一種汽車音響智能音效算法策略

羅逍

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

隨著汽車電子的發(fā)展，汽車的音響娛樂系統(tǒng)越來越智能化、網(wǎng)聯(lián)化，自動(dòng)駕駛讓司機(jī)開車更輕松、乘客更放松，車內(nèi)香氛系統(tǒng)、氛圍燈系統(tǒng)讓車內(nèi)人員在乘車過程中，心情愉悅，緩解疲勞。車機(jī)系統(tǒng)擁有4G 網(wǎng)絡(luò)通訊能力，能夠讓用戶聽在線音樂。音響系統(tǒng)的音質(zhì)效果越來越好，讓用戶在車內(nèi)就能享受到家庭影院的聽覺體驗(yàn)。本文提出一種汽車智能音效算法策略，通過結(jié)合汽車駕駛模式、香氛模式、氛圍燈模式，車機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)用戶設(shè)置，智能調(diào)節(jié)汽車音響音效模式，并智能推薦在線音樂類型，提高用戶的音響體驗(yàn)。

2 智能音效算法各零件功能要求

為了實(shí)現(xiàn)本智能音效算法，需要車輛包含有車機(jī)系統(tǒng)、變速箱控制器、氛圍燈系統(tǒng)、香氛系統(tǒng)、駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、天線系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)模塊，各個(gè)零件的主要功能要求如表1 所示。

表1 智能音效算法各零件功能要求

3 智能音效算法框圖

車機(jī)系統(tǒng)通過CAN 通訊網(wǎng)絡(luò)獲取汽車駕駛模式、氛圍燈模式、香氛模式、駕駛員狀態(tài)等信息，通過一定的算法策略，智能切換音效模式，再通過CAN 通訊網(wǎng)絡(luò)，將切換后的音效模式指令發(fā)送到音響系統(tǒng)，音響系統(tǒng)接收到車機(jī)系統(tǒng)的指令后，即通過功放模塊內(nèi)置的MCU 獲取預(yù)先存儲(chǔ)在DSP 里面的音效程序軟件，切換不同的音效模式，最后驅(qū)動(dòng)汽車上的揚(yáng)聲器系統(tǒng)播放音樂。車機(jī)系統(tǒng)還可以通過車載天線系統(tǒng)連接到4G 網(wǎng)絡(luò)，智能搜索并播放經(jīng)典懷舊、搖滾流行、輕柔舒緩等對(duì)應(yīng)風(fēng)格的互聯(lián)網(wǎng)在線音樂。工作原理如圖1 所示。

圖1 智能音效算法工作原理示意圖

4 智能音效算法策略

本智能音效算法集成在車機(jī)系統(tǒng)的MCU芯片里面，在獲取駕駛模式、氛圍燈模式、香氛模式的工作狀態(tài)信息和駕駛員狀態(tài)信息后，根據(jù)算法策略1、2、3，智能選擇對(duì)應(yīng)的音效模式。如表2 所示。

如果各系統(tǒng)模塊的工作模式不是按照表2所列的順序排列，則按照駕駛模式、氛圍燈模式、香氛模式、駕駛員狀態(tài)的最新設(shè)定順序進(jìn)行音效模式切換。比如駕駛模式為標(biāo)準(zhǔn)模式，音效模式為自然原生模式，此時(shí)用戶切換氛圍燈模式為深邃寧?kù)o模式，則音效模式對(duì)應(yīng)地切換為溫馨柔和模式。比如香氛模式為激情四溢模式，音效模式為動(dòng)感激情，但是駕駛員被監(jiān)測(cè)到是輕度疲勞的狀態(tài)，則音效模式對(duì)應(yīng)地切換為自然原生模式。

5 車機(jī)系統(tǒng)音效設(shè)置界面

為了匹配智能音效算法策略的實(shí)施，車機(jī)系統(tǒng)需要專門設(shè)計(jì)音效設(shè)置界面，包含有自然原生、動(dòng)感激情、溫馨柔和、智能模式，當(dāng)用戶選擇某一個(gè)具體的音效模式，比如溫馨柔和模式，則音效模式無法智能切換。只有當(dāng)用戶選擇智能模式時(shí)，才能激活本智能音效算法，并按照表2 所制定的算法策略進(jìn)行音效模式的切換。如果用戶選擇播放在線音樂，則根據(jù)上述策略智能搜索并推薦對(duì)應(yīng)風(fēng)格的歌曲。如圖2 所示。

表2 智能音效算法實(shí)施策略

圖2 車機(jī)系統(tǒng)音效設(shè)置界面

智能模式的選項(xiàng)，是為了從用戶的角度出發(fā)，如果用戶不想頻繁地切換音效模式，可以選擇自己喜歡的音效模式。只有用戶想體驗(yàn)智能音效算法時(shí)，進(jìn)行音效模式的智能切換。

6 CAN 報(bào)文設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)本智能音效算法策略，需要設(shè)計(jì)一套專門的CAN 通訊報(bào)文，以便車機(jī)系統(tǒng)準(zhǔn)確獲取汽車駕駛模式、氛圍燈模式、香氛模式、駕駛員狀態(tài)等信息，并發(fā)送對(duì)應(yīng)的指令，以控制音響系統(tǒng)切換音效模式。各模塊系統(tǒng)的CAN 報(bào)文描述如表3 所示。

表3 各模塊系統(tǒng)的CAN報(bào)文描述

出于零件功能設(shè)計(jì)開發(fā)的原因，每個(gè)模塊系統(tǒng)都預(yù)留了“未設(shè)置”的報(bào)文信息真值，用來表示默認(rèn)的工作模式，具體的工作模式可以等待用戶做出具體選擇后確定。

7 音效模式開發(fā)

為了達(dá)到本智能音效算法策略的效果，需要針對(duì)整車音響開發(fā)專門的音效模式，由于每個(gè)車型的揚(yáng)聲器安裝位置、車內(nèi)空間大小、內(nèi)飾材質(zhì)、座椅數(shù)量不一樣，需要進(jìn)行專門的整車調(diào)音。動(dòng)感激情模式，要求音響系統(tǒng)的低音渾厚、有力度，高音明亮。溫馨柔和模式，要求音響系統(tǒng)的低音輕柔，中音豐富飽滿，人聲清脆、親切，高音柔和。自然原生模式，要求音響系統(tǒng)的低音、中音、高音比較均衡，不做過多的修飾，最大限度地還原歌曲的音質(zhì)。

為了保證音效模式的效果達(dá)到要求，需要準(zhǔn)備一臺(tái)接近量產(chǎn)狀態(tài)的車輛，內(nèi)飾完好，零件完整，在比較安靜的場(chǎng)地進(jìn)行整車調(diào)音。調(diào)音時(shí)間一般要求1 個(gè)月左右，以保證有充足的時(shí)間進(jìn)行音效開發(fā)。

8 策略驗(yàn)證

本智能音效算法策略開發(fā)完成后，需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)效果評(píng)審驗(yàn)證。動(dòng)態(tài)驗(yàn)證，試驗(yàn)人員駕駛車輛在道路上，模擬用車場(chǎng)景，隨機(jī)切換駕駛模式、香氛模式、氛圍燈模式，或者做出疲勞、興奮等精神狀態(tài)，同時(shí)評(píng)估音效模式是否切換，功能是否有效。靜態(tài)驗(yàn)證，試驗(yàn)人員在車輛靜止的狀態(tài)下，模擬用車場(chǎng)景，隨機(jī)切換香氛模式、氛圍燈模式，或者做出疲勞、興奮等精神狀態(tài)，同時(shí)評(píng)估音效模式是否切換，功能是否有效。實(shí)車功能滿足設(shè)計(jì)要求后，即可以通過驗(yàn)證。

音效算法策略功能驗(yàn)證通過后，可以邀請(qǐng)相關(guān)人員進(jìn)行音效評(píng)審，人數(shù)一般為10-20人，要求有一定音響評(píng)價(jià)能力的人數(shù)不少于一半，以確保音效評(píng)審的有效性和專業(yè)性。人員可以是市場(chǎng)、質(zhì)量、技術(shù)、制造部門的人，也可以是普通消費(fèi)者，或者產(chǎn)品體驗(yàn)人員。

9 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的汽車音響智能音效算法策略，能自動(dòng)地根據(jù)用戶情緒狀態(tài)、駕駛模式、氛圍燈模式、香氛系統(tǒng)模式智能地切換音效模式，使用戶的聽音享受更加智能化、個(gè)性化，為最大限度提高用戶聽音感知質(zhì)量提供一種低成本的解決辦法。

目前很多車輛并不具備網(wǎng)絡(luò)連接功能，也不具備本文所描述的各個(gè)系統(tǒng)模塊，但是相關(guān)技術(shù)人員，仍然可以根據(jù)本文的策略，開發(fā)出對(duì)應(yīng)的智能音效算法，最大限度地增加產(chǎn)品的亮點(diǎn)，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。比如，可以僅根據(jù)駕駛模式，來實(shí)現(xiàn)本音效算法策略。