降噪隔音装置、降噪隔音电路以及降噪隔音电路设计方法与流程

本发明涉及声音处理技术领域，具体而言，涉及一种降噪隔音装置、降噪隔音电路以及降噪隔音电路设计方法。

背景技术：

目前，现在的人压力越来越大，需要一个舒适的环境才能入睡，特别需要一个安静、弱光的环境。而现实条件下，通常并不能得到很好的睡眠环境。尤其现在人口越来越多，车辆也越来越多，晚上霓虹灯闪烁，导致噪音影响人们休息，尤其在夜间，马路上的灯也一直亮着，降低睡眠质量。所以睡眠不好的人们会在睡眠之前会采取降噪隔音的手段来保证睡眠不被打搅。

相关技术中，睡眠不好的人们采用的降噪隔音手段，通常是在耳朵上戴耳塞或者耳罩，以通过耳塞或者耳罩进行降噪隔音，保证自己的睡眠状况。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

通过耳塞或者耳罩进行降噪隔音时，耳塞塞在耳朵里时间过长会导致耳部血液循环不畅，使人们很难进入深度睡眠，而且长期如此会导致听力下降；戴着耳罩睡觉不仅会使人们感到不舒适，而且侧睡的时候容易把人弄醒，从而降低了人们的睡眠质量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种降噪隔音装置、降噪隔音电路以及降噪隔音电路设计方法，以保证人们的睡眠质量。

第一方面，本发明实施例提供了一种降噪隔音装置，包括：降噪隔音外壳、多个麦克风、扬声器以及降噪隔音电路；

多个所述麦克风中的各麦克风分别设置在降噪隔音外壳外侧，所述扬声器设置在降噪隔音外壳内侧；所述降噪隔音电路设置在所述降噪隔音外壳内部；

各所述麦克风分别与所述降噪隔音电路连接，所述降噪隔音电路与所述扬声器连接；

所述降噪隔音外壳，用于将所述降噪隔音外壳外侧的空间确定为噪声空间，并将所述降噪隔音外壳内侧的空间确定为降噪空间；所述降噪空间，用于放置枕头，使睡眠中的用户头部位于所述降噪空间内；

所述麦克风，用于采集所述噪声空间的噪声信号，并将采集到的噪声信号发送到降噪隔音电路；

所述降噪隔音电路，用于对所述噪声信号进行降噪隔音处理，得到消噪信号，并将得到的所述消噪信号发送到所述扬声器；

所述扬声器，用于在所述降噪空间内播放消噪信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：所述降噪隔音外壳呈弧形。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：还包括：设置在所述降噪隔音外壳底部的枕头托板；

所述枕头托板，用于放置枕头。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：根据用户平躺后耳朵所在位置，将所述扬声器设置在所述降噪隔音外壳内侧所述耳朵所在位置的对应位置处。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：各所述麦克风均设置在所述降噪隔音外壳外侧的横向中心线上；所述麦克风的数量不少于所述扬声器的数量。

第二方面，本发明实施例提供了一种降噪隔音电路，应用在上述的降噪隔音装置中，包括：依次连接的模数转换电路、滤波电路、以及数模转换电路；

所述模数转换电路，还与各麦克风分别连接，用于对麦克风采集的噪声信号进行模数转换，并将模数转换后的噪声信号传输给所述滤波电路；

所述滤波电路，用于对模数转换后的噪声信号进行降噪隔音处理，得到消噪信号，并将得到的所述消噪信号传输到所述数模转换电路；

所述数模转换电路，还与所述扬声器连接，用于对所述消噪信号进行数模转换，并把数模转换后的消噪信号传输给所述扬声器。

第三方面，本发明实施例提供了一种降噪隔音电路设计方法，用于设计上述的降噪隔音电路，包括：

获取降噪隔音装置中各麦克风采集的第一噪声信号；

获取所述消噪点的第二噪声信号；其中，所述消噪点位于所述降噪隔音外壳内侧降噪空间的中心位置处；

根据获取到的所述第一噪声信号和所述第二噪声信号，得到降噪隔音电路的传递函数；

根据降噪隔音电路的传递函数和扬声器的数量，确定扬声器输出的消噪信号，以通过得到的消噪信号对降噪隔音电路进行设计。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中：根据获取到的所述第一噪声信号和所述第二噪声信号，得到降噪隔音电路的传递函数，包括：

