CN113923550A - 用于主动阻塞消除的耳机、听力设备和系统 - Google Patents

Abstract

一种被配置为佩戴在用户耳朵中的系统、听力设备和耳机。该耳机包括：第一输入换能器，其被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音，该第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号；输出换能器，其被配置用于向耳道提供声音，该输出换能器被配置用于提供输出换能器信号；处理单元，其连接到输出换能器和第一输入换能器，该处理单元包括主动阻塞消除算法，该主动阻塞消除算法被配置为基于至少第一输入换能器信号来生成输出换能器信号，用于提供主动阻塞消除；其中耳机还包括：声学滤波器，其被配置用于改进主动阻塞消除，该声学滤波器包括：用于使耳道通风的通风通道，以及设置在通风通道中的声学通风谐振消除滤波器。

Description

用于主动阻塞消除的耳机、听力设备和系统

技术领域

本发明涉及一种配置为佩戴在用户耳朵中的系统、听力设备和耳机。耳机包括第一输入换能器，其被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音。第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号。耳机包括被配置用于向耳道提供声音的输出换能器。输出换能器被配置用于提供输出换能器信号。耳机包括连接到输出换能器和第一输入换能器的处理单元。处理单元包括主动阻塞消除算法，该主动阻塞消除算法被配置为基于第一输入换能器信号来生成输出换能器信号，用于提供主动阻塞消除。

背景技术

长期以来，对于一些听力设备用户(例如助听器用户)来说，阻塞一直是一个公认的问题，人们一直在努力降低阻塞效应。

减少阻塞效应的已知解决方案是在耳机或耳模中设置通风设置，以便在耳道和周围环境之间实现压力均衡。

此外，已经开发了主动阻塞消除(AOC)系统，AOC系统在耳道中具有耳道麦克风并与接收器一起布置在耳模的尖端处。

尽管存在已知解决方案，但是仍然需要改进的阻塞消除，特别是在听力设备中。

发明内容

本发明公开了一种被配置为佩戴在用户耳朵中的耳机。耳机包括第一输入换能器，其被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音。第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号。耳机包括被配置用于向耳道提供声音的输出换能器。输出换能器被配置用于提供输出换能器信号。耳机包括连接到输出换能器和第一输入换能器的处理单元。处理单元包括主动阻塞消除(AOC)算法，该主动阻塞消除算法被配置为基于至少第一输入换能器信号来生成输出换能器信号，用于提供主动阻塞消除。耳机还包括被配置用于改进主动阻塞消除的声学滤波器。声学滤波器包括用于使耳道通风的通风通道，并且还被配置为声学高通滤波器。声学滤波器包括在通风通道中设置的声学通风谐振消除滤波器(本文也称为声学通风谐振的消除滤波器)。声学滤波器被配置用于通过减少耳道中的低频声音来改进主动阻塞消除。通风通道被配置为-至少间接地-将耳道与环境流体连接，并且作为声学低通滤波器工作，从而减少耳道中的低频声音。声学通风谐振消除滤波器被配置为抑制通风通道的谐振。

声学滤波器包括用于使耳道通风的通风通道。声学滤波器还可被配置为声学高通滤波器。

一些佩戴诸如助听器等听力设备的人会感受到很强的阻塞效应，并且这些人可能会发现自身语音听起来令人不舒服，而且在将听力设备的耳模插入耳朵时，他们也可能会感到耳朵有压力或堵塞感。

当一些物体例如不通风的耳模，完全填满耳道的外部时，就会产生阻塞效应。这会将人说话时自身语音的骨传导语音振动和行走、跑步、咀嚼等运动/振动引起的声音困在耳模尖端与耳膜之间的空间中。正常情况下，当人们说话或咀嚼时，这些振动会通过开放的耳道逸出，而人们不会意识到这些声音振动。但是，当耳道被耳模堵塞时，振动会反射回耳膜，并增加人们对自身语音或动作的响度感知。与完全开放的耳道相比，阻塞效应可使耳道中的低频(通常低于500Hz)声压升高20dB或更高。

主动阻塞消除可用于减少或消除耳机或听力设备的用户的阻塞效应。

主动阻塞消除是一种通过添加第二声音来减少不需要的声音的方法，该第二声音是专门设计用来消除第一声音的。这也可用于主动噪声控制(active noise control，ANC)，也称为噪声消除(noise cancellation)或主动降噪(active noise reduction，ANR)。

声音是一种压力波，它由压缩和稀疏的交替周期组成。耳机中执行主动阻塞消除的输出换能器(例如接收器或扬声器)发出与原始声音具有相同振幅但具有相反相位(也称为反相)的声波。在称做干涉的过程中，这些波结合形成一个新的波，并有效地相互抵消——这种效应称为相消干涉(destructive interference)。

主动阻塞消除可通过使用模拟电路或数字信号处理来实现。自适应算法用于分析原始声音的波形，即在耳朵中的输入换能器(例如耳道麦克风和/或骨传导单元)中接收到的声音，然后基于特定的算法生成具有相移或反转原始信号极性的等幅信号。这种反转的信号(反相)然后可以被放大，耳朵中的输出换能器产生一个与原始波形振幅成正比的声波，从而产生相消干扰。这有效地减少了可感知的阻塞效应的容积量。典型地，模拟电路或数字信号处理还可被配置为防止或减少对提供给输出换能器的期望音频信号的消除。期望音频信号可以例如基于由麦克风从环境接收并进一步处理以补偿用户听力损失的声音信号，和/或基于从另一个设备接收以回放给用户的音频信号。

发出消除信号的输出换能器位于需要声音衰减的位置，即，在用户的耳朵中。

由于自身语音以及由颌骨运动生成的亚音速频率，非常高的声压级(SPL)会在阻塞耳道中生成。在阻塞的耳道中，亚音速能级在2Hz下可达到140-145dB SPL。这是处理主动阻塞消除(AOC)时的一个重要考虑因素，因为这样高的低频输出电平可能会使输出换能器(接收器)过载(overdrive)，和/或使第一输入换能器(耳道麦克风)饱和。

为了缓解这一问题，可在系统中引入声学滤波器。术语“主声音路径”指从输出换能器到用户耳膜和/或第一输入换能器的声音路径。可以通过引入阻抗不匹配(impedancemismatch)来获得，或者通过改变主声音路径的大小和/或形状，或者通过对主声音路径设置侧分支通道，这部分地反映了不期望的频率，如由主声音路径的大小和形状，和/或侧分支通道的变化所决定的。改变横截面积的(串行)通道，例如耳机中输出声音通道中的一个或多个更宽或更窄的横截面积，将通过反射高频起到低通滤波器的作用。其中横截面积是垂直于输出声音通道的中心轴/线的横截面积。而开口/侧分支或一系列开口/侧分支，诸如耳机中输出声音通道侧壁中的一个或多个开口或侧分支通道，将起到高通滤波器的作用，去除低频。举例来说，通风通道在其本身作为低通滤波器起作用的同时，可通过设置为在主声音路径的侧分支配置设置的开放式(open-ended)管或通道，为主声音路径提供声学高通滤波器效果。由于低频的性质，主声音路径的侧配置(即侧通道分支或侧管分支)可沿主声音路径放置在任何地方。

例如直径1mm和长度约2cm的通风设置可大大降低自身语音和/或亚音速频率的能级，使得可对其进行管理。在该示例中，耳膜和/或输入换能器处的能级可从阻塞管中2Hz下的140-145dB SPL开始降低约45dB和/或大约95-100dB。

然而，具有通风设置的益处是有代价的，因为在典型的主动阻塞消除(AOC)算法的主动阻塞消除(AOC)范围内的频率下引入了通风谐振(vent resonance)，会增加可听阻塞的量。通风谐振可在100-2000Hz范围内的频率处，诸如150-250Hz，诸如约200Hz，诸如1400-1600Hz，诸如约1500Hz。此外，由于典型AOC算法无法处理的相位急剧变化，在通风谐振下方的剧烈滚降达到典型AOC频率范围(约80Hz至600Hz)，这对典型AOC算法的性能造成了很大影响。

