CN111918161A - 具有声学增强的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及具有声学增强的装置及其方法。公开了一种具有声学增强和相应频率响应的装置。该装置包括驱动器和副低音端口，该驱动器具有包括主低音腔室的主低音端口，该副低音端口具有副低音端口腔室。副低音端口可以在一端耦合到主低音端口，并且在另一端具有实质上不受阻碍的气流。该装置还可以包括声学腔室，该声学腔室与主低音端口腔室、副低音端口腔室、或主低音端口腔室和副低音端口腔室两者分离或隔离。还可以包括开关，以动态地控制在副低音端口的后一端处的气流阻力器。主低音端口腔室、副低音端口腔室、声学腔室、以及气流阻力器可单独地或共同地用于根据所需的声学增强来调谐频率响应。

Description

具有声学增强的装置及其方法

技术领域

本发明涉及音频再现设备。更具体地说，本发明涉及一种具有声学增强的装置及其方法。

背景技术

音频再现设备包括用于音频播放的耳机。存在许多耳机可供用户选择。大多数耳机根据其声音特征(sound signature)进行分类，该声音特征是固定的。然而，用户可能希望基于特定情况或个人偏好来调整声音特征。因此，存在使用户容易地调整声音特征的需要。

此外，为了获得特定的声音特征，需要对耳机进行调谐(tuning)。调谐通常是复杂和耗时的。因此，改变耳机的设计需要非常多的考虑。因此，存在使调谐更高效的需要。

相应地，希望提供至少一种具有声学增强的装置及其方法，以满足上述需要。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供了一种具有声学增强的装置。该装置具有相应的频率响应，并且包括：1)驱动器单元，该驱动器单元的壳体具有内部侧以将磁体、膜片和主低音端口集成在一起，主低音端口实质上被磁体包围并且具有主低音端口腔室，该主低音端口腔室具有第一端开口和第二端开口，第一端开口朝向膜片，第二端开口与第一端开口相反地朝向，膜片位于驱动器单元的前侧并且被配置用于模拟音频再现；以及2)副低音端口，该副低音端口具有副低音端口腔室，副低音端口腔室具有第三端开口和第四端开口，副低音端口在第三端开口处耦合到主低音端口的第二端开口处，并且第四端开口具有实质上不受阻碍的气流。

在一些实施例中，该装置还包括声学腔室，该声学腔室被配置为防止环境噪声与模拟音频再现显著混合。声学腔室实质上包围和覆盖驱动器单元的背面中除副低音端口耦合到驱动器的主低音端口的位置之外的地方。声学腔室和副低音端口被配置用于共同地调谐频率响应中的声压水平，并且驱动器单元的背面对应于壳体的外部侧。壳体的外部侧与壳体的内部侧相反，并且主低音端口的第二端开口不向声学腔室开放。在操作模式期间，每个腔室具有不同的压力。操作模式是膜片在移动的时候。

此外，在一些实施例中，第一气流阻力器可控制用于在副低音端口的第四端开口处施加不同的气流阻力；第二气流阻力器被配置为在主低音端口的第二端开口处或副低音端口的第三端开口处施加固定气流阻力；第一气流阻力器第二气流阻力器为透气结构；透气结构包括纸、布、泡沫、网或毡；或者在副低音端口的第四端开口处施加不同的气流阻力导致在频率响应中约20Hz到1.5kHz的频率范围内产生不同的声压水平。一些实施例使得所述装置还包括用户开关，该用户开关用于实时控制第一气流阻力器在副低音端口的第四端开口处施加不同的气流阻力，不同的气流阻力为递增值或连续值。

此外，在一些实施例中，副低音端口是可实时调整尺寸的；副低音端口被配置用于调谐频率响应中的声压水平；副低音端口被配置用于调谐频率响应中约100Hz到4kHz的频率范围内的声压水平；或者副低音端口腔室具有相应的气流阻力，使得降低气流阻力导致频率响应中约100Hz到300Hz之间的声压水平增加，从而降低声音清晰度，并且增加气流阻力导致频率响应中约100Hz到300Hz之间的声压水平降低，从而提高声音清晰度。

此外，在一些实施例中，副低音端口包括多个部分，该多个部分将副低音端口腔室划分为子腔室，每个子腔室具有不同的横截面积；多个部分中的至少两个部分由不同的材料构成，该材料包括塑料、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)毡，金属、非金属、橡胶、泡沫、或海绵；驱动器单元是动态驱动器；装置包括入耳式耳机、贴耳式耳机、耳罩式耳机、开放式耳机、半开放式耳机、或封闭式耳机；或者主低音端口是实质上直的管，副低音端口是实质上任意形状的空心结构，该形状包括直管、缠绕管、直/缠绕多边形横截面空心结构、直/缠绕圆柱形空心结构、扩口管、或这些形状的任何组合。

