开放式音频设备中的音量控制的制作方法

本公开的各方面整体涉及基于环境噪声来控制由音频设备输出的声压级(spl)，而无需用户输入。
背景技术：
：头戴式耳机将声音传送至耳朵。某些头戴式耳机包括放置在耳道开口中的耳塞。耳塞可以在耳塞和用户的耳道之间形成柔和的密封。某些头戴式耳机覆盖用户耳朵的外部部分，并且可在头戴式耳机与用户身体的外表面之间形成柔和的密封。耳塞和包耳式耳机可抑制用户听到用户周围环境中的声音，并且可发送用户无法与他人进行交互的社交提示。允许用户更容易地听到用户附近的噪声并提供用户可进行交互的指示的音频设备是所期望的。技术实现要素：本文提及的所有示例和特征均可以任何技术上可能的方式组合。各方面提供了用于通过音频设备基于环境噪声来自动控制音频输出的声压级的方法和装置。根据各方面，音频设备是开放式音频设备。某些方面提供了一种由可穿戴音频设备执行的方法。该方法包括：输出音频信号；检测环境噪声；将该音频信号的声压级与环境噪声的声压级进行比较；至少部分地基于该比较自动调节音频信号的声压级以生成经调节的音频信号；以及输出经调节的音频信号。在一个方面，该方法进一步包括：在输出经调节的音频信号之后，重新检测环境噪声；将经调节的音频信号的声压级与重新检测到的环境噪声的声压级进行比较；至少部分地基于经调节的音频信号的声压级与重新检测到的环境噪声的声压级的比较来进一步自动调节经调节的音频信号的声压级，以生成经进一步调节的音频信号；以及输出经进一步调节的音频信号。在一个方面，至少部分地基于该比较来调节音频信号的声压级以生成经调节的音频信号包括：将音频信号的声压级调节为比检测到的环境噪声的声压级大至少声压阈值量。在一个方面，将音频信号的声压级调节为比检测到的环境噪声的声压级大声压阈值量包括：与音频信号的较高频率相比，针对音频信号的较低频率更多地提高声压级。在一个方面，将音频信号的声压级与环境噪声的声压级进行比较包括：确定音频信号的声压级与检测到的环境噪声的声压级之间的差值的绝对值大于第一声压阈值量，以及响应于该确定，调节音频信号的声压级。在一个方面，调节音频信号的声压级包括：调节音频信号的声压级，直到经调节的音频信号的声压级超过检测到的环境噪声的声压级的量超过第二声压阈值量，其中第一声压阈值量和第二声压阈值量是不同的。在一个方面，该可穿戴音频设备上的麦克风被配置为检测环境噪声，并且其中该麦克风被进一步配置为检测穿戴可穿戴音频设备的用户的语音。在一个方面，该麦克风位于扬声器的声音零位中，该扬声器被配置为输出经调节的音频信号。在一个方面，该可穿戴音频设备包括耳外式耳机或音频眼镜。某些方面提供了一种可穿戴音频设备，该可穿戴音频设备包括扬声器、麦克风和处理器或控制器。扬声器被配置为输出音频信号；麦克风被配置为检测环境噪声；并且处理器被配置为至少部分地基于检测到的环境噪声来自动调节音频信号的声压级以生成经调节的音频信号，其中经调节的音频信号的声压级和环境噪声的声压级之间的差值大于或等于阈值声压量。扬声器被进一步配置为输出经调节的音频信号。在一个方面，麦克风被进一步配置为检测穿戴可穿戴音频设备的用户的语音。在一个方面，可穿戴音频设备包括音频眼镜，并且麦克风被容纳在镜框中，镜框被配置成搁置在用户身上。在一个方面，麦克风被容纳在用户耳朵上方的镜腿区域附近。在一个方面，麦克风位于扬声器的声音零位中，使得麦克风基本上仅检测环境噪声并且基本上不检测音频信号和经调节的音频信号。在一个方面，扬声器沿第一方向输出音频信号和经调节的音频信号，并且麦克风被取向成检测基本上在第一方向之外的声音。某些方面提供了一种用于通过开放式音频设备控制泄漏的方法。该方法包括：输出音频信号；检测环境噪声；确定该音频信号的声压级与检测到的环境噪声的声压级之间的差值的绝对值大于第一声压阈值量；响应于确定，自动增大或减小音频信号的声压级以生成经调节的音频信号，其中经调节的音频信号的声压级超过检测到的环境噪声的声压级的量超过第二声压阈值量；以及输出经调节的音频信号。