本申請一般地涉及用于產(chǎn)生音頻的超聲波揚聲器組件。

背景技術：

通常利用相控陣原理，提供好像發(fā)聲視頻對象在正在顯示所述視頻的空間中似的模擬所述對象的移動的音頻空間效果。如這里所理解的，這種系統(tǒng)不可利用本發(fā)明的原理，盡可能準確并精確地模擬音頻空間效果或者盡可能地緊湊。

技術實現(xiàn)要素：

一種系統(tǒng)，包括配置成沿著相應的聲軸發(fā)出聲音的至少一個超聲波揚聲器、至少一個麥克風和至少一個計算機存儲器，所述計算機存儲器不是瞬時信號，并且包括可由至少一個處理器執(zhí)行、以利用所述至少一個超聲波揚聲器和至少一個麥克風來生成房間的地圖的指令。所述指令可執(zhí)行以接收控制信號，并響應于所述控制信號，至少部分地利用所述房間的地圖來致動揚聲器。

裝置可包括處理器。響應于所述控制信號，利用房間的地圖致動的揚聲器可以是用來生成所述地圖的超聲波揚聲器，或者它可以是另一個揚聲器。

在示例實施例中，所述控制信號可指示包括仰角分量和方位角分量的需求的聲軸。在一些實現(xiàn)方式中，所述控制信號可以從計算機游戲控制臺接收，所述計算機游戲控制臺輸出用于在非超聲波揚聲器上播放的主音頻通道。在示例中，所述指令可以是可執(zhí)行的，以響應于所述控制信號，利用所述地圖把聲音指向反射位置。

在非限制性實施例中，所述控制信號表示接收的音頻通道中的至少一個音效數(shù)據(jù)。可至少部分地根據(jù)向計算機游戲輸入設備的輸入來建立所述音效數(shù)據(jù)。

在另一個方面，一種方法，包括按第i個定向的方位角和仰角來定向至少一個超聲波(us)揚聲器，使所述us揚聲器在時間“i”處發(fā)出測繪聲音，以及利用至少一個麥克風檢測測繪聲音的返回信號。所述方法還包括確定返回信號檢測時間和時間“i”之間的時間差δt，并利用下式把時間差δt轉(zhuǎn)換成第i個距離：

第i個距離＝1/2δt*c，其中c＝聲速。

此外，所述方法包括把表面的位置建立為與和第i個定向相關聯(lián)的第i個距離相等的距離。至少部分地基于所述表面的位置，并響應于用于需求的音效的控制信號，對于至少一個us揚聲器建立定向，在所述定向處所述至少一個us揚聲器將發(fā)出需求的音頻。

在另一個方面，一種設備，包括至少一個計算機存儲器，所述計算機存儲器不是瞬時信號，并且反而包括可由至少一個處理器執(zhí)行以利用至少一個超聲波(us)揚聲器和至少一個麥克風來生成房間的地圖的指令。這是至少部分地通過按第i個定向的方位角和仰角定向所述至少一個us揚聲器，并使所述us揚聲器在傳輸時間發(fā)出測繪聲音而實現(xiàn)的。在返回信號時間，利用所述至少一個麥克風檢測測繪聲音的返回信號，以使得利用返回信號時間和傳輸時間能夠確定第i個距離。房間的表面的位置被建立為與和第i個定向相關聯(lián)的第i個距離相等的距離。

附圖說明

參考附圖，可更好地理解本申請在其結(jié)構(gòu)和操作兩個方面的細節(jié)，在附圖中，相同的附圖標記指相同的部分，并且在附圖中：

圖1是包括按照本發(fā)明原理的示例系統(tǒng)的示例系統(tǒng)的方框圖；

圖2是可使用圖1的組件的另一個系統(tǒng)的方框圖；

圖3是安裝在萬向節(jié)組件上的示例超聲波揚聲器系統(tǒng)的示意圖；

圖4和圖5是伴隨圖3中的系統(tǒng)的示例邏輯的流程圖；

圖6是用于使聲束指向特定觀察者的示例備選邏輯的流程圖；

圖7是用于輸入供圖6的邏輯采用的模板的示例屏幕截圖；

圖8示出其中超聲波揚聲器被布置在不需要移動的球形支承件上的備選揚聲器組件；

圖9和圖10是伴隨圖8中的系統(tǒng)的示例邏輯的流程圖；

圖11是用于超聲測繪房間的示例邏輯的流程圖。

具體實施方式

本公開一般地涉及包括消費電子(ce)設備網(wǎng)絡的各個方面的計算機生態(tài)系統(tǒng)。這里的系統(tǒng)可包括通過網(wǎng)絡連接的服務器和客戶端組件，以使得在客戶端和服務器組件之間可以交換數(shù)據(jù)?？蛻舳私M件可包括一個或多個計算設備，包括便攜式電視機(例如，智能tv、具有因特網(wǎng)功能的tv)、諸如膝上型計算機和平板計算機之類的便攜式計算機，和其他移動設備，包括智能電話和下面討論的另外的示例。這些客戶端設備可以利用各種操作環(huán)境來操作。例如，一些客戶端計算機可以采用來自microsoft的操作系統(tǒng)、或者unix操作系統(tǒng)、或者由applecomputer或google生產(chǎn)的操作系統(tǒng)作為示例。這些操作環(huán)境可用于執(zhí)行一個或多個瀏覽程序，諸如由microsoft或google或mozilla制造的瀏覽器，或者能夠訪問由下面討論的因特網(wǎng)服務器托管的web應用的其他瀏覽器程序。

服務器和/或網(wǎng)關可包括執(zhí)行指令的一個或多個處理器，所述指令把服務器配置成通過諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡接收和發(fā)送數(shù)據(jù)?；蛘撸蛻舳撕头掌骺赏ㄟ^本地內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或虛擬專用網(wǎng)絡而連接。服務器或控制器可以通過諸如sonyplaystation(注冊商標)之類的游戲控制臺、個人計算機等例示。

