TW202329700A - 具有藉由空氣傳導換能器驅動的組織換能器之音訊系統 - Google Patents

具有藉由空氣傳導換能器驅動的組織換能器之音訊系統 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種經組態以提供低音訊頻率之增強之音訊系統。該音訊系統包括一組織換能器及耦接至該組織換能器之一揚聲器。該組織換能器經組態以耦接至一使用者之一組織（例如，一使用者的耳朵之耳廓）。該揚聲器包括具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面的一隔膜。該第一表面經組態以產生一第一組氣載聲壓波，且該第二表面經組態以產生一背壓。該組織換能器由該背壓驅動以振動該組織以形成一第二組聲壓波。該第一組氣載聲壓波及該第二組聲壓波一起形成經呈現給該使用者之音訊內容。

Description

具有藉由空氣傳導換能器驅動的組織換能器之音訊系統
本發明大體上係關於一種音訊系統，且更特定言之係關於一種具有經組態以由空氣傳導換能器驅動的組織換能器之音訊系統。 相關申請案之交叉參考
本申請案主張2021年9月14日申請之美國非臨時申請案第17/474,541號之權益，該申請案之本揭示內容以全文引用之方式併入。
音訊系統典型地藉由利用具有較大外觀尺寸之擴音器或藉由利用具有笨重外觀尺寸及可取用性問題之組織傳導裝置（例如，軟骨傳導換能器及/或骨傳導換能器）來增強低頻聲音。當擴音器減少至可適配於人工實境頭戴裝置（例如，頭戴式顯示器及/或近眼顯示器）上的大小時，產生及增強低頻聲音變得困難。另外，具有小外觀尺寸之軟骨傳導換能器難以獨立地部署。因此，需要實施具有小外觀尺寸以適配於頭戴裝置上之音訊系統，該音訊系統經組態以有效增強低頻帶中之音訊內容。
音訊系統經組態以提供低音訊頻率之增強。音訊系統包括至少一個組織換能器（例如，軟骨傳導換能器及/或骨傳導換能器）、空氣傳導換能器（亦即，揚聲器）及控制器。至少一個組織換能器耦接至（亦即，接觸）至少一個組織（例如，使用者的耳朵之耳廓及/或使用者的耳朵後方之骨骼）。空氣傳導換能器耦接至至少一個組織換能器以驅動至少一個組織換能器。控制器產生用於空氣傳導換能器之音訊指令，該音訊指令指示空氣傳導換能器產生氣載聲波，該等氣載聲波引起背壓。該至少一個組織換能器由背壓驅動以振動至少一個組織，從而使得至少一個組織產生聲壓波，該等聲壓波形成用於呈現給音訊系統之使用者的音訊內容之至少一部分。
在一些具體實例中，音訊系統包括組織換能器及耦接至組織換能器以驅動組織換能器的揚聲器。組織換能器經組態以耦接至使用者的耳朵之組織（例如，耳廓）。揚聲器包括具有第一表面及第二表面（亦即，例如第一表面之相對側）之隔膜。當隔膜振動時，第一表面經組態以產生第一組氣載聲壓波，且第二表面經組態以產生背壓聲波。組織換能器由背壓聲波驅動以振動組織（例如，耳廓）以形成第二組聲壓波。第一組氣載聲壓波及第二組聲壓波一起形成呈現給使用者之音訊內容。
在一些具體實例中，本文中揭示一種經由音訊系統呈現具有增強之低音訊頻率之音訊內容的方法。方法包括經由音訊系統之隔膜之第一表面產生第一組氣載聲壓波，經由隔膜的在第一表面之相對側上的第二表面產生對應背壓，且使用背壓驅動音訊系統之組織換能器以使得組織換能器振動使用者之組織，振動組織形成第二組聲壓波，且第一組氣載聲壓波及第二組聲壓波一起形成經呈現給使用者之音訊內容。
本文呈現一種將改良之音訊內容呈現給使用者的音訊系統。音訊系統包括空氣耦合組織換能器感測器。空氣耦合組織換能器包括耦接至一或多個組織換能器（例如，軟骨傳導換能器及/或骨傳導換能器）以用於驅動一或多個組織換能器的空氣傳導換能器（亦即，揚聲器）。由空氣傳導換能器產生之背壓用以驅動一或多個組織換能器以振動使用者的耳朵之至少一個組織以形成一組氣載聲壓波。一或多個組織換能器因此經組態以將聲信號（亦即，背壓）轉換成使用者的耳朵之至少一個組織之機械振動從而產生氣載聲壓波。空氣傳導換能器經組態以產生經由空氣傳播之聲音，以及經由與一或多個組織換能器之直接接觸而機械耦接至使用者的耳朵之振動兩者。具有空氣耦合組織換能器之音訊系統經組態以提供空氣傳導換能器之低音訊頻率的增強。
具有由空氣傳導換能器驅動之一或多個組織換能器的音訊系統提供低音訊頻率（例如，低於1000 Hz之頻率）之有效增強，同時具有小外觀尺寸。因此，本文中呈現之音訊系統適合於整合至頭戴裝置中或通常整合至任何可穿戴裝置中。
本發明之具體實例可包括人工實境系統或結合該人工實境系統實施。人工實境為在呈現給使用者之前已以某一方式調整之實境形式，其可包括例如虛擬實境（VR）、擴增實境（AR）、混合實境（MR）、混雜實境或其某一組合及/或衍生物。人工實境內容可包括完全產生之內容或與所捕獲之（例如，真實世界）內容組合之所產生內容。人工實境內容可包括視訊、音訊、觸覺回饋或其某一組合，其中之任一者可在單一通道中或在多個通道中（諸如，對觀看者產生三維效應之立體視訊）呈現。另外，在一些具體實例中，人工實境亦可與用於在人工實境中產生內容及/或以其他方式用於人工實境中之應用程式、產品、配件、服務或其某一組合相關聯。提供人工實境內容之人工實境系統可實施於各種平台上，包括連接至主電腦系統之可穿戴裝置（例如，頭戴裝置）、獨立可穿戴裝置（例如，頭戴裝置）、行動裝置或計算系統，或能夠向一或多個觀看者提供人工實境內容之任何其他硬體平台。
圖1A為根據一或多個具體實例之實施為眼鏡裝置之頭戴裝置100的立體圖。在一些具體實例中，眼鏡裝置為近眼顯示器（NED）。一般而言，頭戴裝置100可穿戴於使用者之面部上，使得內容（例如，媒體內容）使用顯示總成及/或音訊系統來呈現。然而，亦可使用頭戴裝置100，使得媒體內容以不同方式呈現給使用者。藉由頭戴裝置100呈現之媒體內容之實例包括一或多個影像、視訊、音訊或其某一組合。頭戴裝置100包括框架，且可包括含有一或多個顯示元件120之顯示總成、深度攝影機總成（DCA）、音訊系統及位置感測器190以及其他組件。雖然圖1A在頭戴裝置100上之實例位置中說明頭戴裝置100之組件，但組件可定位於頭戴裝置100上之別處、與頭戴裝置100配對之周邊裝置上或其某一組合。類似地，頭戴裝置100上可存在比圖1A中所展示組件更多或更少的組件。
框架110固持頭戴裝置100之其他組件。框架110包括固持一或多個顯示元件120之前部部分及附接至使用者頭部之端零件（例如，鏡腿）。框架110之前部部分橋接使用者之鼻子的頂部。端零件之長度可為可調整（例如，可調整的鏡腿長度）以適合不同使用者。端零件亦可包括在使用者之耳朵後方捲曲之部分（例如，鏡腿尖端、耳承）。
一或多個顯示元件120向佩戴頭戴裝置100之使用者提供光。如圖1A所說明，頭戴裝置100包括用於使用者之每一眼睛之顯示元件120。在一些具體實例中，顯示元件120產生提供至頭戴裝置100之眼框（eyebox）之影像光。眼框為使用者之眼睛在穿戴頭戴裝置100時佔據之空間中的位置。舉例而言，顯示元件120可為波導顯示器。波導顯示器包括光源（例如，二維源、一或多個線源、一或多個點源等）及一或多個波導。來自光源之光內耦合至一或多個波導中，該一或多個波導以使得在頭戴裝置100之眼框中存在光瞳複製的方式輸出光。可使用一或多個繞射光柵來完成來自一或多個波導之光的內耦合及/或外耦合。在一些具體實例中，波導顯示器包括掃描元件（例如，波導、鏡面等），該掃描元件在來自光源之光內耦合至一或多個波導中時掃描該光。應注意，在一些具體實例中，顯示元件120中的一個或兩個為不透明且並不透射來自頭戴裝置100周圍之局部區域的光。局部區域為環繞頭戴裝置100之區域。舉例而言，局部區域可為佩戴頭戴裝置100之使用者在內部，或佩戴頭戴裝置100之使用者可在外部之空間，且局部區域為外部區域。在此內容背景中，頭戴裝置100產生VR內容。替代地，在一些具體實例中，顯示元件120中的一個或兩個至少部分地透明，使得來自局部區域之光可與來自一或多個顯示元件之光組合以產生AR及/或MR內容。
