数字降噪滤波器生成方法、相关设备及可读存储介质

摘要

本申请公开了一种数字降噪滤波器生成方法、相关设备及可读存储介质，首先，确定数字降噪滤波器的参考频率响应；然后，基于无限冲激响应滤波器的频率响应与参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定无限冲激响应滤波器的传递函数；最后，根据无限冲激响应滤波器的传递函数，生成数字降噪滤波器的传递函数。上述方案中，由于在确定无限冲激响应滤波器的传递函数时，考虑了无限冲激响应滤波器稳定性约束条件，因此，无限冲击响应滤波器的稳定性有所保障，进而保障了数字降噪滤波器的稳定性。

权利要求

1.一种数字降噪滤波器生成方法，其特征在于，包括：

确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

将所述参考频率响应对应频点的信号输入无限冲激响应滤波器，在预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件下调节所述无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，直至所述无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，得到无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数，基于所述无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数；所述预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件包括无限冲激响应滤波器的传递函数的分母多项式系数对应的二阶因子系数位于一个三角形内；

根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定数字降噪滤波器的参考频率响应，包括：基于预置的声学测量环境，测量得到第一传递函数的频率响应、第二传递函数的频率响应和第三传递函数的频率响应；

基于所述第一传递函数的频率响应、所述第二传递函数的频率响应和所述第三传递函数的频率响应，确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

其中，所述声学测量环境中包括外部声源、耳机、佩戴有所述耳机的人工耳，所述耳机包括受话器和用于采集外部声源信号的参考麦克风；所述第一传递函数对应于所述外部声源到所述人工耳的声学路径，所述第二传递函数对应于所述外部声源到所述参考麦克风的声学路径，所述第三传递函数对应于所述受话器到所述人工耳的声学路径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件还包括：无限冲激响应滤波器的传递函数的系数在预设区间内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差的确定方式为：针对所述参考频率响应对应频点中的每一频点，获取所述频点对应的幅值权重和相位权重；

基于本次调节后的无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，确定本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应；

基于所述本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应、所述参考频率响应以及各频点对应的幅值权重和相位权重，计算本次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应的误差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数，包括：将所述无限冲激响应滤波器的传递函数，作为所述数字降噪滤波器的传递函数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数，包括：将预置滤波器的传递函数与所述无限冲激响应滤波器的传递函数进行级联，生成所述数字降噪滤波器的传递函数；

其中，所述预置滤波器用于降低所述无限冲激响应滤波器的第一频率以下的频率及预设第二频率以上的频率对应的频率响应。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数之后，所述方法还包括：将所述数字降噪滤波器的传递函数的系数转化成二阶因子系数，生成所述数字降噪滤波器转化后的传递函数；

基于所述数字降噪滤波器转化后的传递函数进行降噪。

8.一种数字降噪滤波器生成装置，其特征在于，包括：

参考频率响应确定单元，用于确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

无限冲激响应滤波器传递函数确定单元，用于将所述参考频率响应对应频点的信号输入无限冲激响应滤波器，在预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件下调节所述无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，直至所述无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，得到无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数，基于所述无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数；所述预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件包括无限冲激响应滤波器的传递函数的分母多项式系数对应的二阶因子系数位于一个三角形内；

数字降噪滤波器传递函数生成单元，用于根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数。

9.一种数字降噪滤波器生成设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，用于执行所述程序，实现如权利要求1至7中任一项所述的数字降噪滤波器生成方法的各个步骤。

10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的数字降噪滤波器生成方法的各个步骤。

说明书

数字降噪滤波器生成方法、相关设备及可读存储介质

技术领域

[0001] 本申请涉及降噪技术领域，更具体的说，是涉及一种数字降噪滤波器生成方法、相关设备及可读存储介质。

背景技术

[0002] 降噪耳机是指利用某种方法达到降低噪音的一种耳机。目前降噪耳机有两种分别为：主动降噪耳机和被动降噪耳机。主动降噪的原理是通过耳机内置的麦克风采集噪声，再经过降噪滤波器，生成与采集噪声幅度相同但相位相反的反向声波，达到消除或部分消除噪声的目的。

