CN117656994A - 载具声音生成器、生成载具声音的方法 - Google Patents

Abstract

提供了载具声音生成器、生成载具声音的方法。一种载具声音生成器，包括用于生成载具声音信号的载具声音模块(4)。载具声音信号至少部分地基于载具状态输入、用于控制外部扬声器(2)的外部输出、以及用于控制内部扬声器(3)的内部输出。载具声音模块(4)被配置成生成通过内部输出来输出的内部声音信号和通过外部输出来输出的外部声音信号。内部声音信号比外部声音信号占用的频带低。

Description

载具声音生成器、生成载具声音的方法

技术领域

本公开涉及载具声音生成器，使用该载具声音生成器生成载具声音的方法以及非暂时性计算机可读介质。本公开具体涉及用于复制内燃机声音的载具声音生成器。

背景技术

电动车(EV)和混合动力车的日益流行有助于提高燃料经济性并且减少排放。然而，与具有汽柴油引擎的载具相比，当反向或低速向前行驶时，混合动力和EV实际上没有噪声。因此，这种噪音的缺乏使得电动载具以及混合动力载具比具有内燃机的载具还有可能与行人碰撞。为了解决这个问题，变得普遍的是为混合动力车和EV装配载具声音生成器(VSG)来针对行人的感知机制而复制内燃机声音。例如，可以在载具引擎盖或车盖下安装外部扬声器，该外部扬声器由VSG处理器控制以使用软件算法生成外部可听见的声音，该软件算法用于进行相对于载具速度的多轨道混合、音调偏移和幅度缩放。这样，外部扬声器生成的声音的音量基于速度而变化，当载具太远而以其他方式不能被听到但行驶得足够快而导致出现危险时，允许行人听到人工噪声。

这种载具声音生成器通常被设计为对载具的现有架构具有有限的影响。例如，要求在VSG系统中使用的外部扬声器具有低功耗，并且由于其位于引擎盖或车盖下从而可被载具外部的行人听见，所以其还必须能够承受相对苛刻的环境条件。因此，当前的VSG扬声器被设计成提供为紧凑的单盒单元。

上述约束的结果意味着，由于其紧凑尺寸和防风雨性，VSG扬声器不能提供良好的低频响应(例如，在300Hz以下的频率)。因此，虽然常规VSG可以执行警告行人的实用功能，但是其不能提供与内燃机相关的深音调声音，尤其是与高性能载具相关的那些声音。例如，V8引擎通常被认为是提供以深隆隆声或长声为特征的特别令人愉快的声音。传统的VSG不能复制这种体验。这通常被认为是EV和混合动力车的显著缺点，因为即使当它们的动力性能通常超过由传统V8提供的动力性能时，其也不能提供驾驶体验的这一方面。

因此，仍然需要克服与传统VSG相关的上述缺点。

发明内容

根据第一个方面，提供了一种载具声音生成器，所述载具声音生成器包括：载具声音模块，其用于至少部分地基于载具状态输入来生成载具声音信号；用于控制外部扬声器的外部输出；以及用于控制内部扬声器的内部输出；其中，所述载具声音模块被配置成生成用于通过所述内部输出来输出的内部声音信号和用于通过所述外部输出来输出的外部声音信号，并且其中，与所述外部声音信号相比，所述内部声音信号占用较低的频带。

这样，提供了一种载具声音生成器(VSG)，其用于使用两个输出来生成载具声音，其中，对各个输出的频率范围针对相应输出位置中的扬声器和环境进行了优化。也就是说，通过输出占用较低频带的内部声音信号，VSG可以利用通常设置在载具内部的较大的低频扬声器。同时，虽然这种扬声器位于载具的舱室内，但是由这些扬声器输出的深低频声音通常受到载具厢体的最小衰减。这样，低频声音在载具外部也是可听见的，并且可以与通过外部扬声器输出的高频声音组合。同时，虽然低频声音可能对载具内的乘客感觉相对响亮，但这通常通过复制与驾驶高性能载具相关联的较深声音而仅增加了其驾驶体验。因此，这两个输出一起提供了改进的频率响应，这不受与常规外部VSG相关联的尺寸、功率约束或防风雨的限制。因此，可以生成较准确地复制高性能内燃机的载具声音，并且从而提供改进的安全性和更令人愉快的驾驶体验。在实施方式中，外部和/或内部输出可以包括用于分别连接到外部和内部扬声器的端子。

