CN105592384A - 用于控制车内噪声的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于控制车内噪声的系统和方法。提供了用于控制客舱内噪声的方法和设备。音频系统包括误差麦克风，其配置来接收声音并产生与所接收声音相对应的误差信号。与误差麦克风通信的处理器配置来接收来自误差麦克风的误差信号，并至少部分基于误差信号和声学传递函数产生误差消除信号。该音频系统还包括与所述处理器通信的扬声器以接收误差消除信号，并基于误差消除信号产生噪声消除声波。该处理器还配置来接收不同于误差信号的至少一个音频信号，并使用该至少一个音频信号来修改声学传递函数。
Description
技术领域
本技术领域大体涉及用于控制车内噪声的系统和方法，更确切地涉及用于机动车辆的主动噪声控制系统和方法。
背景技术
主动噪声控制(“ANC”)系统可在机动车辆(例如汽车)内执行以降低乘客遭受的噪声和不期望的声音的量。此类系统通常包括接收噪声的麦克风和至少一个扬声器以产生对应于待消除噪声的反转信号。ANC系统可使用传递函数，特别是声学传递函数，用来以数学表示车辆车厢的空间特征。在产生发送至扬声器的噪声消除信号时，ANC系统使用麦克风生成的信号和声学传递函数。
现有技术的许多ANC系统中使用的声学传递函数在车辆研发时进行评估并且之后保持固定。因此，ANC系统可能不能考虑到车厢的条件变化，包括但不限于：乘客数量、乘客位置、车厢部件的老化。因此，ANC系统的整体性能受到影响。
因此，需要提供可变的控制车辆车厢内的噪声的系统和方法。此外，根据随后的详细描述和所附权利要求，结合附图和前述技术领域和背景技术，本发明的其它期望的特征和特性将变得显而易见的。
发明内容
在一个实施例中，音频系统包括误差麦克风，其配置来接收声音并且产生与所接收的声音相对应的误差信号。与误差麦克风通信的处理器配置成接收来自误差麦克风的误差信号并且利用误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号。该音频系统还包括与处理器通信的扬声器，以接收噪声消除信号且基于该噪声消除信号生成噪声消除声波。该处理器还配置来接收不同于误差信号的至少一个音频信号并且利用该至少一个音频信号修改声学传递函数。
在一个实施例中，提供了控制车厢内噪声的方法。该方法包括接收来自于误差麦克风的误差信号。该方法还包括至少部分基于该误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号。基于噪声消除信号产生来自扬声器的噪声消除声波。该方法进一步包括接收不同于误差信号的至少一个音频信号。利用该至少一个音频信号修改声学传递函数。
根据本发明，还有其它方面：
1、一种控制车厢内噪声的方法，其包括：
接收来自误差麦克风的误差信号；
至少部分地基于误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号；
基于所述噪声消除信号产生来自扬声器的噪声消除声波；
接收不同于所述误差信号的至少一个音频信号；以及
使用所述至少一个音频信号修改所述声学传递函数。
2、如技术方案1所述的方法，其进一步包括：
接收多个音频输入装置处的语音声波；
使用所述多个音频输入装置产生与所述误差信号不同的多个音频信号；以及
基于所述多个音频信号确定产生所述音频声波的乘客的位置；
其中修改所述声学传递函数被进一步限定为使用所述乘客的位置来修改所述声学传递函数。
3、如技术方案2所述的方法，其中接收语音声波包括接收在所述误差麦克风处的语音声波。
4、如技术方案2所述的方法，其中接收语音声波包括接收在所述扬声器处的语音声波。
5、如技术方案2所述的方法，其中接收语音声波包括接收在额外的麦克风处的语音声波。
6、如技术方案2所述的方法，其进一步包括确定何时只有一个乘客说话；以及其中响应于确定只有一个乘客在说话，确定产生所述语音声波的乘客的位置进一步限定为基于所述多个音频信号确定产生所述语音声波的所述乘客的位置。
7、如技术方案1所述的方法，其进一步包括：
使用所述扬声器产生已知的音频信号；
使用所述误差麦克风产生与所述已知的音频信号相对应的接收音频信号；
其中修改所述声学传递函数包括：
将所述接收音频信号与所述已知音频信号进行比较；以及
使用所述接收音频信号与所述已知音频信号之间的比较修改所述声学传递函数。
8、如技术方案1所述的方法，其中所述声学传递函数包括比例因子，以及其中修改所述声学传递函数进一步限定为使用所述至少一个音频信号修改所述比例因子。
9、一种音频系统，其包括：
误差麦克风，其配置来接收声音并且产生与所接收的声音相对应的误差信号；
处理器，其与所述误差麦克风通信，并且配置来：
从所述误差麦克风接收所述误差信号；
至少部分地基于所述误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号；以及
扬声器，其与所述处理器通信，用于接收所述噪声消除信号，并且基于所述噪声消除信号产生噪声消除声波；
其中所述处理器进一步配置来：
接收与所述误差信号不同的至少一个音频信号；以及
使用所述至少一个音频信号修改所述声学传递函数。
10、如技术方案9所述的音频系统，其中所述至少一个音频信号进一步限定为与语音声波相对应的多个音频信号，并且所述处理器进一步配置来：
基于所述多个音频信号确定产生所述语音声波的乘客的位置；以及
使用所述乘客的所述位置修改所述声学传递函数。
11、如技术方案10所述的音频系统，其中所述误差麦克风配置来接收至少一个语音声波并且产生所述多个音频信号中的至少一个。
12、如技术方案10所述的音频系统，其进一步包括电联接在所述扬声器和所述处理器之间的调理电路，并且其配置成响应于由所述扬声器接收的至少一个语音声波产生所述多个音频信号中的至少一个。
13、如技术方案10所述的音频系统，其进一步包括与所述处理器通信的额外的麦克风，并且其配置成响应于接收至少一个语音声波产生所述多个音频信号中的至少一个。
14、如技术方案10所述的音频系统，其中所述处理器进一步配置来：
确定何时只有一个乘客正在说话；以及
响应于确定只有一个乘客正在说话，基于所述多个音频信号确定产生所述语音声波的所述乘客的所述位置。
15、如技术方案9所述的音频系统，
其中，所述扬声器配置来产生已知音频信号；
其中，所述误差麦克风配置来产生与所述已知音频信号相对应的接收音频信号；
其中，所述控制器修改所述声学传递函数是通过：
比较所述接收音频信号与所述已知音频信号；以及
使用所述接收音频信号与所述已知音频信号之间的比较修改所述声学传递函数。
16、如技术方案1所述的音频系统，其中所述声学传递函数包括比例因子，并以及其中所述处理器配置来使用所述至少一个音频信号修改所述比例因子。
17、一种车辆，包括：
乘客客舱；以及
音频系统，其包括：
误差麦克风，其配置来接收乘客客舱内的声音并且产生与所接收的声音相对应的误差信号；
与所述误差麦克风通信的处理器，并且所述处理器配置来：
接收来自所述误差麦克风的所述误差信号；
使用所述误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号；以及
扬声器，其与所述扬声器通信以接收所述噪声消除信号，并且基于所述噪声消除信号产生噪声消除声波；
其中所述处理器进一步配置来：
接收与所述误差信号不同的至少一个音频信号；以及
至少部分地基于至少一个音频信号修改所述声学传递函数。
18、如技术方案17所述的车辆，其中所述至少一个音频信号被进一步限定为与语音声波相对应的多个音频信号，并且所述处理器进一步配置来：
基于所述多个音频信号确定产生所述语音声波的乘客的位置；以及
使用所述乘客的所述位置修改所述声学传递函数。
19、如技术方案17所述的车辆，其中所述误差麦克风配置来接收至少一个语音声波并且产生所述多个音频信号中的至少一个。
20、如技术方案17所述的车辆，其进一步包括电联接在所述扬声器和所述处理器之间的调理电路，并且其配置成响应于由所述扬声器接收的至少一个语音声波产生所述多个音频信号中的至少一个。
附图说明
下文将结合下列附图描述示例性实施例，其中相同的附图标记指示相同的元件，以及其中：
图1是根据多种实施例的包括用于控制噪声的系统的车辆的电气框图；
图2是根据多种实施例的包括带有多个扬声器和误差麦克风的系统的车辆的电气框图；
图3是根据多种实施例的系统的框图，其示出了多个语音声波；
图4是根据多种实施例的系统的框图，其示出了已知的音频信号；
图5是根据多种实施例的用于控制噪声的方法的流程图。
具体实施例
下面的详细描述本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制其应用和使用。此外，其并不旨在受到前述技术领域、背景技术、发明内容或下列详细描述中任何明示或暗示的理论的约束。
参照附图，其中相似的附图标记在贯穿多幅图中指示类似的部分，如在此文中示出和描述的，在例如乘客客舱或客舱的车厢102内控制噪声的音频系统100和方法500。在示例性实施例中，车厢102是车辆104的一部分并且车辆104是汽车(未单独标号)。然而，应当领会到，在此文中所描述的系统100和/或方法500可实施在其它类型的车辆104中，包括但不限于飞机或船舶。此外，系统100和方法500可实施在非车辆应用中，例如办公环境。
参照图1，音频系统100包括至少一个误差麦克风106，其配置用于接收声音。系统100可包括多个误差麦克风106，例如图2中所示的示例性实施例中。然而，为了易读性，误差麦克风106在此指的是单个误差麦克风106。如本领域技术人员所理解的，麦克风产生与其接收的声音相对应的信号。特别地，在此文中所描述的音频系统100中，误差麦克风106产生与其所接收的声音相对应的误差信号。
音频系统100还包括处理器108。示例性实施例的处理器108执行成至少一个基于半导体的微处理器，其能够进行计算以及执行指令(即，运行程序)。示例性实施例的处理器108包括数字信号处理器(“DSP”)，其配置用于转换和处理模拟信号。然而，应当领会到，处理器108可执行为任意数量的合适装置、方案或配置，如本领域技术人员所容易领会到的。
处理器108与误差麦克风通信并且配置成接收来自误差麦克风106的误差信号。处理器108配置成至少部分基于误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号。一个可能的声学传递函数可以表示为α(ω)·exp(-j·p(ω))，其中ω为一定频率，α(ω)为该频率处的声学路径衰减，且p(ω)为该频率处的相移。应当领会到，可直接或间接使用声学传递函数来产生噪声消除信号。例如，间接利用声学传递函数可与逆系统一起使用。
如图1所示，音频系统100还包括至少一个扬声器110。当然，如图2所示，也可设置多个扬声器110。然而，为了易读性，在此扬声器110指的是单个扬声器110。如本领域技术人员所领会到的，扬声器产生与其接收的信号相对应的声音。特别地，在此描述的音频系统100中，扬声器110产生与所接收的噪声消除信号相对应的噪声消除声音。
处理器108还配置来修改声学传递函数以补偿乘客客舱102内的变化性。这些变化性包括但不一定限于，乘客112的存在和/或位置，其它目标(未示出)的存在和/或位置，以及形成客舱102的材料和/或其它部件的老化。
在一个示例中，处理器108还配置来接收不同于来自误差麦克风106的误差信号的至少一个音频信号。如下面将更详细描述的，处理器108进一步配置成至少部分地基于至少一个音频信号来修改声学传递函数。
在一个实施例中，处理器108配置来使用由至少一个乘客112发出的语音来修改声学传递函数。更确切地，处理器108配置成至少部分地基于正在说话的乘客112的位置来修改声学传递函数。不需要确切地确定乘客112的位置，而是可使用大概或粗略的位置。下面进一步描述确定此类位置的示例。
在此实施例中，如图3所示，在多个音频输入装置302处接收语音声波300。音频输入装置302彼此分开放置，如图3中所示。每个音频输入装置502产生与其接收到的语音声波相对应的语音音频信号。因此，由音频输入装置302产生多个语音音频信号。
音频输入装置302可使用多种设备实施。在图1中所示的实施例中，音频输入装置302执行为误差麦克风106和扬声器110。为了将扬声器110用作音频输入装置302，系统100包括在扬声器110和处理器108之间电联接的调理电路114。调理电路114配置成响应于由扬声器110所接收的语音声波产生语音音频信号中的一个。
音频输入装置302还可以使用误差麦克风106来执行。因此，产生误差信号的误差麦克风106还可产生语音音频信号中之一。当然，误差麦克风106可仅产生然后发送给处理器108的一个信号，而不在内部区分信号是否由噪声(即，误差信号)或由乘客的语音(即，语音音频信号)产生。处理器108可配置来将来自误差麦克风106的一个信号分离为误差信号和语音音频信号。例如，处理器108可配置成感应语音模式，即，语音音频信号，并且相应地隔离这些模式。这可通过从误差麦克风106提供的误差信号中过滤出噪声来实现，例如，通过使用陷波滤波器以去除发动机噪声。
如图2中所示，音频输入装置302还可以执行有与误差麦克风106和/或扬声器110分离的一个或多个额外的麦克风200。每个额外的麦克风200产生可传送至处理器108的语音音频信号。
在图1-图3所示的实施例中，以及如上所述，处理器108配置来接收不同于误差信号的多个语音音频信号。处理器108还配置成至少部分地基于多个语音音频信号来修改声学传递函数。
在一种技术中，修改声学传递函数包括基于多个语音声波和相应的语音音频信号确定乘客112的位置。确定乘客112的位置可通过比较从不同的音频输入装置302所接收的不同语音音频信号的定时和与乘客客舱102相关的音频输入装置302的已知位置来确定。即，乘客112的位置可使用语音声波和音频输入装置302的已知位置进行三角测量。
为了更好的确定乘客112的位置，处理器108还可以配置来确定只有一个乘客112正在说话。具体地，处理器108执行数字信号处理例程以确定语音音频信号中是否存在多于一个语音模式。在此类配置中，响应于确定只有一个乘客正在说话，处理器108确定乘客112的位置。例如，则能够是基于麦克风106处的信号水平。如果在一个麦克风106处的水平较高，则可得出的结论是麦克风106附近只有正在说话的乘客112是活跃的。可替代地，也可使用乘客112的延迟及求和波束形成。
通过使用乘客112的位置，系统100能够剪裁针对特定乘客112的噪声消除信号和声音。如此，一个扬声器110能够发出第一噪声消除信号，并且另一个扬声器110能够发出第二噪声消除信号，以便于降低由特定乘客112所听到的噪声。
系统100能够进一步包括位置传感器202，如图2所示。位置传感器202与处理器108通信并且配置来确定乘客112的更加精确的位置。例如，位置传感器202可以是照相机、雷达系统、声纳系统和/或重量传感器。当然，也可以使用用于执行位置传感器202的其它技术。
如本领域技术人员所领会到的，声学传递函数可包括比例因子。修改比例因子将修改声学传递函数。如此，处理器108可至少部分地基于多个语音音频信号来修改比例因子。
在另一个实施例中，如图4所示，处理器108配置来至少部分地基于所接收到的音频信号和已知音频信号400之间的比较来修改声学传递函数。具体地，系统100配置来使用扬声器110产生已知的音频信号。此已知音频信号400能够使用通常所用的信号来产生，例如无线电广播。可替代地，已知音频信号400能够同时被传递给无线电信号，例如，已知音频信号400可被无线电信号掩蔽，使得乘客112不会注意到由扬声器110产生已知音频信号400。
此实施例的系统100还配置来产生与已知音频信号相对应的已接收音频信号。在图5所示的实施例中，误差麦克风106能够配置来产生已接收的音频信号，然后其被传送给处理器108。处理器108配置来比较已接收音频信号与已知音频信号400，并且然后至少部分地基于已接收音频信号和已知音频信号之间的比较来修改声学传递函数。已接收音频信号和已知音频信号之间的比较可通过比较不同频率处的衰减和相移来完成。
例如，当乘客112和其它物品放置在车辆104的乘客客舱102内时，他们将会影响车厢102的声学动态。因此，已知音频信号400至已接收音频信号的传递将通过乘客客舱102内的变化而改变。处理器108配置来比较已知的和接收的音频信号之间的区别并且修改声学传递函数以进行补偿。
控制车辆104内的乘客客舱102中的噪声的方法500可参照图5更好地理解。在框502中，方法500包括接收来自误差麦克风106的误差信号。方法500继续，在框504处，至少部分基于误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号。在框506处，方法500进一步包括基于误差消除信号产生来自扬声器的误差消除声波。只要需要噪声控制，例如，无论何时在操作车辆104时，此过程(502、504和506)自行重复。
在上述噪声控制过程(502、504和506)之前、之中或之后，在框508处，方法500还包括接收不同于误差信号的至少一个音频信号。如上所述的，在一个实施例中，至少一个音频信号可以是由乘客112产生的多个语音音频信号。在另一个实施例中，至少一个音频信号可以是已知音频信号400。
在框510处，方法500进一步包括至少部分地基于至少一个音频信号来修改声学传递函数。在一个实施例中，基于通过比较多个语音音频信号所确定的乘客112的存在或位置修改声学传递函数。在另一个实施例中，使用已知的和已接收的信号之间的差异来修改声学传递函数。
虽然在前述的详细描述中介绍了至少一个示例性实施例，但是应当理解到存在大量的变型。应当领会到，一个或多个示例性实施例仅仅是示例，且并不旨在以任何方式限制本公开的范围、应用或配置。而前述的详细说明将为本领域技术人员提供方便的指导以执行一个或多个示例性实施例。应当理解到，在不脱离所附权利要求及其法律等效物所限定的本公开的范围的情况下，能够在元件的功能和布置上做出各种改变。
Claims (10)
1.一种控制车厢内噪声的方法，其包括：
接收来自误差麦克风的误差信号；
至少部分地基于误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号；
基于所述噪声消除信号产生来自扬声器的噪声消除声波；
接收不同于所述误差信号的至少一个音频信号；以及
使用所述至少一个音频信号修改所述声学传递函数。
2.如技术方案1所述的方法，其进一步包括：
接收多个音频输入装置处的语音声波；
使用所述多个音频输入装置产生与所述误差信号不同的多个音频信号；以及
基于所述多个音频信号确定产生所述音频声波的乘客的位置；
其中修改所述声学传递函数被进一步限定为使用所述乘客的位置来修改所述声学传递函数。
3.如技术方案2所述的方法，其中接收语音声波包括接收在所述误差麦克风处的语音声波。
4.如技术方案2所述的方法，其中接收语音声波包括接收在所述扬声器处的语音声波。
5.如技术方案2所述的方法，其中接收语音声波包括接收在额外的麦克风处的语音声波。
6.如技术方案2所述的方法，其进一步包括确定何时只有一个乘客说话；以及其中响应于确定只有一个乘客在说话，确定产生所述语音声波的乘客的位置进一步限定为基于所述多个音频信号确定产生所述语音声波的所述乘客的位置。
7.如技术方案1所述的方法，其进一步包括：
使用所述扬声器产生已知的音频信号；
使用所述误差麦克风产生与所述已知的音频信号相对应的接收音频信号；
其中修改所述声学传递函数包括：
将所述接收音频信号与所述已知音频信号进行比较；以及
使用所述接收音频信号与所述已知音频信号之间的比较修改所述声学传递函数。
8.如技术方案1所述的方法，其中所述声学传递函数包括比例因子，以及其中修改所述声学传递函数进一步限定为使用所述至少一个音频信号修改所述比例因子。
9.一种音频系统，其包括：
误差麦克风，其配置来接收声音并且产生与所接收的声音相对应的误差信号；
处理器，其与所述误差麦克风通信，并且配置来：
从所述误差麦克风接收所述误差信号；
至少部分地基于所述误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号；以及
扬声器，其与所述处理器通信，用于接收所述噪声消除信号，并且基于所述噪声消除信号产生噪声消除声波；
其中所述处理器进一步配置来：
接收与所述误差信号不同的至少一个音频信号；以及
使用所述至少一个音频信号修改所述声学传递函数。
10.一种车辆，包括：
乘客客舱；以及
音频系统，其包括：
误差麦克风，其配置来接收乘客客舱内的声音并且产生与所接收的声音相对应的误差信号；
与所述误差麦克风通信的处理器，并且所述处理器配置来：
接收来自所述误差麦克风的所述误差信号；
使用所述误差信号和声学传递函数产生噪声消除信号；以及
扬声器，其与所述扬声器通信以接收所述噪声消除信号，并且基于所述噪声消除信号产生噪声消除声波；
其中所述处理器进一步配置来：
接收与所述误差信号不同的至少一个音频信号；以及
至少部分地基于至少一个音频信号修改所述声学传递函数。
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