亚洲狠狠干,亚洲国产福利精品一区二区,国产八区,激情文学亚洲色图

自適應(yīng)聲學(xué)強度分析儀的制作方法

文檔序號:11814329閱讀:215來源:國知局
自適應(yīng)聲學(xué)強度分析儀的制作方法與工藝

本申請要求于2014年3月18日提交且題為“DIRECTIONAL MICROPHONE SYSTEM WITH INTERGRAL INERTIAL REFERENCE”的美國臨時申請?zhí)?1/955,151的優(yōu)先權(quán),該申請的全部內(nèi)容被通過引用并入。本申請還要求于2014年10月6日提交且題為“MICROPHONE SYSTEM WITH INTEGRAL INERTIAL REFERENCE”的美國臨時申請?zhí)?2/060,364的優(yōu)先權(quán),該申請的全部內(nèi)容被通過引用并入。



背景技術(shù):

本發(fā)明的實施例涉及一種具有聲學(xué)強度陣列的聲學(xué)強度分析儀和一種用于確定聲學(xué)強度分析儀的自取向(self-orientation)的整體慣性參考設(shè)備。

聲學(xué)強度陣列可以提供聲學(xué)源的空間跟蹤。然而,其位置和取向必須是預(yù)定且固定的。聲學(xué)強度陣列可以提供聲學(xué)環(huán)境相對于其組件的軸的矢量采樣。然而,陣列軸到聲學(xué)環(huán)境的物理取向?qū)τ谑噶坎蓸拥臏蚀_度而言是至關(guān)重要的。如果聲學(xué)強度陣列被沖撞且陣列軸的取向從其預(yù)定方向偏離,則聲學(xué)矢量采樣具有很少的用途(如果有的話)。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

如果聲學(xué)強度陣列能夠相對于慣性參考系連續(xù)地確定其取向,則可以放松聲學(xué)強度陣列的固定取向要求。聲學(xué)強度分析儀中的整體慣性跟蹤系統(tǒng)可以提供必要的跟蹤以跟隨聲學(xué)強度陣列中的任何位置變化。

因此,在一個實施例中,本發(fā)明提供了一種用以產(chǎn)生音頻輸出的聲學(xué)強度分析儀。聲學(xué)強度分析儀包括聲學(xué)強度陣列、控制器以及取向傳感器。聲學(xué)強度陣列被固定到聲學(xué)強度分析儀。該控制器被耦合到聲學(xué)強度陣列以基于來自聲學(xué)強度陣列的輸入使用聲學(xué)全息照相術(shù)來產(chǎn)生音頻輸出??刂破鞅慌渲贸蓪⒙晫W(xué)全息照相術(shù)的目標設(shè)定在所選方向上。取向傳感器被耦合到控制器且被機械固定到聲學(xué)強度分析儀,使得在取向傳感器與聲學(xué)強度陣列之間不存在相對移動。取向傳感器檢測聲學(xué)強度陣列的取向的變化并向控制器提供取向信號以便調(diào)整聲學(xué)全息照相術(shù)的目標以保持所選方向。

在另一實施例中,本發(fā)明提供了使用聲學(xué)強度分析儀來產(chǎn)生音頻輸出的方法。方法包括用被固定到聲學(xué)強度分析儀的聲學(xué)強度陣列來捕捉輸入。方法還包括用被耦合到聲學(xué)強度陣列的控制器基于該輸入而使用聲學(xué)全息照相術(shù)來產(chǎn)生音頻輸出。方法還包括用控制器將聲學(xué)全息照相術(shù)的目標設(shè)定在所選方向上。方法還包括用被機械固定到聲學(xué)強度分析儀的取向傳感器來檢測聲學(xué)強度分析儀的取向的變化,使得在取向傳感器與聲學(xué)強度陣列之間不存在相對移動。本方法還包括用取向傳感器來確定取向信號。該取向信號基于聲學(xué)強度分析儀的取向的變化。本方法還包括用控制器基于取向信號來調(diào)整聲學(xué)全息照相術(shù)的目標以保持所選方向。

