CN101621727B - 高保真音频系统及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种高保真音频系统及其驱动方法，其中高保真音频系统适于连接一高保真编解码器，高保真音频系统包括：一高保真音频控制器、一虚拟高保真编解码器以及一数字信号处理器。虚拟高保真编解码器连接高保真音频控制器用以提供一模拟的高保真编解码器架构至操作系统，以及接收与传送音频数据。数字信号处理器连接虚拟高保真编解码器用以缓冲或解码音频数据。其中虚拟高保真编解码器根据高保真编解码器的架构组态多个虚拟工具集以形成模拟的高保真编解码器架构，使得操作系统认定虚拟高保真编解码器为该高保真编解码器。本发明不需配置成本较高的音频解码器或是具有音频解码器的高保真编解码器来处理未解码的音频数据，可以降低成本。

Description

高保真音频系统及其驱动方法

技术领域

本发明是有关于一种高保真音频系统，特别是一种具有虚拟高保真编解码器的高保真音频系统。

背景技术

目前市面上的计算机产品不论是个人计算机或是笔记型计算机已普遍使用高保真(High Definition，HD)接口处理音频数据。典型高保真音频系统100如图1所示，其包括位于芯片组中的高保真音频控制器(High Definition Audio Controller，HDAC)110、位于主机板的高保真编解码器(High DefinitionCodec，HD Codec)120以及外接于主机板的音频解码器130。在一些情况下，外接的音频解码器130会再搭配音频放大器(AudioAmplifier)(未绘示)，以作为音频的播放。或者，在一些情况下，音频解码器130与音频放大器(未绘示)可以组合成一个综合扩大机。高保真音频控制器110通过高保真通道(HD通道，HD Link)将编码音频数据传送到高保真编解码器120。经过高保真编解码器120内部对音频数据作接口转换，即由HD Bus接口转换成S/PDIF接口(Sony/Philips Digital Interconnect Format接口)之后，再通过S/PDIF接口将音频数据传送到外接的音频解码器130。音频解码器130会处理(例如：解码)编码音频数据，然后再通过音频放大器播放解码后的音频数据。在此系统架构下，计算机系统内部(包括芯片组与主机板)都不负责解码音频数据，完全依靠使用者所连接的外部输出装置(如：音频解码器130)作解码处理。然而，对于消费者而言，音频解码器是非常昂贵的一项装置。

另一种高保真音频系统200如图2所示，其包括位于芯片组中的高保真音频控制器210、位于主机板的具有音频解码器的高保真编解码器220(以下简称为“高保真编解码器220”)以及位于主机板的I2S编解码器230。高保真音频控制器210通过高保真通道(HD Link)传送编码音频数据至高保真编解码器220。由于高保真编解码器220具有的音频解码器，通常是一数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)，因此可以处理编码的音频数据，例如解码数字音频数据。特别是，在高保真接口协定的架构下，高保真编解码器220必须由高保真音频控制器210直接控制。若高保真编解码器220之后还需连接另一个编解码器，则高保真音频控制器210将无法控制后者的编解码器。所以，本系统需将高保真(HD)接口转换为I2S接口，通过I2S接口将已解码的数字音频数据传送到I2S编解码器230，此时I2S编解码器230将由位于高保真编解码器220中的I2S控制器来控制。I2S编解码器230可将数字信号转为模拟信号，最后由喇叭240输出音频数据。然而，目前具有I2S接口的计算机系统并不普及，所以此系统架构的成本亦相对偏高。而且，具有音频解码器的高保真编解码器220在成本上亦相对偏高。此外，就成本来说，使用图2的音频系统仅是将支出成本由图1的消费者身上转嫁到系统厂商。

为解决上述问题，有必要提供一种无需额外输出装置，而能编解码音频数据的系统与方法。

发明内容

本发明提供一种高保真音频系统，适于连接一高保真编解码器，高保真音频系统包括：一高保真音频控制器、一虚拟高保真编解码器以及一数字信号处理器。虚拟高保真编解码器连接高保真音频控制器用以提供一模拟的高保真编解码器架构至操作系统，以及接收与传送音频数据。一数字信号处理器连接虚拟高保真编解码器用以缓冲或解码音频数据。其中虚拟高保真编解码器根据高保真编解码器的架构组态多个虚拟工具集以形成模拟的高保真编解码器架构，使得操作系统认定虚拟高保真编解码器为该高保真编解码器。

