耳机及其降噪方法、计算机可读存储介质发明专利

耳机及其降噪方法、计算机可读存储介质

本发明公开了一种耳机的降噪方法，所述耳机的降噪方法包括以下步骤：检测到所述耳机处于运动状态，获取所述耳机的加速度参数；在所述加速度参数超出预设加速度范围时，控制所述耳机采用前馈降噪模式进行降噪处理，其中，所述前馈降噪模式为对耳外噪音信号进行降噪。本发明还公开了一种耳机及计算机可读存储介质，通过用户运动时耳机的加速度参数判断耳机是否与用户耳道摩擦产生噪音，并在噪音产生时控制耳机进行前馈降噪，而不是根据反馈降噪麦克风采集的噪音降噪，以避免产生更加粗暴的噪音以及更差的听觉体验。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN111294691B

专利申请（专利权）人：歌尔股份有限公司
权利人地址：山东省潍坊市高新技术产业开发区东方路268号

专利发明（设计）人：骆俊谕,王芬清,叶鑫

主权利要求:耳机及其降噪方法、计算机可读存储介质
技术领域
[0001] 本发明涉及音频降噪技术领域，尤其涉及耳机及其降噪方法、计算机可读存储介质。
背景技术
[0002] 许多耳机都具有降噪功能，以降低外界噪音对用户的干扰。降噪耳机靠近用户耳内的一侧通常设置有反馈（Feedback）降噪麦克风，用于采集进入用户耳内的噪音，通过对采集的噪音进行反相处理，并通过反相后的噪音来抵消原有噪音，实现降噪的目的。
[0003] 用户佩戴降噪耳机乘坐交通工具时，如果车辆上下颠簸，用户头部随之上下晃动，会导致耳机的耳塞与用户耳道摩擦，用户耳腔内产生摩擦声。由于反馈降噪麦克风设置于靠近用户耳腔的一侧，该摩擦声也会被反馈降噪麦克风采集到，容易被误认为是降噪过程中抵消原有噪音后的残留噪音，并对该残留噪音做出进一步抵消，产生更加粗暴的噪音。
[0004] 上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种耳机及其降噪方法、计算机可读存储介质，旨在通过耳机运动且加速度参数较大时采用前馈降噪，避免产生更加粗暴的噪音。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供一种耳机的降噪方法，所述耳机的降噪方法包括以下步骤：
[0007] 检测到所述耳机处于运动状态，获取所述耳机的加速度参数；
[0008] 在所述加速度参数超出预设加速度范围时，控制所述耳机采用前馈降噪模式进行降噪处理，其中，所述前馈降噪模式为对耳外噪音信号进行降噪。
[0009] 可选地，所述检测到所述耳机处于运动状态的步骤之前，还包括：
[0010] 在接收到与所述耳机连接的电子设备发送的运动提示信息时，判定所述耳机处于运动状态，其中，所述电子设备获取所述电子设备的位置信息，并根据所述位置信息获取所述电子设备的移动速度，在所述移动速度大于预设速度时，发送所述运动提示信息至所述耳机。
[0011] 可选地，所述检测到所述耳机处于运动状态的步骤之前，还包括：
[0012] 获取所述耳机的位置信息；
[0013] 根据所述位置信息获取所述耳机的移动速度；
[0014] 在所述移动速度大于预设速度时，判定所述耳机处于运动状态。
[0015] 可选地，所述控制所述耳机采用前馈降噪模式进行降噪处理的步骤包括：
[0016] 获取所述耳机的前馈降噪麦克风采集的耳外噪音信号；
[0017] 生成所述耳外噪音信号的反相信号；
[0018] 通过所述耳机的扬声器输出所述反相信号。
[0019] 可选地，所述控制所述耳机采用前馈降噪模式进行降噪处理的步骤之后，还包括：
[0020] 获取所述耳机的加速度参数；
[0021] 在预设时长内，所述加速度参数未超出所述预设加速度范围时，控制所述耳机切换至混合降噪模式进行降噪处理。
[0022] 可选地，所述控制所述耳机切换至混合降噪模式的步骤包括：
[0023] 获取所述耳机的前馈降噪麦克风采集的耳外噪音信号，其中，所述前馈降噪麦克风设置于所述耳机朝向用户耳外的一侧；
[0024] 生成所述耳外噪音信号的第一反相信号，并通过所述耳机输出所述第一反相信号；
[0025] 获取所述耳机的反馈降噪麦克风采集的耳内噪声信号，其中，所述反馈降噪麦克风设置于所述耳机朝向用户耳内的一侧；
[0026] 生成所述耳内噪声信号的第二反相信号；
[0027] 通过所述耳机的扬声器输出所述第二反相信号。
[0028] 可选地，所述检测到所述耳机处于运动状态的步骤之前，所述耳机的降噪方法还包括：
[0029] 检测到所述耳机处于混合降噪模式或者反馈降噪模式时，执行所述检测到所述耳机处于运动状态的步骤，其中，所述反馈降噪模式为对耳内噪声信号进行降噪处理，所述混合降噪模式为对所述耳外噪音信号与所述耳内噪声信号进行降噪处理。
[0030] 此外，为实现上述目的，本发明还提供一种耳机，所述耳机包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的耳机的降噪程序，所述耳机的降噪程序被所述处理器执行时实现如上所述中任一项所述的耳机的降噪方法的步骤。
[0031] 此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有耳机的降噪程序，所述耳机的降噪程序被处理器执行时实现如上所述中任一项所述的耳机的降噪方法的步骤。
[0032] 本发明实施例提出的耳机及其降噪方法、计算机可读存储介质，检测到所述耳机处于运动状态，获取所述耳机的加速度参数，所述加速度参数超出预设加速度范围时，控制所述耳机采用前馈降噪模式进行降噪处理，其中，所述前馈降噪模式为对耳外噪音信号进行降噪。本发明通过用户运动时耳机的加速度参数判断耳机是否与用户耳道摩擦产生噪音，并在噪音产生时控制耳机进行前馈降噪，而不是根据反馈降噪麦克风采集的噪音降噪，以避免产生更加粗暴的噪音以及更差的听觉体验。
附图说明
[0033] 图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；
[0034] 图2为本发明耳机的降噪方法的一实施例的流程示意图；
[0035] 图3为本发明耳机的降噪方法另一实施例的流程示意图；
[0036] 图4为本发明耳机的降噪方法再一实施例的流程示意图。
[0037] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0038] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0039] 本发明实施例提供一种解决方案，通过用户运动时耳机的加速度参数判断耳机是否与用户耳道摩擦产生噪音，并在噪音产生时控制耳机进行前馈降噪，而不是根据反馈降噪麦克风采集的噪音降噪，以避免产生更加粗暴的噪音以及更差的听觉体验。
[0040] 如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
[0041] 本发明实施例终端的耳机可为无线耳机或有线耳机。
[0042] 如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，用户接口1003，存储器1004，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括输入单元，比如按钮，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器1004可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non‑volatilememory），例如磁盘存储器。存储器1004可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。终端还可以包括传感器、音频电路等等。其中，传感器比如运动传感器以及其他传感器。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上（一般为三轴）加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别移动终端姿态的应用（比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准）、振动识别相关功能（比如计步器、敲击）等；当然，移动终端还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。
[0043] 本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0044] 如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1004中可以包括用户接口模块以及耳机的降噪程序。
[0045] 在图1所示的终端中，用户接口1003主要用于连接客户端（用户端），与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1004中存储的耳机的降噪程序，并执行以下操作：
[0046] 检测到所述耳机处于运动状态，获取所述耳机的加速度参数；
[0047] 在所述加速度参数超出预设加速度范围时，控制所述耳机采用前馈降噪模式进行降噪处理，其中，所述前馈降噪模式为对耳外噪音信号进行降噪。
[0048] 进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的耳机的降噪程序，还执行以下操作：
[0049] 在接收到与所述耳机连接的电子设备发送的运动提示信息时，判定所述耳机处于运动状态，其中，所述电子设备获取所述电子设备的位置信息，并根据所述位置信息获取所述电子设备的移动速度，在所述移动速度大于预设速度时，发送所述运动提示信息至所述耳机。
[0050] 进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的耳机的降噪程序，还执行以下操作：
[0051] 获取所述耳机的位置信息；
[0052] 根据所述位置信息获取所述耳机的移动速度；
[0053] 在所述移动速度大于预设速度时，判定所述耳机处于运动状态。
[0054] 进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的耳机的降噪程序，还执行以下操作：
[0055] 获取所述耳机的前馈降噪麦克风采集的耳外噪音信号；
[0056] 生成所述耳外噪音信号的反相信号；
[0057] 通过所述耳机的扬声器输出所述反相信号。
[0058] 进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的耳机的降噪程序，还执行以下操作：
[0059] 获取所述耳机的加速度参数；
[0060] 在预设时长内，所述加速度参数未超出所述预设加速度范围时，控制所述耳机切换至混合降噪模式进行降噪处理。
[0061] 进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的耳机的降噪程序，还执行以下操作：
[0062] 获取所述耳机的前馈降噪麦克风采集的耳外噪音信号，其中，所述前馈降噪麦克风设置于所述耳机朝向用户耳外的一侧；
[0063] 生成所述耳外噪音信号的第一反相信号，并通过所述耳机输出所述第一反相信号；
[0064] 获取所述耳机的反馈降噪麦克风采集的耳内噪声信号，其中，所述反馈降噪麦克风设置于所述耳机朝向用户耳内的一侧；
[0065] 生成所述耳内噪声信号的第二反相信号；
[0066] 通过所述耳机的扬声器输出所述第二反相信号。
[0067] 进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的耳机的降噪程序，还执行以下操作：
[0068] 检测到所述耳机处于混合降噪模式或者反馈降噪模式时，执行所述检测到所述耳机处于运动状态的步骤，其中，所述反馈降噪模式为对耳内噪声信号进行降噪处理，所述混合降噪模式为对所述耳外噪音信号与所述耳内噪声信号进行降噪处理。
[0069] 参照图2，在一实施例中，所述耳机的降噪方法包括以下步骤：
[0070] 步骤S10，检测到所述耳机处于运动状态，获取所述耳机的加速度参数；
[0071] 在本实施例中，检测到耳机处于运动状态时，表明用户可能正佩戴耳机并乘坐交通工具，此时可获取耳机的加速度参数，以根据加速度参数判断耳机耳塞是否与用户耳道摩擦并产生摩擦音。
[0072] 可选地，耳机的状态包括运动状态和非运动状态。具体地，耳机的状态可根据耳机的当前移动速度来进行判断，在耳机的当前移动速度大于预设阈值时，表明用户正在乘坐交通工具高速移动，因此，判定耳机处于运动状态。在耳机的当前移动速度小于或等于预设阈值时，表明用户当前未高速移动或未乘坐交通工具，因此，可判定耳机处于非运动状态。在获取耳机的当前移动速度时，通过耳机中预先设置的定位装置获取耳机的位置信息，并根据位置信息随时间的变化计算耳机的当前移动速度，或者通过与耳机连接的电子设备的位置信息的变化计算耳机的当前移动速度。

[0073] 可选地，加速度参数包括加速度数值及/或加速度变化量，加速度参数可通过设置于耳机内的加速度传感器采集。加速度传感器为一多轴加速度传感器或单轴加速度传感器，例如，加速度传感器可以是三轴加速度传感器，对应的加速度参数可包括三轴加速度参数，以根据三轴加速度参数判断耳机耳塞是否与用户耳道在各个方向上产生摩擦，例如，在三轴加速度参数中的任一轴加速度参数较大，且超出预设加速度范围时，表明耳机正在进行加速运动，而为耳机提供加速动力的对象一般为用户耳道，用户耳道通过与耳机之间的摩擦力推动耳机进行加速运动，在此过程中，耳机可能与用户耳道产生相对运动并产生摩擦。
[0074] 步骤S20，在所述加速度参数超出预设加速度范围时，控制所述耳机采用前馈降噪模式进行降噪处理，其中，所述前馈降噪模式为对耳外噪音信号进行降噪。
[0075] 在本实施例中，在获取到耳机的加速度参数后，若加速度参数超出预设加速度范围时，表明耳机处于三维运动状态，并且耳机耳塞在惯性的作用下，与用户耳道摩擦并产生摩擦音。例如，在用户乘坐交通工具时，若途经路面不平坦的道路，车辆上下颠簸，车内用户的头部也会随之上下晃动，使得耳机在竖直方向上的加速度数值增大，若竖直方向上的加速度数值超出预设加速度数值范围，则表明耳机耳塞与用户耳道在竖直方向上产生摩擦。又例如，在用户乘坐交通工具时，车辆突然加速或突然刹车，车辆用户的头部也会随之前后晃动，使得耳机在水平方向上的加速度数值增大，若水平方向上的加速度变化量超出预设加速度变化量范围，则表明耳机耳塞与用户耳道在水平方向上产生摩擦。

