CN105611381A - 一种基于无线网络的多设备音频同步播放系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于无线网络的多设备音频同步播放系统及方法，属于音频同步播放领域。本发明方法包括：音频控制装置发现并与音频播放装置建立连接；音频控制装置与音频播放装置时间同步；音频控制装置从音频输出装置获取音频文件并解码为音频数据；音频控制装置发送音频数据和指令给音频播放装置；音频播放装置根据指令进行相应操作。本发明的有益效果为：使用无线连接方式，方便快捷；能让多个音频播放装置同时播放同一音频，也能够让不同的音频播放装置播放同一歌曲的不同声道的内容，享受真实的环绕立体声。

Description

一种基于无线网络的多设备音频同步播放系统及方法

技术领域

本发明涉及音频同步播放领域，尤其涉及一种基于无线网络的多设备音频同步播放系统及方法。

背景技术

随着多媒体技术的不断发展，很多家庭开始使用多个音箱组合成为一个家庭影院系统。传统的家庭影院的音箱需要连接大量的音频线，杂乱的布线影响了家居的美观，而且连线组装复杂，需要技术人员上门组装。而且灵活性差，不能通过遥控器等进行控制等。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种基于无线网络的多设备音频同步播放系统及方法。

本发明基于无线网络的多设备音频同步播放系统包括音频输出装置、音频控制装置、至少两个音频播放装置，所述音频输出装置与音频控制装置相连，所述音频控制装置和音频播放装置均设有无线通信模块，所述音频控制装置通过无线通信模块控制音频播放装置的音频播放。

本发明作进一步改进，所述音频播放装置支持的音频数据包括解码后的音频数据、压缩的音频数据、单声道数据和多个声道的数据。

本发明作进一步改进，所述音频控制装置的数量为1个以上，所述音频控制装置能够分别控制所述音频播放装置，并且，所述音频播放装置同一时间只受控于一个音频控制装置。

本发明还提供了一种基于无线网络的多设备音频同步播放的方法，包括如下步骤：

S1：开始，音频控制装置发现并与音频播放装置建立连接；

S2：音频控制装置与音频播放装置时间同步；

S3：音频控制装置从音频输出装置获取音频文件并解码为音频数据；

S4：音频控制装置发送音频数据和指令给音频播放装置；

S5：音频播放装置根据指令进行相应操作。

本发明作进一步改进，在步骤S1中，音频控制装置通过设备发现机制发现无线网络内的音频播放装置，所述设备发现机制包括IP网络广播和IP网络组播。

本发明作进一步改进，在步骤S4中，所述音频控制装置在发送过程中，将音频数据分割成一个个的音频数据包，并将每一个音频数据包都设有一个包序号。

本发明作进一步改进，所述音频数据包的数据最大值由播放音频的采样率、采样位数和声道数目决定。

本发明作进一步改进，在步骤S4中，所述音频控制装置接收到音频播放单元发出的缓存了指定阀值的音频数据通知后，才发送指令给音频播放装置。

本发明作进一步改进，所述指令包括开始播放、暂停播放、恢复播放和跳转播放。

本发明作进一步改进，在步骤S5中，当音频播放装置播放音频数据时，如果出现无线网络拥塞，使其中任何一个音频播放装置的缓存数据低于指定阀值，则需要执行无线网络拥塞应对步骤，所述无线网络拥塞应对步骤包括：

（1）缓存数据低于指定阀值的音频播放装置发送请求暂停播放指令给音频控制单元；

（2）音频控制装置收到请求暂停播放指令后，给所有音频播放装置发送暂停播放指令；

（3）音频播放装置收到暂停播放指令后，根据指令内容暂停播放音频；

（4）在暂停播放音频的时间段内，音频控制装置继续发送音频数据给音频播放装置，直到各个音频播放装置的缓冲区满为止；

（5）音频控制装置收到所有的音频播放装置的缓冲满通知后，发送恢复播放指令给所有的音频播放装置；

（6）音频播放装置收到恢复播放指令后恢复播放。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：使用无线连接方式，自动连接，方便快捷，省去了复杂高难度的布线操作；能让多个音频播放装置同时播放同一音频，也能够让不同的音频播放装置播放同一歌曲的不同声道的内容，享受真实的环绕立体声。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明方法流程图；

