JP2016519868A - 機器の方向をブロードキャストするための音波ビーコン - Google Patents

Abstract

リスニング機器に対するラウドスピーカの方向を判定するための方法が説明される。この方法は、それぞれのトランスデューサを同時に駆動し、別個の直交オーディオ信号に対応するビームパターンを放出する。リスニング機器は、直交オーディオ信号により生成された音を検知し、検知されたオーディオ信号を分析し、リスニング機器に対するラウドスピーカの空間定位を判定する。他の実施形態もまた説明される。

Description

［関連事項］
本出願は、先の出願日の仮出願第６１／７８５，１１４号（２０１３年３月１４日出願）の利益を主張する。

オーディオ出力機器に統合された又はそうでなければ連結された複数のトランスデューサにより放出された直交オーディオ信号を分析することにより、リスニング機器に対するオーディオ出力機器の方向を判定するためのシステム及び方法。他の実施形態もまた説明される。

オーディオ出力機器は、協働して音を生成するための２つ又はそれ以上のトランスデューサを含む場合がある。音響エンジニアは、リスナーに対して特定の様式にて方向づけられるオーディオ出力機器を意図する場合があるが、この方向は常に達成されるわけではない。例えば、リスナーは、直線状のラウドスピーカアレイに対する中心からずれて座っている場合がある。別の例では、円形状のラウドスピーカアレイがリスナーに対して様々な角度にて配置されている場合がある。理想的でない位置にあることで、オーディオ出力機器により生成された音は、意図しない、期待以下の結果となる場合がある。

本発明の一実施形態は、リスニング機器に対する、複数のトランスデューサを伴うラウドスピーカアレイ又はいずれの機器の方向を判定するための方法に関する。一実施形態では、この方法は、それぞれのトランスデューサを同時に駆動し、別個の直交オーディオ信号に対応するビームパターンを放出する。リスニング機器は、直交オーディオ信号に基づくビームパターンにより生成された音を検知し、検知されたオーディオ信号を分析し、リスニング機器に対するラウドスピーカアレイの空間定位を判定する。

一実施形態では、検知されたオーディオ信号は、一式の相互相関信号を生成するために、それぞれの直交試験信号と畳み込みされる。相互相関信号におけるピークが比較又はそうでなければ分析され、リスニング機器に対するラウドスピーカアレイのそれぞれのトランスデューサ、象限、又は側面の方向を判定する。一実施形態では、ピークのサイズ及びピーク間のタイムセパレーションが使用され、リスニング機器に対するラウドスピーカアレイの各トランスデューサ、象限、又は側面間の空間的関係を判定する。

方法は、直交試験信号の使用を通しての、ラウドスピーカアレイの複数の側面又は象限の方向の同時調査を可能にする。複数の同時分析が可能となることにより、この方法は、トランスデューサを逐次的に駆動することに比較して、より正確な方向判定を大幅に短い期間にて可能にする。リスニング機器に対するラウドスピーカアレイの方向を素早く判定することで、ラウドスピーカアレイにより生成された音の即時かつ継続的な調整が行われ得る。例えば、オーディオ受信機は、リスニング機器（及び、推論されたリスナー／ユーザー）がラウドスピーカアレイの左にあると判定すると、ラウドスピーカアレイにより放出された１つ以上のビームパターンを調整してよい。ラウドスピーカアレイ内のトランスデューサのすべてを同時に駆動し、それに応じてすべての測定を同時に行うことはまた、測定間のリスニング機器／測定機器の移動による問題を回避する。なぜなら、すべての測定が同時に行われるからである。

更に、直交オーディオ信号を使用することで、ラウドスピーカアレイの方向を判定するための方法は、無関係の音に対してより堅牢である。例えば、オーディオ受信機は、方向判定プロセスに影響を与えることなく、オーディオトラックを同時に再生しながら、ラウドスピーカアレイの方向を判定してよい。

上記概要には、本発明のすべての態様の網羅的なリストを挙げてはいない。本発明には、前述でまとめた種々の態様のすべての好適な組み合わせからの実施可能なすべてのシステム及び方法が含まれ、並びに以下の詳細な説明で開示されるもの、特に出願とともに提出された請求項において指摘されるものが含まれると考えられる。このような組み合わせには、上記概要では具体的には説明されていない特定の優位性がある。

本発明の実施形態を、例として、限定としてではなく、添付の図面の図に例示する。図面では同様の参照符号は同様の要素を示す。本開示での、本発明の「ａｎ」又は「１つの」実施形態への言及は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、それらは、少なくとも１つを意味していることに留意されたい。

一実施形態に係わる、オーディオ受信機、曲線状のラウドスピーカアレイ、及びリスニング機器を伴うリスニングエリアの図を示す。 一実施形態に係わる、オーディオ受信機、直線状のラウドスピーカアレイ、及びリスニング機器を伴うリスニングエリアの図を示す。 一実施形態に係わる、図１Ａからのラウドスピーカアレイのオーバーヘッド断面図を示す。 一実施形態に係わる、オーディオ受信機の機能ユニットブロック図及びいくつかの構成するハードウェアコンポーネントを示す。 一実施形態に係わる、リスニング機器の機能ユニットブロック図及びいくつかの構成するハードウェアコンポーネントを示す。 一実施形態に係わる、リスニング機器に対するラウドスピーカアレイの方向を判定するための方法を示す。 一実施形態に係わる、リスニング機器により生成された、検知されたオーディオ信号の一例を示す。 一実施形態に係わる、直交オーディオ信号に対する相互相関信号例を示す。 一実施形態に係わる、直交オーディオ信号に対する相互相関信号例を示す。 一実施形態に係わる、ラウドスピーカアレイ、及びリスニング機器に対するアレイの水平関係を示す。 一実施形態に係わる、ラウドスピーカアレイ、及びリスニング機器に対するアレイの垂直関係を示す。 一実施形態に係わる、２つのラウドスピーカアレイ、及び、それぞれのアレイの、互いの関係並びにリスニング機器に対する関係を示す。

以下、いくつかの実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。詳細について多く説明されるが、当然のことながら、本発明のいくつかの実施形態は、これらの詳細なしに実施してよい。他の例では、本説明の理解を不明瞭にすることがないように、周知の回路、構造、及び技術は、詳細には示されていない。

図１Ａは、オーディオ受信機２、ラウドスピーカアレイ３、及びリスニング機器４を伴うリスニングエリア１の図を示す。オーディオ受信機２はラウドスピーカアレイ３に連結され、ラウドスピーカアレイ３内の個々のトランスデューサ５を駆動し、リスニングエリア１内に様々な音パターンを放出してよい。リスニング機器４は、オーディオ受信機２及びラウドスピーカアレイ３により生成されたこれらの音を、１つ以上のマイクロフォンを使用して検知してよい。これらの検知された音は、以下に更に詳細に説明するように、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定するために使用されてよい。

単一のラウドスピーカアレイ３が示されているが、他の実施形態では、複数のラウドスピーカアレイ３がオーディオ受信機２に連結されてよい。例えば、１つのサウンドプログラムコンテンツ（例えば、楽曲又は動画用オーディオトラック）の各左前チャネル、右前チャネル、及び前中央チャネルを表すよう、３つのラウドスピーカアレイ３がリスニングエリア１内に配置されてよい。

図１Ａに示すように、ラウドスピーカアレイ３は、曲線状のキャビネット内に複数のトランスデューサ５を収納する。図２は、図１Ａからのラウドスピーカアレイ３のオーバーヘッド断面図を示す。本実施形態におけるトランスデューサ５は円形に配置されているが、他の実施形態では、異なる曲線状の配列が使用されてよい。例えば、トランスデューサ５は、半円形、球形、楕円形、又はいずれの種類の円弧に配列されてよい。別の実施形態では、図１Ｂに示すように、ラウドスピーカアレイ３は直線状であってよい。

図１Ａ、図１Ｂ、及び図２では、ラウドスピーカアレイ３は、一列に配列された一式のトランスデューサ５を含む。別の実施形態では、ラウドスピーカアレイ３は、複数列のトランスデューサ５を含んでよい。トランスデューサ５は、フルレンジドライバ、ミッドレンジドライバ、サブウーファー、ウーファー、及びツイータのいずれの組み合わせでよい。トランスデューサ５のそれぞれは、円筒状の磁気ギャップを通して軸方向に動くよう、ワイヤのコイル（例えば、ボイスコイル）を制約するフレキシブルサスペンションを介して、強固なバスケット、又はフレームに接続された軽量ダイアフラム、若しくはコーンを使用してよい。電気オーディオ信号がボイスコイルに適用されると、電流によってボイスコイル内に磁界が生成され、可変電磁石となる。コイル及びトランスデューサ５の磁気システムが双方向作用し、コイル（及び、したがって、取り付けられたコーン）を前後に動かす機械力が発生し、これにより、オーディオ受信機２などの音声源から来る、適用された電気オーディオ信号の制御の下で音を再生する。電磁力学ラウドスピーカドライバは、トランスデューサ５として使用されるために説明されているが、圧電ドライバ、平面電磁ドライバ、及び静電ドライバといった、他の種類のラウドスピーカドライバも可能であることを当業者は認識するであろう。

それぞれのトランスデューサ５は、音声源（例えば、オーディオ受信機２）から受信した個別かつ分離したオーディオ信号に応じて音を生成するよう、独立して個別に駆動されてよい。ラウドスピーカアレイ３内のトランスデューサ５を、異なるパラメータ及び設定（遅延及びエネルギーレベルを含む）にしたがって独立して個別に駆動させることで、ラウドスピーカアレイ３は、オーディオ受信機２により出力される１つのサウンドプログラムコンテンツのそれぞれのチャネルを正確に表す多くの指向性／ビームパターンを生成することができる。更に、これらの指向性／ビームパターンは、以下に説明するように、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定するために使用されてよい。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ラウドスピーカアレイ３は、ワイヤ又はコンジットの使用を通してオーディオ受信機２に連結される。例えば、ラウドスピーカアレイ３は、２つの配線ポイントを含んでもよく、オーディオ受信機２は、補完的な配線ポイントを含んでよい。配線ポイントは、各ラウドスピーカアレイ３及びオーディオ受信機２の背面のバインディングポスト又はスプリングクリップでよい。これらのワイヤは、ラウドスピーカアレイ３をオーディオ受信機２に電気的に連結するよう、各配線ポイントに個別に包まれるか、そうでなければ連結される。

他の実施形態では、ラウドスピーカアレイ３は、アレイ３及びオーディオ受信機２が物理的に接続されていないものの、無線周波数接続を維持するよう、無線プロトコルを使用してオーディオ受信機２に連結される。例えば、ラウドスピーカアレイ３は、オーディオ受信機２内の対応するＷｉＦｉ（登録商標）送信機及び／又はＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）送信機からオーディオ信号を受信するために、ＷｉＦｉ受信機又はＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）受信機を含んでよい。いくつかの実施形態では、ラウドスピーカアレイ３は、オーディオ受信機２から受信した無線信号を使用してトランスデューサ５を駆動するための統合アンプを含んでよい。単一のラウドスピーカアレイ３が示されているが、他の実施形態では、複数のラウドスピーカアレイ３がオーディオ受信機２に連結されてよい。

一実施形態では、ラウドスピーカアレイ３は、１つのサウンドプログラムコンテンツの左前オーディオチャネル、右前オーディオチャネル、及び前中央オーディオチャネルを表すよう使用される。サウンドプログラムコンテンツは、オーディオ受信機２内に、又は外部機器（例えば、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、リモートストリーミングシステム、又はブロードキャストシステム）上に記憶され、有線接続又は無線接続を通してオーディオ受信機２に送信されるか、又はアクセス可能にされてよい。

上述のように、ラウドスピーカアレイ３は、音をリスニングエリア１内に放出する。リスニングエリア１は、ラウドスピーカアレイ３が配置されており、ラウドスピーカアレイ３により放出された音をリスナーが聞く位置である。例えば、リスニングエリア１は、住宅又は商業施設内の部屋、若しくは屋外エリア（例えば、階段式観覧劇場）であってよい。リスナーは、リスナーにより知覚可能な、レベル、ピッチ、及び音色を含む、ラウドスピーカアレイ３からの類似又は同一の音をリスニング機器４が検知できるよう、リスニング機器４を保持してよい。

専用スピーカに関して説明されているが、ラウドスピーカアレイ３は、複数のトランスデューサ５を収納するいずれのオーディオ出力機器であってよい。これらの実施形態における複数のトランスデューサ５は、アレイに配列されなくともよい。例えば、ラウドスピーカアレイ３は、音を出力するための複数のトランスデューサ５を伴うラップトップコンピュータ、携帯オーディオ機器、携帯電話、又はタブレットコンピュータにより置き換えられてよい。

図３は、一実施形態による、オーディオ受信機の機能ユニットブロック図及びいくつかの構成するハードウェアコンポーネントを示す。個別に示されているが、一実施形態では、オーディオ受信機２はラウドスピーカアレイ３内に統合される。図３に示すコンポーネントはオーディオ受信機２内に含まれる要素を表し、他のコンポーネントを除外するものとして解釈されるべきでない。オーディオ受信機２のそれぞれの要素を、以下の例を用いて説明する。

オーディオ受信機２は、メインシステムプロセッサ６及びメモリユニット７を含んでよい。プロセッサ６及びメモリユニット７は、オーディオ受信機２の様々な機能及び作動の実行に必要な操作を行うプログラマブルデータプロセッシングコンポーネント及びデータストレージのいずれの適切な組み合わせを本明細書にて参照するために総称的に使用される。プロセッサ６は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、汎用マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号コントローラ、又は一式のハードウェアロジック構造（例えば、フィルタ、演算論理装置、及び専用ステートマシン）などの専用プロセッサであってよく、メモリユニット７は、超小型電子技術による不揮発性ランダムアクセスメモリと呼んでよい。オペレーティングシステムは、オーディオ受信機２の様々な機能を行うよう、プロセッサ６によって動作する又は実行されるオーディオ受信機２の様々な機能に特有のアプリケーションプログラムとともに、メモリユニット７内に記憶されてよい。例えば、オーディオ受信機２は、オーディオ受信機２の他のハードウェア要素とあわせて、方向判定ユニット９を含んでよく、ラウドスピーカアレイ３内の個々のトランスデューサ５を駆動して音を放出する。

一実施形態では、オーディオ受信機２は、一式の直交オーディオ信号８を含んでよい。直交オーディオ信号８は、最大長シーケンスなどの擬似ランダムバイナリシーケンスであってよい。擬似ランダムノイズシーケンスは、統計的乱数性に対する１つ以上の標準試験を満たすノイズに類似する信号である。一実施形態では、直交オーディオ信号８は、線形シフトレジスタを用いて生成されてよい。シフトレジスタのタップは、ラウドスピーカアレイ３の異なる側面に対して異なって設定され、したがって、ラウドスピーカアレイ３のそれぞれの側面に対して生成された直交オーディオ信号８が、すべての他の直交オーディオ信号８に対して高度に直交することを確かにする。直交オーディオ信号８は、２^N-1の長さを伴うバイナリシーケンスであってよく、ここでＮは、同時に駆動されるトランスデューサ５の数である。

一実施形態では、１つ以上の直交オーディオ信号８のそれぞれは、ラウドスピーカアレイ３の単一の側面、象限、又は方向に関連付けられている。例えば、図２に示すラウドスピーカアレイ３は、示される３Ａ〜３Ｄの４つの象限／側面に分割されてよい。それぞれの象限は、単一かつ別個の直交オーディオ信号８に関連付けられてよい。この例では、ラウドスピーカアレイ３の３Ａ〜３Ｄのそれぞれの象限に関連付けられた４つの別個の直交オーディオ信号８となる。直交オーディオ信号８は、オーディオ受信機２に統合された又はアクセス可能なメモリユニット７又は別のストレージユニット内に記憶されてよい。直交オーディオ信号８は、以下に更に詳細に説明するように、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定するために使用されてよい。

一実施形態では、メインシステムプロセッサ６は、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定する要求に応じて、１つ以上の直交オーディオ信号８を取得する。要求は、リモート機器（例えば、リスニング機器４）又はオーディオ受信機２内のコンポーネントにより起動されてよい。例えば、メインシステムプロセッサ６は、ユーザーがオーディオ受信機２上のテストボタンを選択したことに応じて、１つ以上の直交オーディオ信号８を取得することにより、ラウドスピーカアレイ３の方向を判定するための手順（例えば、方向判定ユニット９により画定された手順）を開始してよい。別の実施形態では、メインシステムプロセッサ６は、予め定められた間隔（例えば、毎分）に、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定する１つ以上の直交オーディオ信号８を定期的に取得してよい。

メインシステムプロセッサ６は、直交オーディオ信号８に基づいて駆動信号を生成してよい。駆動信号は、直交オーディオ信号８のそれぞれに対してビームパターンを生成する。例えば、メインシステムプロセッサ６は、それぞれの直交オーディオ信号８に対する高度に指向されたビームパターンに対応する一式の駆動信号を生成してよい。ビームパターンは、それぞれの直交オーディオ信号８に関連付けられた３Ａ〜３Ｄの特定の象限／方向に沿って指向される。図２は、ラウドスピーカアレイ３の３Ａ〜３Ｄの個別の象限に関連付けられた直交オーディオ信号８に対する４つのビームパターンのセンターラインを示す。駆動信号は、それぞれのビームパターンを同時に生成するためにトランスデューサ５を駆動するよう使用されてよい。オーディオ受信機２はまた、駆動信号に基づいて１つ以上の別個のアナログ信号を生成する１つ以上のデジタルアナログコンバータ１０を含んでよい。デジタルアナログコンバータ１０により生成されたアナログ信号は、トランスデューサ５が、それぞれの直交オーディオ信号８に関連付けられたビームパターンをまとめて放出するよう、ラウドスピーカアレイ３内の対応するトランスデューサ５を駆動するために、パワーアンプ１１に供給される。以下に更に詳細に説明するように、リスニング機器４は、それぞれのビームパターンにより生成された音を、１つ以上のマイクロフォンを使用して、同時に検知してよい。これらの検知された信号は、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定するために使用されてよい。

一実施形態では、オーディオ受信機２はまた、アンテナ１３を使用して、近隣の無線ルータ、アクセスポイント、及び／又は他の機器からデータパケットを送受信する、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）コントローラ１２を含んでよい。ＷＬＡＮコントローラ１２は、中間コンポーネント（例えば、ルータ又はハブ）を通して、オーディオ受信機２、及びリスニング機器４、若しくは／又はラウドスピーカアレイ３との間の通信を促進してよい。一実施形態では、オーディオ受信機２はまた、リスニング機器４、ラウドスピーカアレイ３、及び／又は他の機器との通信のために、関連付けられたアンテナ１５を伴うＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）送受信機１４を含んでよい。

図４は、一実施形態による、リスニング機器の機能ユニットブロック図及びいくつかの構成するハードウェアコンポーネントを示す。図４に示すコンポーネントはリスニング機器４内に含まれる要素を表し、他のコンポーネントを除外するものとして解釈されるべきではない。リスニング機器４のそれぞれの要素を、以下の例を用いて説明する。

リスニング機器４は、メインシステムプロセッサ１６及びメモリユニット７を含んでよい。プロセッサ１６及びメモリユニット７は、リスニング機器４の様々な機能及び作動の実行に必要な操作を行うプログラマブルデータプロセッシングコンポーネント及びデータストレージのいずれの適切な組み合わせを本明細書にて参照するために総称的に使用される。プロセッサ１６は、スマートフォンに主に見られるアプリケーションプロセッサであってよく、メモリユニット７は、超小型電子技術による不揮発性ランダムアクセスメモリと呼んでよい。オペレーティングシステムは、リスニング機器４の様々な機能を行うよう、プロセッサ１６によって動作する又は実行されるリスニング機器４の様々な機能に特有のアプリケーションプログラムとともに、メモリユニット７内に記憶されてよい。例えば、（起動される、再開される、又はフォアグラウンドにある場合に）ユーザーが電話番号を「ダイアル」し、無線ＶＯＩＰ又はセルラープロトコルを使用して電話の呼び出しを開始でき、会話が終了すると呼び出しを「切る」ことが可能な電話アプリケーションがあってよい。

一実施形態では、リスニング機器４は、所与のプロトコル（例えば、セルラーＧＳＭ（登録商標）、セルラーＣＤＭＡ、無線ＶＯＩＰ）の仕様にしたがって、アップリンク信号及びダウンリンク信号により、それぞれスピーチコーディング機能及びスピーチデコーディング機能を実行するベースバンドプロセッサ１８を含んでよい。セルラーＲＦ送受信機１９は、コード化されたアップリンク信号をベースバンドプロセッサ１８から受信し、この信号とともにアンテナ２０を駆動する前に、この信号をキャリアバンドへアップコンバートする。同様に、ＲＦ送受信機１９は、ダウンリンク信号をアンテナ２０から受信し、この信号をベースバンドプロセッサ１８へ送信する前に、この信号をベースバンドへダウンコンバートする。

