CN1886004A - 车辆声音均衡系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有多个扬声器的车辆声音系统及其控制方法。所述系统包括：多个麦克风，安装在收听者位置，并且输出可听见的声音；位置选择器，用于选择音频信号中的一者；音频测量单元，用于分析音频信号并且产生信号级别和声像信息；音频信号发生器，用于产生音频数据；数字信号处理器，用于控制音频数据的信号级别和声像，转换音频数据为音频信号，并且输出所转换的音频信号；以及微型计算机，用于接收信号级别和声像信息，并且将所接收的信号级别和声像信息与预先存储的参考信号级别和声像信息进行比较。

Description

车辆声音均衡系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆声音系统，并且尤其涉及一种用于允许乘坐的收听者根据他们的在车辆中的位置感知声音成像和声像的车辆声音均衡系统及其控制方法。
背景技术
通常的，车辆基本上都装备有声音系统。车辆声音系统包括车辆音响，以及安装在车辆中仪表板上端部的左前扬声器(FL)、右前扬声器(FR)、左后扬声器(RL)和右后扬声器(RR)。
来自各个左边和右边的扬声器，也就是，FL和FR(或者RL和RR)的音频信号被设置为具有相同的输出级别。然而，在车辆结构方面，乘坐在车辆中的收听者坐在所述扬声器之间非对称的座位上。例如，驾驶员有一个偏向于所述的FL的座位，以及乘客有一个偏向于所述的FR的座位。从而，在传统技术中，为了让驾驶员收听到具有在他/她的位置的声像感觉的音频信号，他/她便要求助于控制左右音频输出级别的右边的平衡控制开关，以提高通过右边的扬声器也就是FR输出的音频信号的输出级别。对于坐在乘客座位的收听者，通过所述FL输出的音频信号的输出级别应该提升得更高。
图1A、图1B、图1C显示了传统声音系统中对于乘坐在车辆中的收听者的位置的声音均衡的概念。
图1A显示了当从左边和右边的扬声器输出的音频信号具有相同的输出级别时收听者可以感知声像的位置。图1B显示了从所述的FL输出的音频信号的输出级别(箭头的长度)被设置得更大以允许收听者可以在乘客的座位上感知声像的情况。图1C显示了从所述的FR输出的音频信号的输出级别被设置得更大以允许收听者可以在驾驶员的座位上感知声像的情况。
如上所述，在传统的声音系统中，乘坐在车辆中的收听者可以提升并且调节从遥控扬声器输出的声音级别，以听到具有相同音量级别的左边和右边的声音，但是存在着一个不能将声像调节得充分均衡的缺陷。
发明内容
从而，本发明设计了一种车辆声音均衡系统及其控制方法，基本克服了传统技术的一个或多个限制和缺陷。
本发明的一个目标是提供一种车辆声音均衡系统及其控制方法，以允许乘坐的收听者根据他们的在车辆中的位置感知声音成像和声像。
本发明的其他优点、目标和特征将会在下面的描述中部分给出并且部分在本领域普通技术人员考察下述说明书后是显见的，或者可以通过本发明的实施例而了解。本发明的目标和其他优点可以通过书面说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构而实现和获得。
为了实现上述和其他目标和优点，并且根据在此实施和广泛描述的本发明意图，提供一种具有多个扬声器的车辆声音系统，所述系统包括：多个麦克风，安装在乘坐于车辆中的收听者的位置，并且输出作为电子音频信号的可听见的声音；位置选择器，与所述麦克风相连，并且在预定控制下选择从麦克风中输出的音频信号中的一者；音频测量单元，用于分析从所述位置选择器输出的音频信号，并且产生各个扬声器的信号级别和声像信息；音频信号发生器，用于在预定控制下产生音频数据；数字信号处理器，用于在预定控制下，控制待输出到各个扬声器的音频数据的信号级别和声像，将所述音频数据转换为音频信号，并且通过对应的扬声器将转换的音频信号作为可听见的声音输出；以及微型计算机，用于控制音频信号发生器产生音频数据，在收听者选择了收听者位置时控制位置选择器选择所选位置的麦克风，接收信号级别和声像信息，将所接收的信号级别和声像信息与预先存储的参考信号级别和声像信息进行比较以计算出信号级别之间的差值和声像之间的差值，并且根据各个差值控制数字信号处理器以控制通过各个所述扬声器输出的音频信号的信号级别和声像。
