CN103220597B - 车内声场均衡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车内声场的智能化均衡装置。一种车内声场均衡装置，包括：扬声器阵列，包括设置在车内多个位置点处的多个扬声器单元，所述扬声器单元用于向车内空间发出声信息；传声器阵列，包括至少一个传声器单元，所述传声器单元设置在待均衡区域内，用于拾取由所述多个扬声器单元叠加形成的声场信息并将声场信息转化为电信号；声场均衡处理器，其具有与所述传声器单元的输出端相对应连接的输入端，用于求取任一个扬声器单元的最优均衡处理器参数；多声道功率放大器，其输入端与所述声场均衡处理器的输出端相连接，所述多声道功率放大器的输出端与所述扬声器阵列相连接，所述多声道功率放大器驱动所述多个扬声器单元进行电声转换。
Description
技术领域
本发明涉及一种车内声场均衡装置，特别涉及一种车内声场的智能化均衡装置。
背景技术
随着社会物质生活水平的提高，汽车产业迅速膨胀，汽车销量快速增长，改变了人们欣赏音乐的场合和习惯，绝大多数人们将会在驾车及坐车期间欣赏音乐作品，这提升了人们对车内声音重放的品质要求。车内空间狭小、扬声器单元较多，在各扬声器单元安装到指定位置之后，需要声场调试人员花费更多的时间和精力来完成车内声场的均衡调试和听音评测。在狭小的车内环境下，扬声器辐射到听者的直达声较少，听者所感受的绝大部分声场来自于反射声所形成的声场，这种由反射声所主导的声环境，其声场调试极为复杂，往往需要多次的反复测试和听音来不断调整均衡处理器参数以达到令人满意的声重放效果。
随着数字信号处理技术和超大规模集成电路技术的快速发展，许多研究人员倾向于将这种繁重的声场调试任务交由计算机来完成，通过设计智能的声场均衡算法，计算机将会自动完成对特定声环境下的时域脉冲响应和频域功率谱响应的均衡操作任务，这简化了声场调试过程，也节省了调音工程师的工作量和工作时间。目前，市场上已有的声场自动均衡产品都定位在房间内的声场自动均衡，这些已有的声场自动均衡产品包括：中国香港正然传讯有限公司基于CONEQ
TM
技术的扬声器系统响应均衡处理器、瑞典Dirac Research AB公司基于Dirac Live技术的房间声场均衡处理器、丹麦Lyngdorf Audio公司基于Room Perfect技术的房间声场均衡处理器和美国KRK公司基于Ergo技术的房间声场均衡产品。CONEQ
TM
技术是通过将传声器按照蛇形走线路径逐渐滑过单个音响正前方的辐射面以完成对单个音响辐射声场的自动均衡。Dirac Live技术、Room Perfect技术和Ergo技术都是针对房间内多个音箱的声重放环境，采用单一传声器依次在空间多个位置点处采样的方式完成对房间内声场的自动均衡任务。
现有的声场自动均衡产品都是针对房间内声场设计算法，但是房间内的声重放环境和车内声重放环境有着明显的区别，房间内声重放时，空间较大，直达声较多，反射声成份在声场构建中不占主要成份，而车内声重放环境，空间狭小，直达声较少，反射声成份在声场构建中占主要成份。这些针对房间声场所设计的自动均衡算法及产品，仅适用于直达声占主要成份的声场均衡，在反射声占主要成份的车内声场均衡问题上将会明显降低其均衡性能，另外，这些算法及产品所针对均衡的扬声器通道数目较少，而车内所使用的扬声器通道较多，在扬声器声道较多情况下，这些算法的性能也会明显下降。
针对现有房间声场自动均衡产品所存在的缺陷性，同时结合车内声场的自动化和智能化均衡需求，因此需要寻找一种车内声场的智能化均衡装置。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是克服现有房间声场自动均衡算法及产品在反射声占主导并且扬声器通道数较多情况下所存在的缺陷，提供一种适合于车内声重放环境的智能化的车内声场均衡装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种车内声场均衡装置，包括：
扬声器阵列，包括设置在车内多个位置点处的多个扬声器单元，所述扬声器单元用于向车内空间发出声信息；
传声器阵列，包括至少一个传声器单元，所述传声器单元设置在待均衡区域内，用于拾取由所述多个扬声器单元叠加形成的声场信息并将声场信息转化为电信号；
