CN108389583B - 一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线蓝牙耳机通信音频的编码/解码方法包括如下方法步骤：主蓝牙耳机接收智能设备发送的SBC编码的音频，对接收到的音频进行部分SBC解码：将接收到的音频进行比特流开包处理，得到第一子带信号，将得到第一子带信号进行自适应脉冲调制得到左声道子带信号和右声道子带信号；选取左声道子带信号或右声道子带信号，进行部分SBC编码：将选取的左声道子带信号或右声道子带信号进行自适应脉冲调制后，进行比特流组包处理，得到需要转发的SBC编码的音频。本发明主蓝牙耳机对接收的音频只进行部分SBC解码和部分SBC编码，大大减少了主蓝牙耳机的运算量，降低了音频转发的时延。

Description

一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法及系统

技术领域

本发明涉及蓝牙通信技术领域，特别涉及一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法及系统。

背景技术

随着社会进步和人民生活水平的提高，耳机和音箱已成为人们必不可少的生活用品。传统有线耳机通过导线连接智能设备，这会限制佩戴者的行动，尤其在运动场合十分不便。同时，耳机线的缠绕和拉扯，以及听诊器效应都影响用户体验。普通蓝牙耳机取消了耳机和智能设备之间的连线，但左右耳之间仍然存在连线。真无线立体声（TWS）耳机和无线音箱应运而生。

现有的TWS耳机（或多箱）一种常用工作方式是主蓝牙耳机（或主音箱）通过蓝牙1拖2技术同时连接智能设备和从耳机（或从音箱），智能设备把左右声道音频数据同时发送到主蓝牙耳机（或主音箱），主蓝牙耳机（或主音箱）保留其中一路声道的音频数据，把另一声道的音频数据发送到从耳机（或从音箱），其音频的编码常用方式是SBC（子带编码，sub-band coding）编码。现有技术中，主蓝牙耳机首先对来自智能设备的立体声SBC编码音频进行解码，然后分离出某一声道音频数据，再对此音频数据进行SBC编码，最后通过蓝牙连接传送给从耳机（或主音箱），然而现有技术的这个过程主蓝牙耳机的运算量大，增加了系统的时延。

因此，为了解决上述问题，需要一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法及系统。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法，所述方法包括如下方法步骤：

主蓝牙耳机接收智能设备发送的SBC编码的音频，对接收到的音频进行部分SBC解码：将接收到的音频进行比特流开包处理，得到第一子带信号，将得到第一子带信号进行自适应脉冲调制得到左声道子带信号和右声道子带信号；

分离出左声道子带信号和右声道子带信号，选取左声道子带信号或右声道子带信号，进行部分SBC编码：将选取的左声道子带信号或右声道子带信号进行自适应脉冲调制得到第二子带信号，将第二子带信号进行比特流组包处理，得到需要转发的SBC编码的音频；

主蓝牙耳机将所述需要转发的SBC编码的音频发送至副蓝牙耳机。

优选地，所述第二子带信号进行比特流组包处理过程中，对第二子带信号进行SBC编码质量动态设置。

优选地，所述第二子带信号进行SBC编码质量动态设置通过如下方法进行：

蓝牙完成正确传输的平均比特率小于SBC音频编码后的比特率，则降低bitpool值，实现调低数据编码的比特率；

蓝牙完成正确传输的平均比特率大于SBC音频编码后的比特率，则提高bitpool值，实现调高数据编码的比特率。

优选地，所述副蓝牙耳机接收到主蓝牙耳机转发的SBC编码的音频进行SBC解码：

将接收到的SBC编码的音频进行比特流开包处理，得到子带信号，子带信号经自适应脉冲解码调制后，进行多相合成滤波处理，得到解码后的音频。

本发明的另一个方面在于提供一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码系统，所述系统包括主蓝牙耳机、副蓝牙耳机和智能设备；

所述主蓝牙耳机内置第一编码及解码芯片，包括自适应脉冲调制模块、比特流开包模块和比特流组包模块；

所述第一编码及解码芯片对接收到的智能设备发送的SBC编码的音频进行如下处理：

将接收到的音频通过所述比特流开包模块进行比特流开包处理，得到第一子带信号，将得到第一子带信号通过所述自适应脉冲调制模块进行自适应脉冲调制得到左声道子带信号和右声道子带信号；

分离出左声道子带信号和右声道子带信号，选取左声道子带信号或右声道子带信号；

将选取的左声道子带信号或右声道子带信号通过所述自适应脉冲调制模块进行自适应脉冲调制得到第二子带信号，将第二子带信号通过比特流组包模块进行比特流组包处理，得到需要转发的SBC编码的音频。

优选地，所述自适应脉冲调制模块包括自适应脉冲解码调制模块和自适应脉冲编码调制模块，其中

第一子带信号通过所述自适应脉冲解码调制模块进行自适应脉冲解码调制得到左声道子带信号和右声道子带信号；

选取的左声道子带信号或右声道子带信号通过所述自适应脉冲编码调制模块进行自适应脉冲编码调制得到第二子带信号。

优选地，所述第二子带信号进行比特流组包处理过程中，对第二子带信号进行SBC编码质量动态设置。

优选地，所述第二子带信号进行SBC编码质量动态设置通过如下方法进行：

当音频完成正确传输的平均比特率小于SBC音频编码后的比特率，则降低bitpool值，实现调低数据编码的比特率；

当音频完成正确传输的平均比特率大于SBC音频编码后的比特率，则提高bitpool值，实现调高数据编码的比特率。

优选地，所述副蓝牙耳机内置第三编码及解码芯片，包括比特流开包模块、自适应脉冲调制模块和多相合成滤波器；

所述第三编码及解码芯片接收主蓝牙耳机转发的SBC编码的音频进行如下SBC解码：

将接收到的SBC编码的音频通过比特流开包模块进行比特流开包处理，得到子带信号，子带信号经自适应脉冲调制模块进行自适应脉冲解码调制后，通过多相合成滤波器进行多相合成滤波处理，得到解码后的音频。

本发明提供的一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法及系统，主蓝牙耳机对接收的音频只进行部分SBC解码和部分SBC编码，跳过SBC解码过程中的多相分析滤波和SBC编码过程中的多相合成滤波，大大减少了主蓝牙耳机的运算量，降低了音频转发的时延。

本发明提供的一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法及系统，在比特流组包模块中通过bitpool值对部分SBC编码质量进行设置，根据主蓝牙耳机与副蓝牙耳机之间蓝牙传输状态，动态改变主蓝牙耳机发送的SBC编码的音频bitpool值，从而调节音频传输质量。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了本发明无线蓝牙耳机通信系统的结构示意图。

图2示出了本发明无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码系统的结构框图。

图3示出了本发明智能设备SBC编码的流程框图。

图4示出了本发明主蓝牙耳机部分SBC解码和部分SBC编码的流程框图。

图5示出了本发明副蓝牙耳机SBC解码的流程框图。

图6示出了本发明无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法的流程框图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例，相关技术术语应当是本领域技术人员所熟知的。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤，除非另有说明。下面通过具体的实施例对本发明的内容进行说明，如图1所示本发明无线蓝牙耳机通信系统的结构示意图，本发明智能设备（例如手机、piad）10与主蓝牙耳机20建立蓝牙连接，主蓝牙耳机20与副蓝牙耳机30建立蓝牙连接。主蓝牙耳机20接收智能设备10发送的SBC编码的音频，并对音频进行部分SBC解码和部分SBC编码后，转发至副蓝牙耳机30，从而实现主蓝牙耳机20和从蓝牙耳机30同时播放音频。

如图2所示本发明无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码系统的结构框图，根据本发明的实施例，一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码系统包括主蓝牙耳机20、副蓝牙耳机30和智能设备10。

智能设备10内置第二编码及解码芯片101，包括多相分析滤波器、自适应脉冲调制模块和比特流组包模块。

主蓝牙耳机20内置第一编码及解码芯片201，包括自适应脉冲调制模块、比特流开包模块和比特流组包模块，其中，自适应脉冲调制模块包括自适应脉冲解码调制模块和自适应脉冲编码调制模块。