在一些具體實例中，顯示元件120不產生影像光，且替代地為將來自局部區域之光傳輸至眼框之透鏡。舉例而言，顯示元件120中之一個或兩個可為不具有校正之透鏡（無度數）或有度數透鏡（例如，單視覺、雙焦及三焦或漸進）以有助於校正使用者的視力中之缺陷。在一些具體實例中，顯示元件120可經偏光及/或染色以保護使用者之眼睛免受太陽影響。
在一些具體實例中，顯示元件120可包括額外光學件區塊（圖中未示）。光學件區塊可包括將來自顯示元件120之光導向至眼框之一或多個光學元件（例如，透鏡、菲涅爾透鏡等）。光學件區塊可例如校正影像內容中之一些或所有中的畸變，放大影像中之一些或所有或其某一組合。
DCA判定環繞頭戴裝置100之局部區域之一部分的深度資訊。DCA包括一或多個成像裝置130及DCA控制器（圖1A中未示），且亦可包括照明器140。在一些具體實例中，照明器140用光照明局部區域之一部分。光可為例如紅外線（IR）、用於飛行時間之IR快閃等中之結構化光（例如，點圖案、條等）。在一些具體實例中，一或多個成像裝置130擷取包括來自照明器140之光的局部區域之部分的影像。如所說明，圖1A展示單一照明器140及兩個成像裝置130。在替代具體實例中，不存在照明器140及至少兩個成像裝置130。
DCA控制器使用經擷取影像及一或多種深度判定技術來計算局部區域之部分的深度資訊。深度判定技術可為例如直接飛行時間（ToF）深度感測、間接ToF深度感測、結構化光深度感測、被動立體聲分析、主動立體分析（藉由來自照明器140之光使用添加至場景之紋理）、用以判定場景之深度的某一其它技術，或其某一組合。
音訊系統將音訊內容提供至佩戴頭戴裝置100之使用者。音訊系統包括換能器陣列、感測器陣列及音訊控制器150。然而，在其他具體實例中，音訊系統可包括不同及/或額外組件。類似地，在一些情況下，參考音訊系統之組件所描述之功能性可以與在此處所描述之方式不同的方式而分佈於組件當中。舉例而言，音訊控制器150之功能中之一些或所有可藉由遠端伺服器執行。
換能器陣列向使用者呈現聲音。換能器陣列包括複數個換能器。換能器可為揚聲器160、組織換能器170（例如，骨傳導換能器或軟骨傳導換能器）或組織換能器172（例如，骨傳導換能器或軟骨傳導換能器）。儘管揚聲器160展示於框架110外部，但揚聲器160可圍封於框架110中。組織換能器170、172耦接至使用者頭部且直接振動使用者之至少一個組織（例如，骨骼及/或軟骨）以產生聲音。根據本發明之具體實例，換能器陣列包含用於使用者之一或兩個耳朵的至少兩種不同類型之換能器（例如，揚聲器160、組織換能器170及/或組織換能器172）。換能器之位置可不同於圖1A中所展示之位置。
根據本發明之具體實例，揚聲器160及組織換能器172（及/或組織換能器170）經由例如整合於框架110（圖1A中未示）中之殼體（或外殼）而耦接在一起，該框架110至少部分在揚聲器160與組織換能器172（及/或組織換能器170）之間共用。以彼方式，揚聲器160能夠藉由產生背壓來驅動組織換能器172（及/或組織換能器170），背壓經由殼體傳播朝向組織換能器172（及/或組織換能器170）。在一或多個具體實例中，由揚聲器160產生之背壓提供至框架110內之音訊波導（圖1A中未示），該音訊波導將背壓引導至位於框架110較遠處之組織換能器（組織換能器172及/或組織換能器170）。組織換能器172因此經組態以將聲信號（亦即，背壓）轉換成使用者之至少一個組織（例如，骨骼及/或軟骨）的機械振動，從而產生聲壓波。關於在揚聲器160與組織換能器172之間的耦接以用於驅動組織換能器172的額外細節結合圖3A-圖3C予以描述。
感測器陣列偵測頭戴裝置100之局部區域內之聲音。感測器陣列包括複數個聲感測器180。聲感測器180捕獲自局部區域（例如，房間）中之一或多個聲源發出之聲音。每一聲感測器經組態以偵測聲音且將所偵測到之聲音轉換成電子格式（類比或數位）。聲感測器180可為聲波感測器、麥克風、聲音換能器或適合於偵測聲音之類似感測器。
在一些具體實例中，一或多個聲感測器180可置放於每一耳朵之耳道中（例如，充當雙耳麥克風）。在一些具體實例中，聲感測器180可置放於頭戴裝置100之外部表面上、置放於頭戴裝置100之內部表面上、與頭戴裝置100（例如，某一其它裝置之部分）分離或其某一組合。聲感測器180之數目及/或位置可不同於圖1A中所展示之數目及/或位置。舉例而言，可增加聲偵測位置之數目以增加所收集之音訊資訊的量及資訊之靈敏度及/或準確性。聲偵測位置可經定向以使得麥克風能夠在環繞穿戴頭戴裝置100之使用者的廣泛範圍之方向上偵測聲音。
音訊控制器150處理來自感測器陣列的描述由感測器陣列偵測之聲音的資訊。音訊控制器150可包含處理器及非暫時性電腦可讀取儲存媒體。音訊控制器150可經組態以產生到達方向（DOA）估計，產生聲轉移函數（例如，陣列轉移函數及/或頭部相關轉移函數），跟蹤聲源之位置，在聲源之方向形成光束、分類聲源、產生揚聲器160之濾音器或其某一組合。
根據本發明之具體實例，音訊控制器150控制音訊系統之一或多個組件（例如，一或多個換能器）之操作。在一些具體實例中，音訊控制器150產生用於揚聲器160之第一音訊指令，其指示揚聲器產生氣載聲波。氣載聲波使得背壓驅動組織換能器170及/或組織換能器172以振動使用者之至少一個組織（例如，軟骨及/或頭部骨骼之部分），從而使得至少一個組織產生聲壓波，該聲壓波形成供呈現給使用者的音訊內容之至少一部分。另外，音訊控制器150可啟動揚聲器160（例如，經由第二音訊指令）以產生氣載聲壓波。由揚聲器160產生之氣載聲壓波及由組織換能器170及/或組織換能器172產生之聲壓波一起形成呈現給使用者之音訊內容。
在一些具體實例中，音訊系統完全整合於頭戴裝置100中。在一些其他具體實例中，音訊系統分佈於多個裝置當中，諸如在計算裝置（例如，智慧型電話或控制台）與頭戴裝置100之間。計算裝置可與頭戴裝置100介接（例如，經由有線或無線連接）。在此等情況下，本文中所呈現之處理步驟中之一些可在整合於計算裝置中之音訊系統的部分處執行。舉例而言，音訊控制器150之一或多個功能可在計算裝置處實施。與圖2、圖3A-圖3C、圖4及圖5結合描述關於音訊系統之結構及操作之更多細節。
位置感測器190回應於頭戴裝置100之運動而產生一或多個量測信號。位置感測器190可位於頭戴裝置100之框架110的部分上。位置感測器190可包括慣性量測單元（IMU）。位置感測器190之實例包括：一或多個加速度計、一或多個陀螺儀、一或多個磁力計、偵測運動之另一合適類型的感測器、用於IMU之錯誤校正的一種類型的感測器，或其某一組合。位置感測器190可位於IMU外部、IMU內部或其某一組合。
音訊系統可使用描述頭戴裝置100（例如，來自位置感測器190）之位置資訊來更新聲源之虛擬位置，使得聲源相對於頭戴裝置100在位置上經鎖定。在此情況下，當穿戴頭戴裝置100之使用者轉動其頭部時，虛擬源之虛擬位置隨著頭部移動。替代地，虛擬源之虛擬位置相對於頭戴裝置100之位向不經鎖定。在此情況下，在穿戴頭戴裝置100之使用者轉動其頭部時，聲源之明顯虛擬位置將不改變。
在一些具體實例中，頭戴裝置100可提供用於頭戴裝置100之位置的即時定位與地圖建構（SLAM）及局部區域之模型的更新。舉例而言，頭戴裝置100可包括產生彩色影像資料之被動攝影機總成（PCA）。PCA可包括擷取局部區域中之一些或所有的影像之一或多個紅-綠-藍（RGB）攝影機。在一些具體實例中，DCA之成像裝置130中之一些或所有亦可充當PCA。由PCA擷取之影像及由DCA判定之深度資訊可用於確定局部區域之參數，產生局部區域之模型，更新局部區域之模型或其某一組合。此外，位置感測器190跟蹤頭戴裝置100在空間內之位置（例如，位置及姿勢）。關於頭戴裝置100之組件之額外細節在下文結合圖2、圖3A-圖3C及圖5予以描述。
圖1B為根據一或多個具體實例之實施為HMD之頭戴裝置105的立體圖。在描述AR系統及/或MR系統的具體實例中，HMD之前側之部分在可見頻帶（約380 nm至750 nm）中為至少部分通透，且HMD之在HMD之前側與使用者之眼睛之間的部分為至少部分通透（例如，部分通透的電子顯示器）。HMD包括前部剛體115及帶175。頭戴裝置105包括上文參考圖1A所描述之許多相同組件，但經修改以與HMD外觀尺寸整合。舉例而言，HMD包括顯示總成、DCA、音訊系統及位置感測器190。圖1B展示照明器140、複數個揚聲器160、複數個組織換能器172、複數個成像裝置130、複數個聲感測器180及位置感測器190。揚聲器160及組織換能器172可位於各種位置中，諸如耦接至帶175（如所展示），耦接至前部剛體115或可經組態以插入於使用者之耳道內。
圖2為根據一或多個具體實例之音訊系統200的方塊圖。圖1A或圖1B中之音訊系統可為音訊系統200之具體實例。音訊系統200產生用於使用者之一或多個聲轉移函數。音訊系統200可隨後使用一或多個聲轉移函數以針對使用者產生音訊內容。在圖2之具體實例中，音訊系統200包括換能器陣列210、感測器陣列220及音訊控制器230。音訊系統200之一些具體實例具有與本文中所描述之組件不同的組件。類似地，在一些情況下，功能可以與此處描述不同的方式分佈於組件中。
換能器陣列210經組態以呈現音訊內容。換能器陣列210包括一對換能器，亦即，每一耳朵一個換能器。換能器為提供音訊內容之裝置。換能器可為例如揚聲器（例如，揚聲器160）、組織換能器（例如，組織換能器170及/或組織換能器172）、提供音訊內容之某一其他裝置，或其某一組合。組織換能器可經組態以充當骨傳導換能器或軟骨傳導換能器。換能器陣列210可經由空氣傳導（例如，經由一個或兩個揚聲器）、經由骨傳導（經由一個或兩個骨傳導換能器）、經由軟骨傳導音訊系統（經由一個或兩個軟骨傳導換能器）或其某一組合來呈現音訊內容。
骨傳導換能器藉由振動使用者的頭部中之骨骼/組織來產生聲壓波。骨傳導換能器可耦接至頭戴裝置之部分，且可經組態以在耦接至使用者之頭骨之部分的耳廓後方。骨傳導換能器自音訊控制器230接收振動指令，且基於所接收指令來振動使用者的頭骨之部分。來自骨傳導換能器之振動產生組織承載聲壓波，該組織承載聲壓波朝向使用者之耳蝸傳播且繞過鼓膜。
軟骨傳導換能器藉由振動使用者之耳朵之耳軟骨的一或多個部分來產生聲壓波。軟骨傳導換能器可耦接至頭戴裝置之一部分，且可經組態以耦接至耳朵之耳軟骨的一或多個部分。舉例而言，軟骨傳導換能器可耦接到使用者之耳朵之耳廓的背面。軟骨傳導換能器可沿著外耳周圍之耳軟骨而位於任何地方（例如，耳廓、耳屏、耳軟骨之一些其他部分或其某一組合）。振動耳軟骨之一或多個部分可產生：耳道外部之氣載聲壓波；組織產生的聲壓波，其致使耳道之一些部分振動，藉此在耳道內產生氣載聲壓波；或其某一組合。所產生之氣載聲壓波沿著耳道朝向耳鼓膜傳播。
換能器陣列210根據來自音訊控制器230之指令產生音訊內容。在一些具體實例中，使音訊內容空間化。經空間化的音訊內容作為呈現為源自特定方向及/或目標區（例如，局部區域中之物件及/或虛擬物件）之音訊內容。舉例而言，經空間化的音訊內容可使得其呈現聲音源自從音訊系統200之使用者穿過房間的虛擬演唱者。換能器陣列210可耦接至穿戴式裝置（例如，頭戴裝置100或頭戴裝置105）。在替代性具體實例中，換能器陣列210可為一對揚聲器，其各自耦接至與可穿戴裝置分離的對應組織換能器（例如，耦接至外部控制台）。
根據本發明之具體實例，轉換器陣列210經組態以增強低音訊頻率，亦即，低於所定義之臨限頻率（例如，1000 Hz）的音訊頻率。換能器陣列210可包括至少一個組織換能器（例如，軟骨傳導換能器及/或骨傳導換能器）及驅動至少一個組織換能器之揚聲器（亦即，空氣傳導換能器）。至少一個組織換能器經組態以耦接至（亦即，接觸）使用者之身體的一部分（例如，耳朵及/或頭骨）之至少一個組織（例如，耳廓及/或骨骼的部分），且揚聲器例如經由背部容積（back volume）將低頻聲壓波（亦即，背壓）自揚聲器傳播至組織換能器而耦接至組織換能器。應注意，由揚聲器產生之高頻聲壓波將不影響組織換能器，亦即，揚聲器及組織換能器相對於高頻聲壓波為隔離的。揚聲器可包括具有第一表面及與第一表面相對的第二表面的隔膜。揚聲器之第一表面可經組態以產生第一組氣載聲壓波，且第二表面可經組態以產生背壓。組織換能器由背壓驅動以振動至少一個組織以形成第二組聲壓波（例如，氣載聲壓波）。第一組氣載聲壓波及第二組聲壓波一起形成經呈現給使用者之音訊內容。關於換能器陣列210之換能器的結構及操作之額外細節在下文結合圖3A-圖3C及圖4予以論述。
感測器陣列220偵測環繞感測器陣列220之局部區域內的聲音。感測器陣列220可包括複數個聲感測器，該複數個聲感測器各自偵測聲波之氣壓變化且將偵測到的聲音轉換為電子格式（類比或數位）。複數個聲感測器可定位於頭戴裝置（例如，頭戴裝置100及/或頭戴裝置105）上、使用者上（例如，使用者之耳道中）、頸帶上，或其某一組合。聲感測器可為例如麥克風、振動感測器、加速度計或其任何組合。在一些具體實例中，感測器陣列220經組態以使用複數個聲感測器中之至少一些來監測藉由換能器陣列210產生之音訊內容。增加感測器之數目可改良描述藉由換能器陣列210產生之聲場及/或來自局部區域之聲音的資訊（例如，方向性）之準確性。
音訊控制器230控制音訊系統200之操作。在圖2之具體實例中，音訊控制器230包括資料儲存器235、DOA估計模組240、轉移函數模組250、追蹤模組260、波束成形模組270及濾音器模組280。在一些具體實例中，音訊控制器230可位於頭戴裝置內部。音訊控制器230之一些具體實例具有與本文所描述之組件不同的組件。類似地，功能可以與此處所描述不同的方式分佈於組件中。舉例而言，音訊控制器230之一些功能可在頭戴裝置外部執行。使用者可選擇加入以允許音訊控制器230將藉由頭戴裝置捕獲之資料傳輸至頭戴裝置外部之系統，且使用者可選擇控制對任何此類資料之存取的隱私設定。
根據本發明之具體實例，音訊控制器230控制換能器陣列210之操作以提供低音訊頻率，亦即低於經定義臨限頻率（例如，具有在大約1000 Hz與20 kHz之間的頻寬的空氣傳導換能器的1000 Hz）之音訊頻率之增強。音訊控制器230可產生用於換能器陣列210之揚聲器的音訊指令，其指示揚聲器產生氣載聲波。氣載聲波使得背壓驅動換能器陣列210之至少一個組織換能器（例如，軟骨傳導換能器及/或骨傳導換能器）以振動使用者頭部之部分的至少一個組織（例如，軟骨及/或骨骼之部分），使得至少一個組織產生經形成用於呈現給使用者的音訊內容之至少一部分的聲壓波。另外，音訊控制器230可啟動揚聲器（例如，經由音訊指令）以直接產生氣載聲壓波。由揚聲器直接產生之氣載聲壓波及由至少一個組織換能器產生之聲壓波一起形成呈現給使用者之音訊內容。
資料儲存器235儲存供音訊系統200使用之資料。資料儲存器235中之資料可包括記錄於音訊系統200之局部區域中的聲音、音訊內容、頭相關轉移函數（HRTF）、用於一或多個感測器之轉移函數、用於聲感測器中之一或多者的陣列轉移函數（ATF）、聲源位置、局部區域之虛擬模型、到達方向估計、濾音器、聲源之虛擬位置、多源音訊信號、用於每一耳朵之換能器（例如，揚聲器）之信號及與供音訊系統200使用相關的其他資料或其任何組合。資料儲存器235可實施為非暫時性電腦可讀取儲存媒體。
使用者可選擇允許資料儲存器235記錄藉由音訊系統200捕獲之資料。在一些具體實例中，音訊系統200可始終採用記錄，其中音訊系統200記錄由音訊系統200捕獲之所有聲音以便改良使用者之體驗。使用者可選擇加入或選擇退出以允許或防止音訊系統200記錄、儲存所記錄資料或將所記錄資料傳輸至其他實體。
DOA估計模組240經組態以部分地基於來自感測器陣列220之資訊而定位局部區域中之聲源。定位為判定聲源相對於音訊系統200之使用者位於何處之程序。DOA估計模組240執行DOA分析以定位局部區域內之一或多個聲源。DOA分析可包括分析感測器陣列220處之每一聲音的強度、頻譜及/或到達時間以判定聲音產生之方向。在一些情況下，DOA分析可包括用於分析音訊系統200所位於的周圍的聲學環境之任何合適的演算法。
舉例而言，DOA分析可經設計以自感測器陣列220接收輸入信號，且將數位信號處理演算法應用於輸入信號以估計到達方向。此等演算法可包括例如延遲及求和演算法，其中對輸入信號進行取樣，且對經取樣信號之所得經加權及延遲版本一起求平均以判定DOA。最小均方（LMS）演算法亦可經實施以產生適應性濾波器。此適應性濾波器可隨後用於識別例如信號強度之差或到達時間之差。此等差可隨後用於估計DOA。在另一具體實例中，可藉由將輸入信號轉換成頻域且在時頻（TF）域內選擇特定區間進行處理而判定DOA。每一選定的TF區間可經處理以判定彼區間是否包括具有直接路徑音訊信號之音訊頻譜的一部分。可隨後分析具有直接路徑信號之一部分的彼等區間以識別感測器陣列220接收直接路徑音訊信號之角度。經判定角度可隨後用於識別用於所接收的輸入信號之DOA。上文所列之其他演算法亦可單獨或結合以上演算法使用以判定DOA。
在一些具體實例中，DOA估計模組240亦可判定相對於局部區域內之音訊系統200之絕對位置的DOA。可自外部系統（例如，頭戴裝置之某一其他組件、人工實境控制台、映射伺服器、位置感測器（例如，位置感測器190）等）接收感測器陣列220之位置。外部系統可產生局部區域之虛擬模型，其中映射有音訊系統200之局部區域及位置。所接收位置資訊可包括音訊系統200中之一些或所有（例如，感測器陣列220）之位置及/或位向。DOA估計模組240可基於所接收位置資訊更新所估計DOA。
轉移函數模組250經組態以產生一或多個聲轉移函數。一般而言，轉移函數為得出每一可能輸入值之對應輸出值之數學函數。基於偵測到的聲音之參數，轉移函數模組250產生與音訊系統相關聯之一或多個聲轉移函數。聲轉移函數可為ATF、HRTF、其他類型之聲轉移函數或其某一組合。ATF表徵麥克風如何自空間中之點接收聲音。
ATF包括數個轉移函數，其表徵在聲源與藉由感測器陣列220中之聲感測器所接收之對應聲音之間的關係。因此，對於聲源，存在用於感測器陣列220中之聲感測器中之每一者的對應轉移函數。且共同地，轉移函數之集合稱為ATF。因此，對於每一聲源，存在對應ATF。應注意，聲源可為例如在局部區域、使用者或換能器陣列210之一或多個轉換器中產生聲音之某人或某物。歸因於在聲音行進至個人之耳朵時影響聲音之個人的解剖結構（例如，耳朵形狀、肩部等），用於相對於感測器陣列220之特定聲源位置之ATF在使用者之間可能不同。因此，針對音訊系統200之每一使用者使感測器陣列220之ATF個人化。
在一些具體實例中，轉移函數模組250判定用於音訊系統200之使用者之一或多個HRTF。HRTF表徵耳朵如何自空間中之點接收聲音。歸因於在聲音行進至個人的耳朵時影響聲音之個人的解剖結構（例如，耳形狀、肩部等），用於相對於個人之特定源位置之HRTF針對個人之每一耳朵係唯一的（且對於個人係唯一的）。在一些具體實例中，轉移函數模組250可使用校準程序來判定使用者之HRTF。在一些具體實例中，轉移函數模組250可將關於使用者之資訊提供至遠端系統。使用者可調整隱私設定以允許或防止轉移函數模組250將關於使用者之資訊提供至任何遠程系統。遠程系統判定使用例如機器學習為使用者定製之HRTF之集合，且將經定製HRTF之集合提供至音訊系統200。
追蹤模組260經組態以追蹤一或多個聲源之位置。追蹤模組260可比較當前DOA估計且將其與先前DOA估計之所儲存歷史進行比較。在一些具體實例中，音訊系統200可在週期性排程上重新計算DOA估計，諸如每秒一次或每毫秒一次。追蹤模組可將當前DOA估計與先前DOA估計進行比較，且回應於聲源之DOA估計中之變化，追蹤模組260可判定聲源移動。在一些具體實例中，追蹤模組260可基於自頭戴裝置或某一其它外部來源接收之視覺資訊而偵測位置中之變化。追蹤模組260可隨著時間推移追蹤一或多個聲源之移動。追蹤模組260可在每一時間點處儲存數個聲源之值及每一聲源之位置。回應於聲源之數目或位置之值的變化，追蹤模組260可判定聲源已移動。追蹤模組260可計算定位變化之估計。定位變化可用作對於移動中之改變之每一判定的信賴等級。
波束成形模組270經組態以處理一或多個ATF以選擇性地強調來自某一區域內之聲源的聲音，同時去強調來自其他區域之聲音。在分析藉由感測器陣列220偵測之聲音中，波束成形模組270可組合來自不同聲感測器之資訊以強調來自局部區域之特定區之相關聯聲音，同時去強調來自該區外部之聲音。波束成形模組270可基於例如來自DOA估計模組240及追蹤模組260之不同DOA估計而將與來自特定聲源之聲音相關聯之音訊信號與局部區域中之其他聲源分離。波束成形模組270可因此選擇性地分析局部區域中之離散聲源。在一些具體實例中，波束成形模組270可增強來自聲源之信號。舉例而言，波束成形模組270可應用消除某些頻率以上、以下或之間的信號之濾音器。信號增強用以相對於藉由感測器陣列220偵測之其他聲音來增強與給定標識聲源相關聯之聲音。
濾音器模組280判定換能器陣列210的濾音器。在一些具體實例中，濾音器使得音訊內容經空間化，使得音訊內容呈現為源自目標區。濾音器模組280可使用HRTF及/或聲參數來產生濾音器。聲參數描述局部區域之聲性質。聲參數可包括例如混響時間、混響等級、室內脈衝響應等。在一些具體實例中，濾音器模組280計算聲參數中之一或多者。在一些具體實例中，濾音器模組280自映射伺服器請求聲參數（例如，如下文相對於圖5所描述）。
圖3A說明根據一或多個具體實例之包括經組態以驅動組織換能器172之揚聲器160的音訊系統的一部分之實例實施300。揚聲器160產生氣載聲壓波以及用於驅動組織換能器172之背壓。揚聲器160安裝於頭戴裝置100之框架110上，且揚聲器160至少部分位於整合於框架110中之殼體305（亦即，密封體積）內。揚聲器160可基於例如來自音訊控制器150（圖3A中未示）之第一音訊指令以產生在殼體305內引起背壓P b之氣載聲波。揚聲器160亦可基於例如來自音訊控制器150之第二音訊指令產生氣載聲壓波。由揚聲器160產生之氣載聲壓波可經由耳朵310之耳道中的空氣行進至鼓膜，其中氣載聲壓波由使用者感知為聲音。
