设置于载具座椅中的声换能器组件的制作方法

本公开一般涉及包括声输出设备诸如扬声器的座椅。

背景技术：

用于载具座椅的头枕可包括传送近场声学体验的扬声器。

技术实现要素：

在一个方面，本文档的特征在于一种包括座椅头枕的系统，该座椅头枕包封了生成第一频率范围内的音频输出的至少一个第一声换能器。该系统还包括设置在座椅头枕前的可调节头枕翼部，该头枕翼部枢转地联接到座椅头枕并且可调节至多个位置中的一个位置。头枕翼部包括生成第二频率范围内的音频输出的至少一个第二声换能器，该第二频率范围包括高于第一频率范围上端的频率。该系统还包括控制器，该控制器被配置为针对给定的头枕翼部位置根据目标声场分布来调节下列中至少一者的一个或多个参数：(i)第一声换能器以及(ii)第二声换能器。

在另一方面，本文档的特征在于一种方法，该方法包括：接收指示枢转地联接到座椅头枕的可调节头枕翼部的特定位置的信息，并且针对头枕翼部的特定位置通过控制器确定下列中至少一者的输出的一个或多个参数：(i)设置在座椅头枕内的第一声换能器以及(ii)设置在可调节头枕翼部内的第二声换能器。根据目标声场分布确定一个或多个参数。该方法还包括根据一个或多个参数调节第一声换能器和第二声换能器中至少一者的输出。

在另一方面，本文档的特征在于一种或多种机器可读存储设备，其上编码有计算机可读指令，用于使一个或多个处理器执行各种操作。该操作包括：接收指示枢转地联接到座椅头枕的可调节头枕翼部的特定位置的信息，并且针对头枕翼部的特定位置确定下列中至少一者的输出的一个或多个参数：(i)设置在座椅头枕内的第一声换能器以及(ii)设置在可调节头枕翼部内的第二声换能器。根据目标声场分布确定一个或多个参数。该操作还包括根据一个或多个参数调节第一声换能器和第二声换能器中至少一者的输出。

在另一方面，本文档的特征在于一种包括座椅头枕以及设置在座椅头枕前的可调节头枕翼部的系统。头枕翼部枢转地联接到座椅头枕并且可调节至多个位置中的一个位置。该系统包括设置在座椅头枕内的至少一个声换能器，该至少一个声换能器被配置为通过设置在声换能器与座椅头枕的外表面之间的对应声道来辐射声输出。该系统还包括控制器，该控制器被配置为针对给定的头枕翼部位置根据目标声场分布来调节至少一个声换能器的一个或多个参数。

上述方面可包括下列一个或多个特征。

第一声换能器可为中频驱动器。第二声换能器可为高频扬声器。传感器可用于检测头枕翼部的给定位置。一个或多个参数包括增益和/或相位中的至少一者。可根据波束形成处理确定一个或多个参数。至少一个参数可包括均衡参数。控制器可被配置为确定均衡参数以实现对应换能器的目标频谱校正。控制器可包括将输入信号分成第一频率范围和第二频率范围的分频滤波器。

上述方面的具体实施可以包括以下特征中的一个或多个。

本文所述的各种具体实施可提供以下优点中的一个或多个。设置在载具座椅的头枕翼部内的高频声换能器(例如，高频扬声器)可提供到乘员耳朵的在声学上定向的短路径。在一些情况下，将其与设置在头枕内的一个或多个其他声换能器(例如，中频驱动器)结合使用，可改善载具音频系统的近场声学效果。通过将高频扬声器与其他换能器诸如中频驱动器一起放在头枕中，可以增加可通过头枕换能器传送的声信号的带宽。通过控制与设置在头枕中的声换能器相关联的一个或多个均衡参数，可实现对声输出的显著程度的控制，继而可使用户体验得到改善。例如，基于头枕翼部的位置来调节增益及其他均衡参数(例如，相位均衡)可使得在改变头枕翼部的位置时乘员的声学体验基本上保持不变。在一些情况下，本文所述技术还可改善相对于其他座椅的声隔离，从而允许一个座椅的乘员收听音频内容时不会显著地泄漏到其他座椅或从其他座椅泄漏。这继而也可允许增进音频内容的个性化，从而进一步改善座椅乘员的收听体验。

本公开中所述的两个或更多个特征，包括本发明内容部分中所述的那些，可组合以形成在本文未具体描述的具体实施。

一个或多个具体实施的细节在附图和以下描述中论述。其他特征、对象和优点在说明书、附图和权利要求书中将是显而易见的。

附图说明

图1为带有翼部的头枕的透视图。

图2a至2b分别为头枕示例的俯视剖视图，该头枕包括设置在头枕外壳内并且也设置在可调节头枕翼部内的声换能器，该可调节头枕翼部设置在头枕前方。

图3a为与设置在座椅头枕内的多个声换能器相关联的示例电路的框图，该电路包括有源分频滤波器。

图3b为与设置在座椅头枕内的多个声换能器相关联的示例电路的框图，该电路包括无源分频滤波器。

图4为用于控制设置在座椅头枕中的声换能器的示例过程的流程图。

具体实施方式

载具座椅(例如，汽车、卡车、公共汽车、火车、飞机、船只或其他载具中使用的座椅)可配有声换能器或扬声器以传送近场声学体验。在一些情况下，扬声器装配到座椅中，使得扬声器靠近座椅乘员的耳朵，以提供沉浸式且可能个性化的声学体验。载具座椅的头枕通常包括在一侧或两侧上的可调节的、基本上侧向的突出部。这些突出部也称为翼部，可调节(例如，手动或通过电子控制信号)到不同位置，例如以将乘员的头部支撑在舒适的位置。本文档中描述的技术允许将声换能器组件的一部分设置在此类翼部中。例如，输出中频带音频的声换能器(例如，扬声器或驱动器)可设置在头枕主体内，而相对较高频率的驱动器(例如，高频扬声器)可设置在可调节翼部中。在一些情况下，因为近场长度对于较高频率来说较短，所以将高频驱动器设置在可调节翼部中可为座椅乘员提供沉浸式且高质量的声学体验。在一些具体实施中，可基于翼部的位置来调节一个或多个声换能器的声输出，例如以为乘员提供在翼部的不同位置基本均匀的声学体验。例如，如果乘员将翼部调节至新位置，则乘员的耳朵与头枕的一个或多个声换能器之间的声路径的传递函数可改变。因此，可调节与对应声输出相关联的一个或多个信号处理参数(例如，增益)以考虑到此类传递函数的变化。在一些具体实施中，这可用于使乘员在头枕翼部的不同位置保持基本均匀的收听体验。因此，在一些情况下，该技术可通过提供高质量的音频来改善载具的声学效果，这些音频可通过很大程度的控制进行生成和传送。本文档主要使用载具座椅头枕的示例来说明该技术。然而，该技术可适用于能够以本文所述方式安装扬声器的其他类型的支持声学功能的座椅或家具。例如，该技术可用于配有扬声器的按摩椅、沙发、躺椅、桌子、游戏椅、剧院座椅或床中。

图1示出了包含声换能器或扬声器的头枕100的示例。扬声器可设置在头枕的外壳内，并且被定位成使得扬声器在使用者头部的正后方并且在头枕100的任一侧上沿发散方向向外发射。在一些情况下，来自扬声器的声输出可通过声道从头枕100辐射出去，该声道具有设置在头枕(或头枕翼部)外表面上的开口102。

支撑杆104(也可称为棒)可用于将头枕安装在载具座椅的靠背154上。虽然图1示出了两个支撑杆104，但是在其他具体实施中，支撑杆的数量可不同。例如，可使用单个支撑杆104将头枕100安装在靠背154上。又如，可使用三个或更多个支撑杆104将头枕100安装在靠背154上。可将头枕100安装在靠背154上，使得头枕可相对于靠背移动到可调节范围内的不同位置。例如，取决于一个或多个支撑杆104的长度，头枕100可上下移动至不同高度以支撑乘员的头部。一旦调节至适合乘员的高度，可例如使用锁定机构将头枕100固定在该特定高度。

