CN106664488A - 根据所跟踪的用户位置来驱动参量扬声器 - Google Patents

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CN106664488A CN201580035772.1A CN201580035772A CN106664488A CN 106664488 A CN106664488 A CN 106664488A CN 201580035772 A CN201580035772 A CN 201580035772A CN 106664488 A CN106664488 A CN 106664488A
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张正友
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Abstract

本文中描述了涉及参量扬声器的各种技术。参量扬声器基于听众的耳朵的所确定的位置来驱动。参量扬声器输出包括若干经调制的信号的超声波束，经调制的信号是由音频信号调制的载波信号。参量扬声器被驱动使得超声波束的主瓣具有在听众的耳朵与参量扬声器之间的焦点。

Description

根据所跟踪的用户位置来驱动参量扬声器
背景技术
传统音频扬声器被配置为在相当宽的区域上传播声音。通常，声音的这种传播是期望的；例如，在电影院或户外音乐会场地中，通常期望使每个人接收由扬声器发出的音频，因为这些场地提供共享的聆听体验。然而，在一些情景中，可能期望向个人提供定制化声音，其中此人能够听到声音，而在此人的相对靠近距离中的另一个人不能够听到该声音或听到不同的声音。用于向个人提供定制化声音的示例性方法要求使用头戴式耳机，其中声音被输送到被***到人的耳朵中或遮盖人的耳朵的扬声器。然而，头戴式耳机可能在(尤其是长持续时间)佩戴时在某种程度上是不舒服的，并且可能妨碍某种类型的社会交互。
为了向用户提供类似头戴式耳机的体验，已经开发了被配置为抵消在左音频信号与右音频信号之间的串扰的音频***。然而，这些音频***不太理想，因为室内混响和个体头形变化致使有效的串扰抵消变得困难。
发明内容
下文是本文中更详细地描述的主题的简要概述。该概述不旨在为对权利要求的范围的限制。
本文中描述了一种被配置为驱动参量扬声器的***。该***包括位置组件，其被配置为计算听者的耳朵相对于参量扬声器的位置。该***还包括操纵电路，其被配置为将驱动信号发送到参量扬声器，驱动信号使参量扬声器朝向听者的耳朵发射超声波束。超声波束包括多个经调制的信号，经调制的信号为由音频信号调制的超声载波信号。驱动信号基于由位置组件计算的位置。超声波束的主瓣具有在参量扬声器与听者的耳朵之间的焦点。
附图说明
图1是促进将音频信号引导到听者的耳朵的示例性***的功能框图。
图2是被配置为朝向听者的耳朵操纵超声波束的主瓣的示例性操纵电路的功能框图。
图3是通过将音频信号引导到听者的耳朵促进向听者提供三维音频体验的示例性***的功能框图。
图4图示了被形成为具有在参量扬声器与听者的耳朵之间的焦点并且还被形成为使得超声波束的空白区域包含第二听者的超声波束。
图5图示了其中对参量扬声器的利用可能尤其有益的示例性环境。
图6图示了驱动参量扬声器以使音频波束被引导朝向听者的耳朵的移动电话。
图7是图示了用于驱动参量扬声器的换能器以朝向听者的耳朵操纵超声波束的主瓣的示例性方法的流程图。
图8是图示了用于形成超声波束使得波束的主瓣被引导朝向第一听者的耳朵并且空白区域包含第二听者的示例性方法的流程图。
图9是用于在不使用头戴式耳机的情况下向听者提供三维音频体验的示例性方法的流程图。
图10是用于向听者提供虚拟化声音的示例性方法的流程图。
图11是示例性计算***。
具体实施方式
现在参考附图描述涉及基于听者的耳朵的被监测的位置来驱动参量扬声器的各种技术，其中类似的附图标记在各处用于指代类似的元件。在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对一个或多个方面的透彻理解。然而，可以显而易见的是，(一个或多个)这样的方面可以在没有这些具体细节的情况下来实践。在其他实例中，已知的结构和设备以框图形式示出以便促进描述一个或多个方面。另外，要理解，被描述为由某些***组件执行的功能可以由多个组件来执行。类似地，例如，组件可以被配置为执行被描述为由多个组件执行的功能。
此外，术语“或者”旨在意指包含性的“或者”而非排他性的“或者”。也就是说，除非另行说明，或者从上下文很清楚，术语“X采用A或B”旨在意指自然包含性排列中的任何。也就是说，术语“X采用A或B”旨由以下实例中的任何满足：X采用A；X采用B；或者X采用A和B两者。另外，如在本申请和随附权利要求中使用的词语“一”和“一个”应当一般地被理解为意指“一个或多个”，除非另行说明或者从上下文很清楚指向单数形式。
另外，如本文中所使用的，术语“组件”、“***”和“电路”旨在包含被配置具有计算机可执行指令的计算机可读数据存储装置，计算机可执行指令在由处理器运行时使得执行特定功能。计算机可执行指令可以包括例程、函数、等等。还要理解，组件或***可以被本地化在单个设备上或者跨若干设备分布。术语“组件”、“***”和“电路”还旨在包含被配置为执行特定功能的硬件电路(例如，专用集成电路(ASIC))。另外，如本文中所使用的，术语“示例性”旨在意指“用作某种事物的说明或示例)，并且不旨在指示优选。
