可穿戴波束成形扬声器阵列制造技术

本公开的实施方案阐述了一种系统，所述系统包括：扬声器阵列；一个或多个传感器，其被配置成产生传感器数据；和处理器，其耦合到所述一个或多个传感器和所述扬声器阵列。所述处理器被配置成：基于所述传感器数据，针对包含在所述扬声器阵列中的每一扬声器确定所述扬声器相对于目标位置和包含在所述扬声器阵列中的一个或多个其它扬声器中的至少一者的位置；基于包含在所述扬声器阵列中的所述扬声器的所述位置，确定第一定向声音分量集。所述处理器还被配置成基于所述第一定向声音分量集为所述扬声器阵列生成第一扬声器信号集，其中所述第一扬声器信号集在被所述扬声器阵列输出时在所述目标位置处产生声场。

Wearable beamforming loudspeaker array

【技术实现步骤摘要】
可穿戴波束成形扬声器阵列
本公开的实施方案总体上涉及音频系统，并且更具体地涉及可穿戴波束成形扬声器阵列。
技术介绍
例如智能电话、媒体播放器、平板计算机、个人计算机、虚拟现实(VR)装置和/或增强现实(AR)装置等消费者电子装置使用户能够在各种环境中并在执行多种不同活动时欣赏媒体内容。此类装置通常具有包含一个或多个音频换能器的音频输出装置。音频换能器发射声波，以再现代表媒体内容的音频部分的音频信号。当声波到达用户的耳朵时，用户能够听到媒体内容的音频部分。在一些装置中，音频换能器将声音输出到周围环境中，使得靠近用户的其他人可以听到所述声音。可选地，如果用户希望更私密地收听媒体内容的音频部分和/或不想打扰周围环境中的其他人，那么用户可以经由一对耳机收听音频部分，其中音频换能器向用户的耳朵输出声音，而不会将声音输出到环境中。尽管耳机通常允许用户私密地和/或在不打扰其他人的情况下收听高质量音频内容，但是此类装置具有几个缺点。例如，当用户戴上耳机时，耳机可能堵塞用户的耳朵，从而妨碍用户听到环境中的其它声音。另外，在用户移动时，耳机可能会脱离原位，从而妨碍用户听到音频内容和/或需要用户反复地重新放置耳机。例如，当用户正在锻炼或执行涉及移动的其它活动时，贴耳式耳机或全罩式耳机可能会相对于用户的头部发生移动，并且入耳式耳机可能会从用户的耳道中掉出来。如前所述，用于向用户输出音频内容的经改进技术将是有用的。
技术实现思路
本公开的实施方案阐述了一种音频系统，所述音频系统包含：扬声器阵列，其包含两个或更多个扬声器；一个或多个传感器，其被配置成产生传感器数据；和处理器，其耦合到所述一个或多个传感器和所述扬声器阵列。所述处理器被配置成：基于所述传感器数据，针对包含在所述扬声器阵列中的每一扬声器确定所述扬声器相对于目标位置和包含在所述扬声器阵列中的一个或多个其它扬声器中的至少一者的位置；基于包含在所述扬声器阵列中的所述扬声器的所述位置，确定第一定向声音分量集。包含在所述第一定向声音分量集中的每一定向声音分量被限定在对应扬声器与所述目标位置之间。所述处理器还被配置成基于所述第一定向声音分量集为所述扬声器阵列生成第一扬声器信号集，其中所述第一扬声器信号集在被所述扬声器阵列输出时在所述目标位置处产生声场。其它实施方案尤其提供用于实现上文所阐述的方法的各方面的方法和计算机可读存储介质。所公开技术的至少一个优点是：可以在不需要用户戴上耳机的情况下向用户提供媒体内容的音频部分，耳机会阻碍周围环境中的其它声音到达用户。另外，尽管改变了扬声器阵列中所包含的各个扬声器的一个或多个位置和/或一个或多个取向，但可以按多种不同的空间配置来产生复合声场。波束成形扬声器阵列系统的这种适应性实现了更大的设计灵活性，从而允许以多种不同的形状因子来实现所述系统。附图说明为了能够详细地理解各种实施方案的上述特征，可以参考各种实施方案来更具体地描述以上已简要概述的专利技术概念，附图中示出了所述实施方案中的一些实施方案。然而，应注意，附图仅仅示出了专利技术概念的典型实施方案，并且因此决不应被视为是对范围的限制，并且存在其它同样有效的实施方案。图1A示出了被配置成实现本公开的一个或多个方面的波束成形扬声器阵列系统的框图。图1B示出了根据本公开的各种实施方案的用于经由图1A的空间计算应用来处理传感器数据和音频数据以输出音频内容的技术。图2示出了根据本公开的各种实施方案的呈可穿戴装置形状因子的图1A的波束成形扬声器阵列系统。图3示出了根据本公开的各种实施方案的图1A的波束成形扬声器阵列系统的配置和由扬声器朝向目标发射的定向声音分量。图4示出了根据本公开的各种实施方案的呈包含位置传感器的可穿戴装置形状因子的图1A的波束成形扬声器阵列系统。图5示出了根据本公开的各种实施方案的包含在图1A的波束成形扬声器阵列系统中的扬声器，所述扬声器在不同位置处发射声波。图6示出了根据本公开的各种实施方案的随着用户移动对包含在图1A的波束成形扬声器阵列系统中的扬声器的位置的预测估计。图7A至图7B示出了根据本公开的各种实施方案的用以估计包含在图1B的波束成形扬声器阵列系统中的单独扬声器的位置的不同技术。图8是根据本公开的各种实施方案的用于生成扬声器信号以发射定向声音的方法步骤的流程图。具体实施方式在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对各种实施方案的更透彻理解。然而，所属领域的技术人员将明了，可以在没有这些特定细节中的一个或多个细节的情况下实践专利技术概念。图1A示出了被配置成实现本公开的一个或多个方面的波束成形扬声器阵列系统100的框图。波束成形扬声器阵列系统100包含计算装置110、一个或多个传感器120和扬声器阵列130。计算装置110包含处理单元112和存储器114。存储器114存储空间计算应用116和数据库118。在操作中，处理单元112从一个或多个传感器120接收传感器数据。处理单元112执行空间计算应用116以分析传感器数据并确定扬声器阵列130的当前配置，包含扬声器阵列130中所包含的各个扬声器的位置和/或取向。在确定扬声器阵列130的当前配置后，空间计算应用116即刻确定扬声器阵列130中所包含的每一扬声器发射扬声器信号将依据的定向声音分量。扬声器信号在目标位置(例如靠近用户的耳朵)处产生特定的声场。一旦空间计算应用116确定了定向声音分量，空间计算应用116然后便可以为扬声器阵列130中的每一扬声器生成一个或多个声音参数。然后，空间计算应用116基于一个或多个声音参数并基于音频源信号而生成一个或多个扬声器信号。然后，可以将扬声器信号发送到扬声器阵列130中所包含的扬声器，所述扬声器接收扬声器信号并基于扬声器信号而输出声音。由扬声器阵列130中所包含的扬声器(例如，扬声器和放大器)输出的声音然后进行组合以在目标位置处产生复合声场。在一些实施方案中，目标位置包含用户的耳朵，从而使用户能够经由位于用户附近的多个扬声器来收听高质量的复合声场。在一些实施方案中，一个或多个声音参数可以包含但不限于目标相对于扬声器(例如，相对于扬声器的中心轴线)的定位方向、为了在目标位置(例如，相对于扬声器离轴的目标位置)处生成期望的声级将由扬声器输出的声级、扬声器与目标位置之间的距离、扬声器与扬声器阵列130中所包含的一个或多个其它扬声器之间的距离和/或角度、为了在目标位置处生成期望的声场将应用于扬声器信号的相位延迟等。例如，空间计算应用116可以确定一个或多个声音参数，所述声音参数包含目标位置相对于扬声器的中心轴线的角度方向。然后，空间计算应用116可以基于一个或多个声音参数而确定为了在目标位置处生成期望的声级应由扬声器输出的声级。一个或多个传感器120包含通过执行测量和/或收集数据来检测各物体在环境中的位置的一个或多个装置。在一些实施方案中，一个或多个传感器120可以耦合到扬声器阵列130中所包含的各个扬声器，和/或包含在扬声器阵列130中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种音频系统，其包括：/n扬声器阵列，其包括两个或更多个扬声器；/n一个或多个传感器，其被配置成产生传感器数据；和/n处理器，其耦合到所述一个或多个传感器和所述扬声器阵列，并被配置成：/n基于所述传感器数据，针对包含在所述扬声器阵列中的每一扬声器确定所述扬声器相对于目标位置和包含在所述扬声器阵列中的一个或多个其它扬声器中的至少一者的位置，/n基于包含在所述扬声器阵列中的所述扬声器的所述位置，确定第一定向声音分量集，其中包含在所述第一定向声音分量集中的每一定向声音分量被限定在对应扬声器与所述目标位置之间，并且/n基于所述第一定向声音分量集为所述扬声器阵列生成第一扬声器信号集，其中所述第一扬声器信号集在被所述扬声器阵列输出时在所述目标位置处产生声场。/n

【技术特征摘要】
20181128 US 16/203,5371.一种音频系统，其包括：
扬声器阵列，其包括两个或更多个扬声器；
一个或多个传感器，其被配置成产生传感器数据；和
处理器，其耦合到所述一个或多个传感器和所述扬声器阵列，并被配置成：
基于所述传感器数据，针对包含在所述扬声器阵列中的每一扬声器确定所述扬声器相对于目标位置和包含在所述扬声器阵列中的一个或多个其它扬声器中的至少一者的位置，
基于包含在所述扬声器阵列中的所述扬声器的所述位置，确定第一定向声音分量集，其中包含在所述第一定向声音分量集中的每一定向声音分量被限定在对应扬声器与所述目标位置之间，并且
基于所述第一定向声音分量集为所述扬声器阵列生成第一扬声器信号集，其中所述第一扬声器信号集在被所述扬声器阵列输出时在所述目标位置处产生声场。


2.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个传感器包含多个传感器，其中包含在所述多个传感器中的每一传感器检测以下至少一项：
包含在所述扬声器阵列中的不同扬声器的位置；和
包含在所述扬声器阵列中的不同扬声器的取向。


3.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还被配置成：
从音频源接收要经由所述扬声器阵列输出的音频源信号，
其中生成所述第一扬声器信号集包括基于所述第一定向声音分量集而修改以下至少一项：
所述音频源信号的相位，和
所述音频源信号的强度。


4.如权利要求3所述的系统，其中修改所述音频源信号的所述相位和所述强度中的所述至少一者包括：基于包含在所述扬声器阵列中的第一扬声器与所述目标位置之间的距离而修改所述音频源信号的至少一部分的第一相位。


5.如权利要求3所述的系统，其中修改所述音频源信号的所述相位和所述强度中的所述至少一者包括：基于包含在所述扬声器阵列中的第一扬声器的中心轴线相对于所述目标位置的取向而修改所述音频源信号的至少一部分的第一强度。


6.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还被配置成：
基于额外传感器数据，针对包含在所述扬声器阵列中的每一扬声器确定所述扬声器的第二位置，
基于所述扬声器的所述第二位置，确定第二定向声音分量集，其中包含在所述第二定向声音分量集中的每一定向声音分量被限定在所述对应扬声器与所述目标位置之间，并且
基于所述第二定向声音分量集为所述扬声器阵列生成第二扬声器信号集，其中所述第二扬声器信号集在被所述扬声器阵列输出时在所述目标位置处产生第二声场。


7.如权利要求6所述的系统，其中所述处理器被配置成至少基于对包含在所述扬声器阵列中的第一扬声器的预测估计而确定所述扬声器的所述第二位置。


8.如权利要求7所述的系统，其中对所述第一扬声器的所述预测估计至少基于所述用户的骨架的模型。


9.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个传感器包含目标传感器，并且其中所述处理器还被配置成基于从所述目标传感器获取的所述传感器数据而确定所述目标位置。


10.如权利要求9所述的系统，其中所述扬声器阵列的第一扬声器基于包含在所述第一扬声器信号集中的第一扬声器信号而生成第一声场，所述扬声器阵列的第二扬声器基于包含在所述第一扬声器信号集中的第二扬声器信号而生成第二声场，并且所述第一声场与所述第二声场相长地组合，以在所述目标位置处产生复合声场。


11.一种计算机实现的方法，其包括：
基于从一个或多个传感器获取的传感器数据，针对包含在扬声器阵列中的每一扬声器确定所述扬声器相对于目标位置的第一位置；
至少基于包含在所述扬声器阵列中的第一扬声器的所述第一位置，确定第一扬声器定向声音分量，所述第一扬声器定向声音分量被限定在所述第一扬声器与所述目标位置之间，并且
基于所述第一扬声器定向声音分量为所述第一扬声器生成第一扬声器信号，其中所述第一扬声器信号在被所述第一扬声器输出时在所述目标位置处产生声场的一部分。


12.如权利要求11所述的计算机实现的方法，其还包括：
至少基于所述扬声器阵列中的第二扬声器的所述第一位置，确定第二扬声器定向声音分量，所述第二扬声器定向声音分量被限定在所述第二扬声器与所述目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：A布朗热，S马蒂，J弗贝克，D迪岑索，
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