控制环境声音音量制造技术

本公开实施例涉及控制环境声音音量。一种听筒，包括被耦合到头戴式耳机的外部环境的前馈麦克风，该听筒包括：反馈麦克风、扬声器、数字信号处理器以及存储器，当耳机在使用中，该反馈麦克风被耦合到用户的耳道，当耳机在使用中时，该扬声器被耦合到用户的耳道，该数字信号处理器在相应的麦克风和扬声器之间实现前馈和反馈噪声补偿滤波器的数字信号处理器，以及该存储器存储用于由数字信号处理器使用的滤波器组的有序序列。滤波器组中的每一组包括前馈滤波器，该前馈滤波器提供不同的频率相关的声音穿透或声音消除的量，通过声音穿透或声音消除与到达耳朵的剩余环境声音的组合得到在用户耳朵处的总插入增益。

Control ambient sound volume

【技术实现步骤摘要】
控制环境声音音量本申请是国际申请号为PCT/US2016/063348、国际申请日为2016年11月22日、进入中国国家阶段日期为2017年02月17日、国家申请号为201680002285.X、专利技术名称是“控制环境声音音量”的专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
本公开涉及控制通过头戴式耳机(Headphone)听到的环境声音的音量。美国专利8,798,283(其内容通过引用并入于此)描述了在主动噪声降低(ANR)头戴式耳机中使用两组滤波器来消除环境噪声，或者通过对抗头戴式耳机的被动效应的所应用的滤波器被动以容纳环境噪声，使得用户犹如没有佩戴耳机一样听到环境噪声。该申请将这样的特征定义为具有“环境自然性”的“主动透听(Hear-through)”。
技术实现思路
一般来说，在一个方面，听筒(Earpiece)包括前馈麦克风，该前馈麦克风被耦合到头戴式耳机外部的环境，该听筒包括：反馈麦克风、扬声器、数字信号处理器以及存储器，当听筒在使用中时，该反馈麦克风被耦合到用户的耳道，当听筒在使用中时，该扬声器被耦合到用户的耳道，该数字信号处理器在相应的麦克风和扬声器之间实现前馈和反馈噪声补偿滤波器，以及该存储器存储用于由数字信号处理器使用的滤波器组的有序序列。滤波器组中的每一组包括前馈滤波器，其提供不同的频率相关的声音穿透或声音消除的量，该声音穿透或声音消除与到达耳朵的剩余环境声音的组合导致在用户耳朵处的总插入增益。对于给定的环境声音级别，当使用滤波器组中的每一组时的耳朵处的总声音级别与当使用序列中相邻的滤波器组时的耳朵处的总声音级别相比，针对序列中任意两个相邻滤波器组之间的大多数变化相差不超过5dBA。实现可以包括任何组合的以下各项中的一个或多个。当在序列中的相邻滤波器之间切换时，耳朵处的总声音级别中的变化在整个滤波器序列上可以是大致恒定的。当在序列中的相邻滤波器之间切换时，耳朵处的总声音级别中的变化在整个滤波器序列上可以是大致平滑的函数。该函数从在提供较少总噪声降低的滤波器之间的较小变化量发展到在提供较多总噪声降低的滤波器之间的较大变化量。对于给定的环境声音级别，当使用滤波器组中的每一组时的耳朵处的总声音级别与当使用序列中相邻的滤波器组时的耳朵处的总声音级别相比，针对序列中任意两个相邻滤波器组之间的大多数变化相差不超过3dBA。对于给定的环境声音级别，当使用滤波器组中的每一组时的耳朵处的总声音级别与当使用序列中相邻的滤波器组时的耳朵处的总声音级别相比，针对序列中任意两个相邻滤波器组之间的大多数变化相差不超过1dBA。对于给定的环境声音级别，当使用滤波器组中的每一组时的耳朵处的总声音级别与当使用序列中相邻的一组滤波器时的耳朵处的总声音级别相比相差为典型的人类不可感知的量。用户界面提供双向控制，当在第一方向或第二方向上被激活时，在该序列中选择对应于当前滤波器的下一个或前一个滤波器。用户界面可以包括一对按钮，其中一个按钮选择序列中的下一个滤波器，而另一个按钮选择序列中的前一个滤波器。用户界面可以包括连续控件，沿第一方向移动控件，选择序列中的更高的滤波器，并且沿第二方向移动控件，选择序列中的更低的滤波器。一般来说，在一个方面，听筒包括前馈麦克风，该前馈麦克风被耦合到头戴式耳机外部环境，反馈麦克风，当听筒在使用中时，该反馈麦克风被耦合到用户耳道，扬声器，当听筒在使用中时，该扬声器被耦合到用户耳道，数字信号处理器，该数字信号处理器在相应的麦克风和扬声器之间实现前馈和反馈噪声补偿滤波器，以及存储器，该存储器存储用于由数字信号处理器使用的滤波器组的有序序列。滤波器中的每一组包括前馈滤波器，其提供不同的频率相关的声音穿透或声音消除的量，至少一些前馈滤波器使得扬声器在第一频率范围将环境声音添加到输出的声音，以及使扬声器在与第一频率范围不同的第二频率范围从输出的声音中消除环境声音。实现可以包括任何组合的以下各项中的一个或多个。第一频率范围可以对应于反馈滤波器提供高级别的噪声降低的范围。第一频率范围可以对应于听筒提供高级别的被动噪声降低的范围。对于滤波器组的至少一个子组，如在实际头部上测量的，在用户的耳朵处的总体的总声音至少在至少三个八度的频率上的值可以是基本恒定的。三个八度可以对应于语音频带。滤波器的序列可以提供在耳朵处的总体的总声音，总体的总声音保持语音频带，同时滤波器的序列控制语音频带外的级别。滤波器组的第一子组可以提供在耳朵处的总体的总声音，该总体的总声音保持语音频带，该滤波器的第一子组同时降低语音频带外的级别，以及滤波器组的第二子组可以提供在耳朵处的总体的总声音，该总体的总声音是频谱平坦的，但是其在宽频带上降低了总体的声音级别。滤波器组中的至少两个可以包括反馈滤波器，每个反馈滤波器提供不同的频率相关的消除量。可以包括听筒外部的麦克风阵列，并且该至少两个滤波器组可以包括麦克风阵列滤波器，每个麦克风阵列滤波器从麦克风阵列向扬声器提供不同的频率相关的音频量。一般来说，在一个方面中，操作这样一种听筒，其具有被耦合到头戴式耳机的外部环境的前馈麦克风，反馈麦克风，当听筒在使用中时，该反馈麦克风被耦合到用户的耳道，扬声器，当听筒在使用中时，该扬声器被耦合到用户的耳道，数字信号处理器，该数字信号处理器在相应的麦克风和扬声器之间实现前馈和反馈噪声补偿滤波器，存储器，该存储器存储用于由数字信号处理器使用的滤波器组的有序序列，以及用户输入，该用户输入提供双向输入命令，包括响应于从用户输入接收命令，从包括前馈滤波器的存储器加载一组滤波器，该前馈滤波器提供不同的频率相关的声音穿透或声音消除的量，其与到达耳朵的剩余环境声音的组合导致在用户耳朵处的总插入增益，对于给定的环境声音级别，当使用滤波器组中的每一组时的耳朵处的总声音级别与当使用序列中相邻的滤波器组时的耳朵处的总声音级别相比，针对序列中任意两个相邻滤波器组之间的大多数变化差异不超过5dBA。优点包括允许用户将环境声音的音量调低到其期望的级别，而不完全取消它。上述所有示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。通过说明书和权利要求书，其他特征和优点将明显的。附图说明图1示出了主动噪声降低(ANR)头戴式耳机的示意图。图2A至图2C示出了通过ANR头戴式耳机的信号路径。图3示出了插入增益目标曲线的图。具体实施方式通过提供用于过滤环境声音的大量不同的滤波器，一组头戴式耳机可以允许用户在他们选择的任何音量级别下听到他们周围的环境，从几乎不足以响到察觉，到没有头戴式耳机的情况下他们将会感觉到的自然级别，或甚至调高音量到超出实际呈现的级别。重要的是，保持环境声音的频谱平衡，使得它在每个级别听起来都自然。这有效地给头戴式耳机用户提供了环境音量控制。图1示出了配备用于提供下述特征的头戴式耳机的一般框图。示出了单个耳机(Earphone)100；大多数系统包括一对耳机。听筒102包括输出转换器或扬声器104，反馈麦克风106(也称为系统麦克风)和前馈麦克风108。扬声器102将耳罩(EarCup)分成前体积110和后体积112。系统麦克风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制环境声音音量的装置，包括：/n听筒，所述听筒具有被耦合到听筒的外部环境的前馈麦克风、扬声器以及处理器，当所述耳机在使用中时，所述扬声器被耦合到用户的耳道，所述处理器在所述前馈麦克风和所述扬声器之间实现前馈噪声补偿滤波器，其中/n所述处理器被配置为实现多个前馈滤波器组，其中所述前馈滤波器组中的每一组提供不同的频率相关的声音穿透或声音消除的量，/n所述前馈滤波器组中的至少一些使得所述扬声器在第一频率范围将环境声音添加到输出的声音，以及使扬声器在与所述第一频率范围不同的第二频率范围从所述输出的声音中消除环境声音；以及/n所述滤波器组中的至少一个子组在人类语音频带中的至少3个八度上提供相同的响应，并且与在完全主动噪声降低(ANR)模式中实现的插入增益相比，在所述人类语音频带之外添加不同级别的环境声音。/n

【技术特征摘要】
20151124 US 14/950,4481.一种用于控制环境声音音量的装置，包括：
听筒，所述听筒具有被耦合到听筒的外部环境的前馈麦克风、扬声器以及处理器，当所述耳机在使用中时，所述扬声器被耦合到用户的耳道，所述处理器在所述前馈麦克风和所述扬声器之间实现前馈噪声补偿滤波器，其中
所述处理器被配置为实现多个前馈滤波器组，其中所述前馈滤波器组中的每一组提供不同的频率相关的声音穿透或声音消除的量，
所述前馈滤波器组中的至少一些使得所述扬声器在第一频率范围将环境声音添加到输出的声音，以及使扬声器在与所述第一频率范围不同的第二频率范围从所述输出的声音中消除环境声音；以及
所述滤波器组中的至少一个子组在人类语音频带中的至少3个八度上提供相同的响应，并且与在完全主动噪声降低(ANR)模式中实现的插入增益相比，在所述人类语音频带之外添加不同级别的环境声音。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述前馈滤波器组中的每一组导致在所述人类语音频带中的所述耳朵处不同的总插入增益。


3.根据权利要求1所述的装置，还包括反馈麦克风，当所述听筒在使用中时，所述反馈麦克风耦合到用户的耳道。


4.根据权利要求3所述的装置，其中所述处理器还被配置为在所述反馈麦克风与所述扬声器之间实现反馈噪声补偿滤波器。


5.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一频率范围对应于反馈滤波器提供高级别的噪声降低的范围。


6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一频率范围对应于所述听筒提供高级别的被动噪声降低的范围。


7.根据权利要求1所述的装置，其中所述前馈滤波器组提供在所述耳朵处的总体的总声音，所述总体的总声音保持所述语音频带，所述前馈滤波器组同时控制所述语音频带外的级别。


8.根据权利要求1所述的装置，其中所述前馈滤波器组的第一子组提供在耳朵处的总体的总声音，所述总体的总声音保持所述语音频带，所述前馈滤波器组的第一子组同时降低所述语音频带外的级别，并且所述前馈滤波器组的第二子组提供在所述耳朵处的总体的总声音，所述总体的总声音是频谱平坦的、但是在宽频带上降低了总体的声音级别。


9.根据权利要求3所述的装置，其中所述前馈滤波器组中的至少两个包括反馈滤波器，每个反馈滤波器提供不同的频率相关的消除量。


10.根据权利要求1所述的装置，还包括所述听筒外部的麦克风阵列，并且其中所述前馈滤波器组中的至少两组包括麦克风阵列滤波器，每个麦克风阵列滤波器从所述麦克风阵列向所述扬声器提供不同的频率相关的音频量。


11.根据权利要求1所述的装置，其中所述前馈滤波器组中的至少一些使得环境声音以高于高频阈值的频率、以及低于低频阈值的频率被添加到所述扬声器输出的声音，并且使得环境声音由所述扬声器在交叉区域输出的声音抵消。


12.根据权利要求1所述的装置，其中所述前馈滤波器组中的至少一些在所述人类语音频带中的至少3个八度音程上提供基本相同的响应，并且所述前馈滤波器组中的每一组在所述耳朵处提供不同的总体的声音级别。


13.根据权利要求1所述的装置，其中所述前馈滤波器组中的每一组在所述人类语音频带之外的频率处提供不同级别的噪声降低。


14.根据权利要求1所述的装置，其中所述前馈滤波器组中的至少一些前馈滤波器在所述人类语音频带中的至少3个八度音程上提供基本相同的响应，并且在消除所述人类语音频带内第二频率范围内不同级别的环境声音的同时，在所述人类语音频带内的第一频率范围内以不同级别添加环境声音。


15.根据权利要求1所述的装置，还包括用户界面，其中所述用户界面提供双向控制，当在第一方向或第二方向上被激活时，选择不同于当前前...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·鲁勒，D·M·小高杰，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US