EP1675432A1 - Mobiles Kommunikationsendgerät zum Erzeugen einer ortsfesten virtuellen Schallquelle - Google Patents

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EP1675432A1
EP1675432A1 EP04030821A EP04030821A EP1675432A1 EP 1675432 A1 EP1675432 A1 EP 1675432A1 EP 04030821 A EP04030821 A EP 04030821A EP 04030821 A EP04030821 A EP 04030821A EP 1675432 A1 EP1675432 A1 EP 1675432A1
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EP
European Patent Office
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mobile communication
communication terminal
sound source
sound
movement speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04030821A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Lorenz
Christoph Dr. Pörschmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/11—Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's

Definitions

  • the invention relates to a mobile communication terminal with a sound transducer for emitting sound signals.
  • Sound transducers provided in such mobile communication terminals usually have the sole purpose of reproducing voice or other audio signals received from or stored on the mobile communication terminals. This is usually done in a mono quality.
  • mobile communication terminals are particularly suitable because they are naturally always at hand and thus, for example, during the exercise of sports training, z. B. jogging, can be used to play music signals. Especially a music performance should adequately support and motivate the athlete during a workout.
  • the object of the invention is to expand a field of application for the sound transducer in a mobile communication terminal.
  • the sound transducer is designed to generate a virtual sound source
  • a detection device for a movement speed of the mobile communication terminal is provided and a processing device for output sound signals is provided, which the sound transducer due to the of Detection device provided movement speed such sound signals provides that the virtual sound source appears to be stationary.
  • a generation of a virtual sound source is to be assigned to the area of the prior art.
  • Suitable sound transducers for binaural sound reproduction are available to realize a virtual sound source, which is perceived by a person resting such that it is stationary in space.
  • the movement speed of the mobile communication terminal delivered by the detection device and thus the speed of movement of a person who carries the mobile communication terminal, enters a control for an arrangement of the virtual sound source in the room.
  • the processing device which can be implemented in software, is designed so that even with a movement of the mobile communication terminal in space, the virtual sound source appears stationary.
  • the sound transducer can mimic the sounds that may occur when the athlete passes by a virtual kilometer marker, such as applause or a gong sign.
  • the transducer emits audio signals that mimic sounds adjacent to the running track of standing virtual viewers.
  • the sound transducer may emit sounds of a fictitious person relating to indications of the performance of the athlete, such as his transit times, heart rate, etc.
  • the mobile communication terminal may be equipped with a heart rate measuring device. It is also possible that the acoustic impression of a specific environment (New York marathon route) is reproduced by the sound transducer over an entire running distance of the sportsman, whereby the associated audio data can be stored on the mobile communication terminal.
  • the detection device has an input interface for a variable, on the basis of which the movement speed can be calculated.
  • a variable on the basis of which the movement speed can be calculated.
  • the mobile communication terminal now has a pedometer, the speed of movement of the athlete can be calculated on the part of the mobile communication terminal. Due to the present movement speed, the processing device is able to predict an arrival direction of the sound of the virtual sound source over time, so that a fixed position of the virtual sound source is simulated.
  • the detection device can also detect the movement speed on the basis of measurements of a positioning device.
  • This locating device can for example, resort to position data provided by a GPS system with which the mobile communication terminal can be equipped.
  • the sound transducer is provided as connected to a housing of the mobile communication terminal headphones. In this way, the sound transducer is in a constant relative position to the athlete's head.
  • the mobile communication terminal M is equipped with a sound transducer K for generating a virtual sound source VS.
  • the sound transducer K is in the form of a headset, which is connected to an associated terminal on the housing of the mobile communication terminal M. Audio signals to be radiated by the sound transducer K are returned to output sound signals from a memory AD and are further processed by a processing device S.
  • the sound transducer K is acted upon by the processing device S, which is implemented in software, with sound signals for a binaural sound reproduction.
  • this processing is a value for a movement speed of the athlete or the mobile communication terminal M.
  • the mobile communication terminal M is equipped with a step sensor SS, which determines at which times the athlete has completed a step.
  • the mobile communication terminal M has an input interface SL, in which the athlete can enter his own stride itself. With the aid of the now available stride length and the times supplied by the step sensor SS for respective completions of a step, a detection device E can determine the movement speed of the athlete.
  • the value for the movement speed supplied by the detection device E is supplied to the processing device S, which supplies the sound transducer K with such sound signals that the virtual sound source VS generated by it remains substantially stationary for the calculated movement speed. This means that signals emitted by the sound transducer K are perceived by the athlete so that he passes the supposed location from which the sound signals originate during his run.
  • the mobile communication terminal M is additionally equipped with a GPS receiver G as a locating device whose delivered location information of the detection device E, which can be switched accordingly be provided. Due to the GPS location information and a detection each time between receiving two consecutive location information can be also determine the movement speed.
  • the detection device E is connected to a timer ZG.
  • the processing device S is able to calculate a respective angle of incidence for the sound signals coming from the virtual sound source VS with respect to the athlete, so that the virtual sound source appears to be stationary.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Telephone Function (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mobiles Kommunikationsendgerät (M) mit einem Schallwandler (K) zum Aussenden von Schallsignalen, wobei der Schallwandler (K) zum Erzeugen einer virtuellen Schallquelle (VS) ausgebildet ist, eine Erfassungseinrichtung (E) für eine Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Kommunikationsendgerätes (M) vorgesehen ist und eine Verarbeitungseinrichtung (S) für Ausgangs-Schallsignale vorgesehen ist, die dem Schallwandler (K) aufgrund der von der Erfassungseinrichtung (E) bereit gestellten Bewegungsgeschwindigkeit derartige Schallsignale liefert, dass die virtuelle Schallquelle (VS) ortsfest erscheint.

