专利名称：声音再现和检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用例如扬声器等常用换能器的声音再现和检测。
背景技术：
扬声器和麦克风都是能够在电能和声能之间转换的换能器。一般而言，这种转换可以发生在任一方向上。在扬声器中，转换是从输入至扬声器的电驱动信号到输出声能 (声音)。在麦克风中，转换是相反的，输入的声波引起麦克风部件的运动，这产生电信号。已知扬声器可以用作麦克风。US 2007/0019571描述了一种使用单个扬声器来进行半双工话音通信的装置。因此，同一扬声器交替地用于再现(即，产生)声音或用于记录 (即，检测或感测)声音。然而，在任何时间间隔中只能够执行两种功能之一。根据US 2006/0211499，可以在使扬声器操作来产生声音的同时，感测输入的可听信号。通过从扬声器的输出信号中减去输入信号(其产生声音)，来检测输入信号。US 2003/0118201公开了一种将音频换能器用作输入设备和输出设备的系统。在数字调制输入信号的截止时间期间对从换能器产生的输出信号进行采样。
发明内容
根据本发明第一方面，提供了一种用于产生第一声信号并同时感测第二声信号的设备，包括用于接收来自信号源的第一电信号的输入；直接或间接地连接至所述输入的扬声器端子，用于连接至扬声器，所述扬声器用于响应于第一电信号来产生第一声信号以及响应于第二声信号来产生第二电信号；以及用于输出第二电信号的输出；其中，扬声器端子经由隔离装置连接至所述输出，所述隔离装置包括第一滤波器，所述第一滤波器配置为抑制与第一电信号有关的信号分量，同时将第二电信号传递至所述输出。扬声器可以是常规类型的。第一电信号典型地包括音频信号，S卩，包括被转换成声信号时人可听见的频带中的能量的电信号，例如表示音乐或话音的电信号。“声信号”可以包括通过空气(或任何其他流体)传输的声波、以及通过固体传输的振动或机械信号。换言之，可以通过任何类型的介质向或从扬声器传输声能。因此，第二声信号是可以向扬声器的话音线圈机械地传递(相对)运动的任何输入信号。发明人已经认识到，在通过某种方式区分检测到的第二电信号与驱动扬声器的第一电信号的情况下，可以(并且在一些应用中非常有利)使用扬声器来并发地既感测声音又产生声音。待感测的第二声信号包括在不与驱动扬声器的第一(输入)信号交叠的频带中频率分量，因此可以在输出处通过滤波来抑制与输入信号有关的频率分量。这是一种简单但有效的区分或分离第一和第二信号的方法。第一滤波器可以具有第一通带，所述设备还可以包括第二滤波器，连接在所述输入和扬声器端子之间，用于抑制第一电信号的与第一滤波器的通带对应的频率分量。
在这种配置中，第一滤波器和第二滤波器是彼此互补的第一滤波器将第二滤波器会通过的频率分量衰减，反之亦然。第二滤波器将输入信号限制到特定频带；同时，第一滤波器对扬声器端子处的组合信号进行滤波，并且向所述输出传递第二信号(在互补的频带中)。第一滤波器可选地包括低通滤波器，用于抑制第一电信号的高频信号分量。在这种情况下，第二信号(待感测的信号)应当包括低通滤波器的通带中的低频上的分量。可选的，第二滤波器包括高通滤波器，用于抑制第一电信号的低频分量。如果第一(输入)信号包括低频分量，即，低通隔离滤波器的通带中的频率，则应当在将信号用于驱动滤波器之前从信号中去除这些低频分量。否则，低频分量会泄漏通过隔离滤波器至输出。输出处的低通滤波器和输入处的高通滤波器的组合意味着将第一(输入)信号和第二(感测)信号局限到不同的频带中。低通滤波器可以具有第一截止频率，高通滤波器可以具有第二截止频率，其中，优选地，第一截止频率小于或等于第二截止频率。这使得滤波器通带实质上显著不同，从而两个信号的频谱中几乎没有或根本没有交叠。这里，“高通”可以指人可听见的范围中的频率，标称的是20Hz到20KHz。“低通”是指低于该范围的频率，有时是指次声。例如，低通滤波器的截止频率可以是10Hz，高通滤波器的截止频率可以是30Hz。待感测的第二声信号可以包括尖锐瞬变信号。尖锐的幅度峰或瞬变在频域中是宽带的，因为其包含整个频谱上的能量。这对于感测是有益的，因为这意味着可以在任何所需的频带中检测尖锐瞬变信号。例如，可以在输入电信号包含很少能量或不包含能量的频带中执行检测，或者可以至少在通过滤波可以被从输入信号中完全去除的频带中执行检测。在任一情况下，在检测频带中，输入信号不会与待检测的信号交叠。因此，第一(输入)电信号不会干扰对第二信号的感测。可以通过不同的听觉提示(auditory cue)，例如与施加至扬声器的机械撞击或冲击关联的听觉提示， 来产生尖锐幅度瞬变。第二声信号可以由携带扬声器的用户的脚步产生；以及所述输出可以耦接至用于检测脚步的测步计。这是对同时产生和检测声音或振动这一能力的有利应用。扬声器可以包括用户佩戴的双耳式耳机。信号源可以是个人电子设备；第二声信号可以由用户拍打扬声器来产生；所述输出可以连接至控制器，控制器配置为响应于拍打来控制该设备。这是另一有利应用。扬声器可以包括用户佩戴的双耳式耳机。更优选地，扬声器包括立体声双耳式耳机。这使得用户能够通过拍打左和右耳机来发出不同命令。根据本发明另一方面，提供了一种个人音频设备，包括扬声器；以及以上所述的设备。扬声器优选地是双耳式耳机，更优选地是立体声双耳式耳机。根据本发明另一方面，提供了一种产生第一声信号并同时感测第二声信号的方法，包括用第一电信号驱动扬声器来产生第一声信号，其中扬声器同时响应于第二声信号来产生第二电信号；以及感测由扬声器产生的第二电信号；其中，感测第二电信号的步骤包括接收来自扬声器的组合电信号，该组合电信号包括第一电信号和第二电信号；以及对组合电信号滤波，以抑制第一电信号。该方法还包括在使用第一电信号驱动扬声器之前，对第一电信号滤波，其中，施加至第一电信号的滤波与施加至组合电信号的滤波器互补。这里，“互补”的含义是每个滤波操作被设计为抑制由另一滤波操作通过的频率分量。例如，如果一个滤波操作是高通，则另一个是低通。还提供了一种计算机程序，包括计算机程序代码装置，配置为当在计算机上运行程序时执行所述方法的所有步骤；以及这种计算机程序实现在计算机可读介质上。
参照附图通过示例描述本发明，附图中图1是扬声器配置的示意等效电路；图2是根据本发明实施例的电路的框图；图3是图2电路的示例应用；以及图4是电路的另一示例应用。
具体实施例方式参照图1描述扬声器的操作。扬声器的话音线圈上的电压v(t)可以下面的等式来描述
权利要求
1.一种用于产生第一声信号并同时感测第二声信号的设备，其中第二声信号包括与第一声信号不交叠的频带中的频率分量，所述设备包括用于接收来自信号源的第一电信号的输入(15)；直接或间接地连接至所述输入(1 的扬声器端子，用于连接至扬声器(30)，所述扬声器(30)用于响应于第一电信号来产生第一声信号以及响应于第二声信号来产生第二电信号；以及用于输出第二电信号的输出(35)；其中，扬声器端子经由隔离装置0 连接至所述输出(35)，所述隔离装置0 包括第一滤波器，所述第一滤波器配置为抑制与第一电信号有关的频率分量，同时将第二电信号传递至所述输出(35)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中第一滤波器具有第一通带，所述设备还包括连接在所述输入与所述扬声器端子之间的第二滤波器，用于抑制第一电信号中与第一滤波器的通带对应的频率分量。
3.根据权利要求2所述的设备，其中第一滤波器包括低通滤波器(25)，用于抑制第一电信号的高频信号分量。
4.根据权利要求3所述的设备，其中第二滤波器包括高通滤波器(20)，用于抑制第一电信号的低频分量。
5.根据权利要求4所述的设备，其中低通滤波器0 具有第一截止频率(f\)，高通滤波器OO)具有第二截止频率(f2)，其中第一截止频率小于或等于第二截止频率。
6.根据前述权利要求之一所述的设备，其中，第二声信号包括由携带扬声器(30)的用户的脚步产生的尖锐瞬变信号；以及所述输出(3 耦接至测步计(50)，以检测脚步。
7.根据前述权利要求之一所述的设备，其中， 信号源是个人电子设备G5)；第二声信号包括由用户拍打扬声器(30)而产生的尖锐瞬变信号；以及所述输出连接至被配置为响应于拍打来控制个人电子设备的控制器(60)。
8.一种个人音频设备，包括 扬声器(30)；以及根据前述权利要求之一的设备GO)。
9.一种用于产生第一声信号并同时感测第二声信号的方法，其中第二声信号包括与第一声信号不交叠的频带中的频率分量，所述方法包括用第一电信号驱动扬声器(30)，以产生第一声信号，其中扬声器同时响应于第二声信号来产生第二电信号；以及感测由扬声器产生的第二电信号； 其中，感测第二电信号的步骤包括接收来自扬声器的组合电信号，该组合电信号包括第一电信号和第二电信号；以及对组合电信号滤波，以抑制第一电信号。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在使用第一电信号驱动扬声器之前，对第一电信号滤波，其中，施加至第一电信号的滤波与施加至组合电信号的滤波互补。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中待感测的第二声信号包括尖锐瞬变信号。
12.—种计算机程序，包括计算机程序代码装置，配置为当在计算机上运行所述程序时执行权利要求9到11之一所述的方法的所有步骤。
13.根据权利要求12所述的计算机程序，实现在计算机可读介质上。
全文摘要
一种用于产生第一声信号并同时感测第二声信号的设备。所述设备包括用于接收来自信号源的第一电信号的输入(15)；直接或间接地连接至所述输入(15)的扬声器端子，用于连接至扬声器(30)，所述扬声器(30)用于响应于第一电信号来产生第一声信号以及响应于第二声信号来产生第二电信号；以及用于输出第二电信号的输出(35)。扬声器端子经由隔离装置(25)连接至所述输出(35)，所述隔离装置(25)包括第一滤波器，所述第一滤波器配置为抑制与第一电信号有关的信号分量，同时将第二电信号传递至所述输出(35)。
文档编号H04R29/00GK102244835SQ20111012374
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月10日 优先权日2010年5月11日
发明者利塞·多比尼, 布拉姆·汉德布, 泰穆金·高塔马 申请人:Nxp股份有限公司