图3为本发明无线网络拥塞应对步骤方法流程图；

图4为本发明音频控制单元发送开始播放指令流程示意图；

图5为本发明音频控制单元发送跳转播放指令流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明基于无线网络的多设备音频同步播放系统，包括音频输出装置、音频控制装置、至少两个音频播放装置，所述音频输出装置与音频控制装置相连，所述音频控制装置和音频播放装置均设有无线通信模块，所述音频控制装置通过无线通信模块控制音频播放装置的音频播放。图中的连接线为音频数据输入输出关系，并不是真实的数据线缆。

所述无线通信可以为WIFI模块、蓝牙模块、3G/4G模块等，本例采用WIFI模块，音频输出装置、音频控制装置、音频播放装置之间采用无线WIFI网络连接。

所述音频播放装置支持的音频数据包括解码后的音频数据、压缩的音频数据、单声道数据和多个声道的数据。音频控制装置接收音频文件的输入，并将音频数据通过WIFI网络，发送到多个音频播放装置上。音频输出装置输出的音频文件可以是本地音频文件、互联网上的音频和手机上的音频文件等；发送到音频播放装置的音频数据，可以是解码后的音频数据，也可以是压缩的音频数据，可以是单声道的数据，也可以是多个声道的数据，这些都可以进行灵活配置。

本例的音频控制装置的数量为1个以上，所述音频控制装置能够分别控制所述音频播放装置，并且，所述音频播放装置同一时间只受控于一个音频控制装置。

如图2和图3所示，本例还提供了一种实现上述系统的方法，包括如下步骤：

S1：开始，音频控制装置发现并与音频播放装置建立连接；

S2：音频控制装置与音频播放装置时间同步；

S3：音频控制装置从音频输出装置获取音频文件并解码为音频数据；

S4：音频控制装置发送音频数据和指令给音频播放装置；

S5：音频播放装置根据指令进行相应操作。

所述流程包括两部分，第一是同步播放前的准备，也就是步骤S1和S2，具体实现如下：

1.系统启动后，音频控制装置通过设备发现机制，发现WIFI网络内的音频播放装置。设备发现机制，可以使用IP网络广播，IP网络组播等。比如：使用IP网络组播，定时发送组播通知，通知中包含连接音频控制装置的所需要的详细信息。各音频播放装置收到通知后，根据通知内容，连接到音频控制装置。

2.音频控制装置和音频播放装置建立连接后，开始进行时间同步，让所有装置的时间都保持一致。时间同步过程可以使用现有的NTP（NetworkTimeProtocol）时间同步协议进行同步，也可以用自定义的方法进行同步。

例如，由音频控制装置启动一NTP服务器与互联网上的NTP服务器进行时间同步，而各音频播放装置启动NTP客户端与音频控制装置上的NTP服务器进行时间同步，最终所有单元的时钟调整一致。这是多设备能够进行同步播放音频的前提条件。

第二部分为指令执行过程，所述指令包括开始播放、暂停播放、恢复播放和跳转播放。

作为本发明的一种实施例，本例的音频控制装置为一个，音频播放装置为两个，分别为第一音频播放装置和第二音频播放装置。

如图4所示，开始播放音频数据的具体流程为：

1.音频控制装置从音频输出装置获取音频文件，并进行音频解码，得到解码后的音频数据。根据之前设置好的配置信息，把不同声道的内容发送到不同的音频播放装置，或者将同一音频数据发送到不同的音频播放装置，如图4步骤A所示。发送过程中，音频控制装置将音频数据分割成一个个的音频数据包，每一个数据包都含有一个包序号，也就是传输过程中递增的传输序号。

每个音频数据包所需的播放时长都较短，比如每个音频数据最多包含了10ms的音频数据。这个音频数据包的数据最大值，受到播放音频的采样率，采样位数，声道数目的影响，根据不同的音频文件，可选用不同的音频数据包长度。为防止WIFI网络可能会产生的网络抖动，音频播放装置需要缓存收到的音频数据，比如缓存5秒的音频数据。

