本發(fā)明涉及車輛的諧波聲音合成裝置領域。本發(fā)明更確切地涉及用于為發(fā)動機噪聲主動渲染的這種裝置。

背景技術(shù)：

二十多年來在汽車聲學領域所取得的進展能夠有效地應對在車輛車廂內(nèi)部的噪聲源(發(fā)動機噪聲、行駛噪聲、空氣阻力噪聲或與道路激勵有關的噪聲)。

這些改進使車廂內(nèi)的背景噪聲的聲音強度顯著減少，因此還使車廂內(nèi)部的聲學環(huán)境去個性化。

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)動機噪聲電子渲染。

這種裝置通常包括聲音合成部件，所述聲音合成部件負責根據(jù)車輛的當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速來合成發(fā)動機噪聲渲染信號，所述發(fā)動機噪聲渲染信號由該車輛的音頻系統(tǒng)播放。

但合成信號仍然相當基本，因為對于給定的發(fā)動機速度，該合成信號的音色總是相同的并且不能反映車輛的其它動力參數(shù)的變化。

法國專利申請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。該裝置包括存儲模塊、聲音合成模塊和數(shù)據(jù)接收模塊(由車輛的發(fā)動機計算機構(gòu)成)，所述數(shù)據(jù)接收模塊負責為聲音合成模塊提供數(shù)字數(shù)據(jù)，所述數(shù)字數(shù)據(jù)表示當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速和油門踏板的當前深度等級。

聲音合成模塊生成正弦諧波組，所述正弦諧波組中的每個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)動機噪聲渲染的合成數(shù)字信號。

每個諧波的頻率由作為當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速的函數(shù)的線性關系式確定，而每個諧波的振幅根據(jù)適用于每個諧波的對照表來確定，所述對照表根據(jù)當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速和油門踏板的當前深度等級給出增益。

該裝置因此產(chǎn)生合成信號，所述合成信號的音色同時根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和油門踏板的深度等級來變化，這能夠獲得更一致的聲音渲染。

由于該裝置采用多個一維插值表，該裝置的主要缺點在于需要特別多的存儲和計算資源，并且經(jīng)常與車輛中可用的存儲和計算資源不兼容。

技術(shù)實現(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)動機噪聲渲染的渲染信號，所述渲染信號不僅有效而且適配于現(xiàn)有車輛的存儲和計算資源。

本發(fā)明為此提供了一種用于為車輛發(fā)動機噪聲主動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)接收模塊負責為所述聲音合成模塊提供數(shù)字數(shù)據(jù)，所述數(shù)字數(shù)據(jù)表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速的當前值和所述車輛的至少一個其它運行參數(shù)的當前值；

所述聲音合成模塊包括計算機，所述計算機負責生成正弦諧波組，所述正弦諧波組中的每個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，所述合成數(shù)字信號是所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速的當前值和至少一個其它運行參數(shù)的當前值的函數(shù)；

其特征在于，至少一個預定連續(xù)諧波集合的選擇在所述諧波的組中實施，與屬于所述集合的諧波相關聯(lián)增益是所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速的當前值和所述車輛的所述至少一個其它運行參數(shù)的函數(shù)，而與不屬于任何一個所述集合的諧波相關聯(lián)的增益僅僅是所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速的當前值的函數(shù)。

因為諧波總數(shù)中的僅僅一部分具有根據(jù)車輛多個運行參數(shù)的當前值來確定的增益，根據(jù)本發(fā)明的聲音合成裝置能夠獲得為恒定發(fā)動機速度提供多個音色變化的合成信號，同時占用極少的存儲與計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或組合采用的優(yōu)選特征：

-與屬于所述集合的諧波相關聯(lián)的增益是所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速的當前值、油門踏板的深度等級的當前值和所述車輛的速度的當前值的函數(shù)；

-與不屬于任何一個所述集合的諧波相關聯(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照表根據(jù)所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速的當前值給出；

-與屬于所述集合的諧波相關聯(lián)的增益等于所述振幅系數(shù)與由動力標度因數(shù)加權(quán)的補充振幅系數(shù)的和；

-所述補充振幅系數(shù)由適用于所述諧波的一維對照表給出并且僅僅是所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速的當前值的函數(shù)；

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

-所述動力標度因數(shù)等于由適用于所述諧波的兩個對照表給出的兩個子因數(shù)的積，所述兩個子因數(shù)分別是油門踏板的深度等級的當前值的函數(shù)和所述車輛的速度的當前值的函數(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)上的影響來選擇，所述一些音色特征例如粗糙度、圓潤度、運動性或者浮華性；

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

-所述調(diào)制通過低頻周期函數(shù)或借助于對照表給出。

附圖說明

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

具體實施方式

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)接收模塊負責為所述聲音合成模塊提供數(shù)字數(shù)據(jù)，所述數(shù)字數(shù)據(jù)表示當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及油門踏板的當前深度等級。

數(shù)據(jù)接收模塊30優(yōu)選地由車輛的發(fā)動機計算機構(gòu)成，因為發(fā)動機計算機需追蹤車輛的一定數(shù)量的動力參數(shù)(尤其是瞬時速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和油門踏板的深度等級)的變化以用于確保對發(fā)動機的控制。這些不同參數(shù)的當前值可因此由該發(fā)動機計算機直接以數(shù)字形式傳送到聲音合成模塊，而無需產(chǎn)生額外的處理。

在變型中，數(shù)據(jù)接收模塊30與車輛的多個構(gòu)件及傳感器相聯(lián)接，所述多個構(gòu)件及傳感器以預定的時間間隔(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力參數(shù)的當前值。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。

存儲模塊10包括活存儲器以及eeprom或flash類型的非易失性存儲器，所述非易失性存儲器存儲有多個對照表11、12、13，所述多個對照表能夠處理由數(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)的每個對照表11根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速rm的當前值給出振幅系數(shù)ai的值。

因此，例如對于諧波總數(shù)i等于50，存儲模塊10包括50個一維對照表11。

適用于連續(xù)諧波j(j從ja到jb；例如對于第一集合e1：ja＝5以及jb＝8，對于第二集合e2：ja＝15以及jb＝19)的集合ek(k從1至k)的每個對照表12根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速rm的當前值給出補充振幅系數(shù)ak的值。

因此，例如對于集合總數(shù)k等于5，存儲模塊10包括6個一維對照表12。

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

因此，例如對于集合總數(shù)k等于5，存儲模塊10包括5個二維對照表13。

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

存儲在模塊10中的一組對照表11、12、13適用于特定車型的給定動力裝置：包含在這些表中的值在經(jīng)過實驗室中實施的測試之后憑經(jīng)驗確定。

聲音合成模塊20負責經(jīng)由計算機21生成正弦諧波組，所述正弦諧波組中的每個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)動機噪聲渲染的合成數(shù)字信號s。

該合成信號因此由以下公式定義：

其中，fi和gi分別對應于頻率和下標為i的諧波的當前增益。

計算機21例如可由dsp(“digitalsignalprocessing(數(shù)字信號處理)”)類型的微處理器構(gòu)成，該微處理器具有兆赫(mhz)量級的最小運行頻率，以便能夠在最大可聽見頻率為20khz量級的聲音的時基上充分地實施操作。

諧波i中的每個的頻率fi通過車輛的當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速rm的線性函數(shù)來確定，所述線性函數(shù)由下列公式定義：

其中c是根據(jù)發(fā)動機的特性(尤其是發(fā)動機所包括的氣缸數(shù)量)而預定的常數(shù)。

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

對于不屬于這些集合ek中的一個的諧波i，相關聯(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照表11給出并且僅僅是發(fā)動機轉(zhuǎn)速rm的當前值的函數(shù)。

對于屬于這些集合ek中的一個的諧波i，相關聯(lián)的增益g由以下公式獲得：

gi＝ai+(ai*sk)，

其中，

-ak對應于補充振幅系數(shù)，所述補充振幅系數(shù)由適用于該諧波的對照表12給出并且僅僅是發(fā)動機轉(zhuǎn)速rm的當前值的函數(shù)；以及

-sk對應于動力標度因數(shù)，所述動力標度因數(shù)由適用于該諧波的對照表13給出并且是油門踏板的深度等級p的當前值和車輛速度v的當前值的函數(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)上的影響來選擇，所述一些音色特征例如粗糙度、圓潤度、運動性或者浮華性。

因此，對于諧波總數(shù)i等于50，例如選擇兩個連續(xù)諧波集合e1和e2，所述兩個連續(xù)諧波集合分別對應于諧波5至8以及15至19，并且與兩個特定音色特征相關聯(lián)。

聲音合成裝置1還包括混合模塊40，所述混合模塊負責根據(jù)由模塊30傳送的一些車輛動力參數(shù)的當前值來確保對合成信號s的振幅的動態(tài)控制，并將該信號與車輛的其它數(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)字信號轉(zhuǎn)換成模擬聲音信號，該模擬聲音信號然后借助于一個或多個揚聲器70在模擬放大器60中通過，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施變型，動力標度因數(shù)sk等于由適用于該諧波的兩個對照表給出的兩個子因數(shù)sk1和sk2的積，所述兩個子因數(shù)分別是油門踏板的深度等級p的當前值的函數(shù)和車輛速度v的當前值的函數(shù)。

該變型的優(yōu)點在于較少占用內(nèi)存資源，因為該變型僅運用一維對照表。作為抵償，經(jīng)合成的聲音信號的音色略微沒有由聲音合成裝置10產(chǎn)生的聲音信號的音色細膩。

根據(jù)其它實施變型，每個諧波i的頻率圍繞該頻率的標稱值非常輕微地被調(diào)制(該調(diào)制現(xiàn)象通常用英語術(shù)語“jitter(跳動)”來命名)。

諧波i中的每個的頻率f因此由以下公式定義：

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

該“跳動”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)動機產(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。

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