CN114208215A - 用于车辆的语音放大系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆，其包括：至少一个侧向玻璃窗；至少一个振动传感器，其被布置在侧向玻璃窗上以用于检测在所述玻璃窗上传播的声音振动；至少一个音频发射器；计算单元，其被连接到所述振动传感器和音频发射器；其特征在于，所述计算单元被布置用于：接收来自所述振动传感器的表示声音信号的电信号；处理该信号以便隔离出表示语音的有用信号，表示语音的有用信号被由所述计算单元朝向所述音频发射器传送。

Description

用于车辆的语音放大系统

技术领域

本发明涉及用于车辆的语音放大系统的领域。

背景技术

目前，已知的是自动汽车类型的车辆在行驶时可能对于乘员生成干扰的声学环境。

该噪声类似于背景噪声，其有时对想要彼此交流的乘员带来困难。

实际上，对交流的便利性产生影响的主要因素之一是信号（在此为语音）和噪声（在此为自动汽车座舱中的环境噪声）之间的比率。被称作“信噪比”的该比率越大，理解越容易。

为了减轻这种不便，寻求改进信噪比。存在两种允许优化该比率的方法：减小环境噪声的水平（声学和振动隔离，主动解决方案…）或增大语音（=信号）水平。

已经为了增大语音水平而创建了各种设备。一种已知解决方案在于具有其中有人员（例如驾驶员）讲话的车辆。声音信号于是被麦克风获取并且被同时地播放到更靠近对话人（例如在后方的乘员）耳朵的扬声器中，如在图1中可见的那样。

除了部分地应对“信噪比”问题，该系统还具有人工地创建直接在说话人和听者之间的场的优点。

然而，这样的系统存在必须利用麦克风装备车辆的每个座位的主要不便。这样的安装需要每个麦克风被良好地布置以用于允许获得可能的更好的声音信号。

发明内容

本发明因此提出通过提供允许放大车辆中的语音的简单且有效的设备来解决这些不便。

为此，本发明涉及一种车辆，其包括：

至少一个侧向玻璃窗；

至少一个振动传感器，其被布置在侧向玻璃窗上以用于检测在所述侧向玻璃窗上传播的声音振动；

至少一个音频发射器；

计算单元，其被连接到所述振动传感器和音频发射器；

其特征在于，所述计算单元被配置用于：接收来自所述振动传感器的表示声音信号的电信号；处理该信号以便隔离出表示语音的有用信号，表示语音的有用信号被由所述计算单元朝向所述音频发射器传送。

本发明因此具有如下优点：能够检测表示声音信号的振动，将其转换成电信号，该电信号被处理然后传送到换能器，换能器将该电信号转换成声音信号，该声音信号等于或几乎等于生成振动的声音信号。因此，乘员的话语和语音生成振动，该振动被感测然后处理以用于提供有用信号，该有用信号被传送到换能器，换能器生成几乎等于或等于所述乘员的话语和语音的声音信号。

根据示例，车辆被划分成前方区域和后方区域，所述侧向玻璃窗装配有所述振动传感器，所述振动传感器被布置在前方区域或后方区域中，并且在于所述音频发射器被布置在与所述传感器不同的区域中。

根据示例，车辆被划分成前方区域和后方区域，每个区域包括装配有所述振动传感器的至少一个侧向玻璃窗和至少一个音频发射器。

根据示例，每个区域包括两个侧向玻璃窗，每个侧向玻璃窗装配有所述振动传感器，这些侧向玻璃窗是从车辆的两方放置的。

根据示例，车辆被划分成数目等于侧向玻璃窗数量的区域，每个区域包括装配有所述振动传感器的侧向玻璃窗和音频发射器。

根据示例，计算单元适于处理来自侧向玻璃窗的所述振动传感器的表示声音信号的电信号并且适于将有用信号朝向另外的侧向玻璃窗的音频发射器传输。

根据示例，车辆还包括存在模块，其包括存在传感器，存在传感器允许获知乘员是否就位，计算单元适于处理来自侧向玻璃窗的所述振动传感器的表示声音信号的电信号并且适于将有用信号朝向另外的侧向玻璃窗的音频发射器传输，其中针对所述另外的侧向玻璃窗检测到有乘员存在。

本发明还涉及一种车辆的语音放大方法，所述车辆包括：至少一个侧向玻璃窗；至少一个振动传感器，被布置在侧向玻璃窗上以用于检测在所述侧向玻璃窗上传播的声音振动；至少一个音频发射器；以及计算单元，其被连接到所述振动传感器和音频发射器，所述方法包括以下步骤：

