一种改善声音再现和听觉享受的方法

摘要

提供了一种使用音频设备(2)来改善用户(1)的听觉体验的方法。该音频设备具有用于产生输出声音的转换器(12)，所述方法包括以下步骤：驱动转换器产生输出声音以及将音频设备靠着用户身体放置，以使得用户在收听音频设备的同时体验对声音的物理响应。音频设备可以被设置来在用户身体的一部分中产生共振。优选地，音频设备被放置在用户的胸部上以在用户身体的胸腔中产生共振。音频设备可以包括和差扬声器系统。

说明书

技术领域

本发明涉及声音再现和听觉享受，特别地，涉及一种使用音频设备来改善用户听觉体验的方法。

背景技术

在本领域中，便携式音乐播放器公知了许多年。最初，这种设备基于录音磁带，之后一般由光盘播放器来取代。在近几年，便携式音乐播放器的趋势是基于可以被存储在相对较小的手持设备(例如闪存播放器、个人数字助理(PDA)以及移动电话)上的MP3数字音频文件。

然而，在任何情况下，播放器的用户一般经由“入耳式”耳机或创建到或链接到播放器的低功率扬声器来收听音乐。虽然由所述播放器再现的声音通常具有好的质量，但对于用户来说，由于通常与便携式音乐播放器一起使用的耳机和扬声器的内在限制，而一般不能体验初始声音录制品的全部的音频效果和动态范围。

人类听觉主要是耳朵的功能，任何再现声音的质量大部分取决于用户如何听到声音。然而，不是所有声音都由耳朵感知，因为身体的其它部分也感知声音的较大部分。特别地，通常在大约200Hz到1kHz的频率范围的低频声音成分用胸部区域通过身体经由振动来被感知，胸部区域为对低频振动的特定感知区域。

如果用户能够“感觉”和听到再现声音，则可以相信声音的感知被有效地改善，从而引起更为享受的听觉体验。然而，由于便携式音乐播放器的耳机和集成扬声器的通常限制的低频响应和一般的低保真度，在用户中通常不引起低频振动，因此用户通常不能感知或“感觉”再现声音的低频成分。因此，用户通常仅体验了具有被限制的低频信息的声音，这意味着很少或没有使用身体对声音的自然响应，从而减少用户对音乐的整体享受。

此外，由于便携式音乐播放器的一般耳机和集成扬声器通常限制于它们再现高质量立体声录制品的能力，大量的立体声信息也可能在音乐的重放期间丢失，这进一步促成了录制声音的低质量再现。

发明内容

本发明在于提供一种使用音频设备来改善再现声音(特别是音乐)的用户听觉体验的方法。本发明的至少一些实施方式的目标是通过使用对于声音的用户的自然身体响应来提供再现声音(特别是立体声)的增强的享受。

“音频设备”是指能够再现可听到的声音的设备，该设备可以包括能够接收输入信号和再现输出声音的设备。

根据本发明，提供了一种使用音频设备来改善用户听觉体验的方法，该音频设备具有用于产生输出声音的转换器，所述方法包括以下步骤：

驱动转换器以产生输出声音；以及

将音频设备靠着用户身体放置，以使得用户在收听音频设备的同时体验对声音的物理响应。

通过将音频设备靠着用户身体放置，输出声音能够引起身体对声音的自然响应，以使得用户能够“感觉”和听到声音。用这种方式，感觉到声音和听到声音的感知的结合效果改善了用户听觉体验并增强了用户对声音的整体享受。因此，在声音对应于一首音乐时，用户将比他/她简单地经由便携式音乐播放器的耳机或集成扬声器来听声音体验更值得的音乐演奏。

根据本发明，以这种方式使用音频设备引起用户身体内的物理响应，该响应在用户身体的部分中产生了共振。在本发明的大多数(如果不是所有)实施方式中，该使用意在产生用户胸腔的至少部分共振。由于胸腔易受低频刺激影响，所以输出声音的低频成分可以被用于引起用户胸腔内的“腔共振效应”。以这种方式，可以使得用户的胸腔与声音实质上自然地共振，这给用户提供了对物理感知，并提供了感知到的声音的低音成分。

可以设置音频设备以使得转换器靠着用户身体放置。音频设备可以靠着用户身体放置，以使得转换器被定向为允许输出声音的至少一部分(优选为大部分)基本上直接朝向用户身体。因此，该定向最大化了可用于引起用户自然响应的声音能量，因为相比转换器朝向远离身体的地方来说身体能够吸收更多的声音能量。

可替换地，可以设置音频设备以使得转换器朝向远离身体的地方，从而为了用户听觉享受由转换器产生的高频优先地朝向远离身体的地方。由于由转换器产生的低频通常没有方向，比高频高的低频的部分可以被用户身体吸收。

在示例性实施方式中，音频设备可以被放置在用户的胸部。该位置可以被选择来最大化身体对声音的自然共振响应，并使用腔共振效应。音频设备可以放置成与用户的胸部直接物理接触，或者可以较近地挨着胸部，例如由相对较薄层的衣服等分离。

然而，可以理解的是，音频设备可以靠近用户身体的任何部分放置，以引起物理响应(例如共振)，从而改善用户的听觉体验。

音频设备可以通过固定装置的方式来附着到用户的身体，在一个实施方式中固定装置是用户围绕脖子戴着的系绳。然而，可以使用任何合适形式的固定装置，包括但不限于背带、肩带/腰带、夹子、钩以及维克罗^TM(Velcro^TM)贴片等，假设固定装置能够允许输出声音朝向用户身体的方向。

能够产生输出声音的任何转换器可以结合本发明使用的方法使用。转换器可以是可动线圈或可动磁铁设备等的常规音频扬声器，可以经由音频信号驱动来产生可听到的声音。因此，该可听到的声音的至少一部分能量由用户的身体吸收，从而引起对声音的物理响应。因此，本发明的好处可以在缺乏在转换器和用户身体之间的任何直接机械(例如振动的)耦合的情况下实现，因为声音到用户身体的传输和随后的吸收使得用户在听声音的同时体验共振。

转换器可以被装在对相应的音乐播放器的单独的封装内，因此可以独立于播放器被放置，或者可以是音乐播放器的集成组件，从而与播放器一起放置。本发明特别地可以与MP3播放器和可启用MP3的移动电话(即具有内置扬声器组件的那些电话)一起使用。

本发明还可以用立体声再现设备来实现特别好的效果，所述立体声再现设备例如能够再现双声道立体声信号(通常已知为左和右声道)的音乐播放器和扬声器箱。用这种方法，不仅再创建了高质量立体音响的声场，用户还可以在听立体声再现的同时感觉到声音。

转换器可以由任何合适的音频信号驱动，该音频信号在大多数应用中可能对应于单音或立体声音乐音轨。因此，为了实现本发明的效果，用户可以播放其音乐播放器上的音轨，之后该音轨被输入转换器以引起用户身体中的共振响应。用这种方法，用户之后可以感觉和听到音乐，从而重建了音乐正在被录制时的实际呈现的效果，例如在现场音乐会或表演等。

在一些实施方式中，立体音响的声场可以经由音频设备重建，该音频设备包括连接到或集成于音乐播放器的和差扬声器系统。所述设备还可以具有第二转换器，该第二转换器在驱动第一转换器时被驱动，从而重建立体音响的声场。在这种情况下，第二转换器可以用包括且优选地专门由左声道和右声道的差组成的信号驱动，第一转换器可以用包括或专门由左声道和右声道的和组成的信号驱动。第二转换器优选地产生两个基本上不同相的音频信号，并可以与能够传送来自各自分离的位置的不同相的信号的装置相关。

然而，所述立体声再现设备的使用对于单音频扬声器是相同的，在于设备可以靠着用户放置以使得第一和第二转换器被保持接近于用户身体或者与用户身体直接物理接触。

在另一个实施方式中，通过同时经由耳机收听音乐音轨并使用转换器来经由输出声音的低频成分引起共振，从而可以实现本发明的效果。在所述设置中，音乐播放器可以被修改为将对应于音乐音轨的音频信号分成两个相同的信号，允许一个信号通过低通滤波器，从而只有信号的低频成分可以提供到转换器。用这种方法，用户仍然可以通过感觉和听到音乐来体验全部的音频效果，而不需要打扰其它附近的人，例如，行人、购物者等等。

虽然本发明理想地适用于在声音再现期间改善用户的听觉体验，但是可以认识到，本发明的原理中的一个或多个还可以被用于其它的声音再现或可听到的感知设置，并且可以在设备中具有特定应用来用于听力受损的个体。

附图说明

现在本发明的实施方式将通过示例以及参考附图的方式被详细描述，其中：

图1示出了根据本发明的怎样使用音频设备的特定优选实施方式。

图2是用于图1的方式中的优选音频设备的示意图。

图3是在图2的音频设备内的优选音频驱动电路的示意图。

图4是用于图1的方式中的和差扬声器箱的透视图。

具体实施方式

参考图1，示出了根据本发明的使用音频设备的方法的特定优选实施方式。用户1通过具有集成音频扬声器(未示出)的MP3播放器2的方式收听音乐音轨。MP3播放器2是常规设计，并且尺寸为基本上手持的设备。然而，应当理解，MP3播放器2可替换地可以为具有扬声器组件的可启用MP3的移动电话。

播放器2安装有系绳或带子3，该系绳或带子3跨过用户1的头并围绕用户1的脖子来保持播放器2。系绳具有可调节的长度，从而播放器2可以被置于距离用户的脖子不同的垂直位置。在图1的示例中，用户1调节系绳3来定位播放器2，从而播放器2基本上位于用户的胸部4的中心。该位置被选择来最大化身体对声音的自然共振响应，并使用胸部4中的腔共振效应。可替换地，用户1可以改为在所需位置简单地持有播放器2，而不需要系绳3的限制。

用户1通过将扬声器转向她的胸部4来定向播放器2，允许扬声器以直接物理接触地方式靠在她的胸部4上。因此，由于输出声音向内朝向用户的胸部4，用于引起身体的自然共振响应的可用声音能量被最大化。

在音乐的重放期间，输出声音引起用户的胸部4经由在她的胸部4内的腔共振效应来共振，因为低频刺激由输出声音的低频成分引起。用这种方法，用户1现在能够感觉和听到音乐，从而改善了再现声音的用户享受并增强了用户整体的听觉体验。

在本发明的方式中，通过使用播放器2，录制声音的低频端可以通过使用身体对声音的自然物理响应来可靠地再现。通常低频端由于受限的低频响应和常规听觉设备(例如音乐播放器的耳机和集成扬声器)的低保真度(即低输出功率)而丢失，这通常降低了用户的听觉体验。因此，根据本发明，录制声音的全部音频效果可以被再现和提高，引起了对于用户1的更有回报和充实的体验。

因此，应当理解，本发明提供了经由具有耳机或集成扬声器的便携式音乐播放器来再现音乐的比常规方法更大的优点，因为现有的设置通常不能用足够的保真度或输出功率来引起用户的物理响应从而再现录制声音的低频成分。与本发明相比，通过驱动靠着用户身体放置的音频转换器，可以引起用户与他们在现场环境中体验音乐相同或基本上相似地来响应于音乐，即物理地“感觉”低频成分。因此，本发明能够完全依靠便携式音乐播放器来基本上重建由用户在摇滚音乐会或经典音乐厅等等中体验到的全部的音频效果。

参考图2和图3，示出了结合本发明的方法使用的特别合适的听觉设备10的示例。听觉设备10用来与音乐播放器(例如MP3播放器)一起使用，并包括用于产生输出声音的常规音频扬声器12。听觉设备10被装入轻质塑料外壳18中，并经由位于外壳18的基座中的标准塞孔插座(jack socket)16连接到播放器。

在音乐重放期间，听觉设备10可以与外部耳机20和不与外部耳机20一起使用，而仍然实现本发明的好处。

用户将听觉设备10靠着其胸部4放置，以使得扬声器12与用户的胸部4直接接触。扬声器12向内面向用户的胸部4，以使得输出声音进入用户的胸部区域(如图2中的箭头所示)。

听觉设备10包括音频驱动电路14，该音频驱动电路14可以根据单声或立体声信号来驱动扬声器12。驱动电路14将输入的音频信号24(来自播放器)分成两个相同的信号24a、24b。如果用户决定以私人模式操作听觉设备10，即，使用耳机20来防止打扰其他人，她可以将耳机20插入塞孔插头22，使得驱动电路14将低通滤波器级26应用到驱动扬声器12的信号24a。因此，只有输出声音的低频成分之后被提供到扬声器12。然而，这些低频成分引起胸部与音乐同时共振，从而用户仍然可以在经由耳机20听音乐的同时得益于本发明的共振效应。

