CN113220264B - 用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统、方法、装置、处理器及其存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统，其中，该系统包括音频文件处理模块，用于将音频文件预处理成周期的小片段；音频数据提取及存储模块，用于提取系统中音频文件的数据流并存储在系统内存中；音频报警逻辑控制模块，用于根据收到的报警信号获取当前播放的音频数据；音频数据合成模块，用于将需要进行报警控制的音频文件进行音频合成处理；音频播放控制模块，用于将当前所需的音频数据写入声卡缓冲区。本发明还涉及一种相应的方法、装置、处理器及其存储介质。采用了本发明的该系统、方法、装置、处理器及其存储介质，将原始音频文件处理成周期小片段和对音频文件灵活合成的思想可以降低汽车仪表对系统flash大小的要求。

Description

用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统、方法、装 置、处理器及其存储介质

技术领域

本发明涉及汽车电子、音频处理和嵌入式Linux系统领域，尤其涉及音频数据的合成处理技术领域，具体是指一种用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统、方法、装置、处理器及其计算机存储介质。

背景技术

随着汽车智能化的发展，许多汽车仪表都已经支持了直接通过解析音频文件的方式来还原出音频信号，进而驱动扬声器实现声音报警。但是芯片访问flash的速度比较慢，且存储空间有限，音频文件只能存储报警所需的音频片段，如图1、图2所示，如果使用传统的方法进行播放控制会存在以下问题：

(1)每次播放报警声音都需要去访问flash中的音频文件，那么在仪表收到报警信号到仪表发出报警声音之间便会有一定的延迟，对报警的实时性会产生影响。

(2)当某个音频片段或音频片段组合需要持续报警时，需要不断地重复经历读取文件头信息、设置播放器属性、读取文件数据流、将文件数据流写入声卡这几个步骤，会对系统资源造成浪费。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种使用成本低、适用性更广泛的用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统、方法、装置、处理器及其计算机存储介质。

为了实现上述目的，本发明的用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统、方法、装置、处理器及其计算机存储介质如下：

该用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

音频文件处理模块，用于将音频文件预处理成预设周期的小片段音频文件，以减少周期性的报警音频对汽车仪表FLASH的占用；

音频数据提取及存储模块，与所述的音频文件处理模块相连接，用于提取文件系统中各个小片段音频文件的数据流，并将其存储在系统内存中；

音频报警逻辑控制模块，与所述的音频数据提取及存储模块相连接，用于接收和处理输入到汽车仪表的报警信号，并根据各个小片段音频文件得出当前播放的音频数据；

音频数据合成模块，与所述的音频数据提取及存储模块相连接，用于根据所述的音频报警逻辑控制模块的音频控制逻辑，将需要进行报警控制的音频文件进行音频合成处理，生成当前报警所需的音频数据；以及

音频播放控制模块，与所述的音频数据合成模块相连接，用于将当前报警所需的音频数据写入声卡的缓冲区中，以实现后续报警音频数据的播放和控制处理。

该基于上述系统实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)在所述的音频文件处理模块中将汽车仪表所需的音频文件预处理成预设周期的小片段音频文件；

(2)根据当前的硬件配置，将各个小片段音频文件的采样率和采样量化位数统一成固定的数值；

(3)所述的汽车仪表上电后读取各个音频片段的数据流构成的环形队列，并将其存储在所述的系统内存中；

(4)按照预设方案配置播放器参数；

(5)所述的音频报警逻辑控制模块接收对应的报警信号，并根据音频控制逻辑，将各个数据流合成当前报警所需的音频数据；

(6)所述的音频播放控制模块将当前报警所需的音频数据写入声卡缓冲区中，进行后续报警信号的播放。

较佳地，所述的步骤(3)具体为：

在汽车仪表上电后执行音频报警逻辑控制模块的初始化程序时，读取文件系统中音频文件的数据流，同时将各个数据流存储至系统内存中，便于后续的数据读取和拼接操作，同时也用于保证后续汽车仪表能够实时响应声音报警。

较佳地，所述的步骤(4)具体为：

将所述的播放器参数设置为与各个所述的小片段音频文件的量化位数、采样率和通道数完全匹配。

较佳地，所述的步骤(6)具体为：

根据系统所需的播放时长，按照从头到尾的顺序从所述的环形队列的首端开始，将环形队列中相应位置的数据块的音频数据依次写入声卡的缓冲区中，直到报警信号停止，以实现音频信号的持续鸣响动作。

该用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的装置，其主要特点是，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时，实现上述汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的各个步骤。

该用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的各个步骤。

该计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的各个步骤。

采用了本发明的该用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统、方法、装置、处理器及其计算机存储介质，通过将原始音频文件处理成周期小片段和对音频文件灵活合成的思想可以显著降低汽车仪表对系统flash大小的要求，使用该方案后可以选用更小的flash芯片，有效降低了硬件成本；可以显著降低汽车仪表OTA升级音频文件的升级包大小，有效减少完成OTA所需的时间；通过将音频文件片段的数据流组成环形队列，然后从头到尾将数据按预先设置好的块大小不断写入声卡buffer中的思想可以使得汽车仪表播放报警信号时不会额外增加对系统RAM的占用，可以有效提升系统运行时的稳定性，并且本技术方案所采用的预处理和初始化方案使得汽车仪表从收到报警信号到驱动扬声器发出报警声音之间可以省去读取文件头信息、设置播放器参数和从flash中读取文件数据流的步骤，提高了汽车仪表响应报警信号的实时性。

附图说明

图1为传统方法进行语音播放控制的系统程序处理流程图。

图2为传统方法循环播放同一报警音频流程图。

图3为本发明的音频数据合成和播放控制系统框架示意图。

图4为本发明的音频数据合成和播放控制原理示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

在详细说明根据本发明的实施例前，应该注意到的是，在下文中，术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

该用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统，其中，所述的系统包括：

音频文件处理模块，用于将音频文件预处理成预设周期的小片段音频文件，以减少周期性的报警音频对汽车仪表FLASH的占用；

音频数据提取及存储模块，与所述的音频文件处理模块相连接，用于提取文件系统中各个小片段音频文件的数据流，并将其存储在系统内存中；

音频报警逻辑控制模块，与所述的音频数据提取及存储模块相连接，用于接收和处理输入到汽车仪表的报警信号，并根据各个小片段音频文件得出当前播放的音频数据；

音频数据合成模块，与所述的音频数据提取及存储模块相连接，用于根据所述的音频报警逻辑控制模块的音频控制逻辑，将需要进行报警控制的音频文件进行音频合成处理，生成当前报警所需的音频数据；以及

音频播放控制模块，与所述的音频数据合成模块相连接，用于将当前报警所需的音频数据写入声卡的缓冲区中，以实现后续报警音频数据的播放和控制处理。

该实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法，其中，所述的方法包括以下步骤：

(1)在所述的音频文件处理模块中将汽车仪表所需的音频文件预处理成预设周期的小片段音频文件；

(2)根据当前的硬件配置，将各个小片段音频文件的采样率和采样量化位数统一成固定的数值；

(3)所述的汽车仪表上电后读取各个音频片段的数据流构成的环形队列，并将其存储在所述的系统内存中；

(4)按照预设方案配置播放器参数；

(5)所述的音频报警逻辑控制模块接收对应的报警信号，并根据音频控制逻辑，将各个数据流合成当前报警所需的音频数据；

(6)所述的音频播放控制模块将当前报警所需的音频数据写入声卡缓冲区中，进行后续报警信号的播放。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3)具体为：

在汽车仪表上电后执行音频报警逻辑控制模块的初始化程序时，读取文件系统中音频文件的数据流，同时将各个数据流存储至系统内存中，便于后续的数据读取和拼接操作，同时也用于保证后续汽车仪表能够实时响应声音报警。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(4)具体为：

将所述的播放器参数设置为与各个所述的小片段音频文件的量化位数、采样率和通道数完全匹配。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(6)具体为：