如果音频控制装置的运算性能较强，还可以先对音频数据包进行压缩后再传输，这样，音频播放装置接收到数据后，需解压数据再使用。

2.当音频播放装置缓存了指定阀值的音频数据后，通知音频控制装置，本音频播放装置的缓冲区已满，如图4步骤B所示。

3.音频控制装置收到所有的音频播放装置的缓冲满通知后，就发送开始播放指令给所有的音频播放装置，如图4步骤C所示。开始播放指令中，包含了开始播放的时间，和开始播放的第一包音频数据包的包序号。开始播放时间为当前时钟时间加上一个小偏移时间，比如加上300毫秒，如果当前时刻为13点整，则开始播放时间为13点+300毫秒。

4.音频播放装置收到开始播放指令后，在指令中的开始播放时间到来时，播放第一包音频数据包，然后继续播放缓存的音频数据包。

5.音频播放装置播放的同时，音频控制装置继续发送后续的音频数据包给各个音频播放装置，各音频播放装置继续接收音频数据。音频控制装置根据WIFI网络的传输速度为限，以尽可能快的速度发送音频数据包给音频播放装置，保持各音频播放装置的缓冲区都有数据可以播放。

暂停播放音频数据包的流程如下：

1.在播放过程中，如果需要暂停，则音频控制装置给所有音频播放装置发送一个暂停播放指令，暂停播放指令包含了暂停的时钟时间，以及这个时间播放的音频数据包的包序号。

2.音频播放装置收到暂停播放指令后，根据指令内容，在暂停时间到来时，暂停播放音频。

暂停后，恢复播放音频的流程如下：

1.暂停后，如需恢复播放，则音频控制装置给所有音频播放装置发送恢复播放指令，恢复播放指令包含了恢复播放的时钟时间，和恢复播放时播放的音频数据包的包序号。

2.音频播放装置收到恢复播放指令，在恢复播放的时钟时间到来时，从指定的包序号的音频数据包开始播放音频。

如图3所示，当音频播放装置播放音频数据时，如果出现无线网络拥塞，使其中任何一个音频播放装置的缓存数据低于指定阀值，则需要执行无线网络拥塞应对步骤，所述无线网络拥塞应对步骤包括：

（1）缓存数据低于指定阀值的音频播放装置发送请求暂停播放指令给音频控制单元，同时不暂停播放音频；

（2）音频控制装置收到请求暂停播放指令后，给所有音频播放装置发送暂停播放指令；

（3）音频播放装置收到暂停播放指令后，根据指令内容暂停播放音频；

（4）在暂停播放音频的时间段内，音频控制装置继续发送音频数据给音频播放装置，直到各个音频播放装置的缓冲区满为止；

（5）音频控制装置收到所有音频播放装置的缓冲满通知后，发送恢复播放指令给所有的音频播放装置；

（6）音频播放装置收到恢复播放指令后恢复播放，在恢复播放的时钟时间到来时，从指定的包序号的音频数据包开始播放音频。。

如图5所示，如果播放过程中需要跳转到指定位置进行播放，所述音频控制装置就会发出跳转播放指令，具体操作流程为：

1.在播放过程中，如需要跳转到音频文件的指定位置继续播放，音频控制装置给所有音频播放装置发送一个跳转播放指令,如图5步骤A所示。跳转播放指令包括暂停时间，以及这个时间播放的音频数据包的包序号。

2.音频播放装置收到暂停播放指令后，根据暂停播放指令的内容，在暂停时间到来时，暂停播放音频。并清空缓冲区中未使用的音频数据，等待音频控制装置发送新的音频数据包。

3.音频控制装置跳转到音频文件的新位置进行音频解码，并将解码后的新音频数据打包发送给所有音频播放装置。

4.当音频播放装置缓存了指定阀值的音频数据后，通知音频控制装置，本音频播放装置的缓冲区已满,如图5步骤B所示。

5.音频控制装置收到所有的音频播放装置的缓冲满通知后，就发送恢复播放指令给所有的音频播放装置,如图5步骤C所示。

6.音频播放装置收到恢复播放指令，在恢复播放的时钟时间到来时，从指定的包序号的音频数据包开始播放音频。

综上，本发明通过使用无线连接方式，自动连接，方便快捷，省去了复杂高难度的布线操作；能让音频控制装置同时对多个音频播放装置进行同步控制，使多个音频播放装置同时播放同一音频，也能够让不同的音频播放装置比如音箱播放同一歌曲的不同声道的内容，享受真实的环绕立体声，比如，在配置不同的音频播放装置播放不同声道的情况下，两个音频播放装置能组合成立体声播放，六个设备可组合成5.1声道播放等。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于无线网络的多设备音频同步播放系统，其特征在于：包括音频输出装置、音频控制装置、至少两个音频播放装置，所述音频输出装置与音频控制装置相连，所述音频控制装置和音频播放装置均设有无线通信模块，所述音频控制装置通过无线通信模块控制音频播放装置的音频播放。

2.根据权利要求1所述的基于无线网络的多设备音频同步播放系统，其特征在于：所述音频播放装置支持的音频数据包括解码后的音频数据、压缩的音频数据、单声道数据和多个声道的数据。

3.根据权利要求1或2所述的基于无线网络的多设备音频同步播放系统，其特征在于：所述音频控制装置的数量为1个以上，所述音频控制装置能够分别控制所述音频播放装置，并且，所述音频播放装置同一时间只受控于一个音频控制装置。

4.一种实现权利要求1-3任一项所述的基于无线网络的多设备音频同步播放系统的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：开始，音频控制装置发现并与音频播放装置建立连接；

S2：音频控制装置与音频播放装置时间同步；

S3：音频控制装置从音频输出装置获取音频文件并解码为音频数据；

S4：音频控制装置发送音频数据和指令给音频播放装置；

S5：音频播放装置根据指令进行相应操作。

5.根据权利要求4所述的基于无线网络的多设备音频同步播放的方法，其特征在于：在步骤S1中，音频控制装置通过设备发现机制发现无线网络内的音频播放装置，所述设备发现机制包括IP网络广播和IP网络组播。

6.根据权利要求4所述的基于无线网络的多设备音频同步播放的方法，其特征在于：在步骤S4中，所述音频控制装置在发送过程中，将音频数据分割成一个个的音频数据包，并将每一个音频数据包都设有一个包序号。

7.根据权利要求6所述的基于无线网络的多设备音频同步播放的方法，其特征在于：所述音频数据包的数据最大值由播放音频的采样率、采样位数和声道数目决定。

8.根据权利要求4所述的基于无线网络的多设备音频同步播放方法，其特征在于：在步骤S4中，所述音频控制装置接收到音频播放单元发出的缓存了指定阀值的音频数据通知后，才发送指令给音频播放装置。

9.根据权利要求8所述的基于无线网络的多设备音频同步播放的方法，其特征在于：所述指令包括开始播放、暂停播放、恢复播放和跳转播放。

10.根据权利要求4-9任一项所述的基于无线网络的多设备音频同步播放的方法，其特征在于：在步骤S5中，当音频播放装置播放音频数据时，如果出现无线网络拥塞，使其中任何一个音频播放装置的缓存数据低于指定阀值，则需要执行无线网络拥塞应对步骤，所述无线网络拥塞应对步骤包括：

（1）缓存数据低于指定阀值的音频播放装置发送请求暂停播放指令给音频控制单元；

（2）音频控制装置收到请求暂停播放指令后，给所有音频播放装置发送暂停播放指令；

（3）音频播放装置收到暂停播放指令后，根据指令内容暂停播放音频；

（4）在暂停播放音频的时间段内，音频控制装置继续发送音频数据给音频播放装置，直到各个音频播放装置的缓冲区满为止；

（5）音频控制装置收到所有音频播放装置的缓冲满通知后，发送恢复播放指令给所有的音频播放装置；

（6）音频播放装置收到恢复播放指令后恢复播放。