一种车载虚拟声像的音频播放方法及系统与流程

本发明涉及车载虚拟声像，具体涉及一种车载虚拟声像的音频播放方法及系统。

背景技术：

1、随着不同乘员的个性化需求和汽车中音频源的激增，人们有兴趣实施独立的前后聆听区域以满足乘员的喜好，在车厢内生成个人聆听区将允许不同的乘员在不使用耳机的情况下收听不同的音频节目。

2、汽车独立音区（independent sound zones，isz）是一项音频技术，旨在为汽车内部的不同区域提供个性化的声音控制和隔离。汽车内部的声音环境一直是一个重要的考虑因素，尤其是在豪华车型和高端汽车市场。传统汽车音响系统通常会向车内的所有乘客提供相同的声音体验，这可能会导致声音的混乱和不适。

3、isz技术的发展得益于声学和音频处理的先进技术，以及车载娱乐系统的数字化。通过使用多个麦克风和扬声器，以及先进的算法，isz技术可以实时分析车内声音环境，并根据乘客的位置和需求，为每个座位区域提供定制的音频体验。在许多应用中，使用扬声器阵列和超级指令或最佳波束成形方法可以实现独立聆听区域的生成。但是，在实践中，这些优化的阵列容易受到鲁棒性问题的影响。

4、另外，现有大多采用座椅头枕扬声器实现各个位置的独立音区，但是，现有单独的头枕音响播放声音是位于后头部位置的，存在声音声像靠后的问题，且因头枕音响是普通扬声器，所以各个音区之间的隔离度较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种车载虚拟声像的音频播放方法及系统，以实现车内无感的前方虚拟声像效果以及良好隔离度的独立音区效果。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提出了一种车载虚拟声像的音频播放方法，包括：

3、s1，在车内至少设置一个音区，所述音区包括定向扬声器及设置于头枕上的扬声器阵列；

4、s2，对声源信号进行分频，分为高于分频点的第一音频信号和低于分频点的第二音频信号；

5、s3，对所述第二音频信号采用虚拟声像算法进行处理，处理后的所述第二音频信号由所述扬声器阵列播放于位于除收听者后方位置的虚拟音区；所述第一音频信号由所述定向扬声器定向播放于所述虚拟音区。

6、在一优选实施例中，若所述定向扬声器在车内位于除收听者正前方的其他位置，则所述s3中，也对所述第一音频信号采用虚拟声像算法进行处理，处理后的所述第一音频信号由所述定向扬声器播放于所述虚拟音区。

7、在一优选实施例中，所述扬声器阵列包括多个扬声器，所述定向扬声器包括多个定向发声单元，所述虚拟声像算法为：

8、；

9、；

10、其中，fn为扬声器阵列中的每个扬声器或定向扬声器中的每个定向发声单元施加的滤波器系数，hn1为扬声器阵列中的每个扬声器或定向扬声器中的定向发声单元到达收听者左耳的系统传递函数，hn2为扬声器阵列中的每个扬声器或定向扬声器中的定向发声单元到达收听者右耳的系统传递函数，h1为收听者左耳到达虚拟音区的系统传递函数，h2为收听者右耳到达虚拟音区的系统传递函数，*为卷积运算，n为扬声器阵列中扬声器的数量或者定向扬声器中定向发声单元的数量，n=1,2,…,n，n为大于等于1的自然数。

11、在一优选实施例中，所述扬声器阵列包括位于头枕左右两侧的第一扬声器和第二扬声器，所述定向扬声器包括分别为左右声道的第一定向发声单元和第二定向发声单元，所述虚拟声像算法为：

12、f1*h11+f2*h21=h1；

13、f1*h12+f2*h22=h2；

14、其中，f1为所述第一扬声器或第一定向发声单元施加的滤波器系数，f2为所述第二扬声器或第二定向发声单元施加的滤波器系数，h11为第一扬声器或第一定向发声单元到达收听者左耳的系统传递函数，h12为第一扬声器或第一定向发声单元到达收听者右耳的系统传递函数，h21为第二扬声器或第二定向发声单元到达收听者左耳的系统传递函数，h22为第二扬声器或第二定向发声单元到达收听者右耳的系统传递函数，h1为收听者左耳到达虚拟音区的系统传递函数，h2为收听者右耳到达虚拟音区的系统传递函数。

15、在一优选实施例中，所述定向扬声器为透明的定向发声屏，所述定向发声屏为静电式超声换能器，所述静电式超声换能器包括振动层、绝缘凸点和基材层，所述振动层与基材层边框相贴合，所述绝缘凸点位于所述振动层和基材层之间，以提供振动层振动发声所需的空气间隙，所述振动层在加载的直流偏置电压和交流电压的作用下上下振动发声。

16、在一优选实施例中，所述车内设置多个相互独立且相互隔离的所述音区，每个所述音区均包括所述扬声器阵列和定向扬声器。

17、另一方面，本发明提出了一种车载虚拟声像的音频播放系统，包括：

18、控制单元和音源输入单元，用于分别输出控制参数和声源信号；

19、信号处理单元，与所述控制单元和音源输入单元均相连，所述信号处理单元包括分频单元和虚拟声像算法单元，所述分频单元用于对所述声源信号进行分频，分为高于分频点的第一音频信号和低于分频点的第二音频信号；所述虚拟声像算法单元用于在所述控制参数的控制下至少对所述第二音频信号采用虚拟声像算法进行处理；

20、至少一个音区，所述音区设置于车内，每个音区包括定向扬声器及设置于头枕上的扬声器阵列，所述扬声器阵列将经虚拟声像算法单元处理后的所述第二音频信号播放于位于除收听者后方位置的虚拟音区，所述定向扬声器也将所述第一音频信号定向播放于所述虚拟音区。

21、在一优选实施例中，若所述定向扬声器在车内位于除收听者正前方的其他位置时，所述虚拟声像算法单元还用于对所述第一音频信号采用虚拟声像算法进行处理，所述定向扬声器对应还用于将处理后的所述第一音频信号定向播放于所述虚拟音区。

22、在一优选实施例中，所述系统还包括：

23、音效处理单元，与所述虚拟声像算法单元相连且均集成于所述信号处理单元中，用于结合所述控制参数和音效算法对第一音频信号和第二音频信号进行音效处理；

24、音频信号数模转换及功率放大单元，用于对经音效处理单元处理后的音频信号进行数模转换及功率放大后传输给对应音区的扬声器阵列和定向扬声器。

25、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

26、1、本发明在音区设置扬声器阵列和定向扬声器，通过采用虚拟声像算法使扬声器阵列将音频信号虚拟播放于虚拟音区，以及使用定向扬声器将音频信号直接定向或者也采用虚拟声像算法处理后将处理后的音频信号定向播放于虚拟音区，从而解决现有单独头枕音响播放声音位于后头部位置且声音较大时出现轰头的问题，即实现了车内无感的前方虚拟声像效果。

27、2、本发明采用扬声器阵列和定向扬声器组合播放音频信号，具体通过对音源信号进行分频，由扬声器阵列播放分频点以下的低频部分和由定向扬声器播放分频点以上的高频部分，便于虚拟声像算法对低频音频信号进行处理，及便于定向扬声器将高频音频信号定向发出，且两者结合播放会产生更好的音效播放效果。

28、3、本发明使用定向发声装置播放声源，具有定向效果，且扬声器阵列采用算法虚拟听感于虚拟区，使得多个音区之间相互影响较小，从而提高了音区之间的独立性和隔离度。