TWI626646B - 音頻系統以及音頻控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種音頻系統包含頭戴式耳機和控制裝置。頭戴式耳機包含一殼體、一揚聲器和一麥克風。當頭戴式耳機配戴在耳朵上時，殼體與耳朵之外耳道共同形成一空腔。揚聲器與麥克風設置於殼體中。控制裝置耦接至頭戴式耳機。控制裝置用以提供揚聲器要朝向空腔播放之參考音頻訊號，且經由麥克風接收來自空腔且對應於參考音頻訊號之回聲的採樣聲音訊號，以經由採樣聲音訊號計算在不同頻率上之聲音強度分布曲線，並根據不同頻率上之聲音強度分佈曲線決定空腔是否具有洩漏開口。

Description

音頻系統以及音頻控制方法
本揭示文件係有關於一種音頻系統與一控制方法，且特別是有關於一種可執行封閉偵測或聲音校正之音頻系統。
一般而言，聲音係在空氣中與聲波方式傳播。而使用者所體驗到的聲音效果會受到很多因素影響，例如環境(如：戶外、室內、在音樂廳內，或在小房間中)、音頻播放裝置之特性及/或使用者之耳朵結構。音頻系統通常配有聲音等化器(sound equalizer)以模擬不同環境或補償音頻輸出。一個音頻播放設定(如聲音等化器設定、噪音過濾設定、或音量設定)可由一些系統默認之聲音設定檔加以手動選擇。
使用者可選擇他們所偏好之系統默認聲音設定檔或調整這些聲音設定檔之參數以達到各人最佳的設定。然而，當使用者購買新的音頻播放裝置(如：頭戴式耳機、耳機，或揚聲器)，或在不同之音頻播放裝置中切換時，使用者必須重複這些設定過程。在其他的情況下，當有不同的使 用者新加入這個音頻系統，由於每個人同之耳朵結構，音頻系統之現有設定對這個使用者而言並不見得是最佳的。
本揭示文件提供一種音頻系統，其包含音頻系統以及控制裝置。頭戴式耳機包含有殼體、揚聲器以及麥克風。當頭戴式耳機被配戴在耳朵上，殼體用以與耳朵之外耳道共同形成空腔。揚聲器係設置於殼體內。麥克風係設置於殼體內。控制裝置耦接至頭戴式耳機。控制裝置用以提供揚聲器朝向空腔播放之參考音頻訊號。控制裝置更藉由麥克風接收來自於空腔對應於參考音頻訊號之回聲的採樣聲音訊號。控制裝置更用以由此採樣聲音訊號計算在不同頻率上之一聲音強度分布曲線。控制裝置更可用以根據在不同頻率上之此聲音強度分布曲線決定此空腔是否具有一洩漏開口。
本揭示文件提供一種音頻系統，其包含頭戴式耳機以及控制裝置。頭戴式耳機包含殼體、揚聲器以及麥克風。當頭戴式耳機配戴在耳朵上，殼體係用以與耳朵之外耳道共同形成空腔。揚聲器設置於殼體內。麥克風設置於殼體內。控制裝置耦接至頭戴式耳機。控制裝置用以提供揚聲器一個要朝向空腔播放之參考音頻訊號。控制裝置更藉由麥克風接收來自於空腔對應於參考音頻訊號之回聲的採樣聲音訊號。控制裝置更可用來由此採樣聲音訊號計算在不同頻率上之聲音強度分布曲線。控制裝置更可用以根據此在不同頻率上之聲音強度分布曲線計算補償濾波器。
本揭示文件提供一種適用於一頭戴式耳機之控 制方法，控制方法包含以下步驟。提供要朝向空腔播放之一參考音頻訊號，空腔由頭戴式耳機及耳朵之外耳道所構成。由頭戴式耳機接收來自於空腔對應於此參考音頻訊號之回聲的採樣聲音訊號。由採樣聲音訊號計算在不同頻率上之聲音強度分布曲線，根據在不同頻率上之聲音強度分布曲線而決定此空腔是否具有洩漏開口。
為讓本揭示文件之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100‧‧‧音頻系統
120‧‧‧頭戴式耳機
120L‧‧‧左耳機
120R‧‧‧右耳機
122‧‧‧殼體
124‧‧‧揚聲器
126‧‧‧麥克風
140‧‧‧控制裝置
142‧‧‧儲存媒體
144‧‧‧處理電路
300‧‧‧控制方法
S302-S320‧‧‧步驟
900‧‧‧控制方法
S902-S914‧‧‧步驟
為讓本揭示文件之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖所示為根據本揭示文件一實施例一音頻系統之示意圖。
第2A圖所示為第1圖之控制裝置與右耳機之示意圖。
第2B圖所示為當右耳機並未被適當地穿戴在右耳時之示意圖。
第3A圖所示為根據本揭示文件一實施例一控制方法之流程圖。
第3B圖所示為第3A圖之控制方法之更進一步的步驟。
第4圖所示為根據本揭示文件之一實施例參考音頻訊號在不同頻率上之一聲音強度分布曲線的示意圖。
第5A圖所示為根據本揭示文件之實施例由右耳機所蒐集之採樣聲音訊號在不同頻率上之一聲音強度分布曲 線及由左耳機所蒐集之採樣聲音訊號在不同頻率上聲音強度分布曲線之示意圖。
