本發(fā)明涉及車輛的諧波聲音合成裝置領(lǐng)域。本發(fā)明更確切地涉及用于為發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲主動(dòng)渲染的這種裝置。

背景技術(shù)：

二十多年來(lái)在汽車聲學(xué)領(lǐng)域所取得的進(jìn)展能夠有效地應(yīng)對(duì)在車輛車廂內(nèi)部的噪聲源(發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、行駛噪聲、空氣阻力噪聲或與道路激勵(lì)有關(guān)的噪聲)。

這些改進(jìn)使車廂內(nèi)的背景噪聲的聲音強(qiáng)度顯著減少，因此還使車廂內(nèi)部的聲學(xué)環(huán)境去個(gè)性化。

為了提供與車輛形象相一致的聲音簽名，一些汽車制造商提議經(jīng)由聲音合成裝置為車輛發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲電子渲染。

這種裝置通常包括聲音合成部件，所述聲音合成部件負(fù)責(zé)根據(jù)車輛的當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)合成發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲渲染信號(hào)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲渲染信號(hào)由該車輛的音頻系統(tǒng)播放。

但合成信號(hào)仍然相當(dāng)基本，因?yàn)閷?duì)于給定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度，該合成信號(hào)的音色總是相同的并且不能反映車輛的其它動(dòng)力參數(shù)的變化。

法國(guó)專利申請(qǐng)fr2924260描述了一種聲音合成裝置，該聲音合成裝置生成更精確的合成信號(hào)。該裝置包括存儲(chǔ)模塊、聲音合成模塊和數(shù)據(jù)接收模塊(由車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)構(gòu)成)，所述數(shù)據(jù)接收模塊負(fù)責(zé)為聲音合成模塊提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門踏板的當(dāng)前深度等級(jí)。

聲音合成模塊生成正弦諧波組，所述正弦諧波組中的每個(gè)正弦諧波由固有的增益加權(quán)，并且所述正弦諧波組的求和能夠獲得用于為車輛發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲渲染的合成數(shù)字信號(hào)。

每個(gè)諧波的頻率由作為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)的線性關(guān)系式確定，而每個(gè)諧波的振幅根據(jù)適用于每個(gè)諧波的對(duì)照表來(lái)確定，所述對(duì)照表根據(jù)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門踏板的當(dāng)前深度等級(jí)給出增益。

該裝置因此產(chǎn)生合成信號(hào)，所述合成信號(hào)的音色同時(shí)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門踏板的深度等級(jí)來(lái)變化，這能夠獲得更一致的聲音渲染。

由于該裝置采用多個(gè)一維插值表，該裝置的主要缺點(diǎn)在于需要特別多的存儲(chǔ)和計(jì)算資源，并且經(jīng)常與車輛中可用的存儲(chǔ)和計(jì)算資源不兼容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種聲音合成裝置，所述聲音合成裝置能夠生成為車輛發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲渲染的渲染信號(hào)，所述渲染信號(hào)不僅有效而且適配于現(xiàn)有車輛的存儲(chǔ)和計(jì)算資源。

本發(fā)明為此提供了一種用于為車輛發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲主動(dòng)渲染的聲音合成裝置，所述聲音合成裝置包括聲音合成模塊以及數(shù)據(jù)接收模塊，所述數(shù)據(jù)接收模塊負(fù)責(zé)為所述聲音合成模塊提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的當(dāng)前值和所述車輛的至少一個(gè)其它運(yùn)行參數(shù)的當(dāng)前值；

所述聲音合成模塊包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)生成正弦諧波組，所述正弦諧波組中的每個(gè)正弦諧波由固有的增益加權(quán)，并且所述正弦諧波組的求和能夠生成用于渲染的合成數(shù)字信號(hào)，所述合成數(shù)字信號(hào)是所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的當(dāng)前值和至少一個(gè)其它運(yùn)行參數(shù)的當(dāng)前值的函數(shù)；

其特征在于，至少一個(gè)預(yù)定連續(xù)諧波集合的選擇在所述諧波的組中實(shí)施，與屬于所述集合的諧波相關(guān)聯(lián)增益是所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的當(dāng)前值和所述車輛的所述至少一個(gè)其它運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)，而與不屬于任何一個(gè)所述集合的諧波相關(guān)聯(lián)的增益僅僅是所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的當(dāng)前值的函數(shù)。

因?yàn)橹C波總數(shù)中的僅僅一部分具有根據(jù)車輛多個(gè)運(yùn)行參數(shù)的當(dāng)前值來(lái)確定的增益，根據(jù)本發(fā)明的聲音合成裝置能夠獲得為恒定發(fā)動(dòng)機(jī)速度提供多個(gè)音色變化的合成信號(hào)，同時(shí)占用極少的存儲(chǔ)與計(jì)算資源以使所述聲音合成裝置與在現(xiàn)有車輛中的可用資源完全兼容。

根據(jù)所述聲音合成裝置的可單獨(dú)或組合采用的優(yōu)選特征：

-與屬于所述集合的諧波相關(guān)聯(lián)的增益是所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的當(dāng)前值、油門踏板的深度等級(jí)的當(dāng)前值和所述車輛的速度的當(dāng)前值的函數(shù)；

-與不屬于任何一個(gè)所述集合的諧波相關(guān)聯(lián)的增益等于振幅系數(shù)，所述振幅系數(shù)由適用于所述諧波的一維對(duì)照表根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的當(dāng)前值給出；

-與屬于所述集合的諧波相關(guān)聯(lián)的增益等于所述振幅系數(shù)與由動(dòng)力標(biāo)度因數(shù)加權(quán)的補(bǔ)充振幅系數(shù)的和；

-所述補(bǔ)充振幅系數(shù)由適用于所述諧波的一維對(duì)照表給出并且僅僅是所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的當(dāng)前值的函數(shù)；

-所述動(dòng)力標(biāo)度因數(shù)由適用于所述諧波的二維對(duì)照表給出并且是油門踏板的深度等級(jí)的當(dāng)前值和所述車輛的速度的當(dāng)前值的函數(shù)；

-所述動(dòng)力標(biāo)度因數(shù)等于由適用于所述諧波的兩個(gè)對(duì)照表給出的兩個(gè)子因數(shù)的積，所述兩個(gè)子因數(shù)分別是油門踏板的深度等級(jí)的當(dāng)前值的函數(shù)和所述車輛的速度的當(dāng)前值的函數(shù)；

-所述連續(xù)諧波集合根據(jù)所述連續(xù)諧波集合在一些音色特征的顯現(xiàn)上的影響來(lái)選擇，所述一些音色特征例如粗糙度、圓潤(rùn)度、運(yùn)動(dòng)性或者浮華性；

-每個(gè)諧波的頻率圍繞所述頻率的標(biāo)稱值非常輕微地被調(diào)制；以及/或者

-所述調(diào)制通過(guò)低頻周期函數(shù)或借助于對(duì)照表給出。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀以下示意性而非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，在唯一的附圖上示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的聲音合成裝置的功能框圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的聲音合成裝置1包括存儲(chǔ)模塊10、聲音合成模塊20和數(shù)據(jù)接收模塊30，所述數(shù)據(jù)接收模塊負(fù)責(zé)為所述聲音合成模塊提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及油門踏板的當(dāng)前深度等級(jí)。

數(shù)據(jù)接收模塊30優(yōu)選地由車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)構(gòu)成，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)需追蹤車輛的一定數(shù)量的動(dòng)力參數(shù)(尤其是瞬時(shí)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門踏板的深度等級(jí))的變化以用于確保對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。這些不同參數(shù)的當(dāng)前值可因此由該發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)直接以數(shù)字形式傳送到聲音合成模塊，而無(wú)需產(chǎn)生額外的處理。

在變型中，數(shù)據(jù)接收模塊30與車輛的多個(gè)構(gòu)件及傳感器相聯(lián)接，所述多個(gè)構(gòu)件及傳感器以預(yù)定的時(shí)間間隔(優(yōu)選地在10至20毫秒之間)向該數(shù)據(jù)接收模塊傳送車輛的一些動(dòng)力參數(shù)的當(dāng)前值。這些模擬數(shù)據(jù)然后被數(shù)字轉(zhuǎn)換以便能夠被聲音合成模塊20利用。

存儲(chǔ)模塊10包括活存儲(chǔ)器以及eeprom或flash類型的非易失性存儲(chǔ)器，所述非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有多個(gè)對(duì)照表11、12、13，所述多個(gè)對(duì)照表能夠處理由數(shù)據(jù)接收模塊30傳送的一些輸入數(shù)據(jù)。

適用于特定諧波i(i從1至i)的每個(gè)對(duì)照表11根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rm的當(dāng)前值給出振幅系數(shù)ai的值。

因此，例如對(duì)于諧波總數(shù)i等于50，存儲(chǔ)模塊10包括50個(gè)一維對(duì)照表11。

適用于連續(xù)諧波j(j從ja到j(luò)b；例如對(duì)于第一集合e1：ja＝5以及jb＝8，對(duì)于第二集合e2：ja＝15以及jb＝19)的集合ek(k從1至k)的每個(gè)對(duì)照表12根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rm的當(dāng)前值給出補(bǔ)充振幅系數(shù)ak的值。

因此，例如對(duì)于集合總數(shù)k等于5，存儲(chǔ)模塊10包括6個(gè)一維對(duì)照表12。

適用于連續(xù)諧波fj的集合ek的每個(gè)對(duì)照表13根據(jù)油門踏板的深度等級(jí)p和車輛的速度v給出動(dòng)力標(biāo)度因數(shù)sk的值。

因此，例如對(duì)于集合總數(shù)k等于5，存儲(chǔ)模塊10包括5個(gè)二維對(duì)照表13。

一般由于二維對(duì)照表相對(duì)于諧波總數(shù)而言數(shù)量受限，聲音合成裝置1所要求的存儲(chǔ)資源仍然特別合理并且與車輛中當(dāng)前可用的存儲(chǔ)資源兼容。

存儲(chǔ)在模塊10中的一組對(duì)照表11、12、13適用于特定車型的給定動(dòng)力裝置：包含在這些表中的值在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)施的測(cè)試之后憑經(jīng)驗(yàn)確定。

聲音合成模塊20負(fù)責(zé)經(jīng)由計(jì)算機(jī)21生成正弦諧波組，所述正弦諧波組中的每個(gè)正弦諧波由固有的增益加權(quán)，并且所述正弦諧波組的求和能夠獲得用于為車輛發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲渲染的合成數(shù)字信號(hào)s。

該合成信號(hào)因此由以下公式定義：

其中，fi和gi分別對(duì)應(yīng)于頻率和下標(biāo)為i的諧波的當(dāng)前增益。

計(jì)算機(jī)21例如可由dsp(“digitalsignalprocessing(數(shù)字信號(hào)處理)”)類型的微處理器構(gòu)成，該微處理器具有兆赫(mhz)量級(jí)的最小運(yùn)行頻率，以便能夠在最大可聽(tīng)見(jiàn)頻率為20khz量級(jí)的聲音的時(shí)基上充分地實(shí)施操作。

諧波i中的每個(gè)的頻率fi通過(guò)車輛的當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rm的線性函數(shù)來(lái)確定，所述線性函數(shù)由下列公式定義：

其中c是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性(尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)所包括的氣缸數(shù)量)而預(yù)定的常數(shù)。

諧波i中的每個(gè)的增益gi本身借助于對(duì)照表11、12、13來(lái)確定，所述對(duì)照表存儲(chǔ)在模塊10中的存儲(chǔ)器中，用于獲得該增益的計(jì)算方法根據(jù)諧波是否屬于諧波集合ek中的一個(gè)而不同。

對(duì)于不屬于這些集合ek中的一個(gè)的諧波i，相關(guān)聯(lián)的增益g等于振幅系數(shù)a，所述振幅系數(shù)由適用于該諧波的對(duì)照表11給出并且僅僅是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rm的當(dāng)前值的函數(shù)。

對(duì)于屬于這些集合ek中的一個(gè)的諧波i，相關(guān)聯(lián)的增益g由以下公式獲得：

gi＝ai+(ai*sk)，

其中，

-ak對(duì)應(yīng)于補(bǔ)充振幅系數(shù)，所述補(bǔ)充振幅系數(shù)由適用于該諧波的對(duì)照表12給出并且僅僅是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rm的當(dāng)前值的函數(shù)；以及

-sk對(duì)應(yīng)于動(dòng)力標(biāo)度因數(shù)，所述動(dòng)力標(biāo)度因數(shù)由適用于該諧波的對(duì)照表13給出并且是油門踏板的深度等級(jí)p的當(dāng)前值和車輛速度v的當(dāng)前值的函數(shù)。

連續(xù)諧波集合ek根據(jù)所述連續(xù)諧波集合在一些音色特征的顯現(xiàn)上的影響來(lái)選擇，所述一些音色特征例如粗糙度、圓潤(rùn)度、運(yùn)動(dòng)性或者浮華性。

因此，對(duì)于諧波總數(shù)i等于50，例如選擇兩個(gè)連續(xù)諧波集合e1和e2，所述兩個(gè)連續(xù)諧波集合分別對(duì)應(yīng)于諧波5至8以及15至19，并且與兩個(gè)特定音色特征相關(guān)聯(lián)。

聲音合成裝置1還包括混合模塊40，所述混合模塊負(fù)責(zé)根據(jù)由模塊30傳送的一些車輛動(dòng)力參數(shù)的當(dāng)前值來(lái)確保對(duì)合成信號(hào)s的振幅的動(dòng)態(tài)控制，并將該信號(hào)與車輛的其它數(shù)字聲音源混合。

在該混合模塊40的輸出端，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器50能夠?qū)⒔?jīng)混合的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬聲音信號(hào)，該模擬聲音信號(hào)然后借助于一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器70在模擬放大器60中通過(guò)，之后在車輛中播放。模擬放大器60例如可為通常在所有音頻播放設(shè)備中找出的模擬放大器。

根據(jù)符合本發(fā)明的聲音合成裝置的實(shí)施變型，動(dòng)力標(biāo)度因數(shù)sk等于由適用于該諧波的兩個(gè)對(duì)照表給出的兩個(gè)子因數(shù)sk1和sk2的積，所述兩個(gè)子因數(shù)分別是油門踏板的深度等級(jí)p的當(dāng)前值的函數(shù)和車輛速度v的當(dāng)前值的函數(shù)。

該變型的優(yōu)點(diǎn)在于較少占用內(nèi)存資源，因?yàn)樵撟冃蛢H運(yùn)用一維對(duì)照表。作為抵償，經(jīng)合成的聲音信號(hào)的音色略微沒(méi)有由聲音合成裝置10產(chǎn)生的聲音信號(hào)的音色細(xì)膩。

根據(jù)其它實(shí)施變型，每個(gè)諧波i的頻率圍繞該頻率的標(biāo)稱值非常輕微地被調(diào)制(該調(diào)制現(xiàn)象通常用英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)“jitter(跳動(dòng))”來(lái)命名)。

諧波i中的每個(gè)的頻率f因此由以下公式定義：

其中δfi通過(guò)(正弦或其它類型的)低頻周期函數(shù)或借助于對(duì)照表給出。

該“跳動(dòng)”的加入能夠確保不同諧波的更好混合，并且避免由于在由車輛發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的諧波與由根據(jù)本發(fā)明的聲音合成裝置生成的諧波之間的特定相位組合而可能出現(xiàn)的調(diào)制現(xiàn)象。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于所描述和所示出的實(shí)施例，本發(fā)明包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可獲得的所有實(shí)施變型。