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。该系统包括适于位于服务应由系统提供到的多个位点/空间中的多个换能器单元和多个三维传感器模块(TDSM)。多个换能器单元能够将超声波信号发射/引导和聚焦到位点中的相应覆盖区域，使得局部(受限)声场可以通过利用来自超声波技术的声音来在覆盖区域中的选定空间位置处形成。TDSM与位点中的相应感测体积相关联，并且可操作来获得指示元件在位点内的3D布置的感测数据。该系统包括：(i)用户检测模块，其用于处理来自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，其提供在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为用户服务的换能器单元，并且操作选定换能器以产生靠近用户的头部/耳朵的局部声场。

Audio communication system and method

【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
本专利技术属于利用音频通信的人机接口的领域，并且与用于提供免提音频通信的系统和方法有关。背景音频通信占据人类交互的一大部分。我们进行电话交谈，听与电视节目相关的音乐或声音，以及接收警报，例如闹钟或微波炉或洗碗机循环的结束。声学信号的自然波行为和相对长的波长导致声波的大范围扩散，并允许位于共同区域中的人听到声音并感知其上携带的数据。已知用于允许用户通过声音进行通信同时保持通信的私密性的各种技术。在这些技术之间，最出名的示例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只耳朵或两只耳朵的相对低振幅的声学信号。由本申请的专利技术人开发的另外的技术提供从远程位置传输给选定用户的私人声音。在授予给本申请的受让人的WO2014/076707和WO2014/147625中描述了该技术的细节。更具体地，WO2014/076707公开了一种用于在指定空间位置上生成局部可听声场的系统和方法。根据这种技术，携带预定声音数据的在空间上受限的可听声音在它应该被听到的指定空间位置处局部地产生。甚至更具体地，根据所公开的技术，为了生成携带期望声音数据的局部受限的可听声音，基于声音数据来确定至少两个超声波束的频率内容，并且至少两个超声波束的频率内容是由声换能器系统(例如，包括多个超声波换能器元件的布置的换能器系统)传输的。然后，空间上受限的可听声音由至少两个超声波束在指定位置处产生。例如，所述至少两个超声波束包括至少一个主音频调制超声波束，其频率内容包括至少两个超声波频率分量和一个或更多个附加超声波束，所述至少两个超声波频率分量被选择为在非线性介质中经历非线性相互作用后产生可听声音，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用于确定分别关于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实现生成在指定空间位置附近具有可听声音的局部声场。也授予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使能箔/片/层的面板和耦合到面板的电触头的布置。电触头被配置成限定在面板中的多个换能器。每个换能器与面板的相应区域以及与耦合到在面板的相应区域处的至少两个区域处的至少两个电触头相关联。电触头适于在这至少两个区域中提供电场，以引起在这至少两个区域中的不同程度的压电材料变形，并从而使面板的相应区域在实质上垂直于面板的表面的方向上变形，并从而实现电信号到机械振动(声波)的有效转换，和/或反之亦然。本专利技术的换能器可以被配置成和可操作来产生可用于产生上面讨论的WO2014/076707中公开的空间上受限的可听声音的至少两个超声波束。总体描述在本领域中存在对能够管理指向位于特定空间内的选定的一个或更多个用户的私人声音(即，向选定用户提供声音，从而由用户私密地消费/听到)的新颖的系统和方法的需要。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)，其用于确定用户的位置并确定适当的声音轨迹以用于向选定用户传输私人声音信号，同时消除或至少显著减少声音信号对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者可以不被配置用于当以单个模块操作时提供三维感测数据。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，并分析和处理因此接收到的感测数据以确定三维数据。为此目的，TDSM单元可以包括可选地关联/包括扩散IR发射器的相机单元(例如，若干相机单元的阵列/布置)，并且附加地或可选地可以包括可操作来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适合于布置在空间(例如公寓、房屋、办公楼、公共空间、车辆内部等，并安装在墙壁、天花板上或立在架子或其它表面上)中并被配置成且可操作来向一个或更多个选定用户提供私人(例如局部受限)可听声音(例如语音通信)的一个或更多个换能器单元(换能器阵列)。例如，在本专利技术的一些实现方式中，一个或更多个换能器单元(例如在授予给本申请的受让人的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，并且被配置成生成定向的且通常聚焦的声学信号，从而在距换能器单元的选定距离内的空间中的选定点(受限区域)处产生可听声音。为此目的，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传输在两个或更多个超声波频率范围处的声学信号，使得超声波信号解调以在选定位置处形成可听信号频率。所传输的超声波信号被聚焦到期望位置，在该期望位置中在声波之间的相互作用导致自解调生成在可听频率处的声波。如在关于用于生成私人声音区域的技术的授予给本申请的受让人的并通过引用被并入本文的专利公开WO2014/076707中所述的，根据输出超声波信号的选定振幅、波束形状和频率来确定接收位置/目标位置和所生成的可听信号。本技术利用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组合的这样的一个或更多个换能器单元，其都可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选定空间的三维模型，并且使位于所述空间中的一个或更多个用户能够私密地且在不需要主动与控制面板或手持设备联系的情况下发起音频通信会话和对音频通信会话做出响应。关于这一点，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活动(例如，针对特定用户的用于做广告的公共空间信息、关于博物馆藏品的信息、入耳翻译等)。本专利技术的技术还可以提供关于用户对所传输的数据的接收的指示，如下面在本文描述的。这样的数据可以被进一步处理以确定广告活动、父母控制等的有效性。为此目的，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以及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(在本文也被称为控制单元或音频服务器系统)或者以提供均包括换能器单元、TDSM单元、麦克风单元和特定处理能力的一个或更多个音频通信系统的分布式管理的形式来实现本技术，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断开连接的区域(例如，由墙壁间隔开的不同房间)中提供音频通信。被配置成用于集中式或分布式管理的处理器被配置成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)。基于至少最初的所接收的感测数据，处理器可以被配置成和可操作来生成空间的三维(3D)模型。3D模型通常包括关于在空间内的静止物体的布置的数据，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上的数据时，通信会话(远程地发起的或由用户发起的)使用被选择为向用户的位置提供最佳覆盖的换能器单元来私密地进行。可选地或附加地，该技术可以利用用于基于来自一个或更多个TDSM单元的输入数据和关于换能器阵列单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在音频通信中使用的系统，所述系统包括：(a)至少一个换能器单元，所述至少一个换能器单元适用于在至少一个位点的至少一个相应覆盖区域内的选定空间位置处形成局部可听声场；(b)至少一个三维传感器模块(TDSM)，所述至少一个三维传感器模块被配置成和可操作来提供关于元件在所述至少一个位点内的相应感测体积中的三维布置的感测数据；(c)用户检测模块，所述用户检测模块是可连接到所述一个或更多个三维传感器模块的以用于从所述一个或更多个三维传感器模块接收所述感测数据，并被配置成和可操作来处理所述感测数据以确定至少一个用户在所述至少一个位点内的空间位置：(d)面部识别模块，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至少一只耳朵的位置；以及(e)输出声音发生器，所述输出声音发生器是可连接到所述一个或更多个换能器单元的，并适于接收指示要被传输到所述至少一个用户的声音的声音数据，并且被配置成和可操作来确定来自所述至少一个换能器单元的声场传播路径以用于生成包括靠近所述用户的所述至少一只耳朵的受限声音气泡的局部声场，以及操作所述至少一个换能器单元以产生所述局部声场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.05 IL PCT/IL2017/0500171.一种用于在音频通信中使用的系统，所述系统包括：(a)至少一个换能器单元，所述至少一个换能器单元适用于在至少一个位点的至少一个相应覆盖区域内的选定空间位置处形成局部可听声场；(b)至少一个三维传感器模块(TDSM)，所述至少一个三维传感器模块被配置成和可操作来提供关于元件在所述至少一个位点内的相应感测体积中的三维布置的感测数据；(c)用户检测模块，所述用户检测模块是可连接到所述一个或更多个三维传感器模块的以用于从所述一个或更多个三维传感器模块接收所述感测数据，并被配置成和可操作来处理所述感测数据以确定至少一个用户在所述至少一个位点内的空间位置：(d)面部识别模块，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至少一只耳朵的位置；以及(e)输出声音发生器，所述输出声音发生器是可连接到所述一个或更多个换能器单元的，并适于接收指示要被传输到所述至少一个用户的声音的声音数据，并且被配置成和可操作来确定来自所述至少一个换能器单元的声场传播路径以用于生成包括靠近所述用户的所述至少一只耳朵的受限声音气泡的局部声场，以及操作所述至少一个换能器单元以产生所述局部声场。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述面部识别模块被配置成和可操作来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。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述面部识别模块被配置成和可操作来基于从所述TDSM接收的所述感测数据来执行下列操作中的至少一个：构建所述用户的头部的所述人体测量模型和更新所述用户的头部的所述人体测量模型。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，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成和可操作来分别确定从所述至少一个换能器单元朝着所述用户的所述两只耳朵的两个声场传播路径，并且生成所述局部声场，使得所述局部声场包括分别靠近所述用户的所述两只耳朵定位的两个受限声音气泡，从而向所述用户提供私人双耳可听声音。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述输出声音发生器被配置成和可操作来确定沿着所述两个传播路径到所述用户的两只耳朵的声场传播的相应相对衰减，并基于所述相对衰减来使指向所述用户的两只耳朵的所述相应声场的音量均衡，从而向所述用户提供平衡的双耳可听声音。6.一种用于在音频通信中使用的系统，所述系统包括：(a)一个或更多个换能器单元，所述一个或更多个换能器单元位于多个位点中，以用于覆盖相应覆盖区域，其中，所述换能器单元能够发射处于一个或更多个频率的超声波信号，以用于在所述换能器单元的相应覆盖区域内的选定空间位置处形成局部可听声场；(b)一个或更多个三维传感器模块(TDSM)，所述一个或更多个三维传感器模块位于所述位点中，其中，每个三维传感器模块被配置成和可操作来提供关于元件在所述位点内的相应感测体积中的三维布置的感测数据；(c)映射模块，所述映射模块提供分别指示在所述TDSM的所述感测体积和所述换能器单元的所述覆盖区域之间的关系的映射数据；(d)用户检测模块，所述用户检测模块是可连接到所述一个或更多个三维传感器模块的以用于从所述一个或更多个三维传感器模块接收所述感测数据，并被配置成和可操作来处理所述感测数据以确定至少一个用户在所述TDSM的感测体积内的空间位置；以及(e)输出声音发生器，所述输出声音发生器是可连接到所述一个或更多个换能器单元的，并适于接收指示要被传输到所述至少一个用户的声音的声音数据，并且被配置成和可操作来操作至少一个选定换能器单元，以用于生成携带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利用所述映射数据以根据关于所述至少一个用户的空间位置的所述数据来确定所述至少一个选定换能器单元，使得所述选定换能器单元的相应覆盖区域包括所述至少一个用户的所述位置。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述换能器单元能够发射处于一个或更多个频率的超声波信号，以用于在所述换能器单元的相应覆盖区域内的选定空间位置处形成局部聚焦解调可听声场。8.根据权利要求6或7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位点接收的输入音频信号以确定指示所接收的输入音频信号的起源在所述位点中的位置的数据。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述接收声音分析器是可连接到可操作来接收来自所述位点的音频输入的一个或更多个麦克风单元的。10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述用户检测模块还包括手势检测模块，所述手势检测模块被配置成并可操作来处理包括来自所述一个或更多个TDSM的输入数据和从所述位点接收的所述输入音频信号中的至少一个的输入数据，以确定所述输入数据是否指示用于触发由所述系统进行的一个或更多个特定的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起源的位置确定为与所述系统的所述一个或更多个特定的操作相关联的所述用户的初始位置。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述一个或更多个用户命令包括对音频通信会话的发起的请求。12.根据权利要求11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。13.根据权利要求6至12中的任一项所述的系统，其中，所述用户检测模块包括适于处理所述感测数据以确定所述用户的头部的位置的方位检测模块。14.根据权利要求13所述的系统，包括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的面部识别模块，并且其中，所述输出声音发生器被配置成和可操作来确定来自所述至少一个选定换能器单元的声场传播路径以用于生成所述局部声场，使得所述局部声场包括靠近所述用户的所述至少一只耳朵的受限声音气泡。15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述面部识别模块被配置成和可操作来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。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述面部识别模块被配置成和可操作来基于从所述TDSM接收的所述感测数据来执行下列操作中的至少一个：构建所述用户的头部的所述人体测量模型和更新所述用户的头部的所述人体测量模型。17.根据权利要求13至16中的任一项所述的系统，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成和可操作来分别确定从所述至少一个选定换能器单元朝着所述用户的所述两只耳朵的两个声场传播路径，并且生成所述局部声场，使得所述局部声场包括分别靠近所述用户的所述两只耳朵定位的两个受限声音气泡，从而向所述用户提供私人双耳可听声音。18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述输出声音发生器被配置成和可操作来确定沿着所述两个传播路径到所述用户的所述两只耳朵的声场传播的相应相对衰减，并基于所述相对衰减来使指向所述用户的所述两只耳朵的所述相应声场的音量均衡，从而向所述用户提供平衡的双耳可听声音。19.根据权利要求6至18中的任一项所述的系统，其中，所述用户检测模块还被配置成和可操作来处理所接收的感测数据，并根据所接收的感测数据来区分开一个或更多个用户的身份，所述用户检测模块因而提供指示在所述三维传感器模块的所述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。20.根据权利要求6至19中的任一项所述的系统，包括面部识别模块；所述面部识别模块适用于从所述用户检测模块接收关于所述用户位置的数据，并且适用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，并且被配置成和可操作来应用面部识别以确定指示所述用户的身份的数据。21.根据权利要求20所述的系统，包括特权模块，所述特权模块包括所识别的用户和所述用户具有使用许可的动作的列表的数据库，所述特权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由所述用户所请求的动作的数据，并且提供指示所述用户是否具有对执行所述请求的动作的许可的处理单元数据。22.根据权利要求6至21中的任一项所述的系统，其中，所述输出声音发生器适于将视线处理应用于所述映射数据以分别确定在所述换能器单元和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到所述耳朵或头部的声音传输的最佳轨迹的至少一个换能器单元，并且将所述至少一个换能器单元设置为所述选定换能器单元。23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述优化轨迹被确定，使得所述优化轨迹满足下列情况中的至少一个：(a)所述优化轨迹沿着在所述选定换能器单元和所述用户的耳朵或头部之间的无障碍视线行进，同时不超过距所述用户的特定第一预定距离；(b)所述优化轨迹沿着第一视线从所述换能器单元和所述位点中的声反射元件以及从所述声反射元件到所述用户的耳朵或头部行进，同时不超过第二预定距离。24.根据权利要求22或23所述的系统，被配置成和可操作来通过利用两个或更多个换能器单元来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一只耳朵的无障碍视线并且至少另一个换能器单...

【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