TWI797880B - 應用於入耳式耳機的偵測系統及偵測方法 - Google Patents

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Abstract

本案揭露一種偵測系統及偵測方法，麥克風接收根據腔體形狀所形成的回應訊號，轉換單元將回應訊號轉換為頻域訊號，利用運算單元選擇頻域訊號的複數個頻率波段中介於頻率區間內的頻率波段，分別計算被選擇的每一頻率波段之中所有頻率梯度為零的對應的頻率值並進行平均，以輸出對應之平均頻率值，判斷單元判斷平均頻率值是否落於對應的頻率誤差範圍內，進一步確認入耳式耳機的配戴狀況，偵測系統應用於入耳式耳機利用不同使用者的耳道所產生的不同回應訊號的特性，以對回應訊號進行分析，以有效偵測入耳式耳機的配戴狀況。

Description

應用於入耳式耳機的偵測系統及偵測方法
本案係關於一種偵測系統及偵測方法，尤指一種應用於入耳式耳機的偵測系統及偵測方法。
目前，耳機根據配戴方式而區分為耳罩式耳機以及入耳式耳機，其中耳罩式耳機包覆在使用者的耳朵上而不容易脫落，因此不須偵測使用者的配戴狀況，而入耳式耳機則係配戴於使用者的耳朵內，在長時間配戴後則有脫落或移位的可能性，因此傳統入耳式耳機除了接收聲音的回饋式麥克風外，更額外配置骨傳導麥克風以偵測使用者的配戴狀況。
入耳式耳機的骨傳導麥克風的工作原理是利用入耳式耳機所輸出的聲音於傳導時造成耳道內的振動，而骨傳導麥克風則感測耳道內的振動，以依感測結果進行壓電轉換，進而產生音頻訊號，骨傳導麥克風更進行分析以確認使用者的配戴入耳式耳機的配戴狀況。然而，當入耳式耳機移位時，骨傳導麥克風所感測到的耳道內的振動的能量可能不足以支持進行壓電轉換，使得骨傳導麥克風無法持續偵測使用者的入耳式耳機的配戴狀況，造成入耳式耳機的效能無法持續維持最佳狀態。
因此，如何發展一種克服上述缺點的應用於入耳式耳機的偵測系統及偵測方法，實為目前迫切之需求。
本案之目的在於提供一種偵測系統及偵測方法，其具有效能較高的優勢。
為達上述目的，本案之一實施例為提供一種偵測系統，應用於入耳式耳機，入耳式耳機用以配戴於使用者之耳道內，入耳式耳機及耳道之間封閉而形成腔體，偵測系統包含發聲單元、麥克風及處理器。發聲單元用以朝腔體發送預設音頻訊號，致使由腔體反饋回應訊號。麥克風用以接收回應訊號。處理器包含轉換單元、第一運算單元、判斷單元以及分析單元。轉換單元與麥克風電連接而接收回應訊號，且將回應訊號轉換為頻域訊號，其中頻域訊號由複數個頻率波段所構成。第一運算單元與轉換單元電連接而接收頻域訊號，選擇頻域訊號的複數個頻率波段中介於頻率區間內的頻率波段，分別計算被選擇的每一頻率波段之中所有頻率梯度為零的對應頻率值並進行平均，以輸出被選擇的每一頻率波段所對應之平均頻率值。判斷單元與第一運算單元電連接，且接收複數個頻率誤差範圍及被選擇的每一頻率波段所對應的平均頻率值，以判斷頻率區間中被選擇的每一頻率波段的平均頻率值是否落於對應的頻率誤差範圍內，並對應輸出第一判斷訊號。分析單元與判斷單元電連接，根據第一判斷訊號以分析入耳式耳機的配戴狀況。
為達上述目的，本案之一實施例為提供一種偵測方法，應用於入耳式耳機的偵測系統，入耳式耳機用以配戴於使用者之耳道內，入耳式耳機及 耳道之間封閉而形成腔體。首先，提供預設音頻訊號，預設音頻訊號由腔體反饋為回應訊號。接著，轉換回應訊號為頻域訊號，其中頻域訊號由複數個頻率波段所構成。接著，選擇頻域訊號的複數個頻率波段中介於頻率區間內的頻率波段，分別計算被選擇的每一頻率波段之中所有頻率梯度為零的對應頻率值並進行平均，以輸出被選擇的每一頻率波段所對應之平均頻率值。接著，根據複數個頻率誤差範圍及被選擇的每一頻率波段所對應的平均頻率值，以判斷頻率區間中被選擇的每一頻率波段的平均頻率值是否落於對應的頻率誤差範圍內，並對應輸出第一判斷訊號。接著，根據第一判斷訊號以分析入耳式耳機的配戴狀況。
1:偵測系統
2:發聲單元
3:麥克風
4:處理器
41:轉換單元
411:傅立葉轉換器
412:濾波器
42:第一運算單元
421:計算單元
422:平均單元
44:判斷單元
