PART.01

產品市場

WT2003Hx是一款高性能的MP3音頻解碼芯片，具有成本效益、低功耗和高可靠性等特點，適用于多種場景，包括但不限于汽車娛樂系統、玩具、教育設備以及專業音響設備等。在模擬汽車引擎聲的應用中，這一芯片的特性被特別地加以利用，以滿足市場上對沉浸式駕駛體驗的需求。

此類應用主要面向汽車后市場，尤其是那些對駕駛體驗有高度追求的車主，以及汽車改裝愛好者。此外，隨著電動汽車的普及，模擬引擎聲音的解決方案也吸引了電動汽車制造商，因為電動車運行時較為安靜，模擬引擎聲可以提升駕駛體驗并增加行人安全警示。不僅限于私家車輛，還可能擴展到賽車模擬器、汽車展示廳、主題公園的駕駛體驗項目，甚至是一些高端的兒童玩具車，以提升產品的娛樂性和互動性。

隨著技術的進步和消費者對個性化、差異化體驗需求的增長，模擬汽車引擎聲的應用市場預計將持續擴大。特別是在電動汽車市場，隨著全球推動綠色出行，模擬引擎聲音成為了解決電動車行駛靜音問題的一個創新方案。

雖然市場上存在其他解決方案，如基于軟件的手機應用程序或專門的引擎聲音模擬器硬件，但基于WT2003Hx芯片的方案憑借其一體化、高性價比和音質優勢，在特定細分市場中具有較強的競爭力。

綜上所述，基于WT2003Hx芯片的模擬汽車引擎聲應用市場前景廣闊，尤其在追求駕駛樂趣和聲音體驗的細分市場中潛力巨大，有望成為未來汽車娛樂系統和個人娛樂設備中的一個重要組成部分。

PART.02

產品方案對比

傳統方案：變速變調

基本原理：傳統方案通常基于簡單的變速變調技術，即通過改變音頻樣本的播放速率來模擬引擎轉速的變化。當汽車加速時，音頻播放速度加快，反之則減慢，以此模擬真實的引擎加速和減速過程中的聲音變化。

聲音效果：這種方式可以提供基礎的加速感，但可能會導致音高與速度之間的不自然關系，聽起來可能不夠真實，尤其是當速度變化較大時，聲音的音調變化會顯得突兀。

實現難度：技術實現相對簡單，不需要復雜的算法支持，易于快速部署。

優化方案:移頻

基本原理：移頻技術在保持原始音頻的時長不變的基礎上，獨立調整音頻的音高。這種技術可以更精確地模擬引擎聲音的變化，同時保持自然的音調和音色，即使在大范圍速度變化時也能保持聲音的真實感。

聲音效果：優化方案能夠提供更加細膩和真實的聽覺體驗，通過對聲音頻譜的細致調整，可以模擬出包括換擋時的細微聲響變化，使駕駛者感受到更為貼近真實車輛的駕駛體驗。

實現難度：相比傳統方案，移頻技術的實現更為復雜，需要高級的音頻處理算法和計算資源。這可能涉及信號處理、頻域分析和變換等復雜步驟，以確保音質不失真且自然。

應用實例：如Bose等公司開發的電動車引擎聲模擬技術，不僅模擬了傳統燃油車的多種聲音組合，還通過精密算法創造出身臨其境的“發動機”轟鳴感，提升了駕駛者的沉浸感和情感連接。

綜上所述，移頻方案在模擬汽車引擎聲方面提供了更高質量的體驗，通過精細的音頻處理技術確保聲音的真實性和自然過渡，盡管其實施成本和技術復雜度相對較高。而傳統方案（變速變調）則是一個成本效益較高、易于實現的選擇，但在聲音的真實感和質量上可能有所欠缺。隨著技術的進步和消費者對體驗要求的提高，優化方案正逐漸成為高端汽車音響設計的趨勢。

PART.03

芯片介紹

3.1芯片資源

32位MCU，內置Flash；

兩個UART控制器(UART0/1)；

兩個SPI(SPI0/1)，支持主模式和從模式；

四通道PWM輸出；

內置0.5W/8歐PWM功放；

10位ADC；

低至2ua的掉電模式（深度休眠模式）；

強大的IO驅動能力，最大提供64ma驅動電流；

支持用戶遠程更新或批量生產更新功能/語音內容

3.2封裝介紹

WT2003H系列芯片的封裝有 SOP16、TSSOP24和 QFN32，適合應用于各種場合，其引腳簡圖以及管腳定義如下：

SOP16封裝：

TSSOP24封裝：

QFN32封裝:

PART.04

功能介紹

WT2003HX芯片雖然主要設計為語音播報芯片，用于播放預置的語音信息，利用其強大的音頻處理和播放能力，同樣可以應用于模擬汽車引擎聲的場景。

4.1語音播報

WT2003HX支持MP3等高質量音頻格式，能夠播放清晰、逼真的汽車引擎音頻，為用戶提供沉浸式的模擬體驗。其高性能32位處理器保證了音頻的流暢播放，即使在復雜的音頻片段中也能保持聲音的自然度和細節。內置有不同容量的Flash存儲空間，允許存儲長達100秒至1000秒的音頻內容，足以覆蓋從怠速到全速的各種汽車引擎聲音樣本，滿足不同情境下對引擎聲音模擬的需求。

4.2移頻功能

音頻的移頻（Audio Frequency Shifting）是指在音頻信號處理過程中，通過數字信號處理技術改變音頻內容中所有頻率成分的整體偏移，而不改變音頻的時序和時長。這通常涉及將音頻信號的頻譜整體向上或向下平移，從而改變其聽起來的音高（音調），需要注意的是，移頻處理時保持原始信號的音質和自然度是一大挑戰，過度的移頻可能會引入失真或不自然的音色。因此，高質量的移頻算法通常需要精心設計以保持音質。

PART.05

指令介紹

5.1協議說明

一線串口模式可以利用MCU通過DATA1線給WT2003HX-16S/24SS/32N系列語音芯片發送數據以達到控制的目的，可以實現控制語音播放、停止、循環等。

5.2 通信管腳

封裝形式	管腳
DATA1	BUSY
SOP16	6	15
TSSOP24	9	20
QFN32	2	12

5.3一線語音地址對應關系

注意:如要播放該地址語音，只要發送該地址就能自動播放該地址語音，兩條地址指令時間間隔需大于4ms。

5.4一線語音及命令碼對應表

注意：在未停止播放的情況下，如果沒有命令碼F3H，只有語音地址，就會打斷之前在播放的語音，連碼指令必須配合地址使用（例如：F3H+00H+F3H+01H）。F3H可以方便的組合不同語音，F3H+地址A+F3H+地址B，最大可組合10組內容，首組指令必須為F3+地址;也可以通過判斷語音播放時的BUSY電平和播放結束時的BUSY電平的變化，完成組合播放。

5.5一線串口時序圖

芯片在DATA腳下降沿行喚醒，喚醒后需間隔100ms后才能有效接收命令；此命令帶掉電記憶。

先把數據線拉低4~20ms后,推薦5ms，發送8位數據，先發送低位，再發送高位，使用高電平和低電平比例來表示每個數據位的值。

注意：必須高電平在前，低電平在后。

推薦使用200us：600us或400us: 1200us（電平拉寬時在一定情況下有利于通信穩定性）。取值上下限參考：40us:120us ~ 400us:1200us。注意使用3:1和1:3電平比例以保障通訊穩定。

假如我們要發送96H，先發送低位，再發送高位，那么他對應的時序圖，如下所示：

假如我們要讓芯片依次播放01/02/03/04地址的語音內容。即連碼指令播放、F3+01+F3+02+F3+03+F3+04.對應時序可以如下圖所示:

注意：因為WT2003HX上電需要一定的初始化時間，初始化期間無法響應指令，因此建議用戶使用連碼功能時,一組連碼地址發送之后延時2ms再發送下一組連碼地址；但是F3與地址之間的間隔還是2ms；

休眠后 芯片默認上拉，語音播放結束 將DATA拉高。

PART.06

方案展示

符合 電動汽車低速提示音GB/T37153—2018 國家標準 要求，符合電動汽車低速行駛提示音工作的車速范圍、 聲級限值、 頻率要求、 聲音類型以及暫停開關等要求。

在模擬汽車引擎聲的場景中，移頻技術的應用主要通過創造一種動態的聲音變換效果，以模仿汽車引擎在不同轉速和負荷條件下音調的變化。雖然傳統意義上的移頻技術主要應用于音頻信號處理和助聽器等領域，將其概念擴展到汽車引擎聲音模擬中，可以構思如下方案：

1）音頻采樣與處理：

首先，采集一系列真實的汽車引擎聲音樣本，涵蓋從怠速到高轉速的全部范圍。使用音頻編輯軟件對這些樣本進行預處理，以確保每個樣本的質量和一致性。

2）移頻算法設計：

算法需能夠根據模擬的車速或油門位置動態調整音頻的頻率，模擬出引擎隨著轉速變化而產生的自然頻率變化。

3）控制系統集成：

將WT2003HX芯片與外部控制系統（如MCU）結合，MCU負責根據模擬汽車的實時狀態（如模擬車速、油門踏板位置）計算出所需播放音頻的移頻參數。控制系統發送指令給WT2003HX，選擇或動態調整播放對應移頻處理后的引擎聲音樣本。

4）實時響應與交互：

實現實時響應，確保當用戶操作（如加速、減速）時，引擎聲音能迅速、自然地隨之變化；提供可調節參數，允許用戶根據個人偏好或模擬場景的需要調整引擎聲音的特征，如音量、音調等。

5）音頻播放優化：

利用WT2003HX的高質量音頻播放能力，確保移頻處理后的引擎聲音不失真、自然流暢。優化存儲管理，合理安排存儲空間，存儲不同狀態下的移頻處理引擎聲音樣本。

6）用戶體驗：

關注最終用戶體驗，通過多次調試確保模擬的引擎聲音真實、連貫，增加模擬駕駛、游戲或教育工具的沉浸感。

WT2003HX芯片通過巧妙整合外部處理單元和控制邏輯，可以設計出一套完整的解決方案，有效地在模擬汽車引擎聲的場景中應用移頻技術，提升模擬的真實感和互動性。這要求軟硬件的緊密協作，以及對音頻處理和控制邏輯的深入理解。

審核編輯 黃宇