音响设备的制作方法

1.本发明涉及声音采集设备领域，尤其涉及一种具有传声功能的音响设备。


背景技术：

2.对于有些具有传声功能的音响设备，比如麦克风模组，来说，在不同的应用场景下，对于近场声源和远场声源的传声效果需求是不同的。比如在打电话时，人们通常希望将更靠近手机的人声进行放大，而弱化周围环境的声音，通话的对方也更能够听清手机使用者的声音。相反的，在某些应用场景下，人们希望音响设备对近场声源的灵敏度减弱，而对远场声源的灵敏度增强。
3.例如在助听器领域，人们对助听器的功能要求不再局限于简单的让使用者听见声音，更要求助听器能够让使用者听得清、听得懂周围人的讲话。影响语音可识别度的关键性因素之一为语音信号中目标语音同干扰声音的比率，语音信号中包含的干扰声音比例越低，目标语音信号的可懂度就越高。
4.然而，普通助听器的放大效果不具有选择性，其在放大目标语音信号的同时(远场声源)，也会放大使用者自身的语音信号(近场声源)。通常而言，由于使用者声源距离助听器较对话人更近，在佩戴助听器时，使用者的声音强度将比对话人的声音强度更大。因此，使用者自身的语音信号将成为噪声，降低目标说话人语音的可懂度，影响沟通与助听器的使用体验。
5.因此，我们需要一种新的具有传声功能的音响设备，能够在对近场声源信号进行抑制的同时，放大远场声源信号。


技术实现要素：

6.在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，该部分并不意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出本申请中的某些概念。更多细节会在本申请其他部分详细解释。
7.根据本申请提供了一种用于传声功能的音响设备。所述音响设备包括：第一声波传感器，接收声波并基于所述声波输出第一信号；第二声波传感器，接收所述声波并基于所述声波输出第二信号；和信号处理电路，同所述第一声波传感器和所述第二声波传感器连接，并基于所述第一信号和所述第二信号生成输出信号。其中，所述音响设备对目标近场声源发出的所述声波(目标近场声波)的目标近场灵敏度显著低于对远场声源发出的所述声波(远场声波)的远场灵敏度，其中，所述目标近场声源距离所述第一声波传感器的第二目标距离小于所述远场声源距离所述第一声波传感器的第一目标距离。
8.在一些实施例中，所述近场灵敏度显著低于所述远场灵敏度是指所述近场目标灵敏度同所述远场灵敏度的比值小于预定的值。
9.在一些实施例中，所述第一声波传感器包括第一麦克风；所述第二声波传感器包
括第二麦克风；以及所述第一麦克风到所述第二麦克风的距离为预先设定的距离。
10.在一些实施例中，所述目标近场声源的位置使得所述目标近场声波在所述第一麦克风和所述第二麦克风之间的声压幅值梯度的绝对值大于第一声压阈值；以及所述目标远场声源的位置使得所述目标远场声波在所述第一麦克风和所述第二麦克风之间的声压幅值梯度的绝对值小于第二声压阈值。
11.在一些实施例中，所述的音响设备还包括电子设备，其中：所述第一声波传感器和所述第二声波传感器装配在所述电子设备上，当所述电子设备运行时，所述目标近场声源的位置与所述电子设备的空间位姿关系固定，所述第一声波传感器与所述目标近场声源的位置相距第一距离，所述第二声波传感器与所述目标近场声源的位置相距第二距离。
12.在一些实施例中，所述第一声波传感器的灵敏度为第一灵敏度，所述第二声波传感器的灵敏度为第二灵敏度，其中，所述第一灵敏度和第二灵敏度根据所述第一距离与所述第二距离的比值确定。
13.在一些实施例中，所述第一声波传感器的灵敏度为第一灵敏度，所述第二声波传感器的灵敏度为第二灵敏度，其中，所述第一灵敏度和所述第二灵敏度相同。
14.在一些实施例中，所述第二声波传感器还包括幅值调节电路，所述幅值调节电路被配置为根据所述第一距离和所述第二距离的比值对所述第二声波传感器输出的初始第二信号进行幅值调节以生成所述第二信号。
15.在一些实施例中，所述电子设备包括适配按钮，所述适配按钮被配置为在被按下时启动所述幅值调节电路。
16.在一些实施例中，当所述音响设备运行时，所述幅值调节电路的幅值调节幅度根据所述第一距离和所述第二距离的动态变化实时改变。
17.在一些实施例中，所述第一声波传感器包括相位调节电路，所述相位调节电路被配置为根据所述第一距离和所述第二距离的差值对所述第一声波传感器输出的初始第一信号进行相位调节以生成所述第一信号。
18.在一些实施例中，所述信号处理电路包括差分电路。
19.在一些实施例中，所述的音响设备进一步包括信号放大电路，将所述差分电路的输出信号放大后生成所述音响设备的输出信号。
20.在一些实施例中，所述第二声波传感器同所述第一声波传感器之间的预设距离可调。
21.在一些实施例中，所述电子设备包括头戴式电子设备。
22.在一些实施例中，所述头戴式电子设备包括至少一个助听器，所述至少一个助听器包括至少一个耳塞，至少所述第一声波传感器的一部分和至少所述第二声波传感器的一部分位于所述至少一个耳塞中。
23.在一些实施例中，所述至少一个耳塞中的每一个都包括至少一个信号转换器，所述至少一个信号转换器中的每一个都被配置为从所述信号处理电路接收所述输出信号并输出通过空气传播的声音信号。
24.在一些实施例中，所述至少一个耳塞中的每一个都包括至少一个信号转换器，所述至少一个信号转换器中的每一个都被配置为从所述信号处理电路接收所述输出信号并输出通过骨传导的声音信号。
25.在一些实施例中，所述电子设备还包括扬声器，所述目标近场声源的位置为所述扬声器的装配位置。
26.在一些实施例中，所述第一信号包括n个第一子信号，所述第二信号包括n个第二子信号，其中，第i个第一子信号和第i个第二子信号对应相同的频带，其中，n为大于1的正整数，i为1至n中的任意整数；所述信号处理电路对每对序号相同的第一子信号和第二子信号进行处理后再合成为所述输出信号。
附图说明
27.以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
28.根据本申请的一些实施例，图1示出一种有传声功能的音响设备的应用场景。
29.根据本申请的一些实施例，图2示出了有传声功能的音响设备的示意图。
30.根据本申请的一些实施例，图3是有传声功能的音响设备的近场声源信号抑制原理示意图。
31.根据本申请的一些实施例，图4示出了一种包括幅值调节电路的音响设备的示意图。
32.根据本申请的一些实施例，图5示出了一种包括信号放大电路的音响设备的示意图。
33.根据本申请的一些实施例，图6示出了一种包括相位调节电路的音响设备的示意图。
34.根据本申请的一些实施例，图7示出了一种包括子带分解模块的音响设备的示意图。
35.根据本申请的一些实施例，图8a和图8b示出了一种音响设备对目标近场声源和目标远场声源的方向响应的示意图。
36.根据本申请的一些实施例，图9a、图9b和图9c示出了音响设备的不同实施例下的0
°
方向频率响示意图。
具体实施方式
37.本申请披露了一种具有传声功能的音响设备，所述音响设备对指定范围内的近场声源发出的声波有抑制效果，对指定近场声源之外的远场声源发出的声波有放大效果。
38.以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。考虑到以下描述，本公开的这些特征和其他特征、以及结构的相关元件的操作和功能、以及部件的组合和制造的经济性可以得到明显提高。参考附图，所有这些形成本公开的一部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范
围。
39.图1示出了本申请中的音响设备100的一些实施例所示的使用场景图。音响设备100可以包括声波传感器110、信号处理电路120和信号转换器120中的一个或多个。比如，所述声波传感器110可以是一个或者多个麦克风组；所述信号转换器130可以是特定功能的扬声器；信号处理电路120可以包括一个或者多个电器元件、电路、和/或硬件模块。所述一个或者多个电器元件、电路和/或硬件模块可以将所述声波传感器110产生的信号进行处理，然后将处理过的信号传给信号转换器120转换成声音。
40.所述音响设备100可以仅仅包括所述声波传感器110。比如所述音响设备可以仅仅是一个或者多个麦克风组。所述音响设备100也可以同时包括声波传感器110、信号处理电路120和信号转换器120。比如所述音响设备100可以是搭载了所述麦克风组的电子设备。设备110可以包括任何具有声音采集功能的设备。比如所述电子设备可以包括，但是不限于，助听器100-1、智能电视100-2和智能音响100-3以及其他的智能音响设备。这些智能音响设备100可以通过采集周围环境的声音，并识别环境声音中的特定声音进行特定操作。比如，智能电视100-2和智能音响100-3可以通过采集并识别人声，并识别人声中包含的指令，从而控制其内部程序的运行。比如，智能音响113可以采集人声并识别人声中的点歌指令，然后播放对应歌曲。
41.再比如，比如，所述智能音响设备100可以对来自特定位置的声音有特别的灵敏度，即，对该特定位置发出的声音格外敏感或者不敏感。在一些实施例中，装载在设备100上的声波传感器110可以对与其距离不同的声源信号做出不同灵敏度的响应。在图1中，近场声源140相对于远场声源150来说，距离设备110更近。从近场声源140发出的声音信号和从远场声源150发出的声音信号都可以被音响设备100采集和/或并转化为电信号。音响设备100对声音信号的灵敏度可以是指输出电信号的功率与接收到的声音信号功率的比值。灵敏度越大则表示单位功率的声源信号经音响设备100转化后的电信号的功率值越大。在本申请的实施例中，如果近场声源140和远场声源150同时发出声音并被音响设备100采集和/或探测到，音响设备100对远场声源150的灵敏度要显著大于对近场声源140的灵敏度。这也意味着，如果近场声源140和远场声源150所发出的声音传导到音响设备100时功率相同的话，音响设备100输出的电信号中，与远场声源150关联的部分信号功率要显著大于与近场声源140关联的部分。通过适当的设定对近场声源140和远场声源150分别的灵敏度，音响设备100可以达到抑制近场声源信号的同时放大远场声源信号的目的。
42.当音响设备100装配在助听器100-1上时，近场声源140可以是佩戴助听器100-1的人的声带，而近场声源140的位置便是所述声带的位置；远场声源150可以是周围的环境声源，比如佩戴者周围的人的声带。此时助听器佩戴者自己的声音会被抑制，而周围环境声源，包括其他人的声音都会被增强，助听器佩戴者更容易分辨出周围环境声音和他人声音。
43.图2是本申请中的音响设备的一个实施例的示意图。音响设备可以包括基座200。基座200上可以承载排布音响设备100的各种元器件。基座200可以装配在音响设备100上，并通过一个或多个接口(图中未示出)与设备100的其他器件进行连接。所述一个或多个接口可以用于电源供应、数据交互，信号输入/输出，或类似功能。比如，音响设备100可以包括外接电源模块进行供电，也可以自身装配供电电源。再比如，音响设备100采集声音信号后输出的电信号可以通过一个或多个接口传输给设备100上的所述其他器件进行后续处理。
44.基座200上可以固定装配有第一声波传感器模块210和第二声波传感器模块220。第一声波传感器模块210内可以包括第一声波传感器(一个或者多个声波传感器组成的阵元)211。在一些实施例中，第一声波传感器模块210还可以包括与第一声波传感器模块210电连接的其他电路元器件，比如功率放大电路等等。第一声波传感器211可以被配置为接收声波并生成第一初始信号。所述其他电路元器件接收并将所述第一初始信号处理成第一信号。第一声波传感器模块210可以根据第一初始信号输出所述第一信号。所述第一初始信号和所述第一信号均为电信号。当第一声波传感器模块210除了第一声波传感器211以外不包括其他电路元器件时，所述第一信号即为所述第一初始信号。当第一声波传感器模块210还包括其他电路元器件时，所述第一信号可以是所述第一初始信号经过其他电路元器件处理后输出的信号。
45.第二声波传感器模块220可以具有与第一声波传感器模块210相同或相似的结构。例如，第二声波传感器模块220可以包括第二声波传感器(一个或多个声波传感器组成的阵元)221来接收声波并输出第二初始信号。与第一声波传感器模块210类似，第二声波传感器模块220还可以包括另外的电路组件以接收第二初始信号并进一步将第二初始信号处理成第二信号。所述另外的电路组件可以包括，但不限于，功率放大电路等。
46.在一些实施例中，第一声波传感器211可以包括至少一个麦克风，称为第一麦克风；第二声波传感器221可以包括至少一个麦克风，称为第二麦克风。第一麦克风和第二麦克风可以被配置为接收、感知和/或采集声波并转换为电信号。
47.第一声波传感器211与第二声波传感器221可以被固定在基座200上，之间相距一定距离。在一些实施例中，两个阵元之间的距离是固定的，可以为第一预设值，也就是预设距离。在另一种情况下，第一声波传感器211与第二声波传感器221之间的距离是可调的。
48.音响设备100还可以包括信号处理电路250。信号处理电路250也可以固定在基座200上。在本申请实施例中，信号处理电路250可以用于接收第一声波传感器模块210输出的第一信号和第二声波传感器模块220输出的第二信号，并利用第一信号和第二信号生成音响设备100的输出信号。信号处理电路250还可以输出所述输出信号。第一声波传感器模块210输出的第一信号可以通过电路230传输到信号处理电路250，第二声波传感器模块220输出的第二信号可以通过电路240传输到信号处理电路250。信号处理电路250可以通过电路260将输出信号向外部输出，例如通过接口输出到设备100的其他电子部件。
49.当音响设备100所处周围环境有多个声源发出声音时，第一声波传感器211和第二声波传感器221都可以接收到这些声音。例如，多个声源可以包括目标近场声源发出的目标近场声波和目标远场声源发出的目标远场声波。比如，目标近场声源可以是助听器佩戴者的声带，即近场声源；目标近场声波可以是助听器佩戴者自己发出的声音；目标远场声源可以是除了助听器佩戴者以外的一个或者多个第三方讲话者，即远场声源；目标远场声波可以是第三方讲话者发出的声音。对应地，在接收到一个或者多个声源发出的声音后，第一声波传感器模块210和第二声波传感器模块220可以分别输出第一信号和第二信号。为了方便描述本申请中披露的音响设备100，在下面的描述中都基于一个假设，即在目标近场声源发出的目标近场声波同目标远场声源发出的目标远场声波在频谱上完全一致，并且传导到第一声波传感器211处的声音强度也相同。
50.第一信号和第二信号可以包含一个或多个声源的信息。经过信号处理电路250处
理后，音响设备100的输出信号中，对应于目标近场声波的信号强度要显著低于对应于目标远场声波的信号强度。比如，当音响设备100为助听器100-1的时候，佩戴者的声带可以是目标近场声源，周围的其他人的声带可以是目标远场声源。助听器100-1对于佩戴者的声音放大要显著低于对佩戴者周边声源所发声音，比如第三方讲话者的声音，的放大。相较于目标远场声源，目标近场声源距离音响设备100更近。因此，目标近场声源也可以称为近场声源，目标远场声源也可以称为远场声源。在一些实施例中，第一声波传感器211周围的预定范围内的声源都可以是目标近场声源，预定范围之外的声源都可以是目标远场声源。以助听器为例，所述预定范围可以是使用者声带到助听器之间的距离范围，所述预定范围也可以是使用者两耳之间的范围。比如，所述预定范围可以是助听器朝向耳朵一侧的以10厘米、11厘米、12厘米、13厘米、14厘米、15厘米、16厘米、17厘米、18厘米、19厘米、20厘米、21厘米、22厘米、23厘米、24厘米和25厘米中的任意一个为半径的半球的范围。所述预定范围也可以是使用者两耳之间的距离。比如也可以是使用者两耳之间的范围。也就是说，在助听器为例的场景下，所述近场距离大致为使用者头部或者声带相对于助听器所在的位置。
51.因此，所述目标近场声源的位置在预定范围内，而所述目标远场声源位置在预定范围之外。所述目标远场声源到音响设备100的距离(
″
第一目标距离
″
)大于所述目标近场声源到音响设备100的距离(
″
第二目标距离
″
)。例如，所述第一目标距离可以指所述目标远场声源和所述第一声波传感器之间的距离；所述第二目标距离可以指所述目标近场声源与所述第一声波传感器之间的距离
52.在一些实施例中，信号处理电路250可以包括差分电路。第一信号和第二信号经过差分电路后转化为输出信号。差分电路可以实现使音响设备100对来自目标近场声源的目标近场声波的灵敏度显著低于对来自目标远场声源的目标远场声波的灵敏度。比如，音响设备100对所述目标远场声波的灵敏度与对所述目标近场声波的灵敏度之比大于阈值。所述阈值可以为2、3、4、5、6、7、8、9、10等等数值。具体取值可以根据实际应用场景的需要根据经验来选择。关于音响设备100的详细原理描述请见图3及其相关描述。
53.图3是本申请中的音响设备的近场声源信号抑制原理示意图。图3中，第一声波传感器211和第二声波传感器221之间的间距为d。对于同一声源发出的声波，在传播到第一声波传感器211和第二声波传感器221时会存在幅度差和相位差。
54.所述目标远场声源位置在所述预定范围之外，也就是说目标远场声源150距离两个阵元都足够远，即r＞＞d。其中r表示目标远场声源150距离音响设备100的距离。此时，相较于目标近场声源140发出的目标近场声波，目标远场声源150的目标远场声波在传播到音响设备100时的波面更加近似于平面，因此目标远场声波的声压幅值在第一声波传感器211和第二声波传感器221处近似相同。
55.在一些实施例中，目标近场声源140的位置需要满足第一约束条件，目标远场声源150的位置需要满足第二约束条件。第一约束条件为，目标近场声源140发出的目标近场声波在第一声波传感器211和第二声波传感器221之间的声压幅值梯度的绝对值大于第一声压阈值。第二约束条件为，目标远场声源150发出的目标远场声波在第一声波传感器211处的声压幅值与第二声波传感器221之间的声压幅值梯度的绝对值小于第二声压阈值。
56.由于声压幅值梯度同声源同测量点之间的距离正相关，并且近场声源的位置需要根据具体应用场景以及希望达到的结果由经验决定，因此所述声压阈值可以同所述近场声
源和远场声源根据距离的定义一一对应。
57.目标近场声源的位置在所述预定范围之内，距离音响设备100较近。相较于目标远场声源120发出的目标远场声波，目标近场声源140发出的目标近场声波在传播到音响设备100时的波面更加近似于球面，因此其声压幅值随目标近场声波传播距离的增加而衰减得较为明显。设目标远场声源150或目标近场声源140处的声压为ps，在第一声波传感器211处形成的声压为p1，在第二声波传感器221处形成的声压为p2。目标近场声源140与第一声波传感器211的夹角为θ。其中，角度θ被定义为从第二传感器阵列指向第一传感器阵列的轴与从参考声源120指向第一传感器阵列211的矢量之间的角度。在类似的定义下，目标远场声源150与第一声波传感器211的夹角为α。目标近场声源140到第一声波传感器211的距离为r1，到第二声波传感器221的距离为r2。目标远场声源150到第一声波传感器211的距离为r。
58.则：
59.目标远场声源150在两个阵元处形成的声压幅值可以表达为：
60.目标近场声源140在两个阵元处形成的声压幅值可以表达为：
61.目标远场声源150和目标近场声源140发出的声波在到达两个阵元时分别的相位差与声源信号的角频率ω以及两个阵元之间的间距d有关。设声速为c，则：
62.目标远场声波在两个阵元处形成的相位差为：
63.目标近场声波在两个阵元处形成的相位差为：
64.因此，当目标近场声源140或目标远场声源150的频率较小时，其对应的目标近场声波或目标远场声波传播到两个阵元时的相位差就越小，甚至可以忽略不计。当音响设备100装配在助听器100-1上时，目标近场声源140为助听器佩戴者自己的声带。典型的成年男性具有85至180hz的基本频率，以及165至255hz的典型成年女性的基频。因为人的声音频率相对较低，人声的声波在两个阵元处形成的相位差也较小，甚至可以忽略。
65.在一些实施例中，第一声波传感器211和第二声波传感器221的灵敏度相同(阵元的灵敏度表示其输出的电信号的能量幅值与接收到的声波信号的能量幅值的比值)。第一声波传感器211和第二声波传感器221分别将所述目标近场声波转化成电信号。在不考虑相位差的情况下，因为第一声波传感器211和第二声波传感器221处接收到声波信号幅值的不同，所述两个电信号的幅值也会不同。
66.在图3所示的实施例中，目标近场声源140距离第一声波传感器211更近，故目标近场声源在第一声波传感器211和第二声波传感器221之间接近球形波。因而，第一声波传感器211响应目标近场声源140的声波转换的第一初始信号的幅值(或称强度)会大于第二声波传感器221输出的第二初始信号的幅值。若第一声波传感器模块210和第二声波传感器模块220不包括其他电路元器件，则第一初始信号即为第一信号，第二初始信号即为第二信号，进而被输送到信号处理电路250中。当信号处理电路块250包括差分电路时，第一信号和第二信号两路信号做差。第一信号和第二信号之差被作为输出信号对应目标近场声波。
67.与目标近场声源140相比，目标远场声源150离第一声波传感器211更远，因此目标远场声波在第一声波传感器211和第二声波传感器221之间更接近平面波。在声音传导装置
100接收和/或检测和/或收集了目标远场声波之后，第一声波传感器211和第二声波传感器221处的声压的幅度可以是彼此接近或基本相同的。因而，第一信号跟第二信号在经过差分电路做差后几乎被全部消除。
68.本申请的目的之一是想要抑制输出信号中对应目标近场声源140的信号的强度，并且增强对应目标远场声源150的信号的强度。因此，可以对第一声波传感器模块210和/或第二声波传感器模块220做一定的调整，使得当音响设备100响应目标近场声源140时，第一信号和第二信号的幅值足够接近，以至于在经过差分电路处理后，显著削弱甚至消除输出信号。与此同时，音响设备100响应目标远场声源150时，第一信号和第二信号的幅值的差异增大，以至于在经过差分电路时后，可以增强对应的输出信号的强度。以下各实施例中可以围绕这个目标对音响设备100的电路结构进行调整。
69.在一些实施例中，对音响设备100的电路结构进行调整可以包括调整第一声波传感器模块210和/或第二声波传感器模块220的灵敏度。例如，在图3所示的实施例中，可以通过增强第二声波传感器模块220的灵敏度的方式来达到音响设备100响应目标近场声源140时第一信号和第二信号的幅值相同或相近，从而在所述差分电路中相互抵消，达到输出信号被削弱或消除的目的。
70.应当认识到，增强第二声波传感器模块220的灵敏度仅仅是调整音响设备100电路结构的其中一种手段，当目标近场声源140位于图3中音响设备100左侧时，降低第二声波传感器模块220的灵敏度同样能够达到目的。同理，同时调节第一声波传感器模块210和第二声波传感器模块220的灵敏度同样能够达到目的，比如通过提高第一声波传感器模块210的灵敏度和降低第二声波传感器模块220的灵敏度等。
71.在增强第二声波传感器模块220的灵敏度的情况下，音响设备100响应目标远场声波时，对应的第二信号会被增强，与第一信号的差异增大，在经过差分电路处理后，输出信号会增强。
72.可以用系数b表示第二声波传感器模块220的灵敏度的调节幅度。在图3所示的场景下，系数b可以表示对第二声波传感器模块220的增强幅度。在第一声波传感器221和第二声波传感器221灵敏度相同的情况下，音响设备100响应目标近场声源140，当时，第一信号的幅值和第二信号的幅值相同，在经过差分电路后，输出信号几乎为0，近场声源信号的抑制效果较好。对于类似于助听器100-1的使用环境，音响设备100装配在设备110上后，目标近场声源140与设备110的空间位姿关系相对固定(例如，人的声带位置与助听器中的第一声波传感器和第二声波传感器的相对位置关系是固定的)。因此r1、r2可以提前确定，系数b也可以随之确定。如果则音响设备100的输出信号会将目标近场声波对应信号完全消除，也就是助听器100-1对使用者自己的声音完全没有响应和输出。但是有时候适当保留助听器佩戴者自己的声音也有助于其听清自己说的话。这种情况下，通过在的附近调整b的值，可以控制助听器100-1对目标近场声波的响应输出。
73.以下以完全消除目标近场声源信号为例进行说明音响设备100的工作原理。设目标近场声源140或目标远场声源150为s(ω)，波数则音响设备100分别响应两个声源
的输出信号j
output
(响应目标近场声源140)、y
output
(响应目标远场声源150)推导如下所出示：
74.a)音响设备100响应目标近场声波时：第一声波传感器211的第一初始信号为：第一信号等于第一初始信号，其中k为所述波数；第二声波传感器221的第二初始信号为：第二信号为第二初始信号乘以系数b：第一信号和第二信号经过差分电路后的输出信号为：
[0075][0076]
b)音响设备100响应目标远场声波时：第一声波传感器211的第一初始信号为：第一信号等于第一初始信号，其中k为所述波数；第二声波传感器221的第二初始信号为：第二信号为第二初始信号乘以系数b：第一信号和第二信号经过差分电路后的输出信号为：
[0077][0078]
由上述推导分析可知，当声源信号频率较低时，通过调节参数b，可以使第一声波传感器模块210响应目标近场声波时的第一信号和第二声波传感器模块220响应目标近场声波时的第二信号幅值相似或相同。因此，音响设备100的输出信号为0或者近似为0。第一声波传感器模块210响应目标远场声波的第一信号和第二声波传感器模块220响应目标远场声波时的第二信号幅值差异较大。因此，音响设备100的输出信号不为0。相应的，音响设备110对目标近场声源140产生的目标近场声波的灵敏度显著低于目标远场声源150所发出的目标远场声波的灵敏度。
[0079]
在一些实施例中，系数b可以在预先设定的范围内调整，在这个范围内调整系数b时，音响设备100对目标近场声源140产生的目标近场声波的灵敏度显著低于目标远场声源150所发出的目标远场声波的灵敏度具体可以表示为：对于目标近场声源140处功率为a0的目标近场声波，相应的第一信号功率为b1，相应的第二信号功率为b2；对于目标远场声源150处功率为a0’的目标远场声波，相应的第一信号功率为b1’，相应的第二信号的功率为b2’。系数b在允许范围内调节时，(a0’|b1-b2|)/(a0|b1
’-
b2’|)小于信号阈值。信号阈值可以是预设的，用来表示音响设备100对目标近场声波的抑制程度的值。
[0080]
系数b的调节方式可以包括多种方式。其中一种调节方式可以是调节第一声波传感器211和/或第二声波传感器221的灵敏度(假设原来两阵元的灵敏度相同)。当第一声波传感器模块210和第二声波传感器模块220内除了第一声波传感器211和第二声波传感器221之外不包括其他电路元器件时，第一初始信号即为第一信号，第二初始信号即为第二信号。以图3为例，增大第二声波传感器221的灵敏度即可以增大第二信号的幅值。增大第二声
波传感器221的灵敏度的范围可以依据系数b的允许范围。例如，当音响设备100的目标是完全抑制目标近场声源140的信号时，系数b的值可以为可以调节第二声波传感器221的灵敏度，使得第二声波传感器模块220输出的第二信号的幅值为调节前的幅值乘以系数b。这种系数b的调节方式可以应用在助听器100-1的适配领域。当佩戴者在验配助听器100-1时，其声带位置距离第一声波传感器211和第二声波传感器221的距离也就确定，可以据此对第二声波传感器221的灵敏度进行调整和/或配置。
[0081]
在图3所示的音响设备100中，对第二声波传感器221灵敏度的调节需要根据音响设备100同目标近场声源140之间的位置关系决定增大还是降低第二声波传感器221的灵敏度。当图3中的目标近场声源140的位置位于音响设备100左侧时，为了达成音响设备100一致目标近场声波的目的，适用减小第二声波传感器221的灵敏度。当图3中的目标近场声源140的位置位于音响设备100右侧时，为了达成音响设备100一致目标近场声波的目的，适用增加第二声波传感器221的灵敏度。本领域普通技术人员可知，调节第二声波传感器221的灵敏度本质上是调整第一声波传感器211和第二声波传感器221在响应标定声s波时输出信号幅值相互关系。能够达到此目的的其他的调整方式都包括在本申请的范围内。比如，单独增加第二声波传感器221的灵敏度可以通过减小第一声波传感器211灵敏度或同时减小第一声波传感器211灵敏度和增加第二声波传感器221灵敏度的方式达到同样的效果。
[0082]
图4是本申请的中的包括幅值调节电路的音响设备的一个实施例的示意图。图4展示了调整系数b的另一种方式。当第一声波传感器211和第二声波传感器221的灵敏度相同时，调整系数b的方式可以包括在第一声波传感器模块210和/或第二声波传感器模块220中加入幅值调节电路的方式实现。以图4所示的实施例为例，第二声波传感器模块220中可以包括幅值调节电路222，连接在第二声波传感器221之后。第二声波传感器221输出的第二初始信号可以由幅值调节电路222调整信号幅值后再输出，作为第二信号。幅值调节电路222对第二初始信号的调节幅度(即系数b)可以根据目标近场声源140分别距离两个阵元的距离进行配置。例如，音响设备100被配置为消除对目标近场声波的响应时，调节幅度b可以为当需要保留部分对目标近场声源140的响应时，调节幅度b可以在的邻域区间上下调整。
[0083]
幅值调节电路222对第二初始信号的调节可以包括或引入信号幅值增益和信号幅值抑制。在图4中，当目标近场声源140位于音响设备100左侧时，幅值调节电路222需要对第二初始信号的幅值进行削弱，以便生成的第二信号与第一信号的幅值相匹配。
[0084]
在一些实施例中，幅值调节电路222的调节幅度b是可以动态变化/调整的。例如在一些非助听器类的使用场景下，目标近场声源140的位置可以是动态变化的，其距离两个阵元的距离也是动态变化的。以完全消除目标近场声波为例，如果系数b的取值为则b的值只有实时地适应r1和r2的变化，才能够使得音响设备100始终保持抑制目标近场声源140的效果。具体地，目标近场声源140的位置变化时，r1和r2的值随之变化，对应的第一初始信号的幅值和第二初始信号的幅值也随之变化。幅值调节电路222可以根据第一初始信号的幅值和第二初始信号的幅值的变化趋势实时调整其幅值调节幅度b。
[0085]
在一些实施例中，幅值调节电路222也可以装在第一声波传感器模块210的内部，或同时装在第一声波传感器模块210和第二声波传感器模块220的内部。其幅值调节原理与
图4所示的实施例相同。在一些实施例中，幅值调节电路222可以独立于第一声波传感器模块210和/或第二声波传感器模块220而存在。
[0086]
图5是本申请的中的包括信号放大电路的音响设备的一个实施例的示意图。在近场信号抑制音响设备中，由于对第一信号和第二信号进行了信号的差分处理，会造成信号幅值的整体减小，包括响应目标近场声波的输出信号和相应目标远场声波的输出信号。为了弥补信号的损失，音响设备100进一步包括信号放大电路270。信号放大电路270可以连接在信号处理电路250(例如，包括差分电路)之后以对由信号处理电路250生成的信号进行放大。另外，在差分电路后连接信号放大电路270可以使得音响设备100对目标远场声源150的灵敏度增强。当音响设备100应用与助听器100-1时，有利于佩戴者听清远处的声音。在一些实施例中，信号放大电路270可以与信号处理电路250集成在一起或作为其一部分。在一些实施例中，信号放大电路270可以独立于信号处理电路250而存在。在一些实施例中，信号放大电路也可以连接在信号处理电路250之前，分别位于电路230和240中。
[0087]
图6是本申请中包括相位调节电路的音响设备的一个实施例的示意图。根据之前的分析，在声源频率较低的情况下，才可以忽略相位差的影响，比如在人声的情况下。但是，为了增加音响设备100可以适用的场景，可以通过在第一声波传感器模块210和/或第二声波传感器模块220中加入相位调节电路的方式来消除或减小目标近场声波在传播到第一声波传感器211和第二声波传感器221时的相位差。以图6为例，第一声波传感器模块210中包括相位调节电路212，连接在第一声波传感器211和信号处理电路250之间。
[0088]
目标近场声源140的目标近场声波到达第一声波传感器211的时间比到达第二声波传感器221的时间超前秒。当音响设备100被配置为完全消除对目标近场声波的响应时，相位调节电路212可以被配置为将第一初始信号延迟t秒后输出，作为第一信号。这样由于目标近场声波到达第二声波传感器221和到达第一声波传感器211的时间差所引起的相位差可以被完全补偿。
[0089]
在一些实施例中，相位调节电路212对第一初始信号的延迟也可以围绕t秒上下调整，使得音响设备100可以实现对目标近场声波输出响应的不完全抑制，保留部分对目标近场声波的响应。在一些实施例中，相位调节电路212也可以装在第二声波传感器模块210的内部，或同时装在第一声波传感器模块210和第二声波传感器模块220的内部。在一些实施例中，相位调节电路212可以独立于第一声波传感器模块210和/或第二声波传感器模块220而存在。
[0090]
图7是本申请中的包括子带分解模块的音响设备的一个实施例的示意图。在图6中，当加入相位调节电路212来将第一初始信号延迟t秒输出时，响应目标近场声波的输出信号被完全消除。在某些不需要将目标近场声源140的信号完全消除的情况下，相位调节电路212对第一初始信号的延迟可以稍提前或滞后于t秒。这种情况下，相位调节电路212可以针对不同频率的目标近场声波提供不同的延迟时间。因为声音在空气中的传播速度是恒定值，独立于频率，目标近场声波的高、低频信号传递至两阵元的时间差δt便是固定的。由相位差δφ＝ω*δt可知，随着信号频率的升高，第一声波传感器211和第二声波传感器221响应目标近场声波的相位差逐渐增大，进而对应的第一信号和第二信号的差值也将逐渐增大，影响对目标近场声源140信号的抑制效果。因此，若想得到均衡的频率响应，可以在第一声波传感器模块210和第二声波传感器模块220中加入子带分解模块，将第一初始信号和第
