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入耳式扬声器混合音频透明系统技术方案

技术编号:22756998 阅读:54 留言:0更新日期:2019-12-07 04:48
本发明专利技术题为“入耳式扬声器混合音频透明系统”。在入耳式扬声器密封耳道与环境声音泄漏隔离时,将用户内容音频信号转换成被传送到入耳式扬声器的佩戴者的耳道中的声音。入耳式扬声器中的声学或通气阀门被自动发信号通知打开,使得允许耳道内部的声音通过阀门行进到周围环境中,同时激活将环境内容音频信号转换成声音以用于传送到耳道中。用户内容和环境内容两者被佩戴者听到。环境内容音频信号被通过数字方式处理,使得基于均衡概况已对特定频率分量进行增益调节,以便补偿由于入耳式扬声器阻塞耳道的一些插入损耗。还描述了其他实施方案并受权利要求保护。

In ear speaker hybrid audio transparent system

The invention is entitled \in ear speaker mixed audio transparent system\. When the sealed ear channel of the in ear speaker is isolated from the environmental sound leakage, the user content audio signal is converted into the sound transmitted to the ear channel of the wearer of the in ear speaker. The acoustic or vent valve in the in ear speaker is automatically signaled to open, allowing the sound inside the ear canal to travel to the surrounding environment through the valve, and activating the audio signal of environmental content to be converted into sound for transmission to the ear canal. Both user content and environment content are heard by the wearer. The audio signal of environmental content is processed by digital way, so that the gain of specific frequency component has been adjusted based on the equalization profile, so as to compensate some insertion loss due to the blocking of the ear channel by the in ear speaker. Other embodiments are also described and protected by the claims.

【技术实现步骤摘要】
入耳式扬声器混合音频透明系统本申请是申请号为201710032725.2、申请日为2017年1月18日、专利技术名称为“入耳式扬声器混合音频透明系统”的专利技术专利申请的分案申请。
本文描述的实施方案涉及入耳式扬声器(例如,耳塞)。更具体地讲,本文描述的实施方案涉及被配置为混合音频透明系统的可插入入耳式扬声器。还描述了其他实施方案。
技术介绍
有线或无线入耳式扬声器(例如,耳塞)向此类入耳式扬声器的用户(本文也称为收听者或佩戴者)的一只或多只耳朵传送声音。一种入耳式扬声器被设计成密切耦接到用户的耳道,被称为“可插入入耳式扬声器”。这种入耳式扬声器可以置于用户耳道入口处的外耳内部,或者可以插入耳道中阻塞其入口。通常,有两种相互不同类型的可插入入耳式扬声器,如下:(i)完全密封耳道的可插入入耳式扬声器(以下称为“可密封可插入入耳式扬声器”);以及(ii)有意设计成在使用期间允许来自周围环境的一些声音泄漏到用户耳道中的可插入入耳式扬声器(下文称为“泄漏式可插入入耳式扬声器”)。泄漏式可插入入耳式扬声器比可密封可插入入耳式扬声器提供更好的音频透明性。然而,来自周围环境的声音可能不是用户希望有的。为了避免这种情形,用户可以使用可密封可插入入耳式扬声器。可密封可插入入耳式扬声器具有一些缺点。这些类型的入耳式扬声器的用户可能在使用期间会经受堵耳效应(OE)导致的不希望有的声音的影响(例如,在打电话期间,在跑步时等等)。而且,可密封可插入入耳式扬声器可以防止其用户感知到来自周围环境的声音。
技术实现思路
本专利技术描述了被配置为混合透明系统的可插入入耳式扬声器的实施方案。此类入耳式扬声器能够辅助以下各项中的至少一者:(i)通过防止来自周围环境的声音进入耳道而改善用户与那些声音的隔离;或(ii)通过使得能够从周围环境向耳道传送声音来改善用户对音频透明性的感知。一种可插入入耳式扬声器被配置为混合透明系统,该系统组合使用有源通气或声学直通阀门与环境声音拾取和产生(本文也称为环境声音增强)系统。用户内容声音系统,例如,具有集成于入耳式扬声器外壳之内的电声换能器(扬声器驱动器),根据第一音频信号生成用户内容声音,第一音频信号例如包含用户内容,例如入耳式扬声器的佩戴者和远端用户之间正在进行的电话会话、音乐回放或另一含音频作品的回放。产生用户内容声音以用于向入耳式扬声器佩戴者的耳道中传送。入耳式扬声器可以是密封型的,其密封耳道。入耳式扬声器外壳还包含通气或声学直通阀门,通气或声学直通阀门可以被配置为(另选地)进入使耳道内部的声波能够行进到周围环境中的状态中,并进入限制声波行进到周围环境中的另一状态中。外部麦克风被配置为从周围环境中的声波产生第二音频信号(环境内容信号)。外部麦克风也可以集成到入耳式扬声器外壳中,使其在入耳式扬声器被穿戴时变成定位在外耳中,接近耳道;将其称为“外部”,因为其主要声学输入端口可以向外面向周围环境。还有逻辑电路,例如,作为编程处理器的部分,其可以安装于或不安装于入耳式扬声器外壳之内,其被配置为实现均衡器(例如,频谱成形数字滤波器),均衡器调节第二音频信号的频率分量(表示由外部麦克风拾取的环境声音)。该调节可以基于耳道的均衡概况。在调节之后,可以通过将第二音频信号转换成声波,例如,通过与第二音频信号组合然后使用用户内容声音系统或用于将用户内容转换成声音的同一电声换能器,转换成声音,将第二音频信号传送到耳道中。均衡概况可以是与耳道相关联的一个或多个声学特性或属性的集合。这些可以包括但不限于:与耳道相关联的声压;与耳道相关联的质点速度;与耳道相关联的质点位移;与耳道相关联的声强;与耳道相关联的声功率;与耳道相关联的声能;与耳道相关联的声能密度;与耳道相关联的声音暴露;与耳道相关联的声阻抗;与耳道相关联的音频频率;或与耳道相关联的传输损耗。对于一个实施方案而言,一个或多个声学属性是在入耳式扬声器正在由其最终用户穿戴的同时,由耳道识别模块基于入耳式扬声器的麦克风拾取的声学测试信号确定的。在另一个实施方案中,一个或多个声学属性是基于例如在实验室设置中确定的与多个耳道相关联的多个声学属性的平均计算的。对于一个实施方案而言,逻辑器被进一步配置为仅在阀门正在使耳道内部第一音频信号的声波能够行进到周围环境中,例如,阀门处于其打开状态时,激活或触发使用外部麦克风的环境声音增强系统的操作。在一个实施方案中,被配置为混合透明系统的入耳式扬声器还作为有源噪音控制(ANC)系统的部分而操作,该有源噪音控制系统对耳道中任何不希望有的声音进行声学噪音消除。ANC系统还可用于计算耳道的一个或多个声学性属性,它们是均衡概况(其用于配置均衡器的频谱成形函数)的部分。对于一个实施方案而言,一种使用可插入入耳式扬声器作为混合透明系统的计算机实施的方法如下。在入耳式扬声器密封耳道从而与环境声音泄漏隔离的同时,将一个或多个用户内容音频信号转换成被传送到入耳式扬声器佩戴者耳道中的声音。在这一回放期间,耳道内部的声音(包括用户内容音频信号的回放)或者被有源通气/声学直通阀门允许行进到周围环境,或者受到限制。在阀门打开时,包含入耳式扬声器周围的周围环境中声音拾取的环境内容音频信号被生成并被转换成声音,该声音也被传送到耳道中,使得用户内容和环境内容都可以被佩戴者听到。在这样做时,基于耳道均衡概况调节环境内容音频信号的频率分量。这种打开与环境声音增强系统组合的通气/声学直通阀门的混合方式旨在改善入耳式扬声器的透明性,使得佩戴者能够更舒适地感知到更宽频率范围上的环境声音内容(尽管穿戴着入耳式扬声器)。在阀门闭合时(同时可以有或没有用户内容的同时回放),环境声音增强系统可以被去激活,声学噪音消除(ANC)被激活。那种情况下的ANC旨在产生耳道之内的反噪音或反相声场,其被设计成与耳道之内例如由于佩戴者行走或体育活动而产生的不希望有的声音发生相消干扰。以上
技术实现思路
不包括本专利技术的所有方面的详尽列表。设想本专利技术包括可由上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随该专利申请提交的权利要求中特别指出的各个方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述
技术实现思路
中具体阐述的特定优点。附图说明本专利技术的实施方案以举例的方式进行例示,而不仅限于各个附图的图示,在附图中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出的是,本公开中提到本专利技术的“一个”或“一种”实施方案未必是同一实施方案,并且这意味着至少一个。而且,为了简明并减少附图总数,可以使用给定附图例示本专利技术超过一个实施方案的特征,对于给定实施方案可能并不需要附图中的所有元件。图1A-图1B是耳道中堵塞和隔离效应的例示。图2是包含通气或声学直通阀门的入耳式扬声器的例示。图3A-图3C是分别示出了基于图1A、图1B和图2的耳道中的声音水平的图示。图4是示出了当前使用的示例性声学驱动器的横截面侧视图。图5A是示出了基于平衡电枢(基于BA)的阀门的一个实施方案的横截面侧视图。图5B是示出了基于BA的阀门的另一个实施方案的横截面侧视图。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种被配置为混合透明系统的可插入入耳式扬声器,所述可插入入耳式扬声器包括:/n用户内容声音系统,所述用户内容声音系统用于接收用户内容音频信号,并将所述用户内容音频信号转换成声音以用于传送到所述可插入入耳式扬声器插入的耳朵中,所述用户内容音频信号为录制的音频节目信号或电话呼叫的下行链路音频信号;/n环境声音增强系统,所述环境声音增强系统具有外部麦克风,所述外部麦克风被配置为拾取所述可插入入耳式扬声器的周围环境中的声音作为麦克风音频信号,其中所述环境声音增强系统能够被配置为i)被激活以在将所述麦克风音频信号转换成声音以用于传送到所述耳朵中之前处理所述麦克风音频信号,以及ii)被去激活以不将所述麦克风音频信号转换成声音;/n阀门,所述阀门能够在打开状态和闭合状态之间配置,在所述打开状态中,所述阀门允许所述耳朵内部的声音离开耳朵行进到所述周围环境中,在所述闭合状态中,所述阀门限制所述耳朵内部的声音离开耳朵行进到所述周围环境中;和/n逻辑器,所述逻辑器用于发信号通知所述阀门进入所述打开状态并激活所述环境声音增强系统,然后发信号通知所述阀门进入所述闭合状态并去激活所述环境声音增强系统。/n

【技术特征摘要】
20160119 US 15/000,9941.一种被配置为混合透明系统的可插入入耳式扬声器,所述可插入入耳式扬声器包括:
用户内容声音系统,所述用户内容声音系统用于接收用户内容音频信号,并将所述用户内容音频信号转换成声音以用于传送到所述可插入入耳式扬声器插入的耳朵中,所述用户内容音频信号为录制的音频节目信号或电话呼叫的下行链路音频信号;
环境声音增强系统,所述环境声音增强系统具有外部麦克风,所述外部麦克风被配置为拾取所述可插入入耳式扬声器的周围环境中的声音作为麦克风音频信号,其中所述环境声音增强系统能够被配置为i)被激活以在将所述麦克风音频信号转换成声音以用于传送到所述耳朵中之前处理所述麦克风音频信号,以及ii)被去激活以不将所述麦克风音频信号转换成声音;
阀门,所述阀门能够在打开状态和闭合状态之间配置,在所述打开状态中,所述阀门允许所述耳朵内部的声音离开耳朵行进到所述周围环境中,在所述闭合状态中,所述阀门限制所述耳朵内部的声音离开耳朵行进到所述周围环境中;和
逻辑器,所述逻辑器用于发信号通知所述阀门进入所述打开状态并激活所述环境声音增强系统,然后发信号通知所述阀门进入所述闭合状态并去激活所述环境声音增强系统。


2.根据权利要求1所述的可插入入耳式扬声器,其中所述阀门是有源通气或声学阀门,并且所述逻辑器响应于发信号通知所述阀门进入所述打开状态而激活所述环境声音增强系统。


3.根据权利要求1所述的可插入入耳式扬声器,还包括:
有源噪音控制ANC系统,所述ANC系统在所述阀门处于所述闭合状态时被激活以在所述耳朵中产生反噪音,以便经由声学消除减少所述耳朵中的声音的不期望部分,并且在所述阀门处于所述打开状态时被去激活。


4.根据权利要求1所述的可插入入耳式扬声器,其中所述环境声音增强系统根据均衡概况来增大所述麦克风音频信号的多个频率分量的增益,所述均衡概况是与所述耳朵相关联的多个声学特性。


5.根据权利要求4所述的可插入入耳式扬声器,其中所述多个声学特性包括以下各项中的两个或更多个:
与所述耳朵相关联的声压;
与所述耳朵相关联的质点速度;
与所述耳朵相关联的质点位移;
与所述耳朵相关联的声强度;
与所述耳朵相关联的声功率;
与所述耳朵相关联的声能;
与所述耳朵相关联的声能密度;
与所述耳朵相关联的声音暴露;
与所述耳朵相关联的声阻抗;
与所述耳朵相关联的音频频率;或
与所述耳朵相关联的传输损耗。


6.根据权利要求4所述的可插入入耳式扬声器,还包括有源噪音控制ANC系统,所述ANC系统在所述阀门处于所述闭合状态时被激活,以便经由声学消除减少所述耳朵中的声音的不期望部分,其中所述多个声学特性中的一个或多个是基于向所述ANC系统或所述外部麦克风提供的测试信号确定的。


7.根据权利要求1所述的可插入入耳式扬声器,其中所述环境声音增强系统包括由所述用户内容声音系统共享的电声换能器或扬声器驱动器,以转换所述麦克风音频信号和所述用户内容音频信号。


8.根据权利要求1所述的可插入入耳式扬声器,其中当所述可插入入耳式扬声器插入所述耳朵中时所述外部麦克风位于外耳中。


9.一种用于操作可插入入耳式扬声器作为混合透明系统的方法,包括:
将用户内容音频信号转换成被传送到所述可插入入耳式扬声器的佩戴者的耳朵中的用户内容声音;
发信号通知所述可插入入耳式扬声器中的声学或通气阀门打开,从而允许耳道内部的声音离开以通过所述阀门而行进到周围环境中,同时将环境内容音频信号转换成传送到所述耳朵中的环境内容声音,使得用户内容声音和环境内容声音两者被所述佩戴者听到;以及
在所述阀门打开并且所述环境内容音频信号被转换成所述耳朵中的环境内容声音的同时,通过数字方式处理所述环境内容音频信号,使得所述环境内容音频信号的多个频率分量的增益增大。


10.根据权利要求9所述的方法,其中响应于发信号通知所述阀门打...

【专利技术属性】
技术研发人员:S·C·格里克尔
申请(专利权)人:苹果公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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