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CN118803507A - 用于创建基于座椅的低频音频回放的系统和方法 - Google Patents

用于创建基于座椅的低频音频回放的系统和方法 Download PDF

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CN118803507A
CN118803507A CN202410412016.7A CN202410412016A CN118803507A CN 118803507 A CN118803507 A CN 118803507A CN 202410412016 A CN202410412016 A CN 202410412016A CN 118803507 A CN118803507 A CN 118803507A
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CN
China
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iss
interest
audio signal
listening
systems
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Application number
CN202410412016.7A
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English (en)
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J·里格斯
J-W·金
J·里昂斯
T·瓦尼施
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Harman International Industries Inc
Original Assignee
Harman International Industries Inc
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Publication date
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Abstract

一种用于在具有多个基于个体座椅的声音(ISS)系统和多个收听模式的相干收听环境中的ISS系统处回放音频信号的方法。每个ISS系统具有单个换能器。选择收听模式和一组回放偏好。使用所述音频信号的仅在声学域中进行的在紧接着所述感兴趣的ISS系统中的所述单个换能器的所述音频信号与所述感兴趣的ISS系统中收听者的头部处的所述音频信号之间的传递函数的脉冲响应测量来生成用于所述感兴趣的ISS系统的串扰消除算法。将针对所选择的收听模式的所述串扰消除算法应用于所述音频信号，并且在所述感兴趣的ISS系统的所述单个换能器处回放所述音频信号。

Description

用于创建基于座椅的低频音频回放的系统和方法
技术领域
本公开涉及基于个体座椅的声音(ISS)系统中的音频回放，并且更特别地，涉及在ISS系统处的低频音频回放。
背景技术
音频系统，并且特别地车辆音频系统，越来越多地立足于基于座椅的构思，所述基于座椅的构思在每个座椅处提供单独的用户偏好收听模式。收听模式依赖于扬声器的布置，并且在一些情况下可能需要耳机。可替代地，换能器可定位在头枕中以利用其接近收听者的头部的优势。
已知的系统依赖于头枕中的多个扩音器、车辆前部呈阵列形式的多个扩音器或布置在整个车厢中的多个扩音器。然而，已知的系统存在缺点和不足。
低频的音频需要更多空气流动来达到与更高频的那些音频匹配的声压级(SPL)。因此，对于低频(即，<200Hz)，针对更低频率需要空气流动的较高体积排量。头枕的大小限制空气流动和换能器大小，这对低频音频回放产生不利影响。此外，仅仅将扬声器放置在头枕中仍将呈现对于收听环境中的其他收听者清晰可听的音频。这在小的收听环境(诸如车厢)中特别如此。
对于布置在整个车厢中的多个扩音器，低频通过安装在车门中的大型低音扬声器播放。然而，在车门中布置扩音器会使车门易于受到碎屑、振动和卡嗒噪音的影响。此外，低频包括低于200Hz的若干波长，所述波长与车厢的尺寸成比例。这导致使用已知的系统和方法可能难以控制的强模态行为。
布置在整个车厢中的多个扩音器和/或扩音器阵列也需要大量的安装空间。车辆内部的包装有限并且非常宝贵，因此这些布置并不总是可行的。另外，具有多个扩音器和多个声音区的音频系统增加了需要大量处理能力的信号处理的复杂性。具有这种处理能力的处理器成本高昂并且需要繁杂的热管理。
在车辆中的收听环境中，情景意识对于驾驶员和乘客的安全可能至关重要。耳机需要用户交互并且可抑制情景意识以及与用户周围的其他人的沟通，从而使耳机对驾驶员而言不太理想。
需要对小的狭窄空间中的高声音输出进行改进的声学隔音控制以具体地实现低频输出。
发明内容
一种用于在具有多个基于个体座椅的声音(ISS)系统和多个收听模式的相干收听环境中的ISS系统处回放音频信号的方法。多个收听模式中的收听模式可在多个ISS系统中的每个ISS系统处选择，并且多个ISS系统中的每个ISS系统具有布置在收听者的头部处的单个换能器以回放来自一个或多个音频源的音频信号。
在感兴趣的ISS系统处选择来自多个收听模式的收听模式。并且选择用于在感兴趣的ISS处回放音频信号的一组回放偏好。生成针对用于感兴趣的ISS系统的多个收听模式中的所选择的收听模式的串扰消除算法。使用音频信号的仅在声学域中进行的在紧接着感兴趣的ISS系统中的单个换能器的音频信号与感兴趣的ISS系统中收听者的头部处的音频信号之间的传递函数的脉冲响应测量来生成串扰消除算法。将针对所选择的收听模式的串扰消除算法应用于要在感兴趣的ISS系统处回放的音频信号，并且音频信号在感兴趣的ISS系统的单个换能器处以一组回放偏好回放。
在一个或多个实施方案中，感兴趣的ISS系统的单个换能器还包括：将单个换能器布置在感兴趣的ISS系统中收听者的头部的6英寸内。在一个或多个实施方案中，相干收听环境是车厢，并且每个ISS系统对应于车厢中的座椅。在一个或多个实施方案中，单个换能器用于回放具有小于200Hz的频率的音频信号。
在一个或多个实施方案中，收听者从多个收听模式选择夜间模式。在夜间模式下，串扰消除算法在感兴趣的ISS系统处抵消正在多个ISS系统中的任何其他ISS系统处回放的任何音频信号。
在一个或多个实施方案中，收听者从多个收听模式选择个人模式。在个人模式下，串扰消除算法在感兴趣的ISS系统处回放第一音频信号，并且在感兴趣的ISS系统处抵消正在所有其他ISS系统处回放的任何其他音频信号。
在一个或多个实施方案中，收听者从多个收听模式选择外放模式。在外放模式下，串扰消除算法在包括感兴趣的ISS系统的一个或多个ISS系统处回放音频信号。
附图说明
图1是用于具有一个或多个基于个体座椅的声音(ISS)系统的车辆的示例性布置；
图2A是头枕中的换能器的透视图；
图2B是头枕中的换能器的剖面侧视图；
图2C是头枕中的换能器的后视图；
图3是比较用于车门中和车辆头枕中的各种换能器配置的车厢内侧的声音场的表；
图4是具有多个独立ISS系统的车辆音频系统的框图；
图5是在声音场中具有一个输入信号和一个接收器位置的简单系统；
图6是示出其中扬声器系统和声学声音场分开的图5的简单系统的框图；
图7是具有CTC滤波器的音频系统中的两个ISS系统的框图；
图8是示出用于图7的两个ISS系统的传递函数信号路径的框图800；
图9是声学场边界内的传递函数信号路径的图；
图10是应用CTC矩阵的图7的两个ISS系统的框图；
图11A示出用于第一收听者和第二收听者的外放收听模式；
图11B示出用于第二收听者的夜间模式；并且
图11C示出用于第一收听者和第二收听者中的每一者的个人模式。
附图中的元素和步骤为简单和清楚起见而示出并且不必根据任何顺序进行呈现。例如，在附图中示出可同时或按不同次序执行的步骤以帮助增进对本公开的实施方案的理解。
具体实施方式
虽然参考图1至图11C描述本公开的各个方面，但本公开不限于此类实施方案，并且可在不脱离本公开的情况下实现附加修改、应用和实施方案。在附图中，将使用相似参考标号来示出相同部件。本领域的技术人员将认识到可在不与本公开的范围不同的情况下变更本文所阐述的各种部件。
图1是用于车辆102的示例性配置100，所述车辆包括具有多个基于个体座椅的声音(ISS)系统112、114、116和118的相干收听环境104。在本示例中，收听环境104是具有音频系统120的车辆102的车厢，并且ISS系统112、114、116和118对应于收听环境104内的一个或多个区或收听位置。这些区可与车厢中的座椅位置对应。例如，包括驾驶员座椅106和前部乘客座椅108的前部座椅可各自分别与音频系统120的专用ISS112、114相关联，从而在收听环境的前部、即车厢的前部创建两个区。后部座椅110可与音频系统120的两个ISS系统116、118相关联。应当指出的是，在图1的示例性布置100中示出四个ISS系统112、114、116、118，但可在收听环境104中存在更少或更多ISS系统。例如，代替后部座椅110中的两个ISS系统116、118，后部座椅110可对应于单个ISS系统。可替代地，车辆可不具有后部座椅，车辆可在后部座椅110中具有三个区，或者车辆可具有多排后部座椅。
每个ISS系统112、114、116和118具有定位在每个收听位置处的小开放外壳124中的至少一个换能器122，其在下文中也称为驱动器。在一个或多个实施方案中，换能器122是偶极扩音器。小开放外壳124可以是收听环境104中的每个ISS系统112、114、116、118处的头枕。至少一个换能器122战略性地定位在开放外壳124中，并且所述至少一个换能器放置在收听位置或区中距收听者的头部的预定距离(即，英寸)内。换能器122在与收听者的头部的几英寸内。在车厢的示例性收听环境104中，开放外壳124与头枕重合。
头枕226在图2A中以透视图示出，在图2B中以侧视图示出，并且在图2C中以后视图示出。头枕226容纳换能器222并且在头枕226的背侧204上具有通向收听环境104的后部的开口202。头枕226的背侧204上的开口202消除换能器222的背压，这创建换能器222的偶极条件。开口204位于头枕226的背侧206上，以提供从头枕226的前部到背部的最大路径长度，所述最大路径长度继而确保来自偶极条件的最高可能输出。应当指出的是，头枕226的形状在图2A、图2B和图2C中一般地示出。头枕226的实际大小和形状可以是在头枕226的背侧206上包括开口204的多个配置中的一个。
换能器222根据头枕226的尺寸和换能器222的体积输出设定大小。换能器222的总体体积位移不应超过头枕226的尺寸。此外，由于头枕226故意为小的事实，可根据本发明主题控制激励换能器222的电压，使得可准确地预测非线性操作范围中的最大声压级(SPL)。
对于车厢中的收听环境104，音频系统120将通常遍布整个车厢具有扩音器。这种已知的布置在低频下提供差的声音隔离，其中声级对于所有收听位置而言是类似的，并且特别地当扩音器全都播放相同内容时，从而使典型的扩音器布置对于ISS系统而言不太理想。相比之下，近场驱动器(诸如头枕226中的偶极扩音器222)因其相对于其他收听位置接近ISS系统中的收听者而具有更高自然分离。
另外，在车厢中的典型扩音器布置中，低频通过安装在车门中的大型低音扬声器播放，从而使车门易于受到振动和卡嗒噪音的影响。通过将偶极扩音器222定位在头枕226中，本发明主题可使用阻尼器来控制扩音器222，并且可针对触觉反馈调谐音频系统，从而独立于其他收听位置增强每个收听位置处的低频感知。可以是振动能量传递到座椅中的结果的触觉反馈有利地增加感知的低音水平。
感兴趣的ISS系统中的收听者是近收听者，意指收听者非常接近扩音器222。例如，收听者坐在车辆中的ISS系统是所述特定近处收听者感兴趣的ISS系统。近收听者将仅接收由感兴趣的ISS系统的头枕226处的扩音器222再现的信号。由感兴趣的ISS处的扩音器222再现的信号经历用于所述特定ISS系统的信号处理。这将在下文中详细描述。信号被处理以生成串扰消除算法，使得所述信号与正在其他收听位置中的其他ISS系统中的任一个处再现的信号异相，从而消除来自相邻收听位置的任何串扰。
图3是示出对车厢内侧的声音场的输出水平最大SPL 302、自然隔离304和总隔离306(以dB为单位)的建模的比较表300。表比较对于以下若干不同扩音器布置，隔离数的测量测试结果：具有四个车门低音扬声器的典型车载扩音器布置308、四个车门低音扬声器与亚低音扬声器的典型布置310、本发明主题的头枕中的偶极扩音器312、在预定位置(例如，车辆内部的背部)的偶极扩音器头枕与亚低音扬声器314、在头枕(扬声器外壳的封闭式背部)中的单极扬声器316以及在预定位置(即靠近车辆的后部)的头枕中的单极扩音器与亚低音扬声器318。
跨车厢104中的四个收听位置112、114、116和118对隔离数进行求平均值。用于总隔离306的信号也经历串扰消除处理。表300中的每列是在40Hz下在ISS系统在驾驶员的(左前)收听位置112处为开启和在其他收听位置114、116和118处设置为静音模式的情况下进行的测量的比较。图表示出偶极头枕312与四个车门低音扬声器的扩音器布置308相比具有更清晰的分离。
图4是具有多个ISS系统的音频系统120的框图400。音频系统120从音频源404接收一个或多个音频信号402并且独立地驱动每个ISS系统(112、114、116、118)处的换能器。音频源404本身可以是可有线连接在车辆中，在车辆中通过有线连接或在车辆中无线连接的音乐源、视频源、导航源、电话源、警报声音、智能装置等(仅举几个示例)中的一种或多种。每个ISS系统与控制单元406通信。由音频源404提供的音频信号402可由收听者在每个ISS系统112、114、116和118处选择。因此，音频信号402可在一个ISS系统处外放播放或者该音频信号可在多个ISS系统处外放播放。每个ISS系统可单独地从一个或多个音频信号选择音频信号，使得不同的音频信号同时在每个ISS系统处播放。这将在下文中详细讨论。每个ISS系统通过用户输入接口414与控制单元406通信以选择供应要在ISS系统处回放的音频信号404的音频源404。用户输入接口414还由收听者用来选择每个ISS系统处的收听模式，并且针对正在每个ISS系统处回放的音频信号选择回放偏好。回放偏好可包括但不限于音量、均衡、低音、高音等。控制单元406具有处理器410，所述处理器具有存储在非暂时性存储器412中的计算机可读指令。当被执行时，指令执行一个或多个功能以控制和/或限制ISS系统处的至少一个换能器222的操作。用户输入接口414可以是小键盘、触摸板、或来自与车辆中的控制单元406有线连接或者无线连接到控制单元406的显示器或装置的图形用户接口。
音频系统120被设计用于在每个ISS系统处进行近场回放，名义上<0.25米。可使用信号处理来调谐音频系统120以最大化具有高隔离性能的低频输出。为了实现这一点，多个操作模式408可被预设并且可由收听者在每个收听位置处进行选择。收听者可通过用户接口414(诸如但不限于旋钮、转盘、显示器)或者通过装置接口无线地从多个模式选择模式。所述模式可包括但不限于所有收听位置外放播放相同音频内容、不同收听位置播放不同音频内容、不同收听位置播放不同音频内容、不同收听位置对于相同音频内容具有不同均衡和/或平衡设置、一些收听位置播放音频内容、针对静音优化的一些收听位置以及任何组合。用户输入接口414可以是便携式装置，诸如移动电话或平板电脑。可替代地或另外，用户输入接口414可以是显示器、控制台或用于将用户输入有线或无线地传达到控制单元406的其他这种装置。
每个ISS系统中的换能器是偶极配置，所述偶极配置具有受控辐射型式，以最小化到头枕的左侧和右侧的声音，同时将声音集中到头枕的前部和背部。在每个ISS系统处都不会经历典型的低频滚降，因为收听者坐在近场中。另外，针对每个ISS系统使用均衡滤波器和串扰消除算法的信号处理针对在每个收听位置处选择的每种模式调谐音频系统120。
图5是示出音频系统120的简单版本的框图500，所述音频系统在声音场中具有一个输入信号102和一个接收器位置。H1由输出信号102与输入信号101之间的传递函数H1＝102/101定义。作为示例，对于在对应于驾驶员座椅的第一收听位置112处的收听者要听到确切的输入信号102，而没有来自在驾驶员座椅112处的单独声音系统与前部乘客座椅114处的单独声音系统之间的声音场的偏差，生成等于输出信号102的新输入101*H1-1。H1的倒数H1-1将应用于输入信号101，从而使101和102相等。
遗憾的是，在实践中，这种解决方案的应用并不那么简单。输入信号101在电域中生成并且通过换能器222的机械运动耦合到声学域。然后，输出102穿过声音场行进到收听者的耳朵。有效地，这创建两个传输路径103、104，如图6所示。图6是示出扬声器系统与声音场之间的分离的框图600。在图6中，H2表示电域中的ISS系统112。H3表示声学域中的外部声音场。