二初始信号分解为若干子频带，再分别适配独立的相位调节电路，以保证对于每个频带，两个阵元模块的输出信号的相位差相同。
[0091]
在图7所示的实施例中，第一声波传感器模块210中加入了子带分解模块213，将第一声波传感器211输出的第一初始信号分解为若干频带。同理，第二声波传感器模块220中加入的子带分解模块223可以将第二初始信号根据自带分解模块213相同的分解方法，分解为若干频带。在第一声波传感器模块210中，相位调节电路212针对每个频带有单独的相位调节子电路，多个相位调节子电路可以相互独立地对每个频带的信号施加不同程度的延时t
n
，其中n表示频带的序号。所述幅值调节电路222也可以针对每个频带设立幅值调节子电路，对每个频带的输出信号都进行幅值调整，调整的幅度(值)相同。所述信号处理电路250中可以针对每个频带设有单独的差分电路，每个差分电路对应一组某个频带下从第一声波传感器模块210输出的信号和第二声波传感器模块220输出的信号。所述信号处理电路250可以进一步包括信号合成电路251，将每个差分电路的输出信号合成后再输出，作为音响设备100的输出信号。
[0092]
以第一声波传感器211的响应信号为例，设定第n个频带的相位差为δφ
n
，则第一声波传感器211和第二声波传感器221分别响应目标近场声源140的第n个频带的输出的信号x
1n
、x
2n
的相位分别为：
[0093][0094]
相位差为：
[0095][0096]
由上式可知不同频带n对应的延时应设置为：
[0097][0098]
δφ
n
在[0，π]范围内的变化，相位差δφ越小，则音响设备100对目标近场声源140信号的抑制效果越好。对于每个频带，δφ
n
可以取相同的值，则因为频带对应频率的不同，对应的相位调节子电路对信号的延迟时间t
n
也不同。这种针对不同频带分别调整信号延迟的方法可以使得输出信号中对于目标近场声源信号抑制效果对于各频带都是均衡的。
[0099]
回到图1所示的设备应用场景，音响设备100除了应用在助听器100-1上外，还可以应用在类似的头戴式电子设备中，比如骨传导耳机，以及其他具有收音功能的耳机中。
[0100]
设备110上还可以设有距离调节装置，用来调节第一声波传感器211与第二声波传感器221之间的距离，以增强音响设备对不同频率声源的适应性。
[0101]
所述头戴式电子设备可以包括入耳式助听器，入耳式助听器可以包括至少一个耳塞。所述至少一个耳塞中可以设有音响设备100，第一声波传感器211和第二声波传感器221位于至少一个耳塞中。
[0102]
在一些实施例中，至少一个耳塞内还可以包括至少一个信号转换器，信号转换器可以接收音响设备100的输出信号(例如通过电路260，以及设置在基座200上的接口)，并输出人耳蜗可感知的信号。在一些实施例中，人耳蜗可感知的信号可以是声音信号，则信号转换器可以是扬声器。在一些实施例中，人耳蜗可感知的信号可以是骨传导信号，则信号转换
器可以将音响设备100输出的电信号转化为振动信号通过佩戴者面部骨骼传递到耳蜗。
[0103]
在一些实施例中，设备110上还可以设有适配按钮。当适配按钮按下时，幅值调节电路222可以根据当前时刻第一声波传感器211输出的第一初始信号和第二声波传感器221输出的第二初始信号调整其幅值调节幅度(原理请见图3及其相关描述)。以助听器为例，不同的佩戴者其声带距离耳部的距离是不同的，而耳部通常是助听器的佩戴位置。如果幅值调节电路222的幅值调节幅度不能由用户自己调节，那么佩戴者必须通过验配，才能根据自己声带位置确定幅值调节电路222的调节幅度，这不利于助听器的量产。如果增设设配按钮，厂家可以批量地生产助听器，用户在获得产品后可以进行适配操作。例如，将助听器佩戴好之后，按下适配按钮后在较为安静的环境下自己发声，则此时的声源位置就为佩戴者的声带位置。幅值调节电路222在此时确定的幅值调节幅度是针对该佩戴者的。该助听器再由其他佩戴者使用时，也可以通过同样的方法适配其他佩戴者，这可以使得助听器可以实现共享。区别于普通的入耳式助听器，骨传导技术应用在助听器领域时尤为使用这种适配方法。由于入耳式助听器需要针对人的耳道结构进行定制，所以不利于进行分享。而骨传导技术则无需针对人的耳道结构进行特别验配，任何人都可以佩戴。
[0104]
音响设备100应用与类似于智能电视112和智能音响113上时，这类智能设备一般包括扬声器。在用户通过语音命令对这类智能设备施加控制指令时，对于设备来说，用户的声源位置较远，而自身扬声器的位置较近，扬声器的声音可能会盖过用户的声音，对识别用户的指令造成干扰。因此在装配音响设备100后，智能设备可以更好地识别远处的人声，从而增强对语音指令的识别能力。在这类设备中，扬声器即为目标近场声源140的位置，其相对于设备自身是固定的。
[0105]
图8a和图8b是本申请中的音响设备对目标近场声源(近场)和目标远场声源(远场)的方向响应示意图。以助听器为例，佩戴者的发声部位与两个阵元的距离r1、r2可以提前确定，系数b也可以随之确定。在图3所示的实施例中，r2可以通过声源与第一声波传感器211的距离、阵元间的距离d以及声源与第一声波传感器的夹角θ表示：
[0106]
图8a和图8b的目标近场声源信号抑制效果是在以下条件下进行的：声源信号为频率范围在0～2000hz纯音，目标近场声源140和目标远场声源150在第一声波传感器211处的声压p1＝1p
a
，取r＝1m，d＝0.01m，r1＝0.1m，则r2＝0.11m，b＝1.1。
[0107]
图8a和图8b对应的实施例为图4中的实施例，幅值调节电路222只包括幅值增益的功能，且第一声波传感器模块210不包含相位调节功能。图8a和图8b中的同心圆表示信号的幅值，越靠外侧输出信号的幅值越大。图8a中，在频率较低的情况下(f＝400以下)，音响设备100对θ为-90
°
～90
°
的目标近场声源信号均有明显的抑制效果。应当认识到，当所述幅值调节电路可以对信号进行削弱时，在90
°
至-90
°
的范围内也可以有类似的效果。图8b中，音响设备100对目标远场声源150相较于目标近场声源140没有产生抑制效果。
[0108]
图9a、图9b和图9c是本申请中的音响设备的不同实施例下的0
°
方向频率响示意图。其中图9a对应图3所示的实施例，图9b对应图6所示的实施例。图8a和图8b中的横轴表示声源信号的频率，纵轴表示音响设备100输出信号的强度。
[0109]
在图9a中，频率约低时(如400hz一下)，音响设备100对目标近场声源140(即图中近场声源)的响应要明显低于对目标远场声源150(即图中远场声源)的响应，即声源频率越
低，音响设备100对目标近场声源信号的抑制效果越好。
[0110]
在图9b中，由于对于每个频带，相位调节子电路都可以施加不同的延时，致使两个阵元模块中每个频带输出信号的相位差可以保持稳定，而不随着频率的变化而改变。故在图9b中，音响设备100可以在更宽的频率区间内保持对目标近场声源信号的抑制效果。
[0111]
在图9c中，示出了根据实际需求调节音响设备对不同频带的输出信号幅度。可通过改变特定频带的延时t
n
，改变两阵元对不同频带信号的相位差δφ
n
，从而改变不同频带的输出信号幅度。在图9c中，在0hz～1700hz以及2300hz以上各频带相位差均取δφ
1n
＝π/1000，在2000hz频带处相位差均取δφ
2n
＝π/200，对应频带延时可根据公式t
n
＝r2/c-r1/c+(δφ
n
)/ω
n
求得。可以看出，根据需求改变延时，可以获得所需的频响曲线。
[0112]
综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本公开提出，并且在本公开的示例性实施例的精神和范围内。
[0113]
这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不是限制性的。比如，除非上下文另有明确说明，这里所使用的，单数形式
″
一
″
、
″
一个
″
、
″
所述
″
和
″
该
″
也可以包括复数形式。当在本说明书中使用时，术语
″
包括
″
、
″
包含
″
和/或
″
含有
″
意思是指所关联的整数，步骤、操作、元素和/或组件存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组的存在或在该系统/方法中可以添加其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组。当在本说明书中使用时，术语
″
a在b上
″
意思可以是a直接与b相邻(之上或者之下)，也可以指a与b间接相邻(即a与b之间还隔了一些物质)；术语
″
a在b内
″
意思可以是a全部在b里面，也可以是a部分的在b里面。
[0114]
此外，本申请中的某些术语已被用于描述本公开的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本公开的一个或多个实施例中适当地组合。
[0115]
应当理解，在本公开的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本公开的目的，本申请有时将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。或者，本申请又是将各种特征分散在多个本发明的实施例中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本申请的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本申请中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。
[0116]
在一些实施方案中，表达用于描述和要求保护本申请的某些实施方案的数量或性质的数字应理解为在某些情况下通过术语“约”，“近似”或“基本上”修饰。例如，除非另有说明，否则“约”，“近似”或“基本上”可表示其描述的值的
±
20％变化。因此，在一些实施方案中，书面描述和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以根据特定实施方案试图获得的所需性质而变化。在一些实施方案中，数值参数应根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。尽管阐述本申请的一些实施方案列出了广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中都列出了尽可能精确的数值。
[0117]
本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语的描述、定义和/或使用之间存在任何不一致或冲突时，以本文件中的术语为准。
[0118]
最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本申请的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本申请的范围内。因此，本申请披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本申请中的实施例采取替代配置来实现本申请中的发明。因此，本申请的实施例不限于申请中被精确地描述过的哪些实施例。