CN115606196A - 具有主动噪声控制的入耳式耳机设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于插入人的耳道中的入耳式耳机设备。入耳式耳机设备包括噪声麦克风、扬声器和信号处理器，该信号处理器被布置成基于来自所述噪声麦克风的所记录的音频信号提供主动噪声控制信号，其中所述扬声器被布置成在所述耳道中再现所述主动噪声控制信号。另外，设备包括阻尼通气孔，其包括一个或多个通气元件和一个或多个抑制元件，所述阻尼通气孔被布置成将所述耳道耦合到外部声学环境。阻尼通气孔的特征在于从所述外部声学环境到所述耳道的向内通气传递函数H_VI。阻尼通气孔被布置成抑制所述一个或多个通气元件的声学共振，使得所述阻尼通气孔的所述向内通气传递函数H_VI在从100Hz到2kHz的共振频率范围内的共振幅值比所述向内通气传递函数H_VI在从20Hz到100Hz的参考频率范围内的参考幅值大最多3dB。

Description

具有主动噪声控制的入耳式耳机设备

技术领域

本发明涉及被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备。

背景技术

入耳式耳机设备的领域正在迅速发展，特别是由于数字电子器件的不断提高的能力。耳机设备的一个关键前景是提供主动噪声控制的能力，该主动噪声控制是其中麦克风记录声音并且扬声器通过利用相消干扰原理来消除这种声音的反馈过程。因此，在此种设备的用户的耳道中，例如来自嘈杂外部环境的不期望噪声可能会相当大地减小。

然而，入耳式耳机设备(特别是被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备)承受损害设备功能的若干问题。一个示例是在用户活动时(最显著地是在下颌移动期间)发生的动态声学泄漏，其中小空气道从外部环境通向耳道，从而破坏对于耳道的本来紧密的分隔。此种泄漏可允许进入增加的不希望噪声，以及使由扬声器执行的主动噪声控制和声音再现严重地失真。

尽管通过现代电子器件供应计算能力，但动态声学泄漏所提供的快速变化条件无法在数字信号处理的范围内进行适当管理而不会对用户造成重大失真。

发明内容

本发明人已经识别了与入耳式耳机中的主动噪声控制相关的上述问题和挑战，并且随后提出了可减小已知技术的缺点中的一些的下面描述的发明。

本发明涉及一种用于插入人的耳道中的入耳式耳机设备，所述入耳式耳机设备包括：噪声麦克风、扬声器和信号处理器，该信号处理器被布置成基于来自所述噪声麦克风的所记录的音频信号提供主动噪声控制信号，其中所述扬声器被布置成在所述耳道中再现所述主动噪声控制信号；以及阻尼通气孔，其包括一个或多个通气元件和一个或多个抑制元件，所述阻尼通气孔被布置成将所述耳道耦合到外部声学环境；其中所述阻尼通气孔的特征在于从所述外部声学环境到所述耳道的向内通气传递函数H_VI；并且其中所述阻尼通气孔被布置成抑制所述一个或多个通气元件的声学共振，使得所述阻尼通气孔的所述向内通气传递函数H_VI在从100Hz到2kHz的共振频率范围内的共振幅值比所述向内通气传递函数H_VI在从20Hz到100Hz的参考频率范围内的参考幅值大最多3dB。

入耳式耳机设备可被理解为被布置成由用户通过将设备配合在用户的外耳中(诸如在耳道中、靠近耳道)来佩戴的耳机设备。入耳式耳机设备还可至少部分地延伸到用户的耳道中。入耳式耳机设备通常可被成形为至少部分地配合在外耳和/或耳道内，由此确保设备与用户耳朵的配合。入耳式耳机设备也可被理解为入耳式耳机、耳塞、耳道内耳机、耳罩或可听设备。

例如，入耳式耳机可允许用户以干扰周围环境的最小声音来收听音频源。因此，入耳式耳机的应用可例如是收听媒体、执行电信、执行助听器、话音清晰度增强和主动噪声控制。

根据本发明的入耳式耳机设备包括噪声麦克风、扬声器和信号处理器，其被布置成基于由噪声麦克风记录的声音来与扬声器组合地提供主动噪声控制。

声音可理解为可听压力波。扬声器可通过接收驱动信号(例如，交流电)来生成声音，该驱动信号可生成扬声器的一部分(例如，膜片)的往复运动以推动空气并因此将所接收的驱动信号再现为声音。并且以相反的方式，当压力波使麦克风的可移动部分往复运动以生成电信号时，麦克风可基于电压和/或电流将声音转换成电信号。

主动噪声控制可理解为用于通过添加主动噪声控制声音来减小不想要的声音的方法，该主动噪声控制声音具有与不想要的声音相比相反的声压。主动噪声控制也可称为主动噪声减小或主动噪声消除并且可被认为是一种类型的反馈。

为了提供主动噪声控制，需要对不想要的声音进行估计或表示以产生相反声音。为此目的，提供了包括一个或多个麦克风的噪声麦克风以记录不想要的声音的表示。噪声麦克风可被定位以主要记录来自用户耳道的声音，即或多或少地直接测量不想要的声音(当用户感知到它时)，或者主要记录来自用户周围的环境(即外部声学环境)的声音，其通过耳机设备的向内传递函数H_TI间接表示不想要的声音(当用户将感知到它时)。应当理解，实施例还可具有同一设备中的分布式噪声麦克风，其包括外部麦克风和内部麦克风两者。

基于来自噪声麦克风的所记录的声音，可生成主动噪声控制信号，该主动噪声控制信号优选地被设计成在由扬声器再现时通过相消干扰来消除用户耳朵内的不想要的声音。优选地，该信号是不想要的声音的加法逆，并因此可从不想要的声音中获得，例如通过逆相位、逆极性或采用加法逆。此外，主动噪声控制信号优选地还适于考虑实际麦克风、扬声器和信号处理等的非理想频率响应，使得再现的声音将实际上尽可能接近不想要的声音的逆。此外，在实践中，主动噪声控制可优选地限于某些频带，例如低于1kHz的可听频率。

主动噪声控制信号可由耳机的扬声器再现以生成主动噪声控制声音，并因此消除用户耳朵内的不想要的声音。同一扬声器可同时发射另一个音频信号(例如，音乐或话音)，其可优选地基本上不被主动噪声控制影响。不是为了主动噪声控制的目的而发射的由扬声器发射的音频信号(例如，音乐或话音)可被称为期望的音频信号。

主动噪声控制通常与被动噪声控制组合，该被动噪声控制通常可被理解为通过隔离噪声材料的声音减小。没有实质性被动噪声控制的入耳式耳机设备通常可能无法生成足够的主动噪声控制声音来正确消除不想要的声音。因此，被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备通常被布置成在耳道和外部环境之间提供近似气密的分隔。例如，这可通过被布置成提供声学密封的柔性尖端来实现。

实际上，由于耳朵的不规则几何形状，并且尤其是在下颌移动期间，无法在入耳式耳机设备等中实现气密分隔。即使利用实际上尽可能柔性的尖端(在也考虑到耐用性、成本等时)，也将几乎总是存在经过和通过耳机设备到耳道中的泄漏声音。噪声传递函数的该动态性质要求主动噪声控制连续地适配产生主动噪声控制信号的算法以配合改变的向内总传递函数H_TI。在泄漏的改变期间，该连续适配可能进一步要求针对每个滤波器更新的滤波器系数的大量改变，从而导致主动噪声控制信号与实际噪声相比的频繁失配，这导致可听伪影。

不同频率的声音在从一个点传播到另一个点时经历的变换可通过传递函数H(s)来描述。传递函数既可描述传播效率，例如，通过传递函数的幅值或绝对值G，又可描述声音经历的相移φ。相移可能与组延迟τ_g有关，其是相移φ相对于频率的导数的负值，描述了在传播期间的不同频率之间的时间延迟的改变。

在入耳式耳机设备的背景下，描述声音在从外部环境传播到耳道时如何受到影响的传递函数可通过向内总传递函数H_TI来描述。优选地，入耳式耳机设备的主动噪声控制被设计成根据该向内总传递函数H_TI起作用，例如，通过设备有效地传输噪声的频率要求在用户的耳道中消除较大振幅的主动噪声控制信号，而不是低效传输的频率。

此外，向内总传递函数H_TI具有相关联的相移/组延迟，其描述了当从外部环境传输到耳道时，频率被延迟到什么程度。优选地，主动噪声控制被设计成根据该组延迟起作用，例如，如果以较大组延迟传输频率，则对应的主动噪声控制信号应相应地延迟。

如上所述，主动噪声控制依靠由噪声麦克风记录的信号来生成主动噪声控制信号。然而，噪声麦克风还可记录通过穿过耳机设备的泄漏和/或通过耳机设备本身逃逸出耳道的期望音频信号的任何声音。这可能导致不期望的反馈效果，其可被称为扬声器反馈。基于处理器至少大致知道扬声器正在生成什么声音的事实，可通过相应地执行信号处理来解决和移除扬声器反馈。为此，需要适当表征的传递函数，该传递函数描述了声音从耳道传输到外部环境(具体地传输到一个或多个麦克风)的效率。该传递函数可称为向外总传递函数H_TO。

本发明人已识别了多个问题和挑战，这些问题和挑战在被布置成提供主动噪声控制的典型入耳式耳机设备的一些或所有使用情况下对性能具有基本上负面的影响。现在对这些突出问题进行详细介绍。在此之后，提出了由本发明人构思和开发的针对这些问题的违反直觉但简单的解决方案。

具有声学密封的入耳式耳机设备的普遍问题是闭塞效应，其在耳道被阻塞时出现并且在用户讲话时最明显。用户自己的话音可以振动的形式由骨骼和组织承载，这继而可振动耳道并且在耳道内产生声压。尤其是在低频下，当耳道被耳机设备遮挡/阻塞时，该声压极大地增加。因此，当说话和佩戴遮挡设备时，用户将体验到用户自己声音的低沉、空洞、隆隆、回声或失真的复制。

入耳式耳机设备的闭塞效应可通过被布置成将耳道耦合到外部环境的通气孔(即通道或管道)来抑制。然而应当注意，出于若干原因，这不是要合并到被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备中的逻辑元件。具体地，此类设备取决于被动噪声控制，并且通气孔通常可能损害被动噪声控制，因为它允许噪声容易得多地通过耳机传播到耳道。

此外，当佩戴设备时，通气孔的添加会引起亥姆霍兹共振。亥姆霍兹共振是当腔(例如，耳道)通过端口或颈部(例如，通气孔)声学耦合到周围环境时可能发生的共振现象。如果颈部中的任何空气或气团被设置成运动，则腔内的压力将受到影响并且充当颈部中的气团上的恢复力。因此，当被设置成运动时，颈部中的气团可以固有频率往复运动，该固有频率然后可被理解为系统的亥姆霍兹共振的特征频率。

因此，当佩戴设备时，具有通气孔的入耳式设备可在用户耳道中引入具有特征频率的亥姆霍兹共振，该特征频率通常处于可听范围内的非常不便的频率，例如约1kHz。因此，用户将经历处于该特征频率的不期望的声音放大。被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备可能无法在该特征频率下正确地提供主动噪声控制。

此外，期望音频信号(例如，音乐或电信)的声学再现可通过在接近亥姆霍兹共振的特征频率的频率范围内的声学亥姆霍兹共振的存在而基本上失真。

另外，被布置成通过让低频噪声从耳道逸出来减小闭塞效应的通气孔也将允许期望音频信号(例如，音乐)的低音频率范围内的声音离开耳道。因此，在低音频率范围内的期望音频信号的声学再现会劣化。通常，入耳式耳机设备中可用的微型扬声器的低音再现能力已经远低于理想的低音再现能力，并且无法以放大水平再现低音从而抵消通气孔的低音劣化效果。

入耳式耳机设备的其他问题与不同用户的不同外耳的不同形状和大小相关联。例如，一个用户的耳道可具有与另一个用户的耳道不同的体积。此外，每当入耳式耳机设备被插入用户耳朵中时，它可能不会每次被插入完全相同的位置。这些不同条件可被称为用户差异并且可例如影响入耳式耳机设备在低音频率范围内的性能。

