专利名称：车载音响重现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车载音响重现装置。
背景技术：
当一个音响重现装置重现音乐等时，被重现音像的理想高度是所述收听者的眼睛高度位置。因此，扬声器通常被设置在所述收听者的眼睛高度位置处。
但是，对于车载音响重现装置来讲，将扬声器安装在所述收听者(车辆的司机或乘客，即车里面的人)的眼睛高度位置处是非常困难的。如图12A所示，所述扬声器经常被安装在车辆前门的较低位置(1)或后门的较低位置(2)处。因此，从较低的方向收听重现的声音，从而使音像被定位于低于所述收听者眼睛高度的位置处。
为了避免这个问题，有一种方法是将用于重现高频的小直径扬声器安装在收听者前面的位置(3)处，如图12A所示。但是，这种方法使得高频重现的声音和低频重现的声音从不同的位置输出，从而导致分离的重现声。
另外，已经知道，可能被吸收的声音是随着频率的增加而增加的。因此，当扬声器被安装在车厢中的较低位置处时，高频声音将被车厢的座位和内部所吸收。这将导致在由所述音响重现装置输出的重现声和收听者实际听到声音之间的差异。
为了解决上述问题，实际上确定车厢中的传输效果并根据该传输效果校正重现声是有效的。但是，这需要高性能数字信号处理装置。由于这种高性能数字处理装置非常昂贵，在消费者的音响重现装置中使用它是很困难的。
另外，当根据所述传输效果校正重现声时，通常加重了高频。因此，当音量电平增加时，高频声变得非常显著。
此外，所述车厢作为音响空间太小，因此影响所述重现声。因此，乘客实际听到的重现声缺少幅度和深度。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题。
因此，根据本发明，提供了一种车载音响重现装置，包括一个音像位置校正电路，用于将左声道输入数字声音信号XL(Z)和右声道输入数字声音信号XR(Z)分别转换成由下述表达式表达的用于输出的数字声音信号YL(Z)和数字声音信号YR(Z)YL(Z)·GLL(Z)+YR(Z)·GLR(Z)＝ZL(Z)·FLL(Z)+XR(Z)·FLR(Z)YR(Z)·GLL(Z)+YL(Z)·GLR(Z)＝XR(Z)·FLL(Z)+XL(Z)·FLR(Z)其中，FLL(Z)是分别从车厢内置于收听者前面的第一左声道扬声器和第一右声道扬声器到所述收听者左耳和右耳的头部传输函数；FLR(Z)是分别从所述第一左声道扬声器和所述第一右声道扬声器道到所述收听者右耳和左耳的头部传输函数；GLL(Z)是分别从位于所述收听者前面下方处的第二左声道扬声器和第二右声道扬声器道到所述收听者的左耳和右耳的头部传输函数；和GLR(Z)是分别从所述第二左声道扬声器和第二右声道扬声器道到所述收听者的右耳和左耳的头部传输函数；反射声信号产生电路，用于通过分别延迟输出信号YL(Z)和YR(Z)产生反射声信号；一对加法电路，用于将所述反射声信号分别加到所述输出信号YL(Z)和YR(Z)上；和D/A转换电路，用于提供所述加法电路对的输出信号；其中，当Hp(Z)＝(FLL(Z)+FLR(Z))/(GLL(Z)+GLR(Z))Hm(Z)＝(FLL(Z)-FLR(Z))/(GLL(Z)-GLR(Z))时，所述音像位置校正电路包括
第一加法电路和第一减法电路，分别用于对所述输入数字声音信号XL(Z)和XR(Z)进行加法/减法操作；具有Hp(Z)和Hm(Z)传输特性的第一数字滤波器和第二数字滤波器，被分别提供有所述第一加法电路和所述第一减法电路的输出信号；第二加法电路和第二减法电路，用于对所述第一数字滤波器和第二数字滤波器的输出信号进行加法和减法操作，以便分别产生输出信号YL(Z)和YR(Z)；和在所述第一减法电路和所述第二加法电路以及第二减法电路之间的信号线中与所述第二数字滤波器串联的电平控制电路；因此，所述电平控制电路控制提供给所述第二加法电路和所述第二减法电路差分信号的电平；和从所述D/A转换电路输出的模拟信号分别被提供给所述第二左声道扬声器和所述第二右声道扬声器。
因此，一个虚拟扬声器被设置在收听者的前面，且所述虚拟扬声器重现一个音域和一个音像。
图1的系统图示出了本发明的一个实施例；图2的系统图示出了本发明的该实施例；图3的系统图示出了本发明的该实施例；图4的系统图示出了本发明的该实施例；图5A和图5B是解释本发明的平面图；图6是解释本发明的特性曲线图；图7是解释本发明的特性曲线图；图8是解释本发明的特性曲线图；图9是解释本发明的特性曲线图；图10的系统图示出了本发明的另一个实施例；图11的系统图示出了本发明的又一个实施例；图12A和12B是用于解释在一车厢中的声域的图。
具体实施例方式
(车载音响重现装置的概述)图1示出了根据本发明车载音响重现装置的结构。具体地说，所述车载音响重现装置具有一个例如作为数字音响源的CD或MD播放机1。从所述播放机1输出的数字声音数据被提供给输入选择电路4。
所述车载音响重现装置还具有一个例如作为模拟声音信号源的FM调谐器2。从调谐器2输出的模拟声音信号被提供给A/D转换电路3以便转换成数字声音信号。所述数字声音信号被提供给选择电路4。
选择电路4选择一组提供给它的数字声音数据，并将所选择的数字声音数据提供给数字校正电路5。将在下面详细描述的数字校正电路5由例如DSP形成并进行诸如下述的校正—将由扬声器重现的音像安置在一个理想的位置处；—提供具有广度和深度的重现声；和—校正频率特性等。
经过校正的数字声音数据被提供给D/A转换电路6以便被转换成模拟声音信号。所述声音信号经过用于调节音量的衰减器电路7和输出增强器8提供给左和右声道扬声器9L和9R。
在这种情况下，扬声器9L和9R例如可以被设置在图12A中的位置(1)处(或者是可以被设置在所述位置(1)处)。特别是，当所述扬声器9L和9R试图被设置在用于所述收听者的前座处时，扬声器9L和9R被分别设置在所述车辆左右两侧前门的较低位置处。
所述车载音响重现装置还具有一个用于系统控制的微机11。当控制键(控制开关)12被操作时，微机11响应所述键操作控制播放器1、调谐器2、选择电路4或衰减电路7，因此改变所述源和音量等。
因此，扬声器9L和9R输出来自CD、MD和广播等的重现声。在这种情况下，即使当扬声器9L和9R位于图12A中的位置(1)处时，例如作为数字校正电路5的校正处理的结果，由所述重现声形成的音像也能够被定位在所述收听者的眼睛高度位置处。另外，即使在小车厢的情况下，所述重现声也能够提供较大幅度和深度的读出。此外，频率特性被校正到所述车厢规定的效果。
数字校正电路5执行上述各种校正。如图2所示，数字校正电路5由频率特性校正电路51、音像位置校正电路52和深度校正电路53等效形成。
在这种情况下，频率特性校正电路51通过校正由于提供所述音像位置校正电路52而导致的频率特性变化和规定给所述车厢的频率特性的不规则性试图将适当的频率特性提供给最终将被提供给扬声器9L和9R的声音信号。音像位置校正电路52校正一个音像的所述位置并校正声音幅度。深度校正电路53利用反射声音信号校正声音深度。
下面将描述校正电路51到53中的每一个。为描述方便起见，将按照校正电路52、53和51的顺序描述所述校正电路。
音像位置校正电路52对数字声音数据进行校正，以便使音像位于所述收听者的眼睛高度位置处。这个校正是通过使用考虑到从扬声器到收听者耳膜范围内的声学特性的传输函数、即头部传输特性(HRTF)实现的。
通常，头部传输函数是如下确定的(a)将扬声器和具有人头形状的模型头彼此相关地安排在给定位置处。
(b)向所述扬声器输入一个作为测试信号的在傅立叶变换后已经变得平坦的脉冲信号。附带说一句，所述测试信号可以是具有诸如时间展宽脉冲信号的脉冲函数特性的一个信号。
(c)测量所述模型头人工耳中的脉冲响应。这个脉冲响应是在与项(a)相关的位置中的头部传输函数。
因此，当图1和图2所示装置使用一个头部传输函数时，(A)如图12A所示，具有人头形状的模型头DM被设置在标准车辆或一般车辆的前座中。
(B)扬声器被设置在例如位置(1)的实际扬声器位置处，和确定在这种情况下的头部传输函数。
(C)扬声器被设置在可以实现理想音域的位置处，例如仪表盘上的位置(3)处，确定在这种情况下的头部传输函数。
然后，音像位置校正电路52在项(B)和(C)的头部传输函数的基础上校正数字声音数据。作为这个数据校正的结果，由安装在前座门位置(1)处的扬声器9L和9R形成的音像被校正到由位于所述理想位置(3)处的扬声器形成的音像位置处，如上所述。
首先假设根据项(A)到(C)确定和分析的头部传输函数如图5所示和如下FLL(Z)从位置(3)处的左声道扬声器到左耳的HRTF。
FLR(Z)从位置(3)处的左声道扬声器到右耳的HRTF。
FRL(Z)从位置(3)处的右声道扬声器到左耳的HRTF。
FRR(Z)从位置(3)处的右声道扬声器到右耳的HRTF。
GLL(Z)从位置(1)处的左声道扬声器到左耳的HRTF。
GLR(Z)从位置(1)处的左声道扬声器到右耳的HRTF。
GRL(Z)从位置(1)处的右声道扬声器到左耳的HRTF。
GRR(Z)从位置(1)处的右声道扬声器到右耳的HRTF。
在这种情况下，如上所述，所述位置(3)是一个实现理想音域或音像的扬声器位置，和所述位置(1)是实际安装扬声器9L和9R的位置。每个头部传输函数由一个复数表示。
然后，假设XL(Z)左声道输入声音信号(校正前的声音信号)；XR(Z)右声道输入声音信号(校正前的声音信号)；YL(Z)左声道输出声音信号(校正后的声音信号)；和YR(Z)右声道输出声音信号(校正后的声音信号)。
为了减少由所述音像位置校正电路52处理的数据量，音像位置校正电路52被假设如下构成即头部传输函数是“对称的”，即假设下述等式成立FLL(Z)＝FRR(Z) ……(1)FLR(Z)＝FRL(Z) ……(2)GLL(Z)＝GRR(Z) ……(3)GLR(Z)＝GRL(Z) ……(4)因此，当所述头部传输函数被确定时，希望将模型头DM放置在所述车厢内前座的中央处或所述车厢的中央处。这减少了座位间校正方面的差别并使得可以对每个座位提供类似的校正效果。
为了进行校正以便在位置(3)处从所述扬声器提供收听声音的感觉，假设等式(1)到(4)成立，它足以满足下述等式(5)和(6)。
TL(Z)·GLL(Z)+YR(Z)·GLR(Z)＝XL(Z)·FLL(Z)+XR(Z)·FLR(Z)…(5)YR(Z)·GLL(Z)+YL(Z)·GLR(Z)＝XR(Z)·FLL(Z)+XL(Z)·FLR(Z)…(6)在这种情况下，Hp(Z)和Hm(Z)被规定为Hp(Z)＝(FLL(Z)+FLR(Z))/(GLL(Z)+GLR(Z))..(7)Hm(Z)＝(FLL(Z)-FLR(Z))/(GLL(Z)-GLR(Z))..(8)然后，YL(Z)和YR(Z)被规定为YL(Z)＝Hp(Z)·(XL(Z)+XR(Z))/2+Hm(Z)·(XL(Z)-XR(Z))/2 ……(9)YR(Z)＝Hp(Z)·(XL(Z)+XR(Z))/2-Hm(Z)·(XL(Z)-XR(Z))/2 ……(10)已经知道立体声音乐信号的差分分量在幅度和深度感觉方面具有较大的效果。等式(9)和(10)的第二项是所述立体声信号的差分分量。因此，通过控制所述第二项的电平，可以控制空间幅度的感觉。
因此，当等式(9)和(10)的第二项被乘以用做用于控制幅度感觉的参数的系数K时，等式(9)和(10)被表示为YL(Z)＝Hp(Z)·(XL(Z)+XR(Z))/2+K.Hm(Z)·(XL(Z)-XR(Z))/2…(11)YR(Z)＝Hp(Z)·(XL(Z)+XR(Z))/2-K·Hm(Z)·(XL(Z)-XR(Z))/2…(12)当等式(11)和(12)中的系数K增加时，所述第二项的差分分量被加重，因此，增加了重现音域中幅度的感觉。
根据等式(11)和(12)，音像位置校正电路52可以由具有由等式(7)和(8)表示的特性的多个滤波器、电平控制电路、加法电路和减法电路形成。
因此，所述音像位置校正电路52可以以例如图2所示的方式形成。具体地说，来自频率特性校正电路51(后述)的数字声音数据是音像位置校正电路52的输入信号XL(Z)和XR(Z)，音像位置校正电路52的输出信号是信号YL(X)和YR(Z)。
输入信号XL(Z)和XR(Z)被提供给加法电路521A和减法电路521B以形成和信号(XL(Z)+XR(Z))和差信号(XL(Z)-XR(Z))。所述和信号被提供给滤波器电路523A。所述差信号被提供给电平控制电路522。所述电平控制电路522以对应于等式(11)和(12)中系数K的方式控制所述差信号的电平，然后将结果提供给滤波器电路523B。
在这种情况下，滤波器电路523A和523B例如由70阶的FIR型构成，并具有由等式(7)和(8)表示的传输特性。然后滤波器电路523A和523B的输出信号被以规定的速率提供给加法电路524A和减法电路524B以形成输出信号YL(Z)和YR(Z)。信号YL(Z)和YR(Z)经过深度校正电路53提供给D/A转换器电路6。
因此，即使当所述扬声器9L和9R被安装在前座门位置(1)处时，也可以重现与当将所述扬声器9L和9R被设置在理想位置(3)处时相同的音像。(a)幅度感觉的控制由于如上所述，一个音乐信号的左-和右声道差分分量在重现声的幅度和立体声方面具有较大的效果，所以，图2所示音像位置校正电路52具有所述电平控制电路522，用于以和系数K对应的方式控制所述差分分量的电平。因此，所述音像位置校正电路52能够控制和加重所述重现声的空间幅度的感觉。
但是，当通过增加所述差分分量的电平加重所述幅度的感觉时，通常听起来似乎是音量电平被增加了。因此，当图2所示音像位置校正电路52的电平控制电路522控制所述差分分量的电平时，图1和2中所示的用于调节音量的衰减器电路7校正模拟声音信号的电平，以便校正所述重现声音的音量。
因此，图1所示的重现装置能够校正一个音像的位置，以便使所述音像处于眼睛高度位置处，和提供足够的声音幅度或甚至加重声音幅度的感觉。
图6时处了测量脉冲响应的一个例子。该图示出了从设置在所述车辆前座左侧门位置(1)处的扬声器到设置在所述前座中央处的所述模型头DM的左耳的脉冲响应测量结果。
从该测量结果可以很清楚地看出，所述脉冲响应具有一个很大的峰和谷。当所述峰和谷被施加到音像位置校正电路52上时，滤波器电路523A和523B的阶数增加，因此需要大规模的处理。
因此，下面将描述通过简化滤波器电路523A和523B来简化所述音像位置校正电路52的方法。
(a)在频率轴上平均通过平均在例如图6所示测量结果的频率轴上的幅值，急剧升降的峰和谷变得平滑，和使用作为整体的脉冲响应趋势。例如，图6所示测量结果的幅值被平均，以获得图7所示曲线A和B，然后，根据所述曲线A和B的特性构成滤波器电路523A和523B。
(b)数据的平滑图8和9中的每一个都示出了脉冲响应测量的其他的例子。图8示出了对从设置在所述车辆前座左侧门位置(1)处的扬声器到设置在左前座的模型头DM左耳的脉冲响应进行测量的结果。图9示出了对从设置在所述车辆前座左侧门位置(1)处的扬声器到设置在右前座的模型头DM左耳的脉冲响应进行测量的结果。
通常，如从脉冲响应测量结果和图6所示脉冲响应测量结果清楚地看到的，在频带低于1kHz的情况下，根据在车厢中的测量位置幅值特性趋向极大的不同。这是由于所述车厢的封闭空间和车厢中的共振效果(驻波)引起的。因此，在这样一个低范围内校正一个分量意味着有限的收听位置。另外，为了校正一个低范围成分，所述滤波器的阶数需要足够的大。
因此，在低于1kHz的频带中不进行校正。具体地说，如图7中的直线C所示，频带低于1kHz的响应幅值被平滑于其平均电平。因此根据所述直线C和曲线B的特性构成滤波器电路523A和523B。
(c)相位最小化作为用于减少所述滤波器电路的阶数的方法，存在被称之为相位最小化的方法。
当计算等式(7)和(8)时，对分子和分母的每次计算都执行相位最小化，然后执行除法，这减小了滤波器电路523A和523B的阶数。
另外，当对具有分子和分母的等式(7)和(8)的除法结果执行相位最小化时，可以使滤波器电路523A和523B的阶进一步减小。
但是，根据实验，先对分子和分母的每次计算执行相位最小化然后再执行除法比起对利用分子和分母进行除法的结果执行相位最小化具有更好的音像校正结果。
上述项(a)到(c)使得可以减小滤波器电路523A和523B的阶数字并因此简化了音像位置校正电路52。
通常，通过模拟从房屋或礼堂的墙壁、天花板等反射的声音，可以将深度添加到重现声上。深度校正电路53通过将反射声的一个信号添加到直达声的信号(原声信号)上将深度添加到重现声上。深度校正电路53例如是以图3所示方式形成的。
音像位置校正电路52的输出信号(数字声音数据)YL(Z)和YR(Z)对应于直达声，信号YL(Z)和YR(Z)经过加法电路531L和531R提供给D/A转换器电路6。信号YL(Z)被提供给处理电路532L到537L和YR(Z)被提供给处理电路532R到537R(后述)，以便形成规定反射声的信号。所述反射声的信号被提供给加法电路531L和531R。
因此，加法电路531L和531R将反射声的信号加到直达声的信号上，然后将生成的输出信号提供给D/A转换器电路6。加法电路531L和531R因此将所述反射声加到所述直达声上。因此，可以获得具有较大深度的重现声。
(a)声音的模糊音像如上所述，通过将反射声添加到所述直达声上，可以将深度加到所述重现声上。但是，向所述直达声添加作为反射声的仅仅是被延迟的声音，从而导致在深度感觉和音乐声音模糊音像方面不好的效果。
因此，图3所示的校正电路53形成如下所述的反射声信号。音像位置校正电路52的输出信号YL(Z)和YR(Z)被提供给频带衰减滤波器532L和532R。滤波器532L和532R限制音乐信号中的声音分量，因此避免当反射声的信号被添加到直达声时所以的音像的模糊。