在实施方式中，载具声音模块包括频率滤波器，所述频率滤波器用于将所模拟的载具声音滤波为占用低频带的内部声音信号和占用高频带的外部声音信号。这样，可以根据原始设备制造商(OEM)的要求生成完整的所模拟的载具声音，并且可以使用滤波器将信号分成较低和较高频率的分量。

在实施方式中，频率滤波器包括用于生成内部声音信号的低通滤波器和用于生成外部声音信号的高通滤波器。这样，可以简单地基于高通和低通滤波器的预定截止频率生成声音信号。

在实施方式中，载具声音生成器还包括用于放大施加到外部输出的外部声音信号的第一放大器。这样，可以增加外部声音信号的功率以减少传输信号损耗并增加通过外部扬声器输出的声音的音量。

在实施方式中，载具声音生成器还包括用于放大施加到内部输出的内部声音信号的第二放大器。这样，可以增加内部声音信号的功率以减少传输信号损耗并增加通过内部扬声器输出的声音的音量。

在实施方式中，载具声音生成器还包括外部扬声器，所述外部扬声器用于安装在载具引擎盖下，并用于连接到外部输出并基于外部输出生成声音。这样，VSG可以结合外部扬声器，并且位于通常在非电动载具中会找到内燃机的位置。这样，可以更令人信服地复制高性能内燃机的声音。

在实施方式中，内部输出被配置成连接到载具内音频系统。这样，载具的内部音频硬件可以用于输出内部声音信号的附加目的。因此，不会导致额外的系统成本。

在实施方式中，内部声音信号被配置用于控制形成载具内音频系统的一部分的内部亚低音扬声器或低频扬声器。这样，VSG能够提供改进的低频响应。

在实施方式中，内部输出被配置成经由电力分配中心(PDC)连接到载具内音频系统。这样，可以使用PDC基于VSG生成的内部声音信号来驱动内部扬声器。

在实施方式中，内部声音信号占用低于300Hz的频带。这样，可以生成通常是高性能载具的特征的深音调声音，例如深隆隆声或长音。在实施方式中，内部声音信号占用低于150Hz的频带。

在实施方式中，载具声音模块包括用于选择声音简档的用户输入，并且载具声音模块被配置成至少部分地基于所选择的声音简档来生成载具声音信号。这样，可以向用户提供一定范围的可选择的用户声音，并且用户能够基于其偏好来选择生成的声音的类型或幅度。例如，与其一起旅行的年幼儿童的用户可以选择限制所生成的载具声音的音量。在实施方式中，还可以为此目的提供音量限制器。

在实施方式中，所述载具状态输入包括以下各项中的至少一项：载具速度、引擎速度、油门水平、载具工作模式、档位选择、环境噪声和检测到的紧急声音。这样，VSG可以依赖于主要的载具工作状况生成适当的载具声音。例如，VSG可以使用用于多道混合、音调偏移和幅度缩放的软件算法来根据主要的载具工作状况改变声音信号。在其他实施方式中，可以检测诸如救护车或警车警笛之类的紧急声音，并且响应性地，可以减小载具声音的音量以减轻这些紧急信号噪声被载具声音淹没的风险。

根据第二个方面，提供了一种使用载具声音生成器生成载具声音的方法，所述方法包括以下步骤：使用载具声音模块至少部分地基于载具状态输入来生成载具声音信号，其中，所生成的载具声音信号包括外部声音信号和与所述外部声音信号相比占用较低频带的内部声音信号；通过用于控制外部扬声器的外部输出来输出所述外部声音信号；以及通过用于控制内部扬声器的内部输出来输出内部声音信号。

在实施方式中，生成载具声音信号的步骤包括使用频率滤波器将所模拟的载具声音滤波为占用低频带的内部声音信号和占用高频带的外部声音信号。

在实施方式中，该方法还包括基于内部声音信号控制内部扬声器的步骤，其中，内部扬声器是形成载具内音频系统的一部分的内部亚低音扬声器或低频扬声器中的一种。

根据第三个方面，提供了一种非暂时计算机可读介质，所述非暂时计算机可读介质包括指令，所述指令在由一个或更多个处理器执行时实现上述方法。根据另一个方面，提供了一种包括指令的计算机软件产品，所述指令在由一个或更多个处理器执行时实现上述方法。

根据第四个方面，提供了一种载具，包括：舱室；载具声音模块，所述载具声音模块用于至少部分地基于载具状态输入来生成载具声音信号；至少一个外部扬声器，所述至少一个外部扬声器位于所述舱室的外部并且用于基于来自所述载具声音模块的外部输出的信号来生成声音；以及内部扬声器，所述内部扬声器位于所述舱室内部并且用于基于来自所述载具声音模块的内部输出的信号生成声音；其中，所述载具声音模块被配置成生成用于通过所述内部输出来输出的内部声音信号和用于通过所述外部输出来输出的外部声音信号，并且其中，与所述外部声音信号相比，所述内部声音信号占用较低频带。

