具体实施方式

应用场景概述

在主动降噪耳机中，滤波器的降噪参数(即滤波器系数)可以通过离线设计或者在线设计的方式确定。其中，离线设计是指滤波器系数在耳机出厂之前已经被确定，出厂之后无法再次调整；在线设计是指耳机内的主动降噪系统能够在用户使用阶段对滤波器系数进行调整以使其更加贴合实际的噪声环境。

无论采用哪一种滤波器设计方式，在确定或者调整滤波器系数的过程中，都可以利用参考麦克风采集到的原始噪声信号以及误差麦克风采集到的误差噪声信号，将二者输入自适应模块，通过自适应计算过程逐渐调整滤波器系数，并在误差噪声信号实现收敛时确定最优的滤波器系数。

例如，图1所示为一种采用自适应算法的主动降噪系统，其中自适应算法可以采用LMS(Least Mean Square，最小均方)算法。该主动降噪系统包括：参考麦克风110、滤波器120、扬声器(未图示)、误差麦克风130以及自适应模块140。

此外，图1中虚线所示的路径代表除电路以外的声信号的传播路径，具体包括参考麦克风110到误差麦克风130之间的空间形成的初级路径(传递函数为P)，以及，扬声器本身与扬声器到误差麦克风130之间的空间共同构成的次级路径(传递函数为G)。

如图1所示，参考麦克风110处的原始噪声通过初级路径传递至误差麦克风130所在空间点。与此同时，参考麦克风110采集到原始噪声后将其转换为原始噪声信号d(n)并传输至滤波器120；滤波器120根据原始噪声信号d(n)，基于滤波器系数W计算得到与原始噪声信号d(n)相位相反的降噪信号y(n)，并将其输出至扬声器；扬声器基于降噪信号y(n)播放降噪声波，使得降噪声波被传递至误差麦克风130所在空间点。也就是说，降噪信号y(n)被滤波器120输出后，经次级路径被传递至误差麦克风130所在空间点。此时，原始噪声信号d(n)与降噪信号y(n)分别经过不同的路径传递至误差麦克风130处形成叠加，使得误差麦克风130采集到二者之间的误差(即误差信号e(n))。

此外，为了对滤波器系数W进行调整，参考麦克风110将原始噪声信号d(n)传送至自适应模块140；误差麦克风130将误差信号e(n)传送至自适应模块140。基于原始噪声信号d(n)和误差信号e(n)，自适应模块140对滤波器系数W进行迭代更新，最终确定最优的滤波器系数。

然而，从上述描述可以理解，与从参考麦克风110直接被输入至自适应模块140的原始噪声信号d(n)不同，误差信号e(n)是在降噪信号y(n)经过次级路径到达误差麦克风130所在空间点之后才能被误差麦克风130采集到的。因此，如图1所示，与原始噪声信号d(n)同时被自适应模块140接收到的误差信号并不是与d(n)相对应的e(n)，而是与采集时间早于d(n)的原始噪声信号d(n’)相对应的误差信号e(n’)。也就是说，在现有技术中，作为自适应模块140的计算基础的两个输入信号并不是相互准确对应的，如果根据这样的输入信号对滤波器系数进行调整，便会导致主动降噪系统的稳定性被削弱，严重时甚至可能发生系统宕机导致无法进行主动降噪。

为了解决上述现有的主动降噪技术所面临的问题，本申请的实施例旨在提供一种主动降噪方法、装置及主动降噪耳机，通过对自适应模块的两个输入信号(原始噪声信号和误差信号)之间的时间差进行修正，实现提高主动降噪系统的稳定性进而实现最优化降噪。

示例性系统

图2所示为本申请一实施例所提供的一种示例性的主动降噪系统200的示意图。该系统包括：参考麦克风210、处理器220、扬声器230以及误差麦克风240，其中，处理器220包括滤波器221、自适应模块222以及次级路径逆估计单元223。

具体地，参考麦克风210设于耳机外壳上，用于采集原始噪声信号；滤波器221用于接收来自参考麦克风210的原始噪声信号，并根据原始噪声信号和滤波器系数计算得到降噪信号后，将降噪信号发送至扬声器230；扬声器230用于根据接收到的降噪信号播放降噪声波；误差麦克风240设于靠近用户耳道的位置，用于采集误差信号(即传递至误差麦克风240所在空间点的原始噪声信号与降噪信号之间的误差)；自适应模块222用于接收来自参考麦克风210的原始噪声信号与来自误差麦克风240的误差信号，并根据原始噪声信号与误差信号对滤波器系数进行更新，以获得最优的滤波器系数。

