CN106463109B - 动态发动机谐波增强声场 - Google Patents

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Abstract

一种产生用于发动机谐波增强(EHE)的动态声场的方法。动态是指当发动机在各种RPM和负载下操作时，将声场定位在不同位置的能力。为了控制声场宽度，可以在第一音频通道(例如，左音频通道)与第二音频通道(例如，右音频通道)之间引入相位差。在最一般的情况下，可以每RPM每谐波地引入相位差。在该方法中，可以调整相位差，使得车辆乘客将感知到每个谐波信号具有特定的宽度。该宽度可以通过调谐每谐波相位差而在每RPM区域独立地调整。

Description

动态发动机谐波增强声场
技术领域
本公开的实施例涉及动态发动机谐波增强声场。
背景技术
本文档描述了一种产生用于发动机谐波增强(EHE)的动态声场的方法。动态是指当发动机在各种RPM和负载下操作时，将声场定位在不同位置的能力。
发动机谐波增强(EHE)用于产生一组谐波信号以补充或掩蔽发动机声音的某些特性。在EHE中产生的每个谐波信号具有随时间变化的幅度ck(t)和相位
其中并且f1是发动机的基频，lk是通常为0.5的倍数的谐波阶，但一般来说，根据算法能力，可以是正的非零实数。RPM是发动机速度，并且fk是谐波k的频率，单位为Hz。
在EHE中产生的信号是时间、RPM、发动机负载的函数，并且可以写为所有有贡献的谐波的总和：
其中N是所考虑的谐波的总数。
发明内容
本公开部分地基于以下认识：可以通过在左通道EHE信号与右通道EHE信号之间引入每谐波相位差来控制发动机谐波增强(EHE)声场的宽度。本公开还部分地基于这样的认识，即可以通过在用于前置扬声器的前通道EHE信号与待经由后置扬声器播放的后通道EHE信号之间引入幅度差来提供前后可控EHE声场。下面提到的所有示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。
一个方面的特征在于一种方法，其包括提供对应于车辆的发动机的RPM的基频；确定该基频的多个谐波；以及确定多个第一增益值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第一增益值包括作为RPM的函数的第一增益值。该方法还包括确定多个第一相位值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第一相位值包括作为RPM的函数的第一相位值。多个谐波、多个第一增益值和多个第一相位值被组合以产生第一组谐波增强信号，并且第一组的谐波增强信号被组合以提供第一通道谐波增强信号。
该方法还包括确定多个第二增益值和多个第二相位值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第二增益值包括作为RPM的函数的第二增益值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第二相位值包括作为RPM的函数的第二相位值。多个谐波、多个第二增益值和多个第二相位值被组合以产生第二组谐波增强信号，并且第二组的谐波增强信号被组合以提供第二通道谐波增强信号。多个第一相位值与多个第二相位值之间的每谐波相位差根据发动机RPM而变化。
各实施方式可以包括以下特征之一或其任何组合。
在一些实施方式中，多个第一相位值与多个第二相位值之间的每谐波相位差根据发动机负载而变化。
在某些实施方式中，多个第一增益值与多个第二增益值之间的每谐波增益差根据发动机RPM而变化。
在一些情况下，第一通道谐波增强信号是前通道信号，并且第二通道谐波增强信号是后通道信号。
在某些情况下，第一通道谐波增强信号是左通道信号，并且第二通道谐波增强信号是右通道信号。
在一些示例中，该方法包括将第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器以用于转换为声能；以及将第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器以用于转换为声能。
在某些示例中，一个或多个第一扬声器位于车辆的车厢的左侧附近，并且一个或多个第二扬声器位于车辆的右侧附近。
在一些实施方式中，将第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器包括针对一个或多个第一扬声器中的每一个第一扬声器单独地均衡第一通道谐波增强信号，以将单独均衡的第一通道谐波增强信号提供至一个或多个第一扬声器。分配第一通道谐波增强信号还可以包括在将均衡的第一通道谐波增强信号提供至一个或多个第一扬声器之前使其通过放大器。
在某些实施方式中，将第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器包括针对一个或多个第二扬声器中的每一个第二扬声器单独地均衡第二通道谐波增强信号，以将单独均衡的第二通道谐波增强信号提供至一个或多个第二扬声器。分配第二通道谐波增强信号还可以包括在将均衡的第二通道谐波增强信号提供至一个或多个第二扬声器之前使其通过放大器。
在一些实施方式中，一个或多个第一扬声器定位在车厢的前部附近，并且一个或多个第二扬声器定位在车厢的后部附近。
