CN102739661B - 一种基于数据统计的网络音频同步输出的方法及系统 - Google Patents
一种基于数据统计的网络音频同步输出的方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于数据统计的网络音频同步输出的方法及系统。所述系统包括WLAN网络中互连的媒体服务器、控制点终端和多个播放终端。所述方法包括以下步骤：多个播放终端在播放音频文件时将其各自的数据消耗量发送至所述多个播放终端中的基准终端；基准终端将各个播放终端的数据消耗量与基准终端的数据消耗量进行比对；根据比对的结果，进行丢包或补包操作，使各个播放终端达成同步播放。本发明通过数据消耗量的精确计算和比对来实现多个播放终端的音频同步输出，解决了采用动态补偿方式进行音频同步输出所存在的严重影响音频输出质量的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于数据统计的网络音频同步输出的方法及系统。
背景技术
大部分情况下，播放终端的音频输出系统的时钟与音频流媒体所在服务器（server）的主时钟之间是有误差的，且与音频流媒体所在服务器通信连接的多个播放终端的主时钟之间也是有误差的，这种播放误差若超过30ms，人的听觉就可以感知到。为了降低这种音频输出的时间误差以达到多个播放终端同步播放的目的，可以采取动态补偿的方式，但是，这种方式会非常严重地影响音频输出的质量。
此外，音频同步的另一常用方式是利用分配器来实现多个播放终端的音频同步播放。音频分配器是一种把音频信号源平均分配成多路音频信号的设备，一路音频信号对用一台播放终端。因为并联音频信号衰减较大，送给多个输出终端后由于阻抗不匹配等原因，音频质量会严重失真，线路也不稳定。音频分配器除了阻抗匹配，还有音频增益，使音频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。通过使用分配器，由于增加了辅助硬件，使得系统的成本增加。再者，采用分配器易收到距离的限制，其有效传输距离大约在五十米左右，当距离增大时，传输信号质量不高，终端上播放的音频会出现噪声。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数据统计的网络音频同步输出的方法，旨在解决现有技术采用分配器或动态补偿方式进行音频同步输出所存在的成本增加或严重影响音频输出质量的问题。
本发明的目的还在于提供一种基于数据统计的网络音频同步输出的系统，以更好地解决上述问题。
为了实现发明目的，所述方法包括以下步骤：
S1.媒体服务器通过WLAN网络向多个播放终端发出校准时间指令，所述校准时间指令使能选择所述多个播放终端中的一台为基准终端，将所述基准终端的时钟定为基准时间；
S2.所述基准终端通过所述WLAN网络接收来自所述媒体服务器的音频媒体流数据，并对其进行解码，再将已解码的数据发送至所述多个播放终端中的其它终端，所述多个播放终端中的其它终端将所述解码后的数据放在数据接收缓存区内；
S3.当所述多个播放终端开始播放时，将所述数据接收缓存区内的所述已解码的数据以DMA中断的方式，向所述多个播放终端的音频输出缓存器里发送，且每次都发送一个同步基准数大小的数据包；
S4.每隔用户预先在所述多个播放终端上设置的同步时间间隔，所述多个播放终端中的所有终端设备将其各自播放的数据消耗量统一发送到所述基准终端上，并与所述基准设备的数据消耗量进行比对，根据所述比对的结果对所述多个播放终端的音频输出进行同步校正，以使得各个终端的数据消耗量在一个同步周期内保持一致。
所述步骤S1前还包括步骤：S0.控制点终端在WLAN网络中发送搜索指令，以发现所述WLAN网络内的所有终端设备；通过所述控制点终端，在一个媒体服务器终端设备上选择音频文件，并指定一个要同步播放的终端组。
所述步骤S3中的同步基准数是根据播放的音频文件的参数计算的出得一个同步数据包的大小，所述播放的音频文件的参数包括采样率、量化精度和播放时间长度，所述播放时间长度为文件数据量大小。
所述步骤S4中的数据消耗量等于DMA中断次数乘以所述同步基准数，所述数据消耗量对应音频播放的时间。
所述步骤S4中的同步校正包括：
如果某个终端设备数据播放速度快，数据消耗量比较大，则基准终端发送同步指令通知该设备，丢掉几个同步基准数大小的数据包；以及
如果某个终端设备数据播放速度慢，数据消耗量比较小，则基准终端发送同步指令通知该设备，多发几个同步基准数大小的数据包。
为了更好地实现本发明的目的，所述系统包括WLAN网络中互连的媒体服务器、控制点终端和多个播放终端；其中，
所述媒体服务器包括：
存储模块，用于存储音频文件；
校准时间指令发送模块，用于发送校准时间指令至指定的终端组，所述校准时间指令可选择所述指定的终端组中的一台终端为基准终端，将所述基准终端的时钟定为基准时间，并使所述指定的终端组中的其它终端与所述基准终端的时钟误差控制在30毫秒以内；以及
音频媒体流数据发送模块，用于通过所述WLAN网络向所述基准终端发送音频媒体流数据；
所述多个播放终端包括：
音频媒体流数据接收模块，用于接收来自所述媒体服务器的音频媒体流数据；
解码模块，用于解码所述音频媒体流数据；
已解码数据收发模块，用于将所述多个播放终端中的基准终端上的已解码的数据发送至所述多个播放终端中的其它终端，且用于由所述多个播放终端中的其它终端接收所述已解码的数据；
校准时间指令接收模块，用于接收来所述媒体服务器的校准时间指令；
接收缓存区数据发送模块，用于在播放音频文件时，将所述已解码的数据以DMA中断的方式从接收缓存区向音频输出缓存器里发送，且每次都发送一个同步基准数大小的数据包；
同步时间间隔设定模块，用于设置同步时间间隔；
数据消耗量收发模块，用于每隔所述同步时间间隔发送各个播放终端的数据消耗量至所述基准终端，且用于接收各个播放终端发送至所述基准终端的数据消耗量；以及
同步校正模块，用于对各个终端发送至所述基准终端上的数据消耗量与所述基准设备的数据消耗量进行比对，根据所述比对结果进行同步校正，以使得各个终端的数据消耗量在一个所述同步时间间隔内保持一致。
所述系统还包括控制点终端，所述控制点终端包括：
搜索指令发送模块，用于发送搜索指令以发现所述WLAN网络中的所有终端设备，所述所有的终端设备包括所述媒体服务器和所述多个播放终端；
同步播放终端组指定模块，用于从所述发现的所有的终端设备中指定一个要同步播放的终端组；以及
音频文件选择模块，用于在所述媒体服务器上选择音频文件。
所述同步基准数是根据播放的音频文件的参数计算的出得一个同步数据包的大小，所述播放的音频文件的参数包括采样率、量化精度和播放时间长度，所述播放时间长度为文件数据量大小。
所述数据消耗量等于DMA中断次数乘以所述同步基准数，所述数据消耗量对应音频播放的时间。
所述同步校正包括：
如果某个终端设备数据播放速度快，数据消耗量比较大，则基准终端发送同步指令通知该设备，丢掉几个同步基准数大小的数据包；以及
如果某个终端设备数据播放速度慢，数据消耗量比较小，则基准终端发送同步指令通知该设备，多发几个同步基准数大小的数据包。
本发明通过数据消耗量（音频数据的播放）的精确计算，来作为整个系统的基准时间，极大地降低了各个音频播放系统之间的时间误差，保证音频数据完整消耗（播放完），实现了保持原有质量的音乐的同步播放。此外，由于只需要进行网络信息的传输交互，无需像现有技术那样采用分配器，节约了成本。进一步，通过用户对同步时间间隔的设置，可以灵活地调整同步的精度，从而提高了用户的体验度。
附图说明
图1是本发明一个实施例中基于数据统计的网络音频同步输出的系统图；
图2是本发明一个实施例中基于数据统计的网络音频同步输出的方法流程图；
图3是本发明另一个实施例中基于数据统计的网络音频同步输出的方法流程图；
图4是本发明系统中控制点终端的结构图；
图5是本发明系统中媒体服务器的结构图；
图6是本发明系统中播放终端的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明一个实施例中基于数据统计的网络音频同步输出的系统，该系统有6个终端设备成员，其中，终端1是安装了终端和资源管理软件的控制点，终端2是插了U盘的一个音箱，而终端3-6为音箱，终端1-6互相之间通过WLAN网络建立通讯连接。终端2为媒体服务器，其上所插的U盘上存储了很多音频文件，或者，终端2可以是计算设备，音频文件可来自于该计算设备本地存储的文件，或来自云媒体服务商提供的音频媒体资源；播放终端3-6用于对终端2所提供的音频文件进行同步播放，其中，终端4为基准终端；控制点终端1用于控制所述音频文件在播放终端3-6上的同步播放。
图2示出了本发明一个实施例中基于数据统计的网络音频同步输出的方法流程图。
在步骤S201中，多个播放终端（例如，图1中的音箱3-6）在播放音频文件时将其各自的数据消耗量发送至所述多个播放终端中的基准终端（例如，图1中的基准终端4）。
在步骤S202中，基准终端将各个播放终端的数据消耗量与基准终端的数据消耗量进行比对。
根据比对的结果，在步骤2031中，如果每个终端的数据播放速度快，数据消耗量大，则基准终端发送同步指令通知该设备，丢掉几个同步基准数大小的数据包；而在步骤2032中，如果每个终端的数据播放速度慢，数据消耗量小，则基准终端发送同步指令通知该设备，多发几个同步基准数大小的数据包。
在步骤S204中，各个播放终端达成同步播放。
图3示出了本发明另一个实施例中基于数据统计的网络音频同步输出的方法流程图。
在步骤S301中，控制点终端（例如，图1中的控制点终端1）在WLAN网络中发送搜索指令，以发现所述WLAN网络内的所有终端设备。所述WLAN网络为WiFi无线局域网络，或是其它适当的无线局域网络。
在步骤S302中，用户通过所述控制点终端，在媒体服务器终端设备（例如，图2中的插有U盘的终端2）上选择音频文件，并指定一个要同步播放的终端组（例如，图1中的终端2-6）。所述音频文件可以是一个或多个音频文件以播放列表的形式在控制点终端上显示。
在步骤S303中，媒体服务器通过WLAN网络向所述指定的终端组发出校准时间指令，所述校准时间指令使能选择所述指定的终端组中的一台为基准终端（例如，图1中的终端4），将所述基准终端的时钟定为基准时间。
在步骤S304中，基准终端通过所述WLAN网络接收来自所述媒体服务器的音频媒体流数据，并对其进行解码。
在步骤S305中，基准终端将已解码的数据发送至所述指定的终端组的其它终端，所述指定终端组内的其它终端将已解码的数据放在数据接收缓存区内。
在步骤S306中，当所述指定终端组中的设备开始播放时，将数据接收缓存区内的已解码的数据以DMA中断的方式向音频输出缓存器里发送，且每次都发送一个同步基准数大小的数据包。所述同步基准数是根据播放的音频文件的参数计算的出得一个同步数据包的大小，所述播放的音频文件的参数包括采样率、量化精度和播放时间长度，所述播放时间长度为文件数据量大小。
在步骤S307中，每隔用户预先在所述指定终端组设备上设置的同步时间间隔，所述指定终端组中的所有终端设备将其各自播放的数据消耗量统一发送到基准终端上，并与基准设备的数据消耗量进行比对。所述数据消耗量对应音频播放的时间，等于DMA中断次数乘以所述同步基准数。所述同步时间间隔是用户预先设定的，用户可以设置不同的同步时间间隔。通常地，所述同步时间间隔为几秒。当同步时间较长时，则各个播放终端需要等待较长时间进行一次同步校正，从而可节约网络资源的传输流量；而当同步时间间隔较短时，则各个播放终端很快就能进行一次同步校正，从而可使音频输出的同步较为精准。例如，用户将同步时间间隔设置为2秒，则各个播放终端每隔2秒向基准终端发送一次数据消耗量信息，相应地，各个播放终端每隔两秒钟进行一次同步校正。
根据所述比对的结果，在步骤S3081中，如果某个终端的数据播放速度快，数据消耗量大，则基准终端发送同步指令通知该设备，丢掉几个同步基准数大小的数据包；在步骤S3081中，如果某个终端的数据播放速度慢，数据消耗量小，则基准终端发送同步指令通知该设备，多发几个同步基准数大小的数据包。
在步骤S309中，所述指定终端组在一个同步时间间隔内达成同步播放。也就是说，所述指定终端组内的其它设备与基准终端的时间误差控制在30ms内。
图4是本发明系统中控制点终端400的设备结构图。本发明系统中的控制点终端400（例如，图1中的终端1）包括搜索指令发送模块401、同步播放终端组指定模块402和音频文件选择模块403。搜索指令发送模块401用于发送搜索指令以发现WLAN网络中的所有终端设备，所述所有的终端设备包括媒体服务器和多个播放终端（例如，图1中的终端2-6），同步播放终端组指定模块402用于从所述发现的所有的终端设备中指定一个要同步播放的终端组，音频文件选择模块403用于在所述媒体服务器上选择音频文件。
图5是本发明系统中媒体服务器500的结构图。本发明系统中的媒体服务器500（例如图1中的终端2）包括存储模块501、校准时间指令发送模块502和音频媒体流数据发送模块503。存储模块501用于存储音频文件，或者存储模块可以是一个存储有很多音频文件的U盘，校准时间指令发送模块502用于发送校准时间指令至指定终端组，所述校准时间指令可选择所述指定终端组中的一台终端为基准终端，将所述基准终端的时钟定为基准时间，并使所述指定终端组中的其它终端与所述基准终端的时钟误差控制在30毫秒以内，音频媒体流数据发送模块503用于向所述基准终端发送音频流数据。
图6是本发明系统中播放终端600的结构图。本发明系统中的播放终端600（例如，图1中的终端3-6）包括音频数据流接收模块601、解码器模块602、已解码数据收发模块603、校准时间指令接收模块604、接收缓存区数据发送模块605、同步时间间隔设置模块606、数据消耗量收发模块607和同步校正模块608。当本发明系统中的多个播放终端6中的一台设备被定为基准终端（例如，图1中的终端4）时，该基准终端中的音频数据流接收模块601用于接收来自媒体服务器的音频数据流，解码模块602用于对接收到的所述音频数据流进行解码，已解码的数据则通过已解码数据收发模块603发送至所述多个播放终端中的其它终端设备。
而所述多个播放终端中的其它终端（例如，图1中的终端3、5和6）中的校准时间指令接收模块604用于接收来自图5中的媒体服务器500的校准时间指令，接收缓存区数据发送模块605用于在播放音频文件时，将所述已解码的数据以DMA中断的方式从接收缓存区向音频输出缓存器里发送，且每次都发送一个同步基准数大小的数据包，同步时间间隔设置模块606用于由用户预先设置同步时间间隔，数据消耗量收发模块607用于每隔所述同步时间间隔发送各个播放终端的数据消耗量至所述基准终端，且用于接收各个播放终端发送至所述基准终端的数据消耗量，同步校正模块608用于对各个终端发送至所述基准终端上的数据消耗量与所述基准设备的数据消耗量进行比对，根据所述比对结果进行同步校正，以使得各个终端的数据消耗量在一个同步时间间隔内保持一致。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例终点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种基于数据统计的网络音频同步输出的方法及系统，进行了详细的介绍，本文应用了具体个例对本发明的原理及实时方式进行了阐述，以上实施例的说明指示用于帮助本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种基于数据统计的网络音频同步输出的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1.媒体服务器通过WLAN网络向多个播放终端发出校准时间指令，所述校准时间指令使能选择所述多个播放终端中的一台为基准终端，将所述基准终端的时钟定为基准时间；
S2.所述基准终端通过所述WLAN网络接收来自所述媒体服务器的音频媒体流数据，并对其进行解码，再将解码后的数据发送至所述多个播放终端中的其它终端，所述多个播放终端中的其它终端将所述解码后的数据放在数据接收缓存区内；
S3.当所述多个播放终端开始播放时，将所述数据接收缓存区内的所述已解码的数据以DMA中断的方式，向所述多个播放终端的音频输出缓存器里发送，且每次都发送一个同步基准数大小的数据包；所述同步基准数是根据播放的音频文件的参数计算得出的一个同步数据包的大小，所述播放的音频文件的参数包括采样率、量化精度和播放时间长度，所述播放时间长度为文件数据量大小；
S4.每隔用户预先在所述多个播放终端上设置的同步时间间隔，所述多个播放终端中的所有终端设备将其各自播放的数据消耗量统一发送到所述基准终端上，并与所述基准终端的数据消耗量进行比对，根据所述比对的结果对所述多个播放终端的音频输出进行同步校正，以使得各个终端的数据消耗量在一个同步周期内保持一致；所述数据消耗量等于DMA中断次数乘以所述同步基准数，所述数据消耗量对应音频播放的时间；
所述同步校正包括：
如果某个终端设备数据播放速度快，数据消耗量比较大，则基准终端发送同步指令通知该设备，丢掉几个同步基准数大小的数据包；以及
如果某个终端设备数据播放速度慢，数据消耗量比较小，则基准终端发送同步指令通知该设备，多发几个同步基准数大小的数据包。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1前还包括步骤：
S0.控制点终端在WLAN网络中发送搜索指令，以发现所述WLAN网络内的所有终端设备；通过所述控制点终端，在一个媒体服务器终端设备上选择音频文件，并指定一个要同步播放的终端组。
3.一种基于数据统计的网络音频同步输出的系统，其特征在于，所述系统包括：WLAN网络中互连的媒体服务器(500)和多个播放终端(600)；其中，
所述媒体服务器(500)包括：
存储模块(501)，用于存储音频文件；
校准时间指令发送模块(502)，用于发送校准时间指令至指定的终端组，所述校准时间指令使能选择所述指定的终端组中的一台终端为基准终端，将所述基准终端的时钟定为基准时间，并使所述指定的终端组中的其它终端与所述基准终端的时钟误差控制在30毫秒以内；以及
音频媒体流数据发送模块(503)，用于通过所述WLAN网络向所述基准终端发送音频流数据；
所述多个播放终端(600)包括：
音频媒体流数据接收模块(601)，用于接收来自所述媒体服务器的音频媒体流数据；
解码模块(602)，用于解码所述音频媒体流数据；
已解码数据收发模块(603)，用于将所述多个播放终端中的基准终端上的已解码的数据发送至所述多个播放终端中的其它终端，且用于由所述多个播放终端中的其它终端接收所述已解码的数据；
校准时间指令接收模块(604)，用于接收来所述媒体服务器的校准时间指令；
接收缓存区数据发送模块(605)，用于在播放音频文件时，将所述已解码的数据以DMA中断的方式从接收缓存区向音频输出缓存器里发送，且每次都发送一个同步基准数大小的数据包；所述同步基准数是根据播放的音频文件的参数计算得出的一个同步数据包的大小，所述播放的音频文件的参数包括采样率、量化精度和播放时间长度，所述播放时间长度为文件数据量大小；
同步时间间隔设定模块(606)，用于设置同步时间间隔；
数据消耗量收发模块(607)，用于每隔所述同步时间间隔发送各个播放终端中的数据消耗量至所述基准终端，且用于接收各个播放终端发送至所述基准终端的数据消耗量；以及
同步校正模块(608)，用于对各个终端发送至所述基准终端上的数据消耗量与所述基准终端的数据消耗量进行比对，根据所述比对结果进行同步校正，以使得各个终端的数据消耗量在一个所述同步时间间隔内保持一致；所述数据消耗量等于DMA中断次数乘以所述同步基准数，所述数据消耗量对应音频播放的时间；
所述同步校正包括：
如果某个终端设备数据播放速度快，数据消耗量比较大，则基准终端发送同步指令通知该设备，丢掉几个同步基准数大小的数据包；以及
如果某个终端设备数据播放速度慢，数据消耗量比较小，则基准终端发送同步指令通知该设备，多发几个同步基准数大小的数据包。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括控制点终端(400)，所述控制点终端(400)包括：
搜索指令发送模块(401)，用于发送搜索指令以发现所述WLAN网络中的所有终端设备，所述所有的终端设备包括所述媒体服务器(500)和所述多个播放终端(600)；
同步播放终端组指定模块(402)，用于从所述发现的所有的终端设备中指定一个要同步播放的终端组；以及
音频文件选择模块(403)，用于在所述媒体服务器(500)上选择音频文件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CENG DEJUN Free format text: FORMER OWNER: LI YANG Effective date: 20131119 Free format text: FORMER OWNER: SUN PENGFEI WU QIONG Effective date: 20131119 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zeng Dejun Inventor before: Li Yang Inventor before: Sun Pengfei Inventor before: Wu Qiong |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 518000 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE TO: 518053 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LI YANG SUN PENGFEI WU QIONG TO: CENG DEJUN |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20131119 Address after: 518053 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District Baishizhou Shenzhen Bay Sea 4-31C Applicant after: Zeng Dejun Address before: Futian District Che Kung Temple Tairan Industrial Zone in Shenzhen city of Guangdong province 518000 211 industrial buildings fifth floor 508 Applicant before: Li Yang Applicant before: Sun Pengfei Applicant before: Wu Qiong |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHENZHEN YUNDONG CHUANGXIANG TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CENG DEJUN Effective date: 20141119 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 518053 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE TO: 518000 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20141119 Address after: Shenzhen City, Guangdong province Baoan 518000 District 44 building 3 Hongdu Industrial Park Applicant after: SHENZHEN YUNDONG CHUANGXIANG TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 518053 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District Baishizhou Shenzhen Bay Sea 4-31C Applicant before: Zeng Dejun |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |