使用声音信号的距离估计制造技术

一种设备包括测试信号发生器（401），其通过将音频带测试信号调制到超声波信号上来生成超声波测试信号。超声波测试信号从参量扩音器（403）中辐射，并且在空中利用非线性来解调。反射的音频信号可以源于诸如墙体之类的对象的反射。音频带传感器（405）生成音频带捕获信号，其包括解调的反射音频带信号。距离电路（407）随后针对从参量扩音器（403）到对象的距离生成距离估计，以响应音频带捕获信号与音频带测试信号的比较。特别地，两个信号可以被相关，以确定与全路径长度相对应的延迟。基于距离估计，音频环境可以被估计，并且音响系统可以相应地被适配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及至对象的距离的估计，并且特别地而非排他地涉及基于距离的估计的音频环境的表征(characterisation)。
技术介绍
对于许多应用来说，距离的自动确定是重要的。例如，音频环境极大地影响扩音器系统的性能，并且例如，房间的音响效果显著地影响利用空间声音再生系统能够提供的空间体验。为了提供最佳可能的空间再现(render)，声音再生系统适当地被校准到特定音频环境因此是重要的。因为不可能事先说明(account for)房间大小、音响系统位置和收听者位置等等的每一种可能的排列，所以在实践中只可能提供有限数量的预设选项。声音再生系统的适当校准因此必须就地利用设备来完成。为了优化声音再生，房间几何形状、收听 位置以及再现设备的位置应该最好是已知的。虽然有可能人工测量这个数据，但是这对用户而言将代表不受欢迎的工作量，并且将遭受用户错误。如果能够自动地测量房间几何形状(geometry)，那么优化能够是自动的并且没有用户错误。这样的房间几何形状可以从至诸如墙体(wall)之类的房间对象的距离测量中进行确定，并因此用于确定这样的至对象的距离的实用系统是非常有利的。已提议基于定向声音信号的测量来确定至墙体的距离。W02004666731A1公开一种系统，其中使用常规的扩音器阵列和至少一个麦克风来校准条形音箱(sound bar)系统，其中多个空间通道使用扩音器阵列以及声音信号的定向辐射、从单个扩音器设备中生成。所公开的系统使用常规的扩音器阵列来创建指向墙体的定向声音的波束。所反射的声音利用麦克风来记录，并且在声音的发射和声音的捕获之间的时间差用于确定至反射对象的距离。此方案与标准的声纳系统非常相似。针对这个系统的常规扩音器阵列的使用具有若干缺陷。常规扩音器阵列只能在利用阵列的宽度和扩音器的间隔所确定的有限范围的频率上产生高度定向的声束。有限的带宽导致所公开的系统将单个频率测试音调用于校准，这与较宽带宽信号相比可能导致例如降低的信噪比。所公开的系统也可能易于产生能够引起虚假结果的波瓣伪像(lobbing artefact)。常规扩音器阵列的使用所面临的另一问题是高定向性所需要的大孔径也导致大的音频束斑大小，其降低测量系统的分辨率。为了解决这个问题，W0200466673A1建议使用聚焦算法来减小束斑大小。然而，为了聚焦波束，至反射对象的距离必须提前知道，即，其要求将要测量的距离是已经知道的。就此而论，需要迭代优化程序来将波束聚焦到合适的斑大小并利用合适的精度来识别墙体的位置。这在处理能力和测量/设置时间方面是昂贵的。基于超声的距离检测系统也已被用于确定至墙体的距离。这些系统朝向墙体辐射超声信号，并且测量在返回接收到超声信号之前所花费的时间。该距离随后可以被确定为与超声信号的往返延迟的一半相对应。然而，这样的超声波测距系统要求反射表面垂直于超声波声束，并且对于其之间的偏差是非常敏感的。实际上，在许多情况下，甚至与垂直角度的小偏差也导致与具有(例如，更多墙体的)多次反射的路径相对应的测量信号，从而导致错误的结果，并因而导致例如声音再生系统的错误校准。对于其中测距设备不能实用地被定位并且不能直接地被指向正测量至其的距离的对象的许多固定校准系统来说，这样的超声波测距系统因此往往是不切实际的。特别地，这些系统往往需要人工操作并且不适合用于其中从测距设备到对象的确切位置和方向不是已知的许多自动化系统。因此，用于确定距离的改善系统将是有利的，并且特别地，虑及增加的灵活性、便利的实现方式、便利的操作、改善的精度、增加的在系统与对象之间的几何关系的灵活性、改善的针对自动测距和校准的适用性、改善的方向性、增加的聚焦和/或改善的性能的系统将是有利的。
技术实现思路
相应地，本专利技术寻求优选地单独或以任何组合来缓解、减轻或消除上述缺陷之中的一个或多个缺陷。 根据本专利技术的一个方面，提供一种用于确定至对象的距离的设备测试信号发生器，用于通过将音频带测试信号调制到超声波信号上来生成超声波测试信号；参量扩音器，用于在第一方向辐射超声波测试信号；音频带传感器，用于生成音频带捕获信号，其中音频带捕获信号包括源于超声波测试信号的解调的反射音频带信号；和距离电路，用于针对从参量扩音器到对象的距离生成距离估计，以响应音频带捕获信号和音频带测试信号的反射音频信号估计。本专利技术可以提供改善的和/或便利的距离估计。距离测量在许多实施例中可能更适合于自动距离估计和/或可能对测量情景的几何特性的变化更不敏感。特别地，本专利技术可以为其中来自传感器/参量扩音器的方向不与对象的表面垂直的情景提供改善的距离估计。在许多情景中，可以实现更精确的定向距离测量，并且特别地，在保持低复杂度的同时，可以实现较小的束斑大小。距离电路可以生成距离估计，以响应音频带捕获信号与音频带测试信号的相对定时。音频带可以低于20kHz，而超声波信号具有高于20kHz的频率。音频带捕获信号可以对应于在从OHz到15kHz的频带内的频率间隔中的捕获声音，并且通常可以包括来自包括低于IOkHz或5kHz的频率的频率间隔的声音。在许多实施例中，音频带测试信号可以有利地具有不小于500Hz的频率带宽，并且在一些实施例中可以更有利地具有不小于lkHz、2kHz乃至5kHz的频率带宽。这在许多情景中允许更精确的估计，并且时常可以允许改善的相关特性诸如反射表面的角度或反射对象的大小的估计。例如，音频带测试信号可以是(例如，对数)频率扫描信号、最大长度序列或随机带有限噪声信号。在一些实施例中，例如，音频带测试信号可以是单音信号。参量扩音器和音频带传感器通常可以实质上共同定位(co-locate)。例如，这样的共同定位可以对应于低于要估计的距离的十分之一，并且在许多实施例中可以小于50厘米(cm)、25厘米乃至10厘米。超声波测试信号可以定向进行辐射，例如，诸如利用对于从3kHz到IOkHz的频率间隔乃至对于从1500Hz上至15kHz的频率间隔在小于10°或20°的角度上具有6dB衰减的定向波束进行辐射。主波瓣角度在较低频率上可能是较大的，并且例如在500Hz上可能小于40°。距离电路可以被安排来确定距离估计，以响应在时间阈值之后在音频带捕获信号与音频带测试信号之间最早的相关峰值的定时。这可以允许实用且精确的距离确定。时间阈值可以是预定的时间延迟并且一般可以对应于比从参量扩音器到音频带传感器的距离更长的路径长度。反射的音频信号估计在一些实施例中可以与音频带测试信号相同，或者例如，反射的音频信号估计可以是经修改或经处理版本的例如被确定来补偿非线性解调的效果的音频带测试信号。根据本专利技术的可选特征，距离电路被安排来生成在第一方向与对象的反射表面之间的角度估计，以响应音频带捕获信号的频率分布特性。 这可以提供可允许改善和/或扩展功能的附加信息。例如，当被用于确定或估计音频环境几何形状时，它可以允许更精确的几何形状的确定并因而可以允许在此基础上改善的声音再生。特别地，距离电路可以被安排来生成角度估计，以致于较高的相对高频能量集中指示更接近垂直的角度。距离电路可以被安排来使角度估计偏向90°，以便朝向较高频率来增加能量集中。这在许多实施例中可以允许角度的合适估计。根据本专利技术的可选特征，距离电路被安排来生成对象的大小本文档来自技高网...

【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：WJ兰布，RM亚尔特斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：
国别省市：