用户差异影响向内总传递函数H_TI。由于主动噪声控制取决于此传递函数的幅值，因此具有挑战性的是提供主动噪声控制，每次佩戴入耳式耳机设备时，该主动噪声控制对于任何用户而言都是最佳感知的。主动噪声控制进一步依赖于向内总传递函数H_TI的相位，其也可能受到导致进一步失真的用户差异的影响。使用自适应滤波器，但如果向内总传递函数H_TI快速或很大地改变，则自适应滤波器可能无法在不产生可听伪影的情况下遵循改变。

对于反向传递函数可发生类似的变化，即向外总传递函数H_TO可在用户之间以及每次佩戴入耳式耳机设备时变化。因此，具有挑战性的是适当地处理扬声器反馈，因为来自扬声器的声音到达麦克风的效率由于用户差异为不可预测的。

此外，由于用户差异，在低音频率范围内的期望音频信号的声学再现会劣化。

入耳式耳机设备的其他问题与动态声学泄漏相关联。这些具体地可能在用户下颌移动期间发生，该移动通常可能扰乱耳道和外部环境之间的近似气密的分隔或声学密封。例如，当用户说话或咀嚼时，耳机尖端和耳道之间的小空气道(也称为泄漏)可连续打开和闭合，或者至少改变柔性尖端的声音传播性质。

对于被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备，动态声学泄漏尤其成问题。第一，动态声学泄漏可能突然引入不期望的噪声。第二，动态声学泄漏可能改变与向内总传递函数H_TI相关的幅值，这通常可使主动噪声控制失真，因为它依赖于该传递函数。类似地，向外总传递函数H_TO受动态声学泄漏的影响，并因此，任何扬声器反馈也可改变，从而导致主动噪声控制信号的不期望的失真。此外，声学泄漏可能强烈影响与向内总传递函数H_TI相关的组延迟，这进一步使主动噪声控制失真。

此外，由于动态声学泄漏会影响从耳道到外部声学环境的传递效率，并由此影响从扬声器到用户耳鼓的传递效率，因此用户感知到的期望音频信号(例如，音乐)的再现也可能失真。

因此，可总结被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备的领域中存在的问题：

-由于引入亥姆霍兹共振，因此在不使主动噪声控制劣化的情况下无法抑制闭塞效应；

-由于引入亥姆霍兹共振，因此在不使音频再现劣化的情况下无法抑制闭塞效应；

-由于声音离开设备，尤其是在低音频率范围内，因此在不使扬声器声音再现劣化的情况下无法抑制闭塞效应；

-用户差异可能影响向内总传递函数H_TI的幅值，从而使主动噪声控制失真；

-用户差异可能影响向内总传递函数H_TI的相位，从而使主动噪声控制失真；

-用户差异可能影响向外总传递函数H_TO，从而使扬声器反馈失真；

-用户差异可能影响向外总传递函数H_TO，从而使期望音频信号的再现失真，特别是在低音频率范围内；

-动态声学泄漏可能突然让噪声进入，主动噪声控制无法抑制该噪声；

-动态声学泄漏可能影响向内总传递函数H_TI的幅值，从而使主动噪声控制失真；

-动态声学泄漏可能影响向内总传递函数H_TI的相位，从而使主动噪声控制失真；

-动态声学泄漏可能影响向外总传递函数H_TO，从而使扬声器反馈失真；和/或

-动态声学泄漏可能影响向外总传递函数H_TO，从而使期望音频信号的再现失真，特别是在低音频率范围内。

对于上述问题，本发明人已构思了一种新颖和创造性的解决方案，该解决方案涉及入耳式耳机设备的领域，具体地涉及被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备。佩戴的入耳式耳机设备的综合模型和广泛模拟示出了本发明的实施例克服或减小所描述的问题中的一个或多个的可行性，优选地，在同一设备中同时克服或减小其中几个问题的可行性。

根据本发明的入耳式耳机设备包括阻尼通气孔，其包括一个或多个通气元件和一个或多个抑制元件。例如，阻尼通气孔可以是具有位于通气孔的一个或两个端部处的抑制网的通气孔，或者被配置有集成阻尼效应的通气孔。根据本发明，阻尼通气孔被布置成将耳道耦合到外部声学环境。

根据实施例，阻尼通气孔被布置成抑制所述一个或多个通气元件的声学共振，使得阻尼通气孔的向内通气传递函数H_VI在从100Hz到2kHz的参考频率范围内的共振幅值比向内通气传递函数H_VI在从20Hz到100Hz的参考频率范围内的参考幅值大最多3dB。换句话说，阻尼通气孔被布置成抑制在从100Hz到2kHz的频率范围内出现的共振峰值。

如上所述，不具有阻尼的通气孔与耳道的封闭腔组合通常将会在该频率范围内的某处引起亥姆霍兹共振(如果通气孔被调谐到音频目的，例如用于减小闭塞效应)。在较低频率下，此类声学共振的幅值通常将高于基本上平坦的幅值(例如6dB)。

根据本发明的阻尼通气孔允许在典型共振频带中的最大3dB的峰值，而不是自然的例如6dB，由此在亥姆霍兹共振的峰值处至少使声压级减半。在优选实施例中，阻尼通气孔被临界阻尼，由此将峰值抑制到参考水平，从而留下在20Hz和截止频率之间的基本上平坦的频率响应(例如，在400Hz和2kHz之间的某处，例如，800或1kHz)。在实施例中，阻尼通气孔甚至可能被过阻尼，即进一步抑制峰值，从而低于参考幅值。

声学领域的技术人员能够基于此处提供的特性来设计阻尼通气孔，这是通过选择适当阻尼布或其他阻尼材料以在通气孔内部或在其一个或两个端部处提供，和/或在通气孔设计中提供被设计成实现阻尼效应的几何特征(例如，狭缝)。在下面并且结合参考附图描述的模拟的模型还提供了通气孔尺寸和抑制元件的示例。

本发明的阻尼通气孔方面是特别有创造性的，因为在被布置成提供噪声控制的入耳式耳机设备中将耳道耦合到外部声学环境是高度违反直觉的。通气孔本身可被动地抑制闭塞效应，但将会减小被动噪声控制的效果并且引入亥姆霍兹共振。然而，通过此外包括抑制元件并执行设计参数的巧妙选择，可以显著地改进入耳式耳机设备的性能，这与原本预期的性能降低相反。

为了进一步介绍本发明，有利的是引入一些进一步的概念。阻尼通气孔的特征可在于从外部声学环境到耳道的向内通气传递函数H_VI，以及从耳道到外部声学环境的向外通气传递函数H_VO。动态声学泄漏的特征可在于从外部声学环境到耳道的向内泄漏传递函数H_LI，以及从耳道到外部声学环境的向外泄漏传递函数H_LO。

此外，如果噪声麦克风被布置成主要记录来自外部声学环境的声音，则入耳式耳机设备可包括电声路径，其例如包括噪声麦克风、信号处理器和扬声器。该电声路径的特征可在于从外部声学环境到耳道的向内电声传递函数H_EI。

向内总传递函数H_TI可例如包括向内通气传递函数H_VI和向内泄漏传递函数H_LI的组合，而向外总传递函数H_TO可包括向外通气传递函数H_VO和向外泄漏传递函数H_LO的组合。

在下文中，提出了论点，其解释了为什么阻尼通气孔可能不是入耳式耳机设备的缺点，而是实际上可能出乎意料地产生此种设备的许多改进。

与将阻尼通气孔添加到被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备相关的问题可能是阻尼通气孔可使额外噪声进入用户的耳道中。然而，由于向内通气传递函数H_VI通常可被很好地限定并且众所周知，因此该额外噪声对于主动噪声控制进行抑制是直接的。

在佩戴设备时，向入耳式耳机设备添加无阻尼通气孔可抑制闭塞效应，但导致亥姆霍兹共振。通过将抑制元件进一步添加到通气孔，可移除亥姆霍兹共振以及其可生成的相关失真。

因此，由于亥姆霍兹共振的存在，可在不使主动噪声控制和音频再现劣化的情况下抑制闭塞效应。此外，由于声音离开设备，尤其是在低音频率范围内，因此添加通气孔通常可使声音的再现劣化。然而，与没有抑制元件的设备相比，抑制元件将减小该效果并且提供改进的声音再现，尤其是在低音频率范围内。

通过实施阻尼通气孔，还可解决与用户差异相关的若干问题。

主动噪声控制通常可被布置成抑制高达约1kHz的频率的可听频率。在这些频率下，用户差异可显著影响总向内传递函数H_TI，对于没有通气孔的入耳式耳机设备以及具有无阻尼通气孔的设备两者都是如此。在具有阻尼通气孔的设备中，用户差异对总向内传递函数H_TI的影响在相关频率下显著减小。

以类似方式，向外总传递函数H_TO在具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备中受用户差异的影响较小，并且扬声器反馈因此可生成较少失真。向外总传递函数H_TO也影响耳道中的期望音频信号的再现，特别是在低音频率范围内，并且阻尼通气孔改进该频率范围内的音频再现。

阻尼通气孔在解决与动态泄漏相关的问题方面特别有效。在没有阻尼通气孔的典型入耳式耳机设备中，用户可能会非常明显地听到通过发生的动态声学泄漏突然进入耳道的任何声音。相比之下，在本发明的典型实施例中，噪声可通过阻尼通气孔和动态声学泄漏两者进入。由于阻尼通气孔具有可预测的向内通气传递函数H_VI，因此容易抑制通过阻尼通气孔进入的噪声。重要的是，通过动态声学泄漏进入耳道的任何声音可再次通过阻尼通气孔离开。因此，根据本发明的实施例，与在不能够通过通气孔离开的情况下泄漏到耳道中的声音相比，用户远不显著地听到动态声学泄漏的声音。

对于没有通气孔的具有主动噪声控制的入耳式耳机设备，动态声学泄漏可强烈地改变向内总传递函数H_TI，因为在该情况下，泄漏传递函数是总传递函数的主要部分。这与向内总传递函数H_TI的幅值和相位两者相关。因此，动态声学泄漏可连续地改变向内总传递函数H_TI，从而生成主动噪声控制的失真，导致可听伪影。对于根据本发明的典型实施例，阻尼通气孔确保了向内总传递函数H_TI在动态声学泄漏的发生中少得多地变化，因为向内通气传递函数H_VI形成向内总传递函数H_TI的典型主要部分，从而导致显著减小的变化量，由此减小由于适应不匹配而引起的可听伪影。

以类似方式，向外总传递函数H_TO在具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备中受动态声学泄漏的影响较小，并且扬声器反馈可因此生成进一步较少的失真。向外总传递函数H_TO额外地影响耳道中的期望音频信号的再现，特别是在低音频率范围内，并且阻尼通气孔改进该频率范围内的音频再现。

为了总结所提出的优点和解决方案，本发明人已识别并且解决了根据本发明的被布置成提供主动噪声控制的入耳式耳机设备的领域中的许多问题。解决这些问题通常是基于新颖阻尼通气孔的创造性，该阻尼通气孔被精心定制以既允许耳道与周围环境之间的实质性声学耦合，又同时消除不期望的共振效应，诸如亥姆霍兹共振。因此，根据本发明的实施例的入耳式耳机设备可以：

-由于引入时变亥姆霍兹共振，因此抑制闭塞效应而不使主动噪声控制劣化；

-由于引入时变亥姆霍兹共振，因此抑制闭塞效应而不使音频再现劣化；

-由于声音离开设备，尤其是在低音频率范围内，因此抑制闭塞效应，同时使扬声器声音再现最小地劣化；

-减小由于用户差异影响向内总传递函数H_TI的幅值而引起的失真；

-减小由于用户差异影响向内总传递函数H_TI的相位而引起的失真；

-减小由于用户差异影响向外总传递函数H_TO而引起的来自扬声器反馈的失真；

-由于用户差异对涉及向外总传递函数H_TO的从扬声器到耳鼓的传递函数的影响减小，因此改进扬声器声音再现，特别是在低音频率范围内；

-通过允许声音通过阻尼通气孔离开，减小声音经由动态声学泄漏进入耳道的影响；

-减小由于动态声学泄漏影响向内总传递函数H_TI的幅值而引起的失真；

-减小由于动态声学泄漏影响向内总传递函数H_TI的相位而引起的失真；

-减小由于动态声学泄漏影响向外总传递函数H_TO而引起的来自扬声器反馈的失真；和/或

-由于动态声学泄漏对涉及向外总传递函数H_TO的从扬声器到耳鼓的传递函数的影响减小，因此改进扬声器声音再现，特别是在低音频率范围内。

与闭合设计和具有无阻尼通气孔的设计两者相比，在具有阻尼通气孔的本发明的实施例中，被布置成对向内和向外传递函数进行建模的主动噪声控制滤波器可具有更平滑的振幅和相位特性，并且在算法诸如LMS用于适应泄漏或耳道放置的变化时可较小地改变。

