CN103347229A - 音频信号处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种音频信号处理设备，包括第一设备和第二设备，第一设备包括第一扬声器，第一扬声器输出第一音频信号；第二设备包括第一麦克风和第一滤波器；第一麦克风接收第一音频信号，对第一音频信号进行采样生成第一音频数据；第一滤波器对第一音频数据的频点进行滤波，得到第二音频数据。本发明可利用音频信号进行数据传输，解决了带有音频接口的音频设备间不能通过现有方式进行数据传输的问题；音频信号在传输过程中，幅值随距离增加而衰减，频率不随距离变化，因此对麦克风生成的音频数据的相应频点进行滤波，滤除噪声，得到有效信息的帧头和帧尾信息，根据该信息响应有效频点的信号频率，得到有效信息，保证信号传输的准确性。

Description

音频信号处理设备

技术领域

本发明涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种音频信号处理设备。

背景技术

现有技术中，可以通过很多种方式实现设备之间的数据交互，例如，蓝牙、红外、NFC等无线传输方式，USB接口、音频接口等有线传输方式。而有些设备之间由于条件的限制则不能进行数据交互。

另外，随着智能手机的普及，人们往往采用智能手机替代个人电脑进行数据传输和处理，然而，智能手机仅包含两个接口，即USB接口和音频接口，而智能手机的USB接口连接的是从设备，即其并非如PC机或者笔记本电脑上携带的USB主接口般行使其功能，因此，如果智能手机通过USB接口连接其他从设备（例如优盘）时，不能完成数据的传输和处理；那么则需要开发智能手机的音频接口是否可以进行数据传输，而对于上述问题，目前还没有提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种音频信号处理设备，以至少解决带有音频接口的音频设备之间不能通过现有的方式进行数据传输的问题。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明提供了一种音频信号处理设备，包括：第一设备和第二设备，其中，所述第一设备包括第一扬声器，所述第一扬声器输出第一音频信号；所述第二设备包括第一麦克风和第一滤波器；所述第一麦克风接收所述第一音频信号，并对所述第一音频信号进行采样，生成第一音频数据；所述第一滤波器对所述第一音频数据的频点进行滤波，得到第二音频数据。

此外，所述第一设备还包括第一生成模块和第一编码芯片，所述第一生成模块生成所述第一设备的待发送数据帧，并将所述第一设备的所述待发送数据帧发送至所述第一编码芯片；所述第一编码芯片对所述第一设备的所述待发送数据帧进行编码，得到第一待发送音频数据，对所述第一待发送音频数据进行数模转换，获得所述第一音频信号，并将所述第一音频信号发送至所述第一扬声器。

此外，所述第二设备还包括第一解码芯片，所述第一解码芯片接收所述第二音频数据，并对所述第二音频数据进行解码，得到第一有效数据帧。

此外，所述第二设备还包括第二扬声器，所述第二扬声器输出第二音频信号；所述第一设备还包括第二麦克风和第二滤波器，所述第二麦克风接收所述第二音频信号，并对所述第二音频信号进行采样，生成第三音频数据；所述第二滤波器对所述第三音频数据的频点进行滤波，得到第四音频数据。

此外，所述第二设备还包括第二生成模块和第二编码芯片，所述第二生成模块生成所述第二设备的待发送数据帧，并将所述第二设备的所述待发送数据帧发送至所述第二编码芯片；所述第二编码芯片对所述第二设备的所述待发送数据帧进行编码，得到第二待发送音频数据，对所述第二待发送音频数据进行数模转换，获得所述第二音频信号，并将所述第二音频信号发送至所述第二扬声器。

此外，所述第一设备还包括第二解码芯片，所述第二解码芯片接收所述第四音频数据，并对所述第四音频数据进行解码，得到第二有效数据帧。

此外，所述第一麦克风和/或所述第二麦克风包括采样电路。

本发明还提供了一种音频信号处理设备，包括：第一设备和第二设备，其中，所述第一设备包括第一扬声器，所述第一扬声器输出第一音频信号；所述第二设备包括：第一麦克风、第一滤波器和第一采样电路；所述第一麦克风接收所述第一音频信号，并将其发送至所述第一滤波器；所述第一滤波器对所述第一音频信号的频点进行滤波，得到第二音频信号，并将所述第二音频信号发送至所述第一采样电路；所述第一采样电路对所述第二音频信号进行采样，生成第一音频数据。

