CN116198415A - 利用音乐控制灯光的系统和方法、以及车机系统 - Google Patents

利用音乐控制灯光的系统和方法、以及车机系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用音乐控制灯光的系统和方法、以及车机系统。该系统包括：音乐分析单元，被配置用于分析音乐的节奏和内容；以及灯光控制单元，被配置用于基于对音乐的节奏和内容的分析，动态地控制发光部件发出的灯光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项。本发明的实施例可以使灯光、音乐与场景之间实现更好的融合，使用户获得改善的声光体验。

Description

利用音乐控制灯光的系统和方法、以及车机系统
技术领域
本发明涉及一种利用音乐控制灯光的系统和方法、以及车机系统。
背景技术
人们在户外、室内或车辆内听音乐时，经常希望有灯光随着音乐的节奏而变化，以获得较好的视听体验。例如，在车辆使用过程中，为了使用户具有更舒适、更有趣的驾车体验，往往将车辆中的环境灯光和音乐结合起来呈现给用户，例如将环境灯光的变化与音乐节奏相关联，使环境灯光随着音乐节奏而变化；在音乐喷泉、音乐会或户外广场等场合，灯光随着音乐节奏而变化，令人赏心悦目。
在现有技术中通常出现的问题是，通常都只能简单地使灯光变化与音乐旋律进行节奏合拍，难以实现灯光、音乐与场景之间更好的融合。例如，播放的音乐内容可能与环境灯光并不匹配，或者，环境灯光与现实场景不匹配，导致灯光太艳丽或太呆板，等等。音乐的内容虽然可以大大改善用户体验，但是与现实场景或用户情感不匹配的音乐内容可能会使用户体验变差，也会使得环境灯光变得只是一种音乐的节奏，而不是呈现令人愉悦的氛围。
另一方面，在驾车过程中，车载主机(HU)的屏幕位于驾驶员的视线范围内，但是在车辆内呈现环境灯光和音乐时，车载主机的屏幕却并未参与灯光呈现，或者只是显示背景色彩，因而未能利用车载主机的显示屏给用户带来更好的体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用音乐控制灯光的系统和方法、以及车机系统，以克服现有技术中的上述至少一个问题。
根据本发明的一方面，提供一种利用音乐控制灯光的系统，所述系统包括：音乐分析单元，被配置用于分析音乐的节奏和内容；以及灯光控制单元，被配置用于基于对所述音乐的节奏和内容的分析，动态地控制发光部件发出的灯光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项；其中，所述灯光控制单元包括色彩编码器，所述色彩编码器被配置用于基于所述音乐的节奏和内容中的至少一项生成色彩编码；所述灯光控制单元基于所述色彩编码器生成的色彩编码来控制所述发光部件发出的灯光的色彩。
根据本发明的另一方面，提供一种利用音乐控制灯光的方法，所述包括：分析音乐的节奏和内容；以及基于对所述音乐的节奏和内容的分析，动态地控制发光部件发出的灯光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项；其中，所述控制步骤包括：基于所述音乐的节奏和内容中的至少一项生成色彩编码；以及基于所述色彩编码来控制所述发光部件发出的灯光的色彩。
根据本发明的又一方面，提供一种用于提供场景音乐和氛围灯光的设备，所述设备包括：多个发光部件；音乐播放装置；以及如上述方面所述的利用音乐控制灯光的系统。
根据本发明的又一方面，提供一种车辆，其包括如上述方面所述的用于提供场景音乐和氛围灯光的设备。
根据本发明的又一方面，提供一种车机系统，所述车机系统包括：存储器，其中存储计算机可执行指令；以及至少一个处理器；所述计算机可执行指令在由所述处理器执行时使所述车机系统执行如上述方面所述的利用音乐控制灯光的方法，以动态地控制布置在车辆的内部空间的多个发光部件、以及所述车机系统的显示屏所发出的光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项。
本发明的实施例可以使灯光、音乐与场景之间实现更好的融合，以改善用户体验。
附图说明
图1示出本发明实施例的利用音乐控制灯光的系统的结构方框图。
图2示出本发明实施例的利用音乐控制灯光的方法的流程图。
图3示出本发明实施例的用于提供场景音乐和氛围灯光的设备的结构方框图。
图4示出在实施例中处理音乐信号和控制灯光的整体方法流程示意图。
图5示出在实施例中的发光部件和显示屏的灯光分布示意图。
图6示出本发明实施例的车辆示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步描述本发明的实施例。
