CN104956690B - 一种为在用耳适配声音信号的系统 - Google Patents

Abstract

披露了一种装置和一种方法。该装置包括基础框架，查询器，电子机械装置以及通知器。查询器被配置成为向主装置查询在用的发声换能器。电子机械装置被配置成基于换能器的位置和/或运动，识别使用者正用来接收来自主装置声音信号的耳。通知器被配置成基于被识别的耳，向主装置提供向在用的发声换能器输出声音信号的通道的信息。

Description

一种为在用耳适配声音信号的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2013年1月9日递交的美国临时专利申请第61/750,777号的优先权。

技术领域

本发明涉及提供增强的声音信号的声音装置。更具体地，涉及提供针对个人的固有听力特点和/或个人与特定的声音通道相关联的听力特点而调整的增强声音信号的声音装置。

背景技术

声音装置，如移动电话或音乐播放器，在用作耳机模式时以单耳方式工作。对于该装置来说，使用者使用左耳还是右耳来接听声音信号是没有区别的。因为每个耳朵都是独特的，并且有其自己的听力特征，所以这样的工作方式导致了一个问题。由于声音装置无法将每个耳朵作为一个独立的实体来分别加以感知和对待，因此使用者聆听为特定耳朵专门定制的声音的机会被剥夺了，从而也就丧失了享受更为丰富、饱满的听觉体验的机会。

前面提到的问题的一个明显解决方案是在使用声音装置之前预先对耳进行选择(耳的固有听力特征和/或对于常被用于向该耳传送声音的特定信号通道的听力特征被存储在装置中)。然而，这一解决方案既不自然也很不便。选择用哪个耳朵收听来自装置的声音的自由不应该以任何方式被限制。比如，使用者没有任何理由必须用某个特定的耳朵来和她的朋友交谈，或者是被限制为在交谈时不能切换耳朵。在将定制的声音提供给选定的耳朵时，也不应有多余的步骤。

因此，存在对使声音信号自动适配使用者所选的接收声音信号的耳的装置的需求。

发明内容

本文公开的发明被设计为使得能够根据使用者正用来从主装置接收声音信号的耳对所有声音信号进行自动适配。在本发明的某些实施方式中，该装置包括查询器、电子机械装置以及通知器；其中，查询器被配置成向主装置查询在用的发声换能器，电子机械装置被配置成用来基于在用的发声换能器识别使用者正在使用哪个耳接收来自主装置的声音信号，而通知器被配置成用来根据被识别的耳命令主装置向在用的发声换能器输出指定通道的声音信号。该命令可指定特定声道的声音信号声道或者其增强版，其中，该增强版是基于被识别耳的特征和/或用来向被识别的耳传送信号的检测到的或典型的信号声道的特征被增强的。

在本发明的其它实施方式中，该装置还包括采集器和调节器，其中，采集器被配置成用来采集双耳的至少一个维度的耳特征，而调节器被配置成从主装置接收声音信号，基于被识别的耳的特征和通知器的技术参数增强接收到的声音信号，并将增强后的声音信号引导至在用的发声换能器。

附图说明

图1是描绘本发明的一个实施方式的组成部分的示意图。

图2是描绘依据本发明的一个方面的右耳方案的示意图。

图3是描绘依据本发明的一个方面的耳切换方案的示意图。

图4是描绘依据本发明的一个方面的左耳方案的示意图。

图5是描绘将本发明的一个方面具体化的处理的活动图。

图6是描绘依据本发明的一个方面用于标识被识别的耳的处理的活动图。

图7是描绘依据本发明的一个方面的输出声道设置处理的活动图。

具体实施方式

依据图1所示的实施方式，装置12包括查询器14、电子机械装置16、通知器24、采集器34、以及调节器37。

主装置10容纳包括装置12在内的若干组件11以及至少一个发声换能器26。所包括的发声换能器26的类型依据主装置10的目的和用途而改变。发声换能器26可以是一个或一对耳机、头戴式耳机、喇叭扩音器、或前述几者的组合。

当主装置10接到播放一个或多个声音信号的一条或若干条命令时，查询器14与主装置10通信，以收集关于发声换能器26的信息。主装置10从其所有可用的发声换能器拉取状态更新，并将取回的更新推送给查询器14。

电子机械装置16包括至少一个惯性测量单元18和智能模块17。惯性测量单元18测量并报告与主装置10相关的运动数据，例如，速率、方向、倾角、惯性力和/或重力。智能模块17基于来自查询器14的信息确定拉取和处理来自至少一个惯性测量单元18的测量数据的需求(图6)：

情形1：如果来自查询器14的信息表明在用的发声换能器28是耳机类型的，智能模块17则将不会拉取或处理来自任何一个惯性测量单元18的测量数据。它将会把被识别的耳简单地标记为“双耳”。

情形2：如果来自查询器14的信息表明在用的发声换能器28是喇叭扩音器类型，智能模块17则将会不拉取或处理来自任何一个惯性测量单元18的测量数据。它将会把别被识别的耳简单地标记为“组合耳”。

情形3：如果来自查询器14的信息表明在用的发声换能器28是头戴式耳机类型，智能模块17则将从惯性测量单元18拉取主装置10的测量数据，如纵倾(pitch)、横倾(yaw)和横摆(roll)(例如，如果惯性测量单元18为单陀螺仪)。在这种情况下，当横摆值落入一个负的预定范围时(举例来说，这可以由电话的左边缘被放置于大致低于电话的右边缘来表征，其中的左和右是从人看电话屏幕的角度定义的)，这表示主装置10被放置在使用者头部的左侧，并且使用者在用左耳倾听。智能模块17将会把被识别耳标记为“左耳”。另一方面，当横摆值落入一个正的预定范围时(举例来说，由电话的右边缘被放置在大致位于左边缘之下来表征)，这表示主装置10被朝向使用者头部右侧。智能模块17将别识别耳标记为“右耳”。注意，上面提到的例子中，左边缘低意味着左耳在用，右边缘低意味着右耳在用的规律可以应用到使用者处于站立或弯曲姿态，甚至背部朝下平躺的姿态，因此在这些姿态下人嘴的位置通常在双耳之前。将朝向左(朝向使用者的右耳)的电话的送话口置于耳机之前将导致电话的右侧朝向下(前和左可被根据用户面对的方向任意地定义，但一旦这两个轴被确定下来，上和下就确定了)。当一个特定的耳朵被使用时，可被识别的电话总有一个边缘朝下，这一事实对于对哪个耳在被使用的静态识别非常有用，这是由于未处于变化的运动中的惯性测量单元18不具备分辨左和右或者前和后的参考标准，但尽管如此，感应重力场却使它具有辨别上和下的能力。

另一方面，来自惯性测量单元18的动态姿态和运动数据可被用于替代或辅助其静态定位以确定哪个耳在被使用。在主装置10的运动发生变化的某些情况下，该装置的运动变化将允许惯性测量单元18以非常大的确定度分辨左和右。比如，如果主装置10开始以一定的步速沿某一特定的水平方向移动(被惯性测量单元感知为在与重力场垂直的平面中的某方向上的加速脉冲，而不伴有在相反方向上的加速的等效脉冲)，并伴随着上下振动，这显示使用者正在步行，非常有可能正面向步行运动的方向。(即使主装置10不包括惯性测量单元18或者惯性测量单元18忽略了步行运动，以不变的速度步行也可被装置中向智能模块17提供数据的GPS组件同时或交替地检测到)。如果之后惯性测量单元感测到相对于被识别的步行方向从右到左的运动，并伴随绕垂直轴180度的旋转，那么，非常有可能是使用者将主装置10从其右耳换到了左耳；同样地，如果侧向的运动是从左到右，则非常有可能是使用者将主装置10从左耳换到了右耳。

