CN106664502B - 机动车辆音频系统 - Google Patents

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Abstract

一种机动车辆音频系统，以及操作这种系统的方法。存在位于机动车辆的前座后面的至少一个后远场扬声器，以及位于远场扬声器前面并且接近收听者头部的预期位置的至少一个近场扬声器。存在音频信号处理器，其被配置为当近场扬声器保持开启时检测后远场扬声器何时关闭，并且作为响应自动地增加近场扬声器的输出能量。

Description

机动车辆音频系统
背景技术
本公开涉及一种用于机动车辆的音频系统。
机动车辆音频系统通常具有位于前部和后部的扬声器。在许多位置都可以找到扬声器。通常，它们位于门和前甲板和后甲板上。在某些情况下，有一个单独的低音源，通常位于后面。
有时希望关闭一些但不是所有的扬声器。例如，后扬声器可以被关闭，以便使第二或第三排座安静。然而，关闭前座后面的任何扬声器会改变前座乘客接收到的声音，这可能会劣化乘客的收听体验。
发明内容
当位于机动车辆前座后面的扬声器关闭时，前座乘客感觉到的声音将改变。这是由于没有音频能量将从禁用的扬声器的位置接收到的事实。可以通过改变其他扬声器的输出以便模拟前座乘客的每只耳朵已经从现在被禁用的扬声器接收到的声音来改善这些效果。
在本公开中，机动车辆音频系统被操作，使得当位于前座后方(后面)的一个或多个扬声器被关闭时，接近一个或多个前座乘客的一个或多个其他扬声器的输出自动增加。该系统的目标是部分或完全替换在扬声器关闭时损失的音频能量。可选地，该系统还可以被操作，使得该替换能量被收听者感知为来自禁用的扬声器的位置。在一个非限制性示例中，系统包括安装在每个前座头枕中靠近收听者耳朵的预期位置的一对扬声器。可以操作这些扬声器，以便近似从关闭的每个扬声器到前座乘员的每只耳朵的传递函数。
本文提及的所有示例和特征可以以任何技术上可行的方式进行结合。
在一个方面，一种操作机动车辆音频系统的方法，该机动车辆音频系统具有位于机动车辆的前座后面的至少一个后远场扬声器，并且还具有位于远场扬声器前面并且靠近收听者头部的预期位置的至少一个近场扬声器，该方法包括检测何时在近场扬声器保持开启时后远场扬声器被关闭，并且作为响应自动地增加近场扬声器的输出能量。
各个实施例可以包括以下特征中的一个，或者其任意组合。自动增加近场扬声器的输出能量可以包括操作近场扬声器，以便至少部分地替换当后远场扬声器被关闭时损失的音频能量。操作近场扬声器以便至少部分地替换当后远场扬声器关闭时损失的音频能量可以包括操作近场扬声器以便将与在远场扬声器关闭之前递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置。操作近场扬声器以便将与在远场扬声器关闭之前递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置可以包括调整近场扬声器的均衡。
各个实施例可以包括以下特征中的一个，或者其任意组合。从每个关闭的远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数可以是已知的，并且自动增加近场扬声器的输出能量可以包括操作近场扬声器以便近似从每个关闭的远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数。机动车辆的前座可以包括驾驶员头枕和乘客头枕，并且机动车辆音频系统可以包括在每个前座头枕中的一对近场扬声器。机动车辆音频系统可以包括多个后远场扬声器，并且自动增加近场扬声器的输出能量可以包括操作头枕中的一对近场扬声器以便近似地替换在前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置处损失的音频能量。机动车辆音频系统可以包括用户操作的开关，其是音频头部单元的一部分并且可以被操作以便关闭远场扬声器。
在另一方面，一种操作机动车辆音频系统的方法，该机动车辆音频系统具有位于机动车辆的前座后方的多个后远场扬声器，其中机动车辆的前座包括驾驶员头枕和乘客头枕，并且其中机动车辆音频系统包括在每个这样的前座头枕中的一对近场扬声器，该方法包括在至少一个近场扬声器保持开启时检测一个或多个后远场扬声器何时关闭，并且作为响应，自动地操作头枕中的一对近场扬声器以便将与在远场扬声器被关闭之前递送的近似相同的音频能量递送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置。
各个实施例可以包括以下特征中的一个，或者其任意组合。操作近场扬声器以便将与在远场扬声器关闭之前递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置可以包括调整近场扬声器的均衡。从每个关闭的远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数可以是已知的，并且操作一对近场扬声器可以包括操作一对近场扬声器以便近似从每个关闭的远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数。机动车辆音频系统可以包括用户操作的开关，其是音频头部单元的一部分并且可以被操作以便关闭一个或多个远场扬声器。
在另一方面，机动车辆音频系统包括位于机动车辆的前座后面的至少一个后远场扬声器，位于远场扬声器前面并且靠近收听者头部的预期位置的至少一个近场扬声器，以及音频信号处理器，其被配置为当近场扬声器保持接通时检测后远场扬声器何时关闭，并且作为响应自动增加近场扬声器的输出能量。
各个实施例可以包括以下特征中的一个，或者其任意组合。音频信号处理器可以通过操作近场扬声器以便至少部分地替换当后远场扬声器关闭时损失的音频能量而自动增加所述近场扬声器的输出能量。操作近场扬声器以便至少部分地替换当后远场扬声器关闭时损失的音频能量可以包括操作近场扬声器以便将与在远场扬声器关闭之前递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置。操作近场扬声器以便将与在远场扬声器关闭之前递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置可以包括调整近场扬声器的均衡。
各个实施例可以包括以下特征中的一个，或者其任意组合。从每个关闭的远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数可以是已知的，并且音频信号处理器可以通过操作近场扬声器以便近似从每个关闭的远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数而自动增加近场扬声器的输出能量。机动车辆的前座可以包括驾驶员头枕和乘客头枕，并且至少一个近场扬声器可以包括在每个前座头枕中的一对近场扬声器。至少一个远场扬声器可以包括多个后远场扬声器，并且音频信号处理器可以通过操作头枕中的一对近场扬声器以便近似地替换在前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置处损失的音频能量而自动增加近场扬声器的输出能量。该系统还可以包括用户操作的开关，该用户操作的开关是音频头部单元的一部分并且能够被操作以便关闭远场扬声器。
附图说明
图1是机动车辆音频系统的示意图。
图2示意性地示出了音频系统的结果。
图3是用于机动车辆音频系统的头部单元的示意图。
具体实施方式
机动车辆音频系统可以具有位于车辆的前部和后部的扬声器。根据本公开操作机动车辆音频系统，使得当位于前座后方(后面)的一个或多个扬声器被关闭时，自动地增加更靠近前座乘客的一个或多个其他扬声器的输出。一个目标是部分或全部替换在关闭扬声器时损失的音频能量。该系统还可以被操作，使得该替换能量被收听者感知为来自禁用的扬声器的位置。在一个非限制性示例中，系统包括安装在每个前座头枕中靠近收听者耳朵的预期位置的一对扬声器。可以操作这些扬声器，以便近似从关闭的每个扬声器到前座乘员的每只耳朵的传递函数。这样，当后扬声器关闭时，感知到的声音不会改变。
图1的机动车辆音频系统100包括头部单元102，其通常但不一定安装在前仪表板中。头部单元102将音频信号发送到扬声器。存在位于前座区域后面的一个或多个远场扬声器，以及位于远场扬声器前面并且靠近前座收听者头部的预期位置的一个或多个近场扬声器(即，比远场扬声器更接近收听者的耳朵)。在该非限制性示例中，左前门安装的近场扬声器组104包括高音扩音器108和低/中音扬声器112。类似地，右前门安装的近场扬声器组106包括高音扩音器110和低/中音扬声器114。联接到座103的驾驶员头枕120分别包括左近场扬声器122和右近场扬声器124。类似地，联接到座105的乘客头枕126分别包括左近场扬声器128和右近场扬声器130。还示出了位于中座140附近的左远场后门扬声器142和右远场后门扬声器144。还可以包括位于第三排(后)座150附近的后远场低音箱152。扬声器(未示出)也可以安装在前甲板111和/或后甲板(如果存在)中。本公开不限于图1所示的特定布置。相反，其设想一种机动车辆音频系统，其具有位于机动车辆的前座后面的至少一个后远场扬声器，并且还具有位于远场扬声器前面并且接近收听者头部的预期位置的至少一个近场扬声器。
音频系统100适于以这样的方式操作，使得其检测何时一个或多个后远场扬声器关闭，而一个或多个近场扬声器保持开启，并且作为响应，系统100自动地增加(多个)近场扬声器的输出能量。在一个非限制性示例中，在每个前头枕中存在一对近场扬声器。然而，近场扬声器可以是其他或附加的扬声器，诸如(多个)前门中的扬声器和/或前甲板中的扬声器。头部单元可以包括用户可操作的开关，其可以被操作以关闭远场扬声器，或者操作可以是自动的，如下所述。
自动增加近场扬声器的输出能量可以通过操作近场扬声器(例如，头枕扬声器)以便至少部分地替换当后远场扬声器关闭时损失的音频能量来实现。这可以通过操作近场扬声器以便将与在远场扬声器关闭之前由远场扬声器递送的大致相同的音频能量递送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置来实现，这在一个示例中可以通过调整近场扬声器的均衡来完成。
在本公开的一个非限制性方面，从每个关闭的远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数是已知的。近场扬声器可以被操作以便近似从每个这样的远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数。
当位于前座后面的远场扬声器关闭时，前座乘客感知到的声音将改变。这是由于没有音频能量将从禁用的远场扬声器的位置接收到的事实。可以通过改变一个或多个近场扬声器的输出以便模拟前座乘客的每只耳朵已经从现在被禁用的扬声器接收到的声音来改善这些效果。在非限制性示例中，头枕扬声器用作近场扬声器，其替代当远场扬声器关闭时损失的一些或全部能量。
在一个示例中，从远场扬声器到前座收听者的每只耳朵的传递函数是已知的。当这些远场扬声器被关闭时，音频系统100可以被操作，使得头枕扬声器被操作，以便有效地替换远场扬声器。该概念可以由图2示出，其描绘了驾驶员头部202的顶部以及左耳204和右耳206。头枕扬声器122和124输出由每只耳朵接收的声音(如虚线所示)。乘客类似地听到由乘客侧头枕扬声器生成的声音。人类对声源的方向和距离的感知是基于耳朵之间的到达时间差、耳朵之间的信号水平差以及收听者的骨骼对从不同方向进入耳朵的声波具有的特定效果的组合，所有的这些都是取决于频率的。对于给定位置处的源，两只耳朵处的这些因素的组合被称为该位置的双耳响应。双耳信号滤波器由音频系统使用以成形将在一个位置处的扬声器处再现的声音，以听起来像在另一位置处发出的声音。
双耳信号滤波器可以由头部单元102发展以有效地创建“虚拟”声源222和226，其将音频能量传递到两只耳朵，如由虚线箭头所示。双耳信号滤波器修改由近场头枕扬声器122和124再现的声音，使得收听者感觉到声音好像来自这些虚拟源。可以开发双耳信号滤波器，其将这样的“虚拟”扬声器放置在已经禁用的远场扬声器的位置处。以该方式，当远场扬声器关闭时，收听者的感知不改变。
在2013年5月7日提交的名称为“Signal Processing for a Headrest-BasedAudio System”的美国专利申请序列号13/888,927和在2013年5月31日提交的名称为“Sound Stage Controller for a Near-Field Speaker-Based Audio System”的美国专利申请序列号13/906,997中进一步描述了机动车辆音频系统的控制以便创建“虚拟”扬声器。这两个在先申请的公开内容通过引用整体并入本文。
图3中的头部单元300可以用于主题系统和方法中。头部单元300包括具有数字信号处理器(DSP)304的功率放大器模块302。DSP 304输出音频信号，其由放大器级306放大并输出到左和右近场头枕扬声器，如由输出308指示的。开关310(其优选地但不一定是用户操作的)用于关闭一个或多个远场扬声器。开关状态被输入到模块302。DSP 304被编程使得当其接收到指示远场扬声器已经被关闭的信号时，其输出导致扬声器输出能量的头枕音频信号，该能量完全或部分地补偿在远场扬声器关闭时在每只耳朵处损失的能量。DSP 304可以被编程以实现可以修改头枕扬声器的输出的双耳信号滤波器，使得从远场扬声器到每只耳朵的传递函数由头枕扬声器近似。
