用于在体育锻炼期间控制声反馈的方法和设备与流程

本发明涉及用于在体育锻炼期间控制声反馈的技术。本发明尤其涉及用于基于使用传感器捕获的体育锻炼的特征来控制声反馈的方法和设备。

背景技术：

体育锻炼活动可以个体地进行，或者在团体环境中进行，因此受到欢迎并被鼓励以改善体适能与健康。考虑到定期体育锻炼对健康的有益影响，在进行体育锻炼期间使用户保持积极性的技术已经受到相当多的关注。用户缺乏重复进行给定锻炼的积极性可能导致用户停止他或她的体育训练活动，这是不希望的。健身器材的制造商对在锻炼期间提供音频信号以至少部分地补偿与至少一些体育锻炼相关联的单调性和重复性很感兴趣。

us2010/0075806a1公开了一种用于评估用户的运动并提供生物反馈的方法。方法包括：由用户设置用于运动的参考点，其中参考点对应于参考节奏；向用户提供参考节奏，以帮助用户维持参考点；感测用户的运动；比较用户的运动与参考点运动；以及通过将参考节奏修改为修改后的节奏，告警用户其运动远离参考点。

us2007/0060446a1公开了一种声音输出控制设备，包括：获取单元，获取无氧阈值；接收单元，接收关于锻炼强度的输入；计算单元，基于获取的无氧阈值和接收到的锻炼强度输入来计算指示用户的目标心率的值；检测单元，检测指示用户进行的体育锻炼的当前节奏的值；以及控制单元，基于由计算单元计算出的目标心率值与由检测单元检测到的当前体育锻炼节奏值的比较结果来控制声音输出，从而引导用户的心率，以使用户的心率达到目标心率。

尽管诸如在us2010/0075806a1和us2007/0060446a1中公开的那些常规反馈技术可以触发用户以达到某些生理目标条件(诸如目标心率)的方式进行锻炼，但这种反馈在维持或者甚至增加用户积极性方面几乎没有提供好处。而且，对于许多用户而言，使体育锻炼的节奏与音乐节拍同步可能是相当大的挑战。

提供由用户可控制并且受用户的体育锻炼的一个或数个参数影响的声输出的设备和方法可以提供附加积极性。这样的技术允许用户生成由体育锻炼的一个或数个参数控制的声音。wo2011/147934a1公开了一种锻炼设备，其包括用于生成音频设备的控制信号的装置，控制信号至少部分地基于锻炼设备的实际配置。

us9697813b2公开了一种系统，其允许识别出的音乐短语或主题被同步并被链接到变化的真实世界事件中。同步包括使用定时偏移实现的无缝音乐过渡。

us2014/0254831a1公开了一种自适应音乐播放系统。系统包括接收对应于用户活动级别的信息的作曲系统。创作系统响应于用户活动的变化而修改歌曲的作曲。根据一组作曲规则进行修改，以促进平稳的音乐过渡。

当提供有助于用户在体育锻炼期间保持积极性的声反馈时，希望使用户能够容易地生成感兴趣的声反馈，而无需对声反馈生成系统有大量的先前经验。特别希望提供在学习曲线开始时急剧增加和/或减少用户学习如何在体育锻炼期间创建令人满意的声反馈所需要的时间的技术。可替代地或附加地，用户在锻炼课程期间待探索的可能声音和组合的空间应当足够大，以允许用户保持积极性，而不会使调动积极性的声模式的生成过分复杂。

技术实现要素：

鉴于上述，本发明的目的是提供用于在体育锻炼期间控制声反馈的改进的方法、设备和系统。特别地，目的是提供用于在体育锻炼期间控制声反馈的方法、设备和系统，其使用户能够容易地生成感兴趣的声反馈而无需用户在体育锻炼期间使声反馈的节拍与进行的运动同步。可替代地或附加地，目的是提供用于在体育锻炼期间控制声反馈的方法、设备和系统，其使用户能够在锻炼期间探索大空间的可能声音和声音的组合。

根据本发明，提供如独立权利要求所述的方法、设备和计算机程序。从属权利要求限定优选实施例。

一种在体育锻炼期间提供声反馈的方法，包括：

-提供具有同步节拍的数个音频片段；

-从传感器接收传感器信号，传感器信号具有被第一阈值和第二阈值划分为至少三个传感器信号子范围的传感器信号范围；以及

-响应于接收到的传感器信号而输出音频信号，输出的音频信号包括音频片段中的一个或多个。

如果接收到的传感器信号超过第一阈值，则一个或多个音频片段中的至少一个音频片段被停止和/或音频片段中的至少一个附加音频片段与一个或多个音频片段同步地被启动。如果接收到的传感器信号低于第二阈值，则一个或多个音频片段中的至少一个音频片段被停止和/或音频片段中的至少一个附加音频片段与一个或多个音频片段同步地被启动。

数个音频片段可以分别具有被同步到共同节拍的节拍。当一个或多个音频片段中的至少一个片段被停止和/或音频片段中的至少一个附加音频片段被启动时，节拍可以被维持。方法可以响应于传感器信号达到第一阈值或第二阈值而促进(一个或多个)音频片段中的快速变化。

具有同步节拍的数个音频片段可以具有相同的节奏并且可以同相。

停止一个或多个音频片段中的至少一个音频片段可以包括使一个或多个音频片段中的至少一个音频片段淡出。

启动音频片段中的至少一个附加音频片段可以包括使至少一个附加音频片段淡入。

停止一个或多个音频片段中的至少一个音频片段和/或启动音频片段中的至少一个附加音频片段，可以包括在一个或多个音频片段中的至少一个音频片段与至少一个附加音频片段之间进行交替淡变(cross-fade)。

启动至少一个附加音频片段可以包括，确定从其播放至少一个附加音频片段的偏移播放位置。

可以基于在接收到的传感器信号超过第一阈值或低于第二阈值的时间处的一个或多个音频片段中的至少一个音频片段的播放位置、或基于在启动至少一个附加音频片段的时间处的一个或多个音频片段中的至少一个音频片段的播放位置，确定至少一个附加音频片段的偏移播放位置。

当一个或多个音频片段中的至少一个音频片段和至少一个附加音频片段具有不同的长度时，可以基于一个或多个音频片段中的至少一个音频片段的长度与至少一个附加音频片段的长度的比值，确定至少一个附加音频片段的偏移播放位置。偏移播放位置也可以基于全局计数(例如，时钟或采样计数器)来确定，使得偏移播放位置等于以全局计数作为分子、以至少一个附加音频片段中的样本的数量作为分母的模运算的结果。为了说明而不是限制，可以将偏移播放位置确定为：偏移播放位置＝(全局样本计数)％(至少一个附加音频片段中的样本的数量)。

一个或多个音频片段和至少一个附加音频片段可以被同步到共同节拍。

方法可以包括基于进行体育锻炼的人的至少一个生理参数调整共同节拍。

输出音频信号可以包括循环播放一个或多个音频片段，直到接收到的传感器信号超过第一阈值或低于第二阈值。可替代地，一个或多个音频片段可以仅被播放预定次数，例如仅被播放一次或仅被播放n次，其中n是大于1的整数。

输出音频信号可以包括，在接收到的传感器信号已经超过第一阈值或已经低于第二阈值之后，循环播放至少一个附加音频片段。

方法可以还包括根据自体育锻炼开始以来经过的时间，适配一个或多个音频片段或附加音频片段。方法还可以包括根据基于传感器信号确定的运动特征，适配一个或多个音频片段或一个或多个附加音频片段。可以根据运动特征适配(例如交换)一个或多个音频片段或附加音频片段，从而通过姿势类型识别来提供对一个或多个音频片段或附加音频片段的控制。姿势识别不仅可以响应于人的身体部位的(一个或多个)位置，而且可以响应于(一个或多个)位置的变化，即身体部位的运动模式。例如，可以利用模式分类算法来区分运动特征。方法还可以包括：根据从环境变化中得出的参数，适配一个或多个音频片段或一个或多个附加音频片段，所述环境变化与用户在体育锻炼期间的运动无关。环境参数可以包括真实世界物体和/或虚拟现实物体的位置和/或位置变化。可替代地或附加地，方法还可以包括根据进行体育锻炼的人的至少一个生理参数，适配一个或多个音频片段或附加音频片段。心率、呼吸频率以及人皮肤的感测电阻或电导率仅仅是这种生理参数的示例，这些生理参数可能影响一个或多个音频片段或附加音频片段的适应性。

数个音频片段可以包括采样的音频数据。可替代地或附加地，数个音频片段可以包括乐器数字接口(midi)片段。可替代地或附加地，数个音频片段可以包括开放声音控制(osc)片段。数个音频片段不限于采样的音频数据、midi片段和/或osc片段。数个音频片段可以包括具有除采样的音频数据、midi片段和osc片段以外的格式(诸如专有格式)的至少一个片段。

数个音频片段中的至少两个音频片段可以分别是音频文件的子范围。为了说明而不是限制，被停止的至少一个音频片段可以是音频文件的第一子范围，被启动的至少一个附加音频片段可以是音频文件的第二子范围。音频文件的第一子范围和第二子范围可以彼此不同。音频文件的第一子范围和第二子范围可以不相交。因此，一个音频文件可用于从其中得出数个音频片段。

传感器可以被安装到锻炼设备。安装有传感器的锻炼设备可以选自由固定自行车、跑步机或步行机、椭圆机、滑翔机、登山机、划船机、滑雪机、举重(诸如哑铃、壶铃或杠铃)、阻力带、配重机(诸如堆叠机或挂片式机)、以及屈伸机组成的组。传感器可以被可拆卸地安装到锻炼设备，以便于传感器在锻炼设备上的重复可逆安装和拆卸。

传感器可以被配置为捕获体育锻炼的至少一个参数而无需安装到锻炼设备。传感器可以是可穿戴传感器。传感器可以是手持式传感器，或者可以集成在手持式设备中。传感器可以是多用途传感器，除了在锻炼期间感测运动之外，还操作用于感测诸如按钮按下和/或语音命令的参数。可替代地或附加地，传感器可以操作为以非接触方式捕获用户运动的至少一个运动学参数。传感器可以包括视频传感器或超声传感器中的一个，以非接触方式检测用户的运动。传感器可以包括具有一个、两个或多于两个相机的相机系统。相机系统可以是二维或三维相机系统。检测到的运动可以被处理以得出运动学参数，诸如用户身体的至少一部分的位置、速度和/或加速度。可替代地或附加地，检测到的运动可以被处理以确定检测到的运动与预定运动模式的重叠。

方法可以包括处理传感器的传感器输出以生成传感器信号。传感器信号可以指示传感器输出的大小。可替代地或附加地，传感器信号可以指示传感器输出的变化率(例如，在周期性体育锻炼期间的方向变化率)。传感器信号可以指示传感器信号的时间导数，例如指示速度。传感器信号可以定义传感器输出的相关部分的开始和偏移。例如，这可以通过一个或多个指定令牌(可以通过例如按下按钮来触发)来定义。传感器可以将用户的身体运动与一个或数个预定的运动模式进行比较，并且可以提供指示用户的身体运动与一个或数个预定的运动模式的相似性的传感器信号。传感器或与传感器分离的控制电路可以使用相似性函数进行用户的身体运动与一个或数个预定运动模式的比较。可替代地或附加地，传感器或与传感器分离的控制电路可以执行用户的身体运动与由其他传感器捕获并代表其他用户的运动的一个或数个运动模式的比较。

