CN105792068A - 音频信号处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种音频信号处理方法及装置。此方法先接收声音信号。接着通过执行硬件层模块、中断层模块及多个处理模块的功能进行用以播放声音信号的信号处理。依据在进行信号处理的期间中电子装置的处理单元的负荷量设定硬件层模块及中断层模块之间的信号处理周期。再依据信号处理周期将硬件层模块的缓冲区域的大小设定为最小的基准尺寸。并且将中断层模块及处理模块的缓冲区域的大小设定为小于等于基准尺寸。

Description

音频信号处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种资料处理技术，且特别涉及一种音频信号处理方法及装置。

背景技术

随着科技的发展，现今消费型电子装置所配置的处理器几乎都具备针对声音信号进行音效处理的功能。对此，目前公知已具有例如针对听障者在听觉上有障碍的情况而将声音辅助功能整合于移动电子装置(例如智能手机)的应用。此声音辅助功能可对内建于移动电子装置或是耳机上的麦克风所接收到的周围声源进行音效处理，并同步通过耳机、听筒或喇叭等输出装置播放处理过后的声音。藉此，使用者(听障者)可以清楚地听到周围的声音，进而提升生活上的便利性。

目前在移动电子装置的开发上，由联发科技(MediaTek)所提供的MTK平台为现今最普遍、稳定及成熟的手机开发平台之一。然而，目前许多采用MTK平台的Android系统移动电子装置，其处理器在例如进行上述声音辅助功能时耗费了较多的处理时间(例如300毫秒)。导致在实行声音辅助时，使用者可能会感受到处理上的延迟而与之后产生的声源发生混淆。举例来说，因音效处理而延迟的声音可能会与当时环境周围的其他声音同时产生，进而造成使用者声音辨认上的麻烦。据此，在使用声音辅助功能时若能将处理时间缩短(例如30毫秒以内)而让使用者感受不到延迟，实为本领域技术人员所需致力研究的课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种音频信号处理方法及装置，可限制用于进行音频信号处理的各软件模块的缓冲区域大小(buffersize)，以缩短处理器对于声音信号的处理时间。

本发明的音频信号处理方法适用于电子装置。此方法先接收声音信号。接着通过执行硬件层模块、中断层模块及多个处理模块的功能进行用以播放声音信号的信号处理。依据在进行信号处理的期间中电子装置的处理单元的负荷量设定硬件层模块及中断层模块之间的信号处理周期。再依据信号处理周期将硬件层模块的缓冲区域的大小设定为最小的基准尺寸。并且将中断层模块及处理模块的缓冲区域的大小设定为小于等于基准尺寸。

本发明的音频信号处理装置，包括声音接收单元、声音播放单元、储存单元及处理单元。声音接收单元接收声音信号。储存单元储存有硬件层模块、中断层处理及多个处理模块。处理单元耦接声音接收单元、声音播放单元及储存单元，并通过执行硬件层模块、中断层模块及处理模块的功能进行用以利用声音播放单元播放声音信号的信号处理。处理单元依据在进行信号处理的期间中本身的负荷量设定硬件层模块及中断层模块之间的信号处理周期，再依据信号处理周期将硬件层模块的缓冲区域的大小设定为最小的基准尺寸，并且将中断层模块及所述处理模块的缓冲区域的大小设定为小于等于基准尺寸。

基于上述，本发明的音频信号处理方法及装置，可依据处理单元的负荷量决定硬件层模块及中断层模块之间的最适当的信号处理周期，并在不影响资料处理的情况下据以设定各软件模块的缓冲区域大小。藉此，可限制处理单元执行各软件模块功能的时间，达到缩短音频信号处理时间的目的。

附图说明

图1是依照本发明一实施例所绘示的音频信号处理装置的模块组成图。

图2是依照本发明一实施例所绘示的音频信号处理方法的流程图。

图3是依照本发明之一实施例的音频信号处理模块的示意图。

图4是依照本发明一实施例所绘示的音频信号处理方法的流程图。

图5是依照本发明一实施例所绘示的音频信号处理方法的流程图。

附图标记说明：10、40：音频信号处理装置；11、41：声音接收单元；12、42：声音播放单元；13、43：储存单元；131、431：硬件层模块；132、432：中断层模块；133、433：处理模块；133_1：核心驱动模块；133_2：输入串流管理模块；133_3：输入串流模块；133_4：音频信号记录模块；133_5：声道模块；133_6：输出串流模块；133_7：输出串流管理模块；14、44：处理单元；45：音效处理单元；P1：第一路径；P2：第二路径；S202～S210、S502～S516：音频信号处理方法的各步骤。

