KR20170090361A - 차량의 외부 음향 합성을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템을 제공하고, 시스템은 차량 및 적어도 하나의 추가 도로 사용자, 특히 외부 교통 참여자 사이에서 충돌 위험을 검출하도록 구성된 위험 분석 유닛; 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서; 및 특히 차량 의존적인, 합성 잡음 신호를 나타내는 오디오 신호를 생성하도록, 그리고 오디오 신호에 기초하여 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 구성된 사운드 처리 유닛을 포함하되, 사운드 처리 유닛은 충돌 위험의 검출시 추가 도로 사용자에 의해 합성 외부 사운드의 지각 능력을 향상시키기 위해 오디오 신호를 변형하도록 구성된다.
Description
본 개시는 차량의 외부 엔진/전기 사운드 합성(ESS; external engine/electrical sound)을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도로 상의 하이브리드 또는 순 전기 차량들의 개수의 예상된 증가를 통해, 보행자 및 사이클리스트들과 같이 외부 교통 참여자들이 사고 날 위험은 또한 연소 엔진들의 일반적인 및 잘 알려진 잡음의 부재로 인해 증가하는 것으로 예상된다. 또한, 현재 및 미래에, 종래의 내연 엔진은 CO2 방출물을 감소시키기 위해 축소될 것이어서, 더욱 더 조용해질 것이다. 손상된 시각 및/또는 청각을 갖는 사이클리스트들에 대한 충분한 보호를 보장하기 위해, 대응하는 법적 변화들, 특히 차량으로부터의 잡음 방출물에 관한 규칙들 및 규제들에 대한 변화들 및 추가들은 이미 시행되거나 계획된다.
특히 전기/하이브리드 차량들에 대해, 이들 규칙들 및 규제들을 충족하기 위한 여러 시스템들은 이미 사용 중에 있거나 계획되어 있다. 이들 시스템들은 종종 다양한 직관들의 한정된 표준들을 고려하여, 제조업자의 규격들에 따라 추가 외부 사운드를 생성한다. 예들은 다음에 알려져 있다:
- 일본 MLIT (국토교통성); AVAS (주행중 차량 청각 시스템);
- UN/EU: UNECE (유엔 유럽 경제 위원회); AVAS (음향 차량 경고 시스템); 및
- 미국: DOT (미국 운수부), NHTSA (미국 도로 교통 안전국).
내연 엔진들(ICE)과 유사한 인조/합성 사운드가 최상의 결과들을 전달하였다는 것을 경험적 평가들이 보여주었기 때문에, 각 입법 위원이 비교가능한 엔진 유형 카테고리들 및 분류들 내에서 종래의 내연 엔진들에 대한 잡음 방출물 표준에 따라 잡음 레벨들을 규정할 것임이 예상된다., 이를 통해, 잡음 레벨 측정들에 사용된 방법들과 유사한 방법들이 사용될 것이라고 간주된다. 특히, 테스트 설정은 비 구속적 표준들 SAE J2889-1 또는 ISO 16254에 따라 크기 동일한 상태로 남아있을 것이며, 이러한 비 구속적 표준들은 잡음 레벨들의 증명을 위한 차량 외부 잡음 측정들에 대한 적용 가능한 측정 표준들을 나타낸다.
도 1은 ISO-16254 표준으로부터 취해진, ISO-10844에 따라 차량들 및 타이어들에 대한 외부 잡음 측정들에 대한 테스트 사이트 설정의 치수들 및 기하학적 구조를 도시한다. 테스트 차량(100)은 라인 C-C'을 따라 연장하는 폭 3m의 도로 차선에서 운전된다. 표준은 물질, 표면 질감, 음향 흡수 및 균등성에 대해 도로 차선에 대한 요건들을 규정한다. 방출된 잡음의 레벨은 코너 지점들(A, A', B 및 B')을 갖는 20 m x 20 m 정사각형으로서 도면에 도시되는 전파 영역에서 1.2 m 높이에 제공된 2개의 마이크들(110a 및 110b)에 의해 측정된다. 표준은 음향 흡수 및 균등성에 대해 전파 영역에 대한 요건들을 추가로 규정한다. 마이크들(110a 및 110b)은 중앙 라인(P-P')을 따라 라인(C-C')의 어느 한 측부 상에 대칭적으로 위치되고, 4m만큼 이격되게 설정된다. 전파 영역의 중심 주위에, 50 m의 반경을 갖는 원형 영역은 측정들에 대한 영향을 피하기 위해 반사하는 물체들이 없게 유지된다.
기재된 설정은 차량 잡음 방출물의 측정에 적합한 것으로 기술자들에 의해 넓게 허용된다. 하지만, 이것은 하나의 특정한 교통 상황만을 고려하고, 단지 파라미터로서 차량 속도의 변경만을 허용한다.
NHTSA에 의해 수행되고, 문헌 NTHSA-2011-0148에서 요약된 경험적 연구들은, 보행자 또는 사이클리스트에 의해 통과하는 차량의 음향 인식에 대한 최소로 요구된 잡음 레벨이 차량 속도 및 차량 상태에 따라, 약 49 dB(A)의 범위를 갖지만, 교통 참여자의 안전을 위해 66 dB(A)이어야 한다는 것을 보여준다. 표 1은 음향 지각에 요구된 최소 차량 잡음 레벨을 보여준다.
| 차량 속도 | P-P' 라인에서 측정된 A-가중된 SPL |
| 고정적이지만, 작동됨 | 49 [dB (A)] |
| 역방향 이동 | 52 [dB (A)] |
| 10 [km/h] | 55 [dB (A)] |
| 20 [km/h] | 62 [dB (A)] |
| 30 [km/h] | 66 [dB (A)] |
외부 교통 참여자들의 안전을 보장하기 위해, 하이브리드/전기 차량에 의한 요구된 잡음 방출물은 종래의 연소 엔진의 것들로서 환경에 동일하게 해롭다. 더욱이, 본 명세서는 라인(P-P')을 따라 측정 장소들에서 충분한 잡음 레벨을 단지 보장한다.
NHTSA 리포트 DOT HS 811 304는 대략 30 km/h의 속도에서 시작하여, 타이어 잡음이 총 잡음 방출물의 "가장 큰 몫"을 취한다는 것을 추가로 나타낸다. 그 결과, 인조/합성 외부 잡음 생성은 30 km/h보다 높은 차량 속도에서 불필요하게 된다.
감소된 음향 지각 및 음향 가시성이 전기/하이브리드 차량들에 제한되지 않고, 예를 들어 축소된 엔진 전력을 갖는 종래의 차량들조차 상당수의 맹인에 의해 적시에 검출될 수 없다는 것이 주지될 수 있다.
더욱이, 요구된 잡음 방출물에 대한 측정들은 환경 잡음의 영향을 고려하지 않는다. 적어도, 표준화된 잡음 스펙트럼은 환경 배경 잡음으로서 측정 결과들 상에 중첩된다. 하지만, 그러한 접근법은 실제 교통 상황을 커버하지 않을 것이다. 특히, 낮은 차량 속도에서, 합성 외부 사운드의 유효성이 겹치는 환경 잡음에 매우 의존한다. 그러므로, 전술한 제한들에 대한 해법들을 포함하지 않는 기존의 시스템들은 단지 차선적인 결과들을 제공할 수 있다.
그러므로, 본 개시에 따른 방법들 및 시스템들은 전술한 제한들을 극복하는 것과, 최소의 잡음 오염을 갖는 외부 교통 참여자들의 안전을 개선하는 것에 목적을 둔다.
위에 기재된 기술적 문제들은 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템에 의해 해결되고, 시스템은: 차량과 적어도 한 명의 추가 도로 사용자, 특히 외부 교통 참여자 사이에서 충돌 위험을 검출하도록 구성된 위험 분석 유닛; 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서; 및 특히 차량 의존적인 합성 잡음 신호를 나타내는 오디오 신호를 생성하고, 오디오 신호에 기초하여 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 구성된 사운드 처리 유닛으로서, 사운드 처리 유닛은 충돌 위험의 검출시 추가 도로 사용자에 의한 합성 외부 사운드의 지각 능력을 개선하기 위해 오디오 신호를 변형(수정)(modify)하도록 구성되는, 사운드 처리 유닛을 포함한다.
일반적으로, 차량은 트럭, 자동차 또는 모터사이클과 같은 도로 차량이고, 특히 전기 또는 하이브리드 차량일 수 있다. 하지만, 차량은 또한, 예를 들어 감소된 출력으로 인해 연소 엔진의 낮은 고유 잡음 방출물이 외부 사운드 합성을 바람직하게 만드는 경우 정상적인 연소 엔진을 갖는 차량일 수 있다. 여기서, 그리고 다음에서, "합성 외부 사운드"라는 용어는 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서, 예를 들어 스피커를 이용하여 특별하게 생성된 오디오 신호를 출력함으로써 인위적으로 발생되는 차량의 외부 사운드를 언급한다.
이 때문에, 기재된 시스템은 특히 차량 의존적인 합성 잡음 신호를 나타내는 오디오 신호를 생성하고, 오디오 신호에 기초하여 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 구성된 사운드 처리 유닛을 포함한다. 오디오 신호는 아날로그 또는 디지털일 수 있다. 따라서, 사운드 처리 유닛은 이득, 볼륨, 스펙트럼 분포, 위상, 지향성 및/또는 시간 변동에 대해 오디오 신호를 처리하기 위해 믹서, 인버터, 지연 요소 등과 같이 증폭기, 필터, 신호 조합기와 같은 대응하는 유닛들을 포함할 수 있다. 오디오 신호에 따라, 대응하는 유닛들은 아날로그 또는 디지털 신호 처리에 제공된다. 더욱이, A/D 및/또는 D/A 변환기들이 사용될 수 있다. 그러한 신호 유닛들 및 요소들은 종래 기술에 잘 알려져 있어서, 상세한 설명은 본 개시를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 생략된다. 사운드 처리 유닛은 특히 디지털 유닛 신호를 처리하도록 적응된 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함한다. 복수의 사운드 처리 유닛들이 후속 사운드 처리 단계들 또는 병렬 사운드 처리 단계들을 오디오 신호 상에서 수행하기 위해 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 동일하게, 오디오 신호라는 용어는 본 명세서에서 신호-채널 오디오 신호 및 다중-채널 오디오 신호 모두에 대해 다음에 사용된다. 예를 들어, 후자의 경우는 신호의 개별적인 채널들 및/또는 방출된 음향 신호의 지향성 사이의 위상 관계에 대해 처리될 수 있다.
본 개시에 따라, 생성된 오디오 신호는 차량의 합성 잡음 신호를 나타낸다. 합성 잡음 신호는 사운드 특징 및 사운드 레벨에 대해 전술한 법적 요건들을 특히 만족시킬 수 있고, 종래의 연소 엔진의 잡음 스펙트럼에 기초할 수 있다. 더욱이, 합성 잡음 신호는 차량 유형, 브랜드에 따를 수 있고 및/또는 주문자 상표 부착(OEM)에 의해 설계된 사운드 이미지 및 특징에 의존하게 할 수 있다. 따라서, 생성된 외부 사운드가 인공이더라도, 외부 교통 참여자의 음향 연관들 암시하기 위해 스포츠 카, SUV 또는 트럭과 같은 대응하는 차량의 이미지를 여전히 반영할 수 있다.
사운드 처리 유닛은 오디오 신호에 기초하여 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 추가로 구성된다. 이것은 생성된(및 변형된) 오디오 신호를 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서에 간단히 출력하는 것을 포함할 수 있지만, 또한 예를 들어 스피커 또는 반사기를 회전하는 하나 이상의 엑추에이터들을 제어함으로써 외부 사운드가 방출되는 방향을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 전기 음향 트랜스듀서들의 제어를 위한 상세한 예들은 아래에 추가로 주어진다.
적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서는 하나 이상의 스피커들, 조향(조작)된(steered) 및 조향되지 않은(un-steered) 하나 이상의 초음파 트랜스듀서들, 하나 이상의 전기-동적 평면 스피커들(EDPL; electro-dynamic planar loudspeakers), 2개 이상의 스피커들의 빔 형성 조립체, 또는 종래 기술에 알려진 임의의 다른 전기 음향 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 특정 예들은 본 개시의 특정 양상들과 연계하여 아래에 주어진다.
본 개시는, 차량과 추가 도로 사용자 사이의 충돌 위험이 검출되는 지의 여부에 따라 상이한 합성 외부 사운드를 출력하는 것을 포함한다. 추가 도로 사용자는 다른 차량일 수 있지만, 특히 보행자 또는 사이클리스트와 같은 외부 교통 참여자일 수 있다. 기재된 시스템을 포함하는 차량과 적어도 하나의 추가 도로 사용자 사이의 충돌 위험은, 차량 및 추가 도로 사용자의 위치들 및 선택적으로 움직임 상태에 기초하여, 추가 도로 사용자와 충돌하는 차량의 계산된 확률이 충돌 검출 임계치를 초과하는 경우 존재한다. 충돌 위험을 검출하기 위한, 즉 임박한 충돌을 예측하기 위한 시스템은 사전 충돌 시스템, 순방향 충돌 경고 시스템 또는 충돌 완화 시스템으로서 종래 기술에 잘 알려져 있다. 이들 시스템들은 주차 거리 제어 시스템만큼 간단할 수 있거나, 임박한 충돌을 예측하기 위해 복수의 센서들, 예를 들어, 레이더, 레이저, 광학기기, 카메라 등을 이용하여 매우 복잡할 수 있다. 일반적으로, 이들 시스템은 예를 들어, 주차된 자동차, 벽, 기둥 등과 같은 고정 물체들을 포함하는 임의의 종류의 물체와의 충돌을 예측한다. 하지만, 본 개시는 다른 도로 사용자, 즉 동작된 차량 또는 보행자에 충돌 위험의 검출을 제한하는 개정된 시스템을 이용할 수 있다.
이러한 개정은 다른 도로 사용자들을 검출하도록 구성된 검출 유닛을 추가함으로써 달성될 수 있다. 그러한 검출 유닛은 얼굴 검출과 같이 인간의 형태들 또는 특징들의 검출을 위한, 및 다른 차량들의 검출을 위한 패턴 인식 기술들을 이용할 수 있고, 후속하여 이미지 센서를 이용할 수 있다. 다른 옵션들은 도로 사용자의 적절한 움직임의 검출을 위해 적외선 센서 또는 움직임 분석을 이용하는 열 이미징을 포함한다. 복수의 시스템들 및 방법들은 고정적, 무생물 물체 및 도로 사용자들 사이를 구별하기 위해 종래 기술에 알려져 있다. 본 시스템에 대한 최소의 요건은 이동하는, 및 선택적으로 고정적인 보행자를 검출하기 위한 성능에 의해 주어질 수 있다. 전술한 임의의 센서를 이용하여 캡처된 환경 데이터에 기초하여, 위험 분석 유닛은 충돌 확률을 계산하는데, 즉 충돌 위험이 존재하는 지의 여부를 결정한다.
그러한 충돌 위험이 존재하면, 오디오 신호는 추가 도로 사용자에 의한 합성 외부 사운드의 지각 능력을 개선하기 위해 사운드 처리 유닛에 의해 변형된다. 여기서 그리고 다음에서, "지각 능력"이라는 용어는 인간의 '정상' 청취 능력에 대해 이해될 수 있다. '정상' 청취를 위한 복수의 정의들이 종래 기술에 존재하더라도, 이들 모두는 각각 변형된 및 변형되지 않은 오디오 신호의 변형되지 않은 지각 능력과 개선된 지각 능력 사이를 구별하도록 한다. 임의의 경우에, 오디오 신호는, 대부분의 인간 청취자들이 변형되지 않은 경우에서보다 개선된 합성 외부 사운드를 더 잘 지각하도록 변형될 수 있다. 지각 능력은 특히 도 1의 테스트 설정에서 마이크들(110a 및 110b) 중 하나의 마이크의 장소에서 외부 교통 참여자 위치에 대해 증가될 수 있다. 유리하게, 외부 교통 참여자가 도 1에서 라인(P-P')을 따라 임의의 위치에 위치되는 경우 또한 증가될 수 있다. 더욱 더 유리하게, 지각 능력은 도 1의 전파 영역 내부의 임의의 위치에서 외부 교통 참여자에 대해 개선될 수 있다.
따라서, 본 개시는 차량들에 의한 잡음 오염물을 지나치게 증가시키지 않고도 수동적인 도로 사용자들의 안전을 증가시키는 전술한 문제에 대한 유연하고 적응적인 해법을 제공한다. 충돌 위험의 검출시, 기본적인 합성 외부 사운드, 특히 조향되지 않은 외부 사운드는 개선될 수 있는데, 예를 들어 볼륨은 증가될 수 있고, 및/또는 추가 합성 외부 사운드, 특히 조향된 외부 사운드는 주행하는 차량의 수동적인 도로 사용자에게 경고하도록 추가될 수 있다. 이것은 특히 사실상 손상된 보행자의 안전을 증가시킬 수 있다.
상호간에, 지금까지 볼륨 및 스펙트럼 분포에서 표준화된 요건들에 대응되는 기본 합성 외부 사운드는 어떠한 충돌 위험도 검출되지 않는 경우에 낮아질 수 있다. 따라서 기재된 시스템은 방출된 잡음 신호를 동적으로 적응시킴으로써 전체 잡음 방출물에서의 감소를 허용한다. 현재 교통 상황에 따라 잡음 방출물을 증가시킴으로써, 즉 외부 교통 참여자의 생명 또는 물리적 무결성에 대한 위협의 경우에서만, 전체 잡음 방출물은, 위험 상황에서 최대로 허용된 방출물이 심지어 종래의 시스템의 잡음 레벨을 초과하도록 선택될 수 있도록 크게 감소된다.
고정적, 무생물 물체들 및 도로 사용자들 사이를 구별함으로써, 본 시스템은, 고정 물체와의 충돌 위험이 검출되는 경우 불필요한 잡음 방출을 추가로 회피한다. 더욱이, 시스템은 외부 교통 참여자들과 다른 모터 차량들 사이를 구별할 수 있고, 이에 따라 오디오 신호를 변형할 수 있다. 하나의 양상에 따라, 오디오 신호는 단지 외부 교통 참여자들의 개선된 지각 능력에 대해 변형될 수 있다.
그 지각 능력을 개선하기 위해 오디오 신호를 변형하는 복수의 방식들이 존재한다. 일례로, 전체 오디오 신호의 볼륨은 증가될 수 있다. 오디오 신호의 전체 스펙트럼의 그러한 증가된 이득은 OEM에 의해 설계된 바와 같이 사운드 이미지 및 변형되지 않은 오디오 신호의 특징을 변화되지 않은 상태로 남겨둔다. 대안적으로 또는 추가적으로, 선택된 스펙트럼 성분들, 예를 들어 약 1 kHz의 주파수는 특히 청취 손상 보행자들에게 경고하도록 부스팅될 수 있다. 더욱이, 방출된 합성 외부 사운드는 도로 사용자쪽으로 조향될 수 있고, 이를 위해 충돌 위험은 예를 들어 도로 사용자의 위치에 조향된 신호의 지향성을 적응함으로써 검출되었다. 예를 들어, 이것은 빔 형성 프로세스 등에서 오디오 신호의 개별적인 채널들 사이의 상대 위상을 조정함으로써 달성될 수 있다. 또한, 합성 외부 사운드의 시간 변동이 적용되거나 변형될 수 있다. 또한, 스펙트럼 분배의 볼륨 및/또는 피치에서의 오디오 신호의 주기적 변동은 오디오 신호에 적용될 수 있다. 추가 도로 사용자의 주위를 끌어들이는데 적합한 다른 변형들도 가능하다. 마지막으로, 전술한 변형들의 임의의 조합은 오디오 신호에 적용될 수 있다.
추가 양상에 따라, 위험 분석 유닛은 차량의 주위에서 물체들로부터 데이터를 캡처하도록 구성된 적어도 하나의 센서와, 캡처된 데이터로부터 차량의 주위에서 적어도 하나의 물체의 위치 및/또는 움직임 정보를 결정하도록 구성된 물체 추적 유닛을 포함할 수 있고, 위험 분석 유닛은 결정된 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여 차량과 추가 도로 사용자 사이에서 충돌 위험을 검출하도록 구성된다. 여기서 그리고 다음에서, "물체"라는 용어는 차량 또는 기둥과 같은 무생물 물체들과, 보행자 및 사이클리스트와 같은 사람들 모두에 대해 제한 없이 사용된다.
전술한 바와 같이, 적어도 하나의 센서는 차량의 주위에서의 물체의 위치 및/또는 이동에 대해 데이터를 캡처하도록 구성된 임의의 센서일 수 있다. 예로서, 레이더 센서들, 레이저 센서들 및/또는 적외선 센서들이 사용될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 카메라와 같은 광학 센서가 사용될 수 있고, 전술한 바와 같이 다른 도로 사용자들을 검출하도록 구성된 검출 유닛에 이미지 데이터를 추가로 제공할 수 있다. 그러한 검출 유닛은 위험 분석 유닛의 부분일 수 있다. 캡처된 데이터로부터, 물체 추적 유닛은 차량과 물체 사이의 충돌 위험을 검출하는데 사용될 수 있는 물체의 위치 및/또는 움직임 정보를 결정한다. 이 때문에, 위험 분석 유닛은 차량 데이터를 캡처하도록 구성되는 센서들을 추가로 포함할 수 있고 및/또는 차량의 대응하는 센서들로부터 그러한 차량 데이터를 수신할 수 있다. 차량 데이터는 현재 속도, 기어 정보, 방향(순방향/역방향), 가속도/감속도, 차량 치수들 및 질량, 차량 위치(디리미터들, 예를 들어 연석, 중앙선 등에 대한 GPS 데이터 또는 상대 위치와 같은), 및 운전 입력(좌측 또는 우측 깜박이등, 조향 각도, 사이드 브레이크 등과 같은)을 포함할 수 있지만, 여기에 제한되지 않는다.
