TW202406367A

TW202406367A - 耳機裝置、其補償方法及電腦程式產品

Info

Publication number: TW202406367A
Application number: TW111128621A
Authority: TW
Inventors: 葉明翰; 賴穎暉
Original assignee: 瑞音生技醫療器材股份有限公司
Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2024-02-01
Also published as: CN117440281A; TWM645890U

Abstract

本發明提供一種耳機裝置，係包括：無線傳送接收模組，係透過無線傳輸網路接收來自一電子裝置的第一電性訊號；第一補償模組，係連接至該無線傳送接收模組，且設置在主動降噪之晶片中串流音訊補償增益的濾波器，其中，該第一補償模組用於實現頻率響應曲線，以計算該第一電性訊號在各頻帶下的頻率響應，並藉由第一補償增益轉換模型產生目標頻率響應曲線之第一濾波器參數，使該第一濾波器參數增益補償各該頻率中的該第一電性訊號；以及第一換能器，係連接至該第一補償模組，以將增益補償後的該第一電性訊號轉換成聲音，俾傳送該聲音。另外，本發明亦提供一種耳機裝置補償方法及電腦程式產品。

Description

耳機裝置、其補償方法及電腦程式產品

本發明關於一種音訊補償技術，尤其指一種在各頻帶下自動補償增益且具有真耳測量(real ear measurement,REM)分析的耳機裝置、其補償方法及電腦程式產品。

從早期幾乎無法想像在何時何地都能夠享受音樂的年代，到現在隨處都可以見到有人帶著耳機在街上接聽無線電話或聆聽音樂，聆聽音樂的方式和過往有顯著的轉變。

隨著半導體與無線通訊科技的進步及娛樂媒體的發展，音樂漸漸成為大家生活上不可分離一部分，音樂播放裝置的體積越來越輕巧，也驅使著最末端的發聲元件產生劇烈變化，從只能定點聆聽音樂的喇叭，進化到現今每個人都擁有的耳機，音樂的聆聽方式有了多樣化的選擇，但其中最便利的聆聽音樂方式就屬耳機莫屬。

隨著耳機不斷的演進，多種不同的內部驅動單體也隨之發展出來，雖然基礎原理方面並沒有重大的變化，實際達成發聲的構造卻有很大的不同，且每一類型都有其發展的背景，同時也擁有其自身的優缺點。

過去的研究指出，音訊處理晶片採用的頻率響應之增益(gain of frequency response)不同，將直接影響使用者聆聽音樂的感受。目前TWS耳機之頻率響應的增益調整均以DSP單元進行各頻帶的增益補償處理，其頻率調整之細緻度會受到DSP單元的取樣頻率所影響(即越高的取樣率將會有更細緻的頻率調整能力)。但當取樣率提高時，將會直接使DSP晶片的功耗上升，使得使用者於相同電池電量下之使用時間大幅減少。

此外，在人的真實耳朵上進行的聲學測量都可稱為真耳分析或真耳測量。廣義的真耳測試是指在人的真實耳朵上進行的聲學測量，狹義的定義為在真耳近鼓膜處(探管尖端距離鼓膜約5mm左右)進行的探管插入測量。在助聽器領域，特指在真耳近鼓膜處圍繞介入增益所進行的聲學測量。雖然真耳測量是針對佩戴助聽器的聽損者，不過每個人的耳朵形狀及構造不一樣，真耳測量方式也適用於現今的耳機裝置，用以確認耳道內真正能聽到多少聲音及耳道內的音訊品質。

另外，測量到的真耳響應通常與驗配軟體預期的結果不一致，主要的原因是，使用者之外耳與內耳的聲學特性(例如，共振、音量、阻抗等特性)可能與軟體預測中使用的「平均耳」資料不同，當進行真耳測量時，使用者獨特的耳道特性則會體現，導致有所誤差。再者，使用者之耳機裝置的聲學參數不同，例如，氣孔大小或耳膜深度。因此，真耳測量需要額外的增益調整來匹配所指定或預期的目標增益。此外，插入增益測量是驗證耳機裝置性能特徵的常用方法。然而，正如上述，插入增益在耳機裝置調試時有許多限制，導致仍有誤差。

換言之，若採用主動降噪(active noise cancellation,ANC)架構來調整補償增益時，傳統上需要透過調整多個濾波器(例如，濾波器類型、fc、fc1、Q)或濾波器係數(例如，b₀、b₁、b₂...a₀、a₁...)來獲得頻率響應，以達成增益補償。然而，若透過調整多個濾波器來獲得頻率響應，需要藉由人工方式來決定調整濾波器類型、fc、fc1、Q等參數，多個濾波器之間會互相影響增益補償，造成效率不佳的問題。若透過調整濾波器係數(例如8組濾波器)來獲得頻率響應，將會有極高維度需要調整，導致無法快速及精確設定濾波器係數。

