[发明专利]音频系统及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种音频系统及其操作方法，并且特别地但非排他性地涉及一种能够估计用户位置的音频系统。

背景技术

确定与存在性和位置有关的信息在包括例如免提通信和智能娱乐系统的许多音频应用中是令人感兴趣的。用户地点及其运动的知识可以被采用来将视听效果定位在用户地点处以用于娱乐系统中更加个性化的体验。再者，这样的知识可以被采用来例如通过与希望的用户的估计的方向相比衰减来自其他方向的声音而改进免提（话音）通信的性能。

特别地，这样的应用可以使用定向音频再现或捕获以提供改进的效果。这样的定向性可以例如从包括多个音频驱动器或传感器的音频阵列得到。因此，声波束形成在许多应用中（诸如在例如电话会议系统中）是相对常见的。在这样的系统中，将权重施加到各音频元件的信号，从而导致用于阵列的波束图案的生成。该阵列可以依照各种不同的算法适应用户位置。例如，可以依照各种不同的算法不断地更新权重以便得到最大的信号水平或者信噪比。然而，这样的常规方法要求存在音频源，并且因而只能在源激活之后适应性调节声阵列的权重。

这在许多情景下是不利的。例如，当仅仅存在短的声活动脉冲串时，用户跟踪倾向于变得不精确。这样的情景对于包括例如语音应用的许多应用而言是典型的，在语音应用中，说话者典型地仅仅在若干间隔中谈话。此外，波束形成只能在声活动的特定持续时间之后才被有效地采用，因为权重适应花费一定时间才变得足够精确。再者，在存在其他声源的情况下可能出现误检测。例如，如果收音机或计算机在房间中正在产生声音，那么系统可能适应该声音源而不是预期的声音源，或者该适应可能受噪声源损害。

为了解决这样的问题，提出了使用视频照相机执行位置确定并且使用视频信号控制权重的适应。然而，这样的方法倾向于复杂、昂贵且就计算和电力资源使用而言是资源需求型的。

因此，一种改进的音频系统将是有利的，尤其是一种允许提高灵活性、降低资源使用、降低复杂性、改进适应性、提高可靠性、提高精度和/或提高性能的系统将是有利的。

发明内容

因此，本发明寻求优选地单独地或者以任意组合缓解、减轻或者消除上面提到的缺点中的一个或多个。

依照本发明的一个方面，提供了一种音频系统，该音频系统包括：超声传感器阵列，其包括多个超声传感器元件；估计器，其用于响应于接收自超声传感器阵列的超声信号而估计用户的存在性特性；音频阵列电路，其用于通过向音频带元件的各音频带信号施加权重而生成包括多个音频带元件的音频带阵列的定向响应；以及权重电路，其用于响应于存在性特性而确定所述权重。

本发明可以提供音频带阵列的定向性的改进的适应。该方法可以例如允许滤波器特性基于超声信号而适应阵列处理。滤波器特性和权重以及因而音频阵列的定向性的适应可以在不存在从目标源生成的声音的情况下执行。特别地，可以基于超声信号设定滤波器特性/权重以便在希望的方向上提供波束或者凹口。

在许多实施例中，本发明可以提供音频定向性的改进的精度和/或其对于音频带阵列的更快速的适应。用于音频带阵列的权重的初始化可以例如基于存在性特性。

在一些实施例中，可以响应于存在性特性而调节音频带阵列的空间定向性图案。例如，如果检测到用户的存在，那么可以生成定向波束，并且如果没有检测到用户，那么可以生成全向波束。

音频带可以被认为与声频带相应。音频带可以是具有低于15kHz且典型地低于10kHz的上频率的频带。超声带可以是具有高于10kHz且经常有利地高于15kHz或20kHz的下频率的频带。

权重可以是由阵列处理器施加到各音频带信号的各滤波器的滤波器权重。这些权重可以是复数值和/或可以等效地为延迟、比例因子和/或相移。

依照本发明的一个可选的特征，存在性特性包括位置估计，并且音频阵列电路被设置成响应于位置特性而确定权重。

这对于许多应用可以提供改进的性能和/或附加的能力。本发明可以例如允许波束形成甚至在用户或音频源不生成任何声音时跟踪用户或音频源。在许多实施例中，它可以提供波束图案对于特定用户位置的更快速的适应。

依照本发明的一个可选的特征，音频带元件为音频传感器，并且音频阵列电路被设置成通过组合来自音频传感器的音频带信号而生成定向输出信号，该组合包括将权重施加到各音频带信号。

本发明可以允许基于音频带传感器阵列对于音频捕获系统的定向性进行有利的控制。所述方法可以允许甚至在目标源不生成声音时适应性调节音频带音频捕获波束。此外，该方法可以降低或者缓解不希望的声音源生成的音频的影响。