CN217363282U - 开放式音频处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种开放式音频处理装置，包括壳体、电声换能器和被动声音辐射器，壳体内具有一容置空间，壳体上开设有第一出音口和第二出音口，电声换能器设于容置空间内，电声换能器具有一振动膜片，振动膜片的前端与壳体之间形成前传声腔，振动膜片的后端与壳体之间形成后传声腔，振动膜片通过振动从其前端产生第一辐射声波，从其后端产生第二辐射声波，被动声音辐射器位于后传声腔内，将后传声腔分隔为第一后声腔和第二后声腔。利用本实用新型方案，通过在后传声腔设置被动声音辐射器，可以灵活调节后传声腔的辐射声波，使得前后传声腔的辐射声波在远场距离相互抵消，减少声音泄漏。

Description

开放式音频处理装置

技术领域

本实用新型属于开放式音频领域，特别是涉及一种开放式音频处理装置。

背景技术

随着科技的发展，目前人们在多种场合尤其是运动场合选择使用开放式耳机，主要原因是：一方面由于佩戴方式不同，传统入耳式耳机采用硅胶耳帽塞入耳道的方式，因此会对耳道产生较强的压迫感，长久佩戴，耳道会产生严重的不适感；而开放式耳机采用佩戴接近耳道，但不入耳，声音完全开放，因此非常舒适；另一方面，由于传统入耳式耳机的佩戴方式，会隔离环境声音，而开放式耳机的声音完全与环境声音融合一起，因此佩戴者可以很好地感知环境声音，及时与环境互动，如可以一边听音乐，一边与周边朋友交谈，还能对于周围的风险进行预判，例如跑步过马路时能准确收听汽车鸣笛等提示音，以防发生意外。

进一步地，不同于骨传导耳机，现有的开放式耳机采用声波传输声音，在开放式耳机上一般会有前后开口，使得内部声音可以散发到外部空气中，如果耳机开放的程度很高，一侧耳朵可以听到另一侧耳朵上的耳机发出的声音，形成一定的互馈，使得听感更自然。这种暴露于耳朵外围空气中的开口，会将耳机内产生的振动声波辐射至耳朵外围的空气中，对耳机外围的空气形成声压，从而推动耳机外围的空气产生漏音，其中漏音的大小与声压的大小正相关。

实用新型内容

为了解决现有技术中开放式耳机的漏音问题，本实用新型提出一种开放式音频处理装置，技术方案如下：

一方面，本实用新型提供一种开放式音频处理装置，包括壳体、电声换能器和被动声音辐射器，壳体整体呈封闭状，其具有一容置空间，壳体上开设有第一出音口和第二出音口，电声换能器设于容置空间内，电声换能器具有一振动膜片，振动膜片的前端与壳体之间形成前传声腔，振动膜片的后端与壳体之间形成后传声腔，振动膜片通过振动从其前端产生第一辐射声波，从其后端产生第二辐射声波，被动声音辐射器位于后传声腔内，将后传声腔分隔为第一后声腔和第二后声腔；

其中，第一辐射声波经由前传声腔，从第一出音口传播至壳体外，第二辐射声波经由第一后声腔传播至被动声音辐射器，转换成第三辐射声波，第三辐射声波经由第二后声腔，从第二出音口传播至壳体外，第一辐射声波和第三辐射声波在远场范围内相互抵消，减少漏音。

优选地，第二出音口位于壳体的上表面，第二出音口为多个，第二出音口与被动声音辐射器对应设置。

优选地，第二出音口位于壳体的侧面。

优选地，第二出音口设有可拆卸连接的延长管。

优选地，第一出音口设有可拆卸连接的延长管。

优选地，延长管为可弯曲的软性材料。

优选地，电声换能器和被动声音辐射器沿壳体轴向平行设置，二者轴心重合且相对于壳体的轴心为偏心设置，使得第二后传音腔包括与电声换能器和被动声音辐射器轴向平行的侧面空腔，以及位于被动声音辐射器轴向的顶部空腔，侧面空腔与顶部空腔连通。

