CN101790125A - 使用话筒和相关动作探测耳机的位置改变 - Google Patents

使用话筒和相关动作探测耳机的位置改变 Download PDF

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Abstract

本发明使用话筒和相关动作探测耳机的位置改变。一种系统，能探测由使用者戴着的耳机的位置改变并且改变连接到耳机的主机的工作模式。在耳机内有探测由耳机的位置改变而造成的压力改变的压力换能器。所述信令机构响应于来自压力换能器表示探测到压力改变的信号，将位置改变探测信号发送到所述主机。

Description

使用话筒和相关动作探测耳机的位置改变
技术领域
本发明主要涉及耳机。更具体地，本发明涉及检测由使用者戴着的耳机的位置改变(reposition)。
背景技术
耳机(也被称作耳塞或者头戴式听筒)被广泛地用于收听音频源以供娱乐。耳机包括能够保持在使用者的耳朵附近的接收器(小扬声器)，其中接收器将电信号转换为声音。耳机可以连接到存在于固定设备(诸如CD播放器或DVD播放器、家庭影院、个人电脑等)或便携装置(例如数字音频播放器、MP3播放器、移动电话、个人数字助理等)中的音频源(诸如音频放大器或者媒体播放器)。
耳机可以与话筒结合或集成为一体，来形成被用于经由主机装置的双工通信的头戴式受话器，其中主机装置诸如便携式电话或者执行IP(互联网协议)语音(voice over IP)软件的桌面型或膝上型电脑。头戴式耳机可以通过有线连接或无线链路与主机装置通信。
发明内容
本文中描述了一种用于探测耳机的位置改变的方法和系统。该系统包括连接到主机的耳机组件(耳机)。压力换能器在耳机内，压力换能器探测由耳机相对于使用者的耳朵位置改变造成的压力改变。在探测到压力改变时，压力换能器将信号传递到也位于主机外的信令机构中。信令机构响应于来自压力换能器的信号，将位置改变探测信号发送到主机。在传递到主机时，位置改变探测信号可以叠加在话筒输出音频信号上。
在接收到位置改变探测信号时，主机改变其工作模式，在一个情景下，主机可以包括连接到耳机并且通过耳机播放音乐的媒体播放器。当位置改变探测信号表示耳机从使用者的耳朵移除时，播放器暂停音乐播放。当位置改变探测信号表示耳机已经被重新插入使用者的耳朵或者说“在耳朵处”时，媒体播放器可以自动地恢复音乐播放。在另一个情景下，主机可以包括电话模块，其中，当位置改变探测信号表示耳机从使用者的耳朵移除时，电话模块自动地转换为免提电话模式。当位置改变探测信号表示耳机已经恢复到其在耳朵处的位置时，电话模块可以转换回接收器模式(头戴式受话器模式)。应该理解，与主机的不同工作模式有关的其他情景也可以采用位置改变探测信号。
附图说明
在附图的图形中通过示例的方式，而不是通过限制的方式示出实施例，其中相似的附图标记表示相似的元件。应该注意到本公开中所指的“实施例”或“一个实施例”并不一定指同一实施例，这种引用表示至少一个实施例。
图1示出了与主机通过电线通信的耳机组件的一个实施例。
图2示出了主机的I/O端口的实施例，通过该I/O端口可以在主机与耳机组件之间建立有线连接。
图3示出了作为有线头戴式受话器组件的一部分的信令模块的实施例。
图4示出了使用无线连接与主机通信的耳机组件的另一个实施例。
图5示出了根据本发明的一个实施例探测耳机的位置改变的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了耳机组件100和有线头戴式耳机101的实施例，其中有线头戴式耳机101连接到包括信号源(诸如媒体播放器121)的主机120。在此示例中，耳机组件100包括一对保持在使用者的耳朵附近的听筒110。听筒110可以保持在耳朵内(诸如耳塞或入耳式耳机)，或者在耳朵外侧但是靠近耳朵。当被放置在耳朵中时，听筒110可以位于耳道外侧，或者在耳道内部并完全或部分地封住耳道。在图1中示出的实施例中，听筒110通过电线(或者电缆)连接到主机120。电线将表示声音的电信号(音频信号)传送到听筒110中。电线的一端具有插入主机120的匹配插孔125中的插头(未示出)。每个听筒110都包括用于将电信号转换为由使用者听到的声音的耳机接收器113(也可以称作耳机扬声器)。
根据本发明的一个实施例，每个听筒110也包括压力换能器115，其中压力换能器115将耳朵中的压力改变转换为电压或电流改变。可以通过将听筒110从使用者的戴听筒的耳朵里移除，或者将听筒110放置在使用者的戴听筒的耳朵里或靠着其放置来产生压力变化。在一个实施例中，压力换能器115为话筒，诸如探测环境压力变化的MEMS(微机电系统)话筒。
在实施例中，压力换能器115产生换能器信号以将压力改变传送到主机120。换能器信号可以通过专用电线发送给主机120，或者可以在与将电的音频信号(例如，音乐)传送出主机120或者传送到主机120的电线相同的电线上与音频信号复用或者叠加。
在图1示出的实施例中，通过独立的电线(与用于左接收器的电线和用于右接收器的电线相独立)将载有电压变化的换能器信号从耳机组件100发送到头戴式受话器101的话筒组件130。话筒组件130之后将换能器信号以相同的或不同的信令(signaling)格式转发到主机120。在一个实施例中，话筒组件130包括话筒131，其中话筒131用于将声音(例如，使用者的语音)转换为传输到主机120的电信号。话筒组件130也包括信令模块132以及一个或多个按钮133，其中，信令模块132用于响应于换能器信号而产生位置改变探测信号，按钮133可以被编程以控制特定任务。例如，按钮133可以被用来打开/关闭话筒131、向主机发信号以调整正在通过耳机组件100播放的音乐的音量或者断开正在进行的电话呼叫。当一个按钮133被按压时，产生按钮按压信号并通过信令模块132将其传输到主机120。
在一个实施例中，位置改变探测信号在与由话筒131产生的电信号(称作话筒信号)相同的电线上传输到主机120。话筒信号的频率落在可听见的频率范围内。当话筒131不存在或者不在使用中时，信令模块132可以将位置改变探测信号以DC电压水平的形式传输。当话筒131在使用中时，信令模块132可以将位置改变探测信号以叠加在话筒信号上的超声AC信号的形式传输。将参照附图3更详细地描述信令模块132的实施例。
在一个实施例中，主机120包括媒体播放器121、有线耳机接口122和电池123。在替换实施例中，主机120可以包括图1中示出的组件的一部分而不是全部。例如，虽然图1中图示了电池123，但是应该理解，主机120可以是桌面计算机或者由标准电源插座而不是电池供电的固定的装置。举例来说，主机120以是个人计算机(PC)、移动电话、掌上计算装置、个人数字助理(PDA)、媒体播放装置(诸如iPodTM装置)或者游戏装置。
媒体播放器121可以被看作电的音频信号的源，其中电的音频信号将要被发送到耳机接收器113的输入端。在一个实施例中，媒体播放器121是用于播放流式多媒体文件或储存的多媒体文件(诸如音频文件和视频文件)的软件程序。软件媒体播放器的示例包括以下的个人计算机应用程序的品牌：iTunesTM、Windows Media Player、Quicktime以及RealPlayer。可选择地，媒体播放器121可以包括专用的硬件或者专用的硬件与软件的结合，诸如iPodTM播放器。
有线耳机接口122将数字音频信号转换为传输到耳机组件100的模拟音频信号。有线耳机接口122也接收作为唯一的或特殊的电压水平或超声信号的位置改变探测信号，并且引起媒体播放器121或主机120的工作模式的改变。例如，当媒体播放器121处于播放模式时，可以将其暂停，或者当媒体播放器121处于暂停模式时，可以使其恢复播放。在接收到位置改变探测信号时，主机120可以从接收器模式转换为扬声器模式，反之亦然。有线耳机接口122由主机120供电并控制。
如图2所示，有线头戴式受话器101与主机120的有线耳机接口122之间的连接可以通过I/O端口220。I/O端口220可以位于图1的插孔125中。在本实施例中，四根线或电线被示出经过I/O端口220。第一线(标记为“R”)231将表示声音的电的音频信号传送到右听筒110，第二线(标记为“L”)232将表示声音的电的音频信号传送到左听筒110。这两根线上的输出信号可以对于立体声声音而不同，也可以对于单声道声音而相同。第三线(标记为“MIC”)233将话筒信号以及一个或多个按钮按压信号传送到主机120中。MIC线233也给话筒组件130提供电力。第四线(标记为“GRN”)234将接地电压提供给话筒组件130。在本实施例中，按照下文中结合附图3所描述的技术，位置改变探测信号由MIC线233传送。
图2也图示了有线耳机接口122内的组件的实施例。在本实施例中，有线耳机接口122包括主机模块250、解码器260以及I2C接口270。主机模块250将经调节的下游电力(downstream power)提供给信令模块132和话筒131。解码器260对按钮按压信号和位置改变探测信号(来自话筒组件130)进行解码，并且将经解码的信息通过接口(例如，I2C接口270)提供给主机120。经解码的信息使得主机120根据被按压的按钮改变其工作模式或者执行其他的预编程的任务。
图3图示了信令模块132的实施例的框图。信令模块132包括主机接口310、话筒接口320、按钮接口330和音频发生器340。主机接口310与主机120通过(图2的)MIC线233和GRN线234通信。在本实施例中，在R线231和L线232上的声音信号的目的地是耳机组件110时，这些线不一定进入信令模块132。通过MIC线233，主机接口310将话筒信号、按钮按压信号和位置改变探测信号发送到主机120，并且从主机120接收电力。来自主机120的电力被用来给话筒131供电或者加偏压，并且操作信令模块132。通过GND线234，主机接口310接收来自主机120的接地电压。
话筒接口320接收来自话筒131的信号并通过主机接口310将话筒信号转发到主机120。话筒接口320也探测话筒131的存在及其使用情况，并且将关于话筒131是否存在以及是否在被使用的指示提供给主机接口310。按钮接口330连接到开关电阻网络350，开关电阻网络350包括各自连接到开关的一系列电阻。开关中除了一个由换能器信号控制之外，都由按钮133控制。按钮接口330将探测的按钮按压和探测的换能器信号转发给主机接口310。
当话筒131不在使用中或者不存在时，信令模块132进入按钮模式，其中使用不连续的电压水平通过MIC线233将按钮的按压和换能器信号的存在情况传递到主机120。在按钮模式的工作过程中，信令模块132作为将开关电阻网络350连接到MIC线233的传递元件而工作。当按钮133中的一个被按压时，MIC线233上的DC电压水平被改变并且由主机120的有线耳机接口122探测。当不同的按钮被按压时，产生有区别的DC电压水平。当接收到换能器信号时，产生另一个有区别的DC电压水平，以将位置改变探测信号提供给主机120。在一个实施例中，当探测到MIC线233上的DC水平改变时，有线耳机接口122将频率序列转换为按钮按压或耳机的位置改变。有线耳机接口122将转换结果置于寄存器中，并且设置中断。主机120读取这些寄存器以判定主机应该改变为哪个工作模式。
仍参照图3，当话筒接口320检测到存在话筒信号(例如，语音拾取)时，信令模块132进入音调模式(tone mode)。在音调模式下的工作中，音调发生器340响应于探测的按钮按压和探测的换能器信号而在MIC线233上产生离散频率(AC)序列。频率序列对于每个按钮按压是唯一的。当接收到换能器信号时，产生另一个唯一频率序列，以将位置改变探测信号提供给主机120。主机120的有线耳机接口122(图1)探测并使用MIC线233上的频率序列，以判定发生特定按钮按压或者耳机的位置改变。当在MIC线233上探测到有区别的频率序列时，有线耳机接口122将频率序列转换为按钮按压或者耳机的位置改变。有线耳机接口122将转换的结果置于寄存器中，并且设置中断。主机120读取这些寄存器以判定主机应该改变为哪个工作模式。
在一个实施例中，当按钮被按压或者接收到换能器信号时，音调发生器340产生75kHz到300kHz之间的超声频率序列。给每个按钮的按压和位置改变探测信号使用唯一的频率序列。超声信号可以与由话筒131产生的可听见的信号容易地分开。
图4示出了耳机组件400的另一个实施例，其也可以被看作使用射频(RF)或红外(IR)传输链路与主机420通信的无线头戴式受话器。在无线链路上传输的信号可以根据无线协议(诸如FM、蓝牙或Wi-Fi)编码。在本实施例中，耳机组件400包括听筒410，其用于将音频信号递送到使用者的耳朵。当被放置在耳朵中时，听筒410可以位于耳道的外侧，或者在耳道内部并完全或部分地封住耳道。听筒410包括用于将电信号转换为使用者听到的声音的耳机接收器413(也可以被称作耳机扬声器)。听筒410实体地与话筒431相连接，话筒431将使用者的语音拾取为话筒信号，并将话筒信号传输给听筒410中的信令模块432。信令模块432将话筒信号编码为经编码的数据序列，并且根据标准无线协议使用该序列对由主机限定的(host-bound)无线信号进行调制。
