用于骨导声音传播的方法和系统的制作方法

专利名称：用于骨导声音传播的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及实施骨导的方法和系统。
背景技术：
人对声音的感知是对两种类型振动的响应(a)气导振动；(b) 骨导振动。
气导振动由外耳收集，并在耳道中下行到鼓膜，振动在此转变为 进入中耳的机械能，这个区域中的骨骼(锤骨、砧骨和镫骨)接收这 个信号(其中镫骨被覆盖在流体中，该流体充当中耳与内耳的骨骼之 间的良好传导物)。该信号通过所述流体传送到内耳内的耳蜗的内衬 层，其中沿着耳蜗排列着极微细的纤毛，它们向回延伸到听觉神经。 响应信号中的不同频率，某些极微细的纤毛受到刺激，这种刺激产生 了听觉神经中的电脉冲，它被传送到大脑。
施加到颅骨上的骨导振动被转变为颅骨内的振动，其中应当注 意，颅骨的不同部位对这样的振动提供不同的传导性。为了感知声音， 它必须被转换为电信号，因此，基于骨导听觉，颅骨的振动直接刺激 耳蜗的纤毛，而完全绕过外耳和中耳(应当注意，由于颅骨本身振动， 无需外部接收器比如耳廓来收集该信号)。类似于气导振动的听觉， 响应骨导振动的频率，不同的极微细的纤毛受到刺激，从而能够感知 不同的频率。
本领域的任何技术人员都非常了解，通过空气介质传导声波，以 及检测以这种方式传导的声音，在某些情况下很成问题。
事实上在每一种环境中，多种多样的声音围绕着用户。在某些环 境中，比如在有高音量扩音器的聚会中，或者在拥挤的地点，环境声 非常强，而在其它情况下，不那么强的环境声可能实际上令用户烦恼。用户周围的显著环境声可能令用户感到显著不便。另外，(a) 感知用户请求的声音，无论请求的声音是在用户的周围还是由音响系 统向用户提供，以及(b)由声音检测系统或通信系统检测用户产生 的声音都受到了阻碍。
在创建适于嘈杂条件的高效双向通信系统时，这两种困难造成了 相当大的障碍。嘈杂环境中的人们可以使用头戴耳机来覆盖耳朵以减 小不受欢迎的噪声穿透外耳道的音量。某些人也使用特殊的头戴耳机, 通过使用有源噪声消除技术以电子方式减小环境声。某些人仅仅试图 以他们的手掌覆盖耳朵来减小噪声。
通过使用骨导来解决这些问题的先前尝试已经退回到所谓的'半 双工通信系统，，其中用户可以接收被请求音频信号或者发送用户的声 音，但是并非同时进行。
期望找到嘈杂环境中通信的可靠而简单的装置。进一步期望找到 通过骨导方式来刺激用户的环绕声感知的可靠而简单的装置。

发明内容
一种可佩带的环绕声系统，包括(a)处理器，适于接收表示 要被用户听到的被请求音频信号的输入信号并响应地产生多个输出信 号；以及(b)连接到所述处理器的多个骨导扬声器，适于将所述多 个输出信号传送到用户的至少一块骨骼；其中所述骨导扬声器排成阵 列，以便刺激所述用户的环绕声感知。
一种可佩带的环境声降低系统，包括(a)麦克风，适于检测 环境声信号；(b)处理器，适于响应于所述环境声信号而产生输出 信号；其中所述输出信号在被传送到所述用户的骨骼时减小环境声信 号对所述用户的影响；其中所述麦克风连接到所述处理器；以及(c) 连接到所述处理器的骨导扬声器，适于将所述输出信号传送到用户的 骨骼。
一种向用户传送环绕声的方法，包括(a)接收表示要被所述 用户听到的被请求音频信号的输入信号；(b)响应于所述被请求音频信号而产生多个输出信号；以及(c)通过多个骨导扬声器，将所述 输出信号传送到用户的至少一块骨骼；其中所述骨导扬声器排成阵列， 以便刺激所述用户的环绕声感知。
一种利用可佩带的环境声降低系统的环境声降低方法，包括(a) 检测环境声信号；(b)响应于所述环境声信号而产生输出信号；其 中所述输出信号在被传送到所述用户的骨骼时减小环境声信号对所述 用户的影响；以及(c)通过属于所述系统的骨导扬声器，将所述输出 信号传送到用户的骨骼。


连同附图根据以下详细说明，本发明以上的和其它的目的、特点 和优点将变得更加显而易见。在附图中，类似的引用符在不同的图中 都指类似的要素，其中
图1是根据本发明实施例的可佩带环境声降低系统的框图； 图2是根据本发明实施例的可佩带环境声降低系统的框图； 图3a、图3b和图3c示例了用户佩带的可佩带环境声降低系统的 侧视图和后视降低过程的框图5a是根据本发明实施例的可佩带环境声降低系统的框图5b是根据本发明实施例的可佩带环境声降低系统所执行的滤
波和处理过程的框图6是根据本发明实施例的环绕声系统的系统3 00的框图7a和图7b示例了根据本发明实施例的用户佩带的可佩带环绕
系统的侧视图和后视图8示例了可佩带环境声降低系统所执行的环境声降低方法； 图9示例了向用户传送环绕声的方法。
具体实施例方式
8图l是系统200的框图，它是根据本发明实施例的可佩带环境声 降低系统。系统200包括(a)麦克风220，它适于检测环境声信号； (b )处理器210,它连接到麦克风220并适于响应于所述环境声信号 而产生输出信号，其中所述输出信号在被传送到所述用户的骨骼时减 小环境声信号对所述用户产生的影响；以及(c)骨导扬声器230，它 连接到处理器210并适于将所述输出信号传送到用户的骨骼。
应当注意，常规情况下，处理器210既包括硬件部件也包括軟件部件。
根据本发明的实施例，处理器210、麦克风220和骨导扬声器230 装配在可佩带的头戴支架(未显示；类似头戴支架的实施例示例在图 7a和图7b中)上，它被设计成便于(a )更有影响的环境声降低； 以及(b)用户佩带持久舒适。根据本发明的实施例，可佩带的头戴 支架适于用户容易地调整，增强系统200的有影响环境声降低和使用 舒适性。应当注意，根据本发明的其它实施例，处理器210、麦克风 220和骨导扬声器230装配在一个或多个可佩带的专用器件上，它可 以包括也可以不包括头戴支架。应当注意，根据本发明的不同实施例，
或者其它可佩带;器;上。-"、、-、，"、'57
根据本发明的实施例，系统200包括多个麦克风220,其中每个 麦克风220都适于自主地检测环境声信号；处理器210适于接收来自 不同麦克风220的不同环境声信号。
根据本发明的实施例，系统200包括多个骨导扬声器，其中处理 器210适于产生一个或多个输出信号并将每个输出信号提供给一个或 多个骨导扬声器230。
应当注意，放置不同的骨导扬声器时可以使输出信号传送到用户 不同身体部位的骨骼上。方便情况下，放置至少某些骨导扬声器，以
使输出信号的若干分量传送到用户的颅骨上。
根据本发明的包括多个麦克风220和多个骨导扬声器230的实施 例，每个麦克风220都与一个或多个骨导扬声器230相关联，以便根据由与每个骨导扬声器230相关联的麦克风220检测的各自环境声信 号，为不同的骨导扬声器230产生不同的输出信号。
根据本发明的包括多个骨导扬声器230的实施例，系统200包括 多个处理器210，它们连接到不同的骨导扬声器230，其中，每个处理 器210都适于产生一个或多个输出信号，由不同的骨导扬声器230传 送到用户的多块骨骼。
根据本发明的实施例，系统200是可隐藏的紧凑系统，适于用户 佩带，方便情况下在至少一个耳后，尽管不一定如此，方式谨慎，几 乎不显眼。
根据本发明的实施例，处理器210适于响应于所允许的环境音量 水平而产生输出信号。方便情况下，所允许的环境音量水平由用户确
定，但是不一定如此。
在某些情况下，用户可能希望仅仅部分地降低环境声对他自己的 影响(也就是使环绕的声音或噪声抑制到所允许的环境音量水平)。 方便情况下，输出信号仅仅与高于所允许的环境音量水平的环境声信 号相关，以便使所述信号降低到符合所允许的环境音量水平的水平。
根据本发明的实施例，处理器210进一步适于响应于所允许的环 境音量水平，通过相应地降低环境声信号的全部或大部分频率的振幅 来产生输出信号。
根据本发明的实施例，处理器210适于响应于环境音量音频滤波 器而产生输出信号，所述音频滤波器比如是高通滤波器、低通滤波器、 带通滤波器、带阻滤波器等等。仅仅举例而言并非试图以任何方式限 制本发明的范围，在环境声包括的噪声来自具有有限频带特征的一个 或多个噪声源的情况下，响应于环境音量音频滤波器而产生输出信号 是有用的。
根据本发明的实施例，处理器210适于响应于输出音频音量滤波 器而产生输出信号，仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的 范围，以便为用户提供一定的声音经历(比如类似摇滚乐声音模式、 经典音乐声音模式、影院声音模式等等)。根据本发明的实施例，输出音量音频滤波器用于校正源自骨导和 气导振动听觉的不同传导分布的感知失真。仅仅作为实例而非试图以 任何方式限制本发明的范围，本领域的任何技术人员公知，骨骼传送 低频好于高频，因此令用户感知的声音音调比真实的音调低得多，这 是可以由专用校正滤波器改善的问题。
根据本发明的实施例，处理器210适于响应环境声信号的方向而 产生输出信号的至少一个输出信号分量中的输出信号分量。根据本发 明的实施例，麦克风220是可调方向麦克风，便于用户容易地改变环 境声信号的检测方向。在某些情况下，期望仅仅降低到达用户的环境 声中来自 一个或多个特定方向的部分，比如降低来自特定噪声源的噪 声，而使来自其它方向的声音保持不降低。
根据本发明的包括多个麦克风220的实施例，这些多个麦克风 220的至少某些形成一个或多个麦克风组(未指明)，通过对麦克风 组中的每个麦克风220所检测的噪声信号应用不同的相移，便于检测 从一个或多个特定方向到达用户的环境声而不移动系统200。
根据本发明的实施例，处理器210进一步适于接收表示要被用户 听到的被请求音频信号的输入信号，并响应地产生至骨导扬声器230 的输出信号。仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围， 被请求音频信号可以是音乐、语音或计算机程序产生的声音等等。方 便情况下，输入信号从外部系统410接收。仅仅作为实例而非试图以 任何方式限制本发明的范围，外部系统410可以是便携式音频播放机、 音响系统、计算机等等。根据本发明的实施例，系统200适于自己产 生至少一部分输出信号。方便情况下，根据本文介绍的实施例，由处 理器210产生的输出信号在传送到用户的骨骼时便于被请求音频信号 的感知，同时降低环境声信号对用户的影响。
根据本发明的实施例，系统200适于从通信设备420接收^皮请求 音频信号。仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，通 信设备420可以是蜂窝电话、个人数字助理、便携式双向无线电设备 等等。
ii根据本发明的实施例，系统200适于与外部系统410和/或通信 设备420无线通信。
根据本发明的实施例，系统200进一步包括骨导麦克风250，它 连接到处理器210并适于检测用户骨导信号；其中用户骨导信号是振 动用户的釆样骨骼的骨导信号。方便情况下，用户骨导信号是对用户 产生的语音尤其是话音的响应。应当注意，在许多情况下，骨导信号 也是对用户采样骨骼的其它振动的响应，确切地说也是对施加到采样 骨骼的骨导信号的响应，比如由骨导扬声器230施加到釆样骨骼的输 出信号。
根据本文介绍的本发明实施例，系统200进一步适于响应于用户 骨导信号而传送被传送的信号。根据本发明的实施例，系统200适于 至少部分地与接收被请求音频信号同时传送被传送的信号(常规称为 全双工通信的通信系统特点)。
方便情况下，被传送的信号传送到外部系统410,它可以是通信 设备420，尤其是从其接收被请求音频信号的通信设备420，尽管不一 定如此。
应当注意，根据本发明先前讨论的实施例，系统200适于与外部 系统410和/或通信i殳备420无线通信。
根据本发明的实施例，系统200进一步通过从被传送信号中减去 响应于被请求音频信号的延迟信号，来降低来自被传送信号的回声效 应。根据本发明的实施例，处理器210进一步适于(a)响应于可忽略 用户声音信号而确定消除滤波器，以及(b)响应于消除滤波器而降 低来自所述被传送信号的回声效应。
根据本发明的实施例，处理器210适于根据方法500的步骤543 的详细描述以及图5a的描述中指定的详细方法，响应于可忽略用户声 音信号而确定消除滤波器。应当注意，根据本发明的不同实施例，处 理器210适于以许多其它方式确定消除滤波器。
根据本发明的实施例，处理器210适于响应于用户骨导信号中所 包括的用户要求。根据本发明的不同实施例，系统200适于检测、处理和传送模拟 信号或数字信号。应当注意，根据本发明的某些实施例，系统200适 于处理模拟和数字信号两者，其中系统200包括将模拟信号转换为数 字信号和/或将数字信号转换为模拟信号的至少一个部件。根据本发明 的实施例，处理器210适于将模拟信号转换为数字信号和/或将数字信 号转换为模拟信号。根据本发明的实施例，麦克风220和/或骨导麦克 风250适于将模拟信号转换为数字信号。根据本发明的实施例，骨导 扬声器230和/或声学扬声器240适于将数字信号转换为模拟信号。应 当注意，根据本发明的不同实施例，系统200的其它部件适于将模拟 信号转换为数字信号和/或将数字信号转换为模拟信号。
根据本发明的实施例，系统200实现了噪声降低的其它方法，其 中某些在文献中有详述，并且本领域的任何技术人员公知和顺理成章 地实现。
图2是系统201的框图，它是根据本发明实施例的可佩带环境声 降低系统。系统201是系统200的实施例，其中每个麦克风都与多个 骨导扬声器之一相关联，以便形成多个环境声降低单元，比如环境声 降低单元291、 292、 293和294。在本发明的示例实施例中，环境声 降低单元291包括麦克风221和骨导扬声器231，它们适于降低在噪 声降低单元291的位置处局部检测的环境声。同样，环境声降低单元 292包括麦克风222和骨导扬声器232，依此类推。
图3a示例了根据本发明的实施例用户佩带的可佩带环境声降低 系统203的侧视图。系统203的主要部件是处理器213、麦克风223 和骨导扬声器233。应当注意，系统203的不同实施例实现了与系统 200的不同实施例类似的特点。本领域的任何技术人员都将立即认识 到，系统203容易隐藏在用户403的耳后，适于以几乎不显眼的谨慎 方式由用户403佩带。应当注意，根据本发明的某些实施例，系统203 复制在用户的双耳后，其中不同的实施例包括一个或者两个处理器 213,以及一个或者两个麦克风223。
图3b示例了根据本发明的实施例用户佩带的可佩带环境声降低系统203，的后视图。系统203，是图3a的系统203的实施例。应当进 一步注意，系统203，的不同实施例实现了与系统200的不同实施例类 似的特点。根据图3b示例的本发明实施例，系统203，包括两个骨导 扬声器233L和233R，分别排列在用户403的左耳和右耳后。系统203， 进一步包括两个麦克风223L和223R，其中由麦克风223L检测的环 境声信号由处理器213用于产生由骨导扬声器233L传送到用户403 的输出信号，而由麦克风223R检测的环境声信号由处理器213用于 产生由骨导扬声器233R传送到用户403的输出信号。系统203，由数 据电缆261连接到外部系统(未显示)或者根据本发明的另一个实施 例连接到通信设备(未显示)。
图3c示例了根据本发明的实施例用户佩带的可佩带环境声降低 系统204的侧视图。系统204的主要部件是处理器214、麦克风224 和骨导扬声器234。应当注意，系统204的不同实施例实现了与系统 200的不同实施例类似的特点。系统204尤其是处理器214适于与移 动电话424通信；其中处理器214进一步适于从移动电话424接收表 示要被用户404听到的被请求音频信号的输入信号并响应地产生输出 信号去往骨导扬声器234。从移动电话424接收被请求音频信号由天 线266经由无线通道421进行。方便情况下，根据本文介绍的实施例， 由处理器214产生的输出信号在传送到用户404的骨骼时便于被请求 音频信号的感知，同时降低了环境声信号对用户404的影响。
仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，被请求音 频信号可以是音乐、语音、计算机程序产生的声音等等。
根据本发明的实施例，系统204进一步包括骨导麦克风254，它 连接到处理器214并适于检测用户404骨导信号一对用户404的采样 骨骼的振动的响应。方便情况下，用户404骨导信号是对用户404产 生的语音尤其是话音的响应。应当注意，在许多情况下，骨导信号也 是对用户404的采样骨骼的其它振动的响应，确切地说也是对施加到 釆样骨骼的骨导信号的响应，比如由骨导扬声器234施加到采样骨骼 的输出信号。根据本发明的实施例，系统204进一步适于响应于用户404骨导信号，向移动电话424传送被传送的信号。根据本发明的实 施例，系统204适于至少部分地与接收被请求音频信号同时传送被传 送的信号(常规称为全双工通信的通信系统特点)。
根据本发明的示例实施例，系统204适于与移动电话424无线通 信。根据本发明的另一个实施例，系统204适于由有线连接(未显示) 与移动电话通信，如同标准的移动电话耳机。应当注意，根据本发明 的某些实施例，系统204复制在用户的双耳后，其中不同的实施例包 括一个或者两个处理器214，以及一个或者两个麦克风224。
图4是根据本发明实施例的可佩带环境声降低系统一系统206所 执行的噪声降低过程的框图。系统206包括(a)麦克风226、 (b) 处理器216和(c)骨导扬声器236;其中系统206的一切部件都类似 于在系统200的介绍中冗长地指定的相应部件。处理器216响应于由 麦克风226所检测的环境声信号而产生输出信号。然后，输出信号由 为了将输出信号传送到用户骨骼490而放置的骨导扬声器传送到用户 骨骼490。根据本发明的实施例，输出信号先由骨传导率换能器272 处理，再提供给骨导扬声器236，以便进一步适于由骨导方式将输出 信号传送到用户骨骼490。
根据本发明的实施例，输出信号先由骨骼预放大器292放大，再 提供给骨导扬声器236。根据本发明的实施例，由骨骼预放大器292 进行的放大是响应于所允许的环境音量水平，方便情况下，尽管不一 定，由用户确定该水平。应当注意，处理输出信号的某些方式是响应 于在图1示例的系统200的介绍中冗长地详述的所允许的环境音量水 平。
应当注意，根据本发明的不同实施例，骨骼预放大器292和骨传 导率换能器272中的至少一个连接到处理器216。
通过将输出信号传送到骨骼490所产生的振动由用户的身体传导 到用户的一个或两个内耳454。同时，环境声信号也由对应的用户听 管452传导到内耳454。遵从本发明提供的教导，传送输出信号所产 生的振动降低了环境声信号对内耳454的影响。
15采用以下记号(a) ASS(n)指环境声信号；(b) IES(n)指内耳 信号，它是在内耳中检测到的信号；(c) UHF(n)指用户听觉滤波器； (d) NRF(n)指由处理器216应用的噪声降低滤波器；(e) BPAE(n) 指由骨骼预放大器292对输出信号应用的骨骼预放大器均衡器；(f) BCTFN(n)指骨传导率换能器272的骨传导率换能器函数；以及(g ) HBF(p.)指用户的人骨滤波器，其中，星号指巻积运算(如Pg是f与 g的巻积)，本领域的任何技术人员都理解
(i) IES(n)=ASS(n)*UHF(n)-[ASS(n)*NRF(n)*BPAE(n)*BCTF(n)*HBF(n)I
为了使IES(n)为零，NRF(n)在频域中必须满足以下方程
(ii) NRF(f)= UHF顯BPAE(f) BCTF(f) HBF(f)l
其中，NRF(f)、 UHF(f)、 BPAE(f)、 BCTF(f) 、 HBF(f)分别为 NRF(n)、 UHF(n)、 BPAE(n)、 BCTF(n)、 HBF(n)的傅里叶变换。
应当注意，根据本发明的实施例，在发生某种电噪声的情况下， 其中电噪声的功率语被记为ENPS(n),系统206适于实施维纳滤波器， 明确地说，噪声降低函数(NRF(n))必须满足以下方程，其中a为常 数
(m) NRF(f)= UHF(f)/[ BPAE(f) BCTF(n) HBF(f)十aENPS(n)
正如本领域的任何技术人员都将立即理解的。
正如本领域的任何技术人员都将不难认识到，应当注意，尽管本 发明的不同实施例适于应对ASS(n)、 IES(n)、 UHF(n)、 NRF(n)、 BPAE(n)、 BCTF(n)和HBF(n)的复杂形式，但是将进一步利用以下假 设，以便明确本发明(1 )BPAE(n广BCTF(n)的谱是平的；(2)HBF(n) 是平的并产生T秒的延迟；以及(3)UHF(n)是平的并产生Tu秒的 延迟。方〗更情况下，NRF(n)被设计为平的且具有延迟Tl秒。因此
(iv) IES(n一ASS(n-Tu)-ASS(n画T-Tl)
所以，在频域w中
("IES(w)=ASS(w)(ejw(Tu)-ejw(T+T1));人耳对相位不敏感，因此 (vi) Abs(IES(w))=2Abs(ASS(w))(l-cos(w(T+Tl-Tu));如果(vii) T+Tl=Tu 或者Tl =Tu-T，那么
(viii) IES(w) ~=0 => IES(n) ~=0
也就是噪声IES(n) =0，因此，在内耳中噪声被消除或降低到很 大程度。
众所周知，在骨骼中声音传播速度大约4080 m/sec，在空气中大 约331m/s。假设语音信号在耳内传播大约5cm，信号经由空气与骨 骼传4番时间之间的差为0.05/331-0.05/4080=0.139 ms。
这是很重要的事实，因为如果这个差是负的，就不可能通过使用 骨导技术来消除通过外部空气路径传播的环境声信号。
仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，对于8k 样点/sec，两个连续样点之间的差是0.125 ms，它表明所述延迟是大约 1个样点。根据本文提供的分析，本领域的任何技术人员都清楚，在 本发明的模拟实施例中，应用到环境声信号的一个或多个噪声降低滤 波器的群时延必须小于0.139 ms。应当注意，参考先前提供的每秒8000 样点速率的实例，在本发明的数字实施例中， 一切计算，包括模数和 数模信号转换并包括数据采集，必须在l个样点内完成。如果非常仔 细地设计数字滤波器，便能够做到这一点。本发明的其它实施例使用 提高的釆样率，比如".l kHz (它仅仅提供为实例，应当注意，在本 发明的不同实施例中，可以实施多种多样的采样率)，仿效本文提供 的实例，它将提供大约五个半样点的延续时间来完成计算并产生正确 的补偿延迟。
图5a是根据本发明实施例的可佩带环境声降低系统205的框图。 系统205包括(a)处理器215、 (b)麦克风225、 (c)骨导扬声 器235和骨导麦克风255，其中系统205的一切部件都类似于在系统 200的介绍中冗长地指定的相应部件。
骨导扬声器235适于将输出信号传送到用户的骨骼419，其中骨 骼491的脉冲响应可以简述为IR。骨导麦克风255适于检测振动骨骼 491的用户骨导信号(记为UBCS)。用户骨导信号是对用户声音信 号(记为USS)和处理后的被请求音频信号(记为MRAS) —它们是传送到骨骼491的输出信号一二者的响应。
根据本发明的实施例，处理器215包括多个部件，它们适于响应 于用户骨导信号而产生被传送的信号。正如以上指定，由于用户骨导 信号是对处理后的被请求音频信号的响应，处理后的被请求音频信号 的回声包括在用户骨导信号中。系统205适于降低此回声，因此向以 上讨论的通信设备或外部系统传送滤波后的信号(记为FS)。根据本 发明的实施例，由通信单元260，确切地说是连接到天线266的发射 机262进行被传送信号的传送。
施加到骨骼491的处理后的被请求音频信号是对由属于通信单元 260的接收机264经由天线266从通信系统或从外部系统收到的^皮请 求音频信号(记为RAS)的响应。
根据本发明的实施例，被请求音频信号(记为RAS)由一个或多 个预传导滤波单元270处理，然后被转换为适于由骨传导率换能器272 进行骨导的输出信号。被请求音频信号到输出信号的整体处理可被简 述为集成的被请求音频信号处理滤波器(记为RASMF)。
滤波过程由回声降低单元280进行，其中由回声降低单元280应 用于处理过的用户骨导信号的处理可以简述为消除滤波器(记为CS )。 根据本发明的实施例，用户骨导信号在被提供给回声降低单元之前， 由若干部件处理，比如语音带宽加速器282。对用户骨导信号应用的 处理可以统称为初始处理滤波器(记为IMF)。回声降低单元280响 应于(a)处理过的用户骨导信号(记为MUBCS)和被请求音频信号 而提供滤波后的信号。应当注意，根据本发明的实施例，滤波后的信 号由若干部件进一步处理，比如预传输滤波器284。
根据以上提供的记号，其中星号表示巻积运算，
(ix) FS(n) = MUBCS(n) — RAS(n广CF(n) 其中，
(x) MUBCS(n)=[USS(n)+MRAS(n)*IR(n)*IMF(n);以及
(xi) MRAS(n)=RAS(n)*RASMF(n)
期望由回声降低单元280确定消除滤波器CF(n)，消除滤波器将使滤波后信号与用户声音信号之间的差在统计上最小化，遵从相同的 记号，根据本发明的实施例，进行此最小化，使得以下表达式最小(其
中EU表示统计平均值)
(xii) E{[FS(n)-USS(n)A2} = E{[MUBCS(n)-RAS(n)*CF(n)-USS(n)A2}
仅仅作为试图明确本发明的实例而非试图以任何方式限制本发 明的范围，假设消除滤波器是稳定的(也就是说，对于不同的被请求 音频信号是恒定的)，如果用户声音信号可忽略(即USS(n)-0),则 消除滤波器的计算易于进行，对于表达式(iv)，那么等于
(xiii) E{[MUBCS(n)-RAS(n)*CF(n)lA2} 方程(x)和(xii)则简化为
(xiv) MUBCS(n)=RAS(n)*RASMF(n)*IR(n)*IMF(n) 因此，应当最小化的表达式(xiii)等于
(xv) E{[ RAS(n)*RASMF(n)*IR(n)*IMF(n) - RAS(n)*CF(n)A2}
当
(xvi) CF(n)= RASMF(n广IR(n^IMF(n)时， 明显地获得了表达式(xv)的最小值。
由于RASMF(n)和IMF(n)都是系统205的已知滤波器，为了确 定消除滤波器而要求的唯一未知参数是被釆样骨骼491的脉冲响应。 当用户声音信号可忽略时，根据方程(xiv)本领域的任何技术人员都不 难理解，通过对骨骼491施加一个或多个专用的被请求音频信号，根 据检测出的用户骨骼传导信号，可以推断出骨骼491的脉沖响应，因 此同样推断出所需的消除滤波器。
应当注意，在确定消除滤波器期间用户不一定要保持绝对静默。 根据本发明的实施例，处理器215适于检测在正常语音会话中很常见 的一个或多个静默时期(如通过检测用户骨导信号的能量的能量检测 器286 )。 一旦检测出了静默时期，就能够在短时期(例如持续几毫 秒的时期)内消除用户声音信号，方便情况下通过在此短时期的持续 期间(如由语音阻塞器288 )关闭骨导麦克风255。
19根据本发明的实施例，为了提高校准滤波器的准确性，处理器215 适于连续几次重复地确定消除滤波器。根据本发明的实施例，处理器 215适于在促进回声有效降低的情况下(如在骨骼491的脉冲响应改 变时，比如仅仅作为实例，在系统205与骨骼491之间发生相对移动 时)，不时地重新确定消除滤波器。
根据本发明的实施例，能量检测器286进一步适于检测被请求音 频信号中的静默时期，从而促进系统205的节电。
根据本发明的实施例，由麦克风225检测的环境声信号由属于处 理器215的噪声降低滤波器228处理，以便在被传送到骨骼491时降 低环境声信号对用户的影响。根据本文介绍的本发明实施例，处理器 215响应于由噪声降低滤波器228提供的处理后的环境声降低信号而 产生输出信号。
图5b是根据本发明实施例由系统205执行的滤波和处理过程的 框图。应当注意，由系统205执行的滤波和处理的框图仅仅为了明确 此系统而提供，图5a的详述中所介绍过程以及图5b的部件和过程的 一切记号都引用图5a的描述中详细指定的部件和过程。
图6是根据本发明实施例的可佩带环绕声系统一系统300的框图。 系统300包括处理器310，它适于(a)接收表示要被用户听到的被 请求音频信号的输入信号并响应，(b)产生多个输出信号。连接到 处理器310的多个骨导扬声器330适于将多个输出信号传送到用户的 至少一块骨骼；其中骨导扬声器330排成阵列，以便刺激用户的环绕 声感知。
应当注意，放置不同的骨导扬声器时可以使输出信号传送到用户 不同身体部位的骨骼上。方便情况下，放置至少某些骨导扬声器，以
使输出信号的若干分量传送到用户的颅骨上。
仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，被请求音 频信号可以是音乐、语音、计算机程序产生的声音等等。方便情况下， 被请求音频信号相互关联以便表示环绕声。根据本发明的实施例，至 少一个输出信号分量与至少一个其它输出信号分量不相互关联。应当注意，常规情况下，处理器310既包括硬件部件也包括软件部件。
根据本发明的实施例，处理器310和多个骨导扬声器330都装配 在可佩带的头戴支架(未显示；它的实施例示例在图7a和图7b中) 上，它被设计为便于(a)用户的环绕声感知；以及(b)用户佩带 持久舒适。根据本发明的实施例，可佩带的头戴支架适于用户容易地 调整，增强系统300的用户的环绕声感知和使用舒适性。应当注意， 根据本发明的其它实施例，处理器310和多个骨导扬声器330都装配 在一个或多个可佩带的专用器具上，它可以包括也可以不包括头戴支 架。应当注意，根据本发明的不同实施例，系统300的某些部件可以 装配在也可以不装配在本文介绍的头戴支架或者其它可佩带的器具 上。
根据本发明的实施例，系统300包括一个或多个声学扬声器340，
其中骨导扬声器和声学扬声器排成阵列，以便刺激用户的环绕声感知， 方便情况下，声学扬声器340排成阵列，以便将声音传送到用户的单 耳或双耳。
根据本发明的实施例，系统300包括一个或多个麦克风320，它 们连接到处理器310并适于检测环境声信号，其中处理器310进一步
适于响应于环境声信号而产生至少一个输出信号分量；其中至少一个
输出信号分量在被传送到用户的骨骼时降低环境声信号对用户的影 响。
应当注意，系统300的不同实施例实施了不同的环境声降低方式， 其中某些在系统200的介绍中冗长地详述过。尤其是根据本发明的实 施例，系统300包括回声降低单元(未显示，它类似于系统205的回 声降低单元280 )。
根据本发明的实施例，处理器310适于响应于环境声信号的方向 而产生至少一个输出信号分量。根据本发明的实施例，麦克风320是 可调方向麦克风，便于用户容易地改变环境声信号的检测方向。在某 些情况下，期望仅仅降低到达用户的环境声中来自一个或多个特定方向的部分，比如降低来自特定噪声源的噪声，同时使来自其它方向的 声音保持不降低。
根据本发明包括多个麦克风320的实施例，至少某些麦克风320 形成一个或多个麦克风组(未指明)，如通过对麦克风組中每个麦克 风320所检测的声音信号应用不同的相移，便于检测从一个或多个特 定方向到达用户的环境声而不移动系统300。
根据本发明的实施例，处理器310适于响应于所允许的环境音量 水平而产生输出信号。方便情况下，所允许的环境音量水平由用户确 定，4旦是不一定如此。
在某些情况下，用户可能希望仅仅部分地降低环境声对他自己的 影响(也就是使环绕的声音或噪声抑制到所允许的环境音量水平)。 方便情况下，输出信号仅仅与高于所允许的环境音量水平的环境声信 号相关，以便使所述信号降低到符合所允许的环境音量水平的水平。
根据本发明的实施例，处理器310进一步适于响应于所允许的环 境音量水平，通过相应地降低环境声信号中全部或大部分频率的振幅 而产生输出信号。
根据本发明的实施例，处理器310适于响应于环境音量音频滤波 器而产生输出信号，比如高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器、带 阻滤波器等等。仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的范围， 在环境声包括的声音来自具有有限频带特征的一个或多个噪声源的情 况下，响应于环境音量音频滤波器而产生输出信号是有用的。
根据本发明的实施例，处理器310适于响应于输出音频音量滤波 器而产生输出信号，仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的 范围，以便为用户提供一定的声音经历(比如类似摇滚乐声音模式、 经典音乐声音模式、影院声音模式等等)。
根据本发明的实施例，输出音量音频滤波器用于校正骨导和气导 振动听觉的不同传导分布所产生的感知失真。仅仅作为实例而非试图 以任何方式限制本发明的范围，本领域的任何技术人员公知，骨骼传 送低频好于高频，因此令用户感知的声音音调比真实的音调低得多，
22这是可以由专用校正滤波器改善的问题。
根据本发明的不同实施例，系统300适于检测、处理和传送的信号是模拟信号或数字信号。应当注意，根据本发明的某些实施例，系统300适于处理模拟和数字信号两者，其中系统300包括适于将模拟信号转换为数字信号和/或将数字信号转换为模拟信号的至少一个部件。根据本发明的实施例，处理器310适于将模拟信号转换为数字信号和/或将数字信号转换为模拟信号。根据本发明的实施例，麦克风320适于将模拟信号转换为数字信号。根据本发明的实施例，骨导扬声器330和/或声学扬声器340适于将数字信号转换为模拟信号。应当注意，根据本发明的不同实施例，系统300的其它部件适于将模拟信号转换为数字信号和/或将数字信号转换为模拟信号。
图7a示例了根据本发明实施例的用户401佩带的可佩带环绕系统301的后视图；其中系统301支持五声道环绕声。系统301包括两个骨导扬声器331L和331R,它们置于用户401的耳后；(b)两个声学扬声器341L和341R，它们将输出信号分量传送到用户401的耳内；以及(c)中心骨导扬声器331C，它置于用户401的前额附近或者用户401头上的另一点上。应当注意，本发明的许多其它实施例都能够支持五声道环绕声，而本发明的再其它实施例支持其它环绕声标准，以及任何不同数目的声道。根据支持5.1环绕声道的本发明实施例，系统301进一步包括附加的骨导扬声器(未显示)，它适于用作亚低音扬声器并置于用户头部或身体的别处。根据本发明的实施例，系统301经由数据电缆361接收被请求音频信号。应当注意，根据本发明的其它实施例，系统301以无线方式或其它方式接收被请求音频信号。
图7b示例了根据本发明实施例的用户401佩带的可佩带环绕系统301，的侧视图。图7b示例了图7a示例过的骨导扬声器331R、声学扬声器341R和341C以及处理器311。系统301，与系统301的不同之处在于包括(a)麦克风321R(以及，根据本发明的实施例，还有用户左手侧麦克风，本图中未显示)，它适于检测要由处理器311降低其对用户401的影响的环境声信号；(b)天线226，它适于由无线连接422从外部系统比如计算机411接收被请求音频信号。应当注意，根据本发明的实施例，系统301，适于从不同的外部系统和/或通信设备接收被请求音频信号。仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，外部系统可以是便携式音频播放机、音响系统、移动电话、计算机等等。方便情况下，外部系统具有环绕声性能，但是不一定如此。
图8示例了可佩带环境声降低系统的环境声降低方法500。方法500开始于检测环境声信号的步骤510。常规情况下，所述检测包括检测声谱中包括的环境声信号，尤其是整个可听声i普中包括的环境声信号。常规情况下，由属于可佩带环境声降低系统的一个或多个麦克风进行所述检测。应当注意，根据本发明的实施例，可佩带环境声降低系统是可隐藏的紧凑系统，适于用户佩带，方便情况下在至少一个耳朵之后，尽管不一定如此，方式谨慎，几乎不显眼。
参考先前附图中阐述的实例，所述检测方便情况下由麦克风220进行。
跟随着步骤510的是响应于环境声信号而产生输出信号的步骤520;其中输出信号在被传送到用户的骨骼时降低环境声信号对用户的影响。优选情况下，输出信号的振幅对应于环境声信号的振幅，而输出信号的相位被反转并适当延迟到环境声信号的相位。输出信号与环境声信号的振幅之间的相关性是对声音信号与骨导信号的解剖学感受性参数之间的差的响应。
参考先前附图中阐述的实例，所述产生由处理器210方便地进行。根据本发明的实施例，步骤520包括响应于允许的环境音量水平而产生输出信号的步骤521。方便情况下，允许的环境音量水平由用户确定，但是不一定如此。在某些情况下，用户可能希望仅仅部分地降低环境声对他自己的影响(也就是使外部的声音或噪声抑制到允许的环境音量水平)。方便情况下，输出信号仅仅与高于允许的环境音量水平的环境声信号相关，以便使所述信号降低到符合允许的环境音量水平的水平。
根据本发明的实施例，步骤521包括响应于允许的环境音量水平，通过相应地降低环境声信号中全部或大部分频率的振幅而产生输出信号。
根据本发明的实施例，步骤521包括响应于环境音量音频滤波器而产生输出信号，比如高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等等。仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的范围，在环境声包括的声音来自具有有限频带特征的一个或多个噪声源的情况下，响应于环境音量音频滤波器而产生输出信号是有用的。
根据本发明的实施例，步骤520包括响应于输出音量音频滤波器而产生输出信号，仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的范围，进一步可用于处理输出信号以便为用户提供一定的声音经历(比如类似摇滚乐声音模式、经典音乐声音模式、影院声音模式等等)。
根据本发明的实施例，输出音量音频滤波器用于校正骨导和气导振动听觉的不同传导分布所产生的感知失真。仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，本领域的任何技术人员公知，骨骼传送低频好于高频，因此令用户感知的声音音调比真实的音调低得多，这是可以由专用校正滤波器改善的问题。
根据本发明的实施例，步骤520包括响应于环境声信号的方向而产生输出信号分量的步骤522，该分量来自至少一个输出信号分量。在某些情况下，期望仅仅降低到达用户的环境声中来自 一个或多个特定方向的部分，比如降低来自特定噪声源的噪声，同时使来自其它方向的声音保持不降低。方便情况下，通过使用可调方向麦克风，令用户能够容易地改变可调方向麦克风的检测方向，便于步骤522。
根据本发明的实施例，不移动可佩带环境声降低系统而执行步骤522，通过使用一组麦克风，并通过对麦克风組中每个麦克风所检测的声音信号应用不同的相移，来方便地实现。
根据本发明的实施例，步骤520包括响应于被请求音频信号而产生输出信号的步骤523，其中步骤523进一步包括接收表示要被用户听到的被请求音频信号的输入信号的步骤524，其中所述接收在响应于被请求音频信号而产生输出信号之前。仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，被请求音频信号可以是音乐、语音或计算机程序产生的声音等等。
方便情况下，步骤524包括从外部系统接收输入信号。仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，外部系统可以是便携式音频播放机、音响系统、计算机等等。根据本发明的实施例，步骤523包括响应于由可佩带环境声降低系统提供的被请求音频信号而产生至少一部分输出信号。
方便情况下，步骤523期间产生的输出信号在传送到用户的骨骼时便于被请求音频信号的感知，同时降低了环境声信号对用户的影响。
根据本发明的实施例，步骤523包括从另一台通信设备接收被请求音频信号的步骤525。仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，其它通信设备可以是蜂窝电话、个人数字助理、便携式双向无线电设备等等。
根据本发明的实施例，步骤524和525中的至少一个的接收以无线方式进行。
参考先前附图中阐述的实例，由处理器210从外部系统410或者从通信设备420进行所述接收，并且根据本发明的实施例，由通信单元260尤其是经由天线266或数据电缆261进行。
根据本发明的实施例，方法500包括由属于本系统的骨导扬声器向用户的骨骼传送输出信号的步骤530。方便情况下，由属于可佩带环境声降低系统的至少一个骨导扬声器进行所述传送。应当注意，放置不同的骨导扬声器时可以使输出信号传送到用户不同身体部位的骨骼上。方便情况下，放置至少某些骨导扬声器以使输出信号的若干分量传送到用户的颅骨上。
参考先前附图中阐述的实例，由骨导扬声器230进行所述传送。
根据本发明的实施例，步骤530进一步包括由至少一个声学扬声器将输出信号传送到用户的耳朵。根据本发明的实施例，骨导扬声器
26和至少一个声学扬声器排成阵列，以便刺激用户的环绕声感知；其中输出信号是对环境声信号和被请求音频信号二者的响应。
参考先前附图中阐述的实例，由至少一个声学扬声器的传送由声学扬声器240进行。
应当注意，根据本发明包括多个骨导扬声器的实施例，由与不同骨导扬声器相关联的多个麦克风进行环境声信号的检测，以便根据各个环境声信号，为不同的骨导扬声器产生不同的输出信号。根据本发明包括多个骨导扬声器的实施例，可佩带环境声降低系统包括连接到不同骨传导率扬声器的多个处理器，其中每个处理器都适于产生一个或多个输出信号，由不同骨导扬声器向用户传送。
根据本发明的实施例，方法500包括检测一个或多个用户骨导信号的步骤540，其中用户骨导信号是振动用户的采样骨骼的骨导信号。方便情况下，用户骨导信号是对用户所产生的语音尤其是话音的响应。应当注意，在许多情况下，骨导信号也是对用户的采样骨骼的其它振动的响应，确切地说，也是对施加到采样骨骼的骨导信号的响应，比如方法500的输出信号。因此介绍了降低对用户骨导信号的其它振动的影响的方法。
参考先前附图中阐述的实例，由骨导麦克风250进行一个或多个
骨导信号的检测。
步骤540包括响应于用户骨导信号而传送被传送的信号的步骤541，根据本发明的实施例，至少部分地与步骤524和525的接收同时进行步骤541 (常规称为全双工通信的通信系统特点)。方便情况下，被传送的信号传送到外部系统，可以是通信设备，尤其是步骤525的通信设备，尽管不一定如此。根据本发明的实施例，以无线方式进行传送。
参考先前附图中阐述的实例，向外部系统410或通信设备420的传送由处理器210进行，并且根据本发明的实施例，由通信单元260尤其是经由天线266或数据电缆261进行。
根据本发明的实施例，步骤541包括通过从被传送的信号中减延迟信号(它是对被请求音频信号的响应)来降低来自被传送信号的回
声效应的步骤542。
根据本发明的实施例，步骤542包括响应于可忽略的用户骨导信号而确定消除滤波器的步骤543;其中步骤541的降低是对消除滤波器的响应。
用户骨导信号是对以下原因产生的采样骨骼振动的响应(a)用户产生的用户声音信号(尤其是用户的话音)；(b)输出信号。用户骨导信号进一步是对采样骨骼的脉冲响应的响应。
正如本文以上阐述，由于用户骨导信号是对输出信号的响应，因此也是对被请求音频信号的响应，所以本领域的任何技术人员都清楚，实际上在检测用户骨导信号期间，可佩带环境声降低系统检测可佩带环境声降低系统自身已经传送到釆样骨骼的输出信号(因此也是被请求音频信号)的回声。
应当注意，检测到的用户骨导信号也是对可佩带环境声降低系统
所产生的噪声的响应。本文提供的解释是忽略可佩带环境声降低系统
所产生的噪声，它们在本发明实施数字信号处理的实施例中是微弱的，
不过对于本领域的任何技术人员顺理成章的过程是对本发明的实施例
进行恰当的调整，其中期望参考可佩带环境声降低系统所产生的噪声的至少一部分。
因为用户骨导信号和被请求音频信号本系统都可用，所以期望确定消除滤波器，当应用于被请求音频信号时，消除滤波器将促进回声的消除，由此获得滤波后的信号，它更好地与用户声音信号相关。
釆用以下记号(a) MUBCS(n)指由可佩带环境声降低系统初始处理过的用户骨导信号；(b)RAS(n)指被请求音频信号；(c)CF(n)指消除滤波器；(d) FS(n)指滤波后的信号；(e) USS(n)指用户声音信号，本领域的任何技术人员都理解，步骤542的回声降低效果可以写成下式，其中星号表示巻积运算
(xvii) FS(n)=MUBCS(n)-RAS(n)*CF(n)
其中，釆用以下记号(a) MRAS(n)指处理过的被请求音频信号；(b) IR(n)指采样骨骼的脉沖响应；(c) IMF(n)指应用于用户骨 导信号的一个或多个初始处理滤波器，
(xviii) MUBCS(n)=USS(n)+MRAS(n)j*IR(n)*IMF(n)
其中，釆用以下记号(a) RASMF(n)指一个或多个被请求音频 信号处理滤波器，它们在所述产生期间应用于被请求音频信号，
(xix) MRAS(n)=RAS(n)*RASMF(n)
期望在确定消除滤波器时确定的消除滤波器将使滤波后信号与 用户声音信号之间的差在统计上最小化，遵从相同的记号，根据本发 明的实施例，进行此最小化时使以下表达式最小(其中EU表示统计 平均值)
(xx) E{[FS(n)-USS(n)A2} = E{MUBCS(n)-RAS(n)*CF(n)-USS(n)jA2}
仅仅作为试图明确本发明的实例而非试图以任何方式限制本发 明的范围，假设消除滤波器是稳定的(也就是对不同的被请求音频信 号不变)，如果用户声音信号可忽略(即USS(n)-0)，则消除滤波器 的计算易于进行，对于表达式(iv)则等于
(xxi) E{[MUBCS(n)-RAS(n)*CF(n)jA2} 方程(xviii)和(xix)则简化为
(xxii) MUBCS(n)=RAS(n)*RASMF(n)*IR(n)*IMF(n) 因此，应当最小化的表达式(xx)等于
(xxiii) E{[ RAS(n)*RASMF(n)*IR(n)*IMF(n) -RAS(n)*CF(n)A2}
当
(xxiv) CF(n"RASMF(n"IR(n)nMF(n)时，明显地获得了表达 式(xxi")的最小值。
由于RASMF(n)和IMF(n)都是可佩带环境声降低系统的已知滤 波器，为了确定消除滤波器而要求的唯一未知参数是采样骨骼的脉冲 响应。如果用户声音信号可忽略，根据方程(xxii)本领域的任何技术人 员都不难理解，通过对采样骨骼施加一个或多个专用的被请求音频信号，根据检测出的用户骨骼传导信号，可以推断出采样骨骼的脉冲响 应，因此同样推断出所需的消除滤波器。
应当注意，在确定消除滤波器期间用户不一定要保持绝对静默。
根据本发明的实施例，步骤543包括检测一个或多个静默时期，它们 在正常语音会话中很常见(如通过检测用户骨导信号能量的简单能量 检测器)。 一旦检测出了静默时期，就能够在短时期(例如持续几毫 秒的时期)内消除用户声音信号，方便情况下通过在此短时期的持续 期间关闭麦克风。
根据本发明的实施例，为了提高校准滤波器的准确性，连续几次 重复所述检测。根据本发明的实施例，在促进回声有效降低的情况下 (如在采样骨膝的脉冲响应改变时，比如仅仅作为实例，在可佩带环 境声降低系统与釆样骨骼之间发生相对移动时)，不时地重新确定消
除滤波器。
参考先前附图中阐述的实例，步骤542和543由处理器210执行， 并且根据本发明的实施例，由回声降低单元280执行。
根据本发明的实施例，步骤540包括响应于用户骨导信号中所包 括的用户命令的步骤544。
应当注意，根据本发明的不同实施例，步骤540可以在步骤510 之前、跟随步骤530、在步骤510与520之间、在步骤520与530之 间、与一个或多个步骤510、 520、 530同时或者以上的任何组合。
根据本发明的不同实施例，方法500包括检测、处理和传送模拟 信号或数字信号。应当注意，某些实施例包括检测、处理和传送模拟 和数字信号，其中方法500进一步包括将模拟信号转换为数字信号和/ 或将数字信号转换为模拟信号的至少一个步骤。
图9示例了向用户传送环绕声的方法600。
方法600开始于接收表示要被用户听到的被请求音频信号的输入 信号的步骤610。仅仅作为实例而非试图以任何方式限制本发明的范 围，被请求音频信号可以是音乐、语音或计算机程序产生的声音等等。 方便情况下，被请求音频信号相互关联以便表示环绕声，但是不一定如此。
方便情况下，步骤610包括从外部系统接收输入信号。仅仅作为 实例而非试图以任何方式限制本发明的范围，外部系统可以是<更携式 音频播放机、音响系统、计算机等等。方便情况下，外部系统具有环 绕声性能，但是不一定如此。
根据本发明的实施例，所述接收包括从多个源接收输入信号。 根据本发明的实施例，步骤610的接收以无线方式或有线方式进行。
跟随着步骤610的是响应于被请求音频信号而产生多个输出信号 的步骤620。方便情况下，多个输出信号相互关联以便在由可佩带环 绕声系统传送到用户时刺激用户的环绕声感知。根据本发明的实施例， 至少一个输出信号分量与至少一个其它输出信号分量不相互关联。
参考先前附图中阐述的实例，所述产生由处理器310进行。
根据本发明的实施例，步骤620包括响应于至少一个环境声信号 而产生至少一个输出信号分量的步骤621;其中至少一个输出信号分 量在被传送到用户的骨骼时降低环境声信号对用户的影响。
参考先前附图中阐述的实例，所述环境声信号的检测由麦克风 320进行。
根据本发明的实施例，步骤621包括响应于允许的环境音量水平 而产生至少一个输出信号分量的步骤622。方便情况下，允许的环境 音量水平由用户确定，但是不一定如此。在某些情况下，用户可能希 望仅仅部分地降低环境声对他自己的影响(也就是使周围的声音或噪 声抑制到允许的环境音量水平)。
方便情况下，输出信号仅仅与高于允许的环境音量水平的环境声 信号相关，以便使所述信号降低到符合允许的环境音量水平的水平。
根据本发明的实施例，步骤621包括响应于允许的环境音量水平， 通过相应地降低环境声信号中全部或大部分频率的振幅而产生输出信 号。
根据本发明的实施例，步骤621包括响应于环境音量音频滤波器
31而产生输出信号，比如高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器、带阻 滤波器等等。仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的范围， 在环境声包括的声音来自具有有限频带特征的一个或多个噪声源的情 况下，响应环境音量音频滤波器而产生输出信号是有用的。
根据本发明的实施例，步骤620包括响应于输出音量音频滤波器 而产生输出信号，仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的范 围，进一步可用于处理输出信号以便为用户提供一定的声音经历(比 如类似摇滚乐声音模式、经典音乐声音模式、影院声音模式等等)。
根据本发明的实施例，输出音量音频滤波器用于校正骨导和气导 振动听觉的不同传导分布所产生的感知失真。仅仅作为实例而非试图 以任何方式限制本发明的范围，本领域的任何技术人员公知，骨骼传 送低频好于高频，因此令用户感知的声音音调比真实的音调低得多， 这是可以由专用校正滤波器改善的问题。
根据本发明的实施例，步骤621包括响应于环境声信号的方向而 产生至少一个输出信号分量中的输出信号分量的步骤623。在某些情 况下，期望仅仅降低到达用户的环境声中来自 一个或多个特定方向的 部分，比如降低来自特定噪声源的噪声，同时使来自其它方向的声音 保持不降低。方便情况下，通过使用可调方向麦克风，令用户能够容 易地改变可调方向麦克风的检测方向，便于步骤623。
根据本发明的实施例，不移动可佩带环绕声系统而执行步骤623， 通过使用一组麦克风，并通过对麦克风组中每个麦克风所检测的噪声 信号应用不同的相移来方便地实现。
根据本发明的实施例，步骤620包括响应于由可佩带环绕声系统 提供的被请求音频信号而产生至少一部分输出信号。
跟随着步骤620的是由多个骨导扬声器向用户的至少一块骨骼传 送输出信号的步骤630;其中骨导扬声器排成阵列，以便刺激用户的 环绕声感知。
参考先前附图中阐述的实例，由骨导扬声器330进行所述传送。 应当注意，放置不同的骨导扬声器时可以使输出信号传送到用户不同身体部位的骨骼上。方便情况下，放置至少某些骨导扬声器以使 输出信号的若干分量传送到用户的颅骨上。
根据本发明的实施例，步骤630包括由至少一个声学扬声器将输 出信号传送到用户耳朵的步骤631;其中骨导扬声器和至少一个声学 扬声器排成阵列，以便刺激用户的环绕声感知。
参考先前附图中阐述的实例，步骤631的传送由至少一个声学扬 声器340进行。
仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的范围，根据本发 明的实施例，为了获得四声道环绕声，所述传送包括使用(a)置于 用户耳后的两个骨导扬声器，以及(b)向用户耳朵传送输出信号分 量的两个声学扬声器。
仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的范围，根据本发 明的实施例，为了获得五声道环绕声，所述传送包括使用(a)置于 用户耳后的两个骨导扬声器，(b)向用户耳朵传送输出信号分量的 两个声学扬声器，以及(c)置于前额附近或者头部的另一点上的骨导
扬声器。
仅仅举例而言并非试图以任何方式限制本发明的范围，根据本发 明的实施例，为了获得5.1声道，所述传送包括使用U)置于用户 耳后的两个骨导扬声器，(b)向用户耳朵传送输出信号分量的两个 声学扬声器，(c)置于前额附近或者头部的另一点上的骨导扬声器，
以及(d)置于用户头部或身体的别处的适于用作亚低音扬声器的骨 导扬声器。
根据本发明的不同实施例，方法600包括检测、处理和传送不是 模拟信号就是数字信号的信号。应当注意，某些实施例包括检测、处 理和传送模拟和数字信号，其中方法600进一步包括将模拟信号转换 为数字信号和/或将数字信号转换为模拟信号的至少一个步骤。
通过采用常规的工具、方法和组件可以实施本发明。所以，本文 没有详细阐述这样的工具、组件和方法的细节。在先前的说明中，阐 述了许多特定细节，以便提供对本发明的彻底理解。不过应当认识到，不采用确切阐述的细节也可以实践本发明
变化的不多几个实例。应当理解，本发明能够在多种其它组合与环境 中使用，能够在本文表达的发明概念范围内改变或修改。
权利要求
1. 一种可佩带的环绕声系统，所述系统包括处理器，适于接收表示要被用户听到的被请求音频信号的输入信号并响应地产生多个输出信号；以及连接到所述处理器的多个骨导扬声器，适于将所述多个输出信号传送到用户的至少一块骨骼；其中，所述骨导扬声器排成阵列，以便刺激所述用户的环绕声感知。
2. 根据权利要求1的系统，进一步包括至少一个声学扬声器， 其中，所述骨导扬声器和所述至少一个声学扬声器排成阵列，以便刺 激所述用户的环绕声感知。
3. 根据权利要求1的系统，进一步包括连接到所述处理器的麦 克风，它适于检测环境声信号；其中，所述处理器进一步适于响应于 所述环境声信号而产生所述多个输出信号；其中，至少一个输出信号 分量在被传送到所迷用户的骨骼时降低所述环境声信号对所述用户的 影响。
4. 根据权利要求3的系统，其中，所述处理器进一步适于响应 于所述环境声信号的方向而从所述至少一个输出信号分量中产生输出 信号分量。
5. 根据权利要求3的系统，其中，所述处理器适于响应于允许 的环境音量水平而产生所述至少一个输出信号分量。
6 —种可佩带的环境声降低系统，所述系统包括 麦克风，适于检测环境声信号；处理器，适于响应于所述环境声信号而产生输出信号；其中，所 述输出信号在被传送到所述用户的骨骼时减小环境声信号对所述用户 的影响；其中，所述麦克风连接到所述处理器；以及连接到所述处理器的骨导扬声器，适于将所述输出信号传送到用 户的骨骼。
7.根据权利要求6的系统，其中，所述系统是可隐藏的紧凑系统。
8. 根椐权利要求6的系统，其中，所述处理器适于响应于允许 的环境音量水平而产生所述输出信号。
9. 根据权利要求6的系统，其中，所迷处理器适于响应于所述 环境声信号的方向而产生所述输出信号。
10. 根据权利要求6的系统，其中，所述处理器适于接收表示要 被所述用户听到的被请求音频信号的输入信号；所述处理器进一步适 于响应于所述输入信号而产生所述输出信号。
11. 根据权利要求10的系统，进一步适于从外部系统接收所述 输入信号。
12. 根据权利要求11的系统，进一步包括骨导麦克风，连接到 所述处理器并适于检测用户骨导信号；其中，所述系统适于至少部分 地在接收所述被请求音频信号的同时，响应于所述用户骨导信号而传 送被传送的信号。
13. 根据权利要求12的系统，进一步适于通过从所述被传送的 信号中减去响应于所述输入信号的延迟信号，来降低来自所述被传送 信号的回声效应。
14. 根据权利要求13的系统，其中，所述处理器进一步适于(a) 响应于可忽略用户声信号而确定消除滤波器，以及(b)响应于所述 消除滤波器而降低来自所述被传送信号的回声效应。
15. —种向用户传送环绕声的方法，所述方法包括 接收表示要被所述用户听到的被请求音频信号的输入信号；响应于所述被请求音频信号而产生多个输出信号；以及通过多个骨导扬声器，将所述输出信号传送到用户的至少一块骨骼；其中，所述骨导扬声器排成阵列，以便剌激所述用户的环绕声感 知。
16. 根据权利要求15的方法，其中，所述传送包括由声学扬声器将输出信号传送到所迷用户的耳朵；所述骨导扬声器和所述声学扬声器排成阵列，以便刺激用户的环绕声感知。
17. 根据权利要求15的方法，其中，所述产生包括响应于环境 声信号而产生所述输出信号；其中，至少一个输出信号分量在被传送 到所述用户的骨骼时降低所述环境声信号对所述用户的影响。
18. 根据权利要求17的方法，其中，所述产生包括响应于环境 声信号的方向而产生所述输出信号分量。
19. 根据权利要求17的方法，其中，所述产生包括响应于允许 的环境音量水平而产生所述输出信号分量。
20. —种利用可佩带的环境声降低系统的环境声降低方法，所述 方法包括检测环境声信号；响应于所述环境声信号而产生输出信号；其中，所述输出信号在 被传送到所述用户的骨骼时减小环境声信号对所述用户的影响；以及 由属于所述系统的骨导扬声器将所述输出信号传送到用户的骨骼。
21. 根据权利要求20的方法，其中，所述可佩带的环境声降低 系统是可隐藏的紧凑系统。
22. 根据权利要求20的方法，其中，所述产生包括响应于允许的环境音量水平而产生所述输出信号。
23. 根据权利要求20的方法，其中，所述产生包括响应于所述 环境声信号的方向而产生输出信号分量。
24. 根据权利要求20的方法，进一步包括接收表示要被所述用 户听到的被请求音频信号的输入信号；其中，所述产生包括响应于所 述输入信号而产生所述输出信号。
25. 根据权利要求24的方法，进一步包括从外部系统接收所述 输入信号。
26. 根据权利要求25的方法，进一步包括(a)检测用户骨导 信号，以及(b)至少部分地与所述接收同时，传送响应于所述用户骨导信号的被传送信号。
27. 根据权利要求26的方法，进一步包括通过从所述被传送信号中减去响应于被请求音频信号的延迟信号，来降低来自所述被传送 信号的回声效应。
28.根据权利要求27的方法，其中，所述降低包括响应于可忽 略用户声信号而确定消除滤波器；其中，所述降低是对所述消除滤波 器的响应。
全文摘要
一种可佩带的环绕声系统(300)，包括(a)处理器(310)，适于接收表示要被用户(401)听到的被请求音频信号的输入信号并响应地产生多个输出信号；以及(b)连接到所述处理器(310)的多个骨导扬声器(330)，适于将所述多个输出信号传送到用户(401)的至少一块骨骼；其中所述骨导扬声器(330)排成阵列，以便刺激所述用户(401)的环绕声感知。一种可佩带的环境声降低系统(200)，包括(a)麦克风(220)，适于检测环境声信号；(b)处理器(210)，适于响应于所述环境声信号而产生输出信号；其中所述输出信号在被传送到所述用户(403)的骨骼时减小环境声信号对所述用户(403)的影响；所述麦克风(220)连接到所述处理器(210)；以及(c)连接到所述处理器(210)的骨导扬声器(230)，适于将所述输出信号传送到用户(403)的骨骼。
文档编号H04R25/00GK101536549SQ200780016479
公开日2009年9月16日 申请日期2007年3月19日 优先权日2006年3月22日
发明者D·韦斯曼 申请人:骨声通信有限公司