CN108810746A - 一种音质优化方法、反馈降噪系统、耳机及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种音质优化方法、反馈降噪系统、耳机及存储介质，其中，方法包括：获取反馈降噪系统中的麦克风当前采集到的混合信号以及当前待送入所述反馈降噪系统中的扬声器的有用信号；根据所述混合信号及当前传输至所述麦克风的有用信号，获得所述混合信号中包含的环境噪声信号；将所述混合信号中包含的环境噪声信号输出至所述反馈降噪系统中的降噪滤波器，以供所述降噪滤波器产生与所述环境噪声信号对应的降噪信号；将所述降噪信号及所述当前待送入所述扬声器的有用信号一并送入所述扬声器，以获得音质无损的有用信号。在本申请实施例中，可有效改善反馈降噪过程对有用信号的影响，保证有用信号的音质。

Description

一种音质优化方法、反馈降噪系统、耳机及存储介质

技术领域

本申请涉及降噪技术领域，尤其涉及一种音质优化方法、反馈降噪系统、耳机及存储介质。

背景技术

主动噪声控制技术主要是利用了声波的干涉原理，通过一个与噪声信号等值反相的降噪信号来抵消原有噪声信号。

在反馈降噪系统中，麦克风负责采集声音信号，降噪滤波器将麦克风采集到的声音信号作为噪声信号，产生与该噪声信号等值反相的降噪信号并通过扬声器播放以抵消该噪声信号。但是，麦克风采集到的声音信号中除了包含环境噪声信号外，还包括降噪耳机在播放音视频信号时由其扬声器输出的有用信号，因此，降噪滤波器产生的降噪信号在抵消环境噪声信号的同时，也会对有用信号进行抵消。

为了改善降噪信号对有用信号造成的影响，现有技术中，会通过均衡器(EQ，Equalizer)对有用信号进行补偿，以弥补降噪信号对有用信号引起的损失。但是，这种方式会造成信号失真，极大地降低音质。

发明内容

本申请的多个方面提供一种音质优化方法、反馈降噪系统、耳机及存储介质，以改善反馈降噪过程对音质的影响。

本申请实施例提供一种音质优化方法，包括：

获取反馈降噪系统中的麦克风当前采集到的混合信号以及当前待送入所述反馈降噪系统中的扬声器的有用信号；

根据所述混合信号及当前传输至所述麦克风的有用信号，获得所述混合信号中包含的环境噪声信号；

将所述混合信号中包含的环境噪声信号输出至所述反馈降噪系统中的降噪滤波器，以供所述降噪滤波器产生与所述环境噪声信号对应的降噪信号；

将所述降噪信号及所述当前待送入所述扬声器的有用信号一并送入所述扬声器，以获得音质无损的有用信号。

本申请实施例还提供一种反馈降噪系统，包括：麦克风、扬声器、降噪滤波器和控制电路；

所述麦克风，用于采集混合信号，并将所述混合信号发送至所述控制电路；

所述控制电路，连接所述麦克风和所述降噪滤波器，用于获取所述麦克风当前采集到的混合信号以及当前待送入所述扬声器的有用信号；根据所述混合信号及当前传输至所述麦克风的有用信号，获得所述混合信号中包含的环境噪声信号；将所述混合信号中包含的环境噪声信号输出至所述降噪滤波器；

所述降噪滤波器，用于根据所述混合信号中包含的环境噪声信号产生降噪信号，并将所述降噪信号发送至所述扬声器；

所述扬声器，用于输出所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述降噪信号，以获得音质无损的有用信号。

本申请实施例还提供一种耳机，包括前述的反馈降噪系统。

本申请实施例还提供一种存储计算机指令的计算机可读存储介质，当所述计算机指令被一个或多个处理器执行时，致使所述一个或多个处理器执行前述的音质优化方法。

在本申请实施例中，可根据所述混合信号及当前传输至所述麦克风的有用信号，获得所述混合信号中包含的环境噪声信号。降噪滤波器将以环境噪声信号为依据产生降噪信号，传输至麦克风的有用信号将不会参与降噪信号的生成过程。这可有效改善反馈降噪过程对有用信号的影响，保证有用信号的音质。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一实施例提供的一种反馈降噪系统的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的一种音质优化方法的流程示意图；