물체 추적 유닛은 차량에 대한 차량의 주위에서의 하나 이상의 물체들의 위치를 결정하도록 적응될 수 있다. 더욱이, 물체 추적 유닛은 이동 방향, 추적된 물체의 이동의 속도 및/또는 가속도/감속을 결정할 수 있다. 이 데이터로부터, 위험 분석 유닛은 물체의 예측된 궤적을 계산할 수 있고, 이를 차량의 예측된 궤적과 비교할 수 있다. 비교에 기초하여, 충돌 확률은 계산될 수 있고, 충돌 위험이 검출될 수 있다. 전술한 바와 같이, 위험 분석 유닛의 검출 유닛은 추적된 물체(들)를 식별하거나 분류할 수 있고, 무생물 장애물과 외부 교통 참여자들 사이를 특히 구별할 수 있다. 다른 모터 차량들은 차단된 객실 차량들과 모터사이클들로 추가로 분리될 수 있는 특정 분류를 형성할 수 있다. 후자에 대해, 충돌 위험의 검출시 오디오 신호의 변형은 개시될 수 있는 한편, 그러한 변형은 전자에 대해 생략된다. 대안적으로, 변형은 임의의 외부 교통 참여자, 고정 또는 그렇지 않은 것에 대해, 그리고 임의의 비-고정 모터 차량에 대해 개시될 수 있다. 안면 검출 알고리즘들과 같은 이미지 처리 알고리즘들은 분류 프로세스의 부분으로서 사용될 수 있다. 위험 분석 유닛은 도로측 보행자들의 과도한 경고를 회피하기 위해 외부 사운드의 개선을 개시하는 물체들 및/또는 교통 상황들의 분류들에 대해 구성 가능할 수 있다. 외부의 경우에, 개선은 아이들과의 검출된 충돌 위험에 대해서만 개시될 수 있다.
위험 분석 유닛과 물체 추적 유닛의 복잡도는 주차 거리 제어 데이터의 간단한 평가로부터 차량의 가격 세그먼트 및 업계 예측들, 자가-관리 운전에 사용된 시스템들에 대한 긴급 제동에 사용된 시스템들에 따라 변할 수 있다. 또한, 잠재적으로 충돌 위험을 생성하는 물체들에 대해 스캐닝되는 차량의 주위의 섹터는 차량의 속도에 의존하는 개방 각도, 및 현재 운전 방향에서의 축을 갖는 원뿔에 제약될 수 있다. 더 높은 속도는 더 좁은 원뿔을 초래할 수 있다. 스캐닝될 주위의 섹터를 제약함으로써, 충돌 위험의 잘못된 양의 검출의 수가 감소될 수 있다.
추가 양상에 따라, 사운드 처리 유닛은 충돌 위험의 검출시 변형된 오디오 신호에 기초하여 조향되지 않은 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 구성된 조향되지 않은 사운드 처리 유닛을 포함할 수 있다. 여기서 그리고 다음에서, 조향되지 않은 사운드 방출물은 설치 기하학적 구조에 대해 고정된 배향에서의 사운드 방출물을 언급하고, 균질한 전방향 사운드 방충물에 제한되지 않는다. 사실상, 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서는 유리하게 운전 방향에서 사운드를 방출하기 위해 차량의 전방 근처(및 추가로 후방 근처) 어디엔가 위치될 것이다. 또한, 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서는 방향 사운드 방출 특징을 매우 잘 가질 수 있고, 특정 방향에서 방출된 사운드를 조향하도록 구성될 수 있다. 하지만, 조향되지 않은 사운드 처리 유닛은 이러한 특징에 긍정적으로 영향을 끼치지 않거나, 조향된 전기 음향 트랜스듀서를 작동시킨다. 대부분의 경우에, 조향되지 않은 사운드 처리 유닛은 변형된 오디오 신호를 간단히 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서에 출력할 것이고, 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서는 다시 조향되지 않은 합성 외부 사운드를 방출한다. 따라서 조향되지 않은 사운드 처리 유닛을 이용하는 것은 교통 상황 의존적 외부 사운드 생성기를 제공하는 간단하고 저렴한 옵션을 나타낸다.
추가 양상에 따라, 사운드 처리 유닛은 충돌 위험의 검출시 변형된 오디오 신호 및 결정된 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여 추가 도로 사용자의 방향으로 조향된 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 구성된 조향된 사운드 처리 유닛을 포함할 수 있다. 결정된 위치 및/또는 움직임 정보로부터, 조향된 사운드 처리 유닛은 방향, 선택적으로 차량에 대해 추가 도로 사용자의 거리를 결정할 수 있다. 조향된 사운드 처리 유닛은 결정된 방향으로 조향된 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하고, 방출된 사운드의 볼륨은 결정된 거리에 따라 조정될 수 있다. 조향된 사운드는 다양한 방식들로 방출될 수 있다. 하나의 옵션은 상이한 스피커들에 의해 방출된 2개 이상의 신호들 사이에서 시간 지연 또는 위상 시프트를 생성함으로써 빔 형성을 달성하는 것이고, 시간 지연 또는 위상 시프트는, 방출된 음파들이 추가 도로 사용자의 장소에서 양으로 간섭하는 방식으로 선택된다. 대안적으로, 다중-채널 빔 형성은 개별적인 복합 필터들을 다중-채널 신호들에 적용함으로써 달성될 수 있다. 다중-채널 오디오 신호는 조향된 사운드 처리 유닛에 의해 이에 따라 변형될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서는 기계적으로 회전될 수 있는 조향된 스피커들과 같은 하나 이상의 조향된 전기 음향 트랜스듀서들, 또는 기계적으로 회전될 수 있는 파라볼라 음향 반사기를 갖는 스피커들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 조향된 사운드 처리 유닛은 추가 도로 사용자의 방향으로 스피커/반사기를 회전하기 위해 기계적 엑추에이터들을 제어할 수 있다. 또한 초음파 스피커들은 비선형 음향기기를 통해 방출된 사운드의 양호한 지향성을 제공할 수 있다. 특수 변경은 집속된 사운드를 방출하기 위해 전기 동적 평면 스피커들(EPDL; electro dynamid planr loudspeakers)을 사용할 수 있다. 어느 경우에도, 기계적 엑추에이터들은 사운드 방출물의 방향을 변화하는데 사용될 수 있다.
방출된 외부 사운드의 조향을 달성하는 가장 간단한 방식은 개별적으로 추가 도로 사용자의 검출된 방향에 대해, 상이한 전기 음향 트랜스듀서들에 의해 출력될, 예를 들어 차량의 코너들 근처에 위치될 오디오 신호들의 이득의 조정일 수 있다. 이 접근법은 차량의 다른 측부에 영향을 미치지 않고도 차량의 한 측부, 예를 들어 인도의 측부 상에서 방출된 신호를 개선하도록 한다.
적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서는 동시에 조향되지 않은 및 조향된 외부 사운드를 모두 방출하기 위해 사운드 처리 유닛에 의해 제어될 수 있다. 이 때문에, 사운드 처리 유닛은 조향되지 않은 사운드 처리 유닛에 의해 발생된 조향되지 않은 오디오 신호 성분과, 하나 이상의 전기 음향 트랜스듀서들에 양도된 조향된 사운드 처리 유닛에 의해 발생된 조향된 오디오 신호 성분을 조합할 수 있다. 예로서, 조향되지 안은 오디오 신호 성분은, 충돌 위험이 검출되는 지의 여부와 관계 없이 출력되는 근본적인 기본 오디오 신호일 수 있는 한편, 조향된 오디오 신호 성분은 다른 도로 사용자에게 경고하기 위해 특히 생성될 수 있다. 조향된 오디오 신호 성분이 특히 전술한 차량 의존적인 기본 오디오 신호의 변형된 버전일 수 있어서, 조향된 합성 외부 사운드는 여전히 특정 차량의 특징 사운드 이미지에 따른다.
또 다른 양상에 따라, 사운드 처리 유닛은 차량 메타데이터에 기초하여 오디오 신호를 선택적으로 감쇄하도록 구성된 메타데이터 유닛을 (더) 포함할 수 있고, 차량 메타데이터는 시각, 날짜, 차량 위치 데이터 및 교통 표지 데이터 중 적어도 하나를 포함한다. 선택적인 감쇄는 사운드 처리 유닛에 의한 처리 이전 또는 이후에 오디오 신호 상에서 수행될 수 있다. 외부 교통 참여자들의 안전을 보장하기 위해 충돌 위험의 검출시 사운드 처리 유닛에 의해 파기될 수 있거나, 차량 메타데이터가 전체 잡음 오염물을 감소시키기 위해 그러한 감쇄를 나타내는 경우 임의의 겨우에 적용될 수 있다.
밤 중에, 거주 영역에서, 교통-한적한 영역들 또는 잡음 방지 영역들에서와 같이 특정 시간 및/또는 장소 관련 상황들에서 합성 잡음 방출물들을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 상황들은 시각, 날짜, 차량 위치 데이터 및/또는 교통 표지 데이터에 기초하여 메타데이터에 의해 식별될 수 있다. 관련 데이터를 획득하기 위해, 메타데이터 유닛은 차량의 헤드-유닛 및 그 항해 시스템에 연결될 수 있다. 차량 위치 데이터는 GPS 데이터에 기초할 수 있고, 항해 시스템의 데이터베이스로부터의 정보와 조합될 수 있다. 교통 표지 데이터는 교통 표지 인식 유닛에 의해 처리된 카메라 이미지 데이터에 기초할 수 있다. 미리 결정된 특정 시간 및/또는 장소 관련 상황이 검출되어 이 때문에 잡음 방출물의 감소가 바람직하거나 필수적이면, 메타데이터 유닛은 감쇄하거나 오디오 신호를 공간적으로 변형한다.
특히, 메타데이터 유닛은 차량 메타데이터에 기초하여 전체 오디오 신호의 진폭 또는 오디오 신호의 선택된 스펙트럼 성분들의 진폭을 감소하도록 구성될 수 있다. 일례로, 메타데이터 유닛은, 특정 시간 및/또는 장소 관련 상황이 검출되면 오디오 신호의 고주파수 성분들만을 감소하도록 구성될 수 있다. 또한, 메타데이터 유닛은 조향된 오디오 신호 성분들을 변하지 않은 상태로 남겨두면서 조향되지 않은 오디오 신호 성분들만을 감쇄하도록 구성될 수 있다. 또한, 메타데이터 유닛에 의한 완전한 충돌은, 조향된 오디오 신호 성분이 이용가능하지 않은 경우에 디스에이블될 수 있고, 조향되지 않은 신호 성분을 감소시키는 것은 경고 기능(안전 우선)을 수행하기에 충분하지 않다. 전술한 메타데이터 유닛을 사운드 처리 유닛에 추가함으로써, 전체 잡음 오염물은 외부 교통 참여자들의 안전에 영향을 미치지 않고도 감소될 수 있다.
추가 양상에 따라, 사운드 처리 유닛은 외부 잡음 레벨에 관한 정보에 기초하여 오디오 신호를 선택적으로 증폭하도록 구성된 잡음 처리 유닛을 (더) 포함할 수 있다. 잡음 처리 유닛은 특히, 미리 결정된 임계치를 초과하는 외부 잡음 레벨이 검출되는 경우 오디오 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 잡음 처리 유닛에 의해 오디오 신호에 인가된 이득 인자는 증가하는 외부 잡음 레벨과 함께 증가될 수 있다. 외부 잡음 레벨을 측정하기 위해, 시스템은, 외부 잡음 레벨 및/또는 스펙트럼을 측정할 수 있도록 차량에 대해 구성되고 위치된 하나 이상의 외부 마이크를 포함할 수 있다. 잡음 처리 유닛은 차량 자체에 의해 생성된 잡음으로부터 초래된 에러 신호들을 추출함으로써 외부 잡음을 추정하도록 추가로 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 추정은 합성 외부 사운드 시스템의 데이터베이스에 저장된 표준화된 잡음 측정들 및/또는 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서에 의해 출력되는 (변형된) 오디오 신호에 기초할 수 있다.
잡음 처리 유닛은 전체 오디오 신호 또는 오디오 신호의 선택된 스펙트럼 성분들을 증폭하도록 구성될 수 있다. 잡음 처리 유닛은 인간 청취 특징들에 대해 합성 외부 사운드의 음량의 균형을 맞추기 위해 음향 심리학적 모델을 오디오 신호에 추가로 적용할 수 있다. 하나 이상의 외부 마이크들로부터 수신된 데이터에 더하여, 잡음 처리 유닛은 차량 생성된 고유잡음을 추정하기 위해 속도, 기어 정보, 방향(순방향/역방향) 등을 포함하는 차량 데이터를 이용할 수 있다.
외부 사운드의 합성을 위한 시스템은 복수의 추가 성분들을 포함할 수 있다. 특히, 특정 차량 유형, 제작 및/또는 모델의 사운드 이미지를 나타내는 미리 한정된 기본 오디오 신호를 생성하도록 구성되는 외부 사운드 생성 유닛이 제공될 수 있다. 기본 오디오 신호는 비휘발성 메모리 또는 임의의 다른 저장 매체로부터 판독될 수 있거나, 차량의 브랜드 이미지에 매칭하는 연소 엔진의 사운드의 착각을 제공하기 위해 속도, 길이 방향 가속도 및/또는 기어 정보와 같은 차량 데이터에 기초하여 생성될 수 있다. 생성된 기본 오디오 신호는 사운드 처리 유닛에 의해 전술한 사운드 처리에 대한 기초를 형성할 수 있다.
본 개시는 또한 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법을 제공하고, 방법은 특히 차량 의존적인 합성 잡음 신호를 나타내는 오디오 신호를 생성하는 단계; 차량과 적어도 하나의 추가 도로 사용자, 특히 외부 교통 참여자 사이에서 충돌 위험을 검출하기 위해 위험 분석을 수행하는 단계; 및 오디오 신호에 기초하여 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 차량의 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하는 단계를 포함하고, 오디오 신호는 충돌 위험의 검출시 추가 도로 사용자에 의한 합성 외부 사운드의 지각 능력을 개선하도록 변형된다.
외부 사운드 합성 시스템에 대해 전술한 바와 같은 동등한 변형들 및 연장들은 또한 외부 사운드 합성 방법에 적용될 수 있다. 특히, 특정한 차량 유형, 제작 및/또는 모델의 특징 사운드 이미지를 나타내는 기본 오디오 신호가 생성될 수 있다. 기본 오디오 신호는 비휘발성 메모리 또는 임의의 저장 매체로부터 판독될 수 있거나, 속도, 길이 방향 가속도 및/또는 기어 정보와 같은 차량 데이터에 기초하여 생성될 수 있다. 기본 오디오 신호는, 충돌 위험이 검출되는 지의 여부에 관계 없이 일반적으로 출력되는 기본 합성 외부 사운드의 생성에 사용될 수 있다. 하지만, 기본 합성 외부 사운드는, 출력 볼륨이 증가하는 차량 속도와 함께 증가하도록 차량 속도에 적응될 수 있다. 또한, 합성 외부 사운드의 출력이 변형되는 지의 여부는 최대 속도, 예를 들어 30 km/h 아래의 차량 속도에 제한될 수 있고, 이 최대 속도 위에서는 바람 마찰로 인한 차량의 고유 잡음 및 타이어들은 잡음 방출물을 지배한다.
본 방법에 따라, 생성된 오디오 신호는 차량과 추가 도로 사용자 사이의 충돌 위험의 검출시 추가 도로 사용자에 의한 합성 외부 사운드의 지각 능력을 개선하도록 변형된다. 따라서, 적어도 2개의 상이한 상황들은 다음에서 발생할 수 있다: 충돌 위험이 검출되지 않으면, 기본 합성 외부 사운드는 변형되지 않은 오디오 신호에 기초하여 출력되고, 이것은 특히 전술한 표준들에 의해 요구된 것보다 더 낮은 볼륨을 가질 수 있다. 충돌 위험이 검출되면, 개선된 지각 능력을 갖는 합성 외부 사운드는 변형된 오디오 신호에 기초하여 출력된다.
전술한 바와 같이, 합성 외부 사운드의 지각 능력은 오디오 신호의 대응하는 변형을 통해 합성 외부 사운드의 볼륨, 스펙트럼 분포, 위상, 지향성 및 시간 변경 중 적어도 하나를 변형함으로써 개선될 수 있다. 오디오 신호는 특히 충돌 위험이 검출된 도로 사용자에게 차량이 접근할 때 점차 변형될 수 있다. 예로서, 오디오 신호의 볼륨은, 도 1에서의 라인 P-P'를 따라 위치된 도로 사용자에 대해 충돌 위험의 검출로부터 차량이 이 라인에 도달하는 순간으로 점차 증가될 수 있다. 라인을 통과한 후에, 볼륨은 배경 레벨, 즉 기본 합성 외부 사운드의 레벨로 갑자기 또는 점차 복귀될 수 있다. 이 접근법은 차량의 접근시 지각된 볼륨에서의 자연적인 증가를 가정하여, 외부 교통 참여자들의 안전을 증가한다. 대안적으로, 볼륨은 충돌 위험의 검출시 갑자기 증가될 수 있고, 라인(P-P')에 도달할 때까지 일정하게 유지될 수 있다. 이것은 접근하는 차량의 더 밀접한 근접도의 인산을 제공하기 때문에 사실상 손상된 보행자의 안전을 더 증가시키는데 도움을 줄 수 있다. 오디오 신호는 차량의 운전 방향에 대해 차량 및 추가 도로 사용자의 상대 위치에 따라 스펙트럼 분포를 변형함으로써 추가로 변형될 수 있다. 특히, 스펙트럼 분포는 접근하는 차량의 고유 도플러 효과를 과장하기 위해 변형될 수 있다. 여분의 도움되는 정보를 다른 도로 사용자들에게 제공하기 위해 적합한 임의의 다른 변형들이 수행될 수 있다.
위에 구체적으로 기재된 바와 같이, 방법은 차량의 적어도 하나의 센서에 의해 차량의 주위에서의 물체들로부터 데이터를 캡처하는 단계와, 캡처된 데이터로부터 차량의 주위에서의 적어도 하나의 물체의 위치 및/또는 움직임 정보를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 차량과 추가 도로 사용자 사이의 충돌 위험은 결정된 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여 검출된다. 센서들은 레이더, 레이저, 카메라와 같은 적외선 및/또는 광학 센서들을 포함할 수 있다. 캡처된 데이터는 예를 들어, 패턴 인식 기술들을 캡처된 이미지 데이터에 적용함으로써 사전 처리될 수 있다. 더욱이, 현재 속도, 기어 정보, 방향(순방향/역방향), 가속도/감속, 차량 치수들 및 질량, 차량 위치(도로 디리미터들, 예를 들어 연석, 중앙선 등에 대해 GPS 데이터 또는 상대 위치와 같은), 및 운전 입력들(좌측 또는 우측 깜박이등, 조향 각도, 사이드 브레이크 등과 같은)과 같은 차량 데이터는 대응하는 센서들 및/또는 차량의 헤드 유닛으로부터 수신될 수 있다.
방법은 결정된 위치 및/또는 움직임 정보를 이용하여 적어도 하나의 물체를 추적하는 것을 더 포함할 수 있다. 특히, 이동 방향, 추적된 물체의 이동 속도 및/또는 가속도/감속이 결정될 수 있다. 이 데이터로부터, 차량의 예측된 궤적과 비교될 수 있는 물체의 예측된 궤적이 계산될 수 있다. 비교에 기초하여, 충돌 확률은 계산될 수 있고, 충돌 위험이 검출될 수 있다. 전술한 바와 같이, 추적된 물체(들)가 식별되고 분류될 수 있다. 특히 무생물 장애물들과 외부 교통 참여자들 사이에서 구별될 수 있다.
또한, 차량의 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서는 위에 기재된 바와 같이 충돌 위험의 검출시 변형된 오디오 신호에 기초하여 조향되지 않은 합성 외부 사운드를 출력하도록 제어될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 차량의 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서는 충돌 위험의 검출시 변형된 오디오 신호 및 결정된 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여 추가 도로 사용자의 방향으로 조향된 합성 외부 사운드를 출력하도록 제어될 수 있다. 전술한 것과 동일한 변경들이 이용될 수 있다. 특히, 추가 도로 사용자의 방향으로 방출된 사운드의 빔 형성이 수행될 수 있다. 또한, 지향성 전기 음향 트랜스듀서는 추가 도로 사용자의 방향으로 기계적으로 회전될 수 있다.
전술한 바와 같이, 방법은 차량 메타데이터에 기초하여 오디오 신호를 선택적으로 감쇄하는 것을 더 포함할 수 있고, 차량 메타데이터는 시각, 날짜, 차량 위치 데이터 및 교통 표지 데이터 중 적어도 하나를 포함한다. 차량 메타데이터는 차량의 헤드 유닛 및 그 항해 시스템으로부터 획득될 수 있다. 차량 메타데이터에 기초하여, 밤 중에, 거주 영역에서, 교통이 한적한 영역들 또는 잡음 방지 영역들과 같이 잡음 방출물들의 감소를 요구하는 특정 시간 및/또는 장소 관련 상황들이 검출될 수 있다. 따라서, 불필요한 잡음 오염이 회피될 수 있다. 중요한 상황에서, 충격은 파기되고 디스에이블될 수 있다.
개시된 방법의 특정 양상에 따라, 전체 오디오 신호 또는 오디오 신호의 선택된 스펙트럼 성분들은 차량 메타데이터에 기초하여 감쇄될 수 있다. 또한, 오디오 신호는 외부 잡음 레벨 및/또는 잡음 스펙트럼에 관한 정보에 기초하여 선택적으로 증폭될 수 있다. 정보는 차량 상에 장착된 하나 이상의 외부 마이크들을 이용하여 수집될 수 있다. 캡처된 외부 잡음은 차량 자체에 의해 생성된 잡음을 추출함으로써 추정될 수 있고, 관련 데이터는 전술한 바와 같이 사전 계산되고 차량의 데이터베이스에 저장될 수 있다. 오디오 신호의 증폭에 대안적으로 또는 추가로, 음향 심리적 모델은 인간 지각에 대한 기존의 외부 잡음의 충격을 완화하기 위해 오디오 신호에 적용될 수 있다.
본 개시는 또한 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하고, 이것은 전술한 임의의 방법들의 단계들을 수행하기 위해 컴퓨터-실행가능 지령들을 갖는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다.
기재된 시스템들 및 방법들은 하이브리드/전기 차량들의 합성 잡음 방출물을 최소화하면서, 동시에 외부 교통 참여자들의 수동적인 안전을 개선한다. 따라서 차량의 상대적인 안정성은 브랜드 이미지에 이익을 주는 한편, 특징 사운드 이미지가 유지된다. 또한, 합성 잡음 방출물의 유연한 및 적응성 제어는 입법 위원들에 의한 규칙 및 규제들과의 호환을 용이하게 한다.
본 개시에 따라, 조향된 및 조향되지 않은 합성 잡음 방출물은 물체 추적 및 충돌 회피 시스템들 및 방법들에 의해 제어된다. 조향되지 않은 모드에서, 합성 외부 사운드는 요구시에만 방출될 수 있다. 조향된 모드에서, 방출된 합성 외부 사운드는 현재 교통 상황에 따라 부스팅될 수 있다. 따라서, 수명 또는 물리적 무결성에 대한 위협의 경우에 잡음 방출을 증가시킬 필요가 있다. 더욱이, 시간 및 장소 관련 정보를 이용하는 것은 교통 참여자들의 보호에 대한 절충 없이 보행자 지역들에서 또는 밤중에 시행될 수 있는 잡음 요건들을 충족하도록 할 수 있다.
시스템이 독립적으로 조향된 및 조향되지 않은 사운드 방출물을 조합할 수 있기 때문에, 완전한 시스템 장애 위험이 낮아질 수 있다. 또한, 합성 외부 사운드는 특정 차량에 대한 OEM에 의해 설계된 특정 사운드 이미지 및 특징을 변화시키지 않고도 개선될 수 있다.
합성 잡음 생성에 대한 기존의 시스템들과 비교할 때, 기재된 시스템들 및 방법들은 적어도 다음의 이익들을 제공한다: 잡음 방출물이 차량 속도에 따라 조절된 방출물 또는 일정한 잡음 방출물을 갖는 시스템들에 비해 감소될 때, 개선된 시스템은 전체 수명 품질을 개선한다. 또한, 시스템은 종래의 시스템들에 비해 수동적인 안전을 위한 개선을 제공한다. 추가로, 전기/하이브리드 차량들의 녹색/환경적 이익들은 감소된 CO2 방출물에만 의존할 뿐 아니라, 또한 최소로 요구된 잡음 방출물에 의해 달성될 수 있다.
본 개시의 추가 특징들 및 예시적인 실시예들 및 장점들은 도면에 대해 구체적으로 설명될 것이다. 본 개시가 다음의 실시예들의 설명에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 다음에 기재된 몇몇 또는 모든 특징들이 또한 대안적인 방식들로 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1은 ISO-10844 표준에 따라 차량들 및 타이어들에 대한 외부 잡음 측정들에 대한 테스트 사이트 설정의 치수들 및 기하학적 구조를 도시한다.
도 2는 본 개시에 따른 외부 사운드 합성 시스템이 설치된 차량의 예시적인 교통 상황 및 개략도를 도시한다
도 3은 본 개시에 따른 외부 사운드 합성 시스템의 원리를 예시한다.
도 4는 본 개시에 따른 위험 분석 유닛의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 5는 본 개시에 따른 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템의 예시적인 변경을 도시한다.
도 6은 도 5에서의 시스템의 대안적인 변경을 도시한다.
도 7은 본 개시에 따른 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법의 원리를 예시한다.
도 8은 도 7에서의 방법의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2는 본 개시에 따른 외부 사운드 합성 시스템이 설치된 차량의 예시적인 교통 상황 및 개략도를 도시한다
도 3은 본 개시에 따른 외부 사운드 합성 시스템의 원리를 예시한다.
도 4는 본 개시에 따른 위험 분석 유닛의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 5는 본 개시에 따른 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템의 예시적인 변경을 도시한다.
도 6은 도 5에서의 시스템의 대안적인 변경을 도시한다.
도 7은 본 개시에 따른 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법의 원리를 예시한다.
도 8은 도 7에서의 방법의 예시적인 실시예를 도시한다.
도면들에서, 동일한 도면 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 위의 설명에 따라 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템 및 방법의 원리에 대한 논증으로서 기능할 수 있는 예시적인 교통 상황을 도시한다. 도시된 교통 상황이 제한하는 것으로 간주되지 않고, 단지 외부 사운드 합성 시스템의 다양한 양상들을 논증하도록 기능한다는 것이 이해될 것이다.
차량(200), 예를 들어 하이브리드 또는 전기 차에는 외부 사운드 합성 시스템이 설치된다. 전술한 위험 분석 유닛 및 사운드 처리 유닛을 포함할 수 있는 처리 유닛(210)에 더하여, 개략적으로 도시된 시스템은 하나 이상의 전기 음향 트랜스듀서들(280a 내지 280d), 예를 들어 스피커들을 포함하고, 이 중에서 2개의 트랜스듀서들(280a 및 280b)은 전방 에이프런 또는 범퍼의 코너들에 장착될 수 있는 한편, 2개의 추가 트랜스듀서들(280c 및 280d)은 차량(200)의 후방 에이프런 또는 범퍼의 코너들에 장착될 수 있다. 방출된 외부 사운드의 특징 및 트랜스듀서들의 유형에 따라, 더 적거나 더 많은 전기 음향 트랜스듀서들이 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예로서, 단일 트랜스듀서는 차량(200)의 중심 라인을 따라 전방 및 후방 에이프런/범퍼 각각에 위치될 수 있다. 에이프런/범퍼에 일체형으로 장착됨으로써, 전기 음향 트랜스듀서들은 물이 튕기는 것에 대해 보호된다. 일반적으로, 트랜스듀서들의 작용 범위들은 100 Hz 내지 10 kHz에 놓인다. 전술한 바와 같이, 사운드 합성 시스템은 조향되지 않은 및 조향된 전기 음향 트랜스듀서들 모두를 포함할 수 있다.
더욱이, 차량(200)의 예시적인 외부 사운드 합성 시스템은 전방 및 후방 에이프런들/범퍼들에 위치된 외부 마이크들(281a 및 281b)을 포함한다. 다시, 더 적거나 더 많은 외부 마이크들은 외부 잡음 레벨 및/또는 스펙트럼을 측정하도록 제공될 수 있다. 더욱이, 시스템은 전방 뷰 카메라(282a) 및 후방 뷰 카메라(282b)를 포함한다. 차량(200)이 속도 v1로 순방향으로 이동할 때, 전방 뷰 카메라(282a)는 이미지 데이터를 위험 분석 유닛, 특히 외부 사운드 합성 시스템의 물체 추적 유닛에 제공하도록 작동된다. 임의의 도시된 구성요소들이 추가적으로 자동차와 같은 차량을 동작할 때 다른 목적들을 제공할 수 있어서, 차량의 헤드 유닛 및/또는 인포테인먼트 시스템과 일체형이 될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전방 뷰 카메라(282a)는 시야각(α)으로 도시되고, 이 시야각은 카메라의 시야각에 의해 간단히 주어질 수 있다. 하지만, 본 개시의 특정 양상에 따라, 각도(α)는 물체 추적 유닛의 검출 섹터를 한정하는 전술한 원뿔의 개방각을 나타낼 수 있다. 즉, 물체들, 및 특히 우측 인도 SR 상의 보행자들(292), 차량(200)의 도로 차선에서의 자전거(291), 주차된 차량(293), 및 중앙 라인(M)을 갖는 도로의 대항 차선에서의 모터사이클(294)과 같은 다른 도로 사용자들은 검출 섹터 내부에 위치될 때 물체 추적 유닛에 의해 검출되고 추적될 수 있는 한편, 좌측 SL 상의 보행자들(295)과 같은 다른 물체들 및 도로 사용자들은 검출 섹터 외부에 위치될 때 검출되지 않는다. 원뿔의 개방 각(α)은 차량(200)의 속도 v1에 따라 사운드 합성 시스템에 의해 변할 수 있다. 각도(α)는 더 높은 차량 속도 v1에 대해 감소될 수 있는데, 이는 자동차(200)가 더 높은 속도로 큰 각도만큼 현재 코스로부터 이탈할 수 있기 때문이고, 차량(200)이 보행자들(292)의 레벨에 도달하는 시간이 더 높은 속도에 따라 감소하여, 충돌 위험 분석을 수행할 때 고려되어야 하는 보행자들(292)에 의해 동시에 이동된 거리가 또한 감소하기 때문이다. 증가하는 속도 v1 로 개방 각(α)을 감소시키는 것은 충돌 위험 분석의 잘못된 양의 수를 감소시키고, 처리될 데이터의 양을 감소한다.
도 3은 본 개시에 따른 외부 사운드 합성 시스템의 기본 구성을 도시한다. 기본 구성요소들로서, 예시적인 외부 사운드 합성 시스템(310)은 하나 이상의 전기 음향 트랜스듀서들(380), 위험 분석 유닛(330) 및 사운드 처리 유닛(320)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 위험 분석 유닛(330)은 추가 도로 사용자들, 특히 외부 교통 참여자들과의 잠재적인 충돌 위험에 대한 차량의 환경을 스캐닝한다.
위험 분석 유닛(330)의 예시적인 실시예는 도 4에 도시된다. 이 실시예에서, 위험 분석 유닛(330)은 차량(200)의 주위에서의 물체들로부터 데이터를 캡처하도록 구성된 하나 또는 여러 개의 센서들(431 내지 434)과, 캡처된 데이터로부터 차량(200)의 주위에서의 적어도 하나의 물체의 위치 및/또는 움직임 정보를 결정하도록 구성된 물체 추적 유닛(435)을 포함한다. 예로서, 위험 분석 유닛(330)은 주차 거리 시스템에서와 같이 검출 섹터 내부의 차량의 환경을 능동적으로 조사하기 위해 레이더 또는 초음파 센서(431) 및/또는 레이저 센서(432), 다른 차량들로부터 및 특히 인간으로부터 적외선 데이터를 수신하기 위한 적외선 센서(433), 및/또는 검출 섹터의 이미지 데이터를 캡처하기 위한 하나 또는 여러 개의 카메라들(434)을 포함할 수 있다. 캡처된 데이터는 검출 섹터에서의 물체들의 위치 및/또는 움직임 정보를 결정하기 위해 물체 추적 유닛(435)에 의해 처리된다.
