KR20160122835A - 적응형 음향 강도 분석장치 - Google Patents

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KR20160122835A
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Abstract

음향 강도 분석장치로 오디오 출력을 제공하는 시스템들 및 방법들이 제공된다. 상기 음향 강도 분석장치는 음향 강도 어레이, 제어기, 및 방위 센서를 포함한다. 상기 음향 강도 어레이는 음향 강도 분석장치에 고정된다. 상기 제어기는 상기 음향 강도 어레이로부터의 입력에 기초하여 음향 홀로그래피를 사용하여 오디오 출력을 생성하도록 상기 음향 강도 어레이게 연결된다. 상기 제어기는 선택된 방향으로 음향 홀로그래피의 표적을 설정하도록 구성된다. 상기 방위 센서는 상기 제어기에 연결되고, 상기 음향 강도 분석장치에 기계적으로 고정되어, 상기 방위 센서와 상기 음향 강도 어레이 사이의 상대적인 이동은 없다. 상기 방위 센서는 음향 강도 어레이의 방향성에서의 변화를 검출하며, 선택된 방향을 유지하기 위해 음향 홀로그래피의 목표를 조절하기 위한 방향성 신호를 상기 제어기에 제공한다.

Description

적응형 음향 강도 분석장치{ADAPTIVE ACOUSTIC INTENSITY ANALYZER}
본 출원은 2014년 3월 18일자로 출원되고 발명의 명칭이 "내장된 관성 기준을 갖는 방향성 마이크로폰 시스템"인 미국 가출원 번호 61/955,151에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 포함된다. 본 출원은 또한 2014년 10월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "내장된 관성 기준을 갖는 마이크로폰 시스템"인 미국 가출원 번호 62/060,364에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 실시예들은 음향 강도 어레이들을 갖는 음향 강도 분석장치 및 상기 음향 강도 분석장치의 자기-방위(self-orientation)를 결정하기 위한 내장된 관성 참조 장치에 관한 것이다.
음향 강도 어레이는 음향 소스들의 공간적 트래킹(spatial tracking)을 제공할 수 있다. 하지만, 그들의 위치 및 방위는 미리 결정되어야 하고 고정되어야 한다. 음향 강도 어레이들은 그 어셈블리의 중심축에 대한 음향 환경의 벡터 샘플링을 제공할 수 있다. 하지만, 음향 환경에 대한 어레이 중심축의 물리적 방위는 벡터 샘플링의 정확성과 관련하여 중대한 영향을 미친다. 음향 강도 어레이가 밀려나고 어레이 중심축의 방위가 그 의도된 방향으로부터 오프셋된다면, 음향 벡터 샘플링은 있다고 하더라도 거의 유용하지 못하다.
음향 강도 어레이가 관성 기준 프레임에 대해 그 방위를 연속적으로 결정할 수 있다면, 음향 강도 어레이의 고정된 방위 요구는 완화될 수 있다. 음향 강도 분석장치의 내장된 관성 트래킹 시스템은 음향 강도 어레이에 있어서의 어떠한 잠재적인 변화들을 따라가는 필요한 트래킹을 제공할 수 있다.
그에 따라, 한 실시예에 있어서, 본 발명은 오디오 출력을 생성하는 음향 강도 분석장치를 제공한다. 상기 음향 강도 분석장치는 음향 강도 어레이, 제어기, 및 방위 센서(orientation sensor)를 포함한다. 상기 음향 강도 어레이는 음향 강도 분석장치에 고정된다. 상기 제어기는 상기 음향 강도 어레이로부터의 입력에 기초하여 음향 홀로그래피를 사용하여 오디오 출력을 생성하도록 상기 음향 강도 어레이게 연결된다. 상기 제어기는 선택된 방향으로 음향 홀로그래피의 표적(aim)을 설정하도록 구성된다. 상기 방위 센서는 상기 제어기에 연결되고, 상기 음향 강도 분석장치에 기계적으로 고정되어, 상기 방위 센서와 상기 음향 강도 어레이 사이의 상대적인 이동은 없다. 상기 방위 센서는 음향 강도 어레이의 방위의 변화를 검출하며, 선택된 방향을 유지하도록 음향 홀로그래피의 표적을 조절하기 위한 방위 신호를 상기 제어기에 제공한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 음향 강도 분석장치를 사용하여 오디오 출력을 생성하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 음향 강도 분석장치에 고정된 음향 강도 어레이로 입력을 캡처하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 음향 강도 어레이에 연결된 제어기로 상기 입력에 기초하여 음향 홀로그래피를 사용하여 오디오 출력을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 제어기로, 선택된 방향으로 상기 음향 홀로그래피의 표적을 설정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 음향 강도 분석장치에 기계적으로 고정되어 상기 방위 센서와 상기 음향 강도 어레이 사이의 상대적인 이동이 없게 된 방위 센서로, 상기 음향 강도 분석장치의 방위의 변화를 검출하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 방위 센서로 방위 신호를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방위 신호는 상기 음향 강도 분석장치의 방위의 변화에 기초한다. 상기 방법은 또한 상기 제어기로 상기 방위 신호에 기초하여 상기 선택된 방향을 유지하기 위해 상기 음향 홀로그래피의 표적을 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태들은 상세한 설명과 첨부된 도면을 고려함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 음향 강도 분석장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 음향 강도 어레이의 3D 다이어그램.
