CN104754466A - 使用扬声器的用户接口装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用扬声器的用户接口装置及其方法，该用户接口装置利用扬声器来控制设备操作。该用户接口装置包括用户输入板，该用户输入板形成扬声器的外部的至少一部分并且被配置为基于外部冲击产生冲击声波。冲击声波识别器被配置为接收经由扬声器输出的输出信号的反馈并且分离包含在反馈信号中的由冲击声波所致的反向电流信号。另外，控制器被配置为分析由冲击声波识别器分离的反向电流信号的波形以识别用户输入模式，并且输出对应于经识别的用户输入模式的控制信号。可以通过敲击或者轻弹扬声器的外部来控制各种设备的设备操作。

Description

使用扬声器的用户接口装置及其方法
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2013年12月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0164473号的优先权，通过引用将其全部内容结合于此。
技术领域
本发明涉及用户接口装置，且更具体地，涉及使用扬声器输出控制信号以基于经由扬声器的用户输入操作设备的功能的用户接口装置及其方法。
背景技术
大部分常规设备由模拟按键操纵。然而，由于越来越多地在设备中采用触摸屏，因此已应用诸如图形用户接口(GUI)的用户接口方案。然而，通过常规的模拟按键和控制系统的操作在诸如搜索、照明ON/OFF、增大声音或者调小声音等延伸功能方面具有局限性。特别地，按键的数量随着功能类型的增加而增加，但是由于设备的空间局限性，按键的数量不能无限制地增加。另外，由于用户在观看设备显示屏的同时需要搜索和控制相应的菜单，所以触摸接口可能不太方便。
发明内容
因此，本发明提供使用扬声器输出控制信号以基于经由扬声器施加(如，输入)的用户输入来操作设备的功能的用户接口装置及其方法。
在本发明的一方面，使用扬声器的用户接口装置可以包括：用户输入板，形成扬声器的外部的至少一部分并且可以被配置为基于外部冲击产生冲击声波；冲击声波识别器，被配置为接收经由扬声器输出的输出信号的反馈并且分离包括在反馈信号中的由冲击声波所致的反向电流信号；以及控制器，被配置为分析由冲击声波识别器分离的反向电流信号的波形以识别用户输入模式，并且输出对应于所识别的用户输入模式的控制信号。
冲击声波可以是响应于用户使用输入单元(诸如他或她的手指、棒、橡胶制品或笔)对用户输入板的敲击、轻触等产生的声波。用户输入板可以被配置为直接地或者间接地传递冲击声波至扬声器的振动板。反向电流信号可以是基于由冲击声波所致的扬声器的音圈的移动的变化产生的信号。当存在经由扬声器输出的音频信号时，反向电流信号可以使音频信号失真。冲击声波识别器可以被配置为比较反馈信号与从音频输出单元输出至扬声器的音频信号并且提取差异区域的信号。控制器可以被配置为基于外部冲击的强度、外部冲击发生的数量、外部冲击发生间的间隔和输入单元识别用户输入模式，并且映射对应于该用户输入模式的控制信号。
在本发明的另一个方面，使用扬声器的用户接口方法可以包括：接收经由扬声器输出的输出信号的反馈；从反馈输出信号中分离反向电流信号；分析经分离的反向电流信号的波形；并且输出对应于通过波形分析识别的用户输入模式的控制信号。
反向电流信号可能是扬声器由于基于施加至扬声器的外部的用户输入产生的冲击声波所产生的。用户输入可以是在用户使用输入单元(诸如他或她的手指、棒、橡胶制品或笔)敲击或轻弹扬声器的外部时产生的声波。在分离反向电流信号的过程中，可以将来自扬声器的反馈信号与传输至扬声器的音频信号进行比较，可以从反馈信号中提取不同于传输至扬声器的音频信号的区域的信号。在分析波形的过程中，可以基于用户输入的强度、用户输入的次数、用户输入之间的间隔以及通过分离的反向电流信号的波形的输入单元识别用户输入模式。在输出控制信号的过程中，可以输出基于用户输入模式和设备类型映射的控制信号。
附图说明
结合附图根据以下详细说明，本发明的上述和其他目的、特征及优势将变得更加显而易见，其中：
图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的使用扬声器的用户接口装置的示例性框图；
图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的图1的冲击声波识别器的操作的示例性示图；
图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的使用扬声器的用户接口方法的示例性流程图；以及
图4是示出根据与本发明的示例性实施方式相关的外部冲击的反向电流信号的波形的示例性曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
虽然示例性实施例被描述为使用多个单元执行该示例性过程，但是应该理解该示例性过程也可由一个模块或多个模块执行。此外，应该理解术语控制器是指包括存储器和处理器的硬件设备。该存储器被配置存储模块，且该处理器被特别配置执行所述模块，以执行下面进一步描述的一个或多个过程。
此外，本发明的控制逻辑可体现为在计算机可读介质上的非临时性计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。该计算机可读记录介质也可以被分布在网络联接的计算机系统，使得该计算机可读介质以分布的方式被存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)。
本文所用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。应进一步理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。如本文所用的，术语“和/或”包括所关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。
图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的使用扬声器的用户接口装置的示例性框图，图2是示出了图1的冲击声波识别器的操作的示例性示图。如图1所示，根据本发明的示例性实施方式的用户接口装置可以包括音频输出单元10、扬声器20、用户输入板30、冲击声波识别器40以及控制器50。
音频输出单元10可以由控制器50执行并且被配置为接收声源数据，再现接收的声源数据并且输出再现的音频信号。音频输出单元10可以包括数-模转换器(DAC)和放大器。具体地，DAC可以被配置为将声源数据从数字信号转换为模拟信号，放大器可以被配置为放大从DAC输出的信号并且输出经放大的信号。扬声器20可以被配置为将从音频输出单元10输出的音频信号输出至外部。扬声器20的音圈21可以被配置为接收音频信号(如，电信号)并且将接收的音频信号传递至振动板22。当电流流至音圈21时，电磁力可使音圈垂直移动(如，向上和向下)以允许连接的振动板22振动空气以产生声音。
用户输入板30可以形成相对于扬声器20的至少一部分的外观并且可以被配置为基于外部冲击产生冲击声波。换言之，如图1所示，用户输入板30可以被放置在扬声器20的前方并且可以被配置为直接地或者间接地将基于用户输入(如，外部冲击)的冲击声波传递至振动板22。具体地，用户输入(如，外部冲击)可以指使用诸如用户的手指、棒、橡胶制品、笔等的输入工具对用户输入板30诸如敲击、弹等行为。
当在用户输入板30中产生的冲击声波被传输至振动板22时，音圈21的运动可能受到影响。因此，可以由基于音圈21的运动的电磁感应产生反向电流(如，反电动势)信号。当存在输出通过音圈21的音频信号时，基于冲击声波的反向电流信号可能与该音频信号合成从而使该音频信号失真。与反向电流信号合成的音频信号可被反馈至冲击声波识别器40。同时，当不存在输出通过音圈21的音频信号时，可以将反向电流信号反馈至冲击声波识别器40。此外，只要用户输入板30可以基于外部施加的冲击产生声波并且传输声波，用户输入板30可以由任何材料形成。
冲击声波识别器40可以由控制器50执行并且可以被配置为接收经由扬声器20输出的输出信号b的反馈并且基于来自反馈信号b的用户输入分离反向电流信号c。换言之，冲击声波识别器40可以被配置为将从扬声器20输出的反馈信号b与作为参考信号从音频输出单元10输出的音频信号(如，输出信号)进行比较，并从反馈信号b中分离两个信号之间存在差异的区域的信号c。例如，如图2所示，当接收到来自音频输出单元10的音频信号(诸如a)并且接收到来自扬声器20的反馈信号(诸如b)时，冲击声波识别器40可以被配置为比较这两个信号并且提取因外部冲击失真的区域的信号。
控制器50可以被配置为分析由冲击声波识别器40分离的反向电流信号的波形以识别用户输入模式(如，敲击模式)并且输出映射至经识别的用户输入模式的控制信号。具体地，控制器50可以被配置为通过分析反向电流信号的波形基于由敲击所致的冲击的强度，由敲击所致的冲击的发生次数，由敲击所致的冲击的发生之间的间隔，以及输入工具(如，输入单元)识别用户输入模式，并且可以被配置为映射对应于如下表1中示出的用户输入模式的控制信号。
表1
这里，符号分别表示同时的左/右输入、单独的左/右输入、指甲输入、指尖输入、指关节输入、以及弹。以这种方式，即使由于输入工具(如，指甲、指尖、指关节、手掌等)以及输入类型(如，输入方法)也可以改变用户输入模式，并且当通过应用分类器(未示出)来区分时，可以延伸地实现各种功能。音频输出单元10可以被配置为基于控制器50输出的控制信号调节音频输出。例如，当播放音乐的同时从控制器50接收到停止命令时，音频输出单元10可以被配置为停止音频信号的输出。
在上述示例性实施方式中，描述了基于从控制器50输出的控制信号来控制音频输出的实例，但是，本发明不限于此，并且本发明可以被实现使得可以控制连接至用户接口装置的设备的操作(如，功能)。例如，当用户接口装置连接至诸如导航仪的设备，用户接口装置的控制器50可以被配置为识别设备类型并且基于识别的设备类型和用户输入模式映射控制信号。因此，控制器50可以被配置为将映射的控制信号传输至外部设备。
图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的使用扬声器的用户接口方法的示例性流程图，图4是示出根据与本发明的示例性实施方式相关的外部冲击的反向电流信号的波形的示例性曲线图。在本示例性实施方式中，将描述控制音频系统的操作的实例。
参考图3，由控制器执行的用户接口装置可以被配置为接收经由扬声器20输出的音频信号的反馈(S11，S12)。在本示例性实施方式中，描述了在音乐播放期间经由扬声器20输出的音频信号被反馈的实例，但是用户接口装置的冲击声波识别器40可以被配置为持续接收经由扬声器20输出的音频信号的反馈，而不考虑音频输出。换言之，即使在没有经由扬声器20输出的音频信号时，冲击声波识别器40可以被配置为接收由扬声器20的外部冲击所致的冲击声波产生的反向电流信号的反馈。
用户接口装置可以被配置为对合成在反馈音频信号中的反向电流信号进行分离(S13)。具体地，冲击声波识别器40可以被配置为将从扬声器20反馈的音频信号与从音频输出单元10输出的音频信号进行比较并且提取包括在反馈音频信号中的反向电流信号。反向电流信号可以是经由组成扬声器20的外部的用户输入板30输入的用户输入(如，敲击)产生的声波。此外，反向电流信号可以是由于施加至扬声器20的用户输入板30的冲击自用户输入板30产生的声波。
用户接口装置的控制器50可以被配置为分析已被冲击声波识别器40分离的反向电流信号的波形(S14)。换言之，控制器50可以被配置为通过分析如图4所示的反向电流信号的波形识别用户输入(如，外部冲击)的强度，用户输入的发生次数，用户输入之间的间隔，以及输入工具等，并因此可以被配置为识别对应的用户输入模式。另外，控制器50可以被配置为输出对应于波形分析结果的控制信号以控制音频输出(S15)。具体地，控制器50可以被配置为基于用户输入模式映射控制信号，并且将映射的控制信号传输至音频输出单元10。控制器50可以执行音频输出单元10以基于从控制器50传输的控制信号操作音频输出(如，播放/停止、播放下一首音乐、播放之前的音乐、快进等)。
在本示例性实施方式中，描述了基于经由扬声器输入的用户输入模式控制音频输出的实例，但是本发明不限于此，并且可以被实现使得控制具有扬声器的设备或者连接至在本示例性实施方式中提出的用户接口装置的设备的操作。例如，当根据本发明的示例性实施方式的用户接口装置被应用至导航设备时，通过用手指或者其他输入设备轻敲导航设备的扬声器的外部这一行为可以接通或关断导航设备的电源。另外，可以基于用户接口装置可能应用的设备类型变更控制信号。
如上所述，因为根据本发明的示例性实施方式的用户接口装置可以被配置为使用由施加至扬声器20的外部所致的冲击声波产生的反向电流来感应用户输入，因此可以省去用于感应用户输入的单独的传感器或者按钮。另外，根据本发明的示例性实施方式的用户接口装置，用户可以通过敲击扬声器20的外部一次来停止正在播放的音乐或者播放已停止的音乐。用户还可以通过调节敲击的次数和敲击发生之间的间隔对音频进行各种控制，诸如播放下一首音乐、播放之前的音乐、调大声音、减小声音等。
此外，通过将用户接口装置与声音识别功能关联，用户可以在无需选择单独的按钮来执行命令或功能的情况下通过简单地敲击扬声器20的外部执行声音识别功能。具体地，对于诸如家用电器、导航设备、移动终端等的设备，可以经由扬声器20来控制语音通知、报警解除等，无需配置操作按钮。当音频系统的主体被放置在距扬声器相当远的距离(如，大于预定距离)时，例如剧院，管理者可以辨别扬声器是否经历错误和现场的声源是否欠佳进而执行控制，无需移动至扬声器来检查各个扬声器的操作。
根据本发明的示例性实施方式，可以通过敲击扬声器的外部的行为迅速控制设备的操作。此外，无需用于感应由敲击扬声器的外部的行为所致的施加至扬声器外部的冲击的单独传感器，可以感应施加至扬声器外部的冲击并且可以基于其冲击模式控制设备的操作。为了控制输出至数个扬声器的音频信号，在调谐或均衡前/后和左/右的立体声音时，可以直接通过敲击直接相关的扬声器的外部控制音频信号，提供用户便利。
此外，用户接口装置可以应用至诸如电子设备、家用电器、汽车等的包括扬声器的各种设备。此外，当根据本发明的示例性实施方式的用户接口装置被应用至音频系统时，在紧急情况下可以通过敲击扬声器的外部的行为控制音频系统。用户接口装置可以应用于娱乐功能，当根据音乐节拍或者动力敲击扬声器的外部时，基于敲击模式可以改变音乐播放类型。
应该理解，本发明的范围由以下权利要求而非上述详细描述限定，并且从权利要求的含义、范围以及等同物推导的所有修改或更改都包括在本发明的范围内。
附图中各元件符号
10：音频输出单元
40：冲击声波识别器
50：控制器
S11：再现音频信号
S12：反馈扬声器的输出信号
S13：从反馈信号分离反向电流信号
S14：分析经分离的反向电流信号的波形S15：根据分析结果控制音频

Claims (19)

1.一种使用扬声器的用户接口装置，包括：
用户输入板，形成所述扬声器的外部的至少一部分并且所述用户输入板被配置为基于外部冲击产生冲击声波；
冲击声波识别器，被配置为接收经由所述扬声器输出的输出信号的反馈并且分离包含在所述反馈信号中的由所述冲击声波所致的反向电流信号；以及
控制器，被配置为分析由所述冲击声波识别器分离的所述反向电流信号的波形以识别用户输入模式，并且输出对应于经识别的所述用户输入模式的控制信号。
2.根据权利要求1所述的用户接口装置，其中，所述冲击声波是响应于使用输入工具来自所述用户输入板的敲击或者轻弹产生的声波，其中，所述输入工具是手指、棒、橡胶制品、或笔。
3.根据权利要求1所述的用户接口装置，其中，所述用户输入板直接地或者间接地将所述冲击声波传递至所述扬声器的振动板。
4.根据权利要求1所述的用户接口装置，其中，所述反向电流信号是基于由所述冲击声波所致的所述扬声器的音圈的运动的变化所产生的信号。
5.根据权利要求4所述的用户接口装置，其中，在存在经由所述扬声器输出的音频信号时，所述反向电流信号使所述音频信号失真。
6.根据权利要求1所述的用户接口装置，其中，所述冲击声波识别器被配置为将所述反馈信号与从音频输出单元输出至所述扬声器的音频信号进行比较并提取差异区域的信号。
7.根据权利要求1所述的用户接口装置，其中，所述控制器被配置为基于所述外部冲击的强度、所述外部冲击的发生次数、所述外部冲击的发生间隔、以及输入单元来识别用户输入模式，并且所述控制器被配置为映射对应于所述用户输入模式的控制信号。
8.一种使用扬声器的用户接口方法，包括：
由控制器接收经由所述扬声器输出的输出信号的反馈；
由所述控制器从所述反馈输出信号中分离反向电流信号；
由所述控制器分析经分离的所述反向电流信号的波形；以及
由所述控制器输出对应于从波形的所述分析中识别的用户输入模式的控制信号。
9.根据权利要求8所述的用户接口方法，其中，所述反向信号是由所述扬声器由于基于施加至所述扬声器的外部的用户输入产生的冲击声波所致而产生的。
10.根据权利要求9所述的用户接口方法，其中，所述用户输入是响应于使用输入工具对所述扬声器的外部的敲击或者轻弹产生的声波，其中，所述输入工具是手指、棒、橡胶制品、或笔。
11.根据权利要求8所述的用户接口方法，其中，在所述反向电流信号的所述分离中，将来自所述扬声器的所述反馈信号与传输至所述扬声器的音频信号进行比较，并且从所述反馈信号中提取不同于传输至所述扬声器的所述音频信号的区域的信号。
12.根据权利要求8所述的用户接口方法，其中，在所述波形的所述分析中，基于所述用户输入的强度、所述用户输入的发生次数、所述用户输入之间的间隔、以及通过经分离的所述反向电流信号的波形的输入单元识别所述用户输入模式。
13.根据权利要求8所述的用户接口方法，其中，在所述控制信号的所述输出中，输出基于所述用户输入模式和设备类型映射的所述控制信号。
14.一种包括由控制器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：
接收经由所述扬声器输出的输出信号的反馈的程序指令；
从所述反馈输出信号中分离反向电流信号的程序指令；
分析经分离的所述反向电流信号的波形的程序指令；以及
输出对应于从波形的所述分析识别的用户输入模式的控制信号的程序指令。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述反向信号是由所述扬声器由于基于施加至所述扬声器的外部的用户输入产生的冲击声波所致而产生的。
16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述用户输入是响应于使用输入工具对所述扬声器的外部的敲击或者轻弹产生的声波，其中，所述输入工具是手指、棒、橡胶制品、或笔。
17.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，在分离所述反向电流信号的所述程序指令中，将来自所述扬声器的所述反馈信号与传输至所述扬声器的音频信号进行比较，并且从所述反馈信号中提取不同于传输至所述扬声器的所述音频信号的区域的信号。
18.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，在分析所述波形的所述程序指令中，基于所述用户输入的强度、所述用户输入的发生次数、所述用户输入之间的间隔、以及通过经分离的所述反向电流信号的波形的输入单元识别所述用户输入模式。
19.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，在输出所述控制信号的所述程序指令中，输出基于所述用户输入模式和设备类型映射的所述控制信号。
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