45:分析單元
46:第一儲存單元
47:第二運算單元
48:第二儲存單元
5:行動裝置
S1:預設音頻訊號
S2:回應訊號
S3:頻域訊號
f1:第一頻率波段
f2:第二頻率波段
f3:第三頻率波段
f4:第四頻率波段
f5:第五頻率波段
f6:第六頻率波段
f7:第七頻率波段
f8:第八頻率波段
f9:第九頻率波段
f10:第十頻率波段
M1-M5:步驟
第1圖為本案較佳實施例的偵測系統的結構示意圖。
第2圖為第1圖所示的偵測系統的發聲單元的預設音頻訊號及回應訊號的訊號波形示意圖。
第3圖為第1圖所示的偵測系統的傅立葉轉換器所產生的頻域訊號的訊號波形示意圖。
第4圖為本案第一實施例的偵測方法的流程示意圖。
第5圖為本案第二實施例的偵測方法的流程示意圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用於限制本案。
請參閱第1圖及第2圖，其中第1圖為本案較佳實施例的偵測系統的結構示意圖，第2圖為第1圖所示的偵測系統的發聲單元的預設音頻訊號及回應訊號的訊號波形示意圖。如第1圖及第2圖所示，本案的偵測系統1係應用於入耳式耳機(未圖式)內，其中入耳式耳機用以配戴於使用者的耳道內，當使用者將入耳式耳機配戴於耳道內時，入耳式耳機及耳道之間封閉而形成一個密封的腔體。偵測系統1經由無線傳輸方式與行動裝置5相互進行訊號傳輸，且偵測系統1包含發聲單元2、麥克風3及處理器4。發聲單元2於入耳式耳機配戴於耳道內時相鄰於耳道，用以朝向腔體發送如第2圖所示的預設音頻訊號S1，且預設音頻訊號S1將通過入耳式耳機及耳道之間所形成的腔體產生共振，且依據腔體的不同形狀而由腔體反饋不同的回應訊號S2，例如第2圖所示，其中預設音頻訊號S1及回應訊號S2皆為時域型態，即第2圖中的X軸為時間軸，且單位為秒(s)，Y軸為聲壓軸，且單位為帕(Pa)，需注意的是，由於不同使用者的耳道的形狀皆不同，或由於入耳式耳機配戴於使用者的耳道時配戴位置的差異，將導致入耳式耳機及耳道之間所形成的腔體的形狀不同，因此回應訊號S2便根據不同形狀的腔體而具有不同的訊號波形。
麥克風3於入耳式耳機配戴於耳道內時相鄰於耳道，用以接收通過腔體所形成的回應訊號S2。處理器4與麥克風3電連接，且包含轉換單元41、第一運算單元42、判斷單元44以及分析單元45。
轉換單元41用以經由麥克風3接收回應訊號S2，其中由於回應訊號S2為時域型態，而為了方便進行訊號處理，轉換單元41包含傅立葉轉換器411，傅立葉轉換器411與麥克風3電連接，以經由麥克風3接收回應訊號S2，且將時域型態的回應訊號S2轉換為頻域型態的頻域訊號S3，例如第3圖所示，其中第3圖為第1圖所示的偵測系統的傅立葉轉換器所產生的頻域訊號的訊號波形示意圖，而第3圖中的X軸為頻率軸，且單位為赫茲(Hz)，Y軸為增益軸，且單位為分貝(dB)。此外，由於實際的頻域訊號S3的訊號波形可能因外部雜訊而具有不連續訊號，造成偵測系統1於訊號處理時的不穩定性，故為了濾除不連續訊號，於本實施例中，轉換單元41更包含濾波器412，濾波器412可為但不限為倍頻濾波器(octave band filter)，且與傅立葉轉換器411電連接，以將頻域訊號S3中的不連續訊號濾除，藉此達到頻域訊號S3的平滑化。經過濾波器412濾波後的頻域訊號S3由複數個頻率波段所構成，且每一頻率波段具有一個中心頻率，請參閱表1並配合第3圖及第1圖，其中表1為頻域訊號S3中的複數個頻率波段及其中心頻率的數值示意表，如下表1所示，本實施例的頻域訊號S3係由十個頻率波段所構成，即第一頻率波段f1(頻率介於22Hz至44Hz之間，中心頻率為31.5Hz)、第二頻率波段f2(頻率介於44Hz至88Hz之間，中心頻率為63Hz)、第三頻率波段f3(頻率介於88Hz至177Hz之間，中心頻率為125Hz)、第四頻率波段f4(頻率介於177Hz至355Hz之間，中心頻率為250Hz)、第五頻率波段f5(頻率介於355Hz至710Hz之間，中心頻率為500Hz)、第六頻率波段f6(頻率介於710Hz至1420Hz之間，中心頻率為1000Hz)、第七頻率波段f7(頻率介於1420Hz至2840Hz之間，中心頻率為2000Hz)、第八頻率波段f8(頻率介於2840Hz至5680Hz之間，中心頻率為4000Hz)、第九頻率波段f9(頻率 介於5680Hz至11360Hz之間，中心頻率為8000Hz)及第十頻率波段f10(頻率介於11360Hz至22720Hz之間，中心頻率為16000Hz)。
Figure 110145935-A0305-02-0009-1
第一運算單元42與轉換單元41的濾波器412電連接，且包含計算單元421及平均單元422。計算單元421與轉換單元41的濾波器412電連接，以接收濾波器412輸出的已濾波之頻域訊號S3，且計算單元421更具有預設的頻率區間，其中頻率區間介於一頻率上限值及一頻率下限值之間，例如頻率區間介於500Hz及8000Hz之間，即頻率上限值及頻率下限值分別為500Hz及8000Hz，而計算單元421從頻域訊號S3的複數個頻率波段中選擇介於頻率區間內的頻率波段，例如選擇中心頻率介於頻率區間內的頻率波段，即頻域訊號S3的複數個頻率波段中選擇中心頻率介於頻率上限值及頻率下限值之間的頻率波段，以移除頻率過高或過 低的頻率波段，避免較極端的數值影響整體數值判斷，其中計算單元421每次所選擇的頻率波段的個數為固定，於本實施例中，計算單元421移除中心頻率高於8000Hz的頻率波段或低於500Hz的頻率波段，僅選擇中心頻率介於500Hz至8000Hz之間的頻率波段，即第五頻率波段f5至第九頻率波段f9。被選擇的每一頻率波段(即第五頻率波段f5至第九頻率波段f9中的每一頻率波段)中的每一頻率值皆具有對應的頻率梯度，於本實施例中，被選擇的每一頻率波段的每一頻率值所對應的頻率梯度定義為增益與頻率值關係圖之切線斜率，以第3圖的A點為例，A點位於被選擇的第五頻率波段，且A點的頻率值為500Hz，其對應的頻率梯度定義為增益(105dB)與頻率值(500Hz)之間的切線斜率，由於第3圖的A點為峰值，即代表其所對應的頻率梯度(或稱切線斜率)為0。由於頻域訊號S3根據不同形狀的腔體而具有不同訊號波形，而頻域訊號S3中被選擇的每一頻率波段(即第五頻率波段f5至第九頻率波段f9中的每一頻率波段)中的所有頻率值亦會根據不同形狀的腔體所造成的訊號波形不同而具有對應的頻率梯度，且頻域訊號S3中被選擇的每一頻率波段中頻率梯度為零的頻率值可能為不同數值，而計算單元421用以取得被選擇的每一頻率波段中頻率梯度為零的所有頻率值。
平均單元422與計算單元421電連接，以將被選擇的每一頻率波段(即第五頻率波段f5至第九頻率波段f9中的每一頻率波段)中頻率梯度為零所對應的所有頻率值進行平均為一平均頻率值，並輸出被選擇的每一頻率波段的平均頻率值。
判斷單元44與平均單元422電連接，且接收頻率誤差範圍資訊，其中頻率誤差範圍資訊定義了複數個頻率誤差範圍，且頻率誤差範圍的個數可例如等於被選擇的頻率波段的個數，於本實施例中，頻率誤差範圍的個數等於被 選擇的頻率波段的個數等於五(即第五頻率波段f5至第九頻率波段f9)，且每一頻率誤差範圍係與所有被選擇的頻率波段中的其中之一頻率波段對應。判斷單元44接收平均單元422所設定的被選擇的每一頻率波段所對應的的平均頻率值，且判斷被選擇的每一頻率波段的平均頻率值分別是否落於對應的頻率誤差範圍內，且根據判斷結果對應輸出第一判斷訊號，例如判斷結果為被選擇的每一頻率波段的平均頻率值皆落於對應的頻率誤差範圍內時，第一判斷訊號為第一電壓準位，或者判斷結果為被選擇的任一頻率波段的平均頻率值並不落於對應的頻率誤差範圍內時，則第一判斷訊號為第二電壓準位。
分析單元45與判斷單元44電連接，並以無線傳輸的方式與行動裝置5相互進行訊號傳輸，且分析單元45接收判斷單元44所輸出的第一判斷訊號，並根據第一判斷訊號分析入耳式耳機的配戴狀況，進而將使用者的配戴狀況的分析資訊經由無線傳輸的方式傳送至行動裝置5，例如第一判斷訊號為第一電壓準位，即第一判斷訊號所代表的判斷結果為被選擇的每一頻率波段的平均頻率值皆落於對應的頻率誤差範圍內時，分析單元45則分析出入耳式耳機的配戴狀況為正常，則目前為同一使用者配戴入耳式耳機，且該使用者的配戴方式為正確；或第一判斷訊號為第二電壓準位，即第一判斷訊號所代表的判斷結果為被選擇的任一頻率波段的平均頻率值並不落於對應的頻率誤差範圍內時，分析單元45則分析出入耳式耳機的配戴狀況為異常，則目前為不同使用者配戴入耳式耳機，或者雖為同一使用者配戴入耳式耳機，然而該使用者的配戴方式不正確。行動裝置5可依據分析單元45所提供的分析資訊確認入耳式耳機的配戴狀況，進而使得使用者可根據行動裝置5確認入耳式耳機的配戴狀況，並依據需求進行調整。
