CN112118514A - 座椅头枕的音频系统、座椅头枕及相关车辆、方法和程序 - Google Patents

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CN112118514A CN202010552896.XA CN202010552896A CN112118514A CN 112118514 A CN112118514 A CN 112118514A CN 202010552896 A CN202010552896 A CN 202010552896A CN 112118514 A CN112118514 A CN 112118514A
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穆尼拉·里戈-马阿扎维
杰玺·努瓦罗
谢诺冯·杜科普洛斯
加厄·拉可伊莱
热雷米·莱克莱雷
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Abstract

本发明涉及座椅头枕的音频系统、座椅头枕及相关车辆、方法和程序。该音频系统包括：R个右扬声器的组；L个左扬声器的组；以及电子链(10)，该电子链被配置为至少从右输入信号(RIN)和左输入信号(LIN)发出声音信号，电子链包括：分离模块(16)，该分离模块被配置为从右输入信号(RIN)和左输入信号(LIN)获得至少四个单声道音频分量(CL、AL、CR、AR)；声音空间化模块(18)，该声音空间化模块被配置为对由分离模块(16)递送的各个单声道音频分量(CL、AL、CR、AR)应用先前从所述多个双耳滤波器(B1、B2...BN)选择的并且专用于所述音频分量的双耳滤波器，这产生源位置与所述先前选择的双耳滤波器关联的声音。

Description

座椅头枕的音频系统、座椅头枕及相关车辆、方法和程序
【技术领域】
本发明涉及一种用于座椅头枕的音频系统，该音频系统包括：R个右扬声器的组；L个左扬声器的组；以及控制单元，该控制单元包括电子链，该电子链被配置为从包括右输入信号和左输入信号的至少一对输入信号发出声音信号，以便经由包括右通道和左通道的一对通道来再现声音，该对通道的各自的端是R个右扬声器的组和L个左扬声器的组，R和L为大于或等于一的整数，各个扬声器被配置为集成到头枕中。
本发明还涉及一种被设计成联接到座椅的靠背的座椅头枕，该头枕配备有这种音频系统。
本发明还涉及一种客运车辆，特别是机动车辆，该车辆包括一个或几个座椅，至少一个座椅配备有这种头枕。
本发明还涉及一种音频处理方法，该方法通过这种用于头枕的音频系统来实施。
本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序包括软件指令，这些指令在由计算机执行时，实施这种音频处理方法。
【背景技术】
本发明涉及设置有所谓的“智能”头枕的车辆座椅领域，该头枕特别合并有被称为近场扬声器的扬声器，用于在坐在座椅上的用户的头部附近广播声音。这种座椅可以例如安装在汽车、长途客车、飞机或火车中。
文献EP 2 987 341 B1和EP 3 094 114 B1教示了上述类型的音频系统。然而，这种用于头枕的音频系统没有公开用于创建用于不同乘员的私人音频区的解决方案。
实际上，文献EP 2 987 341 B1和EP 3 094 114 B1涉及一种用于调节机动车辆音频系统中的信号的方法，该方法特别包括以下步骤：对与第一双耳滤波器和第二双耳滤波器的组合混合的多通道信号进行滤波，以便生成能够在近场中由扬声器发出的双耳输出信号。
另外，这些文献还公开了用于调节信号的方法包括以下步骤：确定要应用于来自组成混合多通道信号的通道的信号的第一组权重，以便定义第一声音场景；以及确定要应用于来自组成混合多通道信号的通道的信号的第二组权重，以便定义第二声音场景阶段。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种用于为同一车辆的不同乘员创建私人音频区的解决方案。
为此，本发明涉及一种用于座椅头枕的音频系统，该音频系统包括：R个右扬声器的组；L个左扬声器的组；以及控制单元，该控制单元包括电子链，该电子链被配置为从包括右输入信号和左输入信号的至少一对输入信号发出声音信号，以便经由包括右通道和左通道的一对通道来再现声音，该对通道的各自的端是R个右扬声器的组和L个左扬声器的组，R和L为大于或等于一的整数，各个扬声器被配置为集成到头枕中，
电子链包括：
-分离模块，该分离模块被配置为从右输入信号和左输入信号获得至少四个单声道音频分量，优选地为两个左单声道音频分量和两个右单声道音频分量，
-声音空间化模块，该声音空间化模块包括多个双耳滤波器，各个双耳滤波器被配置为产生源位置能够被感知为与所述左和/或右扬声器中的一个的实际位置分开的声音，空间化模块18被配置为对由分离模块递送的各个单声道音频分量应用先前从所述多个双耳滤波器选择的并且专用于所述音频分量的双耳滤波器，产生与所述音频分量对应的声音，该声音的源位置与所述先前选择的双耳滤波器关联。
根据本发明的其他有利方面，音频系统包括以下特征中的一个或多个，这些特征单独考虑或根据所有技术上可以的组合来考虑：
-分离模块包括：
-第一确定工具，配置为从右输入信号和左输入信号确定单声道提取滤波器；
-第二确定工具，配置为从右输入信号和左输入信号确定立体声滤波器；以及
-滤波工具，配置为通过对右输入信号和左输入信号应用单声道提取滤波器和立体声提取滤波器来确定所述至少四个单声道音频分量；
-各个双耳滤波器能够从专用的单声道音频分量递送包括左输出和右输出的两个输出，左输出能够输送到L个左扬声器的组，右输出能够输送到R个右扬声器的组；
-声音空间化模块包括用于在多个双耳滤波器内选择要与各个音频分量关联的双耳滤波器的工具，该选择工具能够连接到属于包括以下的组的元件中的至少一个：
-音频系统外部的警报生成器的组，
-R个右扬声器的组和L个左扬声器的组的位置相对于头枕上的用户的头部的位置的相对位置传感器，
-用于手动选择声音回放模式的光标，
选择工具能够根据从所述警报生成器的组、所述传感器或所述光标接收的信息项来动态地修改双耳滤波器的选择；
-警报生成器的组包括至少一个移动障碍物检测器，选择工具能够根据移动障碍物的位置动态地控制双耳滤波器的选择；
-电子链还包括用于重构低频的模块，该模块的输出连接到分离模块的输入；
-电子链还包括均衡模块，该均衡模块的输出可以连接到低频重构模块的输入，均衡模块被配置为对右输入信号和左输入信号应用预先均衡处理，产生的右均衡信号和产生的左均衡信号分别能够基本上对应于预定的右参考近场收听曲线和预定的左参考近场收听曲线；
-电子链还包括声音拓宽模块，该声音拓宽模块的输入可以连接到声音空间化模块的输出，声音拓宽模块能够应用预定的混响处理；
-预定的混响处理根据拓宽模块的输入信号的源位置而变化；
-电子链还包括用于调节声音强度的模块，该模块的输入可以连接到拓宽模块的输出，声音强度调节模块被配置为对于给定的收听音量，对其输入信号应用心理声学均衡，该均衡能够使得可用相同的声音强度感知各个输入信号的所有频率。
本发明还涉及一种被设计成联接到座椅的靠背的座椅头枕，该头枕配备有如上限定的音频系统，扬声器集成到头枕中。
本发明还涉及一种客运车辆，具体是机动车辆，该运输车辆包括一个或几个座位，至少一个座位包括如上限定的头枕。
本发明还涉及一种音频处理方法，该音频处理方法由用于座椅头枕的音频系统来实施，该音频系统包括：R个右扬声器的组；L个左扬声器的组；以及控制单元，该控制单元包括电子链，该电子链被配置为从包括右输入信号和左输入信号的至少一对输入信号发出声音信号，以便经由包括右通道和左通道的一对通道来再现声音，该对通道的各自的端是R个右扬声器的组和L个左扬声器的组，R和L为大于或等于一的整数，各个扬声器被配置为集成到头枕中，方法包括：
-分离，该分离从输入信号递送四个单声道音频分量，优选地为两个左单声道音频分量和两个右单声道音频分量，
-声音空间化，该声音空间化对各个分量应用预先从多个双耳滤波器选择的双耳滤波器，各个双耳滤波器被配置为产生源位置能够被感知为与所述左扬声器和/或右扬声器中的一个的实际位置分开的声音，所选并应用的双耳滤波器专用于所述音频分量，并且产生与所述音频分量对应的声音，该声音的源位置与所述双耳滤波器关联。
本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序包括软件指令，这些指令在由计算机执行时，实施这种音频处理方法。
【附图说明】
本发明的这些特征和优点将在阅读以下描述时更清楚地显现，该以下描述仅被提供为非限制性示例，并且参照附图来进行，附图中：
图1是音频系统的示意图；
图2是根据本发明的声音空间化模块的一个实施例的示意图；以及
图3是根据本发明的音频处理方法的流程图。
【具体实施方式】
在说明书的剩余部分中，表述“基本上等于”将相等关系指定为在正负10％以内，优选在正负5％以内。
在下文中，“集成到头枕中”尤其是指第一种情况，其中，R个右扬声器的组和L个左扬声器的组被放置在与座椅的靠背基本上平行的头枕的中心部分的内部或外部，靠背的高度可调节，并且乘客的头部可以靠在靠背上，R个右扬声器的组放置到乘客头部位置的右边，L个左扬声器的组放置到乘客头部位置的左边。
根据第二种情况，头枕还包括位于中心部分的任一侧上并从该侧延伸的两个侧向延伸部(也称为侧翼或侧向凸缘)，侧向延伸部在展开位置与降低位置之间是固定或可移动的，展开位置与中心部分对齐，在降低位置中，侧向延伸部被使得更靠近乘客的头部到达最大降低位置，在该最大降低位置中，侧向延伸部垂直于中心部分。根据该第二种情况，扬声器的可能集成包括将R个扬声器的组放置在右侧向延伸部的内部或外部，并且将L个左扬声器的组放置在左侧向延伸部的内部或外部。
在图1中，根据本发明的音频系统被配置为集成到车辆座椅的头枕A中。这种头枕A包括能够固定到座椅的中心部分和固定在中心部分的任一侧上的两个侧向延伸部(分别为左右)。
根据本发明，头枕包括至少两个扬声器，该至少两个扬声器被分为R个右扬声器的组和L个左扬声器的组，它们与车辆的移动方向S平行地分布在头枕的中线M的任一侧上。
在图1的示例中，为了简单起见，R＝L＝1，并且根据本发明的音频系统于是包括单个左扬声器LSL和单个右扬声器LSR，并且被设计为从包括右输入信号RIN(z)和左输入信号LIN(z)的至少一对输入信号发出声音信号，以便经由包括右通道和左通道的一对通道再现声音，该对通道的各自的端是右扬声器LSR和左扬声器LSL。
为此，用于座椅头枕的音频系统包括配置的电子链10，根据图1的实施例，该电子链包括能够进行单独的电子处理操作的至少九个模块。
可选地，这种电子链10首先包括均衡模块12，该均衡模块的输入能够由右RIN(z)和左LIN(z)输入信号供应，并且均衡模块的输出可以连接到可选的低频重构模块14的输入。
电子链10还主要包括分离模块16，该分离模块被配置为从右输入信号RIN和左输入信号LIN获得至少四个单声道音频分量CL、AL、CR以及AR。作为示例，分离模块16被配置为从右输入信号RIN获得两个单声道音频分量CR、AR，并且从左输入信号LIN获得两个左单声道音频分量CL、AL。在变型中，分离模块16被配置为从右输入信号RIN和左输入信号LIN获得五个或更多个单声道音频分量。
在分离模块16的输出处，电子链10包括声音空间化模块18，该声音空间化模块包括多个双耳滤波器B1、B2...BN 19，各个双耳滤波器被配置为产生声音，该声音的源位置能够被感知为与所述左和/或右扬声器中的一个的实际位置分开，空间化模块18被配置为对由分离模块16递送的各个音频分量CL或AL或CR或AR应用先前从所述多个双耳滤波器选择的并且专用于所述音频分量的双耳滤波器，这产生与所述音频分量对应的声音，该声音的源位置与所述先前选择的双耳滤波器关联。
为此，根据图1的示例，这种声音空间化模块18还包括工具20，该工具用于在多个双耳滤波器(B1、B2...BN)19内选择要与各个单声道音频分量关联的双耳滤波器。
然后，可选地，电子链10还包括声音拓宽模块22，该声音拓宽模块的输入可以连接到声音空间化模块18的输出，声音拓宽模块22能够应用预定的混响处理。
在拓宽模块22的输出处，电子链10可选地还包括模块24，该模块用于对于给定的收听音量调节配置的声音强度，以便对其输入信号应用心理声学均衡，该均衡能够使得各个输入信号的所有频率都可用相同的声音强度感知。
然后，在声音强度调节模块24之后，电子链10包括由用户生成期望音量的模块26，如果适用，模块26经由可选的限制器27连接到一直沿着电子链10处理得到的音频分量的混合模块28。
根据图1所例示的一个示例性实施例，这种电子链10位于放置在头枕A内部的控制单元34中。
在下文中详细描述主要或可选地组成根据本发明的音频系统的这种电子链10的各个模块。
首先，可选的均衡模块12被配置为对右输入信号和左输入信号应用预先均衡处理，产生的右均衡信号RIN和产生的左均衡信号LIN分别能够基本上对应于预定的右参考近场收听曲线和预定的左参考近场收听曲线。
特别地，例如，与远场收听相比，这种预定的右或左参考近场收听曲线能够衰减高频，以便避免近场中的“侵略性的”声音渲染，该声音渲染可能使得用户的收听变得讨厌和/或不愉快。实际上，预定的右或左近场收听曲线可适应满足由建立者、车辆的操作者或乘客用户提出的收听预期，并且适应特定于将扬声器集成到头枕中的独特性。因此，根据情况，根据前述示例，可以应用高频放大来代替衰减。
根据一个特定方面，预定的左右参考近场收听曲线是相同的。
确实，将一个或多个扬声器集成到头枕中会导致修改扬声器的频率响应。另外，由于其减小的尺寸以便允许将其集成在头枕中，因此扬声器的频率响应不会是平坦的和/或在低频方面可能非常受限制。
均衡模块12旨在通过使得集成在头枕内的扬声器的频率响应至多与适应近场收听应用程序的参考频率响应曲线对应来改善该频率响应。换言之，均衡模块被配置为修改右输入信号RIN和左输入信号LIN，以便使得它们朝向适应它们所关联的扬声器的性能的参考频率响应曲线分别收敛，同时考虑该扬声器或这些扬声器在头枕内的集成。因此，由均衡模块12提供的均衡能够最佳地适应集成到头枕中的扬声器的工作频率范围。
输入连接到均衡模块12并且输出连接到分离模块16的输入的可选低频重构模块14被配置为向来自均衡模块的信号的低频部分添加附加处理。
更具体地，如先前指示的，与分布在车辆乘客舱中的固定扬声器相比，集成到头枕中的扬声器通常较小，并且由于该小尺寸，该扬声器具有有限的低频响应，该响应的频率通常大于150Hz。
由均衡模块12预先完成的均衡对于这种低频声音回放质量的损失仅能补偿到到特定的点，因为均衡模块在低频的增加渲染与关联失真的增加之间应用折衷。
可选的低频重构模块14由于缺少基本效应而寻求通过刺激这些低频的心理声学感知来不同地改善低频的渲染。更具体地，由于可选的低频重构模块14，可以心理声学地感知扬声器无法物理再现的频率，可选的低频重构模块14能够在扬声器的工作频率范围内创建对应的谐波。
为此，根据本发明的可选的低频重构模块14例如使用如专利EP2113913 B1所述的低频重构方法一样的低频重构方法。根据本发明，这种方法在此专门应用于以下情况：在头枕内集成扬声器，以改善其低频回放性能，以便为同一车辆的不同乘员创建私人音频区。
由此，由于由根据本发明的可选的低频重构模块14进行的预先处理，对于头部靠在头枕上的用户的低频回放不需要在头枕音频系统外部的另一扬声器的任何贡献。
实际上，根据本发明的音频系统的变换模块，使得可以在根据本发明的音频系统的输出处，回放在没有这种可选的低频重构模块14的情况下将丢失的低频。
换言之，由于根据本发明的变换模块，用户管理以虚拟地感知低频，这些低频在没有该变换模块的情况下，由于扬声器的尺寸和将其集成到头枕中而衰减甚至丢失。
由此，在保证低频的音频回放的质量的同时，根据本发明的音频系统是自主的，并且使得可以免除在车辆的乘客舱中安装扬声器，这特别使得可以释放其中的空间，甚至减轻车辆的重量。
因此，在能够由电子链10中的分离模块16及其之后的声音空间化模块18进行处理并且由此可见又使得可以创建私人音频区的声音空间之前，可选的均衡模块12和低频重构模块14的组合使得可以显著地提高在将由集成在头枕内的扬声器回放的声音信号的低频方面的质量。
根据一个特定方面，分离模块16包括：
-第一确定工具(未示出)，该第一确定工具被配置为从右输入信号RIN和左输入信号LIN确定单声道提取滤波器HM；
-第二确定工具(未示出)，该第二确定工具被配置为从右输入信号RIN和左输入信号LIN确定立体声提取滤波器HS；以及
-滤波工具(未示出)，该滤波工具被配置为通过对右输入信号RIN和左输入信号LIN应用单声道提取滤波器HM和立体声提取滤波器HS来确定所述至少四个单声道音频分量CL、AL、CR、AR。
例如，“单声道提取滤波器”HM是指以下滤波器，该滤波器能够从分离模块16的与右输入信号RIN对应(特别是在可选均衡模块12和低频重构模块14的预处理操作之后)的输入信号提取由左右两个输入信号RIN、LIN共享的第一右单声道音频分量CR，并且从分离模块16的与左输入信号LIN对应的输入信号提取由左右两个输入信号RIN、LIN共享的第一左单声道音频分量CL。
例如，“立体声提取滤波器”HS是指以下滤波器，该滤波器能够从右输入信号RIN提取与左输入信号LIN弱相关甚至从左输入信号LIN缺席的第二右单声道音频分量AR(也就是说，右单声道分量AR与左输入信号LIN之间的相关性低于预定的相关阈值，甚至为零)，并且从左输入信号LIN提取与右输入信号RIN弱相关甚至从右输入信号RIN缺席的第二左单声道音频分量AL(也就是说，左单声道分量AL与右输入信号RIN之间的相关性低于预定的相关阈值，甚至为零)。
更具体地，为了确定单声道提取滤波器HM，第一确定工具能够测量分别对应于右输入信号RIN和左输入信号LIN的两个信号之间的相关性，并且为了确定立体声提取滤波器HS，第二确定工具能够测量相干性，例如分别对应于右输入信号RIN和左输入信号LIN的两个信号之间的幅度平方相干性(MSC)或长期相干性(时间平均)。
在变型中，用于确定单声道提取滤波器或确定立体声提取滤波器的任何其他已知的方法是适用的。
作为另选方案，如先前指示的，分离模块16被配置为从右输入信号RIN和左输入信号LIN获得五个或更多个单声道音频分量。
接着，由分离模块16在前述声音空间化模块18的输入处递送单声道音频分量。
根据未示出的一个可选方面，各个单声道音频分量在分离模块16的输出与声音空间化模块18的输入之间被预先放大或衰减。换言之，施加增益，以修改各种分量的相对振幅。
私人音频区的创建考虑到以下事实：如果由头枕的扬声器直接回放右输入信号RIN和左输入信号LIN(也就是说，不使用本发明的特定模块)，则乘客用户将它们感知为来自扬声器的实际位置，也就是说，在他的靠在头枕上的头部后面并十分靠近。
空间化模块18寻求通过产生源位置被感知为远离扬声器的实际位置的声音感知来修改用户的声音感知，以便在乘客用户的头部周围创建私人音频发射区并扩大该区。换言之，声音空间化模块18允许乘客用户感知预定的多个(N个)虚拟声源位置，例如，这些虚拟声源位置全部以360°分布在他的头部周围，并且相对于集成在头枕内的扬声器的实际位置放置在更大的距离处。
