自适应声学强度分析仪制造技术

具有声学强度分析仪的用于提供音频输出的系统和方法。声学强度分析仪包括声学强度阵列、控制器以及取向传感器。声学强度阵列被固定到声学强度分析仪。该控制器被耦合到声学强度阵列以基于来自声学强度阵列的输入使用声学全息照相术来产生音频输出。控制器被配置成将声学全息照相术的目标设定在所选方向上。取向传感器被耦合到控制器且被机械固定到声学强度分析仪，使得在取向传感器与声学强度阵列之间不存在相对移动。取向传感器检测声学强度阵列的取向的变化并向控制器提供取向信号以便调整声学全息照相术的目标以保持所选方向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2014年3月18日提交且题为“DIRECTIONAL MICROPHONE SYSTEM WITH INTERGRAL INERTIAL REFERENCE”的美国临时申请号61/955,151的优先权，该申请的全部内容被通过引用并入。本申请还要求于2014年10月6日提交且题为“MICROPHONE SYSTEM WITH INTEGRAL INERTIAL REFERENCE”的美国临时申请号62/060,364的优先权，该申请的全部内容被通过引用并入。
技术介绍
本专利技术的实施例涉及一种具有声学强度阵列的声学强度分析仪和一种用于确定声学强度分析仪的自取向（self-orientation）的整体惯性参考设备。声学强度阵列可以提供声学源的空间跟踪。然而，其位置和取向必须是预定且固定的。声学强度阵列可以提供声学环境相对于其组件的轴的矢量采样。然而，阵列轴到声学环境的物理取向对于矢量采样的准确度而言是至关重要的。如果声学强度阵列被冲撞且阵列轴的取向从其预定方向偏离，则声学矢量采样具有很少的用途（如果有的话）。
技术实现思路
如果声学强度阵列能够相对于惯性参考系连续地确定其取向，则可以放松声学强度阵列的固定取向要求。声学强度分析仪中的整体惯性跟踪系统可以提供必要的跟踪以跟随声学强度阵列中的任何位置变化。因此，在一个实施例中，本专利技术提供了一种用以产生音频输出的声学强度分析仪。声学强度分析仪包括声学强度阵列、控制器以及取向传感器。声学强度阵列被固定到声学强度分析仪。该控制器被耦合到声学强度阵列以基于来自声学强度阵列的输入使用声学全息照相术来产生音频输出。控制器被配置成将声学全息照相术的目标设定在所选方向上。取向传感器被耦合到控制器且被机械固定到声学强度分析仪，使得在取向传感器与声学强度阵列之间不存在相对移动。取向传感器检测声学强度阵列的取向的变化并向控制器提供取向信号以便调整声学全息照相术的目标以保持所选方向。在另一实施例中，本专利技术提供了使用声学强度分析仪来产生音频输出的方法。方法包括用被固定到声学强度分析仪的声学强度阵列来捕捉输入。方法还包括用被耦合到声学强度阵列的控制器基于该输入而使用声学全息照相术来产生音频输出。方法还包括用控制器将声学全息照相术的目标设定在所选方向上。方法还包括用被机械固定到声学强度分析仪的取向传感器来检测声学强度分析仪的取向的变化，使得在取向传感器与声学强度阵列之间不存在相对移动。本方法还包括用取向传感器来确定取向信号。该取向信号基于声学强度分析仪的取向的变化。本方法还包括用控制器基于取向信号来调整声学全息照相术的目标以保持所选方向。通过考虑详细描述和附图，本专利技术的其它方面将变得显而易见。附图说明图1是根据本专利技术的某些实施例的声学强度分析仪的框图。图2是根据本专利技术的某些实施例的声学强度阵列的3D图。图3A是处于第一位置上的图1的声学强度分析仪。图3B是处于第二位置上的图1的声学强度分析仪。图4是包括多个声学强度分析仪的声学强度分析系统。图5是包括多个声学强度分析仪的声学强度分析系统。具体实施方式在详细地解释本专利技术的任何实施例之前，应理解的是本专利技术在其应用方面不限于在以下描述中阐述或在以下各图中示出的部件的构造细节和布置。本专利技术能够有其它实施例并被以各种方式实施或执行。并且，应理解的是在本文中使用的措辞和术语用于描述的目的且不应视为限制性的。“包括”、“包含”或“具有”及其变体在本文中的使用意图涵盖在其后面列出的项目及其等价物以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“耦合”被宽泛地使用且涵盖直接和间接两者的安装、连接和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，并且可以包括电连接或耦合，无论是直接的还是间接的。还应注意的是可利用多个不同的结构部件来实现本专利技术。此外，并且如在后续段落中所述，图中所示的特定配置意图举例说明本专利技术的实施例。替换配置是可能的。声学全息照相术是一种用来通过经由扩音器阵列远离源测量声学参数来估计源附近的声场的方法。换言之，声学全息照相术是一种映射环境中的声场的方法。该声学强度阵列确定用于阵列范围中的每个波发射源的多个矢量量。波包括例如音频波和超声波。每个矢量量包括用于声场的速度分量和压力分量两者。矢量量表示声场的强度（也称为功率）测量结果。强度值包括用于声场的一个或多个矢量量。声学全息照相术被移动设备（诸如蜂窝电话）中的声学强度分析系统用来从用户捕捉声音并产生音频输出。记录目标声场的另一个方法是波束形成。波束形成与声学全息照相术相差悬殊。波束形成通过改变波束特性来改善记录目标声场的质量（即，在主动地滤出其它声场的同时定位于期望源上）。