应当理解，图2中虚线所示的路径代表除电路以外的声信号的传播路径。具体地，在耳机内，参考麦克风210到误差麦克风240之间的空间形成初级路径，扬声器230本身与扬声器230到误差麦克风240之间的空间共同构成次级路径。在主动降噪的过程中，原始噪声经初级路径传递至误差麦克风240处，降噪信号经次级路径传递至误差麦克风240处，二者在误差麦克风240处叠加后形成误差信号。

此外，如图2所示，在本申请的实施例提供的主动降噪系统200中，处理器220还包括次级路径逆估计单元223。具体地，次级路径逆估计单元223设于误差麦克风240与自适应模块222之间，当误差麦克风240向自适应模块222发送误差信号时，次级路径逆估计单元223用于对误差信号进行提前处理，得到预估误差信号，并将预估误差信号输入至自适应模块222。

示例性方法

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员基于本申请中的实施例获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图3所示为本申请一实施例提供的主动降噪方法的流程示意图。该方法例如可以由主动降噪系统200中的处理器220执行。如图3所示，该方法包括：

S310：通过参考麦克风采集原始噪声信号。

S320：通过误差麦克风采集误差信号。

其中，误差信号包括传递至误差麦克风所在空间点的原始噪声信号与降噪信号之间的误差，降噪信号是根据原始噪声信号及初始滤波器系数确定的。

具体地，在参考麦克风于第一时刻采集到原始噪声信号d(n)之后，滤波器可以基于d(n)与初始滤波器系数(即待调整的滤波器系数)，计算得到对应于d(n)的降噪信号y(n)，并将其输出至次级路径。y(n)经过次级路径到达误差麦克风所在空间点，使得误差麦克风于第二时刻采集到对应于d(n)和y(n)的误差信号e(n)。

在此过程中，受到次级路径的延时影响，误差麦克风采集到误差信号e(n)的第二时刻必然晚于参考麦克风采集到原始噪声信号d(n)的第一时刻。

S330：将误差信号输入非因果的次级路径逆估计单元，得到预估误差信号。

其中，次级路径逆估计单元用于模拟次级路径的逆。

在第一时刻，误差麦克风采集到的误差信号并不是与d(n)相对应的误差信号e(n)，而是对应于早于d(n)被采集到的原始噪声信号d(n’)的误差信号e(n’)。此时如果将误差信号e(n’)直接输入自适应模块，那么自适应模块将基于相互不对应的e(n’)和d(n)进行计算，从而导致系统稳定性较差。如前所述，导致这一现象的就是次级路径所造成的延时。

因此，如果能够基于第一时刻采集到的e(n’)，在第一时刻提前得到原本在第二时刻才能采集到的e(n)，那么就可以在第一时刻将e(n)与原始噪声信号d(n)输入至自适应模块，从而使自适应模块同时接收到在时间上相互对应的d(n)和e(n)。

具体地，本发明的实施例中，在误差麦克风与自适应模块之间可以设置次级路径逆估计单元。次级路径逆估计单元用于模拟次级路径的逆，“抵消”掉次级路径的影响。在接收到误差麦克风于第一时刻采集到的误差信号e(n’)后，次级路径逆估计单元可以对误差信号e(n’)进行提前处理，即通过事先预测得到用于模拟真实的误差信号e(n)的预估误差信号e’(n)，并在第一时刻将预估误差信号e’(n)输入自适应模块，从而使误差信号与原始噪声信号在时间上相互“对齐”，从而消除次级路径带来的影响。

S340：根据原始噪声信号和预估误差信号，确定滤波器系数。

自适应模块接收到原始噪声信号和预估误差信号后，可以对初始滤波器系数进行调整，并判断调整后的滤波器系数是否为最优的滤波器系数，若不是，则再次进行调整，重复上述过程直至滤波器系数达到最优。

具体地，在一实施例中，可以基于预估误差信号判断滤波器系数是否达到最优。

当判断预估误差信号未达到预设的最优条件时，可以对初始滤波器系数进行调整，并采用调整后的滤波器系数确定更新后的降噪信号。扬声器播放更新后的降噪信号后，误差麦克风能够采集到更新后的误差信号，从而使自适应模块得到更新后的预估误差信号。当判断更新后的预估误差信号依然未达到预设的最优条件时，可以再次对滤波器系数进行调整，获得再次更新后的预估误差信号。重复上述步骤，直至预估误差信号满足预设的最优条件时即可停止调整，并将当前滤波器系数(即最后一次调整后的滤波器系数)确定为最终的滤波器系数。

在一实施例中，例如可以将预估误差信号的能量达到最小值设置为最优条件，即，通过判断剩余噪声信号的能量是否达到最小值来判断预估误差信号是否满足了预设的最优条件。

在这里，反复调整滤波器系数并更新预估误差信号的过程可以采用自适应算法，例如LMS(Least Mean Square，最小均方)算法来实现，每次更新滤波器系数直至预估误差信号达到最优。应当理解，本申请的实施例对于实际采用的算法不进行限定。

基于本申请实施例所提供的主动降噪方法，通过在自适应调整滤波器系数的过程中主动将误差信号提前以使其在时间上与原始噪声信号准确对应，能够克服次级路径带来的不良影响，从而提高主动降噪过程的稳定性。

图4所示为本申请另一实施例所提供的主动降噪方法的流程示意图。该方法例如可以由主动降噪系统200中的处理器220执行。如图4所示，在图3所示方法的基础上，该方法还包括：

S410：根据次级路径估计单元确定次级路径逆估计单元。

其中，次级路径估计单元用于模拟次级路径。

应当理解，次级路径(传递函数为G)是一种因果系统，因此其逆系统是一种非因果系统。也就是说，次级路径逆估计单元是非因果的，无法通过物理方式直接实现。因此在本申请的实施例中，可以通过物理方式先确定次级路径估计单元，再进一步基于次级路径估计单元确定次级路径逆估计单元。

在这里，由于次级路径估计单元可以是预先确定的，也可以是在耳机使用过程中实时调整的，因此，S410可以在S310之前实施，也可以在S320之后实施，本申请的实施例对此不进行限制。

在一实施方式中，根据次级路径估计单元确定次级路径逆估计单元的方式可以如图5所示。

在图5所示的主动降噪系统500中，次级路径逆估计单元523可以包括幅值预估单元510与时间提前单元520。其中，幅值预估单元510是根据次级路径估计单元得到的，用于提供预估误差信号的幅值信息；时间提前单元520用于提供预估误差信号的相位信息。

具体地，幅值预估单元510相当于一种滤波器，可以基于自身的参数对误差麦克风采集到的误差信号进行处理，得到预估误差信号的幅值信息。在这里，幅值预估单元510的参数可以根据次级路径估计单元确定。也就是说，在通过次级路径估计单元确定了次级路径对于误差信号的幅值的改变情况后，就可以通过回推，再将改变后的幅值修改为改变前的幅值。应当理解，幅值预估单元510是能够通过物理方式实现的，例如基于次级路径估计单元，通过设计FIR滤波器的方式设计得到幅值预估单元510。

时间提前单元520则能够修改误差信号的相位，在第一时刻推测得到第二时刻将被采集到的误差信号的相位信息。

具备幅值信息与相位信息之后，次级路径逆估计单元即可根据接收到的误差信号得到预估误差信号。

在另一实施方式中，根据次级路径估计单元确定次级路径逆估计单元的方式可以如图6所示。

在图6所示的主动降噪系统600中，次级路径逆估计单元623可以设置为反馈系统610，其中，反馈系统的开环传递函数由增益倍数与次级路径估计单元的传递函数确定，开环传递函数的模远大于1。

具体地，次级路径估计单元的传递函数可以表示为G’，增益倍数可以表示为K，则反馈系统610的开环传递函数可以表示为KG’，闭环传递函数可以表示为K/(1+KG’)。因此，当开环传递函数的模远大于1时，反馈系统610的闭环传递函数无限接近于1/G’，也就是次级路径估计单元的逆。

基于本申请实施例所提供的主动降噪方法，能够基于物理可实现的次级路径估计单元得到非因果的次级路径逆估计单元，技术方案易于实现，无需耗费大量的计算资源，为本领域提供了较佳的解决方案。

需要说明的是，在本申请的部分实施例中，次级路径估计单元可以是通过离线计算预先确定的；在本申请的另一部分实施例中，次级路径估计单元还可以在用户实际使用过程中通过在线计算实时调整优化，以便适应不同的使用环境。

例如，在本申请的一实施例中，可以采用图7所示的次级路径测定系统700，通过离线计算的方式预先确定次级路径估计单元。如图7所示，次级路径测定系统700包括播放器710、处理器720、扬声器730以及误差麦克风740。其中，处理器720包括次级路径估计单元721、加法器722以及自适应模块723。

基于次级路径测定系统700确定次级路径估计单元的方法可以在耳机出厂前的滤波器设计阶段实施，具体可以由图7所示的次级路径测定系统700中的处理器720执行。该方法可以包括以下步骤：

通过扬声器播放测试信号；

根据测试信号和初始次级路径估计单元，得到延时测试信号；

基于延时测试信号以及传递至误差麦克风的测试信号，确定测试误差信号；

根据测试误差信号和测试信号，确定次级路径估计单元。

具体地，测试信号可以是来自播放器710的白噪声信号、粉红噪声信号等，本申请的实施例对测试信号的具体选择不进行限定。

播放器710经电路将测试信号输入至扬声器730，测试信号从扬声器730被传递至误差麦克风740所在空间点后，即，经过次级路径后，被误差麦克风740采集到。也就是说，误差麦克风740采集到的是受到次级路径的延时影响后的测试信号。

具体地，如图7所示，次级路径测定系统700中，播放器710与加法器722之间设置有次级路径估计单元721。在这里，未经过调整的次级路径估计单元即为初始次级路径估计单元。

播放器710经电路将测试信号输入至初始次级路径估计单元，初始次级路径估计单元接收到测试信号后，可以对测试信号进行延时处理，得到延时测试信号，并将其输入加法器722。

具体地，误差麦克风740在接收到经次级路径延时影响后的测试信号后，可以将其输入加法器722。加法器722可以将延时测试信号与经次级路径延时影响后的测试信号进行对比，得到二者之间的误差，即测试误差信号。

应当理解，当次级路径估计单元721与真实的次级路径无限接近时，测试误差信号的能量应当达到最小，此时的次级路径估计单元即为最优的次级路径估计单元。

因此，为了得到最优的次级路径估计单元，可以将测试信号和测试误差信号输入自适应模块723，通过自适应算法对初始次级路径估计单元进行反复调整，以得到更新后的测试误差信号。当判断当前更新后的测试误差信号的期望功率达到最小值时，则可以确定当前(最后一次调整后)的次级路径估计单元为与真实的次级路径最为接近的次级路径估计单元。

基于本申请实施例所提供的主动降噪方法，通过在滤波器设计阶段经自适应调整得到次级路径估计单元，进而能够确定次级路径逆估计单元，并在主动降噪过程中利用次级路径逆估计单元提高系统的稳定性，为用户带来了良好的使用体验。

在其他的部分实施例中，也可以采用其他的方法对次级路径估计单元进行离线计算。例如，通过扬声器播放白噪声信号x(n)，并通过误差麦克风对其进行采集，得到y(n)；分别求解x(n)的自功率谱P_xx以及x(n)和y(n)的互功率谱P_xy；根据P_xx和P_xy计算得到次级路径的传递函数，并基于次级路径的传递函数设定次级路径估计单元。

图8所示为本申请一实施例所提供的另一种示例性的主动降噪系统800的示意图。该系统与图2所示的示例性主动降噪系统200的区别在于，还包括播放器810，同时，处理器820包括滤波器221、第一自适应模块222、次级路径逆估计单元823、次级路径估计单元824、加法器825以及第二自适应模块826。

图9所示为本申请另一实施例所提供的主动降噪方法的流程示意图。该方法例如可以由图8所示的主动降噪系统800中的处理器820执行。

如前所述，本申请图7所示为一种用于离线计算次级路径估计单元的系统。然而，由于离线计算得到的次级路径估计单元是在耳机出厂前预先确定的，在实际使用过程中无法更改。因此，在用户实际使用中，标定的次级路径估计单元无法实时适应各耳机真实的次级路径，系统也就无法根据其确定出更加有效的次级路径逆估计单元，导致用户体验无法达到最佳。

有鉴于此，本申请的实施例提供了图9所示的主动降噪方法，该方法能够实现在线计算次级路径估计单元，并实时更新次级路径逆估计单元。例如，在用户实际使用过程中，处理器820可以执行该方法实时优化次级路径逆估计单元，并采用优化后的次级路径逆估计单元进行主动降噪。

应当理解，根据实际需求，图9所示的方法也可以用于离线计算次级路径估计单元，本申请的实施例对于该方法的具体应用场景不进行限定。

如图9所示，该在线计算方法包括：

S910：通过参考麦克风采集原始噪声信号。

S920：通过扬声器播放测试信号。

其中，测试信号是与原始噪声信号不相关的信号。具体地，测试信号可以是来自播放器810的扫频信号等。

优选地，在另一实施方式中，由于本实施例提供的主动降噪方法是可以在用户实际使用中执行的，因此，测试信号还可以采用语音通话信号、媒体音频信号等用户实际播放的声信号。此类信号为非平稳信号(以中高频为主)，可以视为与来自环境的原始噪声信号(平稳，以低频为主)不具有相关性。

应当理解，S920也可以在S910之前执行。

S930：通过误差麦克风采集误差信号。

与前述实施例类似地，滤波器221根据原始噪声信号与滤波器系数生成降噪信号并将其传送至扬声器230进行播放。原始噪声信号与降噪信号分别经过初级路径与次级路径，到达误差麦克风240所在空间点，使得误差麦克风240采集到二者之间的误差。

此外，在本实施例中，测试信号也经过次级路径到达误差麦克风240所在空间点。由于测试信号与原始噪声信号不相关，因此可以理解为误差麦克风240采集到的误差信号包括传递至误差麦克风240所在空间点的原始噪声信号与降噪信号之间的误差，还包括测试信号。

S940：根据测试信号和初始次级路径估计单元，得到延时测试信号。

与图7所示实施例类似地，在本实施例中，可以在播放器810与加法器825之间设置用于模拟次级路径的次级路径估计单元824。在这里，未经过调整的次级路径估计单元即为初始次级路径估计单元。

播放器810可以将测试信号通过电路直接输送至初始次级路径估计单元，初始次级路径估计单元接收到测试信号后，可以对测试信号进行延时处理，得到延时测试信号，并传送至加法器825。

在另一实施方式中，次级路径估计单元824还可以设置在扬声器230与加法器825之间(未图示)。此时，扬声器230在接收到来自滤波器221的降噪信号与来自播放器810的测试信号之后，可以在播放降噪信号与测试信号的同时，将降噪信号与测试信号通过电路输入至初始次级路径估计单元。初始次级路径估计单元接收到降噪信号与测试信号后，可以进行延时处理，得到延时测试信号。应当理解，在本实施方式中，延时测试信号包括经延时处理的降噪信号与测试信号。

S950：确定误差信号与延时测试信号之差为测试误差信号。

具体地，误差麦克风240在接收到误差信号后，可以将其输入加法器825。加法器825可以将来自误差麦克风240的误差信号与来自初始次级路径估计单元的延时测试信号进行对比，得到二者之间的误差，即测试误差信号。

S960：根据测试误差信号和测试信号，确定次级路径估计单元。

与前述实施例类似地，当次级路径估计单元824与真实的次级路径无限接近时，测试误差信号的能量应当达到最小，此时的次级路径估计单元即为最优的次级路径估计单元。

因此，为了得到最优的次级路径估计单元，可以将测试信号和测试误差信号输入第二自适应模块826，通过自适应算法对初始次级路径估计单元进行反复调整，以得到更新后的测试误差信号。当判断当前更新后的测试误差信号的期望功率达到最小值时，则可以确定当前(最后一次调整后)的次级路径估计单元为与真实的次级路径最为接近的次级路径估计单元。

S970：根据次级路径估计单元，确定次级路径逆估计单元。

如前所述，次级路径逆估计单元是非因果的，用于模拟次级路径的逆。根据次级路径估计单元确定次级路径逆估计单元的具体方式可以参考图4至6所示实施例，在此不再赘述。

S980：将误差信号输入次级路径逆估计单元，得到预估误差信号。

与图3所示实施例类似地，为了克服原始噪声信号与误差信号之间的时间差，可以先通过次级路径逆估计单元对误差信号进行提前处理，得到相应的预估误差信号，并将其输入第一自适应模块222。

应当理解，在主动降噪系统800中，如图8中点划线部分所示，通过第二自适应模块826确定次级路径估计单元824之后，即可根据该次级路径估计单元对次级路径逆估计单元823进行更新，并使用更新后的次级路径逆估计单元823对误差信号进行提前处理，以得到预估误差信号。

S990：根据原始噪声信号和预估误差信号，确定滤波器系数。

与图3所示实施例类似地，第一自适应模块222接收到原始噪声信号和预估误差信号后，可以对初始滤波器系数进行调整，并判断调整后的滤波器系数是否为最优的滤波器系数，若不是，则再次进行调整，重复上述过程直至滤波器系数达到最优。

具体地，在一实施例中，可以基于预估误差信号判断滤波器系数是否达到最优。当判断预估误差信号未达到预设的最优条件时，可以对初始滤波器系数进行调整，并采用调整后的滤波器系数确定更新后的降噪信号。扬声器230播放更新后的降噪信号后，误差麦克风240能够采集到更新后的误差信号，进而使第一自适应模块222获取更新后的预估误差信号。当判断更新后的预估误差信号依然未达到预设的最优条件时，可以再次对滤波器系数进行调整，获得再次更新后的预估误差信号。重复上述步骤，直至预估误差信号满足预设的最优条件时即可停止调整，并将当前滤波器系数确定为最终的滤波器系数。

在一实施例中，例如可以将预估误差信号的能量达到最小值设置为最优条件，即，通过判断剩余噪声信号的能量是否达到最小值来判断预估误差信号是否满足了预设的最优条件。

在这里，反复调整滤波器系数并更新预估误差信号的过程可以采用自适应算法，例如LMS算法来实现，每次更新滤波器系数直至预估误差信号达到最优。应当理解，本申请的实施例对于实际采用的算法不进行限定。