可以使用相似性函数以定量方式进行比较。相似性函数可以是度量函数或定量化用户的身体运动与一个或数个预定运动模式的相似度的函数。检测到的用户的身体运动可以例如通过使用快速傅立叶变换(fft)算法而经历傅立叶变换或其他频谱变换，并且可以将变换后的数据输入到相似性函数。相似性函数可以例如是离散函数的互相关。

通过将用户的身体运动与其他用户的一个或数个运动模式进行比较，并通过基于其控制声反馈，可以实现群体锻炼的效果。为了说明，可能需要两个或多于两个用户以协调的方式运动，以使一个或多个音频片段中的至少一个音频片段被停止，和/或使音频片段中的至少一个附加音频片段被启动。

具有同步节拍的数个音频片段可以表现出与其间的相同间隔相关的重复时间事件、或最大声振幅或音色事件的重复模式。数个音频片段的时间事件可以在时间上与共同节拍对准。

具有同步节拍的数个音频片段可以表现出与其间的相同间隔有关的重复时间事件、或在时间上与共同节拍对准的最大声振幅或音色事件的重复模式。启动至少一个附加音频片段可以包括确定从其播放至少一个附加音频片段的偏移播放位置，其中，基于在接收到的传感器信号超过第一阈值或低于第二阈值的时间处的一个或多个音频片段中的至少一个音频片段的播放位置或全局计数、或基于在启动音频片段中的至少一个附加音频片段的时间处的一个或多个音频片段中的至少一个音频片段的播放位置，确定至少一个附加音频片段的偏移播放位置。

响应于传感器信号达到第一阈值而启动的至少一个附加音频片段可以取决于传感器信号的变化率以及第一阈值被越过的方向。

可以处理三个或多于三个的传感器信号，以确定数个音频片段中的哪个待被输出。

方法还可以包括输出视觉信号。视觉信号可以包括关于待进行的体育锻炼的信息，和/或关于需要进一步锻炼的身体部位的信息，和/或关于用户将被悬挂在锻炼设备中进行体育锻炼的方式的信息。可替代地或附加地，视觉信号可以包括视觉效果。视觉效果可以包括图形动画。视觉信号可以由控制音频反馈的(一个或多个)相同传感器信号来控制。

可以在锻炼设备或娱乐设备上进行体育锻炼，锻炼设备或娱乐设备允许控制用户在三维真实世界空间中的定向以选择性地锻炼用户身体的不同部位。锻炼设备或娱乐设备可以是经由输入元件(诸如操纵杆)可控制的，输入元件设置用户在三维真实世界空间中的定向。方法可以包括输出视觉信号。视觉信号可以包括关于待进行的体育锻炼的信息，和/或关于需要进一步锻炼的身体部位的信息，和/或关于用户将被悬挂在锻炼设备中进行体育锻炼的方式的信息。可替代地或附加地，视觉信号可以包括视觉效果。视觉效果可以包括图形动画。视觉信号可以由控制音频反馈的(一个或多个)相同传感器信号来控制。

传感器信号可以由可附接到锻炼设备的弹性构件的传感器捕获。传感器可以可释放地可附接到弹性构件，而不需要修改或拆卸弹性构件。弹性构件可以是弹性带或弹性绳。

传感器可以被配置为夹在弹性构件上。传感器可以包括壳体，在壳体上安装有用于将传感器夹在弹性构件上的支架。支架可以朝向壳体偏置，用于将传感器保持在弹性构件上。

传感器可以被配置为检测弹性构件的拉伸和/或压缩。可替代地或附加地，传感器可以被配置为检测弹性构件的定向。

方法可以还包括在校准例程中监视传感器输出。可以基于在校准例程中监视的传感器信号，校准用于处理传感器输出以生成传感器信号的处理例程，该传感器信号然后与第一阈值和第二阈值比较。在校准例程中被监视的传感器输出可以用于确定比例因子，在将传感器输出与第一阈值和第二阈值进行比较之前，将传感器输出乘以该比例因子。可替代地或附加地，可以使用更复杂的映射技术来处理传感器输出以从中生成传感器信号。为了说明，可以使用不同的功能或表格将传感器输出映射到传感器信号上，然后将传感器信号与第一阈值和第二阈值进行比较。可以取决于在校准例程中监视的传感器输出而调整函数或表格。可以取决于校准例程中的传感器信号而选择多个音频片段。

可以执行校准以便提供以最佳方式与用户的体育锻炼相匹配的改进的音频反馈。

可以通过在校准例程中用户运动的最小重复次数来监视传感器输出。最小重复次数可以取决于使用的传感器的类型和/或用户的运动是否为周期性运动。

在校准例程中监视传感器输出可以包括，确定用户运动的起点和终点，同时在校准例程中执行用户运动至少一次。

当传感器被配置为检测空间的自由运动时(如3d相机系统可能就是这种情况)，校准例程可以包括通过至少两次重复用户运动来监视传感器输出。

当体育锻炼是涉及周期性运动模式的体育锻炼时(如跑步或骑自行车可能就是这种情况)，可以使用不同的校准例程。为了说明，可以在校准例程中监视：用户在跑步时将他/她的腿抬起的高度、用户在跑步时将他/她的腿抬起的频率、和/或骑自行车时的踩踏频率。可以附加地监测加速度。传感器输出可以被处理以获得各种值，例如活动值。

可以在实施校准的运动的同时(即在校准之后)，调整第一阈值和第二阈值。这允许针对特定锻炼或特定锻炼设备进行适配。

音序器可以提供数个音频片段中的一个、至少两个或全部。可替代地或附加地，可以将音频信号或与音频信号相关的数据提供给音序器。音序器可以通过硬件或软件来实现。

音序器可以提供可以用于控制音频反馈系统的一个或数个数据流。

根据本发明，一种用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备包括：

-存储器，存储具有同步节拍的数个音频片段；

-输入(5)，用以接收具有被第一阈值和第二阈值划分为至少三个传感器信号子范围的传感器信号范围的传感器信号；以及

-控制电路，用以响应于接收到的传感器信号而控制音频信号的输出，输出音频信号包括以同步方式输出的音频片段中的一个或多个。

如果接收到的传感器信号超过第一阈值，则控制电路被配置为使一个或多个音频片段中的至少一个音频片段被停止和/或音频片段中的至少一个附加音频片段与一个或多个音频片段同步地被启动。如果接收到的传感器信号低于第二阈值，则控制电路被配置为使一个或多个音频片段中的至少一个被停止和/或音频片段中的至少一个附加音频片段与一个或多个音频片段同步地被启动。

具有同步节拍的数个音频片段可以具有相同的节奏，并且可以同相。

设备可以还包括用以输出音频信号的电声换能器。电声换能器可以包括扬声器、听筒、耳机或其他电声换能器。

设备可以被配置为接收多个传感器信号，每个传感器信号来自多个传感器中的相关联的一个传感器。设备可以被配置为根据相应的相关联的传感器信号，控制多个音频信号的输出，每个音频信号分别与传感器信号中的至少一个相关联。

设备可以被配置为输出视觉信号。视觉信号可以包括：关于待进行的体育锻炼的信息，和/或关于需要进一步锻炼的身体部位的信息，和/或关于用户将被悬挂在锻炼设备中进行体育锻炼的方式的信息。可替代地或附加地，视觉信号可以包括视觉效果。视觉效果可以包括图形动画。视觉信号可以由控制音频反馈的(一个或多个)相同传感器信号来控制。

传感器可以可附接到锻炼设备的弹性构件。传感器可以可释放地可附接到弹性构件，而不需要修改或拆卸弹性构件。

传感器可以被配置为夹在弹性构件上。传感器可以包括壳体，在该壳体上安装有用于将传感器夹在弹性构件上的支架。支架可以朝向壳体偏置，用于将传感器保持在弹性构件上。

传感器可以被配置为检测弹性构件的拉伸和/或压缩。可替代地或附加地，传感器可以被配置为检测弹性构件的定向。

控制电路可以被配置为执行本文公开的实施例中的任何一个的方法。

根据实施例的系统包括，在体育锻炼期间响应于人的动作的传感器以及本文公开的实施例中的任何一个的设备。传感器可以提供具有信号传感器范围的输出信号。

系统可以还包括锻炼设备，其中传感器被安装到锻炼设备。如上所提及的，安装有传感器的锻炼设备可以选自由固定自行车、跑步机或步行机、椭圆机、滑翔机、登山机、划船机、滑雪机、举重(诸如哑铃、壶铃或杠铃)、阻力带、配重机(诸如堆叠机或挂片式机)、以及屈伸机组成的组。

锻炼设备或娱乐设备可以允许控制用户在三维真实世界空间中的定向，以选择性地锻炼用户身体的不同部位。锻炼设备或娱乐设备可以是经由输入元件(诸如，操纵杆)可控制的，输入元件设置用户在三维真实世界空间中的定向。可替代地或附加地，锻炼设备或娱乐设备可以被配置为通过三维真实世界空间中的一系列定向和/或运动而自动过渡。锻炼设备或娱乐设备可以被配置为例如通过将用户支撑在用户的臀部上或沿着用户的臀部支撑而悬挂用户，使得可以控制用户在三维真实世界空间中的定向。

响应于用户在三维真实世界空间中的定向或其他传感器信号，用于输出音频信息的设备可以附加地提供视觉信号。视觉信号可以包括关于待进行的体育锻炼的信息，和/或关于需要进一步锻炼的身体部位的信息，和/或关于用户将被悬挂在锻炼设备中进行体育锻炼的方式的信息。可替代地或附加地，视觉信号可以包括视觉效果。视觉效果可以包括图形动画。视觉信号可以由控制音频反馈的(一个或多个)相同传感器信号来控制。

一种特别优选的锻炼设备包括通过弹性构件彼此连接的两个物体。这些物体可以是握把、球、接力棒、杠铃或容易被用户的手握住或握在手中的任何其他种类的物体。弹性构件可以例如是弹性带或弹性绳。弹性带或弹性绳在其松弛状态下的长度可以在10cm和1m之间，优选地在20cm和60cm之间。当经受容许载荷时，弹性构件的长度可以改变小于30cm，优选小于20cm，甚至更优选小于10cm。优选地，弹性构件可以通过施加20n和200n之间的范围内的拉伸力(优选地40n和100n之间的范围内的拉伸力)而被拉伸到其松弛长度的至少两倍。在这种情况下，传感器优选地包括加速度计和/或陀螺仪和/或应变仪和/或负荷传感器，其被安装在两个物体中的至少一个上或内、和/或安装在弹性构件上或内。可替代地，弹性构件可以是传感器。优选地，安装有弹性构件的每个物体包括传感器。利用被安装到物体中的一个或两个或弹性构件的传感器、或者将弹性构件用作传感器，可以将数个参数用作本发明的传感器输出。例如，传感器信号可以与弹性构件的延伸相关联，即，施加到弹性构件上的力。传感器信号可以包括多个数据项，从而表示多维传感器信号空间中的向量。多个数据项可以包括选自由位置、速度、加速度、坐标轴、运动方向和力组成的组的至少两个数据。附加地或可替代地，传感器信号可以与物体中的一个或两个的运动速度、或弹性构件的扩张速度、和/或物体的运动方向、和/或弹性构件的扩张方向相关。

这允许该锻炼设备的特别通用的用途，其中，如果两个物体或弹性构件在例如水平面或垂直平面内运动或拉伸，则可以生成不同的声音。通过将大量不同的声音(或片段)分配给两个物体的各种不同运动或分配给弹性构件，该特定锻炼设备可以像已经被证明让使用这种设备锻炼的人特别有积极性的乐器一样被“演奏”。

传感器可以被配置为捕获体育锻炼的至少一个参数而无需安装到锻炼设备。传感器可以包括可穿戴传感器。传感器可以是手持式传感器，或者可以集成在手持式设备中。可替代地或附加地，传感器可以操作为以非接触方式捕获用户运动。传感器可以包括视频传感器或超声传感器中的一个，以非接触方式检测用户运动。传感器可以包括二维或三维相机系统。

传感器可以被配置为将用户的身体运动与一个或数个预定运动模式进行比较，并且可以提供指示用户的身体运动与一个或数个预定运动模式的相似性的传感器信号。

根据实施例的计算机程序包括软件代码，软件代码适于在由处理器执行时执行根据本文公开的实施例中的任何一个的方法。

用于在体育锻炼期间控制声反馈的方法、设备和计算机程序使用户能够在体育锻炼期间探索大空间的可能声音和声音组合。即使在用户尚未积累使用声反馈机制的丰富经验的情况下，用于在体育锻炼期间控制声反馈的方法、设备和计算机程序能够使用户生成被认为是有积极性的声反馈。

根据至少一些实施例的用于控制声反馈的方法、设备和计算机程序允许音频输出在不同的音频片段之间切换，同时遵守被停止的片段的播放位置和节拍。可以例如通过交替淡变启动附加音频片段，在取决于被停止的音频片段的播放位置的播放位置处开始。通过使多个音频片段同步，即具有共同节拍，可以在不同片段之间实现平滑过渡，而无需用户将体育锻炼与数个音频片段的节拍同步。

根据至少一些实施例的用于控制声反馈的方法、设备和计算机程序允许不仅取决于传感器输出的大小而且还取决于传感器输出的变化率和/或变化方向来生成音频输出。

用于控制声反馈的方法、设备和计算机程序可以用于同时为多个锻炼者生成声反馈，因此适合用于团体锻炼设置，但不限于此。

附图说明

通过阅读以下结合附图的详细描述，将更充分地理解和认识本发明的优选实施例，其中：

图1是根据优选实施例的包括用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备的系统的示意图。

图2、图3和图4是示出根据优选实施例的设备的操作的图。

图5是示出用于在体育锻炼期间响应于传感器信号而使音频片段淡入和淡出的示例性加权函数的图。

图6是示出在体育锻炼期间执行的交替淡变期间音频振幅的示例性变化的图。

图7是示出在体育锻炼期间响应于传感器信号而确定偏移播放位置的图。

图8是示出在体育锻炼期间响应于传感器信号而确定偏移播放位置的图。

图9是根据优选实施例的方法的流程图。

图10是示出在体育锻炼期间响应于传感器信号而确定偏移播放位置的图。

图11是示出在体育锻炼期间响应于传感器信号而确定偏移播放位置的图。

图12是示出根据优选实施例的在设备的操作期间音频片段中时间相依变化的图。

图13是示出根据优选实施例的在设备的操作期间访问的音频片段的二维阵列的图。

图14是根据优选实施例的用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备的框图。

图15是根据优选实施例的用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备的框图。

图16是根据优选实施例的包括用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备的系统的框图。

图17是根据优选实施例的包括用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备的系统的框图。

图18是根据优选实施例的包括用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备的系统的框图。

图19是根据优选实施例的包括用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备的系统的框图。

图20是根据优选实施例的包括用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备的系统的框图。

图21是根据优选实施例的系统的框图，系统包括用于在体育锻炼期间控制声反馈并用于提供视觉信号的设备。

图22是根据优选实施例的包括用于在体育锻炼期间控制声反馈的设备的系统的框图。

图23是可以在图22的系统中使用的传感器的平面图。

图24是根据实施例的包括校准例程的方法的流程图。

图25是根据优选实施例的系统的框图。

具体实施方式

将参考附图描述本发明的示例性实施例，在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。使用物理连接或无线信号传输技术，在附图中示出和/或本文中解释的功能或结构元件之间的任何耦合或连接可以被实现为直接或间接连接。

尽管将参考锻炼设备来解释示例性实施例，诸如固定自行车、跑步机或步行机、椭圆机、滑翔机、登山机、划船机、滑雪机、举重(诸如哑铃、壶铃或杠铃)、阻力带、配重机(诸如堆叠机、或挂片式机)以及屈伸机，但是本发明的实施例不限于该示例性使用。而是，根据优选实施例的方法、设备、系统和计算机程序可以用于在体育锻炼期间基于由传感器提供的传感器信号向用户提供声反馈，传感器可以但不必安装在锻炼装置上。特别地，本发明的实施例可以用于响应于非周期性的或涉及非周期性运动的体育锻炼而生成音频输出。在其他实施例中，可以响应于安装在座椅(诸如车辆座椅、办公室座椅或住宅座椅)中的传感器的传感器信号而控制音频输出。

根据本发明的优选实施例，响应于传感器信号而控制音频输出。传感器信号可以是感测用户或锻炼设备的运动的传感器的输出信号。可替代地，可以通过进一步的处理(诸如通过从来自位置传感器的输出信号中得出速度)而从传感器的输出信号中得出传感器信号。可以基于至少一个运动学参数来选择在体育锻炼期间输出的(一个或多个)音频片段，运动参数诸如在体育锻炼期间用户身体的一部分或锻炼设备的一部分的位置、速度和/或加速度。在选择(一个或多个)待输出的音频片段的过程中，可以同时考虑运动的振幅和方向。

根据本发明的优选实施例，可以在体育锻炼期间提供音频信号。术语“体育锻炼”可以包括可以进行以锻炼用户身体的一部分的体育活动。可以在专用的体育锻炼环境中进行体育锻炼，或者可以在例如娱乐或工作活动期间将其与其他用户活动集成。工作活动可以包括用户坐在椅子上或其他坐具上时的运动、家务工作或其他工作活动。娱乐活动可以包括涉及乘坐游乐场飞车项目诸如过山车的活动。

根据本发明的优选实施例，响应于传感器信号而改变(一个或多个)正在输出的音频片段。(一个或多个)音频片段的变化可以具有多种形式，包括但不限于：

-当传感器信号达到阈值时，用第二音频片段交换第一音频片段；和/或

-当传感器信号达到阈值时，除了第一音频片段之外，还启动第二音频片段的输出。

(一个或多个)音频片段的改变可以包括使至少一个音频片段淡入，使至少一个附加音频片段淡出，或在音频片段之间交替淡变。

音频片段可以具有相同的节奏，并且可以同相。

响应于传感器信号达到阈值而被启动的一个或多个附加音频片段可以取决于传感器信号变化的变化率和/或阈值被越过的方向。为了说明，可以取决于达到阈值时传感器信号的变化率和/或取决于传感器信号是超过还是降到低于阈值，启动(一个或多个)不同的附加音频片段。

响应于传感器信号达到阈值而被停止的(一个或多个)音频片段以及被启动的(一个或多个)附加音频片段可以具有同步节拍。被停止的(一个或多个)音频片段的节拍和(一个或多个)附加音频片段的节拍可以在时间上对准。被停止的(一个或多个)音频片段的节拍和被启动的(一个或多个)附加音频片段的节拍两者都可以与共同节拍同步，例如，使得被停止的(一个或多个)音频片段的声学音量中的振幅和被启动的(一个或多个)附加音频片段的声学音量中的振幅分别具有与共同节拍在时间上对准的重复时间模式。

(一个或多个)音频片段的变化可以遵守在(一个或多个)音频片段发生变化的时间处的播放位置。为了说明，如果在传感器信号达到阈值之前第一音频片段被输出并且响应于传感器信号达到阈值而第二音频片段被启动，从其开始第二音频片段被输出的偏移播放位置(本文中也称为播放头偏移)可能取决于在启动第二音频片段的时间处的第一音频片段的播放位置。

(一个或多个)音频片段可以循环播放，直到发生事件为止。事件可以包括传感器信号达到阈值，从而触发(一个或多个)音频片段的变化。事件可以包括检测到传感器信号中的特定运动模式，如通过模式分类所确定的。事件可以包括预定时间段的到期，即使当传感器信号没有达到任何一个阈值时，也使得音频片段根据时间而被交换。可替代地或附加地，定义传感器子范围的边界的阈值可以根据时间或取决于由传感器检测到的事件而变化。事件可以包括利用模式分类算法对运动模式的识别、或从在体育锻炼期间与用户运动无关的环境变化得出的其他事件。例如，环境变化可以包括真实世界物体和/或虚拟现实物体的位置变化。

循环长度可以是可变的。可以根据传感器信号、根据已经进行体育锻炼的时间段、或根据其他参数(诸如与体育锻炼无关的环境条件)来改变循环长度。

下面更详细描述的示例性实施例的以上和附加特征使得音频输出能够在不同的音频片段之间快速切换。在特定传感器输入值下，音频片段之间的即时的、对用户而言可预测的变化，允许用户根据他/她的身体运动以及在他/她的身体运动的控制之下来探索不同的声音。使用户能够生成各种各样的不同声音，而无需使用户的运动与声输出的节拍相协调。方法和系统允许用户生成被认为是有积极性的声输出，而不需要用户花费延长的时段来学习如何操作系统。

图1是根据优选实施例的系统1的示意图，系统1包括用于控制声反馈的控制设备4。系统1通常包括传感器3、控制设备4和电声换能器9。控制设备4可以包括便携式或固定计算设备。控制设备4可操作为根据基于传感器3的传感器输出的传感器信号来控制(一个或多个)音频片段的输出。

传感器3可以被安装到锻炼设备2。锻炼设备2可以是固定锻炼设备，诸如但不限于，固定自行车、跑步机或步行机、椭圆机、滑翔机、登山机、划船机、滑雪机、举重(诸如哑铃、壶铃或杠铃)、阻力带、配重机(诸如堆叠机或挂片式机)以及屈伸机。锻炼设备2可以允许用户进行非周期性的或涉及非周期性运动的体育锻炼。

传感器3不需要耦合到锻炼设备。为了说明，传感器3可以是可穿戴传感器，诸如安装在腕带中的加速度传感器或其他可穿戴设备，以捕获用户的运动。可替代地或附加地，传感器3可以被配置为捕获用户运动的运动学参数而无需直接附接到用户的身体或锻炼设备。传感器3可以包括光学图像传感器以使用图像处理技术来捕获用户运动，或者传感器3可以包括超声传感器或其他距离感测传感器以捕获用户运动。传感器3可以包括一个或数个二维或三维相机。由二维或三维相机捕获的视频帧可以由控制设备4评估以得出运动模式。(一个或多个)音频片段之间的过渡可以基于运动模式来控制。

控制设备4可以包括用于与传感器3进行单向或双向通信的输入接口5。输入接口5可以被配置为接收来自传感器3的传感器输出。控制设备4可以包括控制电路6。控制电路6可以包括一个或数个集成电路。控制电路6可以包括专用集成电路(asic)、控制器、微控制器、处理器、微处理器或其任意组合中的一个或数个。

如将在下面更详细地解释的，控制电路6可操作为确定待输出的(一个或多个)音频片段，并提供音频样本用于经由输出接口8输出。输出接口8可以包括数模转换器(dac)。控制电路6可以操作为响应于传感器信号达到第一阈值和第二阈值而交换(一个或多个)音频片段。(一个或多个)音频片段的变化可以保留播放位置，从而使得至少一个附加音频片段从偏移播放位置启动，偏移播放位置取决于在传感器信号达到阈值11、12之前输出的(一个或多个)音频片段的播放位置。

控制设备4可以包括用于存储数个音频片段的存储器7或存储设备。并非可以被回放的所有可能的音频片段都需要本地存储在控制设备4中。可以经由局域网或广域网从数据存储库中检索数个音频片段中的至少一些。可以在控制设备4的操作过程中根据需要执行音频片段的检索。为了说明，对于长锻炼课程，可以下载附加音频片段以确保可以继续生成新的音频输出。

存储在存储器7中的数个音频片段可以分别被同步。数个音频片段可以具有同步的节拍。如本文中所使用的，术语“节拍”是指音频片段中的基本时间单位或脉冲，其可以由与输出音频片段时的重复相同间隔相关的重复时间事件来反映。

存储在存储器7中的数个音频片段可以具有相同的节奏并且可以同相。

系统1包括电声换能器9，其可以是扬声器、听筒、耳机或能够将电信号转换为可听声音的其他设备。电声换能器9可以与控制设备4集成在共用的壳体中，或者可以与控制设备4分开提供。

下面将更详细地说明可以由控制设备4自动执行的方法。

图2、图3和图4是示出在体育锻炼期间提供声反馈的图。传感器信号范围10被第一阈值11和第二阈值12细分为多个传感器信号子范围13、14和15。为了说明，第一传感器信号子范围13可以在第二阈值12和第一阈值11之间延伸。第二传感器信号子范围14可以包括超过第一阈值11的传感器信号值。第三传感器信号子范围15可以包括小于第二阈值12的传感器信号值。虽然未在图2中描绘，但是子范围13-15中的每个子范围可以分别由定义相应子范围的边界的下阈值和上阈值来定义。

当传感器信号16具有在第一传感器信号子范围13内的值时，至少一个音频片段21被输出。至少一个音频片段21可以与第一传感器信号子范围13相关联。当传感器信号16在第一传感器信号子范围13内时，控制设备30可以选择至少一个音频片段21用于输出，如由选择箭头30示意性指示的。

如图3所示，当传感器信号16增加到超过第一阈值11时，可以启动至少一个附加音频片段22的输出。至少一个附加音频片段22可以与第二传感器信号子范围14相关联。可替代地或附加地，与第一传感器信号子范围13相关联的至少一个音频片段21的输出可以被停止。停止至少一个音频片段21可以包括使至少一个音频片段21淡出。启动至少一个附加音频片段22可以包括使至少一个附加音频片段22淡入。音频输出中的变化可以包括执行从至少一个音频片段21到至少一个附加音频片段22的交替淡变。可以在传感器信号16已经超过第一阈值14之后小于1秒的时间内(优选在小于0.5秒的时间内)完成交替淡变。可以以交替淡变不引起由电声换能器9输出的声信号的大小的突然变化的方式执行交替淡变。控制设备4可以可操作为通过调整增益设置来调整数字音频信号，例如以交替淡变不会引起由电声换能器9输出的声信号的大小的突然变化的方式调整增益设置。

如图4所示，当传感器信号16降到低于第二阈值12时，可以启动至少一个附加音频片段23的输出。可替代地或附加地，与第一传感器信号子范围13相关联的至少一个音频片段21的输出可以被停止。至少一个附加音频片段23可以与第三传感器信号子范围15相关联。停止至少一个音频片段21可以包括使至少一个音频片段21淡出。启动至少一个附加音频片段23可以包括使至少一个附加音频片段23淡入。音频片段中的改变可以包括执行从至少一个音频片段21到至少一个附加音频片段23的交替淡变。可以在传感器信号16已经超过第一阈值14之后的小于1秒的时间内(优选在小于0.5秒的时间内)完成交替淡变。可以以交替淡变不会引起由电声换能器9输出的声信号的大小的突然变化的方式执行交替淡变。控制设备4可以可操作为通过调整增益设置来调整数字音频信号，例如以交替淡变不会引起由电声换能器9输出的声信号的大小的突然变化的方式调整增益设置。

多于一个的音频片段可以分别与至少一个传感器信号子范围相关联。为了说明，可以将多个附加音频片段22与第二传感器信号子范围14相关联。可以基于用户在锻炼期间运动的速度(其可以由传感器输出的变化率反映)，选择传感器信号16超过第一阈值11时输出的(一个或多个)附加音频片段22。可替代地或附加地，可以基于锻炼一直在进行中的时间，选择传感器信号16超过第一阈值11时输出的(一个或多个)附加音频片段22。这允许响应于传感器信号16超过第一阈值11而被启动的至少一个附加音频片段22根据体育锻炼的持续时间而发生变化。

可替代地或附加地，可以基于利用模式分类算法对运动模式的识别或从与用户在体育锻炼期间的运动无关的环境变化得出的其他事件，选择传感器信号16超过第一阈值11时输出的(一个或多个)附加音频片段22。

可替代地或附加地，多个附加音频片段23可以与第二传感器信号子范围15相关联。可以基于用户在锻炼期间运动的速度(其可以由传感器输出的变化率反映)，选择传感器信号16低于第二阈值12时输出的(一个或多个)附加音频片段23。可替代地或附加地，可以基于锻炼一直在进行中的时间，选择传感器信号16低于第二阈值12时输出的(一个或多个)附加音频片段23。这允许响应于传感器信号16低于第二阈值12时而被启动的至少一个附加音频片段23根据体育锻炼的持续时间而发生变化。

可替代地或附加地，可以基于利用模式分类算法对运动模式的识别或从与用户在体育锻炼期间的运动无关的环境变化得出的其他事件，选择传感器信号16低于第二阈值12时输出的(一个或多个)附加音频片段23。

音频片段21和至少一个附加音频片段22、23具有同步节拍。音频片段21和至少一个附加音频片段22、23可以被同步到共同节拍。音频片段21和至少一个附加音频片段22、23可以分别具有节拍，该节拍可以由与其间的相同间隔相关的重复时间事件、或在时间上与共同节拍对准的最大声振幅或音色事件的重复模式来反映。

如将在下面更详细地解释的，由传感器信号16超过第一阈值11或低于第二阈值12触发的音频片段的变化可以遵守播放位置，从而在至少一个音频片段21被停止和/或至少一个附加音频片段22、23被启动时自动维持节拍。在一些优选实施例中，从其开始渲染至少一个附加音频片段22、23的偏移播放位置可以取决于在启动至少一个附加音频片段22、23的那个时间点处的至少一个音频片段21的播放位置，或取决于全局计数(例如，时钟或采样计数器)，使得偏移播放位置可以被确定为等于以全局计数作为分子、以音频片段中的样本数作为分母的模运算的结果。为了说明，播放偏移可以被确定为(全局样本计数)％(至少一个附加音频片段中的样本的数量)，如将在下面参考图7-图11进行更详细地解释。

图5和图6示出当至少一个音频片段21被停止并且至少一个附加音频片段22、23被启动时可以执行的交替淡变。图5示出至少在交替淡变时间段tcf期间应用于音频片段的淡变振幅31、32。可以将淡变振幅31应用于响应于传感器信号16离开第一传感器信号子范围13而被停止的至少一个音频片段21的声音振幅。可以将另一个淡变振幅32应用于分别响应于传感器信号16进入第二传感器信号子范围14或第三传感器信号子范围15而被启动的至少一个附加音频片段22、23。在时间33处，传感器信号16可以达到第一阈值11或第二阈值12。在时间34处，以稍微的时间延迟tr启动交替淡变。时间延迟tr可以对应于传感器3和控制设备4的响应时间。时间延迟tr可以小于1秒，优选小于0.5秒，甚至更优选小于0.3秒。在时间34与时间35之间的交替淡变时段tcf中，可以逐渐减小被停止的至少一个音频片段21的振幅。可以逐渐增加被启动的至少一个附加音频片段22、23的振幅。可以使用由淡变振幅31、32示意性地示出的声音振幅的乘法因子，分别获得振幅的减小和增大。淡变振幅31可以是单调递减函数。淡变振幅31可以是单调递减函数。淡变振幅31可以是线性函数。淡变振幅31可以是非线性函数，诸如对数、指数、三角、正弦型、反正切或类似函数。这样的非线性函数减缓振幅变化很大的风险。淡变振幅32可以是单调递增函数。淡变振幅32可以是线性函数。淡变振幅32可以是非线性函数，诸如对数、指数、三角、反正切或类似函数。这样的非线性函数减缓振幅变化很大的风险。淡变振幅31、32可以应用于例如限定最大声大小的增益设置。

图6说明了交替淡变的效果。由实线41示意性地示出被停止的至少一个音频片段21的声大小。由短划-点线42示意性地示出被启动的至少一个附加音频片段22、23的声大小。在交替淡变的开始处，至少一个音频片段21和至少一个附加音频片段22、23可以在大小上表现出差值45。为了防止音频输出振幅的突发和突然变化(这可能引起不希望的喀呖噪声)，可以将单调递减的淡变振幅应用于至少一个音频片段21，从而使至少一个音频片段21的输出振幅逐渐减小，如点线43示出的。可以将单调递增的淡变振幅应用于至少一个附加音频片段22、23，从而使至少一个附加音频片段22、23的输出振幅逐渐增加，如短划线44示出的。总的声大小在输出的总声学音量中没有表现出明显的突然变化，从至少一个音频片段21(应用了单调递减的淡变振幅)和至少一个附加音频片段22、23(应用了单调递增的淡变振幅)的组合而产生总的声大小。

从至少一个音频片段21到至少一个附加音频片段22、23的变化可以以保持播放位置的方式执行，从而确保至少一个附加音频片段22、23以与至少一个音频片段21同步的方式被启动，在传感器信号达到阈值11、12之前已经输出至少一个音频片段21。更具体地，根据优选实施例，启动至少一个附加音频片段22、23以从偏移播放位置播放，偏移播放位置根据在启动至少一个附加音频片段22、23的时间处的至少一个音频片段21的播放位置而被确定，或根据全局计数(例如时钟或采样计数器)而被确定，使得偏移播放位置可以被确定为等于以全局计数作为分子、以音频片段中的样本数作为分母的模运算的结果。为了说明，播放偏移可以被确定为(全局样本计数)％(至少一个附加音频片段中的样本的数量)，如将参考图7-图11进行更详细地解释。

图7示出响应于传感器信号达到第一阈值11而被启动的至少一个附加音频片段22。从其启动至少一个附加音频片段22的偏移播放位置61可以但不必须对应于至少一个附加音频片段22的开始。更具体地，从其播放至少一个附加音频片段22的偏移播放位置61可以取决于在启动至少一个附加音频片段22的时间处的至少一个附加音频片段21的播放位置。控制设备4可以自动确定用于至少一个附加音频片段22的播放位置的播放头偏移62。当启动至少一个附加音频片段22时，不输出播放头偏移62内的音频数据，直到第一次已经播放至少一个附加音频片段22的结尾之后。可以可选地循环播放至少一个附加音频片段22。应当理解的是，在第一次已经到达至少一个附加音频片段22的结尾之后，可以在下一循环中播放全部长度的至少一个附加音频片段22，从而使播放头偏移62中的音频数据也将被输出。

图8示出至少一个音频片段21和响应于传感器信号达到阈值而被启动的至少一个附加音频片段22。当在时间34处开始交替淡变时，至少一个音频片段21具有播放位置64。当在时间34处开始交替淡变时，已经输出至少一个音频片段21的一部分63，例如，至少一个音频片段21的一定数量的数字信号处理(dsp)块。当在时间34处开始交替淡变时，至少一个附加音频片段22从61处的播放位置开始播放，基于在交替淡变的开始处至少一个音频片段21的播放位置64确定该61处的播放位置。当至少一个音频片段21和至少一个附加音频片段22具有相同的总长度时，从其回放至少一个附加音频片段22的偏移播放位置61可以等同于在启动至少一个附加音频片段22的时间34处的至少一个音频片段21的播放位置64。

图9是根据优选实施例的方法70的流程图。方法70可以由控制设备4自动执行。在步骤71处，输出数个音频片段中的一个或多个。输出数个音频片段中的一个或多个可以包括循环播放至少一个音频片段21，直到发生事件。事件可以是传感器信号达到阈值11、12，这可以使至少一个音频片段21被停止和/或可以使至少一个附加音频片段22、23被启动。在步骤72处，确定传感器信号是否已经达到阈值11、12，例如，传感器信号是否超过第一阈值11或已经低于第二阈值12。如果传感器信号未达到阈值11、12，方法返回到步骤71，并且可以继续播放音频片段21。例如，可以对音频片段21的每个dsp块执行一次步骤72处的确定。确定步骤72可以包括查询传感器3或读取接口5处的传感器输出。如果确定传感器信号已经达到阈值，则在步骤73中，确定至少一个附加音频片段22、23的偏移播放位置。可以基于在启动至少一个附加音频片段22、23的时间处的至少一个音频片段21的播放位置或可替代地基于全局计数，确定偏移播放位置。在步骤74处，启动至少一个附加音频片段22、23。启动至少一个附加音频片段22、23可以包括使至少一个附加音频片段22、23淡入。可选地，可以同时停止至少一个音频片段21，例如，通过使至少一个音频片段21淡出或通过在至少一个音频片段21与至少一个附加音频片段22、23之间的交替淡变。

尽管在步骤72处触发过渡的事件可以是传感器信号达到阈值，但也可以定义其他更复杂的触发事件。为了说明，可能需要两个或更多用户以协调的方式运动，以便触发音频片段之间的过渡。

至少一个附加音频片段22、23的偏移播放位置不仅可以取决于至少一个音频片段21的播放位置，而且还可以取决于音频片段21和附加音频片段22的总长度之差。

可以基于全局计数来确定至少一个附加音频片段22、23的偏移播放位置。全局计数可以是时钟或采样计数器。偏移播放位置61可以等于以全局计数作为分子、以至少一个附加音频片段22、23中的样本数作为分母的模运算的结果，如将参考图11更详细地解释。

图10示出当至少一个音频片段21和至少一个附加音频片段22具有不同的长度时，至少一个附加音频片段22的偏移播放位置61的确定。图10示意性地示出至少一个音频片段21具有比至少一个附加音频片段22短的长度的情况。在这种情况下，至少一个音频片段21可能在交替淡变开始的时间34处已经循环了一次或几次。至少一个附加音频片段22的播放位置61可以被确定为遵守不同的音频片段长度。为了说明，播放位置61可以被确定为对应于至少一个音频片段21的总长度加上至少一个音频片段21在时间34处的播放位置66。播放位置66对应于从至少一个音频片段21的最后一次循环的开始经过的时间65。

通常，当至少一个音频片段21和至少一个附加音频片段22具有不同的长度时，从其启动至少一个附加音频片段的播放位置可以不仅取决于至少一个音频片段21的播放位置，还取决于至少一个音频片段21和至少一个附加音频片段22两者的总长度的比值。

图11示出基于全局计数67确定至少一个附加音频片段22的偏移播放位置61。全局计数67可以是时钟或采样计数器。如本文所使用的，术语“全局计数”是指随着时间的流逝和/或随着样本的输出而增加的数字。全局计数是对总时间量和/或已经输出的样本总数的全局度量，而与已经输出哪个(或哪些)音频片段无关。

可以基于在启动至少一个附加音频片段22的时间34处的全局计数67的值68，确定从其启动至少一个附加音频片段22的偏移播放位置61。偏移播放位置61可以等于以全局计数作为分子、以至少一个附加音频片段22中的样本数作为分母的模运算的结果。为了说明而不是限制，偏移播放位置61可以被确定为：偏移播放位置＝(全局样本计数)％(至少一个附加音频片段22中的样本数)。

在本文描述的各种优选实施例中的任何一个中，音频片段和传感器信号子范围之间的关联可以但不必须是静态的。为了说明，可以分别根据距锻炼的开始的时间，分别将不同的音频片段分配给传感器信号子范围中的至少一个。以这种方式，可以进一步降低在锻炼期间音频反馈变得单调的风险。可替代地或附加地，可以响应于利用模式分类算法对运动模式的识别或从与用户在体育锻炼期间的运动无关的环境变化得出的其他事件，将不同的音频片段分配给传感器信号子范围中的至少一个。环境变化可以与真实世界物体和/或虚拟现实物体相关。

图12描绘根据传感器信号以及根据从锻炼的开始经过的时间的音频片段21-26。从锻炼开始直到时间79，至少一个音频片段21和至少一个附加音频片段22、23被分配给不同的传感器信号子范围，这些子信号范围由第一阈值11和第二阈值12分开。如上面描述的，响应于传感器信号达到或超过第一阈值11、低于第二阈值12，分别可以停止至少一个音频片段21和/或可以启动至少一个附加音频片段22、23。在时间79之后，至少一个其他音频片段24和至少一个其他附加音频片段25、26可以被分配给由第一阈值11和第二阈值12分开的不同传感器信号子范围。在时间79之后，当传感器信号16超过第一阈值11或低于第二阈值12时，启动至少一个其他附加音频片段25、26的回放。可以使用上面参考图1-图10解释的任何一种技术来实现音频片段的变化。

至少一个其他音频片段24可以与至少一个音频片段21不同。可替代地或附加地，至少一个其他附加音频片段25、26中的一个或两者可以与至少一个附加音频片段22、23不同。可以例如通过分别具有与共同节拍同步的节拍来同步所有音频片段21-26。

输出的至少一个音频片段可以根据时间而被改变。为了说明，可以在时间79之前输出至少一个音频片段21，并且可以在时间79之后输出至少一个其他音频片段24，即使当传感器信号保留在第一阈值11和第二阈值12之间的第一传感器信号子范围中。从至少一个音频片段21到至少一个其他音频片段24的变化可以但不必须涉及交替淡变。

尽管到目前为止已经参考单个传感器信号的评估解释了音频输出中的变化，但是当多于一个传感器信号可用于由控制设备4进行处理时，也可以应用本文公开的技术。为了说明，一个或数个传感器可以提供多个传感器信号。多个传感器信号可以与单个用户或多个用户相关联。控制设备4可以基于多个传感器信号来决定待输出哪些音频片段。为了说明，可以在由多个传感器信号跨越的参数空间中以多维阵列布置数个音频片段。当处理第一传感器信号和第二传感器信号以确定哪个(或哪些)音频片段待输出时，可以以音频片段的二维阵列布置数个音频片段，如图13所示出的。

图13示出二维阵列中的多个音频片段21-23和27-29。第一传感器信号的可能值的范围被第一阈值11和第二阈值12细分为多个传感器信号子范围。第二传感器信号75的可能值的范围被阈值76、77细分为多个传感器信号子范围。当第一传感器信号达到第一阈值76和第二阈值77中的一个时以及当第二传感器信号达到阈值76、77中的一个时，(一个或多个)音频片段的变化可以被触发。为了说明，当第一传感器信号在阈值11、12之间的第一传感器信号子范围中时，使第二传感器信号超过阈值76的第二传感器信号中的变化可能使音频片段27被启动。启动音频片段27可以包括如上面描述的交替淡变。

尽管图13中示意性地示出音频片段的二维布置，但也可以处理多于两个传感器信号以确定音频片段中的哪个待输出。控制设备4可以评估第一、第二和第三传感器信号，并且可以响应于第一、第二和第三传感器信号中的任何一个达到相关联的阈值来启动音频片段之间的过渡。因此，多个音频片段可以在由第一、第二和第三传感器信号跨越的三维参数空间中以三维阵列布置。可以处理多于三个传感器信号以确定音频片段中的哪个待输出。在这种情况下，可以将数个音频片段按n维阵列布置，其中n大于3。

数个音频片段具有同步节拍，而与它们是否以一维、二维、三维或n维阵列布置无关，其中n大于3。此外，音频片段之间的任何过渡可以以这样的方式实现：响应于传感器信号达到阈值而从其播放至少一个附加音频片段的播放位置取决于在启动至少一个附加音频片段的时间处的先前播放的音频片段的播放位置。

虽然贯穿优选实施例，传感器信号范围10由两个阈值细分为三个传感器信号子范围，但也可以使用多于两个的阈值(例如三个、四个、五个或更多阈值)，提供各个音频片段与其相关联的多于三个的传感器信号子范围，例如四个、五个、六个或更多个传感器信号子范围。此外，多于一个的音频片段可以与一个传感器信号子范围相关联。例如，如果从上方进入传感器信号子范围，则可以播放一个音频片段，如果从下方进入传感器信号子范围，则可以播放另一个音频片段。

在本文公开的各种优选实施例中的任何一个中，传感器信号可以被提供为模拟或数字值。由控制设备评估以确定哪个(或哪些)音频片段待输出的传感器信号可以被包括在消息中，消息还可以包括除传感器信号以外的信息。消息可以是例如响应于传感器信号达到或超过或降到低于第一阈值11和第二阈值12中的一个而生成的控制事件消息。

将参考图14-图17更详细地解释根据示例性实施例的控制设备的实现方式。

图14是响应于传感器信号而控制音频反馈的生成的控制设备80的框图表示。控制设备80包括采样器模块81。采样器模块81可以包括至少一个集成电路。采样器模块81可以可操作为获取当前dsp块的音频数据。音频数据可以相应地包括来自数个音频片段91-93中的一个的音频数据。采样器模块81可以将音频数据提供给混合器模块84。例如，混合器模块84可以在交替淡变期间混合来自至少一个音频片段21和至少一个附加音频片段22、23的音频样本。更一般地，混合器模块84可以被配置为基于至少一个音频片段21、至少一个附加音频片段22、23或两者的组合，计算当前音频块的样本，这取决于是否仅输出至少一个音频片段21、仅输出至少一个附加音频片段22、23或输出两者。混合器模块84可以计算当前音频块的样本。音频引擎处理模块85可以接收来自混合器模块84的音频块的样本。音频引擎处理模块85可以被配置为控制声卡、设置声卡的主音量、和/或，除由采样器模块81提供的样本以外，允许输出由其他例程生成的声音。音频块保存被发送到dac86以生成可听见的声音的样本。

采样器模块81可以接收传感器信号。传感器信号可以被包括在由控制设备内部生成的事件消息中。传感器信号可以是可以由计算机程序的一个模块(例如，轮询传感器或存储传感器输出的缓冲器的模块)设置的值。传感器信号可以由计算机程序的另一个模块读出。传感器信号可以是指示传感器输出的参数。指示传感器输出的参数可以表示传感器输出的绝对值(即，例如，它可以反映绝对位置值)。可替代地，指示传感器输出的参数可以表示传感器输出达到其当前值的速度，即可以指示传感器的变化率(即，例如，它可以反映从位置传感器的传感器输出的变化得出的速度)。在后一种情况下，指示传感器信号的参数可以与midi参数“速度”相当。指示传感器信号的参数可以具有浮点精度、双精度、或者可以是整数、长值或长长值。指示传感器信号的参数可以被归一化为具有介于0和1之间的值。

采样器模块81包括映射器82，映射器82响应于传入的传感器信号信息而处理用于回放的正确音频数据的选择。如上面描述的，映射器82可以根据传感器信号相应地确定音频片段是否待停止和/或至少一个附加音频片段是否待启动。数个音频片段91-93中的每个可以分别与传感器信号值的范围相关联。数个音频片段与传感器信号值范围之间的关联可以但不必须是静态的。为了说明，数个音频片段与传感器信号值的范围之间的关联可以根据时间而变化，如以上参考图12描述的。如果传入的传感器信号具有在传感器信号子范围中的值，则映射器82将从音频片段91-93中的一个中选择音频数据。将从与传感器信号子范围相关联的音频片段91-93中的一个中选择音频数据。

可替代地或附加地，阈值11、12不必须是静态的。阈值11、12可以根据以下中的一项或多项而变化：传感器输入、时间、应用于运动模式的模式识别过程、和/或由于可能与执行体育锻炼无关的环境参数。用户周围的真实世界物体或虚拟现实物体的位置或运动、温度、照明条件和/或其他环境条件是这类环境参数的示例。

采样器模块81还可以包括播放位置控制器83。播放位置控制器83确保来自一个或数个音频片段的当前dsp块的音频数据保持同步。为此，播放位置控制器83可操作为确定偏移播放位置，偏移播放位置确定从哪个播放位置输出至少一个附加音频片段。基于先前输出的至少一个音频片段的播放位置，确定偏移播放位置，在传感器信号达到阈值之前已经输出该至少一个音频片段。如果不同的音频片段具有不同的长度，则播放位置控制器83可以考虑至少一个音频片段的长度与被启动的至少一个附加音频片段的长度的比值。可替代地或附加地，播放位置控制器83可以例如使用参考图11描述的技术，基于全局计数确定偏移播放位置。

可以分别为至少一个音频片段和至少一个附加音频片段提供两种类型的缓冲器。第一缓冲器可以保存原始音频数据。第二缓冲器可以保存来自第一缓冲器的一定范围的样本。第二缓冲器可以用于循环原始音频片段或其一部分。可以将第二缓冲器的长度初始设置为等于第一缓冲器的长度。可以准备第一缓冲器中的数据以适合当前节奏下的度量的全局持续时间。可以通过适当选择音频片段或通过应用时间扩展功能来完成此操作，时间扩展使音频片段适合当前节奏下度量的全局持续时间。如果第一缓冲器中的音频数据已经处于正确节奏，并且具有不是节拍长度的倍数的长度，则缓冲器末尾处的丢失音频数据可以被静音填充。如果音频片段的音频数据与参考数量的节拍或与参考数量的样本相比过长，则可以忽略多余的长度。在后一种情况下，第二缓冲器的最后音频样本可以用于在音频数据的末尾和开始之间进行插值，以提供平滑的循环并防止喀呖声或其他伪像。

可替代地，可以提供单个缓冲器。至少两个不同的播放头可以用于从同一缓冲器读取。在这种情况下，循环可以是音频文件的子范围。可以通过起始采样值和循环长度来定义子范围。循环长度可以定义待读取的样本的数量。当播放头已经读取期望数量的样本时，触发将播放头设置回到起始采样值的事件。以这种方式，单个缓冲器可以用于存储来自音频片段的音频数据和来自至少一个附加音频片段的音频数据。

音频片段可以是音频文件的子范围，并且至少一个附加音频片段可以是同一音频文件的另一个子范围。即，一个音频文件可以用于从中得出音频片段和至少一个附加音频片段。在这种情况下，单个缓冲器可以存储来自单个音频文件的样本。例如，可以使用两个不同的播放头从同一音频得出被停止的音频片段和被启动的至少一个附加音频片段。

控制设备80的各种功能块可以以硬件、固件、软件或其组合来实现。计算机可执行指令可以使计算设备或通信终端的处理器至少执行采样器模块81、混合器84、音频引擎处理模块85的功能。

图15是响应于传感器信号而控制音频反馈的生成的控制设备90的框图表示。控制设备90包括采样器模块81、混合器84、音频引擎处理模块85和dac86，其可以与参考图14描述的控制设备80的各个元件相似或相同。

采样器模块81可以响应于由控制事件生成模块94生成的事件消息。事件消息可以包括基于传感器输出得出的信息。基于传感器输出得出的信息可以包括关于传感器输出的绝对值或传感器输出的变化率的信息。控制事件生成模块94可以监视传感器的传感器输出以确定何时将生成事件消息。控制事件生成模块94可以以预定的时间间隔主动地轮询传感器3，例如，对音频数据的每个dsp块轮询一次。

可以使用更复杂的轮询或数据传输机制。为了说明，传感器可以将传感器输出提供给传感器数据缓冲器。传感器数据缓冲器可以是蓝牙插槽的缓冲器。控制事件生成模块94可以轮询传感器数据缓冲器以检索传感器信号。

传感器可以以预定的时间间隔(例如20毫秒)将传感器输出提供给蓝牙插槽或另一个传感器数据缓冲器。控制事件生成模块94可以在轮询时间轮询传感器数据缓冲器。传感器数据缓冲器的轮询时间可以是变化的，并且可以取决于各种参数，诸如插槽负载、可用的计算资源、在计算机上执行的程序的优先级等。

控制事件生成模块94可以将传感器信号提供给采样器模块81。这可以每个dsp块执行一次，或者每个样本执行一次。

在示例性实施例中，控制事件生成模块94可以生成事件消息，事件消息可以包括除从传感器输出得出的传感器信号以外的信息。为了说明，生成的事件消息可以包括关于增益的信息。增益可以定义最大振幅，即，它可以定义音频信号的包络的比例因子。在交替淡变期间，可以基于淡变振幅而逐渐改变增益，如参考图5和图6描述的。可替代地或附加地，事件消息可以包括循环标志。循环标志可以是二进制值，指示是否将循环播放响应于在传感器输出中检测到的变化而被启动的至少一个附加音频片段。可替代地或附加地，如果循环标志设置为真，事件消息可以包括循环范围，循环范围确定待循环的音频缓冲器内的范围。事件消息还可以可选地包括midi音符值。

控制设备90可以包括音频时钟89。播放位置控制器83可以可操作为基于音频时钟89确定偏移播放位置。为了说明，音频时钟89可以具有指示在传感器信号达到阈值11、12中的一个之前至少一个音频片段21中的播放位置的值。播放位置可以用于确定至少一个附加音频片段22、23的偏移播放位置。

控制设备90可以包括midi转换器88。midi转换器88可以可操作为在midi协议和由控制事件生成模块94生成的事件之间执行数据转换。可替代地或附加地，控制设备90可以包括osc转换器87。osc转换器87可以可操作为在osc协议和由控制事件生成模块94生成的事件消息之间执行消息转换。

作为控制事件生成模块94轮询直接来自传感器或来自传感器数据缓冲器的传感器信号的替代或补充，可以经由osc接口或midi接口将传感器提供给控制事件生成模块94。在这种情况下，控制事件生成模块94可以经由osc转换器87或经由midi转换器88接收传感器输出。

控制设备80、90可以分别被配置为：分别取决于监视用户在体育锻炼期间的运动的一个或数个运动学参数的传感器的输出信号，确定是否执行从至少一个音频片段到至少一个附加音频片段的过渡。

到目前为止，虽然大体上已经参考单个用户的监视描述了方法、控制设备和系统，但是这些方法、控制设备和系统也可以用于控制其中多个用户共同锻炼的团体锻炼设置中的音频反馈。一个控制设备或多个控制设备可以用于为多个用户生成音频反馈。控制设备中的每一个可以如参考图1-图15描述地操作。

图16示出根据优选实施例的系统100。系统100包括通常如参考图1-图15描述的可操作的控制设备4。系统100包括多个传感器101、102和103。传感器101、102和103中的至少两个可以分别监视不同用户的运动的运动学参数。为了说明，第一传感器101可以在执行体育锻炼期间监视第一用户的运动的至少一个运动学参数。第二传感器102可以在执行体育锻炼期间同时监视第二用户的运动的至少一个运动学参数。可选地，一个或多个附加传感器103可以在进行体育锻炼期间同时监视其他用户的运动的至少一个运动学参数。

控制设备4可以具有输入接口5，输入接口5被配置为接收分别来自多个传感器101-103中的每一个的传感器输出。控制设备4可以被配置为同时输出多个音频片段，每个音频片段相应地与多个传感器101-103中的一个相关联。如果与第一传感器101相关联的传感器信号指示第一用户的运动使传感器信号达到阈值11、12，控制设备4可以使与第一传感器101相关联的至少一个音频片段被停止、和/或使与第一传感器101相关联的至少一个附加音频片段被启动。

在优选实施例中，与第一传感器101相关联的音频片段之间的过渡不影响为其他用户输出的音频片段及其相关联的传感器102、103。即，对于由传感器101、102、103提供的传感器输出中的每一个，控制设备4可以独立地控制音频片段之间的过渡。

在另一个优选实施例中，与第一传感器101相关联的音频片段之间的过渡可以同时影响为其他用户输出的音频片段。即，当从第一传感器101的输出信号确定的传感器信号达到第一阈值11或第二阈值12时，这不仅会引起取决于第一传感器101的输出信号而输出的片段的过渡，而且也可以触发为其他用户中的至少一个输出的片段的变化。可以在多维参数空间中以多维阵列布置多个音频片段，多维参数空间由来自多个传感器101-103的传感器信号跨越，如参考图13描述的。

可以取决于由一个或数个传感器检测到的多个用户的身体运动，触发停止至少一个片段和/或启动至少一个附加片段。为了说明，可以使用逻辑函数来评估第一传感器101的输出信号和第二传感器102的输出信号，逻辑函数例如通过确定不同用户的运动是否彼此相协调，确定第一和第二用户的运动是否符合预定标准。仅在第一用户的运动和第二用户的运动相结合地满足特定标准时，才可以选择性地启动至少一个附加片段。为了说明，仅在第一用户执行具有第一预定运动特征的锻炼并且第二用户执行具有第二预定运动特征的锻炼时，才可以启动至少一个附加片段。可以使用模式匹配技术分别检测第一预定运动特征和第二预定运动特征。仅在第一用户和第二用户的运动以时间相关的方式表现出第一运动特征和第二运动特征时，例如通过以协调的方式同时运动，才可以选择性地启动至少一个附加片段。

在一个示例性实现方式中，仅在至少两个用户同时执行往复运动时，诸如通过以目标频率摇动身体部位，才可以选择性地激活数个片段的至少一个子集。为了说明，参考图13，代替执行与阈值11、76的阈值比较或除执行与阈值11、76的阈值比较之外，仅在至少两个用户同时以目标频率摇动身体部位时，才可以启动至少一个附加片段28。

对于不同的传感器101、102、103，触发不同音频片段之间的过渡的传感器信号的阈值可以分别不同。为了说明，当传感器101-103被安装在团体锻炼设置中的不同类型的锻炼设备上时，音频片段之间的过渡可以以不同的运动振幅和/或运动速度发生，这取决于分别安装有传感器101、102、103的锻炼设备的类型。

在本文公开的优选实施例中的任何一个中，输出的(一个或多个)音频片段不仅可以取决于由传感器101-103检测到的运动的运动学参数，诸如用户身体的一部分或锻炼设备的一部分的位置、速度或加速度，而且也可以取决于用户的不同于运动学参数的至少一种生理状况。

图17是系统110的示意性框图。系统110包括通常如以上参考图1-图16描述的可操作的控制设备4。系统110包括传感器101，传感器101可操作为监测在体育锻炼期间与用户的运动相关联的至少一个运动学参数。至少一个运动学参数可以包括用户身体的至少一部分或锻炼设备的至少一部分的位置、速度或加速度中的一项或几项。系统110还包括生理状况传感器111，生理状况传感器111可操作为在执行锻炼期间感测用户的至少一种生理状况。至少一种生理状况可以选自呼吸率、心率和血压组成的组，但不限于此。

控制设备4可以取决于依赖于传感器101的传感器输出的传感器信号以及基于生理状况传感器111的传感器输出两者，控制体育锻炼期间的音频反馈的输出。为了说明，控制设备4可以根据传感器101的传感器输出控制音频片段之间的过渡。控制设备4可以附加地基于生理状况传感器111的输出信号控制声反馈。为了说明，声反馈的节拍可以被更改，以便具有与用户的心率或呼吸率匹配的速率。附加地或可替代地，可以基于利用模式分类算法对运动模式的识别或从与用户在体育锻炼期间的运动无关的环境变化得出的其他事件，选择一个或数个音频片段。

图18是系统120的示意性框图。系统120包括通常如以上参考图1-图17描述的可操作的控制设备4。系统120包括锻炼设备121。

锻炼设备121包括通过弹性构件124彼此连接的两个物体122、123。物体122、123可以是握把、球、接力棒、杠铃或容易地被用户125的手握住或握在手中的任何其他种类的物体。弹性构件124可以例如是弹性带或弹性绳。

传感器102可以布置在物体122、123中的至少一个上或内。传感器102可以包括加速度计和/或陀螺仪和/或应变仪和/或负荷传感器，其被安装在两个物体122、123中的至少一个上或内。可替代地或附加地，传感器可以布置在弹性构件124上或中。布置在弹性构件124上或中的传感器可以可操作为感测施加到弹性构件124上的拉伸或压缩载荷、弹性构件124的绝对扩张或压缩、或归一化为弹性构件124长度的弹性构件124的相对扩张或压缩。布置在弹性构件124上或中的传感器可以包括应变仪和/或负荷传感器。

设置在物体122、123中的一个或两者和/或弹性构件124上的传感器102可以分别被配置为将传感器信号提供给控制设备4。传感器信号可以包括多个信号或数据项，从而表示多维传感器信号空间中的向量。多个信号或数据项可以包括选自由位置、速度、加速度、坐标轴、运动方向和力组成的组的至少两个数据。附加地或可替代地，传感器信号可以与物体中的一个或两个的运动速度、或弹性构件的扩张速度、和/或物体正在运动的方向、和/或弹性构件的扩张方向相关。

图19是系统130的示意性框图。系统130包括通常如以上参考图1-图18描述的可操作的控制设备4。系统130包括锻炼设备131。

锻炼设备131包括通过至少一个弹性构件135彼此连接的至少三个物体132、133、134。物体133、134可以是握把、球、接力棒、杠铃或可以容易地被用户的手抓住或握在手中的任何其他种类的物体。物体132可以沿着弹性构件135插入在物体133、134之间，并且可以但不必须被配置为在执行锻炼期间由用户握持。与锻炼设备121类似，一个或多个传感器102可以被提供在至少三个物体132、133、134上或内、和/或至少一个弹性构件135上或内。弹性构件135可以是包括一个或多个弹性带或弹性绳。被提供在物体132、133、134中的一个、两个或三个上、和/或弹性构件135上的(一个或多个)传感器102可以分别被配置为将传感器信号提供给控制设备4。传感器信号可以包括多个数据项，从而表示多维传感器信号空间中的向量。多个数据项可以包括选自由位置、速度、加速度、坐标轴、运动方向和力组成的组的至少两个数据。附加地或可替代地，传感器信号可以与物体中的一个或两个的运动速度、或弹性构件的扩张速度、和/或物体正在运动的方向、和/或弹性构件135的扩张方向相关。

锻炼设备121和131的弹性带或弹性索124、135可以分别具有在其松弛状态下10cm和1m之间(例如20cm和60cm之间)的长度。当经受容许载荷时，弹性构件的长度可以改变小于30cm，优选小于20cm，例如小于10cm或小于5cm。弹性构件可以通过施加20n和200n之间的范围内的拉伸力(优选地在40n和100n之间的拉伸力)而被拉伸到其松弛长度的至少两倍。

当锻炼设备121、131被配置为以将拉伸载荷施加到锻炼设备121、131的方式使用时，根据实施例的系统可替代地或附加地包括锻炼设备，锻炼设备具有被配置为由用户压缩的弹性构件。可替代地或附加地，锻炼设备可以具有被配置为偏转的元件。为了说明而不是限制，锻炼设备可以是被配置为横向于柔性杆的纵轴偏转的柔性杆。例如，柔性杆可以具有较小的尺寸，以用于办公室或住宅环境。指示弹性构件的压缩运动和/或柔性杆的偏转的传感器信号可以由控制设备4使用参考图1-图19详细描述的技术来处理。

物体132可以是被配置为可释放地附接到诸如弹性带的弹性构件的传感器，如将参考图22和23更详细地解释的。

图20是系统140的示意性框图。系统140包括通常如以上参考图1-图19描述的可操作的控制设备4。系统140包括座椅141。座椅141可以是车辆座椅，例如，机动车辆座椅或飞机座椅。座椅141可以是办公家具或住宅家具。座椅141可以是例如办公椅。

座椅141可以包括一个或数个传感器102。传感器102可以布置在座椅141的至少一部分上或内。多个传感器102优选地被安装到座椅141或装入座椅141内。传感器102可以包括加速度计和/或陀螺仪和/或应变仪和/或负荷传感器以检测座椅乘员的运动和/或座椅乘员施加到座椅上的力。

提供在座椅141上的(一个或多个)传感器102可以分别被配置为将传感器信号提供给控制设备4。传感器信号可以包括多个信号或数据项，从而表示多维传感器信号空间中的向量。多个信号或多个数据项包括选自由位置、速度、加速度、坐标轴、运动方向和力组成的组的至少两个数据。控制设备4可以处理(一个或多个)传感器信号，以确定音频片段是否待停止和/或至少一个附加音频片段是否待启动。

图21是系统150的示意性框图。系统150包括通常如以上参考图1-图20描述的可操作的控制设备4。系统150包括锻炼设备或娱乐设备151。

锻炼设备151或娱乐设备151可以被配置为将用户悬挂在锻炼设备151或娱乐设备151上。锻炼设备151或娱乐设备151可以被配置为使得用户在三维真实世界空间相对于锻炼设备151或娱乐设备151的基座位置的定向可以被控制。锻炼设备151或娱乐设备151可以包括多个旋转机构，其允许用户被定位在三维真实世界空间中，其中通过锻炼设备151或娱乐设备151，至少用户的身高轴(即，从用户的脚到用户的头部的轴)在三维真实世界空间中是可定向的。用户身高轴的至少两个角坐标可以通过锻炼设备151或娱乐设备151是可定位的。锻炼设备151或娱乐设备151可以包括皮带系统153(诸如腰带系统)，其允许用户以用户被悬挂在锻炼设备151或娱乐设备151中的方式被悬挂在锻炼设备151或娱乐设备151中。

锻炼设备151或娱乐设备151可以是经由诸如操纵杆的输入元件152可控制的。锻炼设备151或娱乐设备151可以是经由输入元件152可控制的，以在三维真实世界空间中设置用户的定向。可替代地或附加地，锻炼设备151或娱乐设备151可以以自动方式被控制。锻炼设备151或娱乐设备151可以被配置为通过三维真实世界空间中的一系列定向和/或运动自动过渡。

系统150包括可以安装在锻炼设备151或娱乐设备151上的至少一个传感器102，至少一个传感器102可以是可穿戴传感器，或者可以是另一种传感器，诸如相机定位系统或另一种非接触式传感器，或者其组合。传感器102可以将传感器信号提供给控制设备4。

取决于用户被锻炼设备151或娱乐设备151悬挂所沿着的定向，可以有效地锻炼身体的不同部位。控制设备4可以监视并记录对其已经执行体育锻炼的定向。控制设备4可以对用户应针对其进行未来锻炼的三维真实世界空间中的(一个或多个)定向提供建议或指令，或者可以以自动方式选择不同的位置/运动进度。控制设备4可以具有用于控制光学输出设备159的接口158，光学输出设备159可以是专用光学输出设备、通信终端或另一种光学输出设备的屏幕。

可以经由光学输出设备159提供视觉信号。视觉信号可以包括关于将进行的体育锻炼的信息，和/或关于需要进一步锻炼的身体部位的信息，和/或关于用户将被悬挂在锻炼设备进行体育锻炼的方式的信息。可替代地或附加地，视觉信号可以包括视觉效果。视觉效果可以包括图形动画。视觉信号可以由控制音频反馈的(一个或多个)相同传感器信号来控制。

如上面已经描述的，控制设备4可以提供声反馈。

图22是系统160的示意性框图。系统160包括通常如以上参考图1-图21描述的可操作的控制设备4。系统160包括传感器161。

传感器161被配置为附接到锻炼设备的弹性构件。传感器161可以被配置用于可释放地附接到弹性绳或弹性带，而无需修改或拆卸弹性绳或弹性带。传感器161可具有壳体和支架169或其他附接机构，其可操作为例如通过使用摩擦配合将传感器161固定在弹性构件上。支架169可以朝向传感器161的壳体偏置，以将锻炼设备的弹性构件保持在支架169与传感器161的壳体上的抵接表面之间。支架或其他附接机构可以是机构的集成部分，以测量锻炼设备的弹性构件的扩张。

传感器161可以被配置为将至少一个传感器信号提供给控制设备4。(一个或多个)传感器信号可以指示弹性构件的拉伸或压缩、和/或安装有传感器161的弹性构件的定向。传感器161可以包括第一感测单元162，第一感测单元162被配置为感测安装有传感器161的弹性构件的拉伸或压缩。第一感测单元162可以被配置为例如感测弹性带的拉伸。第一感测单元162可以包括应变仪和/或可以使用诸如光学感测的非接触感测技术来确定拉伸。传感器161可以包括第二感测单元163，第二感测单元163被配置为感测传感器161的定向，其指示安装有传感器161的弹性构件的定向。第二感测单元163可以包括例如加速度计或其他定向传感器。

通过使用传感器161获得各种优点，传感器161可以被夹到或以其他方式可释放地附接到锻炼设备的弹性构件。传感器161可以用在常规弹性带或弹性绳上，并允许将常规弹性带或弹性绳与控制设备4相关联地使用。传感器161可以安装在常规弹性带或弹性绳上，而无需对常规弹性带或弹性绳进行拆卸或其他修改，除了将传感器161可释放地附接到弹性带或弹性绳上之外。

图23是可以在图22的系统中使用的传感器61的实现方式的平面图。传感器161包括用于附接到弹性构件的多个支架169a、169b。当将传感器161安装到弹性构件时，多个支架169a、169b可以沿着弹性构件沿着传感器161延伸的方向间隔开。多个支架169a、169b可以包括各自附接到应变仪163的两个或更多个支架。应变仪163可以是带状应变仪。多个支架169a、169b被配置为将弹性构件中的拉伸或压缩传递到应变仪163上。多个支架169a、169b中的每个被配置为以摩擦配合的方式接合弹性构件的一部分，使得弹性构件中的拉伸或压缩被传递到应变仪163上。

为了适应各种类型的传感器，可以执行校准例程，如将参考图24进行更详细的解释。

在根据实施例的方法和系统中可以使用各种类型的传感器。为了说明，根据实施例的控制设备可以被配置为基于多种不同的运动来控制音频反馈的提供，如上面已经解释的。取决于待监视的运动的类型，可以使用不同类型的传感器。为了说明，非接触式距离测量传感器(可以基于激光测量技术或红外感应)可能特别适合于测量基本线性运动。非接触距离测量传感器可以被定位为与用户相隔小于阈值距离的距离。可以使用加速度传感器或其他方向传感器来测量相对于重力向量的方向。合适的传感器也可以操作为测量自由空间中的运动。为了说明，可以将立体相机系统用于自由空间中的3d跟踪。

图24是根据实施例的方法170的流程图。在步骤171处，启动校准例程。校准例程可以在输出音频信号之前执行。可替代地或附加地，可以在输出音频信号的同时执行校准例程。在步骤172处，在校准例程中监视传感器输出。在校准例程中，可以通过用户运动的最小重复次数来监视传感器输出。最小重复次数可以取决于使用的传感器的类型和/或可以取决于用户运动是否为周期性运动。为了说明，如果传感器测量一维运动，可以通过至少一次重复的运动来监视传感器输出，以确定身体运动的起点和终点。如果传感器在自由空间中检测运动，则可以在校准例程中监视多于两次重复的运动，以提高准确性。当体育锻炼涉及周期性运动模式时(如跑步或骑自行车可能就是这种情况)，可以使用不同的校准例程。为了说明，可以在校准例程中监视：用户在跑步时将他/她的腿抬起的高度、用户在跑步时将他/她的腿抬起的频率、和/或骑自行车时的踩踏频率。可以附加地监测加速度。可以从传感器输出得出各种值，例如可以用于校准的活动值。

在步骤173处，可以处理在校准例程中监视的传感器输出。为了说明，可以基于在校准例程中监视的传感器信号，校准用于处理传感器输出或数个传感器输出以生成传感器信号的处理例程，该传感器信号然后与第一阈值和第二阈值比较。在校准例程中监视的传感器输出可以用于确定比例因子，在将传感器输出与第一阈值和第二阈值进行比较之前，将传感器输出乘以比例因子。可替代地或附加地，可以使用更复杂的映射技术来处理传感器输出以从中生成传感器信号。为了说明，可以使用不同函数或表格将传感器输出映射到传感器信号上，该传感器信号然后与第一阈值和第二阈值比较。可以取决于在校准例程中监视的传感器输出来调整函数或表格。可以取决于在校准例程中监视的传感器输出来选择多个音频片段。可替代地或附加地，可以取决于在校准例程中监视的传感器输出来选择多个音频片段。

可以执行校准以便提供以最佳方式与用户的体育锻炼相匹配的改进的音频反馈。

在步骤174处，可以退出校准例程。

在步骤174之后，可以使用校准例程的结果在体育锻炼期间提供音频反馈。可以在输出音频反馈之前执行步骤171-174，或者与提供音频反馈并行地执行步骤171-174。校准例程可以在后台运行，使得在校准例程期间可听到基于先前或默认校准的音频反馈。可以使用参考图1-图23描述的任何一种技术来实现音频反馈的提供。

可以在实施校准的运动的同时(即在校准之后)，调整第一阈值和第二阈值。这允许针对特定锻炼或特定锻炼设备进行适配。

图25是根据优选实施例的系统的框图。系统在音频反馈生成模块181和音序器183之间提供接口185。音频反馈生成模块181可以被配置为响应于从传感器182接收到的传感器信号184而输出音频信号。输出音频信号包括如上面解释的一个或多个音频片段。

音频反馈生成模块181和音序器183可以通过硬件、软件、固件或其组合来实现。音频反馈生成模块181和音序器183可以是在相同设备上(例如，在移动通信终端或另一个便携式计算设备上)执行的应用。

接口185可以用于各种目的。为了说明，音序器183可以经由接口185向音频反馈生成模块181提供数个音频片段中的一个、至少两个或全部。可替代地或附加地，音序器可以经由接口185向音频反馈生成模块181提供一个或数个数据流，例如midi。数据流可以用于控制音频反馈生成模块181。可替代地或附加地，音频信号或与音频信号相关的数据可以由音频反馈生成模块181经由接口185提供给音序器183。

音频反馈生成模块181可以用作音序器183的插件，或者反之亦然。当音频反馈生成模块181用作音序器183的插件时，可以例如出于计费目的监视音频反馈生成模块181的使用时间。

接口185可以是rewire、虚拟录音室技术(vst)或abletonlink接口，而不限于此。

根据本发明的优选实施例的方法、设备和系统能够回放提供如节拍、节奏、和声或旋律的音乐特征的音频材料。音频材料可以循环播放。可以诸如通过将数个音频片段同步到共同的节拍来将音频材料同步到共同的节奏。输出的音频信号的内容可以实时地和在运行中被操作，同时维持播放位置并与共同的节奏和当前节拍保持同步。当使用交替淡变时，传感器输出中的快速变化不会引起输出听觉反馈中的喀呖声或其他伪像类听觉失真。

可以诸如通过将数个音频片段同步到共同节拍来将音频材料同步到共同的节奏和相位。

在本文公开的优选实施例中的任何一个中，音频片段可以是或可以包括采样的音频数据(例如录制或合成的音频的片断)、midi数据、osc消息、或诸如专有格式的不同格式的数据。

在本文公开的优选实施例中的任何一个中，阈值11、12不必须是静态的。阈值11、12可以根据传感器信号或时间而变化、或由于应用于运动模式的模式识别过程而变化、或由于可能与执行体育锻炼无关的环境参数而变化。用户周围的真实世界物体和/或虚拟现实物体的位置或运动、温度、照明条件和/或其他环境条件是这类环境参数的示例。

当在体育锻炼期间输出声信号时，根据本发明的优选实施例的方法、设备和系统触发音频片段或音频片段的组合。用户不必担心在当前节奏环境中从一个音频片段到另一个音频片段的过渡的确切开始。方法、设备和系统使所有音频材料似乎从一开始就在同步运行，并且用户可以以自发的方式改变和组合不同的音频材料。方法、设备和系统使用户能够在任何时间点在数个音频片段之间切换。因此，使用户能够在任何时间点根据他或她的喜好来改变声音，而不必担心与当前声信号的同步。方法、设备和系统保留产生音频反馈的快速和突发变化的能力，这是体验音乐能动性的显着特征，即，确保运动的激励模式被音频信号的相应激励模式反映。

在根据本发明的优选实施例的方法、设备和系统中，控制设备能够区分传感器输出的增加和减少。分别取决于传感器信号是否从其下阈值或上阈值进入给定传感器信号子范围，可以触发不同的动作。不同的动作可以包括，例如，分别取决于子范围是否从其下边界或其上边界进入，设置通过其循环至少一个附加音频片段的循环范围。

可以使用执行指令代码的控制设备来实现根据本发明的优选实施例的方法、设备和系统，指令代码使控制设备执行根据本文公开的优选实施例中任何一个的方法。控制设备可以包括固定或便携式计算机，诸如蜂窝电话、平板电脑、个人数字助理或其他通信终端的便携式通信终端，或专用计算设备。计算设备可以包括嵌入式linux计算机。

本文公开的用于在体育锻炼期间控制声反馈的方法、设备和系统使用户能够容易地生成被认为是有积极性的感兴趣声反馈，而无需用户使声反馈的节拍与在体育锻炼期间实施的运动同步。方法、设备和系统允许用户在锻炼期间探索大空间的可能声音和声音的组合。方法、设备和系统可以用于由单个用户单独执行的体育锻炼，但是也特别适合于其中多个用户共同锻炼的团体锻炼设置。