CN114157973B - 用于在车辆中提供音频的方法与用于车辆的音频设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于在车辆中提供音频的方法，包括：提供包括第一音频声道与第二音频声道的多个音频声道；以音频信号处理系统，处理多个音频声道中的每一个，以对多个音频声道中的每一个建立主信号与调适信号；供应第一音频声道的主信号到扩音器对的前向扩音器，并且供应第一音频声道的调适信号到扩音器对的后向扩音器，以基于第一音频声道产生向前定向辐射场型；供应第二音频声道的主信号到扩音器对的后向扩音器，并且供应第二音频声道的调适信号到扩音器对的前向扩音器，以基于第二音频声道产生后向定向辐射场型；以及引导前向定向辐射场型与后向定向辐射场型中的一个或两个到车辆中的一个或多个位置。

Description

用于在车辆中提供音频的方法与用于车辆的音频设备
技术领域
本发明涉及在车辆中提供音频的方法。本发明进一步涉及包括有音频设备的车辆以及具有音频系统的车辆。
背景技术
许多车辆中的音频系统被设计成为对车辆乘客提供沉浸式体验。早期的车辆音频系统仅具有单个扩音器，之后具有两个扩音器的立体声系统被引入，通常每一前门安装有一个扩音器。近年来，车辆普遍具有多个扩音器，且可能具有分布在整个车辆中的一个或多个超低音扩音器(sub-woofer)，以便提供更沉浸式体验，且提供多声道音频。音频系统提供的沉浸式体验的质量已经被提升，但沉浸式体验的质量仍存在改进的机会，同时也存在简化这些系统的制造与安装的需求。
本发明旨在提供针对一个或多个上述(或其他)范围的改进方案。
发明内容
本发明提供一种用于在车辆中提供音频的方法，包括：提供包括第一音频声道和第二音频声道的多个音频声道；以音频信号处理系统处理所述多个音频声道中的每一个音频声道，以建立所述多个音频声道中的每一个音频声道的相应主信号和相应调适信号；供应所述第一音频声道的所述主信号到扩音器对的前向扩音器，并且供应所述调适信号到扩音器对的后向扩音器，以基于所述第一音频声道产生前向定向辐射场型；供应所述第二音频声道的所述主信号到所述扩音器对的所述后向扩音器，并且和供应所述调适信号到所述扩音器对的所述前向扩音器，以基于所述第二音频声道产生后向定向辐射场型；以及引导所述前向定向辐射场型和所述后向定向辐射场型中的任一个或两个到所述车辆中的一个或多个位置。
本发明还提供一种用于车辆的音频设备，包括：音频信号处理系统，配置成用于处理多个音频声道中，并建立每一所述音频声道的相应主信号和相应调适信号；一个或多个扩音器对，每一所述扩音器对包括前向扩音器和后向扩音器，并且所述一个或多个扩音器对中的每一个扩音器对通信耦合到所述多个音频声道中的两个相应音频声道，其中对于所述一个或多个扩音器对中的每一个扩音器对：所述一个或多个扩音器对的所述前向扩音器耦合到所述两个相应音频声道中的第一个的所述主信号，并且耦合到所述两个相应音频声道中的第二个的所述调适信号，以及所述一个或多个扩音器对的所述后向扩音器耦合到所述两个相应音频声道中的所述第二个的所述主信号，并且耦合到所述两个相应音频声道中的所述第一个的所述调适信号；从而所述一个或多个扩音器对中的每一个扩音器对同时基于所述两个相应音频声道中的所述第一个产生前向定向辐射场型，并且基于所述两个相应音频声道中的所述第二个产生后向定向辐射场型。
在本发明的示例性实施例中，扩音器对安装于汽车仪表盘中，其中两个扩音器面向相反方向。从此处，所述扩音器对可将音频提供到车辆的一个或多个乘客，例如前座中的驾驶员和乘客。每一个音频声道携载音频信号，以根据音频信号建立调节和主信号。举例而言，可基于主信号，可以通过例如将延迟、信号反转和低通滤波器的组合应用到主信号，来产生调适信号。对于两个音频声道中的每一个，供应这两个信号到所述扩音器对的相对扩音器以产生定向辐射场型。这是通过将第一音频声道的主信号和第二音频声道的调适信号供应到扩音器中的一个，且将第一音频声道的调适信号和第二音频声道的主信号供应到另一扩音器来实施。所得到的两个定向辐射场型被引导到汽车中的一个或多个乘客位置。乘客位置可以是驾驶座、乘客座椅或适于乘客坐在车辆中的任何其它座椅。定向辐射场型的引导可由一个或多个导波器实施，或通过例如在汽车的挡风玻璃、车顶的内表面或某一其它表面上的反射来实施。两个定向辐射场型接着可被引导到不同位置，例如车辆的两个单独乘客所坐的位置。替代地，在其它实施例中，将两个定向辐射场型引导到单个乘客，使得此乘客接收立体声。
扩音器对的定向音频输出可允许两个扩音器紧密地定位在一起。与传统的立体声扩音器系统对比，这可允许更紧凑的扩音器设备，这是有利的。
本发明可利用两个扩音器产生两个定向辐射场型，这与使用两个扩音器仅产生单个定向辐射场型相比是不同的。
定向辐射场型可允许音频主要被引导到单个乘客位置，因此最小化其它乘客位置处的非所要声音，这是有利的。
使用一个或多个扩音器对提供多声道音频在车辆中可以是有利的，因为扩音器对可利用由车辆内部提供的预定声学环境且可利用车辆的预定乘客位置。车辆的声学环境在车辆的生产阶段已被预定。与适于其他环境的音频系统(例如家用音频系统)对比，车辆音频系统可因此尤其良好地适于车辆。例如，预定车辆声学环境可用于引导或反射声音信号以用于改进个性化音频。预定乘客位置可以是包括汽车中的汽车座椅，且这些预定潜在位置可以是音频提供固定目标，从而实现改进的定向音频。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明较佳的实施例并配合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
下文将参考附图描述本发明的各种非限制性实施例，其中：
图1示出本发明示例性实施例中，具有一个扩音器对的音频系统。
图2a示出本发明示例性实施例中，具有两个扩音器对的音频系统。
图2b示出本发明中具有两个扩音器对的实施例，其中两个扩音器对共用一个扩音器。
图3a至图3b示出与各向同性辐射场型的产生形成对比的定向辐射场型的示例性产生。
图4a至图4d示出本发明示例性实施例中，各种示例性扩音器配置。
图5示出本发明的示例性实施例的音频信号处理系统。
图6a至图6f示出各种示例性辐射场型。
图7a至图7d示出本发明示例性实施例中，扩音器对到汽车仪表盘的集成和对定向辐射场型的示例性引导。
图8a至图8c示出本发明示例性实施例中，汽车仪表盘中的各种其它扩音器配置。
图9示出本发明示例性实施例的方法步骤。
其中，附图标记：
1 车辆
2a-d 音频声道
3 音频信号处理系统
4a-d 主信号
5a-d 调适信号
6a-b 前向扩音器
7a-b 后向扩音器
8a-g 扩音器对
9a-d 定向辐射场型
10 音频设备
11a-c 音频信号表示
12a-12m 辐射场型
13 延迟单元
14a-b 扩音器传播点
15a-f 声音传播信号
16a-b 扩音器方向
17 扩音器角度
18a-b 扩音器对轴线
19 扩音器对角度
20a-b 处理步骤
21a-c 音频源
22 极坐标系统
23 仪表盘
24 导波器
25a-b 乘客位置
26 挡风玻璃
27 乘客
28 低音扩音器对
29 相控扩音器对阵列
M1-M5 方法步骤
具体实施方式
