一種聽力儀器的製造方法
2023-05-02 09:01:46 3
一種聽力儀器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種聽力儀器，其包括立體聲頭戴式耳麥和便攜計算裝置；所述立體聲頭戴式耳麥包括：第一揚聲器、第一傳聲器、第二揚聲器、第二傳聲器和處理單元。第一和第二傳聲器分別輸出第一電信號和第二電信號。所述處理單元將第一電信號和第二電信號組合為第三電信號並將其通過輸出通道傳給便攜計算裝置。便攜計算裝置優選包括將第三電信號分離為第一電信號和第二電信號的應用程式。該應用程式針對個人的聽力損失補償第一電信號和第二電信號。該應用程式通過第一通道將第一電信號傳給第一揚聲器，及通過第二通道將第二電信號傳給第二揚聲器。
【專利說明】一種聽力儀器
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及聽力儀器。更具體地，本發明涉及實施為聽力儀器的音頻系統。【背景技術】
[0002]在聽力方面具有可能或具有部分聽力受損的個人可使用助聽器聽聲音。助聽器為可設計成容納在個人耳朵中的電聲裝置。助聽器為該個人足夠地放大聲音以能聽見聲音。個人可能有興趣通過用助聽器而使用具有音頻輸出的便攜電子裝置如移動通信裝置、音樂播放器等。個人可使便攜電子裝置與助聽器電連接或可直接使用便攜電子裝置。在兩種情形下，個人必須既使用助聽器又使用便攜電子裝置。US2011317858描述了用於環境聲音的前端處理並適於由用戶佩戴的助聽器前端裝置。該助聽器包括適於收集具有空間多樣性的環境聲音的第一和第二聲音收集器。通過聲音收集器收集的聲音由聲音處理器處理。聲音處理器包括用於對第一和第二收集器收集的聲音進行波束形成的數位訊號處理器，及處理後的聲音隨後遭受自適應噪聲消除。
【發明內容】
[0003]本發明公開了一種音頻系統。該音頻系統包括頭戴式耳麥和便攜計算裝置。頭戴式耳麥包括第一輸出變換器如揚聲器、第一傳聲器、第二輸出變換器如揚聲器、第二傳聲器和處理單兀。第一傳聲器輸出第一電信號。第二傳聲器輸出第二電信號。處理單兀接收第一電信號和第二電信號。處理單元將第一電信號和第二電信號組合為第三電信號。此外，處理單元通過輸出通道將第三電信號傳給便攜計算裝置。作為備選，處理單元可配置成經個別(如第三和第四或第一和第二輸出)通道傳送第一和第二電信號。便攜計算裝置將第三電信號分離為第一電信號和第二電信號，例如藉助於應用程式(有時記為「APP」)，即在便攜計算裝置上運行的軟體程序(或直接接收第一和第二電信號)。便攜計算裝置和/或應用程式處理第一電信號和第二電信號以補償使用音頻系統的個人的聽力損失。便攜計算裝置和/或應用程式通過第一通道將處理後的第一電信號傳給第一輸出變換器如揚聲器，及通過第二通道將處理後的第二電信號傳給第二輸出變換器如揚聲器。在下面，術語「揚聲器」用於輸出變換器。在實施例中，「揚聲器」為用於將電信號轉換為聲音的傳統(小型)擴音器，前述轉換包括產生人聽頻範圍(如在從20Hz到20kHz的範圍內)內的空氣振動。在實施例中，(輸出變換器)揚聲器為用於將電信號轉換為人的骨(如顱骨或頜骨)振動的振動器，該振動器例如形成骨錨式助聽器的一部分。在實施例中，一個或多個(通信)通道經無線鏈路建立。在實施例中，一個或多個(通信)通道經有線鏈路建立。這些鏈路可根據標準化或專用方案實施。在實施例中，基於使用電磁場的近場性質，無線鏈路可實施為感應鏈路。在實施例中，無線鏈路可基於電磁場的遠場性質(輻射場，RF)實施並符合通信標準。在實施例中，通信標準為Bluetooth專門興趣小組(SIG)規定的標準Bluetooth。在實施例中，通信標準為另一標準或專用協議(如Bluetooth的修改版本,例如修改成包括音頻層的Bluetooth低能量)。[0004]除了便攜計算裝置的一般功能之外，該音頻系統還幫助個人將便攜計算裝置用作助聽器。此外，便攜計算裝置可用作雙耳助聽器或形成其一部分(例如與頭戴式耳麥協作)。優點在於個人不必須結合便攜計算裝置使用單獨的助聽器。
[0005]在一實施例中，頭戴式耳麥配置成通過連接器與便攜計算裝置通信連接。在實施例中，連接器包括第一揚聲器接點、第二揚聲器接點和傳聲器接點。在實施例中，第一揚聲器接點通過第一通道連接到第一揚聲器。在實施例中，第二揚聲器接點通過第二通道連接到第二揚聲器。在實施例中，傳聲器接點通過第三通道連接到處理單元。優點在於具有僅有一個用於傳聲器信號的接點的連接器的、當前可用的便攜計算裝置可連同頭戴式耳麥一起用作雙耳助聽器。在實施例中，連接器包括兩個(或以上)傳聲器接點。在實施例中，兩個(或以上)傳聲器接點通過第三和第四(分開的)通道連接到處理單元。在實施例中，連接器配置成經有線連接及對應的連接器將頭戴式耳麥連接到便攜計算裝置，有線連接例如包括線纜，該線纜包括多個獨立的電導體(彼此絕緣)。在實施例中，該線纜包括用於使頭戴式耳麥的第一和第二耳件與處理單元和/或便攜計算裝置連接的、分開的線纜(或拆分線纜)。
[0006]便攜計算裝置可以是移動通信裝置、便攜音樂播放器、個人數字助理(PDA)或膝上型電腦。移動通信裝置的例子包括但不限於可編程行動電話和蜂窩電話，尤其是稱為「APP」的應用程式可在其上安裝和運行的智慧型電話。
[0007]在一實施例中，處理單兀對第一電信號和第二電信號應用具有第一截止頻率的低通濾波。處理單元使濾波後的第一電信號移頻第一頻移以將濾波後的第一電信號移到高於第一截止頻率的頻率。第一頻移因而應等於或大於第一截止頻率。此外，處理單元使(濾波後的及)移頻後的第一電信號與濾波後的第二電信號相加以產生第三電信號。
[0008]在一實施例中，便攜計算裝置和/或應用程式通過對第三電信號應用其截止頻率等於第一截止頻率的低通濾波而分離第三電信號以獲得第二電信號。便攜計算裝置和/或應用程式對第三電信號應用其截止頻率在第一截止頻率和第一頻移之間的範圍中的某處的高通濾波。便攜計算裝置和/或應用程式將高通濾波後的信號移頻到低於第一截止頻率的初始頻率以獲得第一電信號。
[0009]在另一實施例中，處理單元對第一電信號和第二電信號應用具有第一截止頻率的低通濾波。處理單元通過將濾波後的第二電信號從濾波後的第一電信號減去而產生差信號。處理單元使差信號移頻第一頻移以將差信號移到高於第一截止頻率的頻率。此外，處理單元使移頻後的信號與第一電信號和第二電信號相加以產生第三電信號。
[0010]在另一實施例中，便攜計算裝置和/或應用程式對第三電信號應用其截止頻率等於第一截止頻率的低通濾波以獲得對應於第一電信號和第二電信號的和的和信號。便攜計算裝置和/或應用程式還對第三電信號應用其截止頻率在第一截止頻率和第一頻移之間的範圍中的某處的高通濾波。便攜計算裝置和/或應用程式使高通濾波後的信號移頻到低於第一截止頻率的初始頻率以獲得差信號。此外，便攜計算裝置和/或應用程式使差信號與和信號相加以獲得第一電信號。便攜計算裝置和/或應用程式將差信號從和信號減去以獲得第二電信號。
[0011]本發明還公開了數據處理系統。該數據處理系統包括處理器及使處理器通過輸入通道從頭戴式耳麥接收電信號的程序代碼。頭戴式耳麥包括第一揚聲器、第一傳聲器、第二揚聲器和第二傳聲器。電信號由第一傳聲器輸出的第一電信號和第二傳聲器輸出的第二電信號組成。程序代碼使處理器將電信號分離為第一電信號和第二電信號。程序代碼使處理器處理第一電信號和第二電信號以補償使用數據處理系統的個人的聽力損失。程序代碼使處理器通過第一通道將處理後的第一信號傳給第一揚聲器及通過第二通道將第二信號傳給第二揚聲器。
[0012]程序代碼可安裝在任何便攜計算裝置中如移動通信裝置、便攜音樂播放器、個人數字助理(PDA)或膝上型電腦。因此，個人可連同便攜計算裝置一起使用雙耳頭戴式耳麥以將便攜計算裝置用作助聽器。
[0013]本發明還公開了聽力儀器。該聽力儀器包括立體聲頭戴式耳麥和便攜計算裝置。立體聲頭戴式耳麥包括第一耳件、第二耳件、處理單元和連接器。第一耳件包括第一揚聲器和第一傳聲器。第二耳件包括第二揚聲器和第二傳聲器。第一傳聲器輸出第一電信號。第二傳聲器輸出第二電信號。
[0014]處理單元連接到第一耳件和第二耳件。處理單元接收第一電信號和第二電信號。處理單元將第一電信號和第二電信號組合為第三電信號。處理單元經輸出通道將第三電信號傳給便攜計算裝置。連接器連接到第一耳件和第二耳件以將立體聲頭戴式耳麥連接到便攜計算裝置。連接器包括通過第一通道連接到第一揚聲器的第一揚聲器接點(例如以傳播來自便攜計算裝置的第一處理後的電信號)。連接器包括通過第二通道連接到第二揚聲器的第二揚聲器接點(例如以傳播來自便攜計算裝置的第二處理後的電信號)。連接器包括通過輸出通道連接到處理單元的傳聲器接點(例如以將第三電信號傳播到便攜計算裝置)。
[0015]便攜計算裝置可包括應用程式(APP)。便攜計算裝置和/或應用程式將第三電信號分離為第一電信號和第二電信號。便攜計算裝置和/或應用程式處理第一電信號和第二電信號以補償使用音頻系統的個人的聽力損失。便攜計算裝置和/或應用程式通過第一通道將處理後的第一電信號傳給第一揚聲器及通過第二通道將處理後的第二電信號傳給第二揚聲器。
[0016]除了便攜計算裝置的其它功能之外，聽力儀器可由具有聽力困難的個人用作助聽器。優點在於個人不必須結合便攜計算裝置使用已知的助聽器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]本發明的上述和/或另外的目標、特徵和優點將通過下面結合附圖對本發明的實施例的說明性和非限制性詳細描述進一步闡明。
[0018]圖1示出了根據本發明實施例的音頻系統。
[0019]圖2示出了根據本發明實施例的音頻系統的信號處理單元。
[0020]圖3示出了根據本發明實施例的音頻系統的計算裝置。
[0021]圖4A和圖4B示出了根據本發明實施例的用於組合和分離電信號的示例性技術。
[0022]圖5示出了根據本發明實施例的聽力儀器。
【具體實施方式】
[0023]下面的描述參考附圖進行，其僅舉例說明怎樣實施本發明。
[0024]圖1示出了根據本發明實施例的示例性音頻系統100。該音頻系統100包括頭戴式耳麥102和計算裝置104。頭戴式耳麥102包括耳件114A、耳件114B和信號處理單元110。耳件114A包括彼此位於一處的傳聲器106A和揚聲器108A。耳件114B包括彼此位於一處的傳聲器106B和揚聲器108B。傳聲器106A-B和揚聲器108A-B可與信號處理單元110通信連接。傳聲器106A-B捕獲在聽頻的聲信號。傳聲器106A-B將對應於聲信號的電信號通過有線或無線通信鏈路傳給信號處理單元110。傳聲器106A-B可以是全向或定向傳聲器。每一耳件114還可包括傳聲器106，例如每一耳件包括總共兩個或三個傳聲器，以使能通過組合來自兩個以上傳聲器的輸出而對音頻信號進行隨方向而變的處理。
[0025]處理單兀110從每一傳聲器106A-B接收電信號。在一實施例中，處理單兀110使電信號組合以產生組合的電信號。處理單元110經單一通道將組合的電信號傳給計算裝置104。在另一實施例中，處理單元110通過分開的通道處理電信號並將其傳給計算裝置104。
[0026]計算裝置104包括應用程式(APP) 112。應用程式112接收組合的電信號並將其分離為對應的電信號。在實施例中，應用程式112為實質上執行與助聽器有關的所有信號處理的助聽器應用程式。例如，應用程式112處理分離的電信號以補償使用音頻系統的個人(的相應耳朵)的聽力損失。應用程式112還可執行雙耳信號處理、降噪如多通道降噪、聲反饋消除、自動增益控制、壓縮等。應用程式112將處理後的電信號傳給頭戴式耳麥102的揚聲器108A-B。在一實施例中，應用程式112將處理後的電信號傳給對應於產生電信號的傳聲器106A-B的揚聲器108A-B。每一揚聲器108A-B可通過對應通道接收對應於聲信號的電信號。揚聲器108A-B可將處理後的電信號轉換為聲信號。因電信號而在對應揚聲器處產生的聲信號使個人能感知單一或多個聲源的方向。在其它實施例中，在處理電信號以消除失真之後，增強的電信號被傳給兩個揚聲器。
[0027]如上所述，計算裝置104可使用應用程式112分離從頭戴式耳麥102接收的電信號並使該電信號補償聽力損失。如上所述的應用程式112可安裝在計算裝置104上或由計算裝置104經網絡進行訪問。作為備選，計算裝置104可包括分離和補償來自頭戴式耳麥的電信號的電路。在另一備選實施例中，計算裝置104可包括分離和補償電信號的電路和應用程式112。在一實施例中，便攜計算裝置和/或應用程式112可使用個人的聽力曲線(profile)處理電信號。聽力曲線可指包括個人的聽力範圍的信息，即個人的聽覺閾和不舒適水平之間的電平範圍。該範圍通常隨頻率而變。例如，具有神經性聽力損失的個人可能不能聽見低強度的聲音及可能在聽中等強度的聲音如會話聲音方面有困難。基於上面例子的個人聽力範圍可為中等到大聲音。使用個人的聽力曲線，便攜計算裝置和/或應用程式112可處理電信號以補償該個人的聽力損失。聽力曲線可保存在計算裝置104中。在另一實施例中，便攜計算裝置和/或應用程式112可動態計算個人的聽力曲線以處理電信號。例如，便攜計算裝置和/或應用程式112可提供聲音測試以評估音頻系統100的個人的聽覺能力進而計算聽力曲線。在又一實施例中，便攜計算裝置和/或應用程式112可訪問和使用保存在遠程伺服器、存儲裝置、外部裝置等中的個人聽力曲線。儘管便攜計算裝置和/或應用程式112描述成用於將組合的電信號分離為電信號並使電信號補償個人的聽力損失，應意識到，便攜計算裝置和/或應用程式112也可包括其它功能。部分其它功能包括但不限於處理音樂和話音控制的操作。便攜計算裝置和/或應用程式112也可包括不同於音頻處理的功能(如圖像和/或視頻顯示或記錄、遊戲等)。
[0028]在此所述的頭戴式耳麥102可對應於包括至少兩個傳聲器106A-B的任何頭戴式耳麥。每一傳聲器可與頭戴式耳麥的對應揚聲器相關聯並靠近其設置。在一實施例中，頭戴式耳麥102可以是立體聲頭戴式耳麥。立體聲頭戴式耳麥可設計成通過每一耳件處具有至少一傳聲器而實現聲信號的雙耳捕獲。頭戴式耳麥102可以是小型適合耳朵的頭戴式耳麥，或其大小實質上包圍個人的耳朵的頭戴式耳麥，或可用於本發明的任何其它頭戴式耳麥。頭戴式耳麥102可以是可通過連接器與便攜計算裝置如便攜音樂播放器、移動通信裝置、膝上型電腦、個人數字助理(PDA)等通信連接的有線頭戴式耳麥。在一實施例中，(有線)頭戴式耳麥102可使用尖-環-環-套(TRRS)連接器連接到計算裝置，前述連接器為眾所周知類型的電話連接器。TRRS連接器可支持三個通道。兩個通道可用於揚聲器108A-B及一個通道用於傳聲器106A-B。在一實施例中，TRRS連接器的尖可連接與揚聲器之一如揚聲器108A相關聯的通道，而與尖相鄰的環可連接與另一揚聲器如揚聲器108B相關聯的通道。與套和該環相鄰的第二環可以是公共接地線。套可連接由傳聲器106A-B共享的通道。也可使用用於與頭戴式耳麥102和計算裝置104通信連接的其它類型的連接器。(有線)頭戴式耳麥102可由計算裝置104供電。
