CN106101889A - 一种防晕耳机及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防晕耳机及其设计方法，防晕耳机包括：喇叭、运动传感器、DSP芯片和音源提供单元；音源提供单元用于获取向防晕耳机佩戴者提供的音频数据，并将音频数据发送给DSP芯片；运动传感器用于检测防晕耳机佩戴者的运动加速度信息；DSP芯片用于根据接收的运动加速度信息获得与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息，将与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息叠加到接收的音频数据上，生成带运动信息的虚拟声源发送给喇叭；喇叭播放DSP芯片发送的虚拟声源，佩戴者最终感知到的总体加速度为零，从而与视觉上感知到的静止信息相一致，以此避免佩戴者产生头痛头晕等症状。
Description
技术领域
本发明涉及耳机领域，特别涉及一种防晕耳机及其设计方法。
背景技术
目前有较多人在乘坐汽车、轮船等交通工具时受晕车、晕船困扰。研究表明，人体视觉和听觉获得信息不一致时，人往往会感到不适，产生头痛头晕呕吐现象。乘坐汽车、轮船时，视觉上传递给我们的信息是静止的，而身体的晃动传输到内耳前庭，耳神经传递给我们的信息是运动的，两者的信息不匹配会导致身体的不适，头痛头晕呕吐。例如当前的虚拟现实产品佩戴时间超过20分钟时，人体就会头晕头痛呕吐，也是因为视觉上运动的画面和耳朵接收到的静止信息不匹配产生的不适。一般情况下乘车、乘船时注视远方绝对静止的物体，使视觉上感受到汽车或轮船的运动，与耳神经传递的运动信息一致，这样会减轻眩晕感。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种防晕耳机及其设计方法，以解决现有耳机佩戴者乘坐交通工具时头晕的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种防晕耳机，所述防晕耳机包括：喇叭、运动传感器、DSP芯片和音源提供单元；
所述音源提供单元，用于获取向所述防晕耳机佩戴者提供的音频数据，并将所述音频数据发送给所述DSP芯片；
所述运动传感器，用于检测所述防晕耳机佩戴者的运动加速度信息，并将所述运动加速度信息发送给所述DSP芯片；
所述DSP芯片，用于根据接收的所述运动加速度信息获得与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息，将所述与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息通过音频算法处理叠加到所述音源提供单元发送的音频数据上，生成带运动加速度信息的虚拟声源发送给所述喇叭；
所述喇叭，播放所述DSP芯片发送的虚拟声源。
可选地，所述音源提供单元包括如下的一种或多种：
存储模块，用于本地存储音频数据；
麦克风，用于拾取外部周围环境的音频数据；
有线耳机接口，用于有线方式输入音频数据；
蓝牙模块，用于无线方式输入音频数据。
可选地，所述防晕耳机还包括切换开关，
所述切换开关，用于所述防晕耳机佩戴者切换不同的音频源，所述音频源包括所述存储模块本地存储的音频数据、所述麦克风拾取的外部周围环境的音频数据、所述有线耳机接口或所述蓝牙模块输入的外部音频数据。
可选地，所述运动传感器包括：陀螺仪和加速度传感器，所述陀螺仪用于获取所述防晕耳机佩戴者的转向角加速度信息，所述加速度传感器获取所述防晕耳机佩戴者的直行加速度信息。
可选地，所述防晕耳机为头戴式耳机，所述防晕耳机还包括：耳罩和耳机头条，所述运动传感器安装在所述耳机头条的中央位置。
本发明还提供一种防晕耳机设计方法，
获取向所述防晕耳机佩戴者提供的音频数据；
使用运动传感器检测所述防晕耳机佩戴者的运动加速度信息，
根据所述运动加速度信息获得与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息，将所述与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息通过音频算法处理叠加到所述音频数据上，生成带运动加速度信息的虚拟声源发送给喇叭；
通过所述喇叭播放所述虚拟声源。
可选地，通过以下方式获取向所述防晕耳机佩戴者提供的音频数据：
播放存储模块本地存储的音频数据；
使用麦克风拾取外部周围环境的音频数据；
通过有线耳机接口有线输入音频数据；
通过蓝牙模块无线输入音频数据。
可选地，所述设计方法还包括：向所述防晕耳机佩戴者提供切换不同的音频源的切换开关；
所述音频源包括所述存储模块本地存储的音频数据、所述麦克风拾取的外部周围环境的音频数据、所述有线耳机接口或所述蓝牙模块输入的外部音频数据。
