音频头戴式耳机制造技术

头戴式耳机包括具有内部麦克风(28)和外部麦克风(32)的主动噪声控制。处理器(42)包括反馈支路(46)以及前馈支路(58)，所述反馈支路被调整以便衰减对应于由骨传导传输的语音信号的分量的低频，所述前馈支路被调整以便补偿由反馈滤波引入的衰减和在所述头戴式耳机的外部和内部之间引入的被动声学衰减。语音活动检测器(60)操作应用于反馈(46)和前馈(58)功能的两对不同的传递函数(HFB,HFF)之间的动态切换。这允许以最自然的方式向用户呈现所有外部声音，包括他自己的声音。

Audio headset

The headset includes active noise control with an internal microphone (28) and an external microphone (32). The processor (42) includes a feedback circuit (46) and (58), feedforward branch the low-frequency feedback branch is adjusted to correspond to the speech signal attenuation by bone conduction transmission components, the feedforward branch is adjusted to compensate for attenuation and attenuation of passive acoustics is introduced between the internal and external of the headset the introduction by the feedback filter. A speech activity detector (60) operates a dynamic switching between two pairs of different transfer functions (HFB, HFF) applied to feedback (46) and feed forward (58) functions. This allows all external sounds, including his own voice, to be presented to the user in the most natural manner.

【技术实现步骤摘要】
音频头戴式耳机本专利技术涉及“麦克风－头戴式耳机”类型的单元，该单元包括配备有“主动噪声控制”系统的音频头戴式耳机，该音频头戴式耳机与适配成拾取头戴式耳机佩戴者的语音的麦克风组相组合。
技术介绍
音频头戴式耳机一般包括由头带连接的两个耳机。每个耳机包括容纳声音再现换能器并且旨在通过插入将耳朵与外部声音环境隔离的罩耳垫来施加在用户耳朵周围的闭合外壳。还存在“入耳式”类型的耳机，其具有放置在耳道中的元件，因此没有围绕或覆盖耳朵的垫，或者还有“耳塞式”型，其中的元件在超出耳道的耳廓的中空部中突出。在下文中，主要将涉及“头戴式”类型的耳机，其具有容纳在围绕耳朵(“罩耳式”头戴式耳机)或者靠在耳朵上(“压耳式(supra-aural)”头戴式耳机)的外壳中的换能器，但是此示例不能被认为是限制性的，因为正如所理解的，本专利技术也可被应用于“入耳式”、“耳塞式”或类似类型的耳机。在任何情况下，头戴式耳机可被用于收听来自诸如MP3播放器、收音机、智能电话等装置的音频源(例如音乐)，该头戴式耳机通过有线连接或通过无线连接(尤其是蓝牙链接(注册商标))连接到该装置。由于麦克风组，也有可能将头戴式耳机用于通信功能(诸如“免提”电话功能)，作为音频源收听的补充。头戴式耳机换能器随后再现该头戴式耳机佩戴者与之对话的远程说话者的语音。例如，在EP2518724A1，EP2930942A1和EP2945399A1(所有三个都以Parrot的名义)中描述了这种组合的微型头戴式耳机单元。当在嘈杂环境(地铁、繁华街道、火车、飞机等)中使用头戴式耳机时，佩戴者部分地受到头戴组件耳机的保护而免受噪声，该耳机借助闭合的外壳和罩耳垫将佩戴者隔离。实际上，由于其机械结构，头戴式耳机像低通滤波器一样被动地衰减环境噪声级，更强烈地衰减高频。衰减的程度与头戴式耳机的机械参数直接地相关，基本上与其质量和刚度直接相关。诸如EP0414479A2和US8358799B1的文档描述了优化该被动滤波功能的各种技术。然而，这种纯被动式保护仅仅是部分的，一部分声音(尤其是频谱中的低频部分)能够穿过耳机外壳或经由佩戴者的头颅被传送到耳朵。这就是之所以开发所谓的“主动噪声控制”即ANC技术的原因，ANC技术的原理包括拾取入射噪声分量并且在时间和空间上将一声波叠加到此噪声分量上，该声波在理想情况下是该噪声分量的压力波的反转副本。问题是要创建与该噪声分量的相消干扰并且减少(在理想情况下抵消)杂散声波的压力的变动。EP2597889A1(Parrot公司)描述了一种头戴式耳机，该头戴式耳机具有将闭环反馈和开环前馈类型的滤波操作进行组合的ANC系统。反馈滤波路径接收由放置在耳朵附近的耳机外壳内的麦克风收集的信号，拾取由换能器产生的声音和在耳机的腔中仍可感知的未被抵消的残留噪声。前馈滤波路径使用由外麦克风拾取的信号，该外部麦克风收集存在于头戴式耳机的佩戴者的直接环境中的杂散噪声。最后，第三滤波路径处理来自要再现的音乐源的音频信号。三个滤波路径的输出信号被组合并且应用于换能器来再现与周围噪声的抑制信号(内部麦克风的信号，从其中减去音乐源的音频信号，构成用于ANC系统的反馈回路的误差信号)相关联的音乐源信号。但是，在某些情况下，ANC系统对周围噪声的衰减可能是麻烦的，于是造成头戴式耳机的使用是不合适的：–因此，用户有时希望自然地感知他自己的声音：例如，当头戴式耳机提供“免提”电话功能时，头戴式耳机佩戴者希望能够通过就像他没有佩戴头戴式耳机一样的方式感知他自己的声音的方式与远程说话者或与在他附近的人交谈；–在其他情况下，用户希望完全地感知他所处的环境，以便例如听到汽车通行来评估车辆的距离或者听到警报信号、由公共交通服务的驾驶员广播的消息等。这两种现象是隔音或“闭合式”类型的头戴式耳机所特有的。实际上，所谓的“闭合式”头戴式耳机与所谓的“开放式”头戴式耳机的区别在于，第一组头戴式耳机具有完全关闭(或在通风口存在的情况下部分关闭)的后腔，于是创建一定程度的隔音，而第二组头戴式耳机在换能器的后部只有非常低的阻抗。开放式的头戴式耳机只有轻微的隔音，因此只产生一点遮挡。但是，由于它们轻微的隔音特性，它们很少被人以游走的方式使用，而是被用作高保真休闲头戴式耳机或演播室头戴式耳机；此外，换能器向外部发散被再现的声音的一部分，并且该声音可被周围的人听到并使人感到恼火。关于上述的第一个缺点，即用户对他自己声音的感知，当人发出语音分量时，振动从声带传播到咽部和口鼻腔，在那里它被调制、放大和表达。口腔、软腭、咽部、鼻窦和鼻窝用作这种声音的谐振腔，并且它们的壁是弹性的，它们自身振动，并且这些振动通过内部骨传导直接传输到受试者的耳朵。在没有头戴式耳机的情况下，当耳朵没有被阻塞时，通过骨传导传播到耳道的声音被非常弱地感知，因为它们朝向相对于鼓膜具有最低的声阻抗的耳朵外部排出。另一方面，当佩戴头戴式耳机时，该头戴式耳机完全或部分地阻塞耳道，即它在耳道的外端处引入高声阻抗：该阻抗导致在通过骨传导传播的声音的耳道内引起的共振，并且因此导致相对于耳道打开的情况的声音信号的低频部分的放大，其具有在500Hz以下20dB量级的上升。用户于是以更静音的方式感知他的声音。这种现象(下文称为“遮挡”)以已知的方式影响助听器的佩戴者，并且在本上下文中已提出各种解决方案以弥补这一点。被动解决方案包括在耳道的腔与外部环境之间提供压力平衡的事件作为穿过听觉假体的管道。使用麦克风和反馈滤波的主动解决方案也已被提出，如在US2006/0120545A1(US7477754B2)中的那样，其可能具有自适应调整，如在WO2006/037156A1(EP1795045B1)中的那样：当反馈滤波被激活以抑制遮挡效应时，前馈滤波支路于是被修改以不受所引入的反馈滤波的影响。通常，如果这些各种方法允许抑制遮挡效应，则它们不允许向用户呈现外部声音，就好像他没有佩戴头戴式耳机一样。就某些情况下尽管佩戴头戴式耳机仍能感知声音环境的可能性，已经提出了各种技术，例如在US2009/0034748A1中，其根据对外部事件的自动评估来适配前馈支路的主动衰减的程度。在安全模式中，例如在检测到超过预定义阈值的外部噪声级之后可降低衰减程度，以便允许用户更清楚地感知外部环境。US2010/0272284A1(US8155334B2)也提出了该功能，其中，根据用户的命令，只有位于语音通带之外的频率保持衰减，以便允许用户听到外部扬声器。在更简单的实现中，还有可能通过按下按钮来同时抑制噪声的主动衰减和由耳机广播的音乐两者以更好地感知环境。但是如果这些各种技术允许部分地补偿头戴式耳机的被动衰减，则这些技术对遮挡现象没有影响。问题的困难来自于以下事实：如果通过静态方法实现解决上述两个缺点(由用户放大他自己的声音和外部噪声的可变衰减)的解决方案则将产生矛盾的解决方案。例如，如果希望衰减对用户自己的话音的放大，则通常需要(经由反馈/前馈滤波操作)将低于300Hz的频率衰减至少15dB。在这种情况下，校正也将作用于处于这些频率的外部噪声(通常是希望被抑制的杂散噪声(汽车或火车滚动的噪声))，使得通过补偿这些现象之一，将降低杂散噪声的自然衰减。US2014/0126736A1(US87982本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音频头戴式耳机，包括两个耳机(10)，每个耳机包括用于对要重现的音频信号进行声音重现的换能器(18)，所述换能器被容纳在耳朵声腔(22)内，所述头戴式耳机包括主动噪声控制系统，所述主动噪声控制系统具有：–内部麦克风(28)，所述内部麦克风被放置在所述声腔(22)内并且被适配成递送第一信号(e)；–外部麦克风(32)，所述外部麦克风被放置在所述声腔(22)外并且被适配成递送第二信号，以及–数字信号处理器(42)，包括：·闭环反馈支路(30)，所述闭环反馈支路包括被适配成向由所述内部麦克风(28)递送的所述第一信号应用反馈滤波传递函数H

【技术特征摘要】
2015.11.19 FR 15611091.一种音频头戴式耳机，包括两个耳机(10)，每个耳机包括用于对要重现的音频信号进行声音重现的换能器(18)，所述换能器被容纳在耳朵声腔(22)内，所述头戴式耳机包括主动噪声控制系统，所述主动噪声控制系统具有：–内部麦克风(28)，所述内部麦克风被放置在所述声腔(22)内并且被适配成递送第一信号(e)；–外部麦克风(32)，所述外部麦克风被放置在所述声腔(22)外并且被适配成递送第二信号，以及–数字信号处理器(42)，包括：·闭环反馈支路(30)，所述闭环反馈支路包括被适配成向由所述内部麦克风(28)递送的所述第一信号应用反馈滤波传递函数HFB的反馈滤波器(46)；·开环前馈支路(34)，所述开环前馈支路包括被适配成向由所述外部麦克风(32)递送的所述第二信号应用前馈滤波传递函数HFF的前馈滤波器(34)；以及·混合装置(54)，所述混合装置接收由在所述反馈滤波器(46)的出口处的所述反馈支路和在所述前馈滤波器的出口处的所述前馈支路递送的信号以及要再现的可能的音频信号(M)作为输入，并且递送作为输出的被适配成引导所述换能器(18)的信号。所述头戴式耳机进一步包括被适配成操作对由所述头戴式耳机引入的抗遮挡控制和被动衰减的消除的多个装置，其中包括：–用于检测头戴式耳机用户的语音活动的装置(60)，所述装置被适配成区分所述头戴式耳机用户的语音活动的存在情况和不存在情况；以及–用于选择性地根据所述语音活动检测的当前结果在施加到所述反馈(46)和前馈滤波器(58)的两对不同的传递函数{HFB，HFF}之间进行动态切换的装置，所述装置的特征在于：–在没有语音活动的情况下，选择由所述动态切换装置施加到所述前馈滤波器(58)以操作所述被动衰减的所述消除的所述前馈滤波传递函数(HFF2)的参数，以便在包括至少100和300Hz之间的频率范围内提供第一前馈滤波增益，所述第一前馈滤波增益低于由所述动态切换装置施加到所述前馈滤波器(58)以在所述语音活动存在的情况下操作所述抗遮挡控制的所述前馈滤波传递函数(HFF1)的第二前馈滤波增益。–在声音活动存在的情况下，选择由所述动态切换装置施加到所述反馈滤波器(46)以操作所述抗遮挡控制的所述反馈滤波传递函数(HFB1)的参数，以便在包括至少100和300Hz之间的频率范围内提供第一前馈滤波增益，所述第一前馈滤波增益高于在没有语音活动的情况下由所述动态切换装置施加到所述反馈滤波器(46)的所述反馈滤波传递函数(HFB2)的第二反馈滤波增益。2.如权利要求1所述的头戴式耳机，其特征在于，其中在没有语音活动的情况下，对于低于1kHz的频率，所述第一前馈滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·翁珂推，M·米肖，R·庞科特，
申请(专利权)人：鹦鹉无人机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR