CN103888872A - 集成声学相位阵列 - Google Patents

Abstract

一种系统包括处理器和被耦合至该处理器的定相阵列，具有用于声波的阵列化波导以允许定向声音通信。

Description

集成声学相位阵列

技术领域

本公开大体涉及用于实施远程声音通信的机制。 

背景技术

补偿噪声干扰的当前方法和系统是减少周围干扰噪声的被动方式。例如，语音界面通常在拥挤的环境中是不可用的，因为计算机语音识别在嘈杂、拥挤的环境中无法操作。此外，一对一的个人定向声音通信机制在不使用电话连接的情况下是不存在的。 

附图说明

图1描述了一种声学系统的一个实施例。 

图2A和2B描述了一种定相阵列的实施例。 

图3描述了一种显示设备的一个实施例。 

图4描述了具有多个语音控制计算机系统的拥挤环境的一个实施例。 

图5描述了可穿戴的声学定相阵列的一个实施例。 

图6描述了一种拥挤房间／办公室环境的一个实施例。 

图7描述了具有声学定相阵列的语音控制电子器件的一个实施例。 

图8描述了一种计算机系统的一个实施例。 

具体实施方式

在下列描述中，很多特定细节被展示以便提供对各个实施例的彻底理解。但是，本发明的各个实施例可不利用具体细节的情况下被实践。在其他实例中，熟知的方法、流程、组件、和电路未被详细描述以免使本发明的特定实施例不清楚。 

说明书中涉及“一个实施例”或“一实施例”意味着结合实施例描述的特定特征、结构、或特性可被包含在至少一个实施方式中。在说明书中 各种位置出现的短语“在一个实施例中”可能是或可能不是全部涉及同一个实施例。 

图1描述了一种声学系统100的一个实施例。系统100包括定相阵列120和处理器110。依照一个实施例，处理器110是被设计用来支持在操作系统环境中运行的应用的应用处理器(例如，片上系统(SoC))。因此，处理器110提供独立的操作环境，该环境提供支持声学应用所需的所有系统能力，以及用于其他计算应用(例如，包括内存管理、图形处理和多媒体解码)的那些系统能力。在其他实施例中，处理器110可以由专用集成电路(ASIC)实施。 

依照一个实施例，定相阵列120包括用于声波的阵列化波导，该波导允许定向和增强范围的声音通信。因此，定相阵列120包括执行声音的定向传播的传播组件。图2A描述了被实施用于声音定向传播的定相阵列205的一个实施例。 

参考图2A，定相阵列205包括可变移相器210和微型扬声器220。在一个实施例中，每个移相器210接收要被发送的信号并产生相位传播方向的调节(例如，波传播的方向由波阵面设置)，其中波阵面被定义为移动波中相同相位的点。由移相器210控制相位使控制定向性和波束移位成为可能。此外，用于每个移相器210的可变配置允许可调节操纵角。在一个实施例中，移相器210是数字组件。但是，模拟组件也可以被实施。 

微型扬声器220被耦合至每个移相器210以响应于从各自移相器210接收的电音频信号产生听得见的声音。由微型扬声器220产生的声音结果是在定相阵列205上生成的被操纵的声音波阵面。在一个实施例中，微型扬声器220是压电扬声器，在压电扬声器上电磁场生成压电响应(例如，产生声音的震动)。在另一个实施例中，微型扬声器220经由其他技术实现(例如，微磁或微机电系统(MEMS))。 

在另外的实施例中，阵列化波导可以包括接收组件，接收组件被实施用来选择性地消除来自用户位置处的周围环境的噪音源。图2B描述了被实施用于声音的定向接收的定相阵列207的一个实施例。在这种实施例中，微型扬声器220被微型接收器(或麦克风)230代替。在另外的实施例中，微型接收器230可比微型扬声器220更小，因为需要接收的电力比传播声 音更少。 

在一定向接收实施例中，微型接收器230由可变移相器210控制以控制定向性和波束位移，并使能可调节的凝视(starring)角度。如上参照微型扬声器220所讨论的，微型接收器230可以利用压电、微磁或MEMS组件。 

依照一个实施例，定相阵列120(例如，205和／或207)可以被集成在监视器或显示设备内以形成用于声音信号的三维角度控制的二维阵列。图3描述了合并定相阵列205和207的显示设备300的一个实施例。 

定相阵列120集成至电子显示器内也会产生噪声消除环境。噪声消除环境提供与计算机系统的优良语音接口。在这种实施例中，集成的定相阵列120包括可透射的声音发送器和可透射的声音接收器。经由定相阵列207感测环境噪声并且使用定相阵列205生成反相消除声音以创建噪声消除环境。在另一个实施例中，使用数字算法以从远程噪声源中分离出本地声音。 

在一个实施例中，噪声消除环境允许具有多个语音控制的计算机设备的拥挤环境的实施。图4描述了具有多个语音控制的计算机系统的拥挤环境的一个实施例。如在图4中所示，噪声消除环境为每个用户有效提供了虚拟声音隔绝盒。 

在另一个实施例中，定相阵列120可以被集成在用户衣服上以允许声音定向发送／接收。图5描述了一个实施例，在其中可佩戴的声音定相阵列被集成在衬衫上以允许一对一通信。这种一对一通信可以在远程低语(whispering)系统中被实现。 

在一个实施例中，远程低语系统使个人定向声音通信方法成为可能，其中一对一通信能够在拥挤房间中在两人之间或在一个人和使用用于声音接收和发送的定相阵列的计算机系统之间被建立。图6描述了一种拥挤房间／办公室环境的一个实施例，在其中使用定相阵列120。在这种实施例中，发送系统／用户将信号瞄准至合适的位置。此外，虚拟或电子珩磨(honing)系统可以被用来将声音转向至正确位置。在这种实施例中，该珩磨系统可以是手动控制的或使用由用户操作的指示物。 

定相阵列120还可以被用在位于家庭环境内的多个语音控制的电子设备中。因此，用户可以经由相位阵列120实现与消费者电子设备的直接个 人声音通信。图7描述了这种具有带声学定相阵列120的语音控制电子设备的家庭环境的一种实施例。 

尽管在此没有特别描述，定相阵列120可以被合并到其他类型设备中以提供声音的定向发送／接收。例如，定相阵列120可以被包含在小型化移动计算机(如平板、电话、全球定位系统(GPS)、等等)中。 

上述机制允许在拥挤嘈杂环境中在人之间或在人与计算机系统之间的一对一声音通信。该机制还使能声音通信的增大的范围和可寻址性，使能大量用户使用至计算机和电子设备的语音接口，还创建可升级的噪声控制(经由移除环境噪声)环境。 

图8描述了计算机系统800的一个实施例。如所描绘的该计算机系统800(也被称作电子系统800)可包括声音系统100。该计算机系统800可以是例如笔记本计算机之类的移动设备。该计算机系统800可以是例如无线智能电话之类的移动设备。该计算机系统800可以是桌面计算机。该计算机系统800可以是手持阅读器。该计算机系统800可以是服务器系统。该计算机系统800可以是超级计算机或高性能计算系统。 

在一实施例中，该电子系统800是包括系统总线820以电耦合该电子系统800的各种组件的计算机系统。系统总线820是单个总线或依照各种实施例的总线的任意组合。电子系统800包括电压源830，电压源830提供电力至集成电路810。在某些实施例中，该电压源830通过系统总线820提供电流至该集成电路810。 

集成电路810被电耦合至系统总线820并且包括任何电路，或依照一个实施例的电路的组合。在一实施例中，集成电路810包括可以是任何类型的处理器812。如在此所用，处理器812可以意味着任何类型的电路，例如但是不限于，微处理器、微控制器、图形处理器、数字信号处理器、或其他处理器。在一实施例中，处理器812包括在此所公开的处理器110。 

在一实施例中，SRAM实施例被发现在处理器的存储器缓存中。可以被包含在集成电路810中的其他类型的电路是定制电路或专用集成电路(ASIC)，例如用在无线设备中(例如蜂窝电话、智能电话、寻呼机、便携式计算机、双工无线电、以及类似的电子系统)的通信电路814、或用于服务器的通信电路。在一实施例中，集成电路810包括例如静态随机访问 存储器(SRAM)之类的片上(on-die)存储器816。在一实施例中，集成电路410包括例如嵌入式动态随机访问存储器(eDRAM)之类的嵌入式片上存储器816。 

在一个实施例中，集成电路810还补充有随后的集成电路811。有用的实施例包括双处理器813和双通信电路815以及双片上存储器817(如SRAM)。在一个实施例中，该双集成电路810包括嵌入式片上存储器417(如eDRAM)。 

在一实施例中，电子系统800还包括外部存储器840，外部存储器840转而包括一个或多个适于特定应用的存储器元件，该存储器元件例如是RAM形式的主存储器842、一个或多个硬盘驱动器844、和／或一个或多个处理可移除介质846的驱动器，可移除介质846例如是磁盘、压缩盘(compact disk，CD)、数字可变磁盘(digital variable disk，DVD)、闪存驱动器、以及其他本领域已知的可移除介质。外部存储器840还可以是嵌入式存储器848，例如依照一实施例在嵌入式TSV裸片堆叠中的第一裸片。 

在一实施例中，电子系统800还包括显示设备850、音频输出860。在一实施例中，电子系统800包括例如控制器870之类的输入设备，其可以是键盘、鼠标、轨迹球、游戏控制器、麦克风、语音识别设备、或输入信息至电子系统800的任何其他输入设备。在一实施例中，输入设备870是摄像机。在一实施例中，输入设备870是数字声音记录器。在一实施例中，输入设备870是摄像机(照相机和数字声音记录器。 

如在此所示，集成电路810可在若干不同实施例(包括声音系统)中实施。元件、材料、几何结构、尺寸、以及操作顺序所有都可被改变用以适应特定I／O耦合要求，该特定I／O耦合要求包括根据封装有热接口单元以及其等同物的若干所公开的半导体裸片中的任意的被嵌入在处理器安装基板中的微电子裸片的阵列接触数和阵列接触配置。基础基板可以被包括，如由图8的虚线所表示的那样。无源设备也可以被包括，如也在图8中所描绘的那样。 

尽管已经以具体到结构特征和／或方法学行为的语言描述了本发明的实施例，但应当理解的是所要求保护的主题可不限于所述的具体特征或行为。而是，具体的特征和行为被公开作为实施所要求保护的主题的样本形 式。 

Claims (30)

1.一种系统，包括：

处理器；以及

定相阵列，其耦合至所述处理器，具有用于声音信号的阵列化组件以允许定向声音通信。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述定相阵列包括用以执行声音的定向传送的发送组件。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述发送组件包括：

一个或多个移相器；以及

耦合至所述一个或多个移相器中的每一个移相器的微型扬声器。

4.如权利要求3所述的系统，其中，每个移相器接收将被发送的信号并且产生相位传播的方向的调节。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述移相器具有可变的配置以使能可调节的操纵角度。

6.如权利要求3所述的系统，其中，每个微型扬声器响应于从各自移相器接收的电音频信号来产生声音。

7.如权利要求6所述的系统，其中，由所述微型扬声器产生的听得见的声音是被操纵的声音波阵面。

8.如权利要求2所述的系统，其中，所述定相阵列包括接收组件用以执行声音的定向接收。

9.如权利要求8所述的系统，其中，所述接收组件包括：

一个或多个移相器；以及

耦合至所述一个或多个移相器中的每一个移相器的微型接收器。

10.如权利要求9所述的系统，其中，每个移相器从各自微型接收器接收信号。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述移相器具有可变的配置以使能可调节的操纵角度。

12.如权利要求10所述的系统，其中，发送和接收组件相位阵列被集成在显示设备中以形成用于声音信号的三维角度控制的二维阵列。

13.如权利要求12所述的系统，其中，发送和接收组件相位阵列在显示设备内的集成产生了噪声消除环境。

14.如权利要求10所述的系统，其中，发送和接收组件相位阵列被集成在衣服里以使能声音的定向发送／接收。

15.如权利要求10所述的系统，其中，所述声音的定向发送／接收使能在拥挤的房间里建立一对一通信。

16.一种定相阵列，包括一个或多个移相器以产生用于声波的阵列化波导以使能定向的声音通信。

17.如权利要求16所述的定相阵列，其中，所述移相器具有可变的配置以使能可调节的操纵角度。

18.如权利要求17所述的定相阵列，其中，所述定相阵列包括发送组件来执行声音的定向发送。

19.如权利要求18所述的定相阵列，其中，所述发送组件包括耦合至所述一个或多个移相器中的每一个移相器的微型扬声器。

20.如权利要求19所述的定相阵列，其中，每个移相器接收将被发送的信号并且产生相位传播的方向的调节。

21.如权利要求17所述的定相阵列，其中，所述定相阵列包括接收组件以执行声音的定向接收。

22.如权利要求21所述的定相阵列，其中，所述接收组件包括耦合至所述一个或多个移相器中的每一个移相器的微型接收器。

23.如权利要求22所述的定相阵列，其中，每个移相器从各自微型接收器接收信号。

24.如权利要求22所述的定相阵列，其中，使用数字电子设备、模拟电子设备或混合信号电子设备中的一种来实施所述移相器。

25.如权利要求19所述的定相阵列，其中，所述微型扬声器包括微机械或微磁技术中的一种。

26.一种方法，包括：

将信号接收至一个或多个移相器；以及

产生用于声波的阵列化波导以便使能定向声音通信。

27.如权利要求26所述的方法，其中，所述移相器具有可变的配置以使能在二维或三维中的可调节的操纵角度。

28.如权利要求27所述的方法，其中，所述一个或多个移相器在产生所述阵列化波导之前接收将被发送的信号。

29.如权利要求28所述的方法，还包括将信号从每个移相器发送至微型扬声器以产生被操纵的声音波阵面。

30.如权利要求27所述的方法，其中，所述一个或多个移相器从微型接收器接收信号。

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