用于使信号损耗最小化的人体声音传送设备和方法

摘要

公开了一种用于使信号损耗最小化的人体声音传送设备和方法。该人体声音传送设备包括：音频信号传送单元，用于对期望传送的音频信号进行调制，并且通过人体(即，用户的身体)来向用户的耳朵附近传送调制后的音频信号；以及载波信号传送单元，用于通过空气来向用户的耳朵附近传送用于对所述调制后的音频信号进行解调的载波信号。

说明书

对于相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年8月6日和2010年2月1日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2009-0072395号和第10-2010-0008995号的优先权，通过引用而将其公开合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于使信号损耗最小化的人体声音传送设备和方法，且更具体地，涉及一种以下技术，所述技术通过人体来传送调制后的音频信号，并且通过空气来传送用于对该音频信号进行解调的载波信号，从而使由于在除了耳朵之外的人体部分中发生的非线性现象而导致的该音频信号内的损耗最小化，因而增加在耳朵附近生成的音频信号的幅度，并改善声音质量。

背景技术

在诸如MP3播放器、便携式收音机等之类的相关技术的声音传送系统中，传送装置通过固定线路来传送期望传送的音频信号，或者对该音频信号进行调制并无线地传送它，而位于用户耳朵附近的诸如耳机等之类的接收装置接收从传送装置传输的信号，或者接收并然后对它进行解调，因而允许用户听到声音。然而，相关技术的声音传送系统具有以下问题，即它必须必要地包括接收装置，并且仅当接收装置与用户的身体相接触时，用户才可以听到声音，因而导致用户不便。

为了努力改善声音传送系统的用户便利，已经提出了一种用于通过人体来传送音频信号的人体声音传送技术。

根据所提出的人体声音传送技术，对期望传送的音频信号进行幅度调制，从而将其转换为大约20kHz或更高的超声波段的信号，并且将调制后的音频信号与已用于该调制的载波信号进行组合，或者将其转换为单独的超声波信号，并然后施加到人体。

人体(即，用户)关于所施加的超声波信号来执行非线性运算以及与信号输入的幅度成比例的线性运算。可以将关于两个或更多信号的非线性运算建模为两个信号的乘积。即，当期望传送的音频信号是m(t)并且载波信号的幅度和频率分别是A_c和f_c时，可以通过如下的等式1和等式2来表示已经通过该载波信号而幅度调制的音频信号：

[等式1]

A_cm(t)coS(2πf_ct)

[等式2]

A_ccoS(2πf_ct)

当通过等式1和等式2而表示的两个信号被转换为超声波信号并然后施加到用户时，根据用户的非线性运算来对所述两个超声波信号进行混频，同时通过用户的身体而进行传送，以生成通过下面所示的等式3而表示的信号，然后其可以通过使用正弦公式而展开以由下面所示的等式4来表示。

[等式3]

A_cm(t)coS(2πf_ct)×A_ccoS(2πf_ct)

[等式4]

$\frac{1}{2}{A}_c^{2}m\left(t\right)\cos \left(4\pi f_{c}t\right)+\frac{1}{2}{A}_c^{2}m\left(t\right)$

在等式4中，第一项是用户不能听到的超声波段的信号，而第二项是用户可以听到的声波段的信号。因而，前述人体声音传送技术使得用户能够听到所传送的音频信号，而不必使用接收装置。

然而，该人体声音传送技术具有以下问题。即，当通过人体来传送该调制后的音频信号和该载波信号时，由于非线性运算而导致从该信号穿过的用户的所有身体部分、以及从用户的耳朵附近生成音频信号。从除了用户耳朵之外的人体其他部分生成的音频信号变得消失，导致了音频信号内的大损耗。因而，从用户耳朵附近生成的音频信号的幅度非常小，并且其声音质量不是非常好。

发明内容

本发明的一方面提供了一种用于使信号损耗最小化的人体声音传送设备和方法，其能够通过人体来传送调制后的音频信号，并且通过空气来传送用于对该音频信号进行解调的载波信号，以使由于在除了耳朵之外的人体部分中发生的非线性现象而导致的音频信号内的损耗最小化，因而增加在耳朵附近生成的该音频信号的幅度，并改善声音质量。

