Аудиосистема и способ ее работы

Аудиосистема и способ ее работы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к аудиосистеме и к способу ее работы и, в частности, но не исключительно, к аудиосистеме, способной оценивать положения пользователя.

Уровень техники

Определение информации, относящейся к присутствию и положению, представляет интерес во многих применениях аудио, включающих в себя, например, связь через гарнитуру и системы интеллектуальных развлечений. Знания местоположений пользователей и их движение могут применяться для определения местоположения аудиовизуальных эффектов в местоположениях пользователя для более персонализированных впечатлений в системах развлечений. Также, такие знания могут применяться для улучшения рабочих характеристик (речевой) связи через гарнитуру, например, посредством ослабления звука с других направлений, кроме оцененного направления требуемого пользователя.

В частности, такие применения могут использовать направленное воспроизведение или захват аудио для обеспечения улучшенных эффектов. Такая направленность, например, может извлекаться из аудиоматриц, содержащих множество аудиоприводов или сенсоров. Таким образом, формирование акустического луча является относительно общим во многих применениях, таких как, например, в системах телеконференций. В таких системах применяются весовые коэффициенты к сигналам отдельных аудиоэлементов, таким образом, приводя к генерированию диаграммы направленности луча для матрицы. Матрица может адаптироваться к положениям пользователя в соответствии с различными алгоритмами. Например, весовые коэффициенты могут непрерывно обновляться, приводя к максимальному уровню сигнала или отношению сигнал-шум в соответствии с различными алгоритмами. Однако такие обычные подходы требуют присутствия аудиоисточников, и, следовательно, весовые коэффициенты акустической матрицы могут адаптироваться только после того, как источник станет активным.

Это является неблагоприятным во многих сценариях. Например, отслеживание пользователя имеет тенденцию становиться неточным, когда имеются только короткие вспышки акустической активности. Такой сценарий является типовым для многих применений, включающих в себя, например, речевые применения, где динамик обычно воспроизводит звуки только в интервалах. Кроме того, формирование луча может применяться эффективно только после некоторой продолжительности акустической активности, так как адаптация весовых коэффициентов занимает некоторое время, чтобы стать точной в достаточной степени. Также, могут происходить ложные обнаружения при присутствии других акустических источников. Например, если радиоприемник или компьютер воспроизводит звуки в комнате, система может адаптироваться к этому источнику звука, а не к предполагаемому источнику звука, или адаптация может компрометироваться источником шума.

Чтобы решить такие проблемы, было предложено использовать видеокамеры для выполнения определения положения и использовать видеосигнал для управления адаптацией весовых коэффициентов. Однако такие подходы имеют тенденцию быть сложными, дорогими и требующими ресурсы с точки зрения использования вычислительных и энергетических ресурсов.

Следовательно, улучшенная аудиосистема была бы полезной и, в частности, была бы полезной система, позволяющая получить повышенную гибкость, уменьшенное использование ресурсов, уменьшенную сложность, улучшенную адаптацию, повышенную надежность, повышенную точность и/или улучшенные рабочие характеристики.

Раскрытие изобретения

Следовательно, изобретение стремится, предпочтительно, ослабить, смягчить или устранить один или несколько из вышеупомянутых недостатков отдельно или в любом сочетании.

Согласно аспекту изобретения обеспечивается аудиосистема по п.1 формулы изобретения.

Изобретение может обеспечивать улучшенную адаптацию направленности матрицы аудиодиапазона. Подход, например, может предоставлять возможность выполнять адаптацию характеристик фильтра для обработки матрицы, основываясь на ультразвуковых сигналах. Адаптация характеристик и весовых коэффициентов фильтра и, таким образом, направленности аудиоматрицы может выполняться в отсутствие звука, создаваемого от целевого источника. Конкретно, характеристики/весовые коэффициенты фильтра могут устанавливаться для обеспечения луча или провала в требуемом направлении, основываясь на ультразвуковых сигналах.

Изобретение во многих вариантах осуществления может обеспечивать повышенную точность и/или более быструю адаптацию направленности аудио для матрицы аудиодиапазона. Инициализация весовых коэффициентов для матрицы аудиодиапазона, например, может основываться на характеристике присутствия.

