一种耳机的主动降噪方法和芯片技术

本发明专利技术提供一种耳机的主动降噪方法和芯片，通过将空间内多个主动降噪耳机组建局域共享网络，识别噪声源并确定其相对位置，选取距离噪声源最近的主动降噪耳机，获取空间内最早的外界噪声数据，并通过电磁无线通信形式共享给其他主动降噪耳机，使得其他主动降噪耳机在噪声传到前即获知了噪声信号，以降低其主动降噪处理过程的时间延迟；此外，本发明专利技术通过实时更新空间内主动降噪耳机和噪声源的动态，有效捕捉主动降噪耳机用户和噪声源的数量、强弱、位置变化，使得主动降噪耳机更加适应多变的动态使用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种耳机的主动降噪方法和芯片
本专利技术涉及音频输出设备领域，尤其涉及一种耳机的主动降噪方法和芯片。
技术介绍
耳机，按照其所采用的降噪方法的不同，主要分为两种，即被动降噪耳机和主动降噪耳机。被动式降噪耳机主要通过包围耳朵形成封闭空间，或者采用硅胶耳塞等隔音材料来阻挡外界噪声。由于噪声没有经过降噪电路芯片处理，一般只能阻隔高频噪声，对低频噪声降噪效果不明显。主动式降噪耳机则通过降噪系统产生与外界噪声相等的反相声波，将噪声中和，从而实现降噪的效果。主动式降噪耳机大多采用体积较大的头戴式设计，其利用耳塞棉和耳机外壳等构造阻挡外界噪声，进行第一轮隔音，同时也为其内部安装的降噪电路和电源提供了充足的空间。主动降噪技术，即“有源消声”技术，其原理是：所有听到的声音都是声波，都有一定的频谱构成。如果可以找到一个声波，其频谱与所要消除的噪声幅值相等，相位刚好相反(相差180°)，两者叠加就可以将噪声完全抵消掉。主动降噪技术的关键在于如何得到抵消噪声的声音。通常采用的办法是：从噪声本身着手，用麦克风监听噪声，再设法通过电子线路产生一个反相声波并通过扬声器播放出来。在应对复杂噪声环境时，用于监听噪声的两枚MEMS麦克风将会分别拾取耳内噪声和多样化的外界环境噪声，再通过独立运作的智能高清降噪处理器，对拾取的不同噪声进行高速运算，精准消噪。现有的主动降噪耳机在产生反相声波来实时抵消噪声时，如果对时间延迟控制不好，不仅无法实现噪声的反向消除，更有可能使得反相声波叠加在外界噪声上使其变得更加明显，影响用户听觉体验，甚至损伤听力。
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耳机的主动降噪方法，包括以下步骤：S110：检测预定的空间距离阈值范围内，如果存在多个主动降噪耳机，则将所述多个主动降噪耳机进行无线信息通信，组建局域共享网络；S120：所述多个主动降噪耳机接收并识别外界噪声信号，对所述外界噪声信号进行汇总、处理，计算噪声源的相对位置；S130：确定距离所述噪声源最近的所述多个主动降噪耳机中的至少一个，计算其他主动降噪耳机相对于距离所述噪声源最近的主动降噪耳机的噪声信号的衰减特性和迟滞时间；S140：实时将距离所述噪声源最近的主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号通过电磁无线通信形式传递到所述其他主动降噪耳机，或实时将距离所述噪声源最近的主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号的反相声波信号通过电磁无线通信形式传递到所述其他主动降噪耳机；S150：所述其他主动降噪耳机依据所述衰减特性、迟滞时间和距离所述噪声源最近的主动降噪耳机传递来的电磁无线通信形式的外界噪声信号或外界噪声信号的反相声波信号，生成自身的外界噪声信号的反相声波信号，并通过自身的扬声器输出。优选地，步骤S150之后还包括步骤S160：在预定时间间隔后，检测是否存在新的主动降噪耳机进入所述预定的空间距离阈值范围内，以及是否存在所述多个主动降噪耳机中的至少一个离开所述预定的空间距离阈值范围，若存在新的主动降噪耳机进入所述预定的空间距离阈值范围内或存在所述多个主动降噪耳机中的至少一个离开所述预定的空间距离阈值范围，则返回步骤S110，否则返回步骤S120。优选地，步骤S120中，所述多个主动降噪耳机接收并识别外界噪声信号，包括以下步骤：所述多个主动降噪耳机接收并识别外界噪声中的直达信号、一阶反射信号、二阶及以上反射信号，对二阶及以上反射信号进行去除，保留所述直达信号和一阶反射信号，作为所述外界噪声信号。优选地，步骤S120中，所述多个主动降噪耳机接收并识别外界噪声信号，包括以下步骤：通过所述多个主动降噪耳机相联的音频信号输出终端(例如手机、笔记本电脑、平板电脑等)的定位功能或所述多个主动降噪耳机内置的定位功能，确定所述多个主动降噪耳机的空间位置。优选地，步骤S120中，对所述外界噪声信号进行汇总、处理，计算噪声源的相对位置，包括以下步骤：对所述外界噪声信号进行汇总、处理，通过所述直达信号、一阶反射信号、所述多个主动降噪耳机的空间位置计算真实声源的相对位置以及所述真实声源的一阶反射声源的相对位置。优选地，步骤S120中，对所述外界噪声信号进行汇总、处理，计算噪声源的相对位置，包括以下步骤：依据所述多个主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号，确定所在空间内同时存在的噪声源数量；当噪声源数量超过预定值时，选取预定频率或音量范围内的噪声源，并计算其相对位置。优选地，步骤S150中，生成自身的外界噪声信号的反相声波信号，包括以下步骤：若所述噪声源及距离其最近的主动降噪耳机为多组，则将对应的各组衰减特性、迟滞时间和外界噪声信号进行叠加处理，或将对应的各组衰减特性、迟滞时间和外界噪声信号的反相声波信号进行叠加处理；再生成自身的外界噪声信号的反相声波信号。本专利技术还提供一种主动降噪芯片，该芯片内置于主动降噪耳机，包括：存在感应电路、无线通信电路和接口、外界声音接收电路和接口、噪音识别电路、噪音处理电路、比较电路、衰减特性和迟滞时间计算电路、主动降噪控制电路、音频输出接口、音频输入接口；存在感应电路，用于控制主动降噪耳机的存在感应组件，检测预定的空间距离阈值范围内，如果存在多个主动降噪耳机，则将所述多个主动降噪耳机进行无线信息通信，组建局域共享网络；外界声音接收电路和接口，用于控制主动降噪耳机的麦克风接收外界噪声信号；噪音识别电路，用于识别外界噪声信号；噪音处理电路，用于对所述外界噪声信号进行汇总、处理并计算噪声源的相对位置；比较电路，用于确定距离所述噪声源最近的所述多个主动降噪耳机中的至少一个；衰减特性和迟滞时间计算电路，用于计算其他主动降噪耳机相对于距离所述噪声源最近的主动降噪耳机的噪声信号的衰减特性和迟滞时间；无线通信电路和接口，用于控制主动降噪耳机的无线通信组件，实时将距离所述噪声源最近的主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号通过电磁无线通信形式传递到所述其他主动降噪耳机，或实时将距离所述噪声源最近的主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号的反相声波信号通过电磁无线通信形式传递到所述其他主动降噪耳机；主动降噪控制电路，用于依据所述衰减特性、迟滞时间和距离所述噪声源最近的主动降噪耳机传递来的电磁无线通信形式的外界噪声信号或外界噪声信号的反相声波信号，生成自身的外界噪声信号的反相声波信号；音频输出接口，用于控制主动降噪耳机的扬声器输出主动降噪控制电路生成的反相声波信号。优选地，所述无线通信电路和接口还用于将所述多个主动降噪耳机进行无线信息通信，组建局域共享网络。优选地，在预定时间间隔后，检测是否存在新的主动降噪耳机进入所述预定的空间距离阈值范围内，以及是否存在所述多个主动降噪耳机中的至少一个离开所述预定的空间距离阈值范围，若存在新的主动降噪耳机进入所述预定的空间距离阈值范围内或存在所述多个主动降噪耳机中的至少一个离开所述预定的空间距离阈值范围，则存在感应电路重新控制主动降噪耳机的存在感应组件，被检测预定的空间距离阈值范围内是否存在多个主动降噪耳机，否则外界声音接收电路和接口重新控制主动降噪耳机的麦克风接收外界噪声信号，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耳机的主动降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS110：检测预定的空间距离阈值范围内，如果存在多个主动降噪耳机，则将所述多个主动降噪耳机进行无线信息通信，组建局域共享网络；/nS120：所述多个主动降噪耳机接收并识别外界噪声信号，对所述外界噪声信号进行汇总、处理，计算噪声源的相对位置；/nS130：确定距离所述噪声源最近的所述多个主动降噪耳机中的至少一个，计算其他主动降噪耳机相对于距离所述噪声源最近的主动降噪耳机的噪声信号的衰减特性和迟滞时间；/nS140：实时将距离所述噪声源最近的主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号通过电磁无线通信形式传递到所述其他主动降噪耳机，或实时将距离所述噪声源最近的主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号的反相声波信号通过电磁无线通信形式传递到所述其他主动降噪耳机；/nS150：所述其他主动降噪耳机依据所述衰减特性、迟滞时间和距离所述噪声源最近的主动降噪耳机传递来的电磁无线通信形式的外界噪声信号或外界噪声信号的反相声波信号，生成自身的外界噪声信号的反相声波信号，并通过自身的扬声器输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种耳机的主动降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：
S110：检测预定的空间距离阈值范围内，如果存在多个主动降噪耳机，则将所述多个主动降噪耳机进行无线信息通信，组建局域共享网络；
S120：所述多个主动降噪耳机接收并识别外界噪声信号，对所述外界噪声信号进行汇总、处理，计算噪声源的相对位置；
S130：确定距离所述噪声源最近的所述多个主动降噪耳机中的至少一个，计算其他主动降噪耳机相对于距离所述噪声源最近的主动降噪耳机的噪声信号的衰减特性和迟滞时间；
S140：实时将距离所述噪声源最近的主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号通过电磁无线通信形式传递到所述其他主动降噪耳机，或实时将距离所述噪声源最近的主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号的反相声波信号通过电磁无线通信形式传递到所述其他主动降噪耳机；
S150：所述其他主动降噪耳机依据所述衰减特性、迟滞时间和距离所述噪声源最近的主动降噪耳机传递来的电磁无线通信形式的外界噪声信号或外界噪声信号的反相声波信号，生成自身的外界噪声信号的反相声波信号，并通过自身的扬声器输出。


2.根据权利要求1所述的耳机的主动降噪方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S160：在预定时间间隔后，检测是否存在新的主动降噪耳机进入所述预定的空间距离阈值范围内，以及是否存在所述多个主动降噪耳机中的至少一个离开所述预定的空间距离阈值范围，若存在新的主动降噪耳机进入所述预定的空间距离阈值范围内或存在所述多个主动降噪耳机中的至少一个离开所述预定的空间距离阈值范围，则返回步骤S110，否则返回步骤S120。


3.根据权利要求1或2所述的耳机的主动降噪方法，其特征在于，步骤S120中，所述多个主动降噪耳机接收并识别外界噪声信号，包括以下步骤：所述多个主动降噪耳机接收并识别外界噪声中的直达信号、一阶反射信号、二阶及以上反射信号，对二阶及以上反射信号进行去除，保留所述直达信号和一阶反射信号，作为所述外界噪声信号。


4.根据权利要求3所述的耳机的主动降噪方法，其特征在于，步骤S120中，所述多个主动降噪耳机接收并识别外界噪声信号，包括以下步骤：通过所述多个主动降噪耳机相联的音频信号输出终端的定位功能或所述多个主动降噪耳机内置的定位功能，确定所述多个主动降噪耳机的空间位置。


5.根据权利要求4所述的耳机的主动降噪方法，其特征在于，步骤S120中，对所述外界噪声信号进行汇总、处理，计算噪声源的相对位置，包括以下步骤：对所述外界噪声信号进行汇总、处理，通过所述直达信号、一阶反射信号、所述多个主动降噪耳机的空间位置计算真实声源的相对位置以及所述真实声源的一阶反射声源的相对位置。


6.根据权利要求1或2所述的耳机的主动降噪方法，其特征在于，步骤S120中，对所述外界噪声信号进行汇总、处理，计算噪声源的相对位置，包括以下步骤：依据所述多个主动降噪耳机接收并识别到的外界噪声信号，确定所在空间内同时存在的噪声源数量；当噪声源数量超过预定值时，选取预定频率或音量范围内的噪声源，并计算其相对位置。


7.根据权利要求1或2所述的耳机的主动降噪方法，其特征在于，步骤S150中，生成自身的外界噪声信号的反相声波信号，包括以下步骤：若所述噪声源及距离其最近的主动降噪耳机为多组，则将对应的各组衰减特性、迟滞时间和外界噪声信号进行叠加处理，或将对应的各组衰减特性、迟滞时间和外界噪声信号的反相声波信号进行叠加处理；再生成自身的外界噪声信号的反相声波信号。


8.一种耳机的主动降噪芯片，所述芯片内置于主动降噪耳机，其特征在于，包括：存在感应电路、无线通信电路和接口、外界声音接收电路和接口、噪音识别电路、噪音处理电路、比较电路、衰减特性和迟滞时间计算电路、主动降噪控制电路、音频输出接口、音频输入接口；
存在感应电路，用于控制主动降噪耳机的存在感应组件，检测预定的空间距离阈值范围内，如...

【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