声光同步联动方法以及声光同步联动系统

技术领域

本公开内容涉及汽车技术，并且更具体而言涉及声光同步联动方法以及声光同步联动系统。

背景技术

随着汽车行业的不断发展，消费者对汽车的配置要求越来越高，对品质的追求也越来越高，其中，为了营造车内氛围，氛围灯也逐渐出现在各种级别车辆的配置中，氛围灯是车内视觉氛围烘托至关重要的一部分。

在现有技术中，氛围灯大多需单独配置一个音乐律动控制器，多媒体处理器需将音频数据并发送至音乐律动控制器中，音乐律动控制器需对音频进行解析后，得到相应的控制指令发送至氛围灯，以实现氛围灯跟随音乐的律动控制。然而，在实际应用中音频数据传输至音乐律动控制器再进行解析，容易导致氛围灯的律动延迟，甚至会导致信号丢失，最终导致氛围灯无法跟随音乐律动。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷中的至少一方面。

针对上述问题，本公开内容的第一方面提出了一种声光同步联动方法，其包括：

接收用户选择的工作模式；

接收来自媒体源的声音信号；

将所述声音信号转换为灯光信号，其中，所述灯光信号至少与所述声音信号中的频率信息相关；

将所述声音信号转换音频信号；以及

利用所述灯光信号和所述音频信号执行选择的工作模式。

根据本发明的一个示例性的实施例，将所述声音信号转换为灯光信号进一步包括：

提取所述声音信号中的所述频率信息；

利用混色算法，将所述频率信息转换成RGB三原色的比例信息；

利用所述RGB三原色的比例信息以及所述灯光信号的亮度函数，生成所述灯光信号。

根据本发明的一个示例性的实施例，提取所述声音信号中的所述频率信息进一步包括：

将所述频率信息按照提取周期进行提取，其中，所述提取周期是所述声音信号的采样周期的整数倍。

根据本发明的一个示例性的实施例，利用混色算法将所述频率信息转换成RGB三原色的比例信息进一步包括：

利用所述混色算法，将所述提取周期内的频率信息进行处理，根据以下公式得到在所述提取周期内RGB三原色的比例信息：

g(R)＝ΔF1/F*a1+F1/F*b1；

其中，g(R)表示红色光在提取周期T内所占的比例，F表示在所述提取周期T内与所述频率信息相对应的总能量密度，F1为所述频率信息中的第一频段内的能量密度，ΔF1表示在所述提取周期T内所述第一频段内能量密度变化，a1、b1分别为加权系数；

g(G)＝ΔF2/f*a2+F2/F*b2；

其中，g(G)表示绿色光在所述提取周期T内所占的比例，F2为所述频率信息中的第二频段内的能量密度，ΔF2表示在所述提取周期T内所述第二频段内能量密度变化，a2、b2为加权系数；

g(B)＝ΔF3/F*a3+F3/f*b3；

其中，g(B)表示蓝色光在所述提取周期T内所占的比例，F3为所述频率信息中的第三频段内的能量密度，ΔF3表示在所述提取周期T内所述第三频段内能量密度变化，a3、b3为加权系数；

并且，g(R)+g(G)+g(B)＝1。

根据本发明的一个示例性的实施例，利用所述RGB三原色的比例信息以及所述灯光信号的亮度函数生成所述灯光信号进一步包括：

利用在所述提取周期T内所述频率信息的能量密度变化，得到所述灯光信号的亮度函数L(T)：

L(T)＝k(ΔF1+ΔF2+ΔF3)；

其中，L(T)表示在所述提取周期T内灯光的亮度，k是表示光强度的常量系数；

利用在所述提取周期T内的RGB三原色的比例信息以及所述灯光信号的亮度函数，得到所述提取周期T内的颜色动态响应算法模型：

C(T)＝g(R)L(T)+g(G)L(T)+g(B)L(T)，

其中，C(T)表示在所述提取周期T内的包括灯光颜色和灯光亮度的灯光信号。

根据本发明的一个示例性的实施例，所述提取周期T小于500ms。

根据本发明的一个示例性的实施例，接收来自媒体源的声音信号进一步包括：

接收经所述媒体源解码的声音信号，其中，所述解码的声音信号还包含表示音乐类型的标签，

其中，所述第一频段、所述第二频段以及所述第三频段的范围根据所述音乐类型确定的。

根据本发明的一个示例性的实施例，利用所述灯光信号和所述音频信号执行选择的工作模式进一步包括：

在选择第一模式的情况下，将所述灯光信号发送到所有光通道，并将所述音频信号发送到所有声通道；

在选择第二模式的情况下，将所述灯光信号发送到选择的一个或多个所述光通道，并将所述音频信号发送到选择的一个或多个所述声通道；

在选择第三模式的情况下，将所述灯光信号发送到选择的一个或多个所述光通道，并将所述音频信号发送到所有声通道。

针对上述问题，本公开内容的第二方面提出了一种声光同步联动系统，其包括：

接收单元，其用于接收来自用户选择的工作模式以及来自媒体源的声音信号；

数据处理单元，其用于：

将所述声音信号转换为灯光信号，其中，所述灯光信号至少与所述声音信号中的频率信息相关；

将所述声音信号转换音频信号；以及

利用所述灯光信号和所述音频信号执行选择的工作模式。

根据本发明的一个示例性的实施例，所述数据处理单元将所述声音信号转换为灯光信号进一步包括：

提取所述声音信号中的所述频率信息；

利用混色算法，将所述频率信息转换成RGB三原色的比例信息；

利用所述RGB三原色的比例信息以及所述灯光信号的亮度函数，生成所述灯光信号。

根据本发明的一个示例性的实施例，所述数据处理单元提取所述声音信号中的所述频率信息进一步包括：

将所述频率信息按照提取周期进行提取，其中，所述提取周期是所述声音信号的采样周期的整数倍。

根据本发明的一个示例性的实施例，所述数据处理单元利用混色算法将所述频率信息转换成RGB三原色的比例信息进一步包括：

利用所述混色算法，将所述提取周期内的频率信息进行处理，根据以下公式得到在所述提取周期内RGB三原色的比例信息：

g(R)＝ΔF1/F*a1+F1/F*b1；

其中，g(R)表示红色光在提取周期T内所占的比例，F表示在所述提取周期T内与所述频率信息相对应的总能量密度，F1为所述频率信息中的第一频段内的能量密度，ΔF1表示在所述提取周期T内所述第一频段内能量密度变化，a1、b1分别为加权系数；

g(G)＝ΔF2/f*a2+F2/F*b2；

其中，g(G)表示绿色光在所述提取周期T内所占的比例，F2为所述频率信息中的第二频段内的能量密度，ΔF2表示在所述提取周期T内所述第二频段内能量密度变化，a2、b2为加权系数；

g(B)＝ΔF3/F*a3+F3/F*b3；

其中，g(B)表示蓝色光在所述提取周期T内所占的比例，F3为所述频率信息中的第三频段内的能量密度，ΔF3表示在所述提取周期T内所述第三频段内能量密度变化，a3、b3为加权系数；

并且，g(R)+g(G)+g(B)＝1。

根据本发明的一个示例性的实施例，所述数据处理单元利用所述RGB三原色的比例信息以及所述灯光信号的亮度函数获得所述灯光信号进一步包括：

利用在所述提取周期T内所述频率信息的能量密度变化，得到所述灯光信号的亮度函数L(T)：

L(T)＝k(ΔF1+ΔF2+ΔF3)；

其中，L(T)表示在所述提取周期T内灯光的亮度，k是表示光强度的常量系数；

利用在所述提取周期T内的RGB三原色的比例信息以及所述灯光信号的亮度函数，得到所述提取周期T内的颜色动态响应算法模型：

C(T)＝g(R)L(T)+g(G)L(T)+g(B)L(T)，

其中，C(T)表示在所述提取周期T内的包括灯光颜色和灯光亮度的灯光信号。

根据本发明的一个示例性的实施例，所述系统还包括：多个声通道和多个光通道，其中，每个所述声通道用于接收所述音频信号并将其转换成声音，每个所述光通道用于接收所述灯光信号并将其转换成灯光；

在选择第一模式的情况下，所有光通道接收所述灯光信号，并所有声通道接收所述音频信号；

在选择第二模式的情况下，所有光通道中的一个或多个所述光通道接收所述灯光信号，并且所有声通道中的一个或多个所述声通道接收所述音频信号；

在选择第三模式的情况下，所有光通道中的一个或多个所述光通道接收所述灯光信号，并且所有声通道接收所述音频信号。

在本发明的前述示例性的实施例中，与现有的声光联动技术相比，所公开的声光同步联动方法及装置能够利用灯光信号与声音信号的频率信息相关来实现实时地声光一体化输出，在汽车内的几何空间中实现声光同步联动，提高用户体验度。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开的各实施例的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，在附图中：

图1为依据本发明所公开的声光同步联动方法的示意性流程图；

图2为根据图1所公开的声光同步联动方法的具体步骤的示意性流程图；以及

图3为依据本发明所公开的声光同步联动系统的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作出进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

本文所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语应该被理解为是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其他内容。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”，等等。

本发明主要关注以下技术问题：如何在汽车内实现声光一体化联动功能。

为了解决上述问题，本发明公开了一种声光同步联动方法，其包括：接收用户选择的工作模式；接收来自媒体源的声音信号；将声音信号转换为灯光信号，其中，灯光信号至少与声音信号中的频率信息相关；将声音信号转换音频信号；以及利用灯光信号和音频信号执行选择的工作模式。

图1示出了本发明所公开的声光同步联动方法的一个示例。该声光同步联动方法具体包括：

S10：接收用户选择的工作模式。

在本示例中，根据长期积累的用户体验数据，至少可以包括以下三种工作模式，第一工作模式：汽车内所有的声通道和所有的光通道同时工作，以实现全车声光联动模式；第二工作模式：用户根据需要选择部分声通道和部分光通道同时工作，以实现车内部分区域的声光联动模式；第三工作模式：在某些特殊情况(例如，车内有熟睡的婴幼儿或车内乘客需要昏暗环境休息)，汽车内仅部分光通道以及所有声通道同时工作，以实现车内部分区域的声光联动模式。

S20：接收来自媒体源的声音信号。在本示例中，媒体源能够将其所获得的声音信号进行音频解码处理。

具体地，媒体源输出解码后的声音信号，该解码的声音信号还包含表示音乐类型的标签，不同的音乐类型所包括的声音频段也不同。

S30：将声音信号转换为灯光信号，其中，灯光信号至少与声音信号中的频率信息相关；在本示例中，该步骤如图2具体包括以下子步骤：

S31：提取声音信号中的频率信息。

在本步骤中，将声音信号中的频率信息按照提取周期进行提取，其中，提取周期是声音信号的采样周期的整数倍。

由于人体对声音感知在500ms以内很难明显察觉，因此为了解决人体能够感知的声光变化的不同步问题，灯光信号的提取周期可以设置为500ms以内，来标定调试出合适的时间差来保证人体对声光体验的一致性。也即，在本示例中，提取周期T小于500ms。

S32：利用混色算法，将频率信息转换成RGB三原色的比例信息。具体地，利用混色算法可以将声音信号中的频率信息转换为光学中的灯光颜色，且每个单位时间(例如，提取周期T)里的声音变化都可以有对应的光学颜色输出。本步骤具体包括：

利用混色算法，将提取周期T内的频率信息进行处理，根据以下公式得到在提取周期内RGB三原色的比例信息：

g(R)＝ΔF1/F*a1+F1/F*b1；

其中，g(R)表示红色光在提取周期T内所占的比例，F表示在提取周期T内与频率信息相对应的总能量密度，F1为频率信息中的第一频段内的能量密度，ΔF1表示在提取周期T内第一频段内能量密度变化，a1、b1分别为加权系数；

g(G)＝ΔF2/F*a2+F2/F*b2；

其中，g(G)表示绿色光在提取周期T内所占的比例，F2为频率信息中的第二频段内的能量密度，ΔF2表示在提取周期T内第二频段内能量密度变化，a2、b2为加权系数；

g(B)＝ΔF3/F*a3+F3/F*b3；

其中，g(B)表示蓝色光在提取周期T内所占的比例，F3为频率信息中的第三频段内的能量密度，ΔF3表示在提取周期T内第三频段内能量密度变化，a3、b3为加权系数；

并且，g(R)+g(G)+g(B)＝1。

在本示例中，第一频段、第二频段以及第三频段的范围是根据音乐类型确定的。例如，当第一声音信号根据音乐类型确定的频段范围是20Hz-20KHz时，第一频段可以设定为20-200Hz，第二频段可以设定为200Hz-3KHz，第三频段可以设定为3KHz-20KHz。或者，当第二声音信号根据音乐类型确定的频段范围是200Hz-5KHz时，第一频段可以设定为200-800Hz，第二频段可以设定为800Hz-2.5KHz，第三频段可以设定为2.5KHz-5KHz。

S33：利用RGB三原色的比例信息以及灯光信号的亮度函数，生成灯光信号。在本示例中，亮度函数中的灯光亮度与电压值相关，声音信号的音量大小也与电压值相关，故可以将声音信号中的音量的变化与灯光亮度相关联。具体地，本步骤包括：

首先，利用在提取周期T内频率信息的能量密度变化，得到灯光信号的亮度函数L(T)：

L(T)＝k(ΔF1+ΔF2+ΔF3)；

其中，L(T)表示在提取周期T内灯光的亮度，k是表示光强度的常量系数。

其次，利用在提取周期T内的RGB三原色的比例信息以及灯光信号的亮度函数，得到提取周期T内的颜色动态响应算法模型：

C(T)＝g(R)L(T)+g(G)L(T)+g(B)L(T)，

其中，C(T)表示在提取周期T内的包括灯光颜色和灯光亮度的灯光信号。

根据步骤S30所公开的将声音信号转换为灯光信号的方式能够通过在提取周期T内每个频段内能量密度变化以及每个频段的能量占比来确定最终的灯光颜色，并且可以实现快速响应动态变化。

S40：将声音信号转换音频信号。该步骤可以采用现有的音频信号转换技术，在此不再详述。

S50：利用灯光信号和音频信号执行选择的工作模式。本步骤具体包括：

在选择第一模式的情况下，将灯光信号发送到所有光通道，并将音频信号发送到所有声通道，使得所有光通道和所有声通道同时工作，实现汽车内整体的声光联动模式。

在选择第二模式的情况下，将灯光信号发送到选择的一个或多个光通道，并将音频信号发送到选择的一个或多个声通道，使得仅接收到灯光信号的光通道和仅接收到音频信号声通道同时工作，实现汽车内部分区域的声光联动模式。

在选择第三模式的情况下，将灯光信号发送到选择的一个或多个光通道，并将音频信号发送到所有声通道。类似于第二模式，不再赘述。

此外，如图3所示，本公开内容还公开了一种声光同步联动系统，其包括：媒体源310、接收单元320、数据处理单元330、第一执行机构340以及第二执行机构350。

具体地，媒体源310将声音信号进行音频解码处理，并将处理后的声音信号发送接收单元320，此外，接收单元320还用于接收来自用户选择的工作模式(例如，第一模式、第二模式、第三模式等)。

数据处理单元330用于实施如图1和图2所示的步骤S30-S50，并将所获得的声音信号发送到第一执行机构340，将所获得的灯光信号发送到第二执行机构350，在此不再赘述。

具体地，数据处理单元330至少包括DSP(Digital Signal Processing)处理模块和MCU(Microcontroller Unit)处理模块。该DSP处理模块用于执行图1所示的步骤S20-S40，然后将处理后得到的灯光信号和音频信号发送到MCU处理模块，MCU处理模块根据接收到的用户选择的工作模式来选择性地将音频信号发送到第一执行机构340，将灯光信号发送到第二执行机构350。尤其的，基于使用DSP处理模块执行步骤S20-S40，能够有效保证音频信号与灯光信号按需要的时序输出，继而保证声光联动的一致。

进一步，第一执行机构340包括多个声通道，第二执行机构350包括多个光通道。每个声通道用于接收音频信号并将其转换成声音，每个光通道用于接收灯光信号并将其转换成灯光。

在选择第一模式的情况下，所有光通道从数据处理单元330接收灯光信号，并所有声通道从数据处理单元330接收音频信号。

具体地，MCU处理模块根据用户选择的第一模式，将音频信号发送到第一执行机构340的所有声通道，将灯光信号发送到第二执行机构350的所有光通道，以实现汽车内全域声光联动效果。

在选择第二模式的情况下，仅所有光通道中的一个或多个光通道从数据处理单元330接收灯光信号，并且仅所有声通道中的一个或多个声通道从数据处理单元330接收音频信号。

具体地，MCU处理模块根据用户选择的第二模式，选择性地将音频信号发送到第一执行机构340中的一个或多个声通道，选择性地将灯光信号发送到第二执行机构350中的一个或多个光通道，，以实现汽车内部分区域的声光联动效果。

在选择第三模式的情况下，仅所有光通道中的一个或多个光通道从数据处理单元330接收灯光信号，并且所有声通道从数据处理单元330接收音频信号。

具体地，MCU处理模块根据用户选择的第三模式，选择性地将音频信号发送到第一执行机构340中的所有声通道，选择性地将灯光信号发送到第二执行机构350中的一个或多个光通道。

本文所公开的声光同步联动方法以及声光同步联动系统克服了如何将声音信号与光学信号有效地融合的问题，利用灯光信号与声音信号中的频率信息的关联性得到灯光信号，进而满足了声光联动的实时性以及无延迟的需求，最终能够满足人们对乘车体验感的声光需求。

以上仅为本公开的实施例可选实施例，并不用于限制本公开的实施例，对于本领域的技术人员来说，本公开的实施例可以有各种更改和变化。凡在本公开的实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的实施例的保护范围之内。

虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开的实施例，但是应该理解，本公开的实施例并不限于所公开的具体实施例。本公开的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。