[發明專利]返聲功能部件、隔音反饋耳機及其應用和隔音反饋方法

在審

• 申請號: 201811225396.4
• 申請日: 2018-10-20
• 公開（公告）號: CN109451386A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 張娟霞;史文策;杭錦泉;王楚楚;張敏;郝榮;陳犇;郭獻章
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: H04R1/10
• 分類號: H04R1/10
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 劉美蓮;郭防

本發明公開了一種返聲功能部件、隔音反饋耳機及其應用和隔音反饋方法，所述的聲功能部件包括順次連接的單指向性麥克風接收頭(1)、聲音放大器(2)、AD轉換模塊(3)、處理器(4)、DA轉換模塊(5)和音頻運放(6)。本發明可以實現在嘈雜環境下只返回用戶本身的聲音；另外，通過將本發明的返聲功能部件裝載到普通的耳機中，從而可以實現多個學生在同一間教室內同時練習口語或誦讀，避免相互進行干擾，可以同時過濾掉高頻、低頻噪音，只返回用戶本身的聲音，不會造成聲音失真，且對佩戴方式和耳機的組成材料要求較低；隨時可以鬧中取靜，提高口語學習效率。

技術領域

本發明涉及一種返聲功能部件、隔音反饋耳機及其應用和隔音反饋方法，屬于耳機技術領域。

背景技術

多個學生在同一間教室內同時練習口語或誦讀時，會造成相互干擾而影響學習效果。戴上隔音耳機或耳塞，又會有失真的感覺。在口語自學過程中，與標準讀音對照并智能糾正語音的錯誤，也很關鍵，但不可能讓老師時刻能關注到所有的學生。因此，運用智能耳機解決此類問題，有一定的現實意義。

在現有耳機降噪技術中，主要分為主動降噪和物理隔離兩種方案。主動降噪的原理是利用信號處理電路，依靠一個小麥克風對環境噪聲取樣，然后在耳機中產生一個反相的信號以消除噪聲。由于利用小麥克風拾音，不可能采樣到100％的信號，也就不能輸出100％準確的反相信號，會造成一定的失真，同時對用戶本身的語音信號也不進行特殊處理，會一并濾去。耳機被動降噪，也就是用物理隔音的方法，把耳機外的聲音盡量隔斷，只讓耳朵聽到耳機中的聲音。這種方法，要求耳機包圍耳朵形成封閉空間，對佩戴方式和耳機的組成材料要求較高，且也只能阻隔高頻噪聲，對低頻噪聲效果不明顯。

目前國內外具有隔音回饋和語音糾錯功能的耳機類產品都是采用了傳統的濾波方案(如名稱為一種能聽到自己聲音的耳機、申請號為201210116161.8的發明專利申請；名稱為K歌/唱吧同步監聽耳機、申請號為201610522760.8的發明專利申請；名稱為一種降噪耳機的測量方法、申請號為201810167336.5的發明專利申請)，在返聲過程中，主要都是利用正確的聲音與噪音相抵消或頻率域濾波的方案，在嘈雜環境下無法只返回用戶本身的聲音，且只能播放正確的讀音，無法對用戶的朗讀進行糾錯，還沒有一個適合于輔助外語口語訓練的耳機。

另外，現階段，語音識別技術已經取得了實質性的突破,許多成功的語音識別系統相繼問世。然而,這些識別系統性能的評測均是在相對安靜環境下實現的,當在噪聲環境下使用時,它們的性能會急劇下降,甚至無法識別。目前常用的識別方法主要有動態時間規整(dynamic time warping,DTW)方法、矢量量化(vector quantization,VQ)方法和隱馬爾可夫模型(hidden Markov model,HMM)方法。但隨著研究的深入,傳統語音識別方法的局限性也逐步暴露出來,主要難以解決以下問題：

(1)環境噪聲問題。當信噪比下降時,識別錯誤率成倍增長，而當前的各種抗噪算法，主要是依靠一些頻率域方面的濾波器,雖然在一定程度上改善了噪音條件下的識別性能,但是卻使得高信噪比條件下錯誤率有所增加。

(2)口語語音問題。當說話人離開預先設定的文本時,難免產生不流利現象和不符合語法規范現象,發音通常沒有朗讀語音清晰飽滿。這些現象導致了聲學模型和語言模型的雙重不匹配,從而導致識別率急劇下降。

(3)多說話人問題。當多個說話人同時說話時,傳統算法中尚沒有一種好的算法可以將重疊部分分離開,也沒有一種支持多目標同時解碼的語音識別算法。

發明內容

本發明的目的之一在于，提供一種返聲功能部件，其可以實現在嘈雜環境下只返回用戶本身的聲音；