CN108476351A - 照明和声音系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种控制照明和声音系统的方法，该照明和声音系统包括控制器以及多个照明和声音装置(10)。每个照明和声音装置(10)包括灯、扬声器和麦克风(380)。该方法包括在多个装置中的第一装置的麦克风处接收来自该系统的第一用户的音频指令。该方法还包括处理所接收的音频指令。该方法还包括将该指令从第一装置发送至控制器。该方法还包括基于经处理的音频指令来执行动作。

Description

照明和声音系统

技术领域

本发明涉及一种照明和声音系统，尤其是具有可以使用语音指令来控制的多个组合式灯光和声音装置的照明和声音系统。

背景技术

集成式灯和扬声器系统在现有技术中是已知的。例如，US-A-2007/222631描述了一种具有多个装置的系统，每个装置都能够产生光线和声音。US-A-2007/222631的系统配置成从声源无线地接收音频信号，并且包括将所接收的音频信号发送至该系统中的其他装置的中继器。

在比如以上所提到的现有技术系统中，对于单元内的部件具有不同的功率要求。因此，不得不利用放置在接线盒中的变压器或功率变换器来减小较高电压下的干线功率。到达照明元件的较低电压功率被从电接线盒传输到LED。这种额外的接线可能昂贵并且安装起来耗费时间。

对包括多个灯(比如，安装在家庭住宅(比如，起居室或厨房)的吊顶空间内的一系列LED)的系统中的照明设定的控制也是已知的。例如，用户可能希望照亮特定区域(例如，用于工作照明)或调节灯的亮度和颜色(例如，用于气氛和情绪照明)。这样的控制可能会受到替代了现有灯开关的控制面板的设置的影响。然而，这些面板的安装可能需要额外的接线，这会再次导致成本的增加和安装的复杂性。

对分布式照明系统中的照明的控制的替代方案可以是提供无线控制器。这样的无线控制器可以是与每个灯形成直接的数据连接以便控制其自身灯光输出的专用红外线或蓝牙远程控制的形式。

分布式照明系统中的控制问题的另外的替代方案可以是将所有的各个灯连接到无线网络，然后当连接到同一网络时提供能够控制这些装置的智能手机应用程序。例如，在家用设施中，灯可以经由802.11无线网络等各自链接到与该无线网络连接或通信的智能手机。Belkin International Inc以Wemo^TM品牌提供了一个这样的系统。然而，这样的系统需要用户具有运行专用应用程序的智能手机，并且通常还需要智能手机用户被授权接入控制这些灯的路由器。因此，实际上，对这样的系统的控制可能局限于有限数量的用户。

分布式扬声器系统也是已知的，其在音频源与各个扬声器之间具有有线和/或无线连接。这样的系统通常非常昂贵，并且常常需要在墙壁和/或天花板上进行大量的安装工作。对于建筑物内的声音控制和分布还存在特殊的挑战；例如，允许将不同的内容供应给不同的房间可能需要单一建筑物内的多个独立的控制器和接收器。

对于具有各自包括灯和扬声器两者的装置的系统，系统控制就更加复杂。通常期望单独控制到达该装置的灯和扬声器元件的电力。例如，可能期望独立于灯光输出的控制(开/关/变暗等)来控制来自扬声器的声音输出的音量。随着装置的数量和分布的增加，由于接线的重置、墙壁和吊顶的修整等所导致的潜在的大量安装成本，对每个单独的组合式灯和扬声器装置实现这样的个别的独立控制变得甚至更具挑战性。

US 2011/151782描述了多个照明装置，每个照明装置都包括麦克风和扬声器。该系统的目的在于用作打电话的免提系统。然而，这种系统所产生的灯光、声音的质量对于高端应用是不够的。而且，由于与这些装置中的功率和热管理相关的问题，这些装置仅仅能够以低功率运行。这种系统还需要用户拥有自己的手机以便使用该系统来接打电话。

US 2013/002687描述了一种可以安装在预先存在的灯座上的、用于提供可调节照明并传送多媒体内容的系统。这些装置各自包括用于捕捉和/或记录外部音频源的麦克风。该文件还讨论了该装置附近的用户的手势和人声交互的交互。

该系统在其可移除的上半部中具有投影仪，以在灯罩的内侧上进行投影。它还具有环境光的漫射环。这种灯的质量可能不适合某些应用，比如工作照明。该装置具有一个非定向的小型麦克风。当灯的干线功率被关闭时，灯泡可以使用电池来作为电源。如同US2011/151782中所描述的系统一样，由于将变压器和电子器件封装在灯泡中所引起的热管理问题，该装置仅能够在低功率下运行。标准灯泡配件通常为隔热的，并且因此由于安全原因，该装置必须在低功率下运行。

US 2014/285999描述了使用灯插座来供电的组合式扬声器和光源装置。该装置包括传感器，该传感器可以包括麦克风以检测语音。该文件中提及了语音指令。然而，该系统必须将语音指令传递至语音-文本装置，以便对语音指令进行处理。该系统还存在封装在灯泡中以及使用上述标准灯泡插座的功率和热管理弊端。用于标准灯配件的灯泡形式的组合式扬声器和灯装置受限于物理尺寸，并因此受限于音频音量。而且，灯泡所发出的光线或声音可能被灯配件所阻碍。

本发明力图解决现有技术的这些问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了根据权利要求1的、用于控制照明和声音系统的方法。还提供了根据权利要求24的组合式灯光和声音系统。

使用音频输入来控制灯和扬声器装置提供了更高的灵活性和易用性。例如，这样的系统不必依赖于专用遥控器和外部应用程序来控制装置的灯和扬声器。一些先前的系统利用移动应用程序来控制系统。这样的系统依赖用户始终随身携带电话，使得其能够在需要时控制系统。相反，通过提供可以由语音指令来控制的系统，即使例如用户的电话正在不同位置进行充电，用户也可以控制系统。不需要另外的远程控制器或智能手机应用程序来运行该系统(但是为了方便起见可以设置)。

该系统不需要用户在移动装置或远程控制器附近。在不方便、难以或者不可能获得或使用远程装置的情况下，这是尤其有用的。示例可以包括看护婴儿、沐浴、跌倒或者忙于交谈。

还提供了控制包括控制器和多个照明和声音装置的照明和声音系统的方法。每个装置包括灯、扬声器和麦克风。该方法包括：在多个装置中的第一装置的麦克风处接收来自系统的第一用户的音频指令；处理所接收的音频指令；将指令从第一装置发送至控制器；和基于经处理的音频指令来执行动作。

执行动作可以包括在第一装置处执行该动作以控制第一装置的灯和/或扬声器。

该方法还可以包括将指令发送至多个照明和声音装置中的第二装置，并且执行动作还可以包括在第二装置处执行该动作以控制第二装置的灯和/或扬声器。

该方法还可以包括将指令发送至在处理器上运行的应用程序，并且执行动作包括在该应用程序处执行该动作。

该应用程序可以是用于播放音乐的应用程序，并且执行动作可以包括播放来自该应用程序的音频以通过照明和声音装置中的一个或多个的扬声器来播放音乐。

该应用程序可以是搜索引擎，并且执行动作可以包括检索第一用户在音频指令中指定的语句并将结果传递至第一用户。

将结果传递至第一用户可以包括处理来自搜索引擎的结果、对经处理的结果执行文本-语音转换以生成音频、以及通过照明和声音装置中的一个或多个的扬声器来播放音频。

该音频指令可以包括：语音指令；语言数据；叩击声响；和/或音乐或人声曲调。例如，该音频指令可以是使用搜索引擎的语音指令，其后紧接着为带检索的语句，可替代地，音频指令可以是控制器会隐含地理解为使用搜索引擎来检索某一语句的指令的问题。可替代地，音频指令可以包括击掌声、响指、口哨等。

如果音频指令包括语音指令或语言数据，处理所接收的音频指令可以包括对语音指令执行语音识别。语音识别可以通过许多种方式来执行。例如，语音识别可以通过自然语音引擎来执行。自然语音引擎可以使用各种途径来执行语音识别。这些包括神经网络和上下文词语包途径。其他途径包括，但不限于，指令和控制、本地处理、云处理、神经网络、深度学习等。优选地，装置将本地处理语音指令，但如果需要的话可以参考基于云的语音识别服务。本地处理指令的一个优点在于，指令发出与执行之间的延迟将会减小。而且，通过本地处理指令，除非需要(例如为了打电话)，否则语言数据不需要离开专用网络。这确保专用语言数据不在公共网络上发送。语言数据仅在其已经得到处理并且只有如果需要对其进行外部发送之后发送。

处理所接收的音频指令还可以包括将语音指令与来自触发语句数据库的触发语句进行匹配。优选地，需要用于指令的强触发语句。换言之，触发语句容易与其他触发语句区别。而且，用户互相说话而没有试图占用系统，应当优选不会意外地触发系统采取动作。可替代地，这可以通过使用特别名称访问系统来执行。一个或多个触发语句可以用于占用系统。

执行动作可以包括更新触发语句的数据库。

处理所接收的音频指令可以包括对所接收的音频指令执行回声消除。

装置中的每一个都包括第二麦克风，并且该方法还可以包括在第二麦克风处接收音频指令。处理音频指令可以包括使用在两个麦克风处接收的音频来执行波束形成。

执行动作可以包括发起第一用户与第二用户之间的语音通信。于是该方法还可以包括将装置中的一个或多个的麦克风所接收的音频信息发送至第二用户，使得第二用户能够听到第一用户。该方法还可以包括将音频信息从第二用户发送至照明和声音装置中的一个或多个并且通过一个或多个装置的扬声器来播放音频，使得第一用户能够听到第二用户。

第二用户可以是电子通信装置的用户，并且语音通信为电话。因此，该方法使得用户能够方便地放置或接收电话。例如，用户可以正在捏面包并因此不能放置或使用听筒接收电话。该系统允许其如此而不必清洗其双手并停止他们正在做的事。大部分免提设置需要用户的一部分进行至少一些物理交互，以便放置或接收电话。有利地，本申请中所描述的方法允许用户放置/接收电话并使用仅音频指令来执行许多其他动作。

可替代地，第二用户可以是照明和声音系统的用户。换言之，该系统可以用作对讲系统，以允许房屋不同部分中的用户通过方便的方式相互说话。

执行动作可以包括通过照明和声音装置中的一个或多个的扬声器来播放音频。

执行动作可以包括调节照明和声音装置中的一个或多个的扬声器的一个或多个音频参数。音频参数可以包括均衡设置。

执行动作可以包括调节照明和声音装置中的一个或多个的灯的光输出。

该系统还可以包括控制单元，并且该方法还可以包括将开关和/或拨盘的位置的指示从控制单元发送至控制器。于是，该方法还可以包括：调节照明和声音装置中的一个或多个的灯的光输出；和/或调节照明和声音装置中的一个或多个的扬声器的一个或多个音频参数。

照明和声音系统包括多个照明和声音装置，每个装置包括灯、扬声器，并且还设置用户输入检测器。该系统还包括控制器，控制器与多个照明和声音装置中的每一个进行通信。控制器配置为接收来自照明和声音装置中的一个或多个的音频检测器的音频指令并且基于音频指令执行动作。每个照明和声音装置的用户输入检测器包括麦克风。

执行动作可以包括控制照明和声音装置中的一个或多个的灯和/或扬声器的输出。

每个照明和声音装置的用户输入检测器还可以包括连接到麦克风的输出的可编程低噪声放大器。每个照明和声音装置的用户输入检测器还可以包括连接到麦克风的输出的模拟滤波器。

每个装置还可以包括第二用户输入检测器，第二用户输入检测器包括与第一用户输入检测器的元件相同的元件，并且其中，第二用户输入检测器与第一用户输入检测器物理地间隔开。换言之，每个装置具有两种麦克风布置。有利地，于是波束形成可以用于放大来自某些方向的音频信号和查明与该音频信号来自何处相关的信息。

每个照明和声音装置还可以包括网络连接模块，网络连接模块配置为与其他装置中的一个的网络连接模块和/或网络路由器通信。

每个照明和声音装置还可以包括连通模块，连通模块配置为与系统中的其他装置中的一个的连通模块通信。每个照明和声音装置的连通模块可以配置为使用从以下群组的一个或多个中选择的协议来进行通信：蓝牙；低功耗蓝牙；Z-wave；Zigbee；LowPan；PLCBUS；X10；和802.11“WiFi”。这个列表旨在提供示例而不是穷举。

每个照明和声音装置的灯可以包括LED模块。每个照明和声音装置的LED模块可以包括双通道LED驱动器、多个高温LED和多个低温LED。每个照明和声音装置的LED模块还可以包括LED温度传感器。

每个照明和声音装置还可以包括音频输出模块。每个装置的音频输出模块可以包括音频解码器、放大器和模拟滤波器。每个照明和声音装置还可以包括连接到音频输出模块的输出的音频驱动器。每个照明和声音装置的音频驱动器可以是全音域驱动器，或者可以包括转线路、用于低频至中频的第一驱动器和用于高频的第二驱动器。

每个照明和声音装置还可以包括状态指示器。例如，这可以是低亮度LED的形式。

该系统还可以包括电源，该电源配置为向每个照明和声音装置提供恒定电压和/或恒定电流。

每个照明和声音装置还可以包括一个或多个传感器。例如，装置可以含有接近传感器、光传感器和/或温度传感器。

该系统还可以包括控制单元，控制单元包括开关和/或拨盘。控制单元可以配置为将开关和/或拨盘的位置传输至照明和声音装置中的一个或多个。另外地或者可替代地，控制单元可以配置为将开关和/或拨盘的位置传输至数据库。于是装置中的一个或多个可以配置为从数据库读取开关和/或拨盘的位置。

基于开关盒/或拨盘的位置，装置可以配置为：调节灯的光输出；和/或调节扬声器的一个或多个音频参数。

控制单元可以包括发射器，发射器配置为将开关和/或拨盘的位置传输至装置中的一个或多个。这可以是有线或无线通信。

控制单元可以包括具有打开位置和关闭位置的开关。控制单元可以配置为便于在打开和关闭位置两者时向照明和声音装置中的一个或多个供电。有利地，于是开关使得用户能够以其处于标准系统中时的方式来控制灯，而当灯关闭时不切断扬声器元件的电力。

控制单元可以配置为将开关和/或拨盘的位置传输至控制器。于是，控制器可以配置为基于开关和/或拨盘的位置调节照明和声音装置中的一个或多个的光输出和/或一个或多个音频参数。

用户可以通过开关触发的预订次数来使系统重置或断电。这可以通过重置或关闭到达照明和声音装置中的一个或多个的电力来执行。可替代地，这可以通过向照明和声音装置中的一个或多个发送重置指令来执行。

每个装置的扬声器可以具有扬声器膜片。每个装置的灯可以布置在该装置的扬声器膜片的径向内侧。

每个装置还可以包括排热元件。每个装置的扬声器膜片可以在前部与后部之间延伸。每个装置的排热元件可以包括散热器，散热器安装在该装置的扬声器膜片的后部后方。

每个装置的排热元件可以包括与该装置的散热器和灯热连接的排热柱。排热柱可以具有与散热器相邻的第一近端和与散热器在空间上分离的第二远端。

这种专门的排热系统高效地耗散装置所生成的热。有利地，根据本发明的装置因此可以在比装配到标准(隔热的)灯泡配件中的改装灯泡式装置更高的功率下运行。这通过本发明的装置(即吊顶灯具而非附接到标准配件的灯泡的形式)至少部分地成为可能。

除了提供环境照明，该装置还可以提供定向工作照明。由于这些装置能够在比标准方案更高的功率下运行，所以这是可能的。因此，这些装置可以替换点照明并且可以设置有透镜。相较于一些先前的装置，该系统的装置提供良好的工作或点照明，因为其不需要反射或漫射装置。该系统的装置以光线从LED经由透镜传播到环境的路径无障碍的方式运行。

每个装置还可以包括安装在扬声器的前表面前方的扬声器格栅。格栅允许声音从装置发出，同时掩藏移动的薄膜。

该系统还可以包括供电单元，供电单元电连接到照明和声音装置中的一个或多个并且配置为向装置供应一种或多种形式的电流。装置的灯和装置的扬声器可以由不同形式的电流供电。例如，供电单元可以供应交流和/或直流电，并且可以以预定的固定电压和/或预定的固定电流的范围供应电流。优选地，供电单元配置为接收干线电流。供电单元可以配置为由售卖该装置的地域中的当地干线电流来供电。可替代地，供电单元可以配置为能够由任意地域的当地干线电流来供电。

每个装置可以具有供电单元，并且每个供电单元可以物理地位于装置的主壳体内或者物理地连接到主壳体。可替代地，供电单元可以与装置物理地分离。使供电单元与装置的其他部件分离简化了部件的检修和更换。另一方面，供应作为装置的一体化部分的供电单元减小了部件的总数量并且因此简化了系统的安装。供应作为装置的一体化部分的供电单元提供了不需要对各个装置进行额外接线的简单系统。

可替代地，供电单元可以配置为向多个照明和声音装置供应电流。有利地，如果需要较少的供电单元，则提供了更便宜的系统。

该系统还可以包括由控制器管理的卫星装置。这些装置可以由第三方制造，并且可以包括智能灯泡、无线扬声器等。有利地，这允许系统与用户房屋中的既有系统集成。

本发明的其他优选特征和优点将从后附的权利要求书中变得明显。

附图说明

本发明可以在许多方面付诸实践，并且现在将以示例方式并参照附图来描述一些具体的实施例。

图1以示意图形式示出体现本发明的方面的组合式灯和扬声器装置，该组合式灯和扬声器装置连同装置控制器/驱动器一起安装在吊顶空间内。

图2示出各个装置的网络的系统图。

图3以示意图形式示出包括图2的组合式灯和扬声器装置中的三个和包括无线发射器/接收器的灯泡(智能灯泡)的系统。

图4a和4b示出两个可能的无线开关的修改例。

图5a和5b以示意图形式示出根据本发明的另外的替代实施例的组合式灯和扬声器装置。

图6示出包括组合式灯、扬声器和麦克风装置和开关盒模块的系统的示意图。

图7示出组合式灯、扬声器和麦克风装置的系统图。

具体实施方式

装置

图1示出体现本发明的、包括光源、扬声器和用户输入检测器的照明和声音装置10的示意图。照明和声音装置10包括扬声器驱动器20，扬声器驱动器20可以布置在形成于吊顶30中的孔中，使得装置10与吊顶30次平齐。扬声器驱动器20可以经由固定件34固定安装于吊顶30。固定件34可以被阻尼以防止振动传递到吊顶30。固定件34也可以由膨胀性材料制成以用作阻火器。

本发明的系统安装在吊顶空间中的既有照明空间中。因此，与现有技术系统相比，由于该装置装配在视线之外并装配在既有的吊顶内灯具的范围内，本系统实际上是隐形的。而且，该装置可以轻易地改装以适应既有的房屋设施。可能不美观的额外的盒子不必位于房间中。而且，不需要额外的接线。具体而言，对放置在房间中的单独的扬声器或麦克风装置进行供电所需要的松散接线可能是不美观的或危险的。这种系统消除了对这种额外的接线的需要。

扬声器驱动器20包括图1中不可见的光源和扬声器。用于将热从装置移除的散热器40可以在吊顶30后方的空腔中安装在扬声器驱动器20上。扬声器格栅45可以安装在扬声器驱动器的前表面的前方。

供电单元50优选电气连接到照明和声音装置10，并且包括用于产生为一个和/或多个装置10供电的电信号的电子部件。供电单元50优选能够供应多于一个的电力信号。对每个照明、扬声器和片上系统(SoC)元件而言，用于为装置供电的电信号可以是不同的。例如，一些元件可能需要交流电流，而一些元件可能需要直流电流，并且每个元件可能具有不同的电压要求。供电单元自身优选为干线供电，并且根据接线规则，为每个供电单元供电的干线馈线可以以星形或菊花链拓扑结构来布线。

优选地，专用供电单元(其能够为装置供应需要的所有电流和/或电压)通过接线连接到每个照明和声音装置。这种供电单元优选在容纳照明和扬声器元件的壳体外部。然而，供电单元可以是装置自身的一体化部分。将供电单元与照明和扬声器元件分离开，提供对检修更为简便的布置。而且，如果供电单元分离设置，则供电单元所生成的热可以更加轻易地耗散。供电单元可以是装置的物理部分(例如，通过固定就位的接线机械地紧固于灯和扬声器壳体)，或者可以是放置在吊顶30后方的空腔中并通过外部接线电连接到照明和声音装置的独立实体。将供电单元50从装置10移除进一步简化了部件的检修和更换。然而，供应作为装置的一体化部分的供电单元50简化了系统的安装。这至少是因为减少了需要安装的额外部件的数量。而且，供应作为装置的一体化部分的供电单元提供了不需要在吊顶空腔中对各个装置进行额外接线的简单系统。

在替代的实施例中，一个供电单元可以为多个或所有的装置服务，而不是每个装置均具有专用供电单元。有利地，如果需要较少的供电单元，则提供了更便宜的系统。

在另外的替代实施例中，控制器(例如，片上系统)可以物理地定位在供电单元内。

第一收发器60邻近孔安装在吊顶30上的面向房间内的侧部上，吊顶30为该房间的一部分。收发器60包括用户输入检测器，其拾取用户输入(例如，麦克风可以用于拾取用户的语音指令、击掌声和/或口哨声)。装置中还可以包括第二收发器70。有利地，这可以允许装置探知声音来自的方向和/或使用后处理来放大来自特定方向的声音。第二收发器可以安装在第一收发器对面。

从收发器60(或收发器60、70)向控制器提供输入。控制器可以位于供电单元50中。可替代地，如稍后所讨论的，控制器可以是被定为房屋协调器单元或房间协调器单元的照明和声音装置。收发器60(或收发器60、70)可以经由接线(例如，线缆束)连接到控制器，或者可以通过装置的无线发射器/接收器无线地连接到控制器。

收发器所接收的每个输入都将优选地使用照明和声音装置的处理器来进行数字化和处理。然后装置可以确定需要什么动作以及之后自己执行动作和/或将经处理的输入发送到不同的装置。这将取决于输入的性质。例如，装置可以确定输入应当被发送到房间和/或房屋协调器。作为替代示例，充当接收打开该房间中的灯的指令(例如，作为语音指令或击掌声)的房间协调器的装置可以处理输入并打开该房间中的所有灯而不将指令发送到房屋协调器。

装置可以接收输入、对其进行处理，并且然后确定其不对应于逻辑事件并因此不需要任何动作。例如，装置可以确定房间中的温度已经轻微改变。这在一些情况下可能需要动作，但最不可能导致需要动作和/或需要将事件传输给网络中的一个或多个装置的任何逻辑事件。同样地，来自装置所理解的输入的、发送给其他装置的信息水平可以变化。例如，房间协调器装置可以确定特定用户在房间的北方角落。然而，根据系统的配置，其可能仅向房屋协调器报告特定用户在房间中。

另外的示例可以是接收语音指令来减弱房屋中的所有扬声器的终端单元。装置自身可以不采取任何动作，但可以将经处理的输入发送至房屋协调器单元，接着房屋协调器单元将采取需要的动作。该系统是智能化的并且了解其自身的结构。因此，该系统可以作出决定并以适当的水平执行指令。

可替代地，装置所接收的输入可以发送至控制器并由控制器进行数字化和处理。这些输入可以向控制器提供指令来控制照明和声音装置10中的一个或多个。例如，调节扬声器的音量或光源的亮度。另外地或者可替代地，输入可以用于控制该系统的其他元件，例如，输入可以发送至外部应用程序。一个具体示例为，用户能够通过指定播放的音轨来改变特定房间中当前播放的音乐。

举例而言，装置可以接收音频信号并使用语音识别对其进行处理，以辨识用户所说出的话语。然后，该装置可以将其与已知指令的配置文件进行比较，并将该指令辨识为跳至下一音轨的指令。然后，这种指令通过网络传输至需要它的地方，在这种情况下为用户的音乐应用。可替代地，该装置可以接收音频信号并将其发送至单独实体以进行语音识别处理。语音识别优选由该装置本地地执行。可替代地，音频数据可以发送至互联网上待执行的语音识别的位置(这常常称为“云服务”)。云服务可以能够使用高级软件来快速且精确地执行语音识别。然而，有可能存在由互联网上的音频传输所引起的延迟。相较于装置的处理能力，所使用的准确布置将取决于用户的互联网连接的质量和语音识别软件的质量及处理要求。

这例如允许用户指示控制器来关闭系统中的光源或在某些位置播放某一音乐。

另外的示例是，用户能够请求互联网检索，互联网检索将由系统来执行，并且所理解的结果可以通过扬声器口头地呈现给用户。这样的系统可以包括智能语法分析，以确定用户正在请求什么信息并相应地呈现结果。例如，用户可以提问“洪都拉斯的首都是哪里”。然后，系统可以理解该问题，执行互联网检索，理解结果并对答案执行文本-语音转换。结果是，系统在提问该问题的用户附近告知“洪都拉斯的首都是特古西加尔巴”。还可以期望，系统确认其正在检索什么问题，使得如果语音-文本处理中已经出现错误，用户可以取消并重新发出指令。系统不必受限于检索互联网。例如，系统可以使得用户能够向社交媒体发布、发送电子消息或控制连接到互联网的外部硬件(例如，用户能够发出指令来锁闭经由远程通信网络连接到互联网的车辆)。考虑到以物联网或智能家居的方式经由互联网或局域网可用的新技术的突显，接口灵活性尤其有用。

因此，该系统证明了用户接入可以为本地(比如房屋的灯/扬声器选择或恒温控制器)或远程(比如互联网检索和打电话)的许多其他服务的网关。

网络

图2示出照明和声音装置的示例性网络的系统图。通过使能系统中的组合式灯、扬声器和麦克风装置之间的直接通信(而不必经由用户的家庭无线路由器)，产生了更具扩展性的系统。以这种方式建立的自组织网络可以依据距离提供额外的益处。例如，远离用户家庭路由器的装置可能具有较差的信号质量，并且可能不能可靠地接收基于标准网络的系统中的指令。相反，灵活的联网系统可以使得能够经由其他装置与远程装置进行通信，并且因此产生了更加可靠且可扩展的系统。

优选地，网络中的特定装置被分配有特定的额外角色。这些装置可以通过为特定装置自动分配角色来自编排到柔性网络中，而不需要用户配置装置来执行这些角色。可替代地，装置可以相互配置。角色的自动分配可以基于以下来执行，例如，哪个装置具有与无线路由器最佳的无线信号强度，哪个装置物理上最接近房间中心，哪个装置具有与房屋协调器单元或另一房间协调器单元最佳的连接，和/或哪个装置以最低的跳数连接到网络中的每个其他装置(其中，跳数为传输必须通过以便从源行进到终点的中间装置的数量)。

装置中的一个或多个可以被分配为边缘单元。其充当与用户的无线路由器建立直接连接的边缘单元的角色。例如，这可以是802.11无线路由器。到达外部实体和/或来自外部实体的通信首先发送至网络的边缘单元，并且然后经由装置之间的数据连接分布至网络中需要的装置。这些外部实体可以包括例如连接到无线网络的用户智能手机上的应用。外部实体还可以包括属于经由公共互联网连接到网络的内容提供者的资源，例如，音乐流媒体服务或云语音识别服务。因此，这种单元提供将局域网桥接至公共网络和互联网的接入点。

每个房间优选具有房间协调器单元。该单元负责管理房间中所有其他装置的状态并将通信从这些装置中继至需要它们的地方。

优选地，网络还包括房屋协调器单元。该装置负责管理网络中所有其他装置的状态并以分层的方式作出决定。

在该系统的特定实施方式中，设置了网络中所有装置的当前状态的中心数据库。该数据库称为“家庭配置文件”。网络中的所有装置定期检查家庭配置文件并相应地更新其状态。房屋协调器和房间协调器单元可以更新家庭配置文件以控制系统中的其他装置。

角色并非相互排除的。例如，边缘单元还可以是房间协调器单元和/或房屋协调器单元。同样地，房间协调器单元也可以是房屋协调器单元。

柔性自编排网络尤其有利，这是因为可以从网络添加或移除装置，并且剩余的装置将在网络结构中相应地重新编排自身。角色可以灵活地重新分配，例如网络中的条件改变，使得之前的强无线信号变得太微弱，而不能有效地使用。这些装置一起创建了无线分层网络(优选使用标准802.11架构)。优选地，这些装置具有共同的服务设备标识符(SSID)。该SSID优选不同于用户家庭WiFi网络的SSID，使得通过装置的网络在房屋中创建额外的网络。这防止网络上的大流量(比如，灯和扬声器装置之间的通信)对其他网络造成不利影响。装置所创建的无线分层网络优选与家庭WiFi路由器共用进入房屋的网关连接。

装置的网络可以用于中继从用户的个人电子装置到用户的无线网络的的通信。例如，装置可以用于延伸用户的无线网络的范围，使得可以在原本具有较差无线信号的区域中提供无线互联网接入。

系统可以具有定制语音指令、噪声、手势和触发(例如，温度或其他条件的改变)的词汇表。词汇表为用户接口的一部分。这些可以由用户来配置并且词汇表中的每个元素可以导致系统执行具体的动作。通过这种方式，用户可以“训练”系统以期望的方式进行响应。例如，击掌声可以使房间中的灯打开或关闭。“弱光”的语音指令可以激活预设的照明模式。口哨的音高可以控制灯的亮度或扬声器的音量。而且，系统可以相互配置以对特定声音进行响应。例如，系统可以响应于门打开的声音或婴儿的哭声。

优选地，系统还与其他厂商制造的装置(例如，智能灯泡和无线色调彩色灯泡)相兼容。同一照明电路上或同一网络内的这样的灯将优选可以在系统内以与本申请中描述的装置相同的方式来控制。例如，这可以包括通过语音指令、击掌声(和其他声音)、手势和无线启动开关(以下描述)来控制第三方装置。

开关

图3以示意图形式示出包括图2的三个组合式灯、扬声器和用户输入检测器装置10a、10b、10c以及包括无线发射器和/或接收器的灯泡(智能灯泡)的系统。

图4a和4b示出两个可能的无线开关的修改例。

灯、扬声器和麦克风装置的系统还可以包括一个或多个开关。这些开关优选安装在用来控制原照明系统的标准开关旁边或代替标准开关。有利地，由于不需要额外的接线，可以容易地安装开关。如图4a所示，开关的修改例例优选由安装在既有开关板后方的小型模块来提供。有利地，这种配置允许在不更换既有开关板的情况下安装该系统。这可以例如因成本和/或美观原因而具有益处。有利地，先前的开关板可以更换为新的开关板，如图4b中所示。如果需要的话，这可以允许安装更先进的控制面板。

如果既有的开关板和/或开关盒为金属的，则其可能阻碍模块的信号。为了克服这一问题，模块的天线可以放置在将开关板与墙壁非常轻微地分离开的耳片或垫片中。

与设置在标准照明系统中的开关相比，图4a或图4b中所示的无线启动开关配置为使得到达装置的电力总是可用的(除非用户执行特定操作，例如重置操作)。先前的墙壁开关(其配置为切断到达灯的电力)被转换为遥控器(其配置为向装置提供信号发射，同时即使在装置的照明元件关闭时也允许装置吸收功率)。当开关被切换时，根据图4a或图4b的开关不会真正切断电力。相反，开关会向装置发射信号以指示其进入特定状态。例如，开关可以指示装置激活或停用照明元件或仅使用非常小的功率，同时仍然维持对装置的供电。这允许装置的扬声器即使在灯关闭时仍能工作。可替代地，开关可以配置为直接更新家庭配置文件。通过这种方式，开关能够影响房间和家庭配置文件。

开关可以另外地或者可替代地包括可以用于调暗灯的拨盘，而不是简单地提供二元的接通/断开开关。而且，开关可以包括麦克风，以提高系统使用语音指令提供控制的能力。

可以独立地控制扬声器和麦克风以进入低功率状态。在低功率或待机模式下，装置将优选使所有的各个元件处于低功率模式。在这种模式下，装置将优选仍然能够接收指令以进入不同模式(例如，使得装置的元件可以再激活)。通过这种方式，系统不会不必要地使用电力。当用户不在家时可以使用这种模式。如稍后将要讨论的，如果整个系统放置在低功率或待机模式下，少量的装置可以保持至少部分地激活，使得系统可以感测用户何时返回家中或者提供安保功能。

如图3中所示，系统还可以包括一个或多个智能灯泡。可选地，系统还可以包括组合式灯和扬声器装置(例如，英国专利申请号1503426.7中描述了组合式灯和扬声器装置)。这些装置还可以通过一个或多个开关来控制。智能灯泡和/或灯/扬声器可以作为组合式灯、扬声器和麦克风装置中的一个或多个而由同一开关来控制。可替代地或者另外地，智能灯泡和/或灯/扬声器可以由同一开关板中的其他开关来控制。这些装置还可以由安装在其他位置的单独开关板中的开关来控制。

有利地，可以通过这种方式来提供可进一步配置的系统。在标准照明系统(或依赖于既有开关来控制到达装置的电力的智能照明系统)中，开关可以仅控制直接接线到开关的那些灯具。相反，本发明的系统利用控制信号而不是通过物理打断电路以防止电力流动来控制装置的照明元件。因此，该系统可以配置为使每个组合式灯、扬声器和麦克风装置的照明元件能够由用户所偏好的任何一个开关来控制。

该开关可以配置为通过一个开关控制一半房间中的灯而通过第二开关控制另一半。根据需要，各个装置可以重新配置为在第一半或第二半中。

而且，用户有时期望一组灯可以由一个以上开关(例如，一组楼梯的顶部和底部处的开关)来控制。在标准系统中，将需要安装连接这两个开关的电线，并且将需要用单刀双掷(SPDT)开关来替换单刀单掷(SPST)开关。如果期望的切换点数量增加到三个或更多，则还需要额外的接线和更复杂的开关。在包括两个或更多无线启动开关的系统中，可以容易地实施期望的切换配置而不需要任何重新接线。

照明系统当前可用的许多无线启动开关不能提供完整的切换功能。例如，这些系统可以允许用户调暗灯泡，但不能实际地完全关闭灯泡。这是由于改装的无线启动调暗开关(比如现有技术的系统的那些开关)设计为利用标准灯具(灯泡)来运行。因此，关闭灯泡(使得没有电力流动)将导致到达无线启动开关模块(其与灯泡串联安装)的功率完全损失，并且模块将不再能够与无线控制器(例如，智能手机)通信。

当前可用的开关后无线启动调光器模块常常旨在允许用户使用既有的开关(或调光器)作为物理输入，并且还允许用户通过来自装置(比如智能手机)的无线信号的方式来控制灯。为了使用户能够无线连接到调光器模块，调光器模块需要始终保持通电。解决这种问题的失败试验的一种方法是始终保持给装置供应少量电力。物理关闭开关的动作告知模块向灯电路仅供应少量电力，通常仅为所需要的绝对最小值，使得仍然向调光器模块供应电力。这些模块通常设置在包括标准灯泡的系统中，并且因此仍然通过电路运行的少量电力可能导致灯泡轻微点亮，虽然是朦胧的。在根据本发明的系统中不存在这样的问题。这至少是因为，这些装置能够接收指令来完全关闭灯，同时仍然接收电力。

先前的照明系统可以在吊顶中包括始终需要电力的无线控制的灯泡。“色调灯泡”中的微控制器告知LED元件打开或关闭。如果用户关闭墙壁处的电路，那么就不能再通过无线遥控器的方式来控制灯。通过色调系统，墙壁开关通常总是打开的，并且使用单独的控制器来关闭灯。

开关80可以经由一个或多个控制盒50电连接到装置。开关盒照明装置共用同一个电线，但是控制信号优选被无线发送并因此与供电线解耦。开关的动作不会直接影响到达装置或开关单元的电力流动。其提供了系统输入。由于开关和装置因利用既有的接线设施而共用公用的供电电路，所以这是必要的。因此，开关可以使用户能够控制到达组合式装置的灯元件的电力而不会影响到达扬声器和麦克风元件的电力。有利地，用户接着可以关闭灯，同时继续向扬声器和麦克风元件供电。例如，如果用户正在观看电影，这会是期望的。另外地或者可替代地，开关可以用于独立地控制到达灯、扬声器和/或麦克风元件的电力。这可以是通过额外的物理开关和/或开关板上的滑块和/或开关或网络中的任一其他装置所无线地接收的信号(例如，来自智能手机或计算机应用上的软件或来自专用的远程控制器)。以下对此进行更加详细的解释。

这种系统允许使用物理开关来控制灯和扬声器。当不合适或不可能使用语音指令时，这是尤其有用的。例如，当正在播放大声的音乐时或者当需要自主判断时(比如当婴儿正在睡觉时)，这可能是需要的。

开关80包括开关板。开关板由于其包括无线发射器和/或接收器而连接到无线网络。该无线发射器/接收器可以在开关板外侧或者在开关板正后方。可替代地，无线发射器/接收器虽然最方便布置在或位于开关80上或开关80中，但其可以位于其他位置(例如，作为吊顶空间内的独立单元、形成为控制盒50的一部分等)。这将有利地克服由于被开关的金属盒屏蔽所导致的潜在的较差信号质量问题。然而，这样的布置可能需要安装额外的接线。无线发射器/接收器也可以用于将音频无线串流到装置。由于组合式灯和扬声器驱动器装置10的控制盒50、光源110和扬声器驱动器20被连续供电，因此几乎任何有线电力线协议(例如，PLC、X10等)和/或无线协议(例如，BLE、Bluetooth EDR、802.11、“WiFi”(RTM)、ZigBee、Z-Wave、LowPan等)都可以用来将开关80连接到组合式灯、扬声器和麦克风装置10。

装置10a、10b、10c的控制盒50a、50b、50c中的每一个和智能灯泡85经由同一个电路电连接到开关80。这使得每个装置10a、10b、10c的光源110和智能灯泡85通过开关80来打开/关闭，而不影响装置10a、10b、10c的扬声器驱动器20a、20b、20c。开关80也可以重新接线为使得其不中断供应给每个装置10a、10b、10c的光源110和智能灯泡85的电力。无线发射器/接收器可以配置为数字感测开关状态，以便控制组合式灯和扬声器驱动器装置10a、10b、10c的扬声器驱动器20a、20b、20c。因此，开关功能从物理电路转移到数字电路。

可以通过开关来执行的一个额外功能是系统的硬件重置或手动超控。如果系统处于意外状态，这可能是必要的。这可以例如通过连续触发开关两次或等多次来启动。

任何开关事件都被传输到需要的装置(根据系统的配置)。任何事件都简单地包括开关状态的改变，或者可以是多切换，如以上所讨论的。其他事件(比如开关中的故障)也是可能的并且可以按照需要来传输。事件优选无线传输(例如，使用蓝牙、低功耗蓝牙、WiFi、ZigBee、Z-Wave等)至网络的合适部分。优选无线通信是因为，消息可以可靠地发送到不与开关物理接线的装置(例如，房间控制器或房屋控制器)。

开关也可能使用有线连接来进行通信(例如，电力线连接)。在开关是与事件数据的所需目标装置相同的照明电路的一部分(例如，房间控制器)的情况下，这可能是有用的。在这种情况下，装置之间的接线已经存在，并且可以用于传输数据。通信可以在开关与同一照明电路的装置之间和/或从装置到装置。在这样的实施例中，照明电路(优选房间控制器)上的仅一个装置需要与网络的其他部分无线通信，以便使系统完全连接。这可以减小系统的通信费用。

实际上，无线通信比电力线通信(PLC)更优选。这是因为PLC依靠既有的接线设备并且在开关和装置中需要额外的专业硬件。这种硬件可能是昂贵的。电力线也可能受到干扰(由于电线常常不受屏蔽并因此用作天线)，并且因此通信链接可能较不可靠。而且，PLC需要电力流经电线以便有效地运行。这可能增加系统的电力需求和/或导致较不可靠的系统。

如以上所提及的，无线启动开关可以设置为对常规灯开关的修改例，要么为开关板后方的串联添加物，要么为连接到无线网络的定制开关板。这允许开关用来关闭灯却不切断到达装置的电力。这种修改例本质上允许开关变成系统的输入。另外地或者可替代地，单独的开关可以设置为额外的遥控器，而不是既有物理开关的替换。对系统的这些额外输入优选配置为与来自装置的网络的一个或多个装置通信，使得可以提供另外的切换选择。可以以干线接线或电池的方式提供到达这些额外的遥控器的电力。

各种部件可以配置为提供对系统的额外的输入。图5a示出包括传感器360、天线370和麦克风380的组合式灯和扬声器驱动器装置10的示意图。图5b示出图5a的装置的剖视图。从该图可见，装置10包括两个传感器360a、360b、两个天线370a、370b和两个麦克风380a、380b。本发明不受这些部件中的每一个的数量的限制。传感器360a、360b、天线370a、370b和麦克风380a、380b安装在其中安装有装置10的孔的周缘周围。这些部件安装在房间内或者吊顶后方空间内的电路板上。传感器360a、360b可以例如为环境光传感器、被动红外(PIR)传感器或运动/占用传感器。

所描述的各种实施例的装置10可以以与现有技术的吊顶内的灯相同的方式安装，部分地因为装置10的音频部分相互无线连接。这是极其有益的，因为其允许在不需要专业技术员的情况下进行安装。

硬件

图6示出包括组合式灯、扬声器和用户输入检测装置和开关盒模块的系统的示意图。如该图所示，每个组合式灯、扬声器和用户输入检测装置将优选包括2个麦克风(但仅包括1个麦克风的配置也是可能的)。这些麦克风可以向房间协调器单元或房屋协调器单元发送音频数据。例如，房间协调器单元可以接收来自房间中所有装置的音频信息，然后使用最佳记录来处理音频指令。可替代地，房间协调器可以基于来自多个装置的记录来执行音频处理。音频数据的这种“聚合”可以用于提高音频信号的信噪比。可替代地，可以在每个装置处对音频进行处理，并且如果装置确定音频信号中存在信息内容，则可以将信息发送至协调器单元。例如，这可能是因为用户已经发出了语音指令。该装置可以发送原始的或压缩的音频数据以在其他位置进行分析，或者它可以自己处理音频来辨识该音频是否为语音指令。这也可以包括将指令与系统的词汇表中含有的指令进行匹配。

而且，房间或房屋协调器可以指示装置暂时发送其麦克风数据(例如，这可以用于通过回声定位来确定房间的几何构造或者确定装置之间的物理距离)。如果装置检测到已经由网络中的其他装置的一者所发出的音频信号而没有任何来自协调器单元的提示，装置也可以将数据从麦克风发送至网络。例如，这可能对于辨识装置在房间中的物理位置或对于辨识已经从无线网络断开的装置是有用的。

装置还可以使用音频信号来与正在被添加到网络的装置安全地共享无线网络密钥(潜在的黑客将会必须到房间内来阻断传输)。装置还可以使用光信号(Li-Fi)与其他附近的装置通信。这提供了另外的与附近装置安全共享信息的方法，使得当装置被添加到装置的网络或从装置的网络移除时，网络可以灵活地进行调节。

装置的麦克风可以用于在打电话期间发送来自用户的音频。例如，用户可以使用语音指令来发起电话，并且然后使用系统中的麦克风作为免提设置。云服务可以用来打电话，并且因此，用户不需要随身带有电话来打电话。而且，语音识别可以用于辨识打电话的人。因此，可以相应地应用个人设置。

有利地，来自各自可以具有多个麦克风的许多不同装置的音频可以在语音指令期间发送至房间或房屋协调器。于是，房间或房屋协调器可以使用不同的数据流来选择最佳音频以发送或执行音频处理(例如，仅放大来自用户位置的音频)。这可以是有益的，以补偿房间的几何构造所引起的声效应或者随着用户移动到不同房间中而维持音频质量。

先前的系统使用系统中的麦克风所接收的音频的音量来确定用户位于何处。在这样的系统中，在打电话时发送最大声的流。这并不总是导致使用最高质量的音频流来打电话。相反，该系统利用来自多个麦克风的音频流并且对该音频进行处理，以提供来自最佳质量的音频信号的组合的、具有提高的音频质量的音频流，而非简单地提供最大声的音频流。如别处所描述的，通过多音频流的使用，也可以应用噪声消除和其他音频技术。

从其他方到电话的音频优选通过用户附近的扬声器来播放。

这种发送来自用户的音频数据的系统除了打电话之外还具有其他用途。例如，该系统可以在房屋的不同房间中的两个用户之间建立通信(换言之，对讲系统)，或者使用扬声器来提供来自特定用户的家庭范围通知(公共通知系统)。音频信号的传输还可以用于从另一房间监控房屋中的特定房间。例如，该系统可以用作婴儿监控器。

来自麦克风的音频数据还可以用于检测房间中对象的位置或检测运动。为了便于此目的，该系统可以利用回声定位来检测房屋中的特征或移动。

该系统还可以包括额外的传感器，比如光传感器、运动/占用传感器、温度传感器和/或摄像机。

如图6中所示，该装置还包括允许装置与用户的家庭路由器、开关或网络中的其他装置进行无线通信的网络连接部件。在图6中，这被示为802.11 AC WiFi(RTM)连接，但其他无线协议也是可行的。该装置还可以包括实施这些不同的无线协议的一个或多个连通模块。也可以设置用于有线连接(例如，通过电力线)的连通模块。

该装置还包括LED驱动器和多个LED。如图6可见，这可以是用于高温的双通道LED驱动器和低温LED。也可以设置用于LED的物理温度传感器和色彩传感器。暖色和冷色LED阵列所提供的色温控制比标准三色LED系统(使用红色、绿色和蓝色LED)所提供的更清晰。

如图6中所示，该装置还包括具有音频编码器、放大器和模拟滤波器的音频输出模块。这将会产生发送至驱动器的音频信号。驱动器可以是全音域驱动器。可替代地，可以设置转线路来向低中音驱动器和高音驱动器发送信号。低中音驱动器可以是用于高达约2kHz或3kHz的低频至中频的驱动器，而高音驱动器可以是用于约2kHz或3kHz以上的高频的驱动器。

芯片

图7示出组合式灯、扬声器和麦克风装置的系统图。图7还示出这样的装置的输入与输出之间的信息流，包括片上系统(SoC)边界。每个装置优选具有从供电单元接收DC电力的一体式控制器SoC(封装在灯和扬声器壳体内侧)。可替代地，SoC可以容纳在装置的供电单元内并接线到灯、扬声器、麦克风和装置的其他传感器元件。优选地，SoC位于壳体中并远离电源。这是因为来自电源的热会对芯片带来负面影响。这还使得电源能够用于多个装置。

如图7可见，每个组合式灯、扬声器和用户输入装置由包括多个处理块的芯片供电，多个处理块配置为生成并响应于事件和输入，以便生成输出。

如前所述，该装置配备有至少一个用户输入检测器。这优选是检测音频信号的麦克风，但可替代地，这可以是移动检测器、摄像机和/或生物传感器，比如心率监测器。来自麦克风的输出被提供给模数转换器。然后，使用回声参照来对数据进行数字化处理以去除信号中的不期望回声，并且对信号应用各种噪声减小技术来提高质量。可以将多个麦克风设置为照明和声音装置上的阵列，并且然后可以应用波束形成技术。在其他实施例中，这可以使用来自许多这样的装置的数据来执行。

而且，来自多个装置的聚合数据可以具有额外的益处。例如，多个装置可以提高语音识别的可靠性或提高用于对讲机或打电话的音频数据的信噪比。由于对网络添加了更多的装置，所以收听能力得以提高。这至少是因为该系统可以开始“众筹”来自多个装置的概率加权数据。通过这种方式，中央总引擎可以以远远更高的准确率来确定最可能的语音。而且，可以对音频信号应用波束形成，以便确定声音所来自的空间中的点并得出说话的用户的身份。而且，该系统能够使用来自多个输入的音频信息来区分和分离不同用户同时说出的不同的语句。

另外地或者可替代地，可以通过作为网络一部分的卫星装置来向系统提供音频数据(像语音指令)。例如，移动电话或可穿戴装置(像智能手表)上的应用程序可以向系统提供额外的音频数据。在一些情况下，这样的数据的质量会比组合式灯和扬声器装置所收集的数据的质量好。例如，如果房间很吵闹，那么来自向智能手表说出的指令的音频数据可以比更远的一个或多个装置所检测的音频数据更容易处理。

如上所述，用户输入检测器可以是具有红外能力的相机。这样的装置能够测量移动、手势、用户的身份和心率(通过监测皮肤颜色或温度的波动)。该系统还可以包括向系统提供其他生物数据的可穿戴监测器。例如，该系统还可以包括可穿戴心率或脑电波监测器。

图7中所示的“家庭配置文件”是输入与输出之间的许多数据流的输出和输入。如前所述，家庭配置文件是系统中的装置的电流状态的总数据库。家庭控制器掌管家庭配置文件。图7还示出用于被本地处理的语音指令或文本-语音“TTS”输入的音频流和“电话”发生了什么。电话是针对对讲或语音呼叫应用所发送的音频流。

系统的其他应用

如上所述，本发明的目标在于，提供一种照明和声音装置的系统，其能够实现容易安装的、一个封装中的多个单独系统的角色。有利地，提供在每个房间中提供扬声器、麦克风和灯的集成式系统。这以安装简单的方式来设置，并提供对用户而言容易控制所有部件的方法。

提供了可控制来在一个或多个房间中运行的音频系统。这些装置由中央协调器控制以允许基于单独的每个房间或家庭范围来控制装置(例如，音量控制)。音频系统还可控制来在某些区域中产生期望的效果。例如，环绕声和/或噪声屏蔽/消除。

可以通过提供噪声屏蔽使得语音不可识别来为用户创建私密性。这通过向从麦克风拾取的音频数据添加白噪声或通过以扬声器播放白噪声，使得麦克风不能检测音频来实现。噪声屏蔽的一个额外应用在于，减小房间中的无规律背景噪声(像交通和来自邻居的噪)的效应。这可以通过以扬声器播放音频而部分抵消房间中的背景噪声来实现。这可以用于辅助睡眠。噪声屏蔽还可以用于部分地去除或修整令人不悦的规律曲调(像嗡鸣声或吼叫声)以使得其听起来较无干扰。噪声屏蔽的这些应用全部可以是自校准的。这些技术在商业和居住环境中都具有应用。

在具有加强扬声器配置的系统的布置中，真正的噪声消除将是可行的。为了实现这一目的，该系统将会需要准确地计算听者耳朵在空间中的位置和声源的位置。然后，该系统需要生成噪声的相反信号以将其消除掉。

还提供了可控制来在一个或多个房间中运行的照明系统。如同音频系统一样，这些装置由中央协调器控制以允许基于单独的每个房间或家庭范围来控制装置(例如，亮度控制)。音频系统还可控制来在某些区域中产生期望的效果。例如，气氛照明或工作照明。

在每个装置上还设置用户输入检测器，使得系统能够响应于来自用户输入，而不论用户的位置是在房屋内何处(只要用户在系统的范围内)。

将这些独立系统集成为组合式系统导致了任何先前系统中都未提供的可观协同作用。

该系统能够接收指令并对其进行响应。由于输入和输出的集成式网络，用户可以接收对其输入的确认或接收对输入的响应，使得他们确信系统正在正确运行。例如，用户可以请求系统检索食谱，然后食谱可以被复述给用户，而不需要用户来到电脑前。如果用户的手是湿的，这会尤其有用。

在接收到来自用户的指令后，系统可以立即简单执行指令，而不需要与用户进行任何另外交互。可替代地，可以提供确认来使用户确信指令已经得到执行。这可以是音频消息的形式。可替代地，如果指令未得到理解，系统可以智能地复述指令，等待确认或阐明指令已被正确接收。这可以通过可用的“人工”方式来执行。在另一额外的或替换的布置中，系统可以使用附近的屏幕来显示信息。

另一示例可以是将灯改变为预设的气氛设定的语音指令。然后，系统可以通过激活该设定或播放音频消息来指示在用户的偏好中未发现特定设定来进行响应。也可以使用可视提示来指示指令的成功。例如，进入静音模式的指令可以通过小的照明改变来确认。这种反馈提供了增强的用户体验。

还可以设置状态灯，状态灯具有如果不长时间直接观看它们就不会损害用户眼睛的亮度。这样的状态灯可以用于向系统用户给予反馈，例如，以指示指令的成功。这会有助于向难以听到的系统用户提供反馈。还可以经由远程控制器或个人通信装置上的应用程序向用户给予反馈，生成触觉震动、音频或视觉提示。

用户输入不限于语音指令。另一种可行的对系统的用户输入可以是移动。例如，用户可以对系统做出物理指令或“手势”，系统检测移动并相应地调节扬声器的音量。这可以通过单独的移动检测器来完成，或者可以如下所述使用声呐系统中的麦克风和扬声器的组合来完成。

扬声器和麦克风的组合允许系统执行在先前系统中不可能的增强功能。房屋中的特征可以通过声呐来检测，以例如创建房间/房屋的粗略的三维地图。这可以通过使用人类听觉范围之上的频率来实现而不会打搅用户。这可以用于使得系统能够计算出房间的几何结构并使用该信息来微调环绕声或照明参数。换言之，可以对光和声音两者执行自动智能房间均衡。其一个应用是，将系统配置为检测桌子和/或工作台以及自动提供工作照明。而且，这可以用于为用户提供自动夜灯。

使用回声定位所创建的房间地图也可以用于调节音频系统的参数来为系统的用户提供改善的音频体验。

回声定位还可以用于检测房间中用户的出现。于是，该地图可以用于各种功能，例如，当用户进入房间时自动打开灯，提供环境分析和/或将对讲功能自动引导至正确的位置。用户的出现检测可以额外地或者可替代地通过听取比如开门声、用户的脚步声等的声音来执行。而且，系统可以包括移动传感器、被动红外(PIR)传感器和/或压力传感器，这些可以用于检测用户的出现。

该系统的一个另外的应用是提供安全系统。遍及房屋的麦克风的系统可以用于以与系统检测用户出现类似的方式来检测闯入者。这可以通过检测噪声、使用回声定位和/或使用额外的传感器来执行。

回声定位还可以用于确定用户所作出的手势。可以在语音指令之外使用手势识别来向系统提供输入，以控制装置的灯和/或扬声器元件。手势识别还可以例如由装置中的运动检测器、被动红外(PIR)传感器、摄像机和/或红外相机来提供。

装置中的摄像机还可以用于通过唇读软件来确定用户说了什么。这可以结合来自麦克风的音频数据来使用。这可以有利地允许系统更加精确地确定用户说了什么。而且，相机可以向系统提供关于用户位置的另外的信息。

优选地，系统还提供用户与第三方应用程序进行交互的方式。例如，系统可以提供针对Sonos(RTM)、Nest(RTM)、Amazon(RTM)等所提供的应用程序的用户接口。用户可以使用输入检测器来与这些应用程序进行交互，并且可以经由扬声器和/或照明元件接收输出。通过这种方式，系统提供了总是位于附近的收听计算器。因此，系统充当用于应用程序的平台或使能器，其可以在任意房间中收听、产生声音(语音、音乐)或光线，并且可以是家庭构造的一部分。

系统还可以配置为收集环境分析。这可以是为了因健康原因来获取对睡眠类型、语音、移动等的长期分析。利用随时间对所需数据的收集，系统将会更好地能够辨识微妙的行为改变并提供多种多样的个性化健康建议。

可以使用该系统来实施的一个另外的应用为“即按即说”系统。这使得系统能够为整个房屋提供对讲。例如，如果全家中的一个用户想要查明家庭是否需要更多的面包，这会是有用的。其可以简单地使用应用程序来向整个房屋发送实时消息并收听来自房屋中出现的其他用户的任何答复。有利地，这提供了比在房屋中四处走动来使人员定位或与其通话远远更快的系统。

在整个说明书中，当描述这种组合式照明和声音系统时参照的是“用户的房屋”或“家庭”。尽管这种系统的主要目的在于家用，但该系统所提供的优点也可以适用于商业环境。示例性商业用途可以是在零售中用于音乐和通告。该系统还可以用于机场中的通告等。该系统可以在需要光线和声音两者的任何地方使用。可以将须知放置在合适的位置以限制能够控制系统的人员(例如，这可以使用语音识别)。其他可能的用途包括在开放式办公室或医疗场所中提供隐私声音。商业应用可能需要功率更高的扬声器和灯。商业环境中可能需要更多的装置。因此，本申请中所描述的可扩展系统将会非常适用。

Claims (68)

1.一种控制照明和声音系统的方法，所述照明和声音系统包括控制器和多个照明和声音装置，其中，每个照明和声音装置包括灯、扬声器和麦克风，所述方法包括：

在所述多个装置中的第一装置的麦克风处接收来自所述系统的第一用户的音频指令；

处理所接收的音频指令；

将所述指令从所述第一装置发送至所述控制器；和

基于经处理的音频指令来执行动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述动作包括在所述第一装置处执行所述动作以控制所述第一装置的灯和/或扬声器。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括将所述指令发送至所述多个照明和声音装置中的第二装置，并且在所述第二装置处执行所述动作以控制所述第二装置的灯和/或扬声器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括将所述指令发送至在处理器上运行的应用程序，并且执行所述动作包括在所述应用程序处执行所述动作。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述应用程序为用于播放音乐的应用程序，并且执行动作包括播放来自所述应用程序的音频以通过所述照明和声音装置中的一个或多个的扬声器来播放音乐。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述应用程序为搜索引擎，并且执行所述动作包括检索所述第一用户在所述音频指令中指定的语句并将结果传递至所述第一用户。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，将结果传递至所述第一用户包括处理来自所述搜索引擎的结果、对经处理的结果执行文本-语音转换以生成音频、以及通过所述照明和声音装置中的一个或多个的扬声器来播放所述音频。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述音频指令包括：

语音指令；

语言数据；

叩击声响；和/或

音乐或人声曲调。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述音频指令包括语音指令和/或语言数据，并且其中，处理所接收的音频指令包括对所述语音指令执行语音识别。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，处理所接收的音频指令还包括将所述语音指令与来自触发语句数据库的触发语句进行匹配。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，执行所述动作包括更新所述触发语句数据库。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，处理所接收的音频指令包括对所接收的音频指令执行回声消除。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述装置中的每一个都包括第二麦克风，并且所述方法还包括在所述第二麦克风处接收所述音频指令，并且其中，处理所述音频指令包括使用在所述麦克风和所述第二麦克风处接收的音频指令来执行波束形成。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，执行动作包括发起所述第一用户与第二用户之间的语音通信。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括将所述装置中的一个或多个的麦克风所接收的音频信息发送至所述第二用户，使得所述第二用户能够听到所述第一用户。

16.根据权利要求14或15所述的方法，还包括将音频信息从所述第二用户发送至所述照明和声音装置中的一个或多个并且通过所述一个或多个装置的扬声器来播放所述音频，使得所述第一用户能够听到所述第二用户。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述第二用户为电子通信装置的用户，并且所述语音通信为电话。

18.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述第二用户为所述照明和声音系统的用户。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，执行动作包括通过所述照明和声音装置中的一个或多个的扬声器来播放音频。

20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，执行动作包括调节所述照明和声音装置中的一个或多个的扬声器的一个或多个音频参数。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述音频参数包括均衡设置。

22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，执行动作包括调节所述照明和声音装置中的一个或多个的灯的光输出。

23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述系统还包括控制单元，并且所述方法还包括将开关和/或拨盘的位置的指示从所述控制单元发送至所述控制器，和：

调节所述照明和声音装置中的一个或多个的灯的光输出；和/或

调节所述照明和声音装置中的一个或多个的扬声器的一个或多个音频参数。

24.一种照明和声音系统，包括：

多个照明和声音装置，其中，每个装置包括灯、扬声器和包括麦克风的用户输入检测器；和

控制器，其与所述多个照明和声音装置中的每一个进行通信，所述控制器配置为接收来自所述照明和声音装置中的一个或多个的用户输入检测器的音频指令并且基于所述音频指令执行动作。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，执行所述动作包括控制所述照明和声音装置中的一个或多个的灯和/或扬声器的输出。

26.根据权利要求24或25所述的系统，其中，每个照明和声音装置的用户输入检测器还包括连接到所述麦克风的输出的可编程低噪声放大器。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的系统，其中，每个照明和声音装置的用户输入检测器还包括连接到所述麦克风的输出的模拟滤波器。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的系统，其中，每个装置还包括第二用户输入检测器，所述第二用户输入检测器包括与所述第一用户输入检测器的元件相同的元件，并且其中，所述第二用户输入检测器与所述第一用户输入检测器物理地间隔开。

29.根据权利要求24至28任一项所述的系统，其中，每个照明和声音装置还包括网络连接模块，所述网络连接模块配置为与其他装置中的一个的网络连接模块和/或网络路由器通信。

30.根据权利要求24至29任一项所述的系统，其中，每个照明和声音装置还包括连通模块，所述连通模块配置为与所述系统中的其他装置中的一个的连通模块通信。

31.根据权利要求30所述的照明和声音系统，其中，每个照明和声音装置的连通模块配置为使用从以下群组的一个或多个中选择的协议来进行通信：蓝牙；低功耗蓝牙；Z-wave；Zigbee；LowPan；PLCBUS；X10；和802.11“WiFi”。

32.根据权利要求24至31中任一项所述的系统，其中，每个照明和声音装置的灯包括LED模块。

33.根据权利要求32所述的系统，其中，每个照明和声音装置的LED模块包括双通道LED驱动器、多个高温LED和多个低温LED。

34.根据权利要求33所述的系统，其中，每个照明和声音装置的LED模块还包括LED温度传感器。

35.根据权利要求24至34中任一项所述的系统，其中，每个照明和声音装置还包括音频输出模块。

36.根据权利要求35所述的系统，其中，每个装置的音频输出模块包括音频解码器、放大器和模拟滤波器。

37.根据权利要求35或36所述的系统，其中，每个照明和声音装置还包括连接到所述音频输出模块的输出的音频驱动器。

38.根据权利要求37所述的系统，其中，每个照明和声音装置的音频驱动器为全音域驱动器。

39.根据权利要求38所述的系统，其中，每个照明和声音装置的音频驱动器包括转线路、用于低频至中频的第一驱动器和用于高频的第二驱动器。

40.根据权利要求24至39中任一项所述的系统，其中，每个照明和声音装置还包括状态指示器。

41.根据权利要求24至40中任一项所述的系统，还包括电源，所述电源配置为向每个照明和声音装置提供恒定电压和/或恒定电流。

42.根据权利要求24至41中任一项所述的系统，其中，每个照明和声音装置还包括接近传感器。

43.根据权利要求24至42中任一项所述的系统，其中，每个照明和声音装置还包括光传感器。

44.根据权利要求24至43中任一项所述的系统，其中，每个照明和声音装置还包括温度传感器。

45.根据权利要求24至44中任一项所述的系统，还包括控制单元，所述控制单元包括开关和/或拨盘。

46.根据权利要求45所述的系统，其中，所述控制单元配置为将所述开关和/或拨盘的位置传输至所述照明和声音装置中的一个或多个。

47.根据权利要求45或46所述的系统，其中，所述控制单元配置为将所述开关和/或拨盘的位置传输至数据库。

48.根据权利要求47所述的系统，其中，所述装置中的一个或多个配置为从所述数据库读取所述开关和/或拨盘的位置。

49.根据权利要求45至48中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个装置的灯的光输出和/或扬声器的一个或多个音频参数基于所述开关和/或拨盘的位置来配置。

50.根据权利要求45至49中任一项所述的系统，其中，所述控制单元包括发射器，所述发射器配置为将所述开关和/或拨盘的位置传输至所述装置中的一个或多个。

51.根据权利要求50所述的系统，其中，所述发射器配置为将所述开关和/或拨盘的位置无线地传输至所述一个或多个装置。

52.根据权利要求45至51中任一项所述的系统，其中，所述控制单元包括具有打开位置和关闭位置的开关，并且所述控制单元配置为便于在所述打开和关闭位置两者时向所述照明和声音装置中的一个或多个供电。

53.根据权利要求45至52中任一项所述的系统，其中，如果所述开关被触发了预定次数，则重置或关闭到达所述照明和声音装置中的一个或多个的电力。

54.根据权利要求45至52中任一项所述的系统，其中，如果所述开关被触发了预定次数，则向所述装置中的一个或多个发送重置指令。

55.根据权利要求24至54中任一项所述的系统，其中，每个装置的扬声器具有扬声器膜片，并且每个装置的灯布置在所述装置的扬声器膜片的径向内侧。

56.根据权利要求24至55中任一项所述的系统，其中，每个装置还包括排热元件。

57.根据权利要求56所述的系统，其中，每个装置的扬声器膜片在前部与后部之间延伸，每个装置的排热元件包括散热器，所述散热器安装在所述装置的扬声器膜片的后部后方。

58.根据权利要求57所述的系统，其中，每个装置的排热元件包括与所述装置的散热器和灯热连接的排热柱，所述排热柱具有与所述散热器相邻的第一近端和与所述散热器在空间上分离的第二远端。

59.根据权利要求24至58中任一项所述的系统，其中，每个装置还包括安装在所述扬声器的前表面前方的扬声器格栅。

60.根据权利要求24至59中任一项所述的系统，还包括供电单元，所述供电单元电连接到照明和声音装置并且配置为向所述装置供应一种或多种形式的电流。

61.根据权利要求60所述的系统，其中，所述供电单元配置为供应为所述装置的灯供电的第一形式的电流和为所述装置的扬声器供电的第二形式的电流。

62.根据权利要求60或61所述的系统，其中，所述供电单元配置向所述装置供应的每种形式的电流为交流或直流。

63.根据权利要求60至62中任一项所述的系统，其中，所述供电单元配置为向所述装置供应的每种形式的电流都在预定电压下供应。

64.根据权利要求60至63中任一项所述的系统，其中，所述供电单元配置为接收干线电流。

65.根据权利要求60至64中任一项所述的系统，其中，每个装置具有供电单元，并且每个供电单元物理地位于相应装置的主壳体之内或者物理地连接到相应装置的主壳体。

66.根据权利要求60至64中任一项所述的系统，其中，所述供电单元与所述装置物理地分离。

67.根据权利要求66所述的系统，其中，所述供电单元配置为向多个照明和声音装置供应电流。

68.根据权利要求24至67中任一项所述的系统，还包括卫星装置，所述卫星装置由所述控制器管理。