为此，空间化模块18包括多个双耳滤波器19，这些双耳滤波器被看作与例如以360°分布在乘客用户的头部在头枕上的理论位置(即，在头枕的中心)周围的N个虚拟声源位置一样多的双耳滤波器B1、B2...BN。
根据一个特定方面，各个双耳滤波器B1、B2...BN能够应用两个左右与头部有关的传递函数HRTF_R和HRTF_L，各个传递函数相对于预定参考轴线与声波的相应虚拟入射角θ1、θ2...θN关联。
通过测量头部被理想地放置在头枕中心的理论位置中的乘客用户的两只耳朵与沿着入射方向θi(1≤i≤N)实际放置的声源之间的声程，预先获得各个与头部有关的传递函数HRTF。
根据一个特定方面，进行HFTF函数的平滑，使得由空间化模块18完成的空间化为各个用户平均地工作。
换言之，如图2的示例例示，各个双耳滤波器能够从专用的单声道音频分量递送包括左输出和右输出的两个输出，左输出能够输送到L个左扬声器的组EL，右输出能够输送到R个右扬声器的组ER。
更具体地，根据图2的示例，双耳滤波器B1专用于单声道音频分量CL，并递送包括左输出B.C.1.L和右输出B.C.1.R的两个输出，左输出能够被输送到L个左扬声器的组，右输出能够被输送到R个右扬声器的组，使得：B.C.1.L＝CL*HRTF_L(θ1)，并且B.C.1.R＝CL*HRTF_R(θ1)。
同样，根据图2的示例，双耳滤波器B2专用于单声道音频分量AL，并递送包括左输出B.C.2.L和右输出B.C.2.R的两个输出，左输出能够被输送到L个左扬声器的组，右输出能够被输送到R个右扬声器的组，使得：B.C.2.L＝AL*HRTF_L(θ2)，并且B.C.2.R＝AL*HRTF_R(θ2)。
同样，根据图2的示例，双耳滤波器B3专用于单声道音频分量CR，并递送包括左输出B.C.3.L和右输出B.C.3.R的两个输出，左输出能够被输送到L个左扬声器的组，右输出能够被输送到R个右扬声器的组，使得：B.C.3.L＝CR*HRTF_L(θ3)，并且B.C.3.R＝CR*HRTF_R(θ3)。
同样，根据图2的示例，双耳滤波器B4专用于单声道音频分量AR，并递送包括左输出B.C.4.L和右输出B.C.4.R的两个输出，左输出能够被输送到L个左扬声器的组，右输出能够被输送到R个右扬声器的组，使得：B.C.4.L＝AR*HRTF_L(θ4)，并且B.C.4.R＝AR*HRTF_R(θ4)。
对应于右输出B.C.1.R、B.C.2.R、B.C.3.R、B.C.4.R的信号能够由混合模块28补充，以接着由R个右扬声器的组回放，并且对应于左输出B.C.1.L、B.C.2.L、B.C.3.L、B.C.4.L的信号能够由混合模块28补充，以接着由L个左扬声器的组回放。
根据一个特定方面，先前分别为各个左右单声道音频分量CL、AL、CR、AR双射选择的双耳滤波器B1、B2、B3、B4例如全部相同、全部不同或包括两个甚至三个不同/相同的双耳滤波器。
作为可选的添加，如图1例示，声音空间化模块18包括用于在多个双耳滤波器B1、B2...BN 19内选择要与各个音频分量关联的双耳滤波器的工具20，该选择工具20能够连接到属于组的元件中的至少一个，该组包括：
-音频系统外部的一组警报生成器30，
-R个右扬声器的组和L个左扬声器的组的位置相对于头枕上的用户的头部的位置的相对位置传感器32，
-用于手动选择声音回放模式的光标SM，
选择工具20能够根据从警报生成器的组30、传感器32或所述光标SM接收的信息项来动态地修改要与单声道音频分量关联的双耳滤波器的选择。
“光标”指任意接口装置，该接口装置允许根据本发明的头枕的用户进入期望的声音回放模式的，特别是根据要回放的声音的类型。
换言之，选择工具20使得可以动态地并且根据乘客的收听环境(如果适用)修改所递送的声音。
例如，当头枕包括两个侧向延伸部(该两个侧向延伸部可在与中心部分对齐的展开位置(未示出)与图1所例示的降低位置P1、P2之间移动到几个位置，在降低位置中，侧向延伸部被使得更靠近乘客的头部到达最大降低位置P3(在该最大降低位置中，侧向延伸部垂直于中心部分)时，R个右扬声器的组和L个左扬声器的组的位置相对于头枕上的用户的头部的位置的相对位置的传感器32能够将代表该位置的信息项发送到选择工具20，以便适应双耳滤波器的选择，使得获得乘客期望的声音回放模式，而不管侧向延伸部的位置如何。
为此，声音空间化模块18例如与存储在存储器38内的数据库关联，该存储器38例如位于根据本发明的音频系统的控制单元34中，选择工具20可以实时访问该数据库，该数据库包括在预先调节阶段期间获得的匹配表，该匹配表将侧向延伸部的位置、要处理的单声道音频分量以及专用于所述要处理的单声道音频分量的双耳滤波器与各个声音回放模式关联。
根据一个特定方面，警报生成器的组30包括至少一个移动障碍物检测器，选择工具20能够根据移动障碍物的位置动态地控制双耳滤波器的选择，这使得可以根据移动障碍物的位置创建动态声音感知。
换言之，根据该方面，如果与放置乘客的车辆分开的车辆通过，则障碍物检测器例如在例如时间t1处确定发起通过的单独车辆的第一位置V1，该第一位置位于头部靠在包括根据本发明的音频系统的头枕上的乘客所位于的车辆的后面；然后，选择工具20能够在时间t1选择一组双耳滤波器，该组双耳滤波器能够为乘客回放声音，关于该声音的来源被感知为在乘客头部的后面。
在时间t2，障碍物检测器确定通过的车辆的第二位置V2，该第二位置位于乘客所位于的车辆的左边；然后，选择工具20能够在时间t2选择一组双耳滤波器，该组双耳滤波器能够为乘客回放声音，该声音的源被感知为在乘客头部的左侧。
在时间t3，障碍物检测器确定通过的车辆的第三位置V3，该第三位置位于乘客所位于的车辆的前面；然后，选择工具20能够在时间t3选择一组双耳滤波器，该组双耳滤波器能够回放声音，该声音的源被感知为在乘客头部的前面。
同样地，为了提供关于车辆正在移动的空间的演变的信息，由此可以产生声音警报，对于该声音警报，虚拟源的移动遵循位于驾驶员盲点中的车辆的路径，该驾驶员的头部靠在根据本发明的头枕上。
用于声音回放模式的手动选择光标SM还允许用户控制不同虚拟声源的位置(也就是说，感知到的声音信号的入射)，声音回放模式的手动选择由选择工具20直接考虑在内，以便适应将应用于给定单声道音频分量的双耳滤波器的选择。用于声音回放模式的手动选择的这种光标SM提供了根据本发明的音频(即，公共广播)系统的定制体验。
根据未示出的另一个特定方面，选择工具20还能够根据第一变型根据音频源(或声源)的类型来修改空间化，例如，第一类型的声源与用于收听音乐、广播节目、视频声音等的多媒体应用程序关联，第二类型的声源与电话应用程序关联，第三类型的声源尤其是借助外部警报生成器的组30与车辆本身关联。
例如，为了创建音乐环绕声环境，所谓的中心单声道音频分量的到达方向可以是30°和-30°，并且所谓的环境单声道音频分量的到达方向可以是100°和-100°
另外或作为另选方案，由高级驾驶员辅助系统(ADAS)生成的音频信号和引导音频信号也能够以预定的到达方向(也就是说，从虚拟源位置入射)进行空间化。对于各种信号，这些到达方向可能不同。例如，ADAS信号可以来自30°，而引导信号可以来自-50°，电话铃声可以来自-60°。
根据未示出的第二变型，例如在同一控制单元34内对于要回放的各种类型的声音，复制电子链10。换言之，根据该第二变型，几个电子链10(各个电子链专用于特定类型的声音)在R个右扬声器的组和L个左扬声器的组的输入处并行化，这例如使得可以(如果适用)在被回放的音乐上叠加车辆发出的警报(诸如由GPS或车辆导航人员生成的交通信息或在移动电话日历中录入的个人日历提醒)，该警报具有虚拟分开的源位置。
根据图1的示例，声音空间化模块18的输出可选地连接到能够应用预定混响处理的声音拓宽模块22。
实际上，直接在空间化之后，能够由头枕的扬声器递送的输出声音将被感知为由虚拟源发出，这些虚拟声源被允许位于与扬声器实际位置不同的位置，但仍虚拟地定位在乘客用户的头部内部。为了增加这些虚拟源与乘客的头部之间的感知距离，根据本发明，能够在根据图1所例示的实施例的用于头枕的音频系统的电子链10中进行混响处理。特别地，完成的混响在保持人耳无法感知的同时，使得可以将虚拟源的位置“外部化”，使得感知到的声音不再与来自头部内部的声音回放关联。
根据本发明的一个特定方面，预定的混响处理根据拓宽模块的输入信号的源位置而变化。作为另选方案，在其他音频应用程序中使用的任意其他混响处理也可以在根据本发明的用于自主头枕的音频系统的电子链10内实施，并且更具体地在空间化模块18的输出处实施。
如先前指示的，根据图1所例示的实施方式，在拓宽模块22的输出处，电子链10可选地还包括模块24，该模块用于对于给定的收听音量(即，声音音量)调节配置的声音强度，以便对其输入信号应用心理声学均衡，该均衡能够使得各个输入信号的所有频率都可用相同的声音强度感知。
更具体地，声音强度指对声压的主观感知。实际上，人耳对声级的感知取决于所接收信号的频率含量及其声压。例如，对于低收听音量，人的听觉变得对低频和高频不太敏感。为了在预定声音音量值存在的情况下补偿对某些频率的灵敏度的这种损失，添加到头枕音频系统的电子链10的声音强度调节模块24从一个频率到另一个频率应用不同的增益，以便使得可用相同的声音强度感知所有频率。
在图1的示例性实施方式中，在声音强度调节模块24之后，电子链10包括模块26，该模块26用于通过用户在时域中应用增益(换言之，将相同的增益应用给所有声音频率)来生成期望的音量。
在电子链10中，用于调节声音强度的可选模块24和用于由用户生成期望音量的可选模块24的位置是可互换的。
根据一个特定方面，强度调节模块24，和用于生成用户期望的音量的模块26一样，均由用户特别是经由他的智能手机或按钮手动完成的期望声音音量调节同步地控制，该智能手机与根据本发明的头枕有线或无线连接，该按钮专用于调节声音音量，直接放置在头枕上。换言之，用户所请求的各个音量水平变化触发强度调节模块24和用于生成用户期望的音量的模块26的参数的更新。
在强度调节模块24和用于生成用户期望的音量的模块26之后，电子链10包括能够防止削波失真的限制器27，该限制器又沿着链10一直连接到由此处理的音频分量的混合模块28。
现在将使用图3说明图1所例示的音频系统的一个非限制性示例操作，图3示出了根据本发明的音频处理方法40的示例流程图。
在第一可选步骤42期间，音频系统经由均衡模块12实施右输入信号RIN和左输入信号LIN的均衡EQ。
然后，根据第二可选步骤44，音频系统经由低频重构模块14在扬声器的工作频率范围内虚拟地创建V_B与不能由扬声器物理再现的频率对应的谐波，使得它们被心理声学地感知。
接着，根据步骤46，音频系统经由分离模块进行分离SEP，该分离从右输入信号RIN和左输入信号LIN递送至少四个音频分量，例如前述的左右单声道音频分量CL、AL、CR、AR。
然后，根据步骤48，音频系统通过以下方式经由空间化模块18进行声音空间化：对各个单声道音频分量，例如，CL、AL、CR、AR，应用预先在选择SEL步骤50期间从多个双耳滤波器(B1、B2...BN)选择的双耳滤波器，各个双耳滤波器被配置为产生源位置能够被感知为与所述左扬声器和/或右扬声器中的一个的实际位置分开的声音，所选并应用的双耳滤波器专用于所述音频分量，并且产生与所述音频分量对应的声音，该声音的源位置与所述双耳滤波器关联。
接着，在可选步骤52期间，音频系统经由声音拓宽模块22进行虚拟源的位置的外部化EXT，使得所感知的声音不再与来自头部内部的声音回放关联。
然后，根据可选步骤54，音频系统对于给定的收听音量，经由声音强度调节模块24进行心理声学均衡的应用I，该应用能够使得可用相同的声音强度感知声音强度调节模块24的输入信号的所有频率。
接着，在与先前的可选步骤54可互换的可选步骤56期间，音频系统经由用于生成用户期望的音量的模块26实施时域中的增益的应用。
可选步骤56之后是另一个可选步骤58，其中，音频系统经由限制器27实施限制LIM，以避免削波失真。
最后，在步骤60中，一方面，通过加法混合(MIX)能够被输送到R个右扬声器的组的可选限制器27的输出，并且另一方面，通过加法混合(MIX)能够被输送到L个左扬声器的组的可选限制器27的输出。
由此，凭借根据本发明的用于头枕的音频系统，可以为不同的乘员创建私人音频区，同时避免佩戴可能会引起耳朵和/或头部不适的头戴式耳机或个人耳塞。
此外，作为可选的添加，空间化模块18的选择工具20使得可以向各个乘员提供具有特定感知效果的瞬时信息(诸如交通信息，个人日历提醒等)，如果适用，同时继续回放多媒体声音信号，诸如音乐。
此外，作为可选的添加，电子链10的组成模块的特定顺序导致声音回放的优化，并且使得头枕音频系统完全自主，这使得可以去掉扬声器在车辆的乘客舱中的安装，因此释放空间，甚至减轻车辆的重量。
由此可以看到，根据本发明的音频系统使得可以改善与用户的交互，然后为他提供更佳的音频体验。

Claims (14)

1.一种用于座椅头枕的音频系统，该音频系统包括：R个右扬声器的组；L个左扬声器的组；以及控制单元(34)，该控制单元包括电子链(10)，该电子链被配置为从包括右输入信号(RIN)和左输入信号(LIN)的至少一对输入信号发出声音信号，以便经由包括右通道和左通道的一对通道来再现声音，该对通道的各自的端是所述R个右扬声器的组和所述L个左扬声器的组，R和L为大于或等于一的整数，各个扬声器被配置为集成到所述头枕中，
其特征在于，所述电子链(10)包括：
-分离模块(16)，该分离模块被配置为从所述右输入信号(RIN)和所述左输入信号(LIN)获得至少四个单声道音频分量(CL、AL、CR、AR)；
-声音空间化模块(18)，该声音空间化模块包括多个双耳滤波器(B1、B2...BN)(19)，各个双耳滤波器被配置为产生源位置能够被感知为与所述左和/或右扬声器中的一个的实际位置分开的声音，所述空间化模块18被配置为对由所述分离模块(16)递送的各个左和右单声道音频分量(CL、AL、CR、AR)应用先前从所述多个双耳滤波器选择的并且专用于所述音频分量的双耳滤波器，产生与所述音频分量对应的声音，该声音的源位置与所述先前选择的双耳滤波器关联。
