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CN112929769B - 一种音频设备和一种智能穿戴设备 - Google Patents

一种音频设备和一种智能穿戴设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种音频设备和一种智能穿戴设备。该音频设备包括:壳体,壳体内设置有第一发声单元和第二发声单元;第一发声单元和第二发声单元分别具有相互独立的前腔和后腔;壳体开设有连通第一发声单元前腔的第一前出声孔、连通第二发声单元前腔的第二前出声孔、以及连通第二发声单元后腔的后出声孔;音频设备还包括:滑动挡板,滑动挡板可相对于壳体在第一位置到第二位置间滑动,滑动挡板上设置有孔;滑动挡板位于第一位置时仅使第二前出声孔打开,滑动挡板位于第二位置时仅使后出声孔打开。本申请可以切换两个发声单元的发声腔体组合,形成不同的相位组合和发声位置组合,从而形成不同的外放声场效果,满足不同场景的声音效果需求。

Description

一种音频设备和一种智能穿戴设备
技术领域
本发明涉及声学设备技术领域,特别涉及一种音频设备和一种智能穿戴设备。
背景技术
随着生活水平的提高,人们的娱乐需求越发强盛,对电子产品的钟爱,使人们对音乐体验感受的要求越来越高。
例如,随着智能手表、智能手环、AR(Augmented Reality,增强现实)设备、VR(Virtual Reality,虚拟现实)设备,以及颈挂音箱等智能穿戴产品的兴起,人们对声音效果的多样性需求也越来越高。而与声音外放的播放形式应用场景增加相对的是,目前缺少满足多种不同使用场景需求的音频设备。
发明内容
鉴于现有技术音频设备音乐外放效果单一,不能满足多种场景需求的问题,提出了本申请的一种音频设备和一种智能穿戴设备,以便克服上述问题。
为了实现上述目的,本申请采用了如下技术方案:
第一方面,本申请公开了一种音频设备,该音频设备包括:
壳体,壳体内设置有第一发声单元和第二发声单元;第一发声单元和第二发声单元分别具有相互独立的前腔和后腔;壳体开设有连通第一发声单元前腔的第一前出声孔、连通第二发声单元前腔的第二前出声孔、以及连通第二发声单元后腔的后出声孔;
音频设备还包括:滑动挡板,滑动挡板可相对于壳体在第一位置到第二位置间滑动,滑动挡板上设置有第一通孔和第二通孔;
滑动挡板位于第一位置时,第一通孔与第二前出声孔贯通以打开第二前出声孔,第二通孔与后出声孔错位以关闭后出声孔;滑动挡板位于第二位置时,第一通孔与第二前出声孔错位以关闭第二前出声孔,第二通孔与后出声孔贯通以打开后出声孔。
可选地,第一发声单元和第二发声单元输出同相信号,第一前出声孔距离第二前出声孔较近,距离后出声孔较远。
可选地,壳体内设置有隔板,隔板将壳体的内腔隔成相互独立的两个条形管道,以分别作为第一发声单元和第二发声单元的前腔。
可选地,第一发声单元和第二发声单元分居隔板的左右两端,隔板隔出的两个条形管道相对壳体上下排布,第一前出声孔和第二前出声孔位于壳体的中间位置,上下对齐设置,后出声孔设置在壳体的一端。
可选地,音频设备还包括驱动单元,驱动单元用于根据控制信号驱动滑动挡板移动,以切换第二前出声孔和后出声孔的开闭状态。
可选地,驱动单元包括驱动电机和齿轮;
齿轮与驱动电机啮合,齿轮上设置有拨杆,滑动挡板设置有滑槽,齿轮的拨杆伸入滑动挡板的滑槽,以通过转动带动滑动挡板滑动。
可选地,音频设备还包括控制单元,控制单元用于接收切换指令,根据切换指令向驱动单元发送控制信号。
可选地,控制单元包括麦克风,麦克风设置在壳体内,通过壳体表面的麦克风孔接收切换指令。
可选地,麦克风接收的切换指令为预设的敲击信号;
控制单元还包括:信号处理电路,用于处理麦克风接收的信号,若检测到敲击信号则对应生成控制信号。
可选地,麦克风同时用作音频设备的语音麦克风。
第二方面,本申请还公开了一种智能穿戴设备,该智能穿戴设备包括如上任一项的音频设备。
综上所述,本申请的有益效果是:
本申请的音频设备具有两个发声单元,每个发声单元均具有独立的前腔和后腔,第一发声单元的前腔具有第一前出声孔,第二发声单元的前腔具有第二前出声孔,后腔具有后出声孔,本申请的音频设备通过滑动挡板,滑动遮挡以更改两个发声单元的前后腔发声组合,从而可以切换音频设备的外放效果,满足多种音乐场景的需求。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的一种音频设备的立体示意图;
图2为本申请一个实施例提供的一种音频设备的爆炸示意图;
图3为本申请一个实施例提供的一种音频设备的俯视示意图;
图4为图3所示A-A面剖面示意图;
图5为本申请一个实施例提供的一种音频设备的驱动单元示意图;
图6为本申请一个实施例提供的一种音频设备的外放状态原理示意图;
图中,1、麦克风孔;2、第一前出声孔;3、第二前出声孔;4、后出声孔;5、上壳;6、下壳;7、第一发声单元;71、前腔;72、后腔;8、第二发声单元;81、前腔;82、后腔;9、滑动挡板;91、第一通孔;92、第二通孔;10、隔板;11、驱动电机;12、齿轮;13、电路板。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请的技术构思是:本申请的音频设备设置有两个发声单元,每个发声单元均具有独立的前腔和后腔,第一发声单元的前腔具有第一前出声孔,第二发声单元的前腔具有第二前出声孔,后腔具有后出声孔,本申请的音频设备通过滑动挡板,滑动遮挡以更改两个发声单元的前后腔发声组合,从而可以切换音频设备的外放效果,满足多种音乐场景的需求。
图1至图5示出了本申请音频设备的一个示意性实施例。
如图1所示,一种音频设备,该音频设备包括:壳体,壳体包括上壳5和下壳6。壳体内设置有第一发声单元7和第二发声单元8;第一发声单元7和第二发声单元8分别具有相互独立的前腔和后腔;壳体开设有连通第一发声单元7前腔71的第一前出声孔2、连通第二发声单元8前腔81的第二前出声孔3、以及连通第二发声单元8后腔82的后出声孔4。
该音频设备还包括:滑动挡板9,滑动挡板9可相对于壳体在第一位置到第二位置间滑动,滑动挡板上设置有第一通孔91和第二通孔92。滑动挡板9位于第一位置时,第一通孔91与第二前出声孔3贯通以打开第二前出声孔3,第二通孔92与后出声孔4错位以关闭后出声孔4;滑动挡板9位于第二位置时,第一通孔91与第二前出声孔3错位以关闭第二前出声孔3,第二通孔92与后出声孔4贯通以打开后出声孔4。
从而,本申请可以切换两个发声单元中第二发声单元8的发声腔体,通过控制不同的声腔出声,使两个发声单元的声音信号之间形成不同的相位组合和发声位置组合,从而形成不同的外放声场效果,满足不同场景的声音效果需求。
在本实施例中,第一发声单元7和第二发声单元8输出同相信号,第一前出声孔2距离第二前出声孔3较近,距离后出声孔4较远。这样,当第一前出声孔2与第二前出声孔3同时发声时,两个出声孔可以视为两个辐射状态相同的单极子,组合声源相当于一个全指向性且幅度加倍的声源,即实现近场增强效果;当第一前出声孔2与后出声孔4同时发声时,两个出声孔可以视为两个辐射幅度相同但相位相反的偶极子,组合声源在远场具有∞字形指向性,即实现远场定向效果。
在本申请的一个实施例中,如图2至图4所示,壳体内设置有隔板10,隔板10将壳体的内腔隔成相互独立的两个条形管道,以分别作为第一发声单元7和第二发声单元8的前腔。如图4所示,第一发声单元7具有前腔71和后腔72,第二发声单元8具有前腔81和后腔82。各声腔彼此相对独立,保持自身的声音信号纯净。
第一发声单元7和第二发声单元8分居隔板10的左右两端,隔板10隔出的两个条形管道(即前腔71和前腔81)相对壳体上下排布,本实施例中,第二发声单元8设置在音频设备的右端,所以后出声孔4也设置在壳体的右端。第一前出声孔2和第二前出声孔3位于壳体的中间位置,上下大致对齐设置,后出声孔4设置在壳体的一端。
在本申请的一个实施例中,音频设备还包括驱动单元,驱动单元用于根据控制信号驱动滑动挡板9移动,以切换第二前出声孔3和后出声孔4的开闭状态,即,本申请的实施例可以利用驱动单元自动实现滑动挡板9的移动,无需用户进行繁琐的手动操作。
在本申请的一个实施例中,如图2和图5所示,驱动单元包括驱动电机11和齿轮12。齿轮12与驱动电机11啮合,齿轮12上设置有拨杆,滑动挡板9设置有滑槽,参考图5所示,齿轮12的拨杆伸入滑动挡板9的滑槽,以通过转动来带动滑动挡板9左右滑动。
在本申请的一个实施例中,音频设备还包括控制单元,控制单元用于接收切换指令,根据切换指令向驱动单元发送控制信号。切换指令,可以是用户的语音指令、敲打指令、按键指令,以及通过其他设备(例如手机、遥控器)发送的无线控制指令。用户只需要发出预设的切换指令,就可以控制音频设备的滑动挡板9滑动,以切换成需要的外放声场效果。
在本申请的一个实施例中,控制单元包括麦克风,麦克风设置在壳体内,通过壳体表面的麦克风孔1接收切换指令。参考图2所示,本申请实施例的音频设备设置有电路板13,电路板13上设置有麦克风,通过该电路板13将麦克风固定在麦克风孔1处,实现对信号的采集。本申请采用麦克风收声的方式接受切换指令,而非使用接触传感器,可以避免用户佩戴手套或其他绝缘原因造成的接触不良问题。而且,在本申请的优选实施例中,该麦克风可以是音频设备原有语音麦克风的复用,即:该麦克风为音频设备原有的语音麦克风,接受用户的各类语音指令和语音通话数据,同时,该麦克风的信号还用于提取切换指令,实现外放声场切换功能。
在本申请的一个实施例中,麦克风接收的切换指令为预设的敲击信号。敲击信号与语音信号和摩擦噪声信号之间具有明显的能量、频率区别,可以方便地进行区分,以准确实现切换指令,为降低切换指令的误判率,例如,可以设置预设的敲击指令为在预设时间内连续敲击2至3次,以此实现切换功能。同时,控制单元还包括:信号处理电路,用于处理麦克风接收的信号,若信号处理电路检测到敲击信号则对应生成控制信号。信号处理电路例如包括:数字信号处理芯片DSP(Digital Signal Processing)和微处理器MCU(Microcontroller Unit)。数字信号处理芯片DSP可以快速处理大量的音频信号,实现语音控制和通话等功能,同时,当数字信号处理芯片DSP检测到音频信号中包括预设的敲击信号时,就会向微处理器MCU发送反馈信息,使MCU发出控制信号给驱动单元,驱动滑动挡板9移动,以切换外放效果。
图6为本申请一个实施例提供的一种音频设备的外放状态原理示意图,如图6所示,设两声源(即出声孔)之间的距离为l,听者接收点为P,两声源到P的距离分别为r1和r2,中点与接收点P的连线与水平夹角为θ。结合图6对本申请音频设备的两种外放声场效果进行说明:
(1)近场增强状态
当第二前出声孔3开启,后出声孔4关闭时,第一前出声孔2与第二前出声孔3分别通向第一发声单元7与第二发声单元8的前腔,当两个发声单元输入相同信号时,由于两个前出声孔的距离很近,可以视为两个辐射状态相同的单极子,组合声源相当于一个全指向性且幅度加倍的声源,即实现近场加强。物理规律如下:
P点的声压p为:
Figure BDA0002920001430000061
其中,
Figure BDA0002920001430000062
其中ω为角速度,k为波数,A为常数,与空气密度,空气中声速等有关。
组合声源指向性D:
Figure BDA0002920001430000075
其中,(Pa)为声压振幅,Pa=|A|/r
设:
Figure BDA0002920001430000071
Figure BDA0002920001430000072
其中,α为两声源到接收点声程差的一半。
当两出声孔很近时,近似为
kl<<1
可知
Δk<<1
D(θ)=1
Figure BDA0002920001430000073
即此时声压为单个声源的2倍且无指向性。
(2)远场定向状态
当后出声孔4开启,第二前出声孔3关闭时,第一前出声孔2通向第一发声单元7的前腔,后出声孔4通向第二发声单元8的后腔,当两发声单元输入相同信号时,两出声孔发出反相信号,由于两出声孔距离相对较远,可以视为两个辐射幅度相同但相位相反的偶极子,组合声源在远场具有∞字形指向性,即实现远场定向发声。物理规律如下:
Figure BDA0002920001430000074
Figure BDA0002920001430000081
当l<<r时,在低频处,可认为有kl<1,则
Figure BDA0002920001430000082
D(θ)=cosθ
可知其在极坐标上为∞字形,即具备优秀的指向性。因此,通过适当调节两出声孔的设置角度,就可以实现所需的定向发声。
本申请还公开了一种智能穿戴设备,该智能穿戴设备包括如上任一项的音频设备,该智能穿戴设备可以是智能手表、智能手环、AR设备、VR设备,以及颈挂音箱等。
综上所述,本申请的音频设备以及包括该音频设备的智能穿戴设备,能够通过控制两个发声单元的发声声腔组合,可以实现不同外放声场效果的切换,满足用户日益增长的需求。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,在本发明的上述教导下,本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白,上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种音频设备,其特征在于,该音频设备包括:
壳体,所述壳体内设置有第一发声单元和第二发声单元;所述第一发声单元和所述第二发声单元分别具有相互独立的前腔和后腔;所述壳体开设有连通所述第一发声单元前腔的第一前出声孔、连通所述第二发声单元前腔的第二前出声孔、以及连通所述第二发声单元后腔的后出声孔;
所述音频设备还包括:滑动挡板,所述滑动挡板可相对于所述壳体在第一位置到第二位置间滑动,所述滑动挡板上设置有第一通孔和第二通孔;
所述滑动挡板位于所述第一位置时,所述第一通孔与所述第二前出声孔贯通以打开所述第二前出声孔,所述第二通孔与所述后出声孔错位以关闭所述后出声孔;所述滑动挡板位于所述第二位置时,所述第一通孔与所述第二前出声孔错位以关闭所述第二前出声孔,所述第二通孔与所述后出声孔贯通以打开所述后出声孔。
2.根据权利要求1所述的音频设备,其特征在于,所述第一发声单元和所述第二发声单元输出同相信号,所述第一前出声孔距离所述第二前出声孔较近,距离所述后出声孔较远。
3.根据权利要求1所述的音频设备,其特征在于,所述壳体内设置有隔板,所述隔板将所述壳体的内腔隔成相互独立的两个条形管道,以分别作为所述第一发声单元和所述第二发声单元的前腔。
4.根据权利要求3所述的音频设备,其特征在于,所述第一发声单元和所述第二发声单元分居所述隔板的左右两端,所述隔板隔出的两个条形管道相对所述壳体上下排布。
5.根据权利要求1-4任一所述的音频设备,其特征在于,所述音频设备还包括驱动单元,所述驱动单元用于根据控制信号驱动所述滑动挡板移动,以切换所述第二前出声孔和所述后出声孔的开闭状态。
6.根据权利要求5所述的音频设备,其特征在于,所述驱动单元包括驱动电机和齿轮;
所述齿轮与所述驱动电机啮合,所述齿轮上设置有拨杆,所述滑动挡板设置有滑槽,所述齿轮的拨杆伸入所述滑动挡板的滑槽,以通过转动带动所述滑动挡板滑动。
7.根据权利要求5所述的音频设备,其特征在于,所述音频设备还包括控制单元,所述控制单元用于接收切换指令,根据切换指令向所述驱动单元发送所述控制信号。
8.根据权利要求7所述的音频设备,其特征在于,所述控制单元包括麦克风,所述麦克风设置在所述壳体内,通过所述壳体表面的麦克风孔接收切换指令。
9.根据权利要求8所述的音频设备,其特征在于,所述麦克风接收的切换指令为预设的敲击信号;
所述控制单元还包括:信号处理电路,用于处理所述麦克风接收的信号,若检测到敲击信号则对应生成所述控制信号。
10.一种智能穿戴设备,其特征在于,所述智能穿戴设备包括如权利要求1至9任一项所述的音频设备。
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