利用諸如相控陣列或其它布置 的聲換能器的排列/陣列）來實(shí)現(xiàn)將初級束和/或校正束聚焦在它們相應(yīng)的焦點(diǎn)上。束形 成是根據(jù)所使用的聲換能器（聲音換能元件）的排列的特定特性來使用的。束形成被用于 生成要提供給聲換能器元件的相應(yīng)信號以用于在介質(zhì)中產(chǎn)生與初級束和/或附加束對應(yīng) 的適當(dāng)波形/束。實(shí)際上，聲換能器的相同布置/陣列可以被用來產(chǎn)生初級音頻調(diào)制束和 附加超聲束中的一個(gè)或更多個(gè)。為此，提供給陣列的聲換能元件中的每一個(gè)的相應(yīng)信號可 以作為具有適當(dāng)相位的包括多個(gè)束的頻率分量（例如初級束和/或附加束的頻率分量）的 頻率復(fù)用信號被形成，所述適當(dāng)相位被選擇為生成在它們之間具有適當(dāng)?shù)南鄬ο嘁频姆謩e 導(dǎo)向所期望的位置并且聚焦在它們相應(yīng)的焦點(diǎn)上的那些束。這從而在指定/目標(biāo)位置處提 供局部可聽聲場的生成。在這點(diǎn)上，聲換能元件可以各自由它們相應(yīng)的信號（例如，攜帶諸 如初級束和校正束中的一個(gè)或更多個(gè)的相位、振幅和/或頻率的信息的復(fù)合/復(fù)用信號） 單獨(dú)地且獨(dú)立地操作，以共同地一起形成初級束和/或附加束。換能器元件的排列可能具 有諸如矩陣、圓形、六角形和更多形狀的各種形狀。
[0031] 本發(fā)明還提供了一種音頻通信系統(tǒng)，該音頻通信系統(tǒng)能夠給用戶（即或超過一個(gè) 用戶）提供其中他能夠用聲音且無線地與他遠(yuǎn)程地定位（例如數(shù)分米至數(shù)米遠(yuǎn)）的音頻通 信私密地進(jìn)行通信的私密音頻通信區(qū)/區(qū)域。這樣的私密通信特征在于私密明亮聲音區(qū)被 定義在用戶附近，其中他能夠聽到從音頻通信系統(tǒng)傳送給他的可聽聲音。在這個(gè)明區(qū)外部 的區(qū)域中，暗區(qū)被定義為使得其他人不能夠聽到或理解音頻通信的內(nèi)容。音頻通信系統(tǒng)也 許還能夠在他在系統(tǒng)附近移動的同時(shí)定位用戶并且在他附近（例如圍繞他的頭部/耳朵） 動態(tài)地產(chǎn)生明區(qū)。另外，音頻通信系統(tǒng)可以將各種技術(shù)用于隔離他希望傳送到音頻通信系 統(tǒng)的用戶的語音和/或其它可聽聲音，同時(shí)消除或抑制來自環(huán)境的環(huán)境聲音，從而使得無 線雙向音頻通信能夠在用戶與音頻通信系統(tǒng)之間發(fā)送，而不用借助于位于用戶上（例如在 用戶的耳朵/嘴附近）的附加外圍裝置。
[0032] 因此根據(jù)本發(fā)明的廣義方面，提供了一種用于在指定空間位置處生成局部可聽聲 場的方法，該方法包括以下步驟：提供指示要產(chǎn)生的可聽聲音的聲音數(shù)據(jù)；利用所述聲音 數(shù)據(jù)并且確定至少兩個(gè)超聲束的頻率組成，該至少兩個(gè)超聲束要由包括用于生成所期望的 可聽聲音的多個(gè)超聲換能器元件的排列的聲換能器系統(tǒng)發(fā)送。所述至少兩個(gè)超聲束包括至 少一個(gè)初級音頻調(diào)制超聲束，其頻率組成包括被選擇為在非線性介質(zhì)中經(jīng)非線性相互作用 之后產(chǎn)生所期望的可聽聲音的至少兩個(gè)超聲頻率分量。并且所述至少兩個(gè)超聲束包括各自 包括一個(gè)或更多個(gè)超聲頻率分量的一個(gè)或更多個(gè)附加超聲束。所述方法還包括以下步驟： 提供指示該可聽聲音將被產(chǎn)生在的指定空間位置的位置數(shù)據(jù)；以及利用所述位置數(shù)據(jù)并且 分別為所述至少兩個(gè)超聲束確定至少兩個(gè)焦點(diǎn)，使得將所述至少兩個(gè)超聲束聚焦在所述至 少兩個(gè)焦點(diǎn)上使得能夠在所述指定空間位置附近生成具有所期望的可聽聲音的局部聲場。 通常，所述方法還可以包括以下步驟：確定所述初級音頻調(diào)制超聲束和所述一個(gè)或更多個(gè) 附加超聲束的相對相位，使得所述初級音頻調(diào)制超聲束和所述一個(gè)或更多個(gè)附加超聲束被 以它們之間的所述相應(yīng)相對相位聚焦在它們相應(yīng)的焦點(diǎn)上，在所述指定空間位置處產(chǎn)生具 有所期望的可聽聲音的局部可聽聲場。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的另一廣義方面，提供了一種聲音系統(tǒng)，該聲音系統(tǒng)包括可連接至能 夠在超聲頻帶中產(chǎn)生聲音的多個(gè)聲換能器的排列的處理工具。所述處理工具被適配用于獲 得/接收指示可聽聲音的聲音數(shù)據(jù)和指示要產(chǎn)生局部聲場所在的空間位置的位置數(shù)據(jù)。所 述處理工具被構(gòu)造并且可操作來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法（即如以上并且在下面更具體地 描述的所述方法）的操作以用于利用所述聲音數(shù)據(jù)和所述位置數(shù)據(jù)并且生成要分別提供 給所述多個(gè)聲換能器的操作信號以用于利用所期望的聲音內(nèi)容并且在所述指定空間位置 處生成所述局部聲場。在一些實(shí)施方式中本發(fā)明的聲音系統(tǒng)包括多個(gè)聲換能器的排列。多 個(gè)聲換能器的排列例如可以是具有所述超聲頻帶在由所述系統(tǒng)生成的所述超聲束下的波 長的數(shù)量級的特征尺寸的聲換能器元件的基本上平的二維陣列。并且，在一些情況下多個(gè) 聲換能器的所述布置的橫向程度小于多個(gè)聲換能器的所述布置與局部聲場可能由所述聲 音系統(tǒng)產(chǎn)生所在的相對于所述陣列的指定空間位置之間的距離。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)廣義方面，提供了一種聲音系統(tǒng)，該聲音系統(tǒng)包括可連接至 包括多個(gè)聲換能器的排列的聲換能器系統(tǒng)的處理工具。所述聲換能器能夠在所述超聲頻帶 中產(chǎn)生聲音。所述處理工具被適配用于獲得/接收指示期望的可聽聲音的聲音數(shù)據(jù)和指示 指定空間位置的位置數(shù)據(jù)并且確定要提供給多個(gè)聲換能器的排列的用于在所述指定空間 位置處產(chǎn)生具有所期望的可聽聲音的局部聲場的聲音信號。所述處理工具包括：能夠利用 所述聲音數(shù)據(jù)來確定要由所述聲換能器系統(tǒng)發(fā)送的至少兩個(gè)超聲束的頻率組成的從超聲 到音頻調(diào)制模塊。所述至少兩個(gè)超聲束包括至少一個(gè)初級音頻調(diào)制超聲束和一個(gè)或更多個(gè) 附加超聲束。所述初級音頻調(diào)制超聲束的所述頻率組成包括被選擇為在非線性介質(zhì)中經(jīng)非 線性相互作用的同時(shí)使得能實(shí)現(xiàn)由從超聲到聲音的可聽聲音產(chǎn)生。所述一個(gè)或更多個(gè)附加 超聲束的所述頻率組成包括要與所述初級音頻調(diào)制超聲束疊加的兩個(gè)或更多個(gè)頻率分量 以用于在所述指定空間位置處產(chǎn)生所期望的局部聲場。所述系統(tǒng)還包括聚焦模塊，該聚焦 模塊能夠利用所述位置數(shù)據(jù)并且分別為所述至少兩個(gè)超聲束確定至少兩個(gè)焦點(diǎn)，使得將所 述至少兩個(gè)超聲束聚焦在所述至少兩個(gè)焦點(diǎn)上使得能夠在所述指定空間位置附近生成具 有所述可聽聲音的局部聲場。通常根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述聚焦模塊也許還能夠 確定所述初級音頻調(diào)制超聲束和所述一個(gè)或更多個(gè)附加超聲束的相對相位，使得當(dāng)所述初 級音頻調(diào)制超聲束和所述一個(gè)或更多個(gè)附加超聲束被以它們之間的所述相應(yīng)相對相位聚 焦在它們相應(yīng)的焦點(diǎn)上時(shí)，在所述指定空間位置處產(chǎn)生具有所期望的可聽聲音的局部可聽 聲場。本發(fā)明的聲音系統(tǒng)可以被包括和/或可連接至以上描述的所述音頻通信系統(tǒng)，并且 可以被用來幫助在這樣的音頻通信系統(tǒng)中生成局部聲場。
[0035] 所述音頻通信系統(tǒng)可以包括用于標(biāo)識至少一個(gè)用戶位置相對于所述音調(diào)通信系 統(tǒng)的位置的定位系統(tǒng)。所述定位系統(tǒng)可以利用一個(gè)或更多個(gè)攝像頭模塊和/或聲瞄準(zhǔn)裝置 (諸如小型聲納裝置）來經(jīng)常地鎖定所指定的用戶并且跟蹤他的相對位置。所述音頻通信 系統(tǒng)還可以包括根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)（如以上所描述的并且如將在下面更詳細(xì)地描述的）操 作的聲音/聲場生成系統(tǒng)以用于在被跟蹤用戶附近創(chuàng)建局部可聽聲場并且從而從一定距 離給他提供可聽數(shù)據(jù)/聲音的私密通信。所述聲音系統(tǒng)可以包括被構(gòu)造并且可操作來根據(jù) 所需要的音頻信號和用戶的變化相對坐標(biāo)來動態(tài)地計(jì)算波圖樣/束。所述音頻通信系統(tǒng)還 可以包括包括有聲換能器元件（例如以二維陣列/平陣列排列）的排列并且能夠產(chǎn)生定向 和/或聚焦超聲束的聲換能器系統(tǒng)。
[0036] 所述音頻通信系統(tǒng)可以被適配為利用聲換能器的多單元陣列（即聲換能器的排 列）來將壓力波操縱和聚焦到與陣列平面相關(guān)聯(lián)的半球內(nèi)的各種角度。在換能器陣列具有 足夠數(shù)量的元件（例如具有足夠不動產(chǎn)的主設(shè)備并且換能器陣列足夠大）的一些情況下， 所述系統(tǒng)可以被適配為在不同位置處創(chuàng)建超過一個(gè)局部可聽聲場，從而同時(shí)允許超過一個(gè) 用戶的服務(wù)。所述系統(tǒng)可能被用于創(chuàng)建諸如在高級游戲應(yīng)用中使用的各種類型的效應(yīng)的雙 耳聲透射、3D聲沉浸和/或其它聲效應(yīng)。例如，所述系統(tǒng)可以被構(gòu)造為利用環(huán)繞輸入音頻信 號和/或指示3D聲場的輸入信號，并且通過定位聲音束以在空間中根據(jù)所述輸入信號確定 的各種位置處產(chǎn)生數(shù)個(gè)局部可聽聲場來生成對應(yīng)的3D聲沉浸場。這將從而創(chuàng)建從相對于 收聽用戶的不同方向/位置出現(xiàn)的聲音的3D幻覺。
[0037] 為此，本發(fā)明可以被用于包括例如下列的各種應(yīng)用：諸如移動電話的通信裝置、個(gè) 人計(jì)算機(jī)裝置（例如，平板、膝上型電腦和臺式計(jì)算機(jī)）、娛樂裝置（例如，電視機(jī)、用于各種 車輛類型的娛樂和/或通信系統(tǒng)）、體育設(shè)備、公用自動化機(jī)器（諸如ATM、售貨和無人信息 臺）以及游戲控制臺?？梢酝ㄟ^本發(fā)明的系統(tǒng)的能力來增強(qiáng)所有這樣的裝置的操作以在它 們附近的其它人們未聽到音頻內(nèi)容的情況下將音頻內(nèi)容操縱和聚焦到空間中的排他性位 置（例如直接到指定收聽者的耳朵）。而且，對于諸如移動電話的個(gè)人通信裝置，所述系統(tǒng) 使得能夠在使電話保持遠(yuǎn)離耳朵的同時(shí)進(jìn)行私密視頻呼叫。并且所述系統(tǒng)增強(qiáng)電話可用性 并且提供對近顱骨電磁輻射的相當(dāng)大減小。另外，所述系統(tǒng)可以被用在各種電子裝置中以 私密地提供被尋址到其的通知（例如來電鈴聲、消息警報(bào)和指令）。
[0038] 所述系統(tǒng)可以被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀代碼能夠操作包括諸如 數(shù)字信號處理（DSP)模塊的特定指定硬件組件的指定聲音/聲系統(tǒng)以及能夠生成超聲聲音 的聲換能器系統(tǒng)（例如換能器陣列）。本發(fā)明的聲音系統(tǒng)可以被嵌入或包括在諸如移動電 話、平板、TV等的各種電子裝置中。所述系統(tǒng)還能夠作為獨(dú)立系統(tǒng)被實(shí)現(xiàn)，并且可以被構(gòu)造 用于通過利用與內(nèi)部/外部音頻數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)通信來接收音頻輸入。
【附圖說明】
[0039] 為了理解本公開并且為了看到如何可以在實(shí)踐中執(zhí)行它，現(xiàn)在將參照附圖僅通過 非限制性示例描述實(shí)施方式，附圖中：
[0040] 圖1A和圖1B例示了如本領(lǐng)域中已知的超聲束通過非線性介質(zhì)的解調(diào)的原理；
[0041] 圖1C和圖1D圖式地例示了通過利用參數(shù)陣列的常規(guī)技術(shù)形成的定向超聲束的 SPL分布；
[0042] 圖1E至圖1G圖式地例示了通過利用相控陣列的常規(guī)技術(shù)形成的聚焦超聲束的 SPL分布；
[0043] 圖2是示出了利用本發(fā)明的技術(shù)生成的局部聲場的頂視圖和側(cè)視圖的示意例示； [0044] 圖3是例示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于生成局部可聽聲場的方法的流 程圖；
[0045] 圖4A至圖4E是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖3的用于生成局部可聽聲場的方法的 操作的圖形例示圖；
[0046] 圖5A至圖5C是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的圖3的用于生成局部可聽聲場的 方法的操作的圖形例示圖；
[0047] 圖?和圖5E示意性地例示了可以被用于產(chǎn)生音頻調(diào)制束以生成局部可聽聲場的 調(diào)制方法的兩個(gè)示例；
[0048] 圖6A和圖6B是示意性地例示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于生成局部可聽 聲場的聲音系統(tǒng)的兩個(gè)構(gòu)造的框圖；以及
[0049] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式構(gòu)造的并且包括下列中的至少一個(gè)的聲音系 統(tǒng)的框圖：能夠區(qū)分用戶的語音的聲音區(qū)分器模塊和能夠確定用戶的位置的對象定位器模 塊。
[0050] 應(yīng)該注意，類似的附圖標(biāo)記在這些圖中用來指定與類似的功能性相關(guān)聯(lián)的模塊和 /或方法操作。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 一起參照示意性地例示了超聲束通過非線性介質(zhì)的解調(diào)的已知原理的圖1A和 圖1B。發(fā)送具有高聲壓級（SPL)的高頻聲/聲音波（超聲）使空氣分子以非線性方式動 作-振幅越高，分子移動越快。因此，如例如圖1A所例示的，通過非線性介質(zhì)傳播的具有足 夠高SPL的輸入（超聲）正弦波信號\以預(yù)測方式產(chǎn)生諧波并且通常獲取鋸齒波Sm的形 狀。在具有相應(yīng)的頻率和頻率￡2的兩個(gè)超聲波被發(fā)送的情況下，空氣非線性行為將對信 號進(jìn)行解調(diào)并且產(chǎn)生以下輸出和諧波：
