人機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，音頻信號用于吸引人類用戶注意。這些音頻信號可能是安全關(guān)鍵的，并且確保用戶聽到和/或確認收到音頻信號是非常重要的。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，以增加被聽到的可能性。確保正確播放音頻信號也可能是重要的，即，為了能夠以系統(tǒng)期望的方式解釋信號或消息，確保用戶聽到預(yù)期并且正確重現(xiàn)的信號或消息。
[0003]US 2010/161089 Al公開了一種具有集成的缺陷檢測的聲音消息生成設(shè)備。其使用的檢測原理在于將數(shù)字測試信號數(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應(yīng)的測試信號，其特性與作為輸入施加的測試信號的特性相比較，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)字測試信號具有資料庫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)計為通過音頻信號或消息要求車輛的駕駛員執(zhí)行安全例程，以確保駕駛員在場并且能夠繼續(xù)駕駛車輛。作為一種安全機制，車輛可適于自動停止，除非駕駛員在給定的時間段內(nèi)執(zhí)行所請求的安全例程。在音頻處理設(shè)備運行不良的系統(tǒng)中，駕駛員誤解或甚至沒聽到音頻信號所導(dǎo)致的自動停止頻繁發(fā)生，并且因此，確保正確播放音頻信號是重要的。
[0005]至少因為上述原因，提供一種實現(xiàn)音頻信號和/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，實現(xiàn)音頻信號和/或音頻消息的更可靠(或更安全)的播放。一個特定的目的是提出一種具有防范存儲器故障的良好魯棒性的音頻處理系統(tǒng)。第二個特定的目的是提出一種音頻處理系統(tǒng)，其中，可檢測并優(yōu)選地糾正音頻合成故障。另一個目的是提出一種具有集成的驗證功能的音頻處理系統(tǒng)，用于驗證(或聲明正確)一個或多個組件或功能。如本文所使用的，在發(fā)現(xiàn)組件或功能正常運行或以預(yù)期的方式運行時，驗證組件或功能。
[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、頻率監(jiān)測器、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)定義測試段的中間音頻信號，其中音頻信號包括預(yù)定義測試頻率成分。音頻合成級適于基于中間音頻信號提供輸出音頻信號，以供在音頻播放中使用。頻率監(jiān)測器適于監(jiān)測輸出音頻信號的頻率內(nèi)容。頻率-選擇性音頻傳感器被調(diào)整至測試頻率，并且適于監(jiān)測輸出音頻信號。安全處理器適于響應(yīng)于在輸出音頻信號的與中間音頻信號的測試段相對應(yīng)的第一段中執(zhí)行的音頻測試的肯定結(jié)果，驗證(或聲明正確)音頻合成級的運行。安全處理器進一步適于響應(yīng)于頻率監(jiān)測器和頻率-選擇性音頻傳感器在輸出音頻信號的第一段中都檢測到測試頻率，驗證(或聲明正確)頻率監(jiān)測器的運行。
[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)定義測試段的中間音頻信號，預(yù)定義測試段包括預(yù)定義測試頻率成分；基于中間音頻信號合成輸出音頻信號，以供在音頻播放中使用；監(jiān)測輸出音頻信號的頻率內(nèi)容；以及在輸出音頻信號中檢測測試頻率。要注意的是，頻率內(nèi)容的監(jiān)測以及測試頻率的檢測可以是以任意順序執(zhí)行的獨立的步驟，例如，可同時在不同的單元中執(zhí)行這些步驟(即，并行)。換句話說，可不管頻率內(nèi)容是否被監(jiān)測，檢測測試頻率。
[0009]在輸出音頻信號的與中間音頻信號的測試段相對應(yīng)的第一段中執(zhí)行音頻測試。如果該音頻測試的結(jié)果是肯定的，則音頻合成功能被驗證。此外，如果在輸出音頻信號的第一段中檢測到測試頻率，并且對輸出音頻信號的頻率內(nèi)容的監(jiān)測顯示輸出音頻信號的第一段中存在測試頻率，則頻率監(jiān)測功能被驗證。
[0010]在中間音頻信號中包括預(yù)定義測試段的效果是，可基于音頻處理系統(tǒng)的至少一些組件如何處理測試段來評估這些組件的運行(或系統(tǒng)的功能)。由于測試段是預(yù)定義的，可獨立于中間音頻信號的任何其他段的任何內(nèi)容執(zhí)行組件(或功能)的評估。如果這種評估指示系統(tǒng)的組件或功能的運行是令人滿意的，則組件可被驗證，并且此后，組件是可信的。另一方面，如果這種評估指示組件的運行不是令人滿意的，則音頻處理級可例如通過使/指示音頻控制器、音頻合成級和/或任意音頻播放設(shè)備暫停運行(例如，直至可再次評估音頻處理系統(tǒng)的組件)，來暫停輸出音頻信號的音頻播放。音頻處理系統(tǒng)的組件的運行的這種評估實現(xiàn)更可靠(或更安全)的音頻播放。
[0011]預(yù)定義測試段(或足以產(chǎn)生預(yù)定義測試段的數(shù)據(jù))可在制造、研發(fā)或安裝期間，或在配置階段，存儲在音頻生成設(shè)備中，并且預(yù)定義測試段可通過音頻生成系統(tǒng)包括在中間音頻信號中。可替代地，可由音頻控制器通過輸入或控制信號接收預(yù)定義測試段。
[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)安全標準驗證的可信軟件。以這種方式，安全處理器的可靠性可用于將信任擴展到音頻處理系統(tǒng)的其他先驗不可靠的組件。不可靠的組件可例如為便宜的/簡單的組件，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，使用安全處理器驗證其他組件實現(xiàn)了并非所有組件都是先驗可信的系統(tǒng)中更可靠的音頻播放。
[0013]在基于中間音頻信號提供輸出音頻信號時，可基于音頻合成級如何處理測試段來評估音頻合成級的運行。如果音頻合成級基于測試段提供預(yù)期的音頻輸出信號段，那么，對于具有不同內(nèi)容的中間音頻信號的正常運行是可預(yù)期的，并且可由安全處理器驗證?？赏ㄟ^音頻測試執(zhí)行該評估，在音頻測試中，例如，測量/監(jiān)測音頻輸出信號的頻率、振幅、波形和/或相位，并將其與對應(yīng)的參考值進行比較。由于中間音頻信號的測試段是預(yù)定義的，因此這些參考值可例如在安全或配置階段存儲在安全處理器中。
[0014]使用頻率監(jiān)測器和頻率-選擇性音頻傳感器兩者來分析同樣的音頻輸出信號的效果是，這兩個組件可用于評估彼此的運行。實際上，這兩個組件可彼此獨立監(jiān)測和/或檢測輸出音頻信號中的頻率，并且如果兩個組件在輸出音頻信號(同樣部分/段)中檢測到同樣的頻率，則這指示兩個組件功能正確。對于頻率監(jiān)測器和頻率-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效效應(yīng)的組件的好處是，減少由不同的組件中的同時錯誤的場景導(dǎo)致錯誤的驗證的可能性。例如，調(diào)整至(例如，通過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)測器更可靠，并且可因此用于評估頻率監(jiān)測器的運行。一旦已通過頻率-選擇性音頻傳感器驗證了頻率監(jiān)測器的運行，其可用于監(jiān)測可能在頻率-選擇性音頻傳感器的檢測范圍外的頻率。
[0015]頻率-選擇性音頻傳感器可能僅檢測測試頻率(或其附近窄頻帶中的頻率)，或可能檢測更寬范圍的頻率，但可能對測試頻率特別敏感。
[0016]具有預(yù)定義測試頻率的頻率成分包括在中間音頻信號的測試段中。音頻合成級期望基于包括具有測試頻率的頻率成分的測試段將輸出音頻信號的第一部分進行輸出，即，音頻合成級期望從中間音頻信號保留測試頻率。同樣地，中間音頻信號可包含測試頻率的指示，并且可驗證(或評估是否)音頻合成級如預(yù)期的輸出測試頻率。因此，頻率-選擇性音頻傳感器可調(diào)整至預(yù)定義測試頻率，并且可用于基于該頻率評估頻率監(jiān)測器的運行。
[0017]中間音頻信號可例如包括多個段，其中的至少一個段可具有基于音頻控制器接收的控制信號或輸入音頻信號的內(nèi)容。中間音頻信號的測試段可優(yōu)選地位于這種段之前，稱為內(nèi)容段，因為這樣可允許在處理內(nèi)容段之前評估音頻處理系統(tǒng)的組件。因此，安全處理器可響應(yīng)于指示故障的評估，在播放內(nèi)容段之前例如暫停/中斷輸出音頻信號的播放。
[0018]中間音頻信號的測試段可例如由具有預(yù)定義測試頻率的單個成分組成，S卩，其頻譜可僅有一個頻率成分組成?？商娲?，測試段可包括數(shù)個測試頻率成分，和/或數(shù)個連續(xù)的子段(關(guān)于時間)，可能具有不同的測試頻率成分的集合。
[0019]預(yù)定義測試頻率可以可選地在人類聽覺范圍外。這允