收听环境中的低频声场制造技术

技术编号:21613140 阅读:134 留言:0更新日期:2019-07-13 21:01
本公开提供用于在多个位置、例如车辆中的多个座椅位置中均匀化用户的低频收听体验的方法和系统。实例音频系统包括多个低音扬声器,所述低音扬声器被配置成将低频声音输出至收听环境中以产生均匀低频声场。在这种情况下,所述低频声场的均匀性例如在整个扩展的收听空间中是频谱均匀的。

Listening to Low Frequency Sound Field in the Environment

【技术实现步骤摘要】
收听环境中的低频声场
本文所公开的实施方案总体上涉及具有低频换能器的音频系统,所述低频换能器用于控制收听环境中的低频声场。
技术介绍
传统车辆包括收听环境。在收听环境内可以有多个座椅,例如,驾驶员座椅、前排乘客座椅、第一后排座椅、第二后排座椅等。传统车辆还可以包括具有低频扬声器的音频系统。单个低频扬声器可以负责将一些或全部低频声音输出至收听环境中。由于单个低频扬声器,收听环境中的低频声场将在座椅之间明显改变。因此,乘客的低频收听体验将根据座椅选择而明显变化。
技术实现思路
本公开提供用于在多个位置、例如车辆中的多个座椅位置中均匀化用户的低频收听体验的方法和系统。实例音频系统包括多个低音扬声器,所述低音扬声器被配置成将低频声音输出至收听环境中,以在指定收听区域(例如,估计和/或测量声学传递函数的区域)中产生均匀低频声场。所述实例音频系统还可以包括多个滤波器,所述多个低音扬声器中的每个低音扬声器具有所述多个滤波器中分配给所述低音扬声器的相应滤波器,以产生所述均匀低频声场。在这种情况下,所述低频声场的均匀性例如在扩展的收听区域上是频谱均匀的。如本文所述,所得的均匀声场是声场控制滤波器(例如,应用于低频扬声器)的结果,所述声场控制滤波器基于从每个个别低频扬声器至限定所关注的受控收听区域的空间中的每个点的声学传递函数来计算。可以基于约束优化来确定滤波器,其中指定的成本函数实现给定目标或目标集(例如,具有例如均匀度、控制扬声器工作或用于实现目标的功率等的所限定各种约束的最小均方)。当每个相应滤波器应用于每个相应低频扬声器时,所得的组合声场理想地实现目标,并且因此在所关注的空间收听区域内产生均匀低频声场。因此,计算所述滤波器并将所述滤波器应用于所述相应低频扬声器,以便控制所述低频扬声器的所述所得的组合声场。用于通过音频系统的多个低音扬声器产生均匀低频声场的实例方法包括:通过所述音频系统的处理器设置所述均匀低频声场的目标低频声场性能;通过所述处理器限定所述均匀低频声场的收听区域;以及通过所述处理器选择所述多个低音扬声器以输出所述均匀低频声场,所述多个低音扬声器中的每个低音扬声器具有相对于包括所述收听区域的环境指定的相应位置。所述实例方法还可以包括:通过所述处理器计算可以形成所述均匀低频声场的滤波器;将一个或多个滤波器应用于供应到所述多个低音扬声器的低频信号,所述一个或多个滤波器基于预测或目标均匀低频声场进行调谐;以及通过所述多个低音扬声器输出对所述声场的个别贡献,所述个别贡献通过叠加形成所述均匀低频声场。低频声场的总体可实现性能以及因此均匀性将取决于所述多个低音扬声器相对于期望均匀性的收听区域的位置的空间分集。例如,所述多个低音扬声器的减小的空间分集将降低可实现均匀性。为了表征收听区域内的声场,初始设置可以包括估计或测量从每个个别扬声器到收听环境中的空间中的不同点的声学传递函数。声学传递函数的估计和/或测量可以包括执行模拟(例如,使用收听环境的几何形状的估计或测量,和/或关于类似环境的先前数据)和/或使用麦克风/麦克风阵列来测量环境中的声音传播。用于车辆的实例音频系统包括:多个低音扬声器;一个或多个非低音扬声器换能器;低频分频器;以及控制器,所述控制器被配置成接收均匀低频声场的目标参数;限定所述车辆内的所述均匀低频声场的收听区域;以及基于所述接收到的目标参数和所述所限定收听区域来计算所述均匀低频声场。所述控制器还可以被配置成:从音频源接收音频信号;将所述音频信号引导至所述低频分频器,所述低频分频器被配置成将所述音频信号分成对应于所述音频信号的第一频率范围的第一信号和对应于所述音频信号的第二频率范围的第二信号,所述第一频率范围低于所述第二频率范围,以及将所述第一信号引导至所述多个低音扬声器中的每个低音扬声器以及将所述第二信号引导至所述一个或多个非低音扬声器换能器中的至少一个换能器。所述控制器还可以被配置成针对每个低音扬声器将相应滤波器应用于所述第一信号以产生相应滤波信号,所述相应滤波信号基于所述计算出的均匀低频声场进行调谐;以及通过所述多个低音扬声器输出每个相应滤波信号以产生所述均匀低频声场。附图说明图1示出根据一个或多个实施方案的车辆的示意图。图2示出根据一个或多个实施方案的音频系统的示意图。图3示出描绘在优化低频声场时的典型工作流程的流程图。图4示出根据一个或多个实施方案的车辆的示意图,包括围绕每个乘客头部位置的收听区域以及覆盖一系列座椅位置的较宽收听区域。图5再次示出如图4中的较宽收听区域,但在座椅位置可以更灵活且乘客没有驾驶车辆的任务的自动驾驶车辆或类似情况下。图6示出每个区域中的声音系统响应的实例,所述区域表示当低频声场受控制使得每个位置实现类似声压响应时如图4中所示的每个乘客头部位置。图7示出在用于图6中受控低频声场的图4中所示整个较宽收听区域中计算的声压级的相关标准偏差。图8示出针对以dB为单位的声压级相对于平均声压级的差在150Hz处的曲面图,所述平均声压级贯穿用于还通过图6和图7描述的受控低频声场的图4中所示的整个较宽收听区域计算。图9示出车辆的示意图,其中仅单个低音扬声器或重低音扬声器起作用,并且包括围绕每个乘客头部位置的收听区域以及覆盖一系列座椅位置的较宽收听区域。图10示出每个区域中的所得声压级响应,所述区域表示当仅单个低音扬声器或重低音扬声器起作用时在典型车辆中的如图9中所示的每个乘客头部位置。图11示出当仅单个低音扬声器或重低音扬声器起作用时在典型车辆中的图9中所示整个较宽收听区域中计算的声压级的所得标准偏差。图12示出针对以dB为单位的声压级相对于平均声压级的差在150Hz处的曲面图,所述平均声压级当仅单个低音扬声器或重低音扬声器起作用时贯穿典型车辆中的图9中所示整个较宽收听区域计算。图13示出用于较大车厢的本公开的实施方案。图14示出低音扬声器的无限挡板响应,其中低音扬声器在其部署在如图13中所示本公开实施方案中时具有密封后壳。图15示出对于如图13中所示本公开实施方案中部署的五个低音扬声器中的每个低音扬声器的控制滤波器振幅响应。具体实施方式本文公开详细实施方案;然而,应理解,所公开实施方案仅仅是可以通过各种替代形式实施的所公开特征的实例。附图不一定按比例绘制;一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此,本文所公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的,而仅仅作为代表性基础。如本文所使用,由声音系统再现的所得声场的空间特性可以指代如何在限定所关注的收听位置的空间受限区域上测量或感知信号。均匀低频声场可以被定义为在目标区域内的收听位置之间具有低空间偏差,具有与频谱和时间细节相关的目标以及如下文将描述在整个空间目标区域上实现的目标。所得声场的频谱特性可以指代由于控制频率脉冲响应滤波器和声音系统的全局调谐(例如,全局指代调谐滤波器,所述调谐滤波器对于所有低频扬声器/低音扬声器声道共用,因此如果全局滤波器具有合理性质,则不会影响声场控制电位)而在空间中的给定点处测量或感知到(与声音系统的音色相关)的声音信号(例如,频率响应)的频谱密度。均匀频谱分辨率可以指频谱平坦响应,或根据目标曲线(例如,非平坦曲线)的频谱分布。时间特性可以指测量到的系统的时间响应(例如,脉冲响应),并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种音频系统,所述音频系统包括:多个低频扬声器,所述多个低频扬声器被配置成将低频声音输出至收听环境中;以及多个滤波器,所述多个低频扬声器中的每个低频扬声器具有分配给它的所述多个滤波器中的相应滤波器,以产生均匀低频声场。

【技术特征摘要】
2018.01.04 US 62/613,7311.一种音频系统,所述音频系统包括:多个低频扬声器,所述多个低频扬声器被配置成将低频声音输出至收听环境中;以及多个滤波器,所述多个低频扬声器中的每个低频扬声器具有分配给它的所述多个滤波器中的相应滤波器,以产生均匀低频声场。2.如权利要求1所述的音频系统,其中在所述均匀低频声场中,在所述收听环境中的多个位置中的每个位置处的低频收听体验彼此相同。3.如权利要求2所述的音频系统,其中所述收听环境在车辆内,并且其中所述收听环境中的所述多个位置包括所述车辆内的不同座椅。4.如权利要求1所述的音频系统,其中所述多个滤波器包括有限脉冲响应滤波器,所述有限脉冲响应滤波器进行调谐以实现所述均匀低频声场。5.如权利要求1所述的音频系统,还包括一个或多个中频和高频换能器,所述一个或多个中频和高频换能器被配置成输出由所述音频系统输出的总体声音的中频和高频部分,所述总体声音包括由所述中频和高频换能器输出的所述中频和高频部分以及由所述多个低音扬声器输出的低频部分。6.如权利要求5所述的音频系统,还包括低频分频器,所述低频分频器被配置成将进入音频信号分成至少第一频率范围和第二频率范围,对应于所述进入音频信号的所述第一频率范围的信号被引导至所述多个低音扬声器,并且对应于所述进入音频信号的所述第二频率范围的信号被引导至所述一个或多个中频和高频换能器中的至少一个中频和高频换能器。7.如权利要求1所述的音频系统,其中所述多个低音扬声器包括三个低音扬声器。8.如权利要求1所述的音频系统,其中所述多个低音扬声器包括五个低音扬声器。9.如权利要求1所述的音频系统,其中所述收听环境在车辆内,并且其中所述多个低音扬声器包括基于所述车辆中的座椅数目的低音扬声器的数量。10.如权利要求1所述的音频系统,还包括控制器,所述控制器被配置成:从音频源接收源信号,分析和调节所述源信号以产生调节的源信号,以及将所述调节的源信号的至少一部分传输至所述多个低音扬声器,所述控制器与所述多个低音扬声器之间的每个信号路径接收相同低音信号。11.如权利要求10所述的音频系统,其中所述控制器与所述多个低音扬声器中的每个低音扬声器之间的每个信号路径包括相应滤波器块,每个滤波器块包括所述多个滤波器中的相应滤波器,所述相应滤波器被配置成对在所述相关联信号路径上传输的所述低音信号进行滤波,以产生滤波后的均匀低音信号。12.如权利要求11所述的音频系统,其中每个滤波器块中的所述相应滤波器设置成与每个其它滤波器块中的每个其它滤波器无关。13.如权利要求11所述的音频系统,其中每个滤波器块包括数模转换器和扩音器,每个信号路径的所述滤波后的均匀低音信号通过所述信号路径的相应数模转换器转换,随后通过所述信号路径的相应扩音器放大,然后供应至所述信号路径的相应低音扬声器以输出为低频声音,以形成所...

【专利技术属性】
技术研发人员:PJ查普曼M奥尔森
申请(专利权)人:哈曼贝克自动系统股份有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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