人機(jī)接口中安全的音頻播放的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及音頻處理設(shè)備及相應(yīng)的方法，適用于提供音頻信號(hào)的安全播放。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多系統(tǒng)和設(shè)備中，音頻信號(hào)用于吸引人類用戶注意。這些音頻信號(hào)可能是安全關(guān)鍵的，并且確保用戶聽(tīng)到和/或確認(rèn)收到音頻信號(hào)是非常重要的。在一些系統(tǒng)中，以較大的音量播放和/或重復(fù)播放安全關(guān)鍵音頻信號(hào)，以增加被聽(tīng)到的可能性。確保正確播放音頻信號(hào)也可能是重要的，即，為了能夠以系統(tǒng)期望的方式解釋信號(hào)或消息，確保用戶聽(tīng)到預(yù)期并且正確重現(xiàn)的信號(hào)或消息。
[0003]US 2010/161089 Al公開(kāi)了一種具有集成的缺陷檢測(cè)的聲音消息生成設(shè)備。其使用的檢測(cè)原理在于將數(shù)字測(cè)試信號(hào)數(shù)字式地疊加到數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的輸入上以及提取對(duì)應(yīng)的測(cè)試信號(hào)，其特性與作為輸入施加的測(cè)試信號(hào)的特性相比較，其中數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器用于接收將被恢復(fù)的音頻序列的采樣，數(shù)字測(cè)試信號(hào)具有資料庫(kù)的音頻序列的頻率頻譜之外的頻率頻譜。
[0004]車輛中的安全系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)為通過(guò)音頻信號(hào)或消息要求車輛的駕駛員執(zhí)行安全例程，以確保駕駛員在場(chǎng)并且能夠繼續(xù)駕駛車輛。作為一種安全機(jī)制，車輛可適于自動(dòng)停止，除非駕駛員在給定的時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行所請(qǐng)求的安全例程。在音頻處理設(shè)備運(yùn)行不良的系統(tǒng)中，駕駛員誤解或甚至沒(méi)聽(tīng)到音頻信號(hào)所導(dǎo)致的自動(dòng)停止頻繁發(fā)生，并且因此，確保正確播放音頻信號(hào)是重要的。
[0005]至少因?yàn)樯鲜鲈?，提供一種實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)和/或音頻消息的更可靠(或更安全)的播放的音頻處理系統(tǒng)將是可取的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種音頻處理系統(tǒng)及相應(yīng)的方法，實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)和/或音頻消息的更可靠(或更安全)的播放。一個(gè)特定的目的是提出一種具有防范存儲(chǔ)器故障的良好魯棒性的音頻處理系統(tǒng)。第二個(gè)特定的目的是提出一種音頻處理系統(tǒng)，其中，可檢測(cè)并優(yōu)選地糾正音頻合成故障。另一個(gè)目的是提出一種具有集成的驗(yàn)證功能的音頻處理系統(tǒng)，用于驗(yàn)證(或聲明正確)一個(gè)或多個(gè)組件或功能。如本文所使用的，在發(fā)現(xiàn)組件或功能正常運(yùn)行或以預(yù)期的方式運(yùn)行時(shí)，驗(yàn)證組件或功能。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種音頻處理系統(tǒng)，包括音頻控制器、音頻合成級(jí)、頻率監(jiān)測(cè)器、頻率-選擇性音頻傳感器以及安全處理器。音頻控制器可操作用于輸出具有預(yù)定義測(cè)試段的中間音頻信號(hào)，其中音頻信號(hào)包括預(yù)定義測(cè)試頻率成分。音頻合成級(jí)適于基于中間音頻信號(hào)提供輸出音頻信號(hào)，以供在音頻播放中使用。頻率監(jiān)測(cè)器適于監(jiān)測(cè)輸出音頻信號(hào)的頻率內(nèi)容。