CN109565625B - 耳机佩戴状态监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耳机佩戴状态监测装置及方法。根据本发明的耳机佩戴状态监测装置及方法，其包括：内部麦克风，接收从耳朵内部生成的内部语音，生成内部语音信号；外部麦克风，接收选择性地包括从声带传送到口腔外的外部语音和外部噪音的外部声音，生成外部声音信号；控制部，通过比较所述内部语音信号与所述外部声音信号，判断所述外部噪音的大小，确定是否发出警报信号；及警报部，对应于所述警报信号，发出警报。

Description

耳机佩戴状态监测装置及方法

技术领域

本发明涉及感知耳机的佩戴状态的技术。更详细地，能够告知耳机与外耳道的紧贴程度的状态的耳机佩戴状态监测装置及方法。

背景技术

耳机大致可分为开放型耳机和入耳式耳机。

开放型耳机的结构容易泄露低音，因此，最近，使用较多的是入耳式耳机。入耳式耳机具有插入于外耳道的结构，佩戴感优秀，与外耳道紧贴而能够最小化低音的泄露。

因此，制造入耳式耳机时大多参照耳朵的外耳道的形状。

但，每个人的外耳道的大小及模样不同，因此，在现实中很难挑选符合自己的入耳式耳机。

并且，将包括入耳式耳机的通常的耳机向耳朵(耳朵内部)压迫时，可感觉到低音被加强。即，根据耳机与耳朵紧贴的程度，低音再生的强度发生变化。

如上述地，外耳道未与耳机紧贴时，难以期待能够播放高音质。并且，为了弥补泄露的音量，往往会提高音量。其有害于耳朵的健康。即，可发展为无法收听小语音。并且，如果外耳道与耳机不紧贴，则导致外部噪音泄露进来，因此，为了收听从耳机输出的声音，往往提高音量。即，外部噪音较强时，也要提高音量。

并且，外部噪音成为妨碍播放高音质的因素。以往提供了测定外部噪音的技术，但，测定外部噪音的麦克风同时接收人的语音和外部噪音，因此，对于人的语音和外部噪音难以区分。如上述地，因不易测定外部噪音，而在改善音质方面存在界限。

受伤过一次的听觉细胞治疗困难，不易恢复，因此，为了以适当的音量播放高音质，需要一种能够知晓耳机是否与耳朵较好地佩戴(紧贴)的方案。并且，还需要一种通过准确测定外部噪音，而改善通话时或欣赏音乐时改善音质的方案。

发明内容

技术问题

本发明的目的为监测用户嗓音生成的时点，区分用户嗓音和外部噪音，并且，从外部噪音的测定值判断耳机的紧贴状态发出警报的耳机佩戴状态监测装置及方法。

技术方案

为了实现上述目的，本发明的耳机佩戴状态监测装置，包括：内部麦克风，接收从耳朵内部生成的内部语音，生成内部语音信号；外部麦克风，接收选择性地包括从声带传送到口腔外的外部语音和外部噪音的外部声音，生成外部声音信号；控制部，通过比较所述内部语音信号与所述外部声音信号，判断所述外部噪音的大小，确定是否发出警报信号；及警报部，对应于所述警报信号，发出警报。

此时，所述控制部包括：内部语音生成与否判断部，判断是否生成所述内部语音；噪音存在与否判断部，如果生成所述内部语音，则利用所述外部声音信号与所述内部语音信号之差，判断外部声音是否包含外部噪音；内部语音复原部，如果包含有所述外部噪音，则从所述内部语音信号复原原来语音，生成复原语音信号；噪音大小测定部，根据所述复原语音信号与所述外部声音信号之差、除了生成所述内部语音信号的时间之外的所述外部声音信号，测定外部噪音的大小；警报信号发生部，将测定的噪音大小与预先设定的设定值进行比较，如果为设定值以上，则生成警报信号；声音处理部，如果在所述外部声音中未包含所述外部噪音，则将测定的噪音大小与预先设定的设定值进行比较，在小于设定值的范围内，选择性地将内部语音信号和外部语音信号进行声音处理。

