一种可定向聆听的有源降噪耳机及控制方法技术

本公开涉及一种可定向聆听的有源降噪耳机及控制方法，包括具有多个传声器单元的传声器阵列、有源降噪模块、目标波束形成模块、噪声波束形成模块、自适应抵消模块、声增强模块和扬声器。传声器阵列用于拾取外部环境声；有源降噪模块用于产生反相噪声信号，以抑制任意方向的外部环境噪声；目标波束形成模块用于提取设定方向处的目标环境声；噪声波束形成模块用于提取除设定方向外的外部环境噪声；自适应抵消模块以目标波束形成模块及噪声波束形成模块的输出信号为输入，用于进一步降低设定方向处目标环境声中包含的其他方向的噪声成分。处目标环境声中包含的其他方向的噪声成分。处目标环境声中包含的其他方向的噪声成分。

【技术实现步骤摘要】
一种可定向聆听的有源降噪耳机及控制方法


[0001]本公开属于降噪
，具体涉及一种可定向聆听的有源降噪耳机及控制方法。

技术介绍

[0002]随着现代社会的进步和人们生活水平的提高，噪声污染的问题日益突出，已经严重影响了人们的日常生活和身体健康。有源降噪耳机可以显著的抑制外部环境噪声，使佩戴者能够在更安静的环境下聆听音乐，其产品得到广泛关注和应用。前馈控制是有源降噪耳机的重要组成部分。公开号为WO2017096174A1的专利提出了一种使用多传声器的前馈有源降噪耳机，针对不同方向噪声源问题实施多通道控制，可改善耳机的综合降噪效果。
[0003]专利技术人了解到，例如在嘈杂环境下的语音交谈等环境下，人们往往不希望耳机屏蔽所有方向的外部声音。此时，让某个方向的声音无损透过耳机、同时屏蔽其他方向的噪声，可能带来更好的使用体验，而上述前馈有源降噪耳机无法实现该效果。

技术实现思路

[0004]本公开的目的是提供一种可定向聆听的有源降噪耳机及控制方法，能够至少解决上述技术问题之一。
[0005]本公开的一个或多个实施例提供一种可定向聆听的有源降噪耳机，包括具有多个传声器单元的传声器阵列、用于抑制外部环境声的有源降噪模块、目标波束形成模块、噪声波束形成模块、自适应抵消模块、声增强模块和扬声器。
[0006]传声器阵列布置于耳机壳体的外侧，用于拾取外部环境声；有源降噪模块用于产生反相噪声信号，以抑制任意方向的外部环境噪声；目标波束形成模块用于提取设定方向处的目标环境声；噪声波束形成模块用于提取除设定方向外的外部环境噪声；自适应抵消模块以目标波束形成模块及噪声波束形成模块的输出信号为输入，用于进一步降低设定方向目标环境声中包含的其他方向的噪声成分；声增强模块用于接收自适应抵消模块的声信号并进行声信号增强；扬声器能够接收有源降噪模块及声增强模块的叠加信号，并实现发声。
[0007]作为进一步的改进，所述有源降噪模块包括多个ANC滤波器，每个ANC滤波器分别与一个传声器单元信号连接。
[0008]作为进一步的改进，所述目标波束形成模块包括多个延迟单元，每个延迟单元分别与传声器阵列中的一个传声器单元信号连接。
[0009]作为进一步的改进，所述噪声波束形成模块包括多个延迟单元，每个延迟单元分别与传声器阵列中的一个传声器单元信号连接。
[0010]作为进一步的改进，所述噪声波束形成模块中波束方向被设置为：传声器阵列的垂线方向。
[0011]本公开的一个或多个实施例还提供一种可定向聆听的有源降噪方法，包括以下步
骤：
[0012]步骤1，利用传声器阵列拾取外部环境声，并经有源降噪模块滤波处理后产生反相噪声信号，从而抑制所有方向的外部环境声，实现前馈有源降噪功能；
[0013]步骤2，利用目标波束形成模块提取某个固定方向上的目标外部环境声，利用噪声波束形成模块提取其他方向传来的外部环境噪声成分；
[0014]步骤3，自适应噪声抵消模块以目标波束形成模块、噪声波束形成模块的输出为输入，进一步降低目标波束形成模块提取的固定方向上的外部环境声中包含的噪声波束形成模块提取的其他方向上的噪声成分，经过降噪处理后的固定方向外部环境声作为该模块的输出；
[0015]步骤4，自适应噪声抵消模块的输出经声增强模块的处理后，和多通道有源降噪模块的输出相叠加并驱动扬声器发声。
[0016]以上一个或多个技术方案的有益效果：
[0017](1)本公开中采用传声器阵列、有源降噪模块、噪声波束形成模块、目标波束形成模块及声增强模块的组合，能够定向的输出设定方向的环境声并屏蔽其他方向的噪声，从而能够让使用者在嘈杂环境下更自然、更有效的进行语音交流，避免了通讯设备的使用。
[0018](2)定向透声模块的透声方向、音量大小可设置，同时可添加其他声学信号处理模块，能够产生更好的听觉舒适度。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
[0020]图1是本公开的一个或多个实施例中的整体结构框图；
[0021]图2是本公开的一个或多个实施例中耳机外侧传声器阵列的布置图；
[0022]图3是本公开的一个或多个实施例中波束形成模块的实现框图；
[0023]图4是本公开的一个或多个实施例中自适应噪声抵消模块的实现框图。
具体实施方式
[0024]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0025]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，本实施例提供一种可定向聆听的有源降噪耳机，主要由扬声器、传声器阵列、有源降噪模块、目标波束形成模块、噪声波束形成模块、自适应噪声抵消模块、声增强模块构成。
[0028]在实施例中，传声器阵列由3个传声器单元构成，水平均匀布放于耳机壳体的外
侧，从前至后依次为传声器1
‑
3，如图2所示，相邻传声器单元的距离为l。传声器阵列所有单元的敏感元件朝外，用于拾取耳机外部的环境噪声，实现噪声的前馈控制。在其他实施例中，可采用其他数目的传声器单元构建传声器阵列，传声器单元数目应大于等于2，同时阵列中的单元应布放于耳机壳体外侧的不同位置，其位置不能重叠或过于靠近。
[0029]有源降噪模块由3个ANC滤波器构成，与传声器阵列的3个单元一一对应并以传声器单元拾取的外部环境声信号为输入。所有ANC滤波器的输出信号进行叠加，产生反相噪声信号作为有源降噪模块的输出，对各个方向的外部环境声进行有源控制，实现有源降噪功能。ANC滤波器可使用IIR或FIR结构实现，可根据公开号为WO2017096174A1的专利中提出的方法对ANC滤波器的频率响应进行优化设计。
[0030]目标波束形成模块由3个延迟单元构成，同样与传声器阵列的3个单元一一对应并以传声器单元拾取的外部环境声信号为输入，如图3所示。3个延迟单元的输出信号进行叠加，作为目标波束形成模块的输出。通过对3个延迟单元延迟时间的调整，实现对不同方向的外部环境声的提取。本实施例中固定的聆听方向设置为人头正前方，此时延迟时间应设置为：
[0031]上式中Ti为第i个传声器单元对应的延迟单元的延迟时间，c为空气中的声速。也可设置其他方向为聆听方向，此时各单元的延迟时间应进行相应的调整。另外，可设置多个聆听方向并将其对应的延迟时间参数存储于芯片中，用户可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可定向聆听的有源降噪耳机，其特征在于，包括:具有多个传声器单元的传声器阵列，用于拾取外部环境声；以外部环境声为输入的有源降噪模块，用于产生反相噪声信号，以抑制任意方向的外部环境噪声；目标波束形成模块，用于提取设定方向处的目标环境声；噪声波束形成模块，用于提取除设定方向外的外部环境噪声；自适应抵消模块，以目标波束形成模块及噪声波束形成模块的输出信号为输入，用于进一步降低设定方向处目标环境声中包含的其他方向的噪声成分；声增强模块，用于接收自适应抵消模块的声信号并进行声信号增强；扬声器，扬声器能够接收有源降噪模块及声增强模块的叠加信号，并实现发声。2.根据权利要求1所述的可定向聆听的有源降噪耳机，其特征在于，所述有源降噪模块包括多个ANC滤波器，每个ANC滤波器分别与一个传声器单元信号连接。3.根据权利要求1所述的可定向聆听的有源降噪耳机，其特征在于，所述传声器阵列中的多个传声器单元均布设置在耳机的外部。4.根据权利要求1所述的可定向聆听的有源降噪耳机，其特征在于，所述目标波束形成模块包括多个延迟单元，每个延迟单元分别与传声器阵列中的一个传声器单元信号连接。5.根据权利要求1所述的可定向聆听的有源降噪耳机，其特征在于，所述噪声波束形成模块包括多个延迟单元，每个延迟单元分别与传声器阵列中的一个传声器单元信号连接。6.根据权利要求1所述的可定向聆听的有源降噪耳机，其特征在于,所述噪声波束形成模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：安峰岩，刘碧龙，武倩倩，刘好胜，柳江，张洪波，张西龙，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：