在客戶端和服務器之間可通過網(wǎng)絡交換信息。為此并且為了安全性，服務器和/或客戶端可包括防火墻、負載平衡器、暫時儲存器和代理、以及用于可靠性和安全性的其他網(wǎng)絡基礎設施。一個或多個服務器可構(gòu)成實現(xiàn)向網(wǎng)絡成員提供諸如在線社交網(wǎng)站之類的安全社區(qū)的方法的裝置。

如這里使用的指令指的是用于在系統(tǒng)中處理信息的計算機實現(xiàn)的步驟。指令可以以軟件、固件或硬件實現(xiàn)，并且包括由系統(tǒng)的組件采取的任意類型的程序化步驟。

處理器可以是能夠借助各種線路(諸如地址線、數(shù)據(jù)線和控制線)以及寄存器和移位寄存器執(zhí)行邏輯的任何常規(guī)的通用單芯片或多芯片處理器。

這里通過流程圖和用戶界面的方式描述的軟件模塊可包括各種子例程、步驟等。在不限制本公開的情況下，規(guī)定為要由特定模塊執(zhí)行的邏輯可被重新分發(fā)給其他軟件模塊，和/或在單個模塊中組合在一起和/或在可共享庫中被使得可用。

這里描述的本發(fā)明的原理可被實現(xiàn)為硬件、軟件、固件或者它們的組合；因此，就例示組件、方框、模塊、電路和步驟的功能而論，闡述了所述例示組件、方框、模塊、電路和步驟。

除上面已經(jīng)提及的之外，下面描述的邏輯塊、模塊和電路可利用通用處理器、數(shù)字信號處理器(dsp)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)，或者設計以進行這里描述的功能的其他可編程邏輯器件(諸如專用集成電路(asic)、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件)或者它們的任意組合實現(xiàn)或進行。處理器可以通過控制器或狀態(tài)機或計算設備的組合來實現(xiàn)。

當以軟件實現(xiàn)時，下面描述的功能和方法可用適當?shù)恼Z言(諸如(但不限于)c#或c++)編寫，并且可被存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)(諸如隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、電可擦可編程只讀存儲器(eeprom)、光盤只讀存儲器(cd-rom)、或諸如數(shù)字通用盤(dvd)之類的其他光盤儲存器、磁盤儲存器或者包括可拆卸拇指驅(qū)動器的其他磁存儲設備等)上，或者通過所述計算機可讀存儲介質(zhì)傳送。連接可建立計算機可讀介質(zhì)。作為示例，這些連接可包括硬連線線纜，包括光纖和同軸線，以及數(shù)字用戶線路(dsl)和雙鉸線。

包含在一個實施例中的組件可以按照任何適當?shù)慕M合在其他實施例中使用。例如，這里描述的和/或在附圖中描述的各種組件中的任意組件可被組合、互換或者從其他實施例中被排除。

“具有a、b和c至少之一的系統(tǒng)”(同樣地，“具有a、b或c至少之一的系統(tǒng)”和“具有a、b、c至少之一的系統(tǒng)”)包括只具有a、只具有b、只具有c、同時具有a和b、同時具有a和c、同時具有b和c和/或同時具有a、b和c等的系統(tǒng)。

現(xiàn)在具體參考圖1，示出了示例生態(tài)系統(tǒng)10，生態(tài)系統(tǒng)10可包括下面提及并且下面按照本發(fā)明的原理進一步描述的示例設備中的一個或多個。包含在系統(tǒng)10中的示例設備中的第一個示例設備是消費電子(ce)設備，所述ce設備被配置成示例主顯示設備，并且在所示的實施例中是音視頻顯示設備(avdd)12，諸如(但不限于)帶有tv調(diào)諧器(等同地，控制tv的機頂盒)的具有因特網(wǎng)功能的tv。然而，avdd12或者可以是家用電器或家庭用品，例如計算機化的具有因特網(wǎng)功能的冰箱、洗衣機或烘干機。avdd12或者也可以是計算機化的具有因特網(wǎng)功能的(“智能”)電話機、平板計算機、筆記本計算機、可穿戴計算機化設備(例如，諸如計算機化的具有因特網(wǎng)功能的手表、計算機化的具有因特網(wǎng)功能的手鐲)、其他計算機化的具有因特網(wǎng)功能的設備、計算機化的具有因特網(wǎng)功能的音樂播放器、計算機化的具有因特網(wǎng)功能的耳機、計算機化的具有因特網(wǎng)功能的可植入設備(諸如可植入皮膚設備)、游戲控制臺等。無論如何，應理解avdd12被配置成采取本發(fā)明的原理(例如，與其他ce設備通信以采取本發(fā)明的原理，執(zhí)行在這里描述的邏輯，并進行在這里描述的任何其他功能和/或操作)。

因而，為了采取這種原理，可以通過圖1中所示的一些或所有組件來建立avdd12。例如，avdd12可包括一個或多個顯示器14，所述顯示器14可以通過高清晰度或超高清晰度“4k”或更高的平面屏幕實現(xiàn)，并且可以是具有觸摸功能的，用于經(jīng)由顯示器上的觸摸接收用戶輸入信號。avdd12可包括用于按照本發(fā)明的原理輸出音頻的一個或多個揚聲器16，和用于例如把可聽命令輸入avdd12以控制avdd12的至少一個附加輸入設備18(例如，諸如音頻接收器/麥克風)。示例avdd12還可包括在一個或多個處理器24的控制下，用于通過至少一個網(wǎng)絡22(諸如因特網(wǎng)、wan、lan等)的通信的一個或多個網(wǎng)絡接口20。從而，接口20可以是(但不限于)wi-fi收發(fā)器，它是無線計算機網(wǎng)絡接口的示例，諸如(但不限于)網(wǎng)格網(wǎng)絡收發(fā)器。要理解處理器24控制avdd12以采取本發(fā)明的原理，包括這里描述的avdd12的其他元件諸如例如控制顯示器14在其上呈現(xiàn)圖像，以及從其接收輸入。此外，注意網(wǎng)絡接口20例如可以是有線或無線調(diào)制解調(diào)器或路由器，或者其他適當?shù)慕涌?諸如例如無線電話收發(fā)器或者如上所述的wi-fi收發(fā)器)等。

