专利名称：智能扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一用于提供位置感知的媒体信息的方法，更具体而言涉及一种用于通过能呈现音频内容的音频呈现装置来提供位置感知的音频内容的方法。
本发明还涉及一种用于执行上述方法的系统以及一种用于执行上述方法的计算机程序。
背景技术：
DE 19646055公开了一种音频重放系统，其包括再现装置、扬声器系统，以及用于通过应用音质信号处理来给听众改善空间体验的信号处理单元。通过处理呈现的音频以便例如补偿空气中的音频速度，来辅助扬声器系统的物理放置。有效地处理来自一个源的声频输出，以便使听耳相信呈现的音频是从并非扬声器实际放置的方向而来的。
在房间的尺寸和/或环绕扬声器的数目有限的地方，通常结合用户设备相关的媒体产品来使用例如这类无形中扩大房间尺寸和/或无形中转移声音的音频处理。所处理的显像/映像的音频当它们被录制时未必反映乐器的实际位置，而是主要引入另一位置的感觉，即音乐厅、教堂、外景、等等。为了获得系统中实际可用的扬声器的实际位置的信息，然而它可能必须要在处理声源之前提供校准(calibration)程序以补偿房间特性，等等。这种校准可以包括用于每个可用扬声器的脉冲响应，其中所述脉冲响应可以包括扬声器无关的特性，比如群时延和频率响应等等。
在特定的音频优化环境中，例如隔音室，上述方法可能足以获得可允许的脉冲响应以便令人满意地再现音频信号。
然而，在现实环境中，比如起居室或厨房等等，在校准程序期间由于室内混响、背景噪声、探管传声器的位置等等的原因，很难解决获得真实脉冲响应以达到听众值得信赖的目的。
为了相对于音频位置而最佳地处理音频，也许不必查究扬声器系统的脉冲响应。为了估算可允许的处理方案，处理单元可能必须要知道扬声器及听众的确切位置。
人耳容忍扬声器位置上的微小偏差，但是当实际正在从例如右侧扬声器那里播放一个声音时，不可能使听众确信该声音是从左侧扬声器传来的。因此，为了满足并使听众确信扬声器位置，实际上不得不在相对靠近声音的预定位置上放置扬声器。
由于这一缘故，在选定地点上实际放置扬声器并让这个扬声器播放可能适合于这个位置的资料可能是便利的。
例如，如果播放音乐的扬声器位于靠近听众的地方，那么该听众就可能会注意到指定的声级。如果扬声器位于离听众较远的地方，那么正在播放的扬声器就必须实施更大的功率以让听众获得与扬声器位于靠近他的位置上相同的声级。
根据本发明的扬声器系统的使用示例可能是观看电视上的音乐会，其中在左边播放风琴而在右边播放吉他。在左边放置音频呈现装置将呈现风琴的声音，而在右边放置音频呈现装置将呈现吉他的声音。
在表现左侧和右侧音频信号但只有位于听众左侧的一个扩音器可用的立体声系统中，人们可能希望仅仅再现左侧的信号以避免听众的空间混淆。同样，如果扩音器置于听众前面，那么被再现的音频可以包含左侧和右侧声道的适当混音。
同样，这在全方位立体声音响环境中可能也是这种情况，在该环境中把许多扩音器(典型为4-6个)放在听众周围以产生类似3D的声像。例如，扬声器位置对高精度声音定位的声学空间的器械位置和准确镜像来说是必要的。例如，除非是刚好与听众相对称地放置全方位立体声音响装置中的后方扬声器(位于听众背后的扬声器)，否则例如像不均匀声音时延、声染色、波干扰等等这类不希望的效果可能会很明显的。另外，如果同后方扬声器相比离用户很远地安放全方位立体声音响环境中的前方扬声器，那么例如必须调节放大器的前方/后方平衡控制以防止后方扬声器控制声像。然而，来自于后方扬声器的声音仍然通过物理上较短的距离而首先到达听众那里。典型来讲，在家庭剧场布局中这个缺点被忽视掉了。
根据本发明的扬声器系统给用户提供了这样一种系统，所述系统使他们能以相对于当前的听觉内容的间隔放置扬声器，而无需麻烦的扬声器/扩音器调节。
为了根据扬声器位置来处理音频，音响系统必须要鉴别扩音器位置。对于用户来说，可能难以输入扩音器的确切位置，有时候甚至是不可能的。因此，如果音响系统能够在信号处理之前先自动确定扬声器位置则可能是有利的。
因此，用户能够添加音频呈现装置而不必输入任何基于软件的设置程序或调整任何系统设置。所有用户必须要做的就是将扬声器放在有用区域内的某个地方，并且处理单元将确定将通过音频呈现装置呈现哪个听觉信号。
发明内容
本发明的一个目的就是，在无用户干涉的情况下解决扬声器位置的上述问题。
这是利用一种通过能呈现音频内容的音频呈现装置来提供位置感知的音频内容的方法(以及相应的系统)来实现的，所述方法包括以下步骤在处理单元中获得表示音频呈现装置位置的至少一个位置参数；在所述处理单元中根据已获得的至少一个位置参数来处理当前的音频内容，以便与取决于至少一个位置参数的当前的音频内容相关的位置感知的音频内容；以及通过音频呈现装置来呈现已获得的位置感知的音频内容。
本发明的另一个目的就是，提供这样一种方法和系统，其中音频内容的处理包括考虑音频呈现装置的音频能力的处理步骤。
本发明给用户提供了这样一种系统，所述系统使用户能相对于当前的听觉内容而把扬声器放在适当位置，而不必考虑任何扬声器位置的编排。所述系统将确定将通过扬声器呈现哪个听觉信号。
音频呈现装置可以是能再现听觉信号和人耳听不见的信号的扬声器。一般而言，本发明的主旨涵盖位置感知的内容(即音频源的内容)从源到相对于其位置的音频呈现装置的自动传送。
所述音频源可以是能检测音频呈现装置的所述位置并能随后向所述音频呈现装置传送相应内容的个人计算机、电视、摄像机、游戏单元、移动式电话等等。
图1示出了在基本设置中的连接于音频源的音频呈现装置，图2示出了利用音频呈现装置来呈现内容的方法，
图3举例说明了音频源中的处理单元的示意性框图，图4示出了具有位置参考显示装置的两个音频呈现装置的设置，图5示出了本发明另一个实施例，图6举例说明了置于立体声放音设置中的乐器的示意性框图，图7举例说明了置于四声道立体声再现设置中的乐器的另一个示意性框图。
附图自始至终，相同参考标记都表示相似的或相应的特征、功能等等。
具体实施例方式
图1示出了音频呈现装置，在此是用参考标记(101)表示的扬声器单元，它具有位于用参考标记(105)表示的听众前面的一个或多个发送器(102)。在音频源(103)上，可以放置用参考标记(104)表示的一个或多个传感器以便确定所附的靠近或远离所述音频源的一个或多个音频呈现装置的位置。通过接收从位于音频呈现装置上或集成到音频呈现装置中的一个或多个发射器那里发送来的信号，利用传感器的数目来确定音频呈现装置的位置。换句话说，借助于所述传感器，音频源可以定位所述音频呈现装置。随后，音频源可以(依据所述位置)确定将要传送的代表音频内容(106)的信息并在所述音频呈现装置上呈现该代表音频内容(106)的信息。
图2示出了利用音频呈现装置来呈现内容的方法。
在步骤201中，开始依照本发明的优选实施例的方法。与相对于音频源定位的音频呈现装置的状态相对应的以及与所述音频源的状态相对应的记录位置、内容、信息项、识别信号等等的变量、标志、缓冲器等等都被设置为默认值。
在步骤202中，音频呈现装置可以连接于或附于音频源上。典型来件，这将是一种用户动作，因为用户可能希望音频呈现装置处于工作中。
可能是这样一种情况，即为更多的音频呈现装置而重复这个步骤。接着，可以相应地应用接下来的步骤。
在步骤203中，至少一个发送器——位于音频呈现装置上的——优选地发送识别所述装置的相应信号。正如图1中论述的那样，可以将一个或多个发送器放在或集成到音频呈现装置中。接着，可以利用这个或这些发送器来通知音频源所述音频呈现装置是连接于它的。所述信号可以用来识别音频呈现装置、其类型和特性等等。
在步骤204中，至少一个传感器可能接收至少一个识别信号。所述传感器优选地位于音频源上。正如在上述步骤和图1中论述的那样，识别信号是从位于音频呈现装置上的一个或多个发送器那里发送出来的。
在步骤205中，所述音频源可以获得音频呈现装置的第一位置。
在步骤206中，所述音频源可以根据所获得的位置信息来确定必须处理并随后在音频呈现装置上播放来自音频内容的哪个或哪些内容部分。可能是这样的情况，即为更多的音频呈现装置而重复这个步骤。根据一个或多个识别信号，所述音频源可以确定音频呈现装置的具体的X、Y、Z坐标。可以相对于音频源上的固定点或例如房间的位置等等定义所述坐标，并且通过接收到的识别信号由它来测量所述坐标。
所述音频内容可以是电信号或声信号、模拟的、数字的、压缩的或未压缩的音频等等，或是它们的任意组合。
在步骤207中，处理来自于步骤206的音频部分，以便依据至少一个位置参数获得与当前的音频内容有关的位置感知的音频内容。
在步骤208中，所述音频源可以将环境感知的音频内容传送到音频呈现装置。可以传送所述第一信息项，然后通过网络来加以接收——作为区别于现有技术的一般解决方案——或者可以通过专用于音频呈现装置的优化通信来加以接收。
在步骤209中，音频呈现装置可以接收并呈现/再现所述环境感知的音频内容。
环境感知的音频内容(在所述音频呈现装置上呈现的)还可以取决于当前在音频源上呈现的是什么，因为如果有的话，则可能方便于呈现当前在音频源上呈现的内容的一部分，所述音频源具有例如不同的处理属性。
贯穿本申请——当使用单词″呈现(presentation)″、″呈现(present)″等等时——不用说意旨可以在相应的音频呈现装置再现内容。
单词″内容″将典型地被理解成在个人计算机、电视、摄像机、游戏单元或移动式电话等等上播放的听觉信息。所述信息或内容可以是电信号、压缩的或未压缩的数字信号等等，或是它们的任意组合。
图3举例说明了音频源(301)的实施例的示意性框图，所述音频源包括所有都经由数据总线(305)连接的一个或多个微处理器(302)和/或数字信号处理器(306)、存储单元(303)以及输入/输出装置(304)。所述处理器和/或数字信号处理器(306)是存储单元(303)与输入/输出装置(304)之间的交互机构。所述输入/输出装置(304)负责与可访问的传感器进行通信，其中接收到的位置参数等等的传输可能会在操作期间发生。可以经由输入/输出装置(304)从远程的音频呈现装置那里上载位置参数。音频呈现装置与传感器之间的这种通信例如可以通过利用IrDa、蓝牙、IEEE 802.11、无线LAN等等来发生，但是在有线应用解决方案中也同样是有用的。所述存储单元(304)存储像专用计算机程序或已上载的位置参数这样的相关信息以供确定可用资源、处理算法等等。
数字信号处理器可以是用于诸如译码、编码、实施分层等等之类的不同处理任务的专用程序。单个多出口DSP可以包括几个处理装置，或者可以嵌套多个DSP以执行处理任务，其中同单个多出口DSP相比，每个DSP都专用于少数的处理装置。
整个处理也可以包含在单个通用处理器内，所述通用处理器包括用于许多任务的软件，其中在不同的处理功能之间定义进程。在一些系统设计中，代替DSP而使用通用微处理器是切实可行的选择。尽管专用DSP非常适合于处理系统中的信号处理任务，但是多数设计还需要用于诸如存储器管理、用户交互、相对位置估算等等之类的其它处理任务的微处理器。把系统功能集成到一个处理器中可能是实现诸如减小系统部件数量、降低功耗、最小化尺寸和降低成本等等之类的几种常见设计目标的最佳方式。将处理器数量减少到一个还意味着需要控制少数指令集和工具组。
此外，本发明涉及一种计算机可读介质，其包含用于使处理器执行通过能呈现音频内容(106)的音频呈现装置(101)来提供位置感知的媒体内容的方法的程序，所述方法包括以下步骤在处理单元(103)中获得表示音频呈现装置(101)位置的至少一个位置参数；在所述处理单元(103)中根据已获得的至少一个位置参数来处理当前的音频内容，以便获得取决于至少一个位置参数的与当前的音频内容相关的位置感知的音频内容；以及通过音频呈现装置(101)来呈现已获得的位置感知的音频内容。
于此，计算机可读介质可以是程序存储器介质，也就是既是物理的计算机ROM又是RAM、可拆卸和不可拆卸的存储器驱动器、磁带、光盘、数字通用盘(DVD)、光盘(CD或CD-ROM)、迷你盘、硬盘、软盘、智能卡、PCMCIA卡、从例如局域网(LAN)、广域网(WAN)这类数据网络或它们的任意组合(例如，因特网、内联网、外联网等等)那里获得的信息。
图4示出了参考用参考标记(406)表示的显示装置的位置的两个音频呈现装置(402、403)的设置，所有显示装置都具有置于用参考标记(405)表示的听众前面的一个或多个发送器(未示出)。在包括处理装置(301)的音频源(401)上，可以放置用参考标记(404)表示的一个或多个传感器以便确定所附的、靠近或远离所述音频源的一个或多个音频呈现装置的位置。通过接收从位于音频呈现装置上或集成到音频呈现装置中的一个或多个发送器那里发送的信号，利用传感器来确定可用的音频呈现装置的位置。音频呈现装置(402、403)相对于用户工作位置的位置——在显示装置(406)前面——可以通过音频源(401)来加以估算，并借此利用上文描述的方法来向音频呈现装置(402、403)提供信息项，以便因此提供期望的声音信号。
所述音频源可以由全方位立体声音响技术加以支持，所述全方位立体声音响技术能向单个频道发送听觉信息，并借此发送到不同的音频呈现装置，以产生类似于3D的声像。通过在不同的位置上采集单个音频呈现装置的位置布置参数，可以执行适当的音频处理以便空间地增强收听体验。
相应地，音频呈现装置可连接于和/或可附接于音频源，或者可以相对于音频源来安放所述音频呈现装置并在那里连接于所述音频源，此外，音频呈现装置能够接收并呈现来自该音频源的内容。
在图5中能够看到本发明实施例的另一个示例，其中媒体内容源(501)发送所有可用的音频内容而无需发送前的上述处理。在这个示例中，在用户呈现之前先在音频呈现装置(502、503、504、505、506)中执行内容处理，许多装置都包括处理装置(未示出)。每个音频呈现装置都包括用于接收从内容源(501)那里发送来的媒体内容的装置(未示出)和用于获得相对于用户(505)的位置参数的装置。用户(505)可能穿戴着或附接着位置发送装置(未示出)以便向任何音频呈现装置告知其位置。
此外，每个音频呈现装置都可以包括如上文所述的处理装置，以便根据音频呈现装置相对于用户位置的位置来处理媒体内容。
例如，如果位于用户前面的音频呈现装置(503)判定它位于用户的正前面，那么所述装置就可以判定这应该以5.1的环绕信号来再现中心频道。例如，如果媒体内容仅仅在立体声中是可用的，那么前面的音频呈现装置就可以判定再现左侧声道和右侧声道的适当混音等等。
此外，媒体内容的处理可以包括可用的音频呈现装置的性能。例如，如果扩音器只能以10-200赫兹的频率范围再现信号，但媒体内容却包含此范围以外的信号且也就因此应为得到再现，那么在处理步骤中就要考虑到这种音频呈现装置限制。这种再现可能性的缺乏可以在处理步骤中得以补偿，例如如果有的话，通过相应地处理其它音频呈现装置的媒体内容。
图6举例说明了置于立体声放音设置中的乐器的示意性框图。立体声录音录包括在左声道(602)的吉他和在右声道(603)鼓架。当在听众(105)的较远的右边(603)放置根据本发明的音频呈现装置时，可以将所述音频装置配置成仅仅播放来自鼓架的声音。将音频呈现装置放置到听众(105)的较远的左边可能会导致只呈现吉他声。例如，如果现在放置到较远的左边的音频呈现装置位于相对于听众而言在同一个方向上但是这次靠近于听众的话，那么所述音频呈现装置可能需要减低输出功率，以便达到听众所接收到的相同的声音音量级。
图7举例说明了置于四通路立体声录音设置中的乐器的另一个示意性框图。四条独立的轨道被记录有吉他(602)、鼓架(603)、钢琴(701)和小提琴(702)的声音。为了在再现期间再现出与在录制阶段中相同的气氛，可能需要在听众(105)周围放置四个音频呈现装置。类似于上述立体声录音，每个音频呈现装置都再现与其位置相对应的有声资料。如果在图中的类似象限的区域中对称地放置器械，那么每一个音频设备都大概只播放单个器械。例如，如果在第三个象限中的音频呈现装置被关闭，那么在声像中可能不会发现钢琴声(701)或者只有一点儿钢琴声。
例如，在象限的中央放置扬声器可以再现所有的四个器械。
虽然上述说明指的是本发明的特定实施例，但是本领域的技术人员应将理解上面提供的许多细节仅仅是按照举例的方式来描述的，而在不脱离本发明范围的情况下可以作出修改。
所附的权利要求是用来涵盖这类修改的，因为这类修改将落入本发明的真实范围和精神内。因此，无论从哪一点来看都将把所提出的实施例视作为是说明性的而非限制性的，本发明的范围是由所附的权利要求来指明的而不是上述说明，并且因此由下列权利要求的等效含义和范围而来的所有变化都意在含于其中。
权利要求
1.一种通过能呈现音频内容(106)的音频呈现装置(101)来提供位置感知的媒体内容的方法，所述方法包括以下步骤-在处理单元(103)中获得表示音频呈现装置(101)位置的至少一个位置参数；-在所述处理单元(103)中根据已获得的至少一个位置参数来处理当前的音频内容，以便获得取决于至少一个位置参数的与当前音频内容相关的位置感知的音频内容；以及-通过音频呈现装置(101)来呈现已获得的位置感知的音频内容。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述处理单元(103)包括以下步骤-从音频呈现装置(101)接收至少一个位置参数；以及-在呈现已获得的位置感知的音频内容之前先将所述获得的位置感知的音频内容发送到音频呈现装置(101)。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述处理单元由音频呈现装置(502、503、504、505、506)所包含，并且包括以下步骤-接收当前的音频内容；以及-通过音频呈现装置(502、503、504、505、506)来呈现已获得的位置感知的音频内容。
4.如权利要求1-3所述的方法，其中将至少一个位置参数确定为相对于用户的工作空间的参数。
5.如权利要求1-4所述的方法，其中处理音频内容的步骤包括通过利用音频呈现装置的音频再现性能来进行处理。
6.一种用于通过能呈现音频内容(106)的音频呈现装置(101)来提供位置感知的媒体内容的系统，所述系统包括以下装置，用于-在处理单元(103)中获得表示音频呈现装置(101)位置的至少一个位置参数；-在所述处理单元(103)中根据已获得的至少一个位置参数来处理当前的音频内容，以便获得取决于至少一个位置参数的与当前的音频内容相关位置感知的音频内容；以及-通过音频呈现装置(101)来呈现已获得的位置感知的音频内容。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述处理单元(103)包括装置用于-从音频呈现装置(101)那里接收至少一个位置参数；和-在呈现已获得的位置感知的音频内容之前先将所述获得的位置感知的内容发送到音频呈现装置(101)。
8.如权利要求6所述的系统，其中所述处理单元由音频呈现装置(502、503、504、505、506)所包含，并且包括装置用于-接收当前的音频内容；和-通过音频呈现装置(502、503、504、505、506)来呈现已获得的位置感知的音频内容。
9.如权利要求6-8所述的系统，其中将所述至少一个位置参数确定为相对于用户的工作空间的参数。
10.如权利要求6-9所述的系统，其中处理音频内容的步骤包括通过利用音频呈现装置的音频再现性能来进行处理。
11.一种包含程序的计算机可读介质，所述程序用于使处理器执行权利要求1至5中任何一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于提供位置感知的媒体信息的方法(以及相应的系统)，更具体而言涉及一种用于通过能呈现音频内容的音频呈现装置来提供位置感知的音频内容的方法。在包括处理装置(301)的音频源(401)上，可以放置一个或多个传感器(404)以便确定所附的、靠近或远离所述音频的一个或多个音频呈现装置的位置。通过接收到的信号利用传感器来确定可用的音频呈现装置的位置。所述音频呈现装置(402、403)相对于用户工作位置的位置——在显示装置(406)的前面——可以通过音频源(401)加以估算，并借此利用根据本发明的方法来向音频呈现装置(402、403)提供信息项，以便提供期望的声音信号。
文档编号G10K15/00GK1682567SQ03821324
公开日2005年10月12日 申请日期2003年8月5日 优先权日2002年9月9日
发明者P·C·尼尔沃特, R·科特诺伊文 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司