TW201515481A - 耳機麥克風、應用其之語音擷取方法與通訊方法 - Google Patents

Abstract

耳機麥克風包含殼體、麥克風、音訊處理晶片、訊號傳輸元件與揚聲器。殼體具有一聲道。麥克風置於殼體內。麥克風用以收集自聲道傳來的聲音。音訊處理晶片置於殼體內，且電性連接麥克風。音訊處理晶片用以將麥克風收集之聲音轉換為語音訊號。訊號傳輸元件電性連接音訊處理晶片。訊號傳輸元件用以傳輸自音訊處理晶片傳來之語音訊號。揚聲器置於殼體內，且電性連接訊號傳輸元件。揚聲器用以將來自訊號傳輸元件之揚聲訊號透過聲道而傳送出殼體。

Description

耳機麥克風、應用其之語音擷取方法與通訊方法

本發明是有關於一種耳機麥克風。

市面上一般的耳機麥克風係將耳機與麥克風整合在一起，使得當使用者戴上耳機麥克風時，耳機能夠對準使用者的耳朵，且麥克風能夠對準使用者的嘴巴，以收集使用者的聲音。然而當使用者位於戶外或處於較吵雜的環境中時，麥克風亦能收集到環境音。在環境音的干擾下，使用者的聲音可能會被蓋過而導致麥克風收音不良。因此如何在吵雜的環境中亦能清楚收集到使用者的聲音，已成為業界亟需解決的問題之一。

本發明之一態樣提供一種耳機麥克風，包含殼體、至少一麥克風、音訊處理晶片、訊號傳輸元件與揚聲器。殼體具有一聲道。麥克風置於殼體內。麥克風用以收集自聲道傳來的聲音。音訊處理晶片置於殼體內，且電性連接 麥克風。音訊處理晶片用以將麥克風收集之聲音轉換為語音訊號。訊號傳輸元件電性連接音訊處理晶片。訊號傳輸元件用以傳輸自音訊處理晶片傳來之語音訊號。揚聲器置於殼體內，且電性連接訊號傳輸元件。揚聲器用以將來自訊號傳輸元件之揚聲訊號透過聲道而傳送出殼體。

在一或多個實施方式中，音訊處理晶片包含數位類比轉換元件、語音擷取元件、處理單元與迴饋訊號消除元件。數位類比轉換元件用以將自麥克風所收集的聲音轉換為數位訊號。語音擷取元件電性連接數位類比轉換元件。語音擷取元件用以將語音訊號自數位訊號分離出來。處理單元電性連接語音擷取元件。處理單元用以運算語音訊號。迴饋訊號消除元件電性連接處理單元。迴饋訊號消除元件用以消除麥克風與揚聲器之間所產生的迴饋訊號。

在一或多個實施方式中，音訊處理晶片更包含自動增益控制元件，電性連接處理單元。自動增益控制元件用以將語音訊號之訊號強度放大至預定值範圍。

在一或多個實施方式中，音訊處理晶片更包含雜訊消除元件，電性連接處理單元。雜訊消除元件用以降低語音訊號之聲音雜訊。

在一或多個實施方式中，音訊處理晶片更包含濾波元件，電性連接處理單元。濾波元件用以降低音訊處理晶片產生之電雜訊。

在一或多個實施方式中，音訊處理晶片更包含訊號放大元件，電性連接處理單元。訊號放大元件用以將處理 單元運算後之語音訊號放大。

在一或多個實施方式中，耳機麥克風更包含電源供應器，電性連接音訊處理晶片。電源供應器用以供應電壓至音訊處理晶片。

在一或多個實施方式中，音訊處理晶片更包含電壓偵測元件與低電壓警示元件。電壓偵測元件電性連接電源供應器。電壓偵測元件用以偵測電源供應器之電壓。低電壓警示元件電性連接電壓偵測元件。低電壓警示元件用以在當電壓偵測元件偵測到電源供應器之電壓低於預定低電壓時，發出警示訊號。

在一或多個實施方式中，音訊處理晶片更包含電壓偵測元件、充電偵測元件與充電控制元件。電壓偵測元件電性連接電源供應器。電壓偵測元件用以偵測電源供應器之電壓。充電偵測元件電性連接電源供應器。充電偵測元件用以偵測電源供應器是否處於充電狀態。充電控制元件電性連接電壓偵測元件與充電偵測元件。當充電偵測元件偵測到電源供應器處於充電狀態，且電壓偵測元件偵測到電源供應器之電壓已達到預定高電壓時，則充電控制元件發出充電飽合訊號。

