CN113496694A - 一种车辆声学系统、车辆用座椅以及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车辆声学系统，其包括：声音拾取单元，其配置成采集车辆周围的环境声音；处理单元，其配置成接收所述环境声音并根据所述环境声音生成第一音频信号；以及骨传导放音单元，其设置于车辆座椅上并且配置成播放所述第一音频信号。

Description

一种车辆声学系统、车辆用座椅以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆的声学应用领域，具体而言，涉及一种车辆声学系统、车辆用座椅以及车辆。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对于车载音响系统的体验以及车辆NVH（噪声、振动与声振粗糙度）的性能的要求越来越高。市面上的产品和技术主要集中在以下几个方面。

有的技术在全车多处安装消音隔层，通过物理手段来隔绝和消除环境以及行车噪音。但是，单纯通过增加消音隔层的物理降噪手段会增加车辆重量、油耗还有成本。另一方面，在一些情况下还会让车内驾乘人员听不到车外环境声音，导致驾乘人员在车辆通过路口、事故多发地段时无法及时感知车外危险状况。

有的方案则是使用主动降噪技术，在车内布置多个降噪声波发射源，通过发射与噪声反相的声波，来抵消噪声影响。但是，车内环境复杂，并且车辆在不同路况和场景下行驶时，所面对的噪音种类也不同，这种不考虑具体场景的主动降噪技术无法覆盖所有场景。

还有一些方案通过算法来控制车内扬声器，调整扬声器声音到达乘客的位置，进而使乘客感觉声场在不同的位置。然而，当车内有乘客大声说话、接打电话时还是会干扰车内乘客听音乐，目前的降噪方案针对车内用户说话这种干扰音尚无解决方案。

发明内容

本发明提出了一种车辆声学机制，根据该机制可以在特定情况下释放特定的环境声音或者抑制特定的环境声音，进而提升车辆的使用感受。具体而言：

根据本发明的一方面，提供一种车辆声学系统，所述系统包括：声音拾取单元，其配置成采集车辆周围的环境声音；处理单元，其配置成接收所述环境声音并根据所述环境声音生成第一音频信号；以及骨传导放音单元，其设置于车辆座椅上并且配置成播放所述第一音频信号。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述系统还包括降噪单元，其设置于车辆座椅上；并且所述处理单元被配置成根据所述环境声音生成降噪信号，所述降噪单元被配置成根据所述降噪信号播放降噪音频。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述声音拾取单元包括形成声音采集阵列的多个声音采集装置。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述多个声音采集装置布置于车辆的内部和外部。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述处理单元还被配置成确定车辆所处的场景；并且所述处理单元被配置成还根据车辆所处的场景生成所述第一音频信号，以及根据车辆所处的场景生成所述降噪信号。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述处理单元被配置成根据所述环境声音和/或地理信息确定车辆所处的场景。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述处理单元被配置成分析所述环境声音的频谱特征并根据所述频谱特征生成所述降噪信号，所述降噪信号包括关于所述频谱特征的信息。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述降噪信号为根据所述环境声音生成的第二音频信号。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆用座椅，所述座椅包括如上文所述的任意一种车辆声学系统。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆，所述车辆包括一个或多个如上文所述的车辆用座椅。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是根据本发明的一个实施例的车辆声学系统的示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的车辆声学系统的示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的车辆声学系统的示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的车辆声学系统的示意图。

图5是骨传导的原理的示意图。

具体实施方式

图5是骨传导的原理的示意图。传统的声音传播方式是依靠空气的振动，通过空气作为介质，声波的振动到达耳朵中的鼓膜、耳蜗，听觉神经通过分析这些振动进而获取声音信息。而骨传导技术无需空气作为介质，而是通过头骨作为介质，将振动直接传入耳道和耳蜗。

根据本发明的一方面，提供一种车辆声学系统。图1是根据本发明的一个实施例的车辆声学系统的示意图。如图所示，车辆声学系统10包括声音拾取单元104、处理单元102以及骨传导放音单元106。

声音拾取单元104被配置成采集车辆周围的环境声音。在本发明的一些示例中并不限制车辆周围的具体范围，以声音拾取单元104能够实现采集的范围为限。不同灵敏度的声音拾取单元104可以感知的范围可能存在差异。在本发明的一些示例中也不限制车辆周围的方向性，亦即，车辆周围可以是全向的，也可以是感兴趣的特定方向。此外，在本发明的一些示例中的车辆周围包括车辆的外部，还可以包括车辆的内部。在本发明的一些示例中也不限制声音拾取单元104的数量，以其能够实现采集车辆周围的环境声音即可。

处理单元102被配置成接收环境声音并根据环境声音生成第一音频信号。处理单元102在接收到由声音拾取单元104所采集到的声音后进行分析处理，并且根据环境声音生成音频信号。所生成的音频信号在性质和内容上与环境声音相关联，例如，这些音频信号可以是环境声音中的一部分频率，这些音频信号还可以是环境声音的部分或全部内容（例如，某些角度的声音）。本发明的实施例中所生成的第一音频信号意在有目的地释放全部或者一部分环境声音，以提醒乘员注意驾驶环境。当然，在不需要提醒乘员的情况下，处理单元102可以不生成此类音频信号。本发明中的第一音频信号可以是模拟形式的，也可以是数字形式的，这可以根据接收该音频信号的下游设备而定。

骨传导放音单元106设置于车辆座椅上并且被配置成播放第一音频信号。如上文所介绍的，骨传导设备利用固体介质传递声音，因而可以针对不同的乘员制定播放的内容。当骨传导放音单元106接收到上游设备发来的音频信号时，骨传导放音单元106可以播放该信号以提起乘员（例如，驾驶人员）的注意。骨传导放音单元106可以设置在座椅上，为了高效地传递声音，骨传导放音单元106可以设置在座椅的头枕上。在一些实施例中，为了实现立体音频的播放，骨传导放音单元106可以被设置于头枕上两耳贴靠位置的后方，其数量为2。

需要说明的是，本申请中的处理单元102和骨传导放音单元106不但可以配合用来播放第一音频信号，也可以播放正常的音乐音频等。由于声音通过骨传导，因此无论车内人员谈话声音有多大，都不会对音乐的传导造成影响，都不会影响其他乘员听音乐。当车内乘员不想听音乐时，只需将头抬离骨传导放音单元106即可，也不会影响到其他乘员。另一方面，由于不是传统的声波传导，因此高音量、高频率的音乐也不会对鼓膜造成伤害。此外，传统的车内音响系统调音，都是通过调整车内不同位置的扬声器的声学参数，以实现声场中心在车内不同位置的调整。本申请中不涉及车内传统扬声器，因此不存在该问题，只需要对每个头枕内的骨传导放音单元106单独调音即可，更加方便高效。

此外，根据现有交规，在带上助听类设备后听力达到要求的听障人士可以申领驾照。本申请的骨传导放音单元106是通过骨传导的方式来传递声音的，因此可广泛适用于听障人士，借助骨传导放音单元106他们可以无需再佩戴各种繁琐的助听设备。

图2是根据本发明的一个实施例的车辆声学系统的示意图。如图所示，在本发明的一些实施例中，与图1所示的车辆声学系统10相比，车辆声学系统20还包括降噪单元208。降噪单元208被设置于车辆座椅上。处理单元102可以根据环境声音生成降噪信号，降噪单元208被配置成根据降噪信号播放降噪音频。本发明中所生成的降噪信号在性质和内容上与环境声音相关联，例如，这些降噪信号可以是根据环境声音中的一部分频率生成的，这些音频信号还可以是根据环境声音的部分或全部内容（例如，某些角度的声音）。本发明的实施例中所生成的降噪信号意在有目的地进一步抑制全部或者一部分环境声音，以减弱环境噪声对乘员的滋扰。

