一种蓝牙耳机降噪方法及系统与流程

本发明涉及蓝牙耳机，尤其涉及一种蓝牙耳机降噪方法及系统。

背景技术：

1、蓝牙耳机是指通过无线技术传输数字音频信号，将声音信号转化为数字信号进行传输，再通过耳机内部的数模转换器还原为模拟信号的设备，蓝牙耳机可与其他移动设备、终端设备建立连接，从而接收其他移动设备、终端设备发来的语音数据。

2、目前，蓝牙耳机降噪的普遍原理是采集周围环境中的噪音数据，先对噪音反相，将反相的噪音数据与蓝牙耳机中的语音数据进行互相抵消，从而实现蓝牙耳机中的语音数据的降噪，在这个过程中，由于环境不确定性等因素，在进行反相的噪音数据与蓝牙耳机中的语音数据进行互相抵消时，可能会出现一次互相抵消不完全，而需要进行多次的噪音抵消的过程，而现有技术在这方面存在三个问题，一是仅进行一次性的噪音抵消过程，二是多次抵消但使用同样的降噪参数，三是使用复杂的优化算法计算每轮次的降噪参数，另外，当蓝牙耳机长期处于同一环境中时，由于在同一环境中的环境噪音相对稳定，则不需要频繁地采集蓝牙耳机的环境噪音，因此，蓝牙耳机降噪的复杂度较高。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种蓝牙耳机降噪方法及系统，可以减少蓝牙耳机降噪的复杂度。

2、第一方面，本发明提供了一种蓝牙耳机降噪方法，包括：

3、对蓝牙耳机进行耳机定位，得到耳机位置，判断所述耳机位置是否发生变化；

4、在所述耳机位置未发生变化时，采集所述蓝牙耳机的当前环境噪音，分析所述当前环境噪音的规划环境噪音，将所述当前环境噪音进行噪音反相，得到当前反相噪音，分析所述当前反相噪音的规划反相噪音；

5、将所述当前环境噪音与所述当前反相噪音进行当前噪音相减，得到当前相减结果，提取所述当前相减结果对应的当前相减参数，利用所述当前相减结果对所述当前相减参数进行参数调整，得到调整当前参数；

6、将所述规划环境噪音与所述规划反相噪音进行规划噪音相减，得到规划相减结果，提取所述规划相减结果对应的规划相减参数，利用所述规划相减结果对所述规划相减参数进行参数调整，得到调整规划参数；

7、采集在所述耳机位置下所述蓝牙耳机的播放语音，拼接所述当前反相噪音与所述规划反相噪音，得到拼接反相噪音，基于所述调整当前参数与所述调整规划参数，利用所述拼接反相噪音对所述播放语音进行语音降噪，得到所述蓝牙耳机的语音降噪结果。

8、在第一方面的一种可能实现方式中，所述对蓝牙耳机进行耳机定位，得到耳机位置，包括：

9、在所述蓝牙耳机与预设的移动设备之间建立蓝牙连接时，从所述蓝牙耳机向所述移动设备传输定位命令；

10、在所述移动设备中，基于所述定位命令，利用预设的gps定位技术检测所述移动设备的设备位置；

11、利用所述蓝牙耳机与所述移动设备之间的蓝牙连接确定所述蓝牙耳机相对于所述移动设备的相对位置；

12、基于所述设备位置与所述相对位置计算所述蓝牙耳机的耳机位置。

13、在第一方面的一种可能实现方式中，所述判断所述耳机位置是否发生变化，包括：

14、查询所述蓝牙耳机的噪声收录距离；

15、以所述耳机位置为区域中心，并以所述噪声收录距离为区域半径；

16、确定所述区域中心与所述区域半径所在的空间区域；

17、识别所述空间区域中的噪声源；

18、采集所述噪声源的噪声指标；

19、其中，所述噪声指标包括噪声源数目、噪声级、噪声源-耳机距离；

20、利用预设的指标得分算法计算所述噪声指标下所述空间区域中的噪声得分；

21、分级所述噪声得分，得到得分级别；

22、在所述耳机位置发生移动且所述得分级别发生变化时，判定所述耳机位置发生变化；

23、在所述耳机位置发生移动且所述得分级别未发生变化时，判定所述耳机位置未发生变化。

24、在第一方面的一种可能实现方式中，所述分析所述当前环境噪音的规划环境噪音，包括：

25、利用下述公式将所述当前环境噪音分解为imf分量：

26、

27、其中，ci(t)表示imf分量，x(t)表示当前环境噪音，rn(t)表示剩余项，n表示imf分量的数目，i表示imf分量的序号，t表示时刻；

28、利用下述公式对所述imf分量进行希尔伯特变换，得到希尔伯特变换结果：

29、

30、其中，yi(t)表示希尔伯特变换结果，ci(t′)表示自变量为t′的imf分量，t表示时刻；

31、基于所述imf分量与所述希尔伯特变换结果，利用下述公式计算所述当前环境噪音的瞬时幅值：

32、

33、其中，ai(t)表示瞬时幅值，ci(t)表示imf分量，yi(t)表示希尔伯特变换结果；

34、基于所述imf分量与所述希尔伯特变换结果，利用下述公式计算所述当前环境噪音的瞬时频率：

35、

36、其中，ωi(t)表示瞬时频率，θi(t)表示瞬时相位，ci(t)表示imf分量，yi(t)表示希尔伯特变换结果；

37、将所述瞬时幅值与所述瞬时频率输入至预设的长短期记忆神经网络中，以通过所述长短期记忆神经网络输出所述瞬时幅值与所述瞬时频率对应的规划环境噪音。

38、在第一方面的一种可能实现方式中，所述将所述瞬时幅值与所述瞬时频率输入至预设的长短期记忆神经网络中，以通过所述长短期记忆神经网络输出所述瞬时幅值与所述瞬时频率对应的规划环境噪音，包括：

