CN116208879B - 具有主动降噪功能的耳机及主动降噪方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种具有主动降噪功能的耳机及主动降噪方法，涉及耳机领域，有益于提升耳机的降噪性能和低频大噪声场景下的鲁棒性，该具有主动降噪功能的耳机包括：主动降噪模块、多个扬声器、多个功率驱动电路以及至少一个参考麦克风；多个功率驱动电路中的任意一个功率驱动电路的输出端至少与多个扬声器中的一个扬声器连接，主动降噪模块连接在多个功率驱动电路的输入端和至少一个参考麦克风之间；至少一个参考麦克风分别用于采集至少一个第一环境噪声信号；主动降噪模块，用于得到至少一个混音音频信号；多个功率驱动电路，用于以各自的输出功率对至少一个混音音频信号进行功率放大处理后，以获得至少一个功率放大后的混音音频信号。

Description

具有主动降噪功能的耳机及主动降噪方法

技术领域

本申请涉及多媒体技术领域，尤其涉及一种具有主动降噪功能的耳机及主动降噪方法。

背景技术

随着科学技术的发展，各种电子设备得到了广泛应用，例如，智能手机、平板电脑、智能电视等等。在使用电子设备时，用户可以通过与电子设备连接的耳机以实现聆听音乐或通话等功能。在外界存在环境噪声时，用户听到的音乐或语音信号的清晰度会受到环境噪声的影响。当环境噪声比较严重时，用户甚至无法听清耳机内的音乐或语音信号，这会影响耳机佩戴者的使用体验。降噪耳机可以降低环境噪声对耳机佩戴者的使用体验的影响。从采用的降噪技术划分，降噪耳机通常可以分为被动降噪耳机和主动降噪耳机。

主动降噪耳机的工作原理是，将耳机麦克风采集到的音频信号，经过处理之后，通过耳机的扬声器播放出来，在耳内产生与环境噪声幅度相等、相位相反的音频信号，以抵消环境噪声，从而使得耳机佩戴者听到的噪声降低。主动降噪耳机可以降低环境噪声对耳机佩戴者的干扰，从而提升音乐或语音信号的清晰度和可懂度。

其中，如何提升耳机降噪的效果，成为一个亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种具有主动降噪功能的耳机及主动降噪方法，可以改善耳机降噪能力，并有益于避免爆破(POP)音产生。

第一方面，本申请实施例提供一种具有主动降噪功能的耳机，该耳机可以包括：主动降噪模块、多个扬声器、多个功率驱动电路以及至少一个参考麦克风。该多个功率驱动电路中的任意一个功率驱动电路的输出端至少与该多个扬声器中的一个扬声器连接，该主动降噪模块连接在该多个功率驱动电路的输入端和该至少一个参考麦克风之间。该至少一个参考麦克风用于采集至少一个第一环境噪声信号。该主动降噪模块，用于根据该至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个反相噪声信号，该至少一个反相噪声信号用于部分抵消或全部抵消环境噪声。该主动降噪模块，还用于对M个下行音频信号和该至少一个反相噪声信号进行混音处理，得到至少一个混音音频信号，M为任意正整数，M个下行音频信号来源于与耳机连接的电子设备。该多个功率驱动电路，用于以各自的输出功率对该至少一个混音音频信号进行功率放大处理后，以获得至少一个功率放大后的混音音频信号。多个扬声器，用于播放至少一个功率放大后的混音音频信号。

示例性的，多个功率驱动电路和多个扬声器可以是一一对应。例如，一个功率驱动电路与一个扬声器连接。多个功率驱动电路和多个扬声器也可以是一对多。例如，一个功率驱动电路与多个扬声器连接。

由此，在第一方面的实现方式中，通过多个功率驱动电路驱动多个扬声器，进行反相噪声信号和下行音频信号的播放。这样，可以使用更多的输出功率，为耳机提供更高的输出能量，从而提升耳机降噪性能。当在低频大噪声场景中使用耳机播放音频时，耳机具有较高的低频输出能力，从而有益于提升耳机在低频大噪声场景中的降噪效果。并且由于耳机的音频信号的输出能力更高，所以主动降噪模块的低频增益可以更低，由此，在低频大噪音场景中，麦克风所拾取到的低频信号在经过主动降噪模块时，并且可以避免POP音产生。这样，可以提升主动降噪消除的低频鲁棒性。

低频大噪声场景可以包括稳态低频大噪声场景和瞬态低频大噪声场景。例如，稳态低频大噪声场景可以是通勤、乘坐飞机等场景。瞬态低频大噪声场景可以是大巴过坎、列车穿梭山洞、关门等场景。

一种可能的设计中，该至少一个反相噪声信号的个数为一个。该主动降噪模块用于分别对该M个下行音频信号和一个反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

这样，相应的，多个功率驱动电路，用于以各自的输出功率对该M个混音音频信号进行功率放大处理后，以获得M个功率放大后的混音音频信号，之后，经该多个扬声器播放M个功率放大后的混音音频信号。

在第一方面的一种可能的设计中，通过多个功率驱动电路以各自的输出功率对M个混音音频信号进行功率放大处理后，经该多个扬声器播放M个功率放大后的混音音频信号，由此，在低频大噪声场景中，可以提升耳机的低频信号输出能力，从而提升低频降噪效果和主动降噪消除的低频鲁棒性。

一种可能的设计中，该主动降噪模块包括第一混音电路、第二混音电路和至少一个前馈(feed-forward，FF)模块，该至少一个FF模块用于根据该至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个前馈反相噪声信号，该第一混音电路用于对该至少一个前馈反相噪声信号进行混音处理，得到该一个反相噪声信号，该第二混音电路用于分别对该M个下行音频信号和该一个反相噪声信号进行混音处理，得到该M个混音音频信号。即，该第二混音电路用于将每个下行音频信号各自和一个反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

一种可能的设计中，该耳机还包括误差麦克风，该主动降噪模块还包括第三混音电路、M个次级通道估计(secondary path estimation，SPE)模块和至少一个反馈(feed-backward，FB)模块；该M个SPE模块的输入端用于接收该M个下行音频信号；该M个SPE模块的输出端分别与该第三混音电路的输入端连接，该第三混音电路的输出端与该至少一个FB模块的输入端连接，该至少一个FB模块的输出端与该第一混音电路连接。该误差麦克风用于采集该多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号。该M个SPE模块和该第三混音电路用于根据该误差麦克风采集的多个扬声器播放的混音音频信号和该第二环境噪声信号，以及M个下行音频信号，得到一个反馈噪声信号。该至少一个FB模块，用于根据该反馈噪声信号，得到至少一个反馈反相噪声信号。该第一混音电路用于对该至少一个前馈反相噪声信号以及该至少一个反馈反相噪声信号进行混音处理，得到该一个反相噪声信号。

与第一环境噪声信号不同，第二环境噪声信号是误差麦克风采集得到的。由于误差麦克风与参考麦克风的位置不同，所以误差麦克风和参考麦克风各自分别对环境噪声进行采集所得到的环境噪声信号不同。

当主动降噪模块通过多个FF模块，或多个FB模块，或多个FF模块和多个FB模块提供一个反相噪声信号时，即并行多路ANC。通过并行多路ANC，可以进一步提升滤波拟合效果，从而提升耳机的降噪性能。另外，通过合理的设置并行多路ANC的滤波参数，以实现分频段拟合，可以提升耳机的主动噪声消除的鲁棒性。

一种可能的设计中，该至少一个反相噪声信号的个数为M个。当M大于1时，该主动降噪模块用于分别对该M个下行音频信号和M个反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

示例性的，M个下行音频信号和M个反相噪声信号可以是一一对应的关系，该主动降噪模块用于分别对M个下行音频信号和相应的反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

在第一方面的一种可能的设计中，通过多个反相噪声信号各自分别混合M个下行音频信号中的一个下行音频信号，以得到M个混音音频信号，之后，多个功率驱动电路以各自的输出功率对M个混音音频信号中一个混音音频信号进行功率放大处理后，并经相应的扬声器播放功率放大后的混音音频信号，由此，可以使用不同的扬声器播放不同的混音音频信号，以充分发挥每一个扬声器在不同频段的优势，从而使得耳机的降噪效果可以在不同频段均有较佳的效果。

一种可能的设计中，M个反相噪声信号包括M个前馈反相噪声信号，该主动降噪模块包括M个FF模块和M个第四混音电路。该M个FF模块各自的输入端与该至少一个参考麦克风连接，该M个FF模块各自的输出端与该M个第四混音电路中的一个混音电路的输入端连接。该M个FF模块用于根据该至少一个第一环境噪声信号，得到该M个前馈反相噪声信号。该M个第四混音电路用于对该M个下行音频信号和相应的前馈反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

每个第四混音电路各自用于对M个下行音频信号中的一个下行音频信号和相应的前馈反相噪声信号进行混音处理，得到每个第四混音电路各自输出的混音音频信号。其中，相应的前馈反相噪声信号是与每个第四混音电路各自的输入端连接的FF模块输出的前馈反相噪声信号。

一种可能的设计中，该耳机还包括误差麦克风，该主动降噪模块还包括第三混音电路、M个SPE模块、M个FB模块、以及M个第五混音电路，该M个SPE模块的输入端用于接收该M个下行音频信号，该M个SPE模块的输出端分别与该第三混音电路的输入端连接，该第三混音电路的输出端与该M个FB模块的输入端连接，该M个FB模块各自的输出端和该M个FF模块各自的输出端与相应的第五混音电路的输入端连接。该误差麦克风用于采集该多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号。该M个SPE模块和该第三混音电路分别用于根据该误差麦克风采集的多个扬声器播放的混音音频信号和该第二环境噪声信号，以及M个下行音频信号，得到一个反馈噪声信号。该M个FB模块，分别用于根据该反馈噪声信号，得到M个反馈反相噪声信号。该M个第五混音电路各自用于对相应的FF模块的前馈反相噪声信号以及相应的FB模块的反馈反相噪声信号进行混音处理，以得到该M个反相噪声信号。该M个第四混音电路用于对该M个下行音频信号和相应的反相噪声信号进行混音处理，以得到M个混音音频信号中的一个混音音频信号。