图1示出本发明实施例的利用音乐控制灯光的系统100的结构方框图。系统100包括：音乐分析单元120，被配置用于分析音乐的节奏和内容；以及灯光控制单元130，被配置用于基于对音乐的节奏和内容的分析，动态地控制发光部件140发出的灯光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项；灯光控制单元130包括色彩编码器131，色彩编码器131被配置用于基于音乐的介质和内容中的至少一项生成色彩编码；灯光控制单元130基于色彩编码器131生成的色彩编码来控制发光部件140发出的灯光的色彩。在该实施例中，灯光控制单元130可以基于对音乐的节奏和内容的分析，生成动态变化的灯光控制信号，相应地控制灯光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项，以实现灯光与音乐的深度融合，利用色彩编码生成的色彩编码来控制发光部件的发光，系统100可以产生与音乐节奏和内容充分融合的动态变化及色彩丰富的色彩方案，从而使用户获得改善的声光体验。在一些实施例中，系统100还包括音乐选择单元110，被配置用于基于情景来选择要播放的音乐，以使音乐、灯光与情景相互协调；其中的情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项。音乐选择单元110可以是供用户根据其偏好或状态等主观因素来选择要播放的音乐的输入单元，以使音乐及相应的灯光满足用户的偏好或与用户当前状态相协调。例如，播放用户喜欢的音乐，如节奏舒缓的音乐、激情奔放的音乐、爱情音乐、电影音乐、儿童音乐等；或者，在用户出现疲劳状态、同时希望用户精神振作时(如用户正在驾驶车辆时)，播放可以振作精神的音乐；在用户(如儿童)出现疲劳状态并希望睡觉时，播放节奏舒缓安静可以催眠的音乐。音乐选择单元110也可以是基于天气、时间、位置等客观因素来自动选择要播放的音乐的单元，以使音乐及相应的灯光与客观因素相互协调。例如，在春季播放关于春天的音乐，在下雨时播放与雨有关的音乐，在节假日(如春节)播放与节假日有关的音乐，用户位于海边时播放与海有关的音乐，用户位于树林中时则播放与森林有关的音乐。
在一些实施例中，用户状态可以包括用户的身体疲劳状态、用户的心理状态、用户的移动速度中的至少一项。音乐选择单元110可以基于这些用户状态中的至少一种来自动选择音乐，例如在用户处于兴奋状态或者用户处于高速移动状态(例如在车速较高的车辆中)时，选择节奏较快、热情奔放的音乐。用户状态可以利用相应的传感器来自动检测，也可以由用户通过输入装置自行设定其状态。
在一些实施例中，音乐选择单元110包括音乐模式选择单元111，音乐模式选择单元111被配置用于由用户在其上选择符合用户偏好的音乐模式，音乐模式指示要播放的音乐的风格；音乐选择单元111根据所选择的音乐模式自动地选择要播放的音乐。在一个示例中，在音乐模式选择单元111上可以选择的音乐模式包括浪漫模式、对话模式、孕妇模式、儿童模式、祝福模式和智能模式。浪漫模式、对话模式、祝福模式、孕妇模式、儿童模式分别表示选择的音乐主题风格为浪漫(如抒情和充满幻想)、对话(无歌词的轻音乐)、祝福(欢乐喜庆)、以及适合孕妇(如轻柔温馨，委婉柔美)和儿童(如轻松活泼)的音乐主题风格；智能模式可以是基于客观因素或历史数据来自动选择要播放的音乐。音乐模式选择单元111上可以选择的音乐模式还可以包括其它模式，本发明并不限于上述这些模式。音乐选择单元110还可以包括采用其它方式选择音乐的单元，并不限于仅包括上述实施例的音乐模式选择单元111。
在一些实施例中，音乐分析单元120包括：音乐节奏分析模块121，被配置用于分析音乐的节奏；以及音乐内容分析模块122，被配置用于分析音乐的内容。在音乐播放的时间过程中，音乐节奏会有变化，以及音乐不断呈现其中蕴含的丰富内容(例如，表达多种不同的主题或情感，表达多个不同的场景，音乐所配的歌词)，相应地，灯光控制单元130可以基于音乐的当前节奏和当前呈现的内容来动态地控制发光部件140发出的灯光的色彩、亮度及其变化节奏中的至少一项。在一个实施例中，灯光控制单元130基于音乐节奏分析模块121对音乐节奏的分析，动态地控制发光部件140发出的灯光的变化节奏，使灯光的颜色、亮度的变化节奏与音乐节奏相一致；灯光控制单元130还基于音乐内容分析模块122对音乐内容的分析，动态地控制发光部件140发出的灯光的色彩和亮度中的至少一项，使得灯光的色彩和/或亮度与音乐内容协调一致。
音乐内容可以包括音乐的风格、场景和歌词中的至少一项，但本发明并不限于此，音乐内容还可以包括音乐的其它内涵方面。音乐内容可以反映音乐所表达的情感和意境，而根据色彩心理学的理论，灯光所展示的色彩和亮度也可以表达情感和意境。例如，红色表达热烈、热情、性感、赞美和激情，橙色表达亲切、积极、进取和活力，黄色表达青春、乐观和温暖，绿色表达自然、放松、和平和生命，蓝色表达伤心、舒适和平静，紫色表达浪漫、梦幻和优雅，粉色表达温柔、甜美、浪漫和轻松，白色表达纯洁、神圣、善良、信任和开放。在本发明的实施例中，使得灯光的色彩和/或亮度与音乐内容协调一致，就是使灯光表达的情感和意境与音乐所表达的情感和意境相一致。