因此，用户无论在仅经由扬声器12还是经由耳机20和扬声器12一起听音乐，都能享受改善的听觉体验。

在诸如上述的设置中，如图3所示，还可以根据特定应用和所需的再现声音的质量来将滤波器级28应用到耳机音频信号24b。

如之前所讨论的，还可以用立体音响声音再现设备(诸如那些基于和差立体声系统的设备)使用本发明的方法。现在参考图4，示出了与本发明一起使用的和差扬声器箱30的特定优选实施方式。在该示例中，扬声器箱30在尺寸上为独立的基本上手持的设备，但可以被合并到移动电话的听筒、MP3播放器的外壳、PDA或者其它手持电子设备中。

扬声器箱30包括两个音频扬声器，一个是单音扬声器32以及另一个是偶极子扬声器34。每个都是“按钮”类型，具有几乎平坦的振动膜以使得它们可以被容纳在相对细长的外壳36中，该外壳36用于经由系绳3围绕用户的脖子被戴着和/或固定。

单音扬声器32位于外壳36中的腔中。孔38形成于外壳36的顶部并开口通向腔。单音扬声器32被设置以经由腔传输音频信号。如图4所示，偶极子扬声器34邻近单音扬声其32但与单音扬声其32分离，并与单音扬声其32在基本相同的平面上。偶极子扬声器也位于腔中，并将腔分为两个独立的部分，每个部分都作为通道40，一个部分延伸到偶极子扬声器34的上面，另一个部分延伸到偶极子扬声器34的下面(如图4中的虚线所示)。通道40的两个部分中的每一个与置于外壳36的对着的侧面的各自的细长孔42相连通。

根据本发明的方法，用户放置扬声器箱30以使得在单音扬声器32上面的孔38靠着用户1的胸部4放置，单音扬声器和偶极子扬声器的平面基本上与胸部的表面平行。

在立体声音乐的重放期间，单音扬声器和偶极子扬声器由驱动电路(未示出)驱动，所述驱动电路根据和差系统来操作。驱动电路与音乐播放器集成，但可替换地可以被内置到扬声器箱30本身中。驱动电路接受被提供到和差矩阵的两个立体声输入信号(即左和右)。和差矩阵被设置来产生两个输出：包括两个输入信号的和(即左+右)的和输出；以及包括两个输入信号的差(即左-右)的差输出。

和输出被连接到低音上升补偿电路。这添加了大约3dB的增益到信号的低频成分，通常频率在40与500Hz之间。低音上升补偿电路的输出经由功率放大器被连接到单音扬声器32。差输出被连接到高通滤波器，高通滤波器可操作来将100Hz以下的频率的幅度减少至少3dB。滤波后的信号之后通过放大器经受由大约4dB构成的增益，放大器的输出经由功率放大器被连接到偶极子扬声器34。

与偶极子扬声器34相关联的功率放大器仅需要具有与单音扬声器32相关的功率输出的大约10％到20％。

偶极子扬声器34被设置来通过各自的细长孔42来传输各自的音频声音信号，该信号在相位上相差180度。通道40在物理上分离两个不同相的信号开始传输的点。这显著降低了这些信号之间的干涉，这是有益的，因为干涉的出现会抵消这些信号，产生空间信息的丢失。然而，通过偶极子扬声器34的低频成分的再现相比于单音扬声器32是较差的。这是因为，尽管存在通道40，但由于低频固有的较长的波长低频的显著抵消会发生。

然而，低频成分的较差再现通过提高在驱动单音扬声器32的和信号中的低频的幅度来被补偿。这之后能够通过高通滤波器的方式除去差信号中的低频，改善了音频差信号的完整性。

因此，可以注意，根据本发明，和差系统的使用特别好地适用于便携式音乐应用，由于提升到单音扬声器的和信号增加了朝向用户的胸部的输出声音的低音响应。这转而加强了信号的低频成分的保真度，从而引起用户的胸部内的增加的共振响应。因此，这降低了对差信号在用户的胸部的刺激中起重要作用的依赖，从而低频成分可以被滤除来改善差信号的完整性，这允许偶极子扬声器用改善得更多的质量和声音清晰度来再现立体音响的声场。

此外，由于孔42和通道40被设置来基本上平行于胸部4的表面传输声音，所以不同相的信号基本上没被用户的身体阻挡，允许产生的立体声信号在音乐重放期间被用户清楚地听到。

因此，和差系统连同便携式音乐播放器的使用不仅允许用户1体验高质量的立体声再现，而且允许她在听音乐的同时感觉到声音。因此，用这种方式，用户听觉体验的享受对于经由便携式设备的播放音乐的其它常规技术被显著地改善。

仅通过示例的方式描述了上面的实施方式。在不背离本发明的情况下许多改变是可能的。