CN102811406A - 三维声音装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三维声音装置。存储在再现使用声源部分（4）中的双声道记录是通过从记录使用超声波扬声器（6）向仿真头（1）提供超声调制的声音来记录的。串话得到抑制；因此，在改进对发音方向的定位的同时获得了具有干净的声波定位信息的双声道记录。此外，分别从放置在远离驾驶员的头部（α）的位置处的左再现使用超声波扬声器单元和右再现使用超声波扬声器单元（7L、7R）将通过对再现使用声源部分中的双声道记录进行超声调制所生成的声音提供给驾驶者的左耳和右耳。准确地向驾驶员的耳朵提供与发音方向的定位有关的“声波3D信息”。即使在易于提供反射声音或听不清的声音的车厢中，也可以在不使用耳机的情况下实现准确的“声波定位”。

Description

三维声音装置
技术领域
本发明涉及一种三维声音装置，该三维声音装置使用左扬声器单元和右扬声器单元（两通道扬声器）向用户提供声波三维定位。声波三维定位实现了声音的“前/后”、“前/后和左/右”或“前/后、左/右和上/下”的定位（即，指定了位置）。
背景技术
[专利文献1]JP H5-153687A
在使用左扬声器单元和右扬声器单元二者向用户提供声波三维定位的三维声音装置中存在“双声道记录+耳机再现”的已知技术（参见专利文献1）。双声道记录是通过分别向仿真头的左仿真耳和右仿真耳安排左麦克风单元和右麦克风单元来记录的。所记录的双声道记录（记录产品）是使用耳机（向耳朵提供直接声音的扬声器：包括耳用扬声器）在左耳和右耳中直接再现的。这实现了声波三维定位技术。
提供执行声波三维定位的声音再现装置并非如此容易。“双声道记录+耳机再现”使记录时的“麦克风位置（即，仿真耳的位置）”与再现时的“再现声音生成位置（即，人耳的位置）”相一致。这实现了声波3D信息（即，与声波三维定位有关的声音信息）在耳朵中的准确再现。
然而，当“扬声器的位置”和“耳朵”彼此分离时，出现了串话，这意味着一侧的扬声器的声音到达相对侧的耳朵的事件。这使得不可能在耳朵中准确地再现“声波3D信息”。因此，准确的“声波三维定位”变得困难。因此，“双声道记录+耳机再现”在使用两个通道的扬声器执行准确的“声波三维定位”的声音再现装置中占主导地位。
最近，期望有这样一种三维声音装置，该三维声音装置甚至在扬声器被放置在远离耳朵的位置处时也能够实现声波三维定位，而不需要使用耳机。响应于这种期望，已经开发了多种技术，其包括使用计算机来处理立体声记录的左信号相位和右信号相位的串话消除器。然而，在不使用耳机的三维声音装置中，在任意位置处自由地定位声音的技术可能仅应用于不具有反射声音或听不清的声音的大空间中。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维声音装置，该三维声音装置甚至在诸如易于提供反射声音或听不清的声音的车厢的小空间中在“扬声器的位置”和“耳朵”彼此远离时也能实现准确的“声波三维定位”。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了如下的三维声音装置。在包括易于提供反射声音或听不清的声音的车厢在内的小空间中提供该三维声音装置。该三维声音装置包括：存储两个通道的双声道记录的再现使用声源部分；以及再现存储在再现使用声源部分中的两个通道的双声道记录的两通道再现部分。在本文中，存储在所述再现使用声源部分中的双声道记录是通过从记录使用超声波扬声器生成超声调制的声音来记录的，所述超声调制的声音是通过向可听见的声音应用超声调制获得的。所述两通道再现部分向存储在所述再现使用声源部分中的所述双声道记录应用超声调制以获得超声调制的声音；以及分别从放置在远离用户的头部的位置处的左再现使用超声波扬声器单元和右再现使用超声波扬声器单元向所述用户的左耳和右耳提供所述超声调制的声音。
该超声波具有较高或较强的方向性（即，笔直），因此，可以抑制声音的扩散（串话）。使用超声波的双声道记录（记录产品）可以提供干净的声波定位信息。因此，与使用未进行超声调制的常见声音的现有双声道记录相比，使用超声波的双声道记录可以提供明显干净的声波定位。
此外，如上所述，因为超声波的方向性较强，因此抑制了声音的扩散；因此，可以将“记录的声音”准确地提供给左耳和右耳中的每一个。也即是说，甚至在易于具有反射声音或听不清的声音的车厢中，也可以在用户的左耳和右耳中的每一个处准确地再现“声波3D信息”。
因此，在这一方面的上述配置中，甚至在再现使用超声波扬声器单元和耳朵彼此远离时，包含在双声道记录中的“声波3D信息”在用户的左“耳”和右“耳”中的每一个处也是可准确再现的。因此，即使在不使用耳机的情况下，也可以在任意位置处自由地定位发音方向。也即是说，甚至在“扬声器的位置”和“耳朵”在诸如易于具有反射声音或听不清的声音的车厢之类的小空间中彼此远离时，也可以实现准确的“声波三维定位”。
附图说明
根据下面参照附图给出的详细描述，本发明的以上和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：
图1A是示出了根据第一示例用于双声道记录的记录组件的配置的方框图；
图1B是示出了根据第一示例的三维声音装置的配置的图；
图2A、图2B是用于解释根据第一示例用于再现的左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元的布置的图；
图3是示出了根据第一示例使用仿真头进行记录的频率特性的图；
图4是示出了根据第一示例用于再现的左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元的布置的频率特性的图；
