一種骨傳導(dǎo)耳機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種骨傳導(dǎo)耳機(jī)以及基于所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)的音頻播放裝置，所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)包括人體骨骼和組織模型建模模塊和數(shù)字預(yù)校正器，延時(shí)估算單元，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，第一低通濾波器，第二低通濾波器，音頻放大器，音頻驅(qū)動(dòng)放大器，至少一個(gè)骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)，至少一個(gè)骨傳導(dǎo)振子；實(shí)時(shí)檢測(cè)不同用戶的人體骨骼和組織的衰減效應(yīng)信息，基于所述衰減效應(yīng)信息，產(chǎn)生一補(bǔ)償傳遞函數(shù)，通過所述補(bǔ)償傳遞函數(shù)對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字預(yù)校正后在骨骼和人體組織中傳導(dǎo)。解決了不同用戶人體組織厚度不同,導(dǎo)致的骨傳導(dǎo)耳機(jī)體驗(yàn)不同的問題。
【專利說(shuō)明】
-種骨傳導(dǎo)耳機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及智能穿戴設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種音頻處理方法和骨傳導(dǎo)耳 機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 骨傳導(dǎo)是一種聲音傳導(dǎo)方式，通常，我們聽到的大部分聲音是聲波通過空氣傳導(dǎo) 的。空氣傳導(dǎo)的聲波通過外中耳到達(dá)耳蝸內(nèi)耳而被聽覺神經(jīng)所感知。除此之外，聲波還可W 轉(zhuǎn)化為不同頻率的機(jī)械振動(dòng)，通過人的煩骨、顛骨、骨迷路、內(nèi)耳淋己液傳遞、耳蝸、聽覺神 經(jīng)、聽覺中樞來(lái)傳遞聲波，運(yùn)就是骨傳導(dǎo)技術(shù)?？諝鈧鲗?dǎo)聲波是指通過外耳、中耳向內(nèi)耳傳 輸;骨傳導(dǎo)則是振動(dòng)煩骨或者顛骨，不通過外耳與中耳直接傳輸?shù)絻?nèi)耳當(dāng)中。相對(duì)于傳統(tǒng)的 通過卿趴振膜產(chǎn)生聲波的空氣傳導(dǎo)方式，骨傳導(dǎo)省去了許多聲波傳遞的步驟，能在增雜的 環(huán)境中實(shí)現(xiàn)清晰的聲音還原，而且聲波也不會(huì)因?yàn)樵诳諝庵袛U(kuò)散而影響到他人。骨傳導(dǎo)技 術(shù)的電聲器件分為骨傳導(dǎo)振子和骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)。骨傳導(dǎo)振子用于受話，受話即聽取聲音?，F(xiàn) 有技術(shù)中的空氣傳導(dǎo)揚(yáng)聲器是把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波傳至聽覺神經(jīng)。使用傳統(tǒng)的空氣傳導(dǎo)耳 機(jī)時(shí)，環(huán)境噪聲通常會(huì)阻礙用戶受話和送話，因?yàn)榄h(huán)境噪聲和語(yǔ)音在空氣傳導(dǎo)過程中相互 混淆，都會(huì)被傳導(dǎo)至聽覺神經(jīng)。當(dāng)用戶進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境活動(dòng)時(shí)，例如，跑步健身，駕駛車輛，由 于空氣傳導(dǎo)耳機(jī)需要入耳或者覆蓋整個(gè)用戶耳道時(shí)，用戶很難感知到周圍環(huán)境聲音，例如： 附近駛過的汽車，其他人的呼喚等。運(yùn)常常會(huì)給用戶帶來(lái)不便或者安全隱患。此外，長(zhǎng)期使 用入耳空氣傳導(dǎo)耳機(jī)會(huì)損害用戶的聽力，嚴(yán)重的可W導(dǎo)致失聰。
[0003] 而骨傳導(dǎo)振子則是電信號(hào)轉(zhuǎn)化的振動(dòng)信號(hào)直接通過骨頭傳至聽覺神經(jīng)。兩者的區(qū) 別是聲波(振動(dòng)信號(hào)）的傳遞介質(zhì)不同。骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)技術(shù)用于送話，送話即收集聲音。氣導(dǎo) 送話是聲波通過空氣傳至麥克風(fēng)，而骨傳導(dǎo)送話則直接通過骨頭傳遞振動(dòng)信號(hào)。所W，從助 聽器技術(shù)發(fā)展而來(lái)的骨傳導(dǎo)耳機(jī)正在逐漸取代傳統(tǒng)空氣傳導(dǎo)耳機(jī)，相比之下，骨傳導(dǎo)技術(shù) 具有W下優(yōu)點(diǎn)：（1)使耳朵自由感知周圍的環(huán)境聲音，因此可W開放雙耳，提高用戶感知環(huán) 境能力和使用的安全性，（2)骨傳導(dǎo)設(shè)備不入耳，不傷害鼓膜，避免聽力受損，并且可W延長(zhǎng) 使用舒適性和安全性，（3)沒有電波，可W消除電磁波對(duì)大腦的潛在負(fù)面影響，（4)骨傳導(dǎo)麥 克風(fēng)通過振動(dòng)收集用戶語(yǔ)音，可W實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信的降噪，完全屏蔽掉環(huán)境噪聲。
[0004] 然而，骨傳導(dǎo)技術(shù)也具有下面幾個(gè)缺點(diǎn)：（1)骨傳導(dǎo)聲音的質(zhì)量與接觸骨骼的位置 相關(guān)，也與人體組織的特征有關(guān)。例如：用戶的年齡，性別，胖瘦等差別都會(huì)導(dǎo)致不同用戶在 使用同一臺(tái)骨傳導(dǎo)耳機(jī)時(shí)，有不同的體驗(yàn)，往往運(yùn)不同的體驗(yàn)都是性能惡化。（2)利用骨傳 導(dǎo)技術(shù)受話或者送話，骨傳導(dǎo)器件必須緊貼骨頭，聲波直接通過骨頭傳至聽覺神經(jīng)。佩戴方 式?jīng)Q定骨傳導(dǎo)設(shè)備必須將骨傳導(dǎo)器件高度壓迫在骨骼上進(jìn)行傳導(dǎo)，一旦松懈就會(huì)影響音頻 傳遞的質(zhì)量。然而，運(yùn)種高度壓迫骨骼的佩戴方式使得用戶在使用過程中的舒適感、皮膚健 康受到不同程度的影響。（3)骨骼和人體組織對(duì)振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生具有頻率選擇性的幅度衰減 和延時(shí)。高保真或者寬帶的音頻信號(hào)很難通過骨傳導(dǎo)到聽覺神經(jīng)。所W基于現(xiàn)有技術(shù)的用 戶多數(shù)用戶會(huì)抱怨骨傳導(dǎo)耳機(jī)"音質(zhì)"和"音品"差。（4)骨傳導(dǎo)漏音的問題。因?yàn)楣腆w傳導(dǎo)振 動(dòng)的特性，多數(shù)現(xiàn)有骨傳導(dǎo)技術(shù)都無(wú)法真正解決骨傳導(dǎo)漏音的問題。運(yùn)是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)，通 過大音量、大振動(dòng)信號(hào)來(lái)補(bǔ)償頻率相關(guān)的人體骨骼和組織衰減振動(dòng)信號(hào)的現(xiàn)實(shí)情況。但是 運(yùn)種方法相當(dāng)于飲鳩止渴，拆東墻補(bǔ)西墻。用戶會(huì)抱怨漏音嚴(yán)重，或者因?yàn)樾枰蟮墓?率，骨傳導(dǎo)振子體積重量大大增加，導(dǎo)致設(shè)備整體過于沉重。（5)骨傳導(dǎo)耳機(jī)佩戴影響眼鏡 佩戴?，F(xiàn)有技術(shù)為了選擇較好的骨傳導(dǎo)接觸位置，沒有考慮佩戴眼鏡用戶的使用經(jīng)驗(yàn)。運(yùn) 樣，需要配戴眼鏡的用戶通常抱怨骨傳導(dǎo)耳機(jī)佩戴困難。（6)骨傳導(dǎo)耳機(jī)是開放雙耳的系 統(tǒng)。但是運(yùn)是一把雙刃劍?，F(xiàn)有技術(shù)多數(shù)宣傳其好處，而忽略其運(yùn)個(gè)缺點(diǎn)，也就是當(dāng)用戶到 吵雜的環(huán)境，如鬧市，地鐵中等環(huán)境噪聲較大的環(huán)境當(dāng)中時(shí)，因?yàn)楣莻鲗?dǎo)耳機(jī)的開放性會(huì)導(dǎo) 致用戶根本聽不到耳機(jī)里傳來(lái)的聲音。
[0005] 基于上述骨傳導(dǎo)耳機(jī)的缺點(diǎn)，可W看出仍存在很大的改進(jìn)和發(fā)展空間。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 因此，本實(shí)用新型針對(duì)上述骨傳導(dǎo)技術(shù)的缺陷提出多個(gè)改進(jìn)措施使其性能得到大 幅度的改善。
[0007] 具體的，本實(shí)用新型采用W下技術(shù)方案：
[0008] 本實(shí)用新型提供了一種音頻處理的方法，所述方法用于骨傳導(dǎo)耳機(jī)，提供一觀測(cè) 反饋通道，實(shí)時(shí)檢測(cè)不同用戶的人體骨骼和組織的衰減效應(yīng)信息，提供衰減效應(yīng)信息;基于 所述衰減效應(yīng)信息，產(chǎn)生一補(bǔ)償傳遞函數(shù)，所述補(bǔ)償傳遞函數(shù)表征所述人體骨骼和組織衰 減效應(yīng)相反的特性;獲取輸入的音頻信號(hào)，通過所述補(bǔ)償傳遞函數(shù)對(duì)所述音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù) 字預(yù)校正后在骨骼和人體組織中傳導(dǎo)。
[0009] 優(yōu)選地，基于所述衰減效應(yīng)信息，產(chǎn)生補(bǔ)償傳遞函數(shù)具體為根據(jù)所述觀測(cè)反饋通 道提供的衰減效應(yīng)信息，對(duì)人體的骨骼和組織構(gòu)建傳遞函數(shù)，然后對(duì)該傳遞函數(shù)求其逆函 數(shù)即所述補(bǔ)償傳遞函數(shù);所述音頻信號(hào)經(jīng)過所述補(bǔ)償傳遞函數(shù)后在骨骼和人體組織中傳導(dǎo) 具體為所述音頻信號(hào)經(jīng)過所述補(bǔ)償傳遞函數(shù)進(jìn)行人為的扭曲，經(jīng)過人為扭曲的音頻信號(hào)通 過數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)為模擬的音頻信號(hào)，通過低通濾波和音頻驅(qū)動(dòng)放大處理后達(dá)到可直接驅(qū)動(dòng)骨 傳導(dǎo)振子的功率水平，所述骨傳導(dǎo)振子將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)，通過人體骨骼和組織 中形成骨傳導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo)至聽覺神經(jīng)，從而被用戶感知。
[0010] 優(yōu)選地，所述觀測(cè)反饋通道通過骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)偵測(cè)已經(jīng)被衰減過的骨傳導(dǎo)信號(hào)， 進(jìn)行實(shí)時(shí)的衰減效應(yīng)信息更新。
[0011] 優(yōu)選地，人體骨骼和組織的衰減效應(yīng)信息為頻率衰減效應(yīng)。
[0012] 優(yōu)選地，所述數(shù)字預(yù)校正基于復(fù)數(shù)查找表LUT方法或者基于Volterra模型;對(duì)于復(fù) 數(shù)查找表LUT，適于所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)系統(tǒng)是數(shù)字音頻輸入信號(hào)幅度的函數(shù)的情況，忽略輸入 音頻信號(hào)的相位信息，根據(jù)所述觀測(cè)反饋通道不間斷的更新表格內(nèi)的數(shù)據(jù)從而進(jìn)行自適應(yīng) 數(shù)字預(yù)校正;對(duì)于Vol terra模型，通過Vo 1 terra記憶多項(xiàng)式對(duì)骨傳導(dǎo)耳機(jī)進(jìn)行建模，并通過 連續(xù)更新關(guān)鍵的Volterra系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)的數(shù)字預(yù)校正，其通過乘法器直接實(shí)現(xiàn)或者通過 一個(gè)系數(shù)查找表間接實(shí)現(xiàn)，所述系數(shù)查找表包含Volterra模型的關(guān)鍵系數(shù)。
[0013] 本實(shí)用新型提供的上述技術(shù)方案解決了不同人體特征、佩戴松緊對(duì)骨傳導(dǎo)耳機(jī)體 驗(yàn)的影響。
[0014] 本實(shí)用新型還提供了一種骨傳導(dǎo)耳機(jī)，所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)包括耳機(jī)本體，所述耳機(jī) 本體上設(shè)置有人體骨骼和組織模型建模模塊和數(shù)字預(yù)校正器，所述人體骨骼和組織模型建 模模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)不同用戶的人體骨骼和組織的衰減效應(yīng)信息，提供所述衰減效應(yīng)信息參數(shù) 至所述數(shù)字預(yù)校正器，所述數(shù)字預(yù)校正器獲取輸入的音頻信號(hào)，基于所述衰減效應(yīng)信息對(duì) 所述音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字預(yù)校正處理。
[0015] 優(yōu)選地，所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)還包括延時(shí)估算單元，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，第 一低通濾波器，第二低通濾波器，音頻放大器，音頻驅(qū)動(dòng)放大器，至少一個(gè)骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)，至 少一個(gè)骨傳導(dǎo)振子，其中，其中，所述延時(shí)估算單元、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器、所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器、所述第一低通濾波器、所述第二低通濾波器、所述音頻放大器、所述音頻驅(qū)動(dòng)放大器設(shè) 置在所述耳機(jī)本體上，所述至少一個(gè)骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)，所述音頻放大器，所述第一低通濾波 器，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述人體骨骼和組織模型建模模塊，所述數(shù)字預(yù)校正器，所述數(shù) 模轉(zhuǎn)換器，所述第二低通濾波器，所述音頻驅(qū)動(dòng)放大器，所述至少一個(gè)骨傳導(dǎo)振子依次連 接，所述延時(shí)估算單元分別與所述數(shù)字預(yù)校正器W及所述人體骨骼和組織模型建模模塊相 連接;音頻輸入信號(hào)通過所述數(shù)字預(yù)校正器進(jìn)行數(shù)字預(yù)校正操作，所述操作按照與衰減效 應(yīng)相反的特性，對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行人為扭曲，經(jīng)過人為扭曲的音頻信號(hào)通過所述數(shù)模 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬的音頻信號(hào)，通過所述第二低通濾波器和所述音頻驅(qū)動(dòng)放大器的處理后 達(dá)到可直接驅(qū)動(dòng)骨傳導(dǎo)振子的功率水平，所述骨傳導(dǎo)振子將驅(qū)動(dòng)放大后的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為 振動(dòng)形式的音頻信號(hào)，通過人體骨骼和組織中傳導(dǎo)至聽覺神經(jīng)，而被用戶感知，所述骨傳導(dǎo) 麥克風(fēng)偵測(cè)所述振動(dòng)形式的信號(hào)，經(jīng)過所述音頻放大器，所述第一低通濾波器W及所述模 擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器后形成音頻反饋信號(hào)，所述延時(shí)估算單元基于從所述數(shù)字預(yù)校正器輸出的預(yù) 校正信號(hào)直接生成延時(shí)系數(shù)或者基于從所述數(shù)字預(yù)校正器輸出的預(yù)校正信號(hào)W及所述音 頻反饋信號(hào)生成延時(shí)系數(shù)并輸入至所述人體骨骼和組織模型建模模塊，所述人體骨骼和組 織模型建模模塊根據(jù)所述延時(shí)系數(shù)實(shí)時(shí)更新所述衰減效應(yīng)信息。
[0016] 優(yōu)選地，所述數(shù)字預(yù)校正器基于復(fù)數(shù)查找表LUT或者基于Volterra模型;對(duì)于復(fù)數(shù) 查找表LUT，適于所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)系統(tǒng)是數(shù)字音頻輸入信號(hào)幅度的函數(shù)的情況，忽略輸入音 頻信號(hào)的相位信息，根據(jù)所述觀測(cè)反饋通道不間斷的更新表格內(nèi)的數(shù)據(jù)從而進(jìn)行自適應(yīng)數(shù) 字預(yù)校正;對(duì)于Volterra模型，通過Volterra記憶多項(xiàng)式對(duì)骨傳導(dǎo)耳機(jī)進(jìn)行建模，并通過連 續(xù)更新關(guān)鍵的Volterra系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)的數(shù)字預(yù)校正，其通過乘法器直接實(shí)現(xiàn)或者通過一 個(gè)系數(shù)查找表間接實(shí)現(xiàn)，所述系數(shù)查找表包含Volterra模型的關(guān)鍵系數(shù)。
[0017] 本實(shí)用新型還給出了一種骨傳導(dǎo)振子的結(jié)構(gòu)，所述骨傳導(dǎo)振子對(duì)其振動(dòng)軸屯、方向 上非接觸皮膚側(cè)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行止振，所述骨傳導(dǎo)振子包括金屬傳導(dǎo)層，內(nèi)部復(fù)合層W及 復(fù)合止振層，所述骨傳導(dǎo)振子還包括塑料外殼，所述塑料外殼內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)部振子元件，所 述內(nèi)部振子元件的一側(cè)設(shè)置有所述金屬傳導(dǎo)層，所述內(nèi)部振子元件的另一側(cè)設(shè)置有所述內(nèi) 部復(fù)合層，所述內(nèi)部復(fù)合層包括內(nèi)部半金屬層和內(nèi)部半固體層;所述內(nèi)部半固體層的外側(cè) 設(shè)置有復(fù)合止振層，所述復(fù)合止振層的一側(cè)設(shè)置有吸音棉層;所述復(fù)合止振層緊貼所述內(nèi) 部半固體層，所述吸音棉層緊貼復(fù)合止振層。
[0018] 優(yōu)選地，所述復(fù)合止振層包括第一外部半金屬層、第一外部半固體層、第二外部半 金屬層和第二外部半固體層。
[0019] 優(yōu)選地，所述吸音棉層為橡塑材質(zhì)，采用氣泡閉孔設(shè)計(jì);所述半固體層的材料為下 基橡膠、天然橡膠、下苯橡膠、順下橡膠、氯下橡膠、異戊橡膠、下晴橡膠、乙丙橡膠或氨化下 晴橡膠;所述半金屬層為侶錐或者銅錐。
[0020]優(yōu)選地，所述骨傳導(dǎo)振子為直徑為13mm的圓形骨傳導(dǎo)振子，從而解決了吵雜環(huán)境 干擾骨傳導(dǎo)耳機(jī)問題。
[0021 ]優(yōu)選地，對(duì)所述骨傳導(dǎo)振子的位置進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，使其在耳前顛骨處振動(dòng)，或者 在外耳廓振動(dòng)。
[0022] 通過運(yùn)種骨傳導(dǎo)振子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型還解決了骨傳導(dǎo)耳機(jī)漏音問題
[0023] 優(yōu)選地，所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)的框架為3D聘翼式框架，從而能夠解決骨傳導(dǎo)耳機(jī)與佩 戴眼鏡沖突問題。
[0024] 優(yōu)選地，所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)在接觸皮膚區(qū)域具有皮膚傳感器和微處理器，當(dāng)用戶將 骨傳導(dǎo)耳機(jī)從頭上取下時(shí)，所述皮膚傳感器感應(yīng)到皮膚接觸狀況的變化從而暫停當(dāng)前音頻 信號(hào)的播放，并且通過所述微處理器使整個(gè)骨傳導(dǎo)耳機(jī)進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)；當(dāng)用戶再次 將所述耳機(jī)戴上時(shí)，所述皮膚傳感器感應(yīng)到皮膚接觸狀況的變化從而繼續(xù)當(dāng)前音頻信號(hào)的 播放，通過所述微處理器恢復(fù)全功能模式，從而解決了解決骨傳導(dǎo)通道中斷時(shí)費(fèi)電問題。
[0025] 優(yōu)選地，所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)還包括無(wú)線通信和音頻編解碼單元，所述無(wú)線通信采用 藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)WLAN，紫蜂Zigbee標(biāo)準(zhǔn)，LoPAN中的一種或幾種;所述無(wú)線通信和音頻編解 碼單元包括至少一個(gè)無(wú)線天線，音頻編解碼器，基帶數(shù)字信號(hào)處理器DSP，微處理器單元MCU W及存儲(chǔ)器單元。
[0026] 本實(shí)用新型還提供一種基于骨傳導(dǎo)耳機(jī)的音頻播放裝置，所述音頻播放裝置為省 略電池的有線連接方式，包括骨傳導(dǎo)耳機(jī)本體，吸音棉層，海綿套，漏音緩沖器，至少1個(gè)氣 傳導(dǎo)麥克風(fēng)，至少1個(gè)骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)，骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板，USB供電接口，音頻接口；其中 所述耳機(jī)本體內(nèi)側(cè)兩端固定所述骨傳導(dǎo)振子，所述兩個(gè)骨傳導(dǎo)振子通過左右聲道音頻線連 接到所述骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板;所述骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板上設(shè)置有骨傳導(dǎo)驅(qū)動(dòng)放大 器、音量控制按鍵和至少1個(gè)氣傳導(dǎo)麥克風(fēng);所述骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板的音頻輸入端口連 接一條音頻線，所述音頻線末端為通用音頻接口，所述骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板的所述USB供 電端口連接一條USB線，所述USB線的末端是一個(gè)通用USB連接器。
[0027] 優(yōu)選地，所述音頻接口為3.5mm音頻連接器公頭，所述USB供電端口為通用的USB Type A型公頭，所述USB Type A型公頭連接器通過USB 0TG轉(zhuǎn)換器連接。
[0028] 本實(shí)用新型提供的此有線連接的方式，大大精簡(jiǎn)電路復(fù)雜度，減少了生產(chǎn)制造工 序，降低了生產(chǎn)制造成本；用戶不必?fù)?dān)屯、藍(lán)牙骨傳導(dǎo)耳機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用后電量不足導(dǎo)致無(wú)法 使用。
[0029] 本實(shí)用新型所提供的上述技術(shù)方案解決了不同用戶人體組織厚度不同，導(dǎo)致的骨 傳導(dǎo)耳機(jī)體驗(yàn)不同的問題，尤其是聽覺神經(jīng)感受到的響度不同的問題。解決了用戶佩戴骨 傳導(dǎo)耳機(jī)過于松弛導(dǎo)致的聽起來(lái)音量過小的問題。本實(shí)用新型根據(jù)振子的振動(dòng)特征提出一 種新穎的防止漏音的方法。解決了骨傳導(dǎo)耳機(jī)對(duì)于佩戴眼鏡用戶佩戴沖突和干擾的問題， 解決了在吵雜環(huán)境中骨傳導(dǎo)耳機(jī)受話干擾問題。本實(shí)用新型可W靈活調(diào)整，是一種寬松屏 蔽，允許少量的環(huán)境聲音進(jìn)入耳道，但是骨傳導(dǎo)振子振動(dòng)信號(hào)占到主要的地位。提出一個(gè)固 定尺寸的骨傳導(dǎo)外廓和內(nèi)闊尺寸既能滿足耳外，又能夠滿足密封耳廓的作用，通過耳機(jī)結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，使耳機(jī)整體可W按照煩骨的輪廓進(jìn)行調(diào)整而不影響固定的效果。運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)既簡(jiǎn)單， 又能夠有效的提供兩種佩戴模式。解決了骨傳導(dǎo)傳遞通道中斷時(shí)，大量能量損耗的問題。本 實(shí)用新型自動(dòng)檢測(cè)骨骼或者人體組織接觸，一旦檢測(cè)到?jīng)]有接觸骨骼或者人體組織，則將 骨傳導(dǎo)耳機(jī)懸掛起來(lái)，終端音樂暫停;通話保持狀態(tài)。本實(shí)用新型通過新型的人體傳感器， 對(duì)骨傳導(dǎo)耳機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了其功耗的大大降低。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1本實(shí)用新型中主要電子器件連接和信號(hào)流示意圖；
[0031] 圖2本實(shí)用新型實(shí)施例一中設(shè)及的數(shù)字預(yù)校正自適應(yīng)方法抵消衰減效應(yīng)和觀測(cè)反 饋通道示意圖；
[0032] 圖3(a)本實(shí)用新型實(shí)施例一中設(shè)及的復(fù)數(shù)查找表數(shù)字預(yù)校正通過查找骨傳導(dǎo)系 統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)的幅度和相位信息進(jìn)行補(bǔ)償示意圖；
[0033] 圖3(b)本實(shí)用新型實(shí)施例一中通過復(fù)數(shù)幅度查找表的復(fù)數(shù)增益因子對(duì)輸入信號(hào) 功率進(jìn)行數(shù)字預(yù)校正操作示意圖；
[0034] 圖4本實(shí)用新型實(shí)施例一基于精簡(jiǎn)Volterra記憶多項(xiàng)式的數(shù)字預(yù)校正器模型及其 發(fā)射通道示意圖；
[0035] 圖5本實(shí)用新型實(shí)施例一基于間接學(xué)習(xí)方式的數(shù)字預(yù)校正器示意圖；
[0036] 圖6本實(shí)用新型實(shí)施例一基于直接學(xué)習(xí)方式的數(shù)字預(yù)校正器示意圖；
[0037] 圖7本實(shí)用新型實(shí)施例二中具有復(fù)合層的骨傳導(dǎo)振子示意圖；
[0038] 圖8本實(shí)用新型實(shí)施例Ξ中3D聘翼式骨傳導(dǎo)耳機(jī)框架示意圖；
[0039] 圖9本實(shí)用新型實(shí)施例Ξ中用戶佩戴本實(shí)用新型的骨傳導(dǎo)耳機(jī)避免和眼鏡架沖突 示意圖；
[0040] 圖10本實(shí)用新型實(shí)施例四中避免和眼鏡佩戴沖突，在吵雜環(huán)境提供外耳道封閉措 施示意圖；
[0041] 圖11本實(shí)用新型實(shí)施例五中骨傳導(dǎo)耳機(jī)結(jié)構(gòu)及皮膚傳感器開關(guān)位置示意圖；
[0042] 圖12本實(shí)用新型實(shí)施例五中自動(dòng)檢測(cè)皮膚接觸狀態(tài)和操作流程圖；
[0043] 圖13本實(shí)用新型實(shí)施例五中無(wú)線通信和音頻編解碼單元框圖；
[0044] 圖14本實(shí)用新型實(shí)施例六中有線連接實(shí)現(xiàn)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0046] 實(shí)施例一.
[0047] 在使用骨傳導(dǎo)耳機(jī)過程中，不同用戶人體組織厚度不同，導(dǎo)致的骨傳導(dǎo)耳機(jī)體驗(yàn) 不同的問題，尤其是聽覺神經(jīng)感受到的響度不同的問題。而且，需要值得注意的是人體骨骼 和組織對(duì)振動(dòng)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生具有頻率選擇性的幅度衰減和延時(shí)。因此，高保真或者寬帶的音 頻信號(hào)很難通過骨傳導(dǎo)到達(dá)聽覺神經(jīng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)窄帶音頻信號(hào)的情況，運(yùn)個(gè)頻率選 擇性衰減的問題可W通過音源提供更多的音頻信號(hào)余量(更大功率或更大音量），或者選擇 最佳傳播路徑或皮膚接觸位置來(lái)解決。但是，運(yùn)種方法效果很差，而且會(huì)導(dǎo)致次生的問題， 例如，更大的功率會(huì)增加更大的電池能量損耗影響待機(jī)時(shí)間，同時(shí)需要骨傳導(dǎo)振子功率等 級(jí)更高，器件尺寸比較笨重。但是，更重要的是運(yùn)些技術(shù)無(wú)法保證傳導(dǎo)到聽覺神經(jīng)的信號(hào)是 經(jīng)過均衡的（也就是所有頻率分量和音源中的頻率分量一致），運(yùn)就會(huì)導(dǎo)致音頻信號(hào)嚴(yán)重失 真，嚴(yán)重影響骨傳導(dǎo)耳機(jī)的音質(zhì)和音品性能。對(duì)于寬頻帶音頻信號(hào)或高清語(yǔ)音，運(yùn)種情況會(huì) 變得更加嚴(yán)峻，運(yùn)種衰減造成的嚴(yán)重的失真會(huì)變得更加明顯。
[004引為了補(bǔ)償頻率相關(guān)的衰減效應(yīng)，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了通過數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行 預(yù)校正來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理是在發(fā)射通道上補(bǔ)償一個(gè)與人體骨骼和組織衰減特性相反的音頻信 號(hào)。運(yùn)個(gè)發(fā)射通道上面的信號(hào)可W稱為數(shù)字預(yù)校正信號(hào)，產(chǎn)生運(yùn)個(gè)信號(hào)的功能模塊稱為數(shù) 字預(yù)校正器。數(shù)字預(yù)校正器實(shí)際上是根據(jù)觀測(cè)反饋通道提供的衰減信息，對(duì)人體的骨骼和 組織構(gòu)建其傳遞函數(shù)，然后對(duì)該傳遞函數(shù)求其逆函數(shù)。運(yùn)個(gè)逆函數(shù)可W表征與人體的骨骼 和組織衰減效應(yīng)相反的特征，通過數(shù)字預(yù)校正器把運(yùn)個(gè)特征添加到輸入的數(shù)字音頻信號(hào)當(dāng) 中，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換、音頻放大、骨傳導(dǎo)振子轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)，在骨骼和人體組織中傳導(dǎo)，運(yùn) 樣，音頻中預(yù)校正信號(hào)就會(huì)被衰減效應(yīng)徹底抵消，到達(dá)聽覺神經(jīng)的振動(dòng)信號(hào)代表和音源一 致的音頻特征。運(yùn)一點(diǎn)，是本實(shí)用新型區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的主要特征，如圖1所示。
[0049] 本實(shí)用新型的行為通過實(shí)施的骨傳導(dǎo)發(fā)射通道行為的逆模型來(lái)抵消在發(fā)射通道 中因?yàn)榕c頻率相關(guān)的人體骨骼和組織衰減效應(yīng)對(duì)于骨傳導(dǎo)振子行為的衰減和失真。運(yùn)一概 念是基于在所述數(shù)字音頻輸入信號(hào)和所述骨傳導(dǎo)振子之間插入一個(gè)非線性的傳遞函數(shù)，而 且運(yùn)個(gè)傳遞函數(shù)恰好是人體骨骼和組織衰減振動(dòng)信號(hào)傳遞函數(shù)的逆函數(shù)。運(yùn)樣W抵消振動(dòng) 信號(hào)到達(dá)聽覺神經(jīng)時(shí)因?yàn)槁窂降念l率選擇性衰減造成的失真。運(yùn)樣，本實(shí)用新型可W在數(shù) 字音頻信號(hào)輸入和聽覺神經(jīng)之間產(chǎn)生高度線性傳遞函數(shù)特征，來(lái)實(shí)現(xiàn)高保真音頻傳輸，尤 其是對(duì)于寬帶音頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，效果更為明顯。本實(shí)用新型需要根據(jù)用戶的人體骨骼和組織 不同的衰減特征、不同且不統(tǒng)一的佩戴方式，對(duì)運(yùn)個(gè)骨傳導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，運(yùn) 種動(dòng)態(tài)的調(diào)整是通過閉環(huán)系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型中有一個(gè)觀測(cè)反饋通道，用于實(shí)時(shí) 的檢測(cè)不同用戶的不同衰減效應(yīng)函數(shù)，和佩戴方式不同造成的影響，如圖2所示。例如：用戶 的胖瘦，佩戴方式的松緊，佩戴時(shí)骨傳導(dǎo)振子距離聽覺神經(jīng)的位置等變化因素。
[0050] 如圖2所示，沒有任何失真的數(shù)字音頻輸入信號(hào)首先通過數(shù)字預(yù)校正器進(jìn)行數(shù)字 濾波操作。運(yùn)個(gè)操作會(huì)按照與衰減效應(yīng)相反的特性，對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行人為扭曲。經(jīng)過 人為扭曲的數(shù)字音頻信號(hào)會(huì)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬的音頻信號(hào)，通過低通濾波器和音 頻驅(qū)動(dòng)放大器的處理后達(dá)到可W直接驅(qū)動(dòng)骨傳導(dǎo)振子的功率水平。骨傳導(dǎo)振子將驅(qū)動(dòng)信號(hào) 轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)，通過人體骨骼和組織中傳導(dǎo)至聽覺神經(jīng)，而被用戶感知。在運(yùn)個(gè)過程中， 骨傳導(dǎo)振子的振動(dòng)信號(hào)需要經(jīng)過皮膚、脂肪、肌肉組織，骨骼等的頻率選擇性衰減。但是，恰 恰因?yàn)樵跀?shù)字預(yù)校正器已經(jīng)加入了相反特性的人為扭曲，運(yùn)種衰減會(huì)被徹底抵消掉，所W 聽覺神經(jīng)獲得的振動(dòng)信號(hào)理論上和系統(tǒng)數(shù)字音頻輸入信號(hào)是一致的。運(yùn)就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高 保真性能。
[0051] 為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)種高度線性的骨傳導(dǎo)系統(tǒng)，數(shù)字預(yù)校正器具備了合理的處理信號(hào)，并 且能夠進(jìn)行自適應(yīng)運(yùn)算的能力。圖2中，人體骨骼和組織建模和計(jì)算模塊可W創(chuàng)建一個(gè)精確 的頻率選擇性衰減效應(yīng)模型。運(yùn)個(gè)模型可W精確模擬非線性的骨傳導(dǎo)發(fā)射通道(從數(shù)字音 頻信號(hào)輸入到聽覺神經(jīng)）。與此同時(shí)，本實(shí)用新型還采用了一個(gè)觀測(cè)反饋回路通道通過骨傳 導(dǎo)麥克風(fēng)來(lái)偵測(cè)已經(jīng)被衰減過的骨傳導(dǎo)信號(hào)，用于進(jìn)行自適應(yīng)計(jì)算和實(shí)時(shí)的模型參數(shù)更 新。運(yùn)個(gè)觀測(cè)反饋通道自身具備高線性特性。所W，本實(shí)用新型的實(shí)施例具有W下4個(gè)步驟。
[0052] 第一，需要一個(gè)骨傳導(dǎo)耳機(jī)發(fā)射通道的模型（從數(shù)字音頻輸入信號(hào)到聽覺神經(jīng)的 通道）。運(yùn)樣來(lái)保證衰減效應(yīng)可W在運(yùn)個(gè)通道中被徹底的體現(xiàn)。除此之外，任何其它的失真， 例如:模數(shù)轉(zhuǎn)換器(DAC)的非線性、音頻放大器的非線性、骨傳導(dǎo)振子的非線性都需要通過 運(yùn)個(gè)模型進(jìn)行表征。然而，運(yùn)個(gè)模型另外一個(gè)重要的要求就是需要算法具備低復(fù)雜性的特 征來(lái)便于實(shí)施。Vo 1 terra模型、Wiener模型、Hammerstein模型、Sal eh模型都可W應(yīng)用到本 實(shí)用新型中作為數(shù)字預(yù)校正器結(jié)構(gòu)。其中，因?yàn)閂olterra模型能夠提供最強(qiáng)大的建模能力 并且可W用于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)當(dāng)中，我們優(yōu)先使用運(yùn)種模型來(lái)做數(shù)字預(yù)校正器。但是，對(duì) 于骨傳導(dǎo)耳機(jī)應(yīng)用而言，Volterra模型的復(fù)雜度過于龐大，計(jì)算能力要求過高，不利于技術(shù) 實(shí)施。因此，本實(shí)用新型提出了兩種精簡(jiǎn)復(fù)雜的的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)校正器：精簡(jiǎn)的 Volterra模型和查找表化UT)的方法。首先，查找表的方法簡(jiǎn)單直觀，它通過逐點(diǎn)描述傳遞 函數(shù)，通過查找表中的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)輸入值的輸出值。
[0053] 第二，在給數(shù)字預(yù)校正器建模后，還需要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字校正濾波器來(lái)補(bǔ)償各種失 真和頻率相關(guān)的衰減效應(yīng)。
[0054] 第Ξ，骨傳導(dǎo)耳機(jī)模型的參數(shù)會(huì)進(jìn)行自適應(yīng)的識(shí)別和計(jì)算。通過一個(gè)自適應(yīng)識(shí)別 算法，可W獲得更新數(shù)字預(yù)校正器的新參數(shù)，用于實(shí)時(shí)調(diào)整耳機(jī)補(bǔ)償衰減的參數(shù)。從本質(zhì)上 來(lái)說(shuō)，運(yùn)個(gè)自適應(yīng)識(shí)別算法是一種通用的在線優(yōu)化算法，但是，本實(shí)用新型不局限于某種特 定的優(yōu)化算法。
[0055] 第四，系統(tǒng)集成需要通過實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證功能，校準(zhǔn)獲得最初始的模型參數(shù)。通過W上 4步，本實(shí)用新型理論上可W將發(fā)射通道內(nèi)的非理想因素通過觀測(cè)反饋通道檢測(cè)到，并實(shí)時(shí) 地，自動(dòng)地進(jìn)行補(bǔ)償。運(yùn)些非理想因素包括：響度、頻率相關(guān)的音頻失真、電子器件失真、人 體骨骼和組織的自然區(qū)別、佩戴方式的松緊等。
[0056] 本實(shí)施例提出兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射通道的數(shù)字預(yù)校正功能。運(yùn)兩種方法分別是查 找表LUT和Volterra模型。前者實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，功能有限，適用于硬件計(jì)算資源有限的設(shè)計(jì);后者 功能強(qiáng)大，相對(duì)復(fù)雜，適用于功能要求高，硬件計(jì)算資源充足的設(shè)計(jì)。首先，查找表LUT是基 于復(fù)數(shù)查找表的方法。它包含衰減效應(yīng)的逆?zhèn)鬟f函數(shù)。運(yùn)種方法通過觀測(cè)反饋通道不間斷 的更新表格內(nèi)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的校正效果。查找表方法適用于骨傳導(dǎo)系統(tǒng)是數(shù)字音頻輸 入信號(hào)幅度的函數(shù)的情況，它忽略輸入音頻信號(hào)的相位信息。另外一種方法是Volterra模 型，它通過Volterra記憶多項(xiàng)式對(duì)骨傳導(dǎo)耳機(jī)進(jìn)行建模，并通過連續(xù)更新一些最關(guān)鍵的 Volterra系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)校正。運(yùn)種校正既可W通過乘法器直接實(shí)現(xiàn)，也可W通過一個(gè) 系數(shù)查找表間接的實(shí)現(xiàn)。運(yùn)個(gè)系數(shù)查找表和之前提到的查找表不同，因?yàn)樗膬?nèi)容是 Volterra模型的關(guān)鍵系數(shù)。本實(shí)用新型通過一個(gè)精簡(jiǎn)的Volterra記憶多項(xiàng)式可W實(shí)現(xiàn)一個(gè) 簡(jiǎn)化了的逆?zhèn)鬟f函數(shù)。盡管如此，本實(shí)用新型并不局限于上述兩種建模的方法，其它任何可 W對(duì)非線性系統(tǒng)建模的方法對(duì)于本實(shí)用新型均可W適用。
[0057] 首先介紹一個(gè)第一個(gè)查找表模型的技術(shù)實(shí)施，如圖3(a)-(b)所示。運(yùn)個(gè)復(fù)數(shù)查找 表結(jié)構(gòu)依賴于復(fù)數(shù)數(shù)字音頻輸入信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)校正的功能。在本實(shí)用新型中，因?yàn)楣?傳導(dǎo)耳機(jī)的特性可W認(rèn)為僅僅是數(shù)字音頻輸入信號(hào)幅度的函數(shù)，所W對(duì)骨傳導(dǎo)耳機(jī)中出現(xiàn) 的非線性現(xiàn)象(器件失真、骨骼衰減等)進(jìn)行校正，可W通過一維查找表進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。運(yùn)個(gè)一維 查找表可W通過有限數(shù)量的表格條目來(lái)近似骨傳導(dǎo)耳機(jī)非線性的逆函數(shù)。如圖3(a)-(b)所 示，因?yàn)樵谡駝?dòng)信號(hào)中，相位的干擾并不明顯，所W本實(shí)用新型并沒有通過兩個(gè)查找表對(duì)振 動(dòng)信號(hào)的幅度和相位分別進(jìn)行記錄，而是通過一個(gè)復(fù)數(shù)表格記錄幅度信息。運(yùn)個(gè)復(fù)數(shù)表格 可W通過比現(xiàn)有查找表更少的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的數(shù)字預(yù)校正。它利用數(shù)字音頻信號(hào)輸入 信號(hào)的功率R= I Iin+j . Qin I 2來(lái)指本實(shí)用新型查找表中唯一對(duì)應(yīng)數(shù)字預(yù)校正器的復(fù)數(shù)增益 GlUT(R)。運(yùn)個(gè)數(shù)字預(yù)校正器的復(fù)數(shù)增益GlUT(R)可W通過查找表對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)Vin=Iin+ j ·化η的地址來(lái)進(jìn)行確定。因此，數(shù)字預(yù)校正器的輸出為一個(gè)復(fù)數(shù)積:Vout = Vin · GlUT(R)。通 過觀測(cè)反饋通道提供的信息進(jìn)行模型預(yù)測(cè)，運(yùn)個(gè)Glut(R)的特性會(huì)隨著實(shí)時(shí)佩戴的非線性因 素而進(jìn)行不斷的調(diào)整，運(yùn)樣才保證了自適應(yīng)性的實(shí)現(xiàn)。因此，運(yùn)種方法可W大大地減小工程 實(shí)施中的復(fù)雜度和自適應(yīng)計(jì)算時(shí)間。由上圖可W看出，基于復(fù)數(shù)增益查找表的數(shù)字預(yù)校正 器實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字乘法器。在其進(jìn)行自適應(yīng)的過程中，它對(duì)于觀測(cè)反饋通道信號(hào)的相位 并不明顯。所W，在觀測(cè)反饋通道上并不需要相位調(diào)整電路來(lái)保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而，運(yùn)個(gè) 方法可W保證整個(gè)骨傳導(dǎo)耳機(jī)數(shù)字預(yù)校正系統(tǒng)的魯棒性(Robust)。另外，此方法中查找表 的大小和自適應(yīng)的速度成線性關(guān)系。如果要提高自適應(yīng)的響應(yīng)速度，就需要盡量減小查找 表中條目的數(shù)量。也就是說(shuō)，復(fù)數(shù)增益查找表的條目數(shù)量決定著數(shù)字預(yù)校正器可W對(duì)骨傳 導(dǎo)耳機(jī)非線性的逆函數(shù)進(jìn)行多么完美的跟蹤。復(fù)數(shù)增益查找表的條目數(shù)量決定著本實(shí)用新 型中骨傳導(dǎo)耳機(jī)的可W獲得的最大信噪比（SNR)能力。
[005引本實(shí)施例提出的第二種方法是通過Wiener或者Volterra模型對(duì)骨傳導(dǎo)耳機(jī)的非 線性特性進(jìn)行建模。其中Wiener模型可W看作是Volterra模型的一種簡(jiǎn)化模式。Wiener模 型包括一個(gè)線性的有限脈沖響應(yīng)(Finite Impulse Response,FIR)濾波器和一個(gè)無(wú)記憶非 線性查找表。模型參數(shù)估算對(duì)于Wiener模型來(lái)說(shuō)過于復(fù)雜，所W本實(shí)用新型推薦采用基于 精簡(jiǎn)的Volterra模型的記憶多項(xiàng)式來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。運(yùn)種精簡(jiǎn)通過對(duì)Volterra序列中對(duì) 角線項(xiàng)進(jìn)行置零處理獲得。運(yùn)種方法可W合理地折中軟件和硬件資源，有利于工程實(shí)施，采 用此記憶多項(xiàng)式技術(shù)的數(shù)字預(yù)校正器如下所示：
[0化9]
[0060] 運(yùn)里K表示骨傳導(dǎo)耳機(jī)的非線性階數(shù)；Q表示記憶多項(xiàng)式的記憶深度。通過公式 (1)，骨傳導(dǎo)耳機(jī)的非線性可W被建模為數(shù)字音頻輸入信號(hào)幅度1x1的函數(shù)，通過一個(gè)復(fù)數(shù) 多項(xiàng)式進(jìn)行表征。運(yùn)個(gè)復(fù)數(shù)多項(xiàng)式通過FIR濾波器結(jié)構(gòu)嘗試去匹配骨傳導(dǎo)耳機(jī)的非線性。運(yùn) 是一個(gè)純遞歸模型，因?yàn)檫\(yùn)個(gè)模型并沒有明確地嘗試對(duì)某種具體骨傳導(dǎo)耳機(jī)的非線性進(jìn)行 建模。
[0061] 為了減少數(shù)字預(yù)校正器的技術(shù)實(shí)施復(fù)雜性，同時(shí)保證性能達(dá)標(biāo)，僅保留記憶多項(xiàng) 式中的非線性奇次項(xiàng)可W降低整個(gè)數(shù)字預(yù)校正器40%電路復(fù)雜性。如果將復(fù)數(shù)查找表和基 于精簡(jiǎn)Volterra記憶多項(xiàng)式的技術(shù)實(shí)施進(jìn)行比較，其區(qū)別如表1所示。
[0062] 表1對(duì)比復(fù)數(shù)查找表和精簡(jiǎn)Volterra模型的記憶多項(xiàng)式實(shí)現(xiàn)的數(shù)字預(yù)校正器
[0063]
[0064] 在觀測(cè)反饋通道中，最重要的功能是對(duì)齊發(fā)射和反饋信號(hào)、進(jìn)行參數(shù)估算。只有精 確的完成運(yùn)兩個(gè)處理，才能保證數(shù)字預(yù)校正器系數(shù)自適應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的參數(shù)調(diào)整。其中參 數(shù)估算的目標(biāo)是選擇自適應(yīng)系數(shù)，運(yùn)樣骨傳導(dǎo)耳機(jī)傳導(dǎo)到聽覺神經(jīng)的信號(hào)就可W盡量接近 數(shù)字音頻輸入信號(hào)。但是，因?yàn)槿梭w骨骼和組織衰減是主要的問題，參數(shù)估算需要進(jìn)行對(duì)系 數(shù)進(jìn)行選擇來(lái)保證骨傳導(dǎo)系統(tǒng)能夠高保真的傳遞振動(dòng)信號(hào)到聽覺神經(jīng)。為了區(qū)分人體骨骼 和組織的衰減效應(yīng)和骨傳導(dǎo)耳機(jī)電路分別對(duì)非線性的貢獻(xiàn)，參數(shù)估算需要基于對(duì)齊的觀測(cè) 反饋信號(hào)來(lái)進(jìn)行。對(duì)齊信號(hào)的過程需要匹配信號(hào)的幅度、延時(shí)、相位波動(dòng)等參數(shù)。因此，數(shù)字 預(yù)校正器可W校正的非線性效應(yīng)是有針對(duì)性的。
[0065] 對(duì)于數(shù)字預(yù)校正器系數(shù)更新算法來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型不局限于具體的某個(gè)算法，選 擇可W根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行變化。例如:最小二乘估計(jì)化SE)，最小均方(LMS)，歸一化 的LMS(NLMS)，遞歸最小平方(化S)和基于化S的QR分解(QRD-化S)等。通常情況下，LSE方法 要求對(duì)數(shù)值矩陣求逆，需要大容量?jī)?nèi)存和強(qiáng)大的處理能力。然而，LMS能夠避免運(yùn)樣的矩陣 求逆運(yùn)算。RLS方法的優(yōu)點(diǎn)是它收斂速度比LMS和NLMS更快W便實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)系數(shù)的自適應(yīng)調(diào) 節(jié)。另一方面，上述算法的缺點(diǎn)是處理數(shù)值的穩(wěn)定性問題和入數(shù)據(jù)的相關(guān)矩陣進(jìn)行計(jì)算導(dǎo) 致大量計(jì)算資源的需求。其中，Q畑-RLS比上述算法更為健壯和穩(wěn)定，而且適合于硬件實(shí)現(xiàn)。
[0066] 在觀測(cè)反饋通道的技術(shù)實(shí)施上，有兩種方法來(lái)對(duì)參數(shù)進(jìn)行估算。第一種是間接學(xué) 習(xí)的架構(gòu)，如圖5所示。它通過兩個(gè)相同的精簡(jiǎn)Volterra模型記憶多項(xiàng)式來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)估算。 運(yùn)兩個(gè)記憶多項(xiàng)式一個(gè)位于發(fā)射通道上，另外一個(gè)位于觀測(cè)反饋通道上。如圖5所示，數(shù)字 預(yù)校正器的目標(biāo)是找到信號(hào)Z'（η)的變換來(lái)實(shí)現(xiàn)在聽覺神經(jīng)處產(chǎn)生高保真輸出y(n)的識(shí)別 子系統(tǒng)。通過隨機(jī)梯度自適應(yīng)機(jī)制，運(yùn)種方法可W跟蹤并識(shí)別骨傳導(dǎo)耳機(jī)振動(dòng)信號(hào)隨時(shí)間 變化的特征。運(yùn)個(gè)自適應(yīng)的過程包括兩個(gè)環(huán)節(jié):第一個(gè)環(huán)節(jié)是在初始化過程中，系統(tǒng)輸出信 號(hào)通過骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)進(jìn)行感知，記憶多項(xiàng)式的系數(shù)的適配過程通過離線的參數(shù)估算算法方 式實(shí)現(xiàn)。運(yùn)個(gè)過程是間接學(xué)習(xí)方式必要的初始化過程。一旦自適應(yīng)濾波器在最佳駐點(diǎn)被初 始化，本實(shí)用新型會(huì)通過一個(gè)隨機(jī)自適應(yīng)機(jī)制跟蹤骨傳導(dǎo)耳機(jī)的時(shí)變的非線性特性。在本 實(shí)用新型中，間接學(xué)習(xí)的方案需要數(shù)字預(yù)校正的兩個(gè)副本來(lái)創(chuàng)建耳機(jī)模型的逆函數(shù)。發(fā)射 通道數(shù)字校正器只有在算法收斂后，才會(huì)對(duì)其修正系數(shù)進(jìn)行更新。
[0067] 兩個(gè)數(shù)字預(yù)校正信號(hào)Z'（η)和z(n)進(jìn)行比較來(lái)產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)e(n)。運(yùn)個(gè)多項(xiàng) 式的系數(shù)通過使e(n)=0來(lái)計(jì)算獲得，運(yùn)樣可W實(shí)現(xiàn)y(n) = x(n)。運(yùn)個(gè)系數(shù)在觀測(cè)反饋通道 產(chǎn)生，并且用于發(fā)射通道的數(shù)字預(yù)校正器中，直到訓(xùn)練模塊進(jìn)行下一次的系數(shù)更新。
[0068] 數(shù)字預(yù)校正功能的初始化通過優(yōu)化濾波功能實(shí)現(xiàn)。具體過程是在數(shù)字預(yù)校正器中 進(jìn)行一個(gè)離線的計(jì)算獲得。自適應(yīng)濾波器系數(shù)估算可W視為一個(gè)線性優(yōu)化任務(wù)。任何通用 的參數(shù)估算算法，例如156、1115、化15、化5、91?0-化5和其它的都可^在本實(shí)用新型中進(jìn)行應(yīng) 用。值得注意的是，盡管上述的方法都是盡量去解決一個(gè)最優(yōu)化的問題，也就是線性參數(shù)估 算，但是運(yùn)些算法獲得的穩(wěn)定點(diǎn)可能都并不相同。運(yùn)是因?yàn)閷?duì)于不同算法的誤差標(biāo)準(zhǔn)是不 統(tǒng)一的。盡管出色的非線性補(bǔ)償效果可W通過間接學(xué)習(xí)的方法獲得，位于觀測(cè)反饋通道中 的數(shù)字訓(xùn)練校正器的運(yùn)種"轉(zhuǎn)譯"方法獲得更新系數(shù)的有效性通常是基于認(rèn)為非線性系統(tǒng) 級(jí)聯(lián)是可W交換的前提假設(shè)。而運(yùn)種方式，通常不是對(duì)于所有系統(tǒng)都適用。因此，本實(shí)用新 型還提出一種直接學(xué)習(xí)的方式用于獲得數(shù)字預(yù)校正器的系數(shù)更新，如圖6所示。運(yùn)種方法允 許數(shù)字預(yù)校正器的識(shí)別和自適應(yīng)過程僅僅依賴于骨傳導(dǎo)的模型，例如精簡(jiǎn)Volterra記憶多 項(xiàng)式模型。運(yùn)種非線性骨傳導(dǎo)系統(tǒng)的逆函數(shù)可W通過隨機(jī)梯度方法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的跟蹤獲 得，但是本實(shí)用新型并不局限于運(yùn)個(gè)隨機(jī)梯度方法進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0069] 如圖6所示，基于直接學(xué)習(xí)的數(shù)字預(yù)校正技術(shù)會(huì)對(duì)骨傳導(dǎo)系統(tǒng)的輸入和輸出進(jìn)行 比較，W產(chǎn)生更新的系數(shù)。當(dāng)參數(shù)估計(jì)算法收斂后，在數(shù)字預(yù)校正器的作用下，骨傳導(dǎo)耳機(jī) 的輸出就不再含有失真和響度損失。直接學(xué)習(xí)獲取自適應(yīng)更新系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)是只需要一個(gè)數(shù) 字校正器而不是像間接學(xué)習(xí)方式中的兩個(gè)。不過相同點(diǎn)是發(fā)射通路的數(shù)字校正系數(shù)只有在 算法收斂后才進(jìn)行系數(shù)的更新。值得注意的是，采用直接學(xué)習(xí)方式的骨傳導(dǎo)系統(tǒng)需要對(duì)的 輸出和輸入進(jìn)行比較。例如，一組數(shù)據(jù)[z(n)，y(n)]可W存儲(chǔ)在一個(gè)查找表(LUT)當(dāng)中。數(shù)字 訓(xùn)練校器會(huì)采用多項(xiàng)式對(duì)LUT中的數(shù)據(jù)曲線擬合估算系數(shù)來(lái)獲得骨傳導(dǎo)系統(tǒng)模型的逆函 數(shù)。它通過解最小二乘問題產(chǎn)生記憶多項(xiàng)式的系數(shù)。當(dāng)滿足條件y(n)=x(n)后，多項(xiàng)式系數(shù) 在算法收斂后變得穩(wěn)定。在觀測(cè)反饋通路中產(chǎn)生的系數(shù)會(huì)被用于發(fā)射通路中的數(shù)字預(yù)校正 器，直到由參數(shù)估計(jì)模塊的獲得下一個(gè)更新。其中，估計(jì)誤差表示所建立的骨傳導(dǎo)耳機(jī)模型 接近的真實(shí)骨傳導(dǎo)耳機(jī)行為的程度。
[0070] 實(shí)施例二：
[0071] 在所有骨傳導(dǎo)技術(shù)中，音頻是依靠振動(dòng)信號(hào)在骨骼（固體)傳遞實(shí)現(xiàn)的。也就是說(shuō) 只要在振動(dòng)方向上接觸到的固體，都可W傳遞聲音。所W，在骨傳導(dǎo)耳機(jī)設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)?固定骨傳導(dǎo)振子的結(jié)構(gòu)采用固體構(gòu)成，所W其也會(huì)傳遞振動(dòng)，甚至帶動(dòng)周圍的空氣產(chǎn)生次 生的振動(dòng)，最終造成漏音現(xiàn)象。所W，很多現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為漏音是骨傳導(dǎo)的很難避免的和解決 的一個(gè)難題?，F(xiàn)有技術(shù)一直致力于優(yōu)化骨傳導(dǎo)振動(dòng)的產(chǎn)生，控制和消除的研究。可是，所有 的固體振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生聲音，如果沒有振動(dòng)就不會(huì)有聲音的傳導(dǎo)，骨傳導(dǎo)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因 此，本實(shí)用新型針對(duì)骨傳導(dǎo)振子的固有特性進(jìn)行了創(chuàng)新，提出了一種將振動(dòng)對(duì)減到最小的 方法，運(yùn)種止振技術(shù)能夠完全的消除骨傳導(dǎo)耳機(jī)漏音的問題。通常骨傳導(dǎo)振子的振動(dòng)是軸 向的。也就是說(shuō)軸屯、的方向上的振動(dòng)信號(hào)占據(jù)主導(dǎo)，與軸屯、正交方向上振動(dòng)較弱。所W本實(shí) 用新型集中對(duì)軸屯、方向上，非接觸皮膚側(cè)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行止振，來(lái)實(shí)現(xiàn)止振消除漏音的問 題。因?yàn)榉禽S向上的振動(dòng)對(duì)于漏音的貢獻(xiàn)較小，所W忽略其影響。
[0072] 本實(shí)用新型中止振技術(shù)的核屯、是通過金屬層和半固體相結(jié)合來(lái)消除干擾性振動(dòng) (導(dǎo)致骨傳導(dǎo)耳機(jī)漏音的振動(dòng)）。因?yàn)槟承┨囟ǖ陌牍腆w具有良好的止振性能，通過其結(jié)合 良好的振動(dòng)傳導(dǎo)金屬介質(zhì)，來(lái)進(jìn)行對(duì)骨傳導(dǎo)振子的隔離來(lái)進(jìn)行止振。本實(shí)用新型中復(fù)合止 振層是高密度的阻尼橡膠層，表面附著侶錐構(gòu)成，可W復(fù)合層進(jìn)行疊加，疊加數(shù)量根據(jù)其抑 制骨傳導(dǎo)漏音的效果決定，具備阻隔，吸收噪聲的作用。在復(fù)合層外側(cè)還可W有一層橡塑材 質(zhì)的吸音棉層，氣泡閉孔設(shè)計(jì)，主要用于吸收漏音。疊加次序?yàn)?，?fù)合層緊貼骨傳導(dǎo)振子，吸 音棉層緊貼復(fù)合層。如圖7所示，本實(shí)用新型通過復(fù)合層和吸音棉對(duì)漏音振動(dòng)進(jìn)行阻尼止 振。也就是固體振動(dòng)時(shí)，使固體振動(dòng)的能量盡可能多地耗散在阻尼層中的方法。阻尼是指阻 礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、并把運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能或其他可W耗散能量的一種作用。阻尼可W 減小機(jī)械結(jié)構(gòu)的共振振幅，減少因機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的聲福射，降低骨傳導(dǎo)耳機(jī)漏音。骨傳導(dǎo) 耳機(jī)工作時(shí)，對(duì)于漏音信號(hào)，當(dāng)沿骨傳導(dǎo)振子重屯、軸方向?qū)饘賯鲗?dǎo)層裝置進(jìn)行碰撞會(huì)產(chǎn) 生一定頻率的振動(dòng)，因?yàn)榻饘偈橇己玫恼駝?dòng)傳導(dǎo)介質(zhì)，會(huì)把軸向的振動(dòng)信號(hào)盡量均勻的分 布到其面積上，所W單位面積上的振動(dòng)信號(hào)相當(dāng)于被平均化而減小，但是并沒有被吸收。與 此同時(shí)，金屬層和半固體層緊密貼合，金屬層一面上的振動(dòng)信號(hào)會(huì)均勻地傳導(dǎo)到半固體層 上，如果金屬和半固體構(gòu)成的復(fù)合層沒有外力作用，骨傳導(dǎo)振子激發(fā)的振動(dòng)將逐步衰減，衰 減的速度取決于半固體材料的減幅，根據(jù)牛頓定律將得到下面公式：
[0073] 質(zhì)量+阻力+彈力=0;(1)
[0074] 若忽略減幅不計(jì)，可W得到半固體層的固有頻率如下：
[0075]
[0076] 其中，fo表示半固體層的固有頻率;C表示半固體層的彈黃剛度;Μ表示半固體層質(zhì) 量。當(dāng)振動(dòng)的碰撞力遠(yuǎn)離重屯、，半固體層會(huì)在Ξ個(gè)軸中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，各自的角頻率為：
[0077]
[0078] 其中，ω〇表示角頻率;Cv表示扭轉(zhuǎn)剛度;J表示慣量。
[0079] 本實(shí)用新型中的半固體層在正常情況下具有將逐漸增強(qiáng)的共振減小到一定水平 的特性，半固體層的隔離止振效率等于激振頻率/固有頻率即：口 = ^當(dāng)77 >λ/?時(shí)，激振力 將減少而且遠(yuǎn)不等于固有頻率，半固體層將起到隔離振動(dòng)的效果，當(dāng)η=3時(shí)，半固體層的止 振效果將達(dá)到80%，也就是說(shuō)僅有20%的激振振動(dòng)在被傳導(dǎo)。因此，本實(shí)用新型中的半固體 層可W代替現(xiàn)有技術(shù)中的金屬?gòu)楛S起到消振，吸振作用。其主要的性能要求在靜剛度、動(dòng)剛 度、耐久性能上。本實(shí)用新型中的半固體層是介于固體和液體之間的粘稠物質(zhì)，其具備W下 特點(diǎn)：
[0080] (1)由多種材料組合而成，同一種形狀通過材料調(diào)整可W擁有不同的性能。
[0081] (2)半固體層內(nèi)部分子之間的摩擦使它擁有一定的阻尼性能，即運(yùn)動(dòng)的滯后性(受 力過程中半固體層的變形滯后于半固體層的應(yīng)力）。
[0082] (3)半固體層在壓縮、剪切、拉伸過程中都會(huì)產(chǎn)生不同的彈性系數(shù)。
[0083] 本實(shí)用新型中半固體層的材料構(gòu)成為橡膠。因?yàn)楣莻鲗?dǎo)耳機(jī)防漏音對(duì)阻尼性要求 大，所W，具備較好阻尼性能的下基橡膠（IIR)材料為最優(yōu)的半固體材料。它可W緩解漏音 振動(dòng)分散下來(lái)的力，而且不會(huì)產(chǎn)生較大內(nèi)聚力。但是本實(shí)用新型不局限于下基橡膠（IIR)材 質(zhì)，其它可用的橡膠為天然橡膠(聚異戊二締，NR)，下苯橡膠(SBR)，順下橡膠(BR)，氯下橡 膠(CR)，異戊橡膠（IR)，Τ晴橡膠(NBR)，乙丙橡膠化PDM)，氨化下晴橡膠化NBR)等。
[0084] 而本實(shí)用新型中除了半固體層，還引入了金屬層的概念，它與半固體層相結(jié)合可 W實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)合層，運(yùn)個(gè)復(fù)合層作為基本的止振防漏音單元，可W通過多個(gè)復(fù)合層疊加的 方式來(lái)實(shí)現(xiàn)防漏音的消除。金屬層為侶錐或者銅錐，但是并不局限于運(yùn)兩種金屬。而且，運(yùn) 個(gè)復(fù)合層既可W設(shè)計(jì)放置在骨傳導(dǎo)振子內(nèi)部，也可W設(shè)置在骨傳導(dǎo)外側(cè)。所W，本實(shí)用新型 至少1個(gè)復(fù)合層在骨傳導(dǎo)振子內(nèi)部或外部進(jìn)行軸向止振的操作?？偟膩?lái)說(shuō)，運(yùn)個(gè)復(fù)合層防止 骨傳導(dǎo)漏音的原理如下：
[0085] (1)均勻化振動(dòng):通過金屬層運(yùn)個(gè)良好的振動(dòng)傳導(dǎo)介質(zhì)，可W把原來(lái)軸向高強(qiáng)度振 動(dòng)信號(hào)均勻地分布在一個(gè)更大的面積上，所W單位面積的振動(dòng)信號(hào)實(shí)際上是減小的。
[0086] (2)吸收振動(dòng):本實(shí)用新型的復(fù)合層可W用于骨傳導(dǎo)振子內(nèi)部振動(dòng)元件和外殼的 連接，可稱為內(nèi)部復(fù)合層。此狀態(tài)下內(nèi)部振動(dòng)元件是振動(dòng)源，內(nèi)部復(fù)合層的作用是吸收其在 軸向上貼合外殼時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，避免將漏音傳遞到骨傳導(dǎo)振子的外部，同時(shí)也會(huì)略微減少 內(nèi)部振動(dòng)元件自身的振動(dòng)，內(nèi)部復(fù)合層的外徑小于骨傳導(dǎo)振子的外徑。
[0087] (3)消減振動(dòng):本實(shí)用新型的復(fù)合層也可W用于骨傳導(dǎo)振子與耳機(jī)框架之間的連 接，可W稱為外部復(fù)合層，此狀態(tài)下整個(gè)骨傳導(dǎo)振子是振動(dòng)源，外部復(fù)合層的作用是將骨傳 導(dǎo)振子與耳機(jī)框架產(chǎn)生的振動(dòng)通過高阻尼作用迅速消減，防止振動(dòng)通過耳機(jī)框架振動(dòng)空氣 產(chǎn)生漏音。外部復(fù)合層的外徑大于等于骨傳導(dǎo)振子的外徑。
[0088] 實(shí)施例
[0089] 在現(xiàn)有技術(shù)中，所有的后掛式骨傳導(dǎo)耳機(jī)框架都需要緊緊的貼在人體骨骼和組織 上面，并形成一定的壓迫力，來(lái)保證骨傳導(dǎo)振子能夠有效的通過振動(dòng)傳遞音頻信號(hào)。但是， 運(yùn)種結(jié)構(gòu)有一個(gè)很明顯的缺陷，那就是，緊密貼合的耳機(jī)框架會(huì)和佩戴眼鏡的用戶的眼鏡 架形成嚴(yán)重的沖突。骨傳導(dǎo)耳機(jī)已經(jīng)占據(jù)了眼鏡架所在的空間，尤其是眼鏡腿需要的空間。 通常導(dǎo)致佩戴眼鏡的用戶想要佩戴現(xiàn)有技術(shù)骨傳導(dǎo)耳機(jī)造成嚴(yán)重的不方便?；蛘呤枪莻鲗?dǎo) 耳機(jī)佩戴不合理導(dǎo)致耳機(jī)用戶體驗(yàn)差，或者是眼鏡佩戴不合理，可能給用戶使用二者同時(shí) 帶來(lái)脫落的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是佩戴眼鏡和耳機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的情況，兩者都不能牢固固定，可能會(huì)帶 來(lái)安全的風(fēng)險(xiǎn)。
[0090] 本實(shí)用新型通過3D聘翼式(Gull Wing)骨傳導(dǎo)耳機(jī)框架實(shí)現(xiàn)了舒適的佩戴方式， 尤其是對(duì)于佩戴眼鏡的用戶，本實(shí)用新型的耳機(jī)可W通過特定的眼鏡腿避讓區(qū)域避免耳機(jī) 框架和眼鏡腿的沖突，如圖8所示。傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的骨傳導(dǎo)耳機(jī)框架都是緊貼用戶煩骨的， 并且形成一定的壓迫力，運(yùn)樣才能保證骨傳導(dǎo)振子緊緊的貼在人體骨骼和組織上有效的傳 遞音頻。因?yàn)楸緦?shí)用新型中前一部分提出了一種基于數(shù)字預(yù)校正器對(duì)響度，失真，佩戴松緊 進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，所W本實(shí)用新型的骨傳導(dǎo)耳機(jī)結(jié)構(gòu)可W和現(xiàn)有技術(shù)明顯的區(qū)分開來(lái)。本 實(shí)用新型不需要耳機(jī)框架緊緊的帖在人體骨骼和組織上，而是提供給眼鏡架一個(gè)避讓區(qū) 域，所W本實(shí)用新型的耳機(jī)框架采用開放、寬松的設(shè)計(jì)，其形狀像海聘的翅膀一樣向兩側(cè)展 開。運(yùn)樣，一來(lái)可W使用戶佩戴更加舒適，沒有框架壓迫頭煩，二是避免了眼鏡腿和耳機(jī)框 架的沖突，佩戴更加安全，牢固，如圖9所示。
[0091] 實(shí)施例四：
[0092] 因?yàn)楸緦?shí)用新型基于3D聘翼式結(jié)構(gòu)的耳機(jī)框架并且能夠通過數(shù)字預(yù)校正器解放 骨傳導(dǎo)耳機(jī)架，實(shí)現(xiàn)了寬松佩戴方式。所W，本實(shí)用新型中的3D聘翼式結(jié)構(gòu)有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn) 就是可W通過3D空間位移實(shí)現(xiàn)骨傳導(dǎo)耳機(jī)封閉外耳道，避免環(huán)境噪聲干擾的功能，如圖10 所示。運(yùn)在現(xiàn)有技術(shù)中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗鼈儾痪邆?D聘翼式框架和數(shù)字預(yù)校正器運(yùn)兩 個(gè)前提。另外，要實(shí)現(xiàn)封閉外耳道，骨傳導(dǎo)振子的大小需要嚴(yán)格選擇，既能封閉外耳道，又能 根據(jù)耳廓的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單的固定作用，經(jīng)過研究人體結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型提出13mm的圓形骨 傳導(dǎo)振子用于本實(shí)用新型中封閉外耳道最優(yōu)。所Wl3mm，圓形骨傳導(dǎo)振子，也是本實(shí)用新型 中能否實(shí)現(xiàn)吵雜環(huán)境抗干擾的重要參數(shù)。本實(shí)用新型如何從正常佩戴轉(zhuǎn)換為封閉耳道佩 戴，佩戴方式如圖10。
[0093] 實(shí)施例五：
[0094] 本實(shí)用新型解決了骨傳導(dǎo)傳遞通道中斷時(shí)，大量能量損耗的問題。本實(shí)用新型自 動(dòng)檢測(cè)骨骼或者人體組織接觸，一旦檢測(cè)到?jīng)]有接觸骨骼或者人體組織，則將骨傳導(dǎo)耳機(jī) 懸掛起來(lái)，防止骨傳導(dǎo)耳機(jī)較大的功率的振動(dòng)在沒有接觸到用戶時(shí)，造成功率的浪費(fèi)，通信 的終端音樂暫停，通話保持狀態(tài)。本實(shí)用新型通過新型的人體傳感器，對(duì)骨傳導(dǎo)耳機(jī)進(jìn)行控 審IJ，實(shí)現(xiàn)了其功耗的大大降低。
[00M]本實(shí)用新型在接觸皮膚區(qū)域具有皮膚傳感器，骨傳導(dǎo)耳機(jī)結(jié)構(gòu)及皮膚傳感器開關(guān) 位置示意圖如圖11所示。當(dāng)用戶把骨傳導(dǎo)耳機(jī)從頭上取下來(lái)的時(shí)候，皮膚傳感器感應(yīng)到皮 膚接觸狀況的變化的它就會(huì)自動(dòng)暫停音樂，并且通過主板上的微處理器使整個(gè)骨傳導(dǎo)耳機(jī) 進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。當(dāng)用戶再將其戴上又會(huì)繼續(xù)播放，并且恢復(fù)全功能模式。如此一來(lái)， 當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)有人在跟他說(shuō)話或是著急收起骨傳導(dǎo)耳機(jī)的時(shí)候，只要把耳機(jī)取下就可W 了， 節(jié)省了操作動(dòng)作，還不用擔(dān)屯、音樂會(huì)繼續(xù)播放，最重要的是能夠使原本比較耗電的骨傳導(dǎo) 耳機(jī)進(jìn)入省電休眠模式。皮膚傳感器和骨傳導(dǎo)振子并聯(lián)，并且在一個(gè)接觸平面上，運(yùn)個(gè)皮膚 傳感器保證骨傳導(dǎo)振子離開皮膚，其也離開皮膚。骨傳導(dǎo)振子接觸皮膚，其也接觸皮膚。皮 膚傳感器實(shí)際上是檢測(cè)骨傳導(dǎo)振子是否貼合皮膚的開關(guān)信號(hào)傳感器。本實(shí)用新型中皮膚傳 感器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)不局限于一種，可W使用的技術(shù)有，分布電容傳感器，皮膚電效應(yīng)傳感器 等。本實(shí)用新型中皮膚傳感器可W和壓力傳感器相結(jié)合對(duì)用戶是否取下骨傳導(dǎo)耳機(jī)進(jìn)行檢 。檢測(cè)的流程如圖12所示。
[0096] 如圖13所示，數(shù)字信號(hào)處理和發(fā)射單元包括無(wú)線連接的收發(fā)器(TRX)，例如藍(lán)牙， 無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)，紫蜂(Zigbee)標(biāo)準(zhǔn)，LoPAN或者其它無(wú)線通信方式;至少一個(gè)無(wú)線天線， 音頻處理包括編碼器和解碼器(編解碼器），音頻驅(qū)動(dòng)放大器，W驅(qū)動(dòng)所述骨傳導(dǎo)振子，基帶 數(shù)字信號(hào)處理(DSP)，用于增強(qiáng)的性能，例如噪聲消除，信號(hào)特性和質(zhì)量控制等，微處理器單 元(MCU)作為主控用于計(jì)算和控制其外圍模塊，存儲(chǔ)器單元包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)存 取存儲(chǔ)器(RAM)，可充電電池被連接到上述的電路主板。
[0097] 實(shí)施例六：
[0098] 本實(shí)用新型不局限于無(wú)線通信方式實(shí)現(xiàn)骨傳導(dǎo)耳機(jī)的功能，除此之外，有線方式 也同樣適用于本實(shí)用新型。本實(shí)用新型有線技術(shù)實(shí)施方式不需要電池，無(wú)線通信單元，天 線，如圖14所示。運(yùn)樣的好處是（1)大大精簡(jiǎn)電路復(fù)雜度，減少了生產(chǎn)制造工序，降低了生產(chǎn) 制造成本；（2)用戶不必?fù)?dān)屯、藍(lán)牙骨傳導(dǎo)耳機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用后電量不足導(dǎo)致無(wú)法使用。有線技 術(shù)實(shí)施本身不需要電池供電。其電源供應(yīng)來(lái)自其連接的外部設(shè)備，例如個(gè)人電腦(PC)、移動(dòng) 設(shè)備。
[0099] 本實(shí)用新型提出的有源有線骨傳導(dǎo)耳機(jī)由W下幾個(gè)部分組成：3D聘翼式耳機(jī)本 體，數(shù)字預(yù)校正器主板，左右聲道音頻線，骨傳導(dǎo)振子，海綿套，漏音緩沖器，至少1個(gè)骨傳導(dǎo) 麥克風(fēng)，骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板，USB 0TG供電接口，3.5mm音頻接口，USB 0TG轉(zhuǎn)換器組成。 耳機(jī)本體內(nèi)側(cè)兩端固定骨傳導(dǎo)振子。與無(wú)線技術(shù)實(shí)施不同的是，有線技術(shù)實(shí)施中沒有電路 主板和電池從而節(jié)約了成本。兩個(gè)骨傳導(dǎo)振子通過左右聲道音頻線連接到骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng) 器主板。運(yùn)個(gè)線控驅(qū)動(dòng)器主板實(shí)際上是一個(gè)精簡(jiǎn)版本的電路主板，僅保留一個(gè)骨傳導(dǎo)驅(qū)動(dòng) 放大器、音量控制按鍵和至少1個(gè)氣傳導(dǎo)麥克風(fēng)構(gòu)成的拾音器。線控驅(qū)動(dòng)器主板的音頻輸入 端口連接一條音頻線，末端是一個(gè)通用的3.5mm音頻連接器公頭(AV化ck)。線控驅(qū)動(dòng)器主 板的供電端口連接一條USB線，末端是一個(gè)通用的USB Type-A型公頭連接器。USB Type-A型 公頭連接器可W通過USB 0TG轉(zhuǎn)換器將Type-A型接口轉(zhuǎn)換為其它任意可W支持類型連接器 形式，例如MicroUSB連接器，蘋果手機(jī)數(shù)據(jù)連接器等。在電氣連接性滿足條件的情況下，USB 0TG轉(zhuǎn)化器不局限于某種特定的接口形式。
[0100] 在使用時(shí)，需要連接設(shè)備提供一個(gè)3.5mm音頻連接器母頭和一個(gè)能夠支持0TG，提 供3.3V或5V供電的數(shù)據(jù)接口連接器母頭。本實(shí)用新型有線技術(shù)實(shí)施，通過3.5mm音頻連接、 USB 0TG連接器和轉(zhuǎn)換器與設(shè)備相連接，分別對(duì)音頻和供電進(jìn)行傳輸，將設(shè)備輸出的音頻信 號(hào)和供電作為骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板的輸入，線控驅(qū)動(dòng)器對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行放大后，達(dá)到骨 傳導(dǎo)振子可W接受的信號(hào)功率水平，直接通過左右聲道音頻線，分別驅(qū)動(dòng)骨傳導(dǎo)振子傳導(dǎo) 音頻到達(dá)聽覺神經(jīng)。
[0101] W上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限 于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可W對(duì)本實(shí)用新型的技 術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，運(yùn)些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0102] 另外需要說(shuō)明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可W通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各 種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
[0103] 此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可W進(jìn)行任意組合，只要其不違 背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種骨傳導(dǎo)耳機(jī)，其特征在于:所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)包括耳機(jī)本體，所述耳機(jī)本體上設(shè)置 有人體骨骼和組織模型建模模塊和數(shù)字預(yù)校正器，所述人體骨骼和組織模型建模模塊實(shí)時(shí) 檢測(cè)不同用戶的人體骨骼和組織的衰減效應(yīng)信息，提供所述衰減效應(yīng)信息參數(shù)至所述數(shù)字 預(yù)校正器，所述數(shù)字預(yù)校正器獲取輸入的音頻信號(hào)，基于所述衰減效應(yīng)信息對(duì)所述音頻信 號(hào)進(jìn)行數(shù)字預(yù)校正處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨傳導(dǎo)耳機(jī)，其特征在于:所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)還包括延時(shí)估算單 元、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、第一低通濾波器、第二低通濾波器、音頻放大器、音頻驅(qū) 動(dòng)放大器、至少一個(gè)骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)和至少一個(gè)骨傳導(dǎo)振子，其中，所述延時(shí)估算單元、所述 數(shù)模轉(zhuǎn)換器、所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、所述第一低通濾波器、所述第二低通濾波器、所述音頻 放大器、所述音頻驅(qū)動(dòng)放大器設(shè)置在所述耳機(jī)本體上，所述至少一個(gè)骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)，所述音 頻放大器，所述第一低通濾波器，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述人體骨骼和組織模型建模模 塊，所述數(shù)字預(yù)校正器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述第二低通濾波器，所述音頻驅(qū)動(dòng)放大器，所述 至少一個(gè)骨傳導(dǎo)振子依次連接，所述延時(shí)估算單元分別與所述數(shù)字預(yù)校正器以及所述人體 骨骼和組織模型建模模塊相連接;音頻輸入信號(hào)通過所述數(shù)字預(yù)校正器進(jìn)行數(shù)字預(yù)校正操 作，所述操作按照與衰減效應(yīng)相反的特性，對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行校正，經(jīng)過校正的音頻信 號(hào)通過所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬的音頻信號(hào)，通過所述第二低通濾波器和所述音頻驅(qū)動(dòng) 放大器的處理后達(dá)到可直接驅(qū)動(dòng)骨傳導(dǎo)振子的功率水平，所述骨傳導(dǎo)振子將驅(qū)動(dòng)放大后的 音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)形式的音頻信號(hào)，通過人體骨骼和組織中傳導(dǎo)至聽覺神經(jīng)，而被用戶 感知，所述骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)偵測(cè)所述振動(dòng)形式的信號(hào)，經(jīng)過所述音頻放大器，所述第一低通濾 波器以及所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器后形成音頻反饋信號(hào)，所述延時(shí)估算單元基于從所述數(shù)字預(yù) 校正器輸出的預(yù)校正信號(hào)直接生成延時(shí)系數(shù)或者基于從所述數(shù)字預(yù)校正器輸出的預(yù)校正 信號(hào)以及所述音頻反饋信號(hào)生成延時(shí)系數(shù)并輸入至所述人體骨骼和組織模型建模模塊，所 述人體骨骼和組織模型建模模塊根據(jù)所述延時(shí)系數(shù)實(shí)時(shí)更新所述衰減效應(yīng)信息。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的骨傳導(dǎo)耳機(jī)，其特征在于:所述數(shù)字預(yù)校正器基于復(fù)數(shù)查找表 LUT或者基于Volterra模型；對(duì)于復(fù)數(shù)查找表LUT，適于所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)的傳輸系統(tǒng)是數(shù)字 音頻輸入信號(hào)幅度的函數(shù)的情況，忽略輸入音頻信號(hào)的相位信息，根據(jù)觀測(cè)反饋通道不間 斷的更新表格內(nèi)的數(shù)據(jù)從而進(jìn)行自適應(yīng)數(shù)字預(yù)校正;對(duì)于Volterra模型，通過Volterra記 憶多項(xiàng)式對(duì)骨傳導(dǎo)耳機(jī)進(jìn)行建模，并通過連續(xù)更新關(guān)鍵的Volterra系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)的數(shù)字 預(yù)校正，其通過乘法器直接實(shí)現(xiàn)或者通過一個(gè)系數(shù)查找表間接實(shí)現(xiàn)，所述系數(shù)查找表包含 Vo 1 terra模型的關(guān)鍵系數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的骨傳導(dǎo)耳機(jī)，其特征在于:所述骨傳導(dǎo)振子為直徑為13mm 的圓形器件，對(duì)其振動(dòng)軸心方向上非接觸皮膚側(cè)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行止振，所述骨傳導(dǎo)振子包 括塑料外殼，金屬傳導(dǎo)層，內(nèi)部復(fù)合層以及復(fù)合止振層;所述塑料外殼內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)部振子 元件，所述內(nèi)部振子元件的一側(cè)設(shè)置有所述金屬傳導(dǎo)層，所述內(nèi)部振子元件的另一側(cè)設(shè)置 有所述內(nèi)部復(fù)合層，所述內(nèi)部復(fù)合層包括內(nèi)部半金屬層和內(nèi)部半固體層;所述內(nèi)部半固體 層的外側(cè)設(shè)置有復(fù)合止振層，所述復(fù)合止振層的一側(cè)設(shè)置有吸音棉層;所述復(fù)合止振層緊 貼所述內(nèi)部半固體層，所述吸音棉層緊貼所述復(fù)合止振層。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的骨傳導(dǎo)耳機(jī)，其特征在于，所述復(fù)合止振層包括第一外部半金 屬層、第一外部半固體層、第二外部半金屬層，第二外部半固體層和吸音棉層;所述吸音棉 層為橡塑材質(zhì)，采用氣泡閉孔設(shè)計(jì);所述半固體層的材料為丁基橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、 順丁橡膠、氯丁橡膠、異戊橡膠、丁晴橡膠、乙丙橡膠或氫化丁晴橡膠;所述半金屬層為鋁箱 或者銅箱。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的骨傳導(dǎo)耳機(jī)，其特征在于:骨傳導(dǎo)耳機(jī)對(duì)所述骨傳導(dǎo)振子的位 置進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，使其在耳前顳骨處振動(dòng)，或者在外耳廓振動(dòng)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨傳導(dǎo)耳機(jī)，其特征在于:所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)的框架為3D鷗翼式 框架。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨傳導(dǎo)耳機(jī)，其特征在于:所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)在接觸皮膚區(qū)域具 有皮膚傳感器和微處理器，當(dāng)用戶將骨傳導(dǎo)耳機(jī)從頭上取下時(shí)，所述皮膚傳感器感應(yīng)到皮 膚接觸狀況的變化從而暫停當(dāng)前音頻信號(hào)的播放，并且通過所述微處理器使整個(gè)骨傳導(dǎo)耳 機(jī)進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)；當(dāng)用戶再次將所述耳機(jī)戴上時(shí)，所述皮膚傳感器感應(yīng)到皮膚接觸 狀況的變化從而繼續(xù)當(dāng)前音頻信號(hào)的播放，通過所述微處理器恢復(fù)全功能模式。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨傳導(dǎo)耳機(jī)，其特征在于:所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)還包括無(wú)線通信和 音頻編解碼單元，所述無(wú)線通信采用藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)WLAN，紫蜂Zigbee標(biāo)準(zhǔn)，LoPAN中的一 種或幾種;所述無(wú)線通信和音頻編解碼單元包括至少一個(gè)無(wú)線天線，音頻編解碼器，基帶數(shù) 字信號(hào)處理器DSP，微處理器單元MCU以及存儲(chǔ)器單元。10. -種基于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)的音頻播放裝置，其特征在于:所述 音頻播放裝置為省略電池的有線連接方式，包括骨傳導(dǎo)耳機(jī)本體，吸音棉層，海綿套，漏音 緩沖器，至少1個(gè)氣傳導(dǎo)麥克風(fēng)，至少1個(gè)骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)，骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板，USB供電接 口，音頻接口；其中所述耳機(jī)本體內(nèi)側(cè)兩端固定所述骨傳導(dǎo)振子，兩個(gè)所述骨傳導(dǎo)振子通過 左右聲道音頻線連接到所述骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板;所述骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板上設(shè)置有 骨傳導(dǎo)驅(qū)動(dòng)放大器、音量控制按鍵和至少1個(gè)氣傳導(dǎo)麥克風(fēng);所述骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器主板的 音頻輸入端口連接一條音頻線，所述音頻線末端為通用音頻接口，所述骨傳導(dǎo)線控驅(qū)動(dòng)器 主板的所述USB供電端口連接一條USB線，所述USB線的末端是一個(gè)通用USB連接器。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的音頻播放裝置，其特征在于:所述音頻接口為3.5mm音頻連 接器公頭，所述USB供電端口為通用的USB Type A型公頭，所述USB Type A型公頭連接器通 過USB 0TG轉(zhuǎn)換器連接。
【文檔編號(hào)】H04R1/10GK205430549SQ201620076826
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日
【發(fā)明人】王澤玲
【申請(qǐng)人】王澤玲