除了前述內(nèi)容之外，avdd12還可包括一個或多個輸入端口26，諸如例如高清晰度多媒體接口(hdmi)端口或usb端口，以(例如，利用有線連接)物理連接到另一個ce設備和/或耳機端口，以把耳機連接到avdd12，用于通過耳機把來自avdd12的音頻呈現(xiàn)給用戶。例如，輸入端口26可經(jīng)由導線或者無線地連接到音視頻內(nèi)容的有線或衛(wèi)星來源26a。從而，來源26a可以是例如分離或集成的機頂盒，或者衛(wèi)星接收器。或者，來源26a可以是包含對于下面進一步描述的通道分配來說，可能被用戶視為喜愛之物的內(nèi)容的游戲控制臺或磁盤播放器。

avdd12還可包括諸如基于磁盤的或固態(tài)儲存器之類的一個或多個計算機存儲器28，所述一個或多個計算機存儲器28不是瞬時信號，在一些情況下，在avdd的機箱中具體體現(xiàn)為獨立的設備，或者具體體現(xiàn)為用于重放av節(jié)目的在avdd的機箱內(nèi)部或外部的個人視頻記錄設備(pvr)或視頻光盤播放器，或者具體體現(xiàn)為可拆卸存儲介質(zhì)。此外在一些實施例中，avdd12可包括位置或地點接收器，諸如(但不限于)配置成例如從至少一個衛(wèi)星或蜂窩塔接收地理位置信息、并把所述信息提供給處理器24和/或與處理器24結(jié)合地確定avdd12被布置在的高度的蜂窩電話接收器、gps接收器和/或高度計30。然而，要理解按照本發(fā)明的原理，可以使用除蜂窩電話接收器、gps接收器和/或高度計之外的另一個合適的位置接收器來例如確定avdd12在例如所有3個維度的位置。

繼續(xù)avdd12的描述，在一些實施例中，avdd12可包括一個或多個攝像頭32，所述攝像頭32例如可以是熱成像攝像頭、諸如網(wǎng)絡攝像頭之類的數(shù)字攝像頭、和/或集成到avdd12中并且可由處理器24控制以按照本發(fā)明的原理收集照片/圖像和/或視頻的攝像頭。藍牙收發(fā)器34和其他的近場通信(nfc)元件36也可包含在avdd12上，用于分別利用藍牙和/或nfc技術與其他設備通信。示例nfc元件可以是射頻標識(rfid)元件。

更進一步地，avdd12可包括向處理器24提供輸入的一個或多個輔助傳感器37(例如，諸如加速計、陀螺儀、記轉(zhuǎn)器的運動傳感器、或者磁性傳感器、紅外(ir)傳感器、光學傳感器、速度和/或韻律傳感器、手勢傳感器(例如，用于感測手勢命令)等)。avdd12可包括空中tv廣播端口38，用于接收向處理器24提供輸入的othtv廣播。除了前述內(nèi)容之外，注意avdd12還可包括紅外(ir)發(fā)射器和/或ir接收器和/或ir收發(fā)器42，諸如ir數(shù)據(jù)組織(irda)設備?？梢栽O置電池(未示出)用于向avdd12供電。

仍然參考圖1，除了avdd12之外，系統(tǒng)10可包括一種或多種其他ce設備類型。當系統(tǒng)10是家庭網(wǎng)絡時，組件之間的通信可以按照數(shù)字生活網(wǎng)絡聯(lián)盟(dlna)協(xié)議。

在一個示例中，第一ce設備44可用來經(jīng)由通過下面描述的服務器發(fā)送的命令來控制顯示器，而第二ce設備46可包括和第一ce設備44類似的組件，并且從而將不再詳細討論。在所示的示例中，僅僅示出了兩個ce設備44、46，應理解可以使用更少或更多的設備。

在所示的示例中，為了例示本發(fā)明的原理，所有3個設備12、44、46都被假定為是例如家中的娛樂網(wǎng)絡的成員，或者至少彼此接近地存在于諸如住宅之類的場所中。然而，就本發(fā)明的原理來說，并不限于通過虛線48例示的特定場所，除非另外明確要求。

示例非限制性第一ce設備44可以通過上述設備中的任意一個(例如便攜式無線膝上型計算機或筆記本計算機或游戲控制器)而建立，并且因而可以具有下述組件中的一個或多個組件。第二ce設備46可以通過(但不限于)諸如藍光播放器之類的視頻光盤播放器、游戲控制臺等建立。第一ce設備44可以是用于例如向avdd12發(fā)出av播放和暫停命令的遙控器(rc)，或者它可以是更復雜的設備，諸如平板計算機、經(jīng)由有線或無線鏈路與通過第二ce設備46實現(xiàn)的游戲控制臺通信并控制在avdd12上的視頻游戲呈現(xiàn)的游戲控制器、個人計算機、無線電話機等。

因而，第一ce設備44可包括一個或多個顯示器50，所述顯示器50可以是具有觸摸功能的，用于經(jīng)由顯示器上的觸摸接收用戶輸入信號。第一ce設備44可包括用于按照本發(fā)明的原理輸出音頻的一個或多個揚聲器52，和用于例如把可聽命令輸入第一ce設備44以控制設備44的至少一個附加輸入設備54(諸如例如音頻接收器/麥克風)。示例第一ce設備44還可包括用于在一個或多個ce設備處理器58的控制下，通過網(wǎng)絡22通信的一個或多個網(wǎng)絡接口56。從而，接口56可以是(但不限于)wi-fi收發(fā)器，它是無線計算機網(wǎng)絡接口的示例，包括網(wǎng)格網(wǎng)絡接口。要理解處理器58控制第一ce設備44以采取本發(fā)明的原理，包括這里描述的第一ce設備44的其他元件諸如例如控制顯示器50在其上呈現(xiàn)圖像和從其接收輸入。此外，注意網(wǎng)絡接口56例如可以是有線或無線調(diào)制解調(diào)器或路由器，或者諸如例如無線電話收發(fā)器或者如上所述的wi-fi收發(fā)器之類的其他適當?shù)慕涌诘取?/p>

除了前述內(nèi)容之外，第一ce設備44還可包括一個或多個輸入端口60(諸如例如hdmi端口或usb端口)，以(例如，利用有線連接)物理地連接到另一個ce設備和/或耳機端口，以把耳機連接到第一ce設備44，用于通過耳機把來自第一ce設備44的音頻呈現(xiàn)給用戶。第一ce設備44還可包括諸如基于磁盤的或固態(tài)儲存器之類的一個或多個有形的計算機可讀存儲介質(zhì)62。此外在一些實施例中，第一ce設備44可包括位置或地點接收器，諸如(但不限于)配置成例如利用三角測量法從至少一個衛(wèi)星和/或蜂窩塔接收地理位置信息，并把所述信息提供給ce設備處理器58和/或與ce設備處理器58結(jié)合地確定第一ce設備44被布置在的高度的蜂窩電話和/或gps接收器和/或高度計64。然而，要理解按照本發(fā)明的原理，可以使用除蜂窩電話和/或gps接收器和/或高度計之外的另一個合適的位置接收器來例如確定第一ce設備44在例如所有3個維度的位置。

繼續(xù)第一ce設備44的描述，在一些實施例中，第一ce設備44可包括一個或多個攝像頭66，所述攝像頭66例如可以是熱成像攝像頭、諸如網(wǎng)絡攝像頭之類的數(shù)字攝像頭、和/或集成到第一ce設備44中并且可由ce設備處理器58控制以按照本發(fā)明的原理收集照片/圖像和/或視頻的攝像頭。藍牙收發(fā)器68和其他的近場通信(nfc)元件70也可包含在第一ce設備44上，用于分別利用藍牙和/或nfc技術與其他設備通信。示例nfc元件可以是射頻標識(rfid)元件。

更進一步地，第一ce設備44可包括向ce設備處理器58提供輸入的一個或多個輔助傳感器72(例如，諸如加速計、陀螺儀、記轉(zhuǎn)器之類的運動傳感器、或者磁性傳感器、紅外(ir)傳感器、光學傳感器、速度和/或韻律傳感器、手勢傳感器(例如，用于感測手勢命令)等)。第一ce設備44仍可包括其他的傳感器，諸如例如一個或多個氣候傳感器74(例如，氣壓計、濕度傳感器、風傳感器、光傳感器、溫度傳感器等)和/或向ce設備處理器58提供輸入的一個或多個生物特征傳感器76。除了前述內(nèi)容之外，注意在一些實施例中，第一ce設備44還可包括紅外(ir)發(fā)射器和/或ir接收器和/或ir收發(fā)器42，諸如ir數(shù)據(jù)組織(irda)設備。可以設置電池(未示出)用于向第一ce設備44供電。ce設備44可通過任意上述通信模式和相關組件與avdd12通信。

第二ce設備46可包括針對ce設備44所示的一些或所有組件。任何一個或者兩個ce設備都可由一個或多個電池供電。

現(xiàn)在就上述至少一個服務器80來說，它包括至少一個服務器處理器82、至少一個有形的計算機可讀存儲介質(zhì)84(諸如基于磁盤的或固態(tài)儲存器)和至少一個網(wǎng)絡接口86，所述網(wǎng)絡接口86在服務器處理器82的控制下允許通過網(wǎng)絡22與圖1的其他設備的通信，并且實際上可按照本發(fā)明的原理便利服務器和客戶端設備之間的通信。注意，網(wǎng)絡接口86例如可以是有線或無線調(diào)制解調(diào)器或路由器、wi-fi收發(fā)器或者諸如例如無線電話收發(fā)器的其他適當?shù)慕涌凇?/p>

因而，在一些實施例中，服務器80可以是因特網(wǎng)服務器，并且可包括并進行“云”功能，以使得在示例實施例中，系統(tǒng)10的設備可經(jīng)由服務器80訪問“云”環(huán)境?；蛘撸掌?0可以通過在和圖1中所示的其他設備相同的房間中或者在附近的游戲控制臺或其他計算機實現(xiàn)。

現(xiàn)在參考圖2，可包含圖1中的avdd12的一些或所有組件的avdd200連接到至少一個網(wǎng)關，用于從所述網(wǎng)關接收內(nèi)容，例如諸如4k或8k內(nèi)容之類的uhd內(nèi)容。在所示的示例中，avdd200連接到第一和第二衛(wèi)星網(wǎng)關202、204，第一和第二衛(wèi)星網(wǎng)關202、204中的每個可被配置成用于從相應的衛(wèi)星tv提供商的相應的衛(wèi)星系統(tǒng)206、208接收衛(wèi)星tv信號的衛(wèi)星tv機頂盒。

另外或者代替衛(wèi)星網(wǎng)關，avdd200可從一個或多個有線tv機頂盒型網(wǎng)關210、212接收內(nèi)容，有線tv機頂盒型網(wǎng)關210、212中的每個從相應的線纜頭端214、216接收內(nèi)容。

再次地，代替機頂盒型網(wǎng)關，avdd200可從基于云的網(wǎng)關220接收內(nèi)容?；谠频木W(wǎng)關220可駐留于在avdd200本地的網(wǎng)絡接口設備(例如，avdd200的調(diào)制解調(diào)器)中，或者它可駐留在向avdd200發(fā)送源于因特網(wǎng)的內(nèi)容的遠程因特網(wǎng)服務器中。總之，avdd200可通過基于云的網(wǎng)關220從因特網(wǎng)接收諸如uhd內(nèi)容之類的多媒體內(nèi)容。網(wǎng)關是計算機化的，并且從而可包括圖1中所示的ce設備任意之一的適當組件。

在一些實施例中，利用例如本申請的受讓人的遠程查看用戶界面(rvu)技術，可以只設置單個機頂盒型網(wǎng)關。

第三設備可例如經(jīng)由以太網(wǎng)或通用串行總線(usb)或wifi或其他有線或無線協(xié)議，連接到家庭網(wǎng)絡(所述家庭網(wǎng)絡可以是網(wǎng)格型網(wǎng)絡)中的avdd200，以按照這里的原理從avdd200接收內(nèi)容。在所示的非限制性示例中，第二tv222和視頻游戲控制臺224一樣連接到avdd200，以從avdd200接收內(nèi)容。另外的設備可以連接到一個或多個第三設備，以擴展所述網(wǎng)絡。第三設備可包括圖1中所示的任意ce設備的適當組件。

在圖3的示例系統(tǒng)中，控制信號可以來自于實現(xiàn)ce設備44的一些或所有組件的游戲控制臺，或者來自于諸如這里討論的攝像頭之一之類的攝像頭，并且除了描述的機械部件之外，萬向節(jié)組件可包括第二ce設備46的一個或多個組件。游戲控制臺可在avdd上輸出視頻。系統(tǒng)的兩個或更多個組件可被合并到單個單元中。

更具體地，圖3中的系統(tǒng)300包括沿著聲軸304發(fā)出聲音的超聲波揚聲器302(也稱為“參數(shù)發(fā)射器”)。可以只使用萬向節(jié)上的僅單個揚聲器，或者如在下面的備選實施例中所公開的，可以使用布置在球形組件中的多個us揚聲器。一個或多個揚聲器可安裝在萬向節(jié)組件上。聲束通常被限制在較窄的圓錐體中，所述圓錐體繞軸304定義錐角306，錐角306通常為幾度，例如最高可達30度。從而，揚聲器302是通過把音頻信號調(diào)制到一個或多個超聲波載波頻率來產(chǎn)生窄聲束的指向聲源。超聲波揚聲器的高度指向性使目標聽眾可以清楚地聽到聲音，而在相同區(qū)域中但在聲束之外的另一個聽眾幾乎聽不到聲音。

如上面所提及的，在示例中，用于移動揚聲器302的控制信號可由在視頻顯示設備310上輸出相關視頻的一個或多個控制信號源308(諸如例如在家庭娛樂系統(tǒng)中的視頻播放器、攝像頭、游戲控制臺、個人計算機)生成。通過這種方式，僅利用單個揚聲器作為聲源，就能夠高度準確地實現(xiàn)諸如交通工具(飛機、直升機、汽車)穿過空間之類的音效。

在示例中，諸如游戲控制器之類的控制信號源308可在例如正在呈現(xiàn)游戲的視頻顯示設備(諸如tv或pc或相關聯(lián)的家庭音響系統(tǒng))的(一個或多個)非超聲波主揚聲器308a或310a上輸出主音頻。游戲中可包含分離的音效音頻通道，并且該第二音效音頻通道連同為移動萬向節(jié)組件而發(fā)送的控制信號或者作為所述控制信號的一部分被提供給us揚聲器300，用于在指向us揚聲器300上播放所述音效通道，同時在(一個或多個)揚聲器308a/310a上同時播放游戲的主音頻。

控制信號源308可從諸如計算機游戲rc之類的一個或多個遙控器(rc)309接收用戶輸入。rc309和/或為每個游戲玩家提供的用于播放主(非us)音頻的音響耳機308c可具有附著于它的定位標記309a(諸如超寬帶(uwb)標記)，通過所述標記能夠確定rc和/或耳機的位置。這樣，由于游戲軟件知道每個玩家具有哪個耳機/rc，因此它能夠知道該玩家的位置，以使us揚聲器對準，用于播放預定給該玩家的us音效。

代替uwb，可以使用能夠與三角測量法一起使用以確定rc的位置的其他感測技術，例如準確的藍牙或者wifi或者甚至分離的gps接收器。當如下進一步所述，使用成像來確定用戶/rc的位置和/或房間尺寸時，控制信號源308可包括諸如攝像頭(例如，ccd)或前視紅外(flir)成像器之類的定位器308b。

用戶位置可在初始自動校準處理期間被確定。這種處理的另一個示例如下所述?？梢允褂糜螒蛲婕业念^戴式耳機中的麥克風，或者替代地包含在頭戴式耳機的聽筒中的麥克風或者聽筒本身可以用作麥克風。通過來回移動us束直到佩戴頭戴式耳機的聽眾例如利用預定手勢指示哪只耳朵得到窄us束為止，系統(tǒng)能夠準確地校準每只耳朵的位置。

另外或者替代地，萬向節(jié)組件可以耦接到向一個或多個處理器312發(fā)送信號的攝像頭或flir成像器311，所述一個或多個處理器312從諸如微機電系統(tǒng)(mems)麥克風之類的一個或多個麥克風313接收與接收的聲音有關的信息，并訪問萬向節(jié)組件中的一個或多個計算機存儲器314?？刂菩盘?如果需要的話，連同音效音頻通道一起)也由處理器(通常通過網(wǎng)絡接口)接收。萬向節(jié)組件可包括方位角控制電機316，方位角控制電機316由處理器312控制，以如圖所示按方位角維度318轉(zhuǎn)動上面安裝了揚聲器302的支承組件317。

如果需要，那么不僅聲束304的方位角可被控制，而且聲束相對于水平面的仰角也可被控制。在所示的示例中，支承組件317包括相對的側(cè)面支架319，并且仰角控制電機320可耦接到側(cè)面支架319以轉(zhuǎn)動耦接到揚聲器302的輪軸322，以在如324處所指示地按仰角上下傾斜揚聲器。在非限制性示例中，萬向節(jié)組件可包括耦接到垂直支承桿328的水平支承臂326。

萬向節(jié)組件和/或其各個部分可以是可從hobbyking獲得的無刷萬向節(jié)組件。

關于第一個示例轉(zhuǎn)至圖4，除了在方框400處接收的主音頻通道之外，計算機游戲設計者還可指定音效通道，以指定在音效通道中攜帶并在方框402處接收的音效的位置(方位角，以及仰角(如果需要的話))。該通道通常包含在游戲軟件(或者音視頻電影等)中。當關于音效的控制信號來自計算機游戲軟件時，在方框404處可從rc309接收變更游戲期間由音效表示的對象的運動(位置、定向)的用戶輸入。在方框406處，游戲軟件生成并輸出定義所述音效隨著時間在該環(huán)境內(nèi)的位置(運動)的向量(x-y-z)。在方框408處，該向量被發(fā)送給萬向節(jié)組件，以使萬向節(jié)組件的(一個或多個)超聲波揚聲器300重放音效通道音頻，并使用該向量移動揚聲器302(并且從而，移動發(fā)出的音效的聲軸304)。

圖5例示了萬向節(jié)組件如何處理控制信號。在方框500處，接收音頻通道及(一個或多個)指向向量。轉(zhuǎn)到方框502，萬向節(jié)被移動以按方位角和/或仰角移動揚聲器302，以使聲軸304以需求的向量為中心。在方框504處，在揚聲器上播放需求的音頻，所述音頻被限制在錐角306內(nèi)。

在圖6的方框600處，例如，如上面所提及的，諸如圖1中所示的攝像頭之類的攝像頭可用于對揚聲器302所位于的空間成像，圖6表示可由萬向節(jié)組件的處理器采用的邏輯。盡管圖1中的攝像頭被示為耦接到音視頻顯示設備，不過替代地，它可以是設置在充當控制信號發(fā)生器308的游戲控制臺上的定位器308b或者萬向節(jié)組件本身上的成像器311。總之，在判定菱形框602處，利用在來自例如定位器308b或成像器311的可見圖像上操作的面部識別軟件，通過例如對照存儲的模板圖像匹配人物的圖像，或者當使用flir時通過判定是否已接收到與預定模板匹配的ir簽名，判定預定人物是否在所述空間中。如果預定人物被成像，那么在方框604處，可移動萬向節(jié)組件以把聲軸304對準識別出的人物。

為了知道預定人物的成像面部在何處，可以采用幾種途徑之一。第一種途徑是利用音頻或視頻提示，指示所述人物在聽到音頻時作出手勢，諸如拇指向上或者把rc保持在預定位置，并且隨后移動萬向節(jié)組件，以環(huán)繞房間掃描聲軸直到攝像頭拍攝到作出所述手勢的人物為止。另一種途徑是把攝像頭軸線的定向預先編入萬向節(jié)組件中，以使得知道中心攝像頭軸線的萬向節(jié)組件能夠確定相對于對面部成像處的軸線的任何偏移量，并使揚聲器定向匹配該偏移量。更進一步地，攝像頭311本身可以與揚聲器302的聲軸304關系固定地安裝在萬向節(jié)組件上，以使攝像頭軸線和聲軸始終匹配。來自攝像頭的信號可被用于使攝像頭軸線(并且從而聲軸)以預定人物的成像面部為中心。

圖7表示可用于輸入在圖6中的判定菱形框602處使用的模板的示例用戶界面(ui)。在游戲控制器耦接到的諸如視頻顯示器之類的顯示器上可以呈現(xiàn)提示700，用于人物輸入應使聲軸對準的人物的照片。例如，視力和/或聽力殘疾的人物可被指定為使揚聲器302對準的人物。

可向用戶賦予輸入圖庫中的照片的選項702，或者使攝像頭對目前在攝像頭前面的人物成像的選項704?？梢允褂糜糜谳斎雸D6的測試模板的其他示例手段。例如，可通過直接用戶輸入通知系統(tǒng)把揚聲器302的聲軸304對準何處。

總之，可以理解本發(fā)明的原理可被用來向具有視力殘疾的人物可能坐在的特定位置輸送視頻描述音頻服務。

超聲波揚聲器的另一個特性是如果對準諸如墻壁之類的反射性表面，那么聲音好像來自于反射的位置。這種特性可以用作向萬向節(jié)組件的輸入，以利用離開房間邊界的適當?shù)娜肷浣莵砜刂坡曇舻姆较?，以使反射的聲音針對用戶?？梢允褂脺y距技術來測繪空間的邊界。能夠確定房間中的對象(諸如窗簾、家具等)有助于系統(tǒng)的準確性。用來測繪或以其他方式分析效果揚聲器存在于的空間的添加的攝像頭可被用來按照通過考慮到環(huán)境來改進音效的準確性的方式，更改控制信號。

更具體地，可以通過上面的任意攝像頭對房間成像，并實施圖像識別以確定墻壁和天花板在什么地方。圖像識別還可指示表面是否是良反射體，例如，平的白色表面通常是反射很好的墻壁，而折疊的表面可以指示相對非反射性的窗簾。可以提供并利用圖像識別技術更改默認的房間配置(并且如果需要，針對(一個或多個)聽眾假定的默認位置)。

替代地，并且如下參照圖11進一步所述，通過移動萬向節(jié)組件、在各種萬向節(jié)組件定向中的每種定向處發(fā)出啁啾聲并對啁啾聲的接收計時，可以使用來自us揚聲器300的指向聲音，以(1)了解在該方向上到反射性表面的距離，和(2)基于返回啁啾聲的振幅，了解所述表面是良反射體還是不良反射體。此外，白噪聲可以作為偽隨機(pn)序列而生成并通過us揚聲器發(fā)出，隨后測量反射以對于沿其發(fā)出“測試”白噪聲的每個方向確定us波的傳遞函數(shù)。此外，可通過一系列的ui提示用戶輸入房間尺寸和表面類型。

此外，可以使用在通過引用包含在本文中的uspp2015/0256954中描述的房間尺寸測繪技術中的一種或多種技術。

或者，為了更高的準確度，可以采用結(jié)構(gòu)化光來3d地測繪房間。檢查房間的另一種方式是使用光學指示器(已知散度)，并且利用攝像頭，它能夠準確地測量房間尺寸。通過光點尺寸及變形，可以估計在表面上的入射角。此外，表面的反射率是關于所述表面是否可能是聲音的反射性表面的附加提示。

總之，一旦知道房間尺寸和表面類型，根據(jù)控制信號知道模擬音效來自和/或?qū)⒈惠斔偷降奈恢玫娜f向節(jié)組件的處理器可通過三角測量法，確定使us揚聲器300對準的反射位置，以使得在房間中的預定位置接收到來自反射位置的反射的聲音。按照這種方式，可不通過萬向節(jié)組件把us揚聲器300直接對準預定玩家，而相反可對準反射點，以向預定玩家賦予聲音來自于反射點而不是us揚聲器的方向的感覺。

圖7例示了另一種應用，其中當使音頻定向時，一個或多個萬向節(jié)組件上的多個超聲波揚聲器同時但是以相應的不同語言的音軌(諸如英語和法語)提供相同的音頻?？梢蕴峁槠涿娌繄D像建立輸入的模板的人物選擇語言的提示706。可以從語言的列表708中選擇語言，并使之與人物的模板圖像相關聯(lián)，以使得在隨后的操作期間，當在圖6中的判定菱形框602處識別出預定面部時，系統(tǒng)知道應使哪種語言指向每個用戶。注意，盡管萬向節(jié)安裝的超聲波揚聲器排除對于相控陣技術的需要，不過這種技術可以與本發(fā)明的原理結(jié)合。

圖8示出備選的揚聲器組件800，其中多個超聲波揚聲器802安裝在揚聲器支架804上，揚聲器支架804可支承在支柱式支承件806上。每個揚聲器802沿著相應的聲軸808發(fā)出聲音，在球形坐標系中，聲軸808具有仰角分量和方位角分量。如果需要，支架804的最高部分和/或最低部分不需要支承任何揚聲器，即，如果需要，不必在支架804上設置筆直指向上方或指向下方的揚聲器。如果未預想幾乎垂直的聲音投射，如果需要，仰角(elevational)“死區(qū)”可被擴展，以使得例如不需要設置其聲軸具有在垂直的“n”度內(nèi)的仰角的揚聲器。

總之，支架可被配置成按所示的球狀布置保持揚聲器802，以使得如果每個聲軸808被延伸到支架804中，那么近似與支架804的中心相交。在所示的示例中，支架804被配置為帶有面板810的巴克球(buckyball)，面板810可以是平的，并且可大體在面板的中心支承相應的揚聲器802，如圖所示?？纱篌w沿著由巴克球定義的徑向線來定向各個揚聲器802。

為了要與下面描述的圖11有關地公開的用途，例如通過把麥克風安裝在巴克球面板上，諸如微機電系統(tǒng)(mems)麥克風之類的一個或多個麥克風812可包含在圖8的系統(tǒng)中。

揚聲器802可被接收在它們相應的面板801中的相應的孔洞中，以把揚聲器802支承在支架804上。揚聲器可用環(huán)氧樹脂粘合到支架上，或者以其他方式黏合到支架上。預想其他安裝手段，包括利用諸如螺絲之類的緊固件把揚聲器附著到支架上，或者把揚聲器磁耦合到支架上等。來自圖3中所示的萬向節(jié)實施例的包括成像器311、處理器312和存儲器314的相關組件可被支承在支架804之上或之內(nèi)。從而，除了下面參考圖9和圖10的啟動帶有最接近匹配需求的軸線的聲軸808的揚聲器802來播放需求的音頻，而不是移動萬向節(jié)以使聲軸與控制信號中的需求的方向?qū)手?，圖4-6的邏輯可以通過圖8中的組件進行。注意，當存在需求的音頻的多個通道時，各個通道可在揚聲器之中的相應的一個揚聲器上，與另一個揚聲器上的另一個通道同時播放。這樣，可以同時播放多種音頻音效，每個音效通道是在與播放另外的(一個或多個)音效通道的方向不同的方向上播放的。

在圖8的實施例中，支架804不需要在支柱806上可移動。相反，實質(zhì)上建立需求的軸線的上述控制信號可指示選擇激活或致動哪個揚聲器802以沿著其相應的聲軸808發(fā)出聲音。即，選擇帶有最接近匹配需求的聲軸的聲軸808的揚聲器802，以輸出需求的音效。每次只需要啟動一個且僅一個揚聲器802，不過當例如同時生成需求的音效通道的多個需求的聲軸時，如果需要，那么每次可以啟動多于一個揚聲器802。

要理解的是來自圖1-7的描述的所有其他相關原理適用于圖8的備選實施例。

更具體地并且現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖9和圖10，在方框900處接收音效通道，以指定在音效通道中攜帶并在方框902處接收的音效的位置(方位角，以及仰角(如果需要的話))。該通道通常包含在游戲軟件(或者音視頻電影等)中。當關于音效的控制信號來自于計算機游戲軟件時，在方框904處可從rc309接收變更游戲期間由音效表示的對象的運動(位置、定向)的用戶輸入。在方框906處，游戲軟件生成并輸出定義所述音效隨著時間在該環(huán)境內(nèi)的位置(運動)的向量(x-y-z)。在方框908處，該向量被發(fā)送給(一個或多個)揚聲器球處理器，以使組件的(一個或多個)超聲波揚聲器重放音效通道音頻，同時進行播放的揚聲器是發(fā)出在方框906處由(一個或多個)向量需求的聲音的揚聲器。

圖10例示揚聲器球組件如何處理控制信號。在方框1000處，接收音頻通道及(一個或多個)指向向量。轉(zhuǎn)到方框1002，選擇沿滿足需求的向量的方向發(fā)出聲音的(一個或多個)揚聲器。在方框1004處，在選擇的揚聲器上播放需求的音頻。

除了在方框604處響應于預定人物被成像，選擇沿著滿足需求的向量的軸線播放音頻的揚聲器，這樣，其聲軸指向識別出的人物的揚聲器之外，圖8的揚聲器組件也可采用上面描述的圖6的邏輯。

圖11例示用于利用例如圖3和圖8的mems麥克風313、812測繪其中可布置上述us揚聲器組件任意之一的房間的邏輯。開始于方框1100，按第i個定向的方位角和仰角定向us揚聲器中的至少一個us揚聲器。記錄該揚聲器的定向。轉(zhuǎn)到方框1102，控制該揚聲器在時間“i”發(fā)出測繪聲音或啁啾聲。記錄時間“i”。如果需要，那么在各個定向上的多個揚聲器可在時間“i”在相應的不同的頻率下發(fā)出相應的測試啁啾聲，返回的反射的頻率差用來相互區(qū)分揚聲器啁啾聲。不過，為了清楚起見，下面的公開集中于一個揚聲器的信號的處理。

轉(zhuǎn)到方框1104，諸如上述麥克風(例如，圖3和圖8的mems麥克風312、812)之一之類的麥克風(所述麥克風實質(zhì)上可以與發(fā)射揚聲器位于一處或者它甚至可由us揚聲器本身建立)接收表示測試啁啾聲從所述測試啁啾聲撞擊的表面的反射的返回信號。假定所述表面是其中布置所述系統(tǒng)的房間的墻壁，不過如下進一步所述，邏輯可考慮到所述表面是除房間的墻壁外的某物(例如，是房間中的家具)的可能性。來自麥克風的信號被發(fā)送給上述處理器中的例如記錄接收到返回或回聲的時間的一個適當?shù)奶幚砥鳌４_定反射檢測的時間和啁啾聲傳輸?shù)臅r間“i”之間的差值δt，并在方框1106處，利用例如以下算法把所述差值δt轉(zhuǎn)換成第i個距離：

第i個距離＝1/2δt*c，其中c＝聲速。

在方框1108處，存儲第i個距離，并使之與發(fā)射揚聲器的定向(聲軸的方位角和仰角)相關聯(lián)。移動至判定菱形框1110，判定是否要進行任何進一步的測量。在示例中，進行100次測繪測量(即，“i”單調(diào)地從1增大到100)?？梢允褂酶嗷蚋俚臏y量。如果要進行更多的測量，那么對于下一個“i”，處理移動到方框1112，其中按不同的仰角和/或方位角定向測試發(fā)射揚聲器的聲軸，并且隨后處理循環(huán)到方框1100。

當已經(jīng)進行了所有的測量時，處理退出判定菱形框1110，到方框1114以構(gòu)造房間的地圖。為此，墻壁被假定為位于沿著相應的第i個定向與發(fā)射揚聲器和/或麥克風(所述麥克風可與揚聲器位于一處)的位置相距相應的距離“i”處。假定墻壁構(gòu)成規(guī)則的圍墻，以致基于諸如在兩個較長且相等的距離之間記錄的較短距離之類的任何不連續(xù)點不是墻壁、而是由諸如居間的家具之類的人造物品或假返回引起的假設，可從地圖中除去這些不連續(xù)點。

一旦已知房間尺寸，如上所述定向us揚聲器的處理器就根據(jù)控制信號知道模擬音效來自和/或?qū)⒈惠斔偷降奈恢?，并通過三角測量法確定使us揚聲器對準的反射位置，以使得在房間中的預定位置處接收到來自所述反射位置的反射的聲音。按照這種方式，可不把us揚聲器直接對準預定玩家，而是可改為對準反射點，以向預定玩家賦予聲音來自于反射點而不是us揚聲器的方向的感覺。

以上方法可被實現(xiàn)為由包括適當配置的專用集成電路(asic)或現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)模塊的處理器執(zhí)行的軟件指令或者本領域技術人員會意識到的任何其他便利方式。當被采用時，軟件指令可被包含在諸如cdrom或者閃存驅(qū)動器或者作為非瞬時信號的計算機存儲器的上述非限制性示例任意之一之類的設備中。替代地，軟件代碼指令可以諸如無線電信號或光信號之類的瞬時布置具體體現(xiàn)，或者可經(jīng)由通過因特網(wǎng)的下載具體體現(xiàn)。

應意識到盡管已經(jīng)參考一些示例實施例描述了本發(fā)明的原理，不過這些示例實施例不是限制性的，并且可以使用各種備選方案來實現(xiàn)本文中要求保護的主題。