CN110446136A - 一种车内声场分区重建系统及其采用的控制方法 - Google Patents

一种车内声场分区重建系统及其采用的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110446136A
CN110446136A CN201910624603.1A CN201910624603A CN110446136A CN 110446136 A CN110446136 A CN 110446136A CN 201910624603 A CN201910624603 A CN 201910624603A CN 110446136 A CN110446136 A CN 110446136A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sound field
control area
loudspeaker
subregion
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910624603.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110446136B (zh
Inventor
彭博
范佳亮
韩强
郑四发
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hua Yan Hui Sheng (suzhou) Electronic Technology Co Ltd
Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
Original Assignee
Hua Yan Hui Sheng (suzhou) Electronic Technology Co Ltd
Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hua Yan Hui Sheng (suzhou) Electronic Technology Co Ltd, Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University filed Critical Hua Yan Hui Sheng (suzhou) Electronic Technology Co Ltd
Priority to CN201910624603.1A priority Critical patent/CN110446136B/zh
Publication of CN110446136A publication Critical patent/CN110446136A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110446136B publication Critical patent/CN110446136B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Abstract

本发明涉及一种车内声场分区重建系统,包括扬声器、控制器、模拟音频线、数字音频线和总线。该车内声场分区重建系统采用的控制方法为:将各扬声器的总驱动信号表示为针对各个控制区域信号的叠加形式,则当第z个控制区域切换为暗区时,将针对第z个控制区域的分区驱动信号置零;当第z个控制区域切换为明区时,利用车内声场分区重建系统的电声传递函数、总驱动信号和所有声场控制点声压来求解得到针对第z个控制区域的分区驱动信号,进而求得各扬声器对应的驱动信号。本发明保证了明区的立体声效果,该立体效果在控制区域内都可体验;由于本发明采用了驱动信号叠加的控制方式,且各驱动信号相对独立,可实现独立非联动的明暗区切换。

Description

一种车内声场分区重建系统及其采用的控制方法
技术领域
本发明属于噪声的主动控制领域,特别涉及一种能够在汽车乘员舱内实现声场分区重建的系统及其采用的控制方法。
背景技术
在智能化的大背景下,汽车音频信号的种类越来越多,如音乐、导航提示音、转向提示音、报警声等。多种声音在车内长时间的混杂,会导致车内乘客的烦恼度增强,期望拥有独立声环境的需求也随之增加。例如,驾驶员在驾驶的同时想听音乐而其他乘客在休息,此时最佳的音乐播放方式是使得仅有驾驶员听到音乐而其他乘客听不到。车内声场的分区域控制技术应运而生。
1997年,W.F.Druyvesteyn提出了Personal sound的概念:同一空间内,不同用户拥有不同的私人声学环境,同时期望避免其他用户声学环境的干扰。针对不同频率下实现空间分区域声场控制的问题,Druyvesteyn提出了对应的方法:低频时主要采用主动控制的手段;中频时采用扬声器阵列实现声聚焦;高频时则依靠具有指向性的扬声器和被动吸声材料,为之后分区域声场控制的研究提供了一定的指导方向。
随后,包括中科院声学所、惠林顿维多利亚大学、皇家墨尔本理工大学、丹麦技术大学等研究分区控制技术的机构在此基础上对分区域声场控制进行了进一步研究,其中比较有代表性的是英国的南安普顿大学。2013年,南安普顿大学提出了一种采用布置于汽车车门处的4个中低频扬声器与布置于座椅头靠位置的8个中高频扬声器组成的播放阵列,用于实现车内前后两排区域声场的独立控制。设置车舱前区为明区时,该播放系统能使得明暗区声能量对比度在20Hz~10kHz频带内都大于11dB,实现前后区的独立控制。
虽然目前的分区域控制技术已有丰富的研究成果,但在针对汽车的分区控制中仍有以下两个问题需要解决:第一,现有技术主要关注明区和暗区的声音大小对比,如何保证明区的立体声效果需要进一步考虑;第二,现有技术仍采用的明暗区联动控制,如预先设定某一区域为明区,另一区域为暗区,在控制中此两区域的明暗就已确定,如何在不干扰明区的情况下将原来的暗区转化为明区需要进一步研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在车内分区域控制中实现明区的立体声重建,并实现明暗区域的非联动独立切换的车内声场分区重建系统及其采用的控制方法,以此来克服现有技术的不足。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种车内声场分区重建系统,用于针对汽车舱内空间实现声场分区域重建,所述汽车舱内空间包含Z个控制区域,Z为正整数,每个所述控制区域中包含M个声场控制点,所述车内声场分区重建系统包括:
设置于汽车舱内空间中并能够在驱动信号的驱动下将模拟音频信号转换为声音输出的扬声器;
用于根据声场分区域重建的控制方法生成并输出各所述扬声器对应的所述驱动信号、将初始音频信号转换所述模拟音频信号并输出的控制器;
用于连接所述控制器与各所述扬声器并传输所述模拟音频信号的模拟音频线;
用于向所述控制器输入所述初始音频信号的数字音频线;
用于连接所述控制器与各所述扬声器并传输所述驱动信号的总线。
一种上述车内声场分区重建系统采用的控制方法为:将各所述扬声器的总驱动信号g=[g1,g2,…,gn,…,gN]T表示为其中,gz为各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号,gn为第n个扬声器对应的驱动信号;则通过控制各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz来实现声场分区域重建:当第z个所述控制区域切换为暗区时,将各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz置零;当第z个所述控制区域切换为明区时,利用所述车内声场分区重建系统的电声传递函数H、所述总驱动信号g和所述车内声场分区重建系统的所有声场控制点声压p来求解得到各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz;进而依据各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz分别得到各所述扬声器对应的驱动信号gn中对应针对第z个所述控制区域的部分,从而得到各所述扬声器对应的驱动信号gn
上述方案中,当第z个所述控制区域切换为明区时,求解得到各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz的方法为:
s.t.gn<AG,n=1,2,…,N
其中,λ>0为拉格朗日乘子,AG为驱动信号门限值,||·||为欧几里德范数。
所述车内声场分区重建系统的所有声场控制点声压其中pz=[pz1,pz2,…,pzm,…,pzM]T为第z个所述控制区域的声场控制点声压,令切换为明区的第z个所述控制区域的声场控制点声压pz=po,除第z个所述控制区域以外的各个所述控制区域的声场控制点声压pi=0,i≠z,从而得到所述车内声场分区重建系统的所有声场控制点声压p,其中po为第z个所述控制区域对应的明区声场控制信号。
所述第z个所述控制区域对应的明区声场控制信号po的生成方法为:针对第z个所述控制区域设置与所述控制器相连接的虚拟声源并建立三维坐标系,在第z个所述控制区域中设置人工头模型,使得所建立的三维坐标系的原点位于所述人工头模型上左耳和右耳的中点,所述人工头模型上的左耳和右耳均位于所述三维坐标系的x轴上,所述人工头模型的正前方为正y轴方向,所述人工头模型的上方为正z轴方向,所述第z个所述控制区域中的M个声场控制点分布于x-y平面上以所述三维坐标系的原点为圆心的圆上,设所述虚拟声源在所述三维坐标系中的位置为点源强度为Qo,初始相位为φo,记所述人工头模型上左耳和右耳在所述三维坐标系中的位置分别为则可以得到所述虚拟声源分别在所述人工头模型上左耳和右耳处产生的声压的表达式,再结合所述初始音频信号求取所述虚拟声源的位置、点源强度和初始相位,进而分别得到第z个所述控制区域中M个声场控制点的声压作为对应的声压信号,则第z个所述控制区域对应的明区声场控制信号po=[po1,po2,…,pom,…,poM]T,其中pom为第z个所述控制区域中第m个声场控制点的声压。
所述虚拟声源分别在所述人工头模型上左耳和右耳处产生的声压的表达式为:
式中,k为波数,j为虚数算子;
第z个所述控制区域中第m个声场控制点的声压pom的表达式为:
结合
s.t.yo>0
求取所述虚拟声源的位置、点源强度和初始相位,式中,||·||为欧几里德范数,SL为所述初始音频信号的左通道信号,SR为所述初始音频信号的右通道信号。
所述车内声场分区重建系统的电声传递函数H的求取方法为:分别给各所述扬声器提供白噪声激励信号,记第1到N个所述扬声器的白噪声激励信号分别为d1,d2,…,dn,…,dN;从而依据为各所述扬声器提供对应所述白噪声激励信号时,各个所述控制区域中各个所述声场控制点的声压分别求得由每个所述扬声器分别到各个所述声场控制点的电声传递函数,进而得到所述车内声场分区重建系统的电声传递函数H。
当给第n个所述扬声器提供白噪声激励信号dn时,第z个所述控制区域中的第m个所述声场控制点的声压为则从第n个所述扬声器到第z个所述控制区域中的第m个所述声场控制点的电声传递函数其中,Szmn为第z个所述控制区域中的第m个所述声场控制点的声压与第n个所述扬声器的白噪声激励信号dn的互功率谱密度,Snn为第n个所述扬声器的白噪声激励信号dn的自功率谱密度。
记N个所述扬声器的到第z个所述控制区域中共计M个所述声场控制点的电声传递函数为Hz,则
进一步得到所述车内声场分区重建系统的电声传递函数H为
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明的车内声场分区重建系统及其采用的控制方法,保证了明区的立体声效果,且由于是针对声场的控制,该立体效果在控制区域内都可体验;由于本发明采用了驱动信号叠加的控制方式,且各驱动信号相对独立,可实现独立非联动的明暗区切换。
附图说明
附图1为本发明的车内声场分区重建系统的示意图。
附图2为本发明采用的明区声场控制信号生成方法示意图。
附图3为本发明采用的车内声场分区重建系统的电声传递函数的测量方法示意图。
附图4为本发明的实施例中明区声场的声压级误差均值示意图。
附图5为本发明的实施例中明暗区声场声压级对比示意图。
以上附图中:1、第1个控制区域;2、第2个控制区域;3、第3个控制区域;4、第4个控制区域;5、扬声器;6、模拟音频线;7、控制器;8、数字音频线;9、CAN总线。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一:如附图1所示,一种用于针对汽车舱内空间实现声场分区域重建的车内声场分区重建系统,包括N(N为正整数)个扬声器5、控制器7、模拟音频线6、数字音频线8和CAN总线。扬声器5分布于汽车舱内空间中的不同位置,其能够在驱动信号的驱动下将模拟音频信号转换为声音输出。控制器7用于根据声场分区域重建的控制方法生成并输出各扬声器5对应的驱动信号,还用于将外部输入的初始音频信号转换模拟音频信号并输出,控制器7包含了驱动扬声器5的功率放大模块。模拟音频线6用于连接控制器7与各扬声器5并传输模拟音频信号,本实施例中,模拟音频线6与扬声器5一一对应设置。数字音频线8用于其他系统向控制器7输入初始音频信号;CAN总线用于连接控制器7与各扬声器5并传输驱动信号。
应用上述车内声场分区重建系统的汽车舱内空间包含Z(Z为正整数)个控制区域,每个控制区域中包含M(M为正整数)个声场控制点。本实施例中,汽车舱内空间分为4个控制区域,呈两行、两列形式分布,分别为第1个控制区域1、第2个控制区域2、第3个控制区域3、第4个控制区域4;设置6个扬声器5,分别位于4个控制区域的侧部以及汽车舱前部和后部。
上述车内声场分区重建系统采用的控制方法,即控制器7生成各扬声器5对应的驱动信号的方法包括以下步骤:
1)基于双耳信号的明区声场控制信号生成
第z(z∈[1,Z])个控制区域对应的明区声场控制信号po的生成方法为:如附图2所示,针对第z个控制区域设置与控制器7相连接的虚拟声源并建立三维坐标系。
在第z个控制区域中设置人工头模型,该人工头模型的位置和方向与人员乘坐于该控制区域中时头部的位置和方向相同,使得所建立的三维坐标系的原点位于人工头模型上左耳和右耳的中点,人工头模型上的左耳和右耳均位于三维坐标系的x轴上,人工头模型的正前方为正y轴方向,人工头模型的上方为正z轴方向。将人工头模型的左耳和右耳在三维坐标系中的位置分别记为在拟订控制区域与人耳同高的圆形区域边缘均布M个声场控制点,即第z个控制区域中的M个声场控制点分布于x-y平面上以三维坐标系的原点为圆心的圆上,第1到M个声场控制点的位置依次记为
设虚拟声源在三维坐标系中的位置为点源强度为Qo,初始相位为φo,则可以得到虚拟声源分别在人工头模型上左耳和右耳处产生的声压的表达式,即
式(1)中,k为波数,j为虚数算子。
再结合初始音频信号求取虚拟声源的位置、点源强度和初始相位:
式(2)中,||·||为欧几里德范数,SL为初始音频信号的左通道信号,SR为初始音频信号的右通道信号。
求得虚拟声源的信息后,即可生成图2中第z个控制区域中M个声场控制点各自的声压作为对应的声压信号,第z个控制区域中第m(m∈[1,M])个声场控制点的声压信号可表示为:
则分别求得第z个控制区域中第1至M个声场控制点各自的声压信号po1、po2、…、pom、…poM后,即可得到第z个控制区域对应的明区声场控制信号po
po=[po1,po2,…,pom,…,poM]T (4)
采用上述方法,可以求得各个控制区域对应的明区声场控制信号。
2)车内声场分区重建系统的电声传递函数H的测量
如附图3所示,车内声场分区重建系统的电声传递函数H的求取方法为:分别给各扬声器5提供白噪声激励信号,记第1到N个扬声器5的白噪声激励信号分别为d1,d2,…,dn,…,dN。从而依据为各扬声器5提供对应白噪声激励信号时,各个控制区域中各个声场控制点的声压分别求得由每个扬声器5分别到各个声场控制点的电声传递函数Hzmn,进而得到车内声场分区重建系统的电声传递函数H。
具体为:当给第n(n∈[1,N])个扬声器5提供白噪声激励信号dn时,第z个控制区域中的共计M个声场控制点采集到的声压分别为则对于第z个控制区域中的第m个声场控制点而言,其声压为从第n个扬声器5到第z个控制区域中的第m个声场控制点的电声传递函数记为Hzmn,则有:
式(5)中,Szmn为第z个控制区域中的第m个声场控制点的声压与第n个扬声器5的白噪声激励信号dn的互功率谱密度,Snn为第n个扬声器5的白噪声激励信号dn的自功率谱密度,利用welch方法获得。
采用上述方法分别求得由每个扬声器5分别到各个声场控制点的电声传递函数,包括每个扬声器5到第1个控制区域1中的各声场控制点的电声传递函数、每个扬声器5到第2个控制区域2中的各声场控制点的电声传递函数、…、每个扬声器5到第z个控制区域中的各声场控制点的电声传递函数、…、每个扬声器5到第Z个控制区域中的各声场控制点的电声传递函数。例如:从第1个扬声器5到第1个控制区域1中的第1个声场控制点的电声传递函数H111、从第n个扬声器5到第z个控制区域中的第m个声场控制点的电声传递函数Hzmn、从第N个扬声器5到第Z个控制区域中的第M个声场控制点的电声传递函数HZMN等。则对于第z个控制区域而言,记N个扬声器5分别到其共计M个声场控制点的电声传递函数为Hz,则有以下形式:
利用上述方法可以分别得到每个扬声器5到第1个控制区域1中的各声场控制点的电声传递函数H1、每个扬声器5到第2个控制区域2中的各声场控制点的电声传递函数H2、…、每个扬声器5到第z个控制区域中的各声场控制点的电声传递函数Hz、…、每个扬声器5到第Z个控制区域中的各声场控制点的电声传递函数HZ
进一步,记车内声场分区重建系统的电声传递函数,即车内声场分区重建系统中N个扬声器5到所有控制区域共计ZM个声场控制点的电声传递函数为H,则有:
3)明暗区域的非联动独立切换
记N个扬声器5的总驱动信号为g,则有:
g=[g1,g2,…,gn,…,gN]T (8)
式(8)中,gn为第n个扬声器5对应的驱动信号。
在本方案的分区域控制中,一共控制Z个控制区域。为实现Z个控制区域的非联动独立切换,总驱动信号g通过Z组驱动信号的叠加而成,可表示为:
式(9)中,gz为各扬声器5共同针对第z个控制区域的分区驱动信号,其仅对第z个控制区域有控制效果。
据此,对于各扬声器5共同针对第z个控制区域的分区驱动信号gz也可以通过式(8)的形式来表示其与各个扬声器5分别针对第z个控制区域的分区驱动信号的矢量关系,即:
gz=[g1z,g2z,…,gnz,…,gNz]T
从而,则通过控制各扬声器5共同针对第z个控制区域的分区驱动信号gz来实现声场分区域重建。具体方法如下,分为两种情况:
a)当第z个控制区域被切换为暗区时,将各扬声器5共同针对第z个控制区域的分区驱动信号gz置零,即:
gz=0 (10)
b)当第z个控制区域被切换为明区时,利用车内声场分区重建系统的电声传递函数H、总驱动信号g和车内声场分区重建系统的所有声场控制点声压p来求解得到各扬声器5共同针对第z个控制区域的分区驱动信号gz
首先,记第z个控制区域的声场控制点声压为pz,则有以下形式:
pz=[pz1,pz2,…,pzm,…,pzM]T (11)
式(11)中,pzm为第z个控制区域的第m个声场控制点的声压。据此即可得到第1到z个控制区域的声场控制点声压p1、p2、…、pz、…、pZ
记车内声场分区重建系统的全部Z个控制区域的所有声场控制点声压为p,有以下形式:
将式(12)中切换为明区的第z个控制区域的声场控制点声压pz置为该第z个控制区域对应的明区声场控制信号po,除第z个控制区域以外的其他各控制区域的声场控制点声压置零,即:
从而得到车内声场分区重建系统的所有声场控制点声压p。
然后,根据切换为明区的第z个控制区域的声场控制点声压pz求解各扬声器5共同针对第z个控制区域的分区驱动信号gz
式(14)中,λ>0为拉格朗日乘子,AG为驱动信号门限值,||·||为欧几里德范数。
在确定了各扬声器5共同针对第z个控制区域的分区驱动信号gz后,依据各扬声器5共同针对第z个控制区域的分区驱动信号gz,以及其与各个扬声器5分别针对第z个控制区域的分区驱动信号的矢量关系,即可分别得到各扬声器5对应的驱动信号gn中对应针对第z个控制区域的部分,即得到各个扬声器5分别针对第z个控制区域的分区驱动信号,从而结合各扬声器5分别针对除第z个控制区域以外的各控制区域的驱动信号,得到各扬声器5对应的驱动信号gn
图4和图5为本发明实施例中的实测数据。在图4中,用明区各测点的声压级误差均值来衡量声场重建误差时,声压级误差均值保持在0.5dB以下,一般人很难感受到明区声场与目标声场的区别,可认为明区内实现了准确的声场重建。在图5中,用明区和暗区各测点的声压级均值来衡量声场的大小,明区的声场大小保持在80dB~90dB,暗区的声场大小保持在60dB左右,明暗区的声压级均值对比度(即声压级之差)保持在20dB以上,可认为实现了明暗分区控制。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,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 (10)

1.一种车内声场分区重建系统,用于针对汽车舱内空间实现声场分区域重建,所述汽车舱内空间包含Z个控制区域,Z为正整数,每个所述控制区域中包含M个声场控制点,其特征在于:所述车内声场分区重建系统包括:
设置于汽车舱内空间中并能够在驱动信号的驱动下将模拟音频信号转换为声音输出的扬声器;
用于根据声场分区域重建的控制方法生成并输出各所述扬声器对应的所述驱动信号、将初始音频信号转换所述模拟音频信号并输出的控制器;
用于连接所述控制器与各所述扬声器并传输所述模拟音频信号的模拟音频线;
用于向所述控制器输入所述初始音频信号的数字音频线;
用于连接所述控制器与各所述扬声器并传输所述驱动信号的总线。
2.一种如权利要求1所述的车内声场分区重建系统采用的控制方法,其特征在于:所述控制方法为:将各所述扬声器的总驱动信号g=[g1,g2,…,gn,…,gN]T表示为其中,gz为各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号,gn为第n个扬声器对应的驱动信号;则通过控制各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz来实现声场分区域重建:当第z个所述控制区域切换为暗区时,将各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz置零;当第z个所述控制区域切换为明区时,利用所述车内声场分区重建系统的电声传递函数H、所述总驱动信号g和所述车内声场分区重建系统的所有声场控制点声压p来求解得到各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz;进而依据各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz分别得到各所述扬声器对应的驱动信号gn中对应针对第z个所述控制区域的部分,从而得到各所述扬声器对应的驱动信号gn
3.根据权利要求2所述的车内声场分区重建系统采用的控制方法,其特征在于:当第z个所述控制区域切换为明区时,求解得到各所述扬声器共同针对第z个所述控制区域的分区驱动信号gz的方法为:
s.t.gn<AG,n=1,2,…,N
其中,λ>0为拉格朗日乘子,AG为驱动信号门限值,||·||为欧几里德范数。
4.根据权利要求3所述的车内声场分区重建系统采用的控制方法,其特征在于:所述车内声场分区重建系统的所有声场控制点声压其中pz=[pz1,pz2,…,pzm,…,pzM]T为第z个所述控制区域的声场控制点声压,令切换为明区的第z个所述控制区域的声场控制点声压pz=po,除第z个所述控制区域以外的各个所述控制区域的声场控制点声压pi=0,i≠z,从而得到所述车内声场分区重建系统的所有声场控制点声压p,其中po为第z个所述控制区域对应的明区声场控制信号。
5.根据权利要求4所述的车内声场分区重建系统采用的控制方法,其特征在于:所述第z个所述控制区域对应的明区声场控制信号po的生成方法为:针对第z个所述控制区域设置与所述控制器相连接的虚拟声源并建立三维坐标系,在第z个所述控制区域中设置人工头模型,使得所建立的三维坐标系的原点位于所述人工头模型上左耳和右耳的中点,所述人工头模型上的左耳和右耳均位于所述三维坐标系的x轴上,所述人工头模型的正前方为正y轴方向,所述人工头模型的上方为正z轴方向,所述第z个所述控制区域中的M个声场控制点分布于x-y平面上以所述三维坐标系的原点为圆心的圆上,设所述虚拟声源在所述三维坐标系中的位置为点源强度为Qo,初始相位为φo,记所述人工头模型上左耳和右耳在所述三维坐标系中的位置分别为则可以得到所述虚拟声源分别在所述人工头模型上左耳和右耳处产生的声压的表达式,再结合所述初始音频信号求取所述虚拟声源的位置、点源强度和初始相位,进而分别得到第z个所述控制区域中M个声场控制点的声压作为对应的声压信号,则第z个所述控制区域对应的明区声场控制信号po=[po1,po2,…,pom,…,poM]T,其中pom为第z个所述控制区域中第m个声场控制点的声压。
6.根据权利要求5所述的车内声场分区重建系统采用的控制方法,其特征在于:所述虚拟声源分别在所述人工头模型上左耳和右耳处产生的声压的表达式为:
式中,k为波数,j为虚数算子;
第z个所述控制区域中第m个声场控制点的声压pom的表达式为:
7.根据权利要求6所述的车内声场分区重建系统采用的控制方法,其特征在于:结合
s.t.yo>0
求取所述虚拟声源的位置、点源强度和初始相位,式中,||·||为欧几里德范数,SL为所述初始音频信号的左通道信号,SR为所述初始音频信号的右通道信号。
8.根据权利要求3所述的车内声场分区重建系统采用的控制方法,其特征在于:所述车内声场分区重建系统的电声传递函数H的求取方法为:分别给各所述扬声器提供白噪声激励信号,记第1到N个所述扬声器的白噪声激励信号分别为d1,d2,…,dn,…,dN;从而依据为各所述扬声器提供对应所述白噪声激励信号时,各个所述控制区域中各个所述声场控制点的声压分别求得由每个所述扬声器分别到各个所述声场控制点的电声传递函数,进而得到所述车内声场分区重建系统的电声传递函数H。
9.根据权利要求8所述的车内声场分区重建系统采用的控制方法,其特征在于:当给第n个所述扬声器提供白噪声激励信号dn时,第z个所述控制区域中的第m个所述声场控制点的声压为则从第n个所述扬声器到第z个所述控制区域中的第m个所述声场控制点的电声传递函数其中,Szmn为第z个所述控制区域中的第m个所述声场控制点的声压与第n个所述扬声器的白噪声激励信号dn的互功率谱密度,Snn为第n个所述扬声器的白噪声激励信号dn的自功率谱密度。
10.根据权利要求9所述的车内声场分区重建系统采用的控制方法,其特征在于:记N个所述扬声器的到第z个所述控制区域中共计M个所述声场控制点的电声传递函数为Hz,则
进一步得到所述车内声场分区重建系统的电声传递函数H为
CN201910624603.1A 2019-07-11 2019-07-11 一种车内声场分区重建系统采用的控制方法 Active CN110446136B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910624603.1A CN110446136B (zh) 2019-07-11 2019-07-11 一种车内声场分区重建系统采用的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910624603.1A CN110446136B (zh) 2019-07-11 2019-07-11 一种车内声场分区重建系统采用的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110446136A true CN110446136A (zh) 2019-11-12
CN110446136B CN110446136B (zh) 2020-07-14

Family

ID=68430185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910624603.1A Active CN110446136B (zh) 2019-07-11 2019-07-11 一种车内声场分区重建系统采用的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110446136B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110979178A (zh) * 2019-12-16 2020-04-10 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置
CN113115170A (zh) * 2021-03-23 2021-07-13 清华大学苏州汽车研究院(相城) 一种多类型扬声器阵列的优化布置方法
CN113676828A (zh) * 2021-07-01 2021-11-19 中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司 一种基于头部追踪技术的车内多媒体声分区控制装置和方法
CN114827837A (zh) * 2022-03-19 2022-07-29 南京大学 重建误差约束下最大化声能量对比度的声场分区控制方法
US11510004B1 (en) 2021-09-02 2022-11-22 Ford Global Technologies, Llc Targeted directional acoustic response

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060100870A1 (en) * 2004-10-25 2006-05-11 Honda Motor Co., Ltd. Speech recognition apparatus and vehicle incorporating speech recognition apparatus
KR20100069401A (ko) * 2008-12-16 2010-06-24 현대자동차주식회사 차량용 라인 어레이 스피커의 음향제어 방법
CN103209381A (zh) * 2013-04-15 2013-07-17 清华大学 多通道电声传递函数的测量方法
CN105128764A (zh) * 2015-10-20 2015-12-09 莆田市云驰新能源汽车研究院有限公司 一种汽车音响控制方法及系统
WO2016008621A1 (en) * 2014-07-14 2016-01-21 Bang & Olufsen A/S Configuring a plurality of sound zones in a closed compartment
CN106089361A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 重庆长安汽车股份有限公司 一种车内发动机主动降噪系统及方法
CN106231503A (zh) * 2016-09-19 2016-12-14 清华大学 一种用于车内分区域控制的音频系统及控制方法
WO2017178454A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for providing individual sound zones
CN107979806A (zh) * 2017-05-16 2018-05-01 中山大学花都产业科技研究院 一种用于实现车内声场重构的方法
CN108834030A (zh) * 2018-09-28 2018-11-16 广州小鹏汽车科技有限公司 一种车内声场调节方法及音频系统
CN109591693A (zh) * 2018-10-31 2019-04-09 清华大学苏州汽车研究院(相城) 一种电动汽车运动声品质主动发声系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060100870A1 (en) * 2004-10-25 2006-05-11 Honda Motor Co., Ltd. Speech recognition apparatus and vehicle incorporating speech recognition apparatus
KR20100069401A (ko) * 2008-12-16 2010-06-24 현대자동차주식회사 차량용 라인 어레이 스피커의 음향제어 방법
CN103209381A (zh) * 2013-04-15 2013-07-17 清华大学 多通道电声传递函数的测量方法
WO2016008621A1 (en) * 2014-07-14 2016-01-21 Bang & Olufsen A/S Configuring a plurality of sound zones in a closed compartment
CN105128764A (zh) * 2015-10-20 2015-12-09 莆田市云驰新能源汽车研究院有限公司 一种汽车音响控制方法及系统
WO2017178454A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for providing individual sound zones
CN106089361A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 重庆长安汽车股份有限公司 一种车内发动机主动降噪系统及方法
CN106231503A (zh) * 2016-09-19 2016-12-14 清华大学 一种用于车内分区域控制的音频系统及控制方法
CN107979806A (zh) * 2017-05-16 2018-05-01 中山大学花都产业科技研究院 一种用于实现车内声场重构的方法