도 3a는 도 1의 음향 강도 분석장치가 제 1 위치에 있는 것을 도시한 도면.
도 3b는 도 1의 음향 강도 분석장치가 제 2 위치에 있는 것을 도시한 도면.
도 4는 복수의 음향 강도 분석장치들을 포함하는 음향 강도 분석 시스템을 도시한 도면.
도 5는 복수의 음향 강도 분석장치들을 포함하는 음향 강도 분석 시스템을 도시한 도면.
본 발명의 임의의 실시예들에 대해 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그 적용에 있어 다음의 상세한 설명에서 설명되거나 또는 다음의 도면들에서 도시된 구성요소들의 배열과 구성의 세부사항들에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예들로 실행될 수 있으며 또는 다양한 방법으로 실행될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어와 전문용어들은 설명의 목적을 위한 것이므로 제한적으로 간주되어서는 안 된다. "포함하는", "구비하는", 또는 "갖는" 및 본 명세서에서 그에 대한 변형들을 사용하는 것은 이후 나열되는 항목들을 망라하는 것을 의미하며, 그에 대한 등가물들과 추가적인 항목들을 망라하도록 의미된 것이다. 용어 "설치된", "접속된" 및 "연결된"은 포괄적인 의미로 사용된 것이며, 직접적 및 간접적 설치, 접속, 및 연결 모두를 망라한다. 또한, "접속된" 또는 "연결된"은 물리적 또는 기계적 접속 또는 연결에 제한되지 않으며, 직접적이든 또는 간접적이든 상관없이 전기적 접속 또는 연결을 포함할 수 있다.
복수의 상이한 구조적 구성요소들이 본 발명을 실행하도록 이용될 수 있다는 것을 유의해야한다. 또한, 그리고 후속하는 단락들에서 기술되는 바와 같이, 도면에서 도시되는 특정의 구성들은 본 발명의 실시예들을 전형적인 예로서 보여주도록 의도된 것이다. 따라서, 대안적인 구성들이 가능하다.
음향 홀로그래피는 마이크로폰들의 어레이를 통해 소스로부터 떨어진 음향 파라미터들을 측정함으로써 소스에 인접하는 사운드 필드를 추정하는데 사용되는 방법이다. 다시 말해서, 음향 홀로그래피는 어떠한 환경에 있어서의 음향 필드들을 매핑(mapping)하는 방법이다. 음향 강도 어레이들은 상기 어레이들의 범위에서 각각의 파동 방출 소스(wave emitting source)에 대한 복수의 벡터량들 결정한다. 파동들은 예를 들면 오디오 파동들 및 울트라소닉 파동들을 포함한다. 각각의 벡터량은 음향 필드에 대한 속도 성분과 압력 성분의 양쪽 모두를 포함한다. 벡터량은 음향 필드의 강도(또는 파워라 칭함) 측정치를 나타낸다. 강도 값(intensity value)은 음향 필드에 대한 하나 이상의 벡터량들을 포함한다.
음향 홀로그래피는 사용자로부터 소리를 캡처하여 오디오 출력을 생성하도록 셀 폰들과 같은 모바일 디바이스에서 음향 강도 분석 시스템들에 의해 사용된다. 타겟 음향 필드를 기록하는 다른 방법은 빔포밍(beamforming)이다. 빔포밍은 음향 홀로그래피와는 아주 상이하다. 빔포밍은 빔 특성들을 변경함으로써 타겟 음향 필드를 기록하는 품질을 개선한다(즉, 다른 음향 필드들을 능동적으로 필터링 아웃하면서 원하는 소스에 대한 로컬라이징함). 다시 말해서, 빔포밍은 다른 위치들로부터의 음향 신호들을 제거함으로써 선택된 위치로부터의 음향 신호를 캡처링하는 것을 개선한다. 더욱 간단히 말하면, 빔포밍은 원하는 오디오 신호들의 더욱 양호한 기록을 제공하기 위해 원치않는 오디오 신호들을 제거한다.
