CN108605177B - 具有结合的耳杯及耳塞的头戴式耳机 - Google Patents

Abstract

在此展示的是一种通过将塞耳头戴式耳机结合覆耳头戴式耳机或贴耳头戴式耳机以增加收听者对声音的享受的装置和方法。一个实施例为包括耳杯的头戴式耳机，其具有朝收听者的耳道凸出的耳塞。该耳杯实质地围绕该收听者的耳朵以及将次音速与低频振动传送至该收听者的皮肤以刺激振动触觉响应。该耳塞被设置于该收听者的耳道内且传送全范围的可听频率。此外，头戴式耳机，连同于该耳塞中的耳杯，提供被动的和主动的噪音消除。

Description

具有结合的耳杯及耳塞的头戴式耳机

相关申请交叉引用

本申请请求2017年1月4日提出申请的美国专利申请15/398,282的优先权，其请求以下澳洲临时专利申请案的优先权：2016年4月16日提出申请的案号2016901426以及2016年1月14日提出申请的案号2016900104，其全部内容通过引用被并入本文。

技术领域

本申请大致关于用于听音乐、语音(voice)、或其他声音(sound)的头戴式耳机，具体言的，关于结合直接传送声音至耳道的塞耳(in-ear)部及传送额外的音频振动触觉刺激的覆耳(over-ear)或贴耳(on-ear)部。

背景技术

耳塞或塞耳监听器可产生耳道中所需的声波以建立相等于从自由场扬声器或从实况音乐或演讲中所体验的声音的听觉感受。然而，听觉感受仅为人类对声音体验的其中一种方面。皮肤上的感觉系统亦能经由皮肤上的感觉接收器的机械振动来检测低频声音。其被认为是振动触觉刺激(vibrotactile stimulation)。

皮肤具有有关于振动触觉刺激的感受的两种不同类型的触觉及两种类型的振动感受器(亦被已知为机械感受器)：梅斯纳氏小体(Meissner′s corpuscles)及巴齐尼氏小体(Pacinian corpuscles)。梅斯纳氏小体具有约20Hz的共振频率而巴齐尼氏小体具有约200Hz的共振频率。因此，皮肤上的感觉系统对于低音频频率及次音速振动最敏感。

发明内容

对于收听者体验由耳塞或塞耳监听器所播放的声音以类似收听者体验实况或通过自由场扬声器播放的声音的方式，振动触觉刺激及声响刺激都是重要的。再者，声音与音乐的体验通常可通过添加振动触觉刺激来增强。

在此展示的是一种通过将塞耳(in-ear)头戴式耳机结合覆耳(over-ear)头戴式耳机或贴耳(on-ear)头戴式耳机以增加收听者对声音的享受的装置与方法。在一实施例中，头戴式耳机包括耳杯，其具有朝收听者的耳道凸出的耳塞。该耳杯实质地覆盖或围绕该收听者的耳朵以及将低频振动传送至该收听者的皮肤以刺激快速反应机械感受器。该耳塞被设置于该收听者的耳道内且传送全范围的可听频率。此外，头戴式耳机，连同于该耳杯与该耳塞，提供被动的噪音消除且可选地包括主动的噪音消除。

附图说明

通过研究以下详细说明结合所附权利要求及附图(其全部内容形成此说明书的部份)，本实施例的这些及其他目的、特征及特性对于本领域技术人员而言将变得显而易见。虽然所附附图包括各种实施例的图示，附图并非用以限制所要求保护的主题。

图1显示了根据一实施例被设置于收听者的头附近的头戴式耳机。

图2显示了根据一实施例的头戴式耳机100的前视图。

图3显示了根据一实施例的其中一个耳杯的四分之三的视图。

图4显示了根据一实施例的与头戴式耳机相关联的耳杯，该耳杯被设置于收听者的耳朵附近。

图5为根据一实施例的与头戴式耳机相关联的耳杯的剖面图。

图6显示了根据一实施例的扬声器与声响室(acoustic chamber)的位置。

图7显示了根据一实施例的与头戴式耳机相关联的内部电子模块。

图8显示了在此所公开的技术所刺激的皮肤上的振动感受器的感觉阈值。

图9为根据一实施例的用于将收听者与周围声音隔离以及用于将高品质音频传送至该收听者的方法的流程图。

图10为计算机系统的示例形式中的机器的图表显示，在该计算机系统中，用以造成机器执行任何一个或多个此处所述的方法或模块的一组指令可被执行。

具体实施例

术语

此申请中所使用的术语、缩写、及短语的简要定义给定如下。

参照此说明书，“次音速振动(sub sonic vibrations)”是指20Hz以下的振动。参照此说明书，“低频音频(low-frequency audio)”意指大体上在20Hz至250Hz的范围内的振动。参照此说明书，“中频音频(mid-frequency audio)”意指大体上在250Hz至4000Hz的范围内的振动。参照此说明书，“高频音频(high-frequency audio)”意指大体上在4000Hz至22,000Hz的范围内的振动。

此说明书中提及“一个实施例”或“一实施例”是指与该实施例有关的所描述的特定特征、结构、或特点被包括在本公开的至少一个实施例中。说明书中许多地方出现的短语“在一个实施例中”的出现不一定全部参照相同的实施例，也并非是与其他实施例互斥的分开的或替代的实施例。再者，各种特征都被描述，其可由一些实施例而非由其他实施例来展示。同样地，各种要求都被描述，其可以是对于一些实施例的要求而非其他者的要求。

除非上下文有清楚地要求，否则，整份说明书与权利要求范围中，术语“包含(comprise)”“包括(comprising)”以及诸如此类的是以包含式意义来解释，对比排他式或详尽式意义；亦即，是具有“包括(including)，但不限于”的意义。如此处所使用的，术语“被连接(connected)”、“被耦接(coupled)”、或任何其变化，意指在两个或多个元件之间的直接或间接的任何连接或耦接。在元件之间的耦接或连接可为实体的、逻辑的、或其结合。举例来说，两个装置可被直接地或经由一个或多个中间通道或装置来耦接。在另一示例中，装置可以信息可于其间传递，同时不彼此共用任何实体连接的方式来被耦接。此外，术语“在此(herein)”、“在...上(above)”、“在...下(below)”以及类似含意的术语当被使用在此申请时应参照此申请整体而非此申请的任何特定部份。在上下文容许处，在实施方式中使用单数或复数的术语也可分别地包括复数或单数。参照两个或多个项目(item)的列表的术语“或(or)”涵盖以下术语的所有解释：在该列表中的任何项目、在该列表中的所有项目、以及在该列表中的项目的任何组合。

若说明书陈述组件或特征“可(may)”、“可以(can)”、“能够(could)”、或“能(might)”被包括或具有特性，则该特定组件或特征不一定被包括或具有该特性。

术语“模块(module)”广义地是指软件、硬件或固件组件(或其任何组合)。模块是典型功能性组件，其可产生有用的数据或使用特定的输入的另一输出。模块可以或可以不是自包含的(self-contained)。应用程序(也可以称为“应用”)可包括一个或多个模块，或模块可包括一个或多个应用程序。

具体实施方式中所使用的术语旨在被以最广泛的合理的方式来解释，即使其与特定示例结合来使用。在此公开的上下文内、及各术语被使用的特定上下文中，在此说明书中的使用的术语通常具有其所属领域中的通常意义。为了方便，特定术语会被强调(highlighted)，例如使用大写、斜体、和/或引号。强调的使用不影响术语的范围和意义；术语的范围和意义在相同上下文中为相同的，不论是否被强调。应了解的是，相同元件可被以多于一种的方式来描述。

因此，替代语言与同义词可被使用于在此所述的任何一个或多个术语，但无论术语是否被在此详细地说明或讨论，皆没有被寄予特别的意义。一或多个同义词的详述没有排除其他同义词的使用。此说明书中任何地方的示例的使用(包括在此所述的任何术语的示例)仅为例示用且非意欲用以进一步限制本公开或任何例示例术语的范围与意义。同样地，本公开并不限于在此说明书中给定的各种实施例。

头戴式耳机

图1显示了根据一实施例的被设置于收听者的头附近的头戴式耳机。头戴式耳机100包括被设置于收听者的耳朵上的耳杯110、头带120、以及被设置于收听者的耳道内或入口处的耳塞(未示出)。头戴式耳机100包括各种声响室以向收听者传送音频频率及次音速。对于收听者而言头戴式耳机100具有比经典的头戴式耳机更多的触碰点：头带120、耳杯110、以及耳塞。由于针对收听者的许多触碰点，头戴式耳机100提供稳固的、舒服的配合。

图2显示了根据一实施例的头戴式耳机230的前视图。耳塞200可以被设置于各耳杯220内。头戴式耳机230可经由有线连接210、无线连接、数据网络、无线网络、电话网络、广播信号、或其任何组合而被连接至音频来源。数据网络可以是任何局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、公用数据网络(例如，因特网)、短范围无线网络、或任何适合的分组交换网络(例如商业上拥有的)、专有分组交换网络(例如专有电缆或光纤网络、以及诸如此类、或其任何组合)。此外，无线网络可为例如蜂巢式网络并且可利用包括用于全球演进的增强型数据速率(EDGE)、通用分组无线电服务(GPRS)、全球移动通信系统(GSM)、互联网协议多媒体子系统(IMS)、通用移动电信系统(UMTS)等以及任何其他合适的无线介质，例如全球微波接入互操作性(WiMAX)、长期演进(LTE)网络、码分多址(CDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、无线保真(WiFi)、无线LAN(WLAN)、互联网协议(IP)数据广播、卫星、移动自组织网络(MANET)或其任何组合。

有线连接可以是模拟的或数字的或其任何组合。广播信号可以是调频(FM)无线电、调幅(AM)无线电或任何组合的音频-视频传输标准，例如国家电视系统委员会(NTSC)、高级电视系统委员会(ATSC)、综合业务数字广播(ISDB)、逐行倒相制式(PAL)、顺序存储彩电制式(SECAM)、数字视频广播(DVB)、数字地面多媒体广播(DTMB)或其任何组合。

图3显示了根据一实施例的其中一个耳杯的四分之三的视图。耳杯300包括耳塞310。为了增加收听者的舒适度，耳塞可通过弹性附件(例如弹簧或弹性支架)而被附加至耳杯。弹性附件提供足够的自由度以通过被动地符合收听者的耳朵形状来使其通用。耳塞310包括软耳塞头(tip)320以进一步增加收听者的舒适度。软耳塞头320可由充满流体(例如空气、水或黏性流体)的软材料制成。软材料允许头轻易地将其成形为符合收听者的耳朵以及收听者的耳道的入口的形状。不像传统耳塞及塞耳监听器(in-ear monitor；IEM)，防止塞耳部脱落所需的力不需要由收听者的耳道的皮肤或从耳朵中的触碰点的摩擦来产生。作为替代的是，从耳杯300被施加至耳塞310的轻柔的力保持耳塞310在收听者的耳道内部或在收听者的耳道的入口处，且因此，通过消除收听者的耳道内部的摩擦来改善收听者的舒适度。耳塞310直接地传送清楚的声音至收听者的耳道。

图4显示了根据一实施例的与头戴式耳机相关联的耳杯，该耳杯被设置在收听者的耳朵附近。耳杯400包括振动触觉扬声器420、以及耳塞430。

被设置于收听者的耳道内或耳道的入口处的耳塞430包括听觉扬声器410及软耳塞头440，其挡住外部音频(例如耳杯外部的音频与耳塞外部的音频)到达收听者的耳道。听觉扬声器410可为平衡电枢式驱动(balanced armature driver)或动圈式驱动(dynamicdriver)。

耳杯400系被设置以避免周围声音的实质部分到达收听者的耳朵。耳杯400可由压抵收听者的头颅(全罩式)、可部分地压抵收听者的头颅以及收听者的耳朵、或可仅压抵收听者的耳朵(开放式(supraural))而完全地包围收听者的耳朵。

振动触觉扬声器420可为电动扬声器(dynamic loud speaker)。振动触觉扬声器420可传送次音速振动和/或低频音频至收听者的头颅和/或收听者的耳朵。因为收听者的耳道被耳塞430堵住，振动触觉扬声器420可被驱动至较大声的声音压力水平(相较于同级的标准头戴式耳机)。因此，较大声的声音压力提供改善的振动触觉刺激。弹簧450提供耳塞430至耳杯400的弹性附件，因此增加收听者的舒适度，如上所述。振动触觉扬声器420也可被使用以提供主动的噪音消除(Active Noise Cancellation)以消除周围噪音。

耳杯400与耳塞430提供用于被动的声响隔离的额外方法。被设置于收听者的耳道内或耳道的入口处的软耳塞头440，以及耳杯400，提供大幅地减少当戴上头戴式耳机时可被收听者听到的外部噪音的量的双层隔离。此外，双层隔离大幅地减少声音从头戴式耳机泄漏至外部环境的量。双层隔离对于其他人提供绝佳的声响隔离，允许收听者在不干扰收听者周围的人的情况下来享受声音。

再者，双层声响隔离改善收听者的听力情况(hearing profile)的特性(characterization)。声响隔离允许进入耳道的外部噪音的量的减少。因此，声响隔离允许更快和更精确的收听者的听力情况的测量，如2016年5月13日申请的美国专利申请15/154,694，发明名称为“PERSONALIZATION OF AUDITORY STIMULUS”中描述的，其通过引入并入此文。

图5为根据一实施例的与头戴式耳机相关联的耳杯的剖面图。耳杯500包括第一扬声器510、第一声响室520、第二扬声器530、第二声响室540、耳塞550、耳塞头555、多个麦克风560、570、580、590、耳垫(ear-pad)505、及可选的声响清晰支架(acousticallytransparent scaffolding)515。

第一扬声器510发出第一范围的频率。第一扬声器510可以是接触模式扬声器、响亮低频声响扬声器、扬声器、低频扬声器(例如低音扬声器(woofer))、和/或电性刺激皮肤感受器的装置。由第一扬声器510所发出的第一范围的频率可包括大范围的音频频率，通常强调次音速振动、低频音频、和/或中频音频。第一范围的频率可通过在输入音频上执行低通滤波器来产生。

第一声响室520通过使用收听者的皮肤的振动触觉刺激将第一范围的频率传送至收听者。第一声响室520可被设置于耳杯500内，但在耳塞550外部。第一声响室520被设置在收听者的皮肤附近。第一声响室520也可被设置于与头戴式耳机相关联的头带内。第一声响室520通过可选的声响清晰支架515和/或耳垫505将第一范围的频率传送至收听者。支架的外观向使用者表明耳塞550不会穿透至耳道内。

第二扬声器530发出第二范围的频率。第二范围的频率可包括输入音频中的全范围的可听频率或可听频率的子集，例如实质上互补于第一范围的频率的频率。第二扬声器530可为扬声器、和/或高频扬声器，例如高频扬声器(tweeter)。第一扬声器510与第二扬声器530可从分频电路(crossover circuit)接收第一范围的频率、以及第二范围的频率，如图7所描述的。替代地，第一扬声器510与第二扬声器530可接收全范围的频率，且可被动地调谐(tuned)以分别地发出仅第一范围的频率及第二范围的频率。

第二声响室540通过收听者的耳朵的声响刺激来传送第二范围的频率至收听者。第二声响室540被设置于与头戴式耳机相关联的耳塞内。

耳塞550环绕第二声响室540。耳塞550被设置在收听者的耳道的入口处或收听者的耳道内。耳塞550避免周围声音的实质部分以及第一范围的频率的实质部分到达收听者的耳道。

除了被动的噪音消除以外，耳杯500可使用一个或多个麦克风560、570、580、590、第一扬声器510和/或第二扬声器530、以及一个或多个噪音消除电路(未示出)来执行主动的噪音消除(active noise cancellation；ANC)。耳杯500包括一个或多个麦克风560、570、580、590。一个或多个麦克风560、570、580、590测量多个不想要的音频信号。基于所使用的麦克风的位置以及所使用的麦克风的数量，不想要的音频信号通过使用前馈或反馈机制、或两者的结合来处理。

ANC可通过使用至少一个麦克风560、570、580、及590与至少一个扬声器510、530的任何组合来完成。一个可能的实现方式为通过使用麦克风560以测量耳杯500外部的不想要的音频信号、通过使用第一扬声器510以消除进入第一声响室520的不想要的音频信号以及通过使用麦克风570和/或590以检查不想要的音频信号被消除的如何并相应地调整消除。另一个可能的实现为通过使用麦克风560以测量耳杯500外部的不想要的音频信号、通过使用第一扬声器510以消除进入第一声响室520的不想要的音频信号、通过使用麦克风570及/或590以测量在520中的不想要的音频信号、通过使用530以消除由麦克风570和/或590所测量的不想要的音频信号、通过使用麦克风580以检查不想要的音频信号被消除的如何并相应地调整消除。