与扬声器和通气孔在到达耳道之前共享公共体积的声学设计相比，所公开的布置具有以下优点：来自扬声器的声音中的较少部分被传输到面向外部的麦克风，特别是在高于通气截止的频率下。

在实施例中，当所述入耳式耳机设备插入所述人的耳道中时，所述向内通气传递函数H_VI和所述声学共振是所述阻尼通气孔的性质。

入耳式耳机设备的声学性质取决于评估其的环境而改变。在本公开中，对于插入的设备考虑声学性质，即当扬声器和阻尼通气孔的一个端部耦合到闭合耳道腔，并且阻尼通气孔的另一个端部对外部声学环境(特别是外耳)开放时。由此，声学共振例如被认为是将闭合腔耦合到开放空间的管之间的相互作用的结果。

在实施例中，所述扬声器和所述阻尼通气孔在所述入耳式耳机设备内声学分离。

在一些实施例中，扬声器和阻尼通气孔优选地不直接到公共腔室或管道等，由此不具有从耳机设备到耳道的公共出口。

在实施例中，所述扬声器和所述阻尼通气孔在所述入耳式耳机设备内通过抑制元件声学分离。

在一些实施例中，扬声器和阻尼通气孔通过抑制元件声学分离或分隔。

在实施例中，所述扬声器和所述阻尼通气孔通过单独管道耦合到所述耳道。

由此，与扬声器和通气孔在设备内部通过通向耳道的公共管道组合的实施例相比，扬声器声音主要被递送到耳道，其中更多的声音将通过通气孔离开到外部环境而不是到达耳鼓。

在实施例中，所述阻尼通气孔被布置有一定横截面积，相当于直径在从1.5mm到3.5mm的范围内的圆柱体，诸如从2.0mm到3.0mm，例如2.3mm或2.5mm。

阻尼通气孔的优选横截面积可例如在从1.8mm²到9.6mm²的范围内，诸如从3.1mm²到7.1mm²，例如4.2mm²或4.9mm²。阻尼通气孔可具有各种横截面形状，诸如圆形、矩形、半圆形等，并且可沿其长度具有变化的横截面积，或者由两个或更多个通气孔、分体式通气孔等组合，但优选地可被设计成具有相当于圆柱形通气孔的上述尺寸的尺寸。

在实施例中，所述阻尼通气孔被布置有一定长度，相当于长度在从2.5mm到10mm的范围内的圆柱体，诸如从3.5mm到9mm，诸如从4.5mm到8mm，例如5mm或7mm。

阻尼通气孔可沿其长度具有各种形状，并且可以是直的/弯曲的或拐弯的等，并且可由两个或更多个通气孔、分体式通气孔等组合，但优选地可被设计成具有相当于圆柱形通气孔的上述尺寸的尺寸。

在实施例中，所述通气孔的特征可以在于基于所述阻尼通气孔的所述横截面积和所述长度的声学质量，其中所述声学质量和所述耳道的典型有效体积的组合的特征可以在于选自从500Hz到2000Hz的范围的通气截止频率，诸如从650Hz到1600Hz，诸如从700Hz到1200Hz，例如800Hz、900Hz、或1000Hz。

声学质量也可被理解为声学惯性并且可描述空气主体抵抗改变其速度的程度。例如，在本发明的实施例中，阻尼通气孔中的空气主体可具有由阻尼通气孔的长度和横截面积确定的声学质量。与耳道的典型有效体积组合的声学质量的特征可以在于通气截止频率。例如，耳道的典型有效体积可被理解为在将设备插入到平均用户或典型用户的耳道中时的耳道剩余体积。

在实施例中，所述噪声麦克风被布置成主要记录来自所述外部声学环境的声音。

用于从外部声学环境记录声音以进行声学噪声控制的优点在于，可在耳道中存在的声音的最小影响下测量噪声，该声音可包括由耳机设备再现的期望声音(诸如音乐回放或电话对话)。可测量并在处理中考虑从内部扬声器到外部定向麦克风的反馈。此外，外部定向噪声麦克风可有利地用于记录要消除的噪声以及不要消除(甚至可被增强)的期望环境声音(例如，语音对话、通告或期望的警告声音)的双重目的。可通过相应地安装麦克风，或者通过在耳机设备上的不同位置处使用若干麦克风或麦克风端口来实现用于例如语音对话的一定程度的方向性。要消除的声音和不要消除(可能甚至增强)的声音之间的区分可基于具有处于例如约800Hz-1000 Hz的交叉频率的简单交叉滤波器，或者基于更高级算法，例如，信号内容区分技术，例如，检测并保留或增强所记录的声音中的语音特征并且基于所记录的信号的其余部分创建主动噪声控制信号。双重目的噪声麦克风也可用于记录用户自己的语音，例如用于电信或数字助理的目的。

在实施例中，所述噪声麦克风被布置成主要记录来自所述耳道的声音。

通过使用耳道中的声音作为主动噪声控制的输入，即通过指向耳道的噪声麦克风进行记录，主动噪声控制算法接收关于在耳道中实际再现的主动噪声控制信号的性能的直接反馈。由此，对主动噪声控制信号的调整可以更快和/或更准确。由耳机设备本身再现的期望声音(例如，音乐回放或电话对话)可从反馈信号中减去，之后将其作为误差信号应用于主动噪声控制算法。还可通过交叉滤波器或其他信号内容区分技术(例如，语音特征提取)将期望的环境声音(诸如语音对话、通告等)保留到特定范围。

在实施例中，所述入耳式耳机设备包括辅助麦克风。

各种实施例可利用若干个麦克风以用于各种目的。与噪声麦克风相对定位(即在噪声麦克风被布置成主要记录环境声音时指向耳道，或者在噪声麦克风被布置成主要记录耳道声音时指向环境)的辅助麦克风可在噪声麦克风不太有利的任务中帮助信号处理器。例如，指向耳道的辅助麦克风可基于环境定向噪声麦克风提供主动噪声控制算法的误差信号，反之亦然。此外，辅助麦克风可用于记录用户的语音以用于电信和数字助理的目的。噪声麦克风和辅助麦克风的组合可进一步用于测量环境和耳道之间的传递函数，反之亦然。此外，位于围绕耳机设备的不同位置处的若干环境定向麦克风可改进声音记录的方向性，例如用于期望对话语音和背景噪声之间的改进区分。

在实施例中，被布置成主要记录来自所述耳道的声音的麦克风经由单独麦克风管道耦合到所述耳道。

指向耳道的麦克风(无论是噪声麦克风还是辅助麦克风)可优选地经由单独麦克风管道耦合到耳道，由此麦克风在耳道中占用更少的空间并且不直接耦合到扬声器或阻尼通气孔的腔室或管道。通过麦克风管道，麦克风接收存在于耳道中的声音的混合，仅受麦克风管道的可预测传递函数的影响。

在实施例中，麦克风经由所述阻尼通气孔声学耦合到所述耳道。

在本发明的一些实施例中，麦克风(例如，噪声麦克风)可直接记录来自阻尼通气孔的声音。取决于一个或多个抑制元件的定位，麦克风然后可主要记录来自外部环境的声音、来自耳道的声音，或者记录来自外部环境和耳道的声音的平衡混合。

在实施例中，所述信号处理器基于估计的向内总传递函数H_TI提供所述主动噪声控制信号。

基本上，主动噪声控制算法被布置成再现与噪声相反的声音，该噪声在通过阻尼通气孔、动态声学泄漏、电声路径(如果存在的话)等从环境传播到耳道之后仍然存在，即如由向内总传递函数H_TI表示。因此，有利的是，特别是对于面向环境的噪声麦克风，将主动噪声控制信号基于对该传递函数的估计。向内总传递函数H_TI可在设计或制造时被估计并且作为预定义函数存储在耳机设备中并且用作起点。然而，耳机设备优选地被布置成更新传递函数以适应不同的动态声学泄漏、不同的用户耳道特性等。上文描述了在使用期间估计(即适应)向内总传递函数H_TI的可能性中的一些。

在实施例中，所述估计的向内总传递函数H_TI基于所述向内通气传递函数H_VI的估计。

如上所述，向内通气传递函数H_VI形成向内总传递函数H_TI的主要且相当可预测的部分。由于可基于基本固定的阻尼通气孔的模型或由设计者或制造商进行的测量来估计向内通气传递函数H_VI，因此向内总传递函数H_TI的合格估计可基于向内通气传递函数H_VI的估计，可能考虑到动态声学泄漏的向内泄漏传递函数H_LI的平均或猜测模型。

在实施例中，所述估计的向内总传递函数H_TI分别基于所述外部声学环境和所述耳道的声音记录的差异。

当麦克风可主要用于环境声音以及主要用于耳道声音两者时，例如通过将噪声麦克风布置成朝向环境并且将辅助误差麦克风布置成朝向耳道，或者将噪声麦克风布置成朝向耳道并且将用于电信、数字助理和/或增强对话语音的辅助麦克风布置成朝向环境，它们记录的声音的比较可用于确定向内总传递函数H_TI的估计。

在实施例中，所述估计的向内总传递函数H_TI基于估计的向外总传递函数H_TO。

当向外总传递函数H_TO已知或被估计时，可将该函数转换(例如，其极点和零点)以找到向内总传递函数H_TI的估计(即相反方向)，其可用于改进主动噪声控制。

在实施例中，所述估计的向外总传递函数H_TO基于由所述扬声器再现的声音与由所述噪声麦克风记录的声音的差异。

当噪声麦克风或辅助麦克风被定位成主要记录外部环境噪声时，它还将大体上记录从扬声器通过通气孔、泄漏和耳机逸出的声音的反馈。通过将扬声器输出与外部麦克风输入进行比较，可确定向外总传递函数H_TO的估计。这本身是有利的，因为它允许信号处理器控制不期望的扬声器到麦克风反馈以在最坏情况(例如，吹口哨或尖叫)下避免。此外，所测量或估计的向外总传递函数H_TO可用于确定向内总传递函数H_TI以改进如上所述的主动噪声控制。因此，可在主动噪声控制以及主动反馈控制中使用向外总传递函数H_TO的估计或测量。

在实施例中，所述信号处理器被布置有主动噪声控制算法以提供所述主动噪声控制信号，该主动噪声控制算法例如具有LMS算法类型，诸如滤波-x LMS或方向搜索LMS，并且其特征在于步长大小。

具有主动噪声控制的耳机设备的领域中的技术人员可使用各种合适的主动噪声控制算法。原则上，主动噪声控制算法包括自适应滤波器，该自适应滤波器被连续更新以生成与不期望的噪声尽可能相反的声音。由于主动噪声控制通常不应用于较高频率，因此所记录的噪声信号的典型采样率可以是例如2kHz，由此允许针对低于1kHz的噪声进行主动噪声控制。本领域技术人员可获得用于主动噪声控制的其他频率范围，相应地对其他频率范围进行适当的调整，例如阻尼通气孔特征频率的调谐等。

不同主动噪声控制算法的相关参数是步长大小，其确定自适应滤波器由每次算法迭代改变的程度。较小的步长大小允许更准确地适应所测量的噪声，而较大的步长大小允许保持跟踪不期望的噪声的大且快速的改变。如果通过以提高的准确度为目标将步长大小选择为太小的，则没有阻尼通气孔的耳机中的自适应噪声滤波器(其中泄漏是向内总传递函数H_TI的最重要部分)将无法跟踪噪声特性的大改变，该大改变是由于例如当用户咀嚼或说话时发生的动态声学泄漏的变化引起的。每当噪声特性或传递函数显著改变时，这可导致可听伪影。另一方面，如果通过目标在于快速适应传递函数中的显著改变而将步长大小选择为过大，则自适应滤波器将倾向于超过每个校正并围绕最佳滤波器设置进行振荡。在噪声和传递函数仅随时间推移而平滑变化的稳定条件期间，这可导致可听伪影或较少噪声抑制。对于一些主动噪声控制算法，可以提高算法迭代的频率以允许使用较小步长大小，同时仍然像使用较大步长大小一样快地找到最佳滤波器设置。在示例中，处理频率的加倍可允许半个步长大小，而不减小算法对显著改变的响应。然而，提高处理频率需要更昂贵的处理器和辅助部件并且消耗更多的电池。换句话说，在滤波器适应性能、处理速度、成本和电池消耗之间存在一定程度的权衡。