另一方面，本实用新型还提供一种开放式音频处理装置，包括顶部开口的壳体、电声换能器、被动声音辐射器，开口的形状、大小与被动声音辐射器相适配，被动声音辐射器正好位于开口内，与开口相接触形成一个封闭的容置空间，壳体上还开设有第一出音口，电声换能器位于壳体内，电声换能器具有一振动膜片，振动膜片的前端与壳体之间形成前传声腔，振动膜片的后端与被动声音辐射器之间形成后传声腔，振动膜片通过振动从其前端产生第一辐射声波，从其后端产生第二辐射声波；

其中，第一辐射声波经由前传声腔，从第一出音口传播至壳体外，第二辐射声波经由后传声腔传播至被动声音辐射器，转换成第三辐射声波传播至外部，第一辐射声波和第三辐射声波在远场范围内相互抵消，减少漏音。

优选地，第一出音口设有可拆卸连接的延长管。

优选地，延长管为可弯曲的软性材料。

本实用新型的有益效果是：利用本实用新型方案，通过在后传声腔设置被动声音辐射器，可以灵活调节后传声腔的辐射声波，例如控制前后传声腔的声波谐振频率相匹配，使得前后传声腔的辐射声波在远场距离相互抵消，从而降低声压，最终减少声音泄漏。

附图说明

图1是本实用新型开放式音频处理装置一实施例的剖面结构主视示意图；

图2是本实用新型开放式音频处理装置一实施例的剖面结构正视示意图；

图3是本实用新型第二出音口一实施例的外部结构示意图；

图4是本实用新型第一出音口一实施例的外部结构示意图；

图5是本实用新型开放式音频处理装置一实施例的剖面结构主视示意图；

图6是本实用新型第二出音口一实施例的外部结构示意图；

图7是本实用新型开放式音频处理装置一实施例的剖面结构主视示意图；

图8是本实用新型被动声音辐射器一实施例的外部结构示意图；

图9是本实用新型实施例所适用的低频效果改善及谐振频率改变曲线图；

图10是本实用新型实施例所适用的不同质量的被动声音辐射器对谐振频率的影响曲线图；

图11是本实用新型实施例所适用的不同厚度的被动声音辐射器对谐振频率的影响曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

为了便于说明，以下简单介绍开放式耳机的原理，存在的缺陷以及涉及的构件的专业名词解释。

电声换能器：根据耳机需要播放的音频产生声波，具体是通过电能驱动，使得膜片振动产生声波，并在膜片的两侧向背离的两个方向分别辐射出前后两种声波。

壳体：包裹住电声换能器，并与电声换能器的外周相接触，从而围设出前后两个声腔。

声腔：对电声换能器产生的声波产生影响，从而调整声波的谐振频率，一般有前传声腔和后传声腔。

出音口：设置在声腔上的开口，用于将声腔内的声波传播出去，一般前传声腔和后传声腔均至少设有一个出音口。

谐振频率：由于声腔和出音口的存在，导致流经的声波产生谐振，发声谐振时所在的频率就称为谐振频率。

声压：声波传播时产生的空气的压强变化，当产生谐振时，由出音口辐射出的声波产生的声压会大幅度增强，由于声压的绝对值相差巨大，一般用声压级来表示，英文缩写为SPL(sound pressure level)，单位为分贝(dB)，漏音的大小与SPL的大小正相关，低频部分的声音表现也可以用SPL参考。

对于开放式耳机，如果没有外壳包裹形成声腔，而是直接将电声换能器完全暴露于空气中，那么电声换能器向其前后辐射的两个声波的振幅相同，相位相反，且没有经过声腔影响，自然也不会产生谐振，因此，前后两个声波刚好相互抵消，不会产生较大的声压导致漏音。

但是，实际上的开放式耳机，一般都会有外壳围设出声腔，并且相应地设有前后开口，由于声腔和出音口的影响，使得声波产生谐振，导致产生的声压会大幅提升。并且，前第二出音口的声波的谐振频率会受声腔大小、形状等影响，从而在不同的频率上产生谐振，产生的声压也就无法进行相互抵消。综上所述，谐振导致前后声波的声压增加，且前后声波是在不同的谐振频率上产生谐振，从而无法达到互相抵消的效果，会存在较大的声压，因此就会产生比较大的漏音。

针对以上漏音问题，可以通过改变前后声波的谐振频率，使二者进行匹配，从而能够更好地相互抵消，降低声压。

进一步地，开放式耳机的低频损失较大，因此，还需要寻求方法改善低频部分的声压。

实施例一

一方面，本实用新型提供一种开放式音频处理装置，具体参考图1～4。

其中，图1是本实用新型开放式音频处理装置一实施例的剖面结构主视示意图，从图中可以看出，开放式音频处理装置包括一个封闭的壳体1，内部设有一个电声换能器4和一个被动声音辐射器5，用以产辐射声波。其中，电声换能器4有驱动装置(可以是电能驱动的)，并且会根据系统要播放的音频主动振动，产生辐射声波，而被动声音辐射器5没有电动驱动装置，仅能被动振动，例如受到空气中的声波对其产生的压力而进行被动振动。

进一步地，参考图3和4，其中，图3是本实用新型第二出音口7一实施例的外部结构示意图，图4是本实用新型第一出音口6一实施例的外部结构示意图。从图中可以看出，在壳体1上还开设有第一出音口6和第二出音口7，其中，第一出音口6主要用于将声波传播至佩戴者的耳朵，因此佩戴时一般会贴近耳朵附近，尤其是耳孔；而第二出音口7主要用于将与第一出音口6相同振幅，相同频率，但相位相反的声波传播出去，从而使得两种声波在距离耳朵较远的距离能够相互抵消，因此，第二出音口7一般设置在远离耳朵和耳孔的方位。

进一步地，请参考图2，图2是本实用新型开放式音频处理装置一实施例的剖面结构正视示意图。从图1和图2中可以看出，电声换能器4具有振动膜片，振动膜片的前端与壳体1之间形成前传声腔2，振动膜片的后端与壳体1之间形成后传声腔3，振动膜片通过振动从其前端产生第一辐射声波，从其后端产生第二辐射声波。被动声音辐射器5则位于后传声腔3内，将后传声腔3再分隔为第一后声腔31和第二后声腔32；

其中，第一辐射声波经由前传声腔2，从第一出音口6传播至壳体1外，第二辐射声波经由第一后声腔31传播至被动声音辐射器5，转换成第三辐射声波，第三辐射声波经由第二后声腔32，从第二出音口7传播至壳体1外，第一辐射声波和第三辐射声波在远场范围内相互抵消，减少漏音。

具体地，远场范围是指原离耳孔，并且在声波消失前的距离。这样一来，一方面靠近耳朵的声波不容易被抵消，即不会对传入耳孔的声音产生削弱等影响，另一方面，使得附近的人或设备听不到漏音。优选地，一般是在距离耳朵1米左右的距离进行第一辐射声波和第三辐射声波的相互抵消，因为这是人与人之间的安全距离，一般这个距离就是漏音最常被听见的距离。

具体地，由于第一辐射声波在壳体1内部的前传声腔2内会产生谐振，相应地第二辐射声波在壳体1内部的后传声腔3内也会产生谐振，而前传声腔2与后传声腔3的形状、大小都会有所不同，加上第一出音口6和第二出音口7的形状、大小、位置也有所不同，从而使得由电声换能器4振动产生的振幅相同、相位相反的第一辐射声波与第二辐射声波在经过不同的声腔和出音口的传播之后，产生不同频率的谐振，从而无法在远场范围进行互相抵消，导致漏音严重。本实用新型通过设置被动声音辐射器5控制后声腔的辐射声波的谐振频率，尤其是第三辐射声波的谐振频率，从而使得第三辐射声波的谐振频率与第一辐射声波的谐振频率相等，或者二者的相位相差刚好可以使得前后两种声波互相抵消，从而最终控制第二出音口7传播出的第三辐射声波与第一出音口6传播出的第一辐射声波在远场范围进行相互抵消，最大限度地减少声音泄漏。具体地，请结合参照图9，图9是本实用新型实施例所适用的低频效果改善及谐振频率改变曲线图，其中，横坐标代表频率，单位为Hz，左边纵坐标为声压水平，单位为dB，最下面的曲线是代表阻抗impedance的大小，Original代表原始声音曲线，radiator added代表增加了被动辐射器之后的声压曲线，可以看出在增加了被动声音辐射器5后，谐振频率有所降低(产生声压峰值的频点向左移动)，从而实现了对谐振频率的改变。