根据获取到的所述第一噪声信号和所述第二噪声信号，通过最小二乘辨识类的方法分别建立各麦克风到所述消噪点的第一电气传递函数；

建立所述降噪隔音装置中扬声器的第二电气传递函数；

根据所述第一电气传递函数和所述第二电气传递函数，得到所述降噪隔音电路的传递函数。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第二种可能的实施方式，其中：建立所述降噪隔音装置中扬声器的第二电气传递函数，包括：

向所述扬声器传输电信号，使得所述扬声器向外发出输出信号；

获取所述扬声器发出的所述输出信号；

根据所述电信号和所述输出信号，通过最小二乘辨识类的方法建立所述扬声器的第二电气传递函数。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第三种可能的实施方式，其中：降噪隔音电路的传递函数

其中，n表示麦克风的数量，g1、g2…gn表示各麦克风到消噪点的第一电气传递函数，s表示第二电气传递函数，wt1、wt2…wtn表示各麦克风的第一电气传递函数的权重函数。

本发明实施例提供的降噪隔音装置、降噪隔音电路以及降噪隔音电路设计方法，通过具有降噪隔音外壳、麦克风、扬声器以及降噪隔音电路的降噪隔音装置将人们所在空间划分为噪声空间和降噪空间，而降噪空间中可以放置枕头，使睡眠中的用户头部位于上述降噪空间内，与相关技术中通过耳塞或者耳罩进行降噪隔音的方式相比，无需用户塞入耳塞或者带耳罩就可以避免睡眠过程中被外界干扰，保证了睡眠质量；而且避免了通过耳塞或者耳罩进行降噪隔音时导致的耳部血液循环不畅、人们很难进入深度睡眠、以及听力下降的缺陷。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1所提供的一种降噪隔音装置的降噪隔音外壳内侧的结构示意图；

图2示出了本发明实施例1所提供的一种降噪隔音装置的降噪隔音外壳外侧的结构示意图；

图3示出了本发明实施例1所提供的一种降噪隔音装置中，降噪隔音电路的具体结构示意图；

图4示出了本发明实施例2所提供的降噪隔音电路设计方法的执行主体服务器的结构示意图；

图5示出了本发明实施例2所提供的降噪隔音电路设计方法中，降噪隔音电路的测试场景的示意图；

图6示出了本发明实施例2所提供的降噪隔音电路设计方法的流程图。

图标：100-降噪隔音外壳；102-麦克风；104-扬声器；106-枕头托板；300-模数转换电路；302-滤波电路；304-数模转换电路；200-服务器；201-存储器；202-处理器；203-网络模块；221-操作系统；222-服务模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，睡眠不好的人们采用的降噪隔音手段，通常是在耳朵上戴耳塞或者耳罩，以通过耳塞或者耳罩进行降噪隔音，保证自己的睡眠状况。通过耳塞或者耳罩进行降噪隔音时，耳塞塞在耳朵里时间过长会导致耳部血液循环不畅，使人们很难进入深度睡眠，而且长期如此会导致听力下降；戴着耳罩睡觉不仅会使人们感到不舒适，而且侧睡的时候容易把人弄醒，从而降低了人们的睡眠质量。基于此，本申请提供的一种降噪隔音装置、降噪隔音电路以及降噪隔音电路设计方法。

需要注意的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参见图1-2所示的降噪隔音装置的降噪隔音外壳100内侧以及外侧的结构示意图，本实施例提出一种降噪隔音装置，包括：降噪隔音外壳100、多个麦克风102、扬声器104以及降噪隔音电路(图中未示出)。

多个上述麦克风102中的各麦克风102分别设置在降噪隔音外壳100外侧，上述扬声器104设置在降噪隔音外壳100内侧；上述降噪隔音电路设置在上述降噪隔音外壳100内部。

各上述麦克风102分别与上述降噪隔音电路连接，上述降噪隔音电路与上述扬声器104连接。

上述降噪隔音外壳100，用于将上述降噪隔音外壳100外侧的空间确定为噪声空间，并将上述降噪隔音外壳100内侧的空间确定为降噪空间；上述降噪空间，用于放置枕头，使睡眠中的用户头部位于上述降噪空间内。

