便携式头部声域控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种便携式头部声域控制装置，涉及发声器械技术领域

【技术实现步骤摘要】
便携式头部声域控制装置


[0001]本专利技术涉及发声器械
，尤其涉及一种便携式头部声域控制装置
。

技术介绍

[0002]人机交互作为设备最重要的功能之一，受限于可穿戴设备形态上的设计，影响了用户体验
。
在可穿戴设备的交互中，语音交互是属于较为自然且学习成本低的方式
。
在可穿戴设备中，智能耳机占领了大部分市场份额，类似的颈戴式设备
(
智能项链
、
颈挂式耳机
)
也是一种新兴且可能被用户接受的可穿戴设备
。
对于可穿戴通讯设备，只需要为它们配备一个麦克风即可完成语音输入交互
。
然而，由于麦克风本身的特性，对外界的环境噪声较为敏感，这也会导致录制的数据含有较多噪声，质量较差
。
现有的可穿戴通讯设备采用接触式通讯方式，对佩戴者耳部区域附件都会产生不同程度的物理挤压，长时间佩戴严重影响舒适性，而且现有可穿戴通讯设备不能对佩戴者的声场进行控制，通话过程中会向周围辐射声音，对周围人群产生影响
。
因此，在可穿戴的场景下，提高用户的佩戴舒适性和语音通信质量，减少通信过程中对周边人的影响可以极大提高用户体验度
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种能够提高舒适性并提高通话质量，减少对身边人影响的便携式头部声域控制装置
。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种便携式头部声域控制装置，包括颈部环，所述颈部环内设置有信号输入系统
、
信号处理系统
、
声域控制系统以及信号输出系统；
[0005]所述信号输入端系统，用于接收无线传输的语音信号并采集环境噪声以及佩戴者发出的语音信息，并将语音信号
、
环境噪声以及佩戴者发出的语音信息分别传输给信号处理系统进行处理；
[0006]所述信号处理系统分别用于将接收到的无线语音信号
、
环境噪声和佩戴者发出的语音信号进行放大
、
滤波
、
特征提取等处理
。
[0007]所述声域控制系统基于处理后的无线语音信号
、
环境噪声和佩戴者发出的语音信号结合声域控制技术和虚拟主动噪声控制技术，实现部分区域环境噪声和发出语音信号的抑制，部分区域无线语音信号和发出语音信号的增强
。
利用处理后的环境噪声，采用声域控制技术以耳部区域和语音信号采集端为降噪点，基于虚拟麦克风技术的有源降噪方法产生反噪声，并将反噪声输出给信号输出系统，实现佩戴者耳部区域降噪和语音采集端降噪，降低外界环境噪声，并增强耳部区域的无线语音信号；当佩戴者发声时，佩戴者发出的语音信息经过信号处理系统后结合声域控制和自适应主动噪声控制技术，通过计算利用信号输出系统在佩戴者正前方和左右两端产生抵消语音，降低佩戴者说话语音信号向四周的辐射和传播，在颈部环语音信号采集端产生增强语音，加强佩戴者说话语音信号采集的清晰度；
[0008]所述信号输出系统用于输出声域控制系统的噪声语音信号，实现佩戴者耳部降噪
和语音增强，语音输入端降噪和语音增强，正前方和左右两端的声域控制，并将佩戴者发出语音增强后通过无线方式传输至其他通讯设备，如手机
。
[0009]进一步的技术方案在于：为实现良好的声域控制和降噪效果，将佩戴者头部周围划分为“明”域和“暗”域，对于不同信号
(
接收语音
、
环境噪声和发出语音
)
，其所对应的“明暗”区域不同，具体划分如图4所示
。
显然，在耳部区域，接收语音信号的“明”域和环境噪声的“暗”域重合，在正面和左右侧面，接收语音信号的“暗”域和发出语音的“暗”域重合，正下面为发出语音的“明”域
。
[0010]针对不同的“明暗”区域，本专利技术采用如下声域控制方法，控制目标函数定义为
[0011][0012]其中
w
＝
[w
b
,w
d
]，表示不同“明暗”区域对应控制器组成的矩阵，
e
b,r,i
(n)、e
b,n,i
(n)、e
b,s,i
(n)
分别表示无线接收语音信号
、
环境误差信号和佩戴者发出语音的“明”域对应误差，
e
d,r,i
(n)、e
d,n,i
(n)、e
d,s,i
(n)
分别其“暗”域误差，
A
为输入信号矩阵的对角线值
。
各区域的控制器计算如下
[0013][0014][0015][0016][0017][0018]进一步的技术方案在于：所述控制装置为多节可折叠和可旋转的单元组成，便于折叠携带和调整声场，优化声域控制效果
