声学显示的设备的方法技术

一种用于再现空间（２１０）中对象（２００）的位置的声学显示的设备（１００），在再现空间（２１０）中空间上不同的位置处布置多个扬声器（２２０），使得通过不同方式驱动扬声器（２２０）来声学表示不同的空间位置，该设备（１００）包括：信号关联装置（１１０）和扬声器驱动装置。信号关联装置（１１０）被配置为将声学信号与对象（２００）相关联。扬声器驱动装置（１２０）被配置为建立针对多个扬声器（２２０）的一个或多个扬声器信号（ＬＳ），其中，显示对象（２００）的位置的一个或多个扬声器信号（ＬＳ）基于通过信号关联装置（１１０）与对象（２００）相关联的声学信号。一个或多个扬声器信号（ＬＳ）可以被建立为，当再现一个或多个扬声器信号（ＬＳ）时，在再现空间（２１０）中声学显示对象（２００）的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于再现空间中对象位置的声学显示的设备和方法。实施例具体 包括在船板上使用的声学显示。
技术介绍
许多光学显示(例如，传感器的光学显示)一方面监控船只的技术装备，另一方面 提供与水上和水下的环境有关的信息，具体地提供与经常在驾驶台(bridge)上或在中等 和大型船只的机械操作中心中发现的障碍物有关的信息。通常，在驾驶台上或操作中心中 有许多人来控制船只。随着报告传感器数目的增加，产生可区分的信号变得越来越重要，其 中，例如，必须区分警告和信息。除了光学显示器以外，声学报告也是尤其令人期望的。尽管 可以通过语音输出来支持很少发生的通知，但是如雷达设备或声纳提供的频繁发生的通知 的宣告相当复杂。汽车领域的现有技术应是再现可变频率的蜂鸣音的间隙(gap)传感器。 示例性地，当以减小的距离接近障碍物时，频率会变化。然而，这不能提供关于船只的足够 信息，这是由于可移动障碍物可以位于任何方向并沿着任何方向移动。
技术实现思路
与该现有技术不同，本专利技术基于提供一种声学显示对象的位置的设备和方法的目 的。该目的可以由根据权利要求1或权利要求18所述的设备以及根据权利要求20所 述的方法来实现。本专利技术的中心思想是在空间上不同的再现空间中布置多个扬声器，使得可以通过 以不同方式驱动扬声器来声学再现不同位置。具体地，信息关联装置被配置为将声学信号 与对象相关联，扬声器驱动装置被配置为针对多个扬声器建立一个或多个扬声器信号。一 个或多个扬声器信号显示对象的位置，一个或多个扬声器信号基于通过信号关联装置与对 象相关联的声学信号。建立一个或多个扬声器信号，使得在再现一个或多个扬声器信号时， 在再现空间中声学显示对象的位置。本专利技术的实施例还涉及如何使用智能声学显示来更容易地再现传感器信号，并因 此可以提高安全性且减小开销。本专利技术的另一构思基于以下事实信息中相当多的部分是 许多报告设备中位置的显示。雷达、声纳、航海图或气象图例如可以用作报告设备，并且这 里位置显示示例性地涉及到对象的方向或距离。对该信息进行自然编码的声学场应尽可能 精确地由多个扬声器装置来产生，以便报告或表示方向或距离。当与迄今为止使用的雷达和声纳的光学显示协作时，实际上当对环境进行声学表 示时仅增大了最重要或重要对象。这些是接近船只的航线或其航线与船只的航线交叉的对 象，导致碰撞的危险。基于娱乐领域和虚拟现实领域中空间音频信号的再现系统，能够使得墙壁以虚拟 方式消失，同样在小空间中，使得甚至可以在再现空间外部精确听到对象的位置(距离和方向)。存在驱动扬声器的两种基本方式⑴波场合成(WFS)在该系统中，示例性地，扬声器位于衡定距离处，并且根据已 知WFS算法计算扬声器的单独信号。来自雷达信号的对象这里被再现为沿着相应方向和距 离的声学对象。对象作为虚拟声源并可以由收听方来定位。示例性地，驾驶台上的所有人可 以感知相同位置处的对象。还能够不仅对单独对象进行声学表示，而且还能够同时对多个 对象进行声学表示，其中，另一或可选地甚至等同的声学信号例如可以与每个对象相关联。(ii)时间和幅度扫视(TAP)在该方法中，对于各个单独扬声器声学信号的幅度 和相位是变化的，使得声学信号看起来来自于特定方向并间隔特定距离。利用该系统，还能 够允许扬声器之间更远和/或不同的距离。与WSF相比，该方法具有需要较少扬声器的优 点，但是却具有不能精确感知声源的声学部分的缺点。感知到的声源位置也可以在某种程 度上取决于人收听的位置。为了对雷达信号进行声学表示，首先对同一雷达信号进行声学处理。处理这里包 括一方面识别可移动对象，例如，船只和飞机，还识别静态对象，例如，海岸线、浮标或岛屿。 在包含换能器或通过文本(文本消息或一般地，数据)识别它们自身的对象中，可选地，可 以通过文本至语音识别将音频信号转换成音频信号，使得换能器的文本信号是可听的。例 如，这样的对象是特定浮标或信标，其可识别信息示例性地作为文本出现在雷达上。还可以对应于对象的潜在危险性来对对象进行分类。示例性地，(从前部或快速地 从后部)接近或跨过船只的移动路径的对象被分类为比并行经过船只或离开船只的对象 更危险。通常认为更远的对象没有以较大相对速度靠近或接近的对象危险。根据危险性， 可以将不同的识别音调与对象相关联，其中，示例性地，识别音调在定调(Pitch)或脉冲连 续频率方面不同，并且随着危险性的增加而增加。因此，较高音调可以指示更大危险，或者 增加的响度可以暗示增加的危险。类似地，与低时钟脉冲(示例性地，当将识别音调表示为 节奏时钟脉冲时)相比，快速拍频时钟脉冲可以指示增加或更高的危险性。然后通过上述WFS或TAP示例性地产生以这种方式产生的对象音频信号，通过上 述WFS或TAP对象进一步自动降低了响度。在另一实施例中，具体地在诸如船只航线之类的环境中，没有危险的对象完全淡 出(不再现)，以便不会由于太多信息给人类导航或收听方造成压力。此外，在实施例中，再现的位置出现在与实际距离相同的距离处，S卩，当雷达指示 对象在1公里距离处时，音频对象在1公里(1 1映射)的距离处是可感知的。备选地， 相应地缩放再现的位置，使得例如执行1 100映射，并且在1公里距离处的对象通过在近 似10米距离处的声学信号(虚拟声源)可以声学感知或再现。例如，(1 1映射的)第 一个优点在于，在WFS中，不存在任何视差误差，使得对象的距离仅由响度来编码，并且不 再通过曲线波形来编码。然而，在远距离处的对象由于声速的原因很晚才可听，并且此外， 利用1 1的表示，远距离处的对象在距离上几乎不能区分。实施例针对使用音频信号编码对象，以便可以尽可能最佳方式来定位那些对象。 为了实现这一点，由于例如很难感知正弦音调，音频信号应当具有足够宽频带。相应地，窄 带噪声或语音应当用于识别对象，而不是正弦音调。为了能够再现，并附加地还能够声学感 知密集环境中(例如，航线)的大量对象，发射脉冲信号，而不是连续信号(例如，连续音5调)。脉冲频率这里可以随着危险的增加而增加，类似于汽车中的泊车传感器。为了实现永 久使用，只要危险足够低，音频信号应当发射令人愉快的声音。在危险阈值之上存在严重危 险，在危险阈值之下不存在或几乎不存在任何潜在危险，示例性地，根据环境变化地设置该 危险阈值。可选地，危险阈值还可以由用户来调整。例如，船只的大小和速度或者其他对象 的速度起到一定作用。示例性地，可以根据到预计算碰撞的持续时间与船只的停泊时间的 比值来建立阈值。对于没有识别到的对象(例如，不表示危险的对象)，音频信号的令人愉快的声音 示例性地可以通过使用窄带噪声的低中心频率或低脉冲频率(很少表示)来实现。备选 地，也可以使用窄带噪声的谱着色，其中，高频的能量小于低频的能量(使用带通从粉红噪 声中切去)。对于识别到的对象，上述可以通过很少报告来实现，例如，首先接触，然后以分 钟时间间隔仅传输新信号。可选地，可以选择报告信号，使得可以精确定位该报告信号，并将该信号与环境噪 声区分。此外，对于报告信号而言具有令人愉快的声音的优点，从而在长期旅行也可以永久 接受该系统。包括空间分辨率的声学显示的值得考虑的优点在于，与光学显示相比，人可以 同时使用声学显示和自然环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯施波雷尔，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：DE