在一些具体实施中，头枕可包括在头枕100的一侧或两侧上的可调节突出部或翼部160。可相对于头枕100调节可调节翼部160，以支撑住乘员头部以防侧向移动。例如，翼部160可相对于头枕100成角度地向前移动(例如，在对应的轴或铰链165上)到支撑住乘员头部以防侧向移动的位置。翼部也可相对于头枕100成角度地向后移动，使得翼部与头枕100的其余部分基本上在同一平面上。

在一些具体实施中，头枕翼部可枢转地联接到座椅头枕前的座椅头枕上。图2a和图2b中分别示出了此类头枕200和250的示例。具体地讲，图2a和图2b中的每幅图示出了示例头枕的俯视剖视图，该头枕包括设置在头枕外壳内并且也设置在可调节头枕翼部内的声换能器，该可调节头枕翼部设置在头枕前方。在图2a的示例中，头枕200包括设置在头枕外壳210前的两个翼部205。每个翼部205在对应的枢轴207处联接到头枕外壳210，使得翼部205可调节至角度范围内的多个位置中的一个位置。例如，每个翼部205可相对于对应的轴或枢轴207在角度范围内旋转。轴或枢轴207可相对于外壳210固定，使得翼部205可相对于头枕的外壳210移动至各个位置中的一个位置。虽然图2示出了用于每个翼部205的专用枢轴207，但是也可使用相对于头枕外壳210移动翼部的其他机构(例如，铰链、活动铰链或翼部中的柔性材料)。在一些具体实施中，角度范围可小于约45°。例如，一些头枕200可被设计成使得翼部205可旋转至介于0和30°角度范围之间的位置。翼部205可例如由乘员用手进行手动调节，或者可通过电子控制信号调节。

在一些具体实施中，此类枢转联接的翼部的尺寸可能不足以容纳大型声换能器，诸如中频驱动器或扬声器(例如，生成100hz至1khz频率范围音频输出的扬声器)。在这种情况下，中频驱动器215可设置在头枕外壳210内，并且被配置为通过在头枕外壳210上具有出口的相应声道220来辐射其声输出。然而，较小的声换能器(例如，生成相对较高频率的声输出的高频扬声器)可设置在头枕翼部内。图2的示例示出了设置在每个翼部205中的高频驱动器225。高频驱动器225也可称为高频扬声器或高音扬声器，并且被配置为产生通常介于2khz至20khz之间的高音频频率。在一些具体实施中，高频驱动器可被配置为生成对应于2khz至20khz范围之外的频率的音频输出。例如，高频驱动器225可被配置为生成对应于约800hz或更高频率的音频输出。

中频驱动器215能够以各种方式设置在头枕外壳210内。在一些具体实施中(例如，如图2a所示)，中频驱动器220可被设置成使得驱动器的中心轴彼此形成约90°的角度，并且/或者对应的声道220在头枕外壳210的侧面上具有出口。在一些具体实施中，中频驱动器能够以其他角度(例如，彼此成约70°，如图2b所示)设置，并且/或者对应的声道220具有基本上设置在头枕外壳210前部的出口。声道的出口可相对于头枕翼部215以各种角度和/或空间关系来设置。例如，声道的出口可设置在头枕翼部205的至少一部分后(例如，如图2a所示)，或者邻近头枕翼部205(例如，如图2b所示)。

虽然图2a在每个翼部205中仅示出了一个高频驱动器225，但是可在翼部205中设置另外的高频驱动器。例如，翼部205可包括高频驱动器阵列，诸如高频扬声器阵列。在一些具体实施中，翼部中的一个中的一个或多个高频驱动器225可不同于另一翼部中的一个或多个高频驱动器225。在一些具体实施中，其他声学元件诸如下列中的一者或多者：放大器、处理器、数字信号处理器(dsp)、传感器等，这些声学元件也可设置在翼部205或外壳210中的一者中。

在一些情况下，中频驱动器215和高频驱动器225的相对定位可对所得的声场分布构成挑战。例如，在一些情况下，嵌入头枕外壳210中的中频驱动器215的配置可导致分别由中频驱动器215和高频驱动器225产生的声能的不平衡比。此外，将头枕翼部205调节至不同位置可改变中频驱动器和高频驱动器的相对空间分布，从而改变驱动器和座椅乘员之间的声路径(并因此改变相关联的传递函数)。

在一些具体实施中，本文所述的技术有助于基于例如检测翼部位置来自动调节与各个声换能器相关联的一个或多个参数。此类调节可考虑到传递函数的变化，并且在一些情况下，可使得乘员在中频驱动器215和高频驱动器225的各个相对位置上获得更一致的收听体验。

图3a为与设置在座椅头枕内的多个声换能器相关联的示例电路300的框图。在图3a的示例中，来自源305的信号分成两部分，称为左信号和右信号。在一些具体实施中，左信号和右信号可对应于立体音响系统的左声道音频和右声道音频。然后将每个部分提供给电路的单独分支，以通过一组中频驱动器215和高频驱动器225生成对应的输出。电路300的两个中频驱动器215可被设置为使得对应的音频输出从头枕的两侧辐射，例如，如图2的示例中所描绘的。两个高频驱动器225可设置在头枕的两个可调节翼部中，例如，如图2的示例中所描绘的。

在图3a的示例中，电路300包括用于左声道音频和右声道音频的每个分支中的有源分频滤波器310。分频滤波器(也称为音频分频器)为电子滤波器(模拟或数字)，其用于音频应用中以将输入信号分成两个或更多个频带，这些频带可被单独引导至能够为这些频带生成音频输出的对应声换能器。分频滤波器可为有源型或无源型。有源分频滤波器可被配置为在放大之前分割输入信号，并执行另外的信号处理，包括例如引入幅度限制、延迟和均衡参数。另一方面，无源分频滤波器可被配置为在放大之后分割输入信号，并且例如用无源电路元件诸如电容器和电感器来实现。用于左信号路径和右信号路径的分频滤波器310可彼此独立地配置。例如，可独立于为右信号路径中的分频滤波器310选择的系数之外来选择左信号路径中的分频滤波器310的系数。在一些具体实施中，可为两个路径选择不同类型的分频滤波器。例如，一个路径可具有有源分频滤波器，而另一路径具有无源分频滤波器。

在图3a所示示例中，有源分频滤波器310可被配置为将输入信号分成分别用于中频驱动器215和高频驱动器225的第一频率范围或频带和第二频率范围或频带。第一频带和第二频带之间可存在或可不存在部分重叠。在任一种情况下，第二频带包括至少一些高于第一频率范围上端的频率。在一些具体实施中，有源分频滤波器310可被配置为将低中频范围内(例如，低于阈值的频率，在该阈值之上对应的驱动器和音频信号开始变成定向的，例如800hz)的信号分量引导至中频驱动器215，并且将中高频范围内(例如，800hz至20khz)的信号分量引导至高频驱动器225。在一些具体实施中，来自高频驱动器225的音频输出为基本定向的。因此，将此类驱动器定位在头枕翼部中可允许将输出导向至座椅乘员的耳朵而无需进行另外的处理，诸如波束形成。在一些具体实施中，可控制此类定向音频输出的增益，使得音频输出不会显著妨碍不同座椅的乘员的声学体验。

在一些具体实施中，可基于翼部的位置动态地调节中频驱动器225和/或对应的高频驱动器225的一个或多个参数(例如，增益、均衡参数等)，以适应因驱动器相对位置发生变化而引起的变化(例如，频谱特性的变化，表现为例如相关声路径的传递函数的变化)。在一些具体实施中，电路300包括用于每个音频声道的均衡器315，该均衡器315被配置为在分频滤波器310处理信号之前调节信号的一个或多个参数。因此，均衡器315可用于实现适用于特定音频声道路径的驱动器215和225两者的调节。在一些具体实施中，可基于对应的头枕翼部的位置进行调节，例如以帮助确保不管翼部位置如何均可获得一致的收听体验。

在一些具体实施中，电路300还可包括一个或多个附加均衡器，用于调节到各个驱动器的信号。例如，到高频驱动器225的信号可由均衡器320处理，并且/或者到中频驱动器215的信号可由均衡器325处理。例如，均衡器325可用于基于翼部位置来调节对应的中频扬声器的输出，以获得所需的波束形成图案(例如，与头枕的其他中频驱动器215结合)并且保持可调节翼部的每个位置的耳间声级差。在一些情况下，因为高频驱动器225的输出可能已经足够定向，所以对应的均衡器320可用于根据对应的头枕翼部的位置来调节增益(例如，不使用波束形成处理)。在一些具体实施中，均衡器320和/或325可用于在对应的频带中执行频谱校正。在一些具体实施中，使用均衡器315执行的至少一部分调节可使用均衡器320和325来完成，这在一些情况下可免除对均衡器315的需要。在一些具体实施中，在中频驱动器和高频驱动器之间存在带宽重叠的情况下，均衡器320和325可组合使用以实现目标波束方向图。在这种情况下，可例如基于翼部位置来动态地调节均衡器320和325，以实现对应的目标波束方向图。在一些具体实施中，可根据一个或多个设计参数来设定针对翼部的一组给定位置的目标波束方向图，该一个或多个设计参数包括例如目标在座体验、能量泄漏到其他乘员的阈值水平或这两者的组合。

在一些具体实施中，电路300包括放大器330，该放大器用于放大连接到声换能器的输出路径上的信号。在图3a的示例中，电路包括用于每组中频声换能器和高频声换能器(215,225)的有源分频滤波器310，并且来自分频滤波器310的每个输出路径包括与对应的声换能器相关联的放大器330。

在一些具体实施中，可使用单个放大器来放大每组中频声换能器和高频声换能器的信号。这示出于图3b的示例中，该图示出了与设置在座椅头枕内的多个声换能器相关联以包括无源分频滤波器355的电路350。与有源分频滤波器310相比，无源分频滤波器设置在对应放大器330下游的信号路径中，诸如在放大器330和对应的声换能器之间。在图3b所示示例中，分频滤波器355各自包括无源元件，诸如放大器330和对应的高频驱动器225之间的电容器360以及放大器与对应的中频驱动器230之间的电感器365。图3b所示的特定的无源分频滤波器355是为了进行示意性的说明而示出，并且无源分频滤波器也可能采用其他配置。例如，一个或多个附加无源器件诸如电阻器和/或其他电容器或电感器可用于实现无源分频滤波器。

图4为用于控制设置在座椅头枕中的声换能器的示例过程400的流程图。过程400中的至少一部分操作可由设置成与载具座椅的声系统连通的一个或多个处理设备(例如，控制器、微处理器或数字信号处理器(dsp))来执行。过程400的操作包括接收指示可调节头枕翼部的特定位置的信息，该可调节头枕翼部枢转地联接到座椅头枕(410)。可使用一个或多个坐标系、参考点等来表示翼部的位置。可调节翼部可基本上类似于上述头枕翼部205。在一些具体实施中，可从设置在座椅头枕(例如，头枕200)中的传感器接收输入信号。此类传感器可被配置为检测例如与头枕翼部当前配置相关联的角度范围内的多个位置中的一个，并且生成包括指示特定位置的信息的信号。就电子/马达控制的翼部而言，指示翼部位置的信息可例如通过数据总线传输至控制电路。

过程400的操作还包括针对头枕翼部的特定位置确定下列中至少一者的输出的一个或多个参数：(i)设置在座椅头枕内的第一声换能器以及(ii)设置在可调节头枕翼部内的第二声换能器(420)。可根据目标声场分布来确定一个或多个参数。在一些具体实施中，第一声换能器可为中频驱动器，诸如上述驱动器215，第二声换能器可为高频驱动器(例如，高频扬声器)，诸如上述驱动器225。

