KR20170067682A - 음향 신호 수집을 위한 코드 실행가능 방법, 회로, 장치, 시스템 및 관련 컴퓨터 - Google Patents

음향 신호 수집을 위한 코드 실행가능 방법, 회로, 장치, 시스템 및 관련 컴퓨터 Download PDF

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Abstract

음향 신호를 수집, 처리 및 렌더링하기 위한 방법, 회로, 장치, 시스템 및 관련 컴퓨터 실행가능 코드를 개시한다. 일부 실시예에 따르면, 하나 이상의 방향 특정 오디오 신호는 2개 이상의 마이크로폰 및 오디오 스트림 생성기를 포함하는 마이크로폰 어레이를 사용하여 생성될 수도 있다. 오디오 스트림 생성기는 광학 추적 시스템으로부터 방향 매개변수를 수신할 수도 있다. 사운드 환경(soundscape)으로부터 수집된 음향 신호를 정규화 및/또는 평형화하도록 적응된 오디오 렌더링 시스템이 제공될 수도 있다.

Description

음향 신호 수집을 위한 코드 실행가능 방법, 회로, 장치, 시스템 및 관련 컴퓨터{METHODS CIRCUITS DEVICES SYSTEMS AND ASSOCIATED COMPUTER EXECUTABLE CODE FOR ACQUIRING ACOUSTIC SIGNALS}
본 발명은 일반적으로 음향 신호 또는 사운드 수집 분야에 관한 것이다. 본 발명은 오디오 신호의 처리에 관한 것이다. 본 발명은 또한 지향성 음향 신호를 수집하고, 처리하고, 오디오 렌더링하기 위한 코드 실행가능 방법, 회로, 장치, 시스템 및 관련 컴퓨터에 관한 것이다.
청력 상실, 청각 장애, 난청, 청력 손상은 청각 능력의 일 부분 또는 전체이다. 어린이의 경우, 언어 발달에 영향을 줄 수도 있으며 성인과 관련된 어려움을 유발할 수도 있다. 유전적 요인, 노화, 소음 노출, 질병, 화학 물질 및 신체적 외상을 비롯한 수많은 요인들로 인해 발생할 수도 있다. 청력 검사의 결과는 데시벨 단위로 표시되지만, 청력 상실은 보통, 경증, 중경증, 중증, 경중증, 중증 또는 극중증으로 설명된다.
청력 상실은 청각 손상이 없는 사람이 보통 삶의 어느 시점에서 얻어진다. 세계적으로 인구의 약 10%가 어느 정도 청력 손실의 악영향을 받는다. 시끄러운 소음, 화학 물질 및 신체적 외상을 피하는, 등 청력 상실을 예방할 수도 있는 여러 가지 조치가 있다.
청력 상실로 인한 청력 보조가 필요한 사람들을 위해 보청기가 있는데, 보청기는 일반적으로 착용자를 위해 소리를 증폭시키도록 설계된 전자 음향 장치로서 통상적으로 대화를 좀 더 잘 이해할 수 있도록 도움을 준다. 초기의 장치로서 알려진 이어 트럼펫(ear trumpets) 또는 이어 혼(ear horns)은 사운드 에너지를 수집하여 외이도로 유도하도록 설계된 수동 깔때기형 확대 원뿔이었다. 이와 유사한 장치로는 뼈 고정 보청기 및 달팽이관 이식장치, 등이 있었다.
현재까지 제공되는 모든 보청기의 주요 단점은 착용자가 듣고자 하는 관심을 갖는 소리로부터 배경 잡음을 공간적으로 분리할 수 없다는 것이다.
또한 신체 골격 컴퓨터 또는 착용기로서 알려진 착용가능 컴퓨팅 장치는 의복 아래, 내에 또는 위에 착용하는 소형 전자 장치이다.
착용능력은 일반 또는 특수 목적의 정보 기술 및 미디어 개발을 위해 개발되어 왔다.
착용가능 컴퓨팅 장치를 사용하여, 음향 신호를 선택적으로 수집, 처리 및 렌더링 (rendering) 하기 위해 실행 가능한 개선된 방법, 회로, 장치, 시스템, 및 관련 컴퓨터가 필요하다.
본 발명은 사람의 대화 및/또는 다양한 유형의 사운드와 같은 음향 신호를 수집하기 위한 코드를 실행할 수 있는 방법, 회로, 장치, 시스템, 및 관련 기계를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 인간의 대화 및/또는 청취 가능한 다른 소리와 같은 수집된 음향 신호를 처리, 정규화, 밸런싱 및/또는 오디오 렌더링하기 위한 코드 실행가능 방법, 회로, 장치, 시스템, 및 관련 기계를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 수집된 인간의 대화를 전사, 번역 및/또는 그래픽으로 렌더링하기 위한 코드를 실행가능한 방법, 회로, 장치, 시스템, 및 관련 기계를 포함할 수도 있다. 본 발명은 음향 신호(예, 사운드) 수집 조립체의 지향성을, 광학 추적 시스템에 의해 식별 및/또는 추적된 제2 소오스(예, 인간의 대화자)의 방향으로 동적으로 표적화하기 위한 코드를 실행가능한 방법, 회로, 장치, 시스템 및 관련 컴퓨터를 포함한다.
실시예에 따르면, 착용가능 컴퓨팅 장치와(1) 같은 모바일 컴퓨팅 장치가 제공되는데, 이 장치는 (1) 동작 및 선택적인 지향성이 전기신호에 의해 동적으로 변경될 수도 있는, 전기적으로 구성 가능한 음향 신호(즉, 사운드) 수집 조립체 및 (2) 하나 이상의 사운드 소오스를 광학적으로 추적하여 음향 신호 수집 조립체에 전기신호 또는 지시자를 출력하기에 적합한 광학 추적 시스템을 포함하고 있어, 음향 신호 수집 조립체의 동작 및/또는 지향성을 조정하여, 광학적으로 추적된 사운드 소오스의 방향 이외의 방향으로부터 음향 신호 정보를 실질적으로 억제, 폐기, 배제 및/또는 다른 방식으로 차단하는 동안, 광학적으로 추적된 사운드 소오스의 방향으로부터 음향 신호를 수집할 수 있다. 실시예에 따르면, 광학 추적 시스템은 목표물 사운드 소오스가 컴퓨팅 장치에 대해 상대 이동할 때 그의 출력 전기 신호 또는 지시자를 갱신하도록 적응될 수도 있으며, 이에 의해, 조립체를 물리적으로 움직이지 않고, 음향 신호 수집 조립체의 지향성이 이동 사운드 소오스를 변경 및 추적하게 할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 모바일 장치는 안경의 프레임 및/또는 틀을 가로질러 그 안에 배치된 마이크로폰들의 어레이를 갖는 안경 형태일 수도 있다. 이러한 실시예에 따르면, 광학 추적 시스템은 전방 주시 광학 이미지 센서를 포함할 수도 있고 및/또는 광학 추적 시스템은 내향 광학 안구 추적 센서를 포함할 수도 있다. 안경 실시예는 또한 안경을 위한 사용자 인터페이스로서 사용될 수도 있는 스마트폰에 안경을 연결하도록 유선 또는 무선 통신 인터페이스를 포함할 수도 있다. 스마트폰의 터치 스크린은 잠재적 추적 목표물을 보고 광학 추적 시스템에 의한 실제 추적을 위한 하나 이상의 잠재적 목표물을 선택하기 위해 사용될 수도 있다. 스마트폰은 또한 안경의 음향 수집 조립체를 통해 수집된 대화에 대한 기계 필기(즉, 대화-텍스트)를 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 스마트폰은 또한 안경의 음향 수집 조립체를 통해 수집한 대화에 대한 기계 번역을 제공하기 위해 사용될 수도 있다.
일부 실시예에 따르면, 이동 장치는 헤드폰의 몸체 및 프레임을 가로질러 그 내부에 배치된 마이크로폰들의 어레이를 갖는 헤드폰들의 형태일 수도 있다. 이러한 실시예에 따르면, 광학 추적 시스템은 헤드폰의 전방을 향하는 표면 상의 전방 주시 광학 이미지 센서를 포함할 수도 있다. 헤드폰 실시예는 또한 헤드폰을 위한 사용자 인터페이스로서 사용될 수도 있는 스마트폰에 헤드폰을 연결하도록 유선 또는 무선 통신 인터페이스를 포함할 수도 있다. 스마트폰의 터치 스크린은 잠재적인 추적 목표물을 주시하여 광학 추적 시스템에 의한 추적을 위한 잠재 목표물을 선택하도록 사용될 수도 있다. 또한, 스마트폰은 헤드폰의 음향 수집 조립체를 통해 수집된 대화에 대한 기계적 변환(즉, 대화-텍스트) 기능을 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 스마트폰은 헤드폰의 음향 수집 조립체를 통해 얻은 대화에 대한 기계 번역 기능을 제공하기 위해 사용될 수도 있다.
본 발명의 양상에 따르면, 지향성 오디오 신호(또는 오디오 스트림) 생성을 안내하는 광학 센서가 제공될 수도 있으며, 여기서, 지향성 오디오 신호/스트림 생성은 (a) 마이크로폰 선택, (b) 음향 빔-형성, 및/또는(c) 음향 빔-조향 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 실시예에 따르면, 광학 센서 조립체(예, CCD 또는 CMOS 광학계) 및 추적 회로(예, 이미지 특징 식별 및 추적 알고리즘을 실행하는 처리기(들))를 포함하는 광학 추적 시스템은 지향성 오디오 스트림 생성을 안내하도록 신호 또는 지시자를 생성할 수도 있다. 지향성 오디오 신호/스트림(또한 "지향성 오디오 신호"로도 호칭함) 생성은 지향성 오디오 스트림 생성기로서 구성되거나 프로그래밍된 오디오 신호 처리 회로와 일체적으로 또는 다른 방식으로 기능적으로 연관된 음향 마이크로폰 어레이로 수행될 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 전기적으로 구성 가능한 음향 수집 조립체가 제공될 수도 있는데, 이 음향 수집 조립체는 서로 소정의 거리에 배치된 2개 이상의 마이크로폰을 갖는 마이크로폰 어레이를 포함할 수도 있으며, 여기서, 각각의 마이크로폰은 마이크로폰에 도달하는 음향 신호(즉, 사운드)를 아날로그 또는 디지털 오디오 신호와 같은 전기 신호로 변환하도록 적응될 수도 있다. 마이크로폰 어레이는 정합된 마이크로폰들의 집합을 포함할 수도 있으며, 여기서, 정합된 마이크로폰들은 실질적으로 동일한 주파수 응답 특성 및/또는 지향성 특성을 가질 수도 있다. 마이크로폰 어레이는 무지향성 마이크로폰, 다중방향 마이크로폰 및/또는 지향성 마이크로폰인 마이크로폰들을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 어레이의 지향성 마이크로폰들은 상이한 지향성을 가지며 상이한 음향 신호 수집 커버리지 영역을 용이하게 구비하기 위해 어레이 내에 배치 및/또는 부착될 수도 있다. 마이크로폰 어레이의 지향성은 마이크로폰 구조에 대해 고정될 수도 있고 또는 미국 특허 출원 공개번호 US20130142358에 도시된 MEMS 마이크로폰에 의해 교시된 바와 같이 전기적으로 조종될 수도 있다. 일부 실시예에 따르면, 실시예에 따른 어레이의 2개의 분리된 지향성 마이크로폰 각각의 음향 신호 수집 커버리지 영역(들)은 부분적으로 또는 완전히 중첩될 수도 있다. 현재 알려져 있거나 미래에 고안될 임의의 지향성 마이크로폰 구조들은 본 발명의 양상들에 적응될 수도 있다.