빔포밍과는 다르게, 음향 홀로그래피는 어떠한 정보도 제거하지 않는다. 음향 홀로그래피는 어떠한 환경에서의 모든 음향 소스에 대해 완전한 음향 벡터 필드를 제공한다. 본질적으로, 음향 홀로그래피는 어떠한 환경에서 모든 오디오 신호의 완전한 픽처를 제공한다. 이러한 완전한 픽처는 음향 강도 분석 시스템으로 하여금 상기 환경에서 단일의 음향 소스에 기초하여 오디오 출력을 생성할 수 있게 한다. 이러한 완전한 픽처를 제공하기 위하여, 음향 홀로그래피는 음향 강도 어레이의 공지된 기준 위치를 필요로 한다. 다시 말하면, 음향 홀로그래피는, 음향 강도 어레이에서 마이크로폰들의 각각 사이의 상대적 위치들 및 음향 강도 어레이와 기준 위치 사이의 상대적 위치를 알 필요가 있다. 또한 음향 홀로그래피는 이들 상대적 위치들이 일정하게 유지되는 것을 필요로 한다. 음향 강도 어레이의 어떠한 움직임도 측정되는 벡터량들에 포지셔닝 에러를 유입시킨다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 음향 강도 분석장치(10)의 블록도를 도시한다. 음향 강도 분석장치(10)는, 어떠한 구성요소들보다도, 복수의 마이크로폰들(20A~20F)을 갖는 음향 강도 어레이(15), 방위 센서(25), 제어기(30), 및 통신 모듈(35)을 포함한다. 방위 센서(25)는 음향 강도 분석장치(10)로 하여금 기준 위치(도시되지 않음)에 대한 음향 강도 어레이(15)의 위치 변화를 검출할 수 있게 하고, 제어기(30)로 하여금 음향 필드들의 중단되지 않는 캡처 동안 벡터량들을 조정할 수 있게 한다.
일부 실시예들에서, 마이크로폰들(20A~20F)은 강도 프로브들(intensity probes) 및/또는 파티클 속도 트랜스듀서들(particle velocity transducers)이 된다. 일부 실시예들에서, 마이크로폰들(20A~20F)은 압력 경도(pressure gradient) 마이크로폰들이 된다. 압력 경도 마이크로폰들은 음향 필드의 속도 성분을 측정한다. 일부 실시예들에서, 마이크로폰들(20A~20F)은 속도 기울기 센서들을 포함하는 강도 프로브들이 된다. 속도 기울기 센서들은 음향 필드의 압력 성분이 된다.
일부 실시예들에서, 방위 센서(25)는 음향 강도 분석장치(10)에 기계적으로 고정된 나침반이 되며, 그에 따라 음향 강도 어레이(15)와 장착된 나침반 사이의 상대적인 움직임이 없게 된다. 이러한 응용의 목적으로, 나침반은 지구 자계 내에서 음향 강도 분석장치(10)의 위치에 기초하여 방위 신호를 제공하는 디바이스가 된다. 예시적으로 나침반은 자력계가 된다.
일부 실시예들에서, 방위 센서(25)는 음향 강도 분석장치(10)에 기계적으로 고정된 가속도계가 되며, 그에 따라 음향 강도 어레이(15)와 장착된 가속도계 사이의 상대적인 움직임이 없게 된다. 가속도계는 가속도와 중력 유도 반작용력에 기초하여 방위 신호를 제공한다. 따라서, 가속도계는 외부 기준들을 사용하지 않고서 음향 강도 분석장치(10)의 위치 및 방위에서의 변화를 결정할 수 있는 관성 기준 플랫폼을 제공한다.
일부 실시예들에서, 방위 센서(25)는 음향 강도 분석장치(10)에 의해 기계적으로 지지되는 관성 센서이며, 그에 따라 음향 강도 어레이(15)와 장착된 관성 센서 사이의 상대적인 움직임이 없게 된다. 본 발명의 목적을 위해, 관성 센서는 방위의 변화에 저항하는 구조에 관한 지지 구조의 방위의 변화를 감지하는 어떠한 디바아스를 포함한다. 예시적으로 관성 센서는 자이로스코프가 된다.
일부 실시예들에서, 방위 센서(25)는 상기한 바와 같이 나침반, 가속도계, 및 관성 센서의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예들에서, 방위 센서(25)는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 디바이스가 된다.
