CN107148782A - 具有可配置区的音频系统 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种音频系统，该音频系统包括一个或多个扬声器阵列，该扬声器阵列将与一条或多条声音节目内容对应的声音发射到收听区域内的关联区中。使用音频系统、区、用户、各条声音节目内容和收听区域的参数(所述音频系统的参数例如，扬声器阵列和音频源的位置)，可以生成一个或多个波束方向图属性。波束方向图属性定义用于为要在每个区中播放的声音节目内容的信道生成音频波束的一组波束。可以在收听环境内检测到改变时更新波束方向图属性。通过针对这些改变条件进行调整，音频系统能够再现精确表示各个区中的每条声音节目内容的声音。

Description

具有可配置区的音频系统
技术领域
本发明公开了一种音频系统，该音频系统基于用户、音频源和/或扬声器阵列的定位，可被配置为向独立区中输出表示针对一条或多条声音节目内容的信道的音频波束。还描述了其他实施方案。
背景技术
扬声器阵列可以通过使用一个或多个音频波束向用户再现各条声音节目内容。例如，一组扬声器阵列可以为一条声音节目内容(例如，电影的音乐乐曲或音轨)再现左前、中前和右前信道。尽管扬声器阵列通过产生音频波束提供了宽程度的定制，但常规扬声器阵列系统在每次向系统添加新扬声器阵列，在收听环境/区域内移动扬声器阵列，添加/改变音频源或对收听环境作出任何其他改变时，必须要手动配置。这种要求进行手动配置可能麻烦且不便，因为收听环境在不断变化(例如，向收听环境添加扬声器阵列或将扬声器阵列移动到收听环境内的新位置)。此外，这些常规系统限于通过单组扬声器阵列回放单条声音节目内容。
发明内容
本发明公开了一种音频系统，该音频系统包括一个或多个扬声器阵列，该扬声器阵列向收听区域内的关联区中发射与一条或多条声音节目内容对应的声音。在一个实施方案中，该区与收听区域内指定要在其中播放关联的各条声音节目内容的区域对应。例如，可以将第一区限定为其中多个用户位于第一音频源(例如，电视)前方的区域。在这种情况下，第一音频源产生和/或接收的声音节目内容与第一区相关联并向第一区回放。继续该示例，可以将第二区限定为其中单个用户靠近第二音频源(例如，无线电部件)的区域。在这种情况下，第二音频源产生和/或接收的声音节目内容与第二区相关联。
利用音频系统(例如，扬声器阵列和音频源的位置)、区、用户、各条声音节目内容和/或收听区域的参数，可以生成一个或多个波束方向图属性。波束方向图属性定义用于为要在每个区中播放的声音节目内容的信道生成音频波束的一组波束。例如，波束方向图属性可以指示可用于为每个区生成波束的增益值、延迟值、波束类型模式值和波束角度值。
在一个实施方案中，可以在收听区域内检测到改变时更新波束方向图属性。例如，可以在音频系统(例如，扬声器阵列的移动)内或在收听区域内(例如，用户的移动)检测到改变。因此，音频系统产生的声音可以连续考虑收听环境的变化条件。通过针对这些改变条件进行调整，音频系统能够再现精确表示各个区中的每条声音节目内容的声音。
上述发明内容不包括本发明的所有方面的详尽列表。可预期的是，本发明包括可由上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随该专利申请提交的权利要求书中特别指出的各个方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述发明内容中具体阐述的特定优点。
附图说明
本发明的实施方案以举例的方式进行说明，而不仅限于各个附图的图示，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出的是，本公开中提到本发明的“一个”实施方案未必是同一实施方案，并且这意味着至少一个。
图1A示出了根据一个实施方案的收听区域内的音频系统的视图。
图1B示出了根据另一个实施方案的收听区域内的音频系统的视图。
图2A示出了根据一个实施方案的音频源的部件图。
图2B示出了根据一个实施方案的扬声器阵列的部件图。
图3A示出了根据一个实施方案的扬声器阵列的侧视图。
图3B示出了根据一个实施方案的扬声器阵列的顶视
剖面图。
图4示出了根据一个实施方案的三个示例波束方向图。
图5A示出了根据一个实施方案的收听区域内的两个扬声器阵列。
图5B示出了根据一个实施方案的收听区域内的四个扬声器阵列。
图6示出了根据一个实施方案，用于基于一条或多条声音节目内容驱动一个或多个扬声器阵列以为收听区域中的一个或多个区生成声音的方法。
图7示出了根据一个实施方案的渲染策略单元的部件图。
图8示出了根据一个实施方案用于在收听区域的独立区中生成波束的波束属性。
图9A示出了根据一个实施方案针对单个区产生了波束的收听区域的顶视图。
图9B示出了根据一个实施方案针对两个区产生了波束的收听区域的顶视图。
具体实施方式
现在将解释参考所附附图所述的若干实施方案。虽然阐述了许多细节，但应当理解，本发明的一些实施方案可在没有这些细节的情况下被实施。在其他情况下，未详细示出熟知的电路、结构和技术，以免模糊对该描述的理解。