现在参考图1，图示了被配置为驱动参量扬声器102的示例性计算***100。参量扬声器102例如借助于无线连接或有线连接与计算***100进行通信。在另一示例中，计算***100可以包括参量扬声器102。例如，计算***100可以为包括参量扬声器102的电话(例如办公电话或移动电话)，与参量扬声器102无线通信或有线通信的移动电话，与参量扬声器102通信的音频接收者，包括参量扬声器102或与参量扬声器102进行通信的视频游戏控制台，包括参量扬声器102或与参量扬声器102进行通信的电视，包括参量扬声器102或与参量扬声器102进行通信的机顶盒，等等。参量扬声器102包括能够由计算***100驱动以发射超声波束的压电换能器(未示出)的阵列。
计算***100包括传感器104或与传感器104进行通信，传感器104被配置为输出指示听者106的耳朵的位置(或者多个耳朵的位置)相对于参量扬声器102的位置的数据。例如，传感器104能够为视频相机或包括视频相机，视频相机输出包括听者106的区域的图像。额外地或备选地，传感器104能够为深度传感器或包括深度传感器，深度传感器输出包括听者106的区域的深度图像。在又一示例中，传感器104能够为立体布置的相机或包括立体布置的相机，立体布置的相机共同地输出包括听者106的区域的立体图像。也预见到能够输出指示包括参量扬声器102的区域中的(一个或多个)听者的(一个或多个)位置的数据的其他传感器。因此，传感器104能够输出指示听者106的耳朵相对于传感器104的位置的数据，并且因此输出听者106的耳朵相对于参量扬声器102的位置的数据(例如，其中参量扬声器102相对于传感器104的位置可以是已知的)。
计算***100还可以包括被配置为基于听者106的耳朵的位置来驱动参量扬声器102的音频驱动器***108。音频驱动器***108能够包括位置组件110，其基于由传感器104输出的数据来计算听者106的耳朵相对于参量扬声器102的位置的位置。例如，位置组件110能够从传感器104接收视频图像和/或深度图像，并且能够基于视频图像和/或深度图像来计算听者106的耳朵的位置。因为参量扬声器102的位置可以是已知的，所以位置组件110能够计算听者106的耳朵相对于参量扬声器102位置的位置。
位置组件110能够额外地或备选地基于其他数据来计算听者106的耳朵的位置。例如，听者106可以携带移动电话，其中移动电话能够被配置为识别其位置。移动电话中的GPS收发器能够将移动电话的位置输出到计算***110，其能够基于从移动电话接收到的位置来计算听者106的耳朵相对于参量扬声器102的位置。在另一示例中，听者106可以佩戴具有被构建在其中的计算功能的眼镜，其中眼镜能够计算指示其位置的数据。眼镜之后能够将该位置发送到计算***100，并且位置组件110能够基于从眼镜接收到的位置数据来计算听者116的耳朵相对于参量扬声器102的位置。
音频驱动器***108还能够包括操纵电路112，其被配置为使参量扬声器102基于听者116的耳朵相对于参量扬声器102的所跟踪的位置来动态地形成和操纵超声波束。在示例中，操纵组件112能够生成驱动参量扬声器102中的换能器阵列中的换能器的驱动信号，其中驱动信号用于将超声波束电子地操纵朝向听者106的耳朵。在另一示例中，参量扬声器102可以包括致动器，其被配置为机械地移动参量扬声器102的换能器。操纵组件能够生成驱动致动器的驱动信号，使得由参量扬声器102输出的超声波束基于听者106的耳朵的所跟踪的位置而被机械地操纵。
现在阐述涉及计算***100的操作的额外的细节。计算***100能够接收或保留音频信号114，其表示要被输送到听者106的耳朵的声音。音频信号114能够由计算***100基于保留在计算***上的音频文件(例如，MP3文件、WAV文件、等等)来生成。在另一示例中，音频信号114可以为从与计算***100网络连接的计算设备接收到的流传输音频信号。例如，音频信号114能够从基于网络的音频流传输服务、基于网络的视频流传输服务等等来接收。在又一示例中，音频信号114可以借助于电话***(例如，简单老式电话***(POTS)或基于网络的电话***)接收。在另外的又一示例中，音频信号114能够从诸如广播站、电视站、等等的广播源接收。
音频驱动器***108能够从传感器104接收音频信号114和数据。位置组件110识别要接收音频信号114的听者106的耳朵的当前位置。操纵电路112产生针对参量扬声器102中的相应的换能器的超声载波信号。操纵电路112之后通过音频信号114来调制载波信号，由此创建经调制的信号，音频信号114期望被其位置已经由位置组件110识别的听者的耳朵听到。当操纵电路112被配置为电子地操纵从参量扬声器102发射的超声波束时，操纵电路112能够计算针对参量扬声器102中的相应的换能器的延迟系数。根据示例，操纵电路112能够使用以下算法来计算延迟系数。
delay cofficienti＝dicos(θi)/c (1)
其中i是指换能器i，di是从换能器阵列中的换能器i到阵列的中心的距离，θi是在从阵列的中心到换能器i的矢量与从阵列的中心到期望的位置的矢量之间的角度，并且c是声音的速度。
操纵电路112之后通过将经调制的信号以基于所计算的延迟系数的延迟发送到参量扬声器102的换能器来驱动参量扬声器102的换能器。参量扬声器102响应于接收到经调制的信号而输出超声波束，其中朝向听者106的耳朵操纵波束的主瓣。