因此，滤波器532L和532R例如是由2阶的IIR型构成，并具有下述特性(括弧内的是最佳值)。
中心频率500Hz到3kHz(800Hz)；中心频率衰减量6dB到30dB(19dB)；中心频率处的Q1.0到3.0(2.0)。(b)反射声信号的电平补偿滤波器532L和532R降低了一个信号所具有的功率。因此，滤波器532L和532R的输出信号被提供给加法电路533L和533R，从音像位置校正电路52的减法电路521B输出的差信号(XL(Z)-XR(Z))被提供给加法电路533L和533R。然后，从加法电路533L和533R中提取一个补偿衰减的信号。
顺便说一下，在这种情况下，从减法电路521B提供给加法电路533L和533R的差信号例如是低于从滤波器532L和532提供给加法电路533L和533R的信号的6dB量级。(c)低音的浑浊当低频分量包括在反射声中时，所述低频声变得浑浊，从听众的感觉角度出发，这是不希望的。因此，加法电路533L和533R的输出信号被提供给高通滤波器534L和534R以便消除从听众感觉来讲不希望的低频成分。滤波器534L和534R例如是由2阶的IIR型构成，并具有下述特性的滤波器(括弧内是最佳值)。
截止频率50Hz到400Hz(200Hz)；中心频率处的Q0.7071(0.7071)。(d)深度的改善根据实验，改变反射声的质量和添加位于不同位置处的声音作为反射声在改善深度方面是有效的。
因此，滤波器534L和534R的输出信号被提供给高频增强滤波器535L和535R以便改善所述反射声的质量。滤波器535L和535R例如是由2阶的IIR型构成，并具有下述特性。
交岔频率800Hz到2kHz；高频增强量3dB到8dB。(e)高频校正滤波器5 35L和5 35R倾向于比需要更多地加重高频。因此，滤波器535L和535R的输出信号被提供给低通滤波器536L和536R以便抑制所述高频。滤波器536L和536R例如是由2阶的IIR型构成，并具有如下特性(括弧内为最佳值)。
截止频率2kHz到10kHz(3kHz)；中心频率处的Q0.7071(0.7071)。(f)反射声的模拟通过延迟滤波器536L和536R的输出信号可以获得是深度校正电路53一端的反射声信号。因此，滤波器536L和536R的输出信号被提供给反射声信号产生电路537L和537R。在图3所示的情况下，产生电路537L和537R中的每一个都包括具有三个抽头的延迟电路5371；与延迟电路5371各输出端分别相连的系数电路5372到5374；和用于将所述系数电路的输出信号加到一起的加法电路5375。
在这种情况下，当假设所述数字声音数据的一个取样周期τ＝1/44.1kHz时，那么，产生电路537L例如具有下述特性(括弧内为最佳值)。
延迟电路5371第一抽头的延迟时间840τ(552τ)；延迟电路5371第二抽头的延迟时间2800τ(1840τ)；延迟电路5371第三抽头的延迟时间3500τ(2300τ)；系数电路5372的系数(增益)-18dB；系数电路5373的系数(增益)-14dB；系数电路5374的系数(增益)-14dB。
产生电路537R例如具有如下特性(括弧内为最佳值)。
延迟电路5371第一抽头的延迟时间770τ(506τ)；延迟电路5371第二抽头的延迟时间2800τ(1840τ)；延迟电路5371第三抽头的延迟时间3360τ(2208τ)；系数电路5372的系数(增益)-18dB；系数电路5 373的系数(增益)-14dB；系数电路5374的系数(增益)-14dB。
因此，加法电路5375和5375中的每一个输出具有适当校正频率特性的反射声信号。然后，如上所述，从加法电路5375和5375输出的反射声信号被提供给加法电路531L和531R，并因此加到直达声信号YR(Z)和YR(Z)上。
顺便说一下，在这种情况下，提供给加法电路531L和531R的反射声的信号例如低于直达声信号YR(Z)和YR(Z)6dB量级。另外，在这种情况下，当反射声信号的电平和延迟电路5371和5371的延迟时间改变时，可以改变声音深度。
频率特性校正电路51以例如图4所示的方式形成。频率特性校正电路51如下所述进行各种频率特性校正，因此实现更适当的音像或重现音域。
(a)低频成分的校正如上所述音像位置的校正导致高频电平的增加。因此，图4所示校正电路51的选择器4的输出信号被施加给频带增强滤波器511L和511R以增强低频。因此校正输出声音的频率平衡。
滤波器511L和511R例如是由2阶的IIR型构成，并具有下述特性(括弧内为最佳值)。
中心频率20Hz到120Hz(62Hz)；中心频率处的增强量2dB到18dB(6.0dB)；重新频率处的Q1.0到3.0(1.2)。
(b)车厢内共振(驻波)效果的减少车厢内部是一个复杂形状的封闭空间。所述封闭空间引起“车厢内共振现象”，在该现象中，作为与从扬声器输出的声音共振的结果形成驻波。
根据研究，车厢内共振现象的影响通常在低于800Hz的频带中最为显著。这导致了“消音”。因此，当在100Hz到800Hz频带中的声音输出电平降低时，所述消音可以被减少，从而不会对音乐信号的感受质量产生比较大的影响。
因此，在频率特性校正电路51中的滤波器511L和511R的输出信号被提供给频带衰减滤波器512L和512R以减少所述车厢内的共振。
滤波器512L和512R例如是由2阶的IIR型构成，并具有如下特性(括弧内为最佳值)。
中心频率150Hz到600Hz(300Hz)；中心频率处的衰减量3dB到6dB(3dB)；中心频率处的Q2.0到4.0(3.0)。
(c)与音量调节联锁的效果调节如上所述，音像位置前述的校正通常导致高频电平的增加。结果是，当音量增加时，高频声变的非常的明显。
因此，滤波器512L和512R的输出信号被提供给可变高频衰减滤波器(倾斜滤波器)513L和513R。滤波器513L和513R也被提供有一个来自微机11并用于控制高频衰减量的信号。
滤波器513L和513R是阶1的IIR型滤波器，并例如具有如下特性(括弧中为最佳)。
交岔频率1kHz到3kHz(2.5kHz)；高频处的衰减量0dB到12dB。
当键盘12的音量调节键被操作时，微机11控制衰减电路7的衰减量，因此以调节重现声的音量。微机11同时控制滤波器513L和513R中高频处的衰减量，从而使在滤波器513L和513R中高频处具有较大的音量和较大的衰减量。
因此，在高音量电平处的高频声受到抑制。因此可以执行适当的任一音量电平的重现和容易地执行重现控制。
(d)在车辆上安装高频扬声器的情况某些车型在图12A所示的位置(3)周围安装有高频扬声器。当执行了上述音像位置校正时，在位置(3)处的所述音像被校正。因此，这种高频扬声器的提供并不导致分离的音像。
但是，当所述高频扬声器被设置在位置(3)周围时，与扬声器仅仅被设置在位置(1)处相比有更高频的声音到达听众，因此，高频声被加重。
因此，滤波器513L和513R的输出信号被提供给高频衰减滤波器(倾斜滤波器)514L和514R以便衰减所述高频声。滤波器514L和514R的输出信号被作为频率特性校正电路51的输出信号提供。
因此，滤波器514L和514R例如是由1阶的IIR型构成，并具有下述特性(括弧内为最佳值)。
交岔频率3kHz到8kHz(1kHz)；高频处的衰减量0dB到12dB，可由用户改变。
顺便说一下，当没有(在位置(3)周围)设置所述高频扬声器时，滤波器514L和514R中高频处的衰减量被设置为0dB。
如上所述，图1到4示出的车载音响重现装置具有设置在实际扬声器不能安装位置处的虚拟扬声器，因此，可以提供从所述虚拟扬声器输出的重现声音的听觉。因此，可以在所述车厢内建立起一个理想的音域和音像。
因此，可以避免将音像定位在一个较低的位置处和并因此可以将所述音像定位在理想的眼睛高度位置处。还可以解决当用于重现高频的小扬声器被设置在较高位置处引起的问题，即收听分离音像的问题，因此，可以提供从单个扬声器输出的收听声音的感觉。
但是，可以通过控制差分分量的电平校正所述音域的空间幅度。也可以根据音量电平进行最佳校正。另外，深度校正电路53被提供以在重现声中包括反射声。因此，可以获得具有较大深度的重现声。
此外，所述音像位置校正电路52可以被简化，因此使具有有限处理能力的DSP能够到达所期望的目的。另外，可以仅仅通过确定所述传输函数对具有任意形状的车辆进行最佳校正。
此外，通过对多种传输函数平均可以产生用于多种车辆的有效校正滤波器电路。因此，所述校正滤波器可以被广泛用于任意类型的车辆中。
理想的，通常用于立体声重现的左和右扬声器被设置在就听众而言对称的位置处，且被所述扬声器重现的音像应当被定位在所述听众的前面。
但是，如结合图12A所述那样，所述车载音响重现装置的扬声器经常被设置在用于所述前座的所述前门的较低位置(1)处和后座后门的较低位置(2)处或如图12B所示的用于后座的后座拖架位置(4)处。