本发明提供一种高保真音频系统的驱动方法，包括步骤：程序化一虚拟高保真编解码架构；根据一高保真编解码器相对应地组态虚拟高保真编解码架构使得操作系统认定虚拟高保真编解码架构为高保真编解码器；传送一音频数据至该虚拟高保真编解码器；判断是否解码该音频数据；若是，则解码该音频数据；传送已解码的音频数据至高保真编解码器。

以上所述的系统及方法建立虚拟高保真编解码器以及整合虚拟音频解码器于高保真音频控制器内，使得高保真音频控制器在相容于各种高保真编解码器情况下编解码音频数据。

本发明不需配置成本较高的音频解码器或是具有音频解码器的高保真编解码器来处理未解码的音频数据，可以降低成本。

附图说明

图1是已知的高保真音频系统的模块图；

图2是另一已知的高保真音频系统的模块图；

图3是说明本发明的高保真音频系统的模块图；

图4是更进一步说明本发明图3的高保真音频系统的虚拟编解码器的实施例的模块图；以及

图5是本发明的高保真音频系统驱动方法的流程图。

附图中符号的简单说明如下：

100、200、300：高保真音频系统

110、210、310：高保真音频控制器

120：高保真编解码器

130：音频解码器

220：具有音频解码器的高保真编解码器

230：I2S编解码器

310a：高保真音频控制器第一部分

310b：高保真音频控制器第二部分

314：虚拟高保真编解码器

316：数字信号处理器

320：高保真编解码器

240、340：喇叭

510、512、514、516、518、520：流程步骤。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图3是本发明的高保真音频系统300的模块图。高保真音频系统300包括一高保真音频控制器310、虚拟高保真编解码器314以及数字信号处理器316。此外，通过高保真通道(HD Link)可以将音频数据由高保真音频系统300传送至高保真编解码器320。在一实施例中，高保真音频系统300例如是位于芯片组中，高保真编解码器320例如是位于主机板上。另外，高保真音频控制器310包括高保真音频控制器第一部分310a与高保真音频控制器第二部分310b。高保真音频控制器第一部分310a可视为高保真音频控制器的前端部分，为高保真音频控制器310的主要部分。音频数据会由系统中的动态随机存取存储器(DynamicRandom Access Memory，DRAM)传送至高保真音频控制器第一部分310a中的直接存储器存取(Direct Memory Access，DMA)单元，再由DMA单元传送至虚拟高保真编解码器314。高保真音频控制器第二部分310b可视为高保真音频控制器的后端部分，通过高保真通道(HD Link)将数据传输至高保真编解码器320。更详细的说明是，经过数字信号处理器316处理的音频数据会传送至高保真音频控制器第一部分310a，之后再通过内部电路传送至高保真音频控制器第二部分310b中的先进先出(First In First Out，FIFO)存取单元，接着由FIFO存取单元传送至高保真编解码器320。

更进一步说，高保真音频控制器第一部分310a是作为虚拟高保真编解码器314以及数字信号处理器316的传输接口；高保真音频控制器第二部分310b是作为高保真编解码器320的传输接口。高保真音频控制器第一部分310a与虚拟高保真编解码器314之间建立一个内部的高保真通道(HD Link)进行沟通，其类似于外部高保真通道，以高保真接口协定为基础。虚拟高保真编解码器314具有通用的编解码格式，可依据后端实际耦接的不同高保真编解码器320来程序化特定的参数或暂存器。实务上，先建立一个既定的虚拟高保真编解码器314，然后依据实际连接的高保真编解码器320的架构相对应地程序化虚拟高保真编解码器314，以模拟成实际的高保真编解码器320。此既定的虚拟高保真编解码器314通常具有暂存器等以助于模拟大多数实际的编解码器。通过内部高保真通道使操作系统(软件)可以控制高保真音频控制器第一部分310a与虚拟高保真编解码器314之间的传输，但是操作系统不能控制高保真音频控制器第二部分310b与实际高保真编解码器320之间的传输。

高保真虚拟编解码器314模拟成实际高保真编解码器320的架构以直接与操作系统沟通，使操作系统认为虚拟高保真编解码器314是实际高保真编解码器320。原本操作系统下达给实际高保真编解码器320的指令会由虚拟高保真编解码器314接收并回应。如此，操作系统会认为是对实际高保真编解码器320进行沟通而持续运作。

数字信号处理器316主要用来解码来自虚拟高保真编解码器314的音频数据，亦可缓冲未编码的音频数据。当来自虚拟高保真编解码器314的音频数据是未编码过的，则数字信号处理316不做处理，而直接传送回高保真音频控制器310；若为编码的音频数据，则数字信号处理器316进行解码。然后数字信号处理器316控制数据通过高保真音频控制器第二部分310b送到外部的高保真编解码器320。

高保真编解码器320与高保真音频控制器310之间通过高保真通道沟通，并将来自高保真音频控制器310的音频数据作数字至模拟的转换之后由外接于主机板的喇叭340输出。特别是，本发明的高保真编解码器320可以处理品质较高的解码过的音频数据，例如Dolby AC-3、DTS或Dolby True HD等。此外，在本发明中，经过虚拟高保真编解码器314以及数字信号处理器316处理而由高保真音频控制器310所输出的音频数据为已解码或是未编码的数据，亦即高保真编解码器320所接收的数据为已解码或是未编码的音频数据，因此相较于已知技术的图1或图2而言，不需配置成本较高的音频解码器或是具有音频解码器的高保真编解码器，来处理未解码的音频数据。如此对于系统厂而言，可以降低成本。此外，对于计算机系统效能而言，可以将原本由中央处理单元(CPU)处理解码的工作，转而由本发明的高保真音频系统300来完成，以提高中央处理单元的效能。另一方面，由于虚拟高保真编解码器具有通用的编解码格式，可依据实际耦接的不同高保真编解码器来程序化特定的参数或暂存器，所以在使用上也较有弹性，亦即虚拟高保真编解码器可以搭配多种实际的高保真编解码器，因此减少了使用上的限制。

图4是进一步说明本发明图3的高保真音频系统300的虚拟高保真编解码器314的实施例的模块图。于本实施例中，虚拟高保真编解码器314预先以软件程序化成一既定架构，例如本实施例的32个虚拟工具集(未全部显示)，其中包括10个音频输入/输出转换器工具集(Audio input/output converter widget)、10个脚位工具集(Pin Widget)以及12个通用可程序工具集(universalprogrammable widget)。于其他实施例，亦可程序化为具有其他特定类型或数目的虚拟工具集的既定架构。外部的实际编解码器使用特定厂商的高保真编解码器320，其内部结构的工具集包括二个AOW1、AOW2(Analog audio Output converter Widget)，其用来控制数字转模拟的输出；一个AIW1(Analog audio Inputconverter Widget)，其用来控制模拟转数字的输入；一个MW1(Mixer Widget)，其用来混合多种音频数据，通常具有多个Gain0、Gain1(Gain register)来对输入音频数据进行放大控制；三个Pin1、Pin2、Pin3(Pin Widget)，其用于控制经过处理的音频数据输出，亦可用于组态(configure)喇叭等的外接装置。于本实施例中，虚拟高保真编解码器314的三个音频输入/输出转换器工具集用于模拟实际高保真编解码器320的二个AOW1、AOW2与一个AIW1，三个脚位工具集用于模拟三个Pin1、Pin2、Pin3以及一个通用可程序工具集用于模拟一个MW1。特别是，不管是虚拟高保真编解码器314或是高保真编解码器320中的工具集(widget)都能够提供处理接口以及特定的参数，以对音频数据进行处理，并利用Pin Widget进行输出。

另外，于本实施例中，虚拟高保真编解码器314额外程序化一个数字音频输出转换器工具集(Digital audio Outputconverter Widget，DOW)的功能。一般来说，通常在一个实际编解码器中的AOW是用于接收未编码的音频数据，模拟的AOW亦有类似的功能；而于实际编解码器中DOW是用于传送编码的音频数据，并且将数字音频数据输出至数字接口。在本发明的虚拟高保真编解码器314中，为了具备接收编码音频数据的功能，会设立DOW来回应操作系统，使得操作系统认定虚拟高保真编解码器314具有DOW的功能，而能将编码数据传送至虚拟高保真编解码器314。虚拟高保真编解码器314接收编码的音频数据后，将之传送至数字信号处理器316作解码，然后将解码的音频数据传送至实际高保真编解码器320的AOW处理。此外，当有外部音源输入时，例如麦克风输入，实际高保真编解码器320的AIW1会接收此音源输入，将此模拟信号转为数字信号之后，传送到高保真音频控制器310。

图5是本发明的高保真音频系统驱动方法的流程图。流程从步骤510开始，使用者预先程序化一既定虚拟高保真编解码器，此架构包括各种虚拟工具集，例如虚拟音频输入/输出转换器工具集、虚拟脚位工具集以及虚拟通用可程序工具集，关于虚拟工具集的详细说明可参考上述内容，于此不再赘述。接着，在步骤512，系统根据实际高保真编解码器相对应地组态(Configure)虚拟高保真编解码器。通过BIOS厂商定义的工具集节点识别码(Widget Node ID)程序化虚拟高保真编解码器映射表(mapping table)。特别是，每一个工具集都有各自的工具集节点识别码，所以，一般来说高保真编解码器的制造商在出厂前会将高保真编解码器内部所使用到的工具集及其工具集节点识别码进行定义。再者，工具集节点识别码能够提供定址能力，使得操作系统可以了解高保真编解码器内部的硬件架构为何。此外，由于本发明的虚拟高保真编解码器包括多种通用的虚拟工具集，因此可通过已知的高保真编解码器中的工具集节点识别码，来程序化虚拟高保真编解码器所对应的特定的参数或暂存器，而使操作系统认为虚拟高保真编解码器是实际高保真编解码器，进而让操作系统与虚拟高保真编解码器进行沟通。

当系统启动执行BIOS后，操作系统会侦测到高保真编解码器的硬件架构。通过驱动程序的配合，根据映射表组态各种虚拟工具集，使得操作系统认得虚拟高保真编解码器的架构。之后，操作系统运作时，可能会有音频数据需要处理。当音频数据传送到高保真音频系统中的虚拟高保真编解码器(步骤514)时，高保真音频系统的虚拟高保真编解码器会根据音频数据在步骤516判断是否为编码的音频数据。假如不是，则执行步骤520，传送音频数据到实际高保真编解码器。若是，则执行步骤518，音频数据会传送到数字信号处理器作解码处理。然后再执行步骤520，通过高保真音频控制器第二部分310b传送到实际的高保真编解码器。关于步骤516～步骤520的详细操作说明可参考上述内容，于此不再赘述。

由于虚拟高保真编解码器具有通用的编解码格式，可依据后端实际耦接的不同高保真编解码器来程序化特定的参数或暂存器，所以在使用上也较有弹性，亦即虚拟高保真编解码器可以搭配多种实际的高保真编解码器，因此减少了使用上的限制。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种高保真音频系统，其特征在于，适于通过高保真通道连接一高保真编解码器，该高保真音频系统包括：

