CN109479170A - 声学设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声学设备，所述声学设备具有颈环，所述颈环被构造和布置成围绕颈部佩戴。所述颈环包括外壳，所述外壳具有第一声波导和第二声波导，所述第一声波导具有第一声音出口开口，所述第二声波导具有第二声音出口开口。存在声学耦合到所述第一波导的第一后开口式声学驱动器以及声学耦合到所述第二波导的第二后开口式声学驱动器。

Description

声学设备

背景技术

本公开涉及声学设备。

头戴式耳机具有放置在耳朵上、耳朵上方或耳朵里的声学驱动器。因此，它们在一定程度上难于佩戴，并且可降低使用者听到环境声音的能力。

发明内容

下文提及的所有示例和特征均可以任何技术上可能的方式组合。

本发明的声学设备在耳朵上、耳朵上方或耳朵里没有声学驱动器的情况下将高质量声音引导到每只耳朵。该声学设备被设计成围绕颈部佩戴。该声学设备可包括具有外壳的颈环。颈环可具有“马蹄形”或大致“U”形形状，具有两个支腿，这两个支腿放置在锁骨上方或附近，以及放置在颈部后方的弯曲的中心部分。该声学设备可具有两个声学驱动器；在外壳的每个支腿上各有一个声学驱动器。驱动器可位于使用者耳朵的预期位置下方，其声音轴指向耳朵。该声学设备可还包括外壳内的两个波导，每个波导均具有在耳朵下方、靠近驱动器的出口。一个驱动器的背面可声学耦合到一个波导的入口，并且另一个驱动器的背面可声学耦合到另一个波导的入口。每个波导可具有一个端部，为该端部馈电的驱动器位于一只耳朵(左侧或右侧)下方，以及位于另一只耳朵(右侧或左侧)下方的另一个端部(开口端)。

波导可在外壳内彼此折叠。波导可被构造和布置，使得每个波导的入口和出口位于外壳的顶面。波导可被构造和布置，使得每个波导沿其长度具有大致一致的横截面积。波导可被构造和布置，使得每个波导从一个驱动器的正后方开始，沿着外壳在颈环的相邻支腿中的顶部部分向下延伸到该支腿的端部，向下转到外壳的底部部分，并且转动180度以使支腿往回延伸，然后跨过中心部分并且从另一个支腿的顶部部分向下，返回到位于另一个驱动器正后方的出口。每个波导可以在颈环的中心部分中从外壳的底部部分到顶部部分翻转位置。

在一个方面，一种声学设备包括被构造和布置成围绕颈部佩戴的颈环。该颈环包括外壳，该外壳具有第一声波导和第二声波导，该第一声波导具有第一声音出口开口，该第二声波导具有第二声音出口开口。存在声学耦合到第一波导的第一后开口式声学驱动器以及声学耦合到第二波导的第二后开口式声学驱动器。

实施方案可包括以下特征中的一个，或它们的任何组合。第一和第二声学驱动器可以被驱动，使得它们在光谱的至少一些上发出异相的声音。第一后开口式声学驱动器可由外壳承载并且具有大致指向使用者的一只耳朵的预期位置的第一声轴，并且第二后开口式声学驱动器可也由外壳承载并且具有大致指向使用者的另一只耳朵的预期位置的第二声轴。第一声音出口开口可位于第二声学驱动器附近，并且第二声音出口开口可位于第一声学驱动器附近。每个波导可使其一端的对应声学驱动器位于头部的一侧并且在相邻耳朵附近和下方，并且另一端通向其声音出口开口，位于头部的另一侧并且在另一只相邻耳朵附近和下方。

实施方案可包括上面或下面的特征中的一个，或它们的任何组合。外壳可以具有外壁，并且第一和第二声音出口开口可以被限定在外壳的外壁中。波导可以均由外壳的外壁和外壳的内壁限定。外壳的内壁可以沿着纵向轴线放置，该内壁沿其长度扭转180°。颈环可以是大致“U”形的，具有中心部分以及第一和第二支腿部分，第一和第二支腿部分从中心部分下垂并且具有间隔开以限定颈环的开口端的远侧端部，其中外壳内壁中的扭曲位于颈环的中心部分。外壳的内壁可以是大致平坦的并且位于两个声音出口开口下方。外壳的内壁可以包括位于每个声音出口开口下方的凸起的声音转向器。外壳可以具有当使用者佩戴时面向耳朵的顶部，并且其中第一和声音出口开口被限定在外壳的顶部中。