在一实施例中，S960具体可以包括以下步骤：

根据测试误差信号，对初始次级路径估计单元进行调整；

a.基于测试信号和调整后的次级路径估计单元，确定更新后的测试误差信号；

b.当更新后的测试误差信号的期望功率未达到最小值时，对调整后的次级路径估计单元进行调整；

迭代执行步骤a、b，直至测试误差信号的期望功率达到最小值；

确定当前调整后的次级路径估计单元为次级路径估计单元。

在这里，迭代执行步骤a、b直至更新后的测试误差信号的期望功率达到最小值的过程可以采用自适应算法，例如LMS算法来实现。

应当理解，在本申请其他的一些实施例中，图9所示方法的部分步骤可以省略，或者可以按照其他的顺序执行。

例如，在一实施例中，可以在不开启主动降噪功能的情况下执行上述方法，即，可以省略S980、S990，且在各步骤执行过程中无需使用滤波器和降噪信号。也就是说，在用户未开启主动降噪时，可以仅利用原始噪声信号与测试信号对次级路径逆估计单元进行调试，暂不调整滤波器系数。这样一来，当用户打开降噪功能时，次级路径逆估计单元已经处于最优状态，可以直接进入优化滤波器系数的环节，从而能够节省大量调试时间。

再例如，在另一实施例中，可以在迭代调整次级路径估计单元的同时对滤波器系数进行迭代调整。也就是说，在确定次级路径估计单元进而确定次级路径逆估计单元之前，即，在次级路径逆估计单元尚未达到最优时，可以在每次调整次级路径估计单元之后，动态地根据当前调整后的次级路径估计单元确定当前的次级路径逆估计单元，并将其用于滤波器系数的自适应环节中，采用当前调整后的次级路径逆估计单元对误差信号进行提前处理并输入至第一自适应模块222。通过这种执行顺序，可以同步进行次级路径逆估计单元和滤波器系数的调整操作，以便尽快开始优化滤波器系数，提高用户体验。

基于本申请实施例所提供的主动降噪方法，通过采用用户实际播放的声信号作为测试信号，能够在用户使用耳机播放音频或通话时自然地实现次级路径逆估计单元的优化，在提高主动降噪系统稳定性的同时，使调试过程更加友好、柔和，给用户带来了极大的便利和良好的体验。

在现实生活中，人耳对不同频率的声音的感受程度是不同的。因此，麦克风所采集到的真实噪声与人耳听到的噪声在相同频率上的声压级不一定相同。对于主动降噪耳机来说，其根本目的是降低人耳听到的噪声水平，并非简单地关注真实的噪声水平。

从这一角度出发，本申请的另一实施例提供的主动降噪方法可以在考虑人耳对不同频率噪声的响应特性的基础上对滤波器系数进行自适应更新，从而实现更加贴合人耳听觉的主动降噪效果。

在一实施例中，在图2或者图8所示的主动降噪系统的基础上，处理器中还可以包括设于误差麦克风与自适应模块(或者第一自适应模块)之间的声计权单元。应当理解，声计权单元可以设于误差麦克风与次级路径逆估计单元之间，也可以设于自适应模块(或者第一自适应模块)与次级路径逆估计单元之间，本申请的实施例对此不进行限制。

在本实施例中，可以在将误差信号输入次级路径逆估计单元之前，先将误差信号输入声计权单元，得到加权误差信号，再将加权误差信号输入次级路径逆估计单元以计算加权后的预估误差信号；或者，也可以在根据误差信号和次级路径逆估计单元得到预估误差信号之后，将预估误差信号输入声计权单元，以得到加权后的预估误差信号。

具体地，可以通过声计权单元对误差信号或者预估误差信号的频谱形状进行加权修正，得到加权误差信号。例如，声计权单元可以对误差信号进行A计权，以使加权后的预估误差信号的噪声频谱更加接近人耳的听觉。

基于本申请实施例所提供的主动降噪方法，将加权后的预估误差信号替代未经处理的预估误差信号输入自适应模块参与滤波器系数的调整过程，能够指导滤波器系数向人耳的实际降噪需求方向优化，从而显著提高主动降噪效果，为用户带来更佳的听觉体验。

需要说明的是，本申请的实施例并不限定耳机是否还带有反馈降噪系统，本申请的上述任一实施例所提供的主动降噪系统中均可以再加入反馈降噪回路，形成包括前馈自适应主动降噪系统+反馈主动降噪系统的混合主动降噪耳机。

示例性装置

图10所示为本申请一实施例所提供的主动降噪装置1000的结构示意图。

如图10所示，主动降噪装置1000包括：参考麦克风1010，用于采集原始噪声信号；误差麦克风1020，用于采集误差信号，其中，误差信号包括传递至误差麦克风1020所在空间点的原始噪声信号与降噪信号之间的误差，降噪信号是根据原始噪声信号及初始滤波器系数确定的；第一计算模块1030，用于将误差信号输入非因果的次级路径逆估计单元，得到预估误差信号，其中，次级路径逆估计单元用于模拟次级路径的逆；第二计算模块1040，用于根据原始噪声信号和预估误差信号，确定滤波器系数。

具体地，为了使第二计算模块1040能够基于相互准确对应的原始噪声信号和误差信号进行滤波器系数的调整操作，本申请实施例提供的第一计算模块1030中设有用于模拟次级路径的逆的次级路径逆估计单元。第一计算模块1030在接收到误差麦克风采集到的误差信号后，可以利用次级路径逆估计单元对误差信号进行提前处理，得到与原始噪声对应的预估误差信号，并将预估误差信号输入第二计算模块1040，以使第二计算模块1040接收到的误差信号(即预估误差信号)与原始噪声信号在时间上相互“对齐”，从而抵消掉次级路径带来的影响。

第二计算模块1040中可以包括自适应模块，自适应模块接收到原始噪声信号和预估误差信号后，可以对初始滤波器系数进行调整，并判断调整后的滤波器系数是否为最优的滤波器系数，若不是，则再次进行调整，重复上述过程直至滤波器系数达到最优。

具体地，在一实施例中，第二计算模块1040可以包括自适应模块，自适应模块可以基于预估误差信号判断滤波器系数是否达到最优。

当判断预估误差信号未达到预设的最优条件时，可以对初始滤波器系数进行调整，并采用调整后的滤波器系数确定更新后的预估降噪信号。扬声器播放更新后的降噪信号后，误差麦克风1020能够采集到更新后的误差信号，次级路径逆估计单元对更新后的误差信号进行处理，获得更新后的预估误差信号。当判断更新后的预估误差信号依然未达到预设的最优条件时，自适应模块可以再次对滤波器系数进行调整，获得再次更新后的预估误差信号。重复上述步骤，直至预估误差信号满足预设的最优条件时即可停止调整，并将当前滤波器系数(即最后一次调整后的滤波器系数)确定为最终的滤波器系数。

在一实施例中，例如可以将预估误差信号的能量达到最小值设置为最优条件，即，通过判断剩余噪声信号的能量是否达到最小值来判断预估误差信号是否满足了预设的最优条件。

在这里，反复调整滤波器系数并更新预估误差信号的过程可以采用自适应算法，例如LMS算法来实现，每次更新滤波器系数直至预估误差信号达到最优。应当理解，本申请的实施例对于实际采用的算法不进行限定。

基于本申请实施例所提供的主动降噪装置，通过在自适应调整滤波器系数的过程中主动将误差信号提前以使其在时间上与原始噪声信号准确对应，能够克服次级路径带来的不良影响，从而提高主动降噪过程的稳定性。

在一实施例中，第一计算模块1030还用于根据次级路径估计单元确定次级路径逆估计单元。其中，次级路径估计单元用于模拟次级路径。

由于次级路径逆估计单元是非因果的，无法通过物理方式直接实现，因此在本实施例中，可以先确定次级路径估计单元，再进一步基于次级路径估计单元确定次级路径逆估计单元。

根据次级路径估计单元确定次级路径逆估计单元的方式可以参照示例性方法中图4至6所述实施例，在此不再赘述。

需要说明的是，在本申请的部分实施例中，次级路径估计单元可以是通过离线计算预先确定的，在本申请的另一部分实施例中，次级路径估计单元还可以在用户实际使用过程中通过在线计算实时调整优化，以便适应不同的使用环境。

通过离线计算方式预先确定次级路径估计单元的方式可以参照示例性方法中图7所示实施例相关内容，在此不再赘述。

本申请的一实施例提供一种能够通过在线计算调整次级路径逆估计单元的主动降噪装置，该主动降噪装置在图10所示装置的基础上，还包括第三计算模块。

具体地，基于本实施例提供的主动降噪装置进行主动降噪时，可以利用耳机内的扬声器播放来自播放器的测试信号，其中，测试信号与原始噪声信号不相关。

在这里，第三计算模块包括次级路径估计单元。第三计算模块可以通过电路接收到来自播放器的测试信号，进而根据测试信号和初始次级路径估计单元(未经过调整的次级路径估计单元即为初始次级路径估计单元)，得到延时测试信号。或者，第三计算模块也可以通过电路接收来自扬声器的降噪信号以及测试信号，并基于初始次级路径估计单元同时处理两种信号，得到处理后的降噪信号和测试信号一同作为延时测试信号。

进一步地，第三计算模块可以接收来自误差麦克风的误差信号，并将误差信号与延时测试信号之差确定为测试误差信号。应当理解，在本实施例中，误差信号既包括传递至误差麦克风所在空间点的原始噪声信号与降噪信号之间的误差，还包括传递至误差麦克风所在空间点的测试信号。

