CN104581467A - 耳机麦克风、应用其的语音撷取方法与通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耳机麦克风包含壳体、至少一麦克风、音频处理芯片、信号传输元件与扬声器。壳体具有一声道。麦克风置于壳体内。麦克风用以收集自声道传来的声音。音频处理芯片置于壳体内，且电性连接麦克风。音频处理芯片用以将麦克风收集的声音转换为语音信号。信号传输元件电性连接音频处理芯片。信号传输元件用以传输自音频处理芯片传来的语音信号。扬声器置于壳体内，且电性连接信号传输元件。扬声器用以将来自信号传输元件的扬声信号通过声道而传送出壳体。

Description

耳机麦克风、应用其的语音撷取方法与通讯方法

技术领域

本发明是有关于一种耳机麦克风。

背景技术

市面上一般的耳机麦克风将耳机与麦克风整合在一起，使得当使用者戴上耳机麦克风时，耳机能够对准使用者的耳朵，且麦克风能够对准使用者的嘴巴，以收集使用者的声音。然而当使用者位于户外或处于较吵杂的环境中时，麦克风亦能收集到环境音。在环境音的干扰下，使用者的声音可能会被盖过而导致麦克风收音不良。因此如何在吵杂的环境中亦能清楚收集到使用者的声音，已成为业界亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明的一态样提供一种耳机麦克风，包含壳体、至少一麦克风、音频处理芯片、信号传输元件与扬声器。壳体具有一声道。麦克风置于壳体内。麦克风用以收集自声道传来的声音。音频处理芯片置于壳体内，且电性连接麦克风。音频处理芯片用以将麦克风收集的声音转换为语音信号。信号传输元件电性连接音频处理芯片。信号传输元件用以传输自音频处理芯片传来的语音信号。扬声器置于壳体内，且电性连接信号传输元件。扬声器用以将来自信号传输元件的扬声信号通过声道而传送出壳体。

在一或多个实施方式中，音频处理芯片包含数字模拟转换元件、语音撷取元件、处理单元与反馈信号消除元件。数字模拟转换元件用以将自麦克风所收集的声音转换为数字信号。语音撷取元件电性连接数字模拟转换元件。语音撷取元件用以将语音信号自数字信号分离出来。处理单元电性连接语音撷取元件。处理单元用以运算语音信号。反馈信号消除元件电性连接处理单元。反馈信号消除元件用以消除麦克风与扬声器之间所产生的反馈信号。

在一或多个实施方式中，音频处理芯片更包含自动增益控制元件，电性连接处理单元。自动增益控制元件用以将语音信号的信号强度放大至预定值范围。

在一或多个实施方式中，音频处理芯片更包含噪声消除元件，电性连接处理单元。噪声消除元件用以降低语音信号的声音噪声。

在一或多个实施方式中，音频处理芯片更包含滤波元件，电性连接处理单元。滤波元件用以降低音频处理芯片产生的电噪声。

在一或多个实施方式中，音频处理芯片更包含信号放大元件，电性连接处理单元。信号放大元件用以将处理单元运算后的语音信号放大。

在一或多个实施方式中，耳机麦克风更包含电源供应器，电性连接音频处理芯片。电源供应器用以供应电压至音频处理芯片。

在一或多个实施方式中，音频处理芯片更包含电压检测元件与低电压警示元件。电压检测元件电性连接电源供应器。电压检测元件用以检测电源供应器的电压。低电压警示元件电性连接电压检测元件。低电压警示元件用以在当电压检测元件检测到电源供应器的电压低于预定低电压时，发出警示信号。

在一或多个实施方式中，音频处理芯片更包含电压检测元件、充电检测元件与充电控制元件。电压检测元件电性连接电源供应器。电压检测元件用以检测电源供应器的电压。充电检测元件电性连接电源供应器。充电检测元件用以检测电源供应器是否处于充电状态。充电控制元件电性连接电压检测元件与充电检测元件。当充电检测元件检测到电源供应器处于充电状态，且电压检测元件检测到电源供应器的电压已达到预定高电压时，则充电控制元件发出充电饱合信号。

在一或多个实施方式中，麦克风为微机电麦克风。

本发明的另一态样提供一种语音撷取方法，包含下列步骤(应了解到，在本实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)：

(1)自使用者的耳朵中收集传出的声音。

(2)将所收集的声音转换为数字信号。

(3)将语音信号自数字信号分离出来。

在一或多个实施方式中，上述的语音撷取方法更包含：

(4)将语音信号的信号强度放大至预定值范围。

在一或多个实施方式中，上述的语音撷取方法更包含：

(5)降低语音信号的声音噪声。

在一或多个实施方式中，上述的语音撷取方法更包含：

(6)降低语音信号的电噪声。

本发明的再一态样提供一种通讯方法，包含下列步骤(应了解到，在本实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)：

(a)将扬声信号传送至使用者的耳朵内。

(b)上述的语音撷取方法。

(c)消除扬声信号于语音撷取方法中所产生的反馈信号。

因在耳朵中传递的声音较不会被外在的环境音所干扰，因此上述的实施方式的耳机麦克风所收集到的声音具有较纯的音源。且因麦克风与扬声器皆位于外壳中，因此有助于缩小耳机麦克风的整体尺寸。

附图说明

图1绘示依照本发明一实施方式的耳机麦克风的透视图。

图2绘示图1的音频处理芯片与电源供应器的功能方块图。

图3绘示本发明一实施方式的通讯方法的流程示意图。

其中，附图标记：

100：壳体

200：麦克风

305：数字模拟转换元件

315：处理单元

325：自动增益控制元件

335：滤波元件

345：电压检测元件

355：充电检测元件

400：信号传递元件

600：电源供应器110：声道

300：音频处理芯片

310：语音撷取元件

320：反馈信号消除元件

330：噪声消除元件

340：信号放大元件

350：低电压警示元件

360：充电控制元件

500：扬声器

M700：语音撷取方法

S710、S720、S730、S810、S820：步骤

具体实施方式

以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

图1绘示依照本发明一实施方式的耳机麦克风的透视图。耳机麦克风包含壳体100、麦克风200、音频处理芯片300、信号传输元件400与扬声器500。壳体100具有一声道110。麦克风200置于壳体100内，且麦克风200用以收集自声道110传来的声音。音频处理芯片300置于壳体100内，且电性连接麦克风200。音频处理芯片300用以将麦克风200收集的声音转换为语音信号。信号传输元件400电性连接音频处理芯片300，且信号传输元件400用以传输自音频处理芯片300传来的语音信号。扬声器500置于壳体100内，且电性连接信号传输元件400。扬声器500用以将来自信号传输元件400的扬声信号通过声道110而传送出壳体100。

简言之，在本实施方式中，麦克风200与扬声器500均共用同一声道110以达到收放音的目的。由于使用者在使用耳机麦克风时，为了听清楚自扬声器500传来的声音，通常会将耳机麦克风靠近耳朵，例如在本实施方式中，可将声道110塞入耳道，因此麦克风200便能够收集来自使用者内耳的声音。因人的内耳与口腔为互相连通，因此当使用者说话时，使用者的声音便可由口腔通过内耳而到达耳机麦克风。如此一来，耳机麦克风内的麦克风200便可通过声道110而收集到使用者的声音。

因在内耳传递的声音较不会被外在的环境音所干扰，因此本实施方式的耳机麦克风所收集到的声音具有较纯的音源。另一方面，本实施方式的耳机麦克风可设计为耳塞式耳机麦克风，因此可被塞入耳朵，也就不需要以手持方式固定麦克风200的位置，具有使用方便性。应注意的是，虽然在本实施方式中，耳机麦克风为耳塞式耳机麦克风，然而本发明不以此为限。在其他的实施方式中，耳机麦克风亦可设置于手持式装置(如手机或话筒)或者耳挂式装置(如蓝牙手机)中，只要麦克风200与扬声器500共用同一声道110，以达到收放音的目的，皆在本发明的范畴中。

在一或多个实施方式中，麦克风200为微机电(Micro-ElectrialMechanical,MEMS)麦克风。微机电麦克风的尺寸为微米尺寸，因此可大幅缩小耳机麦克风的整体尺寸，也能够减少其重量。或者本实施方式的耳机麦克风亦可包含多颗微机电麦克风，以提高收音品质，然而本发明不以此为限。

接着请一并参照图2，其绘示图1的音频处理芯片300与电源供应器600的功能方块图。音频处理芯片300包含数字模拟转换元件305、语音撷取元件310、处理单元315与反馈信号消除元件320。数字模拟转换元件305用以将自麦克风200所收集的声音转换为数字信号。语音撷取元件310电性连接数字模拟转换元件305，且语音撷取元件310用以将语音信号自数字信号分离出来。处理单元315电性连接语音撷取元件310，且处理单元315用以运算语音信号。反馈信号消除元件320电性连接处理单元315，且反馈信号消除元件320用以消除麦克风200与扬声器500之间所产生的反馈信号。

详细而言，麦克风200自使用者的耳朵收集的声音例如为一模拟信号。此模拟信号被传送至音频处理芯片300后，数字模拟转换元件305可将其转换为数字信号，以进行后续的电性处理。之后语音撷取元件310将语音信号自数字信号分离出来，其中语音信号主要为使用者说话的声音。语音信号接着被传输至处理单元315，因此处理单元315可进行语音信号的运算，例如即时运算、储存与/或传输语音信号。另一方面，因麦克风200与扬声器500之间可能会产生声学耦合(Acoustic Coupling)，而在数字信号或语音信号中造成不必要的反馈信号，因此反馈信号消除元件320可将反馈信号加以消除。

在一或多个实施方式中，语音撷取元件310例如为清晰声音撷取技术(Clear Voice Capture Technology,CVC Technology)，其可分离语音信号与噪声，并将分离出的语音信号强化，以进一步抑制麦克风200所收到的噪声。处理单元315例如为数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)，其可执行即时的语音信号的数据撷取、处理、运算、储存与传输，另外更可进一步去除语音信号的噪声。然而上述的语音撷取元件310与处理单元315的种类皆为例示，并非用以限制本发明。

在本实施方式中，音频处理芯片300更包含自动增益控制(Automatic GainControl,AGC)元件325，电性连接处理单元315。自动增益控制元件325用以将语音信号的信号强度放大至一预定值范围。详细而言，自动增益控制元件325先检测语音信号的信号强度，再依照检测到的信号强度决定语音信号的增益倍率。若检测的信号强度较强，则增益倍率则较低，若检测的信号强度较弱，则增益倍率则较高，使得被放大的语音信号的信号强度能够保持该预定值范围中，以统一语音信号于后续处理时的信号强度。

在本实施方式中，音频处理芯片300更包含噪声消除元件330，电性连接处理单元315。噪声消除元件330用以降低语音信号的声音噪声，例如再进一步将语音信号中的环境音去除，以得到更佳品质的语音信号。

在本实施方式中，音频处理芯片300更包含滤波元件335，电性连接处理单元315。滤波元件335用以降低音频处理芯片300产生的电噪声。详细而言，因音频处理芯片300的元件之间皆以电信号互相传递，因此元件之间难免会因互相干扰而出现电噪声，而滤波元件335即可通过滤除掉某些特定的信号以提高语音信号的纯度。

在本实施方式中，音频处理芯片300更包含信号放大元件340，电性连接处理单元315。信号放大元件340用以将处理单元315运算后的语音信号放大。详细而言，在音频处理芯片300中传递的所有信号，即自数字模拟转换元件305产生的数字信号，至处理单元315处理过后的语音信号，皆为微小强度的电信号，而当其后续再度被转换为声音的模拟信号时，其音量可能会很微小。因此信号放大元件340可将运算后的语音信号放大，使得当其再度被转换为模拟信号时，其音量能够被人耳所听到。