В некоторых вариантах осуществления диаграмма пространственной направленности матрицы аудиодиапазона может регулироваться в ответ на характеристику присутствия. Например, если обнаружено присутствие пользователя, может генерироваться направленный луч, и если не обнаруживается пользователь, может генерироваться всенаправленный луч.

Считается, что аудиодиапазон может соответствовать акустическому диапазону. Аудиодиапазоном может быть диапазон, имеющий верхнюю частоту ниже 15 кГц и обычно ниже 10 кГц. Диапазоном ультразвуковых частот может быть диапазон, имеющий нижнюю частоту выше 10 кГц и часто преимущественно выше 15 кГц или 20 кГц.

Весовые коэффициенты могут представлять собой весовые коэффициенты фильтра отдельных фильтров, применяемых к отдельным сигналам аудидиапазона процессором матрицы. Весовыми коэффициентами могут быть комплексные значения и/или эквивалентно могут быть задержки, масштабные коэффициенты и/или фазовые сдвиги.

Согласно дополнительному признаку изобретения, характеристика присутствия содержит оценку положения, и схема аудиоматрицы выполнена с возможностью определения весовых коэффициентов в ответ на характеристику положения.

Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики и/или дополнительные возможности для многих применений. Изобретение, например, может предоставить возможность формирования луча для отслеживания пользователей или аудиоисточников даже тогда, когда они не создают никакого звука. Во многих вариантах осуществления оно может обеспечивать более быструю адаптацию диаграммы направленности луча для конкретного положения пользователя.

Согласно дополнительному признаку изобретения элементы аудиодиапазона представляют собой аудиосенсоры, и схема аудиоматрицы выполнена с возможностью генерирования направленного выходного сигнала посредством объединения сигналов аудиодиапазона от аудиосенсоров, причем объединение содержит применение весовых коэффициентов к отдельным сигналам аудиодиапазона.

Изобретение может предоставлять возможность выполнения полезного управления направленностью для системы захвата аудио, основанной на матрице сенсоров аудиодиапазона. Подход может предоставлять возможность лучу захвата аудиодиапазона адаптироваться даже тогда, когда звук не создается целевым источником. Кроме того, подход может уменьшить или смягчить воздействие аудио, создаваемого нежелательными источниками звука.

Согласно дополнительному признаку изобретения аудиосистема содержит множество широкополосных сенсоров, каждый из которых представляет собой как ультразвуковой сенсор матрицы ультразвуковых сенсоров, так и аудиосенсор матрицы аудиодиапазона.

Этот же широкополосный сенсор, таким образом, может использоваться в качестве как элемента аудиодиапазона, так и ультразвукового сенсора. Это может обеспечивать экономически очень эффективную реализацию по многим сценариям. Подход может упрощать и/или улучшать взаимодействие между обработкой аудиодиапазона и обработкой диапазона ультразвуковых частот. Например, подход во многих сценариях может предоставлять возможность повторного использования параметров, определенных в ответ на ультразвуковые сигналы при обработке сигналов аудиодиапазона. Конкретно, подход может упрощать и/или улучшать синхронизацию между операциями и обработкой диапазонов ультразвуковых и аудиочастот.

Согласно дополнительному признаку изобретения множество широкополосных сенсоров образует как матрицу ультразвуковых сенсоров, так и матрицу аудиодиапазона.

Каждый из элементов аудиодиапазона и ультразвуковых сенсоров может быть реализован посредством широкополосного сенсора. Одна и та же матрица широкополосных сенсоров, таким образом, может использоваться в качестве матрицы аудиодиапазона и матрицы ультразвуковых сенсоров. Ультразвуковые сигналы и сигналы аудиодиапазона могут отличаться частотными интервалами одних и тех же физических сигналов, а именно элементов широкополосных сенсоров.

Подход может обеспечивать экономически очень эффективную реализацию по многим сценариям. Подход может упрощать и/или улучшать взаимодействие между обработкой аудиодиапазона и обработкой диапазона ультразвуковых частот.

