一种汽车加速声的合成方法、系统及设备

本发明涉及声音合成，特别是涉及一种汽车加速声的合成方法、系统及设备。

背景技术：

1、为了保障行人安全，电动汽车需要在低速时配备类似燃油车的声音，一些汽车通过额外增加声浪以满足驾驶者的听觉需求。在虚拟驾驶和游戏领域，声音合成技术是也必不可少的。声音的合成技术可以分为物理建模和样本拼接两大种类。物理建模方式是建立声源的物理模型，模型精度直接影响了合成声的真实度，合成声与真实声的差异较大。样本拼接方式通过采集各种工况下真实的噪声样本，根据周围环境的变化选择不同样本进行播放或者调节样本的播放速度，但难以合成快速变化的声音，样本数量庞大。尤其是高频噪声部分，作为宽带调幅噪声，若采用随机噪声进行模拟，与真实噪声差异大，若进行分频段滤波，分解复杂，合成难度大。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种汽车加速声的合成方法、系统及设备，降低了合成声与真实声的差异，提高了合成声的真实度。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供了如下方案：

3、一种汽车加速声的合成系统，包括：

4、数据采集模块，用于在预设分贝值的环境中采集不同转速下车辆的原始噪声信号；

5、低频信号合成模块，与所述数据采集模块连接，用于对所述原始噪声信号进行低波滤通处理、确定阶次幅值和相位设定，得到合成低频信号；

6、高频信号合成模块，分别与所述数据采集模块和所述低频信号合成模块连接，用于：

7、对所述原始噪声信号进行高波滤通处理、取绝对值处理和低波滤通处理，得到高频载波；

8、将所述合成低频信号作为所述高频载波的调幅信号，得到合成高频信号；

9、合成声信号输出模块，分别与所述低频信号合成模块和所述高频信号合成模块连接，用于将所述合成低频信号与所述合成高频信号进行合成，得到最终合成声信号。

10、可选地，所述低频信号合成模块具体包括：

11、低通滤波单元，与所述数据采集模块连接，用于对所述原始噪声信号进行低通滤波，得到第一次低通滤波后的噪声信号；

12、阶次幅值计算单元，与所述低通滤波单元连接，用于对所述第一次低通滤波后的噪声信号进行频谱分析，并根据转速找出基频及其对应阶次，得到各阶次的幅值；

13、相位设定单元，与所述阶次幅值计算单元连接，用于对每一阶次的噪声信号的正弦信号、频率、幅值、相位进行调节，得到任一阶次的正弦波信号；

14、低频信号合成单元，与所述相位设定单元连接，用于将任一阶次的正弦波信号相加，得到所述合成低频信号。

15、可选地，所述各阶次的幅值计算公式为：

16、f＝n*n/120；

17、其中，n是车辆发动机缸数，n为转速。

18、可选地，所述高频信号合成模块具体包括：

19、高通滤波单元，与所述数据采集模块连接，用于对所述原始噪声信号进行高通滤波，得到高通滤波后的噪声信号；

20、取绝对值单元，与所述高通滤波单元连接，用于对所述高通滤波后的噪声信号取绝对值，得到绝对值噪声信号；

21、第二低通滤波单元，与所述取绝对值单元连接，用于对所述绝对值噪声信号进行第二次低通滤波，得到第二次低通滤波后的噪声信号；

22、高频载波单元，分别与所述取绝对值单元和所述第二低通滤波单元连接，用于将所述绝对值噪声信号除以所述第二次低通滤波后的噪声信号，得到所述高频载波；所述高频载波为高频段的宽带噪声信号；

