有源消声”技术，其与传统的在声源处、在传播过程中以及在人耳处通过阻挡、谐振、吸振的被动降噪方式不同。在高音质耳机领域，主动降噪技术通过制造与噪声频谱相同、相位相反的消噪声来抵消所要消除的噪声，从而主动地消除噪声。主动降噪技术实现的关键，在于如何快速、准确地获得消噪声。现有的主动降噪耳机通过安置在耳机内的麦克风收集使用者耳部附近能够接收到的环境噪声信号，再将噪声信号滤波、反相调制，最终通过换能器输出与噪声信号振幅相同、相位相反的消噪声波来抵消噪声。但是，由于上述获取噪声信号以及消噪信号的调制、输出过程需要一定的处理时间，这使得消噪声波与噪声声波的传播存在一定延迟，导致主动降噪效果的减弱，特别是对于短促的脉冲噪声，例如物体间的碰撞噪声，消噪声波将延迟于噪声声波被人耳接收，导致噪声不能够被完全消除，并且延迟出现的消噪声波反而增加了人耳处“不需要的声音”输入，更加影响使用者的收听体验。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺点，本专利技术提供一种基于噪声分析的主动降噪处理方法，其具体包括：步骤S110：由设置在耳机与使用者耳部所包围的腔体内的麦克风接收腔体内的原声声波并将其转换为原声信号。步骤S120：将原声信号与在时域上做延迟处理的音源信号比对，得到噪声信号以及噪声信号的音频参数。步骤S130：根据噪声信号的音频参数与音源信号的音频参数，分析噪声信号的类型、主观属性和声学效应。步骤S140：根据噪声信号的类型、主观属性和声学效应选择降噪模式。步骤S150：根据降噪模式以及噪声信号和音源信号的音频参数生成降噪信号。步骤S160：将降噪信号与音源信号调制为目标信号。步骤S170：由换能器将目标信号转换为目标声波并输出。优选地，所述音频参数包括噪声信号的振幅、频率和相位参数。优选地，所述主观属性包括强度阈、差阈、响度、音调、音色和音长。优选地，所述声学效应包括余音、声掩蔽、非线性和双耳效应。优选地，所述降噪模式包括忽略模式、减法模式、掩蔽模式、反相模式以及预估补偿模式。优选地，所述忽略模式不对噪声信号进行处理。优选地，所述减法模式根据噪声信号的主观属性和声学效应，将噪声信号中不会引起使用者听觉反应的部分滤除。优选地，所述掩蔽模式根据噪声信号的类型、音频参数和音源信号的音频参数生成能够对噪声信号形成声掩蔽的消噪信号。优选地，所述反相模式根据时间延迟处理噪声信号，根据处理后的噪声信号反相获得降噪信号。优选地，所述预估补偿模式根据噪声信号的周期性特征直接基于已接收到的噪声信号生成降噪信号。优选地，所述步骤S150采用所述降噪模式中的一种降噪模式；或者，所述步骤S150采用多种所述降噪模式的组合生成降噪信号。优选地，所述步骤S120中音源信号在时域上的延迟时间为从所述麦克风接收原声声波到所述换能器输出目标声波所需的时间。优选地，所述延迟时间不大于0.5毫秒。本专利技术还提供了一种基于噪声分析的主动降噪处理系统，包括：设置在耳机与使用者耳部所包围的腔体内的麦克风，用于接收所述腔体内的原声声波并将其转换为原声信号；解析单元，用于将原声信号与在时域上做延迟处理的音源信号比对，得到噪声信号以及噪声信号的音频参数；分析单元，用于根据噪声信号的音频参数与音源信号的音频参数，分析噪声信号的类型、主观属性和声学效应；选择单元，用于根据噪声信号的类型、主观属性和声学效应选择降噪模式；信号生成单元，用于根据降噪模式以及噪声信号和音源信号的音频参数生成降噪信号；调制单元，用于将降噪信号与音源信号调制为目标信号；换能器，用于将目标信号转换为目标声波并输出。本专利技术还提供了一种基于噪声分析的主动降噪处理芯片，包括所述主动降噪处理系统中的解析单元、分析单元、选择单元、信号生成单元。其中，所述主动降噪处理芯片为SIP封装芯片，所述解析单元、分析单元、选择单元、信号生成单元分别为具有相应功能的功能型集成电路芯片，通过分层封装工艺进行封装；或者，所述主动降噪处理芯片为处理器芯片，所述解析单元、分析单元、选择单元、信号生成单元分别为具有相应功能的程序，所述主动降噪处理芯片通过执行各功能程序实现所述主动降噪处理方法中的步骤S120至步骤S150。本专利技术提供了一种基于噪声分析的主动降噪处理方法、系统及芯片，通过分析噪声的音频参数获取噪声信号的类型和心理声学特点，并将其与音源信号的音频参数结合分析，以基于心理声学的降噪策略生成降噪信号，降低了降噪信号延迟对主动降噪处理效果的影响。附图说明图1为本专利技术实施例一种基于噪声分析的主动降噪处理方法流程图。图2为本专利技术实施例一种基于噪声分析的主动降噪处理系统工作原理图。其中，主动降噪处理系统-100、麦克风-110、主动降噪处理芯片-120、解析单元-121、分析单元-122、选择单元-123、信号生成单元-124、调制单元-130、换能器-140、原声声波-21、目标声波-22、原声信号-31、降噪模式-32、噪声信号-33、降噪信号-34、目标信号-35。具体实施方式为了提高主动降噪设备的降噪效果，本专利技术所提供的基于噪声分析的主动降噪处理方法及系统是通过以下技术方案实现的：实施例1：请参阅图1，其中，图1为本专利技术实施例一种基于噪声分析的主动降噪处理方法流程图。本实施例提供一种基于噪声分析的主动降噪处理方法，其具体包括：步骤S110：由设置在耳机与使用者耳部所包围的腔体内的麦克风110接收腔体内的原声声波21并将其转换为原声信号31。步骤S120：将原声信号31与在时域上做延迟处理的音源信号比对，得到噪声信号33以及噪声信号33的音频参数。步骤S130：根据噪声信号33的音频参数与音源信号的音频参数，分析噪声信号33的类型、主观属性和声学效应。步骤S140：根据噪声信号33的类型、主观属性和声学效应选择降噪模式32。步骤S150：根据降噪模式32以及噪声信号33和音源信号的音频参数生成降噪信号34。步骤S160：将降噪信号34与音源信号调制为目标信号35。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于噪声分析的主动降噪处理方法，其特征在于，包括：/n步骤S110：由设置在耳机与使用者耳部所包围的腔体内的麦克风接收腔体内的原声声波并将其转换为原声信号；/n步骤S120：将原声信号与在时域上做延迟处理的音源信号比对，得到噪声信号以及噪声信号的音频参数；/n步骤S130：根据噪声信号的音频参数与音源信号的音频参数，分析噪声信号的类型、主观属性和声学效应；/n步骤S140：根据噪声信号的类型、主观属性和声学效应选择降噪模式；/n步骤S150：根据降噪模式以及噪声信号和音源信号的音频参数生成降噪信号；/n步骤S160：将降噪信号与音源信号调制为目标信号；/n步骤S170：由换能器将目标信号转换为目标声波并输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于噪声分析的主动降噪处理方法，其特征在于，包括：
步骤S110：由设置在耳机与使用者耳部所包围的腔体内的麦克风接收腔体内的原声声波并将其转换为原声信号；
步骤S120：将原声信号与在时域上做延迟处理的音源信号比对，得到噪声信号以及噪声信号的音频参数；
步骤S130：根据噪声信号的音频参数与音源信号的音频参数，分析噪声信号的类型、主观属性和声学效应；
步骤S140：根据噪声信号的类型、主观属性和声学效应选择降噪模式；
步骤S150：根据降噪模式以及噪声信号和音源信号的音频参数生成降噪信号；
步骤S160：将降噪信号与音源信号调制为目标信号；
步骤S170：由换能器将目标信号转换为目标声波并输出。