通过本发明的实施例，可改进向内总传递函数H_TI的稳定性，因为它的很大部分依赖于向内通气传递函数H_VI，该向内通气传递函数H_VI基本上是固定的并且随时间推移是相当可预测的(与不可预测和动态的向内泄漏传递函数H_LI相比)。与没有阻尼通气孔的耳机相比，通过更稳定的向内总传递函数H_TI，主动噪声控制算法和自适应滤波器所需的适应程度减小。根据不同的兴趣，该益处可用于各种目的。有利实施例利用改进的传递函数稳定性来减小步长大小，由此在稳定条件期间实现更准确的噪声控制而不会减小动态条件下的跟踪性能，因为动态条件通过由于阻尼通气孔而引起的稳定传递函数为较不动态的。另一个有利实施例利用改进的传递函数稳定性来减小处理要求，例如使用更便宜的部件和/或较慢的处理频率，而再次不会减小动态条件下的跟踪性能，因为动态条件通过由于阻尼通气孔而引起的稳定传递函数为较不动态的。上述权衡的参数中的其他组合也是本发明的合适且有利的实施例。

通常，主动噪声控制可能是因果的或非因果的。在因果主动噪声控制中，麦克风通常比扬声器更靠近噪声源定位，使得可及时处理在噪声麦克风处记录的声波区段以使扬声器再现主动噪声控制信号，该主动噪声控制信号被布置成消除耳道中的所记录的声波区段。

在非因果主动噪声控制中，可能无法及时处理在噪声麦克风处记录的声波区段以消除耳道中的同一声波区段。相反，非因果主动噪声控制依靠所记录的声音来预测耳道中的未来噪声。即使在因果主动噪声控制是可能的实施例中，在一些实施例中，主动噪声控制也可受益于包括未来噪声的预测的分量(即接收声音将如何发展)，以便在正确方向上预先调整算法。

在其中噪声麦克风被布置成主要记录来自耳道的声音的实施例中，主动噪声控制通常可以是非因果主动噪声控制。因此，主动闭塞控制通常可以是一种类型的非因果主动噪声控制。

非因果和因果主动噪声控制需要不同的信号处理规程。用于非因果主动噪声控制的信号处理通常可依赖于较大程度的预测，因为它依赖于预测未来噪声。

本发明的实施例的特征通常在于具有比没有阻尼通气孔的设备更好的可预测性。例如，总向内传递函数不太容易受到动态声学泄漏的影响。因此，本发明的实施例还可提供改进的非因果主动噪声控制、或因果和非因果主动噪声控制的组合。

在实施例中，所述入耳式耳机设备被布置有交叉频率、语音提取功能、或期望经历主动噪声控制的声音与期望被不受影响地听到或甚至增强地听到的声音之间的其他分离装置。

对于入耳式耳机设备的一些应用，可能不期望主动噪声控制或主动噪声控制的完全采用。这可例如在其中用户有时可能期望听到环境声音(例如，用于对话、通告、交通中的定向等)的实施例中。合适交叉频率(例如，在约800Hz-1kHz)或者语音提取功能或其他分离装置的采用可允许对期望经历主动噪声控制的声音诸如噪声，以及期望不受影响地或甚至增强地听到的声音诸如语音进行不同处理。分离装置可以有利地是用户可配置的和/或能够根据需要接通或关断。

在实施例中，所述入耳式耳机设备被布置有用于切换所述主动噪声控制信号的接通或关断、调整其频率范围或被控制的噪声模式的选项。

在一些实施例中，可能期望提供用户可选择的主动噪声控制，使得用户可在不相关或甚至不期望时将其关断，例如在上面提到的情况中的一些中。在实施例中，主动噪声控制算法的设置可以是用户可直接或间接配置的，这是通过允许用户选择噪声控制的频率范围、噪声抑制程度，在大或小步长大小之间进行选择以用于快速跟踪或准确稳定条件等，或者通过允许用户选择噪声控制模式，例如在安静或嘈杂环境、稳定或动态使用、与噪声控制同时听到环境语音的要求或期望尽可能多的声音抑制之间进行选择等。

在实施例中，所述估计的向内总传递函数H_TI包括时变向内传递函数分量和静态向内传递函数分量，该时变向内传递函数分量包括向内泄漏传递函数H_LI，该静态向内传递函数分量包括所述向内通气传递函数H_VI。

如上所述，包括阻尼通气孔和不可避免的动态声学泄漏两者的耳机设备中的向内总传递函数H_TI至少包括来自阻尼通气孔的优选主要的、基本稳定的和可预测的贡献，以及来自动态声学泄漏的优选次要的、时变的和不稳定的贡献。因此，有利实施例包括至少具有这两个分量的估计的向内总传递函数H_TI。在一些实施例中，分量被单独地测量、估计或建模并由此可在向内总传递函数H_TI中被单独地区分和调整。在其他实施例中，向内总传递函数H_TI以不允许区分这两个分量，然而包括这两个分量(尽管不可分离地)的方式进行测量、估计或建模。

在实施例中，所述信号处理器被布置成优选递归地、循环地或连续地更新所述估计的向内总传递函数H_TI的表示，例如以主动噪声控制采样率或算法迭代率，例如在从每秒800到4000次的范围内，例如从每秒1200次到3000次，诸如每秒2000次。

如本领域技术人员所承认的，表示向内总传递函数H_TI的自适应主动噪声控制滤波器优选地连续更新以跟踪噪声特性或传递函数的平滑以及重大变化。然而，与没有阻尼通气孔的耳机设备相比，在本发明的实施例中，可减小算法步长大小(例如，LMS算法的步长大小)而不提高算法迭代率或以其他方式增加处理要求。

在实施例中，所述信号处理器被布置成以算法步长大小，例如LMS算法步长大小更新所述估计的向内总传递函数H_TI的所述表示。

自适应主动噪声控制滤波器优选如上所述地以由预定的但可配置的步长大小确定的步长进行更新，该步长大小被选择为实现噪声特性和传递函数的准确跟踪和快速跟踪之间的合适折衷，其中尽可能减小可听伪影。然而，与没有阻尼通气孔的耳机设备相比，在本发明的实施例中，可减小算法步长大小(例如，LMS算法的步长大小)而不增加跟踪时间或可听伪影。

在实施例中，所述信号处理器被布置成提供主动闭塞控制信号，并且所述扬声器被布置成在所述耳道中再现所述主动闭塞控制信号。

在实施例中，所述主动闭塞控制信号基于从被布置成主要记录来自所述耳道的声音的麦克风记录的信号，例如被布置成主要记录来自所述耳道的声音的所述噪声麦克风。

本发明的实施例优选被布置成抑制闭塞效应，但可能不会完全消除闭塞效应。因此，本发明的一些实施例被布置成提供主动闭塞控制。这里，麦克风通常可记录来自耳道的声音(例如，闭塞)，并且基于该记录，处理器可生成主动闭塞控制信号，扬声器可在耳道中再现该主动闭塞控制信号以进一步抑制闭塞效应。

用于主动闭塞控制的总体规程类似于用于主动噪声控制的规程，特别是如果噪声麦克风被布置成主要记录来自耳道的声音。在本发明的一些实施例中，主动噪声控制信号也可被解释为主动闭塞控制信号。

在其中噪声麦克风被布置成主要记录来自耳道的声音的实施例中，主动噪声控制通常可以是非因果主动噪声控制。因此，主动闭塞控制通常可以是一种类型的非因果主动噪声控制，并由此需要更大程度的可预测性，因为它依赖于预测未来噪声。由于具有阻尼通气孔的本发明的实施例的特征通常在于比没有阻尼通气孔的设备更好的可预测性，因此总向内传递函数较不易受到动态声学泄漏的影响。因此，本发明的实施例还可提供改进的非因果主动噪声控制，例如改进的主动闭塞控制。

在实施例中，所述共振幅值是所述向内通气传递函数H_VI在从100Hz到2kHz的所述范围内的任何幅值。

本发明的阻尼通气孔优选被布置成在100Hz-2kHz频带中不允许大于参考幅值的高于3dB的幅值，而不管幅值的原点如何。换句话说，在上述频率范围下出现在无阻尼通气孔中的幅值峰值在本发明的范围内，无论它们是直接、间接或不是由共振现象引起的。在优选实施例中，提供了阻尼通气孔，对于该阻尼通气孔，向内通气传递函数H_VI基本上是平坦的，即没有在参考幅值以上的高于3dB的峰值，优选地从20Hz一直到2kHz，但至少从100Hz到2kHz。传递函数的参考幅值通常为0dB。在一些实施例中，抑制元件进一步被布置成提供参考频带的标称衰减，例如在从2dB到10dB的范围内，诸如从2dB到6dB，例如从3dB到4dB。在此类实施例中，阻尼通气孔被布置成在从100Hz到2kHz的频率范围内不允许高于标称衰减的大于3dB的幅值。

在实施例中，所述共振幅值是所述向内通气传递函数H_VI在800Hz下的幅值。

实现共振的阻尼以将共振幅值减小到在800Hz下与在20Hz和100Hz之间的参考幅值相比大不超过3dB的幅值的阻尼通气孔是非常有利的，因为800Hz附近的频率范围在耳机和主动噪声控制应用中特别相关。

在实施例中，所述共振幅值为最大2dB，诸如最大1dB，例如最大0dB，大于所述参考幅值。

在优选实施例中，相对于参考幅值，共振幅值尽可能地朝向0dB减小。在实施例中，阻尼通气孔甚至可能被过阻尼，即进一步抑制峰值，从而低于参考幅值。

在实施例中，所述参考幅值基于所述向内通气传递函数H_VI在从20Hz到100Hz的范围内的平均幅值，诸如从20Hz到60Hz或从60Hz到100Hz。

向内通气传递函数H_VI的频率响应在这些频率范围内通常基本上是平坦的，其中平均幅值通常约为0dB。在一些实施例中，抑制元件进一步被布置成提供参考频带的标称衰减，例如在从2dB到10dB的范围内，诸如从2dB到6dB，例如从3dB到4dB。在此类实施例中，阻尼通气孔被布置成在从100Hz到2kHz的频率范围内不允许高于标称衰减的大于3dB的幅值。

在实施例中，所述抑制元件被布置成在从50Hz到500Hz的频带中，例如在500Hz下提供从2dB到10dB的范围内的标称衰减，诸如从2dB到6dB，例如从3dB到4dB。

标称衰减优选地是宽带衰减，从而将参考幅值降低例如3-4dB。在此种实施例中，阻尼通气孔优选被布置成将声学共振幅值抑制到比标称衰减参考幅值高不超过3dB。例如，在实施例中，阻尼通气孔将所有可听频率标称地衰减约3-4dB，但进一步将本来比参考值高出6dB的共振峰值衰减至少3dB，因此例如在通带中实现在-3dB和-4dB之间的大体平坦的响应，其中共振峰值不超过0dB，并且更优选地衰减到临界抑制状态。

通过本发明的实施例，耳道中的所得声压级(SPL)被优化以提高话音清晰度。当话音以非常低的水平呈现时，其难以理解，因为重要的话音提示是不可听见的，这使得难以区分音素。随着水平提高，话音辨别增加，直到在某个点处辨别开始随着提高的水平而恶化。该现象通常被称为“翻转效应”。在鸡尾酒会场景中，整体环境SPL通常高于翻转点。根据实施例，声学衰减的阻尼通气孔施加标称衰减，由此增加响亮话音或嘈杂环境中的话音的清晰度。

本发明的实施例的有利特征是低音的被动处理，由此低于低通截止频率的频率在声学上被衰减。许多常规噪声抑制算法(包括自适应麦克风方向模式)在SNR方面表现出可观的增益。然而，它们通常不能在实际测试中递送更好的话音辨别分数，因为这些算法容易产生吸引用户注意力的“小故障”或不自然的声音，由此减小对要辨别的话音的关注或甚至掩盖该话音。通过包括本实施例的标称衰减来避免这一点。

本发明的实施例可以是有利的，因为通过应用轻微的一般或标称衰减来促进在嘈杂或以其他方式吵闹的环境中的长时间停留。例如，3dB的一般衰减可将噪声暴露减小50％，或者可替代地允许佩戴者在耳朵经受与没有系统的情况相同的噪声暴露的情况下停留两倍长的时间。

为了进一步增加对暴露于响亮声音的保护，实施例可有利地包括用于限制递送到耳道的峰值SPL的装置。这可在阻尼通气孔中以声学方式完成，例如通过通气孔中的窄狭槽。

在实施例中，在从20Hz到10kHz的范围内，所述向内通气传递函数H_VI的特征在于具有低通特性，其中所述向内通气传递函数H_VI从低通截止频率到10kHz的任何幅值比所述参考幅值低至少3dB。

截止频率通常被定义为幅值在通带的幅值(这里称为参考幅值)下下降低于3dB的频率。设计具有从环境到耳道的低通特性(即向内通气传递函数H_VI)的阻尼通气孔将上述阻尼通气孔的特性的带宽限制为低于截止频率的频率。受限阻尼通气孔带宽的优点例如可以是在高于截止频率的频率处从内部扬声器到外部麦克风的反馈的衰减。为此目的，可有利地选择截止频率作为在允许最主要的噪声(即低音频率)通过通气孔逸出耳道和同时衰减重要话音频率的离开以改进语音清晰度和反馈减小之间的权衡。另一个优点可以是协调主动噪声控制算法带宽与阻尼通气孔的低通特性，因为在优选实施例中，主动噪声控制算法是最有效的或可能仅应用于较低频率(例如，高达1kHz)。

此外，对于具有噪声引起的听力损失的用户，由于开放耳道的共振，这通常在约3kHz最为突出。因此，特别有利的是包括增益减小机构，该机构将传输到耳朵的功率限制在约3kHz。

此外，对于实现如下所述的具有高通特性的电声路径的实施例，阻尼通气孔的低通特性减小高频带的声学掩蔽，由此改进可由电声路径实现的控制程度和可能SNR。在实施例中，所述低通截止频率和所述高通截止频率在所述阻尼通气孔和所述电声路径之间建立交叉频率。

此外，如果电声路径通过任何种类的定向麦克风组件(即，一个或多个定向麦克风、或安装在此类位置处以便有效地用作定向麦克风的麦克风)来实现，则该方向性对于话音清晰度来说是特别重要的。通过实现阻尼通气孔通带的受限带宽(例如，高达800Hz或1kHz)，通过阻尼通气孔接收的全向声音的量减小，由此最小化通过麦克风接收的定向声音的掩蔽。这可能是非常有利的，因为电声路径不能衰减由阻尼通气孔接收的声学全向声音，而是或多或少地完全控制电声路径的增益和滤波器。具体地，方向性对于辅音(即话音频谱的较高端部)的清晰度是重要的，由此高于优选截止频率。

在实施例中，所述低通截止频率在从400Hz到2000Hz的范围内，诸如从500Hz到1600Hz，诸如从600Hz到1200Hz，诸如800Hz。

在实施例中，所述设备进一步包括电声路径，其包括主要记录环境声音的麦克风例如所述噪声麦克风、可变增益和所述扬声器，其中所述电声路径被布置成将所述外部声学环境耦合到所述耳道。

通过从环境到耳道的电声路径，环境声音可被电子地处理(例如，数字地处理)并且在耳道中再现。在实施例中，可变增益是模拟滤波器和具有增益控制器的数字侧链，该增益控制器被实现以控制模拟滤波器。在另一个实施例中，可变增益也是数字的。在不同实施例中，处理可具有带不同优点的各种目的，例如，放大某些频带和衰减其他频带，或者对某些声音特征进行滤波和衰减其他声音特征，例如，用于在耳道中提供集中到某些声音内容(例如，话音)的声音，例如，以改进话音清晰度。此外，根据实施例，电声路径还可应用负增益以提高话音的清晰度。电声路径还可实现峰值限制(例如，机电的)，诸如在扬声器和麦克风中使用具有有限移动的薄膜，从而当检测到响亮声音时和/或通过发射将经由扬声器衰减的声音的相位反转副本来减小电增益。

在实施例中，所述电声路径的特征在于具有高通特性的向内电传递函数H_EI，所述高通特性具有高通截止频率，优选地基于所述低通截止频率，诸如在从400Hz到2000Hz的范围内，诸如从500Hz到1600Hz，诸如从600Hz到1200Hz，诸如800Hz。

优选地，电声路径的高通特性从截止频率到至少5kHz(诸如7kHz)基本上是平坦的。在实施例中，所述低通截止频率和所述高通截止频率在所述阻尼通气孔和所述电声路径之间建立交叉频率。

通过电声路径的传递函数和阻尼通气孔的传递函数的组合，具有两种类型的路径(即声学阻尼通气孔和电声路径)的实施例有利于建立混合传递函数。组合传递函数的有利效果是系统的控制算法可仅集中于控制高于交叉频率的频率。

在实施例中，所述电声路径被布置成针对高于所述高通截止频率的频率施加高通增益，优选地在3kHz下施加从-30dB到20dB的范围内的所述高通增益，在3kHz下施加诸如从-25dB到15dB的范围内的所述高通增益，在3kHz下施加诸如在从-20dB到10dB的范围内的所述高通增益。

在实施例中，用于抑制所述声学共振的所述阻尼通气孔的所述布置通过所述抑制元件来获得。

换句话说，优选地，阻尼通气孔的抑制元件引起声学共振的阻尼减小共振幅值以不超过参考幅值达多于几dB，如上所述。

在实施例中，所述一个或多个通气元件包括所述一个或多个抑制元件中的一个或多个。

在本发明的一些实施例中，一个或多个抑制元件中的任一个可被构建到一个或多个通气元件中。

在实施例中，所述一个或多个抑制元件包括抑制布、抑制网、抑制泡沫和/或抑制狭缝。

抑制元件可具有任何形式或材料，只要它在某种程度上设法对抗声学流。抑制元件的特征可在于声阻抗，其测量抑制元件对声学流施加的对抗。因此，抑制元件及其声阻抗类似于电路中的电阻器和电阻器的电阻。

在实施例中，所述一个或多个抑制元件的特征在于声阻抗，其中所述声阻抗在从20声欧姆到500声欧姆的范围内，诸如从50声欧姆到400声欧姆，例如180声欧姆或200声欧姆。

声欧姆以CGS单位，即1声欧姆＝1dyne·s/cm⁵，其中dyne是CGS单位制中的力的导出单位。

在实施例中，所述入耳式耳机设备是电池供电的，诸如由可再充电电池供电的。

在实施例中，所述入耳式耳机设备被布置成例如通过音频信号接口接收外部音频信号，其中所述扬声器被布置成再现所述外部音频信号。

在许多实施例中，可优选的是允许将外部音频信号提供给入耳式耳机设备，其可由扬声器作为声音发出。外部音频信号可从外部单元提供，诸如音频源，其被布置成输出电音频信号并且具有用于将音频信号递送到入耳式耳机设备的连接装置。连接装置的示例是有线连接(诸如电缆连接)以及无线连接(诸如蓝牙连接，例如蓝牙A2DP或蓝牙aptX，或Wi-Fi连接)。

在一些实施例中，可在由扬声器再现之前处理外部音频信号。

在实施例中，所述入耳式耳机设备被配置为真无线耳机。

由此，入耳式耳机不需要电缆，既不连接到音频源，也不连接一组耳机的两个入耳式耳机。

在实施例中，所述入耳式耳机设备被布置成传输由麦克风记录的信号，例如所述噪声麦克风或所述辅助麦克风。

在本发明的一些实施例中，麦克风记录声音可能是有利的，然后可传输该声音，例如用于电信目的。优选地，该记录可通过麦克风来执行，该麦克风被布置成主要记录来自外部环境的声音。

本发明进一步涉及一种入耳式耳机设备组，其包括：根据上述中的任一项所述的第一入耳式耳机设备和第二入耳式耳机设备；其中所述第一入耳式耳机设备被布置成配合到用户的第一外耳中；并且其中所述第二入耳式耳机设备被布置成配合到所述用户的第二外耳中。

本发明的许多实施例包括一组两个入耳式耳机设备。例如，这些可分别由用户佩戴在左外耳和右外耳中。因此，该组的两个设备的壳体通常可以是镜像的。

这可确保对用户的两只耳朵进行噪声控制。此外，它允许用户以立体声收听期望的音频信号。

在本发明的实施例中，第一入耳式耳机设备和第二入耳式耳机设备可具有不同的处理，例如，设备中的一个可以是主设备，而另一个设备是从设备，其中主设备控制从设备并用作通信集线器。

在本发明的实施例中，两个入耳式耳机设备被配置为直接或间接地(例如，经由公共控制器)彼此通信以便协调设置，或者提供改进的定向声音处理或主动噪声控制。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的各种实施例和优点，在附图中

图1示出了根据本发明的实施例的入耳式耳机设备，

图2示出了根据本发明的示例性向内通气传递函数，

图3a至图3c示出了根据本发明的实施例的具有不同麦克风布局的各种入耳式耳机设备，

图4示出了具有动态声学泄漏的入耳式耳机设备，

图5a至图5h示出了根据本发明的实施例的阻尼通气孔的各种布局，

图6a至图6c示出了根据本发明的一些实施例的使用具有各种声阻抗的抑制元件的效果，

图7a至图7b示出了根据本发明的优选实施例的与动态声学泄漏相关的阻尼通气孔的一个有利效果，

图8a至图8g示出了在与向内噪声相关的动态声学泄漏的影响下的各种模拟入耳式耳机设备，

图9a至图9g示出了在与音频再现相关的动态声学泄漏的影响下的各种模拟入耳式耳机设备，以及

图10a至图10c示出了不同场景中的用户差异的影响。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的入耳式耳机设备101。图1的图示示出了当插入在佩戴设备的用户的耳道110中时的入耳式耳机设备101。入耳式耳机设备101优选地搁置在用户的外耳111中，并且设置有用于在不同用户的耳道110中提供声学密封的柔性耳塞112。

入耳式耳机设备101包括阻尼通气孔105，该阻尼通气孔将耳道110与耳道110外部的外部声学环境109声学耦合。理想地，入耳式耳机设备101具有阻挡用户的耳道110的外部形状，然而在柔性耳塞112和耳道110之间的界面处可能自然出现小泄漏路径(图中未示出)，并且这些泄漏可随着用户四处移动和例如当用户正在说话或咀嚼时动态地改变。

该实施例的阻尼通气孔105包括通气元件106，该通气元件优选地形成为圆形或半圆形导管，尽管其他通气元件设计也是可设想的。阻尼通气孔的目的是促进外部声学环境109和耳道110之间的声学声音的传输，然而以减小的声压级(SPL)。阻尼通气孔105的抑制特性由抑制元件107提供，在该实施例中，该抑制元件是位于阻尼通气孔105的一个端部处的阻尼布。在本发明的另一个实施例中，阻尼通气孔105的抑制特性由阻尼通气孔105的两个端部处的抑制布提供，并且在本发明的又一个实施例中，阻尼通气孔105的抑制特性由通气元件106中的狭缝或开口提供。

入耳式耳机设备101包括噪声麦克风102，该噪声麦克风被布置成主要记录来自外部声学环境109的声学声音并且提供所记录的音频信号RAS。在该实施例的附图中，示出了噪声麦克风102被布置在入耳式耳机设备101的面向外部声学环境的端部处，然而在本发明的其他实施例中，噪声麦克风102可进一步布置在入耳式耳机设备101内并且通过麦克风管道(图中未示出)声学耦合到外部声学环境109。入耳式耳机设备101进一步包括信号处理器103，该信号处理器被配置为接收所记录的音频信号RAS并且基于已接收的所记录的音频信号RAS来提供主动噪声控制信号ANCS。入耳式耳机设备101的扬声器104被布置成在入耳式耳机设备101的用户的耳道110中再现所提供的主动噪声控制信号ANCS。在该实施例的附图中，示出了扬声器104被包含在入耳式耳机设备101内，并且由扬声器发出的声学声音经由扬声器管道108传输到耳道110。然而，在本发明的其他实施例中，可省去扬声器管道108，并且扬声器104可被布置成更靠近入耳式耳机设备101的面向耳道的端部。在本发明的其他实施例中，扬声器管道108和阻尼通气孔105可被形成为组合声学端口的两个声学划分的子部分。

