音频通信系统和方法技术方案

公开了用于音频通信的系统和方法。该系统包括多个换能器单元和多个三维传感器模块(TDSM)，其适于位于系统应当向其提供服务的多个地点/空间中。多个换能器单元能够将超声波信号发射/引导和聚焦到地点中的相应覆盖区域，使得通过利用来自超声波技术的声音，可以在覆盖区域中的选定空间位置处形成局部(受限)声场。TDSM与地点中的各个感测体积相关联，并且可操作以获得指示地点中元件的3D排列的感测数据。该系统包括：(i)用户检测模块，用于处理来自TDSM的感测数据，以确定用户在感测体积内的空间位置；(ii)映射模块，提供感测体积和覆盖区域之间的空间映射；以及(iii)输出声音发生器，其适于利用空间映射来选择用于服务于用户的换能器单元，并且操作所选择的换能器以在用户的头部/耳朵附近产生局部声场。

Audio communication system and method

Systems and methods for audio communication are disclosed. The system comprises a plurality of transducer units and a plurality of three-dimensional sensor modules (TDSM), which are suitable for locating in multiple locations/spaces to which the system should provide services. A plurality of transducer units are capable of transmitting/guiding and focusing ultrasonic signals to the corresponding coverage area in the site so that local (restricted) sound fields can be formed at a selected spatial position in the coverage area by utilizing sound from ultrasonic technology. The TDSM is associated with each sensing volume in the site and can be operated to obtain the sensing data of the 3D arrangement of the elements in the indication site. The system consists of: (i) a user detection module for processing sensing data from TDSM to determine the spatial position of the user within the sensing volume; (i i) a mapping module to provide spatial mapping between the sensing volume and the coverage area; and (i I i) an output sound generator suitable for using spatial mapping to select services. The user's transducer unit operates the selected transducer to generate a local sound field near the user's head/ear.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】音频通信系统和方法
本专利技术属于人机接口领域，利用音频通信，且涉及提供免提音频通信的系统和方法。背景音频通信需要很大一部分人的互动。我们进行电话交谈，听音乐或与电视节目相关的声音，并接收警报，例如闹钟或微波炉或洗碗机循环的结束。声波信号的自然波行为和相对长的波长导致声波的大幅度传播，并允许位于公共区域的人们听到声音并感知其上承载的数据。已知各种技术允许用户通过声音进行通信，同时保持通信的私密性。在这些技术之间，最公知的例子包括电话接收机和头戴式耳机或耳机，它们都提供指向用户的一个或两个耳朵的相对低振幅的声音信号。本申请专利技术人开发的附加技术提供从远程位置发送到选定用户的私人声音。该技术的细节描述在转让给本申请受让人的WO2014/076707和WO2014/147625中。更具体地，WO2014/076707公开了一种用于在指定空间位置处产生局部可听声场的系统和方法。