一种骨传导耳机的制作方法

一种骨传导耳机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种骨传导耳机以及基于所述骨传导耳机的音频播放装置，所述骨传导耳机包括人体骨骼和组织模型建模模块和数字预校正器，延时估算单元，数模转换器，模拟数字转换器，第一低通滤波器，第二低通滤波器，音频放大器，音频驱动放大器，至少一个骨传导麦克风，至少一个骨传导振子；实时检测不同用户的人体骨骼和组织的衰减效应信息，基于所述衰减效应信息，产生一补偿传递函数，通过所述补偿传递函数对输入音频信号进行数字预校正后在骨骼和人体组织中传导。解决了不同用户人体组织厚度不同,导致的骨传导耳机体验不同的问题。
【专利说明】
-种骨传导耳机
技术领域
[0001] 本实用新型设及智能穿戴设备技术领域，尤其设及一种音频处理方法和骨传导耳 机。
【背景技术】
[0002] 骨传导是一种声音传导方式，通常，我们听到的大部分声音是声波通过空气传导 的。空气传导的声波通过外中耳到达耳蜗内耳而被听觉神经所感知。除此之外，声波还可W 转化为不同频率的机械振动，通过人的烦骨、颠骨、骨迷路、内耳淋己液传递、耳蜗、听觉神 经、听觉中枢来传递声波，运就是骨传导技术。空气传导声波是指通过外耳、中耳向内耳传 输;骨传导则是振动烦骨或者颠骨，不通过外耳与中耳直接传输到内耳当中。相对于传统的 通过卿趴振膜产生声波的空气传导方式，骨传导省去了许多声波传递的步骤，能在增杂的 环境中实现清晰的声音还原，而且声波也不会因为在空气中扩散而影响到他人。骨传导技 术的电声器件分为骨传导振子和骨传导麦克风。骨传导振子用于受话，受话即听取声音。现 有技术中的空气传导扬声器是把电信号转化为声波传至听觉神经。使用传统的空气传导耳 机时，环境噪声通常会阻碍用户受话和送话，因为环境噪声和语音在空气传导过程中相互 混淆，都会被传导至听觉神经。当用户进行复杂环境活动时，例如，跑步健身，驾驶车辆，由 于空气传导耳机需要入耳或者覆盖整个用户耳道时，用户很难感知到周围环境声音，例如： 附近驶过的汽车，其他人的呼唤等。运常常会给用户带来不便或者安全隐患。此外，长期使 用入耳空气传导耳机会损害用户的听力，严重的可W导致失聪。
[0003] 而骨传导振子则是电信号转化的振动信号直接通过骨头传至听觉神经。两者的区 别是声波(振动信号）的传递介质不同。骨传导麦克风技术用于送话，送话即收集声音。气导 送话是声波通过空气传至麦克风，而骨传导送话则直接通过骨头传递振动信号。所W，从助 听器技术发展而来的骨传导耳机正在逐渐取代传统空气传导耳机，相比之下，骨传导技术 具有W下优点：（1)使耳朵自由感知周围的环境声音，因此可W开放双耳，提高用户感知环 境能力和使用的安全性，（2)骨传导设备不入耳，不伤害鼓膜，避免听力受损，并且可W延长 使用舒适性和安全性，（3)没有电波，可W消除电磁波对大脑的潜在负面影响，（4)骨传导麦 克风通过振动收集用户语音，可W实现语音通信的降噪，完全屏蔽掉环境噪声。
[0004] 然而，骨传导技术也具有下面几个缺点：（1)骨传导声音的质量与接触骨骼的位置 相关，也与人体组织的特征有关。例如：用户的年龄，性别，胖瘦等差别都会导致不同用户在 使用同一台骨传导耳机时，有不同的体验，往往运不同的体验都是性能恶化。（2)利用骨传 导技术受话或者送话，骨传导器件必须紧贴骨头，声波直接通过骨头传至听觉神经。佩戴方 式决定骨传导设备必须将骨传导器件高度压迫在骨骼上进行传导，一旦松懈就会影响音频 传递的质量。然而，运种高度压迫骨骼的佩戴方式使得用户在使用过程中的舒适感、皮肤健 康受到不同程度的影响。（3)骨骼和人体组织对振动信号产生具有频率选择性的幅度衰减 和延时。高保真或者宽带的音频信号很难通过骨传导到听觉神经。所W基于现有技术的用 户多数用户会抱怨骨传导耳机"音质"和"音品"差。（4)骨传导漏音的问题。因为固体传导振 动的特性，多数现有骨传导技术都无法真正解决骨传导漏音的问题。运是因为现有技术，通 过大音量、大振动信号来补偿频率相关的人体骨骼和组织衰减振动信号的现实情况。但是 运种方法相当于饮鸠止渴，拆东墙补西墙。用户会抱怨漏音严重，或者因为需要更大的功 率，骨传导振子体积重量大大增加，导致设备整体过于沉重。（5)骨传导耳机佩戴影响眼镜 佩戴。现有技术为了选择较好的骨传导接触位置，没有考虑佩戴眼镜用户的使用经验。运 样，需要配戴眼镜的用户通常抱怨骨传导耳机佩戴困难。（6)骨传导耳机是开放双耳的系 统。但是运是一把双刃剑。现有技术多数宣传其好处，而忽略其运个缺点，也就是当用户到 吵杂的环境，如闹市，地铁中等环境噪声较大的环境当中时，因为骨传导耳机的开放性会导 致用户根本听不到耳机里传来的声音。
[0005] 基于上述骨传导耳机的缺点，可W看出仍存在很大的改进和发展空间。 【实用新型内容】
[0006] 因此，本实用新型针对上述骨传导技术的缺陷提出多个改进措施使其性能得到大 幅度的改善。
[0007] 具体的，本实用新型采用W下技术方案：
[0008] 本实用新型提供了一种音频处理的方法，所述方法用于骨传导耳机，提供一观测 反馈通道，实时检测不同用户的人体骨骼和组织的衰减效应信息，提供衰减效应信息;基于 所述衰减效应信息，产生一补偿传递函数，所述补偿传递函数表征所述人体骨骼和组织衰 减效应相反的特性;获取输入的音频信号，通过所述补偿传递函数对所述音频信号进行数 字预校正后在骨骼和人体组织中传导。
[0009] 优选地，基于所述衰减效应信息，产生补偿传递函数具体为根据所述观测反馈通 道提供的衰减效应信息，对人体的骨骼和组织构建传递函数，然后对该传递函数求其逆函 数即所述补偿传递函数;所述音频信号经过所述补偿传递函数后在骨骼和人体组织中传导 具体为所述音频信号经过所述补偿传递函数进行人为的扭曲，经过人为扭曲的音频信号通 过数模转换转为模拟的音频信号，通过低通滤波和音频驱动放大处理后达到可直接驱动骨 传导振子的功率水平，所述骨传导振子将驱动信号转换为振动信号，通过人体骨骼和组织 中形成骨传导信号传导至听觉神经，从而被用户感知。
[0010] 优选地，所述观测反馈通道通过骨传导麦克风侦测已经被衰减过的骨传导信号， 进行实时的衰减效应信息更新。
[0011] 优选地，人体骨骼和组织的衰减效应信息为频率衰减效应。
[0012] 优选地，所述数字预校正基于复数查找表LUT方法或者基于Volterra模型;对于复 数查找表LUT，适于所述骨传导耳机系统是数字音频输入信号幅度的函数的情况，忽略输入 音频信号的相位信息，根据所述观测反馈通道不间断的更新表格内的数据从而进行自适应 数字预校正;对于Vol terra模型，通过Vo 1 terra记忆多项式对骨传导耳机进行建模，并通过 连续更新关键的Volterra系数进行自适应的数字预校正，其通过乘法器直接实现或者通过 一个系数查找表间接实现，所述系数查找表包含Volterra模型的关键系数。
[0013] 本实用新型提供的上述技术方案解决了不同人体特征、佩戴松紧对骨传导耳机体 验的影响。
[0014] 本实用新型还提供了一种骨传导耳机，所述骨传导耳机包括耳机本体，所述耳机 本体上设置有人体骨骼和组织模型建模模块和数字预校正器，所述人体骨骼和组织模型建 模模块实时检测不同用户的人体骨骼和组织的衰减效应信息，提供所述衰减效应信息参数 至所述数字预校正器，所述数字预校正器获取输入的音频信号，基于所述衰减效应信息对 所述音频信号进行数字预校正处理。
[0015] 优选地，所述骨传导耳机还包括延时估算单元，数模转换器，模拟数字转换器，第 一低通滤波器，第二低通滤波器，音频放大器，音频驱动放大器，至少一个骨传导麦克风，至 少一个骨传导振子，其中，其中，所述延时估算单元、所述数模转换器、所述模拟数字转换 器、所述第一低通滤波器、所述第二低通滤波器、所述音频放大器、所述音频驱动放大器设 置在所述耳机本体上，所述至少一个骨传导麦克风，所述音频放大器，所述第一低通滤波 器，所述模拟数字转换器，所述人体骨骼和组织模型建模模块，所述数字预校正器，所述数 模转换器，所述第二低通滤波器，所述音频驱动放大器，所述至少一个骨传导振子依次连 接，所述延时估算单元分别与所述数字预校正器W及所述人体骨骼和组织模型建模模块相 连接;音频输入信号通过所述数字预校正器进行数字预校正操作，所述操作按照与衰减效 应相反的特性，对输入的音频信号进行人为扭曲，经过人为扭曲的音频信号通过所述数模 转换器转化为模拟的音频信号，通过所述第二低通滤波器和所述音频驱动放大器的处理后 达到可直接驱动骨传导振子的功率水平，所述骨传导振子将驱动放大后的音频信号转换为 振动形式的音频信号，通过人体骨骼和组织中传导至听觉神经，而被用户感知，所述骨传导 麦克风侦测所述振动形式的信号，经过所述音频放大器，所述第一低通滤波器W及所述模 拟数字转换器后形成音频反馈信号，所述延时估算单元基于从所述数字预校正器输出的预 校正信号直接生成延时系数或者基于从所述数字预校正器输出的预校正信号W及所述音 频反馈信号生成延时系数并输入至所述人体骨骼和组织模型建模模块，所述人体骨骼和组 织模型建模模块根据所述延时系数实时更新所述衰减效应信息。
[0016] 优选地，所述数字预校正器基于复数查找表LUT或者基于Volterra模型;对于复数 查找表LUT，适于所述骨传导耳机系统是数字音频输入信号幅度的函数的情况，忽略输入音 频信号的相位信息，根据所述观测反馈通道不间断的更新表格内的数据从而进行自适应数 字预校正;对于Volterra模型，通过Volterra记忆多项式对骨传导耳机进行建模，并通过连 续更新关键的Volterra系数进行自适应的数字预校正，其通过乘法器直接实现或者通过一 个系数查找表间接实现，所述系数查找表包含Volterra模型的关键系数。
[0017] 本实用新型还给出了一种骨传导振子的结构，所述骨传导振子对其振动轴屯、方向 上非接触皮肤侧的振动信号进行止振，所述骨传导振子包括金属传导层，内部复合层W及 复合止振层，所述骨传导振子还包括塑料外壳，所述塑料外壳内部设置有内部振子元件，所 述内部振子元件的一侧设置有所述金属传导层，所述内部振子元件的另一侧设置有所述内 部复合层，所述内部复合层包括内部半金属层和内部半固体层;所述内部半固体层的外侧 设置有复合止振层，所述复合止振层的一侧设置有吸音棉层;所述复合止振层紧贴所述内 部半固体层，所述吸音棉层紧贴复合止振层。
[0018] 优选地，所述复合止振层包括第一外部半金属层、第一外部半固体层、第二外部半 金属层和第二外部半固体层。
[0019] 优选地，所述吸音棉层为橡塑材质，采用气泡闭孔设计;所述半固体层的材料为下 基橡胶、天然橡胶、下苯橡胶、顺下橡胶、氯下橡胶、异戊橡胶、下晴橡胶、乙丙橡胶或氨化下 晴橡胶;所述半金属层为侣锥或者铜锥。
[0020]优选地，所述骨传导振子为直径为13mm的圆形骨传导振子，从而解决了吵杂环境 干扰骨传导耳机问题。
[0021 ]优选地，对所述骨传导振子的位置进行自适应调整，使其在耳前颠骨处振动，或者 在外耳廓振动。
[0022] 通过运种骨传导振子的结构设计，本实用新型还解决了骨传导耳机漏音问题
[0023] 优选地，所述骨传导耳机的框架为3D聘翼式框架，从而能够解决骨传导耳机与佩 戴眼镜冲突问题。
[0024] 优选地，所述骨传导耳机在接触皮肤区域具有皮肤传感器和微处理器，当用户将 骨传导耳机从头上取下时，所述皮肤传感器感应到皮肤接触状况的变化从而暂停当前音频 信号的播放，并且通过所述微处理器使整个骨传导耳机进入低功耗工作状态；当用户再次 将所述耳机戴上时，所述皮肤传感器感应到皮肤接触状况的变化从而继续当前音频信号的 播放，通过所述微处理器恢复全功能模式，从而解决了解决骨传导通道中断时费电问题。
[0025] 优选地，所述骨传导耳机还包括无线通信和音频编解码单元，所述无线通信采用 蓝牙、无线局域网WLAN，紫蜂Zigbee标准，LoPAN中的一种或几种;所述无线通信和音频编解 码单元包括至少一个无线天线，音频编解码器，基带数字信号处理器DSP，微处理器单元MCU W及存储器单元。
[0026] 本实用新型还提供一种基于骨传导耳机的音频播放装置，所述音频播放装置为省 略电池的有线连接方式，包括骨传导耳机本体，吸音棉层，海绵套，漏音缓冲器，至少1个气 传导麦克风，至少1个骨传导麦克风，骨传导线控驱动器主板，USB供电接口，音频接口；其中 所述耳机本体内侧两端固定所述骨传导振子，所述两个骨传导振子通过左右声道音频线连 接到所述骨传导线控驱动器主板;所述骨传导线控驱动器主板上设置有骨传导驱动放大 器、音量控制按键和至少1个气传导麦克风;所述骨传导线控驱动器主板的音频输入端口连 接一条音频线，所述音频线末端为通用音频接口，所述骨传导线控驱动器主板的所述USB供 电端口连接一条USB线，所述USB线的末端是一个通用USB连接器。
[0027] 优选地，所述音频接口为3.5mm音频连接器公头，所述USB供电端口为通用的USB Type A型公头，所述USB Type A型公头连接器通过USB 0TG转换器连接。