第5B圖所示為當使用者並未適當地穿戴頭戴式耳機時右耳機所蒐集之採樣聲音訊號在不同頻率上之一聲音強度分布曲線及由左耳機所蒐集之採樣聲音訊號在不同頻率上之聲音強度分布曲線之示意圖。
第6A圖所示為由第5A圖之採樣聲音訊號所產生之一近似二次曲線之示意圖。
第6B圖所示為由第5A圖之採樣聲音訊號所產生一近似二次曲線之示意圖。
第6C圖所示為由第5B圖之採樣聲音訊號所產生一近似二次曲線之示意圖。
第6D圖所示為由第5B圖之採樣聲音訊號所產生之一近似二次曲線之示意圖。
第7圖所示為根據本揭示文件其他實施例第1圖之右耳機及控制裝置之示意圖。
第8圖所示為根據本揭示文件其他實施例第1圖之右耳機及控制裝置之示意圖。
第9圖所示為根據本揭示文件之實施例一控制方法之示意圖。
第10A圖所示根據本揭示文件之實施例從右耳機收集之採樣聲音訊號在不同頻率上之聲音強度分布曲線。
第10B圖所示為對應於第10A圖中之區段水平之用以補償採樣聲音訊號之等化乘法器。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用來限定本發明，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明揭示內容所涵蓋的範圍。
除非另有定義，本文所使用的所有詞彙(包括技術和科學術語)具有其通常的意涵，其意涵係能夠被熟悉此領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中應被解讀為與本發明相關領域一致的意涵。除非有特別明確定義，這些詞彙將不被解釋為理想化的或過於正式的意涵。
請參照第1圖，第1圖所示為根據本揭示文件一實施例一音頻系統100之示意圖。如第1圖所示，音頻系統100包含一頭戴式耳機120以及連接至頭戴式耳機120之一控制裝置140。頭戴式耳機120可穿戴在使用者之一耳朵上，以播放音頻。舉例來說，頭戴式耳機120可為耳內式(in-ear)耳機、貼耳式(on-ear)耳機、或是全罩式(over-ear)耳機。第1圖所示之頭戴式耳機120為經由線路連接至控制裝置140之一耳內式耳機。然而，頭戴式耳機120並不以此為限制。在其他實施例，頭戴式耳機120可以經由Bluetooth、Bluetooth A2DP、WiFi、WiFi-direct、Zigbee或其他類似之無線傳輸協定與控制裝置140無線連接。第1圖所示之頭戴式耳機120包含有右耳機120R以及左耳機 120L。在本例中，右耳機120R與左耳機120L皆為耳內式耳塞形式。
控制裝置140為音頻源，如智慧型手機、多媒體播放器、平板電腦、電腦、音響系統或任何類似之電子裝置。請參照第2A圖，其所示為第1圖所示之控制裝置140與右耳機120R之示意圖。第2A圖所示之控制裝置140包含有儲存媒體142及處理電路144，處理電路144可以是處理器、音頻驅動電路及/或數位訊號處理器，以處理音頻訊號並控制應用在頭戴式耳機120之音頻設置。舉例來說，儲存媒體142包含快閃記憶體、硬碟、唯讀記憶體或任何等效之儲存裝置。
請參照第1圖及第2A圖，第2A圖之頭戴式耳機120之右耳機120R被配戴在使用者之右耳RE。右耳機120R包含殼體122、揚聲器124以及一麥克風126。揚聲器124與麥克風126係設置於殼體122內。當右耳機120R配戴在第2圖中之右耳，殼體122與右耳RE之外耳道CAN一同形成空腔CAV。揚聲器124設置於殼體122內且位於空腔CAV之一側。揚聲器124用以播送聲音至空腔CAV以及耳朵之耳鼓EDR。麥克風126設置於殼體122內，且其位於空腔CAV之中、在揚聲器124與第2A圖之耳鼓EDR之間。麥克風126用以蒐集對應於由揚聲器124所播送之聲音之回聲，並據以產生採樣聲音訊號。
相似地，頭戴式耳機120更包含有配戴在使用者之左耳之左耳機120L(如第1圖所示)。左耳機120L並未 顯示在第2A圖中，且具有與第2A圖之右耳機120R相似之內部構造與相關之實施例。換言之，左耳機120L亦包含有殼體、揚聲器以及麥克風。
由於空腔CAV為相對較小之空間，當聲波被傳送至空腔CAV中，空腔CAV內之所有點(包含麥克風126之位置以及耳鼓EDR)將會被感測為近乎相等之由聲波引起之聲壓(sound pressure)級。在本實施例中，麥克風126所感測之聲壓與耳鼓EDR所感測之聲壓大致上是相同的(或近似之)，換言之，由於麥克風126與耳鼓EDR位在相同之空腔CAV，由麥克風126所感測之取樣聲音訊號可趨近於使用者所聽到的真實聲音效果。
