本发明涉及音频处理和车载投屏，尤其涉及一种用于车内投屏的音频优化系统及方法。
背景技术：
1、现有的投屏技术支持将移动设备（如手机）的画面通过airplay、dlna、miracast等投屏协议，在车载显示屏等大屏设备中进行显示。用户通常会将音频或视频内容通过投屏协议或互联协议传输至车内的扬声器进行播放。例如，手机通过连接至同一局域网的wi-fi通道，搜索局域网内的投屏设备信息，并将视频地址发送至车载显示屏。显示屏接收到视频地址后，开始播放视频内容。然而，音频传输至车内扬声器时，通常会出现明显的音质损耗问题，尤其是在无线连接的情况下，音频压缩导致音质较差，无法达到本地设备直接播放的音质效果。此外，当车内扬声器数量较少时，音场覆盖不全，用户的音频体验较差。然而，现有技术中存在如下缺陷：
2、音频压缩损耗：由于无线连接导致的音频传输压缩，车机扬声器的音质远逊于移动设备本地播放。
3、扬声器数量限制：在车内扬声器数量不足时，音场覆盖不全，无法提供沉浸式的听觉体验。
4、音质差异：移动设备扬声器和车机扬声器发出的声音存在音质上的差异，且现有技术中未能有效解决这种差异，导致音频的同步和融合存在困难。
5、这些问题严重影响了用户在车内使用投屏功能时的音质体验，尤其是在车内扬声器数量少或噪声环境较差的情况下，难以获得令人满意的音效。
技术实现思路
1、针对音频压缩损耗、扬声器数量限制及音质差异等问题，本发明提供一种用于车内投屏的音频优化系统及方法，通过检测车内扬声器的数量、环境噪声水平，并基于音频相似度阈值触发调音策略，改善车内音质体验。特别地，本发明引入了自适应滤波器和策略匹配引擎，用于实时调整移动设备与车机扬声器的发声频率和音质，使得两者音质相融合。
2、为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
3、采用投屏模块，通过airplay、dlna、miracast等协议将移动设备的视频内容传输至车载显示屏，音频信号通过车机扬声器输出；通过接口判断模块检测车内扬声器的数量及噪声水平，判断是否触发音场补偿功能，音质相似度值达到设定阈值时执行调音策略。
4、自适应滤波器根据检测到的移动设备扬声器与车机扬声器的频率差异值，实时调整其发声频率，确保音频输出的同步性。频率差异值的计算通过改进的小波变换算法，分析不同频段的差异，结合自适应滤波器实现动态校正。
5、通过云端部署的策略匹配引擎，根据车内的噪声水平和扬声器数量生成个性化的调音策略，并下发给车机系统和移动设备。用户还可以通过交互界面手动调整音场补偿模式、音质优化进度以及个性化音频参数配置。
6、扬声器数量阈值：系统默认扬声器数量阈值为4个，当车内扬声器数量小于或等于该阈值时，系统自动触发音场补偿功能。
7、音质相似度阈值：系统设定的音质相似度阈值为0.85，当移动设备与车机扬声器的音质相似度低于该阈值时，触发调音策略。
8、频率差异阈值：频率差异的最大允许值设为200hz，当检测到移动设备和车机扬声器的频率差异值超过该阈值时，自适应滤波器进行校正。
9、一种用于车内投屏的音频优化系统，所述系统包括：
10、投屏模块，用于通过投屏协议或互联协议将移动设备与车载显示屏建立连接；
11、接口判断模块，用于通过车机扬声器接口检测车内扬声器的数量信息，判断是否需要触发音场补偿功能；并在音场补偿期间，通过车机的麦克风接口获取车内音频信息，生成移动设备扬声器与车机扬声器之间的音质相似度值，判断是否需要执行调音策略；
12、功能触发模块，用于车内扬声器数量小于或等于扬声器数量阈值时自动触发音场补偿功能，调用移动设备扬声器与车机扬声器进行同频协同发声，并在所述音质相似度值低于音质相似度阈值时触发调音策略；
13、策略执行模块，用于根据预设的匹配逻辑生成调音策略，并下发指令给移动设备端与车机端两端进行eq模式的调整；
14、用户交互模块，用于用户手动选择音场补偿功能的触发模式、查看调音策略执行进度或设置个性化的调音策略，并控制移动设备扬声器和车机扬声器的音量及音效模式。
15、优选的，所述投屏模块包括：
16、视频传输单元，用于将移动设备的视频内容通过无线或有线连接传输至车载显示屏；
17、音频传输单元，用于将移动设备中的音频信号传输至车载扬声器。
18、优选的，所述接口判断模块包括：
19、音频监测单元，用于通过车机的麦克风接口实时获取车内的音频信号，持续对车内的声音频谱进行分析，提取环境噪声的频率特征，判断车内环境噪声水平；
20、音质相似度计算单元，用于计算移动设备扬声器与车机扬声器之间的音质相似度值，计算过程如下：
21、步骤一：输入音频信号，用代表移动设备扬声器的音频信号，代表车机扬声器的音频信号；使用短时傅里叶变换stft将和转换为频域表示，分别记作和，其中f代表频率，t代表时间；
22、步骤二：从频域表示和中分别提取音频信号和的频谱特征，得到特征向量，分别记作和，分别代表移动设备和车机的音频特征向量；
23、步骤三：加入频率权重进行加权处理，初步音质相似度计算公式为：
24、
25、其中，代表初步音质相似度；代表移动设备扬声器的音频信号在频率f上的特征值；代表车机扬声器的音频信号在频率f上的特征值；
26、步骤四：通过动态调整机制，根据用户偏好或环境自动调整频率权重，动态权重调整公式为：
27、
28、其中，α代表控制权重调整的速率参数；代表频率的参考值，用于根据用户偏好或音频环境动态调整权重；
29、步骤五：将初步音质相似度和主观音质评价结合，通过权重参数β来平衡，计算感知音质得分作为最终的音质相似度值，计算公式为：
30、
31、其中，β代表权重系数；代表主观音质评估得分；
32、步骤六：根据最终的感知音质得分，判断是否需要执行调音策略，若感知音质得分低于设定的音质相似度值阈值，则需要执行调音策略，否则不执行。
33、优选的，所述移动设备扬声器与车机扬声器进行同频协同发声，实现过程包括：
34、步骤1：对移动设备扬声器的音频信号和车机扬声器的音频信号分别进行加窗处理，对应形成加窗信号和，利用窗函数提高频率分辨率，表达式为：
35、
36、其中，t代表时间；
37、对加窗信号应用小波变换，得到各个频段上的小波系数和，表达式为：
38、
39、其中，表示加窗信号在尺度和位置b上的小波变换系数；表示加窗信号在尺度和位置b上的小波变换系数；是母小波函数；是尺度参数，控制信号在频域的分辨率；b是时间平移参数，控制时间分辨率；
40、分析移动设备扬声器与车机扬声器信号在不同尺度和时间平移上的频谱差异，生成初步的频率差异值；
41、步骤2：利用自适应滤波器对频率差异值进行优化调整，计算滤波器的误差信号，公式为：
42、
43、其中，为误差信号，表示理想输出信号与滤波器实际输出信号之间的差异；
44、滤波器系数的更新公式为：
45、
46、其中：表示滤波器在第n次迭代时的系数；μ为学习率，控制调整步长；是输入信号的延迟项；k表示更新滤波器系数；
47、步骤3：当优化后的频率差异值低于预设的频率差异阈值时，判定移动设备扬声器与车机扬声器之间的发声同步；若优化后的频率差异值大于预设的频率差异阈值，则通过控制系统下发调整指令，再次调整移动设备扬声器与车机扬声器的同步发声频率；
48、步骤4：在同步发声过程中，持续监测移动设备扬声器与车机扬声器的频率差异。
49、优选的，所述略执行模块包括：
50、策略匹配引擎，所述策略匹配引擎部署在云端服务器上，用于接收来自接口判断模块的数据，并根据预设的匹配逻辑生成调音策略；
51、指令执行单元，用于接收来自策略匹配引擎的调优指令，并将其转化为控制信号，分别发送给移动设备扬声器和车机扬声器。
52、优选的，述策略匹配引擎包括：
53、音质比对单元，用于通过车机麦克风接口获取车内音频信息，将车机扬声器发声的音频频段与移动设备扬声器发声的音频频段进行比对，生成频段差异值；
54、eq模式调整单元，用于当频段差异值大于频段差异阈值时，生成调音策略，调节移动端和车机端的eq模式，将频段调整到500hz至2khz范围内。
55、优选的，所述系统还包括统一验证模块，用于在eq模式调整完成后，通过车内麦克风接口持续监测音质变化，若音质相似度值仍然低于音质相似度阈值，统一验证模块将反馈给服务端，服务端再次下发调整指令，重复调音策略，直至音质相似度达到预设标准。
56、优选的，所述用户交互模块包括：
57、音场补偿控制模块，用于用户手动选择是否启用移动设备扬声器与车机扬声器的协同发声功能；
58、音质优化进度显示模块，用于实时显示调音策略的执行进度和结果。
59、一种用于车内投屏的音频优化系统的音频优化方法，所述方法包括：
60、通过投屏协议或互联协议将移动设备与车载显示屏建立连接，将移动设备的音频信号传输至车机扬声器；
61、通过车机扬声器接口检测车内扬声器的数量信息，判断车内扬声器的数量是否小于或等于扬声器数量阈值，若是，则触发音场补偿功能，否则不触发；
62、实时获取移动设备扬声器与车机扬声器的音频信号，计算频率差异值，利用自适应滤波器对频率差异进行校正，当校正后的频率差异值小于预设的频率差异阈值时，车机扬声器和移动设备扬声器达到同频发声标准；
63、在音场补偿过程中，通过车机的麦克风接口获取车内音频信息，计算移动设备扬声器与车机扬声器的音质相似度值，当音质相似度值低于音质相似度阈值时，触发调音策略；
64、在云端服务器上部署策略匹配引擎，通过车机麦克风接口获取车内音频信息，将车机扬声器发声的音频频段与移动设备扬声器发声的音频频段进行比对，生成频段差异值；当频段差异值大于频段差异阈值时，生成调音策略，并向移动设备和车机分别发送指令，进行移动端和车机端eq模式的调整，优化音频输出；
65、eq模式调整完成后，通过车内麦克风接口持续监测音质相似度值，若音质相似度值仍然低于音质相似度阈值，则反馈给云端服务器，重复调音策略，直至音质相似度达到预设标准。
66、优选的，所述方法进一步包括基于用户预设配置的音频优化步骤，所述步骤包括：
67、用户通过用户交互界面输入个性化的音频参数配置，所述配置包括音量调节、eq频段调整及音频延迟控制；
68、车机系统根据用户输入的个性化配置，对移动设备扬声器与车机扬声器的音频输出进行实时调整；
69、当车内环境噪声变化超过预设的噪声阈值时，系统自动调整音量或音频频段。
70、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过引入自适应滤波器和频率差异计算单元，能够实时获取车机扬声器与移动设备扬声器的音频信号，分析两者之间的音频频率差异，动态调整发声频率，使扬声器的同步发声达到标准，从而改善了移动设备扬声器与车机扬声器之间音质不同步的问题，显著提升了车内音频的同步性和整体听感。当系统检测到车内扬声器数量不足时，自动触发音场补偿功能，调用移动设备扬声器与车机扬声器协同进行同频发声，增强了车内音效的覆盖范围，解决了车内扬声器数量较少导致的音场覆盖不全问题，提升了用户的听觉体验。系统通过车机的麦克风接口实时监测车内环境噪声，并根据噪声水平变化自动调整移动设备与车机扬声器的音量和eq模式，保证了在不同噪声环境下乘客始终能够获得清晰、稳定的音频输出，克服了现有技术在复杂噪声环境下音质表现不佳的问题。用户还可以通过交互界面手动选择音场补偿功能的触发模式，并设置个性化的音频参数，如音量、eq频段等，以满足个性化需求。通过云端部署的策略匹配引擎，系统能够根据车内噪声水平和扬声器数量，生成并下发调音策略，实现了移动设备扬声器与车机扬声器音质的自动化融合，进一步提升音质表现。系统结合实时的音频信号分析技术和策略匹配引擎的智能调优功能，自动优化音质输出，提升了音质的清晰度、音效的平衡性及音场的稳定性，适应各种驾驶场景。
1.一种用于车内投屏的音频优化系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的用于车内投屏的音频优化系统，其特征在于，所述投屏模块包括：
3.根据权利要求1所述的用于车内投屏的音频优化系统，其特征在于，所述接口判断模块包括：
4.根据权利要求1所述的用于车内投屏的音频优化系统，其特征在于，所述移动设备扬声器与车机扬声器进行同频协同发声，实现过程包括：
5.根据权利要求1所述的用于车内投屏的音频优化系统，其特征在于，所述策略执行模块包括：
6.根据权利要求5所述的用于车内投屏的音频优化系统，其特征在于，所述策略匹配引擎包括：
7.根据权利要求1所述的用于车内投屏的音频优化系统，其特征在于，所述系统还包括统一验证模块，用于在eq模式调整完成后，通过车内麦克风接口持续监测音质变化，若音质相似度值仍然低于音质相似度阈值，统一验证模块将反馈给服务端，服务端再次下发调整指令，重复调音策略，直至音质相似度达到预设标准。
8.根据权利要求1所述的用于车内投屏的音频优化系统，其特征在于，所述用户交互模块包括：
9.基于权利要求1-8任一项所述的一种用于车内投屏的音频优化系统的音频优化方法，其特征在于，所述方法包括：
10.根据权利要求9所述的用于车内投屏的音频优化系统的音频优化方法，其特征在于，所述方法进一步包括基于用户预设配置的音频优化步骤，所述步骤包括：
