一种电动车行人警示音的多轨混音方法与流程

2021-01-28 16:01:29|

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本发明涉及警示音信号处理领域，特别涉及一种电动车行人警示音的多轨混音方法。

背景技术：

在车外行人警示声音研究方面，满足电动汽车低速行驶提示音是最基本的要求。

2007年，nfb开始游说美国国会建立相关法规解决电动汽车低速行驶带来的安全隐患。美国汽车工程协会成立了“车辆行人警示声音委员会”，起草行人警示声音系统评价方法。

2012年，比利时lms公司的auweraerherman认为电动汽车行人警示声音的定义和频谱构成是最为关键的两个方面，在对行人产生足够警示效果的同时要保证对周围环境最小的噪声干扰，同时提出了一种基于声品质均衡模型的行人警示声音拟合方法。

2013年，法国音乐声学研究所的nicolasmisdariis等人认为在听觉感知、人车交流、心理声学以及声音交互设计等方面存在尚未解决的研究难点，设计了上述声音场景下行人察觉警示音所需反应时间的测试试验。

2018年，adrianrosplesch系统性地介绍了电动汽车车外行人警示声音系统。elizabetha.clendinning阐述了噪声污染、安全性、品牌定位以及美学概念等因素对未来电动声音设计过程和发展方向的影响。markusbodden等人认为电动汽车行人警示声音具有品牌辨识度是非常重要的，指出在行人警示声音开发过程中要关注法规适应性以及声音品牌特征设计。

2014年至2018年，我国汽车标准化技术委员会先后数次组织国内主要主机厂和零部件供应商，进行相关标准的起草和修订工作，目前已形成国家推荐标准《电动汽车低速提示音》。

吉林大学汽车工程学院开展了一些行人警示声音合成算法和评价方法的研究工作，胡达远提出了一种简化后的发动机声音合成算法，建立了某款发动机声音样本库和车外警示声音样本库。赵健等人建立了基于优化后bp神经网络的电动轿车警示音声品质主观评价客观量化模型。王登峰等人提出了一种行人警示声音品质测试方法以及一种警示距离的测试装置和方法。

行人警示音系统目前已成为纯电动汽车、插电式混合动力汽车的标配，行人警示音的声品质已成为电动汽车的一项重要开发指标，动听悦耳的行人警示音能给汽车加分，同样地，难听的行人警示音会令消费者产生反感，但是由于受到国家法规的限制，行人警示音的设计有非常大的局限性，想要设计出既满足法规要求又彰显品牌基因的声音难度较大。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种电动车行人警示音的多轨混音方法，所述技术方案如下：

本发明提供了一种电动车行人警示音的多轨混音方法，对分别设置在多个音轨上的子声音样本进行混音操作，包括：根据指定的各音轨的配比系数及指定的车辆状态匹配耦合系数，生成混音信号，公式如下：

其中，l为音轨数量，yi(n)为第i个音轨的子声音样本信号，为车辆状态矢量，为指定的车辆状态匹配耦合系数，yi^*(n)为第i个音轨的子声音样本经车辆状态匹配耦合后的声音信号；

y(n)＝α1×y1^*(n)+α2×y2^*(n)+…+αl×yl^*(n)，其中，y(n)为生成的混音信号，α1,α2,…,αl为指定的各音轨的配比系数，y1^*(n),y2^*(n),…,yl^*(n)为各音轨的子声音样本经车辆状态匹配耦合后的声音信号。

进一步地，所述指定的各音轨的配比系数及指定的车辆状态匹配耦合系数通过以下步骤获取：

s1、对各音轨的配比系数及车辆状态匹配耦合系数进行初始化；

s2、根据各音轨的配比系数及车辆状态匹配耦合系数，生成混音信号；

s3、对所述混音信号进行解析，得到混音信号的一个或多个声音质量参量值；

s4、判断所述混音信号的声音质量参量值是否满足预设的阈值范围，若是，则将当前的各音轨的配比系数及车辆状态匹配耦合系数作为所述指定的各音轨的配比系数及指定的车辆状态匹配耦合系数，否则执行s5-s6；

s5、对当前的各音轨的配比系数和/或车辆状态匹配耦合系数进行修正，得到更新后的各音轨的配比系数和/或车辆状态匹配耦合系数；

s6、根据更新后的各音轨的配比系数和/或车辆状态匹配耦合系数，重复执行s2-s4。

进一步地，其中，为车辆状态矢量，v为车速信号，g为档位信号，t为扭矩信号；s3中对所述混音信号进行解析前，还包括将混音信号与车行驶工况下的声环境进行融合，对融合的混音信号进行解析。

进一步地，所述音轨的数量至少为三条，第一条音轨上设有基础语音包子声音样本，第二条音轨上设有彰显品牌特色的子声音样本，第三条音轨上设有表征工况的子声音样本。

进一步地，所述基础语音包子声音样本满足gb/t37153-2018中的所有要求。

进一步地，所述子声音样本的音频设计方式包括公式拟合法、变时间尺度方法和切片方法。

进一步地，所述声音质量参量值包括声音限值、倍频程和频移；其预设的阈值范围依据gb/t37153-2018。

进一步地，表征工况的子声音样本中的工况至少包括急加速、急刹车和急转弯。

进一步地，所述混音信号与声环境依据车行驶工况下的声音特性和车辆回放系统的电声传递函数而进行融合。

进一步地，所述混音信号同时包含所有子声音样本信号的功能。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