本发明涉及解决通风设置引入的问题，同时保持通风设置的优点。本发明通过在耳机中提供声学滤波器来解决这一问题。得到的/组合的声学滤波器包括用于使耳道通风的通风通道，并且进一步被配置为声学高通滤波器，其中在通风通道中设置声学通风谐振消除滤波器。

本发明通过配置通风通道以使主声音路径表现出声学高通滤波效应，解决了高亚音速声压级(high subsonic sound pressure levels)的问题。此外，本发明通过在通风设置中插入声学通风谐振消除滤波器(诸如泡沫或网状材料)来增加通风的声学质量/阻力，从而解决通风引入的问题。这可提供与使通风明显变长和/或变窄相同的效果，但没有这些修正带来的尺寸损失，但是没有这些校正带来的尺寸损失，这对于小型耳机或小型入耳式听力设备是完美的。因此，有利的是，被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波器效应的通风通道与声学通风谐振消除滤波器一起提供声学滤波器，即得到的/组合的声学滤波器。声学滤波器被配置用于相对于正常通风的设备改进主动阻塞消除。

改进的通风通道本身可能不会起到“高通”滤波器的作用。相反，它可充当低通滤波器，将低频声音从耳道释放到周围环境中。因此，从接收器到耳膜的整个声音路径(包括通风)可充当声学高通滤波器，以提供期望的效果。

术语“通风谐振消除滤波器(vent resonant cancelling filter)”和“通风谐振消除滤波器(vent resonance cancelling filter)”可在整个描述中互换使用。该滤波器本身可能不谐振。该滤波器可设计成“消除”或抑制、平滑或抵消通风中的谐振。

因此，颚部运动可诱发约2Hz的亚音速声音，并且开放的通风可减少亚音速声音，代价是引入150Hz至350Hz范围内的“通风谐振”，其可在约80Hz至600Hz的整个频率范围内对AOC产生负面影响。

因此，有利的是，本发明旨在减少通风谐振对AOC性能的影响。

本发明可通过提供通风谐振消除滤波器来解决此问题，该滤波器可以是放置在通风中的声阻材料，以增加通风谐振下的损失并进一步使通风谐振在频率下向下移动。

声学高通滤波器结构的高通截止频率将取决于通风通道的形状和尺寸以及声学通风谐振消除滤波器的性质。声学高通滤波器配置可例如被配置为具有100Hz或低于100Hz的截止频率。

作为示例(参见图描述中的细节)，已经提供了具有长22mm、直径为0.8mm的通风的模拟耳机的频率响应，其中声学通风谐振消除滤波器是60Rayls(Pa*s/m)的声学网状滤波器。已经示出了声学通风谐振消除滤波器如何平滑通风谐振，并且将低频滚降推至更接近80-100Hz目标，这可能是为了避免AOC范围内(80-600Hz之间)的剧烈相位变化所需的，同时仍然向低频提供显著的滚降，以避免高的自身语音和/或亚音速能级。

因此，有利的是，声学通风谐振消除滤波器可以是将在整个频谱上阻尼声音的吸收部件。通风通道可以是使主声音路径表现出声学高通滤波效应的反应性部件，因此低频滚降，即低频不通过。当一个阻性声学通风谐振消除滤波器与一个反应性(感应)通风结合时，它们产生一种特定类型的声学滤波器，该声学滤波器具有提供期望解决方案的合适的性质。

平均阻塞效应约是对500Hz以下，诸如100-400Hz之间的低频进行约15dB的放大，峰值可达30dB。当模拟耳机中的主动阻塞消除(AOC)性能时，没有声学通风谐振消除滤波器的通风设备可在非常窄的阻尼带宽中仅给出非常轻微的阻塞减少，诸如2-4dB或145-160Hz下的约3dB，诸如约150Hz。通过在通风中引入声学通风谐振消除滤波器，模拟的AOC性能可达到+15dB的阻尼，这等于或近似等于无通风配置，并且可具有非常宽的带宽，几乎与无通风耳机相同，并且比无通风配置具有更少的低频过冲。

通过在通风通道中设置声学通风谐振消除滤波器，其中声学通风谐振消除滤波器可以是在整个频谱上阻尼声音的吸收部件，并且通风通道是在该特定配置中使主声音路径表现出声学高通滤波效应的反应部件，因此低频滚降(即低频不进入/通过通风通道)，获得具有合适的性质的特定类型的声学滤波器，即良好的AOC性能，类似于无通风设备的性能，同时仍然保持通风的必要性质，以使AOC算法和/或AOC系统正常工作。

因此，对于典型的AOC算法来说，在任何情况下均需要一个通风，但是这是以性能损失为代价的。因此，本发明的耳机/听力设备/听力保护设备/助听器的优点在于，具有声学通风谐振消除滤波器的通风通道产生与无通风设备类似的良好AOC性能，同时仍维持通风的必要性质，以使AOC算法和/或AOC系统正常工作。因此，有利的是，耳机包括被配置用于改进主动阻塞消除的声学滤波器，因为声学滤波器包括用于使耳道通风的通风通道，并且被配置用于使主声音路径表现出声学高通滤波器效应，并且由于声学滤波器还包括在通风通道中设置的声学通风谐振消除滤波器。有利的是，通风通道与声学通风谐振消除滤波器一起提供声学滤波器。

耳机被配置为戴在用户耳朵中。耳机可以是用于听力设备的耳机。耳机可以是耳模。耳机可以是听力设备。耳机或听力设备可以是一对耳机或听力设备中的一个。听力设备或耳机可以是阻塞耳道的设备，诸如耳内接收器(RIE)、耳道内接收器(RIC)、完全耳道内接收器(CIC)、耳内接收器(ITE)设备。听力设备或耳机可以是耳塞(earbud)、头戴式耳机(headset)、助听器、听力保护设备(诸如被动或主动听力保护设备等)。耳机或听力设备可以是双耳助听器、耳道内(ITE)助听器、耳道内(ITC)助听器、完全耳道内(CIC)助听器、耳后(BTE)助听器、耳道内接收器(RIC)助听器等。耳机或助听器可以是数字助听器。耳机或助听器可以是免提移动通信设备、语音识别设备等。耳机或助听器可被配置用于或包括被配置用于补偿耳机或听力设备或助听器的用户的听力损失的处理单元。

耳机的第一端可指向耳道/鼓膜。耳机可具有指向周围环境的第二端。

耳机包括第一输入换能器，其被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音。第一输入换能器可以是麦克风，诸如耳道麦克风/耳内麦克风/耳道内麦克风、骨传导单元等。第一输入换能器布置在朝向耳道/鼓膜的耳机的第一端。第一输入换能器可连接到耳机第一端中的第一输入换能器开口。

第一输入换能器被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音。来自耳道的声音例如可以是包括用户自身的声音和/或由下颚运动生成的亚音速频率的噪声。声音可以是来自用户行走、跑步、咀嚼等的运动/振动引起的声音。第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号。

第一输入换能器可以是耳道麦克风。第一输入换能器可具有位于耳机的尖端部分处的声音入口，诸如位于ITE、ITC或CIC助听器外壳的尖端部分，或者位于耳机、听力保护设备或BTE助听器的耳塞或耳模的尖端。声入口优选地允许在位于用户鼓膜或耳膜前面的完全或部分阻塞的耳道容积内不受阻碍地感测耳道声压，即允许不受阻碍地接收第一输入换能器信号。

第一输入换能器被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音，该声音可以是身体传导语音信号和/或可以是骨传导信号和/或可以是低频信号。身体传导语音信号可不是骨传导信号，诸如纯骨传导信号。身体传导语音信号将由第一输入换能器在耳机用户的耳道中接收。身体传导语音信号从生成语音或言语的用户的嘴和喉咙通过用户的身体传输。身体传导语音信号通过用户的骨骼、骨结构、软骨、软组织、组织和/或皮肤通过用户的身体传输。身体传导语音信号至少部分地通过身体的材料传输，并且身体传导语音信号因此可至少部分地是振动信号。由于在用户的身体中还可存在空气腔，因此身体传导语音信号也可以是至少部分空气传输的信号，并且身体传导语音信号因此可以是至少部分声音信号。