图3是根据本发明的一个实施例的车辆声学系统的示意图。在本发明的一些实施例中，声音拾取单元104包括形成声音采集阵列的多个声音采集装置。如图3所示，声音拾取单元104由多个声音采集装置34所组成，这些声音采集装置34形成了声音采集阵列。在本发明的一些实施例中，多个声音采集装置布置于车辆的内部和外部。尽管如此，在一些示例中，多个声音采集装置可以仅布置于车辆的外部，以用于仅采集车辆外部的环境声音。如图所示，多个声音采集装置可以是关于车身轴线对称布置的，在其他示例中，也可以不限定对称的布置形式。在本发明的一些示例中，可以在车内、车外分别布置有分布式麦克风。根据实际方案的需要，车内部分可以分布在门板、仪表板、内衬、座椅等位置；车外部分可以布置在前进气隔栅、左右后视镜、后尾门等位置。各个麦克风与处理单元102（例如，车载信息主机）连接。

在本发明的一些实施例中，处理单元102还被配置成确定车辆所处的场景。本申请所称的场景是与车辆的驾驶安全性相关的。如果在在此场景下车辆一般而言不易遭受安全事故，那么该场景是安全性等级较高的场景；反之，如果在此场景下车辆易遭受安全事故，那么该场景是安全性等级较低的场景。处理单元102被配置成还根据车辆所处的场景生成第一音频信号，以及根据车辆所处的场景生成降噪信号。例如，当场景的安全性等级较低时，处理单元102生成的第一音频信号将较多地包含环境声音信息。具体而言，若车辆位于十字路口时，处理单元102将在生成的第一音频信号中加入较多的环境声音信息。骨传导放音单元106可以向乘员播放环境声音以便乘员可以感知车辆周围的听觉信息。另一方面，若车辆位于十字路口时，处理单元102生成的降噪信号将不减弱环境声音或者较少地/较低地减弱环境声音。再如，当场景的安全性等级较高时，处理单元102生成的第一音频信号可以较少地包含环境声音信息，从而减少对乘员的滋扰。此时，处理单元102生成的降噪信号将较多地/较强地减弱环境声音。因而，在一些示例中可以根据车辆在不同场景下的车辆内外的噪音，有针对性地调整反相声波，进而实现自适应降噪。

在本发明的一些实施例中，处理单元102被配置成根据环境声音和/或地理信息确定车辆所处的场景。图4是根据本发明的一个实施例的车辆声学系统的示意图。处理单元102（例如，车载信息主机）可以实时接收车内外的声音采集装置（例如，麦克风）传来的声音信号。如图4所示，当车外突然发生交通事故时，车载信息主机会检测到突然的信号跳动，根据车外麦克风阵列传来的信号来判断突发声音的方向，然后将朝向突发声音方向的麦克风的声音信号，通过骨传导放音单元106传递给乘员。图4所示的示例中，麦克风阵列采集到了15k Hz左右的突发声音，并且麦克风阵列可以根据不同的麦克风捕捉到声音信号的时间差来确定声源的位置。车载信息主机可以进一步地将朝向突发声音方向的声音信号通过骨传导放音单元106传递给乘员。根据一些示例，由于车辆NVH性能越来越好，乘员有时无法听到车外的异常声音。当车辆周边突然发生事故等状态，有时会伴有突然出现异常声音时，骨传导放音单元106可以实时将车外环境音传递给车内人员，同时，还能通过麦克风阵列的音源定向技术，将特定方向的麦克风采集的声音信号传递给车内人员。另一方面，根据一些示例，当车辆即将进入路口、事故多发地段或者人口集中路段时，系统会自动将车外麦克风阵列采集的声音信号，通过骨传导技术传递给乘员，进而方便车内人员实时了解车外状态。

另一方面，在一些示例中，车载信息主机可以通过车载导航的实时地图信息智能地判断前方行车场景。当车辆即将进入路口、事故多发地段或交通复杂路段时（此场景的安全性等级较低），车载信息主机会将车外麦克风探测到的声学信号，通过骨传导放音单元106给车内用户。

在一些示例中，乘员还可以通过车载信息主机来开启或者关闭向乘员传递环境声音的功能。另一方面，车载信息主机作为车内信息娱乐的中心，其可以将车载影音信息发送给骨传导放音单元106，乘员将头靠在座椅头枕上时即可通过置于头枕内的骨传导放音单元106听到对应的影音信息，当用户将头抬离头枕时便不再听到对应的影音信息。

在本发明的一些实施例中，处理单元102被配置成分析环境声音的频谱特征并根据频谱特征生成降噪信号，降噪信号包括关于频谱特征的信息。例如，处理单元102（例如，车载信息主机）可以实时接收车内外的麦克风传来的声音信号。当用户在不同路况、不同行车场景下需要使用降噪功能时，通过车载信息主机的操作页面，激活分布式麦克风阵列，采集车内、车外不同位置的噪声，然后反馈给车载信息主机，车载信息主机通过频谱分析判断出噪声集中的频率，然后控制降噪系统来发出相同频率的反相声波，用以抵消噪声的影响。例如，在某场景下噪声集中频率为低频500 Hz的胎噪，此时处理单元102可以据此生成降噪信号以告知降噪单元208需要播放500 Hz左右的反相降噪音频。

在本发明的一些实施例中，降噪信号为根据环境声音生成的第二音频信号。区别于发送频谱特征，处理单元102还可以直接向降噪单元208发送音频信号，降噪单元208可以直接播放该音频信号来实现降噪。具体而言，第二音频信号可以是环境声音的全部或者一部分的反相声音信号，当降噪单元208播放时便能实现降噪效果。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆用座椅，座椅包括如上文所述的任意一种车辆声学系统。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆，车辆包括一个或多个如上文所述的车辆用座椅。例如，可以为驾驶人员安装此类座椅，也可以为副驾驶安装此类座椅，从而实现成本上的节约。当然，也可以为全部乘员配置此类座椅。在此示例中，每个头枕内都安置有降噪单元，降噪单元与车载信息主机相连，车载信息主机通过对车内、车外麦克风采集的声音信号进行分析，判断出噪声信号的特点，然后控制降噪系统发出反相声波，进而实现头枕区域的局部降噪。用户也可以通过车载信息主机在任何时间、任何场景启用降噪功能。

本发明提供的车辆声学系统、车辆用座椅以及车辆可以在一定程度上满足车辆NVH的性能的同时向乘员释放特定的环境声音或者抑制特定的环境声音，从而提升车辆的使用感受，还可以保证车辆的行驶安全。

以上例子主要说明了本发明的车辆声学系统、车辆用座椅以及车辆。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种车辆声学系统，其特征在于，所述系统包括：

声音拾取单元，其配置成采集车辆周围的环境声音；

处理单元，其配置成接收所述环境声音并根据所述环境声音生成第一音频信号；以及

骨传导放音单元，其设置于车辆座椅上并且配置成播放所述第一音频信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括降噪单元，其设置于车辆座椅上；并且

所述处理单元被配置成根据所述环境声音生成降噪信号，所述降噪单元被配置成根据所述降噪信号播放降噪音频。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述声音拾取单元包括形成声音采集阵列的多个声音采集装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多个声音采集装置布置于车辆的内部和外部。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述处理单元还被配置成确定车辆所处的场景；并且所述处理单元被配置成还根据车辆所处的场景生成所述第一音频信号，以及根据车辆所处的场景生成所述降噪信号。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述处理单元被配置成根据所述环境声音和/或地理信息确定车辆所处的场景。

7.根据权利要求2或5所述的系统，其特征在于，所述处理单元被配置成分析所述环境声音的频谱特征并根据所述频谱特征生成所述降噪信号，所述降噪信号包括关于所述频谱特征的信息。

8.根据权利要求2或5所述的系统，其特征在于，所述降噪信号为根据所述环境声音生成的第二音频信号。

9.一种车辆用座椅，其特征在于，所述座椅包括如权利要求1-8中任一项所述的车辆声学系统。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括一个或多个如权利要求9所述的车辆用座椅。

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