CN105188012A - 操纵音频系统中的空间处理 - Google Patents

Abstract

本公开涉及操纵音频系统中的空间处理。公开了一种汽车音频系统，包括：音频信号的源，所述音频信号可以包括娱乐音频信号和通告音频信号；扬声器，用于辐射音频信号；以及空间增强电路，包括用于避免对通告音频信号应用空间增强处理的电路。

Description

操纵音频系统中的空间处理

相关申请交叉引用

本申请是国际申请号为PCT/US2008/073817、国际申请日为2008年08月21日、中国国家申请号为200880104342.0的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及操纵用于辐射娱乐音频和通告音频的汽车音频系统中的空间处理。

发明内容

在一个方面，一种汽车音频系统，包括：音频信号的源，所述音频信号可以包括娱乐音频信号和通告音频信号二者；扬声器，用于辐射音频信号；以及空间增强电路，其包括用于避免对通告音频信号应用空间增强处理的电路。如果接收自源的音频信号中存在通告音频内容，则空间增强电路可以不对接收自源的音频信号应用空间处理操作。空间增强电路可以包括：第一交替可选择电路，用于对音频信号应用空间增强处理；第二交替可选择电路，其不对音频信号应用空间增强处理；以及用于基于组合音频信号中通告音频信号的存在而从第一或第二交替可选择电路选择音频信号的电路。空间增强电路可以包括用于将来自音频信号源的音频信号分离为娱乐音频信号和通告音频信号的电路，用于对娱乐音频信号应用空间增强处理的电路，以及用于组合处理过的娱乐音频信号和通告音频信号的电路。音频信号源可以包括：前音频信号源，其可以包含前通告音频信号(以下称为前音频信号)；以及后音频信号源，其可以包含后通告音频信号(以下称为后音频信号)，并且音频系统还可以包括前空间处理电路，其包括：第一交替可选择前电路，用于对前音频信号应用空间增强处理；第二交替可选择前电路，其不对前音频信号应用空间增强处理；以及用于基于通告音频信号的存在而从第一或第二交替可选择前电路选择音频信号的电路。音频系统还可以包括后空间处理电路，其包括：第一交替可选择后电路，用于对后音频信号应用空间增强处理；第二交替可选择后电路，其不对后音频信号应用空间增强处理；以及用于基于后音频信号中通告音频信号的存在而从第一或第二交替可选择后电路选择音频信号的电路。空间增强电路可以对娱乐音频信号应用空间增强处理而不对通告音频信号应用空间增强处理。

在另一个方面，一种用于操作汽车音频系统的方法，包括：接收可以包含通告音频信号的音频信号；如果接收到的音频信号不包含通告音频信号，则该方法包括对接收到的音频信号应用空间处理；以及如果接收到的音频信号包括通告音频信号，则该方法不对通告音频信号应用空间处理。该方法可以包括：如果接收到的音频信号包括通告音频信号和娱乐音频信号，则对娱乐音频信号应用空间处理。

在另一个方面，一种汽车音频放大器，包括：输入端，用于接收可以包括通告音频信号的音频信号；以及空间增强电路，其包含用于避免对通告音频信号应用空间增强处理的电路。如果接收到的音频信号包括通告音频信号，则空间增强电路可以不对接收到的音频信号应用空间处理操作。空间增强电路可以包括：第一交替可选择电路，用于对组合音频信号应用空间增强处理；第二交替可选择电路，其不对组合音频信号应用空间增强处理；以及用于基于组合音频信号中通告音频信号的存在而从第一或第二交替可选择电路选择音频信号的电路。空间增强电路可以包括用于将组合音频信号分离为娱乐音频信号和通告音频信号的电路，用于对娱乐音频信号应用空间增强处理的电路，以及用于组合处理过的娱乐音频信号和通告音频信号的电路。输入端可以包括：用于接收可以包括通告音频信号的前音频信号的输入端，以下称为前输入端；以及用于接收可以包括通告音频信号的后音频信号的输入端，以下称为后输入端。放大器还可以包括前空间处理电路，其包括：第一交替可选择前电路，用于对前音频信号应用空间增强处理；第二交替可选择前电路，其不对前音频信号应用空间增强处理；以及用于基于前音频信号中通告音频信号的存在而从第一或第二交替可选择前电路选择音频信号的电路，并且音频系统还可以包括后空间处理电路，其包括：第一交替可选择后电路，用于对后音频信号应用空间增强处理；第二交替可选择后电路，其不对后音频信号应用空间增强处理；以及用于基于后音频信号中通告音频信号的存在而从第一或第二交替可选择后电路选择音频信号的电路。

附图说明

图1是具有音频系统的汽车的框图；

图2是旁路模式的音频系统元件的框图；

图3是提取模式的音频系统元件的框图；

图4是具有两个空间处理路径的音频系统元件的框图。

具体实施方式

参考图1，汽车音频系统100包括音响本体120，其通过放大器输入端380耦合到放大器140。放大器340继而通过输出端(例如端390)耦合到扬声器302、303、304、306和308。在该特定的示例中，音响本体120为用户提供AM/FM调谐以及CD回放能力。音响本体120还能够从向汽车听音空间提供音频的外部源125a、125b接收音频信号。外部音频源可以包括数字音乐播放器(即，mp3、CD、DVD)125a、便携式导航设备126b、卫星无线电接收器和/或其他源。除了娱乐音频，音响本体100还提供非娱乐、通告音频。通告音频可以包括导航系统音频指令、汽车音钟、发声通告、移动电话钟声/铃声、移动电话交谈以及其他非娱乐音频源。

音响本体120在娱乐音频和通告音频存在时向放大器140提供这两者。放大器140包括用于对音频信号应用空间增强处理以增强汽车舱内的娱乐音频效果的电路。空间增强可以包括增加声道，如中置声道或环绕声道，或能够影响音频系统的空间特征的其他处理，例如通过修改耳间串音(inter-auralcrosstalk)来“加宽”音场(soundstage)。

当组合音频信号中存在通告音频时，对组合的娱乐和通告音频信号进行空间增强可能导致不良的听觉赝像。例如，得到的音效可能包括失真的声音，或是使通告音频渗透到娱乐音频中。类似地，空间增强处理可能引导相关的音频信号，使得感知到的源相对于收听者的位置处于不合逻辑的方向。

在一个特定的示例中，如果对信号应用了特定的空间增强处理，那么用于提醒车乘员扣上安全带的汽车音钟听起来可能会像来自于汽车后部一样。如果该音钟来自后方而不是仪表板，则乘员可能对该音钟的意义感到困惑，因为大多数人习惯于警示/提醒钟声来自汽车的仪表板区域。当音频信号意在作为汽车驾驶者的提醒或警示时，错误引导的信号可能是尤其要紧。

为了减少这样的听觉赝像，放大器140包含避免对通告音频应用空间处理操作的电路。

音响本体120还包括渐变控制(未示出)，其允许用户控制前扬声器(302、303、304)和后扬声器(306、308)之间的相对音量。例如，用户可以操纵渐变控制以引导音频仅渐变至后扬声器。然而，在一些实施方式中，放大器140将通告音频引导至适合的扬声器以维持通告音频的预期位置，而不考虑渐变设置。例如，如果正在为后座的孩子们播放DVD电影，家长可以逐步调节渐变控制，以使得娱乐音频完全被引至后扬声器(306、308)。然而，如果连接(或集成)到娱乐系统100的移动电话向放大器340发送铃声信号，则放大器340将在一个或多个前扬声器(例如，扬声器302、303和/或304)中呈现该铃声。

通告音频的处理可以通过至少两种方式进行：旁路模式和提取模式。

例如，如图2所示，旁路模式的放大器140’包括两个分支，320a和320b。从音响本体120接收的音频信号在两个分支中并行处理。分支320a应用空间处理(例如，美国专利No.7,016,501中描述的空间处理)，而分支320b不应用空间处理。交叉渐变器330耦合到两个分支，并且基于来自控制信号线370上来自音响本体120的控制信号的、关于通告音频存在(或不存在)的指示，从分支320a或320b选择音频。

交叉渐变器330还可以处理选定的信号，使得从一个分支到另一分支的选择平滑过度。输出矩阵变换电路继而将音频信号引导到适合的扬声器。

如图3所示，提取模式的放大器140”包括通告音频提取器310，其从接收自音响本体的信号中提取通告音频。原始信号的剩余部分(也就是娱乐音频信号)由空间处理器360来处理。通告音频继而在输出矩阵变换电路350被加回到经过空间处理的娱乐音频信号中。继而将音频信号引导到相关联的扬声器。在一些实施方式中，将通告音频引导到渐变设置应用的下游的相关联扬声器，使得通告音频与渐变设置无关地进行适当辐射。在提取模式下，扬声器302、303、304、306和308同时辐射经过空间处理的娱乐信号和未经过空间处理的通告音频信号，或者辐射经过空间处理的娱乐音频信号。

在音响本体传输前音频信号和后音频信号并且仅在前音频信号中插入通告音频的系统中，通告音频提取器310可以比较前音频信号和后音频信号，并提取前音频信号和后音频信号之间的差，以确定通告音频内容。

参考图4，音响本体120’耦合到两个处理路径，其中每个处理路径都类似于图2示出的处理路径。前音频信号(即，意在用于位于汽车舱前部的扬声器的音频信号)与后音频信号(即，意在用于位于舱后部的扬声器的音频信号)单独进行处理。每个路径包括独立控制的交叉渐变器(360R、360F)，以使得例如前交叉渐变器360F能够基于由前控制线370F上不存在指示所指示的通告音频不存在，而从信号路径320a-F选择经过空间处理的信号。类似地，后交叉渐变器360R可以基于由控制线370R上存在指示所指示的通告音频存在，而从信号路径320b-R选择旁路信号。包含两个空间路径实现的放大器允许通告音频由前扬声器和后扬声器独立地辐射，其错误引导的可能性较低。多个路径的使用允许系统设计的更大灵活性，并允许更多的通告音频辐射源点。例如，一些汽车警示系统具有传感器，其检测在汽车倒车的情况下是否有接近汽车后方的物体。警示噪音能够从一个或两个后扬声器中发出，提供存在接近汽车后方的物体的发声提示。

虽然框图中可以示出附图的几个视图的元件并作为分离的元件描述，并且可以称为“电路”，但是除非另外指示，元件可以作为模拟电路、数字电路、或一个或多个执行软件指令的微处理器中的一个或其组合来实现。软件指令可以包括数字信号处理(DSP)指令。除非另外指示，信号线和终端可以作为分离的模拟或数字信号线或终端，作为具有适合的信号处理的单个分离的数字信号线或终端，以处理独立的音频信号流，或作为无线通信系统的元件来实现。一些处理操作可以用系数的计算和应用的术语来表述。系数的计算和应用等同物能够通过其他模拟或数字信号处理技术来执行，并包括在本专利申请的范围内。除非另外指示，音频信号或视频信号或两者都可以进行编码并以数字或模拟形式传输；一些图中可能省略了传统的数模或模数转换器。一些图中省略了不显著地影响音频的空间特征的音频信号处理(例如均衡)。为了简化，“对应于娱乐音频信号的辐射声能”可以称为“辐射娱乐音频信号”，以及“对应于通告音频信号的辐射声能”可以称为“辐射通告音频信号”。

已经描述了本发明的几个实施方式。尽管如此，可以理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改进。因此，其他实施方式包括在以下权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种汽车音频系统，包括：

用于接收输入音频信号的输入；

通告音频提取器，被配置为从所述输入音频信号中提取通告音频内容，并且在所述通告音频内容的提取之后输出所提取的所述通告音频信号和所述输入音频信号中剩余的娱乐音频内容；

空间处理器，被配置为从所述通告音频提取器接收所述娱乐音频内容并且向所述娱乐音频内容施加空间处理，以输出经空间处理的娱乐音频内容；

输出矩阵变换电路，被配置为：

接收来自所述通告音频提取器的所述通告音频内容以及来自所述空间处理器的所述经空间处理的娱乐音频内容，以及

合并所述通告音频内容以及所述经空间处理的娱乐音频内容以生成输出音频信号；以及

用于提供所述输出音频信号的输出，

其中所述输入接收前输入音频信号和后输入音频信号，以及

所述通告音频提取器将至少一个前音频输入信号与至少一个后音频输入信号进行比较，并且提取所比较的前音频输入信号与后音频输入信号之间的差作为所述通告音频内容，并且仅将所述通告音频内容插入所述前音频信号。

2.根据权利要求1所述的汽车音频系统，还包括：扬声器，用于辐射所述输出音频信号。

3.根据权利要求1所述的汽车音频系统，其中所述空间处理器被配置为通过向所述娱乐音频内容添加声道来施加所述空间处理。

4.根据权利要求1所述的汽车音频系统，其中所述空间处理器被配置为通过加宽所述娱乐音频内容的音场来施加所述空间处理。

5.根据权利要求1所述的汽车音频系统，其中

所述输入音频信号包括前音频信号和后音频信号；以及

所述空间处理器被配置为通过向所述前音频信号和后音频信号应用渐变设置来施加所述空间处理。

6.一种用于操纵汽车音频系统的方法，包括：

接收输入音频信号；

从所述输入音频信号中提取通告音频内容；

在所述通告音频内容的提取之后向所述输入音频信号中剩余的娱乐音频内容施加空间处理；

合并所提取的通告音频内容以及经空间处理的娱乐音频内容以生成输出音频信号；以及

输出所述输出音频信号，

其中所述输入音频信号包括前输入音频信号和后输入音频信号，以及

提取所述通告音频内容包括将至少一个前音频输入信号与至少一个后音频输入信号进行比较并且提取所比较的前音频输入信号与后音频输入信号之间的差作为所述通告音频内容，并且仅将所述通告音频内容插入所述前音频信号。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：操作扬声器以辐射所述输出音频信号。

8.根据权利要求6所述的方法，其中施加空间处理包括向所述娱乐音频内容添加声道。

9.根据权利要求6所述的方法，其中施加空间处理包括加宽所述娱乐音频内容的音场。

10.根据权利要求6所述的方法，其中

所述输入音频信号包括前音频信号和后音频信号；以及

施加空间处理包括向所述前音频信号和后音频信号应用渐变设置。

11.一种汽车音频放大器，包括：

输入端，用于接收输入音频信号；以及

通告音频提取器，被配置为从所述输入音频信号中提取通告音频内容，并且在所述通告音频内容的提取之后输出所提取的所述通告音频信号和所述输入音频信号中剩余的娱乐音频内容；

空间处理器，被配置为从所述通告音频提取器接收所述娱乐音频内容并且向所述娱乐音频内容施加空间处理，以输出经空间处理的娱乐音频内容；

输出矩阵变换电路，被配置为：

接收来自所述通告音频提取器的所述通告音频内容以及来自所述空间处理器的所述经空间处理的娱乐音频内容，以及

合并所述通告音频内容以及所述经空间处理的娱乐音频内容以生成输出音频信号；以及

输出放大器级，被配置为放大所述输出音频信号；以及

输出端，用于提供所述输出音频信号，

其中所述输入端包括至少两个输入端以用于接收前输入音频信号和后输入音频信号，以及

所述通告音频提取器将至少一个前音频输入信号与至少一个后音频输入信号进行比较，并且提取所比较的前音频输入信号与后音频输入信号之间的差作为所述通告音频内容，并且仅将所述通告音频内容插入所述前音频信号。

12.根据权利要求11所述的汽车音频放大器，其中所述空间处理器被配置为通过向所述娱乐音频内容添加声道来施加所述空间处理。

13.根据权利要求11所述的汽车音频放大器，其中所述空间处理器被配置为通过加宽所述娱乐音频内容的音场来施加所述空间处理。

14.根据权利要求11所述的汽车音频放大器，其中

所述输入音频信号包括前音频信号和后音频信号；以及

所述空间处理器被配置为通过向所述前音频信号和后音频信号应用渐变设置来施加所述空间处理。