用于提供通过触觉刺激增强的音乐或语音或声音音频感知的方法和系统
1.发明的技术背景
2.应用领域
3.本发明总体上涉及通过触觉刺激增强感知的声音扩散技术领域。
4.特别地，本发明涉及一种用于提供通过触觉刺激增强的音乐或语音或声音音频感知的方法和系统，以及一种用于提供音乐或语音或声音音频的触觉效果的方法和系统。
5.现有技术的描述
6.用于使用增强的感知改善声音扩散的许多系统和方法是已知的。
7.然而，已知的解决方案解决了改善所感知的声音质量的技术问题，并且最终总是涉及听觉刺激感知的改善。
8.一些方法和系统是已知的，其范围也被扩大到包括其他感官刺激，例如在视频游戏系统中，能够使内容(例如，视频游戏)的声音和视觉感知伴随着(例如，通过手套)传递给用户的触觉振动。在这种情况下，触觉感知被添加到声音和视频感知中，并且没有像那样地增强声音感知，而是简单地增加单独的感知通道。
9.然而，考虑到正确意义上的声音扩散，即音乐、歌曲或语音音频的扩散和/或再现和/或聆听，还没有已知的解决方案能够通过触觉刺激来丰富这种感知，因此出现了对提供这种解决方案的需求。
10.发明概述
11.鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种方法，该方法用于提供通过触觉刺激增强的音乐或语音或声音音频感知，这使得有可能至少部分地克服上面参考现有技术描述的缺点，并且响应上面提到的需求，这些需求在所考虑的技术领域中尤其明显。
12.所述目的通过根据权利要求1的方法来实现。
13.该方法的进一步的实施例由权利要求2
‑
12限定。
14.本发明的主题还涉及一种用于提供音乐或语音或声音音频的触觉效果的方法。所述方法在权利要求13中限定。
15.本发明的主题还涉及一种用于提供通过触觉刺激增强的音乐或语音或声音音频感知的系统。所述系统在权利要求14中限定。
16.该系统的进一步的实施例由权利要求15
‑
21限定。
17.最后，如权利要求22和23所限定的，本发明的主题涉及一种用于提供音乐或语音或声音音频的触觉效果的系统。
18.附图简述
19.参考附图，根据本发明的方法的附加特征和优点将从下面提供的优选实施例的描述中显现出来，该描述是以说明的方式而非限制的方式给出的，在附图中：
20.‑
图1示出了根据本发明的系统的实施例的简化框图，该系统用于提供通过触觉刺激增强的音乐或语音或声音音频感知；
21.‑
图2和图3示出了所述系统的进一步的实施例的简化框图；
22.‑
图4示出了根据本发明的系统的实施示例；
23.‑
图5示出了根据本发明的系统的实施方式和应用的另一个示例。
24.详细描述
25.如独立权利要求中所表述的，本发明考虑了由任何音频生成的压力波和声振动，该音频在很大程度上是音乐的，其中压力波和声振动与生成的原始音频完全同步；本发明通过机械或电子设备将压力波和声振动传递给人类触觉系统，以便被拦截和感知。
26.换句话说，如下文将描述的，每个声音事件被认为是振动和压力变化的可听声音部分的发生器。
27.参考图1
‑
5，描述了一种用于提供通过触觉刺激增强的音乐或语音或声音音频感知的方法。
28.该方法包括以下步骤：接收代表前述音乐或语音或声音音频的信号(在图中表示为s或se)；同时，生成一个或更多个触觉刺激st；然后基于前述接收信号(s或se)调制所述一个或更多个触觉刺激st，以生成一个或更多个经调制的触觉刺激stm。
29.该方法设想然后将前述一个或更多个经调制的触觉刺激stm与音乐或语音或声音音频的声音扩散一起施加在聆听者身上，使得聆听者可以通过听觉刺激和通过触觉刺激来享受音乐或语音或声音音频。
30.经调制的触觉刺激stm的施加与音乐音频的声音扩散在这样的意义上一起发生，即，经调制的触觉刺激的施加与声音扩散(在与人类感官的感知时间相当的时间尺度上)同时或基本上同时。以这种方式，事实上，听觉刺激和触觉刺激在增强的并且使用户更满意的整体感知中协作。
31.在本解决方案中，听觉刺激和触觉刺激之间的相关性通过前述的同时性以及这样的事实来保证：触觉刺激以与代表用户感知的听觉刺激的信号密切相关的方式被适当调制(如上所述)。