在此，所述内部语音复原部包括：第一线性预测分析部，根据输入的超窄带信号(Super-Narrowband signal)，确定激励信号(excitation signal)；激励信号扩张部，将确定的激励信号通过频谱折叠技术或高斯噪声通带变换法来输出宽带激励信号，从而生成语音；高频频谱扩张部，使所述超窄带信号的频率加倍，从而扩张为包括高频带宽信号的宽带信号；第二线性预测分析部，从扩张的所述宽带信号推定和确定高频带信号；过滤部，将所述高频带信号进行过滤；合成部，将从所述过滤部输出的高频带信号和从所述激励信号扩张部输出的宽带激励信号合成；混合部，将从所述合成部输出的高频信号和超窄带信号混合。

并且，本发明的耳机佩戴状态监测方法，通过控制部执行如下步骤：接收从内部麦克风传送的内部语音信号，该内部语音信号通过接收在耳朵内部生成的内部语音而生成，从外部麦克风接收外部声音信号，该外部声音信号通过接收选择性地包括从声带传送到口腔外的外部语音和外部噪音的外部声音而生成；及根据所述内部语音信号和所述外部声音信号，判断所述外部噪音的存在和大小，确定是否发出警报信号。

此时，将超过从所述内部麦克风生成的窄带低频信号的信号判断为外部噪音。并且，如果生成所述内部语音，则利用从所述声带传送到口腔外而生成的外部语音信号与所述内部语音信号之差，判断是否存在外部噪音。

在此，如果存在所述外部噪音，则从所述内部语音信号复原原来语音信号后，利用所述复原语音信号与所述外部语音信号之差，测定噪音大小，并与所述噪音大小对应地发出警报，或对于所述复原语音信号及外部语音信号选择性地进行声音处理；如果不存在所述外部噪音，则对于所述内部语音信号及外部语音信号选择性地进行声音处理。

并且，如果未生成所述内部语音，则判断是否生成所述外部声音；如果存在所述外部声音，则测定所述外部声音的噪音大小，并与所述噪音大小对应地确定是否发出警报。

发明效果

如上述地，根据本发明地耳机佩戴状态监测装置及方法，利用内部麦克风和外部麦克风，能够准确确认是否存在噪音，因此，能够适用于播放高音质。

并且，对应于有关耳机紧贴状态的警报，伏贴地再次佩戴耳机，从而，能够防止播放声音的泄露，或防止外部噪音泄露进来，而能够播放强化低音的高音质。

如上述地，通过重新佩戴耳机，而能够播放强化低音的高音质，从而，无需提高音量，而能够维持包括听觉细胞的耳朵健康。

附图说明

图1为根据本发明的一实施例的耳机佩戴状态监测装置的结构图；

图2为根据本发明的一实施例的控制部的结构图；

图3为根据本发明的一实施例的内部语音复原部的结构图；

图4为根据本发明的一实施例的耳机佩戴状态监测方法的流程图；

图5为播放本发明的一实施例的内部语音时的控制流程图；

图6为本发明的内部语音和外部噪音同时生成时的波形图；

图7为未生成根据本发明的一实施例的内部语音时的控制流程图；

图8为本发明中内部语音和外部噪音单独生成时的波形图。

具体实施方式

以下参照本发明的优选实施例和参照附图详细说明本发明，附图的相同的参照符号指称相同的构成要素。

在发明的详细说明或权利要求书中记载某一个构成要素"包含"其他构成要素时，应当理解只要未记载特别相反的记载，并非限定只由相应的构成要素构成，还可包括其他构成要素。

并且，在发明的详细说明或权利要求书中以“～部件”、“～部”、“～模块”、“～块”命名的构成要素是指处理至少一个以上的功能或动作的单位，其可分别通过软件或硬件或其结合而体现。

