专利名称：计入车内声场信息的汽车扬声器测量和设计方法
技术领域：
本发明涉及汽车扬声器在车内声学性能的测量和汽车扬声器的设计，即通过信号处理的方法，将汽车扬声器在消声室内的频率响应与汽车内声场信息在频域相乘，可获得汽车扬声器在车内的频率响应。另一方面，将扬声器安装于汽车内的频率响应作为优化目标，结合车内声场信息，可优化获得汽车扬声器在消声室内的目标频率响应。
背景技术：
<一>汽车内声学性能的测量和汽车扬声器的设计汽车扬声器设计人员可以方便地测得扬声器在消声室的频率响应和灵敏度，也可以采取技术措施在消声室环境下获得平坦的扬声器频率响应曲线和适当的灵敏度。但是这样的汽车扬声器安装到汽车上以后，在听音位置处并不一定能获得平坦的频率响应曲线和适当的灵敏度，音质常常不能令人满意。汽车扬声器设计人员在实际的汽车上安装调试以确定设计方案极为困难，迫切需要预知以下两种情况的技术特征(a)给定汽车扬声器及其在消声室环境下测量的频率响应曲线和灵敏度，预知该汽车扬声器安装到汽车上以后的频率响应曲线和灵敏度。
(b)给定汽车扬声器安装到汽车上以后的频率响应曲线和灵敏度，预知该汽车扬声器在消声室环境下测量的频率响应曲线和灵敏度。
其他现有技术尚不能提供解决以上难题。
<二>现有技术或方法在汽车扬声器测量和设计方面，已开展的工作有A)James A.Stratman-“Computer-Aided Application of Acoustic TransferFunction Measurement in Automotive Audio System Design(汽车音频系统设计中传递函数测量计算机辅助应用)”(91st convention of AES，New York，1991，October 4-8)，较早提出在汽车音频系统设计中引入传递函数测量的思想，他主要针对低频(＜200Hz)扬声器的设计，用互易法测量扬声器位置与收听位置之间的声学传递函数，将其与低频扬声器的频响在时域卷积。
B)Cibelli，A.Bellini等“Experimental validation of loudspeakerequalizationinside car cockpits(汽车音频系统中驾驶员位置扬声器单元”的等效性)(106thconvention of AES，Munich，1999，Mayr 8-11)提出，在汽车音频系统中并不总是希望扬声器单元的在消声室环境下测量的频响越平坦越好，而是根据实际的车内听音环境(文中仅考虑驾驶员位置)，希望单元的频响具有某种特定的形状。
C)Kazue Satoh，Toshikazu Chiba“The Development of a Car Sound-FieldMeasurement System Using Compact PC(汽车内测试系统传声器进展)”(109thconvention of AES，Los Angeles，2000，September 22-25)为了获得扬声器在汽车内的响应，该测试系统使用了7只传声器。该测试系统能较精确地得到汽车内的声场信息，但只能测量一个已经定型的汽车音频系统的结果声场，并不能运用到汽车音频系统的设计过程(例如车内空间的设计、单元的选择等)中。
D)Albert Bellini，Gianfranco Cibelli等-”Experimental Validation ofEqualizing Filters for Car Cockpits Designed with Warping Techniques(等效数字滤波器补偿扬声器单元安装到汽车内实验验证)”(109thconvention of AES，Los Angeles，2000，September 22-25)提出用数字滤波器来补偿扬声器单元安装到汽车内之后，由车内环境导致的频响变化。从而使各个听音位置的频响变得平坦，改善音质。
E)Roger Shively(Harman-Motive，Inc.)“Automotive Audio Design(汽车扬声器设计)(A Tutorial)”(109th convention of AES，Los Angeles，2000，September 22-25)，在这篇设计指南中，扬声器的设计是一个很重要的方面，作者指出最理想的汽车扬声器设计方法是扬声器参数(频响、F0、Q)的设计必须以扬声器将要安装的位置以及听音位置的声场信息为依据，这样设计出的扬声器安装到汽车中才能得到需要的响应。