当主动降噪模块通过多个FF模块，或多个FB模块，或多个FF模块和多个FB模块提供多个反相噪声信号时，即多路ANC。通过多路ANC，可以进一步提升滤波拟合效果，从而提升耳机的降噪性能。多路ANC还可以基于多个扬声器的频率特性合理设置多路ANC的滤波参数，以充分利用不同扬声器的在不同频段的优势，提升耳机在不同频段的降噪性能。另外，通过合理的设置多路ANC的滤波参数，以实现分频段拟合，可以提升耳机的主动噪声消除的鲁棒性。

示例性的，多个扬声器的组合方式可以是低频扬声器和高频扬声器、或者低频扬声器和全频扬声器、或者高频扬声器和全频扬声器等。

一种可能的设计中，当该主动降噪模块包括多个FF模块时，该多个FF模块各自包括的滤波器的频率特性不同。

一种可能的设计中，当该主动降噪模块包括多个FB模块时，该多个FB模块各自包括的滤波器的频率特性不同。

该多个FF模块或该多个FB模块各自包括的滤波器的滤波器参数所表征的频率特性不同。

该频率特性包括至少一个频段范围对应的幅频特性或相频特性。

一种可能的设计中，该多个FF模块各自包括的滤波器的频率范围不同，或者频率范围相同但至少一个频段范围对应的幅频特性或相频特性不同。

一种可能的设计中，该多个FB模块各自包括的滤波器的频率范围不同，或者频率范围相同但至少一个频段范围对应的幅频特性或相频特性不同。

一种可能的设计中，该多个FF模块中的至少一个FF模块，或该多个FB模块中的至少一个FB模块所包括的滤波器的至少一个频段范围内的幅频特性高于全频段范围内除该至少一个频率范围之外的幅频特性。即FF模块或FB模块可以是所包括的滤波器可以是全频段范围的滤波器，且其中部分频段范围具有较好的幅频响应。

一种可能的设计中，该耳机还包括主控制单元MCU，该主控制单元MCU用于确定该主动降噪模块所使用的参数。

一种可能的设计中，该主控制单元MCU用于当声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项发生变化时，根据该声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项，在多组参数中，确定该主动降噪模块所使用的参数；

其中，该声学环境信息用于表示用户的耳道与该耳机所形成的声学环境。

第二方面，本申请实施例提供一种主动降噪方法，该方法包括：获取至少一个参考麦克风采集的至少一个第一环境噪声信号。根据该至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个反相噪声信号。对M个下行音频信号和该至少一个反相噪声信号进行混音处理，得到至少一个混音音频信号。以多个输出功率对该至少一个混音音频信号进行功率放大处理，以获得至少一个功率放大后的混音音频信号，经多个扬声器播放至少一个功率放大后的混音音频信号。

一种可能的设计中，该至少一个反相噪声信号的个数为一个，根据该至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个反相噪声信号，包括：根据该至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个前馈反相噪声信号。对该至少一个前馈反相噪声信号进行混音处理，得到一个反相噪声信号。

一种可能的设计中，该方法还包括：获取误差麦克风采集的该多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号。根据该误差麦克风采集的多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号，以及该M个下行音频信号，得到一个反馈噪声信号。根据该反馈噪声信号，得到至少一个反馈反相噪声信号。对该至少一个前馈反相噪声信号进行混音处理，得到一个反相噪声信号，包括：对该至少一个前馈反相噪声信号以及该至少一个反馈反相噪声信号进行混音处理，得到该一个反相噪声信号。

一种可能的设计中，该至少一个反相噪声信号的个数为M个，当M大于1时，对M个下行音频信号和该至少一个反相噪声信号进行混音处理，得到至少一个混音音频信号，包括：分别对该M个下行音频信号和相应的反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

一种可能的设计中，根据该至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个反相噪声信号，包括：根据该至少一个第一环境噪声信号，得到该M个前馈反相噪声信号。根据该M个前馈反相噪声信号，得到M个反相噪声信号。这里，一种示例，M个前馈反相噪声信号可以作为M个反相噪声信号。

一种可能的设计中，该方法还包括：获取误差麦克风采集的该多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号。根据该误差麦克风采集的多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号，以及M个下行音频信号，得到反馈噪声信号。根据该反馈噪声信号，得到M个反馈反相噪声信号。根据该M个前馈反相噪声信号，得到M个反相噪声信号，包括：分别对该M个反馈反相噪声信号以及相应的前馈反相噪声信号进行混音处理，得到该M个反相噪声信号。

一种可能的设计中，该方法还包括：当声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项发生变化时，根据该声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项，在多组参数中，确定主动降噪模块所使用的参数。

其中，该声学环境信息用于表示用户的耳道与该耳机所形成的声学环境，该主动降噪模块所使用的参数用于生成该至少一个反相噪声信号。

第三方面，本申请实施例提供一种具有主动降噪功能的音频系统，该音频系统可以包括电子设备和如权第一方面或第一方面任一可能的设计所述的耳机，该电子设备与该耳机建立连接。

应当理解的是，本申请的第二方面、第三方面与本申请的第一方面的技术方案一致，各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似，不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例提供的具有主动降噪功能的耳机的具体形态的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的音频系统；

图3为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图；

图5为本申请实施例提供的如图4所示的耳机对应的次级通道(secondary path，SP)响应图；

图6为本申请实施例提供的不同扬声器工作下的ANC降噪曲线对比图；

图7为本申请实施例提供的不同扬声器工作下的FF、FB频响曲线对比图；

图8为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图；

图9为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图；

图10为本申请实施例提供的如图9所示结构的具有主动降噪功能的耳机的滤波频响示意图；

图11为本申请实施例提供的如图9所示结构的具有主动降噪功能的耳机的降噪效果示意图；

图12A为本申请实施例提供的FF模块111和FF模块113的结构示意图；

图12B为本申请实施例提供的FFh、FFl以及FFh+FFl的频率响应示意图；

图13为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图；

图14为本申请实施例提供的不同ANC模式的降噪效果示意图；

图15为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图；

图16为本申请实施例提供的一种ANC主动降噪的简化示意图；

图17为本申请实施例提供的与图16对应的ANC架构的等效示意图；

图18为本申请实施例提供的一种主动降噪方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机及主动降噪方法进行详细地描述。

本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。

此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请实施例的具有主动降噪功能的耳机，可以包括配合用户的左耳使用的左耳机、以及配合用户的右耳使用的右耳机。左耳机和右耳机分别使用主动降噪模块，实现音频播放过程中的主动降噪。具体的，无论是左耳机还是右耳机，都是通过一个数字模拟转换器(digital analogue converter，DAC)和一个功率放大器(power amplifier，PA)驱动耳机的扬声器(speaker)产生与环境噪声幅度相等、相位相反的音频信号(即反相噪声信号)，以抵消环境噪声，达到降低佩戴者听感噪声的目的。由于左耳机和右耳机各自的扬声器(speaker)的输出能力有限，所以扬声器播放的反相噪声信号传播到用户的耳膜处，容易出现低频能量衰减，尤其是对于穿戴上耳机与用户的耳道之间存在泄漏的耳机，如半开放式耳机、头戴式耳机、耳塞偏小的入耳式耳机等。为了能够降低环境中的低频噪声，左耳机和右耳机各自的主动降噪模块会抬升各自麦克风拾取到的低频信号能量，之后通过各自扬声器发出。这种主动降噪方式，在环境中低频能量较小的时候是可行的，但是当环境噪声中的低频能量很大时(例如，通勤、飞机等稳态低频大噪声场景；大巴过坎、列车穿梭山洞、关门等瞬态低频大噪声场景)，由于低频信号能量过大，主动降噪模块抬升麦克风拾取到的低频信号就会导致超过满幅度，从而出现爆破(POP)音等异常。为了避免POP音产生，可以通过限制主动降噪模块抬升麦克风拾取到的低频信号的低频增益，但这会降低低频降噪能力，导致无法抵消环境噪声。

本申请实施例提供具有主动降噪功能的耳机，该具有主动降噪功能的耳机可以包括如上所述的左耳机和右耳机。左耳机、或右耳机、或左耳机和右耳机各自可以包括主动降噪模块、多个扬声器、多个功率驱动电路以及至少一个参考麦克风。通过多个功率驱动电路驱动多个扬声器的方式，提升耳机的音频信号输出能力，从而有益于改善耳机的降噪能力和低频大噪声场景下的鲁棒性，并避免POP音产生。

其中，相较于一个PA，本申请实施例的多个功率驱动电路，可以提供更高的输出功率。在低频大噪音场景中，耳机可以提供更高的低频能力和低频灵敏度，使得耳机具有更大的低频输出能力，从而在低频大噪音场景中实现更好的低频降噪效果。并且，由于耳机的音频信号的输出能力更高，所以主动降噪模块的低频增益可以更低，由此，在低频大噪音场景中，麦克风所拾取到的低频信号在经过主动降噪模块时，可以避免出现削波等原因所导致的POP音。这样，本申请实施例的耳机可以有更好的低频鲁棒性。

其具体实施方式可以参见下述实施例的解释说明。

具有主动降噪功能的耳机的具体形态可以是头戴式、入耳式、或半开放式等。其中，头戴式耳机可以有耳罩式或贴耳式等不同形态的耳机。举例而言，图1为本申请实施例提供的具有主动降噪功能的耳机的具体形态的示意图，如图1所示，本申请实施例的具有主动降噪功能的耳机可以是如图1所示的任一种具体形态，当然可以理解的，其还可以是其他已有耳机形态或者未来耳机形态，本申请实施例不以耳机具体形态作为限制。

具有主动降噪功能的耳机可以与手机、笔记本电脑、手表等电子设备配合使用，处理电子设备的媒体、通话等音频业务，以及其他一些数据业务。例如，该音频业务可以包括为用户播放音乐、录音、视频文件中的声音、游戏中的背景音乐、来电提示音等媒体业务；还可以包括在电话、即时通信应用程序的语音消息、音频通话、视频通话、游戏、语音助手等通话业务场景下，为用户播放对端的语音数据，或采集用户的语音数据发送给对端等。其中，具有主动降噪功能的耳机与手机、笔记本电脑、手表等电子设备的连接方式，可以是有线连接，也可以是无线连接。