[0003] 目前，由于数字降噪滤波器主要基于数字芯片实现降噪，电路体积小设计灵活，适用于各种耳机(如头戴式耳机、真无线耳机、有线的小型耳塞等)，因此，得到了广泛应用。但是，目前的数字降噪滤波器多基于无限冲激响应滤波器实现，而无限冲激响应滤波器由于反馈环路的存在，导致稳定性较差。

[0004] 因此，如何提供一种稳定性强的数字降噪滤波器，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0005] 鉴于上述问题，本申请提出了一种数字降噪滤波器生成方法、相关设备及可读存储介质。具体方案如下：

[0006] 一种数字降噪滤波器生成方法，包括：

[0007] 确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

[0008] 基于无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数；

[0009] 根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0010] 可选地，所述确定数字降噪滤波器的参考频率响应，包括：

[0011] 基于预置的声学测量环境，测量得到第一传递函数的频率响应、第二传递函数的频率响应和第三传递函数的频率响应；

[0012] 基于所述第一传递函数的频率响应、所述第二传递函数的频率响应和所述第三传递函数的频率响应，确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

[0013] 其中，所述声学测量环境中包括外部声源、耳机、佩戴有所述耳机的人工耳，所述耳机包括受话器和用于采集外部声源信号的参考麦克风；所述第一传递函数对应于所述外部声源到所述人工耳的声学路径，所述第二传递函数对应于所述外部声源到所述参考麦克风的声学路径，所述第三传递函数对应于所述受话器到所述人工耳的声学路径。

[0014] 可选地，所述基于无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数，包括：

[0015] 将所述参考频率响应对应频点的信号输入所述无限冲激响应滤波器，在预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件下调节所述无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，直至无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，得到无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数；

[0016] 基于所述无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数，得到所述无限冲激响应滤波器的传递函数；

[0017] 其中，所述预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件包括无限冲激响应滤波器的传递函数的分母多项式系数对应的二阶因子系数位于一个三角形内。

[0018] 可选地，所述预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件还包括：无限冲激响应滤波器的传递函数的系数在预设区间内。

[0019] 可选地，每次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差的确定方式为：

[0020] 针对所述参考频率响应对应频点中的每一频点，获取所述频点对应的幅值权重和相位权重；

[0021] 基于本次调节后的无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，确定本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应；

[0022] 基于所述本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应、所述参考频率响应以及各频点对应的幅值权重和相位权重，计算本次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应的误差。

[0023] 可选地，所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数，包括：

[0024] 将所述无限冲激响应滤波器的传递函数，作为所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0025] 可选地，所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数，包括：

[0026] 将预置滤波器的传递函数与所述无限冲激响应滤波器的传递函数进行级联，生成所述数字降噪滤波器的传递函数；

[0027] 其中，所述预置滤波器用于降低所述无限冲激响应滤波器的第一频率以下的频率及预设第二频率以上的频率对应的频率响应。

[0028] 可选地，在所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数之后，所述方法还包括：

[0029] 将所述数字降噪滤波器的传递函数的系数转化成二阶因子系数，生成所述数字降噪滤波器转化后的传递函数；

[0030] 基于所述数字降噪滤波器转化后的传递函数进行降噪。

[0031] 一种数字降噪滤波器生成装置，包括：

[0032] 参考频率响应确定单元，用于确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

[0033] 无限冲激响应滤波器传递函数确定单元，用于基于无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数；

[0034] 数字降噪滤波器传递函数生成单元，用于根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0035] 可选地，所述参考频率响应确定单元，包括：

[0036] 测量单元，用于基于预置的声学测量环境，测量得到第一传递函数的频率响应、第二传递函数的频率响应和第三传递函数的频率响应；

[0037] 确定单元，用于基于所述第一传递函数的频率响应、所述第二传递函数的频率响应和所述第三传递函数的频率响应，确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