Description

  • Mobiles Kommunikationsendgerät zum einer ortsferen virtuellen Schallquelle
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein mobiles Kommunikationsendgerät mit einem Schallwandler zum Aussenden von Schallsignalen.
  • Bei solchen mobilen Kommunikationsendgeräten vorgesehene Schallwandler haben üblicher Weise allein die Aufgabe, von den mobilen Kommunikationsendgeräten empfangene oder auf ihnen gespeicherte Sprach- und andere Audiosignale wiederzugeben. Dies geschieht üblicher Weise in einer Mono-Qualität.
  • Allgemein gewinnt eine Darbietung von über reine Sprachwiedergabe hinausgehenden Audiosignalen, insbesondere Musiksignalen, in mobilen Kommunikationsendgeräten mehr und mehr an Verbreitung. Für diesen Zweck sind mobile Kommunikationsendgeräte besonders geeignet, da sie naturgemäß immer zur Hand sind und somit beispielsweise auch während der Ausübung eines Sporttrainings, z. B. Joggen, zur Wiedergabe von Musiksignalen eingesetzt werden können. Gerade eine Musikdarbietung soll den Sportler während eines Trainings adäquat unterstützen und motivieren.
  • In diesem Zusammenhang ist von der Fraunhofer Gesellschaft, Niederlassung Rostock, bereits ein System vorgestellt worden, das eine Anpassung einer Musikdarbietung an eine Schrittgeschwindigkeit beim Joggen ermöglicht. Dabei wird eine Abspielgeschwindigkeit der Musik so angepasst, dass bei jedem Schritt des Sportlers ein Beat eines gerade abgespielten Musikstücks ausgestrahlt wird.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem mobilen Kommunikationsendgerät einen Anwendungsbereich für den Schallwandler zu erweitern.
  • Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten mobilen Kommunikationsendgerät dadurch gelöst, dass der Schallwandler zum Erzeugen einer virtuellen Schallquelle ausgebildet ist, eine Erfassungseinrichtung für eine Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Kommunikationsendgerätes vorgesehen ist und eine Verarbeitungseinrichtung für Ausgangs-Schallsignale vorgesehen ist, die dem Schallwandler aufgrund der von der Erfassungseinrichtung bereit gestellten Bewegungsgeschwindigkeit derartige Schallsignale liefert, dass die virtuelle Schallquelle ortsfest erscheint.
  • Dabei ist eine Erzeugung einer virtuellen Schallquelle dem Bereich des Standes der Technik zuzuordnen. Geeignete Schallwandler zur binauralen Schallwiedergabe stehen zur Verfügung, um eine virtuelle Schallquelle zu realisieren, die von einer ruhenden Person derart wahrgenommen wird, dass sie ortsfest im Raum angeordnet ist.
  • Die von der Erfassungseinrichtung gelieferte Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Kommunikationsendgerätes und damit die Bewegungsgeschwindigkeit einer Person, die das mobile Kommunikationsendgerät trägt, geht in eine Steuerung für eine Anordnung der virtuellen Schallquelle im Raum ein. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung, die in Software realisiert sein kann, so ausgeführt, dass selbst bei einer Bewegung des mobilen Kommunikationsendgerätes im Raum die virtuelle Schallquelle ortsfest erscheint.
  • Auf diese Weise ist es möglich, einem Jogger oder Radfahrer über den Schallwandler den Eindruck zu vermitteln, dass er eine ortsfeste Schallquelle passiert, die von der virtuellen Schallquelle gebildet wird. Dabei gibt es für die Inhalte der von dem Schallwandler ausgestrahlten Schallsignale eine Vielzahl von Möglichkeiten: Der Schallwandler kann die Geräusche nachahmen, die bei einem Vorbeilaufen des Sportlers an einer virtuellen Kilometermarke auftreten können, beispielsweise Applaus oder ein Gongzeichen. Der Schallwandler strahlt Audiosignale aus, die Geräusche neben der Laufstrecke stehender virtueller Zuschauer nachahmen. Der Schallwandler kann Geräusche einer fiktiven Person ausstrahlen, die sich auf Angaben über das Leistungsvermögen des Sportlers beziehen, wie seine Durchgangszeiten, seine Herzfrequenz usw. Zu diesem Zweck kann das mobile Kommunikationsendgerät mit einer Herzfrequenz-Messeinrichtung ausgestattet sein. Ebenso ist es möglich, dass über eine gesamte Laufstrecke des Sportlers von dem Schallwandler der akustische Eindruck einer bestimmten Umgebung (New York-Marathonstrecke) wiedergegeben wird, wobei die zugehörigen Audiodaten auf dem mobilen Kommunikationsendgerät gespeichert sein können.
  • Bevorzugt weist die Erfassungseinrichtung eine Eingabeschnittstelle für eine Größe auf, aufgrund der die Bewegungsgeschwindigkeit berechenbar ist. Um auf das Beispiel eines Joggers zurückzukommen, kann dieser über die Eingabeschnittstelle sein Schrittlänge eingeben. Wenn das mobile Kommunikationsendgerät nunmehr über einen Schrittzähler verfügt, kann auf Seiten des mobilen Kommunikationsendgerätes die Bewegungsgeschwindigkeit des Sportlers berechnet werden. Aufgrund der vorliegenden Bewegungsgeschwindigkeit ist die Verarbeitungseinrichtung dazu in der Lage, eine Eintreffrichtung des Schalls der virtuellen Schallquelle über die Zeit vorauszuberechnen, so dass eine feste Position der virtuellen Schallquelle vorgetäuscht wird.
  • Alternativ kann die Erfassungseinrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit auch aufgrund von Messungen einer Ortungseinrichtung erfassen. Diese Ortungseinrichtung kann beispielsweise auf Positionsdaten zurückgreifen, die von einem GPS-System geliefert werden, mit dem das mobile Kommunikationsendgerät ausgestattet sein kann.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schallwandler als mit einem Gehäuse des mobilen Kommunikationsendgerätes verbundener Kopfhörer vorgesehen. Auf diese Weise ist der Schallwandler in einer gleich bleibenden relativen Position zum Kopf des Sportlers.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1:
    Mehrere Positionen eines mobilen Kommunikationsendgerätes als Funktion der Zeit relativ zu einer virtuellen Schallquelle in einer schematischen Darstellung,
    Figur 2:
    eine Blockdiagrammdarstellung des mobilen Kommunikationsendgerätes nach Figur 1.
  • Figur 1 zeigt ein mobiles Kommunikationsendgerät M, das sich, getragen von einem Sportler, in dessen Laufrichtung R bewegt, und zwar zu drei verschiedenen Zeiten, nämlich t = 0, t = t1 und t = t2.
  • Das mobile Kommunikationsendgerät M ist mit einem Schallwandler K zum Erzeugen einer virtuellen Schallquelle VS ausgestattet. Der Schallwandler K liegt in Form eines Kopfhörers vor, der mit einem zugehörigen Anschluss am Gehäuse des mobilen Kommunikationsendgerätes M verbunden ist. Von dem Schallwandler K auszustrahlende Audiosignale gehen auf Ausgangs-Schallsignale von einem Speicher AD zurück und werden von einer Verarbeitungseinrichtung S weiter verarbeitet.
  • Der Schallwandler K wird von der Verarbeitungseinrichtung S, die in Software realisiert ist, mit Schallsignalen für eine binaurale Schallwiedergabe beaufschlagt. In diese Verarbeitung geht ein Wert für eine Bewegungsgeschwindigkeit des Sportlers bzw. des mobilen Kommunikationsendgerätes M ein. Zum Ermitteln der Bewegungsgeschwindigkeit ist das mobile Kommunikationsendgerät M mit einem Schrittsensor SS ausgestattet, der feststellt, zu welchen Zeitpunkten der Sportler einen Schritt abgeschlossen hat. Außerdem weist das mobile Kommunikationsendgerät M eine Eingabeschnittstelle SL auf, in die der Sportler selbst seine eigene Schrittlänge eingeben kann. Mit Hilfe der nunmehr vorliegenden Schrittlänge und der von dem Schrittsensor SS gelieferten Zeitpunkte für jeweilige Abschlüsse eines Schritts kann eine Erfassungseinrichtung E die Bewegungsgeschwindigkeit des Sportlers feststellen.
  • Der von der Erfassungseinrichtung E gelieferte Wert für die Bewegungsgeschwindigkeit wird der Verarbeitungseinrichtung S zugeführt, welche dem Schallwandler K derartige Schallsignale zuführt, dass die von ihm erzeugte virtuelle Schallquelle VS für die berechnete Bewegungsgeschwindigkeit im Wesentlichen ortsfest bleibt. Dies bedeutet, dass von dem Schallwandler K ausgestrahlte Signale von dem Sportler so wahrgenommen werden, dass er den vermeintlichen Ort, von dem die Schallsignale stammen, während seines Laufs passiert.
  • Als Alternative zu der Eingabe der Schrittlänge in Verbindung mit den Messwerten des Schrittsensors SS ist das mobile Kommunikationsendgerät M zusätzlich mit einem GPS-Empfänger G als Ortungseinrichtung ausgestattet, dessen gelieferte Ortsinformationen der Erfassungseinrichtung E, die entsprechend umschaltbar sein kann, zur Verfügung gestellt werden. Aufgrund der GPS-Ortsinformationen und einer Erfassung jeweils zwischen dem Empfangen von zwei aufeinander folgenden Ortsinformationen zurückgelegten Zeiten lässt sich ebenfalls die Bewegungsgeschwindigkeit ermitteln. Dazu ist die Erfassungseinrichtung E mit einem Zeitgeber ZG verbunden.
  • Aufgrund der von der Erfassungseinrichtung E bereitgestellten Bewegungsgeschwindigkeit ist die Verarbeitungseinrichtung S dazu in der Lage, einen jeweiligen Einfallswinkel für die von der virtuellen Schallquelle VS kommenden Schallsignale in Bezug auf den Sportler zu berechnen, so dass die virtuelle Schallquelle ortsfest erscheint.

