CN109089355B - 一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法及系统 - Google Patents

一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法及系统，该方法包括：扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号在预设时间段内即将播放的第一音频子信号；根据第一音频子信号，对应获得对汽车氛围灯的第一控制信号；在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号调整汽车氛围灯的工作参数。本发明可以使得汽车氛围灯与第一音频子信号的播放效果实现同步变化，克服了灯光的动作滞后于音乐信号变化的情况，实现驾驶员视觉与听觉的同步，而且避免了对人眼造成的不必要干扰，保护人眼视力，提高了用户的体验感，可广泛应用于汽车电子行业中。

Description

一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆灯光控制领域，特别是涉及一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法及系统。
背景技术
目前，氛围灯被广泛应用于汽车内部，用于增强用户体验。大多数汽车驾驶员在驾驶汽车的时候，习惯同时播放音乐，而现有大多车内氛围灯效果都是固化的程序，在播放音乐的时候，并不能根据音乐信号的变化来实时动态调节灯光效果。另外，虽然现有技术中，也出现了根据音乐信号的频率变化来驱动氛围灯的技术方案，但是现有技术都是通过直接对正在播放的音乐信号的频率进行检测，然后根据检测获得的频率变化情况来驱动氛围灯的灯光，这种方案由于器件算法的延迟，使得灯光的动作滞后于音乐信号的变化，导致驾驶员视觉与听觉的不同步。
另外，由于声音信号的频率在20Hz-20kHz之间，现有方案直接根据音乐信号的频率变化来驱动灯光，灯光的闪烁频率与音乐信号的频率一样，会对人眼造成较大干扰，不仅无法给用户带来良好的体验感，而且可能会因为过度闪烁影响驾驶员的正常驾驶行为。
名词解释
DSP：英文全称Digital Signal Processing，表示数字信号处理；
MCU：英文全称Microcontroller Unit，表示微控制单元，又称单片微型计算机或者单片机；
IIS:Inter—IC Sound，是飞利浦公司针对数字音频设备(如CD播放器、数码音效处理器、数字电视音响系统)之间的音频数据传输而制定的一种总线标准；
RAM：英文全称random access memory，表示随机存取存储器；
Flash：全名叫Flash EEPROM Memory，表示闪存；
PWM：英文全称Pulse Width Modulation，表示脉冲宽度调制。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的第一技术方案是：
一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法，包括以下步骤：
扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号在预设时间段内即将播放的第一音频子信号；
根据第一音频子信号，对应获得对汽车氛围灯的对应的第一控制信号；
在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号调整汽车氛围灯的工作参数。
进一步，所述根据第一音频子信号，对应获得对汽车氛围灯的对应的第一控制信号的步骤，其具体为：
依次根据第一音频子信号的每个分段信号的频率、幅度、相位和/或持续时长，对应获得对汽车氛围灯进行频率调整、亮度调整、颜色调整和/或点亮时间调整的控制子信号，最后将所有分段信号对应的控制子信号合成在预设时间段内对汽车氛围灯的第一控制信号。
进一步，还包括以下步骤：
根据汽车的车内环境的亮度变化情况，自动调节汽车氛围灯的亮度。
进一步，所述根据汽车的车内环境的亮度变化情况，自动调节汽车氛围灯的亮度的步骤，具体包括：
实时采集汽车的车内环境的亮度信号；
根据亮度信号的变化情况，对应获得对汽车氛围灯的亮度进行调节的第二控制信号；
根据第二控制信号实时调节汽车氛围灯的亮度。
进一步，所述扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号的步骤，具体为：
按照第一预设时间间隔和第一预设检测时长，检测汽车是否在播放音乐，若是，则按照第一预设时间间隔扫描反之，继续检测。
本发明解决其技术问题所采用的第二技术方案是：
一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，包括DSP芯片、MCU、灯光驱动模块以及电源管理模块；
所述DSP芯片的输入端连接至汽车的多媒体播放端的输出端，所述MCU分别与DSP芯片和灯光驱动模块连接，所述灯光驱动模块连接至汽车氛围灯的输入端；
所述DSP芯片用于：
扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号在预设时间段内即将播放的第一音频子信号；
根据第一音频子信号，对应获得对汽车氛围灯的第一控制信号并发送到MCU；
所述MCU用于：在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号控制灯光启动模块调整汽车氛围灯的工作参数。
进一步，所述汽车氛围灯采用亮度、颜色、色温可调的灯具，所述灯光驱动模块通过PWM脉冲调宽的方式调节汽车氛围灯的亮度。
进一步，还包括用于检测汽车的车内环境亮度的环境光检测模块，所述环境光检测模块的输出端与MCU的输入端连接，所述MCU还用于：
根据汽车的车内环境的亮度变化情况，自动调节汽车氛围灯的亮度。
进一步，所述汽车氛围灯的工作参数包括亮度、频率、颜色和/或点亮时间。
本发明解决其技术问题所采用的第三技术方案是：
一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现第一技术方案所述的一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法。
本发明的有益效果是：本发明通过预先扫描获得汽车在接下来预设时间段内即将播放的第一音频子信号，从而将第一音频子信号对应转换为对汽车氛围灯的第一控制信号后，在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号调整汽车氛围灯的工作参数，从而可以使得汽车氛围灯与第一音频子信号的播放效果实现同步变化，克服了灯光的动作滞后于音乐信号变化的情况，实现驾驶员视觉与听觉的同步，而且可以将音乐信号的频率等变化情况，转换为适合驱动汽车氛围灯的信号，避免了对人眼造成的不必要干扰，保护人眼视力，提高了用户的体验感。
附图说明
图1是本发明的基于音乐信号的汽车灯光控制方法的流程图；
图2是本发明的基于音乐信号的汽车灯光控制系统的具体实施例一的电子框图；
图3是本发明的基于音乐信号的汽车灯光控制系统的具体实施例二的电子框图。
具体实施方式
方法实施例
参照图1，本实施例提供了一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法，包括以下步骤：
扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号在预设时间段内即将播放的第一音频子信号；
根据第一音频子信号，对应获得对汽车氛围灯的对应的第一控制信号；
在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号调整汽车氛围灯的工作参数。
第一音频信号在预设时间段内即将播放的第一音频子信号具体指：第一音频信号从当前播放位置至预设时间段后的播放位置之间的音频子信号。
本实施例中，通过预先扫描获得汽车在接下来预设时间段内即将播放的第一音频子信号，从而将第一音频子信号对应转换为对汽车氛围灯的第一控制信号后，在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号调整汽车氛围灯的工作参数，从而可以使得汽车氛围灯与第一音频子信号的播放效果实现同步变化，克服了灯光的动作滞后于音乐信号变化的情况，实现驾驶员视觉与听觉的同步。而且本方案通过将第一音频子信号对应转换为适合灯具驱动的对汽车氛围灯的第一控制信号后，根据第一控制信号调整汽车氛围灯的工作参数，可以根据音乐信号的频率等变化情况，转换为适合驱动汽车氛围灯的信号，避免了对人眼造成的不必要干扰，保护人眼视力，提高了用户的体验感。
进一步作为优选的实施方式，所述根据第一音频子信号，对应获得对汽车氛围灯的对应的第一控制信号的步骤，其具体为：
依次根据第一音频子信号的每个分段信号的频率、幅度、相位和/或持续时长，对应获得对汽车氛围灯进行频率调整、亮度调整、颜色调整和/或点亮时间调整的控制子信号，最后将所有分段信号对应的控制子信号合成在预设时间段内对汽车氛围灯的第一控制信号。
具体的，可以根据每个分段信号的频率的分布范围，获得对汽车氛围灯的频率调整的控制子信号，例如频率在A低频范围时，控制汽车氛围灯按照该频率进行闪烁，频率在B高频范围时，将该频率进行n倍降频后，控制汽车氛围灯按照降频后的频率值进行闪烁等，对应获得相应的频率调整的控制子信号即可。例如人耳能听到的频率段是20Hz-20kHz，将其由低到高共分为10个倍频程，分别采用对应的降频系数进行降频后，用来控制灯光的闪烁频率。10个倍频程的划分如下：
20Hz-40Hz；41Hz-80Hz；81Hz-160Hz；161Hz-320Hz；321Hz-640Hz；41Hz-1280Hz；1281Hz-2560Hz；2561Hz-5120Hz；5121Hz-10240Hz；10241Hz-20000Hz。
通过对每个倍频程做不同的降频分频处理后，可以使得灯光的闪烁频率适合人的视觉习惯保护驾驶员的视力。
类似的，可以根据每个分段信号的持续时长，来控制汽车氛围灯的点亮时间，当持续时长在第一范围值时，控制汽车氛围灯的点亮时间为t1，当持续时长在第一范围值时，控制汽车氛围灯的点亮时间为t2。
同样，根据每个分段信号的幅度，来控制汽车氛围灯的亮度，可以是跟随幅度的实时变化，对应转换为相应的亮度调整参数，也可以是根据幅度所处的范围，来控制汽车氛围灯按照不同等级的亮度进行点亮。具体的，本实施例在实践中，可以将信号幅度在基准电压值的15％以下的信号作为微弱信号，不进行对应响应，将信号幅度在基准电压值的15％-40％之间的信号作为中小信号，根据汽车氛围灯的实际工作情况决定是否对其进行对应的调节，而将信号幅度在基准电压值的40％以上的信号作为大信号，对汽车氛围灯进行对应调整。
最后，可以根据每个分段信号的相位变化情况，来对应控制汽车氛围灯的颜色，例如相位发生90度变化时，进行一次颜色调整，发生180度变化时，再进行一次调整。
以上只是简单的调整策略，实际应用中，可以根据频率、幅度、相位和持续时长的任意一个或者两个以上组合来设定对汽车氛围灯的控制情况，只要能实现汽车氛围灯跟随音乐播放效果实现同步变化即可，本发明不做过多限定。
本发明一个详细的控制例子如下：
用F表示第一音频子信号的频率，T表示第一音频子信号的持续时间，V表示第一音频子信号的幅度，Vref表示基准电压值，即本例子的控制逻辑如下；
当20Hz<F<150Hz,100ms<T<1.5s，V>Vref。就是当检测到第一音频子信号的频率在20Hz-150Hz之间，幅度大于基准电压值，且持续时间达到100ms以上1.5s以下时，就认为是一个低音鼓点音乐信号过来，此时对汽车氛围灯的灯光颜色、灯光闪烁频率、灯光亮度变化等做相应的调整。
当20Hz<F<150Hz,1.6s<T<5s,V>Vref。就是当检测到第一音频子信号频率在20Hz-150Hz之间，幅度大于基准电压值，且持续时间达到1.6s以上5s以下，就认为是一个低音管风琴或大提琴或者男低音等相对变化较缓音乐信号过来，此时对汽车氛围灯的灯光颜色、灯光闪烁频率、灯光亮度变化等做相应的调整。
当160Hz<F<400Hz,500ms<T<3s,V>Vref。就是当检测到第一音频子信号频率在160Hz-400Hz之间，幅度大于基准电压值，且持续时间达到500ms以上3s以下，就认为是人声演唱或中音提琴与小提琴一类的信号过来，此时对应的灯光颜色、灯光闪烁频率、灯光亮度变化等做相应的调整。
当160Hz<F<2000Hz,50ms<T<500ms,V>Vref。就是当检测到第一音频子信号频率在160Hz-400Hz之间，幅度大于基准电压值，且持续时间达到50ms以上500ms以下，就认为是乐器相对快速的猝发信号过来了，此时对汽车氛围灯的灯光颜色、灯光闪烁频率、灯光亮度变化等做相应的动作。
当400Hz<F<2000Hz,500ms<T<3s,V>Vref。就是当检测到第一音频子信号频率在160Hz-2000Hz之间，幅度大于基准电压值，且持续时间达到500ms以上3s以下，就认为是小提琴一类较舒缓的音乐信号过来了，此时对汽车氛围灯的灯光颜色、灯光闪烁频率、灯光亮度变化等做相应的动作。
进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：
根据汽车的车内环境的亮度变化情况，自动调节汽车氛围灯的亮度。
本实施例根据汽车的车内环境的亮度变化情况，自动调节汽车氛围灯的亮度，可以使得汽车氛围灯适应人眼的感受，使得人眼具有较高舒适度。
进一步作为优选的实施方式，所述根据汽车的车内环境的亮度变化情况，自动调节汽车氛围灯的亮度的步骤，具体包括：
实时采集汽车的车内环境的亮度信号；
根据亮度信号的变化情况，对应获得对汽车氛围灯的亮度进行调节的第二控制信号；
根据第二控制信号实时调节汽车氛围灯的亮度。
本发明通过采集车内环境的亮度信号，从而根据亮度信号的变化情况，自动调节汽车氛围灯的亮度，例如车内光线变暗时，将汽车氛围灯的亮度相应调低，车内光线变强时，适当将汽车氛围灯的亮度相应调高，以及在车内光线过强时，可以关闭汽车氛围灯，避免因强光对驾驶员造成太多干扰。具体的，可以根据实际情况设置任意调节方式，本发明不作过多限定。
进一步作为优选的实施方式，所述扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号的步骤，具体为：
按照第一预设时间间隔和第一预设检测时长，检测汽车是否在播放音乐，若是，则按照第一预设时间间隔扫描反之，继续检测。
这里，第一预设时间间隔可以设置为200ms，第一预设检测时长设置为300ms，即当未检测到汽车在播放音乐时，每隔200ms开始检测，检测时长300ms，若检测过程中检测到汽车在播放音乐，则扫描获得汽车播放的音乐在预设时间段内即将播放的第一音频子信号，反之，继续进行检测。这里预设时间段可以设置为5S或者3S。本方案只要提前几秒获得汽车即将播放的音乐，即可实现对汽车氛围灯的同步控制，实现音乐与灯光的同步。
以上内容描述了本实施例基于音乐信号对汽车灯光进行控制的技术本质，在具体程序实施过程中，可以基于上述方案描述的内容实施一些必要的信号转换处理步骤。例如在具体执行过程中，根据程序的执行本质，一般需要将信号转换为指令再发送到对应的部件执行该指令，从而实现对应控制。在此基础上，本实施例还可以包括将第一控制信号转换为对汽车氛围灯的对应的第一控制指令的步骤，从而对汽车氛围灯的工作参数的实际调整过程中，是执行第一控制指令实现对应调整的。或者，在根据亮度信号的变化情况获得第二控制信号的步骤后，还可以包括将第二控制信号对应转换为对汽车氛围灯的第二控制指令的步骤，从而实际调节过程中，是根据第二控制指令调节汽车氛围灯的亮度。具体如何基于本方案的控制流程生成各种控制指令，可以根据不同编程语言的需要，转换得到各种对应的控制指令，本发明不做过多限定。
系统实施例一
参照图2，本实施例提供了一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，包括DSP芯片、MCU、灯光驱动模块以及电源管理模块；
所述DSP芯片的输入端连接至汽车的多媒体播放端的输出端，所述MCU分别与DSP芯片和灯光驱动模块连接，所述灯光驱动模块连接至汽车氛围灯的输入端；
所述DSP芯片用于：
扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号在预设时间段内即将播放的第一音频子信号；
根据第一音频子信号，对应获得对汽车氛围灯的第一控制信号并发送到MCU；
所述MCU用于：在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号控制灯光启动模块调整汽车氛围灯的工作参数。
MCU在本系统中属于指挥中枢，根据接收到的信息，经过运算处理后转换为相应的控制指令，发送到系统其它组成部件，实现综合控制。例如MCU控制灯光启动模块的具体过程中，是将第一控制信号转换为对汽车氛围灯的对应的第一控制指令并发送到灯光控制模块处，灯光控制模块根据第一控制指令对应调整汽车氛围灯的工作参数。
本实施例工作原理；本实施中，汽车的多媒体播放端指车载多媒体播放端，可以播放各种格式的音视频节目，其输出到DSP芯片的音频输出信号为IIS数字音频信号。DSP芯片采用DSP数字音频处理芯片，用于对多媒体播放端输出的数字音频信号进行频率、幅度等方面的调整。MCU是本汽车灯光控制系统的指挥中枢，根据接收到的DSP芯片的第一控制信号，经过运算后相应得到对应的第一控制指令并发送到灯光控制模块，实现对整个系统的控制。灯光驱动模块主要是根据MCU的指令，为汽车氛围灯提供合适的电压与电流等，控制汽车氛围灯的开关、实现亮度调节、颜色调节、色温调节等工作参数的调节。
具体的，实际应用中，如图2所示，本系统还包括缓存模块，缓存模块连接在多媒体播放端与DSP芯片之间，即缓存模块的输入端连接多媒体播放端的输出端，缓存模块的输出端连接至DSP芯片的输入端。缓存模块可以提前缓冲存储一定时间的数字音频信号，并且提交给DSP芯片预读取。缓存模块可以用RAM，也可以用Flash等存储介质。RAM随机存储器的读写速度最快，因此RAM是最好的选择。
本实施例通过预先扫描获得汽车在接下来预设时间段内即将播放的第一音频子信号，从而将第一音频子信号对应转换为对汽车氛围灯的第一控制信号后，在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号调整汽车氛围灯的工作参数，从而可以使得汽车氛围灯与第一音频子信号的播放效果实现同步变化，克服了灯光的动作滞后于音乐信号变化的情况，实现驾驶员视觉与听觉的同步，而且可以将音乐信号的频率等变化情况，转换为适合驱动汽车氛围灯的信号，避免了对人眼造成的不必要干扰，保护人眼视力，提高了用户的体验感。
进一步作为优选的实施方式，所述汽车氛围灯采用亮度、颜色、色温可调的灯具，所述灯光驱动模块通过PWM脉冲调宽的方式调节汽车氛围灯的亮度。
进一步作为优选的实施方式，还包括用于检测汽车的车内环境亮度的环境光检测模块，所述环境光检测模块的输出端与MCU的输入端连接，所述MCU还用于：
根据汽车的车内环境的亮度变化情况，自动调节汽车氛围灯的亮度。
进一步作为优选的实施方式，所述汽车氛围灯的工作参数包括亮度、频率、颜色和/或点亮时间。
本实施例的一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，可执行本发明方法实施例所提供的一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
系统实施例二
参照图3，本实施例提供了一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，包括：
至少一个处理器100；
至少一个存储器200，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器100执行，使得所述至少一个处理器100实现所述的一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法。
本实施例的一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，可执行本发明方法实施例所提供的一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号在预设时间段内即将播放的第一音频子信号；
根据第一音频子信号，对应获得对汽车氛围灯的对应的第一控制信号；具体步骤包括：依次根据第一音频子信号的每个分段信号的频率、幅度、相位和/或持续时长，对应获得对汽车氛围灯进行频率调整、亮度调整、颜色调整和/或点亮时间调整的控制子信号，最后将所有分段信号对应的控制子信号合成在预设时间段内对汽车氛围灯的第一控制信号；每个分段信号的频率分别采用对应的降频系数降频后用来获得控制灯光闪烁频率的控制子信号；所述降频系数根据听觉频率范围及适合人眼视觉闪烁频率范围获得；
在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号调整汽车氛围灯的工作参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
根据汽车外部环境的光线变化，自动调节汽车氛围灯的亮度。
3.根据权利要求2所述的一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法，其特征在于，所述根据汽车外部环境的光线变化，自动调节汽车氛围灯的亮度的步骤，具体包括：
实时采集汽车外部环境的光线信号；
根据光线信号的变化情况，对应获得对汽车氛围灯的亮度进行调节的第二控制信号；
根据第二控制信号实时调节汽车氛围灯的亮度。
4.根据权利要求1所述的一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法，其特征在于，所述扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号的步骤，具体为：
按照第一预设时间间隔和第一预设检测时长，检测汽车是否在播放音乐，若是，则按照第一预设时间间隔扫描反之，继续检测。
5.一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，其特征在于，包括DSP处理器、MCU、灯光驱动模块以及电源管理模块；
所述DSP处理器的输入端连接至汽车的多媒体播放端的输出端，所述MCU分别与DSP处理器和灯光驱动模块连接，所述灯光驱动模块连接至汽车氛围灯的输入端；
所述DSP处理器用于：
扫描获得当前汽车正在播放的第一音频信号在预设时间段内即将播放的第一音频子信号；
根据第一音频子信号，对应获得对汽车氛围灯的第一控制信号并发送到MCU；具体步骤包括：依次根据第一音频子信号的每个分段信号的频率、幅度、相位和/或持续时长，对应获得对汽车氛围灯进行频率调整、亮度调整、颜色调整和/或点亮时间调整的控制子信号，最后将所有分段信号对应的控制子信号合成在预设时间段内对汽车氛围灯的第一控制信号；每个分段信号的频率分别采用对应的降频系数降频后用来获得控制灯光闪烁频率的控制子信号；所述降频系数根据听觉频率范围及适合人眼视觉闪烁频率范围获得；
所述MCU用于：在接下来的预设时间段内，根据第一控制信号控制灯光启动模块调整汽车氛围灯的工作参数；所述汽车氛围灯的工作参数包括亮度、频率、颜色和/或点亮时间。
6.根据权利要求5所述的一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，其特征在于，所述汽车氛围灯采用亮度、颜色、色温可调的灯具，所述灯光驱动模块通过PWM脉冲调宽的方式调节汽车氛围灯的亮度。
7.根据权利要求5所述的一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，其特征在于，还包括用于采集汽车外部环境的光线亮度的亮度传感器，所述亮度传感器与DSP处理器连接，所述DSP处理器还用于：
根据汽车外部环境的光线变化，自动调节汽车氛围灯的亮度。
8.一种基于音乐信号的汽车灯光控制系统，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-4任一项所述的一种基于音乐信号的汽车灯光控制方法。
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