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WO2012022220A1 - 降噪耳机及降低耳机噪音和失真的方法 - Google Patents

降噪耳机及降低耳机噪音和失真的方法 Download PDF

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WO2012022220A1
WO2012022220A1 PCT/CN2011/077816 CN2011077816W WO2012022220A1 WO 2012022220 A1 WO2012022220 A1 WO 2012022220A1 CN 2011077816 W CN2011077816 W CN 2011077816W WO 2012022220 A1 WO2012022220 A1 WO 2012022220A1
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audio playback
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audio
noise canceling
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黎晓
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1083—Reduction of ambient noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2410/00—Microphones
    • H04R2410/05—Noise reduction with a separate noise microphone

Definitions

  • the present invention relates to earphones, and more particularly to a noise canceling earphone and a method of reducing headphone noise and distortion.
  • Portable music players are often used on streets with high noise levels or in vehicles such as buses. Together with the music reproduced by the player, external noise can also be heard through the headphones, if you listen to music in the noise, sometimes music It is overwhelmed by noise, so users need to increase the volume to listen to music. Too much volume will cause hearing loss, and the sound leaks from the earphone to the outside, sometimes making people around them feel uncomfortable. Further, even if a high-quality musical tone is reproduced using an earphone, noise entering from the outside may be disturbed, so that the quality of the reproduced sound that the user can hear is degraded.
  • noise-cancelling headphones that can only hear music in the user's ear are popularized by eliminating noise entering from the outside.
  • the earphone In order to eliminate noise in the prior art, the earphone must emit a sound wave having the same amplitude but opposite polarity as the ambient sound appearing at the wearer's ear, the ambient sound wave and the sound wave combination from the earphone, and the two waves cancel each other.
  • the current noise canceling headphone uses an electrical summing circuit to mix the input source signal with the noise signal generated by the noise canceling circuit and inverting the ambient noise.
  • the source signal is passed through an adder and amplifier and then output to the speaker. Both the adder and the amplifier produce noise and distortion.
  • the source signal is passed through an adder and then output to the speaker.
  • the impedance of the adder will reduce the signal source's ability to control the speaker, ie reduce the damping factor of the signal source, which will reduce the sound quality while inverting the noise.
  • the signal is also applied to the adder, which is shunted into the source by the adder, creating interference to the source, which also degrades the sound quality.
  • the present invention provides a noise canceling headphone with high fidelity and reduced distortion and a method of reducing headphone noise and distortion.
  • the present invention provides a noise canceling earphone comprising a first audio playing device connected to a source signal device, a noise canceling system, and a second audio playing device, wherein the second audio playing device is connected to the noise canceling system and plays An anti-noise signal, the first audio playback device and the second audio playback device cooperate to form an acoustic adder.
  • the noise cancellation system includes a microphone and a noise cancellation circuit, and the input end of the noise cancellation circuit is connected to the microphone, and the noise cancellation circuit inputs The outlet is connected to the second audio playback device.
  • the first audio playback device is a first speaker
  • the second audio playback device is a second speaker
  • the first audio playback device is a first audio device installed in the speaker device
  • the second audio playback device is a second audio device installed in the speaker device
  • the noise canceling headphone further includes switching means for controlling an operating state of the first audio playing device and the second audio playing device.
  • the invention also provides a method for reducing headphone noise and distortion, the first audio playback device receives the source signal and plays the same; the noise cancellation system generates an anti-noise signal, and the second audio playback device receives the anti-noise signal and plays the same; The source signal played by the first audio playback device and the anti-noise signal played by the second audio playback device and ambient noise form an acoustic adder.
  • the noise canceling system includes a microphone and a noise canceling circuit, the microphone receiving ambient noise, and the noise canceling circuit generating an anti-noise signal having an opposite phase to the ambient noise amplitude.
  • the earphone has three working states, namely, only the first audio playback device working state, only the second audio playback device working state, the first audio playback device and the second audio playback device simultaneously working state; The user switches between the three working states as needed.
  • the beneficial effects of the present invention are: playing the source signal through the first audio playback device, and the second audio playback device plays an anti-noise signal generated by the noise cancellation system and having an opposite phase to the ambient noise amplitude, so that the source signal, the ambient noise and the anti-noise signal Mixing in the earphones or the human ear canal to form an acoustic adder to counteract the ambient noise, so that the human body only hears the input source signal; and because the noise cancellation system is completely independent of the input source signal on the circuit, It does not increase the distortion and noise of the input source signal.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a conventional earphone
  • FIG. 2 is a circuit diagram of another embodiment of a conventional earphone
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of a noise canceling earphone of the present invention.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of a noise canceling earphone of the present invention.
  • a noise canceling earphone including a first connected to the source signal device 5.
  • the noise cancellation system 3 may include a microphone 31, a noise cancellation circuit 32, an input end of the noise cancellation circuit 32 connected to the microphone 31, and an output end of the noise cancellation circuit 32 and the second audio.
  • the playback device 2 is connected.
  • the first audio playback device 1 is a first speaker 11, and the second audio playback device 2 is a second speaker 12.
  • the first speaker 11 and the second speaker 12 can be mounted on the earphone housing.
  • Within 6 and a microphone 31 can also be mounted within the earphone housing 6.
  • the first audio playback device 1 is a first voice coil installed in the speaker device
  • the second audio playback device 2 is a second microphone installed in the speaker device
  • the microphone 4 can also be mounted in the earphone housing 6.
  • the noise canceling headphone further includes switching means for controlling the operating states of the first audio playback device 1 and the second audio playback device 2.
  • the switching device can turn off the second audio playback device 2, using only the first audio playback device 1.
  • the switch device can turn off the first audio playback device 1 and use only the second audio playback device 2.
  • the first audio playback device 1 and the second audio playback device 2 are simultaneously played only when the user is in a noisy environment, both listening to music and reducing ambient noise.
  • the source signal, the ambient noise, and the anti-noise signal may be mixed and added in the noise canceling earphone or may be in the human ear canal to form an acoustic adder; when the first audio playback device 1 and the second audio playback device 2 are installed At the edge of the earphone casing 6, the sound waves emitted by the first audio playback device 1 and the second audio playback device 2 are directly emitted outside the earphone casing 6, so that the source signal and the anti-noise signal cannot be mixed and added in the earphone casing 6, only
  • the acoustic adder is formed by mixing and adding outside the noise canceling earphone, that is, in the human ear canal.
  • the invention also discloses a method for reducing headphone noise, the first audio playback device 1 receives the source signal and plays the same; the noise cancellation system 3 generates an anti-noise signal, and the second audio playback device 2 receives the anti-noise signal and plays the same
  • the source signal played by the first audio playback device 1 and the anti-noise signal played by the second audio playback device 2 and ambient noise form an acoustic adder.
  • the noise canceling system includes a microphone 31 that receives ambient noise, and a noise canceling circuit 32 that generates an anti-noise signal having an opposite phase to the ambient noise amplitude.
  • the headset has three working states, respectively, only the first audio playback device The working state, only the second audio playing device working state, the first audio playing device and the second audio playing device work simultaneously; the user switches between the three working states as needed.
  • the method for reducing headphone noise of the present invention plays a source signal through a first audio playback device, and the second audio playback device plays an anti-noise signal generated by the noise cancellation system and having an opposite phase to the ambient noise amplitude, so that the source signal, the ambient noise, and the anti-noise signal are
  • the noise-reducing earphones or the human ear canal are mixed and added to form an acoustic adder, thereby offsetting the environmental noise, so that the human body only hears the input source signal, and the sound quality of the source signal is ensured.
  • the source signal can be music or any audio signal.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Headphones And Earphones (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