副蓝牙耳机30内置第三编码及解码芯片301，包括比特流开包模块、自适应脉冲调制模块和多相合成滤波器。

根据本发明的实施例，智能设备10内置的第二编码及解码芯片101对接收的音频进行SBC编码，如图3所示本发明智能设备SBC编码的流程框图，智能设备10发送SBC编码的音频前，对音频进行脉冲编码编码调制（PCM：pulse code modulation），包括左声道脉冲编码调制和右声道脉冲编码调制（PCM编码调制）102。

第二编码及解码芯片对发送的SBC编码的音频进行如下SBC编码：

输入左声道脉冲编码调制的音频和右声道脉冲编码调制的音频，通过多相分析滤波器进行多相分析滤波（Polyphase analysis）103处理，得到子带信号。对子带信号进行自适应脉冲编码调制（APCM：Adaptive Pulse Code Modulation）104和比特流组包（Bitstream packing）105处理，得到SBC编码的音频。上述过程中，自适应脉冲编码调制104在智能设备10内置第二编码及解码芯片101的适应脉冲调制模块中处理，比特流组包105在智能设备10内置第二编码及解码芯片101的比特流组包模块中处理。

经过智能设备对音频进行SBC编码后，将SBC编码的音频通过蓝牙传输至主蓝牙耳机20。

如图4所示本发明主蓝牙耳机部分SBC解码和部分SBC编码的流程框图，根据本发明的实施例，主蓝牙耳机20接收到智能设备10发送的SBC编码的音频，由第一编码及解码芯片201对接收到的智能设备10发送的SBC编码的音频进行如下处理。

将接收到的SBC编码的音频通过比特流开包模块进行比特流开包202处理，得到第一子带信号，将得到第一子带信号通过自适应脉冲解码调制模块进行自适应脉冲解码调制202，得到左声道子带信号和右声道子带信号（改良的子带信号：Modified Subbandsamples）。

左声道子带信号和右声道子带信号进行分离204，分离出左声道子带信号和右声道子带信号，选取左声道子带信号或右声道子带信号。本领域技术人员应当理解，对于左声道子带信号和右声道子带信号的分离可以通过现有的技术进行分离，本发明不做具体限定，例如可以通过将对应声道的数据直接读取存储，即可完成左声道子带信号和有声到子带信号的分离。

将分离出来的左声道子带信号和右声道子带信号中其中的一路子带信号（例如右声道子带信号）进行选取205。

将选取的左声道子带信号或右声道子带信号通过自适应脉冲编码调制模块进行自适应脉冲编码调制206得到第二子带信号（量化的子带信号：Quantized Subbandsamples），将第二子带信号通过比特流组包模块进行比特流组包207处理，得到需要转发的SBC编码的音频。

通过主蓝牙耳机20内置的第一编码及解码芯片201完成上述部分SBC解码和部分SBC编码。本发明主蓝牙耳机20对需要转发给副蓝牙耳机30的一路音频信号，进行部分SBC音频解码和部分SBC编码，跳过了现有技术中的多相分析滤波（Polyphase analysis）和多相合成滤波（Polyphase synthesis），大大降低了主蓝牙耳机在SBC编解码中的运算量，也减少了音频转发的时延。

根据本发明的实施例，主蓝牙耳机20上述编码过程中，第二子带信号进行比特流组包处理过程中，对第二子带信号进行SBC编码质量动态设置。

第二子带信号进行SBC编码质量动态设置在第一编码及解码芯片201的比特流组包模块中完成，具体通过如下方法进行。

当音频完成正确传输的平均比特率小于SBC音频编码后的比特率，则降低bitpool值，实现调低数据编码的比特率。

当音频完成正确传输的平均比特率大于SBC音频编码后的比特率，则提高bitpool值，实现调高数据编码的比特率。

上述过程中提及的音频完成正确传输的平均比特率指的是，在某一时间段内音频传输成功和音频传输失败的平均比特率。

在比特流组包模块中通过bitpool值对部分SBC编码质量进行设置，根据主蓝牙耳机与副蓝牙耳机之间蓝牙传输状态，动态改变主蓝牙耳机发送的SBC编码的音频bitpool值，从而调节音频传输质量，提高了主蓝牙耳机与副蓝牙耳机间音频转发的可靠性。如当信号传输信道较差时，通过调低bitpool值，使副蓝牙耳机30能够完成的收到音频信号。当信号传输信道质量较强时，提高bitpool值，使副蓝牙耳机30能够接受到更高音质的音频信号。

如图5所示本发明副蓝牙耳机SBC解码的流程框图，本发明副蓝牙耳机30内置第三编码及解码芯片，包括比特流开包模块、自适应脉冲调制模块和多相合成滤波器。

第三编码及解码芯片接收主蓝牙耳机转发的SBC编码的音频进行如下SBC解码：

将接收到的SBC编码的音频通过比特流开包模块进行比特流开包302处理，得到子带信号，子带信号经自适应脉冲调制模块进行自适应脉冲解码调制303后，通过多相合成滤波器进行多相合成滤波（Polyphase synthesis）304处理，得到解码后的音频。

下面对本发明通过无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码系统进行无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法的过程进行说明。

如图6所示本发明无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法的流程框图，本发明一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法包括如下方法步骤：

步骤S101、智能设备对音频进行预处理。

智能设备发送的SBC编码的音频前进行预处理，即：对音频进行左声道脉冲编码调制和右声道脉冲编码调制（PCM编码调制）。

步骤S102、智能设备对音频进行SBC编码。

智能设备发送的SBC编码的音频通过如下方法进行SBC编码：

输入左声道脉冲编码调制的音频和右声道脉冲编码调制的音频，进行多相分析滤波得到子带信号，对子带信号进行自适应脉冲编码调制和比特流组包处理，得到SBC编码的音频。

步骤S103、主蓝牙耳机进行部分SBC解码。

主蓝牙耳机接收智能设备发送的SBC编码的音频，对接收到的音频进行如下部分SBC解码。

将接收到的音频进行比特流开包处理，得到第一子带信号，将得到第一子带信号进行自适应脉冲调制（自适应脉冲解码调制）得到左声道子带信号和右声道子带信号。

步骤S104、主蓝牙耳机进行部分SBC编码。

分离出左声道子带信号和右声道子带信号，选取左声道子带信号或右声道子带信号的一路子带信号，进行如下部分SBC编码。

将选取的左声道子带信号或右声道子带信号进行自适应脉冲调制（自适应脉冲编码调制）得到第二子带信号，将第二子带信号进行比特流组包处理，得到需要转发的SBC编码的音频。

第二子带信号进行比特流组包处理过程中，对第二子带信号进行SBC编码质量动态设置，第二子带信号进行SBC编码质量动态设置通过如下方法进行。

当音频完成正确传输的平均比特率小于SBC音频编码后的比特率，则降低bitpool值，实现调低数据编码的比特率。

当音频完成正确传输的平均比特率大于SBC音频编码后的比特率，则提高bitpool值，实现调高数据编码的比特率。

步骤S105、副蓝牙耳机进行SBC解码。

主蓝牙耳机将需要转发的SBC编码的音频发送至副蓝牙耳机。副蓝牙耳机接收到主蓝牙耳机转发的SBC编码的音频进行如下SBC解码。

将接收到的SBC编码的音频进行比特流开包处理，得到子带信号，子带信号经自适应脉冲解码调制后，进行多相合成滤波处理，得到解码后的音频。

本发明提供的一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法及系统，主蓝牙耳机对接收的音频只进行部分SBC解码和部分SBC编码，跳过SBC解码过程中的多相分析滤波和SBC编码过程中的多相合成滤波，大大减少了主蓝牙耳机的运算量，降低了音频转发的时延。

本发明提供的一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法及系统，在比特流组包模块中通过bitpool值对部分SBC编码质量进行设置，根据主蓝牙耳机与副蓝牙耳机之间蓝牙传输状态，动态改变主蓝牙耳机发送的SBC编码的音频bitpool值，从而调节音频传输质量。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码方法，其特征在于，所述方法包括如下方法步骤：

主蓝牙耳机接收智能设备发送的SBC编码的音频，对接收到的音频进行部分SBC解码：将接收到的音频进行比特流开包处理，得到第一子带信号，将得到第一子带信号进行自适应脉冲调制得到左声道子带信号和右声道子带信号；

分离出左声道子带信号和右声道子带信号，选取左声道子带信号或右声道子带信号，进行部分SBC编码：将选取的左声道子带信号或右声道子带信号进行自适应脉冲调制得到第二子带信号，将第二子带信号进行比特流组包处理，得到需要转发的SBC编码的音频；

主蓝牙耳机将所述需要转发的SBC编码的音频发送至副蓝牙耳机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二子带信号进行比特流组包处理过程中，对第二子带信号进行SBC编码质量动态设置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二子带信号进行SBC编码质量动态设置通过如下方法进行：

当音频完成正确传输的平均比特率小于SBC音频编码后的比特率，则降低bitpool值，实现调低数据编码的比特率；

当音频完成正确传输的平均比特率大于SBC音频编码后的比特率，则提高bitpool值，实现调高数据编码的比特率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述副蓝牙耳机接收到主蓝牙耳机转发的SBC编码的音频进行SBC解码：

将接收到的SBC编码的音频进行比特流开包处理，得到子带信号，子带信号经自适应脉冲解码调制后，进行多相合成滤波处理，得到解码后的音频。

5.一种无线蓝牙耳机通信音频的编码及解码系统，其特征在于，所述系统包括主蓝牙耳机、副蓝牙耳机和智能设备；

所述主蓝牙耳机内置第一编码及解码芯片，包括自适应脉冲调制模块、比特流开包模块和比特流组包模块；

所述第一编码及解码芯片对接收到的智能设备发送的SBC编码的音频进行如下处理：

将接收到的音频通过所述比特流开包模块进行比特流开包处理，得到第一子带信号，将得到第一子带信号通过所述自适应脉冲调制模块进行自适应脉冲调制得到左声道子带信号和右声道子带信号；

分离出左声道子带信号和右声道子带信号，选取左声道子带信号或右声道子带信号；

将选取的左声道子带信号或右声道子带信号通过所述自适应脉冲调制模块进行自适应脉冲调制得到第二子带信号，将第二子带信号通过比特流组包模块进行比特流组包处理，得到需要转发的SBC编码的音频。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述自适应脉冲调制模块包括自适应脉冲解码调制模块和自适应脉冲编码调制模块，其中

第一子带信号通过所述自适应脉冲解码调制模块进行自适应脉冲解码调制得到左声道子带信号和右声道子带信号；

选取的左声道子带信号或右声道子带信号通过所述自适应脉冲编码调制模块进行自适应脉冲编码调制得到第二子带信号。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二子带信号进行比特流组包处理过程中，对第二子带信号进行SBC编码质量动态设置。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二子带信号进行SBC编码质量动态设置通过如下方法进行：

当音频完成正确传输的平均比特率小于SBC音频编码后的比特率，则降低bitpool值，实现调低数据编码的比特率；

当音频完成正确传输的平均比特率大于SBC音频编码后的比特率，则提高bitpool值，实现调高数据编码的比特率。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述副蓝牙耳机内置第三编码及解码芯片，包括比特流开包模块、自适应脉冲调制模块和多相合成滤波器；

所述第三编码及解码芯片接收主蓝牙耳机转发的SBC编码的音频进行如下SBC解码：

将接收到的SBC编码的音频通过比特流开包模块进行比特流开包处理，得到子带信号，子带信号经自适应脉冲调制模块进行自适应脉冲解码调制后，通过多相合成滤波器进行多相合成滤波处理，得到解码后的音频。