一种汽车数字音频输出方法、装置及警示装置与流程

1.本发明属于车辆智能音箱领域，具体涉及一种汽车数字音频输出方法、装置及警示装置。


背景技术：

2.随着我国对交通工具行驶安全方面的立法越来越完善，对于汽车的安全警示音效有了更多的要求，同时随着人们生活水平的提高，也对乘坐汽车音效体验提出了更多个性化和多元化的要求，因此，各个汽车制造商也提出了多种音效解决方案，尤其是在解决车外发声场景的应用方面，但目前更多是通过技术手段获取发动机噪声，并通过与声音输出相关的控制器中预置一种或几种特定算法模式的方式来对原始发动机噪声进行再次加工模拟，然后直接输出至车外的扬声器或音箱设备。由于主要靠特定的几种算法进行音效的处理或合成，这种方法对车外的音效输出的种类是十分有限的，并完全不能满足人们对音效个性化和多元化的需求。
3.另外，现有的高端车型的控制器可能高达100多个，然而这些控制器并非孤岛，他们之间通过can\lin\以太网等方式通信，控制器越多，所需的辅助硬件越多，相互之间的需要通信与协调的方面也越多且复杂，增加了运行的不稳定性。


技术实现要素：

4.为克服以上背景技术所述的缺陷，本发明技术方案提供了一种汽车数字音频输出方法，汽车内外的输出音频由一个总控制器进行音效处理，总控制器连接音频总线并通过音频总线上的接口将处理后的音频输出到车内和/或车外的音频放大装置上。
5.进一步地，汽车数字音频输出方法还能够通过蓝牙、usb、音频输入接口将音频输出到车外的音频放大装置上。
6.进一步地，总控制器处理的音效包括多媒体、地图导航、接打电话、车内引擎工作模拟、报警、迎宾、车外炸街、车外行人警示。
7.进一步地，总控制器中内置音效程序处理模块进行专用音效处理。
8.进一步地，音频总线包括主节点、从节点，其中主节点上连接总控制器，当总控制器识别到从节点连接有车内音频放大装置或车外音频放大装置，总控制器将处理完成的音频信号通过音频总线输出至对应从节点。
9.进一步地，从节点包括从节点1、从节点2，其中从节点1连接车内音频放大装置、从节点2连接车外音频放大装置。
10.进一步地，车内音频放大装置用于输出多媒体、报警、地图导航、接打电话、车内引擎工作模拟的声音；所述车外音频放大装置用于输出多媒体、报警、迎宾、车外炸街、车外行人警示的声音。
11.本发明技术方案同时公开了一种汽车数字音频输出装置，执行汽车数字音频输出方法，总控制器包括用户输入设备、音效程序处理模块、音频仲裁处理模块，所述音频总线
还设置有预设数量的预留接口，以连接车内音频放大装置或车外音频放大装置。
12.本发明技术方案同时公开了一种汽车数字音频输出的警示装置，执行汽车数字音频输出方法，装置包括前视摄像头、声波探测装置，汽车以高于设定时速以上的速度行驶时，前视摄像头探测到行人在设定范围内时，总控制器会根据声波探测装置实时测得的环境噪音，向车内音频放大装置、车外音频放大装置输出高于环境噪音设定分贝的警示音效，直至行人离开总控制器设定范围。
13.进一步地，装置包括汽车危险报警闪光灯，总控制器开启汽车危险报警闪光灯，直至行人离开总控制器设定范围。
14.本发明技术方案提出了汽车数字音频输出方法和装置，为了控制总线长度，降低控制器数量，进而降低重量和降低硬件成本，将所有汽车所需音效的算法程序和控制程序均集中在一个控制器内，及利用一根音频总线连接所有车内与车外的音频放大装置，并最终连接所有的发声设备，如音箱、扬声器等，从而实现基于统一的音频处理平台而输出特定的音效；同时由于音频处理平台不仅可直接采集发动机噪声或油门踏板信号进行模拟引擎或炸街音效，也可通过音频处理平台配套用户app选择音效文件或用户手动直接将音效文件拷贝至音频处理平台，由此，音效文件的选择多样化便更能满足用户的多元需求。对于其他特别音效，如迎宾所需用到的音效，也同样如此；另外，由于在音频总线上预留了更多的从节点，用户便一方面可以灵活配备各种所需要的音效输出设备，另一方面可以实施根据需要之后再安装的方案，从而降低初次购买的成本。以上就是此项汽车数字音频输出的方法和装置需要解决的主要问题。