[0028] 本实用新型提供的此有线连接的方式，大大精简电路复杂度，减少了生产制造工 序，降低了生产制造成本；用户不必担屯、蓝牙骨传导耳机长时间使用后电量不足导致无法 使用。
[0029] 本实用新型所提供的上述技术方案解决了不同用户人体组织厚度不同，导致的骨 传导耳机体验不同的问题，尤其是听觉神经感受到的响度不同的问题。解决了用户佩戴骨 传导耳机过于松弛导致的听起来音量过小的问题。本实用新型根据振子的振动特征提出一 种新颖的防止漏音的方法。解决了骨传导耳机对于佩戴眼镜用户佩戴冲突和干扰的问题， 解决了在吵杂环境中骨传导耳机受话干扰问题。本实用新型可W灵活调整，是一种宽松屏 蔽，允许少量的环境声音进入耳道，但是骨传导振子振动信号占到主要的地位。提出一个固 定尺寸的骨传导外廓和内阔尺寸既能满足耳外，又能够满足密封耳廓的作用，通过耳机结 构设计，使耳机整体可W按照烦骨的轮廓进行调整而不影响固定的效果。运样实现既简单， 又能够有效的提供两种佩戴模式。解决了骨传导传递通道中断时，大量能量损耗的问题。本 实用新型自动检测骨骼或者人体组织接触，一旦检测到没有接触骨骼或者人体组织，则将 骨传导耳机悬挂起来，终端音乐暂停;通话保持状态。本实用新型通过新型的人体传感器， 对骨传导耳机进行控制，实现了其功耗的大大降低。
【附图说明】
[0030] 图1本实用新型中主要电子器件连接和信号流示意图；
[0031] 图2本实用新型实施例一中设及的数字预校正自适应方法抵消衰减效应和观测反 馈通道示意图；
[0032] 图3(a)本实用新型实施例一中设及的复数查找表数字预校正通过查找骨传导系 统中对应的瞬时的幅度和相位信息进行补偿示意图；
[0033] 图3(b)本实用新型实施例一中通过复数幅度查找表的复数增益因子对输入信号 功率进行数字预校正操作示意图；
[0034] 图4本实用新型实施例一基于精简Volterra记忆多项式的数字预校正器模型及其 发射通道示意图；
[0035] 图5本实用新型实施例一基于间接学习方式的数字预校正器示意图；
[0036] 图6本实用新型实施例一基于直接学习方式的数字预校正器示意图；
[0037] 图7本实用新型实施例二中具有复合层的骨传导振子示意图；
[0038] 图8本实用新型实施例Ξ中3D聘翼式骨传导耳机框架示意图；
[0039] 图9本实用新型实施例Ξ中用户佩戴本实用新型的骨传导耳机避免和眼镜架冲突 示意图；
[0040] 图10本实用新型实施例四中避免和眼镜佩戴冲突，在吵杂环境提供外耳道封闭措 施示意图；
[0041] 图11本实用新型实施例五中骨传导耳机结构及皮肤传感器开关位置示意图；
[0042] 图12本实用新型实施例五中自动检测皮肤接触状态和操作流程图；
[0043] 图13本实用新型实施例五中无线通信和音频编解码单元框图；
[0044] 图14本实用新型实施例六中有线连接实现的示意图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0046] 实施例一.
[0047] 在使用骨传导耳机过程中，不同用户人体组织厚度不同，导致的骨传导耳机体验 不同的问题，尤其是听觉神经感受到的响度不同的问题。而且，需要值得注意的是人体骨骼 和组织对振动信号会产生具有频率选择性的幅度衰减和延时。因此，高保真或者宽带的音 频信号很难通过骨传导到达听觉神经。在现有技术中，对窄带音频信号的情况，运个频率选 择性衰减的问题可W通过音源提供更多的音频信号余量(更大功率或更大音量），或者选择 最佳传播路径或皮肤接触位置来解决。但是，运种方法效果很差，而且会导致次生的问题， 例如，更大的功率会增加更大的电池能量损耗影响待机时间，同时需要骨传导振子功率等 级更高，器件尺寸比较笨重。但是，更重要的是运些技术无法保证传导到听觉神经的信号是 经过均衡的（也就是所有频率分量和音源中的频率分量一致），运就会导致音频信号严重失 真，严重影响骨传导耳机的音质和音品性能。对于宽频带音频信号或高清语音，运种情况会 变得更加严峻，运种衰减造成的严重的失真会变得更加明显。
[004引为了补偿频率相关的衰减效应，本实用新型实施例提供了通过数字音频信号进行 预校正来实现。其原理是在发射通道上补偿一个与人体骨骼和组织衰减特性相反的音频信 号。运个发射通道上面的信号可W称为数字预校正信号，产生运个信号的功能模块称为数 字预校正器。数字预校正器实际上是根据观测反馈通道提供的衰减信息，对人体的骨骼和 组织构建其传递函数，然后对该传递函数求其逆函数。运个逆函数可W表征与人体的骨骼 和组织衰减效应相反的特征，通过数字预校正器把运个特征添加到输入的数字音频信号当 中，通过数模转换、音频放大、骨传导振子转换为振动信号，在骨骼和人体组织中传导，运 样，音频中预校正信号就会被衰减效应彻底抵消，到达听觉神经的振动信号代表和音源一 致的音频特征。运一点，是本实用新型区别于现有技术的主要特征，如图1所示。
[0049] 本实用新型的行为通过实施的骨传导发射通道行为的逆模型来抵消在发射通道 中因为与频率相关的人体骨骼和组织衰减效应对于骨传导振子行为的衰减和失真。运一概 念是基于在所述数字音频输入信号和所述骨传导振子之间插入一个非线性的传递函数，而 且运个传递函数恰好是人体骨骼和组织衰减振动信号传递函数的逆函数。运样W抵消振动 信号到达听觉神经时因为路径的频率选择性衰减造成的失真。运样，本实用新型可W在数 字音频信号输入和听觉神经之间产生高度线性传递函数特征，来实现高保真音频传输，尤 其是对于宽带音频信号来说，效果更为明显。本实用新型需要根据用户的人体骨骼和组织 不同的衰减特征、不同且不统一的佩戴方式，对运个骨传导系统进行自适应的动态调整，运 种动态的调整是通过闭环系统控制实现的。本实用新型中有一个观测反馈通道，用于实时 的检测不同用户的不同衰减效应函数，和佩戴方式不同造成的影响，如图2所示。例如：用户 的胖瘦，佩戴方式的松紧，佩戴时骨传导振子距离听觉神经的位置等变化因素。
[0050] 如图2所示，没有任何失真的数字音频输入信号首先通过数字预校正器进行数字 滤波操作。运个操作会按照与衰减效应相反的特性，对输入的音频信号进行人为扭曲。经过 人为扭曲的数字音频信号会通过数模转换器转化为模拟的音频信号，通过低通滤波器和音 频驱动放大器的处理后达到可W直接驱动骨传导振子的功率水平。骨传导振子将驱动信号 转换为振动信号，通过人体骨骼和组织中传导至听觉神经，而被用户感知。在运个过程中， 骨传导振子的振动信号需要经过皮肤、脂肪、肌肉组织，骨骼等的频率选择性衰减。但是，恰 恰因为在数字预校正器已经加入了相反特性的人为扭曲，运种衰减会被彻底抵消掉，所W 听觉神经获得的振动信号理论上和系统数字音频输入信号是一致的。运就实现了系统的高 保真性能。
[0051] 为了实现运种高度线性的骨传导系统，数字预校正器具备了合理的处理信号，并 且能够进行自适应运算的能力。图2中，人体骨骼和组织建模和计算模块可W创建一个精确 的频率选择性衰减效应模型。运个模型可W精确模拟非线性的骨传导发射通道(从数字音 频信号输入到听觉神经）。与此同时，本实用新型还采用了一个观测反馈回路通道通过骨传 导麦克风来侦测已经被衰减过的骨传导信号，用于进行自适应计算和实时的模型参数更 新。运个观测反馈通道自身具备高线性特性。所W，本实用新型的实施例具有W下4个步骤。
[0052] 第一，需要一个骨传导耳机发射通道的模型（从数字音频输入信号到听觉神经的 通道）。运样来保证衰减效应可W在运个通道中被彻底的体现。除此之外，任何其它的失真， 例如:模数转换器(DAC)的非线性、音频放大器的非线性、骨传导振子的非线性都需要通过 运个模型进行表征。然而，运个模型另外一个重要的要求就是需要算法具备低复杂性的特 征来便于实施。Vo 1 terra模型、Wiener模型、Hammerstein模型、Sal eh模型都可W应用到本 实用新型中作为数字预校正器结构。其中，因为Volterra模型能够提供最强大的建模能力 并且可W用于自适应动态的系统当中，我们优先使用运种模型来做数字预校正器。但是，对 于骨传导耳机应用而言，Volterra模型的复杂度过于庞大，计算能力要求过高，不利于技术 实施。因此，本实用新型提出了两种精简复杂的的方法来实现数字预校正器：精简的 Volterra模型和查找表化UT)的方法。首先，查找表的方法简单直观，它通过逐点描述传递 函数，通过查找表中的对应关系获得对应输入值的输出值。
[0053] 第二，在给数字预校正器建模后，还需要设计一个数字校正滤波器来补偿各种失 真和频率相关的衰减效应。
[0054] 第Ξ，骨传导耳机模型的参数会进行自适应的识别和计算。通过一个自适应识别 算法，可W获得更新数字预校正器的新参数，用于实时调整耳机补偿衰减的参数。从本质上 来说，运个自适应识别算法是一种通用的在线优化算法，但是，本实用新型不局限于某种特 定的优化算法。
[0055] 第四，系统集成需要通过实验来验证功能，校准获得最初始的模型参数。通过W上 4步，本实用新型理论上可W将发射通道内的非理想因素通过观测反馈通道检测到，并实时 地，自动地进行补偿。运些非理想因素包括：响度、频率相关的音频失真、电子器件失真、人 体骨骼和组织的自然区别、佩戴方式的松紧等。
[0056] 本实施例提出两种方法来实现发射通道的数字预校正功能。运两种方法分别是查 找表LUT和Volterra模型。前者实现简单，功能有限，适用于硬件计算资源有限的设计;后者 功能强大，相对复杂，适用于功能要求高，硬件计算资源充足的设计。首先，查找表LUT是基 于复数查找表的方法。它包含衰减效应的逆传递函数。运种方法通过观测反馈通道不间断 的更新表格内的数据实现自适应的校正效果。查找表方法适用于骨传导系统是数字音频输 入信号幅度的函数的情况，它忽略输入音频信号的相位信息。另外一种方法是Volterra模 型，它通过Volterra记忆多项式对骨传导耳机进行建模，并通过连续更新一些最关键的 Volterra系数来实现自适应校正。运种校正既可W通过乘法器直接实现，也可W通过一个 系数查找表间接的实现。运个系数查找表和之前提到的查找表不同，因为它的内容是 Volterra模型的关键系数。本实用新型通过一个精简的Volterra记忆多项式可W实现一个 简化了的逆传递函数。尽管如此，本实用新型并不局限于上述两种建模的方法，其它任何可 W对非线性系统建模的方法对于本实用新型均可W适用。
[0057] 首先介绍一个第一个查找表模型的技术实施，如图3(a)-(b)所示。运个复数查找 表结构依赖于复数数字音频输入信号来实现数字预校正的功能。在本实用新型中，因为骨 传导耳机的特性可W认为仅仅是数字音频输入信号幅度的函数，所W对骨传导耳机中出现 的非线性现象(器件失真、骨骼衰减等)进行校正，可W通过一维查找表进行实现。运个一维 查找表可W通过有限数量的表格条目来近似骨传导耳机非线性的逆函数。如图3(a)-(b)所 示，因为在振动信号中，相位的干扰并不明显，所W本实用新型并没有通过两个查找表对振 动信号的幅度和相位分别进行记录，而是通过一个复数表格记录幅度信息。运个复数表格 可W通过比现有查找表更少的操作来实现对信号的数字预校正。它利用数字音频信号输入 信号的功率R= I Iin+j . Qin I 2来指本实用新型查找表中唯一对应数字预校正器的复数增益 GlUT(R)。运个数字预校正器的复数增益GlUT(R)可W通过查找表对应于输入信号Vin=Iin+ j ·化η的地址来进行确定。因此，数字预校正器的输出为一个复数积:Vout = Vin · GlUT(R)。通 过观测反馈通道提供的信息进行模型预测，运个Glut(R)的特性会随着实时佩戴的非线性因 素而进行不断的调整，运样才保证了自适应性的实现。因此，运种方法可W大大地减小工程 实施中的复杂度和自适应计算时间。由上图可W看出，基于复数增益查找表的数字预校正 器实际上是一个数字乘法器。在其进行自适应的过程中，它对于观测反馈通道信号的相位 并不明显。所W，在观测反馈通道上并不需要相位调整电路来保证系统稳定性，从而，运个 方法可W保证整个骨传导耳机数字预校正系统的鲁棒性(Robust)。另外，此方法中查找表 的大小和自适应的速度成线性关系。如果要提高自适应的响应速度，就需要尽量减小查找 表中条目的数量。也就是说，复数增益查找表的条目数量决定着数字预校正器可W对骨传 导耳机非线性的逆函数进行多么完美的跟踪。复数增益查找表的条目数量决定着本实用新 型中骨传导耳机的可W获得的最大信噪比（SNR)能力。
[005引本实施例提出的第二种方法是通过Wiener或者Volterra模型对骨传导耳机的非 线性特性进行建模。其中Wiener模型可W看作是Volterra模型的一种简化模式。Wiener模 型包括一个线性的有限脉冲响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器和一个无记忆非 线性查找表。模型参数估算对于Wiener模型来说过于复杂，所W本实用新型推荐采用基于 精简的Volterra模型的记忆多项式来实现，如图4所示。运种精简通过对Volterra序列中对 角线项进行置零处理获得。运种方法可W合理地折中软件和硬件资源，有利于工程实施，采 用此记忆多项式技术的数字预校正器如下所示：
[0化9]
[0060] 运里K表示骨传导耳机的非线性阶数；Q表示记忆多项式的记忆深度。通过公式 (1)，骨传导耳机的非线性可W被建模为数字音频输入信号幅度1x1的函数，通过一个复数 多项式进行表征。运个复数多项式通过FIR滤波器结构尝试去匹配骨传导耳机的非线性。运 是一个纯递归模型，因为运个模型并没有明确地尝试对某种具体骨传导耳机的非线性进行 建模。
[0061] 为了减少数字预校正器的技术实施复杂性，同时保证性能达标，仅保留记忆多项 式中的非线性奇次项可W降低整个数字预校正器40%电路复杂性。如果将复数查找表和基 于精简Volterra记忆多项式的技术实施进行比较，其区别如表1所示。
[0062] 表1对比复数查找表和精简Volterra模型的记忆多项式实现的数字预校正器
[0063]
[0064] 在观测反馈通道中，最重要的功能是对齐发射和反馈信号、进行参数估算。只有精 确的完成运两个处理，才能保证数字预校正器系数自适应来实现实时的参数调整。其中参 数估算的目标是选择自适应系数，运样骨传导耳机传导到听觉神经的信号就可W尽量接近 数字音频输入信号。但是，因为人体骨骼和组织衰减是主要的问题，参数估算需要进行对系 数进行选择来保证骨传导系统能够高保真的传递振动信号到听觉神经。为了区分人体骨骼 和组织的衰减效应和骨传导耳机电路分别对非线性的贡献，参数估算需要基于对齐的观测 反馈信号来进行。对齐信号的过程需要匹配信号的幅度、延时、相位波动等参数。因此，数字 预校正器可W校正的非线性效应是有针对性的。
[0065] 对于数字预校正器系数更新算法来说，本实用新型不局限于具体的某个算法，选 择可W根据具体的应用场景进行变化。例如:最小二乘估计化SE)，最小均方(LMS)，归一化 的LMS(NLMS)，递归最小平方(化S)和基于化S的QR分解(QRD-化S)等。通常情况下，LSE方法 要求对数值矩阵求逆，需要大容量内存和强大的处理能力。然而，LMS能够避免运样的矩阵 求逆运算。RLS方法的优点是它收敛速度比LMS和NLMS更快W便实现实时系数的自适应调 节。另一方面，上述算法的缺点是处理数值的稳定性问题和入数据的相关矩阵进行计算导 致大量计算资源的需求。其中，Q畑-RLS比上述算法更为健壮和稳定，而且适合于硬件实现。
[0066] 在观测反馈通道的技术实施上，有两种方法来对参数进行估算。第一种是间接学 习的架构，如图5所示。它通过两个相同的精简Volterra模型记忆多项式来实现参数估算。 运两个记忆多项式一个位于发射通道上，另外一个位于观测反馈通道上。如图5所示，数字 预校正器的目标是找到信号Z'（η)的变换来实现在听觉神经处产生高保真输出y(n)的识别 子系统。通过随机梯度自适应机制，运种方法可W跟踪并识别骨传导耳机振动信号随时间 变化的特征。运个自适应的过程包括两个环节:第一个环节是在初始化过程中，系统输出信 号通过骨传导麦克风进行感知，记忆多项式的系数的适配过程通过离线的参数估算算法方 式实现。运个过程是间接学习方式必要的初始化过程。一旦自适应滤波器在最佳驻点被初 始化，本实用新型会通过一个随机自适应机制跟踪骨传导耳机的时变的非线性特性。在本 实用新型中，间接学习的方案需要数字预校正的两个副本来创建耳机模型的逆函数。发射 通道数字校正器只有在算法收敛后，才会对其修正系数进行更新。
[0067] 两个数字预校正信号Z'（η)和z(n)进行比较来产生一个误差信号e(n)。运个多项 式的系数通过使e(n)=0来计算获得，运样可W实现y(n) = x(n)。运个系数在观测反馈通道 产生，并且用于发射通道的数字预校正器中，直到训练模块进行下一次的系数更新。
[0068] 数字预校正功能的初始化通过优化滤波功能实现。具体过程是在数字预校正器中 进行一个离线的计算获得。自适应滤波器系数估算可W视为一个线性优化任务。任何通用 的参数估算算法，例如156、1115、化15、化5、91?0-化5和其它的都可^在本实用新型中进行应 用。值得注意的是，尽管上述的方法都是尽量去解决一个最优化的问题，也就是线性参数估 算，但是运些算法获得的稳定点可能都并不相同。运是因为对于不同算法的误差标准是不 统一的。尽管出色的非线性补偿效果可W通过间接学习的方法获得，位于观测反馈通道中 的数字训练校正器的运种"转译"方法获得更新系数的有效性通常是基于认为非线性系统 级联是可W交换的前提假设。而运种方式，通常不是对于所有系统都适用。因此，本实用新 型还提出一种直接学习的方式用于获得数字预校正器的系数更新，如图6所示。运种方法允 许数字预校正器的识别和自适应过程仅仅依赖于骨传导的模型，例如精简Volterra记忆多 项式模型。运种非线性骨传导系统的逆函数可W通过随机梯度方法实现自适应的跟踪获 得，但是本实用新型并不局限于运个随机梯度方法进行技术实现。
[0069] 如图6所示，基于直接学习的数字预校正技术会对骨传导系统的输入和输出进行 比较，W产生更新的系数。当参数估计算法收敛后，在数字预校正器的作用下，骨传导耳机 的输出就不再含有失真和响度损失。直接学习获取自适应更新系数的优点是只需要一个数 字校正器而不是像间接学习方式中的两个。不过相同点是发射通路的数字校正系数只有在 算法收敛后才进行系数的更新。值得注意的是，采用直接学习方式的骨传导系统需要对的 输出和输入进行比较。例如，一组数据[z(n)，y(n)]可W存储在一个查找表(LUT)当中。数字 训练校器会采用多项式对LUT中的数据曲线拟合估算系数来获得骨传导系统模型的逆函 数。它通过解最小二乘问题产生记忆多项式的系数。当满足条件y(n)=x(n)后，多项式系数 在算法收敛后变得稳定。在观测反馈通路中产生的系数会被用于发射通路中的数字预校正 器，直到由参数估计模块的获得下一个更新。其中，估计误差表示所建立的骨传导耳机模型 接近的真实骨传导耳机行为的程度。
[0070] 实施例二：
[0071] 在所有骨传导技术中，音频是依靠振动信号在骨骼（固体)传递实现的。也就是说 只要在振动方向上接触到的固体，都可W传递声音。所W，在骨传导耳机设计过程中，因为 固定骨传导振子的结构采用固体构成，所W其也会传递振动，甚至带动周围的空气产生次 生的振动，最终造成漏音现象。所W，很多现有技术认为漏音是骨传导的很难避免的和解决 的一个难题。现有技术一直致力于优化骨传导振动的产生，控制和消除的研究。可是，所有 的固体振动都会产生声音，如果没有振动就不会有声音的传导，骨传导技术无法实现。因 此，本实用新型针对骨传导振子的固有特性进行了创新，提出了一种将振动对减到最小的 方法，运种止振技术能够完全的消除骨传导耳机漏音的问题。通常骨传导振子的振动是轴 向的。也就是说轴屯、的方向上的振动信号占据主导，与轴屯、正交方向上振动较弱。所W本实 用新型集中对轴屯、方向上，非接触皮肤侧的振动信号进行止振，来实现止振消除漏音的问 题。因为非轴向上的振动对于漏音的贡献较小，所W忽略其影响。
[0072] 本实用新型中止振技术的核屯、是通过金属层和半固体相结合来消除干扰性振动 (导致骨传导耳机漏音的振动）。因为某些特定的半固体具有良好的止振性能，通过其结合 良好的振动传导金属介质，来进行对骨传导振子的隔离来进行止振。本实用新型中复合止 振层是高密度的阻尼橡胶层，表面附着侣锥构成，可W复合层进行叠加，叠加数量根据其抑 制骨传导漏音的效果决定，具备阻隔，吸收噪声的作用。在复合层外侧还可W有一层橡塑材 质的吸音棉层，气泡闭孔设计，主要用于吸收漏音。叠加次序为，复合层紧贴骨传导振子，吸 音棉层紧贴复合层。如图7所示，本实用新型通过复合层和吸音棉对漏音振动进行阻尼止 振。也就是固体振动时，使固体振动的能量尽可能多地耗散在阻尼层中的方法。阻尼是指阻 碍物体的相对运动、并把运动能量转化为热能或其他可W耗散能量的一种作用。阻尼可W 减小机械结构的共振振幅，减少因机械振动所产生的声福射，降低骨传导耳机漏音。骨传导 耳机工作时，对于漏音信号，当沿骨传导振子重屯、轴方向对金属传导层装置进行碰撞会产 生一定频率的振动，因为金属是良好的振动传导介质，会把轴向的振动信号尽量均匀的分 布到其面积上，所W单位面积上的振动信号相当于被平均化而减小，但是并没有被吸收。与 此同时，金属层和半固体层紧密贴合，金属层一面上的振动信号会均匀地传导到半固体层 上，如果金属和半固体构成的复合层没有外力作用，骨传导振子激发的振动将逐步衰减，衰 减的速度取决于半固体材料的减幅，根据牛顿定律将得到下面公式：
[0073] 质量+阻力+弹力=0;(1)
[0074] 若忽略减幅不计，可W得到半固体层的固有频率如下：
[0075]
[0076] 其中，fo表示半固体层的固有频率;C表示半固体层的弹黃刚度;Μ表示半固体层质 量。当振动的碰撞力远离重屯、，半固体层会在Ξ个轴中产生扭转振动，各自的角频率为：
[0077]
[0078] 其中，ω〇表示角频率;Cv表示扭转刚度;J表示惯量。
[0079] 本实用新型中的半固体层在正常情况下具有将逐渐增强的共振减小到一定水平 的特性，半固体层的隔离止振效率等于激振频率/固有频率即：口 = ^当77 >λ/?时，激振力 将减少而且远不等于固有频率，半固体层将起到隔离振动的效果，当η=3时，半固体层的止 振效果将达到80%，也就是说仅有20%的激振振动在被传导。因此，本实用新型中的半固体 层可W代替现有技术中的金属弹黃起到消振，吸振作用。其主要的性能要求在静刚度、动刚 度、耐久性能上。本实用新型中的半固体层是介于固体和液体之间的粘稠物质，其具备W下 特点：
[0080] (1)由多种材料组合而成，同一种形状通过材料调整可W拥有不同的性能。
[0081] (2)半固体层内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能，即运动的滞后性(受 力过程中半固体层的变形滞后于半固体层的应力）。
[0082] (3)半固体层在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数。
[0083] 本实用新型中半固体层的材料构成为橡胶。因为骨传导耳机防漏音对阻尼性要求 大，所W，具备较好阻尼性能的下基橡胶（IIR)材料为最优的半固体材料。它可W缓解漏音 振动分散下来的力，而且不会产生较大内聚力。但是本实用新型不局限于下基橡胶（IIR)材 质，其它可用的橡胶为天然橡胶(聚异戊二締，NR)，下苯橡胶(SBR)，顺下橡胶(BR)，氯下橡 胶(CR)，异戊橡胶（IR)，Τ晴橡胶(NBR)，乙丙橡胶化PDM)，氨化下晴橡胶化NBR)等。
[0084] 而本实用新型中除了半固体层，还引入了金属层的概念，它与半固体层相结合可 W实现一个复合层，运个复合层作为基本的止振防漏音单元，可W通过多个复合层叠加的 方式来实现防漏音的消除。金属层为侣锥或者铜锥，但是并不局限于运两种金属。而且，运 个复合层既可W设计放置在骨传导振子内部，也可W设置在骨传导外侧。所W，本实用新型 至少1个复合层在骨传导振子内部或外部进行轴向止振的操作。总的来说，运个复合层防止 骨传导漏音的原理如下：
[0085] (1)均匀化振动:通过金属层运个良好的振动传导介质，可W把原来轴向高强度振 动信号均匀地分布在一个更大的面积上，所W单位面积的振动信号实际上是减小的。
[0086] (2)吸收振动:本实用新型的复合层可W用于骨传导振子内部振动元件和外壳的 连接，可称为内部复合层。此状态下内部振动元件是振动源，内部复合层的作用是吸收其在 轴向上贴合外壳时产生的振动，避免将漏音传递到骨传导振子的外部，同时也会略微减少 内部振动元件自身的振动，内部复合层的外径小于骨传导振子的外径。
[0087] (3)消减振动:本实用新型的复合层也可W用于骨传导振子与耳机框架之间的连 接，可W称为外部复合层，此状态下整个骨传导振子是振动源，外部复合层的作用是将骨传 导振子与耳机框架产生的振动通过高阻尼作用迅速消减，防止振动通过耳机框架振动空气 产生漏音。外部复合层的外径大于等于骨传导振子的外径。
[0088] 实施例
[0089] 在现有技术中，所有的后挂式骨传导耳机框架都需要紧紧的贴在人体骨骼和组织 上面，并形成一定的压迫力，来保证骨传导振子能够有效的通过振动传递音频信号。但是， 运种结构有一个很明显的缺陷，那就是，紧密贴合的耳机框架会和佩戴眼镜的用户的眼镜 架形成严重的冲突。骨传导耳机已经占据了眼镜架所在的空间，尤其是眼镜腿需要的空间。 通常导致佩戴眼镜的用户想要佩戴现有技术骨传导耳机造成严重的不方便。或者是骨传导 耳机佩戴不合理导致耳机用户体验差，或者是眼镜佩戴不合理，可能给用户使用二者同时 带来脱落的风险，尤其是佩戴眼镜和耳机进行运动的情况，两者都不能牢固固定，可能会带 来安全的风险。
[0090] 本实用新型通过3D聘翼式(Gull Wing)骨传导耳机框架实现了舒适的佩戴方式， 尤其是对于佩戴眼镜的用户，本实用新型的耳机可W通过特定的眼镜腿避让区域避免耳机 框架和眼镜腿的冲突，如图8所示。传统现有技术的骨传导耳机框架都是紧贴用户烦骨的， 并且形成一定的压迫力，运样才能保证骨传导振子紧紧的贴在人体骨骼和组织上有效的传 递音频。因为本实用新型中前一部分提出了一种基于数字预校正器对响度，失真，佩戴松紧 进行补偿的方法，所W本实用新型的骨传导耳机结构可W和现有技术明显的区分开来。本 实用新型不需要耳机框架紧紧的帖在人体骨骼和组织上，而是提供给眼镜架一个避让区 域，所W本实用新型的耳机框架采用开放、宽松的设计，其形状像海聘的翅膀一样向两侧展 开。运样，一来可W使用户佩戴更加舒适，没有框架压迫头烦，二是避免了眼镜腿和耳机框 架的冲突，佩戴更加安全，牢固，如图9所示。
[0091] 实施例四：
[0092] 因为本实用新型基于3D聘翼式结构的耳机框架并且能够通过数字预校正器解放 骨传导耳机架，实现了宽松佩戴方式。所W，本实用新型中的3D聘翼式结构有另外一个优点 就是可W通过3D空间位移实现骨传导耳机封闭外耳道，避免环境噪声干扰的功能，如图10 所示。运在现有技术中是无法实现的，因为它们不具备3D聘翼式框架和数字预校正器运两 个前提。另外，要实现封闭外耳道，骨传导振子的大小需要严格选择，既能封闭外耳道，又能 根据耳廓的结构进行简单的固定作用，经过研究人体结构，本实用新型提出13mm的圆形骨 传导振子用于本实用新型中封闭外耳道最优。所Wl3mm，圆形骨传导振子，也是本实用新型 中能否实现吵杂环境抗干扰的重要参数。本实用新型如何从正常佩戴转换为封闭耳道佩 戴，佩戴方式如图10。
[0093] 实施例五：
[0094] 本实用新型解决了骨传导传递通道中断时，大量能量损耗的问题。本实用新型自 动检测骨骼或者人体组织接触，一旦检测到没有接触骨骼或者人体组织，则将骨传导耳机 悬挂起来，防止骨传导耳机较大的功率的振动在没有接触到用户时，造成功率的浪费，通信 的终端音乐暂停，通话保持状态。本实用新型通过新型的人体传感器，对骨传导耳机进行控 审IJ，实现了其功耗的大大降低。
[00M]本实用新型在接触皮肤区域具有皮肤传感器，骨传导耳机结构及皮肤传感器开关 位置示意图如图11所示。当用户把骨传导耳机从头上取下来的时候，皮肤传感器感应到皮 肤接触状况的变化的它就会自动暂停音乐，并且通过主板上的微处理器使整个骨传导耳机 进入低功耗工作状态。当用户再将其戴上又会继续播放，并且恢复全功能模式。如此一来， 当用户发现有人在跟他说话或是着急收起骨传导耳机的时候，只要把耳机取下就可W 了， 节省了操作动作，还不用担屯、音乐会继续播放，最重要的是能够使原本比较耗电的骨传导 耳机进入省电休眠模式。皮肤传感器和骨传导振子并联，并且在一个接触平面上，运个皮肤 传感器保证骨传导振子离开皮肤，其也离开皮肤。骨传导振子接触皮肤，其也接触皮肤。皮 肤传感器实际上是检测骨传导振子是否贴合皮肤的开关信号传感器。本实用新型中皮肤传 感器的实现技术不局限于一种，可W使用的技术有，分布电容传感器，皮肤电效应传感器 等。本实用新型中皮肤传感器可W和压力传感器相结合对用户是否取下骨传导耳机进行检 。检测的流程如图12所示。
[0096] 如图13所示，数字信号处理和发射单元包括无线连接的收发器(TRX)，例如蓝牙， 无线局域网(WLAN)，紫蜂(Zigbee)标准，LoPAN或者其它无线通信方式;至少一个无线天线， 音频处理包括编码器和解码器(编解码器），音频驱动放大器，W驱动所述骨传导振子，基带 数字信号处理(DSP)，用于增强的性能，例如噪声消除，信号特性和质量控制等，微处理器单 元(MCU)作为主控用于计算和控制其外围模块，存储器单元包括只读存储器(ROM)和随机存 取存储器(RAM)，可充电电池被连接到上述的电路主板。
[0097] 实施例六：
[0098] 本实用新型不局限于无线通信方式实现骨传导耳机的功能，除此之外，有线方式 也同样适用于本实用新型。本实用新型有线技术实施方式不需要电池，无线通信单元，天 线，如图14所示。运样的好处是（1)大大精简电路复杂度，减少了生产制造工序，降低了生产 制造成本；（2)用户不必担屯、蓝牙骨传导耳机长时间使用后电量不足导致无法使用。有线技 术实施本身不需要电池供电。其电源供应来自其连接的外部设备，例如个人电脑(PC)、移动 设备。
[0099] 本实用新型提出的有源有线骨传导耳机由W下几个部分组成：3D聘翼式耳机本 体，数字预校正器主板，左右声道音频线，骨传导振子，海绵套，漏音缓冲器，至少1个骨传导 麦克风，骨传导线控驱动器主板，USB 0TG供电接口，3.5mm音频接口，USB 0TG转换器组成。 耳机本体内侧两端固定骨传导振子。与无线技术实施不同的是，有线技术实施中没有电路 主板和电池从而节约了成本。两个骨传导振子通过左右声道音频线连接到骨传导线控驱动 器主板。运个线控驱动器主板实际上是一个精简版本的电路主板，仅保留一个骨传导驱动 放大器、音量控制按键和至少1个气传导麦克风构成的拾音器。线控驱动器主板的音频输入 端口连接一条音频线，末端是一个通用的3.5mm音频连接器公头(AV化ck)。线控驱动器主 板的供电端口连接一条USB线，末端是一个通用的USB Type-A型公头连接器。USB Type-A型 公头连接器可W通过USB 0TG转换器将Type-A型接口转换为其它任意可W支持类型连接器 形式，例如MicroUSB连接器，苹果手机数据连接器等。在电气连接性满足条件的情况下，USB 0TG转化器不局限于某种特定的接口形式。
[0100] 在使用时，需要连接设备提供一个3.5mm音频连接器母头和一个能够支持0TG，提 供3.3V或5V供电的数据接口连接器母头。本实用新型有线技术实施，通过3.5mm音频连接、 USB 0TG连接器和转换器与设备相连接，分别对音频和供电进行传输，将设备输出的音频信 号和供电作为骨传导线控驱动器主板的输入，线控驱动器对音频信号进行放大后，达到骨 传导振子可W接受的信号功率水平，直接通过左右声道音频线，分别驱动骨传导振子传导 音频到达听觉神经。
[0101] W上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可W对本实用新型的技 术方案进行多种简单变型，运些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0102] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可W通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各 种可能的组合方式不再另行说明。
[0103] 此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可W进行任意组合，只要其不违 背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1. 一种骨传导耳机，其特征在于:所述骨传导耳机包括耳机本体，所述耳机本体上设置 有人体骨骼和组织模型建模模块和数字预校正器，所述人体骨骼和组织模型建模模块实时 检测不同用户的人体骨骼和组织的衰减效应信息，提供所述衰减效应信息参数至所述数字 预校正器，所述数字预校正器获取输入的音频信号，基于所述衰减效应信息对所述音频信 号进行数字预校正处理。2. 根据权利要求1所述的骨传导耳机，其特征在于:所述骨传导耳机还包括延时估算单 元、数模转换器、模拟数字转换器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、音频放大器、音频驱 动放大器、至少一个骨传导麦克风和至少一个骨传导振子，其中，所述延时估算单元、所述 数模转换器、所述模拟数字转换器、所述第一低通滤波器、所述第二低通滤波器、所述音频 放大器、所述音频驱动放大器设置在所述耳机本体上，所述至少一个骨传导麦克风，所述音 频放大器，所述第一低通滤波器，所述模拟数字转换器，所述人体骨骼和组织模型建模模 块，所述数字预校正器，所述数模转换器，所述第二低通滤波器，所述音频驱动放大器，所述 至少一个骨传导振子依次连接，所述延时估算单元分别与所述数字预校正器以及所述人体 骨骼和组织模型建模模块相连接;音频输入信号通过所述数字预校正器进行数字预校正操 作，所述操作按照与衰减效应相反的特性，对输入的音频信号进行校正，经过校正的音频信 号通过所述数模转换器转化为模拟的音频信号，通过所述第二低通滤波器和所述音频驱动 放大器的处理后达到可直接驱动骨传导振子的功率水平，所述骨传导振子将驱动放大后的 音频信号转换为振动形式的音频信号，通过人体骨骼和组织中传导至听觉神经，而被用户 感知，所述骨传导麦克风侦测所述振动形式的信号，经过所述音频放大器，所述第一低通滤 波器以及所述模拟数字转换器后形成音频反馈信号，所述延时估算单元基于从所述数字预 校正器输出的预校正信号直接生成延时系数或者基于从所述数字预校正器输出的预校正 信号以及所述音频反馈信号生成延时系数并输入至所述人体骨骼和组织模型建模模块，所 述人体骨骼和组织模型建模模块根据所述延时系数实时更新所述衰减效应信息。3. 根据权利要求2所述的骨传导耳机，其特征在于:所述数字预校正器基于复数查找表 LUT或者基于Volterra模型；对于复数查找表LUT，适于所述骨传导耳机的传输系统是数字 音频输入信号幅度的函数的情况，忽略输入音频信号的相位信息，根据观测反馈通道不间 断的更新表格内的数据从而进行自适应数字预校正;对于Volterra模型，通过Volterra记 忆多项式对骨传导耳机进行建模，并通过连续更新关键的Volterra系数进行自适应的数字 预校正，其通过乘法器直接实现或者通过一个系数查找表间接实现，所述系数查找表包含 Vo 1 terra模型的关键系数。4. 根据权利要求1或2所述的骨传导耳机，其特征在于:所述骨传导振子为直径为13mm 的圆形器件，对其振动轴心方向上非接触皮肤侧的振动信号进行止振，所述骨传导振子包 括塑料外壳，金属传导层，内部复合层以及复合止振层;所述塑料外壳内部设置有内部振子 元件，所述内部振子元件的一侧设置有所述金属传导层，所述内部振子元件的另一侧设置 有所述内部复合层，所述内部复合层包括内部半金属层和内部半固体层;所述内部半固体 层的外侧设置有复合止振层，所述复合止振层的一侧设置有吸音棉层;所述复合止振层紧 贴所述内部半固体层，所述吸音棉层紧贴所述复合止振层。5. 根据权利要求4所述的骨传导耳机，其特征在于，所述复合止振层包括第一外部半金 属层、第一外部半固体层、第二外部半金属层，第二外部半固体层和吸音棉层;所述吸音棉 层为橡塑材质，采用气泡闭孔设计;所述半固体层的材料为丁基橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、 顺丁橡胶、氯丁橡胶、异戊橡胶、丁晴橡胶、乙丙橡胶或氢化丁晴橡胶;所述半金属层为铝箱 或者铜箱。6. 根据权利要求4所述的骨传导耳机，其特征在于:骨传导耳机对所述骨传导振子的位 置进行自适应调整，使其在耳前颞骨处振动，或者在外耳廓振动。7. 根据权利要求1所述的骨传导耳机，其特征在于:所述骨传导耳机的框架为3D鸥翼式 框架。8. 根据权利要求1所述的骨传导耳机，其特征在于:所述骨传导耳机在接触皮肤区域具 有皮肤传感器和微处理器，当用户将骨传导耳机从头上取下时，所述皮肤传感器感应到皮 肤接触状况的变化从而暂停当前音频信号的播放，并且通过所述微处理器使整个骨传导耳 机进入低功耗工作状态；当用户再次将所述耳机戴上时，所述皮肤传感器感应到皮肤接触 状况的变化从而继续当前音频信号的播放，通过所述微处理器恢复全功能模式。9. 根据权利要求1所述的骨传导耳机，其特征在于:所述骨传导耳机还包括无线通信和 音频编解码单元，所述无线通信采用蓝牙、无线局域网WLAN，紫蜂Zigbee标准，LoPAN中的一 种或几种;所述无线通信和音频编解码单元包括至少一个无线天线，音频编解码器，基带数 字信号处理器DSP，微处理器单元MCU以及存储器单元。10. -种基于权利要求1-9任一项所述骨传导耳机的音频播放装置，其特征在于:所述 音频播放装置为省略电池的有线连接方式，包括骨传导耳机本体，吸音棉层，海绵套，漏音 缓冲器，至少1个气传导麦克风，至少1个骨传导麦克风，骨传导线控驱动器主板，USB供电接 口，音频接口；其中所述耳机本体内侧两端固定所述骨传导振子，两个所述骨传导振子通过 左右声道音频线连接到所述骨传导线控驱动器主板;所述骨传导线控驱动器主板上设置有 骨传导驱动放大器、音量控制按键和至少1个气传导麦克风;所述骨传导线控驱动器主板的 音频输入端口连接一条音频线，所述音频线末端为通用音频接口，所述骨传导线控驱动器 主板的所述USB供电端口连接一条USB线，所述USB线的末端是一个通用USB连接器。11. 根据权利要求10所述的音频播放装置，其特征在于:所述音频接口为3.5mm音频连 接器公头，所述USB供电端口为通用的USB Type A型公头，所述USB Type A型公头连接器通 过USB 0TG转换器连接。
【文档编号】H04R1/10GK205430549SQ201620076826
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】王泽玲
【申请人】王泽玲