虚拟音频系统调谐技术方案

一种虚拟地调谐音频系统的方法，该音频系统包含声学补偿系统，其中音频系统适于通过一个或多个声音换能器在监听环境中播放音频信号。声学补偿系统具有位于监听环境中的传感器位置处的音频传感器。从每个声音换能器到音频传感器位置的传递函数是固有的。该方法预期在传感器位置处记录噪声，并且基于从每个声音换能器到传感器位置的固有传递函数来创建从每个声音换能器到传感器位置的虚拟传递函数。通过虚拟的声音换能器到传感器位置的传递函数来处理音频信号。通过将经过虚拟的声音换能器到传感器位置的传递函数处理的音频信号与在传感器位置处记录的噪声相结合来创建虚拟传感器信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】虚拟音频系统调谐
本公开涉及音频系统的调谐。
技术介绍
音频系统可以包括改变音频信号的一个或多个参数以造成由监听环境中的监听者感知到的声音的期望的影响。所造成的影响通常是信号水平的变化以及/或者监听环境中的声音的均衡化。正在研发在诸如机动车厢、机场、餐厅等嘈杂环境中使用的系统的音频系统设计人员期望在实际环境中使用该系统，同时保持对系统的动态参数进行调谐的能力，目标在于研发在监听环境的不同条件下良好工作的系统。该项工作要求在实际使用条件下反复且广泛地使用监听环境，而这可能是困难且昂贵的。一些用于监听环境(其中监听环境中的噪声会变化)的音频系统在尝试处理(accountfor)噪声的变化时被动态地调节。这样的环境的一个示例是机动车的车厢。发动机声音、道路噪声以及诸如与车窗的状态(升起、部分打开或者完全打开)相关联的风噪声之类的来自监听环境的其它条件的噪声影响对通过音频系统播放的声音的感知。一种声学补偿系统感测机动车内部的声音，从所感测的声音中提取噪声，并且以预定方式调节音频信号来处理噪声。例如，再现水平、动态范围和频率响应能够基于对噪声的分析而变化。还可以期望例如通过消除或者增强车厢中的发动机声音来改变对它们的感知。包含声学补偿系统的音频系统能够通过基于发动机谐波来创建音频信号而实现这一目的。允许对音频系统的某些方面进行虚拟评估的系统是已知的。例如，经由耳机所进行的虚拟监听可以被用于主观评估。这样的虚拟监听系统可以包括向音频输出添加预先记录的噪声，以模仿实际环境。
技术实现思路
为了便于包含声学补偿系统的音频系统有效地工作，音频系统必须进行调谐；即，动态参数的数值需要基于实际使用条件来建立。针对车辆音频系统而言，调谐要求车辆必须在模仿用户很可能经历的条件的各种车辆工作条件下进行工作。这通常要求当车辆在诸如发动机RPM、车速、路面条件和车窗状态之类的各种条件下进行工作时，在车内的一个或多个噪声传感器位置处测量噪声。对包含声学补偿系统的音频系统的适当调谐因此要求对特定监听环境(例如车辆)进行长期且实质性的访问。通过与常规方法比较，本专利技术的某些实施例预期在监听环境中的一个或多个传感器位置处记录声音，并且同时在监听环境中的一个或多个声音评估位置处单声道地或者双声道地记录声音。期望对记录进行校准，以使得所记录的声音能够以它们在记录期间存在的相同水平进行回放。还可以记录与监听环境中的声音相关的另外的非声学信号。这样的信号的示例包括与车辆发动机噪声相关联的发动机RPM、节气门位置和/或发动机扭矩。发动机RPM信号定义了发动机谐波频率，而节气门位置和/或发动机扭矩则有助于针对谐波增强定义发动机噪声的水平。从每个扬声器到每个声学传感器位置和每个声音评估位置的传递函数(transferfunction)被虚拟化。声学传感器信号然后能够被虚拟化并且被反馈到声学补偿系统控制器。这允许音频系统在无需在调谐过程期间对车辆进行操作的情况下被调谐。期望对传递函数的测量和虚拟化进行校准，以使得通过虚拟化系统回放的信号使用相对于所记录的噪声水平的适当水平来输出。其结果是，一旦出于在传感器位置和评估位置记录声音信号和非声学信号的目的而已经在期望的工作条件下对车辆进行了操作，调谐工程师就能够在任意时间或者地点对系统进行调谐。在一些实施例中，本专利技术包括应用虚拟化以进行声学补偿系统的调谐，该声学补偿系统随音频系统一起工作，以将信号回放到监听环境中。该声学补偿系统可以改变音频系统的工作参数，其可以改变由音频系统再现的信号，或者上述二者。声学补偿系统被用来响应于影响监听环境的系统的工作条件的变化而以某一方式动态地改变由音频系统在监听环境中呈现的信号。声学补偿系统接收一个或多个输入。该输入中的至少一些输入来自于具有非静态统计的传感器(声学的或者非声学的)。也就是说，传感器输出信号统计是时变的。通常，传感器输出信号统计随环境的工作特性而变化。在适于在车辆中使用的实施例中，传感器输出统计随车辆的工作状态(速度、传动齿轮、车窗状态等)而变化。声学传感器被虚拟化。非声学传感器和/或不被来自音频系统的输出所影响的其它系统输入(例如，发动机RPM)被记录。声学补偿系统内的控制器基于所接收的输入而形成输出。该控制器可以具有前馈拓扑或者反馈拓扑，或者可以表现出上述二者的特性。该控制器可以开环或者闭环地工作。该控制器可以是非时变的或者自适应的。该控制器的输出可以改变音频系统的工作参数，其可以改变由音频系统再现的信号，或者上述二者。在监听环境是车辆乘客车厢的一个示例中，声学补偿系统改变音频系统的工作参数，以在监听区域(车厢)中呈现所期望的音频节目信息。基于环境中存在的环境噪声而改变参数，以在存在噪声的情况下改善所呈现的音频信号的可听性。该参数响应于噪声的动态变化而被动态地改变。在其中监听环境又是车辆乘客车厢的另一个示例中，该声学补偿系统改变与车辆发动机特征(signature)相关联的信号的特性并且通过音频系统输出该信号。动态地变化的输出信号干扰监听环境中存在的发动机信号，以改变位于监听环境(车厢)中的监听者对发动机特征的感知。在一个实例中，经改变的信号破坏性地干扰发动机噪声，在另一个实例中，其建设性地干扰。经改变的信号可以是发动机噪声特征的宽带副本，或者其可以表示发动机特征的基频的一个或多个单独谐波。该信号可以破坏性地干扰一些谐波并且建设性地干扰其它谐波。声学补偿系统具有位于监听环境内的某处的一个或多个传感器；这些传感器中的至少一些传感器通常是诸如麦克风之类的声学传感器。该系统还可以具有感测与环境噪声相关的参数的一个或多个非声学传感器和/或与噪声相关的一个或多个非声学输入，诸如从汽车的发动机控制单元接收的发动机RPM信号。非声学传感器或者其它非声学输入可以包括发动机RPM、节气门位置或者发动机负载，它们与车辆发动机噪声相关。该系统能够使用这些输入来确定如何改变系统或者处理信号以实现一些期望的状态。音频系统的虚拟化是已知的。可能将音频系统与监听环境的相互作用进行综合，以使得个人能够监听信号，该信号表示在该个人在物理上位于监听实际的物理音频系统的监听环境中的情况下将会存在的信号。该信号可以通过耳机或扬声器来再现。目前，这样的虚拟化音频系统还是静态的；它们还无法处理动态变化的条件。该虚拟化仅在评估位置来完成。也就是说，仅在监听者的耳朵的位置来完成。这里的创新在于，声学补偿系统的使用要求使用传感器来感测空间内该系统正试图补偿的某一条件。为了对这样的系统进行虚拟调谐，仅对评估点进行虚拟化是不够的；还必须记录传感器信号或者与监听环境相关的其它系统输入，或者对系统所使用的传感器进行虚拟化。除了生成表示在评估点存在的信号的虚拟信号之外，经虚拟化的声学补偿系统还需要访问将会在真实环境中存在的传感器信号。只到那时，声学补偿系统的虚拟版本才能够输出将表示将由暴露于相同环境的物理系统输出的真实信号的信号。需要对能够被声学补偿系统影响的传感器信号进行虚拟化。这里描述了对评估点进行虚拟化的多种方式。在用来在存在噪声的情况下改变音频系统参数以提高由该系统呈现的期望信号的可听性的系统的第一示例中，工程师期望对系统进行调谐，用于好像他出现在真实车辆中那样监听音频系统。如对于简单的虚拟监听静态(非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟地调谐音频系统的方法，所述音频系统包含声学补偿系统，其中所述音频系统适于使用一个或多个声音换能器在监听环境中播放音频信号，所述声学补偿系统包括位于所述监听环境中的传感器位置处的音频传感器，其中从每个声音换能器到所述音频传感器位置的传递函数是固有的，所述方法包括：在所述传感器位置处记录噪声；基于从每个声音换能器到所述传感器位置的固有传递函数来创建到所述传感器位置的用于每个声音换能器的虚拟传递函数；通过虚拟的声音换能器到传感器位置的传递函数来处理音频信号；并且通过将经过所述虚拟的声音换能器到传感器位置的传递函数处理的所述音频信号与在所述传感器位置处记录的所述噪声相结合来创建虚拟传感器信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 US 13/328,2961.一种虚拟地调谐音频系统的方法，所述音频系统包含声学补偿系统，其中所述音频系统适于使用一个或多个声音换能器在监听环境中播放音频信号，所述声学补偿系统包括位于所述监听环境中的传感器位置处的音频传感器，其中从每个声音换能器到所述音频传感器位置的传递函数是固有的，所述方法包括：在所述传感器位置处记录噪声；基于从每个声音换能器到所述传感器位置的固有传递函数来创建到所述传感器位置的用于每个声音换能器的虚拟传递函数；通过虚拟的声音换能器到传感器位置的传递函数来处理音频信号；并且通过将经过所述虚拟的声音换能器到传感器位置的传递函数处理的所述音频信号与在所述传感器位置处记录的所述噪声相结合来创建虚拟传感器信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述监听环境中存在声音评估位置，并且其中从每个声音换能器到所述评估位置的传递函数是固有的，所述方法进一步包括：与记录在所述传感器位置处的噪声同时地记录在所述声音评估位置处的噪声；基于已知的从每个声音换能器到所述评估位置的所述传递函数来创建从每个声音换能器到所述评估位置的虚拟传递函数；通过虚拟的声音换能器到评估位置的传递函数来处理音频信号；并且通过将经过所述虚拟的声音换能器到评估位置的传递函数处理的所述音频信号与在所述声音评估位置处记录的所述噪声相结合来创建音频评估信号。3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述监听环境中、在监听者的耳朵将处于的位置的近似位置处存在一对声音评估位置，其中在两个声音评估位置同时记录噪声，其中从每个声音换能器到两个声音评估位置创建虚拟传递函数，并且其中所述音频评估信号是双声道的。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述声学补偿系统进一步包括处理所述音频信号的处理器。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括向所述处理器输入所述虚拟传感器信号，其中所述虚拟传感器信号被所述处理器用来导致对所述音频信号进行修改。6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括向所述处理器输入从以下各项构成的声学补偿系统输入的组中选择的一个或多个声学补偿系统输入：发动机RPM信号、音乐信号、表示车速的信号以及表示车辆功能状态的信号。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述声学补偿系统输入中的一个或多个声学补偿系统输入被所述处理器用来导致对所述音频信号进行修改。8.根据权利要求4所述的方法，进一步包括与在所述传感器位置和所述声音评估位置记录噪声同时地记录一个或多个非声学信号。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述非声学信号从由发动机RPM信号、指示节气门位置的信号以及指示发动机扭矩的信号组成的信号的组中选择。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述非声学信号在多个不同位置处被记录。11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将记录的非声学信号输入到所述处理器，其中所述非声学信号被所述处理器用来导致对所述音频信号进行修改。12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述监听环境中存在多个评估位置，并且其中在所有所述传感器位置和所有所述评估位置同时记录噪声。13.根据权利要求3所述的方法，进一步包括分析所述音频评估信号。14.根据权利要求13所述的方法，其中分析所述音频评估信号包括向耳机施加所述音频评估信号。15.根据权利要求2所述的方法，其中所记录的噪声包括所述监听环境中的声音，并且所述声音在所述监听环境的变化的环境条件下被记录。16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括在数据库中将所记录的声音与记录时的特定环境条件相关联。17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括使用特定环境条件查询所述数据库，以取回在这样的条件下记录的声音。18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括使用所取回的声音创建所述虚拟传感器信号和所述音频评估信号。19.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器是麦克风或者加速计。20.一种虚拟地调谐包括声学补偿系统的音频系统的方法，其中所述音频系统适于通过一个或多个声音换能器在车辆的车厢中播放音频信号，所述声学补偿系统包括处理所述音频信号的自适应处理器，以及位于所述车辆的车厢中的传感器位置处的麦克风，其中在所述车辆的车厢中存在声音评估位置，其中从每个声音换能器到所述传感器位置的传递函数是固有的，并且其中从每个声音换能器到所述评估位置的传递函数是固有的，所述方法包括：在所述传感器位置处记录声音，并且与在所述传感器位置处记录声音同时地在所述声音评估位置处双声道地记录声音，其中所述声音在所述车辆在各种车辆工作条件下进行工作的情况下被记录；基于从每个声音换能器到所述传感器位置的固有传递函数来创建从每个声音...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·Y·潘，W·M·拉比诺维茨，金源卓，H·格林伯格，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US