图5A是用于解释根据第二示例通过警告方向确定部分所确定的警告的图；
图5B是用于解释根据第二示例的声波定位的图；
图6A是用于解释根据第三示例通过警告方向确定部分所确定的警告的图；
图6B是用于解释根据第三示例的声波定位的图；以及
图7是示出了根据第四示例用于双声道记录的记录组件的配置的方框图。
具体实施方式
根据本发明的实施例的三维声音装置可以应用于在易于出现反射声音或听不清的声音的诸如车厢的小空间中。三维声音装置包括以下：再现使用声源部分4，其存储使用麦克风3记录的具有两个通道的双声道记录，所述麦克风3具有分别放置在模拟人体的头部的仿真头1的左仿真耳和右仿真耳2L、2R处的左麦克风单元3L和右麦克风单元3R；以及两通道再现部分5，其再现存储在再现使用声源部分4中的双声道记录。
存储在声源部分4中的双声道记录（记录产品）是通过将超声调制应用于可听见的声音以获得超声调制的声音并且将所生成的超声调制的声音从记录使用超声波扬声器6提供给仿真头1以进行记录来记录的。此外，用于双声道记录的仿真头1具有左仿真耳和右仿真耳2L、2R，该左仿真耳和右仿真耳2L、2R具有模仿人类的外耳的仿真耳廓2La、2Ra和仿真外耳道2Lb、2Rb。左麦克风单元和右麦克风单元3L、3R被分别放置在仿真外耳道2Lb、2Rb的内侧。
在将超声调制应用于存储在再现使用声源部分4中的双声道记录从而产生超声调制的声音的同时，将两通道再现部分5安装在例如车辆中。再现使用再现部分5分别经由左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R将超声调制的声音提供给用户的左耳和右耳，其中，所述左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R安装在与诸如驾驶员或占有人之类的用户的头部α远离的位置处。此外，左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R被放置在向内侧摆动的布置中，该布置被定义为单元7L、7R的两个辐射轴彼此不平行并且从平行线向内朝向驾驶员的位置的布置。
[第一示例]
将参照图1A至图4解释第一示例。在第一示例中，三维声音装置被应用于车辆使用的声音装置，即，使用语音向驾驶员提供“与方向有关的信息”的警告装置。
在本申请中，根本不可数的“信息”被另外定义为与可数的“信息项”是等同的。因此，“信息”和“多个信息”在本文中分别与“信息项”和“多个信息项”等同使用。
如图1所示，警告装置包括以下各项：再现使用声源部分4，其存储使用麦克风3记录的具有两个通道的双声道记录（记录产品），所述麦克风3具有分别放置在模拟人体的头部的仿真头1的左仿真耳和右仿真耳2L、2R处的左麦克风单元3L和右麦克风单元3R；以及两通道再现部分5，其再现存储在再现使用声源部分4中的双声道记录。
（存储在再现使用声源部分4中的双声道记录的解释）
存储在声源部分4中的双声道记录（记录产品）是通过将超声调制应用于可听见的声音以获得超声调制的声音并且将所生成的超声调制的声音从记录使用超声波扬声器6提供给仿真头1以进行记录来记录的。将参照图1A对此进行解释。双声道记录使用向仿真头1提供“用于记录的声音”的记录使用声音发生器11以及记录使用仿真头1的左麦克风单元和右麦克风单元3L、3R捕获的“用于记录的声音”的记录器12。
用于双声道记录的仿真头1具有仿真耳2L、2R，该仿真耳2L、2R具有模仿人类的外耳的（i）仿真耳廓2La、2Ra（从头部的左侧和右侧突出的耳垂）和（ii）仿真外耳道2Lb、2Rb（所谓的耳孔）。左麦克风单元和右麦克风单元3L、3R被分别放置在仿真外耳道2Lb、2Rb的内侧。
（记录使用声音发生器11的解释）
记录使用声音发生器11向仿真头1提供与方向有关的信息；与方向有关的信息是使用参数扬声器进行超声调制的语音。声音发生器11包括以下各项：在参数扬声器中产生超声波的记录使用超声波扬声器6；输出“多个语音信号（与方向有关的信息）”的记录使用声源部分13；经由记录使用声源部分13输出“特定的语音信号”的记录信号输出部分14；将从声源部分13输出的“语音信号”调制到超声波频率的记录使用超声调制器15；以及驱动记录使用超声波扬声器6的记录使用放大器16。
记录使用超声波扬声器6生成具有与人类的可听见的频带相比更高的频率（不小于20kHz）的空气振动。例如，在无需限于上述内容的情况下，扬声器6可以使用产生超声波的多个超声波生成元件。可以将多个超声波生成元件共同放置在例如支撑板中，并且将多个超声波生成元件作为扬声器阵列进行安装。超声波生成元件的详细示例是适用于生成超声波的小尺寸的压电式扩音器。压电式扩音器包括根据施加的电压而扩展和收缩（充电和放电）的压电式元件，以及通过压电式元件的扩展和收缩进行驱动以在空气中产生密波和稀疏波的隔膜。
记录使用声源部分13是个人计算机，其包括例如可以生成“多个语音信号”的存储器或程序。例如，记录使用声源部分13可以输出以下语音信号（与方向有关的信息）。
-“请小心前方。”
-“请小心右前方。”
-“请小心右侧。”
-“请小心右后方。”
-“请小心后方。”
-“请小心左后方。”
-“请小心左侧。”
-“请小心左前方。”
记录信号输出部分14是用于从记录使用声源部分13输出“特定的语音信号”的诸如键盘之类的控制器。
记录使用超声调制器15对记录使用声源部分13输出的“语音信号”进行超声调制。记录使用超声调制器15使用例如AM调制（幅度调制），其中AM调制将记录使用声源部分13的输出信号调制为“预定的超声波频率（例如，25kHz）处的幅度改变（电压的增加和减少的改变）。”应当注意的是，超声调制不限于AM调制，并且可以使用诸如PWM调制（脉冲宽度调制）之类的另一超声调制技术。
记录使用放大器16（例如，B类放大器或D类放大器）基于由记录使用超声调制器15调制的超声信号来驱动记录使用超声波扬声器6；其生成或向仿真头1辐射通过调制“语音信号”生成的超声波。
当向仿真头1辐射的超声波在空中传播时，具有短波长的超声波由于空气的粘度等而失真和平滑。因此，在空气中传播期间，包含在超声波中的幅度分量经历自解调，从而导致在仿真头1处再现为“语音信号”。也即是说，可以经由记录使用超声波扬声器6向仿真头1提供通过对“语音信号”进行超声调制获得的超生调制的声音。
（记录器12的解释）
记录器12是数字型记录装置，例如，个人计算机，其在存储器17中存储（即，记录）经由仿真头1的左麦克风单元和右麦克风单元3L、3R捕获的具有两个通道的“语音信号（用于记录的声音）”。由左麦克风单元和右麦克风单元3L、3R捕获的两个通道的“语音信号”被分别存储在存储器17的相互独立的地址中。
（记录方法的解释）
放置记录使用超声波扬声器6以向仿真头1的近似中心部分辐射超声波。应当注意的是，期望在诸如安静的房间之类的具有很少的反射的地方进行记录。此外，可以使用单个超声波扬声器6，或者超声波扬声器6可以被配置为具有一个以上的扬声器单元（即，子扬声器）。
（a）在记录“请小心前方”时，将超声波扬声器6放置在从仿真头1观测的前方以用于记录；声音记录被记录在存储器17中。因此，存储器17存储双声道记录，该双声道记录从前方发出“请小心前方”的声音。
（b）在记录“请小心右前方”时，将超声波扬声器6放置在从仿真头1观测的右前方以用于记录；声音记录被记录在存储器17中。因此，存储器17存储双声道记录，该双声道记录从右前方发出“请小心右前方”的声音。
（c）在记录“请小心右侧”时，将超声波扬声器6放置在从仿真头1观测的右侧以用于记录；声音记录被记录在存储器17中。因此，存储器17存储双声道记录，该双声道记录从右侧发出“请小心右侧”的声音。
（d）在记录“请小心右后方”时，将超声波扬声器6放置在从仿真头1观测的右后方以用于记录；声音记录被记录在存储器17中。因此，存储器17存储双声道记录，该双声道记录从右后方发出“请小心右后方”的声音。
（e）在记录“请小心后方”时，将超声波扬声器6放置在从仿真头1观测的后方以用于记录；声音记录被记录在存储器17中。因此，存储器17存储双声道记录，该双声道记录从后方发出“请小心后方”的声音。
（f）在记录“请小心左后方”时，将超声波扬声器6放置在从仿真头1观测的左后方以用于记录；声音记录被记录在存储器17中。因此，存储器17存储双声道记录，该双声道记录从左后方发出“请小心左后方”的声音。
（g）在记录“请小心左侧”时，将超声波扬声器6放置在从仿真头1观测的左侧以用于记录；声音记录被记录在存储器17中。因此，存储器17存储双声道记录，该双声道记录从左侧发出“请小心左侧”的声音。
（h）在记录“请小心左前方”时，将超声波扬声器6放置在从仿真头1观测的左前方以用于记录；声音记录被记录在存储器17中。因此，存储器17存储双声道记录，该双声道记录从左前方发出“请小心左前方”的声音。
（用于车辆的声音装置的解释）
该示例的警告装置包括以下各项：（i）再现使用声源部分4，其包括存储器21，该存储器21存储八个“语音信号（使用仿真头1记录的两通道双声道记录）”，其中使用前述记录方法将所述八个“语音信号”存储在存储器17中；（ii）两通道再现部分5，其用于再现存储在再现使用声源部分4中的双声道记录；以及（iii）警告监控器部分22，其经由再现使用声源部分4输出“特定的语音信号”。
警告监控器部分22包括以下各项：监控器部件（使用超声声呐、CCD照相机等的图像分析部件），其用于监控车辆的周围状态；警告方向确定部件，其用于根据监控器部件的监控结果确定警告目标在车辆的哪个方向上出现；以及再现信号指示部件，其用于基于警告方向确定部件的确定结果来指示再现使用声源部分4输出“特定的语音信号（通过双声道记录的两通道语音信号）”。在该示例中指示的警告监控器部分22用于解释以帮助理解，并且可以以不同方式进行改变。
具体地说，再现信号指示部件用于使再现使用声源部分4按如下方式进行输出。
（a）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的前方出现警告目标时，输出双声道记录“请小心前方”的两通道语音信号。
（b）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的右前方出现警告目标时，输出双声道记录“请小心右前方”的两通道语音信号。（c）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的右侧出现警告目标时，输出双声道记录“请小心右侧”的两通道语音信号。（d）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的右后方出现警告目标时，输出双声道记录“请小心右后方”的两通道语音信号。
（e）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的后方出现警告目标时，输出双声道记录“请小心后方”的两通道语音信号。
（f）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的左后方出现警告目标时，输出双声道记录“请小心左后方”的两通道语音信号。
（g）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的左侧出现警告目标时，输出双声道记录“请小心左侧”的两通道语音信号。
（h）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的左前方出现警告目标时，输出双声道记录“请小心左前方”的两通道语音信号。
（两通道再现部分5的解释）
两通道再现部分5使用两通道参数扬声器向驾驶员提供两通道语音（双声道记录：与方向有关的信息），并且两通道再现部分5包括以下各项：再现使用超声波扬声器7，其包括左扬声器单元和右扬声器单元7L、7R，该左扬声器单元和右扬声器单元7L、7R分别向驾驶员的左耳和右耳产生超声波；再现使用超声调制器23，其包括左调制器单元和右调制器单元23L、23R，该左调制器单元和右调制器单元23L、23R将从再现使用声源部分4输出的两通道“语音信号”调制到超声频率；以及再现使用两通道放大器24，其包括左放大器单元和右放大器单元24L、24R，该左放大器单元和右放大器单元24L、24R分别驱动左再现使用超声波扬声器单元和右再现使用超声波扬声器单元7L、7R（多个超声波生成元件）。
左再现使用超声波扬声器单元和右再现使用超声波扬声器单元7L、7R产生具有与人类的可听见的频带相比更高的频率（不小于20kHz）的空气振动。该基本配置可以与记录使用超声波扬声器6的基本配置相同，或者与记录使用超声波扬声器6（例如，带状扬声器）的基本配置不同。
左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R分别向驾驶员的左耳和右耳辐射超声波。作为布置的详细示例，图1B示出了车座25（头枕或靠背上部）中放置的示例。超声波扬声器单元7L、7R的放置位置不限于车座25。它们可以被放置在仪表板上，例如，放置在仪表盘的侧面上、放置在挡风玻璃的两侧支柱上、放置在车辆的顶棚上等等。
此外，没有按图2A中的使得两个辐射轴相互平行的平行布置来放置左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R；相反，按图2B中的使得两个辐射轴从平行布置向内朝向驾驶员的向内转动布置来对其进行放置。具体地说，左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R的超声波的辐射轴在驾驶员侧的位置上相交；相交位置可以在从驾驶员的角度观测的前方的位置处、在驾驶员的头部中的位置处或者在从驾驶员的角度观测的后方的位置处。
两通道再现使用超声波调制器23的左调制器单元和右调制器单元23L、23R分别对由再现使用声源部分4输出的“语音信号”的两个通道进行超声调制。作为详细的示例，再现使用超声调制器23使用AM调制（幅度调制），其中AM调制将再现使用声源部分4的输出信号调制为“预定的超声频率（例如，25kHz）处的幅度改变（电压的增加和减少的改变）。”应当注意的是，超声调制不限于AM调制，并且可以使用诸如PWM调制（脉冲宽度调制）之类的另一超声调制技术。
再现使用两通道放大器24（例如，B类放大器或D类放大器）的左放大器单元和右放大器单元24L、24R分别基于在两个通道的超声调制器单元23L、23R中调制的超声信号来驱动左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R。左放大器单元和右放大器单元24L、24R产生从左扬声器单元和右扬声器单元7L、7R到驾驶员的左耳和右耳的超声波，该超声波是通过对“语音信号”进行调制获得的。
当向驾驶员的左耳和右耳辐射的超声波在空中传播时，具有短波长的超声波由于空气的粘度等而失真和平滑。因此，在空气中传播期间，包含在超声波中的幅度分量经历自解调，从而导致在驾驶员的左耳和右耳处再现为“语音信号”。可替换地，在到达驾驶员的头部α（即，每个耳朵的附近）的超声波在被解调之前，在驾驶员的头部α被自解调，从而分别在驾驶员的左耳和右耳中再现“语音”。
详细操作如下。
（a）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的前方出现警告目标时，从再现使用声源部分4输出“请小心前方”的语音信号。因此，“请小心前方”的语音被定位在从驾驶员的角度观测的前方的位置处。
（b）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的右前方出现警告目标时，从再现使用声源部分4输出“请小心右前方”的语音信号。因此，“请小心右前方”的语音被定位在从驾驶员的角度观测的右前方的位置处。
（c）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的右侧出现警告目标时，从再现使用声源部分4输出“请小心右侧”的语音信号。因此，“请小心右侧”的语音被定位在从驾驶员的角度观测的右侧的位置处。
（d）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的右后方出现警告目标时，从再现使用声源部分4输出“请小心右后方”的语音信号。因此，“请小心右后方”的语音被定位在从驾驶员的角度观测的右后方的位置处。
（e）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的后方出现警告目标时，从再现使用声源部分4输出“请小心后方”的语音信号。因此，“请小心后方”的语音被定位在从驾驶员的角度观测的后方的位置处。
（f）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的左后方出现警告目标时，从再现使用声源部分4输出“请小心左后方”的语音信号。因此，“请小心左后方”的语音被定位在从驾驶员的角度观测的左后方的位置处。
（g）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的左侧出现警告目标时，从再现使用声源部分4输出“请小心左侧”的语音信号。因此，“请小心右左侧”的语音被定位在从驾驶员的角度观测的左侧的位置处。
（h）当警告方向确定部件确定在从驾驶员的角度观测的左前方出现警告目标时，从再现使用声源部分4输出“请小心左前方”的语音信号。因此，“请小心左前方”的语音被定位在从驾驶员的角度观测的左前方的位置处。
[第一示例的效果1]
存储在再现使用声源部分4中的双声道记录（记录产品）是通过从记录使用超声波扬声器6向仿真头1提供超声调制的声音来记录的，其中，超声调制的声音是通过对语音（与方向有关的语音信息）进行超声调制获得的。因为超声波的方向性很强，因此抑制了声音的扩散；从而可以准确地向仿真头1提供用于记录的声音。也即是说，可以分别向仿真头1的左耳和右耳中的左麦克风单元和右麦克风单元3L、3R提供高准确度的“声波3D信息（定位信息）”。与传统的双声道记录相比，这导致获得了提供对发音方向的非常高准确度的定位的双声道记录（记录产品）。即使在易于包括反射声音或听不清的声音的车厢中，准确的“声波三维定位”也成为可能。
[第一示例的效果2]
两通道再现部分5再次对存储在再现使用声源部分4中的双声道记录进行超声调制，以生成超声调制的声音，如上所述；部分5分别从放置在远离驾驶员的头部α的位置处的左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R向驾驶员的左耳和右耳提供超声调制的声音。因为超声波的方向性很强，因此抑制了声音的扩散；从而可以准确地向左耳和右耳中的每一个提供“记录的声音”。也即是说，即使在易于具有反射声音或听不清的声音的车厢中，也可以在驾驶员的左耳和右耳中的每一个处准确地再现“声波3D信息”。
因此，即使当“扬声器7的位置（具体地说，超声波扬声器单元7L、7R的位置）”远离驾驶员的左“耳”和右“耳”时，也可以在驾驶员的左“耳”和右“耳”中的每一个处准确地再现包含在双声道记录中的“声波3D信息”。因此，在易于具有反射声音或听不清的声音的车厢中，即使在不使用耳机的情况下，也可以在任意位置处自由地定位发音方向。也即是说，在容易遭受反射声音或听不清的声音的车厢中，即使当“扬声器的位置”和“耳朵”相互远离时，也可以准确地再现“声波三维定位”。
[第一示例的效果3]
如上文所解释的，用于双声道记录的仿真头1具有仿真耳廓2La、2Ra和仿真外耳道2Lb、2Rb；左麦克风单元和右麦克风单元3L、3R被分别放置在仿真外耳道2Lb、2Rb的内侧。因此，“用于记录的声音”是在包括耳廓和外耳道的影响的状态下使用左麦克风单元和右麦克风单元3L、3R来记录的。具体地说，在使用不具有仿真耳廓2La、2Ra和仿真外耳道2Lb、2Rb的一般仿真头1的情况下，出现不具有外耳（耳廓+外耳道）的影响的频率特性，如图3中的虚线A所示。这可能产生未提供准确的“声波3D信息”的缺点。
相比之下，因为该示例的仿真头1具有仿真耳廓2La、2Ra和仿真外耳道2Lb、2Rb，因此出现包含外耳（耳廓+外耳道）的影响的频率特性，如图3中的实线B所示。这可以实现对“声波3D信息”的准确记录。因此，向仿真头1提供仿真耳廓2La、2Ra和仿真外耳道2Lb、2Rb可以改进包含在双声道记录中的“声波3D信息”的准确度。因此，可以提高向驾驶员提供的“声波三维定位”的准确度。
[第一示例的效果4]
如上所述，再现使用超声波扬声器7的扬声器单元7L、7R被放置在向内摆动的布置中。因此，从左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R辐射的超声调制的声音在抑制驾驶员的外耳道的影响的同时到达耳膜。可以提高向“耳膜”提供的“声波3D信息”的准确度。当左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R被布置在平行的布置中时，（i）每个超声波的前进方向（即，辐射轴）与（ii）每个外耳道相互垂直。诸如2kHz或者更小的低频带可能不能到达耳膜，如图4中的虚线C所示。这可能产生未提供准确的“声波3D信息”的缺点。
相比之下，该示例的左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R被布置在向内摆动的布置中，超声波的一部分均到达外耳道的内侧。诸如2kHz或者更小的低频带可以在较高的程度上到达耳膜，如图4中的实线D所示。这可以向驾驶员提供准确的“声波3D信息”。因此，即使当再现使用超声波扬声器7远离驾驶员的头部α时，第一示例的配置也可以达到与使用耳机向耳膜辐射声音的状态近似相当的状态。可以提高不使用任何耳机的三维声音装置中的“声波三维定位”的准确度。
[第一示例的效果5]
本发明在不使用耳机的情况下实现了“声音的三维定位”，从而实现了车辆中的布置。此外，在该示例中，向驾驶员提供了“与方向有关的信息”，从而使得驾驶员能够快速识别提供信息的方向，并且缩短了“方向的识别时间”。因此，可以提高驾驶员的谨慎能力。具体地说，使用声音的定位方向准确地向驾驶员预告危险的地方成为可能。可以防止驾驶员的误解；因此，可以提高安全性。
[第二示例]
将参照图5A、图5B来解释第二示例。在上面的第一示例中，下面的三个方向彼此相符：（i）警告方向确定部件确定的“警告目标的出现方向（例如，右前方）”；（ii）由驾驶员定位或识别的声波方向（例如，右前方）；以及（iii）由语音信号中关于“与方向有关的信息”的发音的内容指示的方向（例如，右前方）。也即是说，“确定方向”、“定位方向”和“发音方向”彼此完全相符。
无需限制于此，“确定方向”、“定位方向”和“发音方向”中的一部分可以不同。
参照图5A、5B，（i）如图5A中所示，警告方向确定部件确定行人Y接近从采用本示例的主题车辆X的角度观测的“右前”方；（ii）声音被定位在从驾驶员的角度观测的“右前”方的位置处，如图5B中示出为虚拟声源T（定位的声波位置，其是由两通道再现部分5产生的并且由驾驶员识别的）；以及（iii）使用语音信号宣布“右侧（而不是右前方）有人”。
因此，通过简单地宣布“右侧”来指示在“右前方”出现的警告信息。用户可以快速地做出理解和确定；因此，可以提高驾驶员的谨慎能力。
[第三示例]
将参照图6A、图6B来解释第三示例。第一示例和第二示例向用户提供了“单个声音的定位”。也即是说，向用户提供了具有多个方向中的仅一个方向的单个虚拟声源T。无需限制于此，可以向用户同时提供具有彼此不同方向的多个虚拟声源。
参照图6A、图6B，假设包含该示例的车辆声音装置（警告装置）的主题车辆X的驾驶员启动用于改变行驶车道的准备动作（例如在行驶期间闪烁转弯指示灯）的情况。在该情况下，（i）如图6A所示，警告方向确定部件确定（a）平行行使的车辆Z1在从主题车辆X的角度观测的右侧上平行行驶；以及（b）平行行使的车辆Z2在从主题车辆X的角度观测的左侧上平行行驶；（ii）声音被定位在从驾驶员的角度观测的“左右两”侧的位置处，如图6B中示出为虚拟声源T1、T2（定位的声波位置，其是由两通道再现部分5产生的并且由驾驶员识别的）；以及（iii）使用来自虚拟声源T1、T2中的每一个的语音信号宣布“两侧都存在车辆（与方向有关的信息的示例）”。
因此，“同时出现的多个警告信息（警告信息项）”被“定位在多个方向上”；然后，宣布“与多个方向有关的信息（在两侧都存在车辆）”。这使得用户能够快速地理解和确定同时出现的多个警告信息，从而提高了驾驶员的谨慎能力。在该示例中，可以通过使用听觉信息来具体地了解在主题车辆X周围的行驶状态。在避免危险的同时实现了车道的安全改变。
[第四示例]
将参照图7来解释第四示例。在上面的第一示例中，存储在再现使用声源部分4中的双声道记录是通过直接向仿真头1辐射从记录使用超声波扬声器6产生的超声调制的声音（通过将可听见的声音调制到超声频率获得的超声波）来记录的。相比之下，在第四示例中，存储在再现使用声源部分4中的双声道记录包括通过以下方式获得的记录产品：（i）向反射目标Z辐射从记录使用超声波扬声器6产生的超声调制的声音，以及（ii）记录来自反射目标Z的反射声音。
（反射声音的双声道记录的解释）
将参照图7来解释反射声音的记录技术的示例。在该示例中，假设反射目标Z是仿真的平行行驶车辆Z。无需限制于此。在第四示例中，独立于第一示例中指示的双声道记录来执行下面的双声道记录。
记录使用声源部分13可以产生除了“多个语音信号（宣布）”以外的诸如车辆道路噪音的基本声音，用以记录反射声音。仿真头1、记录使用超声波扬声器6和仿真的平行行驶车辆Z（反射目标）具有的位置关系使得由仿真的平行行驶车辆Z反射的反射声音向仿真头1的近似中心位置进行辐射。
（a）在用于将虚拟声源（仿真的平行行驶车辆Z的反射声音）定位在从驾驶员的角度观测的右侧的位置处的记录时，仿真头1、记录使用超声波扬声器6和仿真的平行行驶车辆Z（反射目标）具有的位置关系使得由仿真的平行行驶车辆Z反射的反射声音被导向仿真头1的右表面，从而执行双声道记录。
（b）在用于将虚拟声源（仿真的平行行驶车辆Z的反射声音）定位在从驾驶员的角度观测的右后方的位置处的记录时，仿真头1、记录使用超声波扬声器6和仿真的平行行驶车辆Z（反射目标）具有的位置关系使得由仿真的平行行驶车辆Z反射的反射声音被导向仿真头1的右后表面，从而执行双声道记录。
（c）在用于将虚拟声源（仿真的平行行驶车辆Z的反射声音）定位在从驾驶员的角度观测的左侧的位置处的记录时，仿真头1、记录使用超声波扬声器6和仿真的平行行驶车辆Z（反射目标）具有的位置关系使得由仿真的平行行驶车辆Z反射的反射声音被导向仿真头1的左表面，从而执行双声道记录。
（d）在用于将虚拟声源（仿真的平行行驶车辆Z的反射声音）定位在从驾驶员的角度观测的左后方的位置处的记录时，仿真头1、记录使用超声波扬声器6和仿真的平行行驶车辆Z（反射目标）具有的位置关系使得由仿真的平行行驶车辆Z反射的反射声音被导向仿真头1的左后表面，从而执行双声道记录。
（关于方向的语音宣布的双声道记录的解释）
此外，在本第四示例中，记录方法执行以下操作：（a’）“右侧存在车辆”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的右侧执行声像定位；（b’）“右后方存在车辆”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的右后方执行声像定位；（c’）“左侧存在车辆”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的左侧执行声像定位；以及（d’）“左后方存在车辆”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的左后方执行声像定位。
（反射声音的再现技术的解释）
第四示例的警告装置的基本配置与第一示例的相同，并且包括再现使用声源部分4和两通道再现部分5。第四示例的再现使用声源部分4存储以下各项：（a’）“右侧存在车辆”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的右侧执行声像定位；（b’）“右后方存在车辆”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的右后方执行声像定位；（c’）“左侧存在车辆”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的左侧执行声像定位；（d’）“左后方存在车辆”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的左后方执行声像定位；（a）“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的右侧执行声像定位；（b）“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的右后方执行声像定位；（c）“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的左侧执行声像定位；以及（d）“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”的双声道记录，其在从驾驶员的角度观测的左后方执行声像定位。
第四示例的两通道再现部分5将超声调制应用于“与方向有关的语音宣布的双声道记录”和“反射声音的双声道记录”，它们被同时或（可替换地）连续地存储在再现使用声源部分4中。两通道再现部分5分别从再现使用超声波扬声器单元7L、7R向驾驶员的左耳和右耳提供超声调制的声音。
接下来，将解释由警告装置对反射声音进行的再现或操作的详细示例。下面说明用于同时再现“与方向有关的语音宣布（双声道记录）”和“反射声音（双声道记录）”的示例。无需限制于此；这两个双声道记录均可以独立地再现。
（a）假设主题车辆X的驾驶员在行使期间启动用于将行驶车道该变到右侧的准备动作（例如闪烁右转指示灯）的情况。当警告监控器部分22的警告方向确定部件确定从车辆X的角度观测的右侧存在平行行驶车辆时，再现声源部分4混合以下各项：（i）“右侧存在车辆”的双声道记录，其在从车辆的角度观测的右侧执行声像定位；以及（ii）“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”的双声道记录，其在从车辆X的角度观测的右侧执行声像定位，从而输出混合的声音。然后，由左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R的参数扬声器再现双声道记录；“右侧存在车辆”和“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”被定位于从驾驶员的角度观测的右侧的位置处。
（b）假设主题车辆X的驾驶员在行驶期间启动用于将行驶车道改变到右侧的准备动作（例如闪烁右转指示灯）的情况。当警告监控器部分22的警告方向确定部件确定从车辆的角度观测的右后方存在平行行驶车辆时，再现声源部分4混合以下各项：（i）“右后方存在车辆”的双声道记录，其在从车辆X的角度观测的右后方执行声像定位；以及（ii）“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”的双声道记录，其在从车辆X的角度观测的右后方执行声像定位，从而输出混合的声音。然后，由左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R的参数扬声器再现双声道记录；“右后方存在车辆”和“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”被定位于从驾驶员的角度观测的右后方的位置处。
（c）假设主题车辆X的驾驶员在行驶期间启动用于将行驶车道改变到左侧的准备动作（例如闪烁左转指示灯）的情况。当警告监控器部分22的警告方向确定部件确定从车辆X的角度观测的左侧存在平行行驶车辆时，再现声源部分4混合以下各项：（i）“左侧存在车辆”的双声道记录，其在从车辆X的角度观测的左侧执行声像定位；以及（ii）“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”的双声道记录，其在从车辆X的角度观测的左侧执行声像定位，从而输出混合的声音。然后，由左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R的参数扬声器再现双声道记录；“左侧存在车辆”和“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”被定位于从驾驶员的角度观测的左侧的位置处。
（d）假设主题车辆X的驾驶员在行驶期间启动用于将行驶车道改变到左侧的准备动作（例如闪烁左转指示灯）的情况。当警告监控器部分22的警告方向确定部件确定从车辆X的角度观测的左后方存在平行行驶车辆时，再现声源部分4混合以下各项：（i）“左后方存在车辆”的双声道记录，其在从车辆X的角度观测的左后方执行声像定位；以及（ii）“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”的双声道记录，其在从车辆X的角度观测的左后方执行声像定位，从而输出混合的声音。然后，由左超声波扬声器单元和右超声波扬声器单元7L、7R的参数扬声器再现双声道记录；“左后方存在车辆”和“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”被位于从驾驶员的角度观测的左后方的位置处。
[第四示例的效果]
如上所述，第四示例的警告装置再现由反射目标（仿真的平行行驶车辆Z等）反射的反射声音的双声道记录，并且将其提供给驾驶员。反射声音包括“与反射目标（例如，仿真的平行行驶车辆Z）有关的信息”的听觉信息。因此，通过警告装置对反射声音进行再现使得能够使用听觉信息向驾驶员提供“与方向有关的声波信息”和“与反射目标（例如，仿真的平行行驶车辆Z）有关的信息”。这使得用户能够使用听觉信息快速地理解和确定反射目标，从而提高驾驶员的谨慎能力。
应当注意的是，与反射目标有关的信息可以包括与反射目标的距离、形状、大小和/或材料有关的信息。
众所周知，视障人士从反射声音获取类似于视觉信息的与反射目标有关的信息，其中，反射声音是在棍棒等的拍打声音从外围反射时产生的。健康的人给视觉信息赋予优先级；因此，健康的人通常不从反射声音获取类似于视觉信息的与反射目标有关的信息。然而，即使健康的人也具有与视障人士类似的听觉能力。因此，可以使用警告装置从由“反射目标反射的反射声音”获取类似于视觉信息的与反射目标有关的信息。另外，诸如驾驶员之类的用户使用警告装置重复地听见“反射目标反射的反射声音”；因此，使得用户能够从反射声音获得类似于视觉信息的与反射目标有关的信息。
因此，反射目标可以与仿真的平行行驶车辆Z不同。即使在反射目标与仿真的平行行驶车辆Z不同的情况下，也可以在警告装置中再现反射目标的反射声音。因此，使得用户能够使用由于反射声音产生的听觉信息快速地理解反射目标。
可以以多种方式来组合上面的示例。例如，可以组合第三示例和第四示例。也即是说，在从主题车辆X的角度观测的两侧上存在平行行驶车辆Z1、Z2时，“仿真的平行行驶车辆Z的反射声音”可以被定位于虚拟声源T1、T2处。
在上面的示例中，本发明被应用于车辆的警告装置。无需限制于此，其可以应用于导航装置；因此，可以向占有人提供“与方向有关的信息”。
在上面的示例中，将语音信息提供给车辆的占有人。无需限制于此，本发明可以应用于车辆音频装置，所述音频装置向车辆的占有人提供音乐。
在上面的示例中，三维声音装置安装在车辆中。无需限制于此。本发明可以应用于放置在除了车厢以外的小空间（易于提供反射声音或听不清的声音的空间）中的声音装置（产生诸如语音或音乐之类的声音的装置）。
虽然已经参照本发明的优选实施例描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于优选的实施例和构造。本发明旨在涵盖各种修改和等同布置。此外，虽然描述了各种优选的组合和配置，但是包括更多、更少或者仅单个元件的其它组合和配置也落入本发明的精神和范围内。

Claims (7)

1.一种包括车厢在内的易于提供反射的声音或听不清的声音的小空间中的三维声音装置，
所述三维声音装置包括：
再现使用声源部分（4），其存储两个通道的双声道记录；以及
两通道再现部分（5），其再现存储在所述再现使用声源部分中的所述两个通道的双声道记录，
其中，
存储在所述再现使用声源部分中的所述双声道记录是通过从记录使用超声波扬声器（6）生成超声调制的声音来记录的，其中，所述超声调制的声音是通过向可听见的声音应用超声调制获得的；并且所述两通道再现部分执行以下操作：
向存储在所述再现使用声源部分中的所述双声道记录应用超声调制以获得超声调制的声音；以及
分别从放置在远离用户的头部（α）的位置处的左再现使用超声波扬声器单元和右再现使用超声波扬声器单元（7L、7R）向所述用户的左耳和右耳提供所述超声调制的声音。
2.根据权利要求1所述的三维声音装置，其中：
存储在所述再现使用声源部分中的所述双声道记录包括使用放置在模拟人类的头部的仿真头（1）的左仿真耳和右仿真耳（2L、2R）处的左麦克风单元和右麦克风单元（3L、3R）所记录的记录产品；
所述仿真头的所述左仿真耳和所述右仿真耳（2L、2R）分别具有左仿真外耳道和右仿真外耳道（2Lb、2Rb）；并且
所述左麦克风单元和所述右麦克风单元被放置在所述仿真外耳道的内侧。
3.根据权利要求2所述的三维声音装置，其中，所述左再现使用超声波扬声器单元和所述右再现使用超声波扬声器单元是在向内转动的布置中提供的，以向所述用户辐射超声声音，其中，在所述向内转动的布置中，所述左再现使用超声波扬声器单元和所述右再现使用超声波扬声器单元的辐射轴在平行线内部指向所述用户。
4.根据权利要求1所述的三维声音装置，
其中，所述左再现使用超声波扬声器单元和所述右再现使用超声波扬声器单元是在向内转动的布置中提供的，以向所述用户辐射超声声音，其中，在所述向内转动的布置中，所述左再现使用超声波扬声器单元和所述右再现使用超声波扬声器单元的辐射轴在平行线内部指向所述用户。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的三维声音装置，其用于车辆的声音装置，所述声音装置使用声音向所述车辆的占有人提供与方向有关的信息。
6.根据权利要求5所述的三维声音装置，其中：
存储在所述再现使用声源部分中的所述双声道记录包括通过以下方式记录的记录产品：
（i）将从所述记录使用超声波扬声器（6）生成的超声调制的声音指向反射目标（Z），以及
（ii）记录由所述反射目标反射的反射声音作为双声道记录；
所述两通道再现部分（5）向存储在所述再现使用声源部分（4）中的所述反射声音的双声道记录应用超声调制以获得超声调制的声音；并且
所述两通道再现部分分别从放置在远离所述用户的头部（α）的位置处的所述左再现使用超声波扬声器单元和所述右再现使用超声波扬声器单元（7L、7R）向所述用户的左耳和右耳提供所述超声调制的声音。
7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的三维声音装置，其中：
存储在所述再现使用声源部分中的所述双声道记录包括通过以下方式记录的记录产品：
（i）将从所述记录使用超声波扬声器（6）生成的超声调制的声音指向反射目标（Z），以及
（ii）记录由所述反射目标反射的反射声音作为双声道记录；
所述两通道再现部分（5）向存储在所述再现使用声源部分（4）中的所述反射声音的双声道记录应用超声调制以获得超声调制的声音；以及
所述两通道再现部分分别从放置在远离所述用户的头部（α）的位置处的所述左再现使用超声波扬声器单元和所述右再现使用超声波扬声器单元（7L、7R）向所述用户的左耳和右耳提供所述超声调制的声音。
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