开耳式定向声学设备中的主动降噪制造技术

本公开提供了一种声学设备，该声学设备包括至少一个声学换能器，该至少一个声学换能器被设置成使得在头戴状态下，该至少一个声学换能器处于其中该声学设备的用户的耳道未被阻塞的开耳式配置中。该声学设备还包括：两个或更多个第一麦克风的阵列，相比于与第一方向不同的至少第二方向，该阵列优先从该第一方向捕获音频，其中使用该阵列所捕获的音频通过该至少一个声学换能器被处理和回放；以及主动降噪(ANR)引擎，该ANR引擎包括一个或多个处理设备。该ANR引擎被配置为生成用于该至少一个声学换能器的驱动信号，该驱动信号的相位降低从至少该第二方向捕获的音频的影响。至少该第二方向捕获的音频的影响。至少该第二方向捕获的音频的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开耳式定向声学设备中的主动降噪


[0001]本公开大体上涉及可穿戴开耳式声学设备。

技术介绍

[0002]可穿戴音频设备(诸如离耳式耳机)使用与用户的耳道入口间隔开的电声换能器来产生声音。这些可穿戴音频设备可采用各种形状因数。在一些情况下，这些可穿戴音频设备包括被配置为搁置在用户的耳部和鼻部上的音频眼镜。音频眼镜可包括靠近用户的耳部中的一者或两者(例如，位于眼镜的臂上)的换能器。

