TWI867813B - 頭戴式耳機及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種頭戴式耳機及其操作方法。頭戴式耳機包括頭帶支架、揚聲器模組、感測器以及控制器。揚聲器模組設置在頭帶支架上。感測器設置在頭帶支架中，並且用以感測頭帶支架的應力變化，以輸出頻響電壓值。控制器電性連接揚聲器模組以及感測器，並且用以接收頻響電壓值。控制器判斷頻響電壓值是否與目標頻響電壓值相同，以讀取對應於目標頻響電壓值的目標頻率響應參數。控制器根據目標頻率響應參數來驅動揚聲器模組。

Description

頭戴式耳機及其操作方法

本發明是有關於一種音訊播放設備，且特別是有關於一種頭戴式耳機及其操作方法。

對於傳統的頭戴式耳機，由於不同使用者的頭型尺寸差異，而可能導致不同使用者可分別有不同的聽覺感受，進而影響不同使用者所接收到的音訊品質具有差異。

本發明提供一種頭戴式耳機及其操作方法，可提供良好的音訊播放效果。

本發明的頭戴式耳機包括頭帶支架、揚聲器模組、感測器以及控制器。揚聲器模組設置在頭帶支架上。感測器設置在頭帶支架中，並且用以感測頭帶支架的應力變化，以輸出頻響電壓值。控制器電性連接揚聲器模組以及感測器，並且用以接收頻響電壓值。控制器判斷頻響電壓值是否與目標頻響電壓值相同，以讀取對應於目標頻響電壓值的目標頻率響應參數來驅動揚聲器模組。

本發明的操作方法適用於頭戴式耳機。頭戴式耳機包括頭帶支架、揚聲器模組、感測器以及控制器。揚聲器模組設置在頭帶支架上，並且感測器設置在頭帶支架中。操作方法包括以下步驟：透過感測器感測頭帶支架的應力變化，以輸出頻響電壓值；透過控制器接收頻響電壓值；透過控制器判斷頻響電壓值是否與目標頻響電壓值相同，以讀取對應於目標頻響電壓值的目標頻率響應參數；以及透過控制器根據目標頻率響應參數來驅動揚聲器模組。

基於上述，本發明的頭戴式耳機及其操作方法可自動感測頭帶支架的應力變化，以對應調整頻率響應參數來驅動揚聲器模組。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。

圖1是本發明的一實施例的頭戴式耳機的電路示意圖。參考圖1，頭戴式耳機100包括控制器110、感測器120、揚聲器模組130以及資料庫140。控制器110電性連接感測器120、揚聲器模組130以及資料庫140。在本實施例中，控制器110可例如是微控制器(Microcontroller Unit，MCU)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)或系統單晶片(System in a chip，SoC)等諸如此類的控制電路。感測器120可為應力感測器或力敏電阻(Force-Sensitive Resistor，FSR)。揚聲器模組130包括第一揚聲器131以及第二揚聲器132，並且第一揚聲器131以及第二揚聲器132電性連接控制器110。資料庫140可由記憶體(Memory)或相關儲存元件實現，或者也可由設置在控制器110內的記憶體元件來實現。在本實施例中，資料庫140可儲存本發明各實施例所述的目標頻響電壓值、目標頻率響應參數、內建頻響電壓值以及內建頻率響應參數。

圖2是本發明的一實施例的頭戴式耳機的結構式意圖。參考圖1以及圖2，在本實施例中，頭戴式耳機100還包括頭帶支架150、第一拉伸機構161、第二拉伸機構162、第一耳罩171及第二耳罩172。第一耳罩171經由第一拉伸機構161設置在頭帶支架150的一端。第二耳罩172經由第二拉伸機構162設置在頭帶支架150的另一端。在本實施例中，感測器120可設置在頭帶支架150的頭帶區域151中，並且用於感測頭帶支架150的應力變化，並且基於與之搭配的相關電路所輸出的對應電壓值至控制器110，其中所述對應電壓值可作為本發明各實施例所指的頻響電壓值。第一揚聲器131可設置在第一耳罩171中。第二揚聲器132可設置在第二耳罩172中。控制器110可根據頻率響應參數來驅動第一揚聲器131以及第二揚聲器132來播放音訊。另外，控制器110以及資料庫140可設置在頭帶支架150中，或是第一耳罩171或第二耳罩172中，而本發明並不加以限制。

