專利名稱：聲音再現(xiàn)和檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用例如揚聲器等常用換能器的聲音再現(xiàn)和檢測。
背景技術(shù)：
揚聲器和麥克風(fēng)都是能夠在電能和聲能之間轉(zhuǎn)換的換能器。一般而言，這種轉(zhuǎn)換可以發(fā)生在任一方向上。在揚聲器中，轉(zhuǎn)換是從輸入至揚聲器的電驅(qū)動信號到輸出聲能 (聲音)。在麥克風(fēng)中，轉(zhuǎn)換是相反的，輸入的聲波引起麥克風(fēng)部件的運動，這產(chǎn)生電信號。已知揚聲器可以用作麥克風(fēng)。US 2007/0019571描述了一種使用單個揚聲器來進行半雙工話音通信的裝置。因此，同一揚聲器交替地用于再現(xiàn)(即，產(chǎn)生)聲音或用于記錄 (即，檢測或感測)聲音。然而，在任何時間間隔中只能夠執(zhí)行兩種功能之一。根據(jù)US 2006/0211499，可以在使揚聲器操作來產(chǎn)生聲音的同時，感測輸入的可聽信號。通過從揚聲器的輸出信號中減去輸入信號(其產(chǎn)生聲音)，來檢測輸入信號。US 2003/0118201公開了一種將音頻換能器用作輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的系統(tǒng)。在數(shù)字調(diào)制輸入信號的截止時間期間對從換能器產(chǎn)生的輸出信號進行采樣。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種用于產(chǎn)生第一聲信號并同時感測第二聲信號的設(shè)備，包括用于接收來自信號源的第一電信號的輸入；直接或間接地連接至所述輸入的揚聲器端子，用于連接至揚聲器，所述揚聲器用于響應(yīng)于第一電信號來產(chǎn)生第一聲信號以及響應(yīng)于第二聲信號來產(chǎn)生第二電信號；以及用于輸出第二電信號的輸出；其中，揚聲器端子經(jīng)由隔離裝置連接至所述輸出，所述隔離裝置包括第一濾波器，所述第一濾波器配置為抑制與第一電信號有關(guān)的信號分量，同時將第二電信號傳遞至所述輸出。揚聲器可以是常規(guī)類型的。第一電信號典型地包括音頻信號，S卩，包括被轉(zhuǎn)換成聲信號時人可聽見的頻帶中的能量的電信號，例如表示音樂或話音的電信號?！奥曅盘枴笨梢园ㄍㄟ^空氣(或任何其他流體)傳輸?shù)穆暡?、以及通過固體傳輸?shù)恼駝踊驒C械信號。換言之，可以通過任何類型的介質(zhì)向或從揚聲器傳輸聲能。因此，第二聲信號是可以向揚聲器的話音線圈機械地傳遞(相對)運動的任何輸入信號。發(fā)明人已經(jīng)認識到，在通過某種方式區(qū)分檢測到的第二電信號與驅(qū)動揚聲器的第一電信號的情況下，可以(并且在一些應(yīng)用中非常有利)使用揚聲器來并發(fā)地既感測聲音又產(chǎn)生聲音。待感測的第二聲信號包括在不與驅(qū)動揚聲器的第一(輸入)信號交疊的頻帶中頻率分量，因此可以在輸出處通過濾波來抑制與輸入信號有關(guān)的頻率分量。這是一種簡單但有效的區(qū)分或分離第一和第二信號的方法。第一濾波器可以具有第一通帶，所述設(shè)備還可以包括第二濾波器，連接在所述輸入和揚聲器端子之間，用于抑制第一電信號的與第一濾波器的通帶對應(yīng)的頻率分量。
在這種配置中，第一濾波器和第二濾波器是彼此互補的第一濾波器將第二濾波器會通過的頻率分量衰減，反之亦然。第二濾波器將輸入信號限制到特定頻帶；同時，第一濾波器對揚聲器端子處的組合信號進行濾波，并且向所述輸出傳遞第二信號(在互補的頻帶中)。第一濾波器可選地包括低通濾波器，用于抑制第一電信號的高頻信號分量。在這種情況下，第二信號(待感測的信號)應(yīng)當(dāng)包括低通濾波器的通帶中的低頻上的分量?？蛇x的，第二濾波器包括高通濾波器，用于抑制第一電信號的低頻分量。如果第一(輸入)信號包括低頻分量，即，低通隔離濾波器的通帶中的頻率，則應(yīng)當(dāng)在將信號用于驅(qū)動濾波器之前從信號中去除這些低頻分量。否則，低頻分量會泄漏通過隔離濾波器至輸出。輸出處的低通濾波器和輸入處的高通濾波器的組合意味著將第一(輸入)信號和第二(感測)信號局限到不同的頻帶中。