此外，目前的主動降噪晶片中所使用的前饋濾波器(FF)及反饋濾波器(FB)均在處理環境噪音之消除，但未在此主動降噪晶片中使用串流音訊濾波器(例如：S(z)濾波器)及通透音訊濾波器(例如：APT濾波器)來對音訊進行頻率響應增益補償動作。

以上為目前技術領域中遇到的若干主要問題。因此，基於上述的原因，如何提供一種無須真耳分析儀、探管換能器(即，探管麥克風(probe microphone))、無須限定在專業的聽力空間(如聽檢室)內進行真耳測量分析、並無須透過專業人員(如專業調音師)的協助，以有效地解決上述問題的耳機裝置及耳機裝置補償方法，可有效地降低DSP晶片之功耗及延遲，且在當前真實環境提供精準、即時、自動化且客製化使用者的耳機裝置(如市售耳機、ANC耳機、TWS耳機、助聽器、聽覺輔具或具有助聽功能的耳機、眼鏡等聽覺裝置或設備)，並如何大量減少需要調整的維度，以快速及精確設定濾波器係數，遂成為業界亟待解決的課題。

為解決前述習知的技術問題或提供相關之功效，本發明提供一種耳機裝置，係包括：無線傳送接收模組，係透過無線傳輸網路接收來自一電子裝置的第一電性訊號；第一補償模組，係連接至該無線傳送接收模組，且設置在主動降噪之晶片中串流音訊補償增益的濾波器(例如，S(z)濾波器)，其中，該第一補償模組用於實現頻率響應曲線，以計算該第一電性訊號在各頻帶下的頻率響應，並藉由第一補償增益轉換模型產生目標頻率響應曲線之第一濾波器參數，使該第一濾波器參數增益補償各該頻率中的該第一電性訊號；以及第一換能器，係連接至該第一補償模組及/或該無線傳送接收模組，以於開啟補償功能時，將增益補償後的該第一電性訊號轉換成聲音，俾傳送該聲音，而於關閉補償功能時，將該第一電性訊號直接轉換成聲音，俾傳送該聲音。

本發明亦提供一種耳機裝置補償方法，係包括下列步驟：藉由無線傳送接收模組，以透過無線傳輸網路接收來自一電子裝置的第一電性訊號；於開啟補償功能時，藉由連接至該無線傳送接收模組的第一補償模組，以設置在主動降噪之晶片中串流音訊補償增益的濾波器(例如，S(z)濾波器)，其中，該第一補償模組用於實現頻率響應曲線，以計算該第一電性訊號在各頻帶下的頻率響應，並藉由第一補償增益轉換模型產生目標頻率響應曲線之第一濾波器參數，使該第一濾波器參數增益補償各該頻率中的該第一電性訊號；以及藉由連接至該第一補償模組的第一換能器，以將增益補償後的該第一電性訊號轉換成聲音，俾傳送該聲音。

於一實施例中，於關閉補償功能時，藉由連接至該無線傳送接收模組的第一換能器，將該第一電性訊號直接轉換成聲音，俾傳送該聲音。

於一實施例中，本發明復包括：第二補償模組，係連接至該無線傳送接收模組，且設置在該主動降噪之晶片中通透音訊補償增益的濾波器(例如，APT濾波器)，其中，該第二補償模組用於實現語音增益補償，以計算第二電性訊號在各頻帶下的增益，並藉由第二補償增益轉換模型產生第二濾波器參數，使該第二濾波器參數增益補償各該頻率中的該第二電性訊號。

於本發明一實施例中，該目標頻率響應曲線為哈曼頻率響應曲線、音特美頻率響應曲線、HRTF頻率響應曲線或其他可實現相同或相似的目標頻率響應曲線，本發明不以此為限。

於本發明一實施例中，該第一濾波器參數為主動降噪之各該頻率中增益補償的濾波器參數，且主動降噪之該各頻率中該增益補償的該第一濾波器參數為音訊增益補償濾波器單元參數。

於本發明一實施例中，本發明復包括：儲存模組，其中，該第一補償模組將該第一濾波器參數儲存至該儲存模組。

於本發明一實施例中，本發明復包括：第二換能器，係連接到該第一補償模組，其中，該第二換能器接收來自該電子裝置的第一測試訊號，以將該第一測試訊號轉換成第三電性訊號；第三換能器，係連接到該無線傳送接收模組，以同步將所傳送的該聲音轉換成第四電性訊號，俾透過該無線傳輸網路傳送該第四電性訊號至該電子裝置。