根据本发明的一方面，提供了一种人体声音传送设备，包括：音频信号传送单元，用于对期望传送的音频信号进行调制，并且通过人体(即，用户的身体)来向用户的耳朵附近传送调制后的音频信号；以及载波信号传送单元，用于通过空气来向用户的耳朵附近传送用于对该调制后的音频信号进行解调的载波信号。

所述音频信号传送单元可以包括：音频信号发生器，用于生成期望传送的音频信号；幅度调制器，用于通过使用该载波信号来对所生成的音频信号的幅度进行调制；以及第一超声波转换器，用于将幅度调制后的音频信号转换为超声波信号，并且将所转换的超声波信号施加到用户的身体。

所述幅度调制器可以通过使用从该载波信号传送单元接收的载波信号来执行幅度调制，或者所述音频信号传送单元可以包括用于生成载波信号的载波信号发生器，并且在此情况下，所述幅度调制器可以通过使用由该载波信号发生器生成的载波信号来执行幅度调制。

所述第一超声波转换器可以与用户相接触。

所述载波信号传送单元可以包括：载波信号发生器，用于生成载波信号；以及第二超声波转换器，用于将所生成的载波信号转换为超声波信号，并且将所转换的超声波信号传送到空气中，并且还可以包括第二信号放大器，该第二信号放大器用于对由载波信号发生器生成的载波信号进行放大，并且向第二超声波转换器提供所放大的载波信号。

在此情况下，可以将第二超声波转换器安装为指向空气，或者可以将其实现为定向超声波转换器。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于使信号损耗最小化的人体声音传送方法，包括：生成期望传送的音频信号和载波信号；通过使用该载波信号来对该音频信号的幅度进行调制；将该幅度调制后的音频信号和该载波信号转换为超声波信号；以及通过用户的身体来向用户的耳朵附近传送已转换为超声波信号的音频信号，并且通过空气来向用户的耳朵附近传送已转换为超声波信号的载波信号。该方法还可以包括：在执行该幅度调制之后，分别对该幅度调制后的音频信号和该载波信号进行放大。

可以使得转换为超声波信号并然后通过空气而传送到用户耳朵附近的载波信号在用户的耳朵附近入射到用户的身体，并且在此情况下，该方法还可以包括：在用户的耳朵附近，根据用户身体的非线性运算来对转换为超声波信号并然后分别通过用户的身体和通过空气而传送到用户耳朵附近的该音频信号和该载波信号进行混频，以生成音频信号。

附图说明

通过结合附图进行的以下详细说明，将更加清楚地理解本发明的上面和其它方面、特征和其他优点，其中：

图1是用以说明根据本发明示范实施例的用于使信号损耗最小化的人体声音传送设备和方法的概念图；以及

图2是根据本发明示范实施例的人体声音传送设备的示意性框图。

具体实施方式

现在，将参考附图来对本发明的示范实施例进行详细描述。然而，本发明可以按照很多不同的形式而实施，并且不应被解释为限于在这里提出实施例。相反地，提供这些实施例，使得本公开将彻底和完整，并将向本领域技术人员完全地传达本发明的范围。在所述图中，可以为了清楚而夸大形状和尺寸，并且将始终使用相同的附图标记来指定相同或类似的元件。

将理解，当将元件称为与另一元件“相连”时，它可以与该另一元件直接相连，或者也可以存在居间元件。相反，当将元件称为与该另一元件“直接相连”时，不存在居间元件。另外，除非明确地进行相反描述，否则词语“包括(comprise)”以及诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变形将被理解为暗示包括所陈述的元件、但不排除任何其他元件。

图1是用以说明根据本发明示范实施例的用于使信号损耗最小化的人体声音传送设备和方法的概念图。

在本发明的示范实施例中，为了使由于非线性现象而导致的在除了用户耳朵之外的人体部分(即，用户的身体)中出现的音频信号的损耗最小化，人体声音传送设备100分别通过单独的独立介质来传送调制后的音频信号和载波信号。

详细地，人体声音传送设备100通过用户的身体10来向用户的耳朵附近传送调制后的音频信号，并通过空气来传送载波信号以便使其在用户的耳朵附近入射到用户的身体10。 

相应地，已经由人体声音传送设备100传送的该调制后的音频信号和该载波信号在用户的耳朵附近相遇，以根据用户身体的非线性运算来生成音频信号，允许用户听到该音频信号(即，对应的声音)。

图2是根据本发明示范实施例的人体声音传送设备的示意性框图。人体声音传送设备100包括：音频信号传送单元110，用于通过用户的身体来传送调制后的音频信号；以及载波信号传送单元120，用于通过空气来传送载波信号。

将音频信号传送单元110配置为包括音频信号发生器111、幅度调制器112、第一信号放大器113、和第一超声波转换器114。

音频信号发生器111生成期望传送的音频信号。

幅度调制器112接收音频信号发生器111已生成的音频信号，并对所接收的音频信号的幅度进行调制。在此情况下，幅度调制器112通过使用载波信号发生器121已生成的载波信号来对该音频信号执行幅度调制。

在图2中，载波信号发生器121被图示为使得它包括在载波信号传送单元120中，但是本发明不限于此，并且可以实现本发明，使得载波信号发生器包括在音频信号传送单元110中，并且载波信号传送单元120接收由音频信号传送单元110生成的载波信号，并传送所接收的载波信号。

第一信号放大器113对幅度调制器112已调制的音频信号进行放大，使得该音频信号具有足够允许通过用户的身体来将其传送到用户耳朵附近的幅度。

第一超声波转换器114将第一信号放大器113已放大的调制后音频信号转换为超声波信号，并将所转换的超声波信号施加到用户的身体。为此，优选地，第一超声波转换器114与用户的身体相接触。

通过用户的身体来向用户的耳朵附近传送如上所述配置的音频信号传送单元110已施加到用户身体的调制后音频信号。

其间，将载波信号传送单元120配置为包括载波信号发生器121、第二信号放大器122、和第二超声波转换器123。

载波信号发生器121生成要由音频信号传送单元110的幅度调制器112用于对音频信号的幅度进行调制的载波信号。如上所述，载波信号发生器121可以包括在音频信号传送单元110中，而不在载波信号传送单元120中。

第二信号放大器122对载波信号发生器121已生成的载波信号进行放大。

第二超声波转换器123将第二信号放大器122已放大的载波信号转换为超声波信号，并通过空气来向用户的耳朵附近传送所转换的超声波信号。为此，优选地，在人体声音传送设备100中将第二超声波转换器123安装为指向空气。

另外，为了防止所传送的超声波信号在空气中耗散，并且为了传送超声波信号，使得将它集中到用户的耳朵附近，优选地使用定向超声波转换器作为第二超声波转换器123。

向用户的耳朵附近传送如上所述配置的载波信号传送单元120已在空气中传送的信号，并然后使得其在用户的耳朵附近入射到用户的身体。

现在，将参考图2来描述用于通过使用根据本发明示范实施例的人体声音传送设备来传送人体声音的方法。

首先，音频信号发生器111生成期望传送的音频信号，并且载波信号发生器121生成要用于对该音频信号的幅度进行调制的载波信号。

接下来，幅度调制器112接收音频信号发生器111已生成的音频信号和载波信号发生器121已生成的载波信号，并且通过使用该载波信号来对该音频信号执行幅度调制。

其后，第一和第二信号放大器113和122分别对该调制后的音频信号和该载波信号进行放大，使得它们具有足够通过用户的身体或通过空气而传送到用户耳朵附近的大小。

此后，第一超声波转换器114将所放大的调制后音频信号转换为超声波信号，并通过用户的身体来向用户的耳朵附近传送所转换的超声波信号，而第二超声波转换器123将所放大的载波信号转换为超声波信号，并通过空气来向用户的耳朵附近传送所转换的超声波信号。然后，使得已通过空气而传送到用户耳朵附近的超声波信号在用户的耳朵附近入射到用户的身体。

根据用户身体的非线性运算来在用户的耳朵附近对已如上所述地通过用户的身体和通过空气而传送到用户耳朵附近的音频信号和载波信号进行混频，以生成音频信号，并且用户可以听到所生成的音频信号。

如上面所阐明的，根据本发明示范的实施例，因为通过用户的身体来传送调制后的音频信号，并且通过空气来传送要用于对音频信号进行调制的载波信号，所以可以使由于非线性现象而导致的、在除了用户耳朵之外的用户身体部分中出现的音频信号的损耗最小化。因此，可以增加在用户耳朵附近生成的音频信号的幅度，并且可以改善其声音质量。

尽管已经结合示范实施例而示出并描述了本发明，但是对本领域技术人员明显的是，可以做出修改和变化，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。