示例性的，图2为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的音频系统，如图2所示，该音频系统可以包括具有主动降噪功能的耳机10和电子设备20。该具有主动降噪功能的耳机10的具体结构可以参见下述实施例的解释说明。电子设备20用于对耳机10进行控制、音频信号传输等。

其中，耳机10与电子设备20可以通过有线或无线的方式建立通信连接。例如，可以通过耳机接口与电子设备20通过线路建立有线连接。耳机接口用于连接有线耳机。耳机接口可以是USB接口130，也可以是3.5mm的开放移动电子设备平台(open mobile terminalplatform，OMTP)标准接口，还可以是美国蜂窝电信工业协会(cellulartelecommunications industry association of the USA，CTIA)标准接口。又例如，耳机10也可以通过无线通信模块(例如蓝牙或WLAN等)与电子设备20建立无线连接。

示例性的，上述的电子设备20例如可以为手机、平板电脑、个人计算机(personalcomputer，PC)、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、上网本、可穿戴电子设备(例如，智能手表、智能手环、智能眼镜)、增强现实技术(augmented reality，AR)设备、虚拟现实(virtual reality，VR)设备、车载设备、智能汽车、机器人等，本申请实施例对该电子设备20的具体形式不做特殊限制。

在本申请实施例中，该具有主动降噪功能的音频系统有益于改善降噪性能，并避免POP音产生，从而提升用户使用该音频系统播放音频的使用体验。

下面采用几个具体的实施例对本申请实施例的具有主动降噪功能的耳机进行具体解释说明。

图3为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图，如图3所示，本申请实施例提供的具有主动降噪功能的耳机10可以包括：主动降噪模块11、扬声器模块12、功率驱动模块13以及麦克风模块14。

其中，扬声器模块12可以包括多个扬声器(121、122、……、12N)。功率驱动模块13可以包括多个功率驱动电路(131、132、……、13K)。麦克风模块14可以包括一个或多个麦克风。其中，N为大于1的任意正整数，K为大于1的任意正整数。

其中，多个功率驱动电路(131、132、……、13K)中的任意一个功率驱动电路的输出端至少与多个扬声器(121、122、……、12N)中的一个扬声器连接，主动降噪模块11连接在多个功率驱动电路(131、132、……、13K)的输入端和一个或多个麦克风之间。

一种可实现方式，N＝K，即多个功率驱动电路(131、132、……、13K)中的每一个功率驱动电路各自的输出端与多个扬声器(121、122、……、12N)中的一个扬声器连接。也即，一个功率驱动电路连接一个扬声器。二者是一一对应的关系。

另一种可实现方式，K<N，即多个功率驱动电路(131、132、……、13K)中至少存在一个功率驱动电路的输出端与多个扬声器(121、122、……、12N)中的两个扬声器连接。也即，具有主动降噪功能的耳机中存在一个功率驱动电路连接一个扬声器，也存在一个功率驱动电路连接两个扬声器。二者可以是一一对应的关系，也可以是一对多的关系。

一个或多个麦克风，也称“话筒”，“传声器”，分别用于将声音信号转换为电信号。具体的，该一个或多个麦克风可以包括一个或多个参考麦克风(reference mic)。该一个或多个参考麦克风用于采集外部噪声信号，即采集第一环境噪声信号，并提供给主动降噪模块11，用于实现主动噪声消除(active noise cancellation，ANC)功能。可选的，该一个或多个麦克风还可以包括误差麦克风(error mic)。该误差麦克风用于采集用户的耳道内的噪声信号，即采集第二环境噪声信号。

主动降噪模块11，用于根据一个或多个参考麦克风采集的第一环境噪声信号，得到一个或多个反相噪声信号，该一个或多个反相噪声信号用于部分抵消或全部抵消环境噪声。主动降噪模块11，还用于对M个下行音频信号和该一个或多个反相噪声信号进行混音处理，得到一个或多个混音音频信号。其中，M为任意正整数。M个下行音频信号来源于与耳机连接的电子设备。例如，M个下行音频信号来源于与耳机连接的手机，该连接可以是有线连接，也可以是无线连接。

上述多个功率驱动电路(131、132、……、13K)，用于以各自的输出功率对一个或多个混音音频信号进行功率放大处理后，以获得一个或多个功率放大后的混音音频信号，经多个扬声器(121、122、……、12N)播放一个或多个功率放大后的混音音频信号。

多个功率驱动电路(131、132、……、13K)中任意一个功率驱动电路可以包括一个数字模拟转换器(digital analogue converter，DAC)和一个功率放大器(poweramplifier，PA)。DAC的输入端与主动降噪模块11的输出端连接。DAC的输出端与PA的输入端连接，PA的输出端与一个或多个扬声器的输入端连接。

可选的，如图3中的虚线所示，本申请实施例的具有主动降噪功能的耳机还可以包括微处理器(micro control unit，MCU)191，该MCU 191用于控制、配置或修改主动降噪模块11中的参数。该参数可以是滤波器参数等。

在一些实施例中，本申请实施例的具有主动降噪功能的耳机还可以包括存储模块192，该存储模块192中可以存储多组参数，即多组主动降噪模块11所使用的参数，例如，多组滤波器参数等。

本实施例的具有主动降噪功能的耳机，通过多个功率驱动电路驱动多个扬声器，进行反相噪声信号和下行音频信号的播放。这样，可以使用更多的输出功率，为耳机提供更高的输出能量，从而提升耳机降噪性能。当在低频大噪声场景中使用耳机播放音频时，耳机具有较高的低频输出能力，从而有益于提升耳机在低频大噪声场景中的降噪效果。并且由于耳机的音频信号的输出能力更高，所以主动降噪模块的低频增益可以更低，由此，在低频大噪音场景中，麦克风所拾取到的低频信号在经过主动降噪模块时，可以避免POP音产生。这样，可以提升主动降噪消除的低频鲁棒性。低频大噪声场景可以包括稳态低频大噪声场景和瞬态低频大噪声场景。例如，稳态低频大噪声场景可以是通勤、乘坐飞机等场景。瞬态低频大噪声场景可以是大巴过坎、列车穿梭山洞、关门等场景。

上述图3所示的具有主动降噪功能的耳机可以有不同的可实现结构，以在低频大噪声场景中实现较好的降噪效果。

一种可实现方式，上述反相噪声信号的个数为一个。即主动降噪模块11提供一个反相噪声信号与M个下行音频信号进行混音处理。相应的，主动降噪模块11用于分别对M个下行音频信号和一个反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。多个功率驱动电路(131、132、……、13K)，用于以各自的输出功率对M个混音音频信号进行功率放大处理后，经多个扬声器播放M个功率放大后的混音音频信号。

对于主动降噪模块11提供一个反相噪声信号，主动降噪模块11可以包括第一混音电路、第二混音电路和一个或多个前馈(feed-forward，FF)模块。一个或多个FF模块用于根据一个或多个第一环境噪声信号，得到一个或多个前馈反相噪声信号，第一混音电路用于对一个或多个前馈反相噪声信号进行混音处理，得到一个反相噪声信号，第二混音电路用于分别对M个下行音频信号和一个反相噪声信号进行混音处理，得到所述M个混音音频信号。

在一些实施例中，本申请实施例的具有主动降噪功能的耳机还可以包括误差麦克风。该误差麦克风可以向主动降噪模块11提供采集到的用户的耳道内的音频信号。用户的耳道内的音频信号可以包括一个或多个扬声器播放的混音音频信号，以及耳道内的环境噪声信号(即第二环境噪声信号)。相应的，主动降噪模块11还可以包括第三混音电路、M个次级通道估计(secondary path estimation，SPE)模块和至少一个反馈(feed-backward，FB)模块。M个SPE模块的输入端用于接收M个下行音频信号。M个SPE模块的输出端分别与第三混音电路的输入端连接，第三混音电路的输出端与至少一个FB模块的输入端连接，至少一个FB模块的输出端与第一混音电路连接。

误差麦克风用于采集第二环境噪声信号和多个扬声器播放的混音音频信号。M个SPE模块和第三混音电路用于根据误差麦克风采集的第二环境噪声信号和多个扬声器播放的混音音频信号，以及M个下行音频信号，得到一个反馈噪声信号。至少一个FB模块，用于根据反馈噪声信号，得到至少一个反馈反相噪声信号。第一混音电路用于对至少一个前馈反相噪声信号以及至少一个反馈反相噪声信号进行混音处理，得到一个反相噪声信号。

主动降噪模块11提供一个反相噪声信号与M个下行音频信号进行混音处理的耳机结构，也可以称为单ANC结构或并行ANC结构。单ANC结构中主动降噪模块11可以包括一个FF模块，或者，一个FF模块和一个FB模块，或者，一个FB模块。并行ANC结构中主动降噪模块11可以包括多个FF模块，或者，多个FF模块和一个FB模块，或者，多个FB模块，或者，多个FB模块和一个FF模块，或者，多个FB模块和多个FF模块，其可以根据需求进行合理设置。

当主动降噪模块11包括多个FF模块时，多个FF模块各自包括的滤波器的频率范围可以相同，也可以不同。当主动降噪模块11包括多个FB模块时，多个FB模块各自包括的滤波器的频率范围可以相同，也可以不同。

在一些实施例中，多个FF模块或多个FB模块各自包括的滤波器的滤波器参数所表征的频率特性可以不同。该频率特性可以包括至少一个频段范围对应的幅频特性或相频特性。示例性的，多个FF模块中的至少一个FF模块，或多个FB模块中的至少一个FB模块所包括的滤波器的至少一个频段范围内的幅频特性高于全频段范围内除该至少一个频率范围之外的幅频特性。

示例性的，以具有主动降噪功能的耳机包括一个参考麦克风、两(N＝2)个扬声器、以及两(K＝2)个功率驱动电路为例进行举例说明，图4为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图，如图4所示，本申请实施例提供的具有主动降噪功能的耳机中的主动降噪模块11可以包括FF模块111和FB模块112。第一混音电路包括混音器151。第二混音电路包括混音器161。第三混音电路包括混音器171。本实施例以一个参考麦克风141和一个误差麦克风142，以及一(M＝1)个SPE模块181为例，如图4所示，参考麦克风141的输出端与FF模块111的输入端连接，误差麦克风142的输出端和SPE模块181的输出端分别与混音器171连接。SPE模块的输入端用于接入下行音频信号。混音器171的输出端与FB模块112的输入端连接，FB模块112的输出端和FF模块的输出端分别与混音器151的输入端连接。混音器151的输出端与混音器161的一个输入端连接，混音器161还包括另一个输入端，用于接入下行音频信号。混音器161的输出端分别与功率驱动电路131和功率驱动电路132各自的输入端连接，功率驱动电路131的输出端与扬声器121的输入端连接，功率驱动电路132的输出端与扬声器122的输入端连接。为了方便示意，将功率驱动电路和扬声器直接合并在一起，用带有外围矩形框的扬声器表示功率驱动电路和扬声器。例如，如图4所示的功率驱动电路131和扬声器121，功率驱动电路132和扬声器122。

如图4所述的具有主动降噪功能的耳机还可以包括微处理器(micro controlunit，MCU)191，该MCU 191用于控制、配置或修改FF模块111、FB模块112和SPE模块181中的参数。该参数可以是滤波器参数等。

如图4所示的具有主动降噪功能的耳机的工作原理如下：误差麦克风142采集扬声器121和扬声器122播放的混音音频信号，以及第二环境噪声信号。SPE模块181和混音器171用于从误差麦克风142采集的音频信号(包括上述扬声器121和扬声器122播放的混音音频信号，以及第二环境噪声信号)中减去M个下行音频信号，得到反馈噪声信号。FB模块112用于根据反馈噪声信号，得到一个反馈反相噪声信号。参考麦克风141采集第一环境噪声信号，FF模块111用于根据参考麦克风141采集的第一环境噪声信号，得到一个前馈反相噪声信号。混音器151将反馈反相噪声信号和前馈反相噪声信号进行混音处理，得到反相噪声信号。混音器161对反相噪声信号和下行音频信号进行混音处理，得到一个混音音频信号。混音器161将该混音音频信号分别提供给功率驱动电路131和功率驱动电路132。功率驱动电路131对混音音频信号进行功率放大，并驱动扬声器121播放功率放大后的混音音频信号。功率驱动电路132对混音音频信号进行功率放大，并驱动扬声器122播放功率放大后的混音音频信号。该放大后的混音音频信号中的反相噪声信号用于抵消或部分抵消环境噪声，以起到降噪效果。

上述FF模块111、FB模块112和SPE模块181各自可以包括增益模块、滤波器模块和限幅(limiter)模块。其中，滤波器模块可以是双二阶数字滤波器(Biquad)或无限冲激响应(infinite impulse response，IIR)滤波器或有限冲激响应(finite impulse response，FIR)滤波器等。Biquad滤波器的Z变换传递函数公式(1)如下所示，Biquad滤波器参数本身易于调试，且其结构适合软件、硬件的实现，是ANC中常用的滤波器类型之一。

limiter模块是防止信号溢出的限制模块。limiter模块可以把输出信号幅度限定在一定范围内。示例性的，limiter模块可以通过动态的增益控制，将输出信号限制在定义的阈值水平内。其原理可以简单描述如下，output＝gain*input，当输入信号(input)超过设定的阈值threshold，增益(gain)值会从1快速减小，使输出信号(output)恢复到阈值以下。当输入信号(input)已经在阈值以下之后，增益(gain)值逐渐恢复至1，直至输入信号不受增益压制。通过对信号样点级的实时监测和增益(gain)值大小的不断调整，保证输出信号在阈值范围内，同时保证信号的平滑性。

如图4所示的耳机使用了两个功率驱动电路驱动双喇叭的ANC结构，通过双倍的输出功率，为耳机播放反相噪声信号提供更高的低频能量和低频灵敏度，使耳机具有更大的低频输出能力，从而带来更好的低频降噪效果。

另外，因为耳机的输出能力更高，在FF模块和FB模块对应的低频增益可以更低，遇到低频大噪声信号经过FF、FB滤波模块时，就不容易出现削波等所导致的POP杂音。该ANC结构会有更好的低频鲁棒性。

示例性的，图5为本申请实施例提供的如图4所示的耳机对应的次级通道(secondary path，SP)响应图。次级通道是指从耳机的扬声器到误差麦克风的传递函数。如图5所示，SP11表示耳机信号(即经功率放大后的混音音频信号)同时经过扬声器121和扬声器122之后传播到误差麦克风的路径响应。SP10表示耳机信号只经过扬声器121传播到误差麦克风的路径响应。SP01表示耳机信号只经过扬声器122传播到误差麦克风的路径响应。由图5可以看出，SP11比SP10、SP01具有更高的低频响应增益。

由于为了佩戴舒适性，耳机与人耳之间不会完全密封，会存在一定的泄露，这种泄露会使耳机的SP频响在低频存在衰减，耳机低频输出能力不足。通过本实施例的两个功率驱动电路各自分别驱动一个扬声器，SP11带来的低频增益收益可以改善低频大噪声场景中的降噪效果。

图6为本申请实施例提供的不同扬声器工作下的ANC降噪曲线对比图，图7为本申请实施例提供的不同扬声器工作下的FF、FB频响曲线对比图，分别基于SP11(扬声器121和扬声器122同时工作)、SP10(只有扬声器121工作)、SP01(只有扬声器122工作)进行ANC参数优化，得到主动降噪效果对比曲线如图6所示，优化得到的FF、FB模块对应的滤波器响应曲线如图7中的(a)和(b)所示。从降噪曲线可以看出，SP11对应的低频降噪效果明显好于SP10或SP01的效果。这说明同时使用两个扬声器的SP11低频输出能力高于仅使用其中的任一个扬声器，从而带来更好的低频降噪效果。基于SP11优化得到的FF模块的频响增益在低频更低，在低频噪声环境下，其鲁棒性更强。例如，当出现低频大噪声，如大巴过坎、关门等，该低频大噪声信号被麦克风拾取到，然后经过FF模块和FB模块中的滤波器处理，如果滤波增益越大，就越容易出现POP等杂音，而基于SP11优化得到的FF模块可以避免出现POP等杂音。

本实施例的具有主动降噪功能的耳机，通过两个功率驱动电路各自分别驱动一个扬声器，进行反相噪声信号和下行音频信号的播放。这样，可以为耳机提供更高的输出能量，从而提升耳机降噪性能。当在低频大噪声场景中使用耳机播放音频时，耳机具有较高的低频输出能力和较高的低频灵敏度，从而有益于提升耳机在低频大噪声场景中的降噪效果和主动降噪消除的鲁棒性，并且可以避免POP音产生。

示例性的，在图4所示实施例的基础上，当有两个下行音频信号时，本申请实施例还可以提供如图8所示的耳机结构，图8为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图，如图8所示，本申请实施例提供的具有主动降噪功能的耳机中的第二混音电路包括混音器161和混音器162。第三混音电路包括混音器171和混音器172。耳机包括两(M＝2)个SPE模块，分别为SPE模块181和SPE模块182。如图8所示，参考麦克风141的输出端与FF模块111的输入端连接，误差麦克风142的输出端和SPE模块181的输出端分别与混音器171连接。SPE模块181的输入端用于接入下行音频信号1。混音器171的输出端和SPE模块182的输出端分别与混音器172的输入端连接，SPE模块182的输入端用于接入下行音频信号2。混音器172的输出端与FB模块112的输入端连接，FB模块112的输出端和FF模块的输出端分别与混音器151的输入端连接。混音器151的输出端分别与混音器161的一个输入端和混音器162的一个输入端连接。混音器161还包括另一个输入端，用于接入下行音频信号1。混音器161的输出端与功率驱动电路131的输入端连接，功率驱动电路131的输出端与扬声器121的输入端连接。混音器162还包括另一个输入端，用于接入下行音频信号2。混音器162的输出端与功率驱动电路132的输入端连接，功率驱动电路132的输出端与扬声器122的输入端连接。

如图8所示的具有主动降噪功能的耳机的工作原理如下：误差麦克风142采集扬声器121播放的下行音频信号1和扬声器122播放的下行音频信号2，以及第二环境噪声信号。SPE模块181、SPE模块182、混音器171和混音器172用于从误差麦克风142采集的音频信号(包括扬声器121播放的下行音频信号1和扬声器122播放的下行音频信号2，以及第二环境噪声信号)中减去下行音频信号1和下行音频信号2，得到反馈噪声信号。FB模块112用于根据反馈噪声信号，得到一个反馈反相噪声信号。参考麦克风141采集第一环境噪声信号，FF模块111用于根据参考麦克风141采集的第一环境噪声信号，得到一个前馈反相噪声信号。混音器151将反馈反相噪声信号和前馈反相噪声信号进行混音处理，得到反相噪声信号。混音器161对反相噪声信号和下行音频信号1进行混音处理，得到一个混音音频信号1。混音器161将该混音音频信号1提供给功率驱动电路131。功率驱动电路131对混音音频信号1进行功率放大，并驱动扬声器121播放功率放大后的混音音频信号1。混音器162对反相噪声信号和下行音频信号2进行混音处理，得到一个混音音频信号2。混音器162将该混音音频信号2提供给功率驱动电路132。功率驱动电路132对混音音频信号2进行功率放大，并驱动扬声器122播放功率放大后的混音音频信号。该功率放大后的混音音频信号1和功率放大后的混音音频信号2中的反相噪声信号用于抵消或部分抵消环境噪声，以起到降噪效果。

示例性的，当有两个下行音频信号时，本申请实施例还可以提供如图9所示的耳机结构，图9为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图，如图9所示，本申请实施例提供的具有主动降噪功能的耳机中的主动降噪模块11可以包括FF模块111、FF模块113、FB模块112和FB模块114。第一混音电路包括混音器151、混音器152和混音器153。第二混音电路包括混音器161和混音器162。第三混音电路包括混音器171和混音器172。耳机包括两(M＝2)个SPE模块，分别为SPE模块181和SPE模块182。如图9所示，参考麦克风141的输出端分别与FF模块111和FF模块113各自的输入端连接，误差麦克风142的输出端和SPE模块181的输出端分别与混音器171连接。SPE模块181的输入端用于接入下行音频信号1。混音器171的输出端和SPE模块182的输出端分别与混音器172的输入端连接，SPE模块182的输入端用于接入下行音频信号2。混音器172的输出端分别与FB模块112和FB模块114各自的的输入端连接，FB模块112的输出端和FF模块111的输出端分别与混音器151的输入端连接。FB模块114的输出端和FF模块113的输出端分别与混音器152的输入端连接。混音器151的输出端和混音器152的输出端分别与混音器153的输入端连接。混音器153的输出端分别与混音器161的一个输入端和混音器162的一个输入端连接。混音器161还包括另一个输入端，用于接入下行音频信号1。混音器161的输出端与功率驱动电路131的输入端连接，功率驱动电路131的输出端与扬声器121的输入端连接。混音器162还包括另一个输入端，用于接入下行音频信号2。混音器162的输出端与功率驱动电路132的输入端连接，功率驱动电路132的输出端与扬声器122的输入端连接。

如图9所示的具有主动降噪功能的耳机的工作原理如下：误差麦克风142采集扬声器121播放的下行音频信号1和扬声器122播放的下行音频信号2，以及第二环境噪声信号。SPE模块181、SPE模块182、混音器171和混音器172用于从误差麦克风142采集的音频信号(包括扬声器121播放的下行音频信号1和扬声器122播放的下行音频信号2，以及第二环境噪声信号)中减去下行音频信号1和下行音频信号2，得到反馈噪声信号。FB模块112用于根据反馈噪声信号，得到一个反馈反相噪声信号1。FB模块114用于根据反馈噪声信号，得到一个反馈反相噪声信号2。参考麦克风141采集第一环境噪声信号，FF模块111用于根据参考麦克风141采集的第一环境噪声信号，得到一个前馈反相噪声信号1。FF模块113用于根据参考麦克风141采集的第一环境噪声信号，得到一个前馈反相噪声信号2。混音器151将反馈反相噪声信号1和前馈反相噪声信号1进行混音处理，得到反相噪声信号1。混音器152将反馈反相噪声信号2和前馈反相噪声信号2进行混音处理，得到反相噪声信号2。混音器153将反相噪声信号1和反相噪声信号2进行混音处理，得到反相噪声信号。混音器161对反相噪声信号和下行音频信号1进行混音处理，得到一个混音音频信号1。混音器161将该混音音频信号1提供给功率驱动电路131。功率驱动电路131对混音音频信号1进行功率放大，并驱动扬声器121播放功率放大后的混音音频信号1。混音器162对反相噪声信号和下行音频信号2进行混音处理，得到一个混音音频信号2。混音器162将该混音音频信号2提供给功率驱动电路132。功率驱动电路132对混音音频信号2进行功率放大，并驱动扬声器122播放功率放大后的混音音频信号2。该功率放大后的混音音频信号1和功率放大后的混音音频信号2中的反相噪声信号用于抵消或部分抵消环境噪声，以起到降噪效果。

如图4或图8所示的主动降噪模块的具体结构，包括一个FF模块和一个FB模块，即一路ANC，其很难在整个低、中、高频都有很好的拟合。相较于如图4或图8所示的主动降噪模块的具体结构，图9所示的主动降噪模块包括两个FF模块和两个FB模块，即两路并行ANC。两路并行ANC有益于改善主动降噪模块中滤波器的拟合性能，提升降噪效果，并且可以改善耳机的主动降噪消除的鲁棒性。

举例而言，当如图9所示的主动降噪模块在某个频段拟合出现误差，或者因为耳机声学路径的变化导致拟合的目标曲线产生一定偏移，则可以在保持一路ANC不变的情况下，通过另外一路并行的ANC进行滤波响应的微调，可以使得主动降噪模块的降噪效果得到改善。

如下是并行FF优化的一个举例。针对一款包括如图9所示结构的具有主动降噪功能的耳机，完成FF模块111的参数优化设计，可以得到对应的滤波频响如图10所示，对应的降噪效果如图11中的(a)所示。虽然FF模块111已经获得了不错的降噪效果，但是由于FF模块111中滤波器的个数和阶数有限或滤波器拟合能力有限，FF模块111的滤波频响在某些频段上与目标频响还存在一定差异。因此可以进一步使用并行的FF模块113，对FF模块111的滤波频响中不足的地方进行进一步微调优化，最终FF模块111和FF模块113共同作用的滤波频响与目标频响更为接近，且共同作用下的降噪效果也有明显改善，如图11中的(b)所示。

并行ANC的分频段拟合设计，有益于提升耳机的主动降噪消除的鲁棒性。为了获得低频降噪效果，主动降噪模块中的滤波模块(例如，FF模块111、FF模块113、FB模块112和FB模块114中的滤波模块)往往在低频需要进行增益抬升，以产生足够大的低频反相噪声信号，能够与环境中的低频噪声信号进行叠加抵消。但是环境中存在一些低频大噪声信号场景，如高速行驶的汽车/大巴、大巴过坎、关门声等，这些低频大噪声被麦克风采集进入主动降噪模块中的滤波模块，进一步被滤波模块增益抬升后，就会出现溢出削波问题，从而产生POP等杂音。为了解决这个问题，FF模块111、FF模块113、FB模块112和FB模块114中会有limiter模块，limiter模块会实时监测输入信号的大小，并跟设定的阈值进行比较，若超过设定的阈值的大小，则会使用一个增益值与当前输入信号相乘，保证相乘后的结果满足在阈值以下。其工作原理可简单描述为output＝gain*input，通过对输入信号(input)的实时监测不断调整增益(gain)值的大小，当输入信号值超过设定的阈值(threshold)，gain值会从1快速减小，保证输出信号(output)值快速恢复到阈值以下。当输入信号(input)已经在阈值以下之后，gain值逐渐恢复至1，保证输入信号不受增益压制。由于gain值是直接作用在时域信号上，gain值的减小会导致输出信号在整个频域频段的增益都减小。

对于单个FF模块或单个FB模块的耳机结构，当遇到低频大噪声信号触发限幅(limiter)后，gain值增益会减小，以保证输出信号不会因为削波而出现POP等杂音问题。但由于gain值压制了原始的信号，导致滤波模块输出的反相噪声信号在整个频域频段的输出增益都减小，这会导致整个频段的主动降噪效果均减弱，gain值压制的越多，降噪效果减弱也越大。这种在限幅(limiter)触发过程引起的降噪效果变化也容易被用户感知到，从而带来不好的降噪体验。

本申请实施例的两路并行ANC，可通过主动降噪模块中的滤波参数的分频段拟合设计，提升耳机的主动噪声消除的鲁棒性。以并行FF模块为例，FF模块111和FF模块113各自包括的滤波器的频率特性不同，如图12A所示，FF模块111可以包括增益模块1111、FFh滤波器1112和限幅(limiter)模块1113，FF模块113可以包括增益模块1131、FFl滤波器1132和限幅(limiter)模块1133。使用FFh滤波器1112进行中高频段的目标拟合，保证中高频的降噪，并且在低频段保持低频响增益。使用FFl滤波器1132进行低频段的目标拟合，保证低频段的降噪效果，并且在中高频段保持很低的频响增益。示例性的，结合图12B所示，FFh对应的频率响应曲线是指单独使用FFh滤波器1112的频响曲线，分频点在100Hz左右，FFh滤波器1113可以保证100Hz以上的降噪效果，100Hz以下的增益限制在3dB以下，基本可保证不会出现低频噪声信号过大而触发限幅(limiter)。示例性的，结合图12B所示，FFl对应的频率响应曲线是指单独使用FFl滤波器1132的频响曲线，FFl滤波器1132可以在100Hz以上的增益进行压制，而在100Hz以下的增益进行了20+dB的抬升，以保证低频段的降噪效果。而FFh+FFl对应的频率响应曲线是指本申请实施例的并行ANC的滤波器的频响曲线，由图12B可见，在遇到低频大噪声信号时，由于FFh滤波器1112的低频增益没有抬升，因此不会触发限幅(limiter)，FFh滤波器1112的输出信号不会受到增益压制，而FFl滤波器1132的低频增益因为抬升，会触发限幅(limiter)，FFl滤波器1132的输出信号会受到增益压制。这样整个并行结构的输出，只有低频反相噪声信号输出会受到压制，而中高频反相噪声信号不受影响。所以，并行结构在遇到低频大噪声信号触发限幅(limiter)过程中只有低频的降噪效果会受到影响，相比于单FF方案，更不容易被用户感知到效果变化，拥有更好的降噪体验。

需要说明的是，上述一个并行两路ANC为例进行举例说明，其还可以是并行三路、四路ANC，其实现原理类似，本申请实施例不一一举例说明。

本实施例的具有主动降噪功能的耳机，通过两个功率驱动电路各自分别驱动一个扬声器，进行反相噪声信号和下行音频信号的播放。这样，可以为耳机提供更高的输出能量。当在低频大噪声场景中使用耳机播放音频时，耳机具有较高的低频输出能力和较高的低频灵敏度，从而有益于提升耳机在低频大噪声场景中的降噪效果，并且可以避免POP音产生。通过并行多路ANC，可以提升滤波拟合效果，从而提升耳机的主动降噪性能。另外，通过合理的设置并行多路ANC的滤波参数，以实现分频段拟合，可以提升耳机的主动噪声消除的鲁棒性。

上述图3所示的耳机结构的另一种可实现方式，反相噪声信号的个数为多个，例如M个，M大于1。即主动降噪模块11提供M个反相噪声信号与M个下行音频信号进行混音处理。相应的，主动降噪模块11用于分别对M个下行音频信号和相应的反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。多个功率驱动电路(131、132、……、13K)，用于以各自的输出功率对M个混音音频信号中的一个混音音频信号进行功率放大处理后，经相应的扬声器播放放大后的一个混音音频信号。

