本實(shí)用新型涉及主動(dòng)降噪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抵消環(huán)境噪聲的裝置及一種主動(dòng)降噪耳機(jī)。

背景技術(shù)：

長期在高噪聲環(huán)境下工作會(huì)嚴(yán)重影響從業(yè)人員的身心健康，特別的對(duì)于有通信需要的場景下需要佩戴降噪耳機(jī)來提升受話通信的可懂度，在長時(shí)間旅途過程中要想享受音樂放松也需要降噪耳機(jī)才能避免環(huán)境噪聲的干擾。

現(xiàn)有的有源降噪耳機(jī)主要是固定濾波器的降噪方案，只能進(jìn)行固定頻段的噪聲抵消，在某些特定環(huán)境下降噪效果比較理想，但是噪聲環(huán)境改變后降噪效果就會(huì)打折扣。也有一些降噪方案設(shè)計(jì)幾個(gè)典型噪聲環(huán)境的濾波器參數(shù)，通過人工切換按鍵的方式來實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中很多用戶沒有切換降噪場景的習(xí)慣，并且也很容易誤操作切換到其他的場景去，造成噪聲抵消不徹底。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種抵消環(huán)境噪聲的裝置及一種主動(dòng)降噪耳機(jī)，以解決現(xiàn)有的降噪方案不能在各種差異噪聲環(huán)境中均達(dá)到良好的降噪效果的問題。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供了一種抵消環(huán)境噪聲的裝置，包括麥克風(fēng)、DSP芯片、主動(dòng)降噪控制器、揚(yáng)聲器；所述DSP芯片內(nèi)存儲(chǔ)有若干預(yù)設(shè)的降噪模式及其對(duì)應(yīng)的降噪?yún)?shù)；

所述麥克風(fēng)，用于實(shí)時(shí)采集人耳處的環(huán)境噪聲；

所述DSP芯片，用于周期性地根據(jù)在預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)所述麥克風(fēng)采集的環(huán)境噪聲，從存儲(chǔ)的若干預(yù)設(shè)的降噪模式中選擇出與當(dāng)前環(huán)境最匹配的降噪模式，將選擇出的降噪模式對(duì)應(yīng)的降噪?yún)?shù)發(fā)送給所述主動(dòng)降噪控制器；

所述主動(dòng)降噪控制器，用于根據(jù)所述DSP芯片發(fā)送的降噪?yún)?shù)，輸出用于抵消環(huán)境噪聲的波形；

所述揚(yáng)聲器，用于根據(jù)所述主動(dòng)降噪控制器輸出的波形播放相應(yīng)的聲音信號(hào)，抵消人耳處的環(huán)境噪聲。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供了一種主動(dòng)降噪耳機(jī)，包括上述的抵消環(huán)境噪聲的裝置，所述抵消環(huán)境噪聲的裝置中的麥克風(fēng)設(shè)置在人耳與所述耳機(jī)的揚(yáng)聲器之間。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型實(shí)施例在人耳處設(shè)置一麥克風(fēng)，作為前饋降噪麥克風(fēng)和環(huán)境噪聲監(jiān)控麥克風(fēng)，實(shí)時(shí)采集人耳處的環(huán)境噪聲；DSP芯片周期性地根據(jù)麥克風(fēng)采集的環(huán)境噪聲，選擇與當(dāng)前環(huán)境最匹配的降噪模式，將對(duì)應(yīng)的降噪?yún)?shù)發(fā)送給主動(dòng)降噪控制器，由主動(dòng)降噪控制器進(jìn)行前饋濾波降噪，輸出用于抵消環(huán)境噪聲的波形，最后通過揚(yáng)聲器播放聲音信號(hào)抵消人耳處的環(huán)境噪聲，以達(dá)到在當(dāng)前環(huán)境下最佳的降噪效果，從而實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同噪聲環(huán)境自適應(yīng)進(jìn)行降噪模式的切換，保證在各種不同的環(huán)境下都能夠?yàn)橛脩魩碜詈玫慕翟塍w驗(yàn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的一種抵消環(huán)境噪聲的裝置的功能框圖；

圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的一種抵消環(huán)境噪聲的裝置的降噪原理圖；

圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中的低音增強(qiáng)控制器的原理圖；

圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的一種主動(dòng)降噪耳機(jī)的功能框圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)構(gòu)思是：現(xiàn)有的主動(dòng)降噪方案主要是固定濾波器的降噪方案，只能進(jìn)行固定頻段的噪聲抵消，或是設(shè)計(jì)幾個(gè)典型噪聲環(huán)境的參數(shù)，通過人工切換按鍵的方式來實(shí)現(xiàn)，不便于操作，用戶體驗(yàn)不佳。針對(duì)這種情況，本實(shí)用新型在人耳處設(shè)置一麥克風(fēng)，作為前饋降噪麥克風(fēng)和環(huán)境噪聲監(jiān)控麥克風(fēng)，實(shí)時(shí)采集人耳處的環(huán)境噪聲；DSP芯片周期性地根據(jù)麥克風(fēng)采集的環(huán)境噪聲，選擇與當(dāng)前環(huán)境最匹配的降噪模式，將對(duì)應(yīng)的降噪?yún)?shù)發(fā)送給主動(dòng)降噪控制器，由主動(dòng)降噪控制器進(jìn)行前饋濾波降噪，輸出用于抵消環(huán)境噪聲的波形，最后通過揚(yáng)聲器播放聲音信號(hào)抵消人耳處的環(huán)境噪聲，以達(dá)到在當(dāng)前環(huán)境下最佳的降噪效果，從而實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同噪聲環(huán)境自適應(yīng)進(jìn)行降噪模式的切換，保證在各種不同的環(huán)境下都能夠?yàn)橛脩魩碜詈玫慕翟塍w驗(yàn)。

實(shí)施例一

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的一種抵消環(huán)境噪聲的裝置的功能框圖，如圖1所示，本實(shí)施例提供的抵消環(huán)境噪聲的裝置包括麥克風(fēng)110、DSP芯片120、主動(dòng)降噪控制器130和揚(yáng)聲器140，DSP芯片內(nèi)存儲(chǔ)有若干預(yù)設(shè)的降噪模式及其對(duì)應(yīng)的降噪?yún)?shù)。

麥克風(fēng)110實(shí)時(shí)采集人耳處的環(huán)境噪聲，本實(shí)施例僅使用一顆麥克風(fēng)，同時(shí)作為前饋降噪麥克風(fēng)和環(huán)境噪聲監(jiān)控麥克風(fēng)。DSP芯片120周期性地根據(jù)麥克風(fēng)110在預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)采集的環(huán)境噪聲，從存儲(chǔ)的若干預(yù)設(shè)的降噪模式中選擇出與當(dāng)前環(huán)境最匹配的降噪模式，將選擇出的降噪模式對(duì)應(yīng)的降噪?yún)?shù)發(fā)送給主動(dòng)降噪控制器130。主動(dòng)降噪控制器130用于進(jìn)行前饋濾波降噪，根據(jù)DSP芯片120發(fā)送的降噪?yún)?shù)，輸出用于抵消環(huán)境噪聲的波形。揚(yáng)聲器140根據(jù)主動(dòng)降噪控制器130輸出的波形播放相應(yīng)的聲音信號(hào)，抵消人耳處的環(huán)境噪聲。

優(yōu)選地，本實(shí)施例提供的抵消環(huán)境噪聲的裝置還包括低音增強(qiáng)控制器150，用來改變揚(yáng)聲器140的低頻幅響應(yīng)度和相位響應(yīng)特性，使該抵消環(huán)境噪聲的裝置更加適合某些特定情況下的噪聲控制。基于揚(yáng)聲器140的低頻幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)特性，DSP芯片120內(nèi)還存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)每種預(yù)設(shè)的降噪模式的低音增強(qiáng)參數(shù)，低音增強(qiáng)控制器150根據(jù)DSP芯片120選擇的最匹配的降噪模式對(duì)應(yīng)的低音增強(qiáng)參數(shù)，對(duì)主動(dòng)降噪控制器130輸出的波形的低頻幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)特性進(jìn)行調(diào)整后輸出給揚(yáng)聲器140。圖2是本實(shí)施例的抵消環(huán)境噪聲的裝置的降噪原理圖，P(s)為主通道傳遞函數(shù)；H(s)為主動(dòng)降噪控制器；G(s)為次級(jí)通道傳遞函數(shù)，本實(shí)施例中G(s)為低音增強(qiáng)控制器和揚(yáng)聲器的組合。

低音增強(qiáng)控制器150的作用是調(diào)整揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)特性，通常揚(yáng)聲器低頻部分幅度向下衰減，同時(shí)相位向上增加很快，容易造成整個(gè)主動(dòng)降噪系統(tǒng)超出因果性控制條件。低音增強(qiáng)控制器150是通過控制電路零極點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相位在低頻下降，用來平衡揚(yáng)聲器物理上的相位上升。在設(shè)計(jì)低音增強(qiáng)控制器150之前先對(duì)一些典型噪聲環(huán)境進(jìn)行測(cè)量并分析功率譜特征，針對(duì)低頻能量強(qiáng)的噪聲功率譜進(jìn)行低音增強(qiáng)設(shè)計(jì)。圖3具體示出了低音增強(qiáng)控制器150在應(yīng)用3個(gè)不同的低音增強(qiáng)參數(shù)時(shí)，對(duì)揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)特性及系統(tǒng)零極點(diǎn)的影響。在低音增強(qiáng)參數(shù)為零時(shí)，揚(yáng)聲器低頻幅度向下衰減較快并且相位向上增加較快，當(dāng)?shù)鸵粼鰪?qiáng)參數(shù)增大時(shí)，可以有效平衡揚(yáng)聲器物理上的低頻下降和相位上升，防止系統(tǒng)超出因果性控制條件，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高降噪效果。

本實(shí)施例的抵消環(huán)境噪聲的裝置在上電啟動(dòng)后，主動(dòng)降噪控制器130和低音增強(qiáng)控制器150應(yīng)用預(yù)設(shè)的默認(rèn)參數(shù)，DSP芯片120監(jiān)測(cè)麥克風(fēng)110采集的環(huán)境噪聲，DSP芯片120通過周期性地分析預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)麥克風(fēng)110采集到的環(huán)境噪聲的噪聲譜特征，與所有預(yù)設(shè)的降噪模式的噪聲譜特征進(jìn)行對(duì)比，選擇最接近的降噪模式作為與當(dāng)前環(huán)境最匹配的降噪模式，然后DSP芯片120將該種降噪模式對(duì)應(yīng)的降噪?yún)?shù)和低音增強(qiáng)參數(shù)分別發(fā)送給主動(dòng)降噪控制器130和低音增強(qiáng)控制器150，以達(dá)到在當(dāng)前環(huán)境下最佳的降噪效果，從而實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同噪聲環(huán)境自適應(yīng)進(jìn)行降噪模式的切換，保證在各種環(huán)境下都能夠?yàn)橛脩魩碜詈玫慕翟塍w驗(yàn)。

本實(shí)施例還預(yù)先對(duì)每種預(yù)設(shè)的降噪模式，調(diào)整降噪?yún)?shù)以調(diào)整用戶抵消環(huán)境噪聲的波形、以及調(diào)整低音增強(qiáng)參數(shù)以調(diào)整揚(yáng)聲器對(duì)該波形的低頻幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)特性，直至采集到的人耳處的環(huán)境噪聲小于預(yù)設(shè)值；記錄該種降噪模式對(duì)應(yīng)的噪聲譜特征，并將此時(shí)的降噪?yún)?shù)和低音增強(qiáng)參數(shù)作為該種降噪模式對(duì)應(yīng)的降噪?yún)?shù)和低音增強(qiáng)參數(shù)存儲(chǔ)到DSP芯片120中。

實(shí)施例二

圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例提供的一種主動(dòng)降噪耳機(jī)的功能框圖，如圖4所示，本實(shí)施例提供的主動(dòng)降噪耳機(jī)400包括上述實(shí)施例一中的抵消環(huán)境噪聲的裝置410，抵消環(huán)境噪聲的裝置410中的麥克風(fēng)設(shè)置在人耳與耳機(jī)的揚(yáng)聲器之間。麥克風(fēng)作為前饋降噪麥克風(fēng)和環(huán)境噪聲監(jiān)控麥克風(fēng)，實(shí)時(shí)采集人耳處的環(huán)境噪聲，抵消環(huán)境噪聲的裝置410中的DSP芯片周期性地根據(jù)麥克風(fēng)在采集的環(huán)境噪聲，從存儲(chǔ)的若干降噪模式中選擇出與當(dāng)前環(huán)境最匹配的降噪模式，將對(duì)應(yīng)的降噪?yún)?shù)和低音增強(qiáng)參數(shù)分別發(fā)送給主動(dòng)降噪控制器和低音增強(qiáng)控制器，主動(dòng)降噪控制器根據(jù)DSP芯片發(fā)送的降噪?yún)?shù)進(jìn)行前饋濾波降噪，低音增強(qiáng)控制器根據(jù)DSP芯片發(fā)送的低音增強(qiáng)參數(shù)調(diào)整揚(yáng)聲器的幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)特性，最后揚(yáng)聲器根據(jù)經(jīng)主動(dòng)降噪控制器和低音增強(qiáng)控制器處理輸出的波形，播放相應(yīng)的聲音信號(hào)，抵消人耳處的環(huán)境噪聲，從而實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同噪聲環(huán)境自適應(yīng)進(jìn)行降噪模式的切換，保證在各種環(huán)境下都可以提供最好的降噪體驗(yàn)。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，在本實(shí)用新型的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)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實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。