[0029]作為備選，頭戴式耳麥102可以是無線頭戴式耳麥如數字增強的無繩電信(DECT)無線頭戴式耳麥、2.4GHz無線頭戴式耳麥、Bluetooth無線頭戴式耳麥等，其可與電子裝置無線通信連接。在一些例子中，頭戴式耳麥可以是有線和無線頭戴式耳麥。無線頭戴式耳麥可由電池供電。如上所述的頭戴式耳麥102可具有有源或無源噪聲消除以消除幹擾揚聲器108A-B產生的聲信號的外部噪聲。
[0030]在此所述的計算裝置104可以是能夠處理從頭戴式耳麥102的傳聲器106A-B接收的電信號並將處理後的電信號傳給頭戴式耳麥102的揚聲器108A-B的便攜電子裝置，或通過便攜電子裝置的揚聲器產生對應於電信號的聲信號。計算裝置104可包括但不限於移動通信裝置(如智慧型電話)、便攜音樂播放器、膝上型電腦、PDA等。計算裝置104可以是由可實施在基於計算機的系統中或結合其實施的硬體、軟體、或硬體及軟體形成的單獨元件。本領域技術人員應意識到，計算裝置104可包括作業系統及多種不同的常規支持軟體和驅動器。所述應用程式112可實施為一組計算機有關的指令。計算裝置104可配置成執行該組計算機有關的指令。對應模塊和工具的計算機可讀指令可載入通用計算機、專用計算機、或其它可編程數據處理設備以產生一種機器，使得在計算機或其它可編程數據處理設備上執行的指令產生用於實施在此所述的功能的手段。這些電腦程式指令也可保存在計算機可讀存儲器中，其可引導計算裝置或其它可編程數據處理設備以特定方式運行，使得保存在計算機可讀存儲器中的指令產生產品，包括實施前述功能的指令手段。電腦程式指令也可載入計算機或其它可編程數據處理設備以使得一系列的操作步驟能在計算機或其它可編程設備上執行從而產生計算機實施的過程，使得在計算機或其它可編程設備上執行的指令提供用於實施本發明中確定的功能的步驟。計算裝置104能夠訪問網絡或其它裝置。計算裝置104可包括用戶接口，例如經觸敏顯示器實施。
[0031]圖2示出了根據本發明實施例的音頻系統100的信號處理單元110的示例性功能框圖。信號處理單元Iio可包括低通濾波器204A-B、模數轉換器206A-B、及組合單元208。信號處理單元110從對應的傳聲器106A-B接收電信號202A-B。低通濾波器204A-B可去除對應電信號202A-B中高於第一截止頻率的頻率成分。第一截止頻率可基於在組合電信號202A-B之前電信號202A-B的採樣速率進行設定。在一實施例中，第一截止頻率可設定為低於或等於採樣速率的四分之一的頻率。例如，當採樣頻率為48kHz時，第一截止頻率可設定為IOkHz。
[0032]模數轉換器206可將模擬濾波後的電信號202A-B轉換為數位訊號。模數轉換器206可以採樣速率對模擬濾波後的信號202A-B進行採樣。採樣速率可設定成使得電信號可被組合以共享通道。組合單元208將數字電信號組合為組合的電信號210。組合單元208使用多種組合技術產生組合的電信號210。兩個示例性的技術在圖4A和圖4B中描述。組合單元208優選包括數模轉換器(未示出)以將組合的電信號210轉換為模擬信號。組合單元208可將數字或模擬組合的電信號210經單一通道傳給計算裝置104。
[0033]儘管圖2示出了在對第一和第二電信號應用低通濾波之後執行模數轉換的實施例，但其不必須如此。在備選實施例中，第一和第二電信號可首先使用模數轉換器轉換為數位訊號。低通濾波器可在數字域進行設計並應用於第一和第二電信號的數字版本。在另一備選實施例中，模數轉換器206和組合單元208中的數模轉換器可省略，電信號的組合可整個在模擬域進行。
[0034]圖3示出了根據本發明實施例的音頻系統100的計算裝置104的示例性功能框圖。計算裝置104包括應用程式112。應用程式112將組合的電信號210分離為電信號並處理電信號以補償使用音頻系統100的個人的聽力損失。應用程式112可包括分離模塊304和處理模塊306。分離模塊304可從信號處理單元110接收組合的電信號210。分離模塊304可將組合的電信號210分離為電信號202A-B。兩種不例性的用於分離電信號的技術在圖4A和圖4B中描述。
[0035]分離模塊304可將電信號202A-B傳給處理模塊306。處理模塊306可處理電信號以補償個人的聽力損失。處理模塊306包括擴充模塊308、壓縮模塊310、自動增益控制模塊312、降噪模塊314和反饋消除模塊316。擴充模塊308可在個人的聽力範圍的下部應用電平擴充。擴充可以是線性或非線性擴充。擴充模塊308可對其電平低於第一閾值電平的電信號202A-B應用電平擴充。第一閾值電平可從個人的聽力曲線獲得或動態確定。在一實施例中，電平擴充可以隨頻率而變，即基於個人在不同頻率下的聽力損失，可在這些頻率應用不同的增益係數。
[0036]壓縮模塊310可在個人的聽力範圍的中間和上部應用電平壓縮。壓縮模塊310可在聲壓高於第二閾值電平(閾值拐點(TK))時壓縮電信號202A-B的電平。適當的壓縮比可應用於壓縮超出第二閾值電平的電信號的電平。在一實施例中，壓縮比可保持為高壓縮比以避免因大聲的聲音引起的不舒適。第二閾值可從聽力曲線確定或可動態計算。壓縮模塊310可編程為具有最小或標準增高時間(AT)和釋放(或復原)時間(RT)。AT為輸入信號開始足夠大聲(輸入信號超出TK)以啟動壓縮到因而發生的增益減小到目標值之間出現的時延。RT為輸入信號降至低於TK和因而發生的增益增加到其目標值之間出現的時延。壓縮模塊310可包含自適應或可變釋放時間。自動增益控制模塊312可基於電信號202A-B的電平控制電信號202A-B的增益。在一實施例中，自動增益控制模塊312可包含輸入控制的壓縮(AGC-1),其中檢測電信號202A-B (輸入)的電平並基於該電平啟動壓縮。在另一實施例中，自動增益控制模塊312可包含輸出控制的壓縮(AGC-0)，其中檢測電信號202A-B (輸出)的電平並基於該電平啟動壓縮。AGC-1和AGC-O的功能在本領域眾所周知，因而為簡潔的目的在此不再提供其詳細說明。降噪模塊314減少電信號202A-B中的噪聲。噪聲可以是環境噪聲或與電路有關的噪聲。降噪模塊314可使用本領域眾所周知的降噪算法或私有降噪算法來減少電信號202A-B中的噪聲。反饋消除模塊316可識別電信號202A-B中任何因揚聲器聲音反饋到傳聲器內引起的反饋噪聲。反饋消除模塊316可應用陷波濾波或反饋消除技術來減少前述反饋噪聲。處理模塊306也可對電信號202A-B執行雙耳處理以使個人能感知到聲源的空間方向。
[0037]處理模塊306對輕柔的聲音提供增加的增益、將中等的聲音保持在舒適響度、及減小較大聲輸入的增益以確保個人聽音舒適性。計算裝置104經對應的通道將電信號202A-B傳給揚聲器108A-B。
[0038]儘管應用程式112被描述成用於分離組合的電信號並補償電信號，應意識到，應用程式112也可處理音頻如音樂、計算裝置提示聲音等，以補償個人的聽力損失。應用程式112可將補償後的音頻傳給揚聲器108A-B。儘管應用程式112被描述成用於執行分離和處理電信號202A-B的功能，應意識到，應用程式112也可具有其它功能。
[0039]圖4A-B示出了根據本發明不同實施例的用於組合和分離電信號的示例性技術。圖4A示出了組合操作450和分離操作460。組合操作450表示用於組合電信號452A-B的操作(由組合單元208執行)。分離操作460表示用於將組合的電信號462分離為電信號452A-B的操作(由分離模塊304執行)。
[0040]在圖4A的組合操作450中，組合單元208可從對應的模數轉換器206A和206B分別接收電信號452A-B。根據一實施例，組合單兀208可使電信號452A移頻(圖4A中的框402)第一頻移而變換為高於第一截止頻率的頻率。組合單元208可使移頻後的信號454A和數字電信號452B相加(圖4A中的框404)以產生組合的電信號462。在分離操作460中，分離模塊304對組合的電信號462應用其截止頻率等於第一截止頻率(使用低通濾波器204A-B對電信號452A-B低通濾波的截止頻率)的低通濾波(圖4A中的框406)。因應用低通濾波406獲得的信號為電信號452B。分離模塊304還對組合的電信號462應用其截止頻率在第一截止頻率和第一頻移之間的範圍中的某處的高通濾波(圖4A中的框408)。所得的濾波後的信號為移頻後的信號454A。分離模塊304將高通濾波後的信號移頻到低於第一截止頻率的初始頻率(圖4A中的框410)。所得的信號為電信號452A。因而電信號452A-B被分離。電信號452A-B被傳送以進行進一步處理。
[0041]圖4B示出了用於組合和分離電信號的不同但有關的技術。圖4B示出了組合框470和分離框480。組合框470表示由組合單元208執行的用於組合電信號452A-B的操作。在組合操作470中，組合單元208可接收電信號452A-B。組合單元208可通過將第二電信號452B從第一電信號452A減去(圖4B中的框412)而產生差信號456。隨後,組合單元208可使差信號456移頻(圖4B中的框414)第一頻移而變換為高於第一截止頻率的頻率以產生移頻後的信號458。組合單元208使移頻後的信號458與電信號452A-B相加(圖4B中的框416)以產生組合的電信號462。
[0042]分離框480表不用於將組合的電信號462分離為電信號452A-B的分離操作(由分離模塊304執行)。分離模塊304接收組合的電信號462。分離模塊304可對組合的電信號462應用其截止頻率等於第一截止頻率(使用低通濾波器204A-B對電信號452A-B低通濾波的截止頻率)的低通濾波(圖4B中的框418)。因應用低通濾波406獲得的信號為和信號464 (表不電信號452A-B的和的信號)。分離模塊304可對組合的電信號462應用其截止頻率在第一截止頻率和第一頻移之間的範圍中的某處的高通濾波(圖4B中的框420)以獲得移頻後的信號458。分離模塊304可將所獲得的移頻後的信號458移頻(圖4B中的框422)回到低於第一截止頻率的初始頻率以獲得差信號456。分離模塊304可使差信號456與和信號464相加(圖4B中的框424)以獲得電信號452A。分離模塊304可將差信號456從和信號464減去(圖4B中的框426)以獲得電信號452B。圖4B中描述的組合和分離電信號452A-B的技術使得兩個電信號452A-B之間的噪聲和處理非自然信號均勻分布。
[0043]儘管提供了兩種用於組合和分離兩個電信號的示例性技術，應意識到，也可使用其它用於組合和分離信號的技術。所公開的技術及其它適當的技術可延伸到組合和分離來自頭戴式耳麥中的對應傳聲器的兩個以上如四個或六個甚或更多個電信號。這使能在便攜計算裝置中形成和處理隨方向而變的傳聲器信號以向用戶提供具有增加的信噪比的聲音。
[0044]圖5示出了根據本發明一個或多個實施例設計的聽力儀器500。該聽力儀器500包括立體聲頭戴式耳麥502和移動通信裝置504。立體聲頭戴式耳麥502包括左耳件506、右耳件508、信號處理單元514和TRRS連接器516。左耳件506包括彼此位於一處的傳聲器510A和揚聲器512A。右耳件508包括彼此位於一處的傳聲器510B和揚聲器512B。信號處理單元514使該組傳聲器510A-B和揚聲器512A-B與TRRS連接器516通信連接。在一實施例中，TRRS連接器516的尖518可以是電連接與揚聲器512A相關聯的通道的揚聲器接點。TRRS連接器516的與尖518相鄰的環520可以是電連接與揚聲器512B相關聯的通道的另一揚聲器接點。與套524和環520相鄰的第二環522可以是接地線。套524可以是電連接與傳聲器510A-B相關聯的通道的傳聲器接點。由於有一個以上傳聲器及一個通道用於傳聲器510A-B，信號處理單元514配置成組合電信號並經連接傳聲器接點的通道傳送組合的電信號。TRRS連接器516可設計成與對應的TRRS埠 526物理和電連接。TRRS埠 526可位於移動通信裝置504上。使立體聲頭戴式耳麥502的傳聲器510A-B與對應的揚聲器512A-B位於一處使聽力儀器500能實現雙耳助聽器。
[0045]信號處理單元514可被包括在與TRRS連接器516集成為一體的外殼中，或作為備選，可被包括在耳件506、508之一中，又或者，可被包括在單獨的外殼中。包封信號處理單元514的外殼可包括音量控制、一個或多個按鈕和一個或多個可視指示器如發光二極體(LED)。音量控制可用於調節發送給揚聲器512的信號的音量。作為備選,音量控制的電輸出信號可編碼在組合的電信號上並在移動通信裝置504中如在應用程式中相應解碼以將用戶控制輸入提供給助聽器信號處理。一個或多個按鈕的輸出可以類似的方式進行編碼/解碼以在助聽器中或移動通信裝置504中提供用戶可控制的功能，如助聽器程序改變或接受電話呼叫。此外，移動通信裝置504可基於在傳聲器輸入中檢測到前述編碼的用戶輸入而運行應用程式。同樣，當來自移動通信裝置504的電源信號或另一適當編碼的信號不存在時，頭戴式耳麥可用作僅將傳聲器信號之一或這些信號的和提供給連接器的標準頭戴式耳麥。作為備選，用於控制助聽器功能的用戶接口可實施在移動通信裝置504中(例如實施為APP，例如使用激活元件，例如移動通信裝置的觸敏顯示器)。
[0046]信號處理單元514可由電池如可再充電電池提供功率，電池與信號處理單元514包括在同一外殼中。作為備選，信號處理單元514可從移動通信裝置504提供功率，例如藉助於施加到TRRS埠 526的揚聲器接點的DC電壓。
[0047]傳聲器510A-B捕獲聲信號並將所捕獲的聲信號轉換為電信號。信號處理單元514從每一傳聲器510A-B接收電信號。在實施例中，信號處理單兀514處理電信號以產生組合的電信號。如上所述，信號處理單元514可通過應用具有第一截止頻率的低通濾波而處理電信號、將濾波後的電信號轉換為數位訊號、將數位化的電信號組合為組合的電信號、及將組合的電信號轉換為模擬信號。第一截止頻率設定為低於採樣頻率的四分之一的頻率。具體地，例如，採樣頻率可以為48kHz，第一截止頻率可以設定為10kHz。信號處理單元514因而對信號應用低通濾波以保留低於IOkHz的頻率。隨後，信號處理單元514可將模擬電信號轉換為數字電信號。在一實施例中，信號處理單兀514可使對應於(左耳件506的)傳聲器510A的數位訊號頻移例如IOkHz而變換到IOkHz到20kHz之間的範圍中。信號處理單元514可使移頻後的信號與對應於(右耳件508的)傳聲器510B的數位訊號相加以產生組合的電信號。信號處理單元514可將組合的電信號轉換為模擬信號。信號處理單元514可經單一通道(在本例子中，經TRRS連接器516的傳聲器接點(套524))將模擬組合的電信號傳給移動通信裝置504。
[0048]移動通信裝置504可包括處理組合的電信號的應用程式528。應用程式528接收組合的電信號並將其分離為對應的電信號。在本例子中，應用程式528可對組合的電信號應用其截止頻率等於第一截止頻率(即IOkHz)的低通濾波。濾波後的信號為對應於傳聲器510B的電信號。應用程式528可對組合的電信號應用其截止頻率在第一截止頻率和第一頻移之間的範圍中的某處(在該例子中，為10kHz，因為單一截止頻率和第一頻移均等於IOkHz)的高通濾波以獲得移頻後的信號。應用程式528可將所獲得的移頻後的信號移頻回到低於第一截止頻率(即IOkHz)的初始頻率，以獲得對應於傳聲器510A的電信號。因而優選分離期間的移頻與組合期間應用的移頻方向相反但量值相等。
[0049]應用程式528通過對應的通道將處理後的電信號傳給揚聲器512A-B。揚聲器512A-B可將處理後的電信號轉換為聲信號。因對應揚聲器處的電信號產生的聲信號使個人能感知單一或多個聲源的方向。在一實施例中，應用程式528可使用個人的聽力曲線處理來自立體聲頭戴式耳麥502的電信號。作為備選，應用程式528基於通過立體聲頭戴式耳麥502進行的聲音測試動態處理電信號。
[0050]當立體聲頭戴式耳麥502插入移動通信裝置504時，移動通信裝置504可檢測該立體聲頭戴式耳麥502。響應於檢測，移動通信裝置504可向個人提供選擇立體聲頭戴式耳麥502的目的的選項。響應於助聽器選項的選擇，應用程式528可被激活。作為備選，移動通信裝置504中的應用程式528無需任何個人的行動即可處理來自立體聲頭戴式耳麥502的電信號。立體聲頭戴式耳麥502可由移動通信裝置504供電。
[0051]在實施例中，頭戴式耳麥為或包括有線連接，例如包括電話連接器或音頻插孔，例如小型插孔或小型或微型USB連接器。在時延/潛伏時間為重要特徵因而應最小化的應用中特別有利。由於(數字)無線傳輸和接收中所涉及的多種不同的處理如編碼、解碼、誤差校正等，無線鏈路通常引起更大的時延。作為備選，使用有線連接使能使用另外的處理算法(如降噪和壓縮)提高音頻質量，而不會增加處理時延(相較於無線解決方案)。
[0052]儘管一些實施例已進行詳細描述和圖示，本發明不限於這些實施例，而是可以權利要求主題範圍內的其它方式體現。具體地，應當理解，可使用其它實施方式，及在不背離本發明範圍的基礎上可進行結構和功能修改。例如，耳件通常描述為包括揚聲器，通常指一般意義的擴音器(適於在空氣中產生振動)。作為備選，耳件可包括如骨錨式助聽器的振動器，特別適於在固體如人骨中或在液體材料中產生振動。[0053]在列舉幾個裝置的設備權利要求中，這些裝置中的幾個可由一個及同樣項目的硬體實施。某些措施在相互不同的從屬權利要求中引用或在不同實施例中描述的事實並不意味著這些措施的組合不可有利地使用。
[0054]應當強調的是，本說明書中使用的術語「包括/包含」意指所述特徵、整數、步驟或元件的存在，但不排除一個或多個其它特徵、整數、步驟、元件或其組合的存在或增加。
【權利要求】
1.一種音頻系統，包括: 頭戴式耳麥和便攜計算裝置； 所述頭戴式耳麥包括: 第一揚聲器和第一傳聲器，所述第一傳聲器輸出第一電信號； 第二揚聲器和第二傳聲器，所述第二傳聲器輸出第二電信號； 處理單元，所述處理單元配置成: 接收所述第一電信號和所述第二電信號； 將所述第一電信號和所述第二電信號組合為第三電信號；及 通過輸出通道將所述第三電信號傳給便攜計算裝置； 所述便攜計算裝置配置成: 將所述第三電信號分離為所述第一電信號和所述第二電信號； 處理所述第一電信號和所述第二電信號以補償使用所述音頻系統的個人的聽力損失；及 通過第一通道將處理後的第一電信號傳給所述第一揚聲器，及通過第二通道將處理後的第二電信號傳給所述第二揚聲器。`
2.根據權利要求1所述的音頻系統，其中所述頭戴式耳麥配置成通過連接器與所述便攜計算裝置通信連接，其中所述連接器包括: 第一揚聲器接點，通過第一通道連接到所述第一揚聲器； 第二揚聲器接點，通過第二通道連接到所述第二揚聲器；及 傳聲器接點，連接到第三通道。
3.根據權利要求1所述的音頻系統，其中所述便攜計算裝置至少是下述之一:移動通信裝置、便攜音樂播放器、個人數字助理(PDA)、膝上型電腦、和計算機。
4.根據權利要求1所述的音頻系統，其中所述處理單元通過下述過程組合所述第一電信號和所述第二電信號: 對所述第一電信號和所述第二電信號應用具有第一截止頻率的低通濾波； 使濾波後的第一電信號移頻第一頻移以移到高於所述第一截止頻率的頻率；及 使移頻後的第一電信號與濾波後的第二電信號相加。
5.根據權利要求1所述的音頻系統，其中所述處理單元通過下述過程組合所述第一電信號和所述第二電信號: 對所述第一電信號和所述第二電信號應用具有第一截止頻率的低通濾波； 通過將濾波後的第二電信號從濾波後的第一電信號減去而產生差信號； 使所述差信號移頻第一頻移以移到高於所述第一截止頻率的頻率；及 使移頻後的信號與所述第一電信號和所述第二電信號相加。
6.根據權利要求4的音頻系統，其中所述便攜計算裝置通過下述過程分離所述第三電信號: 對所述第三電信號應用其截止頻率等於所述第一截止頻率的低通濾波以獲得所述第二電信號； 對所述第三電信號應用其截止頻率在所述第一截止頻率和所述第一頻移之間的範圍中的高通濾波；及使高通濾波後的信號頻移到低於所述第一截止頻率的頻率以獲得所述第一電信號。
7.根據權利要求5的音頻系統，其中所述便攜計算裝置通過下述過程分離所述第三電信號: 對所述第三電信號應用其截止頻率等於所述第一截止頻率的低通濾波以獲得對應於所述第一電信號和所述第二電信號的和的和信號； 對所述第三電信號應用其截止頻率在所述第一截止頻率和所述第一頻移之間的範圍中的高通濾波； 使高通濾波後的信號移頻到低於所述第一截止頻率的頻率以獲得差信號； 使所述差信號與所述和信號相加以獲得所述第一電信號；及 將所述差信號從所述和信號減去以獲得所述第二電信號。
8.根據權利要求1的音頻系統，包括用於控制所述音頻系統的功能的用戶接口。
9.根據權利要求8的音頻系統，其中所述用戶接口實施在所述便攜計算裝置中。
10.根據權利要求8的音頻系統，其中所述用戶接口使用APP實施在移動通信裝置中。
11.一種數據處理系統，包括處理器及使所述處理器執行下述過程的程序代碼: 通過輸入通道從頭戴式耳麥接收電信號，其中所述頭戴式耳麥包括第一揚聲器、第一傳聲器、第二揚聲器和第二傳聲器，其中所述電信號由所述第一傳聲器輸出的第一電信號和所述第二傳聲器輸出的第二電信號組成； 將所述電信號分離為所述第一電信號和所述第二電信號；` 處理所述第一電信號和所述第二電信號以補償使用所述數據處理系統的個人的聽力損失；及 通過第一通道將處理後的第一信號傳給第一揚聲器及通過第二通道將第二信號傳給第二揚聲器。
12.一種聽力儀器，包括: 立體聲頭戴式耳麥和便攜計算裝置； 所述立體聲頭戴式耳麥包括: 第一耳件，包括第一揚聲器和第一傳聲器，所述第一傳聲器輸出第一電信號； 第二耳件，包括第二揚聲器和第二傳聲器，所述第二傳聲器輸出第二電信號； 連接到所述第一耳件和所述第二耳件的處理單元，配置成: 接收所述第一電信號和所述第二電信號； 組合所述第一電信號和所述第二電信號以形成第三電信號；及 經輸出通道將所述第三電信號發送給所述便攜計算裝置； 連接器，連接到所述第一耳件和所述第二耳件以將所述立體聲頭戴式耳麥連接到所述便攜計算裝置，其中所述連接器包括: 通過第一通道連接到所述第一揚聲器的第一揚聲器接點； 通過第二通道連接到所述第二揚聲器的第二揚聲器接點；及 通過輸出通道連接到所述處理單元的傳聲器接點； 所述便攜計算裝置配置成: 將所述第三電信號分離為所述第一電信號和所述第二電信號； 處理所述第一電信號和所述第二電信號以補償使用音頻系統的個人的聽力損失；及通過第一通道將處理後的第一電信號傳給所述第一揚聲器及通過第二通道將處理後的第二電信號傳給所述第二揚聲器。
13.根據權利要求12所述的聽力儀器，其中所述處理單元通過下述過程組合所述第一電信號和所述第二電信號: 對所述第一電信號和所述第二電信號應用具有第一截止頻率的低通濾波； 使濾波後的第一電信號移頻第一頻移；及 使移頻後的第一電信號與濾波後的第二電信號相加。
14.根據權利要求12所述的聽力儀器，其中所述處理單元通過下述過程組合所述第一電信號和所述第二電信號: 對所述第一電信號和所述第二電信號應用具有第一截止頻率的低通濾波； 通過將濾波後的第二電信號從濾波後的第一電信號減去而產生差信號； 使所述差信號移頻第一頻移以移到高於所述第一截止頻率的頻率；及 使移頻後的信號、所述第一電信號和所述第二電信號相加。
15.根據權利要求13的聽力儀器，其中所述便攜計算裝置通過下述過程分離所述第三電信號: 對所述第三電信號應用其截止頻率等於所述第一截止頻率的低通濾波以獲得所述第二電信號； 對所述第三電信號應用其截`止頻率等於所述第一截止頻率的高通濾波；及 使高通濾波後的信號頻移到低於所述第一截止頻率的頻率以獲得所述第一電信號。
16.根據權利要求14的聽力儀器，其中所述便攜計算裝置通過下述過程分離所述第三電信號: 對所述第三電信號應用其截止頻率等於所述第一截止頻率的低通濾波以獲得對應於所述第一電信號和所述第二電信號之和的和信號； 對所述第三電信號應用其截止頻率在所述第一截止頻率和所述第一頻移之間的範圍中的高通濾波； 使高通濾波後的信號移頻到低於所述第一截止頻率的頻率以獲得差信號； 使所述差信號與所述和信號相加以獲得所述第一電信號；及 將所述差信號從所述和信號減去以獲得所述第二電信號。
17.—種立體聲頭戴式耳麥,包括: 第一耳件，包括第一揚聲器和第一傳聲器，所述第一傳聲器輸出第一電信號； 第二耳件，包括第二揚聲器和第二傳聲器，所述第二傳聲器輸出第二電信號； 連接到所述第一耳件和所述第二耳件的處理單元； 連接器，連接到所述第一耳件和所述第二耳件以將所述立體聲頭戴式耳麥連接到便攜計算裝置，其中所述連接器包括: 通過第一通道連接到所述第一揚聲器的第一揚聲器接點； 通過第二通道連接到所述第二揚聲器的第二揚聲器接點；及 通過輸出通道連接到所述處理單元的傳聲器接點； 所述處理單元配置成: 接收所述第一電信號和所述第二電信號；組合所述第一電信號和所述第二電信號以形成第三電信號；及經輸出通道發送所述第三電信號。`
【文檔編號】H04R3/00GK103874000SQ201310694531
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2012年12月17日
【發明者】M·S·佩德森 申請人:奧迪康有限公司