图1A示出了收听区域101内的音频系统100的视图。音频系统100可以包括音频源103A和一组扬声器阵列105。音频源103A可耦接到扬声器阵列105，以驱动扬声器阵列105中的各个换能器109，从而针对用户107发射各种声音波束方向图。在一个实施方案中，扬声器阵列105可以被配置为生成音频波束方向图，该音频波束方向图表示针对多条声音节目内容的各个信道。这些条声音节目内容的回放可以指向收听区域101内的独立音频区113。例如，扬声器阵列105可以生成并向第一区113A定向波束方向图，该波束方向图表示针对第一条声音节目内容的左前、右前和中前信道。在该示例中，用于第一条声音节目内容的相同扬声器阵列105中的一个或多个扬声器阵列可以同时生成并向第二区113B定向波束方向图，该波束方向图表示针对第二条声音节目内容的左前和右前信道。在其他实施方案中，可以为第一区和第二区113A,113B中的每一者选择不同组的扬声器阵列105。下文将更详细地描述用于驱动这些扬声器阵列105以针对独立条的声音节目内容和对应的独立区113产生音频波束的技术。
如图1A所示，收听区域101是房间或另一封闭空间。例如，收听区域101可以是房子中的房间、剧院等。尽管被示为封闭空间，但在其他实施方案中，收听区域101可以是户外区域或位置，包括户外场所。在每个实施方案中，扬声器阵列105都可以置于收听区域101中以产生将由该组用户107感知的声音。
图2A示出了根据一个实施方案的示例音频源103A的部件图。如图1A所示，音频源103A是电视；然而，音频源103A可以是能够向扬声器阵列105传输音频内容使得扬声器阵列105可以向收听区域101中输出声音的任何电子设备。例如，在其他实施方案中，音频源103A可以是台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、家庭影院接收器、机顶盒、个人视频播放器、DVD播放器、蓝光播放器、游戏系统和/或移动设备(例如，智能电话)。
尽管在图1A中以单个音频源103示出，但在一些实施方案中，音频系统100可以包括耦接到扬声器阵列105的多个音频源103。例如，如图1B中所示，音频源103A和103B都可以耦接到扬声器阵列105。在这种配置中，音频源103A和103B可以同时驱动扬声器阵列105中的每个扬声器阵列以输出与独立条声音节目内容对应的声音。例如，音频源103A可以是电视，其利用扬声器阵列105A-105C向区113A中输出声音，而音频源103B可以是无线电部件，其利用扬声器阵列105A和105C向区113B中输出声音。音频源103B可以类似于图2A相对于音频源103B所示那样被配置。
如图2A中所示，音频源103A可以包括硬件处理器201和/或存储器单元203。在此统一使用的处理器201和存储器单元203是指可编程数据处理部件和数据存储装置的任意适当组合，其执行实施音频源103A的各种功能和操作所需的操作。处理器201可以是通常在智能电话中找到的应用处理器，而存储器单元203可指微电子非易失性随机存取存储器。操作系统可与特定于音频源103A的各种功能的应用程序一起存储于存储器单元203中，这些应用程序将由处理器201运行或执行以执行音频源103A的各种功能。例如，渲染策略单元209可以存储于存储器单元203中。如下文将要更详细所述，渲染策略单元209可用于针对要在收听区域101中播放的各条声音节目内容的每个信道生成波束属性。这些波束属性可用于向收听区域101内的对应音频区113中输出音频波束。
在一个实施方案中，音频源103A可以包括一个或多个音频输入205，用于从外部和/或远程设备接收音频信号。例如，音频源103A可以从流媒体服务和/或远程服务器接收音频信号。音频信号可以表示一条声音节目内容的一个或多个信道(例如，电影的音乐乐曲或音轨)。例如，可以由音频源103A的输入205接收与一条多信道声音节目内容的单个信道对应的单个信号。在另一个示例中，单个信号可以与一条声音节目内容的被复用到单个信号上的多个信道对应。
在一个实施方案中，音频源103A可以包括数字音频输入205A，数字音频输入205A从外部设备和/或远程设备接收数字音频信号。例如，音频输入205A可以是TOSLINK连接器或数字无线接口(例如，无线局域网(WLAN)适配器或蓝牙接收器)。在一个实施方案中，音频源103A可以包括模拟音频输入205B，模拟音频输入205B从外部设备接收模拟音频信号。例如，音频输入205B可以是接线柱、弹簧线夹或拾音插头，其被设计成接收导线或导线管和对应的模拟信号。
尽管被描述为从外部或远程源接收各条声音节目内容，但在一些实施方案中，可以将各条声音节目内容本地存储于音频源103A上。例如，可以将一条或多条声音节目内容存储于存储器单元203中。
在一个实施方案中，音频源103A可以包括用于和扬声器阵列105或其他设备(例如，远程音频/视频流服务)通信的接口207。接口207可以利用有线介质(例如，导线管或导线)与扬声器阵列105通信。在另一个实施方案中，接口207可以通过无线连接与扬声器阵列105通信，如图1A和图1B中所示。例如，网络接口207可以利用一种或多种无线协议和标准来与扬声器阵列105通信，包括IEEE 802.11系列标准、蜂窝全球移动通信系统(GSM)标准、蜂窝码分多址(CDMA)标准、长期演进(LTE)标准和/或蓝牙标准。
如图2B中所示，扬声器阵列105可以通过对应接口212从音频源103A接收与音频信道对应的音频信号。这些音频信号可用于驱动扬声器阵列105中的一个或多个换能器109。像接口207那样，接口212可以利用有线协议和标准和/或一种或多种无线协议和标准，包括IEEE 802.11系列标准、蜂窝全球移动通信系统(GSM)标准、蜂窝码分多址(CDMA)标准、长期演进(LTE)标准和/或蓝牙标准。在一些实施方案中，扬声器阵列105可以包括数模转换器217、功率放大器211、延迟电路213和波束形成器215，用于驱动扬声器阵列105中的换能器109。
尽管被描述和示为独立于音频源103A，但在一些实施方案中，音频源103A的一个或多个部件可以集成于扬声器阵列105中。例如，扬声器阵列105中的一个或多个可以包括硬件处理器201、存储器单元203以及一个或多个音频输入205。
图3A示出了根据一个实施方案的扬声器阵列105中的一个扬声器阵列的侧视图。如图3A中所示，扬声器阵列105可以在弯曲机柜111中容纳多个换能器109。如图所示，机柜111是圆柱形的；然而，在其他实施方案中，机柜111可以是任何形状，包括多面体、截头体、锥体、棱锥、三棱柱、六角棱柱或球形。
图3B示出了根据一个实施方案的扬声器阵列105的顶视剖面图。如图3A和图3B所示，扬声器阵列105中的换能器109环绕机柜111，使得换能器109覆盖机柜111的弯曲面。换能器109可以是全音域驱动器、中音域驱动器、重低音扬声器、低音扬声器和高音扬声器的任意组合。换能器109中的每个换能器可使用经由迫使线圈(例如音圈)轴向地移动通过柱形磁隙的柔性悬架连接到刚性篮架或框架的轻质隔膜或锥体。当电音频信号被施加到音圈时，由音圈中的电流形成磁场，从而使其成为可变电磁体。线圈和换能器109磁系统交互，生成使线圈(并因此使所附接的锥体)来回移动的机械力，由此在来自音频源(诸如音频源103A)的所施加的音频电信号的控制下再现声音。虽然描述了用作换能器109的电磁动态扬声器驱动器，但本领域的技术人员将认识到，其他类型的扬声器驱动器诸如压电驱动器、平面电磁驱动器和静电驱动器也是可能的。
每个换能器109可响应于从音频源103A所接收的单独的且离散的音频信号而被独立且单独地驱动以产生声音。通过允许根据不同参数和设置(包括控制延迟、幅度变化的滤波器，以及音频范围上的相位变化)逐个且独立地驱动扬声器阵列105中的换能器109，扬声器阵列105可以产生众多方向性/波束方向图，其精确地表示了音频源103输出的一条声音节目内容的每个信道。例如，在一个实施方案中，扬声器阵列105可以单独或共同产生图4所示指向性方向图中的一个或多个指向性方向图。
尽管图1A和图1B中示为包括三个扬声器阵列105，但在其他实施方案中，可以使用不同数量的扬声器阵列105。例如，如图5A所示，可以使用两个扬声器阵列105，而如图5B所示，可以在收听区域101中使用四个扬声器阵列105。扬声器阵列105的数量、类型和定位可以随着时间变化。例如，用户107可以在回放电影期间移动扬声器阵列105和/或向系统100添加扬声器阵列105。此外，尽管被示为包括一个音频源103A(图1A)或两个音频源103A和103B(图1B)，但类似于扬声器阵列105，音频源103的数量、类型和定位可以随时间变化。
在一个实施方案中，可以利用将在下文更详细描述的各种传感器和/或输入设备确定扬声器阵列105、音频源103和用户107的布局。基于所确定的扬声器阵列105、音频源103和/或用户107的布局，可以为要在收听区域101中播放的各条声音节目内容的每个信道生成音频波束属性。这些波束属性可用于向对应的音频区113中输出音频波束，如下文将要更详细所述。
现在转向图6，现在将论述用于基于一条或多条声音节目内容驱动一个或多个扬声器阵列105以向收听区域101中的一个或多个区113生成声音的方法600。方法600的每个操作都可由音频源103A/103B和/或扬声器阵列105的一个或多个部件执行。例如，方法600的操作中的一个或多个操作可以由音频源103的渲染策略单元209来执行。图7示出了根据一个实施方案的渲染策略单元209的部件图。下文将结合方法600描述图7中所示的渲染策略单元209的每个元件。
如上所述，在一个实施方案中，音频源103的一个或多个部件可以集成于一个或多个扬声器阵列105中。例如，扬声器阵列105中的一个扬声器阵列可以被设计为主扬声器阵列105。在该实施方案中，方法600的操作可以唯一地或主要由这一主扬声器阵列105执行，并且主扬声器阵列105生成的数据可以被分布到其他扬声器阵列105，如下文将要结合方法600更详细所述那样。
尽管方法600的操作以特定次序被描述和示出，但在其他实施方案中，可以按照不同次序执行操作。在一些实施方案中，可以同时或在交叠时间期间执行两个或更多个操作。
在一个实施方案中，方法600可以开始于操作601，即接收表示各条声音节目内容的一个或多个音频信号。在一个实施方案中，可以在操作601处由扬声器阵列105中的一个或多个扬声器阵列(例如，主扬声器阵列105)和/或由音频源103接收一条或多条声音节目内容。例如，可以在操作601处由音频输入205中的一个或多个音频输入和/或由内容再分布和路由单元701接收与各条声音节目内容对应的信号。可以在操作601处从各种源接收各条声音节目内容，包括流媒体互联网服务、机顶盒、本地或远程计算机、个人音频和视频设备等。尽管被描述为从远程或外部源接收音频信号，但在一些实施方案中，信号可以源自音频源103和/或扬声器阵列105或由音频源103和/或扬声器阵列105生成。
如上所述，音频信号中的每个音频信号都可以表示要通过扬声器阵列105向收听区域101的相应区113中的用户107播放的一条声音节目内容(例如，电影的音乐乐曲或音轨)。在一个实施方案中，各条声音节目内容中的每条声音节目内容都可以包括一个或多个音频信道。例如，一条声音节目内容可包括五个音频信道，包括左前信道、中前信道、右前信道、左环绕信道和右环绕信道。在其他实施方案中，可以使用5.1、7.1或9.1多信道音频流。这些音频信道中的每个音频信道都可以由对应信号或通过在操作601处接收的单个信号来表示。
在操作601处接收表示一条或多条声音节目内容的一个或多个信号时，方法600可以确定一个或多个参数，该参数描述1)收听区域101的特性；2)扬声器阵列105的布局/位置；3)用户107的位置；4)各条声音节目内容的特性；5)音频源103的布局；和/或6)每个音频区113的特性。例如，在操作603处，方法600可以确定收听区域101的特性。这些特性可以包括收听区域101的大小和几何形状(例如，收听区域101中墙壁、地板和天花板的位置)和/或收听区域101的混响特性，和/或收听区域101内对象的位置(例如，沙发、桌子等的位置)。在一个实施方案中，可以通过使用用户输入709(例如，鼠标、键盘、触摸屏或任何其他输入设备)和/或传感器数据711(例如，静止图像或摄像机数据和音频信标数据)来确定这些特性。例如，可以利用来自相机的图像确定收听区域101中障碍物的大小，来自利用可听或不可听测试声音的音频信标的数据可以指示收听区域101的混响特性和/或用户107可以利用输入设备709手动指示收听区域101的大小和布局。输入设备709和产生传感器数据711的传感器可以与音频源103和/或扬声器阵列105或外部设备(例如，与音频源103和/或扬声器阵列105通信的移动设备)的一部分集成在一起。
在一个实施方案中，方法600可以在操作605处确定扬声器阵列105在收听区域101和/或每个区113中的布局和定位。在一个实施方案中，类似于操作603，操作605可以通过使用用户输入709和/或传感器数据711而被执行。例如，测试声音可以由扬声器阵列105中的每个扬声器阵列相继或同时发射并由对应组的麦克风感测。基于这些感测到的声音，操作605可以确定扬声器阵列105中的每个扬声器阵列在收听区域101和/或每个区113中的布局和定位。在另一个示例中，用户107可以通过使用用户输入709辅助确定扬声器阵列105在收听区域101和/或区113中的布局和定位。在该示例中，用户107可以利用收听区域101的照片或视频流手动指示扬声器阵列105的位置。扬声器阵列105的这种布局和定位可以包括扬声器阵列105之间的距离、扬声器阵列105和一个或多个用户107之间的距离、扬声器阵列105和一个或多个音频源103之间的距离和/或扬声器阵列105和收听区域101或区113中一个或多个对象(例如，墙壁、沙发等)之间的距离。
在一个实施方案中，方法600可以在操作607处确定每位用户107在收听区域101和/或每个区113中的位置。在一个实施方案中，类似于操作603和605，操作607可以通过使用用户输入709和/或传感器数据711而被执行。例如，可以分析收听区域101和/或区113的所捕获图像/视频以确定每位用户107在收听区域101和/或每个区113中的定位。该分析可以包括使用面部识别以检测和确定用户107的定位。在其他实施方案中，可以使用麦克风检测用户107在收听区域101和/或区113中的位置。用户107的定位可以相对于一个或多个扬声器阵列105、一个或多个音频源103和/或收听区域101或区113中的一个或多个对象。在一些实施方案中，可以使用其他类型的传感器检测用户107的位置，包括全球定位传感器、运动检测传感器、麦克风等。
在一个实施方案中，方法600可以在操作609处确定关于一条或多条所接收的声音节目内容的特性。在一个实施方案中，特性可以包括每条声音节目内容中的信道数量、每条声音节目内容的频率范围和/或每条声音节目内容的内容类型(例如，音乐、对话或音效)。如下文将要更详细所述，可以使用这种信息确定再现各条声音节目内容所需的扬声器阵列105的数量或类型。
在一个实施方案中，方法600可以在操作611处确定每个音频源103在收听区域101和/或每个区113中的位置。在一个实施方案中，类似于操作603、605和607，操作611可以通过使用用户输入709和/或传感器数据711而被执行。例如，可以分析收听区域101和/或区113的所捕获图像/视频以确定音频源103中的每个音频源在收听区域101和/或每个区113中的定位。该分析可以包括使用模式识别以检测和确定音频源103的定位。音频源103的定位可以相对于一个或多个扬声器阵列105、一个或多个用户107和/或收听区域101或区113中的一个或多个对象。
在操作613处，方法600可以确定/定义收听区域113中的区113。区113表示收听区域101与对应条声音节目内容相关联的区段。例如，第一条声音节目内容可以与区113A相关联，如上文所述且如图1A和图1B所示，而第二条声音节目内容可以与区113B相关联。在该示例中，第一条声音节目内容被指定为在区113A中播放，而第二条声音节目内容被指定为在区113B中播放。尽管被示为圆形，但区113可以由任何形状限定，并可以是任何尺寸。在一些实施方案中，区113可以是交叠的和/或可以涵盖整个收听区域101。
在一个实施方案中，可以基于所确定的用户107的位置、所确定的音频源103的位置和/或所确定的扬声器阵列105的位置，自动配置对收听区域101中区113的确定/限定。例如，在确定用户107A和107B接近音频源103A(例如，电视)定位而用户107C和107D接近音频源103B(例如，无线电设备)定位时，操作613可以定义围绕用户107A和107B的第一区113A和围绕用户107C和107D的第二区113B。在其他实施方案中，用户107可以利用用户输入709手动限定区。例如，用户107可以利用键盘、鼠标、触摸屏或另一种输入设备指示收听区域101中一个或多个区113的参数。在一个实施方案中，对区113的限定可以包括尺寸、形状和/或相对于另一区和/或另一对象(例如，用户107、音频源103、扬声器阵列105、收听区域101中的墙壁等)的位置。这种限定还可以包括各条声音节目内容与每个区113的关联。
如图6所示，可以同时执行操作603、605、607、609、611和613中的每个操作。然而，在其他实施方案中，可以相继或以其他不交叠的方式执行操作603、605、607、609、611和613的一个或多个操作。在一个实施方案中，可以由渲染和策略单元209的回放区/模式发生器705执行操作603、605、607、609、611和613的一个或多个操作。
在检索描述如下各项的一个或多个参数之后：1)收听区域101的特性；2)扬声器阵列105的布局/位置；3)用户107的位置；4)音频流的特性；5)音频源103的布局；以及6)每个音频区113的特性，方法600可以进行到操作615。在操作615处，可以重新混合在操作601处接收的各条声音节目内容，以产生用于每条声音节目内容的一个或多个音频信道。如上所述，在操作601处接收的每条声音节目内容可以包括多个音频信道。在操作615处，可以基于音频系统100的能力和要求(例如，扬声器阵列105的数量、类型和定位)为这些条声音节目内容提取音频信道。在一个实施方案中，在操作615处的重新混合可以由内容重新分布和路由单元701的混合单元703执行。
在一个实施方案中，在操作615处对每条声音节目内容的任选混合可以考虑通过操作603、605、607、609、611和613导出的参数/特性。例如，操作615可以确定没有足够数量的扬声器阵列105表示针对一条声音节目内容的环境或环绕音频信道。因此，操作615可以混合在操作601处接收的一条或多条声音节目内容而没有环境和/或环绕信道。相反，在基于通过操作603、605、607、609、611和613导出的参数确定有足够数量的扬声器阵列105产生环境或环绕音频信道时，操作615可以从在操作601处接收的一条或多条声音节目内容提取环境和/或环绕信道。
在任选地混合在操作615处接收的各条声音节目内容之后，操作617可以生成与将向每个对应区113输出的各条声音节目内容的每个信道对应的一组音频波束属性。在一个实施方案中，属性可以包括增益值、延迟值、波束类型模式值(例如，心形、全向和八字波束类型模式)和/或波束角度值(例如，0°-180°)。每组波束属性可用于针对一条或多条声音节目内容的信道生成对应的波束方向图。例如，如图8所示，波束属性与针对一条或多条声音节目内容的Q个音频信道中的每个音频信道以及N个扬声器阵列105对应。因此，生成了增益值、延迟值、波束类型模式值和波束角度值的Q×N矩阵。这些波束属性允许扬声器阵列105生成针对对应条声音节目内容的音频波束，对应条的声音节目内容聚焦在收听区域101内的关联区113中。如下文将要进一步详细所述，由于收听环境(例如，音频系统100、收听区域101和/或区113)内发生变化，因此可以调节波束属性以应对这些变化。在一个实施方案中，可以在操作617处使用波束形成算法单元707生成波束属性。
图9A示出了根据一个实施方案的示例音频系统100。在该示例中，扬声器阵列105A-105D可以向区113A中输出与五信道条声音节目内容对应的声音。具体地讲，扬声器阵列105A输出左前波束和左前中波束，扬声器阵列105B输出右前波束和右前中波束，扬声器阵列105C输出左环绕波束，并且扬声器阵列105D输出右环绕波束。左前中和右前中波束可以共同表示前中信道，而扬声器阵列105A-105D产生的其他四个波束表示针对五信道条声音节目内容的对应音频信道。对于扬声器阵列105A-105D生成的这六个波束中的每个波束，操作615可以基于上述因素中的一个或多个因素生成一组波束属性。各组波束属性基于收听环境的变化条件产生对应波束。