这样例如从设置在右前侧的扬声器输出的重现声音首先到达位于右前座中的乘客，然后从其他扬声器输出的重现声音在经过一段延迟后到达所述乘客。因此，乘客听到的重现声音的相位彼此不同，从而精确地声音定位是不可能的。
某些车载音响重现装置具有用于根据乘客所坐的位置(座位位置)实现最佳重现音域的称之为“座位位置功能”的功能。
图10示出了本发明被应用到具有所述座位位置功能的车载音响重现装置上的情况，除了数字校正电路5的一部分以外，处理装置1到9L和9R以和图1所示装置相同的方式形成。从所述数字校正电路5中提取用于所述后座的左-和右声道的数字声音数据，这将在后面详细描述。
根据所述座位位置功能校正数字声音数据的延迟时间和频率特性。所述数字声音数据被提供给D/A转换器电路6B并被转换成模拟声音信号。所述声音信号经过用于调节音量的衰减电路7B和输出增强器8B提供给左-和右声到扬声器9LB和9RB。在这种情况下，扬声器9LB和9RB被例如设置在图12A的位置(2)处或图12B的位置(4)处。
因此，利用由扬声器9L、9R、9LB和9RB重现的声音形成的一个音像被例如定位于所述听众的眼睛高度位置处，所重现的声音提供较大幅度和深度的感觉。在这种情况下，能够获得这些效果而不用考虑听众的座位位置。
例如利用图11所示的方式形成数字校正电路5以实现所述座位位置功能。具体地说，从深度校正电路53输出的数字声音信号经过延迟电路54L和54R提供给D/A转换器电路6并被转换成模拟声音信号。
低频成分对于音像的定位没有太多的影响。但是，为了改善低频声音的感觉质量，从滤波器511L和511R输出的数字声音数据被提供给可变高频衰减滤波器(倾斜滤波器)515LB和515RB以衰减高频声音。
在这种情况下，当所述“座位位置”被设置为所述前座中的相同位置、即前座、右前座或左前座时，滤波器515LB和515RB抑制从后扬声器9LB和9RB输出的重现声的高频成分，因此避免所述音像被向后拉伸。
因此，滤波器515LB和515RB例如是由1阶的IIR型构成，并具有下述特性。
交岔频率3kHz；高频衰减量由微机11控制。
滤波器515LB和515RB的输出信号经过延迟电路54LB和54RB提供给D/A转换器电路6B并被转换成模拟声音信号。
延迟电路54L、54R、54LB和54RB被提供用于根据所述乘客所坐位置调节从扬声器9L、9R、9LB和9RB输出的重现声的相位。提供延迟电路54LB和54RB，以便使从前扬声器9L和9R输出的重现声比从后扬声器9LB和9RB输出的重现声早10ms到20ms到达前座中的乘客。延迟电路54LB到54RB的延迟时间由微机11控制。
利用这种结构，当操作控制键盘12上的一个预定键以输入所述乘客所坐的位置时，微机11响应这个操作控制滤波器515LB和515RB中高频处的衰减量以及延迟电路54L到54RB的延迟时间。因此，当到达乘客时，延迟电路54L到54RB使得从扬声器9L到9RB输出的重现声彼此同相。结果是，可以精确定位所述音像。
另外，由于滤波器515LB和515RB衰减从后扬声器9LB和9RB输出的重现声的高频成分，由前座乘客感觉的音像将不被向后拉伸，这也对所述音像的精确定位作出了贡献。
另外，人的听觉具有优先效应(哈斯效应)，即较早大约10ms到20ms到达的感觉声将被加重。由于延迟电路54LB和54RB使从前扬声器9L和9R输出的重现声比从后扬声器9LB和9RB输出的重现声超前10ms到20ms，所以，从前扬声器9L和9R输出的重现声被加重。因此，可以将所述音像定位在前面而不减少整个音量。
此外，由于从扬声器9LB和9RB输出对所述音像定位没有太大影响的低频成分，所以整个声音强度没有降低，或低频声的厚度没有减少。另外，由于一个车载音响系统后座扬声器的直径通常大于前座扬声器的直径，所以，可以将扬声器9LB和9RB的性能全部用于低频输出。
此外，由于所述优先效应，可以感觉从前扬声器9L和9R输出的重现声被加重；因此，即使当DSP等的性能允许诸如将在仅仅提供给前扬声器9L和9R的声音信号的信号线中建立的图形均衡化处理的信号处理时，也可以在整个车厢内产生所述处理的效果。
在上述的描述中，借助于控制键12输入乘客所座的位置。但是，也可以借助在所述车厢内提供的红外线传感器或在一个座位上提供的压力传感器检测乘客所座的位置，从而根据由微机11输出的检测控制滤波器515LB和515RB以及延迟电路54L到54RB，以便具有与所座位置对应的特性。