23、高频信号合成单元，分别与所述低频信号合成单元和所述高频载波单元连接，用于将所述合成低频信号作为所述高频载波的调幅信号，得到所述合成高频信号。

24、可选地，由全部阶次的正弦波信号组成的汽车噪声模型如下：

25、

26、k＝0.5,1,2,3…；

27、其中，所述任一阶次的正弦波信号包括：低频阶次噪声和高频调幅噪声；ω0为基频，k为阶次；为低频阶次噪声，n(t)为高频调幅噪声。

28、可选地，当车辆的速发生变化时，根据变化后的发动机转速计算低频段的基频及其对应阶次，根据预设的低频段阶次幅值表确定各阶次新的幅值；

29、获取当前各阶次的最后相位，并将所述最后相位作为变化后的发动机转速下的新相位，得到变化后的发动机转速的合成低频信号。

30、为实现上述目的，本发明实施例还提供了如下方案：

31、一种汽车加速声的合成方法，包括：

32、在预设分贝值的环境中采集不同转速下车辆的原始噪声信号；

33、对所述原始噪声信号进行低波滤通处理、确定阶次幅值和相位设定，得到合成低频信号；

34、对所述原始噪声信号进行高波滤通处理、取绝对值处理和低波滤通处理，得到高频载波；

35、将所述合成低频信号作为所述高频载波的调幅信号，得到合成高频信号；

36、将所述合成低频信号与所述合成高频信号进行合成，得到最终合成声信号。

37、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的汽车加速声的合成方法。

38、一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述的汽车加速声的合成方法。

39、在本发明实施例中，合成声汽车噪声模型建模难度低，样本数量小，便于后期调整。由于人耳对于低频声的相位更加敏感，本发明实施例保留了低频段的相位特征，并且根据不同转速下发动机各阶次相位关系仍保持不变的特点，以某一转速下的相位作为各转速下的相位，降低了低频噪声的合成复杂度。

40、由于人耳对于高频声的频谱特征和幅度调制敏感，本发明实施例提取了高频段的整体宽带噪声信号，完整保留了高频段的频谱特征，也避免了现有的算法对高频段多次滤波带来的计算复杂度和频谱特征破坏。由于高频声主要受低频阶次调制，本发明实施例以低频阶次信号作为高频的幅度调制信号，降低了计算量。

41、与现有技术对比，本发明实施例依据人耳的听觉特性，在保留汽车主要噪声特征的基础上，充分利用了各转速下的共有声特征，简化了汽车噪声模型和合成方法，并设置了合成声调整参数，适合于车速快速变化时的汽车噪声合成。

技术特征：

1.一种汽车加速声的合成系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的汽车加速声的合成系统，其特征在于，所述低频信号合成模块具体包括：

3.根据权利要求2所述的汽车加速声的合成系统，其特征在于，所述各阶次的幅值计算公式为：

4.根据权利要求2所述的汽车加速声的合成系统，其特征在于，所述高频信号合成模块具体包括：

5.根据权利要求2所述的汽车加速声的合成系统，其特征在于，由全部阶次的正弦波信号组成的汽车噪声模型如下：

6.根据权利要求2所述的汽车加速声的合成系统，其特征在于，当车辆的速发生变化时，根据变化后的发动机转速计算低频段的基频及其对应阶次，根据预设的低频段阶次幅值表确定各阶次新的幅值；

7.一种汽车加速声的合成方法，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7中所述的汽车加速声的合成方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求7所述的汽车加速声的合成方法。

技术总结本发明公开一种汽车加速声的合成方法、系统及设备，涉及声音合成技术领域。数据采集模块在预设分贝值的环境中采集不同转速下车辆的原始噪声信号；低频信号合成模块对所述原始噪声信号进行低波滤通处理、确定阶次幅值和相位设定，得到合成低频信号；高频信号合成模块对原始噪声信号进行高波滤通处理、取绝对值处理和低波滤通处理，得到高频载波；将合成低频信号作为高频载波的调幅信号，得到合成高频信号；合成声信号输出模块将合成低频信号与合成高频信号进行合成，得到最终合成声信号。本发明降低了合成声与真实声的差异，提高了合成声的真实度。技术研发人员：陈凡,方镕城,沈凤梅,张晓宇受保护的技术使用者：江门职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/1/15