车辆引擎声音提取以及再现的制作方法
【专利说明】车辆引擎声音提取以及再现
【背景技术】
[0001] 本公开涉及经由引擎谐波增强来再现车辆中引擎声音的特征。该方法可提供用于 需要高水平增强的应用中的自然声音。
[0002] -些已知的引擎谐波增强方法使用仅基于幅度的谐波生成。在一些情况下，引入 谐波之间的初相位差。然而，这类方法可能不足以产生自然声音、高水平的增强，或不能够 再现特定的引擎声音特征。
【发明内容】
[0003] 本公开部分地基于这样的认识，即在引擎谐波增强（EHE)过程中谐波生成期间可 以考虑在RPM范围（例如，600RPM至7500RPM)上的多个谐波（例如，0. 5谐波次数直至第 40谐波次数）的每一个谐波的相应相位。同时，通过在生成过程中引入失真信号可以保留 赋予所产生的引擎声音以自然性的相位和幅度的微小变化。该失真信号与原始引擎声音的 分析中识别的变化具有相同的标准偏差。
[0004] 在一个方面，一种方法包括在目标引擎声音上执行谐波分解，从而提取目标引擎 声音在RPM范围上的N个谐波的每一个谐波；以及从所提取的谐波，提取在RPM范围上的N 个谐波中的每一个谐波的相位和形状信息，用于再现目标引擎声音。该方法还包括配置引 擎谐波增强（EHE)系统以利用所提取的相位和形状信息来产生将被添加在基线引擎声音 之上的引擎谐波增强信号he(t)。
[0005] 实施方式可包括以下特征的一个或其任意组合。
[0006] 在一些实施方式中，执行谐波分解包括获得在RPM范围上N个谐波中的每一个谐 波的一组频率加权系数ak (t)和bk (t)。据认为，随着时间的经过，RPM会增加，诸如在时间 t= 0时，引擎处于最低RPM，以及时间上的最后时刻对应于最高RPM。
[0007] 在某些实施方式中，执行谐波分解包括利用自适应算法以获得谐波频率加权系数 ak(t)和bk(t)〇
[0008] 在一些实施方式中，自适应算法是最小均方（LMS)算法。
[0009] 在某些实施方式中，提取针对N个谐波的每一个谐波的相位和形状信息包括实时 地平滑谐波频率加权系数ak(t)和bk(t)，从而获得在RPM范围上的N个谐波中的每一个谐 波平滑的谐波频率加权系数^〔t)和 〇
[0010] 在一些实施方式中，通过低通滤波谐波频率加权系数ak(t)和bk(t)来执行平滑 化。
[0011] 在某些实施方式中，用有限脉冲响应（FIR)滤波器来执行低通滤波。
[0012] 在一些实施方式中，有限脉冲响应（FIR)滤波器基于窗口（例如Hamming， Hanning，Blackman，Blackman-Harris，Kaiser，Chebyshev等），其中该窗口 的长度决定该 谐波频率系数将被平滑的程度。
[0013] 在某些实施方式中，用无限脉冲响应（IIR)滤波器来执行低通滤波。
[0014] 在一些实施方式中，相位和形状信息的提取包括：从平滑的谐波频率加权系数 4(0和1(0计算N个谐波的每一个谐波的形状4(0和相位p\(t);假定N个谐波的每一个 谐波在RPM范围上的RPM相关形状^C?PM)和RPM相关相位化(ARM)是由实时计算的形状 4W和相位A(0来表示，则使得40) = 和A(t)=八以及将n个谐波的 每一个谐波限定为一对矢量[ck]和[Pk]，该对矢量分别包含在RPM值的子集上该RPM相关 形状5fc(HPM)和RPM相关相位A(fiPM)的样本。
[0015] 在某些实施方式中，N个谐波的每一个谐波的形状计算为
iN 个谐波的每一个谐波的相位计算为
[0016] 在一些实施方式中，该方法还包括操作EHE系统以将引擎谐波增强信号he(t)转 换为声能。
[0017] 在某些实施方式中，配置引擎谐波增强系统以利用所提取的相位和形状信息来产 生引擎谐波增强信号he(t)，包括配置引擎谐波增强系统以：接收表示车辆引擎的当前RPM的RPM信号；基于该RPM信号，从幅度表[Ck]通过插值瞬时幅度4(f)来确定针对N个谐波 的每一个谐波的瞬时幅度&(t)，其中该幅度表[Ck]包括针对在RPM值的子集上的N个谐波 的每一个谐波的RPM相关形状40AM)的样本；基于该RPM信号，从相位表[Pk]通过插值 瞬时相位心《>)来确定针对N个谐波的每一个谐波的瞬时相位心(t)，其中该相位表[Pk]包 括针对在RPM值的子集上的N个谐波的每一个谐波的RPM相关相位无〇?PM)的样本；平滑 瞬时幅度&(t〕，以产生针对N个谐波的每一个谐波的平滑的谐波幅度4C0;平滑瞬时相位 A(t)，以产生针对N个谐波的每一个谐波的平滑的谐波相位九(t);产生针对N个谐波的每 一个谐波的幅度扰动信号dck(t);产生针对N个谐波的每一个谐波的相位扰动信号dpk(t); 以及根#
生针对N个谐波的每 一个谐波的单独的谐波信号hk(t);对单独的谐波信号hk(t)进行求和，且由此产生引擎谐 波增强信号he(t)。
[0018] 在一些实施方式中，N是40至80的整数。
[0019] 在某些实施方式中，RPM范围是600RPM至7500RPM。
[0020] 在另一个方面，非暂态计算机可读介质承载指令以使处理器对目标引擎声音执行 谐波分解，从而提取目标引擎声音在一个RPM范围上的N个谐波的每一个谐波；并且从所提 取的谐波，提取针对在该RPM范围上的N个谐波的每一个谐波的相位和形状信息，用于再现 目标引擎声音。
[0021] 实施方式可包括以上和/或以下特征的一个或其任意组合。
[0022] 在又一方面，该方法包括：在车辆引擎谐波增强系统中，接收表示车辆引擎的当前 RPM的RPM信号；基于该RPM信号，从矢量[Ck]通过插值瞬时幅度来确定针对目标引 擎声音的N个谐波的每一个谐波的瞬时幅度其中该矢量[QJ包括针对在RPM值的子 集上的N个谐波的每一个谐波的RPM相关形状4(J2PM)的样本；基于该RPM信号，从矢量 [Pk]通过插值瞬时相位&(0来确定针对N个谐波的每一个谐波的瞬时相位化(〇,其中该 矢量[Pk]包括针对在RPM值的子集上的N个谐波的每一个谐波的RPM相关相位ACRPM) 的样本；平滑瞬时幅度4(t)，以产生针对N个谐波的每一个谐波的平滑的谐波幅度 平滑瞬时相位^(0,以产生针对N个谐波的每一个谐波的平滑的谐波相位化(t);产生针对N个谐波的每一个谐波的幅度扰动信号dck(t);产生针对N个谐波的每一个谐波的相位扰 动信号dpk(t);根据
产生针对N 个谐波的每一个谐波的单独的谐波信号hk(t);对单独的谐波信号hk(t)进行求和，且由此 产生将被添加在基线引擎声音之上的引擎谐波增强信号he(t);以及将引擎谐波增强信号 he(t)转换为声能。
[0023] 实施方式可包括以上和/或以下特征的一个或其任意组合。
[0024] 在一些实施方式中，产生幅度扰动信号包括根振
产生针对 N个谐波的每一个谐波的幅度扰动信号dck(t)，其中％，是目标引擎声音的N个谐波的每一 个谐波的谐波幅度中波动的标准偏差；ncfk(t)是用于产生幅度扰动信号的经滤波的随机 噪声；且0-ft是用于产生幅度扰动信号的经滤波的随机噪声的标准偏差。
[0025] 在某些实施方式中，产生相位扰动信号包括根据
=生针 对N个谐波的每一个谐波的相位扰动信号dpk(t)，其中是目标引擎声音的N个谐波的 每一个谐波的谐波相位中波动的标准偏差；npfk(t)是用于产生相位扰动信号的经滤波的 随机噪声；且0是用于产生相位扰动信号的经滤波的随机噪声的标准偏差。
[0026] 在另一方面，一种引擎谐波增强系统包括：数字信号处理器；以及与数字信号处 理器耦合并包含指令的存储器，当执行指令时会使得该数字信号处理器：接收表示车辆引 擎的当前RPM的RPM信号；基于该RPM信号，从矢量[Ck]通过插值瞬时幅度4(t)来确定针对 目标引擎声音的N个谐波的每一个谐波的瞬时幅度&(t)，其中该矢量[Ck]包括针对在RPM 值的子集上的N个谐波的每一个谐波的RPM相关形状的样本；基于该RPM信号， 从矢量[Pk]通过插值瞬时相位A⑴来确定针对N个谐波的每一个谐波的瞬时相位&(t)， 其中该矢量[Pk]包括针对在RPM值的子集上的N个谐波的每一个谐波的RPM相关相位 的样本；平滑瞬时幅度&(〇,以产生针对N个谐波的每一个谐波的平滑的谐波幅 度4(0;平滑瞬时相位以产生针对N个谐波的每一个谐波的平滑的谐波相位 产生针对N个谐波的每一个谐波的幅度扰动信号dck(t);产生针对N个谐波的每一个谐波 的相位扰动信号dpk(t);根据
： 生针对N个谐波的每一个谐波的单独的谐波信号hk(t);对单独的谐波信号hk(t)进行求 和，且由此产生将被添加在基线引擎声音之上的引擎谐波增强信号he(t);以及将引擎谐 波增强信号he(t)转换为声能。
[0027] 实施方式可包括以上特征的一个或其任意组合。
【附图说明】
[0028] 图1为用于提取限定目标引擎声音的特征且可用于再现目标引擎声音的特征的 参数的示例性过程的流程图。
[0029] 图2为自适应线性组合器的框图。
[0030] 图3为提取用于保存目标引擎声音的特征的相位和形状信息的示例性过程的流 程图。
[0031] 图4为包括车辆引擎声音增强系统的车辆的框图。
[0032] 图5为示例性过程的流程图，其可被图4的车辆引擎声音增强系统所采用，用于在 受试汽车（subjectautomobile)中再现希望的目标引擎声音。