當使用者如第2A圖所示適當地穿戴頭戴式耳機120時，由外耳道CAN與殼體122之部分內部空間形成之空腔CAV將會形成密閉之空間。如此一來，由揚聲器124所產生之聲音將會被精確且有效率地傳送至耳鼓EDR。
請參照第2B圖，第2B圖所示為當右耳機120R並未被適當地穿戴在右耳RE時之示意圖。如第2B圖所示，當使用者並未適當地穿戴頭戴式耳機120，像是並未將右耳機120R扣入外耳道CAN等，將會產生空腔CAV的一個洩漏開口OUT。如此一來，空腔CAV將不再是一個完美的密閉空間，而且傳送至空腔CAV內的一部分聲波將會從洩漏開口OUT溢散出。音頻系統100可執行一控制方法以偵測空腔CAV是否具有此一洩漏開口OUT。
請參照第3A圖，其所示為根據本揭示文件一 實施例一控制方法300之流程圖。控制方法300可適用於前面揭露之音頻系統100，或被應用在其他等效之音頻系統。請注意到，控制方法300之步驟S302-S312係分別執行在右耳機120R及左耳機120L。後續關於步驟S302-S312之敘述將平行(同時)或接續性地(依先後次序)分別應用在右耳機120R及左耳機120L。
請同時參照第2A圖及第3A圖，步驟S302提供一個朝向空腔CAV播放之參考音頻訊號(如：由控制裝置140之處理電路144所產生)至右耳機120R/左耳機120L之揚聲器124。在某些實施例中，參考音頻訊號具有一個在不同頻率上恆定水平的聲音強度。請參照第4圖，其所示為根據本揭示文件之一實施例參考音頻訊號Sref之在不同頻率上之一聲音強度分布曲線的示意圖。如第4圖所示，參考音頻訊號Sref對應到不同頻率之聲音強度水平是相同的。
請同時參照第1圖、第2A圖及第3A圖，步驟S304係由控制裝置140之處理電路144所執行以接收採樣聲音訊號。採樣聲音訊號係由右耳機120R/左耳機120L之麥克風126從空腔CAV處所接收，且採樣聲音訊號係對應至參考音頻訊號Sref之回聲。在本實施例中，兩個採樣聲音訊號會分別由右耳機120R之麥克風126與左耳機120L之麥克風(未顯示於圖中)所蒐集。步驟S306係用以從每一個採樣聲音訊號計算在不同頻率上之聲音強度分布曲線。
請參照第5A圖，其所示為根據本揭示文件之實施例由右耳機120R所蒐集之採樣聲音訊號SR1在不同頻 率上之一聲音強度分布曲線以及由左耳機120L所蒐集之採樣聲音訊號SL1在不同頻率上聲音強度分布曲線之示意圖。採樣聲音訊號SR1與SL1之聲音強度分布曲線會受到空腔CAV之不同因素(包含其形狀、尺寸及/或結構)以及使用者如何穿戴頭戴式耳機120(以適當方式或不適當之方式)之影響。空腔CAV之形狀可能會吸收一特定頻率之一些能量，並放大在另一頻率之強度。舉例來說，採樣聲音訊號SR1與SL1在1000赫茲附近之聲音強度會相對而言較低，而在5000赫茲附近之聲音強度則相對較高。
每一個人都具有自己的獨特耳朵結構。因此，每個人的採樣聲音訊號SR1與SL1之聲音強度分布曲線皆不相同。此外，由於每個人每一次穿戴頭戴式耳機120的方式也不一定會完全相同。因此，每個人在不同時間點之採樣聲音訊號SR1與SL1之聲音強度分布曲線也可能不同。
第5A圖所示為當使用者適當地穿戴頭戴式耳機120(參照第2A圖沒有洩漏開口時)採樣聲音訊號SR1與SL1之聲音強度分布曲線的示意圖。
請參照第5B圖，其所示為當使用者並未適當地穿戴頭戴式耳機120時(參照第2B圖，空腔CAV具有洩漏開口OUT時)右耳機120R所蒐集之採樣聲音訊號SR2在不同頻率上之聲音強度分布曲線以及由左耳機120L所蒐集之採樣聲音訊號SL2在不同頻率上之聲音強度分布曲線之示意圖。當空腔CAV之洩漏開口OUT存在，聲音強度會受到影響。如第5A圖及第5B圖所示，採樣聲音訊號SR2與SL2之 聲音強度的水平會相對低於採樣聲音訊號SR1與SL1之聲音強度的水平。在低頻部分(例如，從大約100赫茲到大約2000赫茲)中，採樣聲音訊號SR2和SL2之聲音強度水平的降低更加明顯。音頻系統100與控制方法300係用以根據採樣聲音訊號(如第5A圖與第5B圖之SR1、SL1、SR2和SL2)在不同頻率上之聲音強度分布曲線以決定空腔CAV是否具有洩漏開口OUT(參照第2B圖)。接下來將說明如何根據聲音強度分布曲線決定是否有洩漏開口OUT存在之實施例。
