[发明专利]一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机

权利要求书

1.一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于，包括：

麦克风模块，用于拾取环境声音并转化成声音电信号；

喇叭模块，用于发出声音，放大环境声音，或发出相位相反、振幅相同的声波以降噪；

放大器模块，用于放大声音电信号；

控制模块，控制模块包括主动降噪模块、听力补偿模块和切换模块；主动降噪模块，用于控制喇叭模块发出与所述声音电信号相位相反、振幅相同的声波；听力补偿模块用于控制喇叭模块发出放大所述声音电信号的声波；切换模块用于将主动降噪模块或听力补偿模块切换至工作状态；

麦克风模块、切换模块、听力补偿模块、放大器模块、喇叭模块依次电连接；

麦克风模块、切换模块、主动降噪模块、喇叭模块依次电连接；所述主动降噪模块包括存储装置、一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现主动降噪方法，

主动降噪方法包括：采集当前环境中的音频信息；对所述音频信息进行解码，得到所述音频信息对应的时域波形；基于所述时域波形，检测所述音频信息中是否包含语音部分；若所述音频信息中不包含语音部分，则基于所述音频信息生成噪声模型；在检测到所述音频信息中包含语音时，基于噪声模型对包含语音和噪声的混合音频进行降噪和编码处理，得到降噪之后的音频；

基于所述时域波形，检测所述音频信息中是否包含语音部分，包括如下方法：截取所述时域波形在预设时段内的目标波段；基于预设的声音阈值基线，统计所述目标波段中的波形穿过所述声音阈值基线的次数；若所述波形穿过所述声音阈值基线的次数大于或等于预设次数，则判定所述音频信息中包含语音部分；或者，基于所述时域波形，检测所述音频信息中是否包含语音部分，包括：截取所述时域波形在预设时段内的目标波段，基于预设的声音阈值基线，统计所述目标波段中相邻采样点的幅度值之间符号不同的次数，根据所述相邻采样点的幅度值之间符号不同的次数，通过如下公式确定所述目标波段的音色转换参数：

其中，|x(k)-x(k-1)|≥T，T表示设定差值参数；k表示采样次数，x(k)表示幅度值，sum表示总采样次数；若所述音色转换参数大于等于预设阈值，则判定所述音频信息包含所述语音部分；

基于所述音频信息生成噪声模型，包括如下方法：基于所述音频信息，生成所述音频信息对应的频谱；基于所述音频信息对应的频谱，生成所述噪声模型；基于噪声模型对包含语音和噪声的混合音频进行降噪和编码处理，得到降噪之后的音频，包括：对所述混合音频进行傅里叶变换，得到混合频谱；对所述噪声模型进行傅里叶变换，得到噪声频谱；根据所述混合频谱和所述噪声频谱之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱；对所述降噪音频对应的频谱进行傅里叶反变换，得到所述混合音频对应的降噪之后的音频；

根据所述混合频谱和所述噪声频谱之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱，包括如下方法：根据所述噪声频谱，确定所述噪声频谱的平均值；基于所述噪声频谱的平均值和所述混合频谱对应的相位，确定噪声频谱估值；根据所述混合频谱和所述噪声频谱估值之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱；

根据所述混合频谱和所述噪声频谱估值之间的差，估计得到降噪音频对应的频谱，包括：

其中，X(e^jω)表示所述混合频谱；μ(e^jω)表示所述噪声频谱的平均值；ω表示频谱的实数参数；θx(e^jω)表示混合音频的频谱X(e^jω)中的相位。

2.根据权利要求1所述的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于：所述切换模块包括切换开关，切换开关为触摸开关或物理切换开关。

3.根据权利要求1所述的一种具有听力防护及听力补偿的智能耳机，其特征在于：所述切换模块包括比较电路模块，比较电路模块用于比较声音电信号与预设值的大小；当所述声音电信号小于预设值时，听力补偿模块处于工作状态，当声音电信号大于预设值时，切换模块将主动降噪模块切换至工作状态。