Claims (4)

  1. Mobiles Kommunikationsendgerät (M) mit einem Schallwandler (K) zum Aussenden von Schallsignalen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schallwandler (K) zum Erzeugen einer virtuellen Schallquelle (VS) ausgebildet ist,
    eine Erfassungseinrichtung (E) für eine Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Kommunikationsendgerätes (M) vorgesehen ist und
    eine Verarbeitungseinrichtung (S) für Ausgangs-Schallsignale vorgesehen ist,
    die dem Schallwandler (K) aufgrund der von der Erfassungseinrichtung (E) bereit gestellten Bewegungsgeschwindigkeit derartige Schallsignale liefert, dass die virtuelle Schallquelle (VS) ortsfest erscheint.
  2. Mobiles Kommunikationsendgerät (M) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Erfassungseinrichtung (E) eine Eingabeschnittstelle (SL) für eine Größe aufweist, aufgrund der die Bewegungsgeschwindigkeit berechenbar ist.
  3. Mobiles Kommunikationsendgerät (M) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Erfassungseinrichtung (E) die Bewegungsgeschwindigkeit aufgrund von Messungen einer Ortungseinrichtung erfasst.
  4. Mobiles Kommunikationsendgerät (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schallwandler (K) als mit einem Gehäuse des mobilen Kommunikationsendgerätes (M) verbundener Kopfhörer vorliegt.
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