换言之，波束形成通过从其它位置去除声信号来改善声信号从所选位置的捕捉。更简单点说，波束形成去除不想要的音频信号以提供想要的音频信号的更好记录。不同于波束形成，声学全息照相术并不去除任何信息。声学全息照相术为环境中的每个声源提供完整声学矢量场。本质上，声学全息照相术提供环境中的每个音频信号的完整画面。此完整画面使得声学强度分析系统能够基于环境中的单个声源而产生音频输出。为了提供此完整画面，声学全息照相术要求声学强度阵列的已知参考位置。换言之，声学全息照相术要求声学强度阵列中的扩音器的每个之间的相对位置和声学强度阵列与参考位置之间的相对位置是已知的。此外，声学全息照相术要求这些相对位置保持恒定。声学强度阵列的任何运动向测量的矢量量中引入定位误差。图1图示出根据本专利技术的某些实施例的声学强度分析仪10的框图。声学强度分析仪10包括（除其它部件之外）声学强度阵列15，其具有多个扩音器20A—20F、取向传感器25、控制器30以及通信模块35。取向传感器25使得声学强度分析仪10能够检测声学强度阵列15相对于参考位置（未示出）的位置变化并允许控制器30修改（adapt）矢量量以用于声场的不间断捕捉。在某些实施例中，扩音器20A—20F是强度探测器和/或粒子速度换能器。在某些实施例中，扩音器20A—20F是压力梯度扩音器。压力梯度扩音器测量声场的速度分量。在某些实施例中，扩音器20A—20F是包括速度梯度传感器的强度探测器。速度梯度传感器测量声场的压力分量。在某些实施例中，取向传感器25是指南针（compass），其被机械固定到声学强度分析仪10，使得在指南针安装与声学强度阵列15之间不存在相对移动。出于本申请的目的，指南针是基于声学强度分析仪10在地球磁场内的位置而提供取向信号的设备。磁强计是示例性指南针。在某些实施例中，取向传感器25是加速度计，其被机械固定到声学强度分析仪10，使得在加速度计安装与声学强度阵列15之间不存在相对移动。加速度计基于加速度和重力感生反作用力来提供取向信号。因此，加速度计提供惯性参考平台，其可以在不使用外部参考的情况下确定声学强度分析仪10的位置和取向的变化。在某些实施例中，取向传感器25是惯性传感器，其被声学强度分析仪10机械地支撑，使得在惯性传感器安装与声学强度阵列15之间不存在相对移动。出于本专利技术的目的，惯性传感器包括感测支撑结构相对于抵抗取向变化的结构的取向变化的任何设备。陀螺仪是示例性惯性传感器。在某些实施例中，取向传感器25包括如上文所讨论的指南针、加速度计以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以提供音频输出的声学强度分析仪，该声学强度分析仪包括：声学强度阵列，其被固定到所述声学强度分析仪；控制器，其被耦合到所述声学强度阵列以基于来自所述声学强度阵列的输入使用声学全息照相术来产生音频输出，该控制器被配置成将声学全息照相术的目标设定在所选方向上；以及取向传感器，其被耦合到所述控制器并被机械固定到声学强度分析仪，使得在所述取向传感器与所述声学强度阵列之间不存在相对移动，该取向传感器检测声学强度阵列的取向的变化，并向控制器提供取向信号以便调整声学全息照相术的目标以保持所选方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.18 US 61/955,151;2014.10.06 US 62/060,3641.一种用以提供音频输出的声学强度分析仪，该声学强度分析仪包括：声学强度阵列，其被固定到所述声学强度分析仪；控制器，其被耦合到所述声学强度阵列以基于来自所述声学强度阵列的输入使用声学全息照相术来产生音频输出，该控制器被配置成将声学全息照相术的目标设定在所选方向上；以及取向传感器，其被耦合到所述控制器并被机械固定到声学强度分析仪，使得在所述取向传感器与所述声学强度阵列之间不存在相对移动，该取向传感器检测声学强度阵列的取向的变化，并向控制器提供取向信号以便调整声学全息照相术的目标以保持所选方向。2.权利要求1的声学强度分析仪，其中，所述取向传感器是选自由加速度计、陀螺仪以及磁强计组成的组的至少一个。3.权利要求1的声学强度分析仪，其中，所述控制器被进一步配置成基于来自所述声学强度阵列的输入使用声学全息照相术来产生音频输出，包括基于输入和取向信号来确定强度值。4.权利要求3的声学强度分析仪，其中，所述输入包括声信号的速度和声信号的压力。5.权利要求1的声学强度分析仪，其中，所述控制器进一步被配置成从第二声学强度分析仪接收信息，该第二声学强度分析仪包括第二声学强度阵列和第二取向传感器，其中，所述声学强度分析仪的位置不同于所述第二声学强度分析仪的第二位置。6.权利要求5的声学强度分析仪，其中，所述控制器被进一步配置成基于来自所述声学强度阵列的输入和针对第二声学强度分析仪接收到的信息使用声学全息照相术来产生音频输出。7.权利要求5的声学强度分析仪，其中，所述控制器进一步被配置成确定声学强度分析仪中的声学强度阵列和第二声学强度分析仪中的第二声学强度阵列的取向的差。8.权利要求5的声学强度分析仪，其中，所述控制器进一步被配置成确定第二声学强度分析仪的位置。9.权利要求8的声学强度分析仪，其中，所述控制器进一步被配置成基于输入和从...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM马扎，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE