CN103309680A - 一种多媒体主机分层设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明所述的多媒体主机分层设计方法及系统，将多媒体主机软件分为驱动层、媒体控制封装层以及应用层；媒体控制封装层为驱动层提供驱动层封装接口，对驱动层进行封装，实现对所述多媒体主机硬件平台的屏蔽；媒体控制封装层对操作系统提供封装接口，对操作系统进行屏蔽；媒体控制封装层对应用层提供应用层封装接口，直接通过应用层封装接口获得应用层载入的处理参数，根据所述处理参数对多媒体数据进行智能化处理。因此，通过本发明的上述方案，能够在实现对多媒体数据智能化处理的同时，实现多媒体主机软件的跨平台、跨系统移植。

Description

一种多媒体主机分层设计方法及系统

技术领域

本发明涉及一种分层设计方法及系统，具体是一种多媒体主机分层设计方法及系统，属于计算机软件设计领域。

背景技术

在某些应用场景下，如庭审，输入端需要在本地进行多路音频采集（可通过麦克风采集或线路输入通过其它音频设备采集音频信号），同时支持远端网络音频数据接入，总共有多路音频输入，而输出端则是需要多个混音组输出，即每个混音组可以任意配置音频输入源；输入输出这种数量上的不对称关系，构成了音频矩阵的概念。当前市面上存在一些类音频矩阵产品，如各种调音台，往往具有如下技术缺陷：1.硬件成本高，具有很高的技术门槛，非专业人员难以驾驭；2.功能固定，功能扩展困难，一般只能通过外接硬件设备来进行，进一步提高了成本和操作的难度；3.控制方式落后，这些音频矩阵产品的参数调整一般采取物理位移的方式，既使用旋钮、滑块等物理器件，难以与当前数字化系统对接，难以实现远程参数调整。

多媒体主机，即在音频矩阵的概念基础上，加入了音频数据的数字化采集与播放，并加上数字化音频处理算法，如增益调节、均衡调节、降噪处理、啸叫抑制、智能混音等，实现高质量、高集成度的数字化音频处理系统。但传统的软件设计方法在实现软件的跨系统、跨平台的移植方面受到诸多限制。当多媒体主机软件移植到另一个系统或者硬件平台上时，需要针对新的系统或者硬件平台对软件进行重新编写。造成了重复劳动，增加了编程人员的工作量。

通过对软件进行分层设计，为软件的跨系统、跨平台移植提供了可能。但是现有的多媒体数据处理过程中对软件的分层设计常用于数字电视系统开发中。如现有公开号为CN101986694A，发明名称为“一种基于linux系统的数字电视系统”的专利申请，公开了一种针对数字电视系统的软件分层设计封装的方案，在实现节目搜索、节目播放功能的同时可实现数字电视系统中软件的跨硬件平台的移植。该系统包括硬件层模块、适配层模块、中间层模块和应用层模块；所述硬件层模块位于系统的最底层，为数字电视系统提供硬件平台；所述适配层模块与所述硬件层模块连接，提供标准的接口，对硬件平台进行二次封装，隔离上层应用与硬件层；所述中间层模块与所述适配层模块连接，作为通用化的标准化功能组件，其包含的功能模块是基于适配层提供的接口实现；所述应用层模块，与中间层模块连接，用于实现各种应用，提供基于中间层开发的应用程序。通过对软件的分层设计，提高了软件的功能可扩展性和复用度，提高了产品开发效率，为软件的跨系统和跨平台移植提供了可能。上述方案中，每一功能层的设计都只针对数字电视产品的功能，例如节目搜索、节目播放等，由于多媒体主机需要对多媒体数据进行非常复杂的处理，与数字电视产品的处理方法完全不同并且更加复杂。如何能够在实现很好的智能混音的效果的同时还能实现跨系统跨平台移植是亟待解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的多媒体主机软件在跨系统跨平台移植以及功能扩展方面受限，从而提供一种可跨系统跨平台移植并具有很好的功能扩展性以及很好的智能混音效果的多媒体主机分层设计方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所述的一种多媒体主机分层设计方法，包括如下步骤：

S1：将多媒体主机软件分为驱动层、媒体控制封装层以及应用层；所述驱动层为所述多媒体主机的多媒体数据的处理提供相应的驱动；所述媒体控制封装层为所述驱动层提供驱动层封装接口，对所述驱动层进行封装，实现对所述多媒体主机硬件平台的屏蔽；所述媒体控制封装层为所述应用层提供应用层封装接口，对所述应用层进行封装；

S2：所述应用层通过所述应用层封装接口向所述媒体控制封装层载入用于调控所述多媒体数据的处理参数；

S3：所述驱动层从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层，所述媒体控制封装层根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述驱动层；

S4：所述驱动层接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

所述步骤S1中，将所述驱动层分为硬件驱动层和软件驱动层；

所述硬件驱动层为所述多媒体主机中的多媒体数据输入、输出装置提供驱动；

所述软件驱动层中被预存入若干种多媒体数据处理算法，并且每一所述多媒体数据处理算法都能实现相应的功能；

所述步骤S3中，所述硬件驱动层从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层，所述媒体控制封装层根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述硬件驱动层；