도 2는 그러한 물체들/도로 사용자들에 대한 소수의 예들을 제공한다. 물체 추적 유닛(435)은 차량(200)과 동일한 방향으로 이동하는 자전거(291)의 위치 및 속도 v2, 차량(200)의 전방에서 도로에 막 들어가기 위해 인도 상의 보행자들(292)의 위치 및 속도 v3, 차량(200)의 현재 경로를 막는 고정적인, 즉 주차된 차량(293)의 위치, 및 차량(200)으로서 반대 방향으로 운전하는 모터사이클(294)의 위치 및 속도 v4를 결정한다. 측면 뷰 카메라(미도시)와 같은 다른 센서들은 좌측 인도를 따라 걷는 보행자들(295)의 위치 및 속도 v5를 추가로 검출할 수 있다. 센서들이 차량의 주위로부터 데이터를 연속적으로 또는 주기적으로 캡처하도록 추가로 구성될 수 있을 때, 물체 추적 유닛(435)은 그 이동 속도 및 방향에 더하여 추적된 물체들의 이동의 가속도/감속을 추가로 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 위험 분석 유닛(330)은 차량 데이터를 캡처하도록 구성되는 센서들(미도시)을 더 포함할 수 있고, 및/또는 차량(200)의 대응하는 센서들로부터 그러한 차량 데이터를 수신할 수 있다. 차량 데이터는 예를 들어, 현재 속도, 기어 정보, 방향(순방향/역방향), 가속도/감속, 차량 치수들 및 질량, 차량 위치(도로 디리미터들, 예를 들어, 연석, 중앙 라인 등에 대해 GPS 데이터 또는 상대 위치와 같은), 및 운전 입력들(좌측 또는 우측 깜박이등, 조향 각, 사이드 브레이크 등과 같은)을 포함할 수 있다.
차량 데이터에 기초하여, 물체 추적 유닛(435)은 차량(200)의 궤적을 계산할 수 있다. 마찬가지로, 물체 추적 유닛(435)은 결정된 위치 및 움직임 정보에 기초하여 추적된 물체들의 궤적을 계산할 수 있다. 계산된 궤적들로부터 - 또는 결정된 위치 및/또는 움직임 정보로부터 직접 - 위험 분석 유닛(330)은 차량(200)과 추적된 물체 사이의 충돌 확률을 계산할 수 있고, 대응하는 충돌 위험 정보를 사운드 처리 유닛(320)에 제공할 수 있다. 충돌 위험 정보는 예를 들어, 각 물체의 상대 위치에 관한 정보, 예를 들어 차량의 중심축 또는 현재 운전 방향에 대한 각도를 포함할 수 있고, 이에 대해 충돌 위험은 차량(200)의 현재 위치에 대해 검출된다. 충돌 위험 정보는 또한 물체 유형, 물체 치수들, 즉 운전 방향에서의 길이 방향 거리, 즉 운전 방향에 수직인 측면 거리, 속도 벡터, 가속도 벡터 등과 같은 하나 또는 여러 개의 물체 특성들을 포함하는 물체 설명을 포함할 수 있다. 물체 유형은 자동차, 트럭, 모터사이클, 자전거, 보행자, 나무, 교통 표지 등과 같은 물체 분류를 포함할 수 있다. 물체 유형은 예를 들어, 아마도 물체의 움직임(고정적, 이동하는) 상태의 결정을 포함하는, 패턴 인식 기술들을 이용하는 차량(200)의 카메라에 의해 캡처된 이미지 데이터로부터 식별될 수 있다.
패턴 인식 기술들은 또한 모터사이클(294)과 같은 모터 차량과, 사이클리스트(291) 및 보행자들(292)과 같은 외부 교통 참여자 사이를 구별하도록 적용될 수 있다. 모터사이클 및 다른 모터 차량들의 운전자들이 승객실 또는 헬멧의 사운드 격리 및 그 차량의 고유 잡음 레벨로 인해 방출된 합성 외부 사운드에 의해 덜 영향을 받는 가능성이 있지만, 사이클리스트 및 보행자들은 접근하는 차량의 의도된 경고의 주요 목표가 된다. 이와 같이, 물체 유형은, 차량(200)과 그러한 외부 교통 참여자 사이의 충돌 위험이 검출될 때만 오디오 신호를 개선하기 위해 사운드 처리 유닛에 의해 사용될 수 있다. 또한, 나무 또는 주차된 차량(293)과 같은 무생물 물체들과, 사이클리스트 및 보행자들과 같은 사람 사이의 구별이 이루어질 수 있다. 여기서, 안면 검출 알고리즘들은 캡처된 이미지 데이터에 적용될 수 있고, 및/또는 적외선 측정들은 인간을 식별하는데 사용될 수 있다. 복수의 대안적인 방법들은 본 경고 시스템의 주요 목표인 외부 교통 참여자들을 식별하는데 사용될 수 있다.
현재 캡처된 데이터와 과거 데이터 사이의 비교에 기초하여, 물체 추적 유닛은 차량의 주위에서의 물체들을 추적할 수 있다. 충돌 위험이 검출되지 않는 물체들조차 추적되어, 예를 들어 도로 사용자의 변화된 코스로 인해 새롭게 발생하는 충돌 위험이 신뢰성있게 검출될 수 있다. 칼만 필터는 에러 있는 결론들을 인식하는데 사용될 수 있다.
충돌 위험이 검출된 이들 물체들을 추적하는 것에 더하여, 물체 추적 유닛(435)은 예를 들어, 차량(200)의 항해 시스템으로부터 대응하는 차량 위치 데이터를 수신함으로써 차량(200) 자체의 움직임을 추가로 추적할 수 있다. 그 결과, 물체 추적 유닛(435)은 추적된 물체들 및 차량의 상대 위치를 업데이트할 수 있어서, 합성 외부 사운드의 조향된 방출물은 각 도로 사용자의 현재 위치에서 항상 향하게 될 수 있다.
위험 분석 유닛(330)은 업데이트된 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여 충돌 확률을 반복하여 계산함으로써 검출된 충돌 위험을 추가로 모니터링할 수 있다. 그 결과, 기존의 충돌 위험은, 확률이 낮은 임계치 아래로 강하하고, 사운드 방출물이 배경 레벨들로 다시 감소될 수 있는 경우 해결될 수 있다.
기재된 충돌 위험 검출은 최소 범위, 즉 충돌 위험들에 대해 스캐닝되는 섹터의 차량(200)으로부터의 거리를 추가로 규정할 수 있다. 최소 범위는 특히 차량(200)과 도로 사용자 사이의 최소 거리에 대응하도록 선택될 수 있고, 여기서 경고는 충돌을 피하기 위한 대응책을 위해 충분한 시간을 도로 사용자에게 제공한다. 보통의 환경들, 예를 들어 차량 운영자에 의한 2.5초의 반응 시간을 가정하면, 3 m/s2 의 평균 감속(기간이 지난 타이어들, 겨울 상태들), 30 km/h의 속도에서의 차량과 고정 물체 사이의 최소로 요구된 안전 거리는 대략 35 m이다. 그러므로, 신뢰성있는 경고 시스템의 최소 동작 범위는 속도-의존 안전 거리보다 크거나 동일하게, 바람직하게 안전 거리의 1.5배가 되게, 가장 바람직하게 안전 거리의 2배가 되게 선택될 수 있다.
위험 분석 유닛(330)으로부터 수신된 충돌 위험 정보에 기초하여, 사운드 처리 유닛(320)은 방출된 합성 외부 사운드의 지각 능력을 개선하기 위해 기본 오디오 신호를 변형하고, 대응하는 조향되지 않은 및/또는 조향된 음파를 방출하기 위해 하나 이상의 전기 음향 트랜스듀서들을 제어한다.
도 5는 본 개시에 따른 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템의 더 이해력있는 변경을 도시한다. 이 변경에서, 외부 사운드 합성 시스템(510)의 전기 음향 트랜스듀서들(380)은 하나 이상의 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들(585) 및 하나 이상의 조향된 전기 음향 트랜스듀서들(586)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들은 각 개별적인 트랜스듀서에 대한 고정된 방출 특징을 특징으로 하는 한편, 조향된 전기 음향 트랜스듀서는 예를 들어 기계적 작동에 의해 그 방출 특징들을 변화시킬 수 있다. 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들에 대한 일반적인 예들은 차량(200) 상에 고정적으로 장착되는 스피커들이다. 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들이 또한 예를 들어, 2개 이상의 공간적으로 분리된 스피커들을 이용하여 빔 형성함으로써 조향된 음파의 방출에 사용될 수 있지만, 조향된 전기 음향 트랜스듀서들은 각 전기 음향 트랜스듀서에 대해 개별적으로 변화될 수 있는 특정 방향으로 음파를 방출할 수 있는 고유 성능을 소유한다.
조향된 전기 음향 트랜스듀서에 대한 예는 스피커의 기계적 추적 또는 회전에 의해 물체쪽으로 조향될 수 있는 음향축을 갖는 스피커에 의해 주어진다. 조향 및 집속 효과는 또한 파라볼라 음향 반사기를 이용하고 조향되지 않은 스피커를 반사기쪽으로 가리킴으로써 달성될 수 있다. 이를 통해 반사된 사운드가 집속되고, 파라볼라 반사기를 기계적으로 회전함으로써 물체쪽으로 조향될 수 있다. 또한, 초음파 스피커들은 사용된 작은 파장들에 기초하여 양호한 집속 행위를 갖는다. 사운드 레벨, 습도 및 압력에 의존하는, 공기의 비선형 전파 특성 및 적합한 변조된 신호를 이용하여, 양호한 크로스토크 특징을 갖는 스피커의 음향축을 따라 청취가능 사운드를 생성하는 것이 가능하다. 음향축은 초음파 스피커를 기계적으로 회전함으로써 물체에서 가리키게 될 수 있다. 마지막으로, 소위 전기 동적 평면 스피커(EDPL)가 사용될 수 있다. 전기 동적 평면 스피커는 캐리어 상의 잘 한정된 기하학적 레이아웃으로 장착된 네오디뮴-자석 스트립들을 갖는 평면 스피커이다. 균질한, 이를 통해 집속된 사운드를 생성하기 위해, 전기 신호는, 완전한 영역이 자극되도록 내층에 내장된 구불구불한 코스 트레이스를 통해 도통된다. 조향은 캐리어를 회전함으로써 달성될 수 있다.
