專利名稱：車輛內聲音的方向控制的制作方法
技術領域：
本發明涉及音頻系統，并更具體地涉及車輛內聲音的方向控制。
背景技術：
目前的汽車信息娛樂(信息和娛樂)和多媒體系統通常包括至少一對前置揚聲器和一對后置揚聲器。揚聲器通常配置為傳統的立體聲模式，其輸出功率一般較高，以便音頻內容可以被所有乘客聽到。如果駕駛員不想聽其他乘客正欣賞的娛樂相關的音頻內容，常規的選擇包括要求其他乘客戴耳機或調節音量控制器以使音頻內容僅由后置揚聲器而非前置揚聲器產生。上述耳機解決方案是有問題的，因為耳機會是高成本的，而且其他乘客可能不喜歡在行進中佩戴耳機。上述調節音量控制器解決方案也是有問題的，因為駕駛員仍然能聽到來自后置揚聲器的音頻內容。該解決方案只會使聲音在音量上略有下降，但其仍足夠大而使駕駛員分心。
圖1圖不了根據本發明一個實施例的能夠定向車輛內聲音的不例音頻系統；圖2A-2C圖示了根據本發明實施例的圖1中音頻系統的特定實施例的示例；圖3圖不了根據本發明的一個實施例的用于定向車輛內聲音的不例方法；圖4圖不了根據本發明的另一個實施例的用于定向車輛內聲音的不例方法；圖5圖示了根據本發明的又一個實施例的用于定向車輛內聲音的示例方法。
具體實施例方式圖1圖不了根據本發明一個實施例的能夠定向車輛內的聲音的不例音頻系統100。音頻系統100在車輛中創建個性化收聽區域，該區域能夠增強聽力體驗，即便在可用的汽車信息娛樂和多媒體應用逐漸多樣化的情況下。例如，駕駛員可能想要專注于GPS語音命令，而后座乘客可能要看DVD而不互相干擾。音頻系統100允許車輛內相對小的揚聲器陣列提供這些理想的聲音效果。如下文的詳細描述以及2011年3月3日公開的美國專利申請公開N0.2011/0051937中描述的，揚聲器陣列可以獨立于現有聲音系統被使用以建立高定向性聲音，從而實現更個性化收聽區域。揚聲器陣列也可被實施為現有音響系統的附加設備，以增加或增強音頻空間感，并從而改善收聽體驗。每個揚聲器陣列包括多個揚聲器，每個揚聲器有通過音頻波束形成技術處理的輸入。通過使用音頻波束形成技術，每個揚聲器陣列所產生的聲場可以設計為任意數量的不同模式以適應不同的應用。如圖1所示，音頻系統100包括音頻定向器102，其可被聯接到車輛內的現有音響系統104。在一些實施例中，音頻定向器102還可被聯接到車輛內的事件檢測器106。音頻定向器102包括音頻管理器110，模式發生器112，揚聲器陣列114，控制器116和乘客選擇器 118。.
音頻管理器110被聯接到模式發生器112，并能夠將非模式化音頻數據提供給模式發生器112。模式發生器112被聯接到揚聲器陣列114，并能夠通過基于非模式化音頻數據120產生模式化音頻數據122并將該模式化音頻數據122提供給揚聲器陣列114而提供分布式波束形成，。對于一些實施例，模式發生器112可以包括多個濾波器并能夠將這些濾波器用于非模式化音頻數據120以產生模式化音頻數據122。關于可由模式發生器112執行的分布式波束形成的示例技術細節由美國專利申請公開N0.2011/0051937提供。然而，應注意任何其他適合的空間信號處理技術都可被使用。揚聲器陣列114能夠根據模式化音頻數據122產生定向聲場124。對于圖示的實施例，定向聲場124可包括朝向右側乘客、中央乘客、左側乘客的組件，或這種組件的適當組合。然而，要了解的是，定向聲場124可包括基于車輛內揚聲器陣列114與車輛內可能的乘客位置相比的位置以任意合適方向定向的組件。例如,如果揚聲器陣列114直接位于駕駛員座位的后面，則定向聲場124可包括指向中心乘客(參照揚聲器陣列114)，右側乘客和/或更右側乘客的組件。因為在這個示例中，沒有乘客會坐在揚聲器陣列114的左側，所以不需要這個特定的揚聲器陣列114向左側定向聲音。對于一些實施例，乘客選擇器118可被聯接到控制器116。乘客選擇器118能夠接收乘客選擇信號128并能根據乘客選擇信號128為控制器116產生方向信號130。控制器116被聯接到模式發生器112并根據方向信號130為模式發生器112產生模式信號132。對于一些實施例，乘客選擇器118可以被集成到音頻管理器110，其隨后可以為控制器116提供方向信號130。車輛內的現有音響系統104可包括任何適當的組件。