CN114325586B - 一种车载多媒体声音定位*** - Google Patents
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Abstract
一种车载多媒体声音定位***，包括中央计算控制单元和至少3个多媒体区域单元；多媒体区域单元包括至少一个麦克风；多媒体区域单元与中央计算控制单元电信号连接；中央计算控制单元包括声音信号处理模块、声音定位模块；声音定位模块与声音信号处理模块电信号连接；声音信号处理模块接收三个以上多媒体区域单元的麦克风声音信息，声音定位模块计算声源到各个麦克风之间的声音延时，根据声音延时计算出声源到各个麦克风的距离，根据各个麦克风之间的距离，计算出声源的空间位置；根据声源的空间位置，对从声源空间位置发出的声音信号进行增强或减弱处理。
Description
技术领域
本申请属于车载电子***技术领域，尤其涉及一种车载多媒体声音定位***。
背景技术
现有技术的车载视频通话***中，声音可能来自车内的不同位置。
声源定位的准确性决定了后续应用的体验；若声源定位准确，则可以很好的强化或弱化目标声源；若声源定位不准确，则会带来糟糕的用户体验。
麦克风阵列虽然能够很好的定位声音的位置，但是传统的麦克风阵列是一个固定的器件，有较大的体积和特定的处理电路，如图8，8个MIC组成一个圆圈阵列，圆圈的直径越大，定位的精度越高，但是直径越大，在车辆内部空间越不好找到安装位置。
发明内容
在本申请中采用中央计算控制单元中的一个声音信号处理模块接收来自多个麦克风的声音信息，不用专门安装一个独立的麦克风阵列器件，通过同步各个麦克风采集模块的***时钟，将各个麦克风采集的信号集中到中央计算控制单元，较好的实现了车内声音定位。通过定位声源位置，可以过滤噪音或增强目标语音，或者针对特定发音位置，控制播放立体声等应用。
本申请解决上述技术问题的技术方案是一种车载多媒体声音定位***，包括至少3个多媒体区域单元、中央计算控制单元；多媒体区域单元包括至少一个麦克风；多媒体区域单元与中央计算控制单元电信号连接；中央计算控制单元包括声音信号处理模块、声音定位模块；声音定位模块与声音信号处理模块电信号连接；声音信号处理模块接收三个以上多媒体区域单元的麦克风声音信息，声音定位模块计算声源到各个麦克风之间的声音延时，根据各麦克风声音信息的声音延时计算出声源到各个麦克风的距离，根据各个麦克风之间的距离，计算出声源的空间位置；根据声源的空间位置，对从声源空间位置发出的声音信号进行增强或减弱处理。
所述麦克风与声音信号处理模块之间通过音频信号线连接。
所述的车载多媒体声音定位***，还包括音响单元，中央计算控制单元和音响单元电信号连接；中央计算控制单元控制音响单元播放音频数据，中央计算控制单元根据声源的空间位置，控制各个音响单元播放声音的大小、时延、播放的内容，在声源的空间位置控制播放声音的大小与立体声效果。
所述多媒体区域单元包括音响单元C。
所述多媒体区域单元包括显示器、摄像头；中央计算控制单元包括视频信号模块、摄像信号处理模块；各个多媒体区域单元的显示器与视频信号模块电连接，视频信号模块控制各个多媒体区域单元的显示器的播放内容；各个多媒体区域单元的显示器与摄像信号处理模块电连接，摄像信号处理模块接收并处理各个摄像头拍摄的图像数据。
所述多媒体区域单元包括区域网络模块，中央计算控制单元包括中央网络模块，各多媒体区域单元中的区域网络模块与中央计算控制单元之间通过网线连接。
中央计算控制单元包括网络时间同步模块，所述多媒体区域单元包括时间同步模块，时间同步模块与网络时间同步模块同步中央计算控制单元与多媒体区域单元的时间信息。中央计算控制单元包括中央时钟同步模块，所述多媒体区域单元包括时钟同步模块，中央时钟同步模块与时钟同步模块同步时钟信息，时钟信息用于计算声音延时，时钟同步模块与中央时钟同步模块之间通过时钟同步信号线连接。