可选地，所述运动传感器包括：陀螺仪和加速度传感器，使用所述陀螺仪获取所述防晕耳机佩戴者的转向角加速度信息，使用所述加速度传感器获取所述防晕耳机佩戴者的直行加速度信息。
可选地，将所述防晕耳机设计为头戴式耳机，将所述运动传感器安装在耳机头条的中央位置。
本发明的有益效果是：本发明提供一种防晕耳机及其设计方法，该耳机将与佩戴者运动相反的运动信息通过音频算法处理叠加到音源提供单元发送的音频数据上，生成带运动信息的虚拟声源，使得佩戴者感知到的运动总体加速度为零，从而与视觉上感知到的静止信息相一致，以此避免佩戴者产生头痛头晕等症状。
附图说明
图1是本发明实施例的防晕耳机的示意图；
图2是本发明实施例的头戴式耳机的结构示意图；
图3是本发明实施例的防晕耳机设计方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供一种防晕耳机，如图1所示，该防晕耳机包括：喇叭400、运动传感器500、DSP芯片100和音源提供单元。其中，音源提供单元用于获取向防晕耳机佩戴者提供的音频数据，并将音频数据发送给DSP芯片100。运动传感器500用于检测防晕耳机佩戴者的运动加速度信息，并将运动加速度信息发送给DSP芯片100。DSP芯片100用于根据接收的运动加速度信息获得与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息，将与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息通过音频算法处理叠加到音源提供单元发送的音频数据上，生成带运动加速度信息的虚拟声源发送给喇叭400。由喇叭400播放DSP芯片100发送的虚拟声源。运动传感器500包括：陀螺仪和加速度传感器，陀螺仪用于获取防晕耳机佩戴者的转向角加速度信息，加速度传感器获取防晕耳机佩戴者的直行加速信息；喇叭400带有3D环绕音效。本发明实施例的耳机具有防晕效果的原理如下：
内耳的前庭和耳蜗总称位听器官，也即负责感知位置和听觉。前庭是人体平衡系统的主要末梢感受器官，感知人体空间位置，耳蜗负责听觉。前庭由三个半规管和球囊、椭圆囊组成，前庭的三个半规管感知身体旋转的角加速度，球囊、椭圆囊感知直线加速度。本发明实施例利用DSP芯片100将与佩戴者运动相反的运动信息叠加到音频数据上，此处主要是指加速度信息，从而生成与佩戴者加速度相反的虚拟声源。当佩戴者坐在加速运动的交通工具上时，内耳前庭感知到交通工具的加速度，而耳机喇叭400播放出与该加速度相反的3D音频，理论上来说最终由内耳神经感知到的总体加速度为零，从而与视觉上感知到的交通工具静止的信息相一致，以此避免佩戴者产生头痛头晕等症状。
在本发明的优选实施例中，音源提供单元包括如下的一种或多种：存储模块，用于本地存储音频数据；麦克风，用于拾取外部周围环境的音频数据；有线耳机接口，用于有线方式输入音频数据；蓝牙模块，用于无线方式输入音频数据。则音频源包括存储模块本地存储的音频数据、麦克风拾取的外部周围环境的音频数据、有线耳机接口或蓝牙模块输入的外部音频数据。
音源提供单元300可设置其中一种或多种，若音源提供单元300设置两种以上，则防晕耳机还包括切换开关200，用于防晕耳机佩戴者切换不同的音频源。其中麦克风主要用于拾取外部周围环境的人声，方便佩戴者与外界交流。
如图2所示，本发明实施例的防晕耳机优选设置为头戴式耳机，防晕耳机除了包括运动传感器1、DSP芯片4、切换开关5、喇叭6、麦克风7、存储模块8、有线耳机接口9、蓝牙模块(图中未示出)外，还包括：耳罩3和耳机头条2，其中，运动传感器1安装在耳机头条2的中央位置，以便准确监测佩戴者的运动信息。麦克风7、存储模块8、有线耳机接口9和蓝牙模块作为音源提供单元，必须位于DSP芯片的前端，即DSP芯片接收到音源提供单元发送的音频数据之后，将与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息通过音频算法处理叠加到该音频数据上，之后再将处理后的音频数据发送给喇叭播放。
当然，防晕耳机也可设置为入耳式耳机，入耳式耳机还包括：入耳小胶垫，运动传感器500安装在左耳或右耳的入耳小胶垫内，但是运动传感器500监测到的运动信息不如头戴式耳机准确。
综上所述，本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的一种防晕耳机，将与佩戴者运动相反的运动信息通过音频算法处理叠加到音源提供单元300发送的音频数据上，生成带运动信息的虚拟声源，使得佩戴者感知到的运动总体加速度为零，从而与视觉上感知到的静止信息相一致，以此避免佩戴者产生头痛头晕等症状。此外，音源提供单元300还包括麦克风，用于拾取外部周围环境的人声，方便佩戴者与外界交流。
本发明实施例还提供一种防晕耳机设计方法，如图3所示，该方法包括：
步骤310：获取向所述防晕耳机佩戴者提供的音频数据。
步骤320：使用运动传感器检测所述防晕耳机佩戴者的运动加速度信息。
步骤330：根据所述运动加速度信息获得与佩戴者运动相反的运动加速度信息，将所述与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息通过音频算法处理叠加到所述音频数据上，生成带运动加速度信息的虚拟声源发送给喇叭。
步骤340：通过所述喇叭播放所述虚拟声源。
其中，在步骤310中，通过以下方式获取向所述防晕耳机佩戴者提供的音频数据：
播放存储模块本地存储的音频数据；
使用麦克风拾取外部周围环境的音频数据；
通过有线耳机接口有线输入音频数据；
通过蓝牙模块无线输入音频数据并提供给所述防晕耳机佩戴者。
图3所示的设计方法还包括：向防晕耳机佩戴者提供切换不同音频源的切换开关，上述音频源包括存储模块本地存储的音频数据、麦克风拾取的外部周围环境的音频数据、有线耳机接口或蓝牙模块输入的外部音频数据。
其中，运动传感器包括：陀螺仪和加速度传感器，使用陀螺仪获取防晕耳机佩戴者的转向角加速度信息，使用加速度传感器获取防晕耳机佩戴者的直行加速度信息。
防晕耳机优选设置为头戴式耳机，运动传感器安装在耳机头条的中央位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种防晕耳机，其特征在于，所述防晕耳机包括：喇叭、运动传感器、DSP芯片和音源提供单元；
所述音源提供单元，用于获取向所述防晕耳机佩戴者提供的音频数据，将所述音频数据发送给所述DSP芯片；
所述运动传感器，用于检测所述防晕耳机佩戴者的运动加速度信息，并将所述运动加速度信息发送给所述DSP芯片；
所述DSP芯片，用于根据接收的所述运动加速度信息获得与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息，将所述与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息通过音频算法处理叠加到所述音源提供单元发送的音频数据上，生成带运动加速度信息的虚拟声源发送给所述喇叭；
所述喇叭，播放所述DSP芯片发送的虚拟声源。
2.根据权利要求1所述的防晕耳机，其特征在于，所述音源提供单元包括如下的一种或多种：
存储模块，用于本地存储音频数据；
麦克风，用于拾取外部周围环境的音频数据；
有线耳机接口，用于有线方式输入音频数据；
蓝牙模块，用于无线方式输入音频数据。
3.根据权利要求2所述的防晕耳机，其特征在于，所述防晕耳机还包括切换开关，
所述切换开关，用于所述防晕耳机佩戴者切换不同的音频源，所述音频源包括所述存储模块本地存储的音频数据、所述麦克风拾取的外部周围环境的音频数据、所述有线耳机接口或所述蓝牙模块输入的外部音频数据。
4.根据权利要求3所述的防晕耳机，其特征在于，所述运动传感器包括：陀螺仪和加速度传感器，所述陀螺仪用于获取所述防晕耳机佩戴者的转向角加速度信息，所述加速度传感器获取所述防晕耳机佩戴者的直行加速度信息。
5.根据权利要求4所述的防晕耳机，其特征在于，所述防晕耳机为头戴式耳机，所述防晕耳机还包括：耳罩和耳机头条，所述运动传感器安装在所述耳机头条的中央位置。
6.一种防晕耳机设计方法，其特征在于，
获取向所述防晕耳机佩戴者提供的音频数据；
使用运动传感器检测所述防晕耳机佩戴者的运动加速度信息；
根据所述运动加速度信息获得与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息，将所述与佩戴者运动加速度相反的运动加速度信息通过音频算法处理叠加到所述音频数据上，生成带运动加速度信息的虚拟声源发送给喇叭；
通过所述喇叭播放所述虚拟声源。
7.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，通过以下方式获取向所述防晕耳机佩戴者提供的音频数据：
播放存储模块本地存储的音频数据；
使用麦克风拾取外部周围环境的音频数据；
通过有线耳机接口有线输入音频数据；
通过蓝牙模块无线输入音频数据。
8.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括：向所述防晕耳机佩戴者提供切换不同音频源的切换开关；
所述音频源包括所述存储模块本地存储的音频数据、所述麦克风拾取的外部周围环境的音频数据、所述有线耳机接口或所述蓝牙模块输入的外部音频数据。
9.根据权利要求8所述的设计方法，其特征在于，所述运动传感器包括：陀螺仪和加速度传感器，使用所述陀螺仪获取所述防晕耳机佩戴者的转向角加速度信息，使用所述加速度传感器获取所述防晕耳机佩戴者的直行加速度信息。
10.根据权利要求9所述的设计方法，其特征在于，将所述防晕耳机设计为头戴式耳机，将所述运动传感器安装在耳机头条的中央位置。
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