目标定向声学响应制造技术

本公开提供了“目标定向声学响应”。一种用于将优化的声学信号传递到目标声场的方法包括确定具有高声能声音传递区域的亮区和具有低声能声音传递区域的暗区。所述系统选择与多个扬声器相关联的有限脉冲响应(FIR)滤波器组，并且经由多个扬声器并基于FIR滤波器组生成在设置在亮区中的声场中的观察点r处具有由于组合式扬声器(p)引起的声压的声学信号。传递声学信号，使得当经由多个扬声器中的单个扬声器生成由于组合式扬声器引起的声压并且多个扬声器中的其余扬声器关闭时，在观察点处由于组合式扬声器引起的声压大约等于观察点处的单位声能。的单位声能。的单位声能。

【技术实现步骤摘要】
目标定向声学响应


[0001]本公开涉及声学声音区，并且更具体地涉及提供个人声音区的目标定向声学响应系统。

技术介绍

[0002]目标定向声学响应传递声学信号，所述声学信号在声音传递区域的一部分中的收听者看来源自特定方向或位置，而同时在声音传递区域的另一部分中的收听者看来是安静的或听不到的。当在乘用车中使用时，当一个或多个乘客希望听到音频馈送(音乐、有声读物等)而其他乘客希望保持安静或享受他们自己的娱乐时，这种技术变得有用。
[0003]声学目标定向性的最新进展生成了具有安静区域和响亮区域两者的声学目标区域。具有由收听者感知的安静或听不见的声音的区域在本公开中被称为暗区。当与具有相应较高声压振幅的区域相比时，暗区可能具有听不见的声学效果或具有低声压振幅。声音传递区域的具有较高目标定向声压的区域在本文中被称为亮区。
[0004]关于这些和其他考虑因素，提出了本文的公开内容。