A/D模拟到数字的转换；CD高密度盘；D/A数字到模拟的转换；DSP数字信号处理器；FIR有限脉冲响应；FM频率调制；HRTF头部传输函数；IIR无限脉冲响应；MD小型盘；Q品质因数。
根据本发明，即使当扬声器的安装位置受到限制时，所述音像也能够被定位在理想的眼睛高度位置处。另外，可以提供较大幅度和深度的感觉，并能够根据听众的听觉调节幅度和深度的感觉。
另外，所述校正滤波器电路可以被简化，因此使具有有限处理能力的DSP能够达到所期望的目的。此外，仅仅通过确定所述传输函数就能够对具有任意形状的车辆进行最佳校正。再有，通过平均多个传输函数可以减少用于多种车辆的有效校正滤波器电路。因此，所述校正滤波器电路可以被广泛地用于任意种类的车辆。
权利要求
1.一种车载音响重现装置，包括音像位置校正电路，用于将左声道输入数字声音信号XL(Z)和右声道输入数字声音信号XR(Z)分别转换成数字声音信号YL(Z)和YR(Z)，其输出表示为YL(Z)·GLL(Z)+YR(Z)·GLR(Z)＝XL(Z)·FLL(Z)+XR(Z)·FLR(Z)YR(Z)·GLL(Z)+YL(Z)·GLR(Z)＝XR(Z)·FLL(Z)+XL(Z)·FLR(Z)其中FLL(Z)是从位于车厢中听众前面的第一左声道扬声器和第一右声道扬声器分别到所述听众左耳和右耳的头部传输函数；FLR(Z)是从所述第一左声道扬声器和所述第一右声道扬声器分别到所述听众右耳和左耳的头部传输函数；GLL(Z)是从位于所述听众前面下方处的第二左声道扬声器和第二右声道扬声器分别到所述听众的左耳和右耳的头部传输函数；和GLR(Z)是从所述第二左声道扬声器和第二右声道扬声器分别到所述听众右耳和左耳的头部传输函数；反射声信号产生电路，用于通过分别延迟所述输出信号YL(Z)和YR(Z)产生反射信号；一对加法电路，用于将所述反射声信号分别加到所述输出信号YL(Z)和YR(Z)上；和D/A转换器电路，用于提供该加法电路对的输出信号；其中当Hp(Z)＝(FLL(Z)+FLR(Z))/(GLL(Z)+GLR(Z))Hm(Z)＝(FLL(Z)-FLR(Z))/(GLL(Z)-GLR(Z))时，所述音像位置校正电路包括第一加法电路和第一减法电路，用于对所述输入数字声音信号XL(Z)和XR(Z)分别进行加法和减法；具有所述Hp(Z)和Hm(Z)的传输特性的第一数字滤波器和第二数字滤波器，用于分别提供所述第一加法电路和所述第一减法电路的输出信号；第二加法电路和第二减法电路，用于对所述第一数字滤波器和所述第二数字滤波器的输出信号分别进行加法和减法；并因此分别产生所述输出信号YL(Z)和YR(Z)；和在所述第一减法电路和所述第二加法电路和所述第二减法电路之间的信号线上与所述第二数字滤波器串联的电平控制电路；因此，所述电平控制电路控制提供给所述第二加法电路和所述第二减法电路的差信号的电平；和从所述D/A转换器电路输出的模拟信号分别被提供给所述第二左声道扬声器和所述第二右声道扬声器。
2.根据权利要求1所述的车载音响重现装置，其中提供给所述加法电路对的所述反射声信号的延迟时间或电平受到控制。
3.根据权利要求2所述的车载音响重现装置，还包括一个校正电路，用于校正变成所述反射声信号的所述输出信号YL(Z)和YR(Z)的频率特性。
4.根据权利要求2或3所述的车载音响重现装置，其中在所述反射音像位置校正电路前面的一级处提供所述频率特性校正电路。
5.根据权利要求1到4所述的车载音响重现装置，其特征是所述音像位置校正电路、所述反射声信号产生电路和所述加法电路对是由一个DSP形成的。
全文摘要
一种车载音响重现装置包括:音像位置校正电路52,用于将左声道输入数字声音信号XL(Z)和右声道输入数字声音信号XR(Z)分别转换成数字声音信号YL(Z)和数字声音信号YR(Z);深度校正电路53,用于将反射声信号分别加到信号YL(Z)和YR(Z)上;D/A转换器电路6,用于对校正电路53的输出信号进行D/A转换;和电平控制电路,用于控制音像位置校正电路52中的一个差信号的电平;因此,从D/A转换器电路6输出的模拟声音信号被分别提供给左声道扬声器和右声道扬声器。
文档编号B60R11/02GK1343591SQ01133119
公开日2002年4月10日 申请日期2001年9月14日 优先权日2000年9月14日
发明者臼井纯一, 板桥彻德 申请人:索尼公司