[0038] 其中，所述声学测量环境中包括外部声源、耳机、佩戴有所述耳机的人工耳，所述耳机包括受话器和用于采集外部声源信号的参考麦克风；所述第一传递函数对应于所述外部声源到所述人工耳的声学路径，所述第二传递函数对应于所述外部声源到所述参考麦克风的声学路径，所述第三传递函数对应于所述受话器到所述人工耳的声学路径。

[0039] 可选地，所述无限冲激响应滤波器传递函数确定单元，具体用于：

[0040] 将所述参考频率响应对应频点的信号输入所述无限冲激响应滤波器，在预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件下调节所述无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，直至无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，得到无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数；

[0041] 基于所述无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数，得到所述无限冲激响应滤波器的传递函数；

[0042] 其中，所述预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件包括无限冲激响应滤波器的传递函数的分母多项式系数对应的二阶因子系数位于一个三角形内。

[0043] 可选地，所述预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件还包括：无限冲激响应滤波器的传递函数的系数在预设区间内。

[0044] 可选地，所述无限冲激响应滤波器传递函数确定单元还包括：

[0045] 误差确定单元，用于每次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，确定无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差；

[0046] 所述误差确定单元，具体用于：

[0047] 针对所述参考频率响应对应频点中的每一频点，获取所述频点对应的幅值权重和相位权重；

[0048] 基于本次调节后的无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，确定本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应；

[0049] 基于所述本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应、所述参考频率响应以及各频点对应的幅值权重和相位权重，计算本次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应的误差。

[0050] 可选地，所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数，包括：

[0051] 将所述无限冲激响应滤波器的传递函数，作为所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0052] 可选地，所述数字降噪滤波器传递函数生成单元，包括：

[0053] 级联单元，用于将预置滤波器的传递函数与所述无限冲激响应滤波器的传递函数进行级联，生成所述数字降噪滤波器的传递函数；

[0054] 其中，所述预置滤波器用于降低所述无限冲激响应滤波器的第一频率以下的频率及预设第二频率以上的频率对应的频率响应。

[0055] 可选地，所述装置还包括：

[0056] 转化单元，用于在所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数之后，将所述数字降噪滤波器的传递函数的系数转化成二阶因子系数，生成所述数字降噪滤波器转化后的传递函数；

[0057] 降噪单元，用于基于所述数字降噪滤波器转化后的传递函数进行降噪。

[0058] 一种数字降噪滤波器生成设备，包括存储器和处理器；

[0059] 所述存储器，用于存储程序；

[0060] 所述处理器，用于执行所述程序，实现如上所述的数字降噪滤波器生成方法的各个步骤。

[0061] 一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的数字降噪滤波器生成方法的各个步骤。

[0062] 借由上述技术方案，本申请公开了一种数字降噪滤波器生成方法、相关设备及可读存储介质，首先，确定数字降噪滤波器的参考频率响应；然后，基于无限冲激响应滤波器的频率响应与参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定无限冲激响应滤波器的传递函数；最后，根据无限冲激响应滤波器的传递函数，生成数字降噪滤波器的传递函数。上述方案中，由于在确定无限冲激响应滤波器的传递函数时，考虑了无限冲激响应滤波器稳定性约束条件，因此，无限冲击响应滤波器的稳定性有所保障，进而保障了数字降噪滤波器的稳定性。

附图说明

[0063] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

[0064] 图1为本申请实施例公开的数字降噪滤波器生成方法的流程示意图；

[0065] 图2为本申请实施例公开的一种声学测量环境的示意图；

[0066] 图3为本申请实施例公开的第一传递函数的频率响应和第二传递函数H2(ω)的频率响应示意图；

[0067] 图4为本申请实施例公开的第三传递函数的频率响应示意图；

[0068] 图5为本申请实施例公开的一种数字降噪滤波器的参考频率响应示意图；

[0069] 图6为本申请实施例公开的一种无限冲激响应滤波器的频率响应与参考频率响应对比示意图；

[0070] 图7为本申请实施例公开的一种无限冲激响应滤波器的传递函数极点示意图；

[0071] 图8为本申请实施例公开的一种数字降噪滤波器生成装置结构示意图；

[0072] 图9为本申请实施例公开的数字降噪滤波器生成设备的硬件结构框图。

具体实施方式

[0073] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0074] 接下来，通过下述实施例对本申请提供的数字降噪滤波器生成进行介绍。

[0075] 参照图1，图1为本申请实施例公开的数字降噪滤波器生成方法的流程示意图，该方法可以包括：

[0076] 步骤S101：确定数字降噪滤波器的参考频率响应。

[0077] 在本申请中，数字降噪滤波器的参考频率响应指的是数字降噪滤波器达到最优降噪性能时的频率响应，其中，数字降噪滤波器达到最优降噪性能的表现之一为噪声被完全抵消。数字降噪滤波器的参考频率响应可以为一组复向量，其包括各频点的频率响应值。

[0078] 需要说明的是，确定数字降噪滤波器的参考频率响应的具体实现方式将通过后面的实施例详细说明。

[0079] 步骤S102：基于无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数。

[0080] 由于步骤S101中确定的数字降噪滤波器的参考频率响应实际上是一组复向量，如果直接对其插值再反傅里叶变换得到其时域冲激响应，则其时域冲激响应本质上为有限冲激响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波器，有限冲激响应滤波器在计算过程中会引入较大时延，并不适用于主动降噪算法，而无限冲激响应(Infinite Impulse Response，IIR)滤波器因其传递函数极点可位于单位圆内任何位置而具有更高的频率选择性，运算时延更短，因此，在本申请中，可以用无限冲激响应滤波器拟合数字降噪滤波器的参考频率响应。

[0081] 但是，由于无限冲激响应滤波器极点的存在会使得无限冲激响应滤波器存在不稳定状态，因此，本申请中，可以预设用于保证无限冲激响应滤波器的稳定性的约束条件，基于无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，进而确定无限冲激响应滤波器的传递函数。

[0082] 作为一种可实施方式，预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件可以包括无限冲激响应滤波器的传递函数的极点均位于单位圆内。

[0083] 需要说明的是，基于无限冲激响应滤波器的频率响应与参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定无限冲激响应滤波器的传递函数的具体实现方式将通过后面的实施例详细说明。

[0084] 步骤S103：根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0085] 在本申请中，可以将无限冲激响应滤波器的传递函数直接确定为数字降噪滤波器的传递函数，也可以对无限冲激响应滤波器的传递函数进一步处理生成数字降噪滤波器的传递函数，对此本申请不进行任何限定。具体将通过后面的实施例详细说明。

[0086] 本实例公开了一种数字降噪滤波器生成方法，首先，确定数字降噪滤波器的参考频率响应；然后，基于无限冲激响应滤波器的频率响应与参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定无限冲激响应滤波器的传递函数；最后，根据无限冲激响应滤波器的传递函数，生成数字降噪滤波器的传递函数。上述方法中，由于在确定无限冲激响应滤波器的传递函数时，考虑了无限冲激响应滤波器稳定性约束条件，因此，无限冲击响应滤波器的稳定性有所保障，进而保障了数字降噪滤波器的稳定性。

[0087] 在本申请的另一个实施例中，对上述步骤S101确定数字降噪滤波器的参考频率响应的具体实现方式进行了详细说明，该方式可以包括如下步骤：

[0088] 步骤S201：基于预置的声学测量环境，测量得到第一传递函数的频率响应、第二传递函数的频率响应和第三传递函数的频率响应。

[0089] 在本申请中，所述声学测量环境中包括外部声源、耳机、佩戴有所述耳机的人工耳，所述耳机包括受话器和用于采集外部声源信号的参考麦克风。为便于理解，请参阅附图2，图2为本申请实施例公开的一种声学测量环境的示意图，如图2所示，该声学测量环境中包括外部声源、耳机、人工耳，所述耳机包括受话器和参考麦克风。需要说明的是，声学测量环境可以为消声室。

[0090] 基于上述声学测量环境，本申请中，所述第一传递函数对应于所述外部声源到所述人工耳的声学路径(即图2所示的H1)，所述第二传递函数对应于所述外部声源到所述参考麦克风的声学路径(即图2所示的H2)，所述第三传递函数对应于所述受话器到所述人工耳的声学路径(即图2所示的H3)。

[0091] 在本申请中，可以采用外部声源播放频率范围为[20Hz，20kHz]的扫频信号，并用数据同步采集设备同步采集参考麦克风和人工耳的接收信号，得到第一传递函数H1(ω)的频率响应和第二传递函数H2(ω)的频率响应。需要说明的是，第一传递函数H1(ω)的频率响应和第二传递函数H2(ω)的频率响应是指定测量频点的频率响应值，因此，本申请中，第一传递函数H1(ω)的频率响应和第二传递函数H2(ω)的频率响应可以表示为两组复向量，即：

[0092] H1(ω)＝h1＝[H1(ω1)，H1(ω2)，...，H1(ωN)]

[0093] H2(ω)＝h2＝[H2(ω1)，H2(ω2)，...，H2(ωN)]

[0094] 其中，ω1，ω2，...，ωN为测量频点，一共N个。

[0095] 然后，使用受话器播放同样的扫频信号，采用人工耳录音，得到第三传递函数H3(ω)的频率响应。第三传递函数H3(ω)的频率响应也是一组复向量。

[0096] 为便于理解，假设扫频信号的频率范围为[20Hz，20kHz]，测量频点有2000个，则请参阅附图3，图3为本申请实施例公开的第一传递函数H1(ω)的频率响应和第二传递函数H2(ω)的频率响应示意图。请参阅附图4，图4为本申请实施例公开的第三传递函数H3(ω)的频率响应示意图。由图3和图4可以看出，第一传递函数的频率响应、第二传递函数的频率响应和第三传递函数的频率响应均可以包括幅频响应和相频响应。

[0097] 步骤S202：基于所述第一传递函数的频率响应、所述第二传递函数的频率响应和所述第三传递函数的频率响应，确定数字降噪滤波器的参考频率响应。

[0098] 在本申请中，将外部声源表示为X(ω)，则当耳机内部的噪声被完全抵消时，人工耳采集到的噪声为0，即：

[0099] X(ω)H1(ω)+X(ω)H2(ω)G(ω)H3(ω)＝0

[0100] 也即，

[0101] 其中“||”表示取模， 分别表示H1(ω)、H2(ω)、HG(ω)、H3(ω)的幅角，得：

[0102]

[0103]

[0104] 基于步骤S201计算得到的第一传递函数H1(ω)的频率响应、第二传递函数H2(ω)的频率响应和第三传递函数H3(ω)的频率响应，结合公式 和即可计算得到数字降噪滤波器在各测量频点的频率响应值，进而
得到数字降噪滤波器的参考频率响应G(ω)。

[0105] 需要说明的是，数字降噪滤波器的参考频率响应也是一组复向量，为便于理解，请参阅附图5，图5为本申请实施例公开的一种数字降噪滤波器的参考频率响应示意图，由图5可知，数字降噪滤波器的参考频率响应可以包括幅频响应和相频响应。

[0106] 在本申请的另一个实施例中，对上述步骤S102基于无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数的具体实现方式进行了详细说明，该方式可以包括以下步骤：

[0107] 步骤S301：将所述参考频率响应对应频点的信号输入所述无限冲激响应滤波器，在预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件下调节所述无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，直至无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，得到无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数；

[0108] 在本申请中，可以将所述参考频率响应对应频点的信号输入所述无限冲激响应滤波器，在预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件下调节所述无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，直至无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，得到无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数。

[0109] 为便于理解，在本申请中，无限冲激响应滤波器的传递函数可以表示为：

[0110]