主装置10的在用耳位置的另一个可能的动态指示信号可在被主装置10的触控组件感测到的使用者耳朵处接触到和失去接触，其中，触控组件诸如常用于触摸屏的电容传感器、压力传感器、温度传感器、或者其它合适的触控传感器。例如，如果使用者手动指定将用于主装置10的使用耳，然后将主装置10放置到与该耳朵接触，或者如果该装置依据此处讨论的指示信息自动推断某特定耳正被使用，并在接下来是的持续接触时间周期内主装置10的静态角(相对于一个或多个轴线)保持(或大体保持在)在一个相当窄的范围内，然后主装置10感应到与耳的接触消失并重新出现，此时主装置10被放置在远在前述狭窄范围之外的一个或多个角度上，那么，这以很高的可信度表明使用者将使用的耳朵切换到了最初检测到的耳朵的另一侧(对侧)。相反地，如果接触被建立并在使用者手动选择使用耳后从未消失，或如果接触在装置自动断定哪一耳在使用后从未消失，则装置可以近乎确定地断定最初的被识别耳朵仍在被使用，而忽略从惯性数据推断出的相反证据。如果惯性数据的持续时间很短，那么连续的在耳使用的可信度就非常高，表明使用者有非常高的可能性处于不自然的姿势，比如弯腰捡起物品或用他或她的耳朵和肩支撑电话，而没有将电话从接触中移开；其可能性远比接触消失又重新出现但未被检测到的可能性更高。

根据来自电子机械装置16的耳信息，无论是由前文所述的主装置10的静态方位还是动态运动所指示的信息，通知器24都命令主装置10向在用发声换能器28输出声音信号的声道(图7)。当耳信息表明被识别耳为“左耳”时，通知器24命令主装置10输出左声道。当耳信息表明被识别耳为“右耳”，通知器24命令主装置10输出右声道。当耳信息表明被识别耳为“组合耳”时，通知器24命令主装置10向左侧耳机输出左声道，并向右侧耳机输出右声道。正如下文将要详细阐述的，每个单独的声道可包括为特殊的耳定制的和/或为用于将声音传送到该耳的信号声道的标准特征、已知特征或被检测到的特征定制的特定信号或特定的声音增强。

在主装置10的使用中，使用者将主装置10换边或将其位置移动的情况十分常见(图2，图3，图4)。装置12实时检测任何变化，并在必要时以最新的声道信息更新主装置10。在此场景的背后，如果在用发声换能器28是耳机模式的话，智能模块17周期性地或是连续地推送、取回、监控来自至少一个惯性测量单元18的测量数据，并将其与预设测量值比较。同样，每次使用者与装置的触摸屏互动，“头的前方”位置都会被重置，以强烈暗示触摸屏正面向使用者的面部。当使用者与主装置10的触控按钮互动时，头的前方位置可同样被检测到，但其可信度较低，这是由于使用者能够仅凭感觉识别按钮并与之互动。因此，如果缺少其它可信度更高的证据来表明装置确实没有朝向使用者的面部，触控按钮的证据也可触发头的前方位置的重置。查询器14实时更新智能模块17，无论在用发声换能器28是否有改变。如果测量数据的差值落在预定范围之外(正如在上文与耳部的接触消失又重新出现的例子中，伴随着的明显角度方向变化)，则很有可能是主装置10从一面被切换到另一面的证据。智能模块17则将新的安排信息提供给通知器24。主装置10在从通知器24接收到的新的安排后命令在用发声换能器28输出恰当声道的声音信号(图5)。

在为特定而定制声音信号前，首先需要采集每个耳的特征。采集器34包括听力测试模块35和存储模块36。听力测试模块35试图找出使用者对至少一个听力测定频率的最小听觉强度/分贝水平，然后将测试结果保存到存储模块36。听力测试模块35可以是以下几种类型：生成将使用者的耳的固有听力特征(如频率响应)与其它因素隔离或几乎隔离的听力概况；或者生成捕获从输入电信号到使用者耳朵的整个信号通路的网络响应的被整形的听力概况，其中，该网络响应包括诸如环境噪声、换能器特征、和/或换能器相对于使用者耳朵的位置和朝向、有利地对应于使用者常用的向其耳朵传递声音的实际信号通路的信号通路等。在美国专利申请第13/184,776号和美国临时申请第61/750,779号所述的自管理的声音增强方法和系统中，这两种听力测试类型被更为详细地阐述，其中每一个类型的实施方式均通过引用并入本文。

存储模块36还可以被用于保存耳对于其它源的特征，例如，来自听力学家的听力敏度图和/或可以替代地或辅助地用以确定信号增强的存储于云端的其它听力特征。如果在存储模块36中存在多于一组的特征，那么这些特征可以以特定的顺序或依照预定的规则被存储。调节器37接收来自主装置10的声音信号，基于被识别耳的最新特征和来自存储模块36以及电子机械装置16的技术参数来增强接收到的声音信号，然后将增强后的声音信号导向在用的发声换能器38(图5)。以这种方式，使用者可以享受到来自主装置10的、为他或她的在用耳定制的声音。

本发明参照具体实施方式进行了解释。其他实施方式对于本领域技术人员而言将显而易见。因此，本发明不限于上述具体实施方式，而是由所附的权利要求所限定。

Claims (15)

1.一种为在用耳适配声音信号的装置，包括：

查询器，被配置成向主装置查询在用的发声换能器的类型；

电子机械装置，被配置成基于所述在用的发声换能器的位置和/或运动，识别使用者正用来接收来自主装置的声音信号的耳，和检测所述主装置的换边或位置移动的变化，以及

通知器，被配置成基于被识别的左耳、右耳、双耳、或组合耳，向所述主装置提供向所述在用的发声换能器输出声音信号的通道的信息，以使得基于实时检测到的、所述主装置的换边或位置移动的变化，而以最新的通道的信息更新所述主装置。

2.根据权利要求1所述装置，还包括：

采集器，被配置成采集每个耳的至少一个维度的听力特征；以及

调节器，被配置成从主装置接收声音信号，基于被识别的耳的特征和来自所述通知器的技术参数增强接收到的声音信号，并将增强后的声音信号导向所述在用的发声换能器。

3.根据权利要求1所述装置，其中所述电子机械装置包括智能模块和至少一个惯性测量单元。

4.根据权利要求3所述装置，其中所述智能模块被配置成在识别所述使用者正用来接收来自所述主装置的声音信号的耳时，基于来自所述至少一个惯性测量单元的测量数据评估所述主装置相对于所述使用者的头部的方向。

5.根据权利要求4所述装置，其中所述智能模块还被配置成在重新识别所述使用者正用来从所述主装置接收声音信号的耳时，追踪并检测先前确定的测量值的任何变化，并重新评估所述主装置相对于所述使用者的头部的方向。

6.根据权利要求5所述装置，其中所述电子机械装置被配置成自动并实时地执行所述追踪、检测以及评估。

7.根据权利要求5所述装置，其中所述电子机械装置被配置成执行可变时间间隔的追踪、检测以及评估。

8.根据权利要求3所述装置，其中所述惯性测量单元是陀螺仪。

9.根据权利要求3所述装置，其中所述惯性测量单元是加速计。

10.根据权利要求3所述装置，其中所述惯性测量单元是加速计和陀螺仪。

11.根据权利要求2所述装置，其中所述采集器提供自管理的听力测试。

12.根据权利要求2所述装置，其中所述采集器被配置成接收听力测试结果。

13.一种为在用耳适配声音信号的方法，包括：

向主装置查询在用的发声换能器的类型；

基于所述在用的发声换能器，识别使用者正用来从主装置接收声音信号的耳，

检测所述主装置的换边或位置移动的变化，以及

基于被识别的左耳、右耳、双耳、或组合耳，向所述主装置提供向所述在用的发声换能器输出声音信号的通路的信息，以使得基于实时检测到的、所述主装置的换边或位置移动的变化，而以最新的通路的信息更新所述主装置。

14.根据权利要求13所述方法，还包括：

采集双耳的至少一个维度的耳特征；

从所述主装置接收声音信号；

基于被识别的耳的特征和来自通知器的技术参数，增强所接收到的声音信号；以及

将增强后的声音信号导向所述在用的发声换能器。

15.根据权利要求14所述的方法，其中提供自管理的听力测试为特定的信号通路测量所述使用者的左耳和右耳的听力特征，所述特定的信号通路至少包括以下至少之一：

具有与符合听力测试标准的换能器的频率响应特性不同的频率响应特性的换能器；以及

可检测的环境声音。