Согласно дополнительному признаку изобретения аудиосистема дополнительно содержит: модель движения пользователя, выполненная с возможностью отслеживания положения пользователя; схему обновления для обновления модели движения пользователя в ответ как на ультразвуковые сигналы, так и на сигналы аудиодиапазона.

Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики во многих вариантах осуществления и может во многих сценариях обеспечивать существенно улучшенное отслеживание движения пользователя.

Согласно дополнительному признаку изобретения схема обновления выполнена с возможностью обновления модели движения пользователя в ответ на ультразвуковые сигналы, когда характеристика сигналов аудиодиапазона удовлетворяет критерию.

Это может улучшать отслеживание движения пользователя во многих сценариях.

Критерием, например, может быть критерий, который указывает требуемый источник звука, не создающий никакого звука. В качестве простого примера, критерием может быть требование, чтобы уровень сигнала сигналов аудиодиапазона был ниже порога. Порогом может быть изменяемый порог, который изменяется в ответ на другие параметры.

Согласно дополнительному признаку изобретения схема обновления выполнена с возможностью необновления модели движения пользователя в ответ на ультразвуковые сигналы, когда характеристика сигналов аудиодиапазона удовлетворяет критерию.

Это может улучшить отслеживание движения пользователя во многих сценариях.

Критерием, например, может быть критерий, который указывает требуемый источник звука, создающий звук. В качестве простого примера, критерием может быть требование, чтобы уровень сигнала сигналов аудиодиапазона превышал порог. Порогом может быть изменяемый порог, который изменяется в ответ на другие параметры.

Согласно дополнительному признаку изобретения схема весовых коэффициентов выполнена с возможностью определения задержек весовых коэффициентов ультразвука, чтобы ультразвуковые сигналы соответствовали направлению на источник ультразвука; и определения задержек весовых коэффициентов аудио, чтобы отдельные сигналы аудиодиапазона соответствовали задержкам весовых коэффициентов ультразвука.

Это может обеспечивать упрощенные и/или улучшенные рабочие характеристики во многих сценариях.

Согласно дополнительному признаку изобретения матрица ультразвуковых сенсоров и матрица аудиодиапазона пространственно перекрываются.

Это может обеспечивать упрощенные и/или улучшенные рабочие характеристики во многих сценариях. Матрица ультразвуковых сенсоров и матрица аудиодиапазона специально могут располагаться, по существу, совместно.

Согласно дополнительному признаку изобретения аудиосистема дополнительно содержит ультразвуковой передатчик, выполненный с возможностью передачи ультразвукового испытательного сигнала, и блок оценки выполнен с возможностью оценки характеристики присутствия в ответ на сравнение между характеристикой ультразвукового испытательного сигнала и характеристикой ультразвуковых сигналов, принимаемых от матрицы ультразвуковых сенсоров.

Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики. Ультразвуковой передатчик может быть ближайшим к матрице ультразвуковых сенсоров и может, по существу, располагаться совместно с ней. В некоторых сценариях ультразвуковой передатчик может быть реализован одним и тем же ультразвуковым преобразователем(-ями) в качестве одного (или нескольких) из ультразвуковых сенсоров.

Согласно дополнительному признаку изобретения ультразвуковой испытательный сигнал представляет собой импульсный ультразвуковой сигнал, и блок оценки выполнен с возможностью выполнения оценки движения в ответ на сравнение сигнальных сегментов ультразвуковых сигналов, соответствующих разным импульсам.

Это может обеспечивать особенно практическое и/или улучшенное обнаружение движения, которое может во многих сценариях улучшать рабочие характеристики аудиосистемы в целом.

Согласно дополнительному признаку изобретения блок оценки выполнен с возможностью оценки положения движущегося объекта в ответ на разность между сигнальными сегментами.

Это может обеспечивать особенно практическое и/или улучшенное обнаружение движения, которое во многих сценариях может улучшать рабочие характеристики аудиосистемы в целом.

Согласно дополнительному признаку изобретения элементы аудиодиапазона представляют собой аудиоприводы, выполненные с возможностью создания звукового сигнала в ответ на возбуждающий сигнал, и отдельные сигналы аудиодиапазона представляют собой возбуждающие сигналы.

Изобретение может предоставлять улучшенные рабочие характеристики и/или упрощенную реализацию и/или работу аудиосистемы, обеспечивающую направленное воспроизведение звука. Подход, например, может предоставлять возможность оптимизации воспроизведения звука для конкретного положения прослушивания.

Согласно аспекту изобретения обеспечивается способ работы для аудиосистемы по п.14 формулы изобретения.

Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения очевидны из и истолковываются со ссылкой на вариант(-ы) осуществления, описанный(-ые) ниже в данном документе.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления изобретения описываются только в качестве примеров со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг.1 иллюстрирует пример аудиосистемы согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

Фиг.2 иллюстрирует пример формирователя луча для матрицы аудиосенсоров;

Фиг.3 иллюстрирует пример формирователя луча для матрицы воспроизведения звука;

Фиг.4 иллюстрирует пример аудиосистемы согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

Фиг.5 иллюстрирует пример передаваемого ультразвукового сигнала;

Фиг.6 иллюстрирует пример аудиосистемы согласно некоторым вариантам осуществления изобретения; и

Фиг.7-9 иллюстрируют примеры рабочих характеристик для применения с подавлением реверберации.

Осуществление изобретения

Фиг.1 иллюстрирует пример аудиосистемы согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.

Аудиосистема содержит матрицу 101 аудиодиапазона, которая содержит множество элементов/преобразователей аудиодиапазона. Матрица 101 аудиодиапазона может использоваться для обеспечения направленной работы аудиосистемы посредством отдельной обработки сигналов для каждого из элементов аудиодиапазона. Таким образом, объединенный эффект матрицы 101 аудиодиапазона может соответствовать единственному элементу аудиодиапазона, имеющему направленную аудиохарактеристику.

Матрица 101 аудиодиапазона соединена с процессором 103 матрицы, который выполнен с возможностью генерирования диаграммы направленности от матрицы аудиодиапазона посредством отдельной обработки сигналов отдельных сигналов отдельных элементов аудиодиапазона.

В некоторых вариантах осуществления матрица 101 аудиодиапазона может использоваться для воспроизведения звука, и элементы/преобразователи аудиодиапазона могут представлять собой приводы/динамики аудиодиапазона. Таким образом, входной сигнал может подаваться на процессор 101 матрицы, который может генерировать отдельные возбуждающие сигналы для привода аудиодиапазона посредством отдельной обработки входного сигнала. Конкретно, характеристики/весовые коэффициенты фильтра могут устанавливаться отдельно для каждого привода аудиодиапазона, так что результирующие излучаемые сигналы аудиодиапазона складываются или вычитаются по-разному по разным направлениям. Например, когерентное сложение может создаваться в требуемом направлении, причем в других направлениях создается некогерентное (и, таким образом, с уменьшенными уровнями сигнала).

В некоторых вариантах осуществления матрица 101 аудиодиапазона может использоваться для захвата звука, и элементами/преобразователями аудиодиапазона могут быть сенсоры аудиодиапазона. Таким образом, выходной сигнал может генерироваться процессором 101 матрицы посредством отдельной обработки отдельных сигналов сенсора от сенсоров аудиодиапазона и последующего объединения обработанных сигналов. Конкретно, характеристики/весовые коэффициенты фильтра могут устанавливаться отдельно для каждого из сенсоров аудиодиапазона, так что объединение является более или менее когерентным объединением в требуемом направлении.

Фиг.2 иллюстрирует пример, в котором четыре входных сигнала сенсора принимаются от четырех сенсоров аудиодиапазона. Понятно, что матрица в других вариантах осуществления может содержать меньшее или большее количество элементов. Каждый из сигналов усиливается в отдельном малошумящем усилителе 201, после которого каждый сигнал фильтруется в отдельном фильтре 203. Результирующие отфильтрованные сигналы затем подаются на объединитель 205, который, например, может просто суммировать выходные сигналы фильтра.

Фиг.3 иллюстрирует пример, в котором входной сигнал принимается разделителем 301, который генерирует четыре сигнала, один сигнал для каждого из четырех приводов аудиодиапазона. Каждый из сигналов затем фильтруется в отдельном фильтре 303, после которого каждый выходной сигнал фильтра усиливается в подходящем выходном усилителе 305. Каждый из выходных усилителей, таким образом, генерирует возбуждающий сигнал для привода аудиодиапазона.

Направленность матрицы аудиодиапазона, таким образом, может управляться посредством адаптации соответствующим образом отдельных фильтров 203, 303. Конкретно, фильтры 203, 303 могут адаптироваться, так что достигается когерентное суммирование для требуемого направления.

Направленность матрицы аудиодиапазона, следовательно, может изменяться динамически просто изменением характеристик фильтра. Таким образом, луч/диаграмма направленности аудиодиапазона матрицы аудиодиапазона могут управляться посредством изменения весовых коэффициентов фильтров, что известно для специалиста в данной области техники.

Изменение весовых коэффициентов фильтра может конкретно соответствовать изменению одного или нескольких из коэффициента усиления, фазы и задержки. Каждый из этих параметров может быть постоянным для всех частот или может быть частотно-зависимым. Кроме того, изменения весовых коэффициентов фильтра могут выполняться в частотной области и/или временной области. Например, адаптация во временной области может выполняться посредством регулировки коэффициентов (отводов) фильтра с импульсной характеристикой конечной длительности (FIR-фильтра). В качестве другого примера, сигналы могут преобразовываться в частотную область посредством быстрого преобразования Фурье. Результирующий сигнал частотной области затем может фильтроваться посредством применения коэффициентов/весовых коэффициентов к каждому из значений элемента разрешения по частоте. Результирующий отфильтрованный сигнал частотной области затем может преобразовываться обратно во временную область обратным быстрым преобразованием Фурье.

В качестве примера малой сложности фильтры 203, 303 могут просто соответствовать изменяемой задержке. Отмечается, что простая задержка соответствует фильтру, имеющему импульсную характеристику, соответствующую импульсу Дирака во временном положении, соответствующем задержке. Таким образом, введение изменяемой задержки соответствует введению фильтра, в котором коэффициенты взвешиваются для обеспечения требуемой задержки (например, он эквивалентен FIR-фильтру, в котором коэффициент, соответствующий задержке, устанавливается на единицу, и все другие коэффициенты устанавливаются в ноль. Для дробных задержек (относительно моментов выборки) может рассматриваться интерполяция FIR).

Таким образом, подход может соответствовать формирователю луча по принципу задержки и суммирования (DSB) для случая сенсора аудиодиапазона.

В некоторых вариантах осуществления может выполняться более сложная фильтрация и, конкретно, может применяться частотно-зависимая фильтрация. Таким образом, подход может соответствовать формирователю луча по принципу фильтрации и суммирования (FSB) для случая сенсора аудиодиапазона.

Понятно, что в некоторых вариантах осуществления может выполняться дополнительная обработка отдельных сигналов. Например, регулировка или компенсация коэффициента усиления может быть введена для системы воспроизведения аудиодиапазона. Например, калибровка может выполняться для компенсации изменений в характеристиках приводов аудиодиапазона.

В качестве другого примера, объединение примера сенсора аудиодиапазона может принимать во внимание другие сигналы и, например, может вычитать сигналы, которые извлекаются из отдельных сигналов. Например, может быть введено подавление сигналов, принимаемых по боковым лепесткам, посредством вычитания сгенерированной подходящим образом оценки таких сигналов.

Известны различные алгоритмы для управления весовыми коэффициентами формирователя луча аудиодиапазона. Обычно эти алгоритмы определяют весовые коэффициенты для формирователя луча аудиодиапазона, основываясь на знании требуемой направленности, и, следовательно, определяют весовые коэффициенты, основываясь, например, на заданных значениях, связывающих направления с весовыми коэффициентами (например, используя таблицу соответствия). Для случая сенсора аудиодиапазона весовые коэффициенты обычно адаптируются методом обратной связи, основываясь на принятом аудиосигнале. Например, весовые коэффициенты динамически адаптируются для обеспечения максимального уровня сигнала или максимального оценки отношения сигнал-шум.

Однако в системе на Фиг.1 адаптация характеристик фильтра альтернативно или дополнительно зависит от ультразвуковой аудиосреды. Система содержит матрицу 105 ультразвуковых сенсоров, которая содержит множество ультразвуковых сенсоров, которые генерируют множество ультразвуковых сигналов. Ультразвуковые сигналы подаются на процессор 107 оценки, который выполнен с возможностью генерирования оценки присутствия для пользователя в ответ на ультразвуковые сигналы. Процессор 107 оценки соединен с процессором 109 весовых коэффициентов, который дополнительно соединен с процессором 103 матрицы. Процессор 109 весовых коэффициентов выполнен с возможностью определения характеристик фильтра для процессора 103 матрицы в ответ на оценку присутствия.

Система, таким образом, использует характеристики, оцененные из ультразвуковой аудиосреды для управления работой в аудиодиапазоне. Считается, что диапазон ультразвуковых частот может быть от 10 кГц, поскольку считается, что аудиодиапазон может соответствовать частотному диапазону ниже 15 кГц. Аудиодиапазон, таким образом, будет включать в себя частотные интервалы ниже 15 кГц.

В конкретном примере на Фиг.1 система дополнительно содержит ультразвуковой передатчик 111, который выполнен с возможностью излучения ультразвуковых сигналов. Такие сигналы отражаются объектами в комнате, и отраженные сигналы или эхо-сигналы могут захватываться матрицей 105 ультразвуковых сенсоров.

Таким образом, в системе на Фиг.1 характеристики и весовые коэффициенты фильтра могут полностью или частично для по меньшей мере некоторых моментов времени зависеть от принятых ультразвуковых сигналов и особенно от эхо-сигналов от излучаемых ультразвуковых сигналов. Процессор 107 оценки принимает ультразвуковые сигналы от матрицы 105 сенсоров и, основываясь на них, он оценивает характеристику присутствия для пользователя. Характеристика присутствия может в простом примере просто указывать, оценивается ли, что пользователь присутствует или нет. Однако в большинстве вариантов осуществления характеристика присутствия представляет собой указание на положение пользователя. Понятно, что нет необходимости определять полную оценку положения, но в некоторых вариантах осуществления процессор 107 весовых коэффициентов может, например, просто оценивать грубое направление на пользователя. Основываясь на определенной характеристике присутствия, процессор 107 весовых коэффициентов переходит к определению подходящих весовых коэффициентов и приводит к требуемой диаграмме направленности луча для конкретной характеристики присутствия.

В качестве простого примера, аудиосистема может устанавливаться в среде, в которой ультразвуковой передатчик 111 не генерирует никаких существенных эхо-сигналов на матрице 105 ультразвуковых сенсоров (например, в большом пустом пространстве, где все объекты находятся достаточно далеко и не создают существенные эхо-сигналы). Однако, когда пользователь входит в зону впереди ультразвукового передатчика 111 и матрицы 105 ультразвуковых сенсоров, может создаваться существенный эхо-сигнал. Процессор 107 оценки может выполнять очень простое обнаружение посредством сравнения уровня ультразвукового сигнала с порогом и установления индикатора присутствия для указания присутствия пользователя, если превышен порог, и, в противном случае, установления его на указание, что пользователь не обнаружен. Процессор 107 весовых коэффициентов затем может переходить к изменению весовых коэффициентов соответствующим образом. Например, если пользователь не присутствует, весовые коэффициенты могут устанавливаться для обеспечения диаграммы направленности, которая является насколько возможно всенаправленной, и если обнаруживается пользователь, весовые коэффициенты могут устанавливаться для обеспечения заданного узкого луча в направлении номинального положения, где, как предполагается, находится пользователь (например, непосредственно перед матрицей 105 ультразвуковых сенсоров). Такой подход может быть пригодным для многих применений и может использоваться как для воспроизведения/проигрывания аудио, так и для захвата аудио. Например, когда пользователь не присутствует, звук излучается по всем направлениям и/или захватывается со всех направлений. Он может поддерживать периферийных пользователей в разных положениях. Однако, когда пользователь появляется перед системой, аудиосистема автоматически адаптируется и сосредотачивается на этом конкретном пользователе.