以下通过特定的实施例说明体现本发明的耳机佩戴状态监测装置及方法的一例。

图1为根据本发明的一实施例的耳机佩戴状态监测装置的结构图。

参照图1，本发明的耳机佩戴状态监测装置，包括：内部麦克风1，接收从耳朵内部生成的内部语音，生成内部语音信号；外部麦克风2，接收包括从声带传送到口腔外的外部语音和外部噪音的外部声音，而生成外部声音信号；控制部3，将内部语音信号与外部声音信号进行比较，判断外部噪音的大小，并确定是否发出警报信号；警报部4，对应于警报信号，发出警报。

如上述的地构成的本发明的耳机佩戴状态监测装置，在耳机设置有内部麦克风1和外部麦克风2，从内部麦克风1接收从耳朵内部生成的内部语音，生成内部语音信号。并且，外部麦克风2接收从声带传送到口腔外的外部语音，生成外部声音信号。此时，如果在生成内部语音信号的时点存在外部噪音，则外部声音信号中包含外部噪音。并且，控制部3通过比较内部语音信号与外部声音信号，判断外部噪音的大小，并根据外部噪音的大小，确定是否发出警报信号。从控制部3发出警报信号时，从警报部4向耳机输出警报音。

图2为根据本发明的一实施例的控制部的结构图。

参照图2，本发明的控制部3包括：内部语音生成与否判断部31，判断是否生成内部语音；噪音存在与否判断部32，如果生成内部语音，则利用外部声音信号与内部语音信号之差，判断外部声音是否包含外部噪音；内部语音复原部33，如果包含有外部噪音，则从内部语音信号复原原来语音，生成复原语音信号；噪音大小测定部34，根据复原语音信号与外部声音信号之差、除了生成内部语音信号的时间之外的外部声音信号，测定外部噪音的大小；警报信号发生部35，将测定的噪音大小与预先设定的设定值进行比较，如果为设定值以上，则生成警报信号；声音处理部36，如果在外部声音中未包含外部噪音，则将测定的噪音大小与预先设定的设定值进行比较，在小于设定值的范围内，选择性地将内部语音信号和外部语音信号进行声音处理。

如上述地构成的本发明的控制部3首先判断是否从内部语音生成与否判断部31生成内部语音。如果未生成内部语音，则是指用户未发出语音。因此，不生成内部语音信号。但，可发生外部噪音，而生成外部声音信号。此时，只存在外部噪音，而将外部声音信号传送至噪音大小测定部34，以测定噪音大小。此时，如果在噪音大小测定部34判断噪音大小为设定值以上，则从警报信号发生部35生成警报信号。并且，如果由噪音大小测定部34判断噪音大小小于设定值，则不生成警报信号。

并且，如果生成内部语音，则外部声音也必然生成。此时，需要确认在外部声音中是否包含外部噪音。因此，在噪音存在与否判断部32利用外部声音信号与内部语音信号之差，判断在外部声音中是否包含外部噪音。是否包含外部噪音是将在安静的地方或具备隔音的地方通过发声而获得的外部声音信号与内部语音信号之差作为基准值，如果超过既定范围，则可判断为包含外部噪音。本实施例中利用外部声音信号与内部语音信号之差，确认外部噪音存在与否，而每个人的内部语音频率存在稍微之差，但，为窄带低频信号，因此，超过内部语音频率的高频可判断为噪音。这意味着只通过内部麦克风1也能够测定外部噪音。

如果判断外部声音中未含有外部噪音，则驱动声音处理部36，选择性地对于内部语音信号及外部语音信号进行声音处理。并且，如果判断外部声音中含有外部噪音，则通过内部语音复原部33从内部语音信号复原原来语音，生成复原语音信号。然后，在噪音大小测定部34测定复原语音信号与外部声音信号之差，如果判断噪音大小为设定值以上，则从警报信号发生部35生成警报信号。并且，如果由噪音大小测定部34判断噪音大小小于设定值，则使得声音处理部36驱动，选择性地对于复原语音信号和外部语音信号进行声音处理。