組織換能器172可振動使用者身體（例如，耳朵及/或頭骨）之一部分的組織（例如，耳廓及/或骨骼），從而使得組織產生聲壓波，該聲壓波形成用於呈現給使用者的音訊內容之至少一部分。組織換能器172之第一側可耦接至殼體305，且組織換能器172之第二側可耦接至（亦即，接觸）使用者的組織。組織換能器172亦可安裝於頭戴裝置100之框架110上。組織換能器172之一部分可為殼體305之部分。在一或多個具體實例（圖3A中未示）中，作為組織換能器172之部分的橡膠軟管連接至揚聲器160後方的殼體305。揚聲器160可在殼體305中（亦即，背部體積中）產生壓力波動，且此等壓力波動可承載於組織換能器172中。組織換能器172可藉由殼體305中之壓力波動所形成之背壓來驅動以振動使用者的組織，從而引起組織振動且產生聲壓波。
在一些具體實例中，組織換能器172實施為耦接至使用者之組織（例如，耳廓或耳朵後方的骨骼）的接觸墊（亦即，接觸元件），其中接觸墊在藉由背壓驅動時振動組織從而產生聲壓波。在一個具體實例中，組織換能器172實施為可撓性主體體積，例如具有將由背壓擴展及收縮的壁的軟主體體積或矽套管。在另一具體實例中，組織換能器172實施為具有提供振動之可撓性邊緣的剛性接觸元件。在又另一具體實例中，組織換能器172實施為具有由薄可撓性材料（例如，基於橡膠材料）製成之界面的接觸元件。由振動組織產生之聲壓波以及由揚聲器160產生之氣載聲壓波形成用於呈現給使用者的音訊內容。
在一或多個具體實例中，組織換能器172實施為直接耦接至例如耳朵310之耳廓的軟骨傳導換能器。在此情況下，軟骨傳導換能器由揚聲器160所產生之在殼體305中之背壓驅動以振動耳廓，從而使得耳廓產生氣載聲壓波。藉由振動耳廓所產生之氣載聲壓波可在耳朵310之耳道之入口處產生，且此等氣載聲壓波可經由耳道中之空氣行進至耳朵310之鼓膜，其中此等氣載聲壓波由使用者感知為聲音。在一或多個其他具體實例中，組織換能器172實施為耦接至耳朵310後方的骨骼之至少一部分的骨傳導換能器。骨傳導換能器可由揚聲器160所產生之在殼體305中的背壓驅動以振動骨骼，從而使得骨骼產生形成用於呈現給使用者的音訊內容之一部分的骨載聲壓波。
在一些具體實例中，實施為接觸元件之組織換能器172的質量、組織換能器172之一或多個其他參數及揚聲器160之一或多個參數（例如，硬度參數）中之至少一者為可調諧（例如，在設計時間），從而使得低於所定義臨限頻率（例如，低於1000 Hz）之音訊內容的頻譜得以增強。揚聲器160及/或組織換能器172之可調諧參數之一些實例包括：揚聲器160之錐體的質量、揚聲器160之一或多個可撓性組件的硬度、將揚聲器160空氣耦合至組織換能器172的體積、組織換能器170之接觸墊的質量等。另外或替代地，殼體305之體積及殼體305之硬度中之至少一者為可調諧（例如，在設計時間），從而使得低於所定義頻率之音訊內容的頻譜得以增強。舉例而言，實施為接觸元件的組織換能器172之質量、殼體305之體積及揚聲器160之一或多個音訊參數可以最大化低頻音訊輸出（例如，低於1000 Hz之音訊內容）的效率的方式調整為諧振。
圖3B說明根據一或多個具體實例之來自圖3A的音訊系統之部分之實施的模型315。模型315包括殼體305（亦即，密封體積）內之揚聲器160，其經由彈簧320耦接至組織換能器172。彈簧320模型化由在殼體305內形成背壓P b之揚聲器160啟動之殼體305內的背部容積空氣之移動。背壓隨後驅動組織換能器172以振動使用者之組織（例如，耳廓或耳朵後方的骨骼）以產生聲壓波。殼體305內的空氣體積之硬度及系統組件（例如，揚聲器160、殼體305及/或組織換能器172）之質量可經調諧以最大化低頻率（例如，低於1000 Hz之頻率）下的效率。
如前述，揚聲器160亦可產生在不同於殼體305內的背部容積空氣之移動方向（例如，與其相對）的方向上行進之氣載聲壓波。舉例而言，由揚聲器160產生之氣載聲壓波可直接經由耳道之入口在殼體305之外部行進至耳朵310之鼓膜，其中此等氣載聲壓波由使用者感知為聲音。由振動組織產生之聲壓波（歸因於組織換能器172之振動）及由揚聲器160產生之氣載聲壓波一起形成呈現給使用者之音訊內容。
圖3C說明根據一或多個具體實例的包括經組態以驅動組織換能器172之揚聲器160的音訊系統之一部分的另一實例實施350。揚聲器160產生氣載聲壓波以及用於驅動組織換能器172之背壓。揚聲器160位於例如整合於頭戴裝置100之框架110中的外殼355內。揚聲器160可基於例如來自音訊控制器150（圖3C中未示）之第一音訊指令以產生在外殼355內引起背壓P b之氣載聲波。揚聲器160亦可基於例如來自音訊控制器150之第二音訊指令產生外殼355外部之氣載聲壓波。
揚聲器160可包括具有第一表面362及與第一表面364相對之第二表面364的隔膜360。第一表面362可產生例如在外殼355外部行進且朝向鼓膜行進至耳朵310之耳道的氣載聲壓波，其中此等氣載聲壓波由使用者感知為聲音。第二表面364可產生在外殼355內之背部容積空氣的移動，其在外殼355內形成背壓P b。
由外殼355中之背壓驅動，組織換能器172可振動使用者身體之一部分的組織（例如，耳廓或耳朵後方的骨骼），從而使得組織產生經形成用於呈現給使用者的音訊內容之至少一部分的聲壓波。組織換能器172可包括經由例如部分開口367與外殼355（亦即，揚聲器160之背部容積）連接之管365。管365可實施為可撓性中空組件。將背部容積空氣在外殼355內之移動（在外殼355內形成背壓P b）傳遞至管365。管365之壁可由可撓性材料370（例如，橡膠）製成。歸因於背壓P b，管365之可撓性壁推動在其上耦接有組織換能器172之使用者的組織（例如，耳廓或頭骨中的骨骼部分），其引起振動傳輸至組織以產生聲壓波。由振動組織產生之聲壓波可為經由耳朵310之耳道中之空氣行進至鼓膜的氣載聲壓波，其中此等聲壓波由使用者感知為聲音。替代地，由振動組織產生之聲壓波可為朝向使用者的耳蝸繞過鼓膜傳播之骨載聲壓波。由振動組織產生之聲壓波以及由揚聲器160產生之氣載聲壓波形成用於向使用者呈現的音訊內容。
圖4為說明根據一或多個具體實例的用於藉由包括驅動揚聲器之組織換能器之音訊系統產生音訊內容的過程400之流程圖。圖4中所展示之過程可藉由音訊系統（例如，音訊系統200）之組件來執行。在其他具體實例中，其他實體可執行圖4中的步驟中之一些或所有。具體實例可包括不同及/或額外步驟，或以不同次序執行該來等步驟。
音訊系統經由隔膜之第一表面產生405第一組氣載聲壓波。隔膜為空氣傳導換能器之部分，該空氣傳導換能器經組態以驅動組織換能器。
音訊系統經由隔膜之與第一表面相對之第二表面產生410對應背壓。音訊系統可在包圍隔膜及組織換能器之至少一部分的殼體內產生對應背壓，且組織換能器耦接至（亦即，接觸）使用者身體之一部分的組織（例如，耳廓或耳朵後方的骨骼）。替代地，音訊系統可在外殼中產生對應背壓，該外殼包圍隔膜且連接至形成組織換能器之至少一部分的可撓性中空組件（例如，管）。
音訊系統使用背壓驅動415組織換能器以使得組織換能器振動使用者的組織，振動組織形成第二組聲壓波，且第一組氣載聲壓波及第二組聲壓波一起形成經呈現給使用者之音訊內容。在一個具體實例中，音訊系統由對應背壓驅動組織換能器以振動組織，使得組織產生第二組聲壓波。在另一具體實例中，音訊系統藉由對應背壓驅動組織換能器之可撓性中空組件以振動組織，使得組織產生第二組聲壓波。 系統環境
圖5為根據一或多個具體實例之包括頭戴裝置505之系統500。在一些具體實例中，頭戴裝置505可為圖1A之頭戴裝置100或圖1B之頭戴裝置105。系統500可在人工實境環境（例如，虛擬實境環境、擴增實境環境、混合實境環境或其某一組合）中操作。藉由圖5展示之系統500包括頭戴裝置505、耦接至控制台515之輸入/輸出（I/O）介面510、網路520及映射伺服器525。雖然圖5展示包括一個頭戴裝置505及一個I/O介面510之實例系統500，但在其他具體實例中，系統500中可包括任何數目個此等組件。舉例而言，可存在各自具有相關聯I/O介面510之多個頭戴裝置，其中每一頭戴裝置及I/O介面510與控制台515通信。在替代組態中，系統500中可包括不同及/或額外組件。另外，在一些具體實例中，與結合圖5中所展示之組件中之一或多者所描述之功能性可以與結合圖5所描述不同的方式而分佈於組件中。舉例而言，控制台515之功能性中之一些或所有可由頭戴裝置505提供。
頭戴裝置505包括顯示總成530、光學件區塊535、一或多個位置感測器540及DCA 545。頭戴裝置505之一些具體實例具有與結合圖5所描述之組件不同的組件。另外，在其他具體實例中，藉由結合圖5所描述之各種組件提供之功能性可不同地分佈於頭戴裝置505之組件當中，或在遠離頭戴裝置505之個別總成中捕獲。
顯示總成530根據自控制台515接收之資料向使用者顯示內容。顯示總成530使用一或多個顯示元件（例如，顯示元件120）顯示內容。顯示元件可為例如電子顯示器。在各種具體實例中，顯示總成530包含單一顯示元件或多個顯示元件（例如，用於使用者之每一眼睛的顯示器）。電子顯示器之實例包括：液晶顯示器（LCD）、有機發光二極體（OLED）顯示器、主動矩陣有機發光二極體顯示器（AMOLED）、波導顯示器、某一其它顯示器或其某一組合。應注意，在一些具體實例中，顯示元件120亦可包括光學件區塊535之功能性中之一些或所有。
光學件區塊535可放大自電子顯示器接收之影像光，校正與影像光相關聯之光學誤差，及向頭戴裝置505之一個或兩個眼框呈現經校正影像光。在各種具體實例中，光學件區塊535包括一或多個光學元件。包括於光學件區塊535中之實例光學元件包括：孔徑、菲涅爾透鏡、凸透鏡、凹透鏡、濾波器、反射表面或影響影像光之任何其他合適的光學元件。此外，光學件區塊535可包括不同光學元件之組合。在一些具體實例中，光學件區塊535中之光學元件中之一或多者可具有一或多個塗層，諸如部分反射或抗反射塗層。
藉由光學件區塊535放大及聚焦影像光來允許電子顯示器與較大顯示器相比在實體上更小、重量更少且消耗更少功率。另外，放大可增大由電子顯示器呈現之內容的視野。舉例而言，所顯示內容之視場使得所顯示內容使用使用者之幾乎所有視場（例如，約110度對角線），且在一些情況下使用者之所有視場來呈現。另外，在一些具體實例中，可藉由添加或移除光學元件來調整放大量。
在一些具體實例中，光學件區塊535可經設計以校正一或多種類型之光學誤差。光學誤差之實例包括桶形或枕形畸變、縱向色像差或橫向色像差。其他類型之光學誤差可進一步包括球面像差、色像差或由於透鏡場曲率、像散或其他類型之光學誤差引起之誤差。在一些具體實例中，提供至電子顯示器用於顯示之內容為預失真的，且光學件區塊535在其接收來自電子顯示器的基於內容而產生之影像光時校正失真。
位置感測器540為產生用以指示頭戴裝置505之位置的資料之電子裝置。位置感測器540回應於頭戴裝置505之運動而產生一或多個量測信號。位置感測器190為位置感測器540之具體實例。位置感測器540之實例包括：一或多個IMU、一或多個加速度計、一或多個陀螺儀、一或多個磁力計、偵測運動之另一合適類型的感測器，或其某一組合。位置感測器540可包括用於量測平移運動（前/後、上/下、左/右）之多個加速度計及用於量測旋轉運動（例如，縱搖、偏航、滾動）之多個陀螺儀。在一些具體實例中，IMU對量測信號進行快速取樣，且自經取樣資料來計算頭戴裝置505之所估計位置。舉例而言，IMU隨著時間推移整合自加速度計接收之量測信號以估計速度向量，且隨著時間推移整合速度向量以判定頭戴裝置505上之參考點之所估計位置。參考點為可用於描述頭戴裝置505之位置之點。儘管參考點可通常定義為空間中之點，然而，實際上參考點定義為頭戴裝置505內之點。
DCA 545產生局部區域之部分之深度資訊。DCA包括一或多個成像裝置及DCA控制器。DCA 545亦可包括照明器。上文關於圖1A描述DCA 545之操作及結構。
音訊系統550向頭戴裝置505之使用者提供音訊內容。音訊系統550與上文所描述之音訊系統200實質上相同。音訊系統550可包含一或多個聲感測器、至少一對換能器（例如，耦接至至少一個組織換能器之空氣傳導換能器）及音訊控制器。音訊系統550經組態以提供對音訊內容之低頻率（亦即，低於定義臨限頻率之頻率）的增強以供呈現給頭戴裝置505之使用者。根據本發明之具體實例，音訊系統550之空氣傳導換能器產生氣載聲波，其使得背壓驅動至少一個組織換能器來振動使用者之組織（例如，耳廓或頭骨中的骨骼部分），其產生在低頻帶（例如，低於1000 Hz之頻帶）中具有增強之音訊頻率的聲壓波。音訊系統550可向使用者提供經空間化音訊內容。在一些具體實例中，音訊系統550可經由網路520自映射伺服器525請求聲參數。聲參數描述局部區域之一或多個聲性質（例如，室內脈衝響應、混響時間、混響等級等）。音訊系統550可提供描述來自例如DCA 545之局部區域之至少一部分的資訊及/或來自位置感測器540之頭戴裝置505之位置資訊。音訊系統550可使用自映射伺服器525所接收之聲參數中之一或多者來產生一或多個濾音器，且使用濾音器將音訊內容提供至使用者。
I/O介面510為允許使用者發送動作請求且接收來自控制台515之回應的裝置。動作請求為執行特定動作之請求。舉例而言，動作請求可為開始或結束擷取影像或視訊資料之指令，或執行應用內之特定動作之指令。I/O介面510可包括一或多個輸入裝置。實例輸入裝置包括：鍵盤、滑鼠、遊戲控制器、或用於接收動作請求且將動作請求傳達至控制台515之任何其他合適裝置。將由I/O介面510接收之動作請求傳達至控制台515，其執行對應於動作請求之動作。在一些具體實例中，I/O介面510包括IMU，其捕獲指示I/O介面510之所估計位置相對於I/O介面510之初始位置之校準資料。在一些具體實例中，I/O介面510可根據自控制台515所接收之指令而向使用者提供觸覺回饋。舉例而言，在接收到動作請求時提供觸覺回饋，或控制台515將指令傳達至I/O介面510，從而使得I/O介面510在控制台515執行動作時產生觸覺回饋。
控制台515將內容提供至頭戴裝置505以用於根據自以下中之一或多者接收之資訊進行處理：DCA 545、頭戴裝置505及I/O介面510。在圖5中所示之實例中，控制台515包括應用程式儲存器555、追蹤模組560及引擎565。控制台515之一些具體實例具有與結合圖5所描述之模組或組件不同的模組或組件。類似地，下文進一步描述之功能可與結合圖5所描述不同的方式分佈於控制台515之組件中。在一些具體實例中，本文中關於控制台515所論述之功能性可實施於頭戴裝置505或遠端系統中。
應用程式儲存器555儲存供控制台515執行之一或多個應用程式。應用程式為在由處理器執行時產生用於呈現給使用者之內容的一組指令。由應用程式產生之內容可回應於經由頭戴裝置505或I/O介面510之移動自使用者接收的輸入。應用程式之實例包括：遊戲應用程式、會議應用程式、視訊回放應用程式或其他合適的應用程式。
追蹤模組560使用來自DCA 545、一或多個位置感測器540或其某一組合之資訊來追蹤頭戴裝置505或I/O介面510之移動。舉例而言，追蹤模組560基於來自頭戴裝置505之資訊而判定頭戴裝置505之參考點在局部區域之映射中之位置。追蹤模組560亦可判定物件或虛擬物件之位置。另外，在一些具體實例中，追蹤模組560可使用指示頭戴裝置505相距位置感測器540之位置之資料的部分以及局部區域相距DCA 545之表示以預測頭戴裝置505的將來位置。追蹤模組560將頭戴裝置505或I/O介面510之所估計或所預測未來位置提供至引擎565。
引擎565執行應用程式，且自追蹤模組560接收頭戴裝置505的位置資訊、加速度資訊、速度資訊、預測之將來位置或其某一組合。基於接收到之資訊，引擎565判定提供至頭戴裝置505以用於呈現給使用者之內容。舉例而言，若所接收資訊指示使用者已向左看，則引擎565為頭戴裝置505產生內容，該內容反映使用者在虛擬局部區域中或在使用額外內容來擴增局部區域之局部區域中之移動。另外，引擎565回應於自I/O介面510接收之動作請求而在控制台515執行之應用程式內實行動作，且向使用者提供執行動作之回饋。所提供之回饋可為經由頭戴裝置505之視覺或聽覺回饋或經由I/O介面510之觸覺回饋。
網路520將頭戴裝置505及/或控制台515耦接至映射伺服器525。網路520可包括使用無線及/或有線通信系統兩者之區域網路及/或廣域網路之任何組合。舉例而言，網路520可包括網際網路，以及行動電話網路。在一個具體實例中，網路520使用標準通信技術及/或協定。因此，網路520可包括使用諸如乙太網路、802.11、微波存取全球互通（WiMAX）、2G/3G/4G行動通信協定、數位用戶線路（DSL）、非同步傳輸模式（ATM）、無線帶寬、快速PCT高級切換等之技術鏈接。類似地，網路520上所使用之網路連接協定可包括多協定標記切換（MPLS）、傳輸控制協定/網際網路協定(TCP/IP)、使用者資料包協定（UDP）、超文字傳送協定（HTTP）、簡單郵件傳送協定（MTP）、檔案傳送協定（FTP）等。經由網路520交換之資料可使用包括呈二進制形式（例如，攜帶型網路圖形（PNG））之影像資料、超文本標記語言（HTML）、可延伸性標示語言（XML）等的技術及/或格式表示。另外，鏈接中之一些或所有可使用習知加密技術加密，諸如安全套接層（SSL）、傳送層安全（TLS）、虛擬專用網路（VPN）、網際網路協定安全（IPsec）等。
映射伺服器525可包括儲存用以描述複數個空間之虛擬模型之資料庫，其中虛擬模型中之一個位置對應於頭戴裝置505之局部區域之當前組態。映射伺服器525經由網路520自頭戴裝置505接收用以描述局部區域之至少一部分的資訊及/或局部區域之位置資訊。使用者可調整隱私設定以允許或防止頭戴裝置505將資訊傳輸至映射伺服器525。映射伺服器525基於接收到之資訊及/或位置資訊而判定虛擬模型中之與頭戴裝置505之局部區域相關聯之位置。映射伺服器525部分地基於虛擬模型中之所判定位置及與所判定位置相關聯之任何聲參數而判定（例如，擷取）與局部區域相關聯之一或多個聲參數。映射伺服器525可將局部區域之位置及與局部區域相關聯之聲參數之任何值傳輸至頭戴裝置505。
系統500之一或多個組件可含有儲存使用者資料元素之一或多個隱私設定之隱私模組。使用者資料元素描述使用者或頭戴裝置505。舉例而言，使用者資料元素可描述使用者之實體特性、由使用者執行之動作、頭戴裝置505之使用者之位置、頭戴裝置505之位置、使用者之HRTF等。使用者資料元素之隱私設定（或「存取設定」）可以任何合適方式儲存，諸如與使用者資料元素相關聯、在授權伺服器上之索引中、以另一合適方式，或以其任何合適組合進行儲存。
使用者資料元素之隱私設定指定使用者資料元素（或與使用者資料元素相關聯之特定資訊）可如何加以存取、儲存或以其他方式使用（例如，觀看、共用、修改、複製、執行、表面處理或標識）。在一些具體實例中，使用者資料元素之隱私設定可指定可能無法存取與使用者資料元素相關聯之某些資訊的實體之「禁用清單」。與使用者資料元素相關聯之隱私設定可指定經准許存取或拒絕存取之任何適合之精細程度。舉例而言，一些實體可具有查看特定使用者資料元素存在之權限，一些實體可具有查看特定使用者資料元素之內容之權限，且一些實體可具有修改特定使用者資料元素之權限。隱私設定可允許使用者允許其他實體在有限時間段內存取或儲存使用者資料元素。
隱私設定可允許使用者指定使用者資料元素可自其存取之一或多個地理位置。對使用者資料元素之存取或拒絕存取可取決於嘗試存取使用者資料元素的實體的地理位置。舉例而言，使用者可允許存取使用者資料元素且指定使用者資料元素僅在使用者處於特定位置時可供實體加以存取。若使用者離開特定位置，則實體可能無法再存取使用者資料元素。作為另一實例，使用者可指定使用者資料元件僅在相距使用者之臨限距離內可供實體加以存取，諸如與使用者相同之局部區域內之頭戴裝置之另一使用者。若使用者隨後改變位置，則存取使用者資料元素之實體可失去存取，而新群組之實體可在其出現於使用者之臨限距離內時可加以存取。
系統500可包括用於加強隱私設定之一或多個授權/隱私伺服器。若授權伺服器基於與使用者資料元素相關聯之隱私設定而判定實體經授權對使用者資料元素之存取，則來自對於特定使用者資料元素之實體之請求可標識與請求相關聯之實體，且可僅將使用者資料元素發送至此實體。若請求實體未經授權對使用者資料元素之存取，則授權伺服器可防止所請求使用者資料元素被檢索或可防止所請求使用者資料元素被發送至實體。儘管本揭示以特定方式描述強制執行隱私設定，但本揭示涵蓋以任何合適方式強制執行隱私設定。 額外的組態資訊
已出於說明目的呈現具體實例之前述描述；其並不意欲為詳盡的或將本專利權利限制於所揭示之精確形式。所屬技術領域中具有通常知識者可瞭解，可考慮上述揭示內容進行諸多修改及變化。
本說明書之一些部分按關於資訊的操作之演算法及符號表示來描述具體實例。資料處理技術領域中具有通常知識者常用此等演算法描述及表示來將其工作之實質有效地傳達給其他所屬技術領域中具有通常知識者。此等運算雖然在功能上、計算上或邏輯上加以描述，但是應理解為由電腦程式或等效電路、微碼或類似者來實施。此外，在不失一般性的情況下，將此等操作配置稱為模組，有時亦證明為方便的。所描述操作及其相關聯模組可體現在軟體、韌體、硬體或其任何組合中。
本文中所描述之步驟、操作或過程中之任一者可藉由一或多個硬體或軟體模組單獨地或與其他裝置組合地來執行或實施。在一個具體實例中，軟體模組藉由電腦程式產品來實施，其包含含有電腦程式碼之電腦可讀取媒體，其可由電腦處理器執行以執行所描述之任何或所有步驟、操作或過程。
具體實例亦可與用於執行本文中之操作的設備相關。該設備可經特別建構以用於所需目的，及/或其可包含由儲存於電腦中之電腦程式選擇性地啟動或重組態之通用計算裝置。此電腦程式可儲存於非暫時性有形電腦可讀取儲存媒體或適合於儲存電子指令之任何類型之媒體中，此（些）媒體可耦接至電腦系統匯流排。此外，在本說明書中提及之任何計算系統可包括單一處理器，或可為使用多個處理器設計以用於提高計算能力的架構。
具體實例亦可與由本文中所描述之計算過程產生的產品相關。此類產品可包含由計算過程產生之資訊，其中資訊儲存在非暫時性有形電腦可讀取儲存媒體上，並且可包括本文中所描述之電腦程式產品或其他資料組合之任何具體實例。
最後，用於本說明書中之語言已主要出於可讀性及指導性目的而經選擇，且其可能尚未經選擇以描繪或限制專利權利。因此，意欲本專利權利之範圍不受此詳細描述限制，而實際上由關於基於此處之應用頒予的任何申請專利範圍限制。因此，具體實例之揭示內容意欲為說明性的但不限制在以下申請專利範圍中闡述的專利權利之範圍。
100:頭戴裝置 105:頭戴裝置 110:框架 115:前部剛體 120:顯示元件 130:成像裝置 140:照明器 150:音訊控制器 160:揚聲器 170:組織換能器 172:組織換能器 175:帶 180:聲感測器 190:位置感測器 200:音訊系統 210:換能器陣列 220:感測器陣列 230:音訊控制器 235:資料儲存器 240:DOA估計模組 250:轉移函數模組 260:追蹤模組 270:波束成形模組 290:濾音器模組 300:實施 305:殼體 310:耳朵 315:模型 320:彈簧 350:實例實施 355:外殼 360:隔膜 362:第一表面 364:第二表面 365:管 367:部分開口 370:可撓性材料 400:過程 405:步驟 410:步驟 415:步驟 500:系統 505:頭戴裝置 510:輸入/輸出介面 515:控制台 520:網路 525:映射伺服器 530:顯示總成 535:光學件區塊 540:位置感測器 545:DCA 550:音訊系統 555:應用程式儲存器 560:追蹤模組 565:引擎 P b:背壓
[圖1A]為根據一或多個具體實例之實施為眼鏡裝置之頭戴裝置的立體圖。 [圖1B]為根據一或多個具體實例之實施為頭戴式顯示器之頭戴裝置的立體圖。 [圖2]為根據一或多個具體實例之音訊系統的方塊圖。 [圖3A]說明根據一或多個具體實例之包括經組態以驅動組織換能器之揚聲器的音訊系統的一部分之實例實施。 [圖3B]說明根據一或多個具體實例之來自圖3A的音訊系統之部分之實施的模型。 [圖3C]說明根據一或多個具體實例之包括經組態以驅動至組織換能器之揚聲器的音訊系統之一部分的另一實例實施。 [圖4]為說明根據一或多個具體實例之用於藉由包括驅動空氣傳導換能器之組織換能器之音訊系統產生音訊內容的過程之流程圖。 [圖5]為根據一或多個具體實例之包括頭戴裝置之系統。
該等圖式僅出於說明之目的描繪各種具體實例。所屬技術領域中具有通常知識者將自以下論述容易認識到，可在不脫離本文中所描述之原理的情況下採用本文中所說明之結構及方法的替代具體實例。
160:揚聲器
172:組織換能器
310:耳朵
350:實例實施
355:外殼
360:隔膜
362:第一表面
364:第二表面
365:管
367:部分開口
370:可撓性材料
Pb:背壓

Claims (20)

  1. 一種音訊系統，其包含： 至少一個組織換能器，其耦接至使用者之至少一個組織； 空氣傳導換能器，其耦接至該至少一個組織換能器；及 控制器，其經組態以產生用於該空氣傳導換能器之音訊指令，該音訊指令指示該空氣傳導換能器產生氣載聲波，該氣載聲波引起背壓， 其中該至少一個組織換能器由該背壓驅動以振動該至少一個組織，從而使得該至少一個組織產生聲壓波，該聲壓波形成用於呈現給該使用者的音訊內容之至少一部分。
  2. 如請求項1之音訊系統，其中該空氣傳導換能器安裝至殼體，該殼體包括該至少一個組織換能器之至少一部分。
  3. 如請求項1之音訊系統，其中該至少一個組織換能器由該背壓驅動以振動該使用者之耳朵之耳廓，從而使得該耳廓振動且產生該聲壓波作為氣載聲壓波。
  4. 如請求項1之音訊系統，其中該至少一個組織換能器包含可撓性主體體積及具有可撓性邊緣之接觸墊中之一者。
  5. 如請求項1之音訊系統，其中該組織換能器之質量及該空氣傳導換能器之一或多個參數中之至少一者為可調諧，而使得該音訊內容中低於臨限頻率之一頻譜被修改。
  6. 如請求項1之音訊系統，其中該殼體之體積及該殼體之硬度中之至少一者為可調諧，而使得該音訊內容中低於臨限頻率之頻譜被修改。
  7. 如請求項1之音訊系統，其中該空氣傳導換能器包括隔膜，該隔膜具有第一表面及與該第一表面相對之第二表面，該第一表面經組態以產生連同該聲壓波一起形成該音訊內容之氣載聲壓波，且該第二表面經組態以產生該背壓。
  8. 如請求項1之音訊系統，其中該至少一個組織換能器包括與該空氣傳導換能器之外殼連接的可撓性中空組件。
  9. 如請求項8之音訊系統，其中在該外殼中產生之該背壓驅動該可撓性中空組件之壁以振動該至少一個組織，從而使得該至少一個組織產生該聲壓波。
  10. 如請求項1之音訊系統，其中： 該至少一個組織換能器包含耦接至該使用者之耳朵之耳廓的軟骨傳導換能器；且 該軟骨傳導換能器由該背壓驅動以振動該耳廓，從而使得該耳廓產生該聲壓波作為氣載聲壓波。
  11. 如請求項10之音訊系統，其中該氣載聲壓波在該耳朵之耳道之入口處產生，且該氣載聲壓波經由該耳道中之空氣行進至該耳朵的鼓膜，其中該氣載聲壓波由該使用者感知為聲音。
  12. 如請求項1之音訊系統，其中該至少一個組織換能器包含耦接至該耳朵後方之骨骼的部分之骨傳導換能器。
  13. 如請求項12之音訊系統，其中該骨傳導換能器由該背壓驅動以振動該骨骼，從而使得該骨骼產生該聲壓波作為骨載聲壓波。
  14. 如請求項1之音訊系統，其中該音訊系統為頭戴裝置之部分。
  15. 一種方法，其包含： 經由隔膜之第一表面產生第一組氣載聲壓波； 經由該隔膜的與該第一表面相對之第二表面產生對應背壓；及 使用該對應背壓驅動組織換能器以使得該組織換能器振動使用者之組織，振動該組織以形成第二組聲壓波，且該第一組氣載聲壓波及該第二組聲壓波一起形成經呈現給該使用者之音訊內容。
  16. 如請求項15之方法，其進一步包含： 在涵蓋該隔膜及該組織換能器之至少一部分的殼體內產生該對應背壓；及 由該對應背壓驅動該組織換能器以振動該組織，從而使得該組織產生該第二組聲壓波。
  17. 如請求項15之方法，其進一步包含： 在涵蓋該隔膜且連接至可撓性中空組件之外殼中產生該對應背壓，該可撓性中空組件形成該組織換能器之至少一部分；及 由該對應背壓驅動該可撓性中空組件以振動該組織，從而使得該組織產生該第二組聲壓波。
  18. 一種音訊系統，其包含： 組織換能器，其經組態以耦接至使用者之耳朵的耳廓；及 揚聲器，其耦接至該組織換能器，該揚聲器包括隔膜，該隔膜具有第一表面及與該第一表面相對之第二表面，該第一表面經組態以產生第一組氣載聲壓波，且該第二表面經組態以產生背壓， 其中該組織換能器由該背壓驅動以振動該耳廓以形成第二組聲壓波，且該第一組氣載聲壓波及該第二組聲壓波一起形成經呈現給該使用者之音訊內容。
  19. 如請求項18之音訊系統，其中： 該揚聲器安裝至殼體，該殼體包括該組織換能器之至少一部分；且 該組織換能器由該背壓驅動以振動該耳廓，從而使得該耳廓產生該第二組聲壓波作為氣載聲壓波。
  20. 如請求項18之音訊系統，其進一步包含： 外殼，其涵蓋該隔膜且連接至可撓性中空組件，該可撓性中空組件形成該組織換能器之至少一部分，其中 該可撓性中空組件由該背壓驅動以振動該耳廓，從而使得該耳廓產生該第二組聲壓波。
TW111129023A 2021-09-14 2022-08-02 具有藉由空氣傳導換能器驅動的組織換能器之音訊系統 TW202329700A (zh)

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