CN113228703B - 包括扬声器和麦克风的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的某些实施例涉及配备有麦克风的可穿戴装置，并且更具体地，涉及戴在用户的耳朵上的可穿戴装置。根据本公开的某些实施例，一种可穿戴装置包括扬声器、麦克风以及壳体。其中该壳体包括突起、第一声音路径以及第二声音路径。该突起被配置成可插入到用户的耳朵中，该第一声音路径包括通过该突起的表面的区域而形成的第一开口和面向该扬声器的第二开口，并且该第一声音路径以第一长度从该第一开口延伸，该第二声音路径包括通过该突起的表面的另一区域而形成的第三开口和面向该麦克风的第四开口，并且该第二声音路径以大于该第一长度的第二长度从该第三开口延伸。其他某些实施例也是可能的。

Description

包括扬声器和麦克风的电子装置
技术领域
本公开的某些实施例涉及包括扬声器和麦克风的电子装置。
背景技术
电子装置可以带有至少一个或更多个与音效相关的组件。与音效相关的组件可以包括例如扬声器和麦克风。这样的组件可以以与电子装置的各种外部设计相对应的各种模式或布置位于电子装置的壳体中。
集成有麦克风的入耳式耳机(或耳麦、头戴式耳机或头戴式受话器)、助听器或此类可穿戴装置是示例性的电子装置，其配备有作为可穿戴装置的声音相关组件的扬声器和麦克风。可穿戴装置可以戴在靠近用户的耳朵的地方，并且可以以紧凑的尺寸制造。
以上信息仅作为背景信息呈现，以帮助理解本公开。关于以上内容中的任何内容是否可以用作关于本公开的现有技术，没有确定，也没有断言。
发明内容
技术问题
可穿戴装置可以具有布置在单个壳体中的各种声音组件和电子组件。
可穿戴装置的壳体内的扬声器、麦克风或其他声音组件会直接影响声音性能，因此需要仔细布置。然而，常规上已经采用了简单的布置，例如其中扬声器和麦克风彼此平行放置的布置。
在配备有麦克风的可穿戴装置被佩戴在用户的耳朵上以供使用的示例中，在耳朵内部反射的声波可以被麦克风收集。在此情况下，常规的可穿戴装置仅覆盖声音能量不集中的窄频带(例如，2kHz或更小)，因此表现出较差的声音性能。
在配备有麦克风的可穿戴装置上进行的远端语音通信中，回声信号可能会过度增加，从而导致语音质量下降。
问题的解决方案
根据本公开的某些实施例，一种可穿戴装置包括扬声器、麦克风以及壳体。其中该壳体包括突起、第一声音路径以及第二声音路径。该突起可插入到用户的耳朵中，该第一声音路径包括通过该突起的表面的区域而形成的第一开口和面向该扬声器的第二开口，并且该第一声音路径以第一长度从该第一开口延伸，该第二声音路径包括通过该突起的表面的另一区域而形成的第三开口和面向该麦克风的第四开口，并且该第二声音路径以大于该第一长度的第二长度从该第三开口延伸。
根据本公开的某些实施例，一种可穿戴装置包括扬声器、麦克风和壳体。该壳体包括可插入到用户的耳朵中的突起、第一声音路径以及第二声音路径，该第一声音路径包括通过该突起的表面的区域而形成的第一开口和面向该扬声器的第二开口，其中该第一声音路径以第一长度从该第一开口延伸，该第二声音路径包括通过该突起的表面的另一区域而形成的第三开口和面向该麦克风的第四开口，该第二声音路径以第二长度从该第三开口延伸，其中该麦克风和该扬声器被布置在该壳体的内部空间中，并且其中该麦克风与该突起的表面的距离比该扬声器与该突起的表面的距离更远。
根据本公开的某些实施例，一种电子装置包括扬声器、麦克风、壳体以及处理器。该壳体包括可插入到用户的耳朵中的突起、第一声音路径和第二声音路径。该第一声音路径包括通过该突起的表面的区域而形成的第一开口和面向该扬声器的第二开口，并且以第一长度从该第一开口延伸，该第二声音路径包括通过该突起的表面的另一区域而形成的第三开口和面向该麦克风的第四开口，并且以第二长度从该第三开口延伸。该处理器被配置为处理经由该麦克风接收到的声音信号，其中该麦克风和该扬声器布置在该壳体的内部空间中，并且其中该麦克风与该突起的表面的距离比该扬声器与该突起的表面的距离更远，并且该处理器被配置为在处理经由该麦克风接收到的声音信号时执行滤波任务。
本发明的有益效果
根据本公开的某些实施例，提供了一种基于声音组件(例如扬声器和麦克风)之间的布置和根据连接到扬声器和麦克风的路径(例如，声音发射路径或声音收集路径)而变化的声音特性的具有增强的声音性能的可穿戴装置。
根据本公开的某些实施例，提供了一种具有用于麦克风的能够提高批量生产性和可用性的安装结构的可穿戴装置。
根据下面的详细描述，本公开的其他方面、优点和显着特征对于本领域技术人员将变得显而易见，下面的详细描述结合附图公开了本公开的示例性实施例。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细说明，将变得更好地理解本公开，并且将容易获得对本公开及其许多伴随方面的更完整的理解，其中：
图1是示出根据实施例的网络环境中的电子装置的框图；
图2是示出根据实施例的音频模块的框图；
图3A、图3B和图3C是示出根据实施例的可穿戴装置的外观的示图；
图4是示出根据实施例的可穿戴装置的壳体和安装在可穿戴装置中的耳塞的分解透视图；
图5是示意性地示出根据实施例的可穿戴装置的横截面视图；
图6是示意性地示出根据与图5的实施例不同的实施例的可穿戴装置的横截面视图；
图7是示意性地示出根据与图5的实施例不同的另一实施例的可穿戴装置的横截面视图；
图8是示意性地示出根据与图5的实施例不同的又一实施例的可穿戴装置的横截面视图；
图9是示意性地示出根据实施例的突起的形状的示图；
图10是示意性地示出图9的实施例中的移除了耳塞的可穿戴装置的示图；
图11是示出根据实施例的具有在壳体的表面上形成的第二声音路径的可穿戴装置的透视图；
图12是示出图11的可穿戴装置的俯视图；
图13是示出根据实施例的取决于第二声音路径的长度的声压级(SPL)的曲线图；
图14是示出根据实施例的取决于第二声音路径的长度的声音性能的示图；
图15是示出根据是否存在路径而扩展声音信号的频带的示例的曲线图；以及
图16A和图16B是示出根据实施例的其中在放大的接收信号中引起削波的示例和其中去除了削波的示例的曲线图。
在所有附图中，相同的附图标记将被理解为指代相同的部件、组件和结构。
最佳实施方式
为本领域的技术人员提供以下实施例以容易地理解本公开的技术范围，并且本公开不限于此。提供附图以容易地描述本公开的实施例，并且附图可能与实际的实施方式不同。
在详细描述本公开的几个实施例之前，应当注意，本公开的应用不限于结合附图描述和示出的组件的配置和布置。
当组件“连接到”另一组件或“联接到”另一组件时，该组件可以直接连接或联接到另一组件，或者其他组件可以介于其之间。术语“连接”可以指所有物理或电连接，例如附接、联接、结合或组合，以及一个构件与另一构件之间的直接或间接连接。
提供本文所使用的术语仅是为了描述其一些实施例，而不是限制本公开。应该理解的是，单数形式的“一个”、“一种”和“该”应包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“具有”时，指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组。
在下文中，参考附图描述本公开的实施例。图1是示出根据各种实施例的网络环境100中的电子装置101的框图。参照图1，网络环境100中的电子装置101可经由第一网络198(例如，短距离无线通信网络)与电子装置102进行通信，或者经由第二网络199(例如，长距离无线通信网络)与电子装置104或服务器108进行通信。根据实施例，电子装置101可经由服务器108与电子装置104进行通信。根据实施例，电子装置101可包括处理器120、存储器130、输入装置150、声音输出装置155、显示装置160、音频模块170、传感器模块176、接口177、触觉模块179、相机模块180、电力管理模块188、电池189、通信模块190、用户识别模块(SIM)196或天线模块197。在一些实施例中，可从电子装置101中省略所述部件中的至少一个(例如，显示装置160或相机模块180)，或者可将一个或更多个其它部件添加到电子装置101中。在一些实施例中，可将所述部件中的一些部件实现为单个集成电路。例如，可将传感器模块176(例如，指纹传感器、虹膜传感器、或照度传感器)实现为嵌入在显示装置160(例如，显示器)中。
处理器120可运行例如软件(例如，程序140)来控制电子装置101的与处理器120连接的至少一个其它部件(例如，硬件部件或软件部件)，并可执行各种数据处理或计算。根据一个实施例，作为所述数据处理或计算的至少部分，处理器120可将从另一部件(例如，传感器模块176或通信模块190)接收到的命令或数据加载到易失性存储器132中，对存储在易失性存储器132中的命令或数据进行处理，并将结果数据存储在非易失性存储器134中。根据实施例，处理器120可包括主处理器121(例如，中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))以及与主处理器121在操作上独立的或者相结合的辅助处理器123(例如，图形处理单元(GPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器中枢处理器或通信处理器(CP))。另外地或者可选择地，辅助处理器123可被适配为比主处理器121耗电更少，或者被适配为具体用于指定的功能。可将辅助处理器123实现为与主处理器121分离，或者实现为主处理器121的部分。
在主处理器121处于未激活(例如，睡眠)状态时，辅助处理器123可控制与电子装置101(而非主处理器121)的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些，或者在主处理器121处于激活状态(例如，运行应用)时，辅助处理器123可与主处理器121一起来控制与电子装置101的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些。根据实施例，可将辅助处理器123(例如，图像信号处理器或通信处理器)实现为在功能上与辅助处理器123相关的另一部件(例如，相机模块180或通信模块190)的部分。
存储器130可存储由电子装置101的至少一个部件(例如，处理器120或传感器模块176)使用的各种数据。所述各种数据可包括例如软件(例如，程序140)以及针对与其相关的命令的输入数据或输出数据。存储器130可包括易失性存储器132或非易失性存储器134。
可将程序140作为软件存储在存储器130中，并且程序140可包括例如操作系统(OS)142、中间件144或应用146。
输入装置150可从电子装置101的外部(例如，用户)接收将由电子装置101的其它部件(例如，处理器120)使用的命令或数据。输入装置150可包括例如麦克风、鼠标、键盘或数字笔(例如，手写笔)。
声音输出装置155可将声音信号输出到电子装置101的外部。声音输出装置155可包括例如扬声器或接收器。扬声器可用于诸如播放多媒体或播放唱片的通用目的，接收器可用于呼入呼叫。根据实施例，可将接收器实现为与扬声器分离，或实现为扬声器的部分。
显示装置160可向电子装置101的外部(例如，用户)视觉地提供信息。显示装置160可包括例如显示器、全息装置或投影仪以及用于控制显示器、全息装置和投影仪中的相应一个的控制电路。根据实施例，显示装置160可包括被适配为检测触摸的触摸电路或被适配为测量由触摸引起的力的强度的传感器电路(例如，压力传感器)。
音频模块170可将声音转换为电信号，反之亦可。根据实施例，音频模块170可经由输入装置150获得声音，或者经由声音输出装置155或与电子装置101直接(例如，有线地)连接或无线连接的外部电子装置(例如，电子装置102)的耳机输出声音。
传感器模块176可检测电子装置101的操作状态(例如，功率或温度)或电子装置101外部的环境状态(例如，用户的状态)，然后产生与检测到的状态相应的电信号或数据值。根据实施例，传感器模块176可包括例如手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁性传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物特征传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器。
接口177可支持将用来使电子装置101与外部电子装置(例如，电子装置102)直接(例如，有线地)或无线连接的一个或更多个特定协议。根据实施例，接口177可包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口或音频接口。
连接端178可包括连接器，其中，电子装置101可经由所述连接器与外部电子装置(例如，电子装置102)物理连接。根据实施例，连接端178可包括例如HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器或音频连接器(例如，耳机连接器)。
触觉模块179可将电信号转换为可被用户经由他的触觉或动觉识别的机械刺激(例如，振动或运动)或电刺激。根据实施例，触觉模块179可包括例如电机、压电元件或电刺激器。
相机模块180可捕获静止图像或运动图像。根据实施例，相机模块180可包括一个或更多个透镜、图像传感器、图像信号处理器或闪光灯。
电力管理模块188可管理对电子装置101的供电。根据实施例，可将电力管理模块188实现为例如电力管理集成电路(PMIC)的至少部分。
电池189可对电子装置101的至少一个部件供电。根据实施例，电池189可包括例如不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池、或燃料电池。
通信模块190可支持在电子装置101与外部电子装置(例如，电子装置102、电子装置104或服务器108)之间建立直接(例如，有线)通信信道或无线通信信道，并经由建立的通信信道执行通信。通信模块190可包括能够与处理器120(例如，应用处理器(AP))独立操作的一个或更多个通信处理器，并支持直接(例如，有线)通信或无线通信。根据实施例，通信模块190可包括无线通信模块192(例如，蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块194(例如，局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的相应一个可经由第一网络198(例如，短距离通信网络，诸如蓝牙、无线保真(Wi-Fi)直连或红外数据协会(IrDA))或第二网络199(例如，长距离通信网络，诸如蜂窝网络、互联网、或计算机网络(例如，LAN或广域网(WAN)))与外部电子装置进行通信。可将这些各种类型的通信模块实现为单个部件(例如，单个芯片)，或可将这些各种类型的通信模块实现为彼此分离的多个部件(例如，多个芯片)。无线通信模块192可使用存储在用户识别模块196中的用户信息(例如，国际移动用户识别码(IMSI))识别并验证通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中的电子装置101。
天线模块197可将信号或电力发送到电子装置101的外部(例如，外部电子装置)或者从电子装置101的外部(例如，外部电子装置)接收信号或电力。根据实施例，天线模块197可包括天线，所述天线包括辐射元件，所述辐射元件由形成在基底(例如，PCB)中或形成在基底上的导电材料或导电图案构成。根据实施例，天线模块197可包括多个天线。在此情况下，可由例如通信模块190(例如，无线通信模块192)从所述多个天线中选择适合于在通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中使用的通信方案的至少一个天线。随后可经由所选择的至少一个天线在通信模块190和外部电子装置之间发送或接收信号或电力。根据实施例，除了辐射元件之外的另外的组件(例如，射频集成电路(RFIC))可附加地形成为天线模块197的一部分。
上述部件中的至少一些可经由外设间通信方案(例如，总线、通用输入输出(GPIO)、串行外设接口(SPI)或移动工业处理器接口(MIPI))相互连接并在它们之间通信地传送信号(例如，命令或数据)。
根据实施例，可经由与第二网络199连接的服务器108在电子装置101和外部电子装置104之间发送或接收命令或数据。电子装置102和电子装置104中的每一个可以是与电子装置101相同类型的装置，或者是与电子装置101不同类型的装置。根据实施例，将在电子装置101运行的全部操作或一些操作可在外部电子装置102、外部电子装置104或服务器108中的一个或更多个运行。例如，如果电子装置101应该自动执行功能或服务或者应该响应于来自用户或另一装置的请求执行功能或服务，则电子装置101可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分，而不是运行所述功能或服务，或者电子装置101除了运行所述功能或服务以外，还可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分。接收到所述请求的所述一个或更多个外部电子装置可执行所述功能或服务中的所请求的所述至少部分，或者执行与所述请求相关的另外功能或另外服务，并将执行的结果传送到电子装置101。电子装置101可在对所述结果进行进一步处理的情况下或者在不对所述结果进行进一步处理的情况下将所述结果提供作为对所述请求的至少部分答复。为此，可使用例如云计算技术、分布式计算技术或客户机-服务器计算技术。
图2是示出根据各种实施例的音频模块20的框图200。参照图2，音频模块170可包括例如音频输入接口210、音频输入混合器220、模数转换器(ADC)230、音频信号处理器240、数模转换器(DAC)250、音频输出混合器260或音频输出接口270。音频输入接口210可经由麦克风(例如，动圈式麦克风、电容式麦克风、或压电式麦克风)接收与从电子装置101的外部获得的声音相应的音频信号，其中，麦克风被配置为输入装置150的一部分或者与电子装置101分离。例如，如果从外部电子装置102(例如，头戴式耳机或麦克风)获得了音频信号，则音频输入接口210可经由连接端178与外部电子装置102直接连接，或者经由无线通信模块192与外部电子装置102无线连接(例如，蓝牙TM通信)，以接收音频信号。根据实施例，音频输入接口210可接收与从外部电子装置102获得的音频信号相关的控制信号(例如，经由输入按钮接收的音量调节信号)。音频输入接口210可包括多个音频输入通道，并可分别经由所述多个音频输入通道中的相应一个音频输入通道接收不同的音频信号。根据实施例，另外地或可选地，音频输入接口210可从电子装置101的另一组件(例如，处理器120或存储器130)接收音频信号。
音频输入混合器220可将多个输入音频信号合成为至少一个音频信号。例如，根据实施例，音频输入混合器220可将经由音频输入接口210输入的多个模拟音频信号合成为至少一个模拟音频信号。
ADC 230可将模拟音频信号转换为数字音频信号。例如，根据实施例，ADC 230可将经由音频输入接口210接收的模拟音频信号转换为数字音频信号，或者另外地或可选地，可将经由音频输入混合器220合成的模拟音频信号转换为数字音频信号。
音频信号处理器240可对经由ADC 230接收到的数字音频信号或从电子装置101的另一组件接收到的数字音频信号执行各种处理。例如，根据实施例，音频信号处理器240可针对一个或更多个数字音频信号执行以下操作：改变采样率、应用一个或更多个滤波器、插值处理、放大或减小整个或部分频带宽度、噪声处理(例如，减小噪声或回声)、改变声道(例如，在单声道和立体声之间切换)、混合、或提取特定信号。根据实施例，可以以均衡器的形式实现音频信号处理器240的一个或更多个功能。
DAC 250可将数字音频信号转换为模拟音频信号。例如，根据实施例，DAC 250可将由音频信号处理器240处理后的数字音频信号或从电子装置101的另一组件(例如，处理器(120)或存储器(130))获得的数字音频信号转换为模拟音频信号。
音频输出混合器260可将待输出的多个音频信号合成为至少一个音频信号。例如，根据实施例，音频输出混合器260可将由DAC 250转换的模拟音频信号和另一模拟音频信号(例如，经由音频输入接口210接收到的模拟音频信号)合成为至少一个模拟音频信号。
音频输出接口270可经由声音输出装置155将由DAC 250转换的模拟音频信号输出到电子装置101的外部，或者另外地或可选地，可经由声音输出装置155将由音频输出混合器260合成的模拟音频信号输出到电子装置101的外部。声音输出装置155可包括例如扬声器(诸如，动态驱动器或平衡电枢驱动器)或者接收器。根据实施例，声音输出装置155可包括多个扬声器。在此情况下，音频输出接口270可经由所述多个扬声器中的至少一些扬声器输出具有多个不同声道(例如，立体声声道或5.1声道)的音频信号。根据实施例，音频输出接口270可经由连接端178与外部电子装置102(例如，外部扬声器或头戴式耳机)直接连接，或者可经由无线通信模块192与外部电子装置102无线连接，以输出音频信号。
根据实施例，音频模块170可在不单独包括音频输入混合器220或音频输出混合器260的情况下，通过使用音频信号处理器240的至少一个功能合成多个数字音频信号来产生至少一个数字音频信号。
根据实施例，音频模块170可包括音频放大器(未示出)(例如，扬声器放大电路)，其中，音频放大器能够对经由音频输入接口210输入的模拟音频信号或者将经由音频输出接口270输出的音频信号进行放大。根据实施例，音频放大器可被配置为与音频模块170分离的模块。
图3A、图3B和图3C是示出根据实施例的可穿戴装置300(例如，图1的101)的外观的示图。图3A是根据实施例的可穿戴装置300的侧视图。图3B是根据实施例的可穿戴装置300的俯视图。图3C是示出其中线缆350连接到图3A的可穿戴装置300的示例的示图。
参照图3A至图3C，根据实施例，可穿戴装置300(例如，图1的101)可以包括壳体310和突起320。壳体310可以是单个的结合了上壳体310a和下壳体310b的壳体，并且可以具有用于容纳各种部件的内部空间。例如，声音组件(例如，扬声器或麦克风)和电子组件(例如，电池、电力管理模块或无线通信模块)可以布置在壳体310内。在某些实施例中，突起320可以安装在壳体310上以形成壳体的一部分，而在其他实施例中，突起320可以一体地形成为壳体的一部分。因此，“壳体”可以理解为包括突起。
根据实施例，如图3B所示，可穿戴装置300可以具有不对称的形状。考虑到人体工程学和确保声音性能，可以首先考虑壳体310内的声音部件与电子部件之间的布置。
根据实施例，可穿戴装置300可以是可穿戴在用户的身体部位(例如耳朵或头部)上的装置。可穿戴装置300的示例可以包括入耳式耳机(或入耳式头戴式耳机)或助听器，或者可以包括配备有扬声器或麦克风的其他各种产品。
结合附图对实施例的描述集中于位于从耳廓到鼓膜连接的外耳道中的内核型入耳式耳机。然而，应当注意，本公开不限于此。根据实施例，尽管未示出，但是可穿戴装置300可以是位于耳廓上的开放式耳机。
参照图3A至图3C，可穿戴装置300(例如，图1的101)可以被配置为与电子装置(例如，图1的102)集成或分离。各种类型的装置可以对应于电子装置(例如，图1的102)。电子装置(例如，图1的102)可以包括例如智能手机、移动电话、导航设备、游戏机、电视、用于车辆的头戴式单元、膝上型计算机、平板电脑、便携式媒体播放器(PMP)、便携式数字助理(PDA)、便携式通信装置、计算机装置、便携式多媒体装置、便携式医疗装置、相机、可穿戴装置或各种家用电器。根据本公开的实施例，电子装置不限于以上列出的实施例。
可穿戴装置300可以与电子装置(例如，图1的102)有线或无线连接。在此情况下，针对电子装置(例如，图1的102)，可穿戴装置300可以用作音频输出接口(或声音输出装置(例如，图1的155))，该音频输出接口向外部输出从电子装置(例如，图1的102)产生的声音信号。另外地或者可选择地，本文公开的可穿戴装置300可以起到音频输入接口(或输入装置(例如，图1的150))的作用，以接收与从电子装置(例如，图1的102)的外部获得的声音相对应的音频信号。
下面描述的示例是其中可穿戴装置300与电子装置(例如，图1的102)分开设置的示例。假定电子装置(例如，图1的102)可以与可穿戴装置300分开设置，则电子装置(例如，图1的102)也可以被称为外部电子装置(例如，图1的102)。参照图3C，可穿戴装置300可以有线地连接到外部电子装置(例如，图1的102)。在此情况下，可穿戴装置300可以经由线缆350与外部电子装置通信。或者，可穿戴装置300可以进一步包括用于连接线缆350的连接端口340。根据实施例，线缆350的端部可以连接到可穿戴装置300，并且线缆350的另一端部可以连接到在外部电子装置中形成的连接端(未示出)。因此，可穿戴装置300和外部电子装置可以直接连接在一起。
当可穿戴装置300与外部电子装置(例如，图1的102)无线连接时(例如，如图3A所示)，可穿戴装置300可以经由网络(例如，短距离无线通信网络或远程无线通信网络)与外部电子装置通信。该网络可以包括但不限于移动通信网络或蜂窝通信网络、局域网(LAN)(例如，蓝牙通信)、无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、Internet或小型区域网络(SAN)。
可穿戴装置300可以包括通信模块。根据实施例，可穿戴装置300可以进一步包括电力管理模块、传感器模块、电池和天线模块中的至少一个模块。在可穿戴装置300无线地连接到外部电子装置的实施例中，无线通信模块可以对应于通信模块。根据实施例，除了上述组件之外，可穿戴装置300可以包括音频模块(例如，图1的170)，并且音频模块可以以紧凑结构集成在可穿戴装置300的壳体310内部。音频模块(例如，图1的170)可以包括例如音频输入混频器(例如，图2的220)、模数转换器(ADC)(例如，图2的230)、音频信号处理器(例如，图2的240)、数模转换器(DAC)(例如，图2的250)和音频输出混频器(例如，图2的260)。上面已经结合图2的实施例描述的可穿戴装置300中的音频模块的组件被排除在描述之外。
根据实施例，可穿戴装置300可以避免与外部电子装置通信。在此情况下，可穿戴装置300可以被实现为接收与从外部获得的声音相对应的信号，并且通过可穿戴装置300中包括的组件的自身操作(或控制)而不是由外部电子装置控制将声音信号输出到外部。
图4是示出根据实施例的可穿戴装置300的壳体310和安装在可穿戴装置300中的耳塞330的横截面视图。图5是示意性地示出根据实施例的可穿戴装置300的横截面视图。
参照图4，壳体310可以包括上壳体310a和下壳体310b。壳体310可以包括可插入到用户的耳朵中的突起320。突起320可以是联接成从壳体310的一侧沿一个方向突出的部分。可穿戴装置300可以经由突起320插入并安置在用户的身体部位(例如，外耳道或耳廓)中。耳塞330可以安装在突起320上，并且使可穿戴装置300可以经由耳塞330与身体部位紧密接触，从而可以稳定地放置在身体部位上。
耳塞330可以包括可至少接触身体部位的外部耳塞表面331和内部耳塞表面332，该内部耳塞表面332提供了在用户的身体部位中辐射和/或收集声音的路径。
参照图4和图5，根据实施例，壳体310可以包括用于使得第一声音路径311a(在下文中可以被称为“第一空腔”)和第二声音路径312a、312b和312c(以下可以被称为“第二空腔”)与外部连通的凹部310c。根据实施例，凹部310c可以形成在壳体310的一侧(例如，上壳体310a)中。
根据实施例，突起320可以设置在壳体310的一侧。突起320可以与壳体310分开形成，然后被安装在壳体310上以形成壳体的一部分。根据实施例，与壳体310分开设置的突起320的下部联接部分321插入并固定在形成在壳体310的一侧的凹部310c中，从而成为壳体的一部分。根据实施例，不同于附图中所示，突起320可以与壳体310一体地形成。根据实施例，第一声音路径311a和第二声音路径312a、312b和312c可以由安装在凹部310c中的突起320和壳体中的固体材料限定。在某些实施例中，第一声音路径311a可以包括第一空腔311a，第二声音路径312a、312b和312c可以包括第二空腔312a、312b和312c。
根据实施例，可穿戴装置300还可以包括扬声器(例如，图5的311)作为音频输出接口，并且还可以包括麦克风(例如，图5的312)(例如，动态麦克风、电容式麦克风或压电式麦克风)作为音频输入接口。
参照图5，根据实施例，可穿戴装置300包括壳体310、扬声器311和麦克风313。该壳体具有表面，该表面具有一个区域和该区域附近的另一区域。在某些实施例中，该区域和另一区域可以在是形成壳体的一部分的突起320的表面上。在某些实施例中，该区域与另一区域的距离不超过5mm。扬声器311被布置在壳体中并且与该表面保持一定的距离，麦克风312被布置在壳体中并且与该表面保持一定的距离(该一定的距离比扬声器到该表面的距离更远)。壳体310包括指定材料(例如，固体材料)，该材料限定从该表面的一个区域到扬声器311的第一声音路径311a和从表面的另一区域到麦克风312的第二声音路径312a、312b和312c。
参照图5，根据实施例，可穿戴装置300可以在壳体310内包括与扬声器311分开的麦克风312。麦克风312可以包括例如动态麦克风、电容式麦克风或压电式麦克风。可穿戴装置300可以经由麦克风312接收与从电子装置的外部获得的声音相对应的音频信号。
根据实施例，麦克风312与扬声器311可以平行地布置在单个壳体310内。壳体310的外壁结构可以形成预定尺寸的内部空间S，并且麦克风312和扬声器311可以放置在壳体310的内部空间S中。根据实施例，扬声器311可以安装在用于容纳扬声器312的扬声器容器311'中，麦克风312可以安装在用于容纳扬声器312的麦克风容器313中(或在板上)。根据实施例，麦克风312可以被构造成被安置并结合在麦克风容器313中(或在板上)。由于麦克风312的体积小于扬声器311的体积，因此麦克风312可以容易地安置并结合在麦克风容器313中(或在板上)。考虑到空间效率的原因，鉴于体积较小，可以将麦克风312放置在各种位置。根据实施例，为了通过扩展声音信号的频带来增强声音质量，可以改变麦克风312的位置。
壳体310可以包括：第一声音路径311a，该第一声音路径311a是用于引导来自扬声器311的声音的路径；以及第二声音路径312a、312b和312c，该第二声音路径312a、312b和312c是用于引导收集到麦克风312的声音的路径。根据实施例，除了用于容纳第一声音路径311a、扬声器311、第二声音路径312a、312b和312c、以及麦克风312的空间之外的内部空间S的其余部分可以用指定的材料填充(例如，树脂)。根据实施例，壳体310的内部空间S还可以包括用于容纳包括控制器314和电池315的其他电子部件的空间。尽管图5示出了控制器314和电池315被安装在形成在壳体310内部的平坦部分上，但是壳体310内部的形状和每个部件的放置不限于此。尽管图5示出了壳体310、形成在壳体310内部的平坦部分以及围绕电子部件的空间S由不同的材料形成，但是本公开不限于此。除了第一声音路径311a、扬声器311、第二声音路径312a、312b和312c、麦克风312和壳体310内的电子部件之外，壳体310可以与其余部分基本上一体地形成。根据实施例，除了第一声音路径311a和第二声音路径312a、312b和312c之外的其余部分可以由空腔形成。根据实施例，壳体310内部的部件可以以各种布置放置。
突起320可以在一个表面(例如，顶表面322)中包括至少两个开口323a和324a。该至少两个开口323a和324a中的任何一个可以是用于将从扬声器(例如，图5的311)输出的声音向外排放(或辐射)的第一开口323a，并且另一开口可以是用于收集从外部进入麦克风(例如，图5的312)的声音的第三开口324a。
根据实施例，突起320可以包括分别与第一声音路径311a的端部和第二声音路径312a、312b和312c的端部连通的第一开口323a和第三开口324a。从扬声器311产生的声音可以通过第一声音路径311a输出，然后通过第一开口323a输出到外部，通过第一开口323a输出的声音的一部分可以通过第三开口324a输入，然后通过第二声音路径312a、312b和312c收集到麦克风312。
根据实施例，通过第三开口324a收集的声音以电声音信号的形式经由麦克风312传送到扬声器311，并且扬声器311可以放大声音信号并且通过第一开口323a向外部输出放大的声音信号。
根据实施例，第一声音路径311a的端部与第一开口323a连接，另一端部与第二开口323b连接。第二开口323b可以连接到扬声器311。第二声音路径312a、312b和312c的端部可以连接到第三开口324a，另一端部可以连接到第四开口324b。第四开口324b可以连接到麦克风312。
在本公开中，提供了根据可穿戴装置300的上述实施例的基于关于第二声音路径312a、312b和312c的几何信息和麦克风312的位置来增强声音性能的方法。下面将对此进行详细描述。
根据本公开的实施例，第二声音路径312a，312b和312c可以形成为比第一声音路径311a更长。根据实施例，第二声音路径312a、312b和312c的至少一部分(例如312b)可以弯曲到某一位置(例如，与扬声器311相邻的位置)，另一部分312c可以延伸通过扬声器311的一侧到麦克风312。
根据实施例，延伸到扬声器311的第一声音路径311a可以直线延伸而没有任何弯曲，并且延伸到麦克风312的第二声音路径312a、312b和312c可以在至少一些部分中具有弯曲。第二声音路径可以包括至少两个部分。根据实施例，第二声音路径可以包括第一部分312a和第二部分312b。或者，第二声音路径可以包括第一部分312a、第二部分312b和第三部分312c。第二声音路径可以包括更多分开的部分，但是以下并没有给出其详细描述。尽管图5示出了第二声音路径在第二部分312b中具有弯曲，但是本公开不限于此。根据实施例，不同于图5所示，示出了第二声音路径312a、312b和312c的每个部分被弯曲90度，两个相邻部分之间的角度可以是锐角或钝角，或者它们可以是平滑弯曲，而不是呈角度的。图11示出了具有平滑部分的第二声音路径312e。在下文中，“弧状的”应理解为也包括弯曲的情形，即使以非平滑的方式弯曲也是如此。