由上可知，本案的偵測系統1的麥克風3接收根據腔體形狀所形成的回應訊號S2，轉換單元41將時域型態的回應訊號S2轉換為頻域型態的頻域訊號S3，且利用計算單元421取得回應訊號S2中的被選擇的每一頻率波段中頻率梯度為零的所有頻率值，平均單元422將被選擇的每一頻率波段中頻率梯度為零所對應的所有頻率值進行平均以設定平均頻率值，更利用判斷單元44判斷平均頻率值是否落於對應的頻率誤差範圍內，進一步確認入耳式耳機的配戴狀況。因此，相較於傳統的入耳式耳機利用骨傳導麥克風所造成耳道內的振動，以確認使用者的配戴狀況，本案的偵測系統1應用於入耳式耳機利用不同使用者的耳道所產生的不同回應訊號S2的特性，以對回應訊號S2進行分析，以有效偵測入耳式耳機的配戴狀況，即使入耳式耳機於長時間配戴的情況下，本案的偵測系統1亦可持續偵測使用者的配戴狀況，使得本案的偵測系統1應用於入耳式耳機的效能可持續維持最佳狀態，更可同時確認是否為同一使用者使用該入耳式耳機。
於本實施例中，當入耳式耳機首次配戴時，偵測系統1需先記錄使用者的耳道資訊，以在入耳式耳機再次被配戴時，偵測系統1可確認入耳式耳機是否被正確配戴，或者可確認是否為同一使用者進行配戴，為了記錄使用者的耳道資訊，偵測系統1的處理器4更包含第一儲存單元46，與判斷單元44電連接，當入耳式耳機首次配戴時，判斷單元44接收平均單元422所設定的被選擇的每一頻率波段所對應的的平均頻率值，並根據被選擇的每一頻率波段所對應的平均頻率值來設定判斷單元44所使用的頻率誤差範圍，並將頻率誤差範圍的資訊儲存於第一儲存單元46中。而當入耳式耳機於非首次配戴時，第一儲存單元46將頻率誤差範圍的資訊傳送至判斷單元44，以使判斷單元44接收頻率誤差範圍的資訊，以判斷被選擇的每一頻率波段所對應的平均頻率值分別是否落於對應的頻 率誤差範圍內，且根據判斷結果輸出第一判斷訊號。於一些實施例中，每一頻率誤差範圍定義為入耳式耳機首次配戴時被選擇的頻率波段所對應的平均頻率值，再加上一個額外的容錯值(例如±5%)。當然，若欲紀錄不同使用者的耳道資訊，則可利用第一儲存單元46重新進行紀錄，於此不再贅述。
此外，分析單元45除了根據判斷單元44所輸出的第一判斷訊號分析入耳式耳機的配戴狀況之外，更可同時利用其他的判斷訊號分析入耳式耳機的配戴狀況，以達到更準確的判斷結果。於一些實施例中，處理器4更包含第二運算單元47，電連接於轉換單元41的濾波器412及分析單元45之間，以接收濾波器412輸出的已濾波之頻域訊號S3，且第二運算單元47更具有預設的頻率區間，其中頻率區間介於一頻率上限值及頻率下限值之間，例如頻率區間介於500Hz及8000Hz之間，即頻率上限值及頻率下限值分別為500Hz及8000Hz，而第二運算單元47從頻域訊號S3的複數個頻率波段中選擇介於頻率區間內的頻率波段，例如選擇中心頻率介於頻率區間內的頻率波段，即頻域訊號S3的複數個頻率波段中選擇中心頻率介於頻率上限值及頻率下限值之間的所有頻率波段，以移除頻率過高或過低的頻率波段，避免較極端的數值影響整體數值判斷，於本實施例中，第二運算單元47僅選擇中心頻率介於500Hz至8000Hz之間的頻率波段，即第五頻率波段f5至第九頻率波段f9。被選擇的每一頻率波段(即第五頻率波段至第九頻率波段中的每一頻率波段)中的每一頻率值皆具有對應的頻率梯度，本實施例中的第二運算單元47的頻率上限值、頻率下限值及頻率梯度皆相似於計算單元421的頻率上限值、頻率下限值及頻率梯度，故於此不再贅述。
