CN108737936A - 个人声区的音量控制 - Google Patents

Abstract

一种用于将个人音量控制设置应用于由用户设置的个人声区的系统和方法。当所述个人音量控制设置与主音量控制设置不同时，所述个人音量控制设置将应用于音频信号的低频分量。用于每个个人声区的独立音量设置的头枕扬声器和可选的高度扬声器应用于音频信号的中频分量和高频分量。

Description

个人声区的音量控制

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月17日提交的第62/486,394号美国临时申请的权益，其公开内容通过引用整体并入。

技术领域

本公开涉及用于在收听环境内的个人收听位置处进行独立音量控制的信号处理布置。

背景技术

对于能够在收听环境的不同空间部分中提供不同声音的高级声音再现系统(也称为个人声区(ISZ))，已经产生了越来越多的兴趣。在一个收听环境内提供至少两个不同的声区，并且要在每个声区中再现和呈现给收听者的声音可能不同。收听环境可以是例如车辆(诸如汽车)的内部。

这样的音响系统被调谐以优化每个声区的音质。该系统依靠策略性地放置在收听环境内(诸如放置在头枕和/或车内的顶篷中)的扬声器。但是，主音量控制是设置音量的唯一来源。因此，每个声区中的收听者都无法为其个人声区设置收听音量偏好。此外，在已知的个人声区系统中，立体声音并不总是以优化每个声区的音质的方式保持，特别是当进行音量调节时。

有必要对个人声区进行独立音量控制，这也可以保持每个声区中的音质。

发明内容

一种用于针对由用户设置的声区处的音量控制设置将个人音量控制设置应用于多个个人声区中的每个个人声区的系统和方法，该音量控制设置不同于主音量控制设置。个人音量控制设置应用于音频信号的低频分量。用于每个个人声区的独立音量的头枕扬声器和可选的高度扬声器被用于音频信号的中高频。ISZ和低通滤波器被用于低音频率。控制信号改变头枕扬声器(和可选的高度扬声器)的增益并且改变每个个人声区的ISZ低音。

附图说明

图1是具有个人声区的示例收听环境(车辆内部)的俯视图；

图2是在收听者的头部位置周围的每个个人声区中布置有扬声器的车辆内部的俯视图；以及

图3是示出用于个人声区中的独立音量调节的处理布置的框图。

图中的元素和步骤是为了简单和清楚而示出的，并且不一定根据任何特定顺序呈现。例如，可以同时或以不同顺序执行的步骤在附图中示出，以帮助改善对本公开的实施例的理解。

具体实施方式

尽管参照特定说明性实施例描述了本公开的各个方面，但是本公开并不限于这些实施例，并且可以在不脱离本公开的情况下实现另外的修改、应用和实施例。在附图中，将使用相同的附图标记来说明相同的部件。本领域技术人员将认识到，可以在不改变本公开的范围的情况下改变本文阐述的各种部件。

这里描述的任何一个或多个设备包括可以从使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或解释的计算机可执行指令。通常，处理器(诸如微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并执行指令。处理单元包括能够执行软件程序的指令的非暂时性计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是但不限于电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或其任何适当的组合。一个或多个设备可以使用专用操作系统、用于诸如图形、音频、无线网络、启用应用、车辆部件的集成硬件、系统的接口的多个软件程序和/或平台和诸如智能电话、平板电脑、以及其他系统等等的外部设备来操作。

图1示出了作为具有声区102和104的车辆内部100的收听环境，所述声区102和104可以经受本公开的一个或多个实施例的信号处理布置。仅出于示例目的示出至少两个声区102和104，并且在任何一个收听环境中可以有多于两个声区。收听环境是分配声音的区域。对于收听环境内的个人声区，为每个区域再现不同的声音。为了实现个人声区，有必要调整多个声音源的响应以接近再现区域中的期望声场而不干扰其他个人声区。在转让给本公开的受让人的第9,338,554号美国专利中详细描述了如何实现个人声区的示例，并且通过引用将其并入本文。

图1所示的示例系统依靠在整个车辆中定位的多个扬声器。扬声器通常在一个或多个收听位置处定位在头枕中和车辆顶篷中。处理传入音频信号并控制扬声器输出以个性化每个区域的声音。参考图2，示出了车辆内部200的俯视图，其具有示例性的四个收听位置：左前收听位置FLP、右前收听位置FRP、左后收听位置RLP和右后收听位置RRP。再现具有左声道和右声道的立体声信号，使得在以下每个收听位置处接收立体声音频信号：左前位置左声道FLP-LC和右声道FLP-RC、右前位置左声道FRP-LC和右声道FRP–RC、左后位置左声道RLP-LC和右声道RLP-RC、以及右后位置左声道RRP-LC和右声道RRP-RC。每个声道可以包括扬声器或一组相同或不同类型的扬声器，例如低音扬声器、中音扬声器和高音扬声器。扬声器集成在顶篷内，位于收听位置FLP、FRP、RLP和RRP的左右上方。有利的是，收听者的耳朵与相应的扬声器之间的距离尽可能短以增加区域之间扬声器的自然隔离。另外，车辆可以配备通常位于车辆的前部、后部和侧面(诸如在仪表板、车辆地板、车门板、和/或行李箱空间中)的中频扬声器和高频扬声器(图2中未示出)。

个人声区(ISZ)算法已被用作单声道音频解决方案。本公开的一个或多个实施例利用这样的ISZ算法通过应用低通滤波器来对音频进行低音频率处理并且以立体声和/或环绕声方式保持包括音量控制在内的频带的剩余部分(中频到高频)声音。使用高通滤波器分离音频信号的分量以保持立体声/环绕声信息被分配给扬声器。根据本公开的一个或多个实施例，头枕中的扬声器也保持它们的立体声配置，但低频分量被传递到单声道。就这一点而言，取决于由用户在每个个人声区设置的音量控制，音频内容可以以不同的音量播放到每个区域。理想情况下，当一个区域的用户调整其音量时，其他区域的用户将不会检测到他们自己的个人声区的音量差异。

图3是示出被配置用于独立调整两个或更多个个人声区中的音量的信号处理布置300的框图。信号处理布置300包括可以由音频系统的头部单元或控制单元内的硬件和/或软件组件实现的各种功能块。为了简单起见，所示的示例针对两个个人声区302、304。然而，应该注意，本领域技术人员能够以适用于多于两个个人声区的方式应用信号处理布置。诸如来自立体声的音乐之类的传入音频信号306经过立体声上混合器308，诸如多声道环绕声处理或算法，以将输入转换为多声道输出。处理音频以将音频内容分成低频部分和中频部分和/或高频部分。分离的频率部分被路由到音频系统内的各个扬声器，以在收听环境内提供可调谐音频场。

对于个人声区没有进行独立音量调节的、与车辆中的中频扬声器和高频扬声器(诸如在车辆仪表板和车门板中)有关的并且符合主控制器音量设置的音频信号，应用高通滤波器310并将输出提供给均衡器340。

使用不同于没有经受上面讨论的独立音量调节的音频信号的算法来处理要使用头枕中的扬声器以及顶篷中的与个人声区302、304中的收听位置相关联的一个或多个高度扬声器经受个人声区音量处理的音频信号。例如，对于经受个人声区音量调节的音频信号，混合器314针对每个声区302、304将传入音频信号的高频分量和低频分量分离并引导到单个直接低音分量和较高频率部分(即，中频和/或高频部分)318。信号318的低频直接低音部分316被引导通过低通滤波器342和ISZ(MIMO FIR)344。ISZ(MIMO FIR)块344具有多个输入，每个输入代表一个个人声区。输出直接连接到扬声器。每个声区都接受单声道音频信号，并且它输出到所有扬声器，但目标仅在该个人声区中听到单声道音频信号。

不同于主音量设置的特定区域音量偏好可以由每个声区302、304处的收听者选择。在图3所示的示例中，在每个相应区域接收用于第一区域302的用户输入320和用于第二区域304的用户输入322，以调节每个区域的增益。用户输入可以是诸如旋钮、滑块之类的控制设备，可以是机械的或可视的，以指示用户期望的音量水平。用户输入可以是物理属性或者它可以是在便携式设备处生成的并且无线地传送到区域302、304的输入。

在任何情况下，用户输入320为个人声区302设定不同于主音量设定的音量偏好。中频到高频分量与低频基频分量分离。应用低频分量316的单独的低音增益326。为头枕扬声器调节头枕增益(立体声)328。位于顶篷中的高度扬声器的增益330(可以是单声道或立体声)也被调节。

类似的过程被应用于第二区域304。用户输入322为个人声区304设置音量偏好，该偏好与个人声区302的音量设置不同并且与主音量设置不同。单独的低音增益334被应用于低频分量316。用于头枕扬声器的增益336被调节，并且位于顶篷中的扬声器的增益338(可以是单声道或立体声)也被调节。

然后，所有低频分量被发送通过低通滤波器342并经受ISZ(MIMO FIR)算法344。而通过每个个人声区的头枕增益和高度增益调节的所有立体声分量被提供给均衡器340。

最终，处理后的音频信号分量在加法器346处被加在一起以重新产生从车辆中的正常扬声器、中频扬声器和高频扬声器得到的输出，如图3的左侧所示，用于在每个个人声区处的独立音量调节的头枕增益输出和高度增益输出以及低音ISZ(MIMO FIR)算法输出。

本公开的实施例使用头枕扬声器和可选的高度扬声器来用于中高频的每个个人声区的独立音量。此外，ISZ和低通滤波器用于低音频率。控制信号改变头枕扬声器的增益和每个个人声区的ISZ低音。

在前述说明书中，已经参考具体示例性实施例描述了本公开。然而，可以进行各种修改和改变而不脱离根据权利要求中阐述的本公开的范围。说明书和附图是说明性的而不是限制性的，并且修改旨在被包括在本公开的范围内。因此，本公开的范围应该由权利要求书及其合法等效方案来确定，而不仅仅通过所描述的示例来确定。

例如，任何方法或过程权利要求中记载的步骤可以以任何顺序执行，并且不限于权利要求书中给出的特定顺序。此外，在任何装置权利要求中列举的部件和/或元件可以以各种置换进行组装或以其他方式进行操作性配置，因此不限于权利要求书中列举的具体配置。

以上已经关于特定实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案；然而，可能导致任何特定益处、优点或解决方案发生或变得更明显的任何益处、优点、问题的解决方案或任何元素都不被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或基本特征或部件。

术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”、“包括(includes)”或其任何变体旨在引用非排他性包括，使得过程、方法、物品、组合物或装置不仅包括所列举的那些要素，而且还可以包括没有明确列出或者对于这样的过程、方法、物品、组合物或装置固有的其他要素。除了未明确列举的那些以外，在本公开的实践中使用的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或部件的其它组合和/或修改可以变化或者另外特别适用于特定环境、制造规格、设计参数或其他操作要求，而不背离其一般原理。

Claims (10)

1.一种用于对多个声区中的声区的音频信号的独立音量调节的系统，所述系统包括：

与所述多个声区中的每个声区相关联的多个扬声器；

具有均衡器的调谐系统，其针对每个声区应用于所述多个扬声器中的每个扬声器；

针对每个声区独立设置的每个声区的增益修改设置，所述增益修改设置具有用于所述音频信号的立体声分量的头枕增益设置和用于所述音频信号的单声道分量的低音增益设置；

高通滤波器，其应用于所述音频信号以分离立体声分量，以分配至所述多个声区中的每个声区中的所述多个扬声器并使用所述头枕增益设置进行回放；

低通滤波器，其应用于所述音频信号以分离低频单声道分量，以分配给每个声区中的所述多个扬声器并且使用所述低音增益设置进行回放，所述低频单声道分量具有应用于其的个人声区算法，以分配给所述多个扬声器中的所有扬声器，使得每个个人区域使用所述低音增益设置；以及

将所述音频信号的修改的立体声分量和所述音频信号的修改的单声道分量路由到预定的扬声器，从而为所述多个声区中的每个声区限定可调谐场。

2.根据权利要求1所述的系统，其中每个声区设置的增益修改还包括应用于所述低频单声道分量的高度扬声器增益设置，以分配给所述多个扬声器。

3.根据权利要求1所述的系统，其还包括主音量设置，并且其中每个声区的增益修改设置不同于所述主音量设置。

4.一种计算机可读介质，其包括用于在车辆音频系统中的多个扬声器处播放的音频信号的程序，所述程序由至少一个处理器执行以执行以下步骤：

将主音量控制设置应用于所述音频信号；

将所述音频信号分离成低频分量、中频分量和高频分量；

将所述低频分量传递到单声道配置；

将所述中频分量和所述高频分量传递到立体声配置；

对于与所述主音量控制设置不同的任何音量控制设置，对多个个人声区中的每个个人声区应用个人音量控制设置，所述个人音量控制设置被应用于所述音频信号的所述低频分量；

将所述频率分量路由到所述多个扬声器中的预定扬声器。

5.根据权利要求4所述的程序，其中所述个人音量控制设置还包括头枕增益和低音增益，所述算法还包括以下步骤：

将所述头枕增益应用于所述音频信号的所述中频分量和所述高频分量；以及

将所述低音增益应用于所述音频信号的所述低频分量。

6.根据权利要求5所述的程序，其中所述个人音量控制设置还包括高度扬声器增益，并且还包括将所述高度扬声器增益应用于所述音频信号的所述中频分量和所述高频分量的步骤。

7.一种用于控制在具有多个扬声器的车辆音频系统中播放音频信号的个人音量控制设置的方法，所述车辆音频系统具有音频信号处理系统和用于所述车辆中的多个声区的个人声区处理系统，所述方法包括以下步骤：

将主音量控制设置应用于所述音频信号；

应用在所述多个声区中的每个声区处独立限定的个人音量控制设置，所述个人音量控制设置不同于所述主音量控制设置。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述个人音量控制设置还包括头枕增益和低音增益，并且应用个人音量控制设置的步骤还包括以下步骤：

将所述头枕增益应用于所述音频信号的立体声分量；以及

将所述低音增益应用于所述音频信号的单声道分量，以在所述车辆音频系统中的少于所有扬声器处回放。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述个人音量控制设置还包括高度扬声器增益，并且应用用户定义的个人音量控制设置的步骤还包括以下步骤：将所述高度扬声器增益应用于所述音频信号的单声道分量。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述低音增益设置应用于所述多个扬声器中的少于所有扬声器。