所述步骤S4中，所述硬件驱动层接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

所述步骤S1中，将所述媒体控制封装层分为驱动封装层、元件层和管道层；通过所述驱动封装层对所述驱动层进行封装；

所述驱动封装层又被分为硬件驱动封装层和软件驱动封装层，所述硬件驱动封装层为所述硬件驱动层提供硬件驱动层封装接口，对所述硬件驱动层进行封装，所述软件驱动封装层为所述软件驱动层提供软件驱动层封装接口，对所述软件驱动层进行封装；

所述元件层，与所述硬件驱动封装层和所述软件驱动封装层连接；

所述软件驱动层提供的多媒体数据处理算法及其实现的功能经所述软件驱动封装层后传输至所述元件层并被封装为独立的固定功能模块元件，并对外提供所述固定功能模块元件控制接口；通过控制所述固定功能模块元件控制接口的开启或关闭，来控制所述固定功能模块元件的开启或关闭；

所述管道层向所述应用层提供所述应用层封装接口，对所述应用层进行封装；

所述步骤S2中，所述管道层通过所述应用层封装接口从所述应用层载入所述处理参数，根据所述处理参数得到需要对所述多媒体数据进行哪些功能的处理信息，进而限定所述固定功能模块元件间的连接关系并通过所述处理参数控制相应功能的所述固定功能模块元件控制接口开启使具备相应功能的所述固定功能模块元件开启；

所述步骤S3中，通过所述元件层中的所述固定功能模块元件间的连接关系确定对所述多媒体数据的处理方法，并将经过所述处理方法处理后的多媒体数据经所述硬件驱动封装层传输至所述硬件驱动层。

所述步骤S1中，所述媒体控制封装层还包括内部支撑层；

所述步骤S3中，所述内部支撑层为所述固定功能模块元件之间数据交互提供通信接口。

所述步骤S1还包括如下步骤：

所述内部支撑层为所述多媒体主机应用的操作系统提供相应的操作系统封装接口，对所述操作系统进行封装，实现对所述操作系统的屏蔽。

所述步骤S3中，所述内部支撑层提供若干种基本数据结构供所述元件层、所述管道层和所述驱动封装层调用，控制多媒体数据按照与调用的基本数据结构相对应的数据存储方式进行存储。

本发明所述一种多媒体主机分层设计系统，包括驱动层模块、媒体控制封装层模块以及应用层模块；

所述驱动层模块，为所述多媒体主机的多媒体数据的处理提供相应的驱动；

所述媒体控制封装层模块，为所述驱动层模块提供驱动层封装接口，对所述驱动层模块进行封装，实现对所述多媒体主机硬件平台的屏蔽；所述媒体控制封装层模块为所述应用层模块提供应用层封装接口，对所述应用层模块进行封装；

所述应用层模块通过所述应用层封装接口向所述媒体控制封装层模块载入用于调控所述多媒体数据的处理参数；

驱动层模块从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层模块，所述媒体控制封装层模块根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述驱动层模块；

所述驱动层模块接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

所述驱动层模块包括硬件驱动层子模块和软件驱动层子模块；

所述硬件驱动层子模块用于为所述多媒体主机中的多媒体数据输入、输出装置提供驱动；

所述软件驱动层子模块中预存有若干种多媒体数据处理算法，并且每一多媒体数据处理算法都能实现相应的功能；

所述硬件驱动层子模块从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层模块，所述媒体控制封装层模块根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述硬件驱动层子模块；

所述硬件驱动层子模块接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

所述媒体控制封装层模块进一步包括驱动封装层模块、元件层模块和管道层模块；

所述驱动封装层模块对所述驱动层模块进行封装；其包括硬件驱动封装层子模块和软件驱动封装层子模块，所述硬件驱动封装层子模块为所述硬件驱动层子模块提供硬件驱动层封装接口，对所述硬件驱动层子模块进行封装，所述软件驱动封装层子模块为所述软件驱动层子模块提供软件驱动层封装接口，对所述软件驱动层子模块进行封装；

所述元件层模块，与所述硬件驱动封装层子模块和所述软件驱动封装层子模块连接；

所述软件驱动层子模块提供的多媒体数据处理算法及其实现的功能经所述软件驱动封装层子模块后传输至所述元件层模块并被封装为独立的固定功能模块元件，并对外提供所述固定功能模块元件控制接口；通过控制所述固定功能模块元件控制接口的开启或关闭，来控制所述固定功能模块元件的开启或关闭；

所述管道层模块提供所述应用层封装接口，对所述应用层模块进行封装；所述管道层模块通过所述应用层封装接口载入所述处理参数，根据所述处理参数得到需要对所述多媒体数据进行哪些功能的处理信息，进而限定所述固定功能模块元件间的连接关系；并通过所述处理参数控制相应功能的所述固定功能模块元件控制接口开启使具备相应功能的所述固定功能模块元件开启；

所述元件层模块中的所述固定功能模块元件间的连接关系确定了对所述多媒体数据的处理方法，并将经过所述处理方法处理后的多媒体数据经所述硬件驱动封装层子模块传输至所述硬件驱动层子模块。

所述媒体控制封装层模块还包括内部支撑层模块；

所述内部支撑层模块用于提供所述固定功能模块元件之间数据交互的通信接口。

所述内部支撑层模块提供与所述多媒体主机应用的操作系统相应的操作系统封装接口，对所述操作系统进行封装，实现对所述操作系统的屏蔽。

所述内部支撑层模块还提供若干种基本数据结构供所述元件层模块、所述管道层模块和所述驱动封装层模块调用，控制多媒体数据按照与调用的数据结构相对应的数据存储方式进行存储。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的多媒体主机分层设计方法及系统，将多媒体主机软件分为驱动层、媒体控制封装层以及应用层；所述驱动层为所述多媒体主机的多媒体数据的处理提供相应的驱动；所述媒体控制封装层为所述驱动层提供驱动层封装接口，对所述驱动层进行封装，实现对所述多媒体主机硬件平台的屏蔽，因此能够实现跨硬件平台的移植；所述媒体控制封装层为所述应用层提供应用层封装接口，对所述应用层进行封装，所述媒体控制封装层直接通过所述应用层封装接口从应用层载入处理参数，并根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，如果多媒体数据为音频数据的话，可以进行智能混音的处理。因此，通过本发明的上述方案，能够在实现对多媒体数据的智能化处理的同时，实现多媒体主机软件的跨硬件平台的移植。

（2）本发明所述的多媒体主机分层设计方法及系统，媒体控制封装层进一步包括驱动封装层、元件层和管道层；其中，驱动封装层中的软件驱动封装层将软件驱动层提供的多媒体数据处理算法及其产生的功能传输给元件层，元件层接收到所述多媒体数据处理算法及其产生的功能后，生成固定功能模块元件，并提供相应的控制接口，实现对多媒体数据相应功能的处理，如语音增强功能、混音功能、回声抵消功能等。管道层通过所述应用层封装接口载入所述处理参数，根据所述处理参数限定所述固定功能模块元件间的连接关系，从而实现对多媒体数据的智能化处理，处理后的多媒体数据经硬件驱动封装层传输至硬件驱动层，而后驱动多媒体数据输出装置输出。由于元件层中的固定功能模块元件是根据软件驱动层中预存的处理算法实现的功能生成的，如果要添加或者删除相应的功能，只需通过控制所述固定功能模块元件中的控制接口的开启或关闭来实现对相应功能的添加或者删除；如果要添加的新功能是之前没有存储于所述软件驱动层中的处理算法，只需在所述软件驱动层中添加相应的处理算法，即可在元件层生成具备相应功能的固定功能模块元件，从而实现了整个软件设计的功能可扩展性。

（3）本发明所述的多媒体主机分层设计方法及系统，所述媒体控制封装层还包括内部支撑层；所述内部支撑层提供与所述多媒体主机应用的操作系统相应的操作系统封装接口，对所述操作系统进行封装，实现对所述操作系统的屏蔽，实现了多媒体主机软件跨操作系统的移植。同时所述内部支撑层还提供元件层中的固定功能模块元件之间数据交互的通信接口，为管道层限定的固定功能模块之间的连接关系提供连接接口。所述内部支撑层还提供若干种基本数据结构供所述元件层、所述管道层和所述驱动封装层调用，控制多媒体数据按照与调用的数据结构相对应的数据存储方式进行存储，简化了多媒体数据处理过程中编程人员的工作，提高了多媒体数据处理的效率。从而实现了对多媒体数据的实时的智能化处理，降低了对多媒体数据处理的调控难度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1是本发明所述多媒体主机分层设计系统的结构示意图；

图2是根据本发明一具体实施方式提供的音频矩阵管道设计图；

图3是根据本发明一具体实施方式提供的硬件连接关系图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种多媒体主机分层设计方法，包括如下步骤：

S1：将多媒体主机软件分为驱动层、媒体控制封装层以及应用层；所述驱动层为所述多媒体主机的多媒体数据的处理提供相应的驱动；所述媒体控制封装层为所述驱动层提供驱动层封装接口，对所述驱动层进行封装，实现对所述多媒体主机硬件平台的屏蔽；所述媒体控制封装层为所述应用层提供应用层封装接口，对所述应用层进行封装。

S2：所述应用层通过所述应用层封装接口向所述媒体控制封装层载入用于调控所述多媒体数据的处理参数来实现对多媒体数据处理方式的控制；相对于现有技术中调音台的处理方式，通过载入处理参数的方式来控制多媒体数据处理方式更加便捷。

所述应用层的主要功能是提供便捷的多媒体数据的控制方法，一般融合了网络功能、界面设计等，可以实现多媒体数据的图形化控制。通过应用层封装，用户可以直接通过网络远程登陆多媒体主机的操控界面载入处理参数控制多媒体数据。载入处理参数的操作可以只是简单的鼠标点击即可完成。此外，用户友好的界面设计可以大大降低多媒体数据处理的技术门槛，用户面对的不再是一堆冷冰冰的旋钮、滑块，设备的调试可以只是一组处理参数的载入即可完成。

S3：所述驱动层从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层，所述媒体控制封装层根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述驱动层。

S4：所述驱动层接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

其中，作为优选的实施方式，所述步骤S1中，将所述驱动层分为硬件驱动层和软件驱动层。

所述硬件驱动层为所述多媒体主机中的多媒体数据输入、输出装置提供驱动以实现音频采集和播放、视频采集和播放等功能。其中所述多媒体数据输入装置可以为麦克风、数据输入线路、网络接口等，所述多媒体数据输出装置可以为扩音器、数据输出线路、显示屏等。

所述软件驱动层中被预存入若干种多媒体数据处理算法，并且每一所述多媒体数据处理算法都能实现相应的功能，以音频信号为例的话，所述多媒体数据处理算法包括音频算法均衡、混音、语音增强、回声抵消、啸叫抑制等，这些算法可以实现音频矩阵支持的均衡调节、增益调节、啸叫抑制、回音抵消等功能。

所述步骤S3中，还包括所述硬件驱动层从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层，所述媒体控制封装层根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述硬件驱动层；

所述步骤S4中，还包括所述硬件驱动层接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

进一步地，所述步骤S1中，将所述媒体控制封装层分为驱动封装层、元件层和管道层；通过所述驱动封装层对所述驱动层进行封装。

所述驱动封装层又被分为硬件驱动封装层和软件驱动封装层，所述硬件驱动封装层为所述硬件驱动层提供硬件驱动层封装接口，对所述硬件驱动层进行封装，所述软件驱动封装层为所述软件驱动层提供软件驱动层封装接口，对所述软件驱动层进行封装。通过对所述硬件驱动层的封装，可以对硬件平台进行屏蔽，实现了多媒体主机软件的跨硬件平台的移植。

所述元件层，与所述硬件驱动封装层和所述软件驱动封装层连接。

所述软件驱动层提供的多媒体数据处理算法及其实现的功能经所述软件驱动封装层后传输至所述元件层并被封装为独立的固定功能模块元件，并对外提供所述固定功能模块元件控制接口，通过控制所述固定功能模块元件控制接口的开启或关闭，来控制所述固定功能模块元件的开启或关闭。

所述管道层向所述应用层提供所述应用层封装接口，对所述应用层进行封装。

所述步骤S2中，还包括所述管道层通过所述应用层封装接口从所述应用层载入所述处理参数得到需要对所述多媒体数据进行哪些功能的处理信息，进而根据所述处理参数限定所述固定功能模块元件间的连接关系，并通过所述处理参数控制相应功能的所述固定功能模块元件控制接口开启使具备相应功能的所述固定功能模块元件开启，当多媒体数据流过该固定功能模块元件时，因为该固定功能模块元件是开启的，所以多媒体数据就会经过该固定功能模块元件的相应功能的处理，比如均衡调节、增益调节、啸叫抑制、回音抵消等功能的处理。

实际需求不同时，只需要重新载入相应的处理参数用于调整相应的固定功能模块元件之间的连接关系以及相应固定功能模块元件的开启，即可实现对多媒体数据的智能化处理。因此所述固定功能模块元件之间的随意连接可以实现对多媒体数据较为复杂的处理逻辑。根据实际需求的不同，所述固定功能模块元件的种类和个数可以随意调整，只需通过控制所述固定功能模块元件中的控制接口的开启或关闭来实现对相应功能的添加或者删除；如果要添加的新功能是之前没有存储于所述软件驱动层中的处理算法，只需在所述软件驱动层中添加相应的处理算法，即可在元件层生成具备相应功能的固定功能模块元件，从而实现了整个软件设计的功能可扩展性。

所述步骤S3中，通过所述元件层中的所述固定功能模块元件间的连接关系确定对所述多媒体数据的处理方法，并将经过所述处理方法处理后的多媒体数据经所述硬件驱动封装层传输至所述硬件驱动层。

所述硬件驱动层驱动所述多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

因此，所述媒体控制封装层是实现多媒体数据处理流程的核心部分，该层在整个系统中起到承上启下的作用。对于所述应用层来说，它所看到的是一个完整的实时流媒体处理管道，从输入到输出的所有处理细节它都无需过问，而只需要利用媒体控制封装层提供的应用层封装接口对处理过程中的处理节点进行控制即可；对于驱动层来说，整个媒体控制封装层只是各种固定功能模块元件的简单集合，至于这些固定功能模块元件如何被使用则无需关心，只需交由媒体控制封装层处理即可。

受益于媒体控制封装层提供的应用层封装接口，应用层可以实时获取到管道层不同的管道输出的功率信息，这也为应用层通过载入控制参数来控制媒体控制封装层对多媒体数据的处理提供了可能。

以音频信号处理为例，在音频矩阵中一般拥有多路输入，比如麦克风、数据输入线路、网络接口等，但实际应用时并非所有输入都会有输入源，也就是说并非管道层中的所有管道都会输出功率信息，因此需要对管道层中的所有管道进行功率信息检测并进行功率计算，根据功率计算的结果判断所述管道对应的输入是否有输入源。如果检测到所述管道有输入源，则将检测到的有输入源的管道加入到后续的自动激励列表，实现所述有输入源的管道的连通。音频数据会通过连通后的管道依次流过由所述管道连接的固定功能模块元件，当所述固定功能模块元件开启时，将会对音频数据进行相应功能的智能化处理；当所述固定功能模块元件关闭时，通过管道流过该固定功能模块元件的音频数据不会受到相应功能的处理，而只是通过该固定功能模块元件和管道流入下一固定功能模块元件。

作为一种可选的实施方式，当有人通过话筒讲话时，其产生的音频信号被采集到多媒体主机，其所对应的管道即有输入源，进而该管道产生功率，当检测到该管道产生了功率，可控制摄像头转向该管道所对应的话筒的位置，进而实现了画面的切换。为了进一步细化智能混音的控制，还可以通过增加一些控制参数，比如增加自动激励通道列表，来实现当检测到管道产生功率时，自动开启该管道的连通，使采集到的多媒体数据通过该管道流入相应的连入该管道的固定功能模块元件，进行相应的功能处理后流入播放端，并通过多媒体输出装置播放出来，从而减少上层参数控制的难度；通过增加激励触发时长，可以调节管道切换的灵敏度，避免激励时吞字，突发噪音干扰；通过增加激励保护时长，可以调节管道激励保留时长，避免语音停顿间隙对管道的频繁切换。

作为优选的实施方式，所述步骤S1中，所述媒体控制封装层还包括内部支撑层；

所述步骤S3中，所述内部支撑层为所述固定功能模块元件之间数据交互提供通信接口。从而为管道层限定的固定功能模块元件之间的连接关系提供了连接接口。

进一步的，所述步骤S1中，所述内部支撑层还为所述多媒体主机应用的操作系统提供相应的操作系统封装接口，对所述操作系统进行封装，实现对所述操作系统的屏蔽。实现了多媒体主机软件跨操作系统的移植。

进一步的，所述步骤S3中，所述内部支撑层还提供若干种基本数据结构，比如环形队列，双向队列等基本数据结构，供所述元件层、所述管道层和所述驱动封装层调用，控制多媒体数据按照与调用的基本数据结构相对应的数据存储方式进行存储，简化了多媒体数据处理过程中编程人员的工作，提高了多媒体数据处理的效率。从而实现了对多媒体数据的实时的智能化处理，降低了对多媒体数据处理的调控难度。

所述媒体控制封装层对音频数据的处理流程可参照图2，对视频数据的处理与对音频数据的处理流程原理相同。

如图2所示，提供了一种对音频信号进行处理的20路音频采集（14路麦克风与6路线路输入），4个独立混音组及4路单声道播放的数字音频矩阵。当然，根据实际需求的不同，不仅仅局限于20路音频采集（14路麦克风与6路线路输入），4个独立混音组及4路单声道播放的数字音频矩阵，可以根据实际需求进行相应的调节。所述音频矩阵分为采集端、混音端及播放端。图中的每个矩形框代表一种固定功能模块元件。如EXCIT_m（m为整数且m=0,1,2……19）代表具有音频功率统计的固定功能模块元件，其内封装有音频功率统计的算法；PROC_CAP_m代表具有语音增益调节、采样率转换、处理时长转换功能的固定功能模块元件，其内封装有语音增益调节、采样率转换、处理时长转换功能的算法；EQU_m代表具有均衡调节功能的固定功能模块元件，其内封装有均衡调节算法。根据实际的需要，需要增加或者减少哪些功能，可以直接通过控制相应的固定功能模块元件的控制接口是开启或者关闭即可。当控制接口开启时，多媒体数据流过该固定功能模块元件时会经过相应的处理；当控制接口关闭时，多媒体数据只是流过该固定功能模块元件不经过任何处理，直接进入下一个固定功能模块元件。

实施例2

本实施例提供一种多媒体主机分层设计系统，如图1所示，包括驱动层模块、媒体控制封装层模块以及应用层模块；

所述驱动层模块，为所述多媒体主机的多媒体数据的处理提供相应的驱动；

所述媒体控制封装层模块，为所述驱动层模块提供驱动层封装接口，对所述驱动层模块进行封装，实现对所述多媒体主机硬件平台的屏蔽；所述媒体控制封装层模块为所述应用层模块提供应用层封装接口，对所述应用层模块进行封装；

所述应用层模块通过所述应用层封装接口向所述媒体控制封装层模块载入用于调控所述多媒体数据的处理参数；

驱动层模块从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层模块，所述媒体控制封装层模块根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述驱动层模块；

所述驱动层模块接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

所述驱动层模块包括硬件驱动层子模块和软件驱动层子模块；

所述硬件驱动层子模块用于为所述多媒体主机中的多媒体数据输入、输出装置提供驱动以实现音频采集和播放、视频采集和播放等功能。其中所述多媒体数据输入装置可以为麦克风、数据输入线路、网络接口等，所述多媒体数据输出装置可以为扩音器、数据输出线路、显示屏等。

所述软件驱动层子模块中预存有若干种多媒体数据处理算法，并且每一多媒体数据处理算法都能实现相应的功能，以音频信号为例的话，所述多媒体数据处理算法包括音频算法均衡、混音、语音增强、回声抵消、啸叫抑制等，这些算法可以实现音频矩阵支持的均衡调节、增益调节、啸叫抑制、回音抵消等功能。

所述硬件驱动层子模块从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层模块，所述媒体控制封装层模块根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述硬件驱动层子模块；

所述硬件驱动层子模块接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

所述媒体控制封装层模块进一步包括驱动封装层模块、元件层模块和管道层模块。

所述驱动封装层模块对所述驱动层模块进行封装；其包括硬件驱动封装层子模块和软件驱动封装层子模块，所述硬件驱动封装层子模块为所述硬件驱动层子模块提供硬件驱动层封装接口，对所述硬件驱动层子模块进行封装，进而实现了对硬件平台的屏蔽，为多媒体主机软件的跨硬件平台移植提供了可能。所述软件驱动封装层子模块为所述软件驱动层子模块提供软件驱动层封装接口，对所述软件驱动层子模块进行封装；

所述元件层模块，与所述硬件驱动封装层子模块和所述软件驱动封装层子模块连接；

所述软件驱动层子模块提供的多媒体数据处理算法实现的功能经所述软件驱动封装层子模块后传输至所述元件层模块并被封装为独立的固定功能模块元件，并对外提供所述固定功能模块元件控制接口；通过控制所述固定功能模块元件控制接口的开启或关闭，来控制所述固定功能模块元件的开启或关闭。

所述管道层模块提供所述应用层封装接口，对所述应用层模块进行封装；所述管道层模块通过所述应用层封装接口从所述应用层模块载入所述处理参数并根据所述处理参数得到需要对所述多媒体数据进行哪些功能的处理信息，进而限定所述固定功能模块元件间的连接关系；并通过所述处理参数控制相应功能的所述固定功能模块元件控制接口开启使具备相应功能的所述固定功能模块元件开启，当多媒体数据流过该固定功能模块元件时，因为该固定功能模块元件是开启的，所以多媒体数据就会经过该固定功能模块元件的相应功能的处理，比如均衡调节、增益调节、啸叫抑制、回音抵消等功能的处理。

实际需求不同时，只需要调整相应的固定功能模块元件之间的连接关系以及相应固定功能模块元件的开启，即可实现对多媒体数据的智能化处理。因此所述固定功能模块元件之间的随意连接可以实现对多媒体数据较为复杂的处理逻辑。根据实际需求的不同，所述固定功能模块元件的种类和个数可以随意调整，只需通过控制所述固定功能模块元件中的控制接口的开启或关闭来实现对相应功能的添加或者删除；如果要添加的新功能是之前没有存储于所述软件驱动层子模块中的处理算法，只需在所述软件驱动层子模块中添加相应的处理算法，即可在元件层模块生成具备相应功能的固定功能模块元件，从而实现了整个软件设计的功能可扩展性。

所述元件层模块中的所述固定功能模块元件间的连接关系确定了对所述多媒体数据的处理方法，将经过所述处理方法处理后的多媒体数据经所述硬件驱动封装层子模块传输至所述硬件驱动层子模块后，所述硬件驱动层子模块驱动所述多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

所述媒体控制封装层模块还包括内部支撑层模块。

所述内部支撑层模块用于提供所述固定功能模块元件之间数据交互的通信接口。从而为管道层限定的固定功能模块元件之间的连接关系提供连接接口。

所述内部支撑层模块提供与所述多媒体主机应用的操作系统相应的操作系统封装接口，对所述操作系统进行封装，实现对所述操作系统的屏蔽，为多媒体主机软件的跨系统移植提供了可能。

所述内部支撑层模块还提供若干种基本数据结构，比如环形队列，双向队列等基本数据结构，供所述元件层模块、所述管道层模块和所述驱动封装层模块调用，控制多媒体数据按照与调用的数据结构相对应的数据存储方式进行存储。简化了多媒体数据处理过程中编程人员的工作，提高了多媒体数据处理的效率。从而实现了对多媒体数据的实时的智能化处理，降低了对多媒体数据处理的调控难度。

实施例3

图3是根据本发明一具体实施方式提供的硬件连接关系图。

该产品硬件采用GPP（通用处理器）加DSP（数字信号处理器）的多处理器协作方式，GPP选用TI（德州仪器）的AM1808芯片，DSP选用TI（德州仪器）的TMS320C6747芯片，两者采用SPI（SerialPeripheral Interface，外围串行接口）口进行通信。AM1808侧运行Linux系统，实现系统控制及上层应用程序开发；TMS320C6747侧运行DSP/Bios操作系统，是音频矩阵功能实现的主体；两者之间通过SPI接口进行数据交互，实现主控端AM1808对TMS320C6747的控制。

该产品拥有20路音频采集，其中14路为麦克风输入，6路为线路输入；拥有4路音频播放，其中2路为线路输出，2路为平衡输出。

音频数据的采集在驱动层完成。驱动层的功能通过将相应的处理程序存入多片音频芯片AIC3104来实现，包括软件驱动层和硬件驱动层。所述音频芯片AIC3104将从多媒体数据输入装置输入的音频数据进行A/D转换，然后通过I2S总线（飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准）传入TMS320C6747的MCASP接口，完成原始音频数据的数字化采集。

音频数据的处理则在媒体控制封装层完成。如图2所示，采集的音频数据会依次流过各个固定功能模块元件，实现对音频数据的各种算法处理。所述媒体控制封装层中的功能，既管道层、元件层、驱动封装层以及内部支撑层的功能是通过将相应的处理程序存入TMS320C6747来实现的。

音频数据的处理参数控制在应用层完成。应用层利用媒体控制封装层提供的接口，可实时改变音频处理参数，如调整均衡频段，调节音频增益，改变混音组列表等等操作。所述应用层的功能，是通过将相应的处理程序存入AM1808来实现的。

音频数据的播放也在驱动层完成。TMS320C6747的MCASP接口将处理完成的音频数据通过I2S总线传送到外围AIC3104芯片，然后完成D/A转换并最终完成音频播放。

整个数据流转过程及控制过程可以参见图1。

该设计具有良好的软件层次划分，软件实现上可以采取协作并行开发的方式，提高整体开发效率。上述产品开发中，应用层、媒体控制封装层及驱动层即为不同部门或个人进行开发，各自进行基本单元测试之后再汇总进行系统集成测试，验证整个系统的功能、性能及稳定性。

上述多媒体产品很好的实现了预期功能，在TMS320C6747(主频456MHz)上可以做到20路音频采集，4路音频播放，支持智能混音，支持均衡调节、增益调节，系统绝对时延可以控制在15ms以内，相对时延可以控制在2s以内，时延控制精度达到了样本点（以16KHz采样率为例，时延精度则为1/16ms）。此外，系统可以额外支持语音增强、啸叫抑制等功能，可以由用户按照实际需求选择是否开启。

该设计经过验证，具备可移植性好的特点，支持的硬件平台已包含ARM、DSP、X86等，兼容的操作系统也已包含Linux、DSP/Bios、SYS/Bios等。

同时由于该设计的音频处理是基于软件算法，因而添加新的功能只需在软件驱动层添加相应的软件驱动算法，并将所述软件驱动算法通过软件驱动封装层传输到元件层并生成相应的固定功能模块元件，并调整管道层结构等软件构建即可，并不涉及硬件设备上的改动，具有高度的功能可扩展性，这个也已在产品开发中得到了验证。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种多媒体主机分层设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将多媒体主机软件分为驱动层、媒体控制封装层以及应用层；所述驱动层为所述多媒体主机的多媒体数据的处理提供相应的驱动；所述媒体控制封装层为所述驱动层提供驱动层封装接口，对所述驱动层进行封装，实现对所述多媒体主机硬件平台的屏蔽；所述媒体控制封装层为所述应用层提供应用层封装接口，对所述应用层进行封装；

S2：所述应用层通过所述应用层封装接口向所述媒体控制封装层载入用于调控所述多媒体数据的处理参数；

S3：所述驱动层从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层，所述媒体控制封装层根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述驱动层；

S4：所述驱动层接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

2.根据权利要求1所述的多媒体主机分层设计方法，其特征在于：

所述步骤S1中，将所述驱动层分为硬件驱动层和软件驱动层；

所述硬件驱动层为所述多媒体主机中的多媒体数据输入、输出装置提供驱动；

所述软件驱动层中被预存入若干种多媒体数据处理算法，并且每一所述多媒体数据处理算法都能实现相应的功能；

所述步骤S3中，所述硬件驱动层从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层，所述媒体控制封装层根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述硬件驱动层；

所述步骤S4中，所述硬件驱动层接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

3.根据权利要求2所述的多媒体主机分层设计方法，其特征在于：

所述步骤S1中，将所述媒体控制封装层分为驱动封装层、元件层和管道层；通过所述驱动封装层对所述驱动层进行封装；

所述驱动封装层又被分为硬件驱动封装层和软件驱动封装层，所述硬件驱动封装层为所述硬件驱动层提供硬件驱动层封装接口，对所述硬件驱动层进行封装，所述软件驱动封装层为所述软件驱动层提供软件驱动层封装接口，对所述软件驱动层进行封装；

所述元件层，与所述硬件驱动封装层和所述软件驱动封装层连接；

所述软件驱动层提供的多媒体数据处理算法及其实现的功能经所述软件驱动封装层后传输至所述元件层并被封装为独立的固定功能模块元件，并对外提供所述固定功能模块元件控制接口；通过控制所述固定功能模块元件控制接口的开启或关闭，来控制所述固定功能模块元件的开启或关闭；

所述管道层向所述应用层提供所述应用层封装接口，对所述应用层进行封装；

所述步骤S2中，所述管道层通过所述应用层封装接口从所述应用层载入所述处理参数，根据所述处理参数得到需要对所述多媒体数据进行哪些功能的处理信息，进而限定所述固定功能模块元件间的连接关系并通过所述处理参数控制相应功能的所述固定功能模块元件控制接口开启使具备相应功能的所述固定功能模块元件开启；

所述步骤S3中，通过所述元件层中的所述固定功能模块元件间的连接关系确定对所述多媒体数据的处理方法，并将经过所述处理方法处理后的多媒体数据经所述硬件驱动封装层传输至所述硬件驱动层。

4.根据权利要求1-3任一所述的多媒体主机分层设计方法，其特征在于：

所述步骤S1中，所述媒体控制封装层还包括内部支撑层；

所述步骤S3中，所述内部支撑层为所述固定功能模块元件之间数据交互提供通信接口。

5.根据权利要求4所述的多媒体主机分层设计方法，其特征在于：

所述步骤S1还包括如下步骤：

所述内部支撑层为所述多媒体主机应用的操作系统提供相应的操作系统封装接口，对所述操作系统进行封装，实现对所述操作系统的屏蔽。

6.根据权利要求4或5所述的多媒体主机分层设计方法，其特征在于：

所述步骤S3中，所述内部支撑层提供若干种基本数据结构供所述元件层、所述管道层和所述驱动封装层调用，控制多媒体数据按照与调用的基本数据结构相对应的数据存储方式进行存储。

7.一种多媒体主机分层设计系统，其特征在于，包括驱动层模块、媒体控制封装层模块以及应用层模块；

所述驱动层模块，为所述多媒体主机的多媒体数据的处理提供相应的驱动；

所述媒体控制封装层模块，为所述驱动层模块提供驱动层封装接口，对所述驱动层模块进行封装，实现对所述多媒体主机硬件平台的屏蔽；所述媒体控制封装层模块为所述应用层模块提供应用层封装接口，对所述应用层模块进行封装；

所述应用层模块通过所述应用层封装接口向所述媒体控制封装层模块载入用于调控所述多媒体数据的处理参数；

驱动层模块从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层模块，所述媒体控制封装层模块根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述驱动层模块；

所述驱动层模块接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

8.根据权利要求7所述的多媒体主机分层设计系统，其特征在于，所述驱动层模块包括硬件驱动层子模块和软件驱动层子模块；

所述硬件驱动层子模块用于为所述多媒体主机中的多媒体数据输入、输出装置提供驱动；

所述软件驱动层子模块中预存有若干种多媒体数据处理算法，并且每一多媒体数据处理算法都能实现相应的功能；

所述硬件驱动层子模块从多媒体数据输入装置获取多媒体数据后发送至所述媒体控制封装层模块，所述媒体控制封装层模块根据所述处理参数对多媒体数据进行处理，并将处理后的多媒体数据传输到所述硬件驱动层子模块；

所述硬件驱动层子模块接收到所述处理后的多媒体数据，驱动多媒体数据输出装置输出所述处理后的多媒体数据。

9.根据权利要求8所述的多媒体主机分层设计系统，其特征在于：

所述媒体控制封装层模块进一步包括驱动封装层模块、元件层模块和管道层模块；

所述驱动封装层模块对所述驱动层模块进行封装；其包括硬件驱动封装层子模块和软件驱动封装层子模块，所述硬件驱动封装层子模块为所述硬件驱动层子模块提供硬件驱动层封装接口，对所述硬件驱动层子模块进行封装，所述软件驱动封装层子模块为所述软件驱动层子模块提供软件驱动层封装接口，对所述软件驱动层子模块进行封装；

所述元件层模块，与所述硬件驱动封装层子模块和所述软件驱动封装层子模块连接；

所述软件驱动层子模块提供的多媒体数据处理算法及其实现的功能经所述软件驱动封装层子模块后传输至所述元件层模块并被封装为独立的固定功能模块元件，并对外提供所述固定功能模块元件控制接口；通过控制所述固定功能模块元件控制接口的开启或关闭，来控制所述固定功能模块元件的开启或关闭；

所述管道层模块提供所述应用层封装接口，对所述应用层模块进行封装；所述管道层模块通过所述应用层封装接口载入所述处理参数，根据所述处理参数得到需要对所述多媒体数据进行哪些功能的处理信息，进而限定所述固定功能模块元件间的连接关系；并通过所述处理参数控制相应功能的所述固定功能模块元件控制接口开启使具备相应功能的所述固定功能模块元件开启；

所述元件层模块中的所述固定功能模块元件间的连接关系确定了对所述多媒体数据的处理方法，并将经过所述处理方法处理后的多媒体数据经所述硬件驱动封装层子模块传输至所述硬件驱动层子模块。

10.根据权利要求7-9任一所述的多媒体主机分层设计系统，其特征在于：

所述媒体控制封装层模块还包括内部支撑层模块；

所述内部支撑层模块用于提供所述固定功能模块元件之间数据交互的通信接口。

11.根据权利要求10所述的多媒体主机分层设计系统，其特征在于：

所述内部支撑层模块提供与所述多媒体主机应用的操作系统相应的操作系统封装接口，对所述操作系统进行封装，实现对所述操作系统的屏蔽。

12.根据权利要求10或11所述的多媒体主机分层设计系统，其特征在于：

所述内部支撑层模块还提供若干种基本数据结构供所述元件层模块、所述管道层模块和所述驱动封装层模块调用，控制多媒体数据按照与调用的数据结构相对应的数据存储方式进行存储。

Images