第二運算單元47更具有複數個梯度比較值，每一梯度比較值可區分為兩種型態，分別為正值型態或負值型態，其中梯度比較值為正值型態時代 表頻率梯度的斜率為正值，梯度比較值為負值型態時代表頻率梯度的斜率為負值，其中梯度比較值的個數可例如等於被選擇的頻率波段的個數，於本實施例中，梯度比較值的個數及被選擇的頻率波段的個數皆等於五(即第五頻率波段f5至第九頻率波段f9)，且每一梯度比較值係與所有被選擇的頻率波段中的其中之一頻率波段對應，由於頻域訊號S3根據不同形狀的腔體而具有不同的訊號波形，而頻域訊號S3中被選擇的每一頻率波段中的所有頻率值亦會根據不同形狀的腔體所造成的訊號波形不同而具有對應的頻率梯度，且第二運算單元47依據頻域訊號S3中被選擇的每一頻率波段中的任意兩個頻率值所對應的兩個頻率梯度之間的梯度差值可能不相同，其中第二運算單元47根據頻率區間內被選擇的每一頻率波段中的選定的兩個頻率值及其對應的兩個增益值以計算並設定對應的梯度差值。
於本實施例中，每一梯度差值定義為對應的頻率波段中的兩個頻率值中具有較大頻率值的增益減去具有較小頻率值的增益所對應的斜率型態，以第3圖為例，B點及C點皆位於第六頻率波段，且B點的頻率值為900Hz，其增益為105dB，C點的頻率值為1000Hz，其增益為107dB，B點及C點之間的梯度差值為較大頻率值(1000Hz)的增益(107dB)與較小頻率值(900Hz)的增益(105dB)之間的斜率型態，即為較大頻率值的增益減去較小頻率值的增益後所對應的斜率型態，即為107dB-105dB=+2dB，故可知B點及C點之間的梯度差值為正值型態，相似的，當較大頻率值的增益減去較小頻率值的增益為負值時，即代表梯度差值為負值型態。
第二運算單元47更對被選擇的每一頻率波段中的梯度差值與對應的梯度比較值進行比對以取得比對結果，例如第二運算單元47比對被選擇的每 一頻率波段中的梯度差值所代表的斜率型態是否相同於與對應的梯度比較值的斜率型態，且根據判斷結果輸出第二判斷訊號，例如判斷結果為每一梯度差值皆相同於對應的梯度比較值時，則第二判斷訊號為第三電壓準位，或者判斷結果為任一梯度差值相異於對應的梯度比較值，則第二判斷訊號為第四電壓準位。
於本實施例中，分析單元45與判斷單元44及第二運算單元47電連接，並以無線傳輸的方式與行動裝置5相互進行訊號傳輸，且分析單元45同時接收判斷單元44所輸出的第一判斷訊號及第二運算單元47所輸出的第二判斷訊號，並同時根據第一判斷訊號及第二判斷訊號分析入耳式耳機的配戴狀況，例如第一判斷訊號為第一電壓準位，且第二判斷訊號為第三電壓準位，即第一判斷訊號所代表的判斷結果為被選擇的每一頻率波段的平均頻率值皆落於對應的頻率誤差範圍內，且第二判斷訊號所代表的判斷結果為每一梯度差值皆相同於對應的梯度比較值時，分析單元45則分析出入耳式耳機的配戴狀況為正常，則目前為同一使用者配戴入耳式耳機，且該使用者的配戴方式為正確；而當第一判斷訊號為第二電壓準位，或第二判斷訊號為第四電壓準位，即第一判斷訊號所代表的判斷結果為被選擇的任一頻率波段的平均頻率值並不落於對應的頻率誤差範圍內，或第二判斷訊號所代表的判斷結果為任一梯度差值相異於對應的梯度比較值時，則分析單元45分析出入耳式耳機的配戴狀況為異常，則目前為不同使用者配戴入耳式耳機，或者雖為同一使用者配戴入耳式耳機，然而該使用者的配戴方式不正確。
於一些實施例中，當入耳式耳機首次配戴時，偵測系統1需先記錄使用者的耳道資訊，以在入耳式耳機再次被配戴時，偵測系統1可確認入耳式耳機是否被正確配戴，或者可確認是否為同一使用者進行配戴，為了記錄使用者 的耳道資訊，偵測系統1的處理器4更包含第二儲存單元48，與第二運算單元47電連接，當入耳式耳機首次配戴時，第二儲存單元48接收第二運算單元47所設定的梯度差值，並根據被選擇的每一頻率波段所對應的梯度差值來設定第二運算單元47所使用的複數個梯度比較值，並將複數個梯度比較值的資訊儲存於第二儲存單元48中。而當入耳式耳機於非首次配戴時，第二儲存單元48將梯度比較值的資訊傳送至第二運算單元47，以使第二運算單元47接收梯度比較值的資訊，以判斷被選擇的每一頻率波段所對應的梯度差值是否相同於對應的梯度比較值，且根據判斷結果輸出第二判斷訊號。
請參閱第4圖，其為本案第一實施例的偵測方法的流程示意圖。首先，執行步驟M1，提供預設音頻訊號S1，預設音頻訊號S1由腔體反饋為回應訊號S2。接著，執行步驟M2，轉換回應訊號S2為頻域訊號S3，其中頻域訊號S3由複數個頻率波段所構成。接著，執行步驟M3，選擇頻域訊號的複數個頻率波段中介於頻率區間內的頻率波段，分別計算被選擇的每一頻率波段之中所有頻率梯度為零的對應頻率值並進行平均，以輸出被選擇的每一頻率波段所對應之平均頻率值。接著，執行步驟M4，根據複數個頻率誤差範圍及被選擇的每一頻率波段所對應的平均頻率值，以判斷頻率區間中被選擇的每一頻率波段的平均頻率值是否落於對應的頻率誤差範圍內，並對應輸出第一判斷訊號。接著，執行步驟M5，根據第一判斷訊號以分析入耳式耳機的配戴狀況。
請參閱第5圖，其為本案第二實施例的偵測方法的流程示意圖。相較於第4圖所示的第一實施例的偵測方法，本實施例的偵測方法的步驟M4更包含，依據頻率區間內被選擇的每一頻率波段中任意兩個頻率值及其對應的增益值，以計算出對應每一梯度差值，並依據每一梯度差值與其對應之梯度比較值 的比對結果，輸出第二判斷訊號。且步驟M5更包含根據第二判斷訊號以分析入耳式耳機的配戴狀況，即同時根據第一判斷訊號及第二判斷訊號以分析入耳式耳機的配戴狀況。
綜上所述，本案的偵測系統的麥克風接收根據腔體形狀所形成的回應訊號，轉換單元將時域型態的回應訊號轉換為頻域型態的頻域訊號，且利用運算單元選擇頻域訊號的複數個頻率波段中介於頻率區間內的頻率波段，分別計算被選擇的每一頻率波段之中所有頻率梯度為零的對應的頻率值並進行平均，以輸出對應之平均頻率值，更利用判斷單元判斷平均頻率值是否落於對應的頻率誤差範圍內，進一步確認入耳式耳機的配戴狀況。因此，本案的偵測系統應用於入耳式耳機利用不同使用者的耳道所產生的不同回應訊號的特性，以對回應訊號進行分析，以有效偵測入耳式耳機的配戴狀況，即使入耳式耳機於長時間配戴的情況下，本案的偵測系統亦可持續偵測使用者的配戴狀況，使得本案的偵測系統應用於入耳式耳機的效能可持續維持最佳狀態，更可同時確認是否為同一使用者使用該入耳式耳機。
1:偵測系統
2:發聲單元
3:麥克風
4:處理器
41:轉換單元
411:傅立葉轉換器
412:濾波器
42:第一運算單元
421:計算單元
422:平均單元
44:判斷單元
45:分析單元
46:第一儲存單元
47:第二運算單元
48:第二儲存單元
5:行動裝置

Claims (16)

  1. 一種偵測系統，應用於一入耳式耳機，該入耳式耳機用以配戴於一使用者之一耳道內，該入耳式耳機及該耳道之間封閉而形成一腔體，該偵測系統包含：一發聲單元，用以朝該腔體發送一預設音頻訊號，致使由該腔體反饋一回應訊號；一麥克風，用以接收該回應訊號；以及一處理器，包含：一轉換單元，與該麥克風電連接而接收該回應訊號，且將該回應訊號轉換為一頻域訊號，其中該頻域訊號由複數個頻率波段所構成；一第一運算單元，與該轉換單元電連接而接收該頻域訊號，選擇該頻域訊號的該複數個頻率波段中介於一頻率區間內的該頻率波段，分別計算被選擇的每一該頻率波段之中所有頻率梯度為零的對應的一頻率值並進行平均，以輸出被選擇的每一該頻率波段所對應之一平均頻率值，其中該頻率梯度為一增益與該頻率值之切線斜率；一判斷單元，與該第一運算單元電連接，且接收複數個頻率誤差範圍及被選擇的每一該頻率波段所對應的該平均頻率值，以判斷該頻率區間中被選擇的每一該頻率波段的該平均頻率值是否落於對應的該頻率誤差範圍內，並對應輸出一第一判斷訊號；以及一分析單元，與該判斷單元電連接，根據該第一判斷訊號以分析該入耳式耳機的配戴狀況。
  2. 如請求項1所述的偵測系統，其中當每一該平均頻率值皆落於對應的該頻率誤差範圍內時，該第一判斷訊號為一第一電壓準位，該分析單元根據該第一判斷訊號分析出該入耳式耳機的配戴狀況為正常。
  3. 如請求項1所述的偵測系統，其中當任一該平均頻率值不落於該頻率誤差範圍內時，該第一判斷訊號為一第二電壓準位，該分析單元根據該第一判斷訊號分析出該入耳式耳機的配戴狀況為異常。
  4. 如請求項1所述的偵測系統，其中該處理器更包含一第一儲存單元，與該判斷單元電連接，其中該複數個頻率誤差範圍儲存於該第一儲存單元中。