实施方案可包括上面或下面的特征中的一个，或它们的任何组合。外壳可以具有当由使用者佩戴时最靠近耳朵的顶部部分，以及当由使用者佩戴时最靠近躯干的底部部分，并且每个波导可以部分地位于外壳的顶部部分中并且部分地位于外壳的底部部分中。颈环可为大致“U”形，具有中心部分以及第一和第二支腿部分，第一和第二支腿部分从中心部分下垂并且具有间隔开以限定颈环的开口端的远侧端部。外壳内壁中的扭曲可位于颈环的中心部分中。第一声学驱动器可位于颈环的第一支腿部分中，并且第二声学驱动器可位于颈环的第二支腿部分中。第一波导可以从第一声学驱动器下方开始，沿着外壳的顶部部分延伸到颈环的第一支腿部分的远侧端部，并且转向外壳的底部部分并且沿第一支腿部分延伸到颈环的中心部分中，在那里它转向外壳的顶部部分并且延伸到第二支腿部分中，到达第一声音出口开口。第二波导可以从第二声学驱动器下方开始，沿着外壳的顶部部分延伸到颈环的第二支腿部分的远侧端部，在那里它转向外壳的底部部分并且沿着第二支腿部分延伸到颈环的中心部分中，在那里它转向外壳的顶部部分并且延伸到第一支腿部分中，到达第二声音出口开口。

在另一方面，一种声学设备包括颈环，该颈环被构造和布置成围绕颈部佩戴，该颈环包括外壳，该外壳包括具有第一声音出口开口的第一声波导，以及具有第二声音出口开口的第二声波导，第一后开口式声学驱动器声学耦合到第一波导，其中第一后开口式声学驱动器由外壳承载并且具有大致指向使用者的一只耳朵的预期位置的第一声轴，第二后开口式声学驱动器声学耦合到第二波导，其中第二后开口式声学驱动器由外壳承载并且具有大致指向使用者的另一只耳朵的预期位置的第二声轴，其中第一声音出口开口位于第二声学驱动器附近，并且第二声音出口开口位于第一声学驱动器附近，并且其中第一和第二声学驱动器被驱动，使得它们发出异相的声音。

实施方案可包括以下特征中的一个，或它们的任何组合。波导可以均由外壳的外壁和外壳的内壁限定，并且其中外壳的内壁沿着纵向轴线放置，该纵向轴线沿其长度扭转180°。颈环可以是大致“U”形的，具有中心部分以及第一和第二支腿部分，第一和第二支腿部分从中心部分下垂并且具有间隔开以限定颈环的开口端的远侧端部，其中外壳内壁中的扭曲位于颈环的中心部分。外壳可以具有当由使用者佩戴时最靠近耳朵的顶部部分，以及当由使用者佩戴时最靠近躯干的底部部分，并且其中每个波导部分地位于外壳的顶部部分中并且部分地位于外壳的底部部分中。

在另一方面，一种声学设备包括颈环，该颈环被构造和布置成围绕颈部佩戴，该颈环包括外壳，该外壳包括具有第一声音出口开口的第一声波导以及具有第二声音出口开口的第二声波导，其中波导均由外壳的外壁和外壳的内壁限定，并且其中外壳的内壁沿着纵向轴线放置，该纵向轴线沿其长度扭转180°，其中颈部环为大致“U”形，具有中心部分以及第一和第二支腿部分，第一和第二支腿部分从中心部分下垂并且具有间隔开以限定颈环的开口端的远侧端部，其中外壳内壁中的扭曲位于颈环的中心部分，其中外壳具有当由使用者佩戴时最靠近耳朵的顶部部分以及当由使用者佩戴时最靠近躯干的底部部分，并且其中每个波导部分地位于外壳的顶部部分中并且部分地位于外壳的底部部分中。存在声学耦合到第一波导的第一后开口式声学驱动器，其中第一后开口式声学驱动器位于颈环的第一支腿部分中并且具有大致指向使用者的一只耳朵的预期位置的第一声轴。存在声学耦合到第二波导的第二后开口式声学驱动器，其中第二后开口式声学驱动器位于颈环的第二支腿部分中并且具有大致指向使用者的另一只耳朵的预期位置的第二声轴。第一和第二声学驱动器被驱动，使得它们发出异相的声音。第一声音出口开口位于第二声学驱动器附近，并且第二声音出口开口位于第一声学驱动器附近。第一波导从第一声学驱动器下方开始，沿着外壳的顶部部分延伸到颈环的第一支腿部分的远侧端部，在那里它转向外壳的底部部分并且沿着第一支腿部分延伸到颈环的中心部分中，在那里它转向外壳的顶部部分并且延伸到第二支腿部分中，到达第一声音出口开口，并且第二波导从第二声学驱动器下方开始，沿着外壳的顶部部分延伸到颈环的第二支腿部分的远侧端部，在那里它转向外壳的底部部分并且沿着第二支腿部分延伸到颈环的中心部分中，在那里它转向外壳的顶部部分并且延伸到第一支腿部分中，到达第二声音出口开口。

附图说明

图1是一种声学设备的顶部透视图。

图2是由使用者佩戴的该声学设备的顶部透视图。

图3是该声学设备的右侧视图。

图4是该声学设备的前视图。

图5是该声学设备的后视图。

图6是该声学设备的外壳的内部隔膜或壁的顶部透视图。

图7是该声学设备沿图1中的线7-7截取的第一横截面图。

图8是该声学设备沿图1中的线8-8截取的第二横截面图。

图9是该声学设备沿图1中的线9-9截取的第三横截面图。

图10是用于一种声学设备的电子器件的示意性框图。

图11是在虚拟头部的耳朵处的声压级的曲线图，其中该声学设备的驱动器既被同向驱动又被异相驱动。

图12是示出远场声功率辐射的曲线图，其中该声学设备的驱动器既被同相驱动又被异相驱动。

图13是声学设备的元件的示意性框图。

图14示出控制声学设备以协助两个人之间的通信的方法的步骤。

具体实施方式

该声学设备将高质量声音引导至耳朵，而不会直接接触耳朵，并且不会阻挡环境声音。该声学设备是不显眼的，并且可以佩戴在衣服下面(如果衣服在声学上足够透明)或佩戴在衣服上面。

在一个方面，该声学设备被构造和布置成围绕颈部佩戴。该声学设备具有包括外壳的颈环。颈环具有类似马蹄形的形状，两个支腿位于颈部的任一侧上的躯干的顶部上方，以及位于颈部后方的弯曲的中心部分。该设备具有两个声学驱动器，在外壳的每个支腿上各有一个声学驱动器。驱动器位于使用者的耳朵的预期位置下方，其声音轴指向耳朵。该声学设备还在外壳内具有两个波导，每个波导均具有在耳朵下方、靠近驱动器的出口。一个驱动器的背面声学耦合到一个波导的入口，并且另一个驱动器的背面声学耦合到另一个波导的入口。每个波导具有一个端部，为该端部馈电的驱动器位于一只耳朵(左侧或右侧)下方，以及位于另一只耳朵(右侧或左侧)下方的另一个端部(开口端)。

该声学设备的一个非限制性示例在附图中示出。这只是说明主题声学设备的许多可能的示例中的一个。本发明的范围不受该示例的限制，而是由该示例支持。

声学设备10(图1至图9)包括马蹄形(或者，大致“U”形)颈环12，其形状、构造和布置使得其可以围绕人的颈部佩戴，例如图2所示。颈环12具有位于颈部“N”的颈背处的弯曲中心部分24，以及右侧支腿20和左侧支腿22，它们分别从中心部分24下垂并且被构造和布置成在颈部的任一侧上下垂在上部躯干上方，大致在锁骨“C”上方或附近。图3至图5示出了帮助声学设备10在颈部和上胸部区域上舒适地下垂和舒适地放置的整体形式。

颈环12包括外壳13，外壳实质上是细长的(实心的或柔性的)几乎中空的实心塑料管(声音入口和出口开口除外)，具有封闭的远侧端部27和28。外壳13内部由一体壁(隔膜)102分开。两个内部波导由外壳的外壁和隔膜限定。外壳13应足够硬，使得声音在通过波导时基本上不会减弱。在本非限制性示例中，右侧颈环支腿20的端部27与左侧颈环支腿22的端部28之间的横向距离“D”小于典型人体颈部的宽度，该颈环还需要足够柔软，使得当设备10在被戴上和摘下时端部27和28可以展开，之后将返回到图中所示的静止形状。具有合适的物理性质的许多可能材料中的一种是聚氨酯。可使用其他材料。此外，该设备可采用其他的方式来构造。例如，设备外壳可以由多个分开的部分制成，这些部分例如使用紧固件和/或粘合剂连接在一起。并且，颈环支腿不需要被布置成使得当将该设备放置在颈部后面并且支腿下垂在上胸部上方时它们需要展开。

外壳13承载右侧声学驱动器14和左侧声学驱动器16。驱动器位于外壳13的顶部表面30，并且位于耳朵“E”的预期位置下方。参见图2。外壳13具有下部表面31。驱动器可以如图所示向后(往后)倾斜或成角度，如可能需要将驱动器的声轴(图中未示出)大致定位在佩戴者/使用者的耳朵的预期位置。驱动器可以使其声轴指向耳朵的预期位置。每个驱动器可以距离最近的耳朵的预期位置大约10cm，并且距离另一只耳朵的预期位置大约26cm(该距离是利用在下巴下方延伸到最远的耳朵的柔性带测量的)。驱动器之间的横向距离为约15.5cm。这种布置导致来自驱动器的声压级(SPL)在较近的耳朵处比另一只耳朵大大约三倍，这有助于保持声道分离。

靠近并且恰好在驱动器后方并且在外壳13的顶部外壁30中的是波导出口40和50。出口50为波导110的出口，该波导的入口在右侧驱动器14的后部。出口40为波导160的出口，该波导的入口在左侧驱动器16的后部。参见图7至图9。因此，每只耳朵直接从一个驱动器的前部接收输出，并且从另一个驱动器的后部接收输出。如果驱动器被异相驱动，则每只耳朵接收到的两个声学信号实际上处于基本波导四分之一波长共振频率以下的同相，在本非限制性示例中，为约130Hz至360Hz。这确保来自每个驱动器和相同侧的对应波导出口的低频辐射同相并且不会相互抵消。同时，来自相对侧驱动器和对应波导的辐射是异相的，从而提供远场抵消。这减少从该声学设备到附近其他人的声音溢出。

声学设备10包括右侧和左侧按钮套或部分外壳盖60和62；按钮套是可以限定或支撑设备的使用者接口的各方面的套管，诸如音量按钮68、电源按钮74、控制按钮76和暴露麦克风的开口72。当存在时，麦克风允许设备用于进行电话呼叫(如头戴式耳机)。可以根据需要包括其他按钮、滑块和类似控件。使用者接口可以被配置和定位成允许使用者容易地操作。各个按钮可以具有独特的形状和位置，以允许在不查看按钮的情况下识别。电子器件盖位于按钮套下方。承载声学设备10的功能所必需的硬件和电池的印刷电路板位于盖下方。

外壳13包括两个波导，110和160。参见图7至图9。声音从驱动器的后方/下方进入每个波导，从驱动器所在的颈环支腿的顶面向下延伸到支腿的端面，在支腿的端面转动180°并且向下到达外壳的底面，然后使支腿沿着外壳的底面往回延伸。波导继续沿着颈环的中心部分的第一部分的底面。然后波导扭转，使得在颈环的中心部分的端部处或端部附近，返回到外壳的顶面。波导终止于位于颈环的另一个支腿顶部的出口开口处，靠近另一个驱动器。波导由外壳的外壁和内部一体隔膜或壁102之间的空间形成。隔膜102(图6中示为与外壳分开)是大致平坦的一体内部外壳壁，其具有右侧支腿130、左侧支腿138、右侧端部118、左侧端部140和中心180°扭曲部134。隔膜102还具有弯曲的倾斜转向器132和136，其引导来自波导的大致平行于外壳轴线延伸的声音，向上通过位于转向器上方的外壳的顶壁中的出口开口，使得声音被引导为大致朝向一只耳朵。

波导110的第一部分示于图7中。波导入口114位于声学驱动器14的后部14a的正后方，该声学驱动器具有指向右耳的预期位置的正面14b。波导110的向下支腿116位于隔膜102上方并且位于外壳的顶壁/顶部30下方。转弯部120被限定在隔膜102的端部118和外壳12的封闭圆形端部27之间。然后，波导110在隔膜102下方在波导110的向上部分122中继续。然后，波导110在转向器133下方延伸，该转向器是隔膜102的一部分(参见波导部分124)，在那里波导转向延伸进入中心外壳部分24。图8和图9示出了两个相同的波导110和160如何沿着外壳的中心部分延伸并且在其内部彼此折叠或翻转，使得每个波导在外壳的顶部部分开始和结束。这允许每个波导在颈环的一个支腿中耦合到一个驱动器的后部，并且使其出口在另一个支腿中的外壳的顶部，靠近另一个驱动器。图8和图9还示出了隔膜102的第二端140，以及波导160的布置，该波导从驱动器16后方开始，沿着支腿22的顶部向下延伸，在那里它转向支腿22的底部并且使支腿22向上延伸到中心部分24中。波导110和140基本上为彼此的镜像。

在一个非限制性示例中，每个波导沿其整个长度具有大致一致的横截面积，包括约2cm²的大致环形的出口开口。在一个非限制性示例中，每个波导具有在约22cm至44cm的范围内的总长度；在一个特定的示例中，非常接近43cm。在一个非限制性示例中，波导为足够长，以在约150Hz处建立共振。更一般地，声学设备的主要维度(例如，波导长度和横截面积)主要由人体工程学决定，而适当的声学响应和功能通过适当的音频信号处理来确保。还在本公开的范围内设想了其他波导布置、形状、尺寸和长度。

用于该声学设备的电子器件的示例性但非限制性示例在图10中示出。在该示例中，该设备用作无线头戴式耳机，可以无线地耦合到智能电话或不同的音频源。PCB 103承载麦克风164和麦克风处理。天线从另一设备接收音频信号(例如，音乐)。支持蓝牙无线通信协议(和/或其他无线协议)。使用者接口可以但不需要作为PCB 103和PCB 104两者的部分承载。片上系统产生音频信号，该音频信号被放大并且提供给PCB 104上的L和R音频放大器。经放大的信号被发送到左侧换能器(驱动器)16和右侧换能器(驱动器)14，如上所述，它们是后开口式声学驱动器。声学驱动器可具有40mm的直径和10mm的深度，但不需要具有这些维度。PCB 104还承载与可充电电池106连接的电池充电电路，可充电电池为声学设备提供所有电力。

图11示出了上述声学设备在一只耳朵处的SPL。曲线196表示驱动器被异相驱动，曲线198表示驱动器被同相驱动。在约150Hz以下，异相SPL高于同相驱动。在60Hz至70Hz的最低频率下，异相驱动的增益高达15dB。在约400Hz至约950Hz的频率范围内发生相同的效果。在150Hz至400Hz的频率范围内，同相SPL高于异相SPL；为了在该频率范围内获得最佳的驱动器性能，应将左右声道之间的相位差翻转回零。在一个非限制性示例中，使用具有有限相变斜率的所谓全通滤波器来实现声道之间的相位差。这些提供逐渐的相位变化而不是可能对声音再现产生不利影响的突然相位变化。这允许适当的相位选择的益处，同时确保了声学设备的功率效率。在1KHz以上，由于较高频率的声道之间缺乏相关性，左右声道之间的相位差对SPL的影响要小得多。

在一些情况下，需要优化声学设备的声音性能，以便为佩戴者和/或为可与佩戴者进行通信的佩戴者附近的人提供更好的体验。例如，在声学设备的佩戴者正在与说另一种语言的人进行通信的情况下，声学设备可用于向佩戴者提供其他人的语音的翻译，并且向其他人提供佩戴者的语音的翻译。声学设备因此适于在近场中对于佩戴者以及在远场中对于靠近佩戴者的人(例如，站在佩戴者前面的人)交替地发出声音。在声学设备中，控制器改变声辐射图案以对于两种情况产生优选的声音。这可通过以下方式来实现：改变声学设备中声换能器的相对相位；以及在为声学设备的佩戴者输出声音时与在为佩戴者附近的另一个人输出声音时应用不同的均衡方案。

对于佩戴者而言，每只耳朵周围的声场是重要的，而远场辐射对佩戴者没有影响，但对于在附近的其他人而言，最好是远场辐射被抑制。对于站在佩戴者面前倾听的人而言，远场声音是重要的。如果这种远场声音具有各向同性声辐射图案和广泛的空间覆盖，则对倾听者也是有帮助的，正如声音来自人嘴的情况。

佩戴者的近场声音和靠近佩戴者的人的远场声音均可由两个声换能器产生。利用本文所述的结构(即，在每侧上具有声换能器的声学设备，每个声换能器经由波导连接到声学设备的相对侧上的出口)，换能器之间的相位差可用于产生两种操作模式。在第一“私密”模式(例如当声学设备正在为声学设备的佩戴者翻译另一个人的语音时，可使用该模式)中，两个换能器在低于波导谐振频率的第一频率范围内被异相驱动，在高于波导谐振频率的第二频率范围内被同相驱动，并且在进一步高于波导谐振频率的第三频率范围内被异相驱动。在其中波导谐振频率为约250Hz的一个非限制性示例中，声换能器的相对相位可如下表1所示来控制。

频率	换能器A	换能器B
			<250Hz	+	-
250-750Hz	+	+
			>750Hz	+	-

表1：私密模式换能器操作

如图所示，在约250Hz以下，换能器被异相驱动。如前所述，当换能器被异相驱动时，由每只耳朵接收的两个声学信号实际上在波导谐振频率以下同相。这确保来自每个换能器和相同侧的对应波导出口的低频辐射同相并且不会相互抵消。同时，来自相对侧换能器和对应波导的辐射异相，这减少了在这些频率下来自声学设备的声音溢出。在约250Hz和约750Hz之间，换能器被同相驱动，以增加佩戴者的耳朵处的SPL(参加图11)。在这些频率下，声音溢出对声学设备附近的人来说并不麻烦。在约750Hz以上，换能器被异相驱动，这导致佩戴者耳朵处的有效声音输出(参见图11)并且导致声学设备附近的人的声音溢出的一定减少。

上述频率范围将根据波导谐振频率和期望的应用而变化。在声学设备用于翻译的情况下，以上所示的换能器的相对相位实现佩戴者的耳朵处的有效声音输出(参见图11)，同时至少在换能器异相操作的频率下，减少从声学设备到附近其他人的声音溢出。通过应用近场均衡方案，可以为佩戴者进一步优化声音。近场均衡方案被设计成为佩戴者优化声音。它考虑到声音从佩戴者的颈部附近/周围、靠近胸部的位置发出，并且被佩戴者的耳朵接收的事实。

图12示出上述声学设备在远场中的SPL。曲线296是异相驱动的声换能器，而曲线298是同相驱动的声换能器。在约250Hz以下，异相辐射大于同相辐射。在约250Hz至约750Hz以上，同相辐射大于异相辐射。这确保对于语音频带而言，声学设备为佩戴者和声学设备附近的人提供有效的话音再现。

在第二“大声”模式中(例如当声学设备正在为另一个人翻译佩戴者的语音时，可使用该模式)，两个换能器在低于波导谐振频率的第一频率范围内被异相驱动，并且在处于和高于波导谐振频率的所有频率内被同相驱动。在其中波导谐振频率为约250Hz的一个非限制性示例中，声换能器的相对相位可如下表2所示来控制。

频率	换能器A	换能器B
			<250Hz	+	-
>＝250Hz	+	+

表2：大声模式换能器操作

如图所示，在约250Hz以下，换能器被异相驱动，这产生上述用于私密模式的效果。在处于和高于约750Hz的频率下，换能器被同相驱动。通过将波导设计成具有接近语音频带的谐振频率(通常开始于大约300Hz)，波导对于将语音频带中的声音输出到声学设备的佩戴者和声学设备附近的人特别有效。在大于波导谐振频率的频率下，波导处的辐射支配换能器输出，从而导致声学设备的更高的溢出。在大声模式中，通过对语音频带中的所有频率同相操作换能器，声学设备使该溢出效应最大化，从而改善声学设备附近的人的声音输出。

上述频率范围将根据波导谐振频率和期望的应用而变化。在声学设备用于翻译的情况下，上面示出的换能器的相对相位实现对声学设备的佩戴者附近的人的有效声音输出(参见图12)。通过应用远场均衡方案，可以为其他人进一步优化声音。例如，均衡方案可在低频率(在一些实施方式中，低于300Hz)下应用逐渐滚降以改善系统的语音可懂度和功率效率。远场均衡方案考虑到声音从佩戴者的身体发出但是被站在佩戴者前面(通常在远场区域)的人感知的事实。语音不需要低频率的平衡再现，并且消除此类低频率允许功率有效的系统操作。

这种声学设计因此实现了音频系统操作，其中两个换能器之间的相位差可向佩戴者提供声音(对远场具有较低的溢出)，或者向佩戴者以及向远场提供声音，在较低频率下具有各向同性的方向性。

图13是本公开的声学设备的一个示例的部件的示意性框图，该声学设备可用于翻译声学设备使用者与另一个人之间的口头通信。控制器82在各种频率范围下控制第一换能器84和第二换能器86的相对相位。控制器82还接收来自麦克风88的输出信号，该输出信号可用于检测使用者和位于使用者附近的另一个人的语音，如下所解释。无线通信模块85适于将来自控制器82的信号发送到翻译程序(例如，谷歌翻译(Google Translate))，并且接收来自翻译程序的信号并且将它们传递给控制器82。无线通信模块85可以是例如无线电(使用或低功耗)或者可使用其他通信协议，诸如近场通信(NFC)、IEEE 802.11、或其他局域网(LAN)或个人局域网(PAN)协议。翻译程序可位于经由无线连接连接到声学设备的单独设备(例如，智能手机)中，或者翻译程序可位于远程服务器(例如，云)中，并且声学设备可直接或经由单独连接的设备(例如，智能手机)间接地将信号无线地传送到翻译程序。控制器82可建立本文所述的两种操作模式：第一操作模式(例如，私密模式)，其中第一声换能器84和第二声换能器86在低于波导谐振频率的第一频率范围内异相操作，在高于波导谐振频率的第二频率范围内同相操作，并且在进一步高于波导谐振频率的第三频率范围内异相操作；和第二操作模式(例如，大声模式)，其中第一声换能器84和第二声换能器86在低于波导谐振频率的第一频率范围内异相操作，并且在处于和高于波导谐振频率的所有频率内同相操作。控制器82可响应于使用者说话而启用第一操作模式，并且控制器82可响应于除使用者之外的人说话而启用第二操作模式。

模式的选择可通过一个或多个麦克风(在声学设备上或在连接的设备中)自动完成，该麦克风检测声音来自何处(即，佩戴者或另一个人)；或者基于语音的内容(语言识别)通过驻留在经由有线或无线连接连接到声学设备的智能电话中的应用程序自动完成；或者例如通过操纵用户界面来自动完成。

如上所述，可通过具有有限相变斜率的所有通过滤波器来实现将换能器转变到不同相位，这提供逐渐的相位变化(而不是突然的相位变化)以最小化对声音再现的任何影响。

图13的控制器元件在框图中示出并且描述为离散元件。它可用执行软件指令的一个或多个微处理器来实现。软件指令可包括数字信号处理指令。操作可由模拟电路或由执行软件的微处理器执行，该软件执行等效模拟操作。信号线可被实现为离散的模拟或数字信号线，具有能够处理单独信号的适当信号处理的离散数字信号线，和/或无线通信系统的元件。

当在框图中表示或暗示过程时，步骤可以由一个元件或多个元件执行。步骤可一起执行或在不同时间执行。执行活动的元件可在物理上彼此相同或靠近，或者可在物理上分开。一个元件可执行多于一个框的动作。音频信号可被编码或不编码，并且可以数字或模拟形式发射。在一些情况下，从图中省略了常规音频信号处理设备和操作。

在图14中阐述了控制声学设备以协助设备使用者和另一个人之间的口头通信的方法90。方法90设想到使用诸如上述那些的声学设备。在非限制性示例中，声学设备可具有第一声换能器和第二声换能器，它们各自声学耦合到靠近波导的一端的波导，并且其中第一声换能器和第二声换能器各自进一步布置成从波导向外投射声音(参见例如图1)。在方法90中，在步骤91中，接收源自使用者话音的语音信号。语音信号可由声学设备携带的麦克风检测，其中麦克风输出被提供给控制器。作为另外一种选择，语音信号可由与连接(经由有线或无线连接)到声学设备的设备成一体的麦克风来检测。在步骤92中，然后获得所接收的使用者的语音从使用者的语言到不同的语言的翻译。在一个非限制性示例中，本发明声学设备可与诸如智能手机的之类便携式计算设备通信，并且智能手机可参与获得翻译。例如，智能手机可被启用以从互联网翻译网站(诸如谷歌翻译)获得翻译。在步骤93中，控制器可使用翻译作为提供给两个换能器的音频信号的基础。在上述示例中，翻译可由换能器在低于波导谐振频率的第一频率范围内异相播放，并且在处于或高于波导谐振频率的所有频率内同相播放。这允许靠近使用者的人听到翻译的语音信号。

在步骤94中，接收源自其他人的话音的(第二)语音信号。在步骤95中，然后获得所接收的其他人的语音从其他人的语言到使用者的语言的翻译。在步骤96中，将基于该接收的翻译的第二音频信号提供给换能器。在上述示例中，翻译可由换能器在低于波导谐振频率的第一频率范围内异相播放，在高于波导谐振频率的第二频率范围内同相播放，并且在进一步高于波导谐振频率的第三频率范围内异相播放。这允许声学设备的佩戴者听到翻译，同时至少在某些频率下对于与佩戴者通信的人减少溢出。

方法90操作以使得声学设备的佩戴者可正常说话，检测语音并且将其翻译成所选语言(通常是使用者正在与之交谈的其他人的语言)。声学设备然后播放翻译，使得使用者正在与之交谈的人可听到该翻译。然后，当其他人说话时，检测到语音并且将其翻译成佩戴者的语言。声学设备然后播放该翻译，使得该翻译可被佩戴者听到，但是对于其他人(或同样在附近的第三方)不太能听到。因此，该设备允许两个不讲同一语言的人之间进行相对私密的翻译通信。

上述系统和方法的实施方案包括对于本领域技术人员来将显而易见的计算机部件和计算机实现的步骤。例如，本领域技术人员应当理解，计算机实现的步骤可以作为计算机可执行指令存储在计算机可读介质上，诸如，例如，软盘、硬盘、光盘、闪存ROM、非易失性ROM和RAM。此外，本领域技术人员应当理解，计算机可执行指令可以在各种处理器上执行，诸如，例如，微处理器、数字信号处理器、门阵列等。为了便于说明，上述系统和方法并不是每一个步骤或元件在本文中都被描述为计算机系统的一部分，但是本领域技术人员将认识到每个步骤或元件可以具有对应的计算机系统或软件组件。因此，通过描述其对应的步骤或元件(即，它们的功能)来实现这样的计算机系统和/或软件组件在本公开的范围内。

已描述了多个具体实施。然而，应当理解，在不脱离本文所述发明构思的范围的情况下，可进行附加修改，并且因此，其他实施方案在以下权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种音频设备，包括：

外壳，所述外壳包括第一声波导和第二声波导，所述第一声波导具有第一声音出口开口，并且所述第二声波导具有第二声音出口开口；

第一声换能器，所述第一声换能器声学耦合到所述第一波导；

第二声换能器，所述第二声换能器声学耦合到所述第二波导；和

控制器，所述控制器控制所述第一声换能器和所述第二声换能器的相对相位。

2.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述第一声音出口开口靠近所述第一声波导的第一端，并且所述第二声音出口开口靠近所述第二声波导的第一端。

3.根据权利要求2所述的音频设备，其中所述第一声换能器靠近所述第一声波导的第二端，并且所述第二声换能器靠近所述第二声波导的第二端。

4.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述外壳被配置为围绕使用者的颈部佩戴。

5.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述控制器建立两种操作模式，包括：

第一操作模式，其中所述第一声换能器和所述第二声换能器在第一频率范围内异相，在第二频率范围内同相，并且在第三频率范围内异相；和

第二操作模式，其中所述第一声换能器和所述第二声换能器在所述第一频率范围内异相，并且在所述第二频率范围和所述第三频率范围内同相。

6.根据权利要求5所述的音频设备，其中所述控制器响应于所述使用者说话而启用所述第一操作模式。

7.根据权利要求5所述的音频设备，其中所述控制器响应于除所述使用者之外的人说话而启用所述第二操作模式。

8.根据权利要求5所述的音频设备，其中所述第一频率范围低于所述第一波导和所述第二波导的谐振频率。

9.根据权利要求1所述的音频设备，还包括麦克风，所述麦克风被配置为从以下中的至少一者接收话音信号：所述使用者和除所述使用者之外的人。

10.根据权利要求9所述的音频设备，还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于将所述话音信号无线地传输到翻译引擎。

11.根据权利要求10所述的音频设备，其中所述翻译引擎将所述话音信号翻译成另一种语言。

12.根据权利要求5所述的音频设备，其中所述控制器进一步被配置为在所述第一操作模式期间将第一均衡方案应用于经由所述第一换能器和所述第二换能器输出的音频信号，并且在所述第二操作模式期间将第二均衡方案应用于经由所述第一换能器和所述第二换能器输出的音频信号。

13.一种控制音频设备以协助设备使用者与另一个人之间的口头通信的计算机实现的方法，其中所述音频设备包括外壳以及第一声换能器和第二声换能器，所述外壳包括第一声波导和第二声波导，所述第一声波导具有第一声音出口开口，所述第二声波导具有第二声音出口开口，其中所述第一声换能器声学耦合到所述第一波导，并且所述第二声换能器声学耦合到所述第二波导，所述方法包括：

接收与所述使用者相关联的话音信号；

生成基于所述接收的使用者的话音信号的第一音频信号；

输出来自所述第一声换能器和所述第二声换能器的所述第一音频信号，其中所述第一声换能器和所述第二声换能器在第一频率范围内异相操作，在第二频率范围内同相操作，并且在第三频率范围内异相操作；

接收与其他人相关联的话音信号；

生成基于所述接收的其他人的话音的第二音频信号；以及

输出来自所述第一声换能器和所述第二声换能器的所述第二音频信号，其中所述第一声换能器和所述第二声换能器在所述第一频率范围内异相操作，并且在所述第二频率范围和所述第三频率范围内同相操作。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括获得所述接收的使用者的话音信号从所述使用者的语言到不同的语言的翻译，并且其中所述第一音频信号基于所述翻译。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括获得所述接收的其他人的话音信号从所述其他人的语言到所述使用者的语言的翻译，并且其中所述第二音频信号基于所述翻译。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述接收的使用者的话音信号无线地传输到辅助设备，并且使用来自所述辅助设备的信息来生成所述第一音频信号。

17.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述接收的其他人的话音信号无线地传输到辅助设备，并且使用来自所述辅助设备的信息来生成所述第二音频信号。

18.根据权利要求13所述的方法，还包括将第一均衡方案应用于所述第一音频信号，并且将第二均衡方案应用于所述第二音频信号。

19.一种机器可读存储设备，其上编码有计算机可读指令，用于使一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：

接收与音频设备的使用者相关联的话音信号；

生成基于所述接收的使用者的话音信号的第一音频信号；

输出来自由所述音频设备的外壳支撑的第一声换能器和第二声换能器的所述第一音频信号，其中所述第一声换能器和所述第二声换能器在第一频率范围内异相操作，在第二频率范围内同相操作，并且在第三频率范围内异相操作；

接收与除所述使用者之外的人相关联的话音信号；

生成基于所述接收的其他人的话音的第二音频信号；以及

输出来自所述第一声换能器和所述第二声换能器的所述第二音频信号，其中所述第一声换能器和所述第二声换能器在所述第一频率范围内异相操作，并且在所述第二频率范围和所述第三频率范围内同相操作。

20.根据权利要求19所述的机器可读存储设备，其中所述操作还包括：

获得所述接收的使用者的话音信号从所述使用者的语言到不同的语言的翻译，并且其中所述第一音频信号基于所述翻译；以及

获得所述接收的其他人的话音信号从所述其他人的语言到所述使用者的语言的翻译，并且其中所述第二音频信号基于所述翻译。