在一个方面，第一声压阈值量和第二声压阈值量是不同的。在一个方面，在输出经调节的音频信号之后，该方法包括：重新检测环境噪声；将经调节的音频信号的声压级与重新检测到的环境噪声的声压级进行比较；至少部分地基于经调节的音频信号的声压级与重新检测到的环境噪声的声压级的比较来进一步调节经调节的音频信号的声压级，以生成经进一步调节的音频信号；以及输出经进一步调节的音频信号。在一个方面，增大或减小音频信号的声压级以生成经调节的音频信号包括：与音频信号的较高频率相比，针对音频信号的较低频率更多地调节声压级。附图说明图1示出了根据本公开的某些方面的开放式音频设备的示例。图2a至图2b示出了根据本公开的某些方面的可穿戴开放式音频设备的示例。图3示出了根据本公开的某些方面的由可穿戴音频设备执行的示例性操作。具体实施方式开放式音频设备是指未被配置为物理地阻塞用户耳道和外部世界之间的路径的音频设备。可穿戴开放式音频设备(也称为耳外式耳机)，是指被配置为佩戴在用户耳朵上或邻接用户耳朵、佩戴在用户头部上、佩戴在用户肩部上方或以其他方式佩戴在用户身体上的可穿戴音频设备。入耳式耳塞和包耳式耳机通过至少部分地阻挡或阻塞用户耳道与外部世界之间的路径来执行被动降噪。与耳塞或包耳式耳机相比，可穿戴开放式音频设备不被配置为执行这种类型的被动降噪，因为它们不阻挡或阻塞用户的耳道。除了从音频设备输出的音频之外，该配置还允许用户听到来自用户附近的声音。在一些示例中，输出声音的扬声器可定位成非常靠近或抵靠用户的皮肤；然而，逸出到环境中的泄漏可能打扰其他人。随着环境噪声的水平改变，用户可手动调节音量以舒适地听到来自设备的音频输出。本公开的各方面提供了方法和装置，这些方法和装置用于基于环境噪声来自动调节音频设备的声压级以使泄漏最小化并在环境噪声水平改变时提供无缝收听体验。图1示出了根据本公开的某些方面的开放式音频设备的示例性部件。根据一个示例，音频设备100是无线可穿戴开放式音频设备。音频设备包括存储器和处理器102、通信单元104、收发器106和音频输出换能器或扬声器108。存储器可包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和/或闪存rom。存储器存储用于控制存储器和处理器102的程序代码。存储器和处理器102控制无线设备100的操作。图1中的任何或所有部件可组合成多功能部件。处理器102控制无线设备100的一般操作。例如，处理器102进行音频和/或数据通信的处理和控制。如本文所述，除了一般操作之外，处理器102被配置为基于环境噪声来自动控制由音频设备100输出的音量或spl。通过基于环境噪声来调节音量，减少或最小化由音频设备输出的音频中可被他人听到的泄漏。另外，自动spl调节为用户提供期望的收听体验，因为音频输出的spl被自动调节为比检测到的环境噪声的spl大至少一个阈值量。因此，在没有用户交互的情况下，用户可在环境噪声水平改变时舒适地听到音频输出。通信单元104促进与一个或多个其他无线设备的无线连接。例如，通信单元104可包括一个或多个无线协议引擎，诸如蓝牙引擎。虽然蓝牙被用作示例性协议，但也可使用其他通信协议。一些示例包括蓝牙低功耗(ble)、近场通信(nfc)、ieee802.11或其他局域网(lan)或个域网(pan)协议。收发器106经由一个或多个天线传输和接收信息以与一个或多个其他无线设备交换信息。根据各方面，一个或多个麦克风110被配置为检测音频设备附近的环境噪声，检测穿戴或靠近音频设备的用户的语音，并且将所检测到的噪声和/或语音转换为电信号。收发器106不一定是不同的部件。音频输出换能器108也可被称为驱动器或扬声器。在一些示例中，使用多于一个输出换能器。换能器将电信号转换成声音并且将声音转换成电信号。换能器被配置为输出具有经自动调节的spl的音频信号。图1示出了示例性开放式音频设备的某些模块之间的通信；然而，本公开的各方面不限于具体示出的示例。根据各方面，任何模块102-110被配置为与开放式音频设备中的任何其他模块通信。在一个示例中，所有模块彼此连接并通信。图2a和图2b示出了根据本公开各方面的可穿戴开放式音频设备的示例性形状因子。在图2a中，绕耳钩将音频换能器保持在佩戴者的耳部附近，而在图2b中，音频换能器包括在眼镜形状因子中。图2a和图2b中的示例性形状因子是非限制性的；设想了可穿戴开放式音频设备的其他形状因子，包括头部、肩部或身体处佩戴的声学设备，该声学设备包括一个或多个声学驱动器以产生声音，而不会物理地阻塞用户耳道与外部世界之间的路径。图2a和图2b的可穿戴音频设备包括图1中所示的一种或多种部件。图2a和图2b中的两个音频设备被配置为在用户移动其头部时保持在适当位置。在图2a中，可穿戴音频设备200a部分地由柔顺材料形成，使得音频设备轻轻夹紧在用户的耳朵上。在图2b中，可穿戴音频设备200b包括至少部分地包含在音频眼镜200b的镜框内的电子器件202b(诸如图1中所示的那些)。在一个示例中，一个或多个扬声器和麦克风位于区域202b中或周围，靠近镜腿区域并且在用户的耳朵上方。在一些示例中，麦克风被放置成使得其处于扬声器输出的声音零位中，这增强了扬声器输出与麦克风的声学隔离。这有助于确保麦克风正在测量周围环境的声音而不是由音频设备输出的音频。因此，麦克风能够在扬声器输出音频时在没有回声消除器的情况下确定环境噪声的量。根据一个示例，一个或多个麦克风设置成靠近音频眼镜200b的镜腿区域，设置在该音频眼镜的鼻梁上，和/或设置在靠近该音频眼镜的镜片底部的镜框上。根据一个示例，声学音频眼镜200b的镜框包括多个发声开口。外壳及其开口被构造和布置成实现音频到特定位置(例如，靠近用户耳朵)的期望递送。这有助于使向外部环境的泄漏最小化。第一前开口和第二后开口以可类似于声偶极子的方式将声音从扬声器辐射到音频眼镜202b的镜框外部的环境。音频眼镜200b表现出近似偶极子的声学特性，其中有效偶极子长度不是固定的。配置有可变偶极子的音频设备的示例性配置在2016年12月11日提交的标题为“acoustictransducer”的美国专利公开第2018-0167710号和2018年1月31日提交的标题为“eyeglassheadphones”的美国专利申请第15/884,924号中有所描述，这些专利全文以引用方式并入本文。可穿戴音频设备的示例在2018年2月21日提交的标题为“audiodevice”的美国专利申请第15/901,076号和2018年7月31日提交的标题为“audioeyeglasseswithcable-throughhingeandassociatedflexibleprintedcircuit”的美国专利申请第16/050,682号中有所描述，这些专利申请全文以引用方式并入本文。图3示出了根据本公开的各方面的用于基于环境噪声来控制音频设备的spl输出的示例性操作300。该音频设备是开放式音频设备。虽然参考可穿戴开放式音频设备来描述示例，但本文所述的技术可由任何类型的开放式音频设备(诸如例如非可穿戴扬声器)来执行。在302处，音频设备经由一个或多个扬声器输出音频信号。在304处，音频设备检测环境噪声。在一个示例中，音频设备中的麦克风检测环境噪声。在306处，音频设备将音频信号的spl与环境噪声的spl进行比较。由音频设备检测到的环境噪声通过音频设备移动或改变环境噪声中的一者或多者而改变。为了在最小化对音频设备附近的其他人的泄漏的同时自适应地调节音频输出，在308处，音频设备至少部分地基于音频信号与环境噪声的spl的比较来自动调节音频信号的spl以生成经调节的音频信号。在高声环境中，音频设备的用户需要由音频设备输出的音频音量较大，并且音频设备附近的人对泄漏不太敏感。当环境噪声改变为例如具有较低spl的更安静的环境时，用户可能不需要音频输出那么大声，并且音频设备附近的人对泄漏更敏感。根据各方面，音频设备被配置有第一spl阈值量。当音频信号的spl与环境噪声的spl之间的差值的绝对值大于第一spl阈值量时，音频设备被配置为在308处自动调节音频信号的spl。根据各方面，音频设备被配置有第二spl阈值量。在达到第一spl阈值之后，音频设备被配置为调节音频信号的spl，直到经调节的音频信号的spl超过检测到的环境噪声的spl的量达到第二spl阈值量。在一些示例中，第一spl阈值量大于第二spl阈值量，但是在其他示例中，第一spl阈值量和第二spl阈值量可以相同。因此，音频设备被配置为当音频信号的spl与环境噪声的spl之间的差值的绝对值在第一spl量增量内时触发自动调节音频输出的spl，并且音频设备调节音频输出的spl，直到音频输出的spl比周围环境的spl大第二增量。在一个示例中，可穿戴音频设备的用户从更安静的环境(诸如用户的家)移动到高声环境(诸如繁忙的街道)。当用户沿着繁忙的街道走到外面时，音频设备确定环境噪声和音频输出之间的spl差大于第一spl阈值量，而不是手动增大音量来舒适地听到音频输出。作为响应，音频设备提高音频输出的音量，直到经调节的音频输出的spl比环境噪声的spl大第二spl阈值量。根据一个示例，spl的不同提高应用于不同频带。在一个示例中，提高应用于低音频带、中段频带和/或高音频带。在一个示例中，低音频带是指低于100hz的较低频率，中段频带是指介于100hz和4khz之间的频率，高音频带是指高于4khz的较高频率。根据各方面，应用于较低低音带频率的spl提高大于应用于中段频率的spl提高，并且应用于中段频率的spl提高大于应用于高音频率的spl提高。继续该示例，用户从繁忙的街道走进安静的办公室空间。音频设备确定周围环境的spl比音频输出的spl大第一spl阈值量，而不是手动降低音量以舒适地听到音频并最小化对他人的打扰。作为响应，音频设备减小音频输出的spl，直到经调节的音频输出的spl比周围环境的spl大第二spl阈值量。根据各方面，spl的不同调节被应用于不同频带。在一个示例中，spl调节应用于低音频带、中段频带和/或高音频带。根据各方面，应用于较低低音带频率的spl减小量大于应用于中段频率的spl减小量，并且应用于中段频率的spl减小量大于应用于高音频率的spl减小量。在一个示例中，较小的spl减小量被应用于音频信号的较高频率。表1提供了基于频率范围应用于音乐音频的示例性spl提高值(单位为db)。音乐具有在用户耳朵处估计的70db的恒定spl。环境噪声以5db的增量从50db增加到65db。因为不存在或基本上不存在反馈路径，所以每个频率范围施加的spl提高不会导致在用户耳朵处估计的音乐spl的增加(或显著增加)。针对每个频率范围独立地控制spl的增大或减小。如表1所示，低音带频率的spl比中段频率的spl提高得多，中段频率的spl比高音频率的spl提高得多。相应地，当环境噪声降低时，例如从65分贝降低到50分贝，低音带频率的spl比中段频率的spl降低得更多，中段频率的spl比高音频率的spl降低得更多。音乐spl(单位为db)70707070噪声spl(单位为db)50556065低音提高(单位为db)00.77.714.7中段提高(单位为db)004.49.9高音提高(单位为db)002.77.2表1在310处，音频设备输出经调节的音频信号。如上所述，经调节的音频信号的spl可大于或小于在302处输出的音频信号的spl。如上所述，音频信号的声压被连续调节为比环境噪声的spl大至少第二spl阈值量。根据各方面，在310之后，该方法继续至304以重新检测环境噪声。在306处，音频设备将经调节的音频信号的spl与重新检测到的环境噪声的spl进行比较。在308处，音频设备基于经调节的音频信号的spl与重新检测到的环境噪声的spl的比较来进一步自动调节经调节的音频信号的spl以生成经进一步调节的音频信号。在310处，音频设备输出经进一步调节的音频信号。在某些开放耳朵式音频设备中，麦克风检测环境噪声以及音频设备的音频输出。回声消除器可用于从由麦克风检测到的信号中消除从开放耳朵式音频设备输出的音频信号。根据各方面，在被配置为基于环境噪声执行自动spl调节的音频设备中不需要回声消除器。作为代替，一个或多个麦克风位于音频设备内，使得其定位在扬声器的声音零位中，这使得在检测环境噪声时，一个或多个麦克风基本上不检测由音频设备输出的音频信号和经调节的音频信号。在一个示例中，由于一个或多个麦克风和扬声器的位置和配置，扬声器基本上在第一方向上输出音频信号，并且麦克风检测第一方向之外的信号。通过基本上不检测由扬声器输出的音频信号，麦克风主要仅检测环境噪声。因此，音频设备可不需要使用例如回声消除器来执行资源密集型计算，以从麦克风所检测到的信号中消除音频设备的输出。基本上在第一方向上输出声音的示例扬声器在2016年12月11日提交的标题为“acoustictransducer”的美国专利公开第2018-0167710号和2018年1月31日提交的标题为“eyeglassheadphones”的美国专利申请第15/884,924号中有所描述，这些专利全文以引用方式并入本文。在缺少本文所述的技术的情况下，用户将需要基于周围环境中的改变来调节音频输出的音量，和/或设备将需要资源密集的回声消除器以使麦克风能够准确地检测环境噪声水平。尽管用户的周围环境发生变化，自动spl调节也提供了舒适、更加无缝的收听体验。因此，用户可收听被自动调节以适应用户设置的音频输出。此外，用户可能不会发现由音频设备输出的音频信号的spl的任何变化。此外，一个或多个麦克风的位置和扬声器的配置允许更准确且更高效的自动spl调节，从而使需要的处理资源的总体使用量降低，并且因此改善音频设备的电池寿命。在前述内容中，参考了本公开中呈现的各方面。然而，本公开的范围不限于具体描述的方面。本公开的各方面可采取完全硬件化实施方案、完全软件化实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施方案的形式，软件和硬件方面在本文中可统称为“部件”、“电路”、“模块”或“系统”。此外，本公开的各方面可采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该一个或多个计算机可读介质具有体现在其上的计算机可读程序代码。可利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例包括：具有一条或多条导线的电连接件、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、光学存储设备、磁存储设备或前述的任何合适组合。在当前上下文中，计算机可读存储介质可以是可包含或存储程序的任何有形介质。附图中的流程图和框图示出了根据各个方面的系统、方法和计算机程序产品的可能具体实施的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示模块、代码的部分，其包括用于实现一个或多个指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些具体实施中，框中所述的功能可不按照附图中所述的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可基本上同时执行，或者框有时可以相反的顺序执行。框图和/或流程图图示中的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。当前第1页12