2.根据权利要求1所述的音频系统，其中，所述分离模块(16)包括：
-第一确定工具，配置为从所述右输入信号和左输入信号(RIN、LIN)确定单声道提取滤波器(HM)；
-第二确定工具，配置为从所述右输入信号和左输入信号(RIN、LIN)确定立体声滤波器(HS)；以及
-滤波工具，配置为通过对所述右输入信号和左输入信号(RIN、LIN)应用单声道提取滤波器(HM)和立体声提取滤波器(HS)来确定所述至少四个单声道音频分量(CL、AL、CR、AR) 。
3.根据权利要求1或2所述的音频系统，其中，各个双耳滤波器能够从专用的所述单声道音频分量(CL、AL、CR、AR)递送包括左输出(B.C.1.L、B.C.2.L、B.C.3.L、B.C.4.L)和右输出(B.C.1.R、B.C.2.R、B.C.3.R、B.C.4.R)的两个输出，左输出能够输送到所述L个左扬声器的组，右输出能够输送到所述R个右扬声器的组。
4.根据权利要求1所述的音频系统，其中，所述声音空间化模块(18)包括用于在所述多个双耳滤波器(B1、B2...BN)(19)内选择要与各个音频分量关联的双耳滤波器的工具(20)，所述选择工具(20)能够连接到属于包括以下的组的元件中的至少一个：
-所述音频系统外部的警报生成器的组(30)；
-所述R个右扬声器的组和所述L个左扬声器的组的位置相对于所述头枕上的用户的头部的位置的相对位置传感器(32)；以及
-用于手动选择声音回放模式的光标(SM)，
所述选择工具(20)能够根据从所述警报生成器的组、所述传感器或所述光标(SM)接收的信息项来动态地修改所述双耳滤波器的选择。
5.根据权利要求4所述的音频系统，其中，所述警报生成器的组(30)包括至少一个移动障碍物检测器，所述选择工具能够根据所述移动障碍物的位置动态地控制双耳滤波器的选择。
6.根据权利要求1所述的音频系统，其中，所述电子链(10)还包括用于重构低频的模块(14)，该模块的输出连接到所述分离模块(16)的输入。
7.根据权利要求6所述的音频系统，其中，所述电子链(10)还包括均衡模块(12)，该均衡模块的输出能连接到所述低频重构模块(14)的输入，所述均衡模块(12)被配置为对所述右输入信号(RIN)和所述左输入信号(LIN)应用预先均衡处理，产生的右均衡信号和产生的左均衡信号分别能够基本上对应于预定的右参考近场收听曲线和预定的左参考近场收听曲线。
8.根据权利要求1所述的音频系统，其中，所述电子链(10)还包括声音拓宽模块(22)，该声音拓宽模块的输入能连接到所述声音空间化模块(18)的输出，所述声音拓宽模块能够应用预定的混响处理。
9.根据权利要求8所述的音频系统，其中，所述预定的混响处理根据所述拓宽模块的所述输入信号的源位置而变化。
10.根据权利要求8或9所述的音频系统，其中，所述电子链(10)还包括用于调节声音强度的模块(24)，该模块的输入能连接到所述拓宽模块的输出，所述声音强度调节模块被配置为对于给定的收听音量，对其输入信号应用心理声学均衡，该均衡能够使得可用相同的声音强度感知各个输入信号的所有频率。
11.一种被设计成联接到座椅的靠背的座椅头枕(A)，其特征在于，所述头枕配备有根据权利要求1所述的音频系统，所述扬声器集成到所述头枕中。
12.一种客运车辆，所述客运车辆包括一个或几个座位，其特征在于，至少一个座位包括根据前述权利要求所述的头枕。
13.一种由用于座椅头枕(A)的音频系统执行的音频处理方法，该音频系统包括：R个右扬声器的组；L个左扬声器的组；以及控制单元(34)，该控制单元包括电子链(10)，该电子链被配置为从包括右输入信号(RIN)和左输入信号(LIN)的至少一对输入信号发出声音信号，以便经由包括右通道和左通道的一对通道来再现声音，该对通道的各自的端是所述R个右扬声器的组和所述L个左扬声器的组，R和L为大于或等于一的整数，各个扬声器被配置为集成到所述头枕中，
所述方法包括：
-分离，该分离从所述右输入信号(RIN)和所述左输入信号(LIN)递送至少四个单声道音频分量(CL、AL、CR、AR)；
-声音空间化，该声音空间化对各个分量(CL、AL、CR、AR)应用预先从多个双耳滤波器(B1、B2...BN)选择的双耳滤波器，各个双耳滤波器被配置为产生源位置能够被感知为与所述左扬声器和/或右扬声器中的一个的实际位置分开的声音，所选并应用的双耳滤波器专用于所述音频分量，并且产生与所述音频分量对应的声音，该声音的源位置与所述双耳滤波器关联。
14.一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括软件指令，这些指令在由计算机执行时，执行根据权利要求13所述的音频处理方法。
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