另一方面，音乐的节奏本身也可以表达情感和意境，例如舒缓的节奏可以表达平静、梦幻、放松和自然，与蓝色、紫色和绿色等色彩表达的情感和意境相对应，快节奏音乐可以表达欢快、乐观、轻松、积极和热情，与黄色、粉色、橙色和红色等色彩表达的情感和意境相对应。在另一个实施例中，灯光控制单元130可以基于音乐节奏分析模块121对音乐节奏的分析、以及音乐内容分析模块122对音乐内容的分析，动态地控制发光部件140发出的灯光的色彩和亮度，以及基于音乐节奏分析模块121对音乐节奏的分析来动态地控制色彩和亮度的变化节奏。
在一些实施例中，系统100还可以包含音乐主题字典，该音乐主题字典包含音乐节奏和内容所表达的各种主题及其对应的色彩。例如，音乐主题字典可以包含基于色彩心理学的情绪色板。音乐分析单元120对音乐的节奏和内容进行分析，可以确定音乐的节奏和内容所表达的情感或意境；灯光控制单元130可以在情绪色板中选择与这些情感或意境相对应的色彩，同时控制发光部件140在所发出的灯光中呈现相应的色彩。情绪色板可以包含如上所例举的各种情绪、意境及其所对应的色彩。
在一些实施例中，音乐内容分析模块122进一步被配置用于对音乐的风格、场景和歌词中的至少一项进行分析，提取与音乐的风格、场景和歌词中的至少一项相关的特征，以及利用机器学习算法对音乐的风格、场景和歌词中的至少一项进行分类；灯光控制单元130进一步被配置用于至少部分地基于音乐的风格、场景和歌词中的至少一项的分类来动态地控制灯光的色彩和亮度，以及至少部分地基于情景和音乐节奏分析模块121的分析来控制灯光的色彩和亮度的变化节奏；其中，情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项。在实施例中，可以将音乐的风格、场景和歌词分类到相应的情感或意境中，以使得灯光控制单元130可以基于音乐当前的风格、场景或歌词来控制发光部件140发出具有与其所分类的情感或意境相对应的色彩和亮度的灯光。情景可以由用户设置或自动地设置。在系统100中可以设置用于检测用户状态的传感器，以检测用户状态。
在对音乐内容进行分类的过程中，可以利用机器学习算法来建立模型并进行特征提取和训练，获得不断完善的分类器模型，用于对音乐内容进行关于其表达情感和意境的分类。例如，在播放卡朋特乐队的歌曲“昨日重现”时呈现配乐和歌词“当我年轻时，常听收音机。等待心爱的歌曲。听到播放时便随声歌唱。这使我欢畅。……”。在歌词分类过程中，对于歌曲音乐中的歌词内容，进行歌词分割(如针对“昨日重现”中的上述歌词，可以句子为单位，将其分为四段，这四段分别表达不同的情感和意境)、上下文信息关联分析、提取歌词中的关键词、以及特征提取和分析等，以对分段的歌词所表达的情感或意境进行分类，并添加相应的分类标签。灯光控制单元130可以基于当前的歌词分段的分类标签来控制发光部件140发出具有与其所分类的情感或意境相对应的色彩和亮度的灯光。
音乐风格是指音乐作品在整体上呈现出的具有代表性的独特面貌，即音乐类型。不同的音乐风格可以表达不同的情感或意境，音乐的主题或名称也可以体现其所要表达的情感或意境。例如，轻音乐结构简单、节奏明快、旋律优美，可以营造温馨浪漫的情调，带有休闲性质；古典音乐内涵深刻、经典、高雅；乡村音乐曲调简单，节奏平稳，带有叙述性和乡土气息；摇滚乐可以表达狂热、激情、叛逆等各种情感和意境。音乐内容分析模块122可以对音乐中的片段进行分析，提取与音乐的风格相关的特征(包括音乐的主题或名称)，判断音乐的类型及其所表达的情感和意境，然后利用机器学习算法对音乐的风格进行分类；灯光控制单元130可以进一步基于音乐风格的分类来动态地控制灯光的色彩和亮度、以及色彩和亮度的变化节奏。在另一个示例中，可以由音乐节奏分析模块121和音乐内容分析模块122相结合来分析音乐的风格，以对音乐或音乐片段进行分类。
音乐场景是指音乐所描述的场景，例如自然景物(如大海，河流，草原等)、节日庆典场景、婚礼场景、酒吧场景、战争场景等。一段音乐中可以描述若干个不同的场景。通过音乐内容分析模块122对音乐的场景进行分析(例如可以依据音乐的主题或名称、音乐片段中的元素)，提取与音乐的场景相关的特征，与经典的场景音乐元素进行比对，以及利用机器学习算法对音乐的场景进行分类；灯光控制单元130进一步基于音乐的场景的分类来动态地控制灯光的色彩和亮度，以及至少部分地基于情景和音乐节奏分析模块121的分析来控制灯光的色彩和亮度的变化节奏，从而可以使用户通过音乐和灯光感受到音乐所描述的场景。例如，播放与海有关的音乐片段时，使灯光的颜色呈现为蓝色；播放与草原有关的音乐片段时，使灯光的颜色呈现为绿色；播放与节日庆典有关的音乐片段时，使灯光的颜色呈现为红色并随音乐节奏闪烁。
在一些实施例中，发光部件140包括多个发光部件；灯光控制单元130还包括色彩混合器132；色彩编码器131被配置用于基于音乐分析单元120所分析的音乐的节奏、风格、场景和歌词中的至少一项所表达的情感或意境生成色彩编码；色彩混合器132被配置用于基于所生成的色彩编码生成表达多种情感或意境的混合色彩方案；灯光控制单元130被配置用于基于所生成的混合色彩方案来控制多个发光部件140发出的灯光的色彩。
