TWI305321B - System, method and sound output device for protecting hearing - Google Patents

Description

1305321 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係觀-種賴聽力的纽、方法及聲音輸蚊置 係關於-種通過限制聲音能量值從而保護聽力的系統 : 力保護功能的聲音輪出裝置。 具有^ 【先前技術】 隨著數位產品的發展，手持音頻播放設備得到廣泛應用，呈 頻播放功能的手持設備包括收音機、Mp3 ' pDA、手機等。 1 f音樂或廣播節目時不影響別人，用戶通常使用耳機收聽。在欣= > 樂的過程中，用戶時常需要進行下列操作：播放、停止播放、上一首曰、 下-首及調節音量，然而，用戶直接在音頻重放設備上進行操作 方便’線控耳機解決了上述問題。 當欣賞快節奏音樂例如搖滚音樂時，用戶往往將音量調到很大； 另:卜。’當城音量很大時，例如地鐵巾，用戶為了關聽到渴望的聲 音訊號也會將音量調職大。然而，用戶都存在—個聽力生理極限， 即響度不適級(Loudness Discomfort Level, LDL)，如果用戶的耳朵長時 間暴露在超過該響度不適級的環境下，貞，丨會對該用戶的聽力=成傷 害。目前市場上的線控耳機尚不具備聽力保護的功能。 丨 【發明内容】 有鑑於此，有必要提供一種聽力保護系統，當一段時間内的音頻 能量值達到預定值，控制音量的變化，從而保護聽力。該聽力保護系 統包括類比數位轉換器及一音量管理單元。該類比數位轉換器，將 接收的類比聲音訊號轉換為數位聲音訊號。該音量管理單元包括：一 取樣模組，採用一預定的取樣頻率對該數位聲音訊號進行取樣，獲取 複數振幅值；—計算模組，將該複數振幅值作為一參數計算一預設時 的聲音能量值；及一聽力保護模組，當該聲音能量值達到一預 設能置值時，產生一聽力保護訊號。其中，該聽力保護系統還包括一 音量，制單元’接收並響應該聽力保護訊號，自動調低當前增益值。 該音量控制單元可替換為-警示單元，接收麟應_力保護訊號， 6 .1305321 產生視覺或聽覺的警示訊號。 有鑑於此，«必要提供提供了—種具有聽力 出裝置，當-段時間_音頻能量值達咖定值，控制音量H曰匕輸 從而保雜力。該聲音輸出裝置包括—介面單元一類 -音量管理單元及-聲音傳感器。該介面單丄轉f器 出的瞒織。.咖姻:^

該類比數位轉齡，將該介醇元触_比聲音喊雜為數位聲 音訊Ί音量管理單元包括-取#模組’ _—預定的取樣頻率對 該數位聲音減進行轉’獲取複數振祕；—計顧組，將該複數 振幅值作為-錄計算-預設_段_聲音能量值；及—聽 模組，當該聲音能量值預設能量值時，產生—聽力保護訊號°。 其中’該聲音輸出裝置還包括一音量控制單元，接收並_該聽力保 護訊號’自動雛當前增錄，並根翻健_益佩大通過該介 面單元接㈣·聲音峨。該音量控解元可替換為—警示單元， 接收並響應該聽力保護訊號，產生視覺或聽覺的警示訊號。 有鑑於此，還有必要提供一種聽力保護方法，當一段時間内的音 頻能量值達到預定值，控制音量的變化，從而保護聽力。該聽力保護 方，包括下列步驟：接收一聲音訊號源輸出的類比聲音訊號；將該類 比聲音訊號轉換絲位聲音訊號；獅__預定的取樣鮮對該數位聲 音訊號進行取樣，獲取複數振幅值；將該複數振幅值作為一參數計算 一預設時間段内的聲音能量值；及當該聲音能量值達到—預設能量值 時，產生一聽力保護訊號。其中，該聽力保護方法還包括步驟：接收 並響應該聽力保護訊號，自動調低當前增益值。上述調低增益值的步 驟可替換為下一步驟：接收並響應該聽力保護訊號，產生視覺或聽覺 的警示訊號。 相較於現有技術，應用該聽力保護的系統、方法及具有聽力保護 的聲音輸出裝置，計算一預設時間段内之音頻能量值，當該音頻 能量值達到一預設的音頻能量值時，則自動調低音量或產生視覺或聽 覺的警示訊號，從而達到保護用戶聽力的目的。下面將結合附圖對本 7 1305321 發明的實施方式進行說明。 【實施方式】 的牟槿R ㈣的實財式巾具有聽力保護魏的聲音輸出裝置 嶋圖。該聲音輸出裝置10 聲音娜调音輸出裝置1〇通過該介面單元U接收-聲日訊號源11輸出的類比聲音訊號 = 力保護系統13 ’·其中，該整立㈣％ ”，聲㈢訊虎發送到該聽 播放裝置、電懸敎可為音縣贼置、無線訊號 缺 或麥克風等。該聽力保護系統13計算該類比磬立却 «:頻值’當該音頻能量值達到—預設能量_自_低立i ίίΐΓ紐覺的警示峨，哺_戶聽力免受傷害。 :ϋ 14在概後的音量下輸丨鋪比聲音訊麟應的聲音。其 中，該聲音傳感器μ可為一耳機或一揚聲器。關聲曰其 是本發明的第_實施方式中具有聽力保護功能的聲音輸出 ，置，方塊圖。該聽力保護系統13包括一類比數位轉換器15、一處理 2立#^音量控制單元18;該處理單元包括—音量管理單元16。 ΐ 通過該介面單元12接收該聲音訊號源輸出的類 聲：訊號’並將該類比聲音訊號分別輸送到該類比數位轉換器15及 該音，控鮮it 18。簡·_削15職介面單元12接收 類比聲音訊號轉換為數位聲音訊號。該音量管理單元K，採用定 的取ί鮮f對絲鱗音訊舰行取樣，麻減振 mi ;獲得 該^量控鮮元1S的當前增益值v ;織根獅練值^及該 當前，益值v，顧-數學算法週期性地計算__預設時間段τ内的音 頻能量值Q ;當該音頻能量值q翻__讎能量值κ時，向該音量控 制單元18發送-聽力保護訊號；其中，該預設能量值κ可由用二手^ 設定，或由設計人員預先設定；例如，該預設能量值£可為用戶耳朵 能夠承受的最大音舰4值Q。另外，計算該音雜量值的數學算法 可為：Q = {[E(mi*V)2/N]i/2}*T(其中，⑻到外奸示該音頻 能量值，T表示該預設時間段，N表示該預設時間段τ内獲取該數位 聲音訊號的振幅值mi的數目，V表示當前增益值。該音量控制單^ 18， 1305321 響應該聽力保護訊號從而調低增益值，並根據調低後的增益值放大通 過該介面單元12輪送的類比聲音訊號；其中，調低增益值的方法可為 一次性大幅度地調低到一適當的增益值，也可小幅度地逐步調整。; 聲音傳感器14輸出該類比聲音訊號對應的聲音β 為了補償不同用戶聽覺靈敏度的差異，本實施方式也可允許用戶 手動調整或選擇該預設能量值K。例如’如果用戶的聽覺靈敏度較低， 便可以將該預設能量值K調高些；ffij如果用戶的聽覺錄度較高，便 可以將該職能量值K調低些。另外，為了適細戶在不同時間段内 聽覺靈敏度的變化，本實施方式也可根據#前_所屬的時間段 調整或設定觸設能量值K。例如，早上好的聽覺錄度較高，可 以將該預設能量值K自動調低；种午用戶覺錄度較低 以將該預織量值K自動調高。該時間段的設置可由設計人員預先抓 定’也可由用戶設定。由此，該處理單S17還提供—時鐘單元19，ς 音量管理單元π從猶鐘單元D觀讀時較鱗 ^ 時間段’然後根據當前時間所屬的時間段調整該預設能量值κ 可滅需要啟滅關上述自_整或選擇該職能量值κ 調整該預設能量似的料具料為，該音量管料元w 預設時間段的織能量值K作騎準，例如，設定料u = 間!!預設能量值κ為90分貝等。在比較聲音能量值與預設能量值κ 以刖，首先確定當前時間所屬的時間段、 二 間段的差值調整預設能量值Κ。 了 ^又一推-又時 設定該預魏錄Κ財法聽Μ，

數時間段繊職瞧K，U 能量值κ。 親選擇辦對應的預設 第三圖是树_帛-實財以 量管理單元16包括-取樣模組20 一丄：兀的杈組圖。該音 22及-聽力保護模組23。該取樣模組j又付板組21、一計算模組 對該類比數位轉換器15輸送的數位签/、用上述預定的取樣頻率£， 欺位聲音訊號進行取樣，獲取一預設時 9 1305321 間段τ内的複數振幅值mi。一增益獲得模組η，獲得該音量控制單元 18的田前增皿值ν。該計算模組22，根據該複數振幅值—及該當前 增‘值V應用上述數學算法計算該預設時間段了觸聲音能量值〇。 該L力保護模纟且23 ’當該聲音能量值Q達到一預設能量值Κ時，產生 一聽力，π«該聽力紐城發送職音量控制單元18。 該曰^理單元16還包括一基準調整模組24，該基準調整模組 24獲取田刚時間並確定該時間所屬的時間段。該聽力保護模組Μ根據 當前時間賴的時間段調整或選擇該預設能量值K。 第四圖疋本，_第—實施方式巾聽力保護方法的流糊。該介 面單元I2從該聲音訊號源、1:1接收一類比聲音訊號，並將該類比聲音 訊號分別輸送到該類比數位轉換器15及該音量控制單元18(步驟 s3〇)。該賴比触娜器ls將鋪比聲音城觀紐鱗音訊號 (广驟S3：〇，該3 i管理單元，採用上述預定的取樣頻率f對該數位 聲音訊號蹄摊，餘魏振雛^(倾S32);獲得該音量斤制單 元18的當前增益值V(步驟S33);然後根據賊數振幅值w及^當前 增益值V’顧上述數學算法計算該舰時間段τ内的音頻能量值

Q(步驟S34);湖_音雜量值Q «達賴職能量值κ(步驟 S35);當該音雜量值q未_麵設能量值κ時，輕返回步驟 S31 ;而當該音頻能量值q達到該預設能量值κ時，該音量管理單元 16生成一聽力保護訊號(步驟S36)。該音量控制單元18接收並響應= 聽力保護訊號，自動調低增益值，並根據調低後的增益值放大通^談 介面單元I2輸送的類比聲音訊號(步驟S37)。該聲音傳感器^ ^ 類比聲音訊號對應的聲音(步驟S38)。 則以 第五圖是本發明的第一實施方式中確定預設能量值κ的流程 執行步驟S34以後，該處理單元17確定是否啟動了根據時間預 設能量值Κ的功能(步驟S40)。如果沒有啟動根據時間段調整預机&量 值K的功能，流程轉到步驟S35 ;如果啟動了根據時間段調整=== 量值K的功能，該音量管理單元16從該時鐘單元19獲 & . κ» 又'^备月!J時間並 確疋該時間所屬的時間段(步驟S41)。然後根據當前時間所屬的時間 Ι3Ό5321 段，調整該預設能量值Κ，接著執行上述步驟S35。 如第六圖所示，為本發明第二實施方式中具有聽力保護功能的聲 音輸出裝置的模組圖，第二實施方式與第二圖所示的第一實施方式不 同在於’該音量控制單元18替換為一警示單元60，該介面單元12將 接收到的類比聲音訊號，分別輸送到該類比數位轉換器15及該聲音傳 感器Μ。該警示單元60接收並響應該聽力保護訊號，發出視覺或聽覺 的警不訊號，用以提醒用戶手動調低音量。該警示單元6〇可為一發光 一極體（LED，light-emittingdiode)、一液晶顯示器（LCD，liquid-crystal display )、一螢幕顯示單元（〇sD，on_screen出叩㈣）及其他能夠發出

視覺警不訊號的裝置；該警示單元60還可為—聽覺警轉置如蜂鳴 器’用以發出聽覺警示訊號。

，立另外，第二實施方式與第二圖所示的第一實施方式不同還在於， 該音ΐ官理單元16，採用-預定的取樣頻率丨對該數位聲音訊號進行 取樣，獲取複數減值mi ;織减練她幅值^，細-鮮算 法週期性地計算-職_段τ⑽音雜量值Q 元财賴音頻能量值Q達到—預設能量值κ時，其向該^單: if t聽力麵鶴。婦轉元60概並響賴聽力倾訊號， ^出視見或聽覺的警祕號。其巾，計算該音雜量值的數學算法可 τ Γ-==Ν]1/2}*Τ(射讀1叫Q表補音頻能量值， 的N表示該預設時間段τ内獲取該數位聲音訊號 【圖式簡單說明】 =-明的具有聽力保護功能的音頻輸 弟二圖疋第-實施梅本侧蝴力保她=圖輸出 11 1305321 裝置的模組圖。 第三圖是第一實施方式中本發明的音量管理單元的模組圖。 第四圖是第一實施方式中本發明的聽力保護方法的流程圖。 第五圖是第一實施方式中確定預設能量值的流程圖。 第六圖是第二實施方式中本發明的具有聽力保護功能的音頻輸出 裝置的模組圖。 【主要元件符號說明】

聲音輸出裝置 10 聲音訊號源 11 介面單元 12 聽力保護系統 13 聲音傳感器 14 類比數位轉換器 15 音量管理單元 16 處理單元 17 音量控制單元 18 時鐘單元 19 取樣模組 20 增益獲得模組 21 計算模組 22 聽力保護模組 23 基準調整模組 24 itfr 口 〇 — 警不早7G 60 12

Claims (1)

1305321 十、申請專利範圍： 1. 一種聽力保護系統，其特徵在於，該系統包括： 一類比數位轉換器，將接收的類比聲音訊號轉換為數位聲音訊號；及 一音量管理單元，包括一取樣模組，採用一預定的取樣頻率對該數位 聲音訊號進行取樣，獲取複數振幅值；一計算模組，將該複數振幅 值作為一參數計算一預設時間段内的聲音能量值；及一聽力保護模 組，當該聲音能量值達到一預設能量值時，產生一聽力保護訊號。 2. 如申請專利範圍第1項所述的聽力保護系統，其中，還包括一音量控 制單元，接收並響應該聽力保護訊號，自動調低當前增益值。

3. 如申請專利範圍第2項所述的聽力保護系統，其中’該音量管理單元 還包括一增益獲得模組獲得該音量控制單元的當前增益值；該計算模 組將該當前增益值作為另一參數計算該預設時間段内的聲音能量值。 4. 如申請專利範圍第1項所述的聽力保護系統，其中，還包括一警示單 元，接收並響應該聽力保護訊號，產生視覺或聽覺的警示訊號。 5. 如申請專利範圍第1項所述的聽力保護系統，其中，該音量管理單元 還包括一基準調整模組’從一時鐘單元獲取當前時間並確定該時間所 屬的時間段’並根據當前時間所屬的時間段改變該預設能量值。 6·—種具有聽力保護功能的聲音輸出裝置，其包括一介面單元，接收一 ，音訊號，輸出的類比聲音訊號；—聲音傳感器，輸出該類比聲音訊 5虎對應的聲音；其特徵在於，該聲音輸出裝置還包括： -類比數_鋪，將齡面單元接㈣·聲音訊雜換為數位 音訊號；及 -官理單元’包括一取樣模組，採用一預定的取樣頻率對該數位 聲音訊號進行取樣’獲取複數振錄；-計算模組，職複數振幅 值作為-參數計算—預設時聲音能量值；及-聽力保賴 7音能量值達到一預設能量值時，產生一聽力保護訊號。、 申明專利乾圍第6項所述的具有聽力倾功能的聲音輸出裝置，其 —音量控制單元，接收並響應該聽力保護訊號，自動調低 田刚曰、值’並根據調缝的增益餘大齡面單元接_類比聲音 13 1305321 訊號。 具有聽力保護功能的聲侧裝置，其 當前增益值；斷趙賴組，料射餘制單元的 時間段内的聲^量值1將該當前增益值作為另一參數計算該預設 的具有聽力保護功能的聲音輸出裝置，其 覺的警示訊號。 接收並響應該聽力保護訊號，產生视覺錢 前時間並確定該時門所一基準調整模組，從一時鐘單元獲取當 變該預設能量值所屬物段’並繼前時間所屬的時間段改 11. -種聽力保護的方法，其特徵在於，包括步驟： 接收-聲音訊號源輸出的類比聲音訊號； 將該類比聲音訊號轉換為數位聲音訊號； 採^預定触樣頻率對該數位聲音訊號進行取樣，獲取複數振幅 將該複數振幅值作為_參數計算—預設時間 t 預設_時，產生-聽力 12. 如申明專利乾圍第u項所述的聽力保護的方 驟：接收並響應該聽力保護訊號，自動調低當前增益值t，還包括步 13. 如申請專利範圍第12項所述的聽力保護的方法= 量值的方法還包括步驟：獲得當前增益值，將該告前聲曰能 參數計算該預設時間段内的聲音能量值。胃日【值作為另- K如申請專利範圍第u項所述的聽力保護的 ， 驟：接收並響應該聽力保護訊號，產生視覺或聽覺的邀_，遇包括步 15.如申請專利範圍第^項所述的聽力保護的訊號。 驟：從-時鐘單元獲取當前時間並確定該時間味^還包括步 當前時間所屬㈣間段改變雜設能量值。 、’ ^段’並根據