。
[0019]进一步的技术方案在于：所述控制装置还包括供电模块，所述供电模块用于实现外部的充电以及为所述控制系统中需要供电的模块提供工作电源
。
[0020]进一步的技术方案在于：所述信号输入系统包括蓝牙模块
、
语音采集麦克风和噪声采集麦克风，所述蓝牙模块用于接收和发射无线语音信号，所述语音采集麦克风用于采集佩戴者发出的语音信号，所述噪声采集麦克风用于采集环境噪声
。
[0021]进一步的技术方案在于：所述语音采集麦克风设置有两个，分别左右对称的设置在所述颈部环的下侧；所述蓝牙模块设置有一个，位于所述颈部环的中部，所述噪声采集麦克风位于所述颈部环的中间
。
[0022]进一步的技术方案在于：所述信号处理系统包括信号预处理模块
、
多通道的模
‑
数转换模块
、
微处理器以及多通道的数
‑
模转换模块，所述蓝牙模块接收的无线语音信号以及语音采集麦克风采集的噪声以及佩戴者发出的语音信息分别通过各自的通道传输给信号
预处理模块进行放大
、
滤波和特征提取处理，处理后的信号经所述模
‑
数转换模块进行模数转换后传输给所述微处理进行处理，微处理器模块对接收到的信号信号处理后输出给多通道的数
‑
模转换模块进行数模处理，数
‑
模转换模块将处理后的模拟信号分别输出给信号输出系统中的扬声器进行语音信号的输出
。
[0023]进一步的技术方案在于：所述声域控制系统主要包括微处理器，经过信号处理系统后的接收语音
、
环境噪声和发出语音根据划分的“明暗”区域，通过声域控制技术和虚拟麦克风的主动噪声控制技术实现“明”区域的信号增强和“暗”区域的信号抑制，从而实现噪声控制
、
语音增强和声场控制的目的
。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种便携式头部声域控制装置，其特征在于：包括颈部环
(1)
，所述颈部环
(1)
具有折叠和调节功能，内部设置有信号输入系统
、
信号处理系统
、
声域控制系统以及信号输出系统，该系统可以与通话设备进行连接使用，如手机；所述颈部环由数节可旋转折叠单元组成，每个单元最长不超过
10
厘米；所述信号输入端系统，用于接收无线传输的语音信号并采集环境噪声以及佩戴者发出的语音信息，并将无线语音信号
、
环境噪声以及佩戴者发出的语音信息分别传输给信号处理系统进行处理；所述信号处理系统分别用于将接收到的无线语音信号
、
环境噪声和佩戴者发出的语音信号进行放大
、
滤波和特征提取处理；所述声域控制系统基于处理后的无线语音信号
、
环境噪声和佩戴者发出的语音信号结合声域控制技术和虚拟主动噪声控制技术，实现部分区域环境噪声和发出语音信号的抑制，部分区域无线语音信号和发出语音信号的增强
。
利用处理后的环境噪声，采用声域控制技术以耳部区域和语音信号采集端为降噪点，基于虚拟麦克风技术的有源降噪方法产生反噪声，并将反噪声输出给信号输出系统，实现佩戴者耳部区域降噪和语音采集端降噪，降低外界环境噪声，并增强耳部区域的无线语音信号；当佩戴者发声时，佩戴者发出的语音信息经过信号处理系统后结合声域控制和自适应主动噪声控制技术，通过计算利用信号输出系统在佩戴者正前方和左右两端产生抵消语音，降低佩戴者说话语音信号向四周的辐射和传播，在颈部环语音信号采集端产生增强语音，加强佩戴者说话语音信号采集的清晰度；所述信号输出系统用于输出声域控制系统的噪声语音信号，实现佩戴者耳部降噪和语音增强，语音输入端降噪和语音增强，正前方和左右两端的声域控制，并将佩戴者发出语音增强后通过无线方式传输至其他通讯设备
。2.
如权利要求1所述的便携式头部声域控制装置，其特征在于：所述便携式头部声域控制装置由多节可折叠和旋转单元组成，便于小型携带和佩戴姿态调整
。3.
如权利要求1所述的便携式头部声域控制装置，其特征在于：所述控制系统还包括供电模块
(2)
，所述供电模块
(2)
用于实现外部的充电以及为所述控制系统中需要供电的模块提供工作电源
。4.
如权利要求1所述的便携式头部声域控制装置，其特征在于：所述信号输入系统包括蓝牙模块
(3)、
语音采集麦克风
(4)
和噪声采集麦克风
(5)
，所述蓝牙模块
(3)
用于接收和发出无线语音信号，所述语音采集麦克风
(4)
用...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗磊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：