일부 실시예에 따른 어레이의 마이크로폰들은 아날로그 신호 출력 또는 디지털 신호(예, 12C 또는 12S) 출력 중 하나를 가질 수도 있다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 동일한 어레이 상에 아날로그 및 디지털 마이크로폰들이 혼합되어 있을 수도 있다. 아날로그 마이크로폰들을 포함하는 본 발명의 실시예에 따르면, 아날로그 마이크로폰들로부터의 출력 신호를 샘플링하고 디지털화하기 위한 아날로그 신호 대 디지털 신호 변환 회로("AID")가 제공될 수도 있다.
전기적으로 구성 가능한 음향 신호 수집 조립체는 지향성 오디오 스트림 생성기(Directive Audio Stream Generator: DASG)와 일체형일 수도 있고, 및/또는 그렇지 않으면 DASG에 전기적으로 결합될 수도 있으며, DASG는 하나 이상의 마이크로폰 어레이에서 나온 전기 오디오 신호 출력을 선택, 활성화, 수신 및/또는 샘플링하도록 적응될 수도 있다. DASG는 하나 이상의 마이크로폰 어레이에서 나온 전기 오디오 신호 출력을 방향 특정 전기 오디오 신호, 디지털 또는 아날로그로 변환하도록 적응될 수도 있다. 어레이에 상대하는 특정 방향(예, 어레이의 접선 축의 30도 좌측)에 대해 생성되는 방향 특정 전기 오디오 신호("방향 특정 오디오 신호" 또는 "DSAS"로도 칭함) 는 전기 신호일 수도 있으며, 이 신호는 (a) 특정 도달 방향(DOA)으로 호칭 가능한 특정한 방향에서 마이크로폰(들)에 도달되는 음향 신호로부터의 음향 신호 정보를 주로 포함하거나 전달하도록, 또한 및 (b) 특정 방향 이외의 방향으로부터 마이크로폰에 도달되는 음향 신호로부터 음향 신호 정보를 실질적으로 억제, 폐기, 배제, 결핍 및/또는 그렇지 않으면 차폐하도록 생성 및/또는 변조되는 전기 신호일 수도 있다.
DASG는 주어진 음향 신호(DOA)에 대하여 마이크로폰 어레이의 아날로그 또는 디지털 출력 신호를 DSAS로 변환하되: (a) 지향성이 주어진 음향 신호(DOA)와 중첩되는 하나 이상의 마이크로폰 어레이의 출력을 선택 및/또는 샘플링하고; (b) 마이크로폰 어레이 출력 신호를 음향 신호 DOA로 향한 지향성을 갖는 빔 형성 오디오 신호로 음향 빔 형성 및/또는 음향 빔 조향하고; 및/또는 (c) 선택된 마이크로폰 어레이의 출력의 마이크로폰 어레이 선택, 활성화, 출력 샘플링 및 빔 형성의 합성에 의해 변환할 수도 있다. 마이크로폰 어레이의 일부는 지향성 마이크로폰일 수도 있으며, 또한 DASG는 방향 특정 오디오 신호를 생성할 시에 어느 마이크로폰을 활성화할지 또는 그렇지 않으면 이용할지를 선택할 수도 있는 마이크로폰 선택 회로를 포함할 수도 있다. 부가적으로, DASG는 선택된 지향성 및/또는 무지향성 마이크로폰으로부터의 신호를 합성하기 위한 하나 이상의 신호 합성 회로를 포함할 수도 있다. DASG는 조정 가능한 지향성을 갖는 음향적으로 빔 형성된 오디오 신호를 생성하기 위한 음향 빔 형성 회로를 포함할 수도 있으며, 여기서, 마이크로폰 어레이에서 발생하는 입력 오디오 신호는 빔 형성 회로에 의해 수신될 수도 있는데: (a) 마이크로폰 어레이의 전체 또는 하위 집합으로부터 직접, (b) 선택된 마이크로폰 출력 신호를 빔 형성 회로로 지향시키는 마이크로폰 선택 회로로부터, (c) 마이크로폰 출력 신호를 합성할 수도 있는 신호 합성 회로로부터 및/또는 (d) (a) 내지 (c)의 합성으로부터 수신될 수도 있다.
실시예들에 따르면, DASG는 배경 잡음 차감 또는 제거 기능을 포함할 수도 있다. 이러한 실시예에 따르면, 의도된 DOA와 연관된 DSAS의 생성 동안 또는 생성 후에 배경 잡음으로 추정되는 사운드 신호 성분이 DSAS로부터 감산될 수도 있다. 배경 잡음은 의도된 DOA 이외의 지향성을 갖는 마이크로폰들의 어레이로부터의 오디오 신호를 샘플링함으로써 추정될 수도 있다. 그러나, 현재 또는 미래에 고안될 임의의 음향 잡음 소거 회로, 알고리즘 및/또는 기술이 본 발명에 적응 가능할 수도 있다는 것을 알아야 한이다.
일부 실시예에 따른 장치는 하나 이상의 사운드 소오스를 광학적으로 추적하고 장치에 상대하여 추적된 사운드 소오스의 방향을 나타내는 방향 지시자 또는 신호를 제공하도록 적응된 광학 추적 시스템(OTS)을 포함할 수도 있다. 광학 추적 시스템은 광학 이미지 센서 및 하나 이상의 렌즈를 갖는 광학 센서 조립체를 포함할 수도 있으며, 광학 센서는 전방을 향하도록 그리고 장치의 전방의 장면으로부터 이미지 정보를 수집하도록 장치 상에 또는 내부에 배치될 수도 있다. 특징 식별(예, 몸통 및/또는 얼굴 인식)과 같은 이미지 처리 알고리즘 및/또는 식별된 특징-추적 알고리즘은 전용 또는 다목적 처리 회로에 의해 실행되어, 인간의 얼굴과 같은 사운드 소오스의 상대 방향을 추적 및 추정할 수 있다. OTS는 추정된 상대 방향을 장치의 DASG에 한 번, 간헐적으로 또는 실질적으로 연속하여 생성된 신호, 지시자 또는 매개변수의 형태로 제공하도록 더 적응될 수도 있다.
일부 실시예에 따르면, OTS는 2 이상의 사운드 소오스를 동시에 추적하도록 적응될 수도 있다. 이러한 실시예에 따르면, OTS는 각각의 추적된 소오스에 대해 별도의 신호 또는 지시자를 생성할 수도 있다. 이러한 실시예에 따르면, DASG는 각각의 추적된 소오스에 대해 개별 DSAS를 생성하도록 적응될 수도 있다. 각 DSAS는 다음 것들: (a) 중복된 집합일 수도 있는 하나 이상의 지향성 마이크로폰; (b) 분리된 음향 빔 형성 처리 체인; 및/또는 (c) (a)와 (b)의 합성을 사용하여 생성될 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 장치의 사용자의 눈을 향하는 광학 센서 조립체가 제공될 수도 있다. 사용자의 눈의 이미지를 사용자의 눈의 추정된 시야 각도로 변환하도록 적응된 이미지 처리 알고리즘은 전용 또는 다목적 처리 회로에 의해 실행될 수도 있다. 시야 각도 추정은 사용자가 보고 있는 사운드 소오스의 상대적인 방향을 더 추정하기 위해 사용될 수도 있다. OTS는 장치의 DASG에 추정된 상대 방향을 한 번, 간헐적으로, 또는 실질적으로 연속하여 생성되는 신호, 지시기 또는 매개변수의 형태로 제공하도록 더 적응될 수도 있다.
일부 실시예에 따르면, DSAS는 하나 이상의 스피커를 구동하는 오디오 렌더링 회로로 보내질 수도 있다. DSAS는 디지털 신호의 형태일 수도 있고, 오디오 렌더링 회로는 하나 이상의 디지털-아날로그 변환기(D/A)를 포함할 수도 있다. 렌더링 회로는 조정 가능한 증폭기, 선택적으로 각 스피커마다 별도의 증폭기를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에 따르면, 오디오 렌더링 회로의 각각의 오디오 렌더링 출력 체인이 특정 사용자의 귀에 특정한 신호 전달 특성을 가지고 구성(예, 디지털 필터 또는 디지털 증폭기를 사용하여)될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 장치는 오디오 렌더링 회로의 출력 포트에 연결된 하나 이상의 스피커를 포함할 수도 있다. 스피커와 하나 이상의 출력 포트 간의 연결은 유선 또는 무선(예, 블루투스)일 수도 있다. 일부 실시예에 따르면, 2개의 스피커 각각은 오디오 렌더링 회로의 개별 출력 포트에 연결될 수도 있고, 스피커 각각은 일체형이거나 그렇지 않으면 귀마개(earbud) 또는 헤드폰과 같은 귀 중계기(interface)와 기능적으로 연관될 수도 있다.
또 다른 실시예에 따른 장치는, 예를 들어 안경 상의 눈 영사기(eye projector) 형태의 디스플레이 조립체를 포함할 수도 있다. 디스플레이 조립체는 장치가 수집한 대화의 변환 및/또는 번역을 사용자에게 제공할 수도 있다. 디스플레이는 또한 다음과 같은 것: (a) 추적할 사운드 소오스의 선택; (2) DSAS가 어느 사운드 소오스를 향하고 있는지를 표시하는 중계기의 일부로 사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 동적으로 조절 가능한 음향 센서 어레이의 지향성을 조정하기 위한 신호를 생성하도록 광학 센서 및 회로를 포함한다.
본 발명으로 간주되는 주제는 특히, 명세서의 결론 부분에서 특정하여 명백하게 청구된다. 그러나 본 발명은 그 목적, 특징 및 장점과 함께, 구성 및 동작 방법 모두는 하기 첨부된 도면과 함께 읽을 때 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 음향 신호 수집 장치의 기능 블록도;
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호 수집 장치의 예시적인 단계를 포함하는 흐름도;
도 2a는 안경과 관련된 본 발명의 실시예에 따른 장치의 도면;
도 2b는 도 2a에 따른 장치의 예시적인 기능 블록도;
도 2c는 헤드 기어, 보다 구체적으로는, 헤드폰에 관련된 본 발명의 실시예에 따른 장치의 도면;
도 3a 내지 도 3d는 실시예에 따른 장치의 사용 예시도;
도 4a 및 도 4b는 아날로그 마이크로폰 및 디지털 마이크로폰을 각각 포함하는 본 발명의 실시예의 기능 블록도.
예시의 단순성 및 명료성을 위해, 도면들에 도시된 요소들은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 요소의 치수는 명확성을 위해 다른 요소에 비해 과장될 수도 있다. 또한, 적절한 것으로 고려하는 경우, 참조 부호는 대응하거나 유사한 요소를 나타내기 위해 도면들 중에서 반복될 수도 있다.
다음의 상세한 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적 세부 사항을 설명한다. 그러나 당업자는 본 발명을 이러한 구체적 세부 사항들 없이도 실시할 수 있음을 이해할 것이다. 그 밖의 예들에서, 잘 알려진 방법, 절차, 구성 요소 및 회로에 대해서는 본 발명을 모호하게 하지 않도록 상세하게 설명하지 않았다.
달리 언급하지 않는 한, 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 명세서 전반에 걸쳐, "프로세싱", "컴퓨팅", "계산", "결정", 등과 같은 용어를 사용하는 설명은 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 그와 유사한 전자 계산 장치의 레지스터들의 동작 및/또는 프로세스로서, 컴퓨팅 시스템의 레지스터들 및/또는 메모리들 내의 전자와 같은 물리적인 량으로 표현된 데이터를 컴퓨팅 시스템의 메모리, 레지스터, 또는 기타 그러한 정보 스토리지, 전송 또는 표시 장치 내의 물리적인 량으로서 표현된 유사한 다른 데이터로 조작 및/또는 변형하는 동작 및/또는 프로세스를 말하는 것임을 이해할 것이다.
본 발명의 실시예는 본 명세서에서 동작을 수행하기 위한 장치를 포함할 수도 있다. 이 장치는 원하는 목적을 위해 특별하게 구성될 수도 있고 또는 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성되는 범용 컴퓨터를 포함할 수도 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 임의 유형의 디스크와 같은 컴퓨터 판독가능 저장 매체 내에 저장될 수 있는데, 예를 들어, 이들로 제한되지는 않지만, 플로피 디스크, 광학 디스크, CO-ROM, 자기 광학 디스크, 판독 전용 메모리(read-only memories: ROM), 랜덤 억세스 메모리(random access memories: RAMs), 전기적프로그램 가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적 소거 및 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 자기 또는 광학 카드, 또는 임의의 다른 유형의 전자 명령을 저장하기에 적합하고 또한 컴퓨터 시스템 버스에 결합될 수 있는 매체를 포함할 수도 있으며,. 광 자기 디스크, 광 자기 디스크, 광 자기 디스크 등에 저장될 수도 있다.
본 명세서에 제시된 프로세스 및 디스플레이는 본질적으로 임의의 특정 컴퓨터 또는 기타 장치와 관련되지 않는다. 다양한 범용 시스템이 본 명세서의 교시에 따라 프로그램과 함께 사용될 수도 있고 또는 원하는 방법을 수행하기 위해 더욱 특수화된 장치를 구성하는 것이 편리할 수도 있다. 다양한 시스템에 대한 바람직한 구조는 아래의 설명으로부터 나타날 것이다. 또한, 본 발명의 실시예는 임의의 특정 프로그래밍 언어를 참조하여 설명되지 않는다. 여기에 설명된 본 발명의 교시를 구현하기 위해 다양한 프로그래밍 언어가 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
실시 예에 따르면, 방향 특정 오디오 신호 또는 오디오 데이터 스트림은 광학 추적 시스템으로부터 유도된 하나 이상의 방향 매개변수를 마이크로폰 어레이와 관련된 아날로그 및/또는 디지털 회로에 인가함으로써 생성될 수 있다. 마이크로폰 어레이는 무 지향성 마이크로폰, 지향성 마이크로폰 또는 이들의 합성을 포함할 수 있다. 광학 추적 시스템은 하나 이상의 대상의 특징, 눈의 위치 또는 이 둘의 합성을 추적 할 수 있다. 마이크로폰 어레이와 관련된 아날로그 및/또는 디지털 회로는 마이크로폰 구동기 회로, 마이크로폰 선택 회로, 신호 조절 회로, 증폭기 회로, 신호 합성 회로, 신호 감산 회로, 신호 필터링 회로, 아날로그 음향 빔 형성 회로, 아날로그-디지털 변환기, 디지털 필터, 디지털 음향 빔 형성 회로 및/또는 오디오 렌더링 회로를 포함할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 음향 신호 수집 장치의 기능 블록도가 도시되어 있다. 상기 장치는 서로에 대해 고정된 간격 및 배향을 갖는 마이크로폰의 집합 또는 어레이를 갖는 음향 수집 어셈블리를 포함할 수 있다. 이 조립체는 광 추적 시스템(OTS)으로부터 사운드 소오스 목표 방향 신호, 지시자, 매개변수 및 벡터를 수신하는 방향성 오디오 스트림 생성기(DASG)와 통합되거나 기능적으로 연관될 수도 있다. DASG는 하나 이상의 어레이 마이크로폰을 선택하기 위한 마이크로폰 선택 회로, 선택된 마이크로폰 단자 또는 포트에 액세스하기 위한 스위칭 회로, 및 선택된 마이크로폰을 활성화 및 구동하기 위한 활성화 또는 구동 회로를 포함할 수도 있다.
일부 실시예에 따르면, 마이크로폰 선택 회로는 목표 방향에 대응하는 지향성을 갖는 하나 이상의 마이크로폰 어레이를 선택할 수도 있다. 방향 특정 오디오 스트림 또는 신호(DSAS)는 하나 이상의 선택된 지향성 마이크의 신호만을 포함할 수도 있다. 대안으로, 음향 빔 형성은 2개 이상의 마이크로폰의 마이크로폰 출력에 적응될 수도 있다. DASG는 예를 들어, 아날로그 음향 빔 형성 회로와 같은 DSAS를 생성하기 위한 음향 빔 형성 회로를 포함할 수도 있다. DASG가 디지털 음향 빔 형성 회로를 포함하고 마이크로폰이 아날로그 출력을 갖는 예들에 따르면, DSAG는 변환할 아날로그-디지털 변환기(D/A)를 포함할 수도 있다. 도 4a는 마이크로폰 어레이가 아날로그 마이크로폰이고 DASG가 처리 회로(예, DSP, FPGA, ASIC 또는 프로세서)상에서 실행되는 디지털 음향 빔 형성 처리 파이프라인을 포함하는 본 발명의 실시예를 도시한다. 도 4b는 마이크로폰 어레이가 디지털 마이크로폰이고, DASG가 처리 회로(예, DSP, FPGA, ASIC 또는 프로세서)상에서 실행되는 디지털 음향 빔 형성 처리 파이프라인을 포함하는 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 일부 실시예에 따르면, 빔 형성 회로는 아날로그 및 디지털 빔 형성 구성 요소의 합성을 포함할 수도 있다. 현재 공지된 또는 미래에 고안될 임의의 음향 빔 형성 회로, 기술 또는 기술이 본 발명의 양상들에 적응될 수도 있다.
OTS는 전방 주시 카메라에 통합되거나 접속되며, OTS 내의 광학 처리 회로는 장치의 전방에 있는 물체 또는 사람의 하나 이상의 특징을 식별하도록 특징 식별 처리를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 특징은 인간 몸통 부분, 인간 얼굴, 인간 입술, 영상 재생 장치, 오디오 재생 장치 및 임의의 잠재적인 음향 신호 소오스일 수도 있다. OTS는 하나 이상의 식별된 특징들에 대응하는 방향을 나타내는 방향 매개변수를 추정하도록 처리를 포함할 수도 있다. 방향 매개변수는 장치와 식별된 물체 간의 상대적인 방향을 나타낼 수도 있다. 적어도 하나의 분리된 방향 매개변수는 둘 이상의 별개의 물체 또는 사람 예를 들어, 둘 이상의 분리된 사람들 각각과 관련된 두 개 이상의 별개의 식별된 특징 각각에 대해 생성될 수도 있다.
주어진 대상 또는 사람의 주어진 식별된 특징에 대한 방향 매개변수를 DASG에 의해 사용하여, 주어진 대상 또는 사람으로부터 발산되는 음향 신호를 수집하기 위해 이용될 수도 있는 마이크로폰 어레이 중 어느 마이크로폰을 선택할 수도 있다. 소정의 대상에 대한 방향 매개변수를 사용하여, 주어진 대상 또는 사람을 향한 음향 빔을 조종하기 위해 또한 주어진 특징으로부터 나오는 음향 신호를 수집하기 위해 이용되는 빔 형성 계수와 같은 빔 형성 매개변수를 계산할 수도 있다. 주어진 식별된 특징에 대한 방향 매개변수는 마이크 선택 및 빔 형성 매개변수 계산 모두에 사용될 수도 있다.
도 1a의 실시예에 따른 장치는, 또한, 장치의 착용자의 눈의 위치를 추적하기 위한 눈 추적기를 포함할 수도 있다. 눈 추적기는 착용자의 눈을 겨냥한 광학 추적 시스템으로 구현될 수도 있다. 광학 추적 시스템은 현재 알려져 있거나 추후에 고안될 임의의 추적 기술을 사용하여 구현될 수도 있다. 눈 추적기는 착용자의 추적된 눈의 위치에 의해 지시된 바와 같은 장치 착용자의 시야 방향을 나타내는 방향 매개변수를 추정하기 위한 처리를 포함할 수도 있다.
도 1a의 오디오 렌더링 조립체는 하나 이상의 오디오 스피커 및 상기 하나 이상의 스피커 각각을 구동하도록 적응된 오디오 신호 렌더링 회로(엔진)를 포함할 수도 있다. 오디오 신호 발생기는 제1 방향 특정 오디오 신호에 기초하여 하나 이상의 오디오 신호를 생성하도록 적응될 수도 있다. 오디오 신호 발생기는 두 스피커 각각에 대해 개별적인 오디오 신호를 생성하도록 적응될 수도 있으며, 여기서, 개별 신호들 간의 상대적인 볼륨 및 지연은 도달하는 신호의 제1 음향 신호 방향에 기초할 수도 있다. 오디오 신호 발생기는 특정 귀의 주파수 감도에 기초하여 오디오 신호를 적응시키기 위한 귀 특정 신호 소비자 주문형 회로를 포함할 수도 있다. 오디오 신호 발생기는 배경 잡음 억제회로를 포함할 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, OTS는 (1) 장치와 대상의 식별된 특징들 간의 상대적인 방향의 변화를 추적하고, (2) DASG에 의해 사용된 적어도 하나의 방향 매개변수를 갱신하여 오디오 데이터의 제1 스트림을 생성하도록 적응될 수도 있다. OTS는 또한 2개 이상의 식별된 특징을 추적하고 또한 2개 이상의 식별된 특징 각각에 대해 개별적인 방향 매개변수를 생성하도록 적응될 수도 있다. 도 3a는 장치가 안경의 형태이고 또한 OTS가 사람들을 분리하기 위해 추적하는 본 발명의 실시예를 도시한다. 별도의 DSAS는 두 개의 추적된 사운드 소오스(즉, 사람) 각각에 대해 생성된다. 도 3b 내지 도 3d는 OTS가 정적 및 이동 사운드 소오스를 추적하고, 추적된 사람들(사운드 포착 목표물)에 대한 DSAS가 그에 따라 조정되거나 조종되는 시나리오를 도시한다. 또한 사용자가 뜻하는 대로 특정 사운드 소오스에 대한 추적 및 사운드 수집을 시작하고 중단하는 것을 도시한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 장치는 방향 특정 오디오 신호가 생성되는 식별된 특징을 착용자가 선택하는 것을 허용하도록 적응된 사용자 인터페이스 회로를 포함할 수도 있다. 인터페이스 회로는 (1) 기능적으로 연관된 터치 스크린, 및 (2) 광학 헤드 장착 디스플레이로 구성된 그룹으로부터 선택된 디스플레이를 포함할 수도 있다. 인터페이스 회로는 추적기로부터 사용자 입력을 수신할 수도 있다. 인터페이스 회로는 기능적으로 연관된 터치 스크린으로부터 사용자 입력을 수신할 수도 있다. 인터페이스 회로는 장치 상에 하나 이상의 전기 버튼, 스위치 또는 게이지를 포함할 수도 있다. 도 1a, 도 2a 및 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 사용자 인터페이스의 일부로서 사용될 수도 있는 스마트폰에 장치를 연결하기 위한 인터페이스 회로를 포함하는 실시예를 도시한다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호 수집 장치의 예시적인 단계들을 포함하는 흐름도를 나타낸다. 광학 추적 시스템은 DSAS 목표물로도 칭하는 하나 이상의 사운드 소오스를 광학적으로 추적한다. 상대 방향 값, 매개변수 또는 벡터가 목표물 사운드 소오스에 대하여 계산된다. 지향성 오디오 스트림 생성기는 목표물 사운드 소오스의 방향으로 방향 특정 오디오 스트림/신호(DSAS)를 생성하기 위해 사용 가능하도록 계산, 추정 또는 그렇지 않으면 결정된 마이크로폰 어레이를 선택, 스위치-인, 활성화 및/또는 샘플링한다.
선택적으로, 지향성 오디오 스트림 생성기는 목표물 사운드 소오스의 방향과 연관된 빔 형성 매개변수로 음향 빔 형성 처리 파이프라인을 활성화시킨다. 오디오 렌더링 엔진 또는 회로들은 DSAS를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환(예, D/A)하여 하나 이상의 스피커(들)를 구동시킨다. 선택적으로, 오디오 렌더링 엔진 또는 회로들은 DSAS의 목표물 사운드 소오스의 방향을 청취자에게 제공하기 위해 좌측 및 우측 스피커 구동 신호 간의 진폭 및 지연을 조정할 수도 있다.
도 2a는 안경과 관련된 본 발명의 실시예에 따른 장치의 도면이다. 이 실시예에 따르면, 마이크로폰 어레이는 착용가능 마이크로폰 어레이이다. 마이크로폰 어레이를 지지하는 장치는 선택적으로 안경, 헤드폰(도 2c) 또는 다른 헤드 기어의 형태인 임의의 착용가능 장치와 결합되거나 또는 그렇지 않으면 기능적으로 관련될 수도 있다. 광학 추적 시스템의 적어도 일부는 또한 캠 랜드 캠(Cam Rand Cam)(L)로서 도시된 마이크로폰 어레이와 동일한 착용가능 장치와 결합되거나 그렇지 않으면 기능적으로 연관될 수도 있다. 광학 추적 시스템 및/또는 관련 회로의 일부 또는 전부는 마이크로폰 어레이와 동일한 장치의 일부일 수도 있다. 다른 실시예에 따르면, 추적 및/또는 신호 처리 기능의 일부는 유선 또는 무선 통신 링크에 의해 장치에 연결된 스마트폰과 같은 기능적으로 연관된 장치에 의해 수행될 수도 있다.
도 2a에 따른 장치의 예시적인 기능 블록도인 도 2b에 도시된 바와 같은 안경은 외부 통신 장치에 대한 인터페이스를 포함할 수도 있다. 외부 통신 장치는 전사(대화-텍스트) 및 DSAS 내에서 방향적으로 수집된 대화의 번역을 제공할 수도 있다. 실시예에 따르면, DSAS는 장치의 비휘발성 메모리(NVM) 장치 또는 온라인 데이터 NVM 장치에 저장될 수도 있다. DSAS는 대화-텍스트 엔진에 제공될 수도 있으며, 어느 대화-텍스트 엔진이 장치에 통합될 수도 있고 및/또는 기능적으로 연관된 통신 장치(예, 스마트폰)의 일부일 수도 있다. 대화-텍스트 엔진은 독립적으로 기능할 수도 있고 또는 구글(Google)에 의해 제공되는 것과 같은 온라인 대화-텍스트 서비스를 이용할 수도 있다. 또 다른 실시예에 따르면, DSAS 또는 그로부터 파생된 텍스트는 예를 들어 Google 번역 엔진과 같은 언어 번역 엔진에 제공될 수도 있다. 텍스트-대화 엔진 및/또는 언어 번역 엔진의 출력은 저장될 수도 있다. 텍스트-대화 엔진 및/또는 언어 번역 엔진의 출력은 장치의 디스플레이 상에 표시될 수도 있다. 텍스트-대화 엔진 및/또는 언어 번역 엔진의 출력은 스마트폰과 같은 기능적으로 연관된 장치의 디스플레이 상에 표시될 수도 있다.
도 2c는 헤드 기어, 보다 구체적으로는 헤드폰과 관련된 본 발명의 실시예에 따른 장치의 도면이다. 이 실시예는 눈 영사 디스플레이를 포함하지 않는 것을 제외하고 안경을 위한 것과 유사하다.
본 발명의 소정의 특징을 본 명세서에 도해하고 설명하였지만, 많은 수정, 대체, 변경 및 등가물을 본 분야에 숙련자가 생성할 수 있을 것이다. 그러므로, 첨부된 청구 범위는 본 발명의 진정한 사상 내에 있는 그러한 모든 변형 및 변경을 포함하는 것으로 이해해야 한다.

Claims (22)

  1. 착용가능 장치로서,
    서로 소정의 거리에 위치된 2개 이상의 마이크로폰을 포함하되, 각각의 마이크로폰은 음향 신호를 전기 신호로 변환하도록 구성된 마이크로폰 어레이;
    상기 하나 이상의 마이크로폰들에 의해 출력된 전기 신호를 제1 도달 방향을 갖는 음향 신호에 대응하는 제1 방향 특정 오디오 신호로 변환하도록 구성된 지향성 오디오 스트림 생성기(DASG); 및
    광학 센서 및 광학 정보 처리 회로를 포함하는 광학 추적 시스템(OTS)으로서, 상기 제1 방향 특정 오디오 신호를 생성하기 위해 상기 DASG에 의해 사용되는 적어도 하나의 방향 매개변수를 생성하도록 구성되는 OTS를 포함하는, 착용가능 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DASG는 음향 빔 형성 회로를 포함하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 음향 빔 형성 회로는 아날로그 인, 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 DASG는 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기를 포함하고, 상기 음향 빔 형성 회로는 디지털인, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로폰 중 적어도 일부는 지향성이며, 상기 DASG는 마이크로폰 선택 회로를 포함하는, 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 DASG는 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기 및 디지털 신호 합성 회로를 포함하는, 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 디지털 전기 신호 합성 회로는 빔 형성 기능을 포함하는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전기 신호 합성 회로는 배경 잡음 제거 처리를 포함하는, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 OTS는 적어도 하나의 전방 주시형 카메라를 포함하고, 상기 광학 처리 회로는 상기 장치의 전방에 있는 물체 또는 사람의 하나 이상의 특징을 식별하기 위한 특징 식별 처리를 포함하는, 광학 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 특징은 인간 몸통 부분, 인간 얼굴, 인간 입술, 영상 재생 장치, 오디오 재생 장치, 및 임의의 잠재적인 음향 신호원으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 OTS는 상기 하나 이상의 식별된 특징들에 대응하는 방향을 나타내는 방향 매개변수를 추정하기 위한 처리를 더 포함하는, 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 OTS는 상기 장치의 착용자의 눈의 위치를 추적하기 위한 눈 추적기를 포함하는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 OTS는 상기 추적된 눈의 위치에 대응하는 방향을 나타내는 방향 매개변수를 추정하기 위한 처리를 더 포함하는, 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 오디오 스피커를 포함하는 오디오 렌더링 조립체 및 상기 하나 이상의 스피커 각각을 구동시키도록 구성된 오디오 신호 생성기를 더 포함하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 오디오 신호 발생기는 상기 제1 방향 특정 오디오 신호에 기초하여 하나 이상의 오디오 신호를 생성하도록 구성되는, 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 오디오 신호 발생기는 2개의 스피커 각각에 대해 별개의 오디오 신호를 생성하도록 구성되며, 상기 별개 신호들간의 상대적인 볼륨 및 지연은 상기 제1 음향 신호 도달 방향에 기초하는, 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 오디오 신호 생성기는 배경 잡음 억제회로를 포함하는, 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 오디오 신호 발생기는 특정 귀의 주파수 감도에 기초하여 오디오 신호를 구성하기 위한 귀 특정 신호 소비자 주문형 회로를 포함하는, 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 OTS는 (1) 상기 장치와 식별된 특징 간의 상대적인 방향의 변화를 추적하고, (2) 상기 DASG에 의해 사용되는 상기 적어도 하나의 방향 매개변수를 갱신하여 상기 오디오 데이터의 제1 스트림을 생성하는, 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 OTS는 2 이상의 식별된 특징을 추적하여 상기 2 이상의 식별된 특징 각각에 대해 개별적인 방향 매개변수를 생성하도록 구성되는, 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    방향 특정 오디오 신호가 생성되는 식별된 특징 중에서 착용자가 선택하도록 구성되는 사용자 인터페이스 회로를 더 포함하는, 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 인터페이스 회로는(1) 기능적으로 연관된 터치 스크린, 및 (2) 광학 헤드 장착 디스플레이로 구성된 그룹으로부터 선택된 디스플레이를 포함하는, 장치.
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