CN109327769A - 车载座椅独享声音设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供车载座椅独享声音设备，包括接收模块、通信模块、音频分离模块、混音模块和超声波阵列扬声器，超声波阵列扬声器包括左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列，所述左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列分别设置于座椅靠背两侧，将混音处理后的音频信号定向发出，为乘坐在对应座椅上的用户提供定向立体声声场；本发明可以在目标声场范围内发射定向声波，并形成立体定向声音，且互不干扰，而在非目标区域，声波很弱或没有，可以使用户在通话过程中，仅能自己清晰的听到通话内容，而附近的其他随车人员无法听到，既保证了安全，又保证了私密，本发明中的声音设备没有底噪，不会对人体造成伤害，可以持久使用，丰富了车内的音频播放系统功能。

Description

车载座椅独享声音设备

技术领域

本发明涉及电子领域及声学领域，尤其涉及车载座椅独享声音设备。

背景技术

随着我国经济的发展，我国的汽车数量逐年剧增，汽车已经成为了人们出行的必备工具，但这也带来了一系列的行车安全问题，在汽车内，因为行车自带的噪音较大，使用电话等设备本就是危险行为，在车内手持接打电话已经被命令禁止，为了避免手持电话进行通话，如果采用开启免提或是通过车内的蓝牙系统直接接打电话，又会让全车的人全部听到通话内容，造成通话内容泄露。

另一方面，目前车内的音频播放系统功能也较为单一，车内的音响只能无差别的进行开关，不能满足人们日益增长的对智能化的需求，例如，当车内乘客有人希望听音乐，而有人不希望音乐影响休息时，就会产生需求上的冲突。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供车载座椅独享声音设备，以解决上述技术问题。

本发明提供的车载座椅独享声音设备，包括：

语音接收模块，设置于车体内部用于接收车内用户的语音信号；

通信模块，与语音接收模块连接用于进行语音数据传输；

音频分离模块，与通信模块连接用于对接收的单声道音频信号进行过采样处理并将所述音频信号分离成多声道信号；

混音模块，与音频分离模块连接用于将调节后的音频信号进行混音处理；

超声波阵列扬声器，与混音模块连接，包括左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列，所述左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列分别设置于座椅靠背两侧，将混音处理后的音频信号定向发出，为乘坐在对应座椅上的用户提供定向立体声声场。

进一步，还包括车载控制模块和用于移动通信的移动终端设备，所述移动终端设备通过通信模块与车载控制模块连接，所述车载控制模块分别与音频分离模块、混音模块和超声波阵列扬声器连接，所述语音接收模块的语音接收角度和超声波阵列扬声器的发射角度通过车载控制模块进行调节。

进一步，还包括车载音源模块，所述车载音源模块的输出端与音频分离模块的输入端连接，所述音频分离模块将频率在人耳听觉频率内的音频信号划分为若干频率区间，并对不同频率区间的音频信号分别进行幅值和频率计算，再对计算结果进行频率调节处理，将所述音频信号分离成双声道信号；

所述超声波阵列扬声器包括设置在不同方位的左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列，所述左声道扬声器阵列的输入端与左声道信号连接，所述右声道扬声器阵列的输入端与右声道信号连接，用于提供立体声声场。

进一步，所述频率区间包括频率值依次增强的第一频率区间、第二频率区间、第三频率区间、第四频率区间和第五频率区间，所述频率调节处理包括：

对所述第一频率区间内的音频信号进行幅值和频率计算，分别获取频率计算结果和幅值计算结果，维持所述幅值计算结果不变，并对所述频率计算结果进行偏移处理；

对所述第二频率区间的音频信号频率维持不变，对所述第三频率区间、第四频率区间和第五频率区间的信号频率分别进行削弱处理，

将各个区间频率调节处理后的频率进行实时合成，获取多声道信号。

进一步，分别测量输入音频信号中的各声道信号的主频率，根据测量结果生成频率值不同的左声道主频和右声道主频，并对所述左声道主频和右声道主频进行锁频处理，所述左声道主频和右声道主频相互独立。

进一步，调音模块，用于对每个声道音频信号的频率、幅值和相位进行调节；

当需要使处于定向立体声场内的用户可以判断音源的距离和位置时，将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的幅值设置为不等；

当需要使处于定向立体声场内的用户无法判断音源的距离和位置时，将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的幅值设置为相等，并将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的频率设置为相近频率。

进一步，所述超声波阵列扬声器为多个，车内每个座椅分别设置有对应的超声波阵列扬声器，且每个超声波阵列扬声器分别设置有身份标识模块，用于身份识别。

进一步，超声波阵列扬声器的声源幅角为20°-30°，声音的最远传播距离为50cm-80cm。

本发明的有益效果：本发明中的车载座椅独享声音设备，可以在目标声场范围内发射定向声波，并形成立体定向声音，且互不干扰，而在非目标区域，声波很弱或没有，可以使用户在通话过程中，仅能自己清晰的听到通话内容，而附近的其他随车人员无法听到，既保证了安全，又保证了私密，一举两得，本发明中的声音设备没有底噪，不会对人体造成伤害，可以持久使用，丰富了车内的音频播放系统功能。

附图说明

图1是本发明实施例中车载座椅独享声音设备的原理示意图。

图2是本发明实施例中车载座椅独享声音设备的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图2所示，本实施例中的车载座椅独享声音设备，包括：

语音接收模块，设置于车体内部用于接收车内用户的语音信号；

通信模块，与语音接收模块连接用于进行语音数据传输；

音频分离模块，与通信模块连接用于对接收的单声道音频信号进行过采样处理并将所述音频信号分离成多声道信号；

混音模块，与音频分离模块连接用于将调节后的音频信号进行混音处理；

超声波阵列扬声器，与混音模块连接，包括左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列，所述左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列分别设置于座椅靠背两侧，将混音处理后的音频信号定向发出，为乘坐在对应座椅上的用户提供定向立体声声场。

还包括车载控制模块和用于移动通信的移动终端设备，所述移动终端设备通过通信模块与车载控制模块连接，所述车载控制模块分别与音频分离模块、混音模块和超声波阵列扬声器连接，所述语音接收模块的语音接收角度和超声波阵列扬声器的发射角度通过车载控制模块进行调节。

以及，车载音源模块，所述车载音源模块的输出端与音频分离模块的输入端连接，所述音频分离模块将频率在人耳听觉频率内的音频信号划分为若干频率区间，并对不同频率区间的音频信号分别进行幅值和频率计算，再对计算结果进行频率调节处理，将所述音频信号分离成双声道信号；超声波阵列扬声器包括设置在不同方位的左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列，所述左声道扬声器阵列的输入端与左声道信号连接，所述右声道扬声器阵列的输入端与右声道信号连接，用于提供立体声声场，本实施例中的车载音源模块可以为车辆自带的音频输入系统，例如收音机、车载MPS、CD等音源输入信号。

如图1所示，在本实施例中，超声波阵列扬声器为多个，车内每个座椅分别设置有对应的超声波阵列扬声器，且每个超声波阵列扬声器分别设置有身份标识模块，用于身份识别。优选地，超声波阵列扬声器可以设置在座椅靠背的肩颈两侧，本实施例中的超声波阵列扬声器的声源幅角为20°-30°，声音的最远传播距离为50cm-80cm，其中30CM处的声压级在70-75分贝，本实施例中的环境噪音条件：小于65分贝。每个超声波阵列扬声器的角度可调，具体调节方式可以采用现有技术中的常规控制驱动方式即可，例如电动后视镜等方式，或采用其他的步进电机等驱动方式都可以实现上述功能，在此不再赘述。

在本实施例中，如果原始的输入信号中的即为左右声道信号，则不会再次进行处理。如果原始的输入信号大小幅值全部相同，则会认为信号是单声道的，本实施例通过音频分离模块以最低88khz的采样率对声音进行过采样处理，并将相邻两个采样点的数据，分别输入给左右声道，进行音频分离，获取左右声道信号。

在本实施例中，音频分离模块将频率在人耳听觉频率内的音频信号划分为若干频率区间，并对不同频率区间的音频信号分别进行幅值和频率计算，再对计算结果进行频率调节处理，将所述音频信号分离成双声道信号；本实施例中的人耳听觉频率一般是指20hz-20khz，例如可以设置几个阈值点f1，f2，f3，f4，频率区间包括频率值依次增强的第一频率区间20hz-f1、第二频率区间f1-f2、第三频率区间f2-f3、第四频率区间f3-f4和第五频率区间f4-20khz，再分别对每个频率区间分别进行对应的频率处理。频率调节处理包括：对所述第一频率区间内的音频信号进行幅值和频率计算，分别获取频率计算结果和幅值计算结果，维持所述幅值计算结果不变，并对所述频率计算结果进行偏移fx和fx+f；对所述第二频率区间的音频信号频率维持不变，保留原样，对所述第三频率区间的音频信号进行削弱，削弱幅度为-6db，对第四频率区间的音频信号进行削弱，削弱幅度为-9db，对第五频率区间的信号频率进行削弱处理，削弱幅度为-3db。

在本实施例中，分别测量输入音频信号中的各声道信号的主频率，根据测量结果生成频率值不同的左声道主频和右声道主频，并对所述左声道主频和右声道主频进行锁频处理，所述左声道主频和右声道主频相互独立。例如左矩阵的主频为A，右矩阵的主频为B，在系统工作时，会分别对两个矩阵进行主频率测量，之后产生两个独立的频率A，B。且因为两个频率相差不大，优选地，可以在设计中制作锁频电路，并且在电路布局和布线的时候，让两者分开。最终完成两者的频率之间不会进行干扰。

在本实施例中，超声波阵列扬声器可以为两个设置在不同位置的定向喇叭，也可以是设置在不同方位的左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列，左声道扬声器阵列的输入端与左声道信号连接，右声道扬声器阵列的输入端与右声道信号连接，用于提供立体声声场。通过超声波阵列扬声器可以真正的营造出左右两个音源，物理性的提供两个声音发出点。在本实施例中，可以根据工作过程中的实际需要，通过调音模块对每个声道音频信号的频率、幅值和相位进行调节，可以使用户可以感觉出声音距离或者完全无法判断音源距，从而使用户获得完全不同的主观感受。

本实施例中的移动终端设备，可以是智能手机，智能手机可以通过车载蓝牙系统接入，既可以进行通话，也可以通过APP进行远程控制，例如，设备的开启和关闭，语音的实时调节，是否更改用户对音源音距的主观感受等，从而实现对系统的远程控制，通讯方式根据实际需要，选择NFC、蓝牙等近场通讯手段，也可以采用GPRS、3G、LTE等远距离无线通信手段。

在本实施例中，当需要使处于定向立体声场内的用户可以判断音源的距离和位置时，将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的幅值设置为不等；当需要使处于定向立体声场内的用户无法判断音源的距离和位置时，将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的幅值设置为相等，并将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的频率设置为相近频率。在本实施例中，假设左矩阵发出的声音大小是A1，载波频率是A2。右矩阵的声音大小是B1，载波频率是B2，当改变A1与B1的大小时，会产生类似于普通音响的左右声道感觉，当改变A2与B2的载波频率时，会使人体产生左右距离和方位差异。因此，在本实施例中，如果需要使用户用户无法正确判断音源距离和位置，通过调节使A1＝B1，且A2约等于B2时，就可以实现这种效果，会使用户在音场范围内，感觉声音就在耳边发出。本实施例中的将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的频率设置为相近频率，是指将左右矩阵的载波频率设置为近似相等的频率，本领域技术人员应该可以知晓，由于人耳的个体差异较大，因此，相近频率的差异区间也因个体不同而有所差异，但通过这种方式，只需达到使用户无法辨别音源音距即可，可以在实际应用中通过多个个体采样等方式测试，再根据测试结果进行合理取值即可，在此不再赘述。

本实施例中的车载控制单元可以使车载MCU，也可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种车载座椅独享声音设备，其特征在于，包括：

语音接收模块，设置于车体内部用于接收车内用户的语音信号；

通信模块，与语音接收模块连接用于进行语音数据传输；

音频分离模块，与通信模块连接用于对接收的单声道音频信号进行过采样处理并将所述音频信号分离成多声道信号；

混音模块，与音频分离模块连接用于将调节后的音频信号进行混音处理；

超声波阵列扬声器，与混音模块连接，包括左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列，所述左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列分别设置于座椅靠背两侧，将混音处理后的音频信号定向发出，为乘坐在对应座椅上的用户提供定向立体声声场。

2.根据权利要求1所述的车载座椅独享声音设备，其特征在于，还包括车载控制模块和用于移动通信的移动终端设备，所述移动终端设备通过通信模块与车载控制模块连接，所述车载控制模块分别与音频分离模块、混音模块和超声波阵列扬声器连接，所述语音接收模块的语音接收角度和超声波阵列扬声器的发射角度通过车载控制模块进行调节。

3.根据权利要求1所述的车载座椅独享声音设备，其特征在于：还包括车载音源模块，所述车载音源模块的输出端与音频分离模块的输入端连接，所述音频分离模块将频率在人耳听觉频率内的音频信号划分为若干频率区间，并对不同频率区间的音频信号分别进行幅值和频率计算，再对计算结果进行频率调节处理，将所述音频信号分离成双声道信号；

所述超声波阵列扬声器包括设置在不同方位的左声道扬声器阵列和右声道扬声器阵列，所述左声道扬声器阵列的输入端与左声道信号连接，所述右声道扬声器阵列的输入端与右声道信号连接，用于提供立体声声场。

4.根据权利要求3所述的车载座椅独享声音设备，其特征在于：所述频率区间包括频率值依次增强的第一频率区间、第二频率区间、第三频率区间、第四频率区间和第五频率区间，所述频率调节处理包括：

对所述第一频率区间内的音频信号进行幅值和频率计算，分别获取频率计算结果和幅值计算结果，维持所述幅值计算结果不变，并对所述频率计算结果进行偏移处理；

对所述第二频率区间的音频信号频率维持不变，对所述第三频率区间、第四频率区间和第五频率区间的信号频率分别进行削弱处理，

将各个区间频率调节处理后的频率进行实时合成，获取多声道信号。

5.根据权利要求4所述的车载座椅独享声音设备，其特征在于：分别测量输入音频信号中的各声道信号的主频率，根据测量结果生成频率值不同的左声道主频和右声道主频，并对所述左声道主频和右声道主频进行锁频处理，所述左声道主频和右声道主频相互独立。

6.根据权利要求5所述的车载座椅独享声音设备，其特征在于：还包括调音模块，用于对每个声道音频信号的频率、幅值和相位进行调节；

当需要使处于定向立体声场内的用户可以判断音源的距离和位置时，将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的幅值设置为不等；

当需要使处于定向立体声场内的用户无法判断音源的距离和位置时，将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的幅值设置为相等，并将左、右声道扬声器阵列输出的音频信号的频率设置为相近频率。

7.根据权利要求1-6任一所述的车载座椅独享声音设备，其特征在于：所述超声波阵列扬声器为多个，车内每个座椅分别设置有对应的超声波阵列扬声器，且每个超声波阵列扬声器分别设置有身份标识模块，用于身份识别。

8.根据权利要求7所述的车载座椅独享声音设备，其特征在于：超声波阵列扬声器的声源幅角为20°-30°，声音的最远传播距离为50cm-80cm。