发明内容
本发明目的是提出一种计入车内声场信息的汽车扬声器测量和设计方法，通过提供各种车型车内声场信息，在设计人员已知汽车扬声器消声室频响和灵敏度的情况下，可以很方便地获得该扬声器在车内的声学性能。反之，在设计人员对汽车扬声器的车内声学性能有所预期的情况下，可以对所需汽车扬声器的消声室频响和灵敏度提出特定的要求。
本发明的目的是这样实现的首先，采集车内声场信息，建立各种车型的声场信息数据库(也可以根据用户的需求进行特定车型的测量并存入数据库)；其次测量汽车扬声器的消声室频响；最后将汽车扬声器的消声室频响与车内声场信息在频域相乘，从而获得汽车扬声器的车内声学性能。
本发明的发展包括根据上述采集车内声场信息，建立各种车型的声场信息数据库(也可以根据用户的需求进行特定车型的测量并存入数据库)；将期望的汽车扬声器车内声学性能作为优化目标，根据车内声场信息，用合适的优化算法计算所需汽车扬声器在消声室内的目标频响。
本发明的特点是用本发明方法可以方便获得汽车扬声器的车内声学性能。亦可以根据期望的汽车扬声器车内声学性能与车内声场信息，优化所需汽车扬声器在消声室内的目标频响。本发明通过建立各种汽车内声场信息的数据库，既可以用来模拟汽车扬声器安装之后的声学性能，又可以给汽车扬声器单元的设计提供依据。从而给汽车音频系统的测量与设计以及汽车扬声器的设计提供了极大的便利。
四
图1某一车型的车内声场信息数据图谱图2某扬声器的消声室频响图谱图3该汽车扬声器(图2)在特定车型(图1)内的声场信息图谱图4汽车扬声器在特定车型(图1)内的预期声场信息图谱图5扬声器消声室目标频响范围图谱五具体实施方式
本发明的具体实施例实施例1汽车扬声器车内声学性能的测量。测量汽车扬声器消声室频响G(s)；采集车内声场信息，建立各种车型的声场信息数据库(或根据用户的需求进行特定车型的测量并存入数据库)，从建立的汽车声场信息数据库中获得特定车型的声场信息，如频域传递函数H(s)；将汽车扬声器的消声室频响与车内声场频域传递函数叠加，获得该汽车扬声器在特定车型内的声场频响F(s)，即F(s)＝H(s)gG(s)实施例2汽车扬声器设计。根据上述各种车型的声场信息数据库，设计人员给出预期的汽车扬声器在特定型号汽车内的频响，例如希望汽车扬声器车内频响在全频带范围内平直，误差在图4示的容差范围内。设图4中的全频带平直的频响函数为T(s)；从建立的汽车声场信息数据库中获得该型号汽车的声场频域传递函数H(s)，建立待优化的扬声器消声室频响模型G(s)，于是该汽车扬声器在特定车型内的声场频响F(s)＝H(s)gG(s)，采用合适的优化算法优化G(s)，以达到图4中的预期目标，当同时满足下面两个条件时，即完成了优化设计，即(1)方差E(s)=1nΣn[F(s)-T(s)]2]]>最小，n为频响序列的点数；(2)F(s)位于图4所示的容差范围内。
权利要求
1.一种计入车内声场信息的汽车扬声器测量和设计方法，其特征是采集车内声场信息，建立各种车型的声场信息数据库或根据用户的需求进行特定车型的测量并存入数据库；其次测量汽车扬声器的消声室频响；最后将汽车扬声器的消声室频响与车内声场信息在频域相乘，从而获得汽车扬声器的车内声学性能。
2.如权利要求2所述的计入车内声场信息的汽车扬声器测量和设计方法，其特征是根据上述采集车内声场信息，结合期望的汽车扬声器车内声学性能，优化获得所需汽车扬声器在消声室内的目标频响。
全文摘要
本发明首次提出了一种计入车内声场信息的汽车扬声器测量和设计方法，采集车内声场信息，建立各种车型的声场信息数据库或根据用户的需求进行特定车型的测量并存入数据库；其次测量汽车扬声器的消声室频响；最后将汽车扬声器的消声室频响与车内声场信息在频域相乘，从而获得汽车扬声器的车内声学性能。并根据上述采集车内声场信息，结合期望的汽车扬声器车内声学性能，优化获得所需汽车扬声器在消声室内的目标频响。这就是汽车扬声器的设计目标，工程师据此可设计适用的扬声器。
文档编号H04R29/00GK1633213SQ20041006599
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年12月29日
发明者沈勇, 邱小军, 徐小兵, 邬宁, 周静雷 申请人:南京大学