一个或多个噪音消除电路连同多个麦克风560、570、580、590与多个扬声器510、530被使用于主动的噪音消除。一个或多个噪音消除电路可以是数字的和/或模拟的。数字噪音消除电路可包括处理器以执行ANC。对于在多个不想要的音频信号中的各不想要的音频信号，一个或多个噪音消除电路产生消除信号使得该消除信号破坏地干扰不想要的音频信号。消除信号可包括不想要的音频的相位偏移或不想要的音频的反极性，因此破坏地干扰不想要的音频信号。对于在多个不想要的音频信号中的各不想要的音频信号，一个或多个噪音消除电路传送消除信号至第一扬声器510和/或第二扬声器530。噪音消除电路可与多个麦克风560、570、580、590中的每一个相关联，或单各噪音消除电路可与多个麦克风560、570、580、590中的两个或更多个相关联。

此处所述的技术将包括高频噪音的主动的噪音消除以及收听者的耳膜上增加的压力的不想要的影响最小化。环绕第二声响室540的耳塞550包括耳塞头555以将由第一扬声器510所产生的主动的噪音消除的不想要的影响与收听者的耳道隔离。耳塞头555所提供的隔离允许两个阶段的ANC：第一，从头戴式耳机外部至第一声响室520；以及第二，从第一声响室520至第二声响室540。第二阶段的ANC是通过使用第二声响室540的外部上的麦克风(例如麦克风590)、第二扬声器530、以及麦克风580来执行。

由耳塞头555所提供的收听者的耳道的隔离确保第一扬声器510的刺激最小地或一点也不影响通过耳塞550所传送的刺激。在一些情形中，信号处理可被使用以结合或消除耳杯声响刺激对耳塞声响刺激的影响。

被设置于收听者的耳道内或入口处的耳塞头555及耳杯500提供大幅地减少当戴上头戴式耳机时可被收听者听到的外部噪音(亦即，周围声音)的量的双层隔离。双层隔离使得被设置在耳塞550内的麦克风580在没有来自周围声音的干扰的情况下检测收听者的语音、以及使得能够进行语音通信。举例来说，由麦克风580所检测的收听者的语音可被翻译(interpreted)成命令以控制头戴式耳机，例如“停止播放音乐”、“开始播放音乐”、“找出我的最爱歌曲”等。此外，头戴式耳机可将由麦克风580所检测到的收听者的语音发送至远端远程处理器以供储存，和/或传送至另一使用者。在一实施例中，头戴式耳机可作用为手机耳机。

图6显示根据一实施例的扬声器和声响室的位置。头戴式耳机630包括扬声器600、以及声响室610、头带620、可选的室640、分离器650、以及可选的声响清晰支架660。扬声器600以及声响室610可被设置在与头戴式耳机630相关联的头带620内。扬声器600与声响室610可以是图5中的第一扬声器510和第一声响室520。可替代地，扬声器600和声响室610可在图5中的第一扬声器510与第一声响室520以外存在。扬声器600可发出包括次音速振动、低音频频率、中频、和/或高频的第一范围的频率。扬声器600可为单一扬声器，而声响室610可为包围头带620的内部的单一声响室。可替代地，如图6所示，可有两个或更多个扬声器600、和/或两个或更多声响室610。可由与头带620相关联的可选的室640来将左和右声响室610分开。可替代地，可由以声响不传导材料制成的分离器650来将左和右声响室610分开。设置于头带620的外表面上的声响清晰支架660允许第一范围的频率通过及到达收听者。

图7显示了根据一实施例的与头戴式耳机相关联的内部电子模块。内部电子模块包括音频来源700、分频电路710、以及可选的功率放大器720。音频来源700被耦接至分频电路710和可选的功率放大器720。音频来源700发送音频信号至分频电路710。分频电路710将较低频音频和/或次音速振动从较高频音频中分离。分频电路710发送较低频音频至可选的功率放大器720。分开地，分频电路710发送较高频音频至可选的功率放大器720。分频电路710可以是包括处理器的数字电路、或可以是模拟电路。较低频音频被发送至振动触觉扬声器而较高频音频被发送至声响扬声器扬声器。较低频音频和较高频音频可(但非必要)分别地对应至低频与高频音频范围。

造成较少声响刺激或被设置远离耳朵的替代实施例可不必须需要分频电路710。同样地，替代实施例可不需要可选的功率放大器720。

在另一实施例中，分频电路710不被需要，且声响扬声器与振动触觉扬声器两者都接收全范围的频率。声响扬声器与振动触觉扬声器可播放所接收的全范围的频率。替代地，声响扬声器与振动触觉扬声器可被调谐以发出仅特定范围的频率。举例来说，振动触觉扬声器可被调谐以发出低频音频及/或次音速振动，而声响扬声器可被调谐以发出高频音频。中频音频可通过第一或第二扬声器发出。

图8描绘了此处所公开的技术所刺激的皮肤上的振动感受器的感觉阈值。最敏感的频率是在500Hz以下。振动触觉扬声器可被最佳化以在此频率范围内提供刺激。

图9为根据一实施例的用于将收听者与周围声音隔离以及用于将高品质音频传送至该收听者的方法的流程图。在步骤900中，在收听者的皮肤附近的位于头戴式耳机内的第一扬声器，将第一范围的频率传送至收听者。所传送的第一范围的频率引发收听者的皮肤中的振动触觉的响应。第一范围的频率可包括大范围的音频频率，通常强调次音速振动、被包含在输入音频信号中的低频音频和/或中频音频。第一扬声器可被设置在与头戴式耳机相关联的耳杯和/或与头戴式耳机相关联的头带内。

在步骤910，在传送来自第一扬声器的第一范围的频率的同时，被设置在与头戴式耳机相关联的耳塞内的第二扬声器传送第二范围的频率至收听者的耳道。第二范围的频率可包括全范围的可听频率、或可听频率的子集，例如实质上互补于第一范围的频率的频率。

耳杯和耳塞通过阻挡周围声音通过至收听者、以及从收听者至环境来提供主动的噪音消除。耦接至头戴式耳机的耳杯实质上围绕收听者的耳朵，因此阻挡了大多数的周围声音到达收听者、以及阻挡大多数的收听者的音频泄漏至环境中。通过压抵收听者的头颅、可部份地压抵收听者的头颅、或可仅压抵收听者的耳朵，耳杯可完全包围收听者的耳朵。耳塞堵住收听者的耳道，且进一步将收听者的耳道与收听者的耳道外部的音频隔离，并且将围绕耳塞的环境与耳塞内的音频隔离。被设置于收听者的耳道内的耳塞的位置可通过使用附加至耳杯的弹性附件(例如弹簧或弹性支架)而被自动地调整。自动调整改善了收听者的耳道的密封性，从而改善被动的噪音消除。

头戴式耳机也可提供主动的噪音消除(ANC)。与头戴式耳机相关联的噪音消除电路从多个麦克风获得多个不想要的音频信号。多个麦克风包括被设置于头戴式耳机外部的第一麦克风、被设置于耳杯内但在耳塞外部的第二麦克风、以及被设置在耳塞内的第三麦克风。噪音消除电路可以是数字的或模拟的，并且可包括对应于多个麦克风的一个或多个噪音消除电路，如此处所述。

对于多个不想要的音频信号中的每个不想要的音频信号，噪音消除电路产生消除信号，使得消除信号破坏地干扰不想要的音频。消除信号可包括不想要的音频的相位偏移或不想要的音频的反极性，因此破坏地干扰不想要的音频信号。对于多个不想要的音频信号中的每个不想要的音频信号，噪音消除电路传送消除信号至一个或多个扬声器。一个或多个扬声器包含第一扬声器和/或第二扬声器。

与头戴式耳机相关联的电子组件将传入的(incoming)音频信号分成第一范围的频率以及第二范围的频率。电子组件可以是处理器、和/或模拟电路。此外，电子组件可产生次音速及低频以改善振动触觉刺激。首先，电子组件接收音频信号。电子组件接着通过执行带通滤波将音频信号分成第一范围的频率和第二范围的频率。第一范围的频率包括低频音频和/或次音速振动。第二范围的频率包括高频音频。中频音频可被包括于第一范围的频率和/或第二范围的频率中。电子组件将第一范围的频率发送至第一扬声器、以及将第二范围的频率发送至第二扬声器。当电子组件为处理器时，处理器可以是任何类型的处理器、或此处所述的微控制器。

此外，频率划分可完全被动地由扬声器的声响的调谐而被完成。换句话说，第一扬声器可被调谐以发出仅低频音频和/或次音速振动，而第二扬声器可被调谐以发出高频音频。中频音频可由第一或第二扬声器来发出。

计算机

图10为计算机系统1000的示例形式中的机器的图表显示，在该计算机系统中，用以使得机器执行任何一个或多个此处所述的方法或模块的一组指令可被执行。

在图10的示例中，计算机系统1000包括处理器、存储器、非易失性存储器和接口装置。处理器可被使用以执行ANC、以及用于将传入的频率分成各种频带，如此处所述。处理器可被设置于头戴式耳机内，例如在头戴式耳机带内部、和/或耳杯内。再者，处理器可被设置于远程计算机上和从头戴式耳机通过线或无线连接而接收传入的频率。为了说明简明性，各种一般组件(例如高速缓冲存储器)被省略。计算机系统1000被意欲用以显示硬件装置，在图1-9的示例中所述的任何组件(以及在此说明书中所述的任何其他组件)可被实现于其上。计算机系统1000可以是任何可应用的已知或适当类型。计算机系统1000的组件可经由总线或通过一些其他已知或适当装置而被耦接在一起。

此公开考虑计算机系统1000采用任何适当的物理形式。作为非用以限制的示例，计算机系统1000可以是嵌入式计算机系统、片上系统(SOC)、单板计算机系统(single-board computer system；SBC)(例如，模块计算机(computer-on-module；COM)或模块系统(system-on-module；SOM))、台式计算机系统、膝上型或笔记本计算机系统、交互式一体机(interactive kiosk)、大型机(mainframe)、计算机系统网络、移动电话、个人数字助理(PDA)、服务器或以上所述的其中两个或更多个的组合。适当地，计算机系统1000可包括一个或多个计算机系统1000；为单一的或分散式的；跨越多个位置；跨越多个机器；或存在云端中，其可包括在一个或多个网络中的一个或多个云组件。适当地，一个或多个计算机系统1000可在没有实质空间或时间限制的情况下执行在此所述或显示的一个或多个方法中的一或多个步骤。作为非用以限制的示例，一或多个计算机系统1000可实时或以批次模式执行在此所述或显示的一个或多个方法中的一或多个步骤。适当地，一个或多个计算机系统1000可在不同时间或在不同位置执行在此所述或显示的一个或多个方法中的一或多个步骤。

举例来说，处理器可以是传统微处理器，例如Intel Pentium微处理器或Motorolapower PC微处理器。相关技术领域的技术人员将了解的是，术语“机器可读(存储)介质”或“计算机可读(存储)介质”包括可由处理器可访问的任何类型的装置。

存储器通过例如总线而被耦接至处理器。存储器可包括(作为示例，但非用以限制)诸如动态RAM(DRAM)和静态RAM(SRAM)之类的随机存取存储器(RAM)。存储器可以是本地的、远程的或分布式的。

总线也将处理器耦接至非易失性存储器和驱动单元。非易失性存储器通常为磁性软盘或硬盘、磁光盘、光盘、只读存储器(ROM)，诸如CD-ROM、EPROM、FLASH或EEPROM，磁盘或磁盘光卡或其他形式的大容量数据存储。在执行计算机1000中的软件期间，通常通过直接存储器访问过程将这些数据中的一些写入存储器。非易失性存储器可以是本地的、远程的或分布式的。非易失性存储器是可选的，因为可以使用存储器中的所有可用数据创建系统。典型的计算机系统通常至少包括处理器、存储器和将存储器耦接到处理器的装置(例如总线)。

软件典型地被储存在非易失性存储器和/或驱动单元中。确实，将整个大型程序储存在存储器中也许甚至是不可能的。至少，应了解的是，对于用来运行的软件，若有需要，其被移动至适合用于处理的计算机可读位置，且为了说明的目的，在本文中，该位置被称为存储器。即使将软件移动到存储器中执行，处理器通常也会使用硬件寄存器来存储与软件相关联的值，并且本地缓存，在理想情况下，可用于加速执行。如本文所使用的，当软件程序被称为“在计算机可读介质中实现”时，假定软件程序存储在任何已知或方便的位置(从非易失性存储器到硬件寄存器)。当与程序相关联的至少一个值被存储在处理器可读的寄存器中时，认为处理器“被配置为执行程序”。

总线还将处理器耦接到网络接口装置。该接口可以包括一个或多个调制解调器或网络接口。可以理解，调制解调器或网络接口可以被认为是计算机系统1000的一部分。该接口可以包括模拟调制解调器、ISDN调制解调器、电缆调制解调器、令牌环接口、卫星传输接口(例如“卫星直达个人电脑业务(direct PC)”)，或用于将计算机系统耦接到其他计算机系统的其他接口。接口可以包括一个或多个输入和/或输出装置。作为示例而非限制，I/O装置可以包括键盘、鼠标或其他定点装置、磁盘驱动器、打印机、扫描仪以及包括显示装置的其他输入和/或输出装置。作为示例而非限制，显示装置可以包括阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)或一些其他适用的已知或方便的显示装置。为了简单起见，假设在图10的示例中没有示出的任何装置的控制器位于接口中。

操作中，计算机系统1000可以由包括文件管理系统(例如磁盘操作系统)的操作系统软件来控制。具有相关文件管理系统软件的操作系统软件的一个示例是来自华盛顿州雷德蒙德的微软公司的称为的操作系统系列及其相关的文件管理系统。操作系统软件及其关联的文件管理系统软件的另一个例子是Linux^TM操作系统及其相关的文件管理系统。文件管理系统通常存储在非易失性存储器和/或驱动单元中，并使处理器执行操作系统所需的各种动作，以输入和输出数据并将数据存储在存储器中，包括将文件存储在非易失性存储器和/或驱动单元上。

具体实施例的一些部分可以根据对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将他们工作的实质传达给本领域其他技术人员的手段。算法在这里，并且通常被认为是导致期望结果的自洽序列的操作。这些操作是需要对物理量进行物理操纵的操作。通常，但不一定，这些量采用能够被存储、传输、组合、比较和以其他方式被操纵的电或磁信号的形式。主要出于常见用法的原因，有时将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、术语、数字等被证明是方便的。

然而，应该记住，所有这些和类似的术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是适用于这些量的方便的标签。除非特别声明，否则从以下讨论中显而易见的是，应该理解，在整个说明书中，利用诸如“处理”或“计算(computing)”或“计算(calculating)”或“确定”或“显示”或“生成”等术语的讨论指的是计算机系统或类似的电子计算装置的动作和过程，其将计算机系统的寄存器和存储器中表示为物理(电子)量的数据操纵并转换成类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储器、传输或显示装置内的物理量的其它数据。

这里呈现的算法和显示并不固有地涉及任何特定的计算机或其他装置。根据本文的教导，各种通用系统可以与程序一起使用，或者可以证明构造更专用的装置来执行一些实施例的方法可能是方便的。下面的描述将显示各种这些系统所需的结构。此外，没有参考任何特定的编程语言来描述这些技术，因此可以使用各种编程语言来实现各种实施例。

在替代实施例中，机器作为独立装置运行或者可以连接(例如联网)到其他机器。在联网部署中，机器可以在客户端-服务器网络环境中以服务器或客户端机器的能力运行，或作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器运行。

机器可以是服务器计算机、客户端计算机、个人计算机(PC)、平板电脑、膝上型计算机、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、iPhone、黑莓、处理器、电话、网络设备、网络路由器、交换机或桥接器，或者能够执行该机器要采取的特定动作的一组指令(顺序或其他)的任何机器。

虽然机器可读介质或机器可读存储介质在示例性实施例中被示出为单个介质，但是术语“机器可读介质”和“机器可读存储介质”应该被认为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”和“机器可读存储介质”也应被认为任何介质，其能够存储、编码或携带由机器执行的一组指令并且使机器执行目前公开的技术和创新的一种或多种方法或模块。

通常，被执行以实现本公开的实施例的例程可以被实现为被称为“计算机程序”的操作系统或特定应用、组件、程序、对象、模块或指令序列的一部分。计算机程序通常包括在各种时间在计算机中的各种存储器和存储装置中设置的一个或多个指令，并且当由计算机中的一个或多个处理单元或处理器读取并执行时，使计算机执行操作以执行涉及本公开的各个方面的元件。

此外，尽管已经在全功能计算机和计算机系统的上下文中描述了实施例，但是本领域技术人员将会理解，各种实施例能够以各种形式作为程序产品来分布，并且无论用于实际实现分布的机器或计算机可读介质的具体类型如何，均同等适用。

机器可读存储介质、机器可读介质或计算机可读(存储)介质的其他示例包括但不限于可记录型介质，诸如易失性和非易失性存储器装置、软盘和其他可移动磁盘、硬盘驱动器、光盘(例如，光盘只读存储器(CD ROM)、数字多功能盘，(DVD)等)，等等，以及诸如数字和模拟通信链路的传输型介质。