多个发光部件140可以按照特定的图案组合布置。例如，在车辆内部沿两侧的车门、前侧车窗和后侧车窗来布置多个灯管，组合成一个矩形方框状的氛围灯光结构。在该氛围灯光结构中，灯光控制单元130可以控制各个发光部件140，以各个发光部件140的发光色彩在时间上、空间上的组合方式来呈现表达音乐中的多种情感或意境的混合色彩方案。
在一些实施例中，色彩混合器132生成的混合色彩方案包括多种色彩在不同空间的组合方案、多种色彩在不同时间段的切换方案、多种色彩的混色方案中的至少一种。多种色彩在不同空间的组合方案可以是在氛围灯光结构的整体空间中，同时呈现多种色彩来表达多种情感或意境；例如，可以利用不同的灯光色彩来呈现音乐中同时出现的主旋律和副旋律所表达的情感或意境，呈现主旋律的色彩在氛围灯光结构中可以占据更大的发光空间(即大的发光色块)，呈现副旋律的色彩在氛围灯光结构中可以占据较小的发光空间(即小的发光色块)。由多个发光部件140呈现的这些色块可以组成混合色彩方案的灯光构图。通过灯光控制单元130的控制，也可以呈现小的发光色块在大的发光色块中流动或闪烁的灯光效果。多种色彩在不同时间段的切换方案可以是在氛围灯光结构的整体空间中，在不同时间段呈现不同的多种色彩来表达多种情感或意境；例如，可以利用不同的灯光色彩来呈现音乐中按时间顺序出现的主旋律、副旋律、歌词等因素所表达的情感或意境，随着音乐中的主旋律、副旋律、以及歌词在不同时间段轮流出现，以在相应的时间段进行灯光切换的方式来呈现表达相应情感或意境的灯光色彩。多种色彩的混色方案可以是在氛围灯光结构的整体空间中，呈现表达混合多种情感或意境的混合色彩；例如，蓝色与红色混合成紫色，红色与黄色混合成橙色，黄色与蓝色混合成绿色。上述混合色彩方案可以组合使用。但本发明并不限于上述三种混合色彩方案，也可以采用其它的混合色彩方案。
在一些实施例中，色彩编码器131包括第一色彩编码器，第一色彩编码器被配置用于基于音乐的风格、场景和歌词中的至少一项的分类来生成相应的第一色彩编码；其中，第一色彩编码指示发光部件140中的每一个发光部件的发光色彩、和/或多个发光部件140的发光色彩构成的整体图案；灯光控制单元130进一步被配置用于基于第一色彩编码生成用于控制多个发光部件140的发光色彩的控制信号。氛围灯光通常是由多个发光部件按照特定的排列结构以组合方式来提供。第一色彩编码器生成的第一色彩编码不仅可以指示每一个发光部件的发光色彩，为发光部件的发光配色，而且可以指示多个发光部件140在每一时刻由每个发光部件发出的灯光组成的整体图案，从而使多个发光部件140的整体发光图案所表达的情感或意境与音乐的节奏和/或内容相融合和协调。例如，灯光控制单元130可以控制多个发光部件140，以产生蓝色块在多个发光部件140中流动的效果，来营造海水的场景；产生大片的绿色以营造森林的场景。
在另一个实施例中，色彩混合器132被配置用于根据第一色彩编码器生成的多个色彩编码以及所设置的发光部件的布置方案，生成基于多色方案的混合场景效果，获得与音乐和场景相融合的多灯带混合和多色彩柔和的整体发光色彩方案，以实现相应的整体声光体验效果。
在一些实施例中，灯光控制单元130将发光部件140的发光色彩表达的情感或意境控制成与音乐的风格、场景和歌词中的至少一项所表达的情感或意境相互协调。由此可以实现音乐与灯光的融合。
在另一些实施例中，色彩编码器131包括第二色彩编码器；第二色彩编码器包括标签色彩编码器和模式色彩编码器；标签色彩编码器被配置用于根据音乐的内容(如音乐的风格、场景和歌词中的至少一项)的分类标签来生成第二色彩编码，模式色彩编码器被配置用于根据情景和所选择的音乐模式来生成第三色彩编码；第二色彩编码器进一步被配置用于基于第二色彩编码和第三色彩编码生成组合的色彩编码；该组合的色彩编码指示多个发光部件140中的每一个发光部件的发光色彩、和/或多个发光部件140的发光色彩构成的整体色彩方案；其中，音乐的内容的分类标签指示音乐的内容的分类；情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项；音乐模式指示由用户选择的音乐的风格；灯光控制单元130进一步被配置用于基于该整体色彩方案生成用于控制多个发光部件140的发光色彩的控制信号。在该实施例中，可以基于情景和/或所选择的音乐模式自动选择要播放的音乐。由此可以基于环境特征(如天气、时间、用户所处地理位置)、音乐特色(如音乐内容)、用户(如用户偏好、用户心理或身体状态、用户选择的音乐模式)等因素生成综合的色彩编码，并进一步生成相应的整体色彩方案以用于控制灯光，从而使环境特征和用户等多种因素融合于音乐和灯光中，使用户获得更完美舒适的声光体验。
整体色彩方案可以将与环境特征相适应的情感和意境、音乐内容所表达的情感和意境、以及用户所需要的情感和意境融合在一起，并且以色彩的方式分布在多个发光部件上来呈现。整体色彩方案可以是动态变化的，并且随着音乐节奏韵律而变化以呈现色彩变化的节奏感。
在灯光控制单元130中，色彩编码器131可以根据需要包括第一色彩编码器和第二色彩编码器中的至少一个。第一色彩编码器和第二色彩编码器可以由硬件或软件、或其组合来实现。
在本发明的实施例中，利用色彩编码器131和色彩混合器132以及控制相应的多个发光部件(包括显示屏)呈现集成的氛围灯光，可以实现基于多维因素(如音乐、天气、用户偏好、用户状态等)的智能动态灯光，提供色彩更加丰富、随音乐的变化更丰富和更协调、以及更为灵动的灯光呈现方案，实现音乐、场景、灯光等多因素的深度融合，为用户提供更好的声光体验。
在一些实施例中，系统100被包含在车辆的车机系统中；发出灯光的部件包括被布置在车辆的内部空间的多个发光部件、以及车机系统的显示屏。灯光控制单元130可以控制多个发光部件和车机系统的显示屏的发光颜色和亮度。车机系统的显示屏也可以与音乐同步地显示图案、图像或视频中的任一种，以使车辆上的用户获得沉浸式的体验。
本发明并不限于将系统100应用在车辆中，也可以应用在其它场合，例如在音乐喷泉、音乐会、电影院等各种艺术演出的现场进行音乐和灯光控制。
图2示出本发明实施例的利用音乐控制灯光的方法的流程图。如图2所示，方法200包括：分析音乐的节奏和内容(步骤220)；以及基于对音乐的节奏和内容的分析，动态地控制发光部件发出的灯光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项(步骤230)；其中，控制步骤230包括：基于音乐的节奏和内容中的至少一项生成色彩编码；以及基于色彩编码来控制发光部件发出的灯光的色彩。
在一些实施例中，方法200还包括：基于情景来选择要播放的音乐，以使音乐、灯光与情景相互协调(步骤210)；其中的情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项。用户状态可以包括用户的身体疲劳状态、用户的心理状态、用户的移动速度中的至少一项。
在一些实施例中，选择步骤210包括：选择符合用户偏好的音乐模式，音乐模式指示要播放的音乐的风格；以及根据所选择的音乐模式自动地选择要播放的音乐。
在一些实施例中，分析步骤220包括：对音乐的风格、场景和歌词中的至少一项进行分析，提取与音乐的风格、场景和歌词中的至少一项相关的特征，以及利用机器学习算法对音乐的风格、场景和歌词中的至少一项进行分类；控制步骤230包括：至少部分地基于音乐的风格、场景和歌词中的至少一项的分类来动态地控制灯光的色彩和亮度，以及至少部分地基于情景和音乐的节奏来动态地控制灯光的色彩和亮度的变化节奏；其中的情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项。
在一些实施例中，发光部件包括多个发光部件；控制步骤230还包括：基于分析步骤220所分析的音乐的节奏、风格、场景和歌词中的至少一项所表达的情感或意境生成色彩编码；基于所生成的色彩编码生成表达多种情感或意境的混合色彩方案；以及基于混合色彩方案来控制多个发光部件发出的灯光的色彩。混合色彩方案可以包括多种色彩在不同空间的组合方案、多种色彩在不同时间段的切换方案、多种色彩的混色方案中的至少一种。
在一些实施例中，控制步骤230还包括：基于音乐的风格、场景和歌词中的至少一项的分类来生成相应的第一色彩编码；其中的第一色彩编码指示发光部件中的每一个发光部件的发光色彩、和/或多个发光部件的发光色彩构成的整体图案；以及基于第一色彩编码生成用于控制多个发光部件的发光色彩的控制信号。
在一些实施例中，在控制步骤230中，发光部件的发光色彩表达的情感被控制成与音乐的风格、场景和歌词中的至少一项所表达的情感相互协调。
在一些实施例中，控制步骤230包括：根据音乐的内容的分类标签来生成第二色彩编码；根据情景和所选择的音乐模式来生成第三色彩编码；基于第二色彩编码和第三色彩编码生成组合的色彩编码；该组合的色彩编码指示多个发光部件中的每一个发光部件的发光色彩、和/或多个发光部件的发光色彩构成的整体色彩方案；以及基于整体色彩方案生成用于控制多个发光部件的发光色彩的控制信号；音乐的内容的分类标签指示音乐的内容的分类；情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项；音乐模式指示由用户选择的音乐的风格。
本领域技术人员可以理解，图1所示的系统100及其各种实施方式都可以用于实施图2所示的方法200，利用方法200和各种信号处理及控制系统也可以实现图1所示的系统100及其各种实施方式。
图3示出本发明实施例的用于提供场景音乐和氛围灯光的设备的结构方框图。如图所示，设备300包括：音乐播放装置310；如上述实施例所述的利用音乐控制灯光的系统320；以及多个发光部件330。系统320可以采用上述实施例所述的系统100。该设备300可以利用音乐播放装置310播放的音乐来控制发光部件330发出的灯光，实现音乐与灯光的融合以改善用户体验。在其它实施例中，设备300还可以包括一个或多个显示屏，用以显示符合音乐节奏和内容的图像和/或视频，而通过显示屏与氛围灯光的集成，可以进一步实现基于多维情景(如包括音乐、天气、用户偏好等)的智能动态灯光。例如在大型音乐会现场的左前方和右前方设置两个大型显示屏，或者在现场的正前方设置一个显示屏。显示屏还可以与由发光部件330组成的氛围灯光形成互动模式，彩色块可以在多个发光部件330和显示屏之间在多个方向上进行流动和传递、扩散或收敛，以形成灵动的、并符合音乐韵律和场景的发光效果。
