CN101309085B - 动态调整音频译码程序的方法以及译码音频信息的方法 - Google Patents

动态调整音频译码程序的方法以及译码音频信息的方法 Download PDF

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Abstract

本发明是关于动态调整音频译码程序的方法以及译码音频信息的方法。所述的方法包含接收音频比特流，当DSP将音频信息转换为频率信息时检查剩余操作时间，当DSP检测到剩余操作时间小于预设的时间间隔就简化转换音频信息的步骤，当操作时间小于预设的时间间隔时不译码音频信息的一部分而译码剩余区。本发明可以有效解决音频译码中播放不连续的问题。

Description

动态调整音频译码程序的方法以及译码音频信息的方法
技术领域
本发明是有关于一种数字信号处理，且特别有关于一种动态调整音频译码程序的方法以及译码音频信息的方法。
背景技术
一般地，数字信号处理器(Digital Signal Processor，以下简称为DSP)只能处理一个中断(Interrupt)，且大多时候只能处理最高优先权的中断。当没有中断发生时，DSP可处理任何新的中断。然而，若发生中断时，DSP会忽略其它中断与具较低优先权的中断。其它任务(Task)可暂停执行或忽略，直到完成执行具较高优先权的任务为止。因此，具较低优先权的任务可能无法按照原计划的时序被执行。
图1显示利用DSP处理多个任务的时序图。任务1偶尔会产生，但是一旦要求执行任务1的例行程序(task 1 routine)，经过一段时间T1后，会很有可能随之产生任务1并被执行。相对于任务1的优先权，任务2具有较低的优先权，且一般需要经过周期时间T2才能完成执行。在某些状况中，任务2必须要在周期时间T2完成执行，否则将会发生系统错误。举例来说，当任务2为音频译码任务时，若上述音频译码任务未及时完成，则使用者可能会听到断断续续的旋律。由于DSP在一个时间点中只能处理一个任务，因此当DSP在处理任务2且同时要求任务1的中断时，将会在时间t0发生硬件冲突。
发明内容
基于上述目的，本发明提供了一种动态调整音频译码程序的方法，可以避免发生硬件冲突。
本发明实施方式揭示了一种动态调整音频译码程序的方法，用来排列数字信号处理器的多个任务，且每一任务与中断(Interrupt)及优先权(Priority)相关。首先，接收第一音频信息，除非具有大于音频译码任务的优先权的中断将数字信号处理器中断处理，否则执行音频译码任务。当数字信号处理器转换第一音频信息为第二音频信息时，确定剩余执行时间。当剩余执行时间少于预设时间间隔，根据剩余执行时间将第二音频信息切割成两个音频片段，其中两个音频片段分别为剩余音频片段与忽略(Ignored)音频片段。解析剩余音频片段到频谱域(Spectral Domain)，以及合成解析的音频片段。
确定剩余执行时间的步骤更包括当数字信号处理器开始处理音频译码任务时触发计数器，且与计数器相关的计数值指示剩余执行时间，其中计数值随着时间而减少。
音频译码任务更包括下列步骤：从比特流提取多个样本；以及利用傅立叶变换将多个样本转换为多个频率子频带，且忽略音频片段为较高频率的子频带。
从比特流提取多个样本的步骤更包括：利用霍夫曼法对比特流进行译码；以及以立体声方式处理霍夫曼译码后的比特流，来产生多个样本。多个频率子频带的个数为32。忽略音频片段是从第29个子频带到第32个子频带。
利用傅立叶变换转换多个样本是利用修正型离散余弦反变换来转换多个样本，来产生多个频率子频带，其中切割第二音频信息的步骤是将多个样本切割为两个片段，即剩余音频片段与忽略音频片段。
忽略音频片段为第偶数个子频带而非多个较高频率的子频带。忽略音频片段是第奇数个子频带而非多个较高频率的子频带。合成步骤更包括解析的音频片段的多相合成。
本发明实施方式更揭示了一种译码音频信息的方法。首先，接收音频信息，并且检查剩余执行时间。根据剩余执行时间将音频信息切割成两个音频片段，其中两个音频片段分别为剩余音频片段与忽略音频片段，以及当剩余执行时间少于预设时间间隔，忽略音频信息中的忽略音频片段并且译码剩余音频片段。
确定剩余执行时间的步骤更包括当数字信号处理器开始处理音频信息时触发计数器，且与计数器相关的计数值指示剩余执行时间，其中计数值随着时间而减少。
音频译码更包括下列步骤：从比特流提取多个样本；以及利用傅立叶变换将多个样本转换成多个频率子频带，且忽略音频片段为较高频率的子频带。
从比特流提取多个样本的步骤更包括：利用霍夫曼法对比特流进行译码；以及以立体声方式处理霍夫曼译码后的比特流，来产生多个样本。
多个频率子频带的个数为32。忽略音频片段是从第29个子频带到第32个子频带。
利用傅立叶变换转换多个样本是利用修正型离散余弦反变换来转换多个样本，来产生上述频率子频带，其中切割音频信息的步骤是将多个样本切割为两个片段，即剩余音频片段与忽略音频片段。
忽略音频片段是第偶数个子频带而非多个较高频率的子频带。上述忽略音频片段是第奇数个子频带而非上述多个较高频率的子频带。
本发明可以有效解决音频译码中播放不连续的问题。
附图说明
图1是利用数字信号处理器处理多个任务的时序图。
图2是译码MP3数据的功能方框图。
图3A是将576个样本转换为32个频率子频带的方框示意图。
图3B是切割样本的示意图。
图4是本发明实施方式的动态调整音频译码程序的方法步骤流程图。
图5是本发明实施方式的利用数字信号处理器计划多个任务的时序图。
具体实施方式
为了让本发明的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合图2到图5，做详细说明。本发明说明书提供不同的实施方式来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施方式中的各组件的配置是用来说明，并非用来限制本发明。且实施方式中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非指不同实施方式之间的关联性。
本发明实施方式揭示了一种动态调整音频译码程序的方法。
音频译码任务一般可分为三个步骤，包括提取、分析与合成。为了方便揭示本发明，音频译码任务如下描述，其主要应用于动态影像压缩标准第一层(Motion Picture Experts Group，MPEG-1)的第3层音频标准(MP3)。然而，对于本领域技术人员来说，本发明的音频译码将不限于MP3。
图2是译码MP3数据的功能方框图。首先，接收音频比特流后，提取头部信息与边信息(Head and Side information)，接着利用霍夫曼法(Huffman)对上述比特流进行译码来产生第一比特流，并且以立体声方式处理上述第一比特流而产生多个样本。在分析步骤中，利用修正型离散余弦反变换(InverseModified Discrete Cosine Transformation，简称为IMDCT)来转换样本到频谱域(Spectral Domain)。在本实施方式中，样本是利用IMDCT来转换成多个频率的子频带(Frequency Sub-band)。当译码音频信息时，具有预设长度的比特流必须在一个时间帧内处理完，以避免使用者听到不连续的声音。图3A是将576个样本转换为32个频率子频带的方框示意图。在合成步骤中是用多相合成多个频率子频带。
图4是本发明实施方式的动态调整音频译码程序的方法步骤流程图。
在步骤S401与步骤S402中，数字信号处理器(DSP)接收第一音频信息并开始处理音频译码任务，除非接收到来自具有较高优先权的任务的中断。第一音频信息可为压缩格式，例如，MP3格式、微软的多媒体音频(WindowsMedia Audio)格式、Ogg Vorbis音频格式、先进音频编码(Advanced AudioCoding，AAC)格式、或其它类似的音频格式。图5是本发明实施方式的利用数字信号处理器计划多个任务的时序图。任务2是音频译码任务，而任务1可为任何其它具较高优先权的任务。当时间t1至t2间未发生任何中断，则持续处理音频译码任务直到完成为止，且任务1在时间帧1成功地处理完。在时间t3时，由于任务1没有任何要求，所以数字信号处理器处理任务2。在时间t4时，接收到任务1的中断要求，因此，暂停处理任务2，然后处理第一音频信息而成为第二音频信息。在时间t5时，任务1完成处理，且DSP继续处理下一个音频译码任务。
