CN1572124A - 用于蜂窝电话或mp3播放机的模块耳机 - Google Patents

Abstract

一种模块耳机，包括具有第一和第二工作模式的第一单元。在第一工作模式中，该单元具有独立功能起移动电话无线耳承的作用。为此目的，该第一单元具有板载的蓝牙处理装置。在第二模式中，该第一单元与第二单元连接，而第二单元为另一耳朵的耳承。第二单元具有板载的处理能力，当与MP3播放机连接时产生立体声音频信号。在第二工作模式中，第二单元的资源供第一单元共用。

Description

用于蜂窝电话或MP3播放机的模块耳机

本发明涉及具有耳机单元的音频装置，以及一种耳机单元。

耳机也称作″头戴式耳机″，用于收听由各种电子音频装置产生的音频信号。使用耳机的这类装置的例子有广播收音机、CD播放机、MP3播放机、两声道收音机、移动电话和电视接收机。

耳机能够通过有线或无线方式连接到音频装置上。无线连接可免使用户直接束缚于音频装置的电缆。在无线连接的情况下，音频信号被编码或直接调制到射频载波信号上。合适的无线技术可以包括射频(RF)连接方式，例如蓝牙、DECT或802.11b，或是例如经由红外(IR)的其它通信技术。

耳机中包括有紧贴耳朵的电声换能器。在耳机提供双耳音频信号的情况下，耳机有一对换能器，每一换能器用于一个耳朵。耳机上还包括使耳机连接到用户希望听音的音频装置上的任何所需附加电子装置，以及可选用的附加用户接口(UI)特性，例如音量控制。在无线耳机的情况下，需要有原电池、太阳能电池或其它电源对耳机供电。

需要的耳机类型通常取决于应用场合。频率重现范围有限的单声道耳机例如最适合于接听移动电话。另一方面，当倾听高质量音频信源时，例如倾听CD播放机、MP3播放机或无线电广播时，更适合的耳机是具有宽频率范围的立体声耳机。

有各种设计可应用于耳机和头戴式耳机，包括设计用于移动电话无绳连接的无线蓝牙耳机。这种无绳设计可做到专用、免提操作，并且很适合于在噪声的环境中使用。包括无线设计在内有许多类型的耳机可供其它高质量(立体声音频)场合应用。

已知的耳机设计以及能力是按应用分类的。例如，移动电话可使用单声道耳机或头戴式耳机。另一方面，MP3播放机或CD播放机最好使用具有高质量、高带宽连接的立体声头戴式耳机。

两种应用都适合于无线耳机，例如使用蓝牙无线连接到移动电话、MP3播放机或其它音频装置的蓝牙耳机。

在移动电话耳机(电信耳机)的情况下，耳机可以是比较简单的部件。如果使用蓝牙，则耳机能够在耳机层面上运行，使得有限带宽的单声道双通路音频可连接到移动电话上，它支持对应的音频入口层面。对这种应用的处理需求精确地加以限定，以使电子方面的设计适合于该应用场合，例如包括使用简单的连续可变斜率增量调制(CVSD)的音频编解码器。

在MP3播放机的情况下，蓝牙能应用于这种连接，但是该音频系统作为一个整体将有更复杂的需求。无线链接要求以较高的质量和带宽传送立体声音频。上述的耳机层面是不能提供所需的连接的。有几种方法可用于传输较高质量的音频信号。例如使用一种文件传输方法能够传送MP3编码信号。需要耳机可以解码MP3信息内容，在RAM中缓存接收的数据。另外，可以应用蓝牙音视频层面和相关的编解码器使音频流式化。与运行于移动电话的耳机设计相比较，这里需要有附加的处理、存储器和音频输出电路。

目前，用户必须针对这两种应用运行两种完整的头戴式耳机系统。当一个系统可行地能够既应用于单声道电信耳机又应用于高质量立体声耳机时，例如内置MP3播放机的移动电话，这方面尤其不方便。

由于这两种应用中需要的结构类似，所以当一个单元连接到第二个类似或相同的单元并结合使用时，本发明中的电信耳机将既可独立运行又能够作为半个立体声耳机使用。

两个耳机单元之每一个都设计为其一个耳机装置可贴住一个耳朵，或是通过某种耳夹实现挂贴，或是连接到一个头箍带上，由电缆或其它适当的实体连接将两个单元互连。

当单独使用时，第一单元提供单声道电信耳机的功能，最好是无线连接到音频装置例如移动电话上。当该单元可取地通过电缆连接到第二耳机单元时，这两个单元现在能以不同模式一起工作，可由适当的音频装置提供出高质量立体声音频信号。最好由集成在头箍带内的电缆实现第一和第二单元之间的连接，当两个单元在工作中贴住耳朵时，可给出良好的稳定性。

这两个单元在设计上共用处理过程、存储器、用户接口、电源管理和整个音频系统的其它工作要求。

在第一实施例中，两个单元设计上具有不同的能力，使得第一电信耳机既能单独使用、又能与不能单独使用的第二单元结合使用，该第二单元对第一耳机单元添加功能。

在第二实施例中，两个单元在设计上可以相同，并且可单独或共同工作。在此情况下，两个电信耳机可以分别作为电信耳机使用，或是连接起来共同工作以提供一个立体声耳机。

总之，本发明涉及一种包括第一单元耳机的电子装置，最好与一个耳承集成一体。第一单元具有用于接收第一输入信号的第一接口，以及处理该第一输入信号的处理器，以便在第一单元的第一工作模式中产生第一音频信号。该第一单元具有第二接口，以便在不同于第一工作模式的该耳机的第二工作模式中接收第二输入信号，产生第二音频信号。例如，在第一工作模式中第一单元具有一个独立的功能。第一单元的第一接口随之可从移动电话上接收蓝牙信号作为第一输入信号，并且由处理器产生低带宽音频作为第一音频信号。在第二工作模式中，由第二接口接收高带宽信号提供给第一单元的换能器，以给出高质量的音频信号，例如立体声两个声道之一的音频信号。

该耳机最好具有一个第二单元用于与第一单元的第二接口相连接。该第二单元具有用于产生第二输入信号的第二处理器，第一单元在第二工作模式中涉及与第二单元相合作。例如，第二单元内包括一个处理器，用于从MP3播放机提供的数据中产生立体声音频信号，将数据或立体声的一个声道信号提供给第一单元。

在两个单元之间对两种工作模式分配功能的优点如下所述。第一单元或第二单元至少一个具有电源，在第二工作模式中第一和第二单元能够共用该电源。第一单元或第二单元至少一个具有存储器，第二工作模式中第一和第二单元在功能上共用该存储器。第一单元或第二单元至少一个具有处理器，第二工作模式中第一和第二单元在功能上共用该处理器的处理能力。第一或第二单元至少一个具有用户接口，用于使用户能至少控制第一或第二音频信号，并且在第二工作模式中第一和第二单元在功能上共用该用户控制。

在本发明的一个实施例中，第一单元在第一工作模式中起移动电话耳承的作用。该单元可以配备收发信机，用于与移动电话进行无线通信。在第二工作模式中，第一单元对于第二单元产生的立体声音频一个声道起耳承的作用。

因此，第二单元可看作为具有第一单元的耳机的一种升级。两个单元之间的实体连接形成一个倾听立体声音频信号的耳机。第二单元内包括所需处理能力、存储器和电源的至少部分或全部，用于立体声音频工作模式。对第一单元具有的一个或多个资源实现资源共用，可作出平衡和性价比高的设计。例如，在第一单元第二接口的控制下，通过检测例如第一和第二单元是否连接，能在工作模式之间作出区别。例如，当第二单元的插塞插入第一单元的第二接口时，一个机械开关将实体地切换到所需的位置上。作为另一个实例，当检测到第二接口上有电压或电流时，使用一个软开关或电子开关之类将第一单元切换成与第二单元共同工作。

参照附图以实例的方式进一步详细说明本发明，其中：

图1和2是具有耳机的音频装置的方框图；

图3和4是该音频装置组件的方框图；

图5-7给出使用模块式装置的结构实例；和

图8的表格示出单元之间的功能分解。

全部图中，相同参考数字表示类似或对应特征的组件。

图1是从装置100上接收音频信号的无线耳机单元110的示意图。装置100具有音频输出信号。用户通过单元110远距地从装置100上接收播放的音频信号，单元110包括耳承音频换能器112。利用配置在装置100中的本地无线连接式收发信机101，装置100和单元110通过例如蓝牙或IR连接的无线链路130实现连接。这种装置100的一个实例是移动电话。无线耳机单元110独立地工作，其性能适合于所需的功能。

在当前技术状态的基本实例中，用户使用单个耳机就适合于从通信装置100上接听单声道音频。通常，耳机单元110还可以包括送话器和用户接口或输入装置，使用户能控制该单元，例如调整音量电平。

在一个最佳实施例中，无线耳机单元110包括蓝牙耳机，对装置100例如是移动电话提供双通路的单声道无线通信。耳机单元110包括的功能可支持蓝牙耳机层面，它对于嵌入式系统是优化的，只要求整个蓝牙协议栈中的有限子集。因此，可限制对于处理能力和程序存储的要求。工作中，在基本功能下典型的系统能设计成电源效率最优化，使可用的系统资源紧密匹配所需的功能。下面，进一步参照图3详细描述通常由电池供电的单元110。在基本工作模式下，用户可以用卡箍挂戴单个耳机单元110，如下面参考图3描述的那样，它有内置送话器和自包含的用户接口。单元110具有适合于这种功能的存储器、软件程序、处理能力和电池容量，可实现对所需功能的最佳适配，以及对用户要求的这种单元可给出性价比最高的解决方案。

在图2中，第二耳机单元140与到第一单元110相连接。该连接最好是实体连接，例如通过电缆130或即硬线进行连接。单元110和140共同工作以实现新功能，或者形成一个组合装置，提供出比之单元110或140独立工作多的附加特性。在本实例中，单元140不同于单元110，并设计成与单元110结合工作。在另一个实例中，单元140包括一个与单元110相同的第二单元，该第二单元还随之能实现新功能，例如连接这两个耳机单元可构成高质量的立体声耳机。经由耳机单元110，用户能够从远距的装置100上接收并倾听播放的音频。单元110包括一个耳承音频换能器112。装置100和单元110通过本地无线连接式收发信机101也即装置100中的一部分以及例如蓝牙或IR之类的无线链路130进行连接。装置100的实例有MP3音频播放机、CD播放机、带有MP3功能的PC移动电话。单元140类似于单元110，也包括如图所示的用于单元110的耳承音频换能器。耳机单元140还可以包括用户接口或输入装置，使用户能控制该单元，例如调整该音量电平。另一种方式，单元110或单元140可以提供经实体链路130控制的、组合系统的功能。

如图2所示，无线单元110与第二单元140相连接，两个单元110和140实体上互连。第二单元140可以采用如第一单元110那样相同的基本形式，以便设计成可直接戴在用户头上的双耳式耳机中的第二单元部分。可能有各种实体实施例，例如，其中单元110和140直接连接到一个实体头箍带上，或直接独立地挂戴在耳朵上。在图7所示的另外的实施例中，可以从使用单个单元的方式出发修改成组合单元实用模式。例如，设计通过挂夹直接贴放在耳朵上的耳机单元可以与第二单元实体连接，夹拼到一个箍带的主体上，当工作于第二工作模式时连接至用户挂戴的轻量头戴耳机上。

当单元110和140连接在一起时，该组合具有不同于当单独使用第一单元时的特性。第二单元140可提供该组合要求的附加功能，它是在基本单元110中没有完全提供的，下面参照图3详细描述。此方案的一个值得注意的特征是通过将第一单元110与复杂性类似于第一单元的第二单元140组合而能再使用第一单元110，以产生一个新的、更有能力的组合系统，而不必获得一个能提供第二功能要求的新的完整系统。组合系统的这些附加需求能够由第二单元140添加入。

在一个最佳实施例中，该耳机设计成在第一工作模式下提供单声道无线耳机的功能，在组合的第二工作模式下提供高质量立体声耳机的功能。该组合的第二工作模式功能需要添加一个第二音频换能器，以便向用户提供立体声音频重现。除了在第二耳机单元140中提供音频换能器以实现整个添加的系统功能之外，还给出一个新颖方案使得系统的复杂性匹配总体实用模式。图3和图4示明适合于基本单元110和辅助单元140的耳机单元组件方框图。两个单元的系统功能在所述的通常应用中很类似，当工作在第二工作模式中时总体的系统复杂性在该两个单元之间近似相等地分摊，这使得第二单元在实体尺寸和重量上可与第一单元适配。

图3是根据本发明的单元110的框图。单元110包括无线收发信机115，连接到天线111和处理器116上。处理器116根据存储在非易失性存储器119中的程序118控制单元110的工作，实现存储器120的进一步的使用。处理器116与输入装置113连接，它包括例如送话器、键盘或用于捕获用户输入的其它部件。输出装置112除了LED指示器、LCD显示器或其它输出端子系统之外，能够包括任何类型的输出换能器，例如音频耳承。电源114为单元110提供电力。在典型实施例中，电源114包括可充电电池或原电池。收发信机115通过无线链路124将单元110连接到例如装置100的音频信号源上。处理器116解码并且处理该信号，通过输出装置112将输出传送给用户。此外，处理器116处理来自输入装置113的输入，它包括例如通过收发信机115和链路124向连接有耳机单元110的装置100传送送话器信号。在最佳实施例中，收发信机115包括蓝牙收发信机。处理器116随之在蓝牙耳机层面上工作，可以与例如移动电话的其它蓝牙装置100实现双通路音频通信。辅助连接122可使处理系统通过端口121连接到另一装置上，辅助连接123可使单元110的电源连接到该另一装置上。

图4是根据本发明的耳机单元140的框图。单元140包括处理器141，用于根据存储在非易失性存储器147中的软件程序146控制单元140的工作，进一步实现存储器145的使用。处理器141与输入装置143连接，它包括例如送话器、键盘或用于捕获用户输入的其它部件。输出装置148包括任何类型的输出换能器，例如音频耳承和/或LED指示器、LCD显示器或其它输出子系统。电源144为单元140供电。在典型实施例中，电源包括可充电电池或原电池。处理器141解码并处理该信号，通过输出装置148将输出传送给用户。处理器141通过端口142和辅助连接149传送输入和输出信号，它使单元140与另一装置连接。在最佳实施例中，处理器141可以运行于音频解码系统，例如MP3播放机。这种播放机通过连接149接收MP3编码信号。随后将接收的数据缓存入存储器145，用于解码成音频信号，音频信号的一个声道经由例如耳承换能器输出装置148在本地播放。通过端口142和连接149也可以得到音频信号(如模拟或数字编码信号)用于链接到第二系统而能播放当时解码的音频信号。此外，通过连接149可安排其它系统控制和维护信号的路由。经由连接150还可以将电源连接到另一系统。

图5是上述的耳机单元110和140互连以产生一个共用系统的示意图。辅助连接123和150相连接，辅助连接122和149相连接，这使得两个单元的电源和处理系统互连。

图6示出图5的变型实施例。图6中的两个单元是同类型的单元110，互连产生一个共用系统。两个单元的辅助连接123和123相连接，辅助连接122和122相接，这使得两个单元的电源和处理系统互连。

在一个最佳实施例中，第二单元140如图4所示，它不同于第一单元110。如图3中所示的单元110提供无线连接以及一个音频声道的音频重现。音频信号经无线链路传送，它能以适当的格式编码，可符合许多不同的标准。在某些最佳实施例中，信号按照MP3或使用蓝牙音频/视频层面的编码。不论哪种状况，第一耳机单元110都工作于无线链路，在单元110和140之间的实际链路130上提供编码的音频信号。如参照图4所描述的那样，单元140提供附加的信号处理，例如MP3缓存和解码。总体的系统处理可根据可用资源予以分解，由基本单元110提供与其主要功能最接近匹配的组合系统功能，使得在基本工作模式需要之外的处理能力、存储器或其它资源上额外的开销很少。通过提供可由总系统共用的第二电源144，辅助单元140能够进一步增强总体系统性能。

在第二最佳实施例中，组合两个同样的单元，在此情况下两个无线耳机单元能够如参照图3所述那样在基本工作模式中独立操作。两个单元能组合起来创建一个新的组合系统，其中每一个单元现在各提供总体系统功能的一部分。每一单元都配备适当的硬件，以提供组合系统功能的一半，所需的全部软件也这样做。当连接在一起的一个单元作为主机工作时，另一个单元作为组合系统的从机进行工作。哪个单元承担哪个角色可预先配置，可从用户接口上作出选择，或者根据编程算法自动地选择，例如在蓝牙系统中由每一单元将其自己的与其它单元的唯一蓝牙MAC地址进行比较，根据它比之系统中其它装置有更高或更低的号码而作出角色选择。

在最佳实施例中，基本单元110可以兼有装载在非易失性存储器119中的音频MP3解码软件和蓝牙通信软件。但是，系统也可以设计成其处理能力不足以控制每一个耳机单元的两种工作。在这种情况下，并且又为了优化电源管理，可以使第二耳机单元不能进行蓝牙通信，它只能使其处理系统专注于音频解码，而基本单元110主要地专注于无线通信。