頻率-選擇性音頻傳感器被調(diào)整至測(cè)試頻率，并且適于監(jiān)測(cè)輸出音頻信號(hào)。安全處理器適于響應(yīng)于在輸出音頻信號(hào)的與中間音頻信號(hào)的測(cè)試段相對(duì)應(yīng)的第一段中執(zhí)行的音頻測(cè)試的肯定結(jié)果，驗(yàn)證(或聲明正確)音頻合成級(jí)的運(yùn)行。安全處理器進(jìn)一步適于響應(yīng)于頻率監(jiān)測(cè)器和頻率-選擇性音頻傳感器在輸出音頻信號(hào)的第一段中都檢測(cè)到測(cè)試頻率，驗(yàn)證(或聲明正確)頻率監(jiān)測(cè)器的運(yùn)行。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種音頻處理方法，包括步驟:提供具有預(yù)定義測(cè)試段的中間音頻信號(hào)，預(yù)定義測(cè)試段包括預(yù)定義測(cè)試頻率成分；基于中間音頻信號(hào)合成輸出音頻信號(hào)，以供在音頻播放中使用；監(jiān)測(cè)輸出音頻信號(hào)的頻率內(nèi)容；以及在輸出音頻信號(hào)中檢測(cè)測(cè)試頻率。要注意的是，頻率內(nèi)容的監(jiān)測(cè)以及測(cè)試頻率的檢測(cè)可以是以任意順序執(zhí)行的獨(dú)立的步驟，例如，可同時(shí)在不同的單元中執(zhí)行這些步驟(即，并行)。換句話說(shuō)，可不管頻率內(nèi)容是否被監(jiān)測(cè)，檢測(cè)測(cè)試頻率。
[0009]在輸出音頻信號(hào)的與中間音頻信號(hào)的測(cè)試段相對(duì)應(yīng)的第一段中執(zhí)行音頻測(cè)試。如果該音頻測(cè)試的結(jié)果是肯定的，則音頻合成功能被驗(yàn)證。此外，如果在輸出音頻信號(hào)的第一段中檢測(cè)到測(cè)試頻率，并且對(duì)輸出音頻信號(hào)的頻率內(nèi)容的監(jiān)測(cè)顯示輸出音頻信號(hào)的第一段中存在測(cè)試頻率，則頻率監(jiān)測(cè)功能被驗(yàn)證。
[0010]在中間音頻信號(hào)中包括預(yù)定義測(cè)試段的效果是，可基于音頻處理系統(tǒng)的至少一些組件如何處理測(cè)試段來(lái)評(píng)估這些組件的運(yùn)行(或系統(tǒng)的功能)。由于測(cè)試段是預(yù)定義的，可獨(dú)立于中間音頻信號(hào)的任何其他段的任何內(nèi)容執(zhí)行組件(或功能)的評(píng)估。如果這種評(píng)估指示系統(tǒng)的組件或功能的運(yùn)行是令人滿意的，則組件可被驗(yàn)證，并且此后，組件是可信的。另一方面，如果這種評(píng)估指示組件的運(yùn)行不是令人滿意的，則音頻處理級(jí)可例如通過(guò)使/指示音頻控制器、音頻合成級(jí)和/或任意音頻播放設(shè)備暫停運(yùn)行(例如，直至可再次評(píng)估音頻處理系統(tǒng)的組件)，來(lái)暫停輸出音頻信號(hào)的音頻播放。音頻處理系統(tǒng)的組件的運(yùn)行的這種評(píng)估實(shí)現(xiàn)更可靠(或更安全)的音頻播放。
[0011]預(yù)定義測(cè)試段(或足以產(chǎn)生預(yù)定義測(cè)試段的數(shù)據(jù))可在制造、研發(fā)或安裝期間，或在配置階段，存儲(chǔ)在音頻生成設(shè)備中，并且預(yù)定義測(cè)試段可通過(guò)音頻生成系統(tǒng)包括在中間音頻信號(hào)中?？商娲兀捎梢纛l控制器通過(guò)輸入或控制信號(hào)接收預(yù)定義測(cè)試段。
[0012]安全處理器可以是比音頻處理系統(tǒng)的其他組件中的至少一些更可靠和/或更可信的組件，并且可用于驗(yàn)證其他組件中的至少一些。特別地，安全處理器可執(zhí)行已根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的可信軟件。以這種方式，安全處理器的可靠性可用于將信任擴(kuò)展到音頻處理系統(tǒng)的其他先驗(yàn)不可靠的組件。不可靠的組件可例如為便宜的/簡(jiǎn)單的組件，或在執(zhí)行其他任務(wù)(例如，與安全的音頻播放不相關(guān)的任務(wù))時(shí)可能被影響、被改變或被損壞的多用途組件。以這種方式，使用安全處理器驗(yàn)證其他組件實(shí)現(xiàn)了并非所有組件都是先驗(yàn)可信的系統(tǒng)中更可靠的音頻播放。