Понятно, что система пытается определить характеристику присутствия/положения для пользователя, но может не знать, вызваны ли ультразвуковые сигналы пользователем или другим объектом. Таким образом, считается, что характеристика присутствия может представлять собой характеристику присутствия для объекта. Затем предполагается, что объектом может быть пользователь.

Во многих вариантах осуществления характеристика присутствия может содержать или может состоять из оценки положения (направления) для пользователя, и процессор 107 весовых коэффициентов может быть выполнен с возможностью определения весовых коэффициентов для обеспечения подходящей диаграммы направленности для данного направления (например, посредством подачи луча по этому направлению). Аудиосистема, таким образом, может использовать измерения ультразвука для регулировки направленности луча аудиодиапазона.

Во многих сценариях матрица 105 ультразвуковых сенсоров и матрица 101 аудиодиапазона могут, по существу, располагаться совместно и могут, например, быть рядом друг с другом. Однако во многих вариантах осуществления матрица 105 ультразвуковых сенсоров и матрица 101 аудиодиапазона могут полезно перекрывать друг друга. Таким образом, для применения захвата аудиоапертуры матрицы 105 ультразвуковых сенсоров и матрицы 101 (сенсоров) аудиодиапазона могут перекрывать друг друга. Примером является то, где ультразвуковые сенсоры размещаются между сенсорами аудиодиапазона, так что матрицы чередуются друг с другом. Такой подход обеспечивает улучшенную и упрощенную работу и повышенную точность. Конкретно, нет необходимости в сложных вычислениях для перевода положений относительно матрицы 105 ультразвуковых сенсоров в положения относительно матрицы 101 аудиодиапазона. Скорее, если оцененное направление на пользователя определяется на основе ультразвуковых сигналов, это направление может использоваться непосредственно при определении подходящих весовых коэффициентов фильтра для сигналов аудиодиапазона.

Ниже описываются более конкретные примеры системы. Описание сосредоточено на системе захвата аудио, которая адаптирует диаграмму направленности луча аудио по направлению к требуемому источнику звука. Аудиосистема, например, может представлять собой систему телеконференции.

В примере матрица 105 ультразвуковых сенсоров и матрица 101 аудиодиапазона не только располагаются совместно или перекрываются, но фактически используют одни и те же элементы аудиодиапазона. Фиг.4 иллюстрирует пример примерной системы захвата аудио.

Система по Фиг.4 содержит матрицу аудиодиапазона преобразователей аудиодиапазона в виде широкополосных сенсоров 401 аудиодиапазона. Каждый из широкополосных аудиосенсоров 401 захватывает звук в широком диапазоне, который охватывает по меньшей мере часть аудиодиапазона и диапазон ультразвуковых частот. Действительно, активный частотный интервал для захвата широкополосными аудиосенсорами 401 включает в себя частоты ниже 2 кГц и выше 10 кГц (или ниже 500 Гц или 1 кГц и/или выше 15 кГц или 20 кГц во многих сценариях).

Таким образом, каждый из широкополосных аудиосенсоров 401 представляет собой как сенсор аудиодиапазона, так и ультразвуковой сенсор. Следовательно, одни и те же сенсоры используются как для обеспечения захваченного ввода аудио, так и для ввода ультразвука.

Широкополосные аудиосенсоры 401 соединены с процессором 403 матрицы, который выполняет фильтрацию и объединение сигналов аудиодиапазона, как описано для процессора 103 матрицы на Фиг.1. Однако во многих сценариях процессор 103 матрицы может дополнительно выполнять фильтрацию нижних частот сигналов для ограничения сигналов аудиодиапазоном.

Аналогично, широкополосные аудиосенсоры 401 соединены с блоком 405 оценки, который выполнен с возможностью определения характеристики присутствия для пользователя, по этим же линиям, что и блок 107 оценки присутствия на Фиг.7. Блок 405 оценки соединен с процессором 407 весовых коэффициентов, который выполнен с возможностью определения весовых коэффициентов для процессора 403 матрицы, основываясь на характеристиках присутствия, соответствующей подходу процессора 107 весовых коэффициентов на Фиг.1.

В системе, где одни и те же сигналы преобразователя используются как для обработки аудиодиапазона, так и для обработки ультразвука, соответствующие ультразвуковые сигналы, например, могут генерироваться фильтрацией верхних частот сигналов преобразователя, и сигналы аудиодиапазона могут генерироваться фильтрацией нижних частот сигнала преобразователя.

Сигнал аудиодиапазона может иметь по меньшей мере 80% от общей энергии сигнала ниже 10 кГц, тогда как ультразвуковой сигнал может иметь по меньшей мере 80% от общей энергии сигнала выше 10 кГц.

Система дополнительно содержит ультразвуковой передатчик 409, который расположен в центральной части аудиоматрицы 401.

Система по Фиг.4 может работать аналогично системе, описанной для применения захвата по Фиг.1. Однако обычно система может использоваться конкретно для оценки положений пользователя, основываясь на ультразвуковых сигналах, и эта оценка положения может использоваться для полного или частичного управления весовыми коэффициентами объединения аудиодиапазона, чтобы обеспечивать требуемую направленную чувствительность захвата аудио.

Понятно, что весовые коэффициенты могут не только определяться на основе оценки присутствия или положения, генерируемой из ультразвуковых сигналов, но могут в некоторых сценариях альтернативно или дополнительно генерироваться на основе сигналов аудиодиапазона, захваченных аудиоматрицей 401 (и обычно генерироваться посредством фильтрации их или в некоторых случаях использоваться непосредственно, когда составляющие ультразвуковых сигналов являются незначительными при выполнении обработки аудиодиапазона). Например, аудиосистема может включать в себя обычную функциональную возможность для адаптации весовых коэффициентов формирователя луча для аудиоматрицы. Однако в течение интервалов отсутствия звука или при инициализации ультразвуковые сигналы могут использоваться для определения подходящих весовых коэффициентов, которые могут использоваться для алгоритма формирования луча. Таким образом, инициализация алгоритма формирования луча аудио может выполняться с использованием весовых коэффициентов, определенных из ультразвуковых сигналов.

Использование широкополосных сенсоров в качестве как сенсоров аудиодиапазона, так и ультразвуковых сенсоров, обеспечивает ряд преимуществ. Действительно, это может упрощать реализацию и производство, так как используется меньшее количество сенсоров. Это может уменьшать затраты и часто уменьшать форм-фактор сенсорного сегмента аудиосистемы. Это может, например, делать возможным реализацию аудиосистемы телеконференции с использованием описанного подхода в единственном, относительно небольшом корпусе. Однако подход может дополнительно обеспечивать улучшенные рабочие характеристики и может, в частности, обеспечивать более высокую точность и/или уменьшенную или упрощенную обработку сигнала с уменьшенной сложностью. Действительно, часто может существенно упрощаться перевод между разными матрицами сенсоров аудиодиапазона и ультразвуковых сенсоров. Действительно, во многих сценариях параметры, определенные так, чтобы приводить к когерентному сложению для ультразвуковых сигналов, могут непосредственно использоваться в качестве параметров для формирования луча аудио. Например, одни и те же задержки могут использоваться для каждого отдельного пути.

В качестве конкретного примера, система может использоваться для связи через гарнитуру, где один или несколько пользователей выполняют связь с удаленно расположенными пользователями, используя стационарную систему. Чтобы обеспечить высококачественный интерфейс, формирование акустического луча может выполняться для того, чтобы определить местоположение источников и направить акустический луч на эти местоположения. Однако это обычно требует, чтобы источники были (акустически) активными. В обычных системах в течение и непосредственно после периодов неактивности должны обновляться весовые коэффициенты формирования луча, если источники переместились, приводя к снижению качества. В качестве примерного сценария рассмотрим активный источник в некотором местоположении. Источник затихает и перемещается в другое местоположение и затем снова становится активным. Связь первоначально будет ухудшаться, так как весовые коэффициенты формирователя акустического луча требуют обновления. Также, если имеются акустические источники, не относящиеся к человеку, такие как телевизор или ноутбук, работающие в среде, весовые коэффициенты формирования луча, которые вычисляются, могут быть неточными, приводя к низком