一种鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置及方法与流程

本发明涉及一种耳机装置，尤其涉及的是一种利用鲁棒特性增强耳机通话降噪效果的耳机装置及其实现方法。

背景技术：

1、现有耳机通话，一个典型的场景使用者处在坐席环境中，而且周边背景噪音与需要识别的本人语音属于同类音频，即都是人声，因而非常难于进行目标语音和干扰语音区分并降噪；而在环境嘈杂度不同的情况下，现有耳机的降噪算法并无区别，导致语音降噪程度不够，输出语音容易受到其他坐席语音的影响，而且耳机佩戴容易疲劳。

2、目前耳机通话降噪的装置可分为两种：一种是麦克风位于耳机本体，也就是无延长杆耳机；另一种是带有延长杆，将麦克风置于更接近人嘴位置，也就是有延长杆耳机。

3、由于有延长杆耳机可以将麦克风放置于更接近人嘴的位置，因此可以更好地拾取到佩戴者的声音，从而使得通话降噪效果更好；但尽管带有延长杆装置的耳机可以拾取到更高质量的佩戴者声音信号，但依然会拾取到背景其他话务人员的干扰噪声，尤其在声学环境复杂的场景下，常常会严重影响通话质量。现有技术解决此问题的惯常做法是增加一颗辅助麦克风，辅助麦克风位于远离目标人嘴的位置，如常见的部分话务耳机会使用带有延长杆的双麦通话降噪，通过辅助麦克风拾取的音频作为背景噪声来消除主麦克风拾取音频中的背景噪声，而佩戴者的音频因到达辅助麦克风与主麦克风之间的时延可以确定其模式，因此可以被有效识别出来。

4、上述带延长杆的双麦装置可以通过佩戴者与干扰者到达两麦的幅度差来区分声音来自佩戴者还是干扰者，如图1所示，佩戴者耳机上的第一麦克风101与佩戴者嘴部的距离远大于延长杆上第二麦克风102距离佩戴者嘴部103距离，因此第一麦克风收到的语音幅度远大于第一麦克风，而对于干扰者嘴部104到达第一麦克风101和第二麦克风102的距离是接近的，其音频幅度差异不大，因此即可识别两者之间的差异，进而通过信号处理算法后，可以分离出高质量的佩戴者声音。

5、但是，由于无延长杆的耳机，相比有延长杆的耳机麦克风位置离佩戴者嘴巴更远，获取到的佩戴者语音信号质量会差，导致无延长杆的耳机在大噪声环境无法通过算法处理出高质量的语音数据。

6、而对于有延长杆耳机，通常可以获得更高质量的佩戴者声音，进而通过算法可在大噪声环境下处理出高质量的声音；但延长杆也带来了缺陷：一方面，延长杆会降低佩戴者的舒适性；另一方面，延长杆对于耳机美观度也带来很大负面影响，对佩戴者操作的方便度也下降。

7、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置及方法，针对现有技术的耳机语音降噪与佩戴舒适度不佳的情况，提供方便针对不同噪声环境的耳机降噪方案。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置，其设置包括一耳机本体，以及在耳机本体上设置的一第一麦克风，以及在所述耳机本体内设置的控制电路；其中，设置包括一可拆卸的延长杆件，在所述杆件端部设置有第二麦克风；以及控制电路，设置采用两种工作状态：第一工作状态为所述延长杆件未连接的状态，通过所述第一麦克风进行单麦语音降噪；第二工作状态为所述延长杆件连接的状态，通过所述第一麦克风和第二麦克风进行双麦语音降噪。

4、所述的鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置，其中，所述杆件与所述耳机本体采用吸附方式进行连接，对应在所述杆件端部上设置由于匹配接头，以及在连接端面上设置有数个接触点。

5、一种所述的鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置实现方法，其中，包括以下步骤：在所述控制电路中设置对所述杆件是否连接的判断逻辑，并采用对应不同工作状态的降噪处理算法。

6、所述的鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置实现方法，其中，在第一工作状态，所述控制电路采用单麦降噪算法以实现音频降噪。

7、所述的鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置实现方法，其中，所述单麦降噪算法采用谱减法，并包括以下步骤：

8、s1、将麦克风信号进行短时傅立叶变换，得出频域语音谱spec；

9、s2、对频域语音谱spec 取幅度谱abs处理，得到原始幅度谱mag；

10、s3、得到预测的噪声幅度谱est_noise_mag；

11、s4、通过原始幅度谱mag减去噪声幅度谱，得出降噪后幅度谱est_mag；

12、s5、对频域语音谱spec求相位angle处理，得到原始相位 ori_angle；

13、s6、由前述步骤得到的降噪后幅度谱est_mag 和原始相位ori_angle 合成降噪后语音谱；

14、s7、对前述得到的降噪后语音谱做短时逆傅立叶变换，得到降噪后的语音输出。

15、所述的鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置实现方法，其中，所述步骤s3还包括：对原始幅度谱mag逐频点跟踪最小值，将最小值视为环境底噪，由此得到预测的噪声幅度谱est_noise_mag。

16、所述的鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置实现方法，其中，所述步骤s4还包括：对降噪后幅度谱est_mag做约束，对est_mag＜0 的频点置为 0。

17、所述的鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置实现方法，其中，在第二工作状态，所述控制电路采用双麦降噪算法以实现音频降噪。

18、所述的鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置实现方法，其中，所述双麦降噪算法采用功率谱差异算法，并包括以下步骤：

19、t1、将第一麦克风和第二麦克风得到的音频数据分别做短时傅立叶变化，分别得到第一频域语音谱spec1和第二频域语音谱spec2；

20、t2、分别对第一频域语音谱spec1和第二频域语音谱spec2求功率谱abs处理，对应得到第一功率谱pow1和第二功率谱pow2；

21、t3、由比值公式ratio=pow2/pow1得到比值ratio，并根据阈值threshold将比值ratio归一化为0/1掩码mask；

22、t4、将所述t1步骤中得到的第二频域语音谱spec2和前述步骤中得到的掩码mask进行相乘，得到降噪后的语音谱；

23、t5、对前述步骤得到的降噪后语音谱进行短时逆傅立叶变换，得到降噪后语音，并输出。

24、所述的鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置实现方法，其中，所述步骤t3中的归化过程还包括：比值ratio>= threshold时归化为1，比值ratio<threshold时归化为0，其中阈值threshold通过采集干扰人语音经过前述步骤求出的噪音比值ratio_n和采集目标人语音经过前述步骤求出的目标比值ratio_s 来得到，且满足阈值threshold<= ratio_s 且threshod>= ratio_n。

25、本发明所提供的一种鲁棒增强耳机通话降噪效果的装置及方法，由于采用了在耳机上设置的可拆卸的耳机杆件，以在单麦和双麦的不同工作状态之间进行切换，方便了对话务耳机不同背景噪音环境使用方式的切换，兼顾了耳机的佩戴舒适度和降噪适应性。