CN106375910B - 用于移动装置的取向感知音频声场映射 - Google Patents

用于移动装置的取向感知音频声场映射 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有取向感知音频映射能力的移动装置。所述移动装置具有辅助扬声器、扩音扬声器、和用于装置取向检测的传感器、以及耦合到所述传感器和所述扬声器的处理器(或者多个处理器)。取决于装置取向，所述处理器将映射的音频输出发送到所述扬声器。映射的音频输出可以是单声道音频信号或者立体声音频信号。所述立体声音频输出信号可以是在辅助扬声器与扩音扬声器之间具有均衡的或者偏置的音频功率分配的立体声音频输出信号。

Description

用于移动装置的取向感知音频声场映射
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2015年7月23日申请的、标题为“OrientationAware Audio Soundstage Mapping For A Mobile Device”、发明人为Anthony StephenDoy、Jonathan Chien、Robert Polleros、Vivek Nigam、以及Sang Youl Choi的临时申请No.62/196,160的优先权，在此通过引用的方式将该临时申请的主题的全部内容并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及用于移动装置的取向感知音频映射。
背景技术
现代移动装置已经被广泛用于多种应用，例如电信、媒体播放等等。多数移动装置具有至少一个用于播放音频信号的扬声器。一些移动装置(例如智能电话)至少具有用于电话通信的耳用扬声器(或者辅助扬声器)和用于免提电话或者媒体播放目的的扩音扬声器。
多数电话都具有音频管理过程，其对音频信号被处理并被随后用于为用户产生声音的结构和方法进行控制。例如，当扩音扬声器进行操作时，典型的电话将关闭任何辅助扬声器。结果，当电话在扩音扬声器模式下进行操作时，该电话处于“单声道”模式(单音再现)。当电话用户播放具有立体声内容的文件时，该用户在扩音扬声器模式下可能仅仅能够享受节目素材的有限或者受限制的声音特征。
现代智能电话或平板电子装置典型地具有用于取向感知的内置传感器，其使得该智能电话或平板能够动态地响应以改变装置取向。动态响应动作典型地集中在显示取向的区域上，例如改变在竖向与横向之间的显示方向。
期望的是获得具有用于增强的用户体验的取向感知立体声音频映射能力的移动装置。
发明内容
本发明的实施例涉及具有取向感知音频映射能力的移动装置和用于实施该移动装置的方法。
在各实施例中，公开了具有取向感知音频映射能力的移动装置。该移动装置具有辅助扬声器、扩音扬声器、用于装置取向检测的传感器、以及耦合到传感器和扬声器的处理器。辅助扬声器可以是用于在电话呼叫期间“接近耳朵”收听的扬声器(有时候被认为是接收扬声器)。取决于装置取向，处理器将映射的音频输出发送到扬声器。映射的音频输出可以是单声道音频信号或者立体声音频信号。立体声音频输出信号可以是在辅助扬声器与扩音扬声器之间具有均衡的音频功率分配的立体声音频输出信号。立体声音频输出信号还可以是在辅助扬声器与扩音扬声器之间具有偏置的音频功率分配的立体声音频输出信号。偏置设置可以是根据用户的偏好和/或音频信号的特性由用户预先设置的或者动态设置的。向单声道源素材应用类似的映射选项。
在一个实施例中，移动装置的处理器经由交叉线(crossover)耦合到传感器和扬声器。处理器输出包括左声道(此后，“L-声道”)和右声道(此后，“R-声道”)的立体声音频信号输出，左声道和右声道通过该交叉线。交叉线可以将来自处理器的立体声音频信号输出划分成4个音频信号声道：Llp(左声道低通)、Lhp(左声道高通)、Rlp(右声道低通)以及Rhp(右声道高通)。这4个音频信号声道随后以由处理器利用装置取向输入所指示的期望的组合而分配在两个扬声器上。在一些实施例中，辅助扬声器仅接收Lhp和Rhp声道信号的组合。
在一个实施例中，移动装置包括用于将音频信号输出到音频耳机配件的音频插座。移动装置的处理器还耦合到音频插座。在一个实施例中，当检测到音频插孔插入时，微处理器绕过交叉线并且经由音频插座将立体声音频输出信号直接发送到音频耳机配件。在另一个实施例中，微处理器不绕过交叉线并且经由交叉线将经处理的立体声音频输出信号发送到音频耳机配件。
