CN105679302A - 定向声音修改 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种声音修改系统，其包括与处理装置耦合且被布置来检测环境内的声音的一个或多个音频传感器；以及与所述处理装置耦合的一个或多个音频输出装置。所述处理装置操作来基于从所述环境内的一个或多个为声音修改而选择的方向内检测到的声音来产生音频信号，且操作来使用所述一个或多个音频输出装置来输出所述所产生的音频信号。所述所输出的所产生的音频信号与所述检测到的声音组合，以产生所要的声音修改。

Description

定向声音修改
技术领域
本文所公开的实施方案涉及声音修改，且明确地说，产生音频信号来产生针对环境内的一个或多个选定方向的所要声音修改。
背景技术
按照惯例，个人在繁忙或嘈杂环境中佩戴噪声消除或噪声衰减耳机，以便在不分心的情况下工作。常见类型的耳机包括耳内耳机(或“耳塞”)、耳上耳机，以及耳上方耳机。在许多情况下，耳机通常仅通过安置在佩戴者的耳道上方来提供某一程度的被动噪声衰减。另外，一些耳机可通过产生对抗来自耳机感测到的环境的声音的声波来提供主动噪声衰减。此类耳机通常被配置来使属于可听频谱的所有或选定部分内的环境噪声衰减。
发明内容
在一个实施方案中，公开一种声音修改系统，其包括被布置来检测环境内的声音的一个或多个音频传感器，以及一个或多个音频输出装置。所述声音修改系统还包括与所述音频传感器和音频输出装置耦合的处理装置，其中所述处理装置操作来基于从所述环境内的一个或多个选定方向内检测到的声音，产生音频信号，且操作来使用所述一个或多个音频输出装置来输出所产生的音频信号。
在另一实施方案中，公开一种用于定向声音修改的方法，其包括：选择环境内的一个或多个方向以执行声音修改；以及使用与处理装置耦合的一个或多个音频传感器，检测来自所述一个或多个选定方向内的声音。所述方法还包括使用所述处理装置来基于检测到的声音产生音频信号，以及使用与所述处理装置耦合的一个或多个音频输出装置来输出所产生的音频信号。所述所输出的所产生的音频信号与所述检测到的声音组合，以产生所要的声音修改。
在另一实施方案中，公开一种用于定向声音修改的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括计算机可读装置，其具有随其体现的计算机可读程序代码，其中所述计算机可读程序代码被配置来选择环境内的一个或多个方向以执行声音修改；使用与处理装置耦合的一个或多个音频传感器，来检测来自所述一个或多个选定方向内的声音；使用所述处理装置，基于检测到的声音产生音频信号；且使用与所述处理装置耦合的一个或多个音频输出装置来输出所产生的音频信号。所述所输出的所产生的音频信号与所述检测到的声音组合，以产生所要的声音修改。
所属领域的技术人员在检查以下图式和具体实施方式后将明白本公开的其它系统、方法、特征和优点。意欲将所有此类额外系统、方法、特征和优点都包括在此说明书内，在本公开的范围内，且受所附权利要求书保护。
附图说明
为了可详细理解本公开的上述特征的方式，可参考实施方案来进行上述简述的本公开的更明确描述，所述实施方案中的一些在附图中说明。然而，将注意，附图仅说明本公开的典型实施方案，且因此不被视为限制其范围，因为本公开可承认其它同等有效的实施方案。
图1A和1B示出根据各种实施方案的声音修改系统。
图2A到2F示出根据各种实施方案的部署在不同环境内的声音修改系统。
图3示出根据一个实施方案用于环境内的声音修改的方向的选择。
图4示出根据一个实施方案嘈杂环境中的声音修改系统的操作。
图5示出根据一个实施方案的更新为声音修改而选择的方向。
图6示出根据一个实施方案的用于定向声音修改的方法。
具体实施方式
在以下描述中，陈述大量特定细节来提供本公开的更全面理解。然而，所属领域的技术人员将明白，可在无这些特定细节中的一或多者的情况下，实践本公开。
本文所公开的实施方案包括声音修改系统，其包括被布置来检测环境内的声音的一个或多个音频传感器，以及一个或多个音频输出装置。所述声音修改系统还包括与音频传感器和音频输出装置耦合的处理装置，其中所述处理装置操作来基于从环境内的一个或多个选定方向内检测到的声音，产生音频信号，且使用一个或多个音频输出装置来输出所产生的音频信号。所述输出所产生的音频信号与检测到的声音组合，以产生所要的声音修改。
所述声音修改系统可以各种形式的基于音频的系统中实施，例如个人耳机、家用立体声系统、汽车立体声系统等。所述声音修改系统可选择性地提供噪声衰减、放大，或任何其它所要的音频效果，来修改检测到的声音。所述声音修改系统可使用专用处理装置和/或单独的计算装置，例如用户的移动计算装置来执行其处理功能。所述声音修改系统可使用任何数目的音频传感器从环境检测声音，所述音频传感器可附接到其它系统组件或与其它系统组件集成，或分开安置可使用检测到的声音和选定方向来产生所述环境的二维(2D)或三维(3D)图像，且所述处理装置可基于对用户定向的改变以及用户与各种噪声源之间的相对距离的改变来更新所述图像。
图1A和1B示出根据各种实施方案的声音修改系统。如图所示，声音修改系统100包括处理装置110、存储器120、输入/输出(I/O)130、输入装置140、音频传感器150和音频输出装置155。处理装置110可包括能够执行本文所描述的功能的任何处理元件。虽然描绘为声音修改系统100内的单个元件，但处理装置110意在表示单个处理器、多个处理器、处理器或具有多个核的处理器，以及其组合。存储器120可包括针对其大小、相对性能或其它能力而选择的多种计算机可读介质：易失性和/或非易失性介质、可装卸和/或不可装卸介质等。存储器120可包括高速缓冲存储器、随机存取存储器(RAM)、存储装置等。存储器120可包括一个或多个离散存储器模块，例如动态RAM(DRAM)双内联存储器模块(DIMM)。当然，可替代地选择各种存储器芯片、带宽和形状因子。作为存储器120的一部分而包括的存储装置可通常提供用于声音修改系统100的非易失性存储器，且可包括一个或多个不同的存储元件，例如快闪存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、光学存储装置和/或磁性存储装置。
存储器120可包括用于执行本文所述的功能的一个或多个模块。如图所示，存储器120包括：音频信号模块122，用于产生音频信号以提供针对各种选定方向的所要声音修改；以及环境图像模块124，用于创建所述环境内的噪声源的二维(2D)或三维(3D)映射。音频信号模块122可通常以检测到的声音的经定标且可能反相拷贝的形式产生音频信号，但也可产生其它波形以便产生所要的声音修改。举例来说，音频信号模块122可产生周期性音频信号或甚至随机噪声。环境图像模块124可分别包括：噪声数据126，其反映来自音频传感器150的输入；方向数据128，其反映用于环境内的声音修改的方向(不管是原始选定的方向还是经更新的)；以及定向数据129，其反映音频传感器150、音频输出装置155、以及声音修改系统100的用户中的至少一者的相对定向。
处理装置110可使用输入/输出(I/O)130与其它装置通信，例如外围装置或其它连网计算装置。I/O130可包括用于提供本文所描述的功能的任何数目的不同I/O适配器或接口。I/O130可包括有线和/或无线连接，且可使用各种格式或协议。在一个实例中，处理装置110通过I/O130，可使用利用无线连接连接的输入装置140来确定为声音修改而选择的方向，所述无线连接例如为(蓝牙特别兴趣小组的注册商标)或(Wi-Fi联盟的注册商标)；可通过有线连接使用音频传感器150来检测环境声音，且可经由单独的有线或无线连接将适当的音频信号提供给音频输出装置155，以针对选定方向上检测到的声音，产生所要的声音修改。
I/O130还可包括网络接口，其通过网络160将处理装置110耦合到一个或多个连网计算装置。连网计算装置的实例包括服务器、桌上型计算机、移动计算装置(例如智能电话或平板计算机)，以及佩戴装置，例如腕表或耳机或头部安装式显示装置。当然，其它类型的计算装置也可与处理装置110连网。网络160可包括各种类型的一个或多个网络，包括局域或本地接入网络(LAN)、一般广域网(WAN)，和/或公共网络(例如，因特网)。在一些实施方案中，连网计算装置可用作输入装置140、音频传感器150和/或音频输出装置155。
输入装置140与处理装置110耦合，且将各种输入提供给处理装置110，用于执行定向声音修改。如图所示，输入装置140包括传感器装置142和定向装置144。可提供传感器装置142，以捕获来自声音修改系统100的用户的输入，且可包括一或多种类型的传感器。举例来说，用户的用于为声音修改选择方向的输入可包括示意动作(gesture)，例如手、手臂、眼睛或身体的其它部位的各种移动或定向。为了检测用户的输入，传感器装置142可包括视觉传感器，例如红外线(IR)传感器、热传感器和/或成像装置，例如电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器装置。传感器装置142还可包括惯性传感器，例如陀螺仪或加速计。传感器装置142可由用户佩戴或携带，或可分开安置(即，作为分开的装置存在，或随分开的装置而包括)。当然，传感器装置142中也可包括其它类型的传感器装置，来执行接收用户输入的各种功能，所述其它类型的传感器装置可包括电容性传感器、红外线传感器、磁性传感器、声纳传感器、雷达传感器、激光雷达传感器、神经传感器等等。
在一些实施方案中，输入装置140可包括用户接口，以接收用于声音修改的方向的用户选择。用户接口可采取用于提供本文所述的功能的任何可行形式，例如一个或多个按钮、扳钮开关、滑动件、刻度盘、旋钮等，或作为图形用户接口(GUI)。可通过声音修改系统100的任何组件来提供GUI。在一个实施方案中，GUI可由与处理装置110通信耦合的分开的计算装置提供，例如通过在用户的移动或可穿戴计算装置上运行的应用程序。为了提供声音修改的优先选择，用户接口可允许针对各种参数的用户输入，例如方向、类型，以及将执行的声音修改量。所述参数可由用户更新，或可在操作期间自动更新。
在另一实例中，用户接口可接收用于选择方向的口头命令，以及其它声音修改参数。在此情况下，输入装置140可包括一个或多个音频传感器，其可与音频传感器150不同或相同。处理装置110可对接收到的口头命令执行语音辨识，和/或将所述口头命令与存储在存储器120中的命令进行比较。在验证接收到的口头命令之后，处理装置110可针对声音修改系统进行所命令的功能(例如，将声音修改参数更改到指定等级)。
定向装置144提供关于音频传感器、音频输出装置和/或用户相对于环境(且更明确地说，相对于环境内的噪声源)的定向的信息。定向装置可将二维(2D)或三维(3D)定向数据提供给处理装置110，其可将所述定向数据整合到噪声环境的图像中。定向装置144可包括能够检测用户定向的一个或多个传感器装置，例如磁力计、陀螺仪、加速计或成像装置。定向装置144可由用户佩戴，或可分开安置。
包括音频传感器150来捕获环境中正出现的声音。所捕获的声音可由处理装置用来产生适当的定向声音修改。音频传感器可为能够将声波转换成电信号的多个麦克风或其它换能器或传感器。音频传感器可包括传感器阵列，其包括单一类型的传感器，或多种不同传感器。音频传感器150可由用户佩戴，或分开安置在固定位置或可移动。音频传感器可以任何可行方式安置在环境中。在若干实施方案中，音频传感器150通常相对于音频输出装置155向外定向，音频输出装置155通常向音频传感器150内安置，且也向内定向。此定向可对使将对其执行声音修改的一个或多个区(即，使用来自音频输出装置155的输出)与环境的其余部分隔离特别有益。在一个实例中，音频传感器150可从用户向外径定向，而音频输出装置155向内朝用户径向定向。
包括音频输出装置155以输出所产生的音频信号，来提供对应于环境内的一个或多个选定方向的适当声音修改。当然，可在具有其它音频信号(例如，音乐或其它音频重放)的音频输出装置155上同时驱动声音修改音频信号。音频输出装置可使用常规的音频输出技术，例如扬声器或其它合适的电声学装置。可使用任何数目的不同常规形状因子来实施音频输出装置155，例如离散扬声器装置、耳周(罩耳式)、耳上(耳朵上)，或耳内耳机、助听器、有线或无线头戴式耳机、身体佩戴(头部、肩膀、手臂等)收听装置、身体佩戴近距离定向扬声器或扬声器阵列、身体佩戴超声波扬声器阵列，等等。音频输出装置155可由用户佩戴，或分开安置在固定位置或可移动。如上文所论述，音频输出装置155可向音频传感器150内安置，且朝特定区或用户向内定向。
图1A示出其中声音修改系统100的各种组件可跨若干装置分布的一个实施方案。图1B示出其中声音修改系统170的计算组件(即，处理装置110、存储器120和I/O130)包括在离散计算装置180中的另一实施方案。通常，计算装置180接收来自一个或多个输入装置140和音频传感器150的输入，产生用于定向声音修改的音频信号，并使用音频输出装置155输出所产生的音频信号。如下文将看到，计算装置180可相对接近音频传感器150和音频输出装置155而安置。
图2A到2F示出根据各种实施方案部署在不同环境内的声音修改系统。图2A说明根据一个实施方案的在耳上耳机200中实施的声音修改系统。耳机200包括耳杯205，提供耳杯205来与用户的头部舒适地介接，并覆盖用户的耳朵。耳机200还包括外壳210，其连接到每一耳杯205，从而提供对耳杯、扬声器元件，以及包括在耳机200中的任何其它组件的支撑。如图所示，耳机200包括处理模块211、多个麦克风212、一个或多个按钮213、反馈装置214和电源215。当然，所属领域的技术人员将认识到，尽管此处未明确提到，但其它组件也可包括在耳机200中。
在最低限度上，处理模块211包括通过有线或无线连接接收音频信号，且将所述音频信号输出到耳机200的扬声器元件的能力。处理模块211还可包括用于调制接收到的音频信号的一个或多个有源或无源装置。处理模块211可包括处理装置110连同上文相对于声音修改系统100、170(例如，传感器装置142、定向装置144)而描述的其它功能性，以提供所述环境内的定向声音修改。在一个实施方案中，处理模块211可为计算装置180。另外，处理模块211可与一个或多个单独计算装置耦合，所述计算装置提供声音修改音频信号，且任选地提供将输出到耳机200的扬声器元件的介质。计算装置可为用户的移动或佩戴计算装置，例如膝上型计算机、智能电话、平板计算机、智能腕表等。
麦克风212可用作音频传感器150，且优先安置在特定布置中。举例来说，麦克风212的阵列可沿外壳210的宽度分布，且向外定向，以捕获所佩戴的耳机外部的环境中出现的噪声。在一个实例中，通过遵循外壳210的弯曲外表面和/或通过个别地定向，麦克风可径向向外定向。当然，麦克风可优先沿一个或多个维度或表面分布，以提供所要形状和大小的声音捕获全景。在一个实施方案中，麦克风阵列可包括一个或多个微机电系统(MEMS)装置，每一MEMS装置包括多个较小换能器。所述多个换能器可在空间上分开，使得可通过到达时序差来确定声音事件的方向。接着可处理从换能器接收到的信号，并检查强度、频谱和时序暗示，以允许声音源的定位。
一个或多个按钮213可用作输入装置140，来选择环境内的一个或多个方向来执行声音修改。按钮213可安置在外壳210上，例如连接到每一耳杯205的外壳210的部分上的一个或多个按钮。按钮213可与麦克风212类似地安置，其中每一按钮具体对应于麦克风212中的一或多者。在一个实施方案中，按钮和麦克风以1:1比率对应。举例来说，按压按钮可来回切换是否对对应的一个或多个麦克风所检测到的声音执行声音修改，或可改变声音修改设置(例如，改变放大或衰减的量)。在一个实施方案中，可提供按钮213，以循环通过用于声音修改的多个预定设置，不管是默认的还是用户指定的。在一个实施方案中，按钮213可用作用于其它输入的触发器装置。举例来说，用户可按压按钮，且随后输入口头命令，或作出特定的输入示意动作，来选择方向或其它声音修改参数。
可包括反馈装置214，以向用户提供视觉或触觉反馈。举例来说，反馈装置214可包括一个或多个发光二极管(LED)或振动电机。在一个实施方案中，LED可类似于麦克风212和/或按钮213而安置，且可指示选定方向来执行声音修改。反馈装置也可例如通过闪烁或振动来确认成功的用户选择。
电源215可与处理模块211和反馈装置214耦合，已向每一组件提供电力。电源215可包括可更换或可再充电的电池或其它能量储存装置。电源215还可包括到用于为所述组件供电和/或为电池再充电的壁式电力的连接。
图2B说明根据一个实施方案的其中耳上耳机200由用户225佩戴的实例环境220。基于麦克风的内在性质以及其在耳机200内的相对安置，各种麦克风各自能够感测最小阈值水平的声音，其可对应于距麦克风的特定距离230。以组合的形式，各种麦克风的合成感测区可形成音频感测区域235，其由从麦克风延伸到周围环境中的空间区域或音量表示。取决于麦克风的数目、定位和定向，以及每一麦克风的能力(例如，敏感度、频率响应等)，音频感测区域235可具有各种形状和/或大小。在此处所描绘的简化实例中，音频感测区域235由用户225头部周围的球体表示。当然，较复杂的形状是可能且预期的，例如细长形状、包括麦克风覆盖范围的重叠区域的形状，或其中麦克风不提供完整声音范围的非连续形状。对于任何给定装置，例如耳机200，所述装置可在不同的噪声频率下具有不同的音频感测区域，因为每一麦克风的频率相关性质可不同。
如此处所述，音频感测区域的外部空间限制表示某一预定最小声音水平(例如，3分贝或dB)。当然，这不要求特定噪声源在物理上位于音频感测区域所界定的空间内，而是仅要求噪声源产生充足的电力来满足或超过外部限制处的阈值声音水平。
图2C说明根据一个实施方案的用于声音修改系统的另一实例环境240。在此情况下，声音修改系统可部署在家用立体声系统中。所述家用立体声系统可包括电视机245或其它视听装置、立体声接收器247和多个扬声器250。扬声器250中的每一者可包括对应于不同频率范围的驱动器(例如，高音扬声器、低音扬声器、亚低音扬声器)，且可优先安置在环境240内用于获得音频品质。更具体地说，电视机245和扬声器250可安置成为处于预定位置，例如，坐在睡椅242上的一个或多个用户提供最佳音频和视频品质。
图2D说明根据一个实施方案的环境260的俯视图。在大部分中，环境260与环境240相同，但环境260明确地描绘音频传感器和对应的音频感测区域277。一个或多个不同类型的音频传感器可包括在环境260中。音频传感器可附接到家用立体声系统的各种组件，或与之集成，例如安置在扬声器250上的音频传感器255。音频传感器也可分开安置，例如附接到家用立体声系统的非组件，或作为独立传感器。音频传感器275附接到窗户270附近的墙壁265的外部，且可用于修改户外噪声(例如，动物、邻居、汽车/火车/空中交通等)。对声音修改系统的处理可由立体声接收器247本地执行，或可由也能够将音频信号输出到各种扬声器250的单独计算装置执行。计算装置可为随家用立体声系统包括的计算系统，或替代地可为用户的移动计算装置，例如膝上型计算机、智能电话、平板计算机、智能腕表等。
图2E说明根据一个实施方案的如在汽车280中实施的声音修改系统。如图所示，汽车280包括多个扬声器285和音频接收器287位于其中的乘客隔室282。音频接收器287与扬声器285耦合，且通常操作来接收音频输入(AM/FM/基于卫星的无线电、压缩光盘、MP3文件等)，并将经放大和/或经均衡的音频信号驱动到扬声器285。声音修改系统可包括多个音频传感器290，其安置在汽车280的外部并向外定向。尽管将四个音频传感器展示为安置在汽车的四分之一面板上，但安置在汽车的任何内部或外部位置中的任何数目的传感器是可能的。在一个实施方案中，音频传感器可安置在发动机隔室291附近(例如在引擎隔室与乘客车厢282之间)，以便优先修改引擎声音(例如，衰减或放大)。对声音修改系统的处理可由音频接收器287本地执行，或可由也能够将音频信号输出到各种扬声器285的单独计算装置执行。并且，计算装置可为随音频系统包括的计算系统，或替代地可为用户的移动计算装置，例如膝上型计算机、智能电话、平板计算机、智能腕表等。
图2F说明环境292，其中汽车280沿道路295行驶。如同上文所述的其它实施方案，声音修改系统的传感器290对应于音频感测区域297。当传感器290检测到环境噪声时，声音修改系统可产生音频信号，以提供针对来自选定方向的声音的所要修改效果。
图3说明根据一个实施方案的用于环境内的声音修改的方向的选择。尽管描绘包括耳机的特定实施方案，但所属领域的技术人员将理解，各种替代实施方式也是可能的。环境300提供将耳机200佩戴在他或她的头上的用户225的自上而下描述。用户225在环境300内具有初始定向305。尽管此处呈现用户定向和环境的简化2D表示，但所属领域的技术人员将理解，相同原理也将适用于3D表示(例如，捕获用户是否向前、向后、向左侧或向右侧等倾斜头部。表示随耳机200包括的各种麦克风的合成感测区的音频感测区域325从麦克风延伸到周围环境中。耳机200检测为来自音频感测区域325内的穿过区域310的声音被允许穿过到达用户，而不应用主动声音修改。然而，检测为来自音频感测区域325内的修改区域320的声音与所产生的音频信号组合，以产生所要的声音修改。
用户可使用任何数目的方法来为声音修改选择方向。在环境300中所示的简化情况下，用户可能选择衰减或放大整个侧320(即，对应于耳机200的耳杯中的一个)或者，用户可能指定一个角度和有角宽度(假定与当前定向305成90°的中心角度，具有180°宽度)，或多个角度(从0°到180°)。
如上文所论述，用户可能够通过按钮、口头命令、示意动作的使用、使用GUI等来提供此方向选择输入。在一个实施方案中，耳机200的每一侧可包括一个或多个按钮，使得用户225可仅通过按压对应按钮来选择性地对一个或多个方向应用声音修改在另一实施方案中，用户可通过直接或间接地选择角度(例如，使用预映射到某些角度的词语或短语)，来提供用于选择所述一个或多个方向的口头命令。在另一实施方案中，用户可提供可直接或间接地选择角度的示意动作。举例来说，用户可指向界定修改区域320的第一和第二角度，或可指向目标(例如，特定噪声源)。在一个实施方案中，可结合选择一个或多个方向来确定用户眼睛的定向，使得通过简单地看向声音源，就可确定方向。在此情况下，在通过说出口头命令、按压按钮等触发所述选择之后，可基于用户的注视来确定方向。声音修改系统可接收用户的输入，并设定适当的角度，使得目标完全包括在修改区域320内。
连同为声音修改选择方向，用户225也可指定修改的类型和量例如，放大、衰减以及任一者的量)。举例来说，用户可能指向噪声源，并说“将此噪声降低50％”或“将来自此方向的任何噪声降低3dB”。在另一实例中，佩戴耳机的想要知道同事何时接近他或她的办公室的用户可指向打开的办公室门，并说“使来自此方向上的声音增加35％”。声音修改的类型和量可针对不同修改区域而变化。除方向之外，用户也可指定将修改的某些频率范围。用户可通过指示特定频率值或通过选择预映射的频率范围(对应于语音、汽车交通或其它共用噪声源范围)来指定这些频率范围。用户所指定的修改区域(例如修改区域320)可跟踪用户的定向，或可保持固定，不管用户的定向如何变化。举例来说，用户可从他或她的右侧选择将进行声音修改的所有声音。如果对应修改区域被设定为跟踪所述用户，那么将继续对在任何时刻(即使用户已移动)来自用户右侧的声音进行声音修改。
在一些实施方案中，可使来自一个或多个传感器的输入与各种声音源相关，以确定哪些声音对用户最具破坏性。破坏确定可基于传感器测量结果对照环境中的各种声音的时间比较。实例传感器测量结果包括脑部活动，来确定失焦或注意力的丧失(例如，使用神经传感器)，或检测眼睛或头部移动(例如，较大的移动可通常与破坏相关)。基于破坏确定，当音频传感器检测到满足充分类似于破坏性声音的准则的声音时，可确定声音修改的方向，并将其自动应用于这些声音。
如上文所述，声音修改系统可产生环境的映射，以反映检测到的噪声以及一个或多个为声音修改而选择的方向。在产生用于声音修改的音频信号之前，声音修改系统可根据用户的当前位置和定向来变换所述映射。图像的2D版本在外观上可类似于图3的描绘。虽然2D图像的修改区域通常表示为从用户(或从一个或多个麦克风)突出的楔形，但3D图像可包括从用户或麦克风突出的各种向量，其在3D空间中可能为圆锥体或表现为类似于圆锥体。
作为产生环境图像的一部分，声音修改系统也可估计检测到的声音的离散噪声源位置，且可在图像中标绘那些所估计的位置。所述图像可使用任何已知坐标系，例如笛卡尔坐标、极坐标或球面坐标。这些图像可还链接到用户的绝对位置(经由传感器装置提供，例如全球定位系统(GPS)传感器)。当链接到绝对位置时，所述图像可对声音修改系统的其它用户有用。举例来说，当佩戴着耳机的用户沿繁忙的道路行走时所产生的噪声图像可存储到服务器，且稍后提供给附近的其它用户，这可减少或防止各种声音修改系统的冗余处理。
环境330还提供将耳机200佩戴在他或她的头上的用户225的自上而下描述。用户225具有相同定向305，但在此实例中，希望为修改区域350(在此情况下，所述区域位于用户后面)指定不同方向。设置一个或多个修改区域350的用户225也可操作来定义音频感测区域325内的一个或多个穿过区域340。并且，用户可通过指定特定角度来选择方向。在替代实施方案中，用户可指定方向或特定角度，以及描述修改区域350的相对宽度的修改符(例如，“窄”、“中等”、“宽”)。可预映射所述修改符来表示某些有角宽度。在替代实施方案中，用户可指定一个角度(例如，距当前定向180度，或“在我后面”)，以及应用于创建修改区域350的预定默认有角宽度。当然，在初始设置修改区域350之后，用户可选择全新的修改区域，或可对修改区域350作出增量调整。举例来说，用户可识别修改区域，并提供特定的角度或有角宽度变化，或可指定使修改区域变宽/变窄，和/或相对于用户定向使修改区域移位。
