用于表示物理空间中的声音场的方法及设备与流程

用于表示物理空间中的声音场的方法及设备根据35U.S.C.§119(e)主张优先权本专利申请案主张2012年11月14日申请的标题为“用于刷新物理空间中的声音场的装置及系统(MethodandApparatusforProvidingTangibleControlofSound)”的第61/726,451号美国临时申请案、2012年11月14日申请的标题为“用于提供对声音的有形控制的方法和设备(MethodandApparatusforProvidingTangibleControlofSound)”的第61/726,456号美国临时申请案、2012年11月14日申请的标题为“具有智能方向性会议的装置及系统(DeviceandSystemHavingSmartDirectionalConferencing)”的第61/726,441号美国临时专利申请案及2012年11月14日申请的标题为“协作式文档检视及编辑(CollaborativeDocumentReviewandEditing)”第61/726,461号美国临时专利申请案的优先权及权益。技术领域各种特征涉及用于表示物理空间中的声音场的装置及系统。

背景技术：
声音是传输穿过固体、液体或气体的由听觉范围内的频率构成的压力的振荡的机械波。在人类中，例如，听觉通常受限于约20Hz与20,000Hz(20kHz)之间的频率。虽然可能听到这些声音，但它们无法被看到。因为人类视觉感知胜过所有其它器官，所以能够将声音视觉化将极大地增强用户体验。

技术实现要素：
下文呈现本发明的一或多个方面的简化概述，以便提供对此些方面的基本理解。此概述并非本发明的所有所涵盖特征的广泛综述，且既不希望识别本发明的所有方面的关键或至关重要要素，也不希望划定本发明的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本发明的一或多个方面的一些概念以作为稍后呈现的更详细描述的序言。第一实例提供一种用于表示物理空间中的声音场的方法。所述方法包含通过与所述物理空间通信的声音换能器阵列从所述物理空间俘获声音。所述物理空间可包含显示屏、触摸屏及平板计算机。一旦已经俘获所述声音，可计算所俘获的声音的声音投影图案，其中所述声音投影图案是所俘获的声音的声音场的表示。所述声音投影图案可随后显示于所述物理空间上，在所述声音换能器阵列与既定用户之间延伸。可实时或准实时地显示所述声音投影图案。根据一个方面，所述声音可被实时或准实时地俘获且可包含次声波声音、超声波声音、红外声音及射频声音。另外，可处理所述所俘获的声音以识别所述所俘获的声音的发起位置。所述既定用户可在所述所俘获的声音的所述发起位置处。根据一个方面，所述声音换能器阵列可包括单独的麦克风阵列及扬声器阵列。在所述麦克风阵列与所述扬声器阵列分开时，麦克风射束可在所述麦克风阵列上被俘获且以第一色彩显示在所述物理空间中，而扬声器射束可从所述扬声器阵列发射且以第二色彩显示在所述物理空间中，其中所述第一色彩不同于所述第二色彩。接下来，可将色彩热图应用于所述麦克风射束，其中所述色彩热图的主瓣表示强信号区且所述色彩热图中的色彩改变表示较弱的信号区。根据一个方面，所述声音换能器阵列可包括组合的麦克风及扬声器阵列。在所述麦克风及扬声器阵列组合时，麦克风射束可在所述声音换能器阵列上被俘获且以第一色彩显示在所述物理空间中，而扬声器射束可从所述声音换能器阵列发射且以第二色彩显示在所述物理空间中，其中所述第一色彩不同于所述第二色彩。