座舱音频系统的架构设计和音频体验

本文介绍了智能座舱音频系统的设计,包括主流的音频架构、算法集成方案及其对体验的影响。文章讨论了单SOC与Hypervisor、单Android以及双SOC架构的优缺点,并探讨了音频算法如电话回声消除、K歌娱乐功能的集成策略。同时,提出了音频体验与整车融合面临的挑战,如复杂音频环境、需求、Android架构定制化、车身ECU开发滞后以及算力瓶颈问题。

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编者按

近年来,智能座舱体验日益成为汽车竞争力的核心,智能座舱的多样体验正在成为用户购车时考虑的重要因素。

LiveVideoStack2023深圳站邀请到蔚来汽车座舱音频系统软件负责人高林,从主流音频架构设计、算法集成方案及体验影响、音频体验与整车融合的挑战三个方面,为大家介绍音频软件架构设计是如何影响智能座舱体验的。同时他希望通过此次分享,呼吁业界各方共同努力,大胆革新,化机遇为挑战。

文/高林

整理/LiveVideoStack

大家好,我是高林,蔚来汽车座舱音频系统软件负责人,拥有十余年音频系统开发经验。

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蔚来汽车NT1/NT2平台座舱音频系统的软件架构设计和研发工作都由我负责,涉及到Android、QNX、Hypervisor等系统的音频设计。今天与大家交流的主题是:汽车座舱音频软件架构中算法集成方面的设计,以及对音频体验产生的影响。近两年,新能源汽车座舱这一领域发展较快,大家开始慢慢关注到这一行业。

下面来介绍座舱音频现状。

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此前的传统汽车,消费者对座舱的音频体验不太关注,只要能播放音乐、广播就能满足需求,关注更多的是汽车的驾驶性能或是乘坐性能。近两年,随着智能汽车行业逐渐发展之后,消费者开始提出新的要求,例如是否能支持互联网接入、全景声音乐和多声道音乐体验,是否能将游戏APP融入座舱,这些逐渐成为大家购车时的重要考虑因素。

由于座舱的独特性,在驾驶的过程无法长时间通过屏幕观看视频,大众相较于视频会更关注音频,因此,座舱音频的重要性日益提升。座舱音频也得到了车企的广泛重视,音频系统APP在座舱中的推进也越来越快。例如,在这一波智能座舱浪潮当中,蔚来汽车首先将Dolby全景声功能集成到座舱中。半年之后,各个车厂便开始跟进这个功能。目前,Dolby全景声基本已经成为了新发布的新能源车的标配。通过这个案例,可以有效感受到音频功能在座舱推进的速度。

随着消费者对体验的要求越来越高,音频的需求也在不断增加。蔚来汽车每个月都会将许多APP添加到座舱当中,落地后便可以体验。座舱里的麦克风和扬声器的数量在不断地提升,比如蔚来汽车第二代的座舱有23个喇叭,可以满足消费者对于Dolby全景声的体验要求。

音频需求的增加对算力提出了更高的要求。虽然智能座舱芯片SOC的算力,相较于手机有所提升,但是仍旧无法满足座舱的要求,所以算力资源愈发紧张。正是由于算力有瓶颈,所以在来汽车在集成音频功能,包括音频的体验算法时,就需要全方位考虑各类因素。因此后续会谈谈音频领域的新挑战,包括目前在架构设计方面遇到的问题该如何解决,希望能和业界同仁一起推动音频技术在座舱领域更快更多运用。

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接下来正式进入今天的主题。今天的主题分为三部分:首先介绍目前智能座舱的主流音频架构设计,其次分析智能座舱音频算法集成方案以及体验影响,最后再谈音频体验与整车功能融合方面的挑战。

01

智能座舱主流音频架构设计

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在座舱系统领域,目前不同车企采用的架构各有不同。

这点与手机不同,目前手机行业基本分为两大系统,即Android系统和Apple系统。这两个系统在市场上占有率很高,因此消费者很难买到较为个性化的手机,每种手机的体验都较为相似。

而目前各大车企在座舱中采用的架构各不相

A2B技术通过其独特的双向数字总线系统,实现了汽车音频系统中复杂节点的结构设计数据通信。A2B系统由一个主机设备多个从属设备组成,每个节点都包含一个A2B收发器。这些节点通过单根UTP电缆连接,不仅可以传输I2S/TDM/PDM数据、I2C控制信息,还包括时钟电源。 参考资源链接:[A2B技术:汽车音频设计的革新解决方案](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/1nohmuscup?spm=1055.2569.3001.10343) 通过主机设备上的I2C接口,工程师可以对整个系统进行编程配置。I2C主机负责管理所有节点,确保数据的同步传输的稳定性。系统发现配置过程是自动的,且具有远程编程能力,允许工程师即使在未知节点的情况下,也能通过I2C连接的设备进行局部编程。 对于具备I2C主机能力的节点,如从属节点0,它们可以直接通过本地I2C通信进行配置。而对于没有内置I2C功能的节点,如从属节点1的EEPROM,它们可能需要依赖预设信息进行初始化。 此外,A2B技术还支持高级功能,例如高级降噪算法噪声消除技术,这些功能能够提升座舱音频体验整体舒适度。综合来看,A2B技术通过简化节点结构高效的数据通信机制,为汽车音频系统设计提供了一种更加直观、高效且灵活的解决方案。为了进一步掌握这一技术的细节应用,建议参考《A2B技术:汽车音频设计的革新解决方案》这本书,它详细讲解了A2B技术的原理、实现以及在汽车音频系统中的应用实例,非常适合想要深入了解A2B技术的工程师。 参考资源链接:[A2B技术:汽车音频设计的革新解决方案](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/1nohmuscup?spm=1055.2569.3001.10343)
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