CN111148497A - 分布式感官刺激的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分布式感官刺激的系统和方法，该系统包括：控制单元(10)，其用于接收电音频信号并且用于将所述信号分配成多个感官信号；以及多个致动器(20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)，其连接到所述控制单元(10)并配置为接收感官信号，通过在用户身体的特定区域提供感官刺激来起作用，其中使用者的身体包括三个涉及人类感知的区域，范围为耳朵、下肢和背部以及下背部和臀肌；致动器包括八个振动致动器和两个听觉致动器，在使用者的三个区域中产生所述感官刺激；控制单元(10)考虑到该三个区域中每个区域的振动捕获能力来执行输送，每个区域的振动捕获能力取决于其体积和结构密度。

Description

分布式感官刺激的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及用于感官刺激的系统和方法。特别地，本发明涉及用于分布式感官刺激的系统和方法，其特别适合于人类感知中涉及的每个区域。
感官主义必须理解为技术和人的能力，包括(模拟和/或数字)传输和处理人类可以实时感知的任何感知。
“感官信号”在本文中将被理解为滤波或调节后的电信号，它能够与致动器相互作用以将振动感觉、触觉感觉或听觉感觉传递到用户身体区域。
背景技术
专利申请US-A1-2016317383公开了一种包括用于听觉刺激和触觉刺激的传感器装置的服装。致动器允许精确的用户刺激，这取决于它们符合重复性、再现性和可靠性科学方法的能力。
专利申请US-A1-20110251535公开了一种用于引入多感觉集成的设备和方法。该设备包括符合人体工程学的轮廓座椅装置，至少一个振动声学装置，至少一块用于在整个座椅装置中分散振动的板，用于旋转座椅装置的可旋转机构。
专利申请US-A1-2014010387公开了一种能够将声音和振动传递给用户的设备。该设备还可以产生足以刺激用户的精神系统的电磁场。该设备包括：支撑结构，该支撑结构被构造成支撑使用者的至少一部分；变换器，允许变换器以相对于支撑结构的框架移动的方式连接到该框架；音频信号源，用于将音频信号传输到变换器。当使用该设备时，变换器能够接收和响应具有宽范围的音频频率的音频信号。
但是，现有技术文献均未考虑分布式的感官刺激，这取决于每个区域的特定特征来区分用户的每个区域。同样地，现有技术文献不允许同时刺激使用者的不同区域，包括下肢和上肢(或下肢和背部)，躯干和骨盆(或下背部和臀肌)，以及耳朵。
因此，需要一种新的系统和方法，用于根据包括在身体每个区域的感知极限内的频率进行有效的分布式感官刺激。
发明内容
在第一方面，本发明提供了一种用于分布式感官刺激的系统，该系统包括本领域已知的解决方案，包括控制单元和多个致动器。所述控制单元被配置为接收至少一个模拟电音频信号并将所述接收到的音频信号分配为多个感官信号，以及多个致动器，可操作地连接到控制单元的多个致动器被配置为接收所述多个感官信号，通过在用户身体的特定区域提供感官刺激而起作用。
与本领域中的已知解决方案不同，在所提出的系统中，将与致动器相互作用的用户身体区域包括几个不同的区域，包括涉及人类感知的三个区域，范围为耳朵、下肢(例如股四头肌和/或腿筋)和背部(上部)以及下背部(或腰部)和臀肌。同样，多个致动器包括至少八个振动致动器和两个听觉致动器，例如耳机或定向扬声器，在用户的三个区域中产生所述不同的感官刺激。优选地，对于所述三个区域的第一区域包括四个振动致动器，所述第一区域由下肢和背部界定(即，用于背部的右侧的致动器、用于背部的左侧的致动器、用于右腿的致动器以及用于左腿的致动器)，对于第二区域包括四个振动致动器，所述第二区域由下背部和臀肌界定(即，在身体的右手侧，在下背部和臀肌之间的两个致动器，以及在身体左侧，下背部和臀肌之间的的两个致动器)，以及对于第三区域包括两个听觉致动器，所述第三区域由耳朵界定。必须指出的是，所提出的系统可以包括更多数量的振动致动器，即，对于第一区域，每个下肢有一个以上的致动器，或者对于第二区域，每侧有两个以上的致动器，所述两个或多个致动器以同步方式或在每个区域中有很小的差异运行。
此外，在所提出的系统中，考虑到所述三个区域中的每一个区域的振动捕获能力，控制单元被配置为将接收到的音频信号传递到所述振动致动器和听觉致动器，每一个区域的振动捕获能力取决于其体积和结构密度，其中，用于刺激第一区域的四个感官信号的信号频率包括在[0-100]Hz的范围内，用于刺激第二区域的四个感官信号的信号频率包括在[100-400]Hz的范围内，以及用于刺激第三区域的两个感官信号的信号频率包括在[0-20]kHz范围内。
在一个优选的实施例中，八个振动致动器布置在容纳使用者的公共支撑结构，例如扶手椅等中。
在一个实施例中，所接收的音频信号与视觉信号和听觉信号(例如视频信号)同步，该视觉信号和听觉信号例如在电视、计算机、移动电话、平板电脑等的显示器上描绘，并且可被用户访问。
优选地，控制单元借助于由八个滤波单元形成的解复用器电路来实现，八个滤波单元中每个对应八个振动致动器中的每个。
在一个实施例中，该系统还包括三个调节装置，例如电位计，用于要刺激的用户身体的三个区域中的每个区域，该装置被配置为通过放大或减弱由所述区域的每个振动致动器和听觉致动器产生的感官刺激来执行调节。
根据本发明，音频信号可包括借助于连接到控制单元的音频连接器(例如，插孔连接器)接收的模拟信号。可替代地，音频信号可以包括优选地借助于蓝牙通信系统通过控制单元无线接收的模拟信号。
在第二方面，本发明的实施例提供了一种用于分布式感官刺激的方法，该方法包括：控制单元接收电音频信号；以及所述控制单元将接收到的音频信号分配为多个感官信号；多个致动器可操作地连接到控制单元，以接收多个传感信号，并通过在用户身体的特定区域提供传感刺激而起作用。
根据所提出的方法，所述用户身体的区域包括几个不同的区域，包括从耳朵、下肢和背部以及下背部和臀肌三个涉及人类感知的区域，并且多个致动器包括八个同步振动致动器和两个听觉致动器，还具有同步输出(右/左)，以同步方式在用户的三个区域中执行感官刺激。同样地，接收的音频信号的传递是根据所述三个区域中的每个区域的振动捕获能力来执行的，每个区域的振动捕获能力取决于其体积和结构密度。
由本发明的发明人进行的测试已经证明，由刺激区域的体积和结构密度组成的人类感知变量是执行刺激时要考虑的两个最重要的因素。第一个变量是人体区域的体积表面，第二个变量是与该区域相邻的内部材料，它由组织、肌肉和骨骼及其运动周期组成，它的运动周期体现在不同的测量和功能上。为此，用于刺激第一区域的四个信号的频率在[0-100]Hz的范围内，用于刺激第二区域的四个信号的频率在[100-400]Hz的范围内，并且用于刺激第三区域的两个信号的频率在[0-20]kHz的范围内。
在一个实施例中，所提出的方法包括在接收音频信号的同时在显示器上显示视觉信号和听觉信号。
在一个实施例中，该方法还包括借助于三个调节装置来放大或减弱在提到的三个区域中的每个振动或听觉致动器所产生的感官刺激(在应用期间内)，该三个调节装置用于用户身体的每个区域。
因此，本发明提供了一种技术设备，该技术设备根据与致动器接触的每个区域的人的振动采集来对电音频信号进行解复用(分配)以将其发射至致动器。用户还可以通过其CPU或电位计控制提供给致动器的输出。
本发明允许复制任何计算机、移动电话、音乐播放器等接收的音频内容。
因此，本发明提供了一种新的传感技术，其实时地同步和处理(模拟地或数字地)彼此同步的音频、视频和振动，并根据一个和相同的音频信号在用户身体的不同区域产生分布式刺激，具有在处理过程中识别并获得的特定模式，从而开启了一项新的技术开发，因为由于连接到控制单元的不同致动器的作用，它可以以独特的方式刺激用户的整个身体。
附图说明
基于以下附图对几个仅是示例性和非限制性实施例的详细描述，将更好地理解前述和其他特征和优点，其中：
图1示出了根据本发明实施例的用于分布式感官刺激的系统的示意图。
图2是示出根据本发明实施例的用于分布式感官刺激的方法的框图。
具体实施方式
图1示出了所提出的系统(或设备)的优选实施例。根据该优选实施例，该系统包括控制单元10，该控制单元10通过诸如插孔连接器的音频连接器接收音频信号6，或通过诸如蓝牙或类似的无线技术无线地接收音频信号6，并将其分配到不同的感官信号中，通过执行器20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R以运用到用户身体的(最好是)三个不同区域(为了简化而未示出)。
在一个实施例中，用户身体的三个不同区域包括耳朵、下肢和上肢以及躯干和骨盆。或者，在另一个优选实施例中，使用者身体的三个不同区域包括耳朵、下肢(例如股四头肌和/或腿筋)和背部以及下背部/腰部和臀肌。控制单元10包括用于通过诸如Vdc信号的电信号5来馈电的馈电连接器。
根据该优选实施例，所述致动器20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R包括八个振动致动器21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R和两个听觉致动器20L、20R，例如耳机或定向扬声器。例如，在上述替代实施例中，对于由下肢和背部所界定的区域(或第一区域)包括四个振动致动器21L、21R、22L、22R，对于由下背部和臀肌所界定的区域(或第二区域)包括四个振动致动器23L、23R、24L，24R，以及对于由耳朵所界定的空气区域(或第三区域)包括两个听觉致动器20L、20R。在其他实施例中，在这种情况下未示出，该系统包括用于两个下肢中的每一个或用于背部的上部的一个以上的振动致动器。同样，该系统还可以包括用于第二区域的致动器的不同配置，例如，包括用于用户身体的所述第二区域的侧(左手和右手)的两个以上的致动器。
图1实施例的控制单元10包括在这种情况下由八个滤波单元(模拟或数字)形成的解复用器电路，解复用器电路中每一个分别用于八个振动致动器21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R中的每一个。
根据该优选实施例，该系统还(可选地)结合了三个调节装置14，例如电位计，使用户能够调节在三个区域中的每个区域中每个致动器20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R产生的感官刺激，例如改变音量或振动。
八个振动致动器21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R优选地布置在可以容纳使用者的公共支撑结构，例如扶手椅等中。
在一个实施例中，所接收的音频信号6与在诸如电视或移动电话的显示器上描绘的视觉信号和听觉信号同步，用户可以方便地对其进行访问。换句话说，用作控制单元10的输入信号的音频信号，例如来自互联网门户的允许上传和播放视频的视频的音频分量，与所述视频的分量同步。
图2示出了所提出的方法的实施例。根据该特定实施例，该方法包括在步骤201处由控制单元10接收电音频信号。然后，在步骤202处，考虑要刺激的用户三个区域中每个区域的特定振动捕获能力，控制单元10包括将接收到的音频信号6分配为多个感知信号，其中特定振动捕获能力取决于每个区域的体积和结构密度。最后，在步骤203，八个振动致动器和两个听觉致动器包括接收多个感官信号，它们通过在用户身体的三个区域的每个区域中提供感官刺激来起作用。
根据本发明，考虑到用户身体的每个区域可以容忍的特定刺激频率来执行感官信号的传递。换句话说，用于刺激第一区域的四个信号的频率被包括在[0-100]Hz的范围内，用于刺激第二区域的四个信号的频率被包括在[100-400]Hz的范围内，并且用于刺激第三区域的两个信号的频率被包括在[0-20]kHz的范围内。
本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (12)

1.一种用于分布式感官刺激的系统，包括：
控制单元(10)，其被配置为接收至少一个电音频信号(6)并将所述接收到的音频信号(6)分配为多个感官信号；和
多个致动器(20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)，其可操作地连接到所述控制单元(10)，并被配置为接收所述多个感官信号，其通过在用户身体的特定区域中提供感觉刺激而起作用；
其特征在于：
所述用户身体的特定区域包括几个不同的区域，包括与人类感知有关的三个区域，范围为耳朵、下肢和背部、下背部和臀肌；
所述多个致动器(20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)包括至少八个振动致动器(21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)和两个听觉致动器(20L、20R)，在使用者的三个区域中产生感官刺激，使得对于由下肢和背部所界定的所述三个区域的第一区域包括四个振动致动器(21L、21R、22L、22R)，由下背部和臀肌所界定的所述三个区域的第二区域包括四个振动致动器(23L、23R、24L、24R)，以及由耳朵所界定的所述三个区域的第三区域包括两个听觉致动器(20L、20R)；在其中
所述控制单元(10)被配置为在考虑到上述三个区域中每个区域的振动捕获能力，将接收到的所述音频信号(6)传递到所述振动致动器和听觉致动器(20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)，所述振动捕获能力取决于每个区域的体积和结构密度，其中：
用于刺激第一区域的四个感官信号的频率包括在[0-100]Hz的范围内，
用于刺激第二区域的四个感官信号的频率包括在[100-400]Hz的范围内，并且
用于刺激第三区域的两个感官信号的频率包括在[0-20]kHz的范围内。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所接收的所述音频信号(6)与显示器上描绘的视觉信号和听觉信号同步。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元(10)包括由至少八个滤波单元形成的解复用器电路，用于所述八个振动致动器中的每一个。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括至少三个调节装置(14)，分别用于用户身体的三个区域中的每一个，其被配置为在特定的可选时间段内放大或减弱所述感官刺激，所述感官刺激由所述区域中的每个振动致动器和听觉致动器(20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)产生。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述音频信号(6)包括借助于连接到所述控制单元(10)的音频连接器接收的模拟信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述音频信号(6)包括通过所述控制单元(10)无线接收的模拟信号。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述模拟信号是通过蓝牙通信系统接收的。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述八个振动致动器(21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)布置在容纳用户的支撑结构中。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述支撑结构包括至少一个扶手椅。
10.一种用于分布式感官刺激的方法，包括：
a)由控制单元(10)接收至少一个电音频信号(6)；
b)由所述控制单元(10)将所述接收到的音频信号分配为多个感官信号；和
c)通过可操作地连接到控制单元(10)的多个致动器(20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)接收所述多个感官信号，通过在用户身体的特定区域提供感觉刺激来发挥作用；
其特征在于：
所述使用者身体的特定区域包括几个不同的区域，包括与人类感知有关的三个区域，范围为耳朵、下肢和背部以及下背部和臀肌；
所述多个致动器(20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)包括至少八个振动致动器(21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)和两个听觉致动器(20L、20R)，在使用者的三个区域中产生所述感官刺激，使得四个振动致动器(21L、21R、22L、22R)作用在由下肢和背部所界定的所述三个区域的第一区域，四个振动致动器(23L、23R、24L、24R)作用在由下背部和臀肌所界定的所述三个区域的第二区域，两个听觉致动器(20L、20R)作用在由耳朵所界定的所述三个区域的第三区域；和
考虑到所述三个区域中每个区域的振动捕获能力，来执行接收音频信号的分配，每个区域的振动捕获能力取决于其体积和结构密度，其中：
用于刺激第一区域的四个信号的频率在[0-100]Hz的范围内，
用于刺激第二区域的四个信号的频率在[100-400]Hz的范围内，并且
用于刺激第三区域的两个信号的频率在[0-20]kHz的范围内。
11.根据权利要求10所述的方法，包括在接收音频信号的同时，在显示器上显示视觉信号和听觉信号。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括，在所述三个区域中，通过三个调节装置(14)，放大由每个振动致动器或听觉致动器(20L、20R、21L、21R、22L、22R、23L、23R、24L、24R)产生的感官刺激，每个调节装置用于用户身体的每个区域。
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