專(zhuān)利名稱(chēng)：用于聲音聚焦的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下面的描述涉及一種將聲音聚焦在特定區(qū)域的聲音聚焦技術(shù)。
背景技術(shù)：
對(duì)關(guān)于不使用頭戴式耳機(jī)或耳機(jī)就可將聲音傳送到具體聽(tīng)者或特定區(qū)域的技術(shù) 的興趣已增長(zhǎng)。為了將聲音聚焦在特定區(qū)域，可用具有用于高功率/高頻振蕩的超聲換能器的揚(yáng) 聲器或用聲音波導(dǎo)(例如，喇叭反射器)來(lái)執(zhí)行將通過(guò)空氣傳送的聲音的方向性最大化的 方法。然而，應(yīng)該理解，以上方法具有相對(duì)低的傳輸效率。此外，以上方法可導(dǎo)致可能不 能被普通電子裝置接受的聲音失真。在另一方法中，可用多個(gè)揚(yáng)聲器形成陣列揚(yáng)聲器，在所述多個(gè)揚(yáng)聲器中，將延遲分 配給將被輸入到所述多個(gè)揚(yáng)聲器中的每一個(gè)揚(yáng)聲器的信號(hào)，以使從所述多個(gè)揚(yáng)聲器輸出的 聲音的方向被聚焦在特定方向。該方法基于波束形成原理或相控陣天線原理將不同的延遲 分配給將被傳送到揚(yáng)聲器的信號(hào)。然而，這種方法需要多個(gè)陣列揚(yáng)聲器，以保證足夠的聲壓。因此，難以將該方法應(yīng) 用于相對(duì)較小的裝置(例如，移動(dòng)裝置或手持裝置)。

發(fā)明內(nèi)容
在一普通方面，提供了 一種通過(guò)使用多個(gè)單極揚(yáng)聲器形成聲區(qū)的聲音聚焦技術(shù)。在另一普通方面，提供了一種聲音聚焦設(shè)備，所述聲音聚焦設(shè)備包括揚(yáng)聲器單 元，具有沿不同方向輸出聲音的第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器；信號(hào)處理單元，被配置為對(duì)將被 發(fā)送到揚(yáng)聲器單元的信號(hào)進(jìn)行處理，以使聲場(chǎng)在第一區(qū)域中疊加，并且在第二區(qū)域中消除。第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器可被置于相同軸上，并沿相反方向輸出聲音。第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器中的每一個(gè)可以是單極揚(yáng)聲器。第一區(qū)域可對(duì)應(yīng)于第一揚(yáng)聲器的前面，第二區(qū)域可對(duì)應(yīng)于第二揚(yáng)聲器的前面。信號(hào)處理單元可接收信號(hào)，對(duì)接收信號(hào)應(yīng)用濾波器，以調(diào)整信號(hào)的幅度和/或相 位，并分別將接收信號(hào)和濾波后的信號(hào)分配給第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器?？苫诘谝粨P(yáng)聲器的聲傳輸特性和第二揚(yáng)聲器的聲傳輸特性之間的比來(lái)定義濾 波器。所述聲音聚焦設(shè)備還可包括更新單元，使用第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果更新濾波
ο更新單元可包括麥克風(fēng)，設(shè)置所述麥克風(fēng)來(lái)獲得第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果。
在本發(fā)明的另一普通方面，提供了一種聲音聚焦設(shè)備的聲音聚焦方法，所述聲音 聚焦設(shè)備具有沿不同方向輸出聲音的第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器，所述方法包括接收信號(hào)， 并通過(guò)使用濾波器調(diào)整接收信號(hào)的幅度和/或相位；分別將接收信號(hào)和調(diào)整后的信號(hào)分配 給第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器，以使聲場(chǎng)在第一區(qū)域中疊加，并且在第二區(qū)域中消除。第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器可被置于相同軸上，并沿相反方向輸出聲音?？苫诘谝粨P(yáng)聲器的聲傳輸特性和第二揚(yáng)聲器的聲傳輸特性之間的比來(lái)定義濾 波器。第一區(qū)域可對(duì)應(yīng)于第一揚(yáng)聲器的前面，第二區(qū)域可對(duì)應(yīng)于第二揚(yáng)聲器的前面。所述方法還可包括使用第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果更新濾波器。在本發(fā)明的另一普通方面，提供了一種便攜式聲音聚焦設(shè)備，便攜式聲音聚焦設(shè) 備包括揚(yáng)聲器單元，具有第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器，以輸出聲音；信號(hào)處理單元，被配置 為對(duì)將被發(fā)送到揚(yáng)聲器單元的信號(hào)進(jìn)行處理，以使聲場(chǎng)在第一區(qū)域中疊加以增強(qiáng)聲音，并 在第二區(qū)域中消除以減弱或防止聲音。