一种智能控制的音频芯片及无线降噪耳机制造技术

本发明专利技术提出了一种智能控制的音频芯片及无线降噪耳机；通过对用户周围环境中的声音和用户耳道中的声音计算得到的功率信息的比较，切换音频输出设备的工作模式为沉浸模式或交流模式，减少环境噪音的误导；在沉浸模式下，进行主动降噪处理，保证音频信号高输出质量；在交流模式下，强化用户周围环境中的声音信号输出，弱化音频信号输出，停止主动降噪处理，用户能够听清周围的声音，消除交流障碍，而且不会带来多余的计算负担和能耗；此外，在交流模式下，基于云计算训练的用户声音特征信息使用户语音识别、提取更容易、准确。准确。准确。

【技术实现步骤摘要】
一种智能控制的音频芯片及无线降噪耳机


[0001]本专利技术涉及音频输出设备领域，尤其涉及一种智能控制的音频芯片及无线降噪耳机。

技术介绍

[0002]人们利用耳机可以很方便地打电话、听歌或追剧，佩戴耳机既可以保护自己的隐私，也不会影响他人。越来越多人有长时间佩戴耳机的习惯，很多人因不想听到环境噪音而选择使用降噪效果较好的耳机，例如主动降噪耳机。但现有的主动降噪耳机在降噪时没有选择性和针对性，包括人说话的声音在内的所有环境声音都被耳机隔离，佩戴耳机的用户听不清甚至完全听不到旁边的人和自己说话，导致交流障碍；而且过度的主动降噪控制会带来不必要的计算负担和能耗。
[0003]此外，随着科技的不断发展，能够搭载更多功能的智能无线耳机已经出现。通过对用户命令的提取、分析，智能无线耳机能够与用户进行信息交互，进而实现对自身硬件设备的控制，以及对外部智能硬件设备 (例如手机、汽车、智能家电等)的控制。但是，在嘈杂的声音环境中进行稳健的用户语音检测是一个非常困难的问题，仅依靠使用固定阈值的智能无线耳机经常遭受环境噪音的误导。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述缺点，本专利技术提供一种智能控制的音频芯片，包括：音频信号采集模块，用于接收第一麦克风采集到表征用户的周围环境中的声音的第一麦克风输入信号，以及第二麦克风采集到表征用户的耳道中的声音的第二麦克风输入信号；语音检测模块，用于接收第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号，并根据所述第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号计算得到的功率信息切换音频输出设备的工作模式，所述工作模式包括沉浸模式和交流模式；增益更新模块，用于在交流模式下，并根据所述功率信息产生语音增益幅值；音频处理模块，用于在交流模式下，接收所述语音增益幅值、第一麦克风输入信号，处理后输出至扬声器；语音识别模块，用于在交流模式下，接收所述第一麦克风信号，并识别、提取出用户声音信号；智能控制模块，用于接收所述用户声音信号，并根据所述用户声音信号产生智能控制指令；无线通讯模块，用于接收所述智能控制指令，并将其发送至自身硬件设备或外部智能硬件设备；主动降噪模块，用于在沉浸模式下，基于所述第一麦克风输入信号产生反相声波，输出至音频处理模块。
[0005]优选地，所述语音识别模块还用于通过第一麦克风采集用户的初始声音信号，通过智能控制模块、无线通讯模块、音频终端将所述初始声音信号上传至云服务器并将云服务器训练得到的用户声音特征信息下载并存储。
[0006]优选地，所述语音识别模块还用于通过第一麦克风采集用户的录音声音信号，通过智能控制模块、无线通讯模块、音频终端将所述录音声音信号上传至云服务器并将云服务器更新得到的用户声音特征信息下载并存储。
[0007]优选地，所述语音识别模块还用于通过将所述第一麦克风更新信号与所述用户声音特征信息比较，识别用户声音信号。
[0008]优选地，所述语音检测模块在接收第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号后，对其分别进行频带限制滤波，并分别计算所述频带限制滤波后的第一麦克风信号功率估计和第二麦克风信号功率估计，基于所述第一麦克风信号功率估计和第二麦克风信号功率估计切换音频输出设备的工作模式。
[0009]优选地，所述频带限制滤波采用加权快速傅立叶变换方法。
[0010]优选地，时间t处麦克风信号功率估计P(t)为时间t处的麦克风输入信号的快速傅立叶变换结果与频率加权向量之积。
[0011]优选地，所述语音检测模块分别计算第一麦克风信号功率估计和第二麦克风信号功率估计的第一加权平均值为：F(t)＝a
·
F(t
‑
1)+(a
‑ꢀ
1)
·
P(t)，其中，a是第一时间加权系数；分别计算第一麦克风信号功率估计和第二麦克风信号功率估计的第二加权平均值为：S(t)＝b
·
S(t
‑ꢀ
1)+(b
‑
1)
·
P(t)，其中，b是第二时间加权系数，其中a>b，a比b基于更短时间区间内的时间加权系数；计算比较系数为：
[0012]D(t)＝abs(F2(t)/F1(t)
‑
S2(t)/S1(t))，其中，F1(t)是第一麦克风信号功率估计的第一加权平均值，F2(t)是第二麦克风信号功率估计的第一加权平均值，S1(t)是第一麦克风信号功率估计的第二加权平均值，S2(t) 是第二麦克风信号功率估计的第二加权平均值；将D(t)与阈值进行比较，若D(t)值大于等于阈值，则切换工作模式为交流模式，若D(t)值小于阈值，则切换工作模式为沉浸模式。