在本发明的另一方面，提供一种具有多个扬声器的车辆声音系统，所述系统包括：音频信号发生器，用于在预定控制下产生音频数据；数字信号处理器，用于在预定控制下，控制待输出到各个扬声器的音频数据的信号级别和声像，转换所述音频数据为音频信号，并且通过对应的扬声器将转换的音频信号作为可听见的声音输出；以及微型计算机，用于根据收听者位置将音频信号的信号级别和声像信息输出到各个扬声器，并且控制音频信号发生器产生音频数据，当收听者选择了收听者位置时，读取对应于所选位置的各个扬声器的信号级别和声像信息，并且根据所读取的信号级别和声像信息控制数字信号发生器以控制通过各个扬声器所发出的音频信号的信号级别和声像。
在本发明的更进一步的另一方面，提供了一种具有多个扬声器的车辆声音系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：确定收听者是否选择了收听者位置；一旦选择了收听者位置，则通过扬声器将音频源信号作为可听见声音输出；通过安装位置对应于收听者位置的麦克风，接收并且分析来自各个扬声器的音频源信号，并且产生所述各个扬声器输出的音频信号的信号级别和声像信息；接收所产生的信号级别和声像信息，并且将所接收的信号级别和声像信息与参考信号级别和声像信息进行比较以计算出信号级别之间的差值和声像之间的差值；以及使用基于所述的各个差值的信号级别和声像信息来控制待输出到所述的各个扬声器中的音频信号的信号级别和声像。
仍然在本发明的更进一步的另一方面，提供了一种根据收听者位置将音频信号的信号级别和声像信息输出到各个扬声器中的车辆声音均衡系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：确定是否选择了收听者位置；一旦选择了收听者位置，则读取对应于所选收听者位置的各个扬声器的信号级别和声像信息；以及根据所读取的信号级别和声像信息，控制待输出到每个扬声器中的音频信号的信号级别和声像信息。
应当理解，前面对发明的概述和下面的详细描述仅是示例性的，并且仅具有解释目的。
附图说明
结合附图以帮助理解本发明，并且附图被包含并组成本说明书的一部分，显示了本发明的实施例并且与详细描述一起解释了本发明的原理。在附图中：
图1A、图1B、图1C显示了传统声音系统中对于乘坐在车辆中的收听者的位置的声音均衡的概念；
图2显示了根据本发明的声音均衡系统的构造；
图3为显示根据本发明的第一实施方式的声音均衡系统的控制方法的流程图；以及
图4为显示根据本发明的第二实施方式的声音均衡系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
现在详细参考本发明优选实施方式，其示例显示在附图中。在可能的情况下，在整个附图中使用相同的参考数字来指示相同或相似部件。
本发明包括安装在乘坐于车辆中的收听者的各个位置的麦克风，以及分析通过收听者所选的麦克风输入的声音，以及自动控制通过扬声器输出的声音的音量级别和声像。
此外，本发明接收由乘坐的收听者引起的收听者位置信号，一旦收到所述的收听者位置信号，则根据收听者位置读取预先设置的每个扬声器的音量和声像信息，并且根据所读取的信息自动控制通过所述扬声器输出的声音。
下面参考附图描述根据本发明的声音均衡系统的构造和操作。
图2显示了根据本发明的声音均衡系统的构造。图2显示了声音均衡系统的构造，所述声音均衡系统包括前部扬声器，也就是，右前扬声器(FR)和左前扬声器(FL)。本发明对于具有四个或者更多的扬声器的声音均衡系统同等适用，所述四个或者更多的扬声器包括后部扬声器，也就是，右后扬声器(RR)和左后扬声器(RL)。但是，在本发明的第一个实施方式中，根据扬声器的数量提供麦克风。在本发明的第二个实施方式中，预先存储依赖于收听者位置的每个扬声器的声像信息。