2.根据权利要求1所述的基于噪声分析的主动降噪处理方法，其特征在于：所述音频参数包括噪声信号的振幅、频率和相位参数。


3.根据权利要求1所述的一种基于噪声分析的主动降噪处理方法，其特征在于：所述主观属性包括强度阈、差阈、响度、音调、音色和音长。


4.根据权利要求1所述的基于噪声分析的主动降噪处理方法，其特征在于：所述声学效应包括余音、声掩蔽、非线性和双耳效应。


5.根据权利要求1所述的基于噪声分析的主动降噪处理方法，其特征在于：所述降噪模式包括忽略模式、减法模式、掩蔽模式、反相模式以及预估补偿模式。


6.根据权利要求5所述的基于噪声分析的主动降噪处理方法，其特征在于：所述忽略模式不对噪声信号进行处理。


7.根据权利要求5所述的基于噪声分析的主动降噪处理方法，其特征在于：所述减法模式根据噪声信号的主观属性和声学效应，将噪声信号中不会引起使用者听觉反应的部分滤除。


8.根据权利要求5所述的基于噪声分析的主动降噪处理方法，其特征在于：所述掩蔽模式根据噪声信号的类型、音频参数和音源信号的音频参数生成能够对噪声信号形成声掩蔽的消噪信号。


9.根据权利要求5所述的基于噪声分析的主动降噪处理方法，包括，其特征在于：所述反相模式根据时间延迟处理噪声信号，根据处理后的噪声信号反相获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：边仿，
申请(专利权)人：海菲曼天津科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12