CN108834030A (zh) * 2018-09-28 2018-11-16 广州小鹏汽车科技有限公司 一种车内声场调节方法及音频系统
CN109591693A (zh) * 2018-10-31 2019-04-09 清华大学苏州汽车研究院(相城) 一种电动汽车运动声品质主动发声系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
廖祥凝: "车内分区域声场控制及加速声品质研究", 《中国博士学位论文全文数据库,工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110979178A (zh) * 2019-12-16 2020-04-10 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置
CN110979178B (zh) * 2019-12-16 2021-01-26 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置
CN113115170A (zh) * 2021-03-23 2021-07-13 清华大学苏州汽车研究院(相城) 一种多类型扬声器阵列的优化布置方法
CN113115170B (zh) * 2021-03-23 2022-06-03 清华大学苏州汽车研究院(相城) 一种多类型扬声器阵列的优化布置方法
CN113676828A (zh) * 2021-07-01 2021-11-19 中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司 一种基于头部追踪技术的车内多媒体声分区控制装置和方法
US11510004B1 (en) 2021-09-02 2022-11-22 Ford Global Technologies, Llc Targeted directional acoustic response
CN114827837A (zh) * 2022-03-19 2022-07-29 南京大学 重建误差约束下最大化声能量对比度的声场分区控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110446136B (zh) 2020-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110446136A (zh) 一种车内声场分区重建系统及其采用的控制方法
CN105210391B (zh) 用于基于头枕的音频系统的信号处理
CN106231503B (zh) 一种用于车内分区域控制的音频系统及控制方法
CN101267687B (zh) 阵列扬声器设备
EP3430823B1 (en) Sound reproduction system
CN109286875A (zh) 用于定向拾音的方法、装置、电子设备和存储介质
CN105264916A (zh) 用于基于近场扬声器的音频系统的声场控制器
JP2001028799A (ja) 車載用音響再生装置
JPWO2006077953A1 (ja) 音像定位制御装置
CN107925814B (zh) 生成提升声音印象的方法和设备
WO2019245793A1 (en) Phantom center image control
CN112259067A (zh) 一种汽车主动声浪装置及其控制方法
CN216886473U (zh) 一种车载音频系统
CN208971787U (zh) 汽车音响系统
JP3896865B2 (ja) マルチチャンネルオーディオシステム
CN109089203A (zh) 汽车音响系统的多声道信号转换方法及汽车音响系统
CN110789478B (zh) 车载音响参数辅助调节方法、装置以及音频处理器
CN116055959A (zh) 考虑空间一致性的车内声场分区控制方法及系统
CN114401471A (zh) 基于数字钥匙的智能座舱域音场调节方法及装置
KR20100069401A (ko) 차량용 라인 어레이 스피커의 음향제어 방법
CN110126840A (zh) 车内发动机多音效主动控制系统
Liao et al. Design array of loudspeakers for personal audio system in a car cabin
CN113852892B (zh) 音频系统及其控制方法、装置
CN111641899B (zh) 虚拟环绕声发声电路、平面音源装置及平面显示设备
CN109923877A (zh) 对立体声音频信号进行加权的装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant