车载音视频处理系统与方法

技术领域

本申请各实施例属车载K歌技术领域，尤其涉及一种车载音视频处理系统与方法。

背景技术

随着智能座舱技术的不断发展，很多车辆内集成了车载歌唱系统，车载歌唱系统利用车机系统提供的音乐资源和车辆内置的麦克风，给车内人员提供唱歌服务，以缓解车内人员的乘车疲劳。现有技术中，车载歌唱系统主要是借助车机系统提供音频资源，由用户操作车机系统的显示屏，在显示屏上选择喜欢的音乐，再通过车辆的内置麦克风采集用户的歌声，利用混音技术将音乐信号与歌声进行混音处理，得到单个音频信号，从而实现车上K歌的目的。虽然，车载歌唱已经在技术上和商业上取得成功，但是，目前的车载K歌技术只支持音频处理，不具备音视频K歌的功能。

综上所述，现有车载K歌技术存在不支持音视频K歌的技术问题。

申请内容

针对上述现有技术存在的不足，本申请提供一种车载音视频处理系统与方法，支持音视频K歌，提升用户K歌体验。

第一方面，本申请提供一种车载音视频处理系统，包括：

音视频点歌智能盒，所述音视频点歌智能盒包括视频点歌系统和外置麦克风；所述视频点歌系统与网络连接以获取音视频信号，并将所述音视频信号分离处理，以得到音频信号和视频信号，再将所述音频信号传输至车辆DSP模块，将所述视频信号传输至视频接收器；所述外置麦克风用于检测车内人员发出的语音信号，将检测到的所述语音信号传输至车辆DSP模块；

视频接收器，与所述视频点歌系统无线连接，用于接收所述视频信号后投屏到车机系统的显示屏以进行播放显示；

车辆DSP模块，与所述外置麦克风及所述视频点歌系统信号连接，所述车辆DSP模块接收所述音频信号和所述语音信号，以进行混音处理后得到歌唱信号；

扬声器，与所述车辆DSP模块信号连接，用于接收所述歌唱信号进行发声播放。

进一步，所述视频接收器与车机系统的前排显示屏信号连接，将接收到的所述视频信号投屏到所述前排显示屏进行播放显示。

进一步，所述视频接收器与车机系统的后座显示屏信号连接，将接收到的所述视频信号投屏到所述后座显示屏进行播放显示。

进一步，所述车辆DSP模块与车辆的车机系统信号连接，在所述视频点歌系统没有向所述车辆DSP模块提供音频信号时，所述车辆DSP模块从所述车机系统获取音乐信号，并将所述音乐信号与所述语音信号进行混音处理后得到歌唱信号。

进一步，所述视频点歌系统对所述音视频信号的分离处理包括以下步骤：

提取所述音视频信号中的音频数据，以得到原始音频信号；

将所述原始音频信号进行分离处理，以得到只含背景音乐的音频信号和只含原唱人声的音频信号。

进一步，提取所述音视频信号中的音频数据时，利用音频解码器进行提取，以得到原始音频信号。

进一步，将所述原始音频信号进行分离处理时，利用声源分离算法进行分离处理；所述声源分离算法通过分析所述原始音频信号的特征和声学模型，以将只含背景音乐的音频信号和只含原唱人声的音频信号进行分离。

进一步，利用声源分离算法分离处理所述原始音频信号时，包括以下步骤：

设原始音频信号为x

设原始音频信号分离后的信号为y

通过最大化信号的非高斯性计算权重向量ω

进一步，所述视频点歌系统对所述音视频信号的分离处理包括以下步骤：

提取出所述音视频信号中的视频信号；

将所述视频信号分离出只包含背景图像的视频信号和只包含前景图像的视频信号，所述只包含前景图像的视频信号为只包含歌手图像的前景视频信号。

第二方面，本申请提供一种车载音视频处理方法，所述车载音视频处理方法用于上述任一项所述的车载音视频处理系统；所述车载音视频处理方法包括：

通过音视频点歌智能盒得到音频信号和视频信号后发出；

通过视频接收器接收所述视频信号后投屏到车机系统的显示屏以进行播放显示；

通过车辆DSP模块接收所述音频信号和所述语音信号，以进行混音处理后得到歌唱信号；

通过扬声器接收所述歌唱信号进行发声播放。

本申请与现有技术相比，其有益效果如下：

本申请提供一种车载音视频处理系统与方法，该系统包括音视频点歌智能盒、视频接收器、车辆DSP模块以及扬声器，音视频点歌智能盒包括视频点歌系统和外置麦克风，视频点歌系统与网络连接以获取音视频信号，并将音视频信号分离处理，以得到音频信号和视频信号，再将音频信号传输至车辆DSP模块，将视频信号传输至视频接收器，外置麦克风用于检测车内人员发出的语音信号，将检测到的语音信号传输至车辆DSP模块，视频接收器与视频点歌系统无线连接，用于接收视频信号后投屏到车机系统的显示屏以进行播放显示，车辆DSP模块与外置麦克风及视频点歌系统信号连接，车辆DSP模块接收音频信号和语音信号，以进行混音处理后得到歌唱信号，扬声器与车辆DSP模块信号连接，用于接收歌唱信号进行发声播放，从而使得车载K歌系统支持视频K歌，提升用户的使用体验。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分，本领域技术人员应该理解的是，这些附图未必是按比例绘制的，在附图中：

图1是本申请车载音视频处理系统的一种架构示意图；

图2是本申请车载音视频处理系统的另一种架构示意图；

图3是本申请车载音视频处理系统的另一种架构示意图；

图4是本申请车载音视频处理系统的另一种架构示意图；

图5是本申请车载音视频处理系统的另一种架构示意图；

图6是本申请车载音视频处理系统的另一种架构示意图；

图7是本申请车载音视频处理方法的一种流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一

参见图1-图6，本申请提供一种车载音视频处理系统，该系统包括音视频点歌智能盒、视频接收器、车辆DSP模块以及扬声器，音视频点歌智能盒包括视频点歌系统和外置麦克风，视频点歌系统与网络连接以获取音视频信号，并将音视频信号分离处理，以得到音频信号和视频信号，再将音频信号传输至车辆DSP模块，将视频信号传输至视频接收器，外置麦克风用于检测车内人员发出的语音信号，将检测到的语音信号传输至车辆DSP模块，视频接收器与视频点歌系统无线连接，用于接收视频信号后投屏到车机系统的显示屏以进行播放显示，车辆DSP模块与外置麦克风及视频点歌系统信号连接，车辆DSP模块接收音频信号和语音信号，以进行混音处理后得到歌唱信号，扬声器与车辆DSP模块信号连接，用于接收歌唱信号进行发声播放，从而使得车载K歌系统支持视频K歌，提升用户的使用体验。

需要说明的是，现有技术中，很多车辆的车机系统具有前排显示屏，前排显示屏的交互界面虽然可以作一些简单的音频播放触控操作，例如选择上一曲，下一曲等，但是由于车机系统内部没有视频点歌系统，因此车机系统的前排显示屏的交互界面也没有提供关于视频点歌的任何控件。本实施例中，通过将所述视频接收器与车机系统的前排显示屏信号连接，将接收到的所述视频信号投屏到所述前排显示屏进行播放显示，从而可以实现视频K歌。另外，一些车辆的车机系统还具有后座显示屏，本实施例通过所述视频接收器与车机系统的后座显示屏信号连接，将接收到的所述视频信号投屏到所述后座显示屏进行播放显示，从而方便后座的车内用户进行视频K歌。

还需要说明的是，所述车辆DSP模块与车辆的车机系统信号连接，在所述视频点歌系统没有向所述车辆DSP模块提供音频信号时，所述车辆DSP模块从所述车机系统获取音乐信号，并将所述音乐信号与所述语音信号进行混音处理后得到歌唱信号。本实施例中，在所述视频点歌系统没有向所述车辆DSP模块提供音频信号时，车机系统可以给所述车辆DSP模块提供音乐信号，进行混音处理以得到歌唱信号，从而可以满足用户在非联网状态下进行音频K歌。

需要说明的是，所述视频点歌系统对所述音视频信号的分离处理时，可以包括以下步骤：提取所述音视频信号中的音频数据，以得到原始音频信号；将所述原始音频信号进行分离处理，以得到只含背景音乐的音频信号和只含原唱人声的音频信号。进一步，提取所述音视频信号中的音频数据时，利用音频解码器进行提取，以得到原始音频信号。进一步，将所述原始音频信号进行分离处理时，利用声源分离算法进行分离处理；所述声源分离算法通过分析所述原始音频信号的特征和声学模型，以将只含背景音乐的音频信号和只含原唱人声的音频信号进行分离。

在一些优选实施例中，利用声源分离算法分离处理所述原始音频信号时，包括以下步骤：

设原始音频信号为x

设原始音频信号分离后的信号为y

通过最大化信号的非高斯性计算权重向量ω

需要说明的是，所述视频点歌系统对所述音视频信号的分离处理时，可以包括以下步骤：提取出所述音视频信号中的视频信号；将所述视频信号分离出只包含背景图像的视频信号和只包含前景图像的视频信号，所述只包含前景图像的视频信号为只包含歌手图像的前景视频信号。

实施例二

参见图1-图7，本实施例提供一种车载音视频处理方法，所述车载音视频处理方法用于上述任一项所述的车载音视频处理系统；所述车载音视频处理方法包括步骤S101、步骤S102、步骤S103以及步骤S101。

S101、通过音视频点歌智能盒得到音频信号和视频信号后发出；

S102、通过视频接收器接收所述视频信号后投屏到车机系统的显示屏以进行播放显示；

S103、通过车辆DSP模块接收所述音频信号和所述语音信号，以进行混音处理后得到歌唱信号；

S104、通过扬声器接收所述歌唱信号进行发声播放。

需要说明的是，本实施例中，车载音视频处理系统包括音视频点歌智能盒、视频接收器、车辆DSP模块以及扬声器，音视频点歌智能盒包括视频点歌系统和外置麦克风，视频点歌系统与网络连接以获取音视频信号，并将音视频信号分离处理，以得到音频信号和视频信号，再将音频信号传输至车辆DSP模块，将视频信号传输至视频接收器，外置麦克风用于检测车内人员发出的语音信号，将检测到的语音信号传输至车辆DSP模块，视频接收器与视频点歌系统无线连接，用于接收视频信号后投屏到车机系统的显示屏以进行播放显示，车辆DSP模块与外置麦克风及视频点歌系统信号连接，车辆DSP模块接收音频信号和语音信号，以进行混音处理后得到歌唱信号，扬声器与车辆DSP模块信号连接，用于接收歌唱信号进行发声播放，从而使得车载K歌系统支持视频K歌，提升用户的使用体验。

实施例三

参见图1-图7，在以上实施例的基础上，视频点歌系统通过智能开关与车辆DSP模块信号连接，智能开关设置在车辆DSP模块的信号输入端，用于检测音频信号，在检测到音频信号为音乐信号时，将音乐信号传输至车辆DSP模块，车辆DSP模块接收音乐信号，对音乐信号和语音信号进行混音处理，以得到歌唱信号。

需要说明的是，现有技术中，车载歌唱系统的麦克风通常是内置在汽车前部的仪表板上，以确保麦克风能够捕捉到驾驶员和前排乘客的声音。驾驶员和前排乘客想要歌唱时，通过操作车辆的触摸屏，控制内置麦克风开机，从车机系统选取到音乐信号，然后选择歌唱控件，从而启动车载歌唱系统。麦克风内置在汽车前部的仪表板上，唱歌需要驾驶员或前排乘客对触摸屏进行操作，不方便后座乘客使用，同时，如果是驾驶员在行车过程中进行操作，还会造成一定程度的安全隐患。另外，内置的麦克风通常会受到车辆内部结构和材料的限制，信号捕捉范围有一定的局限性，如果麦克风出现故障，也不便于维修护理。

需要说明的是，智能开关设置在车辆DSP模块的信号输入端，可以在音频信号被放大和处理之前检测判断音乐信号，实现更为精确的判断。

本实施例中，外置麦克风装配在音视频点歌智能盒上，可以在车辆内移动使用，扩大信号捕捉范围，从而方便车内所有位置的人员使用。同时，外置麦克风方便维修更换，独立于车机系统，可以根据语音指令进行自动唤醒，不需依赖车机系统的触摸屏进行操作唤醒。另外，智能开关自动检测音乐信号，与车辆DSP模块配合控制扬声器播放歌唱信号，减少用户频发操作车机系统的触摸屏，提升行车安全。

在一些优选实施例中，所述智能开关与车辆的车机系统信号连接，在所述车机系统开机时，检测所述车机系统提供的模拟音频信号，在检测到所述模拟音频信号为模拟音乐信号时，将所述模拟音乐信号传输至所述车辆DSP模块。

在一些优选实施例中，所述智能开关与无线通信模块信号连接，对无线通信模块提供的数字音频信号进行检测，在检测到所述无线通信模块提供的数字音频信号为数字音乐信号时，将所述数字音乐信号传输至所述车辆DSP模块。

在一些优选实施例中，所述无线通信模块为外置蓝牙模块或外置光纤模块，所述外置蓝牙模块或所述外置光纤模块用于和视频点歌系统信号连接，以获取所述数字音乐信号。

需要说明的是，智能开关可以检测模拟音乐信号，也可以检测数字音乐信号，模拟音乐信号由车机系统提供，数字音乐信号则由视频点歌系统提供，从而可以适配不同信号源，实现多场景应用。另外，相比模拟音频信号，数字音乐信号则具有更高的音质，可以满足对音质具有高要求的用户。

在一些优选实施例中，所述智能开关执行以下步骤：通过音频信号检测接口接收音频信号；将接收到的所述音频信号与预设音乐信号判断条件进行比较，在接收到的所述音频信号与预设音乐信号判断条件匹配时，则判定检测到的所述音频信号为音乐信号。其中，所述预设音乐信号判断条件可以根据音乐信号的特定频率范围和/或振幅阈值进行设置。进一步，所述智能开关在接收到的所述音频信号与预设音乐信号判断条件不匹配时，判定检测到的所述音频信号为语言类播报信号，将所述语言类播报信号传输至车辆DSP模块，所述车辆DSP模块接收到所述语言类播报信号时，将预设的提示内容传输至扬声器发声播放，以提示用户没有发现音乐信号。

需要说明的是，语言类播报信号是指音乐信号之外的信号，例如，广告信号，新闻报道信号等。本实施例中，通过判定检测到的所述音频信号为语言类播报信号，将所述语言类播报信号传输至车辆DSP模块，所述车辆DSP模块接收到所述语言类播报信号时，将预设的提示内容传输至扬声器发声播放，以提示用户没有发现音乐信号，从而可以帮助用户做出播放选择。

在进一步的实施例中，在提示用户没有发现音乐信号后，如果外置麦克风接收到播放所述语言类播报信号的语音指令，则将所述语音指令传输给车辆DSP模块，所述车辆DSP模块接收到播放所述语言类播报信号的语音指令后，传输所述语言类播报信号至扬声器发声播放。此时，用户选择播放语言类播报信号，实现播放自由和歌唱自由。例如，智能开关在一段时间检测到音乐信号，用户可以跟着音乐信号进行实时的歌唱，智能开关在另一段时间检测到语言类播报信号，用户则可以指令播放语言类播报信号，实现播放自由和歌唱自由，不用来回操作车机系统的显示屏。

在一些优选实施例中，所述智能开关判定检测到的所述音频信号为音乐信号时，向所述车辆DSP模块发送噪声消除信号，所述车辆DSP模块接收到所述噪声消除信号后对所述音乐信号进行背景噪声消除。进一步，所述车辆DSP模块通过自适应降噪算法对所述音乐信号进行背景噪声消除。

需要说明的是，车辆内可能存在行车噪声以及风噪等干扰信号，会影响到音质状态，本实施例中，所述智能开关判定检测到的所述音频信号为音乐信号时，向所述车辆DSP模块发送噪声消除信号，所述车辆DSP模块接收到所述噪声消除信号后对所述音乐信号进行背景噪声消除，从而提升歌唱时的音质状态。

在一些优选实施例中，所述自适应降噪算法包括：

设所述车辆DSP模块中滤波器的输入信号为x(n)，滤波器的权值向量为w(n)，期望的音乐信号为d(n)，算法的更新步长为μ，滤波器的输出为y(n)＝w

根据最小均方误差准则，计算出误差信号e(n)，e(n)＝d(n)-y(n)；

更新滤波器的权值向量：w(n+1)＝w(n)+μ·e(n)·x(n)；μ是算法的步长参数，控制权值的更新速度和收敛性；

不断迭代更新滤波器的权值向量，使自适应降噪算法逐渐适应噪声环境，并减少背景噪声对音乐信号的影响。

需要说明的是，本实施例中，通过利用自适应降噪算法来对音乐信号进行背景噪声消除，通过将输入信号x(n)与滤波器的权值向量的转置w

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。