由于根据本发明的入耳式耳机设备101被布置成再现主动噪声控制信号，因此它能够执行称为主动噪声控制或主动噪声消除的方法。来自外部声学环境109的不想要的声音由噪声麦克风102记录，并且基于所记录的音频信号RAS，信号处理器104提供主动噪声控制信号ANCS，其被设计成当由扬声器104再现时通过相消干扰来消除用户的耳道110内的不想要的声音。

图2示出了示例性的向内通气传递函数H_VI。向内通气传递函数H_VI可被理解为从外部环境到耳道的传递函数，而没有来自动态声学泄漏或扬声器的实质性影响。向内通气传递函数的三个表示被示为曲线S1-S3。根据本发明，一个或多个抑制元件被布置成抑制向内通气传递函数H_VI的声学共振。

该图显示了从20Hz到100Hz的参考频率范围403。基于参考频率范围403，可确定参考幅值400，例如作为该范围内的向内通气传递函数H_VI的平均声压级。基于参考幅值400，可确定共振幅值阈值401，例如，参考幅值阈值401可比参考幅值400大3dB。

曲线S1可以是具有无实质性阻尼的通气孔的入耳式耳机设备的向内通气传递函数H_VI。因此，曲线S1具有超过共振幅值阈值401的共振幅值405。根据曲线S1的设备可能不包含本发明的优点并且不由权利要求公开。

曲线S2可以是具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备的向内通气传递函数H_VI。曲线S2具有根据本发明的处于共振幅值阈值401内的共振幅值405。

曲线S3可以是具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备的向内通气传递函数H_VI。曲线S3的共振幅值405近似等于参考幅值400。例如，阻尼通气孔的声学共振可能被近似临界阻尼。因此，曲线S3的共振幅值405处于共振幅值阈值401内。

图3a至图3c示出了根据本发明的实施例的具有不同麦克风布局的各种入耳式耳机设备101。

图3a示出了根据本发明的优选实施例的也在插入到用户的耳道110中时的图1的入耳式耳机设备101。当使用时，入耳式耳机设备101被布置成至少提供主动噪声控制信号ANCS的再现，并且该再现信号(以声学声波的形式)在耳道110中与源自不想要的声源的声音组合，诸如飞机的发动机或火车或公共汽车的隆隆作响的车轮(如果入耳式耳机设备101的用户分别通过飞机、火车或公共汽车来通勤)。由于主动噪声控制信号ANCS被设计成消除(例如，抵消)不想要的声音，因此由用户的鼓膜201拾取的组合声音被有效地感知为声学空信号。

通过噪声麦克风102的该布局，噪声麦克风102主要记录来自用户周围的外部声学环境的声音，该声音间接地表示用户将通过耳机设备感知到的不想要的声音。

图3b示出了本发明的可替代实施例，其中噪声麦克风102以一定方式布置在入耳式耳机设备101中，使得其可记录佩戴入耳式耳机设备的用户的耳道110内的声音。通过噪声麦克风102的该布局，噪声麦克风102主要记录来自用户的耳道内的声音，即，当用户感知到不想要的声音时或多或少地直接测量该不想要的声音。

图3c示出了本发明的又一个可替代实施例，其中噪声麦克风102以与图3b的实施例所示的噪声麦克风102类似的方式进行布置。在本发明的该实施例中，入耳式耳机设备101进一步包括辅助麦克风202，其与图3a所示的实施例的噪声麦克风102类似地定位在入耳式耳机设备101中。

图4示出了与如图3a的实施例所示的入耳式耳机设备101类似的入耳式耳机设备101，其插入佩戴设备的用户的耳道110中。理想地，柔性耳塞112(图中未示出)形成入耳式耳机设备101和用户耳朵之间的完美密封，然而实际上此种完美密封可能无法建立，并且可存在小泄漏。该图示出了在入耳式耳机设备101和用户耳朵之间形成的声学泄漏203。声学泄漏203可采取任何大小和几何形状，这取决于用户耳朵的形状以及入耳式耳机设备101如何插入耳道110中。此外，还可存在额外的泄漏路径(图中未示出)，并且这些泄漏路径也可采取任何大小和几何形状。为了方便起见，入耳式耳机设备101和用户耳朵之间的密封中的(多个)泄漏的任何布置称为泄漏路径203，其因此可以是有效泄漏路径。当用户四处移动时(诸如当用户正在行走或慢跑时)，以及还有当用户运用他/她的下颌时(诸如当用户正在说话时)，声学泄漏203也可动态地(即随着时间的推移)改变。

动态改变的声学泄漏203呈现供来自外部声学环境109的不想要的声音进入用户的耳道110中的入口。如参考可图4理解的，在插入到用户耳朵中时，根据先前示出的实施例中任一个的入耳式耳机设备101还可由于例如入耳式耳机设备101的不适当配合而表现出声学泄漏203。

除了声学泄漏203之外，阻尼通气孔105也呈现供来自外部声学环境109的不想要的声音进入用户的耳道110中的入口。然而，通过声学泄漏203进入的来自外部声学环境109的不想要的声音可通过阻尼通气孔105离开。以此方式，阻尼通气孔用于双重目的，因为声音可从外部声学环境109进入并且到耳道110中，并且穿过声学泄漏203的声音可通过阻尼通气孔105离开并返回到外部声学环境109中。

图5a至图5h示出了根据本发明的实施例的阻尼通气孔105的各种布局。

图5a示出了根据本发明的实施例的阻尼通气孔105的侧视图。阻尼通气孔105包括呈圆柱体形式的通气元件106和呈阻尼布形式的抑制元件107。尽管在该实施例中，通气元件106被示为圆柱形元件，但也可设想其他几何形状。

呈阻尼布形式的抑制元件107被示为位于通气元件106的一个端部处，然而它可定位在通气元件106的任何端部中，并且在本发明的另一个实施例中，阻尼通气孔105包括位于阻尼通气孔105的两个端部中的抑制元件107。本实施例的抑制元件107定位在通气元件106的开口内，然而，在本发明的另一个实施例中，抑制元件107可以一定方式定位成使得其覆盖通气元件106的开口。

图5b示出了根据本发明的实施例的阻尼通气孔105的侧视图。若干通气元件106形成分支阻尼通气孔105，其进一步包括呈阻尼布形式的抑制元件107。本实施例的抑制元件107定位在通气元件106的开口内，然而，在本发明的另一个实施例中，抑制元件107可以一定方式定位成使得其覆盖通气元件106的开口。此外，在本发明的其他实施例中，分支阻尼通气孔可包括任何数量的抑制元件107，诸如覆盖通气元件106的所有开口的抑制元件107。

图5c至图5d示出了根据本发明的实施例的阻尼通气孔105的两个侧视图。图5c示出了与扬声器管道108一起构建的阻尼通气孔105，扬声器103可声学耦合到该扬声器管道。在本发明的该实施例中，扬声器管道108和阻尼通气孔105构成圆柱形声学管，即两者中的每个具有半圆柱形几何形状。在本发明的其他实施例中，扬声器管道108和阻尼通气孔105可构成具有任何几何形状的组合声学管。在图5c中，示出了表示平面c的虚线c-c。在图5d中，示出了从平面c观察的实施例的视图，其示出了组合的扬声器管道108和阻尼通气孔105的纵向几何形状。

图5e示出了本发明的实施例，其中入耳式耳机设备101(图中未示出)包括两个单独的阻尼通气孔105。每个阻尼通气孔105与关于图5a的实施例所示的阻尼通气孔101类似。同样，图5e中的阻尼通气孔105的配置包括通气元件106和抑制元件107。该实施例的抑制元件107是存在于通气元件106的开口中的阻尼布，然而，抑制元件的其他配置也是可设想的。

图5f示出了本发明的实施例，其中阻尼通气孔105的抑制特性由采取狭缝形式的抑制元件107促进。在另一个实施例中，抑制元件107被集成到通气元件106中，例如以干扰空气流或促进空气泄漏。

图5g示出了本发明的实施例，其中麦克风(例如噪声麦克风102)被布置成主要记录来自阻尼通气孔105的声音。因此，麦克风可被认为声学耦合到入耳式耳机设备101内的阻尼通气孔105的通气元件106。在其他实施例中，入耳式耳机设备101包括若干通气元件106，并且麦克风和/或扬声器可耦合到根据本发明的实施例的这些通气元件106中的任一个。在图5g所示的实施例中，阻尼通气孔105在一侧处具有单个抑制元件107。在此类实施例中，麦克风因此可主要记录来自外部环境的声音，或者主要记录来自耳道的声音，这取决于抑制元件107和麦克风的精确定位。

图5h示出了本发明的实施例，其中扬声器管道108和阻尼通气孔通过抑制元件107来部分地耦合。阻尼通气孔还105还进一步包括位于通气元件106的两个端部处的抑制元件107。扬声器管道108和阻尼通气孔105可以根据本发明的实施例的任何类型的分隔为特征。扬声器103可例如声学耦合到入耳式耳机设备101内的阻尼通气孔105，与入耳式耳机设备101内的阻尼通气孔105声学地去耦(例如，参见图5c)，或者与入耳式耳机设备101内的阻尼通气孔105部分地耦合，如图5h所示。

在本发明的上述实施例中，展示了阻尼通气孔105的各种配置。然而，本发明不限于任何特定的配置并因此本领域技术人员可获得各种其他实施例。阻尼通气孔配置可通过上述实施例的任何组合来实现；因此阻尼通气孔配置可包括一个或多个阻尼通气孔105，单独的阻尼通气孔可包括任何数量的通气元件106和抑制元件107，麦克风和/或扬声器可声学耦合到通气元件或者可具有单独的管道，并且通气孔和管道可具有任何几何形状。

图6a至图6c示出了与开放耳朵相比的根据本发明的一些实施例的使用具有各种声阻抗的抑制元件的效果。所呈现的数据是通过使用如图6a所示的等效电子器件图执行对系统的模拟而获得的，该等效电子器件图可由本领域技术人员复制。

图6a所示的模拟对应于本发明的典型实施例。60dB信号模拟源300对应于来自外部环境的噪声，并且顶部耳朵模拟麦克风301对应于在耳朵中听到的声音。在该模拟中，声音可经由两个不同路径进入耳道：通气图路径302和泄漏图路径304。通气图路径302被分割成使得通气图路径的第一部分由两个通气元件组成，这两个通气元件合并为单个通气元件。泄漏图路径304在该特定模拟中具有大声阻抗，其对应于没有实质性动态声学泄漏。

通气图路径302包括阻抗Rv，其对应于根据本发明的抑制元件。对于图6b至图6c，该阻抗的值是变化的，以模拟使用具有不同声阻抗的抑制元件的效果。

在图6b中，模拟曲线S4示出了对应于开放耳朵的信号。曲线在约3kHz下具有特征共振。

模拟曲线S5-S9分别对应于0声欧姆、45声欧姆、90声欧姆、180声欧姆和360声欧姆的声阻抗Rv，其中所有提供的值都是以CGS为单位的声欧姆。从模拟中明显看出，当声阻抗低时，共振明显地出现在约900Hz下。然而，随着声阻抗增加，共振被阻尼，并且对于足够大的声阻抗，看不到共振峰值特征。如果选择非常大的声阻抗，则宽范围的频率被阻尼，并且不仅是共振。因此，对于该模拟实施例，由于已移除共振特征，因此优选的声阻抗为约180声欧姆，但除此之外，低于期望截止频率的声音基本上没有被阻尼。

对于本发明的不同实施例，抑制元件的优选声阻抗可变化。例如，声阻抗可取决于通气元件的组成、通气元件的横截面积、通气元件的长度和耳道的剩余体积(当插入设备时)。抑制元件的主要目的通常是移除亥姆霍兹共振特征，而不用不必要地对额外声音进行阻尼，并因此应相应地选择声阻抗。

本发明的一些实施例还可包括若干抑制元件，并且优选地，其组合效果应当是抑制亥姆霍兹共振，当插入设备时，该亥姆霍兹共振将在没有抑制元件的情况下发生。

图6b另外示出了阻尼通气孔如何可在高于期望截止的频率下减少耳朵中的声压。与开放耳朵相比，衰减可能在开放耳道共振区域中达到20dB或更多。在较高频率共振下——其可能在耳朵之间显著变化——也可通过阻尼通气孔与其他声学元件(诸如通向腔诸如扬声器前体积的阻尼入口)的组合来衰减。在该图的示例性图示中，分别在约8kHz和约9kHz的曲线S5-S9和曲线S4的两个共振特征的峰值之间的声压级的幅值的差为9dB。在本发明的一些实施例中，在相对高的频率下的该抑制效果可能是优选的。