根据这种技术，承载预定声音数据的空间受限的可听声音在应该被听到的指定空间位置本地产生。更具体地，根据所公开的技术，为了产生承载期望声音数据的局部受限可听声音，基于声音数据确定至少两个超声波束的频率内容，并且由声换能器系统(例如，包括多个超声波换能器元件的布置的换能器系统)发射至少两个超声波束的频率内容，然后，由至少两个超声波束在指定位置产生空间受限可听声音。例如，所述至少两个超声波束包括至少一个初级音频调制超声波束和一个或更多个附加超声波束，初级音频调制超声波束的频率内容包括至少两个超声波频率分量，所述至少两个超声波频率分量被选择成在非线性介质中经历非线性交互之后产生可听声音，每个附加超声波束包括一个或更多个超声波频率分量。指示指定位置的位置数据被用于分别确定至少两个超声波束的至少两个焦点，使得将至少两个超声波束聚焦在至少两个焦点上能够产生具有指定空间位置附近的可听声音的局部声场。也转让给本申请的受让人的WO2014/147625描述了一种换能器系统，其包括具有一个或更多个压电致能箔/片/层的面板和耦合到面板的电触点布置。电触点被配置成在面板中限定多个换能器。每个换能器与面板的相应区域相关联，并且与至少两个电触点相关联，所述至少两个电触点耦合到面板的相应区域处的至少两个区域。电触点适于在这至少两个区域中提供电场，以在这至少两个区域中引起不同程度的压电材料变形，从而使面板的相应区域在基本垂直于面板表面的方向上变形，并且由此能够将电信号有效地转换成机械振动(声波)和/或反之亦然。本专利技术的换能器可以被配置和可操作用于产生至少两个超声波束，所述至少两个超声波束可用于产生上述WO2014/076707中公开的空间受限可听声音。概要描述在本领域中需要一种能够管理指向位于特定空间内的所选一个或更多个用户的私人声音(即，向所选用户提供声音以供用户私人消费/听到)的新系统和方法。本专利技术的技术利用与一个或更多个换能器单元相关联的一个或更多个三维传感器模块(TDSM)来确定用户的位置并确定适当的声音轨迹，用于向所选择的用户发送私人声音信号，同时消除或至少显著减少声音信号与可能位于相同空间中的其他用户的干扰。关于这一点，应当注意，三维传感器模块可以或也可以不被配置成作为单个模块操作来提供三维感测数据。更具体地，本专利技术的技术利用布置在感兴趣区域中的一个或更多个传感器模块，并分析和处理由此接收的感测数据以确定三维数据。为此，TDSM单元可以包括摄像机单元(例如，几个摄像机单元的阵列/布置)，可选地关联/包括漫射IR发射器，并且附加地或可选地，可以包括可操作地感测指示感测体积的三维布置/内容的三维数据的其他类型的感测模块。本专利技术的技术利用一个或更多个适于布置在空间(例如公寓、房屋、办公楼、公共空间、车辆内部等，以及安装在墙壁、天花板或架子或其他表面上)中的换能器单元(换能器阵列)，并且被配置和可操作用于向一个或更多个所选用户提供私人(例如局部受限的)可听声音(例如语音通信)。例如，在本专利技术的一些实施方式中，一个或更多个换能器单元，例如转让给本申请的受让人WO2014/147625中公开的换能器单元，被包括在本专利技术的系统中/与本专利技术的系统相关联，并且被配置成产生定向的并且通常聚焦的声学信号，从而在距离换能器单元选定距离内的空间中的选定点(受限区域)处产生可听声音。为此，在本专利技术的一些实施例中，一个或更多个换能器单元被配置成选择性地在两个或更多个超声波频率范围发射声信号，使得超声波信号解调以在选定位置形成可听信号频率。发射的超声波信号被聚焦到期望的位置，在该位置，声波之间的相互作用导致产生可听频率的声波的自解调。接收方/目标位置和所产生的可听信号根据所选择的输出超声波信号的振幅、波束形状和频率来确定，如转让给本申请人的专利公布WO2014/076707中所描述的，并且结合用于产生私人声音区域的技术通过引用结合在此。本技术将这样的一个或更多个换能器单元与一个或更多个三维传感器模块(TDSM)和一个或更多个麦克风单元结合使用，所有这些都可以连接到一个或更多个处理单元，以提供形成免提音频通信系统的附加管理功能。更具体地，本专利技术的技术基于生成所选空间的三维模型，并且使得位于所述空间中的一个或更多个用户能够私下发起和响应音频通信会话，而不需要主动地与控制面板或手持设备接触。在这方面，本专利技术可以提供各种类型的通信会话，包括但不限于：与一个或更多个其他用户的本地和/或远程通信，从外部系统/设备接收通知，向一个或更多个外部设备提供语音指令/命令，向系统提供内部操作命令(例如，权限管理、音量改变、添加用户身份等)。从本地或远程系统提供信息和广告(例如，针对特定用户的广告公共空间信息、关于博物馆作品的信息、耳内翻译等)。本专利技术的技术还可以提供关于用户接收发送数据的指示，如下所述。这样的数据可以被进一步处理以确定广告、父母控制等的有效性。为此，本技术可以使用可连接到一个或更多个换能器单元和一个或更多个TDSM和一个或更多个麦克风单元的集中式或分散式(例如，分布式)处理单元(这里也称为控制单元或音频服务器系统)来实现，或者以提供一个或更多个音频通信系统的分布式管理的形式来实现，每个音频通信系统包括换能器单元、TDSM单元、麦克风单元和特定处理能力，其中不同的音频通信系统被配置成在它们之间通信，从而向大于单个换能器单元的覆盖区域的区域或者在分离的区域(例如由墙分隔开来的多个房间)提供音频通信。被配置用于集中式或分布式管理的处理器被配置为接收关于一个或更多个TDSM所位于的空间的三维配置的数据(例如，感测数据)。至少基于初始接收的感测数据，处理器可以被配置和可操作以生成空间的三维(3D)模型。3D模型通常包括关于空间内静止对象的布置的数据，从而确定与一个或更多个换能器单元相关联的一个或更多个覆盖区域。因此，当一个或更多个TDSM提供指示用户位于空间中的特定位置的数据时，使用被选择为向用户位置提供最佳覆盖的换能器单元私下进行通信会话(远程发起或由用户发起)。可替换地或附加地，该技术可以利用图像处理技术，用于基于来自一个或更多个TDSM单元的输入数据以及关于换能器阵列单元的覆盖区域的相对布置和TDSM单元的感测体积的数据，来定位和识别感兴趣区域内的用户存在和位置。应当理解，通常可以对系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于音频通信的系统，该系统包括：(a)一个或更多个换能器单元，其位于多个地点，用于覆盖各自覆盖区域，其中所述换能器单元能够发射一个或更多个频率的超声波信号，用于在其各自覆盖区域内的选定空间位置形成局部可听声场；(b)一个或更多个三维传感器模块(TDSM)，其位于所述地点，其中每个三维传感器模块被配置和可操作为提供关于所述地点内的相应感测体积中的元件的三维布置的感测数据；(c)映射模块，其提供分别表示所述TDSM的感测体积和换能器单元的覆盖区域之间的关系的映射数据；(d)用户检测模块，其可连接到所述一个或更多个三维传感器模块，用于从所述三维传感器模块接收所述感测数据，并被配置和可操作为处理所述感测数据以确定至少一个用户在TDSM的感测体积内的空间位置；以及(e)输出声音发生器，其可连接到所述一个或更多个换能器单元，并适于接收指示要被发送到所述至少一个用户的声音的声音数据，并被配置和可操作用于操作至少一个选择的换能器单元，以产生承载所述声音数据的靠近所述至少一个用户的局部声场，其中所述输出声音发生器根据关于所述至少一个用户的空间位置的所述数据利用所述映射数据来确定所述至少一个选择的换能器单元，使得所述选择的换能器单元的各自覆盖区域包括所述至少一个用户的所述位置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.07 IL 2435131.一种用于音频通信的系统，该系统包括：(a)一个或更多个换能器单元，其位于多个地点，用于覆盖各自覆盖区域，其中所述换能器单元能够发射一个或更多个频率的超声波信号，用于在其各自覆盖区域内的选定空间位置形成局部可听声场；(b)一个或更多个三维传感器模块(TDSM)，其位于所述地点，其中每个三维传感器模块被配置和可操作为提供关于所述地点内的相应感测体积中的元件的三维布置的感测数据；(c)映射模块，其提供分别表示所述TDSM的感测体积和换能器单元的覆盖区域之间的关系的映射数据；(d)用户检测模块，其可连接到所述一个或更多个三维传感器模块，用于从所述三维传感器模块接收所述感测数据，并被配置和可操作为处理所述感测数据以确定至少一个用户在TDSM的感测体积内的空间位置；以及(e)输出声音发生器，其可连接到所述一个或更多个换能器单元，并适于接收指示要被发送到所述至少一个用户的声音的声音数据，并被配置和可操作用于操作至少一个选择的换能器单元，以产生承载所述声音数据的靠近所述至少一个用户的局部声场，其中所述输出声音发生器根据关于所述至少一个用户的空间位置的所述数据利用所述映射数据来确定所述至少一个选择的换能器单元，使得所述选择的换能器单元的各自覆盖区域包括所述至少一个用户的所述位置。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述换能器单元能够发射一个或更多个频率的超声波信号，用于在其各自覆盖区域内的选定空间位置处形成局部聚焦的解调可听声场。3.如权利要求1或2所述的系统，包括接收声音分析器，所述接收声音分析器被配置为处理从所述地点接收的输入音频信号，以确定指示所述地点中接收的输入音频信号的来源位置的数据。4.如权利要求3所述的系统，其中所述接收声音分析器可连接到一个或更多个麦克风单元，所述麦克风单元可操作用于从所述地点接收音频输入。5.