[0013]优选地，所述频带限制滤波在大约200Hz和2.5kHz之间。
[0014]优选地，所述阈值是预设固定值。
[0015]优选地，所述阈值被设置为等于D(t)的时间平均值，与所述第二加权平均值基于相同或更长的时间区间。
[0016]优选地，所述无线通讯模块，还用于接收音频终端输入的音频信号，并发送至音频处理模块，所述音频处理模块在沉浸模式下，接收所述反相声波、第一麦克风输入信号和所述音频信号，合成处理后输出至扬声器。
[0017]优选地，所述音频处理模块，还用于在交流模式下，适当减小所述音频信号的输出音量。
[0018]优选地，所述音频处理模块，还用于在交流模式下，适当减少所述音频信号的输出通道数量。
[0019]本专利技术还提供一种无线降噪耳机，其具有上述任一种的智能控制的音频芯片。
[0020]本专利技术提出了一种智能控制的音频芯片及无线降噪耳机；通过对用户周围环境中的声音和用户耳道中的声音计算得到的功率信息的比较，切换音频输出设备的工作模式为沉浸模式或交流模式，减少环境噪音的误导；在沉浸模式下，进行主动降噪处理，保证音频信号高输出质量；在交流模式下，强化用户周围环境中的声音信号输出，弱化音频信号输出，停止主动降噪处理，用户能够听清周围的声音，消除交流障碍，而且不会带来多余的计算负担和能耗；此外，在交流模式下，基于云计算训练的用户声音特征信息使用户语音识别、提取更容易、准确。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例一种智能控制的音频芯片的模块方框图。
[0022]图2为本专利技术实施例一种无线降噪耳机的模块方框图。
[0023]其中，智能控制的音频芯片
‑
100、无线降噪耳机
‑
200、音频信号采集模块
‑
1、语音检测模块
‑
2、增益更新模块
‑
3、音频处理模块
‑
4、语音识别模块
‑
5、智能控制模块
‑
6、无线通信模块
‑
7、主动降噪模块
‑
8、第一麦克风
‑
9、左第一麦克风
‑
9L、右第一麦克风
‑
9R、第二麦克风
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能控制的音频芯片，其特征在于，包括：音频信号采集模块，用于接收第一麦克风采集到表征用户的周围环境中的声音的第一麦克风输入信号，以及第二麦克风采集到表征用户的耳道中的声音的第二麦克风输入信号；语音检测模块，用于接收第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号，并根据所述第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号计算得到的功率信息切换音频输出设备的工作模式，所述工作模式包括沉浸模式和交流模式；增益更新模块，用于在交流模式下，并根据所述功率信息产生语音增益幅值；音频处理模块，用于在交流模式下，接收所述语音增益幅值、第一麦克风输入信号，处理后输出至扬声器；语音识别模块，用于在交流模式下，接收所述第一麦克风信号，并识别、提取出用户声音信号；智能控制模块，用于接收所述用户声音信号，并根据所述用户声音信号产生智能控制指令；无线通讯模块，用于接收所述智能控制指令，并将其发送至自身硬件设备或外部智能硬件设备；主动降噪模块，用于在沉浸模式下，基于所述第一麦克风输入信号产生反相声波，输出至音频处理模块。2.根据权利要求1所述的智能控制的音频芯片，其特征在于，所述语音识别模块还用于通过第一麦克风采集用户的初始声音信号，所述初始声音信号上传至云服务器并将云服务器训练得到的用户声音特征信息下载并存储。3.根据权利要求1或2所述的智能控制的音频芯片，其特征在于，所述语音识别模块还用于通过第一麦克风采集用户的录音声音信号，通过智能控制模块、无线通讯模块、音频终端将所述录音声音信号上传至云服务器并将云服务器更新得到的用户声音特征信息下载并存储。4.根据权利要求1所述的智能控制的音频芯片，其特征在于，所述语音识别模块还用于通过将所述第一麦克风更新信号与所述用户声音特征信息比较，识别用户声音信号。5.根据权利要求1所述的智能控制的音频芯片，其特征在于，所述语音检测模块在接收第一麦克风输入信号和第二麦克风输入信号后，对其分别进行频带限制滤波，并分别计算所述频带限制滤波后的第一麦克风信号功率估计和第二麦克风信号功率估计，基于所述第一麦克风信号功率估计和第二麦克风信号功率估计切换音频输出设备的工作模式。6.根据权利要求5所述的智能控制的音频芯片，其特征在于，所述频带限制滤波采用加权快速傅立叶变换方法。7.根据权利要求6所述的智能控制的音频芯片，其特征在于，时间t处麦克风信号功率估计P(t)为时间t处的麦克风输入信号的快速傅立叶变换结果与频率加权向量之积。8.根据权利要求7所述的智能...

【专利技术属性】
技术研发人员：边仿，
申请(专利权)人：头领科技昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：