39、构建所述瞬时幅值的幅值序列；

40、构建所述瞬时频率的频率序列；

41、利用所述长短期记忆神经网络中的注意力机制计算所述幅值序列的幅值加权向量；

42、利用所述长短期记忆神经网络中的注意力机制计算所述频率序列的频率加权向量；

43、利用所述长短期记忆神经网络中的长短期记忆层捕捉所述幅值加权向量中的幅值依赖关系；

44、利用所述长短期记忆神经网络中的长短期记忆层捕捉所述频率加权向量中的频率依赖关系；

45、利用所述长短期记忆神经网络中的全连接层将所述幅值依赖关系与所述频率依赖关系线性映射为所述规划环境噪音。

46、在第一方面的一种可能实现方式中，所述将所述当前环境噪音进行噪音反相，得到当前反相噪音，包括：

47、确定所述当前环境噪音的噪音反相器；

48、识别所述噪音反相器的输入端与输出端；

49、将所述当前环境噪音输入至所述输入端；

50、在所述噪音反相器中，从所述输入端接收所述当前环境噪音后，在所述输出端中输出所述当前反相噪音。

51、在第一方面的一种可能实现方式中，所述将所述当前环境噪音与所述当前反相噪音进行当前噪音相减，得到当前相减结果，包括：

52、构建所述当前环境噪音与所述当前反相噪音之间的噪音求和电路；

53、将所述当前环境噪音与所述当前反相噪音输入至所述噪音求和电路中；

54、在所述噪音求和电路中，计算所述当前环境噪音与所述当前反相噪音之间的当前噪音和；

55、将所述当前噪音和作为所述当前相减结果。

56、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述当前相减结果对所述当前相减参数进行参数调整，得到调整当前参数，包括：

57、构建所述当前相减结果的误差控制器；

58、计算所述当前相减结果与预设的参考相减结果之间的相减结果误差；

59、将所述相减结果误差输入至所述误差控制器中，以通过所述误差控制器输出所述相减结果误差对应的目标当前参数；

60、其中，所述误差控制器包括：

61、

62、其中，u(t)表示目标当前参数，e(t)表示相减结果误差，kp表示比例系数，ki表示积分系数，kd表示微分系数，t表示时刻；

63、将所述当前相减参数调整为所述目标当前参数，得到所述调整当前参数。

64、在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述调整当前参数与所述调整规划参数，利用所述拼接反相噪音对所述播放语音进行语音降噪，得到所述蓝牙耳机的语音降噪结果，包括：

65、获取所述拼接反相噪音中当前反相噪音与规划反相噪音之间的噪音分隔时刻；

66、基于所述调整当前参数与所述调整规划参数，利用所述噪音分隔时刻对所述拼接反相噪音与所述播放语音之间进行噪音-语音相减，得到所述蓝牙耳机的语音降噪结果。

67、第二方面，本发明提供了一种蓝牙耳机降噪系统，所述系统包括：

68、耳机定位模块，用于对蓝牙耳机进行耳机定位，得到耳机位置，判断所述耳机位置是否发生变化；

69、噪音反相模块，用于在所述耳机位置未发生变化时，采集所述蓝牙耳机的当前环境噪音，分析所述当前环境噪音的规划环境噪音，将所述当前环境噪音进行噪音反相，得到当前反相噪音，分析所述当前反相噪音的规划反相噪音；

70、当前参数调整模块，用于将所述当前环境噪音与所述当前反相噪音进行当前噪音相减，得到当前相减结果，提取所述当前相减结果对应的当前相减参数，利用所述当前相减结果对所述当前相减参数进行参数调整，得到调整当前参数；

71、规划参数调整模块，用于将所述规划环境噪音与所述规划反相噪音进行规划噪音相减，得到规划相减结果，提取所述规划相减结果对应的规划相减参数，利用所述规划相减结果对所述规划相减参数进行参数调整，得到调整规划参数；

72、语音降噪模块，用于采集在所述耳机位置下所述蓝牙耳机的播放语音，拼接所述当前反相噪音与所述规划反相噪音，得到拼接反相噪音，基于所述调整当前参数与所述调整规划参数，利用所述拼接反相噪音对所述播放语音进行语音降噪，得到所述蓝牙耳机的语音降噪结果。

73、与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：

74、本发明实施例通过对蓝牙耳机进行耳机定位，以用于检测所述蓝牙耳机是否长期处于同一噪音环境，进一步地，本发明实施例通过分析所述当前环境噪音的规划环境噪音，以用于基于神经网络模型来预测未来时段的噪音数据，从而减少频繁采集周边环境的噪音数据的工作量，减少蓝牙耳机降噪的复杂度，进一步地，本发明实施例通过利用所述当前相减结果对所述当前相减参数进行参数调整，以用于在对噪音数据进行互相抵消时进行多次抵消，且通过误差控制器输出的参数来调整每轮次的降噪参数，通过误差控制器代替复杂度高的目标优化算法，从而减少语音降噪复杂度。因此，本发明实施例提出的一种蓝牙耳机降噪方法及系统，可以减少蓝牙耳机降噪的复杂度。