一种基于缸压信号的汽车声音合成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于数字信号处理技术领域，公开了一种基于缸压信号的汽车声音合成方法及装置。该方法基于汽车缸压信号的周期特性，构建声音粒子的索引矩阵；通过匹配对应转速信息快速定位转速区间范围内索引矩阵中的所有声音粒子；根据汽车的行驶状态，基于“变速不变调”算法将提取的声音粒子进行拼接合成，实现对汽车声音的模拟。本发明专利技术解决了现有技术中声音粒子切割难度大，且声音粒子拼接容易出现爆音的问题，能够实时索引与转速匹配的声音粒子，既能保证合成音声品质的连贯性，又能提高与驾驶员行为操作的匹配性。操作的匹配性。操作的匹配性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于缸压信号的汽车声音合成方法及装置


[0001]本专利技术涉及数字信号处理
，尤其涉及一种基于缸压信号的汽车声音合成方法及装置。

技术介绍

[0002]汽车品质的提升已逐渐取代产能的增长成为汽车行业发展的主流，尤其是在声学方面整体性能的改善变得尤为重要，这对汽车的NVH提出了日益苛刻的要求。随着主动发声技术的应用，可以根据用户群体的需求，利用声音合成算法设计满足目标要求的车内声音，并通过电子控制器播放出随行驶工况变化的声音。
[0003]声音粒子合成算法是主动发声技术中常用的汽车声音合成算法之一，主要是将设计好的声音样本分割成细小的声音粒子，存储在控制器的内存卡中，根据汽车的行驶工况输入读取内存卡中的声音粒子，并进行拼接从而合成目标声音样本。但传统的声音粒子算法因要将声音样本分割成细小声音粒子，切割难度大，难以保证切割后声音粒子的首尾相位为0，且声音粒子拼接容易出现爆音，使得合成的目标声音不够连贯自然，播放的声音与驾驶员行为的匹配性较差。

技术实现思路

[0004]本申请实施例通过提供一种基于缸压信号的汽车声音合成方法与装置，解决现有技术中无法保证满足声音粒子首尾相位为0，提高合成音的连贯性与驾驶员行为的匹配性的问题。能够实时索引与转速匹配的声音粒子，既能保证合成音的声品质连贯性，又能提高与驾驶员操作行为的匹配性。
[0005]本专利技术提供一种基于缸压信号的汽车声音合成方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、同步采集目标汽车声音样本、与所述目标汽车声音样本对应的缸压信号；
[0007]步骤2、基于所述缸压信号曲线的周期特性，根据所述目标汽车声音样本、与所述目标汽车声音样本对应的所述缸压信号构建声音粒子索引矩阵；
[0008]步骤3、根据车况转速输入信息匹配所述声音粒子索引矩阵对应的转速区间范围，提取所述转速区间范围内的所有声音粒子片段，并计算获得所述转速区间范围内对应的声音信号时长；
[0009]步骤4、设定检索转速时间步长，根据所述检索转速时间步长、所述转速区间范围内对应的声音信号时长，计算获得提升倍速；
[0010]步骤5、根据所述提升倍数，基于变速不变调算法选择删减所述转速区间内的声音粒子片段，并将剩余的声音粒子片段进行依次拼接，合成目标声音。
[0011]优选的，所述步骤1的实现方式为：选取目标车型，同步采集所述目标车型对应的目标汽车声音样本与缸压信号；
[0012]其中，所述目标汽车声音样本为发动机声音样本、排气声音样本、车内声音样本、进气声音样本中的至少一种。
[0013]优选的，所述步骤2的实现方式为：将所述缸压信号曲线以峰值数值的第一百分比为临界点转换为方波曲线；所述缸压信号曲线大于峰值点数值第一百分比的曲线取值设为1，否则取值设为0。
[0014]优选的，将所述方波曲线中相邻的两个高电平的中点之间距离定义为一个声音粒子片段的时长，将前一个高电平的中点定义为该声音粒子片段的起点位置，将后一个高电平的中点定位为该声音粒子片段的终点位置。
[0015]优选的，每个所述声音粒子片段对应的转速采用以下公式得到：
[0016][0017]其中，RPM
i
为第i个声音粒子片段对应的转速，Start
i
为第i个声音粒子片段的起点位置，End
i
为第i个声音粒子片段的终点位置，fs为目标汽车声音样本的采样频率。
[0018]优选的，根据每个声音粒子片段的起点位置、终点位置、对应的转速，构建维度为n*3声音粒子索引矩阵；
[0019]其中，n为声音粒子片段的个数，所述声音粒子索引矩阵的第一列存储每个声音粒子片段对应的转速，所述声音粒子索引矩阵的第二列存储每个声音粒子片段的起点位置，所述声音粒子索引矩阵的第三列存储每个声音粒子片段的终点位置，i＝1，2，3......n。
[0020]优选的，所述步骤3的实现方式为：根据车况转速输入信息匹配所述声音粒子索引矩阵中第一列对应的转速区间范围[RPM
i
,RPM
i+k
]；
[0021]根据转速区间上限值RPM
i
与转速区间下限值RPM
i+k
，分别定位所述声音粒子索引矩阵中第i个声音粒子片段的起点位置Start
i
与第i+k个声音粒子片段的终点位置End
i+k
，得到所述声音粒子索引矩阵对应的声音粒子的位置区间为[Start
i
,End
i+k
]；
[0022]提取所述声音粒子的位置区间内的k+1个声音粒子片段，并计算所述声音粒子的位置区间内对应的声音信号时长，采用的计算公式为：
[0023][0024]其中，T
k+1
为转速区间范围内对应的声音信号时长。
[0025]优选的，所述步骤4中，计算所述提升倍速采用的公式为：
[0026][0027]其中，mu为提升倍速，T
k+1
为转速区间范围内对应的声音信号时长，Step为检索转速时间步长；fix为取整函数，提升倍数向上取整，不足的由0取代。
[0028]优选的，所述步骤5中，根据所述提升倍数，在k+1个声音粒子片段对应的区间范围内提取Num个声音粒子片段，Num的计算表达式为：
[0029][0030]提取的声音粒子片段的间隔为mu*(j
‑
1)，j＝1,2,3,......Num
‑
1，将提取的Num个声音粒子片段依次拼接合成目标声音。
[0031]另一方面，本专利技术提供一种基于缸压信号的汽车声音合成装置，包括：
[0032]采集单元，用于同步采集获取目标汽车声音样本、与所述目标汽车声音样本对应的缸压信号；
[0033]声音粒子索引矩阵构建单元，用于基于所述缸压信号曲线的周期特性，根据所述目标汽车声音样本、与所述目标汽车声音样本对应的所述缸压信号构建声音粒子索引矩阵；
[0034]存储单元，用于存储所述声音粒子索引矩阵、所述目标汽车声音样本；
[0035]索引单元，用于根据车况转速输入信息匹配所述声音粒子索引矩阵对应的转速区间范围，定位所述转速区间范围内的声音粒子提取区间；
[0036]声音粒子合成单元，用于计算获得提升倍速，根据所述提升倍速，基于变速不变调算法，合成目标声音；
[0037]所述基于缸压信号的汽车声音合成装置用于实现上述的基于缸压信号的汽车声音合成方法中的步骤。
[0038]本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0039]在专利技术中，首先同步采集目标汽车声音样本、与目标汽车声音样本对应的缸压信号，然后基于缸压信号的周期特性，根据目标汽车声音样本、与目标汽车声音样本对应的缸压信号构建声音粒子索引矩阵；接着根据车况转速输入信息匹配声音粒子索引矩阵对应的转速区间范围，提取转速区间范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于缸压信号的汽车声音合成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、同步采集目标汽车声音样本、与所述目标汽车声音样本对应的缸压信号；步骤2、基于所述缸压信号曲线的周期特性，根据所述目标汽车声音样本、与所述目标汽车声音样本对应的所述缸压信号构建声音粒子索引矩阵；步骤3、根据车况转速输入信息匹配所述声音粒子索引矩阵对应的转速区间范围，提取所述转速区间范围内的所有声音粒子片段，并计算获得所述转速区间范围内对应的声音信号时长；步骤4、设定检索转速时间步长，根据所述检索转速时间步长、所述转速区间范围内对应的声音信号时长，计算获得提升倍速；步骤5、根据所述提升倍数，基于变速不变调算法选择删减所述转速区间内的声音粒子片段，并将剩余的声音粒子片段进行依次拼接，合成目标声音。2.根据权利要求1所述的基于缸压信号的汽车声音合成方法，其特征在于，所述步骤1的实现方式为：选取目标车型，同步采集所述目标车型对应的目标汽车声音样本与缸压信号；其中，所述目标汽车声音样本为发动机声音样本、排气声音样本、车内声音样本、进气声音样本中的至少一种。3.根据权利要求1所述的基于缸压信号的汽车声音合成方法，其特征在于，所述步骤2的实现方式为：将所述缸压信号曲线以峰值数值的第一百分比为临界点转换为方波曲线；所述缸压信号曲线大于峰值点数值第一百分比的曲线取值设为1，否则取值设为0。4.根据权利要求3所述的基于缸压信号的汽车声音合成方法，其特征在于，将所述方波曲线中相邻的两个高电平的中点之间距离定义为一个声音粒子片段的时长，将前一个高电平的中点定义为该声音粒子片段的起点位置，将后一个高电平的中点定位为该声音粒子片段的终点位置。5.根据权利要求4所述的基于缸压信号的汽车声音合成方法，其特征在于，每个所述声音粒子片段对应的转速采用以下公式得到：其中，RPM
i
为第i个声音粒子片段对应的转速，Start
i
为第i个声音粒子片段的起点位置，End
i
为第i个声音粒子片段的终点位置，fs为目标汽车声音样本的采样频率。6.根据权利要求5所述的基于缸压信号的汽车声音合成方法，其特征在于，根据每个声音粒子片段的起点位置、终点位置、对应的转速，构建维度为n*3声音粒子索引矩阵；其中，n为声音粒子片段的个数，所述声音粒子索引矩阵的第一列存储每个声音粒子片段对应的转速，所述声音粒子索引矩阵的第二列存储每个声音粒子片段的起点位置，所述声音粒子索引矩阵的第三列存储每个声音粒子片段的终点位置，i＝1，2，3......n。7.根据权利要求6所述的基于缸压信号的汽车声音合...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢炽华，谢丽萍，刘志恩，刘浩，孙唯，吕之品，胡杰，彭辅明，魏晓旭，
申请(专利权)人：东风汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：