附图说明

现在将参照附图描述说明性实施方式，其中：

图1是根据实施方式的载具内的载具声音生成器(VSG)的截面图；

图2是VSG信号的低频部分的示例声音频谱图；以及

图3是VSG信号的高频部分的示例声音频谱图。

具体实施方式

图1示出了设置在载具10内的载具声音生成器(VSG)。VSG包括电子控制单元(ECU)1和外部扬声器2。同时，载具10包括位于载具的舱室9内的内部扬声器3。

ECU 1包括载具声音模拟块4，其用于生成人工地模拟由内燃机生成的噪声的载具声音信号。载具声音模拟块4接收载具状态输入，并且所生成的载具声音信号基于载具的状态而变化。具体地，在该实施方式中，载具状态输入提供载具速度、引擎速度、油门水平、工作模式、档位选择和环境噪声水平的指示，并且这些参数用于控制所生成的载具声音信号的混合和振幅。这样，当载具被加速或进入较嘈杂的环境时，生成较响的载具声音信号。同时，可以通过OEM规格或根据用户偏好来设置整体声音简档。例如，在实施方式中，载具的用户可以根据其偏好选择不同的声音模式来复制不同类型的内燃机引擎。

ECU 1还包括频率滤波块，频率滤波块用于将载具声音模拟块4生成的载具声音信号滤波为高频和低频部分。在这方面，频率滤波块包括高通滤波器5和低通滤波器7。高通滤波器5被配置成衰减低于预定截止频率的声音信号。这样，去除较低的频率以提供包含仅高频分量的声音信号。相反，低通滤波器7被配置成衰减预定截止频率以上的声音信号。这样，去除较高的频率以提供包含仅低频分量的声音信号。

ECU 1还包括分别与高通滤波器5和低通滤波器7在通信上连接的放大器6、8。在该实施方式中，放大器6、8用于放大所生成的外部和内部声音信号，以通过相对长的电缆连接传输到内部和外部扬声器。在该实施方式中，外部的放大器6还用于将外部声音信号放大到用于驱动外部扬声器的足够功率。

在该实施方式中，外部扬声器2安装在载具10的引擎盖或车盖下方，邻近进气口在其前部。这样，外部扬声器2相对地暴露于载具的外部。这允许行人容易听到外部扬声器2。由于暴露的安装位置，外部扬声器2被提供为用于抵抗湿气进入和温度变化的防风雨单元。同时，由于外部扬声器由外部的放大器6驱动并且仅用于生成较高频率的声音，因此其被实现为相对紧凑的扬声器设计，例如高音(tweeter)扬声器或高频(treble)扬声器。相反，内部扬声器3设置为低音(woofer)扬声器或低频(bass)扬声器，其形成该载具的位于舱室9内部的预先存在的音频系统的一部分。即，内部扬声器3是用于输出低频声音的载具音乐和信息娱乐系统的一部分，但被VSG附加地利用。

从上面可以理解，从高通滤波器5发射并通过外部的放大器6的声音信号占用较高频带，并通过外部扬声器2输出。同时，从低通滤波器7发射并通过内部的放大器8的声音信号占用较低频带，并通过内部扬声器3输出。

在使用中，载具声音模拟块4接收载具状态输入并实现声音生成算法以基于载具状态生成所模拟的载具声音信号。

然后通过高通滤波器5和低通滤波器7对所生成的声音信号进行滤波，以生成两个分离的信号；外部声音信号占用相对较高的频带，例如在图3所示的说明性外部声音信号中，而内部声音信号占用相对较低的频带，例如在图2所示的说明性内部声音信号中。

然后放大器6、8分别放大外部和内部信号。外部声音信号被传送到外部扬声器2，然后外部扬声器2生成所模拟的信号的高频声音。内部声音信号被传送到内部扬声器3，然后内部扬声器3生成所模拟的信号的低频声音。这样，可以使用载具内部的一个或更多个低频扬声器来生成深沉的内燃机引擎声音的低频分量。也就是说，由于这些扬声器不受功率或尺寸限制，所以可以实现好得多的低频响应。此外，由于低频带通过载具的舱室9受到相对最小的衰减，这些低频声音仍然是载具外部可听到的，并且不需要额外的硬件。

因此，通过上述内容，提供了一种改进的VSG，其有利地使用内部和外部扬声器的组合来提供具有改进的较低频率响应的较逼真的所模拟的引擎声音。因此，可以实现高性能内燃机的较好复制，而不受外部扬声器的相对紧凑尺寸的限制。

应当理解，上述实施方式仅出于说明的目的示出了应用。实际上，实施方式可以应用于许多不同的配置，详细的实施方式对于本领域技术人员来说是易于实现的。

例如，在实施方式中，载具声音生成器可以包括多个外部扬声器。例如，在这些扬声器围绕载具的情况下，它们可以生成环绕声效果。例如，在实施方式中，可以根据载具状态例如其运动方向来改变声音的方向。

Claims (16)

1.一种载具声音生成器，所述载具声音生成器包括：

载具声音模块，所述载具声音模块用于至少部分地基于载具状态输入来生成载具声音信号；

外部输出，所述外部输出用于控制外部扬声器；以及

内部输出，所述内部输出用于控制内部扬声器；

其中，所述载具声音模块被配置成生成通过所述内部输出来输出的内部声音信号和通过所述外部输出来输出的外部声音信号，并且其中，与所述外部声音信号相比，所述内部声音信号占用较低的频带。

2.根据权利要求1所述的载具声音生成器，其中，所述载具声音模块包括频率滤波器，所述频率滤波器用于将所模拟的载具声音过滤为占用低频带的所述内部声音信号和占用高频带的所述外部声音信号。

3.根据权利要求2所述的载具声音生成器，其中，所述频率滤波器包括用于生成所述内部声音信号的低通滤波器和用于生成所述外部声音信号的高通滤波器。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的载具声音生成器，所述载具声音生成器还包括用于放大施加到所述外部输出的所述外部声音信号的第一放大器以及用于放大施加到所述内部输出的所述内部声音信号的第二放大器。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的载具声音生成器，所述载具声音生成器还包括外部扬声器，所述外部扬声器用于安装在载具引擎盖下并用于连接到所述外部输出，以基于所述外部输出生成声音。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的载具声音生成器，其中，所述内部输出被配置成连接到载具内音频系统。

7.根据权利要求6所述的载具声音生成器，其中，所述内部声音信号被配置用于控制形成所述载具内音频系统的一部分的内部亚低音扬声器或低频扬声器。

8.根据权利要求6或7所述的载具声音生成器，其中，所述内部输出被配置成经由电力分配中心连接到所述载具内音频系统。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的载具声音生成器，其中，所述内部声音信号占用低于300Hz的频带。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的载具声音生成器，其中，所述载具声音模块包括用于选择声音简档的用户输入，并且所述载具声音模块被配置成至少部分地基于所选择的声音简档来生成所述载具声音信号。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的载具声音生成器，其中，所述载具状态输入包括以下各项中的至少一项：载具速度、引擎速度、油门水平、载具工作模式、档位选择、环境噪声和检测到的紧急声音。

12.一种用于使用载具声音生成器来生成载具声音的方法，所述方法包括以下步骤：

使用载具声音模块至少部分地基于载具状态输入来生成载具声音信号，其中，所生成的载具声音信号包括外部声音信号和与所述外部声音信号相比占用较低频带的内部声音信号；

通过用于控制外部扬声器的外部输出来输出所述外部声音信号；以及

通过用于控制内部扬声器的内部输出来输出所述内部声音信号。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，生成所述载具声音信号的步骤包括：使用频率滤波器将所模拟的载具声音滤波为占用低频带的所述内部声音信号和占用高频带的所述外部声音信号。

14.根据权利要求12或13所述的方法，所述方法还包括基于所述内部声音信号控制所述内部扬声器的步骤，其中，所述内部扬声器是形成所述载具内音频系统的一部分的内部亚低音扬声器或低频扬声器中的一种。

15.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包括指令，所述指令在由一个或更多个处理器执行时实现根据权利要求12至14中的任一项所述的方法。

16.一种载具，所述载具包括：

舱室；

载具声音模块，所述载具声音模块用于至少部分地基于载具状态输入来生成载具声音信号；

至少一个外部扬声器，所述至少一个外部扬声器位于所述舱室外部并且用于基于来自所述载具声音模块的外部输出的信号来生成声音；以及

内部扬声器，所述内部扬声器位于所述舱室内并且用于基于来自所述载具声音模块的内部输出的信号来生成声音；

其中，所述载具声音模块被配置成生成用于通过所述内部输出来输出的内部声音信号和用于通过所述外部输出来输出的外部声音信号，并且其中，与所述外部声音信号相比，所述内部声音信号占用较低频带。