再次参照图3A至图3C和图5，壳体310可以相对于突起320形成为左/右不对称的形状。突起320的顶表面322与在其一侧的一个顶点(例如，图3的v2)之间的距离可以比顶表面322与在其相对侧上的另一顶点(例如，图3的v1)之间的距离更短。根据实施例，壳体310的左/右不对称的形状可以根据人体工程学考虑外耳道或耳廓来设计，或成形为安置在外耳中。根据实施例，由于更加注重呼叫接收/语音识别性能，而不是人体工程学，因此壳体310的左/右不对称的形状可以是扬声器311和麦克风312在相同空间S中布置在一起的形状。为此，扬声器311和麦克风312可以彼此交叉而不是彼此平行地布置。将扬声器311和麦克风312彼此交叉而不是平行地布置可以包括扬声器311和麦克风312的其中它们不彼此平行地设置在同一平面(例如，与参考线RL平行的平面或与参考线RL垂直的平面)上的布置。
根据实施例，当从壳体310的顶部上方观察时，壳体310可以被成形为左右不对称(例如，参照图3B)的形状，并且当从侧面观察时，壳体310可以为左右不对称的形状。也就是说，壳体310的左/右不对称的形状不仅适用于平面形状，还适用于水平方向和高度方向(三维空间)。因此，可以容易地设计形成为比第一声音路径311a更长的第二声音路径312a、312b和312c。
根据实施例，声音收集部分312d可以形成在麦克风312的侧面的第二声音路径312a、312b和312c的端部。声音收集部分312d可以是用于收集声音信号的空间。在声音信号被传送到麦克风之前，其随着空气振动而经由第三开口324a、第二声音路径312a、312b和312c以及第四开口324b被传送。
根据实施例，在壳体310的内部空间S中，麦克风312可以比扬声器311以及比突起320的一个表面322(在下文中，“顶表面322”)更位于内部。也就是说，扬声器311可以布置成比麦克风312更靠近突起320的顶表面322。
根据实施例，扬声器311具有发出声音的声音辐射表面和形成在声音辐射表面的相对侧上的端部311"。扬声器311的声音辐射表面面向与顶表面相同的方向，并且扬声器311的端部311"可以面向与突起320的顶表面322相反的方向。根据实施例，麦克风312可以设置成比端部311"更远离突起320的顶表面322。根据实施例，形成在用于容纳麦克风312的麦克风容器313(或板)中的声音收集孔313a可以形成为比端部311"更远离突起320的顶表面322。由于麦克风312形成为比扬声器311更远离突起320的顶表面322，因此可以防止扬声器311辐射声音时产生的振动影响麦克风312接收到的声音。也就是说，可以防止扬声器311引起的麦克风312的回声或振荡。
参照图5，麦克风312可以被放置在壳体310内部的麦克风容器313(或板)中。例如，麦克风312可以被结合并安置在麦克风容器313中。根据实施例，可以将麦克风312安装在麦克风容器313的表面上，或者如图5和图6所示，可以将麦克风312安装在麦克风容器313的内部。麦克风容器313是密封结构，并且具有声音收集孔313a，从而使得经由第四开口324b或声音收集部分312d接收的声音被麦克风必要地经由声音收集孔313a接收。
根据实施例，除了声音收集孔313a之外，麦克风312的其余部分可以被麦克风容器(或板313)围绕。
麦克风容器313(或板)可以被配置为能够将电信号传输到麦克风312，或者用于将电信号从麦克风312传送到可穿戴装置300的其他组件。用于信号连接的端子或连接器可以布置在麦克风容器313(或板)的一侧上，以电连接各种组件。根据实施例，麦克风可以是微机电系统(MEMS)麦克风。根据实施例，板313可以包括印刷电路板(PCB)或柔性印刷电路板(FPCB)。
图6是示意性地示出根据实施例的可穿戴装置300的横截面视图。图7和图8是示意性地示出根据不同于图5的实施例的其他实施例的可穿戴装置的横截面视图。
根据实施例，安装有麦克风312的麦克风容器313(或板)可以设置在各个位置中，并且形成在在壳体310的内部空间S内。根据实施例，当麦克风容器313(或板)被重新设置时，麦克风312可以被设置在扬声器311的相对于突起320的顶表面的端部311"的后面，当麦克风321的声音收集孔313a朝向与突起320的顶表面322相同的方向时，可以提高麦克风的接收灵敏度。
或者，尽管在附图中未示出，但是安装有麦克风312的麦克风容器313(或板)可以邻近于壳体310的内壁设置。例如，麦克风312可以安装在壳体310的内壁的平坦部分上，该平坦部分设置在突起320的相对侧。
根据上述实施例，可以将麦克风312的位置、声音收集孔313a的位置以及与麦克风312连通的第二声音路径312a、312b和312c的几何尺寸被设计为具有最佳的声音性能，旨在改善声音性能。
图6是示意性地示出根据实施例的可穿戴装置300的横截面视图。
可以基于亥姆霍兹(Helmholtz)共振来描述本公开的某些实施例。
亥姆霍兹共振可以指用于基于空的空间中空气的共振来衰减或放大特定频率的声音的原理。通过具有空腔和颈部的亥姆霍兹共振器作为示例应用，亥姆霍兹共振是众所周知的。这里，亥姆霍兹共振频率可以由具有特定构造的空间中的几何信息确定，如下面的等式1所示。
这里，c、S、V和l分别表示c(即空气中的声速(343m/s或1125ft/s))、S(颈部的横截面)、V(即空间的体积)、l(即颈部的长度)(或校正后的颈部长度)。
根据实施例，第一声音路径311a和第二声音路径312a、312b和312c的横截面可以对应于颈部的横截面S，并且第一声音路径311a和第二声音路径312a、312b和312c的长度可以对应于可以对应于颈部的长度l。由第一声音路径311a和第二声音路径312a、312b和312c形成的空间的体积可以对应于体积V。
根据实施例，可以参照图5至图8进一步公开应用了亥姆霍兹共振的实施例，在该实施例中示出了第一声音路径311a和第二声音路径312a、312b和312c的各个部分的各种示例形状。根据实施例，可以通过调整频带(在该频带中，通过应用与第一声音路径311a和第二声音路径312a、312b和312c有关的某些实施例来形成共振点)来扩展可以由麦克风312执行声音收集的声带。
根据实施例，第一声音路径311a和第二声音路径312a、312b和312c的至少一些部分可以形成为彼此平行。第一声音路径311a和第二声音路径312a、312b和312c的至少一些部分可以面向相同的方向(例如，朝向突起320的顶表面322)。根据实施例，第一声音路径311a可以形成为直线的，并且第二声音路径312a、312b和312c的至少一些部分可以由弯曲部分形成。根据实施例，第一声音路径311a或第二声音路径312a、312b和312c的至少一部分的宽度(或横截面)可以小于其他部分的宽度(或横截面)。例如，图5和图6示出了第二声音路径312a、312b和312c的宽度(或横截面)小于第一声音路径311a的宽度(或横截面)的示例。根据实施例，图7和图8示出了第二声音路径312a、312b和312c的任何一个部分(例如，第一部分312a)的宽度小于其他部分(例如，第二部分312b和第三部分312c)。
再次参照图5，第一声音路径311a的长度、横截面(或宽度)和体积可以分别用L1、S1和V1表示。当第一部分312a、第二部分312b和第三部分312c各自的长度分别为L2、L3和L4时，第二声音路径312a、312b和312c的长度可以是长度L2、L3和L4之和L5，即，L5＝L2+L3+L4。第二声音路径312a、312b和312c的平均横截面和体积可以分别用S2和V2表示。基于上述几何信息，可以分别将穿过第一声音路径311a的声波的共振频率和穿过第二声音路径312a、312b和312c的声波的共振频率分别表示为f1和f2。
根据实施例，可以针对第一声音路径311a的共振频率f1设计第一声音路径311a，以覆盖整个正常的人类可听频带。相反，可以针对第二声音路径312a、312b和312c的共振频率f2设计第二声音路径312a、312b和312c，以放大获得从人类可听频带的1kHz到4kHz的频带的语音信号的量(在下文中，称为“低频带”)。由于第二声音路径312a、312b和312c收集外耳道或耳廓内部的声音，因此语音能量可以集中在4kHz或更小的低频带信号中，而不是集中在大于4kHz的中/高频带信号中。本文公开的电子装置可以提供麦克风312的被指定用于收集这种低频带信号的结构。
根据实施例，如图5和图6所示，以放大近低频的声音信号的幅度和收集近低频的声音信号为例，第二声音路径312a、312b和312c可以形成为比第一声音路径311a更长。为了优化有限空间S中的第二声音路径312a、312b和312c的共振频率f2，麦克风312被设置在扬声器311的后面，并且可以确保第二声音路径312a、312b和312c具有足够的长度。如果第二声音路径被形成为更长，则可以使电子装置的共振频率f2能够比现有技术覆盖频带更低的信号，从而使得能够更有效地获得近低频带的声音信号。
根据实施例，可以增加第二声音路径312a、312b和312c的体积以增加近低频带语音信号的幅度。如上所述，体积V可以由路径的宽度W和长度L确定。根据实施例，可以通过将麦克风312放置在扬声器311的后面并扩展第二声音路径312a、312b和312c来增加总体积V2。如果第二声音路径312a、312b和312c的总体积V2增加，则可以使电子装置的共振频率f2能够比现有技术覆盖频带更低的信号，从而使得能够更有效地获得近低频带的声音信号。
根据实施例，可以减小第二声音路径312a、312b和312c的至少一部分(例如312a)的横截面(或宽度)，以增加近低频带的语音信号的幅度。可以通过减小第二声音路径312a、312b和312c的某一部分(例如312a)的横截面来减小共振频率f2，因此可以使电子装置的共振频率f2能够比现有技术覆盖频带更低的信号，因此使得能够更有效地获得近低频带的声音信号。
如上所述，根据实施例，考虑到亥姆霍兹共振，可以针对麦克风312的位置、声音收集孔313a和第二声音路径312a、312b和312c的几何尺寸和形状来提供最佳设计和方法。这导致语音信号集中的低频带中语音信号的幅度增加。
现在参照图9至图12描述声音收集路径312e和突起320的形状的某些实施例。
图9是示意性地示出根据实施例的突起320的形状的示图。图10是示意性地示出图9的实施例中的移除了耳塞330的可穿戴装置的示图。图11是示出根据实施例的具有在壳体的表面上形成的第二声音路径312e的可穿戴装置100的透视图。图12是示出图11的可穿戴装置300的俯视图。在图9和图10的实施例中，突起320可以是图8的突起320。
根据实施例，可穿戴装置300还可以包括耳塞330，该耳塞330可以被设置为围绕突起320的至少一部分。耳塞330可以被形成为围绕突起320的除了联接部分(例如，图4的321，该联接部分是与壳体(例如图5的310)联接的部分)之外的其余部分。
参照图9和图10，根据实施例，与第一声音路径(例如，图5的311a)连通的第一开口323a可以从突起320的顶表面(例如，图3的322)向外突出。根据实施例，第三开口324a可以设置在与第一开口323a不同的高度，从而形成阶梯。
根据实施例，当第一开口323a突出并设置在与第三开口324a不同的高度处从而形成阶梯时，第一开口323a和第三开口324a的尺寸可以扩大。例如，如果第一开口323a和第二开口324a位于同一平面上(例如，突起320的顶表面322)，则在第一开口323a与第三开口324a之间可能需要单独的屏障。随着设置了屏障，可以减小第一开口323a和第三开口324a的尺寸。然而，根据实施例，当第一开口323a突出并且设置在与第二开口324a不同的高度时，第一开口323a与第二开口324a之间的屏障可以由第一开口323a的突出内壁代替。
根据实施例，耳塞330可以被安装在其中第一开口323a从突起320的顶表面(例如，图5的322)向外突出的结构中。如果耳塞330被安装在突起320上，则第三开口324a的一部分可以被密封。这可以呈现出这样的效果：就好像第二声音路径的长度L5(例如，图5的312a、312b和312c)延伸到第一开口323a突出的高度(虚线325)一样，如图8所示。
根据上述实施例，由于第一开口323a和第三开口324a由耳塞330密封，并且第一开口323a进一步向外突出，因此可以确保第二声音路径(例如，图5的312a、312b和312c)具有更长的长度，并且可以扩大第一开口323a和第三开口324a的尺寸(或面积)。
根据实施例，第二声音路径的至少一些部分(例如，312e)可以形成在壳体310的外表面上。图11和图12示出了其中第二声音路径312e形成在壳体310的上壳体310a中的示例。根据实施例，不仅形成在壳体310的上壳体310a中，第二声音路径312e还可以延伸到下壳体(例如，图3的310b)。
根据实施例，如图11和图12所示，可以在壳体310的位于第二声音路径312e的端部处的某些表面上增加用于安装麦克风312的麦克风安装部分312f。
根据实施例，对于具有不对称的形状的壳体310，第二声音路径312e可以沿着壳体310的外表面310a的较长边缘(例如，图3的301a)形成。
尽管未在图11和图12中示出，但是形成在壳体310的外表面上的第二声音路径312e的至少一部分可以由未在图中示出的各种盖或耳塞(例如，图9的330)密封。
尽管根据传统技术在壳体内部形成了声音路径，但是第二声音路径可以形成为与壳体310的表面相邻，从而可以确保根据上述实施例的第二声音路径312e的至少一部分(例如313e)具有足够的长度。由于在壳体310的外部提供了麦克风312的安装结构，所以可以容易地处理设置有麦克风312的空间，从而导致提高的批量生产性。
上面已经结合以上实施例描述了用于增强声音性能的麦克风(例如，图5的312)和第二声音路径(例如，图5的312a、312b和312c或图11的312e)的几何变量。例如，第二声音路径的长度(例如，图5的312a、312b和312c或图11的312e)可以设计为形成1kHz至4kHz的共振点以使通过可穿戴装置300获得的可听频带的低频带的语音信号最大化。
图13是示出根据实施例的取决于第二声音路径的长度的声压级(SPL)的曲线图。
图13示出了曲线图S1至S3。在图13中，横轴可以表示频率，纵轴可以表示以分贝(dB)为单位的输出声音。在图13中，曲线图S1表示根据实施例A的第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)的长度大约为2.8mm(大约0.11英寸)的示例。曲线图S2表示根据实施例B的第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)的长度大约为12.8mm(大约0.51英寸)的示例。曲线图S3表示根据实施例C的第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)的长度大约为15.8mm(大约0.62英寸)的示例。
参照图13，可以确定随着第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)变长，共振频带的共振点扩展到可听频带中的低频带侧，语音能量可以形成1kHz至4kHz的有效范围。根据本公开，提供了具有优化的第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)的可穿戴装置(例如，图3的300)，从而增强了声音接收性能。
图14是示出根据实施例的取决于第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)的长度的声音性能的示图。图14表示取决于第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)是长还是短的实际数据模拟的结果。作为参考，图14中所示的虚线DL1和DL2可以简要地表示接收到的声音信号的频率范围随着阻抗而变化的方面。然而，应当理解，曲线图是作为示例，并且某些实施例可以具有不同的声音性能。
图14的顶部曲线图说明了当第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)较短时接收到的声音信号的频率范围取决于第一声音路径311a的阻抗的函数。图14的底部曲线图示出了当第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)较长时接收到的声音信号的频率范围取决于第一声音路径311a的阻抗的函数。如图14中所示，可以从仿真结果中确定出，随着第二声音路径(例如，图3的312a、312b和312c)变得更长，接收到的声音信号的频率范围可以增加。
图15是示出其中根据是否存在路径来扩展声音信号的频带的示例的曲线图。
图15示出了曲线图S4至S7。在图15中，横轴可以表示频率，并且纵轴可以表示在这些频率处以dB为单位的声音的大小。在图15中，曲线图S4表示在传统的可穿戴装置结构中由可穿戴装置接收的语音信号的频带。曲线图S5表示在没有路径分离的新结构中由可穿戴装置接收的语音信号的频带。曲线图S6表示在无信号参考条件下由可穿戴装置接收的语音信号的频带。曲线图S7表示如在此公开的某些实施例中那样具有分离的路径的新结构中由可穿戴装置300接收的语音信号的频带。
参照图15，尽管在整个频带上有路径分离S5时与没有路径分离S7之间没有明显的区别，但是可以确定新结构S5和S7与常规结构S4相比展现出了大约10dB的语音信号频带的扩展。
图16A和图16B是示出根据实施例的其中在放大的接收信号中引起削波的示例和其中去除了削波的示例的曲线图。
参照图16A和图16B，可以根据麦克风路径(第二声音路径)的尺寸和形状，在唯一的共振频带中将凹部310c(Rx)信号放大并收集到麦克风(例如，图5的312)。此时，放大的信号可以在穿过壳体310内的其他电子组件(例如，模数转换器(ADC))时被削波，从而导致麦克风接收到的信号中的非线性。因此，可以对从扬声器(例如，图5的311)输出的接收信号执行预处理(例如，平滑滤波)，从而在允许线性执行回声消除的同时防止在收听者的特定共振带中发生放大。因此，性能可以得到增强。对于预处理，例如，可以根据需要使用多级滤波器，该滤波器平滑和反转传递函数、带阻滤波器或陷波的幅度响应。
预处理可以由电子装置中包括的处理器执行。处理器可以执行例如用于控制电子装置的与处理器耦合的至少一个其他组件(例如，硬件或软件组件)的软件(例如，程序)，并且可以执行各种数据处理或计算。根据实施例，作为数据处理或计算的至少一部分，处理器可以将从另一组件(例如，传感器模块或通信模块或传感器模块190)接收到的命令或数据加载到易失性存储器上，处理存储在易失性存储器中的命令或数据，并将结果数据存储在非易失性存储器中。根据实施例，处理器可以包括主处理器(例如，中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP))和辅助处理器(例如，图形处理单元(GPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器集线器处理器或通信处理器(CP))可以独立于主处理器运行，也可以与主处理器结合使用。另外地或可选地，辅助处理器可以适于比主处理器消耗更少的功率，或者专用于特定功能。辅助处理器可被实现为与主处理器分离或作为主处理器的一部分。
根据上述实施例，可以为麦克风的位置(例如，图5的312)、声音收集孔的位置(例如，图5的313a)以及第二声音路径(例如，图5的312a、312b和312c)的形状和几何尺寸提供最佳设计，从而增加语音信号集中的低频带中的语音信号的幅度。
此外，用于远程语音信号的回声可以被最小化。
根据各种实施例的电子装置可以是各种类型的电子装置之一。电子装置可包括例如便携式通信装置(例如，智能手机)、计算机装置、便携式多媒体装置、便携式医疗装置、相机、可穿戴装置或家用电器。根据本公开的实施例，电子装置不限于以上列出的实施例。
应该理解的是，本公开的各种实施例以及其中使用的术语并不意图将在此阐述的技术特征限制于具体实施例，而是包括针对相应实施例的各种改变、等同形式或替换形式。对于附图的描述，相似的参考标号可用来指代相似或相关的元件。将理解的是，与术语相应的单数形式的名词可包括一个或更多个事物，除非相关上下文另有明确指示。如这里所使用的，诸如“A或B”、“A和B中的至少一个”、“A或B中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B或C中的至少一个”的短语中的每一个短语可包括在与所述多个短语中的相应一个短语中一起列举出的项的任意一项或所有可能组合。如这里所使用的，诸如“第1”和“第2”或者“第一”和“第二”的术语可用于将相应部件与另一部件进行简单区分，并且不在其它方面(例如，重要性或顺序)限制所述部件。将理解的是，在使用了术语“可操作地”或“通信地”的情况下或者在不使用术语“可操作地”或“通信地”的情况下，如果一元件(例如，第一元件)被称为“与另一元件(例如，第二元件)联接”、“联接到另一元件(例如，第二元件)”、“与另一元件(例如，第二元件)连接”或“连接到另一元件(例如，第二元件)”，则意味着该一元件可与该另一元件直接(例如，有线地)联接、与该另一元件无线联接、或经由第三元件与该另一元件联接。
如这里所使用的，术语“模块”可包括以硬件、软件或固件实现的单元，并可与其他术语(例如，“逻辑”、“逻辑块”、“部分”或“电路”)可互换地使用。模块可以是被适配为执行一个或更多个功能的单个集成部件或者是该单个集成部件的最小单元或部分。例如，根据实施例，可以以专用集成电路(ASIC)的形式来实现模块。
可将在此阐述的各种实施例实现为包括存储在存储介质(例如，内部存储器136或外部存储器138)中的可由机器(例如，电子装置101)读取的一个或更多个指令的软件(例如，程序140)。例如，在处理器的控制下，该机器(例如，电子装置101)的处理器(例如，处理器120)可在使用或无需使用一个或更多个其它部件的情况下调用存储在存储介质中的该一个或更多个指令中的至少一个指令并运行该至少一个指令。这使得该机器能够操作用于根据所调用的至少一个指令执行至少一个功能。该一个或更多个指令可包括由编译器产生的代码或能够由解释器运行的代码。可以以非暂时性存储介质的形式来提供机器可读存储介质。其中，术语“非暂时性”仅意味着所述存储介质是有形装置，并且不包括信号(例如，电磁波)，但是该术语并不在数据被半永久性地存储在存储介质中与数据被临时存储在存储介质中之间进行区分。
根据实施例，可在计算机程序产品中包括和提供根据本公开的各种实施例的方法。计算机程序产品可作为产品在销售者和购买者之间进行交易。可以以机器可读存储介质(例如，紧凑盘只读存储器(CD-ROM))的形式来发布计算机程序产品，或者可经由应用商店(例如，Play StoreTM)在线发布(例如，下载或上传)计算机程序产品，或者可直接在两个用户装置(例如，智能电话)之间分发(例如，下载或上传)计算机程序产品。如果是在线发布的，则计算机程序产品中的至少部分可以是临时产生的，或者可将计算机程序产品中的至少部分至少临时存储在机器可读存储介质(诸如制造商的服务器、应用商店的服务器或转发服务器的存储器)中。
根据各种实施例，上述部件中的每个部件(例如，模块或程序)可包括单个实体或多个实体。根据各种实施例，可省略上述部件中的一个或更多个部件，或者可添加一个或更多个其它部件。可选择地或者另外地，可将多个部件(例如，模块或程序)集成为单个部件。在此情况下，根据各种实施例，该集成部件可仍旧按照与所述多个部件中的相应一个部件在集成之前执行一个或更多个功能相同或相似的方式，执行所述多个部件中的每一个部件的所述一个或更多个功能。根据各种实施例，由模块、程序或另一部件所执行的操作可顺序地、并行地、重复地或以启发式方式来执行，或者所述操作中的一个或更多个操作可按照不同的顺序来运行或被省略，或者可添加一个或更多个其它操作。
根据本公开的某些实施例，一种可穿戴装置包括扬声器、麦克风和壳体。该壳体包括：突起、第一声音路径以及第二声音路径，该突起可插入到用户的耳朵中，该第一声音路径包括通过该突起的表面的区域而形成的第一开口和面向该扬声器的第二开口，并且该第一声音路径以第一长度从该第一开口延伸，该第二声音路径包括通过该突起的表面的另一区域而形成的第三开口和面向该麦克风的第四开口，并且该第二声音路径以大于该第一长度的第二长度从该第三开口延伸。
根据某些实施例，该麦克风和该扬声器可以布置在该壳体的内部空间中。该麦克风可以比该扬声器更远离该突起的表面。
根据某些实施例，当从侧面观察时，该壳体可以相对于该突起形成为左右不对称的形状。
根据某些实施例，该第一声音路径和该第二声音路径可以包括彼此平行的至少一些部分。
根据某些实施例，该第一声音路径可以由直线路径形成，并且该第二声音路径可以包括至少弯曲部分。
根据某些实施例，该第一声音路径或该第二声音路径的至少一部分的宽度可以小于另一部分的宽度。
根据某些实施例，该第二声音路径的至少一部分的宽度可以小于该第一声音路径的宽度。
根据某些实施例，可以在该第二声音路径与该麦克风之间形成声音收集部分。
根据某些实施例，该突起的区域可以比其他区域进一步向外突出。
根据某些实施例，可穿戴装置可以进一步包括联结到该突起的耳塞。
根据某些实施例，该第一开口或该第三开口的一部分可以被耳塞密封。
根据某些实施例，该第一声音路径可以形成在该壳体内部，并且该第二声音路径的至少一部分可以沿着该壳体的外表面形成。
根据某些实施例，该壳体可以包括从壳体的外表面延伸到相对于该突起的一侧的第一边缘和延伸到该一侧的相对侧的第二边缘。该第一边缘可以形成为比该第二边缘更长，以形成不对称的形状。该第二声音路径可以沿着该第一边缘形成。
根据某些实施例，可穿戴装置可以进一步包括密封该第二声音路径的至少一部分的耳塞。
根据某些实施例，该第二声音路径的长度是声音信号在1kHz至4kHz的带宽内具有共振点的长度。
根据本公开的某些实施例，一种可穿戴装置包括扬声器、麦克风和壳体。该壳体包括可插入到用户的耳朵中的突起、第一声音路径以及第二声音路径，该第一声音路径包括通过该突起的表面的区域而形成的第一开口和面向该扬声器的第二开口，其中该第一声音路径以第一长度从该第一开口延伸，该第二声音路径包括通过该突起的表面的另一区域而形成的第三开口和面向该麦克风的第四开口，该第二声音路径以第二长度从该第三开口延伸，其中该麦克风和该扬声器被布置在该壳体的内部空间中，并且其中该麦克风与该突起的表面的距离比该扬声器与该突起的表面的距离更远。
根据某些实施例，当从侧面观察时，该壳体可以相对于所述突起形成为左右不对称的形状。
根据某些实施例，该第一声音路径可以形成在该壳体内部，并且该第二声音路径的至少一部分可以沿着该壳体的外表面形成。
根据本公开的某些实施例，一种电子装置包括扬声器、麦克风、壳体以及处理器。该壳体包括可插入到用户的耳朵中的突起、第一声音路径和第二声音路径。该第一声音路径包括通过该突起的表面的区域而形成的第一开口和面向该扬声器的第二开口，并且以第一长度从该第一开口延伸，该第二声音路径包括通过该突起的表面的另一区域而形成的第三开口和面向该麦克风的第四开口，并且以第二长度从该第三开口延伸。该处理器被配置为处理经由该麦克风接收到的声音信号，其中该麦克风和该扬声器布置在该壳体的内部空间中，并且其中该麦克风与该突起的表面的距离比该扬声器与该突起的表面的距离更远，并且该处理器被配置为在处理经由该麦克风接收到的声音信号时执行滤波任务。
该处理器可以被配置为从经由该麦克风接收的声音信号中选择性地提取和过滤远程语音信号。
从上述描述中显而易见的是，根据本公开的某些实施例，提供了声音路径的尺寸和形状以及声音收集孔的位置和麦克风的特定空间的最佳设计，从而在声音信号集中的低频带中增加声音信号的幅度。
根据本公开的某些实施例，远程语音信号的回声可以被最小化。
根据某些实施例，一种可穿戴装置包括具有表面的壳体、扬声器以及麦克风。该表面具有一个区域和邻近该表面的另一区域，该扬声器被设置在该壳体中并且与该表面相距一定的距离；该麦克风被设置在该壳体中并且与该表面的距离比该扬声器与该表面的距离更远。其中该壳体包括固体材料，该固体材料限定从该表面的区域到该扬声器的第一空腔和从该表面的另一区域到该麦克风的第二空腔。
根据某些实施例，该壳体包括被配置为容纳在人耳中的突起，并且其中该表面的区域是该突起的表面的区域，并且该表面的另一区域是该突起的表面的另一区域。
根据某些实施例，一种可穿戴装置包括扬声器、麦克风以及壳体。其中该壳体包括被配置为可插入到用户的耳朵中的突起以及固体材料。该固体材料限定：从该突起的表面的区域的第一空腔，该第一空腔以第一长度延伸以面向该扬声器；以及从该突起的表面的另一区域形成的第二空腔，该第二空腔延伸第二长度并面向该麦克风开口。其中该麦克风和该扬声器被布置在该壳体的内部空间中，并且其中，该麦克风与该突起的表面的距离比该扬声器与该突起的表面的距离更远。
根据某些实施例，一种电子装置包括扬声器、麦克风、壳体以及处理器。其中该壳体包括被配置为可插入到用户的耳朵中的突起，以及固体材料。该固体材料限定：通过该突起的表面的区域而形成的第一空腔，该第一空腔以第一长度延伸并面向该扬声器；从该突起的表面的另一区域的第二空腔，该第二空腔以第二长度延伸并面向该麦克风。该处理器被配置为处理经由该麦克风接收的声音信号，其中，该麦克风和该扬声器被布置在该壳体的内部空间中，并且其中该麦克风与该突起的表面的距离比该扬声器与该突起的表面的距离更远，并且其中该处理器被配置为在处理经由该麦克风接收到的声音信号的同时执行滤波任务。
尽管已经参照本公开的示例性实施例示出和描述了本公开，但是对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离通过权利要求定义的本公开的精神和范围的情况下对其进行形式和细节上的各种改变。
除非另有定义，否则本文所使用的包括技术和科学术语在内的所有术语具有与本公开的实施例所属的本领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还将理解的是，诸如在常用字典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在此明确地定义，否则将不以理想化或过度形式化的含义来解释术语。

Claims (15)

1.一种可穿戴装置，包括：
扬声器；
麦克风；以及
壳体，
其中，所述壳体包括：突起、第一声音路径以及第二声音路径，其中，所述突起被配置成可插入到用户的耳朵中；所述第一声音路径包括通过所述突起的表面的区域而形成的第一开口和面向所述扬声器的第二开口，并且所述第一声音路径以第一长度从所述第一开口延伸；所述第二声音路径包括通过所述突起的表面的另一区域而形成的第三开口和面向所述麦克风的第四开口，并且所述第二声音路径以大于所述第一长度的第二长度从所述第三开口延伸，
其中，所述第一开口从所述突起的顶表面向外突出并设置在与所述第三开口不同的高度处，以形成阶梯。
2.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，所述麦克风和所述扬声器被配置成布置在所述壳体的内部空间中，并且其中，所述麦克风与所述扬声器相比与所述突起的表面的距离更远。
3.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，当从侧面观察时，所述壳体相对于所述突起形成为左右不对称的形状。
4.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，所述第一声音路径和所述第二声音路径包括彼此平行的至少一些部分。
5.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，所述第一声音路径由直线路径形成，并且所述第二声音路径至少包括弯曲部分。
6.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，所述第一声音路径或所述第二声音路径的至少一部分的宽度小于另一部分的宽度。
7.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，所述第二声音路径的至少一部分的宽度小于所述第一声音路径的宽度。
8.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，在所述第二声音路径与所述麦克风之间形成有声音收集部分。
9.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，所述突起的表面的所述区域以比所述突起的表面的其他区域更向外的方式从所述壳体向外突出。
10.根据权利要求1所述的可穿戴装置，所述可穿戴装置还包括联接到所述突起的耳塞。
11.根据权利要求10所述的可穿戴装置，其中，所述第一开口或所述第三开口的一部分由所述耳塞密封。
12.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，所述第一声音路径形成在所述壳体的内部，并且所述第二声音路径的至少一部分沿着所述壳体的外表面形成。
13.根据权利要求12所述的可穿戴装置，其中，所述壳体包括：第一边缘，所述第一边缘从所述壳体的外表面延伸到相对于所述突起的一侧；以及第二边缘，所述第二边缘延伸到所述一侧的相对侧，其中，所述第一边缘形成为比所述第二边缘更长以形成不对称的形状，并且其中，所述第二声音路径沿着所述第一边缘形成。
14.根据权利要求12所述的可穿戴装置，所述可穿戴装置还包括耳塞，所述耳塞被配置为密封所述第二声音路径的所述至少一部分。
15.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其中，所述第二声音路径的长度是声音信号在1kHz至4kHz的带宽中具有共振点的长度。
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