当参量扬声器102包括能够机械地移动操纵电路112的致动器时，操纵电路不需要计算延迟系数。相反，操纵电路112产生超声载波信号并且通过音频信号114来调制该信号，由此生成经调制的信号。操纵电路112从位置组件110接收听者106的耳朵相对于参量扬声器102的位置，并且基于接收到的位置来生成针对致动器的驱动信号。操纵电路112将驱动信号发送到致动器，并且还将经调制的信号发送到参量扬声器102的换能器。致动器对参量扬声器102的换能器进行定位使得由参量扬声器102的换能器形成的超声波束的主瓣被引导朝向听者106的耳朵。因此，操纵电路112能够机械地操纵超声波束。
在如图1所示的示例中，操纵电路112能够驱动参量扬声器102使得超声波束具有在参量扬声器102与听者106的耳朵之间的焦点116。这与超声波束传统上如何由参量扬声器形成相反。具体地，传统上，参量扬声器形成超声波束使得主瓣相当窄并且尽可能长地延伸。相反，音频驱动器***108能够驱动参量扬声器102，使得超声波束的主瓣具有靠近听者106的耳朵(例如，在距听者106的耳朵的2英寸与1/4英寸之间)的焦点116。靠近焦点116，从参量扬声器102发射的超声波碰撞，由此对靠近听者106的耳朵的音频信号进行解调。
在另一示例中，音频驱动器***108能够驱动参量扬声器102，使得在区域中的任意位置处创建虚拟声音位置118。因此，虚拟声音位置118能够处于除了参量扬声器(实际声音源)的位置之外的任何适当的位置处。在示例中，虚拟声音位置118能够处在参量扬声器102与听者106的耳朵之间。尽管参量扬声器102为超声波束的原点，听者106将感知到声音源自于虚拟声音位置118。这能够例如通过驱动参量扬声器102使得超声波束被形成为在虚拟声音源118处具有焦点116来实现。因此，音频驱动器***108能够使虚拟声音源118处于在参量扬声器102与听者106的耳朵之间的实际上任何位置处。尽管虚拟声音源118被示出为与参量扬声器102和听者106的耳朵对齐，但是要理解，在一些情况下，可能期望将虚拟声音源118放置为在参量扬声器102和听者106的耳朵之间的直线排列之外。这能够通过在远离听者106的耳朵的方向上操纵超声波束的主瓣并且形成波束使得焦点116处于虚拟声音源118的期望的位置处来完成。
另外，在示例中，参量扬声器102能够输出被引导朝向不同位置的多个超声波束。例如，参量扬声器能够包括换能器阵列，其中换能器阵列中的一些换能器能够被驱动以将超声波束引导朝向第一位置(例如，听者106的第一只耳朵)，同时换能器阵列中的其他换能器能够被驱动以将超声波束引导朝向第二位置(例如，听者106的第二只耳朵)。
现在参考图2，图示了操纵电路112的功能框图。操纵电路112包括头部相关的传递函数(HRTF)估计器电路202，其被配置为(例如，基于听者106的耳朵相对于参量扬声器102的位置的位置)估计针对听者106的耳朵的HRTF。额外地，HRTF估计器电路202能够估计针对听者106的另一只耳朵的HRTF。HRTF是表征耳朵如何从空间中的点接收声音的响应。由HRTF估计器电路202估计的HRTF能够基于人类头部和/或身体的一般模型，或者能够(例如，基于由传感器104输出的听者106的图像)针对听者106来定制。
操纵电路112还包括HRTF补偿器电路204，其被配置为基于由HRTF估计器电路202估计的HRTF来修改要被输送到听者106的耳朵的音频信号114。在示例中，在一些情形下，可能期望使听者106感知到通常与声音相关联的某些空间效果。当参量扬声器102被配置为将超声波束的主瓣引导到听者106的耳朵时，空间效果可能丢失(除了声音的方向性)。因此，HRTF补偿器电路204能够例如将由HRTF估计器电路112估计的HRTF应用到音频信号114，使得听者106感知到听者106习惯于感知到的空间效果。额外地，HRTF补偿器电路204能够抵消与参量扬声器102相对于听者106的耳朵的位置相关联的HRTF。HRTF的这种抵消能够抵消由听者106感知到的方向性，使得听者106能够感知到声音在与听者106的头部取向正交的方向处进入耳道。在其中两个参量扬声器被用于将独立的超声波束引导到听者106的耳朵的示例中，HRTF能够被应用到左音频信号和右音频信号，由此创建来自听者106的视角的期望的空间效果。
操纵电路112还包括延迟电路206，延迟电路206能够被配置为计算针对参量扬声器102的换能器的延迟系数，其中延迟系数结合电子地形成和操纵从参量扬声器102发射的超声波束一起使用。如先前提到的，针对参量扬声器102的换能器阵列中的换能器计算的延迟系数能够为由每个换能器发射的经调制的信号的发送的期望的方向的函数。
操纵电路112还包括调制器电路208，其能够通过音频信号114来调制载波超声波。操纵电路112还可以可选地包括节能器电路210，节能器电路210被配置为减少操作参量扬声器102需要的能量的量。一般地，发送需要载波的超声波束维持特定幅度，甚至当通过其来调制载波的音频信号114要求相对低的能量的量(例如，在音频信号114中存在沉默时间段)时。节能器电路210能够将相对低频的信号(低于20Hz)添加到经调制的载波信号，其当在音频信号114中存在相对小的能量的量时有效地减少发送载波信号需要的能量的量。更具体地，经调制的信号能够由节能器电路210接收，并且节能器电路210能够计算在某个缓冲周期(时间范围)上发送需要的包络信号。节能器电路210能够利用高通滤波器来计算包络。基于包络的大小，节能器电路210能够将相对低频的信号与经调制的信号一起***。这可以在其中音频信号114中的能量相对低的情形下是尤其有益的。
现在参考图3，图示了促进向听者106提供类似头戴式耳机的体验的示例性***300的功能框图。***300包括传感器104和音频驱动器***108，其如以上所描述地动作。在***300中，计算***100与多个参量扬声器302-304进行通信。在示例中，可能期望使第一参量扬声器302将声音输送到听者106的第一只耳朵，同时可能期望使第二参量扬声器304将声音输送到听者106的第二只耳朵。
位置组件110能够从传感器104接收数据，并且能够识别听者106的耳朵分别相对于第一参量扬声器302和第二参量扬声器304的位置。操纵组件112能够接收：1)将被包含在由第一参量扬声器302输出的超声波束中的第一音频信号(例如，左音频信号)；以及2)将被包含在由第二参量扬声器304输出的超声波束中的第二音频信号。例如，第一音频信号和第二音频信号可以共同地为立体音频信号。在另一示例中，第一音频信号和第二音频信号可以为相同的信号(例如，单信号)。
操纵组件112能够产生针对第一参量扬声器302的第一超声载波信号，并且能够生成针对第二参量扬声器304的第二超声载波信号。操纵组件112能够通过第一音频信号来调制第一超声载波信号，并且能够通过第二音频信号来调制第二超声载波信号，以分别创建第一经调制的信号和第二经调制的信号。基于听者106的第一只耳朵的位置，操纵组件112能够驱动第一参量扬声器302以将第一超声波束的主瓣(其包括第一经调制的信号)引导到听者106的第一只耳朵(其中第一超声波束的主瓣的焦点处在第一参量扬声器302与听者106的第一只耳朵之间)。另外，基于听者106的第二只耳朵的位置，操纵组件112能够驱动第二参量扬声器302以将第二超声波束的主瓣(其包括第二经调制的信号)引导到听者106的第二只耳朵(其中第二超声波束的主瓣的焦点处在第二参量扬声器302与听者106的第二只耳朵之间)。因此能够确定，听者106能够被提供具有相对高质量的立体音频体验，以及类似头戴式耳机的体验。
现在转到4，图示了对参量扬声器102的驱动以形成超声波束400使得空白区域处于期望的位置处。在图4中示出的示例中，期望向第一听者402提供声音，同时期望不向第二听者404提供该声音。能够确定当参量扬声器102中的换能器阵列形成超声波束400时，这样的波束400将包括包含由换能器发射的大多数能量的主瓣406。波束400将通常还包括至少两个旁瓣408和410。如果例如第二听者404要进入由旁瓣408或410覆盖的区域，则第二听者404将听到不期望被第二听者404听到的声音。
在该示例中，计算***100的位置组件110能够识别第一听者402和第二听者404两者(的头部)相对于参量扬声器102的位置。另外，位置组件110能够将第一听者402识别为声音期望被发送到其的人(并且将第二听者404识别为将不接收声音的人)。操纵电路112能够将驱动信号发送到参量扬声器102的换能器，使得所形成的超声波束400包括被引导朝向第一听者402的主瓣406，同时第二听者404被定位在波束400的空白区域中。根据两个(或更多个)听者的位置来形成的波束对波束400的形状施加约束，其可以减少由第一听者402感知到的声音的量，或者可以要求额外的发送能量以向第一听者102提供充足的声音。然而，可以提高听者402和404的共同体验，因为第二听者404在超声波束400的主要能量区域之外。类似的技术能够被用于增加针对单个用户的立体应用中的左声道/右声道分离。更具体地，在这种情况下，当计算针对立体信号的左声道的波束时，左耳朵是第一“听者”，并且右耳朵是第二“听者”(并且对于右声道反之亦然)。
现在参考图5，图示了本文中描述的各方面尤其适合于其中的示例性环境500。环境500可以为办公环境，其中许多用户502-512使用相应的电话514-524。例如，环境500可以为其中用户502-512中的每个具有他们自己的小隔间的办公环境。在另一示例中，环境500可以是其中用户502-512频繁地进行和接收电话呼叫的呼叫中心。电话514-524中的每个能够包括至少一个参量扬声器。传感器还可以位于环境500中(例如，每个电话中，其中所有用户514-524的位置能够被跟踪的房间中，等等)，其中(一个或多个)传感器输出指示用户502-512相对于相应的电话514-524的位置的数据。
当进行电话呼叫时，用户502-512能够被提供来自电话的参量扬声器的声音，其中声音能够包括电话呼叫的其他方的口头语句。如以上所描述的电话514-524的参量扬声器能够被配置为将(由音频编码的)超声波束的主瓣引导到相应的用户502-512的耳朵。因此，即使第一用户502和第二用户504可以具有相邻的小隔间，第二用户504不可以听到从第一电话514的参量扬声器发出的音频，并且第一用户502不可以听到由第二电话516的参量扬声器发出的音频，因为参量扬声器514和516被配置为分别根据第一用户502和第二用户504的耳朵的位置来操纵超声波束。这向用户502和504提供某种隐私措施而不会对用户502和504造成关于使用电话514和516的电话听筒或耳机的负担。还能够指出，在其中在一个区域中存在不期望被提供有该声音的多个用户的这个和其他情况下，多个空白能够被使用，一个瞄准这些用户中的每个的位置处。