声场均衡处理器，其具有与所述传声器单元的输出端相对应连接的输入端，用于对所述传声器输出的电信号进行处理计算，求取任一个扬声器单元的最优均衡处理器参数；
多声道功率放大器，其输入端与所述声场均衡处理器的输出端相连接，所述多声道功率放大器的输出端与所述扬声器阵列相连接，所述多声道功率放大器根据求解出的最优均衡处理器参数驱动所述多个扬声器单元进行电声转换。
在某些特定的实施例中，所述传声器单元的数量为一个，该车内空间具有多个待均衡区域，在每个待均衡区域内，所述传声器单元与车可拆卸连接。
在某些优选的实施例中，所述传声器单元为有线传声器。
在某些优选的实施例中，所述传声器单元为无线传声器。
在某些优选的实施例中，所述传声器单元的布放位置为车内座椅的两侧。
在某些特定的实施例中，所述传声器单元为多个，所述多个传声器单元构成传声器阵列。
在某些优选的实施例中，所述多个传声器设置在车内座椅的两侧。
在某些优选的实施例中，所述传声器单元为有线传声器单元，所述有线传声器单元包括传声器、信号传输线缆和传声器驱动器。
在某些更优选的实施例中，所述声场均衡处理器包括模拟输入接口、模数转换器、数据缓冲器、第二数字信号处理器、输入设备和参数下载接口，所述模拟输入接口用于将所述传声器阵列拾取的电信号输入到所述声场均衡处理器中，所述输入设备用于输入用户的期望值，所述第二数字信号处理器用于结合用户输入的期望值和所述各传声器单元所拾取的电信号，求取各扬声器单元的均衡处理器参数，所述数据缓冲器用于缓存输入值，所述参数下载接口用于将计算好的均衡处理器参数下载到所述多声道功率放大器内。
在某些优选的实施例中，所述传声器单元为无线传声器单元，所述无线传声器单元包括传声器、信号传输线缆、传声器驱动器、数据缓存器、数据处理器、无线收发器和供电模块，所述无线传声器、无线信号传输线缆、无线传声器驱动器用于拾取待均衡区域的声场信息，所述数据缓存器用于缓冲存储所拾取的声场信息，所述数据处理器用于处理声场信息、调整编码格式、压缩数据，所述无线收发器包括调制解调器、数据缓冲器、数模和模数转换器，所述无线收发器用于向所述声场均衡处理器上传声场信息、接收所述声场均衡处理器下达的控制指令、通知所述无线传声器驱动器拾取声场信息，所述供电模块用于提供电源。
在某些更优选的实施例中，所述声场均衡处理器包括数字输入接口、数据缓冲器、第二数字信号处理器、输入设备和参数下载接口，所述数字输入接口用于将所述传声器阵列拾取的电信号输入到所述声场均衡处理器中，所述数据缓冲器用于输入值的缓存，所述输入设备用于输入用户的期望值，所述第二数字信号处理器用于结合用户输入的期望值和所述各传声器单元所拾取的电信号，求取各扬声器单元的均衡处理器参数，所述参数下载接口用于将计算好的均衡处理器参数下载到所述所述多声道功率放大器内。
在某些特定的实施例中，所述多声道功率放大器包括参数下载端口、第一数字信号处理器、功率放大器、数模转换器，所述第一数字信号处理器用于响应所述声场均衡处理器所输入的所述各扬声器单元通道的最优均衡处理器参数，完成对所述各扬声器单元通道的最优化均衡处理，所述参数下载端口用于将计算好的均衡处理器参数输入到所述第一数字信号处理器上，所述数模转换器用于将数字信号转换为模拟信号，并输出给所述功率放大器，所述功率放大器用于信号的功率放大、驱动扬声器单元发声。
在某些特定的实施例中，所述扬声器阵列包括低音单元、中音单元、高音单元和重低音单元。
本发明采用以上技术方案，车内声场的智能化均衡装置,能够自动完成车内各期望位置点的声场均衡任务,并存储对应于各扬声器通道的均衡器参数,通过加载这些均衡处理器参数到多声道功率放大器的数字信号处理器内部,就可以方便的完成车内声场的均衡任务。相比现有技术具有如下优点：
1、 这种自动化和智能化的车内声场均衡技术，简化了车内声场的调试任务，缩短了调试时间，省去了多次反复的测试及听音工作，方便了车内声场的调试；
2、 由于针对车内反射声占主要成份的声重放环境和多个扬声器通道同时工作的实用情况进行开发设计，因此车内声场均衡装置，在车内声场的自动均衡过程中，具有最优的声场均衡效果。
附图说明
图1为本发明实施例一的信号处理流程图；
图2为本发明实施例一的示意图；
图3为本发明实施例一的传声器单元的组成结构框图；
图4本发明实施例一的声场均衡处理器的内部组成结构框图；
图5为本发明实施一的多声道功率放大器的内部组成结构框图；
图6为本发明的车内声场均衡装置的使用步骤流程图；
图7为本发明实施例二的传声器单元的组成结构框图；
图8为本发明实施例二的声场均衡处理器的内部组成结构框图。
其中：1、传声器阵列；10、传声器单元；11、传声器；12、信号传输线缆；13、传声器驱动器；14、数据缓存器；15、数据处理器；16、无线收发器；17、供电模块；
2、声场均衡处理器；20、数字输入接口；21、数据缓冲器；22、输入设备；23、第二数字信号处理器；24、参数下载接口；25、模拟输入接口；26、ADC；
3、多声道功率放大器；30、参数下载端口；31、第一数字信号处理器；32、DAC；33、功率放大器；
4、扬声器阵列；40、低音单元；41、中音单元；42、高音单元；43、重低音单元；
5、座椅。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
实施例1
参照附图1所示，一种车内声场均衡装置，包括：
扬声器阵列4，包括设置在车内多个位置点处的多个扬声器单元，所述扬声器单元用于向车内空间发出声信息；
传声器阵列1，包括至少一个传声器单元10，车内具有多个待均衡区域，待均衡区域一般为听者在车内可能存在的区域，所述传声器单元10设置在待均衡区域内，用于拾取由所述多个扬声器单元叠加形成的声场信息并将声场信息转化为电信号；
声场均衡处理器2，其具有与所述传声器单元10的输出端相对应连接的输入端，用于对所述传声器阵列1输出的电信号进行处理计算，求取任一个扬声器单元的最优均衡处理器参数；
多声道功率放大器3，其输入端与所述声场均衡处理器2的输出端连接，其输出端与所述扬声器阵列4相连接，用于驱动所述多个扬声器单元进行电声转换。
参照附图2所示，传声器阵列1包括八个传声器单元10，所述传声器单元10为无线传声器单元，每个座椅5的顶部两侧分别放置两个传声器单元10，各传声器单元11用于拾取座椅5两侧与听者双耳相对应位置处的声场信息。所述扬声器阵列4包括两个低音单元40、一个中音单元41、两个高音单元42和两个重低音单元43。所述声场均衡处理器2具有八个与所述八个传声器单元10的输出端相对应连接的输入端。
参照附图3所示，所述传声器单元10包括传声器11、信号传输线缆12、传声器驱动器13、数据缓存器14、数据处理器15、无线收发器16和供电模块17，所述传声器11、信号传输线缆12、传声器驱动器13用于拾取期望均衡位置点处的声场信息，所述数据缓存器14用于缓冲存储所拾取的声场信息，所述数据处理器15用于处理声场信息、调整编码格式、压缩数据，所述无线收发器16包括调制解调器、数据缓冲器、数模和模数转换器，所述无线收发器16用于向所述声场均衡处理器2上传声场数据、接收所述声场均衡处理器2下达的控制指令、通知所述传声器驱动器13拾取声场信息，所述供电模块17用于向上述各模块提供电源。
参照附图4所示，所述声场均衡处理器2包括数字输入接口20、数据缓冲器21、第二数字信号处理器23、输入设备22和参数下载接口24，所述数字输入接口20用于将传声器阵列1所拾取的声场信息输入给数据缓冲器21，所述数据缓冲器21用于输入数据的缓存，所述输入设备22为键盘，也可以为触摸屏，用于输入用户所期望的频响和脉冲响应曲线等值，所述第二数字信号处理器23用于结合用户输入的期望值和所述传声器阵列1测量的值，求取各扬声器单元通道上的均衡处理器参数，所述参数下载接口24用于将计算好的均衡处理器参数下载到所述多声道功率放大器3内。
结合传声器阵列1上传的车内各期望位置点的声场信息和用户的期望值，通过智能化的声场均衡算法进行最优化的均衡处理器参数设计，计算出对应于各扬声器单元的最优化均衡处理器参数。智能化的声场均衡算法，首先对各传声器单元上传的所在位置点声场信息进行时域和频域的分析，获得各期望位置点处的实际时域脉冲响应和频域响应特性；然后结合用户所预先设定的各期望位置点的时域脉冲响应和频域响应特性，通过最优化的响应拟合算法，计算出使得各期望位置点达到用户预定时域脉冲响应和频域响应特性所需要施加于各扬声器单元的最优化均衡处理器参数。
参照附图5所示，所述多声道功率放大器3包括参数下载端口30、第一数字信号处理器31、功率放大器33、数模转换器，所述参数下载端口30用于下载所述声场均衡处理器2传入的所述各扬声器单元通道的均衡处理器参数、更新所述各扬声器单元通道的均衡处理器参数，将已计算的最优均衡处理器参数输入到所述第一数字信号处理器31上，所述第一数字信号处理器31用于响应所述声场均衡处理器2所输入的所述各扬声器单元的最优均衡处理器参数，完成对所述各扬声器单元通道的最优化均衡处理，所述数模转换器32简称为DAC，用于将数字信号转换为模拟信号，并输出给所述功率放大器33，所述功率放大器33用于信号的功率放大、驱动扬声器负载发声。
所述每个功率放大器33通道可以驱动单个所述扬声器单元，也可以驱动多个所述扬声器单元。
参照附图7所示，车内声场均衡装置的使用步骤如下：
1. 将无线传声器阵列1布置到指定的位置，通常将各传声器单元10固定在各座椅的顶端两侧处，将多声道功率放大器3打开，保证其能够正常驱动扬声器阵列4；
2. 开启声场均衡处理器2，由用户通过触摸屏和键盘等输入设备22设定所期望的各位置点处的响应曲线；
3. 在期望曲线设置完成后，由声场均衡处理器2向各传声器单元10发送拾取指令，通知各传声器单元10完成声场信息的采集、数据录入及处理操作，在传声器单元10完成数据采集后，将数据上传给声场均衡处理器2；
4.声场均衡处理器2根据用户指定的期望曲线和传声器上传的响应数据，按照智能化车内声场均衡算法，完成最优化的均衡处理器参数设计；
5. 连接声场均衡处理器2和多声道功率放大器3之间的参数下载接口24和参数下载端口30，通过用户界面，将声场均衡处理器2计算的对应于各扬声器单元10通道的均衡处理器参数下载到多声道功率放大器3内部的第一数字信号处理器31的ROM单元内，多声道功率放大器3内部的第一数字信号处理器31将更新各通道的均衡处理器参数，完成各扬声器通道的响应均衡操作。
移除传声器阵列1并关闭声场均衡处理器2，将多声道功率放大器3安装到指定位置，完成车内声场的智能化均衡处理。
车内声场的智能化均衡装置，通过自动化和智能化的声场均衡处理，解除了调音工程师繁重的测试和听音工作，使得车内声场的均衡工作变得简捷快速，缩短了调试时间，为车内声场均衡提供了非常可观的便利性。
实施例2
附图7、附图8所示为本发明的另一种实施例。与实施例一的不同之处在于：所述传声器阵列1为由多个有线传声器单元所组成的有线传声器阵列，传声器单元10为有线传声器单元。
参照附图7所示，有线传声器单元实现简单，主要包括传声器11、信号传输线缆12和传声器驱动器13三个部分组成。
参照附图8所示，所述声场均衡处理器2包括有线传声器阵列的模拟输入接口25、模数转换器26、数据缓冲器21、第二数字信号处理器23、输入设备22和参数下载接口24，所述输入设备22用于输入用户所期望的频响和脉冲响应曲线，所述第二数字信号处理器23用于结合用户输入的期望曲线和所述传声器阵列1测量的曲线，求取各扬声器通道上的均衡处理器参数，所述数据缓冲器21用于输入数据的缓存，所述参数下载接口24用于将计算好的均衡处理器参数下载到所述多声道功率放大器3内。
除上述两种实施例所记载的车内声场均衡装置外，所述传声器阵列1还可以为单个传声器单元通过依次改变布放位置所形成的虚拟传声器阵列。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种车内声场均衡装置，其特征在于，包括：
扬声器阵列，包括设置在车内多个位置点处的多个扬声器单元，所述扬声器单元用于向车内空间发出声信息；
传声器阵列，包括至少一个传声器单元，所述传声器单元设置在待均衡区域内，用于拾取由所述多个扬声器单元叠加形成的声场信息并将声场信息转化为电信号；
声场均衡处理器，其具有与所述传声器单元的输出端相对应连接的输入端，用于结合所述传声器阵列输出的电信号给出任一个扬声器单元的最优均衡处理器参数；
