CN106601260A - 一种交通噪声地图的虚拟声再现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种交通噪声地图的虚拟声再现方法，是对现有交通噪声地图展示技术的一种有效补充。具体过程为：通过音频采集的方式，获得实际道路上不同车型在不同的车速下参考距离的噪声音频样本；对噪声音频样本进行数字化处理，并存储在噪声地图的后台服务器端；获取前端噪声地图中虚拟声再现点位置信息和噪声数据；判断影响虚拟声再现点噪声值的路段，并确定这些路段的车型比例和车速信息数据；在后台服务器应用随机原理对再现点所需噪声样本进行数字化音频混音，并将数字化音频信号转换为混音音频文件；前端噪声地图调取并解析混音音频文件，实现交通噪声虚拟再现。本发明应用于交通噪声地图的虚拟声再现，弥补了传统噪声地图交通噪声不能同步展示的缺陷。

Description

一种交通噪声地图的虚拟声再现方法
技术领域
本发明涉及交通噪声地图视听一体化领域，更具体地，涉及一种交通噪声地图的虚拟声再现方法。
背景技术
交通噪声地图是噪声评估与预测的基础性工具。目前，许多国家和地区都发布了噪声地图，并展开了一系列的研究。现有的交通噪声地图都以数值、图像等方式进行展示，用户可以通过噪声地图清晰的看到交通噪声的分布情况并进行相应的评估。然而，由于绝大部分的人对声音没有深入的研究，简单的声音分贝并不能让其有直观的噪声污染大小的感受；同时，单独噪声值只用来描述声音大小，并不能反映交通噪声的频率特性。因此，视听一体化是交通噪声地图的重要发展方向，如何实现交通噪声地图的虚拟声再现成为关键问题。
目前有很多关于混音方面的研究，其原理即数字化单独音频文件后进行数字化叠加。交通噪声地图的虚拟声再现需要借助混音手段，但由于其和噪声地图的交互性、道路条件的复杂性需要对传统混音手段进行很大的改进。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种针对性强、处理方法简单的交通噪声地图的虚拟声再现方法，用于实现交通噪声地图视听一体化中交通噪声的虚拟再现。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种交通噪声地图的虚拟声再现方法，包含以下步骤：
(a)通过音频采集的方式，获得实际道路上不同车型在不同的车速下参考距离的噪声音频样本；
(b)对噪声音频样本进行数字化处理，并存储在噪声地图后台服务器端；
(c)获取前端噪声地图中虚拟声再现点位置信息和噪声数据；
(d)判断影响虚拟声再现点噪声值的路段，并确定这些路段的车型比例和车速信息数据；
(e)在后台服务器应用随机原理对再现点所需噪声样本进行数字化音频混音，并将解析后数字化音频信号转换为混音音频文件；
(f)前端噪声地图调取并解析混音音频文件，实现交通噪声再现。
本发明的核心在于噪声地图后台服务器的混音计算和前台噪声地图端音频文件展示相结合。后台服务器混音计算出的数字化混音信号转换为混音音频文件，以便于前端噪声地图直接调用，大大提高了前端噪声地图的响应效率。
本发明可以分为噪声音频样本采集和数字化、数字化音频混音和混音音频文件再现三个部分。
更进一步的，所述噪声音频样本包含了大、中、小三类车型不同行驶速度段下的情况。
更进一步的，所述步骤(b)中，对噪声音频样本进行数字化处理后，得到的数字化信号频率和振幅分别对应噪声音频样本的频率和音量。
更进一步的，所述步骤(d)中，通过搜索半径递减的方式，搜索并确定虚拟声再现点周边影响路段，并从噪声地图获得这些路段距再现点距离、各类车型比例、车流量和路段平均车速。
更进一步的，所述步骤(e)中，数字化音频混音时，采用了加权混音的方式，根据路段距离虚拟声再现点的距离、路段的车型比例确定相应速度的样本音频数据的权重。根据虚拟声再现点的噪声值确定混音信号的强弱。
更进一步的，所述加权混音，采用弱对齐权重法(AWW)完成。
更进一步的，所述步骤(e)中，在数字化音频混音过程中，采用随机算法，使不同数字化音频样本在时间序列上随机出现的，用来模拟实际道路车辆随机出现的情景。车辆音频数据的随机算法使得再现虚拟声更接近实际交通噪声的特点。
更进一步的，所述步骤(f)中，前端噪声地图通过与用户交互的方式实现后台混音音频文件的调取并实现虚拟声再现。
与现有技术相比，本发明有益效果是：针对现有交通噪声地图不能再现交通噪声的缺点，通过噪声地图后台服务器的混音计算和前台噪声地图端音频文件展示相结合的方式实现了交通噪声地图的虚拟声再现。本方法对噪声地图的交互性、道路条件的复杂性具有很强的针对性。其具体表现为：
(1)实际道路上不同车型在不同的车速下的噪声音频样本，保证了基础样本数据的针对性和丰富性，充分表征了不同条件下的交通噪声特性；
(2)噪声地图后台服务器的混音计算和前台噪声地图端音频文件展示相结合的方式实现了交通噪声地图的虚拟声再现，大量的计算工作放在后台服务器保证混音过程稳定性的同时最大程度的提高了前端噪声地图的响应效率。
(3)混音过程的随机算法充分模拟了车辆到达时间上的随机性，混音结果更贴近实际场景。
附图说明
图1是交通噪声地图的虚拟声再现方法流程图。
图2是搜索并确定虚拟声再现点周边影响路段流程图。
图3是非随机车辆示意图。
图4是随机车辆示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
如图1所示，本发明提供一种交通噪声地图的虚拟声再现方法。通过以下步骤实现：
步骤1：通过音频采集的方式，获得实际道路上不同车型在不同的车速下参考距离7.5m的噪声音频样本。噪声音频样本包含了大、中、小三类车型不同行驶速度段下的情况。
步骤2：对噪声音频样本进行数字化处理，数字化信号频率和振幅分别对应噪声音频样本的频率和音量并存储在噪声地图后台服务器端。
步骤3：获取前端噪声地图中虚拟声再现点位置信息和噪声数据。
步骤4：如图2所示，通过搜索半径递减的方式，搜索并确定虚拟声再现点周边影响路段，具体流程为：
a.首先将搜索半径circleRadius定义为目标点方圆400米，然后如果方圆400米没有道路路段，那么目标点就不存在交通噪声。
b.若目标点方圆400米有道路路段且为一条，那么目标点就受到这一条道路路段的交通噪声影响。
c.若目标点方圆400米内有两条或以上的道路路段，那么此时将搜索半径circleRadius重定义为目标点方圆200米，然后在200米内搜索道路路段。
d.若在此时的搜索半径circleRadius(方圆200米)内没有找到道路路段，那么依然取在上一步在400米范围内搜索的道路路段。(这些道路路段其实就是在200-400米范围)
e.若在此时的搜索半径circleRadius(方圆200米)内找到了一条道路路段，那么认为目标点主要收到该条道路路段的影响，忽略在200-400米范围内搜索的道路路段。
f.若在此时的搜索半径circleRadius(方圆200米)内找到了两条或以上的道路路段，那么此时将搜索半径circleRadius重定义为目标点方圆100米，然后在100米内搜索道路路段。
g.依次类推。
h.当搜索半径circleRadius被定义到50米的时候，无论其内搜索到的道路路段有一条还是有多条，都将他们纳入影响目标点接收噪声的队列中。
步骤5：从噪声地图获得这些路段距再现点距离、各类车型比例、车流量和路段平均车速。
步骤6：采用加权混音的方式对数字化音频进行混音，根据路段距离虚拟声再现点的距离、路段的车型比例确定相应速度的样本音频数据的权重。根据虚拟声再现点的噪声值确定混音信号的强弱。
步骤7：不采用随机算法时，混音车辆是非随机的，如图3所示。因此本方法采用随机算法，如图4所示，使不同数字化音频样本在时间序列上随机出现的，用来模拟实际道路车辆随机出现的情景。
步骤8：通过前端噪声地图通过与用户交互的方式实现后台混音音频文件的调取并实现虚拟声再现。
以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种交通噪声地图的虚拟声再现方法，其特征在于，包含以下步骤：
(a)通过音频采集的方式，获得实际道路上不同车型在不同的车速下参考距离的噪声音频样本；
(b)对噪声音频样本进行数字化处理，并存储在噪声地图后台服务器端；
(c)获取前端噪声地图中虚拟声再现点位置信息和噪声数据；
(d)判断影响虚拟声再现点噪声值的路段，并确定这些路段的车型比例和车速信息数据；
(e)在后台服务器应用随机原理对再现点所需噪声样本进行数字化音频混音，并将数字化音频混音信号转换为混音音频文件；
(f)前端噪声地图调取并解析混音音频文件，实现交通噪声再现。
2.根据权利要求1所述的交通噪声地图的虚拟声再现方法，其特征在于，噪声音频样本包含了大、中、小三类车型不同行驶速度段下的情况。
3.根据权利要求1所述的交通噪声地图的虚拟声再现方法，其特征在于，所述步骤(b)中，对噪声音频样本进行数字化处理后，得到的数字化信号频率和振幅分别对应噪声音频样本的频率和音量。
4.根据权利要求1所述的交通噪声地图的虚拟声再现方法，其特征在于，所述步骤(d)中，通过搜索半径递减的方式，搜索并确定虚拟声再现点周边影响路段，并从噪声地图获得这些路段距再现点距离、各类车型比例、车流量和路段平均车速。
5.根据权利要求1所述的交通噪声地图的虚拟声再现方法，其特征在于，所述步骤(e)中，数字化音频混音时，采用了加权混音的方式，根据路段距离虚拟声再现点的距离、路段的车型比例确定相应速度的样本音频数据的权重，根据虚拟声再现点的噪声值确定混音信号的强弱。
6.根据权利要求5所述的交通噪声地图的虚拟声再现方法，其特征在于，所述数字化音频混音过程，采用弱对齐权重法(AWW)完成。
7.根据权利要求1所述的交通噪声地图的虚拟声再现方法，其特征在于，所述步骤(e)中，在数字化音频混音过程中，采用随机算法，使不同数字化音频样本在时间序列上随机出现的，用来模拟实际道路车辆随机出现的情景。
8.根据权利要求1所述的交通噪声地图的虚拟声再现方法，其特征在于，所述步骤(f)中，前端噪声地图通过与用户交互的方式实现后台混音音频文件的调取并实现虚拟声再现。
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