一种主动降噪考试耳机的制作方法

本实用新型属于考试设备领域，涉及一种考试耳机，特别涉及一种主动降噪考试耳机。

背景技术：

现今，听说类考试是作为语音能力的测试手段越来越重要，例如英语听说考试在高考中的比重逐渐增加。在英语听说考试的实施过程中，每个考场通常有30-50名考生同时参加考试，考生之间的间隔距离通常在2米以内，由于听说考试试题和考务的要求，很容易出现一名考生在回答口语问题进行录音时会对正在专注于听力内容的周围考生产生影响。此外，由于考生的心理因素和操作不规范而导致在录音时录入了过多的噪声，这些噪声直接影响了录音质量。因此，录音质量和放音质量对于保证听说类考试的公平公正尤为重要。

主动降噪(ANC)的技术原理是：同频率相位相反的语音信号可以相互抵消。这一技术已经被广泛的应用于耳机产品，用户可以不受外界干扰，获得清晰纯净的声场环境。过去的二十多年来，ANC主要出现在高端包耳式耳机产品中。但随着我国高考考试改革的不断推进，ANC技术在英语听说考试中应用的必要性已经越来越明显。

过去二十年的主动降噪产品无一例外都由锂电池供电，由于锂电池提供的电源具有非常纯净的纹波，因此主动降噪能够获得很好的效果。但应英语考试过程中，为了保证考试耳机的不间断性，要求从USB取电，而USB取电都会引入外部电源纹波而会产生波动。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种主动降噪耳机考试耳机至少，包括开关电路、降噪电路、USB模块、USB音频编码解码模块、电池，以及至少1个音频扬声器组，1个降噪扬声器组，所述音频扬声器组与USB解码编码模块连接，用于音频文件的播放；所述USB模块分别与USB解码编码模块、开关电路连接，所述开关电路的输入端与电池连接，输出端与降噪电、USB模块路连接；所述降噪扬声器组与降噪电路连接，用于产生环境噪声的反向声波。

在本实用新型的实施例中，为了保证扬声器和传声器的电磁隔离以及传声器的指向性，所述音频扬声器组与降噪扬声器组分别位于耳机本体的外侧和内侧上。

在本实用新型的实施例中，所述考试耳机还包括第一传声器组和第二传声器组，所述第一传声器组用于采集考生答题时的语音信号，所述第二传声器组与降噪电路连接，用于采集考场环境噪声。

在本实用新型的实施例中，所述音频扬声器组包括中央声道扬声器，前置左扬声器、右声道扬声器，后置左扬声器、右环绕声道扬声器，及1个重低音声道扬声器。

在本实用新型的实施例中，所述降噪电路包括语音检测模块、控制单元、第一滤波模块、第二滤波模块，所述语音检测模块检测输入信号中的语音信号帧长度和能量；

所述控制单元响应于语音检测模块的语音信号帧长度和能量，控制第一滤波模块和/或第二滤波模块的开启；所述第一滤波模块对输入信号进行主动降噪；所述第二滤波模块对包含有多人声的语音信号进行盲源分离。

特别地，在本实用新型的实施例中，所述第一滤波模块包括广义旁瓣抵消器。

特别地，在本实用新型的实施例中，所述第二滤波模块基于快速不动点方法对输入信号进行处理。

在本实用新型的实施例中，所述电池为锂电池。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型将主动降噪技术运用在考试耳机中，减小了外部环境噪声对考生考试时听取听力题目的影响。

2.通过对降噪电路与USB接口的隔离，解决了ANC电路通过USB取电时的纹波的干扰问题。

3.语音检测和盲源分离进一步提高了录音质量的鲁棒性，减少了考生因为操作不当或心理因素引起的录音质量下降的情况从而提高了听说类考试的公平性。

附图说明

图1是本实用新型的实施例中基本原理框架图；

图2是本实用新型的实施例中包含了第一传声器组和第二传声器组的原理框架图；

图3是说明本实用新型的考试耳机录音降噪过程的图示；

图4是说明降噪电路内部结构与录音过程的图示。

具体实施方式

如图1所示，一种主动降噪耳机考试耳机，至少包括1个音频扬声器组1，1个降噪扬声器组7，开关电路5、降噪电路4、USB模块3，USB音频编码解码模块2、电池6，所述音频扬声器组1与USB解码编码模块连接，用于音频文件的播放；所述USB模块3分别与USB解码编码模块、开关电路5连接，所述开关电路5的输入端与电池6连接，输出端与降噪电、USB模块3路连接；所述降噪扬声器组7与降噪电路4连接，用于产生环境噪声的反向声波。具体地，开关电路5与USB接口的电源触点相连，开关电路5。开关电路5中的开关元件可设置在耳机本体外侧，方便考生切开启降噪电路4。

在本实用新型的一些实施例中，为了保证扬声器和传声器的电磁隔离以及传声器的指向性，所述音频扬声器组与降噪扬声器组分别位于耳机本体的外侧和内侧上。

如图2所示，在本实用新型的实施例中，所述考试耳机还包括第一传声器组81和第二传声器组82，所述第一传声器组81用于采集考生答题时的语音信号，所述第二传声器组82与降噪电路4连接，用于采集考场环境噪声。第一传声器组81、第二传声器组82由包括1个或多个传声器组成。

图3示出了考试耳机的主动降噪过程，即由第二传声器组82录取环境噪音，降噪电路4通过对第二传声器82的传入的信号处理，输出与环境噪声相反的音频信号，再通过降噪扬声器组7发出环境噪声的反向声波。

在本实用新型的实施例中，音频扬声器组1包括多个扬声器可以组成扬声器阵列，从而提高发声效果，提高立体感。所述音频扬声器组1包括中央声道扬声器，前置左扬声器、右声道扬声器，后置左扬声器、右环绕声道扬声器，及1个重低音声道扬声器。

如图4所示，在本实用新型的实施例中，所述降噪电路4包括语音检测模块41、控制单元42、第一滤波模块43、第二滤波模块44，所述语音检测模块41检测由第一传声器组81传入的输入信号中的语音信号帧长度和能量；所述控制单元42响应于语音检测模块的语音信号的帧长度，和能量或幅度，控制第一滤波模块43和/或第二滤波模块44的开启；特别地，控制单元42能自适应响应于以人声发声源的语音信号：当检测到由非第一传声器组81发出的语音信号则开启第二滤波模块44。

所述第一滤波43模块对输入信号进行主动降噪，参考图3或图4，输入信号是指由第一传声器组或第二传声器组传入的电信号；所述第二滤波模块44对包含有多人声的语音信号进行盲源分离。第一滤波模块43、第二滤波模块44、控制单元42可以包括经编程以执行指令的处理器，一个或多个其他装置、电路、模块或其组合。结合本文所示的算法或方法的步骤可以直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或两者的结合来实施。

上述语音检测模块41通过判断语音信号中的语音帧和非语音帧，而语音信号为有色短时平稳信号，频谱较为集中，不同频带存差异，特殊的，在本实用新型的一些实例中，利用幅度谱在频域上的变化的缓急程度来描述语音与噪声的区别，定义1个频带方差来描述幅度谱在频域上的变化趋势。

除了上述在本实用新型的一些实例采用的频带方差来区分语音帧和非语音帧外，将一帧信号的功率谱按照频率的高低分为若干个临界带，每个临界带中功率总和为元素构成的向量成为临界带性特征向量。

在本实用新型的实施例中，所述第一滤波模块43包括广义旁瓣抵消器(GSC)。通常，GSC包括固定波束形成器、阻塞矩阵、自适应模块。传声器器阵列信号经过固定波束形成器后各路信号中目标信号可以近似为在时间对齐。

在本实用新型的实施例中，所述第二滤波模块44基于快速不动点方法对输入信号进行处理。具体地，基于峭度最大的渐进正交化不动点算法。

在上述的实施例中，为了更好的减少纹波，所述电池为锂电池。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不能限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换、改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。