在一些情况下，例如存储器装置的操作(例如，从二进制1到二进制0的状态的改变或者反之亦然)可以包括诸如物理转换的转换。利用特定类型的存储器装置，这样的物理转换可以包括物品到不同状态或事物的物理转换。例如，但不限于，对于某些类型的存储器装置，状态的改变可能涉及电荷的积累和存储或存储电荷的释放。类似地，在其他存储器装置中，状态的改变可以包括磁取向上的物理改变或转变，或分子结构中的物理改变或转变，例如从结晶转变为非晶或反之亦然。前面的内容并不旨在成为详尽的列表，其中存储器装置中的二进制1到二进制0的状态的改变或反之亦然可以包括诸如物理转变的转变。相反，前述内容旨在作为说明性示例。

存储介质通常可以是非暂时性的或者包括非暂时性的装置。在这种情况下，非暂时性存储介质可以包括有形的装置，意味着装置具有具体的物理形式，尽管该装置可以改变其物理状态。因此，例如，非暂时性是指尽管状态发生变化仍然保持有形的装置。

备注

为了说明与描述的目的，所请求保护的主题的各种实施例的上述内容已被提供。其并非用于详尽或限制所请求的主题为所公开的精确形式。许多修改与变化对于本领域技术人员而言将是显而易见的。实施例被选择和说明以最佳地描述本发明的原理及其实际应用，从而使相关领域技术人员能了解所要求保护的主题、各种实施例、以及适合于所考量的特定使用的各种修改。

尽管已经在全功能计算机和计算机系统的上下文中描述了实施例，但是本领域技术人员将认识到，各种实施例能够以各种形式作为程序产品来分布，并且无论用于实际实现分布的机器或计算机可读介质的特定类型如何，本公开同样适用。

虽然以上实施方式说明特定实施例及所考量的最佳实施例，无论文中有多详细说明，实施例可依许多方式被实行。系统与方法的细节可在其实现细节中明显地改变，而仍被包含在说明书中。如上所述，当描述各种实施例的特定特征或方面时所使用的特定术语不应被暗示该术语在此被再界定以限制与该术语相关联的本发明的任何特定特性、特征、或方面。通常，使用在以下权利要求中的术语不应被解释为限制本发明至说明书中所公开的特定实施例，除非那些术语被在此明确地界定。相应地，本发明的真实范围不只包含所公开的实施例，还有在权利要求下实行或实现实施例的所有等同方式。

在说明书中所使用的文字已被主要地选择用于可读性及指导目的，并且其可不被已经选择用以描绘或限制发明的主题。因此，本发明的范围并非被此具体实施方式来限制，而是由基于此在申请中所发出的任何权利要求所限制。因此，各种实施例的公开旨在用于例示，而非限制实施例的范围，该范围是在以下权利要求中提出。

Claims (30)

1.一种用于将收听者与周围声音隔离，以及用于将音频传送至所述收听者的系统，所述系统包括：

耳杯，其被配置为设置于收听者的耳朵上或周围并且用以减少所述周围声音进入收听者的耳道，所述耳杯包括：

第一扬声器，用于发出第一范围的频率，其包含产生收听者的皮肤的振动触觉刺激的音频频率；

第一声响室，用以通过所述收听者的皮肤的振动触觉刺激来将所述第一范围的频率传送至所述收听者，此外所述第一声响室被配置为设置于所述收听者的耳朵上或周围；

耳塞，其被配置为放置在所述收听者的耳道内或位于所述收听者的耳道的入口处，用以减少所述周围声音和所述第一范围的频率进入所述收听者的耳道，所述耳塞包括：

第二扬声器，用以发出第二范围的频率，其中所述第二范围的频率包括可听频率的中频和高频部分；以及

第二声响室，用以通过所述收听者的耳道的声响刺激来同时地传送所述第二范围的频率至所述收听者。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二范围的频率互补于所述第一范围的频率，并且其中该所述第二范围的频率倾向高于所述第一范围的频率。

3.根据权利要求1所述的系统，包括：

第一麦克风，设置于所述第一声响室内，所述第一麦克风用以接收所述第一声响室内的第一音频噪音；

噪音消除电路，其被配置为：

从所述第一麦克风接收所述第一音频噪音；

产生第一消除信号以消除所述第一音频噪音；以及

将所述第一消除信号传送至扬声器，所述扬声器包括所述第一扬声器或所述第二扬声器其中的至少一个。

4.根据权利要求3所述的系统，包括：

第二麦克风，设置于所述系统外部，所述第二麦克风用以接收所述周围声音；

所述噪音消除电路，其被配置为：

从所述第二麦克风接收所述周围声音；

产生环境消除信号以消除所述周围声音；以及

将所述环境消除信号传送至所述第一扬声器。

5.根据权利要求4所述的系统，包括：

第三麦克风，设置于所述第二声响室内，所述第三麦克风用以接收所述第二声响室内的第二音频噪音；

所述噪音消除电路，其被配置为：

从所述第三麦克风接收所述第二音频噪音；

产生第二消除信号以消除所述第二音频噪音；以及

将所述第二消除信号传送至所述第二扬声器。

6.根据权利要求1所述的系统，所述耳塞包含耳塞头，用以将收听者的耳道与主动的噪音消除的不期望的影响隔离，所述不期望的影响包含高频噪音和收听者的耳膜上增加的压力。

7.根据权利要求1所述的系统，包括：在所述耳塞内部的麦克风，所述麦克风用以检测所述收听者的语音以及使得能够进行语音通信。

8.一种耳机系统，包括：

第一扬声器，用于发出第一范围的频率，其包含产生收听者的皮肤的振动触觉刺激的音频频率；

第一声响室，其被配置为邻近所述收听者的皮肤，所述第一声响室用以传送所述第一范围的频率至收听者；

第二扬声器，用于发出第二范围的频率，其包括可听频率的中频和高频部分；以及

第二声响室，其被配置为放置在收听者的耳道内或位于所述收听者的耳道的入口处，并且用于通过所述收听者的耳朵的声响刺激来同时地传送所述第二范围的频率至所述收听者。

9.根据权利要求8所述的系统，所述第一声响室通过所述收听者的皮肤的振动触觉刺激来刺激所述收听者。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一范围的频率包含次音速振动。

11.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一声响室被设置在耳杯内。

12.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一声响室被设置在头带内。

13.根据权利要求8所述的系统，其中所述第二声响室被设置在耳塞内。

14.根据权利要求8所述的系统，包括：

耳杯，用于减少周围声音进入所述收听者的耳道；以及

围绕所述第二声响室的耳塞，所述耳塞被放置于所述收听者的耳道的入口处或插入在所述收听者的耳道内，所述耳塞用于减少所述周围声音和所述第一范围的频率进入所述收听者的耳道。

15.根据权利要求14所述的系统，包括：在所述耳塞内部的麦克风，所述麦克风用以检测所述收听者的语音以使得能够进行语音通信。

16.根据权利要求14所述的系统，包括：在所述耳塞与所述耳杯之间的弹性附件，所述弹性附件用于自动地调整所述耳塞的位置邻近所述收听者的耳道。

17.根据权利要求8所述的系统，包括：

耳杯，用于减少在所述耳杯内的音频被泄漏至围绕所述系统的环境中；以及

围绕所述第二声响室的耳塞，所述耳塞被设置于所述收听者的耳道的所述入口处或被插入在所述收听者的耳道内，所述耳塞用于减少在所述耳塞内的音频被泄漏至围绕所述耳塞的环境中。

18.根据权利要求8所述的系统，所述第一扬声器包括接触模式扬声器、响亮低频声响扬声器、或用于电性刺激皮肤感受器的装置中的至少一个。

19.根据权利要求8所述的系统，包括：

至少一个麦克风，用于接收至少一个不期望的音频信号；

噪音消除电路，其被配置为：

对于每个不期望的音频信号，产生消除信号使得所述消除信号破坏地干扰所述不期望的音频信号；以及

对于每个不期望的音频信号，传送所述消除信号至一个或多个扬声器，其中所述一个或多个扬声器包括所述第一扬声器或所述第二扬声器。

20.根据权利要求19所述的系统，包括设置于所述系统外部的第一麦克风、设置于耳杯内的第二麦克风、以及设置于耳塞内的第三麦克风。

21.根据权利要求8所述的系统，包括围绕所述第二声响室的耳塞，所述耳塞包含耳塞头，用以将主动的噪音消除的不期望的影响与所述收听者的耳道隔离，所述不期望的影响包括高频噪音以及收听者的耳膜上增加的压力。

22.根据权利要求8所述的系统，包括围绕所述第二声响室的耳塞，所述耳塞包括耳塞头，用于将周围噪音与所述收听者的耳道隔离，所述耳塞头包括软材料，用于将所述耳塞头的形状调整成所述收听者的耳道的形状，所述软材料包括流体。

23.根据权利要求22所述的系统，所述流体包括空气、水、或黏性流体。

24.一种用于将收听者与周围声音隔离，以及用于将音频传送至所述收听者的方法，所述方法包括：

从设置于邻近收听者的皮肤的头戴式耳机内的第一扬声器传送第一范围的频率，所述频率包括能够引发所述收听者的皮肤的振动触觉刺激的音频频率；及

在从所述第一扬声器传送的同时，从设置于所述头戴式耳机中的耳塞内的第二扬声器传送第二范围的频率至收听者的耳道，所述第二范围的频率包括可听频率的中频和高频部分。

25.根据权利要求24所述的方法，所述从所述第一扬声器传送包括：

从设置于与所述头戴式耳机相关联的耳杯内的所述第一扬声器传送低音频频率以及次音速振动至所述收听者的皮肤。

26.根据权利要求24所述的方法，所述从所述第一扬声器传送包括：

从设置于与所述头戴式耳机相关联的头带内的所述第一扬声器传送低音频频率以及次音速振动至所述收听者的皮肤。

27.根据权利要求24所述的方法，从所述第二扬声器传送包括：

在从所述第一扬声器传送的同时，从设置于与所述头戴式耳机相关联的所述耳塞内的所述第二扬声器传送高频音频至所述收听者的耳道。

28.根据权利要求24所述的方法，包括：

将耦接至所述头戴式耳机的耳杯围绕收听者的耳朵，所述围绕所述收听者的耳朵包括将所述周围声音与所述收听者的耳朵隔离，以及将所述耳杯内的音频与围绕所述头戴式耳机的环境隔离；以及

将该所述耳塞塞住所述收听者的耳道，所述塞住包括将所述收听者的耳道外部的音频与所述收听者的耳道隔离以及将在所述耳塞内的音频与围绕所述耳塞的环境隔离。

29.根据权利要求24所述的方法，包括：

从多个麦克风中获得多个不期望的音频信号，其中所述多个麦克风包括设置于所述头戴式耳机外部的第一麦克风、设置于耳杯内的第二麦克风、以及设置于所述耳塞内的第三麦克风；

对于在所述多个不期望的音频信号中的每个不期望的音频信号，通过噪音消除电路来产生消除信号使得所述消除信号破坏地干扰所述不期望的音频信号；以及

对于在所述多个不期望的音频信号中的每个不期望的音频信号，传送所述消除信号至一个或多个扬声器，其中所述一个或多个扬声器包括所述第一扬声器或所述第二扬声器。

30.根据权利要求24所述的方法，包括自动地调整被设置于所述收听者的耳道内的所述耳塞的位置。