的合成發(fā)動機(jī)聲音:電動車輛、混合動力/電動車輛、噴氣機(jī)、摩托艇、火車等。
[0021]發(fā)動機(jī)控制器32 —般被配置成提供信號，其除指示車輛10的車輛速度44之外，還指示各種車輛操作特性，例如，所需的油門位置(駕駛員油門)42。例如，發(fā)動機(jī)控制器32監(jiān)控加速器踏板的位置以確定油門42的所需位置。發(fā)動機(jī)控制器32將指示車輛10的所需的油門位置42的信號傳輸?shù)揭粽{(diào)參數(shù)模塊34和噪聲參數(shù)模塊36。發(fā)動機(jī)聲音產(chǎn)生器塊38使用這樣的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生合成發(fā)動機(jī)聲音。例如，車輛的內(nèi)燃機(jī)(ICE)的可聽音高主要取決于ICE的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)。因此，合成發(fā)動機(jī)聲音可能主要是考慮到模擬發(fā)動機(jī)RPM。可以進(jìn)行所需的油門位置42與發(fā)動機(jī)RPM之間的相關(guān)性。一般而言，由于在一些情況下車輛10為電動車輛，故盡管ICE和發(fā)動機(jī)RPM不存在于電動車輛中用于產(chǎn)生合成發(fā)動機(jī)聲音，但是有必要模擬和提供指示ICE的發(fā)動機(jī)RPM的某一 ICE值。
[0022]發(fā)動機(jī)控制器32也一般被配置成將指示車輛速度44 (例如，車輛當(dāng)前被駕駛的速度)的信號提供到音調(diào)參數(shù)模塊34和噪聲參數(shù)模塊36。發(fā)動機(jī)聲音產(chǎn)生器塊38也使用這樣的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生合成發(fā)動機(jī)聲音。應(yīng)認(rèn)識到，ICE的RPM與車輛10的速度有關(guān)系。因此，對于被實(shí)施為電動車輛的車輛10，可以進(jìn)行合成發(fā)動機(jī)聲音與車輛速度、模擬發(fā)動機(jī)RPM和其他因素之間的相關(guān)性。
[0023]音調(diào)參數(shù)模塊34包括存儲器46，其用于使音調(diào)基于所需的油門位置42 (即，模擬發(fā)動機(jī)RPM)、車輛速度44和或其他因素關(guān)聯(lián)。例如，查找表(LUT)或其他合適的機(jī)制可以包括各種音調(diào)的列表，其包含與相應(yīng)的模擬發(fā)動機(jī)RPM(或發(fā)動機(jī)速度)、車輛速度44相關(guān)聯(lián)的基頻和諧波、與ICE中的非對稱機(jī)制和車輛10中的額外的電動機(jī)(或泵)相關(guān)聯(lián)的音調(diào)。
[0024]—般而言，音調(diào)可以包括從I最低有效位(例如，從滿刻度向下96dB)變化到滿刻度(例如，數(shù)字字的所有位為I)的振幅。音調(diào)可以包括從-180度變化到+180度的相位，其中O度指示無相移存在。兩個信號之間的180度的相位差指示極性變化。
[0025]音調(diào)可以具有約15Hz (例如，人類聽覺的下限)至約16kHz (例如，人類聽覺的上限)的頻率范圍。這個范圍可以向下擴(kuò)展至OHz(DC)并且向上擴(kuò)展至一半的取樣率(即，尼奎斯特頻率)，但是在這些極端范圍中的音調(diào)可能不被人聽得見。這個頻率也可以是關(guān)于發(fā)動機(jī)基頻的，其中基頻的整數(shù)倍是諧波，并且非整數(shù)倍是非諧波泛音。多個音調(diào)可以共存。
[0026]一般而言，ICE的發(fā)動機(jī)音調(diào)取決于發(fā)動機(jī)RPM。然而，并如上所述，RPM取決于油門位置(例如，越多的油門提供越多的燃料，從而使發(fā)動機(jī)加速)，并且也取決于車輛速度，這是由于例如越慢的車輛需要在發(fā)動機(jī)上越多的負(fù)載。這種情況會在給定恒定油門下使發(fā)動機(jī)減速。此外，當(dāng)有傳動換檔(手動或自動)時，在給定恒定油門位置和恒定車速下RPM將顯著改變。由音調(diào)參數(shù)模塊34提供的音調(diào)的基頻可以用下式確定:
[0027](發(fā)動機(jī)RPM/((0.5) * (發(fā)動機(jī)的沖程數(shù)))*發(fā)動機(jī)氣缸數(shù))/60 (等式.I)
[0028]一般而言，大量的車輛利用四沖程發(fā)動機(jī)。例如，對于四沖程、四缸發(fā)動機(jī)，3000RPM的發(fā)動機(jī)速度的基頻產(chǎn)生10Hz的基頻。由于驅(qū)動機(jī)構(gòu)和軸承的非對稱性，諧波也將存在。例如，形狀不對稱的各種設(shè)備(例如，發(fā)動機(jī)活塞、滾球軸承等)可以產(chǎn)生基頻和諧波和因此音調(diào)。這樣的音調(diào)信息可以存儲在用于各種非對稱設(shè)備的存儲器46中，所述音調(diào)信息除與模擬發(fā)動機(jī)RPM和/或車輛速度44相關(guān)聯(lián)之外，一般還與ICE相關(guān)聯(lián)。
[0029]在另一實(shí)施中，可以僅基于車輛速度產(chǎn)生合成發(fā)動機(jī)聲音。例如，在高速下行駛的車輛會產(chǎn)生較高的音高。因此，車輛速度可以被用來代替模擬RPM。對于駕駛員而言，一般更自然地聽到取決于油門位置的聲音。然而，行人14并不知道駕駛員的油門位置，只知道正在接近的車輛10的速度。綜上所述，有可能在車輛10的客艙內(nèi)部有針對駕駛員的第一揚(yáng)聲器16，并且在車輛10的外部有針對行人14的第二揚(yáng)聲器16。
[0030]如上所述，合成發(fā)動機(jī)聲音也可以包括與從各種泵(例如，水泵、燃油泵和空氣泵)產(chǎn)生的噪聲相關(guān)聯(lián)的音調(diào)(例如，車輛操作特性)，在泵是皮帶傳動的情況下，這些泵在與發(fā)動機(jī)RPM相關(guān)的速度下操作。電子傳動泵可以在與發(fā)動機(jī)RPM無關(guān)的獨(dú)立的速度下操作。在其他情況下，這些泵在更高的速度下以更高的RPM運(yùn)行，但不是以線性、常規(guī)或成比例的方式。例如，水泵可以響應(yīng)于溫度，所述溫度緩慢地響應(yīng)于發(fā)動機(jī)速度，而燃油泵可以響應(yīng)于燃油管路壓力，所述燃油管路壓力緩慢地響應(yīng)于油門位置。因此，泵可以根據(jù)其各自的泵速度產(chǎn)生基于基頻的音調(diào)。諧波音調(diào)與其基頻以及由于流體流過泵而產(chǎn)生的寬帶噪聲成比例。因此，除由于流體流過泵而產(chǎn)生的寬帶噪聲之外，從音調(diào)參數(shù)模塊34產(chǎn)生或提供的音調(diào)也可以考慮到泵操作的速度。從音調(diào)參數(shù)模塊34產(chǎn)生的音調(diào)信息(或音調(diào)輸入信號)可以考慮到發(fā)動機(jī)RPM、車輛速度、由泵速度引起的因素、流體流過泵和/或一般用在ICE上的非對稱形狀的機(jī)制的任何組合。音調(diào)產(chǎn)生器48從音調(diào)參數(shù)模塊34接收音調(diào)信息以產(chǎn)生合成發(fā)動機(jī)聲音的音調(diào)。
[0031]噪聲參數(shù)模塊36包括存儲器50，其用于使合成發(fā)動機(jī)聲音與各種車輛操作特性(例如，所需的油門位置42 ( S卩，發(fā)動機(jī)RPM)、車輛速度44和/或其他因素)相互關(guān)聯(lián)以產(chǎn)生噪聲參數(shù)(或噪聲輸入信號)。例如，LUT或其他合適的機(jī)制可以包括各種模擬發(fā)動機(jī)聲音的列表，其對應(yīng)于特定發(fā)動機(jī)RPM、車輛速度44和其他因素。由于ICE是通過燃燒(例如，控制爆破)來提供動力，故發(fā)動機(jī)聲音除包括由穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)引起的音調(diào)信息之外還包括有噪聲的部分。噪聲的頻譜不一定是平坦的，并且噪聲可以包括可用于產(chǎn)生合成發(fā)動機(jī)聲音的中心頻率和帶寬。
[0032]噪聲分量可以包括從I最低有效位變化到滿刻度的振幅。噪聲分量一般包括從OHz(DC)變化到一半的取樣率(例如，尼奎斯特)的頻度中心。噪聲分量可以包括從0(此時其變成音調(diào))變化到全頻帶(例如，白噪聲或粉紅噪聲)的帶寬。這個帶寬通常是由基本的低通、高通或帶通濾波器引起的。噪聲分量也可以包括由更復(fù)雜的濾波器(例如，陷波、FFT)引起的頻譜形狀。多個噪聲分量可以共存。當(dāng)許多低帶寬噪聲分量的頻譜彼此分離時，噪聲被認(rèn)為是稀疏的。然而，當(dāng)少數(shù)(或一個)高帶寬噪聲分量的頻譜相鄰時，噪聲被認(rèn)為是密集的。
[0033]應(yīng)認(rèn)識到，噪聲的中心頻率隨發(fā)動機(jī)速度或發(fā)動機(jī)RPM增加(例如，考慮起飛的噴氣機(jī)和由于噴氣機(jī)起飛而產(chǎn)生的聲音的情況，由于噴氣機(jī)起飛而產(chǎn)生的音高隨時間增加)。另外，壓在道路上的車輛10的輪胎也產(chǎn)生噪聲?？赡苄枰酶鶕?jù)車輛10的速度的合成噪聲加重輪胎噪聲。
[0034]一般而言，合成發(fā)動機(jī)聲音可以基于來源于油門位置的模擬發(fā)動機(jī)RPM、車輛速度44和其他因素(或車輛操作特性)，例如，嚙合道路的車輛10的輪胎。發(fā)動機(jī)聲音產(chǎn)生器塊38包括噪聲產(chǎn)生器52，其用于產(chǎn)生和控制由噪聲參數(shù)模塊36指示的噪聲(例如，音量和頻譜密度)。頻譜密度是其中噪聲信號的有效的譜段的數(shù)量。
[0035]發(fā)動機(jī)聲音產(chǎn)生器塊38還包括噪聲濾波器塊54，其用于過濾由噪聲產(chǎn)生器52產(chǎn)生的噪聲以產(chǎn)生中頻至高頻中的濾波噪聲。噪聲濾波器塊54可以包括任何數(shù)量和類型的濾波器，例如，帶通濾波器、貨架(或傾斜)濾波器和/或陷波濾波器等。求和電路56從音調(diào)產(chǎn)生器48接收音調(diào)信號并從噪聲濾波器塊54接收噪聲信號，并且將這樣的信號加在一起。放大器58接收對應(yīng)于音調(diào)信息和噪聲信息的總和的求和信號，并且將合成發(fā)動機(jī)信號提供到揚(yáng)聲器16。放大器58基于來自發(fā)動機(jī)聲音去除塊40的輸入調(diào)整合成發(fā)動機(jī)信號的增益。將在下文更詳細(xì)地討論這方面。
[0036]延遲補(bǔ)償電路60包括第一通道47，其用于從音調(diào)參數(shù)模塊34接收指示基于車輛10中的所需的油門位置42和車輛速度44(除與額外的電動機(jī)(或泵)相關(guān)的其他音調(diào)之夕卜)的被識別的音調(diào)的音調(diào)信息。延遲補(bǔ)償電路60包括第二通道49，其用于從噪聲參數(shù)模塊36接收指示基于所需的油門位置42和車輛速度44的被識別的發(fā)動機(jī)聲音的噪聲信息。第一通道47和第二通道49分別驅(qū)動單獨(dú)的輸出57和59。延遲補(bǔ)償電路60提供延遲，其用于在音調(diào)信息和噪聲信息被收回到車輛10作為麥克風(fēng)輸入信號22中的先前產(chǎn)生的合成發(fā)動機(jī)聲音24時的時間點(diǎn)過濾音調(diào)信息和噪聲信息。由于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換(DAC)、揚(yáng)聲器的群延遲和傳播時間，這樣的延遲一般考慮到任何等待時間。例如，ADC的延遲可以是1ms，并且DAC的延遲可以是600 μ S。
[0037]麥克風(fēng)18被配置成數(shù)字化環(huán)境噪聲20和先前產(chǎn)生的合成發(fā)動機(jī)聲音24以產(chǎn)生麥克風(fēng)感測信號26。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(未不出)執(zhí)行數(shù)字化環(huán)境噪聲20和先前產(chǎn)生的合成發(fā)動機(jī)聲音24。對于要發(fā)生的數(shù)字轉(zhuǎn)換，需要某一預(yù)定的時間量來測量和量化傳入的環(huán)境噪聲20和先前產(chǎn)生的合成發(fā)動機(jī)聲音24的信號電平。另外，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換也需