CN113545106B - 头戴式耳机*** - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种具有改进的声音再现能力的头戴式耳机***。该***包括：外壳；接收器，其与外壳一起构成，并接收来自一个或多个计算设备的音频信号；控制电路，其与外壳一起构成。通过从接收到的音频信号提取音频属性而确定每个接收到的音频信号的频率。然后，将每个接收到的音频信号的确定的频率与预定义阈值进行比较。响应于比较，将接收到的音频信号划分成包括第一组音频信号和第二组音频信号的至少两组信号。第一组音频信号被转换成第一组振动信号能量，第二组音频信号被转换成第二组振动信号。

Description

头戴式耳机***
技术领域
本公开涉及一种头戴式耳机。更具体地，本公开涉及一种尤其是在低频范围内具有改进的声音再现能力的头戴式耳机。与其他现有头戴式耳机相比，本发明的头戴式耳机也可以用于增强低频音频输出。
背景技术
背景技术说明包括可能对理解本发明有用的信息。不承认这里提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，也不承认任何具体或隐含引用的出版物是现有技术。
传统头戴式耳机通常包括音频驱动器以将电信号转换成机械能，由此产生声音。然而，由于人类可听到的音频范围是20Hz至20,000Hz的范围，所以单个音频驱动器很难在其整个音频范围内准确地再现声音。一些高端头戴式耳机制造商凭借多年的研发和制造经验，能够实现准确的声音再现，但低频音频的输出功率和质量仍然有限。一些制造商特别在头戴式耳机中包括多个驱动器的布置，其中，每个音频驱动器被馈送以特定范围的音频信号(例如，一个驱动器被馈送20Hz至200Hz的信号，另一个被馈送200Hz至4KHZ的信号，而另一驱动器每一侧被馈送4KHz至20KHz的信号)。然而，即使采用这些方法，由于传统头戴式耳机中扬声器的设计限制，仍然难以再现和/或增强低频音频声音。
另外，低频信号(也称为低音)需要大量的能量(功率)，这是因为需要扬声器振膜的较大冲程(冲程意味着线性运动)来再现或增强低音响应。传统扬声器中的扬声器受限于其振膜的机械和材料特性，这限制了其振膜冲程。在信号的输入功率增大的情况下，信号所需的冲程可能大于振膜冲程。在这样的情况下，扬声器在超过其安全限制的情况下运行时会产生失真的音频，并且会因长时间暴露在高功率下而损坏。
而且，音频频谱的低频频谱(低音)更容易被人类感知到而不是被听到。这就是许多家庭影院扬声器都带有一个称为低音炮单元的专用扬声器单元来重现低频振动的原因。低音炮产生强烈的空气压力波，营造出低音的感觉。然而，由于头戴式耳机的尺寸和重量限制，在头戴式耳机中包含低音炮是不切实际的。而且，较小低音炮的性能和集成复杂性较低。
因此，存在一种对可以克服上述现有技术中的挑战的改进头戴式耳机***的需求。
本文中的所有出版物以相同的程度通过引用并入，就好像每个单独的出版物或专利申请被具体地和单独地指示为通过引用并入一样。如果并入的引用中术语的定义或用法与本文提供的该术语的定义不一致或相反，则适用本文提供的该术语的定义，而引用中该术语的定义不适用。
在一些实施例中，用于描述和要求保护本发明的某些实施例的表示成分量、特性如浓度、反应条件等的数字应被理解为在一些情况下被术语“约”修饰。因而，在一些实施例中，书面说明和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，其可以根据特定实施例寻求获得的期望特性而变化。在一些实施例中，应根据所报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释数值参数。尽管阐述本发明的一些实施例的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实施例中阐述的数值被尽可能精确地报告。在本发明的一些实施例中呈现的数值可能包含由在它们对应的测试测量中存在的标准偏差必然导致的某些误差。
在本文的说明和随后的整个权利要求书中使用的“一”、“一个”和“该”的含义包括复数引用，除非上下文另有明确规定。而且，本文的说明中使用的“在…中”的含义包括“在…中”和“在…上”，除非上下文另有明确规定。
本文中对值范围的叙述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的速记方法。除非本文中另有明确规定，否则每个单独的值都被并入说明书中，就好像它在本文中被单独叙述一样。除非本文另有明确规定或与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法都可以通过任何合适的顺序执行。关于本文的某些实施例提供的任何和所有示例或例证性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明并且不对另外要求保护的本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表示对本发明的实践必不可少的任何未要求保护的元素。
本文公开的本发明的可替选元件或实施例的分组不应被解释为限制。每个组构件都可以被单独或与组中的其他构件或本文中存在的其他元件的任何组合提及和要求保护。出于方便和/或可专利性的原因，一个组的一个或多个构件可以被包含在一个组中或从一个组中删除。当发生任何此类包含或删除时，说明书在此被视为包含修改后的组，因而满足所附权利要求中使用的所有马库什(Markush)组的书面描述。
发明内容
本发明的目标
本公开的主要目标在于提供一种改进的头戴式耳机***，其在头戴式耳机中促进增强和更强大的低频响应。