於本發明一實施例中，該電子裝置透過無線傳輸網路接收來自該第三換能器的第四電性訊號，第三補償模組計算該第四電性訊號在各頻帶下的頻率響應，以比較該頻率響應與該目標頻率響應曲線的誤差，若該誤差未符合誤差目標，則該電子裝置對該誤差進行量化，以藉由第三補償增益轉換模型產生第三濾波器參數，而該第三濾波器參數增益補償各該頻率中的該第四電性訊號，以透過該無線傳輸網路傳送該第三濾波器參數至該第一補償模組進行增益補償。

於本發明一實施例中，本發明復包括：探管或長型耳塞，其一端連接到該第三換能器，其另一端係最短至耳道口而最長至鼓膜附近(如1mm或更接近)處，其中，該另一端越靠近鼓膜，所獲得之高頻音訊品質越精準。

於本發明另一實施例中，該探管或該長型耳塞的一端連接到該第三換能器，其另一端係至外耳道第一彎道或至距離鼓膜約數mm(如5mm)等處，使得獲得之高頻音訊品質相較於現有技術更精準。

於本發明一實施例中，若該誤差仍未符合該誤差目標，則該第三補償模組對該誤差再進行量化，以藉由該第三補償增益轉換模型產生另一組濾波器參數後，使該另一組濾波器參數增益補償各該頻率中的該第四電性訊號。

於本發明一實施例中，該電子裝置包括：無線通訊模組，其中，該無線通訊模組係透過該無線傳輸網路將該電子裝置的測試訊號傳送至該無線傳送接收模組，以進行各該頻率中增益補償。

於本發明另一實施例中，該電子裝置包括：揚聲器模組，其中，該揚聲器模組係透過空氣將該電子裝置的測試訊號傳送至該第一換能器，以進行各該頻率中增益補償。

於本發明一實施例中，所述補償模組係依據使用者於當前真實環境中獲得的即時客製化耳機裝置，透過降噪技術結合最佳化方法及損失函數自動地搜尋複數濾波器的複數組參數所產生之最佳濾波器參數值作為原濾波器參數，但本發明不以此為限。

於本發明一實施例中，該電子裝置係將原濾波器參數或該第二濾波器參數儲存至具有音源處理能力的設備，其中，該設備具有第四補償模組以進行增益補償。

於本發明一實施例中，該耳機裝置係設置於具有主動降噪的耳機設備，而該耳機裝置補償方法係應用於該耳機裝置，該耳機裝置無須透過專業人員的協助執行；在另一實施例中，該耳機裝置補償方法係應用於具有主動降噪的耳機設備。

於本發明一實施例中，該耳機裝置及該耳機裝置補償方法係藉由該耳機裝置的該補償模組結合該補償增益轉換模型及無線通訊技術進行自動化、即時及/或同步處理。

於本發明一實施例中，係透過補償增益轉換模型來大量減少需要調整的維度，以快速及精確設定濾波器係數。

據此，本發明提供了無須真耳分析儀、探管換能器(即，探管麥克風(probe microphone))、無須限定在專業的聽力空間內進行真耳測量分析、並無須透過專業人員的協助，以有效地解決上述問題，且可有效地降低DSP晶片之功耗及延遲，且在當前真實環境下透過無線通訊技術使用使用者個人的耳機裝置進行各該頻率中增益補償及真耳測量，並提供精準、即時、自動化且客製化使用者的耳機裝置，及大量減少需要調整的維度，以快速及精確設定濾波器係數。

1:耳機裝置

11:無線傳送接收模組

12:第一補償模組

13:第一換能器

14:第二補償模組

15:儲存模組

16:第二換能器

17:第三換能器

10:電子裝置

102:第三補償模組

110:設備或裝置

120:探管

122:長型耳塞

21:窗框

22:離散傅立葉轉換(DFT)

31:目標頻率響應曲線

32:補償增益轉換模型

33:耳機裝置

34:計算目標頻率響應曲線與使用者的頻率響應之間的誤差

35:判斷是否符合誤差目標

S11-S17:步驟

S21-S27:步驟

圖1為本發明之耳機裝置之方塊示意圖。

圖2、2-1、2-2為本發明之耳機裝置結合智慧型裝置的實施例之示意圖。

圖3為依據本發明實施例，顯示補償增益轉換模型之模型訓練(model training)的示意圖。

圖4為依據本發明實施例，顯示對數功率頻譜(log-power spectrum,LPS)擷取方法。

圖5為依據本發明實施例，顯示補償增益轉換模型之模型訓練的方塊示意圖。

圖6為本發明之應用程式端在接收電性訊號

後的步驟流程圖。

圖7為本發明之耳機裝置補償方法之步驟流程圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

圖1為本發明之耳機裝置之方塊示意圖。依據本發明實施例，如圖1所示，本發明之耳機裝置1包括無線傳送接收模組11、第一補償模組12、第一換能器(即，揚聲器)13、第二補償模組14、儲存模組15、第二換能器(Ref.Mic)16以及第三換能器(Err.Mic)17，其中，無線傳送接收模組11係透過無線傳輸網路(未顯示於圖式中)接收來自一電子裝置(如智慧型裝置或行動裝置)的訊號S，以將訊號S轉換成電性訊號；第一補償模組12係連接至無線傳送接收模組11，且設置在主動降噪之晶片中串流音訊補償增益的濾波器(例如，S(z)濾波器)(未顯示於圖式中)，其中，第一補償模組12用於實現頻率響應曲線，以計算電性訊號在各頻帶下的頻率響應，並藉由第一補償增益轉換模型產生目標頻率響應曲線之第一濾波器參數，使第一濾波器參數增益補償各頻率中的電性訊號，且第一換能器13連接至第一補償模組12及/或該無線傳送接收模組11，以於開啟補償功能時，將增益補償後的電性訊號轉換成聲音，且將該聲音傳送至耳道內，而於關閉補償功能時，將該第一電性訊號直接轉換成聲音，且將該聲音傳送至耳道內。

再者，如圖1所示，第二補償模組14係連接至無線傳送接收模組11，且設置在主動降噪之晶片中通透音訊補償增益的濾波器(例如，APT濾波器)(未顯示於圖式中)，其中，第二補償模組14用於實現語音增益補償，以計算另一電性訊號在各頻帶下的增益，並藉由第二補償增益轉換模型產生第二濾波器參數，使第二濾波器參數增益補償各頻率中的另一電性訊號。

在一實施例中，該第一補償模組12、該第二補償模組14係於開啟補償功能時實現上述內容，而於關閉補償功能時將電性訊號直接轉換成聲音，以傳送該聲音。

在本發明一實施例中，上述目標頻率響應曲線可為哈曼(harman)頻率響應曲線、音特美(Etymotic)頻率響應曲線、頭部相關傳輸函數(head-related transfer function,HRTF)頻率響應曲線或其他可實現相同或相似的目標頻率響應曲線，本發明不以此為限。

在本發明一實施例中，上述第一濾波器參數為主動降噪之各頻率中增益補償的濾波器參數，且主動降噪之各頻率中增益補償的濾波器參數為音訊各頻率中增益補償濾波器單元(例如，S(z)濾波器或APT濾波器)參數。

依據圖1所示，本發明之耳機裝置1更包括儲存模組15，第一補償模組12利用演算法(或補償增益轉換模型)或其韌體將該組濾波器參數儲存至儲存模組15。

依據本發明之另一實施例，如圖1及圖2所示，本發明透過無線傳送接收模組11、第一補償模組12、第一換能器(揚聲器)13、第二換能器(Ref.Mic.)16、第三換能器(Err.Mic.)17及電子裝置10進行真耳測量。具體而言，無線傳送接收模組11透過無線傳輸網路接收來自電子裝置10的第一測試訊號，以將第一測試訊號轉換成第一電性訊號；第三換能器(Err.Mic.)17係連接到無線傳送接收模組11，以同步將耳道內傳送的聲音轉換成第二電性訊號，俾透過無線傳輸網路傳送第二電性訊號至電子裝置10，其中，電子裝置10透過無線傳輸網路接收來自第三換能器(Err.Mic.)17的第二電性訊號，第三補償模組102計算該第二電性訊號在各頻帶下的頻率響應，以比較該頻率響應與目標頻率響應曲線的誤差，若該誤差未符合誤差目標，則電子裝置10對該誤差進行量化，以藉由第三補償增益轉換模型產生第三濾波器參數，而該第三濾波器參數增益補償各該頻率中的第二電性訊號，以透過無線傳輸網路傳送第三濾波器參數至第一補償模組進行增益補償。

依據本發明之又一實施例，如圖1及圖2所示，本發明之耳機裝置1的第二換能器(Ref.Mic.)16亦可以透過空氣接收來自電子裝置10(如智慧型裝置或行動裝置)10之揚聲器模組的測試訊號S。類似於上述實施例，若第二換能器(Ref.Mic.)16透過空氣接收來自電子裝置10之揚聲器模組的測試訊號S，則第一補償模組12對該測試訊號S進行增益補償；第一換能器(揚聲器)13係連接至第一補償模組12，並將增益補償後的測試訊號轉換成聲音，以將該聲音傳送至耳道內；第三換能器(Err.Mic)17係同步將耳道內傳送的該聲音轉換成電性訊號，以透過無線傳送接收模組 11及無線傳輸網路傳送電性訊號至電子裝置10，其中，電子裝置10係利用應用程式(app)、其韌體或雲端技術計算電性訊號在各頻帶下的頻率響應，以透過第三補償模組102比較該頻率響應與目標頻率響應曲線的誤差，若該誤差未符合誤差目標，則該電子裝置10利用應用程式、其韌體或雲端技術對該誤差進行量化，以藉由補償增益轉換模型產生一組濾波器參數後，透過無線傳輸網路及無線傳送接收模組11送該組濾波器參數至第一補償模組12、第三補償模組102或其他具有音源處理能力(或補償模組)的設備或裝置，以進行各頻率中增益補償。

進一步地，該電子裝置可將原濾波器參數或上述濾波器參數儲存至具有音源處理能力的設備或裝置，其中，該設備或裝置具有第四補償模組以進行增益補償。在一實施例中，該具有音源處理能力的設備或裝置可選擇原濾波器參數或上述濾波器參數透過補償模組進行增益補償來個人化提升聆聽感受。

此外，在本發明一實施例中，若該誤差仍未符合誤差目標，則該第一補償模組利用演算法或其韌體對該誤差再進行量化，以藉由補償增益轉換模型產生另一組修正後濾波器參數後，使該另一經修正之濾波器參數增益補償各該頻率中的該電性訊號，其中，補償增益轉換模型可設置於耳機裝置、智慧型裝置、雲端或伺服器中，本發明不以此為限。

在本發明一實施例中，第一補償模組12及第二補償模組14係設置在主動降噪之晶片中，而第三補償模組102係設置在電子裝置10(例如，智慧型裝置或行動裝置)中，以應用程式、其韌體或雲端技術方式實現，其中，該第一補償模組12係與第三補償模組102同步。

在本發明另一實施例中，該組濾波器參數為主動降噪之增益補償的濾波器參數，其中，主動降噪之增益補償的濾波器參數為音訊增益補償濾波器單元(例如，S(z)或APT濾波器)參數。

在本發明之實施例中，本發明之耳機裝置係設置於具有主動降噪的耳機設備。

此外，上述模組均可為硬體或韌體；若為硬體，則可分別實現各頻率中增益補償、無線傳送接收以及儲存之各種電路或具有相似技術之硬體單元；若為韌體，則可分別為執行各頻率中增益補償、無線傳送接收以及儲存之各種韌體單元。在一實施例中，補償模組可為增益補償電路或增益補償硬/韌體單元，無線傳送接收模組可為無線傳送接收電路或無線傳送接收硬/韌體單元，而儲存模組可為儲存電路或儲存硬/韌體單元，其中，本發明之耳機裝置包含但不限於ANC。

本發明之耳機裝置無需使用額外的探管換能器(即，探管麥克風(probe microphone))，以在當前真實環境下透過演算法及無線通訊技術提供精準、即時、自動化且客製化的耳機裝置。

在本發明另一實施例中，如圖2-1、2-2所示，本發明之耳機裝置亦可使用探管120或長型耳塞122，其一端連接到換能器(Err.Mic.)，其另一端係最短至耳道口而最長至鼓膜附近(如1mm或更接近)處，其中，該另一端越靠近鼓膜，所獲得之高頻音訊品質越精準，以在當前真實環境下透過無線通訊技術提供精准、即時、自動化且客制化的耳機裝置。

於本發明又一實施例中，探管或長型耳塞的一端連接到換能(Err.Mic)，其另一端係至外耳道第一彎道或至距離鼓膜約數mm(如5mm)等處，使得獲得之高頻音訊品質相較於現有技術更精準。

要說明的是，圖2-1、2-2為示意說明，不以此為限。

在本發明一實施例中，圖3顯示補償增益轉換模型之模型訓練的示意圖。依據電性訊號

的頻率響應特性，補償增益轉換模型會自動地透過模型訓練產生複數組(或n組)ANC濾波器參數，可以提供ANC耳機進行各頻率中增益補償。

以下分別對於電性訊號

之頻率響應的計算以及透過補償增益轉換模型架構進行增益補償參數計算詳細說明。

電性訊號

之頻率響應的計算

圖4顯示功率頻譜(log-power spectrum,LPS)擷取方法。於本發明的實施例中，換能器(Err.Mic)將所接收到的電性訊號

先傳送到APP端進行聲學特徵提取，且透過對數功率頻譜(log-power spectrum,LPS)方法來計算在一段時間下電性訊號

中的頻率響應。當特徵進行擷取時，通過計算各重疊窗框(window frame)21的離散傅立葉轉換(discrete Fourier transform,DFT)22，對輸入訊號進行短時傅立葉轉換(short-time Fourier transform,STFT)，亦即透過公式(1)將音樂訊號從時域轉為頻域，公式(1)如下所示：

