CN107682781A - 一种电动汽车的模拟音频发声方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电动汽车的模拟音频发声方法,包括获取实时车辆信息、数字滤波器生成、高斯白噪声生成模块、信号修饰处理以及音频发声模块。获取实时的车辆信息包括发动机转速传感器和油门开度传感器,通过这些传感器获取的实时信息,生成一系列相应的数字滤波器,通过将这一系列数字滤波器对高斯白噪声生成模块生成的高斯白噪声进行滤波,得到比较粗糙的音频信号,再通过信号的修饰处理生成最终的音频,最后使用音频播放装置将生成的模拟音频发出。本发明可以准确的模拟在整个电动汽车启动、行驶过程中,对应于相同机动车启动、行驶中的声音,能实时反映电动汽车的驾驶状态,解决电动汽车噪声过小,安全可靠,可以准确把握汽车状态。
Description
技术领域
本发明设计纯电动汽车安全技术领域,特别涉及一种电动汽车的模拟音频发声方法。
背景技术
随着国家大力推广电动汽车政策的实施,电动汽车产量呈爆发式增长。而电动汽车由于其声音微弱,驾驶室内部特别安静,低速行驶过程中几乎没有任何声音,尽管这意味着对于电动汽车不用进行降噪处理,但另一方面也会导致行人对于电动汽车的驶过没有预警,极其容易造成安全事故,驾驶员对于汽车的状态也因为缺少了声音信息而缺少了掌控力。
为了解决该问题,我们提出了一种使用白噪声滤波的方法让电动汽车根据自身状态模拟出机动车行驶的声音,使得驾驶员驾驶电动汽车有与驾驶机动车一样的感受,同时能提醒行人汽车的驶过,来提示行人和车辆避让。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车的模拟音频发声方法,其能根据电动汽车当前的状态,模拟发出机动车的声音,为驾驶员提供车辆状态的音频信息,为行人和车辆提供警示,保证行车的安全。
第一方面,本发明实施例提供了一种电动汽车的模拟音频发声方法,包括:
获取车辆实时信息,包括油门开度、发动机转速等信号,并根据油门开度信号与发动机转速信号,构造一系列数字滤波器;
使用所述的数字滤波器对白噪声序列进行数字滤波,得到数字信号,对该数字信号进行加权求和,得到第一数字音频信号;
将所述第一数字音频信号进行信号修饰处理,得到第二数字音频信号。
利用音频播放器播放所述第二数字音频信号。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,根据油门开度信号与发动机转速信号,设计一系列数字滤波器,包括:
利用所述油门开度信号和所述发动机转速信号获取汽车声音的基频f;
对不同的汽车声音进行频谱分析,得出不同阶次频率下的品质因数Q;
根据所述基频f和所述品质因数Q,设计出一系列数字带通滤波器。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,基于高斯白噪声生成算法生成所述白噪声序列信号。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,第一数字音频信号获取步骤包括:
S1基于汽车声音的频谱分析,确定汽车声音阶次种类以及每一种阶次对应的权重;
S2确定滤波窗口时间长度,利用所述数字滤波器对所述白噪声序列进行滤波,得到各阶次音频信号;
S3依据S1,将所述各阶次音频信号进行加权,得到该时间段的音频信号。
S4对于每个时间段,根据车辆信息生成新的滤波器,重复进行步骤S2、S3,并将新生成的音频信号接在上一时间段产生的音频信号之后。如此不停的重复,就能得到一段时间内,车辆当前状态实时变化的第一数字音频信号。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,频谱分析包括:
对汽车声音进行傅里叶变换,得到声音的频谱;
使用寻优搜索算法确定频谱中的峰值;
根据峰值对应邻域包含的声音能量大小的比例确定每种声音阶次对应的权重。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,峰值对应的邻域包括:以峰值对应的频率点出发,在频率轴上左、右确定与峰值差3dB对应的频点,该两个频点对应的频域即为峰值对应的邻域。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,信号修饰处理包括:
利用低通滤波器对所述第一数字音频信号进行滤波;
对滤波后得到的音频信号进行增益调节。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式,其中,根据所述声音阶次的种类确定所述低通滤波器的截止频率。
本发明所述的电动汽车的模拟音频发声方法,根据汽车实时的状态模拟出机动车的声音,解决了电动汽车驾驶的一大安全问题。另一方面,采用实时滤波的方法进行模拟声音产生,其对硬件设备的要求较低,声音实时性好,结构简单易于实现,成本较低,可以非常好的模拟出机动车的声音,有效的解决前面提到的电动汽车行驶的安全问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一种电动汽车的模拟音频发声方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要注意的是,在本发明的描述中,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1所示的电动汽车模拟音频发声方法流程图,包括以下步骤:
步骤101、获取车辆实时信息,包括油门开度、发动机转速等信号,并根据油门开度信号与发动机转速信号,构造一系列数字滤波器。
其中,上述油门开度、发动机转速等信号可通过布置在汽车内部的传感器获取。
步骤103、使用所述的数字滤波器对白噪声序列进行数字滤波,得到数字信号,对该数字信号进行加权求和,得到第一数字音频信号;
其中,白噪声序列信号基于高斯白噪声生成算法生成。
步骤105、将所述第一数字音频信号进行信号修饰处理,得到第二数字音频信号。
步骤107、利用音频播放器播放所述第二数字音频信号。
具体地,上述步骤101中数字滤波器获取包括以下步骤(1)至
步骤(3):
(1)利用所述油门开度信号和所述发动机转速信号获取汽车声音的基频f:在已知汽车发动机转速为n的情况下,对应机动汽车的声音的基频由f=2×n/60来确定;
(2)对不同的汽车声音进行频谱分析,得出不同阶次频率下的品质因数Q;
(3)根据所述基频f和所述品质因数Q,设计出一系列数字带通滤波器:在已知中心频率f和对应的Q值得情况下,对应的数字带通滤波器的传递函数表达式由A(s)=(2πf/Qs)/(s^2+2πf/Qs+4π^2f^2)来确定。式中,s表示微分算子。
具体地,上述步骤103中第一数字音频信号获取包括以下步骤S1至步骤S4:
S1基于汽车声音的频谱分析,确定汽车声音阶次种类以及每一种阶次对应的权重;
S2确定滤波窗口时间长度,利用所述数字滤波器对所述白噪声序列进行滤波,得到各阶次音频信号;
S3依据S1,将所述各阶次音频信号进行加权,得到该时间段的音频信号。
S4对于每个时间段,根据车辆信息生成新的滤波器,重复进行步骤S2、S3,并将新生成的音频信号接在上一时间段产生的音频信号之后。如此不停的重复,就能得到一段时间内,车辆当前状态实时变化的第一数字音频信号。
其中,频谱分析包括步骤(11)至步骤(13):
(11)对汽车声音进行傅里叶变换,得到声音的频谱;
(12)使用寻优搜索算法确定频谱中的峰值;
(13)根据峰值对应邻域包含的声音能量大小的比例确定每种声音阶次对应的权重。
其中,峰值对应的邻域为:以峰值对应的频率点出发,在频率轴上左、右确定与峰值差3dB对应的频点,该两个频点对应的频域即为峰值对应的邻域。
具体地,步骤105包括步骤(1)至步骤(2):
(1)利用低通滤波器对所述第一数字音频信号进行滤波;
(2)对滤波后得到的音频信号进行增益调节。
为了达到对驾驶员信息提供作用和对外部行人的预警作用,音频信号播放装置在车内和车外均需要安放。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在上面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种电动汽车的模拟音频发声方法,其特征在于,包括:
获取车辆实时信息,包括油门开度、发动机转速等信号,并根据油门开度信号与发动机转速信号,构造一系列数字滤波器;
使用所述的数字滤波器对白噪声序列进行数字滤波,得到数字信号,对该数字信号进行加权求和,得到第一数字音频信号;
将所述第一数字音频信号进行信号修饰处理,得到第二数字音频信号;
利用音频播放器播放所述第二数字音频信号。
2.根据权要求1所述的模拟音频发声方法,其特征在于,根据油门开度信号与发动机转速信号,设计一系列数字滤波器,包括:
利用所述油门开度信号和所述发动机转速信号获取汽车声音的基频f;
对不同的汽车声音进行频谱分析,得出不同阶次频率下的品质因数Q;
根据所述基频f和所述品质因数Q,设计出一系列数字带通滤波器。
3.根据权要求1所述的模拟音频发声方法,其特征在于,基于高斯白噪声生成算法生成所述白噪声序列信号。
4.根据权要求1所述的模拟音频发声方法,其特征在于,第一数字音频信号获取步骤包括:
S1基于汽车声音的频谱分析,确定汽车声音阶次种类以及每一种阶次对应的权重;
S2确定滤波窗口时间长度,利用所述数字滤波器对所述白噪声序列进行滤波,得到各阶次音频信号;
S3依据S1,将所述各阶次音频信号进行加权,得到该时间段的音频信号;
S4对于每个时间段,根据车辆信息生成新的滤波器,重复进行步骤S2、S3,并将新生成的音频信号接在上一时间段产生的音频信号之后。如此不停的重复,就能得到一段时间内,车辆当前状态实时变化的第一数字音频信号。
5.根据权要求4所述的模拟音频发声方法,其特征在于,频谱分析包括:
对汽车声音进行傅里叶变换,得到声音的频谱;
使用寻优搜索算法确定频谱中的峰值;
根据峰值对应邻域包含的声音能量大小的比例确定每种声音阶次对应的权重。
6.根据权要求5所述的模拟音频发声方法,其特征在于,峰值对应的邻域包括:以峰值对应的频率点出发,在频率轴上左、右确定与峰值差3dB对应的频点,该两个频点对应的频域即为峰值对应的邻域。
7.根据权要求1所述的模拟音频发声方法,其特征在于,信号修饰处理包括:
利用低通滤波器对所述第一数字音频信号进行滤波;
对滤波后得到的音频信号进行增益调节。
8.根据权要求7所述的模拟音频发声方法,其特征在于,根据所述声音阶次的种类确定所述低通滤波器的截止频率。
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