声音信号处理模块接收到的多媒体区域单元的麦克风声音信息，为数字语音编码信息，所述数字语音编码信息中包含时钟信息。
中央计算控制单元包括工作模式1，工作模式1根据输入指令，锁定设定多媒体区域单元，对设定多媒体区域单元对应空间位置发出的声音信号进行增强处理，对于其他区域声音进行减弱处理，中央计算控制单元驱动音响单元增强设定多媒体区域单元对应空间位置对应的声音信号。
中央计算控制单元包括工作模式2，中央计算控制单元识别出车内各个空间位置发出的语音信息，增强语音信息，降低非语音信息；中央计算控制单元通过中央网络模块发送增强后语音信息，中央计算控制单元通过中央网络模块接收外界输入的语音通话信息，中央计算控制单元驱动音响单元播放增强后的语音通话信息。
本申请中技术方案的有益效果之一是，利用中央计算控制单元中的同一声音信号处理模块接收多个多媒体区域单元的麦克风声音信息，即对所有来自不同位置的声音信号采用同样的声音信号采集处理***，这样对所有输入的声音信号，声音信号采集处理***的本底噪声会保持一致，从而方便后续的语音信号处理。避免了在不同位置分别采用独立的声音信号采集处理***会有不同的***本底噪声的问题；这些本底噪声可能影响后续的语音信号处理，尤其是获取的声音信号的不同位置之间的间距较小，又要分辨出不同位置语音信号的特征时，这些本底噪声可能影响到后续信号处理的准确性，导致无法准确识别出不同声音信号的特征，从而无法进行准确的声源定位。而利用本申请的技术方案由于各个声音信号的本底噪声一致，能准确进行声源定位。
本申请中技术方案的有益效果之二是，麦克风与声音信号处理模块之间通过音频信号线连接，最大限度地保证进入声音信号处理模块的声音信号是原始声音信号，进一步降低信号传递过程中引入的本底噪声。
本申请中技术方案的有益效果之三是，中央计算控制单元根据声源的空间位置，控制各个音响单元播放声音的大小、时延、播放的内容，在声源的空间位置控制播放声音的大小与立体声效果。这些播放的声音也是声源信号的一部分，也可能成为本底噪声的一部分，当输出的声音能控制时，代表***具有控制声源的空间位置本底噪声的能力，由此也能降低***本底噪声，降低后续信号处理的难度。
本申请中技术方案的有益效果之四是，多媒体区域单元包括音响单元C，使多媒体区域单元具有声音外放能力，进一步丰富了声音信号的输出能力，使车载多媒体声音定位***还具有多点播放声音的能力。
本申请中技术方案的有益效果之五是，多媒体区域单元包括显示器、摄像头，使多媒体区域单元具有显示和摄像能力，使车载多媒体声音定位***还具有多点播放视频和获取图像的能力。
本申请中技术方案的有益效果之六是，多媒体区域单元中的区域网络模块与中央计算控制单元的中央网络模块，使各多媒体区域单元与中央计算控制单元都具有了连接网络的能力，且多媒体区域单元中的网络模块与中央计算控制单元的中央网络模块之间通过网线连接，在车内形成可靠的有线网络连接。
本申请中技术方案的有益效果之七是，时间同步模块与网络时间同步模块同步中央计算控制单元与多媒体区域单元的时间信息，时间同步模块与网络时间同步模块之间的时间同步使车载多媒体声音定位***在声音定位时，有了时间同步信息，能更方便地进行后续的语音信号处理。
本申请中技术方案的有益效果之八是，中央时钟同步模块与时钟同步模块同步时钟信息，时钟信息用于计算声音延时，时钟同步模块与中央时钟同步模块之间通过时钟同步信号线连接。时钟信息通过时钟同步信号线连接，使中央计算控制单元和多媒体区域单元之间的同步准确性可以提升到时钟信号最大分辨率的水准，进一步地提升了各多媒体区域单元获取的麦克风声音信息的同步准确性，能进一步地提升车载多媒体声音定位***的声源定位的准确性。
