CN115431871A - 一种兼顾电动车低速行人提示音和电子声浪的声音控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种兼顾电动车低速行人提示音和电子声浪的声音控制方法，本方法对基础音源进行控制，基础音源为满足要求的低速行人提示音和电子声浪；方法具体为：选取车速和加速踏板开度为声音控制的自变量，将基础音源中的声音频率成分和整体声压级作为声音控制的因变量；车速对声音频率成分和整体声压级都有影响，加速踏板开度只对整体声压级有影响，将车速设置为声音的1级控制参数，将加速踏板开度设置为声音的2级控制参数，加速踏板开度引起的整体声压级变化在1级控制参数效果的基础上进行叠加；设定整体声压级随加速踏板开度的变化而线性变化，整体声压级也随车速的变化而线性变化，整体声压级随加速踏板开度的变化量和随车速的变化量叠加。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车主动发声技术领域，具体涉及一种兼顾电动车低速行人提示音和电子声浪的声音控制方法。
背景技术
电动汽车没有了发动机噪声，在路上行驶时，会使行人难以通过听觉感知到车辆靠近，容易增加安全隐患。因此，世界各国都通过相关法规要求电动汽车在低速行驶(0-30km/h)时向车外发出行人提示音，并对声音的声压级和频移等参数进行了要求，用来提示车外行人，提高安全性。因此，目前的电动汽车都配备了低速行人提示音。
由于电动汽车没有了发动机噪声，驾驶员在驾驶过程中没有发动机声浪的反馈，缺乏驾驶乐趣。近些年，很多车企在电动车内/外设计了电子声浪功能，即通过车内/外的扬声器系统，根据车速及加速踏板的开度变化做出反馈，发出对应的声浪声音，提高驾驶乐趣。
因此电动汽车需要兼顾这两种主动发出的声音，既要满足法规要求，同时，在声音控制参数上，也要协调一致，符合驾驶习惯。而且，在听感上，两种声音也要协和，具有较高的声音品质。
目前，现有技术并没有兼顾低速行人提示音和电子声浪的技术方案，导致的结果是只能选择单独一种发声模式，或者两种声音同时发出时互相干扰，影响听感。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中只能选择低速行人提示音或电子声浪中单独一种发声模式、或者两种声音同时发出时互相干扰的缺陷，从而提供一种兼顾电动车低速行人提示音和电子声浪的声音控制方法。
一种兼顾电动车低速行人提示音和电子声浪的声音控制方法，所述控制方法对基础音源进行控制，所述基础音源为频移和特定速度处的声压级满足要求的低速行人提示音和电子声浪；
所述声音控制方法具体为：选取车速和加速踏板开度作为声音控制的自变量，将基础音源中的声音频率成分和整体声压级作为声音控制的因变量；车速对声音频率成分和整体声压级都有影响，加速踏板开度只对整体声压级有影响，故将车速设置为声音的1级控制参数，将加速踏板开度设置为声音的2级控制参数，由加速踏板开度引起的整体声压级变化在1级控制参数效果的基础上进行叠加；
设定整体声压级随加速踏板开度的变化而线性变化，整体声压级也随车速的变化而线性变化，且整体声压级随加速踏板开度的变化量和随车速的变化量叠加。
进一步，所述基础音源通过以下步骤获取：
S1：获取声源素材，所述声源素材包括低速行人提示音和电子声浪；
S2：对已经获取的声源素材进行频谱分析，生成频率和幅值随车速变化的声音谱，并对所述声源素材进行频移计算和特定速度处声压级的计算，如频移和特定速度处的声压级满足要求则可直接作为基础音源，如不满足要求则进行S3；
S3：使用声音编辑软件对声音素材特定速度处的总声压级进行编辑直至符合要求，用声音编辑软件提取出声音素材中声音信号的主阶次，并对整个车速段的声音进行线性的变调处理，使其频移满足要求，将编辑后的声音作为基础音源。
进一步，所述步骤S2中通过短时傅里叶变换对已经获取的声源进行分析。
进一步，所述步骤S1中获取声源素材采用录制法；具体为：将某目标车型置于整车半消声室转鼓设备上，使车辆以固定加速度从静止加速到整个车速段的最大速度，在驾驶舱内主驾驶人耳位置设置录音设备，录制车辆行人提示音的声音信号和整个加速行驶过程中声浪的声音信号，将录制的声音信号作为声源素材。
进一步，所述步骤S1中获取声源素材采用音频提取法；具体为：在现有的音频或者视频中寻找一段适合作为汽车加速行驶声浪的声音时域信号片段和行人提示音的声音时域信号片段，将其提取出来作为声源素材。
进一步，所述整体声压级增量、车速和加速踏板开度的关系为：
△Y＝V/12+K/5；
其中：△Y为整体声压级增量；V为车速；K为加速踏板开度。
一种主动发声系统，所述主动发声系统采用了如上述任一项所述的兼顾低速行人提示音和电子声浪的声音的控制方法，所述主动发声系统包括车外发声系统和车内发声系统；所述车外发声系统可在车外播放低速行人提示音和电子声浪，所述车内发声系统可在车内播放低速行人提示音和电子声浪。
进一步，所述主动发声系统包括5种工作模式，分别为关闭模式、常规模式、车内模式、车外模式和增强模式；