其中，Y ^t(l)代表輸入訊號(即，電性訊號

)在時域中第l個樣本，Y ^f(k)代表輸入訊號的頻譜，k是頻率索引(frequency index)，h(l)表示漢明窗函數。

透過補償增益轉換模型架構進行補償增益參數

圖5顯示補償增益轉換模型之模型訓練的方塊示意圖。如圖5所示，提供目標頻率響應曲線31至補償增益轉換模型32，接著，透過補償增益轉換模型32(例如，人工智慧演算法、深度學習方法、機器學習方法、數學統計法…等方法)將補償轉換為電路所需之濾波器參數增益G' _N，且將其傳送至ANC耳機裝置33，將上述流程可透過補償增益轉換模型架構予以模型訓練，且透過目標損失函數(cost function)予以實現，如公式(2)所示：

其中，N表示模型會生成複數組(獲得N組)濾波器參數，M表示訓練模型之樣本數，i代表訓練中的第幾筆增益資料。

當補償增益轉換模型進行模型訓練時，將誤差反向傳播來進行模型參數更新，且進行參數權重調整，從而尋找最佳補償，如公式(3)所示：

之後，透過ANC裝置的換能器將耳道中的電性訊號

錄製後的頻率響應與目標頻率響應曲線進行計算34，以獲得兩者之間的誤差

，其中，計算誤差的方法包含以下方法：minimum mean-square error、客觀性評估指標(例如，HASQI,HASPI,STOI,NCM,PESQ,...等)，本發明不以此為限。之後，透過判別來確定當前的誤差是否在可以接受之範圍內35。若誤差

是在可以接受的範圍內時，則表示選配完成；反之，將此誤差

再次傳送至補償增益轉換模型來重新產生另一組修正後補償增益

。經過上述流程，可以重複以上流程使誤差

持續收斂至符合設定之需求，從而完成自動化的流程。

圖6為本發明ANC耳機端在接收電性訊號

後的步驟流程圖。如圖6所示，在步驟S11，電子裝置傳送電性訊號

。

接著，在步驟S12，ANC耳機端接收電性訊號

(例如，約10秒鐘的音樂)。

之後，在步驟S13，取n個音框，對各音框進行傅立葉轉換(Fourier transform)，且累積n個音框下的能量來獲得電性訊號

的頻率響應。

在步驟S14，計算電性訊號在各頻帶下的頻率響應。

在步驟S15，藉由補償增益轉換模型產生目標頻率響應曲線之ANC濾波器參數。

在步驟S16，ANC濾波器參數增益補償各頻率中的電性訊號。

最後，在步驟S17，將ANC濾波器參數寫入ANC耳機的晶片中(即，儲存至ANC耳機的儲存模組中)。

值得一提的是，本發明之耳機裝置係採用主動降噪(active noise cancellation,ANC)技術，但在不同實施例中，具有相同或相似降噪技術均可適用，本發明不以此為限。在此實施例中，濾波器(例如，FF、FB、 SZ、APT...等)參數可以透過「機構聲學特性」及「聽覺補償處方」之資訊進行設定，也就是，將透過均平方誤差(mean-square error,MSE)方法進行ANC技術中的濾波器參數設定，進而使ANC技術對換能器所傳送的聲源進行不同頻率之增益補償能力。在本發明一實施例中，上述濾波器可分別為前饋(FF)濾波器、反饋(FB)濾波器、音訊增益補償濾波器單元(例如S(z)濾波器、APT濾波器)，其中，前饋(FF)濾波器可接收換能器(Ref.Mic)的電性訊號，以消除外部噪音；反饋(FB)濾波器可接收換能器(Err.Mic)的電性訊號(即，換能器(Err.Mic)將耳道內噪音轉換成電性訊號)，以消除耳道內噪音；而音訊增益補償濾波器單元(例如，S(z)濾波器及APT濾波器)則接收適當的目標曲線，以在各頻帶中適當調整電性訊號。

由於本發明係適用於各種智慧型設備，以使耳機裝置可於當前的環境(例如，居住房舍、室外、車內、公園等)下無須透過專業人員的協助下進行各頻率中增益補償，

值得一提的是，本發明的耳機裝置除了可進行各頻率中增益補償，本發明的耳機裝置不必限定在聽檢室內結合真耳測量儀器進行真耳測量分析，本發明的耳機裝置可在非聽檢室內之當前真實環境提供自動化、即時、客製化使用者的耳機裝置或聽覺設備。

在本發明一實施例中，本發明之耳機裝置可為耳機(包括但不限於動圈式、動鐵式、壓電式、氣動式、靜電式、有線傳輸、無線傳輸之耳機)、助聽器、抗噪耳機、監聽耳機、智慧眼鏡、穿戴式裝置或其組合。在另一實施例中，本發明之耳機裝置亦可設置且連接於聽力設備，並具有上述之補償技術。

此外，本發明之耳機裝置係藉由演算法(例如，補償增益轉換模型技術)結合無線通訊技術(例如，藍牙(Bluetooth)、Wi-Fi、近場通訊(near-field communication,NFC)、超寬帶(ultra-wideband,UWB)、IEEE 802.15.4等無線通訊技術)，可直接將使用者的即時客製化之增益補償同步於設置在相同或單一晶片中之降噪模組及/或補償模組進行運作，進而提供使用者能即時地具有舒適聆聽音樂感受。另外，依據本發明的上述實施例，由於使用者使用自身的聽覺設備或耳機裝置(例如，各種智慧型設備或裝置配合ANC耳機或TWS耳機)能在各種當前真實環境或真實應用環境(即，安靜或帶噪環境)進行各頻率中增益補償，因而使用者可依據自身需求，在進行本發明之耳機裝置補償方法時選擇開啟或關閉降噪模組。

值得注意的是，本發明之耳機裝置除了不必限定在聽檢室內進行各頻率中增益補償且無須透過專業人員的協助之外，本發明也無需使用額外的探管換能器，僅透過自身的裝置(例如，耳機、助聽器、聽覺輔具等)且藉由智慧型裝置結合補償增益轉換模型技術及無線通訊技術，便可自動地、即時且客製化使用者的耳機裝置或聽覺設備。

圖7為本發明之耳機裝置補償方法的步驟流程圖，一併配合上述實施例的說明，其中，該方法流程至少包含下列步驟S21至S27。

於步驟S21中，藉由無線傳送接收模組，以透過無線傳輸網路接收來自一電子裝置的第一電性訊號。

於步驟S22中，於開啟補償功能時，藉由連接至該無線傳送接收模組的第一補償模組，以設置在主動降噪之晶片中串流音訊補償增益的濾波器，其中，該第一補償模組用於實現頻率響應曲線，以計算該第一電性訊號在各頻帶下的頻率響應，並藉由第一補償增益轉換模型產生目標頻率響應曲線之第一濾波器參數，使該第一濾波器參數增益補償各該頻率中的該第一電性訊號。

於步驟S24中，藉由連接至該第一補償模組的第一換能器，將增益補償後的該第一電性訊號轉換成聲音，以將該聲音傳送至耳道內。

於步驟S25中，於開啟補償功能時，藉由連接至該無線傳送接收模組的第二補償模組，以設置在該主動降噪之晶片中通透音訊補償增益的濾波器，其中，該第二補償模組用於實現語音增益補償，以計算第二電性訊號在各頻帶下的增益，並藉由第二補償增益轉換模型產生第二濾波器參數，使該第二濾波器參數增益補償各該頻率中的該第二電性訊號。

於步驟S27中，藉由連接到該第一補償模組的第二換能器，接收來自該電子裝置的第一測試訊號，以將該第一測試訊號轉換成第三電性訊號；藉由連接到該無線傳送接收模組的第三換能器，以同步將該耳道內傳送的該聲音轉換成第四電性訊號，透過該無線傳輸網路傳送該第四電性訊號至該電子裝置，其中，該電子裝置透過無線傳輸網路接收來自該第三換能器的第四電性訊號，第三補償模組計算該第四電性訊號在各頻帶下的頻率響應，以比較該頻率響應與該目標頻率響應曲線的誤差，若該誤差未符合誤差目標，則該電子裝置對該誤差進行量化，以藉由第三補償增益轉換模型產生第三濾波器參數，而該第三濾波器參數增益補償各該頻率中的該第四電性訊號，以透過該無線傳輸網路傳送該第三濾波器參數至該第一補償模組進行增益補償。

此外，於步驟S23中，於關閉補償功能時，藉由連接至該無線傳送接收模組的第一換能器，將該第一電性訊號轉換成聲音，以傳送該聲音。

再者，於步驟S26中，於關閉補償功能時，藉由連接至該無線傳送接收模組的第一換能器，將該第二電性訊號轉換成聲音，以傳送該聲音。

在另一實施例中，除了將該組濾波器參數儲存至儲存模組之外，該電子裝置也可利用演算法(補償增益轉換模型)、其韌體或雲端技術將原濾波器參數或該組濾波器參數儲存至具有音源處理能力的設備或裝置，其中，該設備或裝置具有第四補償模組以進行增益補償。

另外，除了換能器(Ref.Mic.)可透過無線傳輸網路及無線傳送接收模組接收來自一電子裝置(例如，智慧型裝置或行動裝置)的第一測試訊號之外，該電子裝置之揚聲器模組亦可透過空氣將該電子裝置的第二測試訊號傳送至該換能器(Ref.Mic.)，以進行如上述之增益補償。此外，第一測試訊號可經由無線通訊傳送，而第二測試訊號可於空氣中傳送。

在上述的方法流程中，第一補償模組、第二補償模組可設置在主動降噪之晶片中，而第三補償模組可設置在電子裝置(例如，智慧型裝置或行動裝置)中，以應用程式、其韌體或雲端技術方式實現，其中，第一補償模組係與第三補償模組同步。

在本發明一實施例中，該組濾波器參數為主動降噪之增益補償的濾波器參數或數位訊號處理電路之增益補償參數，其中，主動降噪之增益補償的濾波器參數為音訊增益補償濾波器單元(例如，S(z)濾波器或APT濾波器)參數。

此外，上述的方法流程係應用於耳機裝置，亦可應用於具有主動降噪的耳機設備。

另外，值得注意的是，在音訊處理晶片中，ANC技術已逐漸應用於TWS耳機中，它主要是透過硬體電路及對應之系統參數來進行反向波訊號之生成，進而達到主動抗噪之功能。由於ANC技術能夠有極低的延遲時間(<20μS)，因而除了透過硬體電路實踐之優勢外，其採用極高的取樣率進行處理也是用來解決延遲時間的挑戰。因此，在ANC技術架構中，本發明能適當給予正確的濾波器參數，其電路特性也可以轉換應用於頻率響應的增益調整。換言之，本發明的耳機裝置及其補償方法可有效地給予ANC技術進行頻率響應的增益調整，進而達到ANC技術之高取樣率及低功耗的優勢，且有效地提升由音訊處理晶片處理後之音訊品質及降低功耗。

綜上所述，本發明之耳機裝置及其補償方法係透過主動降噪(ANC)技術結合數位網路技術及無線傳輸技術，不僅能使耳機能發出與當前噪音能量相同的反向波(或正向波)來消除耳道中的環境噪音，並可直接在各頻率中進行增益補償，且在進行真耳測量(REM)時也可以藉由補償模組直接對使用者即時客製化之耳機裝置進行各頻率中增益補償(進而使各頻帶的訊號增益(如正向訊號及/或反向訊號)適當調整)，具有自動化、即時且客製化使用者的耳機裝置或聽覺設備之功效，使得使用者的耳機裝置或聽覺設備可聆聽更清楚的聲音或更好聽的音樂。

另外，本發明之耳機裝置及其補償方法係透過補償增益轉換模型技術考量使用者的頻率響應的增益特性，以提供測試音樂，進而執行真耳測量，且達到自動化、即時且客製化使用者的耳機裝置或聽覺設備之功效，使得使用者的耳機裝置或聽覺設備可聆聽更清楚的聲音或更好聽的音樂。

此外，在本發明的實施例中，補償增益轉換模型亦可自動化修正耳機裝置的補償參數(例如，SII(speech intelligibility index),HASQI,HASPI等補償參數)，其中，補償增益轉換模型可設置於耳機裝置、智慧型裝置、雲端或伺服器中，本發明不以此為限。

值得一提的是，本發明之耳機裝置及其補償方法無須進行動態範圍壓縮功能(dynamic range compression function,DRCF)。

最後，在本發明的實施例中，一電腦程式產品係利用所述裝置之演算法(補償增益轉換模型)或其韌體技術執行上述內容，並可將各種濾波器參數自動地儲存至具有音源處理能力的設備或裝置(如圖2所示之110，例如智慧型裝置、行動裝置、喇叭或音箱)，其中，該設備或裝置具有補償模組以進行各頻率中增益補償。因此，該電腦程式產品可選擇將濾波器參數同步至該耳機裝置或將濾波器參數同步至該具有音樂處理能力的設備或裝置以進行音樂處理與播放。

上述實施形態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍應如申請專利範圍所列。