第一揚(yáng)聲器的后部可朝向第二揚(yáng)聲器的后部，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器可沿相反 方向輸出聲音。第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器可被置于相同軸上，以使第一揚(yáng)聲器的擴(kuò)音器的中心線 通過(guò)基本與第二揚(yáng)聲器的擴(kuò)音器的中心線對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。第一區(qū)域可對(duì)應(yīng)于第一揚(yáng)聲器的前面，第二區(qū)域可對(duì)應(yīng)于第二揚(yáng)聲器的前面。信號(hào)處理單元可接收信號(hào)，對(duì)接收信號(hào)應(yīng)用濾波器，以調(diào)整信號(hào)的幅度和/或相 位，并分別將接收信號(hào)和濾波后的信號(hào)分配給第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器，以使聲場(chǎng)在第一 區(qū)域中疊加，并且在第二區(qū)域中消除?？苫诘谝粨P(yáng)聲器的聲傳輸特性和第二揚(yáng)聲器的聲傳輸特性之間的比來(lái)定義濾 波器。所述便攜式聲音聚焦設(shè)備還可包括更新單元，使用第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果更 新濾波器。更新單元可包括麥克風(fēng)，設(shè)置所述麥克風(fēng)以獲得第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果，并且 更新單元可更新濾波器以自適應(yīng)地控制被分配給第二揚(yáng)聲器的信號(hào)。更新單元可通過(guò)使用第二區(qū)域的聲音測(cè)量結(jié)果基本上實(shí)時(shí)地更新濾波器。
便攜式聲音聚焦設(shè)備可以是移動(dòng)電話。所述便攜式聲音聚焦設(shè)備還可包括另一揚(yáng)聲器單元，具有第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng) 聲器以輸出聲音，其中，揚(yáng)聲器單元和另一揚(yáng)聲器單元分別處理R信道信號(hào)和L信道信號(hào)， 以提供立體聲。
H7 ( ω)信號(hào)處理單元可通過(guò)使用與等式C1 = μ J f、-相應(yīng)的濾波器產(chǎn)生信號(hào)Q1和信
Hiijm
號(hào)％，其中,C1表示濾波器，μ表示允許聲區(qū)的形狀被改變的模式控制參數(shù)，H1(Jco)表示第 一揚(yáng)聲器的聲傳輸特性，H2(j )表示第二揚(yáng)聲器的聲傳輸特性，以使信號(hào)^和信號(hào)q2之間 的關(guān)系被表示為q2 =-化一“或P = -fkd，其中，^kd表示復(fù)數(shù)。從下面的描述、附圖和權(quán)利要求書(shū)，其他特征和方面將是清楚的。


圖1是示出聲音聚焦設(shè)備的示例的配置的示圖。圖2是示出包括以背對(duì)背布置來(lái)放置的揚(yáng)聲器的圖1的揚(yáng)聲器單元的示圖。圖3示出圖1的信號(hào)處理單元的示圖。圖4是解釋圖1的聲音聚焦設(shè)備的操作原理的示圖。圖5A示出聲區(qū)的示例，圖5B示出產(chǎn)生各種形式的聲區(qū)的示例性信號(hào)處理過(guò)程。圖6是示出聲音聚焦設(shè)備的另一示例的示圖。圖7是示出聲音聚焦方法的示例的流程圖。圖8是示出聲音聚焦設(shè)備的另一示例的示圖。圖9是示出將聲音聚焦設(shè)備應(yīng)用于移動(dòng)電話的示例的示圖。貫穿附圖和詳細(xì)描述，除非另外描述，否則，相同的附圖標(biāo)號(hào)將被理解為表示相同 的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清晰、示出和方便，可能放大了這些元件的相對(duì)大小和描述。
具體實(shí)施例方式提供了以下詳細(xì)描述，以幫助讀者獲得對(duì)這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全 面理解。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，可對(duì)這里描述的系統(tǒng)、設(shè)備和/或方法做出各種改 變、修改和等同物。為了增強(qiáng)清晰和簡(jiǎn)要，可省略對(duì)已知功能和結(jié)構(gòu)的描述。圖1示出聲音聚焦設(shè)備100的示例的配置。參照?qǐng)D1，聲音聚焦設(shè)備100包括揚(yáng)聲 器單元101和信號(hào)處理單元102。揚(yáng)聲器單元101包括沿不同方向輸出信號(hào)的多個(gè)揚(yáng)聲器。例如，揚(yáng)聲器單元101可 包括背對(duì)背放置的兩個(gè)單極揚(yáng)聲器。在背對(duì)背布置中，例如，布置兩個(gè)單極揚(yáng)聲器，以使一 個(gè)單極揚(yáng)聲器沿第一方向輸出聲音，另一揚(yáng)聲器沿與第一方向相反的第二方向輸出聲音。