入耳式耳机的离头检测制造技术

一种用于入耳式耳机的离头检测系统，包括：输入设备，其接收音频信号、前馈麦克风信号和驱动器输出信号；预期输出计算电路，其基于来自信号监测电路的音频信号和前馈麦克风信号以及来自离头模型的离头数据的组合来预测驱动器输出信号的值；以及比较电路，比较向驱动器提供的观察到的输出信号和计算出的预期输出，以确定入耳式耳机的离头状态。

Out-of-Head Detection of Ear-in Earphone

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】入耳式耳机的离头检测相关申请的交叉引用本申请要求于2017年4月4日提交的、名称为“Off-HeadDetectionofIn-EarHeadset”的美国非临时专利申请No.15/478,681的权益，该申请要求于2017年2月24日提交的、名称为“Off-HeadDetectionofIn-EarHeadset”的美国临时专利申请No.62/463,202的优先权，其内容以其整体并入本文。
技术介绍
本说明书总体上涉及入耳式听音设备，更具体地，涉及用于入耳式听音设备的离头检测的系统和方法。
技术实现思路
根据一个方面，一种用于入耳式耳机的离头检测系统，包括：输入设备，其接收音频信号、前馈麦克风信号和驱动器输出信号；预期输出计算电路，其基于音频信号、前馈麦克风信号和离头数据的组合来预测驱动器输出信号的值；以及比较电路，其比较向驱动器提供的观察到的输出信号和计算出的预期输出，以确定入耳式耳机的离头状态。方面可以包括一个或多个以下特征。输入设备可以包括有源降噪(ANR)电路，其处理反馈麦克风信号。输入设备可以包括有源降噪(ANR)电路，其处理反馈和前馈麦克风信号两者。至少比较电路被构造和布置可以是数字信号处理器(DSP)的一部分，其比较驱动器输出信号、音频信号以及反馈和前馈麦克风信号以确定入耳式耳机的离头状态。离头检测系统还可以包括信号监测电路，其测量前馈麦克风信号和音频信号。离头检测系统还可以包括信号监测电路，其测量前馈麦克风信号和音频信号。离头检测系统还可以包括离头模型，该离头模型处理根据声学传递函数产生的离头数据，当设备被从耳朵移除时，该声学传递函数改变幅度。预期输出计算电路可以基于来自信号监测电路的音频信号和前馈麦克风信号以及来自离头模型的离头数据的组合来预测驱动器输出信号的值，并且比较的结果可以确认预测的驱动器信号类似于测量信号，然后离头状态得到确认。在另一方面，一种用于执行适配质量评估的方法，包括：在佩戴耳塞时检测离头状态；执行离头检测系统；并且显示关于离头状态的信息反馈。方面可以包括一个或多个以下特征。执行离头检测系统可以包括：由输入设备接收音频信号、前馈麦克风信号和驱动器输出信号；通过预期输出计算电路基于音频信号、前馈麦克风信号和离头数据的组合来预测驱动器输出信号的值；并且通过比较电路比较向驱动器提供的观察到的输出信号和计算出的预期输出，以确定入耳式耳机中的离头状态。该方法还可以包括通过信号监测电路测量前馈麦克风信号和音频信号。该方法可以进一步包括通过离头模型来处理根据声学传递函数产生的离头数据，当设备被从耳朵移除时，该声学传递函数改变幅度。该方法还可以包括基于来自信号监测电路的音频信号和前馈麦克风信号以及来自离头模型的离头数据的组合来预测驱动器输出信号的值，其中当比较的结果确认预测的驱动器信号与测量信号类似时，然后离头状态得到确认。在另一方面，一种用于听音设备的控制系统，包括：检测系统，该检测系统响应于检测事件而重新配置参数；以及有源降噪(ANR)电路，其至少管理基于反馈的降噪功能。方面可包括一个或多个以下特征。控制系统还可以包括助听系统，其将增益与音频信号组合并将修改的音频信号输出到ANR电路。控制系统还可以包括增益减小系统，当听音设备被从耳朵移除时，该增益减小系统减小振荡。另一方面，一种用于离头检测的方法，包括：对前馈麦克风信号和输入音频信号执行信号处理，以确定驱动器输出信号的估计离散变换；确定驱动器输出信号的实际离散变换；以及比较实际离散变换和估计离散变换；当实际离散变换和估计离散变换被确定为足够相似时，确定离头状态。方面可以包括一个或多个以下特征。在反馈ANR环路有效的选择频率下，可以针对驱动器输出信号、前馈麦克风信号和音频信号中的每个信号计算离散傅里叶变换(DFT)。附图说明通过参考以下结合附图的描述，可以更好地理解本专利技术构思的示例的上述和进一步的优点，其中相同的数字表示各个附图中的相同结构元件和特征。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明特征和实现的原理上。图1是根据一些示例的入耳式听音设备的框图和入耳式听音设备操作所在的环境的示意图。图2是根据一些示例的包括听音设备的离头检测系统的架构的信号流程图。图3A-图3D是示出当入耳式耳机从在头状态转换到离头状态时声学传递函数的变化的曲线图。图4是根据一些示例的用于离头检测的方法的流程图。图5是根据一些示例的由用户界面执行的操作的流程图的视图。图5A-图5J是图5的流程图的屏幕截图的详细视图。具体实施方式用于听觉受损用户的听音设备主要增加所需环境声音的水平。然而，这种设备易受由听音设备的增益驱动的不稳定性以及由于外部麦克风相对于耳机驱动器的放置以及驱动器和外部麦克风之间存在声学传递路径的影响。声学传递路径由从扬声器到麦克风的传递函数表征，经放大的信号由该传递函数导出。在听音设备的耳塞被插入耳朵、从耳朵移除听音设备或者当听音设备在独立环境中完全在离头时(任何一个都可能在声学传递路径相对高效的频率处导致不希望的反馈振荡)，该传递函数的幅度增加。相反，当耳塞正确地插入耳朵中时，在扬声器和麦克风之间形成挡板，减小了驱动器到麦克风传递函数的幅度，从而防止或减小了振荡。注意，这里讨论的反馈是指在耳机输出和前馈麦克风之间的不期望的正外部反馈环路，而非用于降噪目的使用内部麦克风的有意负反馈。可以提供反馈消除算法以避免振荡，但是通常仅增加大约10dB的稳定增益，并且对于可选择增益的整个范围无效。结果，当将设备从耳朵被移除(即，离头)时，并且当设备被戴上或移除、佩戴或摘除时，除了减小增益，可以做很少的事情以避免发生不期望的振荡。因此，根据一些示例的系统和方法可以通过自动减小增益来减小不期望的振荡。为了避免当耳机没有正确地插入耳朵时耳机驱动器和外部麦克风之间的长期不期望的反馈振荡，公开了一种离头检测系统和方法的示例。在这些示例中，当检测到离头状态时，增益自动减小，直到耳塞被重新插入耳朵之后。因为系统的长时间振荡是不期望的，所以根据一些示例的离头检测系统被配置为识别耳塞移除(例如，在移除后大约0.25秒内)，并且在移除后大约1秒内完全减小设备增益。除振荡减小之外，离头检测的使用可以包括数据收集以确定设备是否未被佩戴以及如果设备长时间处于离头而自动关闭设备。对于这些使用，算法可以被实施为离头检测系统和方法的一部分，该系统和方法针对被定位在佩戴者的耳朵内的耳机的可接受的适配与耳塞没有正确地密封耳道的不良适配之间的范围内的异常情况或极端情况来监测系统。对于这些使用，算法必须在所有增益水平上都是可靠的，但是反应时间并不重要。另外，与振荡不相关的离头检测的使用包括但不限于：1)检测设备何时不再在使用中，然后应关闭电源或置于低功率状态以节省电池电量；2)当仅一只耳朵被佩戴时，重新配置诸如双耳麦克风阵列(例如，于1月31日授权的美国专利No.9,560,451，其内容通过引用以其整体并入本文)之类的设备的性能；3)提取有关佩戴耳朵的数目以及处于什么情况的使用数据；和/或4)在耳塞的在头/离头状态下通过用户界面向用户提供反馈，以使用户能够检测并纠正非常差的耳塞适配。如图1所示，入耳式听音设备10包括：前馈麦克风102和反馈麦克风104，其感测在佩戴者的耳朵处的声音本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于入耳式耳机的离头检测系统，包括：输入设备，接收音频信号、前馈麦克风信号和驱动器输出信号；预期输出计算电路，基于所述音频信号、所述前馈麦克风信号和离头数据的组合来预测所述驱动器输出信号的值；以及比较电路，比较向所述驱动器提供的观察到的输出信号和计算出的预期输出，以确定所述入耳式耳机的离头状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.24 US 62/463,202;2017.04.04 US 15/478,6811.一种用于入耳式耳机的离头检测系统，包括：输入设备，接收音频信号、前馈麦克风信号和驱动器输出信号；预期输出计算电路，基于所述音频信号、所述前馈麦克风信号和离头数据的组合来预测所述驱动器输出信号的值；以及比较电路，比较向所述驱动器提供的观察到的输出信号和计算出的预期输出，以确定所述入耳式耳机的离头状态。2.根据权利要求1所述的离头检测系统，其中所述输入设备包括有源降噪(ANR)电路，所述有源降噪(ANR)电路处理反馈麦克风信号。3.根据权利要求1所述的离头检测系统，其中所述ANR电路处理所述反馈麦克风信号和所述前馈麦克风信号两者。4.根据权利要求3所述的离头检测系统，其中至少所述比较电路被构造和布置为数字信号处理器(DSP)的一部分，所述数字信号处理器的所述部分比较所述驱动器输出信号、所述音频信号以及所述反馈麦克风信号和所述前馈麦克风信号，以确定所述入耳式耳机的所述离头状态。5.根据权利要求1所述的离头检测系统，还包括信号监测电路，所述信号监测电路测量所述前馈麦克风信号和所述音频信号。6.根据权利要求5所述的离头检测系统，还包括离头模型，所述离头模型处理根据声学传递函数产生的离头数据，当所述设备从耳朵被移除时，所述声学传递函数的幅度改变。7.根据权利要求6所述的离头检测系统，其中所述预期输出计算电路基于来自所述信号监测电路的所述音频信号和所述前馈麦克风信号以及来自所述离头模型的所述离头数据的组合来预测所述驱动器输出信号的值，其中当所述比较的结果确认所预测的驱动器信号类似于测量信号时，则离头状态被确认。8.一种用于执行适配质量评估的方法，包括：在佩戴耳塞时检测离头状态；执行离头检测系统；以及显示关于所述离头状态的信息反馈。9.根据权利要求8所述的方法，其中执行所述离头检测系统包括：通过输入设备来接收音频信号、前馈麦克风信号和驱动器输出信号；通过预期输出计算电路基于所述音频信号、所述前馈麦克风信号和离头数据的组合来预测所述驱动器输出信号的值；以及通过比较电路来比较向所述驱动器提供的观察到的输出信号和计算出的预期输出，以确定所述入耳式耳机的离头状态。10.根据权利要求9所述的方法，还包括通过信号监测电路来测量所述前馈麦克风信号和所述音频信号。11.根据权利要求9所述的方法，还包括通过离头模型处理根据声学传递函数产生的离头数据，当所述设备从耳朵被移除时，所述声学传递函数的幅度改变。12.根据权利要求11所述的方法，还包括基于来自所述信号监测电路的所述音频信号和所述前馈麦克风信号以及来自所述离头模型的所述离头数据的组合来预测所述驱动器输出信号的值，其中当所述比较的结果确认所预测的驱动器信号类似于测量信号时，则离头状态被确认。13.一种用于听音设备的控制系统，包括：检测系统，响应于检测事件而重新配置参数；以及有源降噪(ANR)电路，至少管理基于反馈的降噪功能。14.根据权利要求13所述的控制系统，还包括助听系统，所述助听系统将增益与所述音频信号组合，并且向所述ANR电路输出经修改的音频信号。15.根据权利要求13所述的控制系统，还包括增益减小系统，当所述听音设备从耳朵被移除时，所述增益减小系统减小振荡。16.一种用于离头检测的方法，包括：对前馈麦克风信号和输入音频信号执行信号处理，以确定驱动器输出信号的估计离散变换；确定所述驱动器输出信号的实际离散变换；比较所述实际离散变换和所述估计离散变换；以及当所述实际离散变换和所述估计离散变换被确定为足够相似时，确定离头状态。17.根据权利要求16所述的方法，其中在反馈ANR环路有效的选择频率处，针对所述驱动器输出信号、所述前馈麦克风信号和所述音频信号中的每个信号计算离散傅里叶变换(DFT)。18.一种用于听音设备的控制系统，包括：检测系统，响应于检测事件而重新配置参数；以及有源降噪(ANR)电路，至少管理基于反馈的降噪功能。19.根据权利要求18所述的控制系统，其中所述ANR电路响应于接收和处理来自声学源的声音而产生抗噪声信号，所述抗噪声信号被输出到声学驱动器，以消除在声学驱动器处的环境噪声。20.根据权利要求18所述的控制系统，还包括助听系统，所述助听系统将增益与音频信号组合，并且向所述ANR电路输出经修改的音频信号。21.根据权利要求20所述的控制系统，其中所述ANR电路包括多个数字滤波器，所述多个数字滤波器接收分别由反馈麦克风和前馈麦克风检测到的信号，并且所述ANR电路处理所检测到的反馈麦克风信号和前馈麦克风信号以及来自所述助听系统的所述经修改的音频信号，以产生到声学驱动器的输出信号。22.根据权利要求18所述的控制系统，还包括增益减小系统，当所述听音设备从耳朵被移除时，所述增益减小系统减小振荡。23.根据权利要求18所述的控制系统，其中所述检测系统包括离头监测电路，所述离头监测电路通过比较所述检测系统的当前状态和所述检测系统的预期状态来检测所述听音设备何时被从头部取下。24.根据权利要求23所述的控制系统，其中所述离头监测电路包括：信号监测电路，测量到所述ANR电路的前馈麦克风输入和音频输入；离头模型，处理根据声学传递函数产生的离头数据，当所述听音设备从耳朵被移除进入所述听音设备的离头状态时，所述声学传递函数的幅度改变；预期输出计算电路，基于测得的前馈麦克风输入、测得的音频输入和与存储在所述离头模型中的所述声学传递函数相对应的值的组合，来预测所述ANR电路的输出的值；以及比较器，比较所述ANR电路的所述输出、所述音频输入信号和所述前馈麦克风输入的组合，以确定所述听音设备的所述离头状态。25.根据权利要求24所述的控制系统，所述比较电路被构造和布置为数字信号处理器(DSP)的一部分，所述数字信号处理器的所述部分比较所述ANR电路的所述输出、所述音频输入信号和所述前馈麦克风输入以及来自反馈麦克风的反馈麦克风输入，以确定所述听音设备的所述离头状态。26.根据权利要求25所述的控制系统，其中所述预期输出计算电路基于所述音频信号与所述前馈麦克风信号和所述离头数据的组合来预测所述输出信号的值，其中当所述比较的结果确认所预测的驱动器信号类似于测量信号时，则离头状态被确认。27.一种用于执行适配质量评估的系统，包括：输入设备，接收音频信号、前馈麦克风信号和驱动器输出信号；预期输出计算电路，基于所述音频信号、所述前馈麦克风信号和根据声学传递函数产生的离头数据的组合来预测所述驱动器输出信号的值，当所述耳机从耳朵被移除进入所述耳机的离头状态时，所述声学传递函数的幅度改变；比较电路，比较所述驱动器输出信号、所述音频信号和所述前馈麦克风信号，以确定所述耳机的所述离头状态；以及显示器，显示关于所述离头状态的信息反馈。28.根据权利要求27所述的系统，其中所述输入设备包括有源降噪(ANR)电路，所述有源降噪(ANR)电路处理反馈麦克风信号。29.根据权利要求28所述的系统，其中所述比较电路被构造和布置为数字信号处理器(DSP)的一部分，所述数字信号处理器的所述部分比较所述驱动器输出信号、所述音频信号、所述反馈麦克风信号和所述前馈麦克风信号，以确定所述耳机的所述离头状态。30.根据权利要求27所述的系统，还包括增益减小系统，当所述耳机从耳朵被移除时，所述增益减小系统减小振荡。31.根据权利要求27所述的系统，其中当所述离头状态被确认时，所述耳机被配置为在计时器到期之后自动断电。32...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·特穆伦，J·D·艾希费尔德，F·迈尔，A·萨宾，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US