在本实施方式中，耳机麦克风更包含电源供应器600，电性连接音频处理芯片300。电源供应器600用以供应电压至音频处理芯片300，以使得音频处理芯片300的各元件能够正常运作。换言之，电源供应器600所供应的电压关系到音频处理芯片300的各元件的正常运作与否，因此，在一或多个实施方式中，音频处理芯片300可更包含电压检测元件345与低电压警示元件350。电压检测元件345电性连接电源供应器600，且电压检测元件345用以检测电源供应器600的电压。低电压警示元件350电性连接电压检测元件345，且低电压警示元件350用以在当电压检测元件345检测到电源供应器600的电压低于预定低电压时，发出警示信号。举例而言，低电压警示元件350可包含或连接一灯泡，而其警示信号则为一亮灯信号。另外应注意的是，在此处的预定低电压可指音频处理芯片300上任一元件无法作动的电压值，亦或者是略高于该电压值的一缓冲电压值，本发明不以此为限。因此，当警示信号出现时，使用者即可替换电源供应器600，或者替电源供应器600充电，端视电源供应器600的种类。

而若电源供应器600为充电型电源供应器时，音频处理芯片300可更包含充电检测元件355与充电控制元件360。充电检测元件355电性连接电源供应器600，且充电检测元件355用以检测电源供应器600是否处于充电状态。充电控制元件360电性连接电压检测元件345与充电检测元件355。当充电检测元件355检测到电源供应器600处于充电状态，且电压检测元件345检测到电源供应器600的电压已达到预定高电压时，则充电控制元件360发出充电饱合信号。举例而言，充电控制元件360可包含或连接一灯泡，而其充电饱合信号则为一亮灯信号。另外应注意的是，在此处的预定高电压可指音频处理芯片300上任一元件能够正常作动的电压值，亦或者是略高于该电压值的一缓冲电压值，本发明不以此为限。因此当充电饱合信号出现时，使用者即可结束充电。

接着请参照图3，其绘示本发明一实施方式的通讯方法的流程示意图。其中通讯方法包含语音撷取方法M700：首先，自使用者的耳朵中收集传出的声音，如步骤S710所示。因人的内耳与口腔为互相连通，因此当使用者说话时，使用者的声音便可由口腔通过内耳传出耳朵。另外因在内耳传递的声音较不会被外在的环境音所干扰，如此一来所收集到的声音具有较纯的音源。

接着，可将所收集的声音转换为数字信号，如步骤S720所示。因使用者的声音通常为模拟信号，因此可先将其转换为数字信号，以进行后续的电性处理。之后，将语音信号自数字信号分离出来，如步骤S730所示。其中语音信号主要为使用者说话的声音，因此语音信号的撷取即可完成。

在一或多个实施方式中，为了提升运算后的语音信号的品质，语音撷取方法M700可选择更包含下列一或多个步骤。其中一步骤可将语音信号的信号强度放大至一预定值范围。例如可先检测语音信号的信号强度，再依照检测到的信号强度决定语音信号的增益倍率。若检测的信号强度较强，则增益倍率则较低，若检测的信号强度较弱，则增益倍率则较高，使得被放大的语音信号的信号强度能够保持该预定值范围中，以统一语音信号于后续处理时的信号强度。

其中另一步骤可降低语音信号的声音噪声，例如再进一步将语音信号中的环境音去除，以得到更佳品质的语音信号。而其中再一步骤可降低语音信号的电噪声。详细而言，因语音信号为电信号，因此在信号处理的过程中难免会因电路或元件干扰而出现电噪声，因此可藉由滤除掉某些特定的信号以提高语音信号的纯度。

接着将说明通讯方法。首先，将一扬声信号传送至使用者的耳朵内，如步骤S810所示。其中扬声信号例如为声音信号。接着进行上述的语音撷取方法M700。此时扬声信号与使用者的声音皆在使用者的耳朵内传递，因此一部份的扬声信号会再度被收集，如此一来，便可能会因声学耦合而产生反馈信号。因此接着可消除扬声信号于语音撷取方法M700中所产生的反馈信号，如步骤S820所示。如此一来，本实施方式的通讯方法可在使用者的同一耳道中实施，在收集不受环境音干扰的声音的同时，更可一并提供扬声信号，具有一举两得的效果。

虽然本发明已以实施方式公开如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书保护范围所界定者为准。

Claims (15)

1.一种耳机麦克风，其特征在于，包含：

一壳体，具有一声道；

至少一麦克风，置于该壳体内，该麦克风用以收集自该声道传来的一声音；

一音频处理芯片，置于该壳体内，且电性连接该麦克风，该音频处理芯片用以将该麦克风收集的该声音转换为一语音信号；

一信号传输元件，电性连接该音频处理芯片，该信号传输元件用以传输自该音频处理芯片传来的该语音信号；以及

一扬声器，置于该壳体内，且电性连接该信号传输元件，该扬声器用以将来自该信号传输元件的一扬声信号通过该声道而传送出该壳体。

2.如权利要求1所述的耳机麦克风，其特征在于，该音频处理芯片包含：

一数字模拟转换元件，用以将自该麦克风所收集的该声音转换为一数字信号；

一语音撷取元件，电性连接该数字模拟转换元件，该语音撷取元件用以将该语音信号自该数字信号分离出来；

一处理单元，电性连接该语音撷取元件，该处理单元用以运算该语音信号；以及

一反馈信号消除元件，电性连接该处理单元，该反馈信号消除元件用以消除该麦克风与该扬声器之间所产生的反馈信号。

3.如权利要求2所述的耳机麦克风，其特征在于，该音频处理芯片还包含：

一自动增益控制元件，电性连接该处理单元，该自动增益控制元件用以将该语音信号的信号强度放大至一预定值范围。

4.如权利要求2所述的耳机麦克风，其特征在于，该音频处理芯片还包含：

一噪声消除元件，电性连接该处理单元，该噪声消除元件用以降低该语音信号的声音噪声。

5.如权利要求2所述的耳机麦克风，其特征在于，该音频处理芯片还包含：

一滤波元件，电性连接该处理单元，该滤波元件用以降低该音频处理芯片产生的电噪声。

6.如权利要求2所述的耳机麦克风，其特征在于，该音频处理芯片还包含：

一信号放大元件，电性连接该处理单元，该信号放大元件用以将该处理单元运算后的该语音信号放大。

7.如权利要求2所述的耳机麦克风，其特征在于，还包含：

一电源供应器，电性连接该音频处理芯片，该电源供应器用以供应电压至该音频处理芯片。

8.如权利要求7所述的耳机麦克风，其特征在于，该音频处理芯片还包含：

一电压检测元件，电性连接该电源供应器，该电压检测元件用以检测该电源供应器的该电压；以及

一低电压警示元件，电性连接该电压检测元件，该低电压警示元件用以在当该电压检测元件检测到该电源供应器的该电压低于一预定低电压时，发出一警示信号。

9.如权利要求7所述的耳机麦克风，其特征在于，该音频处理芯片还包含：

一电压检测元件，电性连接该电源供应器，该电压检测元件用以检测该电源供应器的该电压；

一充电检测元件，电性连接该电源供应器，该充电检测元件用以检测该电源供应器是否处于一充电状态；以及

一充电控制元件，电性连接该电压检测元件与该充电检测元件，其中当该充电检测元件检测到该电源供应器处于该充电状态，且该电压检测元件检测到该电源供应器的该电压已达到一预定高电压时，则该充电控制元件发出一充电饱合信号。

10.如权利要求1所述的耳机麦克风，其特征在于，该麦克风为一微机电麦克风。

11.一种语音撷取方法，其特征在于，包含：

自一使用者的一耳朵中收集传出的一声音；

将所收集的该声音转换为一数字信号；

将一语音信号自该数字信号分离出来。

12.如权利要求11所述的语音撷取方法，其特征在于，还包含：

将该语音信号的信号强度放大至一预定值范围。

13.如权利要求11所述的语音撷取方法，其特征在于，还包含：

降低该语音信号的声音噪声。

14.如权利要求11所述的语音撷取方法，其特征在于，还包含：

降低该语音信号的电噪声。

15.一种通讯方法，其特征在于，包含：

将一扬声信号传送至该使用者的该耳朵内；

如权利要求11所述的语音撷取方法；以及

消除该扬声信号于该语音撷取方法中所产生的反馈信号。