作為沒(méi)有限制性的僅僅的示出，當(dāng)從揚(yáng)聲器發(fā)出的聲波是全方向的時(shí)，可將該揚(yáng) 聲器稱(chēng)為單極揚(yáng)聲器，單極揚(yáng)聲器通常包括通過(guò)振動(dòng)產(chǎn)生聲音的振動(dòng)膜和例如圍繞該振動(dòng) 膜的上邊緣、下邊緣和后邊緣的箱子。信號(hào)處理單元102處理將被傳送到揚(yáng)聲器單元101的每個(gè)揚(yáng)聲器的信號(hào)，以使聲 場(chǎng)可在第一區(qū)域中疊加，并可在第二區(qū)域中消除。當(dāng)聲場(chǎng)在區(qū)域中彼此疊加或消除時(shí)，可形成聲區(qū)(sound zone)。例如，可在聲場(chǎng)疊 加的第一區(qū)域中增強(qiáng)聲音，相反，可在聲場(chǎng)消除的第二區(qū)域中減弱聲音。因此，通過(guò)形成聲 區(qū)，當(dāng)人在第一區(qū)域和第二區(qū)域時(shí)，可將聲音傳送給第一區(qū)域中的聽(tīng)者，而防止第二區(qū)域中 的聽(tīng)者聽(tīng)到聲音。信號(hào)處理單元102調(diào)整將被傳送給揚(yáng)聲器單元101的信號(hào)的幅度和/或相位，以 形成聲區(qū)。例如，信號(hào)處理單元102對(duì)接收的信號(hào)應(yīng)用濾波器，以調(diào)整接收的信號(hào)的幅度和 相位?？墒褂脫P(yáng)聲器單元101的聲傳輸特性和聲區(qū)的模式控制參數(shù)來(lái)限定該濾波器。圖2示出具有例如以背對(duì)背結(jié)構(gòu)布置的揚(yáng)聲器的圖1的揚(yáng)聲器單元101。揚(yáng)聲器 單元101包括第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202。第一揚(yáng)聲器201包括前部203-1和后部204_1，第二揚(yáng)聲器202包括前部203-2和 后部204-2。前部203-1和203-2中的每一個(gè)可以是包括通過(guò)振動(dòng)膜振動(dòng)的方式產(chǎn)生聲音的振動(dòng)膜的揚(yáng)聲器的前部。后部204-1和204-2中的每一個(gè)可以是用于接收振動(dòng)膜的主體 (例如，箱子)的后部。在該示例中，第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202被布置在同一軸上。因此，可形成 沿+X方向傳送聲波的區(qū)域，并可形成沿-X方向消除聲波的區(qū)域。可使用其他布置、調(diào)整和 變形來(lái)實(shí)現(xiàn)合適的結(jié)果。如圖2所示，可將第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202布置在X軸 上。在該示例中，第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202可具有基本相同的頻率響應(yīng)。為了 具有基本相同的頻率響應(yīng)，第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202可以是基本相同的結(jié)構(gòu)。另 外，盡管在結(jié)構(gòu)上不同，通過(guò)調(diào)整構(gòu)成揚(yáng)聲器的有關(guān)維數(shù)和/或材料，第一揚(yáng)聲器201和第 二揚(yáng)聲器202也可具有基本相同的頻率響應(yīng)。盡管顯示為分離，后部204-1和后部204-2可彼此接觸。根據(jù)安裝揚(yáng)聲器201和 202的電子裝置的類(lèi)型，后部204-1和后部204-2可分開(kāi)0至若干厘米。例如，在移動(dòng)電話 中，所述后部可被分開(kāi)大約0. Icm至2cm，在電視或監(jiān)視器中，所述后部被分開(kāi)大約0. Icm至 7cm0在一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)在，如果將聲音聚焦設(shè)備100應(yīng)用于移動(dòng)電話，則Y軸的右側(cè) (+X方向)可以是移動(dòng)電話的前面(例如，朝向用戶(hù)的方向)，Y軸的左側(cè)(-X方向)可以 是移動(dòng)電話的后面(例如，背對(duì)或遠(yuǎn)離用戶(hù)的方向)。例如，如果與移動(dòng)電話的顯示器(例 如，液晶顯示器(IXD)面板)相鄰來(lái)布置揚(yáng)聲器單元101，則可布置第一揚(yáng)聲器201來(lái)從移 動(dòng)電話的與LCD面板相同的面發(fā)出聲音，并可布置第二揚(yáng)聲器202沿相反方向(例如，從移 動(dòng)電話的后面)發(fā)出聲音。在圖2示出的示例中，第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202被布置為朝向相反方向。 如圖所示，第一揚(yáng)聲器201的后部204-1以疊加的方式朝向第二揚(yáng)聲器202的后部204-2。在一普通方面，可將第一揚(yáng)聲器201的前面的區(qū)域定義為聲場(chǎng)彼此疊加的第一區(qū) 域，將第二揚(yáng)聲器202的前面的區(qū)域定義為出現(xiàn)聲場(chǎng)消除的第二區(qū)域。聲場(chǎng)的疊加和消除允許形成聲區(qū)，聲區(qū)的形狀、大小和位置可隨通過(guò)第一揚(yáng)聲器 201和第二揚(yáng)聲器202中的每一個(gè)輸入的信號(hào)的相位和幅度而變化。圖3示出圖1的信號(hào)處理單元102。在圖3中，信號(hào)處理單元102接收信號(hào)，產(chǎn)生信號(hào)Q1和信號(hào)q2。接收的信號(hào)可以 是將被輸入到揚(yáng)聲器單元101的聲信號(hào)。信號(hào)Q1可以是通過(guò)信號(hào)處理單元102接收的接 收信號(hào)，信號(hào)q2可以是通過(guò)對(duì)接收信號(hào)應(yīng)用濾波器C1所產(chǎn)生的信號(hào)。信號(hào)處理單元102可將信號(hào)Q1分配給第一揚(yáng)聲器201，并將信號(hào)q2分配給第二揚(yáng) 聲器202?？稍O(shè)置信號(hào)處理單元102的濾波器C1來(lái)調(diào)整接收信號(hào)的相位和/或幅度。例如， 可使用無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器或有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器作為濾波器Cp在另一示 例中，可將濾波器C1實(shí)現(xiàn)為模擬濾波器?？扇缦旅娴牡仁?來(lái)表示濾波器C1。
「 Γ "仔2 O)C--I ~ β---
Hl(Jm)[等式1]這里，μ表示允許聲區(qū)的形狀被改變的模式控制參數(shù)。H1(Jco)表示第一揚(yáng)聲器
8201的聲傳輸特性，H2(j ω)表示第二揚(yáng)聲器202的聲傳輸特性。將參照?qǐng)D4描述圖1的聲音聚焦設(shè)備100的操作原理的示例。在圖4中，qi和q2 表示存在于特定空間中的單極聲源，P(r，θ)表示由單極聲源產(chǎn)生的聲場(chǎng)?？扇缦旅娴牡仁?表示ρ (r，θ) [。。71] 當(dāng)單極聲源之間的距離d小于一頻率(kd<< ι)時(shí)，等式2可近似成下面的等式 3。 [等式 3]當(dāng)在等式3中p(r，θ =0) = 0時(shí)，可如下面的等式4表示Q1和q2之間的關(guān)系。q2 = -qie_Jkd 或 μ = -e_Jkd[等式 4]注意，當(dāng)給定如等式4的聲源時(shí)，可產(chǎn)生特定輻射模式，所述特定輻射模式在θ為 0的方向上消除聲場(chǎng)P(r，θ)。換句話講，控制位于相同軸上的聲源的輸出允許產(chǎn)生這樣 的模式，所述模式沿X方向傳輸聲波，并沿-χ方向消除聲波。復(fù)數(shù)表示的數(shù)學(xué)形式可描述 沿相反方向傳播的諧波。例如，k= ω/0ο = 2π/λ表示波號(hào)，其中，ω = 2 π/T是具有周 期T的諧波波動(dòng)的角頻率，C。是聲速，λ是波長(zhǎng)。術(shù)語(yǔ)^kd表示可通過(guò)使用恒等式…0 = cos θ +jsin θ解釋的復(fù)數(shù)，其中，cos θ和sin θ定義復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部?；诓僮髟淼囊陨鲜纠俅螀⒄?qǐng)D3，信號(hào)處理單元102可通過(guò)應(yīng)用濾波器C1 產(chǎn)生信號(hào)Q1和信號(hào)q2，從而可將信號(hào)Q1和信號(hào)q2之間的關(guān)系表示為等式4，其中，所述濾波 器C1調(diào)整接收信號(hào)的幅度和/或相位。例如，信號(hào)Q1可以是未經(jīng)處理的接收信號(hào)，信號(hào)q2 可以是通過(guò)向接收信號(hào)應(yīng)用濾波器所產(chǎn)生的信號(hào)，從而可基于等式4表示信號(hào)qi和信號(hào)q2 之間的關(guān)系。當(dāng)將信號(hào)qi和信號(hào)q2分別分配給第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202時(shí)，從第一揚(yáng) 聲器201和第二揚(yáng)聲器202中的每一個(gè)輸出的聲音在特定區(qū)域疊加，并在另一區(qū)域被消除， 以產(chǎn)生特定聲區(qū)。圖5A示出聲區(qū)的示例。在圖5A中，第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202(參照?qǐng)D2 或圖3)位于同心圓的圓心，實(shí)線表示聲區(qū)的形狀。聲區(qū)的形狀可根據(jù)濾波器C1的模式控 制參數(shù)和等式3的μ而改變。此外，可根據(jù)第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202中每一個(gè)的 聲傳輸特性來(lái)控制聲區(qū)的大小和位置。參照?qǐng)D5Β，下面將提供通過(guò)模式控制參數(shù)產(chǎn)生各種 形式的聲區(qū)的信號(hào)處理方法的描述。首先，根據(jù)聲區(qū)的期望形狀來(lái)確定模式控制參數(shù)μ，然 后產(chǎn)生等式3的兩個(gè)信道信號(hào)Q1和q2。以下，允許所述信道信號(hào)中的至少一個(gè)通過(guò)頻率增益控制濾波器，所述頻率增益控制濾波器調(diào)整每一頻率的增益，以補(bǔ)償頻率響應(yīng)的改變，通 過(guò)獨(dú)立的兩個(gè)信道放大器放大這兩個(gè)信道信號(hào)，然后，分別通過(guò)朝前(例如，朝向用戶(hù))的 揚(yáng)聲器和朝后(例如，遠(yuǎn)離用戶(hù)的朝向)的揚(yáng)聲器輸出放大的信號(hào)，從而可形成聲區(qū)的期望 形狀。當(dāng)在一定距離持有移動(dòng)裝置時(shí)，所述移動(dòng)裝置可再現(xiàn)聲音。例如，移動(dòng)電話可具有 揚(yáng)聲器電話模式，從而在進(jìn)行談話的同時(shí)，可觀看顯示屏。在這種環(huán)境下，移動(dòng)電話可經(jīng)大 的立體角發(fā)出聲音，從而例如位于移動(dòng)電話的用戶(hù)周?chē)钠渌丝陕?tīng)到所述談話。如圖5A 的示例中所示，再現(xiàn)的聲音等級(jí)可在向著用戶(hù)的位置被最大化，并同時(shí)減小其他方向的聲 音等級(jí)。即，在從擴(kuò)音器發(fā)出的聲場(chǎng)被疊加的用戶(hù)的位置、朝向用戶(hù)的方向(在圖5A中為 0° )上可實(shí)現(xiàn)具有高的聲勢(shì)能的空間區(qū)域，而在其他方向，如圖5A所示，聲場(chǎng)被消除。圖6示出聲音聚焦設(shè)備600的另一示例。參照?qǐng)D6，聲音聚焦設(shè)備600包括揚(yáng)聲器 單元101、信號(hào)處理單元102和更新單元601。揚(yáng)聲器單元101可包括第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202，例如，第一揚(yáng)聲器201 和第二揚(yáng)聲器202被置于相同軸上，并沿相反方向輸出聲音。信號(hào)處理單元102可接收信號(hào)，并對(duì)接收信號(hào)應(yīng)用濾波器C1,以調(diào)整信號(hào)的幅度和 /或相位。另外，信號(hào)處理單元102可將接收信號(hào)(信號(hào)Q1)和濾波后的信號(hào)(信號(hào)q2)分 別分配給第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202。更新單元601可使用在第二區(qū)域中的聲音測(cè)量結(jié)果來(lái)更新濾波器Q。這里，第二 區(qū)域可以是聲場(chǎng)將被消除的區(qū)域。更新單元601可包括用于測(cè)量聲音的麥克風(fēng)603和用于濾波器更新的濾波器更新 部分602。例如，更新單元601使用聲場(chǎng)消除區(qū)域(第二區(qū)域)中布置的麥克風(fēng)603測(cè)量相 應(yīng)區(qū)域的聲場(chǎng)，濾波器更新部分602可根據(jù)麥克風(fēng)603的聲音測(cè)量結(jié)果自適應(yīng)地控制將被 分配給第二揚(yáng)聲器202的信號(hào)。在將聲音聚焦設(shè)備600應(yīng)用于移動(dòng)電話的一示例實(shí)現(xiàn)中，可這樣形成聲區(qū)在第 一區(qū)域(例如，鄰近使用電話的用戶(hù)的耳朵)，發(fā)生聲場(chǎng)疊加，在第二區(qū)域(例如，遠(yuǎn)離用戶(hù) 的耳朵)，發(fā)生聲場(chǎng)消除。另外，更新單元601可基于移動(dòng)電話上安裝的麥克風(fēng)的聲音測(cè)量 結(jié)果來(lái)實(shí)時(shí)更新上述濾波器C1。圖7顯示用于示出聲音聚焦方法的示例的流程圖。參照?qǐng)D7，在701，接收信號(hào)。例 如，信號(hào)處理單元102 (例如，參看圖1或圖6)可接收將被發(fā)送到揚(yáng)聲器101 (例如，參看圖 1或圖6)的信號(hào)。在702，對(duì)接收信號(hào)應(yīng)用預(yù)定濾波器。所述濾波器可調(diào)整接收信號(hào)的幅度和/或相 位，以使在第一區(qū)域發(fā)生聲場(chǎng)疊加，在第二區(qū)域發(fā)生聲場(chǎng)消除。例如，信號(hào)處理單元102可 使用諸如等式1的濾波器產(chǎn)生信號(hào)Q1和信號(hào)q2，以使信號(hào)Q1和信號(hào)q2之間的關(guān)系可被表 現(xiàn)為如等式4。在703，分別將接收信號(hào)和通過(guò)對(duì)接收信號(hào)應(yīng)用濾波器所產(chǎn)生的信號(hào)發(fā)送到第一 揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲器202 (例如，參看圖2或圖3)，所述第一揚(yáng)聲器201和第二揚(yáng)聲 器202被置于相同軸上，并沿彼此相反的方向輸出聲音。例如，信號(hào)處理單元102可將信 號(hào)Q1 (接收信號(hào))分配給第一揚(yáng)聲器201，并將信號(hào)q2 (濾波后的信號(hào))分配給第二揚(yáng)聲器 202。
在704，可確定是否形成了期望的聲區(qū)。在一示例中，可基于在更新單元601中的 麥克風(fēng)603 (參看圖6)的聲音測(cè)量結(jié)果根據(jù)在聲場(chǎng)將被消除的區(qū)域中聲音的檢測(cè)來(lái)確定是 否形成了期望的聲區(qū)。在705，如果沒(méi)有形成期望的聲區(qū)，則可更新濾波器，并重復(fù)以上過(guò)程。例如，更新 單元601可實(shí)時(shí)調(diào)整濾波器。圖8示出聲音聚焦設(shè)備700的另一示例。參照?qǐng)D8，聲音聚焦設(shè)備700設(shè)置有單獨(dú) 信道。例如，如圖8所示，聲音聚焦設(shè)備700包括第一聲音聚焦部分100-1和第二聲音聚焦 部分100-2，第一聲音聚焦部分100-1和第二聲音聚焦部分100-2可通過(guò)分別處理R信道信 號(hào)和L信道信號(hào)來(lái)提供立體聲系統(tǒng)。圖9示出將聲音聚焦設(shè)備100應(yīng)用于移動(dòng)電話的示例。參照?qǐng)D9，從兩個(gè)揚(yáng)聲器 201和202發(fā)出的聲波在用戶(hù)(例如，正聽(tīng)電話)通常所在的區(qū)域中疊加，從揚(yáng)聲器201和 202發(fā)出的聲波在遠(yuǎn)離用戶(hù)聽(tīng)電話的區(qū)域的相反區(qū)域(例如，與移動(dòng)電話的具有顯示器的 面相反的面)中被消除?？筛鶕?jù)以上描述的示例方法通過(guò)對(duì)將被輸入到揚(yáng)聲器201和202 中的每一個(gè)的信號(hào)進(jìn)行處理來(lái)實(shí)現(xiàn)聲波的疊加和消除。在另一示例中，圖8的聲音聚焦設(shè)備700可被提供給圖9的移動(dòng)電話。在這種情 況下，可通過(guò)移動(dòng)電話的左側(cè)L處理L信道信號(hào)以及移動(dòng)電話的右側(cè)R處理R信道信號(hào)的 方式來(lái)實(shí)現(xiàn)立體聲效果。以上描述的處理、功能、方法和/或軟件可被記錄、存儲(chǔ)或固定在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算 機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括程序指令，所述程序指令將被計(jì)算機(jī)實(shí) 現(xiàn)，以使處理器執(zhí)行所述程序指令。所述介質(zhì)還可單獨(dú)包括程序指令、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 等，或者包括其組合。所述介質(zhì)或程序指令可被計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域的技術(shù)人員具體設(shè)計(jì)和理 解，或所述介質(zhì)或指令對(duì)計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域的技術(shù)人員而言可以是公知和可用的。計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)的示例包括磁性介質(zhì)，例如硬盤(pán)、軟盤(pán)和磁帶；光學(xué)介質(zhì)，例如，CD ROM盤(pán)和DVD ； 磁光介質(zhì)，例如，光盤(pán)；和硬件裝置，具體被配置以存儲(chǔ)和執(zhí)行程序指令，例如，只讀存儲(chǔ)器 (ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、閃存等。程序指令的示例包括機(jī)器代碼(例如，由編譯器產(chǎn) 生的代碼)和包含高級(jí)代碼的文件，可由計(jì)算機(jī)通過(guò)使用解釋器來(lái)執(zhí)行所述高級(jí)代碼。所 描述的硬件裝置可被配置為用作一個(gè)或多個(gè)軟件模塊，以執(zhí)行以上描述的操作和方法，反 之亦然。另外，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可分布在聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以分散的方式存儲(chǔ)和 執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼或程序指令。以上描述了若干示例。然而，應(yīng)該理解，可進(jìn)行各種修改。例如，如果在不同的順 序執(zhí)行描述的技術(shù)和/或如果在描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、裝置或電路中的部件以不同方式被組 合和/或被其他部件或其等同物代替或補(bǔ)充，則可實(shí)現(xiàn)合適的結(jié)果。因此，其他實(shí)現(xiàn)在權(quán)利 要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種聲音聚焦設(shè)備，包括揚(yáng)聲器單元，具有沿不同方向輸出聲音的第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器；信號(hào)處理單元，被配置為對(duì)將被發(fā)送到揚(yáng)聲器單元的信號(hào)進(jìn)行處理，以使聲場(chǎng)在第一區(qū)域中疊加，并且在第二區(qū)域中消除。
2.如權(quán)利要求1所述的聲音聚焦設(shè)備，其中，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器被置于相同軸 上，并沿相反方向輸出聲音。
3.如權(quán)利要求2所述的聲音聚焦設(shè)備，其中，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器中的每一個(gè)是 單極揚(yáng)聲器。
4.如權(quán)利要求2所述的聲音聚焦設(shè)備，其中，第一區(qū)域?qū)?yīng)于第一揚(yáng)聲器的前面，第二 區(qū)域?qū)?yīng)于第二揚(yáng)聲器的前面。
5.如權(quán)利要求2所述的聲音聚焦設(shè)備，其中，信號(hào)處理單元接收信號(hào)，對(duì)接收信號(hào)應(yīng)用 濾波器，以調(diào)整信號(hào)的幅度和/或相位，并分別將接收信號(hào)和濾波后的信號(hào)分配給第一揚(yáng) 聲器和第二揚(yáng)聲器。
6.如權(quán)利要求5所述的聲音聚焦設(shè)備，其中，基于第一揚(yáng)聲器的聲傳輸特性和第二揚(yáng) 聲器的聲傳輸特性之間的比來(lái)定義濾波器。
7.如權(quán)利要求5所述的聲音聚焦設(shè)備，還包括更新單元，使用第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果更新濾波器。
8.如權(quán)利要求7所述的聲音聚焦設(shè)備，其中，更新單元包括麥克風(fēng)，設(shè)置所述麥克風(fēng)來(lái) 獲得第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果。
9.一種聲音聚焦設(shè)備的聲音聚焦方法，所述聲音聚焦設(shè)備具有沿不同方向輸出聲音的 第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器，所述方法包括接收信號(hào)，并通過(guò)使用濾波器調(diào)整接收信號(hào)的幅度和/或相位；分別將接收信號(hào)和調(diào)整后的信號(hào)分配給第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器，以使聲場(chǎng)在第一區(qū) 域中疊加，并且在第二區(qū)域中消除。
10.如權(quán)利要求9所述的聲音聚焦方法，其中，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器被置于相同軸 上，并沿相反方向輸出聲音。
11.如權(quán)利要求10所述的聲音聚焦方法，其中，基于第一揚(yáng)聲器的聲傳輸特性和第二 揚(yáng)聲器的聲傳輸特性之間的比來(lái)定義濾波器。
12.如權(quán)利要求10所述的聲音聚焦方法，其中，第一區(qū)域?qū)?yīng)于第一揚(yáng)聲器的前面，第 二區(qū)域?qū)?yīng)于第二揚(yáng)聲器的前面。
13.如權(quán)利要求10所述的聲音聚焦方法，還包括使用第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果更新 濾波器。
14.一種便攜式聲音聚焦設(shè)備，包括揚(yáng)聲器單元，具有第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器，以輸出聲音；信號(hào)處理單元，被配置為對(duì)將被發(fā)送到揚(yáng)聲器單元的信號(hào)進(jìn)行處理，以使聲場(chǎng)在第一 區(qū)域中疊加以增強(qiáng)聲音，并在第二區(qū)域中消除以減弱或防止聲音。
15.如權(quán)利要求14所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，其中，第一揚(yáng)聲器的后部朝向第二揚(yáng) 聲器的后部，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器沿相反方向輸出聲音。
16.如權(quán)利要求15所述的聲音聚焦設(shè)備，其中，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器被置于相同軸上，以使第一揚(yáng)聲器的擴(kuò)音器的中心線通過(guò)基本與第二揚(yáng)聲器的擴(kuò)音器的中心線對(duì)應(yīng)的點(diǎn)o
17.如權(quán)利要求16所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，其中，第一區(qū)域?qū)?yīng)于第一揚(yáng)聲器的 前面，第二區(qū)域?qū)?yīng)于第二揚(yáng)聲器的前面。
18.如權(quán)利要求14所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，其中，信號(hào)處理單元接收信號(hào)，對(duì)接收 信號(hào)應(yīng)用濾波器，以調(diào)整信號(hào)的幅度和/或相位，并分別將接收信號(hào)和濾波后的信號(hào)分配 給第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器，以使聲場(chǎng)在第一區(qū)域中疊加，并且在第二區(qū)域中消除。
19.如權(quán)利要求18所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，其中，基于第一揚(yáng)聲器的聲傳輸特性 和第二揚(yáng)聲器的聲傳輸特性之間的比來(lái)定義濾波器。
20.如權(quán)利要求18所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，還包括 更新單元，使用第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果更新濾波器。
21.如權(quán)利要求20所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，其中，更新單元包括麥克風(fēng)，設(shè)置所述 麥克風(fēng)以獲得第二區(qū)域的聲音檢測(cè)結(jié)果，并且更新單元更新濾波器以自適應(yīng)地控制被分配 給第二揚(yáng)聲器的信號(hào)。
22.如權(quán)利要求20所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，其中，更新單元通過(guò)使用第二區(qū)域的 聲音測(cè)量結(jié)果基本上實(shí)時(shí)地更新濾波器。
23.如權(quán)利要求18所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，其中，便攜式聲音聚焦設(shè)備是移動(dòng)電話。
24.如權(quán)利要求14所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，還包括另一揚(yáng)聲器單元，具有第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器以輸出聲音，其中，揚(yáng)聲器單元和另一 揚(yáng)聲器單元分別處理R信道信號(hào)和L信道信號(hào)，以提供立體聲。
25.如權(quán)利要求14所述的便攜式聲音聚焦設(shè)備，其中，信號(hào)處理單元通過(guò)使用與等式 _ By (jm)q 私^^相應(yīng)的濾波器產(chǎn)生信號(hào)qi和信號(hào)q2，其中，Ci表示濾波器，1；表示允許聲區(qū)的形狀被改變的模式控制參數(shù)，H^jco)表示第一揚(yáng)聲器的聲傳輸特性，H2(j )表示 第二揚(yáng)聲器的聲傳輸特性，以使信號(hào)1和信號(hào)q2之間的關(guān)系被表示為q2 = -qie-Jkd或i； 二-一“，其中，一“表示復(fù)數(shù)。
26.一種電子裝置，包括主體，包括第一面和與第一面相對(duì)的第二面； 第一揚(yáng)聲器，具有前部和后部，并被安裝在主體的第一面；第二揚(yáng)聲器，具有前部和后部，并被安裝在主體的第二面，以使第二揚(yáng)聲器的后部朝向 第一揚(yáng)聲器的后部，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器的前部朝向相反方向。
27.如權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器安裝在穿過(guò)所述 主體的第一面和第二面的軸上。
28.如權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器中的每一個(gè)是單 極揚(yáng)聲器。
29.如權(quán)利要求26所述的電子裝置，還包括顯示器，所述顯示器安裝到主體的第一面。
30.如權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中，電子裝置是移動(dòng)電話。
31.如權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中，穿過(guò)主體的第一面和第二面的虛構(gòu)的線通過(guò)第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器的中心。
32.如權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器具有基本相同的 頻率響應(yīng)。
33.如權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中，第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器基本相同。
34.如權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中，第一揚(yáng)聲器的后部和第二揚(yáng)聲器的后部分 開(kāi)大約0. lcm至7cm。
35.如權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中，第一揚(yáng)聲器的后部和第二揚(yáng)聲器的后部彼 此接觸。
全文摘要
提供了一種用于聲音聚焦的設(shè)備和方法。提供了一種聲音聚焦技術(shù)，以將聲音傳送到特定方向。在聲音聚焦設(shè)備中，布置了第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器沿相反方向發(fā)出聲音，以形成聲區(qū)?？捎尚盘?hào)處理單元調(diào)整接收信號(hào)的幅度和/或相位，以分別將接收信號(hào)和調(diào)整后的信號(hào)分配給第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器。
文檔編號(hào)H04R1/20GK101895801SQ20101017916
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者崔晸宇, 金晶澔, 金榮泰, 高祥鐵 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社