本发明涉及环境监听，尤其涉及一种新型的适用于环境监听耳机的双耳解耦方法。
背景技术：
1、随着科学技术的飞速发展，人类社会进入到工业社会，人们对降低噪声干扰的需求也在日益提高，降噪耳机也受到越来越多的欢迎。大多数头戴降噪耳机由于耳罩的密闭性，都会携带环境监听功能。
2、环境监听的实现方式如下：当用户戴上耳机并开启环境监听功能时，耳机中的参考麦克风会捕捉周围环境的声音。然后，采用短时能量法对所捕捉到的声音进行能量计算，通过程序调节增益，使声音得以放大并传递给用户，确保人能清晰舒适地听到外界声音。在专利《一种环境音监听的装置及方法》中就是使用的上述方法。
3、但由于有的耳机追求轻便美观的要求，使得两侧发声单元距离较近。以及一些耳机由于前期设计、材料选择等方面的问题，耳罩的隔音效果有限。一侧发出的声音会通过耦合路径传到另一侧参考麦克风，使得声音产生一定的畸变，甚至产生啸叫。而这将会严重影响设备的音频体验。这样，当使用者处于存在较多噪声的环境时，将会导致信息传递困难，在一些特殊的应用场景(如战地通信等)将会产生严重的后果。
4、综上所述，提升用户的听感需要一种新的适用于环境监听的发声单元解耦方法来弥补现有方法的不足。
技术实现思路
1、为克服监听现有技术中的不足，本发明提出了一种在开启耳机监听功能的前提下，抑制畸变、提升听感的方法。为实现上述发明目的，采用的技术方案具体如下：
2、一种适用于监听耳机的双耳解耦方法，包括两侧的扬声器、参考麦克风、控制器等，其中对于1侧的实时增益为h1(z)，1侧的扬声器l1与1侧参考麦克风mc1之间的物理路径建模为反馈路径f1(z)，那么就可以推导出1侧有反馈环路的传递函数为：
3、
4、由于左右发声单元接近，以及耳机物理结构等原因2侧扬声器会影响到1侧的麦克风mc1，可以将2侧的扬声器l2与参考麦克风mc1之间的物理路径建模为耦合路径c21(z)。同时因为距离短，假设两侧收到的参考声信号近似相等都为ref，那么1侧的输入由三部分组成：环境声、1侧来的反馈声以及2侧来的耦合声，从频域角度，传递函数便可以整理为：
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6、在前向路径上加入解耦滤波器后，监听的系统变为但在理想状态下，系统应当仅是一个增益h1。令此时系统函数等于理想状态的系统函数h1，则可推导得到1侧的解耦滤波器表达为：
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8、当2侧的实时增益为h2(z)，扬声器l2与2侧参考麦克风mc2之间的物理路径建模为反馈路径f2(z)，扬声器l1与参考麦克风mc2之间的物理路径建模为耦合路径c12(z)，那么就可以类比1侧推导出2侧的解耦滤波器应当表达为：
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10、本文所述方法设计滤波器可以用lms算法获得反馈路径和耦合路径，从而通过对路径频响的分析，得到两侧对应解耦滤波器应有的频响数据。具体设计步骤为：
11、(1)先由控制器生成参考白噪声，经1侧的扬声器l1发出，由参考麦克风mc1拾取反馈声信号并传输至控制器，控制器根据参考白噪声和误差信号，应用lms算法自适应得到反馈路径建模滤波器f1(z)；
12、(2)控制器生成参考白噪声，经2侧扬声器l2发出，由1侧参考麦克风mc1拾取耦合声信号并传输至控制器，控制器根据参考白噪声和误差信号，应用lms算法自适应得到耦合路径建模滤波器c21(z)；
13、(3)利用上述步骤已得到的反馈路径建模滤波器f1(z)和耦合路径建模滤波器c21(z)，利用matlab分析后，离线设计滤波器对传递函数进行解耦：在matlab中用freqz函数画出f1+c21滤波器的频率响应，从而根据该响应分析出的x1数据与f1+c21幅值相反，相位互补，并用fdesign.arbmagnphase函数拟合出fir数字滤波器系数；
14、(4)先由控制器生成参考白噪声，经2侧的扬声器l2发出，由参考麦克风mc2拾取反馈声信号并传输至控制器，控制器根据参考白噪声和误差信号，应用lms算法自适应得到反馈路径建模滤波器f2(z)；
15、(5)控制器生成参考白噪声，经1侧扬声器l1发出，由2侧参考麦克风mc2拾取耦合声信号并传输至控制器，控制器根据参考白噪声和误差信号，应用lms算法自适应得到耦合路径建模滤波器c12(z)；
16、(6)利用上述步骤已得到的反馈路径建模滤波器f2(z)和耦合路径建模滤波器c12(z)，类比步骤(3)，用fdesign.arbmagnphase函数拟合出x2的滤波器系数；
17、(7)在计算并离线设计好解耦滤波器后，控制器内先对输入信号进行监听增益处理。增益处理完成后，将数据经过解耦滤波器滤波处理，再通过次级扬声器输出，从而实现两侧发声单元的解耦。
18、进一步地，适用于环境监听双耳解耦方法的解耦合滤波器x1，仅与控制器增益h1(z)、反馈路径建模滤波器f1(z)和耦合路径建模滤波器c21(z)有关，x2仅与控制器增益h2(z)、反馈路径建模滤波器f2(z)和耦合路径建模滤波器c12(z)有关，其在程序内置于增益放大之后，对放大后的信号进行解耦滤波，从而断开左右发声单元的耦合回路；
19、进一步地，所述一种适用于环境监听的双耳解耦方法，其特征在于，控制器内信号采样率和计算频率为24khz。耦合路径建模滤波器、反馈路径建模滤波器等数字滤波器的长度大于等于384阶。
20、本发明提出一种环境监听下听感改善的方法，该方法基于环境监听下对参考信号进行解耦，其显著优点在于：
21、(1)在耳罩隔音效果不足或增益较大时，可以使参考信号不受耦合路径影响，从而减小两侧发生单元的互相影响，抑制声音畸变。
22、(2)解耦滤波器仅与反馈路径和耦合路径有关，可以在建模获得路径频响后利用matlab进行计算，并用fdesign.arbmagnphase函数对解耦滤波器进行拟合。
1.一种适用于环境监听耳机的双耳解耦方法，其特征在于：包括2个麦克风、2个扬声器和1个控制器；所述1侧麦克风mc1采集环境音并转换成电信号，为使其保持在人耳舒适区，控制器程序对声音信号进行放大传输到扬声器，增益为h1；f1(z)为本侧的扬声器l1至本侧麦克风mc1的反馈路径，扬声器l1的输出会经过反馈路径f1(z)传播至本侧参考麦克风mc1，再次被麦克风mc1采集；c21(z)为另一侧的扬声器l2至本侧麦克风mc1的耦合路径，扬声器l2的输出也会经过耦合路径c21(z)传播至本侧参考麦克风mc1，并再次进入控制器处理；而信号在程序内增益放大后通过本侧解耦合滤波器输出；同样2侧控制器程序对声音的增益为h2，扬声器l2至2侧参考麦克风mc2的路径为反馈路径f2(z)，扬声器l1至参考麦克风mc2的路径为耦合路径c12(z)，那么2侧解耦合滤波器就为从而通过两个解耦滤波器破坏耦合回路的形成条件，实现对环境监听耳机听感的改善。
2.根据权利要求1所述的一种适用于环境监听耳机的双耳解耦方法，其中环境监听是这样完成的：参考麦克风收集周围的声信号，经过电路采样后，由处理器计算出它的瞬间能量确定增益，然后根据增益将该信号进行放大，当环境音低于70db时，信号提升15db，当介于70db～85db时，信号提升至85db，当高于85db时，信号无增益，声信号处理完后，通过耳机对应的扬声器发出。
3.根据权利要求1所述的一种适用于环境监听耳机的双耳解耦方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种适用于环境监听耳机的双耳解耦方法，其特征在于，所设计的解耦合滤波器x1，仅与控制器增益h1(z)、反馈路径建模滤波器f1(z)耦合路径建模滤波器c21(z)有关，x2仅与控制器增益h2(z)、反馈路径建模滤波器f2(z)和耦合路径建模滤波器c12(z)有关，x1和x2在程序内置于下标对应侧增益放大之后，对放大后信号进行解耦，从而断开左右发声单元的耦合回路。
5.根据权利要求1所述的一种适用于环境监听耳机的双耳解耦方法，其特征在于，主控制器为一种高速低时延的数字通用平台，控制器内信号采样率和计算频率均大于等于24khz，控制器内的反馈路径滤波器、耦合路径滤波器与设计的解耦滤波器等数字滤波器长度均大于等于384阶。