图6c示出了与图6b中相同的曲线，但现在相对于与开放耳朵S4相关的模拟曲线示出。因此，图6c所示的曲线可被解释为被动插入增益，即用户在佩戴不活动设备时经历的增益的改变。应当注意，为了简单起见，模拟数据已在约6.5kHz下截断。该频率区域中的插入增益数据在视觉上受到图6b所示的在8kHz-9kHz下的共振特征的影响，但这些特征的详细变化不会显著地影响通过公共信号的在正常条件下的声音的整体感知。

图7a至图7b示出了根据本发明的优选实施例的阻尼通气孔105的一个有利效果。所呈现的数据是通过使用如图7a所示的等效电子器件图执行对系统的模拟而获得的，该等效电子器件图可由本领域技术人员复制。

图7a的顶部中示出的模拟对应于具有阻尼通气孔的本发明的典型实施例，然而底部对应于没有阻尼通气孔的入耳式耳机设备。60dB SPL信号模拟源300对应于来自外部环境的通向外耳的入口处的噪声，并且耳朵模拟麦克风301对应于针对两个模拟设备的在耳中听到的声音。在本发明的典型实施例的模拟中，信号可经由三个不同路径进入耳道：通气图路径302、电声图路径303和泄漏图路径304。然而，在图7a至图7b所示的模拟中，信号模拟源300仅经由泄漏图路径304连接到耳朵模拟麦克风301。因此，该模拟涉及通过动态声学泄漏进入耳朵的声音。已通过泄漏图路径304进入的信号可通过通气图路径302离开，并且由耳朵模拟麦克风301记录的信号因此减小。

图7a的两个模拟设备的泄漏图路径304都包括图元件，该图元件具有对应于动态声学泄漏的直径的泄漏直径Dlk/DLK。在每个附图中，改变该泄漏直径以显示动态声学泄漏可能对到达耳朵模拟麦克风301的信号施加的影响。

图7b示出了到达耳朵模拟麦克风的信号，其中曲线S16-S20对应于具有阻尼通气孔的模拟入耳式耳机设备，并且曲线S21-S25对应于没有阻尼通气孔的模拟设备。曲线S16-S20和S21-S25对应于具有分别相当于直径为0.035cm、0.05cm、0.07cm、0.08cm和0.1cm的圆形横截面的组合横截面积的泄漏。

对于模拟曲线S21-S25，已进入耳朵模拟麦克风301的区域的任何信号将倾向于停留在耳朵模拟麦克风301处，并因此将记录大信号。相比之下，对于模拟曲线S16-S25，由耳朵模拟麦克风301记录的声压级显著地较低，因为耳朵模拟麦克风301的区域中的信号可通过通气图路径302离开该区域。例如，对于0.05cm的泄漏直径，如曲线S17和S22所显示，在模拟设备之间，在200Hz下的泄漏贡献的声压级的差异为约12dB。

因此，如图7a至图7b所示的模拟及其结果用作以下的证明：本发明的实施例可通过允许声音通过阻尼通气孔离开来减小耳道中的动态声学泄漏的影响。

图8a至图8g示出了在动态声学泄漏的影响下的各种模拟入耳式耳机设备，该设备不具有通气孔、具有开放无阻尼通气孔、或具有阻尼通气孔。

所呈现的数据是通过使用如图8a所示的等效电子器件图执行对系统的模拟而获得的，该等效电子器件图可由本领域技术人员复制。

图8a所示的模拟图对应于入耳式耳机设备。60dB SPL恒压信号模拟源300对应于来自外部环境的通向外耳的入口处的噪声，并且耳朵模拟麦克风301对应于在耳中听到的声音。信号可经由三个不同路径到达耳朵模拟麦克风301：通气图路径302、电声图路径303和泄漏图路径304。然而，在与图8a至图8g相关的模拟中，电声图路径303不承载信号。

通气图路径302被分割成使得通气图路径的第一部分由两个通气元件组成，这两个通气元件合并为单个通气元件，其中定位有阻抗Rv。对于图8b至图8c、图8d至图8e和图8f至图8g的各种附图，改变阻抗的值以分别模拟没有通气孔的设备(大阻抗)、具有开放无阻尼通气孔的设备(小阻抗)和具有阻尼通气孔的设备(中阻抗)。

泄漏图路径304具有对应于动态声学泄漏的等效直径的泄漏直径Dlk/DLK。在每个图中，改变该泄漏直径以显示动态声学泄漏可能对到达耳朵模拟麦克风301的信号施加的影响。

图8b至图8c示出了针对没有通气孔的设备的到达耳朵模拟麦克风301的信号，即以CGS为单位计，Rv＝1兆欧姆(声学)，其中图8b示出了传递信号的声压级幅值，并且图8c示出了传递信号的相位。这两个实体都与主动噪声控制相关。曲线S26-S28和S29-S31分别对应于0.05cm、0.07cm和0.1cm的泄漏直径。

图8b清楚地示出了动态泄漏如何可影响信号幅值，例如影响向内总传递函数H_TI的幅值。特别是在400Hz及以上的范围内，声压级的差异为10dB到15dB。

此外，图8c示出了动态泄漏如何另外影响信号相位，特别是在从100Hz到700Hz的范围内。

因此，这些模拟示出了动态声学泄漏可能对于没有通气孔的入耳式耳机设备产生的巨大效果。

图8d至图8e示出了针对具有开放无阻尼通气孔的设备的到达耳朵模拟麦克风301的信号，即Rv＝0，其中图8d示出了传递信号的声压级幅值，并且图8e示出了传递信号的相位。这两个实体都与主动噪声控制相关。曲线S32-S35和S36-S39分别对应于0cm、0.05cm、0.07cm和0.1cm的泄漏直径。

图8d示出了具有开放通气孔的入耳式耳机设备如何可承受亥姆霍兹共振的存在。动态声学泄漏的添加可能会将该共振的位置移位到不同频率，对于被布置成提供主动噪声控制的设备，其可能难以连续处理。

图8e示出了具有无阻尼通气孔的设备中的信号相位，以及动态声学泄漏如何影响信号相位。低于500Hz，相位表现相对良好，而不管任何动态声学泄漏如何。然而，从下方接近1kHz时，相位具有急剧向下趋势。通常，该急剧转变对于主动噪声控制目的是不利的。动态声学泄漏可使该急剧转变到处移位，这进一步使该相位行为产生问题。

因此，这些模拟示出了具有无阻尼通气孔的设备如何在提供最佳主动噪声控制方面可能存在严重问题。

图8f至图8g示出了针对具有阻尼通气孔的设备的到达耳朵模拟麦克风301的信号，即以CGS为单位计，Rv＝180声欧姆，其中图8f示出了传递信号的声压级幅值，并且图8g示出了传递信号的相位。这两个实体都与主动噪声控制相关。曲线S40-S43和S44-S47分别对应于0cm、0.05cm、0.07cm和0.1cm的泄漏直径。

图8f示出了动态泄漏如何可影响信号幅值。与针对没有通气孔的设备的模拟(图8b至图8c)相比，泄漏的影响明显更小。例如，在1kHz下，0.05cm和0.1cm的泄漏直径之间的声压级的差在具有阻尼通气孔的情况下为约3dB，而该差在没有通气孔的情况下为约15dB。与具有无阻尼通气孔的模拟(图8d至图8e)相比，具有阻尼通气孔的模拟显示出没有亥姆霍兹共振。对于较大泄漏，确实会出现类似共振的特征，但该特征比图8d所示的亥姆霍兹共振表现得更好，后者会随着泄漏大小的变化而使频率移位。

图8g示出了具有阻尼通气孔的设备中的信号相位，以及动态声学泄漏如何影响该信号相位。在与主动噪声控制相关的整个范围内，即高达约1kHz的频率，对于模拟动态声学泄漏中的任一个，相位都表现良好。

因此，图8a至图8g的模拟是以下的证明：在动态声学泄漏的背景下，与没有通气孔以及具有无阻尼通气孔的设备相比，具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备对于主动噪声控制目的是优越的。具体地，已示出，由于动态声学泄漏影响向内总传递函数H_TI的幅值而引起的变化可减小，并且由于动态声学泄漏影响向内总传递函数H_TI的相位而引起的失真可减小。可通过控制和抑制由耳道和通向环境的声学路径建立的亥姆霍兹共振来获得这些改进。

图9a至图9g示出了在动态声学泄漏的影响下的各种模拟入耳式耳机设备，该设备不具有通气孔、具有开放无阻尼通气孔、或具有阻尼通气孔。具体地，电声图路径包括生成信号的模拟扬声器，该信号被传输到耳朵模拟麦克风301。

所呈现的数据是通过使用如图9a所示的等效电子器件图执行对系统的模拟而获得的，该等效电子器件图可由本领域技术人员复制。

图9a所示的模拟图对应于入耳式耳机设备。出于说明的目的，建立了由恒定体积速度源和前体积组成的简单扬声器模型。模拟扬声器通过图路径303将信号递送到耳道。调整恒定体积速度源的振幅以在耳朵模拟麦克风中以低频产生约60dB SPL的信号。该信号在耳朵模拟麦克风301处的行为与主动噪声控制和期望音频信号的再现相关。信号通常可部分地到达耳朵模拟麦克风301，并且通过通气图路径302和泄漏图路径304部分地离开模拟耳道区域。

通气图路径302被分割成使得通气图路径的第一部分由两个通气元件组成，这两个通气元件合并为单个通气元件，其中定位有阻抗Rv。对于图9b至图9c、图9d至图9e和图9f至图9g的各种附图，改变阻抗的值以分别模拟没有通气孔的设备(大阻抗)、具有开放无阻尼通气孔的设备(小阻抗)和具有阻尼通气孔的设备(中阻抗)。

泄漏图路径304具有对应于动态声学泄漏的横截面的泄漏直径Dlk/DLK。在每个图中，改变该泄漏直径以显示动态声学泄漏可能对到达耳朵模拟麦克风301的信号施加的影响。

图9b至图9c示出了针对没有通气孔的设备的到达耳朵模拟麦克风301的信号，即以CGS为单位计，Rv＝1兆欧姆(声学)，其中图9b示出了信号的声压级幅值，并且图9c示出了信号相对于没有动态声学泄漏的参考信号的声压级幅值。曲线S48-S53和S54-S59分别对应于0cm、0.03cm、0.05cm、0.07cm、0.08cm和0.1cm的泄漏直径。

图9b至图9c清楚地示出了动态泄漏如何可影响在没有通气孔的入耳式设备中到达耳朵的来自扬声器的信号的幅值，其与从扬声器到耳鼓的传递函数相关，还与向外总传递函数H_TO相关。特别是在低频下，泄漏的影响是巨大的，例如在150Hz下，所示曲线之间的声压级的差大于25dB。此外，在高达超过1kHz的情况下，该声压级的差是明显的。

因此，这些模拟示出了动态声学泄漏可能对于没有通气孔的入耳式耳机设备产生的巨大影响。

图9d至图9e示出了针对具有开放无阻尼通气孔的设备的到达耳朵模拟麦克风301的信号，即Rv＝0，其中图9b示出了信号的声压级幅值，并且图9c示出了信号相对于没有动态声学泄漏的参考信号的声压级幅值。曲线S60-S64和S65-S69分别对应于0cm、0.03cm、0.05cm、0.07cm和0.1cm的泄漏直径。

图9d清楚地示出了具有开放无阻尼通气孔的入耳式耳机设备如何可承受大量声音损失，其与向外声音路径的阻抗相关。特别是在低音频率范围内，由耳朵模拟麦克风301记录的信号比从模拟扬声器发出的60dB的信号低20dB-30dB。

因此，这些模拟示出具有无阻尼通气孔的设备不适合于音频再现。

图9f至图9g示出了针对具有阻尼通气孔的设备的到达耳朵模拟麦克风301的信号，即以CGS为单位计，Rv＝180声欧姆，其中图9f示出了信号的声压级幅值，并且图9g示出了信号相对于没有动态声学泄漏的参考信号的声压级幅值。曲线S70-S75和S76-S80分别对应于0cm、0.03cm、0.05cm、0.07cm、0.08cm和0.1cm的泄漏直径。

与图9b至图9c相比，图9f至图9g的模拟曲线示出不同模拟泄漏直径的曲线之间的幅值差的大大减小。此外，图9d和图9f之间的比较示出，具有阻尼通气孔的设备在低音频率范围内不承受大量声音损失。

