包括引擎声音合成器的声音系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 各个实施方案设及声音合成的领域，特定来说设及合成燃烧引擎的声音。
【背景技术】
[0002] 混合动力车和电动车的日益普及引发城市环境中的新安全问题，因为与（燃烧） 引擎噪声相关的许多听觉线索可缺失。解决方案是智能地使车辆更增杂。实际上，不少国 家已建立要求轿车福射最小声音级W警告其它交通参与者轿车迫近的法律。
[0003] 已在分析和合成声音信号的领域中，尤其是在语音处理的背景下进行一些研究。 然而，已知方法和算法通常要求强大的数字信号处理器，其不适于轿车产业所要求的低成 本应用。合成（例如，燃烧引擎）声音不仅被生成来警告周围的交通参与者；还可W再现 于轿车内部中W对驾驶员提供关于引擎状态（旋转速度、引擎负载、油口位置等）的声学反 馈。然而，当通过扬声器再现合成马达声音时，驾驶员将感知所述声音不同于真实燃烧引 擎。因此，一般需要一种用于合成马达声音的改进方法。
【发明内容】
[0004] 描述一种用于在听音室的至少一个听音位置中再现合成引擎声音的系统。根据本 发明的实例，所述系统包括包含各种预定义的模型参数集的模型参数数据库。引擎声音合 成器接收至少一个引导信号且被配置来根据引导信号选择一个模型参数集。引擎声音合成 器根据选择的模型参数集生成合成引擎声音信号。至少一个扬声器用于通过生成对应声学 信号再现合成引擎声音。此外，所述系统包括W下项中的一个；（1)均衡器，其接收合成引 擎声音信号且被配置来根据滤波传递函数对合成引擎声音信号进行滤波，设置滤波传递函 数使得听音室对所得声学引擎声音信号的效应在听音位置处得W近似补偿；和（2)模型参 数调谐单元，其被配置来根据均衡器滤波参数集修改模型参数数据库中的预定义的模型参 数集，使得在从修改的模型参数集生成所得合成引擎声音信号时，听音室对所得声学信号 的效应在听音位置处得W近似补偿。
[0005] 此外，描述一种用于在听音室的至少一个听音位置中使用至少一个扬声器再现合 成引擎声音的方法。根据另一实施方案，所述方法包括；提供包括各种预定义的模型参数集 的模型参数数据库，接收至少一个引导信号并根据引导信号选择一个模型参数集。根据选 择的模型参数集合成至少一个合成引擎声音信号。通过生成对应声学引擎声音信号再现合 成引擎声音信号。此外，所述方法包括W下项中的一个；（1)根据滤波传递函数对合成引擎 声音信号进行滤波，设置滤波传递函数使得听音室对所得声学引擎声音信号的效应在听音 位置处得W近似补偿；和（2)根据均衡滤波参数集修改模型参数数据库中的预定义的模型 参数集，使得在从修改的模型参数集生成所得合成引擎声音信号时，听音室对所得声学引 擎声音信号的效应在听音位置处得W近似补偿。
【附图说明】
[0006] 参考附图和描述可更佳地理解各个实施方案。图中的组件不一定按比例绘制，而 是重点示出本发明的原理。此外，在图中，相同参考数字指明对应部件。在附图中：
[0007] 图1是示出基于正弦信号模型的引擎声音分析的一般实例的方框图；
[000引图2是示出基于利用外部引导信号估计存在于输入信号中的谐波正弦信号成分 的模型的引擎声音分析的实例的方框图；
[0009] 图3是使用谐波正弦信号成分的自适应引导估计的引擎声音分析的另一实例的 方框图；
[0010] 图4是示出图3的实例中的谐波正弦信号分量的调适的方框图；
[0011] 图5是示出使用通过根据图1-3的实例中的一个的信号分析获得的信号模型的引 擎声音的合成的方框图；
[0012] 图6是示出集成在声音系统中的示例性引擎声音合成器的方框图，其包括用于补 偿听音室的房间脉冲响应的均衡器；
[0013] 图7包括图6的实例的替代解决方案；
[0014] 图8是示出图6的实例的多通道泛化的方框图；和
[0015] 图9是示出图7的实例的多通道泛化的方框图。
【具体实施方式】
[0016] 来自轿车外的可感知声音W驾驶速度相当于每小时30-40千米的引擎声音为主。 因此，引擎声音是警告其它交通参与者轿车迫近（尤其是在其中驾驶速度慢的城市地区 中）的主要"警报信号"。如上文所述，要求电动车或混合动力车福射最小声音级W允许人 员（尤其是行人和听力能力下降的人员）听见迫近轿车。此外，还可W期望典型的燃烧引 擎声音在轿车内部中W对驾驶员提供关于轿车操作状态（关于旋转速度、油口位置、引擎 负载等）的声学反馈。
[0017] 在许多应用中，有用信号是由因宽带噪声损坏的多个正弦信号分量组成。正弦或 "谐波"模型适于分析和模拟该些信号。此外，主要由正弦分量组成的信号可存在于不同应 用中，诸如共振峰频率存在于语言处理中。正弦模拟还可W成功地应用于分析和合成由乐 器产生的声音，因为乐器通常产生具有相对较慢的不同正弦分量的谐波或近谐波信号。正 弦模拟提供可听信号分量的参数表示使得可通过合成（即，通过（谐波和残差）分量的相 加（或叠加））恢复原始信号。
[0018] 旋转的机械系统（诸如轿车的燃烧引擎）具有高谐波成分和宽带噪声信号；"正弦 加残差"模型因此非常适于分析和合成由真实燃烧引擎产生的声音。为此目的，可使用位于 轿车外的一个或多个麦克风记录由燃烧引擎生成的声音，同时轿车例如停置在底盘滚筒式 测功机中且在不同负载条件和各种旋转引擎速度下操作。可W分析所得音频数据W从音频 数据"提取"模型参数，其可W随后用于（例如，在电动车中）使用适当合成器轻易再现马 达声音。模型参数通常不是常数，但可W尤其是取决于旋转引擎速度而变化。
[0019] 图1示出用于分析频域中的音频信号W提取前述模型参数的系统。时间离散输入 信号X[n](具有时间索引n)是通过测量获得的音频数据，如上文所论述。在图1中，所述 测量通常由提供输入信号x[n]的输入信号源10标识。输入信号x[n]可W使用数字短时 傅里叶变换（STFT)算法（例如，FFT算法）变换成频域。执行STFTW生成频域中的输入 信号X(ej'u)的函数区块是用图1中的参考数字20标记。信号分析开始于频域中的输入信 号X(ej'u)，接着在频域中进行所有W下信号分析