图3为根据本发明的一实施例的内部语音复原部的结构图。

参照图3，本发明的内部语音复原部33由如下结构形成：第一线性预测分析部331，根据输入的超窄带信号(Super-Narrowband signal)，确定激励信号(excitationsignal)；激励信号扩张部332，将确定的激励信号通过频谱折叠技术或高斯噪声通带变换法等来输出宽带激励信号，从而生成语音；高频频谱扩张部333，使超窄带信号的频率加倍(N倍)，从而扩张为包括高频带宽信号的宽带信号；第二线性预测分析部334，从扩张的宽带信号推定和确定高频带信号；过滤部335，将从第二线性预测分析部334输出的高频带信号进行过滤；合成部336，将从过滤部335输出的高频带信号和从激励信号扩张部332输出的宽带激励信号合成；混合部337，将从合成部336输出的高频信号与超窄带信号混合。如上述地，本发明的内部语音复原部33由使得从高频的较大输入的超窄带信号(Super-Narrowband signal)扩张的激励信号(excitation signal)和超窄带信号的频率加倍扩张，并将过滤的高频带信号合成，而生成高频信号的高频信号生成部和将高频信号和超窄带信号混合的混合部337构成。

作为一例，高频频谱扩张部333将超窄带信号(0～2KHz)以两倍提升采样时，被提升采样的信号以4KHz采样。从而，从高频频谱扩张部333输出的信号与0～4KHz带宽相同，高频带的4～8KHz将具有与输入信号的折叠的版本相同的频谱。利用该频谱推定高频带信号。从而，过滤部335能够提取4～8KHz带宽的语音信号。然后，合成部336将0～4KHz带宽的语音信号和4～8KHz带宽的语音信号合成，并将从合成部336输出的高频语音和扩张以前的超窄带信号0～2KHz混合，最终地复原成为高音域。

如上述地构成的本发明的内部语音复原部33即使从内部麦克风1输入超窄带信号(Super-Narrowband signal)，也能够复原成为高音域。即，通常地，高音复原运算法将0～4KHz扩张至8KHz，相反，本发明能够将从内部麦克风1输入的小于2KHz的超窄带信号进行复原。并且，本发明中，即使运算量显著地减少，也能够复原高音域。

本发明中不执行通过基于线性预测编码的运算法而预测频率进行扩张的运算，而是通过高频频谱扩张(High Frequency Spectrum Extension)执行单纯的频率扩张。即，省略了预测频率以实时制作扩张的运算、而适用整流器(rectifier)、折叠频谱(spectralfolding)、调制(modulation)技术只扩张频率。因此，能够大幅减少运算量。

如上述地，在高频频谱扩张部333单纯地只扩张频率，而输出宽带信号时对其进行线性预测分析后，不执行通过线性预测模型的频率扩张，使用过滤器只进行单纯过滤。即，不进行带宽扩张而执行接近原音(高音域)的过滤。然后，将过滤的结果和扩张激励信号的结果合成时，能够生成高频信号。最后，将高频信号和通过内部麦克风1输入的、超窄带信号混合，即可复原高音域。

下面说明利用如上述地构成的装置的本发明的耳机佩戴状态监测方法。

图4为根据本发明的一实施例的耳机佩戴状态监测方法的流程图。

参照图4，与内部麦克风1和外部麦克风2的驱动对应地，从内部麦克风1接收实时生成的内部语音，从外部麦克风2接收选择性地包括实时生成的外部语音和外部噪音的外部声音。

此时，如果生成内部语音，则利用外部语音信号和内部语音信号之差，判断是否存在外部噪音。或者，在判断外部噪音存在与否时，可将超过借助于内部麦克风1的单独运行从外耳道生成的窄带低频信号的信号(高频)判断为外部噪音。

如果存在外部噪音，则从内部语音信号复原原来语音信号后，利用复原语音信号与外部语音信号之差，测定噪音大小，与噪音大小对应地发出警报，或对于复原语音信号和外部语音信号选择性地进行声音处理。并且，如果在生成内部语音的时点不存在外部噪音，则可将内部语音信号及外部语音信号选择性地进行声音处理。

并且，如果未生成内部语音，则接着判断是否生成外部声音，如果存在外部声音(外部噪音)，则测定噪音大小，与噪音大小对应地发出警报，或回到①。

图5为生成根据本发明的一实施例的内部语音时的控制流程图。

参照图5，如果生成内部语音，则从内部麦克风1生成内部语音信号。此时，如果生成内部语音信号，则必然也生成外部语音信号。是因为通过外耳道传送的内部语音和从声带传送到口腔外的外部语音同时生成。

此时，如图6所示，可在生成内部语音的时点生成外部噪音。即，外部声音可由外部语音和外部噪音构成。

判断生成内部语音的时点是否生成外部噪音时，可通过外部语音信号与内部语音信号之差来确认。即，如果外部语音信号与内部语音信号之差小于设定值，则判断为没有外部噪音，如果外部语音信号与内部语音信号之差大于设定值，则可判断为存在外部噪音。

如果存在外部噪音，则从内部语音信号复原原来语音信号后，利用复原语音信号与外部语音信号之差，测定噪音大小。噪音大小的测定结果，如果噪音大小大于设定值，则发出警报，如果噪音大小小于设定值，则选择性地将复原语音信号及外部语音信号进行声音处理。

如果在生成内部语音的时点不存在外部噪音，则选择性地将内部语音信号及外部语音信号进行声音处理。

图7为未生成根据本发明的一实施例的内部语音时的控制流程图。

参照图7，如果生成内部语音的时点与生成外部声音的时点不同，即，如果只生成外部声音，如图8所示，则可定义为只存在外部噪音。

因此，此时立即测定外部声音(外部噪音)的噪音大小。如果噪音大小大于设定值，则发出警报，如果噪音大小小于设定值，则回到①。

如上述地，本发明的耳机佩戴状态监测装置及方法可适用于耳机、耳麦等，在通话时或欣赏音乐时能够适用外部噪音改善音质。并且，利用与外部物理性地阻断设置的内部麦克风1和设置在外部的外部麦克风2，能够确认外部噪音存在与否，并且，根据高音质的播放、外部噪音大小而执行发出警报等功能。

以上通过几种实施例说明了本发明的技术思想。

不言而喻，本发明的技术领域的普通技术人员可根据本发明的记载事项对于上述说明的实施例进行各种变形或变更。并且，即使未明示性地图示或说明，本发明的技术领域的普通技术人员可根据本发明的记载事项进行包括本发明的技术思想的各种形态的变形，其依然属于本发明的权力范围。参照附图说明的上述的实施例是为了说明本发明的目的而记述的，本发明的权力范围并非局限于上述实施例。

Claims (7)

