发动机声音模拟器

发动机声音模拟器

所属技术领域

本发明涉及一种模拟发动机运转时发出发动机声音的电子装置，该装置用于模拟各种航 空、车辆、船舶发动机启动、加减速、特定转速时的声音。应用于航空模型、车辆模型、航 海模型和儿童玩具等领域。其特点是能够在电力驱动为动力的模型、玩具上通过此电子装置 实现上发出逼真的航空、车辆、船舶发动机的声音，获得良好的仿真效果和听觉感官体验。

背景技术

目前，随着新能源的发展，航空模型、车辆模型、航海模型和儿童玩具上使用的以甲醇 机、汽油机等燃油动力逐步被电力驱动的电动机所取代。

电动机在工作时，相比发动机具有结构简单、动力强劲、使用方便的特点，但由于和燃 油动力的原理不同，运行过程中不会产生发动机工作特有的声音，故而在控制电动机模型时， 操控者无法通过声音感受来判断发动机的工作状态，也减少了模型操作过程中的感官体验与 乐趣；由于电动机运转过程中具备一定的危险性，工作过程较安静，使用者不容易分辨是否 运转，从而降低对周围人的声音警示作用；另外缺少发动机声音使得模型及玩具的仿真效 果大打折扣，在听觉上不具备震撼效果。为了在电力驱动的优势基础上增强上述的效果，传 统的方法是采用机械方式，使用一个机械发声装置与电动机动力输出连接，在电动机运转过 程中驱动机械部件敲击发生装置发出类似发动机运转的声音。该方式尽管能够发出具备一定 类似发动机的声音，但是其声音的仿真度和效果与真实发动机声音存在很大差距。同时由于 采用机械结构原理，存在体积大，结构复杂，声音仿真度低，改变声音困难等缺点。

发明内容

为了解决以电力驱动的模型、玩具没有良好的声音仿真体验和警示效果的缺陷。本发明 很好地将以高效、环保的电动模型、玩具与燃油动力的模型、玩具所具备的良好感官体验及 仿真效果相结合，可应用于仿真航空模型、车辆模型、航海模型及儿童玩具。

本发明通过采样不同发动机特定转速、状态下的声音，利用声音合成技术，实现模拟发 动机在不同运行状况下的真实声音，通过配置发动机转速响应、转速区间变化信息，动态的 模拟发动机声音变化情况，使得模拟出发动机各个状态、转速下的声音变化效果。采用电子 技术实现的发声装置，具备体积小，结构简单，效果逼真等特点。

本发明提供一种能够模拟发出发动机声音的电子装置，模拟发动机启动、熄火、加减速 及不同转速下的声音，应用于航空模型、车辆模型、航海模型及儿童玩具。

本发明采用电子技术、数字声音合成手段结合音响技术来实现对发动机声音的模拟，对 比传统的机械发声方式，能够对各种发动机在不同状态、转速下的声音的进行逼真模拟，能 够对发动机启动、熄火声音进行模拟，能够对发动机加减速过程声音进行模拟，并且能够在 发动机声音基础上合成环境声音，机声，炮弹爆炸声，具备很强的创新性。电力驱动模型、 玩具固有结构简单、使用方便的优势，利用该电子装置模拟发动机所产生的听觉效果相结合， 实现航模、玩具使用者能够有较好的听觉体验，又具备让使用者通过声音起到警示作用，具 备很高的新颖性。本发明能够很大程度地增加模型操作、驾驶过程中的感官体验与乐趣，同 时模拟的发动机声能为周围的人提供一种声音警示，提高安全性，尤其适合仿真模型、玩具 在声音上达到逼真的效果，具备一定的实用性。

本发明解决上述技术问题的方案如下：一种发动机声音模拟器，其特征在于，包括依次 连接的信号采模块、声音合成模块、音频放大模块。

信号采集模块用于接收航模遥控器接收机、电动机转速传感器等类型信号来获取发动机 状态及转速信息。信号采集模块所采集到的发动机状态及转速信息传输给声音合成模块，声 音合成模块收到发动机状态、转速信息后，结合预先导入的发动机参数、状态和声音样本， 通过声音合成生成当前油门、转速状态下对应的音频数据，通过数字模拟转换输出模拟音频 信号给音频放大模块；音频放大模块将音频信号进行信号处理、功率放大驱动扬声器发出发 动机转速声音。

所述的信号采集模块1包括发动机转速采集通道11、遥控接收机油门信号通道12。其中 发动机转速采集通道11用于采集电动机的实际运转的速度信号；遥控接收机油门信号通道 12用于采集遥控器给出的油门信号大小。该模块用于获取动力装置实际运行的状态、转速和 遥控器给定的油门信号大小，通过处理以后作为声音模拟器判断需要模拟输出的发动机的状 态和转速。该模块与声音合成模块2连接，将处理后的信号传输给声音合成模块2。

所述的声音合成模块2包括：信号处理单元21、声音合成单元22、音频发生单元23、 配置单元24和发动机音源库单元25。转速信号通过声音合成模块2中的信号处理单元处理 21，获取当前发动机的转速信息，该信息结合配置单元24中的信号转速对应信息、转速变化 响应曲线、声音场强大小等信息一起输入到声音合成单元22，声音合成单元22通过发动机 音源库单元25里面包含的特定发动机采样声音结合信号处理单元21中的信息，通过语音加 权叠加、语音融合、平滑过渡、响应曲线计算，向音频发声单元23输出对应的发动机转速的 音频数据，音频发生单元23将收到的数字音频数据转化成模拟音频信号。声音合成模块2与 音频放大模块3连接，将产生的模拟音频信号输入到音频放大模块3。

音频放大模块3包含音频处理单元31，功率放大单元32和扬声器33。音频处理单元31 主要用来加强语音音效：高音增强、中音增强、低音增强、三维环绕。通过处理后的语音输 入给功率放大单元32，把小功率音频信号实现功率放大，用来驱动最后的扬声器33，扬声器 33作为一个物理设备将电信号转化为声音进行播放，把音频信号传播到空气中，使得人的听 觉器官能够感受到最终的音频内容。

本发明的有益效果是：本发明所述采用电子语音模拟实现发动机声音模拟器，可以逼真 地模拟各类发动机启动、熄火及各种转速下工作的声音，结合模型、玩具实际运转情况输出 当前状态下的声音，能够为电动模型的操控、驾驶带来更好的感官体验，也能为模型、玩具 等周围的人提供声音警示，提高安全性。

附图说明

图1为本发明所述模拟器的结构图；

图2为本发明所述系统实施例1的信号采集模块结构图；

图3为本发明所述系统实施例1声音合成模块结构图；

图4为本发明所述系统实施例1声音放大模块结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于 限定本发明的范围。

如图1所示，本发明发动机声音模拟器的实施结构图，如图所示，本实施例的系统包括： 声音合成模块2，接收来自信号采集模块1的控制信号，通过语音加权叠加、语音融合、平 滑过渡、响应曲线计算，进行声音处理后将音频信号传输给音频放大模块3；音频放大模块3， 接收来自声音合成模块2的音频信号，对音频信号进行功率放大后进行播放。

如图2所示，所述的信号采集模块1包括发动机转速采集通道11、遥控接收机油门信号 通道12。其中发动机转速采集通道11用于采集电动机的实际运转的速度信号；遥控接收机 油门信号通道12用于采集遥控器给出的油门信号大小。该模块用于获取动力装置实际运行的 状态、转速和遥控器给定的油门信号大小，通过处理以后作为声音模拟器判断需要模拟输出 的发动机的状态和转速。该模块与声音合成模块2连接，将处理后的信号传输给声音合成模 块2。

如图3所示，所述的声音合成模块2包括：信号处理单元21、声音合成单元22、音频发 生单元23、配置单元24和发动机音源库单元25。转速信号通过声音合成模块2中的信号处 理单元处理21，获取当前发动机的转速信息，该信息结合配置单元24中的信号转速对应信 息、转速变化响应曲线、声音场强大小等信息一起输入到声音合成单元22，声音合成单元22 通过发动机音源库单元25里面包含的特定发动机采样声音结合信号处理单元21中的信息， 通过语音加权叠加、语音融合、平滑过渡、响应曲线计算，向音频发声单元23输出对应的发 动机转速的音频数据，音频发生单元23将收到的数字音频数据转化成模拟音频信号。声音合 成模块2与音频放大模块3连接，将产生的模拟音频信号输入到音频放大模块3。

如图3所示，本发明发动机声音模拟器的音频放大模块的结构图，如图所示，音频功率 放大单元3进一步包括：音频功率放大单元32，从声音合成模块2获取音频信号，根据配置 单元22的配置对音频信号进行相应的功率放大，并将功率放大后的音频信号传输给发声单元 33；发声单元33，将音频功率放大单元32放大后的音频信号转化声音进行播放。

如图4所示，音频放大模块3包含音频处理单元31，功率放大单元32和扬声器33。音 频处理单元31主要用来加强语音音效：高音增强、中音增强、低音增强、三维环绕。通过处 理后的语音输入给功率放大单元32，把小功率音频信号实现功率放大，用来驱动最后的扬声 器33，扬声器33作为一个物理设备将电信号转化为声音进行播放，把音频信号传播到空气 中，使得人的听觉器官能够感受到最终的音频内容。

本发明发动机声音模拟器的使用的操作流程如下所述，包括以下步骤：

S401、用户对发动机声音模拟器进行上电启动，模拟器进入默认工作状态，开始进行发 动机声音模拟；

S402、用户触发启动声音，发动机声音模拟器进行发动机启动声音的模拟；

S403、发动机启动后，声音模拟器根据油门状态计算发动机转速或实时获取电动机转速， 并根据转速来逼真模拟发动机运转的声音；

S404、用户打开其他混音开关时，能够在发动机声音中混合入混音通道声音，如机声；

S405、用户启动熄火开关，发动机声音逐渐降为怠速状态并模拟发动机熄火声音。

本发明发动机声音模拟器的配置的操作流程如下所述，包括如下步骤：

S501、用户对发动机模拟器进行上电启动，启动时按下配置开关，模拟器进入配置模式；

S502、用户进入语音选择菜单，对模拟发动机的音源进行选择；

S503、用户进入转速标定菜单，模拟器播放发动机怠速声音，将油门调整到怠速位置， 通过菜单按钮保存怠速时油门信号值，模拟器播放发动机高转速时的声音，将油门调整到发 动机高速时的位置，通过菜单按钮保存发动机高速时油门信号值；

S504、用户进入功率放大器配置菜单，通过菜单按钮调整音频功率放大器的输出功率， 从而调整音频输出单元输出的音量大小。

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。