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CN104394490A - 具有降噪效果的入耳式耳机 - Google Patents

具有降噪效果的入耳式耳机 Download PDF

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CN104394490A CN201410597710.7A CN201410597710A CN104394490A CN 104394490 A CN104394490 A CN 104394490A CN 201410597710 A CN201410597710 A CN 201410597710A CN 104394490 A CN104394490 A CN 104394490A
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Abstract

本发明公开了通讯技术领域的具有降噪效果的入耳式耳机，包括耳机壳体，耳机壳体内部安装有发音单元和控制电路，耳机壳体内部包括第一腔体、第二腔体和第三腔体，在第一腔体内横向安装有第一麦克风，在第三腔体内竖向安装有第二麦克风，第一麦克风和第二麦克风均通过音频信号传输线连接至控制电路，发音单元横向安装在第二腔体内，使发音单元的发音面向上对着第三腔体的出音口，且第二麦克风位于发音单元的上方。这种双重麦克风的结构适用于入耳式耳机，降噪效果最好，环境适应性强，如机场、地铁等噪音特别刺耳的环境下依然保持显著降噪效果;无论降噪深度还是降噪宽度都远超当前主流的主动降噪技术。

Description

具有降噪效果的入耳式耳机
 
技术领域
     本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种耳机，具体涉及具有降噪效果的入耳式耳机。
 
背景技术
    常用的耳机主要由四个部分组成：头带、发声单元、耳罩和引线；头带用于将耳罩固定在耳朵上，引线用于将音频信号从音响输送到发声单元，发声单元设置在耳罩内。现有的耳机通常具有降噪功能，在左右两个耳罩外部各设置一个麦克风采集声样，当外部噪音较为多样且多变的时候，每个耳罩只有一个收集全部噪音的采样麦克风，势必造成噪音采样的方向狭窄和不精细精准，从而无法达到优质的降噪效果。
     为了解决上述耳机的缺陷，现市面上有出现使用双麦克风降噪方案，即在终端不同位置设置两个麦克风进行采集声样，在比较两个麦克风采集的音频信号后，衰减噪音信号频段的信号，达到降噪目的。现市面上的这种双麦克风的耳机通常为外挂式耳机或者是头戴式耳机。因为受两个双麦克风的安装结构限定，并没有研发出使用双麦克风降噪方案的入耳式耳机。另外，在环境250Hz噪声达到60db的情况下，人们会感到难受，传统主动降噪技术只能降低低频噪音的缺陷，降噪深度和降噪宽度较小，导致总降噪能力低。
 
发明内容
    本发明的目的是解决以上缺陷，提供具有降噪效果的入耳式耳机，其采用双重麦克风进行降噪，实现更好的降噪效果，更适用于各种高噪音环境。
    本发明的目的是通过以下方式实现的：
具有降噪效果的入耳式耳机，包括耳机壳体，耳机壳体内部安装有发音单元和控制电路。控制电路与发音单元连接，发音单元连接有音频信号传输线，耳机壳体内部包括第一腔体、第二腔体和第三腔体，第一腔体位于耳机壳体的底部，在第一腔体内横向安装有第一麦克风，使第一麦克风的收音面向上或者向下。
第三腔体位于耳机壳体的顶部，第三腔体内形成出气管道，第三腔体的顶部为用于传出声音的出音口，出音口的外部套装有用于插入人体耳道内的耳套，在第三腔体内竖向安装有第二麦克风，使第二麦克风的收音面向左或者向右,且第二麦克风的中心垂线垂直于出气管道的内壁。第一麦克风和第二麦克风均通过音频信号传输线连接至控制电路，第二腔体位于第一腔体与第三腔体之间，发音单元横向安装在第二腔体内，使发音单元的发音面向上对着第三腔体的出音口，且第二麦克风位于发音单元的上方。
上述说明中，作为优选的方案，所述控制电路包括第一侦测单元、第二侦测单元、对比单元、运算单元和声波输出单元。
第一麦克风采集的噪音音频信号称为音频1，第二麦克风采集的噪音音频信号称为音频2。音频1和音频2分别输入控制电路，控制电路接收并计算音频1和音频2的声波混合后的噪声声波的波形数据，并将该数据输送到发声单元。发声单元根据控制电路提供的数据，制造出与噪声声波的振幅相同、相位相反的声波，来自动抵消处理噪声。这样，发声单元发出的声音可以最大程度的避免环境噪声的干扰，使得人们能在相对安静的环境中倾听，且听到的声音清晰，音质优美。
上述说明中，作为优选的方案，所述第一麦克风与第二麦克风分别采集相反方向的噪音音频信号。
上述说明中，作为优选的方案，所述第二麦克风位于发音单元的发音面的中心垂线上。
更优选的方案，所述发音单元为保真高音嗽叭。
上述说明中，作为优选的方案，所述第一腔体内设有用于安装第一麦克风的第一卡座，并在第一腔体的底部设有可拆卸的底板。
更优选的方案，所述第三腔体内设有用于容纳第二麦克风的第二卡座，第二卡座的上方固定安装有带若干个通孔的弧形护罩。
与现有技术相比，本发明采用双重麦克风取样的同时，还限定了麦克风的安装位置，将第二麦克风固定安装于发音单元的发音面的中心垂线上，且将第二麦克风进行横向安装，经过测试后这种结构的降噪范围最宽，且效果最全面。采用双重的方式去降噪，有效地提高了噪声采样的灵敏度及精确性，从而能够有效降低耳机壳体内的环境噪声；耳机壳体内的麦克风分工采集方向相反的声波，从而达到一个更优质的声样采集效果，并通过控制电路和发声单元制备出同真实噪声相反的、幅度相等的声波，进行自动抵消，从而达到更好地降噪效果。另外，第二麦克风能够更全面地精确收集发音单元和外部的各种声波，让使用者能够得到更好地进行音乐娱乐享受，以及为使用者解决日常生活（如机场、工业上、地铁的噪声）中的各种有关噪音的小困扰，就像是突然从一个嘈杂的环境中，转移到了一个非常安静的环境。
本发明提供的具有降噪效果的入耳式耳机具有下述有益效果：
1）这种双重麦克风的结构适用于入耳式耳机，与传统的双重麦克风的挂式耳机结构不同，将第二麦克风固定安装于发音单元的发音面的中心垂线上，且将第二麦克风进行横向安装，经过严准的测试，这种特殊的安装结构降噪效果最好，环境适应性强，如机场、地铁等噪音特别刺耳的环境下依然保持显著降噪效果;
2）从实测的降噪曲线图的数据可得知，无论降噪深度(最大降噪能力)还是降噪宽度(降噪频率范围)都远超当前主流的主动降噪技术，总降噪能力(降噪面积)是目前主流技术的2倍以上;
3）区别于传统主动降噪技术只能降低低频噪音的缺陷，本发明的入耳式耳机不仅能降低低频噪音，还能大幅度降低现实生活噪音(如风扇声、空调声音、地铁里人群的说话声等)。
 
附图说明
    图1为本发明实施例中入耳式耳机的X方向剖面图;
    图2为本发明实施例中入耳式耳机的Y方向剖面图;
    图3为本发明实施例中第一麦克风的降噪曲线图;
    图4为本发明实施例中第二麦克风的降噪曲线图;
    图5为图3和图4的组合图;
    图中，1为耳机壳体，2为保真高音嗽叭，3为第一腔体，4为第二腔体，5为第三腔体，6为第一麦克风，7为第二麦克风，8为音频信号传输线，9为第二卡座，10为弧形护罩。
 
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本实施例，参照图1和图2，该入耳式耳机包括耳机壳体1，耳机壳体1内部安装有发音单元和控制电路，本实施例的发音单元为保真高音嗽叭2。控制电路与发音单元连接，发音单元连接有音频信号传输线8。控制电路包括第一侦测单元、第二侦测单元、对比单元、运算单元和声波输出单元。
耳机壳体1内部包括第一腔体3、第二腔体4和第三腔体5，第一腔体3位于耳机壳体1的底部，在第一腔体3内横向安装有第一麦克风6，使第一麦克风6的收音面向上或者向下。第三腔体5位于耳机壳体1的顶部，第三腔体5内形成出气管道，第三腔体5的顶部为用于传出声音的出音口，出音口的外部套装有用于插入人体耳道内的耳套。在第三腔体5内竖向安装有第二麦克风7，使第二麦克风7的收音面向左或者向右，且第二麦克风7的中心垂线垂直于出气管道的内壁。
第一腔体3内设有用于安装第一麦克风6的第一卡座，并在第一腔体3的底部设有可拆卸的底板。第三腔体5内设有用于容纳第二麦克风7的第二卡座9，第二卡座9的上方固定安装有带若干个通孔的弧形护罩10，弧形护罩10位于出音口的下方。
第一麦克风6和第二麦克风7均通过音频信号传输线8连接至控制电路，第二腔体4位于第一腔体3与第三腔体5之间，第一麦克风6与第二麦克风7分别采集相反方向的噪音音频信号，发音单元横向安装在第二腔体4内，使发音单元的发音面向上对着第三腔体5的出音口，且第二麦克风7位于发音单元的发音面的中心垂线上。
本实施例提供的具有降噪效果的入耳式耳机的降噪原理简述如下：由两个分别安装于耳机壳体1内的第一麦克风6和第二麦克风7先侦测耳朵听到的环境低频噪声（100-500HZ），将噪声信号传至控制电路，控制电路经过即时的运算，通过高保真喇叭来发射与噪声相位相反，振幅相同的声波来抵消噪声，使传入人耳中的低频噪声大幅降低，使听觉环境更加安静。
如图3～图5所示，为降噪曲线图，图中横轴为声音频率(Hz)，纵轴为降噪幅度(dB)。线上任何一点表示对应声音频率上的降噪幅度。从实测的降噪曲线图可以看出，如图5所示，采用本实施例的结构，降噪深度最大达到34db,无论降噪深度(最大降噪能力)还是降噪宽度(降噪频率范围)都远超当前主流的主动降噪技术，总降噪能力(降噪面积)是目前主流技术的2倍以上。使配戴者能够体验独有的宁静耳根世界，无论是身处喧嚣的路途，还是安坐办公室和家中，都能够被本发明的入耳式耳机带来宁静世界中，隔绝噪音的危害，享受顶级的乐趣。
另外，本实施例的结构中，将第二麦克风7固定安装于发音单元的发音面的中心垂线上，且将第二麦克风7进行横向安装，这种结构只针对入耳式耳机，经过测试后这种结构的降噪范围最宽，且效果最全面，境适应性强，如机场、地铁等噪音特别刺耳的环境下依然保持显著降噪效果，即对应如图5所示的降噪曲线图。区别于传统主动降噪技术只能降低低频噪音的缺陷，本发明的入耳式耳机不仅能降低低频噪音，还能大幅度降低现实生活噪音(如风扇声、空调声音、地铁里人群的说话声等)。
    以上内容是结合具体的优选实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.  具有降噪效果的入耳式耳机，包括耳机壳体，耳机壳体内部安装有发音单元和控制电路，控制电路与发音单元连接，发音单元连接有音频信号传输线，其特征在于：耳机壳体内部包括第一腔体、第二腔体和第三腔体，第一腔体位于耳机壳体的底部，在第一腔体内横向安装有第一麦克风，使第一麦克风的收音面向上或者向下，第三腔体位于耳机壳体的顶部，第三腔体内形成出气管道，第三腔体的顶部为用于传出声音的出音口，出音口的外部套装有用于插入人体耳道内的耳套，在第三腔体内竖向安装有第二麦克风，使第二麦克风的收音面向左或者向右，且第二麦克风的中心垂线垂直于出气管道的内壁，第一麦克风和第二麦克风均通过音频信号传输线连接至控制电路，第二腔体位于第一腔体与第三腔体之间，发音单元横向安装在第二腔体内，使发音单元的发音面向上对着第三腔体的出音口，且第二麦克风位于发音单元的上方。
2.根据权利要求1所述具有降噪效果的入耳式耳机，其特征在于：所述控制电路包括第一侦测单元、第二侦测单元、对比单元、运算单元和声波输出单元。
3.根据权利要求1所述具有降噪效果的入耳式耳机，其特征在于：所述第二麦克风位于发音单元的发音面的中心垂线上。
4.根据权利要求1～3任意一项所述具有降噪效果的入耳式耳机，其特征在于：所述第一麦克风与第二麦克风分别采集相反方向的噪音音频信号。
5.根据权利要求4所述具有降噪效果的入耳式耳机，其特征在于：所述发音单元为保真高音嗽叭。
6.根据权利要求1或者2或者3或者5所述具有降噪效果的入耳式耳机，其特征在于：所述第一腔体内设有用于安装第一麦克风的第一卡座，并在第一腔体的底部设有可拆卸的底板。
7.根据权利要求6所述具有降噪效果的入耳式耳机，其特征在于：所述第三腔体内设有用于容纳第二麦克风的第二卡座，第二卡座的上方固定安装有带若干个通孔的弧形护罩。
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