现在参考图6，图示了本文中描述的各方面可以尤其适于其中的另一示例性环境600。在该示例中，移动电话602驱动参量扬声器604。如所示出的，移动电话602可以与参量扬声器604进行无线通信，其中移动电话602能够包括音频驱动器***108。移动电话602可以在其上具有能够被用于确定听者106相对于参量扬声器604的位置的相机。在另一示例中，移动电话602可以与可以在移动电话602的外部的传感器104进行通信。移动电话602能够基于由传感器104输出的数据来确定听者106的耳朵相对于参量扬声器604的位置。如以上所描述的参量扬声器604能够被驱动为将超声波束的主瓣引导到听者106的耳朵，其中超声波束通过期望被提供到听者106的耳朵的音频信号调制。在该示例中，因为移动电话602和参量扬声器604是电池供电的，所以期望当发送信号时减少能量的量，由此延长电池寿命。因此，节能器电路210的操作尤其适于环境600。
图7-10图示了涉及基于听者的耳朵的所跟踪的位置来操纵用音频编码的超声波束的示例性方法。尽管该方法被示出并被描述为按序列执行的一系列动作，但是要理解并认识到该方法不受序列的顺序限制。例如，一些动作能够以与本文描述的顺序不同的顺序来进行。另外，动作能够与另一动作并发地进行。另外，在一些实例中，实施本文描述的方法不需要所有动作。
此外，本文描述的动作可以是能够由一个或多个处理器实施的和/或存储在计算机可读介质或媒介上的计算机可执行指令。计算机可执行指令能够包括例程、子例程、程序、运行的线程、等等。另外还有，方法的动作的结果能够被存储在计算机可读介质中、被显示在显示设备上、等等。
现在参考图7，图示了促进基于听者的耳朵的所跟踪的位置来驱动参量扬声器的示例性方法700。方法700在702开始，并且在704，基于由传感器输出的数据来估计用户的(耳朵的)位置。如先前所指示的，传感器可以为相机、深度传感器、等等或者包括相机、深度传感器、等等。在706，基于(在704处估计的)用户的耳朵的位置，计算参量扬声器的换能器阵列的换能器的延迟系数，其中延迟系数能够被用于电子地操纵(由参量扬声器输出的)超声波束的主瓣(或旁瓣)到用户的耳朵。
在708，通过要被提供到用户的音频信号来调制超声载波信号，由此创建经调制的信号。在710，将经调制的信号发送到参量扬声器的换能器阵列中的换能器，其中经调制的信号基于在706处计算的相应的延迟系数而被延迟。方法700在712处完成。
现在参考图8，图示了促进基于区域中的多个用户的位置来形成和操纵超声波束的示例性方法800。方法800在802开始，并且在804，基于接收到的传感器数据来估计第一用户的耳朵的位置。在806，基于接收到的传感器数据来估计第二用户的耳朵的位置。例如，可能期望使第一用户听到声音，而可能不期望使第二用户听到声音。在另一示例中，可能期望使第一用户听到第一声音，并且使第二用户听到第二声音(例如，背景声音)。
在808，例如，能够计算延迟系数以形成超声波束，其中超声波束的主瓣被引导朝向第一用户的耳朵，并且空白区域被引导朝向第二用户。在810，通过将被发送到第一用户的音频信号来调制超声载波信号，由此生成经调制的信号。在812，将经调制的信号发送到参量扬声器的相应的换能器，其中经调制的信号分别基于在808处计算的延迟系数而被延迟。方法800在814处完成。
现在参考图9，图示了促进将声音从两个参量扬声器提供到用户的两只耳朵的示例性方法900。方法900在902开始，并且在904，基于接收到的传感器数据来估计用户的左耳朵位置和右耳朵位置。左耳朵位置和右耳朵位置能够分别与第一参量扬声器和第二参量扬声器有关。方法900前进到906，其中延迟系数被计算以使第一参量扬声器将超声波束的主瓣引导到用户的左耳朵，其中这样的延迟系数基于所估计的左耳朵位置来计算。在908，通过左音频信号来调制针对第一参量扬声器的左超声载波信号，由此创建左边的经调制的信号。在910，将左边的经调制的信号发送到第一参量扬声器的相应的换能器，其中左边的经调制的信号基于在906处计算的延迟系数而被适当地延迟。
与动作906-910并行地，在912，计算延迟系数以使第二参量扬声器将超声波束的主瓣引导朝向用户的右耳朵。在914，通过(旨在用户的右耳朵处被接收的)右音频信号来调制右超声载波信号，由此形成右边的经调制的信号。在916，将右边的经调制的信号发送到第二参量扬声器的相应的换能器，其中右边的经调制的信号基于在912处计算的延迟系数而被延迟。结果是在音频被直接输送到用户的左耳朵和右耳朵的情况下用户被提供具有高质量立体声体验。另外，如以上提及的，单个参量扬声器能够被驱动以形成被引导朝向例如听者的两个耳朵的两个(或更多个)超声波束。方法900在918处完成。
现在参考图10，图示了用于将声音输送到用户的左耳朵和右耳朵的另一示例性方法1000。方法1000在1002开始，并且在1004，估计相对于左参量扬声器和右参量扬声器的用户的左耳朵位置和右耳朵位置。左耳朵位置和右耳朵位置能够基于从传感器接收到的数据来估计。在1006，基于左耳朵相对于左参量扬声器和/或右参量扬声器的所估计的位置来估计针对用户的左耳朵的HRTF。
在1008，针对(将被提供到左耳朵的)左音频信号，应用补偿和/或中和在1006计算的针对右耳朵的HRTF的滤波器。该滤波器能够掩蔽声音具有(例如，从左参量扬声器到左耳朵)方向的事实和/或引入可以通过将声音直接地并入在左耳道中可能损失的空间效果。在1010，针对被提供到参量扬声器的换能器阵列中的相应的换能器的信号，而计算电子地操纵超声波束的主瓣到用户的左耳朵的延迟系数。在1012，通过(表示将在用户的左耳朵中听到的声音的)左音频信号来调制左超声载波信号，由此生成左边的经调制的信号。在1014，将左边的经调制的信号提供到左参量扬声器的相应的换能器，其中左边的经调制的信号分别基于在1010处计算的延迟系数而被延迟。