在某些实施方式中，该方法包括确定多个第三增益值和多个第四增益值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第三增益值包括作为发动机负载的函数的第三增益值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第四增益值包括作为发动机负载的函数的第四增益值。多个谐波、多个第一增益值、多个第三增益值和多个第一相位值被组合以产生第一组谐波增强信号。附加地，多个谐波、多个第二增益值、多个第四增益值和多个第二相位值被组合以产生第二组谐波增强信号。
另一方面的特征在于一种方法，其包括提供对应于车辆的发动机的RPM的基频；确定该基频的多个谐波；以及确定多个第一增益值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第一增益值包括作为RPM的函数的第一增益值。该方法还包括确定多个第一相位值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第一相位值包括作为RPM的函数的第一相位值。多个谐波、多个第一增益值和多个第一相位值被组合以产生第一组谐波增强信号，并且第一组的谐波增强信号被组合以提供第一通道谐波增强信号。
该方法还包括确定多个第二增益值和多个第二相位值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第二增益值包括作为RPM的函数的第二增益值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第二相位值包括作为RPM的函数的第二相位值。多个谐波、多个第二增益值和多个第二相位值被组合以产生第二组谐波增强信号，并且第二组的谐波增强信号被组合以提供第二通道谐波增强信号。多个第一增益值与多个第二增益值之间的每谐波增益差根据发动机RPM而变化。
各实施方式可以包括以上和/或以下特征中的一个，或其任何组合。
在一些实施方式中，多个第一相位值与多个第二相位值之间的每谐波增益差根据发动机负载而变化。
在某些实施方式中，第一通道谐波增强信号是前通道信号，并且第二通道谐波增强信号是后通道信号。
在一些情况下，该方法包括将第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器以用于转换为声能；以及将第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器以用于转换为声能。一个或多个第一扬声器定位在车厢的前部附近，并且一个或多个第二扬声器定位在车厢的后部附近。
在一些情况下，将第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器包括针对一个或多个第一扬声器中的每一个第一扬声器单独地均衡第一通道谐波增强信号，以将单独均衡的第一通道谐波增强信号提供至一个或多个第一扬声器。分配第一通道谐波增强信号还可以包括在将均衡的第一通道谐波增强信号提供至一个或多个第一扬声器之前使其通过放大器。
在某些情况下，将第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器包括针对一个或多个第二扬声器中的每一个第二扬声器单独地均衡第二通道谐波增强信号，以将单独均衡的第二通道谐波增强信号提供至一个或多个第二扬声器。分配第二通道谐波增强信号还可以包括在将均衡的第二通道谐波增强信号提供至一个或多个第二扬声器之前使其通过放大器。
又一方面的特征在于一种方法，其包括：产生包括第一多个发动机谐波增强信号分量的第一通道谐波增强信号；以及生成包括第二多个发动机谐波增强信号分量的第二通道谐波增强信号。第一通道谐波增强信号被分配至一个或多个第一扬声器以用于转换为声能，并且第二通道谐波增强信号被分配至一个或多个第二扬声器以用于转换为声能。在第一通道谐波增强信号与第二通道谐波增强信号之间引入每谐波相位差。
各实施方式可以包括以上和/或以下特征中的一个，或其任何组合。
在一些实施方式中，每谐波相位差根据发动机RPM而变化。
在某些实施方式中，每谐波相位差根据发动机负载而变化。
在一些情况下，第一通道谐波增强信号是左通道信号，并且第二通道谐波增强信号是右通道信号。
在某些情况下，一个或多个第一扬声器位于车厢的左侧附近，并且一个或多个第二扬声器位于车厢的右侧附近。
另一方面特征在于一种方法，其包括：产生包括第一多个发动机谐波增强信号分量的第一通道谐波增强信号；以及生成包括第二多个发动机谐波增强信号分量的第二通道谐波增强信号。第一通道谐波增强信号被分配至一个或多个第一扬声器以用于转换为声能，并且第二通道谐波增强信号被分配至一个或多个第二扬声器以用于转换为声能。在第一通道谐波增强信号与第二通道谐波增强信号之间引入每谐波幅度差。
各实施方式可以包括以上和/或以下的特征之一，或其任何组合。
在一些实施方式中，每谐波幅度差根据发动机RPM而变化。
在某些实施方式中，每谐波幅度差根据发动机负载而变化。
在一些情况下，第一通道谐波增强信号是前通道信号，并且第二通道谐波增强信号是后通道信号。
在某些情况下，一个或多个第一扬声器位于车厢的前部附近，并且一个或多个第二扬声器位于车辆的后部附近。
在一些示例中，将第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器包括针对一个或多个第一扬声器中的每一个第一扬声器单独地均衡第一通道谐波增强信号，以将单独均衡的第一通道谐波增强信号提供至一个或多个第一扬声器。分配第一通道谐波增强信号还可以包括在将均衡的第一通道谐波增强信号提供至一个或多个第一扬声器之前使其通过放大器。
在某些示例中，将第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器包括针对一个或多个第二扬声器中的每一个第二扬声器单独地均衡第二通道谐波增强信号，以将单独均衡的第二通道谐波增强信号提供至一个或多个第二扬声器。分配第二通道谐波增强信号还可以包括在将均衡的第二通道谐波增强信号提供至一个或多个第二扬声器之前使其通过放大器。
在一些实施方式中，将第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器包括在将第一通道谐波增强信号提供至一个或多个第一扬声器之前使其通过放大器，并且将第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器包括在将第二通道谐波增强信号提供至一个或多个第二扬声器之前使其通过放大器。
根据另一方面，一种车辆发动机声音增强***包括用于提供对应于车辆的发动机的RPM的基频的电路；用于确定基频的多个谐波的电路；以及用于确定多个第一增益值的电路。针对多个谐波中的每个谐波，多个第一增益值包括作为RPM的函数的第一增益值。车辆发动机声音增强***还包括用于确定多个第一相位值的电路。针对多个谐波中的每个谐波，多个第一相位值包括作为RPM的函数的第一相位值。电路被提供用于组合多个谐波、多个第一增益值和多个第一相位值以产生第一组谐波增强信号，并且电路被提供用于组合第一组的谐波增强信号以提供第一通道谐波增强信号。
车辆发动机声音增强***还包括用于确定多个第二增益值的电路，以及用于确定多个第二相位值的电路。针对多个谐波中的每个谐波，多个第二增益值包括作为RPM的函数的第二增益值。针对多个谐波中的每个谐波，多个第二相位值包括作为RPM的函数的第二相位值。电路被提供用于组合多个谐波、多个第二增益值和多个第二相位值以产生第二组谐波增强信号，并且电路被提供用于组合第二组的谐波增强信号以提供第二通道谐波增强信号。多个第一相位值与多个第二相位值之间的每谐波相位差根据发动机RPM而变化。
附图说明
图1是包括可用于提供动态发动机谐波增强(EHE)声场的车辆发动机声音增强***的车辆的框图。
图2A是来自图1的车辆发动机声音增强***的EHE处理器的框图。
图2B是来自图2A的EHE处理器的左通道EHE信号发生器的框图。
图2C是来自图2A的EHE处理器的右通道EHE信号发生器的框图。
图3A是利用发动机负载来调整谐波特定相位的替代EHE处理器的框图。
图3B是来自图3A的EHE处理器的左通道EHE信号发生器的框图。
图3C是来自图3A的EHE处理器的右通道EHE信号发生器的框图。
图4A是利用发动机负载来调整谐波特定相位和幅度的替代EHE处理器的框图。
图4B是来自图4A的EHE处理器的前通道EHE信号发生器的框图。
图4C是来自图4A的EHE处理器的后通道EHE信号发生器的框图。
图5A是利用发动机负载来调整谐波特定相位和幅度的替代EHE处理器的框图。
图5B是来自图5A的EHE处理器的前通道EHE信号发生器的框图。
图5C是来自图5A的EHE处理器的后通道EHE信号发生器的框图。
具体实施方式
虽然附图的若干视图的元件可以在框图中被示出和描述为离散元件，并且可以被称为“电路”，除非另有说明，这些元件可以被实现为模拟电路、数字电路或执行软件指令的一个或多个微处理器中的一个或其组合。软件指令可以包括数字信号处理(DSP)指令。操作可以由模拟电路或执行实施与模拟操作等效的数学或逻辑的软件的微处理器来进行。除非另有说明，否则信号线可以被实现为离散的模拟或数字信号线，作为具有适当的信号处理以处理单独的音频信号流的单个离散数字信号线，或者作为无线通信***的元件。可以在框图中描述一些处理。在每个块中进行的活动可以由一个元件或由多个元件进行，并且可以在时间上分离。进行块的活动的元件可以在物理上分离。一个元件可以进行多于一个块的活动。除非另有说明，音频信号可以以数字或模拟形式编码及传输；常规的数模转换器或模数转换器可从图中省略。
创建可控宽度声场
为了控制声场的宽度，生成用于左扬声器的左通道EHE信号xL和用于右扬声器的右通道EHE信号xR，如下：
其中cLk和分别是左通道EHE信号中谐波k的幅度和相位，并且cRk和分别是右通道EHE信号中谐波k的幅度和相位。
为了控制声场宽度，可以在左通道与右通道之间引入相位差在最一般的情况下，可以每RPM每谐波地引入左右相位差。在该方法中，可以调整相位差，使得车辆乘客将感知到每个谐波信号具有特定的宽度。该宽度可以通过调谐变量而独立地每RPM区域进行调整：
一般来说，左通道EHE信号和右通道EHE信号的幅度将是相同的(即，cLk(rpm)＝cRk(rpm))。
声场是动态的，因为声场的宽度随着发动机RPM而改变。
图1是包括可用于提供动态发动机谐波增强(EHE)声场的车辆发动机声音增强***的车辆的框图。发动机谐波增强(EHE)处理器102耦合到加法器104。加法器104还通过娱乐音频均衡器和空间处理器106耦合到娱乐音频信号源108。加法器104通过多通道放大器110耦合到位于车厢114周围的多个扬声器112-1至112-4。如多条线所示，EHE处理器102、加法器104、娱乐音频均衡器和空间处理器106以及放大器110之间的耦合是多通道的。如上所述，信号线可以被实现作为离散的模拟或数字信号线、作为具有适当的信号处理以处理单独的音频信号流的单个离散数字信号线、或者作为无线通信***的元件。
在操作中，娱乐音频源108和娱乐音频均衡器和空间处理器106常规地操作，以向车厢114的乘员提供均衡的及空间处理的音频娱乐。在一些实施方式中，娱乐音频信号源108可以包括公告音频信号，用于导航、警告信号等。EHE处理器102处理EHE音频信号，使得当由扬声器112-1至112-4再现时，它们提供期望的声音体验。EHE处理器将生成用于左和右音频通道，和/或前和后(后部)音频通道的信号，其将通过类似于娱乐音频EQ的静态EQ(声场处理器)。经处理的EHE音频信号和经处理的娱乐音频信号在加法器104处相加、由放大器110放大并由扬声器转换为声能。
参考图2A至2C，EHE处理器102包括RPM检测器和基频计算器202，其接收指示以RPM为单位的发动机转速的信号作为输入。该信号可以来自车辆的发动机控制单元(ECU)100(图1)。RPM检测器和基频计算器202可操作地耦合到多个频率转换器204-1至204-n(其中n是所考虑的谐波的总数)，其产生各自的谐波信号，每个谐波信号是基频的倍数。
在操作中，输入到RPM检测器和基频计算器202的RPM信号确定发动机谐波的基频，并且发动机负载信号控制谐波增强的总声音水平。本文使用的“谐波”可以包括半谐波或四分之一谐波。RPM信号可以是通过导线的模拟信号或者通过总线(GMLAN、CAN、MOST等)的数字信号。在一个实施方式中，RPM信号指示每发动机转数的已知脉冲数。如果RPM信号来自点火模块，则每转脉冲数(PPR)通常等于每次旋转点火的发动机气缸数或者活跃的发动机气缸总数的一半，因为只有一半的常规(四-冲程)发动机的气缸每次旋转点火。例如，来自8缸发动机的基于点火的RPM信号将具有4PPR。如果RPM来自曲轴传感器，则脉冲数目等于曲轴位置轮上的等间隔齿的数目(不包括用于指示曲柄位置的特殊齿，通常用来指示曲轴的上止点(TDC)位置)。
RPM检测器和基本谐波频率计算器202测量连续RPM脉冲之间的时间，并计算倒数以确定基本发动机谐波频率。
频率转换器204-1至204-n(统称为“204”)通过将基本发动机旋转频率乘以每个增强的发动机谐波的阶数来计算针对每个增强谐波的频率。频率转换器204可操作地耦合到一对通道EHE信号发生器(即，左和右通道EHE信号发生器206、208)。通道EHE信号发生器206、208利用来自频率转换器204的谐波频率来产生相应的通道EHE信号xL(rpm,t)、xR(rpm,t)。
每个通道EHE信号发生器206、208包括多个EHE信号发生器。左通道EHE信号发生器206包括EHE信号发生器210-1至210-n(统称为“210”)，每个谐波一个。类似地，右通道EHE信号发生器包括EHE信号发生器212-1至212-n(统称为“212”)，每个谐波一个。
如图2B所示，左通道信号发生器206的每个EHE信号发生器210包括相位确定器214-1至214-n(统称为“214”)、参考信号发生器216-1至216-n(统称为“216”)、谐波形状确定器218-1至218-n(统称为“218”)和谐波增益元件220-1至220-n(统称为“220”)。类似地，如图2C所示，右通道信号发生器208的每个EHE信号发生器212包括相位确定器222-1至222-n(统称为“222”)、参考信号发生器224-1至224-n(统称为“224”)、谐波形状确定器226-1至226-n(统称为“226”)和谐波增益元件228-1至228-n(统称为“228”)。相位确定器214、222，参考信号发生器216、224和谐波形状确定器218、226每个均可操作地耦合到对应的一个频率转换器204。
相位确定器214、222确定对应的发动机谐波增强信号的相位。个体相位确定器214、222可以被实现为频率-相位查找表(LUT)，其使得每个谐波的相位是频率相关的。可替代地，可以根据公式f(rpm)计算或近似相位。值得注意的是，每谐波引入左相位值与右相位值之间的相位差(参见上面的等式6)。当左通道EHE信号和右通道EHE信号经由相应的扬声器换能时，该可调谐相位差可以有益于控制感知的声场的宽度(从左到右)。该宽度可以通过调整左相位值和右相位值而在每RPM区域独立调整。
在操作中，相位确定器214、222中的每一个相位确定器从对应的一个频率转换器204接收输入。基于来自对应的频率转换器204的输入，相位确定器214、222中的每一个相位确定器确定参考信号的相位，该参考信号由对应的一个参考信号发生器216、224产生。
参考信号发生器216、224各自产生具有与来自频率转换器204中的对应一个频率转换器的谐波频率相关的频率分量的正弦波形式的参考信号，以及与从相位确定器214、222中对应的一个相位确定器提供的相位相关的相位分量。谐波增益元件220、228中的每一个可操作地耦合到参考信号发生器216、224中的对应一个参考信号发生器，以将谐波特定增益应用到参考信号中的对应一个参考信号，从而提供发动机谐波增强(EHE)信号hLk、hRk。
单独谐波形状确定器218、226可以根据公式通过计算而确定或近似增益，或者可以从频率-增益查找表(LUT)检索增益。在操作中，谐波形状确定器218、226中的每一个谐波形状确定器接收来自频率转换器204中的对应的一个频率转换器的输入。基于该输入，形状确定器218、226中的每一个形状确定器确定将由增益元件220、228中对应的一个增益元件应用的增益，其使得每个发动机谐波增强信号的幅度是频率相关的。