請參照第3A圖，得到採樣聲音訊號之聲音強度分布曲線後，步驟S308執行以在一參考頻率下擷取採樣聲音訊號之聲音強度分布曲線之一部分。步驟S310被執行以將一採樣聲音訊號之聲音強度分布曲線之前述部分映射(map)至一近似二次曲線。步驟S312係執行以基於近似二次曲線之至少一參數決定空腔CAV是否具有一洩漏開口OUT。當步驟S312偵測到洩漏開口OUT，會執行步驟S314以提供使用者關於洩漏開口OUT之提醒，使得使用者可因此調整頭戴式耳機120的位置。接著，控制方法300可再次執行步驟S302-S31，以驗證在步驟S314之調整後使用者是否已適當地穿戴頭戴式耳機120。
請參照第6A圖，其所示為由第5A圖之採樣聲音訊號SR1所產生之近似二次曲線SR1ap之示意圖。在步驟S308，採樣聲音訊號SR1在一參考頻率下之聲音強度分布曲線之部分SR1ex，此參考頻率在本實施例中大約是2000赫茲。在其他實施例中，參考頻率在大約1000赫茲到5000 赫茲的範圍內。在步驟S310，採樣聲音訊號SR1之部分SR1ex被映射到一近似二次曲線SR1ap。
近似二次曲線SR1ap係由一二次曲線之方程式所產生：y=A+Bx+Cx2
其中x為沿著頻率軸之座標，y為延著強度軸之座標，A、B與C為二次曲線之係數，A為二次曲線之之高度，而C為二次曲線之曲率，B為二次曲線之一次項係數。
一個二項迴歸分析會對部分SR1ex執行以找到一個最接近部分SR1ex之二次曲線。在這種情形下，近似二次曲線SR1ap之方程式為：y=25.8-4.5x+0.19x2
在步驟S312，相關於近似二次曲線SR1ap之係數(包含有：曲率、高度及/或近似二次曲線SR1ap與部分SR1ex之間的相關係數)會與參考數值做比較。當近似二次曲線SR1ap之曲率大於0.1(亦即：C>0.1)，近似二次曲線SR1ap之高度大於10(亦即：A>10)，且近似二次曲線SR1ap與部分SR1ex之間之相關係數大於0.8(亦即：γ>0.8)，音頻系統100將決定空腔CAV並不存在洩漏開口；否則音頻系統100將決定空腔CAV存在有洩漏開口OUT。
在本例中，近似二次曲線SR1ap之曲率為0.19，近似二次曲線SR1ap之高度為25.8，且近似二次曲線SR1ap與部分SR1ex之間之相關係數為0.91。因此，並不存在有洩漏開口對應到採樣聲音訊號SR1。
請參照第6B圖，其所示為由第5A圖之採樣聲音訊號SL1所產生近似二次曲線SL1ap之示意圖。在步驟S308，採樣聲音訊號SL1在一參考頻率下之聲音強度分布曲線之部分SL1ex，此參考頻率在本實施例中大約是2000赫茲。在步驟S310，採樣聲音訊號SL1之部分SL1ex被映射至一近似二次曲線SL1ap。
一個二項迴歸分析會對部分SL1ex執行以找到一個最接近部分SL1ex之二次曲線。在這種情形下，近似二次曲線SL1ap之方程式為：y=23-3.9x+0.16x2
在步驟S312，相關於近似二次曲線SL1ap之係數(包含有：曲率、高度及/或前述之相關係數)會與參考數值做比較(亦即：C>0.1，A>10，與γ>0.8)。
在本例中，近似二次曲線SL1ap之曲率為0.16，近似二次曲線SL1ap之高度為23，且近似二次曲線SL1ap與採樣聲音訊號SL1之部分SL1ex之間之相關係數為0.91。因此，並不存在有洩漏開口對應到採樣聲音訊號SL1。
請參照第6C圖，其所示為由第5B圖之採樣聲音訊號SR2所產生近似二次曲線SR2ap之示意圖。在步驟S308，採樣聲音訊號SR2在一參考頻率下之聲音強度分布曲線之部分SR2ex，此參考頻率在本實施例中大約是2000赫茲。在步驟S310，採樣聲音訊號SR2之部分SR2ex被映射到一近似二次曲線SR2ap。
一個二項迴歸分析會對部分SR2ex執行以找到一個最接近部分SR2ex之二次曲線。在這種情形下，近似二次曲線SR2ap之方程式為：y=4.6+1.2x+0.06x2
在步驟S312，相關於近似二次曲線SR2ap之係數(包含有：曲率、高度及/或近似二次曲線SR2ap與部分SR2ex之間的相關係數)會與參考數值做比較(亦即：C>0.1，A>10，與γ>0.8)。
在本例中，近似二次曲線SR2ap之曲率為0.06，近似二次曲線SR2ap之高度為4.6，且近似二次曲線SR2ap與採樣聲音訊號SR2之部分SR2ex之間之相關係數為0.67。因此，對應到採樣聲音訊號SR2之空腔CAV存在有一溢漏之輸出。當音頻系統100與控制方法300偵測到右耳機120R有洩漏開口OUT，第3A圖之控制方法300係執行步驟S314以提供使用者關於洩漏開口OUT之提醒，例如，音頻系統100可經由揚聲器124播放一警告音，或在控制裝置120之顯示器顯示一提示訊息，以促使使用者調整右耳機120R之位置，使得使用者可調整右耳機120R以避免洩漏開口OUT洩漏輸出。
請參照第6D圖，其所示為由第5B圖之採樣聲音訊號SL2所產生近似二次曲線SL2ap之示意圖。在步驟步驟S308，採樣聲音訊號SL2在一參考頻率下之聲音強度分布曲線之部分SL2ex，此參考頻率在本實施例中大約是2000赫茲。在步驟S310，採樣聲音訊號SL2之部分SL2ex 被映射到一近似二次曲線SL2ap。
一個二項迴歸分析會對部分SL2ex執行以找到一個最接近部分SL2ex之二次曲線。在這種情形下，近似二次曲線SL2ap之方程式為：y=3.4-0.9x+0.04x2
在步驟S312，相關於近似二次曲線SL2ap之係數(包含有：曲率、高度及/或近似二次曲線SR2ap與部分SR2ex之間的相關係數)會與參考數值做比較(亦即：C>0.1、A>10，與γ>0.8)。
在本例中，近似二次曲線SL2ap之曲率為0.04，近似二次曲線SL2ap之高度為3.4，且近似二次曲線SL2ap與採樣聲音訊號SL2之部分SL2ex之間之相關係數為0.63。因此，對應到採樣聲音訊號SL2之空腔CAV存在有溢漏之輸出。當音頻系統100及控制方法300測得左耳機120L存在有洩漏開口OUT，音頻系統100可經由揚聲器124播放一警告音，或在控制裝置120之顯示器顯示一提示訊息，以促使使用者調整左耳機120L之位置。
基於前述實施例，音頻系統100與控制方法300可決定使用者是否適當地穿戴右耳機120R及左耳機120L。當右耳機120R或左耳機120L當中至少其一並未被適當穿戴，其可由從右耳機120R或左耳機120L之採樣聲音訊號所偵測。據此，音頻系統100與控制方法300可提醒使用者以校正右耳機120R與左耳機120L之位置，以避免第2B圖之洩漏開口OUT並確保第2A圖之空腔CAV之密閉狀 態。
在一些實施例中，第1圖、第2A圖，及第2B圖之音頻系統100更可用以執行一耳聲傳射測試(otoacoustic emission，(OAE)test)以估計使用者是否有聽力障礙，如聽力損失、外耳道之阻塞(blockage)、中耳積液、耳朵之耳蝸內之外毛細胞(outer hair cell)之損傷。
如第2A圖及第2B圖所示，使用者之內耳有一耳蝸COCH。在耳蝸COCH的表面分部有毛細胞(hair cell)。當有聲音傳送至耳蝸COCH，毛細胞HAC會隨著聲音之頻率震動以感測聲音。在耳蝸COCH之一外側部分之毛細胞HAC主要感測聲音之高頻部分，而在耳蝸COCH之一內側部分之毛細胞HAC主要感測聲音之低頻部分。
當在耳蝸COCH內之毛細胞HAC受到一輸入聲音之刺激，毛細胞HAC會隨著這個刺激震動並產生一耳聲傳射(OAE)。在本揭示文件之實施例中，頭戴式耳機120之揚聲器124係用以提供一刺激聲音。當聲音刺激耳蝸時，毛細胞HAC會因此振動。此振動產生一個幾乎聽不到的聲音並迴聲到中耳。在本實施例中，這個聲音可以被頭戴式耳機120之麥克風126所量測。
OAE測試時常是新生兒聽力篩檢程序的一部分。具有正常聽力之人會產生耳聲傳射。而具有大於30分貝之聽力損失(由於中耳的問題)的人則不會產生耳聲傳射。而由於外毛細胞HAC之疾病而具聽力損失的人也不會產生耳聲傳射。OAE測試可以檢測外耳道之阻塞、中耳積 液之存在，及/或耳蝸COCH內之外毛細胞HAC之損傷。
請參照第3B圖，其所示為第3A圖之控制方法300之更進一步的步驟。如第3B圖所示，在步驟S312之後，控制方法300更包含有步驟S316、S318以及S320。
如第1圖、第2A圖與第3B圖所示，當頭戴式耳機120被適當穿戴時(亦即：沒有偵測到洩漏開口)，會執行步驟S316以提供一刺激音頻訊號給揚聲器124，而揚聲器124將會將這個刺激聲音傳播至耳朵。步驟S318會被執行以經由麥克風126接收一對應到刺激音頻訊號之估算聲音訊號。執行步驟S320被執行以基於此估算聲音訊號分析使用者是否具有聽力障礙。
在一實施例中，步驟S316-S320採用一短暫音誘發耳聲傳射(Transient Evoked OAE(TEOAE)測試之方式。在TEOAE測試，此刺激音頻訊號包含短聲(click)刺激或是在1000-4000赫茲之單音調突發刺激(singular-tone burst stimulus)。當使用者具有健康的耳朵，外毛細胞HAC將會產生具有耳聲傳射特性之回聲以回應前述短聲刺激或單音調突發刺激(即刺激音頻訊號)，而由麥克風126所接收之估算聲音訊號將包含有耳聲傳射特性之回聲。當使用者具有聽力障礙，由麥克風126所接收之估算聲音訊號將不會包含耳聲傳射特性之回聲在內。
在一實施例，步驟S316-S320採用一變頻耳聲傳射(Transient Distortion Production OAE，DPOAE)測試。在DPOAE測試，刺激音頻訊號包含在兩個不同頻率 之雙音調突發刺激(dual tone stimuluses)。這些雙音調突發刺激會同時達到耳蝸COCH。耳蝸COCH之非線性將會對這些雙音調突發刺激產生總諧波失真(total harmonic distortion)。當使用者具有健康的耳朵，外毛細胞HAC將會產生變頻(distortion production)耳聲傳射特性之回聲以回應這些雙音調突發刺激(即刺激音頻訊號)，而由麥克風126所接收之估算聲音訊號將會包含變頻耳聲傳射特性之回聲在內，而變頻耳聲傳射特性之回聲應低於於6分貝。當使用者具有聽力障礙，由麥克風126所接收之估算聲音訊號內的變頻耳聲傳射特性之回聲將會低於於6分貝會甚至不存在。
換言之，第1圖、第2A圖與第2B圖所示之音頻系統100的頭戴式耳機120可藉由將刺激音頻訊號傳播至耳朵、接收此估算聲音訊號，以及藉由分析估算聲音訊號之結果來看此估算聲音訊號內是否包含耳聲傳射特性之回聲，來檢測使用者是否具有聽力障礙。
第1圖、第2A圖與第2B圖所示之音頻系統100的頭戴式耳機120為一耳內式耳機，然而，本揭示文件並不以此為限。請參照第7圖，其所示為根據本揭示文件其他實施例第1圖之右耳機120R及控制裝置140之示意圖。第7圖所示之右耳機120R為一全罩式耳機。如第7圖所示，右耳機120R包含一殼體122、一揚聲器124以及一麥克風126。與第1圖、第2A圖與第2B圖之耳內式耳機相比，由殼體122及外耳道CAN所構成之空腔CAV較大。然而這並不會影響 到第7圖所示之全罩式右耳機120R的功能和運作。第7圖所示之全罩式右耳機120R之揚聲器124及一麥克風126的功能和運作與前述之耳內式右耳機120R相似，在此便不再贅述。
第2A圖、第2B圖與第7圖之實施例中，麥克風126係在空腔CAV內，且位於揚聲器124與耳鼓EDR之間。然而，本揭示文件並不以此為限。請參照第8圖，其所示為根據本揭示文件其他實施例第1圖之右耳機120R及控制裝置140之示意圖。第8圖所示之右耳機120R為一耳內式耳機。如第8圖所示，右耳機120R包含一殼體122、一揚聲器124以及一麥克風126。與第2A圖、第2B圖之耳內式耳機120R或第7圖之全罩式耳機120R相比，第8圖之麥克風126係在殼體122之內，且在空腔CAV之外。在本例中，麥克風126不會直接感測到空腔CAV內的聲壓。空腔CAV內的聲壓將會產生殼體122之振動，且此振動將傳送到麥克風126。麥克風126因此將經由右耳機120R之殼體122之轉導而間接地感測空腔CAV內的聲壓。如此一來，由麥克風126產生之採樣聲音訊號將更進一步由殼體122之一轉導係數所調整。轉導係數係由殼體122的材料、形狀或結構所決定。此轉導係數可由頭戴式耳機120製造後的測試程序中得到。
在採樣聲音訊號被轉導係數校正後，採樣聲音訊號可用以決定空腔是否具有洩漏開口(經由第3圖中的步驟S306到步驟S312)。由於第3A圖中之步驟S306到步驟 S312係與前述實施例相似，在此便不再贅述。
由於每個人皆具有自己獨特的耳朵結構，即使同一個人的左耳與右耳的結構也不相同。此外，使用者每一次穿戴頭戴式耳機120的方式可能也不會完全相同。當相同的音頻內容被播送至使用者的耳朵，音頻內容將會發生不同程度的失真。音頻系統100可執行一控制方法以補償音頻內容以消除由於耳朵結構及/或穿戴頭戴式耳機120之方式所導致之失真。
請參照第9圖，其所示為根據本揭示文件之實施例一控制方法900之示意圖。控制方法900係適用於音頻系統100以及其相關之第1圖、第2A圖、第2B圖、第7圖、及第8圖之實施例或其他等效之音頻系統。請注意到，控制方法900之步驟S902-S914係個別由右耳機120R及左耳機120L分別執行。下列關於步驟S902-S912之敘述係平行(同時)或接續性地(一個接一個)地應用至右耳機120R及左耳機120L。
請參照第2圖及第9圖，執行步驟S902以提供用以朝向空腔CAV播放之一參考音頻訊號至揚聲器124。請參照第4圖，參考音頻訊號Sref在不同頻率上具有一個一致之水平之聲音強度。
執行步驟S904以由控制裝置140之處理電路144經由麥克風126以接收對應於來自從空腔CAV之參考音頻訊號Sref之一回聲的一採樣聲音訊號。執行步驟S906以由控制裝置140之處理電路144從採樣聲音訊號計算在不 同頻率上之一聲音強度分布曲線。請參照第10A圖，其所示根據本揭示文件之實施例從右耳機120R收集之採樣聲音訊號SR1的在不同頻率上之聲音強度分布曲線。
請參照第2A圖、第9圖與第10A圖，執行步驟S908以藉由處理電路144將採樣聲音訊號SR1在不同頻率上之聲音強度分布曲線分割成複數個頻率區段。在第10A圖所示之實施例，採樣聲音訊號SR1之頻率區段被分割成100赫茲-200赫茲、200赫茲-300赫茲、300赫茲-400赫茲，...900赫茲-1000赫茲、1000赫茲-2000赫茲、2000赫茲-3000赫茲、...9000赫茲-10000赫茲，以及10000赫茲-20000赫茲。然而分割方法並不限於此。在一些實施例中，這些頻率區段可以被以每100赫茲、每500赫茲、每1000赫茲或每2000赫茲等等來加以分割。
請參照第2A圖、第9圖與第10A圖，執行步驟S910以由處理電路144分別計算採樣聲音訊號SR1在不同頻率上之聲音強度分布曲線於不同頻率區段之聲音強度。如第10A圖所示，區段水平LV1a係對應100赫茲-200赫茲所計算出，區段水平LV1b係對應到200赫茲-300赫茲所計算出；區段水平LV1c係對應至300赫茲-400赫茲所計算出；以及，區段水平LV1d係對應至400赫茲-500赫茲所計算出。在本例中，區段水平LV1a係高於區段水平LV1b。區段水平LV1b係高於區段水平LV1c。區段水平LV1c係高於區段水平LV1d。第10A圖中還有更多區段水平。為了說明簡便起見，在這裡只解釋四個區段水平LV1a-LV1d。而其他 區段水平也會被相應地處理。
執行步驟S912以由處理電路144計算不同頻率區段之複數個等化乘法器以將複數個區段水平之每一區段水平補償至一個一致之水平。請參照第10B圖，其所示為對應於第10A圖中之區段水平LV1a-LV1d的等化乘法器EQ1a-EQ1d以補償採樣聲音訊號SR1。等化乘法器EQ1a-EQ1d之水平係與區段水平LV1a-LV1d之水平呈負相關。在本例中，等化乘法器EQ1a係低於等化乘法器EQ1b、等化乘法器EQ1b係低於等化乘法器EQ1c，而等化乘法器EQ1c係低於等化乘法器EQ1d。在一些實施例中，等化乘法器EQ1a-EQ1d與相對應之區段水平LV1a-LV1d之乘積等於1。
執行步驟S914以由處理電路144儲存不同頻率區段之複數個等化乘法器(包含有EQ1a-EQ1d)以作為補償濾波器。在一些實施例中，補償濾波器係儲存在儲存媒體142。換言之，補償濾波器係根據採樣聲音訊號SR1在不同頻率上的聲音強度分布曲線而產生。補償濾波器係用以補償由於音頻播放狀態(包含耳朵結構及/或耳機位置)所生之失真。
當音頻系統100將要播放一音頻內容訊號(如一音軌、一首歌、一聲音訊息或任何音頻資料)，補償濾波器會由處理電路144所使用以在傳送至揚聲器1245之前將補償濾波器應用在音頻內容訊號，以強化/減少音頻內容訊號在不同頻率區段之強度的程度。因此，使用者所聽到的音 頻內容訊號可以具有較少的失真。基於控制方法900，左耳與右耳的補償濾波器可以各自依據從兩個耳朵所生之採樣聲音訊號而分別產生。因此，補償濾波器將可依據特定使用者之特定耳朵而客製化。控制方法900可以在每次音頻內容訊號被傳送至揚聲器124之前執行，補償濾波器因此將可不時動態調整。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (22)

  1. 一種音頻系統，包含：一頭戴式耳機，包含：一殼體，當該頭戴式耳機配戴在一耳朵上時，該殼體用以與該耳朵之一外耳道共同形成一空腔；一揚聲器，設置於該殼體內；以及一麥克風，設置於該殼體內；以及一控制裝置，耦接至該頭戴式耳機，其中該控制裝置用以：提供該揚聲器向該空腔播放之一參考音頻訊號；藉由該麥克風接收來自於該空腔對應於該參考音頻訊號之一回聲的一採樣聲音訊號；由該採樣聲音訊號計算在不同頻率上之一聲音強度分布曲線；以及根據在不同頻率上之該聲音強度分布曲線決定該空腔是否具有一洩漏開口。
  2. 如請求項1所述之音頻系統，其中該參考音頻訊號在不同頻率上具有一恆定水平的聲音強度。
  3. 如請求項2所述之音頻系統，其中該控制裝置更用以：在一參考頻率下擷取該聲音強度分布曲線之一部分；將該聲音強度分布曲線之該部分映射為一近似二次曲 線；以及基於該近似二次曲線之至少一係數決定該空腔是否具有該洩漏開口。
  4. 如請求項3所述之音頻系統，其中該至少一係數包含該近似二次曲線之一曲率、該近似二次曲線之一高度、或該聲音強度分布曲線之該部分與該近似二次曲線之間之一相關係數。
  5. 如請求項1所述之音頻系統，其中該麥克風位於該揚聲器以及該外耳道之間，且該麥克風設置於該空腔內。
  6. 如請求項1所述之音頻系統，其中該麥克風設置於該空腔外，而該採樣聲音訊號係由該殼體之一轉導係數所調整。
  7. 如請求項1所述之音頻系統，其中該控制裝置用以：提供一刺激音頻訊號至該揚聲器；經由該麥克風接收對應於該刺激音頻訊號之一估算聲音訊號；以及基於該估算聲音訊號分析該頭戴式耳機之一使用者是否具有聽力障礙。
  8. 如請求項1所述之音頻系統，其中該控制裝置更用以：根據在不同頻率上之該聲音強度分布曲線製造一補償濾波器；以及在一音頻內容訊號傳送到該揚聲器之前，將該補償濾波器應用於該音頻內容訊號。
  9. 如請求項8所述之音頻系統，其中該控制裝置更用以：將在不同頻率上之該聲音強度分布曲線分割成複數個頻率區段；分別計算該聲音強度分布曲線在不同頻率區段之複數個聲音強度之區段水平；計算在該不同頻率區段之複數個等化乘法器以將該複數個區段水平之每一區段水平補償至一恆定水平；以及將在該不同頻率區段之該複數個等化乘法器儲存為該補償濾波器。
  10. 一種音頻系統，包含：一頭戴式耳機，其包含有：一殼體，當該頭戴式耳機配戴在一耳朵上時，該殼體與該耳朵之一外耳道共同形成一空腔；一揚聲器，設置於該殼體內；以及一麥克風，設置於該殼體內；以及一控制裝置，耦接至該頭戴式耳機，其中該控制裝置 用以：提供該揚聲器向該空腔播放之一參考音頻訊號；藉由該麥克風接收來自於該空腔對應於該參考音頻訊號之一回聲的一採樣聲音訊號；由該採樣聲音訊號計算在不同頻率上之一聲音強度分布曲線；以及根據在不同頻率上之該聲音強度分布曲線計算一補償濾波器。
  11. 如請求項10所述之音頻系統，其中該控制裝置更用以在一音頻內容訊號傳送到該揚聲器之前，將該補償濾波器應用至該音頻內容訊號。
  12. 如請求項10所述之音頻系統，其中該控制裝置更用以：將在不同頻率上之該聲音強度分布曲線分割成複數個頻率區段；分別計算該聲音強度分布曲線在不同頻率區段之複數個聲音強度之區段水平；計算該不同頻率區段之複數個等化乘法器以將該複數個區段水平之每一區段水平補償至一恆定水平；以及將該不同頻率區段之該等化乘法器儲存為該補償濾波器。
  13. 如請求項10所述之音頻系統，其中該麥 克風係位於該揚聲器以及該外耳道之間，且該麥克風設置於該空腔內。
  14. 如請求項10所述之音頻系統，其中該麥克風設置於該空腔外，而該採樣聲音訊號係由該殼體之一轉導係數所調整。
  15. 一種音頻控制方法，適用於一頭戴式耳機，該音頻控制方法包含：提供朝向一空腔播放之一參考音頻訊號，該空腔由該頭戴式耳機以及一耳朵之一外耳道所構成；由該頭戴式耳機接收來自於該空腔對應於該參考音頻訊號之一回聲的一採樣聲音訊號；由該採樣聲音訊號計算在不同頻率上之一聲音強度分布曲線；以及根據在不同頻率上之該聲音強度分布曲線決定該空腔是否具有一洩漏開口。
  16. 如請求項15所述之音頻控制方法，其中該音頻控制方法包含：在一參考頻率下擷取該聲音強度分布曲線之一部分；將該聲音強度分布曲線之該部分映射為一近似二次曲線；以及基於該近似二次曲線之至少一參數決定該空腔是否具有該洩漏開口。
  17. 如請求項16所述之音頻控制方法，其中該至少一係數包含該近似二次曲線之一曲率、該近似二次曲線之一高度、或該聲音強度分布曲線之該部分與該近似二次曲線之間之一相關係數。
  18. 如請求項15所述之音頻控制方法，其中該音頻控制方法包含：提供要朝向由該頭戴式耳機以及一耳朵之一外耳道所構成之一空腔播放之刺激音頻訊號：由該頭戴式耳機接收對應至該刺激音頻訊號之一估算聲音訊號；以及基於該估算聲音訊號分析該頭戴式耳機之一使用者是否具有聽力障礙。
  19. 如請求項15所述之音頻控制方法，更包含：根據在不同頻率上之該聲音強度分布曲線製造一補償濾波器；以及在一音頻內容訊號傳送到該揚聲器之前，將該補償濾波器應用於該音頻內容訊號。
  20. 如請求項19所述之音頻控制方法，更包含：將在不同頻率上之該聲音強度分布曲線分割成複數個 頻率區段；分別計算該聲音強度分布曲線在不同頻率區段之複數個聲音強度之區段水平；計算在該不同頻率區段之複數個等化乘法器以將該複數個區段水平之每一區段水平補償至一恆定水平；以及將在該不同頻率區段之該複數個等化乘法器儲存為該補償濾波器。
  21. 如請求項15所述之音頻控制方法，更包含：根據該頭戴式耳機之一轉導參數調整該採樣聲音訊號。
  22. 如請求項15所述之音頻控制方法，其中該參考音頻訊號在不同頻率上具有一恆定水平的聲音強度。
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