环境360还提供将耳机200佩戴在他或她的头上的用户225的自上而下描述。用户225具有相同定向305，但在此实例中，希望为两个不同修改区域3801、3802指定方向。设置修改区域3801、3802也可操作来定义音频感测区域325内的一个或多个穿过区域3701、3702。用户可为每一修改区域3801、3802指定角度或角度范围，其可同时选择或在不同时间选择。像之前一样，用户可替代地使用口头描述符来设置每一修改区域的宽度(例如“中心在135°的宽范围，以及在315°的窄范围”)。或者，用户可指定角度，且应用预定的默认有角宽度。
图4说明根据一个实施方案的部署在嘈杂环境中的声音修改系统的操作。描绘多层办公建筑405，其中用户225佩戴着耳机200在工作台410处工作。邻近工作台420中的同事在大声讲电话，这可能使用户分心。同时，在办公建筑405外部的街道450上正进行长跑训练440，这也产生可能使用户分心的噪声。
使用上文所述的各种技术中的任何一种，用户可为对应于这些噪声源的噪声修改选择方向。在此情况下，用户可能希望使噪声源衰减。尽管未示出，但用户可另外或替代地选择要提高例如来自用户的计算机或电话的方向的声音(例如，扩大和/或均衡)的一个或多个方向。在用户指定对应于噪声源的方向之后，声音修改系统可确定指定方向的预定范围内的最响噪声源，因为用户可能尚未提供方向的精确指示，且因为有可能来自选定方向的最响噪声是用户想要修改的噪声。环境400的3D映射可因此包括从用户225突出的向量430和460(或者，包括在耳机200中的对应麦克风)。向量430、460指示将对检测到的如来自对应方向的声音执行声音修改。
图5说明根据一个实施方案的更新为声音修改而选择的方向。在环境500中，当处于初始定向505中时，将用户225描绘为将耳机200佩戴在他或她的头上。两个点噪声源5101、5102包括在环境500中。一个噪声源5101安置在耳机200的音频感测区域525内，而另一噪声源5102安置在外部。因此，不对从对应于穿过区域520的方向检测到的声音进行声音修改，而来自经修改区域5151、5152的声音由声音修改系统修改。声音修改系统可基于这些选定方向和噪声源来产生环境500的图像。
在环境530中，用户已转动他或她的整个身体(或也许仅转动他/她的头部)，使得用户(或耳机200的音频传感器)的定向从定向505变为定向535。在一个实施方案中，声音修改系统被配置来跟踪噪声源，来找出用户定向的改变。尽管用户已重新定向，但噪声源5101、5102保持在相同位置，且因此经修改的区域5101、5102相对于噪声源保持静止。不管用户定向发生什么改变，噪声源将继续经声音修改。虽然为了简单以2D来示出环境，但所属领域的技术人员将理解，可在3D空间中进行类似实施方式。
在一个实施方案中，声音修改系统被配置来还跟踪用户和/或噪声源的位移。这可除跟踪噪声源来找出用户定向的变化而进行。在环境550中，用户具有初始定向555。并且，包括两个点噪声源5101、5102。对应于噪声源5101的经修改的区域5151具有初始有角宽度α1，且对应于噪声源5102的经修改的区域5152具有初始有角宽度β1。
在环境560中，用户维持相同定向555，但用户与两个点噪声源5101、5102之间发生相对位移。举例来说，用户可移动，或噪声源中的一个或两个可移动。修改区域5151已相对于用户定向移位，且现在为修改区域5651，且具有指示用户与噪声源5101之间的距离的增加的较小角度α2。修改区域5152也已相对于用户定向移位，且现在为修改区域5652，但具有大约与角度β1相同大小的角度β2(指示用户与噪声源之间的距离大致相同)。对应的穿过区域570填充音频感测区域525的其余部分。
图6说明根据一个实施方案的用于定向声音修改的方法。方法600可与上文所描述的各种声音修改系统的描述一致使用，且在各种实施方案中所描述的环境内。可使用声音修改系统的处理装置，或使用与声音修改系统通信耦合的单独计算装置，或使用各种处理装置的组合来执行方法600。举例来说，方法600可由用户的与声音修改系统通信耦合的移动计算装置上执行的应用程序执行。
方法600在框605处开始，其中选择环境内的一个或多个方向来执行声音修改。所述方向可由用户，以及根据将对来自选定方向的声音执行的修改的类型和量来选择。选定方向可包括在所产生的噪声环境的2D或3D图像中，且可形成可选择性地跟踪用户定向、用户位移和/或噪声源位移的一个或多个修改区域。
在框610处，处理装置通过声音修改系统的一个或多个音频传感器来确定声音是否被检测为来自一个或多个选定方向。如果未检测到声音，或如果确定任何检测到的声音是来自在选定方向外部的穿过区域，那么方法进行到框615(“否”)，且允许来自非选定方向的任何检测到的声音穿过，而不提供主动声音修改。所述方法通常可循环通过框610，不管是连续还是以离散时间间隔，直到检测到对应于一个或多个选定方向的声音(“是”)为止，此时方法进行到框625。
在框625处，处理装置基于对应于一个或多个选定方向的检测到的声音来产生音频信号。音频信号也基于用户所指定的所要声音修改，例如检测到的声音的衰减或放大，以及其任一者的量。音频信号可通常采取检测到的声音的经定标且可能反相拷贝的形式，但也可使用其它波形来产生所要的声音修改。
在框635处，输出所产生的音频信号来产生所要的声音修改。这可包括用输出信号来驱动所述音频输出装置中的选定音频输出装置(例如定向与选定方向最接近对准的音频输出装置)。所述方法可在框635之后结束，或可返回到框610，不管是作为连续循坏还是以离散时间间隔。
本公开可在设备、系统、方法和/或计算机程序产品中体现。所述计算机程序产品可包括计算机可读存储媒介(或介质)，其上具有计算机可读程序指令，用于致使处理器进行本公开的方面。
计算机可读存储媒介可为可保持和存储指令供指令执行装置使用的有形装置。计算机可读存储媒介可例如为但不限于电子存储装置、磁性存储装置、光学存储装置、电磁存储装置、半导体存储装置，或前述各项的任何合适组合。计算机可读存储媒介的较具体实例的非详尽列表包括以下各项：便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能磁盘(DVD)、存储棒、软磁盘、例如上面记录有指令的穿孔卡片或凹槽中的凸起结构等机械编码的装置，以及前述各项的任何合适组合。如本文所使用，并不将计算机可读存储媒介解释为暂时性信号本身，例如无线电波或其它自由传播的电磁波、传播穿过波导管或其它传输介质的电磁波(例如，穿过光纤缆线的光脉冲)，或穿过电线传输的电信号。
可将本文所描述的计算机可读程序指令从计算机可读存储媒介下载到相应的计算/处理装置，或经由例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络等网络下载到外部计算机或外部存储装置。所述网络可包括铜传输缆线、光学传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换器、网关计算机和/或边缘服务器。每一计算/处理装置中的网络适配卡或网络接口接收来自网络的计算机可读程序指令，并转发所述计算机可读程序指令，以供存储在相应计算/处理装置内的计算机可读存储媒介中。
用于进行本公开的操作的计算机可读程序指令可为汇编程序指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微码、固件指令、状态设置数据，或以一个或多个编程语言的任何组合编写的任何源代码或目标代码，所述编程语言包括以目标为导向的编程语言，例如Smalltalk、C++等；以及常规程序编程语言，例如“C”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可完全在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为独立软件封装、部分地在用户的计算机上和部分地在遥远计算机上或完全在遥远计算机或服务器上执行。在后者场景中，遥远计算机可通过任何类型的网络连接到用户的计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或可进行到外部计算机的连接(例如，使用因特网服务提供商通过因特网)。在一些实施方案中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路可通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令以个人化电子电路，以便执行本公开的方面。
本文根据本公开的实施方案，参考方法、设备(系统)以及计算机程序产品的流程图说明和/或框图来描述本公开的方面。将理解，流程图说明和/或框图中的每个框，以及流程图说明和/或框图中的框的组合可由计算机可读程序指令实施。
可将这些计算机可读程序指令提供给生产机器的通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器，使得经由所述计算机或其它可编程数据处理设备执行的指令创建用于实施流程图和/或框图框中所指定的功能/动作的构件。这些计算机可读程序指令也可存储在计算机可读存储媒介中，其可指导计算机、可编程数据处理设备和/或其它装置以特定方式起作用，使得里面存储有指令的计算机可读存储媒介包括制品，所述制品包括实施流程图和/或框图框中所指定的功能/动作的方面的指令。
计算机可读程序指令也可加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，以致使一系列操作步骤在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行，以产生计算机实施的过程，使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行的指令实施流程图和/或框图框中所指定的功能/动作。
图中的流程图和框图示出了根据本公开各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能性和操作。在这点上，流程图或框图中的每一框可表示指令的模块、片段或部分，其包括用于实施指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代实施方式中，框中所述的功能可以与图中所述的次序不同的次序发生。举例来说，连续示出的两个框事实上可大体上同时执行，或所述框可有时以反向次序执行，取决于所涉及的功能性。还将注意，框图和/或流程图说明的每一框，以及框图和/或流程图说明中的框的组合，可由执行指定功能或动作或进行专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的系统来实施。
虽然前述内容是针对本公开的实施方案，但在不脱离本公开的基本范围的情况下，设想本公开的其它和另外的实施方案，且本公开的范围由所附权利要求书决定。

Claims (16)

1.一种声音修改系统，其包括：
一个或多个音频传感器，其与处理装置耦合，且被布置来检测环境内的声音；
一个或多个音频输出装置，其与所述处理装置耦合，
其中所述处理装置操作来：
基于从所述环境内的一个或多个为声音修改而选择的方向内检测到的声音来产生音频信号；以及
使用所述一个或多个音频输出装置来输出所述所产生的音频信号，
其中所述所输出的所产生的音频信号与所述检测到的声音组合以产生所要的声音修改。
2.如权利要求1所述的声音修改系统，其中所述所要的声音修改为声音衰减，且其中所述所产生的音频信号包括从所述一个或多个选定方向内检测到的所述声音的定标的反相拷贝。
3.如权利要求1所述的声音修改系统，其还包括第一输入装置，其与所述处理装置耦合，且被布置来接收来自所述声音修改系统的用户的选择输入。
4.如权利要求3所述的声音修改系统，其中所述用户通过由所述第一输入装置所提供的接口来指定所述一个或多个选定方向。
5.如权利要求3所述的声音修改系统，其中所述第一输入装置包括传感器装置，所述传感器装置被布置来检测由所述用户提供的示意动作和口头命令中的至少一者。
6.如权利要求1所述的声音修改系统，其还包括定向装置，所述定向装置与所述处理装置耦合且包括传感器装置，其中所述定向装置操作来确定以下各项中的至少一者的定向：
所述环境内的所述一个或多个音频传感器，以及
所述环境内的所述一个或多个音频输出装置，
其中所述所确定的定向用于更新所述环境内的所述一个或多个为声音修改而选择的方向。
7.如权利要求1所述的声音修改系统，其中所述处理装置还操作来产生所述环境的图像，其反映所述一个或多个为声音修改而选择的方向。
8.如权利要求7所述的声音修改系统，其中所述环境的所述所产生的图像包括一个或多个所识别的声音源，且其中所述处理装置被配置来基于所述一个或多个音频传感器与所述一个或多个音频输出装置以及所述一个或多个所识别的声音源的相对运动，来更新所述环境的所述图像。
9.一种用于定向声音修改的方法，其包括：
从与处理装置耦合的输入装置接收方向输入数据；
使用所述处理装置且基于所述方向输入来选择环境内的一个或多个方向以执行声音修改；
使用与所述处理装置耦合的一个或多个音频传感器来检测来自所述一个或多个选定方向内的声音；
使用所述处理装置，基于所述检测到的声音，来产生音频信号；以及
使用与所述处理装置耦合的一个或多个音频输出装置来输出所述所产生的音频信号，
其中所述所输出的所产生的音频信号与所述检测到的声音组合，以产生所要的声音修改。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述所要的声音修改为声音衰减，且其中所述所产生的音频信号包括从所述一个或多个选定方向内检测到的所述声音的定标的反相拷贝。
11.如权利要求9所述的方法，其还包括接收来自用户的选择输入，其中所述选择输入用来确定所述一个或多个选定方向。
12.如权利要求11所述的方法，其中接收来自用户的选择输入包括检测由所述用户提供的示意动作和口头命令中的至少一者。
13.如权利要求9所述的方法，其还包括：
从与所述处理装置耦合的定向装置接收定向数据；
使用所述处理装置且基于所述定向数据，确定以下各项中的至少一者的定向：
所述环境内的所述一个或多个音频传感器，以及
所述环境内的所述一个或多个音频输出装置；以及
基于所述所确定的定向来更新所述环境内的所述一个或多个为声音修改而选择的方向。
14.如权利要求9所述的方法，其还包括产生所述环境的图像，其反映所述一个或多个为声音修改而选择的方向。
15.如权利要求14所述的方法，其还包括基于所述一个或多个音频传感器或所述一个或多个音频输出装置相对于所述环境内的一个或多个所识别的声音源的运动，来更新所述环境的所述图像。
16.一种用于提供定向声音修改的系统，所述系统包括：
选择环境内的一个或多个方向以执行声音修改的装置；
使用与处理装置耦合的一个或多个音频传感器，检测来自所述一个或多个选定方向内的声音的装置；
使用所述处理装置，基于所述检测到的声音产生音频信号的装置；以及
使用与所述处理装置耦合的一个或多个音频输出装置来输出所述所产生的音频信号的装置，
其中所述所输出的所产生的音频信号与所述检测到的声音组合，以产生所要的声音修改。
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