[0052] ⑴固有頻率&和f2;
[0053] (2)諧波nXf^PmXf2(n和m為整數(shù)）；
[0054] ⑶頻率的和f\+f2;以及
[0055] ⑷頻率的差|frf2|。
[0056] 例如圖1B示意性地例示了具有相應(yīng)的頻率f\= 40KHz和頻率f2=42KHz的兩個(gè) 超聲信號/波通過非線性介質(zhì)（在這種情況下空氣）的同時(shí)發(fā)送的結(jié)果?？諝鈧鞑?0KHz頻 率和42KHz頻率，但是還產(chǎn)生以下頻率：80KHz和84KHz(諧波）、82KHz(和）以及2KHz(差）。 然而，僅后者頻率=2KHz是可聽的（即，被人類聽到），頻率的其余部分在超聲域。 在超聲域（例如頻率f\= 40KHz)對載波頻率的調(diào)制可以是用可聽音調(diào)（例如在2KHz下 的單音調(diào)）在輸入端處（例如利用雙邊帶振幅調(diào)制-AM-DSB)的振幅調(diào)制，這將在頻域中創(chuàng) 建40KHz和42KHz(并且38KHz，因?yàn)檫@是雙邊帶調(diào)制）的譜線。基于空氣/非線性介質(zhì)的 自解調(diào)特性，經(jīng)AM調(diào)制的信號將被解調(diào)以再現(xiàn)人類耳朵能夠聽到的2KHz音調(diào)（通常還產(chǎn) 生固有頻率、諧波以及固有頻率的和）。
[0057] 基于用于生成可聽聲音的非線性介質(zhì)的非線性解調(diào)效應(yīng)的一些常規(guī)裝置利用超 聲換能器的參數(shù)陣列來生成非常定向的超聲束。在這樣的參數(shù)陣列中，通常，許多超聲換能 器/發(fā)射器用相同振幅和相位的信號的并行構(gòu)造來反饋。圖1C和圖1D是從典型的參數(shù) 陣列構(gòu)造獲得的束（主束和邊波瓣）和沿著主束的SPL分布的相應(yīng)的示意例示。如圖1C 所示，參數(shù)陣列構(gòu)造通常產(chǎn)生非常定向的主束DMB并且有邊波瓣束SL。圖1D是兩個(gè)圖形 PA-US和PA-AS的示意例示圖，其分別描繪超聲和來自超聲的可聽聲音的沿著圖1C所例示 的主束DMB的傳播方向Z的SPL級的變化。在PA-AS中所例示的來自超聲的可聽聲音（來 自調(diào)制超聲束的可聽聲音）的衰減實(shí)際上非常慢，并且一些實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)⒁纛l束定位到 超過1000m的距離，仍然具有>80dB的SPL。事實(shí)上，參數(shù)陣列可以產(chǎn)生非常定向的可聽聲 音束，其中聲級在兩倍距離上下降了 3dB(被稱為在兩倍距離上3dB降）。例如，在與參數(shù)陣 列相距1米處測量到75dB的SPL的情況下，在2米處所測量到的SPL將是72dB。這可以被 表達(dá)為
[0058]
卩中0 -3dB-半功率_3dB弧度角，Kd_波數(shù)，Ra-介質(zhì)的吸收長度。 忽略可能出現(xiàn)的邊波瓣，與常規(guī)全向音頻帶揚(yáng)聲器相比，從參數(shù)陣列發(fā)出的衰減可聽聲音 束通常是較慢的，常規(guī)全向音頻帶揚(yáng)聲器服從在兩倍距離上_6dB降落，例如在與全向音頻 源相距1米處測量到的75dB的SPL，在與源相距2米的距離處將是69dB。而且，基于定向 聲音束的生成的技術(shù)通常在遠(yuǎn)場區(qū)域中（在超過瑞利距離的距離上）正常操作，其中聲/ 聲音波不受引起相當(dāng)大的振幅波動的強(qiáng)近場干涉影響。
[0059] 因此，利用參數(shù)陣列的常規(guī)技術(shù)通常提供沿著束的方向具有低的SPL衰減速率的 非常定向的可聽束。這與在與換能器相距廣泛距離處的高級可聽聲音相關(guān)聯(lián)（聲級可能在 可以為數(shù)米的距離范圍內(nèi)并且直到大于1000米的范圍是可聽的且足夠響）。實(shí)際上，以這 種方式提供的聲音束是非常定向的，并且在（相對于X方向和Y方向）橫向地位于束旁邊 的區(qū)域處的SPL級非常低。
[0060] 然而，利用這樣的技術(shù)來生成局部聲場是很有問題的，因?yàn)镾PL沿著主束DMB緩慢 地且穩(wěn)定地衰減并且因此在主束的SPL足夠高以致在用戶附近被清楚地聽到的情況下，它 在與用戶相距大距離處（相對于束的傳播方向）保持大聲，結(jié)果防止了在用戶附近創(chuàng)建局 部可聽聲場。此外，在束擊中硬表面時(shí)，聲音就擴(kuò)散，并且表面作為具有全向行為的局部揚(yáng) 聲器并且從而會阻礙聲音局部化。
[0061] 基于用于生成可聽聲音的非線性介質(zhì)的非線性解調(diào)效應(yīng)其它類型的常規(guī)裝置利 用超聲換能器的相控陣列來生成被聚焦在相對于相控陣列的特定位置上的聚焦超聲束。利 用這樣的相控技術(shù)，許多超聲換能器/發(fā)射器被用具有被選擇為在聲音應(yīng)該被聚焦在的特 定位置處引起相長干涉的不同相位/振幅的信號饋送。圖1E至圖1G是被分別聚焦在與相 控陣列換能器相距三個(gè)不同距離處的三個(gè)分別聚焦束的三個(gè)SPL分布的示意例示。SPL分 布是沿著表示相控陣列與束被分別聚焦在的特定位置之間的總體方向的Z軸截取的。圖1E 示出了聚焦在非常接近于相控陣列換能器的區(qū)域/距離&處的束的理想SPL分布。具體 地，焦點(diǎn)與換能器之間的距離&大約是換能器尺寸（其帶寬和/或高度）的數(shù)量級。這里 實(shí)際上在&處獲得峰聲壓級P^，同時(shí)僅小的波瓣在&之前或緊跟Z^之后。然而，在大于換 能器尺寸（即大了一個(gè)或更多個(gè)數(shù)量級）的距離處聚焦聲音束的嘗試通常導(dǎo)致不太理想的 SPL分布，其通常與緊跟SPL峰之后的高SPL尾部相關(guān)聯(lián)并且阻止生成局部聲場。例如，圖 1F和圖1G示出了聚焦在基本上大于換能器尺寸（例如比換能器大大約5倍）的距離&處 但是在瑞利距離內(nèi)的距離處的兩個(gè)束的SPL分布。
[0062] 參照圖1F，注意嘗試在基本上大于換能器尺寸的距離&處聚焦束在實(shí)踐中得到有 在ZQ之前的距離Z'。處的實(shí)際聲壓級峰P'。（即在ZQ處的壓力PQ小于在Z'。處的壓力P'。 并且Z'并且還產(chǎn)生有在距離&之后以低衰減率（與1/Z成比例的斜率）發(fā)展的SPL 尾部。這是由于換能器陣列的有限角開口（陣列直徑/尺寸與所需距離&之間的大的比 例）并且由于與超聲在空氣中的相對高吸收與波傳播的徑向本質(zhì)（其中SPL以1/Z速率下 降）的組合而導(dǎo)致的。低衰減率阻止了高效且準(zhǔn)確地形成局部聲場。如圖1G所示，將束聚 焦在大于&的新距離Z(目的在于在等于Z^的Z'處取得實(shí)際SPL峰P'J通常 導(dǎo)致具有較長的尾部的基本上更寬的峰并且因此聲音束的聚焦更粗劣。
[0063] 根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的各種方面，目的在于生成私密聲區(qū)，在該私密聲區(qū)中可聽聲 音能夠被聽到并且其內(nèi)容能夠被理解，然而在其外部可聽聲音不被聽到（即其SPL低于可 聽聲音級或低于周圍噪聲級）或者至少它是不可理解的。根據(jù)本發(fā)明這是通過提供生成被 聚焦在相對于聲換能器的特定位置處的局部可聽聲場（還在本文中被稱為局部聲場）的技 術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。另外，根據(jù)各種方面，本發(fā)明目的在于使得能夠利用緊湊聲換能器系統(tǒng)（例如 具有在幾厘米與數(shù)分米之間的特征尺寸尺寸）來在可以從聲換能器系統(tǒng)的特征尺寸的數(shù) 倍到高于該特征尺寸數(shù)個(gè)數(shù)量級范圍的距離處生成局部聲場（即可聽的）。
[0064] 圖2示出了通過利用其特征尺寸為d的緊湊聲換能器系統(tǒng)10在位于為特征尺寸 d數(shù)倍的距離&處的用戶U附近利用本發(fā)明的技術(shù)生成的局部可聽聲場的頂視圖和側(cè)視圖 的示意例示圖。就此而言，術(shù)語局部可聽聲場可以被理解為其SPL足夠高以致在特定區(qū)域 (在本文中被稱為明區(qū)域BZ)(例如用戶或他的頭部/耳朵位于的地方）附近被聽到并且 足夠低以致它在位于圍繞明區(qū)BZ的私密區(qū)域PZ外部的在本文中被稱為暗區(qū)DZ區(qū)域的區(qū) 域處不被聽到或者不能夠被理解的可聽聲場。為此，通過本發(fā)明的技術(shù)提供的局部可聽聲 場由位于至少在用戶旁邊（例如相對于從聲換能器到明區(qū)BZ的聲傳播的總體方向Z在左 邊和在右邊）并且相對于聲傳播的總體方向Z超過用戶之外的暗區(qū)區(qū)域DZ表征。在暗區(qū) 區(qū)域DZ中SPL足夠低以致可聽聲音不能夠被聽到/理解。至少從左右并且從遠(yuǎn)處由暗區(qū) 區(qū)域DZ所包圍的是聲音可能是可聽的/可理解的或不可聽的/可理解的私密區(qū)域PZ。私 密區(qū)域可以可選地在高SPL要被提供的指定位置（例如用戶的位置）與換能器系統(tǒng)10之 間延伸。私密區(qū)域?qū)嶋H上是在暗區(qū)與明區(qū)之間的邊界區(qū)，其由暗區(qū)延伸區(qū)限定，并且其中聲 音可能或可能不是可聽的?？陕犅曇舯磺宄乜陕牭那铱衫斫獾拿鲄^(qū)BZ被限定在私密區(qū) 域PZ內(nèi)（例如在用戶所位于的指定位置附近）。明區(qū)BZ幾乎被暗區(qū)DZ包圍并且可能需 要私密區(qū)域PZ中的任何延伸區(qū)并且實(shí)際上可以同樣在聲換能器10與指定位置4之間延 伸。然而，根據(jù)本發(fā)明，明區(qū)BZ在相對于聲傳播的方向Z上在指定位置&之后的合理距離 AZ(例如，AZ可以在大約數(shù)分米的數(shù)量級并且更優(yōu)先地大約40cm-大約是肩部長度）之 后終止，并且在指定位置側(cè)（例如相對于從指定位置4的右部和左部起的橫向X軸，并且 通常但不必須，同樣相對于從指定位置的頂部和底部起的橫向Y軸）的合理距離（例如大 約肩部長度-40cm)之后終止。另選地或附加地，暗區(qū)DZ被限定在從指定位置起相同的合 理距離AZ(例如從指定位置起40cm和離指定位置的右部和左部40cm)之后。就此而言應(yīng) 該注意，在一些實(shí)施方式中，局部可聽聲場在預(yù)定位置&之前的區(qū)域處（例如，在用戶U的 位置與聲換能器系統(tǒng)10之間的區(qū)域處）可能是可聽的。在這樣的情況下，這些區(qū)域也被認(rèn) 為是在私密區(qū)域PZ內(nèi)。
[0065] 為此，本發(fā)明提供了用于生成局部可聽聲場的系統(tǒng)和方法，該局部可聽聲場定義 限定了在指定位置A與聲換能器系統(tǒng)10之間的區(qū)域的附近的私密區(qū)域，并且其中包括了 其中產(chǎn)生清楚地可聽的且可理解的可聽聲音的一個(gè)或更多個(gè)明區(qū)區(qū)域，然而在其外部限定 了其中聲音要么對人耳不可聽要么不能夠清楚地理解其內(nèi)容的暗區(qū)區(qū)域。
[0066] 利用參數(shù)陣列和/或相控陣列的以上在圖1C至圖1G中公開的常規(guī)技術(shù)在生成這 樣的局部可聽聲場時(shí)通常是不足的。這至少是因?yàn)閰?shù)陣列技術(shù)產(chǎn)生具有慢衰減的聲音/ 聲音束因此其不能夠被限于形成合理尺寸的私密區(qū)域，然而基于聲場的聚焦的相控陣列