此外，所述第一设备还包括第一生成模块和第一编码芯片，所述第一生成模块生成所述第一设备的待发送数据帧，并将所述第一设备的所述待发送数据帧发送至所述第一编码芯片；所述第一编码芯片对所述第一设备的所述待发送数据帧进行编码，得到第一待发送音频数据，对所述第一待发送音频数据进行数模转换，获得所述第一音频信号，并将所述第一音频信号发送至所述第一扬声器。

此外，所述第二设备还包括第一解码芯片，所述第一解码芯片接收所述第一音频数据，并对所述第一音频数据进行解码，得到第一有效数据帧。

此外，所述第二设备还包括第二扬声器，所述第二扬声器输出第三音频信号；所述第一设备还包括第二麦克风、第二滤波器和第二采样电路，所述第二麦克风接收所述第三音频信号，并将其发送至所述第二滤波器；所述第二滤波器对所述第三音频信号的频点进行滤波，得到第四音频信号，并将所述第四音频信号发送至所述第二采样电路，所述第二采样电路对所述第四音频信号进行采样，生成第二音频数据。

此外，所述第二设备还包括第二生成模块和第二编码芯片，所述第二生成模块生成所述第二设备的待发送数据帧，并将所述第二设备的所述待发送数据帧发送至所述第二编码芯片；所述第二编码芯片对所述第二设备的所述待发送数据帧进行编码，得到第二待发送音频数据，对所述第二待发送音频数据进行数模转换，获得所述第三音频信号，并将所述第三音频信号发送至所述第二扬声器。

此外，所述第一设备还包括第二解码芯片，所述第二解码芯片接收所述第二音频数据，并对所述第二音频数据进行解码，得到第二有效数据帧。

此外，所述第一滤波器和/或所述第二滤波器是带通滤波器。

此外，所述第一编码芯片通过至少两种调制方式对所述第一设备的待发送数据帧进行调制以生成至少两种调制方式的音频数据，并将所述至少两种调制方式的所述音频数据拼接成所述第一待发送音频数据；和/或，所述第二编码芯片通过至少两种调制方式对所述第二设备的待发送数据帧进行调制以生成至少两种调制方式的音频数据，并将所述至少两种调制方式的所述音频数据拼接成所述第二待发送音频数据。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的音频信号处理设备可以利用音频信号进行数据传输，解决了带有音频接口的音频设备之间不能通过现有的方式进行数据传输的问题；

并且，音频信号在传输过程中，幅值随距离的增加而衰减，频率不随距离的变化而变化，因此第二设备对麦克风生成的音频数据的相应频点进行滤波，可以有效滤除噪声及干扰，得到其中的有效信息，保证信号传输的准确性和成功率。

另外，对待发送的信号进行编码后再进行发送，可以提高数据传输的可靠性和安全性；

且将至少两种调制方式的音频数据拼接成一个音频信号流一次性地进行数据交互，能够使设备间的音频数据快速进行交互，且降低了交互数据的失真度，提高了数据传输的成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是根据本发明实施例一的音频信号处理设备的一种结构示意图；

图2是根据本发明实施例一的音频信号处理设备的另一种结构示意图；

图3是根据本发明实施例二的音频信号处理设备的结构示意图；

图4是根据本发明实施例三的音频信号处理设备的一种结构示意图；

图5是根据本发明实施例三的音频信号处理设备的另一种结构示意图；

图6是根据本发明实施例四的音频信号处理设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

需要说明的是，本发明中的音频数据是数字的，音频信号是模拟的。

实施例一

本实施例提供了一种音频信号处理设备10，该音频信号处理设备10对传输的机械波（本发明中是声波）的处理方式是先采样，再进行数字滤波。

如图1所示，该音频信号处理设备10包括：第一设备20和第二设备30，其中，第一设备20包括第一扬声器201，第一扬声器201输出第一音频信号（机械波）；第二设备30包括第一麦克风301和第一滤波器302，其中，第一麦克风301接收第一音频信号，并对第一音频信号进行采样，生成第一音频数据；第一滤波器302对第一音频数据的频点进行滤波，得到第二音频数据。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供的音频信号处理设备10可以利用音频信号进行数据传输，解决了带有音频接口的音频设备之间不能通过现有的方式进行数据传输的问题。并且，由于通过空气传播的音频信号（也称为声波）中包含有噪音，且音频信号在传输过程中，信号的幅值会随着距离的增加而衰减，信号频率不会随着距离的变化而产生变化，因此第二设备30采用第一滤波器302对第一麦克风301生成的音频数据的相应频点进行滤波，以滤除噪音等杂质，得到有效信息的帧头和帧尾（即时间信息），根据该时间信息，响应有效频点（即有效信息对应的频点）的信号频率，从而可以比较准确地获得第一设备20播放时的音频信号，保证信号传输的准确性和成功率。

并且，一般情况下，音频信号发送端播放的音频信号中实际有效的音频信号载波的频率限制在10kHz范围内，通常可以支持的最高采样频率为44.1kHz或者48kHz。根据香农采样定理，选择合适的采样频率，播放的音频信号就可以完整的保留音频信号中包含的有效信息。音频信号接收端对音频信号进行采集时，同样，根据香农采样定理，选择合适的采样频率，接收的音频信号也可以完整的保留有效的音频信息，也就是可以重构原信号。

上述第一麦克风301可以包括采样电路。这里，麦克风除了具备接收音频信号的功能，其包括的采样电路可以对接收的音频信号进行采样，获得音频数据，以便第一滤波器302对音频数据进行数字滤波。

以手机和电子签名令牌（即网络银行中使用的UKey、U盾等安全设备）为例，手机本身带有扬声器，那么手机如果需要与电子签名令牌进行数据传输时，可以在电子签名令牌内集成上述第二设备30，使得电子签名令牌可以通过麦克风接收到手机通过扬声器发送的音频信号，对其采样生成音频数据，并通过滤波器对该音频数据进行数字滤波，得到有效信息，从而实现了手机与电子签名令牌这两种USB从设备的信号传输。当然，上述方案也适用于平板电脑、优盘等。

考虑到数据传输的可靠性和安全性，可以在发送端对待发送的数据帧进行编码后再发送，在接收端进行解码，得到编码前的数据帧，从而可以提高数据传输的可靠性和安全性。因此，本实施例还提供了一个优选的实施方式，如图2所示，第一设备20还包括第一生成模块202和第一编码芯片203，第一生成模块202生成第一设备20的待发送数据帧，并将第一设备20的待发送数据帧发送至第一编码芯片203；第一编码芯片203对该第一设备20的待发送数据帧进行编码，得到第一待发送音频数据，对第一待发送音频数据进行数模转换，获得第一音频信号，并将第一音频信号发送至第一扬声器201，以便第二设备30可以接收到通过第一编码芯片203处理后获得的第一音频信号。相应的，第二设备30还包括第一解码芯片303，第一解码芯片303接收第二音频数据，并对第二音频数据进行解码，得到第一有效数据帧。

当然，解码芯片也可以是一个单独的设备，不集成在第二设备中；编码芯片也可以是一个单独的设备，不集成在第一设备中；第一生成模块202也可以不集成在第一设备中，是单独的设备。

需要说明的是，如果第二设备30也具有音频输出功能，第二设备30可以将滤波得到的第二音频数据或解码得到的第一有效数据帧转换为可以发送的形式发送给第一设备20，或者转发给其它设备，也可以对其进行处理（例如，修改一些信息或者加密）后以可发送的形式发送给第一设备20，或者转发给其它设备；或者在功能允许的情况下，第二设备30可以对滤波得到的第二音频数据或解码得到的第一有效数据帧进行存储、分析等处理。

优选地，第一编码芯片203通过至少两种调制方式对第一设备的待发送数据帧进行调制以生成至少两种调制方式的音频数据，并将至少两种调制方式的音频数据拼接成第一待发送音频数据。因为叠加的信号在接收端不容易区分和恢复，所以，采用拼接的方式传输数据能够比较容易地恢复数据，能够使设备间的音频数据快速进行交互，且大大降低交互数据的失真度，降低了数据在交互过程中由于失真度、畸变度造成的数据传输失败的概率，改善了数据交互的质量，提高了数据传输的成功率。

拼接的方式可以为无时间间隔的拼接方式，也可以为有时间间隔的拼接方式。在拼接时，可以预先设置一个参考时刻，所拼接的每个音频数据所在的时间段的起始时刻和/或结束时刻相对于预先设置的参考时刻的时长也可以是预先设置好的。例如，在参考时刻T0开始，依次发送两个调制波形，第一调制波形是频率为1kHz的音频数据，无时间间隔或在一定时间间隔后，发送第二调制波形，第二调制波形可以是频率为2kHz的音频数据。当然，无时间间隔或在一定时间间隔后，也可以存在第三调制波形，其可以是频率为1kHz或10kHz的音频数据。

第一滤波器302可以是低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。优选地，第一滤波器302是带通滤波器。带通滤波器也可以由低通滤波器和高通滤波器组成。带通滤波器允许特定频段的信号通过，同时抑制或屏蔽其他频段（即低于或高于特定频段的频段）的信号、干扰和噪声。音频信号在传输过程中，信号的幅值会随着距离的增加而衰减，信号频率却不会随着距离的变化而产生变化。本优选实施例中，带通滤波器（数字滤波器）对音频数据（包含有效信息和环境噪声）中相应的频点进行滤波，滤除掉环境噪声，得到有效信息的帧头和帧尾（即时间信息），根据该时间信息，响应有效频点（即有效信息对应的频点）的信号频率，就可以比较准确地获得第一设备20播放时的数据。

另外，由于模拟信号可以有效传输，因此，需要将待发送的数据帧调制成模拟信号，再以声波的形式进行发送。

一般地，音频信号发送端播放的音频信号中实际有效的音频信号载波的频率限制在10kHz范围内，一般为1kHz、2kHz和10kHz。通常可以支持的最高采样频率为44.1kHz或者48kHz，一般采样频率可以为8kHz、16kHz、44.1kHz或48kHz。根据香农采样定理，选择合适的采样频率，播放的音频信号就可以完整的保留音频信号中包含的有效信息。音频信号接收端对音频信号进行采集时，同样，根据香农采样定理，选择合适的采样频率，接收的音频信号也可以完整的保留有效的音频信息。例如，选择48kHz作为采样频率，这样根据采样定理，可以保留有效的音频信号。

实施例二

第一设备20也可以同时具备第二设备30的功能，同样的，第二设备30也可以同时具备第一设备20的功能。也就是说，进行交互的两个设备完全相同，均可以作为发送端，也可以作为接收端。

本实施例中，如图3所示，如果第二设备30需要发送音频信号的功能，第二设备30还可以包括第二扬声器304，第二扬声器304输出第二音频信号。同样的，如果第一设备20需要接收音频信号的功能，第一设备20还可以包括：第二麦克风204和第二滤波器205，第二麦克风204接收第二音频信号，并对第二音频信号进行采样，生成第三音频数据；第二滤波器205对第三音频数据的频点进行滤波，得到第四音频数据。

上述第二麦克风204可以包括采样电路。这里，麦克风除了具备接收音频信号的功能，其包括的采样电路可以对接收的音频信号进行采样，获得音频数据，以便第二滤波器205对音频数据进行数字滤波。

为了保证数据传输的可靠性和安全性，第二设备30还可以包括第二生成模块305和第二编码芯片306，第二生成模块305生成第二设备30的待发送数据帧，并将第二设备30的待发送数据帧发送至第二编码芯片306；第二编码芯片306对该第二设备30的待发送数据帧进行编码，得到第二待发送音频数据，对第二待发送音频数据进行数模转换，获得第二音频信号，并将第二音频信号发送至第二扬声器304，以便第一设备20可以接收到通过第二编码芯片306处理后获得的第二音频信号。相应地，第一设备20还可以包括第二解码芯片206，第二解码芯片206接收第四音频数据，并对第四音频数据进行解码，得到第二有效数据帧。

当然，解码芯片可以是单独的设备，编码芯片也可以是单独的设备；第二生成模块305也可以是单独的设备。

需要说明的是，第二设备30可以将滤波得到的第四音频数据或解码得到的第二有效数据帧以可发送的形式通过第二扬声器304发送给第一设备20，或者转发给其它设备，也可以对其进行处理（例如，修改一些信息或者加密）后以可发送的形式通过第二扬声器304发送给第一设备20，或者转发给其它设备；或者在功能允许的情况下，第二设备30可以对滤波得到的第四音频信号或解码得到的第二有效数据帧进行存储、分析等处理。

优选地，第二编码芯片306通过至少两种调制方式对第二设备的待发送数据帧进行调制以生成至少两种调制方式的音频数据，并将至少两种调制方式的音频数据拼接成第一待发送音频数据。因为叠加的信号在接收端不容易区分和恢复，所以，采用拼接的方式传输数据能够比较容易地恢复数据，能够使设备间的音频数据快速进行交互，且大大降低交互数据的失真度，降低了数据在交互过程中由于失真度、畸变度造成的数据传输失败的概率，改善了数据交互的质量，提高了数据传输的成功率。拼接的方式与实施例一中的描述一致，此处不再赘述。

第二滤波器205可以是低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。优选地，第二滤波器205是带通滤波器。带通滤波器已在实施例一中详细说明，此处不再赘述。

另外，由于模拟信号可以有效传输，因此，需要将待发送的数据帧调制成模拟信号，再以声波的形式进行发送。

实施例三

本实施例提供了一种音频信号处理设备40，该音频信号处理设备40对传输的机械波（本发明中是声波）的处理方式是先进行模拟滤波，再进行采样。

如图4所示，该音频信号处理设备40包括：第一设备50和第二设备60，其中，第一设备50包括第一扬声器501，第一扬声器501输出第一音频信号（机械波）；第二设备60包括：第一麦克风601、第一滤波器602和第一采样电路603，其中，第一麦克风601接收第一音频信号，并将其发送至第一滤波器602；第一滤波器602对第一音频信号的频点进行滤波，得到第二音频信号，并将第二音频信号发送至第一采样电路603；第一采样电路603对第二音频信号进行采样，生成第一音频数据。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供的音频信号处理设备40可以利用音频信号进行数据传输，解决了带有音频接口的音频设备之间不能通过现有的方式进行数据传输的问题。并且，由于通过空气传播的音频信号（也称为声波）中包含有噪音，且音频信号在传输过程中，信号的幅值会随着距离的增加而衰减，信号频率不会随着距离的变化而产生变化，因此第二设备60采用第一滤波器602对第一麦克风601接收的音频信号的相应频点进行滤波，以滤除噪音等杂质，得到有效信息的帧头和帧尾（即时间信息），并对滤波后的信号进行采样得到音频数据，根据该时间信息，响应有效频点（即有效信息对应的频点）的信号频率，从而可以比较准确地获得第一设备50播放时的音频信号，保证信号传输的准确性和成功率。

并且，一般情况下，音频信号发送端播放的音频信号中实际有效的音频信号载波的频率限制在10kHz范围内，通常可以支持的最高采样频率为44.1kHz或者48kHz。根据香农采样定理，选择合适的采样频率，播放的音频信号就可以完整的保留音频信号中包含的有效信息。音频信号接收端对音频信号进行采集时，同样，根据香农采样定理，选择合适的采样频率，接收的音频信号也可以完整的保留有效的音频信息，也就是可以重构原信号。

以手机和电子签名令牌（即网络银行中使用的UKey、U盾等安全设备）为例，手机本身带有扬声器，那么手机如果需要与电子签名令牌进行数据传输时，可以在电子签名令牌内集成上述第二设备60，使得电子签名令牌可以通过麦克风接收到手机通过扬声器发送的音频信号，通过滤波器对该音频信号进行模拟滤波，得到有效信息，并对其采样生成音频数据，从而实现了手机与电子签名令牌这两种USB从设备的信号传输。当然，上述方案也适用于平板电脑、优盘等。

考虑到数据传输的可靠性和安全性，可以在发送端对待发送的数据帧进行编码后再发送，在接收端进行解码，得到编码前的数据帧，从而可以提高数据传输的可靠性和安全性。因此，本实施例还提供了一个优选的实施方式，如图5所示，第一设备50还包括第一生成模块502和第一编码芯片503，第一生成模块502生成第一设备50的待发送数据帧，并将第一设备50的待发送数据帧发送至第一编码芯片503；第一编码芯片503对第一设备50的待发送数据帧进行编码，得到第一待发送音频数据，对第一待发送音频数据进行数模转换，获得第一音频信号，并将第一音频信号发送至第一扬声器501，以便第二设备60可以接收到通过第一编码芯片503处理后获得的第一音频信号。相应的，第二设备60还包括第一解码芯片604，第一解码芯片604接收第一音频数据，并对第一音频数据进行解码，得到第一有效数据帧。

当然，解码芯片可以是单独的设备，编码芯片也可以是单独的设备；第一生成模块502也可以是单独的设备。

需要说明的是，如果第二设备60也具有音频输出功能，第二设备60可以将采样后的第一音频数据或解码得到的第一有效数据帧转换为可以发送的形式发送给第一设备50，或者转发给其它设备，也可以对其进行处理（例如，修改一些信息或者加密）后以可发送的形式发送给第一设备50，或者转发给其它设备；或者在功能允许的情况下，第二设备60可以对采样后的第一音频数据或解码得到的第一有效数据帧进行存储、分析等处理。

优选地，第一编码芯片503通过至少两种调制方式对第一设备的待发送数据帧进行调制以生成至少两种调制方式的音频数据，并将至少两种调制方式的音频数据拼接成第一待发送音频数据。因为叠加的信号在接收端不容易区分和恢复，所以，采用拼接的方式传输数据能够比较容易地恢复数据，能够使设备间的音频数据快速进行交互，且大大降低交互数据的失真度，降低了数据在交互过程中由于失真度、畸变度造成的数据传输失败的概率，改善了数据交互的质量，提高了数据传输的成功率。拼接的方式与实施例一中的描述一致，此处不再赘述。

第一滤波器602可以是低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。优选地，第一滤波器602是带通滤波器。带通滤波器也可以由低通滤波器和高通滤波器组成。带通滤波器允许特定频段的信号通过，同时抑制或屏蔽其他频段（即低于或高于特定频段的频段）的信号、干扰和噪声。音频信号在传输过程中，信号的幅值会随着距离的增加而衰减，信号频率却不会随着距离的变化而产生变化。本优选实施例中，带通滤波器（模拟滤波器）对音频信号（包含有效信息和环境噪声）中相应的频点进行滤波，滤除掉环境噪声，得到有效信息的帧头和帧尾（即时间信息），根据该时间信息，响应有效频点（即有效信息对应的频点）的信号频率，就可以比较准确地获得第一设备50播放时的数据。

另外，由于模拟信号可以有效传输，因此，需要将待发送的数据帧调制成模拟信号，再以声波的形式进行发送。

实施例四

第一设备50也可以同时具备第二设备60的功能，同样的，第二设备60也可以同时具备第一设备50的功能。也就是说，进行交互的两个设备完全相同，均可以作为发送端，也可以作为接收端。

本实施例中，如图6所示，如果第二设备60需要发送音频信号的功能，第二设备60还包括第二扬声器605，第二扬声器605输出第三音频信号；第一设备50还包括第二麦克风504、第二滤波器505和第二采样电路506，其中，第二麦克风504接收第三音频信号，并将其发送至第二滤波器505；第二滤波器505对第三音频信号的频点进行滤波，得到第四音频信号，并将第四音频信号发送至第二采样电路506；第二采样电路506对第四音频信号进行采样，生成第二音频数据；。

为了保证数据传输的可靠性和安全性，第二设备60还包括第二生成模块606和第二编码芯片607，第二生成模块606生成第二设备60的待发送数据帧，并将第二设备60的待发送数据帧发送至第二编码芯片607；第二编码芯片607对第二设备60的待发送数据帧进行编码，得到第二待发送音频数据，对第二待发送音频数据进行数模转换，获得第三音频信号，并将第三音频信号发送至第二扬声器605。相应地，第一设备50还包括第二解码芯片507，第二解码芯片507接收第二音频数据，并对第二音频数据进行解码，得到第二有效数据帧。

当然，解码芯片可以是单独的设备，编码芯片也可以是单独的设备；第二生成模块606也可以是单独的设备。

需要说明的是，第二设备60可以将采样得到的第一音频数据或解码得到的第一有效数据帧以可发送的形式通过第二扬声器605发送给第一设备50，或者转发给其它设备，也可以对其进行处理（例如，修改一些信息或者加密）后以可发送的形式通过第二扬声器605发送给第一设备50，或者转发给其它设备；或者在功能允许的情况下，第二设备60可以对采样得到的第一音频数据或解码得到的第一有效数据帧进行存储、分析等处理。

优选地，第二编码芯片607通过至少两种调制方式对第二设备的待发送数据帧进行调制以生成至少两种调制方式的音频数据，并将至少两种调制方式的音频数据拼接成第二待发送音频数据。因为叠加的信号在接收端不容易区分和恢复，所以，采用拼接的方式传输数据能够比较容易地恢复数据，能够使设备间的音频数据快速进行交互，且大大降低交互数据的失真度，降低了数据在交互过程中由于失真度、畸变度造成的数据传输失败的概率，改善了数据交互的质量，提高了数据传输的成功率。拼接的方式与实施例一中的描述一致，此处不再赘述。

第二滤波器505可以是低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。优选地，第二滤波器505是带通滤波器。带通滤波器已在实施例三中详细说明，此处不再赘述。

另外，由于模拟信号可以有效传输，因此，需要将待发送的数据帧调制成模拟信号，再以声波的形式进行发送。

从上述四个实施例所描述的技术方案可以看出，本发明提供的音频信号处理设备可以利用音频信号进行数据传输，解决了带有音频接口的音频设备之间不能通过现有的方式进行数据传输的问题；并且，音频信号在传输过程中，幅值随距离的增加而衰减，频率不随距离的变化而变化，因此无论采用先采样，再对采样得到的音频数据的相应频点进行数字滤波的方式，还是先对接收的音频信号进行模拟滤波，再对滤波后的音频信号进行采样的方式，均可以有效滤除噪声及干扰，得到其中的有效信息，保证信号传输的准确性和成功率。

另外，对待发送的信号进行编码后再进行发送，可以提高数据传输的可靠性和安全性；且将至少两种调制方式的音频数据拼接成一个音频信号流一次性地进行数据交互，能够使设备间的音频数据快速进行交互，且降低了交互数据的失真度，提高了数据传输的成功率。

上述实施例中所述的音频信号处理设备可以应用于很多场景，比如，应用于电子签名工具，在电子签名工具上集成扬声器和MIC，可以保证电子签名工具和移动终端（例如，手机、平板电脑等）之间信号传输的准确性和成功率。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (15)

1.一种音频信号处理设备，其特征在于，包括：第一设备和第二设备，其中，

所述第一设备包括第一扬声器，所述第一扬声器输出第一音频信号；

所述第二设备包括第一麦克风和第一滤波器；所述第一麦克风接收所述第一音频信号，并对所述第一音频信号进行采样，生成第一音频数据；所述第一滤波器对所述第一音频数据的频点进行滤波，得到第二音频数据。

2.根据权利要求1所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第一设备还包括第一生成模块和第一编码芯片，所述第一生成模块生成所述第一设备的待发送数据帧，并将所述第一设备的所述待发送数据帧发送至所述第一编码芯片；所述第一编码芯片对所述第一设备的所述待发送数据帧进行编码，得到第一待发送音频数据，对所述第一待发送音频数据进行数模转换，获得所述第一音频信号，并将所述第一音频信号发送至所述第一扬声器。

3.根据权利要求1或2所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第二设备还包括第一解码芯片，所述第一解码芯片接收所述第二音频数据，并对所述第二音频数据进行解码，得到第一有效数据帧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的音频信号处理设备，其特征在于，

所述第二设备还包括第二扬声器，所述第二扬声器输出第二音频信号；

所述第一设备还包括第二麦克风和第二滤波器，所述第二麦克风接收所述第二音频信号，并对所述第二音频信号进行采样，生成第三音频数据；所述第二滤波器对所述第三音频数据的频点进行滤波，得到第四音频数据。

5.根据权利要求1至4任一项所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第二设备还包括第二生成模块和第二编码芯片，所述第二生成模块生成所述第二设备的待发送数据帧，并将所述第二设备的所述待发送数据帧发送至所述第二编码芯片；所述第二编码芯片对所述第二设备的所述待发送数据帧进行编码，得到第二待发送音频数据，对所述第二待发送音频数据进行数模转换，获得所述第二音频信号，并将所述第二音频信号发送至所述第二扬声器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第一设备还包括第二解码芯片，所述第二解码芯片接收所述第四音频数据，并对所述第四音频数据进行解码，得到第二有效数据帧。

7.根据权利要求1至6任一项所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第一麦克风和/或所述第二麦克风包括采样电路。

8.一种音频信号处理设备，其特征在于，包括：第一设备和第二设备，其中，

所述第一设备包括第一扬声器，所述第一扬声器输出第一音频信号；

所述第二设备包括：第一麦克风、第一滤波器和第一采样电路；所述第一麦克风接收所述第一音频信号，并将其发送至所述第一滤波器；所述第一滤波器对所述第一音频信号的频点进行滤波，得到第二音频信号，并将所述第二音频信号发送至所述第一采样电路；所述第一采样电路对所述第二音频信号进行采样，生成第一音频数据。

9.根据权利要求8所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第一设备还包括第一生成模块和第一编码芯片，所述第一生成模块生成所述第一设备的待发送数据帧，并将所述第一设备的所述待发送数据帧发送至所述第一编码芯片；所述第一编码芯片对所述第一设备的所述待发送数据帧进行编码，得到第一待发送音频数据，对所述第一待发送音频数据进行数模转换，获得所述第一音频信号，并将所述第一音频信号发送至所述第一扬声器。

10.根据权利要求8或9所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第二设备还包括第一解码芯片，所述第一解码芯片接收所述第一音频数据，并对所述第一音频数据进行解码，得到第一有效数据帧。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的音频信号处理设备，其特征在于，

所述第二设备还包括第二扬声器，所述第二扬声器输出第三音频信号；

所述第一设备还包括第二麦克风、第二滤波器和第二采样电路，所述第二麦克风接收所述第三音频信号，并将其发送至所述第二滤波器；所述第二滤波器对所述第三音频信号的频点进行滤波，得到第四音频信号，并将所述第四音频信号发送至所述第二采样电路，所述第二采样电路对所述第四音频信号进行采样，生成第二音频数据。

12.根据权利要求8至11任一项所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第二设备还包括第二生成模块和第二编码芯片，所述第二生成模块生成所述第二设备的待发送数据帧，并将所述第二设备的所述待发送数据帧发送至所述第二编码芯片；所述第二编码芯片对所述第二设备的待发送数据帧进行编码，得到第二待发送音频数据，对所述第二待发送音频数据进行数模转换，获得所述第三音频信号，并将所述第三音频信号发送至所述第二扬声器。

13.根据权利要求8至12任一项所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第一设备还包括第二解码芯片，所述第二解码芯片接收所述第二音频数据，并对所述第二音频数据进行解码，得到第二有效数据帧。

14.根据权利要求1至13任一项所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第一滤波器和/或所述第二滤波器是带通滤波器。

15.根据权利要求1至14任一项所述的音频信号处理设备，其特征在于，所述第一编码芯片通过至少两种调制方式对所述第一设备的待发送数据帧进行调制以生成至少两种调制方式的音频数据，并将所述至少两种调制方式的所述音频数据拼接成所述第一待发送音频数据；和/或，所述第二编码芯片通过至少两种调制方式对所述第二设备的待发送数据帧进行调制以生成至少两种调制方式的音频数据，并将所述至少两种调制方式的所述音频数据拼接成所述第二待发送音频数据。

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