在一些实施例中，M个反相噪声信号包括M个前馈反相噪声信号，主动降噪模块11可以包括M个FF模块和M个第四混音电路。M个FF模块各自的输入端与至少一个参考麦克风连接，M个FF模块各自的输出端与M个第四混音电路中的一个混音电路的输入端连接。M个FF模块用于根据至少一个第一环境噪声信号，得到M个前馈反相噪声信号。M个第四混音电路用于对M个下行音频信号和相应的前馈反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

在一些实施例中，具有主动降噪功能的耳机还包括误差麦克风，主动降噪模块还包括第三混音电路、M个SPE模块、M个FB模块以及M个第五混音电路，M个SPE模块的输入端用于接收M个下行音频信号，M个SPE模块的输出端分别与第三混音电路的输入端连接，第三混音电路的输出端与M个FB模块的输入端连接，M个FB模块各自的输出端和M个FF模块各自的输出端与相应的第五混音电路的输入端连接。误差麦克风用于采集第二环境噪声信号和多个扬声器播放的混音音频信号。M个SPE模块和第三混音电路用于根据误差麦克风采集的第二环境噪声信号和多个扬声器播放的混音音频信号，以及M个下行音频信号，得到一个反馈噪声信号。M个FB模块用于根据反馈噪声信号，得到M个反馈反相噪声信号。M个第五混音电路各自用于对相应的FF模块的前馈反相噪声信号以及相应的FB模块的反馈反相噪声信号进行混音处理，以得到M个反相噪声信号。M个第四混音电路用于对M个下行音频信号和相应的反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

主动降噪模块11提供多个反相噪声信号与M个下行音频信号进行混音处理的耳机结构，也可以称为多ANC结构。多ANC结构中不同扬声器由不同的反相噪声信号驱动，换言之，不同的反相噪声信号通过不同的扬声器播放。多ANC结构中主动降噪模块11可以包括多个FF模块，或者，多个FF模块和一个FB模块，或者，多个FB模块，或者，多个FB模块和一个FF模块，或者，多个FB模块和多个FF模块，其可以根据需求进行合理设置。

示例性的，以具有主动降噪功能的耳机包括一个参考麦克风、两(N＝2)个扬声器、以及两(K＝2)个功率驱动电路，两(M＝2)个FF模块为例进行举例说明，图13为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图，如图13所示，本申请实施例提供的具有主动降噪功能的耳机中的主动降噪模块11可以包括FF模块111、FF模块113、FB模块112和FB模块114。主动降噪模块11还可以包括两(M＝2)个第五混音电路和两(M＝2)个第四混音电路。两(M＝2)个第五混音电路中的一个第五混音电路包括混音器154，另一个第五混音电路包括混音器155。两(M＝2)个第四混音电路中的一个第四混音电路包括混音器163，另一个第四混音电路包括混音器164。主动降噪模块11还可以包括第三混音电路和两(M＝1)个SPE模块。第三混音电路包括混音器171和混音器172。两个SPE模块分别为SPE模块181和SPE模块183。如图13所示，参考麦克风141的输出端分别与FF模块111和FF模块113各自的输入端连接，误差麦克风142的输出端和SPE模块181的输出端分别与混音器171连接。SPE模块181的输入端用于接入下行音频信号1。混音器171的输出端和SPE模块182的输出端分别与混音器172的输入端连接，SPE模块182的输入端用于接入下行音频信号2。混音器172的输出端分别与FB模块112和FB模块114各自的的输入端连接，FB模块112的输出端和FF模块111的输出端分别与混音器154的输入端连接。混音器154的输出端与混音器163的输入端连接。混音器163还包括另一个输入端，用于接入下行音频信号1。混音器163的输出端与功率驱动电路131的输入端连接，功率驱动电路131的输出端与扬声器121的输入端连接。FB模块114的输出端和FF模块113的输出端分别与混音器155的输入端连接。混音器155的输出端与混音器164的一个输入端连接。混音器164还包括另一个输入端，用于接入下行音频信号2。混音器164的输出端与功率驱动电路132的输入端连接，功率驱动电路132的输出端与扬声器122的输入端连接。

如图13所示的具有主动降噪功能的耳机的工作原理如下：误差麦克风142采集扬声器121播放的下行音频信号1和扬声器122播放的下行音频信号2，以及第二环境噪声信号。SPE模块181、SPE模块182、混音器171和混音器172用于从误差麦克风142采集的音频信号(包括扬声器121播放的下行音频信号1和扬声器122播放的下行音频信号2，以及第二环境噪声信号)中减去下行音频信号1和下行音频信号2，得到反馈噪声信号。FB模块112用于根据反馈噪声信号，得到一个反馈反相噪声信号1。FB模块114用于根据反馈噪声信号，得到一个反馈反相噪声信号2。参考麦克风141采集第一环境噪声信号，FF模块111用于根据参考麦克风141采集的第一环境噪声信号，得到一个前馈反相噪声信号1。FF模块113用于根据参考麦克风141采集的第一环境噪声信号，得到一个前馈反相噪声信号2。混音器154将反馈反相噪声信号1和前馈反相噪声信号1进行混音处理，得到反相噪声信号1。混音器163将反相噪声信号1和下行音频信号1进行混音处理，得到一个混音音频信号1。混音器163将该混音音频信号1提供给功率驱动电路131。功率驱动电路131对混音音频信号1进行功率放大，并驱动扬声器121播放功率放大后的混音音频信号1。混音器154将反馈反相噪声信号2和前馈反相噪声信号2进行混音处理，得到反相噪声信号2。混音器164对反相噪声信号2和下行音频信号2进行混音处理，得到一个混音音频信号2。混音器164将该混音音频信号2提供给功率驱动电路132。功率驱动电路132对混音音频信号2进行功率放大，并驱动扬声器122播放功率放大后的混音音频信号。该功率放大后的混音音频信号1和功率放大后的混音音频信号2中的反相噪声信号用于抵消或部分抵消环境噪声，以起到降噪效果。

如图13所述的具有主动降噪功能的耳机还可以包括微处理器(micro controlunit，MCU)191，该MCU 191用于控制、配置或修改FF模块111、FF模块113、FB模块112、FB模块114、SPE模块181以及SPE模块182中的参数。

本实施例的耳机具有两路ANC，一路ANC包括FF模块111和FB模块112，另一路ANC包括FF模块113和FB模块114。并且，两个扬声器，即扬声器121和扬声器122各自独立。两路ANC中的一路ANC和功率驱动电路131驱动扬声器121，另一路ANC和功率驱动电路132驱动扬声器122。这样可以充分利用两个扬声器各自的特性，以最大化地发挥每个扬声器在各个频段的优势。

举例而言，扬声器121和扬声器122均为全频段扬声器，其中，扬声器121侧重中低频，即扬声器121的中低频段的频率响应优于其他频段的频率响应。扬声器122侧重中高频，即扬声器122的中高频段的频率响应优于其他频段的频率响应。这样，可以设置上述一路ANC侧重于中低频降噪，另一路ANC侧重于中高频降噪，从而使得上述结构的耳机能够在全频段(例如，低频段、中频段和高频段)均具有较好的降噪效果。例如，中低频段可以是50Hz至500Hz，中高频段可以是500Hz至3.2kHz，其具体频段范围可以根据需求进行合理设置。

示例性的，图14为本申请实施例提供的不同ANC模式的降噪效果示意图，本实施例以扬声器121侧重中低频，扬声器122侧重中高频为例进行举例说明，该扬声器121对应的SP为SP10，该扬声器122对应的SP为SP01。图14中的(a)为只有扬声器121工作情况下的ANC的降噪曲线，这里使用ANC(SP10)表示这种ANC模式。图14中的(b)为只有扬声器122工作情况下的ANC的降噪曲线，这里使用ANC(SP01)表示这种ANC模式。图14中的(c)为主动降噪模块提供一个反相噪声信号同时驱动扬声器121和扬声器122工作情况下的ANC的降噪曲线，即采用如图9所示的耳机结构并且扬声器121和扬声器122同时工作的ANC模式，这里使用ANC(SP10+SP01)表示这种ANC模式。图14中的(d)为主动降噪模块提供两个反相噪声信号分别驱动扬声器121和扬声器122工作情况下的ANC的降噪曲线，即采用如图13所示的耳机结构并且扬声器121和扬声器122同时工作的降噪曲线，这里使用ANC(SP10)+ANC(SP01)表示这种ANC模式。

上述四种ANC模式对应的降噪量统计可以参见表1。结合图14和表1可以看出，ANC(SP10)在中低频具有较好降噪效果，得益于扬声器121是一个中低频响应更好的喇叭。ANC(SP01)在中高频有更好降噪效果，这也是因为扬声器122具有更好的中高频响应特性。ANC(SP10+SP01)的中低频降噪优于单独的ANC(SP10)或ANC(SP01)，中高频降噪性能是介于ANC(SP10)和ANC(SP01)之间。ANC(SP10)+ANC(SP01)则充分吸收了两个扬声器的优势，在中低频段、中高频段的降噪效果都要优于其他模式。因此本实施例的主动降噪模块提供两个反相噪声信号分别驱动扬声器121和扬声器122工作情况下，可以根据扬声器的频率特性优化相应的ANC参数，该ANC参数为主动降噪模块中涉及参数，例如，FF模块、FB模块等模块中的滤波器参数，从而充分不同扬声器在不同频段的优势，提升耳机的降噪性能。

表1不同ANC模式对应的降噪量统计表

需要说明的是，上述两个扬声器还可以有其他不同的组合方式，本申请实施例不以上述举例作为限制。例如，两个扬声器中一个扬声器为低频扬声器，另一个扬声器为高频扬声器。或者，两个扬声器中一个扬声器为低频扬声器，另一个扬声器为全频段扬声器。或者，两个扬声器中一个扬声器为高频扬声器，另一个扬声器为全频段扬声器等。

本实施例的具有主动降噪功能的耳机，通过两个功率驱动电路各自分别驱动一个扬声器，进行反相噪声信号和下行音频信号的播放。这样，可以为耳机提供更高的输出能量。当在低频大噪声场景中使用耳机播放音频时，耳机具有较高的低频输出能力和较高的低频灵敏度，从而有益于提升耳机在低频大噪声场景中的降噪效果，并且可以避免POP音产生。并且，通过两路ANC各自分别驱动一个扬声器，可以充分发挥每一个扬声器在不同频段的频率响应优势，从而使得耳机的ANC功能在不同频段均能取得较优降噪效果。

与图13所示的耳机结构包括一个参考麦克风不同，本申请实施例还提供如图15所示的耳机结构，该耳机可以包括多个参考麦克风，本实施例两个参考麦克风为例进行举例说明，图15为本申请实施例提供的一种具有主动降噪功能的耳机的示意图，如图15所示，耳机包括参考麦克风141和参考麦克风。参考麦克风141的输出端与FF模块111的输入端连接，参考麦克风的输出端与FF模块113的输入端连接，误差麦克风142的输出端和SPE模块181的输出端分别与混音器171连接。SPE模块181的输入端用于接入下行音频信号1。混音器171的输出端和SPE模块182的输出端分别与混音器172的输入端连接，SPE模块182的输入端用于接入下行音频信号2。混音器172的输出端分别与FB模块112和FB模块114各自的的输入端连接，FB模块112的输出端和FF模块111的输出端分别与混音器154的输入端连接。混音器154的输出端与混音器163的输入端连接。混音器163还包括另一个输入端，用于接入下行音频信号1。混音器163的输出端与功率驱动电路131的输入端连接，功率驱动电路131的输出端与扬声器121的输入端连接。FB模块114的输出端和FF模块113的输出端分别与混音器155的输入端连接。混音器155的输出端与混音器164的一个输入端连接。混音器164还包括另一个输入端，用于接入下行音频信号2。混音器164的输出端与功率驱动电路132的输入端连接，功率驱动电路132的输出端与扬声器122的输入端连接。

不同的参考麦克风可以设置在不同的位置，从而可以获取更多外部噪声信号，尤其是对于具有方向性的噪声信号，因此可以提升参考麦克风信号与耳内信号的相关性，从而有利于FF模块优化更好的降噪效果。

在上述任一耳机结构的基础上，耳机还可以包括存储模块，该存储模块可以存储多组参数，以便MCU从中确定主动降噪模块11所使用的参数。MCU可以基于用户操作或自动识别，从多组参数中选择合适的参数，并配置给主动降噪模块11。本申请实施例所涉及的参数具体指ANC参数，即主动降噪模块中的参数，例如，滤波器参数等。示例性的，主控制单元MCU可以用于当声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项发生变化时，根据声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项，在多组参数中，确定主动降噪模块所使用的参数。其中，声学环境信息用于表示用户的耳道与耳机所形成的声学环境。用户降噪需求信息用于表示用户的降噪强弱需求。

多组参数可以是针对不同的需求所设计，如针对不同的人耳/穿戴姿势设计不同的参数(不同泄露需要不同的参数才能达到最佳降噪效果)，或者针对不同的环境噪声设计不同的参数，或者，针对不同的降噪力度强弱设计不同的参数。

(1)针对耳机与人耳形成的不同泄露设计多组参数

对于具有主动降噪功能的耳机，由于耳机与耳道所形成的声学环境会发生变化，不同的声学环境下其对应的最佳参数会不一样。图16为本申请实施例提供的一种ANC主动降噪的简化示意图，如图16所示，耳机在不同耳朵、不同穿戴姿势下，其形成的泄露是不一样的，SP和PP路径也不一样。当PP和SP(多个扬声器就有多个SP)确定时，对应的最佳降噪的ANC参数也可以确定。

图16以一个扬声器和一个反相噪声信号做示意性说明，另一个扬声器并未示出。具体的，用户正常佩戴具有主动降噪功能的耳机时，外界的环境噪声信号会经过耳机的参考麦克风、误差麦克风之后，传播到人耳鼓膜处，被佩戴者听到。参考麦克风会采集来自外界的环境噪声信号，误差麦克风会采集来自外界的环境噪声信号和来自耳机的扬声器播放的下行音频信号，参考麦克风和误差麦克风采集的信号送给主动降噪模块，经过主动降噪模块处理后，输送给扬声器。扬声器播出的反相噪声信号传播到佩戴者耳道内，在到达鼓膜处时，刚好与来外界传播来的环境噪声信号进行幅度相等、相位相反的叠加，减弱环境噪声信号的大小，达到降噪的目的。当图16中所示的PP路径和SP路径(本申请实施例有至少两个扬声器，所以至少有两个SP路径)确定之后，ANC参数也基本可以确定。

图17为本申请实施例提供的与图16对应的ANC架构的等效示意图。如图17所示，外部传来的环境噪声信号，经参考麦克风采集后表示为X，经误差麦克风采集后表示为Derp。外部的环境噪声信号传递到人耳耳膜(eardrum)处采集到的音频信号为Ddrp。PPdrp是外部的环境噪声信号从耳机参考麦克风到人耳耳膜(eardrum)点的传递路径，PPerp是外部的环境噪声信号从耳机参考麦克风到误差麦克风的传递路径，SPerp是耳机的扬声器播放的音频信号到误差麦克风接收到音频信号的传递路径，SPdrp是耳机的扬声器播放的音频信号到人耳耳膜(eardrum)点的传递路径。(本申请实施例至少有两个扬声器，所有对应每个扬声器都存在一个SPerp和SPdrp)。可以理解，Yerp是外部的环境噪声信号和扬声器播放的下行音频信号在误差麦克风处叠加后的音频信号。Ydrp是外部的环境噪声信号和扬声器播放的下行音频信号在人耳耳膜(Eardrum)出叠加后的信号。

根据上述关系，可以得到如下计算公式(2)。

进一步推导可得到如下公式(3)在人耳处的降噪量。

主动降噪模块11中的ANC参数可以是通过优化求解方式得到的ANC参数，例如，通过对主动降噪模块11中的ANC参数的优化，使得上述公式的值最小，即是达到最佳降噪效果。ANC参数的优化求解方式有很多，如时域或频域的FxLMS自适应优化方法、基于目标优化的随机搜索优化算法(如遗传算法、粒子群算法等)、基于Biquad/IIR滤波器参数调优拟合等。ANC参数优化常用的优化算法，均可适用于本申请实施例。

本申请实施例可以采集的在不同人耳或相同人耳不同佩戴姿势下获取的SP频响数据和PP频响数据，通过上述方式分别优化出对应的最佳降噪效果，以得到多组ANC参数，并保存在存储模块中，以供MCU根据声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项，在多组ANC参数中，确定主动降噪模块所使用的ANC参数。

示例性的，根据上述不同人耳的声学泄露的不同，可以得到多组的ANC参数，如当耳机与人耳形成的声学环境处于小耳和中耳中间的泄露对应的PP和SP特性，可优化得到其相对应的最佳ANC参数。当耳机与人耳形成的声学环境处于中耳和大耳中间的泄露对应的PP和SP特性，可优化得到相对应的最佳ANC参数。因此，可以针对不同的声学泄露，分别得到其对应的最佳降噪的ANC参数。

当用户在使用耳机时，便可以根据耳机与当前用户佩戴的泄露量进行匹配，使用多组参数中最佳的那组参数。匹配算法本申请实施例不做具体限制，例如，可以是在手机上提供给用户档位选择的圆盘或者按钮，基于用户的操作在多组ANC参数中选择一组ANC参数。又例如，可以使用匹配检测算法，根据一些明显的特征(如SP特征的不同)的区分和匹配，从多组ANC参数中确定与该特征相匹配的ANC参数。

(2)其他情况下的多组ANC参数

用户在不同的环境中使用具有主动降噪功能的耳机，比如在飞机、地铁、咖啡厅、办公室、商场等，这些场景的环境噪声信号的频谱存在着明显的不同，因此也可以针对不同的环境噪声信号优化得到不同的ANC参数，在存储模块中存储多组ANC参数，保证在不同的场景均有合适的ANC参数与之匹配。

另外，用户在使用具有主动降噪功能的耳机时，也会对降噪强弱有一定的要求，因此，也可以根据不同的降噪强弱要求设计多组ANC参数，以提供给用户降噪强弱的不同选择。

对于上述任一实施例所示的耳机结构，均可以通过上述方式在存储模块中设置多组ANC参数，以提升耳机在不同场景的主动降噪效果，并可以满足不同用户的不同降噪需求。

图18为本申请实施例提供的一种主动降噪方法的流程示意图，该方法可以应用于如上述各个实施例所述的具有主动降噪功能的耳机，如图18所示，本实施例的主动降噪方法可以包括：

步骤1801、获取至少一个参考麦克风采集的至少一个第一环境噪声信号。

步骤1802、根据至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个反相噪声信号。

至少一个反相噪声信号用于部分抵消或全部抵消环境噪声。

一种可实现方式，至少一个反相噪声信号的个数为一个，步骤1802具体可以为，根据至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个前馈反相噪声信号。对至少一个前馈反相噪声信号进行混音处理，得到一个反相噪声信号。

在一些实施例中，上述方法还可以包括：获取误差麦克风采集的多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号。根据误差麦克风采集的多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号，以及M个下行音频信号，得到一个反馈噪声信号。根据反馈噪声信号，得到至少一个反馈反相噪声信号。对至少一个前馈反相噪声信号以及至少一个反馈反相噪声信号进行混音处理，得到一个反相噪声信号。

一种可实现方式，至少一个反相噪声信号的个数为M个，当M大于1时，步骤1802具体可以为，根据至少一个第一环境噪声信号，得到M个前馈反相噪声信号。根据M个前馈反相噪声信号，得到M个反相噪声信号。

在一些实施例中，上述方法还可以包括：获取误差麦克风采集的多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号。根据误差麦克风采集的多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号，以及M个下行音频信号，得到反馈噪声信号。根据反馈噪声信号，得到M个反馈反相噪声信号。分别对M个反馈反相噪声信号以及相应的前馈反相噪声信号进行混音处理，得到M个反相噪声信号。

步骤1803、对M个下行音频信号和至少一个反相噪声信号进行混音处理，得到至少一个混音音频信号。

当有M个反相噪声信号，且M大于1时，可以分别对M个下行音频信号和相应的反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