耳机包括被配置用于向耳道提供声音的输出换能器。输出换能器被配置用于提供输出换能器信号。输出换能器可以是接收器、扬声器、扩音器等。输出换能器可布置在朝向耳道/鼓膜的耳机的第一端。输出换能器可连接到耳机第一端中的输出换能器开口。输出换能器可具有位于耳机的尖端部分的声音出口，诸如位于ITE、ITC或CIC助听器外壳的尖端部分，或位于耳机、听力保护设备或BTE助听器的耳塞或耳模的尖端。声音出口优选地允许输出换能器信号不受阻碍地提供给耳道。

耳机包括连接到输出换能器和第一输入换能器的处理单元。处理单元包括主动阻塞消除算法或主动阻塞消除单元，其被配置为基于至少第一输入换能器信号来生成输出换能器信号，用于提供主动阻塞消除。

因此，包括主动阻塞消除算法或单元的处理单元接收第一输入换能器信号，处理第一输入换能器信号，向输出换能器提供消除信号，其中输出换能器提供包括消除信号的输出换能器信号。

可向处理单元提供更多输入信号，例如来自布置在耳机的第二端中的第二输入换能器的第二输入换能器信号，其中耳机的第二端指向周围环境。如果耳机是用于补偿用户听力损失的助听器的耳机，则可能是这种情况。在这种情况下，包括主动阻塞消除算法或单元的处理单元可接收至少第一输入换能器信号，处理至少第一输入换能器信号，向输出换能器提供消除信号，其中输出换能器提供包括消除信号的输出换能器信号。因此，包括主动阻塞消除算法或单元的处理单元可接收第一输入换能器信号和第二输入换能器信号，处理第一输入换能器信号和第二输入换能器信号，向输出换能器提供消除信号，其中输出换能器提供包括消除信号的输出换能器信号。包括主动阻塞消除算法或单元的处理单元还可包括听力补偿算法或听力补偿单元，其中第一输入换能器信号通过使用主动阻塞消除算法或单元来处理，并且第二输入换能器信号通过使用听力补偿算法或单元来处理。

处理单元包括主动阻塞消除算法或单元，其被配置为基于至少第一输入换能器信号来生成输出换能器信号，用于提供主动阻塞消除。来自输出换能器的输出换能器信号可被专门设计/处理/生成以消除第一输入换能器信号。这提供了主动阻塞消除。输出换能器信号可以是具有相同振幅但与第一输入换能器信号具有相反相位(也称为反相)的声波。输出换能器信号的声波可以是与第一输入换能器信号反相的声波。因此，输出换能器信号可以是与第一输入换能器信号相反的声音或相反的相位。声波结合在一起形成一种新的波，在这种波中，声波有效地相互消除，这被称为相消干涉。

主动阻塞消除算法可以包括或者可以是处理单元中的主动阻塞消除单元。主动阻塞消除算法可以是定义明确的、计算机可实施的指令的有限序列，以执行阻塞信号(即部分的第一输入换能器信号)的主动阻塞消除的计算。主动阻塞消除算法可以用作对声音信号(即第一输入换能器信号)执行计算和数据处理的规范。

耳机还包括配置用于改进主动阻塞消除的声学滤波器。声学滤波器包括用于使耳道通风的通风通道，并且被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波器效应。声学滤波器包括在通风通道中设置的声学通风谐振消除滤波器。因此，耳机包括用于使耳道通风的通风通道。通风通道被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，以补救亚音速阻塞/压力积聚。通风通道包括声学通风谐振消除滤波器。通风通道和声学通风谐振消除滤波器的组合提供声学滤波器。另选地，耳机可包括用于使耳道通风的通风通道，其中通风通道包括被配置用于改进主动阻塞消除的声学滤波器。

因此，耳机还包括用于使耳道通风的通风通道。通风通道用于使耳道通风，即用于降低耳道内的声压。通风通道可在耳机的第一端即耳道处具有第一通风开口。通风通道可在耳机的第二端中具有第二通风开口，即朝向周围环境。

通风通道的长度约为22mm。通风通道的直径约为0.8mm。

然而，通风通道的尺寸可变化。通风通道的尺寸(与滤波器结合)可设计成根据需要形成频率响应。因此，通风通道的长度可在0.1-3cm之间。因此，通风通道的直径可在0.5-2mm的范围内。

通风通道可以是短的通风通道，诸如长度小于2cm，诸如长度小于1cm，诸如长度小于0.5cm，或者诸如长度小于0.25cm。

当耳机佩戴在其预期操作位置时，短通风通道可具有指向用户耳道中的鼓膜的第一端和指向周围环境的第二端。短通风通道可在耳机的第一端的侧壁和/或耳机的尖端部分中朝向周围环境离开耳机。因此，短通风通道的第二端可位于耳机的第一端。侧壁的厚度可对应于/等于短通风通道的长度。侧壁的厚度和/或短通风通道的长度可以是约0.5-1mm。

通风通道保护第一输入换能器不饱和。通风通道保护输出换能器不被过度驱动。由此，通风通道确保第一输入换能器信号可被处理单元(DSP)解释，并且输出换能器能够播放/提供/输出由处理单元指示其播放的内容。这是因为，第一输入换能器信号可能不会太大，以至于输出换能器无法提供所需的消除信号。因此，目的可以是仅试图消除输入信号的部分，即阻塞部分。

通风通道或短通风通道包括声学通风谐振消除滤波器，其被配置用于改进主动阻塞消除。声学通风谐振消除滤波器可以是物理滤波器、机械滤波器等。声学通风谐振消除滤波器可由泡沫、网、布、纺织品、织物、塑料、金属和/或金属合金制成。

术语“通风谐振消除滤波器(vent resonant cancelling filter)”和“通风谐振消除滤波器(vent resonance cancelling filter)”可在整个描述中互换使用。该滤波器本身可能不谐振。该滤波器可设计成“消除”或抑制、平滑或抵消通风中的谐振。

有利的是，通风通道中的声学通风谐振消除滤波器提供通风通道的声学质量/声学阻力增加。

有利的是，通风通道与声学通风谐振消除滤波器一起提供声学滤波器。

有利的是，该声学滤波器平滑了通风谐振，并且将低频滚降推至80-100Hz目标以下，这可能是为了避免AOC范围内(80-600Hz之间)发生剧烈的相位变化而需要的，同时仍然向低频提供显著的滚降，以避免高亚音速能级。

有利的是，通风通道中的声学通风谐振消除滤波器提供AOC性能可达到+15dB阻尼，其等于或近似等于无通风配置，并且其可具有与无通风耳机几乎相同的非常宽的带宽，这也是优选的。

有利的是，在通风通道中的声学通风谐振消除滤波器产生与无通风设备类似的良好AOC性能，同时仍然维持通风的必要性质，以使AOC正常工作。

处理单元可适于根据预定或自适应处理方案来接收和处理第一输入换能器信号，用于生成经处理的输出信号。输出换能器可适于接收经处理的输出信号并将其转换成相应的声学信号，即输出换能器信号，以在用户耳道中产生耳道声压。第一输入换能器可被配置为接收耳道声压并将其转换为提供给处理单元的电子耳道信号。

耳机可用于头戴式听力设备，其可包括不同类型的头戴式听力或通信设备，诸如耳机、听力保护设备或听力仪器或助听器。诸如助听器的听力设备可具体化为耳内(ITE)、耳道内(ITC)或完全耳道内(CIC)设备，其具有形状和尺寸适合于用户耳道的外壳、壳体或外壳部分。外壳或壳体可封闭第二输入换能器，该第二输入换能器可以是环境麦克风、处理单元、第一输入换能器和输出换能器。另选地，耳机可用于听力设备，例如助听器，其具体化为包括耳机的耳内接收器(RIC)或传统耳后(BTE)设备，诸如用于插入用户耳道的耳模或耳塞。BTE听力设备可包括适于将放置在BTE听力设备的外壳内的换能器生成的声压传输到用户耳道的柔性声音管。在该实施例中，第一输入换能器可布置在耳机中，而第二输入换能器、处理单元和输出换能器位于BTE听力设备外壳内。耳道信号可通过适当的电缆或另一有线或非无线通信信道传送到处理单元。第二输入换能器可位于头戴式听力设备的外壳内部。第二输入换能器可通过延伸穿过头戴式听力设备的外壳的合适的声音通道、端口或孔径来感测或检测周围声音、自然环境声音或环境声音。

还公开了一种用于耳机的系统，该耳机被配置为佩戴在用户耳朵中。该系统包括：

-第一输入换能器，其被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音，第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号；

-输出换能器，其被配置用于向耳道提供声音，输出换能器被配置用于提供输出换能器信号；

-处理单元，其连接到输出换能器和第一输入换能器，处理单元包括主动阻塞消除算法，该主动阻塞消除算法被配置为基于至少第一输入换能器信号来生成输出换能器信号，用于提供主动阻塞消除；

其中该系统还包括：

-声学滤波器，其被配置用于改进主动阻塞消除，该声学滤波器包括：

-通风通道，其用于使耳道通风，并且被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，以及

-声学通风谐振消除滤波器，其设置在通风通道中。

声学滤波器包括用于使耳道通风的通风通道。声学滤波器可被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波器效应。该系统可以是主动阻塞消除(AOC)系统。

还公开了一种听力设备，该听力设备被配置为佩戴在用户耳朵中。该听力设备包括：

-第一输入换能器，其被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音，所述第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号；

-输出换能器，其被配置用于向耳道提供声音，输出换能器被配置用于提供输出换能器信号；

-处理单元，其连接到输出换能器和第一输入换能器，处理单元包括主动阻塞消除算法或主动阻塞消除单元，其被配置为基于至少第一输入换能器信号来生成输出换能器信号，用于提供主动阻塞消除；

其中该听力设备还包括：

-声学滤波器，其被配置用于改进主动阻塞消除，该声学滤波器包括：

-通风通道，其用于使耳道通风，并且被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，以及

-声学通风谐振消除滤波器，其设置在通风通道中。

声学滤波器包括用于使耳道通风的通风通道。声学滤波器可被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波器效应。

在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器被配置用于提供增加的通风通道的声学阻力。这是一个优点，因为增加的声学阻力/声学质量提供了平坦的频率幅度响应，即没有顶部(局部最大值)，并且在低于80-100Hz的频率下很好地滚降。因此，增加的声学阻力在80Hz以上的相关频率中提供平坦的频率响应，以产生AOC算法的最佳工作条件，并且确保声压级在低于该频率的频率下很好地滚降，即不太快也不太慢，以保护换能器。

在一些实施例中，声学滤波器被配置用于优化由主动阻塞消除算法或单元生成的输出换能器信号。

声学滤波器的声学通风谐振消除滤波器通过消除通风谐振确保平坦的频率响应，直到通风的低频滚降开始，以保护第一输入换能器和/或输出换能器。平坦的频率响应将相对于没有声学通风谐振消除滤波器的通风通道改进AOC性能，但类似于无通风设备，其存在损坏输入/输出换能器的风险。声学滤波器提供通风通道频率谐振的平滑，并且将低频滚降推至更接近40-100Hz，诸如50-80Hz，该目标是优选的，以避免主动阻塞消除(AOC)范围内(80-600Hz之间)发生剧烈的相位变化，同时仍然向低频提供显著滚降，以避免高亚音速能级。

在一些实施例中，通风通道提供用户耳道中的亚音速/低频声压级的降低。有利的是，通风通道提供低频声压的降低。通风通道从耳道放出声压中的一些。

在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器提供通风通道的变化/平滑的频率响应。有利的是，声学通风谐振消除滤波器平滑通风谐振并将低频滚降推至更接近80-100Hz目标，这可能是为了避免AOC范围内(80-600Hz之间)的剧烈相位变化所需的，同同时仍然向低频提供显著的滚降，以避免高亚音速能级。

在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器是物理滤波器或机械滤波器。因此，声学通风谐振消除滤波器是可插入/设置在通风通道中的物理/机械滤波器。声学通风谐振消除滤波器是一个吸收部件，它将在整个频谱上阻尼声音。通风是一个反应性部件，在这种特殊配置中，其作用是使主声音路径表现出声学高通滤波效应，因此低频滚降，即低频不通过。当阻性声学通风谐振消除滤波器与反应性(感应)通风结合时，它们产生一种特定类型的声学滤波器，该声学滤波器具有提供期望解决方案的合适的性质。

在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器由泡沫、网、塑料、布、纺织品、织物、金属合金和/或金属制成。声学通风谐振消除滤波器可由纺织品网格制成。声学通风谐振消除滤波器可以是膜。声学通风谐振消除滤波器可包括单丝纤维。声学通风谐振消除滤波器的孔径可在15-300微米(μm)范围内。声学通风谐振消除滤波器的厚度可在30-300微米(μm)范围内。

在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器包括声阻抗值/由声阻抗值定义。声阻抗(acoustic impedance)被定义为声压与声体积流量(acoustic volume flow)之比，单位为Pa*s/m3，也称为Rayls/m^2。比声阻抗(specific acoustic impedance)是声压与比流量(specific flow，与单位面积流量或声体积速度相同)之比，单位为Pa*s/m或简单的Rayls。因此，比声阻抗描述了多孔介质的密度和阻尼参数，当声波以给定的体积速度通过多孔介质时，其决定了产生的压力，而不受介质本身横截面积的影响。如果使用声阻抗参数而不是比声阻抗，则产生的压力将随给定滤波器(介质)的横截面积成比例。

在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器具有10-500Rayls(Pa*s/m)范围内的比声阻抗值，诸如60Rayls(Pa*s/m)。因此，声阻抗值可在10-400Rayls(Pa*s/m)范围内，或在10-300Rayls(Pa*s/m)范围内，或在10-200Rayls(Pa*s/m)范围内，或在10-100Rayls(Pa*s/m)范围内，或在10-80Rayls(Pa*s/m)范围内，或在20-70Rayls(Pa*s/m)范围内，或在30-65Rayls(Pa*s/m)范围内，或在35-65Rayls(Pa*s/m)范围内。因此，声阻抗值可以是约35Rayls(Pa*s/m)、或40Rayls(Pa*s/m)，或约45Rayls(Pa*s/m)，或约50Rayls(Pa*s/m)，或约55Rayls(Pa*s/m)，或约60Rayls(Pa*s/m)，或约65Rayls(Pa*s/m)。

在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器包括表面尺寸和/或密度，或者由表面尺寸和/或密度定义。

在一些实施例中，当耳机佩戴在其预期操作位置时，通风通道具有指向用户耳朵中鼓膜的第一端和/或第一端开口，以及指向周围环境的第二端和/或第二端开口。在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器布置在通风通道的第二端和/或第二端开口中。然而，声学通风谐振消除滤波器可位于通风通道中的任何位置，因为声学通风谐振消除滤波器在通风通道中的位置在性能方面可能无关紧要。在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器布置在通风通道的第一端和/或第一端开口中。在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器布置在通风通道的中心。

有利的是，声学通风谐振消除滤波器布置在通风通道的第二端和/或第二端开口或第一端和/或第一端开口中，因为将声学通风谐振消除滤波器布置在通风通道的一端而不是通风通道的中心可能更容易。此外，当声学通风谐振消除滤波器还被配置用于提供防水和防污保护时，将声学通风谐振消除滤波器布置在通风通道的第二端可能是有利的，因为通风通道的第二端朝向水和污物通常来自的环境。

在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器还被配置用于提供防水和防污保护。有利的是，声学通风谐振消除滤波器也防水和防污。当声学通风谐振消除滤波器布置在通风通道的第二端和/或第二端开口中时是有利的，因为这朝向水和污物通常来自的环境。声学通风谐振消除滤波器可以是疏水的，因此对水和污物是排斥的。

在一些实施例中，声学通风谐振消除滤波器布置在框架中，并且其中框架被配置为被推入/滑入通风通道中，用于将声学通风谐振消除滤波器固定在通风通道中，或者被放置/布置成覆盖第一或第二端开口。

在一些实施例中，耳机形成听力设备的一部分。耳机可以是助听器的耳内接收器(RIE)部分，其可以是用于耳后耳机(BTE)，耳机可以是耳内耳机(ITE)，它可以是耳塞(earbud)、头戴式耳机(headset)的耳机、任何助听器的耳机等。听力设备的第一端可朝向耳道/鼓膜，而第二端朝向周围环境。

在一些实施例中，耳机还包括第二输入换能器，其被配置用于从周围环境接收声音，其中第二输入换能器连接到处理单元。第二输入换能器可布置在耳机或听力设备的第二端中，即指向周围环境的一端。第二输入换能器可以是麦克风，诸如定向或全向麦克风或输入换能器。第二输入换能器可从周围环境接收声音，这些声音在处理单元中被处理并经由输出换能器输出到用户的耳朵中。如果耳机是助听器，则处理单元可处理来自第二输入换能器的声音以补偿用户的听力损失。第二输入换能器被配置为布置在用户的耳道外部，并且第二输入换能器可被配置为检测来自用户周围的声音。第二输入换能器可指向任何方向，因此可拾取来自任何方向的声音。第二输入换能器可布置在耳机的外部。第二输入换能器可例如布置在听力设备的面板中，例如对于完全在耳道内(CIC)听力设备和/或对于在耳内(ITE)听力设备。第二输入换能器可例如布置在用户耳朵后面，用于耳后(BTE)听力设备和/或用于耳道内接收器(RIC)听力设备。

第二输入换能器被配置用于生成第二输入换能器信号。第二输入换能器连接到处理单元，用于向处理单元提供第二输入换能器信号。

包括主动阻塞消除算法的处理单元或被配置为生成输出换能器信号的单元可基于第一输入换能器信号和第二输入换能器信号两者来提供主动阻塞消除和/或主动噪声消除。

在一些实施例中，耳机是被配置为消除周围声音的噪声的噪声消除设备。在这种情况下，耳机还可包括捕获来自周围环境的声音的第二输入换能器。

在一些实施例中，耳机用于被配置为补偿用户听力损失的助听器。因此，处理单元可处理来自第二输入换能器和/或来自第一输入换能器的声音，用于补偿用户的听力损失。包括主动阻塞消除算法或单元的处理单元还可包括听力补偿算法或听力补偿单元。来自第二输入换能器的声音可以通过使用听力补偿算法或单元来处理。来自主动阻塞消除算法或单元和听力补偿算法或单元的输出可在加法器中相加，用于提供包括主动阻塞消除的输出换能器信号。

在一些实施例中，耳机用于被配置用于向用户耳朵传输音频的耳机。因此，耳机可用于收听音频，诸如音乐，和/或用于与远端呼叫者进行电话呼叫。

耳机可以是/具有带耳模壳体的耳模。耳模壳体可具有外表面。外表面可被配置为安装在耳甲处和/或耳机用户的耳道内。

耳机可沿轴线延伸。该轴线可平行于耳机的纵向。该轴线可基本上平行于耳道轴线，即在2-5度范围内。

该耳机可具有第一端，该第一端是尖端(远端)，当用户佩戴耳机时，其尖端表面朝向用户的鼓膜。该轴线可垂直于或基本上垂直于尖端表面。尖端表面可以是平面或圆形的。此外，耳机可具有作为近端的第二端。当用户佩戴耳机时，耳机可具有背向鼓膜的近端表面。

耳机包括第一输入换能器，该第一输入换能器可以是耳道麦克风，其连接到第一输入换能器开口，用于从耳道接收声音/在耳道中接收声音。充当耳道麦克风的第一输入换能器可经由第一输入换能器导管连接到第一输入换能器开口，该第一输入换能器导管由耳机/耳模壳体/外壳中的第一输入换能器管和/或第一输入换能器通道形成。第一输入换能器开口可垂直于耳道轴线或者成一定角度，例如成70度至110度范围内的角度，从而指向用户的耳道。

第一输入换能器开口可布置在距尖端的第一距离处的第一位置(沿轴线测量)。第一距离可在0至8mm或更大的范围内。第一输入换能器开口可布置在尖端附近或尖端处。例如，第一距离可小于2mm。第一输入换能器开口可布置在耳模的尖端和近端之间。第一输入换能器开口可布置在尖端和鼓膜之间。第一输入换能器开口可具有至少0.5mm的直径

耳机可包括输出换能器开口。耳机可包括连接到输出换能器开口的输出换能器，用于在耳道中产生声音。输出换能器可经由由输出换能器管和/或耳模壳体中的输出换能器通道形成的输出换能器导管连接到输出换能器开口。输出换能器开口可垂直于耳道轴线或成一定角度，例如成70度至110度范围内的角度，从而指向用户的耳道。

输出换能器开口可布置在距尖端的第二距离处的第二位置(沿轴线测量)。第二距离可在0至8mm或更大的范围内。

第一输入换能器开口和输出换能器开口可连接，例如使得第一输入换能器开口和输出换能器开口重合，例如在垂直于耳道轴线的横向平面内。第一输入换能器的声音入口、通风通道的第一端和输出换能器的出口可在耳机的第一开口中重合。尖端部件可布置在耳机的第一开口处。尖端部件可以是圆顶形的，并且可由泡沫或柔性塑料材料制成。

另选地，第一输入换能器开口和输出换能器开口可在垂直于耳道轴线的横向平面上分开，例如使得第一输入换能器开口和输出换能器开口在横向平面上不重合。输出换能器开口的直径为至少0.5mm。

耳机可包括具有用于使耳道通风的通风开口的通风通道。可连接第一输入换能器开口和通风开口，例如使得第一输入换能器开口和通风开口重合。通风的直径为至少0.5mm。另选地，第一输入换能器开口和通风可在垂直于耳道轴线的横向平面上分开，使得第一输入换能器开口和通风不重合。通风的直径为至少0.5mm。

通风通道可以是直的。通风通道可以是弯曲的，诸如在其第一端和第二端之间具有弯曲部中的一个或多个。

听力设备可以是用于音频通信的耳机(一个或多个)或耳塞。听力设备可以是用于保护例如响声/脉冲声的听力保护设备。听力设备可以是用于补偿用户听力损失的助听器。助听器可以是任何助听器，诸如耳内型助听器，诸如耳道内型助听器，诸如完全耳道内型助听器等、耳内接收器型助听器等。

听力设备可包括一个或多个输入换能器，其被配置用于将来自声源的声音信号转换成音频信号。音频信号被配置为在处理单元中被处理以补偿用户的听力损失。经处理的音频信号被配置为由输出换能器转换成经处理的声学信号。

听力设备可以是双耳听力设备。听力设备可以是双耳听力设备的第一听力设备和/或第二听力设备。

听力设备可以是配置用于与一个或多个其他设备通信的设备，诸如配置用于与另一听力设备或与附件设备或与外围设备通信的设备。

本发明涉及不同方面，包括上文和下文中描述的耳机，以及相应的耳机、耳模、听力设备、系统、方法、网络、套件、用途和/或产品装置，每个方面均产生一个或多个结合第一方面描述的益处和优点，并且每个方面均具有对应于结合第一方面描述的和/或在所附权利要求中公开的实施例的一个或多个实施例。

附图说明

通过参考附图对其示例性实施例的以下详细描述，上述及其他特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见，其中：

图1a示意性地图示了被配置为佩戴在用户耳朵中的耳机的示例。

图1b示意性地图示了被配置为佩戴在用户耳朵中的耳机的示例。

图1c示意性地图示了被配置为佩戴在用户耳朵中的耳机的示例。

图2a、图2b和图2c示意性地图示了被配置为佩戴在用户耳朵中的耳机的示例。

图3是示出耳朵模拟器中相对于不同通风设置的压力响应的曲线图。

图4是示出相对于不同通风设置的阻塞响应的曲线图。

附图标记列表

2 耳机

4 耳朵

6 第一输入换能器

8 耳道

10 第一输入换能器信号

12 输出换能器

14 输出换能器信号

16 处理单元

18 主动阻塞消除算法

20 通风通道

22 声学通风谐振消除滤波器

24 声压

26 自身语音、下颚运动、由下颚运动生成的亚音速频率

28 声音入口

30 耳机的第一端

32 通风通道的第二端

34 耳机的第二端

36 通风通道的第一端

38 尖端部件

40 耳机的第一开口

42 第二输入换能器

44 第二输入换能器信号

具体实施方式

下文参照附图对各种实施例进行描述。全文中，相同的附图标记指代相同的元件。因此，对于每个附图，对于类似的元件将不会进行详细描述。还应注意，这些附图仅旨在便于实施例的描述。它们并不旨在作为所要求保护的发明的详尽描述或者作为对所要求保护的发明的范围的限制。此外，图示的实施例不需要具有所示的所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不一定仅局限于该实施例，并且即使没有图示或即使没有明确描述，也可在其他的任何实施例中应用。

全文中相同的附图标记用于相同或相应的部件。

图1a示意性地图示了被配置为佩戴在用户耳朵4中的耳机2的示例。耳机2包括第一输入换能器6，其被配置用于从用户耳朵4的耳道8接收声音。第一输入换能器6被配置用于提供第一输入换能器信号10。耳机2包括输出换能器12，其被配置用于向耳道8提供声音。输出换能器12被配置用于提供输出换能器信号14。耳机2包括连接到输出换能器12和第一输入换能器6的处理单元16。处理单元16包括主动阻塞消除算法18，其被配置为至少基于第一输入换能器信号10来生成输出换能器信号14，用于提供主动阻塞消除。耳机2还包括被配置用于改进主动阻塞消除的声学滤波器。声学滤波器包括用于使耳道8通风的通风通道20，并且还被配置为声学高通滤波器。声学滤波器包括在通风通道中设置的声学通风谐振消除滤波器22。声学滤波器是得到的/组合的声学滤波器，其包括通风通道20，并且还被配置为声学高通滤波器，在通风通道20中设置声学通风谐振消除滤波器22。

由于自身语音26以及由下颚运动26生成的亚音速频率，在阻塞的耳道8中会生成声压24。

第一输入换能器6可以具有位于第一端30(例如耳机2的尖端部分)处的声音入口28，优选地允许在位于用户鼓膜或耳膜前面的全部的或部分的阻塞的耳道8容积内，不受阻碍地感测耳道声压24。

耳机2具有与第一端30相对的第二端34，其中当用户佩戴耳机2时，第二端34指向周围环境。

当耳机2被佩戴在其预期操作位置时，通风通道20具有指向用户耳道8中的鼓膜的第一端36和指向周围环境的第二端32。通风通道20的第一端可位于第一端30(例如耳机2的尖端部)处耳机。

通风通道20被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，即作为通向主声音路径的开放的式侧分支通道或侧分支管。其中主声音路径提供从输出换能器12向用户的耳膜和/或第一输入换能器6的输出换能器信号14。声学高通滤波器的性质可通过配置通风通道20的尺寸和/或形状来改变。声学通风谐振消除滤波器22可布置在通风通道20的第二端32中或在第二端32处。声学通风谐振消除滤波器22可布置在通风通道20中比第一端36更靠近第二端32的部分中。

通风通道20的第二端32位于耳机2的第二端34中。

尖端部件38可布置在耳机2的第一端30处。尖端部件38可布置在耳机2的尖端部分处/可附接到耳机2的尖端部分。尖端部件可以是圆顶形的且可由泡沫或柔性塑料材料制成。

图1b示意性地图示了被配置为佩戴在用户耳朵4中的耳机2的示例。耳机2包括第一输入换能器6，其被配置用于从用户耳朵4的耳道8接收声音。第一输入换能器6被配置用于提供第一输入换能器信号10。耳机2包括输出换能器12，其被配置用于向耳道8提供声音。输出换能器12被配置用于提供输出换能器信号14。耳机2包括连接到输出换能器12和第一输入换能器6的处理单元16。处理单元16包括主动阻塞消除算法18，其被配置为至少基于第一输入换能器信号10来生成输出换能器信号14，用于提供主动阻塞消除。耳机2还包括被配置用于改进主动阻塞消除的声学滤波器。声学滤波器包括用于使耳道8通风的通风通道20，并且还被配置为声学高通滤波器。声学滤波器包括在通风通道20中设置的声学通风谐振消除滤波器22。声学滤波器是得到的/组合的声学滤波器，该声学滤波器包括被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应的通风通道20和在通风通道20中设置的声学通风谐振消除滤波器22。

由于自身语音26以及由下颚运动26生成的亚音速频率，在阻塞的耳道8中会生成声压。

第一输入换能器6可具有位于第一端30(例如耳机2的尖端部分)处的声音入口，优选地允许在位于用户鼓膜或耳膜前面的全部的或部分的阻塞的耳道8容积内不受阻碍地感测耳道声压。

耳机2具有与第一端30相对的第二端34，其中当用户佩戴耳机2时，第二端34指向周围环境。

当耳机2被佩戴在其预期操作位置时，通风通道20具有指向用户耳道8中的鼓膜的第一端和指向周围环境的第二端32。

通风通道20被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，即由通向主声音路径的开放的式侧分支通道或侧分支管组成。其中主声音路径从输出换能器12向用户的耳膜和/或第一输入换能器6提供输出换能器信号14。主声音路径包括耳机2中的输出声音通道，该输出声音通道向耳道8提供声音，诸如输出换能器信号14。在输出声音通道的侧壁中设置有开放的式侧分支声道或侧分支管。声学高通滤波器的性质通过配置通风通道20的尺寸和/或形状来改变。

声学通风谐振消除滤波器22可布置在通风通道20的第二端32内或第二端32处。声学通风谐振消除滤波器22可布置在通风通道20中比第一端36更靠近第二端32的部分中。

通风通道20的第二端32位于耳机2的第二端34中。

第一输入换能器6的声音入口、通风通道20的第一端和输出换能器12的出口可在耳机2的第一开口40中重合。尖端部件38可设置在耳机2的第一开口40和/或第一端30处。尖端部件38可设置在耳机2的尖端部分处/可附接到耳机2的尖端部分。尖端部件可以是圆顶形的且可由泡沫或柔性塑料材料制成。

图1c示意性地图示了被配置为佩戴在用户耳朵4中的耳机2的示例，其类似于图1b的耳机。区别在于，通风通道20是用于使耳道8通风的短通风通道20。

短通风通道20被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，即由通向主声音路径的开放的式侧分支通道或侧分支管组成。其中主声音路径从输出换能器12向用户的耳膜和/或第一输入换能器6提供输出换能器信号14。主声音路径包括耳机2中的输出声音通道，该输出声音通道向耳道8提供声音，诸如输出换能器信号14。在输出声音通道的侧壁中设置有开放的式侧分支声道或侧分支管。声学高通滤波器的性质通过配置通风通道20的尺寸和/或形状来改变。

短通风通道20包括声学通风谐振消除滤波器22，其被配置用于改进主动阻塞消除。当耳机2佩戴在其预期操作位置时，短通风通道20具有指向用户耳道8中的鼓膜的第一端和指向周围环境的第二端32，即短通风通道20在耳机2的第一端的侧壁和/或耳机2的尖端部分中朝向周围环境离开耳机2。因此，短通风通道20的第二端32位于耳机2的第一端30中。侧壁的厚度可对应于/等于短通风通道20的长度。侧壁的厚度和/或短通风通道20的长度可约为0.5-1mm。图1c中的短通风通道也可在类似于图1a中的耳机的耳机中设置。

图2a、2b和2c示意性地图示了被配置为佩戴在用户耳朵4中的耳机2的示例，其中耳机是听力设备，诸如助听器。耳机2包括第一输入换能器6，其被配置用于从用户耳朵4的耳道8接收声音。第一输入换能器6被配置用于提供第一输入换能器信号10。耳机2包括输出换能器12，其被配置用于向耳道8提供声音。输出换能器12被配置用于提供输出换能器信号14。耳机2包括连接到输出换能器12和第一输入换能器6的处理单元16。处理单元16包括主动阻塞消除算法18，其被配置为至少基于第一输入换能器信号10来生成输出换能器信号14，用于提供主动阻塞消除。耳机2还包括配置用于改进主动阻塞消除的声学滤波器。声学滤波器包括用于使耳道8通风的通风通道20，并且还被配置为声学高通滤波器。声学滤波器包括在通风通道20中设置的声学通风谐振消除滤波器22。声学滤波器是得到的/组合的声学滤波器，该声学滤波器包括被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应的通风通道20和在通风通道20中设置的声学通风谐振消除滤波器22。

耳机2还包括第二输入换能器42，其被配置用于从周围环境接收声音。第二输入换能器42被配置用于生成第二输入换能器信号44。第二输入换能器42连接到处理单元16，用于向处理单元16提供第二输入换能器信号44。

在图2a中，当耳机2佩戴在其预期操作位置时，通风通道20具有指向用户耳道8中的鼓膜的第一端36和指向周围环境的第二端32。通风通道20的第一端可位于第一端30处，诸如耳机2的尖端部分。

通风通道20被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，即由通向主声音路径的开放的式侧分支通道或侧分支管组成。其中主声音路径从输出换能器12向用户的耳膜和/或第一输入换能器6提供输出换能器信号14。声学高通滤波器的性质通过配置通风通道20的尺寸和/或形状来改变。

声学通风谐振消除滤波器22可布置在通风通道20的第二端32中。声学通风谐振消除滤波器22可布置在通风通道20中比第一端36更靠近第二端32的部分中。

通风通道20的第二端32位于耳机2的第二端34中。

在图2b中，当耳机2佩戴在其预期操作位置时，通风通道20具有指向用户耳道8中的鼓膜的第一端和指向周围环境的第二端32。

通风通道20被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，即由通向主声音路径的开放的式侧分支通道或侧分支管组成。其中主声音路径从输出换能器12向用户的耳膜和/或第一输入换能器6提供输出换能器信号14。主声音路径包括耳机2中的输出声音通道，该输出声音通道向耳道8提供声音，诸如输出换能器信号14。在输出声音通道的侧壁中设置有开放的式侧分支声道或侧分支管。声学高通滤波器的性质通过配置通风通道20的尺寸和/或形状来改变。

声学通风谐振消除滤波器22可布置在通风通道20的第二端32中。声学通风谐振消除滤波器22可布置在通风通道20中比第一端36更靠近第二端32的部分中。

通风通道20的第二端32位于耳机2的第二端中。

第一输入换能器6的声音入口、通风通道20的第一端和输出换能器12的出口可在耳机2的第一开口40中重合。尖端部件38可布置在耳机2的第一开口40和/或第一端。尖端部件38可布置在耳机2的尖端部分处/可附接到耳机2的尖端部分。尖端部件可以是圆顶形的且可由泡沫或柔性塑料材料制成。

图2c示意性地图示了被配置为佩戴在用户耳朵4中的耳机2的示例，其类似于图2b的耳机。区别在于，通风通道20是用于使耳道8通风的短通风通道20。

短通风通道20被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，即由包括通向主声音路径的开放的式侧分支通道或侧分支管组成。其中主声音路径从输出换能器12向用户的耳膜和/或第一输入换能器6提供输出换能器信号14。主声音路径包括耳机2中的输出声音通道，该输出声音通道向耳道8提供声音，诸如输出换能器信号14。在输出声音通道的侧壁中设置有开放的式侧分支声道或侧分支管。声学高通滤波器的性质通过配置通风通道20的尺寸和/或形状来改变。

短通风通道20包括声学通风谐振消除滤波器22，其被配置用于改进主动阻塞消除。当耳机2佩戴在其预期操作位置时，短通风通道20具有指向用户耳道8中的鼓膜的第一端和指向周围环境的第二端32，即短通风通道20在耳机2的第一端30的侧壁和/或耳机2的尖端部分中朝向周围环境离开耳机2。因此，短通风通道20的第二端32位于耳机2的第一端30中。侧壁的厚度可对应于/等于短通风通道20的长度。侧壁的厚度和/或短通风通道20的长度可约为0.5-1mm。图2c中的短通风通道20也可在类似于图2a中的耳机的耳机2中设置。

图3是示出耳朵模拟器中相对于不同通风设置的压力响应的曲线图。声压级(SPL)以dB为单位示出在y轴线上，作为以Hz为单位示出在x轴线上的频率的函数/结果。图中示出了三种不同的通风设置：对应于耳机中没有通风设置的密闭通风设置(以均匀的虚线示出)；对应于耳机中具有通风设置的开放的通风设置(以不均匀的虚线示出)；具有对应于本发明的耳机的声学通风谐振消除滤波器的通风设置(以实线示出)。

图3中，参见对应于在耳机中没有通风设置的“密闭通风设置”(以均匀的虚线示出)的曲线图，示出由于自身语音以及由下颚运动生成的亚音速频率，在阻塞的耳道中可生成非常高的声压级(SPL)。在阻塞的耳道中，亚音速级在2Hz下可达到143dB SPL。在处理主动阻塞消除(AOC)时，这是一个重要的考虑因素，因为此类高低频输出电平可能会使输出换能器(接收器)过载和/或使第一输入换能器(耳道麦克风)饱和。

图3中，参见对应于在耳机中具有通风设置(例如通风通道)的“开放的通风设置”(以不均匀的虚线示出)的曲线图，其示出1mm通风设置(2cm长度)可显著地降低自身语音和/或亚音速频率的能级，使得它们可被管理，但是即使如此，它们也可保持的较高(～98dB)。

然而，在150-350Hz下引入通风谐振是有代价的，因此通风设置的益处增加了可听阻塞的量。此外，通风谐振后的主动滚降跨越典型的主动阻塞消除(AOC)算法的主动阻塞消除(AOC)范围，由于典型AOC算法无法处理的相位剧烈变化，这对典型AOC算法的性能造成了很大影响。

图3中，参见对应于本发明的耳机的“具有声学滤波器的通风设置”(以实线示出)的曲线图，示出本发明涉及在保持通风设置的益处的同时解决通风设置引入的问题。本发明通过在通风设置中插入声学通风谐振消除滤波器(诸如泡沫材料)来增加通风设置的声学质量/阻力，从而解决了这一问题。这可提供与使通风孔显著变长和/或变窄相同的效果，但是没有这些校正带来的尺寸损失，这对于小型耳机或入耳式听力设备是完美的。

图3中，参见对应于本发明的耳机的“具有声学滤波器的通风”(以实线示出)的曲线图，该耳机具有带声学通风谐振消除滤波器的通风通道，示出如果模拟耳机的频率响应，可看出，声学滤波器如何平滑通风谐振并将低频滚降推至更接近80-100Hz目标，这可能是为了避免在AOC范围内(80-600Hz之间)的剧烈相位变化所需要的，同时仍然向低频提供明显的滚降，以避免高自身语音和/或亚音速能级。作为模拟耳机的示例，模拟设备的通风设置可以是22mm长和0.8mm直径，其中声学通风谐振消除滤波器是60Rayls(Pa*s/m)的网状滤波器。

图4是示出不同通风设置的阻塞响应的曲线图。以dB为单位测量的阻塞阻尼在y轴线上示出为以Hz为单位测量的频率在x轴线上的函数/结果。图中示出了三种不同的通风设置：对应于耳机中没有通风设置的密闭通风设置(以均匀的虚线示出)；对应于耳机中具有通风通道的开放的通风设置(以不均匀的虚线示出)；对应于本发明耳机的具有声学滤波器的通风设置(实线所示)，该通风设置具有带声学通风谐振消除滤波器的通风通道。

图4中，参见对应于在耳机中具有通风设置(诸如通风通道)的“开放的通风设置”(以不均匀的虚线示出)的曲线图，示出在模拟耳机中的主动阻塞消除(AOC)性能时，没有声学通风谐振消除滤波器的通风设备可仅给出几dB的阻塞减少，诸如2-4dB或145-160Hz(诸如约150Hz)下的约3dB，并且可产生非常窄的阻尼带宽。

图4中，参见对应于本发明的耳机的“具有声学滤波器的通风设置”(以实线示出)的曲线图，该耳机具有带声学通风谐振消除滤波器的通风通道，示出通过在通风设置中引入声学通风谐振消除滤波器，模拟的AOC性能可达到+15dB阻尼，这等于或近似等于无通风配置(参见对应于在耳机中没有通风设置的“密闭通风设置”(以均匀的虚线示出的曲线图)，并且其可具有与无通风耳机几乎相同的非常宽的带宽。

因此，对于典型的主动阻塞消除(AOC)算法来说，通风设置(诸如通风通道)可能是在所有条件下工作所必需的，然而它以性能损失为代价(参见对应于在耳机中具有通风设置的“开放的通风设置”(以不均匀的虚线示出)的曲线图)。

因此，图4中，参见对应于本发明的耳机的“具有声学滤波器的通风设置”(以实线示出)的曲线图，该耳机具有带声学通风谐振消除滤波器的通风通道，示出本发明的耳机/听力设备/听力保护设备/助听器的优点在于，具有声学通风谐振消除滤波器的通风通道产生了与无通风设备类似的良好AOC性能，同时仍然维持通风设置的必要性质，以使AOC算法和/或AOC系统正常工作。

虽然已经显示和描述了特定特征，但是应当理解，它们并不旨在限制所要求保护的发明，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离所要求保护的发明的范围的情况下，可进行各种更改和修改。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。所要求保护的发明旨在覆盖所有替换、修改和等同物。

项目：

1.一种被配置为佩戴在用户耳朵内的耳机，该耳机包括：

-第一输入换能器，其被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音，第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号；

-输出换能器，其被配置用于向耳道提供声音，输出换能器被配置用于提供输出换能器信号；

-处理单元，其连接到输出换能器和第一输入换能器，处理单元包括主动阻塞消除算法，主动阻塞消除算法被配置为基于至少第一输入换能器信号来生成输出换能器信号，用于提供主动阻塞消除；

其中耳机还包括：

-声学滤波器，其被配置用于改进主动阻塞消除，声学滤波器包括：

-通风通道，其用于对耳道通风，并且被配置为使主声通道表现出声学高通滤波器效应，以及

-声学通风谐振消除滤波器，其设置在通风通道中。

2.根据项目1的耳机，其中声学通风谐振消除滤波器被配置用于提供通风通道的增加的声学阻力。

3.根据前述项目中任一项的耳机，其中声学滤波器被配置用于优化由主动阻塞消除算法生成的输出换能器信号。

4.根据前述项目中任一项的耳机，其中通风通道提供用户耳道中的亚音速/低频声压级的降低。

5.根据前述项目中任一项的耳机，其中声学通风谐振消除滤波器提供通风通道的变化/平滑的频率响应。

6.根据前述项目中任一项的耳机，其中声学通风谐振消除滤波器是物理/机械滤波器。

7.根据前述项目中任一项的耳机，其中声学通风谐振消除滤波器由泡沫、网、布、纺织品、织物和/或金属制成。

8.根据前述项目中任一项的耳机，其中声学通风谐振消除滤波器包括声阻抗值，或者由声阻抗值定义。

9.根据前述项目中任一项的耳机，其中声学通风谐振消除滤波器具有10-500Rayls(Pa*s/m)范围内的声阻抗值，诸如60Rayls(Pa*s/m)。

10.根据前述项目中任一项的耳机，其中声学通风谐振消除滤波器包括表面尺寸和/或密度，或者由表面尺寸和/或密度定义。

11.根据前述项目中任一项的耳机，其中当耳机佩戴在其预期操作位置时，通风通道具有指向用户耳朵中的鼓膜的第一端和指向周围环境的第二端，并且其中声学通风谐振消除滤波器布置在通风通道的第二端。

12.根据前述项目中任一项的耳机，其中声学通风谐振消除滤波器还被配置用于提供防水和防污保护。

13.根据前述项目中任一项的耳机，其中声学通风谐振消除滤波器布置在框架中，并且其中框架被配置为被推入/滑入通风通道中，用于将声学通风谐振消除滤波器固定在通风通道中。

14.根据前述项目中任一项的耳机，其中耳机形成听力设备的一部分。

15.根据前述项目中任一项的耳机，其中耳机还包括被配置用于从周围环境接收声音的第二输入换能器，其中第二输入换能器连接到处理单元。

16.根据前述项目中任一项的耳机，其中耳机用于被配置为补偿用户听力损失的助听器。

17.根据前述项目中任一项的耳机，其中耳机用于被配置用于向用户耳朵传输音频的耳机。

18.一种用于耳机的系统，该耳机被配置为佩戴在用户耳朵中，该系统包括：

-第一输入换能器，其被配置用于从用户耳朵的耳道接收声音，第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号；

-输出换能器，其被配置用于向耳道提供声音，输出换能器被配置用于提供输出换能器信号；

-处理单元，其连接到输出换能器和第一输入换能器，处理单元包括主动阻塞消除算法，该主动阻塞消除算法被配置为基于至少第一输入换能器信号来生成输出换能器信号，用于提供主动阻塞消除；

其中该系统还包括：

-声学滤波器，其被配置用于改进主动阻塞消除，该声学滤波器包括：

-通风通道，其用于对耳道通风，并且被配置为使主声音路径表现出声学高通滤波效应，以及

-声学通风谐振消除滤波器，其设置在通风通道中。

Claims (10)

1.一种配置为佩戴在用户耳朵中的耳机，所述耳机包括：

-第一输入换能器，被配置用于从所述用户耳朵的耳道接收声音，所述第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号；

-输出换能器，被配置用于向所述耳道提供声音，所述输出换能器被配置用于提供输出换能器信号；

-处理单元，连接到所述输出换能器和所述第一输入换能器，所述处理单元包括主动阻塞消除算法，所述主动阻塞消除算法被配置为至少基于所述第一输入换能器信号来生成所述输出换能器信号以提供主动阻塞消除；

其中所述耳机还包括：

-声学滤波器，被配置用于改进所述主动阻塞消除，所述声学滤波器包括：

-用于使所述耳道通风的通风通道，以及

-设置在所述通风通道中的声学通风谐振消除滤波器。

2.根据权利要求1所述的耳机，其中，所述声学通风谐振消除滤波器被配置用于增加所述通风通道的声学阻力。

3.根据前述权利要求中任一项所述的耳机，其中，所述声学滤波器被配置用于对由所述主动阻塞消除算法生成的所述输出换能器信号进行优化。

4.根据前述权利要求中任一项所述的耳机，其中，所述通风通道用于降低所述用户的耳道中的亚音速/低频声压级。

5.根据前述权利要求中任一项所述的耳机，其中，所述声学通风谐振消除滤波器提供所述通风通道的变化的/平滑的频率响应。

6.根据前述权利要求中任一项所述的耳机，其中，所述声学通风谐振消除滤波器是物理的/机械的滤波器。

7.根据前述权利要求中任一项所述的耳机，其中，所述声学通风谐振消除滤波器包括声阻抗值，或者由声阻抗值定义。

8.根据前述权利要求中任一项所述的耳机，其中，所述声学通风谐振消除滤波器包括表面尺寸和/或密度，或者由表面尺寸和/或密度定义。

9.根据前述权利要求中任一项所述的耳机，其中，所述耳机用于配置为补偿所述用户的听力损失的助听器。

10.一种用于耳机的系统，所述耳机被配置为佩戴在用户耳朵中，所述系统包括：

-第一输入换能器，被配置用于从所述用户耳朵的耳道接收声音，所述第一输入换能器被配置用于提供第一输入换能器信号；

-输出换能器，被配置用于向所述耳道提供声音，所述输出换能器被配置用于提供输出换能器信号；

-处理单元，连接到所述输出换能器和所述第一输入换能器，所述处理单元包括主动阻塞消除算法，所述主动阻塞消除算法被配置为至少基于所述第一输入换能器信号来生成所述输出换能器信号以提供主动阻塞消除；

其中所述系统还包括：

-声学滤波器，被配置用于改进所述主动阻塞消除，所述声学滤波器包括：

-用于使所述耳道通风的通风通道，以及

-设置在所述通风通道中的声学通风谐振消除滤波器。

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