本發(fā)明涉及降噪技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字降噪方法、裝置和一種音頻播放設(shè)備。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的降噪耳機(jī)采用模擬電路實現(xiàn)，需要通過復(fù)雜的硬件電路來搭建濾波器，不但調(diào)試復(fù)雜，而且精度較低。隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字信號的處理也越來越成熟，降噪耳機(jī)開始更加普遍地采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行降噪處理。將降噪濾波器改為數(shù)字濾波器后，大大簡化了降噪耳機(jī)的調(diào)試過程，僅需在軟件中修改幾個參數(shù)便可進(jìn)行實測，避免了重復(fù)焊接硬件電路的繁瑣，同時數(shù)字濾波器精度非常高，可保證量產(chǎn)時的一致性。

然而，通過數(shù)字信號進(jìn)行濾波處理，要比直接使用模擬信號進(jìn)行濾波處理多一個步驟，即需要將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的裝置叫做模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog-to-digitalconverter，簡寫adc)，經(jīng)adc轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號輸入到數(shù)字信號處理(digitalsignalprocessing，簡寫dsp)芯片進(jìn)行處理，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(digital-to-analogconverter，簡寫dac)轉(zhuǎn)換為模擬信號，用于輸出降噪，其裝置框圖如圖1所示，該降噪裝置100中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器110、數(shù)字信號處理芯片120和數(shù)模轉(zhuǎn)換器130依次連接。在數(shù)字降噪設(shè)計中，dsp中設(shè)置有降噪濾波器，用以得到與外界噪聲反相的降噪信號，并輸出給揚聲器抵消噪聲。通常為了得到較高的降噪量，設(shè)計的降噪濾波器具有很高的增益，最高增益可達(dá)20db以上，圖2為一種數(shù)字反饋降噪耳機(jī)的降噪濾波器曲線，從圖2中可見，該降噪濾波器在低頻段的增益最高達(dá)到30db左右。圖3為采用圖2所示降噪濾波器的降噪裝置在未接入輸入時輸出信號的傅里葉變換(fastfouriertransformation，簡寫fft)曲線，其測試設(shè)備為audioprecision525音頻分析儀。

如圖3所示，在現(xiàn)有的數(shù)字降噪裝置中，數(shù)字降噪芯片存在比較大的延遲，在降噪濾波器設(shè)計時容易引進(jìn)高頻噪聲，再加上adc的噪聲被放大，造成本底噪聲較大，影響了整體的數(shù)字降噪效果。因此，需要提出一種能夠降低數(shù)字降噪裝置本底噪聲的方法，來提高降噪效果，提高用戶體驗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字降噪裝置存在較高本底噪聲的問題，提出了本發(fā)明的一種數(shù)字降噪方法、裝置和一種音頻播放設(shè)備，以便克服上述問題或者至少部分地解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種數(shù)字降噪方法，該方法包括：

s110，采集環(huán)境噪聲的模擬信號；

s120，將所述模擬信號進(jìn)行放大；

s130，將放大后的所述模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并進(jìn)行反相處理，得到反相數(shù)字信號，反相處理的增益降低至0db以下；

s140，將得到的反相數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸出到揚聲器以抵消環(huán)境噪聲；

其中，步驟s120中放大的增益量，用以抵消步驟s130中反相處理降低的增益量。

可選地，在步驟s120中，利用可編程增益放大器對所述模擬信號進(jìn)行放大。

可選地，在步驟s140中，在將轉(zhuǎn)化的模擬信號輸出到揚聲器之前，還包括步驟：

s141，將轉(zhuǎn)換得到的模擬信號與待播放的音頻信號進(jìn)行疊加，將疊加后的信號輸出到揚聲器。

依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種數(shù)字降噪裝置，該數(shù)字降噪裝置包括依次連接的放大單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理芯片和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

所述放大單元，用于接收環(huán)境噪聲的模擬信號，將所述模擬信號放大，并發(fā)送給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將放大后的所述模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并發(fā)送給所述數(shù)字信號處理芯片；