上述麦克风102，用于采集上述噪声空间的噪声信号，并将采集到的噪声信号发送到降噪隔音电路。在降噪隔音装置中设置多个麦克风，可以更准确的测量噪声信号，有助于噪声传播模型的建立。

在一个实施方式中，参见图2所示的降噪隔音装置的降噪隔音外壳100外侧的示意图，各上述麦克风102均设置在上述降噪隔音外壳100外侧的横向中心线(图2中的虚线)上；而且上述麦克风的数量不少于上述扬声器的数量。

当降噪隔音装置中设置有3个麦克风102时，扬声器的数量最多只能有3个。

上述降噪隔音电路，用于对上述噪声信号进行降噪隔音处理，得到消噪信号，并将得到的上述消噪信号发送到上述扬声器104。

上述扬声器104，用于在上述降噪空间内播放消噪信号。

在一个实施方式中，如图1所示的降噪隔音装置的降噪隔音外壳100内侧的结构示意图，在降噪隔音装置的降噪隔音外壳100内侧放置2个或多个扬声器，可以更全面精准的消除噪声。

在一个实施方式中，降噪隔音装置设置有2个扬声器104。

优选地，可以根据人体工程学，根据用户平躺后耳朵所在位置，将2个上述扬声器104设置在上述降噪隔音外壳100内侧上述耳朵所在位置的对应位置处。保证了用户使用降噪隔音装置的使用的舒适性。

为了保证用户的头部在睡眠中能够完全位于上述降噪隔音外壳100内侧的上述降噪空间内，保证降噪隔音装置在使用过程中具有良好的隔音降噪效果，如图1所示，上述降噪隔音外壳100呈弧形。

当然，降噪隔音外壳100还可以采用其他具有良好隔音降噪效果的形状，这里不再一一赘述。

为了更好地使用户可以在降噪隔音装置内放置枕头，本实施例提出的降噪隔音装置，还包括：设置在上述降噪隔音外壳100底部的枕头托板106。上述枕头托板106，用于放置枕头。

在通过以上内容对降噪隔音装置的结构和组成进行描述之后，通过以下内容对降噪隔音装置的组成和功能做进一步描述。

参见图3所示的降噪隔音电路的结构示意图，本实施例还提出一种降噪隔音电路，应用在上述降噪隔音装置中，该降噪隔音电路包括：依次连接的模数转换电路300、滤波电路302、以及数模转换电路304。

上述模数转换电路300，还与各麦克风分别连接，用于对麦克风采集的噪声信号进行模数转换，并将模数转换后的噪声信号传输给上述滤波电路。

上述滤波电路302，用于对模数转换后的噪声信号进行降噪隔音处理，得到消噪信号，并将得到的上述消噪信号传输到上述数模转换电路304。

上述数模转换电路304，还与上述扬声器连接，用于对上述消噪信号进行数模转换，并把数模转换后的消噪信号传输给上述扬声器。

模数转换电路300、滤波电路302、以及数模转换电路304可以分别采用现有的任何可以实现模数转换、滤波、以及数模转换的芯片或者集成电路，这里不再一一赘述。

综上所述，本实施例提供的降噪隔音装置和降噪隔音电路，通过具有降噪隔音外壳、麦克风、扬声器以及降噪隔音电路的降噪隔音装置将人们所在空间划分为噪声空间和降噪空间，而降噪空间中可以放置枕头，使睡眠中的用户头部位于上述降噪空间内，与相关技术中通过耳塞或者耳罩进行降噪隔音的方式相比，无需用户塞入耳塞或者带耳罩就可以避免睡眠过程中被外界干扰，保证了睡眠质量；而且避免了通过耳塞或者耳罩进行降噪隔音时导致的耳部血液循环不畅、人们很难进入深度睡眠、以及听力下降的缺陷。

实施例2

本实施例提出一种降噪隔音电路设计方法，用于设计上述实施例1提出的降噪隔音电路，上述降噪隔音电路设计方法的执行主体是服务器。

图4示出了种可应用于上述降噪隔音电路设计方法的服务器的结构框图。如图4所示，服务器200包括：存储器201、处理器202以及网络模块203。

具体地，存储器201可用于存储软件程序以及模块，如本实施例中的降噪隔音电路设计方法对应的程序指令/模块，处理器202通过运行存储在存储器201内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本实施例提出的降噪隔音电路设计方法。存储器201可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。进一步地，上述软件程序以及模块还可包括：操作系统221以及服务模块222。其中操作系统221，例如可为linux、unix、windows，其可包括各种用于管理系统任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动，并可与各种硬件或软件组件相互通讯，从而提供其他软件组件的运行环境。服务模块222运行在操作系统221的基础上，并通过操作系统221的网络服务监听来自网络的请求，根据请求完成相应的数据处理，并返回处理结果给客户端。也就是说，服务模块222用于向客户端提供网络服务。