技术实现思路

[0003]在一个方面，本文档特征在于一种声学设备，该声学设备包括至少一个声学换能器，该至少一个声学换能器被设置成使得在头戴状态下，该至少一个声学换能器处于其中该声学设备的用户的耳道未被阻塞的开耳式配置中。该声学设备还包括：两个或更多个第一麦克风的阵列，相比于与第一方向不同的至少第二方向，该阵列优先从该第一方向捕获音频，其中使用该阵列所捕获的音频通过该至少一个声学换能器被处理和回放；以及主动降噪(ANR)引擎，该ANR引擎包括一个或多个处理设备。该ANR引擎被配置为生成用于该至少一个声学换能器的驱动信号，该驱动信号的相位降低从至少该第二方向捕获的音频的影响。
[0004]在另一方面，本文档特征在于一组可穿戴音频眼镜，该组可穿戴音频眼镜包括框架、至少一个声学换能器、两个或更多个第一麦克风的阵列以及电子器件模块。该框架包括前部区域，该前部区域包括一对镜片接收体和设置在该镜片接收体之间的桥接件。该框架还包括一对臂，该一对臂从该框架的该前部区域延伸出。该至少一个声学换能器被配置为在该音频眼镜的头戴状态下朝向用户的耳部引导音频输出。相比于与第一方向不同的至少第二方向，该两个或更多个第一麦克风的阵列优先从该第一方向捕获音频。该电子器件模块包括放大器电路，该放大器电路接收使用该阵列捕获的音频，并且基于该音频生成用于该至少一个声学换能器的第一驱动信号。该电子器件模块还包括主动降噪(ANR)引擎，该ANR引擎包括一个或多个处理设备，该ANR引擎生成用于该至少一个声学换能器的第二驱动信号，该第二驱动信号的相位降低从至少该第二方向捕获的音频的影响。
[0005]上述方面的具体实施可以包括以下特征中的一个或多个。ANR引擎可以被配置为降低从第二方向捕获的300Hz至1500Hz频带中的音频的影响。该ANR引擎可被配置为将下述音频信号的功率比增加至少5dB：(i)从该第一方向捕获的该300Hz至1500Hz频带中的音频信号和(ii)从至少该第二方向捕获的该300Hz至1500Hz频带中的音频信号。该声学设备可以包括从该第二方向捕获音频的至少第二麦克风。在该头戴状态下，该第二麦克风可以位于该用户的耳廓后方。该声学设备可以包括放大器电路，该放大器电路被配置为处理使用该阵列捕获的音频。该至少一个声学换能器和该两个或更多个第一麦克风的阵列可以沿着眼镜框架的镜腿而设置。该第一方向可以是该声学设备的用户的估计凝视方向。使用该阵
列捕获的该音频可以使用波束成形过程来处理，以从该第一方向捕获音频。该至少一个声学换能器和该两个或更多个第一麦克风的阵列可以设置在开耳式耳机中。该至少一个声学换能器可以是声学换能器阵列的一部分。在该头戴状态下，从该至少一个声学换能器到麦克风的声压响应的大小和相位可以基本上类似于从该至少一个声学换能器到耳道的位置的声压响应。在该头戴状态下，该至少一个声学换能器的辐射方向图的主瓣可以朝向用户的耳道被引导，并且(i)朝向该用户的该耳道辐射的该至少一个声学换能器的输出的一部分与(ii)朝向该阵列的麦克风辐射的该至少一个声学换能器的输出的一部分的功率比可以为至少10dB。该ANR引擎可以包括模数转换器、放大器、补偿器和数模转换器。
[0006]本文所述的各种具体实施可提供以下优点中的一者或多者。设置在开耳式设备中的麦克风阵列可以促成定向捕获，例如，以放大来自特定方向(例如，用户的注视/凝视方向)的音频。一个或多个声学换能器可以促成将音频传递到用户的耳部，而不显著耦合到麦克风。在一些情况下，麦克风中的一个或多个麦克风可以设置在基本上靠近耳部的位置处，使得由此类麦克风检测到的信号可以用作回声消除器的参考。使用此类回声消除器可以潜在地改善传递到用户耳部的音频质量，从而改善用户体验。
[0007]在一些情况下，开耳式设备还可以包括前馈和/或反馈主动降噪(ANR)信号路径，这些信号路径可以被配置为将来自特定方向(例如，用户的注视/凝视方向)的信噪比(SNR)提高至少5dB。对频谱的特定部分(例如，语音频带的一部分)的此类提高可以潜在地改善某些用户的语音可懂度。降噪(可能与定向捕获/放大相结合)继而可以提高将开耳式设备不仅用作助听器，而且通常也用作对于没有听力损失的用户提高语音可懂度的助听器的可行性。
[0008]通常，本文所述的技术可以潜在地改善开耳式音频设备诸如音频眼镜或头戴式声学设备的声学性能。在一些情况下，定向捕获、SNR方面的改善和/或麦克风与声学换能器之间耦合的减少可以便于开耳式设备诸如助听器的使用。此类开耳式形状因数可以使助听器对某些用户，特别是那些对使用它们犹豫不决的用户来说更容易接受(例如，从社交使用的角度来讲)。
[0009]本公开中所述的两个或更多个特征，包括本
技术实现思路
部分中所述的那些，可组合以形成在本文未具体描述的具体实施。一个或多个具体实施的细节在附图和以下描述中论述。其他特征、对象和优点在说明书、附图和权利要求书中将是显而易见的。
附图说明
[0010]图1A示出了作为开耳式声学设备的示例的一副音频眼镜的示意图。
[0011]图1B是包括在图1A的音频眼镜中的电子器件模块的示意图。
[0012]图2是ANR设备中的多个信号路径的框图。
[0013]图3是示出图1A中所描绘的一副音频眼镜的臂部的表面上的声学分布的热图。
具体实施方式
[0014]本文档描述了这样一种技术，该技术用于促成在开耳式声学设备中捕获音频信号，并且将所捕获的(和放大的)音频传递到用户的耳朵，使得麦克风与声学换能器之间的耦合不显著，并且声学换能器的输出足够低以至无法到达用户附近的其他人。此外，本文档
还描述了前馈和反馈降噪过程，其允许降低来自一个或多个目标方向以外的方向的音频的影响。此类降噪，特别是在语音频带的部分中，可以使信噪比(SNR)至少提高5dB，继而可以提高语音感知/可懂度，即使对于没有听力损失的用户亦如此。当与使用麦克风阵列定向捕获音频相结合时，本文所述的技术可以允许用户选择要强调音频的目标方向。例如，目标方向可以是用户正在注视的方向——在本文中称为用户的注视方向或凝视方向。
[0015]图1A示出了作为开耳式声学设备的示例的一副或一组可穿戴音频眼镜10的示意图。如图所示，音频眼镜10可包括框架20，该框架具有前部区域30和从前部区域30延伸的一对臂(也称为镜腿)40a和40b(统称为40)。与常规眼镜一样，前部区域30和臂40被设计用于搁置在用户的头部上。前部区域30可以包括装配到对应的镜片接收体的一组镜片50。两个镜片接收体通过桥接件60(其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种声学设备，包括：至少一个声学换能器，所述至少一个声学换能器被设置成使得在头戴状态下，所述至少一个声学换能器处于其中所述声学设备的用户的耳道未被阻塞的开耳式配置中；两个或更多个第一麦克风的阵列，相比于与第一方向不同的至少第二方向，所述阵列优先从所述第一方向捕获音频，其中使用所述阵列所捕获的所述音频通过所述至少一个声学换能器被处理和回放；和主动降噪ANR引擎，所述ANR引擎包括一个或多个处理设备，所述ANR引擎被配置为生成用于所述至少一个声学换能器的驱动信号，所述驱动信号的相位降低从至少所述第二方向捕获的音频的影响。2.根据权利要求1所述的声学设备，其中所述ANR引擎被配置为降低从所述第二方向捕获的300Hz至1500Hz频带中的所述音频的影响。3.根据权利要求2所述的声学设备，其中所述ANR引擎被配置为将下述音频信号的功率比增加至少5dB：(i)从所述第一方向捕获的所述300Hz至1500Hz频带中的音频信号和(ii)从至少所述第二方向捕获的所述300Hz至1500Hz频带中的音频信号。4.根据权利要求1所述的声学设备，还包括从所述第二方向捕获音频的至少第二麦克风。5.根据权利要求4所述的声学设备，其中在所述头戴状态下，所述第二麦克风位于所述用户的耳廓后方。6.根据权利要求1所述的声学设备，还包括放大器电路，所述放大器电路被配置为处理使用所述阵列捕获的所述音频。7.根据权利要求1所述的声学设备，其中所述至少一个声学换能器和所述两个或更多个第一麦克风的阵列沿着眼镜框架的镜腿而设置。8.根据权利要求1所述的声学设备，其中所述第一方向是所述声学设备的所述用户的估计凝视方向。9.根据权利要求1所述的声学设备，其中使用所述阵列捕获的所述音频被使用波束成形过程来处理，以从所述第一方向捕获音频。10.根据权利要求1所述的声学设备，其中所述至少一个声学换能器和所述两个或更多个第一麦克风的阵列设置在开耳式耳机中。11.根据权利要求1所述的声学设备，其中所述至少一个声学换能器是声学换能器阵列的一部分。12.根据权利要求1所述的声学设备，其中在所述头戴状态下，从所述至少一个声学换能器到麦克风的声压响应的大小和相位基本上类似于从所述至少一个声学换能器到耳道的位置的声压响应。13.根据权利要求1所述的声学设备，其中在所述头戴状态下，所述至少一个声学换能器的辐射方向图的主瓣朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：