听筒410也包括压力换能器415(例如，话筒)，其与图1的压力换能器115类似或相同。当使用者移除听筒410时或者再次将听筒410插入耳朵时，压力换能器415检测耳朵中的压力改变。压力换能器415将压力改变转换为电信号(称作换能器信号)，并且将换能器信号发送给信令模块432。响应于换能器信号，通过使用预定的无线协议传输信号的无线接口，信令模块432向主机420产生位置改变探测信号。例如，信令模块432可以将预设的数据序列插入主机限定的无线信号中，以表示位置改变探测信号的存在。
主机420具有天线425，其中，经由无线线路，天线425用于接收位置改变探测信号以及用于将音频信号(例如，音乐)传输到听筒410。主机420包括媒体播放器421、无线耳机接口422以及电池423，其中无线耳机接口422对接收到的由主机限定的无线信号进行解调，以提取位置改变探测信号。媒体播放器421可以与图1的媒体播放器121类似或相同。主机420可以由电池423供电，也可以由插入电插座的标准电源线供电。
在探测到位置改变探测信号时，无线耳机接口422解码信号，并将经解码的信息发送给主机420。响应于经解码的信息，主机420改变媒体播放器421或主机420的工作模式。例如，当媒体播放器421处于播放模式时，可以使其暂停，或者当媒体播放器421处于暂停模式时，可以使其恢复播放。在接收到位置改变探测信号时，主机420可以从接收器模式转换为扬声器模式，反之亦然。
图5示出了根据本发明的一个实施例的用于探测耳机的位置改变的方法500的流程图。方法500可以通过硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微码等)或软件(诸如可以由处理装置执行的计算机可读存储介质上的指令)或者它们的组合来执行。在一个实施例中，通过图1的耳机组件100和信令模块122或者图4的耳机组件400来执行方法500。
在框510处，耳机组件中的压力换能器(例如，图1的压力换能器115或者图4的压力换能器415)探测压力改变，其中压力改变响应于一个或全部两个听筒的位置改变。在框520处，压力换能器将压力改变转换为电信号(即，换能器信号)。在框530处，压力换能器将换能器信号发送到信令机构(诸如图3的信令模块132或者图4的信令模块432)。在框540处，信令机构响应于换能器信号而产生位置改变探测信号。在框550处，信令机构将位置改变探测信号发送到主机(例如，图1的主机120或图4的主机420)。响应于位置改变探测信号，主机改变主机的工作模式或主机中的媒体播放器的工作模式。
本发明的实施例可以为机器可读介质，其具有存储在其上的指令并且该指令使得可编程处理器执行如上所述的工作。“机器可读介质”可以包括计算机可读存储介质以及可以存储并传递信息的任何介质。机器可读介质的示例包括ROM、软盘、CD-ROM、DVD、闪存、硬盘、光盘或类似介质。在其他实施例中，这些操作可以由特定的硬件部件(包括硬接线的逻辑)来执行。这些操作可以可替换地由编程的计算机部件和定制的硬件部件的任何组合来执行。
主要通过参照具体示例以及在将功能具体分配到某些硬件和/或软件部件的方面说明了本发明的应用。但是，本领域的技术人员应该认识到，也可以通过与这里的描述不同地分配本发明的实施例的功能的软件和硬件来实现自动地探测耳机的位置改变并且通过改变主机的操作来对其响应。应当理解，可以在不超出权利要求中所阐明的本发明的较宽的精神和范围的情况下可以实现这种变化和实施。因此，说明书和附图被认为是说明性的意味而不是限制性的意味。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
耳机，其连接到主机；
压力换能器，其在所述耳机内；以及
信令机构，其连接到所述压力换能器，所述信令机构将位置改变探测信号发送到所述主机，所述位置改变探测信号表示由所述压力换能器探测到的压力改变，所述压力改变响应于所述耳机的位置改变。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述信令机构包括话筒和信号发生器，所述信号发生器产生超声信号作为所述位置改变探测信号，所述超声信号叠加到由所述话筒产生的话筒信号上以传输到所述主机。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述超声信号为范围从75kHz到300kHz的频率序列。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述信令机构包括：
主机接口，其传输表示存在所述位置改变探测信号的唯一的电压水平。
5.根据权利要求1所述的设备，还包括：
所述主机；以及
所述主机内的耳机接口，所述耳机接口接收所述位置改变探测信号并在接收到所述位置改变探测信号时改变所述主机的工作模式。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括：
一个或多个按钮，其连接到所述信令机构，当一个所述按钮被按压时，所述信令机构产生按钮按压信号，所述按钮按压信号通过与所述位置改变探测信号相同的电线传递到所述主机。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主机包括：
媒体播放器，其响应于表示所述耳机已经被从耳朵移除的所述位置改变探测信号而暂停播放媒体文件。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主机包括：
媒体播放器，其响应于表示所述耳机已经被插入耳朵的所述位置改变探测信号而恢复播放媒体文件。
9.根据权利要求1所述的设备，还包括：
多个电线，其将所述信令机构和所述耳机连接到所述主机，所述多个电线将音频信号从所述主机传送到所述耳机，并将所述位置改变探测信号从所述耳机传送到所述主机。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述信令机构包括：
无线接口，其通过无线连接将所述位置改变探测信号传递到所述主机。
11.一种方法，包括：
探测耳机内的压力改变，所述压力改变响应于所述耳机的位置改变；
响应于所述压力改变，产生给主机的位置改变探测信号，所述主机与所述耳机连接；以及
将所述位置改变探测信号发送到所述主机，使得所述主机改变工作模式。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
响应于所述压力改变，以唯一的电压水平的形式产生所述位置改变探测信号；以及
通过导线将所述唯一的电压水平传递给所述主机。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
响应于所述压力改变，产生作为超声信号的所述位置改变探测信号；
将所述超声信号叠加到由连接到所述耳机的话筒产生的可听见的信号上；以及
通过导线将叠加的所述超声信号和音频信号传递给所述主机。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：
通过与由连接到所述耳机的话筒产生的可听见的信号相同的电线传递所述位置改变探测信号。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
响应于表示所述耳机已经被从耳朵移除的所述位置改变探测信号，使得所述主机中的媒体播放器暂停播放媒体文件。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括：
响应于表示所述耳机已经被插入耳朵的所述位置改变探测信号，使得所述主机中的媒体播放器恢复播放播放媒体文件。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括：
通过无线通信链路传递所述位置改变探测信号。
18.一种系统，包括：
用于探测耳机内的压力改变的装置；以及
用于将表示所述压力改变的位置改变探测信号发送到所述主机的装置，所述压力改变响应于所述耳机的位置改变。
19.根据权利要求18所述的系统，还包括：
用于产生唯一的可识别信号作为所述位置改变探测信号的装置，所述唯一的可识别信号与由话筒产生的话筒信号一起通过单一的电线传递到所述主机。
20.根据权利要求18所述的系统，还包括：
用于通过无线通信链路将所述位置改变探测信号传递给所述主机的装置。
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