圖3是本發明的一實施例的頭戴式耳機的操作方法的流程圖。參考圖1至圖3，在本實施例中，當使用者配戴頭戴式耳機100時，頭戴式耳機100可執行如以下步驟S310~S340的操作。在步驟S310，感測器120可感測頭帶支架150的應力變化，以輸出頻響電壓值。頭帶支架150的應力變化是指頭帶支架150的本體因使用者配戴而使頭帶支架150發生形變而產生的應力改變。

對此，假設使用者的頭型寬度(例如臉頰寬度或雙耳距離)較寬，則因第一耳罩171以及第二耳罩172之間的距離較大而使頭帶支架150受到的應力也較高。反之，假設使用者的頭型寬度較窄，則因第一耳罩171以及第二耳罩172之間的距離較小而使頭帶支架150受到的應力也較低。此外，在頭型寬度為固定條件的情況下，假設使用者的頭型長度(例如頭頂至雙耳中心的距離)較長，使用者可拉長第一拉伸機構161以及第二拉伸機構162，並且可能使頭帶支架150受到的應力降低。反之，在頭型寬度為固定條件的情況下，假設使用者的頭型長度較短，使用者可縮短第一拉伸機構161以及第二拉伸機構162，並且可能使頭帶支架150受到的應力增加。

換言之，在不同使用者的頭型寬度及/或頭型長度具有差異的情況下，不同使用者配戴頭戴式耳機100所造成的頭帶支架150的應力變化也不相同。更重要的是，由於頭帶支架150的形變程度相關於第一耳罩171以及第二耳罩172分別與使用者的耳朵的貼合程度，因此從另一角度而言，頭帶支架150的應力變化隨著第一耳罩171以及第二耳罩172分別與使用者的耳朵的貼合程度而改變。因此，本實施例的頭戴式耳機100可將頭帶支架150的應力變化作為用於決定第一揚聲器131以及第二揚聲器132的音訊播放模式的頻率響應參數的調整依據。

在步驟S320，控制器110可從感測器120接收對應於當前頭帶支架150的應力程度的頻響電壓值。在步驟S330，控制器110可判斷頻響電壓值是否與目標頻響電壓值相同，以讀取對應於目標頻響電壓值的目標頻率響應參數。若頻響電壓值與目標頻響電壓值相同，在步驟S340，控制器110可根據目標頻率響應參數來驅動揚聲器模組130的第一揚聲器131以及第二揚聲器132。

具體而言，目標頻率響應參數可為理想頻率響應參數，意即可使第一揚聲器131以及第二揚聲器132操作在特定的音訊播放模式，以讓預設的使用者對象可聽到理想的音訊品質。控制器110可比對當前的頻響電壓值是否與目標頻響電壓值相同。若相同，則控制器110可直接使用對應於目標頻響電壓值的目標頻率響應參數來驅動第一揚聲器131以及第二揚聲器132。若不相同，則控制器110可讀取資料庫140，以選擇對應於最接近或相同於頻響電壓值的內建頻響電壓值的內建頻率響應參數來驅動揚聲器模組的第一揚聲器131以及第二揚聲器132，以對應調整第一揚聲器131以及第二揚聲器132的音訊播放模式，而讓使用者透過第一揚聲器131以及第二揚聲器132所聽到的音訊品質可接近或等於理想的音訊品質。

圖4A至圖4D是本發明的多個實施例的頭戴式耳機的多種使用情境示意圖。參考圖4A，假設配戴頭戴式耳機100的使用者的頭型寬度較窄(頭型寬度例如是132毫米(mm))，且頭型長度較短，則在第一拉伸機構161以及第二拉伸機構162為未拉伸狀態的情況下，頭帶中心點P1至耳罩中心點P2具有第一高度HC1(例如是122毫米)，並且第一耳罩171以及第二耳罩172之間具有距離L1。

參考圖4B，假設配戴頭戴式耳機100的使用者的頭型寬度較寬(頭型寬度例如是169毫米)，且頭型長度較短，則在第一拉伸機構161以及第二拉伸機構162為未拉伸狀態的情況下，頭帶中心點P1至耳罩中心點P2具有第一高度HC1(例如是122毫米)，並且第一耳罩171以及第二耳罩172之間具有距離L2。

參考圖4C，假設配戴頭戴式耳機100的使用者的頭型寬度較窄(頭型寬度例如是132毫米)，且頭型長度較長，則在第一拉伸機構161以及第二拉伸機構162為拉伸狀態的情況下，頭帶中心點P1至耳罩中心點P2具有第二高度HC2(例如是146毫米)，並且第一耳罩171以及第二耳罩172之間具有距離L3。

參考圖4D，假設配戴頭戴式耳機100的使用者的頭型寬度較寬(頭型寬度例如是169毫米)，且頭型長度較長，則在第一拉伸機構161以及第二拉伸機構162為拉伸狀態的情況下，頭帶中心點P1至耳罩中心點P2具有第二高度HC2(例如是146毫米)，並且第一耳罩171以及第二耳罩172之間具有距離L4。

對此，如圖4A至圖4D所示，在上述四種情境下，距離L2可具有最大距離，並且距離L3可具有最小距離。距離L2大於距離L4。距離L4大於距離L1。距離L1大於距離L3。因此，可以得知頭帶支架150在圖4B的使用情境下可能具有最大應力值(即頭帶支架150、第一耳罩171以及第二耳罩172所產生的夾持力較大)。頭帶支架150在圖4D的使用情境下可能具有的第二大的應力值(即頭帶支架150、第一耳罩171以及第二耳罩172所產生的夾持力次之)。頭帶支架150在圖4A的使用情境下可能具有的第三大的應力值(即頭帶支架150、第一耳罩171以及第二耳罩172所產生的夾持力較大次之)。頭帶支架150在圖4C的使用情境下可能具有的最小的應力值(即頭帶支架150、第一耳罩171以及第二耳罩172所產生的即夾持力較小)。如此一來，控制器110可根據感測器120所輸出的頻響電壓值來判斷是否根據目標頻率響應參數或內建頻率響應參數來驅動第一揚聲器131以及第二揚聲器132。

更進一步而言，參考圖5，圖5是本發明的一實施例的頻率響應曲線的示意圖。舉例而言，目標頻率響應參數可讓使用者所聽到的由第一揚聲器131以及第二揚聲器132所播放的音訊具有如圖5所示的理想頻率響應曲線501。然而，在頭帶支架150、第一耳罩171以及第二耳罩172所產生的即夾持力較大的情況下，頻率響應參數可對應於如圖5所示的頻率響應曲線502。對此，由於第一耳罩171以及第二耳罩172的耳罩前腔的聲音洩漏量較小，而可能導致使用者在聆聽音訊時的低頻感受較為強烈，因此控制器110可改變當前使用的頻率響應參數(透過內建頻率響應參數來調整之)，以適度降低低頻的頻率響應曲線，而讓使用者所聽到的音訊的頻率響應曲線可接近於理想頻率響應曲線501。

相對的，在頭帶支架150、第一耳罩171以及第二耳罩172所產生的即夾持力較小的情況下，頻率響應參數可對應於如圖5所示的頻率響應曲線503。對此，由於第一耳罩171以及第二耳罩172的耳罩前腔的聲音洩漏量較大，而導致使用者在聆聽音訊時的低頻感受較為不強烈，因此控制器110可改變當前使用的頻率響應參數(透過另一內建頻率響應參數來調整之)，以適度提升低頻的頻率響應曲線，而讓使用者所聽到的音訊的頻率響應曲線可接近於理想頻率響應曲線501。