附图说明
将参考在附图中示出的本发明的示例性实施例。那些附图旨在进行说明而不是进行限制。尽管在那些示例的上下文中总体上描述了本发明，但是这样做并不是要将本发明的范围限制于所描绘和描述的实施例的特定特征。
图1是具有扩音扬声器和辅助扬声器的移动装置的示意性示意图。
图2是根据本发明的各实施例的具有取向感知音频映射能力的移动装置的示例性框图。
图3是根据本发明的各实施例的具有取向感知音频映射能力的移动装置的另一个示例性框图。
图4是根据本发明的各实施例的将来自处理器的立体声音频信号输出划分成4个音频信号声道的交叉线的示例性示意图。
图5是根据本发明的各实施例的在各种移动装置取向角度处的音频信号增益的示例性示意图。
图6是根据本发明的各实施例的移动装置的取向感知音频映射的流程图。
本领域技术人员将认识到，可以根据说明书实践本发明的各种实施方式和实施例。所有这些实施方式和实施例旨在包括在本发明的范围内。
具体实施方式
在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本发明的理解。然而，可以在没有这些细节中的一些或全部的情况下实践本发明。下面描述的本发明的实施例可以并入多个不同的电气部件、电路、装置以及系统中。在框图中示出的结构和装置是为了示出本发明的示例性实施例而不是用作模糊本发明的广泛的教导的借口。附图内的部件之间的连接并不是要限制于直接连接。相反，可以由中间部件来修改、重新格式化、或者以其它方式改变部件之间的连接。
当说明书引用“一个实施例”或“实施例”时，其旨在表示结合所讨论的实施例描述的特定特征、结构、特性、或功能包括在本发明的至少一个考虑的实施例中。因此，在说明书的不同地方出现术语“在一个实施例中”不构成对本发明的单一实施例的多个引用。
本发明的各实施例用于具有取向感知音频映射能力的移动装置以及用于实施该移动装置的方法。移动装置具有辅助扬声器、扩音扬声器、用于装置取向检测的传感器、以及耦合到传感器和扬声器的处理器。取决于装置取向，处理器将映射的音频输出发送到扬声器。映射的音频输出可以是单声道音频信号或者立体声音频信号。
图1示出了现有技术的具有扩音扬声器和辅助扬声器的移动装置的示意性示意图。移动装置100可以是具有接收扬声器(或辅助扬声器)110、扩音扬声器120和I/O(输入/输出)接口130的智能电话或平板装置。I/O接口可以是同时充当输入和输出的触摸屏。此外，移动装置100可以具有用于接收用户输入的附加输入132。附加输入132可以是用于各种功能的一个或多个物理按钮，例如主页按钮、音量增加/降低、静音等等。
辅助扬声器110和扩音扬声器120典型地位于移动装置100的相对端上。对于智能电话类型的移动装置，辅助扬声器110主要用于以私人方式进行电话会话并且因此具有与扩音扬声器120相比较低的音频功率比。扩音扬声器120用于免提电话会话并且在移动装置100正在播放媒体文件时用于音频信号输出。
传统上，当扩音扬声器被接通时，一些电话可以使辅助扬声器关闭。结果，当电话正在操作扩音扬声器(在扩音扬声器模式下)时，电话处于“单声道”模式。当电话用户播放具有立体声声音内容的文件时，用户在扩音扬声器模式下可能仅能够享受该文件的有限或者受限制的声音特征。此外，现代的智能电话或平板电子装置典型地具有用于装置取向感知的内置传感器，其使得移动装置能够对不同的装置取向进行动态地或相应地响应。响应动作典型地集中在显示取向的区域上，例如改变在竖向与横向之间的显示方向、在横向的情况下全屏显示图像或视频等等。
图2是根据本发明的各实施例的具有取向感知音频映射能力的移动装置的示例性框图。移动装置200包括耳用扬声器(或辅助扬声器)210、扩音扬声器220、I/O(输入/输出)接口230、通信接口250、存储器260、音频插座270、传感器280以及耦合到上述部件的处理器240。移动装置200还可以包括图2中没有示出的其他部件，例如电源、或者附加输入(用于各种功能的物理按钮，例如主页按钮、音量增加/降低、静音等等)。处理器240从传感器280接收装置取向信号282并且将第一取向相关音频输出信号241和第二取向相关音频输出信号242分别发送到辅助扬声器210和扩音扬声器220。在一些实施例中，当检测到音频插孔204插入到音频插座270中时，处理器240停止将任何音频输出信号发送到扬声器并且开始将音频输出信号243发送到音频插座270。音频输出信号243可以或者可以不是与装置取向相关的。
在一个实施例中，当移动装置处于纵向(或者辅助扬声器和扩音扬声器处于上-下或者下-上位置)时，到辅助扬声器210的第一取向相关音频输出信号241和到扩音扬声器220的第二取向相关音频输出信号242是相同的。因此，辅助扬声器和扩音扬声器以整体单声道音频模式进行操作，声信号的总和是辅助扬声器和扩音扬声器二者的声信号的组合。可以想到若干不同的增益和交叉线设置来实现该目的。当移动装置处于横向(或者辅助扬声器和扩音扬声器处于左-右或者右-左位置)时，到辅助扬声器210的第一取向相关音频输出信号241和到扩音扬声器220的第二取向相关音频输出信号242形成立体声音频信号。因此，辅助扬声器和扩音扬声器以立体声音频模式进行操作。
在一些实施例中，辅助扬声器和扩音扬声器可以以均衡或偏置立体声音频模式进行操作。移动装置的用户可以通过为到辅助扬声器210的第一取向相关音频输出信号241和到扩音扬声器220的第二取向相关音频输出信号242设置不同的增益(dB)来定制立体声音频模式。用户可以通过存储在存储器260内的应用程序经由I/O(输入/输出)接口230来实施该设置。定制立体声音频模式的能力可以给具有特定需求的用户提供额外的便利。
参考图2，处理器240可以是片上系统(SoC)集成电路、微处理器、微控制器、或者其他类型的集成电路。其可以包含数字、模拟、混合信号，并且通常是射频功能。存储器260是存储计算机可读控制逻辑或代码以及其他用户数据的非易失性存储装置。控制逻辑或代码可以被处理器240访问和执行。在一些实施例中，处理器240、存储器260以及其他易失性存储器(RAM)可以被集成到单一模块或部件中。传感器280是取向传感器，以感测移动装置取向。传感器280可以包括加速度计、陀螺仪和/或磁力计，以感测实际的2维或3维空间取向。
图3是根据本发明的各实施例的具有取向感知音频映射能力的移动装置的另一个示例性框图。与图2相比，图3具有耦合在处理器240与辅助扬声器210、扩音扬声器220和音频插座270的组之间的附加交叉线290。处理器240从传感器280接收装置取向信号282并且将音频输出信号244发送到交叉线290。音频输出信号244可以是包括L-声道信号和R-声道信号的立体声音频信号。音频输出信号244可以或者可以不是与装置取向相关的。交叉线290接收音频输出信号244，并且将第一取向相关音频输出信号291发送到辅助扬声器210并将第二取向相关音频输出信号292发送到扩音扬声器220。
在一些实施例中，交叉线290耦合到音频插座270，并且当检测到音频插孔204插入时，将第三音频输出信号293发送到音频插座270(并且停止将任何音频输出信号发送到扬声器)。音频输出信号293可以或可以不是与装置取向相关的。在一些实施例中，处理器240耦合到音频插座270，并且当检测到音频插头插入时，将音频输出信号243直接发送到音频插座270(通过经过交叉线)。音频输出信号243可以是与发送到交叉线290的音频输出信号244相同或者不同的。音频输出信号243可以或者可以不是与装置取向相关的。
图4示出了根据本发明的各实施例的将来自处理器的立体声音频信号输出划分成4个音频信号声道的交叉线的示例性示意图。交叉线290将来自处理器240的音频信号输出244划分成4个声道：Llp(左声道低通)音频信号410、Lhp(左声道高通)音频信号420、Rlp(右声道低通)音频信号430以及Rhp(右声道高通)音频信号440。这4个音频信号声道随后以由处理器240根据装置取向的输入所指示的期望的组合而分配在两个扬声器上。在一个实施例中，Llp信号410和Rlp 430对应于低于1000Hz的音频；Lhp信号420和Rhp 440对应于高于1000Hz的音频。在一个实施例中，Llp信号410和Rlp 430对应于低于4000Hz的音频；Lhp信号420和Rhp 440对应于高于4000Hz的音频。在一个实施例中，对应于Llp信号410和Rlp 430的音频频带与对应于Lhp信号420和Rhp 440的音频频带重叠。