左发动机谐波增强通道信号发生器206的谐波增益元件220可操作地耦合到第一谐波加法器230，并且右通道EHE信号发生器208的谐波增益元件228可操作地耦合到第二加法器232。第一谐波加法器230合并来自左通道EHE信号确定器206的谐波增益元件220的EHE信号hLk(t)，以提供左通道EHE信号xL(rpm,t)。类似地，第二谐波加法器232合并来自右通道EHE信号确定器208的谐波增益元件228的EHE信号hRk(t)，以提供右通道EHE信号xR(rpm,t)。
左通道EHE信号可以被分配到车厢114(图1)的左侧上的一个或多个扬声器以用于转换为声能，并且右通道EHE信号可以被分配到车厢114的右侧上的一个或多个扬声器以用于转换为声能。
在一些情况下，声场处理器234可以被提供用于处理左通道EHE信号和右通道EHE信号，以确定针对每个通道EHE信号的声像。声场处理器234可以包括多个均衡器(EQ)，每个扬声器一个。通常，均衡的左通道EHE信号被分配到车厢114的左侧上的一个或多个扬声器(图1)，并且均衡的右通道EHE信号被分配到车厢114的右侧上的一个或多个扬声器(图1)。
在一些情况下，还可以通过使用发动机负载作为控制输入以调整左通道与右通道之间的相位差，从而控制声音级的宽度。在这种情况下：图3A是利用发动机负载来调整谐波特定相位的EHE处理器302的框图，相同的附图标记表示相同的元件。
EHE处理器302包括发动机负载检测器304。发动机负载检测器304确定固有发动机声音水平，以适当地平衡声音增强。车辆的发动机控制单元(ECU)100(图1)通常将具有可用的若干以下信号，其与发动机负载良好地相关，并且可以以模拟或数字形式可用于EHE***，例如：加速器踏板位置(APP)；节流阀位置传感器(TPS)；质量空气流量(MAF)；歧管绝对压力(MAP)；发动机扭矩；和/或计算的发动机负载。这些信号中的任何一个信号适合于EHE控制。
发动机负载检测器304可以将发动机负载信号从原生数据形式转换为对于EHE***更有用的形式。例如，如果发动机负载信号代表发动机扭矩，则发动机负载检测器可以将扭矩测量值转换为发动机负载测量值。发动机负载可以表示为指数；例如，最大发动机负载可以指定为100，发动机负载可以表示为1-100的数值。
发动机负载检测器304向相位确定器214、222(分别为图3B和3C)提供输入，相位确定器214、222随后可以根据RPM和发动机负载确定谐波特定相位。个体相位确定器214、222可以被实现为多变量查找表(LUT)，其使得每个谐波的相位能够取决于频率和负载。可替代地，可以根据公式f(RPM,load)来计算或近似相位。
可替代地或附加地，发动机谐波增强信号的幅度可取决于负载。在这方面，发动机谐波增强(EHE)信号发生器210、212还可以包括EHE增益确定器304-1至304-n(左)，306-1至306-n(右)和相关联的增益元件308-1至308-n(左)，310-1至310-n(右)，以用于将负载相关增益应用到谐波增益元件220、228的输出，如图3B和3C所示。造成的幅度是频率相关增益和负载相关增益的乘积，左通道EHE信号和右通道EHE信号采用以下形式：
创建前-后可控声场
为了创建前-后可控声场，用于前扬声器的信号(即，前通道EHE信号)和要经由后扬声器播放的另一信号(即，后(后部)通道EHE信号)被提供。
前通道EHE信号是：
并且后(后部)通道EHE信号是：
其中前信号和后信号的相位通过以下方式相关：
并且以dB为单位的幅度相关于：
ΔcFHk(rpm)＝cFk(rpm)-cHk(rpm) (14)
前信号与后信号之间的大约3dB的电平差将对应于声场到前方或后方的可感知的移位。较大的信号将朝着该方向拉动声场。
图4A至4C示出了可与图1的***一起使用的替代EHE处理器402，以产生随着RPM的变化在车厢的前部和后部之间转移的声场。RPM检测器和基频计算器404接收指示以RPM为单位的发动机转速的信号作为输入。RPM检测器和基频计算器404可操作地耦合到多个频率转换器406-1至406-n(统称为“406”)，其产生各自的谐波信号，每个谐波信号是基频的倍数。
RPM检测器和基频谐波频率计算器404确定基本发动机旋转频率，并将其作为输入提供给频率转换器406。频率转换器406通过将基本发动机旋转频率乘以每个增强谐波的阶数的每个增强的发动机谐波。频率转换器406可操作地耦合到一对通道EHE信号发生器(即，前和后(后部)通道EHE信号发生器(408、410)。通道EHE信号发生器利用来自频率转换器406的谐波频率来产生相应的通道EHE信号xF(rpm，t)、xH(rpm，t)。
每个通道EHE信号发生器408、410包括多个EHE信号发生器。如图4B所示，前通道EHE信号发生器408包括前EHE信号发生器412-1至412-n(统称为“412”)，每个谐波一个。类似地，如图4C所示，后通道EHE信号发生器包括后(后部)EHE信号发生器414-1至414-n(统称为“414”)，每个谐波一个。
前通道EHE信号发生器408的每个EHE信号发生器412包括相位确定器416-1至416-n(统称为“416”)、参考信号发生器418-1至418-n(共同称为“418”)、谐波形状确定器420-1至420-n(统称为“420”)和谐波增益元件422-1至422-n(统称为“422”)。类似地，右通道信号发生器208的每个EHE信号发生器414包括相位确定器424-1至424-n(统称为“424”)、参考信号发生器426-1至426-n(统称为“426”)、谐波形状确定器428-1至428-n(统称为“428”)和谐波增益元件430-1至430-n(统称为“430”)。相位确定器416、424，参考信号发生器418、426和谐波形状确定器420、428每个均可操作地耦合到频率转换器406中的对应的一个频率转换器。
相位确定器416、424确定对应的发动机谐波增强信号的相位。个体相位确定器416、424可以被实现为频率-相位查找表(LUT)，其使得每个谐波的相位是频率相关的。可替代地，可以根据公式f(RPM)来计算或近似相位。相位差可以提供前部与后部之间的平移或延迟，并增加声场感知。
在操作中，相位确定器416、424中的每一个相位确定器从频率转换器406中对应的一个频率转换器接收输入。基于来自对应的频率转换器406的输入，相位确定器416、424中的每一个相位确定器确定参考信号的相位，该参考信号其由参考信号发生器418、426中的对应的一个参考信号发生器产生。
参考信号发生器418、426各自产生具有与来自频率转换器中对应的一个频率转换器的谐波频率相关的频率分量的正弦波形式的参考信号，以及与从相位确定器418、426中对应的一个相位确定器提供的相位相关的相位分量。增益元件422、430各自可操作地耦合到参考信号发生器418、426中对应的一个参考信号发生器，以用于将谐波特定增益应用到参考信号中对应的一个参考信号，以提供发动机谐波增强信号。
个体谐波形状确定器420、428可以根据公式通过计算来确定或近似增益，或者可以从频率-增益查找表(LUT)检索增益。在操作中，谐波形状确定器420、428中的每一个谐波形状确定器接收来自频率转换器406中对应的一个频率转换器的输入。基于该输入，形状确定器420、428中的每一个形状确定器确定将由增益元件422、430中对应的一个增益元件应用的增益，其使得每个发动机谐波增强信号的幅度是频率相关的。
前发动机谐波增强通道信号确定器408的谐波增益元件422可操作地耦合到第一谐波加法器432，并且后(后部)通道EHE信号确定器410的谐波增益元件430可操作地耦合到第二加法器434。第一谐波加法器432合并来自前通道EHE信号发生器408的谐波增益元件422的EHE信号，以提供前通道EHE信号xF(rpm,t)。类似地，第二谐波加法器434合并来自后通道EHE信号发生器410的谐波增益元件430的EHE信号，以提供后通道EHE信号xH(rpm,t)。
值得注意的是，每谐波引入前增益值与后增益值之间的增益差ΔcFHk。当前通道EHE信号和后通道EHE信号经由相应的扬声器换能时，该可调增益差异可以有益于控制感知到的声场的前-后位置。前通道EHE信号与后通道EHE信号之间的大约3dB的电平差将对应于声场到前方或后方的可感知的移位。较大的信号将朝着该方向拉动声场。
前通道EHE信号xF(rpm,t)可以被分配到车厢114前部中的一个或多个扬声器以用于转换为声能，并且后通道EHE信号xH(rpm,t)可以被分配到车厢114后部中的一个或多个扬声器以用于转换为声能。
在一些情况下，声场处理器436可以被提供用于处理前通道EHE信号和后通道EHE信号，以确定针对每个通道EHE信号的声像。声场处理器436可以包括多个均衡器(EQ)，每个扬声器一个。通常，均衡的前通道EHE信号根据均衡被分配到车厢114前面的一个或多个扬声器(图1)，并且均衡的后通道EHE信号根据均衡被分配到车厢114后面的一个或多个扬声器(图1)。
图5A至5C示出了替代EHE处理器502，其可以用于创建声场，该声场在车厢的前部与后部之间随RPM的变化而移位，且利用发动机负载来调整谐波特定相位和幅度。相同的附图标记表示相同的部件。
EHE处理器502包括发动机负载检测器504。发动机负载检测器504向相位确定器416、424(分别为图5B和5C)提供输入，相位确定器416、424随后可以将谐波特定相位确定为RPM和发动机负载的函数。个体相位确定器416、424可以被实现为多变量查找表(LUT)，其使得每个谐波的相位能够取决于频率和负载。可替代地，可以根据公式f(RPM,load)来计算或近似相位。
可替代地或附加地，发动机谐波增强信号的幅度可取决于负载。在这方面，发动机谐波增强(EHE)信号发生器412、414还可以包括EHE增益确定器506-1至506-n(前)、508-1至508-n(后/后部)和相关联的增益元件510-1至510-n(前)、512-1至512-n(后/后部)，以用于将负载相关增益应用到谐波增益元件422、430的输出，如图3B和3C所示。造成的幅度是频率相关增益和负载相关增益的乘积，左通道EHE信号和右通道EHE信号采用以下形式：
已经描述了多种实施方式。然而，应当理解，在不脱离本文所描述的发明构思的范围的情况下，可以进行额外的修改，因此，其他实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种用于发动机谐波增强的方法，包括：
提供与车辆的发动机的RPM对应的基频；
确定所述基频的多个谐波；
确定多个第一增益值，所述多个第一增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第一增益值；
确定多个第一相位值，所述多个第一相位值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第一相位值；
组合所述多个谐波、所述多个第一增益值和所述多个第一相位值以产生谐波增强信号的第一集合；
组合所述第一集合的所述谐波增强信号以提供第一通道谐波增强信号；
确定多个第二增益值，所述多个第二增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第二增益值；
确定多个第二相位值，所述多个第二相位值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第二相位值；
组合所述多个谐波、所述多个第二增益值和所述多个第二相位值以产生谐波增强信号的第二集合；以及
组合所述第二集合的所述谐波增强信号以提供第二通道谐波增强信号，
其中所述多个第一相位值与所述多个第二相位值之间的每谐波相位差根据所述发动机RPM而变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个第一相位值与所述多个第二相位值之间的所述每谐波相位差根据发动机负载而变化。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个第一增益值与所述多个第二增益值之间的每谐波增益差根据所述发动机RPM而变化。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一通道谐波增强信号是前通道信号，并且所述第二通道谐波增强信号是后通道信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一通道谐波增强信号是左通道信号，并且所述第二通道谐波增强信号是右通道信号。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器以用于转换为声能；以及将所述第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器以用于转换为声能。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个第一扬声器位于车厢的左侧附近，并且所述一个或多个第二扬声器位于所述车厢的右侧附近。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个第一扬声器位于车厢的前部附近，并且所述一个或多个第二扬声器位于所述车厢的后部附近。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定多个第三增益值，所述多个第三增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为发动机负载的函数的第三增益值；
组合所述多个谐波、所述多个第一增益值、所述多个第三增益值和所述多个第一相位值以产生谐波增强信号的所述第一集合；
确定多个第四增益值，所述多个第四增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为发动机负载的函数的第四增益值；以及
组合所述多个谐波、所述多个第二增益值、所述多个第四增益值和所述多个第二相位值以产生谐波增强信号的所述第二集合。
10.一种用于发动机谐波增强的方法，包括：
提供与车辆的发动机的RPM对应的基频；
确定所述基频的多个谐波；
确定多个第一增益值，所述多个第一增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第一增益值；
确定多个第一相位值，所述多个第一相位值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第一相位值；
组合所述多个谐波、所述多个第一增益值和所述多个第一相位值以产生谐波增强信号的第一集合；
组合所述第一集合的所述谐波增强信号以提供第一通道谐波增强信号；
确定多个第二增益值，所述多个第二增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第二增益值；
确定多个第二相位值，所述多个第二相位值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第二相位值；以及
组合所述多个谐波、所述多个第二增益值和所述多个第二相位值以产生谐波增强信号的第二集合；以及
组合所述第二集合的所述谐波增强信号以提供第二通道谐波增强信号，
其中所述多个第一增益值与所述多个第二增益值之间的每谐波增益差根据所述发动机RPM而变化。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个第一相位值与所述多个第二相位值之间的所述每谐波增益差根据发动机负载而变化。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一通道谐波增强信号是前通道信号，并且所述第二通道谐波增强信号是后通道信号。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器以用于转换为声能；以及将所述第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器以用于转换为声能，
其中所述一个或多个第一扬声器定位在车厢的前部附近，并且所述一个或多个第二扬声器定位在所述车厢的后部附近。
14.一种用于发动机谐波增强的方法，包括：
产生包括第一多个发动机谐波增强信号分量的第一通道谐波增强信号；
产生包括第二多个发动机谐波增强信号分量的第二通道谐波增强信号；
将所述第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器以用于转换为声能；
将所述第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器以用于转换为声能；以及
通过在所述第一通道谐波增强信号与所述第二通道谐波增强信号之间引入每谐波相位差来控制声场的宽度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述每谐波相位差根据发动机RPM而变化。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述每谐波相位差根据发动机负载而变化。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一通道谐波增强信号是左通道信号，并且所述第二通道谐波增强信号是右通道信号。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述一个或多个第一扬声器位于车厢的左侧附近，并且所述一个或多个第二扬声器位于所述车厢的右侧附近。
19.一种用于发动机谐波增强的方法，包括：
产生包括第一多个发动机谐波增强信号分量的第一通道谐波增强信号；
产生包括第二多个发动机谐波增强信号分量的第二通道谐波增强信号；
将所述第一通道谐波增强信号分配至一个或多个第一扬声器以用于转换为声能；
将所述第二通道谐波增强信号分配至一个或多个第二扬声器以用于转换为声能；以及
通过在所述第一通道谐波增强信号与所述第二通道谐波增强信号之间引入每谐波幅度差来控制声场的前后深度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述每谐波幅度差根据发动机RPM而变化。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述每谐波幅度差根据发动机负载而变化。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一通道谐波增强信号是前通道信号，并且所述第二通道谐波增强信号是后通道信号。
23.根据权利要求19所述的方法，其中所述一个或多个第一扬声器位于车厢的前部附近，并且所述一个或多个第二扬声器位于所述车厢的后部附近。
24.一种车辆发动机声音增强***，包括：
用于提供与车辆的发动机的RPM对应的基频的电路；
用于确定所述基频的多个谐波的电路；
用于确定多个第一增益值的电路，所述多个第一增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第一增益值；
用于确定多个第一相位值的电路，所述多个第一相位值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第一相位值；
用于组合所述多个谐波、所述多个第一增益值和所述多个第一相位值以产生谐波增强信号的第一集合的电路；
用于组合所述第一集合的所述谐波增强信号以提供第一通道谐波增强信号的电路；
用于确定多个第二增益值的电路，所述多个第二增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第二增益值；
用于确定多个第二相位值的电路，所述多个第二相位值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第二相位值；
用于组合所述多个谐波、所述多个第二增益值和所述多个第二相位值以产生谐波增强信号的第二集合的电路；以及
用于组合谐波增强信号的所述第二集合以提供第二通道谐波增强信号的电路，
其中所述多个第一相位值与所述多个第二相位值之间的每谐波相位差根据所述发动机RPM而变化。
25.一种车辆发动机声音增强***，包括：
用于提供与车辆的发动机的RPM对应的基频的电路；
用于确定所述基频的多个谐波的电路；
用于确定多个第一增益值的电路，所述多个第一增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第一增益值；
用于确定多个第一相位值的电路，所述多个第一相位值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第一相位值；
用于组合所述多个谐波、所述多个第一增益值和所述多个第一相位值以产生谐波增强信号的第一集合的电路；
用于组合谐波增强信号的所述第一集合以提供第一通道谐波增强信号的电路；
用于确定多个第二增益值的电路，所述多个第二增益值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第二增益值；
用于确定多个第二相位值的电路，所述多个第二相位值针对所述多个谐波中的每个谐波包括作为RPM的函数的第二相位值；以及
用于组合所述多个谐波、所述多个第二增益值和所述多个第二相位值以产生谐波增强信号的第二集合的电路；以及
用于组合所述第二集合的所述谐波增强信号以提供第二通道谐波增强信号的电路，
其中所述多个第一增益值与所述多个第二增益值之间的每谐波增益差根据所述发动机RPM而变化。
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