CN109309886A - 耳机*** - Google Patents

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张启维
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Abstract

本发明涉及一种耳机***，该耳机***包含耳机本体及讯号源装置。耳机本体包含连接套件、第一耳罩模块、第二耳罩模块、端口及处理器。第一耳罩模块连接于连接套件的第一端。第一耳罩模块包含至少一个第一压力传感器及第一扬声器。第二耳罩模块连接于该连接套件的第二端。第二耳罩模块包含至少一个第二压力传感器及第二扬声器。端口用于接收来自讯号源装置的音源讯号。处理器接收至少一个第一压力传感器及至少一个第二压力传感器所侦测到的多个压力值。处理器根据这些压力值设定第一扬声器及第二扬声器的至少一组均衡器增益。

Description

耳机***
技术领域
本发明涉及一种耳机***，尤其涉及一种具有优化扬声器输出声音的均衡器增益的耳机***。
背景技术
由于科技日新月异，各式各样的耳机也被应用于个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板计算机、以及音乐播放器中，以提供优质的听觉体验。依据使用者的不同需求，耳机也发展出了多种形式。例如，罩耳式耳机、贴耳式耳机、耳塞式耳机以及耳道式耳机。
罩耳式耳机一般而言体积较大，且因发声单元可以将整个耳廓(Pinna)盖住，所以配戴时相对舒适。并且，由于体积较大的原因，罩耳式耳机多半用于室内，例如录音室。贴耳式耳机相比于罩耳式耳机的体积要小，发声单元紧压着耳廓。贴耳式耳机相比于罩耳式耳机，具有更高的便携性。耳塞式耳机是将发声单元塞在耳孔之外。且由于体积较小、轻便、制作简单且造价便宜，是被使用最广泛的耳机。然而，耳塞式耳机对外在的环境隔音能力有限，且音场较为不足，故输出音质较差。耳道式耳机也具有体积较小且轻便的特性，且发声单元深入耳道之内，因此输出的音源比耳塞式耳机更接近耳鼓。
如今，由于使用者对于耳机高音质的需求，罩耳式耳机及贴耳式耳机渐渐地成为主流。然而，由于每一个人的头形以及耳形的差异性，导致上述的罩耳式耳机和贴耳式耳机在贴合人耳时，等效的气密式空间或是共振腔也会产生差异。换句话说，即便罩耳式耳机及贴耳式耳机的扬声器输出符合标准均衡器增益曲线的声音，由于每一个人的头形以及耳形的差异性，不同使用者实际所听到的声音也会不同。因此，目前的罩耳式耳机及贴耳式耳机无法针对不同使用者的头形以及耳形，让使用者有优化的听觉体验。
发明内容
本发明一实施例提出一种耳机***，包含耳机本体及讯号源装置。耳机本体包含连接套件、第一耳罩模块、第二耳罩模块、端口及处理器。连接套件为带体结构。第一耳罩模块连接于连接套件之第一端。第一耳罩模块包含至少一个第一压力传感器及第一扬声器。第二耳罩模块连接于该连接套件之第二端。第二耳罩模块包含至少一个第二压力传感器及第二扬声器。端口用于接收音源讯号。处理器耦接于至少一个第一压力传感器、至少一个第二压力传感器、第一扬声器、第二扬声器及端口，用于控制第一扬声器及第二扬声器。讯号源装置耦接于耳机本体的端口，用以产生音源讯号。处理器接收至少一个第一压力传感器及至少一个第二压力传感器所侦测到的多个压力值。处理器根据该些压力值设定第一扬声器及第二扬声器的至少一组均衡器增益。
附图说明
图1为本发明的耳机***的实施例的架构图。
图2为图1耳机***中的侧视图。
图3为图1耳机***中，将第一耳罩模块拆解的示意图。
图4A为图1耳机***中，第一耳罩模块的第一种结构的示意图。
图4B为图1耳机***中，第二耳罩模块的第一种结构的示意图。
图5A为图1耳机***中，第一耳罩模块的第二种结构的示意图。
图5B为图1耳机***中，第二耳罩模块的第二种结构的示意图。
图6为图1耳机***中，尚未利用压力传感器的侦测结果调整均衡器增益的示意图。
图7为图1耳机***中，利用压力传感器的侦测结果调整均衡器增益的示意图。