在一个非限制性示例中，该系统和方法可以部分地如下完成。从每个扬声器到达每只耳朵并且在不同频率的能量可以使用虚拟器在特定就座位置预先测量。可以测量每个远场扬声器(或者，对于远场扬声器组)的能量增益对频率。还可以计算在每只耳朵处的平均能量。然后可以操作系统，使得当关闭后扬声器时，前头枕扬声器用于传递相同(或非常相似)的能量(或相同的平均能量)。
开关310可以是手动的或自动的。自动开关可以基于感测是否存在所讨论的座的任何乘员。例如，音频系统可以被设计成使得每当存在后座或者可能在前座后面的任何座(在机动车辆包括多于两排的情况下)的乘员时关闭后扬声器。
作为使用近场扬声器来近似从远场扬声器到每只耳朵的传递函数的替代方案，近场扬声器可以用于替换当远场扬声器关闭时在每只耳朵处损失的一些或全部能量。这可以被实现的一种方式是通过调节头枕扬声器的均衡，使得用户在每只耳朵处接收与用户在远场扬声器关闭之前所接收的大约相同的能量。
以上描述的这些系统和方法的实施例包括计算机部件和计算机实施的步骤，其对本领域技术人员而言将是明显的。例如，应当被本领域技术人员所理解的是，计算机实施的步骤可以作为计算机可读介质上的计算机可执行指令被存储，该计算机可读介质诸如举例而言是软盘、硬盘、光盘、闪存ROMS、非易失性ROM以及RAM。此外，应当由本领域技术人员理解的，计算机可执行指令可以在各种处理器上被执行，该处理器诸如举例而言为微处理器、数字信号处理器、门阵列等。为了便于说明，不是以上描述的系统和方法的每个步骤或元件都在本文中被描述为计算机系统的一部分，但本领域技术人员将认识到，每个步骤或元件可以具有对应的计算机系统或软件构件。因此，这样的计算机系统和/或软件构件通过描述其对应的步骤或元件(即，它们的功能)而被启用，并且处于本公开的范围之内。
若干实施方式已经被描述。然而，将理解的是，可以做出附加的修改而不偏离本文描述的发明构思的范围，并且相应地，其它实施例也处于以下权利要求书的范围以内。

Claims (20)

1.一种操作机动车辆音频系统的方法，所述音频系统具有位于所述机动车辆的前座后面的至少一个后远场扬声器，并且还具有位于所述后远场扬声器前面并且接近收听者头部的预期位置的至少一个近场扬声器，所述方法包括：
当所述近场扬声器保持开启时检测所述后远场扬声器何时被关闭；并且作为响应
自动地增加所述近场扬声器的输出能量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中自动地增加所述近场扬声器的输出能量包括操作所述近场扬声器，以便至少部分地替换当所述后远场扬声器关闭时损失的音频能量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中操作所述近场扬声器以便至少部分地替换当所述后远场扬声器关闭时损失的音频能量包括操作所述近场扬声器以便将与在所述后远场扬声器关闭之前递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中操作所述近场扬声器以便将与在所述后远场扬声器关闭之前递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的所述预期位置包括调整所述近场扬声器的均衡。
5.根据权利要求1所述的方法，其中从每个关闭的后远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数是已知的，并且其中自动地增加所述近场扬声器的所述输出能量包括操作所述近场扬声器以便近似从每个关闭的后远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的所述预期位置的所述传递函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述机动车辆的所述前座包括驾驶员头枕和乘客头枕，并且其中所述机动车辆音频系统包括在每个前座头枕中的一对近场扬声器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述机动车辆音频系统包括多个后远场扬声器，并且其中自动地增加所述近场扬声器的所述输出能量包括操作头枕中的所述一对近场扬声器以便近似地替换在前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置处损失的音频能量。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述机动车辆音频系统包括用户操作的开关，所述用户操作的开关是音频头部单元的一部分并且能够被操作以便关闭所述后远场扬声器。
9.一种操作机动车辆音频系统的方法，所述音频系统具有位于所述机动车辆的前座后面的多个后远场扬声器，其中所述机动车辆的所述前座包括驾驶员头枕和乘客头枕，并且其中所述机动车辆音频系统包括在每个这种前座头枕中的一对近场扬声器，所述方法包括：
当至少一个近场扬声器保持开启时检测所述后远场扬声器中的一个或多个何时被关闭；并且作为响应
自动地操作头枕中的所述一对近场扬声器，以便将与在所述后远场扬声器被关闭之前所递送的近似相同的音频能量递送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中操作所述近场扬声器以便将与在所述后远场扬声器关闭之前所递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的所述预期位置包括调整所述近场扬声器的均衡。
11.根据权利要求9所述的方法，其中从每个关闭的后远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的所述预期位置的传递函数是已知的，并且其中操作所述一对近场扬声器包括操作所述一对近场扬声器以便近似从每个关闭的后远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的所述预期位置的所述传递函数。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述机动车辆音频系统包括用户操作的开关，所述用户操作的开关是音频头部单元的一部分并且能够被操作以便关闭一个或多个后远场扬声器。
13.一种机动车辆音频系统，包括：
至少一个后远场扬声器，位于所述机动车辆的前座后面；
至少一个近场扬声器，位于所述后远场扬声器的前面并且接近收听者头部的预期位置；以及
音频信号处理器，被配置为当所述近场扬声器保持开启时检测所述后远场扬声器何时被关闭，并且作为响应自动地增加所述近场扬声器的输出能量。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述音频信号处理器通过操作所述近场扬声器以便至少部分地替换当所述后远场扬声器关闭时损失的音频能量而自动地增加所述近场扬声器的输出能量。
15.根据权利要求14所述的系统，其中操作所述近场扬声器以便至少部分地替换当所述后远场扬声器关闭时损失的音频能量包括操作所述近场扬声器以便将与在所述后远场扬声器关闭之前递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置。
16.根据权利要求15所述的系统，其中操作所述近场扬声器以便将与在所述后远场扬声器关闭之前递送的近似相同的音频能量传送到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置包括调整所述近场扬声器的均衡。
17.根据权利要求13所述的系统，其中从每个关闭的后远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置的传递函数是已知的，并且其中所述音频信号处理器通过操作所述近场扬声器以便近似从每个关闭的后远场扬声器到前座收听者的位置的每只耳朵的所述预期位置的所述传递函数而自动地增加所述近场扬声器的所述输出能量。
18.根据权利要求13所述的系统，其中所述机动车辆的所述前座包括驾驶员头枕和乘客头枕，并且其中所述至少一个近场扬声器包括在每个前座头枕中的一对近场扬声器。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述至少一个后远场扬声器包括多个后远场扬声器，并且其中所述音频信号处理器通过操作头枕中的所述一对近场扬声器以便近似地替换在前座收听者的位置的每只耳朵的预期位置处损失的音频能量而自动地增加所述近场扬声器的所述输出能量。
20.根据权利要求13所述的系统，还包括用户操作的开关，所述用户操作的开关是音频头部单元的一部分并且能够被操作以便关闭所述后远场扬声器。
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