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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Handgeräte, die mit einem Mikrofon ausgestattet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Viele Geräte der Konsumelektronik, wie z. B. Flachbildfernseher, Set-Top-Boxen, Blu-Ray-Abspielgeräte oder Heimkinosysteme, werden unter Verwendung einer Handfernsteuerung bedient. In den letzten Jahren wurde Stimmsteuerung bei diesen Geräten eingeführt, üblicherweise als eine zusätzliche Weise zum Steuern des Geräts. In solchen Fällen weist die Fernsteuerung für gewöhnlich ein eingebautes Mikrofon zum Empfang der von dem Nutzer gesprochenen Befehle auf, die unter Verwendung von bekannter Spracherkennungstechnologie interpretiert werden.
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Der Abstand zwischen dem Mikrofon und dem Mund des Nutzers kann ziemlich stark variieren, von einigen wenigen Zentimetern, wenn dasselbe nahe dem Mund gehalten wird, zu mehr als einem halben Meter, wenn dasselbe eine Armlänge entfernt gehalten wird. Dies beeinflusst in hohem Maße den von dem Mikrofon empfangenen Schallpegel, und der Gewinn des Mikrofonverstärkers muss dementsprechend angepasst werden. Ungünstigerweise kann eine automatische Gewinnsteuerung nicht immer angewandt werden. Beispielsweise, wenn ein Befehl aus nur einem kurzen Wort besteht, stört ein Anpassen des Gewinnes inmitten des Wortes die Spracherkennung und behindert die korrekte Erkennung des Befehls.
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Ein ähnliches Problem tritt bei anderen Handgeräten auf, wie beispielsweise bei Smartphones, bei denen Sprache zu Steuerungs- sowie zu Kommunikationszwecken verwendet wird.
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US 2013/0202130 A1 beschreibt ein Handgerät, das mit einem Sensorsystem zum Messen des Abstands zu dem Kopf des Nutzers unter Verwendung von Infrarot-, Akustik oder fotografischen Sensoren ausgestattet ist. Der gemessene Abstand wird verwendet, um den Mikrofonverstärkergewinn anzupassen.
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US 2011/0158425 A1 beschreibt ein Zellulartelefon, das die Richtwirkung der zwei Mikrofone desselben basierend auf erlangten Schallquellenrichtungsinformationen, falls die erlangten Schallquellenrichtungsinformationen als korrekt bestimmt werden, und ansonsten basierend auf einem bestimmten Neigungswinkel und einer zuvor erlernten Zuordnung von Neigungswinkel zu Schallquellenrichtungsinformationen anpasst.
US 2011/0158425 A1 beschreibt ferner das Zellulartelefon, das eine Mikrofongewinnsteuereinrichtung zum Anpassen des Gewinns einer Verstärkung einer Schallsignaleingabe von den Mikrofonen basierend auf den Schallquellenrichtungsinformationen.
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Diese Lösungen sind bei Geräten der Konsumelektronik, wie z. B. Fernsteuerungen oder anderen Handgeräten, nicht immer praktisch, und außerdem teuer.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Alternativlösung zum Anpassen des Mikrofongewinns bei einem Handgerät anzubieten.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird dies durch ein Handgerät erreicht, das ein Mikrofon zum Umwandeln von Sprache in ein Audiosignal, einen Audiosignalverstärker zum Verstärken des Audiosignals, eine Einrichtung zum Anpassen des Gewinns des Audiosignalverstärkers und eine Einrichtung zum Bestimmen einer Ausrichtung des Geräts in Bezug auf eine horizontale Ebene aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ausgebildet ist, den Gewinn des Audiosignalverstärkers in Abhängigkeit der bestimmten Ausrichtung des Geräts anzupassen, wobei das Gerät ausgebildet ist, den Gewinn des Audioverstärkers zu einem ersten Wert, wenn das Gerät im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist, und zu einem zweiten Wert anzupassen, wenn das Gerät im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist, wobei der erste Wert höher ist als der zweite Wert. Die Erfindung basiert unter anderem auf der Erkenntnis, dass die Ausrichtung des Geräts bei Handgeräten ein guter Indikator für den Abstand zwischen dem Gerät und dem Mund des Nutzers ist. Dies ermöglicht die korrekte Einstellung des Mikrofongewinns ohne diesen Abstand tatsächlich zu messen, was auf eine technisch einfache Weise realisiert werden kann.
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Erfassen, ob ein Gerät im Wesentlichen horizontal oder vertikal ausgerichtet ist, ist aus der
US2011/0191108 bekannt, worin ein Aktivieren einer Stimmsuche durch Neigen der Fernsteuerung in eine aufrechte Position wie ein Handmikrofon beschrieben wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Gerät ausgebildet, den Gewinn des Audiosignalverstärkers so anzupassen, dass der Gewinn mit einem zunehmenden Gerätewinkel in Bezug auf die horizontale Ebene zunimmt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel entspricht der höchste Gewinnwert einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung des Geräts. Und bei einem weiteren Ausführungsbeispiel entspricht der niedrigste Gewinnwert einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung des Geräts. Diese basieren alle auf der Erkenntnis, dass eine vertikale Ausrichtung in der Praxis dem geringsten Abstand zwischen dem Gerät und dem Mund des Nutzers entspricht, wohingegen eine horizontale Ausrichtung in der Praxis dem größten Abstand entspricht.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Gerät eine Einrichtung zum Bestimmen der Stärke des Audiosignals auf und ist ausgebildet, die Abhängigkeit basierend auf der bestimmten Ausrichtung und einer bestimmten Signalstärke zu bestimmen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Abhängigkeit durch Vergleichen von Neigungswerten mit einer Audiosignalstärke während einer Verwendung des Geräts bestimmt. Diese Ausführungsbeispiele weisen den Vorteil auf, dass das Gerät die Beziehung zwischen Ausrichtung und Abstand in der Praxis angepasst an einen bestimmten Nutzer „erlernen” kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ausführungsbeispiele des Geräts gemäß der Erfindung und die Vorteile derselben werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich und weiter aufgeklärt, bei denen
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1 einen Nutzer zeigt, der eine Fernsteuerung hält;
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2 einen Nutzer zeigt, der eine Fernsteuerung hält;
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3 ein Systemdiagramm zeigt;
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4 ein Systemdiagramm zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die folgende Beschreibung konzentriert sich anhand von Beispielen hauptsächlich auf Ausführungsbeispiele der Erfindung, die bei einer Fernsteuerung eines Geräts der Konsumelektronik mit Stimmsteuerungsfunktionalität angewandt werden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht ausschließlich auf solche Fernsteuerungen beschränkt ist, sondern bei anderen Konsumhandgeräten verwendet werden kann, die Schalleingaben empfangen, wie z. B. Tablets oder Mobiltelefone. Die Erfindung ist außerdem nicht auf die Funktionalität von Stimmsteuerung beschränkt, die Schalleingabe kann auch für andere Zwecke, wie z. B. Kommunikation, verwendet werden.
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1 zeigt einen Nutzer, der eine Fernsteuerung 11 hält, um ein Gerät, wie z. B. ein Flachbildfernseher, zu steuern. Die Fernsteuerung 11 ist mit einem Mikrofon 12 zum Umwandeln von Schall in ein Audiosignal ausgestattet. Es ist zu beachten, dass der Nutzer die Fernsteuerung 11 normalerweise mit den Tasten nach oben hält, dieselben sind hier nur zur Klarheit der Veranschaulichung gezeigt. Das Mikrofon 12 kann zum Empfangen einer Spracheingabe verwendet werden, um den Flachbildfernseher mit einer Stimmsteuerung zu bedienen, oder dasselbe kann verwendet werden, um die Stimme des Nutzers für Kommunikationszwecke, wie z. B. Videounterhaltung, oder für noch einen anderen Zweck aufzufangen. Der Abstand d zwischen dem Mikrofon 12 und dem Mund des Nutzers ist mit einem Pfeil angegeben und kann in dieser Situation z. B. ungefähr 60 cm betragen.
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2 zeigt denselben Nutzer, der jetzt dieselbe Fernsteuerung 11 nahe an seinem Kopf hält. Der Abstand d zwischen Mund und Mikrofon 12 kann jetzt nur 5–10 cm betragen.
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Der Unterschied im Abstand zwischen den zwei Situationen bedeutet, dass die Schallintensität, die das Mikrofon 12 empfängt, sich aufgrund des quadratischen Zerfalls von Schallintensität mit Abstand um zwei Größenordnungen unterscheiden kann. Um beide Situationen korrekt zu handhaben, wird eine Art von Gewinnsteuerung benötigt, um eine Begrenzung oder zu niedrige Pegel des Audiosignals zu verhindern. Eine automatische Gewinnsteuerung kann jedoch nicht immer angewandt werden. Falls Sprache zur Stimmsteuerung empfangen wird, kann ein Wechseln des Gewinns während eines durch den Nutzer gesprochenen Befehls die korrekte Erkennung des Befehls stören. Außerdem ist eine Einrichtung zur automatischen Gewinnsteuerung bei dem Fernsteuerungsgerät möglicherweise nicht vorhanden.
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Falls der Abstand d zwischen Mund und Mikrofon 12 gemessen werden könnte, könnte das Ergebnis verwendet werden, um einen ordnungsgemäßen Gewinn in Abhängigkeit des Abstands einzustellen. Dies funktioniert in der Praxis gut, aber die Einrichtung, die benötigt wird, um die Messung durchzuführen, ist gewöhnlicherweise nicht in Handgeräten vorhanden und zu teuer, um nur für diese Funktion hinzugefügt zu werden.
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Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, zwischen den Situationen in 1 und 2 durch Erfassen der Ausrichtung der Fernsteuerung 11 zu unterscheiden. In der ersten Situation, in der die Fernsteuerung 11 auf den Knien gehalten wird, wird die Fernsteuerung 11 in einer horizontalen Ausrichtung gehalten, wohingegen dieselbe in der zweiten Situation, in der die Fernsteuerung 11 nahe dem Mund gehalten wird, in einer vertikalen Ausrichtung gehalten wird. Somit weist eine horizontale Ausrichtung des Handgeräts auf einen größeren Abstand zwischen Mund und Mikrofon 12 und den Bedarf nach einem höheren Gewinn hin, wohingegen eine vertikale Ausrichtung auf einen kleineren Abstand und den Bedarf nach einem niedrigeren Gewinnwert hinweist. Es wurde herausgefunden, dass diese Beziehung in der Praxis gut funktioniert. In der Tat wird bei einer Zwischensituation, wie in 3 gezeigt ist, die Fernsteuerung in einem Winkel von ungefähr 45° zu der Horizontale gehalten, wenn dieselbe auf dem Schoß nahe dem Körper gehalten wird, und in diesem Fall befinden sich der Abstand sowie die Ausrichtung zwischen der horizontalen und der vertikalen Situation. Somit kann die Ausrichtung der Fernsteuerung in Bezug auf die horizontale Ebene, die Neigung, verwendet werden, um den geeigneten zu verwendenden Gewinnwert für den Mikrofonverstärker zu bestimmen.
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Moderne Fernsteuerungen können in immer größerem Umfang außerdem eine Zeigetechnologie umfassen, mit der der Nutzer beispielsweise einen Zeiger oder einen Indikator auf einem Fernsehbildschirm durch Bewegen der Fernsteuerung steuern kann. Diese Funktionalität wird für gewöhnlich durch Beschleunigungsmesser, gyroskopische oder andere Sensoren in der Fernsteuerung ermöglicht, die mit dem Aufkommen von Mikroelektromechanische-Systeme(MEMS)-Technologie gebräuchlich geworden sind.
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Die Erfinder haben erkannt, dass die für die Zeigefunktionalität verwendeten Sensoren verwendet werden können, um die Neigung der Fernsteuerung zu bestimmen. Solche Sensoren können für gewöhnlich die Schwerkraftrichtung erfassen, wodurch dieselben verwendet werden können, um die Neigung der Fernsteuerung zu bestimmen. Selbst wenn Sensortypen verwendet werden, die nur eine relative Neigung erfassen können, kann die absolute Neigung nach einer Art von Kalibrierung dennoch bestimmt werden. In dem Fall einer Fernsteuerung kann dies getan werden, während sich die Fernsteuerung in einer bekannten Position befindet, die einer vorbestimmten Ausrichtung zugeordnet ist, beispielsweise kann dieselbe auf einem Tisch liegen, auf dem sich dieselbe die meiste Zeit befindet, und auf dem das Gerät eine horizontale Ausrichtung aufweist. Falls die Fernsteuerung eine Art von Ladestation aufweist, die gebräuchlich für Geräte mit Zeigefunktionalität ist, ist die Ausrichtung des Geräts, wenn dasselbe in dem Ladegerät positioniert ist, bekannt und feststehend und kann verwendet werden, um die absolute Neigung zu kalibrieren.
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Bei einem ersten grundlegenden Ansatz wird die Neigung des Fernsteuerungsgeräts unter Verwendung der Sensoren gemessen, und der Gewinn für den Mikrofonverstärker wird basierend auf dem Neigungswert bestimmt. Es kann eine einfache lineare oder eine andere vorbestimmte Beziehung zwischen Neigungswert und Gewinnwert vorhanden sein, oder eine Nachschlagtabelle (LUT, lookup table) kann verwendet werden, in der der geeignete Gewinnwert für bestimmte Neigungswerte feststeht, und Zwischenwerte können mit Interpolation abgeleitet werden.
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Alternativ dazu kann das Gerät die Beziehung zwischen benötigtem Gewinnwert und Neigungswert während einer Verwendung selbst erlernen. Indem Neigungswerte mit Audiosignalstärke in Beziehung gesetzt werden, kann eine Beziehung zwischen einem geeigneten Gewinnwert und einer Neigung festgelegt werden, die in diesem Fall ohne Weiteres an den Nutzer beispielsweise in Bezug auf Stimmlautstärke, Art des Haltens der Fernsteuerung oder Armlängen angepasst wird. Dieses Selbsterlernen kann während regelmäßiger Nutzung der Fernsteuerung fortlaufend auftreten, oder ein Kalibrierungsprozess kann vorhanden sein, bei dem der Nutzer aufgefordert wird, eine Anzahl von Befehlen zu geben, während derselbe die Fernsteuerung auf unterschiedliche Arten hält.
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4 präsentiert ein einfaches Systemdiagramm, das die Hauptteile zeigt, die benötigt werden, um die Erfindung zu implementieren. Das Mikrofon 12 ist mit einem Audiosignalverstärker 13 verbunden, der einen Eingang 14 zum Einstellen des Gewinnwerts aufweist. Mit diesem Eingang ist der Ausgang des Neigungssensors 15 verbunden.
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5 präsentiert eine etwas fortschrittlichere Implementierung, bei der eine Mikroverarbeitungseinrichtung 16 mit einer Speichereinrichtung 17 hinzugefügt ist. Diese Verarbeitungseinrichtung empfängt Neigungswerte von dem Sensor und empfängt Audiosignalstärkeinformationen von der Schaltung 18, die angeordnet ist, um die Audiosignalstärke von dem Verstärkerausgang zu bestimmen. Basierend auf dem Neigungswert kann die Verarbeitungseinrichtung den geeigneten Gewinnwert aus einer Nachschlagtabelle, die in der Speichereinrichtung gespeichert ist, auswählen, oder denselben unter Verwendung von Parametern, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, berechnen. Die Verarbeitungseinrichtung ist mit dem Gewinneingang 14 des Audiosignalverstärkers 13 verbunden, um den geeigneten Gewinn ansprechend auf den Neigungswert einzustellen. Bei einer selbstlernenden Konfiguration überwacht die Verarbeitungseinrichtung die Audiopegel, die durch eine Schaltung 18 gemessen werden, und die Neigungswerte, die durch den Sensor 15 gemessen werden, und verwendet dieselben, um eine Beziehung zwischen Neigung und benötigtem Gewinnwert zu bestimmen, die in einer Speichereinrichtung als eine Nachschlagtabelle oder als Parameter zu einer Funktion gespeichert werden kann.
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Obwohl zahlreiche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und in der obigen ausführlichen Beschreibung beschrieben sind, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern zahlreiche Modifizierungen möglich sind, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen festgelegt ist, abzuweichen.
