用于产生与音频传输功能相关的头的人造耳装置及其相关方法制造方法及图纸

技术编号:15344916 阅读:146 留言:0更新日期:2017-05-17 00:53
本发明专利技术提供用于实时地产生与音频传输功能相关的头的装置、系统和方法。具体来说,本发明专利技术利用包括耳屏结构和对耳轮结构的独特的结构部件,并结合麦克风,以使三维空间中的声音位置通讯给使用者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生与音频传输功能相关的头的系统和装置相关申请的交互参照本申请基于目前在美国专利商标局内待审的临时专利申请,即为2014年8月8日提交的系列号62/035,025的专利申请,并根据35U.S.C.段落119(e)要求对其的优先权权益,本文以参见方式引入该专利申请。
本专利技术提供用于实时产生与音频传输功能相关的头的系统和装置。具体来说,结合麦克风,利用独特的结构部件来重新响应人耳廓的某些音频特征,以促进声音在三维空间内定位与使用者的通讯联系。
技术介绍
人类只有两只耳朵,但却可以在三维空间中在距离和方向上定位声音。这之所以成为可能是因为人脑、内耳和外耳(耳廓)一起工作而对声音的位置作出判断。通过接受来自一个耳朵的线索(单耳线索),以及通过比较两个耳朵接受的线索(双耳线索)之间的差异,由此估计出声音的位置。双耳线索涉及两个耳朵之间声音先后到达的差异以及强度的差异,这有助于确定声源的相对定位。单耳线索涉及声源和人类解剖学结构之间的相互作用,其中,在声音进入耳道以被听觉系统处理之前,原始的声音被外耳修改。该种修改解码出声源相对于耳朵位置的定位,这种修改被称之为与头相关的音频传输功能(HRTF)。换句话说,HRTF描述了对声源的过滤功能,为了表征出特定的耳朵如何接受来自空间特定点的声音,在声音被左右耳鼓膜感觉到之前,对声源进行过滤。这些修改可包括听音人耳朵的形状、听音人头部和身体的形状,以及声音传播的空间特征等等。所有的这些特征一起影响着听音人如何能正确地说出声音来自何方。因此,由两个耳朵产生的、造成所有这些特征的一对HRTF可用来合成双耳声音,并在声音来自于空间特定点时就能正确地识别出来。HRTF具有很宽范围的应用,从媒体和游戏中的虚拟环绕声,到很响的噪音环境中的听力保护,以及对听觉缺损者的助听。尤其是,在听力保护和助听的领域内,记录和再建特殊使用者的HRTF的能力提出了好多个挑战,因为这种能力必须是实时出现的。在高噪音环境中听力保护的应用情形中,沉重的听力保护的硬件必须佩戴在耳朵上,其呈体积庞大的头戴式耳机的形式,因此,如果麦克风放置在头戴式耳机外边,则使用者将会听到外部的世界,但不会接受到正确的定位数据,因为HRTF没有被重建。类似地,在用于听力缺损者的助听的情形中,麦克风同样安装在助听器外边,完全阻塞使用者耳道的任何助听装置都将不能正确地再建该使用者的HRTF。因此,为了正确地将声音的位置信息实时地传输给使用者,需要有一种根据使用者身体特征再建使用者HRTF的装置和系统。
技术实现思路
本专利技术通过提供用于产生与音频传输功能相关的头的装置、系统和方法,来满足上述存在的需求。本专利技术还提供实时增强音频并对使用者的身体特征和外部环境的音频特征定制增益的能力。因此,从原始广义的含义上来说,本专利技术所涉及的装置也被称作HRTF发生器,其包括外部集管和内部集管。外部集管至少部分地暴露于外部环境,而内部集管基本上设置在装置的内部之内,和/或设置在所述装置的较大装置或系统外壳内。外部集管包括对耳轮结构、耳屏结构和开口。开口与外部环境直接空气流通,且开口的结构构造成接受声波。耳屏结构设置成部分地包围开口,这样,耳屏结构将部分地阻碍和/或影响进入到开口内的进入声波的特征。对耳轮结构设置成进一步部分地包围耳屏结构以及开口,这样,耳屏结构将部分地阻碍和/或影响流入到耳屏结构和开口内的进入声波的特征。对耳轮结构和耳屏结构可包括半穹形或包括闭合侧和开口侧的部分穹形的任何变体。在一较佳实施例中,对耳轮结构的开口侧和耳屏结构的开口侧以彼此相对的关系设置。外部集管的开口连接到外部集管内的开口通道并与其空气流通。开口通道可相对于使用者要求的定向基本上以垂直的定向设置。开口通道还与听道空气流通,听道形成在内部集管内但还部分地形成在外部集管内。内部集管包括听道和麦克风外壳。麦克风外壳附连或连接到听道的端部,该端部位于与开口通道连接的相对端上。听道或听道部分的至少一部分,可相对于使用者要求的倾听方向基本上以平行的定向定位。麦克风外壳还可包括抵靠听道端部安装的麦克风。麦克风外壳可进一步包括位于麦克风后边的空气腔,其位于与听道连接相对的端部上,可用帽子进行密封。在至少一个实施例中,装置或HRTF发生器可形成为较大系统的一部分。因此,系统可包括左HRTF发生器、右HRTF发生器、左预放大器、右预放大器、音频处理器、左回放模块,以及右回放模块。这样,左HRTF发生器的结构可构造成拾取和过滤传输到使用者左边的声音。类似地,右HRTF发生器的结构可构造成拾取和过滤传输到使用者右边的声音。左预放大器的结构可以构造成增大左HRTF发生器的过滤过的声音的增益。右预放大器的结构可以构造成增大右HRTF发生器的过滤过的声音的增益。音频处理器的结构可构造成处理和增强从左预放大器和右预放大器接受的音频信号,然后,将相应的处理过的信号各传输到左回放模块和右回放模块。左回放模块和右回放模块或换能器的结构构造成将电信号转换为给使用者的声音,这样,使用者可感受到来自使用者环境的过滤过的和增强的声音,其包括允许使用者定位起源声源的音频数据。在至少一个实施例中,本专利技术的系统可包括诸如具有嵌入在其中的HRTF发生器的头戴式受话器或头戴式耳机。可佩戴的装置可进一步包括预放大器、音频处理器、回放模块以及其他合适的电路和部件。在另一实施例中,根据本专利技术,可使用用于产生与音频传输功能相关的头的方法。这样,外界声音首先通过HRTF发生器外部进行过滤,HRTF发生器可包括耳屏结构和对耳轮结构。过滤过的声音然后传送到HRTF发生器内部,诸如通过上述的开口通道和听道以形成输入的声音。输入的声音在嵌入在HRTF发生器内的麦克风处被接受,HRTF发生器邻近并连接到听道,以便形成输入信号。用预放大器放大输入信号,以形成放大的信号。然后用音频处理器来处理放大的信号,以形成处理的信号。最后,将处理过的信号传输到回放模块,以将音频和/或位置音频数据传输给使用者。这里所述的方法可构造成实时地捕捉位置音频数据并将其传输给使用者,这样,可利用该方法作为助听,或在响噪音环境中过滤掉响噪音。当考虑附图以及详细描述时,本专利技术上述的和其他的目的、特征以及优点将变得更加清晰。附图说明为了更加完整地理解本专利技术的特征,应该参照以下结合附图给出的详细描述,附图中:图1是用于产生与音频传输功能相关的头的装置的外部立体图。图2是用于产生与音频传输功能相关的头的装置的内部立体图。图3是针对用于产生与音频传输功能相关的头的系统的方框图。图4A示出包括用于产生与音频传输功能相关的头的装置的可佩戴装置的侧视图。图4B示出包括用于产生与音频传输功能相关的头的装置的可佩戴装置的前视图。图5示出针对用于产生与音频传输功能相关的头的方法的流程图。在全部的几个附图中,相同的附图标记表示相同的零件。具体实施方式如附图所示,本专利技术涉及对使用者产生与音频传输功能相关的头的装置、系统和方法。具体来说,某些实施例涉及实时地捕捉外部环境中周围的声音,并通过形成在装置上的独特结构来过滤该声音,以产生音频定位数据,然后处理该声音来增强音频定位数据并将音频定位数据传送给使用者,这样,使用者可确定声音在三维空间中的起源。正如示意地所指出的,图1和2示出了至少一个对使本文档来自技高网
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<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/62/201580042484.html" title="用于产生与音频传输功能相关的头的人造耳装置及其相关方法原文来自X技术">用于产生与音频传输功能相关的头的人造耳装置及其相关方法</a>

【技术保护点】
一种用于对使用者产生与音频传输功能相关的头的装置,所述装置包括:至少部分地设置在所述装置外部上的外部集管,所述外部集管包括:沿着所述外部集管的外部设置的开口,所述开口与外部环境空气流通,设置成部分地包围所述开口的耳屏结构,设置成部分地包围所述耳屏结构和所述开口的对耳轮结构,与所述开口空气流通的开口通道,沿着所述装置的内部设置的内部集管,所述内部集管包括:与所述开口通道空气流通的听道,附连到所述听道端部的麦克风外壳,所述麦克风外壳包括麦克风。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.08 US 62/035,025;2014.09.12 US 14/485,1451.一种用于对使用者产生与音频传输功能相关的头的装置,所述装置包括:至少部分地设置在所述装置外部上的外部集管,所述外部集管包括:沿着所述外部集管的外部设置的开口,所述开口与外部环境空气流通,设置成部分地包围所述开口的耳屏结构,设置成部分地包围所述耳屏结构和所述开口的对耳轮结构,与所述开口空气流通的开口通道,沿着所述装置的内部设置的内部集管,所述内部集管包括:与所述开口通道空气流通的听道,附连到所述听道端部的麦克风外壳,所述麦克风外壳包括麦克风。2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述对耳轮结构包括具有闭合侧和开口侧的半穹形结构。3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述对耳轮结构的所述开口侧与所述耳屏结构的所述开口侧保持直接面对的关系。4.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述对耳轮结构的所述开口侧面向使用者要求的倾听方向。5.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述耳屏结构包括具有闭合侧和开口侧的半穹形结构。6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述对耳轮结构的所述开口侧面背离使用者要求的倾听方向。7.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述开口通道相对于使用者要求的倾听方向以大致垂直的定向设置。8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述听道相对于使用者要求的倾听方向以大致平行的定向设置。9.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述听道的长度至少是其直径的两倍。10.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述麦克风与位于所述麦克风外壳内的听道端部齐平地安装。11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述麦克风外壳进一步包括位于所述麦克风后面的空气腔。12.一种用于对使用者产生与音...

【专利技术属性】
技术研发人员:R·科普特J·布特拉R·J·塞莫斯
申请(专利权)人:邦吉欧维声学有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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