在步骤S403中，当数字信号处理器继续执行任务2时，确定剩余执行时间。检查剩余执行时间，当数字信号处理器正在处理第二音频信息时，触发计数器。计数值与计数器相关联且随着时间而递减。举例来说，数字信号处理器在时间t5时开始处理第二音频信息，在时间帧2终止前，计数器会计算到底还剩下多少时间。在步骤S404中，当剩余执行时间少于预设时间间隔，则解析第二音频信息的步骤被修改。修改后的分析步骤包括根据剩余执行时间将第二音频信息切割为两个音频片段，忽略(Ignored)第二音频信息中的一个音频片段，并且分析剩余的音频片段。本实施方式所提到的第二音频信息是频谱信息，例如每一频率子频带的数据。
在其它实施方式中，忽略的音频片段为较高频率的子频带、第偶数个子频带或第奇数个子频带。在本实施方式中，将多个样本分析为32个等宽的子频带，其中忽略音频片段为第29～32个子频带。在步骤S405中，对解析的频谱信息(Spectral Information)进行合成。在本实施方式中，忽略子频带可映射到约18千赫(兹)～20千赫(兹)。人耳无法听到的频率约在16千赫(兹)。换句话说，低频带会比其它频带要来得大声，而高频带在听觉方面则因为听不到则显得不那么重要。
在其它实施方式中，音频译码任务可分为三个部分，包括从比特流提取多个样本，将样本解析到频谱域(Spectral Domain)，并且合成频谱域中的样本。提取步骤更可包括利用霍夫曼法(Huffman)对第一比特流进行译码，并且以立体声方式处理霍夫曼译码后的比特流，来产生576个样本，即X0～X575。霍夫曼译码解压缩比特流，并且以立体声方式分为左右声道。在其它实施方式中，立体声处理可以选择执行。当解析样本时，检查剩余执行时间。若剩余执行时间少于预设时间间隔，则修正解析音频信息的步骤。解析样本时，可利用修正型离散余弦反变换(IMDCT)产生32个频率子频带。举例来说，将576个样本切割为两个音频片段，其中剩余音频片段包括样本X0～X539，而忽略音频片段包括样本X540～X575。
又，如果剩余执行时间为3微秒(Microsecond)且预设时间间隔为5微秒，则忽略样本X540～X575，且仅利用修正型离散余弦反变换(IMDCT)来转换样本X0～X539至频谱域。图3B是切割样本的示意图。然而，在剩余与忽略音频片段中的样本数并不限于540与36。在其它实施方式中，剩余执行时间为4微秒且预设时间间隔为5微秒，则剩余音频片段具有样本X0～X503，而忽略音频片段具有样本X504～X575。接着，对修正型离散余弦反变换(IMDCT)后的数据进行合成。换句话说，若剩余执行时间超过预设时间间隔，则合成整个频率子频带，而当剩余执行时间小于预设时间间隔时，则合成剩余音频片段的子频带。
随着技术的进步，便携式电话具有愈来愈多的功能。除了接打电话，也可做为音频/视频播放器、照相机、记事本...等等。在过去，处理核心可掌管这些不同的功能，而应用本发明方法的数字信号处理器具有完整计划功能，且可同时执行多项功能而不致发生系统错误。
在本发明的实施方式中，信号输出质量会因为数字信号处理器的运行状况而有所不同。每当数字信号处理器在满载或低电量时，可重新安排音频译码任务，来节省系统时间或电力。
本发明更提供一种记录媒体(例如光盘片、磁盘片与移动硬盘等等)，它是记录计算机可读取的权限审核程序，以便执行上述的动态调整音频译码程序的方法。在此，储存在记录媒介上的权限审核程序，基本上是由多个程序代码片段所组成的(例如建立组织图程序代码片段、审核窗体程序代码片段、设定程序代码片段、以及部署程序代码片段)，并且这些程序代码片段的功能对应到上述方法的步骤与上述系统的功能方框图。
虽然本发明已用较佳实施方式揭露如上，然而这并非是用来限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围，所作的各种的更动与改变，都在本发明的保护范围内，具体以权利要求的范围为准。

Claims (19)

1.一种动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，所述的动态调整音频译码程序的方法用来排列数字信号处理器的多个任务，且每一任务与中断及优先权相关，包括下列步骤：
接收第一音频信息；
除非具有大于音频译码任务的优先权的中断将上述数字信号处理器中断处理，否则执行上述音频译码任务；
当上述数字信号处理器转换上述第一音频信息为第二音频信息时，确定剩余执行时间；
当上述剩余执行时间少于预设时间间隔，根据上述剩余执行时间将上述第二音频信息切割成两个音频片段，其中上述两个音频片段分别为剩余音频片段与忽略音频片段；
解析上述剩余音频片段到频谱域；以及
合成上述解析的音频片段。
2.如权利要求1所述的动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，确定上述剩余执行时间的步骤更包括当上述数字信号处理器开始处理上述音频译码任务时触发计数器，且与上述计数器相关的计数值指示上述剩余执行时间，其中上述计数值随着时间而减少。
3.如权利要求2所述的动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，上述第一音频信息是比特流，且上述音频译码任务更包括下列步骤：
从上述比特流提取多个样本；以及
利用傅立叶变换将上述多个样本转换为多个频率子频带，且上述忽略音频片段为较高频率的子频带。
4.如权利要求3所述的动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，从上述比特流提取上述多个样本的步骤更包括：
利用霍夫曼法对上述比特流进行译码；以及
以立体声方式处理上述霍夫曼译码后的比特流，来产生上述多个样本。
5.如权利要求4所述的动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，上述多个频率子频带的个数为32。
6.如权利要求5所述的动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，上述忽略音频片段是从第29个子频带到第32个子频带。
7.如权利要求3所述的动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，利用傅立叶变换转换上述多个样本是利用修正型离散余弦反变换来转换上述多个样本，来产生上述多个频率子频带，其中切割上述第二音频信息的步骤是将上述多个样本切割为两个片段，即上述剩余音频片段与上述忽略音频片段。
8.如权利要求7所述的动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，上述忽略音频片段为第偶数个子频带而非上述多个较高频率的子频带。
9.如权利要求7所述的动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，上述忽略音频片段是第奇数个子频带而非上述多个较高频率的子频带。
10.如权利要求1所述的动态调整音频译码程序的方法，其特征在于，上述合成步骤更包括上述解析的音频片段的多相合成。
11.一种译码音频信息的方法，其特征在于，所述的译码音频信息的方法包括下列步骤：
接收上述音频信息；
检查剩余执行时间；
根据上述剩余执行时间将上述音频信息切割成两个音频片段，其中上述两个音频片段分别为剩余音频片段与忽略音频片段；以及
当上述剩余执行时间少于预设时间间隔，忽略上述音频信息中的上述忽略音频片段并且译码上述剩余音频片段。
12.如权利要求11所述的译码音频信息的方法，其特征在于，确定上述剩余执行时间的步骤更包括当数字信号处理器开始处理上述音频信息时触发计数器，且与上述计数器相关的计数值指示上述剩余执行时间，其中上述计数值随着时间而减少。
13.如权利要求12所述的译码音频信息的方法，其特征在于，上述音频信息为比特流，且上述音频译码更包括下列步骤：
从上述比特流提取多个样本；以及
利用傅立叶变换将上述多个样本转换成多个频率子频带，且上述忽略音频片段为较高频率的子频带。
14.如权利要求13所述的译码音频信息的方法，其特征在于，从上述比特流提取上述多个样本的步骤更包括：
利用霍夫曼法对上述比特流进行译码；以及
以立体声方式处理上述霍夫曼译码后的比特流，来产生上述多个样本。
15.如权利要求14所述的译码音频信息的方法，其特征在于，上述多个频率子频带的个数为32。
16.如权利要求15所述的译码音频信息的方法，其特征在于，上述忽略音频片段是从第29个子频带到第32个子频带。
17.如权利要求13所述的译码音频信息的方法，其特征在于，利用傅立叶变换转换上述多个样本是利用修正型离散余弦反变换来转换上述多个样本，来产生上述多个频率子频带，其中切割上述音频信息的步骤是将上述多个样本切割为两个片段，即上述剩余音频片段与上述忽略音频片段。
18.如权利要求17所述的译码音频信息的方法，其特征在于，上述忽略音频片段是第偶数个子频带而非上述多个较高频率的子频带。
19.如权利要求17所述的译码音频信息的方法，其特征在于，上述忽略音频片段是第奇数个子频带而非上述多个较高频率的子频带。
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