一高保真音频控制器；

一虚拟高保真编解码器，通过内部高保真通道连接该高保真音频控制器，用以提供一模拟的高保真编解码器架构至操作系统，以及接收与传送一音频数据；以及

一数字信号处理器，连接该虚拟高保真编解码器，用以缓冲或解码该音频数据；

其中该虚拟高保真编解码器根据该高保真编解码器的架构组态多个虚拟工具集以形成该模拟的高保真编解码器架构，使得操作系统认定该虚拟高保真编解码器为该高保真编解码器；

其中，该组态多个虚拟工具集包括根据该高保真编解码器的多个工具集决定所述多个虚拟工具集的种类及数目。

2.根据权利要求1所述的高保真音频系统，其特征在于，该虚拟工具集包括多个音频输入/输出转换器工具集，所述多个音频输入/输出转换器工具集用于接收一未编码的数字音频数据，且该虚拟高保真编解码器接收该未编码的数字音频数据后，将该未编码的数字音频数据传送至该数字信号处理器，并且由该数字信号处理器直接传送该未编码的数字音频数据至该高保真音频控制器，再传送至该高保真编解码器。

3.根据权利要求1所述的高保真音频系统，其特征在于，该虚拟工具集包括一个数字音频输出转换器工具集，该数字音频输出转换器工具集用于接收一编码的数字音频数据，且该虚拟高保真编解码器接收该编码的数字音频数据后，将该编码的数字音频数据传送至该数字信号处理器进行解码处理，并且由该数字信号处理器传送一已解码的数字音频数据至该高保真音频控制器，再传送至该高保真编解码器。

4.根据权利要求1所述的高保真音频系统，其特征在于，通过一虚拟编解码器映射表，该高保真编解码器的所述多个工具集与该虚拟高保真编解码器的所述多个虚拟工具集具有一映射关系。

5.根据权利要求1所述的高保真音频系统，其特征在于，更包括一芯片组与一电路板，该高保真音频控制器配置于该芯片组中，该芯片组与该高保真编解码器分别配置于该电路板上，且由该芯片组所传送至该高保真编解码器的音频数据为一已解码或是未编码的音频数据。

6.一种高保真音频系统的驱动方法，其特征在于，包括：

程序化一虚拟高保真编解码器；

根据一实际的高保真编解码器相对应地组态多个虚拟工具集以形成该虚拟高保真编解码器，使得操作系统认定该虚拟高保真编解码器为该高保真编解码器；

通过内部高保真通道传送一音频数据至该虚拟高保真编解码器；

判断是否解码该音频数据；

若是，则解码该音频数据，并通过高保真通道传送已解码的音频数据至该高保真编解码器；以及

若否，则通过高保真通道传送未解码的音频数据至该高保真编解码器；

其中，该组态多个虚拟工具集包括根据该高保真编解码器的多个工具集决定所述多个虚拟工具集的种类及数目。

7.根据权利要求6所述的高保真音频系统的驱动方法，其特征在于，程序化该虚拟高保真编解码器包括程序化多个虚拟工具集。

8.根据权利要求7所述的高保真音频系统的驱动方法，其特征在于，程序化所述多个虚拟工具集包括程序化多个虚拟音频输入/输出转换器工具集、多个虚拟脚位工具集、多个虚拟通用可程序工具集以及一虚拟数字音频输出转换器工具集。

9.根据权利要求8所述的高保真音频系统的驱动方法，其特征在于，通过一虚拟编解码器映射表组态该虚拟高保真编解码器，使得该高保真编解码器的所述多个工具集与该虚拟高保真编解码器的所述多个虚拟工具集具有一映射关系。

10.根据权利要求6所述的高保真音频系统的驱动方法，其特征在于，传送至该高保真编解码器的音频数据为一已解码或未编码的数字音频数据。

11.根据权利要求10所述的高保真音频系统的驱动方法，其特征在于，当传送至该虚拟高保真编解码器的音频数据为一编码的数字音频数据时，传送该编码的数字音频数据至一数字信号处理器进行解码处理，并且由该数字信号处理器传送该已解码的数字音频数据至一高保真音频控制器，再传送至该高保真编解码器。

12.根据权利要求10所述的高保真音频系统的驱动方法，其特征在于，当传送至该虚拟高保真编解码器的音频数据为一未编码的数字音频数据时，传送该未编码的数字音频数据至一数字信号处理器，并且由该数字信号处理器直接传送该未编码的数字音频数据至一高保真音频控制器，再传送至该高保真编解码器。

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