本公开的另一目标在于提供一种头戴式耳机***，与传统的头戴式耳机相比，该头戴式耳机***具有改善的聆听体验。
本公开的另一目标在于提供一种头戴式耳机***，其提供具有不同调谐/声音特性的可移除和可替换的扬声器驱动器。
本公开的另一目标在于提供一种头戴式耳机***，与传统的头戴式耳机相比，该头戴式耳机***最小化疲劳。
本公开的另一目标在于提供一种头戴式耳机***，其具有紧凑的尺寸，经济实惠，并且易于实现。
结合附图，通过下文的详细说明将容易明白本发明的这些和其他目标。
发明内容
本公开涉及一种头戴式耳机。更具体地，本公开涉及一种尤其是在低频范围内具有改进的声音再现能力的头戴式耳机。与其他现有头戴式耳机相比，本发明的头戴式耳机也可以用于增强低频音频输出。
本公开的一方面提供了一种头戴式耳机***。该***包括：外壳；接收器，其与外壳一起构成，并接收来自一个或多个计算设备的音频信号；控制电路，其与外壳一起构成。控制电路包括通信耦合到存储器的一个或多个处理器，存储器存储可由一个或多个处理器执行的一组指令，一个或多个处理器在执行该组指令时引起控制电路：确定每个接收到的音频信号的频率；将每个接收到的音频信号的确定的频率与预定义阈值进行比较；以及响应于比较，将接收到的音频信号划分成包括第一组音频信号和第二组音频信号至少两组信号，其中，第一组音频信号包括接收到的音频信号中的具有小于预定义阈值的频率的一组信号，并且其中，第二组音频信号包括接收到的音频信号中的具有大于预定义阈值的频率的一组信号。***包括：第一音频驱动器，其可操作地耦合到控制电路，第一音频驱动器被配置成将第一组音频信号转换成第一组振动信号；第二音频驱动器，其可操作地耦合到控制电路，第二音频驱动器被配置成将第二组音频信号转换成第二组振动信号。
在一实施例中，***包括耦合到第一音频驱动器的耳垫，其中，第一音频驱动器与耳垫的耦合允许第一组振动能量从第一音频驱动器传送到耳垫。
在一实施例中，***包括与外壳的扬声器板耦合的安装板，其中，第一音频驱动器耦合到安装板，使得第一组振动信号通过安装板从第一音频驱动器传递到耳垫，并且其中，第二音频驱动器附接到扬声器板，使得第二组振动信号从第二音频驱动器传递到外部空气介质。
一方面，***包括振动隔离器或振动阻尼器，其被配置成减少外壳的一个或多个组件处的对音频产生没有贡献的振动。
一方面，第一和第二音频驱动器至少其中之一可拆卸地耦合到外壳的扬声器板。
一方面，第一音频驱动器可以直接耦合到耳垫，不使用安装板或扬声器板。
一方面，控制电路被配置成控制第一和第二组振动信号的一个或多个参数，以用于广泛流派音乐的音频产生。
一方面，控制电路包括一个或多个音频放大器，其被配置成控制第一和第二组音频信号至少其中之一的振幅。
在一实施例中，第一组振动信号通过流体或固体介质传递，并且其中，第二组振动信号通过空气介质传递。
一方面，控制电路自动运行。
本公开的一方面提供了一种头戴式耳机***中的方法，该方法包括：接收来自一个或多个计算设备的音频信号；确定每个接收到的音频信号的频率；将每个接收到的音频信号的确定的频率与预定义阈值进行比较；响应于比较，将接收到的音频信号划分成包括第一组音频信号和第二组音频信号的至少两组信号，其中，第一组音频信号包括接收到的音频信号中的具有小于预定义阈值的频率的一组信号，并且其中，第二组音频信号包括接收到的音频信号中的具有大于预定义阈值的频率的一组信号；以及将第一组音频信号转换成第一组振动信号，并将第二组音频信号转换成第二组振动信号。
与附图一起，通过下文对优选实施例的详细说明将容易明白本发明主旨的各种目标、特征、方面和优点，其中，相同附图标记代表相同的组件。
附图说明
包含附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图被并入并构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的例证性实施例并且与说明一起用于解释本公开的原理。
在附图中，相似的组件和/或特征可能具有相同的附图标记。此外，相同类型的各种组件可以通过在附图标记后附上区分相似组件的第二标号来区分。如果说明书中仅使用第一附图标记，则该说明适用于具有相同第一附图标记的任何一个相似组件，与第二附图标记无关。
图1示出了根据本公开的实施例的所提出的头戴式耳机***100的例证性透视图。
图2示出了根据本公开的实施例的所提出的头戴式耳机***的例证性截面图。
图3A和图3B示出了根据本公开的实施例的所提出的头戴式耳机***100的例证性侧视图。
图4A和图4B示出了根据本公开的实施例的所提出的头戴式耳机***100的例证性实施例。
图5A和图5B示出了根据本公开的实施例的分别用于安装可拆卸音频驱动器和该可拆卸音频驱动器的头戴式耳机***的空腔的例证性表示图。
图6示出了根据本公开的实施例的头戴式耳机***的方框图的例证性表示图。
图7示出了根据本公开的实施例的代表头戴式耳机***中的方法的流程图。
具体实施方式
下面是对附图中描绘的本公开的实施例的详细说明。实施例如此详细以清楚地传达本公开。然而，所提供的细节量并不旨在限制实施例的预期变化；相反，本发明涵盖落入由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等效物和替选。
在下文说明中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明实施例的透彻理解。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有其中一些具体细节的情况下实践本发明的实施例。
如果说明书规定组件或部件“可”、“可以”、“能够”或“可能”被包括或具有特征，则该特定组件或部件不需要被包括或具有该特征。
所附权利要求中的每一个都定义了单独的发明，出于防侵权目的，单独的发明被认为包括权利要求中指定的各种要素或限制的等效物。根据上下文，下文对本“发明”的所有引用在一些情况下可能仅指某些具体实施例。在其他情况下，应认识到对本“发明”的引用将指在一个或多个但不一定是所有权利要求中叙述的主旨。
下面将参考附图更全面地描述例证性实施例，其中示出了例证性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。此外，本文中叙述的本公开的实施例及其具体示例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能等效物。另外，此类等效物旨在包括当前已知的等效物以及未来开发的等效物(即，任何开发的执行相同功能的元素，无论结构如何)。
本文使用了各种术语。如果权利要求中使用的术语未定义，则应给出本领域人员给出的最广泛定义，如在提交时印刷出版物和已颁发专利中所反映的那样。
本文解释的实施例涉及一种头戴式耳机。更具体地，本公开涉及一种尤其是在低频范围内具有改进的声音再现能力的头戴式耳机。与其他现有头戴式耳机相比，本发明的头戴式耳机也可以用于增强低频音频输出。
本公开的一方面提供了一种头戴式耳机***。该***可以包括：外壳；接收器，其被配置成与外壳一起构成，并接收来自一个或多个计算设备的音频信号；控制电路，其被配置成与外壳一起构成。控制电路可以包括通信耦合到存储器的一个或多个处理器，存储器存储可由一个或多个处理器执行的一组指令，一个或多个处理器在执行该组指令时可以引起控制电路：确定每个接收到的音频信号的频率；将每个接收到的音频信号的确定的频率与预定义阈值进行比较；响应于比较，将接收到的音频信号划分成包括第一组音频信号和第二组音频信号的至少两组信号，其中，第一组音频信号包括接收到的音频信号中的具有小于预定义阈值的频率的一组信号，并且其中，第二组音频信号可以包括接收到的音频信号中的具有大于预定义阈值的频率的一组信号。***可以包括第一音频驱动器，其可操作地耦合到控制电路，第一音频驱动器被配置成将第一组音频信号转换成第一组振动信号。***可以进一步包括第二音频驱动器，其可操作地耦合到控制电路，第二音频驱动器被配置成将第二组音频信号转换成第二组振动信号。
在一实施例中，***可以包括耦合到第一音频驱动器的耳垫，其中，第一音频驱动器与耳垫的耦合可以允许第一组振动能量从第一音频驱动器传送到耳垫。
在一实施例中，***可以包括与外壳的扬声器板耦合的安装板，其中，第一音频驱动器可以耦合到安装板，使得第一组振动信号可以通过安装板从第一音频驱动器传递到耳垫，并且其中，第二音频驱动器可以附接到扬声器板，使得第二组振动信号从第二音频驱动器传递到外部空气介质。
一方面，***可以包括振动隔离器，其被配置成减少外壳的一个或多个组件处的对音频产生没有贡献的振动。
在一实施例中，第一和第二音频驱动器至少其中之一可以可拆卸地耦合到外壳的扬声器板。
一方面，控制电路可以被配置成控制第一和第二组振动信号的一个或多个参数，以用于广泛流派音乐的音频产生。
一方面，控制电路可以包括一个或多个音频放大器，其被配置成控制第一和第二组音频信号至少其中之一的振幅。
在一实施例中，第一组振动信号可以通过流体或固体介质传递，并且其中，第二组振动信号可以通过空气介质传递。
一方面，控制电路可以自动运行。
本公开的一方面提供了一种头戴式耳机***中的方法，该方法可以包括：接收来自一个或多个计算设备的音频信号；确定每个接收到的音频信号的频率；将每个接收到的音频信号的确定频率与预定义阈值进行比较；响应于比较，将接收到的音频信号划分成包括第一组音频信号和第二组音频信号的至少两组信号。第一组音频信号可以包括接收到的音频信号中的具有小于预定义阈值的频率的一组信号。
一方面，第二组音频信号可以包括接收到的音频信号中的具有大于预定义阈值的频率的一组信号。方法可以进一步包括将第一组音频信号转换成第一组振动信号，并将第二组音频信号转换成第二组振动信号。
图1示出了根据本公开的实施例的所提出的头戴式耳机***100的例证性透视图。如图1中所示，所提出的头戴式耳机***100(可互换地称为***100)可以包括外壳101。***100可以包括控制电路108(图2中示出)、第一音频驱动器102以及第二音频驱动器104。在一实施例中，第一102和/或第二104音频驱动器可以可操作地耦合到控制电路108。
在一实施例中，***100可以包括接收器，接收器可以被配置成与外壳一起构成。接收器可以被配置成接收一个或多个音频信号。在一实施例中，一个或多个音频信号可以从一个或多个计算设备接收，计算设备诸如但不限于智能相机、智能手机、便携式电脑、个人数字助理、手持设备等。***100可以通过有线连接或无线地连接到一个或多个计算设备。在一实施例中，信号可以是电信号。
在一实施例中，***100可以被配置成通过任何网络与一个或多个计算设备连接。网络可以是无线网络、有线网络或其组合，可以被实现为不同类型的网络之一，诸如内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网、蓝牙等等。此外，网络可以是专用网络或共享网络。共享网络可以代表可以使用各种协议的不同类型网络的关联性，这些协议例如为超文本传输协议(HTTP)、传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)、无线应用协议(WAP)等等。
在一实施例中，***100可以包括可以与外壳一起构成的控制电路108。控制电路108可以与接收器耦合。控制电路108可以被配置成执行一个或多个操作。一方面，控制电路可以包括一个或多个处理器。一个或多个处理器可以被实现为一个或多个微处理器、微型计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、逻辑电路和/或基于操作指令操纵数据的任何设备。在其他能力中，一个或多个处理器被配置成取回和执行存储在***100的存储器中的计算机可读指令。存储器可以存储一个或多个计算机可读指令或例程，其可以被取回和执行，以通过网络服务创建或共享数据单元。存储器可以包括任何非暂时性存储设备，包括例如易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)等等。在另一实施例中，控制电路108可以包括印刷电路板(PCB)，以容纳所有必要的电子***和子***，并为***100的各种组件的电耦合提供平台。在例证性实施例中，接收器可以是控制电路108的一部分。
在一实施例中，控制电路可以自动操作。另外或可替选地，控制电路可以通过合适的措施，诸如开关等手动操作。
在一实施例中，控制电路108可以被配置成确定每个接收到的音频信号的频率。可以确定每个音频信号的频率。在例证性实施例中，一个或多个属性可以包括带宽、增益、功率电平、电压电平等中的任何一个或组合。在示例中，可以提取音频信号的带宽和电压电平，并且基于提取，可以确定每个音频信号的频率。可以使用音频滤波器或数字信号处理器单元或连接的音频主机设备共享的信息来确定或自动地划分频率。
在一实施例中，控制电路108可以被配置成将每个音频信号的频率与预定义阈值进行比较。基于一个或多个应用程序和用户要求，预定义阈值可以具有任何值。基于比较，控制电路108可以被配置成将音频信号***成至少两组信号。在例证性实施例中，至少两组信号可以包括第一组音频信号和第二组音频信号。第一组音频信号可以包括接收到的音频信号的一组信号，其频率小于预定义阈值。换言之，第一组音频信号中的每一个的频率可以小于或等于预定义阈值。
在另一实施例中，第二组音频信号可以包括接收到的音频信号的一组信号，其频率大于预定义阈值。换言之，第二组音频信号中的每一个的频率可以大于预定义阈值。因而，划分步骤可以将整个音频信号或频谱划分成两组音频信号，其中，两组音频信号各自的频率范围可以基于预定义阈值。在另一实施例中，控制电路108可以包括一个或多个音频放大器，其被配置成控制一个或多个参数，诸如但不限于第一和第二组音频信号中的至少一个的振幅、相位差。第一和第二组音频信号中的每一个都可以是电信号的形式。
在例证性实施例中，基于预定义阈值，第一组音频信号可以与第一频率范围相关联，第二组音频信号可以与第二频率范围相关联。基于第一和第二频率范围，可以选择预定义阈值的值。在例证性实施例中，当预定义阈值的值为200Hz时，第一范围(也称为低频范围)可以为20Hz至200Hz的频率范围，第二范围(也称为中频或高频范围)可能为200Hz至20kHz的频率范围。
在例证性实施例中，至少两组信号可以包括第一组音频信号、第二组音频信号和第三组音频信号。在这种情况下，预定义阈值可以包括第一阈值和大于第一阈值的第二阈值。第一组音频信号、第二组音频信号和第三组音频信号中的每一个可以与第一范围、第二范围和第三范围相关联。可以基于第一、第二和第三范围来选择第一阈值和第二阈值的值。上述实施例分别用两组和三组音频信号进行了描述，然而本领域技术人员应明白，至少两组信号可以包括任何数量组的信号，诸如第四、第五、第六等。
在一实施例中，***100可以包括可操作地耦合到控制电路108的一个或多个音频驱动器。在例证性实施例中，一个或多个驱动器可以包括，例如但不限于，第一音频驱动器102和第二音频驱动器104。
在一实施例中，***100可以包括可以与第一102和第二104音频驱动器中的至少一个耦合的扬声器板105。在例证性实施例中，一个或多个音频驱动器可以同心地耦合到扬声器板105。在例证性实施例中，***100可以包括与扬声器板105耦合的安装板106。在一实施例中，安装/耦合板可以是任何形状和尺寸的任何薄且轻的材料。在一例证性实施例中，第一音频驱动器102可以附接到安装板106并且第二音频驱动器104可以直接附接到扬声器板105。在另一例证性实施例中，第一音频驱动器102可以与扬声器板105直接耦合，以进一步减小整个***的尺寸。
在一实施例中，第一音频驱动器102可以被配置成将第一组音频信号转换成第一组振动信号。在例证性实施例中，第一组振动信号可以通过任何介质传输。在优选实施例中，第一组振动信号可以通过流体或固体介质传输。第二音频驱动器104可以被配置成将第二组音频信号转换成第二组振动信号。在例证性实施例中，第二组振动信号可以通过任何介质传输。在优选实施例中，第二组振动信号可以通过空气介质传输。第一和第二组音频相关振动信号中的每一个都可以被认为是机械振动运动或位移。换言之，第一102和第二104音频驱动器被配置成将电音频信号转换为机械振动。在一实施例中，第一和第二音频驱动器102和104中的至少一个可以包括磁体和音圈，这可以使第一和第二音频驱动器102和104中的至少一个能够将对应一组音频信号转换成相应的振动信号。在另一实施例中，第一音频驱动器102的磁体、悬架和音圈可以声学耦合到安装板106。
在例证性实施例中，第二音频驱动器104可以包括可以附接到振膜的线圈，振膜可以根据第二组音频信号振动。这种振动可以穿过用户的隔膜和耳朵之间的气隙。由此产生的动态气压变化(空气波)可能会振动内耳，内耳将信号发送到大脑，人类会听到等效声音。在一实施例中，隔膜可以由纸、纸复合材料和层压材料、塑料材料(诸如聚丙烯)或复合材料等制成。
在一实施例中，第一音频驱动器102可以被配置成具有或不具有振膜。在优选实施例中，第一音频驱动器102可以被配置成不具有振膜。第一音频驱动器102可以与安装板106耦合。安装板106可以由任何振动传导材料(声学调谐的或未调谐的)制成，如金属、非金属、复合材料或塑料等。在一实施例中，安装板106。通过安装板，可以在一定程度上增加第一音频驱动器102的机械强度。在另一实施例中，第一102和第二104音频驱动器中的至少一个可以可拆卸地耦合到外壳的扬声器板。
在一实施例中，***100可以包括可以耦合到第一音频驱动器102的耳垫107。耳垫与第一音频驱动器的耦合允许振动，即第一组振动信号穿过耳垫107。在安装板106的情况下，第一组振动可以穿过安装板106到达耳垫107。
在另一实施例中，***100可以包括耦合到扬声器板105的前面的耳垫107。在一实施例中，扬声器板105与耳垫107的耦合可以允许振动，即第一组振动信号穿过扬声器板105到达耳垫107。耳垫107可以被配置成允许将第一组振动信号传输到***外部。在第一音频驱动器被配置成没有振膜的情况下，耳垫可以被配置成充当虚拟振膜。
在另一实施例中，第一组振动信号可以从第一音频驱动器102传递到安装板106。当安装板106耦合到扬声器板时，第一组振动信号可以从安装板106穿过扬声器板105，然后可以传递到耳垫107。耳垫107可以充当伪/虚拟振膜。然后，耳垫107可以通过骨或身体传导原理或两者的组合将第一组振动信号或机械振动传递到用户的外耳和颅骨区域。在另一实施例中，第二组振动信号可以被配置成从第二音频驱动器传递到外部空气介质(***100外部)。
在一实施例中，控制电路108可以被配置成控制一个或多个参数，诸如但不限于第一和第二组振动信号中的至少一个的振幅、带宽、频率、相位差，以用于广泛流派音乐的增强音频再现。
图2示出了根据本公开的实施例的所提出的头戴式耳机***100的例证性截面图。图2示出了一个或多个组件的配置，诸如安装板106、控制电路108、扬声器板105、第一音频驱动器102。
在另一实施例中，如图2中所示，***100可以包括振动隔离器109，其可以被配置成最小化由音频驱动器产生的振动能量与头戴式耳机的非执行/非贡献部件和组件的不必要的和不需要的耦合，以便提高声学性能、最小化失真以及提高***效率。特别地，振动隔离器109可以最小化产生的振动被传递到对振动相关的音频再现没有贡献的其他组件。在一实施例中，振动隔离器109可以定位音频频率振动并且仅将音频频率振动传递到耳衬垫/耳垫或扬声器安装板，并防止机械振动传递到不必要的和不执行/无贡献的组件或***，由此提高音频性能和效率。还可以防止外壳和其他相关联部件的噪音或变形以及不必要的振动。
图3A和图3B示出了根据本公开的实施例的所提出的头戴式耳机***100的例证性侧视图。特别地，图3A和图3B分别示出了***100的左侧视图和右侧视图。
图3A和图3B示出了一个或多个组件的配置，诸如安装板106、控制电路108、扬声器板105、第一音频驱动器102以及振动隔离器109。
在另一实施例中，***100可以包括电源组件111，其可以被配置成向控制电路108、第一音频驱动器102和第二音频驱动器104中的至少一个供电。电源组件111可以是也可以不是控制电路108的一部分。
图4A和图4B示出了根据本公开的实施例的所提出的头戴式耳机***100的例证性实施方式。
在一实施例中，***100可以如图4A中所示地实现。图4A示出了连接在两个耳杯112-1和112-2之间的头带。每个耳杯包括外壳101-1/101-2(统称为101)和耳垫107-1/107-2(统称为107)。
如图4B中所示，***100可以包括控制接口114和多模式接口113。具体地，多模式接口113可以提供灵活、高效和可用的环境，允许用户通过诸如语音合成、录音、用例、应用等模式进行交互。在另一实施例中，控制接口114可以被配置成控制电音频信号的一个或多个参数，诸如第一组音频信号、第二组音频信号和/或机械振动，诸如第一组音频振动信号、第二组音频振动信号。这些参数可以是通过用户接口可调整的，用户接口可以是按钮、触摸板或经由一组要在处理器上执行的指令实现。控制接口114或多模接口113可以是开关、按钮、滑动接口、触摸、语音等。
图5A和图5B示出了根据本公开的实施例的分别用于安装可拆卸音频驱动器和该可拆卸音频驱动器的头戴式耳机***的空腔的例证性表示图。
在一实施例中，第一102和第二104音频驱动器中的至少一个可拆卸地配置有扬声器板105。在例证性实施例中，第二104音频驱动器可以基于不同的歌曲流派等被替换为不同的音频驱动器。***100可以用一组多种扬声器驱动器来实现，这些扬声器驱动器具有自己独特的频率特征和声音特性。
在一实施例中，如图5A中所示，***100可以包括用于安装可拆卸音频驱动器的空腔。空腔可以是所提出头戴式耳机***的用于可拆卸音频驱动器的内部构造。内部构造可以包括可以使音频驱动器102/104附接至扬声器板105或与其分离的磁体和连接器引脚/焊盘的布置。
图5B示出了也可以包含类似布置的可拆卸音频驱动器。第一音频驱动器102和/或第二音频驱动器104可以是可拆卸的音频驱动器。空腔和可拆卸音频驱动器都被配置成使得音频驱动器可以附接到空腔并且被牢固地固定。
在一实施例中，来自音频放大器的音频信号可以经由连接器焊盘116a-116d(统称为116)和/或导电磁体(例如：钕磁体)传输到音频驱动器。内部构造和音频驱动器中的磁铁可以被布置成使得只有当两者正确对齐和定向时，两者才能附接，由此确保防止任何短路、相变或错误连接。
图6示出了根据本公开的实施例的头戴式耳机***的方框图的例证性表示图。如果可能的话，可以省略所提出的***100的一个或多个方框，以便最小化***的复杂性、成本和大小。可能会添加新的方框或子***，或者方框和子***的布置/配置在最终实施方式中可能会有所不同。
在例证性实施例中，方框602与控制接口有关，可以提供控制接口以***体播放、音量开/关语音辅助服务，从而控制一个或多个参数，诸如但不限于电音频信号和机械振动的振幅和相位差。
此外，方框604与处理器或微控制器有关。在一实施例中，处理器可以包括一个或多个处理器或控制器。控制器的示例包括但不限于16F877A微控制器、/>ATmega8&ATmega16、/>微控制器等。处理器的示例可以包括但不限于/>或Itanium2处理器，或者/>或Athlon/>处理器、/>系列处理器、FortiSOCTM片上***处理器或其他未来的处理器。
此外，方框606与功率管理单元有关，功率管理单元可以用于管理***的功率需求并且可以用于优化功率需求。此外，方框608与可用于向所提出的头戴式耳机***提供功率的电池有关。此外，方框610与电池充电器有关。电池充电器可以用于为所提出的头戴式耳机***的电池充电。
此外，方框612与收发器有关。收发器可以用于向所提出的头戴式耳机***和例证性音频信号生成/音频或媒体流设备，诸如WalkmanTM、iPODTM、移动设备、膝上型计算机、计算机、任何音频/视频播放设备等发送信号或从其中接收信号。此外，方框614与音频输入接口有关。除了通过板载SoC或硬件(如蓝牙、Wi-Fi、无线电等)的无线连接外，音频输入接口还可以包括各种音频输入参数，如RCA、光学、3.5mm插孔等。
此外，方框616与(数字信号处理器)DSP&滤波器有关。DSP和滤波器可以用于处理接收到的信号以增强或改善音频质量、抑制噪声、修改输入音频的声音特性。所提出的头戴式耳机***可以包括处理输入信号的控制电路。在例证性实施例中，音频信号可以被划分成两组音频信号——第一组音频信号和第二组音频信号。第一组音频信号可以包括作为示例的但不限于可以由数字信号处理器增强/调谐的低频(1Hz至200Hz)或整个音频频谱(1Hz至22KHz)。在一些实施例中，数字信号处理器(DSP)和滤波器的配置可以是可变的，并且可以根据需要通过控制接口或通过自动化***进行调整。然后，对应的音频信号被放大级放大。放大级可以由两个具有独立增益控制的独立音频放大器组成。然后，对应的放大信号被发送到***100中的对应音频驱动器102/104。***100可以包括立体声模式头戴式耳机，其可以包括在所提出的头戴式耳机两侧的一对第一102和第二音频驱动器104。
在另一实施例中，方框618与模数转换器(ADC)有关，其可以被配置成将接收到的信号转换为来自方框460的数字信号，方框460与用于从用户接收音频信号的麦克风有关。
在另一实施例中，方框622与数模转换器(DAC)有关。DAC可以被配置成将从DSP和滤波器接收到的信号转换成模拟信号，从而以低频、中频和高频划分音频输出。因而，音频信号可以被划分成两个信号。
在另一实施例中，方框624与音频放大器有关，音频放大器可以被配置成放大被划分的信号的低频部分。在另一实施例中，方框626与第一音频驱动器102有关。在另一实施例中，方框628与可以用于放大低频信号、中频信号和高频信号中的任何一个或其组合的音频放大器有关。此外，方框630与可以用于基于在方框628处从音频放大器接收到的信号来传导声音的连接器焊盘116和磁体有关。此外，方框632与第二音频驱动器104有关。所提出的头戴式耳机***的第一102和第二104音频驱动器可以被配置成将音频信号转换成用户可以听到并且还感觉到/感知到的基于音频的机械振动(声音信号)。
图7示出了根据本公开的实施例的代表头戴式耳机***中的方法700的流程图。
如图7中所示，在步骤702，可以接收来自一个或多个计算/音频播放设备的音频信号。在步骤704，可以确定每个接收到的音频信号的频率。在例证性实施例中，可以确定每个接收到的音频信号的频率。在步骤706，可以将每个接收到的音频信号的确定频率与预定义阈值进行比较。
响应于比较，在步骤708，接收到的音频信号可以被划分成至少两组信号，包括第一组音频信号和第二组音频信号。第一组音频信号可以包括接收到的音频信号的一组信号，其频率小于预定义阈值。第二组音频信号可以包括接收到的音频信号的一组信号，其频率大于预定义阈值。在步骤710，可以将第一组音频信号转换成第一组振动信号，并且可以将第二组音频信号转换成第二组振动信号。
本公开提供了一种尤其是在低频范围内具有改进的声音再现能力的头戴式耳机***。与其他现有头戴式耳机相比，本公开的头戴式耳机***也可以用于增强低频音频输出。本公开的头戴式耳机***还可以有效地满足许多音频应用和音乐流派。另外，本公开的头戴式耳机***还允许用户更换扬声器驱动器并用具有不同声学和声音特性的不同驱动器替换它。头戴式耳机***可以与任何音频、视频或媒体源有线或无线连接，如音乐播放器、便携式设备、计算机、智能手机、音频记录和播放设备。低频音频的增强和/或低频音频的再现是由于集成了音频驱动器，而没有专门用于产生低频音频输出的有源振膜。因而，所提出的头戴式耳机***提供干净的低频输出并防止中频和高频的混浊声音。特别地，头戴式耳机***增加了低频输出，以便提供浸没式音频体验。此外，由于中高频声音是由另一音频驱动器(例如，第二音频驱动器104)再现的，该另一音频驱动器可以是动态驱动器、平面磁驱动器或静电驱动器中的任何一种或任何其他音频再现组件，因此可以防止产生混浊声音。在一实施例中，无振膜的第一音频驱动器还可以包括完整的音频范围(即，20Hz至22,000Hz)，这产生了改善的声音分级和用户的声音浸没感。
另外，无振膜的第一音频驱动器连同低频音频还可以包括中高音频频率的特定带宽，以补偿由动态驱动器再现的特定音频频率中的任何变化或低灵敏度。
在例证性实施例中，所提出的头戴式耳机***(有线和/或无线的)能够改进尤其是在低频范围内的声音再现能力。此外，与其他现有头戴式耳机相比，所提出的***还可以用于增强低频音频输出。数以百万计的人喜欢听音乐，大多数人对音频质量和声音再现特别感兴趣和着迷，尤其是在通常称为低音的低频范围内。许多人偏好头戴式耳机具有额外的低音响应或完全浸没式的、像剧院一样的头戴式耳机音频体验。
另外，由于专用于传递低频音频输出的无振膜的第一音频驱动器的集成，本公开提供了低频音频的增强和/或低频音频的再现。此外，通过无振膜的第一音频驱动器，相关联的头戴式耳机***可以具有多用途和多流派应用。音乐流派与音乐中的低音(低频音频分量)的幅度之间存在相互关系。通过改变由无振膜的第一音频驱动器产生的低频音频分量的幅度，相同的相关联头戴式耳机可以有效地用于音频再现广泛流派的音乐。此外，相同的头戴式耳机***可以用于其他增强和有效的音频播放应用，如电影、视频和游戏。
在一实施例中，***100可以包括用户控制接口，其改变由无振膜的第一音频驱动器产生的低频音频的幅度，以增强相关联的头戴式耳机的低音响应或用于多用途，多类型应用。该控制接口可以被配置成不同的模式和选项，以便用户根据用户的应用、要求、偏好兴趣、音乐流派或音频/音频-视频流应用来个性化头戴式耳机音频输出。这为头戴式耳机提供了多用途/多流派用例。
在另一实施例中，上述用户控制接口可以由用于改变低频音频再现的幅度和/或修改两个驱动器单元的音频频率响应的自动化***代替。在这种情况下，头戴式耳机通过任何相关联的媒体流网络通信。在通信和媒体流过程中，可以将数据发送到头戴式耳机以自动调整无振膜的第一音频驱动器或两者组合的输出音频频率配置文件，并自动切换到可用的模式/选项，无需任何用户干预。音频播放设备中存在的相关联软件或应用程序可能具有流媒体的许多数据点以及用户的数据点，通过这些数据点，可以推荐头戴式耳机音频驱动器的最佳可能音频配置和音频输出频率配置文件。这些数据点可以包括流媒体类型、媒体流派、媒体中不同的重要音频频率提示等。这些数据点可以由软件/应用程序、头戴式耳机或两者的组合收集。可以使用机器学习等进一步优化，以向用户提供增强的音频体验。
如上所述，低频音频可以通过第一音频驱动器单独传送，第一音频驱动器不具有集成振膜而是使用耳垫将声音传送到外耳和周围的头部区域。中频和高频分开传送(通过第二音频驱动器穿过头戴式耳机垫内部的振膜和耳朵之间存在的气隙)。这可以防止音频信号的干扰/混合，因为低频与中高频分离。还可以改善音频质量和聆听体验，并防止头戴式耳机中的任何交叉或音频信号干扰。此外，还可以最大限度地减少一些人因长时间暴露于低音/低频音频而可能引起的疲劳。
另外，除了中高频之外，第二音频驱动器也可以被配置成用于低频。而且，无振膜的第一音频驱动器可以被配置成再现全范围音频频谱。通过第一和第二音频驱动器的频率范围也可以由用户基于他们的偏好和要求来控制。所提出的***可以包括用于无振膜的第一音频驱动器和第二音频驱动器的独立且可调节的增益，这可以由用户在板载控制接口的帮助下或者通过可以与***100配对的一个或多个计算设备来控制。用户还可以通过相同方式控制频率截止和信号交叉以及声音浸没水平。此外，用户可以***体播放、开/关语音辅助服务，并控制低频和中高频的音量。***可以进一步包括麦克风，麦克风可以用于拨打/接听语音/视频/数据呼叫、录制音频等。
如本文使用的，并且除非上下文另有说明，否则术语“耦合到…”旨在包括直接耦合(其中，两个元件彼此耦合或彼此接触)和间接耦合(其中，至少一个附加元件位于两个元件之间)。因此，术语“耦合到…”和“与…耦合”作为同义词使用。在本文档的上下文中，术语“耦合到…”和“与…耦合”也委婉地用于表示通过网络“与…通信耦合”，其中，两个或多个设备能够通过网络，可能经由一个或多个中间设备彼此交换数据。
此外，在解释说明书和权利要求时，所有术语都应该以与上下文一致的最广泛的可能方式来解释。特别地，术语“包含…”和“含有…”应被解释为以非排他方式指代元件、组件或步骤，指示所指代的元件、组件或步骤可以与未明确指代的其他元件、组件或步骤一起存在、使用或组合。当说明书权利要求提及选自由A,B,C…和N组成的组中的至少一项时，文本应被解释为仅需要该组中的一个元素，而不是A加N或B加N，等等。
虽然已经示出和描述了本公开的一些实施例，但是那些实施例在本质上完全是例证性的。本公开不仅限于本文中详述的实施例，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，除了已经描述的那些实施例之外的许多修改是可能的而不背离本文的发明构思。所有这些修改、改变、变化、替换和等效物完全在本公开的范围内。因此，本发明的主旨不受所附权利要求的精神限制。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，除了已经描述的那些内容之外，在不脱离本文的发明构思的情况下，许多更多的修改是可能的。因此，本发明的主旨不受所附权利要求的精神限制。具体实施例的前述说明将如此充分地揭示本文中的实施例的一般性质，使得其他人可以通过应用当前知识，在不脱离一般概念的情况下容易地修改和/或适应这些具体实施例的各种应用，因此，这样的改变和修改应该并且旨在被理解为在所公开的实施例的等效物的含义和范围内。应理解，本文中采用的措辞或术语是为了说明而非限制。因此，虽然已经根据优选实施例描述了本文的实施例，但是本领域技术人员应认识到，可以在所附权利要求的精神和范围内通过修改来实践本文的实施例。
虽然前面描述了本发明的各种实施例，但是在不脱离其基本范围的情况下可以设想本发明的其他和进一步的实施例。本发明的范围由以下权利要求确定。本发明不限于所述的实施例、版本或示例，当结合本领域技术人员可获得的信息和知识时，包括所述实施例、版本或示例以使得本领域技术人员能够制造和使用本发明。
在本说明书的说明中，提及术语“一个实施例”、“实施例”、“示例”、“实例”或“一些示例”，并且说明意味着与所述的实施例或示例有关。在本发明、至少一个实施例或示例中包括特定特征、结构、材料或特性。在本说明书中，上述示意性表示的术语不一定表示相同的实施例或示例。此外，在任何一个或多个实施例或示例中以适当方式描述了特定特征结构、材料或特性。此外，本领域技术人员可以在说明书中描述不同的实施例或示例的结合和组合。
本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤都可以以任何组合进行组合，除非组合中至少有一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的。
除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征都可以被用于相同、等效或相似目的的可替选特征替换。因而，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是一般系列的等效或相似特征的一个示例。
本发明的优点
本公开提供了一种改进的头戴式耳机***，其在头戴式耳机中促进增强和更强大的低频响应。
本公开提供了一种头戴式耳机***，与传统的头戴式耳机相比，该头戴式耳机***具有改善的聆听体验。
本公开提供了一种头戴式耳机***，其提供具有不同调谐/声音特性的可移除和可替换的扬声器驱动器。
本公开提供了一种头戴式耳机***，与传统的头戴式耳机相比，该头戴式耳机***最小化疲劳。
本公开提供了一种头戴式耳机***，其具有紧凑的尺寸，成本有效，并且易于实现。

Claims (7)

1.一种头戴式耳机***，所述***包括：
外壳；
接收器，所述接收器与所述外壳一起构成，并接收来自一个或多个计算设备的音频信号；
控制电路，所述控制电路与所述外壳一起构成，所述控制电路包括通信耦合到存储器的一个或多个处理器，所述存储器存储可由所述一个或多个处理器执行的一组指令，所述一个或多个处理器在执行所述一组指令时引起所述控制电路：
确定每个接收到的音频信号的频率；
将每个接收到的音频信号的确定的所述频率与预定义阈值进行比较；以及
响应于所述比较，将接收到的音频信号划分成包括第一组音频信号和第二组音频信号的两组信号，其中，所述第一组音频信号包括接收到的音频信号中的具有小于所述预定义阈值的频率的一组信号，并且其中，所述第二组音频信号包括接收到的音频信号中的具有大于所述预定义阈值的频率的一组信号；
第一音频驱动器，所述第一音频驱动器可操作地耦合到所述控制电路，所述第一音频驱动器被配置成将所述第一组音频信号转换成第一组振动信号；
第二音频驱动器，所述第二音频驱动器可操作地耦合到所述控制电路，所述第二音频驱动器被配置成将所述第二组音频信号转换成第二组振动信号；
耳垫，所述耳垫耦合到所述第一音频驱动器；以及
安装板，所述安装板与所述外壳的扬声器板耦合，其中，所述第一音频驱动器耦合到所述安装板，使得所述第一组振动信号通过所述安装板从所述第一音频驱动器传递到所述耳垫，并且其中，所述第二音频驱动器附接到所述扬声器板，使得所述第二组振动信号从所述第二音频驱动器传递到外部空气介质。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述***包括振动隔离器，所述振动隔离器被配置成减少所述外壳的一个或多个组件处的对音频产生没有贡献的振动。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一音频驱动器和所述第二音频驱动器中的至少一个可拆卸地耦合到所述外壳的所述扬声器板。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制电路被配置成控制所述第一组振动信号和所述第二组振动信号的一个或多个参数，以用于音频产生。
5.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制电路包括一个或多个音频放大器，所述一个或多个音频放大器被配置成控制所述第一组音频信号和所述第二组音频信号中的至少一个的振幅。
6.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一组振动信号通过流体或固体介质传递，并且其中，所述第二组振动信号通过空气介质传递。
7.一种头戴式耳机***中的方法，所述方法包括：
在所述头戴式耳机***的接收器处接收来自一个或多个计算设备的音频信号；
通过所述头戴式耳机***的控制电路的一个或多个处理器，通过从接收到的音频信号提取音频属性而确定每个接收到的音频信号的频率；
通过所述一个或多个处理器将每个接收到的音频信号的确定的所述频率与预定义阈值进行比较；
响应于所述比较，通过所述一个或多个处理器将接收到的音频信号划分成包括第一组音频信号和第二组音频信号的两组信号，其中，所述第一组音频信号包括接收到的音频信号中的具有小于所述预定义阈值的频率的一组信号，并且其中，所述第二组音频信号包括接收到的音频信号中的具有大于所述预定义阈值的频率的一组信号；以及
通过第一音频驱动器将所述第一组音频信号转换成第一组振动信号，并通过第二音频驱动器将所述第二组音频信号转换成第二组振动信号，
其中，所述第一组振动信号通过安装板从所述第一音频驱动器传递到耳垫，所述安装板与扬声器板耦合；以及
其中，所述第二组振动信号从所述第二音频驱动器传递到外部空气介质。
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