15.本发明还提供一种汽车数字音频输出的警示装置，使用行人在与汽车的相对距离处于应当保持的安全距离之内，该装置将对行人或驾驶员发生连续的警示声音，以提醒行人或驾驶员确保相对安全的距离，以提高汽车安全驾驶性能。
16.本发明技术方案公开的汽车数字音频输出的方法、装置及警示装置，设计合理，生产成本低廉，可靠性高，实用性强，且既可利用现有的汽车控制系统，对程序及线路进行修改后增加此项功能，也可设计安装在全新的汽车上，易于推广应用，有助于营造更加安全的驾驶乘车环境及满足驾驶人员与乘客对汽车音效更加个性化、多元化的需求。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
18.图1为总控制器示意图；
19.图2为汽车数字音频输出方法的流程示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成
作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
22.这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
23.这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
24.下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案内容做进一步详细说明。
25.本发明专利申请提供了一种汽车数字音频输出的方法、装置或警示装置，如图1-2所示，实现此方法所需要的硬件组成部分主要包括总控制器、音频总线、车内音频放大装置、车外音频放大装置、音频总线预留接口、前视摄像头、声波探测装置，其中总控制器主要包括用户输入设备、音效程序处理模块，如多媒体、报警、地图导航、接打电话、车内引擎工作模拟的声音等车内音效程序模块，如多媒体、报警、迎宾、车外炸街、车外行人警示的声音等车外音效程序模块，总控制器还包括音频仲裁处理模块及从节点内容发送模块。
26.如图1-2所示，总控制器主要由用户输入设备、音效程序处理模块、音频仲裁处理模块及从节点内容发送模块四大模块组成，总控制器自带音频链路诊断功能，能够实时对从节点的接入情况进行识别及判断，并通过从节点内容发送模块将处理完成的音频信号通过音频总线输出至对应从节点，从节点接收音频信号并通过其连接的车内音频放大装置或车外音频放大装置发出对应音效。为了节约硬件成本、减少汽车总重量及增强各种音频处理的协同性和稳定性，故用一种类似大型域控制器的概念，设置一个总的控制器以替代分散在各个汽车音频播放设备附近的音频控制器，具有十分先进的意义。音频相关的音频算法处理程序均烧录在总控制器中，总控制器经过信息的收集及运算，即可通过音频总线向对应的音频放大装置输出音频，最终将音效播放出来。其中用户输入设备包括总控制器自带的触摸屏和与总控制器配套的手机app，即用户既可通过总控制器的触摸屏设置音频播放设置参数，也可通过为配合总控制器的设置而专门开发的手机app进行音频设置音频播放设置参数，当然对于播放的源文件可通过总控制器的外部接口，如usb等，将需要播放的音频文件装载到总控制器中，以备播放之需。音效程序处理模块是指对音频进行处理的专门程序模块，经此模块对相关音效结合用户的相关设置参数进行个性化、场景化、专业化处理后，便可根据用户不同需求制作不同的音效文件，并存放在总控制器内存中，其中音效程序处理模块还包括处理车载多媒体的子模块、处理报警的子模块、地图导航的子模块、接打电话的子模块、车内引擎工作模拟的子模块等车内音效程序模块，以及包括如多媒体的子模块、报警的子模块、迎宾的子模块、车外炸街的子模块、车外行人警示的子模块等车外音效程序模块。总控制器音频仲裁处理模块主要负责控制音频的输出时机、输出通道、输出音效、输出持续时间、输出次数、如何输出等参数，如在汽车正常行进的过程中，突然有一行人
走到了汽车的前方时，此时汽车前置摄像头将判断行人与汽车的距离是否在总控制器设定的范围内，并可通过车内或/和车外而发出不同的音效及音量的警报声，具体而言，当行人处于总控制器所设定的范围内时，行人离汽车越近便选择越短促的音效，音量可较大，离汽车较远则可选择相对节奏稍缓的音效，音量可较小，同时可配合启动汽车的双闪，以从听觉与视觉两个感观对行人进行警示，直至行人离开设定的汽车范围，而对于汽车驾驶员而言则是通过车内的音效播放而得到行人警示，以及时对行人做出避让。音频仲裁处理模块则是由总控制器决定在何种情形下，输出何种音效的专门处理模块，其可以根据外在环境、用户设置等条件经过由内置算法的运算后作出有效决策，从而做出适当的反应。从节点内容发送模块是专门负责将总控制器确定的输出策略将数字音频的内容发送至具体连接在从节点上的设备，主要起到信息分发的作用，从而保证了信息发送的及时性与准确性。
27.如图2所示，本发明所述的音频总线具体指a2b车载音频总线。随着汽车智能网联化的发展，对音频的开发要求也越来越高，需要加入更先进、功能丰富的信息娱乐功能以满足消费者的用户体验。但传统的模拟并行音频信号传输方式，难以在功能增加与整车轻量化(线缆的重量及成本减少)之间取得均衡。adi(analog devices inc.)通过对音频总线的优化，推出a2b(automotive audio bus)车载音频总线，能比传统模拟音频总线能够提供出色的音频质量，同时还能大大节省汽车音频线束重量和成本。a2b总线用于连接车辆中的音频设备，如mic、功放(amp)、多媒体主机(head unit)和t-box等。通过一条低成本的非屏蔽双绞线utp，进行跨距离传输音频数据(i2s/tdm)、控制信号(i2c)、时钟和电源。数字接口能省去外围的dac/adc转换，为音频设计提供更简单、更方便的解决方案，同时提高燃油效率。
28.a2b总线是一款车载高带宽(50mbps)、双向、数字音频总线，采用菊花链的结构，是一种单主机(master)、多从机(slave)系统，最多支持11个节点，即1个主节点、10个从节点，节点间距离最长15米，整个菊花链最长40米。a2b支持跨距离数字音频传输，最多支持32个数据通道(上行、下行)，常规码率48khz-44.1khz(支持96khz、192khz高保真音频)，总线内嵌时钟和电源。链路《50us的时延，为anc主动降噪、实时语音识别、高保真音效处理等应用提供可能。a2b可用于车载音频ecu、麦克风阵列、功放、喇叭、tuner、主动降噪等连接。车载a2b链路，一般音箱主机head unit作为master，后端依次为t-box、mic、喇叭、tuner、amp功放和active subwoofer低音炮等，如需增加节点，可直接串入链路中。mater提供时钟和同步信号，一定会是链路第一个节点。a2b是一个一主多从的链路，只能有一个master，在架构设计阶段提前会配置好，一般为head unit主机。如果主机不能工作，车上存在t-box，为保证安全，t-box可以从slave切换到master向下发送数据，以保证后续网络正常工作。如果链路中间某个slave不能工作，该节点下游链路也会不能工作，链路会从该节点折返，上游功能会维持正常。
29.a2b车载音频总线的优势主要有以下几点。第一，减少重量、降低成本。a2b总线在音频性能提升的同时，采用更少的线缆、降低系统和电缆成本、重量、复杂性、以及整车油耗等，为音频设计提供更简单、更方便的解决方案。第二，高带宽、低时延。a2b总线理论最大带宽50mbps，《50us的链路时延，支持实现anc主动降噪，多音区识别等功能实现，支持实现hifi高保真音箱。第三，双向多通道传输。同一条a2b总线可以传输双向32个通道的音频数据，可以将车机、功放、mic、t-box等节点一并串入，一对utp线可以替代多路复杂线束，灵活、低风险、简单易配置，且能实现远程节点的基本配置和诊断。第四，纯数字可扩展。a2b总
线为纯数字传输，数字接口能省去外围的dac/adc转换，抗干扰能力强，最大程度保证音频质量，提升用户的听觉体验。在a2b架构下，在车机、mic等节点定型之后，在节点没有达到最大时还能拓展接入额外节点，如anc麦克风等。
30.如图2所示，本发明所述的车内音频放大装置与车外音频放大装置是指驱动汽车内部与汽车外部音箱或扬声器的音频放大器，音频放大的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上高效率、低失真地重现音频输入信号，故本发明所述车内音频放大装置与车外音频放大装置的作用在于进行音频信号采集，将预先设定好的接收通道所接收到的音频信号进行放大，并通过车内或车外音箱、扬声器进行播放，以达到高质量的播放音效。
31.如图2所示，本发明所述的音频总线预留接口，是为了充分利用a2b车载音频总线多通道的优势，在音频总线上预留更多的接口，以为a2b从节点上的车内音频放大装置和/或车外音频放大装置输出更多的音频信息，这方便用户结合实用应用过程中，灵活配置音频放大器，以满足用户对于越来越多的对音效个性化、多元化的需求，从而使得整体汽车数字音频输出的方案更加的贴合实际应用的场景。
32.如图1所示，本发明所述的车内音频放大装置和/或车外音频放大装置是该汽车数字音频输出方法、装置或警示装置的主要输出设备，主要包括音箱或扬声器。
33.本发明所述的前视摄像头为设置在汽车前部用来实时探测行人与汽车相对位置数据的部件，当前视摄像头探测到行人进行其视野的位置数据后，便会将此位置数据传递给总控制器，由总控制器判断该位置是否与汽车保持了设定的安全距离，如不为安全距离，则由总控制器对行人与驾驶员发出相关的警示信号，使其及时调整汽车行进方向和速度，以更好地保证汽车能够安全行驶。
34.本发明所述的声波探测装置指设置在汽车外部用来实时探测汽车所处环境的噪音的分贝数值大小，以便总控制器在环境噪音的分贝数之上对车内音频放大装置和/或车外音频放大装置输出多大音量的警示声音，以确保行人与驾驶员能及时听到警示声音，以便做出适当的反应，从而避免安全事故的发生。
35.上述各个组件的功能，可以根据具体应用场合，灵活地对其进行相关硬件、软件配置，以更好的符合实际所需，下面结合具体实施例对本发明技术方案的内容做进一步说明。
36.实施例1：
37.由一个总的控制器(主要为音频处理芯片)首先对汽车所处的环境情况、实时的外部指令(由用户通过人机界面发出)等进行分析判断后，再对拟输出的音频进行音效处理，以及将数字音频通过路径控制，经专用的a2b汽车音频总线上的从节点，将音频输出到汽车内部和/或汽车外部的音频放大装置上，经音频放大装置将已处理的初始音频信号进行放大后，再将音频信号输出到汽车内的音箱、扬声器上或汽车外的音箱、扬声器上，最终完整实现音效的处理、传输以及播放。
38.实施例2：
39.在实施例1的基础上，除了可通过a2b汽车音频总线进行音频的传输与控制外，还可以通过蓝牙无线传输、usb(通用串行总线英文“universal serial bus”缩写)、音频输入接口等传输方式将数字音频输出至汽车外部的音频放大装置上，经音频放大装置将已处理的初始数字音频信号进行放大后，再将音频信号输出到汽车外的音箱、扬声器上，最终完整实现汽车外部音效的处理、传输以及播放。
40.实施例3：
41.在实施例1的基础上，总控制器装载的程序中相关音频算法的处理音效包括多媒体、地图导航、接打电话、车内引擎工作模拟、报警、迎宾、车外炸街、车外行人警示，相比一般的汽车音频处理方法而言，该音频在总控制器中专门集成了相关专用的算法，对一些经典的音效模块进行包括采集、模拟、音效参数配置等方法的专门处理，将获得更加高品质的音效，也更加能够根据用户的喜好定制更多丰富的音效处理模式，具有较强的专业区、灵活性和稳定性。
42.实施例4：
43.在实施例1的基础上，总控制器如图1所示，其中设置的音效程序处理模块包括车载多媒体子模块、报警子模块、地图导航子模块、接打电话子模块、车内引擎工作模拟子模块等车内音效程序模块，以及包括多媒体子模块、报警子模块、迎宾子模块、车外炸街子模块、车外行人警示子模块等车外音效程序模块。
44.具体而言，车载多媒体子模块是指汽车所配置的多媒体系统，包括录像放映、音乐播放、收音机、网络电视音效的专用处理模块等。
45.报警子模块是指当如行人可能与汽车相撞等危机情况出现时，汽车向车内或车外发现警报声音的专用处理模块。
46.地图导航子模块是指汽车内部配置的地图导航系统或用户手机外接的地图导航系统，其在使用时所需要发出的相关提示声，以便驾驶员能够及时正确把控汽车的行进方向。
47.接打电话子模块是主要指驾驶员在汽车行进过程中，需要在车内接打电话时，为方便操作，将手机通过一定传输手段连接至汽车的音频总控制器上，由总控制器通过处理后将声音输出至播放设备上进行车内的声音播放。
48.车内引擎工作模拟子模块是指汽车引擎工作时，用户为了达到某种特别的音效体验，而将工作时引擎所发出的噪音进行模拟并放大后，再将其输出至播放设备上进行车内的声音播放。
49.迎宾子模块是指在某些特别场合需要表示对客人的尊重，在客人上车前或经过车身时，播放一段特别的音效以示隆重欢迎或送别的意思，专门处理该项音效事务的便称为迎宾子模块。
50.车外炸街子模块是指由音频总控制器对一种的特色鲜明音乐或汽车引擎予以实时采集的声音进行处理并经音效放大装置进行极大放大后，向播放设备输出一种爆炸式音效引起街道行人的注意，以达到吸引眼球的效果，满足用户新奇的体验，专门处理该项音效事务的便称为车外炸街子模块。
51.车外行人警示子模块是指当车外行人横穿马路或进入汽车行驶的危险范围后，为了避免汽车与行人相撞的交通事故发生，而对汽车驾驶员及行人进行及时的声音警示，以引起驾驶员及行人的注意，从而最大程度上避免事故发生，专门处理该项音效事务的便称为车外行人警示子模块。
52.将程序划分成专用的子模块有利于程序的调用效率和稳定性，提高了整个汽车声音的播放效果，增加用户的体验舒适度和满意度。
53.实施例5：
54.在实施例1的基础上，如图1-2所示，a2b音频总线包括主节点、从节点，其中主节点上连接着总控制器，从节点上连接车内音频放大装置或车外音频放大装置，主节点连接的总控制器可对从节点连接的相关音频设备进行识别，并可将处理完成的音频信号通过音频总线输出至各个从节点上的音频放大装置，然后经音频放大装置将已处理的初始音频信号进行放大后，再将音频信号输出到汽车内的音箱、扬声器上或汽车外的音箱、扬声器上，最终实现音效的处理、传输以及播放。汽车车内的音频放大装置与车外的音频放大装置分别连接在不同的从节点上可以提高对声音的有效控制，也避免相互干涉，造成输出的音效品质受到影响，以提高整个汽车声音的播放效果，增加用户的体验舒适度和满意度。
55.从节点进一步包括从节点1、从节点2，甚至根据用户所需要可以有更多的从节点，其中从节点1连接汽车内部音频放大装置、从节点2连接汽车外部音频放大装置。经音频放大装置将已处理的初始音频信号进行放大后，一方面可将音频信号输出到汽车内部的音箱、扬声器上，最终实现汽车外部音效的处理、传输以及播放；另一方面可将音频信号输出到汽车外部的音箱、扬声器上，最终实现汽车外部音效的处理、传输以及播放。
56.具体而言，汽车内部音频放大装置用于输出多媒体、报警、地图导航、接打电话、车内引擎工作模拟的声音；所述的汽车外部音频放大装置用于输出多媒体、报警、迎宾、车外炸街、车外行人警示的声音。根据汽车内部与外部场景的不同，对输出的音效加以区分，可以增强程序及硬件处理的稳定性，提高用户最终体验的好感。另外，汽车外部音频放大装置根据需要可选择安装低配置低成本的版本，也可以安装高配置高成本的版本，相对而言，低配置版本成本较低，其音效则较差一些，而高配置版本成本较高，其音效则较好一些，用户可以根据自己的对音效的要求选择不同的标准的版本，以给用户提供不同的配置方案，从而满足不同用户的喜好。一般而言，汽车预装版本的是低配置低成本的版本，当用户提出特别要求时，可为其安装更高配置的版本。
57.实施例6：
58.本实施例提供了一种汽车数字音频输出的装置，执行上述汽车数字音频输出的方法，且a2b音频总线还设置一些一定数量的预留接口，如图2所示，以连接汽车内部音频放大装置或汽车外部音频放大装置。即预留接口对应的是指汽车音频总线上的从节点，一个从接点对应一个预留接口，一个预留接口可以连接一台音频播放装置。这些预留接口既可以满足用户对音效多元化、个性化的改装要求，也可以在使用中的接口损坏之后将预留接口作为替代，以减少维修的难度和降低维修的成本。
59.实施例7：
60.本实施例提供了一种汽车数字音频输出的警示装置，执行上述音频输出方法，该装置包括前视摄像头、声波探测装置，前视摄像头主要用来探测出现在摄像头视野中的行人运动轨迹和相对距离，当汽车以高于提前设定的时速以上的速度在路上行驶时，前视摄像头一旦探测到的行人存在时，便会判断是否在设定的危险范围内，如果已经逾越警戒的范围，则汽车的音频总控制器便会自动根据声波探测装置实时反馈给其测得的环境噪音，通过以上信息的获得总控制器便会向汽车内部的音频放大装置、汽车外部的音频放大装置输出高于环境噪音设定分贝的报警音效，经音频放大装置将已处理的初始音频信号进行放大后，再将音频信号输出到汽车外的音箱、扬声器上，最终实现汽车外部音效的处理、传输以及播放。该装置可以提醒驾驶员及行人注意警惕，以使驾驶员及时采取措施将汽车安全
驶离，或行人主动离开设定的危险范围，这样可以使驾驶员与行人更加安全，不容易发生意外的交通事故，增加用户的体验舒适度和满意度。
61.汽车数字音频输出的警示装置进一步包括汽车危险报警闪光灯，汽车危险报警闪光灯主要通过连续闪烁，可以在视觉上起到警示行人的效果，以使其及时发现行驶中的汽车存在，对自身的安全有所防护。本装置在于当前置摄像头探测到行人出现在汽车总控制器所设定范围时，便可确定行进的汽车与行人存在相撞的可能，此时主要负责音频播放的总控制器便会自动开启汽车危险报警闪光灯进行连续闪烁性的警示，以提醒行人及时发现并离开总控制器设定危险范围，避免行人与行进中的汽车相撞而造成交通事故的发生。这一装置可确保不仅仅在听觉上对行人的安全警示，也可在视觉对行人起到安全警示的作用，具有十分鲜明的双重安全警示的作用。
62.以上对本发明所提供的一种汽车数字音频输出方法、装置及警示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想和方法，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。