网络模块203用于接收以及发送网络信号。上述网络信号可包括无线信号或者有线信号。

可以理解，图4所示的结构仅为示意，服务器200还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。另外，上述服务器还可以包括多个具体不同功能的子服务器。

为了使服务器能够确定降噪隔音电路的设计标准，需要根据服务器和降噪隔音装置搭建降噪隔音电路的测试场景。

参见图5所示的降噪隔音电路的测试场景的示意图，在测试场景中，在噪隔音装置的降噪隔音外壳100外侧设置有3个麦克风102，并在距离降噪隔音外壳100外侧一定距离处设置声源。

上述声源与服务器连接，用于在测试过程中将服务器产生的噪音播放出来。

服务器分别与噪隔音装置中的各麦克风连接，并在降噪空间内通过实验确定降噪空间内的消噪点，在消噪点处设置与服务器连接的噪音采集模块，以采集消噪点处的噪音。

服务器还可以与噪隔音装置中的扬声器(图5中未示出)连接，从而可以通过检测，确定扬声器的传递函数，而且，服务器可以把测试过程中对噪声信号处理后得到的消噪信号传递到扬声器中，从而通过扬声器播放测试过程中的消噪信号，以测量消噪效果。

上述噪音采集模块，可以使用麦克风、或者录音笔等能够对噪音进行采集的设备，这里不再一一赘述。

参见图6所示的降噪隔音电路设计方法的流程图，本实施例提出的降噪隔音电路设计方法包括以下步骤：

步骤600、获取降噪隔音装置中各麦克风采集的第一噪声信号。

步骤602、获取上述消噪点的第二噪声信号。

其中，上述消噪点位于上述降噪隔音外壳内侧降噪空间的中心位置处。

步骤604、根据获取到的上述第一噪声信号和上述第二噪声信号，得到降噪隔音电路的传递函数。

具体地，上述步骤604包括以下步骤(1)至步骤(3)：

(1)根据获取到的上述第一噪声信号和上述第二噪声信号，通过最小二乘辨识类的方法分别建立各麦克风到上述消噪点的第一电气传递函数；

(2)建立上述降噪隔音装置中扬声器的第二电气传递函数；

(3)根据上述第一电气传递函数和上述第二电气传递函数，得到上述降噪隔音电路的传递函数。

其中，上述步骤(2)具体包括以下步骤(21)至步骤(23)：

(21)向上述扬声器传输电信号，使得上述扬声器向外发出输出信号。

(22)获取上述扬声器发出的上述输出信号。

(23)根据上述电信号和上述输出信号，通过最小二乘辨识类的方法建立上述扬声器的第二电气传递函数。

上述降噪隔音电路的传递函数

其中，n表示麦克风的数量，g1、g2…gn表示各麦克风到消噪点的第一电气传递函数，s表示第二电气传递函数，wt1、wt2…wtn表示各麦克风的第一电气传递函数的权重函数。

步骤606、根据降噪隔音电路的传递函数和扬声器的数量，确定扬声器输出的消噪信号，以通过得到的消噪信号对降噪隔音电路进行设计。

具体地，扬声器输入的消噪信号为：h/m。其中，m表示扬声器的数量。

综上所述，本实施例提供的降噪隔音电路设计方法，通过获取降噪隔音装置中各麦克风采集的第一噪声信号、以及消噪点的第二噪声信号得到降噪隔音电路的传递函数，并根据降噪隔音电路的传递函数和扬声器的数量，确定扬声器输出的消噪信号，以通过得到的消噪信号对降噪隔音电路进行设计，从而通过简单的操作就可以确定降噪隔音电路的设计规格，并使设计出来的降噪隔音电路具有很好的降噪隔音效果。

本发明实施例所提供的进行降噪隔音电路设计方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

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，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，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，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通信接口，装置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，在本发明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。

所述功能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，本发明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)执行本发明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：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。