[0111] 其中，M、N为阶数，B(ω)为其分子多项式，A(ω)为其分母多项式，b0，b1，...，bM，a0，ax，...，aN为其系数。

[0112] 在本步骤中，需要确定b0，b1，...，bM，a0，a1，...，aN的最优取值。

[0113] 需要说明的是，在步骤S102中，本申请中对预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件进行了介绍。其中，预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件可以包括无限冲激响应滤波器的传递函数的极点均位于单位圆内。在本步骤中，该约束条件可以等同于无限冲激响应滤波器的传递函数的分母多项式系数对应的二阶因子系数位于一个三角形内。

[0114] 为便于理解，在本申请中，无限冲激响应滤波器的传递函数的分母多项式为A(ω)，其系数为a0，a1，...，aN。本申请中可以将其系数转换为二阶因子系数，具体如下：

[0115]

[0116] 无限冲激响应滤波器的传递函数的分母多项式系数对应的二阶因子系数位于一个三角形内，即：

[0117] 二阶因子系数ap1、ap2满足不等式Cap+e＞0，其中：

[0118]

[0119] 但是，无限冲激响应滤波器的滤波过程是基于DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理)实现，因此，其传递函数的系数最大值和最小值不宜相差过大，否则会产生溢出，因此，本申请中，作为又一种可实施方式，预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件还可以包括无限冲激响应滤波器的传递函数的系数在预设区间内。示例如，b0，b1，...，bM，a0，a1，...，aN中每个系数的绝对值不大于15，即‑15≤bm，an＜15，m＝1：M，n＝1：N。

[0120] 作为一种可实施方式，每次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差的确定方式可以包括以下步骤：

[0121] 步骤S3011：针对所述参考频率响应对应频点中的每一频点，获取所述频点对应的幅值权重和相位权重。

[0122] 需要说明的是，由于在本申请中，扫频信号的频率范围为[20Hz，20kHz]，测量频点有2000个，则参考频率响应对应的频点频率范围为[20Hz，20kHz]，而且，由于人耳听觉对2kHz～4kHz的声音相对于其他频段更加敏感，相位偏差导致的增噪会更容易听到，因此结合主动降噪性能和人主观听感考虑，本申请中，频率范围为[20Hz，20kHz]的频点中，较低频部分对频率响应曲线的拟合具有相对重要的作用，因此，本申请中，频率范围为[20Hz，
20kHz]的频点中，较低频部分的频点对应的幅值权重和相位权重要高于较高频部分的频点对应的幅值权重和相位权重。具体的，本申请中可以将频点频率范围[20Hz，20kHz]划分为不同的频率段，为每个频率段设置不同的幅值权重和相位权重。

[0123] 作为一种可实施方式，本申请中假设频点ω对应的幅值权重为Wm(ω)，相位权重为Wp(ω)，则：

[0124]

[0125]

[0126] 步骤S3012：基于本次调节后的无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，确定本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应。

[0127] 本步骤中，即将本次调节后的无限冲激响应滤波器的传递函数的系数代入公式即可得到本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应。

[0128] 步骤S3013：基于所述本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应、所述参考频率响应以及各频点对应的幅值权重和相位权重，计算本次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应的误差。

[0129] 为便于理解，频点ω对应的无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应的误差可以表示为：

[0130]

[0131] 基于以上，在本申请中，可以将无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小表示为：

[0132]

[0133] 其中，“| |”表示幅值， 表示相位，Ω为无限冲激响应滤波器的频率范围。

[0134] 进一步需要说明的是，在本申请中，无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则可以看作是一个含约束条件的优化问题，这种含约束条件的优化问题是非凸的，很难求出其解析解。因此，本申请中，可以基于遗传搜索算法、粒子搜索算法等算法，在预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件下调节所述无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，直至无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，得到无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数。遗传搜索算法、粒子搜索算法等算法可用Matlab自带的优化工具箱实现。

[0135] 步骤S302：基于所述无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数，得到所述无限冲激响应滤波器的传递函数。

[0136] 本步骤中，即将无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数代入公式即可得到无限冲激响应滤波器的传递函数。

[0137] 在本申请的另一个实施例中，公开的上述步骤S103根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数的一种具体实现方式，该方式可以包括将所述无限冲激响应滤波器的传递函数，作为所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0138] 由于无限冲激响应滤波器的传递函数在确定过程中，是基于无限冲激响应滤波器的频率响应与参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则的，因此，无限冲激响应滤波器的频率响应与参考频率响应比较接近，而且，无限冲激响应滤波器比较稳定。

[0139] 具体请参阅附图6，图6为本申请实施例公开的一种无限冲激响应滤波器的频率响应与参考频率响应对比示意图，由图6可以看出，无限冲激响应滤波器的频率响应与参考频率响应比较接近。

[0140] 具体请参阅附图7，图7为本申请实施例公开的一种无限冲激响应滤波器的传递函数极点示意图，由图7可以看出，无限冲激响应滤波器的传递函数的极点(图7中所示“x”)均位于单位圆内。

[0141] 但是，在耳机佩戴的过程中由于人耳形状不同或佩戴位置不同，高频的相位极易发生改变，导致高频增噪，因此，上述步骤中确定的无限冲激响应滤波器的传递函数，虽然能够保证其频率响应与参考频率响应比较接近，但是仍无法处理外界因素导致的频率响应变化。此外，由于耳机的喇叭尺寸小，所以低频发声性能较差，若低频增益太高，则容易导致低频失真。

[0142] 为解决上述问题，在本申请的另一个实施例中，公开的上述步骤S103根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数的另一种具体实现方式，该方式可以包括：

[0143] 将预置滤波器的传递函数与所述无限冲激响应滤波器的传递函数进行级联，生成所述数字降噪滤波器的传递函数；其中，所述预置滤波器用于降低所述无限冲激响应滤波器的第一频率以下的频率及预设第二频率以上的频率对应的频率响应。其中，第一频率可以为50Hz，第二频率可以为2kHz。

[0144] 作为一种预置滤波器的可实施方式，其可以为20阶以内的FIR带通滤波器，转折频率分别为50Hz和2kHz。

[0145] 另外，本申请中，确定的数字降噪滤波器的传递函数为直接型结构，这种结构对滤波器系数精度非常敏感，容易导致滤波器的不稳定和形状变化。因此，在本申请中，在所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数之后，先将所述数字降噪滤波器的传递函数的系数转化成二阶因子系数，生成所述数字降噪滤波器转化后的传递函数；再基于所述数字降噪滤波器转化后的传递函数进行降噪。

[0146] 为便于理解，数字降噪滤波器转化后的传递函数可以表示为：

[0147]

[0148] 其中，ap1、ap2为a0，a1，...，aN对应的二阶因子系数，bp1、bap2为b0，b1，...，bM对应的二阶因子系数。

[0149] 需要说明的是，在本申请中，可以基于Matlab中通过tf2sos()函数将数字降噪滤波器的传递函数的系数转化成二阶因子系数。

[0150] 下面对本申请实施例公开的数字降噪滤波器生成装置进行描述，下文描述的数字降噪滤波器生成装置与上文描述的数字降噪滤波器生成方法可相互对应参照。

[0151] 参照图8，图8为本申请实施例公开的一种数字降噪滤波器生成装置结构示意图。如图8所示，该数字降噪滤波器生成装置可以包括：

[0152] 参考频率响应确定单元11，用于确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

[0153] 无限冲激响应滤波器传递函数确定单元12，用于基于无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数；

[0154] 数字降噪滤波器传递函数生成单元13，用于根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0155] 可选地，所述参考频率响应确定单元，包括：

[0156] 测量单元，用于基于预置的声学测量环境，测量得到第一传递函数的频率响应、第二传递函数的频率响应和第三传递函数的频率响应；

[0157] 确定单元，用于基于所述第一传递函数的频率响应、所述第二传递函数的频率响应和所述第三传递函数的频率响应，确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