所述关闭模式下车内和车外都不发声；所述常规模式下仅车外发出低速行人提示音；所述车内模式下车内车外都发出低速行人提示音，仅车内发出电子声浪，所述车外模式下车外发出低速行人提示音和电子声浪，车内不发声；所述增强模式车内和车外都发出低速行人提示音和电子声浪。
一种汽车，所述汽车包括上述任一项所述的主动发声系统。
本发明的技术方案兼顾低速行人提示音和电子声浪的声音，使车辆主动发出的声音既满足低速提示音的法规要求，同时，在驾驶时又符合电子声浪的反馈特点，符合驾驶习惯；而且，在听感上，两种声音能够合并成一种声音，避免了发出两种声音的不和谐感，具有较高的声音品质。
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为频率和幅值随车速变化的声音谱图；
图2为声音变调曲线图；
图3为声音变调处理前、后示意图；
图4为声音控制变量对声音的影响示意图；
图5为声压级增量△1随车速的变化曲线图；
图6为声压级增量△2随加速踏板开度的变化曲线；
图7为主动发声系统工作模式示意图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
一种兼顾电动车低速行人提示音和电子声浪的声音控制方法，所述控制方法对基础音源进行控制，所述基础音源为频移和10km/h处和20km/h处的声压级都满足GB/T 37153《电动车低速提示音》中要求的低速行人提示音和电子声浪；
所述声音控制方法具体为：因为电动汽车没有发动机，无需考虑发动机转速、负荷等车辆状态，因此可以简化声音控制方法，选取车速和加速踏板开度作为声音控制的自变量，将基础音源中的声音频率成分和整体声压级作为声音控制的因变量；自变量对因变量的影响如图4所示，车速对声音频率成分和整体声压级都有影响，加速踏板开度只对整体声压级有影响，故将车速设置为声音的1级控制参数，即通过基础音源的声音谱可知，给定一个速度(0-120km/h范围内)，都有一个对应的声音频率组合和总声压级；将加速踏板开度设置为声音的2级控制参数，由加速踏板开度引起的整体声压级变化在1级控制参数效果的基础上进行叠加；
设定整体声压级随加速踏板开度的变化而线性变化，整体声压级也随车速的变化而线性变化，且整体声压级随加速踏板开度的变化量和随车速的变化量叠加，具体如图5、图6所示。这样设定的好处是：发声的频率组合只随速度变化，能够保证行人提示音和主动声浪的频移变化规律一致，使两种声音和谐自然，没有间断感；总声压级随车速和踏板开度的变化而变化，且二者产生的声压级增量可以叠加，这样的声音反馈更符合驾驶员的驾驶习惯。
所述基础音源通过以下步骤获取：
S1：获取声源素材，所述声源素材包括低速行人提示音和电子声浪；
S2：对已经获取的声源素材进行频谱分析，生成频率和幅值随车速变化的声音谱，声音谱如图1所示，这样做的好处是能直观的看到声音主要阶次随车速的频率变化，便于分析阶次的频移，然后按照GB/T 37153《电动车低速提示音》中规定对所述声源素材进行频移计算和速度为10km/h处和20km/h处声压级的计算，如频移和特定速度处的声压级满足GB/T37153《电动车低速提示音》中的要求则可直接作为基础音源，如不满足GB/T37153《电动车低速提示音》中要求则进行S3；
S3：使用声音编辑软件对声音素材特定速度处的总声压级进行编辑使之符合GB/T37153《电动车低速提示音》对声压级的要求，然后用声音编辑软件提取出声音素材中声音信号的主阶次，并对0-120km/h整个车速段的声音进行线性的变调处理，变调曲线如图2所示，目的是保证在0-120km/h速度范围内，声音信号频移随速度的变化符合GB/T 37153《电动车低速提示音》中对频移的规定，变调前后的对比示意图如图3所示，将编辑后的声音作为基础音源。
所述步骤S2中通过短时傅里叶变换对已经获取的声源进行分析。
所述步骤S1中获取声源素材采用录制法；具体为：将某目标车型置于整车半消声室转鼓设备上，使车辆以加速度1m/s2从静止匀加速到120km/h，在驾驶舱内主驾驶人耳位置设置录音设备，录制车辆行人提示音的声音信号和整个加速行驶过程中声浪的声音信号，将录制的声音信号作为声源素材。
所述步骤S1中获取声源素材采用音频提取法；具体为：在现有的音频或者视频中寻找一段适合作为汽车加速行驶声浪的声音时域信号片段和行人提示音的声音时域信号片段，将其提取出来作为声源素材。
所述整体声压级增量、车速和加速踏板开度的关系为：
△Y＝V/12+K/5；
其中：△Y为整体声压级增量；V为车速；K为加速踏板开度。
本发明还包括一种主动发声系统，所述主动发声系统采用了如上述任一项所述的兼顾低速行人提示音和电子声浪的声音的控制方法，所述主动发声系统包括车外发声系统和车内发声系统；所述车外发声系统可在车外播放低速行人提示音和电子声浪，所述车内发声系统可在车内播放低速行人提示音和电子声浪；通过该系统，电动汽车可以通过车内和车外的扬声器系统，根据车速及加速踏板的开度变化做出反馈，发出对应的声浪声音及行人提示音，兼顾安全性的同时也提高了驾驶乐趣。
所述主动发声系统包括5种工作模式，分别为关闭模式、常规模式、车内模式、车外模式和增强模式；
所述关闭模式下车内和车外都不发声；所述常规模式下仅车外发出低速行人提示音；所述车内模式下车内车外都发出低速行人提示音，仅车内发出电子声浪，所述车外模式下车外发出低速行人提示音和电子声浪，车内不发声；所述增强模式车内和车外都发出低速行人提示音和电子声浪。
本发明还包括一种汽车，所述汽车包括上述任一项所述的主动发声系统。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种兼顾电动车低速行人提示音和电子声浪的声音控制方法，其特征在于，
所述控制方法对基础音源进行控制，所述基础音源为频移和特定速度处的声压级满足要求的低速行人提示音和电子声浪；
所述声音控制方法具体为：选取车速和加速踏板开度作为声音控制的自变量，将基础音源中的声音频率成分和整体声压级作为声音控制的因变量；车速对声音频率成分和整体声压级都有影响，加速踏板开度只对整体声压级有影响，故将车速设置为声音的1级控制参数，将加速踏板开度设置为声音的2级控制参数，由加速踏板开度引起的整体声压级变化在1级控制参数效果的基础上进行叠加；
设定整体声压级随加速踏板开度的变化而线性变化，整体声压级也随车速的变化而线性变化，且整体声压级随加速踏板开度的变化量和随车速的变化量叠加。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基础音源通过以下步骤获取：
S1：获取声源素材，所述声源素材包括低速行人提示音和电子声浪；
S2：对已经获取的声源素材进行频谱分析，生成频率和幅值随车速变化的声音谱，并对所述声源素材进行频移计算和特定速度处声压级的计算，如频移和特定速度处的声压级满足要求则可直接作为基础音源，如不满足要求则进行S3；
S3：使用声音编辑软件对声音素材特定速度处的总声压级进行编辑直至符合要求，用声音编辑软件提取出声音素材中声音信号的主阶次，并对整个车速段的声音进行线性的变调处理，使其频移满足要求，将编辑后的声音作为基础音源。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中通过短时傅里叶变换对已经获取的声源进行分析。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中获取声源素材采用录制法；具体为：将某目标车型置于整车半消声室转鼓设备上，使车辆以固定加速度从静止加速到整个车速段的最大速度，在驾驶舱内主驾驶人耳位置设置录音设备，录制车辆行人提示音的声音信号和整个加速行驶过程中声浪的声音信号，将录制的声音信号作为声源素材。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中获取声源素材采用音频提取法；具体为：在现有的音频或者视频中寻找一段适合作为汽车加速行驶声浪的声音时域信号片段和行人提示音的声音时域信号片段，将其提取出来作为声源素材。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述整体声压级增量、车速和加速踏板开度的关系为：
△Y＝V/12+K/5；
其中：△Y为整体声压级增量；V为车速；K为加速踏板开度。
7.一种主动发声系统，其特征在于，所述主动发声系统采用了如权利要求1-6任一项所述的兼顾电动车低速行人提示音和电子声浪的声音的控制方法，所述主动发声系统包括车外发声系统和车内发声系统；所述车外发声系统可在车外播放低速行人提示音和电子声浪，所述车内发声系统可在车内播放低速行人提示音和电子声浪。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述主动发声系统包括5种工作模式，分别为关闭模式、常规模式、车内模式、车外模式和增强模式；
所述关闭模式下车内和车外都不发声；所述常规模式下仅车外发出低速行人提示音；所述车内模式下车内车外都发出低速行人提示音，仅车内发出电子声浪，所述车外模式下车外发出低速行人提示音和电子声浪，车内不发声；所述增强模式车内和车外都发出低速行人提示音和电子声浪。
9.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求7-8任一项所述的主动发声系统。
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| 张贤: "电动汽车车内主动声浪系统研究与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, 15 March 2022 (2022-03-15), pages 035 - 1049 * |
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