在一些具体实施中，一个或多个参数包括与对应的声换能器相关联的增益。例如，高频驱动器225的增益可随着头枕翼部移动得更接近乘员耳朵而减小。增益可控制为头枕翼部角度的函数(例如，线性、二次或较高阶函数)，其可例如基于有关在头枕翼部移动范围内传送均匀声学体验的预编译信息来确定。在一些具体实施中，可基于波束形成处理来确定增益。例如，可排列头枕的两个中频驱动器，并且可通过波束形成处理来引导驱动器的输出，使得针对翼部的各个位置实现目标声场分布。因为高频驱动器和对应的声输出在其上频率范围内通常为固有定向的，所以通常不需要对此类驱动器进行波束形成。然而，对于支持相对低频率的一些高频驱动器(例如，支持低至约800hz频率的高频扬声器)，可使用波束形成处理来引导输出。例如，在输出信号的波长相比于圆锥直径较小的情况下，高频驱动器的方向性可更小，并且可通过波束形成处理来改善。

在一些具体实施中，一个或多个参数可包括针对头枕翼部特定位置的与一个或多个声换能器相关联的均衡参数。此类均衡参数可取决于例如针对可调节翼部特定位置的形成于对应的声换能器和乘员耳朵之间的声道的频谱响应。在一些具体实施中，可确定均衡参数以实现对应换能器的目标频谱校正。

可根据对应于特定座位或乘员的目标声场分布(例如，音量区域、特定声音分布等)来确定一个或多个参数。可例如根据经验或实验确定对于各个翼部位置的控制参数。例如，可以实验设置测量(定性或定量)针对头枕翼部各个位置在乘员耳朵处的一个或多个声学参数(例如，响度级)的变化，并且可调节对应声换能器的一个或多个参数，以在各个翼部位置获得相同的响度级。此类实验确定的参数值能够以电子方式(例如，作为查找表)存储在存储设备上。在一些具体实施中，查找表可存储对应于两个翼部(可成或可不成相同角度)的各组位置的参数值。在一些具体实施中，目标声场分布可表示为例如通过高频驱动器225辐射的声输出能量与从对应的中频驱动器215辐射的声输出能量之比。

该过程的操作还包括根据一个或多个参数调节第一声换能器和第二声换能器中的至少一者(430)。相关联的控制信号可由一个或多个处理器生成并发送至声换能器。在一些具体实施中，这使得当座椅乘员调节头枕翼部时，声换能器的输出被实时或近实时地自动调节。这种自动调节可消除或者至少减少因头枕翼部位置改变而进行任何手动调节的需要。

本文所述的功能或其部分以及其各种修改(下文称为“功能”)可至少部分地经由计算机程序产品实现，例如在信息载体中有形实施的计算机程序，诸如一个或多个非暂态机器可读介质，用于执行，或控制一个或多个数据处理装置例如可编程处理器、计算机、多个计算机和/或可编程逻辑部件的操作。

计算机程序能够以任何形式的编程语言被写入，包括编译或解释语言，并且它能够以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程、或适于用在计算环境中的其他单元。计算机程序可被部署在一个计算机上或在一个站点或在多个站点分布以及通过网络互联的多个计算机上执行。

与实现全部或部分功能相关联的动作可由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以执行校准过程的功能。功能的全部或部分可被实现为专用逻辑电路，例如fpga和/或asic(专用集成电路)。

适用于执行计算机程序的处理器例如包括通用微处理器和专用微处理器两者，以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来讲，处理器将接收来自只读存储器或随机存取存储器或两者的指令和数据。计算机的部件包括用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。

本文中未具体描述的其他实施方案也在以下权利要求书的范围内。

例如，一些具体实施可省略高频驱动器而保留中频驱动器。在这种情况下，可采用上述过程来调节中频驱动器的输出，以考虑到因可枢转翼部的位置变化而引起的中频驱动器和听者耳朵之间的传递函数的变化，从而保持基本上恒定或均匀的收听体验。也就是说，头枕的两个中频驱动器可用作阵列，并且可通过波束形成处理来引导驱动器的输出，使得针对翼部的各个位置实现目标声场分布。在一些具体实施中，中频驱动器可设置在载具座椅的不同部分中(例如，在靠背154中)。

本文所述的不同具体实施的元件可组合以形成上文未特别讨论的其它实施方案。可从本文所述的结构去除一些元件而不会不利地影响它们的操作。此外，可将各种独立的元件组合到一个或多个单独的元件中以执行本文所述的功能。