本发明提供了一种降噪耳机及降低耳机噪音和失真的方法，通过第一音频播放装置播放源信号，第二音频播放装置播放由噪音消除系统产生与环境噪音幅度相等相位相反的反噪声信号，使得源信号、环境噪音和反噪声信号在耳机或人体耳道内混合相加，形成一个声学上的加法器，从而抵消环境噪音，使人体仅听到输入的源信号；而且由于噪音消除系统与输入的源信号在电路上完全独立，因此不会增加输入源信号的失真度和噪音。

Description

降噪耳机及降低耳机噪音和失真的方法
【技术领域】
本发明涉及耳机， 尤其涉及一种降噪耳机及降低耳机噪音和失真的方 法。
【背景技术】
随着便携式音乐播放器的应用， 耳机也广泛普及。 便携式音乐播放器 常常在噪声水平高的大街上或公共汽车等交通工具中使用， 与由播放器再 现的音乐一起， 外部噪声也能穿过耳机被听见、、 如果在噪声中听音乐， 有 时乐音被噪声淹没， 所以用户要提高音量听音乐， 音量过分提高将会造成 人听力受损， 声音从耳机泄漏到外部，有时让周围的人们感到不快。 此外， 即使用耳机再现高音质的乐音， 有时从外部进入的噪声打扰， 使用户能听 到的再现音的质量下降。 因此， 消除从外部进入的噪声， 在用户的耳中只 能听到乐音的噪声消除式耳机正在普及。 现有技术中为了消除噪声， 耳机 必须发射具有与在佩戴者耳朵处出现的环境声音相同的幅度但相反的极性 的声波， 环境声波和来自耳机的声波组合， 两个波彼此相消。 如图 1和图 2 所示， 目前的降噪耳机使用电学上的加法电路， 将输入的源信号与噪声 消除电路产生的与环境噪声反相的噪音信号进行混合。 在图 1中， 源信号 要经过加法器和放大器， 然后输出到扬声器上， 加法器和放大器都将产生 噪音和失真。 在图 2中， 源信号要经过加法器， 然后输出到扬声器上， 加 法器的阻抗将会降低信号源对扬声器的控制能力， 即降低信号源的阻尼系 数， 这将降低音质， 同时反相噪音信号也施加到加法器上， 通过加法器窜 入信号源中， 对信号源形成干扰， 这也将降低音质。
【发明内容】
为了解决现有技术中的问题， 本发明提供了一种具有高保真及减少失 真度的降噪耳机及降低耳机噪音和失真的方法。
本发明提供了一种降噪耳机， 包括与源信号装置相连的第一音频播放 装置、 噪音消除系统、 第二音频播放装置， 所述第二音频播放装置与所述 噪音消除系统相连、 并播放反噪声信号， 所述第一音频播放装置和所述第 二音频播放装置相配合形成声学上的加法器。
作为本发明的进一步改进， 所述噪音消除系统包括麦克风、 噪声消除 电路， 所述噪声消除电路输入端与所述麦克风相连， 所述噪声消除电路输 出端与所述第二音频播放装置相连。
作为本发明的进一步改进， 所述第一音频播放装置为第一扬声器， 所 述第二音频播放装置为第二扬声器。
作为本发明的进一步改进， 所述第一音频播放装置为安装在扬声器装 置中的第一音圏， 所述第二音频播放装置为安装在所述扬声器装置中的第 二音圏。
作为本发明的进一步改进， 所述降噪耳机还包括控制所述第一音频播 放装置和所述第二音频播放装置工作状态的开关装置。
本发明还提供了一种降低耳机噪音和失真方法， 第一音频播放装置接 收源信号、 并进行播放； 噪音消除系统产生反噪声信号， 第二音频播放装 置接收所述反噪声信号并进行播放； 所述第一音频播放装置播放的源信号 与所述第二音频播放装置播放的反噪声信号及环境噪音形成声学上的加法 器。
作为本发明的进一步改进， 所述噪音消除系统包括麦克风和噪声消除 电路， 所述麦克风接收环境噪音， 噪声消除电路产生与所述环境噪音幅度 相等相位相反的反噪声信号。
作为本发明的进一步改进， 耳机具有三种工作状态， 分别为， 仅第一 音频播放装置工作状态、 仅第二音频播放装置工作状态、 第一音频播放装 置和第二音频播放装置同时工作状态； 用户根据需要， 在三种工作状态之 间切换。
本发明的有益效果是： 通过第一音频播放装置播放源信号， 第二音频 播放装置播放由噪音消除系统产生与环境噪音幅度相等相位相反的反噪声 信号，使得源信号、环境噪音和反噪声信号在耳机或人体耳道内混合相加， 形成一个声学上的加法器， 从而抵消环境噪音， 使人体仅听到输入的源信 号； 而且由于噪音消除系统与输入的源信号在电路上完全独立， 因此不会 增加输入源信号的失真度和噪音。
【附图说明】
图 1是现有耳机的一种实施方式电路图；
图 2是现有耳机的另一种实施方式电路图；
图 3是本发明降噪耳机的原理框图；
图 4是本发明降噪耳机的一种实施方式电路图。
【具体实施方式】
如图 3所示， 公开了一种降噪耳机， 包括与源信号装置 5相连的第一 音频播放装置 1、 噪音消除系统 3、 第二音频播放装置 2, 所述第二音频播 放装置 2与所述噪音消除系统 3相连、 并播放反噪声信号， 所述第一音频 播放装置 1和所述第二音频播放装置 2相配合形成声学上的加法器。
如图 4所示，该噪音消除系统 3可以包括麦克风 31、噪声消除电路 32 , 所述噪声消除电路 32输入端与所述麦克风 31相连，所述噪声消除电路 32 输出端与所述第二音频播放装置 2相连。
作为本发明的一个实施例， 该第一音频播放装置 1为第一扬声器 11 , 该第二音频播放装置 2为第二扬声器 12， 该第一扬声器 11和该第二扬声 器 12可以安装在耳机外壳 6内， 而且麦克风 31也可以安装在所述耳机外 壳 6内。
作为本发明的另一个实施例， 该第一音频播放装置 1为安装在扬声器 装置中的第一音圈， 该第二音频播放装置 2为安装在所述扬声器装置中的 第二音圏， 麦克风 4同样也可以安装在该耳机外壳 6内。
该降噪耳机还包括控制该第一音频播放装置 1和该第二音频播放装置 2 工作状态的开关装置。 当使用该降噪耳机时， 如果使用者想要关闭降噪 功能， 只听音乐， 则开关装置可以关闭第二音频播放装置 2， 只使用第一 音频播放装置 1。 如果使用者不想听音乐， 只想降低环境噪音， 则开关装 置可以关闭第一音频播放装置 1 ,只使用第二音频播放装置 2。只有当使用 者处在嘈杂环境中时， 既要听音乐， 又要降低环境噪音时， 才会使所述第 一音频播放装置 1与所述第二音频播放装置 2同时播放。
源信号、 环境噪音和反噪声信号可以在该降噪耳机内或可以在人体耳 道内混合相加， 形成一个声学上的加法器； 当第一音频播放装置 1和第二 音频播放装置 2安装在耳机外壳 6的边缘时， 第一音频播放装置 1和第二 音频播放装置 2发出的音波直接发射到耳机外壳 6外， 因此源信号和反噪 声信号不能在耳机外壳 6内混合相加， 只能在该降噪耳机外即人体耳道内 混合相加形成声学上的加法器。
本发明还公开了一种降低耳机噪音方法， 第一音频播放装置 1接收源 信号、 并进行播放； 噪音消除系统 3产生反噪声信号， 第二音频播放装置 2接收所述反噪声信号并进行播放； 所述第一音频播放装置 1播放的源信 号与所述第二音频播放装置 2播放的反噪声信号及环境噪音形成声学上的 加法器。 所述噪音消除系统包括麦克风 31和噪声消除电路 32, 所述麦克 风 31接收环境噪音， 噪声消除电路 32产生与所述环境噪音幅度相等相位 相反的反噪声信号。 耳机具有三种工作状态， 分别为， 仅第一音频播放装 置工作状态、 仅第二音频播放装置工作状态、 第一音频播放装置和第二音 频播放装置同时工作状态； 用户根据需要， 在三种工作状态之间切换。
本发明降低耳机噪音方法通过第一音频播放装置播放源信号， 第二音 频播放装置播放由噪音消除系统产生与环境噪音幅度相等相位相反的反噪 声信号， 使得源信号、 环境噪音和反噪声信号在该降噪耳机或人体耳道内 混合相加， 形成一个声学上的加法器， 从而抵消环境噪音， 使人体仅听到 输入的源信号， 保证了源信号的音质。
所述源信号可以是音乐或任意音频信号。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若 干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