因此，图9a至图9g的模拟是以下的证明：在动态声学泄漏的背景下，与没有通气孔以及具有无阻尼通气孔的设备相比，具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备对于主动噪声控制目的和声音再现是优越的。具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备可提供向外总传递函数H_TO的低幅值与由于动态声学泄漏(特别是在低频)而引起的向外总传递函数H_TO的变化之间的有利平衡。因此，已示出，可减小影响扬声器反馈和主动噪声控制的由于动态声学泄漏对向外总传递函数H_TO的影响而引起的失真，并且同时限制由于声音经由通气孔离开而引起的耳鼓处的来自扬声器的声压的减小。

图10a至图10c示出了在不同场景(开放耳朵、具有开放通气孔的耳道内设备和具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备)中的用户差异(例如，用户之间的不同耳道大小和不同插入位置)的影响。

图10a所示的模拟图对应于(从上到下)具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备、耳道内设备、开放耳朵和参考开放耳朵。60dB信号模拟源300对应于来自外部环境的噪声，并且各种耳朵模拟麦克风301对应于不同场景中的在耳中听到的声音。

在耳朵模拟麦克风301之前定位模拟耳道的图元件。在模拟中，模拟耳道取决于参数vLcnl/CLCNL，其对应于耳道的一部分的大小，并且改变该参数以研究用户差异的影响。模拟耳道的参考开放耳朵图路径307之后的图元件不改变，并且使用由对应耳朵模拟麦克风记录的模拟信号以进行参考。

图10b示出了到达各种耳朵模拟麦克风的信号，其中曲线S81-S83对应于具有阻尼通气孔的模拟入耳式耳机设备，曲线S84-S86对应于模拟耳道内设备，并且曲线S87-S89对应于开放耳朵。在每个场景内，耳道的部分的模拟大小是-0.2cm、0cm和0.2cm。

通常，在6kHz-7kHz以上，所有曲线均以锐共振特征为主导。在这些频率下，这些特征对于耳朵而言是典型的。插入入耳式耳机设备可改变这些特征，但共振行为通常将以某种形式持续。

另外，开放耳朵曲线S87-S89都在约3kHz下显示耳朵的众所周知的自然共振，并且耳道内曲线S84-S86在约1kHz下显示亥姆霍兹共振。相比之下，阻尼通气孔曲线S81-S83没有示出低于6kHz-7kHz的共振特征。

主动噪声控制通常在高达1kHz的频率处实现。在该范围内，主要是由用户差异影响的耳道内曲线S84-S86。相比之下，阻尼通气孔曲线S81-S83被最小地影响。

图10c示出了与图10b中相同的曲线，但现在相对于由参考开放耳朵图路径307获得的曲线示出。因此，图10c所示的曲线可被解释为被动插入增益，即用户在佩戴不活动设备时经历的增益的改变。

图10a至图10c的模拟是以下的证明：在用户差异的背景下，具有阻尼通气孔的入耳式耳机设备是与具有开放通气孔的耳道内设备相比的改进。具体地，根据本发明的实施例，模拟示出了由于影响向内总传递函数H_TI的幅值的用户差异而引起的失真可减小。

参考标记列表：

101 入耳式耳机设备

102 噪声麦克风

103 信号处理器

104 扬声器

105 阻尼通气孔

106 通气元件

107 抑制元件

108 扬声器管道

109 外部声学环境

110 耳道

111 耳廓(外耳)

112 柔性耳塞

201 鼓膜(耳鼓)

202 辅助麦克风

203 声学泄漏

300 信号模拟源

301 耳朵模拟麦克风

302 通气图路径

303 电声图路径

304 泄漏图路径

305 开放耳朵图路径

306 耳道内图路径

307 参考开放耳朵图路径

400 参考幅值

401 共振幅值阈值

402 幅值阈值距离

403 参考频率范围

404 共振频率范围

405 共振幅值

S1-S97 模拟信号曲线

RAS 所记录的音频信号

ANCS 主动噪声控制信号

H_VI，H_VO 向内通气传递函数，向外通气传递函数

H_LI，H_LO 向内泄漏传递函数，向外泄漏传递函数

H_TI，H_TO 向内总传递函数，向外总传递函数

H_EI 向内电声传递函数。

Claims (45)

1.一种用于插入人的耳道中的入耳式耳机设备，所述入耳式耳机设备包括：

噪声麦克风、扬声器和信号处理器，所述信号处理器被布置成基于来自所述噪声麦克风的所记录的音频信号提供主动噪声控制信号，其中所述扬声器被布置成在所述耳道中再现所述主动噪声控制信号；以及

阻尼通气孔，其包括一个或多个通气元件和一个或多个抑制元件，所述阻尼通气孔被布置成将所述耳道耦合到外部声学环境；

其中所述阻尼通气孔的特征在于从所述外部声学环境到所述耳道的向内通气传递函数H_VI；以及

其中所述阻尼通气孔被布置成抑制所述一个或多个通气元件的声学共振，使得所述阻尼通气孔的所述向内通气传递函数H_VI在从100Hz到2kHz的共振频率范围内的共振幅值比所述向内通气传递函数H_VI在从20Hz到100Hz的参考频率范围内的参考幅值大最多3dB。

2.根据权利要求1所述的入耳式耳机设备，其中当所述入耳式耳机设备插入所述人的耳道中时，所述向内通气传递函数H_VI和所述声学共振是所述阻尼通气孔的性质。

3.根据权利要求1或2所述的入耳式耳机设备，其中所述扬声器和所述阻尼通气孔在所述入耳式耳机设备内声学分离。

4.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述扬声器和所述阻尼通气孔在所述入耳式耳机设备内通过抑制元件声学分离。

5.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述扬声器和所述阻尼通气孔通过单独管道耦合到所述耳道。

6.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述阻尼通气孔被布置有一定横截面积，相当于直径在从1.5mm到3.5mm的范围内的圆柱体，诸如从2.0mm到3.0mm，例如2.3mm或2.5mm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述阻尼通气孔被布置有一定长度，相当于长度在从2.5mm到10mm的范围内的圆柱体，诸如从3.5mm到9mm，诸如从4.5mm到8mm，例如5mm或7mm。

8.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述通气孔的特征能够在于基于所述阻尼通气孔的所述横截面积和所述长度的声学质量，其中所述声学质量和所述耳道的典型有效体积的组合的特征能够在于选自从500Hz到2000Hz的所述范围的通气截止频率，诸如从650Hz到1600Hz，诸如从700Hz到1200Hz，例如800Hz、900Hz、或1000Hz。

9.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述噪声麦克风被布置成主要记录来自所述外部声学环境的声音。

10.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述噪声麦克风被布置成主要记录来自所述耳道的声音。

11.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述入耳式耳机设备包括辅助麦克风。

12.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中被布置成主要记录来自所述耳道的声音的麦克风经由单独麦克风管道耦合到所述耳道。

13.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中麦克风经由所述阻尼通气孔声学耦合到所述耳道。

14.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述信号处理器基于估计的向内总传递函数H_TI提供所述主动噪声控制信号。

15.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述估计的向内总传递函数H_TI基于所述向内通气传递函数H_VI的估计。

16.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述估计的向内总传递函数H_TI分别基于所述外部声学环境和所述耳道的声音记录的差异。

17.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述估计的向内总传递函数H_TI基于估计的向外总传递函数H_TO。

18.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述估计的向外总传递函数H_TO基于由所述扬声器再现的声音与由所述噪声麦克风记录的声音的差异。

19.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述信号处理器被布置有主动噪声控制算法以提供所述主动噪声控制信号，所述主动噪声控制算法例如具有LMS算法类型，诸如滤波-x LMS或方向搜索LMS，并且其特征在于步长大小。

20.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述入耳式耳机设备被布置有交叉频率、语音提取功能、或期望经历主动噪声控制的所述声音与期望被不受影响地听到或甚至增强地听到的所述声音之间的其他分离装置。

21.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述入耳式耳机设备被布置有用于切换所述主动噪声控制信号的接通或关断、调整其频率范围或被控制的噪声模式的选项。

22.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述估计的向内总传递函数H_TI包括时变向内传递函数分量和静态向内传递函数分量，所述时变向内传递函数分量包括向内泄漏传递函数H_LI，所述静态向内传递函数分量包括所述向内通气传递函数H_VI。

23.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述信号处理器被布置成优选递归地、循环地或连续地更新所述估计的向内总传递函数H_TI的表示，例如以主动噪声控制采样率或算法迭代率，例如在从每秒800到4000次的范围内，例如从每秒1200次到3000次，诸如每秒2000次。

24.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述信号处理器被布置成以算法步长大小，例如LMS算法步长大小更新所述估计的向内总传递函数H_TI的所述表示。

25.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述信号处理器被布置成提供主动闭塞控制信号，并且所述扬声器被布置成在所述耳道中再现所述主动闭塞控制信号。

26.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述主动闭塞控制信号基于从被布置成主要记录来自所述耳道的声音的麦克风记录的信号，例如被布置成主要记录来自所述耳道的声音的所述噪声麦克风。

27.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述共振幅值是所述向内通气传递函数H_VI在从100Hz到2kHz的所述范围内的任何幅值。

28.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述共振幅值是所述向内通气传递函数H_VI在800Hz下的幅值。

29.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述共振幅值为最大2dB，诸如最大1dB，例如最大0dB，大于所述参考幅值。

30.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述参考幅值基于所述向内通气传递函数H_VI在从20Hz到100Hz的范围内的平均幅值，诸如从20Hz到60Hz或从60Hz到100Hz。

31.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述抑制元件被布置成在从50Hz到500Hz的频带中，例如在500Hz下提供从2dB到10dB的所述范围内的标称衰减，诸如从2dB到6dB，例如从3dB到4dB。

32.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中在从20Hz到10kHz的所述范围内，所述向内通气传递函数H_VI的特征在于具有低通特性，其中所述向内通气传递函数HVI从低通截止频率到10kHz的任何幅值比所述参考幅值低至少3dB。

33.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述低通截止频率在从400Hz到2000Hz的所述范围内，诸如从500Hz到1600Hz，诸如从600Hz到1200Hz，诸如800Hz。

34.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述设备进一步包括电声路径，其包括主要记录环境声音的麦克风例如所述噪声麦克风、可变增益和所述扬声器，其中所述电声路径被布置成将所述外部声学环境耦合到所述耳道。

35.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述电声路径的特征在于具有高通特性的向内电传递函数H_EI，所述高通特性具有高通截止频率，优选地基于所述低通截止频率，诸如在从400Hz到2000Hz的所述范围内，诸如从500Hz到1600Hz，诸如从600Hz到1200Hz，诸如800Hz。

36.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述电声路径被布置成针对高于所述高通截止频率的频率施加高通增益，优选地在3kHz下施加从-30dB到20dB的所述范围内的所述高通增益，在3kHz下施加诸如从-25dB到15dB的所述范围内的所述高通增益，在3kHz下施加诸如在从-20dB到10dB的所述范围内的所述高通增益。

37.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中用于抑制所述声学共振的所述阻尼通气孔的所述布置通过所述抑制元件来获得。

38.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述一个或多个通气元件包括所述一个或多个抑制元件中的一个或多个。

39.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述一个或多个抑制元件包括从抑制布、抑制网、抑制泡沫和抑制狭缝的所述列表中选择的一个或多个。

40.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述一个或多个抑制元件的特征在于声阻抗，其中所述声阻抗在从20声欧姆到500声欧姆的所述范围内，诸如从50声欧姆到400声欧姆，例如180声欧姆或200声欧姆。

41.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述入耳式耳机设备是电池供电的，诸如由可再充电电池供电的。

42.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述入耳式耳机设备被布置成例如通过音频信号接口接收外部音频信号，其中所述扬声器被布置成再现所述外部音频信号。

43.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述入耳式耳机设备被配置为真无线耳机。

44.根据前述权利要求中任一项所述的入耳式耳机设备，其中所述入耳式耳机设备被布置成传输由麦克风记录的信号，例如所述噪声麦克风或所述辅助麦克风。

45.一种入耳式耳机设备组，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的第一入耳式耳机设备；

根据前述权利要求中任一项所述的第二入耳式耳机设备；

其中所述第一入耳式耳机设备被布置成配合到用户的第一外耳中；以及

其中所述第二入耳式耳机设备被布置成配合到所述用户的第二外耳中。

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