图8为图1耳机***中，人耳实际接收到的声音的均衡器增益被优化的示意图。
[符号说明]
100：耳机***；10：耳机本体；11：讯号源装置；12：连接线；13a：第一耳罩模块；13b：第二耳罩模块14a：第一支撑背盖；14b:第二支撑背盖；15a:第一耳套部件；15b:第二耳套部件；16:处理器；17:内存；P：端口；18：连接套件；19a：第一枢接部；19b：第二枢接部；20a：第一扬声器；20b：第二扬声器；PS1至PS3：第一压力传感器；PS4至PS6：第二压力传感器；21a：第一支撑隔板；21b：第二支撑隔板C1、C1’、C2、C2’：均衡器增益曲线；
具体实施方式
图1为本发明耳机***100的实施例的架构图。图2为耳机***100的侧视图。图3为耳机***100中，将第一耳罩模块13a拆解的示意图。耳机***100包含耳机本体10以及讯号源装置11。耳机本体10可为罩耳式耳机或贴耳式耳机。讯号源装置11可为任何具有发出音源讯号的装置，例如个人计算机、平板计算机、智能手机或随身听等等。耳机本体10和讯号源装置11之间可利用连接线12，透过端口P以有线方式连结。然而，耳机本体10和讯号源装置11之间亦可利用无线的方式连结，例如使用蓝牙(Bluetooth)无线协议或无线保真技术(Wi-Fi)、进行连结。耳机本体10包含连接套件18、第一耳罩模块13a、第二耳罩模块13b、端口P以及处理器16。在此，端口P以及处理器16在第1图中虽置于第二耳罩模块13b内，但本发明不以此为限制，端口P以及处理器16可置于耳机本体10的任何区域。连接套件18可为带体结构，例如一个具有弧度的金属或塑料体。第一耳罩模块13a连接于连接套件18之第一端(例如右端)，用以发出声音至使用者的右耳。第一耳罩模块13a包含多个第一压力传感器PS1至PS3(如第3图及第4A图所示)及第一扬声器20a(如第3图所示)。第一压力传感器PS1至PS3可用于感测耳后、耳上、及/或耳下与第一耳罩模块13a贴合时的压力值。并且，第一耳罩模块13a可为气密式的耳罩模块。气密式的耳罩模块的定义为当用户戴上耳机本体10时，第一耳罩模块13a与耳廓间具有很高的密合度，可阻绝外在环境的介质以及声音。第一耳罩模块13a与耳廓间可形成一个封闭式的共振腔。第一耳罩模块13a另包含第一支撑背盖14a以及第一耳套部件15a。第一支撑背盖14a可为硬性材质的背盖，枢接于连接套件18。换句话说，连接套件18的第一端可包含第一枢接部19a(如第2图所示)。第一支撑背盖14a可以第一枢接部19a为支点旋转。第一耳套部件15a套设于第一支撑背盖14a上。第一耳套部件15a可为具有软性材质的部件，例如泡棉部件。
类似地，第二耳罩模块13b连接于连接套件18之第二端(例如左端)，用以发出声音至使用者的左耳。第二耳罩模块13b包含复数个第二压力传感器PS4至PS6(如图4B所示)及第二扬声器20b(如图2所示)。第二压力传感器PS4至PS6可用于感测耳后、耳上、及/或耳下与第二耳罩模块13b贴合时的压力值。并且，第二耳罩模块13b可为气密式的耳罩模块，具有阻绝外在环境的介质以及声音的能力。第二耳罩模块13b与耳廓间也可形成一个封闭式的共振腔。第二耳罩模块13b另包含第二支撑背盖14b以及第二耳套部件15b。第二支撑背盖14b可为硬性材质的背盖，枢接于连接套件18。换句话说，连接套件18的第二端可包含第二枢接部19b(如第2图所示)。第二支撑背盖14b可以第二枢接部19b为支点旋转。第二耳套部件15b套设于第二支撑背盖14b上。第二耳套部件15b可为具有软性材质的部件，例如泡棉部件。
在耳机本体10中，处理器16耦接于多个第一压力传感器PS1至PS3、多个第二压力传感器PS4至PS6、第一扬声器20a、第二扬声器20b及端口P，用于控制第一扬声器20a及第二扬声器20b。处理器16可接收多个第一压力传感器PS1至PS3及多个第二压力传感器PS4至PS6所侦测到的多个压力值，并根据这些压力值设定该第一扬声器20a及该第二扬声器的一组均衡器增益20b，使人耳听到的均衡器增益为标准化的均衡器增益。
