СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК G10K11/00 G08C21/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах передачи сигналов звуковых частот и сигналов видеоизображения, например в телевизионных системах, компьютерах, в домашних кинотеатрах и системах высококачественного воспроизведения звука.

Предшествующий уровень техники

Общеизвестны системы для передачи сообщений, содержащие источник сигнала, блок обработки сигналов источника, усилитель, а также излучатель, который имеет возможность изменения своего положения в пространстве. В качестве передаваемого сообщения и соответствующего излучателя могут быть поворачивающиеся излучатели звуковых сигналов или излучатели видеосигналов, выполненные, например, в виде монитора или плазменной панели телевизора. Переориентация излучателя осуществляется пользователем в ручном режиме. Это позволяет более точно сориентировать излучатели в сторону органов слуха или зрения человека и за счет этого более точно передать соответствующий сигнал от излучателя до получателя (приемника) сообщений.

Недостатком подобных систем является то, что пользователю для переориентации, например экрана, нужно перемещаться в пространстве из области пространства получения сообщений к излучателю, затрачивать время и прилагать порой значительные усилия для поворота, например, тяжелой, тугоповорачивающейся плазменной панели телевизора. Подобные действия требуют определенного времени, отвлекают пользователя от процесса получения и восприятия информации и способствуют появлению некоторых негативных эффектов.

Например, при повороте жидкокристаллического экрана ноутбука пользователь может касаться жирными пальцами рук экрана или веб-камеры и загрязнять их.

Известно изобретение способ передачи сообщений и система для его осуществления (заявка РФ № 2004117755).

В этом изобретении для ориентации излучателей в направлении области пространства получения сообщений используют автоматизированную систему. Причем автоматизированная система выполняется с возможностью приема и обработки вспомогательных сигналов, излучаемых из области пространства получения сообщений в область пространства месторасположения излучателей сообщений. В качестве излучателя вспомогательных сигналов в изобретении предложено использовать пульт дистанционного управления системой передачи сообщений. Автоматизированная система позволяет принимать инфракрасные (ИК) сигналы, излучаемые пультом дистанционного управления системой, и поворачивать излучатели в ту сторону, откуда эти сигналы исходят, т.е. в сторону пользователя этой системой.

Недостатком такого способа передачи сообщений является необходимость осуществления пользователем в ручном режиме действий по формированию дополнительных сигналов, например путем нажатия той или иной кнопки на пульте дистанционного управления системой. В ряде ситуаций это не удобно. Кроме того, пользователь может произвольным образом в значительных пределах изменять положение пульта по отношению, например, к своим органам зрения или слуха. Соответственно положению пульта будет изменяться положение излучателей системы и точность их ориентации по отношению к органам слуха и/или зрения пользователя снижается. Кроме того, не все системы для передачи сообщений комплектуются пультами дистанционного управления. Многие современные компьютеры в базовой комплектации не имеют пультов дистанционного управления.

Известна группа изобретений (RU 2106075 С1, 27.02.1998; RU 2145446 С1, 10.02.2000; RU 2038704 С1, 27.06.95), в которых описаны системы для передачи сообщений с обратной связью и многополосной обработкой электрических сигналов передаваемого сообщения и сигналов обратной связи в специальном блоке обработки. Обработка сигналов позволяет определять несоответствие спектра принятого сигнала по отношению к спектру передаваемого сообщения и в соответствии с этими искажениями формировать на выходе блока покомпонентно предыскаженный сигнал источника сообщений. А также формировать сигналы для активного понижения шумов.

Известно изобретение способ передачи сообщений с использованием обратной связи, способ активного понижения шумов (RU 2320012 С2, 20.03.2008). В этом изобретении описаны системы передачи сообщений с обратной связью и многополосной, покомпонентной обработкой сигналов, в которых часть наиболее трудоемких действий по обработке сигналов осуществляют в удаленном мощном компьютере, например интернет-сервере.

Недостатком систем с электронной обработкой сигналов можно считать необходимость большого запаса динамического диапазона для компенсации возможных искажений. Это существенно усложняет систему и увеличивает потребляемую мощность.

Раскрытие изобретения

Задача, решаемая изобретением, - повышение точности передаваемых сообщений на звуковых частотах и/или сигналов видеоизображения.

Технический результат - расширение функциональных возможностей и удобства пользования системой для передачи звуковых и/или визуальных сообщений, снижение требований к запасу динамического диапазона.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе передачи сообщений, заключающемся в формировании электрических сигналов источника сообщений, обработке электрических сигналов источника сообщений посредством блока обработки сигналов, усилении посредством усилителя и излучении посредством излучателя обработанных сигналов источника сообщений, пространственной ориентации излучателей сообщений в направлении области пространства получения сообщений посредством работы автоматизированной системы, выполненной с возможностью приема и обработки дополнительных сигналов, излучаемых из области пространства получения сообщений в область пространства месторасположения автоматизированной системы, согласно изобретению формируют дополнительные сигналы посредством устройства для автоматического формирования дополнительных сигналов.

Возможны варианты реализации способа, такие, что:

- устройство для автоматического формирования дополнительных сигналов выполняют с возможностью его размещения на одежде или теле человека, получающего сигналы источника сообщений;

- в качестве сообщений используют звуковые сигналы, в качестве излучателей обработанных сигналов источника используют излучатели звуковых сигналов;

- блок обработки сигналов выполняют с возможностью формирования предыскажений сигналов источника сообщений в ручном режиме;

- в области пространства получения сообщений размещают зондирующее устройство, предназначенное для формирования электрических сигналов обратной связи, передают эти сигналы в блок обработки сигналов посредством линии обратной связи, а блок обработки сигналов выполняют с возможностью автоматических частотно-энергетических и/или частотно-временных предыскажений электрических сигналов источника;

- в области пространства вблизи от источника шума размещают дополнительное зондирующее устройство, предназначенное для формирования электрических сигналов источника шума, передают эти сигналы в блок обработки сигналов посредством дополнительной линии связи, а блок обработки сигналов выполняют с возможностью формирования сигналов, предназначенных для активного понижения сигналов шума в области пространства получения сообщения;

- автоматизированную систему выполняют в виде подставки под излучатель, содержащую фотоэлектрические приемники, обеспечивающие пространственную селекцию сигналов от устройства для автоматического формирования дополнительных сигналов, вращающуюся часть, кинематически связанную с электромотором и предназначенную для установки на нее излучателя сообщений, а также узлы для определения угла поворота вращающейся части относительно корпуса подставки и формирования сигналов для управления электромотором;

- автоматизированную систему размещают в корпусе устройства, содержащего излучатель сигналов, например в ноутбук, колонки или подставку для плазменной панели телевизора, причем корпус устройства выполняют с возможностью его поворота относительно поверхности, на которой находится корпус, посредством, по крайней мере, трех колес, хотя бы одно из которых имеет кинематическую связь с электромотором, управляемым устройством определения угла поворота корпуса относительно поверхности, на которой он находится, а для приема дополнительных сигналов используют фотоэлементы, например, фотодиоды, установленные в корпус с возможностью приема дополнительных сигналов с различных направлений;

- устройство для автоматического формирования дополнительных сигналов выполняют в виде формирователя импульсов, усилителя тока и светодиода, связанных последовательно;

- устройство формирования импульсов выполнено в виде датчика движения человека и формирователя импульсов, который определяет период следования излучаемых светодиодом импульсов и запускается в работу посредством датчика движения человека;

- в качестве датчика движения используется датчик вибрации;

- в качестве датчика движения используется микрофон;

- в качестве сообщений используют видеосигналы, в качестве излучателей обработанных сигналов источника используют излучатели видеосигналов;

- в качестве излучателя сообщений используется экран стационарного компьютера или телевизор, ноутбука или переносного проигрывателя DVD-дисков;

- часть наиболее трудоемких операций по обработке сигналов источника сообщений осуществляется в мощном удаленном компьютере (сервере), связанном с соответствующей системой для передачи сообщений посредством, например, Интернета;

- в качестве излучателя сообщений используется экран ноутбука или проигрывателя DVD-дисков с несколькими разворачивающимися дисплеями.

Поставленная задача решается в известном способе ориентации в пространстве устройства, содержащего излучатель сигналов сообщений посредством работы автоматизированной системы, выполненной с возможностью приема и обработки дополнительных сигналов, излучаемых устройством для формирования дополнительных сигналов из области пространства приема сообщения в область пространства расположения автоматизированной системы, отличающемся тем, что автоматизированная система размещена в корпусе устройства, содержащего излучатель сигналов сообщений, который выполняют с возможностью его поворота относительно поверхности, на которой находится корпус при помощи, по крайней мере, трех колес, причем хотя бы одно из колес имеет кинематическую связь с электромотором, управляемым автоматизированной системой.

Возможны варианты реализации способа, такие, что:

- в качестве устройства, содержащего излучатель сообщений, используется звуковая колонка, ноутбук, проигрыватель DVD или подставка под экран плазменного телевизора или жидкокристаллического монитора компьютера;

- в качестве дополнительных сигналов используют инфракрасные сигналы, которые формируют в ручном режиме посредством работы инфракрасного пульта управления;

- в качестве дополнительных сигналов используют инфракрасные сигналы, которые формируют посредством работы устройства для автоматического формирования вспомогательных сигналов;

- для приема дополнительных сигналов используют фотоэлектрические приемники, например фотодиоды или фоторезисторы, которые установлены в корпус с возможностью приема дополнительных сигналов с различных сторон от корпуса устройства, содержащего излучатель.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе передачи сообщений, заключающемся в формировании электрических сигналов источника сообщений, обработке электрических сигналов источника сообщений посредством блока обработки сигналов, усилении посредством усилителя и излучении посредством излучателя обработанных сигналов, пространственной ориентации излучателей сообщений в направлении области пространства получения сообщений посредством работы автоматизированной системы, выполненной с возможностью приема и обработки дополнительных сигналов, излучаемых из области пространства получения сообщений в область пространства месторасположения автоматизированной системы и формирования сигналов, управляющих работой электродвигателя, согласно изобретению в качестве вспомогательных сигналов используют отраженные от человека световые волны или излученные человеком тепловые волны, а для приема дополнительных сигналов используют, по крайней мере, одну видео или инфракрасную камеру, при этом автоматизированную систему управления выполняют с возможностью обработки сигнала с камеры путем распознавания образа человека, определения его положения относительно камеры, формирования сигнала управления на электродвигатель, представляющего собой сигнал рассогласования положения человека относительно камеры.

Возможны варианты реализации способа, такие, что:

- источник сообщений, блок обработки, усилитель и излучатель выполнены в виде ноутбука или DVD-проигрывателя, выполненных с возможностью поворота корпуса и/или экрана относительно корпуса устройства посредством автоматизированной системы;

- часть наиболее трудоемких операций по обработке сигналов источника сообщений или сигналов с камеры осуществляется в мощном удаленном компьютере (сервере), связанном с системой для передачи сообщений посредством, например, Интернета.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятны во время рассмотрения приведенных ниже возможных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1, 2 показаны обобщенные структурные схемы систем для передачи сообщений с использованием автоматизированной системы ориентации излучателей.

На Фиг.3-4 показаны обобщенные структурные схемы систем для передачи сообщений согласно изобретению.

На Фиг.5 показана обобщенная структурная схема устройства для автоматического формирования дополнительных излучений.

На Фиг.6, 7 показаны принципиальные электрические схемы устройств для автоматического формирования дополнительных излучений.

На Фиг.8 схематично изображена конструкция автоматизированной системы ориентации излучателей, выполненной в виде подставки для плазменного телевизора или монитора компьютера.