另外，關於頭帶區域151在頭帶支架150上的位置設計，請再參考圖4A至圖4D。在圖4A及圖4B的第一拉伸機構161以及第二拉伸機構162為未拉伸狀態的情況下，頭帶支架150的變形量集中在頭帶中心點P1的兩側，因此感測器120所設置的頭帶區域151可較佳地對應於頭帶支架150從頭帶中心點P1至第一耳罩171以及第二耳罩172的耳罩中心點P2的第一參考高度R1的比例區域內。第一參考高度R1等於第一高度HC1乘以預設比例後的結果。並且，在圖4C及圖4D的第一拉伸機構161以及第二拉伸機構162為拉伸狀態的情況下，頭帶支架150的變形量同樣集中在頭帶中心點P1的兩側，因此感測器120所設置的頭帶區域151可較佳地對應於頭帶支架150從頭帶中心點P1至第一耳罩171以及第二耳罩172的耳罩中心點P2的第二參考高度R2的比例區域內。第二參考高度R2等於第二高度HC2乘以預設比例後的結果。

因此，基於上述第一拉伸機構161以及第二拉伸機構162為未拉伸狀態以及拉伸狀態的差異，本實施例的感測器120所設置的頭帶區域151可為對應於頭帶支架150從頭帶中心點P1至耳罩中心點P2的預設高度的預設比例區域內。預設高度可介於(可選自)第一參考高度R1以及第二參考高度R2之間。在一實施例中，第一高度HC1可為122毫米，第二高度HC2可為146毫米，並且預設比例為20%，但本發明並不限於此。

圖6是本發明的另一實施例的頭戴式耳機的操作方法的流程圖。參考圖1、圖2以及圖6，在步驟S610，感測器120可感測頭帶支架150的應力變化，以取得頻響電壓值。感測器120可輸出頻響電壓值至控制器110。在步驟S620，感測器120判斷頻響電壓值是否大於或等於電壓閾值，以決定是否進一步判斷頻響電壓值是否與目標頻響電壓值相同。具體而言，控制器110可透過判斷頻響電壓值是否大於或等於電壓閾值，來確認使用者是否配戴頭戴式耳機100。應注意的是，所述電壓閾值可例如是在產品製造過程中，預先設定頭戴式耳機100在被配戴過程中由感測器120經感測所產生的最小電壓值(即作為觸發電壓值)。若否，則控制器110可重新執行步驟S610。若是，在步驟S630，控制器110可進一步判斷頻響電壓值是否與目標頻響電壓值相同。

若是，在步驟S640，控制器110可使用對應於目標頻響電壓值的目標頻率響應參數來驅動揚聲器模組130的第一揚聲器131以及第二揚聲器132。若否，在步驟S650，控制器110可從資料庫140選擇對應於最接近或相同於頻響電壓值的內建頻響電壓值的內建頻率響應參數來驅動揚聲器模組130，以完成適配性調整。因此，本實施例的頭戴式耳機100及其操作方法，可有效地自動調整揚聲器模組130的第一揚聲器131以及第二揚聲器132所提供的音訊品質。

應注意的是，資料庫140可例如是在產品設計與製造過程中建立的。資料庫140可記錄有多個內建頻響電壓值及其對應的多個內建頻率響應參數。對此，在頭帶支架150施加不同夾持力的多個情況下，可收集感測器120所輸出的電壓值來作為多個內建頻響電壓值，以及收集揚聲器模組130的第一揚聲器131以及第二揚聲器132所播放出的最佳音訊品質的多個頻率響應參數來作為多個內建頻率響應參數。

此外，上述的目標頻響電壓值可例如是在頭帶支架150夾持B&K TYPE 4128C型的頭與軀幹模擬器(Head and Torso Simulator，HATS)的情況下由感測器120輸出的電壓值，並且目標頻率響應參數可例如是由在頭帶支架150夾持B&K TYPE 4128C型的頭與軀幹模擬器(Head and Torso Simulator，HATS)的情況下的第一揚聲器131以及第二揚聲器132所播放的最佳音訊品質(或特定音訊品質)的頻率響應曲線經換算而得，但本發明並不限於此。

綜上所述，本發明的頭戴式耳機及其操作方法，可透過感測頭戴支架的應力變化來對應地自動調整用於驅動揚聲器模組的頻率響應參數，以使具有不同頭型尺寸的不同使用者皆可收到相近或較佳的音訊播放品質。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。

100:頭戴式耳機 120:感測器 130:揚聲器模組 131:第一揚聲器 132:第二揚聲器 140:資料庫 150:頭帶支架 161:第一拉伸機構 162:第二拉伸機構 171:第一耳罩 172:第二耳罩 501、502、503:頻率響應曲線 P1:頭帶中心點 P2:耳罩中心點 R1:第一參考高度 R2:第二參考高度 HC1:第一高度 HC2:第二高度 L1~L4:距離 S310~S340、S610~S660:步驟

圖1是本發明的一實施例的頭戴式耳機的電路示意圖。 圖2是本發明的一實施例的頭戴式耳機的結構式意圖。 圖3是本發明的一實施例的頭戴式耳機的操作方法的流程圖。 圖4A至圖4D是本發明的多個實施例的頭戴式耳機的多種使用情境示意圖。 圖5是本發明的一實施例的頻率響應曲線的示意圖。 圖6是本發明的另一實施例的頭戴式耳機的操作方法的流程圖。

100:頭戴式耳機

110:控制器

120:感測器

130:揚聲器模組

131:第一揚聲器

132:第二揚聲器

140:資料庫

Claims (20)

1. 一種頭戴式耳機，包括： 一頭帶支架； 一揚聲器模組，設置在該頭帶支架上； 一感測器，設置在該頭帶支架中，並且用以感測該頭帶支架的一應力變化，以輸出一頻響電壓值；以及 一控制器，電性連接該揚聲器模組以及該感測器，並且用以接收該頻響電壓值， 其中該控制器判斷該頻響電壓值是否與一目標頻響電壓值相同，以讀取對應於該目標頻響電壓值的一目標頻率響應參數來驅動該揚聲器模組。
2. 如請求項1所述的頭戴式耳機，其中響應於該控制器判斷該頻響電壓值與該目標頻響電壓值相同，該控制器使用對應於該目標頻響電壓值的該目標頻率響應參數來驅動該揚聲器模組， 其中響應於該控制器判斷該頻響電壓值與該目標頻響電壓值不相同，該控制器從一資料庫選擇對應於最接近或相同於該頻響電壓值的一內建頻響電壓值的一內建頻率響應參數來驅動該揚聲器模組。
3. 如請求項1所述的頭戴式耳機，其中該控制器預先判斷該頻響電壓值是否大於或等於一電壓閾值，以決定是否進一步判斷該頻響電壓值是否與該目標頻響電壓值相同。
4. 如請求項1所述的頭戴式耳機，還包括： 一第一拉伸機構； 一第一耳罩，經由該第一拉伸機構設置在該頭帶支架的一端； 一第二拉伸機構；以及 一第二耳罩，經由該第二拉伸機構設置在該頭帶支架的另一端， 其中該感測器設置在該頭帶支架的一頭帶區域中，並且該頭帶區域為對應於該頭帶支架從一頭帶中心點至該第一耳罩以及該第二耳罩的一耳罩中心點的一預設高度的一預設比例區域。
5. 如請求項4所述的頭戴式耳機，其中當該第一拉伸機構以及該第二拉伸機構為未拉伸狀態時，該頭帶中心點至該耳罩中心點具有一第一高度，並且當該第一拉伸機構以及該第二拉伸機構為完全拉伸狀態時，該頭帶中心點至該耳罩中心點具有一第二高度，其中該預設高度介於一第一參考高度以及一第二參考高度之間，該第一參考高度等於該第一高度乘以一預設比例後的結果，並且該第二參考高度等於該第二高度乘以該預設比例後的結果。
6. 如請求項5所述的頭戴式耳機，其中該第一高度為122毫米，並且該第二高度為146毫米。
7. 如請求項5所述的頭戴式耳機，其中該預設比例為20%。
8. 如請求項4所述的頭戴式耳機，其中該揚聲器模組包括： 一第一揚聲器，電性連接該控制器，並且設置在該第一耳罩中；以及 一第二揚聲器，電性連接該控制器，並且設置在該第二耳罩中。
9. 如請求項1所述的頭戴式耳機，其中該感測器為一應力感測器。
10. 如請求項1所述的頭戴式耳機，其中該感測器為一力敏電阻。
11. 一種頭戴式耳機的操作方法，其中該頭戴式耳機包括一頭帶支架、一揚聲器模組、一感測器以及一控制器，其中該揚聲器模組設置在該頭帶支架上，並且該感測器設置在該頭帶支架中，其中該操作方法包括： 透過該感測器感測該頭帶支架的一應力變化，以輸出一頻響電壓值； 透過該控制器接收該頻響電壓值； 透過該控制器判斷該頻響電壓值是否與一目標頻響電壓值相同，以讀取對應於該目標頻響電壓值的一目標頻率響應參數；以及 透過該控制器根據該目標頻率響應參數來驅動該揚聲器模組。
12. 如請求項11所述的操作方法，其中透過該控制器判斷該頻響電壓值是否與該目標頻響電壓值相同的步驟包括： 響應於該控制器判斷該頻響電壓值與該目標頻響電壓值相同，透過該控制器使用對應於該目標頻響電壓值的一目標頻率響應參數來驅動該揚聲器模組；以及 響應於該控制器判斷該頻響電壓值與該目標頻響電壓值不相同，透過該控制器從一資料庫選擇對應於最接近或相同於該頻響電壓值的一內建頻響電壓值的一內建頻率響應參數來驅動該揚聲器模組。
13. 如請求項11所述的操作方法，還包括： 透過該控制器預先判斷該頻響電壓值是否大於或等於一電壓閾值，以決定是否進一步判斷該頻響電壓值是否與該目標頻響電壓值相同。
14. 如請求項11所述的操作方法，其中該頭戴式耳機還包括一第一耳罩、一第二耳罩、一第一拉伸機構以及一第二拉伸機構，該第一耳罩經由該第一拉伸機構設置在該頭帶支架的一端，並且該第二耳罩經由該第二拉伸機構設置在該頭帶支架的另一端， 其中該感測器設置在該頭帶支架的一頭帶區域中，並且該頭帶區域為對應於該頭帶支架從一頭帶中心點至該第一耳罩以及該第二耳罩的一耳罩中心點的一預設高度的一預設比例區域。
15. 如請求項14所述的操作方法，其中當該第一拉伸機構以及該第二拉伸機構為未拉伸狀態時，該頭帶中心點至該耳罩中心點具有一第一高度，並且當該第一拉伸機構以及該第二拉伸機構為完全拉伸狀態時，該頭帶中心點至該耳罩中心點具有一第二高度，其中該預設高度介於一第一參考高度以及一第二參考高度之間，該第一參考高度等於該第一高度乘以一預設比例後的結果，並且該第二參考高度等於該第二高度乘以該預設比例後的結果。
16. 如請求項15所述的操作方法，其中該第一高度為122毫米，並且該第二高度為146毫米。
17. 如請求項15所述的操作方法，其中該預設比例為20%。
18. 如請求項14所述的操作方法，其中該揚聲器模組包括一第一揚聲器以及一第二揚聲器，該第一揚聲器電性連接該控制器，並且設置在該第一耳罩中，該第二揚聲器電性連接該控制器，並且設置在該第二耳罩中。
19. 如請求項11所述的操作方法，其中該感測器為一應力感測器。
20. 如請求項11所述的操作方法，其中該感測器為一力敏電阻。

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