低通濾波器可以具有第一截止頻率，高通濾波器可以具有第二截止頻率，其中，優(yōu)選地，第一截止頻率小于或等于第二截止頻率。這使得濾波器通帶實質(zhì)上顯著不同，從而兩個信號的頻譜中幾乎沒有或根本沒有交疊。這里，“高通”可以指人可聽見的范圍中的頻率，標(biāo)稱的是20Hz到20KHz?！暗屯ā笔侵傅陀谠摲秶念l率，有時是指次聲。例如，低通濾波器的截止頻率可以是10Hz，高通濾波器的截止頻率可以是30Hz。待感測的第二聲信號可以包括尖銳瞬變信號。尖銳的幅度峰或瞬變在頻域中是寬帶的，因為其包含整個頻譜上的能量。這對于感測是有益的，因為這意味著可以在任何所需的頻帶中檢測尖銳瞬變信號。例如，可以在輸入電信號包含很少能量或不包含能量的頻帶中執(zhí)行檢測，或者可以至少在通過濾波可以被從輸入信號中完全去除的頻帶中執(zhí)行檢測。在任一情況下，在檢測頻帶中，輸入信號不會與待檢測的信號交疊。因此，第一(輸入)電信號不會干擾對第二信號的感測?？梢酝ㄟ^不同的聽覺提示(auditory cue)，例如與施加至揚聲器的機械撞擊或沖擊關(guān)聯(lián)的聽覺提示， 來產(chǎn)生尖銳幅度瞬變。第二聲信號可以由攜帶揚聲器的用戶的腳步產(chǎn)生；以及所述輸出可以耦接至用于檢測腳步的測步計。這是對同時產(chǎn)生和檢測聲音或振動這一能力的有利應(yīng)用。揚聲器可以包括用戶佩戴的雙耳式耳機。信號源可以是個人電子設(shè)備；第二聲信號可以由用戶拍打揚聲器來產(chǎn)生；所述輸出可以連接至控制器，控制器配置為響應(yīng)于拍打來控制該設(shè)備。這是另一有利應(yīng)用。揚聲器可以包括用戶佩戴的雙耳式耳機。更優(yōu)選地，揚聲器包括立體聲雙耳式耳機。這使得用戶能夠通過拍打左和右耳機來發(fā)出不同命令。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種個人音頻設(shè)備，包括揚聲器；以及以上所述的設(shè)備。揚聲器優(yōu)選地是雙耳式耳機，更優(yōu)選地是立體聲雙耳式耳機。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種產(chǎn)生第一聲信號并同時感測第二聲信號的方法，包括用第一電信號驅(qū)動揚聲器來產(chǎn)生第一聲信號，其中揚聲器同時響應(yīng)于第二聲信號來產(chǎn)生第二電信號；以及感測由揚聲器產(chǎn)生的第二電信號；其中，感測第二電信號的步驟包括接收來自揚聲器的組合電信號，該組合電信號包括第一電信號和第二電信號；以及對組合電信號濾波，以抑制第一電信號。該方法還包括在使用第一電信號驅(qū)動揚聲器之前，對第一電信號濾波，其中，施加至第一電信號的濾波與施加至組合電信號的濾波器互補。這里，“互補”的含義是每個濾波操作被設(shè)計為抑制由另一濾波操作通過的頻率分量。例如，如果一個濾波操作是高通，則另一個是低通。還提供了一種計算機程序，包括計算機程序代碼裝置，配置為當(dāng)在計算機上運行程序時執(zhí)行所述方法的所有步驟；以及這種計算機程序?qū)崿F(xiàn)在計算機可讀介質(zhì)上。


參照附圖通過示例描述本發(fā)明，附圖中圖1是揚聲器配置的示意等效電路；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的電路的框圖；圖3是圖2電路的示例應(yīng)用；以及圖4是電路的另一示例應(yīng)用。
具體實施例方式參照圖1描述揚聲器的操作。揚聲器的話音線圈上的電壓v(t)可以下面的等式來描述
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生第一聲信號并同時感測第二聲信號的設(shè)備，其中第二聲信號包括與第一聲信號不交疊的頻帶中的頻率分量，所述設(shè)備包括用于接收來自信號源的第一電信號的輸入(15)；直接或間接地連接至所述輸入(1 的揚聲器端子，用于連接至揚聲器(30)，所述揚聲器(30)用于響應(yīng)于第一電信號來產(chǎn)生第一聲信號以及響應(yīng)于第二聲信號來產(chǎn)生第二電信號；以及用于輸出第二電信號的輸出(35)；其中，揚聲器端子經(jīng)由隔離裝置0 連接至所述輸出(35)，所述隔離裝置0 包括第一濾波器，所述第一濾波器配置為抑制與第一電信號有關(guān)的頻率分量，同時將第二電信號傳遞至所述輸出(35)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中第一濾波器具有第一通帶，所述設(shè)備還包括連接在所述輸入與所述揚聲器端子之間的第二濾波器，用于抑制第一電信號中與第一濾波器的通帶對應(yīng)的頻率分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中第一濾波器包括低通濾波器(25)，用于抑制第一電信號的高頻信號分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中第二濾波器包括高通濾波器(20)，用于抑制第一電信號的低頻分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中低通濾波器0 具有第一截止頻率(f\)，高通濾波器OO)具有第二截止頻率(f2)，其中第一截止頻率小于或等于第二截止頻率。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其中，第二聲信號包括由攜帶揚聲器(30)的用戶的腳步產(chǎn)生的尖銳瞬變信號；以及所述輸出(3 耦接至測步計(50)，以檢測腳步。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其中， 信號源是個人電子設(shè)備G5)；第二聲信號包括由用戶拍打揚聲器(30)而產(chǎn)生的尖銳瞬變信號；以及所述輸出連接至被配置為響應(yīng)于拍打來控制個人電子設(shè)備的控制器(60)。
8.一種個人音頻設(shè)備，包括 揚聲器(30)；以及根據(jù)前述權(quán)利要求之一的設(shè)備GO)。
9.一種用于產(chǎn)生第一聲信號并同時感測第二聲信號的方法，其中第二聲信號包括與第一聲信號不交疊的頻帶中的頻率分量，所述方法包括用第一電信號驅(qū)動揚聲器(30)，以產(chǎn)生第一聲信號，其中揚聲器同時響應(yīng)于第二聲信號來產(chǎn)生第二電信號；以及感測由揚聲器產(chǎn)生的第二電信號； 其中，感測第二電信號的步驟包括接收來自揚聲器的組合電信號，該組合電信號包括第一電信號和第二電信號；以及對組合電信號濾波，以抑制第一電信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括在使用第一電信號驅(qū)動揚聲器之前，對第一電信號濾波，其中，施加至第一電信號的濾波與施加至組合電信號的濾波互補。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中待感測的第二聲信號包括尖銳瞬變信號。
12.—種計算機程序，包括計算機程序代碼裝置，配置為當(dāng)在計算機上運行所述程序時執(zhí)行權(quán)利要求9到11之一所述的方法的所有步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的計算機程序，實現(xiàn)在計算機可讀介質(zhì)上。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生第一聲信號并同時感測第二聲信號的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于接收來自信號源的第一電信號的輸入(15)；直接或間接地連接至所述輸入(15)的揚聲器端子，用于連接至揚聲器(30)，所述揚聲器(30)用于響應(yīng)于第一電信號來產(chǎn)生第一聲信號以及響應(yīng)于第二聲信號來產(chǎn)生第二電信號；以及用于輸出第二電信號的輸出(35)。揚聲器端子經(jīng)由隔離裝置(25)連接至所述輸出(35)，所述隔離裝置(25)包括第一濾波器，所述第一濾波器配置為抑制與第一電信號有關(guān)的信號分量，同時將第二電信號傳遞至所述輸出(35)。
文檔編號H04R29/00GK102244835SQ20111012374
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者利塞·多比尼, 布拉姆·漢德布, 泰穆金·高塔馬 申請人:Nxp股份有限公司