-由振动传感器检测声音信号；

-由所述振动传感器生成表示声音信号的电信号；

-将表示声音信号的电信号传送到计算单元；

-处理表示声音信号的所述电信号以用于提供有用信号；

-将所述有用信号朝向至少一个音频发射器传送。

根据示例，在于处理表示声音信号的所述电信号的步骤包括对于表示声音信号的电信号的数字处理和/或第一滤波级以用于衰减与传感器动态有关的背景噪声和/或与车辆移动时在自动汽车玻璃上接收到的所有其它振动有关的背景噪声。

根据示例，在于处理表示声音信号的所述电信号的步骤还包括第二数字处理或第二滤波级以用于补偿由于玻璃谐振而给记录带来的偏差。

附图说明

参照随附附图，根据随后以指示性和绝非限制性的方式进行的描述，其它的特性和优点将清楚地显见，在附图中：

-图1是装配有根据现有技术的语音放大系统的车辆的示意性表示；

-图2是装配有根据本发明的语音放大系统的车辆的示意性表示；

-图3是根据本发明的语音放大系统的示意性表示；

-图4是根据本发明的表示由麦克风或振动传感器生成的语音的信号的示图的示意性表示；

-图5是根据本发明的语音放大系统的示意性表示；

-图6至图10是装配有根据本发明的语音放大系统的车辆的不同配置的示意性表示。

具体实施方式

在图2中表示了根据本发明的车辆1。该车辆可以是引擎车辆（如内燃机车辆）、混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆和/或具有移动性器具的任何其它类型的车辆。车辆包括与移动性有关的组件，如引擎发动机组、传动装置、悬挂装置、传动轴和/或车轮等。车辆可以是非自主车辆、半自主车辆（例如，一些例行运动功能由车辆控制）、或自主车辆（例如，在没有驾驶员直接干预的情况下由车辆控制运动功能）。

车辆还包括：挡风玻璃10；后窗11；和至少一个侧向玻璃窗或侧向玻璃12，理想地在驾驶员侧；以及座位，允许至少两个乘员入座于所述车辆中。优选地，车辆包括多个侧向玻璃12。

根据本发明，车辆包括语音放大系统20，其允许乘员之间更好地交流。该语音放大系统20巧妙地利用侧向玻璃12作为语音接收部件。为此，玻璃窗装配有振动传感器21。该振动传感器是加速度计，加速度计可以是不同类型的，如例如压电类型或MEMS类型，但是还有不同的形状（“标准地”呈立方体状的、平坦的、紧凑的…）。

该振动传感器21优选地被放置在侧向玻璃的非明显部分处（位于侧向玻璃的被由车门蒙套遮蔽的固定部处的部分）。

该振动传感器21被布置在玻璃窗上以用于允许振动被所述振动传感器感测。为此，振动传感器21经由粘合/胶粘类型的刚性界面或者通过利用插接的接口（通过包封）而与玻璃窗相接。该振动传感器被连接到计算单元22，如在图3中可见那样。

实际上，已经发现被引导朝向玻璃窗的声音振动在所述玻璃窗中传播。更感兴趣地，由振动传感器感测到的这些声音振动允许生成其曲线类似于由麦克风记录的曲线的表示电信号，如在图4中可见那样。

因此，由传感器21感测的声音振动可以被用于形成表示声音信号Sv的电信号。为此，振动传感器21将表示声音信号的电信号朝向计算单元22传送，计算单元22被配置用于管理表示声音信号的电信号。该计算单元22首先被用于接收表示声音信号Sv的电信号并且对其进行传输。

然而，计算单元22还执行对于表示声音信号的电信号的数字处理和/或第一滤波级。实际上，已经指出表示声音信号的电信号可能呈现与传感器的动态还有与在汽车行驶时在自动汽车玻璃上接收到的任何其它振动有关的背景噪声。

该第一滤波级是低截止类型，也就是说其允许消除低频。

可选地考虑第二数字处理或第二滤波级，用于补偿由于玻璃谐振而给记录带来的偏差。

该第二滤波级是高截止类型，也就是说其允许消除高频。

所实现的滤波允许保留从50Hz到1500Hz（优选地，60Hz到1200Hz）的区间。该频率区间是人类语音的区间。一旦执行了这一或这些处理，经处理的表示声音信号的信号成为被传送的有用信号Su，其被朝向扬声器类型的至少一个电声换能器23或音频发射器传输以便后者重现声音信号，如在图5中可见那样。所使用的换能器位于车辆内部并且优选地是连接到车辆收音机或多媒体播放器类型的装置的换能器。

本发明巧妙之处在于，计算单元22的处理是直接的，也就是说当该功能被激活时/计算单元22被激活时，那么表示声音信号的电信号的接收、其为了获得有用信号而进行的处理、以及该有用信号朝向至少一个换能器的传送是自动的。

本发明因此允许根据表示声音信号的振动来对其进行恢复以用于生成被传输到换能器的有用信号。换能器将所述有用信号变换成声音信号，该声音信号几乎等同于生成所恢复的振动的声音信号。

根据本发明，车辆被划分成两个区域Z即前方区域Z1和后方区域Z2，左前方的侧向玻璃、右前方的侧向玻璃位于前方区域Z1处，左后方的侧向玻璃和右后方的侧向玻璃位于后方区域Z2处，这些玻璃装配有振动传感器21。同一区域Z1、Z2的玻璃12因此是从车辆的两方放置的。基本上，本发明在于在区域Z1中具有装配有振动传感器21的玻璃12并且在区域Z2中具有换能器或音频发射器23，如在图6中可见那样。

在优选的版本中，车辆包括至少两个电声换能器23：一个在前方区域Z1处以及一个在后方区域Z2处，如在图7中可见那样。

根据本发明的车辆被构思用于使讲话的乘员能够将其消息传输到其它乘员。

为此，可选的第一步骤在于激活语音放大模式。为此，进行经由开关的语音或手动控制。语音控制包括被检测的关键词。

一旦语音放大模式被激活，就可以执行利用侧向玻璃窗或侧向玻璃12的声学声音信号检测。但是，在如在车辆的空间这样的封闭空间中，声音传播使得多个侧向玻璃窗感测表示乘员的语音的声音信号。为了获知与讲话的乘员对应的侧向玻璃窗，假定在并非直接接近于说话人的玻璃窗上振动的幅度非常弱。然而，可以考虑通过不同的方式检测侧向玻璃窗：

-在特定振动水平下的启动阈值（幅度），

-由于信号的动态变化的启动阈值。

但是这种玻璃窗选择可能同样是通过手动（按钮类型）启动或利用语音识别（例如通过使用关键词）的启动来实现的。

一旦选择了侧向玻璃，相关联的振动传感器21就感测在侧向玻璃12上传播的振动并且生成表示声音信号Vs的信号，其被传送到计算单元22以用于处理。该计算单元22生成有用信号Su并且因此将其朝向电声换能器23传送。

如果讲话的乘员在前方区域Z1处，则有用信号Su被朝向位于后方区域Z2处的电声换能器23传送，并且反过来，如果讲话的乘员在后方则有用信号Su被朝向位于前方区域Z1的电声换能器23传送。

在第一变形中，语音放大系统20进一步演变。为此，装配有振动传感器21的每个侧向玻璃12与电声换能器23关联。因此还包括如下的车辆：该车辆包括被朝向左前方侧向玻璃12布置的电声换能器23、被朝向右前方侧向玻璃12布置的第二电声换能器、被朝向左后方侧向玻璃12布置的第三电声换能器、以及被朝向右后方侧向玻璃12布置的第四换能器。因此实质上利用四个区域Z来进行再现：左前方Z’1、右前方Z’2、左后方Z’3和右后方Z’4，如在图8中可见那样。

该变形有利地允许计算单元22将有用信号Su朝向未选择的每个侧向玻璃12的电声换能器23传送，允许其他乘员听到说话人的语音，如在图9中可见那样。

在图10中可见的与第一变形兼容的第二变形中，语音放大系统与存在模块25关联。该存在模块25还包括存在传感器26。这些存在传感器26例如是压力或按压传感器，其被安装在每个座位之下，允许获知人员是否就座。

这些存在传感器26被连接到计算单元22，计算单元22因此能够获知有多少乘员存在以及他们的位置。

因此，接收表示声音信号的信号的计算单元22将处理该信号并且将其朝向一个或多个换能器传送，针对所述一个或多个换能器检测乘员的存在。例如，通过假定除了驾驶员之外只有一个右后方的乘员存在，于是由在左前方玻璃处的振动传感器生成的表示声音信号的信号被处理，然后有用信号被朝向电声换能器——该电声换能器被朝向右后方的侧向玻璃布置——传送。

当然，本发明不限制于所图示的示例而是可用于对于本领域技术人员来说显而易见的各种变形和修改。

实际上，可能的是挡风玻璃或后窗甚至可开车篷被用作用于一个或多个振动传感器21的支承。

此外，可考虑使区域Z’的数目等于侧向玻璃窗的数量。实际上，对于包括至少三排座位的大型车辆而言，应使全体乘员被由根据本发明的系统所考虑。因此，每个侧向玻璃窗属于如下的区域：该区域包括所述侧向玻璃窗、被布置在侧向玻璃窗上的振动传感器21、以及音频发射器。这允许计算单元22将有用信号Su朝向其中振动传感器21生成表示信号Sv的区域之外的区域Z’传输。

当然，根据本发明的车辆可选地包括集成在车辆的车载计算机中的控制部件或者具体地如开关，允许激活或不激活本发明的功能，也就是说允许感测玻璃窗振动以用于至少从中恢复表示被由所述计算单元朝向音频发射器传送的语音的有用信号。存在传感器26可以被用于检测乘员以及激活或不激活所述功能。

Claims (10)

1.一种车辆（1），其包括：

至少一个侧向玻璃窗（12）；

至少一个振动传感器（21），其被布置在侧向玻璃窗上以用于检测在所述玻璃窗上传播的声音振动；

至少一个音频发射器（23）；

计算单元（22），其被连接到所述振动传感器和音频发射器；

其特征在于，所述计算单元被配置用于：接收来自所述振动传感器的表示声音信号（Sv）的电信号；处理该信号以便隔离出表示语音的有用信号（Su），表示语音的有用信号被由所述计算单元朝向所述音频发射器传送。

2.根据前述权利要求所述的车辆，其中车辆被划分成前方区域（Z1）和后方区域（Z2），所述侧向玻璃窗（12）装配有所述振动传感器（21），所述振动传感器（21）被布置在前方区域或后方区域中，并且在于所述音频发射器（23）被布置在与所述振动传感器（21）不同的区域中。

3.根据权利要求1所述的车辆，其中车辆被划分成前方区域（Z1）和后方区域（Z2），每个区域包括装配有所述振动传感器（21）的至少一个侧向玻璃窗（12）和至少一个音频发射器（23）。

4.根据权利要求3所述的车辆，其中每个区域（Z1，Z2）包括两个侧向玻璃窗（12），每个侧向玻璃窗装配有所述振动传感器（21），这些侧向玻璃窗（12）是从车辆的两方放置的。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中车辆被划分成数目等于侧向玻璃窗（12）的数量的区域（Z），每个区域包括装配有所述振动传感器的侧向玻璃窗（12）和音频发射器。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中计算单元（22）适于处理来自侧向玻璃窗的所述振动传感器的表示声音信号的电信号并且适于将有用信号朝向另外的侧向玻璃窗的音频发射器传递。

7.根据权利要求6所述的车辆，还包括存在模块（25），其包括存在传感器（26），存在传感器（26）允许获知乘员是否就位，计算单元（22）适于处理来自侧向玻璃窗的所述振动传感器的表示声音信号的电信号并且适于将有用信号朝向另外的侧向玻璃窗的音频发射器传递，其中针对所述另外的侧向玻璃窗检测到有乘员存在。

8.一种车辆的语音放大方法，所述车辆包括：至少一个侧向玻璃窗（12）；至少一个振动传感器（21），被布置在侧向玻璃窗上以用于检测在所述玻璃窗上传播的声音振动；至少一个音频发射器（23）；以及计算单元（22），其被连接到所述振动传感器和音频发射器，所述方法包括以下步骤：

-由振动传感器检测声音信号；

-由所述振动传感器生成表示声音信号的电信号；

-将表示声音信号的电信号传送到计算单元；

-处理表示声音信号的所述电信号以用于提供有用信号；

-将所述有用信号朝向至少一个音频发射器传送。

9.根据权利要求8所述的放大方法，其中在于处理表示声音信号的所述电信号的步骤包括对于表示声音信号的电信号的数字处理和/或第一滤波级以用于衰减与传感器动态有关的背景噪声和/或与车辆移动时在自动汽车玻璃上接收到的所有其它振动有关的背景噪声。

10.根据权利要求9所述的放大方法，其中在于处理表示声音信号的所述电信号的步骤还包括第二数字处理或第二滤波级以用于补偿由于玻璃谐振而给记录带来的偏差。

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