在一个实施例中，当移动装置处于竖向位置时，Llp信号410和Rlp信号430二者被发送到扩音扬声器220；Lhp信号420和Rhp信号440二者被发送到辅助扬声器210(如在图4中所示)。扩音扬声器220以及辅助扬声器210像一对书架扬声器一样操作，其中每个扬声器对应于特点音频频带。在另一个实施例中，当移动装置处于横向位置时，Llp信号410和Lhp信号420二者被发送到扩音扬声器220；Rlp信号430和Rhp信号440二者被发送到辅助扬声器210。扩音扬声器220和辅助扬声器210像一对立体声扬声器一样操作，其中每个扬声器对应于左声道或右声道音频信号。在又一个实施例中，Llp信号410、Lhp信号420和Rlp信号430被发送到扩音扬声器220；只有Rhp信号440被发送到辅助扬声器210。扩音扬声器220和辅助扬声器210像立体声扬声器与书架扬声器之间的混合物一样操作。
尽管如图4中所示的仅使用两个音频频带来划分立体声音频信号，但是可以理解，可以使用更多的频带(例如低、中间以及高频带)来划分立体声音频信号，并且可以实施各种其他分配方案来将所划分的音频信号分配在两个扬声器(或者甚至更多的扬声器)上。这种变形仍然在本发明的范围内。
图5示出了根据本发明的各实施例的在各种移动装置取向角度处的音频信号增益的示例性示意图。在图5中，Lhp信号420和Rhp信号440被实施为具有在各种移动装置取向角度处的音频增益。在0°度，其中辅助扬声器和扩音扬声器处于左-右水平布局(或者移动装置处于横向位置)，Lhp信号420和Rhp信号440具有相同的增益。在90°度，其中辅助扬声器和扩音扬声器处于上-下垂直布局，Lhp信号420具有零增益并且Rhp信号440具有最大增益。在-90°度，其中辅助扬声器和扩音扬声器处于下-上垂直布局，Lhp信号420具有最大增益并且Rhp信号440具有零增益。Lhp信号420的增益在0°度与45°度之间的角度递减到零。Rhp信号440的增益在-45°度与0°度之间的角度递减到零。
在0°度装置取向，Lhp信号420和Rhp信号440具有相同的增益并且被加到一起，以馈送到辅助扬声器。在一些实施例中，Lhp信号420和Rhp信号440在0°度具有不同的增益。增益上的不同可以由用户经由I/O接口230通过存储在存储器260中的应用程序来设置。类似地，用户还可以经由I/O接口230为Lhp信号420和Rhp信号440设置不同的最大增益。
尽管图5仅示出了Lhp信号420和Rhp信号440的增益，但是可以为Lhp信号420、Rhp信号440或者图5中未示出的其他音频信号(例如Llp信号410和Rlp信号430)实施各种其他音频增益方案。不同音频信号的增益变化可以被单独实施或者与前述的用于各种装置取向感知音频映射的立体声音频划分/分配方法结合实施。
图6是根据本发明的各实施例的移动装置的取向感知音频映射过程的流程图。在步骤610，检查音频插孔插入到插座。如果没有，则过程进行到步骤620，以从传感器280接收移动装置取向输入。如果是，则过程进行到步骤630，以将立体声音频输出信号经由音频插座发送到音频耳机配件。在步骤640，立体声音频信号输出信号被发送到交叉线。在步骤650，立体声音频信号输出被划分成4个音频信号声道并且4个音频信号声道根据移动装置取向输入而以期望的组合分配在两个扬声器上。
尽管利用移动装置取向感知音频映射的示例性流程图来示出图6，应当理解可以对该流程图应用各种修改。修改可以包括排除某些步骤和/或增加附加步骤、并行步骤、不同步骤序列布置等等。例如，音频插孔插入可能在该过程期间的任何时间发生。一旦检测到音频插孔插入，处理器开始将立体声音频输出信号发送到音频耳机配件。
本发明的上述描述仅仅是为了清楚和理解的目的而描述的。其并不是要将本发明限制于所公开的精确形式。在本申请的范围和等同物内，可以做出各种修改。

Claims (13)

1.一种用于移动装置的音频映射的方法，所述方法包括：
当没有检测到音频配件插入到所述移动装置中的音频插座时，接收指示移动装置取向角度的装置取向信号；
将输出的音频信号划分成一个或多个音频信号声道；
至少基于所述移动装置取向角度，将音频增益分别实施到所述一个或多个音频信号声道，每个音频信号声道具有音频增益，该音频增益最大为用户可设置的最大增益，至少一个声道的所述音频增益随着所述移动装置取向角度改变而逐渐改变；以及
至少基于所述移动装置取向角度将具有音频增益的所述一个或多个音频信号声道分配在所述移动装置内的一个或多个扬声器上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述音频信号是包括L-声道信号和R-声道信号的立体声音频信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或多个音频信号声道包括左声道低通Llp信号、左声道高通Lhp信号、右声道低通Rlp信号、以及右声道高通Rhp信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述一个或多个扬声器包括扩音扬声器、以及辅助扬声器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，当所述移动装置处于竖直位置时，所述Llp信号和所述Rlp信号二者被发送到所述扩音扬声器，所述Lhp信号和所述Rhp信号二者被发送到所述辅助扬声器。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，当所述移动装置处于横向位置时，所述Llp信号和所述Lhp信号二者被发送到所述扩音扬声器，所述Rlp信号和所述Rhp信号二者被发送到所述辅助扬声器。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：当检测到所述音频配件插入到所述移动装置的所述音频插座时，经由所述音频插座将与装置取向无关的音频输出信号发送到所述音频配件。
8.一种用于移动装置的基于取向的音频映射的方法，所述方法包括：
当没有检测到音频配件插入到所述移动装置中的音频插座时，接收指示移动装置取向角度的装置取向信号；
将输出的音频信号划分成一个或多个音频信号声道；
至少基于所述移动装置取向角度，将音频增益分别实施到所述一个或多个音频信号声道，每个音频信号声道具有音频增益，该音频增益最大为用户可设置的最大增益，至少一个声道的所述音频增益随着所述移动装置取向角度改变而逐渐改变；以及
至少基于所述移动装置取向角度，将具有音频增益的所述一个或多个音频信号声道发送到所述移动装置内的扩音扬声器和辅助扬声器中的至少一个扬声器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述一个或多个音频信号声道包括左声道低通Llp信号、左声道高通Lhp信号、右声道低通Rlp信号、以及右声道高通Rhp信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，当所述移动装置取向角度是0度并且所述辅助扬声器和所述扩音扬声器处于左-右水平布局时，所述Lhp信号和所述Rhp信号具有相同的音频增益，所述Llp信号和所述Rlp信号具有相同的音频增益，获得增益的Llp信号和获得增益的Lhp信号被分配到所述辅助扬声器，获得增益的Rlp信号和获得增益的Rhp信号被分配到所述扩音扬声器。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，当所述移动装置取向角度是90度并且所述辅助扬声器和所述扩音扬声器处于上-下垂直布局时，所述Lhp信号具有零增益并且所述Rhp信号具有最大增益，所述Llp信号具有零增益并且所述Rlp信号具有最大增益，获得增益的Rhp信号被分配到所述辅助扬声器，获得增益的Rlp信号被分配到所述扩音扬声器。
12.一种用于基于取向的音频映射的移动装置，所述移动装置包括：
传感器，用于感测移动装置取向并且生成指示移动装置取向角度的装置取向信号；
音频插座；
多个扬声器；
微处理器，耦合到所述传感器、所述音频插座和所述多个扬声器；以及
存储器，耦合到所述微处理器，所述存储器存储一种或多种非暂态计算机可读介质，所述一种或多种非暂态计算机可读介质包括一个或多个指令序列，所述一个或多个指令序列能够由所述微处理器运行以执行根据权利要求1-11中的任一项所述的方法。
13.根据权利要求12所述的移动装置，其中，所述传感器是加速度计、陀螺仪或磁力计，以用于感测所述移动装置的实际的2维取向或3维取向。
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