KR101866498B1 - 연조직 및 어쿠스틱 오디오 생성용 플렉서블형 변환기 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 연조직 오디오 생성을 위해 플렉서블형 변환기를 구현하기 위한 기법들(300) 및 장치들(100, 500)에 관한 것이다. 이러한 기법들(300) 및 장치들(100, 500)은 사람의 외이도 내에 오디오를 생성하기 위해 사람의 귓바퀴에 일치되는 플렉서블형 변환기를 갖는 오디오 생성 디바이스(102)를 인에이블한다.

Description

연조직 및 어쿠스틱 오디오 생성용 플렉서블형 변환기{FLEXIBLE TRANSDUCER FOR SOFT-TISSUE AND ACOUSTIC AUDIO PRODUCTION}

본 출원은 일반적으로 오디오 생성 디바이스들(audio production devices)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 출원은 플렉서블형 전기-대-기계(E-M; electrical-to-mechanical) 변환기들을 갖는 오디오 생성 디바이스들에 관한 것이다.

이 배경 설명은 본 발명의 컨텍스트(context)를 일반적으로 제시하는 목적을 위해 제공된다. 본 명세서에서 다르게 지시되지 않는 한, 이 섹션에서 설명되는 내용(material)은 본 발명 또는 첨부된 특허청구범위에 대한 종래 기술(prior art)로서 명시적으로도 또는 암시적으로도 인정(admit)되지 않는다.

사운드 스피커들은 전자석 및 종이 혹은 플라스틱으로 된 콘(cone)을 통상적으로 포함하여서, 광학 디스크들, 자기 매체들 및 라디오와 같은 것으로부터의 라이브 혹은 녹음된 오디오 및 온라인 피드들이 다양한 포맷들로부터 사람들이 듣는 음파들로 변환된다. 사람들로 하여금 사람들이 어디를 가든지 오디오를 즐기도록 하기 위해서, 오버-이어 헤드폰들(over-ear headphones) 및 인-이어 이어-버드들(in-ear ear-buds)과 같은 작은 스피커들이 생산되었다. 하지만, 이러한 작은 스피커들은 사람들의 귀들을 막거나 가릴 수 있어서(plug or occlude) 불편할 수 있고, 일부 경우들에 있어서, 작은 스피커들이 사람들이 들을 필요가 있는 주변 소리들을 듣기 어렵게 하기 때문에(obscure) 위험할 수 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해서, 일부의 현재의 기법들은 오디오 기록들 및 피드들을 진동들로 변환하는 압전 변환기(piezoelectric transducers)을 제공해왔다. 이러한 압전 변환기들은, 종이 혹은 플라스틱으로 된 콘을 여기(excite)하는 것 대신에, 사람의 외이(outer ear)의 귓바퀴(pinna)에 직접 접촉한다. 비록 이러한 기법들은 종종 사람들의 귀들을 막거나 가리지 않지만(forgo), 이러한 기법들은 다양한 중요한 결점들(drawbacks)을 겪는다.

일 실시예에서, 오디오 생성 디바이스가 제공된다. 상기 오디오 생성 디바이스는 플렉서블형 전기-대-기계(E-M) 변환기, 전원, 하나 이상의 컴퓨터 프로세서들 및 명령어들을 수록하는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체들을 포함한다. 상기 하나 이상의 컴퓨터 프로세서들에 의한 실행에 응답하여, 상기 명령어들은 상기 전원으로 하여금 플렉서블형(flexible) E-M 변환기를 기계적으로 수축, 확장 또는 구부려서 사람의 귀의 귓바퀴의 모양을 변경하도록 하는(effective) 플렉서블형 E-M 변환기에 전압 신호를 인가하도록 하며, 상기 변경은 사람의 귀의 외이도(external auditory canal) 내에 음파들을 생성한다.

다른 실시예에서, 방법이 제공된다. 상기 방법은, 플렉서블형 전기-대-기계(E-M) 변환기의 오디오 데이터 및 특성들에 기초하여 상기 플렉서블형 E-M 변환기에 인가할 전압 신호를 결정하고, 상기 플렉서블형 E-M 변환기를 기계적으로 수축, 확장 또는 진동시켜서 플렉서블형 E-M 변환기와 일치하는 사람의 귀의 귓바퀴의 모양을 변경하기 위해서 플렉서블형 E-M 변환기에 전압 신호를 인가하는 것을 포함하고, 상기 모양의 변경은 사람의 귀에 음파들을 생성하며, 상기 음파들은 아날로그 형태로 오디오 데이터를 재생(reproduce)한다.

연조직 및 어쿠스틱 오디오 생성용 플렉서블형 변환기를 인에이블하는 기법들 및 장치들이 다음의 도면들을 참조로 하여 설명된다. 동일한 번호들이 동일한 피처들 및 컴포넌트들을 참조하기 위해 도면들 전체에서 이용된다.
도 1은 연조직 및 어쿠스틱 오디오 생성용 플렉서블형 변환기가 인에이블되는 예시 환경을 설명한다.
도 2는 하나 이상의 실시예들에 따라 사람의 귀의 귓바퀴의 전면(anterior surface)에 일치되는 플렉서블형 변환기의 구현을 설명한다.
도 3은 하나 이상의 실시예들에 따른 연조직 오디오 생성을 위한 방법을 설명한다.
도 4는 연조직 오디오 생성을 할 수 있는 다수의 영역의 플렉서블형 변환기의 예시적인 구현을 설명한다.
도 5는 하나 이상의 실시예들에 따른 연조직 및 어쿠스틱 오디오 생성용 플렉서블형 변환기를 구현하는 전자 디바이스의 다양한 컴포넌트들을 설명한다.

사람들로 하여금 이동 동안 오디오를 들을 수 있도록 하는 종래의 오디오 디바이스들은 사람의 외이(outer ear)의 귓바퀴와 접촉하는 오버-이어 헤드폰들, 이어-버드들 및 압전 변환기들을 포함한다. 헤드폰들 및 이어 버드들은 사람의 귀의 외이도를 막거나 가려서 사람이 주변 소리를 듣는 것을 방해한다. 귓바퀴와 접촉하는 압전 변환기들은 불편하고, 부정확한 소리들을 제공하며, 불충분한 음량을 제공하는 것을 포함하는 다양한 중요한 단점들을 겪는다. 압전 변환기들은 일반적으로 뻣뻣한 표면의 접촉부를 포함하고, 상기 뻣뻣한 표면의 접촉부는 적절한 정확성 및 음량을 위해 귓바퀴에 타이트한 압력(tight pressure)으로 맞춰진다. 많은 사람들이 이들의 귀에 뻣뻣한 접촉부가 타이트하게 압력을 주는 것을 원하지 않기 때문에, 이는 심각한 실제적인 문제일 수 있다. 압전 변환기들이 갖는 다른 문제들은 사람 조직과 매칭되는 열악한 임피던스를 포함하며 그러므로 낮은 에너지 효율성들로 인해 상대적으로 높은 에너지 요구사항들, 사람들의 귀를 간질이지 않고 베이스 사운드들을 생성하는 어려움, 상기 귓바퀴와의 일반적으로 작은 접촉 영역의 결과인 진동 모드의 어려움을 갖는다.

본 발명은 연조직 오디오 생성을 위해 플렉서블형 변환기를 인에이블하기 위한 기법들 및 장치들을 설명한다. 상기 기법들은 상기 플렉서블형 변환기를 사람의 귓바퀴에 일치시키고 그 후에 현재의 압전 변환기들의 많은 문제들 없이 사람의 외이도 내에 오디오를 생성한다. 더욱이, 일부 경우들에 있어서 상기 기법들은 귓바퀴에 압력을 줌이 없이 플렉서블형 변환기를 통해 소리를 제공하며, 대신에, 상기 기법들은 귓바퀴의 오목함(concavity)을 증가 또는 감소시키기 위해 상기 귓바퀴를 구부린다(flex).

다음의 논의는 먼저 동작 환경을 설명하고, 후속적으로 이러한 환경에서 이용되는 기법들이 설명되며, 예시적인 장치들의 설명으로 끝난다.

동작 환경

도 1은 연조직 및 어쿠스틱 오디오 생성을 위한 플렉서블형 변환기가 인에이블될 수 있는 예시적인 환경(100)을 설명한다. 이러한 예시적인 환경(100)은 오디오 생성 디바이스(102) 및 사람의 귀(104)를 포함한다.

사람의 귀(104)는 외이(106), 중이(108) 및 내이(110)를 포함한다. 외이(106)는 귓바퀴(112) 및 외이도(114)(설명을 위해 과장됨)를 포함한다. 귓바퀴(112)는 귀의 보이는 부분(visible part)이고 인대(ligaments) 및 근육을 갖는 주변 부분들에 연결된 탄성연골(elastic cartilage)로 구성되며 피부로 덮여 있다. 귓바퀴(112)는 귓불(lobule, lobe), 이주(tragus), 반-이주(anti-tragus), 나선(helix), 반-나선(anti-helix), 주(scapha), 이각(concha) 및 삼각와(fossa triangularis)를 포함하는 다양한 영역들을 갖는다 (구체적인 지정들은 시각적 간결성을 위해 생략됨).

오디오 생성 디바이스(102)는 플렉서블형 전기-대-기계(E-M) 변환기(116), 전원(118), 하나 이상의 프로세서들(120)(예를 들어, 마이크로프로세서 코어, 임베드된 제어기, 또는 마이크로컨트롤러), 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(122), 센서(들)(124) 및 제어 회로들(126)을 포함한다. 이러한 구체적인 예시에서, 플렉서블형 E-M 변환기(116)는 상기 플렉서블형 E-M 변환기(116)를 보다 명확하게 도시하기 위해서 사람의 귀(104)에 부착되지 않도록(unaffixed) 도시되었고, 나중의 도면들은 상기 플렉서블형 E-M 변환기(116)가 부착되는 구현들을 도시할 것이다. 플렉서블형 E-M 변환기(116)의 예시적인 형태들은 구부러지지 않은 형태(unflexed form)(116-1) 및 구부러진 형태(flexed form)(116-2)를 포함하고 이와 같이 도시된다. 구부러진 형태(116-2)는 사람의 귀(104)의 귓바퀴(112)의 전면에 부착되고 일치된 플렉서블형 E-M 변환기(116)의 가능한 모양을 도시한다.

플렉서블형 E-M 변환기(116)는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하도록 하는 인가된 전압에 반응할 수 있다. 플렉서블형 E-M 변환기(116)는 인가된 전기 에너지에 응답하여 기계적으로 수축, 확장, 구부러짐, 뒤틀림(twist), 회전(torque), 부러짐(shear), 구부러짐(flex) 및/또는 진동(vibrate)할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 플렉서블형 E-M 변환기(116)는 투명하거나 불투명한 이온중합 젤들(ionic polymer gels)의 다수의 층들을 포함한다. 이러한 다수의 층들은 얇고, 신축성 있고 유연하도록 설계되어서, 사람의 귓바퀴에 쉽고 편안한 적용 또는 일치를 가능하도록 한다.