进一步地，以上所述的谐振频率一般是在中高频段，例如1-6KHz，而另一方面，在现有技术中，开放式耳机的低频部分(例如小于500Hz)的损失较大，因此希望能够对低频部分进行改善，提高低频部分的声压。本实用新型提供的方案，可通过对后传声腔3的阻尼及被动声音辐射器5的面积、阻尼的调节，降低低频部分的前后相位互反的声波的抵消，从而增强低音效果。具体地，请结合参照图9，图9是本实用新型实施例所适用的低频效果改善及谐振频率改变曲线图，其中，横坐标代表频率，单位为Hz，左边纵坐标为声压水平，单位为dB，最下面的曲线是代表阻抗impedance的大小，Original代表原始声音曲线，radiatoradded代表增加了被动辐射器之后的声压曲线，可以看出在增加了被动声音辐射器5后，低频部分有所增强，从而增强了低音效果。

优选地，参考图4，第一出音口6可以是成一定弯曲角度的长条形，也可以是其他形状，设计时可以从美观、声音强度等方面来综合考虑。例如，面积越大，声音强度越大，更容易进入灰尘。进一步地，为了更靠近耳孔，本实施例中第一出音口6靠近开放式音频处理装置外壳底面的外周附近，且为佩戴时最靠近耳孔的那一侧。

优选地，第一出音口6插接有延长管，这是因为开放式音频处理装置佩戴时不是入耳式，而是距离耳孔有一定距离，例如是挂在耳郭上，因此，为了使得辐射声波可以更靠近耳孔，可以插接延长管，将延长管的出口放置于耳孔正上方。

优选地，第一出音口6设置有阻尼片，一方面可以进一步地调节第一辐射声波的振幅、谐振频率等，另一方面也可以防止灰尘进入。

优选地，参考图3，第二出音口7位于壳体1的上表面，为多个均匀分布的圆孔，且位于被动声音辐射器5的正上方。圆孔的个数、大小、位置都可以相应地修改，从而获得更好的效果。

优选地，参考图5和6，图5是本实用新型开放式音频处理装置一实施例的剖面结构主视示意图，图6是本实用新型第二出音口7一实施例的外部结构示意图。从图中可以看出，第二出音口7也可以位于壳体1的侧面，可以根据实际情况调整。进一步地，还可以同时在壳体1的上表面和侧面设置第二出音口7。

优选地，第二出音口7设有可拆卸连接的延长管，这样可以将第三辐射声波传播到离耳孔更远的地方。进一步地，可以是插接于壳体1内，使得延长管不易被破坏。

优选地，延长管为可弯曲的软性材料，从而可以调整第一出音口6和第二出音口7的方位，获得更好的效果，例如降低漏音。进一步地，将后传声腔3的声音导到远处，将前传声腔2的声音导到更接近耳孔，还可以起到的降低低频声音抵消的效果，从而增强近场范围的低音效果。

优选地，延长管的长度根据声学效果进行调整。具体地，可以根据声学效果，例如谐振频率、漏音大小(人耳感知及其他测试)等，对延长管进行调整。

优选地，电声换能器4和被动声音辐射器5沿壳体1轴向平行设置，二者轴心重合且相对于壳体1的轴心为偏心设置，使得第二后传音腔包括与电声换能器4和被动声音辐射器5轴向平行的侧面空腔，以及位于被动声音辐射器5轴向的顶部空腔，侧面空腔与顶部空腔连通。这样一来，可以在侧面空腔内安装其他需要的部件，例如电池等，使得整个开放式音频处理装置的结构更紧凑，更美观，更省成本。

进一步地，被动声音辐射器5为可进行振动的弹性材质，且材料根据不同弹性系数需求进行调整。

进一步地，被动声音辐射器5的振动面积可以根据不同阻尼需求进行调整。

进一步地，被动声音辐射器5的质量、厚度可以根据不同谐振频率需求进行调整。

进一步地，被动声音辐射器5还可以综合设置振动面积、质量、材料的弹性系数等，结合实际产品做不同调整(需要考虑头部对声音的反射等)。

具体地，参考图10，图10是本实用新型实施例所适用的不同质量的被动声音辐射器5对谐振频率的影响曲线图，显示了不同质量的被动声音辐射器5对谐振频率的影响。其中，M1、M2为被动声音辐射器5的不同的质量取值，且M1<M2；横坐标为频率，单位是Hz，纵坐标为声压水平，英文缩写为SPL(sound pressure level)，单位是dB。从图中曲线可以看出，一方面，M2对应的曲线的谐振频率降低(尖刺部分前移，在1000Hz附近)，从而通过调整被动声音辐射器5的质量，以满足不同的谐振需求；另一方面，图中也显示出了M2对应的曲线的低频部分(100Hz附近)的SPL更高，相应地，通过增加被动声音辐射器5的质量，使得低音部分也得到了增强。

具体地，参考图11，图11是本实用新型实施例所适用的不同厚度的被动声音辐射器5对谐振频率的影响曲线图，显示了不同厚度(直接影响振动面积)的被动声音辐射器5对谐振频率的影响。其中，厚度分别为6u和9u。同时，被动声音辐射器5越薄，也会导致弹性系数越小。从图上也能看出，当厚度为6u时，低频部分的SPL更高。从而通过调整被动声音辐射器5的厚度，改变被动声音辐射器5的弹性系数，最终获得不同的效果。

优选地，开放式音频处理装置还包括支撑件，用于将开放式音频处理装置佩戴至头部，且接近耳道但不插入耳道内。

实施例二

另一方面，本实用新型还提供一种开放式音频处理装置，具体参考图7和8，图7是本实用新型开放式音频处理装置一实施例的剖面结构主视示意图，图8是本实用新型被动声音辐射器5一实施例的外部结构示意图。从图中可以看出，该开放式音频处理装置包括顶部开口的壳体1、电声换能器4、被动声音辐射器5，开口的形状、大小与被动声音辐射器5相适配，被动声音辐射器5正好位于开口内，与开口相接触形成一个封闭的容置空间。壳体1上还开设有第一出音口6，电声换能器4位于壳体1内，电声换能器4具有一振动膜片，振动膜片的前端与壳体1之间形成前传声腔2，振动膜片的后端与被动声音辐射器5之间形成后传声腔3，振动膜片通过振动从其前端产生第一辐射声波，从其后端产生第二辐射声波；

其中，第一辐射声波经由前传声腔2，从第一出音口6传播至壳体1外，第二辐射声波经由后传声腔3传播至被动声音辐射器5，转换成第三辐射声波传播至外部，第一辐射声波和第三辐射声波在远场范围内相互抵消，减少漏音。

本实施例的方案，与实施例一的不同主要在于，将被动声音辐射器5作为壳体1的一部分，使得被动声音辐射器5的一侧裸露在外部空气中。这种设计主要是为了节省材料和空间，尤其是在某些对空间要求特别高的情况下，可以大幅节省空间，但同时还能实现降低漏音的效果。

优选地，第一出音口6设有可拆卸连接的延长管。

优选地，延长管为可弯曲的软性材料。

优选地，被动声音辐射器5的质量和/或厚度根据不同谐振频率需求进行调整。

以上优选方案的其他有益效果与实施例一相同，在此不再赘述。

具体地，本实用新型的开放式音频处理装置可以是有线耳机，无线耳机等，佩戴方式不限于头部，例如可以佩戴至脖子、肩部等。

综合以上，本实用新型中开放式音频处理装置主要具有以下优点：

通过设置被动声音辐射器5，灵活调节谐振频率，从而控制中高频部分的谐振，避免声音泄漏；可以起到降低低频声音低消的效果，从而增强低音效果；被动声音辐射器5本身的一些参数调整，结合出音口的不同设置，可以综合提升降低漏音和增强低音的效果；在实现降低漏音、增强低音效果的基础上，本方案还具有适应场景广泛、成本更低、更耐用、更美观等有益效果。

Claims (10)

1.一种开放式音频处理装置，其特征在于，包括壳体、电声换能器和被动声音辐射器，所述壳体整体呈封闭状，其具有一容置空间，所述壳体上开设有第一出音口和第二出音口，所述电声换能器设于所述容置空间内，所述电声换能器具有一振动膜片，所述振动膜片的前端与所述壳体之间形成前传声腔，所述振动膜片的后端与所述壳体之间形成后传声腔，所述振动膜片通过振动从其前端产生第一辐射声波，从其后端产生第二辐射声波，所述被动声音辐射器位于所述后传声腔内，将所述后传声腔分隔为第一后声腔和第二后声腔；

其中，所述第一辐射声波经由所述前传声腔，从所述第一出音口传播至所述壳体外，所述第二辐射声波经由所述第一后声腔传播至所述被动声音辐射器，转换成第三辐射声波，所述第三辐射声波经由所述第二后声腔，从所述第二出音口传播至所述壳体外，所述第一辐射声波和所述第三辐射声波在远场范围内相互抵消，减少漏音。

2.根据权利要求1所述的开放式音频处理装置，其特征在于，所述第二出音口位于所述壳体的上表面，所述第二出音口为多个，所述第二出音口与所述被动声音辐射器对应设置。

3.根据权利要求1所述的开放式音频处理装置，其特征在于，所述第二出音口位于所述壳体的侧面。

4.根据权利要求1所述的开放式音频处理装置，其特征在于，所述第二出音口设有可拆卸连接的延长管。

5.根据权利要求1所述的开放式音频处理装置，其特征在于，所述第一出音口设有可拆卸连接的延长管。

6.根据权利要求4或5所述的开放式音频处理装置，其特征在于，所述延长管为可弯曲的软性材料。

7.根据权利要求1所述的开放式音频处理装置，其特征在于，所述电声换能器和所述被动声音辐射器沿壳体轴向平行设置，二者轴心重合且相对于壳体的轴心为偏心设置，使得所述第二后传音腔包括与所述电声换能器和被动声音辐射器轴向平行的侧面空腔，以及位于所述被动声音辐射器轴向的顶部空腔，所述侧面空腔与所述顶部空腔连通。

8.一种开放式音频处理装置，其特征在于，包括：包括顶部开口的壳体、电声换能器、被动声音辐射器，所述开口的形状、大小与所述被动声音辐射器相适配，所述被动声音辐射器正好位于所述开口内，与所述开口相接触形成一个封闭的容置空间，所述壳体上还开设有第一出音口，所述电声换能器位于所述壳体内，所述电声换能器具有一振动膜片，所述振动膜片的前端与所述壳体之间形成前传声腔，所述振动膜片的后端与所述被动声音辐射器之间形成后传声腔，所述振动膜片通过振动从其前端产生第一辐射声波，从其后端产生第二辐射声波；

其中，所述第一辐射声波经由所述前传声腔，从所述第一出音口传播至所述壳体外，所述第二辐射声波经由所述后传声腔传播至所述被动声音辐射器，转换成第三辐射声波传播至外部，所述第一辐射声波和所述第三辐射声波在远场范围内相互抵消，减少漏音。

9.根据权利要求8所述的开放式音频处理装置，其特征在于，所述第一出音口设有可拆卸连接的延长管。

10.根据权利要求9所述的开放式音频处理装置，其特征在于，所述延长管为可弯曲的软性材料。

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