[发明专利]一种改良型自适应降噪耳机及其降噪方法

说明书

本发明公开了一种改良型自适应降噪耳机，包括外麦克风，其用于采集耳机所处环境的外界噪声；内麦克风，其用于采集人耳所听到的相同的声音波形；第一模数转换器，分别与外麦克风和内麦克风连接，用于将外麦克风和内麦克风采集的波形转换为数字信号；控制器，其与第一模数转换器的输出端连接，用于接收数字信号并控制系统输出；控制器包括用于提取噪声信号有效区域的权重滤波器以及用于以误差信号、噪声信号为变量，对系统做出实时自适应调节的自适应滤波器；第二模数转换器，其与控制器的输出端连接，用于将控制器输出的数字信号转换为音频信号。本发明用于抑制降噪耳机中系统延迟导致的高频信号抬升现象，增强降噪系统在非高斯噪声环境下的性能。

技术领域

本发明涉及降噪耳机领域，具体地说，特别涉及到一种改良型自适应降噪耳机及其降噪方法。

背景技术

降噪耳机，原为飞行员专用设备，随着电子行业发展和技术普及现已成为日常生活中的娱乐产品。现市场上所有主动降噪耳机的原理基本相同，即将外界噪声采集并取反输出与外界噪声抵消。通常主动降噪耳机所处理噪音的频率在50～1000Hz之间。

目前主动降噪耳机电路部分主要分为模拟电路和数字电路两种，前者系统响应快，但参数固定不可调；后者参数可调，但系统响应时间较长，使得输出的噪声抵消波形始终滞后原始噪声一固定时间，这直接导致系统在高频段出现不降反升的现象。

通常对噪声信号处理时在算法设计上采用高斯分布模型，这种假定在很多情况下时合理的，而且可以使信号处理的算法拥有较低的时间复杂度和空间复杂度。然而，许多典型的噪声抵消场景中的噪声并不是高斯分布的，例如水声信号，低频大气信号以及许多人为产生的噪声，这将导致高斯假定下设计的系统出现性能退化。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种改良型自适应降噪耳机及其降噪方法，抑制降噪耳机中系统延迟导致的高频信号抬升现象，增强降噪系统在非高斯噪声环境下的性能。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种改良型自适应降噪耳机，包括

外麦克风，其用于采集耳机所处环境的外界噪声；

内麦克风，其用于采集人耳所听到的相同的声音波形；

第一模数转换器，其配置有两个，分别与外麦克风和内麦克风连接，用于将外麦克风和内麦克风采集的波形转换为数字信号；

控制器，其与第一模数转换器的输出端连接，用于接收数字信号并控制系统输出；控制器包括用于提取噪声信号有效区域的权重滤波器以及用于以误差信号、噪声信号为变量，对系统做出实时自适应调节的自适应滤波器；

第二模数转换器，其与控制器的输出端连接，用于将控制器输出的数字信号转换为音频信号。

进一步的，所述权重滤波器采用固定系数的权值矢量，其取值通过系统硬件属性确定，自适应滤波器采用LMP算法，其权系数矢量和内部参数根据系统输入信号根据系统输入动态调整。

一种改良型自适应降噪耳机的降噪方法，包括如下步骤：

外界噪声的信号n(t)直接被外麦克风采集，经第一模数转换器转换为数字信号，延时A个采样周期送入将信号n(n-A)送入控制器；

外界噪声经过耳机自身物理降噪后的噪音n*(t)被内麦克风采集，同时v采集到的信号还有系统输出y(t)，即系统给出的当前时刻n*(t)的相反信号，以及耳机音乐信号m(t)，设u(t)＝m(t)+y(t)+n*(t)，u(t)经第一模数转换器转换为数字信号u(n-A)送入控制器；