所述數(shù)字信號處理芯片，用于將接收到的數(shù)字信號進(jìn)行反相處理，得到反相數(shù)字信號，并發(fā)送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字信號處理芯片的增益降低至0db以下；

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將得到的反相數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸出到揚聲器以抵消環(huán)境噪聲；

其中，所述放大單元的放大增益量，用以抵消所述數(shù)字信號處理芯片降低的增益量。

可選地，所述放大單元為可編程增益放大器。

可選地，該數(shù)字降噪裝置還包括疊加單元；

所述疊加單元連接在所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和揚聲器之間，用于接收所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的模擬信號，并將所述模擬信號與待播放音頻信號疊加，將疊加后的信號輸出到揚聲器。

依據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種音頻播放設(shè)備，該音頻播放設(shè)備包括依次連接的麥克風(fēng)、放大單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和揚聲器；

所述麥克風(fēng)，用于采集環(huán)境噪聲的模擬信號，并發(fā)送給所述放大單元；

所述放大單元，用于將接收到的所述模擬信號進(jìn)行放大，并發(fā)送給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將放大后的所述模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并發(fā)送給所述數(shù)字信號處理芯片；

所述數(shù)字信號處理芯片，用于將接收到的數(shù)字信號進(jìn)行反相處理，得到反相數(shù)字信號，并發(fā)送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字信號處理芯片的增益降低至0db以下；

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將得到的反相數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸出到揚聲器以抵消環(huán)境噪聲；

所述揚聲器，用于播放音頻；

其中，所述放大單元的放大增益量，用以抵消所述數(shù)字信號處理芯片降低的增益量。

可選地，所述放大單元為可編程增益放大器。

可選地，該音頻播放設(shè)備還包括疊加單元；

所述疊加單元連接在所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述揚聲器之間，用于接收所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的模擬信號，并將所述模擬信號與待播放音頻信號疊加，將疊加后的信號輸出到揚聲器。

可選地，所述音頻播放設(shè)備為耳機(jī)。

綜上所述，本發(fā)明的有益效果是：

在對模擬信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，加入放大步驟，并將噪聲信號反相處理的增益減小到0db以下，由前述放大步驟彌補(bǔ)降噪濾波器減小的增益量，實現(xiàn)了增益前移，這樣既保證了降噪所需的整體增益，又避免了模數(shù)轉(zhuǎn)換引入的噪聲被同時放大，提高了系統(tǒng)的信噪比，改善了用戶體驗。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種數(shù)字降噪裝置組成示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)一種數(shù)字降噪裝置中數(shù)字信號處理芯片中濾波器曲線圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)一種數(shù)字降噪裝置的本底噪聲fft曲線圖；

圖4為本發(fā)明實施例一提供的一種數(shù)字降噪方法流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例二提供的一種數(shù)字降噪裝置組成示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例二提供的一種數(shù)字降噪裝置信號處理過程示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例二提供的一種數(shù)字降噪裝置中數(shù)字信號處理芯片中濾波器曲線圖；

圖8為本發(fā)明實施例二提供的一種數(shù)字降噪裝置的本底噪聲fft曲線圖；

圖9為本發(fā)明實施例三提供的一種音頻播放設(shè)備組成示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是，在對模擬信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，加入放大步驟，并將反相處理中降噪濾波器的增益減小到0db以下，由前述放大步驟彌補(bǔ)降噪濾波器減小的增益量，這樣既保證了降噪所需的整體增益，又避免了模數(shù)轉(zhuǎn)換過程引入的噪聲被同時放大，提高了系統(tǒng)的信噪比。

參考圖2和圖3所示，申請人在研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，圖3的本底噪聲fft曲線與圖2的濾波器曲線形狀基本一致，從而判定濾波器增益使本底噪聲抬升，是產(chǎn)生較高本底噪聲的重要原因。由于adc本身存在各種噪聲，如量化噪聲等，這些噪聲會同信號一起輸入到dsp中，經(jīng)濾波器濾波后輸出到揚聲器，導(dǎo)致本底噪聲較大，佩戴時主觀感受非常明顯，例如可聽到較大的“沙沙”聲，尤其是在有較高降噪量時，外界噪聲進(jìn)入耳機(jī)內(nèi)后被明顯降低，本底噪聲相對于外界噪聲變大，外界噪聲對本底噪聲的掩蔽作用減弱，使本底噪聲被明顯聽到。

實施例一

為了解決上述問題，本申請?zhí)岢隽巳鐖D4流程圖所示的數(shù)字降噪方法，如圖4所示，該方法包括如下步驟：

步驟s110，采集環(huán)境噪聲的模擬信號。例如，使用麥克風(fēng)采集環(huán)境噪聲的模擬信號。

步驟s120，將模擬信號進(jìn)行放大。

步驟s130，將放大后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并進(jìn)行反相處理，得到反相數(shù)字信號，反相處理的增益降低至0db以下。

步驟s140，將得到的反相數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸出到揚聲器以抵消環(huán)境噪聲。

其中，步驟s120中放大的增益量，用以抵消步驟s130中反相處理降低的增益量。

與現(xiàn)有的主動降噪方法相比，本申請中，數(shù)字信號反相處理的增益降低到0db以下，使得反相處理過程不具有信號放大作用，為了彌補(bǔ)降低的增益量，在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之前對模擬信號進(jìn)行放大，實現(xiàn)了增益前移，這樣既保證了整個降噪過程的增益量不變，又避免了模數(shù)轉(zhuǎn)換過程引入的噪聲被同時放大，從而降低了降噪裝置的本底噪聲，提高了系統(tǒng)輸出端的信噪比，改善了用戶體驗。

其中，對于數(shù)字信號的反相處理，可以使用數(shù)字信號處理芯片dsp來實現(xiàn)，dsp中設(shè)置有數(shù)字濾波器，該數(shù)字濾波器為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。

優(yōu)選地，在步驟s120中，利用可編程增益放大器對模擬信號進(jìn)行放大?？删幊淘鲆娣糯笃?programmablegainamplifier，簡寫pga)，是一種通用性很強(qiáng)的放大器，其放大倍數(shù)可以根據(jù)需要用程序進(jìn)行控制。使用可編程增益發(fā)達(dá)器對模擬信號進(jìn)行放大，放大倍數(shù)可通過程序靈活設(shè)定，有利于增益大小的調(diào)整，以準(zhǔn)確彌補(bǔ)反相過程降低的增益量，例如，當(dāng)數(shù)字信號處理芯片中濾波器的增益降低20db時，通過程序?qū)⒖删幊淘鲆娣糯笃鞯脑鲆嬖O(shè)定為20db，則整體增益可保持不變，對環(huán)境噪聲的降噪量得到了保持。

優(yōu)選地，在步驟s140中，在將轉(zhuǎn)化的模擬信號輸出到揚聲器之前，還包括步驟s141，將轉(zhuǎn)換得到的模擬信號與待播放的音頻信號進(jìn)行疊加，將疊加后的信號輸出到揚聲器。

本申請的降噪方法可以用于多種情景，例如，可以用于消除車內(nèi)、工廠內(nèi)的機(jī)器噪聲，提供安靜環(huán)境，此時處理得到的反相噪聲模擬信號可直接由揚聲器播放；或者，也可以用于降低音頻播放時環(huán)境聲音的干擾，如提高嘈雜環(huán)境內(nèi)的通話質(zhì)量等，此時，可以將轉(zhuǎn)換得到的模擬信號與待播放的音頻信號進(jìn)行疊加，將疊加后的信號輸出到揚聲器，以抵消環(huán)境噪聲，提高通話質(zhì)量。

實施例二

本申請還公開了一種數(shù)字降噪裝置，其組成如圖5所示，該數(shù)字降噪裝置包括依次連接的放大單元540、模數(shù)轉(zhuǎn)換器510、數(shù)字信號處理芯片520和數(shù)模轉(zhuǎn)換器530。

放大單元540，用于將接收到的模擬信號進(jìn)行放大，并發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器510。環(huán)境噪聲的模擬信號，可以有麥克風(fēng)采集，并發(fā)送給放大單元540。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器510，用于將放大后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并發(fā)送給數(shù)字信號處理芯片520。

數(shù)字信號處理芯片520，用于將接收到的數(shù)字信號進(jìn)行反相處理，得到反相數(shù)字信號，并發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器530，數(shù)字信號處理芯片520的增益降低至0db以下，即在該噪聲信號的反相處理過程中，不存在對信號的放大作用。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器530，用于將得到的反相數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸出到揚聲器以抵消環(huán)境噪聲。

其中，放大單元540的放大增益量，用以抵消數(shù)字信號處理芯片520降低的增益量。

該數(shù)字降噪裝置500的信號處理過程如圖6所示，輸入信號首先經(jīng)放大單元放大，放大增益為數(shù)字信號處理芯片中濾波器減小的增益放大后的信號再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，之后輸入到數(shù)字信號處理芯片進(jìn)行濾波處理，濾波器增益限制在0db以下，最后將濾波處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。通過上述信號處理過程，實現(xiàn)了增益前移，既保證了整個降噪過程的增益量不變，又避免了模數(shù)轉(zhuǎn)換引入的噪聲被同時放大，降低了降噪裝置的本底噪聲，提高了裝置輸出端的信噪比，改善了用戶體驗。

圖7示出了本申請數(shù)字降噪裝置的數(shù)字信號處理芯片中降噪濾波器的曲線圖，從圖中可見，其增益在0db以下，從而不具有信號放大功能。圖8示出了采用本發(fā)明數(shù)字降噪裝置的本底噪聲曲線，測試設(shè)備和測試條件與圖3同等，其中放大電路的增益為數(shù)字信號處理芯片中濾波器減小的增益量，從圖中可見，本發(fā)明數(shù)字降噪裝置的本底噪聲降低20db以上，與濾波器減小的增益一致。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，放大單元540為可編程增益放大器。

優(yōu)選地，該數(shù)字降噪裝置500還包括疊加單元(未圖示)，疊加單元連接在數(shù)模轉(zhuǎn)換器530之后，揚聲器之前，用于接收數(shù)模轉(zhuǎn)換器530發(fā)送的模擬信號，并將模擬信號與待播放音頻信號疊加，將疊加后的信號輸出到揚聲器播放。

實施例三

本發(fā)明還公開了一種音頻播放設(shè)備，如圖9所示，該音頻播放設(shè)備900包括依次連接的麥克風(fēng)950、放大單元940、模數(shù)轉(zhuǎn)換器910、數(shù)字信號處理芯片920、數(shù)模轉(zhuǎn)換器930和揚聲器960。

麥克風(fēng)950，用于采集環(huán)境噪聲的模擬信號，并發(fā)送給放大單元940。

放大單元940，用于將接收到的模擬信號進(jìn)行放大，并發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器910。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器910，用于將放大后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并發(fā)送給數(shù)字信號處理芯片920。

數(shù)字信號處理芯片920，用于將接收到的數(shù)字信號進(jìn)行反相處理，得到反相數(shù)字信號，并發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器930，數(shù)字信號處理芯片920的增益降低至0db以下。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器930，用于將得到的反相數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸出到揚聲器960以抵消環(huán)境噪聲。

揚聲器960，用于播放音頻。

其中，放大單元740的放大增益量，用以抵消數(shù)字信號處理芯片720降低的增益量。

優(yōu)選地，放大單元740為可編程增益放大器。

優(yōu)選地，該音頻播放設(shè)備700還包括疊加單元(未圖示)，疊加單元連接在數(shù)模轉(zhuǎn)換器730和揚聲器760之間，用于接收數(shù)模轉(zhuǎn)換器730發(fā)送的模擬信號，并將模擬信號與待播放音頻信號疊加，將疊加后的信號輸出到揚聲器760。

優(yōu)選地，該音頻播放設(shè)備700為耳機(jī)，由于采用了上述降噪結(jié)構(gòu)，能夠提高通話質(zhì)量或音樂播放質(zhì)量。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，在本發(fā)明的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行其他的改進(jìn)或變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本發(fā)明的目的，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。