联网的扬声器系统的测量和校准技术方案

一种用于测量和校准扬声器参与者的时间同步网络的系统和方法。每一扬声器参与者具有多个麦克风阵列。所述系统和方法在每一网络参与者处生成激励信号并且记录精确传感器数据，所述精确传感器数据包含所述激励信号的开始和结束时间戳。编译所述传感器数据以估计所述时间同步网络内的扬声器参与者的位置以针对所述网络中的所有所述扬声器部件建立全局参考帧。

【技术实现步骤摘要】
联网的扬声器系统的测量和校准
本专利技术主题涉及一种用于测量和校准联网的扬声器(loudspeaker)系统的系统和方法。
技术介绍
例如在虚拟和/或增强现实(VR/AR)系统中使用的那些精细三维音频效果需要扬声器所处环境的详细表示，以便生成由所述VR/AR系统中的效果算法使用的正确传递函数。而且，再现三维音频效果通常需要相当精确地知道所使用扬声器的相对位置和定向。当前，已知方法需要手动努力来将多个所记录测量结果绘图，并且然后分析结果和将结果制成表格。此复杂设置程序需要知识和技能，这禁止普通消费者自行设置，并且还可能导致人为误差。此设置程序还需要昂贵的装备，从而进一步禁止普通消费者自行设置。另一选择为，已知方法依靠简单估计，这可能导致降级的体验。需要一种联网的扬声器平台，其自组织成一种能够超出实施设置程序的简单请求、在无人为干预的情况下进行准确环境测量和设置的系统。
技术实现思路
一种扬声器部件网络具有多个与网络接口通信的扬声器部件，所述网络接口具有音频视频桥接/时间同步网络(AVB/TSN)能力。所述多个扬声器部件中的每一扬声器部件具有可调节媒体时钟接口、第一平面上的第一麦克风元件阵列和垂直于所述第一平面的第二平面上的第二麦克风元件阵列。一种具有用于实施数字信号处理的计算机可执行指令的处理器在每一扬声器部件处生成和记录音频信号、使用至少一个扬声器部件对所记录音频进行波束成形、调节和使媒体时钟源同步、轮流在每一扬声器部件处协调测量程序并且编译结果以便为每一扬声器部件提供共同参考帧和时基。一种用于测量和校准扬声器参与者的时间同步网络的方法。每一扬声器参与者具有多个麦克风阵列。所述方法在每一网络参与者处生成激励信号并且记录所述激励信号的精确开始和结束时间戳。编译所述数据以估计所述时间同步网络内的扬声器参与者的位置以针对所述网络中的所有所述扬声器部件建立全局参考帧。附图说明图1是本专利技术主题的一个或多个实施例的示例性扬声器的框图；图2是示例性扬声器麦克风阵列的框图；图3是示例性扬声器网络的框图；图4是用于示例性扬声器网络的测量和校准的方法的流程图；图5是用于示例性扬声器网络的自动扬声器(speaker)放置发现的方法的流程图；并且图6是用于示例性扬声器网络的麦克风元件位置矢量的二维图。附图中的元件和步骤是为了简单和清楚起见而示出，并且并不一定根据任何特定顺序呈现。例如，在附图中示出可以同时或按不同次序实施的步骤以帮助改进对本专利技术主题的实施例的理解。具体实施方式虽然参考特定说明性实施例描述本专利技术主题的各个方面，但是本专利技术主题并不限于此类实施例，并且可以在不背离本专利技术主题的情况下实现额外修改、应用和实施例。在附图中，将使用相似参考编号来示出相同部件。所属领域的技术人员将认识到，可以在不使本专利技术主题的范围发生变化的情况下改变本文中所阐述的各种部件。本文提出一种用于超出请求设置程序、在无人为干预的情况下自组织联网的扬声器平台的系统和方法。图1是本专利技术主题的一个或多个实施例的示例性扬声器部件或参与者100的框图。在图1中显示在联网的扬声器平台中使用的扬声器部件100。扬声器部件100包含具有音频视频桥接/时敏联网能力的网络接口102、可调节媒体时钟源104、麦克风阵列106、额外传感器108、扬声器驱动器110以及能够进行数字信号处理和控制处理的处理器112。处理器112是包含可以从使用多种编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或解译的计算机可执行指令的运算设备。一般来说，所述处理器(例如微处理器)例如从存储器、计算机可读介质或类似物接收指令，并且执行所述指令。所述处理器包含能够执行软件程序的指令的非暂时性计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质可以是(但不限于)电子存储设备、磁性存储设备、光学存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或其任何合适组合。由处理器112执行的指令包含用于执行以下操作的数字信号处理算法：生成音频信号、对从麦克风阵列106记录的音频进行波束成形并且控制指令以使时钟同步、协调测量程序以及编译结果以便为扬声器网络中的每一扬声器提供共同参考帧和时基。根据系统要求，处理器112可以是单个处理器或单独控制件和DSP处理器的组合。处理器112可以在内部或通过外围设备的内部支持具有用于数字音频输出到数模转换器(DAC)和给扬声器驱动器馈电的放大器的能力。所述数字音频输出可以是脉冲编码调制(PCM)，其中模拟音频信号被转换为数字音频信号。所述处理器可以在内部或通过外围设备的内部支持具有用于PCM或脉冲密度调制(PDM)的能力。处理器112可以在内部或通过外围设备的内部支持具有用于锁相环路(PLL)的精确细粒度调节的能力，所述锁相环路为DAC和麦克风阵列接口提供采样时钟。数字PDM麦克风可以以所述采样时钟的固定倍数运行。处理器110可以在内部或通过外围设备的内部支持具有用于中间时钟边缘的高分辨率时间戳捕获能力的能力。所述时间戳可以被准确地转换为gPTP(通用精确定时协议)并且可追溯到在时间戳时钟边缘处时钟输入/输出的样本。处理器112可以在内部或通过外围设备的内部支持具有用于一个或多个具有AVB/TSN能力的网络接口的能力。一个实例性配置包含一对与允许一组菊链式扬声器部件的具有AVB/TSN能力的三端口交换机集成在一起的接口。其他实例是单个接口，其利用具有外部AVB/TSN交换机的星形拓扑结构，或者使用无线或共享媒体AVB/TSN接口。AVB/TSN网络接口的能力可以包含所传送和所接收分组根据gPTP技术规范的精确时间戳记和如下机制：根据所述机制，集成定时器可以与处理器上的高分辨率系统定时器相关，使得可以在任何本体定时器与gPTP总控时间之间实施精确转换。图2是用于扬声器部件200的一侧的麦克风阵列的框图。每一扬声器部件200具有按预先确定的几何图案(例如如图2中所示的圆圈)布置的麦克风元件214的阵列206。所述预先确定的几何图案在整个三维空间中扩展，使得波束成形算法能够基于测量结果(例如声音的波前在不同麦克风元件214处的到达时间差)确定所记录音频的相对航向和仰角。例如，麦克风阵列的配置可以是一组总共十六个麦克风元件214。八个元件214的第一圆圈布置在扬声器的一侧(例如顶侧)上(如图2中所示)，并且八个麦克风元件214的第二圆圈(图2中未显示)将定位在扬声器的另一侧上，在垂直于麦克风元件214的第一圆圈的平面(或如图2中所示实例中的顶侧)的平面中。应注意，图2中所示的阵列中麦克风元件的个数和预先确定的几何图案仅是出于实例目的。阵列206中的麦克风元件的个数和图案的变化是可能的，并且太多而无法在本文中提及。阵列中的麦克风元件的几何图案和个数的配置可以产生航向对仰角折衷。除麦克风元件214以外，传感器208还可以包含感测空气密度和距离的传感器。由于声波在空气中的传播速率基于空气密度变化，因此可以包含额外传感器208来帮助估计当前环境的空气密度，并且从而改善距离估计。额外传感器208可以是温度、湿度和气压传感器的组合。应注意，额外传感器208用于改善距离估计的目的。与系统的成本相比，可以基于性能要求省略额外传感器208。网络中的最小数目个扬声器部件200将提供来自麦克风阵列206的测量结果，其足以确定网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扬声器部件网络，其包括：具有AVB/TSN能力的网络接口；多个与所述网络接口通信的扬声器部件，每一扬声器部件具有可调节媒体时钟源、第一平面上的第一麦克风元件阵列、垂直于所述第一平面的第二平面上的第二麦克风元件阵列和扬声器驱动器；以及处理器，其具有用于实施数字信号处理的计算机可执行指令以执行如下操作：在每一扬声器部件处生成和记录音频信号、使用至少一个扬声器部件对所记录音频进行波束成形、调节并使媒体时钟源同步、在每一扬声器部件处协调测量过程以及编译来自所述多个扬声器部件的结果以便为所述多个扬声器部件中的每一扬声器部件提供共同参考帧和时基。

【技术特征摘要】
2017.08.30 US 15/690,3221.一种扬声器部件网络，其包括：具有AVB/TSN能力的网络接口；多个与所述网络接口通信的扬声器部件，每一扬声器部件具有可调节媒体时钟源、第一平面上的第一麦克风元件阵列、垂直于所述第一平面的第二平面上的第二麦克风元件阵列和扬声器驱动器；以及处理器，其具有用于实施数字信号处理的计算机可执行指令以执行如下操作：在每一扬声器部件处生成和记录音频信号、使用至少一个扬声器部件对所记录音频进行波束成形、调节并使媒体时钟源同步、在每一扬声器部件处协调测量过程以及编译来自所述多个扬声器部件的结果以便为所述多个扬声器部件中的每一扬声器部件提供共同参考帧和时基。2.根据权利要求1所述的扬声器部件网络，其中每一扬声器部件进一步包括一个或多个用于记录温度、气压或定向数据的传感器。3.根据权利要求1所述的扬声器部件网络，其中所述第一麦克风元件阵列和第二麦克风元件阵列进一步包括用于所述麦克风元件的预先定义的几何图案。4.根据权利要求3所述的扬声器部件网络，其中所述预先定义的几何图案是圆圈。5.根据权利要求1所述的扬声器部件网络，其中所述扬声器部件围绕房间的周边布置。6.根据权利要求5所述的扬声器部件网络，其中所述扬声器部件按凸多边形配置围绕房间的周边而被布置，其中在扬声器部件之间具有直接声音传播路径。7.一种用于时间同步网络的测量和校准的方法，所述时间同步网络的参与者包含扬声器参与者，每一扬声器参与者具有多个麦克风阵列，所述方法包括以下步骤：确定网络参与者的存在和能力并且建立网络参与者的优先级；基于所述优先级从所述网络参与者中选择协调器所述协调器建立并且通告媒体时钟流；在每一网络参与者处接收所述媒体时钟流，并且每一网络参与者同步到从所述协调器接收的所述时钟流并向所述协调器宣布同步；指定至少一个网络参与者以生成激励信号并宣布所述激励信号生成的精确时间；每一网络参与者记录所述激励信号的精确开始和结束时间戳以及收集作为结果的其他可用环境数据；编译所述结果；传送所述结果；以及估计所述网络内的所述扬声器参与者的位置。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述编译所述结果的步骤进一步包括所述协调器编译从所述网络中的其他扬声器参与者接收的所述结果以针对所述参与者网络中的所有所述扬声器参与者建立全局参考帧。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述编译所述结果的步骤进一步包括在每一扬声器参与者处本地编译所述结果以针对每一扬声器参与者建立本地参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：LG皮尔逊，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US