图3为本申请另一实施例提供的另一种音质优化方法的流程示意图；

图4为本申请又一实施例提供的一种耳机的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有技术中，会通过均衡器(EQ，Equalizer)对有用信号进行补偿，以弥补降噪信号对有用信号引起的损失。但是，这种方式会造成信号失真，极大地降低音质。针对现有技术存在的上述问题，本申请实施例提供一种解决方案：可根据混合信号及当前传输至麦克风的有用信号，获得混合信号中包含的环境噪声信号。降噪滤波器将以环境噪声信号为依据产生降噪信号，传输至麦克风的有用信号将不会参与降噪信号的生成过程。这可有效改善反馈降噪过程对有用信号的影响，保证有用信号的音质。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请一实施例提供的一种反馈降噪系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括：麦克风10、扬声器20、降噪滤波器30和控制电路40。

麦克风10，用于采集混合信号，并将混合信号发送至控制电路40；

控制电路40，连接麦克风10和降噪滤波器30，用于获取麦克风10当前采集到的混合信号以及当前待送入扬声器20的有用信号；根据混合信号及当前传输至麦克风10的有用信号，获得混合信号中包含的环境噪声信号；将混合信号中包含的环境噪声信号输出至降噪滤波器30；

降噪滤波器30，用于根据混合信号中包含的环境噪声信号产生降噪信号，并将降噪信号发送至扬声器20；

扬声器20，用于输出当前待送入扬声器20的有用信号及降噪信号，以获得音质无损的有用信号。

本实施例提供的反馈降噪系统，可应用于反馈降噪耳机，反馈降噪耳机可以是头戴式或耳塞式。当然还可以用于其他反馈降噪场景，例如，汽车内的反馈降噪处理，本实施例对此不作限定。以下将重点以反馈降噪耳机(后文中简称“耳机”)作为应用场景对本实施例提供的反馈降噪系统进行详细说明。

本实施例中，有用信号是指由有用信号发生器发出，且需要经反馈降噪系统中的扬声器20输出的音频信号。对于不同的应用场景，有用信号发生器可以各不相同。例如，耳机连接电脑听音乐时，有用信号发生器可以是电脑。又例如，耳机插入手机的耳机孔时，有用信号发生器可以是手机。当然，有用信号发生器还可以是其它形式，只要能够向扬声器20发送有用信号即可，本实施例对此不作限定。另外，有用信号的信号内容也可以是多种多样的，例如，可以是音乐信号、语音信号或者是其它需要通过耳机播放至人耳的音频信号，本实施例对此也不做限定。

与现有技术中通过EQ补偿来改善反馈降噪过程对音质影响的方式不同的是，本实施例中，有用信号无需进行EQ补偿，而是直接送入扬声器20，因此，有用信号在传输过程中不会因EQ补偿而经历削波失真等损伤，这使得扬声器20输出的有用信号保持了原始状态。

本实施例中，麦克风10和扬声器20设置于耳机的耳罩内，扬声器20和麦克风10之间形成有声学通道。

对于扬声器20来说，一方面用于输出有用信号，另一方面还用于输出降噪信号。扬声器20输出的有用信号将在耳机的耳罩内传播，并与进入耳机的耳罩内的环境噪声信号以及扬声器20输出的降噪信号共存在耳机的耳罩内。共存在耳罩内的三种声音信号将发生声波干涉，最终，人耳处听到的即是声波干涉之后的声音信号。

对于麦克风10来说，其用于采集耳罩内的声音信号，该声音信号为一混合信号。麦克风10采集到的混合信号中除了包含环境噪声信号外，还包括传输至麦克风10的有用信号。其中，传输至麦克风10的有用信号是指，扬声器20发出的有用信号经过前述的扬声器20与麦克风10之间的声学通道传输后形成的信号，该信号将被麦克风10采集到。另外，值得说明的是，在反馈降噪进行过程中，麦克风10采集到的环境噪声信号可理解为外界进入耳罩内的环境噪声信号经过降噪信号声波干扰之后的残余信号。

与传统的反馈降噪系统相比，本实施例中，麦克风10采集到的混合信号不再直接发送至降噪滤波器30，而是发送至控制电路40，由控制电路40对接收到的混合信号进行处理后，将混合信号中包含的环境噪声信号发送至降噪滤波器30。

由于麦克风10当前采集到的是环境噪声信号与当前传输至麦克风10的有用信号形成的混合信号，因此，控制电路40在接收到麦克风10当前采集到的混合信号后，可根据该混合信号及当前传输至麦克风10的有用信号之间的差值，确定出混合信号中包含的环境噪声信号。

值得说明的是，本实施例中，在确定麦克风10当前采集到的混合信号中包含的环境噪声信号时，依据的是当前传输至麦克风10的有用信号，该信号可理解为，当前待送入扬声器20的有用信号经扬声器20输出并传输至麦克风10而形成的信号。对于本领域技术人员来说，应当理解的是，反馈降噪过程本身即是一个信号预估的过程，因此，尽管当前待送入扬声器20的有用信号与当前待送入扬声器20的有用信号经扬声器输出的信号之间存在时序差异，但这种差异可以不予考虑，并不会影响反馈降噪效果。

其中，当前传输至麦克风10的有用信号可通过多种实现方式来获得，例如，可采用测量法、预估法等，本实施例对此不作限定。

控制电路40在获得混合信号中包含的环境噪声信号后，可将环境噪声信号发送至降噪滤波器30中。降噪滤波器30在接收到环境噪声信号后，可根据环境噪声信号产生对应的降噪信号。降噪滤波器30将产生的该降噪信号发送至扬声器20，并由扬声器20输出。该降噪信号与耳机耳罩内的环境噪声信号等值反相，从而降噪信号可抵消耳机耳罩内的环境噪声信号，实现降噪。

本实施例中，由于降噪信号的生成仅依据环境噪声信号，而传输至麦克风10的有用信号并未参与降噪信号的生成过程，因此，降噪信号将不会对有用信号产生影响，这有效保证了有用信号的音质。

在上述或下述实施例中，为精确地确定出麦克风10当前采集到的混合信号中包含的环境噪声信号，控制电路40可根据当前待送入扬声器20的有用信号及扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数，确定当前传输至麦克风10的有用信号；将当前传输至麦克风10的有用信号从混合信号中剥离，以获得混合信号中包含的环境噪声信号。

如前所述，扬声器20和麦克风10之间形成有声学通道，声学通道将导致扬声器20输出的有用信号与传输至麦克风10的有用信号之间存在差异。例如，扬声器20输出的有用信号与传输至麦克风10的有用信号在幅度和相位上可能存在差异。本实施例中，控制电路40可基于扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数，根据扬声器20当前输出的有用信号，确定当前传输至麦克风10的有用信号。

本实施例中，可基于扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数与扬声器20当前输出的有用信号之间的卷积，确定出当前传输至麦克风10的有用信号。

在确定出当前传输至麦克风10的有用信号后，控制电路40将当前传输至麦克风10的有用信号从麦克风10当前采集到的混合信号中剥离，剥离处理后形成的信号即为混合信号中包含的环境噪声信号。其中，剥离处理可以是根据当前传输至麦克风10的有用信号设定滤波参数，并基于设定的滤波参数对麦克风10当前采集到的混合信号进行滤波，当然，还可以是其它处理方式，本实施例对此不做限定。

本实施例中，根据当前待送入扬声器20的有用信号及扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数，可计算出当前传输至麦克风10处的有用信号。当前传输至麦克风10的有用信号即为被麦克风10采集到的混合信号中包含有用信号，因此，根据当前传输至麦克风10的有用信号，可准确地确定出混合信号中包含的环境噪声信号。

本实施例中，控制电路40至少可采用以下两种实现方式，来根据当前待送入扬声器20的有用信号及扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数，确定当前传输至麦克风10的有用信号。

第一种实现方式中，控制电路40可在根据当前待送入扬声器20的有用信号及扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数，确定当前传输至麦克风10的有用信号之前，确定出扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数，并将该传输函数固化至本实施例提供的反馈降噪系统中，以在反馈降噪过程中，根据该传输函数确定当前传输至麦克风10的有用信号。

在本实现方式中，可在无噪声环境中，将测试信号送入扬声器20以供扬声器20输出测试信号；控制电路40可获取麦克风10采集到的经扬声器20输出后的测试信号，作为测试信号经扬声器20与麦克风10之间的声学通道传输后的响应信号；并根据测试信号以及响应信号，计算扬声器20与麦克风之间的声学通道对应的传输函数。

值得说明的是，在实验条件下确定扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数的过程还可由其它处理单元执行，并将获得的扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数告知控制电路40即可，控制电路40可将该传输函数固化至本实施例提供的反馈降噪系统中。

第二种实现方式中，控制电路40可基于自适应滤波原理，根据当前待送入扬声器20的有用信号和混合信号，计算扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的当前传输函数；根据当前待送入扬声器20的有用信号及扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的当前传输函数，确定当前传输至麦克风10的有用信号。

本实现方式中，将扬声器20与麦克风10之间的声学通道作为未知系统，基于自适应滤波原理对该未知系统进行辨识，从而确定出扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的当前传输函数。

第一种实现方式中确定出的扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数为实验值，但是，实际使用过程中，当不同的人佩戴或不同佩戴状态下，扬声器20与麦克风10之间的声学通道将发生变化，对应地，扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数也将发生变化，因此，这可能造成根据第一种实现方式中确定出的传输函数计算出的混合信号中包含的环境噪声不准确，导致有用信号的音质损失。而本实现方式中，根据自适应滤波原理可实时调整扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的传输函数，这可有效提高控制电路40确定出的混合信号中包含的环境噪声信号的准确性，从而避免不合理的降噪信号对有用信号造成音质影响。

其中，本实现方式中，可采用多种自适应滤波算法对扬声器20和麦克风10之间的声学通道进行系统辨识，例如，最小均方误差自适应滤波算法、递归最小二次方自适应滤波算法、变换域自适应滤波算法等等，本实施例对此不作限定。

以下将以最小均方误差自适应滤波算法为例，对控制电路40在确定扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的当前传输函数时的处理过程。

控制电路40可以当前待送入扬声器20的有用信号作为输入信号，以混合信号作为期望信号，以扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的候选传输函数作为候选权值系数，按照最小均方误差自适应滤波算法，将从候选权值系数中选择出的满足期望信号的最佳权值系数作为扬声器20与麦克风10之间的声学通道对应的当前传输函数。

最小均方误差自适应滤波算法过程如下：

x(n)：代表n时刻的输入信号，本实施例中，将当前待送入扬声器20的有用信号作为输入信号；

y(n)：代表n时刻的输出信号；

d(n)：代表n时刻的期望信号，本实施例中，将麦克风10采集到的混合信号作为输出信号；

e(n)：代表n时刻的误差信号，e(n)＝d(n)-y(n)；

若候选权值系数为M个，则候选权值系数可表示为w(m)；

输出信号为：y(n)＝Σw(m)x(n-m)，其中，m＝0…M；

写成矩阵形式：y(j)＝W^T(j)*X(j)，其中，y(j)表示根据第j个候选权值系数确定出的n时刻的输出信号；

据此，n时刻的输出误差为：e(j)＝d(j)-y(j)＝d(j)-W^T(j)*X(j)；

确定均方误差函数为E[e(j)²]，则有：

代价函数J(j)＝E[e(j)²]＝E[(d(j)-W^T(j)*X(j))²]；

对于代价函数J(j)，需要求得使其取到最小值对应的候选权值系数，可使用梯度下降法进行最优化：

W(j+1)＝W(j)+1/2*μ(-▽J(j))；

梯度▽J(j)＝-2E[X(j)*(d(j)-W^T(j)*X(j))]＝-2E[X(j)e(j)]；

则，W(j+1)＝W(j)+μE[X(j)e(j)]；

其中，-2X(j)e(j)为瞬时梯度，因为瞬时梯度是真实梯度的无偏估计，因此，可以使用瞬时梯度代替真实梯度，则：

W(j+1)＝W(j)+μX(j)e(j)，其中，μ表示步长；

由此，可以得到自适应滤波最佳权值系数的迭代公式。

根据上述的自适应滤波最佳权值系数的迭代公式，可确定出当前待送入扬声器20的有用信号对应的当前传输函数，该当前传输函数可准确反映扬声器20和麦克风10之间的声学通道的当前状态。因此，根据该当前传输函数确定出的混合信号中包含的环境噪声信号将更加准确。

图2为本申请另一实施例提供的一种音质优化方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括：

200、获取反馈降噪系统中的麦克风当前采集到的混合信号以及当前待送入反馈降噪系统中的扬声器的有用信号；

201、根据混合信号及当前传输至麦克风的有用信号，获得混合信号中包含的环境噪声信号；

202、将混合信号中包含的环境噪声信号输出至反馈降噪系统中的降噪滤波器，以供降噪滤波器产生与环境噪声信号对应的降噪信号；

203、将降噪信号及当前待送入扬声器的有用信号一并送入扬声器，以获得音质无损的有用信号。

本实施例提供的音质优化方法可应用于反馈降噪场景中，以改善反馈降噪过程对有用信号的音质影响。

本实施例中，有用信号是指由有用信号发生器发出，且需要经反馈降噪系统中的扬声器输出的音频信号。对于不同的应用场景，有用信号发生器可以各不相同。例如，耳机连接电脑听音乐时，有用信号发生器可以是电脑。又例如，耳机插入手机的耳机孔时，有用信号发生器可以是手机。当然，有用信号发生器还可以是其它形式，只要能够向扬声器发送有用信号即可，本实施例对此不作限定。另外，有用信号的信号内容也可以是多种多样的，例如，可以是音乐信号、语音信号或者是其它需要通过耳机播放至人耳的音频信号，本实施例对此也不做限定。

与现有技术中通过EQ补偿来改善反馈降噪过程对音质影响的方式不同的是，本实施例中，有用信号无需进行EQ补偿，而是直接送入扬声器，因此，有用信号在传输过程中不会因EQ补偿而经历削波失真等损伤，这使得扬声器输出的有用信号保持了原始状态。而且，不再直接将麦克风采集到的混合信号发送至降噪滤波器，而是经过处理后，将混合信号中包含的环境噪声信号发送至降噪滤波器。

由于麦克风当前采集到的是环境噪声信号与当前传输至麦克风的有用信号形成的混合信号，因此，在接收到麦克风当前采集到的混合信号后，可根据该混合信号及当前传输至麦克风的有用信号之间的差值，确定出混合信号中包含的环境噪声信号。

值得说明的是，本实施例中，在确定麦克风当前采集到的混合信号中包含的环境噪声信号时，依据的是当前传输至麦克风的有用信号，该信号可理解为，当前经扬声器输出的有用信号传输至麦克风而形成的信号。对于本领域技术人员来说，应当理解的是，反馈降噪过程本身即是一个信号预估的过程，因此，尽管当前待送入扬声器的有用信号与当前经扬声器输出的有用信号之间存在时序差异，但这种差异可以不予考虑，并不会影响反馈降噪效果。

其中，当前传输至麦克风的有用信号可通过多种实现方式来获得，例如，可采用测量法、预估法等，本实施例对此不作限定。

在获得混合信号中包含的环境噪声信号后，可将环境噪声信号发送至降噪滤波器中。降噪滤波器在接收到环境噪声信号后，可根据环境噪声信号产生对应的降噪信号。降噪滤波器将产生的该降噪信号发送至扬声器，并由扬声器输出。该降噪信号与耳机耳罩内的环境噪声信号等值反相，从而降噪信号可抵消耳机耳罩内的环境噪声信号，实现降噪。

本实施例中，由于降噪信号的生成仅依据环境噪声信号，而传输至麦克风的有用信号并未参与降噪信号的生成过程，因此，降噪信号将不会对有用信号产生影响，这有效保证了有用信号的音质。

图3为本申请另一实施例提供的另一种音质优化方法的流程示意图，如图3所示，该方法，包括：

300、获取反馈降噪系统中的麦克风当前采集到的混合信号以及当前待送入反馈降噪系统中的扬声器的有用信号；

301、根据当前待送入扬声器的有用信号及扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数，确定当前传输至麦克风的有用信号；

302、将当前传输至麦克风的有用信号从混合信号中剥离，以获得混合信号中包含的环境噪声信号；

303、将混合信号中包含的环境噪声信号输出至反馈降噪系统中的降噪滤波器，以供降噪滤波器产生与环境噪声信号对应的降噪信号；

304、将降噪信号及当前待送入扬声器的有用信号一并送入扬声器，以获得音质无损的有用信号。

其中步骤300及步骤303～304可参见前述实施例的描述，在此不再赘述。

如前所述，扬声器和麦克风之间形成有声学通道，声学通道将导致扬声器输出的有用信号与传输至麦克风的有用信号之间存在差异。例如，扬声器输出的有用信号与传输至麦克风的有用信号在幅度和相位上可能存在差异。本实施例中，可基于扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数，根据扬声器当前输出的有用信号，确定当前传输至麦克风的有用信号。

本实施例中，可基于扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数与扬声器当前输出的有用信号之间的卷积，确定出当前传输至麦克风的有用信号。

在确定出当前传输至麦克风的有用信号后，可将当前传输至麦克风的有用信号从麦克风当前采集到的混合信号中剥离，剥离处理后形成的信号即为混合信号中包含的环境噪声信号。其中，剥离处理可以是根据当前传输至麦克风的有用信号设定滤波参数，并基于设定的滤波参数对麦克风当前采集到的混合信号进行滤波，当然，还可以是其它处理方式，本实施例对此不做限定。

本实施例中，根据当前待送入扬声器的有用信号及扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数，可计算出当前传输至麦克风处的有用信号。当前传输至麦克风的有用信号即为被麦克风采集到的混合信号中包含有用信号，因此，根据当前传输至麦克风的有用信号，可准确地确定出混合信号中包含的环境噪声信号。

本实施例中，至少可采用以下两种实现方式，来根据当前待送入扬声器的有用信号及扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数，确定当前传输至麦克风的有用信号。

第一种实现方式中，可在步骤301之前，确定出扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数，并将该传输函数固化至本实施例提供的反馈降噪系统中，以在反馈降噪过程中，根据该传输函数确定当前传输至麦克风的有用信号。

在本实现方式中，可在无噪声环境中，将测试信号送入扬声器以供扬声器输出测试信号；可获取麦克风采集到的经扬声器输出后的测试信号，作为测试信号经扬声器与麦克风之间的声学通道传输后的响应信号；并根据测试信号以及响应信号，计算扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数。

值得说明的是，在实验条件下确定扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数的过程还可由其它处理单元执行，本实施例中可获取计算出的扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数，并将该传输函数固化至本实施例提供的反馈降噪系统中。

第二种实现方式中，可基于自适应滤波原理，根据当前待送入扬声器的有用信号和混合信号，计算扬声器与麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数；根据当前待送入扬声器的有用信号及扬声器与麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数，确定当前传输至麦克风的有用信号。

本实现方式中，将扬声器与麦克风之间的声学通道作为未知系统，基于自适应滤波原理对该未知系统进行辨识，从而确定出扬声器与麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数。

第一种实现方式中确定出的扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数为实验值，但是，实际使用过程中，当不同的人佩戴或不同佩戴状态下，扬声器与麦克风之间的声学通道将发生变化，对应地，扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数也将发生变化，因此，这可能造成根据第一种实现方式中确定出的传输函数计算出的混合信号中包含的环境噪声不准确，导致有用信号的音质损失。而本实现方式中，根据自适应滤波原理可实时调整扬声器与麦克风之间的声学通道对应的传输函数，这可有效提高混合信号中包含的环境噪声信号的准确性，从而避免不合理的降噪信号对有用信号造成音质影响。

其中，本实现方式中，可采用多种自适应滤波算法对扬声器和麦克风之间的声学通道进行系统辨识，例如，最小均方误差自适应滤波算法、递归最小二次方自适应滤波算法、变换域自适应滤波算法等等，本实施例对此不作限定。

以下将以最小均方误差自适应滤波算法为例，详细说明确定扬声器与麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数的处理过程。

以当前待送入扬声器的有用信号作为输入信号，以混合信号作为期望信号，以扬声器与麦克风之间的声学通道对应的候选传输函数作为候选权值系数，按照最小均方误差自适应滤波算法，将从候选权值系数中选择出的满足期望信号的最佳权值系数作为扬声器与麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数。

最小均方误差自适应滤波算法过程如下：

x(n)：代表n时刻的输入信号，本实施例中，将当前待送入扬声器的有用信号作为输入信号；

y(n)：代表n时刻的输出信号；

d(n)：代表n时刻的期望信号，本实施例中，将麦克风采集到的混合信号作为输出信号；

e(n)：代表n时刻的误差信号，e(n)＝d(n)-y(n)；

若候选权值系数为M个，则候选权值系数可表示为w(m)；

输出信号为：y(n)＝Σw(m)x(n-m)，其中，m＝0…M；

写成矩阵形式：y(j)＝W^T(j)*X(j)，其中，y(j)表示根据第j个候选权值系数确定出的n时刻的输出信号；

据此，n时刻的输出误差为：e(j)＝d(j)-y(j)＝d(j)-W^T(j)*X(j)；

确定均方误差函数为E[e(j)²]，则有：

代价函数J(j)＝E[e(j)²]＝E[(d(j)-W^T(j)*X(j))²]；

对于代价函数J(j)，需要求得使其取到最小值对应的候选权值系数，可使用梯度下降法进行最优化：

W(j+1)＝W(j)+1/2*μ(-▽J(j))；

梯度▽J(j)＝-2E[X(j)*(d(j)-W^T(j)*X(j))]＝-2E[X(j)e(j)]；

则，W(j+1)＝W(j)+μE[X(j)e(j)]；

其中，-2X(j)e(j)为瞬时梯度，因为瞬时梯度是真实梯度的无偏估计，因此，可以使用瞬时梯度代替真实梯度，则：

W(j+1)＝W(j)+μX(j)e(j)，其中，μ表示步长；

由此，可以得到自适应滤波最佳权值系数的迭代公式。

根据上述的自适应滤波最佳权值系数的迭代公式，可确定出当前待送入扬声器的有用信号对应的当前传输函数，该当前传输函数可准确反映扬声器和麦克风之间的声学通道的当前状态。因此，根据该当前传输函数确定出的混合信号中包含的环境噪声信号将更加准确。

图4为本申请又一实施例提供的一种耳机的结构示意图。如图4所示，该耳机包括前述任一实施例提供的反馈降噪系统。

其中，该耳机可以是头戴式耳机或耳塞式耳机。

另外，如图4所示，除了反馈降噪系统，本实施例提供的耳机还可包括耳罩等结构单元。

值得说明的是，图4仅是出了耳机的基本机构，但这并不应造成对本实施例中耳机的结构限定，应当理解的是，包含前述任一实施例提供的反馈降噪系统的耳机都应属于本发明的保护范围。另外，降噪滤波器、控制电路等结构单元可位于耳耳罩外，当然也可位于耳罩内或者其它位置，本实施例对此不作限定。

相应地，本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序被执行时能够实现上述方法实施例中可由反馈降噪系统执行的各步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种音质优化方法，其特征在于，包括：

获取反馈降噪系统中的麦克风当前采集到的混合信号以及当前待送入所述反馈降噪系统中的扬声器的有用信号；

根据所述混合信号及当前传输至所述麦克风的有用信号，获得所述混合信号中包含的环境噪声信号；

将所述混合信号中包含的环境噪声信号输出至所述反馈降噪系统中的降噪滤波器，以供所述降噪滤波器产生与所述环境噪声信号对应的降噪信号；

将所述降噪信号及所述当前待送入所述扬声器的有用信号一并送入所述扬声器，以获得音质无损的有用信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合信号及当前传输至所述麦克风的有用信号，获得所述混合信号中包含的环境噪声信号，包括：

根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的传输函数，确定所述当前传输至所述麦克风的有用信号；

将所述当前传输至所述麦克风的有用信号从所述混合信号中剥离，以获得所述混合信号中包含的环境噪声信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的传输函数，确定所述当前传输至所述麦克风的有用信号之前，还包括：

在无噪声环境中，将测试信号送入所述扬声器以供所述扬声器输出所述测试信号；

获取所述麦克风采集到的经所述扬声器输出后的测试信号，作为所述测试信号经所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道传输后的响应信号；

根据所述测试信号以及所述响应信号，计算所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的传输函数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的传输函数，确定所述当前传输至所述麦克风的有用信号，包括：

基于自适应滤波原理，根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号和所述混合信号，计算所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数；

根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数，确定所述当前传输至所述麦克风的有用信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于自适应滤波原理，根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号和所述混合信号，计算所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数，包括：

以所述当前待送入所述扬声器的有用信号作为输入信号，以所述混合信号作为期望信号，以所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的候选传输函数作为候选权值系数，按照最小均方误差自适应滤波算法，将从所述候选权值系数中选择出的满足所述期望信号的最佳权值系数作为所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数。

6.一种反馈降噪系统，其特征在于，包括：麦克风、扬声器、降噪滤波器和控制电路；

所述麦克风，用于采集混合信号，并将所述混合信号发送至所述控制电路；

所述控制电路，连接所述麦克风和所述降噪滤波器，用于获取所述麦克风当前采集到的混合信号以及当前待送入所述扬声器的有用信号；根据所述混合信号及当前传输至所述麦克风的有用信号，获得所述混合信号中包含的环境噪声信号；将所述混合信号中包含的环境噪声信号输出至所述降噪滤波器；

所述降噪滤波器，用于根据所述混合信号中包含的环境噪声信号产生降噪信号，并将所述降噪信号发送至所述扬声器；

所述扬声器，用于输出所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述降噪信号，以获得音质无损的有用信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制电路在根据所述混合信号及当前传输至所述麦克风的有用信号，获得所述混合信号中包含的环境噪声信号时，用于：

根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的传输函数，确定所述当前传输至所述麦克风的有用信号；

将所述当前传输至所述麦克风的有用信号从所述混合信号中剥离，以获得所述混合信号中包含的环境噪声信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制电路在根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的传输函数，确定所述当前传输至所述麦克风的有用信号之前，还用于：

在无噪声环境中，将测试信号送入所述扬声器以供所述扬声器输出所述测试信号；

获取所述麦克风采集到的经所述扬声器输出后的测试信号，作为所述测试信号经所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道传输后的响应信号；

根据所述测试信号以及所述响应信号，计算所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的传输函数。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制电路在根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的传输函数，确定所述当前传输至所述麦克风的有用信号时，用于：

基于自适应滤波原理，根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号和所述混合信号，计算所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数；

根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号及所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数，确定所述当前传输至所述麦克风的有用信号。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制电路在基于自适应滤波原理，根据所述当前待送入所述扬声器的有用信号和所述混合信号，计算所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数时，用于：

以所述当前待送入所述扬声器的有用信号作为输入信号，以所述混合信号作为期望信号，以所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的候选传输函数作为候选权值系数，按照最小均方误差自适应滤波算法，将从所述候选权值系数中选择出的满足所述期望信号的最佳权值系数作为所述扬声器与所述麦克风之间的声学通道对应的当前传输函数。

11.一种耳机，其特征在于，包括权利要求6～10任一项所述的反馈降噪系统。

12.一种存储计算机指令的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机指令被一个或多个处理器执行时，致使所述一个或多个处理器执行权利要求1～5任一项所述的音质优化方法。