在本发明的另一方面中，提供了一种具有声学增强的装置。该装置具有相应的频率响应，并且该装置包括：1)用于将电音频输入信号转换为声学音频输出信号的转换装置；2)用于调谐频率响应中约100Hz到4kHz的频率范围内的声压水平的调谐装置；以及3)用于将调谐装置耦合到转换装置的装置。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于具有声学增强的装置的方法。该装置具有相应的频率响应。该方法包括：1)提供驱动器单元，该驱动器单元的壳体具有内部侧以将磁体、膜片和主低音端口集成在一起，主低音端口实质上被磁体包围并且具有主低音端口腔室，主低音端口腔室具有第一端开口和第二端开口，第一端开口朝向膜片，第二端开口与第一端开口相反地朝向，膜片位于驱动器单元的前侧并且被配置用于模拟音频再现；以及2)提供副低音端口，该副低音端口具有副低音端口腔室，副低音端口腔室具有第三端开口和第四端开口，副低音端口在第三端开口处耦合到主低音端口的第二端开口处，并且第四端开口具有实质上不受阻碍的气流。

本发明的一些优点包括：1)声音产生装置的声音特征的高效调谐；2)声音产生装置的声音特征的容易调整/定制/配置；3)容易适应不同声音产生装置的硬件配置；4)成本节约。下面参照附图描述本发明的这些和其他特征及优点。

附图说明

图1是传统耳机的前视图横截面。

图2是根据本发明的各实施例的具有基于(相对较短的)副低音端口(secondarybass port)的声学增强的耳机的前视图横截面。

图3是根据本发明的各实施例的具有基于(相对较长的)副低音端口的声学增强的耳机的前视图横截面。

图4是根据本发明的各实施例的用户开关的图示，该用户开关用于控制副低音端口处的气流阻力。

图5是示出根据本发明的各实施例的声压水平的图，声压水平基于在副低音端口的端开口处的变化的气流阻力。

图6是示出根据本发明的各实施例的声压水平的图，声压水平基于通过改变副低音端口的尺寸而获得的副低音端口处的变化的气流阻力。

图7是用于根据本发明的各实施例的具有声学增强的装置的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施例。在附图中示出了优选实施例的示例。尽管将结合这些优选实施例来描述本发明，但是应当理解，其并不旨在将本发明限制于这些优选实施例。相反，其旨在覆盖可以被包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的可选物、修改和等同物。在下面的描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的透彻理解。可以在没有一些或所有这些特定细节的情况下实践本发明。在其他情况下，没有详细描述已知的机制，以免不必要地使本发明模糊。

在此应当注意，在各个附图中，相同的标号表示相同的部分。本文中示出和描述的各个附图被用于示出本发明的各种特征。就在一个附图中示出而不在另一附图中示出的特定特征的情况而言，除非另有说明或结构固有地禁止包括该特征，否则应当理解，这些特征可以适于被包括在其他附图所示的实施例中，好像在这些附图中充分说明了它们。除非另有说明，否则附图不一定按比例绘制。附图中提供的任何尺寸都不旨在限制本发明的范围，而仅是说明性的。

公开了一种具有声学增强和相应频率响应的装置。该装置包括驱动器和副低音端口，该驱动器具有包括主低音端口腔室的主低音端口，该副低音端口具有副低音端口腔室。副低音端口可以在一端耦合到主低音端口，并且在另一端具有实质上不受阻碍的气流。该装置还可以包括声学腔室，该声学腔室与主低音端口腔室、副低音端口腔室、或主低音端口腔室和副低音端口腔室两者分离或隔离。还可以包括开关，以动态地控制在副低音端口的后一端处的气流阻力器(air flow resistor)。主低音端口腔室、副低音端口腔室、声学腔室、以及气流阻力器可单独地或集体地用于根据所需的声学增强来调谐频率响应。该装置可以是适合于实施本发明的任何装置，例如，音频再现设备(包括但不限于耳机和扬声器)。

图1是传统耳机100的前视图横截面。该前视图横截面(即，当耳机被面向外部的用户佩戴时的视图)中所示的耳机100的组件从侧视透视图102来看通常是对称的和/或呈圆形。耳机100可以是任何类型的耳机，包括但不限于贴耳式(on-ear)耳机、耳罩式(over-the-ear)耳机和入耳式(in-ear)耳机。如图所示，耳机100是耳罩式耳机，其包括外壳104和附接在外壳104上的耳垫/垫子106。外壳104容纳驱动器108、声学腔室110、以及可选地容纳位于声学腔室110中的(未示出的)印刷电路板组件(例如，用于数字信号处理的PCBA)和电池(例如，用于为PCBA或驱动器供电)。耳垫/垫子106被配置为当用户佩戴耳机100时，紧贴用户头部并围绕用户耳朵进行密封。耳垫/垫子106可由任何柔韧材料(例如，泡沫、橡胶或海绵)构成。外壳104包括外壳端盖112，该外壳端盖112是可拆卸的，使得能够接近外壳104的内部和内部组件(例如，PCBA、电池、驱动器等)。外壳104可由任何材料构成，包括但不限于塑料、金属、非金属或它们的任何组合。

当耳机100处于操作模式下时，由驱动器108根据电音频输入信号生成声学音频输出信号，并且该信号被投射到由外壳104、耳垫/垫子106、驱动器108、用户头部和用户耳朵(包括耳廓116、外耳118、耳道120，耳膜122)的某种组合形成的听音腔室(listeningchamber)114。当耳机处于操作模式时(例如，当驱动器根据电音频输入信号生成声学音频输出信号时)，腔室通常是具有特定压力的空隙空间(void space)。声学音频输出信号的生成通常与驱动器的膜片的运动一致，从而声学音频输出信号从驱动器108(经由膜片)传播到听音腔室114，并由耳膜122接收以用于用户理解和听音享受。

耳机可以通过它们的声音特征来定义，声音特征与耳机的频率响应有关。调谐频率响应可能是一个复杂且耗时的过程，其中必须考虑耳机设计的不同变量，例如，其结构中使用的材料类型、外壳中的腔室(例如，声学腔室110、低音端口腔室126)和听音腔室114中的容积和压力、排气孔128的尺寸和数量、排气孔128或低音端口124(也可称为圆顶排气口)处使用的阻力纸(resistance paper)130的类型、耳机是开放式(open back type)还是封闭式(closed back type)的、以及驱动器108规格。因此，为了节省时间和资源，简化调谐过程是有益的。

图2是根据本发明的各实施例的耳机200的前视图横截面，该耳机200具有基于副低音端口240的声学增强。在前视图横截面(即，当耳机被面向外部的用户佩戴时的视图)中所示的耳机200的组件通常是对称的和/或从侧视图视角202来看呈圆形的。耳机200可以是任何类型的耳机，包括但不限于贴耳式、耳罩式、入耳式、封闭式、半开放式和开放式耳机。如图所示，耳机200是耳罩型耳机，其包括外壳204和附接在外壳上的耳垫/垫子206。外壳204被配置为容纳驱动器208、声学腔室210，以及可选地容纳与声学腔室210分离的腔室中的印刷电路板组件252(例如，用于数字信号处理的PCBA)和电池254(例如，用于为PCBA 252或驱动器208供电)。一般地，驱动器208是动态驱动器。

一般地，耳垫/垫子206被配置为：当用户佩戴耳机200时，密封在用户头部和用户耳朵周围。耳垫/垫子206可由任何柔韧材料(例如泡沫、橡胶、海绵)或本领域技术人员已知的任何合适材料构成。外壳204可以包括也可以不包括外壳端盖212(也称为后盖)，该外壳端盖212可以是不可拆卸或可拆卸的(以便能够接近外壳204的内部和内部组件(例如，驱动器208等))。外壳204可以具有刚性部分和/或柔性部分，并且可以由包括但不限于塑料、金属、非金属、橡胶或其任何组合的任何材料构成。外壳端盖212可以集成在其他耳机200的组件(例如，挡板256、副低音端口240)中或与这些组件相分离地进行配合。例如，外壳端盖212可以与挡板256和副低音端口240一起构造，或者单独构造以附接在挡板256和副低音端口240上。

当耳机200处于操作模式下时，由驱动器208根据电音频输入信号生成声学音频输出信号，并且该信号被投射到由外壳204、耳垫/垫子206、驱动器208、用户头部和用户耳朵(包括耳廓116、外耳118、耳道120、耳膜122)的某种组合形成的听音腔室214中。当耳机200处于操作模式时(例如当驱动器208根据电音频输入信号生成声学音频输出信号时)，腔室通常是具有特定压力或压差的空隙空间。因此，在操作模式期间，每个腔室可具有不同的压力或压差。声学音频输出信号的产生通常与驱动器的膜片238的运动一致，其中声学音频输出信号从驱动器208(经由膜片238)传播到听音腔室214，并由耳膜122接收以用于用户理解和听音享受。

根据各实施例，耳机200被提供有声学增强和相应的频率响应。为了详细说明，耳机200包括驱动器208，驱动器208的壳体232具有内部侧232A，以集成磁体236、膜片238和主低音端口224。主低音端口224实质上被磁体236包围/围绕并且具有主低音端口腔室226，该主低音端口腔室226具有第一端开口244A和第二端开口244B，该第一端开口244A朝向膜片238，该第二端开口244B与第一端开口244A朝向相反。膜片238位于驱动器208的前侧234上，并且被配置用于模拟音频再现。此外，耳机200包括具有副低音端口腔室242的副低音端口240，副低音端口腔室242具有第三端开口244C和第四端开口244D。副低音端口240在第三端开口244C处与主低音端口224在第二端开口244B处耦合。第四端开口244D具有实质上无阻碍的气流。

一般地，副低音端口240是实质上任何形状的中空结构，例如，直管、缠绕(winding)管、直/缠绕多边形横截面中空结构、直/卷绕圆柱形中空结构、扩口管(flareout tube)、或这些形状的任何组合。副低音端口240可以包括将副低音端口腔室242划分为子腔室的多个部分。每个子腔室可以具有不同的横截面积。该多个部分可以由不同的材料构成，例如塑料、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)毡246、金属、非金属、橡胶、泡沫、或海绵。此外，副低音端口240可与挡板256分开或与之集成，挡板256可用于形成声学腔室210的一部分。尽管主低音端口224实质上是直管，但它也可以共享副低音端口240的一些上述特性。

根据优选实施例，副低音端口240被配置用于调谐频率响应中的声压水平。具体地，副低音端口240被配置用于调谐频率响应中约100Hz到4kHz的频率范围内的声压水平。此外，副低音端口腔室242具有相应的气流阻力，使得降低气流阻力导致频率响应中的约100Hz到300Hz之间的声压水平增加，从而降低声音清晰度，并且增加气流阻力导致频率响应中的约100Hz到300Hz之间的声压水平降低，从而提高声音清晰度。将在图6中提供更多细节。

声学腔室210被配置为防止环境噪声与模拟音频再现显著混合。声学腔室210实质上包围/围绕和覆盖驱动器208的背面232B中除副低音端口240与驱动器208的主低音端口224耦合的位置之外的地方。驱动器208的背面232B对应于壳体232的外部侧232B，该外部侧232B与壳体232的内部侧232A相反。在优选实施例中，主低音端口224的第二端开口244B不向声学腔室210开放。声学腔室210和副低音端口240被配置用于单独地或集体地调谐频率响应中的声压水平。有利地，声学腔室210可以有效地为隔离腔室，其中外部噪声不进入(或实质上被防止进入)并且耳机200内的声音不出去(或实质上被防止出去)。然而，应注意，在耳机200中声学腔室210可以是可选的，并且本发明的方面可以在没有声学腔室210的情况下实现。

声学腔室210还可以使用排气孔228，以平衡听音腔室214中的气压以及调节/控制膜片238。排气孔228允许空气在声学腔室210和膜片238之间泄漏，以维持膜片238的适当张力。因此，声学腔室210可用于调制/控制膜片238。

耳机200还可以包括气流阻力器230。例如，第一气流阻力器230可控制用于在副低音端口240的第四端开口244D处施加不同/可变的气流阻力。第二气流阻力器230被配置为在主低音端口224的第二端开口244B或副低音端口240的第三端开口244C处施加气流阻力。第一和第二气流阻力器230可以具有透气结构，例如，阻尼材料、纸、布、泡沫、网和毡。一般地，气流阻力器230可用于调整频率响应中的低音水平。因此，气流阻力器230可以具有任意数量、厚度或类型。耳机200也可以不包括气流阻力器230。例如，由于亥姆霍兹共振(端口共振)，端口端开口之间可能存在压差，在此情况下，在主低音端口224和副低音端口240的端开口处可能没有气流阻力器230。

耳机200还可以包括用户开关248，以实时控制第一气流阻力器230在副低音端口240的第四端开口244D处施加不同的气流阻力。一般地，气流阻力越小，频率响应中的低音水平越强。不同的气流阻力可以在一组数值上递增调整，也可以在连续数值中连续调整。用户开关248可以是用于调整第四端开口244D处的气流阻力的任何合适的控制器。用户开关248可以通过本地(例如，在耳机上)或远程地(例如，智能手机)、机械或电气地、基于伺服或不基于伺服、非连续选择(例如，按钮)或连续选择(例如，滑块)来实现，或者使用这些技术的任何组合来实现。通过在副低音端口240的第四端开口244D处施加不同的气流阻力，可以在频率响应中约20Hz到1.5kHz的频率范围内实现不同的相应声压水平。

开放式耳机通常不具有用于密封音频播放以及防止环境噪音渗透用户的听音体验的限制性的屏障。另一方面，封闭式耳机通常具有用于密封音频播放同时防止环境噪声渗透用户的听音体验的限制性的屏障。例如，封闭式耳机的耳垫可被壳覆盖，该壳容纳驱动器并阻碍声音穿过该壳。因此，耳机200可以被视为开放式耳机(在外壳端盖212中具有孔250或副低音端口240对自由空气开放)和封闭式耳机(声学腔室210实质上覆盖驱动器208)之间的混合。虽然副低音端口240可以通过或不通过气流阻力器230开放到自由空气(例如，通过外壳端盖212中的孔250开放到自由空气或直接地开放到自由空气以实现耳机频率响应的期望调谐)，但是从副低音端口240逸出的声音可以或实际上可以被忽略(例如，根据可以被另一人察觉到的声音逸出的水平或频率范围)，使得耳机200可以有利和有效地在噪音隔离方面充当封闭式耳机，即使它可以是开放式耳机。在一些实施例中，耳机200是允许一些声音隔离和少量声音泄漏的半开放式耳机。

如前所述，耳机可以通过其声音特征来定义，该声音特征与耳机的频率响应有关。调谐频率响应可能是一个复杂和耗时的过程，其中必须考虑耳机的不同变量。因此，如果可以将调谐频率响应限制在较少的考虑因素或变量上，这将是有益的。能够保持恒定和/或可预测的变量越多，频率响应的调谐就越不复杂。这尤其适用于开发了耳机的不同设计版本并且常数或可预测变量构成对频率响应的已知值(因此是对声音特征的已知值)的情况。例如，与传统耳机100(其包括声学腔室110，该声学腔室110被设计用于容纳诸如PCBA或电池等其它组件)相比，声学腔室210被设计为独立的/被隔离的，其容积将保持恒定(注意：PCBA252和电池254与声学腔室210分开放置)并且不受其内部容纳其他组件的影响。这在耳机设计已经被固定或设定之后PCBA或电池大小发生改变的情况下是尤其有意义的。因此，声学腔室210允许在不影响其容积的情况下灵活地改变PCBA或电池，但保持其对频率响应和声音特征的贡献相对恒定或已知。此外，声学腔室210允许独立地调谐副低音端口(例如，调整长度和/或在端开口处施加气流阻力，而无需也调谐/重新调谐声学腔室210)，以实现耳机的频率响应中的低音或声音增强。

图3是根据本发明的各实施例的具有基于副低音端口340的声学增强的耳机300的前视图横截面。耳机300与耳机200类似，只是有少量区别。因此，耳机200的许多方面和优点适用于耳机300。然而，主要区别之一是耳机300包括具有副低音端口340的外壳304，该副低音端口340相对长于耳机200中的副低音端口240。尽管存在这些区别，副低音端口240和340仍然共享类似的方面。例如，构造它们的材料可以是相同的。

副低音端口340的尺寸可以预先或实时地固定或调整，以实现期望的频率响应。可通过尺寸可调整(sizable)的副低音端口340进行调整。例如，副低音端口340可以通过可折叠管和/或可扩展管来调整尺寸。副低音端口340可以通过调整其任何物理尺寸(例如，直径、长度、高度、宽度等)来调整尺寸。可以通过本地控制(例如，在耳机上)或远程控制(例如，智能手机)、机械或电气***、基于伺服或不基于伺服的***、非连续选择(例如，按钮)或连续选择(例如，滑块)、或通过这些技术的任何组合来实现该调整。可以通过类似于用户开关248的用户开关来进行该调整。比图3所示更长的副低音端口340也可以集成到外壳304中，尤其在外壳端盖312中。例如，在使第四端开口244D开放到空气之前，可以通过在外壳端盖312内缠绕/卷绕来扩展副低音端口340的长度。

与外壳端盖212类似，外壳端盖312可以集成在其他耳机300的组件(例如，挡板356、副低音端口340)中或与这些组件相分离地进行配合。例如，外壳端盖312可以与挡板356和副低音端口340一起构造，或者单独构造以附接在挡板356和副低音端口340上。此外，副低音端口340可与挡板356分离或与之集成，挡板356可用于形成声学腔室210的一部分。

由于副低音端口340比副低音端口240相对较长，所以相应的副低音端口腔室342比副低音端口腔室242相对较长。因此，副低音端口腔室342的更大容积或更大的对应气流阻力可导致耳机300的频率响应不同于耳机200。根据优选实施例，副低音端口340被配置用于调谐频率响应中的声压水平。具体地，副低音端口340被配置用于调谐频率响应中约100Hz到4kHz的频率范围内的声压水平。此外，副低音端口腔室342具有相应的气流阻力，使得降低气流阻力导致频率响应中的约100Hz到300Hz之间的声压水平增加，从而降低声音清晰度，并且增加气流阻力导致频率响应中的约100Hz到300Hz之间的声压水平降低，从而提高声音清晰度。将在图6中提供更多细节。

通过能够调整或配置频率响应中的声压水平，副低音端口340和/或副低音端口腔室342可以补偿声压水平，该声压水平在其他情况下将由其他耳机组件(例如，声学腔室110)贡献。因此，其他耳机组件可以被最小化，并且总体耳机尺寸减小。例如，传统的声学腔室110需要较大的容积和尺寸以获得较大的低音水平。然而，对于较小的耳机，如果传统的声学腔室110在容积和尺寸上减小，则低音水平相应地减小。因此，本发明通过实现具有较小容积和尺寸的声学腔室210、副低音端口240/340和副低音端口腔室242/342，有利地实现即使对于较小的耳机也能够生成较大的低音水平。

由于副低音端口340延伸穿过外壳端盖312，外壳304包括外壳端盖312，外壳端盖312具有用于容纳外壳PCBA 252和电池254的可选的(一个或多个)腔室。该(一个或多个)腔室被配置为集成到外壳端盖312中，使得形成腔室的壁也可用于形成副低音端口340和/或挡板356的一部分。如图所示，只有单个腔室容纳PCBA 252和电池254，其中内壁形成副低音端口340的圆柱形形状。此外，EVA毡246形成副低音端口340的圆柱形形状的另一部分，并连接到主低音端口224。EVA毡246也提供了有利的密封性能。

本发明通过调整副低音端口240/340的尺寸(例如，长度、直径、宽度、高度等)和/或在副低音端口240/340的端开口处施加气流阻力来调谐频率响应的能力允许进行大的调谐调整以及大的递增调谐调整；因此，使较大的调谐调整更高效。相比之下，传统耳机100只允许小的调谐调整以及小的增量调谐调整。然而，本发明可配置为也进行小的调谐调整以及小的递增调谐调整；从而使得整体调谐更高效。就对声学增强的贡献而言，调整尺寸的一个维度可以补偿尺寸的另一个维度。例如，可以使用增大的直径来代替减小的长度(反之亦然)，以调整频率响应。

由于耳机200和300中存在不同的组件，因此可以使用各种技术将它们组合在一起以允许高效地组装或拆卸。例如，可使用粘合剂或摩擦带将不同组件连接在一起。可以使用任何合适的方法来组合耳机200和300中的不同组件以实现本发明。

图4是根据本发明的各实施例的用户开关402的图示400，该用户开关402用于控制副低音端口(例如240、340)处的气流阻力。用户开关402(例如，248)可以是用于实时调整第四端开口244D和/或其他端开口(例如，244B、244C)处的气流阻力的任何合适的控制器。不同的气流阻力可以在一组数值上递增地调整，也可以在连续数值中连续地调整。这可以通过本地(例如，在耳机上)或远程地(例如，智能手机)、机械或电气地、基于伺服或不基于伺服、非连续选择(例如，按钮、切换按钮等)或连续选择(例如，滑块)、语音激活或非语音激活、接触或非接触控制，或者使用这些技术的任何组合来实现。通过在端开口处(例如，在副低音端口240、340的第四端开口244D处)施加不同的气流阻力，可以在频率响应的频率范围(例如，约20Hz到1.5kHz)内获得不同的相应的声压水平，如下面参考图5所讨论的。

如图所示，用户开关402对应于由选择按钮A、B和C实现的三个非连续的选择。选择按钮A对应于打开的低音端口孔404(例如，当在副低音端口240、340的第四端开口244D处未施加气流阻力时)。选择按钮C对应于闭合的低音端口孔406(例如，当在副低音端口240、340的第四端开口244D处施加最大气流阻力时)。选择按钮B对应于施加了气流阻力器的低音端口孔408(例如，当通过副低音端口240、340的气流阻力器230在第四端开口244D处施加任何程度的气流阻力时)。然而，应注意，本发明涵盖与任何数量/水平的气流阻力施加/实现相对应的任意数量的选择按钮。

可以通过一个或多个气流阻力器230来施加气流阻力。气流阻力器230可以是适于对气流施加相应阻力的任何机构。气流阻力器230可以具有透气结构(例如，纸、布、泡沫、网、毡等)或不透气结构(例如，塑料、金属等)。因此，透气或不透气的构造的气流阻力器230可以被配置为递增地覆盖副低音端口240、340中的端开口(例如，244C、244D)，使得端开口以递增方式闭合以实现递增气流阻力施加。替代地，透气或不透气的构造的气流阻力器230可以被配置为连续覆盖副低音端口240、340中的端开口，使得端开口以连续方式闭合以实现任何气流阻力施加。因此，本发明涵盖用于在(一个或多个)端开口处控制和施加气流阻力的不同配置。

在优选实施例中，第一气流阻力器230可控制用于在副低音端口240、340的第四端开口244D处施加不同的气流阻力。第二气流阻力器230被配置为在主低音端口224的第二端开口244B或副低音端口240、340的第三端开口244C处施加固定气流阻力。此外，第一和第二气流阻力器具有透气结构(例如，纸张、布、泡沫、网和毡)。

图5是示出根据本发明的各实施例的声压水平的图500，声压水平基于在副低音端口的端开口处的变化的气流阻力。图500示出了声压水平(dB)相对于频率(Hz)的关系图，该关系图基于副低音端口的端开口处的变化的气流阻力。该关系图是说明性的，而非穷举性的。副低音端口的端开口处不同气流阻力的效果如图500中所示。具体地，通过在副低音端口240、340的端开口处施加不同的气流阻力，可以在频率响应的频率范围内实现不同的相应的声压水平。

在优选实施例中，在副低音端口240、340的第四端开口244D处的不同气流阻力导致对于耳机200、300的频率响应中约20Hz到1.5kHz范围内的声压水平的调整。曲线502对应于图4中具有打开的低音端口孔404(例如，当在副低音端口240、340的第四端开口244D处未施加气流阻力时)的选择按钮A。曲线504对应于图4中的具有闭合的低音端口孔406(例如，当在副低音端口240、340的第四端开口244D处施加最大气流阻力时)的选择按钮C。曲线506对应于图4中的具有施加了气流阻力器的低音端口孔408(例如，当通过副低音端口240、340的气流阻力器230在第四端开口244D处施加了任何程度的气流阻力时)的选择按钮B。

值得注意的是，曲线502示出了在耳机200、300的频率响应中约20Hz到1.5kHz的范围内的声压水平的最大增加(例如10dB)。曲线504示出了在耳机200、300的频率响应中约20Hz到1.5kHz的范围内的声压水平的最小增加(例如，无增加)。此外，曲线506示出了介于曲线502和504之间的在耳机200、300的频率响应中的约20Hz到1.5kHz的范围内的声压水平的增加(例如，5dB)。根据各实施例，曲线502、504和506可以对应于基于在副低音端口240、340的端开口处引入的气流阻力的量对耳机200、300的频率响应中的频率范围内的声压水平的任何调整。如前所述，该关系图是说明性的，而非穷举性的。因此，对声压水平的增加可能高于关系图中所示的值(例如，曲线502为20dB而不是10dB；曲线506为10dB而不是5dB)。

图6是示出根据本发明的各实施例的声压水平的图600，声压水平基于通过改变副低音端口的尺寸而获得的副低音端口处的变化的气流阻力。图600示出了声压水平(dB)相对于频率(Hz)的关系图，该关系图基于通过改变副低音端口的尺寸而获得的副低音端口处的变化的气流阻力。此关系图是说明性的，而非穷举性的。图600示出了通过改变副低音端口的尺寸来改变气流阻力的效果。例如，通过改变副低音端口240、340的长度来施加不同的气流阻力，可以在频率响应的频率范围内实现不同的相应的声压水平。一般地，可以通过测量第三端开口244C和第四端开口244D之间的距离来确定副低音端口240、340的长度。

根据优选实施例，副低音端口240、340被配置用于调谐频率响应中的声压水平。一般地，副低音端口240、340被配置用于调谐在频率响应中的约100Hz到4kHz的频率范围内的声压水平。具体地，副低音端口240、340被配置用于优化上低音频率(例如，100Hz到200Hz)和下中音频率(例如，200Hz以上到1.5kHz)。此外，副低音端口240、340或副低音端口腔室242，342具有相应的气流阻力，使得降低气流阻力导致频率响应中在约100Hz和300Hz之间的声压水平增加，从而降低声音清晰度；并且增加气流阻力导致频率响应中在约100Hz和300Hz之间的声压水平降低，从而提高声音清晰度。气流阻力的降低或增加是由于改变副低音端口240、340的长度所致。

为了进一步说明，曲线606对应于如图3所示的较长端口管(即，副低音端口240、340)。曲线608对应于如图2所示的较短的端口管(即，副低音端口240、340)。因此，增加副低音端口240、340的长度对应于更大的气流阻力602；从而，在图600上使曲线左移。此外，降低副低音端口240、340的长度对应于较小的气流阻力604；从而，在图600上使曲线右移。通过调整或配置副低音端口240、340的长度，可以针对特定频率范围优化声压水平。例如，具有优化的声音清晰度(即，在音频再现中加强声音)的曲线可以对应于这样的副低音端口240、340：其长度使得耳机200，300的频率响应中在声音清晰范围614(例如，100Hz到300Hz)内增加声压水平和/或在其他中音频率(例如，300Hz以上至1.5kHz或4kHz)内增加声压水平。根据一些实施例，用于优化的声音清晰度的曲线的峰值和波谷之间的中点在约300Hz处。声音清晰范围614可以包括上低音范围610(例如，100Hz到200Hz)和中音范围612(例如，200Hz到4kHz)的下中音范围(例如，200Hz以上到300Hz)的部分。

应注意，曲线606示出了耳机200、300的频率响应中的声音清晰范围614(例如，100Hz到300Hz)内的声压水平的增加(例如，6dB到10dB)以及中音范围(例如，300Hz以上到1.5kHz)内的声压水平的增加(例如，0dB到小于6dB)。此外，曲线608示出了耳机200、300的频率响应中的声音清晰范围614(例如，100Hz到300Hz)内的声压水平的增加(例如，9dB到10dB)和中音范围(例如，300Hz以上到1.5kHz)内的声压水平的增加(例如，0dB到小于9dB)。因此，曲线606可以被认为在为了优化声音清晰度而调谐频率响应中的声压水平方面具有更好的平衡。因此，曲线606和608可以对应于基于通过改变副低音端口240、340的长度而引入的气流阻力的量对耳机200、300的频率响应中的频率范围内的声压水平的任何调整或配置。如前所述，该关系图是说明性的，而非穷举性的。因此，如图6所示，曲线的峰值可以是20dB而非10dB。

图7是用于根据本发明的各实施例的具有声学增强的装置的流程图700。在步骤702处，提供驱动器单元，该驱动器单元的壳体具有内部侧以将磁体、膜片和主低音端口集成在一起，主低音端口实质上被磁体包围并且具有主低音端口腔室，该主低音端口腔室具有第一端开口和第二端开口，第一端开口朝向膜片，第二端开口与第一端开口相反地朝向，膜片位于驱动器单元的前侧并且被配置用于模拟音频再现。在步骤704，提供副低音端口，该副低音端口具有副低音端口腔室，副低音端口腔室具有第三端开口和第四端开口，副低音端口在第三端开口处耦合到主低音端口的第二端开口处，并且第四端开口具有实质上不受阻碍的气流。流程图700的各实施例可以基于说明书，包括具体实施方式、附图和权利要求。

本发明涉及一种具有声学增强的装置。各实施例包括具有副低音端口的装置，该装置包括或不包括隔离声学腔室。例如，该装置可以是：1)封闭式耳机，其具有副低音端口和隔离声学腔室；2)开放式耳机，其具有副低音端口并且不具有隔离声学腔室；或3)半开放式耳机，其具有副低音端口和隔离声学腔室。耳机类型、副低音端口和隔离声学腔室之间可以有不同的组合。可以选择/调整副低音端口240/340的端开口(例如，第三端开口244C、第四端开口244D)处的气流和/或副低音端口240/340的尺寸(例如，长度、直径、宽度、高度等)，以实现装置所需的声音特征或频率响应。一般地，如图5所示，例如，增加副低音端口的端开口处的空气流量可以增加装置的频率响应内的特定频率范围的声音水平。此外，如图6所示，例如，调整副低音端口的尺寸可以左移或右移曲线，以调节装置的频率响应内的特定频率范围中的声音水平。

有利地，本发明的各实施例提供：1)修改耳机声音特征或频率响应的改进的效率；2)制造商在不显著影响声音特征或频率响应的情况下将组件并入耳机外壳的能力，因为这些组件可以与声学腔室分离或位于声学腔室外部；3)制造更小的外壳和耳机的能力；4)调整以获得更好的声音清晰度的能力；5)利用较小的声学容积增强低音的能力；6)补偿传统声学腔室通过较大的尺寸/容积(例如，声学容积)所实现的低音水平的能力；和/或7)由于隔离的声学腔室(例如，与诸如电池和PCBA之类的其他组件隔离)而实现的更少的调谐。

尽管出于清楚理解的目的详细地描述了前述发明，但是将显而易见的是，可以在所附权利要求的范围内实践某些改变和修改。因此，本实施例应当被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于本文给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同物内进行修改。

Claims (20)

1.一种具有声学增强的装置，所述装置具有相应的频率响应，所述装置包括：

驱动器单元，所述驱动器单元的壳体具有内部侧以将磁体、膜片和主低音端口集成在一起，所述主低音端口实质上被所述磁体包围并且具有主低音端口腔室，所述主低音端口腔室具有第一端开口和第二端开口，所述第一端开口朝向所述膜片，所述第二端开口与所述第一端开口相反地朝向，所述膜片位于所述驱动器单元的前侧并且被配置用于模拟音频再现；以及

副低音端口，所述副低音端口具有副低音端口腔室，所述副低音端口腔室具有第三端开口和第四端开口，所述副低音端口在所述第三端开口处耦合到所述主低音端口的所述第二端开口处，并且所述第四端开口具有实质上不受阻碍的气流。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：

声学腔室，所述声学腔室被配置为防止环境噪声与所述模拟音频再现显著混合，所述声学腔室实质上包围和覆盖所述驱动器单元的背面中除所述副低音端口耦合到所述驱动器单元的所述主低音端口的位置之外的地方，其中，所述声学腔室和所述副低音端口被配置用于共同地调谐所述频率响应中的声压水平，并且所述驱动器单元的所述背面对应于所述壳体的外部侧，所述壳体的所述外部侧与所述壳体的所述内部侧相反，其中，所述主低音端口的所述第二端开口不向所述声学腔室开放。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，在操作模式期间，每个腔室具有不同的压力。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述操作模式是所述膜片在移动的时候。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，第一气流阻力器可控制用于在所述副低音端口的所述第四端开口处施加不同的气流阻力。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，第二气流阻力器被配置为在所述主低音端口的所述第二端开口处或所述副低音端口的所述第三端开口处施加固定气流阻力。

7.根据权利要求5所述的装置，还包括：

用户开关，所述用户开关用于实时控制所述第一气流阻力器在所述副低音端口的所述第四端开口处施加不同的气流阻力，所述不同的气流阻力为递增值或连续值。

8.根据权利要求5所述的装置，其中，在所述副低音端口的所述第四端开口处施加不同的气流阻力导致在所述频率响应中约20Hz到1.5kHz的频率范围内有不同的声压水平。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一气流阻力器和所述第二气流阻力器为透气结构，所述透气结构从由纸、布、泡沫、网和毡组成的组中进行选择。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述副低音端口是可实时调整尺寸的。

11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述副低音端口被配置用于调谐所述频率响应中的所述声压水平。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述副低音端口被配置用于调谐所述频率响应中约100Hz到4kHz的频率范围内的声压水平。

13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述副低音端口腔室具有相应的气流阻力，使得降低所述气流阻力导致所述频率响应中约100Hz到300Hz之间的声压水平增加，从而降低声音清晰度，并且增加所述气流阻力导致所述频率响应中约100Hz到300Hz之间的声压水平降低，从而提高声音清晰度。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述副低音端口包括多个部分，所述多个部分将所述副低音端口腔室划分为子腔室，每个子腔室具有不同的横截面积。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述多个部分中的至少两个部分由不同的材料构成，所述材料从由塑料、乙烯-醋酸乙烯酯EVA毡、金属、非金属、橡胶、泡沫和海绵组成的组中进行选择。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动器单元是动态驱动器。

17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置从由入耳式耳机、贴耳式耳机、耳罩式耳机、开放式耳机、半开放式耳机以及封闭式耳机组成的组中进行选择。

18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述主低音端口是实质上直的管，所述副低音端口是实质上任意形状的空心结构，所述形状从由直管、缠绕管、直/缠绕多边形横截面空心结构、直/缠绕圆柱形空心结构，扩口管以及这些形状的任何组合组成的组中进行选择。

19.一种具有声学增强的装置，所述装置具有相应的频率响应，所述装置包括：

转换装置，用于将电音频输入信号转换为声学音频输出信号；

调谐装置，用于调谐所述频率响应中约100Hz到4kHz的频率范围内的声压水平；以及

用于将调谐装置耦合到转换装置的装置。

20.一种用于具有声学增强的装置的方法，所述装置具有相应的频率响应，所述方法包括：

提供驱动器单元，所述驱动器单元的壳体具有内部侧以将磁体、膜片和主低音端口集成在一起，所述主低音端口实质上被所述磁体包围并且具有主低音端口腔室，所述主低音端口腔室具有第一端开口和第二端开口，所述第一端开口朝向所述膜片，所述第二端开口与所述第一端开口相反地朝向，所述膜片位于所述驱动器单元的前侧并且被配置用于模拟音频再现；以及

提供副低音端口，所述副低音端口具有副低音端口腔室，所述副低音端口腔室具有第三端开口和第四端开口，所述副低音端口在所述第三端开口耦合到所述主低音端口的所述第二端开口处，并且所述第四端开口具有实质上不受阻碍的气流。

Images