补偿耳机泄漏的方法、装置以及耳机与流程

1.本公开涉及耳机以及耳机的泄漏补偿方法，更具体地，涉及一种补偿耳机泄漏的方法、装置以及耳机。


背景技术：

2.随着社会进步和人民生活水平的提高，耳机已成为人们必不可少的生活用品。同一款耳机，因为每个人的耳朵及耳道的差异，导致腔体有不同程度的泄漏，泄漏会导致耳机播放的音乐的低频信号变弱，影响客户的听音体验。
3.现有的耳机多是通过配备不同型号的耳塞来尝试解决耳朵差异导致的泄漏问题，但是基于舒适度的考虑，有些用户会佩戴稍微松一点的耳塞，这就出现了听音低频体验差的情况。


技术实现要素：

4.提供了本公开以解决现有技术中存在的上述问题。
5.本公开旨在提供一种补偿耳机泄漏的方法、装置以及耳机，通过参考路径滤波器处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，来自适应调节出补偿滤波器的第一当前滤波参数，并将待播放信号经过n倍下采样后经过所述补偿滤波器的处理，再进行n倍上采样与原始播放信号对齐相加，获得增强后待播放的音乐信号，能够精准地改善佩戴差异和/或耳道差异引起的听音低频体验差的问题，有效提高用户听音体验。
6.根据本公开的第一方案，提供了一种补偿耳机泄漏的方法，所述耳机包括扬声器和耳内麦克风，所述方法包括：由所述扬声器播放音乐参考信号；基于经过参考路径滤波器处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，来确定补偿滤波器的第一当前滤波参数；利用所述第一当前滤波参数配置所述补偿滤波器；对待播放的第二音乐信号经过所述补偿滤波器的处理后与待播放的第二音乐信号对齐相加，得到增强后待播放的音乐信号。
7.根据本公开的第二方案，提供了一种补偿耳机泄漏的装置，所述耳机包括扬声器、耳内麦克风、参考路径滤波器和补偿滤波器，所述装置包括处理器，所述处理器被配置为：控制所述扬声器播放音乐参考信号；基于经过参考路径滤波器处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，来确定补偿滤波器的第一当前滤波参数；利用所述第一当前滤波参数配置所述补偿滤波器；对待播放的第二音乐信号经过所述补偿滤波器的处理后与待播放的第二音乐信号对齐相加，得到增强后待播放的音乐信号。
8.根据本公开的第三方案，提供一种耳机。该耳机至少包括扬声器、耳内麦克风、参考路径滤波器、补偿滤波器、存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，其由所述处理器执行时，实现根据本公开实施例中任何所述的方法的各个步骤。
9.根据本公开的补偿耳机泄漏的方法、装置以及耳机，通过参考路径滤波器处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，来自适应调节补偿滤波器的第
一当前滤波参数，并将待播放信号经过所述补偿滤波器的处理，再与原始播放信号对齐相加，获得增强后待播放的音乐信号，本公开不仅能够精准地改善佩戴差异和/或耳道差异引起的听音低频体验差的问题，有效提高用户听音体验，同时还可以降低计算复杂度并节省存储器资源。
附图说明
10.在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
11.图1示出了根据本公开实施例的补偿耳机泄漏的方法的流程图；
12.图2示出了根据本公开实施例的补偿耳机泄漏的方法的流程图；
13.图3示出了根据本公开实施例的补偿耳机泄漏的方法的流程图；
14.图4示出了根据本公开实施例的对不同程度的泄漏情况的补偿效果图；
15.图5示出了根据本公开实施例的补偿耳机泄漏的装置的硬件框图。
具体实施方式
16.为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。
17.图1示出了根据本公开实施例的补偿耳机泄漏的方法的流程图。所述耳机包括扬声器和耳内麦克风，如图1所示，所述方法开始于步骤s101，由所述扬声器播放音乐参考信号。其中，音乐参考信号是预设的声音信号，由扬声器进行播放。
18.在步骤s102，基于经过参考路径滤波器处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，来确定补偿滤波器的第一当前滤波参数。注意，本文中所述的“第一当前滤波参数”，其可以是滤波系数，也可以是滤波器类型等等，本公开实施例对此不作具体的限定。例如，当其是滤波器类型时，所述第一当前滤波参数可以是频域滤波器的滤波参数和/或时域滤波器的滤波参数。所述时域滤波器的滤波参数至少包括fir滤波器的滤波参数和/或iir滤波器的滤波参数。
19.发明人发现，经过参考路径滤波器处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号能够反映出由于佩戴差异和/或耳道差异引起的听音效果变差的情况，基于此来确定的补偿滤波器的第一当前滤波参数会更加准确。具体说来，经过参考路径滤波器处理的音乐参考信号是仅仅经过滤波处理还并没有经过传输出去的声音信号，耳内麦克风接收到的第一音乐信号是参考路径滤波器处理的音乐参考信号经过耳道反射后传输至耳内麦克风的声音信号。佩戴差异和/或耳道差异基本不会影响经过参考路径滤波器处
理的音乐参考信号，其会影响耳内麦克风接收到的第一音乐信号，例如，不同的佩戴方式导致腔体的泄露，会导致参考路径滤波器处理的音乐参考信号经过耳道反射后部分泄露，只有部分被耳内麦克风采集。又例如，不同的耳道差异(耳道长度、耳道宽窄以及反射作用)，同样会使得耳内麦克风接收到的第一音乐信号不同。因此，经过参考路径滤波器处理的音乐参考信号基本不受佩戴差异和/或耳道差异影响，耳内麦克风接收到的第一音乐信号是会受佩戴差异和/或耳道差异而体现出不同的声波特征，根据第一音乐信号以及参考路径滤波器处理的音乐参考信号，可以更准确地计算出补偿滤波器的第一当前滤波参数，有效地补偿佩戴差异和/或耳道差异引起的音频泄露问题，提高用户听音体验。
20.并且，本公开实施例可以实时自适应的调节补偿滤波器的第一当前滤波参数，使得用户在使用过程中即便调整佩戴方式，也不改变听音体验，能够及时获取到完美的音质体验。
21.在一些实施例中，所述参考路径滤波器利用预设滤波参数来配置。
22.在一些实施例中，所述参考路径滤波器的预设滤波参数通过如下方法计算得到：在耳机测试阶段，在理想位置采集要由所述扬声器播放的音乐参考信号和所述耳内麦克风接收的第三音乐信号，进行回声路径估计，计算出参考路径滤波器的预设滤波参数。
23.在步骤s103，利用所述第一当前滤波参数配置所述补偿滤波器。
24.最后，在步骤s104，本公开实施例考虑到耳机佩戴差异和/或耳道差异主要影响低频信号，为了降低计算复杂度并节省存储器资源，对待播放的第二音乐信号进行n倍下采样后经过所述补偿滤波器的处理，再进行n倍上采样后与待播放的第二音乐信号对齐相加，得到增强后待播放的音乐信号。注意，对待播放的第二音乐信号进行n倍下采样至合适的采样频率即可。示例性的，将待播放的第二音乐信号进行n倍下采样至2khz频率以内。本公开实施例对下采样频率的数值不作具体限定。增强后待播放的音乐信号通过扬声器播放。
25.在一些实施例中，根据人工耳的耳道情况，给耳机佩戴合适的耳塞并放在理想位置，基于音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第三音乐信号，来确定所述参考路径滤波器的预设滤波参数；在利用所述预设滤波参数配置所述参考路径滤波器的情况下，基于经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，来确定所述补偿滤波器的第一当前滤波参数。
26.在一些实施例中，基于经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，根据如下公式(1)和公式(2)来确定所述补偿滤波器的第一当前滤波参数：
[0027][0028]
f(n 1)＝h(n 1)-1
ꢀꢀꢀ
公式(2)
[0029]
其中，f(n 1)是n 1时刻的补偿滤波器的滤波系数，f(n)＝h(n)-1，是n时刻的补偿滤波器的滤波系数，m是补偿滤波器的长度，μ是补偿滤波器的步长，是n时刻耳内麦克风接收到的第一音乐信号，x(n)是n时刻的经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号，e(n)＝x(n)-h
t
(n)y(n)是n时刻的残留信号。
[0030]
下面本公开实施例将结合附图2具体说明如何对耳机进行泄露补偿。
[0031]
图2示出了根据本公开实施例的补偿耳机泄漏的方法的流程图。如图2所示，在n时刻，待播放的音乐参考信号209通过参考路径滤波器201进行滤波处理后得到n时刻的经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号x(n)。补偿计算单元206获取n时刻的经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号x(n)。