与动作1006-1014并行地，在1016，基于在1004估计的左耳朵的位置来估计针对用户的左耳朵的HRTF。在1018，针对右音频信号(表示将在听者的右耳朵处听到的声音的音频信号)，应用补偿和/或中和在1016估计的HRTF的滤波器。如先前所提到的，滤波器能够掩蔽在听者的右耳朵处听到的声音的方向性和/或引入要由用户感知到的期望的空间效果。在1020，计算延迟系数以使右参量扬声器朝向听者的右耳朵操纵超声波束的主瓣。在1022，通过右音频信号来调制针对右参量扬声器的超声载波信号，由此形成右边的经调制的信号。在1024，将右边的经调制的信号发送到右参量扬声器的相应的换能器，其中右边的经调制的信号分别基于在1020处计算的延迟系数而被延迟。方法1000在1026完成。
现在阐述各种示例。
示例1：一种被配置为驱动参量扬声器的***，所述***包括：位置组件，其计算听者的耳朵相对于所述参量扬声器的位置；以及操纵电路，其将驱动信号发送到所述参量扬声器，所述驱动信号使所述参量扬声器朝向所述听者的所述耳朵发射超声波束，所述超声波束包括多个经调制的信号，所述经调制的信号为由音频信号调制的超声载波信号，所述驱动信号基于由所述位置组件计算的所述位置，所述超声波束的主瓣具有在所述参量扬声器与所述听者的所述耳朵之间的焦点。
示例2：根据示例1所述的***，包括电话。
示例3：根据示例1所述的***，包括视频游戏控制台。
示例4：根据示例1-3中的任一项所述的***，其中由所述操纵电路发送到所述参量扬声器的所述驱动信号还使所述听者感知到基于所述音频信号的声音源自于虚拟声音源，所述虚拟声音源处于除了所述参量扬声器的位置之外的位置处。
示例5：根据示例1-4中的任一项所述的***，其中所述操纵电路包括头部相关的传递函数(HTRF)估计器电路，其基于所述听者的所述耳朵的所述位置来估计针对所述听者的所述耳朵的头部相关的传递函数(HTRF)的HRTF估计器电路，由所述操纵电路发送的所述信号基于所述HRTF。
示例6：根据示例5所述的***，其中所述操纵电路还包括HRTF补偿器电路，其基于所述HRTF来应用滤波器的HRTF补偿器电路，所述滤波器被配置为掩蔽由所述听者的所述耳朵听到的声音的方向性，该声音基于所述音频信号。
示例7：根据示例5所述的***，其中所述操纵电路还包括HRTF补偿器电路，其基于所述HRTF来应用滤波器的HRTF补偿器电路，所述滤波器被配置为将空间效果引入到由所述听者的所述耳朵听到的声音中，所述声音基于所述音频信号。
示例8：根据示例1-7中的任一项所述的***，所述信号使所述参量扬声器朝向所述听者的所述耳朵电子地操纵所述超声波束。
示例9：根据示例8所述的***，所述操纵电路包括延迟电路，延迟电路计算针对多个超声信号的相应的延迟系数，所述延迟系数基于所述听者的所述耳朵的所述位置，所述操纵电路将所述超声信号以基于所述延迟系数的延迟发送到所述参量扬声器的相应的换能器。
示例10：根据示例1-7中的任一项所述的***，所述参量扬声器包括换能器和致动器，致动器被配置为分别机械地驱动所述换能器，所述信号驱动所述致动器以使所述参量扬声器朝向所述听者的所述耳朵机械地操纵所述超声波束。
示例11：根据示例1-10中的任一项所述的***，所述操纵电路包括基于所述经调制的信号中的经调制的信号的幅度来估计包络信号的节能器电路，所述节能器电路基于所述包络信号来将低频信号添加到所述经调制的信号。
示例12：根据示例1-11中的任一项所述的***，所述位置组件从传感器接收图像或深度图像中的至少一种，所述位置组件基于所述图像或所述深度图像中的所述至少一种来计算所述听者的所述耳朵的所述位置。
示例13：一种由计算***运行的方法，所述方法包括：基于从传感器接收到的数据来估计用户的耳朵的位置；以及基于所述用户的所述耳朵的所述位置，使超声波束从参量扬声器被发射，所述超声波束包括经调制的信号，所述经调制的信号为由音频信号调制的超声载波信号，所述超声波束包括主瓣，主瓣被引导朝向所述用户的所述耳朵的所述位置并且具有在所述参量扬声器与所述听者的所述耳朵之间的焦点。
示例14：根据示例13所述的方法，还包括：基于从所述传感器接收到的所述数据来估计另一用户的另一耳朵的位置；并且基于所述另一用户的所述另一耳朵的所述位置，使所述超声波束被形成为使得所述另一用户被定位在所述超声波束的空白区域中。
示例15：根据示例13-14中的任一项所述的方法，还包括：基于从所述传感器接收到的所述数据来估计所述用户的另一耳朵的位置；基于所述用户的所述另一耳朵的所述位置，使另一超声波束从另一参量扬声器发射，所述另一超声波束包括第二多个经调制的信号，所述第二多个经调制的信号为由第二音频信号调制的第二超声载波信号，所述另一超声波束包括另一主瓣，该另一主瓣被引导朝向所述用户的所述另一耳朵的所述位置并且具有在所述另一参量扬声器与所述听者的所述另一耳朵之间的焦点的。
示例16：根据示例13-15中的任一项所述的方法，其中使所述超声波束从所述参量扬声器发射包括将所述经调制的信号以相应的延迟发送到所述参量扬声器，所述经调制的信号被配置为电子地操纵所述超声波束。
示例17：根据示例13-15中的任一项所述的方法，其中使所述超声波束从所述参量扬声器发射包括控制致动器对所述参量扬声器的换能器进行定位，使得机械地操纵所述超声波束。
示例18：根据示例13-17中的任一项所述的方法，其中使所述超声波束从所述参量扬声器被发射包括基于另一用户的所识别的位置来形成所述超声波束。