32.在本发明的所有实施例中，本发明的方法可以应用于音频是任何类型的情况，但是特别是(在优选的应用领域中)当被提供增强感知的音乐或语音或声音音频包括用文字或歌声表达的人类语音和/或声音和/或音乐作品和/或歌曲时的情况。
33.根据该方法的一个实施例，前述触觉刺激st包括通过触摸可感知的振动。
34.根据实施方式的选择，前述触觉刺激包括机械振动；在这种情况下，生成一个或更多个触觉刺激的步骤包括通过振动源和/或机械波源生成振动和/或机械波。
35.根据实施方式的另一种选择，前述触觉刺激包括压力波和/或声振动；在这种情况下，生成一个或更多个触觉刺激的步骤包括通过压力波源和/或声振动源生成压力波和/或声振动。
36.根据该方法的一个实施例，施加步骤包括在已经调制了生成的振动之后，将生成的振动施加在聆听者身体的一个或更多个部位上。
37.在这种情况下，根据实施方式的一种选择，调制步骤包括通过适合于聆听者身体特定部位的频率来调制一个或更多个触觉刺激，并且施加步骤包括在已经调制了生成的振动之后将生成的振动施加在聆听者身体对所述频率敏感的所述特定部位上。
38.根据该方法应用的一个示例，经调制的振动被施加到其上的聆听者身体的特定部位包括触觉系统和/或骨骼系统和/或肌肉系统和/或大脑系统的部位。
39.特别地，根据实施方式的可能选择，经调制的振动被施加到其上的聆听者身体的特定部位包括触觉系统的部位，该部位属于包括以下项的组：罗菲尼小体(ruffini corpuscle)、和/或迈斯纳小体(meissner corpuscle)、和/或帕西尼小体(pacini corpuscle)、和/或默克尔小体(merkel corpuscle)、和/或适合于检测触觉和/或压力和/或拉伸信号的游离神经纤维。
40.在这点上，该方法在根据身体的预选部位的灵敏度选择施加到身体的这些部位上的频率方面提供了广泛的灵活性。
41.根据该方法的实施方式的各种选择，有可能将听觉频率重新调制为最佳触觉频率。
42.例如，在帕西尼小体的情况下，触觉频率可以从100hz到500hz。事实上，帕西尼小体在触觉受体中是最敏感的，其能够检测到一微米量级的皮肤上的压力；对于200hz的频率，帕西尼小体的灵敏度最大，但即使是500hz的频率也能检测到。
43.根据另一个示例，在默克尔小体的情况下，触觉频率可以从5hz到60hz。事实上，默克尔小体检测非常低频率的压力刺激。
44.根据该方法的实施方式的一个选择，可以在身体的不同部位上同时施加多个触觉刺激(调制到各自的最佳频率)。
45.根据一个实施例，该方法可以应用于通过电子设备扩散的声音信号的环境中。
46.在这种情况下，前述接收信号是来自接收仪器a的电信号或电子信号se，该接收仪器a适合于接收以电子形式传输的音乐或语音音频，并将其转化成电或电子形式，从而将其变换成上面定义的“接收电信号或电子信号”(se)。
47.此外，在该实施例中，该方法包括生成和扩散对应于前述音乐或语音音频的声(即声音)信号sa的另外的步骤，使得声(声音)信号sa在施加前述一个或更多个经调制的触觉刺激stm的同时被聆听者感知。
48.根据实施方式的可能选择，前述接收仪器a包括收音机或tv或电话或计算机或ipod或接收设备，该接收设备与扬声器或与和视频游戏或电影的放映相关联的音频播放仪器相关联。
49.根据另一个实施例，该方法还可以应用于来自音频或声源的声音信号ss的环境中，并且该声音信号ss由聆听者直接感知，而不需要电子装置的中介。
50.在这种情况下，接收步骤包括检测声音信号ss并生成代表检测到的声音信号ss的相应的电信号或电子信号se。
51.在所有先前提到的情况中，在该方法中，个人到达存在电信号或电子信号se的点，该电信号或电子信号se代表由用户扩散和感知的声音信号。
52.根据实施方式的一个选择，该方法包括在调制步骤之前，处理所述电信号或电子信号se以获得驱动信号sp的附加步骤。在这种情况下，调制步骤包括通过驱动信号sp调制所述一个或更多个触觉刺激st。
53.可以容易地理解，将电信号或电子信号se作为生成调制触觉刺激st的驱动信号sp的基础的事实提供了处理所述信号的广泛的可能性，这些可能性本身是已知的，以便以有利的灵活性优化触觉刺激的定时，从而使其效果最大化。
54.根据几个可能的变型实施例，处理电信号或电子信号se的前述步骤包括通过在频
域和/或时域中操作来：对电信号或电子信号进行频率滤波，和/或在期望的中心频率附近平移电信号或电子信号的频谱，和/或根据预定义的准则改变或扭曲频谱。
55.应当观察到，在该方法的实施方式的各种选择中，触觉刺激以在某种程度上依赖于声音或与之协调的方式被调制，但是在许多方面其可以独立于声音本身(例如关于强度、放大或其他方面)。
56.现在将描述包括在本发明中的用于在聆听所述音乐或语音或声音音频时提供音乐或语音或声音音频的触觉效果的相应方法。
57.该方法包括以下步骤：接收代表前述音乐或语音或声音音频的信号(s或se)；然后在声学上扩散所述音乐或语音或声音音频；同时生成一个或更多个触觉刺激st，并且基于前述接收信号调制所述一个或更多个触觉刺激st，以便生成一个或更多个经调制的触觉刺激stm。
58.最后，该方法设想在声学上扩散的步骤的同时，将所述一个或更多个经调制的触觉刺激stm施加在聆听者身上，以便允许与接收信号相关联的音乐或语音或声音音频的触觉效果。
59.现在将描述用于提供音乐或语音或声音音频的触觉效果的系统1。
60.系统1包括接收装置2、用于生成触觉刺激的装置3、调制装置4和触觉刺激施加装置5。
61.接收装置2被配置为接收代表前述音乐或语音或声音音频的信号(s或se)。
62.用于生成触觉刺激的装置3被配置为生成一个或更多个触觉刺激st。
63.调制装置4被配置为基于接收信号(s或se)调制前述一个或更多个触觉刺激st，以便生成一个或更多个经调制的触觉刺激stm。
64.触觉刺激施加装置5被配置为将前述一个或更多个经调制的触觉刺激st施加在聆听者身上，以便允许与接收信号相关联的音乐或语音或声音音频的触觉效果。
65.根据该系统的一个实施例，用于生成触觉刺激的装置3包括一个或更多个振动发生器和/或机械波发生器。
66.根据该系统的另一个实施例，用于生成触觉刺激的装置3包括一个或更多个振动发生器和/或声波发生器。
67.根据该系统的一个实施例，触觉刺激施加装置5包括振动设备5，该振动设备5能够操作地连接到调制装置4，以便接收生成的触觉刺激st和/或振动。振动设备5被配置为被放置成与聆听者身体的一个或更多个部位接触，以施加所述经调制的触觉刺激stm和/或振动。
68.根据几个可能的变型实施例，振动设备5由海绵状材料、或者适于传递振动的另一种材料制成。
69.根据实施方式的一种选择，调制装置4包括本身已知的电子调制器，该电子调制器被配置为用电调制信号或电驱动信号来调制待调制的电信号。
70.根据该系统的一个实施例，调制装置4被配置为通过适合于聆听者身体特定部位的频率来调制一个或更多个触觉刺激，并且触觉刺激施加装置5被配置为在生成的振动已经被调制之后，将所生成的振动施加在聆听者身体的所述特定部位上。
71.根据实施方式的一种选择，经调制的振动被施加到其上的聆听者身体的特定部位
包括触觉系统和/或骨骼系统和/或肌肉系统和/或大脑系统的部位。
72.根据各种应用示例，经调制的振动被施加到其上的聆听者身体的特定部位包括触觉系统的部位，该部位属于包括以下项的组：罗菲尼小体、和/或迈斯纳小体、和/或帕西尼小体、和/或默克尔小体、和/或适合于检测触觉和/或压力和/或拉伸信号的游离神经纤维。
73.根据一个实施例(图2所示)，该系统还包括声音检测和转换装置6，其被配置为检测声音信号ss并生成代表检测到的声音信号ss的相应电信号或电子信号se。
74.根据该系统的一个实施例，接收装置2包括能够操作地连接到接收仪器a的接收设备20，该接收仪器a适合于接收以电子形式传输的音乐或语音音频，并将其变换成电信号或电子信号se。
75.在这种情况下，接收设备20被配置为接收前述电信号或电子信号se，并且系统1还包括声音扩散装置9，声音扩散装置9适合于扩散对应于所述音乐或语音音频的声信号sa。图3示出了所有选择中声音扩散装置9被包括在接收仪器a中的第一选择，并且通过虚线进一步示出了另外的(可替代的或附加的)选择，在该另外的选择中声音扩散装置9被专门地设置在系统1内，并且与接收仪器a分开。
76.根据几个变型实施例，前述接收仪器a包括收音机或tv或电话或计算机或ipod或接收仪器，该接收仪器与扬声器或与和视频游戏或电影的放映相关联的音频播放装置相关联。
77.根据一个实施例，系统1还包括无线通信装置7，该无线通信装置7被配置为连接前述接收设备20和前述接收仪器a。
78.根据实施方式的一种选择，前述无线通信装置7包括基于短程和/或蓝牙和/或ble无线技术的收发器。
79.根据实施方式的其他选择，系统内的通信连接(并且特别是接收设备20和接收仪器a之间的连接)可以通过电缆或者通过本身已知的任何其他连接技术(其适合于该目的)来进行。
80.根据一个实施例，系统1还包括电子信号处理装置8，该电子信号处理装置8被配置为处理前述电信号或电子信号se，以便获得驱动信号sp。
81.根据实施方式的各种可能的选择，电子信号处理装置8被配置为通过在频域和/或时域中操作来：对电信号或电子信号进行频率滤波，和/或在期望的中心频率附近平移电信号或电子信号的频谱，和/或根据预定义的准则改变或扭曲(distort)频谱。
82.根据一个实施例，调制装置4包括被配置为通过驱动信号来调制触觉刺激的调制器4。
83.现在将描述一种用于提供通过触觉刺激增强的音乐或语音或声音音频感知的系统，所述系统包括根据上述实施例中的任何一个的用于提供音乐或语音或声音音频的触觉效果的系统1。
84.在所述系统1中，声音扩散装置9和触觉刺激施加装置5被配置为以时间相关的方式分别扩散声信号sa，和在聆听者身上施加一个或更多个经调制的触觉刺激stm。
85.根据所述系统的一个实施例，声音扩散装置9和触觉刺激施加装置5被配置为以同时的方式分别扩散声信号和施加一个或更多个经调制的触觉刺激。
86.参考系统的实施例，各种选择都是可能的。
87.例如，参考图1，前述接收装置2、用于生成触觉刺激的装置3、调制装置4和触觉刺激施加装置5可以集成(功能上和/或机械上)到单个设备中。
88.可替代地，参考图2，接收设备20、处理装置8、调制器4和触觉刺激或振动的源3可以以外壳30(类似于小型扬声器外壳)的形式彼此集成，然后外壳30机械地耦合到触觉刺激施加装置5，以便提供将被施加在身体部位上的经调制的触觉刺激。
89.在图4所示的示例实施例中示出了外壳30和触觉刺激施加装置5，该触觉刺激施加装置5呈适用于聆听者颈部的由海绵状材料制成的环或颈圈的形式。
90.在图5所示的示例应用中示出了以下项：佩戴在聆听者颈部上的系统1(外壳30和颈圈5)，而接收仪器a还设置有无线发射器7，以用于与系统1的接收设备进行通信(通过移动电话或智能手机40实现)。
91.根据未示出的变型实施例，前述连接经由电缆进行。
92.在另一个未示出的实施方式的选择中，前述接收装置2、用于生成触觉刺激的装置3、调制装置4和触觉刺激施加装置5可以集成(功能上和/或机械上)到单个设备(该单个设备具有基本上圆柱形的形状)中或具有把手和活动部分(由薄膜或适合于放置成与身体部位(例如前额)接触的另一振动元件构成)的构造中。
93.如可以观察到，本发明的目的通过上述系统和方法(借助于其功能特征和结构特征)而完全实现。
94.特别地，所述方法和系统允许聆听者享受音乐或语音或声音音频的显著增强的、更令人满意的感知，其中以与触觉刺激相关的方式生成和调制并且适当地施加在身体各个可能部位上的听觉刺激和触觉刺激两者对该显著增强的、更令人满意的感知都有贡献。
95.从另一个角度来看，上述系统和方法使得提供与听觉感知密切相关的音乐或语音或声音音频的触觉效果成为可能。
96.本领域技术人员可以对上述系统和方法的实施例进行修改和调整，以及用其他功能等同的元件替换元件，而不超出所附权利要求的范围。被描述为属于可能实施例的每个特征可以独立于其他描述的实施例来实现。