上述的耳机***100中，各组件的相对位置和形状不被图1至图3所局限。举例而言，耳机***100中，耳机本体10的处理器16可以设置于任何位置。耳机本体10的第一支撑背盖14a、第二支撑背盖14b、第一耳套部件15a以及第二耳套部件15b也未必要设计为圆形的形状(如图2)。例如，这些组件可为多边形的形状。第一耳罩模块13a内也可只包含一个压力传感器，且第二耳罩模块13b内也可只包含一个压力传感器。任何合理的组件材质变更、形状或功能变更都属于本发明所揭露的范畴。
图3为耳机***100中，将第一耳罩模块13a拆解的示意图。如前述提及，第一耳罩模块13a包含第一支撑背盖14a以及第一耳套部件15a。如图3所示，第一支撑背盖14a可为硬性材质的包覆型背盖，可用于包覆第一扬声器20a。而第一支撑背盖14a(硬性材质)与第一耳套部件15a(软性材质)之间可另包含一个第一支撑隔板21a。如图3所示，第一支撑隔板21a可为硬性材质的支撑隔板，例如塑料隔板或是亚克力隔板。第一耳套部件15a可套设于第一支撑隔板21a的周缘。第一支撑隔板21a的一侧可设置多个第一压力传感器PS1至PS3。如前述提及，当第一耳罩模块13a与人耳贴合时，由于第一耳套部件15a为软性材质，第一压力传感器PS1至PS3可以感测到不同位置的压力值。应当理解的是，由于第一耳套部件15a为软性材质，当第一耳套部件15a与人耳贴合时，不同位置会对应不同的压力值，而使第一耳套部件15a产生形变。举例而言，第一压力传感器PS1可设置于对应于人耳的上方，当第一耳套部件15a因压力而产生形变时，可以感测对应于人耳的上方位置的压力值。第一压力传感器PS2可设置于对应于人耳的后方，当第一耳套部件15a因压力而产生形变时，可以感测对应于人耳的后方位置的压力值。第一压力传感器PS3可设置于对应于人耳的下方，当第一耳套部件15a因压力而产生形变时，可以感测对应于人耳的下方位置的压力值。然而，应当理解的是，第一耳罩模块13a内包含越多的压力传感器时，具有估测更多位置压力值的能力。第一耳罩模块13a内包含较少的压力传感器时，仅能估测较少位置的压力。并且，本发明的压力传感器的分布位置不局限于图3所示的位置，压力传感器可以采取均匀式分布或是集中式分布的方式设置，任何合理的技术变更都属于本发明所揭露的范畴。并且，第二耳罩模块13b所拆解的态样类似于第一耳罩模块13a。第二耳罩模块13b内各组件的功能也类似于第一耳罩模块13a，故于此将不再赘述。
图4A为耳机***100中，第一耳罩模块13a的第一种结构的示意图。图4B为耳机***100中，第二耳罩模块13b的第一种结构的示意图。如图4A所示，第一压力传感器PS1至PS3设置在第一支撑背盖14a以及第一支撑隔板21a之间。当具有软性材质的第一耳套部件15a与人耳贴合时，第一压力传感器会侦测对应位置产生的压力值。例如，第一压力传感器PS1可以侦测耳上位置的压力值。然而，应当理解的是，由于第一支撑隔板21a可为硬性材质，因此第一支撑隔板21a也会将第一耳套部件15a之每个位置的压力平均后往第一压力传感器PS1至PS3传递。换句话说，以第一压力传感器PS1而言，除了可以感测到耳上位置的压力值之外，也可以感测到第一耳套部件15a的每个位置的压力平均值。类似地，第一压力传感器PS2以及第一压力传感器PS3也可以侦测到对应位置的压力值，以及第一耳套部件15a的每个位置的压力平均值。而图4B的第二耳罩模块13b的结构对应于第一耳罩模块13a的结构。各组件的运作方式和功能类似于第一耳罩模块13a，故于此将不再赘述。
图5A为耳机***100中，第一耳罩模块13a的第二种结构的示意图。图5B为耳机***100中，第二耳罩模块13b第二种结构的示意图。如图5A所示，第一压力传感器PS1至PS3设置在第一支撑背盖14a面对第一耳套部件15a的一侧，且第一耳套部件15a可包覆第一压力传感器PS1至PS3。当具有软性材质的第一耳套部件15a与人耳贴合时，第一压力传感器会侦测对应位置产生的压力值。例如，第一压力传感器PS1可以侦测耳上位置的压力值。并且，由于第一压力传感器PS1可以直接依据第一耳套部件15a在对应位置的形变程度而侦测到对应位置的压力值，因此，第一压力传感器PS1将会有非常高的准确率。类似地，第一压力传感器PS2以及第一压力传感器PS3也可以准确地侦测到对应位置的压力值。而图5B的第二耳罩模块13b的结构对应于第一耳罩模块13a的结构。各组件的运作方式和功能类似于第一耳罩模块13a，故于此将不再赘述。
图6为耳机***100中，尚未利用压力传感器的侦测结果调整均衡器增益的示意图。如前述提及，耳机***100中的耳机本体10的第一耳罩模块13a以及第二耳罩模块13b可为气密式的耳罩模块，具有很高的密合度且可阻绝外在环境的介质以及声音。并且，第一耳罩模块13a以及第二耳罩模块13b与两个耳廓间可分别形成两封闭式的共振腔。以第一耳罩模块13a而言，当第一耳罩模块13a与用户的右耳贴合时，第一耳罩模块13a与右耳耳廓间之共振腔会受到耳形大小而有所差异。因此，不同形状的右耳或头形将会影响听到的声音的频率增益。为了描述的一致性，声音的“频率增益”于后文将通称为“均衡器增益”。广义地说，均衡器增益即为声音的频谱在某个频率上对应的放大倍率(增益)值。如图6所示，第一耳罩模块13a中的第一扬声器20a可发出符合虚线的均衡器增益曲线的声音。然而，即便虚线的均衡器增益曲线为标准均衡器增益曲线C1，第一扬声器20a所发出的声音仍会受到不同右耳的耳形的影响而改变。换句话说，由于气密式的共振腔会受到耳形大小的影响而有所差异，因此声音的频率响应将会发生改变。亦即，声音的高频区域或是低频区域的增益可能会受到共振腔的差异，而发生增益变大或是增益缩小的情况。因此，图6所示的均衡器增益曲线仅是一个实施例而已。均衡器增益曲线C1以及C1’的差异性并不被图6所局限。在本实施例中，使用者的右耳所听到的实际声音会符合实线的均衡器增益曲线C1’。换句话说，均衡器增益曲线C1’可视为一种频率响应已经改变的均衡器增益曲线。举例而言，在图6中，与标准均衡器增益曲线C1相比，听到的实际声音对应的均衡器增益曲线C1’高频部份的增益过大。因此使用者可以会听到过于尖锐的声音，影响听觉体验。因此，本发明的耳机***100必须要执行均衡器增益曲线的调整机制，将频率响应发生改变的均衡器增益曲线C1’还原成标准均衡器增益曲线C1。
图7为耳机***100中，利用压力传感器PS1至PS6的侦测结果调整均衡器增益的示意图。如前述提及，以第一耳罩模块13a而言，即便第一扬声器20a可发出符合标准均衡器增益曲线的声音。然而，由于人耳形状的不同或是头形不同，最后人耳实际听到声音的等效的均衡器增益曲线所对应的频响应仍会改变。因此，耳机***100必须要设定或调整第一耳罩模块13a内之第一扬声器20a的均衡器增益曲线C2，以使人耳实际听到声音的等效的均衡器增益曲线趋近于标准均衡器增益曲线C2’。一种实施方式将描述于下。耳机本体10可另包含内存17。内存17可耦接于处理器16，用以储存不同组压力值对应的均衡器增益曲线。于此说明，均衡器增益曲线可为多个声音频率与对应的多个增益的连接线段。因此，文中提及之“均衡器增益曲线”可包含一组均衡器增益。如图7所述，处理器16可依据压力传感器所侦测到的多个压力值，设定第一扬声器20a及第二扬声器20b的均衡器增益曲线，以使人耳实际听到声音的等效的均衡器增益曲线趋近于标准均衡器增益曲线C2’。然而，本发明不局限于使用内存17或类似查询表的方法，依据多个压力值产生合适的均衡器增益曲线。举例而言，耳机***100亦可使用数值化的分析方式，透过处理器16产生合适的均衡器增益曲线。任何产生符合人耳所听到声音的对应标准均衡器增益曲线的方式都属于本发明所揭露的范畴。
图8为耳机***100中，人耳实际接收到的声音的均衡器增益被优化的示意图。如前述提及，耳机***100可以依据多个压力值，将原本人耳实际听到声音的均衡器增益曲线C1’调整至标准均衡器增益曲线C2’。因此，对于不同耳形或是头形的使用者而言，最终听到的声音都会符合(趋近于)标准均衡器增益曲线C2’。换句话说，本发明的耳机***100对于不同的使用者皆能提供良好的听觉体验。
上述提及的“标准均衡器增益曲线”可为***内定的默认参数或是使用者自定的客制化参数。举例而言，使用者可依自己的偏好，自定义各种不同的场景模式对应的标准均衡器增益曲线，也可以客制化的定义标准均衡器增益曲线上的每一个频率响应值。因此，当耳机***被另一个用户使用时，若先前的使用者设定之标准均衡器增益曲线不被另一个使用者采用，另一个使用者可以重新定义属于自己的标准均衡器增益曲线，以达到最佳的听觉体验。
综上所述，本发明描述了一种耳机***。耳机***中的耳机本体可为罩耳式耳机或贴耳式耳机。由于耳罩模块与耳廓之间会形成一个密闭式的空间，此密闭式的空间会随着每个人的耳形或头形有所差异。为了补偿不同使用者的密闭式的空间所造成的声音频率响应发生改变的问题，本发明的耳机***利用了至少一个压力传感器来侦测人耳周围之不同位置的压力值。并依据这些压力值设定左右耳的扬声器中的均衡器增益曲线，以使不同耳形或是头形的使用者最终听到的声音都会符合(趋近于)标准均衡器增益曲线。因此，本发明的耳机***对于不同的用户皆能提供良好的听觉体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种耳机***，其特征在于，包含：
一耳机本体，包含：
一连接套件，该连接套件是一带体结构；
一第一耳罩模块，连接于该连接套件的第一端，该第一耳罩模块包含至少一个第一压力传感器及第一扬声器；
一第二耳罩模块，连接于该连接套件的第二端，该第二耳罩模块包含至少一个第二压力传感器及第二扬声器；
一端口，用于接收一音源讯号；及
一处理器，耦接于该至少一个第一压力传感器、该至少一个第二压力传感器、该第一扬声器、该第二扬声器及该端口，用于控制该第一扬声器及该第二扬声器；及
一讯号源装置，耦接于该耳机本体的该端口，用以产生该音源讯号；
其中该处理器接收该至少一个第一压力传感器及该至少一个第二压力传感器所侦测到的多个压力值，并根据该些压力值设定该第一扬声器及该第二扬声器的至少一组均衡器增益。
2.根据权利要求1所述的耳机***，其特征在于，该第一耳罩模块另包含：
一第一支撑背盖，枢接于该连接套件；及
一第一耳套部件，套设于该第一支撑背盖上；
其中该至少一个第一压力传感器设置于该第一支撑背盖与该第一耳套部件之间，且该第一耳套部件具有一软性材质。
3.根据权利要求2所述的耳机***，其特征在于，该第一耳罩模块为一气密式耳罩模块，且该第一耳罩模块另包含一第一支撑隔板，该第一支撑隔板设置于该第一支撑背盖与该第一耳套部件之间，且该至少一个第一压力传感器设置于该第一支撑隔板上。
4.根据权利要求2所述的耳机***，其特征在于，该第二耳罩模块另包含：
一第二支撑背盖，枢接于该连接套件；及
一第二耳套部件，套设于该第二支撑背盖上；
其中该至少一个第二压力传感器设置于该第二支撑背盖与该第二耳套部件之间，且该第二耳套部件具有一软性材质。
5.根据权利要求4所述的耳机***，其特征在于，该第二耳罩模块为一气密式耳罩模块，且该第二耳罩模块另包含一第二支撑隔板，该第二支撑隔板设置于该第二支撑背盖与该第二耳套部件之间，该至少一个第二压力传感器设置于该第二支撑隔板上。
6.根据权利要求1所述的耳机***，其特征在于，该连接套件包含：
一第一枢接部，设置于该连接套件之该第一端，该第一支撑背盖系以该第一枢接部为支点旋转。
7.根据权利要求6所述的耳机***，其特征在于，该连接套件包含：
一第二枢接部，设置于该连接套件该第二端，该第二支撑背盖系以该第二枢接部为支点旋转。
8.根据权利要求1所述的耳机***，其特征在于，该至少一个第一压力传感器用于感测一耳后、一耳上、及/或一耳下与该第一耳罩模块贴合时的压力值。
9.根据权利要求8所述的耳机***，其特征在于，该至少一个第二压力传感器用于感测一耳后、一耳上、及/或一耳下与该第二耳罩模块贴合时的压力值。
10.根据权利要求1所述的耳机***，其特征在于，该耳机本体另包含：
一内存，耦接于该处理器，用以储存对应于该些压力值对应的该组均衡器增益。
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