Устройство обеспечения сигнализации пробуждения - RU2597020C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к устройству обеспечения сигнализации пробуждения, содержащему блок генерации звука для обеспечения звукового сигнала пробуждения в течение периода сигнализирования и блок управления, соединенный с блоком генерации звука, для управления сигналом пробуждения.

Данное изобретение дополнительно относится к способу обеспечения звукового сигнала пробуждения и компьютерному программному продукту для выполнения упомянутого способа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Множество людей используют будильник, чтобы быть уверенными, что проснутся вовремя. Большинство будильников использует громкий и раздражающий звук для оповещения пользователя о том, что пора вставать. Такая сигнализация обычно вызывает внезапное пробуждение, которое является неприятным для множества пользователей. Хорошо известно использование звуков от радиоприемника, проигрывателя компакт-дисков или другого источника музыки вместо стандартной сигнализации пробуждения. Сигнализации сотового телефона часто обеспечивают возможность выбирать звук сигнализации из некоторого количества доступных возможных вариантов. Звук, генерируемый такими будильниками, может быть менее неприятным, но внезапность сигнализации может все еще вызывать неудобства.

Большинство людей чувствует себя более энергичными и бодрыми после спокойного/приятного процесса пробуждения. Чтобы восполнить данную потребность, Philips, например, ввел свет пробуждения, совершенствуя восприятие пробуждения посредством моделирования восхода солнца и естественных звуков. Моделирование восхода солнца реализуется посредством постепенного усиления освещения. Кроме того, известно, что передовые будильники используют управление громкостью, чтобы увеличить уровень звука в течение процесса пробуждения.

Хотя такие решения уже повышают приятность процесса пробуждения, все еще существует потребность в еще более спокойном и приятном восприятии пробуждения.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения состоит в обеспечении устройства обеспечения сигнализации пробуждения, которое обеспечивает еще более приятное и спокойное восприятие пробуждения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту изобретения, данная задача решается посредством обеспечения устройства обеспечения сигнализации пробуждения, содержащего блок генерации звука для обеспечения звукового сигнала пробуждения в течение периода сигнализирования и блок управления, соединенный с блоком генерации звука для управления сигналом пробуждения, при этом блок управления выполнен с возможностью управления сигналом пробуждения, чтобы он содержал преобладающе рассеянный звук в течение первой части периода сигнализирования и более локализованный звук в течение последующей части периода сигнализирования. Блок управления выполнен так, что локализованный звук обеспечивает, в предварительно определенном целевом положении, локализованный пространственный звуковой спектр, имеющий максимальную интенсивность звука с единственного предварительно определенного направления, а рассеянный звук обеспечивает, в предварительно определенном целевом положении, рассеянный пространственный звуковой спектр, имеющий пиковые интенсивности звука с множества направлений. Сигналом пробуждения управляют так, что сумма пиковых интенсивностей звука рассеянного звука превышает максимальную интенсивность звука локализованного звука в течение первой части периода сигнализирования и что отношение суммы пиковых интенсивностей звука рассеянного звука к максимальной интенсивности звука локализованного звука уменьшается в течение последующей части периода сигнализирования.

Исследования показали, что пространственные характеристики звуков имеют большое влияние на слуховое восприятие. Однако до сих пор пространственные атрибуты еще не были использованы по отношению к сигнализациям пробуждения. Изобретатели выяснили, что возможно улучшить процесс пробуждения посредством управления пространственными характеристиками звука сигнализации пробуждения. Согласно изобретению, сигнал пробуждения изменяется от рассеянного или окружающего к локализованному или сфокусированному. Рассеянные звуки обеспечивают звуковое восприятие с эффектом погружения с помощью звуков, которые кажутся поступающими от множества источников. Локализованные звуки являются более разборчивыми и кажутся поступающими от одного источника звука. Подобные сновидению звуки с эффектом погружения приводят к медленному пробуждению пользователя таким образом, что уровень настороженности оказывается уже существенно повышенным, когда последующий локализованный звук приводит к полному пробуждению пользователя.

Локализованный звук воспринимается в качестве поступающего напрямую от одного источника звука к пользователю. Рассеянный звук поступает с множества направлений, например, потому что источник делокализован (например, уличный шум, множество птиц) или потому что звук достигает пользователя только после различных отражений. Только рассеянный звук демонстрирует схожую интенсивность звука с большого диапазона направлений или множество пиковых интенсивностей звука с различных направлений. Только локализованный звук демонстрирует четкую максимальную интенсивность звука с единственного предварительно определенного направления. В течение периода сигнализирования отношение рассеянного звука к локализованному звуку уменьшается. Данное уменьшение может быть реализовано постепенно либо за один, либо за несколько отдельных этапов.

Технически генерация рассеянного и локализованного звуков может быть реализована различными способами. Для изменения воспринимаемой направленности сигнала пробуждения от рассеянной к локализованной может использоваться обработка сигналов и цифровая реверберация. Может использоваться множество громкоговорителей, обеспеченных под разными углами относительно пользователя. Может использоваться поворотный громкоговоритель, который поворачивается к пользователю в течение периода сигнализирования. Кроме того, блок управления дополнительно выполнен с возможностью обеспечения постепенного уменьшения отношения суммы пиковых интенсивностей звука рассеянного звука к максимальной интенсивности звука локализованного звука посредством поворота по меньшей мере одного поворотного громкоговорителя. Также другие решения для обеспечения рассеянного и локализованного звуков будут очевидными для специалиста в данной области техники.

Процесс спокойного и более приятного пробуждения дополнительно совершенствуется, когда блок управления в устройстве генерации звука пробуждения выполнен с возможностью обеспечения постепенного перехода от рассеянного звука к локализованному звуку. В течение данного постепенного перехода, когда пользователь пробуждается, пробуждающий сигнал может быть выключен. Постепенный переход не только обеспечивает гладкое и спокойное изменение звуковой окружающей среды. Он также обеспечивает пользователю возможность выключения пробуждающего сигнала прежде, чем пользователь сочтет, что сигнал пробуждения примет раздражающую форму. Предпочтительно, блок управления дополнительно выполнен с возможностью управления сигналом пробуждения так, чтобы упомянутая первая часть периода сигнализирования и упомянутая последующая часть сигнализирования возникли только один раз в течение периода сигнализирования.

В особом варианте осуществления устройство генерации звука пробуждения содержит блок обнаружения для обнаружения положения пользователя относительно устройства генерации звука пробуждения, и блок управления выполнен с возможностью направления локализованного звука к пользователю. Положение пользователя может, например, быть обнаружено с использованием камеры и программного обеспечения распознавания изображения, датчиков давления, встроенных в кровать пользователя, средств звукозаписи для обнаружения звуков, производимых спящим пользователем (например, дыхания или храпа).

Согласно второму аспекту изобретения, предложен способ обеспечения звукового сигнала пробуждения в течение периода сигнализирования, при этом способ содержит этапы, на которых: инициируют период сигнализирования; в течение первой части периода сигнализирования генерируют и обеспечивают рассеянный звук в качестве первой части сигнала пробуждения, и управляют рассеянным звуком так, что в предварительно определенном целевом положении обеспечивается рассеянный пространственный звуковой спектр, имеющий пиковые интенсивности звука с множества направлений; и в течение последующей части периода сигнализирования генерируют и обеспечивают локализованный звук в качестве последующей части сигнала пробуждения, и управляют локализованным звуком так, что в предварительно определенном целевом положении обеспечивается локализованный пространственный звуковой спектр, имеющий максимальную интенсивность звука с единственного предварительно определенного направления.

Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными из и будут объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные в дальнейшем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 схематично показано устройство генерации звука пробуждения согласно изобретению,

на фиг.2 и 3 показаны вид спереди и вид сзади будильника согласно изобретению,

на фиг.4 показан дополнительный вариант осуществления будильника согласно изобретению,

на фиг.5 схематично показан набор громкоговорителей для использования в устройстве генерации звука пробуждения согласно изобретению, и

на фиг.6 показана блок-схема последовательности операций способа согласно изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 схематично показано устройство 10 генерации звука пробуждения согласно изобретению. В дальнейшем устройство 10 генерации звука пробуждения будет упоминаться в качестве устройства 10 пробуждения. Устройство 10 пробуждения по меньшей мере содержит блок 11 генерации звука и блок 12 управления. Блок 12 управления инициирует период сигнализирования, когда пользователю следует пробуждаться. Начало периода сигнализирования может, например, запускаться часами 15, светочувствительным датчиком или пользовательской командой (предоставленной кем-нибудь, отличающимся от того, кому следует пробудиться). В дальнейшем будет предполагаться, что период сигнализирования инициируется часами 15, которые соединены с блоком 12 управления.

Если пользователь хочет пробудиться в 6:00 утра, период сигнализирования может начаться в 6:00 утра. Однако с помощью устройства 10 пробуждения согласно изобретению пользователь не пробудится сразу в начале периода сигнализирования, когда обеспечивается только рассеянный звук. Предпочтительно начинать период сигнализирования некоторым временем раньше, чтобы гарантировать, что пользователь разбужен в 6:00 утра. Точный момент, в который должен начинаться период сигнализирования, может быть зафиксирован, например, за 15 минут до выбранного времени пробуждения (6:00 утра) или может быть зависящим от пользователя. Информация о фактическом времени пробуждения может быть выведена из, например, момента, в который пользователь выключает сигнализацию (например, нажимая кнопку) или встает с кровати (например, при обнаружении датчиком давления или системой камеры). Информация о фактическом времени пробуждения может использоваться для персонализации момента, в который начинается период сигнализирования.

В данном примерном варианте осуществления блок 11 генерации звука содержит блок 18 обработки звука, передний громкоговоритель 13 и набор громкоговорителей 14 с окружающим звуком. Блок 18 обработки звука управляет содержимым и громкостью звуковых сигналов, которые отправляются в громкоговорители 13, 14. Если устройство 10 пробуждения расположено должным образом, то передний громкоговоритель 13 обращен к пользователю, так что звук, поступающий от переднего громкоговорителя 13, может напрямую перемещаться к спящему пользователю, лежащему в своей кровати 17. Громкоговорители 14 с окружающим звуком предпочтительно выполняются на боковых и/или задней поверхностях устройства 10 пробуждения, так что звук от данных громкоговорителей 14 может достигать пользователя только через отражения от соседних стен, потолков или объектов. В данном примере обеспечено три громкоговорителя 14 с окружающим звуком, однако устройство 10 пробуждения может содержать любое количество громкоговорителей 14 с окружающим звуком. Как будет объяснено ниже, устройство 10 пробуждения может функционировать должным образом даже только с передним громкоговорителем 13.

Когда начинается период сигнализирования, блок 11 генерации звука генерирует рассеянный звук в качестве первой части сигнала пробуждения. Рассеянный звук поступает, или кажется, что поступает, с множества направлений, например, потому что источник делокализован (например, уличный шум, множество птиц) или потому что звук достигает пользователя только после различных отражений. Рассеянные звуки могут быть сгенерированы различными способами. Например, громкоговорители 14 с окружающим звуком могут быть выполнены на задней поверхности устройства 11 пробуждения. При использовании устройство 11 пробуждения следует располагать так, чтобы его передняя поверхность была обращена к пользователю. Звуки от громкоговорителей 14 с окружающим звуком на задней поверхности устройства не могут достигать пользователя напрямую, а только после отражений от, например, стены или других объектов в комнате. Альтернативно, может использоваться цифровая реверберация для генерирования или обработки звука, который, хотя и поступает от громкоговорителя 13, напрямую обращенного к пользователю, звучит как рассеянный звук. Также выбор содержимого для звука пробуждения может добавиться к рассеянности звука. Например, звуки птиц и уличный шум дают более рассеянное восприятие, чем звонящий телефон. Другой способ генерации рассеянного звука будет обсужден ниже со ссылкой на фиг.4.

В течение последующей части периода сигнализирования более локализованный звук обеспечивается в качестве последующей части сигнала пробуждения. Данный более локализованный звук может поступать от другого громкоговорителя 13. Предпочтительно, локализованный звук поступает от переднего громкоговорителя 13 и достигает пользователя напрямую без каких-либо отражений и без столкновения с какими-либо препятствиями. Также содержимое локализованного звука может добавляться к локализованной характерной особенности. Например, звонящий телефон, классический звук сигнализации пробуждения или голос, отчетливо направленные на пользователя, могут использоваться в качестве локализованного звука.

В предпочтительном варианте осуществления блок 18 обработки звука обеспечивает постепенный переход от рассеянного звука к более локализованному звуку. Например, относительная громкость громкоговорителей 13, 14 с различными ориентациями может изменяться постепенно. Также ориентация громкоговорителей 13, 14 либо положение или ориентация акустических препятствий или отражателей могут меняться в течение периода сигнализирования. Постепенное изменение содержимого сигнала пробуждения может, например, быть предоставлено посредством смешивания рассеянного звука с локализованным звуком и постепенного изменения относительной громкости обоих звуков.

Устройство 10, показанное на фиг.1, также содержит обнаружитель пользователя, в данном изобретении в форме системы 16 камеры. Камера 16 наблюдает за пользователем, пока он лежит в своей кровати 17. Программное обеспечение распознавания изображения, функционирующее согласно блоку 12 управления, может использоваться для определения точного местоположения головы пользователя. Данная информация может использоваться для очень точного нацеливания локализованного звука. Если в одной и той же кровати 17 спят два человека, то блок 12 управления может быть выполнен с возможностью направления локализованного звука только на одного из них. В дополнение к средству для обнаружения положения пользователя камера 16 может также использоваться для обнаружения, является ли пользователь спящим или проснувшимся. Обнаружение момента, в который пользователь пробуждается, может быть полезным для определения оптимальной продолжительности периода сигнализирования для данного пользователя. Дополнительно, если устройство 10 обнаруживает, что пользователь уже проснулся, то потребность в приведении в действие сигнализации может отсутствовать полностью.

Вместо камеры 16 устройство 10 может использовать различные типы средств обнаружения пользователя. Например, датчики давления или тепловые датчики в кровати 17 и/или подушке могут использоваться для определения присутствия, местоположения и/или ориентации пользователя. Альтернативно, микрофон или набор микрофонов либо другие средства обнаружения звука могут быть предоставлены для использования звуков дыхания или храпа, чтобы определить местоположение пользователя.

На фиг.2 и 3 показаны вид спереди и вид сзади будильника 10 согласно изобретению. Устройство 10 содержит часы 15 и некоторые кнопки 21 для управления устройством 10. Кнопки могут использоваться, например, для установки текущего времени или времени пробуждения или для выбора особой программы пробуждения. Передний громкоговоритель 13 выполнен на одной и той же стороне устройства 10 вместе с часами 15. Если устройство располагается таким образом, что пользователь может смотреть на часы 15, передний громкоговоритель 13 также будет находиться на прямой линии видимости пользователя. Поскольку передний громкоговоритель 13 находится на прямой линии видимости, звуки, поступающие от данного громкоговорителя 13, будут достигать пользователя напрямую без каких-либо отражений и без столкновения с какими-либо препятствиями. Поэтому передний громкоговоритель 13 очень полезен для обеспечения локализованных звуков.

На фиг.3 показана задняя сторона устройства 10. В данном изобретении множество громкоговорителей 14 с окружающим звуком выполнено для обеспечения рассеянных звуков. В течение нормального использования передняя сторона устройства 10 обращена к пользователю. Поскольку громкоговорители 14 с окружающим звуком находятся на задней стороне устройства 10, то звук, поступающий от данных громкоговорителей 14 с окружающим звуком, может достигать пользователя только после отражения от стены или объекта в комнате. Звук от данных громкоговорителей с окружающим звуком достигает пользователя позже звука от переднего громкоговорителя 13. Даже когда все громкоговорители 13, 14 производят один и тот же звук одновременно, различные пути звуков между громкоговорителями 13, 14 и пользователем приводят к рассеянному звуку. Звук от различных громкоговорителей с окружающим звуком среди громкоговорителей 14 с окружающим звуком может также проходить различные пути прежде, чем достигнет пользователя. Если эти различные пути имеют различные длины, то это дополнит рассеянность звука. Следует заметить, что также звук, поступающий от одиночного громкоговорителя 14 с окружающим звуком, может достигать пользователя по различным путям. Не обязательно использовать множество громкоговорителей 14 с окружающим звуком.

На фиг. 4 показан дополнительный вариант осуществления будильника 20 согласно изобретению. Данный будильник 20 содержит поворотный громкоговоритель 43. Когда громкоговоритель 43 повернут так, что он обращен от пользователя, звук может достигать пользователя только после одного или более отражений и предпочтительно по различным путям. Тогда звук будет восприниматься в качестве рассеянного и поступающего от множества источников. Когда громкоговоритель 43 повернут так, что он обращен к пользователю, звук проходит по прямому пути от громкоговорителя 43 к пользователю и будет восприниматься в качестве локализованного звука, направленного на пользователя. В течение периода сигнализирования громкоговоритель 43 может поворачиваться к пользователю для получения постепенного перехода от рассеянного к локализованному звуку. Кроме того, блок управления дополнительно выполнен с возможностью обеспечения постепенного уменьшения отношения суммы пиковых интенсивностей звука рассеянного звука к максимальной интенсивности звука локализованного звука посредством поворота по меньшей мере одного поворотного громкоговорителя.

На фиг. 5 схематично показан набор громкоговорителей 53 для использования в устройстве генерации звука пробуждения согласно изобретению. Звук 59 пробуждения обеспечивается в каждый громкоговоритель 53 в наборе громкоговорителей. Фильтры H₁(z)…H_M(z) 58 связаны с соответствующими громкоговорителями 53. Прежде, чем громкоговоритель 53 предоставит звук 59 пробуждения в качестве звукового сигнала, звук 59 пробуждения фильтруется соответствующим фильтром 58. Отдельные звуковые сигналы от громкоговорителей 53 в упомянутом наборе вместе формируют один звуковой сигнал 57 с заданной направленностью. H₁(z)…H_M(z) 58 задают излучаемую энергию в зависимости от пространственных направлений. Направленностью набора можно управлять посредством задания направления, в котором звуковое излучение 57 является максимальным или минимальным. В начале периода сигнализирования фильтры H₁(z) … H_M(z) 58 конфигурируются так, что рассеянный звук 57 генерируется с направленностью в ±90°. В течение периода сигнализирования результирующий выводимый звук 57 может медленно сходиться в направлении пользователя. Направление к пользователю может конфигурироваться или предполагаться находящимся под фиксированным углом (например, 0) относительно устройства пробуждения. В предпочтительном варианте осуществления положение пользователя обнаруживается, например, системой камеры или набором микрофонов, и направленность выходного звука 57 адаптируется соответственно.

На фиг.6 показана блок-схема последовательности операций способа согласно изобретению. Способ содержит по меньшей мере три этапа 61, 62, 63. На этапе 61 приведения в действие инициируется период сигнализирования. Как описано выше, инициирование периода сигнализирования может быть запущено, например, часами, светочувствительным датчиком или командой пользователя. Период сигнализирования предпочтительно инициируется в зависящий от пользователя отрезок времени перед моментом, в который пользователь хотел бы пробудиться. На этапе 62 рассеянной сигнализации пробуждения в течение первой части периода сигнализирования генерируется рассеянный звук и обеспечивается для формирования первой части сигнала пробуждения. В течение этапа 63 последующей локализованной сигнализации пробуждения генерируется и обеспечивается более локализованный звук. Может существовать резкий переход от рассеянного звука к локализованному звуку, однако данный переход предпочтительно осуществляется постепенно с использованием любой одной или совокупности из технических реализаций, описанных выше.

Следует понимать, что изобретение также распространяется на компьютерные программы, в частности, компьютерные программы на или в носителе, приспособленном к вводу изобретения в эксплуатацию. Программа может быть в форме исходного кода, объектного кода, промежуточного источника кода и объектного кода, например, в частично скомпилированном виде, или в любой другой форме, подходящей для использования при реализации способа согласно изобретению. Следует также понимать, что такая программа может иметь много различных архитектурных проектирований. Например, код программы, реализующий функциональность способа или системы согласно изобретению, может быть подразделен на одну или более подпрограмм. Для специалиста в данной области техники будет очевидным множество различных способов распределения функциональности среди таких подпрограмм. Подпрограммы могут быть сохранены вместе в одном исполняемом файле для формирования автономной программы. Такой исполняемый файл может содержать исполнимые компьютером команды, например, команды процессора и/или команды интерпретатора (например, команды интерпретатора Java). Альтернативно, одна или более или все подпрограммы могут быть сохранены по меньшей мере в одном внешнем файле библиотеки и могут соединяться с основной программой либо статически, либо динамически, например, во время выполнения. Основная программа содержит по меньшей мере один вызов по меньшей мере одной из подпрограмм. Кроме того, подпрограммы могут содержать вызовы функций друг друга. Вариант осуществления, относящийся к компьютерному программному продукту, содержит исполнимые компьютером команды, соответствующие каждому из этапов обработки по меньшей мере одного из сформулированных способов. Эти команды могут быть подразделены на подпрограммы и/или сохранены в одном или более файлах, которые могут соединяться статически или динамически. Другой вариант осуществления, относящийся к компьютерному программному продукту, содержит исполнимые компьютером команды, соответствующие каждому из средств по меньшей мере одной из систем и/или изложенных изделий. Эти команды могут быть подразделены на подпрограммы и/или сохранены в одном или более файлах, которые могут соединяться статически или динамически.

Носитель компьютерной программы может быть любым объектом или устройством, поддерживающим перенос программы. Например, носитель может включать в себя носитель хранения информации, такой как ROM, например, CD-ROM или полупроводниковый ROM, или магнитный носитель записи, например, гибкий диск или жесткий диск. Дополнительно носитель может быть передающимся носителем, таким как электрический или оптический сигнал, который может переноситься по электрическому или оптическому кабелю или по радиосвязи или другими средствами. Когда программа воплощена в таком сигнале, носитель могут составлять такой кабель или другое устройство или средство. Альтернативно, носитель может быть интегральной схемой, в которую встроена программа, при этом интегральная схема выполнена с возможностью выполнения, или использования при выполнении, соответствующего способа.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления изображают, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в уровне техники будут в состоянии спроектировать много альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные между круглыми скобками, не должны рассматриваться в качестве ограничения формулы изобретения. Использование глагола «содержит» и его спряжений не исключает присутствия элементов или этапов, отличающихся от тех, которые изложены в формуле изобретения. Упоминание элементов в единственном числе не исключает присутствия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов, а также посредством соответствующим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения с заявляемым устройством, в котором перечислено несколько средств, несколько из этих средств могут быть воплощены посредством одного и того же элемента аппаратного обеспечения. Простой факт того, что конкретные критерии излагаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих критериев не может использоваться для получения преимущества.

Реферат

Изобретение относится к акустике, в частности к будильникам. Устройство содержит блок излучения звука, функционирующий в течение определенного периода времени, и блок управления. Управление сигналом пробуждения осуществляется таким образом, чтобы он содержал локализованный и рассеянный звуки. При этом сумма пиковых интенсивностей звука рассеянного звука превышает максимальную интенсивность локализованного звука в течение первой части периода сигнализирования, а отношение суммы пиковых интенсивностей звука рассеянного звука к максимальной интенсивности локализованного звука уменьшается в течение последующей части периода сигнализирования. Устройство также содержит блок цифровой реверберации, два громкоговорителя, расположенные под различными углами, часы. При этом блок управления формирует сигнал таким образом, чтобы первая часть периода сигнализирования и последующая часть сигнализирования возникали только один раз в течение периода сигнализирования. Технический результат - повышение эффективности пробуждения пользователя. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула