CN105848054B - 耳机及其降噪方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耳机及其降噪方法，其中，耳机包括两个听筒、与听筒相连接的耳机线；听筒包括外壳以及收容在外壳内的发声单元；在两个听筒内分别设置有一颗降噪麦克风，在耳机线上固定有一通话麦克风；其中，通话麦克风与两颗降噪麦克风用于对耳机进行上行降噪；并且，两颗降噪麦克风用于对耳机进行下行降噪。利用上述发明能够通过三颗麦克风形成位于头部前方的“心”形波束，降低外部噪声的影响，提高耳机的通话质量。

Description

耳机及其降噪方法

技术领域

本发明涉及声学技术领域，更为具体地，涉及一种具有上行降噪功能和下行降噪功能的ANC耳机及其降噪方法。

背景技术

目前，ANC(Active Noise Control，主动噪声控制系统)耳机主要包括前馈式、反馈式和混合式几种，此类耳机由喇叭、耳机外壳、降噪麦克风以及通话麦克风、线材和线控等部分组成。

现有的前馈式和混合式ANC耳机的通话功能主要包括两种实现方式，一是通过通话麦克风实现，此时，单个的通话麦克风不容易实现上行降噪处理，从而难以提高通话质量；二是通过前馈ANC麦克风实现Beam Forming(波束成形)，以消除人耳两侧范围内的噪声，但是，由于两颗ANC麦克风所形成的波束为“8”字形，对用户头部后侧的噪声无法进行消除，难以实现只对通话信号的拾取。

可知，现有的ANC耳机只有两颗ANC麦克风是相对固定的，接收到的音频信号也是相对稳定的，而两颗麦克风所能做到的波束只能是“8”字形，无法取消用户头部后侧的波束；此外，通话麦克风无法进行有效的固定，并且通话麦克风通常为单颗，无法做到上行降噪处理。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种ANC耳机及其降噪方法，通过两颗ANC麦克风实现耳机的下行降噪，并在通话麦克风与两颗ANC麦克风的共同作用下，实现耳机的上行降噪，能够有效提高耳机的降噪能力及用户的通话质量。

根据本发明的一个方面，提供一种耳机，包括两个听筒、与听筒相连接的耳机线；其中，听筒包括外壳以及收容在外壳内的发声单元；其中，在两个听筒内分别设置有一颗降噪麦克风，在耳机线上固定有一通话麦克风；其中，通话麦克风与两颗降噪麦克风用于对耳机进行上行降噪；并且，两颗降噪麦克风用于对耳机进行下行降噪。

此外，优选的方案是，降噪麦克风对接收到的语音信号进行处理，消除人耳两侧方向上的噪声信号，并在头部前后方向形成“8”字形的波束。

此外，优选的方案是，通话麦克风对接收到的语音信号进行参数分析，判断语音信号的方向，并消除位于头部后方的波束，形成位于头部前方的“心”形波束。

此外，优选的方案是，降噪麦克风为ANC麦克风；通话麦克风为ANC麦克风、电容式麦克风或者电动式麦克风。

此外，优选的方案是，在通话麦克风上设置有固定结构。

此外，优选的方案是，外壳包括适配连接的前盖和后盖，发声单元和对应的降噪麦克风均收容在前盖和后盖内。

此外，优选的方案是，通话麦克风固定在任意一耳机线上，通话麦克风与两颗降噪麦克风形成三角形结构。

此外，优选的方案是，在前盖上设置有主声音输出管，在主声音输出管上设置有适配连接的入耳耳套。

此外，优选的方案是，在主声音输出管上粘贴有调节发声单元的声学性能的调音片材；其中，调音片材为网布、海绵或者无纺布。

根据本发明的另一方面，提供一种耳机降噪方法，利用上述耳机对外界噪声进行降噪处理；其中，耳机降噪方法包括：降噪麦克风对接收到的语音信号进行下行降噪处理，消除人耳两侧方向上的噪声信号，并在头部前后方向形成“8”字形的波束；位于耳机线上的通话麦克风对接收到的语音信号进行分析处理，消除位于头部后方的波束，保留位于头部前方的波束，实现对耳机的降噪。

利用上述根据本发明的耳机及其降噪方法，通过两个听筒内的降噪麦克风将用户耳朵两侧的噪声信号进行消除，然后在通话麦克风的配合下，消除位于用户头部后方的噪声信号，能够同时实现耳机的上行降噪和下行降噪，有效提高用户的通话质量及用户体验。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的麦克风位置分布示意图；

图2-1为根据本发明实施例的“8”字形波束示意图；

图2-2为根据本发明实施例的“心”形波束示意图；

图3为根据本发明实施例的耳机降噪原理框图；

图4为根据本发明实施例的耳机降噪方法流程图。

其中的附图标记包括：降噪麦克风1、1’，通话麦克风2、耳机线3、用户4。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

为详细描述本发明的耳机及其降噪方法，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本发明实施例的麦克风位置分布示结构。

如图1所示，本发明实施例的耳机，包括两个听筒、与听筒相连接的耳机线3；其中，每个听筒均包括外壳以及收容在外壳内的发声单元；即，耳机包括两个听筒，每个听筒分别连接有相应的耳机线，在两个听筒内分别设置有一颗降噪麦克风(分别为麦克风1和麦克风1’，下同)，在任意一根耳机线上固定有一通话麦克风2；其中，通话麦克风2与两颗降噪麦克风用于对耳机进行上行降噪；并且，两颗降噪麦克风还能够实现对耳机的下行降噪。

在本发明的一个具体实施方式中，降噪麦克风可以采用ANC(Active NoiseControl，主动噪声控制系统)麦克风，通话麦克风2可以采用ANC麦克风，也可以采用普通的电容式麦克风或者电动式麦克风等。利用听筒内的两个降噪麦克风，将麦克风接收到的语音信号进行算法处理，消除掉位于人耳两侧方向上的噪声信号，在用户4头部的前后方向形成“8”字形的波束。

具体地，图2-1和图2-2分别示出了根据本发明实施例的“8”字形波束和“心”形波束示意结构。

如图1至图2-1共同所示，在本发明具体实施例的耳机中，位于用户4左右耳内的听筒分别设置有一个降噪麦克风1和降噪麦克风1’，在两个听筒中的任意一根耳机线3上固定有通话麦克风2，通话麦克风2与两颗降噪麦克风形成三角形结构。其中，附图中所示F方向表示为用户4头部前方的方向，B方向表示为用户头4部后方的方向。

为方便用户4对通话麦克风2进行固定，还可以在通话麦克风2的外壳或者腔体上设置固定夹等简易的固定结构。在通话过程中，用户4可以通过固定结构将通话麦克风2固定在衣服上，并配合位于听筒内的两颗降噪麦克风实现对耳机的上行降噪处理。

具体地，图3示出了根据本发明实施例的耳机降噪原理。

如图3所示，在本发明实施例的耳机降噪过程中，利用耳机中的两颗降噪麦克风(或者ANC麦克风)，对其接收到的语音信号进行算法处理，以消除掉人耳两侧方向上的噪声信号，并在用户头部前后方向上形成“8”字形的波束，如图2-1所示；其中，两颗降噪麦克风的配合，可以在一定程度上提高耳机的信噪比(单位dB)，提升通话质量。

然后，通话过程中耳机线上的通话麦克风同样可以接收到语音信号，通过对通话麦克风所接收到的语音信号进行分析，对比语音信号的大小、频率等参数，判断通话语音信号的方向“F”和“B”；最后，通过算法处理，在“8”字形的波束上将“B”方向的波束消除，只保留“F”方向上的波束，如图2-2所示，最终形成位于用户头部前方的“心”形波束。

在本发明的另一具体实施方式中，外壳包括适配连接的前盖和后盖，发声单元和相应的降噪麦克风均收容在前盖和后盖内；在前盖上设置有主声音输出管，在主声音输出管上设置有适配连接的入耳耳套，入耳耳套可以采用硅胶或高弹性聚酯等材料制作而成，在其插入耳道后能够与耳道紧密接触，以隔绝声音进入中耳和内耳内，达到隔音的目的。此外，也可以在主声音输出管上粘贴有调节发声单元的声学性能的调音片材，以提高耳机的声学性能。其中，调音片材可以采用网布、海绵或者无纺布等。

利用上述根据本发明的耳机，通过对通话麦克分进行固定，确保降噪麦克风与通话外壳风的位置固定，从而在三颗麦克风的共同作用下，形成“心”形波束的语音信号，并作为信号输出至人耳，能够有效降低外界噪声对通话的影响，提高用户的通话质量。

与上述耳机装置相对应，本发明还提供一种耳机降噪方法，利用上述耳机对外界噪声进行降噪处理。其中，图4示出了根据本发明实施例的耳机降噪方法流程。

如图4所示，本发明实施例的耳机降噪方法，包括如下所示步骤：

S410：降噪麦克风对接收到的语音信号进行下行降噪处理，消除人耳两侧方向上的噪声信号，并在头部前后方向形成“8”字形的波束。

在该步骤中，耳机中的两颗降噪麦克风(或者ANC麦克风)能够对其接收到的语音信号进行算法处理，并消除位于人耳两侧方向上的噪声信号，在用户头部前后方向上形成“8”字形的波束，提高耳机的信噪比及通话质量。

S420：位于耳机线上的通话麦克风对接收到的语音信号进行分析处理，消除位于头部后方的波束，保留位于头部前方的波束，最终实现对耳机的上行降噪处理。

其中，对位于耳机线上的通话麦克风所接收到的语音信号进行分析，对比语音信号的大小、频率等各种参数，判断通话语音信号的方向；最后，通过算法处理，在“8”字形的波束上将位于头部后方的波束消除，只保留位于头部前方的“心”形波束信号，并输出至人耳，能够通过通话麦克风实现耳机的上行降噪，提高通话质量。

对于本发明提供的耳机降噪方法的实施例而言，由于其基本相似于耳机装置实施例，相关之处参见装置实施例的部分说明，此处不再赘述。

可知，本发明的耳机包括上行降噪单元和下行降噪单元，上行降噪单元包括位于听筒内的两颗降噪麦克风以及位于耳机线上的一颗通话麦克风；下行降噪单元包括位于听筒内的两颗降噪麦克风。在三颗麦克风(两颗降噪麦克风和一颗通话麦克风)的共同作用下，能够同时实现对耳机的上行降噪和下行降噪，降噪效果明显。

通过上述实施方式可以看出，根据本发明提供的耳机及其降噪方法，通过两个听筒内的降噪麦克风将用户耳朵两侧的噪声信号进行消除，然后在通话麦克风的配合下，将位于用户头部后方的噪声信号也进行消除，能够同时实现耳机的上行降噪和下行降噪，有效提高用户的通话质量及用户体验。

如上参照图附图以示例的方式描述根据本发明的耳机及其降噪方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的耳机及其降噪方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (7)

1.一种耳机，包括两个听筒、与所述听筒相连接的耳机线；其中，所述听筒包括外壳以及收容在所述外壳内的发声单元；其特征在于，

在所述两个听筒内分别设置有一颗降噪麦克风，在所述耳机线上固定有一通话麦克风；其中，

在所述通话麦克风上设置有固定结构，所述固定结构用于将所述通话麦克风固定在用户衣物上；

所述通话麦克风与两颗降噪麦克风用于对所述耳机进行上行降噪；并且，

所述两颗降噪麦克风用于对所述耳机进行下行降噪；

所述降噪麦克风对接收到的语音信号进行处理，消除人耳两侧方向上的噪声信号，并在头部前后方向形成“8”字形的波束；

所述通话麦克风对接收到的语音信号进行参数分析，判断所述语音信号的方向，并消除位于头部后方的波束，形成位于头部前方的“心”形波束。

2.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述降噪麦克风为ANC麦克风；

所述通话麦克风为ANC麦克风、电容式麦克风或者电动式麦克风。

3.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述外壳包括适配连接的前盖和后盖，所述发声单元和对应的降噪麦克风均收容在所述前盖和后盖内。

4.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述通话麦克风固定在任意一耳机线上，所述通话麦克风与所述两颗降噪麦克风形成三角形结构。

5.如权利要求3所述的耳机，其特征在于，

在所述前盖上设置有主声音输出管，在所述主声音输出管上设置有适配连接的入耳耳套。

6.如权利要求5所述的耳机，其特征在于，

在所述主声音输出管上粘贴有调节所述发声单元的声学性能的调音片材；其中，

所述调音片材为网布、海绵或者无纺布。

7.一种耳机降噪方法，利用如权利要求1至6任一项所述的耳机对外界噪声进行降噪处理；其中，所述方法包括：

降噪麦克风对接收到的语音信号进行下行降噪处理，消除人耳两侧方向上的噪声信号，并在头部前后方向形成“8”字形的波束；

位于耳机线上的通话麦克风对接收到的所述语音信号进行分析处理，消除位于头部后方的波束，保留位于头部前方的波束，实现对所述耳机的降噪。

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