이온중합 젤들의 다수의 층들 각각은 다수의 층들(예를 들어, 다수의 비유사한 층들)로 하여금, 전기 에너지가 인가될 때, 매우 다양한 기계적 힘들을 생성하도록 하는 서로 다른 E-M 특성들 또는 속성들(properties)을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 플렉서블형 E-M 변환기(116)는 인접한 다른 층들을 이용해서 직접 층이 지어질 수 있거나 적합한 플렉서블형 기판(substrate) 또는 멤브레인(membrane)을 이용해서 분리될 수 있는 어떤 적합한 개수의 이온중합 젤 층들로부터 제작될 수 있다. 예를 들어, 이온중합 젤의 층들은 플렉서블형 물질(예를 들어, 중합체 또는 폴리이미드(polyimide) 기반 물질들)의 절연의(insulating), 반전도성의(semi-conductive) 또는 전도성의(conductive) 층에 의해 분리될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 플렉서블형 E-M 변환기(116)의 2개 이상의 이온중합 젤 층들은 서로 다른 위치들에서 전기 에너지가 인가되는 전기 접점들을 갖는다. 예를 들어, 이온중합 젤의 일부 층들은 다양한 세로방향(longitudinal) 위치들에 위치된 전기 접점들을 가지며, 이온중합 젤의 다른 층들은 다양한 가로방향(latitudinal) 위치들에 위치된 전기 접점들을 가진다. 일부 경우들에 있어서, 이온중합 젤의 층은 다른 층 상의 전기접점들의 위치들과 동일하거나 이들과 다른 세로방향 위치 및 가로방향 위치에 다양한 전기적 접점들을 가질 수 있다. 전기 에너지가 인가될 수 있는 넓은 어레이의 전기 접점들을 갖는 것은 기계적 동작 및 그로 인해 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 의해 생성된 소리의 정밀하거나 효율적인 제어를 가능하게 하는데 효율적일 수 있다.

더욱이, (이온 또는 다른) 중합 젤들 혹은 (예를 들어, 플렉서블형 E-M 변환기(116)의 외부 표면들에 인가되는) 유사하게 구성된 부착제들(adhesives)을 이용할 때, 플렉서블형 E-M 변환기(116)와 사람의 부드러운 조직(soft tissue) 간의 임피던스 매칭은 매우 양호할 수 있다. 임피던스 매칭은 부드러운 조직과 저조한 임피던스 매칭을 갖는 압전 변환기들과 같은 많은 다른 디바이스들과 비교해서 부드러운 조직을 기계적으로 작동시킴(actuate)으로써(예를 들어, 효율성을 증가시킴) 소리를 생성하는데 필요한 에너지량을 감소시킨다.

전원(118)은 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 전압을 인가하도록 하는 교류(alternating current), 직류(direct current) 또는 두 타입의 전류 모두를 제공한다. 전원(118)은 유선 또는 무선(예를 들어, 유도성(inductive))일 수 있고, 플렉서블형 E-M 변환기(116) 또는 오디오 생성 디바이스(102)의 다른 요소들과 통합되거나 이들로부터 분리될 수 있다. 이러한 예시적인 환경에서, 전원(118)은 오디오 생성 디바이스(102)의 제어 회로들(126)을 통해 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 전기적으로 연결된다.

제어 회로들(126)은 하나 이상의 입/출력 제어기들 또는 무선 송신기 혹은 트랜시버들(예를 들어, 개인 영역 네트워크 또는 Bluetooth)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어기 회로들(126)은 전원(118)에 의해 제공되는 전류 (또는 전압)을 변조(modulate)함으로써 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 인가되는 전류 (또는 전압)의 파형들을 생성한다. 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 전기 에너지를 인가하는 전류의 파형들은 펄스폭 변조, 크기 변조, 주파수 변조 등 (또는 이들의 조합)과 같은 어떤 적합한 전류 (또는 전압) 스위칭 또는 변조를 이용하여 생성된다.

컴퓨터 판독가능 매체(122)는 오디오 제어기(128) 및 파일들, 구성 설정들(기본 또는 사용자 특정) 및/또는 캐시된 스트리밍 매체(cached streaming media)을 포함하는 오디오 데이터(130)를 포함한다. 오디오 제어기(128)는 사람의 귀에 음파들을 생성하도록 하는 플렉서블형 E-M 변환기(116)를 포함하는 오디오 생성 디바이스(102)의 컴포넌트들을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는, 오디오 제어기(128)는 오디오 파일 또는 스트림(예를 들어, 오디오 데이터(130))의 오디오를 재생하기 위해 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 인가할 전압 신호를 결정할 수 있다. 오디오 제어기(128)는 전원(118)으로 하여금 플렉서블형 E-M 변환기(116)를 기계적으로 수축, 확장 또는 구부리도록 하는 이러한 전압 신호를 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 인가하도록 한다. 사람의 귀(104)의 귓바퀴(112)에 부착될 때, 이러한 기계적 제어는 귓바퀴의 모양을 변경시키고, 상기 변경은 그 사람에게 들리고 음악, 사람의 말 및 컴퓨터 알림 소리들과 같은 오디오 데이터(130)를 나타내는 음파들을 생성한다.

이는 도 2에 설명되어 있고, 도 2는 사람의 귀(104)의 외이도(114) 내에 있는 오디오 쌍극자(202)를 도시한다. 상기 오디오 쌍극자(202)는 중이(108) 및 내이(110)에 의해 수신된 음파들을 생성하며, 상기 사람이 오디오를 듣도록 한다. 귓바퀴(112)의 전면(파선으로 도시된 후면)과 일치되고 상기 전면에 부착된 플렉서블형 E-M 변환기(116)의 구부린 형태(116-2)를 또한 주목하자.

비록 음파들을 생성하는데에 참조가 이루어졌지만, 플렉서블형 E-M 변환기(116)의 기계적 움직임들은 또한 귓바퀴(112) 및 사람의 귀의 다른 부분들을 트래버싱(traversing)하는 진동들을 생성하고, 상기 진동들이 사람의 내이에 의해 소리로서 '들리는' 것으로서도 설명될 수 있음이 이해되어야 한다. 그러므로, 상기 기계적 움직임들 및 진동들은 사람의 가청 주파수 범위(예를 들어, 약 20Hz 내지 15kHz) 내에 있는 주파수 컴포넌트들을 갖는 어떤 적합한 타입의 기계적 신호일 수 있다.

위에 부분적으로 언급된 바와 같이, 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 상기 전압 신호를 인가하는 것은 상기 플렉서블형 E-M 변환기(116)로 하여금 기계적으로 수축 또는 확장하도록 하며, 이는 또한 귓바퀴(112)의 모양을 변경한다. 이러한 변경은 상기 귓바퀴가 상기 귓바퀴의 원래의 모양보다 더 오목(concave)해지거나 덜 오목해지는 것을 포함한다. 예를 들어, 구부린 형태(116-2)의 구부러진 부분(curved portion)이 귓바퀴(112)의 이각 부분의 후면을 덮는다고 가정하자. 상기 이각은 사발 모양(bowl-like)이고 오목하다. 플렉서블형 E-M 변환기(116)를 수축하거나 확장시킴으로써, 상기 이각은 더 또는 덜 오목해져서, 대신에 귓바퀴의 작은 일부를 히트(hit) 또는 스트라이크(strike)하는 일부 변환기들과 달리 귓바퀴(112)의 오목 부분의 스퀴징-앤드-릴리징(squeezing-and-releasing)(혹은 스퀴징-앤드-스프레딩(squeezing-and-spreading))을 통해 오디오 쌍극자(202)를 생성한다.

116-1 및 116-2에 도시된 플렉서블형 E-M 변환기(116)의 크기를 주목하자. 더 큰 크기 또는 작은 크기가 이용될 수 있기 때문에, 비록 이러한 크기가 되는 것이 요구되지는 않지만(상대적인 사람의 귀(104)), 이러한 크기는 사람의 귀(104)의 후면으로부터 귓바퀴(112) 표면 영역의 상당한 양을 덮는다. 이러한 큰 크기는 양호한 저주파수 전도, (작은 표면 접촉 변환기에 비해) 낮은 스트로크를 갖는 높은 볼륨을 가능하게 하고, 일부 경우들에서, 음의 진동 모드(negative vibration mode) 및 양의 진동 모드(positive vibration mode)의 효과를 감소시킨다. 음의 진동 모드는 (진동되는 오브젝트의 크기에 상대적으로) 작은 접촉 영역이 일부의 다른 진동들을 상쇄시키는(cancel out) 조화 진동들(harmonic vibrations)을 초래할 때 초래되어서, 그러한 다른 진동들의 볼륨을 감소시킨다. 양의 진동 모드는 조화 진동들이 다른 진동들의 크기에 부가될 때 문제가 될 수 있어서, 다른 진동들이 증폭되어서 볼륨을 과도하게 증가시키게 된다.

또한, 오디오 생성 디바이스(102)가 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 스마트워치, 태블릿 컴퓨터, 개인 미디어 플레이어, 퍼스널 네비게이팅 디바이스(예를 들어, 글로벌 포지셔닝 시스템), 게임 콘솔, 데스크탑 컴퓨터, 비디오 카메라, 웨어러블 컴퓨팅 안경들, 웨어러블 컴퓨팅 칼라(목걸이형 디바이스) 또는 휴대용 게임 디바이스와 같은 플렉서블형 E-M 변환기에 제어 및 전력을 제공할 수 있는 많은 서로 다른 타입들의 컴퓨팅 또는 전자 디바이스들과 함께 구현되거나 이들을 포함할 수 있음이 주목되어야 한다.

더욱이, 오디오 생성 디바이스(102)는 또한 플렉서블형 E-M 변환기(116)가 제어되거나 오디오 데이터를 수신할 수 있는 근접장 통신(NFC) 트랜시버들, 무선 개인영역 네트워크(WPAN) 트랜시버들, 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 트랜시버들, 또는 무선 광역 네트워크(WWAN) 트랜시버들 등과 같은 통신 트랜시버들을 포함한다.

일부 경우들에 있어서, 오디오 생성 디바이스(102)는 하나 이상의 센서들(124)을 포함한다. 센서들(124)은 온도, 귓바퀴의 스티프니스(stiffness) 또는 유연성(flexibility), 음파들 등과 같은 환경의 다양한 속성들, 변화들, 자극들 또는 특성들을 센싱한다. 센서들(124)에 의해 캡쳐된 소리는 피치(pitch), 음색(timbre), 조화들(harmonics), 음량(loudness), 리듬(rhythm), 엔벨로프 특성들(envelope characteristics)(예를 들어, 공격(attack), 유지(sustain), 감쇠(decay)) 등과 같은 어떤 적합한 컴포넌트에 대해 분석 또는 측정된다. 일부 실시예들에 있어서, 오디오 생성 디바이스(102)는 센서들(124)로부터 수신된 오디오 입력에 기초하여 이용되는 전압 신호들을 변경한다.

일반적으로, 오디오 제어기(128)는 주변 상황들, 귀의 특성들 및 에러들에 관한 입력에 기초하여 더 정확한 소리들을 생성한다. 예를 들어, 오디오 제어기(128)는 센서들(124)로부터 수신되는 주변 어쿠스틱 데이터에 기초하여 주변 잡음 제거를 구현한다. 에러 보정은 아래에 다양한 방법들의 일부로서 설명된다. 이러한 논의는 이제 연조직 오디오 생성을 위해 플렉서블형 변환기를 인에이블하는 예시적인 방법들을 살핀다.

예시적인 방법들

다음의 논의는 플렉서블형 변환기를 이용하여 연조직 오디오 생성을 인에이블하기 위해 기법들이 구현되는 방법들을 설명한다. 이러한 방법들은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 이전에 설명된 환경을 활용하여 구현될 수 있다. 이러한 예시적인 방법들의 양상들은 하나 이상의 엔티티들에 의해 수행되는 동작들로서 도시된 도 3에서 설명된다. 이러한 방법들의 동작들이 도시 및/또는 설명되는 순서들은 한정으로서 이해되도록 의도되지 않으며, 설명된 방법 동작들의 어떤 개수의 동작들 또는 조합은 방법 또는 대안적인 방법을 구현하기 위해 어떤 순서로든지 조합될 수 있다.

도 3은 플렉서블형 E-M 변환기를 통해 연조직 오디오 생성을 인에이블하는 예시적인 방법(300)을 설명한다. 단계(302)에서, 플렉서블형 E-M 변환기에 인가할 전압 신호가 오디오 파일 혹은 스트림에 기초하여 결정된다. 상기 전압 신호는 또한 신호가 인가되는 플렉서블형 E-M 변환기의 특성들에 기초하여 결정된다.

예를 들어, 도 1의 오디오 데이터(130)가 높은 피치 및 낮은 피치, 볼륨의 큰 변화들, 서로 다른 악기들로부터의 많은 서로 다른 소리들 등을 포함하는 모짜르트의 교향곡 #40 G 단조를 포함한다고 가정하자. 단계(302)에서, 오디오 제어기(128)는 플렉서블형 E-M 변환기(116)를 통해 모짜르트의 교향곡 #40 G 단조를 재생하도록 하기 위해 인가할 전압 신호를 결정한다.

이러한 전압 신호는 주변 상황들 및 귀의 특성들과 같은 다른 인자들에 더 기초할 수 있다. 그러므로, 오디오 제어기(128)는 소리 전파 및/또는 플렉서블형 E-M 변환기(116)의 특성들에 영향을 줄 수 있는 현재 공기 온도, 습도, 기압 등을 고려할 수 있다. 귓바퀴의 스티프니스, 귓바퀴의 오목한 정도 또는 부족, 플렉서블형 E-M 변환기(116)와 상기 귀 사이의 임피던스 매치 등과 같은 귀의 특성들 또한 고려될 수 있다.

단계(304)에서, 상기 전압 신호는 플렉서블형 E-M 변환기가 일치되는 사람의 귀의 귓바퀴의 모양을 변경하도록 하는 플렉서블형 E-M 변환기를 기계적으로 수축, 확장 또는 진동시키기 위한 전압 신호가 상기 플렉서블형 E-M 변환기에 인가된다. 이러한 귓바퀴의 모양의 변경은 사람의 귀에 음파들을 생성하며, 상기 음파들은 상기 오디오 파일 또는 스트림을 아날로그 형태로 재생한다.

계속 진행 중인 예시에서, 오디오 제어기(128)는 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 모짜르트의 교향곡 #40 G 단조에 대응하는 전기 신호를 인가한다. 이러한 구체적인 예시에서, 오디오 제어기(128)는 모짜르트의 교향곡 #40 G 단조를 시작하기 위해 제어 회로들(126)을 통해 상기 전기 신호를 생성하며, 상기 제어 회로들은 전원(118)에 의해 제공된 전압 또는 전류를 제어함으로써 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 전기 신호를 인가한다. 이러한 전기 신호의 플렉서블형 E-M 변환기(116)에 대한 인가는 모짜르트의 교향곡 #40 G 단조를 시작하며, 상기 사람은 상대적으로 편안하게 자신의 귀가 막히거나 가려질 필요 없이 이를 즐긴다.

일부 경우들에서, 하지만, 에러들이 센싱된다. 그러한 경우들에서, 방법들(300)은 단계(304)로부터 단계(306)로 진행한다. 단계(306)에서, 생성되는 음파들에 대한 에러가 센싱된다.

이러한 에러들은, 현재 생성되는 음파들(예를 들어, 모짜르트의 교향곡 #40 G 단조) 또는 이전의 음파들에서 센서(124) 등에 의해 센싱될 수 있다. 상기 에러는 예상되는 음파들과 센싱된 음파들 간의 미스매치(mismatch)를 나타낼 수 있다. 현재 생성되는 오디오의 경우에 있어서, 센싱된 에러는 실시간으로 센싱되고 실시간으로 보정될 수 있다. 일부 다른 경우들에 있어서, 예를 들어, 셋업 동작 동안 크고 및/또는 정교한 센서(예를 들어, 인-이어(in-ear) 또는 니어-이어(near-ear) 마이크로폰)가 이용될 수 있어서, 사람의 귀에 대한 다양한 상세한 특성들이 센싱된다. 이는 사람의 귀의 구조들의 변화들, 플렉서블형 E-M 변환기가 사람의 귀의 어디에 놓이는지 등을 어드레싱(addressing)하기 위해 오디오 생성 디바이스(102)를 교정(calibrate)하는 것을 보조한다. 그러한 경우들에 있어서, 교정 또는 설정 정보는 사람의 귀에 대해 교정된 전기 신호들을 생성하기 위해 오디오 제어기(128)에 의한 이용을 위해 오디오 데이터(130)에 저장될 수 있다.

음파들을 센싱하고 이로 인해 에러를 결정한 후에, 방법들(300)은 단계(302)로 돌아가고, 이 지점에서 전압 신호를 결정하는 것은 음파들에서의 에러를 보정하기 위한 센싱된 에러에 더 기초한다. 이러한 피드백 루프(feedback loop)는 생성되는 오디오의 더욱 높은 정확도를 위해 실시간으로 계속될 수 있다.

계속 진행중인 예시의 결론을 내리기 위해, 플렉서블형 E-M 변환기(116)의 일부가 일치되는 사람의 반나선의 비표준적인 스티프니스(non-standard stiffness)로 인해 전음계(diatonic scale)의 가운데 "C" 위의 "A"의 특정한 피치(440Hz)가 예상된 것보다 낮은 크기를 갖게 되었다고 가정하자. 이러한 에러에 기초하여, 오디오 제어기(128)는 이러한 파장(wavelength)을 위해 볼륨을 증가시키도록 전압 신호를 변경한다.

하지만, 에러를 센싱하는 것은 시각적 단순함을 위해 도 3에 도시되지 않은 다양한 결정들을 수반함을 주목하자. 이러한 것들은, 예를 들어, 외이도 내의 오디오 쌍극자를 센싱하는 것을 포함한다(예를 들어, 도 2 둘 모두의 외이도(114) 내의 오디오 쌍극자(202)). 오디오 제어기(128)는 그 후에 센싱된 오디오 쌍극자를 외이도 내에 생성되도록 의도된 오디오 쌍극자와 비교한다. 이러한 비교를 이용하여, 오디오 제어기(128)는, 상기 에러에 기초하여, 미래의 센싱된 오디오 쌍극자로 하여금 상기 외이도 내에 생성되는 미래의 의도된 오디오 쌍극자와 더 가깝게 매칭되도록 하도록 하는 상기 에러를 보정하기 위한 전압 보정 또는 교정을 결정한다. 두 경우 모두, 또는 심지어 만약 상기 에러가 보정되지 않은 경우에도, 오디오 제어기(128)는 플렉서블형 E-M 변환기들을 이용해서 생성되는 이러한 디바이스 또는 미래의 디바이스에 대한 미래의 에러들의 감소가 이루어지도록 하는 엔티티(예를 들어, 오디오 생성 디바이스(102)와 관련된 엔티티)에 상기 에러를 제공한다.

상기 기법들 및 장치들은 단일의 플렉서블형 E-M 변환기의 컨텍스트로 설명된다. 일부 경우들에 있어서, 하지만, 다수의 플렉서블형 E-M 변환기들 또는 다수의 영역의 E-M 변환기들이 이용될 수 있다.

예시의 방식으로서, 사람의 귓바퀴(112)의 일 부분(이각(406)의 후면)에 일치되는 제1 영역(404) 및 사람의 귓바퀴(112)의 다른 부분(반-나선(410))에 일치되는 제2 영역(408)을 갖는 다수의 영역의 플렉서블형 E-M 변환기(402)(부착되고 확장된 형태로 도시됨)를 설명하는 도 4를 고려하자. 위에 부분적으로 언급된 바와 같이, 귓바퀴의 서로 다른 부분들은 기계적으로 여기(excite)되었을 때, 각각 서로 다른 소리 파장들을 생성하도록 서로 다른 특성들을 갖는다. 그러므로, 귓바퀴의 한 부분은 높은 피치들을 보다 잘 생성할 수 있고 다른 부분은 낮은 피치들을 보다 잘 생성할 수 있다.

예를 들어, 플렉서블형 E-M 변환기(402)의 2개의 영역들을 고려하자. 그리고, 이러한 영역들 각각에 서로 다른 전압 신호들이 제공됨을 가정하자. 그러므로, 오디오 제어기(128)는 전원(118)으로 하여금 외이도(114) 내에 제1 오디오 쌍극자를 생성하기 위해 귓바퀴(112)의 이각(406)을 기계적으로 수축 또는 확장하도록 하는 제1 전압을 플렉서블형 E-M 변환기(402)의 제1 영역(404)에 인가하도록 한다. 유사하게, 오디오 제어기(128)는 전원(118)으로 하여금 외이도(114) 내에 제2 오디오 쌍극자를 생성하기 위해 귓바퀴(112)의 반-나선(410)을 기계적으로 수축 또는 확장하도록 하는 제2 전압을 플렉서블형 E-M 변환기(402)의 제2 영역(408)에 인가하도록 한다. 오디오 제어기(128)는 일부 음파들이 증폭되도록 상보적인(complementary) 제1 쌍극자 및 제2 쌍극자를 생성하거나 하나의 쌍극자가 다른 쌍극자의 일부를 상쇄(cancel)하도록 하기 위한 것을 포함하는 다양한 이유들을 위해 그렇게 할 수 있다. 이러한 영역들은 오버랩될 수도 있음을 주목하자. 하나의 영역은 플렉서블형 E-M 변환기의 대부분 또는 전부를 포함하고 다른 영역은 플렉서블형 E-M 변환기의 한 부분이 그 영역 및 그로 인해 일치될 귀의 대응하는 부분의 거동을 변경하기 위한 제2 전압 신호를 포함하도록 플렉서블형 E-M 변환기의 일부를 포함할 수 있다.

예시적인 전자 디바이스

도 5는 이전의 도 1 내지 도 4중 어느 것을 참조로 하여 설명되는 바와 같이 오디오 생성 디바이스로서 구현될 수 있는 예시적인 전자 디바이스(500)의 다양한 컴포넌트들을 설명한다. 상기 디바이스는 소비자, 컴퓨터, 휴대용, 사용자, 통신, 전화, 네비게이션, 게임, 오디오, 메시징, 웹 브라우징, 페이징, 미디어 재생의 어느 형태로 고정된 디바이스 또는 모바일 디바이스 중 하나 혹은 조합 및/또는 도 1을 참조로 하여 설명된 오디오 생성 디바이스(102)와 같은 다른 타입의 전자 디바이스로서 구현될 수 있다.

전자 디바이스(500)는 도 1을 참조로 하여 설명된 바와 같이 수신된 데이터, 송신된 데이터 또는 오디오 데이터(130)와 같은 디바이스 데이터(504)의 유선 및/또는 무선 통신을 인에이블하는 통신 트랜시버들(502)을 포함한다. 예시적인 통신 트랜시버들은 NFC 트랜시버들, 다양한 IEEE 802.15(Bluetooth 등록상표) 표준들에 따른 WPAN 무선기기들(radios), 다양한 IEEE 802.11(WiFi 등록상표) 표준들 중 어느 것에 따른 WLAN 무선기기들, 셀룰러 전화를 위한 WWAN(3GPP에 따른) 무선기기들, 다양한 IEEE 802.16(WiMAX 등록상표) 표준들에 따른 무선 대도시 영역 네트워크(WMAN) 무선기기들 및 유선 로컬 영역 네트워크(LAN) 이더넷 트랜시버들을 포함한다.

실시예들에 있어서, 상기 전자 디바이스(500)는 도 1 또는 도 4를 참조로 하여 설명된 바와 같이 플렉서블형 E-M 변환기(116 또는 402)와 같은 플렉서블형 E-M 변환기(506)를 포함한다. 상기 전자 디바이스(500)는 또한 도 1을 참조로 하여 설명된 바와 같이 센서들(124) 및 제어 회로들(126)과 같은 센서들(506) 및 제어 회로망(508)을 포함한다. 플렉서블형 E-M 변환기(506), 센서들(508) 및 제어 회로들(510)은 연조직 오디오 생성을 위해 플렉서블형 변환기를 인에이블하도록 구현될 수 있다.

전자 디바이스(500)는 또한 하나 이상의 데이터 입력 포트들(512)을 포함하고, 사용자 선택가능 입력들, 메시지들, 음악, 텔레비전 컨텐츠, 녹화된 비디오 컨텐츠 및 어떤 컨텐츠 및/또는 데이터 소스로부터 수신된 어떤 다른 타입의 오디오, 비디오 및/또는 이미지 데이터와 같은 어떤 타입의 데이터, 미디어 컨텐츠 및/또는 입력들이 상기 하나 이상의 데이터 입력 포트들(512)을 통해 수신될 수 있다. 데이터 입력 포트들(512)은 USB 포트들, 동축 케이블 포트들 및 플래시 메모리, DVD들, CD들 등을 위한 기타의 직렬 또는 병렬 연결기들(내부 연결기들을 포함)을 포함한다. 이러한 데이터 입력 포트들은 상기 전자 디바이스를 키보드들, 마이크들 또는 카메라들 등과 같은 컴포넌트들, 주변기기들(peripherals) 및 액세서리들(accessories)에 결합하기 위해 이용될 수 있다.

이러한 예시의 전자 디바이스(500)는 상기 디바이스의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어들을 프로세싱(예를 들어, 실행)하는 프로세서 시스템(514)(예를 들어, 애플리케이션 프로세서들, 마이크로프로세서들, 디지털 신호 프로세서들, 제어기들 등 중 어느 하나) 또는 (예컨대, SoC에 구현된) 프로세서 및 메모리 시스템을 포함한다. 프로세서 시스템(514)(프로세서(들)(514))은 애플리케이션 프로세서, 임베드된 제어기, 마이크로제어기 등으로서 구현될 수 있다. 프로세싱 시스템은 적어도 부분적으로 하드웨어로 구현될 수 있으며, 상기 프로세싱 시스템은 집적 회로 또는 온-칩 시스템의 컴포넌트들, 디지털 신호 프로세서(DSP), 애플리케이션별 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(FPGA), 복합 프로그래밍 가능한 로직 디바이스(CPLD) 및 실리콘 및/또는 다른 하드웨어로 된 다른 구현들을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 전자 디바이스는 일반적으로 도면부호 516에서 식별되는 (프로세싱 및 제어(516)) 프로세싱 및 제어 회로들과 함께 구현되는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 고정된 로직 회로망 중 어느 하나 또는 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 전자 디바이스(500)는 상기 디바이스 내의 다양한 컴포넌트들을 결합하는 시스템 버스, 크로스바(crossbar) 또는 데이터 전달 시스템을 포함한다. 시스템 버스는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 유니버설 시리얼 버스 및/또는 다양한 버스 아키텍처들 중 어느 하나를 활용하는 프로세서 또는 로컬 버스와 같은 서로 다른 버스 구조들 중 어느 하나 또는 조합을 포함한다.

전자 디바이스(500)는 또한 데이터 저장을 인에이블하는 하나 이상의 메모리 디바이스들(518)을 포함하고, 하나 이상의 메모리 디바이스들(518)의 예시들은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 비휘발성 메모리(예를 들어, 판독전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, EPROM, EEPROM 등) 및 디스크 저장 디바이스를 포함한다. 메모리 디바이스(들)(518)는 디바이스 데이터, 다른 타입들의 정보 및/또는 데이터 및 다양한 디바이스 애플리케이션들(520)(예를 들어, 소프트웨어 애플리케이션들)을 저장하기 위한 데이터 저장 메커니즘들을 제공한다. 예를 들어, 운영 체제(522)는 메모리 디바이스(518) 내에 소프트웨어 명령어들로서 유지될 수 있고 프로세서들(514)에 의해 실행될 수 있다. 일부 양상들에서, 전자 디바이스(500)의 메모리 디바이스들(518)에 구현되는 오디오 제어기(524)는 실행가능한 명령어들 또는 코드로서 구현된다. 비록 소프트웨어 구현으로서 표현되었지만, 오디오 제어기(524)는 제어 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 신호 프로세싱 및 제어 모듈, 상기 디바이스에 설치된 펌웨어, 상기 제어기의 하드웨어 구현 등 중 어느 형태로서 구현될 수 있다.

전자 디바이스(500)는 또한 오디오 및/또는 비디오 프로세싱 시스템(526)을 포함하며, 상기 오디오 및/또는 비디오 프로세싱 시스템(526)은 오디오 데이터를 프로세싱하고 그리고/또는 오디오 시스템(528) 및/또는 디스플레이 시스템(530)(예를 들어, 안경들(spectacles))에 오디오 및 비디오 데이터를 전달(pass)한다. 오디오 시스템(528) 및/또는 디스플레이 시스템(530)은 오디오, 비디오, 디스플레이 및/또는 이미지 데이터를 프로세싱, 디스플레이 및/또는 그렇지 않으면 렌더링(rendering)하는 어느 디바이스들을 포함한다. 디스플레이 데이터 및 오디오 신호들은 RF(무선 주파수) 링크, S-비디오 링크, 고해상도 멀티미디어 인터페이스(HDMI), 복합 비디오 링크, 컴포넌트 비디오 링크, 디지털 비디오 인터페이스(DVI), 아날로그 오디오 연결 또는 미디어 데이터 포트(532)와 같은 기타 유사한 통신 링크를 통해 오디오 컴포넌트 및/또는 디스플레이 컴포넌트에 통신될 수 있다. 일부 구현들에서, 오디오 시스템(528) 및/또는 디스플레이 시스템(530)은 전자 디바이스(500)에 대한 외부 컴포넌트들이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 디스플레이 시스템(530)은 통합된 터치 인터페이스의 일부와 같은 예시적인 전자 디바이스의 통합된 컴포넌트일 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 연조직 생성을 위한 플렉서블형 변환기를 구현하는 일부 양상들에 있어서, 오디오 제어기(524)는 오디오 시스템(528) 또는 이들의 컴포넌트들을 이용할 수 있다.

비록 연조직 오디오 생성을 위한 플렉서블형 변환기의 실시예들이 피처들(features) 및/또는 방법들에 대한 언어로 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위의 대상(subject)은 설명된 특정한 피처들 또는 방법들에 필연적으로 한정되지는 않는다. 그보다는, 특정한 피처들 및 방법들은 연조직 오디오 생성을 위한 플렉서블형 변환기의 예시적인 구현들로서 개시된다.

Claims (11)

1. 방법으로서,
   (i) 오디오 데이터, (ii) 플렉서블형 전기-대-기계(E-M) 변환기의 특성들 및 (iii) 상기 플렉서블형 E-M 변환기가 일치되는 사람의 귀의 귓바퀴의 부분들의 특성들에 기초하여, 상기 플렉서블형 E-M 변환기에 인가할 전압 신호를 결정하는 단계와; 그리고
   상기 사람의 귀의 상기 귓바퀴 - 상기 사람의 귀의 귓바퀴에 상기 플렉서블형 E-M 변환기가 일치됨(conformed) - 의 모양을 변경하기 위해 상기 플렉서블형 E-M 변환기를 기계적으로 수축, 확장 또는 구부리기 위해 상기 전압 신호를 상기 플렉서블형 E-M 변환기에 인가하는 단계를 포함하고, 상기 모양의 변경은 상기 사람의 귀에 음파들을 생성하며, 상기 음파들은 아날로그 형태로 상기 오디오 데이터를 재생하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전압 신호를 결정하는 단계는 상기 음파들 또는 이전의 음파들에 대해 센싱된 에러에 더 기초하며, 상기 에러는 예상되는 음파들과 센싱된 음파들 간의 미스매치(mismatch)를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 에러는 특정한 사람에 대해 센싱되고 상기 특정한 사람에 관련되며, 상기 특정한 사람의 귓바퀴는 상기 플렉서블형 E-M 변환기와 일치되는 귓바퀴인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 귓바퀴의 모양을 변경하기 위해 상기 플렉서블형 E-M 변환기를 기계적으로 수축 또는 확장하기 위해 상기 플렉서블형 E-M 변환기에 상기 전압 신호를 인가하는 것은 상기 귓바퀴로 하여금 상기 귓바퀴의 원래의 모양보다 더 오목해지거나 덜 오목해지도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 귓바퀴로 하여금 상기 귓바퀴의 원래의 모양보다 더 오목해지거나 덜 오목해지도록 하는 것은 상기 귓바퀴를 스퀴즈하기 위해 상기 플렉서블형 E-M 변환기를 기계적으로 수축시키는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 귓바퀴의 부분들은 상기 플렉서블형 E-M 변환기의 각각의 영역들에 의해 일치되며, 상기 전압 신호를 결정하는 것은 상기 각각의 영역들에 대한 서로 다른 전압 신호들을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 서로 다른 전압 신호들은 상기 사람의 귀의 외이도 내에 서로 다른 오디오 쌍극자들을 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 서로 다른 오디오 쌍극자들은 상보적인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 8항에 있어서,
    상기 서로 다른 오디오 쌍극자들 중 하나는 상기 서로 다른 오디오 쌍극자들 중 다른 오디오 쌍극자의 부분을 상쇄하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 귓바퀴의 부분들의 특성들은 상기 부분들 중 서로 다른 부분들에서의 서로 다른 소리 파장들의 생성을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

Images