다수의 대안들은 조향된 및 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들 모두에 대해 종래 기술에 이용가능하다. 예로서, 편심 방출축을 갖는 트랜스듀서들, 호른/원뿔 설계를 갖는 트랜스듀서들 등은 지향성 방출 특징들을 달성하는데 사용될 수 있다. 전기 음향 트랜스듀서들은 추적된 물체의 방향으로 방출물을 회전하도록 기계적으로 또는 전기적으로 작동될 수 있다. 전술한 바와 같이, 전기 음향 트랜스듀서들은 물이 튀기는 것으로부터 보호될 차량의 에이프런 또는 범퍼에 일체화될 수 있다. 방수 미리 스피커들은 또한 차량의 휠 내부에 잘 위치될 수 있다.
도 5에 도시된 변경에 따라, 사운드 처리 유닛(320)은 조향되지 않은 사운드 처리 유닛(525) 및 조향된 사운드 처리 유닛(526)을 포함한다. 조향되지 않은 사운드 처리 유닛(525) 및 조향된 사운드 처리 유닛(526) 모두는 위험 분석 유닛(330)으로부터 충돌 위험 정보를 수신할 수 있다. 충돌 위험 정보에 기초하여, 사운드 처리 유닛들(526 및 526)은 방출된 합성 외부 사운드의 지각 능력을 개선하기 위해 각 전기 음향 트랜스듀서들(585 및 586)에 출력된 오디오 신호를 변형할 수 있다. 예로서, 조향되지 않은 사운드 처리 유닛(525)은 기본의 근본적인 조향되지 않은 합성 외부 잡음을 방출하기 위해 변형되지 않은 오디오 신호를 하나 이상의 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들(585)을 출력하도록 구성될 수 있다. 충돌 위험의 검출을 나타내는 충돌 위험 정보의 수신시, 조향되지 않은 사운드 처리 유닛(525)은 예를 들어, 전체 오디오 신호 또는 선택된 스펙트럼 성분들을 증폭함으로써 오디오 신호를 변형할 수 있고, 개선된 지각 능력을 가지고 조향되지 않은 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들(585)을 제어할 수 있다. 조향되지 않은 사운드 처리 유닛(585)에 의해 인가된 이득 인자들은 차량(200)의 속도 v1와 추적된 물체 및 차량(200) 사이의 상대 거리에 의존할 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 조향된 사운드 처리 유닛(526)은, 조향된 음파가 추적된 물체의 방향으로 방출되도록 오디오 신호를 변형하도록 구성될 수 있다. 이 때문에, 조향된 사운드 처리 유닛(526)은 위험 분석 유닛(330)으로부터 수신된 충돌 위험 정보로부터 대응하는 방향 정보를 추출할 수 있고, 추적된 물체의 방향으로 그 방출 방향을 회전하기 위해 하나 이상의 조향된 전기 음향 트랜스듀서들(586)의 기계적 및 전기적 엑추에이터들을 제어할 수 있다. 더욱이, 조향된 사운드 처리 유닛(526)은 전체 신호 또는 선택된 스펙트럼 성분들을 증폭함으로써 오디오 신호를 변형할 수 있다. 조향된 전기 음향 트랜스듀서들(586)의 기계적/전기적 회전에 대한 대안으로서, 조향된 사운드 처리 유닛(526)은 2개 이상의 공간적으로 분리된 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들(585)에 의해 방출될 다중-채널 오디오 신호의 2개 이상의 채널들을 또한 변형할 수 있다. 조향된 사운드 처리 유닛(526)은 추적된 물체의 장소에서 방출된 음파의 구조적 중첩을 달성하기 위해 적합한 지연 또는 위상 시프트를 적용하거나 개별적인 채널들을 필터링할 수 있다. 이러한 빔 형성 방법의 장점은 임의의 기계적 부분들을 이동하지 않고도 방출된 신호의 방향을 빠르게 적응시킬 가능성에 있다. 또한, 변형된 채널들은 근본적인 조향되지 않은 오디오 신호 상에 중첩될 수 있어서, 합성 외부 사운드의 지각 능력은 조향된 오디오 신호 성분을 조향되지 않은 기본 오디오 신호에 간단히 추가함으로써 개선될 수 있다. 더욱이, 빔 형성은, 2개의 스피커들만이 존재하는 경우 하나보다 많은 방향에 대해 수행될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 것으로서 더 복잡한 교통 상황들은 다수의 전기 음향 트랜스듀서들을 필요로 하지 않고도 취급될 수 있다.
도 5의 외부 사운드 합성 시스템(510)은 이를 사운드 처리 유닛들(525 및 526)에 공급하기 전에 기본 오디오 신호를 사전 처리하는 메타데이터 유닛(540)을 더 포함한다. 메타데이터 유닛(540)은 차량(200)의 기존의 성분들, 특히 헤드 유닛(550)으로부터 시각, 날짜, 차량 위치 데이터 및 교통 표지 데이터와 같은 차량 메타데이터를 수신한다. 시각, 및 선택적으로 날짜 및/또는 차량 위치 데이터에 기초하여, 메타데이터 유닛(540)은 낮과 밤 사이를 구별할 수 있다. 특정 시간에, 예를 들어 오전 12시와 오전 5시 사이에, 메타데이터 유닛(540)은 전체 잡음 오염물을 감소시키기 위해 오디오 신호를 감쇄할 수 있다. 대안적으로, 메타데이터 유닛(540)은 밤에 감소된 시각 능력을 보상하기 위해 밤 중에 오디오 신호를 증폭할 수 있다. 예를 들어 차량의 GPS 센서로부터 수신된 차량 위치 데이터와, 차량의 항해 시스템으로부터의 맵 데이터에 기초하여, 메타데이터 유닛(540)은, 차량이 교통이 한적한 영역 또는 잡음 방지 영역에 현재 위치되는 지의 여부를 결정할 수 있다. 이것이 그러한 경우이면, 오디오 신호는 금지되거나 불필요한 잡음 오염물을 피하기 위해 감쇄될 수 있다. 그러한 교통이 한적한 영역 또는 잡음 방지 영역은 또한 전방 뷰 카메라(282a)에 의해 캡처된 이미지 데이터를 처리한 후에 헤드 유닛(550)에 의해 제공되는 교통 표지 데이터로부터 검출될 수 있다.
일반적으로, 메타데이터 유닛(540)은, 예를 들어 법적 규제들에 따라 잡음 방출물의 감소를 필수적이거나 바람직하게 만드는 특정 시간 및/또는 장소 관련 상황이 존재하는 지의 여부를 결정한다. 그러한 상황이 검출되면, 메타데이터 유닛(540)은 특히 중요한 상황이 예상되면 전체 잡음 오염물을 감소시키기 위해 전체 오디오 신호 또는 선택된 스펙트럼 성분들을 감쇄한다.
도 5에 따른 시스템은 기본 오디오 신호를 메타데이터 유닛(540)에 출력하기 전에 기본 오디오 시호를 사전 처리하는 잡음 처리 유닛(560)을 더 포함한다. 잡음 처리 유닛(560)은 하나 이상의 외부 마이크(581)로부터 외부 잡음 레벨 및/또는 스펙트럼에 관한 정보, 및 차량(200)의 헤드 유닛(550)으로부터 속도, 기어 정보 및 방향(순방향/역방향)와 같은 차량 데이터를 수신한다. 차량 데이터에 기초하여, 잡음 처리 유닛(560)은 외부 잡음을 추정할 수 있다. 추정된 환경 잡음은 측정된 외부 잡음 신호로부터의 합성 외부 사운드 방출물로부터 초래되는 알려진 필터링된 합성 잡음 신호를 감산함으로써 계산될 수 있다. 선택적으로, 추정은 상이한 차량 속도에 기초하여 바람 마찰 및 타이어 롤 오프 로 인해 잡음 레벨들을 포함하는 합성 외부 사운드 시스템의 데이터베이스에 저장된 표준화된 잡음 측정들에 의해 지원될 수 있다.
잡음 처리 유닛(560)은 추정된 환경 잡음 신호에 기초하여 전체 오디오 신호 또는 오디오 신호의 선택된 스펙트럼 성분들만을 증폭할 수 있다. 전술한 바와 같이, 잡음 처리 유닛(560)에 의해 기본 오디오 신호에 인가된 이득 인자들은 최소 외부 잡음 레벨 아래 1일 수 있고, 이러한 임계치 위의 측정된 외부 잡음 레벨과 함께 증가할 수 있다. 잡음 처리 유닛(560)은 인간 청취의 특징들에 대해 합성 외부 사운드의 음량의 균형을 맞추기 위해 음향 심리학적 모델을 기본 오디오 신호에 추가로 적용할 수 있다.
환경 잡음 레벨 및 분포들을 고려함으로써, 기재된 시스템은 다른 도로 사용자들에 의해 방출된 합성 외부 사운드의 지각 능력을 개선할 수 있다.
마지막으로, 도 5에 따른 시스템은 특정 차량 유형, 제작 및/또는 모델의 사운드 이미지를 나타내는 미리 한정된 기본 오디오 신호를 생성하는 외부 사운드 생성 유닛(570)을 더 포함한다. 기본 오디오 신호는 비휘발성 메모리 또는 임의의 다른 저장 매체로부터 판독될 수 있거나, 차량의 브랜드 이미지에 매칭하는 연소 엔진의 사운드의 착각을 제공하기 위해 속도, 길이 방향 가속도, 기어 정보, 엔진 속도(rpm), 부하(토크, 쓰로틀)와 같은 차량 데이터에 기초하여 생성될 수 있다. 차량 데이터는 차량(200)의 헤드 유닛(550)으로부터 수신된다. 생성된 기본 오디오 신호는 사운드 처리 유닛에 의해 전술한 사운드 처리에 대한 기초를 형성하고, 도 5의 변경에 따라 잡음 처리 유닛(560)에 출력된다.
도 5의 외부 사운드 합성 시스템의 대안적인 변경은 도 6에 도시된다. 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들(685), 조향된 전기 음향 트랜스듀서들(686), 조향되지 않은사운드 처리 유닛(625), 조향된 사운드 처리 유닛(626), 헤드 유닛(650), 잡음 처리 유닛(660), 외부 사운드 생성 유닛(670) 및 외부 마이크(681)의 설계 및 기능은 도 5에서의 시스템의 각 성분들에 대응하므로, 다시 기재되지 않는다. 하지만, 도 6에서의 시스템(610)의 변경에 따른 메타데이터 유닛(640)은 도 5에서보다 사운드 처리 유닛들에 대해 상이한 논리적 위치에 위치된다. 잡음 처리 유닛(660)이 사전 처리된 기본 오디오 신호를 사운드 처리 유닛들(625 및 626)에 입력하지만, 메타데이터 유닛(640)은 조향되지 않은 사운드 처리 유닛(625) 및 조향된 사운드 처리 유닛(626) 모두로부터 오디오 신호들을 수신한다. 따라서, 조향되지 않은 및 조향된 오디오 신호 성분들은 서로 독립적으로 감쇄될 수 있다. 예로서, 조향되지 않은 오디오 신호 성분은 특정 시간 및/또는 장소 관련 상황의 검출시 메타데이터 유닛(640)에 의해 감쇄될 수 있는 한편, 조향된 오디오 신호 성분들은 영향을 받지 않은 상태로 남아있다. 따라서, 전체 잡음 오염물은 보행자들과 같이 다른 도로 사용자들의 안전을 절충하지 않고도 감소될 수 있다.