對于圖示的實施例，音響系統104包括多個聲源，包括調幅/調頻/衛星收音機150，⑶播放器152，DVD播放器154，文件播放器156 (如蘋果ipod ),導航系統158和游戲機160。同時，每個聲源可以為單聲道，立體聲或多聲道。音響系統104還包括揚聲器162，其包括一個或多于一個低音揚聲器164。現有音響系統104可為音頻管理器110提供音響系統音頻140。例如，當文件播放器156是選擇聲源時音響系統音頻140可以包括音樂,或當導航系統158是選擇聲源時音響系統音頻140可以包括語音命令。音響系統104還能夠提供音響系統信息142到音頻管理器110。音響系統信息142可包括與音響系統104的哪個聲源被選擇，哪個(哪些)乘客應被選擇有關的信息和/或對于音頻管理器110可能有用的其他適合信息。對于一些實施例，音頻管理器110可包括分離器170和同步器172。對于這些實施例，較高的頻率被模式化并在定向聲場124中提供，而較低頻率可被重定向回音響系統104以從(多于一個)現有低音揚聲器164輸出。分離器170能夠將音響系統音頻140分為高頻率音頻和低頻率音頻144。在這里所用的“低頻率音頻”是指通常提供給低音揚聲器164的音頻，而“高頻率音頻”是指高于低頻率音頻144的頻率。正如前文所描述的，音頻定向器102能夠為高頻率音頻產生定向聲場124。同步器172能夠同步通過揚聲器陣列114的高頻率音頻的音頻輸出與通過低音揚聲器164的低頻音頻144的音頻輸出。例如，同步器172可根據和處理通過音響系統104的音頻相比處理通過模式發生器112和揚聲器陣列114的音頻的時間差異延遲高頻率音頻和/或低頻音頻144。對于一些實施例，乘客選擇信號128可由車輛內的乘客提供，該乘客做出定向聲場124應被定向為朝向一個或多于一個乘客的選擇和/或做出聲音衰減應被定向為朝向一個或多于一個乘客的選擇。定向聲場124可因此被成形以向特定的乘客提供聲音,并且如果需要，聲音衰減可被包含以最小化泄露給其他乘客的聲音。對于一些實施例，乘客選擇信號128可以由音響系統104或音頻控制器110根據現有音響系統中哪個聲源被選擇而自動產生。對于這些實施例，音響系統信息142可包括乘客選擇信號128和/或能夠識別150、152、154、156、158或160中哪個聲源被選擇的源標識符。如果乘客選擇信號128不包含在音響系統信息142中，則音頻管理器110能夠根據源標識符識別出將被選擇的(多于一個)乘客。例如，當導航系統158被選擇，乘客選擇信號128可以被自動生成，這樣駕駛員就被選為定向聲場124應被定向到的乘客。對于這些實施例，應提供選項以允許乘客覆蓋自動選擇，并為聲源基于乘客的輸入提供不同的乘客選擇信號128而不提供自動的默認乘客選擇信號128。對于一些實施例，音頻系統100可能包括(可選的)事件檢測器106。該事件檢測器106能夠檢測事件并將該事件通知給車輛內一個或多于一個乘客。例如，事件檢測器106能夠檢測應急車輛的警報器，如救護車或消防車，或警用車輛的警報器。事件檢測器106能夠以警報聲的形式為乘客提供通知。對于一些實施例，事件檢測器106也能夠識別檢測到的事件來自哪個方向。例如，事件檢測器106能夠確定警報器在車輛的左邊或車輛后面響起。然后事件檢測器106可提供事件存在和檢測到事件的大約來自哪個方向的通知。對于這些實施例，事件檢測器106被聯接到音頻定向器102并能為音頻管理器110提供事件數據180。根據事件數據180，音頻定向器102可產生朝向駕駛員定向的定向聲場124，因為駕駛員是需要該信息的乘客，這樣他或她可以適當的方式反應，如為警察或救護車讓路，在消防車到達路口時 遇到綠燈停車，或其他適當的行為。在事件檢測器106能夠確定與事件相關方向的實施例中，音頻定向器102同樣可以產生定向聲場124,這樣音頻被定向為朝向駕駛員的左耳或右耳，或駕駛員頭的前面或后面。這樣，除了關于事件存在的通知外，駕駛員還得到了事件方向的音頻指示。圖2A-2C圖示了按照本發明一些實施例的圖1中音頻系統100的特定實施方式的示例。在這些示例中，只顯示了音頻定向器102的揚聲器陣列114。然而，將被理解的是音頻定向器102的其他組件被聯接到在車輛內乘客不可見的位置的揚聲器陣列114。對于圖2A所不的例子,揚聲器陣列114產生定向聲場124,這樣音頻就被定向為朝向駕駛員。對于圖2B所不的例子,位于駕駛員座位后的一個揚聲器陣列114a產生定向聲場124a,使得音頻被定向為朝向左后方乘客,而位于前排乘客座位后面的另一個揚聲器陣列114b產生定向聲場124b，使得音頻被定向為朝向右后方乘客。因此，對于本例，兩名后座上的乘客可以在同一時間看不同的電影，或者可以一個看電影而另一個玩視頻游戲，或兩個聲源的任意其它組合可提供給乘客。另外，兩名乘客也可以收到相同的聲源。同時，因為音頻定向到后座乘客，因此聲音在駕駛員和前排乘客的區域被顯著衰減，從而減少后座乘客的娛樂對他們造成的干擾。對于圖2C所不的例子,揚聲器陣列114產生定向聲場124使得音頻被定向為朝向前面乘客，通過在該方向的聲音衰減，朝向駕駛員方向的聲音泄露被最小化。因此，在這個例子中，前面的乘客可以享受娛樂選擇而不以伴隨的音頻干擾駕駛員。因此，使用音頻系統100，在車輛內的每個乘客都可以有個性化的娛樂選擇而不不干擾車輛內的其它乘客。多種組合也允許一些乘客共享一個娛樂選擇，而其他乘客可免于音頻干擾或享受不同的娛樂選擇。圖3圖示了按照本發明的一個實施例在車輛內定向聲音的示例方法300。開始，乘客選擇被接收(步驟302)。例如，在車輛內乘客可以通過選擇對應于音響系統104特定聲源的一個或多于一個乘客而產生乘客選擇信號128。另外，音頻管理器110和/或音響系統104也可以基于選定聲源自動產生乘客選擇。乘客選擇器118根據乘客選擇產生方向信號130 (步驟304)。例如，如果乘客選擇對應前面的乘客，則方向信號130可被產生，以使得得到的定向聲場124將被定向為朝向設置在儀表板中部的揚聲器陣列114的左側乘客。控制器116根據方向信號130產生模式信號132 (步驟306)。例如，如果方向信號130指示定向聲場124應朝向右邊乘客，則控制器116產生模式信號132給模式發生器112以完成這個任務。如美國專利申請公開N0.2011/0051937所詳細描述的，模式信號132可包括模式發生器112在成形定向音場124時可能會用到的多個濾波系數或其他合適的信
肩、O音頻管理器110為模式發生器112產生非模式化音頻數據120 (步驟308)。例如，CD播放器152的音頻可作為來自音響系統104的音響系統音頻140被提供給音頻管理器110。之后音頻管理器110將該音頻140作為非模式化音頻數據120提供給模式發生器112。模式發生器112根據模式信號132和非模式化音頻數據120產生模式化音頻數據122(步驟310)。例如，模式發生器112可使用模式信號132中提供的濾波系數對非模式化音頻數據120濾波，以產生模式化的音頻數據122。正如前面所討論的，模式發生器112操作的細節由美國專利申請公開N0.2011/0051937提供。揚聲器陣列114根據從模式發生器112接收的模式化音頻數據122輸出定向聲場124。圖4圖示了按照本發明的另一個實施例在車輛內定向聲音的示例方法400。開始，音頻管理器110接收來自音響系統104的音響系統音頻140 (步驟402)。分離器170將音響系統音頻140分為高頻率音頻和低頻率音頻144 (步驟404)。音頻管理器110將高頻率音頻作為非模式化音頻數據120提供給模式發生器112(步驟406)。如上所述并結合圖1和圖3，模式發生器112根據高頻率音頻產生模式化音頻數據(步驟408)，并把模式化音頻數據122提供給揚聲器陣列114(步驟410)。揚聲器陣列114根據模式化音頻數據122輸出定向聲場124 (步驟412)。當音頻管理器110提供高頻率音頻給模式發生器112 (步驟406)時，同步器172則按如下所述將低頻率音頻144和高頻率音頻同步(步驟414)。音頻管理器110提供同步的低頻率音頻144給音響系統104的現有低音揚聲器164 (步驟416)。低音揚聲器164輸出低頻率音頻144 (步驟418)。返回到步驟414，同步器172把高頻率音頻和低頻率音頻同步，這樣定向聲場124由揚聲器陣列114輸出(在步驟412)，而基本同時低頻率音頻144由低音揚聲器164輸出(步驟418)。以這種方式，音頻系統100可以利用現有的低音音箱164，并且因此揚聲器陣列114不需要包含低音揚聲器。圖5圖不了按照本發明的又一個實施例在車輛內定向聲音的不例方法。開始,音頻管理器110從事件檢測器106接收事件數據180 (步驟502)。例如，事件數據180可包括需要通知的事件的檢測。事件數據180還可包括與相對于車輛的事件大概方向相關的位
置信息。音頻管理器110根據事件數據180為控制器116產生方向信號130 (步驟504)。方向信號130使控制器116將定向聲場124定向為朝向駕駛員。對于事件數據180包括位置信息的實施例，方向信號130也可使控制器116將定向聲場124定向為朝向駕駛員的特定方向，例如駕駛員左側、右側、前側或后側。控制器116根據方向信號130產生模式信號132 (步驟506)。例如，如果方向信號130指定向聲場124應被定向為朝向駕駛員頭部的右側，貝U控制器116產生模式信號132給模式發生器112以完成該動作。正如美國專利申請公開N0.2011/0051937中更詳細描述的，模式信號132可以包括模式發生器112成形定向聲場124時可使用的多個濾波系數或其他合適的信息。音頻管理器110為模式發生器112產生非模式化音頻數據120以對應于事件通知(步驟508)。例如，事件檢測器106可提供警報聲或事件的其他合適的音頻提示作為事件數據180的部分。然后，音頻管理器110將該音頻數據作為非模式化音頻數據120提供給模式發生器112。模式發生器112根據模式信號132和非模式化音頻數據120產生模式化音頻數據122(步驟510)。例如，模式發生器112可使用模式信號132中提供的濾波系數將濾波器應用于非模式化音頻數據120以產生模式化音頻數據122。如之前所討論的，模式發生器112的操作細節描述由美國專利申請公開N0.2011/0051937提供。揚聲器陣列114根據從模式發生器112接收的模式化音頻數據122輸出定向聲場124 (步驟 512)。因此，使用上述音頻系統100，因為聲音能量被更有效地傳遞給較少乘客而非全部乘客，所以總的聲音能量可能會被減小。通過集中聲音，音頻內容在環境噪聲下可被更清楚地感知，這顯著提高了內容的清晰度。此外，使用揚聲器陣列114，由聽者所感知的音域與從安裝在相同位置的傳統立體聲揚聲器所感知的音域相比被顯著拓寬。盡管圖片1-5已經圖示了不同類型音頻系統和方法的各種特點，但是可以根據特定的需要對這些實施例進行任意數量的增加，改變或刪減。此外，在一個實施例中所示的特征也可以用在其他實施例中。進一步地，音頻定向器102的至少一些組件可被復制或配置為根據來自音響系統104的相同或不同聲源的音頻為多個揚聲器陣列114提供模式化音頻數據122，如圖2B所示，從而為車輛內的不同乘客提供不同的娛樂選擇。在一些實施例中，上述各種功能可以由計算機程序支持或實現，該程序是由計算機可讀程序代碼(可能是源代碼，目標代碼，可執行代碼或其他代碼)編寫的，并且可以存儲在非暫時性計算機可讀介質中(ROM，RAM，硬盤驅動器，光盤(⑶)，數字視頻光盤(DVD)，或任何其他存儲器)。
本發明涉及的本領域技術人員能夠理解可對本發明所描述的示例性實施例和許多其他的本發明要求保護范圍內的實施例做出的改動。
權利要求
1.一種定向車輛內聲音的系統，包括: 乘客選擇器，其被配置為根據所述車輛內乘客的選擇產生方向信號； 控制器，其被配置為根據所述方向信號產生模式信號； 模式發生器，其被配置為接收非模式化音頻數據并根據所述模式信號產生模式化音頻數據；以及 揚聲器陣列，其被配置為接收所述模式化音頻數據并根據所述模式化音頻數據產生定向聲場，使得所述定向聲場朝向選擇的乘客。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述模式發生器包括多個濾波器，其被配置為對所述非模式化音頻數據施加濾波系數以產生模式化音頻數據。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述控制器被配置為根據所述方向信號產生所述濾波系數；并且所述模式信號包括所述濾波系數。
4.根據權利要求1所述的系統，其中所述定向聲場包括朝向未選擇乘客的聲音衰減。
5.根據權利要求1所述的系統，進一步包括音頻管理器，其被配置為接收來自所述車輛內音響系統的音響系統音頻并由所述音響系統音頻產生所述非模式化音頻數據。
6.根據權利要求5所述的系統，其中所述音頻管理器包括分離器，其被配置為將所述音響系統音頻分為高頻率音頻和低頻率音頻；以及，同步器，其被配置為將所述高頻率音頻與所述低頻率音頻同步。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述音頻管理器進一步被配置為提供所述高頻率音頻作為所述非模式化音頻數據并將所述低頻率音頻重定向回所述音響系統。
8.根據權利要求5所述的系統，其中所述音頻管理器包括所述乘客選擇器；并且所述音頻管理器被聯接到所述控制器。
9.根據權利要求1所述的系統，其中: 所述揚聲器陣列包括第一揚聲器陣列； 所述模式化音頻數據包括第一模式化音頻數據； 所述定向聲場包括第一定向聲場； 所述選擇的旅客包括第一選擇乘客；以及 所述系統進一步包括第二揚聲器陣列，其被配置為根據第二模式化音頻數據產生指向第二選擇乘客的第二定向聲場。
10.一種定向車輛內聲音的方法，包括: 接收乘客的選擇； 根據所述選擇產生方向信號，其中所述方向信號表不選擇乘客相對于揚聲器陣列所坐的方向。
根據所述方向信號產生模式信號； 根據非模式化音頻數據和所述模式信號產生模式化音頻數據； 根據所述模式化音頻數據從所述揚聲器陣列輸出定向聲場，其中所述定向聲場朝向所述選擇乘客。
11.根據權利要求10所述的方法，其中產生所述模式化音頻數據包括采用多個濾波器處理所述非模式化音頻數據。
12.根據權利要求11所述的方法，其中產生所述模式信號包括為每個所述濾波器提供濾波系數。
13.根據權利要求10所述的方法，其中所述定向聲場包括朝向未選擇乘客的聲音衰減。
14.根據權利要求10所述的方法，進一步包括: 接收來自首響系統的首響系統首頻； 將所述音響系統音頻分離為高頻率音頻和低頻率音頻；以及 同步所述高頻率音頻與所述低頻率音頻。
15.根據權利要求14所述的方法，進一步包括提供所述高頻率音頻作為所述非模式化音頻數據；并且將所述低頻率音頻重定向回所述音響系統。
16.—種定向車輛內聲音的方法,包括: 接收事件數據； 根據所述事件數據產生方向信號，其中所述方向信號表示所述車輛的駕駛員相對于揚聲器陣列所坐的方向； 根據所述方向信號產生模式信號； 根據所述事件數據和所述模式信號產生模式化音頻數據；以及根據所述模式化音頻數據從所述揚聲器陣列輸出定向聲場，其中所述定向聲場朝向所述駕駛員。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述事件數據包括指示警車、救護車或其他緊急車輛的警報器或另一聲音的通知。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述事件數據進一步包括位置信息。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述位置信息包括所述警報器或所述另一聲音相對于所述車車輛的方向。
20.根據權利要求19所述的方法，其中所述定向聲場根據所述警報器或所述其他聲音的方向被進一步朝向所述駕駛員的左側、右側、前側和后側中的一個。
全文摘要
本發明提供一種定向車輛(100)內聲音的系統。該系統包括乘客選擇器(118)，控制器(116)，模式發生器(112)和揚聲器陣列(114)。乘客選擇器(118)被配置為根據車輛內至少一個乘客的選擇而產生方向信號。控制器(116)被配置為根據方向信號產生模式信號。模式發生器(112)被配置為接收非模式化音頻數據(120)并基于模式信號產生模式化音頻數據(122)。揚聲器陣列(114)被配置為接收模式化音頻數據(122)并基于模式化音頻數據(122)產生定向聲場(124)，使得定向聲場(124)被定向朝向至少一個選擇的乘客。
文檔編號H04R1/40GK103202038SQ201180053552
公開日2013年7月10日 申請日期2011年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者Y·李 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司