  5. 如請求項1所述的偵測系統，其中該複數個頻率誤差範圍為該入耳式耳機首次配戴時，該判斷單元接收每一該平均頻率值，並根據該平均頻率值所設定。
  6. 如請求項1所述的偵測系統，其中該處理器更包含一第二運算單元，電連接於該轉換單元及該分析單元之間，該第二運算單元具有複數個梯度比較值，且該第二運算單元依據該頻率區間內被選擇的每一該頻率波段中任意兩個頻率值及其對應的增益值，以計算出對應的一梯度差值。
  7. 如請求項6所述的偵測系統，其中該第二運算單元依據每一該梯度差值與其對應之該梯度比較值的一比對結果，輸出一第二判斷訊號至該分析單元，該分析單元根據該第一判斷訊號及該第二判斷訊號以分析該入耳式耳機的配戴狀況。
  8. 如請求項7所述的偵測系統，其中當任一該平均頻率值非落於該頻率誤差範圍內，或任一該梯度差值相異於對應的該梯度比較值時，該分析單元分析出該入耳式耳機的配戴狀況為異常。
  9. 如請求項6所述的偵測系統，其中該處理器更包含一第二儲存單元，且與該第二運算單元電連接，當該入耳式耳機首次配戴時，該第二儲存單元接收該第二運算單元所設定的每一該梯度差值，並根據每一該梯度差值來設定第二運算單元所使用的該複數個梯度比較值，並將該複數個梯度比較值的資訊儲存於該第二儲存單元中。
  10. 如請求項1所述的偵測系統，其中該頻率區間介於一頻率上限值及一頻率下限值之間，且每一該頻率波段具有一中心頻率。
  11. 如請求項1所述的偵測系統，其中該第一運算單元更包括一計算單元及一平均單元。
  12. 一種偵測方法，應用於一入耳式耳機的一偵測系統，該入耳式耳機用以配戴於一使用者之一耳道內，該入耳式耳機及該耳道之間封閉而形成一腔體，該偵測方法包含：(a)提供一預設音頻訊號，該預設音頻訊號由該腔體反饋為一回應訊號；(b)轉換該回應訊號為一頻域訊號，其中該頻域訊號由複數個頻率波段所構成；(c)選擇該頻域訊號的該複數個頻率波段中介於一頻率區間內的該頻率波段，分別計算被選擇的每一該頻率波段之中所有頻率梯度為零的對應頻率值並進行平均，以輸出被選擇的每一該頻率波段所對應之一平均頻率值，其中該頻率梯度為一增益與該頻率值之切線斜率； (d)根據複數個頻率誤差範圍及被選擇的每一該頻率波段所對應的該平均頻率值，以判斷該頻率區間中被選擇的每一該頻率波段的該平均頻率值是否落於對應的該頻率誤差範圍內，並對應輸出一第一判斷訊號；以及(e)根據該第一判斷訊號以分析該入耳式耳機的配戴狀況。
  13. 如請求項12所述的偵測方法，其中於該步驟(d)中，當每一該平均頻率值皆落於對應的該頻率誤差範圍內時，該第一判斷訊號為一第一電壓準位，則該步驟(e)中，根據該第一判斷訊號分析出該入耳式耳機的配戴狀況為正常。
  14. 如請求項12所述的偵測方法，其中於該步驟(d)中，當任一該平均頻率值不落於該頻率誤差範圍內時，該第一判斷訊號為一第二電壓準位，則該步驟(e)中，根據該第一判斷訊號分析出該入耳式耳機的配戴狀況為異常。
  15. 如請求項12所述的偵測方法，其中該步驟(d)中更包含，依據該頻率區間內被選擇的每一該頻率波段中任意兩個頻率值及其對應的增益值，以計算出對應每一梯度差值，並依據每一該梯度差值與其對應之一梯度比較值的一比對結果，輸出一第二判斷訊號，則該步驟(e)更包含，根據該第二判斷訊號以分析該入耳式耳機的配戴狀況。
  16. 如請求項15所述的偵測方法，其中於該步驟(d)中，當任一該平均頻率值不落於該頻率誤差範圍內而輸出該第一判斷訊號，或任一該梯度差值相異於對應的該梯度比較值而輸出該第二判斷訊號時，於該步驟(e)中，該分析單元分析出該入耳式耳機的配戴狀況為異常。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160150335A1 (en) * 2014-11-24 2016-05-26 Knowles Electronics, Llc Apparatus and method for detecting earphone removal and insertion
CN106982403A (zh) * 2017-05-25 2017-07-25 深圳市金立通信设备有限公司 一种耳机佩戴的检测方法及终端
WO2018019043A1 (zh) * 2016-07-29 2018-02-01 歌尔股份有限公司 一种可穿戴设备的佩戴状态检测方法和可穿戴设备
CN111988692A (zh) * 2020-08-07 2020-11-24 歌尔科技有限公司 耳机佩戴状态检测方法、装置、耳机及存储介质
US20200374617A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 Beijing Xiaoniao Tingting Technology Co., Ltd Method and device for detecting wearing state of earphone and earphone
CN113115148A (zh) * 2020-01-10 2021-07-13 北京钛方科技有限责任公司 一种耳机及入耳检测方法、装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017069118A1 (ja) 2015-10-21 2017-04-27 日本電気株式会社 個人認証装置、個人認証方法および個人認証プログラム
US10878825B2 (en) 2018-03-21 2020-12-29 Cirrus Logic, Inc. Biometric processes
US10915614B2 (en) 2018-08-31 2021-02-09 Cirrus Logic, Inc. Biometric authentication
US11344206B2 (en) 2018-12-18 2022-05-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device including earphone, and method of controlling the electronic device
US10905337B2 (en) 2019-02-26 2021-02-02 Bao Tran Hearing and monitoring system
TWI773382B (zh) * 2021-06-15 2022-08-01 台灣立訊精密有限公司 耳機及耳機狀態檢測方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160150335A1 (en) * 2014-11-24 2016-05-26 Knowles Electronics, Llc Apparatus and method for detecting earphone removal and insertion
WO2018019043A1 (zh) * 2016-07-29 2018-02-01 歌尔股份有限公司 一种可穿戴设备的佩戴状态检测方法和可穿戴设备
CN106982403A (zh) * 2017-05-25 2017-07-25 深圳市金立通信设备有限公司 一种耳机佩戴的检测方法及终端
US20200374617A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 Beijing Xiaoniao Tingting Technology Co., Ltd Method and device for detecting wearing state of earphone and earphone
CN113115148A (zh) * 2020-01-10 2021-07-13 北京钛方科技有限责任公司 一种耳机及入耳检测方法、装置
CN111988692A (zh) * 2020-08-07 2020-11-24 歌尔科技有限公司 耳机佩戴状态检测方法、装置、耳机及存储介质

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