用于基于頭枕的音頻系統(tǒng)的信號處理的制作方法
【專利說明】用于基于頭枕的音頻系統(tǒng)的信號處理
【背景技術(shù)】
[0001] 本公開涉及模塊化的基于頭枕的音頻系統(tǒng)。
[0002] 在一些車輛音頻系統(tǒng)中，基于總系統(tǒng)的電氣響應(yīng)和聲學(xué)響應(yīng)向提供至每個揚(yáng)聲器 的音頻信號應(yīng)用處理，該總系統(tǒng)的電氣響應(yīng)和聲學(xué)響應(yīng)即為揚(yáng)聲器本身的響應(yīng)以及機(jī)動車 車廂對由揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲音的響應(yīng)。考慮到每個揚(yáng)聲器的位置和座位、玻璃和除此之外的 汽車的其它部件的吸收和反射特性，這樣的系統(tǒng)高度個體化到特定的車輛型號和裝飾水 平。這樣的系統(tǒng)通常被設(shè)計為機(jī)動車的產(chǎn)品開發(fā)過程中的部分，對應(yīng)的均衡和其它音頻系 統(tǒng)參數(shù)在制造或組裝時被加載到音頻系統(tǒng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] -種用于乘用車的音頻系統(tǒng)，包括固定在車輛車廂中的一組揚(yáng)聲器，以及位于與 至少一個乘客的頭部鄰近（諸如在汽車的頭枕中）的揚(yáng)聲器。音頻信號被上混到虛擬揚(yáng)聲 器位置中并且隨后基于來自頭枕揚(yáng)聲器的雙耳音頻響應(yīng)被重混以由固定的揚(yáng)聲器增強(qiáng)聲 音表現(xiàn)。
[0004] 通常，在一個方面，一種車輛音頻系統(tǒng)具有位于接近聆聽者的頭部的期望位置處 的至少兩個近場揚(yáng)聲器，其通過以下被配置：確定第一雙耳濾波器，其致使由每一個近場揚(yáng) 聲器所產(chǎn)生的聲音在聆聽者的期望位置處具有由位于指定位置而不是近場揚(yáng)聲器的實(shí)際 位置處的聲音源所產(chǎn)生的聲音的特征，確定上混規(guī)則以從具有至少兩個聲道的輸入音頻信 號生成至少三個分量聲道信號，以及配置音頻系統(tǒng)以確定與源于第一指定位置的分量聲道 信號的結(jié)合對應(yīng)的第一雙耳信號，并且使用第一雙耳濾波器對第一雙耳信號進(jìn)行濾波，并 且使用近場揚(yáng)聲器輸出經(jīng)濾波的信號。
[0005] 各個實(shí)施方式可以以任意組合方式包括以下中的一個或多個。聲音源可以包括合 成生成的源。聲音源可以包括結(jié)合的多個合成生成的源。在結(jié)合信號之前，來自多個源的 信號的相位或者幅度的頻率響應(yīng)均衡可以被調(diào)整以產(chǎn)生每個聲音源。確定第二雙耳濾波 器和第三雙耳濾波器，該第二雙耳濾波器和第三雙耳濾波器致使由每個近場揚(yáng)聲器產(chǎn)生的 聲音在聆聽者的頭部的期望位置處具有由位于相應(yīng)的第二指定位置和第三指定位置而不 是近場揚(yáng)聲器的實(shí)際位置處的聲音源所產(chǎn)生的聲音的特征，將音頻系統(tǒng)配置成確定第二雙 耳信號和第三雙耳信號，該第二雙耳信號和第三雙耳信號對應(yīng)于源于相應(yīng)的第二指定位置 和第三指定位置的分量聲道信號的結(jié)合，并且使用第二雙耳濾波器和第三雙耳濾波器對第 二雙耳信號和第三雙耳信號進(jìn)行濾波，并且當(dāng)使用近場揚(yáng)聲器輸出經(jīng)濾波的信號時接合第 一、第二和第三經(jīng)濾波的雙耳信號。結(jié)合經(jīng)濾波的雙耳信號可以包括計算第一、第二和第三 經(jīng)濾波的雙耳信號中的每一個的加權(quán)和。確定第一、第二和第三雙耳信號以及結(jié)合經(jīng)濾波 的雙耳信號的步驟可以受對分量聲道信號的結(jié)合的限制支配。輸入音頻信號可以包括恰好 兩個聲道。分量聲道信號中的第一個可以對應(yīng)于中央聲道，并且分量聲道信號中的第二個 可以對應(yīng)于左聲道，使得第一指定位置位于聆聽者后面的中間處，第二指定位置和第三指 定位置從不同的方向間隔開但兩者均在聆聽者的左側(cè)上，并且第一、第二和第三經(jīng)濾波的 雙耳信號被結(jié)合，使得聆聽者將感知中央聲道信號為源自精確的位置，并且將感知環(huán)繞的 聲道信號為源自擴(kuò)散的位置。
[0006] 車輛音頻系統(tǒng)可以包括在固定位置而不是近場揚(yáng)聲器的位置中的至少第一揚(yáng)聲 器和第二揚(yáng)聲器，并且音頻系統(tǒng)可以被配置成確定第一單耳信號和第二單耳信號，該第一 單耳信號和第二單耳信號對應(yīng)于分量聲道信號相應(yīng)的第一組合和第二組合并且使用在固 定位置中的相應(yīng)的第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器輸出第一單耳信號和第二單耳信號。分量聲道 信號中的至少一個可以對應(yīng)于左分量，分量聲道信號中的至少另一個可以對應(yīng)于右分量， 使得在固定位置中的第一揚(yáng)聲器在車輛的左側(cè)上，并且確定第一單耳信號可以包括結(jié)合左 分量和右分量信號。
[0007] 第一雙耳信號和第一單耳信號與第二單耳信號可以被配置成控制由聆聽者對聲 音的位置的感知，第一雙耳聲音控制對于第一頻帶中的聲音的感知，并且第一單耳信號和 第二單耳信號控制對于第二頻帶中的聲音的感知。第一雙耳信號和第一單耳信號與第二單 耳信號可以被配置成控制由聆聽者對聲音的位置的感知，第一雙耳聲音控制對于分量聲道 信號的第一子集的感知，并且第一單耳信號和第二單耳信號控制對于分量聲道信號的第二 子集的感知。對第一雙耳信號進(jìn)行濾波可以進(jìn)一步包括對第一雙耳信號進(jìn)行濾波以防止在 至少兩個近場揚(yáng)聲器之間的串?dāng)_。確定第一雙耳信號可以包括計算分量聲道信號中的每一 個的加權(quán)和。確定第一雙耳信號可以進(jìn)一步包括在計算分量聲道信號的加權(quán)和之前，向分 量聲道信號中的每一個應(yīng)用濾波器。確定第一雙耳信號可以進(jìn)一步包括使用對于分量聲道 信號中的每一個的子分量不同的權(quán)重計算加權(quán)和，該子分量對應(yīng)于不同的頻帶中的信號內(nèi) 容。確定第一雙耳信號可以進(jìn)一步包括在計算子分量的加權(quán)和之前，向子分量中的每一個 應(yīng)用不同的濾波器。
[0008] 通常，在一個方面，車輛音頻系統(tǒng)包括位于與聆聽者的頭部的期望位置接近的至 少兩個近場揚(yáng)聲器，以及音頻信號處理器，其被配置成接收具有至少兩個聲道的輸入音頻 信號，使用上混規(guī)則來從輸入音頻信號生成至少三個分量聲道信號，確定與源于第一指定 位置而不是近場揚(yáng)聲器的位置的分量聲道信號的結(jié)合對應(yīng)的第一雙耳信號，使用第一濾波 器對第一雙耳信號進(jìn)行濾波，該第一濾波器致使由近場揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲音在聆聽者的頭部 的期望位置處具有由位于第一指定位置處的聲音源產(chǎn)生的聲音的特征，并且向近場揚(yáng)聲器 提供經(jīng)濾波的第一雙耳信號。
[0009] 各個實(shí)施方式可以以任意組合方式包括以下中的一個或多個。該系統(tǒng)可以并不包 括在車輛的車廂中位于聆聽者的頭部的期望位置的后方的固定揚(yáng)聲器。該第一近場揚(yáng)聲器 可以包括至少兩個電聲換能器，至少一個電聲換能器位于頭枕的一端處。該音頻信號處理 器可以被配置成對第一雙耳信號進(jìn)行濾波以控制近場揚(yáng)聲器中的每一個與被置于更接近 于近場揚(yáng)聲器中的不同的一個的聆聽者的耳朵之間的信號的串?dāng)_。該第一近場揚(yáng)聲器可以 包括位于頭枕的每一端處的電聲換能器的陣列中的一對。該第一近場揚(yáng)聲器可以包括位于 頭枕以內(nèi)的電聲換能器的陣列。揚(yáng)聲器的陣列可以被放置于近場揚(yáng)聲器的前方，第一指定 位置可以是聆聽者的前方，并且音頻信號處理器可以進(jìn)一步被配置成對第一雙耳信號進(jìn)行 濾波，使得由聆聽者感知到的聲音好像來自第一指定位置。