제어기(30)는 외부 디바이스(예를 들면, 컴퓨터)를 포함하거나 또는 그에 접속되며, 상기 디바이스는 무엇보다도 음향 강도 분석장치(10)의 범위에서 음향 소스에 대한 벡터량들을 결정하도록 동작할 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어의 조합을 포함한다. 한 실시예에서, 제어기(30) 또는 외부 디바이스는 음향 강도 분석장치(10)에 전원, 연산 제어, 및 프로텍션을 제공하는 복수의 전기 및 전자 구성요소들이 실장된 인쇄 회로 기판("PCB")을 포함한다. 일부 실시예들에서, PCB는 예를 들면 프로세싱 유닛(40)(예컨대, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 다른 적절한 프로그램가능한 디바이스), 메모리(45), 및 버스를 포함한다. 상기 버스는 메모리(45)를 포함하는 PCB의 다양한 구성요소들을 프로세싱 유닛(40)에 접속한다. 메모리(45)는 예를 들면 판독 전용 메모리("ROM"), 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 전기적 소거가능 프로그램가능한 판독 전용 메모리("EEPROM"), 플래시 메모리, 하드 디스크, 또는 다른 적절한 자기, 광학, 물리적, 또는 전자적 메모리 디바이스를 포함한다. 프로세싱 유닛(40)은 메모리(45)에 접속되고, RAM(예를 들면, 실행 중에), ROM(예를 들면, 통상 영구적 방식으로), 또는 또 다른 메모리 또는 디스크와 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장될 수 있는 소프트웨어를 실행한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 메모리(45)는 상기 프로세싱 유닛(40)에 포함된다. 제어기(30)는 또한 제이기(30) 내의 구성요소들과 음향 강도 분석장치(10) 또는 다른 음향 강도 분석장치들의 다른 구성요소들 사이에 정보를 전달하기 위한 루틴들을 포함하는 입력/출력(I/O) 유닛(50)을 포함한다. 예를 들면, 통신 모듈(35)이 음향 강도 분석장치(10)와 음향 강도 분석 시스템의 하나 이상의 디바이스들 사이에 통신을 제공하도록 구성된다.
음향 강도 분석장치(10)의 일부 실시예들에 포함되는 소프트웨어는 제어기(30)의 메모리(45)에 저장된다. 소프트웨어는 예를 들면 펌웨어, 하나 이상의 애플리케이션들, 프로그램 데이터, 하나 이상의 프로그램 모듈들, 및 다른 실행가능한 명령들을 포함한다. 제어기(30)는 메모리(45)로부터 검색하여 무엇보다도 상기 기술된 제어 프로세스들 및 방법들과 관련된 명령들을 실행하도록 구성된다. 예를 들면, 제어기(30)는 방위 센서(25)에 의한 방위 신호를 사용하여 양적 벡터로 포지셔닝 에러를 정정하기 위해 메모리(45)로부터 검색된 명령들을 실행하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제어기(30) 또는 외부 디바이스는 추가적이거나, 적거나, 다른 구성요소들을 포함한다.
PCB는 또한 무엇보다도 저항, 커패시터, 인덕터, 직접 회로, 및 증폭기와 같은 복수의 추가적인 수동 및 능동 구성요소들을 포함한다. 이들 구성요소들은 무엇보다도 필터링, 신호 컨디셔닝, 또는 전압 조절을 포함하는 복수의 전기적 기능들을 PCB에 제공하도록 배열되어 접속된다. 기술적인 목적을 위해, PCB 및 PCB에 실장되는 전기적 구성요소들은 제어기(30)에서와 같이 집합적으로 참조된다.
통신 모듈(35)은 하나 이상의 개별적인 통신 모듈들로 및/또는 그로부터 신호들을 송신 및/또는 수신한다. 신호들은 무엇보다도 정보, 데이터, 직렬 데이터, 및 데이터 패킷들을 포함한다. 통신 모듈(35)은 유선, 광학 섬유, 및/또는 무선 접속을 통하여 하나 이상의 개별적인 통신 모듈들에 연결될 수 있다. 유선 및/또는 광학 섬유를 통한 통신은 예를 들면 이더넷 네트워크를 포함하는 공지된 네트워크의 네트워킹들을 사용하여 달성될 수 있다. 무선 접속은 예를 들면 Wi-Fi 접속을 포함하는 공지된 기술들을 사용하여 달성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 음향 강도 어레이(15)의 3차원 표현을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 음향 강도 어레이(15)는 여섯 개의 마이크로폰들(20A~20F)을 포함한다. 음향 강도 어레이(15)의 여섯 측면들의 각각이 하나의 마이크로폰을 포함한다.
도 3a는 음향 강도 분석장치(10) 및 두 개의 음향 소스들(55 및 57)을 도시한다. 음향 강도 분석장치(10)는 기준 방위(60)에 대하여 제 1 방위로 배치된다. 일부 실시예들에서, 기준 방위(60)는 세계적 기준 방위이다. 음향 소스들(55 및 57)은 음향장들(acoustic fields)을 생성한다. 음향 강도 분석장치(10)의 제어기(30)가 음향장들의 각각에 대한 벡터량을 결정한다. 따라서, 제어기(30)는 음향 소스들의 각각에 대한 벡터량을 결정한다. 하지만, 제어기(30)는 음향 소스(55) 쪽으로 향하는 점선(58)에 의해 표시되는 바와 같이 음향 홀로그래피의 표적을 선택된 방향으로 한다. 제어기(30)는 음향 소스(55)에 의해 생성된 음향장을 나타내는 오디오 출력을 생성하도록 음향 소스(55)에 대한 벡터량을 사용한다. 방위 센서(25)는 기준 방위(60)에 대한 음향 강도 분석장치(10)의 방위를 결정한다. 음향 홀로그래피의 표적은 기준 방위(6)에 대하여 결정된다.
도 3b는 방위 변화 후 음향 강도 분석장치(10)를 도시한다. 음향 강도 분석장치(10)는 이제 기준 방위(60)에 대해 제 2 방위로 배치된다. 음향 강도 분석장치(10)의 위치 변화는 음향 강도 분석장치(10)의 제어기(30)에 의해 결정된 벡터량들에 포지셔닝 에러를 유입한다. 방위 센서(25)는 음향 강도 분석장치(10)의 제어기(30)에 의해 결정된 벡터량들에서의 포지셔닝 에러를 정정하기 위해 기준 방위(60)에 대한 음향 강도 분석장치(10)의 새로운 방위를 결정한다. 방위 센서(25)는 음향 강도 분석장치(10)의 이동에도 불구하고 음향 홀로그래피의 선택된 방향을 유지하도록 음향 홀로그래피의 표적을 조절하기 위한 방위 신호를 제어기(30)에 제공한다.
일부 실시예들에서, 음향 강도 분석장치(10)는 하나보다 많은 음향 강도 어레이들(15)을 포함한다. 하나보다 많은 음향 강도 어레이들(15)을 포함하는 음향 강도 분석장치(10)에서, 제어기(30)는 각각의 음향 강도 어레이(15)에 대한 개별적인 백터량을 결정한다. 제어기(30)는 또한 전체의 벡터량을 결정하기 위해 개별적인 벡터량들을 결합한다. 음향 강도 분석장치(10)의 하나보다 많은 음향 강도 어레이들(15) 사이의 상대적 위치들은 일정하므로, 단일의 방위 센서(25)가 각각의 음향 강도 어레이(15)로부터의 벡터량들을 정정하기 위해 제어기(30)가 사용하는 방위 신호를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 음향 강도 분석장치(10)는 하나보다 많은 방위 센서들(25)을 포함한다.
다른 실시예에서, 음향 강도 분석 시스템(65)은 어떠한 구성성분들보다도 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 음향 강도 분석장치들(10A~10C)을 포함한다. 복수의 음향 강도 분석장치들(10A~10C)의 각각은 적어도 하나의 음향 강도 어레이(15) 및 적어도 하나의 방위 센서(25)를 포함한다. 각각의 음향 강도 분석장치(10A~10C)의 방위 센서들(25)은 세계의 기준 방위(70)에 대한 음향 강도 분석장치들(10A~10C)의 방위들을 결정한다. 방위 센서들(25)은 각각의 음향 강도 분석장치의 개별적인 이동들을 보상하기 위해 음향 강도 분석장치들(10A~10C)의 각각에서 음향 강도 어레이들(15)에 의해 측정된 벡터량들을 정정한다. 음향 강도 분석 시스템(65)의 각각의 음향 강도 분석장치(10A~10C)로부터의 벡터량들은 음향 소스(55)에 대한 최종 셋의 벡터량들을 생성하도록 결합된다.
일부 실시예들에서, 음향 강도 분석 시스템(65)의 음향 강도 분석장치들(10A~10C) 중 하나는 도 5에 도시된 바와 같이 마스터 음향 강도 분석장치로서 지정된다. 예를 들면, 도 5의 음향 강도 분석장치(10A)가 마스터 음향 강도 분석장치로서 지정된다. 마스터 음향 강도 분석장치(10A)는 음향 강도 분석 시스템(65)의 다른 음향 강도 분석장치들(10B 및 10C)로부터 정보를 수신한다. 한 실시예에서, 상기 정보는, 다른 성분들 중에서도, 다른 음향 강도 분석장치들(10B 및 10C)로부터의 벡터량들 및 방위 신호들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 상기 정보는, 다른 성분들 중에서도, 음향 강도 어레이들(15)의 측정치들 및 다른 음향 강도 분석장치들(10B 및 10C)로부터의 방위 신호들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 마스터 기준 방위(75)가 세계의 기준 방위(70)를 대신하여 사용된다. 마스터 기준 방위(75)는 마스터 음향 강도 분석장치(10C)의 방위가 된다. 상기 다른 음향 강도 분석장치들(10B 및 10C)은 마스터 기준 방위(75)에 대한 그들의 방위들을 결정하기 위해 그들의 방위 센서들(25)을 사용한다. 일부 실시예들에서, 마스터 음향 강도 분석장치는 하나의 음향 강도 분석장치로부터 다른 분석장치로 변경된다. 예를 들면, 예시적인 음향 강도 분석 시스템은 사용자 머리에 착용하고 있는 착용형 디바이스에 통합된 제 1 음향 강도 분석장치 및 셀 폰에 통합된 제 2 음향 강도 분석장치를 포함한다. 상기 제 1 음향 강도 분석장치는, 사용자가 비디오를 찍을 때와 같이 폰의 작동을 시작할 때까지, 마스터 음향 강도 분석장치가 된다. 비디오를 찍는 동안, 상기 제 2 상기 음향 강도 분석장치가 마스터 음향 강도 분석장치가 된다.
다수의 음향 강도 분석장치를 포함하는 음향 강도 분석 시스템에서, 각각의 음향 강도 분석장치의 상대적인 위치들이 음향 홀로그래피를 사용하기 위해 공지되어야 한다. 이들 상대적인 위치들은 음향 강도 분석 시스템의 개시(start-up) 동안 대체로 알려지지 않는다. 일부 실시예들에서, 음향 강도 분석장치들은 그들의 상대적 위치들을 결정한다. 일부 실시예들에서, 관성 방법들 또는 GPS를 포함하는 다른 위치 검출 디바이스들이 개별적인 음향 강도 분석장치들의 위치들의 결정을 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 음향 강도 분석장치는 음향 소스를 포함한다. 호(call) 및 반복(repeat)의 방법이 음향 강도 분석장치들의 각각의 상대적 위치들을 3각 측량하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 음향 강도 분석장치가 음향 처프(chirp)를 제공하는 동안, 모든 다른 음향 강도 분석장치들은 이를 듣게 된다. 각각의 음향 강도 분석장치는 상기 음향 처프에 기초하여 제안된 벡터량을 제공한다. 차례로, 각각의 음향 강도 분석장치가 처핑하며, 그동안 상기 다른 음향 강도 분석장치들이 이를 듣게 된다. 상기 주어진 벡터량 정보로, 각각의 음향 강도 분석장치의 상대적 위치가 결정된다.
다른 실시예에서, 음향 강도 분석장치들은 서로 간에 무선으로(예를 들면, Wi-Fi) 전기적으로 연결된다. 상기 호 및 반복의 동일한 방법이 음향 강도 분석장치들의 상대적 위치들을 3각 측량하기 위해 무선 신호들로 실행될 수 있다.
초음파와 같은 음향 기록/트래킹 외의 다른 응용들이 가능하다.
따라서, 본 발명은 무엇보다도 오디오 출력을 생성하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 본 발명의 다양한 특징들과 이점들이 다음의 청구범위에서 제시된다.
10: 음향 강도 분석장치
15: 음향 강도 어레이
20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F: 마이크로폰
25: 방위 센서
30: 제어기
35: 통신 모듈
40: 프로세싱 유닛
45: 메모리
50: I/O 유닛
55, 57: 음향 소스
60: 기준 방위

Claims (20)

  1. 오디오 출력을 제공하는 음향 강도 분석장치(acoustic intensity analyzer)에 있어서:
    상기 음향 강도 분석장치에 고정된 음향 강도 어레이;
    상기 음향 강도 어레이에 연결되고, 상기 음향 강도 어레이로부터의 입력에 기초하여 음향 홀로그래피(acoustic holography)를 사용하여 상기 오디오 출력을 생성하는 제어기로서, 상기 음향 홀로그래피의 표적을 선택된 방향으로 설정하도록 구성되는, 상기 제어기; 및
    상기 제어기에 연결된 방위 센서(orientation sensor)로서, 상기 방위 센서와 상기 음향 강도 어레이 사이에 상대적인 이동이 없게 되도록 상기 음향 강도 분석장치에 기계적으로 고정되며, 상기 음향 강도 어레이의 방위 변화를 검출하고 상기 선택된 방향을 유지하도록 상기 음향 홀로그래피의 표적을 조절하기 위해 방위 신호를 상기 제어기에 제공하는, 상기 방위 센서를 포함하는, 음향 강도 분석장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방위 센서는 가속도계, 자이로스코프, 및 자력계(magnetometer)로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 음향 강도 분석장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 상기 음향 강도 어레이로부터의 입력에 기초하여 음향 홀로그래피를 사용하여 상기 오디오 출력을 생성하도록 구성되고, 상기 입력 및 상기 방위 신호에 기초하여 강도 값(intensity value)을 결정하는 것을 포함하는, 음향 강도 분석장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력은 음향 신호의 속도 및 상기 음향 신호의 압력을 포함하는, 음향 강도 분석장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 제 2 음향 강도 분석장치로부터 정보를 수신하도록 구성되고, 상기 제 2 음향 강도 분석장치는 제 2 음향 강도 어레이 및 제 2 방위 센서를 포함하고, 상기 음향 강도 분석장치의 위치는 상기 제 2 음향 강도 분석장치의 제 2 위치와는 다른, 음향 강도 분석장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 상기 음향 강도 어레이로부터의 입력 및 상기 제 2 음향 강도 분석장치에 대해 수신된 정보에 기초하여 상기 음향 홀로그래피를 사용하여 상기 오디오 출력을 생성하도록 구성되는, 음향 강도 분석장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 상기 음향 강도 분석장치의 음향 강도 어레이와 상기 제 2 음향 강도 분석장치의 제 2 음향 강도 어레이의 방위의 차를 결정하도록 구성되는, 음향 강도 분석장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 상기 제 2 음향 강도 분석장치의 위치를 결정하도록 구성되는, 음향 강도 분석장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 상기 입력 및 상기 제 2 음향 강도 분석장치로부터 수신된 정보에 기초하여 상기 선택된 방향을 결정하도록 구성되는, 음향 강도 분석장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 정보는 상기 제 2 음향 강도 어레이로부터의 제 2 입력, 상기 제 2 방위 센서로부터의 제 2 방위 신호, 및 강도 값으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 음향 강도 분석장치.
  11. 음향 강도 분석장치를 사용하여 오디오 출력을 제공하는 방법에 있어서:
    상기 음향 강도 분석장치에 고정된 음향 강도 어레이로, 입력을 캡처(capture)하는 단계;
    상기 음향 강도 어레이에 연결된 제어기로, 상기 입력에 기초하여 음향 홀로그래피를 사용하여 상기 오디오 출력을 생성하는 단계;
    상기 제어기로, 상기 음향 홀로그래피의 표적을 선택된 방향으로 설정하는 단계;
    방위 센서와 상기 음향 강도 어레이 사이에 상대적인 이동이 없게 되도록 상기 음향 강도 분석장치에 기계적으로 고정된 방위 센서로, 상기 음향 강도 분석장치의 방위 변화를 검출하는 단계;
    상기 방위 센서로, 방위 신호를 결정하는 단계로서, 상기 방위 신호는 상기 음향 강도 분석장치의 방위 변화에 기초하는, 상기 방위 신호 결정 단계; 및
    상기 제어기로, 상기 방위 신호에 기초하여 상기 선택된 방향을 유지하도록 상기 음향 홀로그래피의 표적을 조절하는 단계를 포함하는, 오디오 출력을 제공하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 방위 센서는 가속도계, 자이로스코프, 및 자력계로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 오디오 출력을 제공하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기로, 상기 입력 및 상기 방위 신호에 기초하여 강도 값을 결정하는 단계를 더 포함하는, 오디오 출력을 제공하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 입력은 음향 신호의 속도 및 상기 음향 신호의 압력을 포함하는, 오디오 출력을 제공하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기로, 제 2 음향 강도 분석장치로부터 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 2 음향 강도 분석장치는 제 2 음향 강도 어레이 및 제 2 방위 센서를 포함하고, 상기 음향 강도 분석장치의 위치는 상기 제 2 음향 강도 분석장치의 제 2 위치와는 다른, 오디오 출력을 제공하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어기로, 상기 음향 강도 어레이로부터의 입력 및 상기 제 2 음향 강도 분석장치에 대해 수신된 정보에 기초하여 상기 음향 홀로그래피를 사용하여 상기 오디오 출력을 생성하는 단계를 더 포함하는, 오디오 출력을 제공하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어기로, 상기 음향 강도 분석장치의 음향 강도 어레이와 상기 제 2 음향 강도 분석장치의 제 2 음향 강도 어레이의 방위의 차를 결정하는 단계를 더 포함하는, 오디오 출력을 제공하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어기로, 상기 제 2 음향 강도 분석장치의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 오디오 출력을 제공하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어기로, 상기 입력 및 상기 제 2 음향 강도 분석장치로부터 수신된 정보에 기초하여 상기 선택된 방향을 결정하는 단계를 더 포함하는, 오디오 출력을 제공하는 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 정보는 상기 제 2 음향 강도 어레이로부터의 제 2 입력, 상기 제 2 방위 센서로부터의 제 2 방위 신호, 및 강도 값으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 오디오 출력을 제공하는 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11796562B2 (en) * 2020-05-29 2023-10-24 Aivs Inc. Acoustic intensity sensor using a MEMS triaxial accelerometer and MEMS microphones
JP7459779B2 (ja) * 2020-12-17 2024-04-02 トヨタ自動車株式会社 音源候補抽出システムおよび音源探査方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3697936A (en) * 1970-02-27 1972-10-10 Nusonics Sound velocimeter
US3961291A (en) * 1972-12-29 1976-06-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus and method for mapping acoustic fields
US4001763A (en) 1975-02-03 1977-01-04 Raytheon Company Electronically stabilized beam former system
JPS57201822A (en) * 1981-06-08 1982-12-10 Toshiba Corp Acoustic holography device
US4429702A (en) * 1981-06-22 1984-02-07 Electro Audio Dynamics, Inc. Apparatus for measurement of acoustic volume
US4620445A (en) * 1984-10-19 1986-11-04 Westinghouse Electric Corp. Portable acoustic intensity measuring device
US6850623B1 (en) * 1999-10-29 2005-02-01 American Technology Corporation Parametric loudspeaker with improved phase characteristics
WO2004014105A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Audio processing system
DE10304215A1 (de) 2003-01-30 2004-08-19 Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik eV Verfahren und Vorrichtung zur bildgebenden Darstellung von akustischen Objekten sowie ein entsprechendes Computerprogramm-Erzeugnis und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium
US7054228B1 (en) * 2003-03-25 2006-05-30 Robert Hickling Sound source location and quantification using arrays of vector probes
US7283850B2 (en) 2004-10-12 2007-10-16 Microsoft Corporation Method and apparatus for multi-sensory speech enhancement on a mobile device
JP3906230B2 (ja) * 2005-03-11 2007-04-18 株式会社東芝 音響信号処理装置、音響信号処理方法、音響信号処理プログラム、及び音響信号処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP4886770B2 (ja) 2005-05-05 2012-02-29 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント コンピュータ対話型処理と共に使用する選択的音源聴音
JP4929685B2 (ja) * 2005-11-15 2012-05-09 ヤマハ株式会社 遠隔会議装置
CN101390440B (zh) 2006-02-27 2012-10-10 松下电器产业株式会社 可穿戴终端、控制可穿戴终端的处理器及方法
TWI311028B (en) 2006-08-16 2009-06-11 Inventec Corp Mobile communication device and method of receiving voice on conference mode
WO2009130243A2 (en) 2008-04-25 2009-10-29 Stichting Voor De Technische Wetenschappen Acoustic holography
EP2297556B1 (en) * 2008-07-08 2011-11-30 Brüel & Kjaer Sound & Vibration Measurement A/S Method for reconstructing an acoustic field
JP5339852B2 (ja) 2008-10-29 2013-11-13 三洋電機株式会社 録音装置
US8150063B2 (en) 2008-11-25 2012-04-03 Apple Inc. Stabilizing directional audio input from a moving microphone array
CN102045618B (zh) * 2009-10-19 2015-03-04 联想(北京)有限公司 自动调整的麦克风阵列、方法和携带麦克风阵列的装置
US9185488B2 (en) 2009-11-30 2015-11-10 Nokia Technologies Oy Control parameter dependent audio signal processing
JP5407848B2 (ja) 2009-12-25 2014-02-05 富士通株式会社 マイクロホンの指向性制御装置
JP2013521576A (ja) 2010-02-28 2013-06-10 オスターハウト グループ インコーポレイテッド 対話式ヘッド取付け型アイピース上での地域広告コンテンツ
US8583392B2 (en) 2010-06-04 2013-11-12 Apple Inc. Inertial measurement unit calibration system
US8761412B2 (en) 2010-12-16 2014-06-24 Sony Computer Entertainment Inc. Microphone array steering with image-based source location
EP2509337B1 (en) 2011-04-06 2014-09-24 Sony Ericsson Mobile Communications AB Accelerometer vector controlled noise cancelling method
US9264553B2 (en) 2011-06-11 2016-02-16 Clearone Communications, Inc. Methods and apparatuses for echo cancelation with beamforming microphone arrays
KR101282673B1 (ko) * 2011-12-09 2013-07-05 현대자동차주식회사 음원 위치 추정 방법
US8704070B2 (en) * 2012-03-04 2014-04-22 John Beaty System and method for mapping and displaying audio source locations
CN102831898B (zh) * 2012-08-31 2013-11-13 厦门大学 带声源方向跟踪功能的麦克风阵列语音增强装置及其方法
CN103826173A (zh) * 2014-02-20 2014-05-28 上海理工大学 追声话筒及其追声话筒控制方法
JP6387856B2 (ja) * 2015-02-25 2018-09-12 コニカミノルタ株式会社 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御方法

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