应当理解，当次级路径估计单元与真实的次级路径无限接近时，测试误差信号的能量应当达到最小，此时的次级路径估计单元即为最优的次级路径估计单元。

因此，为了得到最优的次级路径估计单元，第三计算模块可以根据测试误差信号和测试信号，通过自适应算法对初始次级路径估计单元进行反复调整，以得到更新后的测试误差信号。当判断当前更新后的测试误差信号的期望功率达到最小值时，则可以确定当前(最后一次调整后)的次级路径估计单元为与真实的次级路径最为接近的次级路径估计单元。

在确定次级路径估计单元之后，第三计算模块可以将该次级路径估计单元同步至第一计算模块，以便第一计算模块基于更新后的次级路径估计单元确定更新后的次级路径逆估计单元，并使用更新后的次级路径逆估计单元对滤波器系数进行调整。

应当理解，在本申请其他的一些实施例中，上述主动降噪装置的部分构成可以按照其他的方式或顺序进行主动降噪。

例如，在一实施例中，可以在不开启主动降噪功能的情况下执行上述方法，即，可以在各步骤的执行过程中不使用滤波器和降噪信号。也就是说，在用户未开启主动降噪时，主动降噪装置可以仅利用原始噪声信号与测试信号对次级路径逆估计单元进行调试，暂不调整滤波器系数。这样一来，当用户打开降噪功能时，次级路径逆估计单元已经处于最优状态，可以直接进入优化滤波器系数的环节，从而能够节省大量调试时间。

再例如，在另一实施例中，可以在迭代调整次级路径估计单元的同时对滤波器系数进行迭代调整。也就是说，在确定次级路径估计单元之前，即，在次级路径估计单元尚未达到最优时，第三计算模块可以在每次调整次级路径估计单元之后，动态地将当前调整后的次级路径估计单元同步至第一计算模块，以便第一计算模块基于当前调整后的次级路径估计单元对次级路径逆估计单元进行更新，并将其用于滤波器系数的自适应环节中。通过这种执行顺序，可以同步进行次级路径逆估计单元和滤波器系数的调整操作，以便尽快开始优化滤波器系数，提高用户体验。

基于本申请实施例所提供的主动降噪装置，通过采用用户实际播放的声信号作为测试信号，能够在用户使用耳机播放音频或通话时自然地实现次级路径逆估计单元的优化，在提高主动降噪系统稳定性的同时，使调试过程更加友好、柔和，给用户带来了极大的便利和良好的体验。

进一步地，在另一实施例中，上述第一计算模块中还可以包括声计权单元。在主动降噪过程中，声计权单元可以对误差信号(声计权单元设于误差麦克风与次级路径逆估计单元之间)或者预估误差信号(声计权单元设于次级路径逆估计单元与自适应模块之间)进行处理，得到加权后的误差信号或者预估误差信号。这样一来，加权后的预估误差信号将代替未经加权处理的预估误差信号输入至第二计算模块用于调整滤波器系数。

具体地，声计权单元可以对误差信号或者预估误差信号的频谱形状进行加权修正，得到加权后的误差信号或者预估误差信号。例如，声计权单元可以进行A计权，以使加权后的误差信号或者预估误差信号的噪声频谱更加接近人耳的听觉。

基于本申请实施例所提供的主动降噪装置，将加权后的预估误差信号作为自适应计算的输入信号参与滤波器系数的调整过程，能够指导滤波器系数向人耳的实际降噪需求方向优化，从而显著提高主动降噪效果，为用户带来更佳的听觉体验。

应当理解，上述实施例所提供的主动降噪装置中各模块的功能及技术效果可以参考示例性方法中的相应内容，在此不再一一赘述。

示例性设备

图11为本申请一实施例所提供的电子设备的结构示意图。如图11所示，该电子设备包括：处理器1110；存储器1120，存储器1120包括存储在其上的计算机指令，计算机指令在被处理器1110执行时，使得处理器1110执行如上述任一实施例所提供的主动降噪方法。

示例性计算机可读存储介质

本申请的其他实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的主动降噪方法。可以理解，该计算机存储介质可以为任何有形媒介，例如：软盘、CD-ROM、DVD、硬盘驱动器或网络介质等。

本申请中涉及的装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配制。本领域技术人员可以理解，这些装置、设备、系统可以按任意方式进行连接、布置、配制。诸如“包含”、“包括”、“具有”等等的词语是开放性词汇，至“包括但不限于”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各模块或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请并不意图被限制到上述方面，而是按照与在此公开的原理及新颖的特征一致的最宽范围。

以上说明是为了对本申请的技术方案进行例示和描述。此外，此描述并不意图将本申请的实施例限制在上述公开的形式范围之内。尽管上述内容中已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员可以基于上述内容轻易得到其他变型、修改、改变、添加和子组合。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。