1.一种耳机佩戴状态监测装置，其特征在于，包括：

内部麦克风，接收经发声传送到耳朵内部的内部语音，生成内部语音信号；

外部麦克风，接收选择性地包括经所述发声从声带传送到口腔外的外部语音和外部噪音的外部声音，生成外部声音信号；

控制部，根据所述内部语音信号与所述外部声音信号，确定是否发出警报信号；及

警报部，对应于所述警报信号，发出有关耳机紧贴状态的警报，

所述控制部在生成内部语音信号时，若从所述内部麦克风生成包含超过所述内部语音的频率的高频的内部语音信号，则将所述高频判断为外部噪音，从而执行对耳机佩戴状态的警报，

所述控制部通过对外部噪音的大小与预先设定的设定值进行比较，当外部噪音的大小为所述设定值以上时，执行对耳机佩戴状态的警报，

所述设定值是以在具备隔音的地方通过发声而获得的外部声音信号与内部语音信号之差为基准设定的。

2.根据权利要求1所述的耳机佩戴状态监测装置，其特征在于，

所述控制部包括：

内部语音生成与否判断部，判断是否生成所述内部语音；

噪音存在与否判断部，如果生成所述内部语音，则利用所述外部声音信号与所述内部语音信号之差，判断外部声音是否包含外部噪音；

内部语音复原部，如果包含有所述外部噪音，则从所述内部语音信号复原原来语音，生成复原语音信号；

噪音大小测定部，根据所述复原语音信号与所述外部声音信号之差、除了生成所述内部语音信号的时间之外的所述外部声音信号，测定外部噪音的大小，将测定的噪音大小与预先设定的设定值进行比较；

警报信号发生部，如果测定的噪音大小为设定值以上，则生成警报信号；

声音处理部，如果在所述外部声音中未包含所述外部噪音，则选择性地将内部语音信号和外部语音信号进行声音处理，而如果测定的噪音大小小于设定值，选择性地对复原语音信号和外部语音信号进行声音处理。

3.根据权利要求2所述的耳机佩戴状态监测装置，其特征在于，

所述内部语音复原部包括：

第一线性预测分析部，根据输入的超窄带信号，确定激励信号；

激励信号扩张部，将确定的激励信号通过频谱折叠技术或高斯噪声通带变换法来输出宽带激励信号，从而生成语音；

高频频谱扩张部，使所述超窄带信号的频率加倍，从而扩张为包括高频带宽信号的宽带信号；

第二线性预测分析部，从扩张的所述宽带信号推定和确定高频带信号；

过滤部，将所述高频带信号进行过滤；

合成部，将从所述过滤部输出的高频带信号和从所述激励信号扩张部输出的宽带激励信号合成；

混合部，将从所述合成部输出的高频信号与超窄带信号混合。

4.一种耳机佩戴状态监测方法，其特征在于，

通过控制部执行如下步骤：

接收从内部麦克风传送的内部语音信号，该内部语音信号通过接收经发声传送到耳朵内部的内部语音而生成，从外部麦克风接收外部声音信号，该外部声音信号通过接收选择性地包括经所述发声从声带传送到口腔外的外部语音和外部噪音的外部声音而生成；及

根据所述内部语音信号和所述外部声音信号，确定是否发出有关耳机紧贴状态的警报信号，

所述控制部在生成内部语音信号时，若从所述内部麦克风生成包含超过所述内部语音的频率的高频的内部语音信号，则将所述高频判断为外部噪音，从而执行对耳机佩戴状态的警报，

所述控制部通过对外部噪音的大小与预先设定的设定值进行比较，当外部噪音的大小为所述设定值以上时，执行对耳机佩戴状态的警报，

所述设定值是以在具备隔音的地方通过发声而获得的外部声音信号与内部语音信号之差为基准设定的。

5.根据权利要求4所述的耳机佩戴状态监测方法，其特征在于，

如果生成所述内部语音，则利用从所述声带传送到口腔外而生成的外部语音信号与所述内部语音信号之差，判断是否存在外部噪音。

6.根据权利要求5所述的耳机佩戴状态监测方法，其特征在于，

如果存在所述外部噪音，则从所述内部语音信号复原原来语音信号后，利用所述复原语音信号与所述外部语音信号之差，测定噪音大小，并与所述噪音大小对应地发出警报，或对于所述复原语音信号及外部语音信号选择性地进行声音处理；

如果不存在所述外部噪音，则对于所述内部语音信号及外部语音信号选择性地进行声音处理。

7.根据权利要求4所述的耳机佩戴状态监测方法，其特征在于，

如果未生成所述内部语音，则判断是否生成所述外部声音；

如果存在所述外部声音，则测定所述外部声音的噪音大小，并与所述噪音大小对应地确定是否发出警报。

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