[0013]在基于中間音頻信號(hào)提供輸出音頻信號(hào)時(shí)，可基于音頻合成級(jí)如何處理測(cè)試段來(lái)評(píng)估音頻合成級(jí)的運(yùn)行。如果音頻合成級(jí)基于測(cè)試段提供預(yù)期的音頻輸出信號(hào)段，那么，對(duì)于具有不同內(nèi)容的中間音頻信號(hào)的正常運(yùn)行是可預(yù)期的，并且可由安全處理器驗(yàn)證?？赏ㄟ^(guò)音頻測(cè)試執(zhí)行該評(píng)估，在音頻測(cè)試中，例如，測(cè)量/監(jiān)測(cè)音頻輸出信號(hào)的頻率、振幅、波形和/或相位，并將其與對(duì)應(yīng)的參考值進(jìn)行比較。由于中間音頻信號(hào)的測(cè)試段是預(yù)定義的，因此這些參考值可例如在安全或配置階段存儲(chǔ)在安全處理器中。
[0014]使用頻率監(jiān)測(cè)器和頻率-選擇性音頻傳感器兩者來(lái)分析同樣的音頻輸出信號(hào)的效果是，這兩個(gè)組件可用于評(píng)估彼此的運(yùn)行。實(shí)際上，這兩個(gè)組件可彼此獨(dú)立監(jiān)測(cè)和/或檢測(cè)輸出音頻信號(hào)中的頻率，并且如果兩個(gè)組件在輸出音頻信號(hào)(同樣部分/段)中檢測(cè)到同樣的頻率，則這指示兩個(gè)組件功能正確。對(duì)于頻率監(jiān)測(cè)器和頻率-選擇性音頻傳感器，使用結(jié)構(gòu)上不同的組件或具有不同的時(shí)效效應(yīng)的組件的好處是，減少由不同的組件中的同時(shí)錯(cuò)誤的場(chǎng)景導(dǎo)致錯(cuò)誤的驗(yàn)證的可能性。例如，調(diào)整至(例如，通過(guò)使用專用硬件組件和/或硬編碼的軟件)特定頻率的頻率-選擇性音頻傳感器可能比通用目的的頻率監(jiān)測(cè)器更可靠，并且可因此用于評(píng)估頻率監(jiān)測(cè)器的運(yùn)行。一旦已通過(guò)頻率-選擇性音頻傳感器驗(yàn)證了頻率監(jiān)測(cè)器的運(yùn)行，其可用于監(jiān)測(cè)可能在頻率-選擇性音頻傳感器的檢測(cè)范圍外的頻率。
[0015]頻率-選擇性音頻傳感器可能僅檢測(cè)測(cè)試頻率(或其附近窄頻帶中的頻率)，或可能檢測(cè)更寬范圍的頻率，但可能對(duì)測(cè)試頻率特別敏感。
[0016]具有預(yù)定義測(cè)試頻率的頻率成分包括在中間音頻信號(hào)的測(cè)試段中。音頻合成級(jí)期望基于包括具有測(cè)試頻率的頻率成分的測(cè)試段將輸出音頻信號(hào)的第一部分進(jìn)行輸出，即，音頻合成級(jí)期望從中間音頻信號(hào)保留測(cè)試頻率。同樣地，中間音頻信號(hào)可包含測(cè)試頻率的指示，并且可驗(yàn)證(或評(píng)估是否)音頻合成級(jí)如預(yù)期的輸出測(cè)試頻率。因此，頻率-選擇性音頻傳感器可調(diào)整至預(yù)定義測(cè)試頻率，并且可用于基于該頻率評(píng)估頻率監(jiān)測(cè)器的運(yùn)行。
[0017]中間音頻信號(hào)可例如包括多個(gè)段，其中的至少一個(gè)段可具有基于音頻控制器接收的控制信號(hào)或輸入音頻信號(hào)的內(nèi)容。中間音頻信號(hào)的測(cè)試段可優(yōu)選地位于這種段之前，稱為內(nèi)容段，因?yàn)檫@樣可允許在處理內(nèi)容段之前評(píng)估音頻處理系統(tǒng)的組件。因此，安全處理器可響應(yīng)于指示故障的評(píng)估，在播放內(nèi)容段之前例如暫停/中斷輸出音頻信號(hào)的播放。
[0018]中間音頻信號(hào)的測(cè)試段可例如由具有預(yù)定義測(cè)試頻率的單個(gè)成分組成，S卩，其頻譜可僅有一個(gè)頻率成分組成。可替代地，測(cè)試段可包括數(shù)個(gè)測(cè)試頻率成分，和/或數(shù)個(gè)連續(xù)的子段(關(guān)于時(shí)間)，可能具有不同的測(cè)試頻率成分的集合。
[0019]預(yù)定義測(cè)試頻率可以可選地在人類聽(tīng)覺(jué)范圍外。這允