尽管图9A与在单个区(例如，区113A)中播放的单条声音节目内容对应，如图9B所示，扬声器阵列105A-105D可以同时针对要在另一区(例如，区113B)中播放的另一条声音节目内容产生音频波束。如图9B所示，扬声器阵列105A-105D产生六个波束方向图，以表示区113A中上述五信道条声音节目内容，而扬声器阵列105A和105C可以产生额外两个波束方向图，以表示区113B中具有两个信道的第二条声音节目内容。在该示例中，操作615可以产生与通过扬声器阵列105A-105D播放的七个信道对应的波束属性(例如，五个信道针对第一条声音节目内容，并且两个信道针对第二条声音节目内容)。各组波束属性基于收听环境的变化条件产生对应波束。
在每种情况下，波束属性都可以相对于每个对应区113、区113中的用户107集以及对应条的声音节目内容。例如，可以相对于区113A的特性、扬声器阵列105相对于用户107A和107B的定位，以及第一条声音节目内容的特性，生成上文结合图9A所述的第一声音节目内容的波束属性。相反，针对第二条声音节目内容的波束属性可以相对于区113B的特性、扬声器阵列105相对于用户107C和107D的定位，以及第二条声音节目内容的特性。因此，第一条声音节目内容和第二条声音节目内容中的每一者都可以相对于每个相应区113A和113B的条件在每个对应音频区113A和113B中播放。
在操作617之后，操作619可以向对应扬声器阵列105传输各组波束属性中的每个波束属性。例如，图9B中的扬声器阵列105A可以接收与针对第一条声音节目内容的每个左前波束和左前中波束对应的三组波束方向图属性以及针对第二条声音节目内容的波束方向图属性。扬声器阵列105可以使用这些波束属性为在操作601处在每个对应区113中接收的每条声音节目内容连续输出声音。
在一个实施方案中，可以连同关联组的波束方向图属性一起向对应的扬声器阵列105传输每条声音节目内容。在其他实施方案中，可以从各组波束方向图属性向每个扬声器阵列105独立传输这些条声音节目内容。
在接收各条声音节目内容和对应组的波束方向图属性时，扬声器阵列105可以驱动换能器109中的每个换能器以在操作621处生成对应区113中的对应波束方向图。例如，如图9B中所示，扬声器阵列105A-105D可以在区113A和113B中针对两条声音节目内容产生波束方向图。如上所述，每个扬声器阵列105可以包括对应的数模转换器217、功率放大器211、延迟电路213和波束形成器215，用于驱动换能器109以基于这些波束方向图属性和各条声音节目内容产生波束方向图。
在操作623处，方法600可以确定声音系统100、收听区域101和/或区113中的任何东西是否已经因为执行操作603、605、607、609、611和613而改变。例如，改变可以包括扬声器阵列105的移动、用户107的移动、一条声音节目内容的改变、收听区域101和/或区113中另一对象的移动、音频源103的移动、区113的重新限定等。可以在操作623处通过使用用户输入709和/或传感器数据711来确定改变。例如，可以连续检查收听区域101和/或区113的图像以确定是否已发生改变。在确定收听区域101和/或区113中有改变时，方法600可以返回到操作603、605、607、609、611和/或613以确定一个或多个参数，其描述1)收听区域101的特性；2)扬声器阵列105的布局/位置；3)用户107的位置；4)各条声音节目内容的特性；5)音频源103的布局；和/或6)每个音频区113的特性。使用这些条数据，可以利用上述类似技术构造新的波束方向图属性。相反，如果在操作623处未检测到改变，方法600可以在操作621处基于先前生成的波束方向图属性输出波束方向图。
尽管被描述为在操作623处检测收听环境中的改变，但在一些实施方案中，操作623可以确定是否已发生另一触发事件。例如，其他触发事件可以包括时间期间到期、音频系统100的初始配置等。在检测到这些触发事件中的一个或多个触发事件时，操作623可以指导方法600进行到操作603、605、607、609、611和613，以确定如上所述收听环境的参数。
如上所述，方法600可以基于扬声器阵列105的位置/布局、用户107的定位、收听区域101的特性、各条声音节目内容的特性和/或收听环境的任何其他参数，产生波束方向图属性。这些波束方向图属性可用于驱动扬声器阵列105以产生表示收听区域的独立区113中的一条或多条声音节目内容的信道的波束。在收听区域101和/或区113中发生改变时，可以更新波束方向图属性以反映改变的环境。因此，音频系统100产生的声音可以连续考虑收听区域101和区113的变化条件。通过针对这些改变条件进行调整，音频系统100能够再现精确表示各个区113中的每条声音节目内容的声音。
如上文阐述的，本发明的实施方案可为制品，其中在机器可读介质(诸如微电子存储器)上存储有指令，该指令对一个或多个数据处理部件(本文中一般被称为“处理器”)进行编程以执行上述操作。在其他实施方案中，可通过包含硬连线逻辑部件(例如，专用数字滤波器块和状态机)的特定硬件部件来执行这些操作中的一些操作。另选地，可通过所编程的数据处理部件和固定硬连线电路部件的任何组合来执行那些操作。
