CN1938943A

CN1938943A - 用于确保声频安全的方法和系统

Info

Publication number: CN1938943A
Application number: CNA2005800103149A
Authority: CN
Inventors: 贾森·D·麦金托什; 戴维·B·克兰菲尔
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2007-03-28
Also published as: US20050226428A1; EP1733473A4; WO2005099085A1; KR100762732B1; KR20060131937A; US7054450B2; EP1733473A1

Abstract

本发明涉及一种用于在声频设备(110)内确保声频安全的方法(200)和系统(100)。该系统包括：处理器(112)、传感器(116)、模拟安全电路(114)以及第一反馈回路(117)。对该处理器进行编程，以输出声输出信号(310，410)，该传感器监测声输出信号，该模拟安全电路连接到该处理器的输出端。第一反馈回路将监测到的声信号从该传感器馈送到模拟安全电路。在声输出信号超过预定安全阈值(314，420)时，模拟安全电路将该声输出信号从第一电平(312，412)调节到第二电平(316。414)，以使该声频设备具有可以将声输出信号驱动到高于预定安全阈值的声压电平的输出能力。

Description

用于确保声频安全的方法和系统

技术领域

本发明一般地涉及通讯设备，更具体地说，本发明涉及用于确保这种设备的声频安全的方法。

背景技术

在当今社会，电信设备无处不在。诸如蜂窝电话或者双向无线电设备的许多这些设备包括一个或者多个扬声器，用于广播声频。为了保护消费者，对于这种设备，已经建立了有些安全指南。特别是，将电信设备发出的声频限制到防止破坏消费者的听力的程度。

利用数字信号处理器(“DSP”)控制某些电信设备的声频输出。例如，电信设备可以包括积极均衡耳机(AEE)电路，如在本技术领域内众所周知，该积极均衡耳机电路可以响应电信设备向用户耳朵移动和离开用户耳朵移动而使声频输出信号的频率响应均衡。可以对AEE电路内的DSP进行编程，以将它限制在该电平达到特定阈值时输出的电平。

不幸的是，利用其对DSP进行编程的软件通常存在错误，限制了DSP的有效性。即，DSP不能正确防止声频输出信号超过安全阈值。因此，通常这样设计电信设备，以使该设备的最大输出容量保持在完全低于安全阈值的程度，这样限制了该设备的声频性能。

发明内容

本发明涉及一种在声频设备内确保声频安全的方法。该方法包括步骤：利用处理器输出声输出信号；监测声输出信号；将监测到的声输出信号馈送到模拟安全电路；以及在声输出信号的第一电平达到预定安全阈值时，模拟安全电路将该声输出信号从第一电平调节到第二电平。所述监测、馈送和调节步骤可以使该声频设备具有可以将声输出信号驱动到高于预定安全阈值的声压电平的输出能力。

该方法进一步包括，在将该声输出信号从第一电平调节到第二电平时，模拟安全电路对该处理器发送信号的步骤。此外，利用模拟安全电路调节声输出信号的步骤可以进一步包括利用模拟安全电路衰减该声输出信号，以使第二电平低于第一电平。

在一种配置中，该方法还可以包括：只要将该声输出信号调节到第二电压，就使该声输出信号返回低于预定安全阈值而高于第二电平的安全电平的步骤。此外，该方法还可以包括：只要将该声输出信号调节到第二电平，就使该声输出信号至少基本保持在第二电平预定时间的步骤。

在又一种配置中，在将该声输出信号调节到第二电平时，该方法可以进一步包括步骤：利用处理器进一步调节该声输出信号，以使该声输出信号变更为第三电平；利用模拟安全电路调节该声输出信号，以使该声输出信号至少变更为第二电平和中间电平之一；以及利用处理器使该声输出信号升高(ramp)，以使该声输出信号变更为高于第二电平和中间电平而低于预定安全阈值的安全电平。此外，监测该声输出信号的步骤可以包括：利用位于该声频设备的扬声器附近的麦克风监测该声输出信号。

本发明还涉及一种在声频设备内确保安全的系统。该系统包括：处理器，其中对该处理器进行编程，以输出声输出信号；传感器，其中该传感器监测声输出信号；模拟安全电路，连接到该处理器的输出端；以及第一反馈回路。第一反馈回路将监测到的声信号从该传感器送到模拟安全电路。此外，在声输出信号超过预定安全阈值时，模拟安全电路将该声输出信号从第一电平调节到第二电平，以使该声频设备具有可以将声输出信号驱动到高于预定安全阈值的声压电平的输出能力。该系统还包括适当软件和电路系统，以执行上面描述的处理过程。

附图说明

所附权利要求准确限定了本发明的特征，据信本发明的特征具有新颖性。通过参考下面结合附图所做的说明，可以最佳理解本发明以及本发明其他目的和优点，在几个附图中，同样的参考编号表示同样的单元，其中：

图1示出根据本发明配置实施例用于确保声频设备的声频安全的系统；

图2示出根据本发明配置实施例用于确保声频设备的声频安全的方法；

图3示出根据本发明配置实施例的声输出信号的曲线图；

图4示出根据本发明配置实施例的声输出信号的另一个曲线图；以及

图5示出根据本发明配置实施例的一组频率响应曲线。

具体实施方式

尽管用于限定作为本发明的新颖性的本发明特征的权利要求概括了本说明书，但是，显然，通过结合附图研究下面的说明，可以更好地理解本发明，附图中，与前面采用同样的参考编号。

根据要求，在此公开了本发明的详细实施例，然而，显然，所公开的实施例仅用于说明本发明，可以以各种方式实现本发明。因此，不能将在此详细公开的具体结构和功能理解为限制，而仅将它看作权利要求的基础，而且将它看作用于向本技术领域内的技术人员讲解，从而以任意适当详细虚拟结构采用本发明的典型基础。此外，在此使用的术语和短语不是限制性的，相反，意在有助于理解对本发明所做的描述。

在此使用的术语“某个”被定义为大于一个的一个或者多个。在此使用的术语“多个”被定义为大于2的两个或者两个以上。在此使用的术语“另一个”被定义为至少第二个或者更多个。在此使用的术语“包括”和/或者“具有”被定义为包括(即，开式语言)。在此使用的术语“连接”被定义为“接合”，但是不一定是直接连接，也不一定是机械连接。在此使用的术语“程序”、“软件应用程序”等被定义为要在计算机系统上执行的指令序列。程序、计算机程序或者软件应用程序可以包括子例程、函数、过程、对象方法、对象执行、对象代码、共享库/动态负载库和/或者要在计算机系统上执行的其他指令序列。

参考图1，示出了用于在声频设备上确保声频安全的系统100。在一种配置中，系统100可以包括：声频设备110，具有处理器112，例如，数字信号处理器；模拟安全电路114；传感器116；扬声器118；以及放大器120，可以驱动扬声器118。为了实现本发明的目的，术语声频设备可以是可以广播声音的任意设备。此外，术语模拟安全电路可以是可以用于帮助控制声频信号的输出，以确保用户不受不可接受的声频电平的影响的任意模拟部件或者模拟部件组。

处理器112可以接收声频信号输入而且可以通过第一反馈回路117从传感器116接收输入，并可以向放大器120输出信号。此外，模拟安全电路114可以通过第一反馈回路117从传感器117接收输入，而且可以对放大器120的运行过程进行控制。在一个特定实施例中，声频设备110可以包括第二反馈回路122，它可以将模拟安全电路114连接到处理器112。本技术领域内的普通技术人员明白，处理器112可以适当位置包括模数(A/D)和数模(D/A)转换器。

在一种配置中，模拟安全电路114可以包括比较器124和保持电路126，其中比较器124的输出连接到保持电路126。此外，保持电路126的输出可以连接到放大器120，而且处理器112可以控制保持电路126的运行过程。例如，第二反馈回路122可以连接到比较器124的输出端。正如下面进一步说明的那样，比较器124的基准电压可以对应于预定安全阈值。

根据本发明配置实施例，处理器112可以对扬声器118广播的声频输出进行控制。如果该声频广播的声压电平达到预定安全阈值，则模拟安全电路114可以控制放大器120的运行过程，以降低该声频的声压电平。然后，在该衰减状态下，处理器112可以进行调节，以防止将声频输出驱动到较高输出。此外，模拟安全电路114，而且在特定例子中与处理器112组合在一起，可以使声频输出返回较高声压电平，然而，该较高声压电平不超过预定安全阈值。参考图2，图2示出了用于详细说明如何执行该处理过程的方法200。在解释该方法200时，将参考图1所示的部件，但是应该明白，利用任意其他适当系统也可以实现方法200。

在步骤210，开始执行方法200。在步骤212，利用处理器，可以输出声输出信号，然后，可以监测该声输出信号，如步骤214所示。此外，在步骤216，可以将监测到的声输出信号馈送到模拟安全电路。例如，参考图1，处理器112可以输出声输出信号，将该声输出信号馈送到放大器120，然后，通过扬声器118输出。放大器120可以将该声输出电平放大到适当大小的电平。而且广播的该声输出信号可以产生声压电平。

传感器116可以监测扬声器118广播的声输出信号的声压电平。在一种配置中，传感器116可以是麦克风，而且传感器116可以位于声频设备110的扬声器118的附近。然而，本技术领域内的普通技术人员明白，传感器116可以位于声频设备110上的其他适当位置。此外，监测到的声输出信号可以从传感器116馈送到模拟安全电路114。具体地说，可以通过第一反馈回路117将监测到的声输出信号馈送到模拟安全电路114的比较器124。还可以通过反馈回路117将该模拟信号馈送到处理器112。

参考图2所示的方法200，在声输出信号的第一电平达到预定安全阈值时，利用该模拟安全电路可以将声输出信号从第一电平调节到第二电平。例如，参考图1，在扬声器118的输出端，放大器120输出的声输出信号(来自处理器112)可以具有第一电平。例如，第一电平可以是以分贝(dB)为单位测量的声压电平，但是该第一电平可以是其他任意适当可测量参数。

在另一种配置中，比较器124的基准电压可以对应于预定安全阈值。具体地说，为了确保不破坏用户的听力，预定安全阈值可以是可以被设置为dB值的声压电平。当然，预定安全阈值也可以是其他任意适当可测量参数。如果声输出信号的第一电平达到预定安全阈值，则可以使比较器124收到的从传感器116输入的信号幅值升高到高于该基准电压。在这种情况下，可以将比较器124的输出设置得高。比较器124的这种高输出(如果保持电路126)可以对放大器120内的调节状态进行控制，这样可以使声输出信号从第一电平变更为第二电平。第二电平也可以是以dB测量的另一个声压电平，例如，它可以低于预定安全阈值。第二电平还可以是其他任意适当可测量参数。

例如，比较器124的这种高输出和放大器120的后续控制可以使声输出信号从第一信号幅值衰减到第二信号幅值。结果，声输出信号的第二电平可以低于第一电平，这样可以使声输出信号的声压电平降低到低于预定安全阈值。

参考图3，图3示出该处理过程的图解说明的例子。在此，曲线图300示出声输出信号，可以将该声输出信号称为声输出信号310。如上所述，可以以dB为单位测量声输出信号310，在此是这样做的。应该明白，包括所示事件的时长和幅值的曲线图300仅具有说明性意义，用于解释本发明是如何工作的，而无需完全再现本发明的处理过程。如曲线图300所示，声输出信号310可以处于第一电平312，而且第一电平312可以高于预定安全阈值314。响应该调节步骤(请参考图2所示方法的步骤218)，可以使该声输出信号降低到第二电平316，该第二电平316可以低于预定安全阈值314(请参考时间＝T₁)。

返回参考图2所示的方法200，在步骤220，在声输出信号从第一电平变更为第二电平时，模拟安全电路可以对处理器发送信号。此外，在步骤222，一旦将该声输出信号调节到第二电平，就可以使声输出信号至少基本保持在第二电平预定时间。为了说明本发明，术语“基本上处于第二电平”意味着刚好位于第二电平，或者稍许高于其，甚或稍许偏离其。例如，再一次参考图1，在该声输出信号从第一电平变更为第二电平时，通过第二反馈回路122，可以对处理器112发送信号。如下所述，处理器112可以进行调节，以确保该声输出信号保持低于预定安全阈值。

保持电路126可以确保该声输出信号至少基本保持在第二电平预定时间。即，一旦比较器124的输出升高，保持电路126就可以使放大器120的衰减状态保持预定时间。处理器112可以设置该预定时间，而且如下所述，如果超过该预定时间，则处理器112可以对保持电路126发送信号，以释放放大器120的衰减状态。该处理过程可以确保在放大器120的输出升高之前，可以满足使该声输出信号的第一电平超过预定安全阈值的条件。

再一次参考图2所示的方法200，在判定方框224，可以确定是否选择升高选择。如果不选择，则在步骤226，一旦将该声输出信号调节到第二电平，就可以使该声输出信号返回低于预定安全阈值但是高于第二电平的安全电平。例如，参考图1，如果使放大器120保持衰减状态的预定时间超时，则处理器112可以对保持电路126发送信号，以使放大器120释放该衰减状态。在将该声输出信号从第一电平调节为第二电平的处理过程中，处理器112还可以调整其中间算法，以计算该声输出信号的变化。例如，处理器112可以降低其声压电平目标，以防止使声输出信号驱动到更高，以致在衰减该声输出信号时，达到这些目标，如上所述。

此时，放大器120可以返回其先前输出电平，而且可以相应地提高该声输出信号的声压电平。参考图3，图3示出该处理过程的例子。在放大器120返回其先前状态时，该声输出信号310可以变更为安全电平318(请参考时间T₂)，该安全电平318可以是低于预定安全阈值314，而高于第二电平316的声压电平。安全电平316还可以是其他任意适当可测量参数。

返回参考图2所示的方法200，在判定方框224，如果选择了升高选项，则可以利用处理器进一步调节声输出信号，以使声输出信号变更为第三电平，如步骤228所示。在步骤230，可以利用模拟安全电路调节该声输出信号，以使该声输出信号变更为第二电平或者中间电平。然后，利用处理器使该声输出信号成为升高信号，以使该声输出信号变更为可以高于第二电平而低于预定安全阈值的安全电平，如步骤232所示。

为了描述上述处理过程，参考图1和图4，图1和图4示出声输出信号410的曲线图400(图4还示出将声频输出信号410从第一电平412调节到第二电平414(请参考时间T₁)，参考图3解释它们)。在声输出信号410降低到第二电平414时，处理器112可以进一步调节该声输出信号，以使该声输出信号变更为第三电平416。第三电平416可以是可以低于第二电平414的声压电平，而且本技术领域内的普通技术人员明白，处理器112可以以几种方式执行该步骤。第三电平416也可以是其他任意适当可测量参数。

如上所述，一旦保持电路126使放大器120保持衰减状态的预定时间超时，则保持电路126，即，模拟安全电路114可以使放大器120的输出升高。这种升高可以使该声输出信号410返回第二电平414或者可以高于或者低于第二电平414的中间电平(未示出)(请参考时间＝T₃)。然后，处理器112可以调整声输出信号410，以使该声输出信号升高到，或者逐渐升高到高于第二电平414而低于预定安全阈值420的安全电平418(请参考时间＝T₄)。本技术领域内的普通技术人员明白，处理器112可以以任意适当方式使该声输出信号逐渐升高。

根据步骤228-232(请参考图2)使声输出信号变更为安全电平可以使该声输出信号逐步返回安全声频电平。该处理过程可以防止用户听的声频突然升高(来自模拟安全电路114，使放大器120消除衰减条件)，这样可以改善用户的感受。

返回参考图2，在步骤226或者232之后，方法200在步骤234结束。然而，如果声输出信号的声压电平再一次达到预定安全阈值，则可以重复执行根据方法200的各步骤，调节声输出信号的处理过程。

因此，本发明可以用于改善取决于诸如数字信号处理器的处理器的声频设备的运行过程，以输出声频信号。因为这种处理器有时容易发生故障，所以本发明采用的模拟安全电路可以用于防止用户受不安全声频电平的影响。结果，图2所示方法200的各步骤，特别是输出、监测以及馈送步骤(步骤212-216)可以使执行这些步骤的声频设备具有可以将声输出信号驱动到高于预定安全阈值的声压电平(或者某个其他可测量判决)的输出能力。

采用本发明的一个例子是积极均衡耳机(AEE)电路，在本技术领域内众所周知，它可以响应电信设备移向用户耳朵或者远离用户耳朵使声频输出信号的频率响应均衡。参考图5，图5示出了示出几条频率响应曲线的曲线图500(dB对频率的曲线图)。曲线图500可以具有第一频率响应曲线510和相应第一AEE频率响应曲线520。曲线图500还可以包括第二频率响应曲线530和相应第二AEE频率响应540。该曲线图还示出了预定安全阈值550。第一组曲线510、520可以与具有AEE电路但是没有模拟安全电路的声频设备有关。第二组曲线530、540可以与具有AEE电路和模拟安全电路的声频设备有关。

第一频率响应曲线510示出声频设备的频率范围，而相应第一AEE频率响应曲线520示出被AEE电路均衡后的第一频率响应曲线510(在曲线530与540之间存在类似的关系)。典型地，AEE电路可以使频率响应均衡到基本平坦的情况，例如，基本上等于声频设备的最小输出的声压电平处于整个声频范围内。例如，在这种情况下，相应AEE频率响应曲线520不应该超过第一频率响应曲线510的最低点，即，基准点A。如上所述，该例子中的声频设备没有模拟安全电路。结果，在任意频率，该声频设备的输出能力均不能超过预定安全阈值，这又意味着，相应第一AEE频率响应曲线低于安全阈值550。

然而，对于第二曲线530和540，因为它具有模拟安全电路，所以可以设计该声频设备，以便至少在该声频设备的部分频率，具有超过预定安全阈值550的输出能力。对于第二频率响应曲线530，示出了该原理的例子。这样，相应第二AEE频率响应曲线540可以处于非常接近预定安全阈值550的电平。即，可以将相应第二AEE频率响应曲线540驱动到第二频率响应曲线530的最低点，即，被标记为B的点。以这种方式工作的声频设备占据优势，因为在该声频设备的整个声频带范围内，它可以将输出驱动到最高声压电平。

然而，应该明白，参考图5所做的描述仅是如何实现本发明的一个例子，即，本发明并不局限于具有AEE电路的声频设备。此外，提供图5所示的曲线，仅用于说明如何使用本发明，而无意反映任意特定声频设备的准确频率响应特性。

应该明白，图1-5仅示出如何实现和执行本发明的例子。本发明并不局限于这些特定例子。例如，本技术领域内的普通技术人员明白，无需在该系统内实现保持电路，或者在该系统内无需将模拟安全电路的输出馈送到处理器。此外，尽管对本发明的优选实施例进行了说明和描述，但是，显然，本发明并不局限于此。在不脱离所附权利要求限定的本发明实质范围的情况下，本技术领域内的技术人员可以设想各种修改、改变、变更、替换以及等效。

Claims

1.一种在声频设备内确保声频安全的方法，该方法包括步骤：

利用处理器输出声输出信号；

监测声输出信号；

将监测到的声输出信号馈送到模拟安全电路；以及

在声输出信号的第一电平达到预定安全阈值时，模拟安全电路将该声输出信号从第一电平调节到第二电平，其中监测、馈送和调节步骤使得该声频设备具有可以将声输出信号驱动到高于预定安全阈值的声压电平的输出能力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中利用模拟安全电路调节声输出信号的步骤包括利用模拟安全电路衰减该声输出信号，以使第二电平低于第一电平。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，只要将该声输出信号调节到第二电平，就使声输出信号返回低于预定安全阈值而高于第二电平的安全电平的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括，只要将声输出信号调节到第二电平，就使该声输出信号至少基本保持在第二电平预定时间的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

在将声输出信号调节到第二电平时，利用处理器进一步调节该声输出信号，以使该声输出信号变更为第三电平；

利用模拟安全电路调节该声输出信号，以使该声输出信号至少变更为第二电平和中间电平之一；以及

利用处理器使该声输出信号升高，以使该声输出信号变更为高于第二电平和中间电平而低于预定安全阈值的安全电平。

6.一种在声频设备内确保安全的系统，该系统包括：

处理器，其中对该处理器进行编程，以输出声输出信号；

传感器，其中该传感器监测声输出信号；

模拟安全电路，连接到该处理器的输出端；以及

第一反馈回路，其中第一反馈回路将监测到的声信号从该传感器馈送到模拟安全电路；

其中在声输出信号超过预定安全阈值时，模拟安全电路将该声输出信号从第一电平调节到第二电平，以使该声频设备具有可以将声输出信号的声压电平驱动到高于预定安全阈值的输出能力。

7.根据权利要求6所述的系统，进一步包括第二反馈回路，其中在模拟安全电路将该声输出信号从第一电平调节到第二电平时，该模拟安全电路通过第二反馈回路对处理器发信号。

8.根据权利要求6所述的系统，其中模拟安全电路使该声输出信号衰减，以使第二电平低于第一电平。

9.根据权利要求6所述的系统，其中只要将该声输出信号调节到第二电平，处理器和模拟安全电路就使声输出信号返回低于预定安全阈值而高于第二电平的安全电平。

10.根据权利要求9所述的系统，进一步包括保持电路，其中只要将该声输出信号调节到第二电平，该保持电路就确保该声输出信号至少基本保持在第二电平预定时间。

11.根据权利要求6所述的系统，其中在将声输出信号调节到第二电平时，对该处理器进一步编程，以进一步调节该声输出信号，从而使该声输出信号变更为第三电平，其中模拟安全电路调节该声输出信号，以使该声输出信号至少变更为第二电平和中间电平之一，而且其中进一步编程该处理器，使该声输出信号升高，以使该声输出信号变更为高于第二电平和中间电平而低于预定安全阈值的安全电平。

12.根据权利要求6所述的系统，其中传感器是位于该声频设备的扬声器附近的麦克风。