图4示出在实施例中处理音乐信号和控制灯光的整体方法流程示意图。如图4所示，方法400包括：音乐节奏分析、音乐内容分析、音乐模式选择、色彩编码、韵律节奏的空间链接编码和灯光控制等步骤。具体而言，在音乐节奏分析步骤中，先接收音乐信号的音频源信号波文件并进行预处理(子步骤410)，例如对23ms的音乐信号加汉明窗，对汉明窗中的数据进行快速傅里叶变换(FFT)及获得功率谱；进行快速音频源分割(子步骤412)；进行音频剪辑(子步骤414)；对剪辑的音频信号进行短时傅里叶变换(STFT)/快速傅里叶变换(FFT)，获得声谱图(子步骤416)；进行音乐信号周期性分析(子步骤418)，以获得音乐信号的周期性的韵律节奏信息。另外，可以设置场景化节奏增强模块，用以进一步将场景信息(如天气信息、用户状态等)与所获得的音乐信号的周期性的韵律节奏信息相结合，以实现韵律节奏与场景进一步融合。在进行音乐节奏分析的过程中，本发明并不限于上述子步骤，也可以采用其它方式来分析音乐的节奏。
在音乐内容分析步骤中，提取歌曲音乐中的歌词(子步骤420)；利用自然语言处理(NLP)技术来对歌词内容进行分类并添加分类标签(子步骤422)，包括歌词的主题词提取、歌词的语义环境分析和情感分析及其分类、训练歌词分类器(如，特征提取，机器学习算法处理，预测处理，分类器模型处理，添加歌词分类标签等)。音乐模式选择步骤包括：基于天气、车辆速度或音乐音量等因素来自动选择音乐模式、基于用户偏好来选择音乐模式、以及智能选择模式(子步骤430)；用户可以从可供选择的音乐模式(包括浪漫模式、对话模式、祝福模式、孕妇模式、儿童模式等)中任选一种模式来开启音乐播放，音乐播放装置将自动播放符合所选音乐模式的音乐(子步骤432)。
基于在子步骤422获得的歌词分类标签和在子步骤432播放的音乐，由双因素色彩编码器生成与歌词和音乐信号所表达的情感和意境相对应的色彩编码(步骤440)。双因素色彩编码器可以是如上所述的第二色彩编码器的一种实施方式，其可以包括标签色彩编码器和模式色彩编码器；标签色彩编码器可以根据歌词分类标签来对歌词进行标签色彩编码，模式色彩编码器可以根据天气、用户移动速度、音乐音量以及所选择的音乐模式来对音乐进行模式色彩编码；然后，通过标签色彩编码器和模式色彩编码器两者的组合色彩编码，对音乐内容标签进行分类归并(步骤450)。进一步，基于在子步骤418获得的音乐信号的周期性的韵律节奏信息、以及在步骤450分类归并后的音乐内容标签，对两者进行组合链接，实现对音乐信号的韵律节奏的空间链接编码，并由此生成整体的发光色彩和亮度的分布及其灯光变化节奏信息，以及相应地生成控制信号，以用于控制各个发光部件的发光和显示屏(如车机系统的显示屏或设备300中的显示屏)的显示。这些生成的控制信号将被发送到控制器，以控制各个发光部件的发光和显示屏的显示(步骤470)。
在一个示例中，音乐的内容可能同时表达多种情感和意境，例如有主要情感和次要情感，此时生成的音乐内容标签有多个，相应地，色彩编码器生成多个(例如与歌词和乐曲信号所表达的情感和意境相对应的)色彩编码；而在系统100控制多个发光部件发光时，主要情感对应的灯光色彩(主色彩)要多于次要情感对应的灯光色彩，或者，次要情感对应的灯光色彩呈现在主色彩中流动或波动的状态。
本发明的实施例还可提供一种车机系统，包括：存储器，其中存储计算机可执行指令；以及至少一个处理器；计算机可执行指令在由处理器执行时使车机系统执行如上述实施例所述的利用音乐控制灯光的方法，以动态地控制布置在车辆的内部空间的多个发光部件、以及车机系统的显示屏所发出的光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项。
图5示出在实施例中的发光部件和显示屏的灯光分布示意图。图3所示的设备300中的发光部件和显示屏可以按图5所示来布置。在该实施例中，发光部件510和520可以设置在显示屏530的上方，发光部件540和550可以设置在显示屏530的两侧，以形成对用户的半环绕状态。发光部件510、520、540和550可以位于与音乐播放装置310的前置音响、左声道音响和右声道音响相近的位置，通过音乐、灯光及场景的相互融合，使用户获得沉浸式的声光体验。
本发明还提供一种车辆，其包括如上述实施例所述的用于提供场景音乐和氛围灯光的设备。图6示出本发明实施例的车辆600的示意图。在车辆600的内部分别设置有车前发光管610和620、侧面发光管640和650，在方向盘附近设置有车机系统(如Head Unit)的显示屏630。在系统100的控制下，发光管610、620、640和650以及显示屏630可以按照与车机系统播放的音乐同步的节奏，发出与音乐的节奏和内容相融合的灯光；显示屏630还可以进一步以视频方式显示变化的色彩和图案；图6中的箭头指示在发光管610、620、640和650中呈现色彩块(如黄色块)在发光管中流动的方向。通过各个发光管和显示屏，并且结合车辆600内部的立体声多声道音响设备，可以在整体上使车辆600内部的用户获得沉浸式的声光体验。
以上描述仅是本发明的优选实施例，并非构成对本发明的任何限制。本领域技术人员在了解了本发明内容和原理后，可以在不背离本发明原理的情况下，进行形式和细节上的各种修改和变型，而这些基于本发明原理的修改和变型仍在本专利的权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种利用音乐控制灯光的系统，包括：
音乐分析单元，被配置用于分析音乐的节奏和内容；以及
灯光控制单元，被配置用于基于对所述音乐的节奏和内容的分析，动态地控制发光部件发出的灯光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项；
其中，所述灯光控制单元包括色彩编码器，所述色彩编码器被配置用于基于所述音乐的节奏和内容中的至少一项生成色彩编码；所述灯光控制单元基于所述色彩编码器生成的色彩编码来控制所述发光部件发出的灯光的色彩。
2.根据权利要求1的系统，还包括：
音乐选择单元，被配置用于基于情景来选择要播放的音乐，以使所述音乐、所述灯光与所述情景相互协调；
其中，所述情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项；其中，所述用户状态包括用户的身体疲劳状态、用户的心理状态、用户的移动速度中的至少一项。
3.根据权利要求2的系统，其中，所述音乐选择单元包括音乐模式选择单元，所述音乐模式选择单元被配置用于由用户在其上选择符合所述用户偏好的音乐模式，所述音乐模式指示要播放的音乐的风格；
所述音乐选择单元根据所选择的音乐模式自动地选择要播放的音乐。
4.根据权利要求1至3中任一项的系统，其中，所述音乐分析单元包括：
音乐节奏分析模块，被配置用于分析所述音乐的节奏；以及
音乐内容分析模块，被配置用于分析所述音乐的内容。
5.根据权利要求4的系统，其中，所述音乐内容分析模块进一步被配置用于对所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项进行分析，提取与所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项相关的特征，以及利用机器学习算法对所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项进行分类；
所述灯光控制单元进一步被配置用于至少部分地基于所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项的分类来动态地控制灯光的色彩和亮度，以及至少部分地基于情景和所述节奏分析模块的分析来动态地控制所述灯光的色彩和亮度的变化节奏；
其中，所述情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项。
6.根据权利要求1的系统，其中，所述发光部件包括多个发光部件；所述灯光控制单元还包括色彩混合器；
其中，所述色彩编码器被配置用于基于所述音乐分析单元所分析的所述音乐的节奏、风格、场景和歌词中的至少一项所表达的情感或意境生成所述色彩编码；所述色彩混合器被配置用于基于所生成的色彩编码生成表达多种情感或意境的混合色彩方案；所述灯光控制单元被配置用于基于所述混合色彩方案来控制所述多个发光部件发出的灯光的色彩。
7.根据权利要求6的系统，其中，所述混合色彩方案包括多种色彩在不同空间的组合方案、多种色彩在不同时间段的切换方案、多种色彩的混色方案中的至少一种。
8.根据权利要求1至7中任一项的系统，其中，所述色彩编码器包括第一色彩编码器，所述第一色彩编码器被配置用于基于所述音乐的节奏、风格、场景和歌词中的至少一项的分类来生成相应的第一色彩编码；其中，所述第一色彩编码指示所述发光部件中的每一个发光部件的发光色彩、和/或多个发光部件的发光色彩构成的整体图案；
所述灯光控制单元进一步被配置用于基于所述第一色彩编码生成用于控制所述多个发光部件的发光色彩的控制信号。
9.根据权利要求8的系统，其中，所述灯光控制单元将所述发光部件的发光色彩表达的情感或意境控制成与所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项所表达的情感或意境相互协调。
10.根据权利要求1至7中任一项的系统，其中，所述色彩编码器包括第二色彩编码器，所述第二色彩编码器包括标签色彩编码器和模式色彩编码器；
其中，所述标签色彩编码器被配置用于根据所述音乐的节奏和/或内容的分类标签来生成第二色彩编码，所述模式色彩编码器被配置用于根据情景和所选择的音乐模式来生成第三色彩编码；所述第二色彩编码器进一步被配置用于基于所述第二色彩编码和所述第三色彩编码生成组合的色彩编码；其中，所述组合的色彩编码指示所述多个发光部件中的每一个发光部件的发光色彩、和/或所述多个发光部件的发光色彩构成的整体色彩方案；
其中，所述音乐的内容的分类标签指示所述音乐的内容的分类；所述情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项；所述音乐模式指示由用户选择的音乐的风格；
其中，所述灯光控制单元进一步被配置用于基于所述整体色彩方案生成用于控制所述多个发光部件的发光色彩的控制信号。
11.根据权利要求1至10中任一项的系统，其中，所述系统被包含在车辆的车机系统中；其中，发出所述灯光的部件包括被布置在车辆的内部空间的多个发光部件、以及所述车机系统的显示屏。
12.一种利用音乐控制灯光的方法，包括：
分析音乐的节奏和内容；以及
基于对所述音乐的节奏和内容的分析，动态地控制发光部件发出的灯光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项；
其中，所述控制步骤包括：基于所述音乐的节奏和内容中的至少一项生成色彩编码；以及基于所述色彩编码来控制所述发光部件发出的灯光的色彩。
13.根据权利要求12的方法，还包括：
基于情景来选择要播放的音乐，以使所述音乐、所述灯光与所述情景相互协调；
其中，所述情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项；其中，所述用户状态包括用户的身体疲劳状态、用户的心理状态、用户的移动速度中的至少一项。
14.根据权利要求13的方法，其中，所述选择步骤包括：选择符合所述用户偏好的音乐模式，所述音乐模式指示要播放的音乐的风格；以及根据所选择的音乐模式自动地选择要播放的音乐。
15.根据权利要求12至14中任一项的方法，其中，所述分析步骤包括：对所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项进行分析，提取与所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项相关的特征，以及利用机器学习算法对所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项进行分类；
所述控制步骤包括：至少部分地基于所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项的分类来动态地控制所述灯光的色彩和亮度，以及至少部分地基于情景和所述音乐的节奏来动态地控制所述灯光的色彩和亮度的变化节奏；
其中，所述情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项。
16.根据权利要求12的方法，其中，所述发光部件包括多个发光部件；所述控制步骤还包括：
基于所述分析步骤所分析的所述音乐的节奏、风格、场景和歌词中的至少一项所表达的情感或意境生成所述色彩编码；
基于所生成的色彩编码生成表达多种情感或意境的混合色彩方案；以及
基于所述混合色彩方案来控制所述多个发光部件发出的灯光的色彩。
17.根据权利要求16的方法，其中，所述混合色彩方案包括多种色彩在不同空间的组合方案、多种色彩在不同时间段的切换方案、多种色彩的混色方案中的至少一种。
18.根据权利要求12至17中任一项的方法，其中，所述控制步骤还包括：
基于所述音乐的节奏、风格、场景和歌词中的至少一项的分类来生成相应的第一色彩编码；其中，所述第一色彩编码指示所述发光部件中的每一个发光部件的发光色彩、和/或多个发光部件的发光色彩构成的整体图案；以及
基于所述第一色彩编码生成用于控制所述多个发光部件的发光色彩的控制信号。
19.根据权利要求16的方法，其中，在所述控制步骤中，所述发光部件的发光色彩表达的情感被控制成与所述音乐的风格、场景和歌词中的至少一项所表达的情感相互协调。
20.根据权利要求12至17中任一项的方法，其中，所述控制步骤包括：
根据所述音乐的节奏和/或内容的分类标签来生成第二色彩编码；
根据情景和所选择的音乐模式来生成第三色彩编码；
基于所述第二色彩编码和所述第三色彩编码生成组合的色彩编码；其中，所述组合的色彩编码指示所述多个发光部件中的每一个发光部件的发光色彩、和/或所述多个发光部件的发光色彩构成的整体色彩方案；以及
基于所述整体色彩方案生成用于控制所述多个发光部件的发光色彩的控制信号；
其中，所述音乐的内容的分类标签指示所述音乐的内容的分类；所述情景包括用户偏好、天气、时间、用户状态、用户所处地理位置、音乐的音量中的至少一项；所述音乐模式指示由用户选择的音乐的风格。
21.一种用于提供场景音乐和氛围灯光的设备，包括：
多个发光部件；
音乐播放装置；以及
如权利要求1至11中任一项所述的系统。
22.一种车机系统，包括：
存储器，其中存储计算机可执行指令；以及
至少一个处理器；
其中，所述计算机可执行指令在由所述处理器执行时使所述车机系统执行如权利要求12至20中任一项所述的方法，以动态地控制布置在车辆的内部空间的多个发光部件、以及所述车机系统的显示屏所发出的光的色彩、亮度、以及色彩和亮度的变化节奏中的至少一项。
23.一种车辆，包括如权利要求21所述的设备。
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