步骤1804、以多个输出功率对至少一个混音音频信号进行功率放大处理，以获得至少一个功率放大后的混音音频信号，经多个扬声器播放至少一个功率放大后的混音音频信号。

在一些实施例中，上述方法还包括：当声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项发生变化时，根据声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项，在多组参数中，确定主动降噪模块所使用的参数；

其中，声学环境信息用于表示用户的耳道与耳机所形成的声学环境，主动降噪模块所使用的参数用于生成至少一个反相噪声信号。

示例性的，用户降噪需求信息可以从与耳机连接的电子设备处获取。例如，电子设备为手机，手机可以基于用户操作显示包括主动降噪功能开关选项的用户界面，手机在检测到用户在该用户界面的用于开启主动降噪功能的操作时，响应于开启主动降噪功能的操作，可以在用户界面上显示降噪需求调节旋钮，手机在检测到用户在该调节旋钮上的操作时，响应于该调节旋钮上的操作，确定用户降噪需求信息，并发送给与其连接的耳机，耳机基于该用户降噪需求信息在多组参数中，确定主动降噪模块所使用的参数。

本实施例，通过以多个输出功率驱动多个扬声器，进行反相噪声信号和下行音频信号的播放。这样，可以使用更多的输出功率，为耳机提供更高的输出能量，从而提升耳机降噪性能。当在低频大噪声场景中使用耳机播放音频时，耳机具有较高的低频输出能力，从而有益于提升耳机在低频大噪声场景中的降噪效果和主动降噪消除的鲁棒性，并且可以避免POP音产生。低频大噪声场景可以包括稳态低频大噪声场景和瞬态低频大噪声场景。例如，稳态低频大噪声场景可以是通勤、乘坐飞机等场景。瞬态低频大噪声场景可以是大巴过坎、列车穿梭山洞、关门等场景。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的车载终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：快闪存储器、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序指令的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种具有主动降噪功能的耳机，其特征在于，所述耳机包括：

主动降噪模块、多个扬声器、多个功率驱动电路以及至少一个参考麦克风；

所述多个功率驱动电路中的任意一个功率驱动电路的输出端至少与所述多个扬声器中的一个扬声器连接，所述主动降噪模块连接在所述多个功率驱动电路的输入端和所述至少一个参考麦克风之间；

所述至少一个参考麦克风用于采集至少一个第一环境噪声信号；

所述主动降噪模块，用于根据所述至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个反相噪声信号；

所述主动降噪模块，还用于对M个下行音频信号和所述至少一个反相噪声信号进行混音处理，得到至少一个混音音频信号，M为任意正整数，所述M个下行音频信号来源于与所述耳机连接的电子设备；

所述多个功率驱动电路，用于以各自的输出功率对所述至少一个混音音频信号进行功率放大处理后，以获得至少一个功率放大后的混音音频信号；

所述多个扬声器，用于播放所述至少一个功率放大后的混音音频信号。

2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述至少一个反相噪声信号的个数为一个；

所述主动降噪模块用于分别对所述M个下行音频信号和一个反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

3.根据权利要求2所述的耳机，其特征在于，所述主动降噪模块包括第一混音电路、第二混音电路和至少一个前馈FF模块，所述至少一个FF模块用于根据所述至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个前馈反相噪声信号，所述第一混音电路用于对所述至少一个前馈反相噪声信号进行混音处理，得到所述一个反相噪声信号，所述第二混音电路用于分别对所述M个下行音频信号和所述一个反相噪声信号进行混音处理，得到所述M个混音音频信号。

4.根据权利要求3所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括误差麦克风，所述主动降噪模块还包括第三混音电路、M个次级通道估计SPE模块和至少一个反馈FB模块；所述M个SPE模块的输入端用于接收所述M个下行音频信号；所述M个SPE模块的输出端分别与所述第三混音电路的输入端连接，所述第三混音电路的输出端与所述至少一个FB模块的输入端连接，所述至少一个FB模块的输出端与所述第一混音电路连接；

所述误差麦克风用于采集所述多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号；

所述M个SPE模块和所述第三混音电路用于根据所述误差麦克风采集的所述多个扬声器播放的混音音频信号和所述第二环境噪信号，以及所述M个下行音频信号，得到一个反馈噪声信号；

所述至少一个FB模块，用于根据所述反馈噪声信号，得到至少一个反馈反相噪声信号；

所述第一混音电路用于对所述至少一个前馈反相噪声信号以及所述至少一个反馈反相噪声信号进行混音处理，得到所述一个反相噪声信号。

5.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述至少一个反相噪声信号的个数为M个，当M大于1时，所述主动降噪模块用于分别对所述M个下行音频信号和相应的反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

6.根据权利要求5所述的耳机，其特征在于，所述M个反相噪声信号包括M个前馈反相噪声信号，所述主动降噪模块包括M个FF模块和M个第四混音电路；

所述M个FF模块各自的输入端与所述至少一个参考麦克风连接，所述M个FF模块各自的输出端与所述M个第四混音电路中的一个混音电路的输入端连接；

所述M个FF模块用于根据所述至少一个第一环境噪声信号，得到所述M个前馈反相噪声信号；

所述M个第四混音电路用于对所述M个下行音频信号和相应的前馈反相噪声信号进行混音处理，以得到所述M个混音音频信号。

7.根据权利要求6所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括误差麦克风，所述主动降噪模块还包括第三混音电路、M个SPE模块、M个FB模块、以及M个第五混音电路，所述M个SPE模块的输入端用于接收所述M个下行音频信号，所述M个SPE模块的输出端分别与所述第三混音电路的输入端连接，所述第三混音电路的输出端与所述M个FB模块的输入端连接，所述M个FB模块各自的输出端和所述M个FF模块各自的输出端与相应的第五混音电路的输入端连接；

所述误差麦克风用于采集所述多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号；

所述M个SPE模块和所述第三混音电路分别用于根据所述误差麦克风采集的所述多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号，以及所述M个下行音频信号，得到一个反馈噪声信号；

所述M个FB模块用于根据所述反馈噪声信号，得到M个反馈反相噪声信号；

所述M个第五混音电路各自用于对相应的FF模块的前馈反相噪声信号以及相应的FB模块的反馈反相噪声信号进行混音处理，以得到所述M个反相噪声信号；

所述M个第四混音电路用于对所述M个下行音频信号和相应的反相噪声信号进行混音处理，以得到所述M个混音音频信号。

8.根据权利要求3或4或6或7所述的耳机，其特征在于，当所述主动降噪模块包括多个FF模块时，所述多个FF模块各自包括的滤波器的频率特性不同。

9.根据权利要求4或7所述的耳机，其特征在于，当所述主动降噪模块包括多个FB模块时，所述多个FB模块各自包括的滤波器的频率特性不同。

10.根据权利要求8所述的耳机，其特征在于，所述频率特性不同包括频率范围不同，或者频率范围相同但至少一个频段范围对应的幅频特性或相频特性不同。

11.根据权利要求1至7、10任一项所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括主控制单元MCU，所述主控制单元MCU用于确定所述主动降噪模块所使用的参数。

12.根据权利要求11所述的耳机，其特征在于，所述主控制单元MCU用于当声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项发生变化时，根据所述声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项，在多组参数中，确定所述主动降噪模块所使用的参数；

其中，所述声学环境信息用于表示用户的耳道与所述耳机所形成的声学环境。

13.一种主动降噪方法，其特征在于，所述方法包括：

获取至少一个参考麦克风采集的至少一个第一环境噪声信号；

根据所述至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个反相噪声信号；

对M个下行音频信号和所述至少一个反相噪声信号进行混音处理，得到至少一个混音音频信号，M为任意正整数，所述M个下行音频信号来源于与耳机连接的电子设备；

以多个输出功率对所述至少一个混音音频信号进行功率放大处理，以获得至少一个功率放大后的混音音频信号；

经多个扬声器播放所述至少一个功率放大后的混音音频信号。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一个反相噪声信号的个数为一个，所述根据所述至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个反相噪声信号，包括：

根据所述至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个前馈反相噪声信号；

对所述至少一个前馈反相噪声信号进行混音处理，得到一个反相噪声信号。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取误差麦克风采集的所述多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号；

根据所述误差麦克风采集的所述多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号，以及所述M个下行音频信号，得到一个反馈噪声信号；

根据所述反馈噪声信号，得到至少一个反馈反相噪声信号；

所述对所述至少一个前馈反相噪声信号进行混音处理，得到一个反相噪声信号，包括：

对所述至少一个前馈反相噪声信号以及所述至少一个反馈反相噪声信号进行混音处理，得到所述一个反相噪声信号。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一个反相噪声信号的个数为M个，当M大于1时，所述对M个下行音频信号和所述至少一个反相噪声信号进行混音处理，得到至少一个混音音频信号，包括：

分别对所述M个下行音频信号和相应的反相噪声信号进行混音处理，得到M个混音音频信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个第一环境噪声信号，得到至少一个反相噪声信号，包括：

根据所述至少一个第一环境噪声信号，得到M个前馈反相噪声信号；

根据所述M个前馈反相噪声信号，得到M个反相噪声信号。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取误差麦克风采集的所述多个扬声器播放的混音音频信号和第二环境噪声信号；

根据所述误差麦克风采集的所述多个扬声器播放的混音音频信号和所述第二环境噪声信号，以及所述M个下行音频信号，得到反馈噪声信号；

根据所述反馈噪声信号，得到M个反馈反相噪声信号；

根据所述M个前馈反相噪声信号，得到M个反相噪声信号，包括：

分别对所述M个反馈反相噪声信号以及相应的前馈反相噪声信号进行混音处理，得到所述M个反相噪声信号。

19.根据权利要求13至18任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项发生变化时，根据所述声学环境信息、环境噪声或用户降噪需求信息中至少一项，在多组参数中，确定主动降噪模块所使用的参数；

其中，所述声学环境信息用于表示用户的耳道与所述耳机所形成的声学环境，所述主动降噪模块所使用的参数用于生成所述至少一个反相噪声信号。

20.一种具有主动降噪功能的音频系统，其特征在于，所述音频系统包括电子设备和如权利要求1至12任一项所述的耳机，所述电子设备与所述耳机建立连接。