一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法及系统与流程

本发明涉及车载音效补偿，具体涉及一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法及系统。

背景技术：

1、汽车作为当今社会交通的重要参与工具，已经融入人们的日常生活中，同时，随着自动驾驶技术的日益成熟，在很大程度上降低车辆对驾驶员的依赖，缓解了驾驶员的精力消耗，而且随着自动驾驶技术越来越成熟，车辆驾驶员将会在车里变得很无聊，他们将会增加对车辆娱乐、办公等方面的功能需求，而声音作为这些功能的重要载体，将在这个过程中扮演的越来越重要的角色。

2、特别是，目前定向声技术已经越来越成熟，在逐渐满足人们声音私密性需求的同时，也需要在音色方面进行优化、补偿，才能真正意义上解决人们对私密听音的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法及系统。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提出了一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法，包括：

3、s1，将车内分为至少一个音频播放区，每个所述音频播放区包括一定向扬声器、音效补偿器和听音者所在的收听区；

4、s2，所述定向扬声器将中高频声音通过传播路径定向投射到所述收听区，同时所述音效补偿器将低频声音通过补偿通道投射到所述收听区，对所述收听区进行低音补偿。

5、在一优选实施例中，所述音频播放区设置多个时，所述s2中，所述音效补偿器还发出用于干扰低音的反向声波，所述反向声波通过抑制通道发送到抑制区域，在所述抑制区域与相邻音频播放区的音效补偿器发出的低频声音进行抵消。

6、在一优选实施例中，所述音效补偿器与所述定向扬声器集成为一个模组，或者所述音效补偿器与所述定向扬声器相独立设置。

7、在一优选实施例中，所述音效补偿器为扬声器阵列，所述定向扬声器为压电超声换能器阵列或者为静电式薄膜超声换能器。

8、在一优选实施例中，所述静电式薄膜超声换能器为透明的，其具体包括振动层、间隔件和固定基层，所述振动层包括振膜和设置于振膜上的第一电极层，所述固定基层包括基板和设置于所述基板上的第二电极层，所述间隔件位于所述振动层和固定基层之间，用于提供所述振膜振动所需的空气间隙，所述振膜在所述第一电极层和第二电极层之间通入的电压的作用下振动发声。

9、另一方面，本发明提出了一种基于定向扬声器的车载音效补偿系统，包括：

10、信号处理单元，所述信号处理单元的输入信号包括控制信号和音频信号，其具体包括控制单元、音频处理单元和音频放大单元，所述控制信号输入给控制单元，所述音频信号输入给音频处理单元，所述音频信号包括外部音源输入信号，所述控制单元在所述控制信号的控制下控制所述音频处理单元对所述外部音源输入信号进行信号处理，处理后输出给所述音频放大单元进行信号放大后输出第一音频驱动信号和第二音频驱动信号；

11、及至少一个与所述信号处理单元的输出端相连的播放单元，每个音频播放区设置一个所述播放单元，所述播放单元包括定向扬声器和音效补偿器，所述定向扬声器在所述第一音频驱动信号的驱动下将中高频声音通过传播路径定向投射到听音者所在的收听区；所述音效补偿器在所述第二音频驱动信号的驱动下将低频声音通过补偿通道投射到所述收听区，对所述收听区进行低音补偿。

12、在一优选实施例中，所述音频信号还包括由麦克风阵列采集到的环境音频信号，所述环境音频信号经所述音频处理单元和音频放大单元处理后输出给音效补偿器，由所述音效补偿器发出并通过抑制通道发送到抑制区域，在所述抑制区域与相邻音频播放区的音效补偿器发出的低频声音进行抵消。

13、在一优选实施例中，所述音频处理单元对外部音源输入信号采用超声波载波信号进行调制处理，处理形成超声波调制信号输出给音频放大单元，所述音频放大单元对所述超声波调制信号进行数模转换和功率放大处理后输出所述第一音频驱动信号给所述定向扬声器，所述第一音频驱动信号包括所述超声波调制信号和所述超声波载波信号。

14、在一优选实施例中，所述环境音频信号经所述音频处理单元进行数字信号处理后，输出给所述音频放大单元进行模数转换和功率放大处理，将数字型的环境音频信号转换成模拟音频并放大到一定功率后输出给音效补偿器。

15、在一优选实施例中，所述音效补偿器为扬声器阵列，所述定向扬声器为压电超声换能器阵列或者为静电式薄膜超声换能器。

16、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

17、1、本发明将定向扬声器应用于车载声学场景，并结合发低音的音效补偿器对定向扬声器进行低音补偿。具体通过将声音的中高频段通过超声波的方式进行传播，并利用空气的自解调机制，将声音的中高频段定向投射到听音者所在的音区范围内；同时，辅助音效补偿器，对声音的低频段进行处理并播放，从而弥补定向扬声器本身的低音缺陷。本发明通过将音效补偿器的自然发声技术与定向扬声器的超声波发声技术相结合，在定向发声满足私密性需求的同时，可以形成独特的声场效果，满足听音者需求。

18、2、本发明通过主动降噪技术，解决音效补偿器所产生的相邻位置声音串扰问题，并结合定向扬声器的定向发声技术，营造真正意义上的独立音区声场。具体通过听音者所在的收听区的相关音效补偿器对其他收听区的音效补偿器所发出的串扰音频进行主动消除，在给车上乘客提供低音补偿效果的同时，也能够保证一定的私密性，不会对邻座的驾乘人员造成声音干扰。

技术特征：

1.一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法，其特征在于，所述音频播放区设置多个时，所述s2中，所述音效补偿器还发出用于干扰低音的反向声波，所述反向声波通过抑制通道发送到抑制区域，在所述抑制区域与相邻音频播放区的音效补偿器发出的低频声音进行抵消。

3.如权利要求1所述的一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法，其特征在于，所述音效补偿器与所述定向扬声器集成为一个模组，或者所述音效补偿器与所述定向扬声器相独立设置。

4.如权利要求3所述的一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法，其特征在于，所述音效补偿器为扬声器阵列，所述定向扬声器为压电超声换能器阵列或者为静电式薄膜超声换能器。

5.如权利要求4所述的一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法，其特征在于，所述静电式薄膜超声换能器为透明的，其具体包括振动层、间隔件和固定基层，所述振动层包括振膜和设置于振膜上的第一电极层，所述固定基层包括基板和设置于所述基板上的第二电极层，所述间隔件位于所述振动层和固定基层之间，用于提供所述振膜振动所需的空气间隙，所述振膜在所述第一电极层和第二电极层之间通入的电压的作用下振动发声。

6.一种基于定向扬声器的车载音效补偿系统，其特征在于，所述系统包括：

7.如权利要求6所述的一种基于定向扬声器的车载音效补偿系统，其特征在于，所述音频信号还包括由麦克风阵列采集到的环境音频信号，所述环境音频信号经所述音频处理单元和音频放大单元处理后输出给音效补偿器，由所述音效补偿器发出并通过抑制通道发送到抑制区域，在所述抑制区域与相邻音频播放区的音效补偿器发出的低频声音进行抵消。

8.如权利要求6所述的一种基于定向扬声器的车载音效补偿系统，其特征在于，所述音频处理单元对外部音源输入信号采用超声波载波信号进行调制处理，处理形成超声波调制信号输出给音频放大单元，所述音频放大单元对所述超声波调制信号进行数模转换和功率放大处理后输出所述第一音频驱动信号给所述定向扬声器，所述第一音频驱动信号包括所述超声波调制信号和所述超声波载波信号。

9.如权利要求7所述的一种基于定向扬声器的车载音效补偿系统，其特征在于，所述环境音频信号经所述音频处理单元进行数字信号处理后，输出给所述音频放大单元进行模数转换和功率放大处理，将数字型的环境音频信号转换成模拟音频并放大到一定功率后输出给音效补偿器。

10.如权利要求6所述的一种基于定向扬声器的车载音效补偿系统，其特征在于，所述音效补偿器为扬声器阵列，所述定向扬声器为压电超声换能器阵列或者为静电式薄膜超声换能器。

技术总结
本发明公开了一种基于定向扬声器的车载音效补偿方法及系统，所述方法包括：S1，将车内分为至少一个音频播放区，每个音频播放区包括一定向扬声器、音效补偿器和听音者所在的收听区；S2，定向扬声器将中高频声音通过传播路径定向投射到收听区，同时音效补偿器将低频声音通过补偿通道投射到收听区，对收听区进行低音补偿。本发明通过将普通扬声器的发声技术与定向扬声器的超声波发声技术相结合，在定向发声满足私密性需求的同时，可以形成独特的声场效果，满足听音者需求。

技术研发人员：马桂林,陶然,王凡,唐京川
受保护的技术使用者：苏州清听声学科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13