[0158] 其中，所述声学测量环境中包括外部声源、耳机、佩戴有所述耳机的人工耳，所述耳机包括受话器和用于采集外部声源信号的参考麦克风；所述第一传递函数对应于所述外部声源到所述人工耳的声学路径，所述第二传递函数对应于所述外部声源到所述参考麦克风的声学路径，所述第三传递函数对应于所述受话器到所述人工耳的声学路径。

[0159] 可选地，所述无限冲激响应滤波器传递函数确定单元，具体用于：

[0160] 将所述参考频率响应对应频点的信号输入所述无限冲激响应滤波器，在预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件下调节所述无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，直至无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，得到无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数；

[0161] 基于所述无限冲激响应滤波器的传递函数的最优系数，得到所述无限冲激响应滤波器的传递函数；

[0162] 其中，所述预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件包括无限冲激响应滤波器的传递函数的分母多项式系数对应的二阶因子系数位于一个三角形内。

[0163] 可选地，所述预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件还包括：无限冲激响应滤波器的传递函数的系数在预设区间内。

[0164] 可选地，所述无限冲激响应滤波器传递函数确定单元还包括：

[0165] 误差确定单元，用于每次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，确定无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差；

[0166] 所述误差确定单元，具体用于：

[0167] 针对所述参考频率响应对应频点中的每一频点，获取所述频点对应的幅值权重和相位权重；

[0168] 基于本次调节后的无限冲激响应滤波器的传递函数的系数，确定本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应；

[0169] 基于所述本次调节后的无限冲激响应滤波器的频率响应、所述参考频率响应以及各频点对应的幅值权重和相位权重，计算本次调节无限冲激响应滤波器的传递函数的系数之后，无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应的误差。

[0170] 可选地，所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数，包括：

[0171] 将所述无限冲激响应滤波器的传递函数，作为所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0172] 可选地，所述数字降噪滤波器传递函数生成单元，包括：

[0173] 级联单元，用于将预置滤波器的传递函数与所述无限冲激响应滤波器的传递函数进行级联，生成所述数字降噪滤波器的传递函数；

[0174] 其中，所述预置滤波器用于降低所述无限冲激响应滤波器的第一频率以下的频率及预设第二频率以上的频率对应的频率响应。

[0175] 可选地，所述装置还包括：

[0176] 转化单元，用于在所述根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数之后，将所述数字降噪滤波器的传递函数的系数转化成二阶因子系数，生成所述数字降噪滤波器转化后的传递函数；

[0177] 降噪单元，用于基于所述数字降噪滤波器转化后的传递函数进行降噪。

[0178] 参照图9，图9为本申请实施例公开的数字降噪滤波器生成设备的硬件结构框图，参照图9，数字降噪滤波器生成设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器1，至少一个通信接口2，至少一个存储器3和至少一个通信总线4；

[0179] 在本申请实施例中，处理器1、通信接口2、存储器3、通信总线4的数量为至少一个，且处理器1、通信接口2、存储器3通过通信总线4完成相互间的通信；

[0180] 处理器1可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；

[0181] 存储器3可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non‑volatile memory)等，例如至少一个磁盘存储器；

[0182] 其中，存储器存储有程序，处理器可调用存储器存储的程序，所述程序用于：

[0183] 确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

[0184] 基于无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数；

[0185] 根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0186] 可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

[0187] 本申请实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：

[0188] 确定数字降噪滤波器的参考频率响应；

[0189] 基于无限冲激响应滤波器的频率响应与所述参考频率响应误差最小，且，满足预设无限冲激响应滤波器稳定性约束条件的准则，确定所述无限冲激响应滤波器的传递函数；

[0190] 根据所述无限冲激响应滤波器的传递函数，生成所述数字降噪滤波器的传递函数。

[0191] 可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

[0192] 最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0193] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0194] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。