详细的，参考图2，本发明的声音均衡系统包括：微型计算机10、输入单元25、音频测量单元20、音频信号发生器30、数字信号处理器40、位置选择器50、多个扬声器(FL和FR)、对应于扬声器的各个位置的麦克风13和15、设置用于提供具有通常设置下成像感觉的声像的麦克风11。参考数字101代表用于提供具有成像感觉的声音的三角分界位置，参考数字103代表驾驶员座位位置，以及参考数字105代表乘客座位位置。
所述的微型计算机10控制着根据本发明的声音均衡系统的整体操作。
所述的输入单元25包括用于选择乘坐于车辆中的收听者位置的位置选择按键。当收听者按下所述的位置选择按键，产生并且输出所述位置选择按键的按键数据到所述的微型计算机10中。
所述的位置选择器50连接到麦克风11、13和15。在微型计算机10的控制下，所述的位置选择器50选择其中一个麦克风，并且输出一个来自所选麦克风的音频信号到所述的音频测量单元20。所述音频信号是从图2中的FL 41和FR 43输出的声音信号的混合。
音频测量单元20从所述音频信号中分离并且分析扬声器所输出的声音信号，并且产生和输出信号级别信息也就是声音信号和声像信息之间的音量级别信息到所述的微型计算机10。所述的信号级别信息可以是FL 41和FR43输出的信号之间的信号级别差值的信息。所述的声像信息可以是从FL 41和FR 43输出的信号之间的声像差值的信息。当所分析的信息是信号级别差值和声像差值的信息时，在麦克风11中所测量的信号级别信息和声像信息理论上可以是0值，以及作为对麦克风13和15输出的音频信息的分析信息的信号级别差值和声像差值的信息可以是一个大于0的值。
音频信号发生器30，可以是收音机、录音机、MP3播放器、CD或者DVD播放器，其从多媒体声音介质上读取音频信号或者音频数据，并且输出所读取的音频信号或者数据到数字信号处理器40中。当多媒体声音介质是模拟介质时，所述的音频信号被转换为音频数据并且被输出到数字信号处理器40中。在微型计算机10的控制下，音频信号发生器30产生用于提供根据收听者位置的具有成像感觉的声音的音频源数据，并且输出所产生的音频数据到数字信号处理器40中。
在微型计算机10的控制下，数字信号处理器40以数字方式处理从音频信号发生器30输出的音频数据，控制信号级别和声像，转换所处理的数据为模拟音频信号，并且通过对应的扬声器输出所转换的音频信号。
麦克风13和15被安装得靠近收听者的眼睛。例如，麦克风13和15可以安装在驾驶员和乘客的座位的头部垫子处。为了促进音频测量单元20中的左右声音信号的分离，可以使用立体声麦克风。
根据本发明的第一实施方式，麦克风11被安装在用于提供声像感觉的三角分界位置，以获取参考信号级别和声像信息。
图3为显示根据本发明的第一实施方式的声音均衡系统的控制方法的流程图。下面参考图1和图2做出描述。
首先，在步骤301中，微型计算机10确定是否从输入单元25接收了用于选择收听者位置的收听者位置选择按键的数据。如果确定接收了所述的位置选择按键数据，在步骤303、305和307中，微型计算机10分析所述的位置选择按键数据以顺序地确定所选择的位置是对称点101、驾驶员座位102还是乘客座位103。
如果确定为对称点101，那么在步骤309中，微型计算机10控制音频信号发生器30以产生并且输出音频源数据到数字信号处理器40中。在微型计算机10的控制下，数字信号处理器40使用默认的信号级别和声像信息以数字方式处理所接收到的音频源数据，将所处理的数据转换为模拟信号，并且通过扬声器输出所转换的模拟信号。这里，所选择的位置是对称点101，因此在步骤311中，微型计算机10输出用于选择麦克风11的选择控制信号到位置选择器50。一旦选择了麦克风11，在步骤313中，微型计算机10通过麦克风11转换从FL 41和FR 43输出的可听见的声音为音频信号，并且通过位置选择器50输出所转换的音频信号到音频测量单元20。然后，音频测量单元20分析所述的音频信号，并且产生和输出信号级别和声像信息到微型计算机10中。微型计算机10接收所述的信号级别和声像信息，并且存储所接收的信号级别和声像信息到内置的存储器中。
一旦存储了对称点101的信号级别和声像信息，则在步骤315中，微型计算机10根据对称点101的信号级别和声像信息来控制数字信号处理器40以设置通过FL 41和FR 43输出的声音的信号级别和声像。
相反的，如果在步骤305的所选位置为驾驶员座位102，在步骤317中，微型计算机10控制音频信号发生器30输出音频源数据到数字信号处理器40中。在这个时候，在微型计算机10的控制下，数字信号处理器40根据预先设置的信号级别和声像信息以数字方式处理所述的音频源数据，并且通过相应的扬声器输出可听见的声音。在输出所述的音频源数据之后，在步骤319中，微型计算机10输出用于选择驾驶员座位麦克风13的选择控制信号到位置选择器50。
一旦选择了麦克风13，则在步骤321中，微型计算机10通过所选的麦克风13产生从FL 41和FR 43输出的可听见的声音的音频信号，并且通过位置选择器50输出所产生的音频信号到音频测量单元20中。然后，音频测量单元20分析所述的音频信号，分别测量左右扬声器也就是FL 41和FR 43的信号级别和声像信息，并且输出所测量的信号级别和声像信息到微型计算机10中。然后，微型计算机10接收并且存储所测量的各个扬声器的信号级别和声像信息。
在存储了所述的信号级别和声像信息之后，在步骤323中，微型计算机10将所测量的对称点101的信号级别和声像信息与所测量的驾驶员座位102的信号级别和声像信息比较，以计算出他们之间的差值。在步骤325中，微型计算机10控制数字信号处理器40利用所计算的差值补偿随后的音频信号并且通过对应的扬声器输出可听见的声音。
如果在步骤307中所选的位置为乘客座位103，在步骤327中，微型计算机10控制音频信号发生器30输出音频源数据到数字信号处理器40中。在这个时候，在微型计算机10的控制下，数字信号处理器40根据预先设置的信号级别和声像信息以数字方式处理所述的音频源数据，并且通过相应的扬声器输出可听见的声音。在输出所述的音频源数据之后，在步骤329中，微型计算机10输出用于选择乘客座位麦克风15的选择控制信号到位置选择器50中。
一旦选择了麦克风15，则在步骤331中，微型计算机10通过所选的麦克风15产生从FL 41和FR 43输出的可听见的声音的音频信号，并且通过位置选择器50输出所产生的音频信号到音频测量单元20中。然后，音频测量单元20分析所述的音频信号，分别测量左右扬声器也就是FL 41和FR 43的信号级别和声像信息，并且输出所测量的信号级别和声像信息到微型计算机10中。然后，微型计算机10接收并且存储所测量的各个扬声器的信号级别和声像信息。
在存储了所述的信号级别和声像信息之后，在步骤333中，微型计算机10将所测量的对称点101的信号级别和声像信息与所测量的乘客座位103的信号级别和声像信息比较，以计算出他们之间的差值。在步骤335中，微型计算机10控制数字信号处理器40利用所计算的差值补偿随后的音频信号并且通过对应的扬声器输出可听见的声音。
图4为显示根据本发明的第二实施方式的声音均衡系统的控制方法的流程图。
在本发明的第二实施方式中，微型计算机10应该根据收听者位置预先存储输出到每个扬声器的音频信号的信号级别和声像信息。
首先，在步骤401中，微型计算机10监控输入单元25，以确定是否接收到了用于选择收听者位置的按键数据。
一旦在步骤401中接收到了位置选择按键数据，在步骤403和405中，微型计算机10分析所述的位置选择按键数据以确定收听者的位置是驾驶员座位102还是乘客座位103。
如果在步骤403中确定所述的确定结果为收听者的位置是驾驶员座位102，在步骤407中，微型计算机10从存储器中读取驾驶员座位位置的每个左右位置也就是左前座位(FL)41和右前座位(FR)43的信号级别和声像信息，根据所述的信号级别和声像信息控制数字信号处理器40以控制通过各个扬声器输出的信号级别和声像，并且通过相应的扬声器输出可听见的声音。
相反的，如果在步骤405中确定收听者的位置是乘客位置103，在步骤409中，微型计算机10从存储器中读取乘客座位位置的每个左右位置也就是左前座位(FL)41和右前座位(FR)43的信号级别和声像信息，根据所述信号级别和声像信息控制数字信号处理器40以控制通过每个扬声器输出的信号级别和声像，并且通过相应的扬声器输出可听见的声音。
如上所述，在本发明中，从每个扬声器中输出的音频信号的信号级别和声像是根据收听者的位置自动控制的，因此，存在着这样的优点，即收听者可以收听到具有更好效果的成像感觉的声音。
尽管参考示例实施方式描述了本发明，本领域技术人员可以理解，可以对其作出各种修改而不背离由所附权利要求书及其等价物所限定的本发明的实质和范围。

Claims (6)

1、一种具有多个扬声器的车辆声音系统，所述系统包括：
多个麦克风，安装在乘坐于车辆中的收听者位置，并且输出作为电子音频信号的可听见的声音；
位置选择器，与所述麦克风相连，并且在预定控制下选择从所述麦克风输出的音频信号中的一者；
音频测量单元，用于分析从所述位置选择器中输出的音频信号，并且产生各个所述扬声器的信号级别和声像信息；
音频信号发生器，用于在预定控制下产生音频数据；
数字信号处理器，用于在预定控制下，控制待输出到各个扬声器的音频数据的信号级别和声像，将所述音频数据转换为音频信号，并且通过对应的扬声器将所转换的音频信号作为可听见的声音输出；以及
微型计算机，用于控制音频信号发生器产生音频数据，当收听者选择了收听者的位置时，控制位置选择器选择所选位置的麦克风，接收信号级别和声像信息，将所接收的信号级别和声像信息与预先存储的参考信号级别和声像信息进行比较以计算出信号级别之间的差值和声像之间的差值，并且根据各个差值控制数字信号处理器以控制通过各个所述扬声器输出的音频信号的信号级别和声像。
2、根据权利要求1所述的系统，其中，所述麦克风被安装在乘坐的收听者所处的座位的头部垫子处。
3、根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考信号级别和声像信息是通过分析由麦克风输入的音频信号而产生的，其中麦克风位于允许收听者从各个扬声器中收听具有成像感觉的可听见的声音的对称点。
4、一种具有多个扬声器的车辆声音系统，所述系统包括：
音频信号发生器，用于在预定控制下产生音频数据；
数字信号处理器，用于在预定控制下，控制待输出到所述的各个扬声器中的音频数据的信号级别和声像，转换所述音频数据为音频信号，并且通过对应的扬声器将所转换的音频信号作为可听见的声音输出；以及
微型计算机，用于根据收听者位置将音频信号的信号级别和声像信息输出到各个扬声器，并且控制音频信号发生器产生音频数据，当收听者选择了收听者位置时，读取对应于所选位置的各个扬声器的信号级别和声像信息，并且根据所读取的信号级别和声像信息控制数字信号发生器以控制通过各个扬声器所发出音频信号的信号级别和声像。
5、一种具有多个扬声器的车辆声音系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：
确定收听者是否选择了收听者位置；
一旦选择了收听者位置，则通过扬声器将音频源信号作为可听见的声音输出；
通过安装位置对应于收听者位置的麦克风接收并且分析来自各个扬声器的音频源信号，并且产生所述各个扬声器所输出的音频信号的信号级别和声像信息；
接收所产生的信号级别和声像信息，并且将所接收的信号级别和声像信息与参考信号级别和声像信息进行比较以计算出信号级别之间的差值和声像之间的差值；以及
使用基于所述的各个差值的信号级别和声像信息来控制待输出到所述的各个扬声器的音频信号的信号级别和声像。
6、一种根据收听者位置将音频信号的信号级别和声像信息输出到扬声器的车辆声音均衡系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：
确定是否选择了收听者位置；
一旦选择了收听者位置，则读取对应于所选收听者位置的各个扬声器的信号级别和声像信息；以及
根据所读取的信号级别和声像信息，控制待输出到各个扬声器的音频信号的信号级别和声像。
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