技术实现思路

[0005]本文公开的系统和方法被配置和/或编程为提供优化的目标声音传递区域，所述优化的目标声音传递区域包括具有由于组合式扬声器引起的较高声压的亮区，使得亮区中的收听者可以听到使用所述系统传递的音响效果，而同时位于优化的目标声场的暗区中的收听者将接收到很少的声音或接收不到声音。对于声音传递区域的一部分中的收听者或观察者来说，声音可能看起来源自期望的位置。本公开的各方面描述了用于生成优化的定向声音的系统和方法，所述优化的定向声音给予收听者听到源自选定的单个扬声器的音频的体验，但是设置在声音传递区域中和周围的所有扬声器可以一致地用于产生该效果。
[0006]根据本公开的另一方面，目标定向声学响应系统可适用于车辆声音系统，所述车辆声音系统包括其中产生的声音较大的一个或多个亮区(例如，驾驶员座椅)和其中产生的声音较安静的一个或多个暗区(例如，乘客座椅)。
[0007]常规方法可以通过以数学方式定义在声场内的所有点处接收的声能(例如，使用正交基扩展或其他类似方法)来优化亮区和暗区中的声能。此外，常规系统可能需要精确跟踪和观察收听者在声音传递区域内的头部位置，以选择产生期望的亮区和暗区效果所需的相应滤波器。
[0008]根据一个或多个实施例，目标定向声学响应系统可以通过使亮区声能和暗区声能的差值最大化来优化目标声场(例如，观察者可以在其内听到目标或非目标音响效果的亮区)。该方法可以包括确定与亮区中的声场相对应的扬声器增益；确定暗区中的扬声器增益；以及使用新的拉格朗日使亮区能量与暗区能量之间的差值最大化。
[0009]根据一个或多个实施例，目标声场系统100可以通过重新定义其元素中的一些并使用修改版本来计算将产生期望的亮区和暗区的最优扬声器滤波器，来形成修改后的亮区
跨阻抗矩阵。在一些方面，目标声场系统100可以使用一种或多种标准方法(诸如本征值分解)来优化差分值。
[0010]本公开的各方面可以在封闭空间声音传递区域(诸如车辆的车厢)中提供优化的目标声场和暗区，其中可以使用简化的算法逼近来定义多个亮区和暗区。与常规系统不同，收听者可能不会失去声学定向性，所述声学定向性通过简单地改变收听者的头部位置来提供听到源自期望方向的声音的效果。相反，收听者或观察者可以在亮区中体验声音定向性，而无需进行头部跟踪或耳朵跟踪。
[0011]在本文中更详细地提供了本公开的这些和其他优点。
附图说明
[0012]参考附图阐述具体实施方式。使用相同的附图标记可指示类似或相同的项。各种实施例可以利用除了附图中示出的那些之外的元件和/或部件，并且一些元件和/或部件可能不存在于各种实施例中。附图中的元件和/或部件不一定按比例绘制。在整个本公开中，根据上下文，单数和复数术语可以可互换地使用。
[0013]图1描绘了根据本公开的目标声场系统。
[0014]图2描绘了其中可以实施用于提供本文公开的系统和方法的技术和结构的物理实施方式的示例。
[0015]图3描绘了根据本公开的目标定向声音响应系统。
[0016]图4描绘了根据本公开的用于传递优化的目标声场的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0017]下文将参考附图更全面地描述本公开，附图中示出了本公开的示例性实施例，并且示例性实施例不旨为限制性的。
[0018]常规系统可以在安静区域中使用声波消除。此类系统可能受到限制，因为收听者的相对较小的移动使他们的耳朵处于具有不同声音传输相位的位置，这可能会改变移动位置中的声音振幅消除以消除小于初始位置的声音。
[0019]定向声音可被收听者感知为源自一个方向或位置。提供这种能力可以与娱乐和其他声音传递系统中使用的环绕声技术结合使用。针对目标声音的常规方法可以在目标声学区域中生成亮区和暗区两者，但是在对亮区中的收听者未进行精确头部跟踪的情况下仍然无法产生定向声音的可听印象。另外，针对目标定向声学的常规方法可以在不控制亮区中的振幅的情况下产生声场(例如，亮区)，使得收听者能够改变亮区内的位置，从而保持期望的声学振幅的连续性。
[0020]头部跟踪通常包括使用相机或其他传感装置跟踪收听者的头部和耳朵位置，这通常需要大量的硬件和传感处理资源。在未进行头部跟踪的情况下，常规系统可能无法为位于亮区中的收听者传递声音定向性。其他方法可以包括信号处理技术，诸如HRTF(头部相关传递函数)的实施方式，所述信号处理技术基于收听者的相应耳朵的点处的信号响应来产生声音来源点的移动体验。HRTF技术通常需要大量的头部跟踪和数字信号处理资源。基于能量优化的亮区具有频率和空间依赖性。这意味着不存在使用常规系统对亮区的所有部分或所有频率起作用的均衡。已知技术可以通过使用正交基扩展来在亮区中产生定向声音。
然而，这些方法需要预选这些正交基函数，并且它们可能不是应用的最佳选择。本方法不需要预选正交基函数。
[0021]提供一种在限定的亮区中生成一致的振幅和定向音响效果的系统可能是有利的，所述系统提供看起来源自单个扬声器的声音，而不管收听者在亮区内的位置如何，但是目标声场系统100中的所有扬声器都可以用于产生亮区和暗区音响效果。在不需要使用正交基扩展的情况下获得解也是有利的。该技术允许在亮区中构建空间响应，可以以各种传统方式对其应用均衡。同时，系统可以向限定的暗区提供低振幅声音(例如，具有由于组合式扬声器引起的接近0的声压)，同时仍然靠近亮区。
[0022]提供改变扬声器的定向声音使得收听者体验特定声音来源的印象也是有利的。例如，ICC(车内通信)实施方式可以传递看起来来自说话者的声音。本公开的实施例描述了一种用于传递看起来来自单个位置的目标声音的系统和方法，同时传递给其他乘客的声音的声级(振幅)可以显著降低。
[0023]图1描绘了根据本公开的目标声场系统100。目标声场系统100可以包括声音传递区域105，所述声音传递区域可以是封闭或未封闭空间，诸如车厢、大空间等。虽然在图1中声音传递区域的形状被描绘为大致矩形，但是应当理解，根据期望的应用，声音传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，其包括：经由处理器确定包括高声能声音传递区域的亮区和包括低声能声音传递区域的暗区；经由所述处理器选择与多个扬声器相关联的有限脉冲响应(FIR)滤波器组；以及经由所述多个扬声器并基于所述FIR滤波器组生成在所述亮区中的观察点处具有由于组合式扬声器引起的声压的声学信号，其中当经由所述多个扬声器中的单个扬声器生成由于所述组合式扬声器引起的所述声压时，在所述观察点处由于所述组合式扬声器引起的所述声压大约等于所述观察点处的单位声能。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括产生所述FIR滤波器组，其中产生所述FIR滤波器组包括：生成亮区跨阻抗矩阵Y
B
。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述亮区跨阻抗矩阵Y
B
用于形成本征值方程。4.根据权利要求3所述的方法，其还包括产生所述FIR滤波器组，其中产生所述FIR滤波器组包括：确定包括所述亮区中的总声能的第一能量；确定包括所述暗区中的总声能的第二能量；以及使所述第一能量和所述第二能量的差值最小化。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述亮区跨阻抗矩阵Y
B
包括与所述单个扬声器相关联的多个元素，并且其中使所述第一能量和所述第二能量的所述差值最小化还包括：通过以下操作修改所述亮区跨阻抗矩阵Y
B
：减去矩阵q
s
；形成将所述第二能量添加到所述第一能量的拉格朗日；以及确定所述拉格朗日的总体最小值。6.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述总体最小值包括：确定指示发送到所述多个扬声器的总功率的总功率项；将所述总功率项包括在所述拉格朗日中；以及经由所述处理器确定所述拉格朗日的所述总体最小值。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个扬声器包括N
q
个扬声器。8.根据权利要求7所述的方法，其中确定所述拉格朗日的所述总体...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：