接下来，可将色彩热图应用于所述麦克风射束，其中所述色彩热图的主瓣表示强信号区且所述色彩热图中的色彩改变表示较弱的信号区。根据一个实施例，所述声音投影图案可呈射束图案或符号(例如箭头)的形式。第二实例提供一种声音换能器阵列。所述声音换能器阵列可包含扬声器阵列、与所述扬声器阵列通信以用于俘获声音的麦克风阵列，及与所述麦克风阵列通信的至少一个处理器。所述至少一个处理器可经配置以俘获所述声音且计算所述所俘获的声音的声音投影图案，其中所述声音投影图案是所述所俘获的声音的声音场的表示。接下来，所述至少一个处理器可经配置以在所述物理空间上显示在所述声音换能器阵列与既定用户之间延伸的所述声音投影图案。所述声音投影图案可实时或准实时地显示，且所述物理空间可包含显示屏、触摸屏及平板计算机。根据一个方面，所述声音可被实时或准实时地俘获且可包含次声波声音、超声波声音、红外声音及射频声音。另外，所述至少一个处理器可进一步经配置以处理所述所俘获的声音以识别所述所俘获的声音的发起位置。所述既定用户可在所述所俘获的声音的所述发起位置处。根据一个方面，所述至少一个处理器可进一步经配置以：俘获所述麦克风阵列上的麦克风射束，其中所述麦克风射束以第一色彩显示在所述物理空间中；及从所述扬声器阵列发射扬声器射束，其中所述扬声器射束以第二色彩显示在所述物理空间中，其中所述第一色彩不同于所述第二色彩。所述至少一个处理器可进一步经配置以随后将色彩热图应用于所述麦克风射束，其中所述色彩热图的主瓣表示强信号区且所述色彩热图中的色彩改变表示较弱的信号区。所述麦克风阵列可与所述扬声器阵列组合。或者，所述麦克风阵列可与所述扬声器阵列分开。根据一个实施例，所述声音投影图案可呈射束图案或符号(例如箭头)的形式。第三实例提供一种与物理空间通信的用于表示物理空间中的声音场的声音换能器阵列。所述声音换能器阵列可包含用于从所述物理空间俘获声音的装置，其中所述声音通过与所述物理空间通信的声音换能器阵列发射到所述物理空间中。所述物理空间可包含显示屏、触摸屏及平板计算机。所述声音换能器阵列还可包含：用于计算所述所俘获的声音的声音投影图案的装置，其中所述声音投影图案是所述所俘获的声音的声音场的表示；及用于在所述物理空间上显示在所述声音换能器阵列与既定用户之间延伸的所述声音投影图案的装置。可实时或准实时地显示所述声音投影图案。根据一个方面，所述声音可被实时或准实时地俘获且可包含次声波声音、超声波声音、红外声音及射频声音。另外，所述声音换能器阵列可包含用于处理所述所俘获的声音以识别所述所俘获的声音的发起位置的装置。所述既定用户可在所述所俘获的声音的所述发起位置处。根据一个方面，所述声音换能器阵列可包括单独的麦克风阵列及扬声器阵列。在所述麦克风阵列与所述扬声器阵列分开时，所述声音换能器可进一步包括用于在所述麦克风阵列上俘获麦克风射束且以第一色彩显示在所述物理空间中的装置，以及用于从所述扬声器阵列发射扬声器射束的装置，所述扬声器射束以第二色彩显示在所述物理空间中，其中所述第一色彩不同于所述第二色彩。所述声音换能器可进一步包括用于将色彩热图应用于所述麦克风射束的装置，其中所述色彩热图的主瓣表示强信号区且所述色彩热图中的色彩改变表示较弱的信号区。根据一个方面，所述声音换能器阵列可包括组合的麦克风及扬声器阵列。在所述麦克风阵列与所述扬声器阵列组合时，所述声音换能器可进一步包括用于在所述麦克风阵列上俘获麦克风射束且在所述物理空间以第一色彩显示的装置，以及用于从所述扬声器阵列发射扬声器射束的装置，所述扬声器射束以第二色彩显示在所述物理空间中，其中所述第一色彩不同于所述第二色彩。所述声音换能器可进一步包括用于将色彩热图应用于所述麦克风射束的装置，其中所述色彩热图的主瓣表示强信号区且所述色彩热图中的色彩改变表示较弱的信号区。根据一个实施例，所述声音投影图案可呈射束图案或符号(例如箭头)的形式。第四实例提供一种计算机可读存储媒体，其包含用于表示物理空间中的声音场的一或多个指令，所述一或多个指令在由至少一个处理器执行时致使所述至少一个处理器：从所述物理空间俘获声音，其中所述声音通过与所述物理空间通信的声音换能器阵列发射到所述物理空间中；及计算所述所俘获的声音的声音投影图案，其中所述声音投影图案是所述所俘获的声音的声音场的表示。接下来，所述至少一个处理器可在所述物理空间上显示在所述声音换能器阵列与既定用户之间延伸的所述声音投影。所述声音投影图案可实时或准实时地显示，且所述物理空间可包含显示屏、触摸屏及平板计算机。根据一个方面，所述声音可被实时或准实时地俘获且可包含次声波声音、超声波声音、红外声音及射频声音。另外，所述至少一个处理器可处理所述所俘获的声音以识别所述所俘获的声音的发起位置。所述既定用户可在所述所俘获的声音的所述发起位置处。根据一个方面，所述声音换能器阵列可包括单独的麦克风阵列及扬声器阵列。在所述麦克风阵列与所述扬声器阵列分开时，所述至少一个处理器可：在所述麦克风阵列上俘获麦克风射束且以第一色彩显示在所述物理空间中；及从所述扬声器阵列发射扬声器射束，其中所述扬声器射束以第二色彩显示在所述物理空间中，其中所述第一色彩不同于所述第二色彩。所述至少一个处理器可将色彩热图应用于所述麦克风射束，其中所述色彩热图的主瓣表示强信号区且所述色彩热图中的色彩改变表示较弱的信号区。根据一个方面，所述声音换能器阵列可包括组合的麦克风及扬声器阵列。在所述麦克风阵列与所述扬声器阵列组合时，所述至少一个处理器可：在所述麦克风阵列上俘获麦克风射束且以第一色彩显示在所述物理空间中；及从所述扬声器阵列发射扬声器射束，其中所述扬声器射束以第二色彩显示在所述物理空间中，其中所述第一色彩不同于所述第二色彩。所述至少一个处理器还可将色彩热图应用于所述麦克风射束，其中所述色彩热图的主瓣表示强信号区且所述色彩热图中的色彩改变表示较弱的信号区。根据一个实施例，所述声音投影图案可呈射束图案或符号(例如箭头)的形式。附图说明通过结合图式进行的下文阐述的详细描述，各种特征、性质及优点可变得显而易见，在图式中，相同的参考符号贯穿全文对应地进行识别。图1说明使用声音换能器阵列的典型系统的实例。图2说明包含声音换能器阵列及具有触敏屏幕的装置的系统。图3说明用于产生用于话音通信的私密区域的阵列的实例。图4说明使用阵列的空间化车辆导航系统的实例。图5说明利用阵列以用于环绕声音体验的实例。图6说明利用阵列以用于同时在不同方向上递送多个音频节目而不彼此干扰的实例。图7说明根据一个实施例的表示物理空间中的声音场的实例。图8说明其中声音场被象征性地表示为箭头的声音场可视化系统的实例。图9说明根据一个实施例的表示物理空间中的声音场可视化图像的实例，其展示未在个体说话处引导声音换能器阵列。图10说明图9的具备触摸表面功能的桌子，其展示说明为桌子上的箭头的拖动命令。图11说明可视化为经更新的声音场可视化图像的阵列的经调整的声音场，其向参与者展示阵列现在恰当地被引导到从个体接收声音。图12说明声音场可视化及控制系统的框图。图13说明电话会议系统或声音平台场景，其中用户可需要控制对来自彼此以某一距离分开的两个邻近的说话者的声音的读取。图14说明具有非常重要的讲话者(“VIP”)的图8的具备触摸表面功能的桌子，所述讲话者的话音是来自阵列的拾取射束的主要焦点。图15说明根据一个实施例的用于表示物理空间中的声音场的概述方法的流程图。图16说明一些实施方案可使用的声音换能器阵列的实例。图17说明一些实施方案可使用的装置的实例。图18说明根据一个实施例的用于利用一或多个平板计算机表示并控制物理空间中的声音场的系统。图19A说明包含声音换能器阵列及若干装置的系统。图19B说明包含声音换能器阵列及若干装置的另一系统。图19C说明包含声音换能器阵列、中央移动装置及若干装置的另一系统。具体实施方式在以下描述中，给出具体细节以提供对本发明的各种方面的彻底理解。然而，所属领域的技术人员应了解，所述方面可在没有这些具体细节的情况下实践。举例来说，可以框图展示电路以便避免以不必要的细节混淆所述方面。在其它情况下，可不详细展示众所周知的电路、结构和技术以便不混淆本发明的方面。图1说明使用声音换能器阵列的典型系统的实例。如所展示，所述系统包含位于会议桌子101上的声音换能器阵列100。声音换能器阵列100包含以俘获来自不同方向的声音(或音频)的方式布置的若干麦克风/扬声器。作为一实例，四个个体104到110可围绕会议桌子定位。一个个体106可在说话且由声音换能器阵列100俘获声音；然而，在会议桌子上不存在象征性地或在视觉上对所俘获的声音的声音场的表示。因此，不存在声音换能器阵列100集中于说话的个体106及/或俘获声音的确认。本文中将用于表示及控制物理空间(例如物理表面)中的声音场的方法和设备的各种方面描述为体现在包含声音换能器阵列(在本文中被称作“声音换能器阵列”、“换能器阵列”或简称为“阵列”)以及具备触摸表面功能的显示桌子的系统中。所述阵列可包含换能器(多个扬声器及/或麦克风)的群组。所述阵列可经配置以执行对用于换能器群组的信号的空间处理，使得声音再现(在其中所述阵列包含多个扬声器的配置中)或声音拾取(在其中所述阵列包含多个麦克风的配置中)可具有在某些方向上集中同时减少来自其它方向的干扰的空间图案。图2说明包含声音换能器阵列及具有触敏屏幕的装置的系统。如图2中所展示，所述系统可包含声音换能器阵列200及装置201。在一些实施方案中，声音换能器阵列200可包含至少一个处理器、存储器、若干麦克风及扬声器、至少一个收发器、若干感应元件、指南针、至少一个通信接口及至少一个识别标志器。声音换能器阵列200的麦克风及扬声器可以分别从不同方向俘获声音、音频或麦克风射束且发射在物理空间中显示的扬声器射束的方式布置。例如，可以圆形或任何其它布置线性地布置麦克风及扬声器。声音换能器阵列200可通过使用通信接口及至少一个收发器与装置201通信。在一些实施方案中，收发器提供声音换能器阵列200与装置201之间的无线通信链路(用于接收及发射数据)。不同的实施方案可使用不同通信协议在声音换能器阵列200与装置201之间通信。通信协议的实例包含近场通信(NFC)、Wi-Fi、蓝牙、紫蜂、数字生活网络联盟(DLNA)及Airplay。在一些实施方案中，指南针提供声音换能器阵列200确定其定向的方式。在一些实施方案中，定向信息可在内部使用或可被传递到其它装置(例如，装置201)以便确定声音换能器阵列的位置及/或定向。还可以使用感应元件来确定声音换能器阵列的位置及/或定向。例如，感应元件可由装置(例如，装置201)使用以确定触敏屏幕上的声音换能器阵列的位置及定向。还可以使用识别标志器来确定麦克风及扬声器的位置及/或定向。以上描述是声音换能器阵列的可能的组件/元件的概述。下文将参考图16进一步描述声音换能器阵列的组件/元件的更详细描述。此外，如图2中所展示，装置201可包含触敏屏幕202。触敏屏幕202可用于提供对声音的有形控制。触敏屏幕202还可用于感测及俘获用户移动(例如，手指在触摸屏上的移动)。在一些实施方案中，装置201及触敏屏幕202可包含在表面桌子内。除了触敏屏幕202之外，装置201还可包含至少一个处理器、存储器、至少一个收发器及至少一个通信接口。在一些实施方案中，以上组件允许装置201与声音换能器阵列200、本地及远程计算机、无线装置(例如，电话)、便携式计算机装置(例如，平板计算机)通信。下文将参考图17进一步描述装置201的组件/元件。已经提供了对用于表示及控制物理空间中的声音场的系统的各种装置及组件的概述，现将描述这些装置如何用于此系统中的详细描述。参考图3到6描述的阵列的若干实例使用情况。这些使用情况可显示在表面桌子上，例如会议桌子，或显示在一或多个平板计算机上，其中每一个体具有单独的平板计算机。下文将参考图18进一步描述其中多个个人各自利用平板计算机的系统。图3说明用于产生用于话音通信的私密区域的阵列的实例。如所展示，收听者处于“明”区域中且四个(4)可能的偷听者位于“暗”区域中。所述区域在物理空间上图解说明，允许个人围绕所述物理空间(例如会议桌子)坐下以可看到表示所述“明”区域的图案及表示所述“暗”区域的图案。所述“明”区域中的个体可听到既定的声音，而“暗”区域中的个体(或多个个体)听到明区域中的声音的静音版本，或听到明区域中的声音的非可辨识版本。声音的非可辨识版本可为明区域中的声音的经掩蔽版本。可在形成所述明区域及暗区域的过程中应用波束成形技术或其它空间音频技术。2012年10月31日申请的标题为“用于产生方向性声音场的系统、方法及设备(Systems,Methods,andApparatusforProducingaDirectionalSoundField)”的第13/665,592号美国实用新型申请案(代理人档案号112639)中可找到这些技术的进一步解释。在声音是从声音换能器阵列中的扬声器发出时，明区域及暗区域的表示还可以在视觉上显示。在此实施例中，图解说明的收听者可处于话音通信呼叫，且可使用声音换能器阵列来阻止可能的偷听者听到接听者的交谈。例如，明区域图案及暗区域图案的显示可在表面桌子上，如本文进一步描述。用于话音通信的私密区域的不同变体将使用与创建上文所描述的私密区域类似的技术，但收听者及偷听者全部听到不同的节目，例如，如图6中所展示。在此变体中，物理空间上图解说明的图案可为表示节目的图案。在不同的配置中，图解说明的图案还可表示用于听到节目的私密区域。例如，围绕物理空间的每个人可听到不同的录音或声音流(例如，3个无线电台)。可针对每个人个性化明区域及暗区域。其中例如存在三个人的一个可能实施方案是覆盖三个私密区域且在物理空间中显示所述三个私密区域中的每一者的表示。因此，每个人实际上具有他们相对于另一个人的自身的私密区域。图4说明使用阵列的空间化车辆导航系统的实例。在此实例中，用于每一逐向语音命令的声音可看似源自收听者应朝向其进行转弯的方向。图5说明利用阵列以用于环绕声音体验的实例。图6说明利用阵列以用于同时在不同方向上递送多个音频节目而不彼此干扰的实例。可通过控制软件提供实施以上使用实例的对用于阵列的信号的空间处理。虽然用户可使用传统的“键盘及鼠标”接口与控制软件交互以配置及控制声音场产生及拾取图案调整，但传统的接口仍仅提供在控制声音场方面的抽象方法。此外，所述接口需要在其中出现声音的相同位置中。图7说明根据一个实施例的表示物理空间中的声音场的实例。在所述系统中，由声音换能器阵列俘获的声音的图形表示可在声音场的物理空间中并列。所述图形表示可呈声音投影图案(例如，一或多个物理波场)的形式。如所展示，所述系统可包含声音换能器阵列700及装置701。在一些实施方案中，装置701可为桌子的部分。声音换能器阵列700可包含以从不同方向俘获声音/音频的方式布置的若干麦克风/扬声器。所述麦克风可以圆形或任何其它布置线性地布置。装置701可包含触敏屏幕702。触敏屏幕702可用于显示物理空间中的所俘获的声音的声音场的图形表示。还可以围绕加标签的阵列的文本及图表显示关于声音的辅助信息。如果需要对声音的一些东西进行改变，那么触摸屏可提供让个体(或用户)修改所述声音的某一控制。声音换能器阵列700可使用特定通信协议使用至少一个无线通信链路与装置701通信。通信协议的实例包含近场通信(NFC)、Wi-Fi、蓝牙、紫蜂、数字生活网络联盟(DLNA)及Airplay。此外，图7说明作为会议桌子的部分的具有触敏屏幕702的装置701，所述会议桌子具有围绕桌子坐下的参与开会/会议的四个个体704到710。如图7中所展示，声音换能器阵列700可定位在装置701的屏幕702的顶部上。可从声音换能器阵列700得到关于麦克风及扬声器的实际滤波器信息。可从此信息计算3D空间(在此情况下，2D水平空间含有大部分信息)中的声音投影图案或麦克风拾取图案。此信息可经由比如蓝牙、近场通信、DLNA等无线协议传输到表面桌子，如上文所指示。通过此信息，可产生各种计算机图形可视化。图形一般来说可为与2D声压或其放大版本匹配的2D图形。图形的原件可锚定于声音换能器阵列700的中心且可在其移动时移位。在一些实施方案中，超声波/红外/声波脉冲可以用于确定声音换能器阵列700的位置。在其它实施方案中，声音换能器阵列700可包含近场通信(NFC)标签，其允许装置701确定声音换能器阵列700的位置。因此，声音场阵列的表示(即，符号化及表示)可与空间中的实际声音场对准。图8说明其中声音场被象征性地表示为箭头的声音场可视化系统的实例。所述箭头可从声音换能器阵列700延伸到所俘获的声音的发起位置。图9说明根据一个实施例的表示物理空间中的声音场可视化图像的实例，其展示未在个体说话处引导声音换能器阵列。本文中描述允许个体(或用户)直接“触摸声音”以在与声音场产生及拾取图案交互中提供更直观及直接的方法的新颖且不明显的系统。在所揭示的方法的一个方面中，如图9中所说明的具备触摸表面功能的桌子920可包含触摸屏接口及触摸屏显示器表面(“桌子表面”)922上的其它传感器。加标签的物体(例如声音换能器阵列(“阵列”)930可放置在桌子920的顶部上且靠近所述桌子。图9中描述的实例包含参与电话会议且围绕具备触摸表面功能的桌子920(例如会议桌子)而定位的四个个体902、904、906及908。一个个体906可说话，其中来自所述个体的声音被阵列930俘获。阵列930可包含以从不同方向俘获声音(或音频)/向不同方向产生声音(或音频)的方式布置的若干麦克风/扬声器。所述麦克风可以圆形或任何其它布置线性地布置。信息及图形可在桌子920上显示以用于这些物体。例如，图形信息元素950可显示在桌子表面922上，其描述电话会议的参数，例如空间处理参数(图解说明为“旁瓣抑制：20dB”及“射束宽度：15度”)、扬声器的识别(图解说明为“扬声器：Heidi”)及时间信息(图解说明为“剩余的会议时间：20分钟”)。另外，对于例如阵列930等作为声音装置的加标签的物体，可在其附近可视化声音辐射及/或麦克风拾取图案的图形表示。在一些实施方案中，超声波/红外/声波脉冲可以用于确定阵列930的位置。在其它实施方案中，阵列930可包含近场通信(NFC)标签，其允许桌子920确定阵列930的位置及相对定向。因此，与...