本申请中技术方案的有益效果之九是，声音信号处理模块接收到的多媒体区域单元的麦克风声音信息是数字语音编码信息，数字语音编码信息中包含时钟信息为后续语音信号处理提供了时钟信息，方便更准确地进行声源定位。
本申请中技术方案的有益效果之十是，能根据输入指令，锁定设定多媒体区域单元，对设定多媒体区域单元对应空间位置发出的声音信号进行增强处理，对于其他区域声音进行减弱处理，中央计算控制单元驱动音响单元增强设定多媒体区域单元对应空间位置对应的声音信号。这样的信号处理方式，能在车载音频通话或视频通话中，智能化地按需要选择放大指定位置声源的信息，在多人车载语音通话时能方便选择目标声源。
本申请中技术方案的有益效果之十一是，能识别出车内各个空间位置发出的语音信息，增强语音信息，降低非语音信息；中央计算控制单元通过中央网络模块发送增强后语音信息，中央计算控制单元通过中央网络模块接收外界输入的语音通话信息，中央计算控制单元驱动音响单元播放增强后的语音通话信息。
附图说明
图1是车载多媒体声音定位***的具体实施例示意图；
图2是车载多媒体声音定位***的***框架示意图之一；
图3是车载多媒体声音定位***的***框架示意图之二；
图4是车载多媒体声音定位***的***框架示意图之三；
图5是车载多媒体声音定位***的***框架示意图之四；
图6是车载多媒体声音定位***的***框架示意图之五；
图7是车载多媒体声音定位***的***框架示意图之六；
图8是现有技术的用于声音定位的麦克风阵列示意图。
具体实施方式
以下结合各附图对本申请内容做进一步详述。需要说明的是，以下是本发明较佳实施例的说明，并不对本发明构成任何限制。本发明较佳实施例的说明只是作为本发明一般原理的说明。本申请中的第一、第二，以及包含英文字母ABC的编号，是为了区别表达，并不代表时间或空间上的顺序关系。
如图2至图4所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，包括中央计算控制单元和4个多媒体区域单元；分别是第1多媒体区域单元、第2多媒体区域单元、第3多媒体区域单元和第4多媒体区域单元。实际应用中多媒体区域单元的数量可以是3个以上。
如图2至图4所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，每个多媒体区域单元中包括一个麦克风、一个显示器、一个摄像头；多媒体区域单元与中央计算控制单元电信号连接；中央计算控制单元包括声音信号处理模块、声音定位模块；声音定位模块与声音信号处理模块电信号连接；声音信号处理模块接收三个以上多媒体区域单元的麦克风声音信息，声音定位模块计算声源到各个麦克风之间的声音延时，根据各麦克风声音信息的声音延时计算出声源到各个麦克风的距离，根据各个麦克风之间的距离，计算出声源的空间位置；根据声源的空间位置，对从声源空间位置发出的声音信号进行增强或减弱处理。中央计算控制单元包括视频信号模块、摄像信号处理模块；各个多媒体区域单元的显示器与视频信号模块电连接，视频信号模块控制各个多媒体区域单元的显示器的播放内容；各个多媒体区域单元的显示器与摄像信号处理模块电连接，摄像信号处理模块接收并处理各个摄像头拍摄的图像数据。多媒体区域单元包括显示器、摄像头，使多媒体区域单元具有显示和摄像能力，使车载多媒体声音定位***还具有多点播放视频和获取图像的能力。
如图1所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，也包括了4个多媒体区域单元，4个多媒体区域单元的位置分别和四个座位的位置相对应。图1中标号0111是第1多媒体区域单元中的显示器和/或摄像头，图1中标号0112是第1多媒体区域单元中的麦克风。图1中标号0122是第2多媒体区域单元中的显示器和/或摄像头，图1中标号0121是第2多媒体区域单元中的麦克风。图1中标号0132是第3多媒体区域单元中的显示器和/或摄像头，图1中标号0131是第3多媒体区域单元中的麦克风。图1中标号0142是第4多媒体区域单元中的显示器和/或摄像头，图1中标号0121是第4多媒体区域单元中的麦克风。
如图1所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，第1多媒体区域单元、第2多媒体区域单元、第3多媒体区域单元和第4多媒体区域单元组成了多媒体区域单元阵列，其中的多个麦克风也组成了麦克风阵列。
中央计算控制单元中的声音信号处理模块接收四个多媒体区域单元的麦克风声音信息，声音定位模块计算声源到四个麦克风之间的声音延时，根据四个麦克风声音信息的声音延时计算出声源到四个麦克风的距离，四个麦克风之间的距离可以是已知的或设定好的；根据四个麦克风之间的距离，可以计算出声源的空间位置信息；根据声源的空间位置信息，对从声源空间位置发出的声音信号进行增强或减弱处理。声源的空间位置信息可以是相对多媒体区域单元的位置。当声源位置定位明确后，可以非常方便地进行多媒体区域单元的声音收集和播放等操控。比如按照各麦克风获取的声音信号加权的方式放大或减弱目标声音信号。
如图2至图4所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，利用中央计算控制单元中的同一声音信号处理模块接收多个多媒体区域单元的麦克风声音信息，即对所有来自不同位置的声音信号采用同样的声音信号采集处理***，这样对所有输入的声音信号，声音信号采集处理***的本底噪声会保持一致，从而方便后续的语音信号处理。避免了在不同位置分别采用独立的声音信号采集处理***会有不同的***本底噪声的问题；这些本底噪声可能影响后续的语音信号处理，尤其是获取的声音信号的不同位置之间的间距较小，又要分辨出不同位置语音信号的特征时，这些本底噪声可能影响到后续信号处理的准确性，导致无法准确识别出不同声音信号的特征，从而无法进行准确的声源定位。而利用本申请的技术方案由于各个声音信号的本底噪声一致，能准确进行声源定位。
在一些附图中未显示的车载多媒体声音定位***的实施例中，麦克风与声音信号处理模块之间通过音频信号线连接。麦克风与声音信号处理模块之间通过音频信号线连接，最大限度地保证进入声音信号处理模块的声音信号是原始声音信号，进一步降低信号传递过程中引入的本底噪声。
如图3所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，车载多媒体声音定位***还包括两个音响单元，即音响单元A和音响单元B，中央计算控制单元和音响单元电信号连接；中央计算控制单元控制音响单元播放音频数据，中央计算控制单元根据声源的空间位置，控制各个音响单元播放声音的大小、时延、播放的内容，在声源的空间位置控制播放声音的大小与立体声效果。
如图1所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，包括两个音响单元A，标号分别为0151和0153；包括两个音响单元B，标号分别为0152和0154。当然音响单元A和音响单元B的数量和位置还可以有更多。
中央计算控制单元根据声源的空间位置，控制各个音响单元播放声音的大小、时延、播放的内容，在声源的空间位置控制播放声音的大小与立体声效果。这些播放的声音也是声源信号的一部分，也可能成为本底噪声的一部分，当输出的声音能控制时，代表***具有控制声源的空间位置本底噪声的能力，由此也能降低***本底噪声，降低后续信号处理的难度。
如图4至图5所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，多媒体区域单元包括区域网络模块，中央计算控制单元包括中央网络模块，各多媒体区域单元中的区域网络模块与中央计算控制单元之间通过网线连接。多媒体区域单元中的区域网络模块与中央计算控制单元的中央网络模块，使各多媒体区域单元与中央计算控制单元都具有了连接网络的能力，且多媒体区域单元中的区域网络模块与中央计算控制单元的中央网络模块之间通过网线连接，在车内形成可靠的有线网络连接。