图1示出本发明中具有一个扩音器对8a的实施例。所述实施例包含配置成在车辆1中提供个性化音频的个性化音频设备10。所述设备10包括音频信号处理系统3，其可由例如一个或多个数字信号处理器实施。音频信号处理系统3内提供了第一音频声道2a和第二音频声道2b。第一音频声道2a设置成用于产生第一主信号4a和第一调适信号5a。类似地，第二音频声道2b置成用于产生第二主信号4b和第二调适信号5b。第一主信号4a和第二调适信号5b被供应到扩音器对8a的前向扩音器6a，且第二主信号4b和第一调适信号5a被供应到所述扩音器对8a的后向扩音器7a。
对于音频声道中的每一个，在将这些信号供应到扩音器时，产生相关联的主信号和调适信号，以基于相关的音频声道建立定向辐射场型(radiation pattern)。建立或产生定向辐射场型，例如在一个总体方向上的强度大于在相反方向的强度大的辐射场型，通常可取决于扩音器对的几何配置以及所供应信号两者。此处，主信号和调适信号可以是类似信号，但彼此具有相对相移。两信号可通常进一步类似于相关联音频声道中所携载的音频信号。为了加强定向，相对相移的量值可取决于所述扩音器对的两个扩音器之间的距离和由信号携载的频率。产生调适信号的处理可以是包含延迟和信号反转。此外，可以使用一个或多个滤波器，例如带通滤波器、低通滤波器或高通滤波器…等，用以处理一个或多个隔离的频带。
供应第一主信号4a到前向扩音器6a，并且供应第一调适信号5a供应到后向扩音器7a，从而产生前向定向辐射场型9a。类似地，供应第二主信号4b到后向扩音器7a，并且第二调适信号5b到前向扩音器6a，从而使得产生后向定向辐射场型9b。前向定向辐射场型9a是基于第一音频声道2a。例如，由第一音频声道2a携载的音频信号可经由作为调适信号5a和主信号4a传输的中间阶段在前向定向辐射场型9a中大致再现。类似地，后向定向辐射场型9b是基于第二音频声道2b。
定向辐射场型9a、9b基本上是从扩音器对8a上朝向相反方向上发射，例如可以基本上使得定向辐射场型9a、9b被引导到车辆中的不同位置(例如不同的乘客位置)，或可以基本上使得定向辐射场型9a、9b被引导到同一位置(例如单一乘客位置)，以向所述位置的乘客提供立体声。
取决于音频系统的确切目的，应相应地选择音频声道中的音频信号。例如，如果两个定向辐射场型向乘客位置提供立体声，那么两个音频声道可各自携载立体声音讯中的一个。或是，如果两个定向辐射场型预期用于向两个不同乘客位置提供不同音频，例如向一个乘客位置(即第一位置)提供音乐且向另一乘客位置(即第二位置)提供电信音频，那么两个音频声道可分别携载音乐音频信号和电信音频信号。尽管车辆是反射性环境，使得两个声道将都在某一程度上传输到每一乘客，但系统仍可允许对一个乘客提供相比另一乘客而言更显著的信号(例如，电信音频)。因此，第一乘客感知到所提供的信号相比于第二乘客感知到信号会更响亮。
图2a示出本发明中具有两个扩音器对8a、8b的实施例。实施例是配置成在车辆1中提供音频的音频设备10。类似于图1中所说明的实施例，音频设备10被布置成基于第一音频声道2a和第二音频声道2b，并且经由主信号4a、4b和调适信号5a、5b的中间阶段产生两个定向辐射场型9a、9b。
此外，图2a中所示出的实施例还包括第二扩音器对8b。音频信号处理系统3被布置成用于处理第三音频声道2c以产生第三主信号4c和第三调适信号5c，并处理第四音频声道2d以产生第四主信号4d和第四调适信号5d。类似建立第一和第二主信号4a、4b以及第一和第二调适信号5a、5b所采用的程序，这些主信号4c、4d和调适信号5c、5d可通过类似的程序建立。第三主信号4c和第四调适信号5d被供应到第二扩音器对8b的前向扩音器6b，且类似地，第四主信号4d和第三调适信号5c被供应到第二扩音器对8b的后向扩音器7b。因此，产生了第二前向定向辐射场型9c和第二后向辐射场型9d。
关于图2a的实施例，调适信号可被组合以便减少所需声道数目。例如第一调适信号5a和第三调适信号5c可被组合(在DSP 3中混合在一起)，且在“单声道”信号的意义上同时供应到前向扩音器7a和后向扩音器7b两者。这样的组合将仍允许产生所要辐射场型9a和9c，同时取决于所要辐射场型要求可能减少所需声道数目。
基于四个不同音频声道2a、2b、2c、2d，音频设备10可提供四个不同定向音频图案9a、9b、9c、9d。音频提供到例如四个不同乘客位置或用于将立体声音频提供到两个乘客位置(多个第一位置或多个第二位置)。因此，音频声道的音频信号可以配合预期目的需求而产生。
图2b的实施例可采用与图2a中所描述的设备所采用相同的方式操作。但在此情况下，使用单个后向扩音器7来再现主信号4b和4d以及调适信号5a和5c。在此情况下，这些信号在DSP 3内部组合。图2b的实施例以此说明具有两个扩音器对的本发明的实施例，其中一个扩音器用于同时作为多于一个对中的第二扩音器。以此方式，图2b中的设备10可基于四个不同音频声道2a、2b、2c、2d提供四个不同定向音频图案9a、9b、9c、9d。音频可以是提供到四个不同乘客位置或用于将立体声音频提供到两个乘客位置。因此，音频声道的音频信号可匹配预期目的。
图3a至图3b示出与各向同性辐射场型的产生形成对比的定向辐射场型的示例性产生。也就是说，图3a示出接收单个信号4a以产生大致上各向同性辐射场型12a的单个扩音器6a，而图3b示出接收主信号4a和调适信号5a以产生定向辐射场型9a的扩音器对8a。两个演示都附有示例性声音传播信号15a-15f，示出不同的声波如何相长地和相消地干扰。
在图3a中，单个(前向)扩音器6a接收单个(主)信号4a。该信号4a具有相关联的音频信号表示11a，所述音频信号表示11a在有限时间窗口中表示随时间而变的音频信号值。音频信号表示11a类似于正弦曲线，并且信号4a因此对应于单个音调。该信号4a被供应到扩音器6a，所述扩音器将信号4a再现为声音，如由在相对于扩音器传播点14a的两个方向上传播的两个声音传播信号15a、15b表示。因此，图的水平方向可解释为扩音器所位于的空间轴线，使得声音可在此轴线的两个方向上传播。所述两个声音传播信号15a、15b从扩音器传播点14a朝向反方向(例如对称地)传播。所述信号由于相反传播方向而可能成镜像。所得辐射场型12a大致上是各向同性的，即声音在来自扩音器传播点的任一方向上具有类似强度/声压级轮廓。实际上，扩音器传播点可以是对应于扩音器6a的隔膜中心。
在图3b中，扩音器对8a接收主信号4a和调适信号5a两者。主信号4a具有相关联的音频信号表示11b，所述音频信号表示11b在有限时间窗口中显示随时间而变的音频信号值。主信号4a类似于正弦曲线。主信号4a被划分成两个单独的信号路径：一个路径将信号直接传输到前向扩音器6a，且另一路径将信号馈送到延迟单元13。延迟单元13可以相对于输入到延迟单元13的信号赋予延迟。延迟使得调适信号5a被建立且对应于正弦信号的周期平移四分之一。因此，调适信号5a具有相关联的音频信号表示11c，所述音频信号表示11c显示调适信号5a相比于主信号4a和其音频信号表示11b如何延迟。延迟进一步对应于主信号4a与调适信号5a之间的相移。调适信号5a被供应到所述扩音器对扩音器8a的后向扩音器7a。
因此，前向扩音器6a接收主信号4a，并且后向扩音器7a接收调适信号5a。扩音器6a、7a中的每一个将其所接收信号再现为由声音传播信号15c、15d、15e、15f表示的声音，所述声音传播信号15c、15d、15e、15f相对于两个相应扩音器6a、7a的扩音器传播点14b、14c在两个方向上传播。图的水平方向可同样解释为扩音器所位于的空间轴线，使得声音可在此轴线的两个方向上传播。应注意，两个扩音器传播点14b、14c之间存在距离。为了产生定向辐射场型，信号处理与此距离匹配。
相对于扩音器传播点14b，前向扩音器6a将声音传播信号15c对称地发射到右手侧，且将另一声音传播信号15d发射到左手侧。由于相反传播方向，两个信号15c、15d可以相对另一个成镜像。以类似方式，相对于扩音器传播点14c，后向扩音器7a可以将声音传播信号15e对称地发射到右手侧，且将另一声音传播信号15f发射到左手侧。
扩音器对8a的辐射场型是基于声音传播信号15c、15d、15e、15f的个别贡献的叠加，因此可能经由这些信号受到干扰。在右手侧，前向扩音器6a的声音传播信号15c与后向扩音器7a的声音传播信号15e可为相长地干扰。相对比地，在左手侧，前向扩音器6a的声音传播信号15d与后向扩音器7a的声音传播信号15f可为相消地干扰。左手侧的相消干扰和右手侧的相长干扰能够产生了定向辐射场型9a。
如图3b所示，辐射场型9a具有到右手侧的传播方向，辐射场型9a到右手侧的强度大于到左手侧的强度，且到右手侧的强度积分大于到左手侧的强度积分。
以上的段落描述连同所得定向辐射场型概述产生定向辐射场型的一种方法。用于产生定向辐射场型的其它方法也可以被采用。例如可应用额外的处理以产生跨越广泛范围的频率产生定向辐射场型。
图4a至图4d示出根据本发明的多个示例性实施例的各种示例性扩音器配置。
图4a至图4c分别示出具有不同配置的两个扩音器6a、7a的的扩音器对8a，且的扩音器对8a具有扩音器对轴线18a。在图4a进一步示出扩音器6a、7a中的每一个的扩音器方向16a、16b。扩音器对轴线16a是延伸穿过对8a的两个扩音器6a、7a的隔膜中心的直线。每一扩音器6a、7a的扩音器方向16a、16b可确定为经过相关的扩音器的隔膜中心的直线，所述直线平行于扩音器的音圈，而布置成在接收驱动信号后移动所沿的方向。扩音器的扩音器方向可进一步指向从扩音器的背部到扩音器的前部的方向，如由图4a中所示的扩音器方向16a、16b的箭头所指示。两个所说明扩音器方向16、16b界定扩音器角度17，对于图4a示出的扩音器对8a，所述角度大致为90度。对于图4b中所说明的扩音器对，扩音器角度(大致为180度，且对于图4c中所说明的扩音器对，扩音器角度大致为0度。
图4d示出两个扩音器对8a、8b。第一扩音器对8a包括前向扩音器6a和后向扩音器7a，且具有由扩音器对8a的组合定向所确定的扩音器对轴线18a。类似地，第二扩音器对8b包括前向扩音器6b和后向扩音器7b，且具有由扩音器对8b的组合定向所确定的扩音器对轴线18b。两个扩音器对轴线18a、18b具有扩音器对角度19。此扩音器对角度19可以是由平行于两个扩音器对轴线18a、18b的两个向量之间的点积量化。
图5示出根据本发明的实施例的音频信号处理系统3。该音频信号处理系统3可类似于图2a中所说明的音频信号处理系统3，但进一步包括处理阶段20a、20b和音频源21a、21b、21c。
音频信号处理系统3具有三个示例性音频源21a、21b、21c。第一音频源21a包含立体声信号输入，用于接收立体声音频。输入21a可以是布置成无线地连接到立体声信号和/或通过有线连接。有线连接可以是通过插口或微型插口连接来促进。插口连接器还可被称作电话连接器。无线连接可以是通过蓝牙连接或长途宽带网来达成。立体声输入21a可以是将例如音乐的音频信号供应到音频信号处理系统3。
第二音频源21b包含用于电信通信的电信单元。电信通信可以是通过例如智能电话的电话或计算机来达成。电信单元接着可将如来自电话呼叫的语音的电信音频提供到音频信号处理系统3，使得此电信音频可被提供作为音频。
第三音频源包含天线21c，例如适于接收AM或FM无线电信号的天线。天线21c接着可将任何所接收音频信号提供到音频信号处理系统3，使得此音频可被提供作为音频。
由于音频信号处理系统3可同时连接到若干音频源，因此音频信号处理系统3还可达成音频源的选择和音频源到音频声道2a、2b、2c、2d上的分布。
音频源的选择可由音频信号处理系统3自动地执行。例如，在起始到立体声输入21a的连接后，音频信号处理系统3自动地使用立体声输入的音频。或在接收或接受由电信单元21b发出的电话呼叫后，音频信号处理系统3自动地将电信音频用于主要定向到一个乘客的音频。应注意，电话呼叫通常仍会被其它乘客听到，但音量通常低于其所定向到的乘客听到的音量。可进一步例如作为用户的车辆乘客手动执行对音频源的选择。例如，在来自用户的输入后，音频信号处理系统可在音频源21a、21b、21c之间切换或添加音频源。
音频信号处理系统3进一步在第一音频处理阶段20a中将任何音频输入分布到各种可用音频声道2a、2b、2c、2d上。系统可以是将音频提供到一个或几个选定音频声道，例如在音频将仅基本上定向到单个乘客位置时。或在音频将供应到一个或多个乘客位置时，系统可以是将音频提供到所有声道。一组声道可接收一个音频信号，而另一组音频声道可接收另一音频信号。以此方式，车辆中的乘客可以是接收供应到车辆的所有乘客的音频与主要定向到乘客中的一个或一些的音频(但实际上，此音频仍可能会被其它乘客听到)的组合。因而，可以任何不同的方式在音频声道当中分布任何数目的音频输入。此分布可由音频信号处理系统3自动地控制，或可以是基于来自用户的输入手动控制此分布。
当音频已分布在选定音频声道当中时，在第二处理阶段20b中，将每一个音频声道2a、2b、2c、2d的信号转换成主信号4a、4b、4c、4d和调适信号5a、5b、5c、5d。在此阶段20b中，可以是应用一个或多个处理元件，例如延迟、信号反转和滤波。此类处理元件也可应用于第一处理阶段20a中。此外，在实施例的一些实施例中，实际上可以将两个处理步骤21a、20b执行为单个步骤，或执行为多于两个步骤，例如三个或四个步骤。
对于音频声道数目不存在限制。可存在用于每一扩音器对的两个音频声道，例如使得每一扩音器对能够产生两个定向辐射场型。替代地，一个或多个扩音器对可仅具有一个相关联音频声道，或音频声道可与并非一对的部分的扩音器相关联。原则上，本发明还可扩展为从具有多于两个扩音器的一组扩音器产生定向辐射场型。例如，三个扩音器、四个扩音器或多于四个扩音器可接收相对相移的信号，以产生定向辐射场型。这些相移信号可因此包括至少主信号和调适信号。此类扩音器群组可以是在一种类型的阵列中排列。
在一些实施例中，成对扩音器在相控阵列中排列。在此类相控扩音器对阵列中，每一扩音器对可发射至少一个定向辐射场型，所述定向辐射场型在相位上受到控制或调整，所述控制或调整是相对于由相控扩音器对阵列的其它扩音器对发射的定向辐射场型。定向辐射场型相对于彼此在相位上受到控制，而可用于改进所发射辐射场型的定向性和/或在车辆内，例如乘客位置处产生声音/音频的局部区。还可使用如图5中所说明的音频信号处理系统3来执行此类相控扩音器对阵列的实施方案。此处，第一处理阶段20a可以是确定哪一音频分布到哪一音频声道2a、2b、2c、2d以及音频声道2a、2b、2c、2d当中的相对相移应当为多少。
图6a至图6f示出各种示例性辐射场型。每一图分别示出了如通常用于说明辐射场型的极坐标系统22。相对于原点的角度对应于音频辐射源，例如在音频辐射源的平面中的角度。音频辐射源可以是扩音器或扩音器对。距坐标系统22的原点的距离对应于给定方向上的给定辐射场型的声压级或强度。通常，每一网格线可以是对应于声压级的一定变化，例如声压级的10dB变化。标绘图上的向下方向可以是被视为对应于音频辐射源的前向方向，例如，在本公开的上下文中为扩音器或扩音器对的前向方向，且标绘图上的向上方向对应于在本公开的上下文中的扩音器或扩音器对的后向方向。
图6a示出大致上各向同性的辐射场型12b。声压级并不显著地随变化角度而改变。此类辐射场型不提供显著的定向特性。
图6b示出各向不同性的辐射场型12c。然而，在向下方向上的声压级类似于在向上方向上的声压级。因此，在本发明的上下文中，此辐射场型12c可能未必被视为定向辐射场型，因为向前(向下)方向上的辐射图与向后(向上)方向相同。
图6c示出两个辐射场型曲线12d,12e。这些为扩音器对发射的定向辐射场型的竖直12d和水平12e分量提供实例。定向辐射场型的水平和竖直分量不一定需要相同。两分量12d、12e都在向下方向上显示定向性。这可以是通过对极坐标系统的下半部周围的声压级进行积分，或简单地通过读取向下方向上的声压级相对于在相反方向上的声压级的值来量化。
图6d示出五个辐射场型曲线12f-12j。这些曲线是来自音频源的定向辐射场型如何随频率变化提供实例。最外曲线12f为500Hz，下一曲线12g为1kHz，下一曲线12h为2.5kHz，下一曲线12i为8kHz，且最内曲线12j为16kHz。如图6d中所示例的随频率变化是常见的，尤其是对于定向辐射场型来说。然而，应注意，在整个所显示频率范围上维持了定向性。来自根据本发明的扩音器对的定向辐射场型通常也可显示随频率的变化。
图6e示出具有不规则形状的辐射场型12k。尽管如此，此类辐射场型可被视为根据本发明的定向辐射场型，这是由于在向下方向上的声压级的值相对于在相反(向上)方向上的声压级较大。
图6f说明显示瓣状声压分布(acoustic lobing)的辐射场型12m。也就是说，直接在向下方向上的声压级相对于在向上方向上的声压级较小。然而，在一些实施例中，此类辐射场型12m仍可被视为定向辐射场型，这是因为对极坐标系统的下半部中的辐射场型12m的声压级进行积分产生的值大于极坐标系统的上半部中的积分值。
图7a至图7c示出根据本发明的实施例的扩音器对到汽车仪表盘的集成和定向辐射场型的示例性引导。
图7a至图7b示出扩音器对8a可如何集成到仪表盘23中。图7b示出俯视图，且图7a示出横截面侧视图，其中横截面平面由图7b中的水平线指示。在图7b中、扩音器6a、7a并不直接可见，这是因为它们由仪表盘23覆盖，但其在仪表盘23下面的位置由虚线表示。例如，仪表盘23可以理解为挡风玻璃下方从驾驶座椅的前部延伸到乘客座椅的前部的区域。
在图7a与图7b示出的实施例中，扩音器对8a位于仪表盘23的外表面之下。从此处，所述扩音器对能够分别朝向附图示出的左手侧和右手侧产生定向辐射场型。在产生之后，定向辐射场型到达导波器24，导波器24分别重新定向两个定向辐射场型，以使得定向辐射场型指向相比从扩音器对8a发射后的定向辐射场型的方向还更向上的方向上。这是有用的，这是由于相比汽车的仪表盘23，乘客的耳道通常位于仪表盘23的上方。导波器24可以是各自塑形成优选地以最小损失重新定向音频的中空槽道、凹部或空腔。
图7c示出两个扩音器对8a、8b可如何集成在车辆1的仪表盘23中，以将音频提供到所述车辆1的乘客位置25a、25b中的乘客27。图中仅示出车辆1的部分。
两个扩音器对8a、8b集成到仪表盘23中的方式，可以是各自以与包含导波器24的图7a至图7b中所说明类似的配置方式集成。
两个扩音器对8a、8b中的每一个布置成产生两个定向辐射场型9a、9b与9c、9d，为简化说明，在图7c中，所述图案表示为箭头。箭头可以是解释为传播方向。
第一扩音器对8a产生第一前向定向辐射场型9a和第一后向定向辐射场型9b。这些最初可由导波器略微向上引导。在初始引导之后，第一前向定向辐射场型9a到达第一乘客位置25a中的乘客27。第一后向定向辐射场型9b到达车辆的挡风玻璃26，挡风玻璃26通常充当声音反射面以朝向第二乘客位置25b中的乘客27反射此辐射场型9b。
以类似方式，第二扩音器对8b产生第二前向定向辐射场型9c和第二后向定向辐射场型9d。这些最初可由导波器略微向上引导。并且在初始引导之后，第二前向定向辐射场型9c到达第一乘客位置25b中的乘客27。第二后向定向辐射场型9d到达挡风玻璃26，挡风玻璃26同样充当声音反射面以朝向第一乘客位置25a中的乘客27反射此辐射场型9d。
由于所引导的定向辐射场型，两个乘客中的每一个接收不同响度/强度下的音频信号。如图7c中所指示，这两个音频信号甚至可以主要落在乘客位置25a、25b的不同区，例如不同侧面到达。如图所示，在第一乘客位置25a中，第一前向音频信号9a到达所述乘客27/乘客位置25a的左手侧，且第二后向辐射场型9d到达所述乘客27/乘客位置25a的右手侧。
图7c已示出将定向辐射场型引导到乘客位置的一个实例。在其它实施例中，可以是使用例如汽车顶篷上、侧窗上、后窗上、玻璃板车顶上或专用于反射的表面上的其它一个或多个声音反射面来引导辐射。可进一步使用任何类型的导波器来引导辐射，并且配合或不配合声音反射面的使用。
扩音器对可位于汽车的任何位置中，例如集成在汽车门、汽车座椅或汽车内部的其它部分中。音频可进一步被引导到任何乘客位置，例如汽车中的后座。
图7d示出单个后向扩音器充当两个扩音器对8a和8b的后向扩音器。这可通过将信号添加到DSP中的后向扩音器且按需要补偿电平、延迟和/或相位以便实现所要辐射场型而实现。此配置的其他部分的操作类似于图7c所表示的配置。
图8a至图8c示出根据本发明的实施例的汽车仪表盘中的各种其它扩音器配置。
在图8a中，集成在车辆1的仪表盘23中的两个扩音器对8a、8b由也集成在仪表盘中的呈低音扩音器对28形式的低音扩音器补充。这些低音扩音器可主要布置成在低音频率范围中再现音频。
在图8b中，三个扩音器对8a、8b、8c集成在车辆的仪表盘23中。
在图8c中，包括七个扩音器对8a-8g的相控扩音器对阵列29集成在车辆的仪表盘中。
实施例中有较大数量的扩音器对时，此类实施例能够向较大数目的乘客位置而提供改进的定向性。任何数量的扩音器对可应用于前述实施例中，只要能配合特定应用的要求即可。
图9示例性地示出根据本发明的实施例的方法步骤。本发明的此示例性方法包括五个方法步骤M1-M5。本发明的实施例可以包括更多或更少的步骤。在某些情况下，可以省略某些步骤而可以添加其他步骤。
在第一步骤M1中，提供包括第一音频声道和第二音频声道的多个音频声道。所述音频声道可以是提供作为音频信号处理系统的部分。所述多个音频声道可直接从一个或多个音频源(例如外部音频源，例如汽车无线电或智能电话)提供，或其可提供为处理音频(例如，来自外部源的音频)的部分。
在步骤M2中，音频信号系统处理每一个音频声道，以建立每一相应音频声道的主信号和调适信号。与给定音频声道相关联的调适信号和主信号可以是基于所述音频声道，例如基于所述音频声道中携载的音频信号。
在步骤M3中，分别供应第一音频声道的主信号和调适信号到扩音器对的前向扩音器和后向扩音器，以基于第一音频声道产生前向定向辐射场型。第一音频声道的主信号可供应到扩音器对的前向扩音器，且第一音频声道的调适信号可供应到扩音器对的后向扩音器。
在步骤M4中，分别供应第二音频声道的主信号和调适信号到同一扩音器对的后向扩音器和前向扩音器，以基于第二音频声道产生后向定向辐射场型。第二音频声道的主信号可供应到扩音器对的后向扩音器，且第二音频声道的调适信号可供应到扩音器对的前向扩音器。尽管此处划分成两个步骤M3和M4，但本发明可同时产生前向和后向定向辐射场型。然而，在一些实施例中，在依赖于后向定向辐射场型(步骤M4)在例如挡风玻璃中的反射的实施例中可将微小延迟应用于前向定向辐射场型(步骤M3)，这是因为此延迟可补偿声音的行进距离差异。
在步骤M5中，引导前向定向辐射场型和后向定向辐射场型到车辆，例如安装有扩音器对的汽车的一个或多个位置(例如乘客位置)中的任一个位置。引导可以是理解为使用至少一个声音反射面及/或至少一个导波器中的任一个进行重新定向。
所公开的实施例或与所公开的实施例相关联的特征的其他示例在以下部分中提供。
在本发明的实施例中，组合第一音频声道的主信号与第二音频声道的调适信号，以构成扩音器对的前向扩音器的驱动信号；并且组合第二音频声道的主信号与第一音频声道的调适信号，以构成扩音器对的后向扩音器的驱动信号。
扩音器可被布置成接收，例如将供应到扩音器的音圈的单个驱动信号，以驱动扩音器。因此，组合主信号与调适信号使得这两个信号能够同时被供应到扩音器。因此，两个信号可由扩音器同时再现以参与前向定向辐射场型和后向定向辐射场型的产生。
在一些实施例中，可以是在从音频信号处理系统输出之前组合两个信号。在这些实施例中，音频处理系统中可因此每扩音器具有一个音频输出。
在其它实施例中，可在从音频信号处理系统输出之后组合信号。
组合音频信号包含叠加、添加及/或接合，并且可以使用数字和/或模拟技术来执行这种组合。。
扩音器的驱动信号的产生可进一步包含放大，例如音频放大。此类放大不限于在任何特定点处执行。音频放大可以是在扩音器中、在音频信号处理系统中或在扩音器与音频信号处理系统之间执行。主信号与调适信号的组合可以在放大之前执行，但在其他实施例中可在主信号与调适信号放大后执行。
组合主信号与调适信号以构成驱动信号可以是有利的，此种组合信号可以实现使用具有单个音圈的标准扩音器。
在一些实施例中，前向定向辐射场型和后向定向辐射场型，在引导步骤之前具有基本上相反的传播方向。
在利用扩音器对产生两个定向辐射场型时，在相反方向上发射两个定向辐射场型可允许改进信号分离。这可以是改进这些定向辐射场型提供的立体声效应，或可改进两个定向辐射场型可被供应到单独乘客位置的程度。
在一些实施例中，引导前向定向辐射场型和后向定向辐射场型中的任一个的步骤包括：使用至少一个导波器重新定向前向定向辐射场型和后向定向辐射场型中的任一个。
导波器可以包含用于引导例如声波/声学波的波的一种类型的物理结构。导波器可以是具有管状形状或罐形形状，且可进一步包含倾斜、弧形、弯曲等。导波器的几何形状和末端应优选地调适成确保声音的高效重新定向和传输。
重新定向可理解为改变定向辐射场型的传播方向。没有经过引导的定向辐射场型可关联于一个传播方向。然而通过导波器，定向辐射场型可以被重新定向，使得传播方向有一定程度的被改变。传播方向可被改变至少5度，例如至少10度，例如至少15度，例如至少20度，例如至少30度，例如至少40度，例如至少50度，例如至少70度，例如至少90度，例如至少110度，例如至少130度，例如至少150度，例如至少170度…等等。
利用导波器进行重新定向可以改进将定向的音频传输到隔离的乘客位置的能力。
在一些实施例中，引导前向定向辐射场型和后向定向辐射场型中的任一个的步骤包括：使用声音反射面重新定向后向定向辐射场型。
在一些情况下，声音反射面包含车辆的挡风玻璃、汽车顶篷(例如顶篷材料)或专用顶篷贴片…等。
顶篷包含粘附到汽车的内部车顶的层状材料。专用顶篷贴片可以是位于顶篷的面部与背部之间的塑料薄片。此专用顶篷贴片的特征可在于相比于不存在专用顶篷贴片的周围顶篷，对声音的吸收降低。
在一些实施例中，前向定向辐射场型和后向定向辐射场型构成立体声音讯，并且被引导到车辆中的乘客位置的。在其他实施例中，两个前向辐射场型可构成立体声音讯，并且被直接引导或使用反射(例如，从挡风玻璃反射)引导到车辆中的乘客位置。
由于辐射场型的定向性，将立体声供应到乘客位置可以是通过扩音器紧密地定位在一起的扩音器对。
建立主信号和调适信号的处理步骤可以是频率相依的。
例如，在一些实施例中，可应用主信号与调适信号之间的频率相依进行相对相移。例如，可在一个或多个频带中应用一个或多个恒定相移，或可以是在特定频带中或跨越特定可听频率应用在频率空间中连续改变的相移。
应用频率相依的相移可以是有利的，这是由于其可在产生定向辐射场型时改变波长。
在一些实施例中，建立主信号和调适信号的处理步骤包括：应用带通滤波器到多个音频声道中的每一个音频声道，以建立多个音频声道的主信号和调适信号。
在一些实施例中，此带通滤波器的频率上限可以是在500Hz到10000Hz，例如1000Hz到8000Hz，例如2000Hz到6000Hz的范围内，例如5000Hz。
在一些实施例中，带通滤波器的频率下限可以是在20Hz到500Hz，例如30Hz到400Hz，例如40Hz到300Hz，例如60Hz到200Hz，例如80Hz到150Hz的范围内，例如100Hz。如前所述，也能够使用其他形式的滤波器，例如低通滤波器。
产生定向辐射场型可能涉及个别地处理一个或多个频带，这是由于音频的每一频率可在车辆内部各自传播。例如，产生一个音调的定向辐射场型可能涉及调适信号的一个相移，而产生另一音调的定向辐射场型可能涉及调适信号的另一相移。因此，为了产生跨越广泛范围的频率定向的辐射场型，可能涉及例如经由使用一个或多个带通滤波器个别地处理各种频率。
在一些实施例中，辐射场型可能仅在一定频率范围中是定向的，而在其他频率范围不定向。在一些实施例中，可以采用一个或多个滤波器确保扩音器对并不在此频率范围外部，例如在低音频率范围中发射大量音频。在这种情况下，其他的扩音器，例如一个或多个低音扩音器，可以用于补充扩音器对在低音频范围中进行音频再现。
在一些实施例中，多个带通滤波器可以用于隔离多个频带，以个别地处理这些频带，例如对调节信号或主信号个别地进行相移处理。这些相移可以在将这些信号与其他信号组合之前或组合之后进行。
带通滤波器可用在音频处理中的任一点处。例如，带通滤波可以在建立主信号和调适信号之前或在建立主信号和调适信号之后进行。
具有两个扩音器对可允许较有弹性地分布所产生的辐射场型。供应到乘客的立体声音讯可以是由来自一个扩音器对的辐射场型和来自另一扩音器对的另一辐射场型构成。
基于不同扩音器对建立第一和第二立体声音讯，可允许扩音器对在距紧凑区一定距离处提供音频。四个定向辐射场型接着可从此紧凑区在不同方向上发射，其中两个图案被引导到一个乘客位置，并且另两个图案被引导到另一乘客位置。
在一些实施例中，第一立体声音讯和第二立体声音讯可以是不同的。
第一乘客位置可以是驾驶座。第一立体声音讯可包括实时交通通告、电信信息、汽车信息报告或导航指示中。
实时交通通告可以是所广播且指示交通信息的无线电，例如可能与车辆导航相关的交通信息。电信信息可以是由电信装置(例如，电话，例如智能电话)提供。汽车信息报告可以是车辆自身提供的关于车辆的信息，例如关于汽车的燃料或电力的信息。导航指示可以是基于汽车导航系统，例如基于GPS，以用于路线选择和导航。导航指示接着可以是指示驾驶员进行转弯、改变车道等。
音频可特别地与驾驶员相关(例如导航指示、交通通告…等等)，此音频可主要输送到驾驶座在车辆中的位置，而其他的音频可以设置成输送到车辆中的其他位置。
在一些实施例中，相比于供应第四音频声道的主信号和调适信号，供应所述第一音频声道的主信号和调适信号移位了时移。
时移，例如时间延迟，可以是至少0.1毫秒，例如为至少0.2毫秒，例如为至少0.5毫秒，例如为至少1毫秒，例如为至少1.5毫秒，例如为至少2毫秒…等等。
时移，例如，可以是通过构成立体声音讯的两个不同的定向辐射场型引入，这两个定向辐射场型行进到乘客位置时具有不同的行进距离。定向辐射场型中的一个可以是经由包含反射的间接路线行进，而另一定向辐射场型可以是经由无反射的直接路线行进。考虑到空气中的声速，应用于最直接信号的延迟或时移量应可以选择成补偿直接路线与间接路线之间的此行进距离差异。例如，在20℃的干燥空气中，2ms的延迟可补偿大致0.002×343＝0.686m的行进距离差异，且0.5ms的延迟可补偿大致0.000,5×343＝0.172m的行进距离差异。
移位音频声道的主信号和调适信号可改进乘客位置处的立体声音讯的音频质量。
在一些实施例中，所述前向定向辐射场型和所述后向定向辐射场型对于在100Hz到4000Hz，例如1000Hz到4000Hz，例如1500Hz到3000Hz的范围内，例如在2000Hz下的频率是定向的。
定向辐射场型可具有变化的定向性或随频率变化的变化图案。因此，在一些实施例中，辐射场型可仅在特定频率范围内是定向的。在有限频率范围内定向的辐射场型可易于实施。
在一些实施例中，辐射场型可具有跨越各种频率的变化的定向性。辐射场型是否为定向的可接着例如通过辐射场型的频率积分来确定。频率积分可以是跨越特定的可听频率、在上文所提及频率范围内或在相关联带通滤波器的频率范围内执行。在一些情况下，如果所积分辐射场型是定向的，那么可接着将多频辐射场型视为定向的。
在一些实施例中，前向定向辐射场型的前向强度可以比前向定向辐射场型的后向强度大至少一预定的强度差。
在一些实施例中，强度差可以为至少3dB，例如至少5dB，例如至少10dB，例如至少15dB，例如至少20dB，例如至少25dB，例如30dB。
前向强度可以是前向定向辐射场型在扩音器方向上的强度、在辐射场型的传播方向上的强度，或前向定向辐射场型的峰值强度。后向强度可以是前向定向辐射场型在与前向强度关联的方向完全相反的方向上的强度。
在本发明的实施例中，前向定向辐射场型的积分前向强度可以是比前向定向辐射场型的积分后向强度大至少一定积分强度差。
在本发明的实施例中，积分强度差为至少2dB，例如至少3dB，例如至少5dB，例如至少7dB，例如至少10dB，例如至少15dB，例如20dB。
积分前向强度可以是基于前向定向辐射场型的半部的球面积分。将积分的球体的半部可以是基于前向定向辐射场型的传播方向或前向定向辐射场型的峰值强度。这些中的任一个可提供球体上的点，且将积分的球体的半部可以最接近所述点的半部。积分后向强度可接着是基于另一半部的积分。
具有强度差或积分强度差可促进前向定向辐射场型的较大定向性程度。
强度差或积分强度差也可适用于后向定向辐射场型、第二前向定向辐射场型和/或第二后向定向辐射场型…等。在这些情况下，前向/后向强度和积分前向/后向强度的方向可以是基于特定辐射场型的峰值强度或传播方向。
在一些实施例中，音频设备与仪表盘集成；在其他实施例中，音频设备与仪表盘可以是分离。音频设备可以是独立单元或集成在车辆的其它部分中。
在一些实施例中，扩音器对中的每一个的前向扩音器和后向扩音器可具有不同扩音器方向，其中相对扩音器角度为至少60度，例如至少90度，例如至少110度，例如至少120度，例如至少130度，例如至少150度，例如至少170度。
扩音器可具有例如由轴线界定的扩音器方向，扩音器的音圈布置成在接收驱动信号后沿着所述轴线移动。扩音器方向可以是由此轴线组合界定并且相对于音圈的位置指向扩音器的隔膜方向。扩音器对的两个扩音器可以是具有基本上相反的扩音器方向。
具有不同扩音器方向是有利的，这是由于这可改进扩音器的定向辐射场型的定向性。
导波器可用于引导前向定向辐射场型和后向定向辐射场型。
利用导波器可改进将定向的音频传输到隔离的乘客位置的能力。导波器可以是独立个性化音频设备的部分，或导波器可集成到车辆内部中，例如连同音频设备一起集成到汽车的仪表盘中。
在一些实施例中，一个或多个扩音器对中的第一扩音器对和第二扩音器对可以成一定扩音器对角度，其中扩音器对角度为至少10度，例如至少20度，例如至少30度，例如至少40度，例如至少50度，例如至少60度，例如至少70度，例如至少80度，例如至少90度。
使第一扩音器对和第二扩音器对成一定扩音器对角度可实现将音频，例如立体声音频，分布到多个乘客位置。
每一扩音器对可具有扩音器对轴线，扩音器对轴线包含穿过扩音器对的两个扩音器的隔膜中心的直线。扩音器对角度可以是通过测量扩音器对的扩音器对轴线之间的角度来确定。
隔膜中心可理解为扩音器的隔膜的中心点。例如，中心点可以对应于近似对称点、几何中心等。
在一些实施例中，一个或多个扩音器对中的每一个的前向扩音器的背侧与后向扩音器的背侧之间的距离小于50厘米，例如小于40厘米，例如小于30厘米，例如小于20厘米，例如小于10厘米。
扩音器的背侧可以是扩音器的壳体的背侧或扩音器的磁路的极片的背侧。此极片还可被称作底板、背板极或简单地称为极。与测量两个扩音器之间的距离相关的极片可通常为距隔膜最远的极片，且所述距离可以是从距隔膜最远的极片的表面测量。
通过将扩音器的背侧放在一起将扩音器紧密地定位在一起可以允许个性化音频设备的紧凑设计。
在一些实施例中，一个或多个扩音器对中的每一个的前向扩音器的隔膜中心与后向扩音器的隔膜中心之间的距离小于60厘米，例如小于50厘米，例如小于40厘米，例如小于30厘米，例如小于20厘米，例如小于10厘米。
通过减少扩音器的隔膜中心之间的距离将扩音器紧密地定位在一起可允许音频设备的紧凑设计。
在一些实施例中，一个多个扩音器对可以包括至少两个扩音器对，例如至少三个扩音器对，例如至少四个扩音器对，例如至少五个扩音器对，例如至少六个扩音器对。
多个扩音器对可以是通过立体声或环绕声的实施针对车辆中的乘客的提供改进的音频，和/或可允许针对车辆中的较大数目个乘客的定向和/或沉浸式音频。
在一些实施例中，一个或多个扩音器对包括相控扩音器对阵列，其中相控扩音器对阵列的个别扩音器对的前向定向辐射场型分别具有不同相移量。
在一些情况下，相控扩音器对阵列的个别扩音器对的后向定向辐射场型分别具有不同相移量。
扩音器对的相控阵列可以是排列成一行。阵列的一个隔离的扩音器对可发射基本上类似于阵列的另一隔离的扩音器对的声音，但声音之间的受控相移可改进对定向性的控制。定向性可以是基于辐射场型之间的相移。控制相控扩音器对阵列的多个扩音器对的相移可以致能朝向特定区域或特定方向聚焦辐射场型。
在一些实施例中，音频设备进一步包括至少一个低音扩音器，低音扩音器被布置成产生低音辐射场型。
低音扩音器可以是在例如低于250Hz的低音频率范围中发射声音。供应到低音扩音器的驱动信号可以是基于低通滤波器。
由于较长的波长，在低音频率范围中控制定向性是困难的。因此，具有至少一个专用低音扩音器可以使得扩音器对完全用于定向声音。
描述的音频设备可包括例如配置为低音扩音器对的两个低音扩音器。
应注意，典型扩音器可具有大致上各向同性辐射场型。也就是说，在扩音器的远场范围中的固定距离处，当改变相对于扩音器的方向时，来自扩音器的辐射强度不会发生太大变化。与此对比，两个扩音器可接收匹配的驱动信号，例如，主信号和调适信号，以产生非各向同性辐射场型，例如定向辐射场型。非各向同性辐射场型的实例为心形辐射场型。定向辐射场型的特征可以是在于传播方向。
传播方向可以是通过相对于扩音器或扩音器对跨越所有立体角对辐射强度进行加权平均来量化。近场和远场范围可以是通过波长或隔膜直径量化。过渡区可以是处于波长或隔膜直径的0.5到10个单位，例如2、3、4、5或6个单位处。例如，在明确界定的频率，例如100Hz到10000Hz，例如2000Hz的频率处。在扩音器对的情况下，可在两个扩音器的远场中的区中量化定向性。
还可通过最大辐射强度或通过扩音器的定向来量化传播方向。例如，在扩音器对的一个扩音器面向的方向上发射的辐射，比在扩音器对的另一扩音器面向的方向上发射的辐射多时。接着，所述一个扩音器面向的方向可以是被视为定向辐射场型的传播方向。来自扩音器对的定向辐射场型的传播方向可以是表征为不存在影响辐射场型的导波器或其它物件。例如作为将音频引导到乘客或乘客位置的部分，在产生定向辐射场型之后，可通过导波器或反射重新定向所述定向辐射场型。
例如，当在远场中的特定频率，例如2000Hz的可听频率下测量的辐射场型，在一个立体角下的强度大于其在另一立体角下的强度时，辐射场型可以是被视为定向的。例如，当一个强度大超过10dB时。
音频信号处理系统可以包含单个音频信号处理器，或其可以包含多个音频信号处理器。例如，音频信号处理器可以关联于与每一扩音器或心形扩音器对中的每一个。音频信号处理器可以是数字信号处理器。
描述的音频信号处理系统通常可布置成从任何种类的音频源，例如从汽车无线电、电信装置、音频播放器等接收音频。音频信号处理系统可通过有线连接或如蓝牙的无线连接，例如用于从智能电话接收音频的蓝牙连接接收音频。音频信号处理系统可同时从多个源接收音频，并且音频的源不限于单声道或立体声。来自多个音频源的音频接着可自动或手动分布到不同音频声道，使得可基于来自音频源的音频产生不同的定向辐射场型。以此方式，单独乘客可接收不同音频音量的音频。单个乘客可进一步从多个源接收音频，例如在执行电信或接收例如由无线电系统促进的实时交通通告/交通报告的同时收听音乐。
音频声道中的信号可用于作为定向辐射场型的基础。产生的每一定向辐射场型具有相关联的音频声道，并且每一个音频声道可提供主信号和调适信号的基础，主信号和调适信号又可提供特定音频声道的定向辐射场型的基础。在立体声音讯将供应到乘客的情况下，可以是通过不同音频声道提供立体声音讯的至少两个音频信号。音频声道的信号是分别供应到扩音器对的单独扩音器的调适信号和主信号的基础。为了产生两个定向辐射场型，扩音器对接收两个主信号和两个调适信号，使得每一扩音器从单独音频声道接收主信号和调适信号。供应到扩音器的来自一个音频声道的调适信号和来自不同音频声道的主信号可以添加或叠加，且所得信号可是用于作为扩音器的驱动信号或是用于扩音器的驱动信号的基础。供应到扩音器的任何信号可以是通过音频放大器放大或可不放大。
扩音器对可理解是布置成在接收音频声道的主信号和调适信号后产生定向辐射场型的一对扩音器。扩音器对可彼此紧邻定位，例如面向相反方向，但扩音器对不限于此配置。音频声道的主信号和调适信号都基于特定音频声道。因此，音频声道的主信号和调适信号可以是类似，其中主要差异为信号之间的相移。此相移可以是确保扩音器对的辐射场型的一个方向上的相长干扰和所述扩音器对的另一方向上的相消干扰，因此建立定向辐射场型。因此，相移可布置成匹配扩音器对的扩音器之间的某一波长和/或某一距离。可基于对主信号进行延迟或相移而产生调适信号或反过来。但调适信号和主信号的产生不限于特定技术。在产生调适信号和主信号时可用的其他处理元件可以是信号反转器、带通滤波器及/或低通滤波器。在一些实施例中，可以是独立地处理音频声道的若干频带以产生主信号和调适信号。使用一个或多个频率滤波器隔离每一频带，并且每一频带接收相移/延迟以确保特定频带的定向辐射场型。单个扩音器可用于多于一个扩音器对中，例如一个扩音器可用于再现任何数目个声道的主信号或调适信号，从而允许在产生多个辐射场型时使用较少扩音器的可能性。例如，两个或更多扩音器对可具有共用的扩音器。
从上描述的实施例涉及车辆中的音频，并且可包含一对或多对扩音器，每对布置成产生引导到车辆中的乘客位置的定向辐射场型。定向辐射场型的产生可以是基于由音频信号处理系统建立主信号和调适信号。在将这两个信号输送到扩音器对后，扩音器对基于相消和相长干扰的原理而可产生定向音频。通过向一对中的每一扩音器供应单独调节和主信号，有可能在不同方向上产生两个定向辐射场型。所描述的实施例可允许紧凑的音频设备以一定距离将改进的音频提供到车辆的一个或多个乘客，所述音频可是沉浸和/或定向的。
所描述的技术与实施例可给予聆听者声音来自车辆内的不同区域的印象，这提供沉浸式音频体验。此种体验的提供方式可以是，例如，使用阵列从挡风玻璃反射离开以提供扩散声，或反射声音离开车辆中的不同区域，并利用这些环绕音频源产生3D音频环境的感受。音频可被定向到乘客位置处，使得音频可在一个位置处比另一位置更响(虽然许多情况下，车辆内部是反射性环境，定向音频可能无法完全与其它乘客屏蔽)。
上述系统和方法不限制以特定顺序呈现，并且可以是以任何顺序或以任何组合来执行。例如，音频设备的各种实施例可以包括上述所有特征和功能的组合，或者在一些情况下，音频设备可以提供所描述的特征和/或功能的任何子集。
从前面的描述中可以理解，在不脱离本说明书中描述的本发明的范围的情况下，可以在各种实施例中进行修改和改变。本说明书中的描述仅用于说明的目的并且不应被解释为限制意义。本发明的范围仅由权利要求书记载的文字限制。

Claims (31)

1.一种用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供包括第一音频声道与第二音频声道的多个音频声道；
以音频信号处理系统处理所述多个音频声道中的每一个，以对所述多个音频声道中的每一个建立主信号与调适信号；
供应所述第一音频声道的所述主信号到扩音器对的前向扩音器，并且供应所述第一音频声道的所述调适信号到所述扩音器对的后向扩音器，以基于所述第一音频声道产生前向定向辐射场型；
供应所述第二音频声道的所述主信号到所述扩音器对的后向扩音器，并且供应所述第二音频声道的所述调适信号到所述扩音器对的所述前向扩音器，以基于所述第二音频声道产生后向定向辐射场型，其中，所述第二音频声道的所述主信号与所述第一音频声道的所述调适信号被组合，以提供所述扩音器对的所述后向扩音器的驱动信号；以及
引导所述前向定向辐射场型与所述后向定向辐射场型到所述车辆中的多个不同的位置。
2.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，对于所述多个音频声道中的每一个，所述调适信号是通过对所述主信号应用延迟、信号反转和/或低通滤波来产生。
3.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述第一音频声道的所述主信号与所述第二音频声道的所述调适信号被组合，以提供所述扩音器对的所述前向扩音器的驱动信号。
4.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，在所述引导步骤之前，所述前向定向辐射场型和所述后向定向辐射场型具有相反的传播方向。
5.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，引导所述前向定向辐射场型和所述后向定向辐射场型到所述车辆中的多个不同的位置的所述步骤包括：
经由至少一个导波器重新定向所述前向定向辐射场型和所述后向定向辐射场型中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，引导所述前向定向辐射场型和所述后向定向辐射场型到所述车辆中的多个不同的位置的所述步骤包含：使用声音反射面重新定向所述前向定向辐射场型或所述后向定向辐射场型。
7.根据权利要求6所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述声音反射面是车辆的内部表面。
8.根据权利要求7所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述内部表面包含挡风玻璃、顶篷材料或顶篷贴片。
9.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述前向定向辐射场型和所述后向定向辐射场型包含被引导到所述一个或多个位置中的一位置的立体声音讯。
10.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，对于所述多个音频声道中的每一个建立所述主信号和所述调适信号的所述处理步骤，是根据频率进行相移。
11.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述扩音器对是第一扩音器对，所述前向定向辐射场型是第一前向定向辐射场型，并且所述后向定向辐射场型是第一后向定向辐射场型；
其中，所述多个音频声道还包括第三音频声道和第四音频声道；
其中，所述方法进一步还包括以下步骤：
供应所述第三音频声道的所述主信号到第二扩音器对的前向扩音器，并且供应所述第三音频声道的所述调适信号到所述第二扩音器对的后向扩音器，以基于第三音频声道产生第二前向定向辐射场型；以及
供应所述第四音频声道的所述主信号到所述第二扩音器对的所述后向扩音器，
并且供应所述第四音频声道的所述调适信号到所述第二扩音器对的所述前向扩音器，以基于所述第四音频声道产生第二后向定向辐射场型；
其中，所述引导步骤还包括：引导所述第二前向定向辐射场型与所述第二后向定向辐射场型中的一个或两个到所述车辆中的一个或多个位置。
12.根据权利要求11所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述第一前向定向辐射场型与所述第二后向定向辐射场型包含第一立体声音讯，所述第一立体声音讯被引导到第一位置；并且所述第二前向定向辐射场型与所述第一后向定向辐射场型包含第二立体声音讯，所述第二立体声音讯被引导到第二位置。
13.根据权利要求12所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述第一立体声音讯和所述第二立体声音讯是不同的。
14.根据权利要求11所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述第一前向定向辐射场型与所述第二前向定向辐射场型包含第一立体声音讯，所述第一立体声音讯被引导到一个或多个第一位置；并且所述第一后向定向辐射场型与所述第二后向辐射场型包含第二立体声音讯，所述第二立体声音讯被引导到一个或多个第二位置。
15.根据权利要求11所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述第一前向定向辐射场型与所述第二前向定向辐射场型包含第一立体声音讯，所述第一立体声音讯被引导到多个位置；并且所述第一后向定向辐射场型与所述第二后向定向辐射场型包含第二立体声音讯，所述第二立体声音讯被引导到多个位置。
16.根据权利要求11所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述引导还包含：使用声音反射面重新定向所述第二前向定向辐射场型或所述第二后向定向辐射场型。
17.根据权利要求16所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述声音反射面包含车辆的内部表面。
18.根据权利要求17所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述内部表面包含挡风玻璃、顶篷材料或顶篷贴片。
19.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述一个或多个位置是所述车辆中的驾驶员及/或乘客座椅。
20.根据权利要求1所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，所述主信号包括实时交通通告、电信信息、汽车信息报告、音乐音频信号和导航指示中的任一个。
21.根据权利要求11所述的用于在车辆中提供音频的方法，其特征在于，相比于供应所述第四音频声道的所述主信号与所述调适信号的步骤，供应所述第一音频声道的所述主信号和所述调适信号的所述步骤移位了时移。
22.一种用于车辆的音频设备，其特征在于，包括：
音频信号处理系统，用于处理多个音频声道中的每一个音频声道，以建立所述多个音频声道中的每一个音频声道的主信号和调适信号；
一个或多个扩音器对，各自包括前向扩音器和后向扩音器，并且所述一个或多个扩音器对中的每一个通信耦合到所述多个音频声道中的两个相应音频声道，其中对于所述一个或多个扩音器对中的每一个：
所述一个或多个扩音器对的所述前向扩音器耦合到所述两个相应音频声道中的第一个的所述主信号，且耦合到所述两个相应音频声道中的第二个的所述调适信号；以及
所述一个或多个扩音器对的所述后向扩音器耦合到所述两个相应音频声道中的所述第二个的所述主信号，且耦合到所述两个相应音频声道中的所述第一个的所述调适信号；
从而所述一个或多个扩音器对中的每一个同时基于所述两个相应音频声道中的所述第一个产生前向定向辐射场型，且基于所述两个相应音频声道中的所述第二个产生后向定向辐射场型，其中，所述前向定向辐射场型与所述后向定向辐射场型被引导到所述车辆中的多个不同的位置。
23.根据权利要求22所述的用于车辆的音频设备，其特征在于，所述音频设备集成在所述车辆的仪表盘中。
24.根据权利要求22所述的用于车辆的音频设备，其特征在于，对于所述一个或多个音频声道中的每一个，所述音频信号处理系统被布置成通过对所述主信号应用延迟、信号反转和/或低通滤波来产生所述调适信号。
25.根据权利要求22所述的用于车辆的音频设备，其特征在于，所述一个或多个扩音器对中的第一扩音器对和第二扩音器对成具有扩音器对角度，其中，所述扩音器对角度是至少10度。
26.根据权利要求22所述的用于车辆的音频设备，其特征在于，所述一个或多个扩音器对中的每一个的所述前向扩音器的背侧与所述后向扩音器的背侧之间的距离小于50厘米。
27.根据权利要求22所述的用于车辆的音频设备，其特征在于，所述一个或多个扩音器对中的每一个的所述前向扩音器的隔膜中心与所述后向扩音器的隔膜中心之间的距离小于60厘米。
28.根据权利要求22所述的用于车辆的音频设备，其特征在于，所述一个或多个扩音器对包括相控扩音器对阵列，其中，所述相控扩音器对阵列的多个单独扩音器对的所述前向定向辐射场型分别具有不同相移。
29.根据权利要求22所述的用于车辆的音频设备，其特征在于，还包括至少一个低音扩音器。
30.根据权利要求22所述的用于车辆的音频设备，其特征在于，所述一个或多个扩音器对所包至少一个后向扩音器，并且所述至少一个后向扩音器于同时与二个前向扩音器配置成对。
31.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求22所述的用于车辆的音频设备。
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