[發明專利]一種耳機有源降噪方法及系統

在審

• 申請號: 202010525636.3
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111785243A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 童峰;毛連華;傅榮杰
• 申請（專利權）人: 廈門市派美特科技有限公司
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178;H04R3/04
• 代理公司: 廈門福貝知識產權代理事務所(普通合伙) 35235
• 代理人: 陳遠洋

本發明公開了一種耳機有源降噪方法及系統，通過分別在左耳終端和右耳終端獲取環境噪聲，通過利用濾波系數對環境噪聲進行數字濾波，得到輸出信號；通過輸出信號對環境噪聲進行有源抵消，得到有源抵消后的殘余噪聲；根據環境噪聲和殘余噪聲通過自適應迭代算法進行迭代，并在迭代過程中分別對左耳終端的濾波系數和右耳終端的濾波系數進行更新；以及對迭代過程中更新的左耳終端的濾波系數和右耳終端的濾波系數進行相關程度評估，根據相關程度評估的結果分別對左耳終端和右耳終端的自適應迭代算法中的局部步長進行調整。由于考慮環境噪聲對左耳終端和右耳終端影響的相關性進行左右關聯設計，兼顧算法的收斂性能和穩態誤差性能，改善無線耳機消噪效果。

技術領域

本發明涉及降噪處理領域，具體涉及一種耳機有源降噪方法及系統。

背景技術

噪聲對人類生活的影響越來越大，已成為全世界都關注的環境污染問題之一。特別是對以藍牙耳機為代表的智能可穿戴設備而言，噪聲將嚴重影響用戶體驗。在降噪耳機領域，噪聲無源控制及噪聲有源控制是目前最主要的兩種噪聲消除方式。無源降噪主要是利用耳機本身材料對聲音的抵擋和吸收，防止其進入耳朵。例如無源的耳塞、耳罩等。其降噪機理是合理運用產品的外殼硬質材料或內部的吸聲材料，用隔絕與吸收的方法，阻止外部聲音進入耳道，這種降噪方式對高頻分量特別豐富的噪聲降噪效果尤為明顯。然而，盡管這種降噪方法易于實現但是對于低頻的降噪能力卻很差，而且材料本身的重量也會讓佩戴者感覺不舒服。

有源降噪原理是使用一套降噪控制處理電路進行運算，來輸出與欲消除的噪音相位相反、頻率與能量相同的聲波以達到消音目的。有源降噪是以波形的重疊原理為基礎，即由噪音與抑制聲波相結合來造成破壞性的干涉而產生相消的效果，抑制波的波形與欲消音的聲波振幅、頻率相同且反相時，則會得到消音效果。

有源降噪自適應算法是保證降噪效果的關鍵。從降噪算法的角度，有源噪聲控制一般包括初級通道和次級通道，這兩部分一般都會用到自適應最小均方誤差(Least MeanSquare， LMS)算法，算法中階數與步長的影響較大。在硬件資源允許的階數范圍內，次級通道辨識算法的階數過小會出現嚴重的建模誤差，階數過大會增加計算量且易出現失調等問題。步長則同時影響著初、次級通道算法的收斂及穩態等性能，因此步長、階數的研究對提升有源噪聲控制降噪效果具有重要價值。目前關于步長或階數調整的算法研究還不夠深入，一些算法缺乏系統的理論分析，實用性較差。因此，改善有源降噪效果成為一個有挑戰性的任務。

專利號為ZL 201510489141.9的發明專利從調整降噪麥克風位置考慮提出一種提高反饋型有源降噪耳機降噪量的方法和有源降噪耳機，該方法將反饋型有源降噪耳機的降噪麥克風設置在偏離揚聲器正前方的位置，調整降噪麥克風與佩戴者耳道口的相對位置，以增大實際降噪量。但該方法對耳機產品外形、貼耳設計提出一定要求。名稱為《基于FXLMS算法的礦用有源降噪技術的研究》的碩士學位論文提出了一種步長可以調整的FXLMS有源降噪算法，該算法在穩態誤差的不同階段選取不同的收斂系統，從而提高算法的收斂速度，降低算法的運算量和穩態誤差。在《應用聲學》發表的名稱為《一種基于虛擬傳感的無需誤差傳聲器的自適應有源降噪方法》的論文提出一種基于虛擬傳感的無需誤差傳聲器的自適應有源降噪方法，從而可省去誤差傳聲器降低系統的復雜度。但是現有技術中仍然存在無線耳機有源消噪算法存在的收斂速度不高、穩態誤差大這兩者互相制約，難以兼容優化的問題。

有鑒于此，設計出一種簡單方便、提高收斂速度、降低穩態誤差的耳機有源降噪方法及系統是亟需解決的問題之一。

發明內容

針對上述提到的當前無線耳機有源消噪算法存在的收斂速度不高、穩態誤差大這兩者互相制約，難以兼容優化等問題。本申請的實施例的目的在于提出了一種耳機有源降噪方法及系統來解決以上背景技術部分提到的技術問題。

第一方面，本申請的實施例提供了一種耳機有源降噪方法，包括以下步驟：

S1：分別在左耳終端和右耳終端獲取環境噪聲，通過利用濾波系數對環境噪聲進行數字濾波，得到輸出信號；