使用智能手机控制车内声音的系统及其方法.pdf

一种使用智能手机控制车内声音的系统及其方法，该系统包括：行驶信息提供器，在车辆被驱动时提供行驶信息；智能手机，包括感测车辆的内部噪声或声音的麦克风，并基于来自行驶信息提供器的行驶信息生成声音控制信号，用以减小或放大车内噪声；和音频放大器，其放大从智能手机接收的声音控制信号，并通过扬声器输出放大的信号。

权利要求书1.  一种使用智能手机控制车内声音的系统，包括：行驶信息提供器，其配置成在车辆被驱动时提供行驶信息；智能手机，其包括感测车辆的内部噪声或声音的麦克风，所述智能手机配置成基于来自所述行驶信息提供器的行驶信息生成声音控制信号，用以减小或放大车内噪声；以及音频放大器，其配置成放大从所述智能手机接收的声音控制信号并通过扬声器输出放大的信号。2.  如权利要求1所述的系统，其中所述行驶信息提供器包括所述车辆的车载诊断(OBD)终端，其通过Wi-Fi或蓝牙与所述智能手机通信。3.  如权利要求1所述的系统，还包括：安装在所述车辆内的辅助麦克风。4.  如权利要求1所述的系统，其中所述智能手机包括实时自适应滤波器，用于生成相位与通过所述麦克风感测的当前声音的相位相反的信号。5.  如权利要求1所述的系统，还包括：声源共享服务器，其中按用户期望水平设计的车内噪声通过所述智能手机被上传至所述声源共享服务器或从所述声源共享服务器下载。6.  如权利要求1所述系统，其中所述行驶信息包括车速和发动机每分钟转数(RPM)。7.  一种使用智能手机控制车内声音的方法，所述方法包括：在车辆被驱动时将行驶信息提供至所述智能手机；通过所述智能手机的麦克风感测车辆的内部噪声或声音信息；基于所述行驶信息从所述智能手机生成声音控制信号，用以减小 或放大车内噪声；放大从所述智能手机接收的声音控制信号，以便通过扬声器输出放大的信号；以及通过从所述扬声器输出的声音来减小或放大所述车内噪声，从而控制所述车内噪声。8.  如权利要求7所述的方法，还包括：当所述智能手机的声音控制信号被放大并通过所述扬声器输出时，自动计算从所述扬声器输出的和通过所述智能手机的麦克风测量的声音的车内传递函数。9.  如权利要求7所述的方法，其中控制所述车内噪声的处理包括：将通过所述智能手机的麦克风感测的车内噪声水平与用户期望的声音水平廓线进行比较；当所述车内噪声水平高于所述廓线时，生成频率与所述车内噪声的频率相同且相位与所述车内噪声的相位相反的声音控制信号，使得所述声音控制信号减小所述车内噪声；以及当所述车内噪声水平低于所述廓线时，生成频率和相位与所述车内噪声的频率和相位相同的声音控制信号，使得所述车内噪声被放大。10.  如权利要求7所述的方法，还包括：设计用户期望的声音廓线；以及通过声源共享服务器共享设计的廓线，其中所述智能手机从所述声源共享服务器下载设计的廓线和将设计的廓线上传至所述声源共享服务器。11.  如权利要求7所述的系统，其中所述行驶信息包括车速和发动机每分钟转数(RPM)。

说明书使用智能手机控制车内声音的系统及其方法
技术领域
本公开涉及使用智能手机控制车内声音的系统及其方法。更具体地，本公开涉及使用能够减小或增大车内声音并用作控制噪声的控制器的智能手机来控制车内声音的系统及其方法。
背景技术
车内声音控制技术，即有源噪声控制技术，被应用于车辆内的音频系统或附加控制器，以减小车内噪声或再现任意声音。
此外，存在根据智能手机应用中的用户偏好来实现声音设置的技术。例如，在韩国专利申请公开号2013-0054031(公布于2013年5月24日)中公开的用于合成和再现车辆声音的系统，合成根据用户偏好通过智能手机再现和下载的声音以及混合发动机驱动噪声与进气/排气噪声所产生的车内噪声。
然而，使用智能手机实现任意声音的技术合成发动机噪声以及通过智能手机再现和下载的声音，其对应于发动机噪声或者是与诸如每分钟转数(RPM)的车辆信息相关地存储的发动机噪声。另外，由于此类技术简单地将额外的声音添加至发动机噪声，因而不能减小或放大车内噪声。
换言之，被引入车辆内的发动机噪声与根据用户偏好通过智能手机从web服务器下载的声音相结合，以通过音频放大器再现所结合的声音。由于该技术简单地将用户偏好的声音添加至发动机噪声，因此诸如发动机噪声和用户偏好声音的车辆声音的组合声音，可能使驾驶着和乘客感觉相当不舒服。
发明内容
本公开已致力于解决与现有技术相关的上述问题。本公开提供一种使用智能手机控制车内声音的系统，该智能手机能够通过根据情况减小或放大车内噪声，以用户期望的水平调节诸如发动机声音的车内 噪声。该智能手机用作控制器(音频系统或附加控制器)，而不是常规的控制器，以便与声音合成和叠加不同地控制车内声音。
另外，本公开提供一种使用智能手机控制车内声音的系统及其方法，其中当控制车内声音时，该智能手机能够将用户设计的任意发动机声音传送至web服务器，以便对公众共享该发动机声音。
为了实现上述目的，提供了一种根据本公开的示例性实施例的使用智能手机控制车内声音的系统。该系统包括：行驶信息提供器，其配置成在车辆被驱动时提供行驶信息；智能手机，其包括感测车辆的内部噪声或声音的麦克风，并基于来自行驶信息提供器的行驶信息生成声音控制信号，用以减小或放大车内噪声；和音频放大器，其放大从智能手机接收的声音控制信号并通过扬声器输出放大信号。
行驶信息提供器包括车辆的车载诊断(OBD)终端，其通过Wi-Fi或蓝牙与智能手机通信。
系统还包括安装在车辆内的辅助麦克风。
智能手机包括实时自适应滤波器，用于生成相位与通过麦克风感测的当前声音的相位相反的信号。
系统还包括声源共享服务器，其中按用户期望水平设计的车内噪声通过智能手机上传至声源共享服务器或从声源共享服务器下载。
行驶信息包括车速和发动机每分钟转数(RPM)。
根据本公开的另一示例性实施例，提供了一种使用智能手机控制车内声音的方法。该方法在车辆被驱动时将行驶信息提供至智能手机；通过智能手机的麦克风感测车辆的内部噪声或声音信息；基于行驶信息从智能手机生成声音控制信号，用以减小或放大车内噪声；放大从智能手机接收的声音控制信号，以便通过扬声器输出放大信号；以及通过从扬声器输出的声音来减小或放大车内噪声，从而控制车内噪声。
方法还包括当放大并通过扬声器输出智能手机的声音控制信号时，自动计算从扬声器输出和通过智能手机的麦克风测量的声音的车内传递函数。
控制车内噪声的处理包括将通过智能手机的麦克风感测的车内噪声水平与用户期望的声音廓线进行比较。当车内噪声水平高于廓线时，生成频率与车内噪声的频率相同且相位与车内噪声的相位相反的声音 控制信号，使得声音控制信号减小车内噪声。当车内噪声水平低于廓线时，生成频率和相位与车内噪声的频率和相位相同的声音控制信号，使得车内噪声被放大。
方法还包括设计用户期望的声音廓线，以及通过声源共享服务器共享设计的廓线，其中智能手机从声源共享服务器下载设计的廓线和将设计的廓线上传至声源共享服务器。
因此，根据本公开的使用智能手机控制车内声音的系统及其方法具有以下优势。
根据本公开，根据现有技术的用于有源噪声控制的控制器和声音传感器由智能手机取代，使得用于有源噪声控制的系统结构可得以简化。特别地，无论有源噪声控制系统是否安装在车辆内，有源噪声控制系统均可在车辆内与私人智能手机构造在一起。
此外，常规的昂贵的控制器和声音传感器由智能手机取代，使得可以低成本构造噪声控制系统。
另外，通过智能手机的麦克风测量并分析从车辆生成的声音，并且提供控制算法来减小和放大所分析的声音。因此，与根据现有技术的简单合成和再现声音的系统相比，可以实现用户期望的声音廓线。
附图说明
现在将参照附图所示的某些示例性实施例详细说明本公开的以上和其它特征，附图在下文中仅以例示的方式给出，因此并不限制本公开。
图1是示出根据本公开的实施例的使用智能手机控制车内声音的系统的框图。
图2是示出根据本公开的实施例的使用智能手机控制车内声音的方法的视图。
图3是示出根据本公开的实施例的测量用于使用智能手机控制车内声音的传递函数的配置的框图。
图4是示出根据本公开的实施例的测量用于使用智能手机控制车内声音的传递函数的示例的图。
图5和图6是示出根据本公开的实施例的使用智能手机控制车内 声音的示例的波形。
图7是示出根据本公开的实施例的用于控制车内声音的智能手机应用的示例的视图。
图8是示出根据本公开的实施例的设置用于控制车内声音的用户期望的噪声廓线的示例的图。
应当理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现出说明本公开的基本原理的各种特征的略微简化的表示。本文所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本公开的具体设计特征，将部分地由具体预期的应用和使用环境来确定。
在附图中，贯穿附图的多幅图中相同的附图标记表示本公开的相同或等同的部分。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本公开进行详细说明。
总体而言，本公开提供一种控制车内声音的技术，其中通过减小轰鸣的噪声或任意生成发动机声音来合成特定声音。为了实现用于生成发动机声音的基本功能和用于减小声音的有源噪声控制(ANC)，需要结合控制器和车内麦克风。
根据本公开，常规的控制器和室内麦克风由智能手机取代，并且安装在智能手机内的麦克风用于车内噪声的误差信号。另外，替代音频单元的常规控制器，在智能手机应用中采用控制算法，使得具有麦克风的智能手机充当控制器。
参照图1，根据本公开的用于控制车内声音的系统包括行驶信息提供器10，用于在车辆被驱动时将关于车速和每分钟转数(RPM)的信息提供给智能手机20。通过Wi-Fi或蓝牙与智能手机20通信的车载诊断(OBD)终端可充当行驶信息提供器10。
麦克风22安装在智能手机20内。麦克风22感测车辆的内部噪声或声音。
具体地，智能手机20包括控制逻辑，用于基于从行驶信息提供器10提供的行驶信息和通过麦克风22感测的车内噪声生成声音控制信号，以便减小或放大车内噪声。
例如，由于由车速和发动机RPM的变化引起的车内噪声(例如，发动机声音)的水平发生变化，因此当麦克风22测量当前车内噪声时，智能手机20基于行驶信息生成声音控制信号，用于减小或放大当前车内噪声。
为此，智能手机20包括实时自适应滤波器，用于生成相位与通过麦克风22感测的当前声音的相位相反的信号。在这种情况下，如果智能手机20将声音控制信号输出至音频放大器30，则音频放大器30放大声音控制信号，以通过扬声器输出与声音控制信号对应的声音。
另外，行驶信息提供器10可通过无线通信方案(例如Wi-Fi或蓝牙)或有线通信方案与智能手机20通信。智能手机20可通过无线通信方案(例如Wi-Fi或蓝牙)或有线通信方案与音频放大器30通信。
因此，当从智能手机20接收的声音控制信号被放大并通过扬声器输出时，车内噪声(发动机声音)由从扬声器输出的声音减小和放大，使得噪声受到控制。
同时，还可在预定位置，例如车内座椅的头枕或车内顶板处安装辅助麦克风50，使得更精确地测量车内噪声。由辅助麦克风50测量的车内噪声可通过有线/无线通信传送至智能手机。
智能手机20可与附加的声源共享服务器40通信，以便上传或下载按用户偏好程度设计的车内噪声。
在下文中，将对根据本公开的控制车内声音的方法进行如下说明。
当车辆被驱动时，关于车速和发动机RPM的行驶信息从行驶信息提供器10传送至智能手机20。同时，通过智能手机20的麦克风22感测车辆的内部噪声(发动机声音)或声音。
然后，在智能手机20中执行用于生成声音控制信号的控制逻辑，使得基于从行驶信息提供器10提供的行驶信息和通过麦克风22感测的车内噪声生成声音控制信号，用以减小或放大车内噪声。
例如，使由麦克风22感测的车内噪声信号通过实时自适应滤波器，使得可以生成声音控制信号以减小或放大车内噪声。
从智能手机生成的声音控制信号被传送至音频放大器，使得音频放大器放大从智能手机接收的声音控制信号并通过扬声器输出放大的信号。因此，利用通过扬声器输出的声音减小和放大车内声音，使得 完成噪声控制。
在这种情况下，用于减小车内噪声的声音控制信号被用于生成音量与车内噪声的音量相同且相位与车内噪声的相位相反的声音。为此，如上所述，通过麦克风测量当前车内噪声的音量和噪声，并且如图2中所示，通过实时自适应滤波器生成相位与车内噪声的相位相反的声音控制信号，以便减小车内噪声。
例如，如图5(a)中所示，如果声音控制信号具有与车内噪声信号的相位相反的相位，则从扬声器输出的声音减小车内噪声，使得合成的声音可变为零。如图5(b)和图5(c)中所示，如果声音控制信号具有任意的相位或与车内噪声信号的相位相同的相位，则从扬声器输出的声音与车内噪声叠加，使得合成的声音可被放大和加倍。
将参照图6说明车内噪声控制的一个示例。车内噪声控制包括将通过智能手机的麦克风感测的车内噪声水平与用户期望的声音水平廓线进行比较。当车内噪声水平高于廓线时，生成频率与车内噪声的频率相同且相位与车内噪声的相位相反的声音控制信号，使得声音控制信号减小车内噪声。当车内噪声水平低于廓线时，生成频率和相位与车内噪声的频率和相位相同的声音控制信号，使得车内噪声被放大。因此，用户可听到与用户期望的声音廓线对应的声音。
同时，为了车内噪声的有源噪声控制的目的，在车辆的扬声器与智能手机之间需要传递函数。传递函数是扬声器与麦克风(对应于人耳)之间的关系，并且传递函数的测量是测量车辆的声学空间特性。由于所有车辆具有彼此不同的内部结构和声学空间，因此必须测量每一车辆的传递函数以便执行有源噪声控制。
如图3中所示，当智能手机的声音控制信号被放大并通过扬声器输出时，通过智能手机的麦克风测量输出的声音。然后，智能手机的控制逻辑基于由麦克风测量的声音自动计算传递函数，使得智能手机基于所计算的传递函数将具有更准确波形的声音控制信号输出至音频放大器。
也就是说，可通过传递函数的自动测量来补偿诸如可在声音生成端(放大器)和声音测量端(麦克风)引起的、由于电路引起的相位延迟，由于计算速度引起的延迟，以及车辆声学空间中的声音放大/减 小等的现象。
根据本公开的控制车内声音的方法还包括设计用户期望的声音廓线，以及通过声源共享服务器共享设计的廓线，其中智能手机从声源共享服务器下载设计的廓线和将设计的廓线上传至声源共享服务器。
也就是说，在如图7中所示实现智能手机应用之后，可通过使用智能手机应用的菜单，例如舒适、运动、竞赛和用户设置，将车内噪声水平设计成用户期望的声音廓线。
此外，如图8中所示，可添加高阶和低阶分量至用户期望的声音廓线，使得用户期望的声音廓线可以不同地实现。
例如，当具有四个汽缸的车辆的驾驶者期望具有六个或八个汽缸的车辆或跑车的声音时，驾驶者可控制发动机阶分量，以便不同地设计出具有期望水平的声音廓线。
这种设计的声音廓线可以智能手机应用的类型上传至声源共享服务器，使得设计的声音廓线可对公众共享。
如上所述，根据本公开，根据现有技术的用于有源噪声控制的控制器和声音传感器由智能手机取代，使得用于有源噪声控制的系统结构可得以简化。特别地，无论有源噪声控制系统是否安装在车辆内，有源噪声控制系统均可在车辆内与私人智能手机构造在一起。