[发明专利]速度相关均衡控制系统的自动调节

说明书

技术领域

本发明涉及音频信号处理领域，具体来说，涉及响应向听者呈现音频信号的车辆的速率改变来自动调节音量和均衡器设置。

背景技术

根据车速调整车辆的音频系统再现的音频信号的音量是常见的做法。在简单应用中，音量控制可能直接取决于转速计信号。因此，音量会随着车辆速率增大（从而导致环境噪音增大）而增大。这种自动速率相关音量控制一般被称为速度相关音量控制(SDVC)。通常，SDVC系统目标在于在由于改变车速而导致改变环境噪音的环境中将再现的音频信号的感知音量（即，响度）保持在恒定的水平。

从一个电气速率信号（例如，由车辆的转速计提供）产生想要的音量（即，放大器的增益值）的功能，通常由声学工程师在试车过程中凭经验确定。更详细的分析表明，这种方法无法产生令人满意的结果，因为确定的速率相关放大器增益功能（SDVC功能）不足以在整个全速率范围（约10km/h到200km/h）将感知音量保持在恒定的水平。而且，在可以使用放大器的音量旋钮来手动预设的不同音量设置，“理想”SDVC的功能是不一样的。一个更为复杂的方法使听者可以在表示不同的音量控制特性的不同SDVC功能之间进行选择。因此，听者可以选择最适合他的个人喜好和手动预设音量的音量控制特性。

环境噪音的功率谱密度通常在较低频率（即，在低音频率范围）比在较高频率要高。考虑到这一事实的控制算法还包括（除了SDVC以外）对均衡器设置的调整。这种在不同的频率范围（通常在低音频率范围内）进行的频率相关的增益值调整一般被称为“均衡控制”。因为这种调整也是与汽车速度相关的，所以它也可以被称为“速度相关均衡控制”(SDEC)。

在当前的SDEC系统中，使用所谓的倾斜型滤波器(shelving filter)来操纵主要在低音频率范围内的音频信号的频谱特性。这种倾斜型滤波器可以具有固定的截止频率和在例如10个不同的音量范围内的不同的滤波器增益值，其中(10个)音量相关增益值的每个向量都与当前速率（例如以10km/h的步长从10km/h到200km/h进行离散化）相关。而且，听者可以在两个或两个以上不同的控制特性（如低、中、积极）中进行选择。鉴于全部这些未知参数，声学工程师必须测试几百个参数来确定，这在一次试车过程中不可能完成，因此劳动强度大且昂贵。另外，通过使用较多的参数（也需要“手动”调节）是否实际上能够提升总体系统的性能是令人怀疑的。

鉴于上述情况，普遍需求使SDEC系统能够自动调谐，即自动生成适合于速度和音量相关增益以及均衡滤波器设置的调谐值的系统和方法。

发明内容

本发明公开一种用于自动确定增益和均衡滤波器参数的系统。所述滤波器参数可以用于车辆中再现的音频信号的音量和速率相关均衡。所述系统包括：音频放大器，其具有可配置音量并且被配置成使用安排在车辆乘客厢中的至少一个扬声器来再现测试信号，从而产生相应的声学测试信号；至少一个麦克风，其被安排在聆听位置，并且被配置成顺序地接收在放大器的不同音量设置的声学测试信号以及在与车辆的不同速度值相关联的不同速率值的噪音信号；和信号采集与处理系统，其用于接收测量出的测试信号和噪音信号以及相应的音量和速率值。所述信号采集处理系统被配置成分别计算测量出的测试信号和噪音信号的音量相关的功率谱密度估计和速度相关的功率谱密度估计。所述信号采集处理系统进一步被配置成分别计算来自功率谱密度估计的音量相关掩蔽阈值和速率相关掩蔽阈值。最后，所述信号采集处理系统被配置成针对每对音量和速率来计算目标均衡曲线，所述目标均衡曲线由根据测试信号的功率谱密度计算出的音量相关掩蔽阈值与根据速率相关噪音信号的功率谱密度计算出的掩蔽阈值之间的非负差值组成。针对每对音量和速率，计算参数化滤波器原型的滤波器参数，使得滤波器的幅度响应接近于相应的目标均衡曲线。可以不使用速率，而是使用表示车辆状态的替代的非声学值。

附图说明

参考以下附图和说明可以更好地理解本发明。图中，相同的参考数字指示相应的部分。附图中：

图1示出不同测试信号（例如从无线电台接收到的音频信号或粉红噪音）的功率谱密度(PSD)；

图2示出用于将粉红噪音转化为IEC268标准化噪音的滤波器网络；

图3示出图2的滤波器网络对于标准参数和对于修改后参数的幅度响应；

图4a和图4b为示意性地示出用于获得(a)测试信号的音量相关PSD和(b)环境噪音信号的速率相关PSD的测量设置的框图；

图5为示意性地示出在随后的均衡滤波器设计中使用的“目标”均衡曲线的计算的框图；