CN101217038B - 音频数据子带编码算法编码方法及蓝牙立体声子系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种音频数据SBC算法编码方法，还公开一种蓝牙立体声子系统以及一种带有蓝牙立体声功能的智能移动终端系统，其中，所述方法，包括步骤：(1)原始音频文件经过音频解码器解码后，输出PCM音频裸数据；(2)分割每一帧PCM音频裸数据，对所述音频裸数据进行SBC算法编码；(3)当编码后得到的多帧SBC压缩音频数据累加到最大传输单位后，将所述SBC压缩音频数据组合为A2DP帧并输出。本发明有效地构建SBC编码算法的子系统，并可简易地扩充可支持的原始音频采样率范围，在满足人们耳朵感知情况下能获得较好的音质效果，且不会较多牺牲主处理器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种音频数据SBC算法编码方法，还涉及一种蓝牙立体声子系统以及一种带有蓝牙立体声功能的智能移动终端系统。
背景技术
在现有的智能移动终端中，很多已具有了蓝牙立体声功能。这一功能要求有较大的带宽，以支持音频PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)裸数据在串行UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置)上的传输。为了在有限带宽情况下，有效地传输更多的音频数据，因此，需要对音频PCM裸数据进行压缩编码。鉴于智能移动终端的运算能力，采用SBC(SubBand Coding，子带编码)算法对音频数据进行压缩编码相对适合。
在A2DP(Advanced Audio Distribution Profile，高级音频分发模型)的规范中，SBC算法仅支持四种采样率的音频文件，为了满足用户对更多不同采样率的音频播放需求，需要扩充可支持的原始音频采样率范围，然后对音频数据进行SBC算法编码。
但是，在应用SBC算法对音频数据进行压缩编码的蓝牙立体声子系统中，若采用较为复杂的算法扩充可支持的原始音频采样率范围，将会牺牲较多的主处理器性能。因此应用SBC算法编码，以及扩充可支持的原始音频采样率范围即成为本发明要解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种音频数据SBC算法编码方法以及一种蓝牙立体声子系统、和带有蓝牙立体声功能的智能移动终端系统，在满足人们耳朵感知情况下能获得较好的音质效果，且不会较多牺牲主处理器的性能。
为了解决上述问题，本发明提供了一种音频数据SBC算法编码方法，包括以下步骤：
(1)原始音频文件经过音频解码器解码后，输出PCM音频裸数据；
(2)分割每一帧PCM音频裸数据，对所述音频裸数据进行SBC算法编码；
(3)当编码后得到的多帧SBC压缩音频数据累加到最大传输单位后，将所述SBC压缩音频数据组合为A2DP帧并输出。
进一步的，本发明所述的方法，其中，步骤(2)中，进行SBC算法编码时，如果原始音频文件分割后得到的PCM音频裸数据的采样率不在SBC算法所支持的范围中，则先通过增加两倍或四倍采样点，将原始采样率的音频数据变换为SBC算法所支持的采样率的音频数据，再进行SBC算法编码；如果原始音频文件分割后得到的音频数据的采样率在SBC算法所支持的范围中，则直接对音频数据进行SBC算法编码。
进一步的，本发明所述的方法，其中，SBC算法支持四种采样率：16000Hz、32000Hz、44100Hz和48000Hz。
为了解决上述问题，本发明提供了一种蓝牙立体声子系统，包括：
音频解码器，用于对输入的不同采样率和不同格式的原始音频文件进行解码，输出PCM音频裸数据给音频信号处理装置；
音频信号处理装置，用于将每一帧PCM音频裸数据进行分割，并将分割后的音频数据输送给SBC编码器；
SBC编码器，用于对收到的PCM音频裸数据进行SBC算法编码，当编码后得到的多帧SBC压缩音频数据累加到最大传输单位时，将SBC压缩音频数据组合为A2DP帧并输出。
进一步的，本发明所述的子系统，其中，SBC编码器支持四种采样率： 16000Hz、32000Hz、44100Hz和48000Hz。
进一步的，本发明所述的子系统，其中，SBC编码器进行SBC算法编码时，如果原始音频文件分割后得到的PCM音频裸数据的采样率不在SBC算法所支持的范围中，则先通过增加两倍或四倍采样点，将原始采样率的音频数据变换为SBC算法所支持的采样率的音频数据，再进行SBC算法编码；如果原始音频文件分割后得到的音频数据的采样率在SBC算法所支持的范围中，则直接对音频数据进行SBC算法编码。
为了解决上述问题，本发明提供了一种带有蓝牙立体声功能的智能移动终端系统，包括：一个主处理器、一个蓝牙芯片、以及一个蓝牙立体声子系统，其中，所述主处理器通过信号线与所述蓝牙芯片实现通信，接收所述蓝牙立体声子系统的音频数据并传输给所述蓝牙芯片，所述蓝牙立体声子系统，包括：
音频解码器，受主处理器控制，用于对输入的不同采样率和不同格式的音频文件进行解码，输出PCM音频裸数据给音频信号处理装置；
音频信号处理装置，受主处理器控制，用于将接收到的每一帧PCM音频裸数据进行分割，并将分割后的音频数据输送给SBC编码器；
SBC编码器，受主处理器控制，用于对收到的PCM音频裸数据进行SBC算法编码，当编码后得到的多帧SBC压缩音频数据累加到最大传输单位时，将SBC压缩音频数据组合为A2DP帧，并输出给所述主处理器。
进一步的，本发明所述的终端系统，其中，所述SBC编码器支持四种采样率：16000Hz、32000Hz、44100Hz和48000Hz。
进一步的，本发明所述的终端系统，其中，所述SBC编码器进行SBC算法编码时，如果原始音频文件分割后得到的PCM音频裸数据的采样率不在SBC算法所支持的范围中，则先通过增加两倍或四倍采样点，将原始采样率的音频数据变换为SBC算法所支持的采样率的音频数据，再进行SBC算法编码；如果原始音频文件分割后得到的音频数据的采样率在SBC算法所支持的范围中，则直接对音频数据进行SBC算法编码。
进一步的，本发明所述的终端系统，其中，所述终端系统，通过一个蓝牙音频装置，输出音频信号给用户，所述蓝牙音频装置基于蓝牙协议与所述蓝牙芯片进行音频数据的收发。
与现有技术相比，本发明所述方法和子系统，可简易地扩充可支持的原始音频采样率范围，在满足人们耳朵感知情况下能获得较好的音质效果，且不会较多牺牲主处理器的性能。
附图说明
图1为本发明实施例中音频数据SBC算法编码方法流程图；
图2为PCM数据变换前和变换后对比图；
图3为本发明实施例中对音频数据进行SBC算法编码的系统结构图。
具体实施方式
本发明为了解决传统技术方案存在的弊端，通过以下具体实施例进一步阐述本发明所述的一种音频数据SBC算法编码方法以及一种蓝牙立体声子系统、和带有蓝牙立体声功能的智能移动终端系统，以下对具体实施方式进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
在A2DP规范中，SBC算法仅支持四种采样率(16000Hz、32000Hz、44100Hz和48000Hz)的音频文件。通常用户期望更多的原始采样率音频文件能通过蓝牙立体声耳机来播放，从而必须将原始的音频数据进行变换至SBC规范所支持四种采样率的音频数据。若采用较为复杂的算法，将会牺牲较多主处理器性能，这在嵌入式设备中不是一种较优方案。本发明参考人们耳朵感知情况，提出一种简易的变换算法。此方案既能保证音乐的音质和满足人们耳朵感知，又不会较多牺牲主处理器的性能。
如图1所示，为本发明实施例中音频数据SBC算法编码方法流程图，包括以下步骤：
步骤100，当不同采样率和不同格式的音频文件经过音频解码器解码后，输出PCM音频裸数据；
步骤101，将每一帧PCM音频裸数据按照512字节进行分割；
步骤102，对分割后的PCM音频裸数据进行SBC算法编码；
一般，原始音频文件采样率范围为8000Hz到48000Hz；而SBC算法仅支持四种采样率(16000Hz、32000Hz、44100Hz和48000Hz)；
此时，如果原始音频文件分割后的PCM音频裸数据的采样率在SBC算法所支持的范围中，则直接进行SBC算法编码；
如果其采样率不在SBC算法所支持的范围中，则采用简易变换算法，通过增加两倍或四倍采样点都可将原来不支持的采样率变换为SBC算法中支持的四种采样率的音频数据；
例如：采样率为11025Hz立体声的音频数据，通过增加两倍采样点变换为22050Hz音频数据，在新的音频数据基础上再增加两倍采样点变换为44100Hz音频数据，从而经过两次变换后的采样率是SBC算法中必须支持的四种采样率之一；
步骤103，对编码后得到的多帧SBC压缩音频数据进行累加；
步骤104，当累加到最大传输单位后，将所述SBC压缩音频数据组合为A2DP帧，发送至蓝牙立体声耳机处理。
上述步骤102中，增加采样点主要是采用前后左/右声道相加平均来实现的，如图2所示，为PCM数据变换前和变换后对比图，其中PCM1表示原始且未经翻频转换的PCM数据；PCM2表示经翻频转换后的PCM数据；Li(i+1)＝(Li+L(i+1))/2，(i＝0，1，2，3.L0＝0)；Ri(i+1)＝(Ri+R(i+1))/2，(i＝0，1，2，3.R0＝0)。此方案在满足人们耳朵感知情况下能获得较好的音质效果。
为了配合SBC算法编码的子系统构建，可采用的硬件方案：主处理器采用基于Intel Xscale架构的PXA270芯片，蓝牙芯片采用CSR公司 BlueCore4-ROM芯片，建议采用UART传输方式而不是USB传输方式，从而主处理器与蓝牙芯片可通过三根信号线(UART_TX，UART_RX，GND)实现通信，其蓝牙芯片最高传输速率可达到3Mbps，而主处理器可支持的最大传输速率为900Kbps，因此，两者之间的配合UART传输速率可达到900Kbps，可以满足传输蓝牙立体声音频数据的带宽。
如图3所示，为本发明实施例中对音频数据进行SBC算法编码的系统结构图。
音频解码器20，用于对输入的不同采样率和不同格式的音频文件进行解码，输出PCM音频裸数据给音频信号处理装置21；
音频信号处理装置21，用于将每一帧PCM音频裸数据按照512字节进行分割，并将分割后的PCM音频裸数据输送给SBC编码器22；
SBC编码器22，用于对收到的PCM音频裸数据进行SBC算法编码，如果收到的音频文件的采样率不在SBC算法所支持的范围中，则按照上述步骤102中的简易变换算法处理后，再进行编码；
当编码后得到的多帧SBC压缩音频数据累加到最大传输单位时，将SBC压缩音频数据组合为A2DP帧，发送至主处理器1；
其中，上述音频解码器20、音频信号处理装置21、SBC编码器22构成了蓝牙立体声子系统2；
蓝牙芯片3，用于将A2DP帧传回主处理器，还用于接收由主处理器1通过uart发来的A2DP音频数据，并将该数据基于蓝牙协议发送给蓝牙立体声耳机4输出给用户；
主处理器1，控制蓝牙立体声子系统2的处理流程，并通过三根信号线(UART_TX，UART_RX，GND)与蓝牙芯片3实现通信以及数据传输，将接收到的SBC编码器发来的A2DP音频数据，传输给所述蓝牙芯片3。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种音频数据SBC算法编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原始音频文件经过音频解码器解码后，输出PCM音频裸数据；
(2)分割每一帧PCM音频裸数据，对所述音频裸数据进行子带编码SBC算法编码；
(3)当编码后得到的多帧SBC压缩音频数据累加到最大传输单位后，将所述SBC压缩音频数据组合为A2DP帧并输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，进行SBC算法编码时，如果原始音频文件分割后得到的PCM音频裸数据的采样率不在SBC算法所支持的范围中，则先通过增加两倍或四倍采样点，将原始采样率的音频数据变换为SBC算法所支持的采样率的音频数据，再进行SBC算法编码；如果原始音频文件分割后得到的音频数据的采样率在SBC算法所支持的范围中，则直接对音频数据进行SBC算法编码。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，SBC算法支持四种采样率：16000Hz、32000Hz、44100Hz和48000Hz。
4.一种蓝牙立体声子系统，其特征在于，包括：
音频解码器，用于对输入的不同采样率和不同格式的原始音频文件进行解码，输出PCM音频裸数据给音频信号处理装置；
音频信号处理装置，用于将每一帧PCM音频裸数据进行分割，并将分割后的音频数据输送给子带编码SBC编码器；
SBC编码器，用于对收到的PCM音频裸数据进行SBC算法编码，当编码后得到的多帧SBC压缩音频数据累加到最大传输单位时，将SBC压缩音频数据组合为A2DP帧并输出。
5.如权利要求4所述的子系统，其特征在于，SBC编码器支持四种采样率：16000Hz、32000Hz、44100Hz和48000Hz。
6.如权利要求4或5所述的子系统，其特征在于，SBC编码器进行SBC算法编码时，如果原始音频文件分割后得到的PCM音频裸数据的采样率不在SBC算法所支持的范围中，则先通过增加两倍或四倍采样点，将原始采样率的音频数据变换为SBC算法所支持的采样率的音频数据，再进行SBC算法编码；如果原始音频文件分割后得到的音频数据的采样率在SBC算法所支持的范围中，则直接对音频数据进行SBC算法编码。
7.一种带有蓝牙立体声功能的智能移动终端系统，包括：一个主处理器、一个蓝牙芯片、以及一个蓝牙立体声子系统，其中，所述主处理器通过信号线与所述蓝牙芯片实现通信，接收所述蓝牙立体声子系统的音频数据并传输给所述蓝牙芯片，其特征在于，
所述蓝牙立体声子系统，包括：
音频解码器，受主处理器控制，用于对输入的不同采样率和不同格式的音频文件进行解码，输出PCM音频裸数据给音频信号处理装置；
音频信号处理装置，受主处理器控制，用于将接收到的每一帧PCM音频裸数据进行分割，并将分割后的音频数据输送给子带编码SBC编码器；
SBC编码器，受主处理器控制，用于对收到的PCM音频裸数据进行SBC算法编码，当编码后得到的多帧SBC压缩音频数据累加到最大传输单位时，将SBC压缩音频数据组合为A2DP帧，并输出给所述主处理器。
8.如权利要求7所述的终端系统，其特征在于，所述SBC编码器支持四种采样率：16000Hz、32000Hz、44100Hz和48000Hz。
9.如权利要求8所述的终端系统，其特征在于，所述SBC编码器进行SBC算法编码时，如果原始音频文件分割后得到的PCM音频裸数据的采样率不在SBC算法所支持的范围中，则先通过增加两倍或四倍采样点，将原始采样率的音频数据变换为SBC算法所支持的采样率的音频数据，再进行SBC算法编码；如果原始音频文件分割后得到的音频数据的采样率在SBC算法所支持的范围中，则直接对音频数据进行SBC算法编码。
10.如权利要求7所述的终端系统，其特征在于，所述终端系统，通过一个蓝牙音频装置，输出音频信号给用户，所述蓝牙音频装置基于蓝牙协议与所述蓝牙芯片进行音频数据的收发。
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