权利要求书
1.一种降噪耳机， 其特征在于： 包括与源信号装置相连的第一音频播放装 置、 噪音消除系统、 第二音频播放装置， 所述第二音频播放装置与所述 噪音消除系统相连、 并播放反噪声信号， 所述第一音频播放装置和所述 第二音频播放装置相配合形成声学上的加法器。
2. 根据权利要求 1所述的降噪耳机，， 其特征在于： 所述噪音消除系统包 括麦克风、噪声消除电路，所述噪声消除电路输入端与所述麦克风相连， 所述噪声消除电路输出端与所述第二音频播放装置相连。
3. 根据权利要求 1或 2所述的降噪耳机， 其特征在于： 所述第一音频播放 装置为第一扬声器， 所述第二音频播放装置为第二扬声器。
4. 根据权利要求 1或 2所述的降噪耳机， 其特征在于： 所述第一音频播放 装置为安装在扬声器装置中的第一音圏，所述第二音频播放装置为安装 在所述扬声器装置中的第二音圏。
5. 根据权利要求 1或 2所述的降噪耳机， 其特征在于： 所述降噪耳机还包 括控制所述第一音频播放装置和所述第二音频播放装置工作状态的开 关装置。
6. 一种降低耳机噪音和失真的方法， 其特征在于： 第一音频播放装置接收 源信号、 并进行播放； 噪音消除系统产生反噪声信号， 第二音频播放装 置接收所述反噪声信号并进行播放；所述第一音频播放装置播放的源信 号与所述第二音频播放装置播放的反噪声信号及环境噪音形成声学上 的加法器。
7. 根据权利要求 6所述的降低耳机噪音方法， 其特征在于： 所述噪音消除 系统包括麦克风和噪声消除电路， 所述麦克风接收环境噪音， 噪声消除 电路产生与所述环境噪音幅度相等相位相反的反噪声信号。
8. 根据权利要求 7所述的降低耳机噪音方法，其特征在于：耳机具有三种 工作状态， 分别为，仅第一音频播放装置工作状态、仅第二音频播放装 置工作状态、第一音频播放装置和第二音频播放装置同时工作状态；用 户根据需要， 在三种工作状态之间切换。
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