[0010] 通常，在一個方面，對音頻信號混音包括接收M數(shù)量的輸入信號，其中M可以是二 或更大，將輸入聲道上混到N數(shù)量的分量聲道中，其中N可以大于M，調(diào)整N個分量聲道中的 每個的相位或者幅度的頻率響應(yīng)均衡，該調(diào)整針對N個分量聲道中的至少兩個是不同的， 將經(jīng)調(diào)整的分量聲道重混到P數(shù)量的輸出聲道中，并且提供P個輸出聲道。
[0011] 各個實(shí)施方式可以以任意組合方式包括以下中的一個或多個。P可以等于N。重 混經(jīng)調(diào)整的分量聲道可以包括生成每個輸出聲道，以及計算經(jīng)調(diào)整的分量聲道的子集的加 權(quán)和。從N個分量聲道生成Q數(shù)量的雙耳信號對，調(diào)整Q個雙耳信號對中的每一個的相位 或者幅度的頻率響應(yīng)均衡，該調(diào)整針對Q個雙耳信號對中的至少兩個是不同的，以及將經(jīng) 調(diào)整的雙耳信號對重混到R數(shù)量的雙而輸出聲道中。從經(jīng)調(diào)整的分量聲道生成Q數(shù)量的雙 耳信號對，以及將經(jīng)調(diào)整的雙耳信號對重混到R數(shù)量的雙耳輸出聲道中。
[0012] 各個優(yōu)點(diǎn)包括提供了具有成本效益的解決方案以用于在小型汽車中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量 音頻體驗(yàn)、提供環(huán)繞以及包圍的音頻而不需要座后揚(yáng)聲器。該系統(tǒng)提供了更多聲場的控制 并且可以產(chǎn)生比在常規(guī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的更加對稱的體驗(yàn)。聲音可以比起存在的物理揚(yáng)聲器而 言從更多的位置傳遞，包括那些將不可能封裝物理揚(yáng)聲器的位置。
[0013] 以上提及的所有示例和特征可以以任何技術(shù)上可行的方式進(jìn)行結(jié)合。從說明書中 以及從權(quán)利要求書中，其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。
【附圖說明】
[0014] 圖1示出了車輛中的基于頭枕的音頻系統(tǒng)的示意圖。
[0015] 圖2示出了來自圖1的系統(tǒng)中的每個揚(yáng)聲器的聲音達(dá)到聆聽者的耳朵的路徑。
[0016] 圖3和圖4示出了虛擬揚(yáng)聲器位置和真實(shí)揚(yáng)聲器位置之間的關(guān)系。
[0017] 圖5示意性地示出了上混和重混音頻信號的過程。
[0018] 圖6和圖7示出了在圖5的重混級以內(nèi)的信號流。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 常規(guī)的汽車音頻系統(tǒng)基于大約一組四個或更多的揚(yáng)聲器，兩個在儀表板上或者在 前門中，并且另兩個通常位于后行李架上（在四門轎車和雙門轎車中）或在后門或壁中 (在貨車和掀背式車中）。然而，如圖1所示，在一些汽車中，揚(yáng)聲器可以被設(shè)置在頭枕或其 它接近位置中而不是在駕駛者之后的傳統(tǒng)位置中。這節(jié)省了汽車的后面的空間，并且并不 浪費(fèi)如果存在也不可能是用于乘客的向后座提供聲音的能量。圖1中所示的音頻系統(tǒng)100 包括結(jié)合的源/處理/放大單元102。在一些示例中，可以在多個分量之間分配不同的功 能。特別地，源通常與放大器分開，并且由源或者放大器提供處理，盡管處理還可以由分別 的部件所提供。處理還可以由加載到提供源和/或放大器的功能的通用計算機(jī)上的軟件而