如图5所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，中央计算控制单元包括网络时间同步模块，所述多媒体区域单元包括时间同步模块，时间同步模块与网络时间同步模块同步中央计算控制单元与多媒体区域单元的时间信息。时间同步模块与网络时间同步模块同步中央计算控制单元与多媒体区域单元的时间信息，时间同步模块与网络时间同步模块之间的时间同步使车载多媒体声音定位***在声音定位时，有了时间同步信息，能更方便地进行后续的语音信号处理。
如图5所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，声音信号处理模块接收到的多媒体区域单元的麦克风声音信息，为数字语音编码信息，所述数字语音编码信息中包含时钟信息。声音信号处理模块接收到的多媒体区域单元的麦克风声音信息是数字语音编码信息，数字语音编码信息中包含时钟信息为后续语音信号处理提供了时钟信息，方便更准确地进行声源定位。
如图6所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，中央计算控制单元包括中央时钟同步模块，所述多媒体区域单元包括时钟同步模块，中央时钟同步模块与时钟同步模块同步时钟信息，时钟信息用于计算声音延时，时钟同步模块与中央时钟同步模块之间通过时钟同步信号线连接。中央时钟同步模块与时钟同步模块同步时钟信息，时钟信息用于计算声音延时，时钟同步模块与中央时钟同步模块之间通过时钟同步信号线连接。时钟信息通过时钟同步信号线连接，使中央计算控制单元和多媒体区域单元之间的同步准确性可以提升到时钟信号最大分辨率的水准，进一步地提升了各多媒体区域单元获取的麦克风声音信息的同步准确性，能进一步地提升车载多媒体声音定位***的声源定位的准确性。
如图7所示的一种车载多媒体声音定位***的实施例中，多媒体区域单元包括音响单元C。多媒体区域单元包括音响单元C，使多媒体区域单元具有声音外放能力，进一步丰富了声音信号的输出能力，使车载多媒体声音定位***还具有多点播放声音的能力。
在一些附图中未显示的车载多媒体声音定位***的实施例中，中央计算控制单元包括工作模式1，工作模式1根据输入指令，锁定设定多媒体区域单元，对设定多媒体区域单元对应空间位置发出的声音信号进行增强处理，对于其他区域声音进行减弱处理，中央计算控制单元驱动音响单元增强设定多媒体区域单元对应空间位置对应的声音信号。能根据输入指令，锁定设定多媒体区域单元，对设定多媒体区域单元对应空间位置发出的声音信号进行增强处理，对于其他区域声音进行减弱处理，中央计算控制单元驱动音响单元增强设定多媒体区域单元对应空间位置对应的声音信号。这样的信号处理方式，能在车载音频通话或视频通话中，智能化地按需要选择放大指定位置声源的信息，在多人车载语音通话时能方便选择目标声源。
在一些附图中未显示的车载多媒体声音定位***的实施例中，中央计算控制单元包括工作模式2，中央计算控制单元识别出车内各个空间位置发出的语音信息，增强语音信息，降低非语音信息；中央计算控制单元通过中央网络模块发送增强后语音信息，中央计算控制单元通过中央网络模块接收外界输入的语音通话信息，中央计算控制单元驱动音响单元播放增强后的语音通话信息。能识别出车内各个空间位置发出的语音信息，增强语音信息，降低非语音信息；中央计算控制单元通过中央网络模块发送增强后语音信息，中央计算控制单元通过中央网络模块接收外界输入的语音通话信息，中央计算控制单元驱动音响单元播放增强后的语音通话信息。
本申请中的车载多媒体声音定位***包括中央计算控制单元和至少3个多媒体区域单元；多媒体区域单元包括至少一个麦克风；多媒体区域单元与中央计算控制单元电信号连接；中央计算控制单元包括声音信号处理模块、声音定位模块；声音定位模块与声音信号处理模块电信号连接；声音信号处理模块接收三个以上多媒体区域单元的麦克风声音信息，声音定位模块计算声源到各个麦克风之间的声音延时，根据声音延时计算出声源到各个麦克风的距离，根据各个麦克风之间的距离，计算出声源的空间位置；根据声源的空间位置，对从声源空间位置发出的声音信号进行增强或减弱处理。
本发明虽然根据优选实施例和若干备选方案进行说明和描述，但发明不会被在本说明书中的特定描述所限制。其他另外的替代或等同组件也可以用于实践本发明。
Claims (6)
1.一种车载多媒体声音定位***，其特征在于，包括：至少3个多媒体区域单元、中央计算控制单元；
多媒体区域单元包括至少一个麦克风、区域网络模块、时钟同步模块和时间同步模块；多媒体区域单元与中央计算控制单元电信号连接；
中央计算控制单元包括声音信号处理模块、声音定位模块、中央网络模块、中央时钟同步模块和网络时间同步模块；声音定位模块与声音信号处理模块电信号连接；
声音信号处理模块接收三个以上多媒体区域单元的麦克风声音信息，声音定位模块计算声源到各个麦克风之间的声音延时，根据各麦克风声音信息的声音延时计算出声源到各个麦克风的距离，根据各个麦克风之间的距离，计算出声源的空间位置；
根据声源的空间位置，对从声源空间位置发出的声音信号进行增强或减弱处理，其中，
各多媒体区域单元中的区域网络模块与中央计算控制单元之间通过网线连接；中央时钟同步模块与时钟同步模块同步时钟信息，时钟信息用于计算声音延时，时钟同步模块与中央时钟同步模块之间通过时钟同步信号线连接；时间同步模块与网络时间同步模块同步中央计算控制单元与多媒体区域单元的时间信息；
中央计算控制单元包括工作模式1，工作模式1根据输入指令，锁定设定多媒体区域单元，对设定多媒体区域单元对应空间位置发出的声音信号进行增强处理，对于其他区域声音进行减弱处理，中央计算控制单元驱动音响单元增强设定多媒体区域单元对应空间位置对应的声音信号；
中央计算控制单元还包括工作模式2，中央计算控制单元识别出车内各个空间位置发出的语音信息，增强语音信息，降低非语音信息；中央计算控制单元通过中央网络模块发送增强后语音信息，中央计算控制单元通过中央网络模块接收外界输入的语音通话信息，中央计算控制单元驱动音响单元播放增强后的语音通话信息。
2.根据权利要求1所述的车载多媒体声音定位***，其特征在于，所述麦克风与声音信号处理模块之间通过音频信号线连接。
3.根据权利要求1所述的车载多媒体声音定位***，其特征在于，还包括音响单元，中央计算控制单元和音响单元电信号连接；中央计算控制单元控制音响单元播放音频数据，中央计算控制单元根据声源的空间位置，控制各个音响单元播放声音的大小、时延、播放的内容，在声源的空间位置控制播放声音的大小与立体声效果。
4.根据权利要求3所述的车载多媒体声音定位***，其特征在于，所述多媒体区域单元包括音响单元C。
5.根据权利要求1所述的车载多媒体声音定位***，其特征在于，所述多媒体区域单元包括显示器、摄像头；中央计算控制单元包括视频信号模块、摄像信号处理模块；各个多媒体区域单元的显示器与视频信号模块电连接，视频信号模块控制各个多媒体区域单元的显示器的播放内容；各个多媒体区域单元的显示器与摄像信号处理模块电连接，摄像信号处理模块接收并处理各个摄像头拍摄的图像数据。
6.根据权利要求1所述的车载多媒体声音定位***，其特征在于，声音信号处理模块接收到的多媒体区域单元的麦克风声音信息，为数字语音编码信息，所述数字语音编码信息中包含时钟信息。
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