如权利要求3或4所述的系统，其中，所述用户检测模块还包括姿态检测模块，所述姿态检测模块被配置和可操作为处理输入数据，所述输入数据包括来自所述一个或更多个TDSM的输入数据和从所述地点接收的所述输入音频信号中的至少一个，以确定所述输入数据是否指示用于触发所述系统的一个或更多个特定操作的一个或更多个用户命令，所述声音处理器设施被配置为将所述输入数据的来源位置确定为与所述系统的所述一个或更多个特定操作相关联的所述用户的初始位置。6.如权利要求5所述的系统，其中，所述一个或更多个用户命令包括发起音频通信会话的请求。7.如权利要求6所述的系统，其中，所述输入数据包括由所述接收声音分析器接收的音频输入数据和由所述TDSM接收的运动模式输入数据中的至少一个。8.如权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述用户检测模块包括方位检测模块，所述方位检测模块适于处理所述感测数据以确定所述用户的头部的位置。9.如权利要求8所述的系统，包括面部识别模块，其适于处理所述感测数据以确定所述用户的至少一只耳朵的位置，并且其中所述输出声音发生器被配置和可操作用于确定来自所述至少一个选择的换能器单元的声场传播路径，用于产生所述局部声场，使得其包括靠近所述用户的所述至少一只耳朵的受限的声音气泡。10.如权利要求9所述的系统，其中，所述面部识别模块被配置和可操作为基于所述用户的头部的人体测量模型来确定所述用户的所述至少一只耳朵的所述位置。11.如权利要求10所述的系统，其中，所述面部识别模块被配置和可操作为基于从所述TDSM接收的所述感测数据来进行构造和更新所述用户的头部的所述人体测量模型中的至少一个操作。12.如权利要求8至11中任一项所述的系统，其中，所述面部识别模块适于处理所述感测数据以确定所述用户的两只耳朵的位置，并且其中，所述输出声音发生器被配置和可操作用于确定从所述至少一个选择的换能器单元分别朝向所述用户的所述两只耳朵的两个声场传播路径，并且产生所述局部声场，使得其包括分别位于靠近所述用户的所述两只耳朵的两个受限的声音气泡，从而向所述用户提供私人双耳可听声音。13.如权利要求12所述的系统，其中，所述输出声音发生器被配置和可操作用于确定到所述用户的所述两只耳朵的声场传播沿着所述两个传播路径的各自的相对衰减，并且基于所述相对衰减来均衡指向所述用户的所述两只耳朵的各自声场的音量，从而向所述用户提供平衡的双耳可听声音。14.如权利要求1至13中任一项所述的系统，其中，所述用户检测模块还被配置和可操作为处理所接收的感测数据，并根据所接收的感测数据区分一个或更多个用户的身份，所述用户检测模块由此提供指示所述三维传感器模块的一个或更多个感测体积内的一个或更多个用户的空间位置和身份的数据。15.如权利要求1至14中任一项所述的系统，包括面部识别模块；所述面部识别模块适于从所述用户检测模块接收关于用户位置的数据，并且适于从所述三维传感器模块接收与所述用户位置相关联的所述感测数据的至少一部分，并且被配置和可操作用于应用面部识别来确定指示所述用户的身份的数据。16.如权利要求15所述的系统，包括权限模块，所述权限模块包括所识别的用户的数据库和所述用户具有使用许可的动作的列表，所述权限模块从所述面部识别模块接收指示所述用户的身份的所述数据和关于所述用户请求的动作的数据，并且提供指示所述用户是否具有执行所述请求的动作的许可的处理单元数据。17.如权利要求1至16中任一项所述的系统，其中，所述输出声音发生器适于对所述映射数据应用视线处理，以分别确定所述换能器单元与所述用户的耳朵或头部的位置之间的声音轨迹，处理所述声音轨迹以确定具有用于向所述耳朵或头部传送声音的优化轨迹的至少一个换能器单元，并将所述至少一个换能器单元设置为所述选择的换能器单元。18.如权利要求17所述的系统，其中，确定所述优化轨迹，使得其满足以下至少一个：(a)其沿着所述选择的换能器单元和所述用户的耳朵或头部之间的无阻挡视线通过，同时不超过距所述用户的某一第一预定距离；(b)其沿着第一视线从所述换能器单元和所述地点中的声反射元件传递，以及从所述声反射元件传递到所述用户的耳朵或头部，同时不超过第二预定距离。19.如权利要求17或18所述的系统，其被配置和可操作用于通过利用两个或更多个换能器单元获得到所述用户的两只耳朵的优化轨迹，使得至少一个换能器单元具有到所述用户的耳朵之一的无阻挡视线，且至少另一个换能器单元具有到所述用户的第二耳朵的无阻挡视线。20.如权利要求17至19中任一项所述的系统，其中，所述声音处理器设施适于将所述视线处理应用于所述映射数据，以确定在其覆盖区域内存在到所述用户的耳朵或头部的所述位置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：西尔维乌·兹伯曼，T·沙尼，N·巴巴约夫，
申请(专利权)人：诺威托系统有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL