CN106658265B - 降噪耳机以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降噪耳机以及电子设备。该耳机包括耳机壳体、主麦克风、降噪麦克风和主控芯片，主麦克风、降噪麦克风和主控芯片被设置在耳机壳体内，主麦克风和降噪麦克风与主控芯片通信连接，主麦克风通过第一导声管与外部环境连通，降噪麦克风通过第二导声管与外部环境连通，第一导声管与第二导声管相互隔离。该降噪耳机可以增加主麦克风和降噪麦克风之间的距离，提高了信噪比。该设备包括本发明提供的所述降噪耳机。
Description
技术领域
本发明涉及耳机技术领域，更具体地，涉及一种降噪耳机以及应用了该降噪耳机的电子设备。
背景技术
目前无线耳机一般都带有上行降噪功能，上行降噪即通话降噪。例如，在嘈杂环境中打电话时，麦克风接收说话人的语音信号和周围环境的噪声信号，上述两种信号被传递至降噪芯片，通过降噪算法，过滤掉环境噪声信号保证对方仍旧能听到清晰的语音信号。
通话降噪功能通常是通过单麦克风/双麦克降噪算法来实现。
双麦克降噪算法原理如下：靠近说话人嘴部的麦克风为主麦克风，其主要用于拾取人语音信号；靠近人耳部的麦克风为副麦克风，主要用于拾取噪声和语音信号。语音信号到达主副麦克风的时间由于距离不同其时间差也有不同，降噪算法根据时间差来进行噪声抑制。
麦克风阵列降噪性能的好坏有两个关键参数：一是主、副两颗麦克风之间的距离，二是副麦克风阵列连线与要增强的语音声源(例如嘴部)的夹角。主、副麦克风之间的距离大，夹角小，则降噪性能好，反之降噪性能差。
由于无线耳机佩戴及产品设计，目前的无线耳机很难在通话降噪性能上有较大突破，主要原因为：1.产品到嘴的距离较远，外耳道口到嘴唇中心的常规距离约为130mm，这也是通常双耳无线耳机麦克风或麦克风阵列中心到嘴唇中心的距离；2.麦克风或麦克风阵列中心几乎是背对着嘴唇中心拾音，且由于佩戴稳固度的要求，麦克风阵列连线与麦克风阵列-嘴唇中心的连线的角度通常较大，超过30度以上。
目前的无线耳机尺寸较小，主、副麦克风之间的距离很难满足最小距离要求。受主麦克风尺寸的限制，主麦克风离嘴部较远,通话质量不好。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种降噪耳机的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种降噪耳机。该耳机包括耳机壳体、主麦克风、降噪麦克风和主控芯片，所述主麦克风、所述降噪麦克风和所述主控芯片被设置在所述耳机壳体内，所述主麦克风和所述降噪麦克风与所述主控芯片通信连接，所述主麦克风通过第一导声管与外部环境连通，所述降噪麦克风通过第二导声管与外部环境连通，所述第一导声管与所述第二导声管相互隔离。
可选地，还包括集成有所述主控芯片的印刷线路板，所述主麦克风和所述降噪麦克风与所述印刷线路板连接在一起。
可选地，所述第一导声管的第一开口端位于所述耳机壳体的底部。
可选地，所述第二导声管的第二开口端位于所述耳机壳体的顶部。
可选地，所述第一导声管和所述第二导声管中的至少一个的内径被配置为由开口端向与麦克风连接的一端逐渐减小。
可选地，所述降噪麦克风为多个，每个所述降噪麦克风通过各自的所述第二导声管与外界环境连通，多个所述第二导声管之间相互隔离。
可选地，所述第一导声管的第一开口端与所述第二导声管的第二开口端之间的距离大于等于20mm。
可选地，所述第一导声管的第一开口端与所述第二导声管的第二开口端相背设置。
可选地，还包括传感器，所述传感器被设置在所述耳机壳体上，并与所述主控芯片通信连接，所述传感器被配置为与用户的耳部接触，以拾取骨传导的语音信号并将该语音信号发送给所述主控芯片。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电子设备。该设备包括本发明提供的所述降噪耳机。
本发明的发明人发现，在现有技术中，无线耳机的尺寸较小，主、副麦克风之间的距离很难满足最小距离要求。并且受主麦克风尺寸的限制，主麦克风离嘴部较远,通话质量不好。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
本发明提供的降噪耳机，通过对第一导声管和第二导声管的路径以及长度的设置，可以提高主麦克风和降噪麦克风之间的距离，从而使得降噪耳机的降噪效果更好，提高了信噪比。
此外，通过设置第一导声管的第一开口端和第二导声管的第二出口段的位置，能使麦克风阵列连线与麦克风-嘴部的连线之间的夹角变小，进一步提高了降噪效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明实施例的降噪耳机的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的降噪耳机佩戴时的示意图。
图3是根据本发明实施例的降噪过程的流程图。
附图标记说明：
11：耳塞；12：后腔；13：前出音管；14：PCB；15：主麦克风；16：降噪麦克风；17：传感器；18：第一导声管；19：第一开口端；20：第二导声管；21：第二开口端；22：主控芯片；23：防尘元件；24：耳道内侧的皮肤。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据本发明的实施例，提供了一种降噪耳机。例如，该降噪耳机可以是无线耳机或者有线耳机。由于无线耳机的设置空间更小，故该降噪耳机尤其适用于无线耳机。从佩戴形式上，该降噪耳机可以是入耳式耳机、挂耳式耳机或者头戴式耳机。
该降噪耳机包括耳机壳体、主麦克风15、降噪麦克风16和主控芯片22。主麦克风15、降噪麦克风16和主控芯片22被设置在耳机壳体内。主麦克风15和降噪麦克风16与主控芯片22通信连接。主麦克风15用于拾取语音信号，并将该信号发送给主控芯片22。主麦克风15不可避免的拾取并发送了噪音信号。降噪麦克风16用于拾取语音信号和周围环境的噪音信号，并将两种信号发送给主控芯片22。主控芯片22接收来自主麦克风15和降噪麦克风16的信号，根据降噪算法进行降噪并对语音信号进行加强。主控芯片22还用于将降噪处理后的语音信号发送给移动终端，通过移动终端进行播放。例如，发送给智能手机、平板电脑等。
降噪算法为本领域的常规技术手段，本领域技术人员可以根据实际需要进行降噪算法的选择，在此不作详细说明。
在本发明中，主麦克风15通过第一导声管18与外部环境连通。降噪麦克风16通过第二导声管20与外部环境连通，第一导声管18与第二导声管20相互隔离。
本发明提供的降噪耳机，通过对第一导声管18和第二导声管20的路径以及长度的设置，可以提高主麦克风15和降噪麦克风16之间的距离，从而使得降噪耳机的降噪效果更好，提高了信噪比。
优选的是，第一导声管18的第一开口端19与第二导声管20的第二开口端21之间的距离大于等于20mm。该距离可以保证良好的降噪效果。
此外，通过设置第一导声管18的第一开口端19和第二导声管20的第二出口段的位置，能使麦克风阵列连线与麦克风-嘴部的连线之间的夹角变小，进一步提高了降噪效果。
此外，由于主麦克风15和降噪麦克风16分别通过导声管与外部连通，主麦克风15和降噪麦克风16的设置可以不受安装空间的限制。
此外，由于不受主麦克风15的安装位置的影响，本领域技术人员能将第一导声管18的第一开口端19设置到任意位置，以靠近用户的嘴部，提高了主麦克风15拾取语音的效果。
图1是根据本发明实施例的降噪耳机的结构示意图。
如图1所示，该降噪耳机为无线耳机。在该降噪耳机中，耳机壳体为耳塞。耳塞的内部具有容纳空间。容纳空间分为后腔12和与后腔12连通的前出音管13。后腔12用于容纳各种元器件，并能提高降噪耳机的低频效果，前出音管13与扬声器(未示出)连通以将声音传出。在后腔12内还设置有电源组件和开关。例如，电源组件包括锂离子电池。锂离子电池通过电源管理电路为扬声器、主麦克风15、降噪麦克风16和主控芯片22等供电。
该降噪耳机还包括集成有主控芯片22的印刷线路板(PCB14)。主麦克风15和降噪麦克风16与印刷线路板连接在一起。通过这种方式，大大提高了降噪耳机的集成度，顺应了电子设备小型化、轻薄化的发展趋势。并且，PCB14使主麦克风15、降噪麦克风16与主控芯片22之间的通信效果更好。
例如，主控芯片22可以选用DSP(Digital Signal Process，即数字信号处理技术)芯片，也可以选用其他具有存储功能的芯片，相应的算法程序可以写入该主控芯片22内。
例如，主麦克风15和降噪麦克风16可以根据实际需要被直接固定在PCB14的任意位置上，从而不受安装空间的限制。例如，两个麦克风被设置在PCB14的同一侧，以便于设置与两个麦克风相连通的两个导音管。
例如，扬声器也被集成到PCB14板上，扬声器与主控芯片22通信连接。
在一个例子中，如图1所示，第一导声管18和第二导声管20均被设置成弧形结构。弧形结构具有平滑的通路，以便于声音信号(包括语音信号和噪音信号)在两个导声管中的传递。此外，为了提高主麦克风15和降噪麦克风16之间的距离，两个导声管还可以被设置为，例如螺旋形、折线形、波浪线形等形状。
在一个例子中，第一导声管18和第二导声管20中的至少一个的内径被配置为由开口端向与麦克风连接的一端逐渐减小。如图1所示，第一导声管18和第二导声管20均被设置为变径的结构。两个导声管的横截面均为圆形。第一导声管18的直径由第一开口端19向主麦克风15逐渐减小，第二导声管20的直径由第二开口端21向降噪麦克风16逐渐减小。这种结构类似于喇叭形，可以保证良好的语音和噪音的拾取质量。
图3是根据本发明实施例的降噪过程的流程图。
在该例子中，主麦克风15拾取时，声音信号依次经过第一开口端19、第一导声管18、主麦克风15到达主控芯片22。降噪麦克风16拾取时，声音信号依次经过第二开口端21、第二导声管20和降噪麦克风16到达主控芯片22。主控芯片22根据内置的降噪算法对两个信号进行处理，最终降低噪音，得到语音信号。
此外，在第一导声管18和第二导声管20的至少一个内设置有防尘元件23。例如，在两个导声管内均设置有防尘元件23，以防止灰尘进入。防尘元件23可以是但不局限于泡棉、海绵等。
在一个例子中，第一导声管18的第一开口端19位于耳机壳体的底部。该位置靠近用户的嘴部，能使语音的拾取效果更好。
在一个例子中，第二导声管20的第二开口端21位于耳机壳体的顶部。该位置可以保证噪音拾取的质量。并且，当第一开口端19位于底部时，第二开口端21与第一开口端19之间的距离最大，避免了二者的相互影响，能保证良好的降噪效果。
在一个例子中，第一导声管18的第一开口端19与第二导声管20的第二开口端21相背设置。这种设置方式能有效避免两个麦克风的相互影响。
在一个例子中，降噪麦克风16还包括传感器17。传感器17被设置在耳机壳体上，并与主控芯片22通信连接。传感器17被配置为与用户的耳部接触，以拾取骨传导的语音信号并将该语音信号发送给主控芯片22。例如，如图1和2所示，该传感器17被设置在前出音管13内。当耳塞被插入耳道中时，传感器17与耳道内侧的皮肤24接触。
用户发出语音信号，声带的振动通过骨传导传递至人耳，带动人耳部位毛细血管发生相应变化。然后，传感器17与人耳紧密接触，抬取因语音发声引起的血液信息的变化，并将拾取到的血液信息传递至耳塞内的主控芯片22。主控芯片22对血液信息进行解析，最终得到用户的语音信号。由于血液信号不会由于外界的强噪声而发生波动，通过传感器17间接获取语音信号，能够确保语音信号的准确传递，避免外界噪声信号对通话质量的影响。
主控芯片22对由传感器17拾取的语音信号和由主麦克风15拾取的语音信号进行优化，最终得到了准确的语音信号。这种方式提高了语音信号拾取的准确性。
在一个例子中，降噪麦克风16为多个，并且对应于每个降噪麦克风16都设置有一个第二导音管，多个第二导音管相互隔离。例如，多个降噪麦克风16被集成到PCB14上。多个第二导音管的第二开口端21被布置在同一条线上，并且多个第二开口端21与第一导音管的第一开口端19被布置在同一条线上。这样可以使降噪麦克风16拾取的语音信号更加准确。相邻的第二开口端21间隔设定的距离或者设定的角度，以使拾取的噪音信号和语音信号更加准确。
通过DSP将上述多个降噪麦克风16拾取的噪音信号和语音信号进行处理，以得到更加准确的噪音信号。再通过DSP内置的降噪算法，最终消除噪音信号，得到更加清晰、准确的语音信号。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种电子设备。该电子设备包括本发明提供的降噪耳机。该电子设备可以是但不局限于手机、笔记本电脑、平板电脑、收音机、智能手表、智能眼镜、PSP、虚拟现实设备(VR)或增强现实设备(AR)等。
该电子设备具有语音效果好的特点。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种降噪耳机，其特征在于，包括耳机壳体、主麦克风(15)、降噪麦克风(16)和主控芯片(22)，所述主麦克风(15)、所述降噪麦克风(16)和所述主控芯片(22)被设置在所述耳机壳体内，所述主麦克风(15)和所述降噪麦克风(16)与所述主控芯片(22)通信连接，所述主麦克风(15)通过第一导声管(18)与外部环境连通，所述降噪麦克风(16)通过第二导声管(20)与外部环境连通，所述第一导声管(18)与所述第二导声管(20)相互隔离。
2.根据权利要求1所述的降噪耳机，其特征在于，还包括集成有所述主控芯片(22)的印刷线路板，所述主麦克风(15)和所述降噪麦克风(16)与所述印刷线路板连接在一起。
3.根据权利要求1所述的降噪耳机，其特征在于，所述第一导声管(18)的第一开口端(19)位于所述耳机壳体的底部。
4.根据权利要求1或者3所述的降噪耳机，其特征在于，所述第二导声管(20)的第二开口端(21)位于所述耳机壳体的顶部。
5.根据权利要求1所述的降噪耳机，其特征在于，所述第一导声管(18)和所述第二导声管(20)中的至少一个的内径被配置为由开口端向与麦克风连接的一端逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的降噪耳机，其特征在于，所述降噪麦克风(16)为多个，每个所述降噪麦克风(16)通过各自的所述第二导声管(20)与外界环境连通，多个所述第二导声管(20)之间相互隔离。
7.根据权利要求1所述的降噪耳机，其特征在于，所述第一导声管(18)的第一开口端(19)与所述第二导声管(20)的第二开口端(21)之间的距离大于等于20mm。
8.根据权利要求1所述的降噪耳机，其特征在于，所述第一导声管(18)的第一开口端(19)与所述第二导声管(20)的第二开口端(21)相背设置。
9.根据权利要求1所述的降噪耳机，其特征在于，还包括传感器(17)，所述传感器(17)被设置在所述耳机壳体上，并与所述主控芯片(22)通信连接，所述传感器(17)被配置为与用户的耳部接触，以拾取骨传导的语音信号并将该语音信号发送给所述主控芯片(22)。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中的任意一项所述的降噪耳机。
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