CN101112121A - 用于控制生理上可感知效果的强度的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于控制生理上可感知效果(e)的强度的装置(1)，其中所述装置(1)用于根据从发生至少一个预定事件以来所经过的时间控制所述效果(e)的强度。

Description

用于控制生理上可感知效果的强度的装置

技术领域

本发明涉及用于控制由至少一个效应器装置(effector means)产生的生理上可感知效果(perceptible effect)的强度的装置。

本发明还涉及借助于将电信号转换生理上可感知的形式用的至少一个变换装置以再现至少一个电信号的系统，其中所述变换装置与至少一个效应器装置配合，其中所述效应器装置在其经过变换装置再现之前通过改变电信号产生生理上可感知的效果。

本发明还涉及控制生理上可感知效果的强度的方法。

背景技术

本文中使用术语“效应器装置”而不是“产生效果的装置”来提高文字上的可读性。

生理上可感知的效果是指人类可感知的效果。这种效果可以是诸如嗅觉、听觉或视觉、触觉效果等。存在多种用于产生生理上可感知的效果的效应器装置。例如，在音频和视频领域，再现效应器装置常常表现为通常所说的用于增强再现音频和视频信号的后处理结构(post processing feature)。例如，在音频再现领域中的普通后处理结构为低音增强结构或者用于增强音频信号的立体声映像(stereosound image)的结构。

从文献US 2004/0096068中知道前三段中所述的装置、系统和方法。该文献公开了一种在不降低再现摇滚音乐的质量的情况下更生动地再现古典音乐的方法。根据正在再现的音频信号的变化并自动放大音频信号的信号成分来实现这种方法。因此，增强效果的强度仅取决于所再现音频信号范围内的变化。但是，在连续收听这种声音的增强效果时，结果人们发现这种提供增强效果的方式非常不自然，并且不考虑其生理需要或条件。

因此，已知设备证实了具有不能令使用该设备用户的生理需要感到满意的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供首段所述类型的装置、第二段所述类型的系统和第三段所述类型的方法，其中消除了上述缺点。

为了实现上述目的，提供本发明特有性能的装置，使得本发明的设备具有下述特征，即：

一种用于控制生理上可感知效果的强度的装置，其中所述装置用于根据从发生至少一个预定事件以来所经过的时间控制所述效果的强度。

为了实现上述目的，提供本发明特有性能的系统，使得本发明的系统具有下述特征，即：

一种系统，借助于至少一个用于将电信号转换成生理上可感知的形式的变换装置再现至少一个电信号，其中所述变换装置与至少一个效应器装置配合，其中所述效应器装置在其经过变换装置再现之前通过改变电信号产生生理上可感知的效果，并且其中所述系统包括本发明的与所述效应器装置配合的装置。

为了实现上述目的，提供本发明特有性能的方法，使得本发明的方法具有下述特征，即：

一种控制生理上可感知效果的强度的方法，其中根据从发生至少一个预定事件起所经过的时间控制所述效果的强度。

本发明的特有性能的优点是，效果的强度以一种对用户的生理需要进行了优化的方式变化。

如权利要求2或权利要求12所述的措施，分别提供了以下优点：用户获得了某一事件现在已经发生的清晰反馈，同时所述效果的强度可以在不久之后减小，以避免较高的效果强度干扰用户。

如权利要求3或4或13所述的措施，分别提供了以下优点：当打开或关闭效应器装置时，用户可以获得清晰的可感知的反馈。

然而，证明了如果提供权利要求5的措施是特别有利的。因为获得了以下优点：以确保很高顾客满意度的方式对声音和视频的再现进行优化。

权利要求6所述的措施提供的优点是：在增强音频信号的低音的再现时，非常符合普通用户的要求。

权利要求7所述的措施提供的优点是：用户获得了低音增强现在关闭的清晰的可感知的反馈。

权利要求8所述的措施提供的优点是：在增强立体声音频信号的再现时，非常符合普通用户的要求。

权利要求9所述的措施提供的优点是：用户获得了立体声映像增强现在关闭的清晰的可感知的反馈。

从下面将要描述的实施例的示例中将清楚本发明的所述方面和更多方面，并且参照这些不应当限制本发明的实施例的示例阐述本发明的所述方面和更多方面。

附图说明

图1以方块电路图的形式显示了本发明的系统。

图2以图表形式显示了本发明效果的响应时间。

图3以方块电路图的形式显示了本发明系统的另一个实施例。

图4以方块电路图的形式显示了本发明系统的另一个实施例。

图5以方块电路图的形式显示了本发明系统的另一个实施例。

图6显示了本发明效果的另一个响应时间。

附图为示意性绘制而非真实比例，并且不同附图中的相同附图标记指相应的元件。本领域技术人员应当清楚，除了本发明等同实施例以外，在不脱离真实的发明概念的情况下可能存在替换实施例，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。

具体实施方式

图1显示了带有本发明装置1、用于控制生理上可感知的效果的强度的系统5。装置1包括控制单元2，该控制单元与效应器装置3连接以产生效果。效应器装置3与图1未显示的变换器连接。该变换器将提供至效应器装置3输出的电信号s2转换成生理上可感知的形式，例如，转换成声音、图像、气味、振动等。因此，借助于效应器装置3产生的效果是生理上可感知的。效应器装置3一般为由硬件装置和/或软件装置实现的信号处理算法，该效应器装置的算法使信号s1在通过变换器再现之前改变。因此，术语“效果”是指由效应器装置3引起的输入信号s1的变化。换句话说，所获得的效果为输出信号s2与输入信号s1之差。例如，效应器装置3可以是使音频或视频信号的再现增强的装置。最后一句中提到的效应器装置对于本领域技术人员来说是公知的；例如参见文献EP 0332 266B1或者文献WO 2000/057 673A1。

例如，变换器可以是扩音器、显示器、如文献WO 2003/059 403 A1所公开的产生气味的装置或文献WO 2003/079 895 A1所公开的产生触觉反馈的装置。另一种与Philips的HG 100模拟耳机(gamingheadphones)结合的产生触觉反馈的变换装置已经众所周知。HG 100耳机包括在视频游戏过程中用于刺激脖子和耳朵以产生触觉反馈的装置。

装置1的控制单元2控制效果的产生。控制单元2改变与效应器装置3的输出效果e的强度有关的效应器装置3的参数当前值。例如，该参数可以是由效应器装置3进行处理的信号s1的放大系数，或者视频信号的色彩饱和度值等。

此外，装置1用于根据从发生至少一个预定事件以来所经过的时间控制效果e的强度。例如，这种预定事件可以是开始或结束歌曲(若探测到CD上的下一轨道)或将CD插入到CD再现器等。

根据本发明优选实施例，预定事件为打开或关闭效应器装置3。

根据图2，装置1用于控制效果e的产生，其中这种效果e用以下方式获得：在预定事件(例如，打开效应器装置3)之后的预定时间间隔i1内，效果e的强度高于在随后的运行时间间隔i2和i3中的效果e的强度。这就给用户留下事件(例如，打开或关闭效应器装置3)发生的清晰印象。

根据本发明另一个实施例，装置1用于在另一预定事件(例如，切换效应器装置)发生之后的时间间隔i4过程中控制与效果e相反的效果e′的产生，其中效果e′是利用效应器装置3获得(图6)。在下面的说明书中称为“逆效果(anti effect)”的与效果e相反的效果e′由另一效应器装置产生，该效应器装置在图1中未显示，但是在图4或图5中分别用附图标记14和26表示。

产生逆效果e′，给用户留下效应器装置3现在关闭的清晰印象。本段所述的实施例将在图4和图5所示的实施例的说明中更详细地描述，并且，如果效应器装置3为使音频或视频信号的再现增强的装置，那么该实施例将具有特殊的意义。

术语打开或关闭效应器装置3表示开始或停止产生效果e的时间点。

优选借助于适当的可编程微处理器或电路实现控制单元2。

在本发明的非常简单的实现中，装置1可以由比如PC等包括用于控制效应器装置3的适当程序的常规计算机实现。

根据本发明实施例，例如，以PC形式实现的装置1通过USB接口与嗅觉产生器连接。例如，该嗅觉产生器可以是称为“气味穹顶(ScentDome)”的已知设备。使用与喷墨打印机墨盒相似的原理(除了混合不同颜色来获取最终结果以外)操作该气味穹顶，合成各种气味并释放所需的香气。一旦通过PC接口激活所需气味的产生，那么PC将控制该气味穹顶产生高强度的所需气味，以表示该气味穹顶现在打开。不久，气味的强度(所产生的效果)降低到较低的强度水平。

尽管图1中效应器装置3和装置1作为单独设备显示，但是它们原则上可以在一个设备中也可以在相同设备中实现。

图2中，时间由t表示，并且从左向右增加，其中用系统5获得的效果由e表示。根据图2，用以下方式控制由效应器装置3产生的效果e的强度：在预定事件(例如，打开效应器装置3)发生后的预定时间间隔i1内，使效果e的最大强度大于在随后的运行时间间隔i3过程中的效果e的最大强度。对于较长的效果持续时间来说，在时间间隔i3中的强度水平表示生理上最佳的强度水平。效果e的强度在位于时间间隔i1和i3之间的时间间隔i2中缓慢减小。这样获得的优点是，用户可以习惯效果e。在发生另一预定事件(例如，关闭效应器装置3)之后，效果e消失。显然，在不同时间间隔i1、i2和i3中的不同强度水平，取决于所产生的效果e的种类。若不是实现本发明，则仅具有根据自效应器装置3打开或关闭起经过的时间来控制强度的重要性。尽管用图2和图6中的术语“ON”和“OFF”表示打开或关闭效应器装置3的时间点，但是一般术语“ON”或“OFF”分别表示发生某一预定事件的时间点。

效果e或e′的强度的时间响应(图6显示了效果e′的时间响应)在原则上可以分别预定、用户限定或程序决定。程序决定是指强度取决于某种算法，该算法根据系统5所再现的信号和从发生预定事件(例如，打开或关闭效应器装置3)以来所经过的时间动态控制效果e和e′的强度。

图3显示了用于再现音频和/或视频信号s1的系统5′，并且系统5′包括上述装置1(图3中未显示)的控制单元2、用于再现声音或视频的表现装置(rendering means)4和效应器装置3。例如，表现装置4为常规DVD或CD驱动器。

根据本发明实施例，效应器装置3优选为表现音频信号时的增强低音再现的装置，或者为表现立体声音频信号时的增强立体声映像的装置，或者为增强视频信号的色彩再现的装置。

本领域所属技术人员熟悉上一段所述类型的效应器装置3。例如，文献WO 1998/021 915描述了一种增强音频信号的立体声映像的装置。例如，从文献WO 2000/005 763 A1或EP 0 546 619 B1文献中分别知道了一种低音增强装置。从其他文献中，例如，从文献EP 0 332266 B1中知道了一种增强视频信号的色彩再现的装置。

控制单元2用于通过以下方式控制效应器装置3：如图2所示，打开效应器装置3之后效果e的强度增加到最大值，并且不久之后降低到较低水平以便持续观看或收听。将表现装置4的输出信号s1提供给效应器装置3。效应器装置3处理信号s1，然后将增强的信号s2提供给变换器(图中未显示)，比如扩音器(图5中用附图标记16和17表示)或显示器。该变换装置将电信号s1转换为生理上可感知的形式，比如气味和声音等。

此外，如上文所述，控制单元2用于在关闭效应器装置3之后控制逆效果的产生。为了给用户清晰的印象，察觉效应器装置3关闭。在关闭效应器装置3之后不久将原始音频或视频信号s1供应给变换器。

图4更详细地显示了图3的系统5′，其中处理后的信号s1为音频信号。在本实施例中，可以使用模拟或数字的音频信号。当使用数字音频信号时，下列元件，例如滤波器等，也可以由软件装置而不是用硬件装置实现。

根据本发明实施例，音频信号s1的低音再现由效应器装置3增强，其中控制单元2用于在打开效应器装置3之后增加效果e的强度，并且在关闭效应器装置3之后临时抑制低音的再现。

为了实现本发明实施例，系统5′在系统5′的输入收到音频信号s1。信号s1由表现装置提供，该表现装置在图3用附图标记4表示的。控制单元2控制两个放大装置10和10′。放大装置10和10′根据以下公式分别改变由增强装置3和低通滤波器14提供的信号s1′和s1″：s1＝k′*s1′并且s1″″＝k″*s1″并且0≤k′，k″，其中k′和k″为放大装置10和10′的相应增益。输出信号s2为信号s1，s1和s1 ″″的线形组合。控制单元2根据时间安排改变增益k′和k″的数值，其中该时间安排与从发生预定效果(例如，打开或关闭效应器装置3)起所经过的时间有关。因此，放大装置10和10′的输出信号s1和s1″″的强度和效应器装置3或低通滤波器14输入的效果e和e′取决于从发生预定事件起所经过的时间。

在本实施例的以下描述中，效应器装置3将称为“增强装置3”。

增强装置3包括用于选择部分音频信号s1(低频率部分)的带通滤波装置7。带通滤波装置7的输出与通常所述的非线性设备8(例如，谐波产生器或积分器等)结合。非线性设备8与低通滤波器9结合，以便滤出非线性设备8所提供信号的较高频率部分。增强装置3的输出信号提供给可控放大装置10。但是，根据本发明另一实施例，放大装置10也可以集成在非线性设备8中。放大装置10的输出信号提供给加法器11。在另一输入端，加法器11收到原始音频信号s1。放大装置10的输出信号s1和原始信号s1在加法器11中重新组合。加法器11的输出信号s2提供给音频系统5′的输出。音频系统5′的输出可以与比如扩音装置等变换装置结合。

根据本发明实施例，用户可以通过相应的输入装置，例如按键、触摸屏等，输入打开或关闭增强装置3的命令。该命令传递给控制单元2。收到该命令之后，控制单元2增加或切断放大装置10的输出信号s1。

在关闭增强装置3之后，放大装置10的增益k′设为“0”，反之，放大装置10′的增益k″借助于控制单元2增加。例如100Hz以下的低频率从原始音频信号s1中滤出。借助于低通滤波器14滤出的低频信号s1产生与增强装置3产生的效果相反的逆效果e′。在加法器11中，放大装置10′的输出信号s1″″与原始信号s1重新组合，其中从原始信号s1中减去信号s1″″。所获得的效果e或逆效果e′相当于图2和图6所示的放大器10和10′的输出信号。在图2中，e表示放大器10的输出信号，在图6中，e′表示放大器10′的输出信号。

在关闭增强装置3之后紧接的时间间隔i4以内，逆效果e′具有最大强度(图6)。在用图6中i5表示的某一预定时间间隔之后，控制单元2关闭低通滤波装置14，并且将原始信号s1提供给系统5′的输出。这意味着s1＝s2。在时间间隔i5内，逆效果e′的强度缓慢降低，从而允许用户分别习惯于减小逆效果e′或者增加效果e。

图5显示了本发明系统5″的另一实施例。根据本实施例，图3中用标号3表示的效应器装置被设计为用于增强音频信号的立体声映像的装置3′。在本实施例的以下描述中，装置3′表示为立体声增强电路3′，用于将音频信号的左声道和右声道的输入信号Ri和Li处理成左声道和右声道的输出信号Lo和Ro。此外，放大装置15用于放大左声道和右声道的输出信号Lo和Ro，并将其提供给相应的左声道和右声道扩音器16和17。根据本发明优选实施例，放大装置15包括转换函数并由控制单元2′控制。通过控制放大装置15，增强电路3′可以打开或关闭。

立体声增强电路3′包括第一装置18，该装置具有接收左声道输入信号Li用的第一输入、接收右声道输入信号Ri用的第二输入、提供左声道信号Ls用的第一输出和提供右声道信号Rs用的第二输出。左声道信号Ls和右声道信号Rs相比于信号Li和Ri具有增强的立体声映像。立体声增强电路3′还包括第二装置，用于可以控制地结合左声道信号Li和Ls和右声道信号Ri和Rs。该第二装置包括：

第一减法器19和第二减法器20，用于向相应的可控衰减器21和22分别提供进行减法的信号对Li-Ls和Ri-Rs，每个减法器都具有可控增益α，其中0＜α＜1；第-加法器23和第二加法器24，用于将第一和第二可控衰减器21和22与信号Li和Ri进行加法，从而提供左声道和右声道输出信号Lo和Ro。因此，根据以下公式形成输出信号Lo和Ro：

Lo＝α*Ls+(1-α)*Li

Ro＝α*Rs+(1-α)*Ri

通过在0与1之间改变参数α，由左声道和右声道信号Lo和Ro形成的输出信号的立体声效果可以在α＝0的正常的常规立体声映像与α＝1的完全增强的立体声映像之间变化。第二装置也可以用其他方式执行，例如，通过为每个信号Li、Ri、Ls和Rs提供单独的可控衰减器，具有相应的(1-α)和α的可控增益，然后对产生的衰减信号对Li与Ls和Ri与Rs进行加法。

在打开效应器装置3′之后，控制单元2′根据时间安排改变参数α。这种安排取决于自打开效应器装置3′起所经过的时间。如上文所述，时间安排可以预定、用户限定或程序决定。例如，根据时间安排，参数α可以在打开效应器装置3′之后立即设为数值1。在某一时间间隔i1之后，控制单元2′将参数α设为较低数值。因此，增强的立体声效果减小到适合较长时间收听的水平。

在关闭效应器装置3′之后，控制单元2′借助于连接在交叉对话电路(cross talk circuit)2 6输出的放大装置25打开交叉对话电路26。在打开交叉对话电路之后，将输入信号的左声道Li和右声道Ri提供给交叉对话电路26的输入。根据以下公式形成交叉对话电路26的输出信号Li和Ri′：

L′＝βL+(1-β)Ri

R′＝βR+(1-β)Li

其中，0.5＜β＜1

当β＝1时，电路26的输出信号是原始信号。当β＝0.5时，获得正确的单声道信号。在转换效应器装置3′之后，控制单元2′将参数β的数值设为0.5。借此，在转换效应器装置3′之后，使得原始音频信号更加呈单声道特性。在关闭效应器装置3′之后的预定时间间隔之后，β的数值逐渐增加到1。因此，交叉对话电路2 6根据自效应器装置3′关闭以来所经过的时间产生逆效果e′。在关闭效应器装置3′后不久，将原始供应给系统5′的输出。

应当说明，对于实现本发明来说，不仅可以使用立体声信号，而且也可以使用其他音频信号。

用效应器装置3′获得的效果e的时间特性与图2所示的相同。

根据图6，通过在转换效应器装置3′之后启动交叉对话电路26来产生逆效果e′，从而给用户留下效应器装置现在关闭的清晰印象。图6中的术语“OFF”表示停止产生效果e并且开始产生逆效果e′的时间点。在时间间隔i4之后停止产生逆效果e′，然后将原始输入信号提供给系统5′的输出。根据本发明优选实施例，在关闭效应器装置3′之后的时间间隔i5以内，逆效果e′缓慢降低，从而使用户可以习惯逆效果e′的减小。

应当注意，上述实施例举例说明了本发明而不是限制了本发明，并且，在不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计任何替换实施例。在权利要求书中，括号中的任何附图标记不应当认为限制本权利要求。词语“包括”和“包含”等不排除除了权利要求书和说明书作为整体所列举的任何元件和步骤以外存在其他元件和步骤。元件的单一引用不排除这种元件的多重引用，反之亦然。在列举了一些装置的设备权利要求书中，这些装置中的一些装置可以体现为一个硬件和硬件等同物。在互不从属的权利要求书中陈述某些措施，不表示这些措施的组合不具有优点。

Claims (13)

1.一种用于控制生理上可感知效果(e，e′)的强度的装置(1)，其中将所述装置(1)设置成用于根据从发生至少一个预定事件以来所经过的时间控制所述效果(e，e′)的强度。

2.如权利要求1所述的装置(1)，其中所述装置(1)用于用以下方式控制所述效果(e，e′)的强度：即在预定事件发生后的预定时间间隔(i1)内，使所述效果(e，e′)的强度大于在随后的运行时间间隔(i2，i3)过程中的所述效果(e，e′)的强度。

3.如权利要求1或2所述的装置(1)，其中所述预定事件为打开或关闭效应器装置(3，3′，14，25)以产生生理上可感知的效果(e，e′)。

4.如权利要求3所述的装置(1)，其中所述装置(1)用于在关闭所述效应器装置(3，3′，14，25)之后的时间间隔(i4)以内控制与效果(e)相反的效果(e′)的产生，其中所述效果(e)是由所述效应器装置(3，3′，14，25)产生。

5.如权利要求3或4所述的装置(1)，其中所述效应器装置(3，3′，14，25)为用于增强音频或视频信号再现的装置。

6.如权利要求5所述的装置(1)，其中所述效应器装置(3)为用于增强音频信号的低音频率成分的再现的装置。

7.如权利要求6所述的装置(1)，其中所述装置(1)用于在关闭效应器装置(3)之后临时抑制低音的再现。

8.如权利要求5所述的装置(1)，其中所述效应器装置(3′)为用于增强音频信号(Ri，Li)的立体声映像的装置。

9.如权利要求8所述的装置(1)，其中所述系统(5，5″)用于在转换所述效应器装置(3′)之后，临时使输出音频信号(Ro，Lo)的声音映像相比于相应输入音频信号(Ri，Li)的声音映像，更加呈单声道特性。

10.一种借助于至少一个用于将电信号转换成生理上可感知的形式的变换装置(16，17)再现至少一个电信号(s1)的系统(5，5′，5″)，其中所述变换装置(15，16)与至少一个效应器装置(3，3′，14，25)配合，其中所述效应器装置(3，3′，14，25)在其经过变换装置(16，17)再现之前通过改变电信号(s1)产生生理上可感知的效果，并且其中所述系统(5，5′，5″)包括如权利要求1-9中任一项所述的、与所述效应器装置(3，3′，14，25)配合的装置(1)。

11.一种控制生理上可感知效果(e，e′)的强度的方法，其中根据从发生至少一个预定事件起所经过的时间控制所述效果的强度。

12.如权利要求11所述的方法，其中用以下方式控制所述效果(e)的强度：在预定事件发生后的预定时间间隔(i1)内，使效果(e)的强度大于在随后的运行时间间隔(i2，i3)过程中的效果(e)的强度。

13.如权利要求11或12所述的方法，其中所述事件为打开或关闭效果的产生。

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