示例19：根据示例18所述的方法，其中基于所述另一用户的所识别的位置来形成所述超声波束包括使所述超声波束的空白区域包含所述另一用户，所述空白区域处于所述超声波束的所述主瓣与旁瓣之间。
示例20：一种包括指令的计算机可读介质，所述指令当由处理器运行时使所述处理器执行包括以下的动作：确定用户的耳朵相对于参量扬声器的位置，所述参量扬声器包括换能器；基于所述用户的所述耳朵相对于所述参量扬声器的所述位置，计算要分别由所述换能器发送的经调制的信号的延迟系数；生成针对所述换能器的超声载波信号；通过音频信号来调制所述超声载波信号以生成所述经调制的信号，所述音频信号表示要由所述用户的所述耳朵听到的声音；以及将所述经调制的信号发送到所述换能器，所述经调制的信号基于所述延迟系数而被延迟，所述经调制的信号使所述换能器形成具有被引导朝向所述用户的所述耳朵的主瓣的超声波束，所述经调制的信号还使所述主瓣具有在所述参量扬声器与所述用户的所述耳朵之间的焦点。
示例21：一种***，包括：用于基于从传感器接收到的数据来估计用户的耳朵的位置的单元；用于基于所述用户的所述耳朵的所述位置来使超声波束从参量扬声器发射的单元，所述超声波束包括经调制的信号，所述经调制的信号为由音频信号调制的超声载波信号，所述超声波束包括主瓣，该主瓣被引导朝向所述用户的所述耳朵的所述位置并且具有在所述参量扬声器与所述听者的所述耳朵之间的焦点。
现在参考图11，图示了能够在根据本文公开的***和方法中使用的示例性计算设备1100的高级图示。例如，计算设备1100可以被使用在基于听众的耳朵的所识别的位置来操纵超声波束的***中。通过另一示例，计算设备1100能够被使用在识别听众的耳朵的位置的***中。计算设备1100包括执行存储在存储器1104中的指令的至少一个处理器1102。指令可以例如为用于实施被描述为由以上讨论的一个或多个组件执行的功能的指令或者用于实施以上描述的方法中的一个或多个的指令。处理器1102可以借助于***总线1106来访问存储器1104。除了存储可执行指令，存储器1104还可以存储音频信号、系数延迟、HRTF、等等。
计算设备1100额外地包括可由处理器1102借助于***总线1106访问的数据存储装置1108。数据存储装置1108可以包括可执行指令、音频信号、HRTF、系数延迟、等等。计算设备1100还包括允许外部设备与计算设备1100进行通信的输入接口1110。例如，输入接口1110可以用于从外部计算机设备、从用户等等接收指令。计算设备1100还包括将计算设备1100与一个或多个外部设备接口连接的输出接口1112。例如，计算设备1100可以借助于输出接口1112显示文本、图像等等。
预见到经由输入接口1110和输出接口1112与计算设备1100通信的外部设备能够被包含在以下环境中，该环境基本上提供用户能够与其交互的任何类型的用户接口。用户接口类型的示例包括图形用户接口、自然用户接口等等。例如，图形用户接口可以从采用诸如键盘、鼠标、远程控制、等等的(一个或多个)输入设备的用户接受输入，并且将输出提供在诸如显示器的输出设备上。另外，自然用户接口可以使得用户能够以不受由诸如键盘、鼠标、远程控制、等等的输入设备施加的约束的方式与计算设备1100交互。相反，自然用户接口能够依赖于语音识别、触摸和触笔识别、在屏幕上的并且邻近屏幕的手势识别、空中手势、头和眼跟踪、声音和语音、视觉、触摸、手势、机器智能、等等。
额外地，尽管被图示为单个***，但是要理解计算设备1100可以为分布式***。因此，例如，若干设备可以借助于网络连接通信并且可以共同地执行被描述为由计算设备1100执行的任务。
本文描述的各种功能能够被实施在硬件、软件或其任何组合中。如果被实施在软件中，功能能够被存储在计算机可读介质上或者作为一个或多个指令或代码通过计算机可读介质发送。计算机可读介质包括计算机可读存储介质。计算机可读存储介质能够是能够由计算机访问的任何可用存储介质。通过示例而非限制的方式，这样的计算机可读存储介质能够包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储设备或者能够用于承载或存储形式为指令或数据结构并且能够由计算机访问的期望程序代码的任何其他介质。如本文中所使用的盘和磁盘包括紧凑盘(CD)、激光盘、光盘、数字多用盘(DVD)、软盘以及蓝光盘(BD)，其中磁盘通常磁性地再生数据并且磁盘通常利用激光光学地再生数据。另外，传播信号未被包含在计算机可读存储介质的范围内。计算机可读介质还包括通信介质，通信介质包括促进计算机程序从一个地方到另一地方的传输的任何介质。连接例如能够为通信介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外、无线电和微波的无线技术从网站、服务器或其他远程源发送软件，则同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外、无线电和微波的无线技术被包含在通信介质的定义中。以上的组合还应当被包含在计算机可读介质的范围内。
备选地或另外，本文描述的功能能够至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件来执行。例如但不限于，能够被使用的说明性类型的硬件逻辑组件包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、等等。
以上已经描述的内容包括一个或多个实施例的示例。当然，不可能描述为了描述前述方面的目的以上设备或方法的每个可设想的修改和更改，但是本领域普通技术人员能够意识到能够进行各个方面的许多另外的修改和置换。因此，所描述的方面旨在包含落入随附权利要求的精神和范围内的所有这样的更改、修改和变型。另外，在具体实施方式或权利要求中使用了术语“包含”的程度上，这样的术语旨在以与术语“包括”类似的方式为包含性的，如同“包括”在被用作权利要求中的连接词时被理解的一样。

Claims (15)

1.一种被配置为驱动参量扬声器的***，所述***包括：
位置组件，所述位置组件被配置为计算听者的耳朵相对于所述参量扬声器的位置；以及
操纵电路，所述操纵电路被配置为将驱动信号发送到所述参量扬声器，所述驱动信号使所述参量扬声器朝向所述听者的所述耳朵发射超声波束，所述超声波束包括多个经调制的信号，所述经调制的信号为由音频信号调制的超声载波信号，所述驱动信号基于由所述位置组件计算的所述位置，所述超声波束的主瓣具有在所述参量扬声器与所述听者的所述耳朵之间的焦点。
2.根据权利要求1所述的***，其中由所述操纵电路发送到所述参量扬声器的所述驱动信号还使所述听者感知到基于所述音频信号的声音源自于虚拟声音源，所述虚拟声音源处于除了所述参量扬声器的位置之外的位置处。
3.根据权利要求1所述的***，其中所述操纵电路包括头部相关的传递函数(HTRF)估计器电路，所述头部相关的传递函数(HTRF)估计器电路被配置为基于所述听者的所述耳朵的所述位置来估计针对所述听者的所述耳朵的HRTF，所述操纵电路被配置为基于所述HRTF来发送所述信号。
4.根据权利要求3所述的***，其中所述操纵电路还包括HRTF补偿器电路，所述HRTF补偿器电路被配置为基于所述HRTF来应用滤波器，所述滤波器被配置为掩蔽由所述听者的所述耳朵听到的声音的方向性，所述声音基于所述音频信号。
5.根据权利要求3所述的***，其中所述操纵电路还包括HRTF补偿器电路，所述HRTF补偿器电路被配置为基于所述HRTF来应用滤波器，所述滤波器被配置为将空间效果引入到由所述听者的所述耳朵听到的声音中，所述声音基于所述音频信号。
6.根据权利要求1所述的***，所述信号被配置为使所述参量扬声器朝向所述听者的所述耳朵电子地操纵所述超声波束。
7.根据权利要求6所述的***，所述操纵电路包括延迟电路，所述延迟电路被配置为计算针对多个超声信号的相应的延迟系数，所述延迟系数基于所述听者的所述耳朵的所述位置，所述操纵电路被配置为将所述超声信号以基于所述延迟系数的延迟发送到所述参量扬声器的相应的换能器。
8.根据权利要求1所述的***，所述参量扬声器包括换能器和致动器，所述致动器被配置为分别机械地驱动所述换能器，所述信号被配置为驱动所述致动器以使所述参量扬声器朝向所述听者的所述耳朵机械地操纵所述超声波束。
9.根据权利要求1所述的***，所述操纵电路包括节能器电路，所述节能器电路被配置为基于所述经调制的信号中的经调制的信号的幅度来估计包络信号，所述节能器电路被配置为基于所述包络信号来将低频信号添加到所述经调制的信号。
10.一种由计算***运行的方法，所述方法包括：
基于从传感器接收到的数据来估计用户的耳朵的位置；以及
基于所述用户的所述耳朵的所述位置，使超声波束从参量扬声器被发射，所述超声波束包括经调制的信号，所述经调制的信号为由音频信号调制的超声载波信号，所述超声波束包括主瓣，所述主瓣被引导朝向所述用户的所述耳朵的所述位置并且具有在所述参量扬声器与所述用户的所述耳朵之间的焦点。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于从所述传感器接收到的所述数据来估计另一用户的另一耳朵的位置；以及
基于所述另一用户的所述另一耳朵的所述位置使所述超声波束被形成，使得所述另一用户被定位在所述超声波束的空白区域中。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于从所述传感器接收到的所述数据来估计所述用户的另一耳朵的位置；以及
基于所述用户的所述另一耳朵的所述位置，使另一超声波束从另一参量扬声器被发射，所述另一超声波束包括第二多个经调制的信号，所述第二多个经调制的信号为由第二音频信号调制的第二超声载波信号，所述另一超声波束包括另一主瓣，所述另一主瓣被引导朝向所述用户的所述另一耳朵的所述位置并且具有在所述另一参量扬声器与所述用户的所述另一耳朵之间的焦点。
13.根据权利要求10所述的方法，其中使所述超声波束从所述参量扬声器被发射包括将所述经调制的信号以相应的延迟发送到所述参量扬声器，所述经调制的信号被配置为电子地操纵所述超声波束。
14.根据权利要求10所述的方法，其中使所述超声波束从所述参量扬声器被发射包括基于另一用户的标识位置来形成所述超声波束。
15.一种包括指令的计算机可读存储介质，所述指令当由处理器执行时，使所述处理器执行包括以下的动作：
确定用户的耳朵相对于参量扬声器的位置，所述参量扬声器包括换能器；
基于所述用户的所述耳朵相对于所述参量扬声器的所述位置，计算要分别由所述换能器发送的经调制的信号的延迟系数；
生成针对所述换能器的超声载波信号；
通过音频信号来调制所述超声载波信号以生成所述经调制的信号，所述音频信号表示要由所述用户的所述耳朵听到的声音；以及
将所述经调制的信号发送到所述换能器，所述经调制的信号基于所述延迟系数而被延迟，所述经调制的信号使所述换能器形成具有被引导朝向所述用户的所述耳朵的主瓣的超声波束，所述经调制的信号还使所述主瓣具有在所述参量扬声器与所述用户的所述耳朵之间的焦点。
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