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CN209201256U - 显示系统 - Google Patents

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CN209201256U
CN209201256U CN201821580801.XU CN201821580801U CN209201256U CN 209201256 U CN209201256 U CN 209201256U CN 201821580801 U CN201821580801 U CN 201821580801U CN 209201256 U CN209201256 U CN 209201256U
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speaker unit
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N·D·伊万斯
J·W·万迪克
A·M·胡尔瓦
R·D·斯尔弗法斯特
C·T·尤班克
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Abstract

本实用新型题为“显示系统”。本实用新型公开了一种包括头戴式显示单元和可拆卸扬声器单元的显示系统。该头戴式显示单元将视觉内容输出至用户，并将真实环境的视觉传递提供至用户。该可拆卸扬声器单元能够可拆卸地耦接到头戴式显示单元，以用于将听觉内容提供至用户。该视觉内容或听觉内容中的至少一者根据可拆卸扬声器单元相对于头戴式显示单元的位置而改变。

Description

显示系统
技术领域
本公开涉及显示系统，并且具体地地涉及用于该显示系统的音频输出设备。
背景技术
虚拟现实系统将可包括视觉内容和听觉内容的内容提供给用户。该视觉内容可由头戴式显示单元(HMD)提供，而听觉内容常常由与头戴式显示单元物理地分开的耳机提供。
实用新型内容
本文所公开的为显示系统的具体实施。在一个方面重，显示系统包括头戴式显示单元和可拆卸扬声器单元。该头戴式显示单元将视觉内容输出至用户，并且将真实环境的视觉传递提供至用户。该可拆卸扬声器单元能够可拆卸地耦接到头戴式显示单元，以用于将听觉内容提供至用户。该视觉内容或听觉内容中的至少一者根据可拆卸扬声器单元相对于头戴式显示单元的位置而改变。
该头戴式显示器可包括内置扬声器。根据所述位置，由可拆卸扬声器单元或内置扬声器中的一者或多者输出听觉内容。由可拆卸扬声器单元输出的听觉内容的音频信号处理可随着所述可拆卸扬声器单元朝所述头戴式显示单元上的耦接位置移动而改变。该音频信号处理包括改变由可拆卸扬声器单元输出的听觉内容的音量、均衡或动态范围中的一者或多者。当可拆卸扬声器单元在头戴式显示单元的视场中时，该视觉内容可包括空间上接近可拆卸扬声器单元的视觉指示符。视觉指示符可向用户指示可拆卸扬声器单元的声音输出能力。
在另一方面中，显示系统包括头戴式显示单元和音频耳机。头戴式显示单元包括第一内置扬声器和第二内置扬声器。音频耳机包括能够可拆卸地耦接到头戴式显示单元的第一可拆卸扬声器单元和第二可拆卸扬声器单元。
在另一方面中，提供了一种用于利用显示系统来提供内容的方法，该显示系统具有头戴式显示单元、控制器、传感器、和能够相对于头戴式显示单元移动的可移动音频输出设备。该方法包括由控制器利用传感器来确定可移动音频输出设备的位置，并且根据可移动音频输出设备的位置来利用头戴式显示单元来提供内容。
附图说明
图1A为显示系统的侧视图。
图1B为图1A的显示系统的顶视图。
图1C为图1A的显示系统的示意图。
图1D为图1A的显示系统的可拆卸扬声器单元的示意图。
图2A为作为图1的显示系统的变型形式的另一显示系统的局部侧视图。
图2B为图2A的显示系统的局部后视图。
图3A为作为图1的显示系统的变型形式的另一种显示系统的局部侧视图。
图3B为图3A的显示系统的局部后视图。
图3C为图3A的显示系统的头戴式显示单元的局部侧视图。
图3D为图3A的显示系统的可拆卸扬声器单元的局部侧视图。
图3E为图3A的显示系统的局部侧视图，其中隐藏的特征部以虚线示出。
图4A为处于第一状态中的音频耳机的第一视图。
图4B为图4A的处于第二状态中的音频耳机的第二视图。
图4C为包括图4A的音频耳机的作为图1A的显示系统的变型形式的显示系统的侧视图。
图5为用于从图1的显示系统输出声音的方法的流程图。
图6A为来自图1的显示系统的声音输出的曲线图。
图6B为用于根据图6A的曲线图而从图1的显示系统提供声音输出的方法的流程图。
图7A为来自图1的显示系统的声音输出的曲线图。
图7B为用于根据图7A的曲线图而从图1的显示系统提供声音输出的方法的流程图。
图8A为针对来自图1的显示系统的声音输出的均衡的增益与距离的曲线图。
图8B为用于根据图8A的曲线图而从图1的显示系统提供的声音输出的方法的流程图。
图9A为针对来自图1的显示系统的声音输出的动态范围压缩的动态范围与距离的曲线图。
图9B为用于根据图9A的曲线图而从图1的显示系统提供声音输出的方法的流程图。
图10A为具有包括真实环境和音频输出设备的视场的头戴式显示单元的视图。
图10B为具有图8A的视场并且另外显示视觉指示符的头戴式显示单元的另一视图。
图10C为具有不包括音频输出设备并且另外显示另一视觉指示符的视场的头戴式显示单元的另一视图。
图10D为用于提供图10B和图10C的视觉指示符的方法的流程图。
图11为图1A的显示系统的控制器的硬件配置的示意图。
具体实施方式
本文公开了显示系统的实施方案，该显示系统包括头戴式显示单元和音频输出设备，诸如音频耳机。该音频输出设备能够以本文所述的各种方式从头戴式显示单元拆卸或者能够以其他方式相对于头戴式显示单元移动。从音频输出设备和/或内置音频输出设备提供的听觉内容可以本文所述的各种方式根据可移动音频输出设备的位置而被输出。该视觉内容也可以本文所述的各种方式根据可移动音频输出设备的位置来提供。
参照图1A至图1C，显示系统100包括头戴式显示单元110和能够相对于头戴式显示单元110物理地移动(诸如能够从其拆卸(如图所示)或相对于其活节运动)的音频耳机130。如下文进一步详细讨论的，显示系统 100可在头戴式显示单元110和音频耳机130之间形成机械连接和/或电连接，可由头戴式显示单元110自身和音频耳机130来将声音提供至用户，和/或可利用头戴式显示单元110来将与音频耳机130的用途相关的提示和/ 或反馈提供至用户。术语“音频耳机130”是指将被保持为紧邻用户的一个或两个耳朵的音频输出设备或一组音频输出设备(例如，可拆卸扬声器单元132，如下所述)。在存在多个音频输出设备(例如，两个)的情况下，音频耳机130的音频输出设备可彼此分开或者可能够彼此分开(例如，不需要彼此附连，例如利用在它们之间延伸的头带)。音频耳机130也可被称为头戴受话器或耳塞。
本文所公开的显示系统可被配置为提供增强现实体验或纯虚拟现实体验中的一者或多者的系统。例如，显示系统100可被配置为提供增强现实体验，该增强现实体验允许用户以视觉和/或听觉形式感知真实环境，同时以视觉和/或听觉形式将所生成的内容提供至用户。例如通过提供关于真实环境的文本信息、相对于真实环境的空间中的图形设置(例如，被描绘为放置在真实对象上的虚拟对象)、或以其他方式与真实环境相互作用的虚拟对象 (例如，在真实台桌上反弹的虚拟球)，此类内容补充或增强所感知的真实环境。如本文所用，术语“混合现实”被认为是增强现实的子集，其中内容与真实环境相关(例如，与真实环境进行交互)地被提供。显示系统100相反或另外可被配置为提供纯显示体验，该纯显示体验以视觉和/或听觉形式相对于用户阻挡真实环境，同时以视觉和/或听觉形式提供内容。显示系统100 相反或另外可被配置为以视觉和/或听觉形式在增强现实体验和虚拟现实体验之间转变。为虚拟和/或增强现实体验提供的内容也可被称为虚拟内容、虚拟视觉内容和/或虚拟听觉内容。
头戴式显示单元110通常包括支撑件112和显示屏114。支撑件被配置为佩戴在用户的头部H上，以相对于用户的眼睛来将显示屏114支撑在合适的位置中。如图所示，支撑件被配置作为围绕用户的头部H的带。显示屏114(诸如智能电话的屏幕或专用屏幕)将视觉内容提供至用户。在显示屏114为可移除的智能电话或其他视频输出设备的情况下，头戴式显示单元110可被认为能够耦接到显示屏114。
如上所述，显示系统100可被配置为通过提供用户可借以查看真实环境的视觉传递来提供增强现实体验。如图所示，头戴式显示单元110利用视频穿插，在这种情况下，头戴式显示单元110的一个或多个相机116捕获真实环境的由显示屏114显示给用户的图像。此类显示系统100也可用于提供纯虚拟现实体验，在这种情况下，真实环境的图像不被显示屏114 显示并且真实环境相反部分地或完全地相对于用户的视野而被阻挡。作为视频穿插的替代形式，头戴式显示单元110可利用光学穿插，在这种情况下，用户直接观看真实环境。例如，头戴式显示单元110可包括既允许来自真实环境的光穿过其而到达用户的眼睛又将来自显示屏114的光反射至用户的眼睛以提供视觉内容的反射器。
头戴式显示单元110还可包括将听觉内容传输或输出到用户的耳朵的扬声器118。例如，扬声器118接近用户的耳朵E而被耦接到支撑件112并将声音向其引导。扬声器118被固定地耦接到头戴式显示单元110(例如，耦接到支撑件112或显示屏114的外壳)，以便不能够容易地从其移除。这与音频耳机130的扬声器单元132形成对比，扬声器单元132能够被可拆卸地耦接到头戴式显示单元110，以便能够容易地从其移除。因此，扬声器118 可被称为固定音频输出设备、固定扬声器、内置扬声器或HMD扬声器，而扬声器单元132可被称为可拆卸扬声器或可拆卸扬声器单元。音频耳机130 和可拆卸扬声器单元132也可被称为音频输出设备或可移动音频输出设备。
HMD扬声器118还允许来自真实环境的声音到达用户的耳朵。例如，HMD扬声器118可被定位在用户的耳朵上方和/或前方，从而不妨碍来自真实环境的声音到达用户的耳朵。因此，头戴式显示单元110可通过允许用户听到真实环境同时向用户传输听觉内容来以听觉形式来向用户提供增强现实体验。因此，HMD扬声器118也可被称为附加听觉扬声器。
如下文进一步详细讨论的，HMD扬声器118还被配置为允许音频耳机130与HMD扬声器118结合或排除HMD扬声器118来向用户提供听觉内容。在一些实施方案中，可省略HMD扬声器118，在此情况下，听觉内容由音频耳机130提供。
头戴式显示单元还可包括检测与用户、头戴式显示单元110和/或音频耳机130相关的状况的各种传感器。例如，除了相机116之外，头戴式显示单元110可包括测量与用户的头部H和/或头戴式显示单元110的位置和 /或取向相关的状况的运动传感器120，诸如加速度计、陀螺仪、磁力计、惯性测量单元(IMU)、相机等中的一者或多者。相机116和/或运动传感器 120也可被配置为例如使用音频耳机130的视觉识别来确定音频耳机130 相对于其的位置、取向和/或运动，被配置为检测、定位和/或跟踪可拆卸扬声器单元132的标记，和/或被配置为检测、定位和/或跟踪从可拆卸扬声器单元132发出的信标信号。头戴式显示单元110也可包括被用于测量用户的眼睛的状况(例如，焦距、瞳孔尺寸等)眼睛传感器122，诸如相机。
音频耳机130包括通过向用户的耳朵E传输声音来向用户提供听觉内容的可拆卸扬声器单元132。可拆卸扬声器单元132例如包括将分别与用户的右耳E和左耳E物理地关联以用于向其提供听觉内容的可拆卸右扬声器单元132r和可拆卸左扬声器单元1321。
可拆卸扬声器单元132中的每个可拆卸扬声器单元通常包括外壳 134、和一个或多个扬声器136、以及各种类型的电子器件138。外壳134 包含一个或多个扬声器136和电子器件138并被配置为连接到头戴式显示单元110的支撑件112以被其支撑、从其接收音频信号、和/或从其接收电功率。扬声器136将声音(即，听觉内容的声音)输出至用户。电子器件138 与扬声器136协同配置以提供声音输出，并且可提供其他功能。
如图所示，音频耳机130可具有耳罩构型，在此情况下，壳体134被配置为围绕用户的整个耳朵。另选地，音频耳机130可具有耳上构型，在此情况下，外壳134被配置为放置在用户的耳朵上，或具有耳内构型中，在此情况下，外壳134的一部分被定位在用户的耳朵E中(例如，部分地在耳道中)。
如图1D示意性所示，扬声器单元132的电子器件138可包括放大器 138a、功率电子器件138b、信号电子器件138c、感测电子器件138d、和/ 或环境声电子器件138e。放大器138a被配置为驱动扬声器136以用于输出声音。功率电子器件138b被配置用于为可拆卸扬声器单元132的各个其他电子器件供电，诸如放大器138a、信号电子器件138c、和/或感测电子器件138d。功率电子器件138b可例如提供有线功率和/或本地存储的功率，诸如利用电池。信号电子器件138c被配置为从头戴式显示单元110或其他部件(诸如下文讨论的控制器150)接收信号和/或向头戴式显示单元 110或其他部件发送信号。信号电子器件138c可例如包括用于诸如经由无线、导电或光学连接发送和/或接收信号的通信接口。此类信号可例如包括被接收以用于从可拆卸扬声器单元132输出听觉内容的音频信号和/或用于提供可拆卸扬声器单元132的感测信息(例如，位置)的感测信号。信号电子器件138c也可例如通过提供无源或有源标记(例如，可见或不可见光源) 或信标(例如，发射另一类型的可检测且可定位的输出信号)来提供输出，以帮助确定可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元130的位置和/或取向。感测电子器件138d被配置为感测可拆卸扬声器单元132的各种参数，诸如可拆卸扬声器单元132在真实空间中或者相对于显示系统100的另一部件(诸如头戴式显示单元110、其支撑件112、或其上的耦接位置或特征部)的位置、取向和/或运动(例如，位置和取向的变化)。感测电子器件138d可包括用于检测此类位置、取向和/或运动的一个或多个适当的传感器，诸如一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪、惯性测量单元 (IMU)、一个或多个接近传感器和/或相机(例如，用于视频识别)。
环境声电子器件138e用于(例如，使用麦克风138e′从真实环境)检测环境声，(例如，利用信号处理器138e″)处理所检测到的环境声，以及(例如，使用放大器138a)使得扬声器136输出根据其的经处理的声音。经处理的声音可例如提供声学透明性和/或主动噪声抵消。利用声学透明性，来自真实环境的环境声通常在没有明显改变的情况下被重现成经处理的声音，该经处理的声音可被称为经处理的环境声并由扬声器136输出。因此，例如当可拆卸扬声器单元132紧贴用户的耳朵E放置并且否则可能阻碍(例如，通过隔离和/或阻挡)真实环境的环境声直接到达用户的耳朵E时境，用户仍可听到真实环。利用主动噪声抵消，环境声被处理以提供经处理的声音，该经处理的声音大体抵消或反制可被称为经处理的抵消声并由扬声器136输出的环境声(例如，通过与环境声具有相同的振幅但相位相反)。
应当指出的是，扬声器电子器件138(例如，放大器138a、功率电子器件138b、信号电子器件138c、感测电子器件138d和/或环境声电子器件 138e)或者执行类似功能的不同电子器件相反或另外可被结合到头戴式显示单元110中。例如，扬声器136可具有与头戴式显示单元110和/或控制器 150的有线连接，而放大、功率、感测和环境声功能由头戴式显示单元110 和/或控制器150的电子器件执行。
除了头戴式显示单元110和音频耳机130之外，显示系统100还包括控制器150。如图所示，控制器150可诸如利用有线或无线连接在头戴式显示单元110和音频耳机130外部并且与其进行通信。控制器150通常被配置为处理各种输入信息(例如，信号)，诸如用户、头戴式显示单元110、和/ 或音频耳机130的位置和/或取向，处理此类信息，以及提供用于控制头戴式显示单元110(例如，以输出视觉内容和听觉内容)和音频耳机130(例如，以输出听觉内容)的输出信号。下文参考图9讨论控制器150的硬件配置。虽然被描绘成与头戴式显示单元110和音频耳机130分开并且在其外部的单个单元，但控制器150相反可包括多个此类控制器或被细分成协同地充当控制器150的分开的单元，并且控制器150可被结合到头戴式显示单元 110和可拆卸扬声器单元132中的一者或多者中。
如上所述，头戴式显示单元110和音频耳机130可协同配置，以提供头戴式显示单元110和音频耳机130之间的机械、电气和/或数据连接，向用户协同地提供声音，和/或利用头戴式显示单元110来向用户提供与音频耳机130的使用相关的提示和/或反馈。
参照图2A至图4B，音频耳机130的可拆卸扬声器单元132中的每个可拆卸扬声器单元能够从头戴式显示单元110拆卸。当附接到头戴式显示单元110时，可拆卸扬声器单元132中的每个可拆卸扬声器单元被其物理地支撑，并且还可与其进行通信和/或从其接收功率。
参照图2A至图2B，显示系统200包括具有能够利用磁力可释放地耦接到头戴式显示单元210的可拆卸扬声器单元232的音频耳机230。头戴式显示单元210被配置作为头戴式显示单元110，同时另外包括可被称为 HMD磁性附接件的一个或多个磁性附接件224。可拆卸扬声器单元232被配置作为可拆卸扬声器单元132，同时包括与头戴式显示单元210的HMD磁性附接件224对应的一个或多个磁性附接件244。头戴式显示单元210 和可拆卸扬声器单元232的磁性附接件224、244可分别被称为HMD磁性附接件224和扬声器磁性附接件244。磁性附接件224、244被配置为利用磁力彼此吸引，例如磁性附接件224、244中的一个磁性附接件包括永磁体，而另一个磁性附接件包括铁磁材料或相反取向的另一永磁体。
在图2A至图2B所示的示例中，头戴式显示单元210包括两个HMD 磁性附接件224，一个HMD磁性附接件在用户的耳朵E前面，并且另一个HMD磁性附接件在用户的耳朵E后面。如图所示，这两个HMD磁性附接件224可被耦接到头戴式显示单元210的支撑件112，例如被耦接到向下延伸到用户的耳朵E前面和后面的位置的凸缘212a(例如突起部)。这两个HMD磁性附接件224包括可被结合到头戴式显示单元210的支撑件 112中或可以其他方式被耦接到支撑件112的永磁体。
可拆卸扬声器单元232(诸如其外壳134或其衬垫246)可使支撑件 112(例如，凸缘212a向内)突出(例如，向内延伸)以紧贴用户定位，例如围绕耳朵E(例如，耳罩构型)接合头部H或接合用户的耳朵E(例如，耳上构型)。因此，可拆卸扬声器单元232可被认为具有从被耦接到头戴式显示单元110的(例如，由扬声器磁性附接件244形成的)外部部分横向向内(例如，朝向用户)延伸的内部部分(例如，衬垫246和/或外壳134)。衬垫246 可接合和/或外接用户的耳朵E(例如，在耳上构型和/或耳罩构型中)。
可拆卸扬声器单元232中的每个可拆卸扬声器单包括能够磁性耦接到头戴式显示单元210的两个HMD磁性附接件224的两个扬声器磁性附接件244，。例如，该两个扬声器磁性附接件244可在用户的耳朵E前面和后面延伸，以能够磁性地耦接到HMD磁性附接件224。扬声器磁性附接件 244可例如为细长的并且从可拆卸扬声器单元232的外壳134向前和向后延伸。如图所示，扬声器磁性附接件244可被配置作为包括铁磁材料或相反取向的永磁体的柱，以用于被吸引到头戴式显示单元210的HMD磁性附接件224的永磁体。另选地，HMD磁性附接件224可包括铁磁材料，而扬声器磁性附接件244包括要被吸引到其的永磁体。
头戴式显示单元210和可拆卸扬声器单元232也可被配置为将可拆卸扬声器单元232引导到相对于其的预先确定的位置(例如，用户的耳朵E上方的头戴式显示单元110的耦接位置)。例如，每组磁性附接件224、 244(例如，磁性附接件224、244的前后对)提供磁力，以将可拆卸扬声器单元232的扬声器磁性附接件244相应地引导至头戴式显示单元210的HMD磁性附接件224。另外，不彼此对应的磁性附接件224、244也可例如通过具有取向相同的永磁体而用于互相排斥。因此，可拆卸扬声器单元 232被推离非预定位置。这些吸引力和/或排斥力可通过向用户提供触觉反馈而可用于帮助用户将可拆卸扬声器单元132引导至其在头戴式显示单元 210上的相应耦接位置，该相应耦接位置在用户的视场外。
代替或除了使用磁力将可拆卸扬声器单元232引导至适当位置之外，头戴式显示单元210和可拆卸扬声器单元232可包括机械协作引导特征部。例如，头戴式显示单元210可包括支撑件112中的棘爪，该棘爪接收并引导可拆卸扬声器单元232的扬声器磁性附接件244到达预定位置。
可拆卸扬声器单元232可被配置为围绕扬声器磁性附接件244枢转，例如朝向用户的耳朵E偏置或以其他方式适应用户的耳朵E。在一个示例中，扬声器磁性附接件244为向前和向后延伸的圆柱形柱(例如，形成枢转轴线244a)。圆柱形柱沿着HMD磁性附接件224的表面或头戴式显示单元 210的支撑件112滚动，以相对于其枢转。又如，外壳134相对于扬声器磁性附接件244枢转，而扬声器磁性附接件不相对于头戴式显示单元210 的HMD磁性附接件224移动(例如，不滚动)，从而仍然允许外壳134和其中的扬声器136相对于头戴式显示单元210枢转。
可拆卸扬声器单元232的枢转轴线244a例如由扬声器磁性附接件244 形成。如图所示，枢转轴线244a可被布置在可拆卸扬声器单元232的中心位置中(例如，水平地和竖直地)，或者可垂直偏置(例如，朝向可拆卸扬声器单元232的上端)和/或水平地偏置(例如，朝向可拆卸扬声器单元232的内侧或外侧)。另外，枢转轴线244a如图所示可被布置在头戴式显示单元 210的支撑件112外面。
可拆卸扬声器单元232还可被配置为诸如利用弹簧或磁体围绕枢转轴线244a朝向用户的耳朵E偏置。在图2A至图2B所示的示例中，可拆卸扬声器单元232可利用磁力朝向用户的耳朵E偏置。头戴式显示单元210 可包括被定位在用户的耳朵E上方的成一种取向的磁体228，而可拆卸扬声器单元232包括用户的耳朵E上方的成相反取向的另一磁体248，例如这通过形成或被并入从外壳134向上延伸的细长构件中来实现。头戴式显示单元210和可拆卸扬声器单元232的磁体228、248彼此排斥，以将可拆卸扬声器单元232围绕枢转轴线244a并且朝向用户的耳朵E偏置。
头戴式显示单元210和可拆卸扬声器单元232还被配置用于头戴式显示单元210，以向可拆卸扬声器单元232提供功率。如图所示，磁性附接件224、244将电力从头戴式显示单元210传导至可拆卸扬声器单元232，以向放大器138a和其他电子器件(例如，信号电子器件138c和/或感测电子器件138d)提供功率。例如，第一组磁性附接件224、244用于功率(正)，并且第二组磁性附接件224、244用于接地。磁性附接件224、244也可结合传导电功率经由传导将音频信号而从头戴式显示单元210传输至可拆卸扬声器单元232。
另选地，电功率可利用独立于磁性附接件224、244的电接触件而被从头戴式显示单元210传导至可拆卸扬声器单元232，该电接触件也可传输音频信号。在其他变型形式中，音频信号可诸如利用单独的接触件和/或光学连接独立于电功率而被传输。在具有感测电子器件138d的可拆卸扬声器单元232的实施方案中，传感器信号可利用磁性附接件224、244、单独的接触件、光学连接或以无线方式被从可拆卸扬声器单元232传输至头戴式显示单元210。也可感应地从头戴式显示单元210提供电功率。
参照图3A至图3E，显示系统300包括具有可拆卸扬声器单元332的音频耳机330，该可拆卸扬声器单元能够可释放地被耦接到头戴式显示单元310。头戴式显示单元310被配置作为头戴式显示单元110，并且另外还包括具有母构型的磁性附接件324，诸如插座。可拆卸扬声器单元332被配置作为可拆卸扬声器单元132，同时另外包括具有公构型的磁性附接件344，诸如球，其由头戴式显示单元310的磁性附接件324接收。头戴式显示单元310和可拆卸扬声器单元332的磁性附接件324、344分别可被称为 HMD或母磁性附接件、和扬声器或公磁性附接件。
在图3A至图3E所示的示例中，头戴式显示单元310包括被定位在用户的耳朵E上方的一个HMD磁性附接件324。如图所示，HMD磁性附接件324在用户的耳朵E上方被耦接到头戴式显示单元310的支撑件112。扬声器磁性附接件344被耦接到可拆卸扬声器单元332的外壳134，例如被形成在从外壳134向上延伸的细长突起部(例如，轴)的末端处。
磁性附接件324、344具有允许HMD磁性附接件324接收扬声器磁性附接件344的互补轮廓，诸如球形形状。磁性附接件324、344也可被配置为允许可拆卸扬声器单元332相对于头戴式显示单元310移动，同时仍被其支撑。例如，可拆卸扬声器单元332可被允许向内和向外移位、向前和向后移位、以及旋转，如图3A至图3B中的箭头所示的。
头戴式显示单元310和可拆卸扬声器单元332还被配置用于头戴式显示单元310，以向可拆卸扬声器单元332提供电功率。如图所示，磁性附接件324、344将电力从头戴式显示单元310传导至可拆卸扬声器单元 332，以向放大器138a和它的其他电子器件138提供功率。例如，磁性附接件324、344中的每个磁性附接件被细分以提供功率和接地接触件，这些功率和接地接触件在可拆卸扬声器单元332相对于头戴式显示单元310移动时保持物理接触，以用于传导电力。
例如，如图3C所示，HMD磁性附接件324可包括沿HMD磁性附接件324的球形表面间隔开并且彼此电隔离的第一功率接触件324a(例如正) 和第二功率接触件324b(例如，接地)。如图3D所示，扬声器磁性附接件 344包括彼此电隔离并且具有比与其对应的HMD磁性附接件324的第一功率接触件324a和第二功率接触件324b更大的导电表面积的第一功率接触件344a(例如，正)和第二功率接触件344b(例如，接地)。因此，如图3E所示，可拆卸扬声器单元332可在有限的运动范围内向内/向外、向前/向后移动和/或旋转，同时仍然保持功率接触件344a、344b和324a、324b之间的导电接触，以在它们之间传导电功率。磁性附接件324、344也可结合传导电功率而将音频信号从头戴式显示单元310传输至可拆卸扬声器单元332。 HMD磁性附接件324的功率接触件324a、324b例如可为永磁体或者由铁磁材料制成或以其他方式包括铁磁材料，而扬声器磁性附接件344的功率接触件344a、344b可由铁磁材料制成或者为与HMD磁性附接件324的那些相反取向的永磁体。
虽然可拆卸扬声器单元232、332被讨论为能够相对于头戴式显示单元210、310移动，但磁性附接件224、244和磁性附接件324、344的变型形式相反可被配置为阻止它们之间的移动。
另外，虽然可拆卸扬声器单元232、332被讨论为能够利用磁力被可释放地耦接到头戴式显示单元210、310，但它们相反可利用其他可释放机构诸如扣环、夹具或紧固件而彼此耦接。在此类情况下，功率和信号可通过此类可释放机构或者分开的功率连接和数据连接来传导。
参照图4A至图4C，显示系统400包括具有能够被可拆卸地耦接到头戴式显示单元410并且被耦接到彼此的可拆卸扬声器单元432(诸如可拆卸右扬声器单元432r和可拆卸左扬声器单元4321)的音频耳机430。可拆卸扬声器单元432中的每个可拆卸扬声器单元被配置作为可拆卸扬声器单元132、 232、332中的一个可拆卸扬声器单元，并且另外包括耦接特征部449。在一个示例中，耦接特征部449使用磁力将可拆卸扬声器单元432彼此耦接。例如，可拆卸右扬声器单元432r的耦接特征部449可为或者可包括永磁体或铁磁材料，而可拆卸左扬声器单元4321的耦接特征部449被配置为与其磁性吸引，例如为或者包括(例如，相对取向的)永磁体或铁磁材料。
耦接特征部449当被配置为利用磁力将可拆卸扬声器单元432可拆卸地彼此耦接时可被隐藏而不被看到(例如，被容纳在外壳134或衬垫246内)。
耦接特征部449相反或除了使用磁力之外可为将可拆卸扬声器单元 432可拆卸地彼此耦接的机械机构(例如，扣环、夹具或紧固件)。
另外参见图4C，耦接特征部449也可用于将可拆卸扬声器单元432耦接到头戴式显示单元410。例如，头戴式显示单元410可被配置作为头戴式显示单元110并且包括与耦接特征部449对应的耦接特征部429。例如，如图4C所示，头戴式显示单元410的右侧上的耦接特征部429可以与可拆卸左扬声器单元4321的耦接特征部449类似的布置(例如，位置、磁极取向(如果使用磁力)、或公共公/母构型(如果使用机械接合))包括耦接特征部429中的一个或多个耦接特征部。因此，头戴式显示单元410的右侧可以与可拆卸左扬声器单元4321耦接至可拆卸右扬声器单元432r类似的方式耦接到可拆卸右扬声器单元432r。
参考图5至图7B，对于显示系统100、200、300、400中的任一个显示系统，头戴式显示单元110、210、310、410和音频耳机130、230、 330、430或者以上两者根据音频耳机130、230、330、430的状况而输出声音。为了以下讨论简单起见，仅显示系统100将被参考，但是应当理解，其他显示系统200、300、400可如参考图5至图7B所述来配置。如下文进一步详细所讨论的，输出声音所根据的音频耳机130的状况可为以下各项中的一者或多者：可拆卸扬声器单元132是否彼此耦接(即，形成前文所述的音频单元)、或者音频耳机130或可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置或相对运动。
参见图5，在一个示例中，当可拆卸扬声器单元132彼此解耦时，例如在将可拆卸扬声器单元132彼此解耦时并且在之后的一段时间内，头戴式显示单元110的HMD扬声器118输出声音。在此类情况下，从头戴式显示单元110的HMD扬声器118输出的声音可表示对音频耳机130或其可拆卸扬声器单元132的激活，以提供音频提示或反馈，从而表明音频耳机130(例如，其可拆卸扬声器单元132)的声音输出能力。
图5示出了一种用于根据可拆卸扬声器单元132彼此解耦而从HMD 扬声器118输出声音的方法500。该方法可例如利用控制器150以及头戴式显示单元110和可拆卸扬声器单元132的各种传感器来实施。
在第一操作510中，确定可拆卸扬声器单元132彼此解耦。可拆卸扬声器单元132的解耦可例如由于用户将可拆卸扬声器单元132拉开而发生。可拆卸扬声器单元132的解耦可例如由控制器150使用头戴式显示单元110的传感器(诸如通过处理从相机116接收的视频)或者使用可拆卸扬声器单元132的感测电子器件138d(诸如通过检测它们之间的相对移动或它们之间的接近性改变)来确定。
在第二操作520中，基于已确定可拆卸扬声器单元132的解耦，声音从头戴式显示单元110的HMD扬声器118输出。例如，控制器150可导致音频信号和/或功率被发送至HMD扬声器118，以从其输出声音。从 HMD扬声器118输出的声音包含听觉内容。此类听觉内容可包括与可拆卸扬声器单元132相关的音频指示符。
在第三操作530中，声音从音频耳机130的可拆卸扬声器单元132输出。例如，控制器150可导致音频信号和/或功率被发送至可拆卸扬声器单元132。从可拆卸扬声器单元132输出的声音可包含听觉内容，诸如与虚拟现实体验或增强现实体验相关的听觉内容。
在操作520、530中，声音可根据下文参考图6A至图6B以及图7A 至图7B所述的方式而从可拆卸扬声器单元132输出。
参照图6A至图6B以及图7A至图7B，(例如，控制器150)执行音频信号处理，使得头戴式显示单元110的HMD扬声器118和可拆卸扬声器单元132根据音频耳机130和/或其可拆卸扬声器单元132的位置来输出声音。如下文进一步详细所讨论的，此类音频信号处理或其他音频控制可包括调节音量(参见图6A至图7B及相关讨论)、均衡(参见图8A至图8B及相关讨论)、和/或动态范围(参见图9A至图9B)。
参照图6A至图6B，可拆卸扬声器单元132可被配置为在耦接到头戴式显示单元110之前不输出声音。例如，可拆卸扬声器单元132可能不具有独立于头戴式显示单元110的功率源(例如，不具有内部电池，不具有与独立于头戴式显示单元110的功率源的有线连接，或者以其他方式仅在可拆卸地耦接到头戴式显示单元110时才被供电)。在其他示例中，可拆卸扬声器单元132可仅在物理地耦接(诸如经由导电或光学数据连接)时才接收与头戴式显示单元110相关联的音频信号(例如，虚拟音频内容)。在另外的示例中，可拆卸扬声器单元132以其他方式被配置为在可拆卸地耦接到头戴式显示单元110之前不输出声音(例如，由于软件编程)。
在此类情况下，在可拆卸扬声器单元132未被耦接到头戴式显示单元 132时，头戴式显示单元110的HMD扬声器118可输出声音，以模拟或以其他方式表示声音是由可拆卸扬声器单元132发出的。在将可拆卸扬声器单元132连接至头戴式显示单元110时，从可拆卸扬声器单元132输出的声音增大而变成主声源(例如，打开)，而从HMD扬声器118输出的声音可同时或随后显著减小(例如，直至不发出声音)。
图6A示出了从头戴式显示单元110的HMD扬声器118和音频耳机 130的可拆卸扬声器单元132输出的声音的音量根据可拆卸扬声器单元132 与可拆卸扬声器单元132在那里能够耦接到音频耳机130的预先确定的耦接位置的距离的曲线图。在曲线图右侧示出了零距离(即，在耦接位置处)，使得沿曲线图向右移动反映出将可拆卸扬声器单元132朝向耦接位置移动。曲线图还示出了由C指示的被耦接状态，其中可拆卸扬声器单元 132在耦接位置处被耦接到可拆卸扬声器单元132。被耦接状态C在零距离之后被示出，但应当被理解为表示可拆卸扬声器单元132的耦接状态的状态变化，并且不一定表示可拆卸扬声器单元132与耦接位置之间的距离的进一步的改变。如本文所用，术语“音量”通常为指由音频输出设备输出的声音的水平，并且也可被称为“声音输出电平”。
如图所示，HMD扬声器118的音量118v随着可拆卸扬声器单元132被移动更靠近耦接位置而增大，并且在可拆卸扬声器单元132在耦接位置处或附近时达到峰值音量。可拆卸扬声器单元132的音量132v在可拆卸扬声器单元132到达耦接位置和/或耦接到头戴式显示单元110之前保持为零。
在耦接位置处或在处于被耦接状态C中时，可拆卸扬声器单元132的音量132v被增大，例如以变成用户的主声源。从扬声器单元132输出的声音在处于被耦接状态C中时被保持。
与(例如，在可拆卸扬声器单元132被移动到耦接位置中时或在耦接到头戴式显示单元110时)可拆卸扬声器单元132的音量132v增大一致地，HMD扬声器118的音量118v减小。例如，当可拆卸扬声器单元132处于被耦接状态C中时，HMD扬声器118的音量118v可转到和/或保持在零处。
图6B示出了一种用于根据音频耳机130和/或可拆卸扬声器单元132 各自相对于头戴式显示单元110(例如，头戴式显示单元110上的耦接位置) 的位置而从HMD扬声器118输出声音的方法600。方法600可例如利用控制器150、以及头戴式显示单元110和可拆卸扬声器单元132的各种传感器来实施。虽然结合可拆卸扬声器单元132中的一个可拆卸扬声器单元进行了讨论，但方法600应被理解为适用于可拆卸扬声器单元132和音频耳机130中的每一者。
在第一操作610中，确定可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110(例如，其上的耦接位置)的位置的变化。例如随着用户相对于可拆卸扬声器单元132移动(例如，朝向、远离、转动头部)或随着用户移动可拆卸扬声器单元132(例如，将可拆卸扬声器单元132移动到耦接位置)，可拆卸扬声器单元132的位置可相对于头戴式显示单元110改变。诸如通过检测朝向头戴式显示单元110的移动和/或它们之间的接近性的变化，可拆卸扬声器单元132的位置或相对运动的改变可例如由控制器150利用头戴式显示单元110的传感器(诸如通过处理从相机116接收的视频)或者利用可拆卸扬声器单元132的感测电子器件138d(例如，如果可拆卸扬声器单元 132不依赖于被耦接到头戴式显示单元110而被供电)来确定。
在第二操作620中，基于可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置的变化，HMD扬声器118的音量118v被改变。例如，如图 6A所示，随着可拆卸扬声器单元132朝向或远离头戴式显示单元110(例如，其上的耦接位置)移动，音量118v相应地被增大或减小。控制器150 可导致音频信号和/或功率被发送至HMD扬声器118，从而以音量118v从其输出声音。从HMD扬声器118输出的声音包含听觉内容，诸如与虚拟现实体验或增强现实体验相关的听觉内容。
在第三操作630中，基于确定可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110在零距离处或者在将可拆卸扬声器单元132在预定位置处耦接至头戴式显示单元110时，可拆卸扬声器单元132的音量132v显著增大。例如，控制器150可使用头戴式显示单元110和/或可拆卸扬声器单元132 的传感器如上文参考第二操作620所述、和/或通过确定可拆卸扬声器单元132耦接到头戴式显示单元110来确定可拆卸扬声器单元132位于零距离处。控制器150可导致音频信号和/或功率被发送至可拆卸扬声器单元 132，从而以明显增大的音量132v从其输出声音。例如，可拆卸扬声器单元132的音量132v可从零增大，以提供用户的主要或唯一声音输出。
在第四操作640中，基于确定零距离、可拆卸扬声器单元132的耦接、或根据可拆卸扬声器单元132的音量132v已明显增大，HMD扬声器 118的音量118v显著减小(例如，减小到零)。例如，控制器150可导致音频信号和/或功率被发送至HMD扬声器118以减小音量118v，或者不被发送至HMD扬声器118以将音量118v减小到零。第四操作640可与第三操作630一致地发生，诸如与其同时发生或在其之后不久发生。
在第五操作650中，在可拆卸扬声器单元132被耦接到头戴式显示单元110(例如，处于图6A所示的被耦接状态)时，可拆卸扬声器单元132继续向用户提供声音输出，而HMD扬声器118提供辅助声音或不向用户提供任何声音。
在第六操作660中，可拆卸扬声器单元132的声学透明性可被激活。声学透明性由环境声电子器件138e(例如，麦克风138e′和信号处理器138e″) 来实现，以产生如上所述的经处理的环境声。声学透明性可例如在显示系统 100正在增强现实模式中操作的情况下或默认地在可拆卸扬声器单元132耦接至头戴式显示单元110时被自动激活，或者可通过用户的选择来激活。声学透明性可通过将经处理的环境声传输至用户来提供增强现实体验，尽管可拆卸扬声器单元132物理地阻碍环境声直接行进到用户的耳朵E。
在第七操作670中，可拆卸扬声器单元132的噪声抵消可被激活。噪音抵消由环境声电子器件138e实施，以产生如上所述的经处理的抵消声音。噪声抵消可例如在显示系统100正在虚拟现实模式中操作的情况下(例如，在提供没有视觉传递的虚拟视觉内容时)或默认地(例如，在将可拆卸扬声器单元132连接到头戴式显示单元110之后过去了预先确定的时间段之后，或者在操作声学透明性的预先确定的时间之后)在可拆卸扬声器单元 132耦接到头戴式显示单元110时自动地被激活，或者可通过用户的选择来激活。噪声抵消可通过进一步抑制用户听到来自真实环境的声音来提供虚拟现实体验。应当指出的是，噪声抵消可不被激活或者可在不激活声学透明的情况下被激活(例如，可执行第六操作660和第七操作670中的一者、另一者或两者)。
在方法600的变型形式中，可省略确定可拆卸扬声器单元132的位置 (即，第一操作610)和以此为基础来改变HMD扬声器118的音量 118v(即，第二操作620)的第一操作610和第二操作620。在此类情况下，仍然执行基于确定零位置或者在耦接时增大可拆卸扬声器单元132的音量 132v(即，第三操作630)以及减小HMD扬声器118的音量118v(即第四操作640)的第三操作630和第四操作640。
方法600和其上述变型形式可例如在第三操作530中与前文所述的方法500结合使用。
参照图7A至图7B，可拆卸扬声器单元132可被配置为在被耦接到头戴式显示单元110之前输出声音。例如，可拆卸扬声器单元132可不依赖于被耦接到头戴式显示单元而被供电(例如，通过具有内部电池或与功率源的有线连接)。在此类情况下，诸如在可拆卸扬声器单元132被耦接到头戴式显示单元110之前，头戴式显示单元110的HMD扬声器118和可拆卸扬声器单元132可混合声音输出，以限制用户体验到的波动音量。
头戴式显示单元110的HMD扬声器118和可拆卸扬声器单元132根据音频耳机130的移动(例如，当可拆卸扬声器单元132彼此耦接时)和/或可拆卸扬声器单元132各自的移动来输出声音。例如，当可拆卸扬声器单元132与头戴式显示单元110相距相对较远的距离时，声音仅从HMD扬声器118输出。随着可拆卸扬声器单元132被移动更靠近头戴式显示单元110，可拆卸扬声器单元132可增大音量，使得用户听到声音同时从头戴式显示单元110的HMD扬声器118和可拆卸扬声器单元132两者发出。随着可拆卸扬声器单元132被更进一步移动靠近头戴式显示单元110诸如用于将可拆卸扬声器单元132耦接至其，HMD扬声器118和可拆卸扬声器单元132可协同地提供声音输出，以通过减小来自HMD扬声器118的音量同时增大并且然后减小来自可拆卸扬声器单元132的音量来限制音量波动。这可有助于限制用户感知到的音量的波动。
图7A示出了从HMD扬声器118和可拆卸扬声器单元132输出的声音的音量根据可拆卸扬声器单元132与可拆卸扬声器单元132在那里能够被耦接到音频耳机130的预先确定的耦接位置的距离的曲线图。在曲线图右侧示出了零距离(即，在耦接位置处)，使得沿曲线图向右移动反映将可拆卸扬声器单元132朝向耦接位置移动。
如图所示，在可拆卸扬声器单元132与头戴式显示单元110上的耦接位置之间相对较远的距离处，HMD扬声器118以音量118v来输出声音，而可拆卸扬声器单元132不输出声音。在此类相对较远距离处，HMD扬声器 118的音量118v可与此类距离无关和/或为恒定的。随着可拆卸扬声器单元 132被更进一步移动靠近耦接位置，HMD扬声器118的音量118v可减小，而可拆卸扬声器单元132的音量132v增大。在此类更靠近的距离处，用户可听到从HMD扬声器118和可拆卸扬声器单元132两者输出的声音。在近距离处，诸如当移动到可拆卸扬声器单元132在那里在用户的耳朵E上方耦接到头戴式显示单元110的零距离时，由HMD扬声器118输出的音量118v 减小到零，而可拆卸扬声器单元132的音量132v可减小至最终输出电平。可拆卸扬声器单元132的音量132v的减小可例如考虑以其他方式由于减小的距离而可能被用户感知的音量增大和/或由于可拆卸扬声器单元132的外壳134或衬垫246接合用户的耳朵E而可能从真实环境感知的声音隔离。
图7B示出了一种用于根据音频耳机130和/或可拆卸扬声器单元132 各自相对于头戴式显示单元110(例如，头戴式显示单元110上的耦接位置) 的位置而从HMD扬声器118和可拆卸扬声器单元132输出声音的方法 700。方法700可例如利用控制器150以及头戴式显示单元110和可拆卸扬声器单元132的各种传感器来实施。虽然结合可拆卸扬声器单元132中的仅一个可拆卸扬声器单元进行了讨论，但方法700应被理解为适用于可拆卸扬声器单元132和音频耳机130中的每一者。
在第一操作710中，确定可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110(例如，其上的预定耦接位置)的位置，这可按照上文针对方法600的第一操作610所述的方式来执行。
在第二操作720中，基于可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置相对较远(例如，大于阈值距离)，HDM扬声器118输出声音 (即，音量118v大于零)，而可拆卸扬声器单元132不输出声音(即，音量 132v为零)。控制器150可导致音频信号和/或功率被发送至HMD扬声器 118，以从其输出声音。从HMD扬声器118输出的声音包含听觉内容，诸如与虚拟或增强现实体验相关的听觉内容。
在第三操作730中，基于可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置在中间范围中(例如，低于所述阈值距离且高于第二阈值)并且减小，HMD扬声器118的音量118v被减小，而可拆卸扬声器单元132 的音量132v同时增大。控制器150可导致音频信号和/或功率被发送至 HMD扬声器118和可拆卸扬声器单元132。
在第四操作740中，基于可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置在极为接近距离中(例如，低于第二阈值距离到零距离)并且减小到零距离，HMD扬声器118的音量118v被减小到零，并且可拆卸扬声器单元132的音量132v略微减小到非零值。控制器150可导致音频信号和/或功率被发送至HMD扬声器118，以从其输出声音。
在第五操作750中，在可拆卸扬声器单元132被耦接到头戴式显示单元110时，可拆卸扬声器单元132继续以大于零的音量132v向用户提供声音输出，而HMD扬声器118不向用户提供任何声音。
在第六操作760中，可拆卸扬声器单元132的声学透明可被激活，如前文针对方法600的第六操作670所述的。
在第七操作770中，可拆卸扬声器单元132的噪声抵消可被激活，如前文针对方法600的第七操作670所述的。
应当指出的是，方法600的各个方面可被结合到方法700中，在这种情况下，HMD扬声器118的音量118v可改变，以通过声音从其发出来模拟可拆卸扬声器单元132的移动。例如，在第二操作720中，音量118v可增大以模拟可拆卸扬声器单元132被移动靠近头戴式显示单元110上的耦接位置并在第三操作730中可增大或保持恒定。另外，方法700可例如在第三操作530中与前文所述的方法500结合使用。
参照图8A至图8B，对于被配置为在从头戴式显示单元110拆卸时输出声音的可拆卸扬声器单元132，由可拆卸扬声器单元132输出的声音的均衡可根据从可拆卸扬声器单元132到头戴式显示单元110(例如，其上的耦接位置)的距离而改变。例如，随着可拆卸扬声器单元132被移动靠近头戴式显示单元110，低频率声音的增益(例如，低音范围内)可增大，并且更高频率声音的增益可减小。减小低频率的增益并且增大更高频率的增益将功率输出集中在更高频率声音上，对于给定的音量输出，更高频率声音通常消耗比低频率声音更少的功率。由于可拆卸扬声器单元132的功率输出可能由于便携式/可拆卸的性质(例如，是电池提供能量的)和/或主要使用情形(例如，被保持极为接近用户的耳朵E)而受到限制，因此以这种方式进行均衡可允许用户在可拆卸扬声器单元132在相对较远的距离处时体验比在不执行均衡的情况更响亮的声音。
参见图8A，由可拆卸扬声器单元132输出的低频率声音的增益被称为低频增益832L，而由可拆卸扬声器单元132输出的更高频率声音的增益被称为高频增益832H。低频增益832L和高频增益832H由其中Y轴为增益而X轴为可拆卸扬声器单元132与头戴式显示单元110(例如，其上的耦接位置)之间的距离的曲线图来表示，其中零距离在右侧上(即，可拆卸扬声器单元132移动更加靠近沿曲线图向右移动的耦接位置)。
在可拆卸扬声器单元132和头戴式显示单元110之间的相对较远的距离处，低频增益832L小于一，例如从零开始。随着距离减小，例如当用户将可拆卸扬声器单元132朝头戴式显示单元110移动(例如，在用户的耳朵E上方移动到耦接位置)时，低频增益增大，例如结束于一。相反，高频增益832H在相对较远距离处高于一，并且随着距离减小而减小，例如结束于一。因此，在相对较远距离处，低频增益832L低于一并且高频增益 832H高于一，并且低频增益832L与高频增益832H之间的差值随着距离减小而减小，例如差值结束于零。
相反或除此之外，在相对较近距离处，诸如当可拆卸扬声器单元132 在用户的手中并且正在朝向头戴式显示单元110移动以被耦接时，低频率声音的增益可在相对较近距离处增大至高于一。此类低频率声音可具有在可拆卸扬声器单元132被用户握持时滚降的趋势(例如，衰减)，并且增大此类低频率声音的增益可为用户提供更偏低的声音或对更偏低的声音的感知。因此，再次参见图8A，由可拆卸扬声器单元132输出的低频率声音的另选增益被称为低频增益832L′。在可拆卸扬声器单元132与头戴式显示单元110之间的相对较近的距离处，低频增益832L′可增大至高于一，并且随着距离减小，以渐进(如图所示)或阶越的方式减小，例如朝一减小和/或减小到一。在相对较远的距离处，低频增益832L′可与低频增益832L相同(例如，开始于低于一，诸如开始于零，并且随着距离减小而增大)或者是其他值(例如，为一)。
图8B示出了一种用于根据音频耳机130和/或可拆卸扬声器单元132 各自相对于头戴式显示单元110(例如，头戴式显示单元110上的耦接位置) 的位置使用均衡音频信号处理而从可拆卸扬声器单元132输出声音的方法 800。方法800可例如利用控制器150以及头戴式显示单元110和可拆卸扬声器单元132的各种传感器来实施。虽然结合可拆卸扬声器单元132中的仅一个可拆卸扬声器单元进行了讨论，但方法800应被理解为适用于可拆卸扬声器单元132和音频耳机130中的每一者。方法800可被称为均衡方法或均衡音频信号处理方法，并且可单独使用和/或结合方法700使用。
在第一操作810中，确定可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110(例如，其上的预定耦接位置)的位置，这可按照上文针对方法600的第一操作610所述的方式来执行。
在第二操作820中，基于可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置相对较远(例如，大于阈值距离)，低频增益832L低于一和/或高频增益832H高于一，并且声音根据低频增益832L和/或高频增益832H 从可拆卸扬声器单元132输出。控制器150可调节低频增益832L和高频增益832H，例如如图8A所示，并且导致音频信号和/或功率被发送至可拆卸扬声器单元132，以根据此类经调节的增益从其输出声音。输出的声音可包含听觉内容，诸如与虚拟现实体验或增强现实体验相关的听觉内容。
在第三操作830中，基于可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置在中间范围中(例如，低于所述阈值距离并且高于第二阈值) 并且减小，低频增益832L增大和/或高频增益832H减小，并且声音根据 (经调节的)低频增益832L和/或高频增益832H从可拆卸扬声器单元132 输出。控制器150可调节低频增益832L和高频增益832H，例如如图8A所示，并且导致音频信号和/或功率被发送至可拆卸扬声器单元132，以根据此类经调节的增益从其输出声音。
在第四操作840中，基于可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置在相对靠近范围中(例如，低于第二阈值)并且减小，低频增益可任选地增大至高于一，并且随后可进一步任选地随着距离减小到零而朝一减小。控制器150可调节低频增益832L′，并且导致音频信号和/或功率被发送至可拆卸扬声器单元132，以根据此类增益从其输出声音。
参照图9A至图9B，对于被配置为在从头戴式显示单元110拆卸时输出声音的可拆卸扬声器单元132，由可拆卸扬声器单元132输出的声音的动态范围可根据可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110(例如，其上的耦接位置)的距离而改变。动态范围一般是指响亮声音和轻柔声音之间的音量范围，而动态范围压缩是指减小较响亮声音的音量和/或放大较温和声音的音量的音频信号处理。例如，动态范围压缩可随着可拆卸扬声器单元132被移动更靠近头戴式显示单元110而被应用在减小电平处，从而导致在相对较远距离处的较低的动态范围和在较低距离处的较高的动态范围。以这种方式应用动态范围压缩可例如允许用户在相对较远的距离处从可拆卸扬声器单元132听到更多声音和/或体验一致的较响亮的音量。
参见图9A，根据可拆卸扬声器单元132和头戴式显示单元110(例如，其上的耦接位置)之间的距离示出将由可拆卸扬声器单元输出的声音的动态范围932R。随着距离减小，更少动态压缩被应用，使得动态范围 932R增大。
图9B示出了一种用于根据音频耳机130和/或可拆卸扬声器单元132 各自相对于头戴式显示单元110(例如，头戴式显示单元110上的耦接位置) 的位置利用动态范围压缩音频信号处理而从可拆卸扬声器单元132输出声音的方法900。方法900可例如利用控制器150以及头戴式显示单元110 和可拆卸扬声器单元132的各种传感器来实施。虽然结合可拆卸扬声器单元132中的仅一个可拆卸扬声器单元进行了讨论，但方法900应被理解为适用于可拆卸扬声器单元132和音频耳机130中的每一者。方法900可被称为动态范围压缩方法或动态范围压缩音频信号处理方法，并且可单独使用和/或结合方法700和/或方法800使用。
在第一操作910中，确定可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110(例如，其上的预定耦接位置)的位置，这可按照上文针对方法600的第一操作610所述的方式来执行。
在第二操作920中，基于可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置相对较远(例如，大于阈值距离)，相对较高水平的动态范围压缩被应用，以实现相对较低的动态范围。控制器150可应用动态范围压缩，例如以实现图9A所示的动态范围932R，并且导致音频信号和/或功率被发送至可拆卸扬声器单元132，以根据此类动态范围从其输出声音。输出的声音可包含听觉内容，诸如与虚拟现实体验或增强现实体验相关的听觉内容。
在第三操作930中，基于可拆卸扬声器单元132相对于头戴式显示单元110的位置在中间范围中(例如，低于所述阈值距离)并且减小，所应用的动态范围压缩的水平被减小，以实现相对较高的动态范围。控制器150 可应用动态范围压缩，例如以实现图9A所示的动态范围932R，并且导致音频信号和/或功率被发送至可拆卸扬声器单元132，以根据此类动态范围从其输出声音。
参照图10A至图10D，显示系统100可被配置为显示与音频耳机130 相关联的视觉指示符1060。例如，在可拆卸扬声器单元132被耦接到头戴式显示单元110之前，头戴式显示单元110可提供视觉内容，该视觉内容包括可与音频耳机130在空间上接近的视觉指示符1060，诸如动画、图标或其他指示符。视觉指示符1060可表明或以其他方式指示音频耳机130的声音输出能力和/或提供用于其用途的指令。虽然结合显示系统100及其部件 (例如，头戴式显示单元110和音频耳机130)进行了讨论，但参考图10A至图10D所讨论的概念和方法适用于显示系统200、300、400。
例如，在图10A中，用户可查看头戴式显示单元110的显示屏114，并且在视场内看到音频耳机130，在混合现实体验中是作为真实对象(例如，经由如上所述的视频或光学穿插)，或者在虚拟现实体验中作为虚拟对象，其中音频耳机130由所渲染的图形来描绘。为了进行示意性的说明，音频耳机130被定位在真实环境的台桌上。如图10B所示，例如通过被绘制为与其紧邻，诸如通过围绕和/或覆盖音频耳机130，显示屏114也可显示视觉指示符1060，该视觉指示符可在视觉上与音频耳机130相关联。
视觉指示符1060表明或以其他方式传送音频耳机130的音频能力和/或使用。在一个示例中，视觉指示符位音频相关图标，诸如声波(如图所示)、传统头戴受话器的图示、或表明音频耳机130的音频能力或使用的其他图标。相反或除此之外，视觉指示符1060可为动画，诸如从音频耳机130发出的声波。例如通过根据被输出的声音而改变外观，视觉指示符1060的运动和/或强度(例如，声波的动画)可与和其相关的声音相关联。例如，视觉指示符1060可根据声音或音乐的节拍(例如，根据声音的更快或更慢的节拍而更快或更慢)或声事件的强度(例如，与预期产生响亮和/或强烈声音诸如爆炸的真实或虚拟事件一致的大小增大和/或跳动更快)而视觉地跳动。
视觉指示符1060可被定位成空间上接近(例如，紧邻、覆盖和/或围绕) 音频耳机130和/或各个可拆卸扬声器单元132。例如通过使用头戴式显示单元110的传感器(例如，用于音频耳机130的视频识别的相机116、或运动传感器120)和/或可拆卸扬声器单元132的感测电子器件138d(例如，相机、运动传感器等)，音频耳机130的位置可以上文所述的方式来确定。
视觉指示符1060或其变型形式可表明或以其他方式传送如何使用音频耳机130，例如显示用于例示如何使用音频耳机130的一个或多个图示。参见图10C，例如当可拆卸扬声器单元132不在用户的视场中时，视觉指示符1070可引导用户将可拆卸扬声器单元132移动到头戴式显示单元 110上的耦接位置。视觉指示符1070包括表示可拆卸扬声器单元132的图示1070a和表示耦接位置的另一图示1070b。图示1070a、1070b可彼此按表示可拆卸扬声器单元132与头戴式显示单元110上的耦接位置之间的物理空间布置的空间关系被显示，由此向用户传送用于耦接可拆卸扬声器单元132的所需移动。例如，如图所示，图示1070a(即，表示可拆卸扬声器单元132)被定位在图示1070b(即，表示头戴式显示单元110上的耦接位置) 向下且向右，这可表示可拆卸右扬声器单元132比耦接位置靠前且更低。视觉指示1070相反或另外可包括插图(例如，箭头)、文本(例如，书写文本) 和/或动画(例如，示出图示1070a朝向图示1070b的运动)，从而指示用户将可拆卸扬声器单元132移动到哪里以用于耦接到头戴式显示单元110。
参见图10D，一种用于利用显示系统来提供视觉内容并且具体地用于提供与音频输出设备相关的视觉指示符的方法1000。显示系统可例如为显示系统100、200、300、400中的一个显示系统。方法1000可例如利用控制器150以及头戴式显示单元110和可拆卸扬声器单元132的各种传感器来实施。为了简单起见，方法1000结合显示系统100来进行讨论，但方法 1000应被理解为适用于显示系统200、300、400。另外，虽然下面一般相对于可拆卸扬声器单元132进行讨论，但方法1000应被理解为适用于可拆卸扬声器单元132、音频耳机130或另一音频输出设备诸如外部扬声器中的每一者。
在第一操作1010中，确定音频输出设备(例如，音频耳机130、可拆卸扬声器单元132、或其他音频输出设备)的位置。诸如通过检测朝向头戴式显示单元110的移动和/或它们之间的接近性的变化，音频输出设备的位置可例如由控制器150使用头戴式显示单元110的传感器(诸如通过处理从相机116接收的视频)或者使用可拆卸扬声器单元132的感测电子器件 138d(例如，如果可拆卸扬声器单元132不依赖于被耦接到头戴式显示单元 110而被供电)来确定。
在第二操作1020中，当音频输出设备在头戴式显示单元的视场中时，与音频输出设备空间上接近显示视觉指示符1060。例如，控制器150 可向头戴式显示单元110发送显示信号，以用于根据在第一操作1010中确定的位置利用显示屏114来显示视觉指示符1060。如上文所述，视觉指示符1060可以视觉方式向用户传送音频输出设备的音频特征(例如，示出类似于声波或音频设备类型诸如头戴受话器的图标或动画)和/或用于使用音频输出设备(例如，用于将可拆卸扬声器单元132耦接到头戴式显示单元 110)的指令。头戴式显示单元110的视场为真实环境的在给定时间能被用户看到的那一部分。
在第三操作1030中，当音频输出设备在显示屏114的视场外时，显示视觉指示符1070，以示出音频输出设备与头戴式显示单元(例如，可拆卸扬声器单元132与耦接位置)的物理接近性。例如，控制器150可向头戴式显示单元110发送显示信号，以用于根据在第一操作1010中确定的位置利用显示屏114来显示视觉指示符1070。如上文所讨论，视觉指示符1070 可包括表示可拆卸扬声器单元132的图示1070a、和按照与可拆卸扬声器单元132的空间关系表示耦接位置的图示1070b，该空间关系表示可拆卸扬声器单元132与头戴式显示单元110上的耦接位置的物理空间关系(例如，物理接近性)。应当指出的是，第二操作1020和第三操作1030中的一者、另一者或两者可以被执行。
在可与第二操作1020同时(即，当音频输出设备在视场内时)和/或与第三操作1030同时(即，当音频输出设备在视场外)时发生的第四操作1040 中，虚拟听觉内容可由HMD扬声器118输出，该HMD扬声器可在空间上模拟从音频输出设备发出的声音(例如，从左向右空间平衡、和/或改变音量以表示音频输出设备的左右取向和/或距离)。虚拟听觉内容可对应于视觉指示符1060或视觉指示符1070，例如在时间上与其显示一致。
虽然方法1000被讨论为提供视觉指示符1060、1070两者，但方法 1000相反可包括用于提供视觉指示符1060、1070中的仅一个视觉指示符的操作。
如上所述，方法1000可与和显示系统100相关联的除了音频耳机130 或可拆卸扬声器单元132之外的音频输出设备一起使用。例如，另一音频输出设备可为不能够物理地耦接到头戴式显示单元的外部扬声器。
此外，方法1000可结合上文讨论的方法500、600、700来使用。例如，视觉指示符1060、1070可与来自HMD扬声器118和/或可拆卸扬声器单元132的声音输出同时被显示，如以方法500、600、700、800、900所述的。
参见图11，控制器150可具有如所示和所述的硬件配置、或者其他合适的配置。控制器150可包括处理器1151、存储器1152、存储装置 1153、通信接口1154、以及连接此类部件或设备以用于其间的通信的总线 1155。处理器1151能够操作以执行计算机程序指令并且执行由此类指令所描述的操作。例如，处理器1151可为中央处理单元或其他常规处理设备。存储器1152可为易失性、高速、短期信息存储设备(例如，随机存取存储器模块)。存储装置1153可为非易失性信息存储设备(例如硬盘)。通信接口 1154被配置为发送和/或接收信号(例如，有线或无线地)，诸如向头戴式显示单元110和/或音频耳机130发送信号和/或从头戴式显示单元110和/或音频耳机130接收信号。

Claims (20)

1.一种显示系统，其特征在于，所述显示系统包括：
头戴式显示单元，所述头戴式显示单元将视觉内容输出至用户；和
可拆卸扬声器单元，所述可拆卸扬声器单元能够可拆卸地耦接到所述头戴式显示单元，以用于将听觉内容提供至所述用户；
其中所述视觉内容或所述听觉内容中的至少一者根据所述可拆卸扬声器单元相对于所述头戴式显示单元的位置而改变。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述头戴式显示单元包括内置扬声器，并且所述听觉内容的输出是根据所述位置来自所述可拆卸扬声器单元或所述内置扬声器中的一者或多者的输出。
3.根据权利要求2所述的显示系统，其中所述内置扬声器的音量根据所述可拆卸扬声器单元的所述位置而改变。
4.根据权利要求3所述的显示系统，其中所述内置扬声器的所述音量在所述可拆卸扬声器单元未耦接到所述头戴式显示单元时为正，并且在所述可拆卸扬声器单元耦接到所述头戴式显示单元时为零，并且所述可拆卸扬声器单元的另一音量在所述可拆卸扬声器单元耦接到所述头戴式显示单元时为正。
5.根据权利要求4所述的显示系统，其中所述可拆卸扬声器单元的所述另一音量在所述可拆卸扬声器单元未耦接到所述头戴式显示单元时为正。
6.根据权利要求2所述的显示系统，其中由所述可拆卸扬声器单元输出的所述听觉内容的音频信号处理随着所述可拆卸扬声器单元朝所述头戴式显示单元上的耦接位置移动而改变。
7.根据权利要求6所述的显示系统，其中所述音频信号处理包括改变由所述可拆卸扬声器单元输出的所述听觉内容的音量、均衡或动态范围中的一者或多者。
8.根据权利要求7所述的显示系统，其中所述音频信号处理包括随着所述可拆卸扬声器单元朝向所述耦接位置移动而增大所述音量。
9.根据权利要求7所述的显示系统，其中所述音频信号处理包括均衡，所述均衡包括随着所述可拆卸扬声器单元朝向所述耦接位置移动而增大低频增益。
10.根据权利要求7所述的显示系统，其中所述音频信号处理包括随着所述可拆卸扬声器单元朝向所述耦接位置移动而增大所述动态范围。
11.根据权利要求1所述的显示系统，其中当所述可拆卸扬声器单元在所述头戴式显示单元的视场中时，所述视觉内容包括空间上接近所述可拆卸扬声器单元的视觉指示符。
12.根据权利要求11所述的显示系统，其中所述视觉指示符向所述用户指示所述可拆卸扬声器单元的声音输出能力。
13.根据权利要求1所述的显示系统，其中当所述可拆卸扬声器单元在所述头戴式显示单元的视场外时，所述视觉内容包括所述可拆卸扬声器单元与耦接位置的物理接近性的视觉指示符，在所述耦接位置处，所述可拆卸扬声器单元能够可拆卸地耦接到所述头戴式显示单元，以用于将所述听觉内容提供至所述用户。
14.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述头戴式显示单元包括内置扬声器，并且由所述内置扬声器或所述可拆卸扬声器单元中的一者或多者输出的所述听觉内容根据所述位置而改变；
其中由所述可拆卸扬声器单元输出的所述听觉内容的音频信号处理随着所述可拆卸扬声器单元朝向所述头戴式显示单元上的耦接位置移动而改变，并且所述音频信号处理包括改变由所述可拆卸扬声器单元输出的所述听觉内容的音量、均衡或动态范围中的一者或多者；并且
其中当所述可拆卸扬声器单元在所述头戴式显示单元的视场中时，所述视觉内容包括空间上接近所述可拆卸扬声器单元的视觉指示符，所述视觉指示符向所述用户指示所述可拆卸扬声器单元的声音输出能力。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的显示系统：
其中所述头戴式显示单元包括第一内置扬声器和第二内置扬声器；和
音频耳机，所述音频耳机具有能够可拆卸地耦接到所述头戴式显示单元的所述可拆卸扬声器单元中的第一可拆卸扬声器单元和第二可拆卸扬声器单元。
16.根据权利要求15所述的显示系统，其中所述第一可拆卸扬声器单元和所述第二可拆卸扬声器单元在耦接到所述头戴式显示单元时接收来自所述头戴式显示单元的音频信号和功率。
17.根据权利要求16所述的显示系统，其中所述第一可拆卸扬声器单元和所述第二可拆卸扬声器单元在从所述头戴式显示单元拆卸时被供电并接收音频信号。
18.根据权利要求17所述的显示系统，其中所述第一可拆卸扬声器单元和所述第二可拆卸扬声器单元包括电池。
19.根据权利要求15所述的显示系统，其中所述第一可拆卸扬声器单元和所述第二可拆卸扬声器单元能够利用磁性附接件可拆卸地耦接到所述头戴式显示单元。
20.根据权利要求19所述的显示系统，其中所述第一可拆卸扬声器单元和所述第二可拆卸扬声器单元围绕所述磁性附接件移动。
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