多声道功率放大器，其输入端与所述声场均衡处理器的输出端相连接，所述多声道功率放大器的输出端与所述扬声器阵列相连接，所述多声道功率放大器根据给出的最优均衡处理器参数驱动所述多个扬声器单元进行电声转换，所述多声道功率放大器包括参数下载端口、第一数字信号处理器、功率放大器、数模转换器，所述第一数字信号处理器用于响应所述声场均衡处理器所输入的所述各扬声器单元通道的最优均衡处理器参数，完成对所述各扬声器单元通道的最优化均衡处理，所述参数下载端口用于将计算好的均衡处理器参数输入到所述第一数字信号处理器上，所述数模转换器用于将数字信号转换为模拟信号，并输出给所述功率放大器，所述功率放大器用于信号的功率放大、驱动扬声器单元发声。
2.根据权利要求1所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述传声器单元的数量为一个，该车内空间具有多个待均衡区域，在每个待均衡区域内，所述传声器单元与车可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述传声器单元为有线传声器。
4.根据权利要求2所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述传声器单元为无线传声器。
5.根据权利要求2所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述传声器单元的布放位置为车内座椅的两侧。
6.根据权利要求1所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述传声器单元为多个，所述多个传声器单元构成传声器阵列。
7.根据权利要求6所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述多个传声器设置在车内座椅的两侧。
8.根据权利要求6所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述传声器单元为有线传声器单元，所述有线传声器单元包括传声器、信号传输线缆和传声器驱动器。
9.根据权利要求8所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述声场均衡处理器包括模拟输入接口、模数转换器、数据缓冲器、第二数字信号处理器、输入设备和参数下载接口，所述模拟输入接口用于将所述传声器阵列拾取的电信号输入到所述声场均衡处理器中，所述输入设备用于输入用户的期望值，所述第二数字信号处理器用于结合用户输入的期望值和所述各传声器单元所拾取的电信号，给出扬声器单元的均衡处理器参数，所述数据缓冲器用于缓存输入值，所述参数下载接口用于将均衡处理器参数下载到所述多声道功率放大器内。
10.根据权利要求6所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述传声器单元为无线传声器单元，所述无线传声器单元包括传声器、信号传输线缆、传声器驱动器、数据缓存器、数据处理器、无线收发器和供电模块，所述无线传声器、无线信号传输线缆、无线传声器驱动器用于拾取待均衡区域的声场信息，所述数据缓存器用于缓冲存储所拾取的声场信息，所述数据处理器用于处理声场信息，所述无线收发器包括调制解调器、数据缓冲器、数模和模数转换器，所述无线收发器用于向所述声场均衡处理器上传声场信息、接收所述声场均衡处理器下达的控制指令、通知所述无线传声器驱动器拾取声场信息，所述供电模块用于提供电源。
11.根据权利要求10所述的车内声场均衡装置，其特征在于：所述声场均衡处理器包括数字输入接口、数据缓冲器、第二数字信号处理器、输入设备和参数下载接口，所述数字输入接口用于将所述传声器阵列拾取的电信号输入到所述声场均衡处理器中，所述数据缓冲器用于输入值的缓存，所述输入设备用于输入用户的期望值，所述第二数字信号处理器用于结合用户输入的期望值和所述各传声器单元所拾取的电信号，给出各扬声器单元的均衡处理器参数，所述参数下载接口用于均衡处理器参数下载到所述所述多声道功率放大器内。
12.根据权利要求1所述车内声场均衡装置，其特征在于，所述扬声器阵列包括低音单元、中音单元、高音单元和重低音单元。
Priority Applications (2)
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