在一或多個實施方式中，麥克風為微機電麥克風。

本發明之另一態樣提供一種語音擷取方法，包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)：

(1)自使用者的耳朵中收集傳出的聲音。

(2)將所收集的聲音轉換為數位訊號。

(3)將語音訊號自數位訊號分離出來。

在一或多個實施方式中，上述之語音擷取方法更包含：

(4)將語音訊號之訊號強度放大至預定值範圍。

在一或多個實施方式中，上述之語音擷取方法更包含：

(5)降低語音訊號之聲音雜訊。

在一或多個實施方式中，上述之語音擷取方法更包含：

(6)降低語音訊號之電雜訊。

本發明之再一態樣提供一種通訊方法，包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)：

(a)將揚聲訊號傳送至使用者的耳朵內。

(b)上述之語音擷取方法。

(c)消除揚聲訊號於語音擷取方法中所產生的迴饋訊號。

因在耳朵中傳遞的聲音較不會被外在的環境音所干擾，因此上述之實施方式的耳機麥克風所收集到的聲音具有較純的音源。且因麥克風與揚聲器皆位於外殼中，因此有助於縮小耳機麥克風的整體尺寸。

100‧‧‧殼體

110‧‧‧聲道

200‧‧‧麥克風

300‧‧‧音訊處理晶片

305‧‧‧數位類比轉換元件

310‧‧‧語音擷取元件

315‧‧‧處理單元

320‧‧‧迴饋訊號消除元件

325‧‧‧自動增益控制元件

330‧‧‧雜訊消除元件

335‧‧‧濾波元件

340‧‧‧訊號放大元件

345‧‧‧電壓偵測元件

350‧‧‧低電壓警示元件

355‧‧‧充電偵測元件

360‧‧‧充電控制元件

400‧‧‧訊號傳遞元件

500‧‧‧揚聲器

600‧‧‧電源供應器

M700‧‧‧語音擷取方法

S710、S720、S730、S810、S820‧‧‧步驟

第1圖繪示依照本發明一實施方式之耳機麥克風的透視圖。

第2圖繪示第1圖之音訊處理晶片與電源供應器的功能方塊圖。

第3圖繪示本發明一實施方式之通訊方法的流程示意圖。

以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示依照本發明一實施方式之耳機麥克風的透視圖。耳機麥克風包含殼體100、至少一麥克風200、音訊處理晶片300、訊號傳輸元件400與揚聲器500。殼體100具有一聲道110。麥克風200置於殼體100內，且麥克風200用以收集自聲道110傳來的聲音。音訊處理晶片300置於殼體100內，且電性連接麥克風200。音訊處理晶片300用以將麥克風200收集之聲音轉換為語音訊號。訊號傳 輸元件400電性連接音訊處理晶片300，且訊號傳輸元件400用以傳輸自音訊處理晶片300傳來之語音訊號。揚聲器500置於殼體100內，且電性連接訊號傳輸元件400。揚聲器500用以將來自訊號傳輸元件400之揚聲訊號透過聲道110而傳送出殼體100。

簡言之，在本實施方式中，麥克風200與揚聲器500均共用同一聲道110以達到收放音的目的。由於使用者在使用耳機麥克風時，為了聽清楚自揚聲器500傳來的聲音，通常會將耳機麥克風靠近耳朵，例如在本實施方式中，可將聲道110塞入耳道，因此麥克風200便能夠收集來自使用者內耳的聲音。因人的內耳與口腔為互相連通，因此當使用者說話時，使用者的聲音便可由口腔通過內耳而到達耳機麥克風。如此一來，耳機麥克風內的麥克風200便可藉由聲道110而收集到使用者的聲音。

因在內耳傳遞的聲音較不會被外在的環境音所干擾，因此本實施方式之耳機麥克風所收集到的聲音具有較純的音源。另一方面，本實施方式之耳機麥克風可設計為耳塞式耳機麥克風，因此可被塞入耳朵，也就不需要以手持方式固定麥克風200的位置，具有使用方便性。應注意的是，雖然在本實施方式中，耳機麥克風係為耳塞式耳機麥克風，然而本發明不以此為限。在其他的實施方式中，耳機麥克風亦可設置於手持式裝置(如手機或話筒)或者耳掛式裝置(如藍芽手機)中，只要麥克風200與揚聲器500共用同一聲道110，以達到收放音的目的，皆在本發明之範 疇中。

在一或多個實施方式中，麥克風200為微機電(Micro-Electrial Mechanical,MEMS)麥克風。微機電麥克風的尺寸為微米尺寸，因此可大幅縮小耳機麥克風的整體尺寸，也能夠減少其重量。或者本實施方式之耳機麥克風亦可包含複數顆微機電麥克風，以提高收音品質，然而本發明不以此為限。

接著請一併參照第2圖，其繪示第1圖之音訊處理晶片300與電源供應器600的功能方塊圖。音訊處理晶片300包含數位類比轉換元件305、語音擷取元件310、處理單元315與迴饋訊號消除元件320。數位類比轉換元件305用以將自麥克風200所收集的聲音轉換為數位訊號。語音擷取元件310電性連接數位類比轉換元件305，且語音擷取元件310用以將語音訊號自數位訊號分離出來。處理單元315電性連接語音擷取元件310，且處理單元315用以運算語音訊號。迴饋訊號消除元件320電性連接處理單元315，且迴饋訊號消除元件320用以消除麥克風200與揚聲器500之間所產生的迴饋訊號。

詳細而言，麥克風200自使用者的耳朵收集之聲音例如為一類比訊號。此類比訊號被傳送至音訊處理晶片300後，數位類比轉換元件305可將其轉換為數位訊號，以進行後續的電性處理。之後語音擷取元件310將語音訊號自數位訊號分離出來，其中語音訊號主要為使用者說話的聲音。語音訊號接著被傳輸至處理單元315，因此處理單元 315可進行語音訊號的運算，例如即時運算、儲存與/或傳輸語音訊號。另一方面，因麥克風200與揚聲器500之間可能會產生聲學耦合(Acoustic Coupling)，而在數位訊號或語音訊號中造成不必要的迴饋訊號，因此迴饋訊號消除元件320可將迴饋訊號加以消除。

在一或多個實施方式中，語音擷取元件310例如為清晰聲音擷取技術(Clear Voice Capture Technology,CVC Technology)，其可分離語音訊號與雜訊，並將分離出的語音訊號強化，以進一步抑制麥克風200所收到的雜訊。處理單元315例如為數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)，其可執行即時的語音訊號的資料擷取、處理、運算、儲存與傳輸，另外更可進一步去除語音訊號的雜訊。然而上述之語音擷取元件310與處理單元315的種類皆為例示，並非用以限制本發明。

在本實施方式中，音訊處理晶片300更包含自動增益控制(Automatic Gain Control,AGC)元件325，電性連接處理單元315。自動增益控制元件325用以將語音訊號之訊號強度放大至一預定值範圍。詳細而言，自動增益控制元件325係先偵側語音訊號的訊號強度，再依照偵側到的訊號強度決定語音訊號的增益倍率。若偵測的訊號強度較強，則增益倍率則較低，若偵測的訊號強度較弱，則增益倍率則較高，使得被放大之語音訊號之訊號強度能夠保持該預定值範圍中，以統一語音訊號於後續處理時的訊號強度。

在本實施方式中，音訊處理晶片300更包含雜訊消除元件330，電性連接處理單元315。雜訊消除元件330用以降低語音訊號之聲音雜訊，例如再進一步將語音訊號中的環境音去除，以得到更佳品質的語音訊號。

在本實施方式中，音訊處理晶片300更包含濾波元件335，電性連接處理單元315。濾波元件335用以降低音訊處理晶片300產生之電雜訊。詳細而言，因音訊處理晶片300之元件之間皆以電訊號互相傳遞，因此元件之間難免會因互相干擾而出現電雜訊，而濾波元件335即可藉由濾除掉某些特定之訊號以提高語音訊號的純度。

在本實施方式中，音訊處理晶片300更包含訊號放大元件340，電性連接處理單元315。訊號放大元件340用以將處理單元315運算後之語音訊號放大。詳細而言，在音訊處理晶片300中傳遞的所有訊號，即自數位類比轉換元件305產生之數位訊號，至處理單元315處理過後之語音訊號，皆為微小強度的電訊號，而當其後續再度被轉換為聲音的類比訊號時，其音量可能會很微小。因此訊號放大元件340可將運算後之語音訊號放大，使得當其再度被轉換為類比訊號時，其音量能夠被人耳所聽到。

在本實施方式中，耳機麥克風更包含電源供應器600，電性連接音訊處理晶片300。電源供應器600用以供應電壓至音訊處理晶片300，以使得音訊處理晶片300的各元件能夠正常運作。換言之，電源供應器600所供應的電壓關係到音訊處理晶片300之各元件的正常運作與否，因 此，在一或多個實施方式中，音訊處理晶片300可更包含電壓偵測元件345與低電壓警示元件350。電壓偵測元件345電性連接電源供應器600，且電壓偵測元件345用以偵測電源供應器600之電壓。低電壓警示元件350電性連接電壓偵測元件345，且低電壓警示元件350用以在當電壓偵測元件345偵測到電源供應器600之電壓低於預定低電壓時，發出警示訊號。舉例而言，低電壓警示元件350可包含或連接一燈泡，而其警示訊號則為一亮燈訊號。另外應注意的是，在此處的預定低電壓係可指音訊處理晶片300上任一元件無法作動的電壓值，亦或者是略高於該電壓值的一緩衝電壓值，本發明不以此為限。因此，當警示訊號出現時，使用者即可替換電源供應器600，或者替電源供應器600充電，端視電源供應器600的種類。

而若電源供應器600為充電型電源供應器時，音訊處理晶片300可更包含充電偵測元件355與充電控制元件360。充電偵測元件355電性連接電源供應器600，且充電偵測元件355用以偵測電源供應器600是否處於充電狀態。充電控制元件360電性連接電壓偵測元件345與充電偵測元件355。當充電偵測元件355偵測到電源供應器600處於充電狀態，且電壓偵測元件345偵測到電源供應器600之電壓已達到預定高電壓時，則充電控制元件360發出充電飽合訊號。舉例而言，充電控制元件360可包含或連接一燈泡，而其充電飽合訊號則為一亮燈訊號。另外應注意的是，在此處的預定高電壓係可指音訊處理晶片300上任 一元件能夠正常作動的電壓值，亦或者是略高於該電壓值的一緩衝電壓值，本發明不以此為限。因此當充電飽合訊號出現時，使用者即可結束充電。

接著請參照第3圖，其繪示本發明一實施方式之通訊方法的流程示意圖。其中通訊方法包含語音擷取方法M700：首先，自使用者的耳朵中收集傳出的聲音，如步驟S710所示。因人的內耳與口腔為互相連通，因此當使用者說話時，使用者的聲音便可由口腔通過內耳傳出耳朵。另外因在內耳傳遞的聲音較不會被外在的環境音所干擾，如此一來所收集到的聲音具有較純的音源。

接著，可將所收集的聲音轉換為數位訊號，如步驟S720所示。因使用者的聲音通常為類比訊號，因此可先將其轉換為數位訊號，以進行後續的電性處理。之後，將語音訊號自數位訊號分離出來，如步驟S730所示。其中語音訊號主要為使用者說話的聲音，因此語音訊號之擷取即可完成。

在一或多個實施方式中，為了提升運算後的語音訊號的品質，語音擷取方法M700可選擇更包含下列一或多個步驟。其中一步驟可將語音訊號之訊號強度放大至一預定值範圍。例如可先偵側語音訊號的訊號強度，再依照偵側到的訊號強度決定語音訊號的增益倍率。若偵測的訊號強度較強，則增益倍率則較低，若偵測的訊號強度較弱，則增益倍率則較高，使得被放大之語音訊號之訊號強度能夠保持該預定值範圍中，以統一語音訊號於後續處理時的訊 號強度。

其中另一步驟可降低語音訊號之聲音雜訊，例如再進一步將語音訊號中的環境音去除，以得到更佳品質的語音訊號。而其中再一步驟可降低語音訊號之電雜訊。詳細而言，因語音訊號為電訊號，因此在訊號處理的過程中難免會因電路或元件干擾而出現電雜訊，因此可藉由濾除掉某些特定之訊號以提高語音訊號的純度。

接著將說明通訊方法。首先，將一揚聲訊號傳送至使用者的耳朵內，如步驟S810所示。其中揚聲訊號例如為聲音訊號。接著進行上述之語音擷取方法M700。此時揚聲訊號與使用者的聲音皆在使用者的耳朵內傳遞，因此一部份的揚聲訊號會再度被收集，如此一來，便可能會因聲學耦合而產生回饋訊號。因此接著可消除揚聲訊號於語音擷取方法M700中所產生的迴饋訊號，如步驟S820所示。如此一來，本實施方式的通訊方法可在使用者的同一耳道中實施，在收集不受環境音干擾之聲音的同時，更可一併提供揚聲訊號，具有一舉兩得的效果。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧殼體

110‧‧‧聲道

200‧‧‧麥克風

300‧‧‧音訊處理晶片

400‧‧‧訊號傳輸元件

500‧‧‧揚聲器

600‧‧‧電源供應器

Claims (15)

1. 一種耳機麥克風，包含：一殼體，具有一聲道；至少一麥克風，置於該殼體內，該麥克風用以收集自該聲道傳來的一聲音；一音訊處理晶片，置於該殼體內，且電性連接該麥克風，該音訊處理晶片用以將該麥克風收集之該聲音轉換為一語音訊號；一訊號傳輸元件，電性連接該音訊處理晶片，該訊號傳輸元件用以傳輸自該音訊處理晶片傳來之該語音訊號；以及一揚聲器，置於該殼體內，且電性連接該訊號傳輸元件，該揚聲器用以將來自該訊號傳輸元件之一揚聲訊號透過該聲道而傳送出該殼體。
2. 如請求項1所述之耳機麥克風，其中該音訊處理晶片包含：一數位類比轉換元件，用以將自該麥克風所收集的該聲音轉換為一數位訊號；一語音擷取元件，電性連接該數位類比轉換元件，該語音擷取元件用以將該語音訊號自該數位訊號分離出來；一處理單元，電性連接該語音擷取元件，該處理 單元用以運算該語音訊號；以及一迴饋訊號消除元件，電性連接該處理單元，該迴饋訊號消除元件用以消除該麥克風與該揚聲器之間所產生的迴饋訊號。
3. 如請求項2所述之耳機麥克風，其中該音訊處理晶片更包含：一自動增益控制元件，電性連接該處理單元，該自動增益控制元件用以將該語音訊號之訊號強度放大至一預定值範圍。
4. 如請求項2所述之耳機麥克風，其中該音訊處理晶片更包含：一雜訊消除元件，電性連接該處理單元，該雜訊消除元件用以降低該語音訊號之聲音雜訊。
5. 如請求項2所述之耳機麥克風，其中該音訊處理晶片更包含：一濾波元件，電性連接該處理單元，該濾波元件用以降低該音訊處理晶片產生之電雜訊。
6. 如請求項2所述之耳機麥克風，其中該音訊處理晶片更包含：一訊號放大元件，電性連接該處理單元，該訊號 放大元件用以將該處理單元運算後之該語音訊號放大。
7. 如請求項2所述之耳機麥克風，更包含：一電源供應器，電性連接該音訊處理晶片，該電源供應器用以供應電壓至該音訊處理晶片。
8. 如請求項7所述之耳機麥克風，其中該音訊處理晶片更包含：一電壓偵測元件，電性連接該電源供應器，該電壓偵測元件用以偵測該電源供應器之該電壓；以及一低電壓警示元件，電性連接該電壓偵測元件，該低電壓警示元件用以在當該電壓偵測元件偵測到該電源供應器之該電壓低於一預定低電壓時，發出一警示訊號。
9. 如請求項7所述之耳機麥克風，其中該音訊處理晶片更包含：一電壓偵測元件，電性連接該電源供應器，該電壓偵測元件用以偵測該電源供應器之該電壓；一充電偵測元件，電性連接該電源供應器，該充電偵測元件用以偵測該電源供應器是否處於一充電狀態；以及一充電控制元件，電性連接該電壓偵測元件與該 充電偵測元件，其中當該充電偵測元件偵測到該電源供應器處於該充電狀態，且該電壓偵測元件偵測到該電源供應器之該電壓已達到一預定高電壓時，則該充電控制元件發出一充電飽合訊號。
10. 如請求項1所述之耳機麥克風，其中該麥克風為一微機電麥克風。
11. 一種語音擷取方法，包含：自一使用者之一耳朵中收集傳出的一聲音；將所收集的該聲音轉換為一數位訊號；將一語音訊號自該數位訊號分離出來。
12. 如請求項11所述之語音擷取方法，更包含：將該語音訊號之訊號強度放大至一預定值範圍。
13. 如請求項11所述之語音擷取方法，更包含：降低該語音訊號之聲音雜訊。
14. 如請求項11所述之語音擷取方法，更包含：降低該語音訊號之電雜訊。
15. 一種通訊方法，包含：將一揚聲訊號傳送至該使用者之該耳朵內； 如請求項11所述之語音擷取方法；以及消除該揚聲訊號於該語音擷取方法中所產生的迴饋訊號。