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[0330] 應(yīng)該注意的是，此外，X-系統(tǒng)的自動分類算法具有相當(dāng)大的潛在的市場價值，因為其“獨一無二”，不依賴于傳感器技術(shù)，能夠針對音樂成流系統(tǒng)提供一種“情緒的”導(dǎo)引能力。

[0331] 本發(fā)明可有利地用于根據(jù)音樂的神經(jīng)生理效果選擇和分類音樂，包括但不限于，根據(jù)音樂的神經(jīng)生理影響，進(jìn)行音樂的排序/定序、使用、宣傳、訂購和銷售。本發(fā)明也可以有利地用于將這種分類連接到其它常用的分類方案中。

[0332] 該系統(tǒng)其它潛在的用途可以是從音樂數(shù)據(jù)庫中選擇合適的音樂片段用于在電影中的配音，其期望觀眾的特定情緒。其也能夠用在視覺藝術(shù)中，其期望觀眾的特定情緒。因此，這些應(yīng)用程序?qū)⑹且曈X應(yīng)用程序或視聽?wèi)?yīng)用程序，而不僅是音頻應(yīng)用程序。

[0333] 相關(guān)的產(chǎn)品和服務(wù)將從這樣兩個方面產(chǎn)生，以產(chǎn)生關(guān)于市場中的發(fā)展趨勢的市場情報，即，涉及音樂分析的產(chǎn)品和服務(wù)，以確定先天的情緒反應(yīng)，以及將產(chǎn)生來自早期采用者的傳感器數(shù)據(jù)的捕獲和分析以微調(diào)整喚醒水平，以產(chǎn)生關(guān)于在未來市場中的趨勢的情報。實例中可包括服務(wù)于電子游戲產(chǎn)業(yè)以促進(jìn)聲道選擇從而提高互動游戲技術(shù)的情緒體驗，或者作為對音樂作曲家尋求引起對所推薦的樂曲的整體或部分產(chǎn)生特定的反應(yīng)的輔助。

[0334] 注釋

[0335] 應(yīng)當(dāng)理解的是，上面引用的設(shè)置僅僅是針對本發(fā)明的原理的應(yīng)用的說明?？梢栽诓槐畴x本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出更多的修改和其它的安排。雖然本發(fā)明已在附圖中示出，并且結(jié)合目前認(rèn)為是本發(fā)明最實用和優(yōu)選的實施例，詳細(xì)具體地在以上充分說明，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見地是，在不背離如本文所列的本發(fā)明的原理和概念的情況下可以做出更多的修改。例如，在本文中給出的數(shù)學(xué)方程僅是特定的和非限制性的實例。

[0336] 附錄1

[0337] X-系統(tǒng)技術(shù)要點：組件概述

[0338] 從根本上，X-系統(tǒng)包含3個組件，其中的兩個是軟件，另一個是硬件。

[0339] 一個軟件(“音樂分析器”)用在脫機(jī)的(不與系統(tǒng)的實時操作直接連接)模式中，以分析候選音樂文件，以及建立他們的興奮/情感影響的評估。

[0340] 第二個軟件部分是回放組件。其負(fù)責(zé)實際播放音樂文件并且也負(fù)責(zé)接收來自于傳感器硬件的數(shù)據(jù)，并利用它來升級它的內(nèi)部模型，該內(nèi)部模型確定之后要播放的音軌。

[0341] 最后，硬件組件包含多個傳感器，其收集來自于本地環(huán)境、主要是實際用戶的實時數(shù)據(jù)。

[0342] 詳細(xì)說明

[0343] 音樂分析

[0344] 音樂分析子系統(tǒng)的分析方面已經(jīng)在別處詳細(xì)描述，在這里不再贅述。本部分僅描述集成方面。如上所述，預(yù)期其主要在脫機(jī)時以非互交方式運行。其將針對于一批音樂輸入周期地運行，其結(jié)果是產(chǎn)生描述音軌的某些屬性的一組值。這些值也能夠結(jié)合用于產(chǎn)生音軌的單一的‘興奮’圖，其由回放系統(tǒng)使用。單獨存儲組件的優(yōu)勢是，當(dāng)數(shù)據(jù)被收集用于調(diào)諧系統(tǒng)時，在不需要重新分析整個音軌的情況下，興奮值能夠隨著不同的系數(shù)被重新計算，這大大地減少了開銷。

[0345] 所有的分析輸出將被存儲在數(shù)據(jù)庫中，并以多個參數(shù)被索引，至少包括音軌和藝術(shù)家標(biāo)識符，并且其中一些形成聲學(xué)特征，其是相對寬容的編碼差異和背景噪聲。

[0346] 這些索引將在用戶‘輸入’他們的音樂收藏時使用。如果有任何曲目已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫中存在，它們的值將不需要被重新計算。

[0347] 反饋程序?qū)⑹且环N選擇系統(tǒng)(opt－in system)，在該系統(tǒng)中，用戶同意提供關(guān)于他們的匿名信息供系統(tǒng)使用，以改進(jìn)該系統(tǒng)。

[0348] 可以使用自動化功能，例如，喚醒中的歸一化變化、建議的音軌的重放/跳過、和合計的傳感器數(shù)據(jù)。也可以使用以喜歡/不喜歡的應(yīng)答以及偶爾的隨機(jī)問卷調(diào)查的形式的顯示反饋。

[0349] 使用反饋以誘導(dǎo)系統(tǒng)參數(shù)可以以總體和每個用戶為基礎(chǔ)。大規(guī)模的數(shù)據(jù)挖掘、模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)將用于改進(jìn)音樂的情感/喚醒評估。

[0350] 分析組件將作為互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)運行，結(jié)合一些音樂成流服務(wù)以提供音頻，或者純粹作為運行用戶的個人音樂收藏的控制系統(tǒng)。

[0351] 在可以使用快速和可靠的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的地方，程序的重要組分能夠被卸載到托管的X-系統(tǒng)服務(wù)中。這允許比典型的終端裝置更強(qiáng)大的程序，并且也保護(hù)了分析器的IP。

[0352] 附加的用途

[0353] 除了‘喚醒調(diào)整’的主要目標(biāo)——促進(jìn)放松或興奮——還存在音樂分析的其它可能的用途。其可以用于將額外的維度加入到音樂發(fā)現(xiàn)和導(dǎo)引中，這通過觀察大量的短音樂樣本對用戶產(chǎn)生的影響，并且之后建議類似特征的音軌或藝術(shù)家給用戶。如果該系統(tǒng)已經(jīng)被一些人在任何合理的時間使用，并且具有適應(yīng)良好的個人模式，將不需要初始步驟。類似于“像藝術(shù)家/專輯X的音樂”的導(dǎo)航，也有可能是基于音軌分析中所確定的特征。

[0354] 回放和決定

[0355] 回放組件處理兩個任務(wù)?；趥鞲衅鬏斎雭砜刂埔魳坊胤藕瓦\行實時的喚醒分析/誘導(dǎo)模型。該組件可負(fù)責(zé)實際播放音樂，或者可以是在現(xiàn)有媒體播放器——例如，iTunes/Windows媒體播放器等——的基礎(chǔ)上的控制層。喚醒分析模型將基于X-系統(tǒng)INRM模型，使用來自于作為起始點的音樂分析組件的預(yù)先計算的值。用戶將選擇期望的輸出，以及傳感器將用于測量接近每個音軌輸出的進(jìn)度。顯式的超控裝置將允許用戶—次手動跳過特定的音軌，或者永久地將其計入黑名單中，以保證其永遠(yuǎn)不再被選擇。除了它們的效果之外，這些超控裝置將給決定模型提供回饋。

[0356] 該組件的功能將在一定程度上取決于其正在運行的環(huán)境。在相關(guān)的低功率的裝置上，例如，手機(jī)和便攜式音樂播放器，其可能以較小的精確度、較小的計算集約模式運行，或者如果可能的話，卸載一些程序到遠(yuǎn)程服務(wù)中。

[0357] 針對筆記本電腦/臺式機(jī)/平板電腦的應(yīng)用程序，可使用更復(fù)雜的模型。針對小生境的使用，其可與模擬器或視頻回放組件相結(jié)合運行，以增強(qiáng)誘導(dǎo)的效果。

[0358] 很多用戶很可能希望在多個不同的主機(jī)上使用該系統(tǒng)，例如，他們的手機(jī)和平板電腦上。該播放器需要一些在系統(tǒng)之間同步和分享這些模型數(shù)據(jù)的方法。這可能最好通過(或基于)一些類似于蘋果iCloud或GooglegDrive的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)實現(xiàn)。這也將提供用于顯示數(shù)據(jù)給分析系統(tǒng)從而用于模擬/訓(xùn)練的渠道。

[0359] 附加的用途、注釋

[0360] 給予足夠的訓(xùn)練，也許有可能開發(fā)一個X-系統(tǒng)版本，其能夠某種程度上在沒有傳感器反饋的情況下運行。其效果很可能低于機(jī)械化裝置，但是對于用戶可以有足夠的價值，在于避免傳感器購買、維修和穿著不便的復(fù)雜化。如果這被證明是不可能或不可取的，將很可能通過沒有直接連接用戶的傳感器獲得一些反饋，例如，在他們的口袋里攜帶的手機(jī)的加速計，或者在同時指示他們的位置的GPS。

[0361] 傳感器硬件

[0362] 目前，系統(tǒng)的傳感部分使用兩個不同的傳感器。一個是脈搏血氧儀，其用于監(jiān)測心率，另一個是皮膚電導(dǎo)傳感器，其測量皮膚的電傳導(dǎo)性(電阻的倒數(shù))。

[0363] 脈搏血氧儀

[0364] 脈搏血氧儀在通過血流中(氧)血紅蛋白的光吸收波長原理的基礎(chǔ)上運行。通過比較紅光和紅外的波長吸收值，可以確定含氧血的相對比例，產(chǎn)生‘血氧飽和度’(spO2)圖。以相對高的頻率追蹤該值，其允許指示心跳引起的脈搏的突然變化的檢測，因此，能夠確定心跳的速度。盡管在醫(yī)療環(huán)境中很有用，血氧不發(fā)生顯著地變化或在對X-系統(tǒng)有用的時間尺度上不發(fā)生顯著地變化或，并且在只有心率數(shù)據(jù)被收集。

[0365] 當(dāng)前系統(tǒng)使用COTS(商品化的產(chǎn)品和技術(shù))傳感器，燕牌3150腕帶式氧傳感器無線脈搏血氧儀。該裝置使用軟橡膠指尖夾來覆蓋光線發(fā)射器/檢測器，其是典型的傳感器類型?？蛇x擇地，可使用傳感器輕輕夾緊耳朵的耳垂，以及身體的其他方面的裝置。該裝置使用藍(lán)牙(具有標(biāo)準(zhǔn)和通用的SPP-串行端口協(xié)議)用于數(shù)據(jù)傳輸。

[0366] 在該傳感器的將來的實施例中，很可能使用比指尖更便利和更少侵入性的傳感器位置。通過利用直接傳遞吸收(即，光直接穿過相對較薄的身體部分，例如手指或耳垂)，傳感器的可靠性和準(zhǔn)確性被大大地改善，但是可以以反射模式運行的裝置確實存在，允許其幾乎可以放在任何位置，雖然區(qū)域要求是血管密度高的位置，并且優(yōu)選相對靠近皮膚表層的位置。一個好的位置——即，非常適合X-系統(tǒng)的目標(biāo)的位置——將是表帶的一部分，具有在手腕內(nèi)側(cè)的傳感器，其中，表帶扣位于典型的表帶上。

[0367] 皮膚電導(dǎo)

[0368] 皮膚電導(dǎo)，有不同的術(shù)語，EDA(電子皮膚活性)、GRS(皮膚電阻抗)，或僅是皮膚電阻/電導(dǎo)，其是皮膚帶電的能力的測量?；陲@而易見的安全因素，電流必須保持在非常低的值，并且需嚴(yán)格控制。針對個人和他們的本地環(huán)境的基線皮膚電導(dǎo)率取決于多個因素，但是在短時間尺度上，主要的影響因素是汗液。汗液，本質(zhì)上是富含電解質(zhì)的水，是一種良好的導(dǎo)體，并且它的存在降低了皮膚的有效電阻。順便說一句，電導(dǎo)率(由西門子/歐姆測得(Siemens/mhos))被定義為電阻的倒數(shù)(以歐姆表示)。按照慣例，在描述這些系統(tǒng)的時候使用電導(dǎo)，雖然其轉(zhuǎn)換為電阻是微不足道的。

[0369] 出汗受多種因素的影響，但是我們更感興趣其與副交感神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)系。喚醒增強(qiáng)與出汗增加有很大的關(guān)聯(lián)性，從而使皮膚電導(dǎo)增加。這種效果是比較快的，可數(shù)秒完成。身體汗腺密度最高的區(qū)域——手和腳的工作表面——是最有效的傳感位置，但是其它位置也是可能的，結(jié)果各不相同。手腕和前臂外側(cè)已經(jīng)顯示出可以提供合適的結(jié)果[可供參考]。

[0370] 測量皮膚電導(dǎo)可以多種方式實現(xiàn)。目前的傳感器使用簡單的分壓器，其具有高精度電阻作為接腳，并且兩個皮膚接觸器應(yīng)用于用戶以作為另外的接腳。為了測量，中央節(jié)點也與緩沖的ADC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)以用于測量。

[0371] 也存在其它的設(shè)計，并且已經(jīng)利用惠斯登電橋——特殊的電路結(jié)構(gòu)，其允許高精度微分測量——做了一些原型產(chǎn)品，以改進(jìn)精度和噪聲抑制。

[0372] 該參數(shù)的一個重要的方面是，值可以變化幾個數(shù)量級。干性皮膚，在寒冷的、干燥的環(huán)境中，可以具有微西門子(micro－Siemen)(兆歐姆)范圍的電導(dǎo)，而且極愛出汗的皮膚可以降到數(shù)百的毫西門子(milli-Siemen)(1－1000歐姆)。在這么大的范圍內(nèi)的精確測量，對于傳感器的設(shè)計提出了重大的挑戰(zhàn)。

[0373] 現(xiàn)有的傳感器，如上所述的，使用相對簡單的分壓器。其通過集成在傳感器微控制器(MCU)中的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，在50Hz左右采樣。

[0374] 目前使用的特定的MCU是德州儀器(Texas Instruments)MSP430F2774。除了ADC之外，該裝置包含集成的可編程的增益放大器(PGA)，其用于放大來自于1x至16x的信號。這提供了從4位到現(xiàn)有的10位ADC的精度的有效增加。前述的分放大器是另一個用在跟隨器(增益)模式的集成的運算放大器，其運行以緩沖信號，并且提供高阻抗負(fù)載給分壓器，以保證讀數(shù)不會因為流經(jīng)采樣子系統(tǒng)的大電流而失真。

[0375] ADC輸入是在近似50Hz的范圍采樣。如果測試的值落入靠近其全部測量范圍的上端或下端的兩個區(qū)域之一，PGA的前置放大器的增益將被調(diào)整，以將其提高來接近測量范圍的中心。緊隨本次調(diào)整之后(在放大器所需的短的穩(wěn)定期之后)將采用另一個樣本。一個滯后的方法在每個區(qū)域的邊緣實現(xiàn)，以使兩個放大器增益水平之間的‘翻滾’的可能性以及與及時采集的值的干擾被反復(fù)地減到最少。此外，相對高的采樣速率(50Hz)與約2Hz的傳輸速率相比，留有足夠大的空間給放大器調(diào)節(jié)。高采樣率的讀數(shù)利用具有10Hz的保險裝置的簡單的低通(FIR)濾波器平均化。

[0376] 一旦第二個樣本完成，落入這些邊緣區(qū)域并導(dǎo)致放大的變化的樣本將被刪除。軟件信號燈用在固件中，以保證通信子系統(tǒng)當(dāng)其使用或包含不可靠的數(shù)據(jù)的時候不能訪問樣本緩沖器。

[0377] 如果讀數(shù)落入緩沖區(qū)域但是前置放大器可能已經(jīng)設(shè)置到最大值或最小值，該讀數(shù)將被存儲和傳輸，但標(biāo)記有指示潛在的飽和/消波錯誤的標(biāo)記。

[0378] MCU也與無線電模塊連接，其用于與USB基站連通。無線通信在同樣不受管制的頻帶運行，例如WiFi和藍(lán)牙，在2.4GHz。然而，它們具有非常低的功率和數(shù)據(jù)速率，并被設(shè)計成與這些附近的其它裝置共存。

[0379] 更高級別的無線電通信的運用是利用在傳感器裝置和基站上的SimpliciTI(簡單網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)專有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的稍加修改的版本。其允許多個傳感器在彼此的范圍內(nèi)運行，同時保證數(shù)據(jù)被正確的基站接收?；臼抢玫诙€MSP430實現(xiàn)，這次有USB接口，并且其使用標(biāo)準(zhǔn)的USB串行裝置驅(qū)動器，該驅(qū)動器由幾乎所有的主機(jī)裝置和操作系統(tǒng)支持。分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之上是X-系統(tǒng)傳感器協(xié)議，其存在主要是為了傳感器讀數(shù)的方便傳輸、提供調(diào)試輸出，以及為了節(jié)約功率而允許傳感器的選擇性啟用/禁用。傳感器升級的頻率也可以調(diào)節(jié)。

[0380] 該傳感器是采用電池供電的，可以通過USB在原位充電。這允許完全無線操作，并且使可能出現(xiàn)在外部電源線的噪音最小化。

[0381] 注釋

[0382] 上述部分描述了現(xiàn)有的實施例，但是還有許多計劃但尚未展開的附加特征。這些包括升級當(dāng)前的傳感模式，以及與傳感器附加類型的結(jié)合。

[0383] 升級包括：

[0384] ●心率：

[0385] ○適合手腕式傳感的反射紅外脈搏血氧計。

[0386] ○針對心臟波形和節(jié)律分析的高頻體積描記的采樣，超過了簡單的‘心率’值。

[0387] ●皮膚電導(dǎo)：

[0388] ○基于皮膚電導(dǎo)傳感器的惠斯登電橋，其具有分散或集成的精密儀表放大器。

[0389] ○更復(fù)雜的數(shù)字濾波階段。

[0390] ○使用附屬于/靠近皮膚接觸的同步加速器來將因為接觸式移動物品的讀數(shù)標(biāo)記為可疑。

[0391] 附加的特征包括：

[0392] ●EEG類型的傳感器或針對腦波活動的‘帽子’

[0393] ●肌電圖儀肌張力/觸發(fā)率

[0394] ●針對高分辨率的心臟波形的多點ECG

[0395] ●呼吸深度/速度

[0396] ●眼球追蹤/注視/眨眼分析

[0397] 未來的數(shù)據(jù)源尚不可行，但是其將有利于該系統(tǒng)，包括：應(yīng)激激素(例如皮質(zhì)醇)血漿濃度、神經(jīng)觸發(fā)速率、區(qū)域的大腦活動。

[0398] 在傳感器的發(fā)展中，將要克服的主要障礙是便利。如果針對大眾市場，很少的用戶會忍受繁瑣的連接線或他們的手或感官的障礙，例如，與治療或醫(yī)療市場相比。將傳感器合并成單一的程序包中，例如手表或耳機(jī)這樣的用品，將是理想的方式。其它的可行性包括將柔性電路集成于服裝或鞋類中。

[0399] 傳感器包應(yīng)該有能力與盡可能多的主機(jī)裝置具備可行的互用性。這可包括智能手機(jī)、功能手機(jī)、平板電腦、便攜式音樂播放器、手提電腦、家庭音響、和車載音頻。最常用的接口可能是WiFi或藍(lán)牙，雖然支持所述主機(jī)的范圍明顯不同。

[0400] 附錄2

[0401] 模擬人類神經(jīng)生理反應(yīng)

[0402] 下列文件，其通過引用并入本文，在模擬人類的神經(jīng)生理反應(yīng)方面提供了信息。

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