n时刻的经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号x(n)馈送至数模转换器202，将数字信号转换成模拟信号后，馈送至扬声器203并通过扬声器203播放n时刻的经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号，经过扬声器203播放的音乐参考信号会通过耳道反射经由耳内麦克风204接收得到后，馈送至模数转换器205获得n时刻的第一音乐信号y(n)。n时刻的第一音乐信号y(n)，馈送至补偿计算单元206。补偿计算单元206基于n时刻的经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号x(n)以及n时刻的第一音乐信号y(n)，采用本公开实施例所述的公式(1)以及公式(2)计算得到n 1时刻的补偿滤波器的滤波系数，即补偿滤波器的第一当前滤波系数。补偿计算单元206基于计算得到的补偿滤波器的第一当前滤波系数配置所述补偿滤波器207。对待播放的第二音乐信号208，经延时对齐器213处理后馈送至相加器211，并同时经过所述补偿滤波器207的处理后进入至相加器211，与待播放的第二音乐信号208对齐相加，得到增强后待播放的音乐信号210。增强后的待播放的音乐信号210为最终播放的音乐信号。增强后待播放的音乐信号210能够有效补偿因佩戴差异和/或耳道差异所引起的腔体泄露影响，提升用户的听音体验。
[0032]
在一些实施例中，在利用所述预设滤波参数配置所述参考路径滤波器的情况下，基于经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，通过在线自适应计算方法或者离线自适应计算方法来确定所述补偿滤波器的第一当前滤波参数。
[0033]
在一些实施例中，由于耳机佩戴差异和/或耳道差异主要影响低频信号，为了降低计算复杂度并节省存储器资源，所述音乐参考信号经过n倍下采样处理后再经过所述参考路径滤波器处理；所述耳内麦克风接收到的音乐信号经过n倍下采样处理后得到第一音乐信号；基于所述经过n倍下采样处理后再经过所述参考路径滤波器处理的音乐参考信号和所述第一音乐信号，来确定所述补偿滤波器的第一当前滤波参数。注意，对待播放的第二音乐信号进行n倍下采样至合适的采样频率即可。示例性的，将待播放的第二音乐信号进行n倍下采样至2khz频率以内。本公开实施例对下采样频率的数值不作具体限定。
[0034]
图3示出了根据本公开实施例的补偿耳机泄漏的方法的流程图。如图3所示，音乐参考信号301馈送至第一n倍下采样滤波器302进行下采样处理后，馈送至参考路径滤波器303进行滤波处理后获得经过所述参考路径滤波器303的处理的音乐参考信号，并馈送至补偿计算单元304。第一音乐信号305是通过扬声器播放的参考路径滤波器303的处理后的音乐参考信号，经过耳道反射后由耳内麦克风所采集得到的。第一音乐信号305馈送至第二n倍下采样滤波器306进行下采样处理后，馈送至补偿计算单元304。所述补偿计算单元304基于其接收得到的先经过n倍下采样后再经过所述参考路径滤波器303的处理的音乐参考信号，以及经过n倍下采样后的第一音乐信号305，根据公式(1)以及公式(2)来确定所述补偿滤波器309的第一当前滤波参数，并利用所述第一当前滤波参数来配置所述补偿滤波器309。部分待播放的音乐信号307经过延时对齐器313延时对齐后进入到相加器312。另一部
分待播放的音乐信号307通过第三n倍下采样滤波器308进行n倍下采样后再经过采用第一当前滤波参数配置的补偿滤波器309进行滤波处理后，馈送至n倍上采样滤波器310进行n倍上采样处理后进入到相加器312，与经过延时对齐的部分待播放的音乐信号进行相加，得到增强后的待播放的音乐信号314。通过扬声器播放所述增强后的待播放的音乐信号314，可以使得用户在耳塞选取不合适或者用户耳机佩戴较松的情况下都能取得比较好的听音效果。
[0035]
图4示出了根据本公开实施例的对不同程度的泄漏情况的补偿效果图。如图4所示，其横坐标表示声波信号频率，单位是hz，纵坐标表示声压等级，单位是dbv，同一条曲线表示的是同一种佩戴情况，虚线是未补偿的效果，实线是补偿后的效果。显然，补偿后的效果明显优于未未补偿的效果。通过实验发现，本公开实施例中所述的补偿方法可以使得用户在耳塞选取不合适或者用户耳机佩戴较松的情况下都能取得比较好的听音效果。本公开实施例能在大部分日常场景下正常使用，例如播音乐，噪声环境，不同音量等，都可以取得不错的效果。
[0036]
图5示出了根据本公开实施例的补偿耳机泄漏的装置的硬件框图。所述耳机包括包括扬声器、耳内麦克风、参考路径滤波器和补偿滤波器，如图5所示，所述装置500包括处理器501，其配置为：控制所述扬声器播放音乐参考信号；基于经过参考路径滤波器处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，来确定补偿滤波器的第一当前滤波参数；利用所述第一当前滤波参数配置所述补偿滤波器；对待播放的第二音乐信号经过所述补偿滤波器的处理，与待播放的第二音乐信号对齐相加，得到增强后待播放的音乐信号。
[0037]
处理器501可以是包括一个以上通用处理设备的处理设备，诸如微处理器、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)等。更具体地，处理器501可以是复杂指令集计算(cisc)微处理器、精简指令集计算(risc)微处理器、超长指令字(vliw)微处理器、运行其他指令集的处理器或运行指令集的组合的处理器。处理器501还可以是一个以上专用处理设备，诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、片上系统(soc)等。
[0038]
处理器501可以通信地耦合到存储器并且被配置为执行存储在其上的计算机可执行指令，以执行根据本公开各个实施例的对耳机主动降噪的方法。根据本公开各个实施例的均衡控制单元可以实现为软件，可以实现为硬件，也可以实现为软件和硬件的组合。
[0039]
在一些实施例中，所述处理器被进一步配置为：利用预设滤波参数来配置所述参考路径滤波器。
[0040]
在一些实施例中，所述参考路径滤波器的滤波参数通过如下方法计算得到：在耳机测试阶段，在理想位置采集要由所述扬声器播放的音乐参考信号和所述耳内麦克风接收的第三音乐信号，进行回声路径估计，计算出参考路径滤波器的预设滤波参数。
[0041]
在一些实施例中，所述处理器被进一步配置为：根据人工耳的耳道情况，给耳机佩戴合适的耳塞并放在理想位置，基于经过音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第三音乐信号，来确定所述参考路径滤波器的预设滤波参数；在利用所述预设滤波参数配置所述参考路径滤波器的情况下，基于经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，来确定所述补偿滤波器的第一当前滤波参数。
[0042]
在一些实施例中，所述处理器被进一步配置为：根据如下公式(1)和公式(2)来确定所述补偿滤波器的第一当前滤波参数：
[0043][0044]
f(n 1)＝h(n 1)-1
ꢀꢀꢀ
公式(2)
[0045]
其中，f(n 1)是n 1时刻的补偿滤波器的滤波系数，h(n)＝[h0(n),h1(n),h2(n),...,h
m-1
(n)]
t
，f(n)＝h(n)-1，是n时刻的补偿滤波器的滤波系数，m是补偿滤波器的长度，μ是补偿滤波器的步长，y(n)＝[y(n),y(n-1),...,y(n-m 1)]
t
是n时刻耳内麦克风接收到的第一音乐信号，x(n)是n时刻的经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号，e(n)＝x(n)-h
t
(n)y(n)是n时刻的残留信号。
[0046]
在一些实施例中，所述处理器被进一步配置为：在利用所述预设滤波参数配置所述参考路径滤波器的情况下，基于经过所述参考路径滤波器的处理的音乐参考信号以及所述耳内麦克风接收到的第一音乐信号，通过在线自适应计算方法或者离线自适应计算方法来确定所述补偿滤波器的第一当前滤波参数。
[0047]
在一些实施例中，所述第一当前滤波参数是频域滤波器的滤波参数和/或时域滤波器的滤波参数。
[0048]
在一些实施例中，所述时域滤波器的滤波参数包括fir滤波器的滤波参数和/或iir滤波器的滤波参数。
[0049]
在一些实施例中，所述处理器被进一步配置为：所述音乐参考信号经过n倍下采样处理后再经过所述参考路径滤波器处理；所述耳内麦克风接收到的音乐信号经过n倍下采样处理后得到第一音乐信号；基于所述经过n倍下采样处理后再经过所述参考路径滤波器处理的音乐参考信号和所述第一音乐信号，来确定所述补偿滤波器的第一当前滤波参数。
[0050]
处理器501被配置为执行的各个方法步骤的有益效果在结合主动降噪方法的内容中已经详述，在此不赘述。
[0051]
本公开实施例还提供了一种耳机。该耳机至少包括扬声器、耳内麦克风、参考路径滤波器、补偿滤波器、存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，其由所述处理器执行时，实现根据本公开任何一个实施例所述的方法的各个步骤。
[0052]
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本技术的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。