위험 분석 유닛, 사운드 처리 유닛들, 메타데이터 유닛, 잡음 처리 유닛 및 외부 사운드 생성 유닛은 디지털 신호 프로세서들과 같은 물리적으로 분리된 하드웨어 성분들로서, 또는 단일 프로세서, 특히 단일 디지털 신호 프로세서의 모듈러스로서 구현될 수 있다. 또한, 위에 기술된 성분들은 차량(200)의 헤드 유닛의 프로세서의 모듈러스로서 배치될 수 있다.
도 7은 본 개시에 따른 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법의 원리를 도시한다. 제1 단계(S710)에서, 특히 차량 의존적인 합성 잡음 신호를 나타내는 오디오 신호가 생성된다. 차량과 추가 도로 사용자 사이의 충돌 위험이 단계(S750)에서 검출되는 지의 여부에 따라, 오디오 신호는 추가 도로 사용자에 의한 지각 능력을 개선하기 위해 단계(S760)에서 변형된다. 따라서, 변형되거나 변형되지 않은 오디오 신호는 단계(S770)에서 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서에 의해 합성 외부 사운드로서 출력된다.
외부 사운드의 합성을 위한 방법의 더 이해성있는 변경은 도 8에 도시된다. 단계(S810)에서 차량 의존적인 합성 잡음 신호를 나타내는 기본 오디오 신호의 생성에 뒤이어, 오디오 신호는 전술한 바와 같이 단계(S814)에서 측정된 외부 잡음 레벨에 따라 선택적으로 증폭된다. 사전 처리된 오디오 시호는, 특정 시간 및/또는 장소 관련 상황이 검출되면 단계(S816)에서 선택적으로 감쇄된다. 감쇄(S816)는, 위험 분석이 충돌 위험을 검출하는 경우에 스킵되거나 제한될 수 있다. 그 결과로서, 단계(S816)는 대안적으로 또는 추가로 단계 S850의 'N-분기'에 위치될 수 있다. 단계(S820)에서, 데이터는 적어도 하나의 센서에 의해 차량의 주위에서의 물체들로부터 캡처되고, 이로부터 적어도 하나의 물체의 위치 및/또는 움직임 정보는 전술한 바와 같이 단계(S830)에서 결정된다. 결정된 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여, 충돌 위험을 검출하기 위한 위험 분석은 단계(S840)에서 수행된다. 충돌 위험이 단계(S850)에서 검출되면, 단계들(S814 및 S816)에서의 사전 처리로부터 초래된 변형되지 않은 오디오 신호는 단계(S878)에서 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들을 통해 출력된다.
적어도 하나의 충돌 위험이 단계(S850)에서 검출되거나 우세하면, 조향된 오디오 신호가 출력되는 지의 여부가 단계(S852)에서 결정된다. 조향되지 않은 오디오 신호가 출력되지 않으면, 조향되지 않은 오디오 신호는 단계(S866)에서 개선되고, 단계(S876)에서 하나 이상의 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들을 통해 출력된다. 조향된 오디오 신호가 출력되면, 개선된 조향되지 않은 오디오 신호 성분은 선택 단계(S872)에서 생성될 수 있고, 조향된 오디오 신호 성분과 함께 출력될 수 있다. 단계(S862)에서, 조향된 오디오 신호 성분이 생성되고, 특히 변형되지 않은 오디오 신호에 대해 증폭될 수 있다. 추가 도로 사용자의 방향으로 오디오 방출물을 조향하기 위한 전술한 방법들 중 임의의 하나가 적용될 수 있다. 단계(S874)에서, 조향된 오디오 신호는 하나 이상의 조향된 전기 음향 트랜스듀서들을 이용하여 및/또는 전술한 2개 이상의 조향되지 않은 전기 음향 트랜스듀서들을 이용하여 하나 또는 여러 개의 다른 도로 사용자들의 방향으로 출력된다.
단계들(S874, S876 및/또는 S878)에서 오디오 신호의 출력으로부터, 알고리즘은 단계(S820)에서 차량의 주위에서의 물체들로부터 데이터를 캡처하는 것, 또는 단계(S814)에서 외부 잡음 레벨 및/또는 스펙트럼에 관한 정보에 기초하여 오디오 신호를 선택적으로 증폭하는 것으로 뒤로 루핑된다. 도시된 프로세스가 연속적인 프로세스이고, 여기서 루핑된 모든 단계들이 현재 교통 상황과 외부 잡음 레벨을 고려하는 시간 변화 합성 잡음 신호를 방출하기 위해 오디오 데이터의 시퀀스 상에서 병렬로 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
기재된 시스템들 및 방법들은 전기/하이브리드 차량들로부터 과도하게 증가하는 잡음 방출물 없이 외부 교통 참여자들의 증가된 안전을 허용한다. 그러므로, 다른 도로 사용자들에 의한 허용을 증가하면서 차량들의 이러한 분류의 녹색 이미지를 제공한다.
Claims (15)
- 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템으로서:
상기 차량과 적어도 하나의 추가 도로 사용자, 특히 외부 교통 참여자 사이에서 충돌 위험을 검출하도록 구성된 위험 분석 유닛;
적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서; 및
특히 차량 의존적인, 합성 잡음 신호를 나타내는 오디오 신호를 생성하도록, 그리고 상기 오디오 신호에 기초하여 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 상기 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 구성된 사운드 처리 유닛을 포함하되,
상기 사운드 처리 유닛은 상기 충돌 위험의 검출시 상기 추가 도로 사용자에 의한 상기 합성 외부 사운드의 지각 능력을 향상시키기 위해 상기 오디오 신호를 수정(modify)하도록 구성되는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템. - 청구항 1에 있어서, 상기 사운드 처리 유닛은 상기 오디오 신호의 수정을 통해 상기 합성 외부 사운드의 볼륨, 스펙트럼 분포, 위상, 지향성(directivity) 및 시간 변동 중 적어도 하나를 수정하도록 구성되는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템.
- 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 위험 분석 유닛은 상기 차량 주위의 물체들로부터의 데이터를 캡처하도록 구성된 적어도 하나의 센서 및 캡처된 상기 데이터로부터 상기 차량 주위의 적어도 하나의 물체의 위치 및/또는 움직임 정보를 결정하도록 구성된 물체 추적 유닛을 포함하며;
상기 위험 분석 유닛은 결정된 상기 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여 상기 차량과 상기 추가 도로 사용자 사이에서 상기 충돌 위험을 검출하도록 구성되는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사운드 처리 유닛은 상기 충돌 위험의 검출시 수정된 상기 오디오 신호에 기초하여 조향되지 않은 합성 외부 사운드(un-steered synthetic external sound)를 출력하기 위해 상기 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 구성된 조향되지 않은 사운드 처리 유닛을 포함하는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템.
- 청구항 3 또는 4에 있어서, 상기 사운드 처리 유닛은 상기 충돌 위험의 검출시 수정된 상기 오디오 신호 및 결정된 상기 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여 상기 추가 도로 사용자의 방향으로 조향된 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 상기 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하도록 구성된 조향된 사운드 처리 유닛을 포함하는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템.
- 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사운드 처리 유닛은 차량 메타데이터에 기초하여 상기 오디오 신호를 선택적으로 감쇄하도록 구성된 메타데이터 유닛을 포함하되;
상기 차량 메타데이터는 시간, 날짜, 차량 위치 데이터 및 교통 표지 데이터 중 적어도 하나를 포함하는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템. - 청구항 6에 있어서, 상기 메타데이터 유닛은 상기 차량 메타데이터에 기초하여 전체 상기 오디오 신호 또는 상기 오디오 신호의 선택된 스펙트럼 성분들의 진폭을 감소시키도록 구성되는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템.
- 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사운드 처리 유닛은 외부 잡음 레벨에 관한 정보에 기초하여 상기 오디오 신호를 선택적으로 증폭하도록 구성된 잡음 처리 유닛을 포함하는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 시스템.
- 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법으로서:
특히 차량 의존적인, 합성 잡음 신호를 나타내는 오디오 신호를 생성하는 단계;
상기 차량 및 적어도 하나의 추가 도로 사용자, 특히 외부 교통 참여자 사이에서 충돌 위험을 검출하기 위해 위험 분석을 수행하는 단계; 및
상기 오디오 신호에 기초하여 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 상기 차량의 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하는 단계를 포함하되,
상기 오디오 신호는 상기 충돌 위험의 검출시 상기 추가 도로 사용자에 의한 상기 합성 외부 사운드의 지각 능력을 향상시키도록 수정되는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법. - 청구항 9에 있어서, 상기 합성 외부 사운드의 상기 지각 능력은 상기 오디오 신호의 수정을 통해 상기 합성 외부 사운드의 볼륨, 스펙트럼 분포, 위상, 지향성 및 시간 변동 중 적어도 하나를 수정함으로써 향상되는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법.
- 청구항 9 또는 10에 있어서,
적어도 하나의 센서에 의해 상기 차량 주위의 물체들로부터의 데이터를 캡처하는 단계; 및
캡처된 상기 데이터로부터 상기 차량 주위의 적어도 하나의 물체의 위치 및/또는 움직임 정보를 결정하는 단계를 더 포함하되,
상기 차량 및 상기 추가 도로 사용자 사이의 상기 충돌 위험은 결정된 상기 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여 검출되는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법. - 청구항 9 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,:
상기 충돌 위험의 검출시 수정된 상기 오디오 신호 및 결정된 상기 위치 및/또는 움직임 정보에 기초하여 상기 추가 도로 사용자의 방향으로 조향된 합성 외부 사운드를 출력하기 위해 상기 차량의 적어도 하나의 전기 음향 트랜스듀서를 제어하는 단계를 더 포함하는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법. - 청구항 9 내지 12 중 어느 한 항에 있어서:
차량 메타데이터에 기초하여 상기 오디오 신호를 선택적으로 감쇄하는 단계를 더 포함하되,
상기 차량 메타데이터는 시각, 날짜, 차량 위치 데이터 및 교통 표지 데이터 중 적어도 하나를 포함하는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법. - 청구항 13에 있어서, 전체 상기 오디오 신호 또는 상기 오디오 신호의 선택된 스펙트럼 성분들은 상기 차량 메타데이터에 기초하여 감쇄되는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법.
- 청구항 9 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
외부 잡음 레벨에 관한 정보에 기초하여 상기 오디오 신호를 선택적으로 증폭하는 단계를 더 포함하는, 차량의 외부 사운드의 합성을 위한 방법.
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