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

在采用MTK平台的Android系统移动电子装置执行关于音频信号处理的各软件模块的过程中，可发现硬件层模块及中断层模块之间的信号处理周期会影响处理器的负荷量。藉此，本发明即依据处理器可接受的负荷量设定出最适当的上述信号处理周期，再据以限制各软件模块的缓冲区域大小以缩短处理时间，让使用者在使用声音辅助功能时感受不到音频信号处理上的延迟，增加使用上的方便。

图1是依照本发明一实施例所绘示的音频信号处理装置的模块组成图。请参照图1，本实施例的音频信号处理装置10例如是智能手机、个人数字助理(PersonalDigitalAssistant，PDA)、个人数字助理手机或平板电脑等计算机装置。音频信号处理装置10例如是采用MTK平台的Android系统。音频信号处理装置10包括声音接收单元11、声音播放单元12、储存单元13及处理单元14，其功能分述如下。

声音接收单元11可以是任何类型声音接收元件/电路。例如，声音接收单元11可以是麦克风，以接收来自周围环境或特定声源的声音。

声音播放单元12可以是任何类型声音播放元件/电路。例如，声音播放单元12可以是喇叭、扬声器或音响设备，以播放声音信号。

储存单元13例如是任意型式的固定式或可移动式随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、闪存存储器(Flashmemory)、硬盘或其他类似装置或这些装置的组合，而用以储存可由处理单元13执行其功能的多个模块，包括硬件层模块131、中断层模块132及多个处理模块133，这些模块例如是电脑程序，可载入处理单元13以进行用以播放声音信号的信号处理。

处理单元14例如是具有单核或多核的中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)或信号处理器(SignalProcessor)。处理单元14系分别耦接至声音接收单元11、声音播放单元12及储存单元13，而可存取并执行记录在储存单元14中的模块，以实现音频信号处理功能。以下即举实施例说明音频信号处理装置10进行音频信号处理的详细步骤。

图2是依照本发明一实施例所绘示的音频信号处理方法的流程图。请同时参照图1及图2，本实施例的音频信号处理方法适用于图1的音频信号处理装置10，以下即搭配音频信号处理装置10中的各项元件说明本发明实施例的音频信号处理方法的各个步骤。

在步骤S202中，声音接收模块11可接收声音信号，以进行音频信号处理。所述声音信号例如是来自周围环境或特定声源的声音信号。

在步骤S204中，处理单元14通过执行硬件层模块131、中断层模块132及多个处理模块133的功能进行用以播放声音信号的信号处理。简而言之，处理单元14可将由声音接收模块11所接收的声音信号进行处理，例如提高所呈现的音量或滤除噪声等，以利用声音播放单元12更清楚地将声音传递给使用者。举例来说，图3是依照本发明一实施例所绘示的音频信号处理模块的示意图。请参照图3，在图3中标示了在进行本发明的音频信号处理时各模块的处理程序。如图3所示，在本实施例中，当音频信号处理装置10接收到声音信号后，处理单元14分别执行了硬件层模块131、中断层模块132及多个处理模块133，包括核心驱动(kerneldriver)模块133_1、输入串流管理(streaminmanager)模块133_2、输入串流(streamin)模块133_3、音频信号记录(audiorecord)模块133_4、声道(audiotrack)模块133_5、输出串流(streamout)模块133_6及输出串流管理模块133_7(streamoutmanager)，的功能来进行音频信号处理。其中硬件层模块131例如为音频信号硬件(audioHW)模块，可以控制音频信号处理装置10的硬件设备以接收及播放声音信号。中断层模块132例如为中断程序(interrupthandler)模块，可以处理各种中断要求。进一步来说，当声音接收单元11接收到声音信号后，处理单元14会先通过图3中的第一处理路径P1对声音信号运行记录程序。其中在第一处理路径P1中处理单元14依序执行硬件层模块131、中断层模块132及一部分的处理模块133，包含核心驱动模块133_1、输入串流管理模块133_2、输入串流模块133_3、音频信号记录模块133_4，的功能以进行音频信号处理，并由音频信号记录模块133_4记录此声音信号。接着，处理单元14再通过第二处理路径P2对所记录的声音信号运行播放程序。其中在第二处理路径P2中依序先执行另一部分的处理模块133，包含声道模块133_5、输出串流模块133_6、输出串流管理模块133_7、核心驱动模块133_1的功能，再依序执行中断层模块132及硬件层模块131的功能，以播放经处理过的声音信号。其中多个处理模块133(核心驱动模块133_1、输入串流管理模块133_2、输入串流模块133_3、音频信号记录模块133_4、声道模块133_5、输出串流模块133_6及输出串流管理模块133_7)用以对声音信号进行记录、播放及特定的音效处理，本发明并不依此为限。

回到图2的流程中，在步骤S206中，处理单元14依据在进行信号处理的期间中对处理单元14本身的负荷量设定硬件层模块131及中断层模块132之间的信号处理周期。其中信号处理周期例如为中断周期(interruptperiod)，可以是硬件层模块131及中断层模块132之间进行信号处理与传递时所需的时间。信号处理周期的长短可能会影响处理单元14的负荷量。信号处理周期设定成过短，处理单元14的负荷量会过大。相反地若信号处理周期设定成过长，则会导致未充分利用处理单元14效能的情况而造成时间的浪费。因此，处理单元14可依据在进行信号处理的期间本身的负荷量而将硬件层模块131及中断层模块132之间的信号处理周期设定成满足处理单元14的负荷量的适当长度。

接着在步骤S208中，处理单元14依据所设定的信号处理周期将硬件层模块131的缓冲区域的大小设定为最小的基准尺寸。其中，缓冲区域的大小可影响各模块在处理信号时的处理资料量与处理时间。具体地，处理单元14可依据满足本身负荷量的信号处理周期而将硬件层模块131的缓冲区域的大小设定为可不影响信号处理流程的最小尺寸，并且以此作为基准尺寸。然后在步骤S210中，处理单元14可将中断层模块132及处理模块133的缓冲区域的大小设定为小于等于上述基准尺寸，以限制各软件模块处理信号的时间，进而缩短整体上音频信号处理的时间。

需说明的是，本发明实施例的音频信号处理方法可应用于提供使用者执行音频信号处理的应用程序中，以对装置进行动态校正。举例来说，在一实施例中，当使用者欲利用音频信号应用程序来进行音频信号处理时，处理单元14可先启动音频信号应用程序，以重新设定硬件层模块131、中断层模块132及处理模块133的缓冲区域，以依据当时处理单元14的负载量，实行如图2所示的音频信号处理方法的各步骤，以动态校正音频信号处理的时间。

另外，本发明实施例的音频信号处理方法也可应用于工厂生产阶段音频信号处理装置10的最佳化调整。举例来说，在一实施例中，在生产音频信号处理装置10的过程中，实行如图2所示的音频信号处理方法的各步骤。之后，处理单元14将硬件层模块131、中断层模块132及处理模块133的缓冲区域的大小设为固定，并可依照调整后的设定进行后续的音频信号处理。

图4是依照本发明一实施例所绘示的音频信号处理装置的模块组成图。请参照图4，音频信号处理装置40包括声音接收单元41、声音播放单元42、储存单元43及处理单元44。储存单元43储存有硬件层模块431、中断层模块432及多个处理模块433。上述元件的功能系与前述实施例中对应元件的功能相同或相似，故其详细内容在此不再赘述。

与上述实施例不同的是，在本实施例中，音频信号处理装置40还包括音效处理单元45。音效处理单元45耦接于处理单元44与声音接收单元41、声音播放单元42之间。音效处理单元45可以是任何类型可对信号进行编码与解码的元件/电路，例如为编解码器(codec)，并且可以为独立的处理元件/电路，或是结合于处理单元44中，本发明实施例并不依此为限。以下即举实施例说明音频信号处理装置40进行音频信号处理的详细步骤。

图5是依照本发明一实施例所绘示的音频信号处理方法的流程图。请同时参照图4及图5，本实施例的音频信号处理方法适用于图4的音频信号处理装置40，以下即配合音频信号处理装置40中的各项元件说明本发明实施例的音频信号处理方法的各个步骤。

在步骤S502中，处理单元14可先开启音频信号处理装置10的低延迟模式。并在此模式下进行下述的音频信号处理。

在步骤S504中，声音接收模块41可接收声音信号。在步骤S506中，处理单元44通过执行硬件层模块431、中断层模块432及多个处理模块433的功能进行用以播放声音信号的信号处理。在步骤S508中，处理单元44依据在进行信号处理的期间中对处理单元44本身的负荷量设定硬件层模块431及中断层模块432之间的信号处理周期。在步骤S510中，处理单元14依据所设定的信号处理周期将硬件层模块431的缓冲区域的大小设定为最小的基准尺寸。并且在步骤S512中，处理单元14可将中断层模块432及处理模块433的缓冲区域的大小设定为小于等于上述基准尺寸，以减少整体上音频信号处理的时间。此等步骤S504～S512系与前述实施例的步骤S202～S210相同或相似，故其详细内容在此不再赘述。

与上述实施例不同的是，在本实施例中，处理单元44在接下来的步骤S514中会关闭音效辅助功能。其中此音效辅助功能可将声音信号具有的特定声音效果增加辅助量。例如将声音信号的音量大小增加辅助量。据此，关闭音效辅助功能后，可进一步降低声音信号的处理时间，但与关闭前相比声音效果的强度也会相对应地减少。

由此，在步骤S516中音效处理单元45对声音信号具有的声音效果补偿因关闭音效辅助功能减少的辅助量，以利用硬件电路的方式补偿软件减少的功能，进而在尽量不影响音效的情况下，减少声音信号的处理时间。

综上所述，本发明的音频信号处理方法及装置，可依据处理单元的负荷量决定硬件层模块及中断层模块之间的最适当的信号处理周期，并在不影响资料处理的情况下据以设定各软件模块的缓冲区域大小。再者，本发明还可通过关闭软件上的音效处理功能来缩短音频信号处理时间，所关闭的音效处理功能则可由其他硬件电路加以补偿，进而在尽量不影响音效的情况下，达到缩短音频信号处理时间的目的。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当以权利要求保护范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种音频信号处理方法，适用于一电子装置，该方法包括下列步骤：

接收一声音信号；

通过执行一硬件层模块、一中断层模块及多个处理模块的功能进行用以播放该声音信号的一信号处理；

依据在进行该信号处理的期间中该电子装置的一处理单元的一负荷量设定该硬件层模块及该中断层模块之间的一信号处理周期；

依据该信号处理周期将该硬件层模块的一缓冲区域的大小设定为最小的一基准尺寸；

以及将该中断层模块及所述处理模块的该缓冲区域的大小设定为小于等于该基准尺寸。

2.如权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于，在接收该声音信号的步骤之前，还包括：

开启该电子装置的一低延迟模式。

3.如权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于，通过执行该硬件层模块、该中断层模块及所述处理模块的功能进行用以播放该声音信号的该信号处理的步骤包括：

通过一第一处理路径对该声音信号运行一记录程序，其中在该第一处理路径中依序执行该硬件层模块、该中断层模块及一部分的所述处理模块的功能；

以及通过一第二处理路径对所记录的该声音信号运行一播放程序，其中在该第二处理路径中依序执行另一部分的所述处理模块、该中断层模块及该硬件层模块的功能。

4.如权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于，该电子装置包括一音效处理单元，该音频信号处理方法还包括：

关闭一音效辅助功能，其中该音效辅助功能将该声音信号具有的一声音效果增加一辅助量；

以及利用该音效处理单元对该声音信号具有的该声音效果补偿该辅助量。

5.如权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于，在接收该声音信号的步骤之前，还包括：

启动一音频信号应用程序，以重新设定该硬件层模块、该中断层模块及所述处理模块的该缓冲区域。

6.一种音频信号处理装置，包括：

一声音接收单元，接收一声音信号；

一声音播放单元；

一储存单元，储存一硬件层模块、一中断层处理及多个处理模块；

一处理单元，耦接该声音接收单元、该声音播放单元及该储存单元，通过执行该硬件层模块、该中断层模块及所述处理模块的功能进行用以利用该声音播放单元播放该声音信号的一信号处理，依据在进行该信号处理的期间中该处理单元的一负荷量设定该硬件层模块及该中断层模块之间的一信号处理周期，再依据该信号处理周期将该硬件层模块的一缓冲区域的大小设定为最小的一基准尺寸，并且将该中断层模块及所述处理模块的该缓冲区域的大小设定为小于等于该基准尺寸。

7.如权利要求6所述的音频信号处理装置，其特征在于，该处理单元开启一低延迟模式。

8.如权利要求6所述的音频信号处理装置，其特征在于，该处理单元通过一第一处理路径对该声音信号运行一记录程序，并通过一第二处理路径对所记录的该声音信号运行一播放程序，该处理单元在该第一处理路径中依序执行该硬件层模块、该中断层模块及一部分的所述处理模块的功能，而该处理单元在该第二处理路径中依序执行另一部分的所述处理模块、该中断层模块及该硬件层模块的功能。

9.如权利要求6所述的音频信号处理装置，其特征在于，该处理单元关闭一音效辅助功能，该音效辅助功能将该声音信号具有的一声音效果增加一辅助量，且该音频信号处理装置还包括：

一音效处理单元，耦接于该处理单元与该声音接收单元、该声音播放单元之间，对该声音信号具有的该声音效果补偿该辅助量。

10.如权利要求6所述的音频信号处理装置，其特征在于，该处理单元启动一音频信号应用程序，以重新设定该硬件层模块、该中断层模块及所述处理模块的该缓冲区域。