一実施形態では、リスニング機器４はまた、アンテナ２２を使用して、近隣の無線ルータ、アクセスポイント、及び／又は他の機器からデータパケットを送受信する、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）コントローラ２１を含んでよい。ＷＬＡＮコントローラ２１は、中間コンポーネント（例えば、ルータ又はハブ）を通して、オーディオ受信機２とリスニング機器４との間の通信を促進してよい。一実施形態では、リスニング機器４はまた、オーディオ受信機２との通信のために、関連付けられたアンテナ２４を伴うＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）送受信機２３を含んでよい。例えば、リスニング機器４及びオーディオ受信機２は、ＷＬＡＮコントローラ２１及びＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）送受信機２３の１つ以上を使用して、データを共有又は同期してよい。

一実施形態では、リスニング機器４は、デジタルオーディオ信号及びアナログオーディオ信号を管理するためのオーディオコーデック２５を含んでよい。例えば、オーディオコーデック２５は、コーデック２５に連結された１つ以上のマイクロフォン２６から受信した入力オーディオ信号を管理してよい。マイクロフォン２６から受信したオーディオ信号の管理は、アナログデジタル変換及び一般信号処理を含んでよい。マイクロフォン２６は、マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）マイクロフォン、圧電マイクロフォン、エレクトレットコンデンサマイクロフォン、又はダイナミックマイクロフォンを含むいずれの種類の音響電気トランスデューサ又はセンサであってよい。マイクロフォン２６は、カージオイド、全方向性、及び８の字（figure-eight）などの様々な極性パターンを提供してよい。一実施形態では、マイクロフォン２６の極性パターンは、経年により継続的に変化する場合がある。一実施形態では、マイクロフォン２６は、リスニング機器４内に統合される。別の実施形態では、マイクロフォン２６はリスニング機器４から分離しており、有線接続又は無線接続（例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）及びＩＥＥＥ（登録商標）８０２．１１ｘ）を通してリスニング機器４に連結される。

一実施形態では、リスニング機器４は、一式の直交オーディオ信号８を含んでよい。オーディオ受信機２に関して上述のように、１つ以上の直交オーディオ信号８のそれぞれは、ラウドスピーカアレイ３の３Ａ〜３Ｄの象限に関連付けられる。例えば、３Ａ〜３Ｄの４つの象限を伴う、図２に示すラウドスピーカアレイ３は、３Ａ〜３Ｄの象限との１対１の関係にある４つの別個の直交オーディオ信号８を有してよい。直交オーディオ信号８は、リスニング機器４に統合された又はアクセス可能なメモリユニット７若しくは別のストレージユニット内に記憶されてよい。直交オーディオ信号８は、以下に更に詳細に説明するように、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定するために使用されてよい。

一実施形態では、直交オーディオ信号８は、オーディオ受信機２内に記憶された直交オーディオ信号８と同一でよい。この実施形態では、直交オーディオ信号８は、リスニング機器４とオーディオ受信機２との間にて、ＷＬＡＮコントローラ１２及び２１、並びにＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）送受信機１４及び２３の１つ以上を使用して、共有又は同期される。

一実施形態では、リスニング機器４は、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定するための方向判定ユニット２７を含む。リスニング機器４の方向判定ユニット２７は、オーディオ受信機２の方向判定ユニット９とあわせて機能してよく、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定する。

図５は、一実施形態による、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定するための方法２８を示す。方法２８は、オーディオ受信機２及びリスニング機器４の双方の１つ以上のコンポーネントにより実行されてよい。一実施形態では、方法２８の動作の１つ以上は、方向判定ユニット９及び／又は２７により実行される。

一実施形態では、方法２８は、オペレーション２９にてオーディオ受信機２がラウドスピーカアレイ３を駆動して開始し、直交オーディオ信号８に基づく複数のビームパターンをリスニングエリア１内に同時に放出する。いくつかの実施形態では、トランスデューサ５は、異なる直交信号８の重畳を再生するよう駆動されてよい。上述のように、オーディオ受信機２は、ラウドスピーカアレイ３内のトランスデューサ５を、３Ａ〜３Ｄの別個の象限／方向に沿って個別のビームパターンを放出するよう駆動してよい。ラウドスピーカアレイ３の３Ａ〜３Ｄのそれぞれの象限と直交オーディオ信号８との間の関係は、オーディオ受信機２及び／又はリスニング機器４内に直交オーディオ信号８とともに記憶されてよい。例えば、以下の表は、オーディオ受信機２及び／又はリスニング機器４内に記憶されてよく、図２におけるそれぞれの象限／方向と、対応する直交オーディオ信号８との間の関係を示す。

一実施形態では、直交オーディオ信号８は、人により知覚可能な通常の限度を超える超音波信号である。例えば、直交オーディオ信号８は２０Ｈｚを超えてよい。この実施形態では、オーディオ受信機２は、直交オーディオ信号８に対応するビームパターンを放出するようトランスデューサ５を駆動してよく、一方でトランスデューサ５を同時に駆動し、１つのサウンドプログラムコンテンツ（例えば、楽曲又は動画用オーディオトラック）に対応する音を放出する。この方法を用いて、直交オーディオ信号８は、ラウドスピーカアレイ３の方向を判定するよう使用されてよく、一方でラウドスピーカアレイ３は通常の作動中に使用される。これにより、リスナーのオーディオ体験を損なうことなく、ラウドスピーカアレイ３の方向が継続的かつ可変的に判定されることができる。

オペレーション３０では、リスニング機器４は、ラウドスピーカアレイ３により生成された音を検知する。直交オーディオ信号８のそれぞれに対応するビームパターンは、ラウドスピーカアレイ３に対する個別の方向に同時に出力されるため、リスニング機器４は、同時に再生された直交オーディオ信号８のそれぞれに対応する音を含む、単一の検知されたオーディオ信号を生成する。例えば、リスニング機器４は、直交オーディオ信号８のそれぞれを含む５ミリ秒のオーディオ信号を生成してよい。リスニング機器４は、１つ以上のマイクロフォン２６を、オーディオコーデック２５とあわせて使用することで、ラウドスピーカアレイ３により生成された音を検知してよい。

一実施形態では、リスニング機器４は、リスニングエリア１内の音を継続的に録音する。別の実施形態では、リスニング機器４は、オーディオ受信機２により促されると起動して音を録音する。例えば、オーディオ受信機２は、ＷＬＡＮコントローラ１２及び２１、並びに／又はＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）送受信機１４及び２３を使用して、録音コマンドをリスニング機器４へ送信してよい。録音コマンドは、リスニングエリア１内の音の録音を開始する方向判定ユニット２７により傍受されてよい。

オペレーション３１では、リスニング機器４は、処理及び方向判定のために、検知されたオーディオ信号をオーディオ受信機２に送信する。検知されたオーディオ信号の送信は、ＷＬＡＮコントローラ１２及び２１、並びに／又はＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）送受信機１４及び２３を使用して行われてよい。一実施形態では、リスニング機器４は、オーディオ受信機２からの支援なしに、方向判定を実行する。この実施形態では、検知されたオーディオ信号は、オーディオ受信機２に送信されない。その代りに、方向判定はリスニング機器４により行われ、方向の結果は続いて、ＷＬＡＮコントローラ１２及び２１、並びに／又はＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）送受信機１４及び２３を使用してオーディオ受信機２へ送信される。

オペレーション３２では、検知されたオーディオ信号は、一式の相互相関信号を生成するために、記憶された直交オーディオ信号８のそれぞれと畳み込みされる。畳み込みはそれぞれの直交オーディオ信号８に対して行われるため、相互相関信号の数量は、直交オーディオ信号８の数量に等しくなる。相互相関信号のそれぞれは、その関連付けられた（例えば、表１に示すように）直交オーディオ信号として、同じ３Ａ〜３Ｄの象限／側面に対応する。図６Ａは、検知されたオーディオ信号の一例を示し、図６Ｂ及び図６Ｃは、各３Ａ及び３Ｂの象限／方向に対応する、直交オーディオ信号８Ａ及び８Ｂに対する相互相関信号を示す。相互相関信号はそれぞれ、一般スペクトル分布を上回る／下回るピーク又は谷部を含む。例えば、各図６Ｂ及び図６Ｃに示す相互相関信号は、異なる強度を伴うピークを含む。これらのピークは、オペレーション３０にてリスニング機器４により検知された各直交オーディオ信号８のレベル、ピッチ、及び他の特性に対応する。

オペレーション３３では、それぞれの相互相関信号におけるピークは、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を判定するよう比較される。一実施形態では、より高いピークを伴う相互相関信号に対応する３Ａ〜３Ｄの象限は、より低いピークを伴う相互相関信号に対応する３Ａ〜３Ｄの象限よりも、リスニング機器４に近いと判定される。例えば、図６Ｂ内のピークは３Ａの象限に対応し、図６Ｃ内のピークは３Ｂの象限に対応する。この例では、３Ａの象限に対応する図６Ｂ内のピークは、３Ｂの象限に対応する図６Ｃ内のピークより大きい。この違いに基づき、オペレーション３３は、３Ａの象限が、３Ｂの象限よりもリスニング機器４に近いと判定する。この関係を図７に示し、ここでは、３Ａの象限が、３Ｂの象限よりもリスニング機器４に近い。対応する相互相関信号におけるピークのサイズ及び形状に基づいて、同様の推論が、３Ｃ及び３Ｄの象限に対してされてよい。これらの推論は、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の統合された方向を生成するよう組み合わせられてよい。例えば、図７に示すように、ラウドスピーカアレイ３の統合された方向は、ラウドスピーカアレイ３の３Ａ〜３Ｄの軸又は特定の象限に対する方位測定値δとして表されてよい。別の実施形態では、ラウドスピーカアレイ３の統合された方向は、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の３Ａ〜３Ｄのそれぞれの象限の方位測定値を含んでよい。

一実施形態では、直交オーディオ信号８に対応するそれぞれのビームパターンの相は、ラウドスピーカアレイ３に対するリスニング機器４の位置を判定するよう使用される。直交オーディオ信号８のそれぞれを放出するよう使用されるビームパターンを知ることで、放出されたビームパターンに対するリスニング機器４の位置が計算され得る。ビームパターン内のこの位置は続いて、ラウドスピーカアレイ３に対するリスニング機器４の位置を判定するよう使用されてよい。

図７に示すように、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向は、水平方向にて判定される。他の実施形態では、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向はまた、垂直方向にて判定されてよい。図８は、リスナーがリスニング機器４を保持しているリスニングエリア１の側面図を示す。この実施形態では、オペレーション３３は、上記と同様の技術を使用して、リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の垂直方向を判定する。垂直方向は、ラウドスピーカアレイ３の複数の象限／側面と、アレイ３及びリスニング機器４の音響中心との間の鉛直角を含んでよい。

一実施形態では、複数のラウドスピーカアレイ３が、方向を判定するよう使用されてよい。例えば、図９に示すように、２つのラウドスピーカアレイ３₁及び３₂が、リスニング機器４とともにリスニングエリア１内に配置される。上記と同様の技術を使用して、オーディオ受信機２は、個別の直交オーディオ信号８に対応する個別のビームパターンを生成するよう、ラウドスピーカアレイ３₁及び３₂内のそれぞれのトランスデューサ５を駆動してよい。これらの直交オーディオ信号８に対応するそれぞれのビームパターンにより生成された、対応する音に基づき、ラウドスピーカアレイ３₁及び３₂の方向が判定されてよい。導き出された方向は、リスニング機器４及び／又は他のラウドスピーカアレイ３₁及び３₂に関連してよい。例えば、ラウドスピーカアレイ３₁に対する方位測定値δ₁₁及びδ₁₂は、リスニング機器４及びラウドスピーカアレイ３₂に対するラウドスピーカアレイ３₁の方向に対応してよい。同様に、ラウドスピーカアレイ３₂に対する方位測定値δ₂₁及びδ₂₂は、リスニング機器４及びラウドスピーカアレイ３₁に対するラウドスピーカアレイ３₂の方向に対応してよい。方位測定値δは、ラウドスピーカアレイ３の特定の象限又は別の部位に関連されてよい。一実施形態では、ラウドスピーカアレイ３₁及び３₂はそれぞれ、マイクロフォン２６を含んでよい。この実施形態では、ラウドスピーカアレイ３₁及び３₂は、他のラウドスピーカアレイ３の方向判定を支援するよう、リスニング機器４として機能してよい。

一実施形態では、複数のラウドスピーカアレイ３からの直交オーディオ信号８のそれぞれの間の到着時間が、上記方向の推定の向上に使用されてよい。例えば、ラウドスピーカアレイ３₁により出力される直交オーディオ信号８に対応する音が、時間ｔ₁にて受信されてよく、ラウドスピーカアレイ３₂により出力される直交オーディオ信号８に対応する音が、時間ｔ₂にて受信されてよい。これらの時間に基づき、ラウドスピーカ３₁及び３₂間の距離が、以下の数式を使用して判定されてよい。

ここで、ｃは空気中の音の速度であり、各ｄ₁及びｄ₂は、ラウドスピーカ３₁及び３₂と、リスニング機器４との間の距離である。

方法２８は、直交試験信号８の使用を通した、ラウドスピーカアレイ３の個別の側面又は方向における複数のトランスデューサ５の同時調査を可能にする。複数のトランスデューサ５及び、ラウドスピーカアレイ３の方向を同時に分析することにより、方法２８は、トランスデューサ５を逐次的に駆動することに比較して、より正確な方向判定を大幅に短い期間にて可能にする。リスニング機器４に対するラウドスピーカアレイ３の方向を素早く判定することで、ラウドスピーカアレイ３により生成された音の即時かつ継続的な調整が行われ得る。例えば、オーディオ受信機２は、リスニング機器４（及び、推論されたリスナー／ユーザー）がラウドスピーカアレイ３の左にあると判定すると、ラウドスピーカアレイ３により放出された１つ以上のビームパターンを調整してよい。ラウドスピーカアレイ３内のトランスデューサ５のすべてを同時に駆動し、それに応じてすべての測定を同時に行うことはまた、測定間のリスニング機器／測定機器４の移動による問題を回避する。なぜなら、すべての測定が同時に行われるからである。

更に、直交試験信号８を使用することで、ラウドスピーカアレイ３の方向を判定するための方法２８は、無関係の音に対してより堅牢である。例えば、オーディオ受信機２は、方向判定プロセスに影響を与えることなく、オーディオトラックを同時に再生しながら、ラウドスピーカアレイ３の方向を判定してよい。

先に説明したように、本発明の実施形態は製品であり、１つ以上のデータ処理コンポーネント（全体的に「プロセッサ」と本明細書でいう）が、先述した動作を実行するようにプログラムする命令が記憶された機械可読媒体（超小型電子技術によるメモリなど）とすることができる。他の実施形態では、これらの動作の一部は、結線論理回路（例えば、専用デジタルフィルタブロック及びステートマシン）を含む特定のハードウェアコンポーネントにより実行されてよい。それらの動作は、あるいは、プログラムされたデータ処理コンポーネント及び固定された結線回路（hardwired circuit）コンポーネントの任意の組み合わせにより実行されることがあり得る。

ある実施形態について説明し添付の図面に示してきたが、当然のことながら、このような実施形態は大まかな発明を単に例示するものであってそれを限定するものではなく、また、本発明は図示及び説明した特定の構成及び配置には限定されない。なぜならば、他の種々の変更が当業者に想起され得るからである。したがって、説明は、限定的ではなく例示的であるとみなされる。

Claims (25)

1. 複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法であって、前記方法が、
   複数のビームパターンであって、それぞれのビームパターンが、個別の直交オーディオ信号を使用して駆動される、複数のビームパターンを同時に生成するよう、前記オーディオ出力機器内の前記複数のトランスデューサを駆動することと、
   検知されたオーディオ信号を生成するよう、それぞれのビームパターンにより生成された音をリスニング機器により検知することと、
   前記検知されたオーディオ信号に基づき、前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器の方向を判定することと、
   を含むことを特徴とする、複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法。
2. それぞれのビームパターンが、前記オーディオ出力機器の別個の象限に対する異なる方向に放出されることを特徴とする、請求項１に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法。
3. 前記検知されたオーディオ信号に基づいて、前記オーディオ出力機器の方向を前記判定することが、
   それぞれのビームパターンを生成するよう使用される前記直交オーディオ信号を取得することと、
   前記オーディオ出力機器のそれぞれの象限に対する相互相関信号を生成するよう、それぞれの直交オーディオ信号を、前記検知されたオーディオ信号と畳み込むことと、
   前記相互相関信号に基づき、前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器の方向を判定することと、
   を含むことを特徴とする、請求項２に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法。
4. より高いピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の象限が、より低いピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の象限よりも前記リスニング機器に近いことを特徴とする、請求項３に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法。
5. 早くにピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の象限が、遅くにピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の象限よりも前記リスニング機器に近いことを特徴とする、請求項３に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法。
6. それぞれのビームパターンの相が、前記オーディオ出力機器の象限に対する前記リスニング機器の位置を判定するよう分析されることを特徴とする、請求項２に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法。
7. 前記スピーカの判定された方向が、前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器のそれぞれの象限に対する方位測定値を含むことを特徴とする、請求項１に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法。
8. 前記方位測定値が、垂直面における前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器の方向に関連することを特徴とする、請求項７に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法。
9. 前記方位測定値が、水平面における前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器の方向に関連することを特徴とする、請求項７に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための方法。
10. オーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器であって、前記リスニング機器が、
    検知された音信号を生成するよう、前記オーディオ出力機器内に統合されたトランスデューサを通して同時に再生される直交オーディオ信号により駆動される複数のビームパターンにより生成された音を検知するためのマイクロフォンと、
    前記検知された音信号に基づき、それぞれの直交オーディオ信号に対して相互相関信号を生成することにより、前記検知された音に基づき、前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器の方向を判定するための方向判定ユニットと、
    を備えることを特徴とする、オーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器。
11. 前記直交オーディオ信号及び、それぞれの直交オーディオ信号の、前記オーディオ出力機器の個別の側面との関連を記憶するメモリユニットを更に備えることを特徴とする、請求項９に記載のオーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器。
12. 前記方向判定ユニットが、
    前記直交オーディオ信号を取得し、
    前記オーディオ出力機器のそれぞれの側面に対する前記相互相関信号を生成するよう、それぞれの直交オーディオ信号を、前記検知された音と畳み込み、
    前記相互相関信号に基づき、前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器の１つ以上の側面の方向を判定することを特徴とする、請求項１０に記載のオーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器。
13. より高いピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の側面が、より低いピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の側面よりも前記リスニング機器に近いことを特徴とする、請求項１１に記載のオーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器。
14. 早くにピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の側面が、遅くにピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の側面よりも前記リスニング機器に近いことを特徴とする、請求項１１に記載のオーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器。
15. それぞれのビームパターンの相が、前記オーディオ出力機器の側面に対する前記リスニング機器の位置を判定するよう分析されることを特徴とする、請求項１０に記載のオーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器。
16. 前記直交オーディオ信号と同期するよう前記オーディオ出力機器と通信するためのネットワークアダプタを更に備えることを特徴とする、請求項９に記載のオーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器。
17. 前記オーディオ出力機器の判定された方向が、前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器のそれぞれの側面に対する方位測定値を含むことを特徴とする、請求項９に記載のオーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器。
18. 前記リスニング機器が携帯電話であることを特徴とする、請求項９に記載のオーディオ出力機器の方向を判定するためのリスニング機器。
19. 複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための製品であって、前記製品が、
    命令を記憶する非一時的可読記憶媒体であって、前記命令がコンピュータ内のプロセッサによって実行されると、
    複数のビームパターンであって、それぞれのビームパターンが、個別の直交オーディオ信号を使用して駆動される、複数のビームパターンを同時に生成するよう、前記オーディオ出力機器内の前記複数のトランスデューサを駆動し、
    リスニング機器から受信した、検知されたオーディオ信号であって、前記検知されたオーディオ信号は、それぞれのビームパターンにより生成された音を表す、検知されたオーディオ信号を処理し、
    前記検知されたオーディオ信号に基づき、前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器の方向を判定する、
    命令を記憶する非一時的可読記憶媒体を備えることを特徴とする、複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための製品。
20. それぞれのビームパターンが、前記オーディオ出力機器の別個の象限に対する異なる方向に放出されることを特徴とする、請求項１９に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための製品。
21. 前記非一時的可読記憶媒体が、更なる命令であって、前記プロセッサによって実行されると、
    それぞれのビームパターンを生成するよう使用される前記直交オーディオ信号を取得し、
    前記オーディオ出力機器のそれぞれの象限に対する相互相関信号を生成するよう、それぞれの直交オーディオ信号を、前記検知されたオーディオ信号と畳み込み、
    前記相互相関信号に基づき、前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器の方向を判定する
    更なる命令を記憶することを特徴とする、請求項２０に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための製品。
22. より高いピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の象限が、より低いピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の象限よりも前記リスニング機器に近いことを特徴とする、請求項２１に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための製品。
23. 早くにピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の象限が、遅くにピークを伴う相互相関信号に対応する前記オーディオ出力機器の象限よりも前記リスニング機器に近いことを特徴とする、請求項２１に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための製品。
24. それぞれのビームパターンの相が、前記オーディオ出力機器の象限に対する前記リスニング機器の位置を判定するよう分析されることを特徴とする、請求項２０に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための製品。
25. 前記スピーカの判定された方向が、前記リスニング機器に対する前記オーディオ出力機器のそれぞれの象限に対する方位測定値を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の複数のトランスデューサを伴うオーディオ出力機器の方向を判定するための製品。

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