对于双模式无线耳机系统最佳应用在功能上的分解，归纳于图8的表格1中，可应用于相同的单元对或是不同的单元对上。

在进一步的最佳实施例中，单元110和140可组合成如图2中所示并参照图3和4已详细描述的系统。在此情况中，也可能使组合的两个单元仅能工作于组合功能下。例如，系统能够优化设计成由两个单元共同提供立体声无线耳机系统，而两个单元都不提供独立的基本功能。如果不需要基本独立功能，则能够使两个单元性能最优化，例如对于组合功能只需较小的存储器。

图7A和7B示出另外的工作模式。图7A中，所示的用户164挂戴单个耳机单元160，它例如相当于上面讨论的单元110。添加上例如相当于单元140或110的第二单元161以产生组合系统中的辅助功能，它通过链路162连接到第一单元160上。第二单元161能够以类似或相同于第一单元160的方式工作。单元160和161能够实体上类似或相同，组成一个完整系统，例如立体声耳机。但是，添加第二单元既能够增加系统功能，又可实现如图7B所示的另外的实用模式。在图7B中，第一单元160已经重新定位，例如夹戴在一个箍带上并通过链路162与单元161紧密结合。单元160此时与单元160、装置161或者这两者相连接，工作于耳机163上。还可能有许多其它配置。

图8归纳出双模式无线耳机系统最佳应用的功能分解表，可应用于相同的单元对或是不同的单元对上。该表格是不言自明的。

结合在此处的参考文献：

-Eugene Shteyn和Jonathan Griffiths在2001年8月23日提交的序列号为U.S.09/938,142(代理卷号：US 018131)的申请“POWERCACHING PAN ARCHITECTURE”。此文件涉及具有第一和第二组件、共同执行系统功能的数据处理系统。该第一和第二组件之每一个各具有电源。当组件彼此连接时，组件之一的电源用作另一组件电源的充电器。当彼此分离时，组件可以彼此无线通信。

Claims (16)

1.一种电子装置，它包含具有第一单元的耳机，该装置包括：

用于接收第一输入信号的第一接口；

用于处理该第一输入信号的处理器，以使在第一单元的第一工作模式中产生第一音频信号；

用于在不同于第一工作模式的耳机第二工作模式中接收第二输入信号的第二接口，以产生第二音频信号。

2.权利要求1的装置，其中在第一工作模式中第一单元具有独立的功能。

3.权利要求1的装置，其中：

该耳机具有连接到第二接口上的第二单元；

该第二单元具有用于产生第二输入信号的第二处理器；以及

该第一单元的第二工作模式涉及与第二单元共同工作。

4.权利要求3的装置，其中：

该第一单元或第二单元至少一个具有电源；以及

该第一和第二单元在第二工作模式中共用该电源。

5.权利要求3的装置，其中：

该第一单元或第二单元至少一个具有存储器；以及

该第一和第二单元在第二工作模式中功能上共用该存储器。

6.权利要求3的装置，其中：

该第一单元或第二单元至少一个具有处理器；以及

该第一和第二单元在第二工作模式中功能上共用该处理器。

7.权利要求3的装置，其中：

该第一或第二单元至少一个具有用户接口，使用户能至少控制第一或第二音频信号；以及

该第一和第二单元在第二工作模式中功能上共用该用户控制。

8.权利要求2的装置，其中，第一单元在第一工作模式中起移动电话耳承的作用。

9.权利要求8的装置，配备有与移动电话进行无线通信的收发信机。

10.权利要求3的装置，其中，第一单元在第二工作模式中对于第二单元产生的立体声音频的一个声道起耳承的作用。

11.权利要求3的装置，其中：

第一和第二单元之每一个分别包括蓝牙通信组件；

第一和第二单元之每一个具有各自的MAC地址；以及

在第二工作模式中时，取决于各别的MAC地址，第一和第二单元中特定的一个单元起主机作用，而另一个单元起从机的作用。

12.第一耳机单元，包括：

用于接收第一输入信号的第一接口；

用于处理该第一输入信号的处理器，以便在第一单元的第一工作模式中产生第一音频信号；

在不同于第一工作模式的耳机第二工作模式中接收第二输入信号的第二接口，以产生第二音频信号。

13.权利要求12的第一耳机单元，包括有与移动电话进行无线通信的收发信机。

14.权利要求12的第一耳机单元，在第二接口的控制下工作中在两种工作模式之间切换。

15.第二耳机单元，连接到第一耳机单元的一个接口上供共用该第二耳机单元的资源。

16.权利要求15的第二耳机单元，包括一个立体声音频处理器。

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