通過考慮詳細描述和附圖,本發(fā)明的其它方面將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的聲學(xué)強度分析儀的框圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的聲學(xué)強度陣列的3D圖。

圖3A是處于第一位置上的圖1的聲學(xué)強度分析儀。

圖3B是處于第二位置上的圖1的聲學(xué)強度分析儀。

圖4是包括多個聲學(xué)強度分析儀的聲學(xué)強度分析系統(tǒng)。

圖5是包括多個聲學(xué)強度分析儀的聲學(xué)強度分析系統(tǒng)。

具體實施方式

在詳細地解釋本發(fā)明的任何實施例之前,應(yīng)理解的是本發(fā)明在其應(yīng)用方面不限于在以下描述中闡述或在以下各圖中示出的部件的構(gòu)造細節(jié)和布置。本發(fā)明能夠有其它實施例并被以各種方式實施或執(zhí)行。

并且,應(yīng)理解的是在本文中使用的措辭和術(shù)語用于描述的目的且不應(yīng)視為限制性的?!鞍ā?、“包含”或“具有”及其變體在本文中的使用意圖涵蓋在其后面列出的項目及其等價物以及附加項目。術(shù)語“安裝”、“連接”和“耦合”被寬泛地使用且涵蓋直接和間接兩者的安裝、連接和耦合。此外,“連接”和“耦合”不限于物理或機械連接或耦合,并且可以包括電連接或耦合,無論是直接的還是間接的。

還應(yīng)注意的是可利用多個不同的結(jié)構(gòu)部件來實現(xiàn)本發(fā)明。此外,并且如在后續(xù)段落中所述,圖中所示的特定配置意圖舉例說明本發(fā)明的實施例。替換配置是可能的。

聲學(xué)全息照相術(shù)是一種用來通過經(jīng)由擴音器陣列遠離源測量聲學(xué)參數(shù)來估計源附近的聲場的方法。換言之,聲學(xué)全息照相術(shù)是一種映射環(huán)境中的聲場的方法。該聲學(xué)強度陣列確定用于陣列范圍中的每個波發(fā)射源的多個矢量量。波包括例如音頻波和超聲波。每個矢量量包括用于聲場的速度分量和壓力分量兩者。矢量量表示聲場的強度(也稱為功率)測量結(jié)果。強度值包括用于聲場的一個或多個矢量量。

聲學(xué)全息照相術(shù)被移動設(shè)備(諸如蜂窩電話)中的聲學(xué)強度分析系統(tǒng)用來從用戶捕捉聲音并產(chǎn)生音頻輸出。記錄目標聲場的另一個方法是波束形成。波束形成與聲學(xué)全息照相術(shù)相差懸殊。波束形成通過改變波束特性來改善記錄目標聲場的質(zhì)量(即,在主動地濾出其它聲場的同時定位于期望源上)。換言之,波束形成通過從其它位置去除聲信號來改善聲信號從所選位置的捕捉。更簡單點說,波束形成去除不想要的音頻信號以提供想要的音頻信號的更好記錄。

不同于波束形成,聲學(xué)全息照相術(shù)并不去除任何信息。聲學(xué)全息照相術(shù)為環(huán)境中的每個聲源提供完整聲學(xué)矢量場。本質(zhì)上,聲學(xué)全息照相術(shù)提供環(huán)境中的每個音頻信號的完整畫面。此完整畫面使得聲學(xué)強度分析系統(tǒng)能夠基于環(huán)境中的單個聲源而產(chǎn)生音頻輸出。為了提供此完整畫面,聲學(xué)全息照相術(shù)要求聲學(xué)強度陣列的已知參考位置。換言之,聲學(xué)全息照相術(shù)要求聲學(xué)強度陣列中的擴音器的每個之間的相對位置和聲學(xué)強度陣列與參考位置之間的相對位置是已知的。此外,聲學(xué)全息照相術(shù)要求這些相對位置保持恒定。聲學(xué)強度陣列的任何運動向測量的矢量量中引入定位誤差。

圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的聲學(xué)強度分析儀10的框圖。聲學(xué)強度分析儀10包括(除其它部件之外)聲學(xué)強度陣列15,其具有多個擴音器20A—20F、取向傳感器25、控制器30以及通信模塊35。取向傳感器25使得聲學(xué)強度分析儀10能夠檢測聲學(xué)強度陣列15相對于參考位置(未示出)的位置變化并允許控制器30修改(adapt)矢量量以用于聲場的不間斷捕捉。

在某些實施例中,擴音器20A—20F是強度探測器和/或粒子速度換能器。在某些實施例中,擴音器20A—20F是壓力梯度擴音器。壓力梯度擴音器測量聲場的速度分量。在某些實施例中,擴音器20A—20F是包括速度梯度傳感器的強度探測器。速度梯度傳感器測量聲場的壓力分量。

在某些實施例中,取向傳感器25是指南針(compass),其被機械固定到聲學(xué)強度分析儀10,使得在指南針安裝與聲學(xué)強度陣列15之間不存在相對移動。出于本申請的目的,指南針是基于聲學(xué)強度分析儀10在地球磁場內(nèi)的位置而提供取向信號的設(shè)備。磁強計是示例性指南針。

在某些實施例中,取向傳感器25是加速度計,其被機械固定到聲學(xué)強度分析儀10,使得在加速度計安裝與聲學(xué)強度陣列15之間不存在相對移動。加速度計基于加速度和重力感生反作用力來提供取向信號。因此,加速度計提供慣性參考平臺,其可以在不使用外部參考的情況下確定聲學(xué)強度分析儀10的位置和取向的變化。

在某些實施例中,取向傳感器25是慣性傳感器,其被聲學(xué)強度分析儀10機械地支撐,使得在慣性傳感器安裝與聲學(xué)強度陣列15之間不存在相對移動。出于本發(fā)明的目的,慣性傳感器包括感測支撐結(jié)構(gòu)相對于抵抗取向變化的結(jié)構(gòu)的取向變化的任何設(shè)備。陀螺儀是示例性慣性傳感器。

在某些實施例中,取向傳感器25包括如上文所討論的指南針、加速度計以及慣性傳感器的任何組合。在某些實施例中,取向傳感器25是微機電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)備。

控制器30包括或被連接到外部設(shè)備(例如,計算機),其包括可操作用于(除其它事物之外)確定用于在聲學(xué)強度分析儀10的范圍中的聲源的矢量量的軟件和硬件的組合。在一個實施例中,控制器30或外部設(shè)備包括印刷電路板(“PCB”),其被用向聲學(xué)強度分析儀10提供功率、操作控制以及保護的多個電氣和電子部件填充。在某些實施例中,PCB包括例如處理單元40(例如,微處理器、微控制器或另一適當可編程器件)、存儲器45以及總線。該總線將包括存儲器45的PCB的各種部件連接到處理單元40。存儲器45包括例如只讀存儲器(“ROM”)、隨機存取存儲器(“RAM”)、電可擦可編程只讀存儲器(“EEPROM”)、閃存、硬盤或另一適當?shù)拇判浴⒐鈱W(xué)、物理或電子存儲器設(shè)備。處理單元40被連接到存儲器45并執(zhí)行能夠被存儲在RAM(例如,在執(zhí)行期間)、ROM(例如,在大體上永久的基礎(chǔ)上)或諸如另一存儲器或磁盤之類的另一非臨時計算機可讀介質(zhì)中的軟件。另外或替換地,存儲器45被包括在處理單元40中??刂破?0還包括輸入/輸出(I/O)單元50,其包括用于在控制器30內(nèi)的部件與聲學(xué)強度分析儀10或其它聲學(xué)強度分析儀的其它部件之間傳輸信息的例程。例如,通信模塊35被配置成提供聲學(xué)強度分析儀10與聲學(xué)強度分析系統(tǒng)中的一個或多個設(shè)備之間的通信。

包括在聲學(xué)強度分析儀10的某些實施例中的軟件被存儲在控制器30的存儲器45中。該軟件包括例如固件、一個或多個應(yīng)用程序、程序數(shù)據(jù)、一個或多個程序模塊以及其它可執(zhí)行指令。控制器30被配置成從存儲器45檢索并執(zhí)行(除其它事物之外)與所述控制過程和方法有關(guān)的指令。例如,控制器30被配置成執(zhí)行從存儲器45檢索的指令以用于使用來自取向傳感器25的取向信號來修正量矢量中的定位誤差。在某些實施例中,控制器30或外部設(shè)備包括附加、更少或不同的部件。

PCB還包括(除其它部件之外)多個附加的無源和有源部件,諸如電阻器、電容器、電感器、集成電路以及放大器。這些部件被布置并連接成向PCB提供多個電功能,除其它事物之外,包括濾波、信號調(diào)節(jié)或電壓調(diào)節(jié)。出于描述性目的,將PCB和在PCB上填充的電氣部件共同地稱為控制器30。

通信模塊35向和/或從一個或多個單獨通信模塊發(fā)送和/或接收信號。信號(除其它組成部分之外)包括信息、數(shù)據(jù)、串行數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)分組。通信模塊35可經(jīng)由導(dǎo)線、光纖和/或無線連接耦合到一個或多個單獨通信模塊??梢允褂冒ɡ缫蕴W(wǎng)的已知網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)經(jīng)由導(dǎo)線和/或光纖的通信。可以使用包括例如Wi-Fi連接的已知技術(shù)來實現(xiàn)無線連接。

圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的聲學(xué)強度陣列15的3維表示。圖2中所示的聲學(xué)強度陣列15包括六個擴音器20A—20F。聲學(xué)強度陣列15的六個側(cè)面中的每一個包括擴音器。

圖3A圖示出聲學(xué)強度分析儀10及兩個聲源55和57。聲學(xué)強度分析儀10相對于參考取向60位于第一取向。在某些實施例中,參考取向60是世界參考取向。聲源55和57產(chǎn)生聲場。聲學(xué)強度分析儀10中的控制器30確定用于聲場中的每一個的矢量量。因此,控制器30確定用于聲源的每個的矢量量。然而,控制器30使聲學(xué)全息照相術(shù)瞄準在如指向聲源55的短劃線58所指示的所選方向。控制器30使用用于聲源55的矢量量來產(chǎn)生表示由聲源55產(chǎn)生的聲場的音頻輸出。取向傳感器25確定聲學(xué)強度分析儀10相對于參考取向60的取向。相對于參考取向60來確定聲學(xué)全息照相術(shù)的目標。

圖3B圖示出取向變化之后的聲學(xué)強度分析儀10。聲學(xué)強度分析儀10現(xiàn)在相對于參考取向60位于第二取向中。聲學(xué)強度分析儀10的位置變化在由聲學(xué)強度分析儀10中的控制器30確定的矢量量中引入定位誤差。取向傳感器25確定聲學(xué)強度分析儀10相對于參考取向60的新取向以便修正由聲學(xué)強度分析儀10中的控制器30確定的矢量量的定位誤差。取向傳感器25向控制器30提供取向信號以便調(diào)整聲學(xué)全息照相術(shù)的目標以在盡管聲學(xué)強度分析儀10移動的情況下保持聲學(xué)全息照相術(shù)的所選方向。

在某些實施例中,聲學(xué)強度分析儀10包括多于一個聲學(xué)強度陣列15。在包括多于一個聲學(xué)強度陣列15的聲學(xué)強度分析儀10中,控制器30確定用于每個聲學(xué)強度陣列15的單獨矢量量。控制器30還將單獨的矢量量組合以確定總體矢量量。由于聲學(xué)強度分析儀10中的多于一個聲學(xué)強度陣列15之間的相對位置是恒定的,所以單個取向傳感器25能夠提供控制器30用來修正來自每個聲學(xué)強度陣列15的矢量量的取向信號。在某些實施例中,聲學(xué)強度分析儀10包括多于一個的取向傳感器25。

在另一實施例中,聲學(xué)強度分析系統(tǒng)65包括(除其它部件之外)多個聲學(xué)強度分析儀10A—10C,如圖4中所示。所述多個聲學(xué)強度分析儀10A—10C中的每一個包括至少一個聲學(xué)強度陣列15和至少一個取向傳感器25。每個聲學(xué)強度分析儀10A—10C中的取向傳感器25確定聲學(xué)強度分析儀10A—10C相對于世界參考取向70的取向。取向傳感器25修正由聲學(xué)強度分析儀10A—10C中的每一個中的聲學(xué)強度陣列15測量的矢量量以補償每個聲學(xué)強度分析儀的各個運動。來自聲學(xué)強度分析系統(tǒng)65中的每個聲學(xué)強度分析儀10A—10C的矢量量被組合而產(chǎn)生用于聲源55的最后一組矢量量。

在某些實施例中,聲學(xué)強度分析系統(tǒng)65中的聲學(xué)強度分析儀10A—10C中的一個被指定為主聲學(xué)強度分析儀,如圖5中所示。例如,圖5中的聲學(xué)強度分析儀10A被指定為主聲學(xué)強度分析儀。主聲學(xué)強度分析儀10A從聲學(xué)強度分析系統(tǒng)65中的其它聲學(xué)強度分析儀10B和10C接收信息。在一個實施例中,該信息包括(除其它組成部分之外)來自其它聲學(xué)強度分析儀10B和10C的矢量量和取向信號。在另一實施例中,信息包括(除其它組成部分之外)聲學(xué)強度陣列15的測量結(jié)果和來自其它聲學(xué)強度分析儀10B和10C的取向信號。

在某些實施例中,使用主參考取向75來代替世界參考取向70。主參考取向75是主聲學(xué)強度分析儀10C的取向。其它聲學(xué)強度分析儀10B和10C使用其取向傳感器25來確定其相對于主參考取向75的取向。在某些實施例中,主聲學(xué)強度分析儀從一個聲學(xué)強度分析儀變成另一個。例如,包括被集成到可穿戴設(shè)備中、穿戴在用戶的頭上的第一聲學(xué)強度分析儀以及被集成到蜂窩電話中的第二聲學(xué)強度分析儀的示例性聲學(xué)強度分析系統(tǒng)。第一聲學(xué)強度分析儀是主聲學(xué)強度分析儀,直至用戶在電話上發(fā)起活動為止,諸如拍攝視頻。在拍攝視頻的同時,第二聲學(xué)強度分析儀是主聲學(xué)強度分析儀。

在包括多個聲學(xué)強度分析儀的聲學(xué)強度分析系統(tǒng)中,每個聲學(xué)強度分析儀的相對位置必須是已知的以使用聲學(xué)全息照相術(shù)。這些相對位置在聲學(xué)強度分析系統(tǒng)的啟動期間通常是未知的。在某些實施例中,聲學(xué)強度分析儀確定其相對位置。在某些實施例中,可將慣性方法或包括GPS的其它位置檢測設(shè)備用于確定各個聲學(xué)強度分析儀的位置。在某些實施例中,每個聲學(xué)強度分析儀包括聲源??梢允褂煤艚泻椭貜?fù)的方法來對聲學(xué)強度分析儀中的每一個的相對位置進行三角測量(triangulate)。在一個聲學(xué)強度分析儀提供聲學(xué)線性調(diào)頻脈沖(chirp)的同時,所有其它聲學(xué)強度分析儀進行偵聽。每個聲學(xué)強度分析儀基于該聲學(xué)線性調(diào)頻脈沖給予提出的矢量量。繼而,每個聲學(xué)強度分析儀發(fā)出線性調(diào)頻脈沖,同時其它聲學(xué)強度分析儀進行偵聽。用給予的矢量量信息,確定每個聲學(xué)強度分析儀的相對位置。

在另一實施例中,聲學(xué)強度分析儀被相互無線地(例如,Wi-Fi)電耦合??捎脽o線信號來執(zhí)行呼叫和重復(fù)的相同方法以對聲學(xué)強度分析儀的相對位置進行三角測量。

在聲學(xué)記錄/跟蹤之外的其它應(yīng)用(諸如超聲波)是可能的。

因此,本發(fā)明提供了(除其它事物之外)用于產(chǎn)生音頻輸出的系統(tǒng)和方法。在以下權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點。

當前第1頁1 2 3 
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1