根据系统所需的播放时长，按照从头到尾的顺序从所述的环形队列的首端开始，将环形队列中相应位置的数据块的音频数据依次写入声卡的缓冲区中，直到报警信号停止，以实现音频信号的持续鸣响动作。

该用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的装置，其中，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时，实现上述汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的各个步骤。

该用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的处理器，其特征在于，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的各个步骤。

该计算机可读存储介质，其中，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的各个步骤。

作为本发明的优选实施方式，汽车仪表报警所需的音频预处理成周期的小片段，减少周期性的报警音频对汽车仪表flash的占用，还可以减少汽车仪表OTA升级包的大小。

作为本发明的优选实施方式，根据当前硬件的配置，将所有音频片段的采样率和采样量化位数统一成固定的数值，以保证多个音频文件可以无缝完成合成操作，同时，减少对播放器的设置操作，提高了汽车仪表响应报警信号的实时性。

作为本发明的优选实施方式，在汽车仪表上电后执行音频报警模块的初始化程序时，读取文件系统中音频文件的数据流，同时将其存储至系统RAM中，可以避免在收到报警信号后在去从flash中读取音频文件数据，提高了汽车仪表响应报警信号的实时性。

作为本发明的优选实施方式，本技术方案将单个音频片段构建成环形队列，根据所需播放时长，依次不断将队列中相应位置的数据按块写入声卡的buffer中，可以高效的完成音频合成且不会产生额外的内存开销。

请参阅图3所示，作为本发明的一具体实施方式，由于汽车仪表这种嵌入式设备的存储空间有限，为了减小音频文件对flash空间的占用和便于音频数据的合成，将汽车仪表报警所需的音频预处理成周期的小片段，并根据当前硬件的配置，将所有音频片段的采样率和采样量化位数统一成固定的数值。

在汽车仪表上电后执行音频报警模块的初始化程序时，读取文件系统中音频文件的数据流，同时将其存储至系统RAM中，便于后续的数据读取和拼接操作，同时也可以保证后续仪表能够实时响应声音报警。

设置播放器参数，保证音频文件的量化位数、采样率和通道数与播放器完全匹配，由于音频文件已经根据仪表硬件的配置处理成了统一的格式，所以播放器参数仅需要设置一次。

请参阅图4所示，作为本发明的一具体实施方式，报警音频合成和播放控制的详细实现方法如图所示：执行完初始化程序之后，当收到一个报警信号，在音频报警逻辑控制程序里对报警所需音频进行合成，然后将合成的报警音频写入声卡的buffer中，如果当前报警需要音频A持续鸣响，那么便将A音频的数据构建成一个环形队列，从队列的首端开始每次取出一个块的数据写入声卡的buffer中，直至报警信号停止，这样在扬声器的数据输入端便会得到一个音频A的连续报警信号，从而实现了报警音频A的持续鸣响动作。

在本发明的一具体实施方式中，如果需要实现500ms音频A和500ms音频B持续1HZ报警，那么根据当前设置的数据块大小n可以计算出一个数据块以当前的速率Fs播放需要的时间t＝n/Fs，于是将音频A播放500ms实际上就是从音频A构成的环形队列里取出0.5/t个数据块写入声卡buffer中，当然0.5/t不一定能刚好整除，所以可以通过调整n的值来保证误差在汽车仪表允许的范围之内，500ms的音频A数据写入完毕之后，再用同样的方法将音频B的数据写入声卡buffer中，然后重复执行写入0.5/t个音频A数据块和写入0.5/t个音频B数据块，便可以实现音频A和音频B组成的1HZ播放了。

在本发明的另一具体实施例中，如：一款7吋屏汽车组合仪表

1.客户提供的原始音频文件为8个5秒的不同频率的持续鸣响的报警音频，采样率为48k，量化位数16bit，单声道，所以8个原始文件总大小就是3.84M，另外还需要制作一些音频组合的片段，最终所有音频文件总大小会占用4M的flash空间。

2.使用上述方案，处理音频文件后，在实现相同的声音报警效果的情况下，音频文件所占用的flash空间仅有50K，相当于压缩了80倍系统flash空间占用。

3.客户要求仪表在收到AEB报警后200ms内必须出现声音报警，使用该方案实现，经多次实验后得出，从仪表收到报警信号到发出报警声音的时间间隔为17ms，完全满足客户需求。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成的，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“实施方式”或“实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

采用了本发明的该用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的系统、方法、装置、处理器及其计算机存储介质，通过将原始音频文件处理成周期小片段和对音频文件灵活合成的思想可以显著降低汽车仪表对系统flash大小的要求，使用该方案后可以选用更小的flash芯片，有效降低了硬件成本；可以显著降低汽车仪表OTA升级音频文件的升级包大小，有效减少完成OTA所需的时间；通过将音频文件片段的数据流组成环形队列，然后从头到尾将数据按预先设置好的块大小不断写入声卡buffer中的思想可以使得汽车仪表播放报警信号时不会额外增加对系统RAM的占用，可以有效提升系统运行时的稳定性，并且本技术方案所采用的预处理和初始化方案使得汽车仪表从收到报警信号到驱动扬声器发出报警声音之间可以省去读取文件头信息、设置播放器参数和从flash中读取文件数据流的步骤，提高了汽车仪表响应报警信号的实时性。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种根据汽车仪表音频合成和实时播放控制系统实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法，所述的系统包括：

音频文件处理模块，用于将音频文件预处理成预设周期的小片段音频文件，以减少周期性的报警音频对汽车仪表FLASH的占用；

音频数据提取及存储模块，与所述的音频文件处理模块相连接，用于提取文件系统中各个小片段音频文件的数据流，并将其存储在系统内存中；

音频报警逻辑控制模块，与所述的音频数据提取及存储模块相连接，用于接收和处理输入到汽车仪表的报警信号，并根据各个小片段音频文件得出当前播放的音频数据；

音频数据合成模块，与所述的音频数据提取及存储模块相连接，用于根据所述的音频报警逻辑控制模块的音频控制逻辑，将需要进行报警控制的音频文件进行音频合成处理，生成当前报警所需的音频数据；以及

音频播放控制模块，与所述的音频数据合成模块相连接，用于将当前报警所需的音频数据写入声卡的缓冲区中，以实现后续报警音频数据的播放和控制处理；

其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)在所述的音频文件处理模块中将汽车仪表所需的音频文件预处理成预设周期的小片段音频文件；

(2)根据当前的硬件配置，将各个小片段音频文件的采样率和采样量化位数统一成固定的数值；

(3)所述的汽车仪表上电后读取各个音频片段的数据流构成的环形队列，并将其存储在所述的系统内存中；

(4)按照预设方案配置播放器参数；

(5)所述的音频报警逻辑控制模块接收对应的报警信号，并根据音频控制逻辑，将各个数据流合成当前报警所需的音频数据；

(6)所述的音频播放控制模块将当前报警所需的音频数据写入声卡缓冲区中，进行后续报警信号的播放。

2.根据权利要求1所述的实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体为：

在汽车仪表上电后执行音频报警逻辑控制模块的初始化程序时，读取文件系统中音频文件的数据流，同时将各个数据流存储至系统内存中，便于后续的数据读取和拼接操作，同时也用于保证后续汽车仪表能够实时响应声音报警。

3.根据权利要求1所述的实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体为：

将所述的播放器参数设置为与各个所述的小片段音频文件的量化位数、采样率和通道数完全匹配。

4.根据权利要求1所述的实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法，其特征在于，所述的步骤(6)具体为：

根据系统所需的播放时长，按照从头到尾的顺序从所述的环形队列的首端开始，将环形队列中相应位置的数据块的音频数据依次写入声卡的缓冲区中，直到报警信号停止，以实现音频信号的持续鸣响动作。

5.一种用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的装置，其特征在于，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时，实现权利要求1至4中任一项所述的汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的各个步骤。

6.一种用于实现汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的处理器，其特征在于，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至4中任一项所述的汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的各个步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至4中任一项所述的汽车仪表音频合成和实时播放控制的方法的各个步骤。

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