传统上，使用脉冲响应方法来测量102与收听者耳朵处的输出104之间的传递函数，以创建串扰消除滤波器或C矩阵。因为H2由数字信号处理控制，而H3在自由声音场中，所以理论上所述传递函数是可预测的，并且部件在CTC滤波器创建过程中应是可识别的。然而，这可能无法很好地转化为所有频率，因此存在仍未识别的若干频率。需要正则化来校正此不足，并且结果是动态范围损失和计算效率差。
为了克服这些缺点，本发明主题仅在声学域中测量传递函数的脉冲响应。使用声学场传递函数方法H3，仅在声学域中测量紧跟着换能器的传输路径103中的信号和在ISS系统处的传输路径104中的信号，以生成串扰消除算法或者创建C矩阵。仅在声学域中进行测量绕过电域中的任何损失或失真。结果是更加无损的传递函数H3。
然后在频域中对CTC滤波器进行处理，并且应用希尔伯特变换以转换到时域。结果是在低频域中保留了信号的幅度和相位。额外优点是矩阵求逆过程更加稳健，从而消除了对任何正则化的需要。本发明主题与传统方法相比在计算上更加有效。这将在下文中详细描述。首先，传递函数信号路径的复杂性在图7至图9中示出。
图7是示出收听环境702的框图700，所述收听环境具有两个区704、706以及在驾驶员座椅106和前部乘客座椅108处的两个不同输入信号。第一收听者708和第二收听者710中的每一者具有其自己的个人收听区704、706。每个区具有扩音器系统712、714。扩音器系统712具有换能器716并且扩音器系统714具有换能器718。扩音器系统712、714是专用于相应个人收听区704、706的ISS系统。每个收听者708、710从其相应区从多个收听模式选取收听模式。例如，当选择外放模式时，每个收听者708、710可收听相同的音频内容。每个收听者708、710可选取个人模式。在个人模式下，收听者可利用个人化音频设置收听不同音频内容。在夜间模式下，一个或多个收听者708、710可选取使其区变夜间或安静。正从收听环境中的任何其他地方回放的音频内容在处于夜间模式下的区处被阻止。
图8是示出用于图7的双ISS系统的传递函数信号路径的框图800。在图8中，仅出于展示性目的示出麦克风802、804。麦克风仅在测试阶段和调谐过程期间使用以测量每个区704、706中收听者708、710的位置处的传递函数。测量从换能器716到第一收听者708的位置处的第一麦克风802的信号路径806。测量从换能器718到第二收听者710的位置处的第二麦克风804的信号路径808。测量从换能器716到第二麦克风804的同侧信号路径810。测量从换能器718到第一麦克风802的同侧信号路径812。同侧路径是消除来自相对换能器的信号，从而创建个人区的路径。
图8示出直接信号和到相对换能器的信号。在车厢环境中，传递函数信号路径发生在混响声学场中。混响声学场具有直接路径、后反射路径和混响场路径。图9展示用于声学场边界900的混响声学场中的传递函数信号路径。出于简单性目的，示出用于单个扬声器的传递函数信号路径。直接路径902示出在换能器716与第一麦克风802之间。后反射路径904是来自扩音器的后部的路径，所述路径在换能器716后方反射离开后硬表面。更复杂的混响场路径906在声学场边界900内反射离开许多硬表面，诸如窗户(未示出)、或仪表板(未示出)、或车辆装饰柱(未示出)、或车辆车顶内衬(未示出)。单个音频输入信号将遵循这些路径中的每一个，从而致使这些路径在不同时间到达麦克风802(收听者708)。
为了解决这个问题，本发明主题将用于串扰消除和反射场声学路径的传递函数矩阵应用于音频信号，所述传递函数矩阵是通过仅在声学域中测量混响声学场中的信号路径的传递函数创建的。图10是应用矩阵的两个ISS系统的框图1000。要在第一ISS系统112处播放的第一音频信号1002和要在第二ISS系统114处播放的第二音频信号1004各自用CTC滤波器矩阵1006进行处理。第一处理信号1008被输入到用于第一ISS系统的扩音器1010，并且第二处理信号1012被输入到用于第二ISS系统的扩音器1016。每个扩音器1010、1016的输出1018、1020经受反射声学场传递函数矩阵1018。针对第一ISS系统112中的收听者708回放完全处理音频信号1020，并且针对第二ISS系统114中的收听者710回放完全处理音频信号1022。与脉冲响应方法相对照，使用声学场传递函数方法，去除了大量干扰。这对于小且复杂的反射收听环境(诸如车厢)是有利的。
根据由每个收听者在其ISS系统中选择的收听模式，将在每个ISS系统处应用滤波器系统的变型。例如，返回参考图7，第一收听者708可通过针对收听模式选择外放模式来以与第二收听者710相同的音量收听相同音频内容。
可替代地，第一收听者708和第二收听者710可选取各自以不同音量收听相同音频内容，或者第一收听者708和第二收听者710可选取收听不同内容。这通过选择个人模式来完成。可替代地或另外，第一收听者708和/或第二收听者710可选取具有夜间或安静的收听模式。来自收听环境中的任何其他地方的音频内容通过选择夜间模式在ISS处被阻止。
如本文先前所解释的，这通过如下来实现：每个ISS系统中的换能器包括具有受控辐射型式的偶极配置，所述偶极配置最小化到头枕处的近处收听者的左侧和右侧的声音，同时将声音集中到头枕的前部和背部。在每个ISS系统处都不会经历典型的低频滚降，因为收听者坐在近场中。另外，针对每个ISS系统使用均衡滤波器和串扰消除算法的信号处理针对在每个收听位置或区处的每个收听模式选择调谐音频系统120。
图11A示出具有两个ISS系统1112、1114的收听环境1100。图11A描绘外放收听模式。外放模式是收听模式，其中在每个ISS处播放第一音频信号1102。第一收听者1108(即第一ISS系统1112中的近处收听者)和第二收听者1110(即第二ISS系统中的近处收听者)各自选择相同的音频信号1102以用于回放。因此，相同音频信号，例如音乐信号，正在每个ISS系统1112、1114中播放。第一收听者1108和第二收听者1110仍可选取在其相应的ISS系统中定制回放，例如第一收听者和第二收听者可以不同的音频设置(如音量)收听音频信号，例如如由这些收听者或针对这些收听者经由用户接口(图11A中未示出)所选取或选择的。如本文先前所描述的(具体参见图10)，对音频信号进行处理，使得第一收听者1108听到以由第一收听者1108选择的音量回放的第一音频信号1102，并且第二收听者1110听到以由第二收听者1110选择的音量回放的第一音频信号1102。
图11B示出具有两个ISS系统1112、1114的收听环境1100。图11B描绘夜间模式，其中第一收听者1108已选择在第一ISS系统1112中回放第一音频信号1102，并且第二收听者1110已选择在第二ISS系统1114中的夜间模式。在ISS系统1114中处理第一音频信号1102以生成消除信号1106，使得第二收听者1110听不到正在第一ISS系统1112处回放的第一音频信号1102。
图11C示出个人收听模式，其中第一收听者1108已选择在第一ISS系统1112中回放第一音频信号1102，并且第二收听者1110已选择在第二ISS系统1114中回放第二音频信号1104。在个人收听模式下，第一音频信号1102和第二音频信号1104彼此不同。例如，来自两个不同的音频输入源，或者来自无线电音频输入源的两个不同的无线电站等。
音频信号1102正在第一ISS系统1112处以一组回放偏好进行回放，所述一组回放偏好是由第一收听者1108选择的设置。第二音频信号1104正在第二ISS系统1114处以一组回放偏好进行回放，所述一组回放偏好是由第二收听者1110选择的设置。第一音频信号1102和第二音频信号1104在每个ISS系统1112、1114处进行处理，使得第一音频信号1102在第二ISS系统1114处被消除并且第二音频信号1104在第一ISS系统1112处被消除。由每个收听者1108、1110输入的用于回放音频信号的设置也可在每个ISS系统中不同。
如本文先前所讨论的，车厢的声学环境小且混响的，因此CTC对于已知的系统和方法来说可特别具有挑战性。车厢中声学环境的又一个问题是收听者会左右移动其头部并顺时针或逆时针旋转其头部，这需要宽且稳定的声音场。
使用根据本发明主题描述的偶极配置为收听者产生更宽的最佳听音位置和产生更大的低频输出，从而为每个收听者提供宽且稳定的声音场。另外，因为扩音器在每个ISS系统中布置在收听者近处，所以这有利于串扰消除(CTC)。定位在头枕(而不是车门)中的换能器在(位于换能器与收听者之间的)直接路径与(位于收听环境中的收听位置之间的)串扰路径之间产生明显的差异。因此，在两个信号之间提供更大的相位差，这对于CTC滤波器设计至关重要。
已知的系统依赖于头枕中的多个扬声器，使用在车辆前部的呈阵列形式的多个扬声器或布置在整个车厢中的多个扬声器。本发明主题的另外的优点是在每个ISS系统中使用单个换能器。并且由于换能器接近收听者，因此不需要线阵列来将音频朝向特定位置引导，从而消除了对波束成形的任何需要。与已知的系统和方法相比，这降低了硬件和软件两者的复杂性，这继而降低了信号处理所需的处理能力。
此外，低于200Hz的若干波长与车厢的尺寸成比例。这导致使用已知的系统和方法可能难以控制的强模态行为。本发明主题仅使用一个低音扬声器并且着重于低于200Hz的频率。这是有利的，因为ISS系统可被配置用于车厢中的多个座椅，而不需要其中容纳多个扩音器的大空间、高功率需求或用于扩音器阵列的波束成形和/或单独扬声器延迟补偿所需的复杂处理。
在前述说明书中，已参考特定示例性实施方案描述了本公开。本说明书和附图是说明性的，而不是限制性的，并且修改旨在包括在本公开的范围内。因此，本公开的范围应由权利要求及其法定等效物确定，而不是仅由所描述的示例确定。
例如，任何方法或过程权利要求中所列举的步骤可以任何次序执行，可重复地执行，并且不限于权利要中所呈现的特定次序。另外，任何设备权利要求中所列举的部件和/或元件可按多种排列进行组装或以其他方式可操作地配置，并且因此不限于权利要求中所列举的特定配置。所描述的任何方法或过程可通过用一个或多个装置执行指令来执行，所述一个或多个装置诸如处理器或控制器、(包括非暂时性的)存储器、传感器、网络接口、天线、开关、致动器，仅举几个示例。
上文已经关于特定实施方案描述了益处、其他优点和解决方案；然而，任何益处、优点、解决方案或可致使任何特定益处、优点或解决方案发生或变得更加显著的任何要素不应解释为任何或所有权利要求的关键的、所要求的或必要的特征或部件。
术语“包括(comprise/comprises/comprising)”、“具有(having)”、“包括(including/includes)”或其任何变型旨在引用非排他性的包括，使得包括一系列要素的过程、方法、物品、组合物或设备不仅包括所列举的那些要素，而且还可包括未明确列出或这种过程、方法、物品、组合物或设备所固有的其他要素。在不脱离本公开的一般原理的情况下，除未具体列举的那些之外，用于实践本公开的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或部件的其他组合和/或修改可根据特定环境、制造规范、设计参数或其他操作要求来改变或以其他方式特别地调适。

Claims (16)

1.一种提供要在具有多个基于个体座椅的声音(ISS)系统的相干收听环境中的ISS系统处回放的至少一个音频信号的音频系统，所述多个ISS系统中的每个ISS系统具有布置在收听者的头部处的单个换能器，所述系统包括：
用于所述多个ISS系统中的每个ISS系统的多个收听模式；
串扰消除滤波器，所述串扰消除滤波器与所述多个ISS系统中的感兴趣的ISS系统相关联，所述串扰消除滤波器从算法导出，所述算法使用至少一个音频信号的仅在声学域中进行的在紧接着所述感兴趣的ISS系统中的所述单个换能器的至少一个音频信号与所述感兴趣的ISS系统中所述收听者的所述头部处的至少一个音频信号之间的传递函数的脉冲响应测量；
用户输入接口，所述用户输入接口用于在所述感兴趣的ISS系统处从所述多个收听模式选择一个收听模式，所述用户输入接口用于在所述感兴趣的ISS系统处设置一组回放偏好；以及
控制单元，所述控制单元将用于所述感兴趣的ISS系统的所述串扰消除滤波器和所选择的收听模式应用到用于在所述感兴趣的ISS系统中的所述单个换能器处回放的至少一个音频信号，并且在所述感兴趣的ISS系统处消除来自所述相干收听环境的所述多个ISS系统中的其他ISS系统和混响反射的至少一个音频信号。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述多个收听模式还包括：
夜间模式，所述夜间模式当在所述用户输入接口处针对所述感兴趣的ISS系统被选择时消除正在所述相干收听环境中回放的任何音频信号以免被所述感兴趣的ISS系统中的所述收听者听到。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述多个收听模式还包括：
个人模式，所述个人模式当在所述用户输入接口处被选择时在所述多个ISS系统中的第一ISS系统处以第一组回放偏好播放第一音频信号，并且在所述多个ISS系统中的第二ISS系统处以第二组回放偏好播放第二音频信号。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述多个收听模式还包括：外放模式，所述外放模式当在所述用户输入接口处被选择时在所述多个ISS系统中的一个或多个ISS系统处播放第一音频信号。
5.如权利要求4所述的系统，其还包括：
用于第一ISS系统的第一组回放偏好，其中所述音频信号使用所述第一组回放偏好来在所述第一ISS系统处回放；以及
用于第二ISS系统的第二组回放偏好，其中所述音频信号使用所述第二组回放偏好来在所述第二ISS系统处回放。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述单个换能器布置在具有开放式背部的外壳中、即头枕中，并且所述单个换能器定位在所述收听者的所述头部的六英寸内。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述相干收听环境是车厢，并且每个ISS系统对应于所述车厢中的座椅。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述单个换能器用于回放具有小于200Hz的频率的所述音频信号。
9.一种用于在具有多个基于个体座椅的声音(ISS)系统和多个收听模式的相干收听环境中的ISS系统处回放音频信号的方法，所述多个收听模式中的收听模式能够在所述多个ISS系统中的每个ISS系统处进行选择，所述多个ISS系统中的每个ISS系统具有布置在收听者的头部处的单个换能器，所述方法包括以下步骤：
在感兴趣的ISS系统处从所述多个收听模式选择收听模式；
在所述感兴趣的ISS系统处选择用于回放所述音频信号的一组回放偏好；
针对用于所述多个ISS系统中的所述感兴趣的ISS系统的所述多个收听模式中的所选择的收听模式生成串扰消除算法，所述串扰消除算法使用所述音频信号的仅在声学域中进行的在紧接着所述感兴趣的ISS系统中的所述单个换能器的所述音频信号与所述感兴趣的ISS系统中收听者的头部处的所述音频信号之间的传递函数的脉冲响应测量来生成；
将针对所选择的收听模式的所述串扰消除算法应用到要在所述感兴趣的ISS系统处回放的所述音频信号；以及
根据所述一组回放偏好在所述感兴趣的ISS系统的所述单个换能器处回放所述音频信号。
10.如权利要求9所述的方法，其中在所述感兴趣的ISS系统的所述单个换能器处回放所述音频信号的所述步骤还包括：将所述单个换能器布置在所述感兴趣的ISS系统中所述收听者的所述头部的6英寸内。
11.如权利要求10所述的方法，其中布置所述感兴趣的ISS系统的所述单个换能器的所述步骤还包括：将所述感兴趣的ISS系统的所述单个换能器布置成使得在所述感兴趣的ISS系统与所述相干收听环境中的任何其他ISS系统之间的串扰路径大于从所述感兴趣的ISS系统中的所述单个换能器到所述收听者的所述头部的直接路径。
12.如权利要求9所述的方法，其中回放所述音频信号的所述步骤还包括：回放具有小于200Hz的频率的所述音频信号。
13.如权利要求9所述的方法，其中选择收听模式的所述步骤还包括：从所述多个收听模式选择夜间模式，并且生成串扰消除算法的所述步骤还包括：生成在所述感兴趣的ISS系统处抵消正在所述多个ISS系统中的任何其他ISS系统处回放的任何音频信号的串扰消除算法。
14.如权利要求9所述的方法，其中选择收听模式的所述步骤还包括：从所述多个收听模式选择个人模式，并且生成串扰消除算法的所述步骤还包括：生成在所述感兴趣的ISS系统处回放第一音频信号并且在所述感兴趣的ISS系统处抵消正在所有其他ISS系统处回放的任何其他音频信号的串扰消除算法。
15.如权利要求9所述的方法，其中选择收听模式的所述步骤还包括：从所述多个收听模式选择外放模式，并且生成串扰消除算法的所述步骤还包括：生成在包括所述感兴趣的ISS系统的一个或多个ISS系统处回放所述音频信号的串扰消除算法。
16.如权利要求15所述的方法，其中回放所述音频信号的所述步骤还包括：根据用于每个ISS系统的一组回放偏好回放所述音频信号，用于每个ISS系统的所述一组回放偏好独立于用于所述多个ISS系统中的所述其他ISS系统中的每个ISS系统的数组回放偏好。
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