[0076] 在加速度参数超出预设加速度范围时，表明耳机耳塞与用户耳道产生摩擦，控制耳机采用前馈降噪模式进行降噪处理，以避免根据反馈降噪麦克风采集的噪音信号进行降噪处理，避免产生更加粗暴的噪音。需要说明的是，耳机设置有主动降噪模块，主动降噪模块通过耳机内的前馈（FeedForward）降噪麦克风和/或反馈（Feedback）降噪麦克风采集的噪音信号进行主动降噪，其中，前馈降噪麦克风设置于耳机朝向用户耳外的一侧，以采集耳外环境噪音，反馈降噪麦克风设置于耳机朝向用户耳内的一侧，以采集耳内噪音信号。
[0077] 可选地，由于耳外环境噪音通常是从耳外传入耳内，使得用户听到该噪音，在采用前馈降噪模式进行降噪处理时，可获取前馈降噪麦克风采集的耳外噪音信号，并对耳外噪音信号进行反相处理，得到耳外噪音信号的反相信号。通过耳机内设置的扬声器输出该反相信号后，该反相信号的声音与传入耳内的噪音叠加后相互抵消，实现降噪的目的。
[0078] 可选地，耳机还可设置被动降噪模块，例如，通过耳机上设置的声音吸附结构吸附即将传入耳内的噪音，实现被动降噪的目的。在采用前馈降噪模式进行降噪处理时，由于被动降噪可在一定程度上减弱传入耳内的噪音，因此，在对耳外噪音信号进行反相处理得到反相信号后，还可根据声音吸附结构的吸附比例修正该反相信号，修正后的反相信号与传入耳内的噪音的抵消更加完全，进一步提升耳机的降噪效果。
[0079] 可选地，在检测耳机是否处于运动状态之前，还可检测耳机的当前降噪模式，在耳机当前处于混合降噪模式或者反馈降噪模式时，表明当前需要根据反馈降噪麦克风采集的噪声信号进行降噪，即可能产生更加粗暴的噪音，因此，可检测耳机是否处于运动状态，并在耳机处于运动状态，且耳机的加速度参数超出预设加速度范围时，将耳机切换至前馈降噪模式，避免更加粗暴的噪音。其中，在采用反馈降噪模式进行降噪处理时，获取反馈降噪麦克风采集的耳内噪声信号，对耳内噪声信号进行反相处理，得到反相信号，并通过耳机的扬声器输出该反相信号，以抵消耳内噪音，实现反馈降噪的目的。
[0080] 在本实施例公开的技术方案中，通过用户运动时耳机的加速度参数判断耳机是否与用户耳道摩擦产生噪音，并在噪音产生时控制耳机进行前馈降噪，而不是根据反馈降噪麦克风采集的噪音降噪，以避免产生更加粗暴的噪音以及更差的听觉体验。
[0081] 在另一实施例中，如图3所示，在上述图2所示的实施例基础上，步骤S10之前，还包括：
[0082] 步骤S01，在接收到与所述耳机连接的电子设备发送的运动提示信息时，判定所述耳机处于运动状态，其中，所述电子设备获取所述电子设备的位置信息，并根据所述位置信息获取所述电子设备的移动速度，在所述移动速度大于预设速度时，发送所述运动提示信息至所述耳机。
[0083] 在本实施例中，在检测耳机是否处于运动状态时，可通过耳机内的定位装置或者耳机连接的电子设备来实现。
[0084] 可选地，在通过耳机连接的电子设备来检测耳机的状态时，电子设备可以是智能手机等具有定位功能的设备。具体地，通过电子设备中的GPS定位模块获取电子设备的位置信息，由于电子设备通过无线或有线的方式与耳机连接，耳机一般处于电子设备附近，因此，可将电子设备的位置信息作为耳机的位置。随着时间的推移，电子设备的位置信息发生变化，因此，可根据位置信息获取电子设备的移动速度，在移动速度大于预设速度时，表明耳机的移动速度也较大，电子设备可发送运动提示信息至耳机，以使耳机在接收到电子设备发送的运动提示信息时，判定用户正在乘坐交通工具高速移动，耳机处于运动状态。若移动速度小于预设速度，电子设备则不发送运动提示信息至耳机。
[0085] 可选地，运动提示信息可预先生成，也可根据检测到的电子设备移动速度来生成，以使耳机在接收到运动提示信息时，可向用户提示当前的移动速度。
[0086] 可选地，在通过耳机内的定位装置来检测耳机的状态时，可预先在耳机内设置定位装置，以采集耳机的位置信息，进而根据位置信息获取耳机的移动速度，并在移动速度大于预设速度时，判定耳机处于运动状态。需要说明的是，耳机包括左耳机与右耳机，或者主耳机与副耳机，因此定位装置可设置于左耳机或者右耳机内，或者设置于主耳机内，以采集耳机的位置信息。耳机的类型可包括入耳式、耳塞式、挂耳式以及头戴式中的任意一种。
[0087] 在本实施例公开的技术方案中，通过耳机连接的电子设备的位置信息的变化判定耳机是否处于运动状态，在不额外增加结构的前提下，实现了耳机的状态检测，并节省了制造成本。
[0088] 在再一实施例中，如图4所示，在图2至图3任一实施例所示的基础上，步骤S20之后，还包括：
[0089] 步骤S30，获取所述耳机的加速度参数；
[0090] 步骤S40，在预设时长内，所述加速度参数未超出所述预设加速度范围时，控制所述耳机切换至混合降噪模式进行降噪处理。
[0091] 在本实施例中，耳机的加速度参数的检测可实时或定时进行。在控制耳机采用前馈降噪模式进行降噪处理后，继续进行加速度参数的检测。
[0092] 可选地，加速度参数包括三轴加速度及/或三轴加速度的变化量。在预设时长内，若加速度参数中的任一轴加速度均未超出预设加速度范围，或者加速度参数中的任一轴加速度变化量均未超出预设变化量范围，可认为耳机耳塞与用户耳道产生摩擦音的过程已结束，并控制耳机切换至混合降噪模式进行降噪，为用户提供更好的降噪效果，提升用户的听觉体验。
[0093] 可选地，在检测到耳机处于非运动状态，也可认为耳机耳塞与用户耳道产生摩擦音的过程已结束，并控制耳机切换至混合降噪模式进行降噪。其中，在检测到耳机的移动速度小于或等于预设速度，或接收到与耳机相连的电子设备发送的非运动提示信息时，判定耳机处于非运动状态。
[0094] 可选地，在控制耳机切换至混合降噪模式时，由于前馈降噪麦克风设置于耳机朝向用户耳外的一侧，反馈降噪麦克风设置于耳机朝向用户耳内的一侧，因此，可先获取耳机的前馈降噪麦克风采集的耳外噪音信号，对耳外噪音信号进行反相处理，生成耳外噪音信号的第一反相信号，并通过耳机的扬声器输出该第一反相信号，以通过第一反相信号抵消耳外噪音信号。在通过第一反相信号抵消耳外噪音信号后，可能还存在残余噪声信号传入用户耳内，因此，再获取耳机的反馈降噪麦克风采集的耳内噪声信号，对耳内噪声信号进行反相处理，生成耳内噪声信号的第二反相信号，并通过耳机的扬声器输出该第二反相信号，以通过第二反相信号抵消耳内噪音信号，实现更好的降噪效果。
[0095] 在本实施例公开的技术方案中，获取耳机的加速度参数，在预设时长内，加速度参数未超出预设加速度范围时，控制耳机切换至混合降噪模式进行降噪处理，通过降噪模式的自动切换，实现更好的降噪效果，提升用户的听觉体验和使用体验。
[0096] 此外，本发明实施例还提出一种耳机，所述耳机包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的耳机的降噪程序，所述耳机的降噪程序被所述处理器执行时实现如上各个实施例所述的耳机的降噪方法的步骤。
[0097] 此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有耳机的降噪程序，所述耳机的降噪程序被处理器执行时实现如上各个实施例所述的耳机的降噪方法的步骤。
[0098] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0099] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0100] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0101] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

专利地区：山东

专利申请日期：2020-03-31

专利公开日期：2021-10-26

专利公告号：CN202010248952.0