[發(fā)明專利]一種發(fā)動機聲音合成方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010696931.5
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111863028B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳凡;張曉宇;方镕城;許文靖;林瀾春;張存明
• 申請（專利權(quán)）人: 江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G10L25/48
• 分類號: G10L25/48;G10L25/03;B60Q5/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 崔玥

本發(fā)明涉及一種發(fā)動機聲音合成方法及系統(tǒng)。該方法包括：對每個發(fā)動機聲音段進行低通濾波，得到低頻諧波信號；對每個發(fā)動機聲音段進行高通窄帶濾波，得到高頻窄帶合成信號；采用希爾伯特變換方法，對每個發(fā)動機聲音段的高頻窄帶信號進行分解，得到對應(yīng)的包絡(luò)信號和載波信號；將所有發(fā)動機聲音段的低頻諧波信號進行拼接，得到低頻諧波拼接信號；將所有發(fā)動機聲音段的載波信號進行拼接，得到載波拼接信號；將所有發(fā)動機聲音段的包絡(luò)信號進行拼接，得到包絡(luò)拼接信號；將包絡(luò)拼接信號和載波拼接信號相乘，得到高頻窄帶合成信號；將低頻諧波拼接信號和高頻窄帶合成信號相加，合成發(fā)動機聲音。本發(fā)明可以提高發(fā)動機聲音合成的真實度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲音合成領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)動機聲音合成方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

人們已經(jīng)習慣于各種汽車聲音的存在，而且能夠分辨出各種發(fā)動機聲音的品質(zhì)。電動汽車行駛在道路上，安靜的汽車在降低了道路噪聲的同時，也為行人帶來了潛在危險。因此，發(fā)動機聲音的合成在多個領(lǐng)域有應(yīng)用價值，例如，在電動汽車領(lǐng)域，合成的發(fā)動機聲音可以作為警示音提醒行人；在虛擬駕駛領(lǐng)域，播放合成的發(fā)動機聲音可以增加駕駛的真實感。

現(xiàn)有技術(shù)中，有的文獻中公開發(fā)動機聲音合成技術(shù)是將聲音視為諧波與隨機噪聲組成。在頻譜處理和恢復(fù)過程中，一些細節(jié)必然會丟失，而這些細節(jié)對于發(fā)動機聲音的自然度往往非常重要。在頻譜建模中，為降低計算復(fù)雜度，人們不得不使用簡化模型。一般方法將發(fā)動機聲音視為基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一系列低頻諧波和高頻隨機噪聲組成。這類方法能夠有效的模擬發(fā)動機的低頻聲音，但對于高頻聲音來說，采用隨機噪聲處理，與真實的發(fā)動機聲差異明顯，合成的效果較差。

還有相關(guān)文獻中公開發(fā)動機聲音合成技術(shù)是基于樣本的合成。該方法能夠最大程度的保留原始噪聲特征，根據(jù)需要選擇合適的聲音片段進行播放，不同聲音片段之間的銜接是關(guān)鍵。為此，有人提出了基于PSOLA(基音同步疊加)的發(fā)動機聲音合成方法。該方法假設(shè)各噪聲由最小片段組成，片段寬度由基頻決定。但由于PSOLA是在時域范圍內(nèi)根據(jù)基頻確定的長度進行拼接，無法確保使每個頻率的波形都同時對齊，在高頻段相位不匹配，導(dǎo)致譜線銜接處出現(xiàn)跳變或產(chǎn)生虛假頻率，此外由于發(fā)動機聲音片段很短，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速緩慢變化或者穩(wěn)定時，循環(huán)播放相同的聲音會不自然，拼接段的相位不匹配的影響會更加明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動機聲音合成方法及系統(tǒng)，以提高發(fā)動機聲音合成的真實度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種發(fā)動機聲音合成方法，包括：

獲取發(fā)動機聲音樣本；所述發(fā)動機聲音樣本包括多個發(fā)動機聲音段；

對每個所述發(fā)動機聲音段進行低通濾波，得到每個所述發(fā)動機聲音段的低頻諧波信號；

對每個所述發(fā)動機聲音段進行高通窄帶濾波，得到所述發(fā)動機聲音段的多組高頻窄帶信號；

采用希爾伯特變換方法，對每個所述發(fā)動機聲音段的高頻窄帶信號進行分解，得到每個所述發(fā)動機聲音段的對應(yīng)的包絡(luò)信號和載波信號；

將所有發(fā)動機聲音段的低頻諧波信號進行拼接，得到低頻諧波拼接信號；

將所有發(fā)動機聲音段的載波信號進行拼接，得到載波拼接信號；

將所有發(fā)動機聲音段的包絡(luò)信號進行拼接，得到包絡(luò)拼接信號；

將所述包絡(luò)拼接信號和所述載波拼接信號相乘，得到高頻窄帶合成信號；

將所述低頻諧波拼接信號和所述高頻窄帶合成信號相加，合成發(fā)動機聲音。

可選的，所述對每個所述發(fā)動機聲音段進行低通濾波，得到每個所述發(fā)動機聲音段的低頻諧波信號，具體包括：

根據(jù)每個所述發(fā)動機聲音段的基頻，確定每個所述發(fā)動機聲音段的三次諧波頻率；