На Фиг.9 схематично изображена конструкция ноутбука, оборудованного автоматизированной системой ориентации экрана ноутбука, вмонтированной в корпус ноутбука.

На Фиг.10 показана блок-схема программы для обработки сигналов с типовой видеокамеры, установленной в ноутбук.

Лучший вариант осуществления изобретения

Повысить точность передачи сообщений в системах для воспроизведения звуковых и/или визуальных сигналов можно путем создания автоматизированных систем, в которых в автоматическом режиме отслеживаются и компенсируются искажения, связанные с непостоянством свойств канала передачи сообщений, а также искажения, возникающие собственно в электронных узлах и компонентах систем.

В самом общем случае в канале связи или передачи сообщений возможно появление шумов, создаваемых внешними по отношению к системе источниками шума. Например, в помещение прослушивания звуковых сигналов возможно проникновение посторонних шумов. Шумы и искажения сигналов также существуют в электронных компонентах системы. Кроме того, возможно изменение во времени передаточной функции канала связи, связанной с изменением во времени мест расположения точки передачи и/или приема сообщения или с изменением во времени физических параметров канала связи. Пользователь звуковоспроизводящей или видеосистемы может изменять свое положение по отношению к излучателям соответственно звуковых и видеосигналов. В результате этого принимаемый (прослушиваемый или просматриваемый) сигнал может приобретать значительные искажения.

Например, при просмотре под различными углами видеосигналов на плазменных мониторах ноутбуков меняется контрастность, яркость видеосигнала, нарушаются пропорции наблюдаемых объектов, а спектр звуковых сигналов сильно искажается. Искажение спектра звуковых сигналов происходит за счет наличия диаграмм направленности излучателей, их плохой акустической согласованностью с корпусами устройств, в которые они вмонтированы. Искажения спектра сигнала в точке его получения возникают также за счет внешних шумов и неудовлетворительных акустических свойств собственно самого помещения прослушивания или просмотра (за счет эффекта реверберации звуковых сигналов, за счет наличия ярких сторонних излучателей или паразитных бликов и отражений от экрана излучателя).

В настоящее время существует большое число различных способов компенсации указанных выше искажений.

Известно большое число способов линейной и нелинейной обработки электрических сигналов передаваемых сообщений. А также способы передачи сообщений, когда, например, при передаче сигналов одной физической природы формируются некоторые вспомогательные сигналы другой физической природы и при этом весь канал передачи, например, звуковых сообщений выполняется с обратной связью, а для передачи сигналов обратной связи используются, например, радиосигналы. Все эти способы условно можно разделить на способы компенсации и минимизации искажений сигналов в одном узле или во всех узлах системы связи от источника сигнала до получателя (приемника) сообщения. Эти способы предполагают соответствующие действия, реализуемые в ручном, полуавтоматическом или полностью автоматическом режимах. Например, управление эквалайзером может осуществляться в ручном режиме самим слушателем, исходя из собственных представлений о качественном звуке и соответствующих соотношениях компонентов сигнала на различных частотах. Управление эквалайзером может осуществляться и в автоматическом режиме. Система сама может выставляет оптимальные предыскажения передаваемого сигнала в точном соответствии с сигналами обратной связи.

Снижать искажения, связанные, например, с неточной ориентацией излучателя, на слушателя можно вручную, поворачивая излучатель или с использованием автоматических устройств.

Предметом данного изобретения являются способы, повышающие точность передаваемых сообщений с использованием автоматических систем.

Известно, что для компенсации искажений сигналов сообщений в канале связи можно использовать способ, описанный в изобретении способ передачи сообщений и система для его осуществления (заявка РФ № 2004117755).

В этом изобретении описан способ и автоматизированная система, позволяющая регистрировать текущее местоположение получателя сообщений по отношению к излучателям системы и поворачивать излучатели в сторону нахождения получателя сообщений, а также осуществлять ряд дополнительных действий по обработке электрических сигналов передаваемых сообщений.

На Фиг.1, 2 показаны варианты обобщенных структурных схем систем для передачи сообщений, описанных в этом изобретении.

Система, показанная на Фиг.1, содержит: источник 1 электрических сигналов сообщений, блок 2 обработки электрических сигналов источника 1, усилитель 3, излучатель 4, канал связи 5 с помехами 6, создаваемыми источником шума 7, область 8 пространства получения сообщений (например, место положения слушателя или зрителя).

В состав системы также входят: излучатель 9 дополнительных сигналов 10 и автоматизированная система 11 для ориентации излучателя 4 в направлении точки (или области) 8 пространства получения сообщений.

В качестве источника 1 сигналов сообщений могут быть использованы любые общеизвестные устройства (радиоприемники, видеокамеры, тюнеры телевизионных сигналов, магнитофоны, проигрыватели CD или DVD-дисков, винчестеры и т.д.).

В качестве блока 2 обработки сигналов системы, показанной на Фиг.1, могут использоваться любые известные варианты выполнения узлов по обработке сигналов с выходов соответствующих источников сигналов (фильтры или эквалайзеры с ручным управлением, узлы формирования видеосигналов, микропроцессорные устройства и т.д.).

В качестве усилителей 3 могут использоваться любые известные узлы для усиления звуковых или видеосигналов.

В качестве излучателей 4 могут использоваться громкоговорители, мониторы, кинескопы, плазменные панели телевизоров, компьютеров, проигрывателей DVD.

В указанном выше изобретении для большинства бытовых систем передачи сообщений предложено в качестве излучателя 9 дополнительных сигналов использовать пульт дистанционного управления системой передачи сообщений. Например, пульт дистанционного управления музыкальным центром, телевизором, который может излучать ИК-сигналы. При этом автоматизированная система 11 выполняется с возможностью приема и обработки ИК-сигналов 10 от пульта 9.

Работает система, показанная на Фиг.1, следующим образом.

Когда человек использует пульт дистанционного управления от соответствующей системы, например, регулирует громкость звука или переключает канал телевизора, пульт излучает инфракрасные импульсные сигналы, которые помимо основной своей функции выполняют новую функцию - функцию излучателя 9 дополнительных сигналов 10.

Таким образом, пульт используется по двойному назначению.

Излученные пультом ИК-сигналы принимаются и обрабатываются посредством работы соответствующих узлов автоматизированной системы 11. Назначение этих узлов состоит в том, чтобы определить направление, откуда излучаются ИК-сигналы 10 и повернуть в эту сторону излучатель 4 сигналов источника сообщения.

Прием ИК-сигналов может осуществляться посредством фотоэлементов, например, посредством нескольких (порядка 2-60) фотодиодов или фоторезисторов, расположенных под углом друг к другу с возможностью приема ИК-сигналов 10 от пульта с различных сторон (например, со всех реально возможных направлений) от излучателя 4 и преобразования их в электрические сигналы.

Например, автоматизированная система 11 может быть выполнена в виде опорно-поворотного устройства типа подставки под соответствующий излучатель 4 (подставка для монитора компьютера, плазменного телевизора или громкоговорителя). Внутри такой подставки кроме фотодиодов также находятся узлы автоматизированной системы 11 для регистрации текущего углового положения вращающейся части платформы опорно-поворотного устройства относительно неподвижного корпуса. В качестве таких узлов могут быть использованы, например, оптопары или микропереключатели. Посредством этих узлов формируются импульсы углового положения вращающейся платформы относительно неподвижной ее части. Принятые ИК-сигналы 10 от пульта управления системой и электрические сигналы, регистрирующие текущее положение опорно-поворотного устройства, обрабатываются по определенному алгоритму в электронных узлах системы 11. В результате обработки этих сигналов формируются электрические сигналы, управляющие электродвигателем или электродвигателями автоматизированной системы 11 так, что излучатель 4 (или излучатели 4, например, плазменная панель с громкоговорителями) изменяет свое пространственное положение и автоматически поворачивается в ту сторону, откуда были излучены дополнительные сигналы 10. То есть в сторону точки (или области) 8 пространства получения сообщений, где находится излучатель 9 (пульт) дополнительных сигналов 10 и соответственно пользователь (слушатель или зритель).

На Фиг.2 показан вариант обобщенной структурной схемы системы для передачи сообщений с использованием автоматизированной системы 11 для ориентации излучателя 4 в точку (или область) 8 пространства получения сообщений, дополненной узлами, позволяющими повысить точность передаваемого сообщения за счет автоматизации работы блока 2 обработки сигналов источника 1 сообщений. Эта автоматическая обработка осуществляется над электрическими сигналами источника 1 сообщений в блоке 2 так, что они предыскажаются и позволяют компенсировать те виды искажений, которые не возможно компенсировать только лишь за счет разворота излучателя в сторону получателя сообщений.

Необходимость введения в систему этих узлов обусловлена тем, что при воспроизведении звуковых сигналов на низких и средних частотах только лишь за счет разворота излучателя (колонки) в сторону получателя сообщений (слушателя) не удается полностью минимизировать искажения спектра сигнала в точке получения сообщения. Это связано с тем, что подавляющее большинство бытовых помещений имеют неудовлетворительные акустические свойства. В таких помещениях возникают многократные отражения сигнала от стен и других предметов, а также место прослушивания сигналов сообщений может изменяться по отношению к громкоговорителям случайным образом. Кроме того, в помещении прослушивания возможно появление внешних шумов.

В результате спектр звукового сигнала сильно искажается.

Для автоматической компенсации этих видов искажений сигналов в качестве дополнительных узлов система может содержать зондирующее устройство 12, предназначенное для формирования электрических сигналов обратной связи и линию 13 обратной связи, предназначенную для передачи сигналов обратной связи в блок 2 обработки сигналов.

В результате обработки сигналов от источника 1 и сигналов обратной связи, поступающих на входы блока 2, можно автоматизировать, например, процесс настройки оптимального, самонастраивающегося фильтра, который входит в состав блока 2 обработки сигналов, и корректировать частотно-энергетические и/или частотно-временные предыскажения электрических сигналов источника 1.

Введение в систему для передачи сообщений узлов 12, 13 позволяет, в частности, автоматизировать работу эквалайзера или корректора фазочастотной или время-частотной характеристики оптимального фильтра.

Применение узлов автоматической настройки оптимального фильтра блока 2 обработки сигналов позволяет дополнительно повышать точность передачи сообщений по сравнению со структурной схемой, показанной на Фиг.1, где, например, эквалайзер пользователь должен настраивать вручную - на слух.

Общеизвестно, что при ручной настройке эквалайзер невозможно настроить так точно и быстро, как это может сделать автоматизированный блок 2 обработки сигналов.

Работа всех узлов такого автоматизированного блока 2 подробно описана в вышеуказанном изобретении, а также в патентах-аналогах.

На Фиг.1, 2 пунктиром показаны дополнительные узлы, предназначенные для активного понижения внешних акустических шумов, которые могут быть использованы в системах для высококачественного воспроизведения звука в условиях повышенного уровня внешних шумов.

Для формирования электрических сигналов источника шума используют дополнительное зондирующее устройство 14. Его размещают вблизи от источника 7 шума. Например, вблизи от вентилятора компьютера, являющегося источником акустических шумов.

Электрические сигналы источника шума передают в блок 2 обработки сигналов посредством дополнительной линии связи 15. А блок 2 обработки сигналов выполняют с возможностью формирования сигналов, предназначенных для активного понижения сигналов шума в области 8 пространства получения сообщения. Сформированные в блоке 2 обработки сигналы для активного понижения шума затем усиливают и излучают до точки или области 8 получения сообщения. Эти сигналы накладываются на сигналы шумов в противофазе и в результате суммарный уровень шумов в точке или области 8 получения сообщения снижается.

Узлы 14, 15, 2 позволяют существенно повышать точность передачи звуковых сообщений в специально не приспособленном канале 5 передачи сообщения, где есть сильные шумы и помехи 6. С работой подобных систем передачи сообщений можно ознакомиться в вышеуказанном изобретении.

Недостатком описанных систем для передачи сообщений можно считать удаленность точки расположения излучателя 9 дополнительных излучений от органов слуха или зрения пользователя, поскольку пульт управления пользователь держит в руке. Вследствие этого точность наведения источников 4 сигналов сообщений на область 8 получения сообщений (органы слуха или зрения человека) может существенно меняться в зависимости от положения руки пользователя и его удаленности от автоматизированной системы 11.

Кроме того, возможны ситуации, когда пользователь может поменять свое местоположение без желания как-то изменить режим работы системы передачи сообщений посредством дистанционного пульта управления системой (9). В этой ситуации автоматизированная система 11 не сможет отследить перемещение пользователя в пространстве, и пользователь будет получать сообщения в искаженном виде до тех пор, пока не воспользуется пультом дистанционного управления системой.

Техническое решение согласно настоящему изобретению направлено на усовершенствование описанной выше автоматизированной системы 11, предназначенной для автоматического наведения излучателя 4 на пользователя.

В рамках данного изобретения предлагается несколько технических решения (варианты), которые целесообразно применять для той или иной видео- или аудиосистемы. Возможно и комбинированное использование этих технических решений в одной системе.

Согласно первому варианту, описанные выше системы для передачи сообщений, показанные на Фиг.1, 2, предлагается усовершенствовать за счет автоматизации процесса формирования дополнительных излучений 10 посредством устройства 16, предназначенного для автоматического формирования дополнительных сигналов 10.

Устройство 16 можно выполнить с возможностью его размещения на одежде или теле человека, эксплуатирующего подобную систему передачи сообщений.

На Фиг.3-4 показаны структурные схемы систем для передачи сообщений согласно изобретению. Как видно, они отличаются от аналогов наличием нового узла - устройства 16.

Устройство 16 может быть выполнено в виде функционально законченного отельного узла 16 с автономным источником питания или оно может быть конструктивно объединено с пультом дистанционного управления 9 системой, как показано на Фиг.3-4.

Устройство 16 можно выполнить, например, в виде миниатюрного брелока с пристежкой или липучкой, значка, авторучки, заколки, очков, наушника, браслета так, чтобы пользователь мог его оперативно расположить на своей одежде или теле.

Предпочтителен вариант расположения устройства 16 вблизи органов слуха и/или зрения человека. В этом случае точность наведения излучателя 4 на соответствующие органы человека и точность передачи сообщений будет максимальна.

В простейшем варианте в качестве устройства 16 можно использовать экономичный ИК-импульсный излучатель, выполненный в виде формирователя импульсов 17, усилителя тока 18 и инфракрасного светодиода 19, связанных между собой последовательно, как показано на Фиг.5.

Пример принципиальной электрической схемы устройства 16 показан на Фиг.6.

Формирователь импульсов 17 собран на элементах DD1.1-DD1.3, усилитель тока 18 собран на элементах DD1.4-DD1.6 и транзисторе VT1. Сформированные импульсы поступают на усилитель тока через дифференцирующую цепочку (R3, С2). За счет чего удается существенно уменьшить длительность формируемых импульсов и уменьшить уровень потребления энергии от источника питания.

На Фиг.7 показан вариант выполнения устройства 16 с использованием двух связанных мультивибраторов. Мультивибратор, собранный на элементах DD1.1-DD1.2 определяет параметры пачки формируемых импульсов, а мультивибратор, собранный на элементах DD1.3-DD1.4, определяет частоту следования импульсов. Усилитель тока 18 собран на элементах DD2.1-DD2.4 и транзисторах VT1-VT2.

В более сложных вариантах устройство 16 в своем составе может содержать шифратор, а в варианте для экономичного использования источника энергии оно может содержать в своем составе датчик движения человека и/или датчик звуков, посредством которых запускается в работу генератор импульсов 17.

Использование в качестве этих датчиков, например, микрофона, связанного с усилителем, фильтром низких частот, детектором и интегратором, позволяет активизировать работу формирователя импульсов 17 во время перемещения человека и/или во время получения пользователем звуковых сообщений с определенным спектром. При отсутствии движения и/или звуков устройство 16 переходит в спящий режим и практически не потребляет энергии от автономного источника питания.

Конструкции и принципиальные электрические схемы выполнения автоматизированной системы 11 также могут быть различны. Электронные узлы системы 11 могут выполняться на различной элементной базе (аналоговой, цифровой или в виде соответствующих программ).

Как уже отмечалось, подобные устройства могут выполняться в виде отдельных устройств, например, поворачивающихся подставок под соответствующий излучатель 4, которые пользователь может приобрести в виде дополнительных аксессуаров для звуковоспроизводящей или видеотехники, купленной им ранее.

Возможен и другой вариант выполнения автоматизированной системы 11. Она может быть конструктивно расположена в корпусе соответствующего устройства, содержащего излучатель 4. Например, она может быть расположена в корпусе ноутбука, в подставке плазменной панели монитора компьютера или телевизора, в переносном проигрывателе DVD, в звуковой колонке.

На фиг.8 схематично показаны основные узлы автоматизированной системы 11, выполненной в виде подставки под монитор компьютера или плазменной панели.

Подставка содержит: корпус 18 с отверстиями 19, обеспечивающими пространственную селекцию ИК-сигналов в некотором телесном угле 20. А также фотодиоды 21, предназначенные для преобразования ИК-сигналов, попадающих в телесный угол 20 в электрические принятые дополнительные сигналы, и оптопары 22, расположенные на электрических платах. А также электромотор 23, связанный посредством редуктора с вращающейся платформой 24 подставки, на которую ставится излучатель 4 (например, подставка с монитором или плазменной панелью телевизора).

Вращающаяся платформа 24 подставки имеет выступающую часть в виде шторки 25, которая при повороте вращающейся платформы 24 перекрывает световой поток между излучателями и приемниками оптопар 22 и обеспечивает на выходах оптопар формирование импульсных сигналов углового положения вращающейся платформы 24 относительно неподвижного корпуса 18 подставки. Электрические сигналы с выходов оптопар 22 и фотодиодов 21 обрабатываются узлами электронной схемы автоматизированной системы 11 и на ее выходе формируются сигналы, управляющие работой электромотора 23.

Работа всей системы передачи сообщений при этом не изменяется по сравнению с аналогом.

После включения устройства 16 оно постоянно или время от времени формирует и излучает ИК-сигналы с определенной частотой. Например, в виде импульсов с частотой следования порядка 30-45 кГц или в виде пачек импульсов на этих же частотах с длительностью пачки, например порядка 0,1-1 сек и интервалом между пачками порядка 0,5-5 сек.

Излученные устройством 16 ИК-сигналы принимаются фотодиодами 21 и обрабатываются электронными узлами автоматизированного устройства 11, посредством работы которых формируются сигналы, управляющие работой электромотора 23, происходит поворот вращающейся платформы 24 и наведение излучателя 4 на устройство 16 и соответственно на получателя сообщений (слушателя и/или зрителя).

Возможны и другие варианты конструктивного выполнения автоматизированной системы 11.

Например, на Фиг.9 схематично показаны основные узлы автоматизированной системы 11, вмонтированной в ноутбук или переносной проигрыватель DVD.

Особенностью этого технического решения является отсутствие как таковой громоздкой вращающейся платформы 24. Вращается собственно сам корпус устройства 18, например ноутбука, относительно поверхности (например, стола), на которой он находится.

Поворот ноутбука осуществляется за счет колес 26, расположенных по касательной к некоторой окружности радиусом R относительно центра поворота в точке О (Фиг.9).

Общее число колес должно быть не менее трех. Причем хотя бы одно из колес должно быть кинематически связано с электромотором 23.

В качестве узлов для регистрации угла поворота корпуса 18 относительно предыдущего места положения могут использоваться фотоэлементы, выполненные в виде фотоизлучателя (лазера или светодиода) 27, фотоприемника 28 и отражающих элементов, нанесенных на боковую поверхность колеса 26, посредством которых формируются импульсы угла поворота колеса и корпуса 18.

Число этих импульсов подсчитывается соответствующими узлами автоматизированной системы 11 для обеспечения необходимого угла поворота ноутбука относительно предыдущего своего положения, соответствующего точной ориентации на пользователя.

Таким образом, пользователь первоначально, вручную установив ноутбук точно напротив себя (устройства 16) и включив его, задает начальные условия для автоматизированной системы 11. Во время загрузки программного обеспечения происходит калибровка автоматизированной системы 11 и запись в память компьютера номера соответствующего фотодиода 21, относительно которого в дальнейшем будет осуществляться разворот ноутбука при перемещении пользователя. В варианте указанная калибровка может осуществляться и автоматически - по предустановочным данным разработчика программного обеспечения. Но при этом устройство 16 должно быть по возможности более точно находиться на рекомендуемом месте.

На фиг.9 пунктиром показан дополнительный электродвигатель 23 с редуктором, который может поворачивать экран (4) ноутбука в вертикальной плоскости. Для этого в края экрана ноутбука могут быть установлены дополнительные фотодиоды 21, способные избирательно принимать сигналы в вертикальной плоскости.

Принцип работы узлов для регулировки угла наклона экрана тот же. Установив (откалибровав) первоначальный угол наклона, в дальнейшем угол наклона экрана будет автоматически меняться соответственно положению устройства 16 (пользователя).

Если электронное устройство содержит несколько излучателей 4, например, звуковая колонка содержит несколько громкоговорителей или, например, экран компьютера или проигрывателя DVD выполнен в виде нескольких разворачивающихся дисплеев, то для каждого излучателя (экрана, колонки, динамика) может быть применен предложенный способ.

Для устройств, содержащих компьютер, целесообразно использовать насколько другой способ автоматического наведения излучателей на пользователя. Он отличается от вышеописанного тем, что в качестве дополнительных излучений можно использовать не инфракрасные сигналы, которые формируются и излучаются в сторону автоматизированной системы 11 посредством обычного пульта или устройства 16 для автоматического формирования дополнительных сигналов 10, а сигналы, которые излучает или переотражает сам человек в инфракрасной или в видимой части спектра. При этом в качестве приемников этих сигналов автоматизированная система 11 может содержать одну или несколько видео- или инфракрасных камер 29. Для этих целей могут подойти, например, штатные видеокамеры 29, которыми комплектуется большинство современных ноутбуков.

В этом варианте автоматизированную систему 11 выполняют с возможностью обработки сигналов с камеры 29 путем работы соответствующей программы по распознаванию образа человека, определению его положения относительно камеры 29 и формированию сигнала управления на электродвигатель 23, представляющего собой сигнал рассогласования положения человека относительно камеры 29. Такой способ наведения экрана может дать очень высокую точность его ориентации на органы зрения человека.

Подобная обработка сигнала может осуществляться по различным алгоритмам, например, циклически, каждые 0,5-30 сек, или, например, каждый раз во время включения или перезагрузки компьютера.

Возможно большое число разнообразных программ и алгоритмов для обработки сигналов с видеокамер 29. Например, на Фиг.10 показана блок-схема одной из возможных программ для обработки сигналов с типовой видеокамеры 29, установленной в экран-излучатель 4 ноутбука.

После загрузки системы компьютера включается программа формирования первой фотографии с видеокамеры 29. Полученное изображение обрабатывается на предмет поиска на нем образа человека.

Тут возможны различные варианты от простейших программ определения контуров объектов и их сравнения с базой данных типовых образов людей до сложных программ, способных распознавать лицо именно того человека, которое предварительно занесено пользователем в базу данных в виде соответствующего фотофайла.

Если образ человека на первой фотографии не обнаружен, то включается в работу программа формирования времени задержки формирования очередной фотографии с камеры. Например, очередной фотоснимок будет сформирован через 0,1-10 сек. Или очередное формирование снимка произойдет при очередной загрузке компьютера. Программирование времени задержки пользовать может осуществить самостоятельно или необходимый параметр может быть введен на стадии загрузки системы в виде начальных предустановок параметров этой программы.

Если на фотографии обнаружен образ человека, то включается в работу программа по анализу положения образа человека относительно камеры или что, то же самое - по отношению к границам фотоснимка, например, вычисляется положение органов зрения, слуха или центра головы относительно границ фотоснимка. Этот анализ ведется поэтапно для горизонтальной и вертикальной плоскостей. В соответствии с выявленным несоответствием положения образа относительно центра фотоснимка формируются сигналы, поступающие на электромоторы 23, которые поворачивают подставку - клавиатуру и экран корпуса ноутбука так, что на очередной фотографии с номером - ι образ человека смещается к центру.

Этот процесс происходит итерационно до тех пор, пока образ человека не окажется в центре фотографии с некоторой точностью, которая также может задаваться пользователем или устанавливаться автоматически в виде типовых предустановок параметров.

Например, точность наведения экрана на центр головы пользователя может быть задана порядка 1-5 градусов. После такой подгонки положения экрана и его наведения на органы зрения пользователя это состояние фиксируется на некоторое время в соответствии с предустановками пользователя так, что очередной фотоснимок будет сформирован и проанализирован, например через 0,1-10 сек или только после очередного включения компьютера и перезагрузки системы.

В соответствии с вновь выявленными изменениями положения пользователя по отношению к компьютеру будет проведена очередная подстройка положения излучателя 4 (экрана). Понятно, что программным способом можно задать, например, режим первоначальной установки положения экрана 4 в двух плоскостях, а в дальнейшем подстраивать только в одной плоскости. Например, регулировать лишь угол наклона экрана 4 ноутбука.

Описанный выше способ наведения излучателя на пользователя системы можно использовать, например, в системах HI-End класса, домашних кинотеатрах для высокоточной ориентации, например звуковых колонок или их громкоговорителей на органы слуха человека. Для этого на каждую колонку или громкоговоритель колонки, например домашнего кинотеатра, устанавливаются миниатюрные видеокамеры 29. Сигналы с их выходов обрабатываются, например, циклически, на многофункциональном компьютере - блоке 2 обработки сигналов, который может также в режиме реального времени вести обработку электрических сигналов от источника сообщений, сигналов обратной связи и сигналов от источников возможных шумов и помех, как это предложено делать в общеизвестных аналогах. Связь между колонками и центральным процессором (блоком 2 обработки сигналов) может быть организована беспроводной. Например, с использованием ИК- или радиоканалов связи.

Возможен также вариант, когда часть наиболее трудоемких операций по обработке сигналов осуществляется в мощном удаленном компьютере (сервере), связанном с соответствующей системой для передачи сообщений посредством, например, Интернета, как это предложено сделать в патенте РФ № 2320012.

Промышленная применимость

Изобретение может быть использовано в телевизионных или звуковоспроизводящих системах, а также в компьютерной технике.

Способ передачи сообщений звуковых и/или видеосигналов заключается в формировании электрических сигналов источника сообщений, обработке электрических сигналов источника сообщений, усилении и излучении сигналов. Пространственную ориентацию излучателей сообщений в направлении области пространства получения сообщений осуществляют посредством работы автоматизированной системы, выполненной с возможностью приема и обработки вспомогательных инфракрасных сигналов, излучаемых из области пространства получения сообщений в область пространства месторасположения автоматизированной системы. Причем вспомогательные сигналы формируют посредством работы устройства для автоматического формирования вспомогательных сигналов, которое может быть расположено на одежде или теле человека. Это устройство подобно маячку излучает, например инфракрасные сигналы и позволяет осуществлять автоматическое наведение соответствующего излучателя системы на пользователя, например, разворачивать экран плазменного телевизора, компьютера или звуковые колонки в сторону человека. Возможен вариант выполнения системы, в котором в качестве дополнительных сигналов используют переотраженные или излученные человеком световые или инфракрасные сигналы. Их прием осуществляют посредством видео или инфракрасной камеры и обрабатывают в узлах автоматизированной системы. 3 н. и 19. з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ передачи сообщений, заключающийся в формировании электрических сигналов источника сообщений, обработке электрических сигналов источника сообщений посредством блока обработки сигналов, усилении посредством усилителя и излучении посредством излучателя обработанных сигналов источника сообщений, пространственной ориентации излучателей сообщений в направлении области пространства получения сообщений посредством работы автоматизированной системы, выполненной с возможностью приема и обработки дополнительных сигналов, излучаемых из области пространства получения сообщений в область пространства месторасположения автоматизированной системы, отличающийся тем, что дополнительные сигналы формируют автоматически посредством устройства для автоматического формирования дополнительных сигналов, выполненного в виде формирователя импульсов, усилителя тока и светодиода, связанных последовательно с возможностью его размещения на одежде или теле человека, получающего сигналы источника сообщений вблизи от органов слуха и/или зрения и снабженного автономным источником питания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство для автоматического формирования дополнительных сигналов выполняют в виде, например, миниатюрного брелока с пристежкой или липучкой, значка, авторучки, заколки, очков или наушника так, что бы пользователь мог его оперативно расположить на своей одежде или теле.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сообщений используют звуковые сигналы, в качестве излучателей обработанных сигналов источника используют излучатели звуковых сигналов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что блок обработки сигналов выполняют с возможностью формирования предыскажений сигналов источника сообщений в ручном режиме, например, с помощью фильтров или эквалайзера с ручным управлением.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что в области пространства получения сообщений размещают зондирующее устройство, предназначенное для формирования электрических сигналов обратной связи, передают эти сигналы в блок обработки сигналов посредством линии обратной связи, а блок обработки сигналов выполняют с возможностью автоматических частотно-энергетических и/или частотно-временных предыскажений электрических сигналов источника.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что в области пространства вблизи от источника шума размещают дополнительное зондирующее устройство, предназначенное для формирования электрических сигналов источника шума, передают эти сигналы в блок обработки сигналов посредством дополнительной линии связи, а блок обработки сигналов выполняют с возможностью формирования сигналов, предназначенных для активного понижения сигналов шума в области пространства получения сообщения.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что автоматизированную систему выполняют в виде подставки под излучатель, содержащую фотоэлектрические приемники, обеспечивающие пространственную селекцию сигналов от устройства для автоматического формирования дополнительных сигналов, вращающуюся часть, кинематически связанную с электромотором и предназначенную для установки на нее излучателя сообщений, а также узлы для определения угла поворота вращающейся части относительно корпуса подставки и формирования сигналов для управления электромотором.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что автоматизированную систему размещают в корпусе устройства, содержащего излучатель сигналов, например в ноутбук, колонки или DVD-проигрыватель, причем корпус устройства выполняют с возможностью его поворота относительно поверхности, на которой находится корпус посредством, по крайней мере, трех колес, хотя бы одно из которых имеет кинематическую связь с электромотором, управляемым устройством определения угла поворота корпуса относительно поверхности, на которой он находится, а для приема дополнительных сигналов используют фотоэлементы, например фотодиоды или фоторезисторы, установленные в корпус и обеспечивающие пространственную селекцию сигналов от устройства для автоматического формирования дополнительных сигналов с различных сторон от корпуса.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство для автоматического формирования дополнительных сигналов снабжают датчиком движения, который предназначен для запуска в работу формирователя импульсов.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве датчика движения используется датчик вибрации.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве датчика движения используется микрофон.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сообщений используют видеосигналы, в качестве излучателей обработанных сигналов источника используют излучатели видеосигналов.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что в качестве излучателя сообщений используется экран стационарного компьютера, ноутбука или переносного проигрывателя DVD-дисков.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что в качестве излучателя сообщений используется экран ноутбука или проигрывателя DVD-дисков с несколькими разворачивающимися дисплеями.

15. Способ передачи сообщений, заключающийся в формировании электрических сигналов источника сообщений, обработке электрических сигналов источника сообщений посредством блока обработки сигналов, усилении посредством усилителя и излучении посредством излучателя обработанных сигналов источника сообщений, пространственной ориентации излучателей сообщений в направлении области пространства получения сообщений посредством работы автоматизированной системы, выполненной с возможностью приема и обработки дополнительных сигналов, излучаемых из области пространства получения сообщений в область пространства месторасположения автоматизированной системы посредством работы устройства для формирования дополнительных сигналов, отличающийся тем, что автоматизированная система размещена в корпусе устройства, содержащего излучатель сигналов сообщений, который выполняют с возможностью его поворота относительно поверхности, на которой находится корпус при помощи, по крайней мере, трех колес, причем хотя бы одно из колес имеет кинематическую связь с электромотором, управляемым автоматизированной системой, а для приема дополнительных сигналов используют фотоэлектрические приемники, например фотодиоды или фоторезисторы, установленные в корпус и обеспечивающие пространственную селекцию сигналов от устройства для формирования дополнительных сигналов с различных сторон корпуса.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что в качестве устройства, содержащего излучатель сообщений, используются звуковая колонка, ноутбук или проигрыватель DVD.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что в качестве устройства для формирования дополнительных сигналов используют инфракрасный пульт дистанционного управления и формирование дополнительных сигналов осуществляется в ручном режиме путем нажатия на одну из кнопок пульта.

18. Способ по п.15, отличающийся тем, что в качестве устройства для формирования дополнительных сигналов используют устройство, предназначенное для автоматического формирования дополнительных сигналов.

19. Способ передачи сообщений, заключающийся в формировании электрических сигналов источника сообщений, обработке электрических сигналов источника сообщений посредством блока обработки сигналов, усилении посредством усилителя и излучении посредством излучателя обработанных сигналов, пространственной ориентации излучателей сообщений в направлении области пространства получения сообщений посредством работы автоматизированной системы, выполненной с возможностью приема и обработки дополнительных сигналов, излучаемых из области пространства получения сообщений в область пространства месторасположения автоматизированной системы и формирования сигналов, управляющих работой электродвигателя, отличающийся тем, что в качестве дополнительных сигналов используют отраженные от человека световые волны или излученные человеком тепловые волны, а для приема дополнительных сигналов используют, по крайней мере, одну видеокамеру или инфракрасную камеру, установленную на излучатель, например, используют типовую видеокамеру, установленную в экран ноутбука или на каждую колонку или громкоговоритель колонки, например, домашнего кинотеатра, при этом автоматизированную систему управления выполняют с возможностью обработки сигнала с камеры путем распознавания образа человека, определения его положения относительно камеры и соответственно относительно излучателя, формирования сигнала управления на электродвигатель, представляющего собой сигнал рассогласования положения органов слуха и/или зрения человека относительно камеры и ориентации излучателя и камеры на органы зрения и/или слуха человека, получающего сигналы источника сообщений.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что источник сообщений, блок обработки, усилитель и излучатель выполнены в виде ноутбука или DVD.

21. Способ по п.19, отличающийся тем, что часть наиболее трудоемких операций по обработке сигналов источника сообщений или сигналов с камеры осуществляется в мощном удаленном компьютере (сервере), связанном с системой для передачи сообщений посредством, например, Интернета.

22. Способ по любому из пп.1-18, отличающийся тем, что часть наиболее трудоемких операций по обработке сигналов источника сообщений или сигналов с камеры осуществляется в мощном удаленном компьютере (сервере), связанном с системой для передачи сообщений посредством, например, Интернета.