虽然已描述并且在附图中示出了某些实施方案，但应当理解，此类实施方案仅用于说明广义的发明而非对其进行限制，并且本发明并不限于所示和所述的特定构造和布置，因为对于本领域的普通技术人员而言可想到各种其他修改。因此，要将描述视为例示性的而非限制性的。

Claims (24)

1.一种用于驱动扬声器阵列的方法，包括：
接收与音频系统内的一个或多个音频源相关联的一条或多条声音节目内容，其中每条声音节目内容被指定为在收听区域内的多个区中的一个区中播放；
确定描述所述区和所述音频系统的参数；
基于针对所述区和所述音频系统的所确定的参数，生成一组或多组音频波束方向图属性；以及
利用所述一组或多组音频波束方向图属性驱动所述音频系统的对应扬声器阵列，使得在所述收听区域中的对应区中播放与所述一条或多条声音节目内容的一个或多个信道对应的音频波束。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一组或多组音频波束方向图属性中的每组所述音频波束方向图属性包括用于为所述一条或多条声音节目内容的每个信道生成对应音频波束的增益值、延迟值、波束类型模式值和波束角度值中的一者或多者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述音频系统的所述参数包括1)所述扬声器阵列中的每个扬声器阵列相对于每个区的位置，以及2)每个音频源相对于对应区的位置。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定针对所述各条声音节目内容的参数，其中基于针对所述各条声音节目内容的所述参数生成所述一组或多组音频波束方向图属性，其中针对所述各条声音节目内容的所述参数包括以下中的一者或多者：每条声音节目内容中的信道的数目、每条声音节目内容的频率范围以及每条声音节目内容的内容类型。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定针对所述收听区域的参数，其中基于针对所述收听区域的所述参数生成所述一组或多组音频波束方向图属性，其中所述收听区域的所述参数包括以下中的一者或多者：1)所述收听区域的尺寸和几何形状；2)所述收听区域的混响特性；以及3)所述收听区域中用户的位置。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
限定所述收听区域中所述多个区中的每个区，其中对每个区的所述限定包括以下中的一者或多者：所述区在所述收听区域中的位置、区的尺寸、所述区的形状以及来自与所述区相关联的所述一条或多条声音节目内容的一条声音节目内容。
7.根据权利要求6所述的方法，其中每个区是基于以下中的一者或多者限定的：1)所述用户中的一个或多个用户在所述收听区域中的位置，以及2)所述音频源中的一个或多个音频源在所述收听区域中的位置。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
检测所述区或所述音频系统的改变；
响应于检测到所述区或所述音频系统的改变，确定描述所述区和所述音频系统的新参数；
基于针对所述区和所述音频系统的所确定的新参数，生成一组或多组新的音频波束方向图属性；以及
利用所述一组或多组新的音频波束方向图属性驱动所述音频系统的对应扬声器阵列，使得在所述收听区域中的对应区中播放与所述一条或多条声音节目内容的一个或多个信道对应的音频波束。
9.一种用于驱动扬声器阵列的计算设备，包括：
接口，所述接口用于接收与音频系统内的一个或多个音频源相关联的一条或多条声音节目内容，其中每条声音节目内容被指定为在收听区域内的多个区中的一个区中由所述音频系统播放；
硬件处理器；和
存储器单元，所述存储器单元用于存储指令，所述指令在由所述硬件处理器执行时：
确定描述所述区和所述音频系统的参数；
基于针对所述区和所述音频系统的所确定的参数，生成一组或多组音频波束方向图属性；以及
生成一个或多个驱动信号，用于利用所述一组或多组音频波束方向图属性驱动所述音频系统的对应扬声器阵列，使得在所述收听区域中的对应区中播放与所述一条或多条声音节目内容的一个或多个信道对应的音频波束。
10.根据权利要求9所述的计算设备，其中所述一组或多组音频波束方向图属性中的每组所述音频波束方向图属性包括用于为所述一条或多条声音节目内容的每个信道生成对应音频波束的增益值、延迟值、波束类型模式值和波束角度值中的一者或多者。
11.根据权利要求9所述的计算设备，其中所述音频系统的所述参数包括1)所述扬声器阵列中的每个扬声器阵列相对于每个区的位置，以及2)每个音频源相对于对应区的位置。
12.根据权利要求9所述的计算设备，其中所述存储器单元包括另外的指令，所述另外的指令在由所述硬件处理器执行时：
确定针对所述各条声音节目内容的参数，其中基于针对所述各条声音节目内容的所述参数生成所述一组或多组音频波束方向图属性，其中针对所述各条声音节目内容的所述参数包括以下中的一者或多者：每条声音节目内容中的信道的数目、每条声音节目内容的频率范围以及每条声音节目内容的内容类型。
13.根据权利要求9所述的计算设备，其中所述存储器单元包括另外的指令，所述另外的指令在由所述硬件处理器执行时：
确定针对所述收听区域的参数，其中基于针对所述收听区域的所述参数生成所述一组或多组音频波束方向图属性，其中所述收听区域的所述参数包括以下中的一者或多者：1)所述收听区域的尺寸和几何形状；2)所述收听区域的混响特性；以及3)所述收听区域中用户的位置。
14.根据权利要求13所述的计算设备，其中所述存储器单元包括另外的指令，所述另外的指令在由所述硬件处理器执行时：
限定所述收听区域中所述多个区中的每个区，其中对每个区的所述限定包括以下中的一者或多者：所述区在所述收听区域中的位置、区的尺寸、所述区的形状以及来自与所述区相关联的所述一条或多条声音节目内容的一条声音节目内容。
15.根据权利要求14所述的计算设备，其中每个区是基于以下中的一者或多者限定的：1)所述用户中的一个或多个用户在所述收听区域中的位置，以及2)所述音频源中的一个或多个音频源在所述收听区域中的位置。
16.根据权利要求9所述的计算设备，其中所述存储器单元包括另外的指令，所述另外的指令在由所述硬件处理器执行时：
检测所述区或所述音频系统的改变；
响应于检测到所述区或所述音频系统的改变，确定描述所述区和所述音频系统的新参数；
基于针对所述区和所述音频系统的所确定的新参数，生成一组或多组新的音频波束方向图属性；以及
利用所述一组或多组新的音频波束方向图属性生成用于驱动所述音频系统的对应扬声器阵列的一个或多个驱动信号，使得在所述收听区域中的对应区中播放与所述一条或多条声音节目内容的一个或多个信道对应的音频波束。
17.一种用于驱动扬声器阵列以播放与音频系统内的一个或多个音频源相关联的一条或多条声音节目内容的制品，其中每条声音节目内容被指定为在收听区域内的多个区中的一个区中由所述音频系统播放，所述制品包括：
非暂态机器可读存储介质，所述非暂态机器可读存储介质存储指令，所述指令在由计算机中的处理器执行时，
确定描述所述区和所述音频系统的参数；
基于针对所述区和所述音频系统的所确定的参数，生成一组或多组音频波束方向图属性；以及
利用所述一组或多组音频波束方向图属性生成用于驱动所述音频系统的对应扬声器阵列的一个或多个驱动信号，使得在所述收听区域中的对应区中播放与所述一条或多条声音节目内容的一个或多个信道对应的音频波束。
18.根据权利要求17所述的制品，其中所述一组或多组音频波束方向图属性中的每组所述音频波束方向图属性包括用于为所述一条或多条声音节目内容的每个信道生成对应音频波束的增益值、延迟值、波束类型模式值和波束角度值中的一者或多者。
19.根据权利要求17所述的制品，其中所述音频系统的所述参数包括1)所述扬声器阵列中的每个扬声器阵列相对于每个区的位置，以及2)每个音频源相对于对应区的位置。
20.根据权利要求17所述的制品，其中所述非暂态机器可读存储介质存储另外的指令，所述另外的指令在由所述处理器执行时：
确定针对所述各条声音节目内容的参数，其中基于针对所述各条声音节目内容的所述参数生成所述一组或多组音频波束方向图属性，其中针对所述各条声音节目内容的所述参数包括下中的一者或多者：每条声音节目内容中的信道的数目、每条声音节目内容的频率范围以及每条声音节目内容的内容类型。
21.根据权利要求17所述的制品，其中所述非暂态机器可读存储介质存储另外的指令，所述另外的指令在由所述处理器执行时：
确定针对所述收听区域的参数，其中基于针对所述收听区域的所述参数生成所述一组或多组音频波束方向图属性，其中所述收听区域的所述参数包括以下中的一者或多者：1)所述收听区域的尺寸和几何形状；2)所述收听区域的混响特性；以及3)所述收听区域中用户的位置。
22.根据权利要求21所述的制品，其中所述非暂态机器可读存储介质存储另外的指令，所述另外的指令在由所述处理器执行时：
限定所述收听区域中所述多个区中的每个区，其中对每个区的所述限定包括以下中的一者或多者：所述区在所述收听区域中的位置、区的尺寸、所述区的形状以及来自与所述区相关联的所述一条或多条声音节目内容的一条声音节目内容。
23.根据权利要求22所述的制品，其中每个区是基于以下中的一者或多者限定的：1)所述用户中的一个或多个用户在所述收听区域中的位置，以及2)所述音频源中的一个或多个音频源在所述收听区域中的位置。
24.根据权利要求17所述的制品，其中所述非暂态机器可读存储介质存储另外的指令，所述另外的指令在由所述处理器执行时：
检测所述区或所述音频系统的改变；
响应于检测到所述区或所述音频系统的改变，确定描述所述区和所述音频系统的新参数；
基于针对所述区和所述音频系统的所确定的新参数，生成一组或多组新的音频波束方向图属性；以及
利用所述一组或多组新音频波束方向图属性生成用于驱动所述音频系统的对应扬声器阵列的一个或多个驱动信号，使得在所述收听区域中的对应区中播放与所述一条或多条声音节目内容的一个或多个信道对应的音频波束。
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