(1)本发明的行人警示音能够在满足相关法律规范的前提下，包含更多的声音信息，比如彰显车辆品牌的信息和特殊工况的信息，使得行人可以闻声辨车以及听音了解车的状态来做出及时的避让；

(2)与环境融合后的行人警示音动听悦耳；

(3)表征动力充沛的爆破音与车加速状态相匹配，提升汽车驾驶乐趣。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的电动车行人警示音的多轨混音过程图；

图2是本发明实施例提供的指定的各音轨的配比系数及指定的车辆状态匹配耦合系数的获取方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，更清楚地了解本发明的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。除此，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明的一个实施例中，提供了一种电动车行人警示音的多轨混音方法，参见图1，对分别设置在多个音轨上的子声音样本进行混音操作，包括：根据指定的各音轨的配比系数及指定的车辆状态匹配耦合系数，生成混音信号，公式如下：

其中，l为音轨数量，yi(n)为第i个音轨的子声音样本信号，为指定的车辆状态匹配耦合系数，yi^*(n)为第i个音轨的子声音样本经车辆状态匹配耦合后的声音信号；

其中，为车辆状态矢量，v为车速信号，g为档位信号，t为扭矩信号，需要注意的是车辆状态矢量包括但不限于上述的三种信号；

将各个音轨上的声音信号按照合适的比例进行叠加输出，公式如下：

y(n)＝α1×y1^*(n)+α2×y2^*(n)+…+αl×yl^*(n)，

其中，y(n)为生成的混音信号，α1,α2,…,αl为指定的各音轨的配比系数，y1^*(n),y2^*(n),…,yl^*(n)为各音轨的子声音样本经车辆状态匹配耦合后的声音信号，所述混音信号同时包含所有子声音样本信号的功能。

下面以l＝3时的情况为例，即所述音轨的数量为三条，进行进一步的说明，需要注意的是本实施例中音轨的数量包括但不限于三条，也可以是两条音轨上的信号进行混音，第一条音轨上设有基础语音包子声音样本，所述基础语音包子声音样本满足gb/t37153-2018中的所有要求，国标gb/t37153-2018中对行人警示音有声级限值要求、频率范围要求、频率移动要求，在设计该子声音样本时，需要满足频率范围要求、能配合车辆回放系统满足声级限值要求，能配合车速变化满足频率移动要求；第二条音轨上设有彰显品牌特色的子声音样本，该声音样本具有品牌辨识度，能够做到闻声识汽车，并且动听悦耳，能够给人带来愉悦的心情，在设计该子声音样本时，可以摆脱法规的束缚，设计独树一帜、辨识度高的品牌特色声音，使人们能闻声识车，通过声音提升品牌影响力；第三条音轨上设有表征工况的子声音样本，在本发明实施例中，表征工况的子声音样本中的工况包括急加速、急刹车和急转弯，该声音样本在某个特殊工况时工作，比如，在急加速工况时发出动力充沛的声音，急加速(油门踏板大于80％)时，设计一款表征动力充沛的爆破音与其相匹配，提升汽车驾驶乐趣，本发明并不限定仅有以上三种工况；所述子声音样本的音频设计方式包括但不限于公式拟合方法、变时间尺度方法和切片方法。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，所述指定的各音轨的配比系数及指定的车辆状态匹配耦合系数通过以下步骤获取：

s1、对各音轨的配比系数及车辆状态匹配耦合系数进行初始化；

s2、根据各音轨的配比系数及车辆状态匹配耦合系数，生成混音信号；

s3、对所述混音信号进行解析，得到混音信号的一个或多个声音质量参量值；

s4、判断所述混音信号的声音质量参量值是否满足预设的阈值范围，若是，则将当前的各音轨的配比系数及车辆状态匹配耦合系数作为所述指定的各音轨的配比系数及指定的车辆状态匹配耦合系数，以此作为最优出厂参量，否则执行s5-s6；

s5、对当前的各音轨的配比系数和/或车辆状态匹配耦合系数进行修正，得到更新后的各音轨的配比系数和/或车辆状态匹配耦合系数；

s6、根据更新后的各音轨的配比系数和/或车辆状态匹配耦合系数，重复执行s2-s4。

其中，s3步骤中对所述混音信号进行解析前，还包括将混音信号与声环境依据车行驶工况下的声音特性和车辆回放系统的电声传递函数而进行融合，然后对融合的混音信号进行解析，而且可以对融合后的混音信号进行主观评估并调节，以满足个人听音偏好。

其中，s3步骤中所述声音质量参量值包括声音限值、倍频程和频移；s4步骤中所述预设的阈值范围依据gb/t37153-2018而确定。

在本发明的一个实施例中，多个音轨上的子声音样本信号利用指定的各音轨的配比系数及指定的车辆状态匹配耦合系数生成混音信号并经声环境融合后输出满足gb/t37153-2018条件的混音信号，将满足条件的混音信号并输出至扬声器播放，形成警示音。

本发明提供的多轨混音方法通过单音轨声音设计、车辆状态匹配及多音轨混音调教的方式实现了电动车的行人警示音，既满足了法规要求，又可以很好的融合彰显品牌基因的声音，并且所设计的警示音能够很好地与车辆状态保持匹配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。